JP2020029205A - 人力駆動車の変速制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】変速機による変速を好適に制御できる人力駆動車の変速制御システムを提供する。【解決手段】人力駆動車の変速制御システムは、クランクと、前記クランクから独立して回転可能な第１回転体と、駆動輪と、前記駆動輪から独立して回転可能な第２回転体と、前記第１回転体および前記第２回転体の間で回転力を伝達する伝達体と、前記伝達体を制御して変速比を変化させる変速機と、を含む人力駆動車に用いられる変速制御システムであって、前記伝達体を駆動するように構成されるモータと、前記人力駆動車の加速度および振動の少なくとも１つを検出する第１検出部と、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記第１検出部の検出結果に応じて前記モータを制御する制御部と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、人力駆動車の変速制御システムに関する。

特許文献１の人力駆動車の変速制御システムは、所定の条件に応じて変速機を制御し、変速比を変更させる。

特表平１０−５１１６２１号公報

上記人力駆動車の変速制御システムは、走行負荷等を軽くするために変速機を制御しているが、それ以外の条件については何ら検討していない。
本発明の目的の１つは、変速機による変速を好適に制御できる人力駆動車の変速制御システムを提供することである。

本開示の第１側面に従う人力駆動車の変速制御システムは、クランクと、前記クランクから独立して回転可能な第１回転体と、駆動輪と、前記駆動輪から独立して回転可能な第２回転体と、前記第１回転体および前記第２回転体の間で回転力を伝達する伝達体と、前記伝達体を制御して変速比を変化させる変速機と、を含む人力駆動車に用いられる変速制御システムであって、前記伝達体を駆動するように構成されるモータと、前記人力駆動車の加速度および振動の少なくとも１つを検出する第１検出部と、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記第１検出部の検出結果に応じて前記モータを制御する制御部と、を含む。
第１側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、第１検出部の検出結果に応じて、モータを制御することによって、クランクの回転角度が予め定める範囲に維持されている場合にも変速機による変速を好適に制御できる。

本開示の第１側面に従う第２側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記加速度が第１の値以上、前記振動の大きさが第２の値以上、または、前記振動の継続時間が第３の値以上の場合、前記モータを駆動させない。
第２側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、変速に適さない状況において、モータが駆動されることを抑制できる。

本開示の第１側面に従う第３側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記加速度が第１の値未満、前記振動の大きさが第２の値未満、または、前記振動の継続時間が第３の値未満の場合、前記駆動輪を駆動させず、かつ、前記伝達体を駆動させるように前記モータを制御する。
第３側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、加速度が第１の値未満、振動の大きさが第２の値未満、または、振動の継続時間が第３の値未満の場合には、伝達体を駆動させるようにモータを制御するため、変速機は安定した変速を実行できる。また、駆動輪を駆動させないようにモータが駆動されるので、搭乗者の意図に反して人力駆動車がモータによって推進されない。

本開示の第１〜３側面のいずれか１つに従う第４側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記人力駆動車は、ステアリング部を含み、前記ステアリング部の状態に関する第１情報、および、前記人力駆動車の姿勢に関する第２情報の少なくとも１つを検出する第２検出部をさらに含み、前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記第２検出部の検出結果に応じて、前記モータを制御する。
第４側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、ステアリング部の状態および人力駆動車の姿勢の少なくとも１つに応じて、変速機による変速を好適に制御できる。

本開示の第５側面に従う人力駆動車の変速制御システムは、ステアリング部と、クランクと、前記クランクから独立して回転可能な第１回転体と、駆動輪と、前記駆動輪から独立して回転可能な第２回転体と、前記第１回転体および前記第２回転体の間で回転力を伝達する伝達体と、前記伝達体を制御して変速比を変化させる変速機と、を含む人力駆動車に用いられる変速制御システムであって、前記伝達体を駆動するように構成されるモータと、前記ステアリング部の状態に関する第１情報、および、前記人力駆動車の姿勢に関する第２情報の少なくとも１つを検出する第２検出部と、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記第２検出部の検出結果に応じて、前記モータを制御する制御部とを含む。
第５側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、ステアリング部の状態および人力駆動車の姿勢の少なくとも１つに応じて、変速機による変速を好適に制御できる。

本開示の第４または第５側面に従う第６側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記第２情報は、前記人力駆動車のロール角度、前記人力駆動車のヨー角度、および、前記人力駆動車のピッチ角度の少なくとも１つを含む。
第６側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、人力駆動車のロール角度、人力駆動車のヨー角度、および、人力駆動車のピッチ角度の少なくとも１つに応じて、変速機による変速を好適に制御できる。

本開示の第４〜第６側面のいずれか１つに従う第７側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記第１情報は、操舵角度を含み、前記操舵角度は、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のハンドルの角度、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車の操舵輪の角度、および、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のフロントフォークの角度の少なくとも１つを含む。
第７側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、操舵角度に応じて変速機による変速を好適に制御できる。

本開示の第６側面に従う第８側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記第１情報は、操舵角度を含み、前記操舵角度は、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のハンドルの角度、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車の操舵輪の角度、および、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のフロントフォークの角度の少なくとも１つを含み、前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記操舵角度が第１角度以上、前記操舵角度の変化量が第１変化量以上、前記ロール角度が第２角度以上、前記ロール角度の変化量が第２変化量以上、前記ヨー角度が第３角度以上、前記ヨー角度の変化量が第３変化量以上、前記ピッチ角度が第４角度以上の場合、および、前記ピッチ角度の変化量が第４変化量以上の場合の少なくとも１つの場合、前記モータを駆動させない。
第８側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、変速に適さない状況において、モータが駆動されることを抑制できる。

本開示の第６側面に従う第９側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記第１情報は、操舵角度を含み、前記操舵角度は、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のハンドルの角度、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車の操舵輪の角度、および、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のフロントフォークの角度の少なくとも１つを含み、前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記操舵角度が第１角度未満、前記操舵角度の変化量が第１変化量未満、前記ロール角度が第２角度未満、前記ロール角度の変化量が第２変化量未満、前記ヨー角度が第３角度未満、前記ヨー角度の変化量が第３変化量未満、前記ピッチ角度が第４角度未満の場合、および、前記ピッチ角度の変化量が第４変化量未満の場合の少なくとも１つの場合、前記モータを駆動させる。
第９側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、操舵角度が第１角度未満、操舵角度の変化量が第１変化量未満、ロール角度が第２角度未満、ロール角度の変化量が第２変化量未満、ヨー角度が第３角度未満、ヨー角度の変化量が第３変化量未満、ピッチ角度が第４角度未満の場合、および、ピッチ角度の変化量が第４変化量未満の場合の少なくとも１つの場合、モータを駆動させるため、変速機は安定した変速を実行できる。

本開示の第１〜第９側面のいずれか１つに従う第１０側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記変速機を動作させる電動アクチュエータをさらに含み、前記制御部は、前記電動アクチュエータを制御し、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記モータを駆動させない場合、前記変速機を動作させない。
第１０側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、変速に適さない状況における変速機の動作を抑制できる。

本開示の第１１側面に従う人力駆動車の変速制御システムは、クランクと、前記クランクから独立して回転可能な第１回転体と、駆動輪と、前記駆動輪から独立して回転可能な第２回転体と、前記第１回転体および前記第２回転体の間で回転力を伝達する伝達体と、前記伝達体を制御して変速比を変化させる変速機と、を含む人力駆動車に用いられる変速制御システムであって、前記変速機を動作させる電動アクチュエータと、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記変速機を動作させない制御部と、を含む。
第１１側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、変速に適さない状況における変速機の動作を抑制できる。第１１側面の人力駆動車の変速制御システムでは、例えば変速機が動作することによって、人力駆動車の操作に与える影響を抑制できる。

本開示の第１１側面に従う第１２側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記伝達体を駆動させるモータをさらに含み、前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記変速機を動作させる場合、前記伝達体を駆動させるように前記モータを制御する。
第１２側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、モータを含む変速制御システムにおいて、クランクの回転角度が予め定める範囲内に維持されている状態において、変速機に対する変速要求が発生し、かつ、変速機を動作させる場合、伝達体を駆動させるようにモータを制御するため、変速機によって好適に変速できる。

本開示の第１〜第１０側面および第１２側面のいずれか１つに従う第１３側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記モータは、前記人力駆動車に入力される人力駆動力の伝達経路のうちの前記伝達体よりも上流側に接続される。
第１３側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、モータの出力トルクを伝達体に好適に伝達できる。

本開示の第１〜第１０、第１２、および、第１３側面のいずれか１つに従う第１４側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記モータは、前記人力駆動車の推進をアシストするように構成される。
第１４側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、モータによって人力駆動車の推進をアシストできる。

本開示の第１４側面に従う第１５側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記制御部は、前記クランクが予め定める方向に回転している場合、前記人力駆動車に入力される人力駆動力に応じて前記モータを制御する。
第１５側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、クランクが予め定める方向に回転している場合、人力駆動車の推進を好適にアシストできる。

本開示の第１〜第１５側面のいずれか１つに従う第１６側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記予め定める範囲は、前記クランクのクランクアームが上下死点になる角度から９０度離れた角度を含む。
第１６側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、クランクアームが上下死点になる角度から９０度離れた角度を含む範囲に維持される場合に、変速機による変速を好適に制御できる。

本開示の第１〜第１５側面のいずれか１つに従う第１７側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記予め定める範囲は、３０度以内である。
第１７側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、クランクアームが３０度以内の範囲に維持される場合に、変速機による変速を好適に制御できる。

本開示の第１〜第１７側面のいずれか１つに従う第１８側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記変速要求を出力する変速操作部をさらに含む。
第１８側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、変速操作部によって好適に変速要求を発生させられる。

本開示の第１〜第１８側面のいずれか１つに従う第１９側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記制御部は、前記人力駆動車の走行状態および前記人力駆動車の走行環境の少なくとも一方に応じて前記変速要求を発生させる。
第１９側面の人力駆動車の変速制御システムによれば、人力駆動車の走行状態および人力駆動車の走行環境の少なくとも一方に応じて、好適に変速要求を発生させられる。

本開示の第１〜第１９側面のいずれか１つに従う第２０側面の人力駆動車の変速制御システムにおいて、前記第１回転体および前記第２回転体は、スプロケットをそれぞれ含み、前記伝達体は、チェーンを含み、前記変速機は、ディレイラを含む。
上記第２０側面の変速制御システムによれば、スプロケットをそれぞれ含む第１回転体および第２回転体は、チェーンを含む伝達体、ディレイラを含む変速機を備える変速制御システムの変速機による変速を好適に制御できる。

本開示の人力駆動車の変速制御システムは、変速機による変速を好適に制御できる。

第１実施形態の人力駆動車の変速制御システムを含む人力駆動車の側面図。 図１の人力駆動車の動力伝達経路を示す模式図。 第１実施形態の人力駆動車の変速制御システムの電気的な構成を示すブロック図。 図３の制御部によって実行される人力駆動力に応じてモータを駆動させる処理のフローチャート。 図３の制御部によって実行されるモータおよび変速機を制御する処理のフローチャート。 第２実施形態の制御部によって実行される変速機を制御する処理のフローチャート。 第３実施形態の制御部によって実行されるモータおよび変速機を制御する処理のフローチャート。 第４実施形態の制御部によって実行されるモータおよび変速機を制御する処理のフローチャート。 変形例の制御部によって実行されるモータおよび変速機を制御する処理のフローチャート。

（第１実施形態）
図１〜図５を参照して、第１実施形態の人力駆動車１０の変速制御システム５０について説明する。以後、人力駆動車１０の変速制御システム５０を、単に変速制御システム５０と記載する。変速制御システム５０は、人力駆動車１０に設けられる。人力駆動車１０は、少なくとも人力駆動力Ｈによって駆動することができる車である。人力駆動車１０は、例えば、自転車を含む。人力駆動車１０は、車輪の数が限定されず、例えば１輪車および３輪以上の車輪を有する車も含む。人力駆動車１０は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、および、リカンベントなど種々の種類の自転車、ならびに、電動自転車（Ｅ−ｂｉｋｅ）を含む。電動自転車は、電動モータによって車両の推進を補助する電動アシスト自転車を含む。以下、実施の形態において、人力駆動車１０を、自転車として説明する。

人力駆動車１０は、クランク１２と、クランク１２から独立して回転可能な第１回転体１４と、駆動輪１６と、駆動輪１６から独立して回転可能な第２回転体１８と、第１回転体１４および第２回転体１８の間で回転力を伝達する伝達体２０と、伝達体２０を制御して変速比を変化させる変速機２２と、を含む。人力駆動車１０は、フレーム２４をさらに備える。クランク１２には、人力駆動力Ｈが入力される。クランク１２は、フレーム２４に対して回転可能なクランク軸２６と、クランク軸２６の軸方向の端部にそれぞれ設けられるクランクアーム２８とを含む。各クランクアーム２８には、ペダル３０が連結される。駆動輪１６は、クランク１２が回転することによって駆動される。駆動輪１６は、フレーム２４に支持される。クランク１２と駆動輪１６とは、駆動機構３２によって連結される。駆動機構３２は、クランク軸２６に結合される第１回転体１４を含む。クランク軸２６と第１回転体１４とは、第１ワンウェイクラッチ３４を介して結合される。第１ワンウェイクラッチ３４は、クランク１２が前転した場合に、第１回転体１４を前転させ、クランク１２が後転した場合に、第１回転体１４を後転させないように構成される。第１回転体１４は、第１ワンウェイクラッチ３４によってクランク１２から独立して回転できる。第１回転体１４は、スプロケットまたはプーリを含む。駆動機構３２は、伝達体２０と、第２回転体１８とをさらに含む。伝達体２０は、第１回転体１４の回転力を第２回転体１８に伝達する。伝達体２０は、例えば、チェーンまたはベルトを含む。

第２回転体１８は、駆動輪１６に連結される。第２回転体１８は、スプロケットまたはプーリを含む。第２回転体１８と駆動輪１６との間には、第２ワンウェイクラッチ３６が設けられていることが好ましい。第２ワンウェイクラッチ３６は、第２回転体１８が前転した場合に、駆動輪１６を前転させ、第２回転体１８が後転した場合に、駆動輪１６を後転させないように構成される。第２回転体１８は、第２ワンウェイクラッチ３６によって駆動輪１６から独立して回転できる。

人力駆動車１０は、前輪および後輪を含む。フレーム２４には、フロントフォーク２４Ａを介して前輪が取り付けられている。フロントフォーク２４Ａには、ハンドルバー２４Ｃがステム２４Ｂを介して連結されている。以下の実施形態では、後輪を駆動輪１６、かつ、前輪を操舵輪３８として説明するが、前輪が駆動輪１６、かつ、後輪が操舵輪３８であってもよい。

人力駆動車１０は、バッテリ４０をさらに含む。バッテリ４０は、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリセルは、充電池を含む。バッテリ４０は、人力駆動車１０に設けられ、バッテリ４０と電気的に接続されている他の電気部品、例えば、変速制御システム５０のモータ５２および制御部５６に電力を供給する。バッテリ４０は、制御部５６と有線または無線によって通信可能に接続されている。バッテリ４０は、例えば電力線通信（ＰＬＣ；power line communication）によって制御部５６と通信可能である。バッテリ４０は、フレーム２４の外部に取り付けられてもよく、少なくとも一部がフレーム２４の内部に収容されてもよい。

変速機２２は、クランク１２の回転速度Ｎに対する駆動輪１６の回転速度の比である変速比を変更する。変速機２２は、変速比を段階的に変更可能に構成される。変速機２２は、変速比を無段階に変更可能に構成されていてもよい。第１回転体１４および第２回転体１８は、スプロケットをそれぞれ含み、伝達体２０は、チェーンを含み、変速機２２は、ディレイラを含むことが好ましい。本実施形態では、第１回転体１４および第２回転体１８の少なくとも一方は、複数のスプロケットを含む。本実施形態では、第１回転体１４は、１枚のスプロケットを含み、第２回転体１８は、複数のスプロケットを含む。ディレイラは、第１回転体１４が複数のフロントスプロケットを含む場合、フロントディレイラを含み、第２回転体１８が複数のフロントスプロケットを含む場合、リアディレイラを含む。

変速制御システム５０は、人力駆動車１０に用いられる。変速制御システム５０は、伝達体２０を駆動するように構成されるモータ５２と、人力駆動車１０の加速度および振動の少なくとも１つを検出する第１検出部５４と、制御部５６とを含む。

制御部５６は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＭＰＵ（Micro Processing Unit）を含む。制御部５６は、１または複数のマイクロコンピュータを含んでいてもよい。制御部５６は、複数の場所に離れて配置される複数の演算処理装置を含んでいてもよい。変速制御システム５０は、記憶部５８をさらに含む。記憶部５８には、各種の制御プログラムおよび各種の制御処理に用いられる情報が記憶される。記憶部５８は、例えば不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含む。制御部５６および記憶部５８は、例えばモータ５２が設けられるハウジングに設けられる。

変速制御システム５０は、モータ５２の駆動回路６０をさらに含む。モータ５２および駆動回路６０は、同一のハウジングに設けられることが好ましい。駆動回路６０は、バッテリ４０からモータ５２に供給される電力を制御する。駆動回路６０は、制御部５６と有線または無線によって通信可能に接続されている。駆動回路６０は、制御部５６からの制御信号に応じてモータ５２を駆動させる。駆動回路６０は、インバータ回路を含む。モータ５２は、人力駆動車１０の推進をアシストするように構成される。モータ５２は、電気モータを含む。モータ５２は、ペダル３０から後輪までの人力駆動力Ｈの動力伝達経路に回転を伝達するように設けられる。モータ５２は、人力駆動車１０に入力される人力駆動力Ｈの伝達経路のうちの伝達体２０よりも上流側に接続される。一例では、モータ５２は、クランク軸２６から第１回転体１４までの動力伝達経路に結合される。モータ５２は、第１ワンウェイクラッチ３４と第１回転体１４との間に設けられる出力部４２に出力トルクを伝達するように設けられる。出力部４２は、第１回転体１４と一体に回転する。モータ５２は、人力駆動車１０のフレーム２４に設けられる。モータ５２とクランク軸２６との間の動力伝達経路には、クランク軸２６を人力駆動車１０が前進する方向に回転させた場合にクランク１２の回転力によってモータ５２が回転しないように第３ワンウェイクラッチ６２が設けられるのが好ましい。モータ５２および駆動回路６０が設けられるハウジングには、モータ５２および駆動回路６０以外の構成が設けられてもよく、例えばモータ５２の回転を減速して出力する減速機が設けられてもよい。モータ５２および駆動回路６０が設けられるハウジングに減速機が設けられる場合、モータ５２の駆動力は、減速機を介して出力部４２に伝達される。

変速制御システム５０は、クランク回転センサ６４、車速センサ６６、および、トルクセンサ６８をさらに含む。
クランク回転センサ６４は、人力駆動車１０のクランク１２の回転速度Ｎを検出するために用いられる。クランク回転センサ６４は、例えば人力駆動車１０のフレーム２４またはモータ５２が設けられるハウジングに取り付けられる。クランク回転センサ６４は、磁界の強度に応じた信号を出力する磁気センサを含んで構成される。周方向に磁界の強度が変化する環状の磁石が、クランク軸２６またはクランク軸２６から第１回転体１４までの間の動力伝達経路に設けられる。クランク回転センサ６４は、制御部５６と有線または無線によって通信可能に接続されている。クランク回転センサ６４は、クランク１２の回転速度Ｎに応じた信号を制御部５６に出力する。クランク回転センサ６４は、クランク軸２６から第１回転体１４までの人力駆動力Ｈの動力伝達経路において、クランク軸２６と一体に回転する部材に設けられてもよい。クランク回転センサ６４は、人力駆動車１０の車速Ｖを検出するために用いられてもよい。この場合、制御部５６は、クランク回転センサ６４によって検出されるクランク１２の回転速度Ｎと、変速比とに応じて、駆動輪１６の回転速度を演算して、人力駆動車１０の車速Ｖを検出する。変速比に関する情報は、記憶部５８に予め記憶されている。

制御部５６は、人力駆動車１０の車速Ｖと、クランク１２の回転速度Ｎとに応じて、変速比を演算してもよい。この場合、駆動輪１６の周長、駆動輪１６の直径、または、駆動輪１６の半径に関する情報が記憶部５８に予め記憶されている。変速機２２は、変速センサを含んでいてもよい。変速センサは、変速機２２の現在の変速ステージを検出する。変速センサは、制御部５６に電気的に接続されている。変速ステージと変速比との関係は、記憶部５８に予め記憶されている。制御部５６は、変速センサの検出結果から、現在の変速比を検出することができる。制御部５６は、駆動輪１６の回転速度を変速比で除算することによって、クランク１２の回転速度Ｎを演算できる。この場合、車速センサ６６および変速センサをクランク回転センサ６４として用いてもよい。

車速センサ６６は、車輪の回転速度を検出するために用いられる。車速センサ６６は、有線または無線によって制御部５６と電気的に接続されている。車速センサ６６は、制御部５６と有線または無線によって通信可能に接続されている。車速センサ６６は、車輪の回転速度に応じた信号を制御部５６に出力する。制御部５６は、車輪の回転速度に基づいて人力駆動車１０の車速Ｖを演算する。制御部５６は、車速Ｖが所定値以上になると、モータ５２を停止する。所定値は、例えば時速２５Ｋｍ、または、時速４５Ｋｍである。車速センサは、リードスイッチを構成する磁性体リード、または、ホール素子を含むことが好ましい。車速センサ６６は、フレーム２４のチェーンステイに取り付けられ、後輪に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよく、フロントフォーク２４Ａに設けられ、前輪に取り付けられる磁石を検出する構成としてもよい。別の例では、車速センサ６６は、ＧＰＳ受信部を含む。制御部５６は、ＧＰＳ受信部によって取得したＧＰＳ情報と、記憶部５８に予め記録されている地図情報と、時間とに応じて、人力駆動車１０の車速Ｖを検出してもよい。制御部５６は、時間を計るための計時回路を含むことが好ましい。

トルクセンサ６８は、人力駆動力ＨのトルクＴＨを検出するために用いられる。トルクセンサ６８は、例えば、モータ５２が設けられるハウジングに設けられる。トルクセンサ６８は、クランク１２に入力される人力駆動力ＨのトルクＴＨを検出する。トルクセンサ６８は、第１ワンウェイクラッチ３４よりも動力伝達経路の上流側に設けられる。トルクセンサ６８は、歪センサまたは磁歪センサなどを含む。歪センサは、歪ゲージを含む。トルクセンサ６８が歪センサを含む場合、歪センサは、好ましくは、動力伝達経路に含まれる回転体の外周部に設けられる。トルクセンサ６８は、無線または有線の通信部を含んでいてもよい。トルクセンサ６８の通信部は、制御部５６と通信可能に構成される。

制御部５６は、クランク１２が予め定める方向Ｆ１に回転している場合、人力駆動車１０に入力される人力駆動力Ｈに応じてモータ５２を制御する。予め定める方向Ｆ１は、人力駆動車１０を前進させるためにクランク１２を回転させる方向である。

制御部５６は、例えば、人力駆動力Ｈに対して、モータ５２によるアシスト力が所定の比率Ａになるように、モータ５２を制御する。制御部５６は、例えば、人力駆動車１０の人力駆動力ＨのトルクＴＨに対する、モータ５２によるアシスト力の出力トルクＴＭが所定の比率Ａになるように、モータ５２を制御してもよい。制御部５６は、人力駆動力Ｈに対するモータ５２の出力の比率Ａの異なる複数の制御モードから選択される１つの制御モードでモータ５２を制御する。人力駆動車１０の人力駆動力ＨのトルクＴＨに対するモータ５２の出力トルクＴＭのトルク比率ＡＴを、比率Ａと記載する場合がある。制御部５６は、例えば、人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨ（ワット）に対して、モータ５２の仕事率ＷＭ（ワット）が所定の比率Ａになるように、モータ５２を制御してもよい。人力駆動力Ｈの仕事率ＷＨは、人力駆動力Ｈとクランク１２の回転速度Ｎとの乗算によって算出される。モータ５２の出力が減速機を介して人力駆動力Ｈの動力経路に入力される場合は、減速機の出力を、モータ５２の出力とする。制御部５６は、人力駆動力ＨのトルクＴＨまたは仕事率ＷＨに応じて、制御指令をモータ５２の駆動回路６０に出力する。制御指令は、例えばトルク指令値を含む。

図４を参照して、人力駆動力Ｈに応じてモータ５２を制御する処理について説明する。制御部５６は、制御部５６に電力が供給されると、処理を開始して図４に示すフローチャートのステップＳ１１に移行する。

制御部５６は、ステップＳ１１において、クランク１２が予め定める方向Ｆ１に回転しているか否かを判定する。制御部５６は、例えば、クランク１２が予め定める方向Ｆ１に所定速度以上で回転している場合、および、クランク１２が所定時間において予め定める方向Ｆ１に所定角度以上回転している場合の少なくとも１つの場合に、クランク１２が予め定める方向Ｆ１に回転していると判定してもよい。制御部５６は、クランク１２が予め定める方向Ｆ１に回転していない場合、処理を終了する。制御部５６は、クランク１２が予め定める方向Ｆ１に回転している場合、ステップＳ１２に移行する。

制御部５６は、ステップＳ１２において、人力駆動力Ｈに応じてモータ５２を制御し、処理を終了する。制御部５６は、例えば、選択されているモータ５２の制御モードに対応する比率Ａになるようにモータ５２を制御する。

変速制御システム５０は、変速要求を出力する変速操作部７０をさらに含むことが好ましい。変速操作部７０は、制御部５６と有線または無線によって通信可能に接続されている。変速操作部７０は、例えば電力線通信（ＰＬＣ）によって制御部５６と通信可能である。変速操作部７０は、それぞれ例えば操作部材と、操作部材の動きを検出する検出部と、検出部の出力信号に応じて、制御部５６と通信を行う電気回路とを含む。ユーザによって操作部材が操作されることによって、検出部は、制御部５６に出力信号を送信する。操作部材およびその動きを検出する検出部は、接点式スイッチ、磁気センサ、および、タッチパネルの少なくとも１つを含んで構成される。変速操作部７０は、例えばハンドルバー２４Ｃに設けられる。

制御部５６は、人力駆動車１０の走行状態および人力駆動車１０の走行環境の少なくとも一方に応じて変速要求を発生させてもよい。人力駆動車１０の走行状態および人力駆動車１０の走行環境は、例えば、クランク１２の回転速度Ｎ、人力駆動力Ｈ、車速Ｖ、人力駆動車１０の走行路の路面状態、人力駆動車１０の走行路の路面勾配、および、人力駆動車１０の走行抵抗の少なくとも１つを含む。変速制御システム５０は、人力駆動車１０の走行状態および人力駆動車１０の走行環境を検出する検出部をさらに含んでもよい。制御部５６は、例えば、人力駆動車１０の走行状態および人力駆動車１０の走行環境を反映するパラメータが所定値を超えた場合、変速要求を発生させる。一例では、制御部５６は、クランク１２の回転速度Ｎが第１速度Ｎ１よりも大きくなった場合、かつ、変速比が最大ではない場合、変速比を大きくするための変速要求を発生させ、クランク１２の回転速度Ｎが第２速度Ｎ２よりも小さくなった場合、かつ、変速比が最小ではない場合、変速比を小さくするための変速要求を発生させる。別例では、制御部５６は、人力駆動力Ｈが第１駆動力Ｈ１よりも大きくなった場合、かつ、変速比が最小ではない場合、変速比を小さくするための変速要求を発生させ、人力駆動力Ｈが第２駆動力Ｈ２よりも小さくなった場合、かつ、変速比が最大ではない場合、変速比を大きくするための変速要求を発生させる。

変速制御システム５０は、変速機２２を動作させる電動アクチュエータ７２をさらに含むことが好ましい。制御部５６は、電動アクチュエータ７２を制御する。電動アクチュエータ７２は、変速機２２に変速動作を実行させる。変速機２２は、制御部５６によって制御される。電動アクチュエータ７２は、制御部５６と有線または無線によって通信可能に接続されている。電動アクチュエータ７２は、例えば電力線通信（ＰＬＣ）によって制御部５６と通信可能である。制御部５６は、変速要求に応じて電動アクチュエータ７２に制御信号を送信する。電動アクチュエータ７２は、制御部５６からの制御信号に応じて変速機２２に変速動作を実行させる。

第１検出部５４は、例えば、フレーム２４、変速機２２、または、モータ５２が設けられるハウジングに設けられる。第１検出部５４は、例えば、傾斜センサを含む。傾斜センサは、人力駆動車１０の傾斜角度を検出する。傾斜センサは、例えば、ジャイロセンサを含む。ジャイロセンサは、好ましくは、３軸ジャイロセンサを含む。ジャイロセンサは、好ましくは、人力駆動車１０のヨー角度、人力駆動車１０のロール角度、および、人力駆動車１０のピッチ角度を検出可能に構成される。ジャイロセンサの３軸は、好ましくは、人力駆動車１０の前後方向、左右方向、および、上下方向に沿うように人力駆動車１０に設けられる。ジャイロセンサは、１軸ジャイロセンサ、または２軸ジャイロセンサを含んでいてもよい。第１検出部５４は、加速度センサを含んでいてもよい。加速度センサは、人力駆動車１０の前後方向、左右方向、および、上下方向の少なくとも１つの加速度を検出する。

制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生すると、第１検出部５４の検出結果に応じてモータ５２を制御する。予め定める範囲ＷＸは、クランク１２のクランクアーム２８が上下死点になる角度から９０度離れた角度を含むことが好ましい。上死点は、人力駆動車１０が水平面を走行している場合に、クランクアーム２８がクランク軸２６の回転軸心から鉛直方向の上方に延びている状態におけるクランク１２の回転角度ＣＡと対応する。下死点は、人力駆動車１０が水平面を走行している場合に、クランクアーム２８がクランク軸２６の回転軸心から鉛直方向の下方に延びている状態におけるクランク１２の回転角度ＣＡと対応する。予め定める範囲ＷＸは、３０度以内であることが好ましい。クランク１２のクランクアーム２８が上下死点になる回転角度ＣＡは、フレーム２４に対して予め固定されていてもよく、人力駆動車１０のピッチ角度に応じて修正されてもよい。

制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生し、かつ、加速度Ｄが第１の値ＤＸ未満、振動の大きさＢが第２の値ＢＸ未満、または、振動の継続時間Ｔが第３の値ＴＸ未満の場合、駆動輪１６を駆動させず、かつ、伝達体２０を駆動させるようにモータ５２を制御することが好ましい。モータ５２から駆動輪１６までの動力伝達経路には、第２ワンウェイクラッチ３６が含まれる。このため、駆動輪１６が回転中に、駆動輪１６の回転速度よりも第２回転体１８の回転速度が低くなるようにモータ５２を駆動させることによって、駆動輪１６を回転させず、かつ、伝達体２０を駆動させることができる。クランク１２から出力部４２までの動力伝達経路には、第１ワンウェイクラッチ３４が含まれるので、モータ５２によって伝達体２０を駆動しても、モータ５２によってクランク１２は駆動されない。クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態は、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に完全に維持されている第１状態、または、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内から予め定める範囲ＷＸ外にわずかな時間だけ移動して、予め定める範囲ＷＸ内に戻る第２状態を含む。制御部５６は、所定時間ごとにクランク１２の回転角度ＣＡを判定し、複数回の判定のうち、１回または一部の判定のみクランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ外になっている場合に、第２状態であると判定する。

制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生し、かつ、加速度Ｄが第１の値ＤＸ以上、振動の大きさＢが第２の値ＢＸ以上、または、振動の継続時間Ｔが第３の値ＴＸ以上の場合、モータ５２を駆動させない。例えば、変速機２２がリアディレイラを含む場合、モータ５２が伝達体２０を駆動させることによって第２回転体１８が回転するため、変速機２２に好適に変速動作を行わせることができる。振動は、変速機２２による変速動作を阻害する。制御部５６は、加速度Ｄが第１の値ＤＸ未満、振動の大きさＢが第２の値ＢＸ未満、または、振動の継続時間Ｔが第３の値ＴＸ未満の場合には、モータ５２を駆動させるため、振動が変速動作を阻害しにくい場合には、変速機２２に変速動作を行わせることができる。加速度Ｄが第１の値ＤＸ以上、振動の大きさＢが第２の値ＢＸ以上、または、振動の継続時間Ｔが第３の値ＴＸ以上の場合には、振動が変速動作を阻害しやすい。制御部５６は、振動が変速動作を阻害しやすい場合には、モータ５２を駆動させず、かつ、変速機２２による変速動作も行わせない。

第１検出部５４がジャイロセンサを含む場合、振動の大きさＢは、傾斜角度の変化の大きさ、および、傾斜角度の変化速度の少なくとも１つに相当する。第１検出部５４がジャイロセンサを含む場合、振動の継続時間Ｔは、傾斜角度が増加と減少を繰り返す時間に相当する。第１検出部５４が加速度センサを含む場合、振動の大きさＢは、加速度の大きさに相当する。第１検出部５４が加速度センサを含む場合、振動の継続時間Ｔは、加速度が正の値と負の値との間で変化を繰り返す時間に相当する。人力駆動車１０がサスペンション装置を含む場合、第１検出部５４は、サスペンション装置の状態を検出するサスペンション状態センサを含んでもよい。サスペンション状態センサは、サスペンション装置のストローク量、および、サスペンション装置の流体の状態の少なくとも一方を検出する。第１検出部５４は、前輪および後輪の少なくとも一方の車軸にかかる荷重を検出する荷重センサを含んでいてもよい。

人力駆動車１０は、ステアリング部４４を含む。変速制御システム５０は、ステアリング部４４の状態に関する第１情報、および、人力駆動車１０の姿勢に関する第２情報の少なくとも１つを検出する第２検出部７４をさらに含むことが好ましい。ステアリング部４４は、ハンドルバー２４Ｃ、ステム２４Ｂ、および、フロントフォーク２４Ａの少なくとも１つを含む。ハンドルバー２４Ｃおよびステム２４Ｂは、ハンドル４６を構成する。

第１情報は、操舵角度Ｓを含み、操舵角度Ｓは、人力駆動車１０のフレーム２４に対する人力駆動車１０のハンドル４６の角度、人力駆動車１０のフレーム２４に対する人力駆動車１０の操舵輪の角度、および、人力駆動車１０のフレーム２４に対する人力駆動車１０のフロントフォーク２４Ａの角度の少なくとも１つを含む。第２検出部７４が第１情報を検出する場合、第２検出部７４は、フレーム２４に対するハンドル４６の角度、フレーム２４に対する操舵輪３８の角度、および、フレーム２４に対するフロントフォーク２４Ａの角度の少なくとも１つを検出する。第２検出部７４は、例えば、フレーム２４のヘッドチューブ２４Ｄに設けられ、ヘッドチューブ２４Ｄに対するフロントフォーク２４Ａの回転角度を検出する。第２検出部７４は、例えば、ロータリエンコーダおよびロータリポテンショメータの少なくとも１つを含む。

第２情報は、人力駆動車１０のロール角度、人力駆動車１０のヨー角度、および、人力駆動車１０のピッチ角度の少なくとも１つを含む。第２検出部７４が第２情報を検出する場合、第２検出部７４は、例えば、傾斜センサを含む。第２検出部７４の傾斜センサは、第１検出部５４の傾斜センサと同様に構成される。第１検出部５４の傾斜センサを第２検出部７４の傾斜センサとして用いることができるが、第２検出部７４の傾斜センサは、第１検出部５４の傾斜センサと各別に構成されてもよい。

好ましくは制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生すると、第２検出部７４の検出結果に応じて、モータ５２を制御する。

好ましくは、制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生し、かつ、操舵角度Ｓが第１角度ＳＸ未満、操舵角度Ｓの変化量が第１変化量未満、ロール角度が第２角度未満、ロール角度の変化量が第２変化量未満、ヨー角度が第３角度未満、ヨー角度の変化量が第３変化量未満、ピッチ角度が第４角度未満の場合、および、ピッチ角度の変化量が第４変化量未満の場合の少なくとも１つの場合、モータ５２を駆動させる。

図５を参照して、変速要求が発生した場合のモータ５２および変速機２２を制御する処理について説明する。制御部５６は、制御部５６に電力が供給されると、処理を開始して図５に示すフローチャートのステップＳ２１に移行する。

制御部５６は、ステップＳ２１において、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内か否かを判定する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内ではない場合、処理を終了する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内の場合、ステップＳ２２に移行する。

制御部５６は、ステップＳ２２において、変速要求が発生しているか否かを判定する。制御部５６は、変速要求が発生していない場合、処理を終了する。制御部５６は、変速要求が発生している場合、ステップＳ２７に移行する。

制御部５６は、ステップＳ２７において、変速要求に応じて変速が可能か否かを判定する。制御部５６は、現在の変速比が最小変速比または最大変速比ではない場合に、変速要求が発生すると、変速が可能であると判定する。制御部５６は、現在の変速比が最小変速比の場合に変速比を小さくする変速要求が発生すると、変速が可能ではないと判定する。制御部５６は、現在の変速比が最小変速比の場合に変速比を大きくする変速要求が発生すると、変速が可能であると判定する。制御部５６は、現在の変速比が最大変速比の場合に変速比を大きくする変速要求が発生すると、変速が可能ではないと判定する。制御部５６は、現在の変速比が最大変速比の場合に変速比を小さくする変速要求が発生すると、変速が可能であると判定する。制御部５６は、変速が可能であると判定すると、ステップＳ２３に移行し、変速が可能ではないと判定すると処理を終了する。

制御部５６は、ステップＳ２３において、第１条件が成立しているか否かを判定する。第１条件は、加速度Ｄが第１の値ＤＸ未満、振動の大きさＢが第２の値ＢＸ未満、または、振動の継続時間Ｔが第３の値ＴＸ未満の場合、成立する。制御部５６は、第１条件が成立していない場合、処理を終了する。制御部５６は、第１条件が成立している場合、ステップＳ２４に移行する。

制御部５６は、ステップＳ２４において、第２条件が成立しているか否かを判定する。第２条件は、操舵角度Ｓが第１角度ＳＸ未満、操舵角度Ｓの変化量が第１変化量未満、ロール角度が第２角度未満、ロール角度の変化量が第２変化量未満、ヨー角度が第３角度未満、ヨー角度の変化量が第３変化量未満、ピッチ角度が第４角度未満の場合、および、ピッチ角度の変化量が第４変化量未満の場合の少なくとも１つの場合、成立する。制御部５６は、第２条件が成立していない場合、処理を終了する。制御部５６は、第２条件が成立している場合、ステップＳ２５に移行する。

制御部５６は、ステップＳ２５において、駆動輪１６を駆動させず、かつ、伝達体２０を駆動させるようにモータ５２を制御し、ステップＳ２６に移行する。制御部５６は、ステップＳ２６において、変速機２２を動作させ、処理を終了する。具体的には、制御部５６は、ステップＳ２２において判定した変速要求に応じて変速機２２を動作させる。

制御部５６は、変速機２２の変速動作が完了した場合、モータ５２の駆動を停止するようにしてもよい。制御部５６は、電動アクチュエータ７２を駆動し、変速機２２の変速動作を開始してから所定時間経過した場合、変速機２２の変速動作が完了したと判定してもよい。制御部５６は、変速機２２の状態を検出する変速センサの出力に応じて、変速機２２の変速動作の完了を判定してもよい。

（第２実施形態）
図３および図６を参照して、第２実施形態の変速制御システム５０について説明する。第２実施形態の変速制御システム５０は、変速要求が発生した場合のモータ５２を制御する処理が異なる点以外は、第１実施形態の変速制御システム５０と同様であるので、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、重複する説明を省略する。

本実施形態の変速制御システム５０は、クランク１２と、第１回転体１４と、駆動輪１６と、第２回転体１８と、伝達体２０と、変速機２２と、を含む人力駆動車１０に用いられる。変速制御システム５０は、電動アクチュエータ７２と、制御部５６と、を含む。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生すると、変速機２２を動作させない。

本実施形態の変速制御システム５０は、駆動回路６０、第３ワンウェイクラッチ６２、第１検出部５４、記憶部５８、クランク回転センサ６４、車速センサ６６、トルクセンサ６８、変速操作部７０、および、第２検出部７４をさらに含むことが好ましい。変速制御システム５０は、モータ５２をさらに含んでもよく、モータ５２を含まなくてもよい。

図６を参照して、変速要求が発生した場合の変速機２２を制御する処理について説明する。制御部５６は、制御部５６に電力が供給されると、処理を開始して図６に示すフローチャートのステップＳ３１に移行する。

制御部５６は、ステップＳ３１において、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内か否かを判定する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内ではない場合、処理を終了する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内の場合、ステップＳ３２に移行する。

制御部５６は、ステップＳ３２において、変速要求が発生しているか否かを判定する。制御部５６は、変速要求が発生していない場合、処理を終了する。制御部５６は、変速要求が発生している場合、ステップＳ３３に移行する。

制御部５６は、ステップＳ３３において、変速機２２を動作させずに、処理を終了する。具体的には、制御部５６は、ステップＳ３２において判定した変速要求に応じて変速機２２を動作させない。

制御部５６は、ステップＳ３３において、変速機２２を動作させなかった場合、駆動輪１６が回転するまで、または、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ外になるまで、ステップＳ３２において判定した変速要求に応じた変速機２２を動作させる処理を保留し、駆動輪１６が回転した場合、または、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ外になった場合、変速機２２を動作させるようにしてもよい。

（第３実施形態）
図３および図７を参照して、第３実施形態の変速制御システム５０について説明する。第３実施形態の変速制御システム５０は、変速要求が発生した場合のモータ５２を制御する処理が異なる点以外は、第２実施形態の変速制御システム５０と同様であるので、第２実施形態と共通する構成については、第２実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、変速制御システム５０は、電動アクチュエータ７２と、制御部５６と、を含む。変速制御システム５０は、伝達体２０を駆動させるモータ５２を含む。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生し、かつ、変速機２２を動作させる場合、伝達体２０を駆動させるようにモータ５２を制御する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生した場合において、所定の条件が成立した場合には、モータ５２および変速機２２を動作させる。

変速機２２がディレイラを含む場合、第２回転体１８が回転していない状態では、変速動作が完了しない。変速制御システム５０は、モータ５２を含むため、クランク１２が回転していない場合でも、第２回転体１８を回転させることができる。このため、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されて回転していない場合であっても、モータ５２を駆動させることによって変速動作を完了させることができる。

本実施形態の変速制御システム５０は、駆動回路６０、第３ワンウェイクラッチ６２、第１検出部５４、記憶部５８、クランク回転センサ６４、車速センサ６６、トルクセンサ６８、変速操作部７０、および、第２検出部７４をさらに含むことが好ましい。

図７を参照して、変速要求が発生した場合のモータ５２および変速機２２を制御する処理について説明する。制御部５６は、制御部５６に電力が供給されると、処理を開始して図７に示すフローチャートのステップＳ４１に移行する。

制御部５６は、ステップＳ４１において、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内か否かを判定する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内ではない場合、処理を終了する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内の場合、ステップＳ４２に移行する。

制御部５６は、ステップＳ４２において、変速要求が発生しているか否かを判定する。制御部５６は、変速要求が発生していない場合、処理を終了する。制御部５６は、変速要求が発生している場合、ステップＳ４３に移行する。

制御部５６は、ステップＳ４３において、変速機２２を動作させるか否かを判定する。制御部５６は、所定の条件が成立している場合、変速機２２を動作させる。所定の条件は、例えば、変速要求に応じて変速可能である場合に成立する。変速要求に応じて変速可能であるか否かは、図５のステップＳ２７と同様に判定される。所定の条件は、変速要求に応じて変速可能であり、かつ、モータ５２の駆動によって第２回転体１８を回転可能な場合に成立してもよい。所定の条件は、例えば、変速要求に応じて変速可能であり、かつ、バッテリ４０の残量が所定残量以上の場合に成立するようにしてもよい。所定残量は、モータ５２を駆動可能な残量に対応する。制御部５６は、変速機２２を動作させる場合、ステップＳ４４に移行する。

制御部５６は、ステップＳ４４において、駆動輪１６を駆動させず、かつ、伝達体２０を駆動させるようにモータ５２を制御し、ステップＳ４５に移行する。制御部５６は、ステップＳ４５において、変速機２２を動作させ、処理を終了する。具体的には、制御部５６は、ステップＳ４２において判定した変速要求に応じて変速機２２を動作させる。

制御部５６は、変速機２２の変速動作が完了した場合、モータ５２の駆動を停止するようにしてもよい。制御部５６は、電動アクチュエータ７２を駆動し、変速機２２の変速動作を開始してから所定時間経過した場合、変速機２２の変速動作が完了したと判定してもよい。制御部５６は、変速機２２の状態を検出する変速センサの出力に応じて、変速機２２の変速動作の完了を判定してもよい。

（第４実施形態）
図３および図８を参照して、第４実施形態の変速制御システム５０について説明する。第４実施形態の変速制御システム５０は、変速要求が発生した場合のモータ５２を制御する処理が異なる点以外は、第１実施形態の変速制御システム５０と同様であるので、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、重複する説明を省略する。

制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生し、かつ、加速度Ｄが第１の値ＤＸ以上、振動の大きさＢが第２の値ＢＸ以上、または、振動の継続時間Ｔが第３の値ＴＸ以上の場合、モータ５２を駆動させない。

制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生し、かつ、操舵角度Ｓが第１角度ＳＸ以上、操舵角度Ｓの変化量が第１変化量Ｘ以上、ロール角度が第２角度以上、ロール角度の変化量が第２変化量以上、ヨー角度が第３角度以上、ヨー角度の変化量が第３変化量以上、ピッチ角度が第４角度以上の場合、および、ピッチ角度の変化量が第４変化量以上の場合の少なくとも１つの場合、モータ５２を駆動させない。

制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内に維持されている状態において、変速機２２に対する変速要求が発生し、かつ、モータ５２を駆動させない場合、変速機２２を動作させない。

図８を参照して、変速要求が発生した場合のモータ５２および変速機２２を制御する処理について説明する。制御部５６は、制御部５６に電力が供給されると、処理を開始して図８に示すフローチャートのステップＳ５１に移行する。

制御部５６は、ステップＳ５１において、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内か否かを判定する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内ではない場合、処理を終了する。制御部５６は、駆動輪１６が回転し、かつ、クランク１２の回転角度ＣＡが予め定める範囲ＷＸ内の場合、ステップＳ５２に移行する。

制御部５６は、ステップＳ５２において、変速要求が発生しているか否かを判定する。制御部５６は、変速要求が発生していない場合、処理を終了する。制御部５６は、変速要求が発生している場合、ステップＳ５９に移行する。

制御部５６は、ステップＳ５９において、変速要求に応じて変速が可能か否かを判定する。ステップＳ５９における処理は、ステップＳ２７における処理と同様である。制御部５６は、変速が可能であると判定すると、ステップＳ５３に移行し、変速が可能ではないと判定すると処理を終了する。

制御部５６は、ステップＳ５３において、第３条件が成立しているか否かを判定する。第３条件は、加速度Ｄが第１の値ＤＸ以上、振動の大きさＢが第２の値ＢＸ以上、または、振動の継続時間Ｔが第３の値ＴＸ以上の場合、成立する。制御部５６は、第３条件が成立している場合、ステップＳ５４に移行する。

制御部５６は、ステップＳ５４において、モータ５２を駆動させずに、ステップＳ５５に移行する。制御部５６は、ステップＳ５５において、変速機２２を動作させずに処理を終了する。

制御部５６は、ステップＳ５３において、第３条件が成立していない場合、ステップＳ５６に移行する。制御部５６は、ステップＳ５６において、第４条件が成立しているか否かを判定する。第４条件は、操舵角度Ｓが第１角度ＳＸ以上、操舵角度Ｓの変化量が第１変化量Ｘ以上、ロール角度が第２角度以上、ロール角度の変化量が第２変化量以上、ヨー角度が第３角度以上、ヨー角度の変化量が第３変化量以上、ピッチ角度が第４角度以上の場合、および、ピッチ角度の変化量が第４変化量以上の場合の少なくとも１つの場合、成立する。制御部５６は、第４条件が成立している場合、ステップＳ５４に移行する。

制御部５６は、ステップＳ５６において、第４条件が成立していない場合、ステップＳ５７に移行する。制御部５６は、ステップＳ５７において、駆動輪１６を駆動させず、かつ、伝達体２０を駆動させるようにモータ５２を制御し、ステップＳ５８に移行する。制御部５６は、ステップＳ５８において、変速機２２を動作させ、処理を終了する。具体的には、制御部５６は、ステップＳ５２において判定した変速要求に応じて変速機２２を動作させる。

制御部５６は、変速機２２の変速動作が完了した場合、モータ５２の駆動を停止するようにしてもよい。制御部５６は、電動アクチュエータ７２を駆動し、変速機２２の変速動作を開始してから所定時間経過した場合、変速機２２の変速動作が完了したと判定してもよい。制御部５６は、変速機２２の状態を検出する変速センサの出力に応じて、変速機２２の変速動作の完了を判定してもよい。

（変形例）
実施形態に関する説明は、本発明に従う人力駆動車の変速制御システム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。本発明に従う人力駆動車の変速制御システムは、例えば以下に示される実施形態の変形例、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。以下の変形例において、実施形態の形態と共通する部分については、実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

・第１実施形態の図５からステップＳ２３を省略してもよい。この場合、図９に示すように、ステップＳ２２においてＹＥＳの場合、ステップＳ２４に移行する。ステップＳ２３を省略する場合、第１検出部５４を省略できる。

・第１実施形態の図５からステップＳ２４を省略してもよい。この場合、ステップＳ２３においてＹＥＳの場合、ステップＳ２５に移行する。ステップＳ２４を省略する場合、第２検出部７４を省略できる。

・第１実施形態の図５において、ステップＳ２４と、ステップＳ２３との処理の順番を入れ替えてもよい。第１実施形態および変形例において、ステップＳ２７の処理の順番を変えてもよい。例えばステップＳ２３とステップＳ２４との間、または、ステップＳ２４とステップＳ２５との間に、ステップＳ２７の処理を行ってもよい。

・第４実施形態の図８からステップＳ５４およびステップＳ５５の処理を省略することもできる。この場合、ステップＳ５３でＹＥＳの場合、および、ステップＳ５６でＹＥＳの場合、処理を終了する。

・第４実施形態の図８において、ステップＳ５４と、ステップＳ５５との処理の順番を入れ替えてもよい。第８実施形態および変形例において、ステップＳ５９の処理の順番を変えてもよい。例えばステップＳ５３とステップＳ５４の間に、または、ステップＳ５６とステップＳ５７との間に、ステップＳ５９の処理を行ってもよい。

・各実施形態および変形例において、変速操作部７０は、ケーブルによって変速機２２を動作させる機械式の操作装置であってもよい。この場合、電動アクチュエータ７２を省略することもできる。操作装置およびケーブルの一方に、操作装置の操作を検出するためのセンサを設け、このセンサを制御部５６に無線または有線で接続することによって、制御部５６に変速要求を入力することができる。変速機２２に設けられる変速センサによって、制御部５６に変速要求を入力してもよい。機械式の操作装置を用いて変速機２２を動作させる場合、図５のステップＳ２６、図６のステップＳ３３、図７のステップＳ４５、図８のステップＳ５８、および、図９のステップＳ２６の処理を省略する。

・各実施形態および変形例において、モータ５２は、人力駆動車１０の推進をアシストしないように構成されてもよい。例えば、フレーム２４に設けられて、伝達体２０をプーリによって駆動させるモータ５２であってもよい。

・制御部５６は、図５のステップＳ２１、図６のステップＳ３１、図７のステップＳ４１、図８のステップＳ５１、および、図９のステップＳ２１に代えてまたは加えて、クランク１２に与えられる第１荷重Ｇ１と第２荷重Ｇ２とのバランスが所定のバランスの場合、ステップＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１，Ｓ５１でＹＥＳに進むようにしてもよい。第１荷重Ｇ１および第２荷重Ｇ２は、左右のクランクアーム２８のそれぞれに与えられる荷重、または、左右のペダル３０のそれぞれに与えられる荷重である。この場合、変速制御システム５０は、第１荷重Ｇ１および第２荷重Ｇ２を検出する検出部をさらに含むことが好ましい。検出部が、左右のクランクアーム２８のそれぞれの荷重を検出する場合、検出部は、例えば、歪センサまたは磁歪センサ等を含む。歪センサは、歪ゲージを含む。検出部は、各クランクアーム２８の延びる方向およびクランク軸２６の回転軸心の延びる方向と直交する方向の歪みを検出することが好ましい。第１荷重Ｇ１および第２荷重Ｇ２のうちの一方は、クランクアーム２８の回転方向のうちの一方への力を正の値とし、他方は、クランクアーム２８の回転方向のうちの他方の力を正の値として検出されることが好ましい。検出部が、左右のペダル３０のそれぞれの荷重を検出する場合、検出部は、例えば、荷重センサ、または、圧力センサ等を含む。検出部は、ペダル３０の表面またはペダル３０とクランクアーム２８との接続部の少なくとも一方に設けられる。接続部は、ペダル３０をクランクアーム２８に対して回転可能に支持するペダル軸を含む。検出部は、各ペダル３０にかけられる鉛直方向下方の荷重または圧力荷重を検出することが好ましい。第１荷重Ｇ１および第２荷重Ｇ２は、各ペダル３０に与えられる鉛直方向下方に向かう方向の力を正の値として検出することが好ましい。制御部５６は、検出部によって検出された荷重の絶対値を第１荷重Ｇ１および第２荷重Ｇ２として用いてもよい。
一例では、制御部５６は、第１荷重Ｇ１の第２荷重Ｇ２に対する第１比率が第１範囲に含まれる状態が維持される場合、または、制御部５６は、第１荷重Ｇ１と第２荷重Ｇ２との差の絶対値が所定値未満の場合、ステップＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１およびＳ５１の判定がＹＥＳとなる。第１範囲ＸＲは、７／１３以上、かつ、１３／７以下の少なくとも一部の範囲を含む。好ましくは、第１範囲ＸＲは、１を含む。
別例では、制御部５６は、左右のクランクアーム２８の一方がクランク軸２６まわりの範囲を２等分する第２範囲および第３範囲の一方に位置し、左右のクランクアーム２８の他方が第２範囲および第３範囲の他方に位置している状態で、第１荷重Ｇ１および第２荷重Ｇ２のうち、予め定める回転方向に与えられる一方が増加した後、第１荷重Ｇ１および第２荷重Ｇ２のうち、予め定める回転方向とは反対の回転方向に与えられる他方が増加すると、ステップＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１およびＳ５１の判定がＹＥＳとなる。

・制御部５６は、図５のステップＳ２１、図６のステップＳ３１、図７のステップＳ４１、図８のステップＳ５１、および、図９のステップＳ２１に代えてまたは加えて、第１荷重Ｇ１および第２荷重Ｇ２のうち、クランク軸２６の予め定める回転方向とは反対の回転方向に与えられる一方が、予め定める値ＧＸ以上の場合、ステップＳ２１，Ｓ３１，Ｓ４１およびＳ５１の判定がＹＥＳとなるように構成されてもよい。予め定める値ＧＸは、例えば、８０ニュートン以上である。好ましくは、予め定める値ＧＸは、例えば、１５０ニュートン以下である。

・変速機２２、第１回転体１４および第２回転体１８は、例えば米国特許明細書９７８９９２８号に開示されるように、クランク軸２６を回転可能に支持するハウジングに設けられて、変速機構を構成してもよい。

１０…人力駆動車、１２…クランク、２８…クランクアーム、１６…駆動輪、３８…操舵輪、１４…第１回転体、１８…第２回転体、２０…伝達体、２２…変速機、２４…フレーム、２４Ａ…フロントフォーク、４４…ステアリング部、４６…ハンドル、５０…変速制御システム、５２…モータ、７２…電動アクチュエータ、５４…第１検出部、５６…制御部、７０…変速操作部、７４…第２検出部。

Claims (20)

1. クランクと、前記クランクから独立して回転可能な第１回転体と、駆動輪と、前記駆動輪から独立して回転可能な第２回転体と、前記第１回転体および前記第２回転体の間で回転力を伝達する伝達体と、前記伝達体を制御して変速比を変化させる変速機と、を含む人力駆動車に用いられる変速制御システムであって、
   前記伝達体を駆動するように構成されるモータと、
   前記人力駆動車の加速度および振動の少なくとも１つを検出する第１検出部と、
   前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記第１検出部の検出結果に応じて前記モータを制御する制御部と、を含む、人力駆動車の変速制御システム。
2. 前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記加速度が第１の値以上、前記振動の大きさが第２の値以上、または、前記振動の継続時間が第３の値以上の場合、前記モータを駆動させない、請求項１に記載の人力駆動車の変速制御システム。
3. 前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記加速度が第１の値未満、前記振動の大きさが第２の値未満、または、前記振動の継続時間が第３の値未満の場合、前記駆動輪を駆動させず、かつ、前記伝達体を駆動させるように前記モータを制御する、請求項１に記載の人力駆動車の変速制御システム。
4. 前記人力駆動車は、ステアリング部を含み、
   前記ステアリング部の状態に関する第１情報、および、前記人力駆動車の姿勢に関する第２情報の少なくとも１つを検出する第２検出部をさらに含み、
   前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記第２検出部の検出結果に応じて、前記モータを制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。
5. ステアリング部と、クランクと、前記クランクから独立して回転可能な第１回転体と、駆動輪と、前記駆動輪から独立して回転可能な第２回転体と、前記第１回転体および前記第２回転体の間で回転力を伝達する伝達体と、前記伝達体を制御して変速比を変化させる変速機と、を含む人力駆動車に用いられる変速制御システムであって、
   前記伝達体を駆動するように構成されるモータと、
   前記ステアリング部の状態に関する第１情報、および、前記人力駆動車の姿勢に関する第２情報の少なくとも１つを検出する第２検出部と、
   前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記第２検出部の検出結果に応じて、前記モータを制御する制御部とを含む、人力駆動車の変速制御システム。
6. 前記第２情報は、前記人力駆動車のロール角度、前記人力駆動車のヨー角度、および、前記人力駆動車のピッチ角度の少なくとも１つを含む、請求項４または５に記載の人力駆動車の変速制御システム。
7. 前記第１情報は、操舵角度を含み、
   前記操舵角度は、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のハンドルの角度、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車の操舵輪の角度、および、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のフロントフォークの角度の少なくとも１つを含む、請求項４〜６のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。
8. 前記第１情報は、操舵角度を含み、
   前記操舵角度は、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のハンドルの角度、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車の操舵輪の角度、および、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のフロントフォークの角度の少なくとも１つを含み、
   前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記操舵角度が第１角度以上、前記操舵角度の変化量が第１変化量以上、前記ロール角度が第２角度以上、前記ロール角度の変化量が第２変化量以上、前記ヨー角度が第３角度以上、前記ヨー角度の変化量が第３変化量以上、前記ピッチ角度が第４角度以上の場合、および、前記ピッチ角度の変化量が第４変化量以上の場合の少なくとも１つの場合、前記モータを駆動させない、請求項６に記載の人力駆動車の変速制御システム。
9. 前記第１情報は、操舵角度を含み、
   前記操舵角度は、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のハンドルの角度、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車の操舵輪の角度、および、前記人力駆動車のフレームに対する前記人力駆動車のフロントフォークの角度の少なくとも１つを含み、
   前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記操舵角度が第１角度未満、前記操舵角度の変化量が第１変化量未満、前記ロール角度が第２角度未満、前記ロール角度の変化量が第２変化量未満、前記ヨー角度が第３角度未満、前記ヨー角度の変化量が第３変化量未満、前記ピッチ角度が第４角度未満の場合、および、前記ピッチ角度の変化量が第４変化量未満の場合の少なくとも１つの場合、前記モータを駆動させる、請求項６に記載の人力駆動車の変速制御システム。
10. 前記変速機を動作させる電動アクチュエータをさらに含み、
    前記制御部は、
    前記電動アクチュエータを制御し、
    前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記モータを駆動させない場合、前記変速機を動作させない、請求項１〜９のいずれか一項に記載の人力駆動車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第１回転体と、駆動輪と、前記駆動輪から独立して回転可能な第２回転体と、前記第１回転体および前記第２回転体の間で回転力を伝達する伝達体と、前記伝達体を制御して変速比を変化させる変速機と、を含む人力駆動車に用いられる変速制御システムであって、
    前記変速機を動作させる電動アクチュエータと、
    前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生すると、前記変速機を動作させない制御部と、を含む、人力駆動車の変速制御システム。
12. 前記伝達体を駆動させるモータをさらに含み、
    前記制御部は、前記駆動輪が回転し、かつ、前記クランクの回転角度が前記予め定める範囲内に維持されている状態において、前記変速機に対する変速要求が発生し、かつ、前記変速機を動作させる場合、前記伝達体を駆動させるように前記モータを制御する、請求項１１に記載の人力駆動車の変速制御システム。
13. 前記モータは、前記人力駆動車に入力される人力駆動力の伝達経路のうちの前記伝達体よりも上流側に接続される、請求項１〜１０および１２のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。
14. 前記モータは、前記人力駆動車の推進をアシストするように構成される、請求項１〜１０、１２、および、１３のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。
15. 前記制御部は、前記クランクが予め定める方向に回転している場合、前記人力駆動車に入力される人力駆動力に応じて前記モータを制御する、請求項１４に記載の人力駆動車の変速制御システム。
16. 前記予め定める範囲は、前記クランクのクランクアームが上下死点になる角度から９０度離れた角度を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。
17. 前記予め定める範囲は、３０度以内である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。
18. 前記変速要求を出力する変速操作部をさらに含む、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。
19. 前記制御部は、前記人力駆動車の走行状態および前記人力駆動車の走行環境の少なくとも一方に応じて前記変速要求を発生させる、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。
20. 前記第１回転体および前記第２回転体は、スプロケットをそれぞれ含み、
    前記伝達体は、チェーンを含み、
    前記変速機は、ディレイラを含む、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の人力駆動車の変速制御システム。