JP2024039455A - 人力駆動車用の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】変速装置を好適に制御できる人力駆動車用の制御装置を提供する。【解決手段】人力駆動車用の制御装置は、前記人力駆動車のクランク軸に対する車輪の回転速度の比率を変更する変速装置を制御する制御部を備え、前記制御部は、変速条件に応じて前記比率を変更するように構成され、前記人力駆動車の加速値が所定加速値以下の場合は、前記加速値が前記所定加速値よりも大きい場合よりも、前記変速条件による前記比率の変更が抑制されるように前記変速装置を制御可能に構成され、前記人力駆動車に入力される人力駆動力に基づいて前記所定加速値を変更可能に構成される。【選択図】図２

Description

本開示は、人力駆動車用の制御装置に関する。
例えば、特許文献１に開示されている人力駆動車用の制御装置は、人力駆動車の変速装置を制御する。
特開２０１３－４７０８５号公報
本開示の目的の１つは、変速装置を好適に制御できる人力駆動車用の制御装置を提供することである。
本開示の第１側面に従う制御装置は、人力駆動車用の制御装置であって、前記人力駆動車のクランク軸の回転速度に対する車輪の回転速度の比率を変更する変速装置を制御する制御部を備え、前記制御部は、変速条件に応じて前記比率を変更するように構成され、前記人力駆動車の加速値が所定加速値以下の場合は、前記加速値が前記所定加速値よりも大きい場合よりも、前記変速条件による前記比率の変更が抑制されるように前記変速装置を制御可能に構成され、前記人力駆動車に入力される人力駆動力に基づいて前記所定加速値を変更可能に構成される。
第１側面の制御装置によれば、人力駆動力に対して好適な所定加速値によって比率の変更を抑制できるため、制御部が変速装置を好適に制御できる。
本開示の第１側面に従う第２側面の制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力が大きいほど、前記所定加速値を大きくするように構成される。
第２側面の制御装置によれば、人力駆動力が大きいほど比率の変更を抑制できる。
本開示の第２側面に従う第３側面の制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力が大きいほど、前記所定加速値を段階的に大きくするように構成される。
第３側面の制御装置によれば、人力駆動力が大きいほど所定加速値を段階的に大きくするため、演算負荷を低減できる。
本開示の第１から第３側面のいずれか１つに従う第４側面の制御装置において、前記制御部は、前記加速値が前記所定加速値以下の場合、前記加速値が前記所定加速値よりも大きい場合よりも、前記比率の増加が抑制されるように前記変速装置を制御可能に構成される。
第４側面の制御装置によれば、加速値が所定加速値以下の場合、比率の増加を抑制できるため、ライダの負荷が増加することが抑制される。
本開示の第１から第４側面のいずれか１つに従う第５側面の制御装置において、前記制御部は、前記比率に応じて前記所定加速値を変更可能に構成される。
第５側面の制御装置によれば、比率に対して好適な所定加速値によって比率の変更を抑制できる。
本開示の第５側面に従う第６側面の制御装置において、前記制御部は、前記比率が所定比率以下の場合の前記所定加速値を、前記比率が前記所定比率よりも大きい場合の前記所定加速値よりも大きくするように構成される。
第６側面の制御装置によれば、比率が所定比率以下の場合、比率が所定比率よりも大きい場合よりも比率の変更を抑制できる。
本開示の第１から第６側面のいずれか１つに従う第７側面の制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力が所定駆動力以下の場合の前記所定加速値を、一定の値に設定するように構成される。
第７側面の制御装置によれば、人力駆動力が所定駆動力以下の場合の所定加速値が一定のため、人力駆動力が所定駆動力以下の場合の所定加速値が過度に小さくなることを抑制できる。
本開示の第７側面に従う第８側面の制御装置において、前記人力駆動力が前記所定駆動力以下の場合の前記所定加速値は、前記人力駆動力が前記所定駆動力よりも大きい場合の前記所定加速値以下である。
第８側面の制御装置によれば、人力駆動力が所定駆動力以下の場合、人力駆動力が所定駆動力よりも大きい場合よりも、比率の変更が抑制されにくくなる。
本開示の第１から第８側面のいずれか１つに従う第９側面の制御装置において、前記制御部は、前記比率が第１比率以下の場合の前記所定加速値を、前記比率が前記第１比率よりも大きい場合の前記所定加速値よりも大きくするように構成される。
第９側面の制御装置によれば、比率が第１比率以下の場合、比率が第１比率よりも大きい場合よりも、比率の変更が抑制されやすい。
本開示の第１から第９側面のいずれか１つに従う第１０側面の制御装置において、前記制御部は、前記比率が第２比率以下の場合、かつ、前記人力駆動車の走行路の路面勾配が、上り坂と対応する第１勾配から前記第１勾配よりも小さい第２勾配以下になる場合、前記所定加速値を小さくするように構成される。
第１０側面の制御装置によれば、比率が第２比率以下の場合、かつ、路面勾配が、上り坂と対応する第１勾配から第１勾配よりも小さい第２勾配以下になる場合、比率の変更が抑制されにくくなる。
本開示の第１から第１０側面のいずれか１つに従う第１１側面の制御装置において、前記制御部は、前記比率が第３比率以上の場合の前記所定加速値を、前記比率が前記第３比率よりも小さい場合の前記所定加速値以下にするように構成される。
第１１側面の制御装置によれば、比率が第３比率以上の場合、比率が第３比率よりも小さい場合よりも、比率の変更が抑制されにくくなる。
本開示の第１１側面に従う第１２側面の制御装置において、前記制御部は、前記比率が前記第３比率以上の場合の前記所定加速値を、一定の値に設定するように構成される。
第１２側面の制御装置によれば、比率が第３比率以上の場合、所定加速値が過度に小さくなることを抑制できる。
本開示の第１から第１２側面のいずれか１つに従う第１３側面の制御装置において、前記加速値は、車速の第１検出時から前記第１検出時よりも後の第２検出時までの期間における前記車速の変化量として定義される。
第１３側面の制御装置によれば、車速の変化量に基づいて、比率の変更を抑制できる。
本開示の第１３側面に従う第１４側面の制御装置において、前記所定加速値は、－２ｋｍ／ｈ以上かつ３ｋｍ／ｈ以下である。
第１４側面の制御装置によれば、－２ｋｍ／ｈ以上かつ３ｋｍ／ｈ以下の所定加速値に基づいて、比率の変更を抑制できる。
本開示の第１から第１４側面のいずれか１つに従う第１５側面の制御装置において、前記制御部は、第１モードおよび第２モードのいずれかを選択可能に構成され、前記第１モードが選択される場合の前記所定加速値は、前記第２モードが選択される場合の前記所定加速値と異なる。
第１５側面の制御装置によれば、第１モードおよび第２モードのいずれかを選択することによって、異なる所定加速値に応じて変速装置を制御できる。
本開示の第１から第１５側面のいずれか１つに従う第１６側面の制御装置において、前記変速条件は、前記人力駆動車の走行状態および走行環境の少なくとも１つに関する。
第１６側面の制御装置によれば、人力駆動車の走行状態および走行環境の少なくとも１つに応じて変速装置を好適に制御できる。
本開示の第１から第１６側面のいずれか１つに従う第１７側面の制御装置において、前記変速条件は、前記クランク軸の回転速度、前記人力駆動力、および、車速の少なくとも１つを含む。
第１７側面の制御装置によれば、クランク軸の回転速度、人力駆動力、および、車速の少なくとも１つに応じて変速装置を好適に制御できる。
本開示の第１から第１７側面のいずれか１つに従う第１８側面の制御装置において、前記変速条件は、前記クランク軸の回転速度を含み、前記制御部は、前記クランク軸の回転速度が上限閾値よりも大きい場合、前記比率が大きくなるように前記変速装置を制御し、前記クランク軸の回転速度が下限閾値よりも小さい場合、前記比率が小さくなるように前記変速装置を制御する。
第１８側面の制御装置によれば、クランク軸の回転速度が上限閾値よりも大きい場合、比率が大きくなるように変速装置を制御し、クランク軸の回転速度が下限閾値よりも小さい場合、比率が小さくなるように変速装置を制御できる。
本開示の人力駆動車用の制御装置は、変速装置を好適に制御できる。
実施形態の人力駆動車用の制御装置を含む人力駆動車の側面図である。 図１の人力駆動車の電気的な構成を示すブロック図である。 図２の制御部によって実行され、モードを変更する処理のフローチャートである。 図２の制御部によって実行され、変速装置を制御する処理のフローチャートである。
＜実施形態＞
図１から図４を参照して、人力駆動車用の制御装置６０が説明される。人力駆動車は、少なくとも１つの車輪を有し、少なくとも人力駆動力によって駆動できる乗り物である。例えば、人力駆動車は、マウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、ハンドバイク、および、リカンベントなど種々の種類の自転車を含む。人力駆動車が有する車輪の数は限定されない。例えば、人力駆動車は、１輪車および２輪以上の車輪を有する乗り物も含む。人力駆動車は、人力駆動力のみによって駆動できる乗り物に限定されない。人力駆動車は、人力駆動力だけではなく、電気モータの駆動力を推進に利用するＥ－ｂｉｋｅを含む。Ｅ－ｂｉｋｅは、電気モータによって推進が補助される電動アシスト自転車を含む。以下、それぞれの実施形態において、人力駆動車は、自転車として説明される。
人力駆動車１０は、クランク軸１２と、第１回転体１４と、車輪１６と、第２回転体１８と、伝達体２０とを含む。クランク軸１２は、人力駆動力が入力されるように構成される。第１回転体１４は、クランク軸１２に接続される。第２回転体１８は、車輪１６に接続される。伝達体２０は、第１回転体１４および第２回転体１８に係合して、第１回転体１４と第２回転体１８との間において駆動力を伝達するように構成される。
例えば、人力駆動車１０は、車体２４をさらに含む。例えば、車体２４は、フレーム２６を含む。例えば、車輪１６は、前輪１６Ｆと、後輪１６Ｒと、を含む。例えば、クランク軸１２は、フレーム２６に対して回転可能である。例えば、人力駆動車１０は、クランク２８を含む。クランク２８は、クランク軸１２および２つのクランクアーム２８Ａ，２８Ｂを含む。例えば、クランクアーム２８Ａは、クランク軸１２の軸方向の第１端部に設けられ、クランクアーム２８Ｂは、クランク軸１２の軸方向の第２端部に設けられる。例えば、人力駆動車１０は、２つのペダル３０を含む。例えば、クランクアーム２８Ａには、２つのペダル３０のうちの１つが連結される。クランクアーム２８Ｂには、２つのペダル３０のうちの他の１つが連結される。例えば、後輪１６Ｒは、クランク軸１２が回転することによって駆動される。例えば、後輪１６Ｒは、フレーム２６に支持される。
フレーム２６には、フロントフォーク３２を介して前輪１６Ｆが取り付けられる。フロントフォーク３２には、ステム３４を介してハンドルバー３６が連結される。
例えば、人力駆動車１０は、駆動機構３８をさらに含む。例えば、前輪１６Ｆおよび後輪１６Ｒの少なくとも１つと、クランク２８とは、駆動機構３８によって連結される。本実施形態では、後輪１６Ｒとクランク２８とが、駆動機構３８によって連結される。
例えば、駆動機構３８は、少なくとも１つの第１回転体１４、少なくとも１つの第２回転体１８、および、伝達体２０を含む。少なくとも１つの第１回転体１４は、クランク軸１２に接続される。少なくとも１つの第２回転体１８は、車輪１６に接続される。伝達体２０は、少なくとも１つの第１回転体１４および少なくとも１つの第２回転体１８に係合して、少なくとも１つの第１回転体１４と少なくとも１つの第２回転体１８との間において駆動力を伝達するように構成される。例えば、伝達体２０は、少なくとも１つの第１回転体１４の回転力を少なくとも１つの第２回転体１８に伝達する。
例えば、少なくとも１つの第１回転体１４と、クランク軸１２とは、同軸に配置される。少なくとも１つの第１回転体１４と、クランク軸１２とは、同軸に配置されなくてもよい。例えば、少なくとも１つの第１回転体１４と、クランク軸１２とが、同軸に配置されない場合、少なくとも１つの第１回転体１４と、クランク軸１２とは、第１伝達機構を介して接続される。第１伝達機構は、複数の歯車を含んでいてもよく、スプロケットおよびチェーンを含んでいてもよく、プーリおよびベルトを含んでいてもよく、シャフトおよびベベルギアを含んでいてもよい。例えば、少なくとも１つの第１回転体１４は、少なくとも１つの第１スプロケットを含む。
例えば、少なくとも１つの第２回転体１８と、後輪１６Ｒとは、同軸に配置される。少なくとも１つの第２回転体１８と、後輪１６Ｒとは、同軸に配置されなくてもよい。例えば、少なくとも１つの第２回転体１８と、後輪１６Ｒとが、同軸に配置されない場合、少なくとも１つの第２回転体１８と、後輪１６Ｒとは、第２伝達機構を介して接続される。第２伝達機構は、複数の歯車を含んでいてもよく、スプロケットおよびチェーンを含んでいてもよく、プーリおよびベルトを含んでいてもよく、シャフトおよびベベルギアを含んでいてもよい。例えば、少なくとも１つの第２回転体１８は、少なくとも１つの第２スプロケットを含む。
少なくとも１つの第２回転体１８と、後輪１６Ｒとは、第３ワンウェイクラッチを介して接続される。例えば、第３ワンウェイクラッチは、ローラクラッチ、スプラグクラッチ、および、ラチェットクラッチの少なくとも１つを含む。第３ワンウェイクラッチは、第１回転体１４の前転に伴って、第２回転体１８が回転する場合に、第２回転体１８から後輪１６Ｒに駆動力を伝達し、後輪１６Ｒが前転する速度が、第２回転体１８が前転する速度よりも高い場合に、後輪１６Ｒと第２回転体１８との相対回転を許容するように構成される。
例えば、人力駆動車１０は、バッテリ４０をさらに含む。バッテリ４０は、１または複数のバッテリ素子を含む。バッテリ素子は、充電池を含む。例えば、バッテリ４０は、制御装置６０、および、変速装置４２に電力を供給するように構成される。例えば、バッテリ４０は、制御装置６０と有線または無線によって通信可能に接続される。例えば、バッテリ４０は、電力線通信（ＰＬＣ；Power Line Communication）、ＣＡＮ（Controller Area Network）、または、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）によって制御装置６０と通信可能である。
人力駆動車１０は、例えば、変速装置４２をさらに含む。変速装置４２は、人力駆動車１０のクランク軸１２の回転速度に対する車輪１６の回転速度の比率Ｒを変更する。変速装置４２は、例えば、人力駆動車１０における人力駆動力の伝達経路に設けられ、かつ、比率Ｒを変更するように構成される。比率Ｒは、例えば、クランク２８の回転速度に対する車輪１６の回転速度の比率Ｒである。車輪１６の回転速度は、例えば、駆動輪の回転速度を含む。
変速装置４２は、例えば、ディレーラ４２Ａおよび内装変速機の少なくとも１つを含む。本実施形態の人力駆動車１０は、ディレーラ４２Ａをさらに含む。本実施形態の変速装置４２は、ディレーラ４２Ａを含む。ディレーラ４２Ａは、クランク軸１２の回転速度に対する車輪１６の回転速度の比率Ｒを変更するために伝達体２０を操作するように構成される。ディレーラ４２Ａは、例えば、フロントディレーラ、および、リアディレーラの少なくとも１つを含む。ディレーラ４２Ａがフロントディレーラ、および、リアディレーラの少なくとも１つを含む場合、伝達体２０は、チェーンを含む。
ディレーラ４２Ａは、例えば、複数のスプロケットのうちの１つに係合する伝達体２０を、複数のスプロケットのうちの他の１つに移動させる。変速装置４２が内装変速機を含む場合、内装変速機は、例えば、後輪１６Ｒのハブに設けられる。内装変速機は、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）を含んでいてもよい。変速装置４２は、例えば、電動アクチュエータ４２Ｂを含む。電動アクチュエータ４２Ｂは、例えば、変速装置４２を動作するように構成される。電動アクチュエータ４２Ｂは、例えば、ディレーラ４２Ａを動作するように構成される。
ディレーラ４２Ａは、クランク軸１２の回転速度に対する車輪１６の回転速度の比率Ｒを変更するために伝達体２０を操作するように構成される。例えば、ディレーラ４２Ａは、人力駆動車１０における人力駆動力の伝達経路に設けられ、かつ、比率Ｒを変更するように構成される。例えば、ディレーラ４２Ａは、伝達体２０を操作して、少なくとも１つの第１回転体１４および少なくとも１つの第２回転体１８の少なくとも１つと、伝達体２０との係合状態を変更することによって比率Ｒを変更させる。比率Ｒと、車輪１６の回転速度と、クランク軸１２の回転速度との関係は、式（１）によって表される。式（１）において、Ｒは、比率Ｒを示す。式（１）において、Ｗは、車輪１６の回転速度を示す。式（１）において、Ｃは、クランク軸１２の回転速度を示す。
式（１）：Ｒ＝Ｗ（ｒｐｍ）／Ｃ（ｒｐｍ）
例えば、ディレーラ４２Ａは、比率Ｒを少なくとも１つの変速ステージごとに変更可能である。例えば、ディレーラ４２Ａは少なくとも１つの変速ステージを変更するために伝達体２０を操作するように構成される。例えば、少なくとも１つの変速ステージは、少なくとも１つの第１回転体１４および少なくとも１つの第２回転体１８の少なくとも１つに応じて設定される。例えば、少なくとも１つの変速ステージが複数の変速ステージを含む場合、複数の変速ステージのそれぞれには、異なる比率Ｒが設定される。例えば、変速ステージが高くなるほど、比率Ｒは大きくなる。
例えば、少なくとも１つの第１回転体１４が複数の第１回転体１４を含み、かつ、少なくとも１つの第２回転体１８が複数の第２回転体１８を含む場合、変速ステージは、複数の第１回転体１４のうちの１つおよび複数の第２回転体１８のうちの１つの組み合わせに応じて設定される。例えば、少なくとも１つの第１回転体１４が１つの第１回転体１４を含み、少なくとも１つの第２回転体１８が複数の第２回転体１８を含む場合、変速ステージは、複数の第２回転体１８の数に応じて設定される。例えば、少なくとも１つの第１回転体１４が複数の第１回転体１４を含み、少なくとも１つの第２回転体１８が１つの第２回転体１８を含む場合、変速ステージは、複数の第１回転体１４の数に応じて設定される。
例えば、ディレーラ４２Ａは、複数のスプロケットのうちの１つに係合するチェーンを、複数のスプロケットのうちの他の１つに移動させる。例えば、複数の第１スプロケットのうちの、歯数が最小のスプロケットと、複数の第２スプロケットのうちの、歯数が最大のスプロケットと、の組合せはディレーラ４２Ａによって実現可能な最小の変速ステージと対応する。例えば、複数の第１スプロケットのうちの、歯数が最大のスプロケットと、複数の第２スプロケットのうちの、歯数が最小のスプロケットと、の組合せは、ディレーラ４２Ａによって実現可能な最大の変速ステージと対応する。
ディレーラ４２Ａがフロントディレーラを含む場合、例えば、複数の第１回転体１４は、２枚以上３枚以下の第１スプロケットを含む。例えば、複数の第１回転体１４は、２枚の第１スプロケットを含む。
ディレーラ４２Ａがフロントディレーラを含む場合、例えば、ディレーラ４２Ａは、変速動作において複数の第１回転体１４のうちの１つから複数の第１回転体１４のうちの他の１つに伝達体２０を移動させるように構成される。フロントディレーラは、伝達体２０を操作して、少なくとも１つの第１回転体１４と、伝達体２０との係合状態を変更することによって比率Ｒを変更させる。例えば、複数の第１回転体１４は、複数の第１スプロケットを含む。
例えば、ディレーラ４２Ａがリアディレーラを含む場合、少なくとも１つの第２回転体１８は、２枚以上２０枚以下の第２スプロケットを含む。例えば、複数の第２回転体１８は、１２枚の第２スプロケットを含む。
例えば、人力駆動車１０は、変速操作装置４４をさらに含む。変速操作装置４４は、例えば、ハンドルバー３６に設けられる。変速操作装置４４は、例えば、比率Ｒを大きくするための第１操作部、および、比率Ｒを小さくするための第２操作部を含む。
例えば、人力駆動車１０は、車速検出部４６をさらに含む。例えば、車速検出部４６は、制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続される。例えば、車速検出部４６は、人力駆動車１０の車速に関する情報を検出するように構成される。例えば、車速検出部４６は、車輪１６の回転速度に関する情報を検出するように構成される。例えば、車速検出部４６は、前輪１６Ｆおよび後輪１６Ｒの少なくとも１つに設けられる磁石を検出するように構成される。
例えば、車速検出部４６は、車輪１６が１回転する間に、予め定める回数の検出信号を出力するように構成される。例えば、予め定める回数は、１である。例えば、車速検出部４６は、車輪１６の回転速度に応じた信号を出力する。制御部６２は、車輪１６の回転速度に応じた信号と、車輪１６の周長に関する情報とに基づいて人力駆動車１０の車速を算出できる。例えば、記憶部６４には車輪１６の周長に関する情報が記憶される。
例えば、人力駆動車１０は、人力駆動力検出部４８をさらに含む。人力駆動力検出部４８は、制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続される。人力駆動力検出部４８は、人力駆動力によってクランク軸１２に与えられるトルクに応じた信号を出力するように構成される。人力駆動力によってクランク軸１２に与えられるトルクに応じた信号は、人力駆動車１０に入力される人力駆動力に関する情報を含む。
例えば、人力駆動力検出部４８は、人力駆動力の伝達経路、または、人力駆動力の伝達経路に含まれる部材の近傍に設けられる部材に設けられる。例えば、人力駆動力の伝達経路に含まれる部材は、クランク軸１２、クランク軸１２と少なくとも１つの第１回転体１４との間において人力駆動力を伝達する部材を含む。例えば、動力伝達部は、クランク軸１２の外周部に設けられる。
人力駆動力検出部４８は、歪センサ、磁歪センサ、または、圧力センサなどを含む。歪センサは、歪ゲージを含む。人力駆動力検出部４８は、人力駆動力に関する情報を取得できればどのような構成であってもよい。
例えば、人力駆動力検出部４８は、クランクアーム２８Ａ，２８Ｂ、または、２つのペダル３０のうちの少なくとも１つに設けられてもよい。例えば、人力駆動力検出部４８が２つのペダル３０のうちの少なくとも１つに設けられる場合、人力駆動力検出部４８は、２つのペダル３０のうちの少なくとも１つに与えられる圧力を検出するセンサを含んでいてもよい。例えば、人力駆動力検出部４８は、伝達体２０に含まれるチェーンに設けられてもよい。例えば、人力駆動力検出部４８がチェーンに設けられる場合、人力駆動力検出部４８は、チェーンの張力を検出するセンサを含んでいてもよい。
例えば、人力駆動車１０は、クランク回転状態検出部５０をさらに含む。例えば、クランク回転状態検出部５０は、制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続される。クランク回転状態検出部５０は、クランク軸１２および少なくとも１つの第１回転体１４の少なくとも１つの回転量を検出する。例えば、クランク回転状態検出部５０は、クランク軸１２の回転速度に応じた情報を検出するように構成される。例えば、クランク回転状態検出部５０は、少なくとも１つの第１回転体１４の回転速度に応じた情報を検出するように構成される。クランク軸１２の回転速度に応じた情報は、クランク軸１２の角加速度を含む。少なくとも１つの第１回転体１４の回転速度に応じた情報は、少なくとも１つの第１回転体１４の角加速度を含む。
例えば、クランク回転状態検出部５０は、磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを含む。クランク回転状態検出部５０は、周方向に複数の磁極が並ぶ環状の磁石を含む。環状の磁石は、クランク軸１２、少なくとも１つの第１回転体１４、または、クランク軸１２から少なくとも１つの第１回転体１４までの動力伝達経路の間に設けられる。例えば、環状の磁石は、１つのＳ極と、１つのＮ極とを含む。１つのＳ極と、１つのＮ極とは、クランク軸１２の軸線まわりに、それぞれ１８０°連続して延びる。
例えば、クランク回転状態検出部５０は、クランク軸１２の回転速度、および、少なくとも１つの第１回転体１４の回転速度の少なくとも１つに応じた信号を出力する。例えば、クランク回転状態検出部５０は、クランク軸１２の回転速度、および、少なくとも１つの第１回転体１４の回転速度の少なくとも１つが１回転する間において、クランク軸１２の回転角度に対応する検出信号を出力するように構成される。クランク回転状態検出部５０は、磁気センサに代えて光学センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、または、トルクセンサなどを含んでいてもよい。
例えば、クランク回転状態検出部５０は、人力駆動車１０のフレーム２６に設けられる。例えば、クランク回転状態検出部５０がフレーム２６に設けられる場合、クランク回転状態検出部５０は、車速センサを含んで構成されていてもよい。クランク回転状態検出部５０が車速センサを含む場合、制御部６２は、車速センサによって検出される車速と、比率Ｒとに応じてクランク軸１２の回転速度を算出するように構成されてもよい。
クランク回転状態検出部５０は、少なくとも１つの第２回転体１８の回転量を検出するように構成されてもよい。クランク回転状態検出部５０は、少なくとも１つの第２回転体１８の回転速度に応じた情報を検出するように構成されてもよい。例えば、少なくとも１つの第２回転体１８の回転速度に応じた情報は、少なくとも１つの第２回転体１８の角加速度を含む。例えば、クランク回転状態検出部５０は、少なくとも１つの第２回転体１８の回転速度に応じた信号を出力してもよい。
例えば、人力駆動車１０は、勾配検出部５２をさらに含む。勾配検出部５２は、例えば、傾斜センサおよびＧＰＳ（Global Positioning System）受信機の少なくとも１つを含む。傾斜センサは、例えば、ジャイロセンサおよび加速度センサの少なくとも１つを含む。勾配検出部５２が、ＧＰＳ受信機を含む場合、記憶部６４に走行路の勾配に関する情報を含む地図情報を予め記憶され、制御部６２は、人力駆動車１０の現在地の走行路の勾配を取得する。
人力駆動車用の制御装置６０は、制御部６２を備える。例えば、制御部６２は、予め定める制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。例えば、制御部６２に含まれる演算処理装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。
例えば、制御部６２に含まれる演算処理装置は、相互に離れた複数の場所に設けられてもよい。例えば、演算処理装置の一部は、人力駆動車１０に設けられ、演算処理装置の他の一部は、インターネットに接続されるサーバに設けられてもよい。演算処理装置が、相互に離れた複数の場所に設けられる場合、演算処理装置の各部分は、無線通信装置を介して相互に通信可能に接続される。制御部６２は、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。
例えば、制御装置６０は、記憶部６４をさらに備える。例えば、記憶部６４は、制御部６２と有線または無線によって通信可能に接続される。例えば、記憶部６４には、制御プログラムおよび制御処理に用いられる情報が記憶される。例えば、記憶部６４は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。例えば、不揮発性メモリは、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、および、フラッシュメモリの少なくとも１つを含む。例えば、揮発性メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。
制御部６２は、変速装置４２を制御する。制御部６２は、変速条件に応じて比率Ｒを変更するように構成される。制御部６２は、人力駆動車１０の加速値が所定加速値以下の場合は、加速値が所定加速値よりも大きい場合よりも、変速条件による比率Ｒの変更が抑制されるように変速装置４２を制御可能に構成される。制御部６２は、人力駆動車１０に入力される人力駆動力に基づいて所定加速値を変更可能に構成される。
制御部６２は、加速値が所定加速値以下の場合、比率Ｒが増加する変更を抑制し、かつ、比率Ｒが減少する変更を抑制しなくてもよい。制御部６２は、加速値が所定加速値以下の場合、比率Ｒが増加する変更および比率Ｒが減少する変更の両方を抑制してもよい。
制御部６２は、例えば、変速条件が満たされると、比率Ｒを変更するように変速装置４２を動作させる。変速条件は、例えば、人力駆動車１０の走行状態および走行環境の少なくとも１つに関する。走行状態は、例えば、クランク軸１２の回転速度、人力駆動力、および、車速の少なくとも１つを含む。走行環境は、例えば、走行路の勾配を含む。走行状態および走行環境の少なくとも１つは、例えば、走行抵抗を含む。走行抵抗は、例えば、空気抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗、および、加速抵抗の少なくとも１つを含む。
変速条件は、例えば、クランク軸１２の回転速度、人力駆動力、および、車速の少なくとも１つを含む。本実施形態では、変速条件は、クランク軸１２の回転速度を含む。制御部６２は、例えば、クランク軸１２の回転速度が上限閾値よりも大きい場合、比率Ｒが大きくなるように変速装置４２を制御し、クランク軸１２の回転速度が下限閾値よりも小さい場合、比率Ｒが小さくなるように変速装置４２を制御する。
変速条件が人力駆動力を含む場合、変速条件は、例えば、人力駆動力が第１範囲外にある場合に満たされる。変速条件が車速を含む場合、変速条件は、例えば、車速が第２範囲外にある場合に満たされる。
変速条件は、例えば、走行路の勾配、および、走行抵抗の少なくとも１つを含む。変速条件が走行路の勾配を含む場合、変速条件は、例えば、走行路の勾配が第３範囲外にある場合に満たされる。変速条件が走行抵抗を含む場合、変速条件は、例えば、走行抵抗が第４範囲外にある場合に満たされる。
加速値は、例えば、単位期間あたりの車速の増加量である。加速値は、例えば、車速の第１検出時から第１検出時よりも後の第２検出時までの期間における車速の変化量として定義される。所定加速値は、例えば、－２ｋｍ／ｈ以上かつ３ｋｍ／ｈ以下である。加速値は、加速度であってもよい。加速値は、マイナスの加速値を含んでもよい。第１検出時から第２検出時までの期間は、例えば、０．０１秒である。第１検出時から第２検出時までの期間は、例えば、車速検出部４６が検出信号を出力する間隔であってもよい。
制御部６２は、例えば、人力駆動力が大きいほど、所定加速値を大きくするように構成される。制御部６２は、例えば、人力駆動力が大きいほど、所定加速値を段階的に大きくするように構成される。制御部６２は、人力駆動力を、例えば、０Ｎｍから１００Ｎｍまでの範囲において複数のレベルに区分し、複数のレベルのそれぞれに所定加速値が設定される。
制御部６２は、例えば、加速値が所定加速値以下の場合、加速値が所定加速値よりも大きい場合よりも、比率Ｒの増加が抑制されるように変速装置４２を制御可能に構成される。所定加速値は、例えば、比率Ｒを増加した場合のライダの負荷に基づいて設定される。所定加速値以下の場合は、例えば、上り坂および走行抵抗等によってライダの負荷が高い状態と対応する。
制御部６２は、例えば、比率Ｒに応じて所定加速値を変更可能に構成される。所定加速値は、例えば、記憶部６４に予め記憶される。記憶部６４には、例えば、所定加速値に関する情報が記憶される。所定加速値に関する情報は、例えば、テーブルおよび演算式の少なくとも１つを含む。
制御部６２は、例えば、人力駆動力が所定駆動力以下の場合の所定加速値を、一定の値に設定するように構成される。人力駆動力が所定駆動力以下の場合の所定加速値は、例えば、人力駆動力が所定駆動力よりも大きい場合の所定加速値以下である。所定駆動力は、例えば、１０Ｎｍ以上かつ２０Ｎｍ以下である。所定駆動力は、例えば、１５Ｎｍである。所定駆動力は、例えば、比率Ｒが増加しても、ライダの負荷が過度に大きくならない値として設定される。
制御部６２は、例えば、比率Ｒが所定比率Ｒ以下の場合の所定加速値を、比率Ｒが所定比率Ｒよりも大きい場合の所定加速値よりも大きくするように構成される。
制御部６２は、例えば、比率Ｒが第１比率Ｒ１以下の場合の所定加速値を、比率Ｒが第１比率Ｒ１よりも大きい場合の所定加速値よりも大きくするように構成される。第１比率Ｒ１は、例えば、人力駆動車１０の発進に好適な比率Ｒに基づいて設定される。制御部６２は、例えば、人力駆動車１０が発進する場合、比率Ｒを第１比率Ｒ１以下になるように変速装置４２を制御するように構成されてもよい。
制御部６２は、例えば、比率Ｒが第２比率Ｒ２以下の場合、かつ、人力駆動車１０の走行路の路面勾配が、上り坂と対応する第１勾配から第１勾配よりも小さい第２勾配以下になる場合、所定加速値を小さくするように構成される。第２比率Ｒ２は、例えば、上り坂等において、クランク軸１２の回転速度が変化しやすい比率Ｒに基づいて設定される。
制御部６２は、例えば、比率Ｒが第３比率Ｒ３以上の場合の所定加速値を、比率Ｒが第３比率Ｒ３よりも小さい場合の所定加速値以下にするように構成されてもよい。制御部６２は、例えば、比率Ｒが第３比率Ｒ３以上の場合の所定加速値を、一定の値に設定するように構成される。
制御部６２は、例えば、第１モードおよび第２モードのいずれかを選択可能に構成される。第１モードが選択される場合の所定加速値は、第２モードが選択される場合の所定加速値と異なる。
第１モードは、例えば、山道の走行に対応するモードである。第２モードは、例えば、町中の走行に対応するモードである。第１モードが選択される場合の所定加速値は、例えば、第２モードが選択される場合の所定加速値以下である。第１モードが選択される場合の所定加速値は、第２モードが選択される場合の所定加速値よりも大きくてもよい。
制御部６２は、例えば、モード変更要求に応じて第１モードおよび第２モードのいずれかを選択可能に構成される。モード変更要求は、例えば、操作装置が操作される場合に発生する。操作装置は、例えば、サイクルコンピュータ、および、スマートフォンの少なくとも１つを含む。制御部６２は、人力駆動車１０に設けられるセンサの出力に応じて、モード変更要求があると判定してもよい。
表１は、走行負荷、モード、および、比率Ｒと、所定加速値との関係の一例を示す。表１における所定加速値は、車速の検出周期ごとの変化量である。人力駆動力は、第１レベルから第６レベルになるにつれて大きくなる。
図３を参照して、制御部６２がモードを変更する処理について説明する。制御部６２は、例えば、制御部６２に電力が供給されると、処理を開始して図３に示すフローチャートのステップＳ１１に移行する。制御部６２は、図３のフローチャートが終了すると、例えば、電力の供給が停止されるまでは、予め定める周期後にステップＳ１１からの処理を繰り返す。
制御部６２は、ステップＳ１１において、モード変更要求があるか否かを判定する。制御部６２は、ステップＳ１１において、モード変更要求があるか否かを判定する。制御部６２は、モード変更要求がない場合、処理を終了する。制御部６２は、モード変更要求がある場合、ステップＳ１２に移行する。
制御部６２は、ステップＳ１２において、第１モードか否かを判定する。制御部６２は、第１モードの場合、ステップＳ１３に移行する。制御部６２は、ステップＳ１３において、第２モードを選択し、処理を終了する。制御部６２は、ステップＳ１２において、第１モードではない場合、ステップＳ１４に移行する。制御部６２は、ステップＳ１４において、第１モードを選択し、処理を終了する。
制御部６２は、例えば、変速条件を変更することによって、比率Ｒの変更を抑制する。制御部６２は、例えば、変速条件に含まれる範囲を変更することによって、比率Ｒの変更を抑制する。変速条件がクランク軸１２の回転速度を含む場合、制御部６２は、例えば、上限閾値を大きくすることによって、比率Ｒが増加する変更を抑制する。変速条件は、例えば、第１変速条件、および、第２変速条件を含む。制御部６２は、加速値が所定加速値以下の場合、例えば、第１変速条件に基づいて、変速装置４２を制御する。制御部６２は、加速値が所定加速値よりも大きい場合、例えば、第２変速条件に基づいて、変速装置４２を制御する。制御部６２は、変速条件に含まれる範囲を変更せず、加速値が所定加速値以下の場合、比率Ｒの変更を禁止してもよい。
図４を参照して、制御部６２が変速装置４２を制御する処理について説明する。制御部６２は、例えば、制御部６２に電力が供給されると、処理を開始して図４に示すフローチャートのステップＳ２１に移行する。制御部６２は、図４のフローチャートが終了すると、例えば、電力の供給が停止されるまでは、予め定める周期後にステップＳ２１からの処理を繰り返す。
制御部６２は、ステップＳ２１において、所定加速値を設定し、ステップＳ２２に移行する。制御部６２は、例えば、表１に基づいて、所定加速値を設定する。
制御部６２は、ステップＳ２２において、加速値が所定加速値以下か否かを判定する。制御部６２は、加速値が所定加速値以下の場合、ステップＳ２３に移行する。制御部６２は、ステップＳ２３において、第１変速条件に基づいて変速装置４２を制御し、処理を終了する。
制御部６２は、ステップＳ２２において、加速値が所定加速値以下ではない場合、ステップＳ２４に移行する。制御部６２は、ステップＳ２４において、第２変速条件に基づいて変速装置４２を制御し、処理を終了する。
＜変更例＞
実施形態に関する説明は、本開示に従う人力駆動車用の制御装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に従う人力駆動車用の制御装置は、例えば以下に示される実施形態の変更例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変更例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変更例において、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
・制御部６２は、加速値が所定加速値以下の場合、加速値が所定加速値よりも大きい場合よりも、比率Ｒの減少が抑制されるように変速装置４２を制御可能に構成されてもよい。本変更例では、加速値が所定加速値以下の場合に、比率Ｒが減少しにくくなるため、車速のさらなる低下が抑制される。したがって、制御部６２は、変速装置４２を好適に制御できる。
・制御部６２は、人力駆動力が大きいほど、所定加速値を小さくするように構成されてもよい。本変更例では、ライダの負荷が高いほど、比率Ｒの増加が抑制されにくくなるため、例えば、レース中の登坂時等、ライダの負荷が高い状態において車速が増加しやすい。したがって、制御部６２は、変速装置４２を好適に制御できる。
・制御部６２は、人力駆動力に代えてまたは加えて、人力駆動力以外の走行負荷に関するパラメータに基づいて所定加速値を変更するように構成されてもよい。人力駆動力以外の走行負荷に関するパラメータは、例えば、車速、加速値、クランク軸１２の回転速度、人力駆動車１０が走行する走行路の勾配、および、比率Ｒの少なくとも１つを含む。
本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、所望の選択肢の「１つ以上」を意味する。一例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が２つであれば「１つの選択肢のみ」または「２つの選択肢の双方」を意味する。他の例として、本明細書において使用される「少なくとも１つ」という表現は、選択肢の数が３つ以上であれば「１つの選択肢のみ」または「２つ以上の任意の選択肢の組み合わせ」を意味する。
１０…人力駆動車、１２…クランク軸、１６…車輪、４２…変速装置、６０…制御装置、６２…制御部。

Claims (18)

  1. 人力駆動車用の制御装置であって、
    前記人力駆動車のクランク軸の回転速度に対する車輪の回転速度の比率を変更する変速装置を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、
    変速条件に応じて前記比率を変更するように構成され、
    前記人力駆動車の加速値が所定加速値以下の場合は、前記加速値が前記所定加速値よりも大きい場合よりも、前記変速条件による前記比率の変更が抑制されるように前記変速装置を制御可能に構成され、
    前記人力駆動車に入力される人力駆動力に基づいて前記所定加速値を変更可能に構成される、制御装置。
  2. 前記制御部は、前記人力駆動力が大きいほど、前記所定加速値を大きくするように構成される、請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記制御部は、前記人力駆動力が大きいほど、前記所定加速値を段階的に大きくするように構成される、請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記制御部は、前記加速値が前記所定加速値以下の場合、前記加速値が前記所定加速値よりも大きい場合よりも、前記比率の増加が抑制されるように前記変速装置を制御可能に構成される、請求項２に記載の制御装置。
  5. 前記制御部は、前記比率に応じて前記所定加速値を変更可能に構成される、請求項２に記載の制御装置。
  6. 前記制御部は、前記比率が所定比率以下の場合の前記所定加速値を、前記比率が前記所定比率よりも大きい場合の前記所定加速値よりも大きくするように構成される、請求項５に記載の制御装置。
  7. 前記制御部は、前記人力駆動力が所定駆動力以下の場合の前記所定加速値を、一定の値に設定するように構成される、請求項２に記載の制御装置。
  8. 前記人力駆動力が前記所定駆動力以下の場合の前記所定加速値は、前記人力駆動力が前記所定駆動力よりも大きい場合の前記所定加速値以下である、請求項７に記載の制御装置。
  9. 前記制御部は、前記比率が第１比率以下の場合の前記所定加速値を、前記比率が前記第１比率よりも大きい場合の前記所定加速値よりも大きくするように構成される、請求項２に記載の制御装置。
  10. 前記制御部は、前記比率が第２比率以下の場合、かつ、前記人力駆動車の走行路の路面勾配が、上り坂と対応する第１勾配から前記第１勾配よりも小さい第２勾配以下になる場合、前記所定加速値を小さくするように構成される、請求項２に記載の制御装置。
  11. 前記制御部は、前記比率が第３比率以上の場合の前記所定加速値を、前記比率が前記第３比率よりも小さい場合の前記所定加速値以下にするように構成される、請求項２に記載の制御装置。
  12. 前記制御部は、前記比率が前記第３比率以上の場合の前記所定加速値を、一定の値に設定するように構成される、請求項１１に記載の制御装置。
  13. 前記加速値は、車速の第１検出時から前記第１検出時よりも後の第２検出時までの期間における前記車速の変化量として定義される、請求項２に記載の制御装置。
  14. 前記所定加速値は、－２ｋｍ／ｈ以上かつ３ｋｍ／ｈ以下である、請求項１３に記載の制御装置。
  15. 前記制御部は、第１モードおよび第２モードのいずれかを選択可能に構成され、
    前記第１モードが選択される場合の前記所定加速値は、前記第２モードが選択される場合の前記所定加速値と異なる、請求項２に記載の制御装置。
  16. 前記変速条件は、前記人力駆動車の走行状態および走行環境の少なくとも１つに関する、請求項１に記載の制御装置。
  17. 前記変速条件は、前記クランク軸の回転速度、前記人力駆動力、および、車速の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の制御装置。
  18. 前記変速条件は、前記クランク軸の回転速度を含み、
    前記制御部は、前記クランク軸の回転速度が上限閾値よりも大きい場合、前記比率が大きくなるように前記変速装置を制御し、前記クランク軸の回転速度が下限閾値よりも小さい場合、前記比率が小さくなるように前記変速装置を制御する、請求項１に記載の制御装置。
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