JP2024039458A

JP2024039458A - 人力駆動車用の制御装置

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Publication number: JP2024039458A
Application number: JP2022144037A
Authority: JP
Inventors: 徹 ▲高▼柳; Toru Takayanagi; 聡謝花; Satoshi Shaka
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2022-09-09
Filing date: 2022-09-09
Publication date: 2024-03-22
Also published as: DE102023121328A1

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、前記比率を変更するように前記変速装置を制御する変速条件が成立する場合、前記人力駆動車に入力される人力駆動力に応じて、前記変速装置による変速動作の開始を所定期間が経過するまで遅延するように前記変速装置を制御するように構成され、前記変速条件が成立し、かつ、前記変速装置に関する状態が所定状態の場合、前記遅延を実行させずに前記変速動作を開始するように前記変速装置を制御するように構成される。【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、前記比率を変更するように前記変速装置を制御する変速条件が成立する場合、前記人力駆動車に入力される人力駆動力に応じて、前記変速装置による変速動作の開始を所定期間が経過するまで遅延するように前記変速装置を制御するように構成され、前記変速条件が成立し、かつ、前記変速装置に関する状態が所定状態の場合、前記遅延を実行させずに前記変速動作を開始するように前記変速装置を制御するように構成される。
第１側面の制御装置によれば、変速装置に関する状態が所定状態の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始するため、早期に比率を変更できる。したがって、制御部は、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、前記所定状態は、前記比率が所定比率範囲内の状態を含む。
第２側面の制御装置によれば、比率が所定比率範囲内の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始できる。

本開示の第１または第２側面に従う第３側面の制御装置において、前記変速装置は、前記人力駆動車のチェーンを複数のスプロケットのうちの１つから他の１つに掛け替える外装変速機を含む。
第３側面の制御装置によれば、外装変速機を含む人力駆動車において、変速装置に関する状態が所定状態の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始できる。

本開示の第３側面に従う第４側面の制御装置において、前記所定状態は、前記複数のスプロケットの回転角度が所定角度範囲内の状態を含む。
第４側面の制御装置によれば、複数のスプロケットの回転角度が所定角度範囲内の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始できる。

本開示の第４側面に従う第５側面の制御装置において、前記変速動作の開始前に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記１つは、少なくとも１つの第１変速促進領域を有し、前記所定角度範囲は、前記少なくとも１つの第１変速促進領域間の回転角度に基づいて設定され、前記少なくとも１つの第１変速促進領域は、前記比率を大きくする場合に前記変速動作を促進するように構成される。
第５側面の制御装置によれば、複数のスプロケットの回転角度が、第１変速促進領域間の回転角度に基づいて設定される所定角度範囲内の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始できる。

本開示の第４側面に従う第６側面の制御装置において、前記変速動作の完了後に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つは、少なくとも１つの第２変速促進領域を有し、前記所定角度範囲は、前記少なくとも１つの第２変速促進領域間の回転角度に基づいて設定され、前記少なくとも１つの第２変速促進領域は、前記比率を小さくする場合に前記変速動作を促進するように構成される。
第６側面の制御装置によれば、複数のスプロケットの回転角度が、第２変速促進領域間の回転角度に基づいて設定される所定角度範囲内の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始できる。

本開示の第３または第４側面に従う第７側面の制御装置において、前記所定状態は、前記変速動作の開始前に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記１つに含まれる少なくとも１つの第１変速促進領域の数が第１所定数範囲内の状態を含み、前記少なくとも１つの第１変速促進領域は、前記比率を大きくする場合に前記変速動作を促進するように構成される。
第７側面の制御装置によれば、少なくとも１つの第１変速促進領域の数が第１所定数範囲内の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始できる。

本開示の第３、第４、および、第７側面のいずれか１つに従う第８側面の制御装置において、前記所定状態は、前記変速動作の完了後に前記チェーンが巻き掛けられる前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つに含まれる少なくとも１つの第２変速促進領域の数が第２所定数範囲内の状態を含み、前記少なくとも１つの第２変速促進領域は、前記比率を小さくする場合に前記変速動作を促進するように構成される。
第８側面の制御装置によれば、少なくとも１つの第２変速促進領域の数が第１所定数範囲内の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始できる。

本開示の第３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、前記所定状態は、前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つへの前記チェーンの巻き付け長さが所定長さ範囲内である状態を含む。
第９側面の制御装置によれば、複数のスプロケットのうちの他の１つへのチェーンの巻き付け長さが所定長さ範囲内の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始できる。

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、前記人力駆動力が所定駆動力以下の状態において前記変速装置の動作が完了するように前記所定期間を算出するように構成される。
第１０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状態において変速装置の動作を完了できるため、変速性能の低下が抑制される。

本開示の第３側面に従う第１１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状態において前記変速装置の動作が完了するように前記所定期間を算出するように構成され、前記変速動作の開始前に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記１つは、少なくとも１つの第１変速促進領域を有し、前記所定期間は、前記少なくとも１つの第１変速促進領域間の回転角度に基づいて算出され、前記少なくとも１つの第１変速促進領域は、前記比率を大きくする場合に前記変速動作を促進するように構成される。
第１１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状態において変速装置の動作を完了できるため、変速性能の低下が抑制される。

本開示の第３側面に従う第１２側面の制御装置において、前記制御部は、前記人力駆動力が所定駆動力以下の状態において前記変速装置の動作が完了するように前記所定期間を算出するように構成され、前記変速動作の完了後に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つは、少なくとも１つの第２変速促進領域を有し、前記所定期間は、前記少なくとも１つの第２変速促進領域間の回転角度に基づいて設定され、前記少なくとも１つの第２変速促進領域は、前記比率を小さくする場合に前記変速動作を促進するように構成される。
第１２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状態において変速装置の動作を完了できるため、変速性能の低下が抑制される。

本開示の第１１または第１２側面に従う第１３側面の制御装置において、前記所定期間は、前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つへの前記チェーンの巻き付け長さに基づいて算出される。
第１３側面の制御装置によれば、複数のスプロケットのうちの他の１つへのチェーンの巻き付け長さに基づいて算出される所定期間に基づいて、変速動作を開始できる。

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の第２回転体を示す側面図である。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、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、外装変速機４２Ａおよび内装変速機の少なくとも１つを含む。本実施形態では、変速装置４２は、人力駆動車１０のチェーンを複数のスプロケットのうちの１つから他の１つに掛け替える外装変速機４２Ａを含む。本実施形態の変速装置４２は、外装変速機４２Ａを含む。外装変速機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。外装変速機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。外装変速機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。

外装変速機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、外装変速機４２Ａを動作するように構成される。

外装変速機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、外装変速機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、外装変速機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、外装変速機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、外装変速機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、外装変速機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、の組合せは外装変速機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、外装変速機４２Ａによって実現可能な最大の変速ステージと対応する。

外装変速機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枚のスプロケットを含む。

外装変速機４２Ａがフロントディレーラを含む場合、例えば、外装変速機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、複数のスプロケットを含む。

例えば、外装変速機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枚のスプロケットを含む。

外装変速機４２Ａがリアディレーラを含む場合、例えば、複数の第２回転体１８のうちの少なくとも１つは、周方向において少なくとも２つの変速促進領域２２を含む。少なくとも２つの変速促進領域２２は、例えば、複数の第２回転体１８の少なくとも１つに、個別に設定される。少なくとも２つの変速促進領域２２は、リアディレーラによる、複数の第２回転体１８のうちの１つから複数の第２回転体１８のうちの隣接する他の１つへの伝達体２０の移動を促進する領域である。

少なくとも２つの変速促進領域２２が、複数の第２回転体１８のそれぞれに、個別に設定される場合、例えば、少なくとも２つの変速促進領域２２は、複数の第２回転体１８の全てにおいてそれぞれ異なっていてもよく、少なくとも２つが同じであってもよい。複数の第２回転体１８のうちの少なくとも１つは、少なくとも２つの変速促進領域２２を含んでいなくてもよい。複数の第２スプロケットのうちの最小の第２スプロケットは、例えば、少なくとも２つの変速促進領域２２を含まず、他の第２スプロケットは、少なくとも２つの変速促進領域２２を含む。

少なくとも２つの変速促進領域２２が、複数の第２回転体１８のそれぞれに、個別に設定される場合、例えば、少なくとも２つの変速促進領域２２は、第１変速促進領域２２Ａと、第２変速促進領域２２Ｂとを含む。第１変速促進領域２２Ａは、例えば、複数のスプロケットのうちの１つから、複数の第２スプロケットのうちの他の１つへのチェーンの移動を促進する。少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａは、比率Ｒを大きくする場合に変速動作を促進するように構成される。第１変速促進領域２２Ａは、例えば、複数のスプロケットのうちの歯数が多い第２スプロケットから複数のスプロケットのうちの歯数が少ないスプロケットへのチェーンの移動を促進する。第１変速促進領域２２Ａは、例えば、チェーンがスプロケットの歯から外れやすい構造を有するスプロケットの歯を含む。

第２変速促進領域２２Ｂは、例えば、複数のスプロケットのうちの他の１つから複数のスプロケットのうちの１つへのチェーンの移動を促進する。少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂは、比率Ｒを小さくする場合に変速動作を促進するように構成される。第２変速促進領域２２Ｂは、例えば、複数のスプロケットのうちの歯数が少ないスプロケットから複数のスプロケットのうちの歯数が多いスプロケットへのチェーンの移動を促進する。第２変速促進領域２２Ｂは、例えば、チェーンがスプロケットの歯に係合しやすい構造を有するスプロケットの歯を含む。

図４には、複数の第２回転体１８のうちの１つが示される。図４に示される複数の第２回転体１８のうちの１つにおいて、第１変速促進領域２２Ａおよび第２変速促進領域２２Ｂは、例えば、４つ設けられる。４つの第１変速促進領域２２Ａのそれぞれと、４つの第２変速促進領域２２Ｂのそれぞれは、例えば、複数の第２回転体１８のうちの１つの周方向において交互に設けられる。

外装変速機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のうちの少なくとも１つには、複数の第２回転体１８のうちの少なくとも１つと同様に変速促進領域２２が設けられてもよい。

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、比率Ｒを変更するように変速装置４２を制御する変速条件が成立する場合、人力駆動車１０に入力される人力駆動力に応じて、変速装置４２による変速動作の開始を所定期間が経過するまで遅延するように変速装置４２を制御するように構成される。制御部６２は、変速条件が成立し、かつ、変速装置４２に関する状態が所定状態の場合、遅延を実行させずに変速動作を開始するように変速装置４２を制御するように構成される。

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。

制御部６２は、例えば、人力駆動力が所定駆動力以下の状態において変速装置４２の動作が完了するように所定期間を算出するように構成される。所定駆動力は、例えば、変速装置４２の変速性能が担保される値が設定される。制御部６２は、比率Ｒに応じて所定駆動力を変更してもよい。例えば、制御部６２は、人力駆動力が所定駆動量以下の状態において、変速装置４２の動作が開始され、かつ、人力駆動力が所定駆動量以下の状態において、変速装置４２の動作が完了するように、所定期間を算出するように構成される。

変速動作の開始前にチェーンが巻き掛けられている複数のスプロケットのうちの１つは、例えば、少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａを有する。所定期間は、例えば、少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度に基づいて算出される。少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａが１つである場合、例えば、第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度は、３６０度である。少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａが２つである場合、かつ、等間隔に配置される場合、例えば、第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度は、１８０度である。第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度が全て１５０度以下になるように、スプロケットに３つ以上の第１変速促進領域２２Ａが設けられることが好ましい。

例えば、制御部６２は、比率Ｒを大きくするように変更する場合、変速動作の開始前にチェーンが巻き掛けられているスプロケットの第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度に基づいて所定期間を算出する。例えば、制御部６２は、比率Ｒを大きくするように変更する場合、変速動作の開始前にチェーンが巻き掛けられているスプロケットの第１変速促進領域２２Ａとチェーンとが対応する位置にある場合に、外装変速機４２Ａが動作するように、外装変速機４２Ａを制御するように構成される。

変速動作の開始後にチェーンが巻き掛けられている複数のスプロケットのうちの１つは、例えば、少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂを有する。所定期間は、例えば、少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度に基づいて設定される。少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂが１つである場合、例えば、第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度は、３６０度である。少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂが２つであり、かつ、等間隔に配置される場合、例えば、第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度は、１８０度である。第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度が全て１５０度以下になるように、スプロケットに３つ以上の第２変速促進領域２２Ｂが設けられることが好ましい。

例えば、制御部６２は、比率Ｒを小さくするように変更する場合、第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度に基づいて所定期間を算出する。例えば、制御部６２は、比率Ｒを小さくするように変更する場合、変速動作の完了後にチェーンが巻き掛けられているスプロケットの第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度に基づいて所定期間を算出する。例えば、制御部６２は、比率Ｒを小さくするように変更する場合、変速動作の完了後にチェーンが巻き掛けられているスプロケットの第２変速促進領域２２Ｂとチェーンとが対応する位置にある場合に、外装変速機４２Ａが動作するように、外装変速機４２Ａを制御するように構成される。

所定期間は、例えば、複数のスプロケットのうちの他の１つへのチェーンの巻き付け長さに基づいて算出される。チェーンの巻き付け長さは、例えば、変速動作の完了後にチェーンが巻き掛けられているスプロケットの歯と係合するチェーンの長さと対応する。チェーンの巻き付け長さは、例えば、スプロケットの歯数が大きいほど大きくなる。例えば、複数のスプロケットのそれぞれのチェーンの巻き付け長さが、予め記憶部６４に記憶される。

例えば、所定期間は、人力駆動力と、少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度または少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度と、チェーンの巻き付け長さと、に基づいて算出される。例えば、所定期間は、人力駆動力と、少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度または少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度と、チェーンの巻き付け長さと、に加えて、制御部６２および変速装置４２間の通信にかかる時間と、に基づいて算出される。

制御部６２は、例えば、変速装置４２による変速動作の開始を遅延させても、人力駆動力が所定駆動力以下の状態において変速装置４２の動作が完了しない場合、変速装置４２に関する状態が所定状態であると判断する。制御部６２は、所定期間が上限期間よりも大きい場合、変速装置４２に関する状態が所定状態であると判断してもよい。制御部６２は、クランク軸１２の回転角度が上限回転角度よりも大きくなるまで、変速装置４２による変速動作の開始を遅延させるように所定期間が算出される場合、変速装置４２に関する状態が所定状態であると判断してもよい。

所定状態は、例えば、比率Ｒが所定比率範囲内の状態を含む。所定比率範囲は、例えば、変速装置４２の変速性能が担保される値が設定される。

所定状態は、例えば、複数のスプロケットの回転角度が所定角度範囲内の状態を含む。所定角度範囲は、少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度に基づいて設定される。比率Ｒが大きくなるように比率Ｒを変更する場合、例えば、所定角度範囲は、少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａ間の回転角度に基づいて設定される。所定角度範囲は、少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度に基づいて設定される。比率Ｒが小さくなるように比率Ｒを変更する場合、例えば、所定角度範囲は、少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂ間の回転角度に基づいて設定される。

所定状態は、例えば、変速動作の開始前にチェーンが巻き掛けられている複数のスプロケットのうちの１つに含まれる少なくとも１つの第１変速促進領域２２Ａの数が第１所定数範囲内の状態を含む。第１所定数範囲は、比率Ｒごとに異なっていてもよい。第１所定数範囲内は、例えば、第１所定数以下である。

所定状態は、例えば、変速動作の完了後にチェーンが巻き掛けられる複数のスプロケットのうちの他の１つに含まれる少なくとも１つの第２変速促進領域２２Ｂの数が第２所定数範囲内の状態を含む。第２所定数範囲は、比率Ｒごとに異なっていてもよい。第２所定数範囲内は、例えば、第２所定数以下である。

所定状態は、例えば、複数のスプロケットのうちの他の１つへのチェーンの巻き付け長さが所定長さ範囲内である状態を含む。所定長さ範囲内は、例えば、所定長さ以下である。

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Ｓ１１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、変速条件が成立するか否かを判定する。制御部６２は、ステップＳ１１において変速条件が成立しない場合、処理を終了する。制御部６２は、変速条件が成立する場合、ステップＳ１２に移行する。

制御部６２は、ステップＳ１２において、変速装置４２に関する状態が所定状態か否かを判定する。制御部６２は、変速装置４２に関する状態が所定状態の場合、ステップＳ１３に移行する。制御部６２は、ステップＳ１３において、変速動作を開始するように変速装置４２を制御し、処理を終了する。

制御部６２は、ステップＳ１２において、変速装置４２に関する状態が所定状態ではない場合、ステップＳ１４に移行する。制御部６２は、ステップＳ１４において、変速開始可能か否かを判定する。制御部６２は、例えば、変速条件が成立してから所定期間が経過した場合、変速開始可能と判定する。制御部６２は、変速開始可能ではない場合、ステップＳ１４の判定を再び行う。制御部６２は、変速開始可能の場合、ステップＳ１５に移行する。制御部６２は、ステップＳ１５において、変速動作を開始するように変速装置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、変速装置４２が外装変速機４２Ａおよび内装変速機のいずれかを判定可能に構成されてもよい。制御部６２は、変速装置４２が内装変速機であると判定すると、遅延を実行しないように変速装置４２を制御するように構成されてもよい。

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、２２Ａ…第１変速促進領域、２２Ｂ…第２変速促進領域、４２…変速装置、４２Ａ…外装変速機、６０…制御装置、６２…制御部。

Claims

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、
前記比率を変更するように前記変速装置を制御する変速条件が成立する場合、前記人力駆動車に入力される人力駆動力に応じて、前記変速装置による変速動作の開始を所定期間が経過するまで遅延するように前記変速装置を制御するように構成され、
前記変速条件が成立し、かつ、前記変速装置に関する状態が所定状態の場合、前記遅延を実行させずに前記変速動作を開始するように前記変速装置を制御するように構成される、制御装置。
前記所定状態は、前記比率が所定比率範囲内の状態を含む、請求項１に記載の制御装置。
前記変速装置は、前記人力駆動車のチェーンを複数のスプロケットのうちの１つから他の１つに掛け替える外装変速機を含む、請求項１に記載の制御装置。
前記所定状態は、前記複数のスプロケットの回転角度が所定角度範囲内の状態を含む、請求項３に記載の制御装置。
前記変速動作の開始前に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記１つは、少なくとも１つの第１変速促進領域を有し、
前記所定角度範囲は、前記少なくとも１つの第１変速促進領域間の回転角度に基づいて設定され、
前記少なくとも１つの第１変速促進領域は、前記比率を大きくする場合に前記変速動作を促進するように構成される、請求項４に記載の制御装置。
前記変速動作の完了後に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つは、少なくとも１つの第２変速促進領域を有し、
前記所定角度範囲は、前記少なくとも１つの第２変速促進領域間の回転角度に基づいて設定され、
前記少なくとも１つの第２変速促進領域は、前記比率を小さくする場合に前記変速動作を促進するように構成される、請求項４に記載の制御装置。
前記所定状態は、前記変速動作の開始前に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記１つに含まれる少なくとも１つの第１変速促進領域の数が第１所定数範囲内の状態を含み、
前記少なくとも１つの第１変速促進領域は、前記比率を大きくする場合に前記変速動作を促進するように構成される、請求項３に記載の制御装置。
前記所定状態は、前記変速動作の完了後に前記チェーンが巻き掛けられる前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つに含まれる少なくとも１つの第２変速促進領域の数が第２所定数範囲内の状態を含み、
前記少なくとも１つの第２変速促進領域は、前記比率を小さくする場合に前記変速動作を促進するように構成される、請求項３に記載の制御装置。
前記所定状態は、前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つへの前記チェーンの巻き付け長さが所定長さ範囲内である状態を含む、請求項３に記載の制御装置。
前記制御部は、前記人力駆動力が所定駆動力以下の状態において前記変速装置の動作が完了するように前記所定期間を算出するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。
前記制御部は、前記人力駆動力が所定駆動力以下の状態において前記変速装置の動作が完了するように前記所定期間を算出するように構成され、
前記変速動作の開始前に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記１つは、少なくとも１つの第１変速促進領域を有し、
前記所定期間は、前記少なくとも１つの第１変速促進領域間の回転角度に基づいて算出され、
前記少なくとも１つの第１変速促進領域は、前記比率を大きくする場合に前記変速動作を促進するように構成される、請求項３に記載の制御装置。
前記制御部は、前記人力駆動力が所定駆動力以下の状態において前記変速装置の動作が完了するように前記所定期間を算出するように構成され、
前記変速動作の完了後に前記チェーンが巻き掛けられている前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つは、少なくとも１つの第２変速促進領域を有し、
前記所定期間は、前記少なくとも１つの第２変速促進領域間の回転角度に基づいて設定され、
前記少なくとも１つの第２変速促進領域は、前記比率を小さくする場合に前記変速動作を促進するように構成される、請求項３に記載の制御装置。
前記所定期間は、前記複数のスプロケットのうちの前記他の１つへの前記チェーンの巻き付け長さに基づいて算出される、請求項１１または１２に記載の制御装置。