TWI573727B - Bicycle control device - Google Patents

Description

自行車用控制裝置

本發明，是有關於自行車用控制裝置者。

在人力驅動力以外，進行由行走輔助用電動機所產生的行走輔助的電動輔助自行車近年漸漸地普及(例如專利文獻1)。此電動輔助自行車，是具有自行車用控制裝置，此自行車用控制裝置，是對應作用於曲軸的扭矩等的人力驅動力，決定行走輔助用的輔助力。

[習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2001-10581號公報

在上述的電動輔助自行車中，自行車用控制裝置，是人力驅動力成為預先被設定的人力驅動力基準值以上時，使由行走輔助用電動機實行行走輔助。但是，將 此人力驅動力基準值設定成較低的話，會發生在自行車的乘坐開始就急發進的問題。為了防止此，而提高設定人力驅動力基準值的話，於自行車行走中不易開始行走輔助，而會發生乘坐感覺不佳的問題。

本發明的課題，是提供可適切地實行行走輔助的自行車用控制裝置。

本發明的某側面的自行車用控制裝置，是將具有行走輔助用電動機的自行車控制的自行車用控制裝置，具備：人力驅動力檢出部、及速度檢出部、及控制部。人力驅動力檢出部，是檢出人力驅動力。速度檢出部，是檢出自行車的行走速度。控制部，是依據藉由速度檢出部被檢出的行走速度設定人力驅動力基準值，判別為藉由人力驅動力檢出部被檢出的人力驅動力是人力驅動力基準值以上的情況，使由行走輔助用電動機所產生的行走輔助實行。且，控制部，是判別為行走速度是預先被設定的速度基準值未滿的情況，將人力驅動力基準值設定成第1人力驅動力基準值，判別為行走速度是速度基準值以上的情況，將人力驅動力基準值設定成比第1人力驅動力基準值更小的第2人力驅動力基準值。

依據此構成的話，行走速度是速度基準值未滿時，人力驅動力若不是第1人力驅動力基準值以上的話，行走輔助就不被實行。且，行走速度是速度基準值以 上時，且成為比第1驅動力基準值更小的第2人力驅動力基準值以上的話，行走輔助就被實行。如此，自行車的行走速度是速度基準值未滿時是，若不是更大的人力驅動力基準值以上的話，因為行走輔助不被實行，所以可以防止在自行車的乘坐開始就急發進。且，自行車的行走速度是速度基準值以上時，因為是由更小的人力驅動力基準值以上才使行走輔助被實行，所以可以消解行走輔助不易被實行的問題。因此，本發明的自行車用控制裝置，可以適切地實行行走輔助。

較佳是，自行車用控制裝置，是進一步具備檢出自行車的曲軸的旋轉狀態的第1旋轉檢出部。控制部，是人力驅動力為人力驅動力基準值以上，且，依據藉由第1旋轉檢出部被檢出的旋轉狀態判別為曲軸是朝前進方向旋轉的情況，就實行行走輔助。依據此構成的話，滿足了更適切的條件時，使行走輔助被實行。

較佳是，第1旋轉檢出部，是進一步將曲軸的旋轉角度檢出。且，控制部，是人力驅動力為人力驅動力基準值以上，曲軸是朝前進方向旋轉，且，依據藉由第1旋轉檢出部被檢出的旋轉角度判別為曲軸是預先被設定的旋轉角度基準值以上旋轉的情況，使由行走輔助用電動機所產生的行走輔助實行。依據此構成的話，滿足了更適切的條件時，使行走輔助被實行。

較佳是，行走輔助被實行的情況時，控制部，是依據藉由第1旋轉檢出部被檢出的旋轉狀態，判別 為曲軸是朝與前進方向相反方向旋轉的情況，就停止行走輔助。依據此構成的話，不需要行走輔助的情況時，可以迅速地停止行走輔助。

較佳是，自行車用控制裝置，是進一步具備檢出自行車的曲軸的旋轉速度的第2旋轉檢出部。行走輔助被實行的情況時，控制部，是依據藉由第2旋轉速度檢出部被檢出的旋轉速度，判別為旋轉速度是預先被設定的旋轉速度基準值以下的情況，就停止行走輔助。

人力驅動力檢出部，是將作用於自行車的曲軸的扭矩作為人力驅動力檢出也可以，將作用於自行車的曲軸臂的扭矩作為人力驅動力檢出也可以。

依據本發明的話，可以提供適切地實行行走輔助的自行車用控制裝置。

1‧‧‧自行車用控制裝置

2‧‧‧人力驅動力檢出部

3‧‧‧速度檢出部

4‧‧‧第1旋轉檢出部

5‧‧‧第2旋轉檢出部

6‧‧‧控制部

11‧‧‧自行車用控制裝置

30‧‧‧磁鐵

101‧‧‧自行車

102‧‧‧車架

103‧‧‧前叉

104‧‧‧手把

105‧‧‧驅動部

106‧‧‧前輪

107‧‧‧後輪

110‧‧‧鏈條

111‧‧‧踏板

112‧‧‧曲軸

112a‧‧‧曲軸

112b‧‧‧曲軸臂

113‧‧‧充電池

115‧‧‧輔助機構

116‧‧‧行走輔助用電動機

117‧‧‧馬達驅動器

[第1圖]適用自行車用控制裝置的自行車的側面圖。

[第2圖]第1實施例的自行車用控制裝置的方塊圖。

[第3圖]說明實行行走輔助時的第1實施例的自行車用控制裝置的動作用的流程圖。

[第4圖]第2實施例的自行車用控制裝置的方塊圖。

[第5圖]說明實行行走輔助時的第2實施例的自行車 用控制裝置的動作用的流程圖。

[第6圖]說明實行行走輔助時的第2實施例的自行車用控制裝置的其他的動作用的流程圖。

[第7圖]變形例1的自行車用控制裝置的方塊圖。

[第8圖]變形例2的自行車用控制裝置的方塊圖。

以下，對於本發明的自行車用控制裝置的各實施例一邊參照圖面一邊說明。

[第1實施例]

第1圖，是適用自行車用控制裝置1的自行車101的側面圖。如第1圖所示，適用第1實施例的自行車用控制裝置1的自行車101，是具備：車架102、及手把104、及驅動部105、及前輪106、及後輪107。

驅動部105，是具有：鏈條110、及裝設有踏板111的曲軸112、及輔助機構115、及作為輔助機構115的電源並可裝卸的充電池113，各別被支撐在車架102。曲軸112，是包含：曲軸112a、及一對的曲軸臂112b。各曲軸臂112b，是設於曲軸112a的兩端部。充電池113，是使用例如鎳氫電池及鋰離子電池等的蓄電池，可裝卸地被搭載在車架102。

第2圖，是顯示第1實施例的自行車用控制裝置1的方塊圖。如第2圖所示，自行車用控制裝置1， 是具備人力驅動力檢出部2、速度檢出部3、及控制部6。在此自行車用控制裝置1中，連接有輔助機構115。

輔助機構115，是包含：行走輔助用電動機116、及馬達驅動器117。行走輔助用電動機116，是藉由馬達驅動器117被控制。且，馬達驅動器117，是依據來自控制部6的指令，將行走輔助用電動機116控制。

人力驅動力檢出部2，是檢出人力驅動力。詳細的話，人力驅動力檢出部2，是將對應人力驅動力的訊號輸出。例如，人力驅動力檢出部2是扭矩感測器，將對應作用於曲軸112的曲軸112a的扭矩的訊號(例如電壓)輸出。扭矩感測器，是例如磁致伸縮式感測器也可以，應變計也可以。有關於藉由此人力驅動力檢出部2被檢出的扭矩的資訊，是朝控制部6被送出。控制部6，是依據從人力驅動力檢出部2所取得的訊號，將輔助機構115控制。例如，控制部6，是將作用於曲軸112a的扭矩的預定倍的扭矩，由行走輔助用電動機116輔助地發生。

速度檢出部3，是檢出自行車101的行走速度。詳細的話，速度檢出部3，是速度感測器。例如，速度檢出部3，是被安裝於自行車101的前叉103上，檢出被安裝於前輪106的輻絲的1根上的磁鐵30的可磁性操作的感測器較佳(第1圖參照)。有關於藉由此速度檢出部3被檢出的自行車101的行走速度的資訊，是朝控制部6被送出。

控制部6，是判別為藉由人力驅動力檢出部2 被檢出的人力驅動力是人力驅動力基準值以上的情況，使實行由行走輔助用電動機116所產生的行走輔助。詳細的話，控制部6，是藉由將馬達驅動器117控制，使實行由行走輔助用電動機116所產生的行走輔助。

且控制部6，是依據藉由速度檢出部3被檢出的行走速度，將上述的人力驅動力基準值變更。具體而言，控制部6，是判別為行走速度是預先被設定的速度基準值未滿的情況，將人力驅動力基準值作為第1人力驅動力基準值。另一方面，控制部6，是判別為行走速度是速度基準值以上的情況，將人力驅動力基準值作為第2人力驅動力基準值。在此，第1人力驅動力基準值，是比第2人力驅動力基準值更大。又，控制部6，是例如，由微電腦所構成，包含CPU(中央處理器、Central processing unit)、RAM(動態隨機存取記憶體、random access memory)、ROM(唯讀記憶體、read only memory)、I/O介面等。

即，自行車101的行走速度是速度基準值未滿的情況，控制部6，是當人力驅動力成為第1人力驅動力基準值以上的情況時，使實行由行走輔助用電動機116所產生的行走輔助。另一方面，自行車101的行走速度是速度基準值以上的情況，控制部6是當人力驅動力成為第2人力驅動力基準值以上的情況時，使實行由行走輔助用電動機116所產生的行走輔助。又，雖無特別限定，預先被設定的速度基準值可以是例如5km/h，且，第1人力驅 動力基準值可以是例如10Nm、第2人力驅動力基準值可以是例如7Nm。

接著，對於實行行走輔助時的自行車用控制裝置1的動作，一邊參照第3圖一邊說明。第3圖，是說明實行行走輔助時的第1實施例的自行車用控制裝置1的動作用的流程圖。

如第3圖所示，首先，控制部6，是從速度檢出部3，將有關於自行車101的行走速度的資訊取得(步驟S1)。

接著，控制部6，是從在步驟S1所取得的資訊，判別行走速度是否為預先被設定的速度基準值未滿(步驟S2)。控制部6，是判別為行走速度為速度基準值未滿的話(步驟S2的Yes)，移行至後述的步驟S3的處理。另一方面，控制部6，是判別為行走速度為速度基準值以上的話(步驟S2的No)，移行至後述的步驟S7的處理。

行走速度是速度基準值未滿的情況(步驟S2的Yes)，控制部6，是設定第1人力驅動力基準值(步驟S3)。且，控制部6，是從人力驅動力檢出部2，將有關於人力驅動力的資訊取得(步驟S4)。接著，控制部6，是依據所取得的資訊，判別人力驅動力是否為第1人力驅動力基準值以上(步驟S5)。

控制部6，是判別為人力驅動力是第1人力驅動力基準值以上的話(步驟S5的Yes)，將馬達驅動器117控制，使實行由行走輔助用電動機116所產生的行走輔助 (步驟S6)。另一方面，控制部6，是判別為人力驅動力是第1人力驅動力基準值未滿的話(步驟S5的No)，返回至上述的步驟S1的處理。

另一方面，行走速度是速度基準值以上的情況(步驟S2的No)，控制部6，是設定第2人力驅動力基準值(步驟S7)。且，控制部6，是從人力驅動力檢出部2，將有關於人力驅動力的資訊取得(步驟S8)。接著，控制部6，是依據所取得的資訊，判別人力驅動力是否為第2人力驅動力基準值以上(步驟S9)。

控制部6，是判別為人力驅動力是第2人力驅動力基準值以上的話(步驟S9的Yes)，將馬達驅動器117控制，使實行由行走輔助用電動機116所產生的行走輔助(步驟S6)。另一方面，控制部6，是判別為人力驅動力是第2人力驅動力基準值未滿的話(步驟S9的No)，返回至上述的步驟S1的處理。

又，控制部6，是當行走速度成為預先被設定的速度上限值以上的情況，就可以停止行走輔助。雖無特別限定，速度上限值，可以是例如25km/h。

[第2實施例]

接著，說明第2實施例的自行車用控制裝置11。又，適用第2實施例的自行車用控制裝置11的自行車101，因為是與上述的第1實施例所說明的自行車101相同，所以省略其說明。

第4圖，是第2實施例的自行車用控制裝置11的方塊圖。如第4圖所示，自行車用控制裝置11，是與第1實施例的自行車用控制裝置1相異，進一步具備第1旋轉檢出部4。又，有關第2實施例的自行車用控制裝置11的其他的構成，因為是與第1實施例的自行車用控制裝置1的構成相同，所以省略詳細的說明。

第1旋轉檢出部4，是檢出自行車101的曲軸112的旋轉狀態。詳細的話，第1旋轉檢出部4，是旋轉角感測器，可以舉例例如旋轉式編碼器等。具體而言，第1旋轉檢出部4，是將：曲軸112朝前進方向旋轉、或朝與前進方向相反方向旋轉，作為曲軸112的旋轉狀態檢出。有關於藉由此第1旋轉檢出部4被檢出的曲軸112的旋轉狀態的資訊，是朝控制部6被送出。又，第1旋轉檢出部4，是將曲軸112a的旋轉狀態檢出也可以，將曲軸臂112b的旋轉狀態檢出也可以。

且第1旋轉檢出部4，是進一步將自行車101的曲軸112的旋轉角度檢出。有關於藉由此第1旋轉檢出部4被檢出的曲軸112的旋轉角度的資訊，是朝控制部6被送出。又，第1旋轉檢出部4，是將曲軸112a的旋轉角度檢出也可以，將曲軸臂112b的旋轉角度檢出也可以。

接著，對於實行行走輔助時的第2實施例的自行車用控制裝置11的動作一邊參照第5圖一邊說明。第5圖，是說明實行行走輔助時的第2實施例的自行車用 控制裝置11的動作用的流程圖。又，第5圖中的步驟S1~步驟S9的處理，因為是與上述實施例同樣，所以省略其詳細的說明。

如第5圖所示，控制部6，是判別為人力驅動力是第1人力驅動力基準值以上的情況(步驟S5的Yes)，或是判別為人力驅動力是第2人力驅動力基準值以上的情況(步驟S9的Yes)，將有關於藉由第1旋轉檢出部4被檢出的曲軸112的旋轉狀態的資訊取得(步驟S11)。

接著，控制部6，是依據有關於所取得的旋轉狀態的資訊，判別曲軸112是否朝前進方向旋轉(步驟S12)。

控制部6，是判別為曲軸112朝前進方向旋轉的話(步驟S12的Yes)，使實行由行走輔助用電動機116所產生的行走輔助(步驟S6)。另一方面，控制部6，是判別為曲軸112朝與前進方向相反方向旋轉的話(步驟S12的No)，返回至步驟S1的處理。

控制部6，是例如，行走速度是成為預先被設定的速度上限值以上的情況，或是曲軸112是朝與前進方向相反方向旋轉的情況時，就可以停止行走輔助。

又，第2實施例的自行車用控制裝置11，是如下地實行行走輔助也可以。第6圖，是說明實行行走輔助時的第2實施例的自行車用控制裝置11的其他的動作用的流程圖。又，第6圖中的步驟S1~步驟S9的處理，因為是與上述實施例同樣，所以省略其詳細的說明。

如第6圖所示，控制部6，是判別為人力驅動力是第1人力驅動力基準值以上的情況(步驟S5的Yes)，或是判別為人力驅動力是第2人力驅動力基準值以上的情況(步驟S9的Yes)，將有關於藉由第1旋轉檢出部4被檢出的曲軸112的旋轉狀態及旋轉角度的資訊取得(步驟S13)。

接著，控制部6，是依據有關於所取得的旋轉狀態及旋轉角度的資訊，判別曲軸112是否是預先被設定的旋轉角度基準值以上，是否朝前進方向旋轉(步驟S14)。又，曲軸112的旋轉角度，是以自行車101為停止的狀態時的曲軸112的角度為基準。且，雖無特別限定，預先被設定的旋轉角度基準值，可以是例如6度。

控制部6，是判別為曲軸112是旋轉角度基準值以上且朝前進方向旋轉的話(步驟S14的Yes)，使實行由行走輔助用電動機116所產生的行走輔助(步驟S6)。另一方面，控制部6，即使曲軸112旋轉後預定時間經過仍判別為曲軸112的旋轉角度是旋轉角度基準值未滿的話(或是自行車101的行走速度是成為0km/h時判別為曲軸112的旋轉角度是旋轉角度基準值未滿的話)(步驟S14的No)，返回至步驟S1的處理。

[變形例]

以上，雖說明了本發明的各實施例，但是本發明不限定於此些，只要不脫離本發明的宗旨皆可進行各種變更。

變形例1

上述第1實施例的自行車用控制裝置1，是如第7圖所示，進一步具備第2旋轉檢出部5也可以。又，變形例1的自行車101，因為是與上述的第1實施例所說明的自行車101相同，所以省略其說明。

第2旋轉檢出部5，是檢出自行車101的曲軸112的旋轉速度。詳細的話，第2旋轉檢出部5，是曲軸轉數感測器，檢出曲軸112的曲軸轉數。有關於藉由此第2旋轉檢出部5被檢出的曲軸轉數的資訊，是朝控制部6被送出。

依據此構成的話，控制部6，是例如，行走速度是成為預先被設定的速度上限值以上的情況，或是曲軸112的旋轉速度是成為預先被設定的旋轉速度基準值以下的情況時，可以停止行走輔助。又，預先被設定的旋轉速度基準值，雖無特別限定，但可以是例如10rpm。

變形例2

在上述第2實施例的自行車用控制裝置11中，如第8圖所示，進一步具備第2旋轉檢出部5也可以。又，變形例2的自行車101，因為是與上述的第1實施例所說明的自行車101相同，所以省略其說明。且，第2旋轉檢出部5，因為是與上述變形例1說明者相同，所以省略其說明。

依據此構成的話，控制部6，是例如，行走速度是成為預先被設定的速度上限值以上的情況、曲軸112是朝與前進方向相反方向旋轉的情況、或是曲軸112的旋轉速度是成為預先被設定的旋轉速度基準值以下的情況時，可以停止行走輔助。又，預先被設定的旋轉速度基準值，雖無特別限定，但可以是例如10rpm。

變形例3

速度檢出部3，不限定於如上述的速度感測器。例如，速度檢出部3，是從變速比、輪胎周長、及曲軸轉數，將自行車101的行走速度算出也可以。

變形例4

在上述各實施例中，人力驅動力檢出部2，雖是將作用於曲軸112a的扭矩作為人力驅動力檢出，但是不特別限定於此。例如，人力驅動力檢出部2，是將作用於曲軸臂112b的扭矩作為人力驅動力檢出也可以，將作用於鏈條110的張力作為人力驅動力檢出也可以。

1‧‧‧自行車用控制裝置

2‧‧‧人力驅動力檢出部

3‧‧‧速度檢出部

6‧‧‧控制部

115‧‧‧輔助機構

116‧‧‧行走輔助用電動機

117‧‧‧馬達驅動器

Claims (7)

1. 一種自行車用控制裝置，是將具有行走輔助用電動機的自行車控制，具備：檢出人力驅動力的人力驅動力檢出部；及檢出前述自行車的行走速度的速度檢出部；及控制部，是依據藉由前述速度檢出部被檢出的前述行走速度設定人力驅動力基準值，判別為藉由前述人力驅動力檢出部被檢出的前述人力驅動力是前述人力驅動力基準值以上的情況，使由前述行走輔助用電動機所產生的行走輔助實行；前述控制部，是判別為前述行走速度是預先被設定的速度基準值未滿的情況，將前述人力驅動力基準值設定成第1人力驅動力基準值，前述行走速度是判別為前述速度基準值以上的情況，將前述人力驅動力基準值設定成比前述第1人力驅動力基準值更小的第2人力驅動力基準值。
2. 如申請專利範圍第1項的自行車用控制裝置，其中，進一步具備將前述自行車的曲軸的旋轉狀態檢出的第1旋轉檢出部，前述控制部，是前述人力驅動力為前述人力驅動力基準值以上，且，依據藉由前述第1旋轉檢出部被檢出的前述旋轉狀態判別為前述曲軸是朝前進方向旋轉的情況，使前述行走輔助實行。
3. 如申請專利範圍第2項的自行車用控制裝置，其 中，前述第1旋轉檢出部，是進一步將前述曲軸的旋轉角度檢出，前述控制部，是前述人力驅動力為前述人力驅動力基準值以上，前述曲軸是朝前進方向旋轉，且，依據藉由前述第1旋轉檢出部被檢出的前述旋轉角度判別為前述曲軸是以預先被設定的旋轉角度基準值以上旋轉的情況，使前述行走輔助實行。
4. 如申請專利範圍第2或3項的自行車用控制裝置，其中，前述行走輔助被實行的情況時，前述控制部，是依據前述旋轉狀態，判別為前述曲軸是朝與前進方向相反方向旋轉的情況，停止前述行走輔助。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的自行車用控制裝置，其中，進一步具備將前述自行車的曲軸的旋轉速度檢出的第2旋轉檢出部，前述行走輔助被實行的情況時，前述控制部，是依據藉由前述第2旋轉速度檢出部被檢出的前述旋轉速度，判別為前述旋轉速度是預先被設定的旋轉速度基準值以下的情況，停止前述行走輔助。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的自行車用控制裝置，其中，前述人力驅動力檢出部，是將作用於前述自行車的曲 軸的扭矩作為人力驅動力檢出。
7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的自行車用控制裝置，其中，前述人力驅動力檢出部，是將作用於前述自行車的曲軸臂的扭矩作為人力驅動力檢出。