JP2015063222A - 変速制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】クランクを回転させることなく変速を行うことができる変速制御システムを提供する。
【解決手段】変速制御システム１は、モータ１２０と、回転状態検出部２と、駆動制御部３と、変速制御部４と、を備える。駆動制御部３は、回転状態検出部２によって検出されるクランクのケイデンスが所定値以下であると判断した場合、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる。また、変速制御部４は、回転状態検出部２によって検出されるクランクのケイデンスが所定値以下であると判断した場合、リアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる。
【選択図】図３

Description

本発明は、変速制御システムに関するものである。

外装変速機を有する自転車が広く普及している（例えば特許文献１）。外装変速機を有する自転車では、外装変速機がチェーンを所望のギア位置に移動させることによって、変速を行うことができる。

特開平８−０４０３４２号公報

外装変速機がチェーンを所望のギア位置に移動させるためには、チェーンが回転している必要があるため、運転者は変速を行う際にはクランクを回転させる必要があった。このため、例えば減速時には変速を行うことができないという問題がある。

本発明の課題は、クランクを回転させることなく変速を行うことができる変速制御システムを提供することにある。

本発明の第１側面に係る変速制御システムは、クランクと、フロントスプロケットと、後輪と、リアスプロケットと、チェーンと、少なくとも１つの外装変速機とを備える自転車において用いられる変速制御システムである。フロントスプロケットは、クランクから独立して回転可能である。リアスプロケットは、後輪から独立して回転可能である。チェーンは、フロントスプロケットおよびリアスプロケットに噛み合う。この変速制御システムは、駆動力出力部と、回転状態検出部と、制御部とを備える。駆動力出力部は、チェーンを駆動する。回転状態検出部は、クランクの回転状態を検出する。制御部は、回転状態検出部によって検出されるクランクの回転状態に基づき、クランクの回転状態が所定の状態であると判断した場合、駆動力出力部にチェーンを駆動させ、外装変速機に変速動作を行わせる。

この構成によれば、クランクの回転状態が所定の状態になると、制御部は、駆動力出力部にチェーンを駆動させ、外装変速機に変速動作を行わせる。このため、運転者がクランクを回転させなくても変速を行うことができる。なお、「フロントスプロケットは、クランクから独立して回転可能」とは、クランクの回転がフロントスプロケットに伝達される一方で、フロントスプロケットの回転がクランクに伝達されないことを意味する。また、「リアスプロケットは、後輪から独立して回転可能」とは、リアスプロケットの回転が後輪に伝達される一方、後輪の回転がリアスプロケットに伝達されないことを意味する。

好ましくは、変速制御システムは、駆動力出力部とフロントスプロケットとの間に配置されるワンウェイクラッチをさらに備える。この構成によれば、クランクによってフロントスプロケットを回転させた場合であっても、そのフロントスプロケットの回転が駆動力出力部に伝達されることがない。

好ましくは、変速制御システムは、クランクに入力される人力駆動力と駆動力出力部から出力される駆動力とをフロントスプロケットへ伝達する合力部材をさらに備える。

好ましくは、変速制御部は、少なくとも１つの外装変速機の段数を検出する段数検出部をさらに備える。制御部は、所定の段数となるよう少なくとも１つの外装変速機の変速動作を制御する。

好ましくは、制御部は、段数と変速比との対応を示す変速比情報に基づき、所定の変速比となるよう、少なくとも１つの外装変速機の変速動作を制御する。

好ましくは、制御部は、少なくとも１つの外装変速機による変速動作が終了すると、駆動力出力部によるチェーンの駆動動作を停止させる。

好ましくは、変速制御システムは、自転車の走行速度を検出する速度検出部をさらに備える。制御部は、駆動力出力部が出力する駆動力が、速度検出部によって検出される走行速度に対応する基準値を超えないように駆動力出力部を制御する。この構成によれば、変速のために駆動力出力部がチェーンを回転駆動しても、そのチェーンの回転によって後輪は回転駆動されない。すなわち、変速のために出力した駆動力出力部の駆動力によって、後輪は回転駆動されない。

好ましくは、駆動力出力部は電動モータを含む。

好ましくは、制御部は、電動モータの回転速度が、速度検出部によって検出される走行速度に対応する基準値を超えないように駆動力出力部を制御する。この構成によれば、変速のために電動モータがチェーンを回転駆動しても、そのチェーンの回転によって後輪は回転駆動されない。すなわち、変速のために出力した電動モータの駆動力によって、後輪は回転駆動されない。

好ましくは、制御部は、速度検出部によって検出される走行速度が基準値以下になると、駆動力出力部によるチェーンの駆動動作を停止させる。

本発明の第２側面に係る変速制御システムは、クランクと、フロントスプロケットと、後輪と、リアスプロケットと、チェーンと、少なくとも１つの外装変速機とを備える自転車において用いられる変速制御システムである。フロントスプロケットは、クランクから独立して回転可能である。リアスプロケットは、後輪から独立して回転可能である。チェーンは、フロントスプロケットおよびリアスプロケットに噛み合う。この変速制御システムは、駆動力出力部と、人力駆動力検出部と、制御部とを備える。駆動力出力部は、チェーンを駆動する。人力駆動力検出部は、クランクに入力される人力駆動力を検出する。制御部は、人力駆動力検出部によって検出される人力駆動力に基づき人力駆動力が所定値以下であると判断した場合、駆動力出力部にチェーンを駆動させ、外装変速機に変速動作を行わせる。

この構成によれば、クランクに入力される人力駆動力が所定値以下になると、制御部は、駆動力出力部にチェーンを駆動させ、外装変速機に変速動作を行わせる。このため、運転者がクランクを回転させなくても変速を行うことができる。

本発明の第３側面に係る変速制御システムは、クランクと、フロントスプロケットと、後輪と、リアスプロケットと、チェーンと、少なくとも１つの外装変速機とを備える自転車において用いられる変速制御システムである。フロントスプロケットは、クランクから独立して回転可能である。リアスプロケットは、後輪から独立して回転可能である。チェーンは、フロントスプロケットおよびリアスプロケットに噛み合う。この変速制御システムは、駆動力出力部と、速度検出部と、制御部とを備える。駆動力出力部は、チェーンを駆動させる。速度検出部は、自転車の走行速度を検出する。制御部は、速度検出部により検出される速度が第１所定値以下であると判断した場合、駆動力出力部にチェーンを駆動させ、外装変速機に変速動作を行わせる。

この構成によれば、自転車の走行速度が第１所定値以下になると、制御部は、駆動力出力部にチェーンを駆動させ、外装変速機に変速動作を行わせる。このため、運転者がクランクを回転させなくても変速を行うことができる。

好ましくは、制御部は、速度検出部によって検出される走行速度が第１所定値より小さい第２所定値以下になると、駆動力出力部によるチェーンの駆動動作を停止させる。

本発明によれば、クランクを回転させることなく変速を行うことができる変速制御システムを提供することができる。

変速制御システムを有する自転車の側面図。 駆動部の断面図。 第１実施形態に係る変速制御システムのブロック図。 第１実施形態に係る変速制御システムの動作を説明するためのフローチャート。 第２実施形態に係る変速制御システムのブロック図。 第２実施形態に係る変速制御システムの動作を説明するためのフローチャート。 第３実施形態に係る変速制御システムのブロック図。 第３実施形態に係る変速制御システムの動作を説明するためのフローチャート。

以下、本発明に係る変速制御システムの各実施形態について図面を参照しつつ説明する。

［第１実施形態］
図１は、変速制御システムを適用した自転車１０１の側面図である。図１に示すように、第１実施形態に係る変速制御システムを適用した自転車１０１は、フレーム１０２、駆動部１０３、前輪１０４、後輪１０５、第１変速操作部材１０６ｆ、及び第２変速操作部材１０６ｒを備えている。第１変速操作部材１０６ｆは、運転者によって操作されると、後述するフロントディレーラ１１８ｆに対して変速信号を送信してフロントディレーラ１１８ｆに変速動作をさせる。また、第２変速操作部材１０６ｒは、運転者によって操作されると、後述するリアディレーラ１１８ｒに対して変速信号を送信してリアディレーラ１１８ｒに変速動作をさせる。

駆動部１０３は、ペダル１１１が装着されたクランク１１２と、アシスト機構１１３と、アシスト機構１１３の電源としての着脱可能な充電池１１４とを有しており、それぞれがフレーム１０２に支持されている。また、駆動部１０３は、フロントスプロケット群１１５と、リアスプロケット群１１６と、チェーン１１７と、フロントディレーラ（外装変速機の一例）１１８ｆと、リアディレーラ（外装変速機の一例）１１８ｒとをさらに有している。

クランク１１２は、クランク軸１１２ａと、一対のクランクアーム１１２ｂとを含む。各クランクアーム１１２ｂは、クランク軸１１２ａの両端部に設けられる。アシスト機構１１３は、後述するモータ１２０及びモータドライバ１２０ａを含む。充電池１１４は、例えばニッケル水素電池およびリチウムイオン電池等を用いた蓄電池であり、フレーム１０２に着脱可能に搭載される。

フロントスプロケット群１１５は、クランク１１２から独立して回転可能である。詳細には、クランク１１２の回転がフロントスプロケット群１１５に伝達する一方、フロントスプロケット群１１５の回転はクランク１１２には伝達されない。具体的には、フロントスプロケット群１１５は、後述するように第２ワンウェイクラッチ１６１を介してクランク１１２と接続されている。これによって、上述したように、クランク１１２の回転がフロントスプロケット群１１５に伝達する一方、フロントスプロケット群１１５の回転はクランク１１２には伝達されない。

リアスプロケット群１１６は、後輪１０５から独立して回転可能である。詳細には、後輪１０５とワンウェイクラッチを介して接続される。このため、リアスプロケット群１１６の回転は後輪１０５に伝達されるが、後輪１０５の回転はリアスプロケット群１１６には伝達されない。なお、後輪１０５の回転速度がリアスプロケット群１１６の回転速度よりも大きい場合は、リアスプロケット群１１６の回転は後輪１０５に伝達されない。

チェーン１１７は、フロントスプロケット群１１５のいずれかのスプロケットと、リアスプロケット群１１６のいずれかのスプロケットと噛み合う。

図２は、駆動部１０３の一部の断面図である。なお、図２において、フロントスプロケット群１１５は、１つのフロントスプロケットのみを示している。図２に示すように、駆動部１０３は、モータ（駆動力出力部の一例）１２０と、第１接続部１３０と、第２接続部１６０と、駆動力伝達部１４０と、トルクセンサ１５０とを含んで構成される。

クランク軸１１２ａは、ケーシング１７１の貫通孔１７２に内挿されている。クランク軸１１２ａの軸方向の両端部は、ケーシング１７１からそれぞれ突出する。クランク軸１１２ａのフロントスプロケット１１５とは反対側の端部は、第１軸受１７３を介してケーシング１７１に回転自在に支持されている。クランク軸１１２ａのフロントスプロケット１１５側の端部は、第２軸受１７４、フロントスプロケット１１５および第３軸受１７５を介してケーシング１７１に回転自在に支持されている。第２軸受１７４は、フロントスプロケット１１５に支持され、フロントスプロケット１１５は、第３軸受１７５に回転自在に支持されている。

モータ１２０は、その回転軸１２０ｃがクランク軸１１２ａと平行になるように配置される。モータ１２０の回転軸１２０ｃは、回転軸１２０ｃ方向に間隔を隔てて配置される第４軸受１２４ａ及び第５軸受１２４ｂにより回転自在に支持されている。回転軸１２０ｃはモータ１２０のロータ１２０ａに固定されている。モータ１２０のステータ１２０ｂは、ロータ１２０ａの外周に設けられ、ケーシング１７１に固定される。第４軸受１２４ａ、第５軸受１２４ｂは、それぞれ、ケーシング１７１に設けられる取付部１２２ａ、１２２ｂにより支持される。第４軸受１２４ａ、第５軸受１２４ｂは、たとえばラジアルベアリングによって実現される。

モータ１２０の出力は、第１歯車１３１→第２歯車１３２→第１ワンウェイクラッチ１３３→回転軸１３４→第３歯車１３６を介して、駆動力伝達部１４０に伝達される。第１接続部１３０は、第１歯車１３１、第２歯車１３２、第１ワンウェイクラッチ１３３、回転軸１３４および第３歯車１３６を含んで構成される。回転軸１３４の回転軸線と、クランク軸１１２ａおよびモータ１２０の回転軸１２０ｃの回転軸線とは、それぞれ平行に配置される。回転軸１３４の回転軸線は、クランク軸１１２ａおよびモータ１２０の回転軸１２０ｃの回転軸線を含む平面から離反した位置に設けられる。これによってクランク軸１２０とモータ１２０の回転軸１２０ｃとをできるだけ近接して配置することができ、駆動ユニット１を小型に形成することができる。

第１歯車１３１は、回転軸１２１と固着している。これによって、第１歯車１３１は、回転軸１２１と一体となって回転する。

第２歯車１３２は、第１歯車１３１と噛み合っている。第２歯車１３２は、第１ワンウェイクラッチ１３３を介して、回転軸１３４周りに一方向に回転自在に支持されている。第１ワンウェイクラッチ１３３は、たとえば爪とラチェットとを備えるワンウェイクラッチによって実現される。第１ワンウェイクラッチ１３３は、第２歯車１３２の回転は回転軸１３４に伝達するが、回転軸１３４の回転は第２歯車１３２に伝達しないように設けられる。

回転軸１３４は、回転軸１３４方向に間隔を隔てて配置される第５軸受１３５ａ及び第６軸受１３５ｂにより回転自在に支持されている。第６軸受１３５ａ及び第７軸受１３５ｂは、ケーシング１７１に支持される。第６軸受１３５ａ及び第７軸受１３５ｂは、たとえばラジアルベアリングによって実現される。

第３歯車１３６は、回転軸１３４と固着している。これによって、第３歯車１３６は、回転軸１３４と一体となって回転する。第３歯車１３６は、回転軸１３４と一体に形成されていてもよい。第３歯車１３６は、後述する駆動力伝達部１４０と噛み合っている。

ここで、第２歯車１３２の歯数は、第１歯車１３１の歯数より多く、駆動力伝達部１４０の歯数は、第３歯車１３６の歯数より多い。さらに、第２歯車１３２の歯数は、第３歯車１３６の歯数よりも多い。第１歯車１３１と第２歯車１３２が噛み合い、第３歯車１３６と駆動力伝達部１４０と噛み合うことにより、２段減速を実現している。このように、第１接続部は減速機構を有する。

運転者の踏力は、ペダル１１１→クランクアーム１１２ｂ→クランク軸１１２ａ→第２ワンウェイクラッチ１６１を介して、駆動力伝達部１４０に伝達される。第２接続部１６０は、第２ワンウェイクラッチ１６１とワンウェイクラッチ取付部１６２とを含んでいる。ワンウェイクラッチ取付部１６２は、クランク軸１１２ａと固着している。これによって、ワンウェイクラッチ取付部１６２は、クランク軸１１２ａと一体となって回転する。第２ワンウェイクラッチ１６１は、ワンウェイクラッチ取付部１６２の外周部に設けられる。第２ワンウェイクラッチ１６１は、たとえば爪とラチェットとを備えるワンウェイクラッチによって実現される。第２ワンウェイクラッチ１６１は、クランク軸１１２ａの回転は連結部１４２に伝達するが、連結部１４２の回転はクランク軸１１２ａに伝達しないように設けられる。

駆動力伝達部１４０は、モータ１２０の出力及びクランク軸１１２ａの回転力を合成した回転力をフロントスプロケット１１５に伝達する。駆動力伝達部（合力部材の一例）１４０は、スプロケット接続部１４１、連結部１４２、及び、センサ配置部１４３を備える。好ましくは、駆動力伝達部１４０は、クランク軸１１２ａを挿通する挿通孔１４４をさらに備えるとよい。ここでは、駆動力伝達部１４０は、筒状に形成される。駆動力伝達部１４０は、スプロケット接続部１４１およびセンサ配置部１４３を有する第１筒部１４０ａと、連結部１４２を形成する第２筒部１４０ｂと、第１筒部１４０ａおよび第２筒部１４０ｂを接続する接続部１４０ｃとを含む。第１筒部１４０ａ、第２筒部１４０ｂおよび接続部１４０ｃは、一体に形成される。

スプロケット接続部１４１は、フロントスプロケット１１５を連結可能である。スプロケット接続部１４１は、たとえば、セレーションまたはスプラインによって、フロントスプロケット１１５を駆動力伝達部１４０に固着する。フロントスプロケット１１５は、スプロケット接続部１４１に圧入されてもよい。駆動力伝達部１４０のスプロケット接続部１４１側の端部は、フロントスプロケット１１５および第３軸受１７５を介してケーシング１７１に回転可能に支持されている。フロントスプロケット１１５は、スプロケット接続部１４１に接続される基部１１５ａと、スプロケット本体１１５ｂとを備える。基部１１５ａは、筒状に形成され、内周部にスプロケット接続部１４１が接続される。また基部１１５ａの内周部に第２軸受１７４が支持され、外周部が第３軸受１７５に支持される。基部１１５ａは、ケーシング１７１から貫通孔１７２を介して外側に突出する。

スプロケット本体１１５ｂは、基部１１５ａのケーシングから外部に突出する端部から、径方向に延び外周部に歯が形成される。基部１１５ａとスプロケット本体１１５ｂとは一体に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。

連結部１４２は、第１接続部１３０と第２接続部１６０を連結する。つまり、連結部１４２は、第３歯車１３６と噛み合う歯車を有し、第２ワンウェイクラッチ１６１に接続する。後述するトルクセンサ１５０が駆動力伝達部１４０に生じるねじれを検出しやすいように、連結部１４２は、好ましくは、クランク軸１１２ａ方向に、スプロケット接続部１４１と離隔して設けられるとよい。

連結部１４２を形成する第２筒部１４０ｂは、第１筒部１４０ａよりも外径が大きな筒状に形成される。接続部１４０ｃは、第１筒部１４０ａのスプロケット接続部１４１とは反対側の端部から径方向外側に延びて、径方向の外周部が第２筒部１４０ｂに接続される。第２筒部１４０ｂは、接続部１４０ｃからスプロケット接続部１４１とは反対側に延びる。

連結部１４２の外周部に第３歯車１３６が接続され、内周部に第２ワンウェイクラッチ１６１が接続される。第３歯車１３６と第２ワンウェイクラッチ１６１とは、クランク軸１１２ａに垂直な方向で、少なくとも一部が重なるように設けられる。

第１筒部１４０ａのスプロケット接続部１４１とは反対側の端部は、第８軸受１７６を介してクランク軸１１２ａに回転可能に支持されている。第８軸受１７６は、接続部１４０ｃとクランク軸１１２ａとの間に配置されている。第８軸受１７６は、たとえばラジアルベアリングによって実現される。

センサ配置部１４３には、少なくともトルクセンサ１５０の一部が設けられる。トルクセンサ１５０は、磁歪素子１５１と、検出コイル１５２とを含んで構成される。センサ配置部１４３は、スプロケット接続部１４１と連結部１４２との間に配置される。さらに、好ましくは、センサ配置部１４３は、第１筒部１４０ａの外周部に設けられるとよい。センサ配置部１４３には、たとえば、磁歪センサの一部である磁歪素子１５１が設けられる。センサ配置部１４３に磁歪素子１５１が設けられる場合、第１筒部１４０ａの外周側には、磁歪素子１５１の捩れを検出するためのコイル１５２が設けられる。この場合、磁歪素子１５１とコイル１５２によって、第１筒部１４０ａの捻れを検出するトルクセンサ１５０（磁歪センサ）を形成する。検出コイル１５２は、この検出コイル１５２を保持するコイル保持部材（図示せず）に設けられる。コイル保持部材は、ケーシング１７１に固定されている。第１筒部１４０ａの捻れは、第１筒部１４０ａに生じるトルクに対応する。

図３は、変速制御システムのブロック図である。図３に示すように、変速制御システム１は、モータ１２０と、回転状態検出部２と、駆動制御部（制御部の一例）３と、変速制御部（制御部の一例）４と、を備える。また、変速制御システム１は、モータドライバ１２０ａと、段数検出部５、速度検出部６、とをさらに備える。

モータ１２０は、チェーン１１７を駆動する。詳細には、上述したように、モータ１２０の出力は種々の部材を介してフロントスプロケット１１５に伝達され、その結果、フロントスプロケット１１５が回転してチェーン１１７が駆動される。

回転状態検出部２は、クランク１１２の回転状態を検出する。具体的には、回転状態検出部２は、ケイデンスセンサであって、クランク１１２のケイデンスを回転状態として検出する。この回転状態検出部２は、例えば、フレームに取り付けられ、クランクアーム１１２ｂに取り付けられる磁石を検出するセンサである。回転状態検出部２は、検出したクランク１１２の回転状態に関する情報を駆動制御部３及び変速制御部４に出力する。

段数検出部５は、リアディレーラ１１８ｒの段数を検出する。例えば、段数検出部５は段数センサである。

速度検出部６は、自転車１０１の走行速度を検出する。詳細には、速度検出部６は、速度センサである。例えば、速度検出部６は、自転車１０１のフロントフォークに取り付けられ、前輪１０４のスポークの１本に取り付けられた磁石６０を検出するセンサである（図１参照）。速度検出部６は、この速度検出部３によって検出された自転車１０１の走行速度に関する情報を、駆動制御部３に出力する。

駆動制御部３は、回転状態検出部２の検出結果に基づき、クランクの回転状態が所定の状態であると判断した場合、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる。具体的には、駆動制御部３は、回転状態検出部２によって検出されたクランク１１２のケイデンスに基づき、クランク１１２の回転状態が所定の状態であるか否か判断する。例えば、駆動制御部３は、クランク１１２のケイデンスが予め設定された所定値以下であるか否か判断する。そして、駆動制御部３は、所定値以下であると判断すると、モータドライバ１２０ａを制御して、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる。

上述したようにクランクの回転状態が所定の状態である場合は、モータ１２０が出力する駆動力が、速度検出部６によって検出される走行速度に対応する基準値を超えないように、駆動制御部３はモータ１２０を制御する。なお、この「走行速度に対応する基準値」とは、その走行速度を出すために必要なモータ１２０の駆動力のことである。この基準値を超えた駆動力をモータ１２０が出力すると、チェーン１１７、リアスプロケット群１１６などを介して後輪１０５が回転駆動される。このため、モータ１２０が出力する駆動力が上記基準値を超えないように駆動制御部３がモータ１２０を制御することによって、モータ１２０は、チェーン１１７のみを駆動し、後輪１０５を回転駆動しない。なお、この基準値はギア比などによっても変わり、駆動制御部３は、ギア比及び走行速度に関連付けられた基準値に関する情報を記憶している。なお、駆動制御部３は、例えば、演算処理装置（ＣＰＵ）と、所定のプログラムが記録されたメモリとを含んでいる。

変速制御部４は、回転状態検出部２の検出結果に基づき、クランク１１２の回転状態が所定の状態であると判断した場合、リアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる。具体的には、変速制御部４は、回転状態検出部２によって検出されたクランク１１２のケイデンスに基づき、クランク１１２の回転状態が所定の状態であるか否か判断する。例えば、変速制御部４は、クランク１１２のケイデンスが予め設定された所定値以下であるか否か判断する。

そして、変速制御部４は、クランク１１２のケイデンスが予め設定された所定値以下であると判断すると、リアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる。詳細には、変速制御部４が電動アクチュエータ７を制御し、電動アクチュエータ７がリアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる。また、変速制御部４は、所定の段数になるようにリアディレーラ１１８ｒの変速動作を制御する。ここで、変速制御部４は、段数と変速比との対応を示す変速比情報に基づき、所定の変速比となるように、リアディレーラ１１８ｒの変速動作を制御する。なお、変速制御部４は、例えば、演算処理装置（ＣＰＵ）と、所定のプログラムが記録されたメモリとを含んでいる。

次に、変速制御システムの動作について図４を参照しつつ説明する。なお、図４は、変速制御システムの動作を説明するためのフローチャートである。

図４に示すように、駆動制御部３及び変速制御部４は、回転状態検出部２の検出結果、すなわち、回転状態検出部２によって検出された回転状態に関する情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には、駆動制御部３及び変速制御部４は、回転状態検出部２によって検出されたクランク１１２のケイデンスに関する情報を取得する。

次に、駆動制御部３及び変速制御部４は、取得した回転状態に関する情報に基づき、クランク１１２の回転状態が所定の状態か否か判断する（ステップＳ２）。具体的には、駆動制御部３及び変速制御部４は、クランク１１２のケイデンスが、予め設定された所定値以下か否か判断する。ここで、予め設定された所定値とは、例えば、１０ｒｐｍである。

駆動制御部３又は変速制御部４の少なくとも一方がクランク１１２の回転状態が所定の状態ではないと判断すると（ステップＳ２のＮｏ）、上述したステップＳ１の処理に移行する。一方、駆動制御部３及び変速制御部４が、クランク１１２の回転状態が所定の状態である、すなわち、クランク１１２のケイデンスが所定値以下であると判断すると（ステップＳ２のＹｅｓ）、駆動制御部３は、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる（ステップＳ３）。なお、自転車の漕ぎ始めでは、すなわち、停止していた自転車のクランク１１２の回転状態が所定値を超えるまでは、ステップＳ２の処理において、所定の状態であるとしてステップＳ１の処理に移行してもよい。

また、変速制御部４は、リアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる（ステップＳ４）。詳細には、変速制御部４は、電動アクチュエータ７を制御して、リアディレーラ１１８ｒが所定の段数となるように変速動作を行わせる。

次に、駆動制御部３は、速度検出部６によって検出された走行速度に関する情報を取得する（ステップＳ５）。

駆動制御部３は、取得した走行速度に関する情報に基づき、走行速度が予め設定された基準値以下であるか否か判断する（ステップＳ６）。駆動制御部３は、走行速度が基準値以下であると判断すると（ステップＳ６のＹｅｓ）、モータ１２０を停止させる（ステップＳ７）。すなわち、駆動制御部３は、モータ１２０を停止させることによって、チェーン１１７の駆動動作を停止させる。一方、駆動制御部３は、走行速度が基準値以下でないと判断すると（ステップＳ６のＮｏ）、上述したステップＳ５の処理に移行する。なお、上述した基準値とは、例えば１ｋｍ／ｈ（停車する寸前の状態）であってもよいし、０ｋｍ／ｈ（停車した状態）であってもよい。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る変速制御システム１ａについて説明する。なお、第２実施形態に係る変速制御システム１ａが適用される自転車１０１は、上述した第１実施形態において説明した自転車１０１と同じであるため、その説明を省略する。

図５は、第２実施形態に係る変速制御システム１ａのブロック図である。図５に示すように、変速制御システム１ａは、第１実施形態に係る変速制御システム１とは異なり、回転状態検出部２の代わりに、人力駆動力検出部１５０を備える。なお、第２実施形態に係る変速制御システム１ａのその他の構成に関しては、第１実施形態に係る変速制御システム１の構成と同じであるため、詳細な説明を省略する。

人力駆動力検出部１５０は、クランク１１２に入力される人力駆動力を検出する。例えば、人力駆動力検出部１５０は、上述したトルクセンサ１５０とすることができる。すなわち、人力駆動力検出部１５０は、トルクセンサ１５０であって、クランク軸１１２ａに作用するトルクを人力駆動力として検出する。人力駆動力検出部１５０は、検出された人力駆動力に関する情報を駆動制御部３及び変速制御部４に出力する。

駆動制御部３は、人力駆動力検出部１５０によって検出された人力駆動力に基づき、人力駆動力が所定値以下であると判断した場合、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる。具体的には、駆動制御部３は、人力駆動力検出部１５０によって検出されたトルクが、予め設定された所定値以下であるか否か判断する。そして、駆動制御部３は、所定値以下であると判断すると、モータドライバ１２０ａを制御して、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる。なお、駆動制御部３のその他の特徴に関しては、第１実施形態に係る駆動制御部３と同じであるため、その詳細な説明を省略する。なお、上述した所定値とは、例えば、５Ｎ・ｍである。

変速制御部４は、上記駆動制御部３と同様に、人力駆動力検出部１５０によって検出された人力駆動力に基づき、人力駆動力が所定値以下であるか否か判断する。そして、変速制御部４は、人力駆動力が所定値以下であると判断した場合、リアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる。なお、変速制御部４のその他の特徴に関しては、第１実施形態に係る変速制御部４と同じであるため、その詳細な説明を省略する。

次に、第２実施形態に係る変速制御システム１ａの動作について図６を参照しつつ説明する。図６は、第２実施形態に係る変速制御システム１ａの動作を説明するためのフローチャートである。なお、図６におけるステップＳ３〜Ｓ７の処理は、第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

図６に示すように、駆動制御部３及び変速制御部４は、人力駆動力検出部１５０によって検出された人力駆動力に関する情報を取得する（ステップＳ１１）。具体的には、駆動制御部３及び変速制御部４は、クランク軸１１２ａに作用するトルクに関する情報を取得する。

次に、駆動制御部３及び変速制御部４は、取得した人力駆動力に関する情報に基づき、人力駆動力検出部１５０によって検出された人力駆動力が所定値以下であるか否か判断する（ステップＳ１２）。具体的には、駆動制御部３及び変速制御部４は、クランク軸１１２ａに作用するトルクが、予め設定された所定値以下か否か判断する。なお、駆動制御部３及び変速制御部４は、ステップＳ１２の処理において、人力駆動力が所定時間（例えば５秒）の間、所定値以下であるか否か判断してもよい。

人力駆動力が所定値以下ではないと駆動制御部３又は変速制御部４の少なくとも一方が判断すると（ステップＳ１２のＮｏ）、上述したステップＳ１１の処理に移行する。一方、駆動制御部３及び変速制御部４が、人力駆動力が所定値以下であると判断すると（ステップＳ１２のＹｅｓ）、駆動制御部３は、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる（ステップＳ３）。また、変速制御部４は、リアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる（ステップＳ４）。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る変速制御システム１ｂについて説明する。なお、第３実施形態に係る変速制御システム１ｂが適用される自転車１０１は、上述した第１実施形態において説明した自転車１０１と同じであるため、その説明を省略する。

図７は、第３実施形態に係る変速制御システム１ｂのブロック図である。図７に示すように、変速制御システム１ｂは、第１実施形態に係る変速制御システム１とは異なり、回転状態検出部２を備えていない。また、速度検出部６は、走行速度に関する情報を変速制御部４にも出力する。なお、第３実施形態に係る変速制御システム１ｂのその他の構成に関しては、第１実施形態に係る変速制御システム１の構成と同じであるため、詳細な説明を省略する。

駆動制御部３は、速度検出部６によって検出された走行速度が第１所定値以下であると判断した場合、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる。詳細には、駆動制御部３は、モータドライバ１２０ａを制御して、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる。なお、駆動制御部３のその他の特徴に関しては、第１実施形態に係る駆動制御部３と同じであるため、その詳細な説明を省略する。なお、上述した第１所定値とは、例えば、３ｋｍ／ｈである。

変速制御部４は、速度検出部６によって検出された走行速度が第１所定値以下であると判断した場合、リアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる。なお、変速制御部４のその他の特徴に関しては、第１実施形態に係る変速制御部４と同じであるため、その詳細な説明を省略する。

次に、第３実施形態に係る変速制御システム１ｂの動作について図８を参照しつつ説明する。図８は、第３実施形態に係る変速制御システム１ｂの動作を説明するためのフローチャートである。なお、図８におけるステップＳ３〜Ｓ７の処理は、第１実施形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

図８に示すように、駆動制御部３及び変速制御部４は、速度検出部６によって検出された走行速度に関する情報を取得する（ステップＳ２１）。

次に、駆動制御部３及び変速制御部４は、取得した走行速度に関する情報に基づき、自転車１０１の走行速度が第１所定値以下であるか否か判断する（ステップＳ２２）。

走行速度が第１所定値以下ではないと駆動制御部３又は変速制御部４の少なくとも一方が判断すると（ステップＳ２２のＮｏ）、上述したステップＳ２１の処理に移行する。一方、駆動制御部３及び変速制御部４が、走行速度が第１所定値以下であると判断すると（ステップＳ２２のＹｅｓ）、駆動制御部３は、モータ１２０にチェーン１１７を駆動させる（ステップＳ３）。また、変速制御部４は、リアディレーラ１１８ｒに変速動作を行わせる（ステップＳ４）。

次に、駆動制御部３は、走行速度に関する情報を再度取得する（ステップＳ５）。駆動制御部３は、取得した走行速度に関する情報に基づき、走行速度が予め設定された第２所定値以下であるか否か判断する（ステップＳ６）。すなわち、駆動制御部３は、上記第１実施形態と同様に、走行速度が予め設定された基準値以下であるか否か判断する。なお、この第２所定値とは、上記第１所定値よりも小さい値である。

駆動制御部３は、走行速度が基準値以下であると判断すると（ステップＳ６のＹｅｓ）、モータ１２０を停止させる（ステップＳ７）。一方、駆動制御部３は、走行速度が基準値以下でないと判断すると（ステップＳ６のＮｏ）、上述したステップＳ５の処理に移行する。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

変形例１
上記各実施形態では、駆動制御部３によってモータ１２０を制御し、変速制御部４によってリアディレーラ１１８ｒを制御しているが、特にこれに限定されない。例えば、駆動制御部３と変速制御部４とを１つの制御部によって構成してもよい。すなわち、１つの制御部によって、モータ１２０を制御するとともに、リアディレーラ１１８ｒを制御してもよい。

変形例２
上記各実施形態では、変速制御部４は、リアディレーラ１１８ｒを制御しているが特にこれに限定されない。すなわち、変速制御部４は、フロントディレーラ１１８ｆを制御してもよいし、フロントディレーラ１１８ｒとリアディレーラ１１８ｒとの両方を制御してもよい。

変形例３
上記各実施形態では、変速を行うためにチェーン１１７を駆動する際、アシスト用のモータ１２０によってチェーン１１７を駆動しているが特にこれに限定されない。例えば、変速制御システムは、モータ１２０の代わりに、モータ１２０とは別の駆動力出力部を備えており、その駆動力出力部の駆動力によってチェーン１１７を駆動させて変速を行ってもよい。なお、この駆動力出力部は、フロントスプロケット１１５を介することなく、チェーン１１７を駆動させてもよい。

変形例４
上記各実施形態では、モータ１２０が出力する駆動力が、速度検出部６によって検出される走行速度に対応する基準値を超えないように、駆動制御部３はモータ１２０を制御するが特にこれに限定されない。例えば、駆動制御部３は、モータ１２０の回転速度が、速度検出部６によって検出される走行速度に対応する基準値を超えないように、モータ１２０を制御してもよい。なお、この場合における「走行速度に対応する基準値」とは、その走行速度を出すために必要なモータ１２０の回転速度のことである。この基準値を超えた回転速度でモータ１２０の出力軸が回転すると、チェーン１１７、リアスプロケット群１１６などを介して後輪１０５が回転駆動される。このため、モータ１２０の回転速度が上記基準値を超えないように駆動制御部３がモータ１２０を制御することによって、モータ１２０は、チェーン１１７のみを駆動し、後輪１０５を回転駆動しない。なお、この基準値はギア比などによっても変わり、駆動制御部３は、ギア比及び走行速度に関連付けられた基準値に関する情報を記憶している。

１ 変速制御システム
２ 回転状態検出部
３ 駆動制御部
４ 変速制御部
５ 段数検出部
６ 速度検出部
１１２ クランク
１１５ フロントスプロケット群
１１６ リアスプロケット群
１１７ チェーン
１１８ｒ リアディレーラ
１２０ モータ
１６１ 第２ワンウェイクラッチ

Claims (13)

1. クランクと、前記クランクから独立して回転可能なフロントスプロケットと、後輪と、前記後輪から独立して回転可能なリアスプロケットと、前記フロントスプロケットおよび前記リアスプロケットに噛み合うチェーンと、少なくとも１つの外装変速機と、を備える自転車において用いられる変速制御システムであって、
   前記チェーンを駆動する駆動力出力部と、
   前記クランクの回転状態を検出する回転状態検出部と、
   前記回転状態検出部によって検出される前記クランクの回転状態に基づき、前記クランクの回転状態が所定の状態であると判断した場合、前記駆動力出力部に前記チェーンを駆動させ、前記外装変速機に変速動作を行わせる制御部と、
   を備える変速制御システム。
2. 前記駆動力出力部と前記フロントスプロケットとの間に配置されるワンウェイクラッチをさらに備える、請求項１に記載の変速制御システム。
3. 前記クランクに入力される人力駆動力と前記駆動力出力部から出力される駆動力とを前記フロントスプロケットへ伝達する合力部材をさらに備える、請求項１又は２に記載の変速制御システム。
4. 前記少なくとも１つの外装変速機の段数を検出する段数検出部をさらに備え、
   前記制御部は、所定の段数となるよう前記少なくとも１つの外装変速機の変速動作を制御する、
   請求項１から３のいずれかに記載の変速制御システム。
5. 前記制御部は、前記段数と変速比との対応を示す変速比情報に基づき、所定の変速比となるよう、前記少なくとも１つの外装変速機の変速動作を制御する、請求項４に記載の変速制御システム。
6. 前記制御部は、前記少なくとも１つの外装変速機による変速動作が終了すると、前記駆動力出力部による前記チェーンの駆動動作を停止させる、請求項１から５のいずれかに記載の変速制御システム。
7. 前記自転車の走行速度を検出する速度検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記駆動力出力部が出力する駆動力が、前記速度検出部によって検出される走行速度に対応する基準値を超えないように前記駆動力出力部を制御する請求項１から６のいずれかに記載の変速制御システム。
8. 前記駆動力出力部は電動モータを含む、請求項１から７のいずれかに記載の変速制御システム。
9. 前記制御部は、前記電動モータの回転速度が、前記速度検出部によって検出される走行速度に対応する基準値を超えないように前記駆動力出力部を制御する、請求項８に記載の変速制御システム。
10. 前記制御部は、前記速度検出部によって検出される走行速度が基準値以下になると、前記駆動力出力部による前記チェーンの駆動動作を停止させる、請求項１から９のいずれかに記載の変速制御システム。
11. クランクと、前記クランクから独立して回転可能なフロントスプロケットと、後輪と、後輪から独立して回転可能なリアスプロケットと、前記フロントスプロケットおよび前記リアスプロケットに噛み合うチェーンと、少なくとも１つの外装変速機と、を備える自転車において用いられる変速制御システムであって、
    前記チェーンを駆動する駆動力出力部と、
    前記クランクに入力される人力駆動力を検出する人力駆動力検出部と、
    前記人力駆動力検出部によって検出される前記人力駆動力に基づき前記人力駆動力が所定値以下であると判断した場合、前記駆動力出力部に前記チェーンを駆動させ、前記外装変速機に変速動作を行わせる制御部と、
    を備える変速制御システム。
12. クランクと、前記クランクから独立して回転可能なフロントスプロケットと、後輪と、後輪から独立して回転可能なリアスプロケットと、前記フロントスプロケットおよび前記リアスプロケットに噛み合うチェーンと、少なくとも１つの外装変速機と、を備える自転車において用いられる変速制御システムであって、
    前記チェーンを駆動させる駆動力出力部と、
    前記自転車の走行速度を検出する速度検出部と、
    前記速度検出部により検出される速度が第１所定値以下であると判断した場合、前記駆動力出力部に前記チェーンを駆動させ、前記外装変速機に変速動作を行わせる制御部と、
    を備える変速制御システム。
13. 前記制御部は、前記速度検出部によって検出される走行速度が前記第１所定値より小さい第２所定値以下になると、前記駆動力出力部による前記チェーンの駆動動作を停止させる、請求項１２に記載の変速制御システム。

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