專利名稱：自行車用控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自行車用控制裝置，控制具有曲柄、行駛輔助用電動機(jī)以及變速器的自行車。
背景技術(shù)：
除了人的踏力，還由馬達(dá)驅(qū)動力進(jìn)行行駛輔助的電動輔助自行車最近普及起來。該電動輔助自行車上裝備有變速器的情況下，為使該變速器進(jìn)行的變速動作順暢進(jìn)行，在專利文獻(xiàn)I中公開了這樣的控制，存在變速指示的操作時(shí)，使來自行駛用馬達(dá)的輔助動力的供給暫時(shí)停止或降低，通過辨別檔位(shift position )的傳感器來確認(rèn)變速動作的完成后，恢復(fù)輔助騎乘者的輔助動力的供給。 專利文獻(xiàn)I :日本專利特開2001 - 10581號公報(bào)在專利文獻(xiàn)I所公開的控制中，為了完成變速動作，需要檢測檔位的傳感器，所以存在自行車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的問題。另外，根據(jù)變速器的種類不同，也有難以設(shè)置這樣的傳感器的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而研發(fā)的，其目的在于提供一種控制由電動機(jī)進(jìn)行行駛輔助的自行車的自行車用控制裝置，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)確認(rèn)變速動作的完成。發(fā)明I所涉及的自行車用控制裝置是控制具有曲柄、行駛輔助用電動機(jī)和變速器的自行車的裝置。自行車用控制裝置具有變動值測量部、變速指示部、限制部、判斷部和限制解除部。變動值測量部測量與曲柄的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的變動值。變速指示部對變速器指示變速。限制部基于變速的指示來限制行駛輔助用電動機(jī)的輸出。判斷部在變動值為規(guī)定的范圍的情況下判斷變速的完成。限制解除部基于判斷部的判斷來解除行駛輔助用電動機(jī)的輸出的限制。該自行車用控制裝置中，基于變速指示來限制行駛用電動機(jī)的輸出的情況下，基于與曲柄的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的變動值的測量結(jié)果來判斷變速的完成，解除行駛用電動機(jī)的輸出限制。因此，不需要用于確認(rèn)變速位置的檔位傳感器，結(jié)構(gòu)得以簡化。發(fā)明2所涉及的自行車用控制裝置，在發(fā)明I的自行車用控制裝置的基礎(chǔ)上，還設(shè)有存儲變動值的存儲部。判斷部對應(yīng)于變速指示部指示變速之前的變動值來決定規(guī)定的范圍。這種情況下，基于變速指示前后的變動值的變化能夠判斷變速的完成，容易可靠地判斷變速動作的完成。發(fā)明3所涉及的自行車用控制裝置，在發(fā)明I或2的自行車用控制裝置的基礎(chǔ)上，變動值是曲柄的旋轉(zhuǎn)速度。這種情況下，僅通過測量曲柄的旋轉(zhuǎn)速度就能夠判斷變速的完成，能夠不受變速器的種類影響而判斷變速的完成。
發(fā)明4所涉及的自行車用控制裝置，在發(fā)明I或2的自行車用控制裝置的基礎(chǔ)上，變動值是作用于曲柄上的踏力的大小。由此，僅通過測量踏力的大小就能夠判斷變速的完成。在具有行駛輔助用電動機(jī)的自行車中，一般多測量踏力的大小，所以不設(shè)置新的傳感器就能夠判斷變速的完成，實(shí)現(xiàn)低成本化。發(fā)明5所涉及的自行車用控制裝置，在發(fā)明4的自行車用控制裝置的基礎(chǔ)上，作用于曲柄上的踏力由作用于曲柄軸上的旋轉(zhuǎn)力矩表示。這種情況下，通過測量作用于曲柄軸上的旋轉(zhuǎn)力矩，無論變速器的種類如何都能夠確認(rèn)變速的完成。發(fā)明6所涉及的自行車用控制裝置，在發(fā)明2的自行車用控制裝置的基礎(chǔ)上，還設(shè) 有測量自行車的行駛速度的行駛速度測量部。變動值是曲柄的旋轉(zhuǎn)速度。存儲部存儲旋轉(zhuǎn)速度和行駛速度。判斷部對應(yīng)于變速指示部指示變速之前的行駛速度及旋轉(zhuǎn)速度和當(dāng)前的行駛速度來決定判斷部所使用的規(guī)定的范圍。這種情況下，基于變速指示前后的行駛速度以及曲柄軸的旋轉(zhuǎn)速度判斷變速的完成，所以即使在急剎車等導(dǎo)致變速指示前后行駛速度較大變化的情況下，也能夠可靠地判斷變速的完成。發(fā)明7所涉及的自行車用控制裝置，在發(fā)明I 6任一發(fā)明所涉及的自行車用控制裝置中，變速器是內(nèi)裝變速器。內(nèi)裝變速器是使用了齒輪的變速器，根據(jù)其安裝位置有稱作后輪轂變速器的和稱作曲柄軸變速器的。該內(nèi)裝變速器中，一般地傳遞的轉(zhuǎn)矩小時(shí)的變速動作比傳遞的轉(zhuǎn)矩大時(shí)的變速動作順暢，所以變速動作時(shí)限制行駛輔助用電動機(jī)的輸出，變速完成時(shí)解除輸出的限制是理想的。本發(fā)明中，在設(shè)有行駛輔助用電動機(jī)和內(nèi)裝變速器的自行車中，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)確認(rèn)變速的完成，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行行駛輔助用電動機(jī)的輸出的限制和限制解除。發(fā)明8所涉及的自行車用控制裝置，在發(fā)明I 6任一發(fā)明所涉及的自行車用控制裝置中，變速器是外裝變速器。外裝變速器是通過由撥鏈器使鏈條在鏈輪之間移動來進(jìn)行變速的變速器。在曲柄軸的鏈輪之間掛裝了鏈條的前撥鏈器以及/或者在后輪的鏈輪之間掛裝了鏈條的后撥鏈器由從換擋器(shifter)延伸的閘線(線纜)或電動馬達(dá)驅(qū)動，從而進(jìn)行變速。在該外裝變速器中，即使某種程度的張力施加給鏈條，對變速動作的不良影響也少，但是當(dāng)過度的張力施加給鏈條時(shí)變速困難。因此，變速動作時(shí)限制行駛輔助用電動機(jī)的輸出，變速完成時(shí)解除輸出的限制是理想的。本發(fā)明中，在設(shè)有行駛輔助用電動機(jī)和外裝變速器的自行車中，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)確認(rèn)變速的完成，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行行駛輔助用電動機(jī)的輸出的限制和限制解除。發(fā)明9所涉及的自行車用控制裝置，在發(fā)明I 8任一發(fā)明所涉及的自行車用控制裝置中，行駛輔助用電動機(jī)將所述自行車的鏈條驅(qū)動。這種情況下，經(jīng)由曲柄被傳遞來人的踏力的鏈條還通過行駛輔助用電動機(jī)直接或間接驅(qū)動。變速動作時(shí)，限制行駛輔助用電動機(jī)的輸出，變速完成時(shí)快速解除輸出的限制是理想的。本發(fā)明中，在行駛輔助用電動機(jī)驅(qū)動鏈條的自行車中，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)確認(rèn)變速的完成，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行行駛輔助用電動機(jī)的輸出的限制和限制解除。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，基于變速指示來限制行駛用電動機(jī)的輸出的情況下，基于與曲柄的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的變動值的檢測結(jié)果來判斷變速的完成，解除行駛用電動機(jī)的輸出限制。因此，不需要用于確認(rèn)變速位置的檔位傳感器，結(jié)構(gòu)得以簡化，實(shí)現(xiàn)輕量化和低成本化。另外，本發(fā)明能夠應(yīng)用于各種帶變速器的電動輔助自行車。


圖I是采用本發(fā)明的第一實(shí)施方式的自行車的側(cè)面圖。圖2是表示采用本發(fā)明的第一實(shí)施方式的自行車的自行車用電裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是采用本發(fā)明的第一實(shí)施方式的自行車的手把部的立體圖。圖4是本發(fā)明第一實(shí)施方式的自行車用控制裝置的框圖。
圖5是采用本發(fā)明的第一實(shí)施方式的自行車的輔助模式時(shí)的行駛輔助用電動機(jī)的輸出變化的一例。圖6是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的利用車速大致恒定的情況下的曲柄軸旋轉(zhuǎn)速度的變速完成判斷的一例。圖7(A)、(B)是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的利用車速變化大的情況下的曲柄軸旋轉(zhuǎn)速度的變速完成判斷的一例。圖8是變速控制處理的主程序(main routine)的流程圖的一例。圖9是自動變速處理的流程圖的一例。圖10是手動變速處理的流程圖的一例。圖11是本發(fā)明第二實(shí)施方式的自行車用控制裝置的框圖。圖12是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的利用了踏力的速度完成判斷的一例。附圖標(biāo)記說明101自行車；105a輔助機(jī)構(gòu)；116曲柄軸；130內(nèi)裝變速輪轂；141轉(zhuǎn)矩傳感器；142旋轉(zhuǎn)速度傳感器；151、251控制部；151a ,251a輸出控制部；151b、251b變速控制部；151c,251c判斷部；151d、251d存儲部；151e、251e變速選擇部；161行駛輔助用電動機(jī)；171變速用電動機(jī)；191速度傳感器；175a第一變速操作按鈕；175b第二變速操作按鈕。
具體實(shí)施例方式<第一實(shí)施方式>( I)結(jié)構(gòu)〈整體結(jié)構(gòu)〉圖I中，采用本發(fā)明第一實(shí)施方式的自行車101是由輔助機(jī)構(gòu)105a對人力驅(qū)動進(jìn)行輔助的輔助自行車。自行車101設(shè)有具有車架體102a和前叉102b的車架102、手把部104、驅(qū)動部105、前輪106f、后輪106r、未圖示的前制動裝置和后制動裝置、前照燈123。另夕卜，如圖2所示，自行車101具有由自行車用的多個(gè)電裝件構(gòu)成的電裝系統(tǒng)150。作為電裝件設(shè)有控制部151、輔助機(jī)構(gòu)105a、充電池105b、懸架單元122a、變速單元170、前照燈123、變速操作部175、發(fā)電輪轂190。<各結(jié)構(gòu)>以下，說明位置關(guān)系時(shí)，使用左或右的表達(dá)方式，但是此處所謂左或右是指從后方觀察自行車101的情況下的左右。< 車架 >如圖I所示，前叉102b以繞相對于車架體102a的前部傾斜的軸自由擺動的方式裝設(shè)在該車架體102a的前部。在前叉102b的前面設(shè)置使用LED的節(jié)能型前照燈123。在車架體102a上安裝包含車座111以及手把部104的各部分。在車架體102a的下部中央設(shè)置用于支承后述的曲柄軸116的懸架部122。在懸架部122上設(shè)置具有轉(zhuǎn)矩傳感器141和旋轉(zhuǎn)速度傳感器142的懸架單元122a。轉(zhuǎn)矩傳感器141將作用于后述的曲柄軸161上的旋轉(zhuǎn)力矩作為踏力測量。轉(zhuǎn)矩傳感 器141非接觸檢測曲柄軸116的轉(zhuǎn)矩，或者接觸曲柄軸116或接觸分別固定在曲柄軸116的兩端的曲柄臂118而檢測曲柄軸116的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩傳感器141例如由具有設(shè)于曲柄軸116上的磁致應(yīng)變(磁歪)元件和與該磁致應(yīng)變元件相對配置的檢測線圈的磁致應(yīng)變傳感器、設(shè)于曲柄軸116或曲柄臂118上的應(yīng)變規(guī)(歪A 7 —夕)、或設(shè)于支承曲柄軸116的懸架部122上的應(yīng)變規(guī)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)矩傳感器141不限于這些結(jié)構(gòu)。只要是對應(yīng)作用于曲柄軸116上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩而輸出變化的傳感器即可。旋轉(zhuǎn)速度傳感器142是用于檢測曲柄軸116的每單位時(shí)間的轉(zhuǎn)速、即旋轉(zhuǎn)速度的傳感器。旋轉(zhuǎn)速度傳感器142是檢測與曲柄的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的變動值的變動值測量部的一例。在旋轉(zhuǎn)速度傳感器142中例如含有磁鐵和由舌簧開關(guān)或霍爾元件構(gòu)成的磁鐵檢測部。旋轉(zhuǎn)速度傳感器142的磁鐵安裝在曲柄上，磁鐵檢測部在能夠與磁鐵相對的位置上設(shè)于車架上。<手把部>手把部104具有固定在前叉102b的上方的手把樁104a和固定在手把樁104a上的手把杠104b。在手把杠104b的兩端裝設(shè)右側(cè)制動桿119f、左側(cè)制動桿119r和手柄115。另外，在右側(cè)制動桿119f的裝設(shè)部分的騎乘者側(cè)安裝用于在手邊操作后述的變速單元170的變速操作部175。右側(cè)制動桿119f 通過未圖示的前制動線纜與前制動裝置連接。左側(cè)制動桿119r通過未圖示的后制動線纜與后制動裝置連接。變速操作部175，如圖2以及圖3所示，具有第一變速操作按鈕175a、第二變速操作按鈕175b和操作撥盤175c。第一以及第二變速操作按鈕175a、175b以及操作撥盤175c如圖3所示位于人手能夠一邊抓握一邊操作手把部104的手柄115的位置。第一以及第二變速操作按鈕175a、175b是按壓按鈕。第一變速操作按鈕175a是用于進(jìn)行從低速級向高速級變速的按鈕。第二變速操作按鈕175b是用于進(jìn)行從高速級向低速級變速的按鈕。操作撥盤175c是用于切換兩個(gè)變速模式和停車(P)模式的撥盤，具有三個(gè)停止位置P、A、M。在此、兩個(gè)變速模式是自動變速(A)模式和手動變速(M)模式。自動變速模式是基于來自后述的速度傳感器191的車速信號將內(nèi)裝變速輪轂130進(jìn)行自動變速的模式。另外，手動變速模式是通過變速操作按鈕175a、175b的操作來將內(nèi)裝變速輪轂130變速到所希望的變速級的模式。停車模式是鎖定內(nèi)裝變速輪轂130而限制后輪106r的旋轉(zhuǎn)的模式，行駛中不使用。<驅(qū)動部>驅(qū)動部105具有旋轉(zhuǎn)自如地支承在車架體102a的懸架部122上的曲柄軸116、分別固定在曲柄軸116的兩端的曲柄臂118、鏈條119、驅(qū)動鏈條119而對行駛進(jìn)行輔助的輔助機(jī)構(gòu)105a、可拆裝的充電池105b、以及內(nèi)裝變速輪轂130。曲柄臂118具有右曲柄臂118a和左曲柄臂118b。在右曲柄臂118a和左曲柄臂118b的末端裝設(shè)有腳踏板21。右曲柄臂118a和左曲柄臂118b相差180度相位。鏈條119架設(shè)在固定于曲柄軸116上的前鏈輪和設(shè)于內(nèi)裝變速輪轂130上的后鏈輪上。(輔助機(jī)構(gòu))如圖2所示，輔助機(jī)構(gòu)105a具有行駛輔助用電動機(jī)161和變流器162。行駛輔助用電動機(jī)161例如為三相無刷DC(direct current :直流)馬達(dá)或交流馬達(dá)。變流器162將從充電池105b直流輸出的電流轉(zhuǎn)換為適于行駛輔 助用電動機(jī)161的驅(qū)動的交流電流。另夕卜，充電池105b除了構(gòu)成輔助機(jī)構(gòu)105a的電源外，例如還作為前照燈123以及后述的變速單元170等的電源使用。在充電池105b上例如使用鎳氫電池或鋰離子電池等。行駛輔助用電動機(jī)161能夠直接或間接驅(qū)動鏈條。行駛輔助用電動機(jī)161例如可以經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動鏈條，也可以經(jīng)由減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動曲柄。<內(nèi)裝變速輪轂>內(nèi)裝變速輪轂130配置在后輪106r的中央部，由鏈條119驅(qū)動。內(nèi)裝變速輪轂是變速器的一例。內(nèi)裝變速輪轂130例如是8級變速的輪轂。另外，在內(nèi)裝變速輪轂130上連結(jié)有例如由滾動制動器、帶式制動器或盤式制動器等實(shí)現(xiàn)的后制動裝置。另外，在內(nèi)裝變速輪轂130上連結(jié)用于電動驅(qū)動具有行星齒輪結(jié)構(gòu)的變速機(jī)構(gòu)的變速單元170。變速單元170如圖2所示具有用于驅(qū)動內(nèi)裝變速輪轂130的變速機(jī)構(gòu)的變速用電動機(jī)171?！窗l(fā)電輪轂〉在前輪106f的中心部設(shè)置作為交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電輪轂190。發(fā)電輪轂190上例如連結(jié)滾動制動器、帶式制動器或盤式制動器等前制動裝置。在發(fā)電輪轂190上不連結(jié)滾動制動器、帶式制動器或盤式制動器等前制動裝置的情況下，在前叉102b上設(shè)置V型制動器或懸臂式制動器(力> +O —等制動裝置即可。在發(fā)電輪轂190上設(shè)有測量自行車的車速的速度傳感器191?？梢栽诎l(fā)電輪轂190上與發(fā)電輪轂190分體設(shè)置速度傳感器191，也可以將發(fā)電輪轂190本身作為速度傳感器191使用。速度傳感器191與發(fā)電輪轂190分體設(shè)置的情況下，例如通過安裝在發(fā)電輪轂190的旋轉(zhuǎn)部分上的磁鐵、和安裝在發(fā)電輪轂190的不旋轉(zhuǎn)的非旋轉(zhuǎn)部上的舌片彈簧或霍爾元件來構(gòu)成速度傳感器191。使用發(fā)電輪轂190本身作為速度傳感器191使用的情況下,基于從發(fā)電輪轂190的發(fā)電機(jī)輸出的交流波形計(jì)算自行車的行駛速度。速度傳感器191是行駛速度測量部的一例。在此、速度傳感器191設(shè)于發(fā)電輪轂190上，但是例如也可以由安裝在輻條上的磁鐵和安裝在車架上的舌片彈簧或霍爾元件構(gòu)成速度傳感器?！醋孕熊囉每刂蒲b置〉關(guān)于自行車101中采用的自行車用控制裝置的控制部151進(jìn)行說明。控制部151具有微型計(jì)算機(jī)，控制所連接的電裝件。微型計(jì)算機(jī)包含CPlXCentral Processing Unit,中央處理單兀)、RAM (random access memory :隨機(jī)存儲器)、ROM (Read-Only Memory :只讀存儲器)、1/0 (Input/Output :輸入/輸出)界面?？刂撇?5如圖4所示,作為功能部具有輸出控制部151a、變速控制部151b、判斷部151c、存儲部151d、變速選擇部151e。(輸出控制部)輸出控制部151a在輔助模式時(shí)，使作為輔助力的行駛輔助用電動機(jī)161的輸出對應(yīng)踏力變化。具體地、輸出控制部151a控制使行駛輔助用電動機(jī)161的輸出變?yōu)橛赊D(zhuǎn)矩傳感器141檢測的踏力的規(guī)定倍數(shù)。輸出控制部151a在多個(gè)輔助模式中控制行駛輔助用電動機(jī)161。作為輔助模式，輸出控制部151a具有以踏力的最大2倍的輔助力輔助的強(qiáng)輔助模式、以最大I. 5倍的輔助力輔助的中輔助模式、以及以最大I倍的輔助力輔助的弱輔助模式三個(gè)輔助模式。輔助模式的切換可以由設(shè)于手把部104上的未圖示的開關(guān)進(jìn)行，也可以由前述的操作撥盤175c進(jìn)行。其中，以由轉(zhuǎn)矩傳感器141檢測的踏力(TF)的規(guī)定倍數(shù)作為行駛輔助用電動機(jī)161的輸出(AF)的情況下，踏力降低到零附近的曲柄臂的上下止點(diǎn)附近，行駛輔助用電動機(jī)161的輸出也大致降低到零。其結(jié)果，行駛輔助用電動機(jī)161的輸出頻繁進(jìn)行接通一斷開而脈動，對騎乘者的舒適度帶了不良影響。因此，在各輔助模式中，進(jìn)行避免脈動的控制。具體地，例如將由轉(zhuǎn)矩傳感器141檢測的踏力乘以規(guī)定倍計(jì)算后的值低于規(guī)定值的情況下，該規(guī)定值作為行駛輔助用電動機(jī)161的輸出供給鏈條119。即、行駛輔助用電動機(jī)161的輸出如圖5所示推移。在圖5所示的曲線圖中橫軸表示曲柄的位置，縱軸表示踏力以及行駛 輔助用電動機(jī)的輸出。另外，輸出控制部151a在規(guī)定的情況下將行駛輔助用電動機(jī)161的輸出限制為零。另外，當(dāng)規(guī)定的限制的解除條件一一滿足，則解除行駛輔助用電動機(jī)161的輸出限制，回歸到與踏力對應(yīng)的控制。輸出控制部151a是限制部以及限制解除部的一例。(變速控制部)變速控制部151b在后述的規(guī)定時(shí)機(jī)(timing)對變速用電動機(jī)171指示變速動作的執(zhí)行。變速控制部151b是變速指示部的一例。(判斷部)判斷部151c基于由旋轉(zhuǎn)速度傳感器142測量的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度來判斷變速動作的完成。關(guān)于判斷部151c的功能在后面詳細(xì)論述。(存儲部)存儲部151d存儲由旋轉(zhuǎn)速度傳感器142計(jì)量的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度和由速度傳感器191計(jì)量的自行車的車速。另外，在存儲部151d中也存儲變速控制部151b指示變速的變速級。另外，在存儲部151d中也存儲與內(nèi)裝變速輪轂130的齒輪比相關(guān)的信息。(變速選擇部)變速選擇部151e識別由操作撥盤175a設(shè)定的變速模式，進(jìn)行與各模式對應(yīng)的變速控制。識別的結(jié)果若為自動變速(A)模式，則與由速度傳感器191測量的車速對應(yīng)而選擇變速級，對變速控制部151b傳送變速要求以變速到要選擇的變速級。變速級的選擇根據(jù)相互關(guān)聯(lián)地存儲了車速和變速級的表格進(jìn)行。具體地、變速選擇部151e保持用于自動變速的兩種表格，與由轉(zhuǎn)矩傳感器141檢測出的踏力對應(yīng)地決定使用某一個(gè)表格。更具體地、保持有高轉(zhuǎn)矩模式以及通常模式的各表格，在各表格中存儲自動變速時(shí)的加擋和減擋的車速閾值。高轉(zhuǎn)矩模式中的車速閾值是踏力值為規(guī)定值以上時(shí)的車速閾值，通常模式中的車速閾值是踏力值未達(dá)到規(guī)定值的情況下的車速閾值。另一方面，變速選擇部151e當(dāng)識別到操作撥盤175c被設(shè)定在手動變速(M)模式的情況下，變速選擇部151e無論變速的判斷如何，都通過騎乘者操作變速操作部175來執(zhí)行變速。〈判斷部的功能〉關(guān)于判斷部151c的變速完成的判斷，使用圖6以及圖7進(jìn)行說明。圖6是車速大致恒定的變速完成判斷的一例。圖7是車速變化大的情況下的變速完成判斷的一例。首先，關(guān)于圖6進(jìn)行說明。圖6中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示曲柄的轉(zhuǎn)速。在此，由于從變速動作開始到完成的時(shí)間為短時(shí)間，所以假定自行車的車速為大致恒定。判斷部151c從存儲部151d讀出變速控制部151b指示變速之前的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度。操作撥盤175c被設(shè)定為自動變速模式的情況下，判斷部151c對應(yīng)于從存儲部151d讀出的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度和變速選擇部151e要求變速的變速級而計(jì)算變速后的曲柄軸116的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度。操作撥盤175c被設(shè)定為手動變速模式的情況下，判斷部151c對應(yīng)于從存儲部151d讀出的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度和由第一變速操作按鈕175a或第二變 速操作按鈕175b選擇的變速的方向(從低速到高速、或從高速到低速)而計(jì)算變速后的曲柄軸116的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度。具體地，使用在存儲部151d中預(yù)想存儲的與內(nèi)裝變速輪轂130的齒輪比相關(guān)的信息，計(jì)算曲柄軸116的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度。更具體地，例如變速指示前的曲柄的旋轉(zhuǎn)速度為nl〔rpm〕，變速前與變速后的變速級的齒輪比為I :R的情況下，變速完成后的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度np計(jì)算為nl/R〔rpm〕。齒輪比當(dāng)內(nèi)裝變速器的情況下表示內(nèi)裝變速器的輸入部旋轉(zhuǎn)一次后的內(nèi)裝變速器的輸出轉(zhuǎn)速，當(dāng)外裝變速器的情況下表示曲柄旋轉(zhuǎn)一次后的后輪轂(后輪)的轉(zhuǎn)速。判斷部151c如圖6所示，當(dāng)由旋轉(zhuǎn)速度傳感器142計(jì)量的當(dāng)前的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度相對于計(jì)算出的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度np處于規(guī)定的范圍、例如±5%的范圍的情況下判斷變速的完成。另外，圖6中的S表示變速指示時(shí)刻，F(xiàn)表示判斷為變速完成的時(shí)刻。圖6是從低速(低齒輪比)向高速(高齒輪比)變速的例子，但是從高速向低速變速的情況也相同。在此，通過簡單的結(jié)構(gòu)判斷變速的完成。另外，更優(yōu)選地，判斷部151c使用存儲在存儲部15Id中的變速指示前的自行車的車速和當(dāng)前的車速來修正旋轉(zhuǎn)速度，使用修正后的旋轉(zhuǎn)速度來進(jìn)行判斷。這是因?yàn)楫?dāng)車速變化，即使不進(jìn)行變速的情況下，曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度也變化。具體地，例如以下所示進(jìn)行修正。設(shè)變速指示前的車速為vl，當(dāng)前的車速為v2，當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)速度為n〔rpm〕。這時(shí),修正后的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度為nX vl/v2〔rpm〕。判斷部151c當(dāng)作為修正后的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度的nXvl/v2〔rpm〕相對于根據(jù)齒輪比計(jì)算出的曲柄軸116的預(yù)期轉(zhuǎn)速〔np〕為規(guī)定的范圍、例如±5%的范圍的情況下判斷變速的完成。這種情況下，如圖7 (B)所示，即使在急剎車等導(dǎo)致變速指示后車速較大變化的情況下，如圖7 (A)所示也容易執(zhí)行變速完成的判斷。另外，圖7中的S表示變速指示時(shí)刻，F(xiàn)表示判斷為變速完成的時(shí)刻。實(shí)現(xiàn)C是修正后的旋轉(zhuǎn)速度，虛線D是實(shí)際上由旋轉(zhuǎn)速度傳感器142計(jì)量的旋轉(zhuǎn)速度。(2)控制動作以下，關(guān)于輔助動作中的控制部151的控制動作，基于圖8 圖10的流程圖進(jìn)行說明。首先，從圖8的變速控制處理的主程序的流程圖的一例開始說明。當(dāng)接入電源，在步驟SI中進(jìn)行初始設(shè)定。接著，在步驟S2中，變速選擇部151e判斷操作撥盤175c是否被設(shè)定為自動變速(A)模式，在步驟S3中，變速選擇部151e判斷操作撥盤175c是否被設(shè)定為手動變速(M)模式。當(dāng)操作撥盤175c被設(shè)定為自動變速模式的情況下，從步驟S2移至步驟S4。在步驟S4中，執(zhí)行后述的自動變速處理。當(dāng)操作撥盤175c被設(shè)定為手動變速模式的情況下，從步驟S3移至步驟S5。在步驟S5中，執(zhí)行后述的手動變速處理。接著，根據(jù)圖9說明自動變速處理。圖9是自動變速處理的流程圖的一例。在步驟Sll中，變速選擇部151e辨別操作撥盤175c是否被切換。操作撥盤175c被切換的情況下，返回圖8的主程序，移至步驟S3。未切換操作撥盤175c的情況下，移至步驟 S12。在步驟S12中，變速選擇部151e基于由速度傳感器191測量的車速，如上所述選擇變速級。選擇的變速級與當(dāng)前的變速級不同的情況下，變速選擇部151e對變速控制部151b車速變速要求以變速到要選擇的變速級。變速控制部151b當(dāng)從變速選擇部151e接收到變速要求的情況下，移至步驟S13。未接收到信號的情況下，返回步驟S11。 在步驟S13中，輸出控制部151a限制行駛輔助用電動機(jī)161的輸出。在本實(shí)施方式中，將行駛輔助用電動機(jī)161的輸出變?yōu)榱?。在步驟S14中，存儲部151d將由旋轉(zhuǎn)速度傳感器142檢測的當(dāng)前的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度和由速度傳感器191檢測的當(dāng)前的自行車的車速作為變速指示前的信息存儲。在步驟S15中，變速控制部151b對變速器指示變速。具體地，變速控制部151b對變速用電動機(jī)171指示動作開始，以對應(yīng)于變速選擇部151e所要求的變速級使內(nèi)裝變速輪轂130變速。在步驟S16中，判斷部151c基于在步驟S14中存儲的旋轉(zhuǎn)速度、存儲在存儲部151d中的變速前的變速級以及與內(nèi)裝變速輪轂130的齒輪比相關(guān)的信息、和變速選擇部151e所要求的變速級來計(jì)算出變速后的曲柄軸116的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度。在步驟S17中，判斷部151c判斷由旋轉(zhuǎn)速度傳感器142檢測出的當(dāng)前的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度是否相對于在步驟S16中求得的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度收斂在規(guī)定的范圍。這時(shí)，如上所述，可以使用在步驟S14中存儲的自行車的車速和當(dāng)前的自行車的車速來修正曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度，將修正后的旋轉(zhuǎn)速度和預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行比較。當(dāng)曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度(或者修正后的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度)相對于預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度收斂在規(guī)定的范圍的情況下，判斷部151c判斷變速動作的完成，移至步驟S18。在步驟S18中，輸出控制部151a指示行駛輔助用電動機(jī)161的輸出的限制解除。同時(shí)，變速后的變速級存儲在存儲部151d中。之后返回步驟S11。接著，根據(jù)圖10說明手動變速處理。圖10是手動變速處理的流程圖的一例。在步驟S21中，變速選擇部151e辨別操作撥盤175c是否已被切換。當(dāng)操作撥盤175c已被切換的情況下，返回圖8的主程序，移至步驟S2。當(dāng)操作撥盤175c未被切換的情況下，移至步驟S22。在步驟S22中，變速操作部175的第一變速操作部175a或第二變速操作按鈕175b判斷是否接收到變速要求。當(dāng)判斷接收到信號的情況下移至步驟S23。未接收到信號的情況下，返回步驟S21。在步驟S23中，輸出控制部151a限制行駛輔助用電動機(jī)161的輸出。在本實(shí)施方式中，將行駛輔助用電動機(jī)161的輸出變?yōu)榱?。在步驟S24中，存儲部151d將由旋轉(zhuǎn)速度傳感器142檢測的當(dāng)前的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度和由速度傳感器191檢測的當(dāng)前的自行車的車速作為變速指示前的信息存儲。在步驟S25中，變速控制部151b對變速器指示變速。具體地，變速控制部151b對變速用電動機(jī)171指示動作開始，以對應(yīng)于由變速操作部175指示的變速的方向(從低速到高速、或從高速到低速)而使內(nèi)裝變速輪轂130變速。在步驟S26中，判斷部151c基于在步驟S24中存儲的旋轉(zhuǎn)速度、由變速操作部175指示的變速的方向、存儲在存儲部151d中的變速前的變速級以及與內(nèi)裝變速輪轂130的齒輪比相關(guān)的信息來計(jì)算出變速后的曲柄軸116的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度。
在步驟S27中，判斷部151c判斷由旋轉(zhuǎn)速度傳感器142檢測出的當(dāng)前的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度是否相對于在步驟S26中求得的預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度收斂在規(guī)定的范圍。這時(shí)，如上所述，可以使用在步驟S24中存儲的自行車的車速和當(dāng)前的自行車的車速來修正曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度，將修正后的旋轉(zhuǎn)速度和預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行比較。當(dāng)曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度(或者修正后的曲柄軸116的旋轉(zhuǎn)速度)相對于預(yù)期旋轉(zhuǎn)速度收斂在規(guī)定的范圍的情況下，判斷部151c判斷變速動作的完成，移至步驟S28。在步驟S28中，輸出控制部151a指示行駛輔助用電動機(jī)161的輸出的限制解除。同時(shí)將變速后的變速級存儲在存儲部151d中。之后返回步驟S21?！吹诙?shí)施方式〉在第一實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)速度傳感器142的測量值為規(guī)定的范圍的情況下，由判斷部151c判斷變速的完成。相對于此，在第二實(shí)施方式中，判斷部251c基于轉(zhuǎn)矩傳感器141的變動值來判斷變速的完成。在此，轉(zhuǎn)矩傳感器141是測量與曲柄的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的變動值的變動值測量部的一例。另外，旋轉(zhuǎn)速度傳感器在第二實(shí)施方式中不需要。關(guān)于其他結(jié)構(gòu)，與第一實(shí)施方式相同。圖11表示第二實(shí)施方式的自行車用控制裝置的框圖?？刂撇?51具有輸出控制部251a、變速控制部251b、判斷部251c、存儲部251d和變速選擇部251e。251a、251b以及251e與第一實(shí)施方式相同，所以以下說明判斷部251c和存儲部251d。首先，存儲部251d存儲由轉(zhuǎn)矩傳感器141計(jì)量的踏力。另外，在存儲部251d中也存儲變速控制部251b指示的變速級。另外，在存儲部251d中也存儲與內(nèi)裝變速輪轂130的齒輪比相關(guān)的信息。接著，關(guān)于判斷部251c進(jìn)行的變速完成的判斷進(jìn)行說明。在此，在變速動作開始到完成的短時(shí)間內(nèi)，假定自行車行駛的路面的坡度沒變化，自行車沒有進(jìn)行急劇的加速或減速。判斷部251c從存儲部251d讀出變速控制部251b指示變速之前的踏力。操作撥盤275c被設(shè)定為自動變速模式的情況下，判斷部251c對應(yīng)于從存儲部251d讀出的踏力和變速選擇部251e選擇的變速級而計(jì)算變速后的預(yù)期踏力。操作撥盤175c被設(shè)定為手動變速模式的情況下，判斷部251c對應(yīng)于從存儲部251d讀出的踏力和由第一變速操作按鈕175a或第二變速操作按鈕175b選擇的變速的方向(從低速到高速、或從高速到低速)而計(jì)算變速后的預(yù)期踏力。圖12表示從低速(低齒輪比)向高速(高齒輪比)變速的情況下的踏力的變化的一例。圖12中橫軸表示時(shí)間，縱軸表示踏力。判斷部251c判斷由轉(zhuǎn)矩傳感器141計(jì)量的踏力是否相對于預(yù)期的踏力(Tp)在規(guī)定的范圍、±5%的范圍的情況下判斷為變速已經(jīng)完成。另外，圖12中的S表示變速開始時(shí)刻，F(xiàn)表示判斷為變速完成的時(shí)刻。通過這樣的結(jié)構(gòu)，即使不使用旋轉(zhuǎn)速度傳感器也容易判斷變速的完成。另外，該結(jié)構(gòu)中，若還設(shè)置加速度傳感器和/或傾斜角傳感器等，也能夠考慮到路面的坡度和/或自行車的加速或減速的影響來判斷變速的完成?！雌渌麑?shí)施方式〉以上，說明了本發(fā)明的第一、第二實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，在不脫離發(fā)明的構(gòu)思的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行種種變更。(a)在上述實(shí)施方式中，在曲柄軸116的附近配設(shè)輔助機(jī)構(gòu)105a，將行駛輔助用電 動機(jī)161的輸出傳給鏈條119。也可以取代該輔助機(jī)構(gòu)105a，在前輪106f上裝設(shè)行駛輔助用的馬達(dá)單元。優(yōu)選在該馬達(dá)單元的內(nèi)部配置行駛輔助用電動機(jī)、變流器、車速傳感器等。(b)在上述實(shí)施方式中，在曲柄軸116的附近配設(shè)輔助機(jī)構(gòu)105a，將行駛輔助用電動機(jī)161的輸出傳給鏈條119。也可以取代該輔助機(jī)構(gòu)105a，在后輪106r上裝設(shè)行駛輔助用的馬達(dá)單元。這種情況下，馬達(dá)單元設(shè)于變速器的輸出側(cè)。(c)在上述的實(shí)施方式中，在構(gòu)成內(nèi)裝變速器的內(nèi)裝變速輪轂130裝設(shè)在后輪106r上的自行車101中應(yīng)用本發(fā)明。取而代之，也可以應(yīng)用于具有由附加在曲柄軸上的行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速的變速器的自行車。(d)在上述的實(shí)施方式中，在構(gòu)成內(nèi)裝變速器的內(nèi)裝變速輪轂130裝設(shè)在后輪106r上的自行車中應(yīng)用本發(fā)明。取而代之，本發(fā)明也可以應(yīng)用于設(shè)置了具有被電動驅(qū)動的前撥鏈器和/或后撥鏈器的外裝變速器的自行車。(e)在上述實(shí)施方式中，在步驟S13以及S23中，將輸出控制部151a控制的行駛輔助用電動機(jī)161的輸出變?yōu)榱?，進(jìn)行變速動作時(shí)臨時(shí)形成沒有行駛輔助的狀態(tài)。取而代之，也可以在步驟S13以及S23中使行駛輔助用電動機(jī)161的輸出降低(例如減半)而小于基于此時(shí)的輔助模式的輸出值，也可以臨時(shí)減小進(jìn)行變速動作時(shí)的行駛輔助力。(f)在上述實(shí)施方式中，例示了設(shè)置了具有變速用電動機(jī)171的變速器的自行車，但是不必具有變速用電動機(jī)，也可以是手動操作變速用線纜的變速器。(g)在上述實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)矩傳感器141的輸出作為踏力被利用，但是例如可以取代轉(zhuǎn)矩傳感器141，設(shè)置檢測腳踏板的踏力的傳感器，另外也可以設(shè)置檢測鏈條的張力的傳感器。(h)在手把104上固定具有觸摸屏的顯示輸入裝置，也能夠進(jìn)行輔助模式的選擇、車速和變速級的顯示、充電池105b的殘量顯示等。(i)在上述實(shí)施方式中，使用變速指示前后的兩方的變速級的信息，計(jì)算出單一的預(yù)期變動量。也可以取而代之，不使用變速后的變速級的信息，而針對全部相對于變速前的變速級可能變化的變速后的變速級計(jì)算出變速后的變動量的預(yù)期值?；蛘?，不使用變速前的變速級的信息，而針對全部相對于變速后的變速級可能取得的變速前的變速級計(jì)算出變速后的變動量的預(yù)期值。這種情況下，例如相對于任一個(gè)預(yù)期值的規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)變動值維持規(guī)定時(shí)間，則判定為變速的完成。
權(quán)利要求
1.一種自行車用控制裝置，控制具有曲柄、行駛輔助用電動機(jī)和變速器的自行車，該自行車用控制裝置設(shè)有 測量與所述曲柄的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的變動值的變動值測量部； 對所述變速器指示變速的變速指示部； 基于所述變速的指示來限制所述行駛輔助用電動機(jī)的輸出的限制部； 在所述變動值為規(guī)定的范圍的情況下判斷所述變速的完成的判斷部；和 基于所述判斷部的判斷來解除所述行駛輔助用電動機(jī)的所述輸出的限制的限制解除部。
2.如權(quán)利要求I所述的自行車用控制裝置，還設(shè)有存儲所述變動值的存儲部， 所述判斷部對應(yīng)于所述變速指示部指示變速之前的所述變動值來決定所述規(guī)定的范圍。
3.如權(quán)利要求I或2所述的自行車用控制裝置，其中，所述變動值是所述曲柄的旋轉(zhuǎn)速度。
4.如權(quán)利要求I或2所述的自行車用控制裝置，其中，所述變動值是作用于所述曲柄上的踏力的大小。
5.如權(quán)利要求4所述的自行車用控制裝置，其中，作用于所述曲柄上的踏力由作用于曲柄軸上的旋轉(zhuǎn)力矩表示。
6.如權(quán)利要求2所述的自行車用控制裝置，還設(shè)有測量所述自行車的行駛速度的行駛速度測量部， 所述變動值是所述曲柄的旋轉(zhuǎn)速度， 所述存儲部存儲所述旋轉(zhuǎn)速度和所述行駛速度， 所述判斷部對應(yīng)于所述變速指示部指示變速之前的所述行駛速度及所述旋轉(zhuǎn)速度和當(dāng)前的所述行駛速度來決定所述規(guī)定的范圍。
7.如權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的自行車用控制裝置，其中， 所述變速器是內(nèi)裝變速器。
8.如權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的自行車用控制裝置，其中， 所述變速器是外裝變速器。
9.如權(quán)利要求I 8任一項(xiàng)所述的自行車用控制裝置，其中， 所述行駛輔助用電動機(jī)使所述自行車的鏈條驅(qū)動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自行車用控制裝置，控制通過電動機(jī)進(jìn)行行駛輔助的自行車，能夠以簡單的結(jié)構(gòu)確認(rèn)變速動作的完成。變動值測量部(141、142)測量與曲柄的旋轉(zhuǎn)有關(guān)的變動值。變速指示部(151b)對變速器指示變速。限制部(151a)基于變速的指示，限制行駛輔助用電動機(jī)(161)的輸出。判斷部(151c)在變動值為規(guī)定的范圍的情況下，判斷變速的完成。限制解除部(151a)基于判斷部(151c)的判斷來解除行駛輔助用電動機(jī)(161)的所述輸出的限制。
文檔編號B62M25/00GK102963484SQ20121026008
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者渡會悅義 申請人:株式會社島野