(57)【要約】【課題】仮想的なサイクリングを楽しむことができるバーチャルサイクリング装置および電動アシスト自転車を提供する。【解決手段】ユーザーが電動アシスト自転車１１０のペダルを踏んで専用台１２０上で走行すると、走行情報生成手段で生成された走行情報に対応した表示情報が表示情報生成手段で生成されモニタ装置１３０に供給されることにより該モニタ装置１３０で表示される。また、走行情報生成手段で生成された走行情報に対応した負荷制御情報が負荷制御情報で生成され負荷制御手段に供給されることにより、電動アシスト自転車１１０のペダルに負荷が掛かる。これにより、電動アシスト自転車１１０の走行動作に応じて画像をモニタ装置１３０に表示させるとともに、電動アシスト自転車１１０のペダルに掛かる負荷を変化させることができ、仮想的なサイクリングをユーザーに体験させることができる。【選択図】        図１
2005021391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷制御情報に基づいてペダルにかかる負荷を制御する負荷制御手段と、走行動作に関わる走行情報を生成する走行情報生成手段とを有する電動アシスト自転車と、
前記電動アシスト自転車の前輪および後輪を回転可能に支持する専用台と、
前記走行情報生成手段で生成された前記走行情報に対応して表示情報を生成する表示情報生成手段と、
前記走行情報生成手段で生成された前記走行情報に対応して前記負荷制御情報を生成し該負荷制御情報を前記負荷制御手段に供給する負荷制御情報生成手段と、
前記電動アシスト自転車の前方に配置され、前記表示情報生成手段で生成された前記表示情報に基づいて表示を行なう表示手段と、
を備えることを特徴とするバーチャルサイクリング装置。
【請求項２】
前記負荷制御手段は、前輪軸および後輪軸の一方にアシスト力を付与するアシスト駆動手段と、前記アシスト駆動手段に電源を供給するとともに、前記アシスト駆動手段に生じる回生電力を蓄積する電源部と、前記アシスト駆動手段によるアシスト動作と回生動作とを制御するアシスト制御手段とを有し、前記負荷制御手段によるペダルにかかる負荷の制御は、前記アシスト駆動手段によるアシスト比率の制御および回生ブレーキ制御の少なくとも一方によってなされることを特徴とする請求項１記載のバーチャルサイクリング装置。
【請求項３】
前記負荷制御手段は、後輪軸の変速ギア比率を切り替える変速手段と、前輪軸にアシスト力を付与するアシスト駆動手段と、前記アシスト駆動手段に電源を供給するとともに、前記アシスト駆動手段に生じる回生電力を蓄積する電源部と、前記アシスト駆動手段によるアシスト動作と回生動作とを制御するアシスト制御手段とをさらに有し、前記負荷制御手段によるペダルにかかる負荷の制御は、前記アシスト駆動手段によるアシスト比率の制御および回生ブレーキ制御の少なくとも一方と、前記変速手段による前記変速ギア比率の制御との組み合わせによってなされることを特徴とする請求項１記載のバーチャルサイクリング装置。
【請求項４】
前記走行情報生成手段は、前記電動アシスト自転車の走行速度を前記走行情報として検出する手段、前記電動アシスト自転車の走行距離を前記走行情報として検出する手段、前記電動アシスト自転車の前後方向の傾斜を前記走行情報として検出する手段、前記電動アシスト自転車の左右方向の傾斜を前記走行情報として検出する手段の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１記載のバーチャルサイクリング装置。
【請求項５】
前記表示情報生成手段は、路面および景色の画像を表す画像データを前記電動アシスト自転車の走行距離と関連付けて記憶しており、前記走行情報は前記電動アシスト自転車の走行距離を含み、前記表示情報生成手段による前記表示情報の生成は、前記走行情報に含まれる前記走行距離に応じて前記画像データを読み出すことでなされることを特徴とする請求項１記載のバーチャルサイクリング装置。
【請求項６】
前記走行情報は前記電動アシスト自転車の走行速度、前後方向の傾斜、左右方向の傾斜の少なくとも１つを含み、前記表示情報生成手段は、前記走行速度、前後方向の傾斜、左右方向の傾斜の少なくとも１つに応じて前記画像データを画像処理することを特徴とする請求項５記載のバーチャルサイクリング装置。
【請求項７】
前記負荷制御情報生成手段は、前記電動アシスト自転車が走行する際の路面の状態を示す路面データを走行距離と関連付けて記憶しており、前記走行情報は走行距離を含み、前記負荷制御情報生成手段による前記負荷制御情報の生成は、前記走行情報に含まれる走行距離に応じて前記路面データを読み出し、該路面データに基づいてなされることを特徴とする請求項１記載のバーチャルサイクリング装置。
【請求項８】
前記表示情報生成手段によって生成される表示情報は、前記走行情報の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項１記載のバーチャルサイクリング装置。
【請求項９】
負荷制御情報に基づいてペダルにかかる負荷を制御する負荷制御手段と、
走行動作に関わる走行情報を生成する走行情報生成手段と
を有することを特徴とする電動アシスト自転車。
【請求項１０】
前記負荷制御手段は、前輪軸および後輪軸の一方にアシスト力を付与するアシスト駆動手段と、前記アシスト駆動手段に電源を供給するとともに、前記アシスト駆動手段に生じる回生電力を蓄積する電源部と、前記アシスト駆動手段によるアシスト動作と回生動作とを制御するアシスト制御手段とを有し、前記負荷制御手段によるペダルにかかる負荷の制御は、前記アシスト駆動手段によるアシスト比率の制御および回生ブレーキ制御の少なくとも一方によってなされることを特徴とする請求項９記載の電動アシスト自転車。
【請求項１１】
前記負荷制御手段は、後輪軸の変速ギア比率を切り替える変速手段と、前輪軸にアシスト力を付与するアシスト駆動手段と、前記アシスト駆動手段に電源を供給するとともに、前記アシスト駆動手段に生じる回生電力を蓄積する電源部と、前記アシスト駆動手段によるアシスト動作と回生動作とを制御するアシスト制御手段とをさらに有し、前記負荷制御手段によるペダルにかかる負荷の制御は、前記アシスト駆動手段によるアシスト比率の制御および回生ブレーキ制御の少なくとも一方と、前記変速手段による前記変速ギア比率の制御との組み合わせによってなされることを特徴とする請求項９記載の電動アシスト自転車。
【請求項１２】
前記走行情報生成手段は、前記電動アシスト自転車の走行速度を前記走行情報として検出する手段、前記電動アシスト自転車の走行距離を前記走行情報として検出する手段、前記電動アシスト自転車の前後方向の傾斜を前記走行情報として検出する手段、前記電動アシスト自転車の左右方向の傾斜を前記走行情報として検出する手段の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項９記載の電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮想的なサイクリングを行なうバーチャルサイクリング装置およびこのようなバーチャルサイクリング装置に用いられ電動アシスト自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人が搭乗可能な模擬的な自動二輪車と、該自動二輪車に搭乗した使用者の運転操作に対応して変化する画像をユーザーの前方に映し出すようにしたシミュレーション装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２５３７００号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自転車のペダルを踏んで該自転車を走行させつつ、自転車の前方に画像を表示させつつペダルの負荷を変化させることにより、仮想的なサイクリングを行なえるようにした技術は出願人の知る限り見当たらない。
そこで本発明の目的は、仮想的なサイクリングを楽しむことができるバーチャルサイクリング装置およびこのようなバーチャルサイクリング装置に好適な電動アシスト自転車を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のバーチャルサイクリング装置は前記目的を達成するため、負荷制御情報に基づいてペダルにかかる負荷を制御する負荷制御手段と、走行動作に関わる走行情報を生成する走行情報生成手段とを有する電動アシスト自転車と、前記電動アシスト自転車の前輪および後輪を回転可能に支持する専用台と、前記走行情報生成手段で生成された前記走行情報に対応して表示情報を生成する表示情報生成手段と、前記走行情報生成手段で生成された前記走行情報に対応して前記負荷制御情報を生成し該負荷制御情報を前記負荷制御手段に供給する負荷制御情報生成手段と、前記電動アシスト自転車の前方に配置され、前記表示情報生成手段で生成された前記表示情報に基づいて表示を行なう表示手段とを備えることを特徴とする。
そのため、ユーザーが電動アシスト自転車のペダルを踏んで専用台上で走行すると、走行情報生成手段で生成された走行情報に対応した表示情報が表示情報生成手段で生成され表示手段に供給されることにより該表示手段で表示される。また、走行情報生成手段で生成された走行情報に対応した負荷制御情報が負荷制御情報で生成され負荷制御手段に供給されることにより、電動アシスト自転車のペダルに負荷が掛かる。これにより、電動アシスト自転車の走行動作に応じて画像を表示手段に表示させるとともに、電動アシスト自転車のペダルに掛かる負荷を変化させることができ、仮想的なサイクリングをユーザーに体験させることができる。
【０００６】
また、本発明の電動アシスト自転車は、負荷制御情報に基づいてペダルにかかる負荷を制御する負荷制御手段と、走行動作に関わる走行情報を生成する走行情報生成手段とを有することを特徴とする。
そのため、ユーザーが電動アシスト自転車のペダルを踏んで走行すると、走行情報生成手段で生成された走行情報を外部装置に出力できるので、外部装置が走行情報に対応した動作を行なうことができる。また、外部装置で負荷制御情報を生成し負荷制御手段に供給することにより、電動アシスト自転車のペダルに負荷を掛けることができる。これにより、電動アシスト自転車の走行動作に応じて外部装置側で所定の動作を行なわせるとともに、電動アシスト自転車のペダルに掛かる負荷を変化させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるバーチャルサイクリング装置および電動アシスト自転車の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態例によるバーチャルサイクリング装置の外観を示す側面図、図２は電動アシスト自転車の外観を示す側面図である。
図１に示すように、バーチャルサイクリング装置１００は、電動アシスト自転車１１０と、該電動アシスト自転車１１０が設置される専用台１２０と、画像を表示するモニタ装置１３０と、電動アシスト自転車１１０およびモニタ装置１３０との間で情報をやりとりしてこれらの動作を制御する制御装置１４０とを備えている。
【０００８】
図２に示すように、本例の電動アシスト自転車１１０は、折り畳み構造のものであり、メインパイプ１と、前輪部２を支持したフロントフォーク８と、後輪部３を支持したリヤフォーク９と、シート５を支持したシートポスト１０と、ハンドル６を支持したスピンドル１１と、スピンドル１１を挿通支持したヘッドパイプ１２と、ペダル部１３と、電池ユニット１４等を有している。
【０００９】
そして、図２では図示を省略しているが、本例の電動アシスト自転車の各部には本例の制御を行うための以下のような各種部材が設けられている。
まず、メインパイプ１には、本例の電動アシスト自転車の状態を管理し、各種の制御を行うためのビークルコントローラが設けられている。また、メインパイプ１の折り畳み構造部には、折り畳みスイッチが設けられており、車体が折り畳まれたことを検出することによって折り畳み時にはモータ等の駆動を禁止し、安全を確保するようになっている。
また、ペダル部１３には、ペダルクランク１３Ａの周辺にトルクセンサ、クランク周波数発生器（ＦＧ）が設けられ、ペダルクランク１３Ａに発生するトルクの検出や回転数の検出を行うようになっている。
【００１０】
また、ハンドル６の中央部には、ＬＣＤ等による表示部、キー入力用の操作部、及びそれらを制御する表示コントローラを含む表示部ユニット４０が設けられ、ユーザーに各種表示を提供するとともに、キー入力による各種モード設定や選択等を行えるようになっている。
また、ヘッドパイプ１２には図示しない電源キーの操作によって電池ユニット１４の電源オン、オフを切り替えるキースイッチが設けられている。
また、前輪部２には、アシスト駆動用のモータと、このモータの駆動を制御するモータドライバと、このモータドライバを制御するモータコントローラが設けられている。
また、後輪部３には、自動変速ユニットが設けられ、ビークルコントローラからのギアポジションの制御によって変速比率の切り替え動作を行う。本例では、変速比率は４段階（１速乃至４速）に切り替えることができるように構成されている。
さらに、図１では省略しているが、車体の前方部にはヘッドライト等が設けられており、後方部にはリアライトやウインカーランプ等が設けられているものとする。
【００１１】
図３は図１に示す電動アシスト自転車の制御系を示すブロック図である。
図示のように、本例の電動アシスト自転車は、ビークルコントローラユニット３０、表示部ユニット４０、モータユニット５０、電池ユニット１４の主要な４つのユニットを有している。
ビークルコントローラユニット３０は、アシスト制御等の各種制御を行う上位コントローラとしてのビークルコントローラ３１と、ユーザーが電源キーによって電源のオン・オフを行うキースイッチ３２と、自転車が折り畳まれたことを検出する折り畳みスイッチ３３と、自動変速を行う自動変速ユニット３４と、ペダル部１３で生じるトルクを検出するトルクセンサ３５と、ペダル部１３の回転数を検出するクランクＦＧ３６と、振動センサ３７と、加速度センサ３８とを有する。
トルクセンサ３５には、例えば磁歪素子とソレノイド等を組み合わせた方式ものや磁気ヘッドを用いた方式の非接触型センサを用いることができる。
また、クランクＦＧ３６には、ロータリエンコーダを用いた光学式のものを用いることができ、位相のずれた２つのロータリエンコーダからのパルスを２相カウンタでカウントし、その値から回転数（回転角度）を得るとともに、２相のパルスの位相差から回転方向を検出することができる。
また、振動センサ３７は、電動アシスト自転車１００に加わる振動を検出するように構成されている。
また、加速度センサ３８は、電動アシスト自転車１００の前後方向（進行方向）、すなわちＸ軸方向の加速度を検出することにより電動アシスト自転車１００の前後方向の傾斜を検出する加速度センサと、電動アシスト自転車１００の左右方向（進行方向と直交する方向）の加速度、すなわちＹ軸方向の加速度を検出することにより電動アシスト自転車１００の左右方向の傾斜を検出する加速度センサとから構成されている。
【００１２】
また、表示部ユニット４０は、ＬＣＤ等の表示部４１と、各種操作キーよりなる操作スイッチ４２と、これらの制御を行う表示コントローラ４３とを有している。そして、表示部ユニット４０の操作スイッチ４２からの入力によって、自転車のモードをさまざまに変えることが可能である。また、自転車の速度や電池の残量などのさまざまな情報を表示部４１に表示することができる。
また、表示部ユニット４０の操作スイッチ４２には、モード選択等を行うためのキーとして、左キー４２１、右キー４２２、決定キー４２３、モードキー４２４を含むものである。ここでは、モードキー４２４の押下によって表示画面が順次切り替わり、選択用の画面で左キー４２１及び右キー４２２によって選択肢を選び、決定キー４２３によって確定する。
【００１３】
また、モータユニット５０は、前輪部２のアシスト駆動を行うダイレクトドライブ型のモータ５１と、このモータ５１の駆動を制御するモータドライバ５２と、このモータドライバ５２を制御するモータコントローラ５３とを有し、ビークルコントローラ３１からの指示で、後述するようにアシストトルクの制御、力行・回生の切替、回生電流の制御（回生ブレーキ動作）を行なうように構成されている。
また、電池ユニット１４は、例えば大容量リチウムイオン電池等による充電池部と、この充電池部の充放電を制御する電源コントローラとを有し、モータユニット５０への電流供給及びモータユニット５０からの回生充電を行うことができる。
【００１４】
また、図３に示すように、ビークルコントローラユニット３０と表示部ユニット４０がＲＳ２３２Ｃドライバ６１、６２によって信号のやりとりを行なっており、ビークルコントローラユニット３０とモータユニット５０がＲＳ４２２ドライバ６３、６４によって信号のやりとりを行っており、表示部ユニット４０と制御装置１４０がＲＳ２３２Ｃドライバ６５によって信号のやりとりを行なっている。
【００１５】
ビークルコントローラユニット３０において、ビークルコントローラ３１は、アンプ３１１を通して自動変速ユニット３４の信号を取り込み、モータドライバ３１２を通して自動変速ユニット３４内のモータを駆動することにより、変速ギア比率（ギア値）の制御を行う。
また、ビークルコントローラ３１は、トルクセンサ３５によりペダル部１３からの踏力を検出して、アシスト比率を乗じてアシスト力を求め、このアシスト力をモータユニット５０にシリアル通信ラインによって送出することにより、モータ５１によるアシストトルクの制御を行なう。
例えば、アシスト比率が＋０．５ならば踏力の０．５倍のアシスト力が発生することになり、アシスト比率が＋１．０ならば踏力と同じアシスト力が発生することになる。なお、アシスト比率は負の値に設定することもでき、この場合には踏力を減じる方向のアシスト力、言い換えれば負荷が発生することになる。
【００１６】
図４は図２に示した構成のうち回生ブレーキ動作を実現するための構成をやや詳細に示すブロック図である。
図示のように、モータドライバ５２とモータコントローラ５３との間には、回生電流量を算出するための回生電流計算部５４が設けられている。
モータコントローラ５３は、ビークルコントローラ３１からの指示に基づいて回生電流計算部５４に電流指令値を出力するものであり、モータコントローラ５３からの回生量（回生比率）に対応する回生電流指令値を回生電流計算部５４に出力し、その指令値に対応する回生電流値を回生電流計算部５４で算出してモータドライバ５２に出力する。
モータドライバ５２は、モータ５１と電池ユニット（バッテリ）１４との間で電流を制御し、アシスト駆動時にはモータ５１に駆動電流を供給し、回生時にはモータ５１からバッテリ１４に回生電流を供給する。そして、このモータドライバ５２によって自転車の走行時にアシスト電流と逆方向の回生電流が流れるように制御し、モータ５１による回生ブレーキをかけ、負荷をかけることが可能である。
このように、回生電流が発生すると回生ブレーキが動作する。したがって、回生電流が０であれば回生ブレーキが働かない力行状態となる。
つまり、ビークルコントローラ３１からの指示に基づいてモータコントローラ５３が回生電流計算部５４に出力する電流指令値を０とすれば回生ブレーキによる負荷が掛からない力行状態となり、電池ユニット１４への充電動作が行なわれない。また、ビークルコントローラ３１からの指示に基づいてモータコントローラ５３が回生電流計算部５４に出力する電流指令値を０より大きな値とすれば回生状態となり、電池ユニット１４への充電動作が行なわれる。このようにしてビークルコントローラ３１は力行・回生の切替を行なう。
また、回生時には、ビークルコントローラ３１からの指示に基づいてモータコントローラ５３が回生電流計算部５４に出力する電流指令値を制御することで前記回生量（回生比率）を増減し、これにより回生ブレーキの強さ、すなわちペダルにかかる負荷を制御することができる
【００１７】
本例では、上述した変速ギア比率の制御、アシスト比率の制御、回生ブレーキ動作の制御（回生比率の制御）を組み合わせることによりユーザーの力行走行に負荷をかけるとともに、その負荷量を制御できるようになっている。
すなわち、変速ギア比率の制御は、複数段階のギア比率（本例では１速ないし４速の４段階）に制御することによって行なうことができる。アシスト比率の制御は、アシスト比率を正負にわたって複数段階の値に制御することができる。回生ブレーキ動作の制御は、回生比率を０％乃至１００％にわたって複数段階の値に制御することができる。
したがって、変速ギア比率をａ段階、アシスト比率をｂ段階、回生比率をｃ段階にわたって制御する場合には、これら３つの組み合わせによって（ａ・ｂ・ｃ）段階にわたって前記負荷量を制御することが可能となる。
なお、負荷量の制御は、変速ギア比率の制御、アシスト比率の制御、回生ブレーキ動作の制御の何れか１つの制御により、あるいは任意の２つの制御を組み合わせることによっても実現できることは勿論である。
【００１８】
また、ビークルコントローラユニット３０は、以下に示す各パラメータを生成し、各パラメータを出力情報として表示ユニット４０に送出するように構成されている。
表示ユニット４０は、電動アシスト自転車１００で通常の走行を行なう際の走行モードであるノーマルモードにおいては、ビークルコントローラユニット３０から受け取ったパラメータを表示部４１で表示するように構成されている。
また、電動アシスト自転車１００でバーチャルサイクリングを行なう際の走行モードであるＰＣモードにおいては、表示ユニット４０はいわゆるスルーモードとなり、ビークルコントローラユニット３０から制御装置１４０に下記のパラメータの一部を直接送出するとともに、制御装置１４０からビークルコントローラ１４０に下記のパラメータの一部が直接送出されるように構成されている。
なお、ＰＣモードで制御装置１４０に送出されるパラメータは走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度である。
以下、ビークルコントローラ３０で動作に供される各パラメータについて詳細に説明する。
（１）走行速度、総走行距離、トリップ走行距離
モータコントローラ５３からビークルコントローラ３１に対して、前輪２が所定の回転量（例えば２／３回転）回転するために要した時間が所定間隔（例えば５ｍｓｅｃ乃至２０ｍｓｅｃ）で供給される。ビークルコントローラ３１は、前記時間に基づいて走行速度（ｋｍ／ｈ）を算出し保持している。
モータコントローラ５３からビークルコントローラ３１に対して、前輪２の回転角度が所定間隔（例えば５ｍｓｅｃ乃至２０ｍｓｅｃ）で供給される。ビークルコントローラ３１は、前記回転角度に基づいて走行距離（ｍ）を算出し、総走行距離として積算して保持している。
また、ビークルコントローラ３１は、表示ユニット４０の操作キーの操作によってリセットされる走行距離も積算しており、リセットされてからの走行距離をトリップ走行距離として積算して保持している。
（２）総消費カロリー、トリップ消費カロリー
ビークルコントローラ３１は、トルクセンサ３５から得られるペダル踏力（Ｎｍ）とクランクＦＧ３６によって得られる回転角度（ｒａｄ）を乗算して仕事量を求め、それを消費カロリーに換算して総消費カロリーとして積算する。
また、ビークルコントローラ３１は、表示ユニット４０の操作キーの操作によってリセットされる消費カロリーも積算しており、リセットされてからの消費カロリーをトリップ消費カロリーとして積算して保持している。
（３）変速ギア比率、アシスト比率、回生比率
ビークルコントローラ３１は、変速ギア比率、アシスト比率、回生比率の制御を行なっているため、これらの値を保持している。
（４）走行モード
ビークルコントローラ３１は、電動アシスト自転車１００の走行モードとして、仮想的なサイクリングを行なうバーチャルサイクリングモードと、実際に道路上を走行する通常モードとを切り替えるように構成されている。
（５）振動、左折・右折角度、前後傾斜角度、減速
ビークルコントローラ３１は、振動センサ３７から得られる検出信号から振動の有無を示す情報を生成する。
ビークルコントローラ３１は、加速度センサ３８で検出された電動アシスト自転車１００の左右方向の傾斜により左折角度、右折角度を生成する。また、加速度センサ３８で検出された電動アシスト自転車１００の前後方向の傾斜により前後方向の傾斜角度を生成する。また、加速度センサ３８で検出された電動アシスト自転車１００の加速度により減速度合いを示す情報を生成する。
（６）バッテリー残量
ビークルコントローラ３１は、電池ユニット１４の電源コントローラから送信されるバッテリー残量情報を保持している。
（７）エラーステータス
バッテリーコントローラ３１は、該バッテリーコントローラ３１、モータコントローラ５３、バッテリ１４のエラーを検出すると、エラーステータスを発生し、表示コントローラ４３に送出するように構成されている。
【００１９】
図５は本例における表示ユニット４０の表示画面の遷移と操作キー配置を示す平面図である。
図５（Ａ）は、起動時の表示例を示しており、通常の走行時にもこのような表示を用いる。
図示のように、この表示画面には、走行モード表示７１、変速ギアレベル表示７２、各種ライトの点灯表示７３１（左ウインカー状態）、７３２（フロントリアライト状態）、７３３（右ウインカー状態）、７４（ストップライト状態）、速度表示７５、回生比率表示７６、アシスト比率表示７７、回生トルク状態表示７８、アシストトルク状態表示７９、傾斜角表示８０（本例では下りの傾斜角）、バッテリ状態表示８１等を表示している。なお、この他にも、走行距離等を適宜表示するような構成も可能である。
また、図５（Ａ）に示すように、画面の下側には、上述した左キー４２１、右キー４２２、決定キー４２３、モードキー４２４が設けられている。
【００２０】
図５（Ｂ）は表示モードの選択画面を示している。図示のように、通常の走行を表すノーマルモードと、バーチャルサイクリングを行うＰＣモードを選択するようになっている。この画面は、モードキー４２４を押下することによって表示され、左キー４２１と右キー４２２で選択するモードを選び（選ばれたモードは色枠等で表示される）、決定キー４２３で選択を確定する。
次に、図５（Ｃ）はＰＣモードの選択画面を示しており、本例ではＰＣモードを示す表示がなされるのみとなっている。
【００２１】
図６は専用台１２０を示す斜視図である。
図１、図６に示すように、専用台１２０は、自転車の前輪部２を前方から受け止める第１のローラ１２１と、後輪部３を前後両方から受け止める第２、第３のローラ１２２、１２３を左右一対のフレーム１２４に回転自在に結合したものである。
フレーム１２４は複数の脚片９５によってフロアＦ上に設置されるものであり、自転車の大きさに合わせて前後に伸縮可能に構成され、長さを調整して止め具１２６によって固定される。
各ローラ１２１、１２２、１２３は、自転車の前後輪の回転に合わせて回転可能に支持されており、互いにベルト１２７が架け渡され、安定的な支持状態を得るようになっている。
なお、専用台１２０は自転車を前後輪の回転に合わせて回転可能に安定して支持できるものであればよく、本例の構成に限定されるものではない。
【００２２】
図１に示すように、モニタ装置１３０は、自転車の前方に設置されている。
モニタ装置１３０は、ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイ１３１を高さ調整可能なスタンド１３２によって支持し、自転車に乗車したユーザーの前方に対向する状態で配置したものである。
モニタ装置１３０は、ケーブル１３３によって制御装置１４０と接続され、制御装置１４０から供給される画像信号に基づいて、図９乃至図１１に示すように画像、文字、数字などを表示するように構成されている。前記画像は動画および静止画を含むものである。
なお、モニタ装置１３０は、画像を表示できるものであればよく、例えばブラウン管やプロジェクタ装置（投影装置）を用いたものであってもよい。
【００２３】
制御装置１４０は、例えばパーソナルコンピュータなどによって構成されており入力装置として不図示のキーボードやマウスを備え、出力装置としてモニタ装置１３０を使用するようになっている。制御装置１４０は、アプリケーションプログラムとしてのバーチャルサイクリング用プログラムを実行することにより、機能的には図７に示す手段を構成している。
図７に示すように、制御装置１４０は、路面データ記憶手段１４１、画像データ記憶手段１４２、自転車用インターフェース手段１４３、モニタ装置用インターフェース手段１４４、制御手段１４５を備えている。
路面データ記憶手段１４１は、自転車が走行する路面に関わる種々の路面データを該路面の走行距離に関連付けてテーブル形式で記憶するものであり、前記路面データは前記走行距離に対応して変化するように設定されている。前記路面データは、例えば路面傾斜角（前後方向の傾斜角度）、路面状態（土、アスファルト、砂利など）、風（方向、強さ）を含んでいる。
画像データ記憶手段１４２は、自転車が走行する路面および景色を表す画像データを該路面の走行距離に関連付けてテーブル形式で記憶するものであり、前記画像データは前記走行距離に対応して変化するように設定されている。
自転車用インターフェース手段１４３は、表示ユニット４０を介してビークルコントローラ３１と情報を授受するものである。ＰＣモードでビークルコントローラ３１から自転車用インターフェース手段１４３に送出される情報は、前述したパラメータのうちの総走行距離、走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度、総消費カロリーである。また、ＰＣモードで自転車用インターフェース手段１４３からビークルコントローラ３１に送出される情報は、前述した走行モードと、前述したパラメータのうちの変速ギア比率、アシスト比率、回生比率である。
また、自転車用インターフェース手段１４３と表示ユニット４０はＲＳ２３２Ｃのシリアル通信で定期的に情報をやり取りするように構成され、例えば１００ｍｓｅｃのインターバルで、自転車用インターフェース手段１４３から表示ユニット４０に情報が送信されるとともに、表示ユニット４０から自転車用インターフェース手段１４３に情報が送信されるようになっている。
モニタ装置用インターフェース手段１４４は、モニタ装置１３０に情報を送出するものである。モニタ装置１３０に送出される情報は、画像データ記憶手段１４２から読み出された画像データである。
制御手段１４５は、ビークルコントローラ３１から送出された総走行距離に対応した路面データを路面データ記憶手段１４１から読み出して、ビークルコントローラ３１へ送出するように構成されている。
また、制御手段１４５は、ビークルコントローラ３１から送出された総走行距離に対応した画像データを、画像データ記憶手段１４２から読み出し、該読み出した画像データを、ビークルコントローラ３１から送出された走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度に応じて変化（変形）させてモニタ装置１３０へ送出するように構成されている。また、制御手段１４５は、ビークルコントローラ３１から送出された走行速度、消費カロリーもモニタ装置１３０へ送出するように構成されている。
なお、本実施の形態においては、変速ギア比率、アシスト比率、回生比率によって特許請求の範囲の負荷制御情報が構成され、総走行距離、走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度によって特許請求の範囲の走行情報が構成され、画像データ、走行速度、消費カロリーによって特許請求の範囲の表示情報が構成されている。
また、ビークルコントローラ３１、クランクＦＧ３６、振動センサ３７、加速度センサ３８、２相カウンタ３１３によって特許請求の範囲の走行情報生成手段が構成されている。また、ビークルコントローラ３１、モータ５１、モータドライバ１５、モータコントローラ５３によって特許請求の範囲の負荷制御手段が構成されている。
また、画像データ記憶手段１４２、制御手段１４５によって特許請求の範囲の表示情報生成手段が構成され、路面データ記憶手段１４１、制御手段１４５によって特許請求の範囲の負荷制御情報生成手段が構成されている。
また、モニタ装置１３０によって特許請求の範囲の表示手段が構成されている。
【００２４】
次に、以上のように構成されたバーチャルサイクリング装置１００の動作について図８のフローチャートを参照して説明する。
予め、電動アシスト自転車１００、モニタ装置１３０、制御装置１４０は、ケーブルによって接続され電源が投入されているものとする。
まず、制御装置１４０上でバーチャルサイクリング用のアプリケーションプログラムを起動させると、制御装置１４０からビークルコントローラ３１に対して走行モードをＰＣモードに設定するための命令が送信される。
ユーザーが電動アシスト自転車１００に乗って専用台１２０の上でペダルを踏んで走行を開始すると前後車輪が専用台１２０に支持された状態で回転し走行状態となり、ビークルコントローラ３１から制御装置１４０に総走行距離、走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度、消費カロリーが送出される（ステップＳ１０）。
制御手段１４５は、受信した総走行距離に基づいて画像データ記憶手段１４２から画像データを読み出しモニタ装置１４０に送出するとともに、受信した走行速度および消費カロリーもモニタ装置１４０に送出する（ステップＳ１２）。
更に詳しく説明すると、制御手段１４５は、ビークルコントローラ３１から受信した左折・右折角度（左右傾斜）の変化、前後傾斜角度の変化、走行速度の変化に対応した画像がモニタ装置１４０で表示されるように画像データ記憶手段１４２から読み出した画像データに対して画面変化（画像処理）を施している（ステップＳ１２１乃至Ｓ１２５）。これにより、図９乃至図１１に示すように、モニタ装置１３０には、道路や景色の画像Ｍ、走行速度Ｖおよび消費カロリーＣが表示される。
そして、制御手段１４５は、受信した総走行距離に基づいて路面データ記憶手段１４１から路面データを読み出し（ステップＳ１４）、該路面データに対応した負荷がアシスト自転車１００のペダルに掛かるような設定値（変速ギア比率、アシスト比率、回生比率）を生成し、これらの設定値をビークルコントローラ３１に送出する（ステップＳ１６）。
そして、制御手段１４５はバーチャルサイクリング動作が終了か否かを判定し、終了でなければステップＳ１０に移行して同様の処理を繰り返す（ステップＳ１８）。バーチャルサイクリング動作の終了判定は、例えば表示ユニット４０の各操作キーの操作によって制御手段１４５に送出される終了指示の有無、路面データ１４１の読み出し状況（最後まで読み出されたか）などによってなされる。
【００２５】
以上説明したように本実施の形態によれば、電動アシスト自転車１１０の走行動作に応じてモニタ装置１３０に路面や景色などの画像が表示されるとともに、電動アシスト自転車１１０のペダルに掛かる負荷が変化するので、例えば上り坂あるいは下り坂となっている路面を走行しているかのような疑似体験をユーザーに与えることができる。したがって、バーチャルサイクリング装置１００を室内などに設置することにより、ユーザーは天候や夜間などの環境に関わらず安全に適切な運動を楽しむことができる。
また、バーチャルサイクリング装置専用の自転車を用意する必要がなく、路面を走行できる電動アシスト自転車１１０を用いるので、バーチャルサイクリング装置のコストを低減する上で有利となる。
また、本実施の形態では、変速ギア比率、アシスト比率、回生比率を組み合わせることによって、ユーザーの力行走行に負荷をかけるとともに、その負荷量を制御できるようにしたので、負荷量の制御を木目細かく行なうことができる点で有利となる。ただし、負荷量の制御を、変速ギア比率、アシスト比率、回生比率の何れか１つの制御によって、あるいは、任意の２つの制御を組み合わせることによって実現した場合であっても、負荷量の制御を適切に行なう上では十分である。
また、モニタ装置１３０に表示する路面や景色の画像データを前後方向の傾斜、左右方向の傾斜、走行速度などに応じて画像処理したので、ユーザーが視認する画像を自然でリアルなものとする上で有利となる。
また、電動アシスト自転車が走行する際の路面の状態を示す路面データに基づいてペダルに掛かる負荷を制御するようにしたので、ユーザーが走行中に体験する路面の状態や路面の傾斜、あるいは風の強さや向きなどを再現する上で有利となる。
また、モニタ装置１３０に走行速度や消費カロリーを表示することにより、ユーザーが自分の運動量や運動の強さを確認することができ、適切な運動を行なう上で有利となる。
なお、モニタ装置１３０に表示する情報は、本例に限定されるものではなく、前記走行情報に含まれる任意の情報や、前記負荷制御情報としての変速ギア比率、アシスト比率、回生比率などのうちの任意の情報であってよく、これらの情報を表示することによりユーザーは電動アシスト自転車１１０の走行状態を把握する上で有利となる。
また、モニタ装置１３０に、テレビ放送、ビデオテープやＤＶＤなどの任意の画像を表示させることにより、サイクリング中のユーザーを飽きさせないようにしてもよいことは勿論である。
【００２６】
本実施の形態では、自転車で路面を走行することを疑似体験する例について説明したが、画像データ記憶手段１４２に記憶させておく画像データを以下のように変更することにより種々のゲームを行なうことが可能となる。
（１）レースゲーム
画像データとして、実際の自転車レースなどのコースの画像、競争する他の自転車や選手の画像を用いる。このような画像データに基づいた画像をモニタ装置１３０に表示させ、スタートの合図とともに走行を開始し、ゴールすることにより、レースを擬似体験できる。
（２）タイムトライアルゲーム
画像データとして、実際の自転車レースなどのコースの画像を用いる。このような画像データに基づいた画像をモニタ装置１３０に表示させ、スタートからゴールまでのタイムを競うことにより、タイムトライアルを行なうことができる。この場合には、レースの場合と異なり競争する他の自転車や選手の画像をモニタ装置１３０に表示させないことによりユーザー単独によるタイムトライアルを疑似体験することができる。
（３）迷路探索ゲーム
画像データとして、スタートからゴールまでが迷路となっているコースの画像を用いる。このような画像データに基づいた画像をモニタ装置１３０に表示させ、ゴールするまでの時間を競う迷路探索を擬似体験できる。
【００２７】
また、バーチャルサイクリング装置１００において、上述した複数のゲームを任意に選択して行なうように構成することもできる。
図１２は第２の実施の形態のバーチャルサイクリング装置１００の制御装置４０のブロック図、図１３は第２の実施の形態のバーチャルサイクリング装置１００の動作フローチャートである。なお、図１２において図７と同一部分には同一の符号を付して説明する。
本例の制御装置１４０には予めゲーム１、ゲーム２を行なうためのアプリケーションプログラムが格納されているものとする。
図１２に示すように、制御装置４０は、図７における路面データ記憶手段１４１の代りに負荷制御情報記憶手段１４６が設けられ、画像データ記憶手段１４２の代りにゲーム用画像データ記憶手段１４７が設けられている。
負荷制御情報記憶手段１４６には、総走行距離、走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度に対応して負荷制御情報としての変速ギア比率、アシスト比率、回生比率がテーブル形式で格納されている。
ゲーム用画像データ記憶手段１４７には、総走行距離、走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度に対応してモニタ装置１４０に表示させるべき画像データがテーブル形式で格納されている。
図１３に示すように、まず、制御装置１４０上で前記アプリケーションプログラムを起動させると、制御装置１４０からビークルコントローラ３１に対して走行モードをＰＣモードに設定するための命令が送信され、モニタ装置１３０にはゲーム１とゲーム２の選択を促すメニュー画面が表示される。ユーザーがキーボードを用いてゲーム１、ゲーム２の何れかを選択する操作を行なう（ステップＳ２０）。
制御手段１４５は、ステップＳ２０でゲーム１が選択された場合にはゲーム１に対応する画面データをモニタ装置１３０に表示させ（ステップＳ２２、Ｓ２４）、ステップＳ２０でゲーム２が選択された場合にはゲーム２に対応する画面データをモニタ装置１３０に表示させる（ステップＳ２６、Ｓ２８）。
ユーザーが電動アシスト自転車１００に乗って専用台１２０の上でペダルを踏んで走行を開始すると前後車輪が専用台１２０に支持された状態で回転し走行状態となり、ビークルコントローラ３１から制御装置１４０に総走行距離、走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度が送出される（ステップＳ３０）。
制御手段１４５は、受信した総走行距離、走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度に基づいてモニタ装置１４０に表示させる画像を変更させる必要があるか否かを判定し（ステップＳ３２）、その必要があればゲーム用画像データ記憶手段１４６から画像データを読み出してモニタ装置１４０に送出し画像を表示させる（ステップＳ３４）。これによりモニタ装置１４０に表示される画像が変化する。
また、ステップＳ３２にて画面変更が不要であると判定された場合にはペダルの負荷を変更させる必要があるか否かを判定し（ステップＳ３６）、その必要があれば負荷制御情報記憶手段１４７から負荷制御情報を読み出してビークルコントローラ３１に送出する（ステップＳ３８）。これにより、ペダルに掛かる負荷が変化する。
そして、制御手段１４５はステップＳ３４、Ｓ３８の終了後、および、ステップＳ３６で負荷の変更が不要と判定された場合には、ゲームが終了か否かを判定し、終了でなければステップＳ３０に移行して同様の処理を繰り返す（ステップＳ４０）。ゲーム動作の終了判定は、例えば表示ユニット４０の各操作キーの操作によって制御手段１４５に送出される終了指示の有無によってなされる。
【００２８】
このような第２の実施の形態によれば、電動アシスト自転車１１０の走行動作に応じてモニタ装置１３０にゲームに対応した画像が表示されるとともに、電動アシスト自転車１１０のペダルに掛かる負荷が変化するので、電動アシスト自転車を用いた新規のゲームを提供することができる。
なお、本実施の形態では、２つのゲームを切り替えて行なうようにしたが、１つのゲームのみを行なうようにしても、あるいは、３つ以上のゲームを切り替えて行なうようにしてもよいことは無論である。
【００２９】
次に第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は電動アシスト自転車を用いて例えば楽器のような音を発生させるゲームを行なうものである。
図１４は第３の実施の形態のバーチャルサイクリング装置の要部を示すブロック図である。なお、図１４において図３と同様または同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１４に示すように、第３の実施の形態は、制御装置１４０が音声発生手段１４８を有し、制御装置１４０に音声発生手段１４８から出力される音声を出力する左右のスピーカ１５０が接続されている点が第１、第２の実施の形態と異なっている。
音声発生手段１４８は、電動アシスト自転車から送出される走行情報、すなわち総走行距離、走行速度、左折・右折角度、前後傾斜角度の少なくとも１つに対応した音声を制御装置を用いて発生させるように構成されている。
音声発生手段１４８は、前記走行情報に関連付けて音データを格納する音データ記憶手段と、前記音データに対応した音声信号を生成する音声生成手段を有している。例えば、前記音データ記憶手段は、制御装置１４０を構成するパーソナルコンピュータのメモリや主記憶装置で構成され、音声生成手段は、前記パーソナルコンピュータに組み込まれるサウンドカードで構成されている。
このように構成されたバーチャルサイクリング装置の動作を説明する。
ユーザーが電動自転車１１０を専用台１３０上で走行させることで生成された前記走行情報がビークルコントローラ３０から表示ユニット４０を介して制御装置１４０の音声発生手段１４８に入力される。
音声発生手段１４８は、入力された前記走行情報に対応する音データを前記音データ記憶手段から読み出して前記音声生成手段に供給する。これにより音声生成手段は音声信号を生成してこの音声信号をスピーカ１５０に出力する。
スピーカ１５０は与えられた音声信号に対応する音声を発生する。
本実施の形態によれば、電動アシスト自転車１００の走行状態に応じて音声を発生させることができるので、あたかも自転車を楽器のように扱う新規なゲームを提供することができる。
なお、第３の実施の形態の構成を第１あるいは第２の実施の形態と組み合わせることにより、仮想的なサイクリングや種々のゲームを行ないと同時に音声を発生させることも可能である。
また、第３の実施の形態において、モニタ装置１３０に種々の画像を表示させることは任意である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、仮想的なサイクリングを楽しむことができるバーチャルサイクリング装置およびこのようなバーチャルサイクリング装置に好適な電動アシスト自転車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例によるバーチャルサイクリング装置の外観を示す側面図である。
【図２】電動アシスト自転車の外観を示す側面図である。
【図３】図１に示す電動アシスト自転車の制御系を示すブロック図である。
【図４】図２に示した構成のうち回生ブレーキ動作を実現するための構成をやや詳細に示すブロック図である。
【図５】（Ａ）乃至（Ｃ）は表示ユニットの表示画面の遷移と操作キー配置を示す平面図である。
【図６】専用台を示す斜視図である。
【図７】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】バーチャルサイクリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】モニタ装置に表示される画像の一例を示す図である。
【図１０】モニタ装置に表示される画像の他の例を示す図である。
【図１１】モニタ装置に表示される画像のさらに他の例を示す図である。
【図１２】第２の実施の形態のバーチャルサイクリング装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施の形態のバーチャルサイクリング装置の動作フローチャートである。
【図１４】第３の実施の形態のバーチャルサイクリング装置の要部を示すブロック図である。
【符号の説明】
３０……ビークルコントローラユニット、４０……表示ユニット、５０……モータユニット、１００……バーチャルサイクリング装置、１１０……電動アシスト自転車、１２０……専用台、１３０……モニタ装置、１４０……制御装置。
【図１】
2005021391.tif 000003
【図２】
2005021391.tif 000004
【図３】
2005021391.tif 000005
【図４】
2005021391.tif 000006
【図５】
2005021391.tif 000007
【図６】
2005021391.tif 000008
【図７】
2005021391.tif 000009
【図８】
2005021391.tif 000010
【図９】
2005021391.tif 000011
【図１０】
2005021391.tif 000012
【図１１】
2005021391.tif 000013
【図１２】
2005021391.tif 000014
【図１３】
2005021391.tif 000015
【図１４】
2005021391.tif 000016