(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
勾配値を生成する方法であって、
圧力センサ（ＤＳ）を用いて少なくとも２つの圧力特性量を検出し、加速度センサ（ＢＳ）を用いて少なくとも１つの加速度特性量を検出するステップと、
第１の勾配値を、前記少なくとも２つの圧力特性量に依存して生成し、第２の勾配値を、前記少なくとも１つの加速度特性量に依存して生成するステップと、
を含む方法において、
前記第１又は第２の勾配値を、前記第１の勾配値に対する前記第２の勾配値の商又は前記第１の勾配値と前記第２の勾配値との差分の値に依存して出力するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
機械式サスペンション（ＦＧ）の算出された硬さ値を、前記第１の勾配値に対する前記第２の勾配値の商又は前記第１の勾配値と前記第２の勾配値との差分の値に依存して出力するさらなるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法の各ステップと、
前記機械式サスペンション（ＦＧ）の少なくとも１つのサスペンションパラメータを、前記算出された硬さ値に依存して変更するステップと、
を含む、設定装置（Ｅ）を駆動制御するための方法。
【請求項４】
勾配値を生成する装置（Ｖ）であって、
圧力センサ（ＤＳ）と、
加速度センサ（ＢＳ）と、
処理ユニット（ＶＡ）と、
を備えており、
前記処理ユニット（ＶＡ）は、
前記圧力センサ（ＤＳ）を用いて検出された少なくとも２つの圧力特性量と、前記加速度センサ（ＢＳ）を用いて検出された少なくとも１つの加速度特性量とに基づいて、第１の勾配値を、前記少なくとも２つの圧力特性量に依存して生成し、第２の勾配値を、前記少なくとも１つの加速度特性量に依存して生成する、
装置（Ｖ）において、
前記処理ユニット（ＶＡ）は、前記第１又は前記第２の勾配値を表す信号を、前記第１の勾配値に対する前記第２の勾配値の商又は前記第１の勾配値と前記第２の勾配値との差分の値に依存して出力することを特徴とする装置（Ｖ）。
【請求項５】
前記処理ユニット（ＶＡ）は、機械式サスペンション（ＦＧ）の硬さ値を表す信号を、前記第１の勾配値に対する前記第２の勾配値の商又は前記第１の勾配値と前記第２の勾配値との差分の値に依存して出力する、請求項４に記載の装置（Ｖ）。
【請求項６】
請求項５に記載の装置を備えているシステムであって、
前記システムは、設定装置（Ｅ）を備えており、
前記設定装置（Ｅ）は、前記機械式サスペンション（ＦＧ）の少なくとも１つのサスペンションパラメータを、前記算出された硬さ値に依存して変更することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の装置（Ｖ）を備えている自転車（Ｆ）。
【請求項８】
請求項６に記載のシステムを備えている、請求項７に記載の自転車（Ｆ）。
【請求項９】
前記自転車（Ｆ）は、電動自転車である、請求項７又は８に記載の自転車（Ｆ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、勾配値を生成する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
従来技術からは、例えば自転車の下方の平地の勾配に相当する勾配値のために、複数の勾配値を決定する方法が公知である。さらに、測定された信号を処理する装置が公知であり、ここでは、自転車において生成される測定信号の評価に基づいて、自転車の下方の平地の勾配が推論可能である。
【０００３】
そのため、例えば独国特許出願公開第４０１１５６０号明細書（ＤＥ４０１１５６０Ａ１）では、電子走行距離計と振り子との組み合わせによって、車両によって走行された高低差と車両の傾斜とが検出されて表示される装置が取り上げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第４０１１５６０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の開示
本発明は、勾配値を生成する方法及び装置に関する。ここでは、少なくとも２つの圧力特性量と、少なくとも１つの加速度特性量とが、相互に依存することなく検出される。引き続き、第１の勾配値が、少なくとも２つの圧力特性量に依存して生成され、第２の勾配値が、少なくとも１つの加速度特性量に依存して生成される。勾配値は、さらなるデータ処理のためのベース値として取り入れることが可能である。この装置は、当該方法の実施のために処理ユニットを備えており、この処理ユニットは、勾配特性量を、第１又は第２の勾配値を表す信号として、２つの勾配値の商の値に依存して出力する。少なくとも２つの圧力特性量は、気圧センサを用いて検出可能である。少なくとも１つの加速度特性量は、加速度センサ、好ましくはＭＥＭＳセンサを用いて検出可能である。
【０００６】
本発明は、さらに自転車、特に電動自転車に関する。ここでのこの自転車は、勾配値の生成に適した装置を備えている。この装置は、好ましくは本発明に係る方法の実施に適しており、特にそれは本発明に係る装置でもある。この自転車は、さらに本発明に係る装置を備えたシステムを備えており、このシステムは、設定装置を備え、この設定装置は、自転車の機械式サスペンションの少なくとも１つのサスペンションパラメータを、算出された硬さ値に依存して変更する。
【０００７】
本発明の核心は、第１又は第２の勾配値が、２つの勾配値の商の値に依存して、出力されることにある。その際には特に、商が１よりも大きい場合には、第１の勾配値が出力値として出力され、商が１よりも小さい場合には、第２の勾配値が出力値として出力される。
【０００８】
代替的に、第１又は第２の勾配値は、２つの勾配値の間の差分に依存して出力されてもよい。さらに代替的に、第１又は第２の勾配値は、第１及び第２の勾配値並びに複数の車両パラメータに依存して出力されてもよい。この車両パラメータとは、自転車の速度及び／又は走行路特性であり得る。また代替的に、第１又は第２の勾配値は、重み付け関数に依存して出力されてもよい。この重み付け関数は、勾配値の他に、自転車の速度や機械式サスペンションに関する情報などのさらなる特性量を考慮する。
【０００９】
本発明の背景は、加速度センサを用いて、速度に依存することなく、自転車の静止状態においても、勾配値が求められ得ることにある。なぜなら重力加速度の方向に対する自転車の傾斜度が測定されるからである。静止状態における勾配が測定可能なこの手段の背景は、加速度センサによって、常に重力加速度も測定され、重力加速度の値がさらなる考察のもとで差し引かれることにある。重力加速度のベクトル方向を用いることにより、上下の空間軸も、加速度センサによって確定可能である。加速度センサの位置が、例えばセンサの回転により変化すると、重力加速度のベクトル方向に対する、重力加速度に基づき導出される空間軸の傾斜との結び付きによって、測定された加速度の変化に基づき、センサの傾斜角度が決定可能である。出力される勾配値は、モータの駆動制御のために利用可能であり、その場合のモータは、電動自転車のモードに用いられ得る。勾配が大きければ大きいほど、電動自転車のモータによる支援を増加させてもよい。さらに出力された勾配値は、スポーツ表示の枠内で、例えば自転車運転時のエネルギーコストを決定するために使用してもよい。この自転車運転時のエネルギーコストの決定の背景は、より大きな勾配のもとでは、自転車の運転者は、自転車を推し進めるために、より多くの力をもたらさなければならないことにある。運転者がもたらさなければならない力が大きければ大きいほど、運転者のエネルギーコストも高くなる。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、自転車構成部品の機械式サスペンションの硬さ値を表す信号が、２つの勾配値の商に依存して出力される。代替的にこの信号は、２つの勾配値の差分に依存して出力されてもよい。この機械式サスペンションとは、フロントアクスルサスペンション、リアアクスルサスペンション又はサドルサスペンションであり得る。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、機械式サスペンションの少なくとも１つのサスペンションパラメータが、モデルに基づいて算出された硬さ値に依存して設定される。このサスペンションパラメータとは、機械式サスペンションの減衰量であり得る。サスペンションパラメータの設定のために、特に設定装置が設けられている。ここでのこの設定装置とは、モータ、特に電動モータか又は液体の物理的状態を変更するための装置であり得る。この物理的状態の変更に対しては、例えば液体の圧力、温度又は粘度が変更されてもよい。設定装置は、例えば、自転車のフロントアクスルサスペンション及び／又はリアアクスルサスペンションに、及び／又は、自転車のサドルサスペンションに配置される。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態によれば、少なくとも２つの圧力特性量の検出のために、圧力センサが、自転車のハンドルに配置される。
【００１３】
本発明のさらなる実施形態によれば、少なくとも１つの加速度特性量の検出のために、加速度センサが、自転車の変速機ユニット及び／又は自転車のモータに配置される。特にこのモータとは、電動自転車の中央モータであってもよい。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態は、従属請求項の態様である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】加速度センサを用いて求められた勾配特性量と、少なくとも２つの圧力センサを用いて求められた第２の勾配特性量との間の関係の概略図。
【図２】本発明に係る自転車の概略図。
【図３】本発明に係る装置の概略図。
【図４】本発明に係る方法の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明を実施するための形態
以下では、本発明のさらなる特徴が明らかにされ得る複数の実施形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。いくつかの実施形態は図面に示されている。
【００１７】
図１には、センサ情報から、自転車の下方の平地の勾配を示すセンサ信号ＳＧと、この平地の実際の勾配ＳＴとの間の関係が概略的に示されている。符号１０１により、加速度センサに依存して検出された勾配特性量の経過が示されている。また、符号１０２により、少なくとも２つの圧力センサに依存して検出された勾配特性量の経過が示されている。これらの勾配特性量は、勾配値を表す信号である。２つの勾配特性量は、加速度センサの種別に依存する所定の勾配値までは実際の勾配とほとんど一致している。この（所定の）勾配値からは、加速度センサに依存して求められた勾配特性量は、実際の勾配の上方に存在している。さらに、圧力センサに依存して決定された勾配特性量は、実際の勾配に相応している。それ故に、勾配特性量の経過１０１と１０２との間の相違は、特に次のようなことに起因する。即ち、登坂走行にちょうど入ろうとする場合の自転車において、負荷分散がリアアクスルの方向に移ることに起因する。それにより、加速度センサに依存する走行モードにおいて、圧力センサに依存するものよりも大きな勾配が求められる。この背景は、リアアクスルへの負荷の上昇によって、フロントアクスルに配置されたサスペンションが互いに別方向に引っ張られることにあり、このことは、自転車の走行路及び重力加速度の方向に対する自転車の傾斜に結び付く。それにより加速度センサは、登坂走行によって引き起こされたリアアクスルへの負荷上昇の際に、より大きな勾配を測定する。それに対して圧力センサは、自転車の傾斜によってほとんど影響されない、少なくとも２箇所における圧力差しか測定しない。それ故、圧力センサを用いた勾配測定は、むしろ実際の勾配に相応する。通常の走行モード中は、２つの勾配特性量は、相互に比較可能である。２つの勾配特性量の差分又は商は、参照用テーブルを介して記録可能である。求められた２つの勾配特性量の大きな差分は、次のことを示唆し得る。即ち、一方において、自転車のサスペンションの非常に柔らかい設定が存在するか（なぜならサスペンションは互いに別方向に引っ張られやすくなるからである）、又は、他方において、十分にクッションの効いた自転車が存在するかである。なぜなら自転車の傾斜は、過度に柔らかいフロントアクスルサスペンションとリアアクスルサスペンションとによってさらに強まるからである。
【００１８】
過度にソフトな機械式サスペンションに関する情報は、運転者に提供されるか、又は自動的に設定可能な機械式サスペンションの場合には、情報として使用され得る。自動的に設定可能な機械式サスペンションの場合には、この情報は、機械式サスペンションの設定のために利用可能である。複数の勾配特性量間の差分が規則的に変化した場合には、このことは次のようなことを示唆し得る。即ち、異なった運転者が同じ自転車を使用したことを示唆し得る。この情報は、例えば記憶可能であり、特にメンテナンスの時の分析に使用可能である。なぜならこの情報に基づいて、運転者の体重に依存した、自転車の、発生し得る消耗が決定され得るからである。
【００１９】
その上さらに、機械式サスペンションに関する情報及び異なる走行状況のもとでの２つの勾配特性量の分析は、モータの表示又は駆動制御のために利用可能である勾配値を生成するために利用されてもよい。総じてこれに対しては、一般的に以下の関数、
α＝ｆ（αｂａｒｏ，αａｃｃ，ｖ，ｋＦｅｄｅｒ，ｐ）            （１）
が立てられる。
【００２０】
ここで、前記αは、出力された勾配、前記αｂａｒｏは、気圧センサによって算出される勾配、前記αａｃｃは、加速度センサによって表される勾配、前記ｖは、車両速度、また、前記ｋＦｅｄｅｒは、サスペンション剛性、また、前記ｐは、さらなる自転車パラメータ及び走行路特性のような走行路パラメータを示している。好ましい態様では、この関数は以下のように、
α＝Ａαｂａｒｏ＋Ｂ（αａｃｃ＋Ｃ）                        （２）
書き表すことが可能である。
【００２１】
ここで、前記Ａ及びＢは、合計で値１となる重み付け係数である。前記Ｃは、加速度センサの値を修正して事前に定められた参照用テーブルに従って求められる修正項を示している。全勾配領域に亘って、気圧センサ及び加速度センサによって求められた複数の勾配の間で差分が生じないことが確定されると、サスペンションは、おそらくハードに設定されているか、場合によっては存在していない。それにより、走行中は、主として加速度センサの値が、閉ループ制御及び表示に使用される勾配基準として利用可能である。それに伴い、前記式（２）における前記重み付け係数Ａ，Ｂに対しては、Ａ＝０及びＢ＝１となる。同様に、同じ重み付けは、ｖ＝０ｋｍ／ｈの状態において行われる。なぜなら前記値αｂａｒｏは得られないからである。
【００２２】
別の場合、即ち、加速度センサと気圧センサとの間で、常に差分が、全領域に亘って生じる場合には、専ら圧力センサの値が利用される。なぜならこの値は、十分に、サスペンションフォークの特性量に依存しないからである。従って、前記式（２）における前記重み付け係数Ａ，Ｂに対しては、Ａ＝１及びＢ＝０となる。
【００２３】
所定の場合において、状況に依存して気圧センサ又は加速度センサが、信頼性の高い信号を出力することもあり得る。例えば悪路走行が実施される場合又は急速に加速される場合には、加速度センサが場合によっては障害を受け、気圧センサの信号は信頼することができる。また、その他の場合、例えば好ましい平坦な走行路上で勾配も僅かであるような場合においては、通常は、加速度センサが、気圧センサよりも信頼性の高い信号を供給する。
【００２４】
図２には、本発明に係る自転車の第１の実施形態が、概略的に示されている。符号Ｆにより、自転車が示される。符号ＤＳにより、圧力センサが示される。符号ＦＧにより、サスペンションフォークが示される。符号Ｍにより、モータが示される。符号ＡＥにより、駆動ユニットが示される。この駆動ユニットＡＥ内には加速度センサＢＳが配置されていてもよい。符号Ｖにより、勾配値を生成する装置が示される。この装置Ｖは、符号ＶＡで示される処理ユニットを含んでいる。この処理ユニットＶＡは、例えば自転車Ｆのハンドルに配置されており、本発明に係る方法の実施に適している。
【００２５】
図３には、勾配値を生成する装置Ｖが概略的に示されている。この装置Ｖは、本発明に係る方法を実施するための処理ユニットＶＡを有している。この処理ユニットＶＡは、センサ方式で求められた信号を受け取る。これらの信号は、センサＢＳとセンサＤＳとを用いて検出可能であり、かつ、処理ユニットＶＡに伝送可能である。センサＢＳは、加速度センサであり得る。センサＤＳは、圧力センサであり得る。処理ユニットＶＡは、信号として勾配特性量を生成し、これらの勾配特性量は、勾配値を表す。
【００２６】
勾配特性量は、処理ユニットＶＡから出力可能であり、かつ、表示装置Ａに伝送可能であり、かつ、そこに勾配値として表示可能である。制御信号の生成のために、モータ制御部が、処理ユニットＶＡの内部又は外部に存在し得る。これらの制御信号は、モータＭに伝送可能である。このモータＭは、電動自転車の動作のために使用可能であり、特にモータＭは、静止状態から発進中の電動自転車の動作のために使用可能である。別の生成された制御信号は、設定装置Ｅに伝送可能であり、この別の信号の生成のために、設定制御部が、処理ユニットＶＡの内部又は外部に存在し得る。この設定装置Ｅは、自転車の機械式サスペンションの設定のために使用可能である。勾配値はさらにメモリ装置Ｓに伝送可能であり、そこに記憶可能である。このメモリ装置Ｓ内に記憶された勾配値は、分析目的に利用可能である。
【００２７】
図４には、本発明に係る方法が概略的に示されている。この方法は、自動的に開始される。検出ステップ１では、少なくとも２つの圧力特性量と、少なくとも１つの加速度特性量とが検出される。それに続く生成ステップ２では、１つの勾配値が、少なくとも２つの圧力特性量に依存して生成され、さらに別の勾配値が、少なくとも１つの加速度特性量に依存して生成される。それに続く検査ステップ３では、２つの勾配値のいずれが出力されるべきかが検査される。この目的のために、第１の勾配値に対する第２の勾配値の商が形成される。この商の値に依存して、出力ステップ４では、第１又は第２の勾配値が出力又は記憶される。この出力は、好ましくは速度計の表示装置Ａ上で行われる。終了ステップ５では、この方法が終了する。この方法は、終了ステップ５の後では、繰り返し可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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