(57)【要約】【課題】搭載される自転車の押し歩きを補助することができる自転車用ドライブユニット、および、その制御装置を提供する。【解決手段】自転車用ドライブユニットの制御装置は、自転車のクランクの回転が入力される入力体、回転を外部に出力する出力体、および、前記入力体と前記出力体との回転比を制御するための伝達体を含む遊星歯車機構と、前記入力体または前記出力体に回転力を伝達可能な第１のモータと、前記伝達体に回転力を伝達可能な第２のモータと、を含む自転車用ドライブユニットを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記クランクを除く操作部の操作に応じて、前記第１のモータおよび前記第２のモータの少なくとも一方を駆動可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のクランクの回転が入力される入力体、回転を外部に出力する出力体、および、前記入力体と前記出力体との回転比を制御するための伝達体を含む遊星歯車機構と、
前記入力体または前記出力体に回転力を伝達可能な第１のモータと、
前記伝達体に回転力を伝達可能な第２のモータと、を含む自転車用ドライブユニットを制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記クランクを除く操作部の操作に応じて、前記第１のモータおよび前記第２のモータの少なくとも一方を駆動可能である、自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項２】
前記第１のモータは、前記入力体に回転力を伝達可能であり、
前記入力体は、前記クランクと連結され、
前記制御部は、前記操作部の操作に応じて、前記第２のモータを駆動可能である、請求項１に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、予め定める第１の条件において、前記操作部の操作に応じて、前記第２のモータを駆動する、請求項２に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項４】
前記第１の条件は、前記クランクが実質的に回転していない状態、前記自転車の車速が予め定める第１の速度以下の状態、および、前記クランクに第１の所定値以上のトルクが与えられていない状態、の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、人力駆動力に基づいて少なくとも前記第１のモータを駆動する乗車モードと、前記操作部の操作に応じて、少なくとも前記第２のモータを駆動可能なウォークモードとを切り替え可能である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、ウォークモードにおいて、前記クランクが実質的に回転していない状態が維持されるように前記第１のモータを制御する、請求項５に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１のモータを停止させることによって、前記クランクが実質的に回転していない状態を維持する、請求項６に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記乗車モードにおいて、前記第２のモータの出力を制御することによって、前記入力体の回転速度に対する前記出力体の回転速度を制御する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記操作部の操作に基づいて、前記乗車モードと前記ウォークモードとを切り替える、請求項５〜８のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記ウォークモードにおいて、前記自転車の車速に基づいて、前記第２のモータの出力を制御する、請求項５〜９のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記ウォークモードにおいて、前記自転車の車速が予め定める第２の速度を超えると、前記第２のモータを停止する、請求項１０に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記ウォークモードにおいて、前記クランクに入力されるトルクが第２の所定値以上になると、前記ウォークモードから前記乗車モードに切り替える、請求項５〜１１のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の自転車用ドライブユニットの制御装置を含む、自転車用ドライブユニット。
【請求項１４】
前記入力体は、リングギアおよびプラネタリギアの一方を含み、
前記出力体は、リングギアおよびプラネタリギアの他方を含み、
前記伝達体は、サンギアを含む、請求項１３に記載の自転車用ドライブユニット。
【請求項１５】
前記クランクに含まれるクランク軸をさらに含む、請求項１３または１４に記載の自転車用ドライブユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用ドライブユニット、および、その制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の自転車用ドライブユニットは、遊星歯車機構および複数のモータを備え、人力駆動力をアシストするアシスト装置として機能し、さらに変速機として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１５−５１４６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自転車用ドライブユニットを搭載する自転車は、自転車用ドライブユニットを搭載していない自転車と比較して車重が重くなるので、押し歩きをしにくい。
本発明の目的は、搭載される自転車の押し歩きを補助することができる自転車用ドライブユニット、および、そ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〕本発明に従う自転車用ドライブユニットの制御装置の一形態は、自転車のクランクの回転が入力される入力体、回転を外部に出力する出力体、および、前記入力体と前記出力体との回転比を制御するための伝達体を含む遊星歯車機構と、前記入力体または前記出力体に回転力を伝達可能な第１のモータと、前記伝達体に回転力を伝達可能な第２のモータと、を含む自転車用ドライブユニットを制御する制御部を含み、前記制御部は、前記クランクを除く操作部の操作に応じて、前記第１のモータおよび前記第２のモータの少なくとも一方を駆動可能である。
【０００６】
〔２〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記第１のモータは、前記入力体に回転力を伝達可能であり、前記入力体は、前記クランクと連結され、前記制御部は、前記操作部の操作に応じて、前記第２のモータを駆動可能である。
【０００７】
〔３〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、予め定める第１の条件において、前記操作部の操作に応じて、前記第２のモータを駆動する。
〔４〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記第１の条件は、前記クランクが実質的に回転していない状態、前記自転車の車速が予め定める第１の速度以下の状態、および、前記クランクに第１の所定値以上のトルクが与えられていない状態、の少なくとも１つを含む。
【０００８】
〔５〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、人力駆動力に基づいて少なくとも前記第１のモータを駆動する乗車モードと、前記操作部の操作に応じて、少なくとも前記第２のモータを駆動可能なウォークモードとを切り替え可能である。
【０００９】
〔６〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、ウォークモードにおいて、前記クランクが実質的に回転していない状態が維持されるように前記第１のモータを制御する。
【００１０】
〔７〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１のモータを停止させることによって、前記クランクが実質的に回転していない状態を維持する。
【００１１】
〔８〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記乗車モードにおいて、前記第２のモータの出力を制御することによって、前記入力体の回転速度に対する前記出力体の回転速度を制御する。
【００１２】
〔９〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記操作部の操作に基づいて、前記乗車モードと前記ウォークモードとを切り替える。
〔１０〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記ウォークモードにおいて、前記自転車の車速に基づいて、前記第２のモータの出力を制御する。
【００１３】
〔１１〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記ウォークモードにおいて、前記自転車の車速が前記予め定める第２の速度を超えると、前記第２のモータを停止する。
【００１４】
〔１２〕前記自転車用ドライブユニットの制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記ウォークモードにおいて、前記クランクに入力されるトルクが第２の所定値以上になると、前記ウォークモードから前記乗車モードに切り替える。
【００１５】
〔１３〕本発明に従う自転車用ドライブユニットの制御装置の一形態は、自転車用ドライブユニットの制御装置を含む。
〔１４〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記入力体は、リングギアおよびプラネタリギアの一方を含み、前記出力体は、リングギアおよびプラネタリギアの他方を含み、前記伝達体は、サンギアを含む。
【００１６】
〔１５〕前記自転車用ドライブユニットの一例によれば、前記クランクに含まれるクランク軸をさらに含む。
【発明の効果】
【００１７】
上記自転車用ドライブユニット、および、その制御装置によれば、搭載される自転車の押し歩きを補助することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態の自転車用ドライブユニットが搭載されている電動アシスト自転車の側面図。
【図２】図１の２−２線の断面図。
【図３】図２の遊星歯車機構の模式図。
【図４】図１の操作部および表示部の正面図。
【図５】図１の制御装置のブロック図。
【図６】制御装置が実行するウォークモードのフローチャート。
【図７】第２の実施形態の自転車用ドライブユニットの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、自転車用ドライブユニット（以下では「ドライブユニット５０」）を搭載した電動アシスト自転車（以下では「自転車１０」）の側面図である。一例では、自転車１０は、フレーム１２、前輪１４、後輪１６、ハンドル１８、クランク軸２０、一対のクランク２２、一対のペダル２４、フロントスプロケット２６、リアスプロケット２８、チェーン３０、および、第１のワンウェイクラッチ３２を備える。
【００２０】
前輪１４および後輪１６は、フレーム１２に対する回転が可能な状態でフレーム１２によって支持される。ハンドル１８は、前輪１４の向きを変更できるようにフレーム１２によって支持される。
【００２１】
ドライブユニット５０は、ハウジング５２およびクランク軸２０を含む。ドライブユニット５０の機能は、クランク２２に入力される人力駆動力をアシストすることである。クランク軸２０は、ハウジング５２に対する回転が可能な状態でハウジング５２によって支持される。クランク軸２０は、ハウジング５２に対して、自転車１０を前進させる方向（以下では「正転方向Ｒ１」）、および、正転方向とは反対の方向（以下では「逆転方向Ｒ２」）に回転可能である。
【００２２】
クランク軸２０の両端部は、ハウジング５２から突出する。一対のクランク２２は、クランク軸２０と一体に回転可能な状態でクランク軸２０の両端部のそれぞれに連結される。ペダル２４は、ペダル本体２４Ａおよびペダル軸２４Ｂを含む。ペダル軸２４Ｂは、クランク２２と一体に回転可能な状態でクランク２２に連結される。ペダル本体２４Ａは、ペダル軸２４Ｂに対する回転が可能な状態でペダル軸２４Ｂによって支持される。
【００２３】
フロントスプロケット２６は、ドライブユニット５０と連結される。リアスプロケット２８は、第１のワンウェイクラッチ３２を介して後輪１６と連結される。チェーン３０は、フロントスプロケット２６およびリアスプロケット２８に巻き掛けられる。
【００２４】
自転車１０は、バッテリ３４、車速センサ３６、および、ケイデンスセンサ３８をさらに備える。バッテリ３４は、フレーム１２に取り付けられ、ドライブユニット５０に電力を供給する。車速センサ３６は、フレーム１２に取り付けられ、後輪１６に設けられた磁石３７の回転速度を検出することによって自転車１０の車速を測定する。別の例では、車速センサ３６は、前輪１４の回転速度を検出してもよい。ケイデンスセンサ３８は、クランク２２に取り付けられ、クランク２２の１分間あたりの回転数（以下では「ケイデンス」）を測定する。一例では、ケイデンスセンサ３８は、例えば、クランク２２に取り付けられる磁石を検出するセンサを含む。
【００２５】
自転車１０は、表示部４０および操作部４２をさらに備える。一例では、表示部４０および操作部４２は、ハンドル１８のグリップの近傍に設けられる。表示部４０は、自転車１０の動作状態等に関する情報を表示する。この情報は、例えばドライブユニット５０の動作モードを含む。操作部４２は、ユーザの操作に対応する信号をドライブユニット５０に出力する。
【００２６】
図２および図３に示されるとおり、ドライブユニット５０は、第１のモータ５４、第２のモータ５６、制御装置７０、および、遊星歯車機構８０を含む。ドライブユニット５０は、ハウジング５２、支持部材６０、複数のベアリング６２、ボルト６４、第２のワンウェイクラッチ６６、トルクセンサ６８、および、出力部材９８をさらに含むことが好ましい。第１のモータ５４、第２のモータ５６、支持部材６０、第２のワンウェイクラッチ６６、トルクセンサ６８、制御装置７０、および、遊星歯車機構８０は、ハウジング５２の内部に設けられることが好ましい。
【００２７】
第１のモータ５４は、本体５４Ａ、第１のモータ軸５４Ｂ、および、ギア５４Ｃを含む。本体５４Ａは、ロータおよびステータを含む（いずれも図示略）。第１のモータ軸５４Ｂは、クランク軸２０の回転軸線に沿う方向（以下では「第１の方向Ｄ１」）と平行である。ギア５４Ｃは、第１のモータ軸５４Ｂに取り付けられ、第１のモータ５４のトルクを遊星歯車機構８０に伝達する。第１のモータ５４は、遊星歯車機構８０の入力体８２にトルクを伝達可能である。
【００２８】
第２のモータ５６は、インナーロータ式のモータであり、ステータ５６Ａおよびロータ５６Ｂを含む。ステータ５６Ａは、ハウジング５２に固定される。ロータ５６Ｂは、ステータ５６Ａの内周に設けられる。
【００２９】
支持部材６０の形状は、円筒形状である。支持部材６０およびクランク軸２０は、同軸上に設けられる。支持部材６０は、クランク軸２０の外周部とロータ５６Ｂの内周との間に設けられ、ハウジング５２に固定される。複数のベアリング６２は、第１のベアリング６２Ａおよび第２のベアリング６２Ｂを含む。第１のベアリング６２Ａは、支持部材６０に対する回転が可能な状態でクランク軸２０を支持する。第２のベアリング６２Ｂは、支持部材６０に対する回転が可能な状態でロータ５６Ｂを支持する。
【００３０】
トルクセンサ６８は、クランク軸２０に入力されるトルク、すなわち、ペダル２４に入力される人力駆動力を測定する。クランク軸２０の外周部には、筒状のスリーブ２０Ａが、クランク軸２０と同軸に設けられている。スリーブ２０Ａの一端部はクランク軸２０に固定されている。スリーブ２０Ａの他端部は、キャリア８４に接続されている。トルクセンサ６８は、スリーブ２０Ａ上またはスリーブ２０Ａの外周に設けられている。トルクセンサ６８は、例えば、歪ゲージ、半導体歪センサ、または、磁歪センサを含む。トルクセンサ６８を歪ゲージまたは半導体歪センサによって実現する場合、スリーブ２０Ａの外周面に歪ゲージまたは半導体歪センサと、無線送信機とを設け、制御装置７０に無線によって信号を送信する。トルクセンサ６８を磁歪センサによって実現する場合、スリーブ２０Ａの外周面に磁歪素子を設け、磁歪素子の外周に磁歪センサを配置する。磁歪センサは、例えばハウジング５２に固定して設けられる。ここではトルクセンサ６８を設けているが、例えば特許文献１に示されるように、トルクセンサ６８を設けずに、第１のモータ５４および第２のモータ５６の少なくとも一方の電流に基づいて、制御装置７０が人力駆動力を測定してもよい。トルクセンサ６８を設けない場合、スリーブ２０Ａを省略して、キャリア８４をクランク軸２０に固定してもよい。
【００３１】
遊星歯車機構８０は、入力体８２、伝達体９０、および、出力体９４を含む。入力体８２は、自転車１０のクランク２２の回転が入力される。出力体９４は、クランク２２の回転を外部に出力する。伝達体９０は、入力体８２の回転速度と出力体９４の回転速度との比を制御する。
【００３２】
伝達体９０は、サンギア９２を含む。サンギア９２は、クランク軸２０に対する回転が可能な状態でクランク軸２０まわりに設けられる。第２のモータ５６は、サンギア９２にトルクを伝達可能である。一例では、サンギア９２は、ロータ５６Ｂと一体に回転可能な状態でロータ５６Ｂの端部に取り付けられる。第２のモータ５６は、伝達体９０に回転力を伝達可能である。伝達体９０およびクランク軸２０は、同軸上に設けられる。
【００３３】
第２のワンウェイクラッチ６６は、サンギア９２の内周部と支持部材６０の外周部との間に設けられる。一例では、第２のワンウェイクラッチ６６は、ローラクラッチまたは爪式のクラッチによって構成される。第２のワンウェイクラッチ６６の機能は、支持部材６０に対するサンギア９２の逆転方向Ｒ２への回転を許容し、支持部材６０に対するサンギア９２の正転方向Ｒ１への回転を規制することである。このため、サンギア９２は、支持部材６０に対する正転方向Ｒ１への回転が不能である。
【００３４】
出力体９４は、リングギア９６を含む。リングギア９６は、ハウジング５２に対する回転が可能な状態でサンギア９２まわりに設けられる。クランク軸２０の回転軸線に垂直な方向で、リングギア９６は、サンギア９２からオフセットしていてもよい。出力部材９８は、リングギア９６と一体に回転可能な状態でリングギア９６の内周部に固定される。出力部材９８は、リングギア９６と一体に形成されていてもよい。出力部材９８は、ベアリングを介してハウジング５２に回転可能に支持されている。出力部材９８は、ベアリングを介してクランク軸２０の回転軸線に沿う方向の一端部を回転可能に支持している。クランク軸２０の回転軸線に沿う方向の他端部はベアリングを介してハウジング５２に回転可能に支持されている。出力部材９８の端部９８Ａは、ハウジング５２から突出している。ボルト６４は、出力部材９８の端部９８Ａにねじ込まれる。フロントスプロケット２６は、ハウジング５２の外部においてハウジング５２の側方に設けられ、ボルト６４によって出力部材９８に固定される。
【００３５】
入力体８２は、プラネタリギア８６を含む。入力体８２は、さらにキャリア８４、および、プラネタリピン８８を含むことが好ましい。一例では、入力体８２に含まれるプラネタリギア８６の個数は、３個である。その個数は、１個、２個、または、４個以上のいずれかの個数に変更可能である。
【００３６】
キャリア８４は、クランク軸２０と一体に回転可能な状態でクランク軸２０に取り付けられる。キャリア８４は、クランク軸２０のまわりに設けられている。キャリア８４は、第１の部分８４Ａおよび第２の部分８４Ｂを含む。第１の部分８４Ａは、スリーブ２０Ａに固定されている。第２の部分８４Ｂは、第１の方向Ｄ１において第１の部分８４Ａとの間にプラネタリギア８６を挟むように設けられる。クランク軸２０の回転軸線およびキャリア８４の回転軸線は、同軸線上に設けられる。第２の部分８４Ｂの外周部は、ギアが形成されている。このギアは、ギア５４Ｃと噛み合う。
【００３７】
プラネタリピン８８は、第１の部分８４Ａと第２の部分８４Ｂとに連結され、キャリア８４と一体に回転可能である。プラネタリギア８６は、第１の方向Ｄ１と直交する方向（以下では「第２の方向Ｄ２」）においてサンギア９２とリングギア９６との間に設けられる。プラネタリギア８６は、プラネタリピン８８に対する回転が可能な状態でプラネタリピン８８によって支持される。プラネタリギア８６およびプラネタリピン８８は、同軸に設けられる。プラネタリピン８８は、回転可能にキャリア８４に支持され、サンギア９２はプラネタリギア８６に固定して設けられてもよい。
【００３８】
ドライブユニット５０は、複数の動作モードを含む。複数の動作モードは、乗車モードおよびウォークモードを含む。乗車モードは、ユーザが自転車１０に搭乗している状態（以下では「乗車状態」）において実行される動作モードである。ウォークモードは、ユーザが自転車１０を押しながら歩行する状態（以下では「押し歩き状態」）において実行される動作モードである。
【００３９】
乗車モードは、ハイモード、ノーマルモード、エコモード、および、オフモードを含む。ノーマルモードは、少なくとも第１のモータ５４が駆動される動作モードである。オフモードは、少なくとも第１のモータ５４が駆動されない動作モードである。ハイモードは、少なくとも第１のモータ５４が駆動され、所定の車速範囲においてノーマルモードよりも大きいアシスト力を発生する動作モードである。エコモードは、少なくとも第１のモータ５４が駆動され、所定の車速範囲においてノーマルモードよりも小さいアシスト力が発生する動作モードである。
【００４０】
図４に示される一例のとおり、表示部４０は、ＬＥＤ表示装置を含む。ＬＥＤ表示装置は、第１〜第５の表示灯４０Ａ〜４０Ｅを含む。第１の表示灯４０Ａは、ドライブユニット５０の動作モードがハイモードのときに点灯する。第２の表示灯４０Ｂは、ドライブユニット５０の動作モードがノーマルモードのときに点灯する。第３の表示灯４０Ｃは、ドライブユニット５０の動作モードがエコモードのときに点灯する。第４の表示灯４０Ｄは、ドライブユニット５０の動作モードがオフモードのときに点灯する。第５の表示灯４０Ｅは、ドライブユニット５０の動作モードがウォークモードのときに点灯する。別の例では、表示部４０は液晶表示装置を含む。この場合、液晶表示装置は、各動作モードに対応する文字を表示してもよい。
【００４１】
操作部４２は、第１のスイッチ４２Ａ、第２のスイッチ４２Ｂ、および、第３のスイッチ４２Ｃを含む。一例では、各スイッチ４２Ａ〜４２Ｃは、押しボタン式のスイッチまたはスライド式のスイッチである。第１のスイッチ４２Ａは、乗車モードにおいてアシスト力を強めるとき、および、ウォークモードから乗車モードに変更するときに操作されるスイッチである。第２のスイッチ４２Ｂは、乗車モードにおいてアシスト力を弱めるとき、乗車モードからウォークモードに変更するとき、および、ウォークモード中に第２のモータ５６を動作させるときに操作されるスイッチである。第３のスイッチ４２Ｃは、変速モードを切り替えるときに操作されるスイッチである。各スイッチ４２Ａ〜４２Ｃは、操作されることによってドライブユニット５０に操作信号を出力する。乗車モードにおけるアシスト比の設定情報は、メモリ７６に記憶されている。各変速モードは、オート変速モードと、マニュアル変速モードとを含んでいてもよい。オート変速モードにおいては、制御装置７０は、人力駆動力が所定の範囲に保持されるように、人力駆動力に基づいて、クランク軸２０に対する出力部材９８の回転速度の比を変更してもよい。制御装置７０は、クランク軸２０に対する出力部材９８の回転速度の比を変更するために、第２のモータ５６を駆動する。マニュアル変速モードにおいては、制御装置７０は、クランク軸２０に対する出力部材９８の回転速度の比を、例えば操作部４２の入力操作に応じて所定の比率に設定してもよい。マニュアル変速モードでは、制御装置７０は、例えば操作部４２とは別に設けられる変速スイッチが操作されることによって変速比を増加させたり、変速比を減少させたりする。マニュアル変速モードにおける変速比の設定情報は、メモリ７６に記憶されている。
【００４２】
図５は、制御装置７０およびそれに関連する部分のブロック図である。制御装置７０は、制御部７２を含む。制御部７２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７４およびメモリ７６を含む。一例では、メモリ７６は不揮発性メモリを含み、ＣＰＵによって実行される制御プログラムおよび各種の設定情報を記憶している。制御部７２は、車速センサ３６、ケイデンスセンサ３８、表示部４０、操作部４２、第１のモータ５４、第２のモータ５６、および、トルクセンサ６８のそれぞれと電気的に接続される。
【００４３】
制御部７２は、複数の機能を含む。第１の機能は、ケイデンスセンサ３８の測定結果に基づいてケイデンスを算出する機能である。第２の機能は、車速センサ３６の測定結果に基づいて自転車１０の車速を算出する機能である。第３の機能は、トルクセンサ６８、または、第１のモータ５４および第２のモータ５６の少なくとも一方の電流の測定結果に基づいて人力駆動力を算出する機能である。第４の機能は、算出した車速およびケイデンスを表示部４０に表示する機能である。第５の機能は、クランク２２を除く操作部４２の操作に応じて、第１のモータ５４および第２のモータ５６の少なくとも一方を制御する機能である。第６の機能は、人力駆動力に基づいて少なくとも第１のモータ５４を駆動する乗車モードと、操作部４２の操作に応じて少なくとも第２のモータ５６を駆動可能なウォークモードとを切り替える機能である。制御部７２は、少なくとも第５の機能を含んでいればよい。
【００４４】
制御部７２は、人力駆動力と、メモリ７６に記憶されているアシスト比の設定情報および変速比の設定情報とに基づいて、第１のモータ５４および第２のモータ５６の出力トルクを決定して、第１のモータ５４および第２のモータ５６を制御する。制御部７２は、さらに車速に基づいて第１のモータ５４および第２のモータ５６の出力トルクを決定することが好ましい。例えば制御部７２は、予め定める第２の速度以上になると、第１のモータ５４の出力トルクを低下させ、予め定める第１の速度以上になると、第１のモータ５４を停止させる。第２の速度は、第１の速度未満に設定される。アシスト比は、人力駆動力に対するアシスト力の比率である。制御部７２は、第１のモータ５４および第２のモータ５６の出力トルクによるアシスト力が、人力駆動力に対して所定の比率になるように、第１のモータ５４および第２のモータ５６の出力トルクを制御している。制御部７２は、第１のモータ５４および第２のモータ５６の出力トルクを決定する際に、テーブルまたは演算式を用いることができる。
【００４５】
制御部７２は、第２のモータ５６の出力を制御することによってアシスト力の強弱を調節する。第２のモータ５６の出力が高くなるにつれて、入力体８２に与えられるクランク軸２０からのトルクに対して、入力体８２に与えられる第２のモータ５６からのトルクの割合が大きくなり、アシスト力が強くなる。逆に第２のモータ５６の出力が低くなるにつれて、入力体８２に与えられるクランク軸２０からのトルクに対して、入力体８２に与えられる第２のモータ５６からのトルクの割合が小さくなり、アシスト力が弱くなる。
【００４６】
制御部７２は、ウォークモードにおいて実行する複数の制御を含む。複数の制御は、第１の制御、第２の制御、および、第３の制御を含む。制御部７２は、第１の制御において、クランク２２が実質的に回転していない状態が維持されるように第１のモータ５４を制御する。一例では、制御部７２は、第１のモータ５４が停止した状態を維持することによって、クランク２２が実質的に回転していない状態を維持する。
【００４７】
制御部７２は、第２の制御において、操作部４２の操作に応じて第２のモータ５６を駆動する。一例では、制御部７２は、予め定める第１の条件において、操作部４２の操作に応じて第２のモータ５６を駆動する。第１の条件は、例えば、クランク２２が実質的に回転していない状態、自転車１０の車速が予め定める第１の速度以下の状態、および、クランク２２に第１の所定値以上のトルクが与えられていない状態の少なくとも１つを含む。第１の速度は、自転車１０の車速が押し歩き状態において生じ得る車速の範囲に含まれることを判定できるように予め設定される。第１の速度は、例えば、時速５ｋｍである。第１の所定値は、クランク２２に人力駆動力が入力されたことを判定できるように予め設定される。
【００４８】
制御部７２は、操作部４２の操作に応じて第２のモータ５６を駆動しているときに、第３の制御において、自転車１０の車速に基づいて第２のモータ５６の出力を制御する。一例では、制御部７２は、自転車１０の車速が第２の速度になるように第２のモータ５６を制御する。制御部７２は、操作部４２の操作に応じて第２のモータ５６を駆動しているとき、自転車１０の車速が第２の速度よりも遅ければ第２のモータ５６の出力を大きくし、自転車１０の車速が第２の速度よりも速ければ第２のモータ５６の出力を小さくする。制御部７２は、車速が第１の速度以上になると、第２のモータ５６の駆動を停止する。第２の速度は、例えば、時速３〜５ｋｍに設定される。第１の速度および第２の速度に関する情報は、メモリ７６に記憶されている。第２の速度は、ユーザによって変更可能であってもよい。
【００４９】
別の例では、制御部７２は、第３の制御において、車速に代えて第２のモータ５６のトルクに基づいてドライブユニット５０を制御してもよい。トルクに基づく制御の内容は、車速に基づく制御に準ずる。
【００５０】
図６は、制御装置７０が実行するウォークモードの処理を示すフローチャートである。
制御部７２は、操作部４２の操作に応じて乗車モードからウォークモードに移行すると、ステップＳ１に移り、ウォークモードにおける処理を開始する。ステップＳ１では、制御部７２は、第２のスイッチ４２Ｂが操作されているか否かを判断する。例えば第２のスイッチ４２Ｂが押しボタン式のスイッチである場合、制御部７２は、第２のスイッチ４２Ｂが押されているか否かを判断する。制御部７２が、第２のスイッチ４２Ｂが操作されていると判断すると、ステップＳ２に移る。ステップＳ２では、制御部７２は、第１のモータ５４を停止させ、車速センサ３６からの信号に基づいて、車速が第２の速度になるように第２のモータ５６を駆動して、ステップＳ３に移る。ステップＳ３では、制御部７２は、車速センサ３６からの信号に基づいて、車速が第１の速度以上になったか否かを判断する。制御部７２が、車速が第１の速度以上になったと判断すると、ステップＳ４に移る。例えば下り坂を押し歩いていたり、ユーザが自転車１０を押し歩く速度を上げたりすると、車速が第１の速度以上になる場合がある。ステップＳ４において、制御部７２が、第２のモータ５６の駆動を停止し、ステップＳ３に移る。ステップＳ１において、制御部７２が、第２のスイッチ４２Ｂが操作されていないと判断すると、所定の時間が経過した後にステップＳ１に移る。ステップＳ３において、制御部７２が、車速が第１の速度未満であると判断すると、ステップＳ１に移る。
【００５１】
ステップＳ３において、制御部７２は、車速が第１の速度以上になったか否かのみを判断しているが、ステップＳ３において、制御部７２は、車速が第１の速度以上になったか否か、クランク２２が回転しているか否か、および、人力駆動力が所定値以上になったか否かの１つ以上を判断してもよい。制御部７２は、クランク２２が回転しているか否かを、ケイデンスセンサ３８からの信号に基づいて判断する。より好ましくは、ステップＳ３において制御部７２は、車速が第１の速度以上になったか否か、クランク２２が回転しているか否か、および、人力駆動力が所定値以上になったか否かの３つを判断する。この場合、制御部７２は、車速が第１の速度以上になったと判断するか、クランク２２が回転していると判断するか、または、人力駆動力が所定値以上になったと判断すると、ステップＳ４に移る。ステップＳ２において、制御部７２は車速に代えて、第２のモータ５６のトルクが所定値となるように第２のモータ５６を駆動してもよい。
【００５２】
第１の実施形態によれば、以下の作用および効果が得られる。
（１）ドライブユニット５０は、遊星歯車機構８０、入力体８２に回転力を伝達可能な第１のモータ５４、伝達体９０に回転力を伝達可能な第２のモータ５６、および、制御部７２を含む。制御部７２は、操作部４２の操作に応じて、第１のモータ５４および第２のモータ５６の少なくとも一方を制御可能である。第１のモータ５４および第２のモータ５６を用いる遊星歯車機構８０によって変速するドライブユニット５０を搭載する自転車１０において、ユーザが自転車１０を押し歩くときの負担を軽減することができる。
【００５３】
（２）制御部７２は、ウォークモードにおいて、クランク２２が実質的に回転していない状態が維持されるように第１のモータ５４を制御することができる。この構成によれば、ユーザが自転車１０を押しながら歩行する場合にクランク２２が回転しないため、ユーザの脚にクランク２２が接触しにくい。
【００５４】
（３）制御部７２は、ウォークモードにおいて、自転車１０の車速が予め定める第２の速度を超えると、第２のモータ５６を停止する。この構成によれば、ユーザが自転車１０を押しながら歩行する場合に自転車１０の車速が過度に高くなるおそれが低減される。
【００５５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態のドライブユニット１００は、以下の点において第１の実施形態のドライブユニット５０と相違し、その他の点において第１の実施形態のドライブユニット５０と実質的に同一の構成を備える。
【００５６】
図７は、第２の実施形態のドライブユニット１００の断面図である。ドライブユニット１００は、第２の遊星歯車機構１０１を備える。第２の遊星歯車機構１０１は、第２の入力体１０２、第２の出力体１０４、および、第２の伝達体１０８を備える。第２の入力体１０２は、第２のリングギア１０３を含む。第２の出力体１０４は、第２のキャリア１０５、第２のプラネタリギア１０６、および、第２のプラネタリピン１０７を含む。第２の伝達体１０８は、第２のサンギア１０９を含む。
【００５７】
クランク軸２０は、第２の入力体１０２と連結される。クランク２２に加えられた回転は、第２の入力体１０２に伝達され、第２のリングギア１０３が回転する。第２のキャリア１０５は、第２のプラネタリギア１０６を回転可能に支持している。第２のキャリア１０５は、出力部材９８に連結されている。第２のキャリア１０５は、クランク軸２０と同軸上に設けられる円筒部分１０５Ａを含む。円筒部分１０５Ａは、ベアリングを介して第２のサンギア１０９を回転可能に支持している。第２のモータ５６は、その回転軸がクランク軸２０から離間して設けられる。第１のモータ５４は、第２の出力体１０４にトルクを伝達可能である。円筒部分１０５Ａの端部には、ギアが形成されている。このギアは、第１のモータ軸５４Ｂに取り付けられているギア５４Ｃと噛み合う。第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（３）の効果と同様の効果が得られる。
【００５８】
（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ドライブユニット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ドライブユニットは、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。
【００５９】
・第１の実施形態のドライブユニット５０は、クランク軸２０を含まない形態を取り得る。この場合、自転車１０の構成要素としてのクランク軸２０がドライブユニット５０に設けられる。第２の実施形態のドライブユニット１００も同様に変更可能である。
【００６０】
・第１の実施形態のドライブユニット５０が設けられる位置は、任意に変更可能である。一例では、その位置をリアスプロケット２８付近に設定できる。第２の実施形態のドライブユニット１００も同様に変更可能である。
【００６１】
・第１の実施形態のドライブユニット５０において、第１のモータ５４は、入力体ではなく、出力体９４に接続されて回転するように構成されてもよい。この場合、出力体９４は、その外周部にギア５４Ｃと噛み合うギアを有する。
【００６２】
・第２の実施形態のドライブユニット１００において、第１のモータ５４は、第２の出力体１０４ではなく、第２の入力体１０２に接続されて回転するように構成されてもよい。この場合、第２の入力体１０２は、その外周部にギア５４Ｃと噛み合うギアを有する。
【００６３】
・ステップＳ２において、制御部７２は、第１のモータ５４および第２のモータ５６のうちの第２のモータ５６だけを駆動するのではなく、第１のモータ５４だけ、または、第１のモータ５４および第２のモータ５６の両方を駆動してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０…自転車、２０…クランク軸、２２…クランク、４２…操作部、５０…ドライブユニット、５４…第１のモータ、５６…第２のモータ、７０…制御装置、７２…制御部、８０…遊星歯車機構、８０Ａ…第２の遊星歯車機構、８２…入力体、８６…プラネタリギア、９０…伝達体、９２…サンギア、９４…出力体、９６…リングギア、１００…ドライブユニット、１０２…第２の入力体、１０３…第２のリングギア、１０４…第２の出力体、１０６…第２のプラネタリギア。
【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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