(57)【要約】【課題】モータを好適に制御が可能な自転車用制御装置およびこの制御装置を含む自転車用駆動装置を提供する。【解決手段】自転車用制御装置は、自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記自転車の走行速度が所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の推進をアシストさせ、前記所定速度は、前記自転車の使用環境および前記自転車の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記自転車の走行速度が所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の推進をアシストさせ、
前記所定速度は、前記自転車の使用環境および前記自転車の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される、自転車用制御装置。
【請求項２】
前記使用環境は、前記自転車が走行する路面の傾斜角度を含む、請求項１に記載の自転車用制御装置。
【請求項３】
前記路面の前記傾斜角度は、前記自転車が走行する方向における水平面に対する傾斜角度を含む、請求項２に記載の自転車用制御装置。
【請求項４】
前記姿勢は、前記自転車の傾斜角度を含む、請求項１に記載の自転車用制御装置。
【請求項５】
前記自転車の前記傾斜角度は、前記自転車の前後方向の水平面に対する傾斜角度を含む、請求項４に記載の自転車用制御装置。
【請求項６】
前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも大きい所定の角度の場合、前記傾斜角度が「０」の場合よりも低い、請求項３または５に記載の自転車用制御装置。
【請求項７】
前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも大きい場合、前記傾斜角度が大きくなるほど低くなる、請求項３、５、または、６に記載の自転車用制御装置。
【請求項８】
前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも小さい所定の角度の場合、前記傾斜角度が「０」の場合よりも低い、請求項３および５〜７のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項９】
前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも小さい場合、前記傾斜角度が小さくなるほど低くなる、請求項３および５〜８のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１０】
前記所定速度は、前記傾斜角度の絶対値が「０」よりも大きい所定の角度の場合、前記傾斜角度の絶対値が「０」の場合よりも低い、請求項２〜９のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１１】
前記所定速度は、前記傾斜角度の絶対値が「０」よりも大きい場合、前記傾斜角度の絶対値が大きくなるほど低くなる、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１２】
前記傾斜角度の絶対値に対応する前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも大きい場合と、前記傾斜角度が「０」よりも小さい場合とで少なくとも一部が異なる、請求項１０または１１に記載の自転車用制御装置。
【請求項１３】
前記使用環境および前記自転車の姿勢の少なくとも一方を検出する検出部をさらに含み、
前記制御部は、前記検出部の出力に応じて前記所定速度を変更する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１４】
前記検出部は、前記自転車の傾斜角度を検出する傾斜センサを含む、請求項１３に記載の自転車用制御装置。
【請求項１５】
前記傾斜センサは、前記自転車のピッチ角度を検出する、請求項１４に記載の自転車用制御装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記自転車の押し歩きをアシストする押し歩きモードで前記モータを制御可能であり、前記押し歩きモードにおいて前記自転車の走行速度が、前記所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の押し歩きをアシストさせる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記自転車に入力される人力駆動力に応じて前記自転車の推進をアシストするアシストモードで前記モータを制御可能であり、前記アシストモードにおいて、前記自転車の走行速度が、前記所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の推進をアシストさせる、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の自転車用制御装置と、
前記モータと、
前記モータの回転力を前記自転車の車輪に伝達可能であり、かつ前記車輪からの回転力が前記モータに伝達可能に構成される伝達機構とを含み、
前記制御部は、前記押し歩きモードにおいて前記自転車が下り坂を走行している場合、前記自転車を制動するようにモータを駆動する、自転車用駆動装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の自転車用制御装置と、
前記モータと、
前記モータの回転力を前記自転車の車輪に伝達する伝達機構とを含み、
前記伝達機構は、前記モータと前記車輪との間の動力伝達経路に、ワンウェイクラッチを含み、
前記制御部は、前記押し歩きモードにおいて前記自転車が下り坂を走行している場合、前記モータによる前記自転車の押し歩きのアシストを停止する、自転車用駆動装置。
【請求項２０】
自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記モータの回転速度が所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の推進をアシストさせ、
前記所定速度は、前記自転車の使用環境および前記自転車の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される、自転車用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用制御装置およびこの制御装置を含む自転車用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示される自転車用制御装置は、自転車の推進をアシストするモータを制御する。特許文献１の自転車用制御装置は、自転車の走行速度が所定速度以下になるようにモータが制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０５７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
適切な自転車の走行速度はその時々に応じて異なるが、特許文献１の自転車用制御装置ではこの点が考慮されていない。
本発明の目的は、モータを好適に制御が可能な自転車用制御装置およびこの制御装置を含む自転車用駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１側面に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記自転車の走行速度が所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の推進をアシストさせ、前記所定速度は、前記自転車の使用環境および前記自転車の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される。
上記第１側面に従えば、自転車の使用環境および自転車の姿勢の少なくとも一方に応じてモータを好適に制御できる。
【０００６】
前記第１側面に従う第２側面の自転車用制御装置において、前記使用環境は、前記自転車が走行する路面の傾斜角度を含む。
上記第２側面に従えば、路面の傾斜角度に適したモータの制御を行うことができる。
【０００７】
前記第２側面に従う第３側面の自転車用制御装置において、前記路面の前記傾斜角度は、前記自転車が走行する方向における水平面に対する傾斜角度を含む。
上記第３側面に従えば、自転車が坂道を走行する場合に路面の傾斜角度に適したモータの制御を行うことができる。
【０００８】
前記第１側面に従う第４側面の自転車用制御装置において、前記姿勢は、前記自転車の傾斜角度を含む。
上記第４側面に従えば、自転車の傾斜角度に適したモータの制御を行うことができる。
【０００９】
前記第４側面に従う第５側面の自転車用制御装置において、前記自転車の前記傾斜角度は、前記自転車の前後方向の水平面に対する傾斜角度を含む。
上記第５側面に従えば、自転車が坂道を走行する場合に自転車の傾斜角度に適したモータの制御を行うことができる。
【００１０】
前記第３または第５側面に従う第６側面の自転車用制御装置において、前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも大きい所定の角度の場合、前記傾斜角度が「０」の場合よりも低い。
上記第６側面に従えば、傾斜角度が「０」よりも大きい所定の角度の場合には、傾斜角度が「０」の場合よりも、モータによるアシストを停止させる自転車の走行速度を低くできる。
【００１１】
前記第３、第５、または、第６側面に従う第７側面の自転車用制御装置において、前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも大きい場合、前記傾斜角度が大きくなるほど低くなる。
上記第７側面に従えば、傾斜角度が「０」よりも大きい場合には、傾斜角度が大きくなるほど、モータによるアシストを停止させる自転車の走行速度を低くできる。
【００１２】
前記第３および第５〜第７側面のいずれか一つに従う第８側面の自転車用制御装置において、前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも小さい所定の角度の場合、前記傾斜角度が「０」の場合よりも低い。
上記第８側面に従えば、傾斜角度が「０」よりも小さい所定の角度の場合には、傾斜角度が「０」の場合よりも、モータによるアシストを停止させる自転車の走行速度を低くできる。
【００１３】
前記第３および第５〜８側面のいずれか一つに従う第９側面の自転車用制御装置において、前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも小さい場合、前記傾斜角度が小さくなるほど低くなる。
上記第９側面に従えば、傾斜角度が「０」よりも小さい場合には、傾斜角度が小さくなるほど、モータによるアシストを停止させる自転車の走行速度を低くできる。
【００１４】
前記第２〜第９側面のいずれか一つに従う第１０側面の自転車用制御装置において、前記所定速度は、前記傾斜角度の絶対値が「０」よりも大きい所定の角度の場合、前記傾斜角度の絶対値が「０」の場合よりも低い。
上記第１０側面に従えば、傾斜角度が「０」よりも大きい場合および小さい場合には、傾斜角度が「０」の場合よりも、モータによるアシストを停止させる自転車の走行速度を低くできる。
【００１５】
前記第２〜第１０側面のいずれか一つに従う第１１側面の自転車用制御装置において、前記所定速度は、前記傾斜角度の絶対値が「０」よりも大きい場合、前記傾斜角度の絶対値が大きくなるほど低くなる。
上記第１１側面に従えば、傾斜角度が「０」よりも大きい場合には、傾斜角度が大きくなるほど自転車の走行速度を低くできる。また、傾斜角度が「０」よりも小さい場合には、傾斜角度が小さくなるほど、モータによるアシストを停止させる自転車の走行速度を低くできる。
【００１６】
前記第１０または第１１側面に従う第１２側面の自転車用制御装置において、前記傾斜角度の絶対値に対応する前記所定速度は、前記傾斜角度が「０」よりも大きい場合と、前記傾斜角度が「０」よりも小さい場合とで少なくとも一部が異なる。
上記第１２側面に従えば、傾斜角度が「０」よりも大きい場合と、傾斜角度が「０」よちも小さい場合とで、それぞれに応じたモータの制御を行うことができる。
【００１７】
前記第１〜第１２側面のいずれか一つに従う第１３側面の自転車用制御装置において、前記使用環境および前記自転車の姿勢の少なくとも一方を検出する検出部をさらに含み、前記制御部は、前記検出部の出力に応じて前記所定速度を変更する。
上記第１３側面に従えば、検出部によって制御部は好適に所定速度を変更できる。
【００１８】
前記第１３側面に従う第１４側面の自転車用制御装置において、前記検出部は、前記自転車の傾斜角度を検出する傾斜センサを含む。
上記第１４側面に従えば、傾斜センサによって自転車の傾斜角度を好適に検出できる。
【００１９】
前記第１４側面に従う第１５側面の自転車用制御装置において、前記傾斜センサは、前記自転車のピッチ角度を検出する。
上記第１５側面に従えば、制御部はピッチ角度に応じたモータの制御を行うことができる。
【００２０】
前記第１〜第１５側面のいずれか一つに従う第１６側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車の押し歩きをアシストする押し歩きモードで前記モータを制御可能であり、前記押し歩きモードにおいて前記自転車の走行速度が、前記所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の押し歩きをアシストさせる。
上記第１６側面に従えば、押し歩きモードにおいて、制御部は自転車の使用環境および自転車の姿勢の少なくとも一方に応じたモータの制御を行うことができる。
【００２１】
前記第１〜第１５側面のいずれか一つに従う第１７側面の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記自転車に入力される人力駆動力に応じて前記自転車の推進をアシストするアシストモードで前記モータを制御可能であり、前記アシストモードにおいて、前記自転車の走行速度が、前記所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の推進をアシストさせる。
上記第１７側面に従えば、アシストモードにおいて、制御部は自転車の使用環境および自転車の姿勢の少なくとも一方に応じたモータの制御を行うことができる。
【００２２】
本発明の第１８側面に従う自転車用駆動装置の一形態は、前記第１６側面の自転車用制御装置と、前記モータと、前記モータの回転力を前記自転車の車輪に伝達可能であり、かつ前記車輪からの回転力が前記モータに伝達可能に構成される伝達機構とを含み、前記制御部は、前記押し歩きモードにおいて前記自転車が下り坂を走行している場合、前記自転車を制動するようにモータを駆動する。
上記第１８側面に従えば、押し歩きモードにおいて自転車が下り坂を走行している場合に、制御部はモータによって自転車を制動して、自転車の走行速度を抑制することができる。
【００２３】
本発明の第１９側面に従う自転車用駆動装置の一形態は、前記第１６側面の自転車用制御装置と、前記モータと、前記モータの回転力を前記自転車の車輪に伝達する伝達機構とを含み、前記伝達機構は、前記モータと前記車輪との間の動力伝達経路に、ワンウェイクラッチを含み、前記制御部は、前記押し歩きモードにおいて前記自転車が下り坂を走行している場合、前記モータによる前記自転車の押し歩きのアシストを停止する。
上記第１９側面に従えば、押し歩きモードにおいて自転車が下り坂を走行している場合に、モータによるアシストを停止することによって、電力の消費を抑制できる。
【００２４】
本発明の第２０側面に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の推進をアシストするモータを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記モータの回転速度が所定速度以下の場合に、前記モータに前記自転車の推進をアシストさせ、前記所定速度は、前記自転車の使用環境および前記自転車の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される。
上記第２０側面に従えば、自転車の推進をアシストする場合に、自転車の使用環境および自転車の姿勢の少なくとも一方に応じてモータを好適に制御できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の自転車用制御装置およびこの制御装置を含む自転車用駆動装置は、モータを好適に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態の自転車用制御装置を搭載する自転車の側面図。
【図２】図１の自転車の伝達機構を示すブロック図。
【図３】図１の自転車用駆動装置の操作部の平面図。
【図４】図１の自転車用駆動装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図５】図４の制御部によって実行される切替制御のフローチャート。
【図６】図４の制御部によって用いられる傾斜角度と所定速度との関係を示す第１例のマップ。
【図７】図４の制御部によって用いられる傾斜角度と所定速度との関係を示す第２例のマップ。
【図８】図４の制御部によって実行される押し歩きモードでのモータの駆動制御のフローチャート。
【図９】第２実施形態の自転車用制御装置を搭載する自転車の伝達機構を示すブロック図。
【図１０】第２実施形態の制御部によって実行される押し歩きモードでのモータの駆動制御のフローチャート。
【図１１】第３実施形態の制御部によって用いられる傾斜角度と所定速度との関係を示す第３例のグラフ。
【図１２】第３実施形態の制御部によって実行されるアシストモードでのモータの駆動制御のフローチャート。
【図１３】変形例の制御部によって実行されるアシストモードでのモータの駆動制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態の自転車用制御装置５０および自転車用駆動装置３０を搭載する自転車１０について説明する。
【００２８】
自転車１０は、フレーム１２、フレーム１２に支持される駆動機構１４、および、自転車用駆動装置３０を備える。
駆動機構１４は、クランク１６およびペダル１８を含む。クランク１６は、クランク軸１６Ａおよびクランクアーム１６Ｂを含む。駆動機構１４は、ペダル１８に加えられた人力駆動力を後輪ＷＲに伝達する。駆動機構１４は、クランク軸１６Ａにワンウェイクラッチ４４Ａを介して結合されるフロント回転体２０を含む。ワンウェイクラッチ４４Ａは、クランク１６が前転した場合に、フロント回転体２０を前転させ、クランク１６が後転した場合に、フロント回転体２０を後転させないように構成される。ワンウェイクラッチ４４Ａは、省略されてもよい。フロント回転体２０は、スプロケット、プーリーまたはベベルギアを含む。フロント回転体２０は、クランク軸１６Ａにワンウェイクラッチを介さずに結合してもよい。駆動機構１４は、例えば、チェーン、ベルト、またはシャフトを介して、クランク１６の回転を後輪ＷＲに結合されるリア回転体２２に伝達するように構成される。リア回転体２２は、スプロケット、プーリーまたはベベルギアを含む。リア回転体２２と後輪ＷＲとの間には、ワンウェイクラッチ４４Ｂが設けられている。ワンウェイクラッチ４４Ｂは、リア回転体２２が前転した場合に、後輪ＷＲを前転させ、リア回転体２２が後転した場合に、リア回転体２２を後転させないように構成される。
【００２９】
図２に示されるとおり、自転車用駆動装置３０は、自転車用制御装置５０と、モータ３２と、伝達機構３４とを含む。図４に示されるとおり、自転車用駆動装置３０は、モータ３２の駆動回路３６、操作部３８、および、バッテリ４０をさらに含む。
【００３０】
図１に示されるとおり、モータ３２および駆動回路３６は、同一のハウジング４２に収容される。図４に示される駆動回路３６は、バッテリ４０からモータ３２に供給される電力を制御する。モータ３２は、自転車１０の推進をアシストする。モータ３２は、電気モータを含む。モータ３２は、ペダル１８から後輪ＷＲまでの人力駆動力の伝達経路に回転を伝達するように設けられる。モータ３２は、クランク軸１６Ａからフロント回転体２０までの人力駆動力の伝達経路に結合される。ハウジング４２には、モータ３２および駆動回路３６以外の構成が設けられてもよく、例えばモータ３２の回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。
【００３１】
図２に示されるとおり、伝達機構３４は、モータ３２の回転力を自転車１０の車輪Ｗに伝達する。一例では、伝達機構３４は、モータ３２の回転力を自転車１０の後輪ＷＲに伝達する。伝達機構３４は、モータ３２と車輪Ｗとの間の動力伝達経路Ｒに、ワンウェイクラッチ４４Ｂ,４４Ｃ含む。ワンウェイクラッチ４４Ｃは、車輪Ｗが自転車１０を後進する方向に回転させた場合、および、クランク軸１６Ａを自転車１０が前進する方向に回転させた場合にクランク１６の回転力によってモータ３２が回転しないように設けられる。一例では、ワンウェイクラッチ４４Ｃは、モータ３２と出力部４６との間に設けられる。出力部４６は、クランク軸１６Ａとフロント回転体２０とを連結する。ワンウェイクラッチ４４Ｂ，４４Ｃの少なくとも一方を省略してもよい。
【００３２】
図３に示される操作部３８は、ライダーが操作可能である。操作部３８は、自転車１０のハンドルバー１２Ｈに取り付けられる。操作部３８は、自転車用制御装置５０の制御部５２と通信可能である。操作部３８は、制御部５２と有線または無線によって通信可能に接続されている。操作部３８は、例えばＰＬＣ（Power Line Communication）によって制御部５２と通信可能である。ライダーによって操作部３８が操作されることによって、操作部３８は、制御部５２に出力信号を送信する。操作部３８は、モータ３２によるアシストモードを変更するための第１スイッチ３８Ａおよび第２スイッチ３８Ｂを含む。操作部３８は、たとえば操作部材と、操作部材の動きを検出し、第１スイッチ３８Ａおよび第２スイッチ３８Ｂを構成するセンサと、センサの出力信号に応じて、制御部５２と通信を行う電気回路とを含む（いずれも図示略）。
【００３３】
図１に示されるバッテリ４０は、１または複数のバッテリセルを含むバッテリユニット４０Ａ、およびバッテリユニット４０Ａを支持するバッテリホルダ４０Ｂを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ４０は、自転車１０に搭載され、バッテリ４０と有線で電気的に接続されている他の電気部品、例えば、モータ３２および自転車用制御装置５０に電力を供給する。
【００３４】
図４に示されるとおり、自転車用制御装置５０は、制御部５２を含む。一例では、自転車用制御装置５０は、記憶部５４、トルクセンサ５６、クランク回転センサ５８、車速センサ６０、および、検出部６２をさらに含むことが好ましい。
【００３５】
トルクセンサ５６は、人力駆動力ＴＡに応じた信号を出力する。トルクセンサ５６は、ペダル１８を介して駆動機構１４に入力される人力駆動力ＴＡを検出する。トルクセンサ５６は、クランク軸１６Ａからフロント回転体２０までの間の人力駆動力ＴＡの伝達経路に設けられてもよく、クランク軸１６Ａまたはフロント回転体２０に設けられてもよく、クランクアーム１６Ｂまたはペダル１８に設けられてもよい。トルクセンサ５６は、例えば、歪センサ、磁歪センサ、光学センサ、および、圧力センサなどを用いて実現することができ、クランクアーム１６Ｂまたはペダル１８に加えられる人力駆動力ＴＡに応じた信号を出力するセンサであれば、いずれのセンサを採用することもできる。
【００３６】
クランク回転センサ５８は、クランク１６の回転角度ＣＡを検出する。クランク回転センサ５８は、自転車１０のフレーム１２またはモータ３２のハウジング４２に取り付けられる。クランク回転センサ５８は、第１磁石Ｍ１の磁界を検出する第１素子５８Ａと、第２磁石Ｍ２との位置関係に応じた信号を出力する第２素子５８Ｂとを含む。第１磁石Ｍ１は、クランク軸１６Ａまたはクランクアーム１６Ｂに設けられ、クランク軸１６Ａに同軸に配置される。第１磁石Ｍ１は、環状の磁石であって、周方向に複数の磁極が交互に並んで配置されている。第１素子５８Ａは、フレーム１２に対するクランク１６の回転角度を検出する。第１素子５８Ａは、クランク１６が１回転するとき、３６０度を同極の磁極の数で割った角度を１周期とした信号を出力する。クランク回転センサ５８が検出可能なクランク１６の回転角度の最小値は、１８０度以下であり、好ましくは１５度であり、さらに好ましくは、６度である。第２磁石Ｍ２は、クランク軸１６Ａまたはクランクアーム１６Ｂに設けられる。第２素子５８Ｂは、フレーム１２に対するクランク１６の基準角度（例えば、クランク１６の上死点または下死点）を検出する。第２素子５８Ｂは、クランク軸１６Ａの１回転を１周期とした信号を出力する。
【００３７】
クランク回転センサ５８は、第１素子５８Ａおよび第２素子５８Ｂに代えて、磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを含んで構成されてもよい。この場合、第１磁石Ｍ１および第２磁石Ｍ２に代えて、その周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石を、クランク軸１６Ａと同軸にクランク軸１６Ａに設ける。磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを用いることによって、１つのセンサで、クランク１６の回転速度Ｎおよびクランク１６の回転角度を検出することができ、構成および組立を簡略化することができる。クランク回転センサ５８は、クランク１６の回転角度ＣＡに加えて、クランク１６の回転速度Ｎを検出することもできる。クランク１６の回転速度Ｎは、第１素子５８Ａの出力、第２素子５８Ｂの出力、および、磁気センサの出力のいずれを用いて検出してもよい。
【００３８】
車速センサ６０は、車輪Ｗの回転速度を検出する。車速センサ６０は、有線または無線によって制御部５２と電気的に接続されている。図１に示されるとおり、車速センサ６０は、フレーム１２のチェーンステイに取り付けられる。車速センサ６０は、後輪ＷＲに取り付けられる磁石Ｍと車速センサ６０との相対位置の変化に応じた信号を制御部５２に出力する。車速センサ６０は、リードスイッチを構成する磁性体リード、または、ホール素子を含むことが好ましい。
【００３９】
図４に示す検出部６２は、使用環境および自転車１０の姿勢の少なくとも一方を検出する。姿勢は、自転車１０の傾斜角度ＤＡを含む。自転車１０の傾斜角度ＤＡは、自転車１０の前後方向の水平面に対する傾斜角度ＤＡを含む。検出部６２は、自転車１０の傾斜角度ＤＡを検出する傾斜センサ６２Ａを含む。傾斜センサ６２Ａは、自転車１０のピッチ角度を検出する。傾斜センサ６２Ａは、自転車１０のロール角度およびヨー角度も検出可能に構成されることが好ましい。傾斜センサ６２Ａは、フレーム１２（図１参照）またはモータ３２が設けられるハウジング４２に設けられる。ハウジング４２は、クランク１６を回転可能に支持し、フレーム１２に取り付けられている。傾斜センサ６２Ａは、有線または無線によって制御部５２と通信可能に接続されている。傾斜センサ６２Ａは、３軸のジャイロセンサ６２Ｂおよび３軸の加速度センサ６２Ｃの少なくとも一方を含む。傾斜センサ６２Ａの出力は、３軸のそれぞれの姿勢角度、および、３軸のそれぞれの加速度の情報を含む。なお、３軸の姿勢角度は、ピッチ角度、ロール角度、および、ヨー角度である。ジャイロセンサ６２Ｂの３軸と、加速度センサ６２Ｃの３軸とは一致することが好ましい。傾斜センサ６２Ａは、図１の自転車１０の左右方向とピッチ角度の軸の延びる方向とが略一致するようにフレーム１２またはハウジング４２に取り付けられることが好ましい。
【００４０】
制御部５２は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。制御部５２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。制御部５２は、さらにタイマを含む。記憶部５４には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部５４は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。制御部５２および記憶部５４は、たとえばハウジング４２に収容される。
【００４１】
制御部５２は、車速センサ６０の出力に基づいて自転車１０の走行速度Ｖを演算する。
制御部５２は、少なくとも傾斜センサ６２Ａの出力に基づいて自転車１０の傾斜角度ＤＡを演算する。傾斜角度ＤＡは、自転車１０の左右方向に延びる軸まわりの自転車１０の前後方向の傾斜角度である。すなわち、傾斜角度ＤＡは、自転車１０のピッチ角度である。傾斜角度ＤＡは、自転車１０が水平な場所に設置されるときに「０」度になるように設定されている。このため、傾斜角度ＤＡは、自転車１０の走行路面の勾配と相関する。
【００４２】
制御部５２は、ジャイロセンサ６２Ｂの出力からピッチ角度、ロール角度、および、ヨー角度を演算する。制御部５２は、加速度センサ６２Ｃから自転車１０の前後方向についての第１加速度ベクトルを演算する。制御部５２は、車速センサ６０の出力から第２加速度ベクトルを演算する。制御部５２は、第１加速度ベクトルおよび第２加速度ベクトルに基づいて、ピッチ角度、ロール角度、および、ヨー角度を補正し、ピッチ角度、ロール角度、および、ヨー角度に含まれる誤差を低減する。具体的には、制御部５２は、第１加速度ベクトルと第２加速度ベクトルとの差分に基づいてピッチ角度、ロール角度、および、ヨー角度のそれぞれの補正角度を演算する。制御部５２は、補正角度をピッチ角度、ロール角度、および、ヨー角度に加算する。制御部５２は、補正されたピッチ角度、ロール角度、ヨー角度、および、自転車１０の傾斜角度の初期値に基づいて傾斜角度ＤＡを演算する。なお、傾斜センサ６２Ａが自転車１０の左右方向とピッチ角度の軸の延びる方向とが略一致するように自転車１０に取り付けられている場合、ピッチ角度、ロール角度、および、自転車１０の傾斜角度の初期値に基づいて傾斜角度ＤＡを演算することができる。また、傾斜センサ６２Ａが自転車１０の左右方向とピッチ角度の軸の延びる方向とが略一致し、かつ、自転車１０の前後方向とロール角度の軸とが略一致するように自転車１０に取り付けられている場合、ピッチ角度および自転車１０の傾斜角度の初期値に基づいて傾斜角度ＤＡを演算することができる。
【００４３】
制御部５２は、モータ３２を制御する。制御部５２は、自転車１０の走行速度Ｖが所定速度ＶＸ以下の場合に、モータ３２に自転車１０の推進をアシストさせる。制御部５２は、自転車１０に入力される人力駆動力ＴＡに応じて自転車１０の推進をアシストするアシストモードでモータ３２を制御可能である。制御部５２は、自転車１０の押し歩きをアシストする押し歩きモードでモータ３２を制御可能である。制御部５２は、操作部３８の操作および各種センサの出力の少なくとも一方に応じて、アシストモードと押し歩きモードとを切り替える。
【００４４】
所定速度ＶＸは、アシストモードに適合した所定速度ＶＸ１および押し歩きモードに適合した所定速度ＶＸ２を含む。制御部５２は、アシストモードにおいて、自転車１０の走行速度Ｖが、所定速度ＶＸ１以下の場合に、モータ３２に自転車１０の推進をアシストさせる。所定速度ＶＸ１は、一例では時速２５ｋｍである。制御部５２は、押し歩きモードにおいて自転車１０の走行速度Ｖが、所定速度ＶＸ２以下の場合に、モータ３２に自転車１０の押し歩きをアシストさせる。
【００４５】
アシストモードでは、制御部５２は、人力駆動力ＴＡに応じてモータ３２を駆動する。アシストモードは、人力駆動力ＴＡに対するモータ３２の出力の比率（以下、「アシスト比」）の異なる複数のアシストモードおよびモータ３２を駆動させないオフモードを含む。制御部５２は、オフモードで図３に示す操作部３８の第１スイッチ３８Ａが操作されると、アシスト比の最も低いアシストモードに切り替える。制御部５２は、アシストモードで、操作部３８の第１スイッチ３８Ａが操作されると、アシスト比が一段階高いモードに切り替える。制御部５２は、アシスト比が最も高いアシストモードの場合に、操作部３８の第１スイッチ３８Ａが操作されると、アシスト比が最も高いアシストモードを維持する。制御部５２は、オフモードで操作部３８の第２スイッチ３８Ｂが操作されると、アシストモードから押し歩きモードに切り替える。制御部５２は、アシストモードで、操作部３８の第２スイッチ３８Ｂが操作されると、アシスト比が一段階低いモードに切り替える。制御部５２は、アシスト比が最も低いアシストモードで、操作部３８の第２スイッチ３８Ｂが操作されると、オフモードに切り替える。アシストモードは、１つのアシストモードとオフモードとを含む構成としてもよく、１つのアシストモードのみを含む構成としてもよい。制御部５２は、オフモードを除くアシストモードで、操作部３８の第２スイッチ３８Ｂが所定時間以上操作されると、押し歩きモードに切り替えてもよい。ハンドルバー１２Ｈには図示しない表示装置が設けられ、選択されている複数のアシストモードおよび押し歩きモードのうち、現在選択されている動作モードを表示する。
【００４６】
押し歩きモードでは、制御部５２は、自転車１０の押し歩きをアシストするようにモータ３２を駆動可能である。押し歩きモードは、モータ３２を駆動させない待機モードおよびモータ３２を駆動する駆動モードを含む。制御部５２は、押し歩きモードにおいてクランク１６に人力駆動力ＴＡが入力されていない状態で、モータ３２を駆動可能である。制御部５２は、アシストモードから押し歩きモードに切り替えると、待機モードになる。制御部５２は、待機モードで第２スイッチ３８Ｂが操作されると、待機モードから駆動モードに切り替える。制御部５２は、各種センサからの入力に応じてモータ３２の駆動を停止する必要がなければ、または、第１スイッチ３８Ａが操作されなければ、押し歩きモードにおいて第２スイッチ３８Ｂが押し続けられる間は、駆動モードを維持し、モータ３２を駆動する。各種センサは、車速センサ６０、トルクセンサ５６、および、クランク回転センサ５８を含む。制御部５２は、第２スイッチ３８Ｂが操作されて駆動モードが維持されている状態で、第２スイッチ３８Ｂの操作が解除されると、駆動モードを待機モードに切り替える。制御部５２は、第２スイッチ３８Ｂが操作されて駆動モードが維持されている状態で、各種センサからの入力に応じてモータ３２の駆動を停止する必要があると、または、第１スイッチ３８Ａが操作されると、駆動モードを待機モードに切り替える。第２スイッチ３８Ｂを操作している状態で駆動モードが待機モードに切り替わった場合、第２スイッチ３８Ｂの操作が一旦解除されて、再び操作されると、制御部５２は再び待機モードから駆動モードに切り替えることができる。押し歩きモードでは、制御部５２は、車速センサ６０によって検出される自転車１０の走行速度Ｖが、所定速度ＶＸ２を超えると、モータ３２の駆動を停止する必要があると判定する。押し歩きモードでは、制御部５２は、トルクセンサ５６によって検出される人力駆動力ＴＡが、予め定める値以上になると、モータ３２の駆動を停止する必要があると判定する。押し歩きモードでは、制御部５２は、クランク回転センサ５８によって、クランク１６の回転が検出されると、モータ３２の駆動を停止する必要があると判定する。押し歩きモードでは、トルクセンサ５６によって検出される人力駆動力ＴＡに基づいてモータ３２の駆動を停止する制御、および、クランク回転センサ５８によって検出されるクランク１６の回転に基づいてモータ３２の駆動を停止する制御の少なくとも一方を省略することもできる。
【００４７】
図５を参照して、アシストモードと押し歩きモードとを切り替える切替制御について説明する。制御部５２は、第１スイッチ３８Ａまたは第２スイッチ３８Ｂが操作されると、アシストモードと押し歩きモードとを切り替えることができる。自転車用制御装置５０の電源がオン場合に、切替制御は繰り返し実行される。自転車用制御装置５０の電源がオフになると、切替制御は停止される。
【００４８】
制御部５２は、ステップＳ１１において、現在のモードがアシストモードか否かを判定する。制御部５２は、アシストモードであると判定した場合、ステップＳ１２に移行する。制御部５２は、ステップＳ１２において、押し歩きモードへの切り替え操作が行われたか否かを判定する。具体的には、制御部５２は、アシストモードのオフモードにおいて、操作部３８の第２スイッチ３８Ｂが操作された場合、押し歩きモードへの切り替え操作が行われたと判定する。制御部５２は、オフモードを除くいずれかのアシストモードにおいて、操作部３８の第２スイッチ３８Ｂが所定時間以上操作された場合、押し歩きモードへの切り替え操作が行われたと判定してもよい。
【００４９】
制御部５２は、押し歩きモードへの切り替え操作が行われていないと判定した場合、処理を終了する。制御部５２は、押し歩きモードへの切り替え操作が行われたと判定した場合、ステップＳ１３において、アシストモードから押し歩きモードに切り替え、処理を終了する。
【００５０】
制御部５２は、ステップＳ１１においてアシストモードではない、すなわち押し歩きモードであると判定した場合、ステップＳ１４に移行し、アシストモードへの切り替え操作が行われたか否かを判定する。具体的には、制御部５２は、押し歩きモードの待機モードにおいて、操作部３８の第１スイッチ３８Ａが操作された場合、アシストモードへの切り替え操作が行われたと判定する。制御部５２は、押し歩きモードの待機モードにおいて、操作部３８の第１スイッチ３８Ａが所定時間以上操作された場合、アシストモードへの切り替え操作が行われたと判定してもよい。制御部５２は、アシストモードへの切り替え操作が行われていないと判定した場合、処理を終了する。制御部５２は、アシストモードへの切り替え操作が行われたと判定した場合、ステップＳ１５において、押し歩きモードからアシストモードに切り替え、処理を終了する。
【００５１】
制御部５２は、検出部６２の出力に応じて所定速度ＶＸ２を変更する。所定速度ＶＸ２は、自転車１０の使用環境および自転車１０の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される。使用環境は、自転車１０が走行する路面の傾斜角度ＤＡを含む。路面の傾斜角度ＤＡは、自転車１０が走行する方向における水平面に対する傾斜角度ＤＡを含む。記憶部５４は、傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ２との関係を規定した情報を記憶している。傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ２との関係を規定した情報は、例えばマップ、テーブル、または、関数を用いた関係式を含む。制御部５２は、検出部６２の出力と、記憶部５４に記憶されている傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ２との関係を規定した情報とに応じて、所定速度ＶＸ２を設定する。記憶部５４には、複数のマップ、複数のテーブル、または、複数の関係式が記憶されていてもよい。この場合、制御部５２は、所定速度ＶＸ２を設定する場合、傾斜角度ＤＡまたは他の条件に応じて、複数のマップ、複数のテーブル、または、複数の関係式から１つを選択してもよい。別の例では、ユーザが操作部３８または外部の装置等を介して、複数のマップ、複数のテーブル、または、複数の関係式から１つを予め選択できるようにしてもよい。
【００５２】
所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい所定の角度の場合、傾斜角度ＤＡが「０」の場合よりも低い。所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい場合、傾斜角度ＤＡが大きくなるほど低くなる。表１は、傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ２との関係を規定したテーブルの第１例を示す。表１において、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい所定の角度は、２度以上の任意の値を含む。
【００５３】
【表１】
2018149863.tif 000003
【００５４】
所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい所定の角度の場合、傾斜角度ＤＡが「０」の場合よりも低い。所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい場合、傾斜角度ＤＡが小さくなるほど低くなる。表２は、傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ２との関係を規定したテーブルの第２例を示す。表３は、傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ２との関係を規定したテーブルの第３例を示す。表２および表３において傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい所定の角度は、−２度未満の任意の値を含む。
【００５５】
【表２】
2018149863.tif 000004
【００５６】
【表３】
2018149863.tif 000005
【００５７】
所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」よりも大きい所定の角度の場合、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」の場合よりも低い。所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」よりも大きい場合、傾斜角度ＤＡの絶対値が大きくなるほど低くなる。図６および図７は、傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ２との関係を規定したマップの一例である。図６のマップは、表１と表２とを組み合わせたテーブルと対応する。図７のマップは、表１と表３とを組み合わせたテーブルと対応する。図６では、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きくても、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さくても、傾斜角度ＤＡが−８度から＋８度までの範囲において傾斜角度ＤＡの絶対値が等しい場合、傾斜角度ＤＡの境界値を除いて、所定速度ＶＸ２は等しい。図７では、傾斜角度ＤＡの絶対値に対応する所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい場合と、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい場合とで少なくとも一部が異なる。図６および図７において、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」よりも大きい所定の角度は、２度以上の任意の値、および、−２度未満の任意の値を含む。
【００５８】
制御部５２は、押し歩きモードにおいて自転車１０が下り坂を走行している場合、モータ３２による自転車１０の押し歩きのアシストを停止してもよい。一例では、制御部５２は、押し歩きモードにおいて自転車１０が下り坂を走行している場合、所定速度ＶＸ２を「０」に設定することによってモータ３２の駆動を停止し、自転車１０の押し歩きのアシストを停止する。
【００５９】
図８を参照して、押し歩きモードでのモータ３２の駆動制御について説明する。制御部５２は、押し歩きモードの間、所定周期ごとに駆動制御を実行する。制御部５２は、少なくとも１つの所定条件が成立すると駆動制御を停止する。所定条件は、押し歩きモードからアシストモードに変更した場合、自転車用制御装置５０の電源がオンからオフになった場合、および、自転車１０の走行速度Ｖが所定速度ＶＸ２を超えた場合の少なくとも１つにおいて成立する。所定条件は、トルクセンサ５６によって検出される人力駆動力ＴＡが、予め定める値以上になった場合、および、クランク回転センサ５８によって、クランク１６の回転が検出された場合の少なくとも一方において成立するようにしてもよい。
【００６０】
制御部５２は、ステップＳ２１において押し歩きモードでのモータ３２の駆動の開始要求があるか否かを判定する。制御部５２は、例えば、図４の切替制御において押し歩きモードに切り替えられている状態で、操作部３８の第２スイッチ３８Ｂが操作された場合、かつ、人力駆動力ＴＡが入力されていない場合、モータ３２の駆動の開始要求があると判定する。制御部５２は、モータ３２の駆動の開始要求があると判定するまでステップＳ２１の処理を所定周期ごとに繰り返す。
【００６１】
制御部５２は、ステップＳ２１において押し歩きモードでのモータ３２の駆動の開始要求があると判定した場合、ステップＳ２２に移行し、傾斜角度ＤＡを取得し、ステップＳ２３に移行する。制御部５２は、ステップＳ２３において、ステップＳ２２で取得した傾斜角度ＤＡに応じて所定速度ＶＸ２を設定する。
【００６２】
制御部５２は、ステップＳ２３において所定速度ＶＸ２を設定した後、ステップＳ２４に移行する。制御部５２は、ステップＳ２４において、モータ３２の駆動を開始し、ステップＳ２５に移行する。制御部５２は、自転車１０の走行速度Ｖが、ステップＳ２３で設定した所定速度ＶＸ２になるようにモータ３２を駆動する。
【００６３】
制御部５２は、ステップＳ２５において傾斜角度ＤＡを取得し、ステップＳ２６においてステップＳ２５で取得した傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＸ未満か否かを判定する。所定角度ＤＡＸは、負の値である。所定角度ＤＡＸは、例えば−８度である。所定角度ＤＡＸは、勾配の大きな下り坂と対応する。制御部５２は、傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＸより大きい場合には、ステップＳ２５で取得した傾斜角度ＤＡを用いて、ステップＳ２３と同様に所定速度ＶＸ２を再び設定し、ステップＳ２９に移行する。制御部５２は、傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＸ未満の場合には、ステップＳ２８で所定速度ＶＸ２を「０」に設定し、ステップＳ２９に移行する。
【００６４】
制御部５２は、ステップＳ２９において押し歩きモードでのモータ３２の駆動の停止要求があるか否かを判定する。制御部５２は、少なくとも１つの停止条件が成立すると、モータ３２の駆動の停止要求があると判定する。停止条件は、押し歩きモードからアシストモードに変更した場合、および自転車１０の走行速度Ｖが所定速度ＶＸ２を超えた場合の少なくとも一方において成立する。停止条件は、トルクセンサ５６によって検出される人力駆動力ＴＡが、予め定める値以上になった場合、およびクランク回転センサ５８によって、クランク１６の回転が検出された場合の少なくとも一方においても成立するようにしてもよい。制御部５２は、モータ３２の駆動の停止要求がないと判定した場合には、ステップＳ２５に移行し、ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２９の処理、または、ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２８,Ｓ２９の処理を繰り返す。制御部５２は、ステップＳ２９でモータ３２の駆動の停止要求があると判定した場合、ステップＳ３０においてモータ３２の駆動を停止し、処理を終了して所定周期後に再びステップＳ２１からの処理を開始する。
【００６５】
自転車用制御装置５０は、ユーザが上り坂または下り坂で自転車１０を押し歩きする場合、平坦な路面で自転車１０を押し歩きする場合よりも自転車１０の走行速度Ｖを低減することによって、ユーザの歩行速度に対する自転車１０の走行速度Ｖを好適な範囲にすることができる。
【００６６】
（第２実施形態）
図４、図９、および、図１０を参照して、第２実施形態の自転車用駆動装置３０Ａについて説明する。第２実施形態の自転車用駆動装置３０Ａは、ワンウェイクラッチ４４Ｂ，４４Ｃが省略されている点以外では、第１実施形態の自転車用駆動装置３０と同様であるので、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６７】
第２実施形態の自転車用駆動装置３０Ａは、自転車用制御装置５０と、モータ３２と、伝達機構３４Ａとを含む。自転車用駆動装置３０Ａは、図４に示すモータ３２の駆動回路３６、操作部３８、および、バッテリ４０をさらに含む。
【００６８】
図９に示されるとおり、伝達機構３４Ａは、モータ３２の回転力を自転車１０の車輪Ｗに伝達する。伝達機構３４Ａは、モータ３２の回転力を自転車１０の車輪Ｗに伝達可能であり、かつ車輪Ｗからの回転力がモータ３２に伝達可能に構成される。一例では、伝達機構３４Ａは、モータ３２の回転力を自転車１０の後輪ＷＲに伝達可能であり、かつ後輪ＷＲからの回転力がモータ３２に伝達可能に構成される。第２実施形態では、伝達機構３４Ａの出力部４６から後輪ＷＲの間にもワンウェイクラッチは設けられない。
【００６９】
制御部５２（図４参照）は、押し歩きモードにおいて自転車１０が下り坂を走行している場合、自転車１０を制動するようにモータ３２を駆動する。
図１０を参照して、押し歩きモードでのモータ３２の駆動制御について説明する。制御部５２は、押し歩きモードの間、所定周期ごとに駆動制御を実行する。制御部５２は、少なくとも１つの所定条件が成立すると駆動制御を停止する。所定条件は、押し歩きモードからアシストモードに変更した場合、自転車用制御装置５０の電源がオンからオフになった場合、および、自転車１０の走行速度Ｖが所定速度ＶＸ２を超えた場合の少なくとも１つにおいて成立する。所定条件は、トルクセンサ５６によって検出される人力駆動力ＴＡが、予め定める値以上になった場合、および、クランク回転センサ５８によって、クランク１６の回転が検出された場合の少なくとも一方において成立するようにしてもよい。
【００７０】
制御部５２は、図８のステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３、および、ステップＳ２４と同様の処理を行った後、ステップＳ２５に移行する。制御部５２は、ステップＳ２５において傾斜角度ＤＡを取得し、ステップＳ２６においてステップＳ２５で取得した傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＸ以下か否かを判定する。制御部５２は、傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＸより大きい場合には、ステップＳ２５で取得した傾斜角度ＤＡを用いて、ステップＳ２３と同様に所定速度ＶＸ２を再び設定し、ステップＳ２９に移行する。制御部５２は、傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＸ以下の場合には、ステップＳ３１でモータ３２の制動制御を実行し、ステップＳ２９に移行する。具体的には、制御部５２は、自転車１０の走行速度Ｖが所定速度ＶＸ２となるようにモータ３２を制御する。モータ３２の制動制御によって自転車１０の走行速度Ｖが減速される。制御部５２は、モータ３２をブレーキとして機能させる。制御部５２は、モータ３２に回生制動をさせてもよく、この場合、バッテリ４０に電力を蓄積することができる。
【００７１】
制御部５２は、ステップＳ２９において押し歩きモードでのモータ３２の駆動の停止要求があるか否かを判定する。制御部５２は、モータ３２の駆動の停止要求がないと判定した場合には、ステップＳ２５に戻り、ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２９の処理、または、ステップＳ２５，Ｓ２６，Ｓ３１,Ｓ２９の処理を繰り返す。制御部５２は、ステップＳ２９でモータ３２の駆動の停止要求があると判定した場合、ステップＳ３０においてモータ３２の駆動を停止し、処理を終了して所定周期後に再びステップＳ２１からの処理を開始する。
【００７２】
（第３実施形態）
図４、図１１、および、図１２を参照して、第３実施形態の自転車制御動装置５０について説明する。第３実施形態の自転車用制御装置５０は、アシストモードで傾斜角度ＤＡに基づいて所定速度ＶＸ１が変更される点以外では、第１実施形態の自転車用制御装置５０と同様であるので、第１実施形態と共通する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７３】
制御部５２は、検出部６２の出力に応じて所定速度ＶＸ１を変更する。所定速度ＶＸ１は、自転車１０の使用環境および自転車１０の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される。使用環境は、自転車１０が走行する路面の傾斜角度ＤＡを含む。路面の傾斜角度ＤＡは、自転車１０が走行する方向における水平面に対する傾斜角度ＤＡを含む。記憶部５４は、傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ１との関係を規定した情報を記憶している。傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ１との関係を規定した情報は、たとえばマップ、テーブル、または、関数を用いた関係式を含む。制御部５２は、検出部６２の出力と、記憶部５４に記憶されている傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ１との関係を規定した情報とに応じて、所定速度ＶＸ１を設定する。
【００７４】
所定速度ＶＸ１は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい場合、一定の値に設定されている。所定速度ＶＸ１は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい場合、傾斜角度ＤＡが「０」の場合と等しい。所定速度ＶＸ１は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい所定の角度の場合、傾斜角度ＤＡが「０」の場合よりも低い。所定速度ＶＸ１は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい場合、傾斜角度ＤＡが小さくなるほど低くなる。表４は、傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ１との関係を規定したテーブルの第１例を示す。図１１は、傾斜角度ＤＡと所定速度ＶＸ１との関係を規定したマップの一例である。図１１のマップは、表４と対応する。図１１では、傾斜角度ＤＡの絶対値に対応する所定速度ＶＸ１は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい場合と、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい場合とで異なる。
【００７５】
制御部５２は、アシストモードにおいて自転車１０が下り坂を走行している場合、モータ３２による自転車１０の推進のアシストを停止してもよい。一例では、制御部５２は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい場合、所定速度ＶＸ１を「０」に設定することによってモータ３２の駆動を停止し、自転車１０の推進のアシストを停止する。
【００７６】
【表４】
2018149863.tif 000006
【００７７】
図１２を参照して、アシストモードでのモータ３２の駆動制御について説明する。制御部５２は、オフモードを除くアシストモード間、所定周期ごとに駆動制御を実行する。制御部５２は、少なくとも１つの所定条件が成立すると駆動制御を停止する。所定条件は、オフモード以外のアシストモードからオフモードに変更した場合、アシストモードから押し歩きモードに変更した場合、自転車用制御装置５０の電源がオンからオフになった場合、および、自転車１０の走行速度Ｖが所定速度ＶＸ１を超えた場合の少なくとも１つにおいて成立する。所定条件は、クランク回転センサ５８によって、クランク１６の回転が停止したことが検出された場合、および、人力駆動力ＴＡが予め定める値未満になった場合の少なくとも一方において成立するようにしてもよい。
【００７８】
制御部５２は、ステップＳ４１においてアシストモードでのモータ３２の駆動の開始要求があるか否かを判定する。制御部５２は、例えば、図４の切替制御においてオフモード以外のアシストモードに切り替えられている状態で、予め定める値以上の人力駆動力ＴＡが入力されている場合、モータ３２の駆動の開始要求があると判定する。制御部５２は、モータ３２の駆動の開始要求があると判定するまでステップＳ４１の処理を所定周期ごとに繰り返す。
【００７９】
制御部５２は、ステップＳ４１においてアシストモードでのモータ３２の駆動の開始要求があると判定した場合、ステップＳ４２に移行し、傾斜角度ＤＡを取得し、ステップＳ４３に移行する。制御部５２は、ステップＳ４３において、ステップＳ４２で取得した傾斜角度ＤＡに応じて所定速度ＶＸ１を設定する。
【００８０】
制御部５２は、ステップＳ４３において所定速度ＶＸ１を設定した後、ステップＳ２４に移行する。制御部５２は、ステップＳ４４において、モータ３２の駆動を開始し、ステップＳ４５に移行する。制御部５２は、自転車１０の走行速度Ｖが、ステップＳ４３で設定した所定速度ＶＸ１になるまでは、人力駆動力ＴＡに応じてモータ３２を駆動する。
【００８１】
制御部５２は、ステップＳ４５において傾斜角度ＤＡを取得し、ステップＳ４６においてステップＳ４５で取得した傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＹ未満か否かを判定する。所定角度ＤＡＹは、負の値である。所定角度ＤＡＹは、例えば−８度である。所定角度ＤＡＹは、勾配の大きな下り坂と対応する。制御部５２は、傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＹより大きい場合には、ステップＳ４５で取得した傾斜角度ＤＡを用いて、ステップＳ４３と同様に所定速度ＶＸ１を再び設定し、ステップＳ４９に移行する。制御部５２は、傾斜角度ＤＡが所定角度ＤＡＹ未満の場合には、ステップＳ４８で所定速度ＶＸ１を「０」に設定し、ステップＳ４９に移行する。
【００８２】
制御部５２は、ステップＳ４９においてアシストモードでのモータ３２の駆動の停止要求があるか否かを判定する。制御部５２は、少なくとも１つの停止条件が成立すると、モータ３２の駆動の停止要求があると判定する。停止条件は、オフモードに変更した場合、アシストモードから押し歩きモードに変更した場合、自転車１０の走行速度Ｖが所定速度ＶＸ１を超えた場合の少なくとも１つにおいて成立する。停止条件は、トルクセンサ５６によって検出される人力駆動力ＴＡが、予め定める値未満になった場合、および、クランク回転センサ５８によって、クランク１６の回転の停止が検出された場合の少なくとも一方においても成立するようにしてもよい。制御部５２は、モータ３２の駆動の停止要求がないと判定した場合には、ステップＳ４５に戻り、ステップＳ４５，Ｓ４６，Ｓ４７，Ｓ４９の処理、または、ステップＳ４５，Ｓ４６，Ｓ４８,Ｓ４９の処理を繰り返す。制御部５２は、ステップＳ４９でモータ３２の駆動の停止要求があると判定した場合、ステップＳ５０においてモータ３２の駆動を停止し、処理を終了して所定周期後に再びステップＳ４１からの処理を開始する。
【００８３】
（変形例）
上記実施形態に関する説明は、本発明に従う自転車用制御装置およびこの制御装置を含む自転車用駆動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。本発明に従う自転車用制御装置およびこの制御装置を含む自転車用駆動装置は、例えば以下に示される上記実施形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも２つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。以下の変形例において、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。
【００８４】
・制御部５２が押し歩きモードでモータ３２を駆動させる場合、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい場合には、所定速度ＶＸ２を一定の値にしてもよい。図８および図１０のステップＳ２３およびステップＳ２６の少なくとも一方において、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい場合にのみ、傾斜角度ＤＡに応じて所定速度ＶＸ２の設定を行ってもよい。ステップＳ２３およびステップＳ２６によって所定速度ＶＸ２が設定されない場合、制御部５２は予め記憶部５４に記憶されている基準の所定速度ＶＸ２を超えないようにモータ３２を制御する。
【００８５】
・制御部５２が押し歩きモードでモータ３２を駆動させる場合、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい場合には、所定速度ＶＸ２を一定の値にしてもよい。図８および図１０のステップＳ２３およびステップＳ２６の少なくとも一方において、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい場合にのみ、傾斜角度ＤＡに応じて所定速度ＶＸ２の設定を行ってもよい。ステップＳ２３およびステップＳ２６によって所定速度ＶＸ２が設定されない場合、制御部５２は予め記憶部５４に記憶されている基準の所定速度ＶＸ２を超えないようにモータ３２を制御する。
【００８６】
・制御部５２が押し歩きモードでモータ３２を駆動させる場合、ピッチ角度ではなくロール角度に基づいて所定速度ＶＸ２を変更してもよい。表５は、押し歩きモードでのロール角度を含む傾斜角度ＤＡの絶対値と所定速度ＶＸ２との関係を規定したテーブルの一例を示す。所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」よりも大きい所定の角度の場合、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」の場合よりも低い。所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」よりも大きい場合、傾斜角度ＤＡの絶対値が大きくなるほど低くなることが好ましい。傾斜角度ＤＡの絶対値が予め定める値以下の場合に、所定速度ＶＸ２を一定の第１速度とし、傾斜角度ＤＡの絶対値が予め定める値よりも大きい場合に、所定速度ＶＸ２を一定の第２速度としてもよい。自転車１０のロール角度が「０」よりも大きい場合の一例として、バンク角を有する斜面を含む山道や、カーブを走行している場合が挙げられる。斜面のバンク角は、自転車１０の使用環境と対応する。バンク角を有する斜面やカーブを走行する際の自転車１０の水平面に対するロール角度は、自転車１０の姿勢と対応する。このような場合、ユーザは平坦な路面を走行する場合よりも歩行速度が低下するため、傾斜角度ＤＡの絶対値が大きくなるほど所定速度ＶＸ２を低くすることによってユーザビリティに貢献できる。
【００８７】
【表５】
2018149863.tif 000007
【００８８】
・第３実施形態において、押し歩きモードでは、制御部５２は、傾斜角度ＤＡに応じて所定速度ＶＸ２を変更しないように構成してもよい。
【００８９】
・第３実施形態において、アシストモードでモータ３２を駆動させるとき、傾斜角度ＤＡが「０」より小さい場合には、所定速度ＶＸ１を一定の値にしてもよい。
・第３実施形態において、アシストモードでモータ３２を駆動させるとき、傾斜角度ＤＡが「０」より大きい場合には、傾斜角度ＤＡが大きくなるほど高くなるように、所定速度ＶＸ１を変更してもよい。
【００９０】
・第３実施形態において、アシストモードでモータ３２を駆動させるとき、ピッチ角度ではなくロール角度に基づいて所定速度ＶＸ１を変更してもよい。表６は、アシストモードでのロール角度を含む傾斜角度ＤＡの絶対値と所定速度ＶＸ１との関係を規定したテーブルの一例を示す。所定速度ＶＸ１は、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」よりも大きい所定の角度の場合、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」の場合よりも低い。所定速度ＶＸ１は、傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」よりも大きい場合、傾斜角度ＤＡの絶対値が大きくなるほど低くなる。表６において傾斜角度ＤＡの絶対値が「０」よりも大きい所定の角度は、−１０度未満の任意の値または１０度より大きい任意の値を含む。傾斜角度ＤＡの絶対値が予め定める値以下の場合に、所定速度ＶＸ１を一定の第３速度とし、傾斜角度ＤＡの絶対値が予め定める値よりも大きい場合に、所定速度ＶＸ１を一定の第４速度としてもよい。一例では、第４速度は、「０」を含み、第３速度は、第４速度よりも大きい値を含む。第４速度が「０」の場合、所定速度ＶＸ１に第４速度が設定されることによって、モータ３２の駆動は停止される。予め定める値は、所定の角度の絶対値よりも大きいことが好ましい。自転車１０のロール角度が「０」よりも大きい場合の一例として、バンク角を有する斜面を含む山道や、カーブを走行している場合が挙げられる。このような場合、平坦な路面を走行する場合よりも自転車の走行速度Ｖが低下するため、傾斜角度ＤＡの絶対値が大きくなるほど所定速度ＶＸ１を低くすることによってユーザビリティに貢献できる。この変形例では、検出部６２は、１または２方向の傾斜角度ＤＡを検出するようにしてもよい。１または２方向の傾斜角度ＤＡは、ピッチ角度、ロール角度、および、ヨー角度のうちの少なくともロール角度を含む。この場合、傾斜センサ６２Ａのジャイロセンサ６２Ｂを１軸または２軸のジャイロセンサ６２Ｂに変更し、加速度センサ６２Ｃも１軸または２軸の加速度センサ６２Ｃに変更することもできる。
【００９１】
【表６】
2018149863.tif 000008
【００９２】
・第３実施形態において、第１実施形態の図８に示す押し歩きモードでのモータ３２の駆動制御をさらに実行してもよい。また、第３実施形態の伝達機構３４を第２実施形態の伝達機構３４Ａに変更して、第２実施形態の図１０に示す押し歩きモードでのモータ３２の駆動制御をさらに実行してもよい。
【００９３】
・第２実施形態の自転車用駆動装置３０Ａにおいて、図１０に示す押し歩きモードでのモータ３２の駆動制御に代えて、第１実施形態の図８に示す押し歩きモードでのモータ３２の駆動制御を実行してもよい。
【００９４】
・第１実施形態の自転車用駆動装置３０において、図８に示す押し歩きモードでのモータ３２の駆動制御に代えて、第２実施形態の図１０に示す押し歩きモードでのモータ３２の駆動制御を実行してもよい。
【００９５】
・第１および第２実施形態において、制御部５２は、押し歩きモードでモータ３２の回転速度が所定速度ＶＸ３以下の場合に、モータ３２に自転車１０の推進をアシストさせるようにしてもよい。自転車用制御装置５０は、モータ３２の回転速度を検出する回転センサをさらに含む。制御部５２は、回転センサからの信号に応じて、モータ３２の回転速度を定義する。所定速度ＶＸ３は、自転車１０の使用環境および自転車の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される。モータ３２の回転速度は、自転車１０の走行速度Ｖに比例するので、自転車１０の走行速度Ｖに変えて、モータ３２の回転速度を制御パラメータとして用いることができる。制御部５２が実行する制御は、図８および図１０のフローチャートにおいて、自転車の車速と所定速度ＶＸ１とを比較する処理を、モータ３２の回転速度と所定速度ＶＸ３とを比較する処理に置き換えればよいので、その説明を省略する。自転車１０のモータ３２から後輪ＷＲまでの動力伝達経路Ｒにおいて変速機を備える場合には、変速機、変速操作装置または変速ケーブルに現在の変速ステージを検出する検出センサを設けたり、車速センサ６０とクランク回転センサ５８からの信号とに応じて変速比を制御部５２が演算したりする。記憶部５４には、各変速ステージおよび各変速比に対応する所定速度ＶＸ３に記憶され、制御部５２は、変速ステージを検出する検出センサ、または、演算した変速比に対応する所定速度ＶＸ３を設定する。
【００９６】
・第３実施形態において、制御部５２は、アシストモードでモータ３２の回転速度が所定速度ＶＸ４以下の場合に、モータ３２に自転車１０の推進をアシストさせるようにしてもよい。自転車用制御装置５０は、モータ３２の回転速度を検出する回転センサをさらに含む。制御部５２は、回転センサからの信号に応じて、モータ３２の回転速度を定義する。所定速度ＶＸ４は、自転車１０の使用環境および自転車の姿勢の少なくとも一方に応じて変更される。所定速度ＶＸ４は、例えば表４の所定速度ＶＸ１に、モータ３２から後輪ＷＲまでの動力伝達経路Ｒにおける変速比を逆算した値が設定される。この変形例では、例えば、制御部５２は図１３に示すモータの駆動制御を実行する。図１３に示すステップＳ４１、Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６，Ｓ４９，Ｓ５０では、図１２に示すステップＳ４１、Ｓ４２，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６，Ｓ４９，Ｓ５０と同様の処理が行われる。図１３のモータの駆動制御では、ステップＳ４３に代えてステップＳ５１の処理が実行され、ステップＳ４７に代えてステップＳ５２の処理が実行され、ステップＳ４８に代えてステップＳ５３の処理が実行される。制御部５２は、ステップＳ５１において、傾斜角度ＤＡに応じて所定速度ＶＸ４を設定する。制御部５２は、ステップＳ５２に応じて、傾斜角度ＤＡに応じて所定速度ＶＸ４を設定する。制御部５２は、ステップＳ５３において、所定速度ＶＸ４を「０」に設定する。ステップＳ５３の処理によって、路面が下り坂である場合にモータ３２によるアシストは停止される。
【００９７】
・第１実施形態のモータ３２の駆動制御に用いられる表２を、表７に変更することができる。この場合、傾斜角度ＤＡの絶対値に対応する所定速度ＶＸは、所定速度ＶＸ２は、傾斜角度ＤＡが「０」よりも大きい場合と、傾斜角度ＤＡが「０」よりも小さい場合とで等しい。
【００９８】
【表７】
2018149863.tif 000009
【００９９】
・制御部５２は、傾斜角度ＤＡに変えてまたは加えて、傾斜角度ＤＡ以外の使用環境に基づいて所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４を変更するようにしてもよい。傾斜角度ＤＡ以外の使用環境は、気温または照度を含む。この場合、検出部６２は、気温および照度の少なくとも一方を検出するセンサを含むようにしてもよい。例えば、制御部５２は、気温が低くなると、所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４を低くする。例えば、制御部５２は、気温が低いほど所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４を低くする。気温が低い場合には、路面が凍結しているおそれがある。気温に応じて所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４を変更することによってユーザビリティに貢献できる。例えば、制御部５２は、照度が低くなると所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４を低くする。例えば、制御部５２は、照度が低いほど所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４を低くする。照度が低い場合には、進路が見えにくくなるおそれがある。自転車１０の周囲の照度に応じて所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４を変更することによってユーザビリティに貢献できる。
【０１００】
・第１〜第３実施形態において、検出部６２は、１または２方向の傾斜角度ＤＡを検出するようにしてもよい。１または２方向の傾斜角度ＤＡは、ピッチ角度、ロール角度、および、ヨー角度のうちの少なくともピッチ角度を含む。この場合、傾斜センサ６２Ａのジャイロセンサ６２Ｂを１軸または２軸のジャイロセンサ６２Ｂに変更し、加速度センサ６２Ｃも１軸または２軸の加速度センサ６２Ｃに変更することもできる。
【０１０１】
・検出部６２は、傾斜センサ６２Ａに変えてまたは加えて、ＧＰＳ（global positioning system）受信機を含むようにしてもよい。この場合、制御部５２は、ＧＰＳ受信機によって受信した信号とインターネット等を経由して読み込んだ地図データまたは予め記憶部５４に記憶されている地図データとを比較して、路面の傾斜角度ＤＡを演算する。
【０１０２】
・検出部６２は、傾斜センサ６２Ａに変えてまたは加えて、スマートフォン等の外部の携帯型通信装置からの情報を受信する受信部を含むようにしてもよい。この場合、検出部６２は、携帯型通信装置から携帯型通信装置が取得した自転車１０の使用環境および自転車１０の姿勢の少なくとも一方に関する情報を受信する。自転車１０を運転するユーザが携帯型通信装置を所持している場合には、携帯型通信装置の傾斜角度に基づいて自転車１０の傾斜角度ＤＡを演算することもできる。
【０１０３】
・上記携帯型通信装置からの情報を受信する変形例において、携帯型通信装置が検出した自転車の使用環境および自転車の姿勢の少なくとも一方に応じて所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４を設定し、設定した所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３を制御部５２に送信するようにしてもよい。この場合、制御部５２は、受信した所定速度ＶＸ１，ＶＸ２，ＶＸ３，ＶＸ４に基づいてモータ３２を制御する。
【０１０４】
・各実施形態のモータ３２を自転車１０のフレーム１２、後輪ＷＲ、または、前輪ＷＦに設けてもよい。モータ３２を前輪ＷＦに設ける場合、モータ３２は、前輪ＷＦのハブに設けられ、前輪ＷＦに回転を伝達するように設けられる。モータ３２を後輪ＷＲに設ける場合、モータ３２は、後輪ＷＲのハブに設けられ、後輪ＷＲに回転を伝達するように設けられる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…自転車、３０，３０Ａ…自転車用駆動装置、３２…モータ、３４，３４Ａ…伝達機構、４４Ｂ，４４Ｃ…ワンウェイクラッチ、５０…自転車用制御装置、５２…制御部、６２…検出部、６２Ａ…傾斜センサ、Ｗ…車輪。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018149863.tif 000018
【図１０】
2018149863.tif 000019
【図１１】
2018149863.tif 000020
【図１２】
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【図１３】
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