(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、前記第１信号および前記第２信号に基づいて、前記第１制御状態と、前記第２制御状態とを切り替える、自転車用変速機の制御装置。
【請求項２】
前記第１信号に基づく前記クランクの回転数が、前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数以上の場合、前記第１信号に基づいて、前記変速機を制御するための制御信号を出力する、請求項１に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項３】
前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数が、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数よりも大きい場合、前記第２信号に基づいて、前記変速機を制御するための制御信号を出力する、請求項１または２に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項４】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、前記第１信号および前記第２信号と、前記クランクに与えられる人力駆動力とに基づいて、前記第１制御状態と、前記第２制御状態とを切り替える、自転車用変速機の制御装置。
【請求項５】
前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数が、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数よりも大きく、かつ、前記人力駆動力が所定値未満の場合、前記第２信号に基づいて、前記変速機を制御するための制御信号を出力する、請求項４に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項６】
前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数が、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数よりも大きく、かつ、前記人力駆動力が所定値以上の場合、前記第１信号に基づいて、前記変速機を制御するための制御信号を出力する、請求項４または５に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項７】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、前記クランクに与えられる人力駆動力に基づいて、前記第１制御状態と、前記第２制御状態とを切り替える、自転車用変速機の制御装置。
【請求項８】
前記人力駆動力が所定値以上の場合、前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するための制御信号を出力する、請求項７に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項９】
前記人力駆動力が所定値未満の場合、前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するための制御信号を出力する、請求項７または８に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項１０】
前記人力駆動力は、前記クランクに与えられる人力駆動力に応じて第３信号を出力する駆動力センサから入力される前記第３信号に基づいて求められる、請求項４〜９のいずれか一項に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項１１】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、前記第１信号に異常が生じている場合、前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するための制御信号を出力する、自転車用変速機の制御装置。
【請求項１２】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、前記第２信号に異常が生じている場合、前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するための制御信号を出力する、自転車用変速機の制御装置。
【請求項１３】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の上限値以上のとき変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記クランクの回転数が第１の下限値以下のとき変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の上限値以上のとき変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の下限値以下のとき変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２の上限値は前記第１の上限値よりも小さい、自転車用変速機の制御装置。
【請求項１４】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の上限値以上のとき、変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の下限値以下のとき、変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の上限値以上のとき、変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の下限値以下のとき、変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２の下限値は前記第１の下限値よりも大きい、自転車用変速機の制御装置。
【請求項１５】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の上限値以上のとき、変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の下限値以下のとき、変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の上限値以上のとき、変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の下限値以下のとき、変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２の上限値から前記第２の下限値までの範囲は、前記第１の上限値から前記第１の下限値までの範囲の２５〜５０％である、自転車用変速機の制御装置。
【請求項１６】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の上限値以上のとき、変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の下限値以下のとき、変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の上限値以上のとき、変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の下限値以下のとき、変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記クランクの回転数が前記第１の上限値以上、または、前記第１の下限値以下になったときから、第１の待機期間を経過するまでの間に、前記クランクの回転数が、前記第１の上限値未満かつ前記第１の下限値を超える範囲内になると、前記変速機を動作させず、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記クランクの最大回転数が前記第２の上限値以上、または、前記第２の下限値以下になったときから、第２の待機期間を経過するまでの間に、前記クランクの回転数が、前記第２の上限値未満かつ前記第２の下限値を超える範囲内になると、前記変速機を動作させず、
前記第２の待機期間は、前記第１の待機期間以下である、自転車用変速機の制御装置。
【請求項１７】
クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能であり、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の上限値以上のとき、変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の下限値以下のとき、変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の上限値以上のとき、変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の下限値以下のとき、変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記クランクの回転数が前記第１の上限値以上、または、前記第１の下限値以下になったときから、第１の待機期間を経過するまでの間に、前記クランクの回転数が、前記第１の上限値未満かつ前記第１の下限値を超える範囲内になると、前記変速機を動作させず、
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記クランクの最大回転数が前記第２の上限値以上、または、前記第２の下限値以下になったときから、第２の待機期間を経過するまでの間に、前記クランクの回転数が、前記第２の上限値未満かつ前記第２の下限値を超える範囲内になると、前記変速機を動作させず、
前記第１の待機期間および前記第２の待機期間は、前記自転車の走行負荷に基づいて設定される、自転車用変速機の制御装置。
【請求項１８】
前記自転車の走行負荷が同一の範囲に含まれるとき、前記第２の待機期間は前記第１の待機期間以下である、請求項１７に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項１９】
前記第１の待機期間および前記第２の待機期間は、前記変速機の前回の変速動作と、前記自転車の走行負荷とに基づいて設定される、請求項１８に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項２０】
前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数が、所定のクランク回転数または所定範囲内のクランク回転数となるように、前記変速機を制御するための制御信号を出力する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項２１】
前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数が、所定のクランク回転数または所定範囲内のクランク回転数となるように、前記変速機を制御するための制御信号を出力する、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項２２】
前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数は、前記第２信号と、変速比に関する情報と、前記自転車の車輪の直径、半径、または周長に関する情報とに基づいて求められる、請求項２１に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項２３】
前記第２検出部は、前記自転車の車輪の回転を検出する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の自転車用変速機の制御装置。
【請求項２４】
前記第１検出部が検出可能な前記クランクの１回転における最小角度は、
前記第２検出部が検出可能な前記車輪の１回転における最小角度よりも小さい、
請求項２３に記載の自転車用変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自転車用変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、クランクの回転数が一定の範囲に維持されるようにケイデンスセンサまたは車速センサの一方の出力信号のみに基づいて変速機を制御する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２３９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、自転車の走行状態によっては変速比が不適切なタイミングで変更されるおそれがある。
本発明の目的は、変速比を適切なタイミングで変更することができる自転車用変速機の制御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】
〔１〕本発明の一形態に従う自転車用変速機の制御装置は、クランクの回転を検出する第１検出部から入力される第１信号に基づいて変速機を制御する第１制御状態と、自転車の速度を反映した値を検出する第２検出部から入力される第２信号に基づいて前記変速機を制御する第２制御状態とを切り替え可能である。
【０００６】
〔２〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２検出部は、前記自転車の車輪の回転を検出する。
〔３〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第１信号および前記第２信号に基づいて、前記第１制御状態と、前記第２制御状態とを切り替える。
【０００７】
〔４〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第１信号および前記第２信号と、前記クランクに与えられる人力駆動力とに基づいて、前記第１制御状態と、第２制御状態とを切り替える。
【０００８】
〔５〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記クランクに与えられる人力駆動力に基づいて、前記第１制御状態と、前記第２制御状態とを切り替える。
〔６〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態によれば、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数が、前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数以上の場合、前記第１信号に基づいて、前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
【０００９】
〔７〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数が、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数よりも大きい場合、前記第２信号に基づいて、前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
【００１０】
〔８〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数が、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数よりも大きく、かつ、前記人力駆動力が所定値未満の場合、前記第２信号に基づいて、前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
【００１１】
〔９〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数が、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数よりも大きく、かつ、前記人力駆動力が所定値以上の場合、前記第１信号に基づいて、前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
【００１２】
〔１０〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記人力駆動力が所定値以上の場合、前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
〔１１〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態によれば、前記人力駆動力が所定値未満の場合、前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
【００１３】
〔１２〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記人力駆動力は、前記クランクに与えられる人力駆動力に応じて第３信号を出力する駆動力センサから入力される前記第３信号に基づいて求められる。
【００１４】
〔１３〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記第１信号に基づく前記クランクの回転数が、所定のクランク回転数または所定範囲内のクランク回転数となるように、前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
【００１５】
〔１４〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数が、所定のクランク回転数または所定範囲内のクランク回転数となるように、前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
【００１６】
〔１５〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２信号に基づく前記クランクの最大回転数は、前記第２信号と、変速比に関する情報と、前記自転車の車輪の直径、半径、または周長に関する情報とに基づいて求められる。
【００１７】
〔１６〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第１信号に異常が生じている場合、前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
〔１７〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２信号に異常が生じている場合、前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するための制御信号を出力する。
【００１８】
〔１８〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第１検出部が検出可能な前記クランクの１回転における最小角度は、前記第２検出部が検出可能な前記車輪の１回転における最小角度よりも小さい。
【００１９】
〔１９〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記クランクの回転数が第１の上限値以上のとき変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記クランクの回転数が第１の下限値以下のとき変速比が小さくなるように前記変速機を動作させ、前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、かつ、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の上限値以上のとき変速比が大きくなるように前記変速機を動作させ、前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記第２信号に対応する前記クランクの最大回転数が第２の下限値以下のとき変速比が小さくなるように前記変速機を動作させる。
【００２０】
〔２０〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２の上限値は前記第１の上限値よりも小さい。
〔２１〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２の下限値は前記第１の下限値よりも大きい。
【００２１】
〔２２〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２の上限値から前記第２の下限値までの範囲は、前記第１の上限値から前記第１の下限値までの範囲の２５〜５０％である。
【００２２】
〔２３〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第１信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記クランクの回転数が第１の上限値以上、または第１の下限値以下になったときから、第１の待機期間を経過するまでの間に、前記クランクの回転数が、第１の上限値未満かつ第１の下限値を超える範囲内になると、前記変速機を動作させず、前記第２信号に基づいて前記変速機を制御するとき、前記クランクの最大回転数が第２の上限値以上、または第２の下限値以下になったときから、第２の待機期間を経過するまでの間に、前記クランクの回転数が、第２の上限値未満かつ第２の下限値を超える範囲内になると、前記変速機を動作させない。
【００２３】
〔２４〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第２の待機期間は、前記第１の待機期間以下である。
〔２５〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記第１の待機期間および前記第２の待機期間は、前記自転車の走行負荷に基づいて設定される。
【００２４】
〔２６〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態は、前記自転車の走行負荷が同一の範囲に含まれるとき、前記第２の待機期間は前記第１の待機期間以下である。
〔２７〕前記自転車用変速機の制御装置の一形態によれば、前記第１の待機期間および前記第２の待機期間は、前記変速機の前回の変速動作と、前記自転車の走行負荷とに基づいて設定される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の自転車用変速機の制御装置は、変速比を適切なタイミングで変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態の自転車の側面図。
【図２】図１の自転車の電気的な構成を示すブロック図。
【図３】図２の制御装置により実行される制御状態の切替処理のフローチャート。
【図４】図２の制御装置により実行される変速処理のフローチャート。
【図５】第２実施形態の制御装置により実行される変速処理のフローチャート。
【図６】第２実施形態の変形例の変速処理のフローチャート。
【図７】第２実施形態の変形例の変速処理のフローチャート。
【図８】各実施形態の変形例の切替処理のフローチャート。
【図９】各実施形態の変形例の切替処理のフローチャート。
【図１０】各実施形態の変形例の切替処理のフローチャート。
【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、自転車１０の構成について説明する。
自転車１０は、フレーム１２、ハンドルバー１４、前輪１６、後輪１８、駆動機構２０、変速制御装置２２、変速装置２４、第１検出装置２６（図２参照）、第２検出装置２８（図２参照）、駆動力センサ３０、変速状態検出装置６８（図２参照）、および、制御装置７０を備えている。
【００２８】
駆動機構２０は、クランク３２、フロントスプロケット３４、リアスプロケット３６、チェーン３８、および、ペダル４４を含む。
クランク３２は、フレーム１２に回転可能に支持されるクランク軸４０および左右のクランクアーム４２を含む。左右のペダル４４は、ペダル軸４６をそれぞれ含む。左右のクランクアーム４２は、クランク軸４０に取り付けられている。ペダル４４の本体は、ペダル軸４６まわりに回転可能にクランクアーム４２に取り付けられている。
【００２９】
フロントスプロケット３４は、クランク軸４０に連結されている。フロントスプロケット３４は、クランク軸４０と同軸に設けられる。フロントスプロケット３４は、クランク軸４０と相対回転しないように連結されてもよいし、クランク軸４０が前転するときには、フロントスプロケット３４も前転するようにワンウェイクラッチ（図示略）を介して連結されてもよい。
【００３０】
リアスプロケット３６は、後輪１８の車軸１８Ａまわりに回転可能に取り付けられている。リアスプロケット３６は、ワンウェイクラッチを介して後輪１８に連結される。チェーン３８は、フロントスプロケット３４とリアスプロケット３６とに巻き掛けられている。ペダル４４に加えられる人力駆動力によりクランク３２が回転するとき、フロントスプロケット３４、チェーン３８、および、リアスプロケット３６によって、後輪１８が回転する。
【００３１】
変速制御装置２２は、ハンドルバー１４に取り付けられている。変速制御装置２２は、制御装置７０と図示しないケーブルにより電気的に接続されている。操作者により変速制御装置２２が操作されるとき、変速制御装置２２はシフトアップ信号またはシフトダウン信号を制御装置７０に送信する。なお、シフトアップは変速比γが大きくなる方向への変速であり、シフトダウンは変速比γが小さくなる方向への変速である。
【００３２】
図２に示されるように、変速装置２４は、モータユニット４８と変速機５０とを含む。変速機５０は、後輪１８（図１参照）のハブと一体化された内装変速機によって実現される。変速機５０は、モータユニット４８によって制御される遊星歯車機構を含んで構成される。変速機５０は、変速比γを段階的に変更する。モータユニット４８は、変速機５０の遊星歯車機構を構成する歯車の連結状態を変更することによって、変速比γを変更する。モータユニット４８は、図示しないケーブルにより制御装置７０と電気的に接続されている。モータユニット４８は、電気モータと、この電気モータの出力回転を減速する減速機とを含んでいる。電気モータは減速機を介して変速機５０に接続される。
【００３３】
第１検出装置２６は、クランク３２（図１参照）の回転を検出する。第１検出装置２６は、２つの磁石５２Ａ，５２Ｂ、および、フレーム１２に取り付けられる第１検出部５４を備えている。磁石５２Ａ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。磁石５２Ａは、クランク軸４０またはクランクアーム４２に設けられ、クランク軸４０に同軸に配置される。磁石５２Ｂは、左右のクランクアーム４２のいずれか一方に取り付けられる。
【００３４】
第１検出部５４は、図示しないケーブルにより制御装置７０と電気的に接続されている。第１検出部５４は、クランク３２の回転に応じて第１信号Ｓ１を制御装置７０に送信する。第１検出部５４は、いわゆるケイデンスセンサである。第１検出部５４は、磁石５２Ａの磁界の変化に応じた値を出力する素子５６Ａ、磁石５２Ｂの磁界を検出する素子５６Ｂを含む。素子５６Ａは、フレームに対するクランクの相対角度位置を検出する。素子５６Ｂは、フレームに対するクランクの基準角度位置を検出する。
【００３５】
第１検出部５４は、素子５６Ａ，５６Ｂの出力から、単位時間あたりのクランク３２の回転数（以下、「第１回転数ＮＡ」）を演算する第１回転数演算部５８を備えている。第１検出部５４は、第１回転数ＮＡを表す情報を含む第１信号Ｓ１を制御装置７０に出力する。素子５６Ａは、クランク軸が１回転するとき、３６０°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。素子５６Ｂは、クランク軸の１回転を１周期とした信号を出力する。
【００３６】
素子５６Ｂは、クランク３２（図１参照）の回転角度に応じた値を出力する。第１検出部５４が検出可能なクランク３２（図１参照）の最小角度は、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。
【００３７】
第２検出装置２８は、前側の車輪である前輪１６（図１参照）の回転を検出する。第２検出装置２８は、前輪１６のスポーク１６Ａに取り付けられる磁石６０、および、フレーム１２のフロントフォーク１２Ａに取り付けられる第２検出部６２を備えている。なお、磁石６０は、後輪１８のスポーク１８Ｂに取り付けられてもよい。この場合、第２検出部６２は、フレーム１２のチェーンステイに取付けられる。第２検出部６２は、ボルトおよびナット、またはバンドなどによってフレーム１２に固定される。以下の説明では、第２検出部６２が前輪１６の回転を検出する構成であるが、第２検出部６２が後輪１８の回転を検出する場合については前輪１６を後輪１８に置き換えただけになるので、その説明を省略する。
【００３８】
第２検出部６２は、図示しないケーブルにより制御装置７０と電気的に接続されている。第２検出部６２は、前輪１６の回転に応じて第２信号Ｓ２を制御装置７０に送信する。第２検出部６２は、いわゆる車速センサである。第２検出部６２は、磁石６０との相対位置の変化に応じた値を出力する素子６４、および、素子６４の出力から単位時間あたりの走行距離（以下、「車速Ｖ」）を演算する車速演算部６６を備えている。
【００３９】
素子６４は、前輪１６（図１参照）の１回転を１周期とした信号を出力する。すなわち、第２検出部６２が検出可能な前輪１６の最小角度は、３６０度である。クランク３２の１回転における検出可能な最小角度は、前輪１６の１回転における検出可能な最小角度よりも小さい。
【００４０】
車速演算部６６は、単位時間あたりの前輪１６（図１参照）の回転数に予め記憶されている前輪１６（図１参照）の周長（以下、「周長Ｌ」）を掛けることにより車速Ｖを演算する。第２検出部６２は、車速Ｖに関する情報を含む第２信号Ｓ２を制御装置７０に出力する。なお、前輪１６（図１参照）の直径または半径を用いて車速Ｖを演算することもできる。この場合、前輪１６（図１参照）の直径または半径が予め第２検出部６２に記憶されている。
【００４１】
変速状態検出装置６８は、変速装置２４の現在の変速状態を検出する。変速状態検出装置６８は、モータユニット４８に設けられてもよく、変速制御装置２２に設けられてもよい。変速状態検出装置６８は、変速位置、すなわち変速比γに関連する情報を出力する。変速状態検出装置６８は、モータユニット４８における電気モータまたは減速装置の所定部分の回転角度、変速機５０の所定位置の回転角度などを検出する。変速状態検出装置６８は、ポテンショメータ、または、磁石とこの磁石を検出する磁気センサとを含む検出装置などによって構成される。変速状態検出装置６８は、制御装置７０に電気的に接続されている。
【００４２】
駆動力センサ３０は、クランク３２（図１参照）に与えられる人力駆動力を検出する。駆動力センサ３０は、人力駆動力に応じた信号を含む第３信号Ｓ３を出力する。駆動力センサ３０は、図１に示すクランク軸４０からフロントスプロケット３４までの間に設けられてもよく、クランク軸４０またはフロントスプロケット３４に設けられてもよく、クランクアーム４２またはペダル４４に設けられてもよい。駆動力センサ３０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４２またはペダル４４に加えられる人力駆動力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。
【００４３】
図２に示すように、制御装置７０は、第２回転数演算部７２、回転数比較部７４、駆動力演算部７６、選択値設定部７８、変速判定部８０、記憶部８４、および、モータ制御部８２を備えている。制御装置７０は、ＣＰＵなどの演算処理装置、ソフトウェアが記憶されるメモリを含んで構成され、複数の機能を実現することができる。第２回転数演算部７２、回転数比較部７４、駆動力演算部７６、選択値設定部７８、変速判定部８０、および、モータ制御部８２は、制御装置７０の機能を表している。制御装置７０は、複数の演算処理装置を含んでいてもよく、複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。第２回転数演算部７２には、第２信号Ｓ２が入力される。回転数比較部７４および選択値設定部７８には、第１信号Ｓ１が入力される。
【００４４】
第２回転数演算部７２は、第２検出部６２からの第２信号Ｓ２、前輪１６（図１参照）の周長Ｌに関する情報、および、そのときの変速比γに基づいてクランク３２の第２回転数ＮＢを推定する。具体的には、第２回転数演算部７２は、第２信号Ｓ２に含まれる車速Ｖを、前輪１６の周長Ｌおよび変速比γで割ることにより第２回転数ＮＢを演算する。第２回転数演算部７２は、第２回転数ＮＢを回転数比較部７４に出力する。変速比γと、変速状態検出装置６８の検出結果との関係は、予め対応付けられており、たとえば対応関係がメモリに記憶されている。第２回転数演算部７２は、変速状態検出装置６８の検出結果から、対応する変速比γを用いて演算するか、または関数を用いて変速比γを求める。
【００４５】
前輪１６（図１参照）の回転数は、クランク３２の回転数に変速比γを乗算した値よりも大きいことがある。例えば、下り坂等の走行時においてクランク３２が停止している場合であっても、前輪１６は回転していることがある。このため、第２検出部６２の出力に基づいて演算された第２回転数ＮＢは、第１回転数ＮＡよりも大きな値を示すことがある。また前輪１６の１回転における検出可能な最小角度は、クランク３２の１回転における検出可能な最小角度よりも大きいので、第２回転数ＮＢの演算に遅れが生じ、演算された第２回転数ＮＢは、第１回転数ＮＡよりも大きな値を示すことがある。第２回転数ＮＢは、クランク３２と前輪１６が同期して回転しているときのクランク３２の回転数、すなわち、クランク３２の最大回転数に相当する。
【００４６】
回転数比較部７４は、第１信号Ｓ１に含まれる情報が表す第１回転数ＮＡ、および、第２回転数演算部７２から出力された信号に含まれる情報が表す第２回転数ＮＢを比較する。回転数比較部７４は、第１回転数ＮＡおよび第２回転数ＮＢのうち、どちらが大きいのかを選択値設定部７８に出力する。駆動力演算部７６は、駆動力センサ３０からの第３信号Ｓ３に基づいて人力駆動力Ｔを演算し、人力駆動力Ｔを選択値設定部７８に出力する。選択値設定部７８には、第１回転数ＮＡおよび第２回転数ＮＢが入力される。選択値設定部７８は、回転数比較部７４の比較結果と人力駆動力Ｔとに基づいて、または、回転数比較部７４の比較結果のみに基づいて、第１回転数ＮＡまたは第２回転数ＮＢを選択値Ｎとして設定し、選択値Ｎを変速判定部８０に出力する。
【００４７】
制御装置７０は、第１信号Ｓ１に基づいて変速機５０を制御する第１制御状態と、第２信号Ｓ２に基づいて変速機５０を制御する第２制御状態とを切り替える。制御装置７０は、第１回転数ＮＡ、第２回転数ＮＢ、および、人力駆動力Ｔに基づいて、第１制御状態と第２制御状態とを切り替えている。
【００４８】
図３を参照して、制御装置７０による制御状態の切替処理について説明する。
ステップＳ１１において、第２回転数演算部７２は、車速Ｖに基づいて第２回転数ＮＢを演算する。次に、ステップＳ１２において、選択値設定部７８は、第１回転数ＮＡと第２回転数ＮＢとを比較し、第１回転数ＮＡが第２回転数ＮＢ以上のとき、ステップＳ１３に移り、第１回転数ＮＡを選択値Ｎに設定する。なお、前回の切替処理において第１回転数ＮＡが選択値Ｎに設定されているとき、選択値Ｎは第１回転数ＮＡに維持される。前回の切替処理において第２回転数ＮＢが選択値Ｎに設定されているとき、選択値Ｎは第２回転数ＮＢから第１回転数ＮＡに変更され、制御状態が第２制御状態から第１制御状態に切り替えられる。
【００４９】
ステップＳ１２において第２回転数ＮＢが第１回転数ＮＡよりも大きいとき、選択値設定部７８はステップＳ１４に移り、人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ以上か否かを判定する。人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ以上のときは、ステップＳ１５に移り、第１回転数ＮＡを選択値Ｎに設定する。なお、前回の切替処理において第１回転数ＮＡが選択値Ｎに設定されているとき、選択値Ｎは第１回転数ＮＡに維持される。前回の切替処理において第２回転数ＮＢが選択値Ｎに設定されているとき、選択値Ｎは第２回転数ＮＢから第１回転数ＮＡに変更され、制御状態が第１制御状態から第２制御状態に切り替えられる。
【００５０】
ステップＳ１４において人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ未満のとき、選択値設定部７８はステップＳ１６に移り、第２回転数ＮＢを選択値Ｎに設定する。なお、前回の切替処理において第２回転数ＮＢが選択値Ｎに設定されているとき、選択値Ｎは第２回転数ＮＢに維持される。前回の切替処理において第１回転数ＮＡが選択値Ｎに設定されているとき、選択値Ｎは第１回転数ＮＡから第２回転数ＮＢに変更され、制御状態が第２制御状態から第１制御状態に切り替えられる。所定値ＴＸは、たとえば１Ｎｍ〜３Ｎｍの間の値が選ばれる。
【００５１】
図２に示す変速判定部８０は、選択値設定部７８において設定された選択値Ｎに基づいてシフトアップ信号またはシフトダウン信号をモータ制御部８２に出力する。変速判定部８０は、記憶部８４に記憶されている第１判定値ＮＸおよび第２判定値ＮＹを読み込むことができる。第１判定値ＮＸおよび第２判定値ＮＹは、閾値である。変速判定部８０は、選択値Ｎが第１判定値ＮＸ以上のときには、シフトアップ信号を出力し、選択値Ｎが第２判定値ＮＹ以下のときには、シフトダウン信号を出力する。なお、第１判定値ＮＸは、第２判定値ＮＹ以上の値が選ばれることが好ましい。第１判定値ＮＸは、例えば、６５ｒｐｍ〜７０ｒｐｍが選ばれ、第２判定値は、たとえば６０ｒｐｍ〜６５ｒｐｍの値が選ばれる。
【００５２】
第１判定値ＮＸおよび第２判定値ＮＹは、選択値Ｎが所定のクランク回転数または所定範囲のクランク回転数となるように、変速機５０が制御されるための値として設定されている。換言すれば、変速判定部８０は、第１信号Ｓ１に基づいて変速機５０を制御するとき、第１回転数ＮＡが、所定のクランク回転数または所定範囲のクランク回転数となるように変速機５０を制御する。また、変速判定部８０は、第２信号Ｓ２に基づいて変速機５０を制御するとき、第２回転数ＮＢが、所定のクランク回転数または所定範囲のクランク回転数となるように変速機５０を制御する。
【００５３】
図４を参照して、変速判定部８０により実行される変速処理の手順を説明する。
変速判定部８０は、ステップＳ２１において選択値Ｎが第１判定値ＮＸ以上か否かを判定する。選択値Ｎが第１判定値ＮＸ以上のとき、ステップＳ２２においてシフトアップ信号を生成し、モータ制御部８２に出力する。
【００５４】
変速判定部８０は、ステップＳ２１において選択値Ｎが第１判定値ＮＸ未満であるとき、ステップＳ２３において選択値Ｎが第２判定値ＮＹ以下か否かを判定する。選択値Ｎが第２判定値ＮＹ以下のとき、変速判定部８０はステップＳ２４においてシフトダウン信号を生成し、モータ制御部８２に出力する。変速判定部８０は、ステップＳ２３において選択値Ｎが第２判定値ＮＹよりも大きいとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。
【００５５】
図２に示すモータ制御部８２は、変速判定部８０から出力される信号、または、変速制御装置２２から入力される信号に基づいて、モータユニット４８を制御する。モータ制御部８２は、シフトアップ信号が入力されたとき、変速装置２４の変速段をシフトアップさせるための制御信号ＳＡをモータユニット４８の駆動回路（図示略）に出力する。モータ制御部８２は、シフトダウン信号が入力されたとき、変速装置２４の変速段をシフトダウンさせるための制御信号ＳＡをモータユニット４８の駆動回路（図示略）に出力する。なお、最大の変速比γのときに、シフトアップ信号が入力される場合、および最小の変速比γのときにシフトダウン信号が入力される場合には、モータ制御部８２は、モータユニット４８を駆動しない。
【００５６】
制御装置７０の作用および効果について説明する。
（１）第１検出部５４が検出できるクランク３２の最小角度は、第２検出部６２が検出できる前輪１６の最小角度分よりも小さい。すなわち、第１検出部５４の出力に応じて演算される第１回転数ＮＡは、第２検出部６２の出力に応じて演算される第２回転数ＮＢよりも精度が高い。このため、第１回転数ＮＡに基づいて変速機５０の制御を行うことにより、第２回転数ＮＢに基づいて変速機５０を制御するときよりも、変速機５０を適切に変更することができる。
【００５７】
第１回転数ＮＡのみに基づいて変速機５０を制御すると、例えば、自転車１０の走行中においてクランク３２の回転が停止しているときには、変速比γが小さくなるように変速機がシフトダウン側に制御されてしまう。このような場合、ユーザがクランク３２の回転を再開させた直後において、変速比γが小さ過ぎることに起因して、人力駆動力がすぐに車輪に伝達されず、またクランク３２の回転数が所定の範囲に収まり難い状況が生じる。
【００５８】
制御装置７０は、第１信号Ｓ１に基づいて変速機５０を制御する第１制御状態と、第２信号Ｓ２に基づいて変速機５０を制御する第２制御状態とを切り替えることができる。このため、自転車１０の走行状況等に相応しい信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて変速比γを制御することができる。このため、変速比γを適切なタイミングで変更することができる。
【００５９】
（２）例えば、第２検出部６２の出力に応じて演算される第２回転数ＮＢの精度は、第１検出部５４の出力に応じて演算される第１回転数ＮＡの精度よりも低い。このため、特に車速Ｖが急に上昇したり、低下したりするときには、実際はクランク３２と前輪１６とが同期して回転しているにもかかわらず、第２回転数ＮＢが第１回転数ＮＡよりも大きくなることがある。
【００６０】
第２回転数ＮＢと第１回転数ＮＡの比較のみで変速装置２４を制御する場合には、実際はクランク３２と前輪１６とが同期して回転していても第２回転数ＮＢに基づいて変速して、変速比γを大きくしてしまうことがある。
【００６１】
制御装置７０は、第２回転数ＮＢが第１回転数ＮＡよりも大きくても、人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ以上のときには、第１回転数ＮＡに基づいて変速機５０を制御している。このため、ユーザの負荷に応じた制御を実現でき、車速Ｖが急激に変化しても、不適切な変速比γになることを抑制できる。
【００６２】
（第２実施形態）
図５を参照して、第２実施形態の制御装置７０について説明する。第２実施形態の制御装置７０は、第１実施形態の図４の変速処理に代えて、図５に示す変速処理を実行する。図５に示す変速処理は、電源を切るまで繰り返される。また、記憶部８４（図２参照）は、判定値ＮＸ，ＮＹに代えて、第１の上限値ＮＡ１、第１の下限値ＮＡ２、第２の上限値ＮＢ１、第２の下限値ＮＢ２、および、第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢに関するテーブルを記憶している。第１の上限値ＮＡ１、第１の下限値ＮＡ２、第２の上限値ＮＢ１、第２の下限値ＮＢ２、および、第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢは、閾値である。なお、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、その説明を省略する。
【００６３】
変速判定部８０により実行される変速処理の手順を説明する。
変速判定部８０は、ステップＳ３１において選択値設定部７８により選択された選択値Ｎが第１回転数ＮＡであるか否かを判定する。
【００６４】
変速判定部８０は、選択値Ｎが第１回転数ＮＡであるとき、ステップＳ３１において選択値Ｎが第１の上限値ＮＡ１以上か否かを判定する。選択値Ｎが第１の上限値ＮＡ１以上のとき、ステップＳ３３において、前回の変速時から第１の待機期間ＰＡが経過したか否かを判定する。なお、前回の変速時とは、最後にシフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれかが変速機５０に出力されたときである。制御装置７０は、シフトアップ信号およびシフトダウン信号を変速機５０に出力したとき、その時刻からの時間をカウントアップする。
【００６５】
変速判定部８０は、前回の変速時から第１の待機期間ＰＡが経過していたとき、ステップＳ３４においてシフトアップ信号を生成し、モータ制御部８２に出力する。変速判定部８０は、ステップＳ３３において第１の待機期間ＰＡが経過していないとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。
【００６６】
変速判定部８０は、ステップＳ３２において選択値Ｎが第１の上限値ＮＡ１未満であるとき、ステップＳ３５において選択値Ｎが第１の下限値ＮＡ２以下か否かを判定する。変速判定部８０は、ステップＳ３５において選択値Ｎが第１の下限値ＮＡ２よりも大きいとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。すなわち、変速判定部８０は、第１制御状態において第１回転数ＮＡが第１の上限値ＮＡ１未満かつ第１の下限値ＮＡ２よりも大きいとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。
【００６７】
変速判定部８０は、ステップＳ３５において、選択値Ｎが第１の下限値ＮＡ２以下であるとき、ステップＳ３６において、前回の変速時から第１の待機期間ＰＡが経過したか否かを判定する。
【００６８】
変速判定部８０は、前回の変速時から第１の待機期間ＰＡが経過していたとき、ステップＳ３７においてシフトダウン信号を生成し、モータ制御部８２に出力する。変速判定部８０は、ステップＳ３６において第１の待機期間ＰＡが経過していないとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。
【００６９】
すなわち、制御装置７０は、第１信号に基づいて変速機５０を制御するとき、かつ、クランク３２の回転数である第１回転数ＮＡが第１の上限値ＮＡ１以上のとき変速比γが大きくなるように変速機５０を動作させ、第１信号に基づいて変速機５０を制御するとき、第１回転数ＮＡが第１の下限値以下のとき変速比γが小さくなるように変速機を動作させる。
【００７０】
また、制御装置７０は、第１信号に基づいて変速機５０を制御するとき、かつ、第１回転数ＮＡが第１の上限値ＮＡ１以上、または第１の下限値ＮＡ２以下になったときから、第１の待機期間ＰＡを経過するまでの間に、クランクの回転数が、第１の上限値ＮＡ１未満かつ第１の下限値ＮＡ２を超える範囲内になると、変速機５０を動作させない。
【００７１】
変速判定部８０は、ステップＳ３１において選択値Ｎが第２回転数ＮＢであるとき、ステップＳ３８において選択値Ｎが第２の上限値ＮＢ１以上か否かを判定する。選択値Ｎが第２の上限値ＮＢ１以上のとき、ステップＳ３９において、前回の変速時から第２の待機期間ＰＢが経過したか否かを判定する。第２の待機期間ＰＢが経過していたとき、ステップＳ４０においてシフトアップ信号を生成し、モータ制御部８２に出力する。変速判定部８０は、ステップＳ３９において第２の待機期間ＰＢが経過していないとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。
【００７２】
変速判定部８０は、ステップＳ３８において選択値Ｎが第２の上限値ＮＢ１未満であるとき、ステップＳ４１において選択値Ｎが第２の下限値ＮＢ２以下か否かを判定する。変速判定部８０は、ステップＳ４２において選択値Ｎが第２の下限値ＮＢ２よりも大きいとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。すなわち、変速判定部８０は、第２制御状態において第２回転数ＮＢが第２の上限値ＮＢ１未満かつ第２の下限値ＮＢ２よりも大きいとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。
【００７３】
変速判定部８０は、ステップＳ４１において、選択値Ｎが第２の下限値ＮＢ２以下であるとき、ステップＳ３６において、前回の変速時から第２の待機期間ＰＢが経過したか否かを判定する。第２の待機期間ＰＢが経過していたとき、変速判定部８０は、ステップＳ４３においてシフトダウン信号を生成し、モータ制御部８２に出力する。変速判定部８０は、ステップＳ４３において第２の待機期間ＰＢが経過していないとき、シフトアップ信号およびシフトダウン信号のいずれもモータ制御部８２に出力しない。
【００７４】
すなわち、制御装置７０は、第２信号に基づいて変速機５０を制御するとき、第２回転数ＮＢが第２の上限値ＮＢ１以上のとき変速比γが大きくなるように変速機５０を動作させ、第２信号に基づいて変速機５０を制御するとき、第２回転数ＮＢが第２の下限値ＮＢ２以下のとき変速比γが小さくなるように変速機５０を動作させる。
【００７５】
また、制御装置７０は、第２信号に基づいて変速機を制御するとき、第２回転数ＮＢが第２の上限値ＮＢ１以上、または第２の下限値ＮＢ２以下になったときから、第２の待機期間ＰＢを経過するまでの間に、クランクの回転数が、第２の上限値ＮＢ１未満かつ第２の下限値ＮＢ２を超える範囲内になると、変速機５０の変速比γを変更しない。
【００７６】
記憶部８４は、第１の上限値ＮＡ１、第１の下限値ＮＡ２、第２の上限値ＮＢ１、および、第２の下限値ＮＢ２を記憶している。第２の上限値ＮＢ１は第１の上限値ＮＡ１よりも小さい。第２の下限値ＮＢ２は第１の下限値ＮＡ２よりも大きい。第２の上限値ＮＢ１から第２の下限値ＮＢ２までの範囲は、第１の上限値ＮＡ１から第１の下限値ＮＡ２までの範囲の２５〜５０％であることが好ましい。例えば、第１の上限値ＮＡ１は、７０ｒｐｍであり、第１の下限値ＮＡ２は、５０ｒｐｍであり、第２の上限値ＮＢ１は、６７．５ｒｐｍであり、第２の下限値ＮＢ２は、５２．５ｒｐｍである。
【００７７】
記憶部８４は、第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢに関するテーブルを記憶している。第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢは、制御状態、走行負荷Ｒの大きさ、および、前回の変速動作に基づいて設定される。なお、走行負荷Ｒは、ペダル４４に加えられる人力駆動力、自転車１０の車速、および、クランク３２の回転数の少なくとも１つに基づいて演算される。走行負荷Ｒは、例えば、入力したエネルギーから自転車変化した運動エネルギーを減算して求められる。入力したエネルギーは、ペダル４４に加えられる人力駆動力によってクランクに生じるトルクと、クランク回転数とを積算することによって求めることができる。自転車の変化した運動エネルギーは、自転車およびライダーの重量と、自転車の車速とから求めることができる。自転車の変化した運動エネルギーは、たとえば１／２ｍ（ｖ２−Ｖ１）２で求めることができる。なお、自転車１０の車速は、第１回転数ＮＡを用いることができる。クランク３２の回転数は、第２回転数ＮＢを用いることができる。走行負荷Ｒは、第１の走行負荷ＲＡおよび第２の走行負荷ＲＢを含む。第１の走行負荷ＲＡは、例えば、自転車１０が下り坂を走行するときのような比較的小さな走行負荷Ｒを示す。第２の走行負荷ＲＢは、例えば、自転車１０が上り坂を走行するときのような比較的大きな走行負荷Ｒを示す。第２の走行負荷ＲＢは、第１の走行負荷ＲＡよりも大きい。
【００７８】
表１は、シフトアップ条件が成立したときの、制御状態、第１の走行負荷ＲＡ、および、前回の変速動作と、第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢとの関係テーブルを示す。なお、シフトアップの条件は、第１制御状態においては第１回転数ＮＡが上限値ＮＡ１よりも大きいときに成立し、第２制御状態においては第２回転数ＮＢが上限値ＮＢ１よりも大きいときに成立する。
【００７９】
【表１】
0006416699.tif 000002
第１の待機期間ＰＡの最大期間ＰＡｍａｘ、中間期間ＰＡｍｉｄ、および、最小期間ＰＡｍｉｎは、ＰＡｍａｘ＞ＰＡｍｉｄ＞ＰＡｍｉｎの関係を有する。第２の待機期間ＰＢの最大期間ＰＢｍａｘ、中間期間ＰＢｍｉｄ、および、最小期間ＰＢｍｉｎは、ＰＢｍａｘ＞ＰＢｍｉｄ＞ＰＢｍｉｎの関係を有する。最大期間ＰＡｍａｘおよび最大期間ＰＢｍａｘは等しくすることも異ならせることもできる。中間期間ＰＡｍｉｄおよび中間期間ＰＢｍｉｄは等しくすることも異ならせることもできる。最小期間ＰＡｍｉｎおよび最小期間ＰＢｍｉｎは等しくすることも異ならせることもできる。最大期間ＰＡｍａｘ，ＰＢｍａｘは、例えば１０００ミリ秒である。中間期間ＰＡｍｉｄ，ＰＢｍｉｄは、例えば最大期間ＰＡｍａｘ，ＰＢｍａｘの半分の期間であり、５００ミリ秒である。最小期間ＰＡｍｉｎ，ＰＢｍｉｎは、例えば中間期間ＰＡｍｉｄ，ＰＢｍｉｄの半分の期間であり、２５０ミリ秒である。
【００８０】
前回の変速動作がシフトアップのときにシフトアップの条件が成立したとき、かつ、走行負荷Ｒが第１の走行負荷ＲＡ以上のとき、制御装置７０は、第１の待機期間ＰＡまたは第２の待機期間ＰＢを最大期間ＰＡｍａｘまたは最大期間ＰＢｍａｘに設定する。換言すれば、制御装置７０は、走行負荷Ｒの大きいとき、例えば自転車１０が平道を走行しているときにシフトダウンしたとき、シフトアップを禁止する期間を、走行負荷Ｒの小さいとき、例えば下り坂を走行しているときよりも長く設定する。
【００８１】
表２は、シフトダウン条件が成立したときの、制御状態、第２の走行負荷ＲＢ、および、前回の変速動作と、第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢとの関係テーブルを示す。なお、シフトダウンの条件は、第１制御状態においては第１回転数ＮＡが下限値ＮＡ２よりも小さいときに成立し、第２制御状態においては第２回転数ＮＢが下限値ＮＢ２よりも小さいときに成立する。
【００８２】
【表２】
0006416699.tif 000003
前回の変速動作がシフトアップのときにシフトダウンの条件が成立したとき、かつ、走行負荷Ｒが第２の走行負荷ＲＢ未満のとき、制御装置７０は、第１の待機期間ＰＡまたは第２の待機期間ＰＢを最大期間ＰＡｍａｘまたは最大期間ＰＢｍａｘに設定する。換言すれば、制御装置７０は、走行負荷Ｒの小さいとき、例えば自転車１０が平道を走行しているときにシフトアップしたとき、シフトダウンを禁止する期間を、走行負荷Ｒの大きいとき、例えば上り坂を走行しているときのシフトアップ後よりも長く設定する。
【００８３】
表１および表２に示されるように、第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢは、変速機５０の前回の変速動作と、自転車１０の走行負荷Ｒとに基づいて設定される。自転車１０の走行負荷Ｒが同一の範囲に含まれるとき、第２の待機期間ＰＢは第１の待機期間ＰＡ以下である。
【００８４】
制御装置７０は、第１実施形態の（１）および（２）の効果に加えて以下の効果を奏する。
（３）第１の上限値ＮＡ１と第２の上限値ＮＢ１とが異なる。このため、制御装置７０は、第１制御状態および第２制御状態のそれぞれに適した上限値ＮＡ１，ＮＢ１を用いて変速比γを変更することができる。
【００８５】
（４）第１の下限値ＮＡ２と第２の下限値ＮＢ２とが異なる。このため、制御装置７０は、第１制御状態および第２制御状態のそれぞれに適した下限値ＮＡ２，ＮＢ２を用いて変速比γを変更することができる。
【００８６】
（５）第２の上限値ＮＢ１は、第１の上限値ＮＡ１よりも小さい。また、第２の下限値ＮＢ２は、第１の下限値ＮＡ２よりも大きい。すなわち、第２の上限値ＮＢ１から第２の下限値ＮＢ２までの範囲は、第１の上限値ＮＡ１から第１の下限値ＮＡ２までの範囲よりも小さい。このため、第２制御状態のとき、具体的には、運転者が足を止めてクランク３２の回転を停止しているとき、または、第１回転数ＮＡが第２回転数ＮＢよりも小さい等のクランク３２にかかるトルクが小さいときに変速が行われやすくなる。このため、クランク３２にかかるトルクが大きいときに変速が行われる場合と比較して、運転者が変速機５０の変速動作に起因する違和感を覚えにくい。また、クランク３２にかかるトルクが小さいときに変速動作が行われやすくなるため、クランク３２にかかるトルクが大きいことに起因して変速動作が失敗する頻度を低くできる。
【００８７】
（６）変速比γが大きくなったとき、クランク３２の回転数は小さくなりやすい。このため、変速比γが大きくなった直後においてシフトダウン条件が成立しやすい。また、変速比γが小さくなったとき、クランク３２の回転数は大きくなりやすい。このため、変速比γが小さくなった直後においてシフトアップ条件が成立しやすい。制御装置７０は、シフトアップ条件またはシフトダウン条件が成立したとき、前回の変速動作から第１の待機期間ＰＡまたは第２の待機期間ＰＢを経過するまで変速比γを変更しない。このため、変速動作が短期間に繰り返し行われることを抑制できる。
【００８８】
（７）制御装置７０は、前回の変速動作がシフトアップのときかつ走行負荷Ｒが第１の走行負荷ＲＡ以上のときにシフトダウン条件が成立したときの待機期間ＰＡ，ＰＢよりもシフトアップ条件が成立したときの待機期間ＰＡ，ＰＢを小さくしている。このため、下り坂等の走行負荷Ｒが小さい状態においてシフトアップが行われやすくなる。このため、運転者が変速機５０の変速動作に起因する違和感を覚えにくく、変速動作が失敗する頻度を低くできる。
【００８９】
（８）制御装置７０は、前回の変速動作がシフトダウンのときかつ走行負荷Ｒが第２の走行負荷ＲＢ未満のときにシフトアップ条件が成立したときの待機期間ＰＡ，ＰＢよりもシフトアダウン条件が成立したときの待機期間ＰＡ，ＰＢを小さくしている。このため、上り坂等の走行負荷Ｒが大きい状態においてシフトダウンが行われやすくなる。
【００９０】
（９）走行負荷Ｒが同一の範囲に含まれるとき、第２の待機期間ＰＢは第１の待機期間ＰＡ以下である。このため、第１回転数ＮＡよりも第２回転数ＮＢが大きい第２の制御状態において、変速が行われやすくなる。
【００９１】
（変形例）
本制御装置が取り得る具体的な形態は、上記各実施形態に例示された形態に限定されない。本制御装置は、上記各実施形態とは異なる各種の形態を取り得る。以下に示される上記各実施形態の変形例は、本制御装置が取り得る各種の形態の一例である。
【００９２】
・第２実施形態の変速処理を図６に示す処理に変更することもできる。この変形例において、記憶部８４には、第１判定値ＮＸおよび第２判定値ＮＹが記憶されている。変速判定部８０は、ステップＳ３２の処理に代えて選択値Ｎが第１判定値ＮＸ以上か否かを判定するステップＳ５１の処理を実行する。変速判定部８０は、ステップＳ３８の処理に代えて選択値Ｎが第１判定値ＮＸ以上か否かを判定するステップＳ５４の処理を実行する。また、変速判定部８０は、ステップＳ３５の処理に代えて選択値Ｎが第２判定値ＮＹ以下か否かを判定するステップＳ５２の処理を実行する。変速判定部８０は、ステップＳ４１の処理に代えて選択値Ｎが第２判定値ＮＹ以下か否かを判定するステップＳ５４の処理を実行する。図６に示す変速処理は、電源を切るまで繰り返される。変速判定部８０は、ステップＳ５１が肯定判定のときステップＳ３３に進み、否定判定のときステップＳ５２に進む。変速判定部８０は、ステップＳ５２が肯定判定のときステップＳ３６に進み、否定判定のとき変速処理を終了する。変速判定部８０は、ステップＳ５３が肯定判定のときステップＳ３９に進み、否定判定のときステップＳ５４に進む。変速判定部８０は、ステップＳ５４が肯定判定のときステップＳ４２に進み、否定判定のとき変速処理を終了する。図６に示す処理では、第１回転数ＮＡに基づいて変速する場合と、第２回転数ＮＢに基づいて変速する場合とにおいて、変速条件となる閾値を変更しない。
【００９３】
・第２実施形態の変速処理において、図５に示すステップＳ３３，Ｓ３６，Ｓ３９，Ｓ４２を省略することもできる。すなわち、図７に示すように、制御装置７０は、ステップＳ３２およびステップＳ３８において選択値Ｎが上限値ＮＡ１，ＮＢ１以上のとき、シフトアップ信号を出力し、変速処理を終了する。制御装置７０は、ステップＳ３５およびステップＳ４１において選択値Ｎが下限値ＮＡ２，ＮＢ２以上のとき、シフトダウン信号を出力し、変速処理を終了する。
【００９４】
・第２実施形態において、制御装置７０が第１の上限値ＮＡ１、第１の下限値ＮＡ２、第２の上限値ＮＢ１、および、第２の下限値ＮＢ２の少なくとも１つを演算により求めるようにすることもできる。例えば、記憶部８４には第１の上限値ＮＡ１および第１の下限値ＮＡ２が記憶される。制御装置７０は、第２の制御状態において、第１の上限値ＮＡ１に「１」以上の第１の係数を乗算した値を第２の上限値ＮＢ１とし、第１の下限値ＮＡ２に「１」未満の第２の係数を乗算した値を第２の下限値ＮＢ２とする。
【００９５】
・第２実施形態において、第１の待機期間ＰＡを走行負荷Ｒおよび前回の変速動作に関わらず一定の値にすることもできる。
・第２実施形態において、第２の待機期間ＰＢを走行負荷Ｒおよび前回の変速動作に関わらず一定の値にすることもできる。
【００９６】
・第２実施形態において、第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢを等しくすることもできる。
・第２実施形態において、走行負荷Ｒおよび前回の変速動作に関わらず、第２の待機期間ＰＢが第１の待機期間以下となるように設定することもできる。
【００９７】
・第２実施形態において、制御装置７０が第１の待機期間ＰＡおよび第２の待機期間ＰＢの少なくとも一方を演算により求めるようにすることもできる。例えば、記憶部８４には最大期間Ｐｍａｘが記憶される。制御装置７０は、制御状態、走行負荷Ｒ、および、前回の変速動作に基づいた補正係数を最大期間Ｐｍａｘに乗算することにより、第１の待機期間ＰＡまたは第２の待機期間ＰＢを演算する。
【００９８】
・各実施形態の切替処理を図８に示す処理に変更することもできる。すなわち、制御装置７０は、人力駆動力Ｔに基づいて、第１制御状態と第２制御状態とを切り替える。具体的には、ステップＳ６１において、第２回転数演算部７２が第２回転数ＮＢを演算した後、選択値設定部７８は、ステップＳ６２において、人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ以上か否かを判定する。人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ以上のときは、選択値設定部７８は、ステップＳ６３に移り、第１回転数ＮＡを選択値Ｎに設定し、人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ未満のときは、選択値設定部７８はステップＳ６４に移り、第２回転数ＮＢを選択値Ｎに設定する。
【００９９】
・各実施形態の切替処理において、図３に示すステップＳ１４およびステップＳ１５の処理を省略することもできる。すなわち、図９に示すように、制御装置７０は、第１回転数ＮＡが第２回転数ＮＢ以上のときは第１回転数ＮＡを選択値Ｎに設定し、第１回転数ＮＡが第２回転数ＮＢ未満のときは第２回転数ＮＢを選択値Ｎに設定する。
【０１００】
・各実施形態の切替処理を図１０に示す処理に変更することもできる。制御装置７０は、初期設定において第１回転数ＮＡを選択値Ｎとして設定する。制御装置７０は、ステップＳ７１において、第１回転数ＮＡが選択値Ｎであるか否かを判定する。第１回転数ＮＡが選択値Ｎである場合、ステップＳ７２において第１信号Ｓ１に異常が発生しているか否かを判定する。制御装置７０は、ステップＳ７２において第１信号Ｓ１に異常が発生していると判定したとき、ステップＳ７３において第２回転数ＮＢを選択値Ｎに切り替える。また、制御装置７０は、ステップＳ７２において第１信号Ｓ１に異常が発生していないと判定したとき、選択値Ｎを第１回転数ＮＡに維持して本処理を終了する。
【０１０１】
制御装置７０は、ステップＳ７１において第１回転数ＮＡが選択値Ｎではないと判定したとき、すなわち、第２回転数ＮＢが選択値Ｎであるとき、選択値Ｎを第２回転数ＮＢに維持して本処理を終了する。
【０１０２】
なお、第１信号Ｓ１に異常が発生したと判断されるのは、第２信号Ｓ２から自転車が走行状態であると判断できるにもかかわらず、第１信号Ｓ１に含まれる第１回転数ＮＡが一定の値から変化しないとき、または、第１回転数ＮＡが過度に大きいときが挙げられる。自転車１０が走行状態であっても第１回転数ＮＡが一定の値から変化しない場合は、例えば第１検出部５４への泥等の汚れの付着、第１検出部５４の故障、磁石５２Ａ，５２Ｂのクランク３２からの脱落、または、第１検出部５４と制御装置７０とを接続する電信線（図示略）の断線等が挙げられる。また、第１回転数ＮＡが過度に大きいときは、例えば、第１検出部５４の内部におけるショート故障等が挙げられる。
【０１０３】
・図１０に示す変形例において、制御装置７０は、初期設定において第２回転数ＮＢを選択値Ｎとして設定し、第２信号Ｓ２に異常が発生しているときに第１回転数ＮＡを選択値Ｎに切り替えることもできる。初期設定において第２回転数ＮＢを選択するか、第１回転数ＮＡを選択するのかは、ユーザによって選択してもよい。この場合には、たとえば入力インタフェースを備えるサイクルコンピュータ、パーソナルコンピュータなど制御装置７０に電気的に接続して、これらを介して初期設定を行う。
【０１０４】
・図１０に示す変形例の処理を図３に示す切替処理に追加することもできる。すなわち、図３のステップＳ１３およびステップＳ１５の後、ステップＳ５１〜Ｓ５３までの処理を実行し、ステップＳ１６の後、前述した図１０に示す変形例の処理を行う。
【０１０５】
・各実施形態の切替処理において、図３に示すステップＳ１２およびステップＳ１４の処理順序を入れ替えることもできる。この場合、例えば、制御装置７０は、ステップＳ１２において人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ以上か否かを判断し、人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ以上のときはステップＳ１３に移る。またステップＳ１２において人力駆動力Ｔが所定値ＴＸ未満のとき、ステップＳ１４において第１回転数ＮＡが第２回転数ＮＢ以上であるか否かを判断する。ステップＳ１４において第１回転数ＮＡが第２回転数ＮＢ以上であると判断すると、ステップＳ１５に移り、第１回転数ＮＡを選択値Ｎに設定する。ステップＳ１４において第１回転数ＮＡが第２回転数ＮＢ未満であると判断すると、ステップＳ１６に移り第２回転数ＮＢを選択値Ｎに設定する。
【０１０６】
・各実施形態の第１検出装置２６の磁石５２Ａをペダル４４に取り付けることもできる。
・各実施形態の第１検出装置２６の第１検出部５４をクランク３２に取り付け、磁石５２Ａ，５２Ｂをフレーム１２に取り付けることもできる。この場合には、第１検出部５４は無線通信によって第１信号Ｓ１を制御装置７０に伝送する。
【０１０７】
・各実施形態の第１検出装置２６の素子５６Ａ，５６Ｂの出力を制御装置７０に直接入力してもよく、または、素子５６Ａ，５６Ｂの出力を増幅したうえで制御装置７０に入力することもできる。この場合、制御装置７０は、第１回転数演算部５８の機能を有し、第１回転数ＮＡは、制御装置７０が演算する。
【０１０８】
・各実施形態の第１検出装置２６の素子５６Ａをクランク軸４０まわりに取り付けられる回転角度センサにすることもできる。
・各実施形態の第１検出装置２６の素子５６Ａ，５６Ａおよび第２検出装置２８の素子６４の少なくとも一方を、光学センサにより構成することもできる。
【０１０９】
・各実施形態の第２検出装置２８を後側の車輪である後輪１８に取り付け、磁石６０をフレーム１２に取り付けて、後輪１８の回転を検出するように変更できる。この場合には、第２検出部６２は無線通信によって第１信号Ｓ１を制御装置７０に伝送する。
【０１１０】
・各実施形態の第２検出装置２８の素子６４の出力を制御装置７０に直接入力してもよく、または、素子６４の出力を増幅したうえで制御装置７０に入力することもできる。この場合、制御装置７０は、車速演算部６６の機能を有し、制御装置７０が第２回転数ＮＢを演算する。
【０１１１】
・各実施形態の第２検出装置２８の磁石６０と素子６４に変えて、ハブダイナモを用いることもできる。ハブダイナモは、例えば、前輪１６の所定の回転角度ごとに周期的な信号またはパルス信号を車速演算部６６に出力する。
【０１１２】
・各実施形態の第２検出装置２８をＧＰＳ（Global Positioning System）受信機により構成することもできる。この場合、第２検出装置２８または制御装置７０は、自転車１０の単位時間あたりの移動距離、前輪１６の周長Ｌに関する情報、および、そのときの変速比γに基づいて第２回転数ＮＢを演算する。
【０１１３】
・各実施形態の第２検出部６２が検出できる前輪１６の最小角度を第１検出部５４が検出できるクランク３２の最小角度以下にすることもできる。この場合、例えば、第１検出部５４は、磁石５２Ｂおよび素子５６Ｂを含まず、クランク１回転に１回だけ磁石５２Ａの位置を検出する構成を有し、第２検出部６２はハブダイナモを含んで構成される。この変形例においては、第２検出部６２出力に応じて演算される回転数の精度が、第１検出部５４の出力に応じて演算される回転数よりも高い。この場合、制御装置７０は、第２検出部６２出力に応じて演算された回転数を第１回転数ＮＡとし、第１検出部５４の出力に応じて演算される回転数を第２回転数ＮＢとして、前述した切替処理を行ってもよい。
【０１１４】
・各実施形態の制御装置７０にモータ制御部８２から出力される制御信号ＳＡが入力される記憶部を設け、記憶部に記憶された制御信号ＳＡに基づいて変速比γを検出することもできる。
【０１１５】
・各実施形態の変速装置２４を電動の外装変速装置に変更することもできる。電動の外装変速装置は、フロント外装変速機およびリア外装変速機を含んでいてもよい。また、変速装置２４をクランク軸４０に取り付けられるものに変更することもできる。要するに、制御装置７０により変速比γを変更することのできる変速装置であれば、いずれの変速装置を採用することもできる。
【符号の説明】
【０１１６】
１０  自転車
１６  前輪（車輪）
３０  駆動力センサ
３２  クランク
５０  変速機
５４  第１検出部
６２  第２検出部
７０  制御装置
【図１】
0006416699.tif 000004
【図２】
0006416699.tif 000005
【図３】
0006416699.tif 000006
【図４】
0006416699.tif 000007
【図５】
0006416699.tif 000008
【図６】
0006416699.tif 000009
【図７】
0006416699.tif 000010
【図８】
0006416699.tif 000011
【図９】
0006416699.tif 000012
【図１０】
0006416699.tif 000013