(57)【要約】【課題】変速比を変更する変速要求の内容に応じて変速機を制御することができる自転車用制御装置および自転車用制御システムを提供する。【解決手段】自転車用制御装置は、自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機と、前記自転車の推進をアシストするモータとを、前記変速比を変更する変速要求に応じて制御する制御部を含み、前記制御部は、前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を変更する場合、第１の変速および第２の変速の一方を選択的に実行し、前記第１の変速では、前記モータの出力を制限し、前記変速要求に対応する変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記第２の変速では、前記モータの出力を制限し、前記変速要求に対応する変速比までの中間の変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記モータの出力の制限を一旦緩和した後、再び前記モータの出力を制限して前記変速機を動作させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機と、前記自転車の推進をアシストするモータとを、前記変速比を変更する変速要求に応じて制御する制御部を含み、
前記制御部は、
前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を変更する場合、第１の変速および第２の変速の一方を選択的に実行し、
前記第１の変速では、前記モータの出力を制限し、前記変速要求に対応する変速比になるまで前記変速機を動作させ、
前記第２の変速では、前記モータの出力を制限し、前記変速要求に対応する変速比までの中間の変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記モータの出力の制限を一旦緩和した後、再び前記モータの出力を制限して前記変速機を動作させる、自転車用制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記変速要求を受けて、前記自転車のクランクの回転角度が第１の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機の動作を開始させる、請求項１に記載の自転車用制御装置。
【請求項３】
前記第１の角度は、前記クランクの一方のクランクアームが上死点および下死点のうちの一方と対応する第１の回転角度から、前記第１の回転角度よりも前記自転車を推進するために前記クランクを回転させる第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる、請求項２に記載の自転車用制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２の変速では、前記モータの出力の制限を一旦緩和した後、前記自転車のクランクの回転角度が第２の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機の動作を開始させる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項５】
前記第２の角度は、前記クランクの一方のクランクアームが、上死点および下死点のうちの他方と対応する第２の回転角度から、前記第２の回転角度よりも第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる、請求項４に記載の自転車用制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第２の変速では、前記モータの出力の制限を一旦緩和した後、前記自転車のクランクの回転角度が第２の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機の動作を開始させ、
前記第２の角度は、前記第１の角度に等しい、請求項２または３に記載の自転車用制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記クランクの回転角度が前記第１の角度になるまでに受け取った前記変速要求に応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を選択的に実行する、請求項２、３、または、６に記載の自転車用制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記クランクの回転角度が前記第１の角度になったときから第１の時間が経過するまで、前記モータの出力を制限する、請求項２、３、６、または、７に記載の自転車用制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記クランクの回転角度が前記第１の角度になったときから前記クランクの回転角度が第３の角度になるまで、前記モータの出力を制限する、請求項２、３、６、または、７に記載の自転車用制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記変速要求に対応する変速比までの変速比の段階の数と、前記変速要求に対応する変速比まで前記変速機を動かすために必要な第２の時間との少なくとも一方に応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を実行する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記変速要求に対応する変速比まで前記変速機を動かすために必要な第２の時間に応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を実行し、
前記第１の時間が前記第２の時間以上の場合、前記第１の変速を実行し、前記第１の時間が前記第２の時間未満の場合、前記第２の変速を実行する、請求項８に記載の自転車用制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記変速要求に対応する変速比まで変速機を動かすために必要な第２の時間に応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を実行し、
前記クランクの回転角度が前記第１の角度になったときから前記第３の角度になるまでの予測時間が、前記第２の時間以上の場合、前記第１の変速を実行し、前記予測時間が前記第２の時間未満の場合、前記第２の変速を実行する、請求項９に記載の自転車用制御装置。
【請求項１３】
自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機を、前記変速比を変更する変速要求に応じて動作させる制御部を含み、
前記制御部は、
前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を変更する場合、第１の変速および第２の変速の一方を選択的に実行し、
前記第１の変速では、前記自転車のクランクの回転角度が第１の角度になると前記変速機の動作を開始させ、前記変速要求に対応する変速比になるまで前記変速機を動作させ、
前記第２の変速では、前記自転車のクランクの回転角度が前記第１の角度になると前記変速機の動作を開始させ、前記変速要求に対応する変速比までの中間の変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記クランクの回転角度が第２の角度になると前記中間の変速比から前記変速要求に対応する変速比に変更するように前記変速機の動作を再開させる、自転車用制御装置。
【請求項１４】
前記第１の角度は、前記クランクの一方のクランクアームが上死点および下死点のうちの一方と対応する第１の回転角度から、前記第１の回転角度よりも前記自転車を推進するために前記クランクを回転させる第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる、請求項１３に記載の自転車用制御装置。
【請求項１５】
前記第２の角度は、前記クランクアームが、前記上死点および前記下死点のうちの他方と対応する第２の回転角度から、前記第２の回転角度よりも第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる、または、前記第１の角度に等しい、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、前記変速要求に対応する変速比の段階の数と、前記変速要求に対応する変速比まで前記変速機を動かすために必要な第２の時間の少なくとも一方とに応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を実行する、請求項１４または１５に記載の自転車用制御装置。
【請求項１７】
前記制御部は、予め定める第１の時間が前記第２の時間以上の場合、前記第１の変速を実行し、前記第１の時間が前記第２の時間未満の場合、前記第２の変速を実行する、請求項１６に記載の自転車用制御装置。
【請求項１８】
前記制御部は、ライダーが操作可能な操作部からの出力信号を前記変速要求として受け取る、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。
【請求項１９】
前記制御部は、前記操作部が第１の所定時間以上連続して操作されるか、または、前記操作部が第２の所定時間内に複数回操作されると、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を選択的に実行する、請求項１８に記載の自転車用制御装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の自転車用制御装置と、
前記変速機と、
前記モータと、
前記操作部とを含む、自転車用制御システム。
【請求項２１】
自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機と、前記自転車の推進をアシストするモータとを、前記変速比を変更する変速要求に応じて制御する制御部を含み、
前記制御部は、
前記変速要求を受けて、前記自転車のクランクが、上死点または下死点と対応する回転角度よりも前記自転車を推進するために前記クランクを回転させる第１の方向における上流側の第１の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機に動作を開始させ、
前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を前記変速機に変更させる場合は、前記変速要求に応じて１段階のみ前記変速比を前記変速機に変更させる場合よりも、前記第１の角度を前記第１の方向の上流側に変更する、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れを含む自転車用制御システムに関する。
【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、自転車の変速比を変速する変速要求に応じて変速機を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４９６１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記自転車用制御装置では、変速比を変更する変速要求の内容に関わらず所定の制御を実行している。このため、変速比の変更内容に応じて変速機を制御することができる自転車用制御装置が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、変速比を変更する変速要求の内容に応じて変速機を制御することができる自転車用制御装置および自転車用制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機と、前記自転車の推進をアシストするモータとを、前記変速比を変更する変速要求に応じて制御する制御部を含み、前記制御部は、前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を変更する場合、第１の変速および第２の変速の一方を選択的に実行し、前記第１の変速では、前記モータの出力を制限し、前記変速要求に対応する変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記第２の変速では、前記モータの出力を制限し、前記変速要求に対応する変速比までの中間の変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記モータの出力の制限を一旦緩和した後、再び前記モータの出力を制限して前記変速機を動作させる。
上記（１）に従えば、制御部は、変速比を変更する変速要求の内容に応じて変速機を制御することができる。第１の変速を実行する場合、および、第２の変速を実行する場合のいずれにおいても制御部がモータの出力を制限するので、変速性能を向上させることができる。
【０００７】
（２）前記（１）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速要求を受けて、前記自転車のクランクの回転角度が第１の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機の動作を開始させる。
上記（２）に従えば、制御部は、変速機の動作を開始するのに適したクランクの回転角度で変速機の動作を開始することができる。
【０００８】
（３）前記（２）に記載の自転車用制御装置において、前記第１の角度は、前記クランクの一方のクランクアームが上死点および下死点のうちの一方と対応する第１の回転角度から、前記第１の回転角度よりも前記自転車を推進するために前記クランクを回転させる第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる。
上記（３）に従えば、制御部は、変速機の動作を開始するのに最も適した回転角度の範囲において変速機の動作を開始することができる。
【０００９】
（４）前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記第２の変速では、前記モータの出力の制限を一旦緩和した後、前記自転車のクランクの回転角度が第２の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機の動作を開始させる。
上記（４）に従えば、第２の変速では、モータの出力の制限を緩和してから第２の角度になるまでの変速機の動作に適しない期間は、モータの出力の低下を抑制でき、変速機の動作を開始するのに適したクランクの回転角度で変速機の動作を再開することができる。
【００１０】
（５）前記（４）に記載の自転車用制御装置において、前記第２の角度は、前記クランクの一方のクランクアームが、上死点および下死点のうちの他方と対応する第２の回転角度から、前記第２の回転角度よりも第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる。
上記（５）に従えば、第２の変速では、モータの出力の制限を緩和してから第２の角度になるまでの変速機の動作に適しない期間は、モータの出力の低下を抑制でき、変速機の動作を開始するのに最も適したクランクの回転角度で変速機の動作を開始することができる。
【００１１】
（６）前記（２）または（３）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記第２の変速では、前記モータの出力の制限を一旦緩和した後、前記自転車のクランクの回転角度が第２の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機の動作を開始させ、前記第２の角度は、前記第１の角度に等しい。
上記（６）に従えば、第１の角度と第２の角度を等しくすることによって、最初にモータの出力を制限して、変速機の動作を開始させたときのクランクの位置から、クランクが１８０°および／または３６０°回転すると、再びモータの出力が制限されて、変速機の動作を再開させることができる。
【００１２】
（７）前記（２）、（３）、または、（６）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクの回転角度が前記第１の角度になるまでに受け取った前記変速要求に応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を選択的に実行する。
上記（７）に従えば、制御部は、第１の変速および第２の変速のうち、適切な一方を実行することができる。
【００１３】
（８）前記（２）、（３）、（６）、または、（７）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクの回転角度が前記第１の角度になったときから第１の時間が経過するまで、前記モータの出力を制限する。
上記（８）に従えば、モータの出力の制限を時間で管理することによって、制御部の制御が複雑化することを抑制することができ、変速時に長期間にわたってアシスト力が低くなってしまうことを抑制することができる。
【００１４】
（９）前記（２）、（３）、（６）、または、（７）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記クランクの回転角度が前記第１の角度になったときから前記クランクの回転角度が第３の角度になるまで、前記モータの出力を制限する。
上記（９）に従えば、モータの出力の制限をクランクの回転角度で管理することによって、クランクの回転角度に応じて正確にモータの出力を制限することができ、変速時に長期間にわたってアシスト力が低くなってしまうことを抑制することができる。
【００１５】
（１０）前記（１）〜（９）のいずれか一項に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速要求に対応する変速比までの変速比の段階の数と、前記変速要求に対応する変速比まで前記変速機を動かすために必要な第２の時間との少なくとも一方に応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を実行する。
本発明（１０）に従えば、制御部は、第１の変速または第２の変速のいずれを実行するかを適切に選択することができる。
【００１６】
（１１）前記（８）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速要求に対応する変速比まで前記変速機を動かすために必要な第２の時間に応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を実行し、前記第１の時間が前記第２の時間以上の場合、前記第１の変速を実行し、前記第１の時間が前記第２の時間未満の場合、前記第２の変速を実行する。
上記（１１）に従えば、第１の時間内に変速要求に対応する変速比まで変速機を動かすことができる場合は第１の変速が実行され、第１の時間内に変速要求に対応する変速比まで変速機を動かすことができない場合は第２の変速が実行される。
【００１７】
（１２）前記（９）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速要求に対応する変速比まで変速機を動かすために必要な第２の時間に応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を実行し、前記クランクの回転角度が前記第１の角度になったときから前記第３の角度になるまでの予測時間が、前記第２の時間以上の場合、前記第２の変速を実行し、前記予測時間が前記第２の時間未満の場合、前記第１の変速を実行する。
上記（１２）に従えば、クランクの回転角度が第１の角度から第３の角度になるまでに変速要求に対応する変速比まで変速機を動かすことができる場合は第１の変速が実行され、クランクの回転角度が第１の角度から第３の角度になるまでに変速要求に対応する変速比まで変速機を動かすことができない場合は第２の変速が実行される。
【００１８】
（１３）本発明に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機を、前記変速比を変更する変速要求に応じて動作させる制御部を含み、前記制御部は、前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を変更する場合、第１の変速および第２の変速の一方を選択的に実行し、前記第１の変速では、前記自転車のクランクの回転角度が第１の角度になると前記変速機の動作を開始させ、前記変速要求に対応する変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記第２の変速では、前記自転車のクランクの回転角度が前記第１の角度になると前記変速機の動作を開始させ、前記変速要求に対応する変速比までの中間の変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記クランクの回転角度が第２の角度になると前記中間の変速比から前記変速要求に対応する変速比に変更するように前記変速機の動作を再開させる。
上記（１３）に従えば、制御部は、変速比を変更する変速要求の内容に応じて変速機を制御することができる。第１の変速を実行する場合、および第２の変速を実行する場合のいずれにおいても制御部がモータの出力を制限するので、変速性能を向上させることができる。また制御部は、変速機の動作を開始するのに適したクランクの回転角度で変速機の動作を開始することができる。
【００１９】
（１４）前記（１３）に記載の自転車用制御装置において、前記第１の角度は、前記クランクの一方のクランクアームが上死点および下死点のうちの一方と対応する第１の回転角度から、前記第１の回転角度よりも前記自転車を推進するために前記クランクを回転させる第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる。
上記（１４）に従えば、制御部は、変速機の動作を開始するのに最も適した回転角度の範囲において変速機の動作を開始することができる。
【００２０】
（１５）前記（１４）に記載の自転車用制御装置において、前記第２の角度は、前記クランクアームが、前記上死点および前記下死点のうちの他方と対応する第２の回転角度から、前記第２の回転角度よりも第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる、または、前記第１の角度に等しい。
上記（１５）に従えば、制御部は、変速機の動作を開始するのに最も適した回転角度の範囲において変速機の動作を再開することができる。
【００２１】
（１６）前記（１４）または（１５）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記変速要求に対応する変速比までの変速比の段階の数と、前記変速要求に対応する変速比まで前記変速機を動かすために必要な第２の時間の少なくとも一方とに応じて、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を実行する。
上記（１６）に従えば、制御部は、第１の変速または第２の変速のいずれを実行するかを適切に選択することができる。
【００２２】
（１７）前記（１６）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、予め定める第１の時間が前記第２の時間以上の場合、前記第１の変速を実行し、前記第１の時間が前記第２の時間未満の場合、前記第２の変速を実行する。
上記（１７）に従えば、第１の時間内に変速要求に対応する変速比まで変速機を動かすことができる場合は第１の変速が実行され、第１の時間内に変速要求に対応する変速比まで変速機を動かすことができない場合は第２の変速が実行される。
【００２３】
（１８）前記（１）〜（１７）のいずれか一項に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、ライダーが操作可能な操作部からの出力信号を前記変速要求として受け取る。
上記（１８）に従えば、制御部は、マニュアル変速の要求に応じて変速機を制御することができる。
【００２４】
（１９）前記（１８）に記載の自転車用制御装置において、前記制御部は、前記操作部が第１の所定時間以上連続して操作されるか、または、前記操作部が第２の所定時間内に複数回操作されると、前記第１の変速および前記第２の変速の一方を選択的に実行する。
上記（１９）に従えば、ライダーは、操作部を第１の所定時間以上連続して操作するか、または、操作部を第２の所定時間内に複数回操作することによって複数の段階にわたる変速比の変更を要求することができる。
【００２５】
（２０）本発明に従う自転車用制御システムの一形態は、前記（１８）または（１９）に記載の自転車用制御装置と、前記変速機と、前記モータと、前記操作部とを含む。
上記（２０）に従えば、自転車用制御システムは、変速比を変更する変速要求の内容に応じて変速機を制御することができる。
【００２６】
（２１）本発明に従う自転車用制御装置の一形態は、自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機と、前記自転車の推進をアシストするモータとを、前記変速比を変更する変速要求に応じて制御する制御部を含み、前記制御部は、前記変速要求を受けて、前記自転車のクランクが、上死点または下死点と対応する回転角度よりも前記自転車を推進するために前記クランクを回転させる第１の方向における上流側の第１の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機に動作を開始させ、前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を前記変速機に変更させる場合は、前記変速要求に応じて１段階のみ前記変速比を前記変速機に変更させる場合よりも、前記第１の角度を前記第１の方向の上流側に変更する。
上記（２１）に従えば、変速比を変更する変速要求の内容に応じて変速機を制御することができる。複数の段階にわたって変速比を変更する場合でも、クランクに入力されるトルクができるだけ小さくなる領域で変速を行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本自転車用制御装置およびこれを含む自転車用制御システムは、変速比を変更する変速要求の内容に応じて変速機を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態の自転車用制御装置および自転車用制御システムを含む自転車の電気的な構成を示すブロック図。
【図２】図１の制御部によって実行される第１の制御のフローチャート。
【図３】図１の制御部によって実行される第１の角度と第２の角度とが等しい場合の第２の制御のフローチャート。
【図４】図１の制御部によって実行される第１の角度と第２の角度とが等しくない場合の第２の制御のフローチャート。
【図５】第１の変速における第２の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図６】第２の変速における第２の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図７】第２の実施形態の制御部によって実行される第３の制御のフローチャート。
【図８】第３の実施形態の制御部によって実行される第４の制御のフローチャート。
【図９】第１の変形例の第５の制御の一例を示すタイミングチャート。
【図１０】第２の変形例の第６の制御の一例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
図１を参照して、第１の実施形態の自転車用制御装置および自転車用制御システムを搭載する自転車について説明する。
【００３０】
自転車１０は、駆動機構１２および自転車用制御システム２０を備える。
駆動機構１２は、クランク１２Ａおよびペダル１２Ｄを含む。クランク１２Ａは、クランク軸１２Ｂおよびクランクアーム１２Ｃを含む。駆動機構１２は、ペダル１２Ｄに加えられた人力駆動力を後輪（図示略）に伝達する。駆動機構１２は、例えば、チェーン、ベルト、またはシャフト（いずれも図示略）を介して、クランク１２Ａの回転を後輪に伝達するように構成される。駆動機構１２は、クランク軸１２Ｂにワンウェイクラッチ（図示略）を介して結合されるフロント回転体１２Ｅを含む。ワンウェイクラッチは、クランク１２Ａが前転した場合に、フロント回転体１２Ｅを前転させ、クランク１２Ａが後転した場合に、フロント回転体１２Ｅを後転させないように構成される。フロント回転体１２Ｅは、スプロケット、プーリーまたはベベルギア（いずれも図示略）を含む。フロント回転体１２Ｅは、クランク軸１２Ｂにワンウェイクラッチを介さずに結合してもよい。
【００３１】
自転車用制御システム２０は、自転車用制御装置４０と、変速機２２と、モータ２４と、操作部２６とを含む。一例では、自転車用制御システム２０は、変速機２２のアクチュエータ２８、モータ２４の駆動回路３０、バッテリ３２、トルクセンサ３４、および、回転角度センサ３６、および、変速状態検出装置３８をさらに含む。
【００３２】
変速機２２およびアクチュエータ２８は、変速装置Ｓを構成する。変速機２２は、自転車１０の変速比ｒを段階的に変更可能である。一例では、変速機２２は、クランク軸１２Ｂに入力された回転を変速して後輪に伝達する。この場合、変速機２２は、内装変速機を含む。内装変速機は、クランク軸１２Ｂまわり、または、後輪の車軸のハブに設けられる。内装変速機は、クランク１２Ａとフロント回転体１２Ｅとの間の動力伝達経路に設けられてもよい。別の例では、変速機２２は、複数のフロントスプロケットまたは複数のリアスプロケットの間でチェーンを掛け替えることによって、クランク軸１２Ｂに入力された回転を変速させて後輪に伝達させる。この場合、変速機２２は、外装変速機（ディレイラ）を含む。外装変速機は、複数のフロントスプロケット（図示略）間でチェーンを掛け替えるフロント外装変速機、および、複数のリアスプロケット（図示略）間でチェーンを掛け替えるリア外装変速機の少なくとも一方を含む。アクチュエータ２８は、電動モータを含む。変速機２２は、アクチュエータ２８が駆動されることにより、変速動作を行って自転車１０の変速比ｒを段階的に変更する。変速機２２が内装変速機である場合、変速動作は変速機２２の内部の遊星歯車機構を構成する歯車の連結状態を変更する動作を含む。変速機２２が外装変速機である場合、変速動作はスプロケット間におけるチェーンの掛け替えの動作を含む。内装変速機は、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）機構を含んでいてもよい。一例では、ＣＶＴ機構は、入力体、出力体、および、伝達体を含む遊星機構によって構成され、伝達体が回転させられることによって変速比ｒが連続的に変更される。変速装置Ｓは、変速機２２およびアクチュエータ２８以外の構成を含んでいてもよい。
【００３３】
モータ２４および駆動回路３０は、アシスト装置Ａを構成する。駆動回路３０は、バッテリ３２からモータ２４に供給される電力を制御する。モータ２４は、自転車１０の推進をアシストする。モータ２４は、電気モータを含む。モータ２４は、ペダル１２Ｄから後輪までの人力駆動力の伝達経路、または、前輪（図示略）に回転を伝達するように設けられる。モータ２４は、自転車１０のフレーム（図示略）、後輪、または前輪に設けられる。一例では、モータ２４は、クランク軸１２Ｂからフロント回転体１２Ｅまでの動力伝達経路に結合される。モータ２４とクランク軸１２Ｂとの間の動力伝達経路には、クランク軸１２Ｂ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の回転力によってモータ２４が回転しないようにワンウェイクラッチ（図示略）が設けられるのが好ましい。アシスト装置Ａは、モータ２４および駆動回路３０以外の構成を含んでいてもよく、例えばモータ２４の回転を減速して出力する減速機を含んでいてもよい。
【００３４】
操作部２６は、ライダーが操作可能である。操作部２６は、自転車１０のハンドルバー（図示略）に取り付けられる。操作部２６は、自転車用制御装置４０の制御部４２と通信可能である。操作部２６は、制御部４２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２６は、例えばＰＣＬ（Power Line Communication）によって制御部４２と通信可能である。ライダーによって操作部２６が操作されることによって、操作部２６は、制御部４２に出力信号を送信する。出力信号は、自転車１０の変速比ｒを大きくするシフトアップ信号、または、自転車１０の変速比ｒを小さくするシフトダウン信号を含む。操作部２６は、たとえば操作部材と、操作部材の動きを検出するセンサと、センサの出力信号に応じて、制御部４２と通信を行う電気回路とを含む。
【００３５】
操作部２６は、複数の段階にわたる変速と対応する出力信号を出力するように構成されてもよい。一例では、操作部２６に変速比ｒを大きくするための操作が第１の所定時間ＴＸ１以上連続して行われた場合、操作部２６は、シフトアップ信号を含む出力信号を複数回にわたり制御部４２に送信する。出力信号の送信回数は、操作部２６に入力される変速比ｒを大きくするための操作時間が長くなるにつれて多くしてもよい。また、操作部２６に変速比ｒを小さくするための操作が第１の所定時間ＴＸ１以上連続して行われた場合、操作部２６は、シフトダウン信号を含む出力信号を複数回にわたり制御部４２に送信する。出力信号の送信回数は、操作部２６に入力される変速比ｒを小さくするための操作時間が長くなるにつれて多くしてもよい。操作部２６は、第１の所定時間ＴＸ１内において操作部２６が操作された時間に応じた出力信号を制御部４２に送信することもできる。この場合、制御部４２は、操作部２６が操作された時間に応じた出力信号に対応する変更すべき変速比ｒの段階の数に応じて要求変速を更新する。
【００３６】
別の例では、操作部２６に変速比ｒを大きくするための操作が第２の所定時間ＴＸ２内に複数回にわたって行われた場合、操作部２６は、シフトアップ信号を含む出力信号を操作が行われるごとに制御部４２に送信する。また、操作部２６に変速比ｒを小さくするための操作が第２の所定時間ＴＸ２内に複数回にわたって行われた場合、操作部２６は、シフトダウン信号を含む出力信号を操作が行われるごとに制御部４２に送信する。制御部４２は、出力信号を受信するごとに要求変速比ｒＡを変更する第１の制御を実行する。操作部２６は、第２の所定時間ＴＸ２内において操作部２６が操作された回数に応じた出力信号を制御部４２に送信することもできる。この場合、制御部４２は、操作部２６が操作された回数に応じた出力信号に対応する変更すべき変速比ｒの段階の数に応じて要求変速比ｒＡを更新する。
【００３７】
操作部２６の出力信号に複数の段階にわたって変速比ｒを変更する要求が含まれていてもよい。例えば、操作部２６に複数の段階にわたって変速比ｒを変更するためのスイッチが設けられる。制御部４２は、操作部２６の出力信号を受信した場合に、その信号の内容または自転車１０の制御状態等に応じて複数の段階にわたって変速比ｒを変更する変速要求を設定してもよい。
【００３８】
バッテリ３２は、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ３２は、自転車１０に搭載され、バッテリ３２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２４、アクチュエータ２８、および、自転車用制御装置４０）に電力を供給する。
【００３９】
トルクセンサ３４は、人力駆動力Ｔに応じた信号を出力する。トルクセンサ３４は、クランク軸１２Ｂに与えられる人力駆動力Ｔを検出する。トルクセンサ３４は、クランク軸１２Ｂからフロント回転体１２Ｅまでの間に設けられてもよく、クランク軸１２Ｂまたはフロント回転体１２Ｅに設けられてもよく、クランクアーム１２Ｃまたはペダル１２Ｄに設けられてもよい。トルクセンサ３４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１２Ｃまたはペダル１２Ｄに加えられる人力駆動力Ｔ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。
【００４０】
回転角度センサ３６は、クランクの回転角度ＣＡを検出する。回転角度センサ３６は、自転車１０のフレーム（図示略）またはアシスト装置Ａのハウジング(図示略)に取り付けられる。回転角度センサ３６は、第１の磁石Ｍ１の磁界を検出する第１の素子３６Ａと、第２の磁石Ｍ２との位置関係に応じた信号を出力する第２の素子３６Ｂとを含む。第１の磁石Ｍ１は、クランク軸１２Ｂまたはクランクアーム１２Ｃに設けられ、クランク軸１２Ｂに同軸に配置される。第１の磁石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の素子３６Ａは、フレームに対するクランク１２Ａの回転角度を検出する。第１の素子３６Ａは、クランク１２Ａ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。回転角度センサ３６が検出可能なクランク１２Ａ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の磁石Ｍ２は、クランク軸１２Ｂまたはクランクアーム１２Ｃに設けられる。第２の素子３６Ｂは、フレームに対するクランク１２Ａの基準角度（例えば、クランク１２Ａの上死点または下死点）を検出する。第２の素子３６Ｂは、クランク軸１２Ｂの１回転を１周期とした信号を出力する。
【００４１】
回転角度センサ３６は、第１の素子３６Ａおよび第２の素子３６Ｂ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の磁石Ｍ１および第２の磁石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１２Ｂと同軸にクランク軸１２Ｂ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、クランクの回転速度Ｎおよびクランク１２Ａ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。回転角度センサ３６は、クランクの回転角度ＣＡに加えて、クランクの回転速度Ｎを検出することもできる。クランクの回転速度Ｎは、第１の素子３６Ａの出力、第２の素子３６Ｂ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。
【００４２】
変速状態検出装置３８は、変速機２２の動作状態を検出する。一例では、変速状態検出装置３８は、変速比ｒの変更にともなって移動する変速機２２の移動部（図示略）の位置を検出する。別の例では、変速状態検出装置３８は、クランクの回転速度Ｎに対する後輪の回転速度に応じて変速比ｒを検出する。
【００４３】
自転車用制御装置４０は、制御部４２を含む。一例では、自転車用制御装置４０は、記憶部４４をさらに含むことが好ましい。
制御部４２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４２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。記憶部４４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４４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４２は、さらにタイマを含む。
【００４４】
制御部４２は、操作部２６からの出力信号を変速要求として受け取る。制御部４２は、変速機２２とモータ２４とを、変速比ｒを変更する変速要求に応じて制御する。具体的には、制御部４２は、シフトアップ信号を含む出力信号を変速要求として受信した場合、記憶部４４に記憶される変速要求に対応する変速比ｒ（以下、「要求変速比ｒＡ」）を小さくする第１の制御を実行する。制御部４２は、シフトダウン信号を含む出力信号を変速要求として受信した場合、記憶部４４に記憶される要求変速比ｒＡを大きくする第１の制御を実行する。
【００４５】
図２を参照して、第１の制御について説明する。制御部４２は、自転車用制御装置４０の電源がオンになっている間、所定周期ごとに第１の制御を実行する。
制御部４２は、ステップＳ１１において、変速要求を受け取った否かを判定する。制御部４２は、変速要求を受け取った場合、ステップＳ１２において記憶部４４に記憶されている要求変速比ｒＡを更新し、所定周期後に再びステップＳ１１の処理を実行する。制御部４２は、ステップＳ１１において変速要求を受け取っていない場合、所定周期後に再びステップＳ１１の処理を実行する。
【００４６】
制御部４２は、第１の制御によって更新される要求変速比ｒＡに応じて、変速機２２およびモータ２４を制御する第２の制御を実行する。
制御部４２は、変速要求に応じて複数の段階にわたって変速比ｒを変更する場合、第１の変速および第２の変速の一方を選択的に実行する。制御部４２は、操作部２６が第１の所定時間ＴＸ１以上連続して操作されるか、または、操作部２６が第２の所定時間ＴＸ２内に複数回操作されると、第１の変速および第２の変速の一方を選択的に実行する。制御部４２は、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１になるまでに受け取った変速要求に応じて、第１の変速および第２の変速の一方を選択的に実行する。
【００４７】
具体的には、制御部４２は、変速要求によって更新された要求変速比ｒＡと変速状態検出装置３８によって検出された変速比ｒとの比較の結果に応じて、第１の変速および第２の変速の一方を実行する、または、いずれも実行しない。制御部４２は、変速要求によって更新された要求変速比ｒＡと変速比ｒとが一致する場合、第１の変速および第２の変速のいずれも実行しない。制御部４２は、変速要求によって更新された要求変速比ｒＡと変速比ｒとが１段階だけ異なる場合、第１の変速を実行する。制御部４２は、変速要求によって更新された要求変速比ｒＡと変速比ｒとが２段階以上異なる場合、要求変速比ｒＡ、および、要求変速比ｒＡと変速比ｒとの差に応じて、第１の変速および第２の変速の少なくとも一方を実行する。また、要求変速比ｒＡが変速機２２によって実現可能な変速比ｒの上限を上回る場合、制御部４２は、変速比ｒの上限を超える変速を行わない。また、要求変速比ｒＡが変速機２２によって実現可能な変速比ｒの下限を下回る場合、制御部４２は、変速比ｒの下限を超える変速を行わない。制御部４２が複数の変速機２２を制御可能な場合、変速比ｒの上限および下限は、各変速機２２によって実現可能な自転車１０の変速比の上限および下限を示す。また、図２に示す第１の制御において、制御部４２は、ステップＳ１２において要求変速比ｒＡを上限および下限の変速比ｒを超えないように設定することもできる。
【００４８】
制御部４２は、要求変速比ｒＡまで変速機２２を動かすために必要な第２の時間Ｔ２に応じて、第１の変速および第２の変速の一方を実行する。制御部４２は、第１の時間Ｔ１が第２の時間Ｔ２以上の場合、第１の変速を実行し、第１の時間Ｔ１が第２の時間Ｔ２未満の場合、第２の変速を実行する。第２の時間Ｔ２は、要求変速比ｒＡと変速比ｒとの差に応じて異なる。一例では、変速比ｒごとに１段階大きくするために必要な変速時間、および、変速比ｒごとに１段階小さくするために必要な変速時間が記憶部４４に記憶されている。制御部４２は、現在の変速比ｒと要求変速比ｒＡとに応じて、記憶部４４に記憶されている変速時間を加算していくことによって第２の時間Ｔ２を演算する。なお、第１の時間Ｔ１は、１段階の変速であれば、いずれの変速比ｒでも変速可能な時間が設定されている。変速時間は、各変速比ｒにおいて同じ時間であってもよく、異なる時間であってもよい。変速時間は、変速機２２の特徴および性能に応じて、制御部４２において設定することができるようにしていてもよい。たとえばパーソナルコンピュータなどの外部装置に制御部４２を無線または有線によって接続して、変速時間が設定されてもよい。
【００４９】
制御部４２は、第１の変速では、モータ２４の出力を制限し、要求変速比ｒＡになるまで変速機２２を動作させる。
制御部４２は、変速要求を受けて、自転車１０のクランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１になると、モータ２４の出力を制限するとともに変速機２２の動作を開始させる。制御部４２は、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１になったときから第１の時間Ｔ１が経過するまで、モータ２４の出力を制限する。制御部４２は、第１の時間Ｔ１が経過すると、モータ２４の出力の制限を緩和する。好ましくは、制御部４２は、第１の時間Ｔ１が経過したとき、モータ２４の出力の制限を終了し、モータ２４の出力の制限を開始する直前のアシスト比でモータ２４を制御する。
【００５０】
第１の角度ＣＡ１は、クランク１２Ａの一方のクランクアーム１２Ｃが上死点および下死点のうちの一方と対応する第１の回転角度ＣＸ１から、第１の回転角度ＣＸ１よりも自転車１０を推進するためにクランク１２Ａを回転させる第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる。第１の方向は、自転車１０が前進する場合のクランク１２Ａの回転方向である。クランク１２Ａの一方のクランクアーム１２Ｃが上死点のときのクランクの回転角度ＣＡを０度とし、クランク１２Ａの一方のクランクアーム１２Ｃが下死点のクランクの回転角度ＣＡを１８０度とした場合、第１の回転角度ＣＸ１は０度および１８０度の一方である。この場合、第１の角度ＣＡ１は、−４５度（２１５度）から０度までの範囲、および、１３５度から１８０度までの範囲の一方に含まれる。第１の回転角度ＣＸ１を０度とした場合、第１の角度ＣＡ１は、−４５度（２１５度）から０度までの範囲に含まれる。第１の回転角度ＣＸ１を１８０度とした場合、第１の角度ＣＡ１は、１３５度から１８０度までの範囲に含まれる。制御部４２は、第１の回転角度ＣＸ１を０度および１８０度のうちのいずれにするかを選択することもできる。例えば、制御部４２は、変速要求を受け取ったときのクランクの回転角度ＣＡが１３５度から２１５度までの範囲のとき、第１の回転角度ＣＸ１を３６０（０）度とする。この場合、第１の角度ＣＡ１は、次の回転周期の２１５度から３６０（０）度までの範囲に含まれる。制御部４２は、変速要求を受け取ったときのクランクの回転角度ＣＡが２１５度から次の回転周期の１３５度までの範囲のとき、第１の回転角度ＣＸ１を１８０度とする。この場合、第１の角度ＣＡ１は、次の回転周期の１３５度から１８０度までの範囲に含まれる。
【００５１】
制御部４２は、第２の変速では、モータ２４の出力を制限し、要求変速比ｒＡまでの中間の変速比ｒになるまで変速機２２を動作させ、モータ２４の出力の制限を一旦緩和した後、再びモータ２４の出力を制限して変速機２２を動作させる。制御部４２は、第２の変速では、モータ２４の出力の制限を一旦緩和した後、自転車１０のクランクの回転角度ＣＡが第２の角度ＣＡ２になると、モータ２４の出力を制限するとともに変速機２２の動作を開始させる。制御部４２は、クランクの回転角度ＣＡが第２の角度ＣＡ２になったときから第１の時間Ｔ１が経過するまで、モータ２４の出力を制限する。制御部４２は、第１の時間Ｔ１が経過すると、モータ２４の出力の制限を緩和する。好ましくは、制御部４２は、第１の時間Ｔ１が経過したとき、モータ２４の出力の制限を終了し、モータ２４の出力の制限を開始する直前のアシスト比でモータ２４を制御する。
【００５２】
一例では、第２の角度ＣＡ２は、第１の角度ＣＡ１に等しい。第２の角度ＣＡ２は、クランク１２Ａの一方のクランクアーム１２Ｃが、上死点および下死点のうちの一方と対応する第２の回転角度ＣＸ２から、第２の回転角度ＣＸ２よりも第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる。この場合、第１の回転角度ＣＸ１が０度であれば、第２の回転角度ＣＸ２は０度であり、第２の角度ＣＡ２は、−４５度（２１５度）から０度までの範囲に含まれる。第１の回転角度ＣＸ１が１８０度である場合、第２の回転角度ＣＸ２は１８０度であり、第２の角度ＣＡ２は、１３５度から１８０度までの範囲に含まれる。
【００５３】
別の例では、第２の角度ＣＡ２は、第１の角度ＣＡ１と異なる。第２の角度ＣＡ２は、第１の角度ＣＡ１よりも第１の方向において上流側または下流側である。一例では、第２の角度ＣＡ２は、第１の角度ＣＡ１よりも１８０度下流側である。第２の角度ＣＡ２は、クランク１２Ａの一方のクランクアーム１２Ｃが、上死点および下死点のうちの他方と対応する第２の回転角度ＣＸ２から、第２の回転角度ＣＸ２よりも第１の方向における上流側に４５度までの範囲に含まれる。この場合、第１の回転角度ＣＸ１が０度であれば、第２の回転角度ＣＸ２は１８０度であり、第２の角度ＣＡ２は、１３５度から１８０度までの範囲に含まれる。第１の回転角度ＣＸ１が１８０度である場合、第２の回転角度ＣＸ２は０度であり、第２の角度ＣＡ２は、−４５度（２１５度）から０度までの範囲に含まれる。
【００５４】
図３を参照して、第２の制御について説明する。制御部４２は、自転車用制御装置４０の電源がオンになっている間、所定周期ごとに第２の制御を実行する。ここでは、第１の角度ＣＡ１が、第２の角度ＣＡ２と等しい場合について説明する。一例では、第１の回転角度ＣＸ１は０度および１８０度の一方と対応し、第２の回転角度ＣＸ２は０度および１８０度の一方と対応する。この場合、クランク１２Ａが一回転する間において、第２の制御は１度だけ実行される。
【００５５】
制御部４２は、ステップＳ２１において変速比ｒを検出し、ステップＳ２２に移行する。制御部４２は、ステップＳ２２において要求変速比ｒＡと変速比ｒとが一致しているか否かを判定する。具体的には、制御部４２は、図２に示す第１の制御において更新された要求変速比ｒＡと、変速状態検出装置３８とによって検出された変速比ｒとを比較する。制御部４２は、要求変速比ｒＡと変速比ｒとが一致している場合、処理を終了する。制御部４２は、要求変速比ｒＡと変速比ｒとが異なっている場合、ステップＳ２３に移行する。
【００５６】
制御部４２は、ステップＳ２３において、第２の時間Ｔ２を演算し、第２の時間Ｔ２が第１の時間Ｔ１未満の場合、要求変速比ｒＡを目標変速比ｒＸとして設定する。制御部４２は、第２の時間Ｔ２が第１の時間Ｔ１以上の場合、第１の時間Ｔ１内で変速機２２が変速することができる現在の変速比ｒと要求変速比ｒＡとの間の変速比ｒを、目標変速比ｒＸとして設定する。第２の時間Ｔ２が第１の時間Ｔ１以上の場合に設定される目標変速比ｒＸは、中間の変速比ｒに対応する。
【００５７】
制御部４２は、ステップＳ２４において、第１の角度ＣＡ１に達したか否かを判定する。制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達していないと判定した場合、処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ２１からの処理を実行する。次の第２の制御の処制御周期のステップＳ２２までに、第１の制御において要求変速比ｒＡが変更された場合、制御部４２は、変更された要求変速比ｒＡを用いてステップＳ２２の判定を行う。このため、制御部４２は、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１になるまでに受け取った変速要求に応じて、ステップＳ２２以降の処理を実行する。制御部４２は、ステップＳ２４において第１の角度ＣＡ１に達したと判定した場合、ステップＳ２５においてモータ２４の出力の制限を開始し、ステップＳ２６に移行する。制御部４２は、ステップＳ２６においてステップＳ２３において設定した目標変速比ｒＸまで変速比ｒが変更されるように変速機２２の変速動作を実行する。現在の変速比ｒと目標変速比ｒＸとに２段階以上の差がある場合、制御部４２は、変速機２２を連続して動作させる。
【００５８】
次に、制御部４２は、ステップＳ２７において第１の時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。具体的には、制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達してからの時間が第１の時間Ｔ１以上になったか否かを判定する。別の例では、制御部４２は、ステップＳ２７においてモータ２４の出力の制限を開始してからの時間が第１の時間Ｔ１以上になったか否かを判定する。制御部は、第１の時間Ｔ１が経過するまでステップＳ２７の判定を繰り返す。制御部４２は、第１の時間Ｔ１が経過したと判定した場合、ステップＳ２８においてモータ２４の出力の制限を緩和し、処理を終了する。一例では、制御部４２は、ステップＳ２５においてモータ２４の出力を制限する前と同一の条件を用いてモータ２４の出力を制御し、モータ２４の出力の制限を終了する。
【００５９】
制御部４２は、ステップＳ２３において設定された目標変速比ｒＸが要求変速比ｒＡではない場合、かつ、次の第２の制御の制御周期のステップＳ２２までの期間において要求変速比ｒＡが更新されないか、現在の変速比ｒと要求変速比ｒＡとの差が大きくなった場合、次の第２の制御の制御周期で、要求変速比ｒＡに近づくように第２の制御が実行される。このため、直前の第２の制御の制御周期のステップＳ２８において緩和されたモータ２４の出力の制限が、再び第１の角度ＣＡ１になったときに、モータ２４の出力の制限が再開される。
【００６０】
図４を参照して、第１の角度ＣＡ１と第２の角度ＣＡ２とが異なる場合の第２の制御について説明する。制御部４２は、図３に示す第１の角度ＣＡ１が、第２の角度ＣＡ２と等しい場合の第２の制御と同様の手順でステップＳ２１〜Ｓ２８までの処理を実行する。
【００６１】
制御部４２は、ステップＳ２８においてモータ２４の出力を緩和した後、ステップＳ６２に移行し、ステップＳ６２においてステップＳ２２と同様の処理によって要求変速比ｒＡと変速比ｒとが一致しているか否かを判定する。制御部４２は、要求変速比ｒＡと変速比ｒとが異なっている場合、ステップＳ６３に移行する。
【００６２】
制御部４２は、ステップＳ６３において、要求変速比ｒＡまで変速機２２を動かすために必要な第４の時間Ｔ４を演算し、第４の時間Ｔ４が予め記憶部４４に記憶される第３の時間Ｔ３未満の場合、要求変速比ｒＡを目標変速比ｒＸとして設定する。一例では、第３の時間Ｔ３は、第１の時間Ｔ１と等しい。制御部４２は、第４の時間Ｔ４が第３の時間Ｔ３以上の場合、第３の時間Ｔ３内で変速機２２が変速することができる現在の変速比ｒと要求変速比ｒＡとの間の変速比ｒを、目標変速比ｒＸとして設定する。第４の時間Ｔ４が第３の時間Ｔ３以上の場合に設定される目標変速比ｒＸは、中間の変速比ｒに対応する。
【００６３】
制御部４２は、ステップＳ６４において、第２の角度ＣＡ２に達したか否かを判定する。制御部４２は、第２の角度ＣＡ２に達していないと判定した場合、処理を終了し、所定周期後に再び図３のステップＳ２１からの処理を実行する。制御部４２は、ステップＳ６４において第２の角度ＣＡ２に達したと判定した場合、ステップＳ６５においてモータ２４の出力の制限を開始し、ステップＳ６６に移行する。ステップＳ２８からステップＳ６６までの期間において、モータ２４の出力の制限は緩和されているため、ステップＳ６５においてモータ２４の出力の制限は再開される。制御部４２は、ステップＳ６６においてステップＳ６３において設定した目標変速比ｒＸまで変速比ｒが変更されるように変速機２２の変速動作を実行する。現在の変速比ｒと目標変速比ｒＸとに２段階以上の差がある場合、制御部４２は、変速機２２を連続して動作させる。
【００６４】
次に、制御部４２は、ステップＳ６７において第３の時間Ｔ３が経過したか否かを判定する。具体的には、制御部４２は、第２の角度ＣＡ２に達してからの時間が第３の時間Ｔ３以上になったか否かを判定する。別の例では、制御部４２は、ステップＳ６７においてモータ２４の出力の制限を開始してからの時間が第３の時間Ｔ３以上になったか否かを判定する。制御部は、第３の時間Ｔ３が経過するまでステップＳ６７の判定を繰り返す。制御部４２は、第３の時間Ｔ３が経過したと判定した場合、ステップＳ６８においてモータ２４の出力の制限を緩和し、処理を終了する。一例では、制御部４２は、ステップＳ６５においてモータ２４の出力を制限する前と同一の条件を用いてモータ２４の出力を制御し、モータ２４の出力の制限を終了する。
【００６５】
図５を参照して、第１の制御および第２の制御によって第１の変速が実行される場合の実行態様について説明する。図５（ｂ）の二点鎖線は、要求変速比ｒＡを示し、実線は変速比ｒを示す。
【００６６】
時刻ｔ１１は、操作部２６が操作されてシフトアップ信号を含む出力信号が制御部４２に送信された時刻を示す。制御部４２は、第１の制御によって要求変速比ｒＡを１段階大きくする。
【００６７】
時刻ｔ１２は、操作部２６が操作されてシフトアップ信号を含む出力信号が制御部４２に送信された時刻を示す。制御部４２は、第１の制御によって時刻ｔ１１において変更された要求変速比ｒＡをさらに１段階大きくする。
【００６８】
時刻ｔ１３は、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１になった時刻を示す。制御部４２は、変速比ｒと要求変速比ｒＡとを比較する。制御部４２は、２段階大きい変速比ｒにするのに必要な第２の時間Ｔ２が、第１の時間Ｔ１以下であるので、現在よりも２段階大きい変速比ｒを目標変速比ｒＸとして設定し、時刻ｔ１３でモータ２４の出力の制限を開始する。制御部４２は、モータ２４の出力の制限を開始するとともに、変速機２２を制御して２段階にわたる変速比ｒの変更を開始する。モータ２４の出力の制限を開始した後に、変速機２２を動作させるのが好ましいが、モータ２４の出力の制限と変速機２２の動作を同時に開始してもよく、モータ２４の出力の制限を開始する直前に、変速機２２の動作を開始してもよい。
【００６９】
時刻ｔ１４は、時刻ｔ１３から第１の時間Ｔ１が経過した時刻を示す。制御部４２は、モータ２４の出力の制限を終了する。
【００７０】
図６を参照して、第１の制御および第２の制御によって第２の変速が実行される場合の実行態様について説明する。図６（ｂ）の二点鎖線は、要求変速比ｒＡを示し、実線は変速比ｒを示す。図６（ｂ）の一点鎖線は、時刻ｔ２５において変速機２２の動作を中断せずに変速比ｒが要求変速比ｒＡになるまで変速機２２の動作を継続したときの変速比ｒの変化を示す。
【００７１】
時刻ｔ２１は、操作部２６が操作されてシフトアップ信号を含む出力信号が制御部４２に送信された時刻を示す。制御部４２は、第１の制御によって要求変速比ｒＡを１段階大きくする。
【００７２】
時刻ｔ２２は、操作部２６が操作されてシフトアップ信号を含む出力信号が制御部４２に送信された時刻を示す。制御部４２は、第１の制御によって時刻ｔ２１において変更された要求変速比ｒＡをさらに１段階大きくする。
【００７３】
時刻ｔ２３は、操作部２６が操作されてシフトアップ信号を含む出力信号が制御部４２に送信された時刻を示す。制御部４２は、第１の制御によって時刻ｔ２２において変更された要求変速比ｒＡをさらに１段階大きくする。
【００７４】
時刻ｔ２４は、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１になった時刻を示す。制御部４２は、変速比ｒと要求変速比ｒＡとを比較する。制御部４２は、現在よりも３段階大きい変速比ｒにするのに必要な第２の時間Ｔ２が第１の時間Ｔ１以上であるが、現在よりも２段階大きい変速比ｒにするのに必要な第２の時間Ｔ２が第１の時間Ｔ１以下である場合に、現在よりも２段階大きい変速比ｒを目標変速比ｒＸとして設定し、時刻ｔ２４でモータ２４の出力の制限を開始する。制御部は、モータ２４の出力の制限を開始するとともに、変速機２２を制御して２段階にわたる変速比ｒの変更を開始する。モータ２４の出力の制限を開始した後に、変速機２２を動作させるのが好ましいが、モータ２４の出力の制限と変速機２２の動作を同時に開始してもよく、モータ２４の出力の制限を開始する直前に、変速機２２の動作を開始してもよい。この場合の現在よりも２段階大きい変速比ｒは、中間の変速比ｒに相当する。
【００７５】
時刻ｔ２５は、時刻ｔ２４から第１の時間Ｔ１が経過した時刻を示す。制御部４２は、モータ２４の出力の制限を緩和する。
【００７６】
時刻ｔ２６は、クランクの回転角度ＣＡが第２の角度ＣＡ２になった時刻を示す。制御部４２は、現在の変速比ｒと要求変速比ｒＡとを比較し、現在よりも１段階大きい変速比ｒを目標変速比ｒＸとして演算し、モータ２４の出力の制限を開始する。また、制御部４２は、変速機２２を制御して１段階にわたり変速比ｒを変更する。
【００７７】
時刻ｔ２７は、時刻ｔ２６から第１の時間Ｔ１が経過した時刻を示す。制御部４２は、モータ２４の出力の制限を終了する。第１の角度ＣＡ１と第２の角度ＣＡ２とが異なる場合、時刻ｔ２７は、時刻ｔ２６から第３の時間Ｔ３が経過した時刻を示す。
【００７８】
（第２の実施形態）
図１および図７を参照して、第２の実施形態の自転車用制御装置４０について説明する。第１の実施形態と共通する部分については、第１の実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施形態では、第１の実施形態の第１の制御および第２の制御に代えて、第３の制御が実行される。
【００７９】
制御部４２は、操作部２６からの出力信号を変速要求として受け取る。制御部４２は、変速機２２とモータ２４とを変速比ｒを変更する変速要求に応じて制御する。具体的には、制御部４２は、シフトアップ信号を含む出力信号を変速要求として受信した場合、変速比ｒを大きくする要求変速比ｒＡの第３の制御を実行する。制御部４２は、シフトダウン信号を含む出力信号を変速要求として受信した場合、変速比ｒを大きくする要求変速比ｒＡの第３の制御を実行する。
【００８０】
図７を参照して、第３の制御について説明する。制御部４２は、自転車用制御装置４０の電源がオンになっている間、所定周期ごとに第３の制御を実行する。
制御部４２は、ステップＳ３１において変速要求があるか否かを判定する。変速要求がない場合には、処理を終了し、所定周期ごとに再びステップＳ３１の判定処理を実行する。制御部４２は、変速要求がある場合には、ステップＳ３２に移行する。
【００８１】
制御部４２は、ステップＳ３２において変速比ｒを検出し、ステップＳ３３に移行する。制御部４２は、ステップＳ３３において要求変速比ｒＡと変速比ｒとが一致しているか否かを判定する。具体的には、制御部４２は、操作部２６からの出力信号に含まれる要求変速比ｒＡと、変速状態検出装置３８とによって検出された変速比ｒとを比較する。制御部４２は、要求変速比ｒＡと変速比ｒとが一致している場合、処理を終了する。制御部４２は、要求変速比ｒＡと変速比ｒとが異なっている場合、ステップＳ３４に移行する。
【００８２】
制御部４２は、ステップＳ３４において、要求変速比ｒＡまで変速機２２を動かすために必要な第２の時間Ｔ２を演算し、ステップＳ３５に移行する。
制御部４２は、ステップＳ３５において、第１の角度ＣＡ１に達したか否かを判定する。制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達していないと判定した場合、第１の角度ＣＡ１に達するまでステップＳ３５の処理を繰り返す。制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達したと判定した場合、ステップＳ３６においてモータ２４の出力の制限を開始し、ステップＳ３７に移行する。制御部４２は、ステップＳ３７において要求変速比ｒＡまで変速機２２の変速動作を実行する。現在の変速比ｒと要求変速比ｒＡとに２段階以上の差がある場合、制御部４２は、変速機２２を連続して動作させる。
【００８３】
次に、制御部４２は、ステップＳ３８において第２の時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。具体的には、制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達してからの時間が第２の時間Ｔ２以上になったか否かを判定する。別の例では、制御部４２は、モータ２４の出力の制限を開始してからの時間が第２の時間Ｔ２以上になったか否かを判定する。制御部は、第２の時間Ｔ２が経過するまでステップＳ３８の判定を繰り返す。制御部４２は、第２の時間Ｔ２が経過したと判定した場合、ステップＳ３９においてモータ２４の出力の制限を終了し、処理を終了する。一例では、制御部４２は、ステップＳ３６においてモータ２４の出力を制限する前と同一の条件を用いてモータ２４の出力を制御し、モータ２４の出力の制限を終了する。
【００８４】
（第３の実施形態）
図１および図８を参照して、第３の実施形態の自転車用制御装置４０について説明する。第２の実施形態と共通する部分については、第２の実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。第３の実施形態では、第２の実施形態の第３の制御において、変速要求に応じて第１の角度ＣＡ１が変更される第４の制御が実行される。
【００８５】
制御部４２は、第１の角度ＣＡ１になると、モータ２４の出力を制限するとともに変速機２２に動作を開始させる。制御部４２は、変速要求に応じて複数の段階にわたって変速比ｒを変速機２２に変更させる場合は、変速要求に応じて１段階のみ変速比ｒを変速機２２に変更させる場合よりも、第１の角度ＣＡ１を第１の方向の上流側に変更する。
【００８６】
図８を参照して、第４の制御について説明する。制御部４２は、自転車用制御装置４０の電源がオンになっている間、所定周期ごとに第４の制御を実行する。
制御部４２は、ステップＳ３１において変速要求があるか否かを判定する。変速要求がない場合には、処理を終了し、所定周期ごとに再びステップＳ３１の判定処理を実行する。制御部４２は、変速要求がある場合には、ステップＳ３２に移行する。
【００８７】
制御部４２は、ステップＳ３２において変速比ｒを検出し、ステップＳ３３に移行する。制御部４２は、ステップＳ３３において要求変速比ｒＡと変速比ｒとが一致しているか否かを判定する。具体的には、制御部４２は、操作部２６からの出力信号に含まれる要求変速比ｒＡと、変速状態検出装置３８とによって検出された変速比ｒとを比較する。制御部４２は、要求変速比ｒＡと変速比ｒとが一致している場合、処理を終了する。制御部４２は、要求変速比ｒＡと変速比ｒとが異なっている場合、ステップＳ４１に移行する。
【００８８】
制御部４２は、ステップＳ４１において、要求変速比ｒＡまで変速機２２を動かすために必要な第２の時間Ｔ２を演算し、第２の時間Ｔ２に応じた第１の角度ＣＡ１を設定して、ステップＳ３５に進む。制御部４２は、変速要求に応じて１段階のみ変速比ｒを変速機２２に変更させる場合は、予め記憶部４４に記憶される第１の角度ＣＡ１の初期値を第１の角度ＣＡ１として設定する。制御部４２は、変速要求に応じて複数の段階にわたって変速比ｒを変速機２２に変更させる場合は、第２の時間Ｔ２が長いほど、第１の角度ＣＡ１を第１の角度ＣＡ１を第１の方向の上流側に変更する。記憶部４４に、第２の時間Ｔ２と、第１の角度ＣＡ１の対応テーブル、または、第１の角度ＣＡ１と第２の時間Ｔ２との関数が記憶されていてもよい。制御部４２は、記憶部４４に記憶されている対応テーブルまたは関数を用いて、第２の時間Ｔ２から第１の角度ＣＡ１を演算によって求めてもよい。
【００８９】
制御部４２は、ステップＳ３５において、ステップＳ４１において設定された第１の角度ＣＡ１に達したか否かを判定する。制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達していないと判定した場合、第１の角度ＣＡ１に達するまでステップＳ３５の処理を繰り返す。制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達したと判定した場合、ステップＳ３６においてモータ２４の出力の制限を開始し、ステップＳ３７に移行する。制御部４２は、ステップＳ３７において要求変速比ｒＡまで変速機２２の変速動作を実行する。現在の変速比ｒと要求変速比ｒＡとに２段階以上の差がある場合、制御部４２は、変速機２２を連続して動作させる。
【００９０】
次に、制御部４２は、ステップＳ３８において第２の時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。具体的には、制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達してからの時間が第２の時間Ｔ２以上になった否かを判定する。別の例では、制御部４２は、モータ２４の出力の制限を開始してからの時間が第２の時間Ｔ２以上になったか否かを判定する。制御部は、第２の時間Ｔ２が経過するまでステップＳ３８の判定を繰り返す。制御部４２は、第２の時間Ｔ２が経過したと判定した場合、ステップＳ３９においてモータ２４の出力の制限を終了し、処理を終了する。一例では、制御部４２は、ステップＳ３９においてモータ２４の出力を制限する前と同一の条件を用いてモータ２４の出力を制御し、モータ２４の出力の制限を終了する。
【００９１】
（変形例）
上記各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自転車用制御システム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自転車用制御システムは、例えば以下に示される上記各実施形態の変形例、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、各実施形態の形態と共通する部分については、各実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９２】
・第１の実施形態の図３に示す第２の制御を、図９に示す第５の制御に変更することもできる。この変形例では、変速機２２の制御のみ実行し、モータ２４の制御は実行しない。図９に示す第５の制御では、図３に示す第２の制御からステップＳ２５およびステップＳ２８の各処理が省略された処理を実行する。第１の角度ＣＡ１と第２の角度ＣＡ２とが異なる場合、図４のステップＳ６５およびステップＳ６８の各処理もステップＳ２５およびステップＳ２８の各処理と同様に省略される。この変形例では、モータ２４を含まない自転車用制御システム２０において、図９の第５の制御を実行することができる。
【００９３】
・第１の実施形態の図３に示す第２の制御を、図１０に示す第６の制御に変更することもできる。この変形例では、制御部４２は、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１になったときからクランクの回転角度ＣＡが第３の角度ＣＡ３になるまで、モータ２４の出力を制限する。具体的には、図１のステップＳ２７に代えて図１０のステップＳ５１が実行される。制御部４２は、ステップＳ２５においてモータ２４の出力の制限を開始し、ステップＳ２６において変速機の変速動作を開始した後、ステップＳ５１においてクランクの回転角度ＣＡが第３の角度ＣＡ３になったか否かを判定する。一例では、第３の角度ＣＡ３は、クランク１２Ａの一方のクランクアーム１２Ｃが上死点および下死点のうちの一方と対応する第１の回転角度ＣＸ１から、第１の回転角度ＣＸ１よりも自転車１０を推進するためにクランク１２Ａを回転させる第１の方向における下流側に４５度までの範囲に含まれる。
【００９４】
・図１０に示す変形例をさらに以下のように変更することもできる。この変形例では、制御部４２は、クランクの回転角度ＣＡが第１の角度ＣＡ１になったときから第３の角度ＣＡ３になるまでの予測時間ＴＡが、第２の時間Ｔ２以上の場合、第１の変速を実行する。制御部４２は、予測時間ＴＡが第２の時間Ｔ２未満の場合、第２の変速を実行する。具体的には、図１０のステップＳ２３において、制御部４２は、予測時間ＴＡが、第２の時間Ｔ２以上の場合、要求変速比ｒＡを目標変速比ｒＸとして設定する。これによってステップＳ２４以降の処理によって、制御部４２は第１の変速を実行する。ステップＳ２３において、制御部４２は、予測時間ＴＡが第２の時間Ｔ２未満の場合、予測時間ＴＡ内で変速機２２が変速することができる現在の変速比ｒと要求変速比ｒＡとの間の変速比ｒを目標変速比ｒＸとして設定する。これによってステップＳ２４以降および次回以降の第６の制御の処理によって、制御部４２は第２の変速を実行する。制御部４２は、回転角度センサ３６によって取得可能なクランクの回転速度Ｎを用いて、予測時間ＴＡを演算する。
【００９５】
・第１の実施形態を以下のように変更することもできる。この変形例では、制御部４２は、要求変速比ｒＡまでの変速比ｒの段階の数に応じて、第１の変速および第２の変速の一方を実行する。具体的には、図３のステップＳ２３において、制御部４２は、要求変速比ｒＡまでの変速比ｒの段数が所定の段数以下の場合、要求変速比ｒＡを目標変速比ｒＸとして設定する。これによってステップＳ２４以降の処理によって、制御部４２は第１の変速を実行する。ステップＳ２３において、制御部４２は、要求変速比ｒＡまでの変速比ｒの段数が所定の段数より大きい場合、現在の変速比ｒよりも所定の段数だけ大きいまたは小さい変速比ｒを目標変速比ｒＸとして設定する。これによってステップＳ２４以降および次回以降の第２の制御の処理によって、制御部４２は第２の変速を実行する。この場合、現在の変速比ｒよりも所定の段数だけ大きいまたは小さい変速比ｒが中間の変速比ｒに相当する。
【００９６】
・第２の実施形態の図７に示す第３の制御において、変速機２２の制御のみ実行し、モータ２４の制御を省略することもできる。この変形例では、第３の制御からステップＳ３６およびステップＳ３９の各処理が省略された処理を実行する。この変形例では、モータ２４を含まない自転車用制御システム２０において、第３の制御を実行することができる。
【００９７】
・第３の実施形態の図８に示す第４の制御において、変速機２２の制御のみ実行し、モータ２４の制御を省略することもできる。この変形例では、第４の制御からステップＳ３６およびステップＳ３９の各処理が省略された処理を実行する。モータ２４を含まない自転車用制御システム２０において、第４の制御を実行することができる。
【００９８】
・第２の実施形態の第３の制御および第３の実施形態の第４の制御において、第２の時間Ｔ２に代えてモータ２４の制限を終了するクランクの回転角度ＣＡを設定することができる。具体的には、制御部４２は、第２の実施形態の図７のステップＳ３４、または、第３の実施形態のステップＳ４１において、モータ２４の出力の制限を実行するクランクの回転角度ＣＡの範囲を設定する。制御部４２は、第２の時間Ｔ２に応じて、モータ２４の出力の制限を終了するクランクの回転角度ＣＡを演算する。第２の時間Ｔ２が長いほど、モータ２４の出力の制限を実行するクランクの回転角度ＣＡの範囲は大きくなる。このため、第２の時間Ｔ２が長いほど、モータ２４の出力の制限を終了するクランクの回転角度ＣＡは、第１の方向の下流側に変更される。制御部４２は、ステップＳ３８において、モータ２４の出力の制限を終了するクランクの回転角度ＣＡに達するまでステップＳ３８の処理を繰り返す。
【００９９】
・第１および第２の実施形態において、操作部２６の出力信号に複数の段階にわたって変速比ｒを変更する要求が含まれていてもよい。この場合、例えば、操作部２６に複数の段階にわたって変速比ｒを変更するためのスイッチが設けられる。また、制御部４２が、操作部２６の出力信号を受信した場合に、その信号の内容または自転車１０の制御状態等に応じて複数の段階にわたって変速比ｒを変更する変速要求を設定してもよい。
【０１００】
・第２および第３の実施形態の第３の制御または第４の制御のステップＳ３５において、制御部４２は、第１の角度ＣＡ１に達していないと判定した場合、処理を終了し、所定周期後に再びステップＳ３１の判定を行うようにしてもよい。
【０１０１】
・第１および第２の実施形態において、第１の角度ＣＡ１に達しなくともモータ２４の出力の制限および変速動作の少なくとも一方を開始することもできる。具体的には、第１の実施形態のステップＳ２４、または、第２の実施形態のステップＳ３５の処理を省略してもよい。この場合、例えばステップＳ２３が終了後、すぐにステップＳ２５に移動してもよく、トルクセンサ３４によって検出されるトルクが所定値以下になったときに、ステップＳ２５に移動してもよい。また、第１の実施形態の図４の第２の制御において、ステップＳ２４の処理と同様にステップＳ６４の処理を省略してもよい。
【０１０２】
・自転車１０に搭載される１または複数のセンサに応じて、制御部４２が自動で変速機２２を制御して変速を実行するオート変速における第２の制御、第３の制御、または、第４の制御において、上記の各実施形態の制御が実行されてもよい。自転車１０に搭載される１または複数のセンサは、トルクセンサ、車速センサ、ケイデンスセンサ、の少なくとも１つを含む。制御部４２は、自転車１０に搭載される１または複数のセンサからの信号と、記憶部４４に記憶されるオート変速用の制御プログラムに応じて、変速要求があるか否かを判断する。
【０１０３】
（付記１）
自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機と、前記自転車の推進をアシストするモータとを、前記変速比を変更する変速要求に応じて制御する制御部を含み、
前記制御部は、
前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を変更する場合、前記モータの出力を制限し、前記変速要求に対応する変速比になるまで前記変速機を動作させ、前記変速要求に対応する変速比までの変速比まで前記変速機を動かすために必要な第２の時間が経過したとき、前記モータの出力の制限を終了する、自転車用制御装置。
【０１０４】
（付記２）
自転車の変速比を段階的に変更可能な変速機と、前記自転車の推進をアシストするモータと、前記変速比を変更する変速要求に応じて制御する制御部を含み、
前記制御部は、
前記変速要求を受けて、前記自転車のクランクが、上死点または下死点と対応する回転角度よりも前記自転車を推進するために前記クランクを回転させる第１の方向における上流側の第１の角度になると、前記モータの出力を制限するとともに前記変速機に動作を開始させ、
前記変速要求に応じて複数の段階にわたって前記変速比を前記変速機に変更させる場合、前記変速要求に応じて１段階のみ前記変速比を前記変速機に変更させる場合よりも、前記モータの出力を制限する時間を長くする、または、前記モータの出力の制限を実行する前記クランクの回転角度の範囲を大きくする、自転車用制御装置。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…自転車、１２Ａ…クランク、１２Ｃ…クランクアーム、２０…自転車用制御システム、２２…変速機、２４…モータ、２６…操作部、４０…自転車用制御装置、４２…制御部。
【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】
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【図１０】
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