特許 6567983 自転車用制御装置および自転車の変速システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6567983

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】自転車用制御装置および自転車の変速システム

(51)【国際特許分類】

   B62M 6/45 20100101AFI20190819BHJP

   B62M 25/08 20060101ALI20190819BHJP

   B62M 6/55 20100101ALI20190819BHJP

【ＦＩ】

   B62M6/45

   B62M25/08

   B62M6/55

【請求項の数】30

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2016-16390(P2016-16390)

(22)【出願日】2016年1月29日

(65)【公開番号】特開2017-132437(P2017-132437A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2018年1月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002439

【氏名又は名称】株式会社シマノ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】山本 貴士

【審査官】 杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２２７６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１８０３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１５０７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０６３２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０９５１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４８８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３１９９８３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２５１７０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｍ ６／４５

Ｂ６２Ｍ ６／５５

Ｂ６２Ｍ ２５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記自転車の状態とに基づいて前記第２の変速機を制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が予め定める第１の回転数を超える場合には、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項2】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第２の変速機と、前記第１の変速機とを前記自転車の状態に基づいて制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が予め定める第１の回転数を超える場合には、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項3】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記自転車の状態とに基づいて前記第２の変速機を制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が予め定める第２の回転数未満になる場合には、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項4】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第２の変速機と、前記第１の変速機とを前記自転車の状態に基づいて制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が予め定める第２の回転数未満になる場合には、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項5】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記自転車の状態とに基づいて前記第２の変速機を制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが予め定める第１のトルク未満になる場合には、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項6】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第２の変速機と、前記第１の変速機とを前記自転車の状態に基づいて制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが予め定める第１のトルク未満になる場合には、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項7】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記自転車の状態とに基づいて前記第２の変速機を制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが予め定める第２のトルクを超える場合には、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項8】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第２の変速機と、前記第１の変速機とを前記自転車の状態に基づいて制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが予め定める第２のトルクを超える場合には、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項9】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第２の変速機と、前記第１の変速機とを前記自転車の状態に基づいて制御する制御部を備え、
前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含み、
前記制御部は、前記クランクの回転数が所定の範囲に維持されるように前記第１の変速機を制御する、自転車用制御装置。

【請求項10】

少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、
前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、
前記第１の変速機の動作にともなう前記クランクの回転数、前記モータの回転数、または、前記人力駆動力に基づくトルクの少なくとも１つの変化に応じて前記第２の変速機を制御する制御部を備える、自転車用制御装置。

【請求項11】

前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が予め定める第１の回転数を超える場合には、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項12】

前記制御部は、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記回転数とに基づいて、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が前記第１の回転数を超える値に変化するか否かを予測する、請求項１１に記載の自転車用制御装置。

【請求項13】

前記制御部は、前記第１の変速機が動作しないで、前記回転数が前記第１の回転数を超えた場合、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する、請求項１１または１２に記載の自転車用制御装置。

【請求項14】

前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が予め定める第２の回転数未満になる場合には、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する、請求項１、２、５〜１３のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項15】

前記制御部は、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記回転数とに基づいて、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が前記第２の回転数未満の値に変化するか否かを予測する、請求項１４に記載の自転車用制御装置。

【請求項16】

前記制御部は、前記第１の変速機が動作しないで、前記回転数が前記第２の回転数未満になる場合、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する、請求項１４または１５に記載の自転車用制御装置。

【請求項17】

前記第１の回転数は、前記第２の回転数よりも大きい、請求項１１を直接的または間接的に引用する請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項18】

前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが予め定める第１のトルク未満になる場合には、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する、請求項１〜４、７〜１７のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項19】

前記制御部は、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記トルクとに基づいて、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが前記第１のトルク未満の値に変化するか否かを予測する、請求項１８に記載の自転車用制御装置。

【請求項20】

前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが予め定める第２のトルクを超える場合には、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する、請求項１〜６、９〜１９のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項21】

前記制御部は、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記トルクとに基づいて、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが前記第２のトルクを超える値に変化するか否かを予測する、請求項２０に記載の自転車用制御装置。

【請求項22】

前記制御部は、前記クランクの回転数が所定の範囲に維持されるように前記第１の変速機を制御する、請求項２、４、６、８、９のいずれか一項、または、請求項２、４、６、８、９のいずれか一項を直接的または間接的に引用する請求項１１〜２１のいずれか一項に記載の自転車用制御装置。

【請求項23】

前記制御部は、前記第２の変速機および前記第１の変速機を所定の順番で動作させる、または前記第２の変速機および前記第１の変速機を同時に動作させる、請求項２２に記載の自転車用制御装置。

【請求項24】

前記所定の範囲の上限値は、前記第１の回転数よりも大きく、前記所定の範囲の下限値は、前記第２の回転数よりも小さい、請求項１７を直接的または間接的に引用する請求項２２または２３に記載の自転車用制御装置。

【請求項25】

請求項１〜２４のいずれか一項に記載の自転車用制御装置と、
前記第１の変速機と、
前記第２の変速機とを備える、自転車の変速システム。

【請求項26】

少なくとも前記第２の変速機が設けられ、クランク軸を回転可能な状態で支持するハウジングをさらに備える、請求項２５に記載の自転車の変速システム。

【請求項27】

請求項１〜２４のいずれか一項に記載の自転車用制御装置と、
自転車のクランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、
少なくとも２つの変速ステージを有し、前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、
を備える、自転車の変速システム。

【請求項28】

前記第２の変速機は、前記動力伝達経路において、前記第１の変速機よりも上流側に前記モータからの回転力を伝達する、請求項２７に記載の自転車の変速システム。

【請求項29】

前記第１の変速機は、前記クランクのまわりに配置されるフロント変速機および後輪の車軸のまわりに配置されるリア変速機の少なくとも一方を含む、請求項２８に記載の自転車の変速システム。

【請求項30】

前記第１の変速機は、前記クランクのまわりに配置されるフロント変速機を含み、
前記第２の変速機は、前記動力伝達経路において、前記フロント変速機よりも下流側に前記モータからの回転力を伝達する、請求項２７に記載の自転車の変速システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自転車用制御装置および自転車の変速システムに関する。

【背景技術】

【0002】

人力駆動力をアシストするモータを備える自転車の変速システムが知られている。自転車の変速システムは、モータの他に、モータの回転を減速して出力する減速機、および、減速機およびクランク軸のそれぞれから回転が伝達される合力部材等をさらに含む。特許文献１は、従来の自転車の変速システムの一例を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２６２３４１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の自転車の変速システムでは、モータの回転速度は、クランクの回転速度に比例する。モータは、回転速度に応じて出力トルクが変動する特性を有するので、クランクの回転速度によっては、モータの出力トルクが不足してアシスト力が小さくなってしまったり、モータの駆動効率が低くなってしまったりするおそれがある。

【0005】

本発明の目的は、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうことを抑制することができる自転車用制御装置および自転車の変速システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

〔１〕本発明に従う自転車用制御装置の一形態は、少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記自転車の状態とに基づいて前記第２の変速機を制御する制御部を備える。

【0007】

〔２〕本発明に従う自転車用制御装置の一形態は、少なくとも２つの変速ステージを有し、クランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、前記クランクに入力される人力駆動力をアシストするモータと、前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、前記モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える自転車に搭載可能な自転車用制御装置であって、前記第２の変速機と、前記第１の変速機とを前記自転車の状態に基づいて制御する制御部を備える。

【0008】

〔３〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記自転車の状態は、前記クランクまたは前記モータの回転数と、前記人力駆動力に基づくトルクとの少なくとも１つを含む。
〔４〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が予め定める第１の回転数を超える場合には、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する。

【0009】

〔５〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記回転数とに基づいて、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が前記第１の回転数を超える値に変化するか否かを予測する。

【0010】

〔６〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機が動作しないで、前記回転数が前記第１の回転数を超えた場合、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する。

【0011】

〔７〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が予め定める第２の回転数未満になる場合には、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する。

【0012】

〔８〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記回転数とに基づいて、前記第１の変速機が動作することによって前記回転数が前記第２の回転数未満の値に変化するか否かを予測する。

【0013】

〔９〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機が動作しないで、前記回転数が前記第２の回転数未満になる場合、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する。

【0014】

〔１０〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記第１の回転数は、前記第２の回転数よりも大きい。
〔１１〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが予め定める第１のトルク未満になる場合には、前記第２の変速機の変速比が大きくなるように前記第２の変速機を制御する。

【0015】

〔１２〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記トルクとに基づいて、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが前記第１のトルク未満の値に変化するか否かを予測する。

【0016】

〔１３〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが予め定める第２のトルクを超える場合には、前記第２の変速機の変速比が小さくなるように前記第２の変速機を制御する。

【0017】

〔１４〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第１の変速機の状態または前記第１の変速機への変速指示と、前記トルクとに基づいて、前記第１の変速機が動作することによって前記トルクが前記第２のトルクを超える値に変化するか否かを予測する。

【0018】

〔１５〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記クランクの回転数が所定の範囲に維持されるように前記第１の変速機を制御する。
〔１６〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記制御部は、前記第２の変速機および前記第１の変速機を所定の順番で動作させる、または前記第２の変速機および前記第１の変速機を同時に動作させる。

【0019】

〔１７〕前記自転車用制御装置の一例によれば、前記所定の範囲の上限値は、前記第１の回転数よりも大きく、前記所定の範囲の下限値は、前記第２の回転数よりも小さい。
〔１８〕本発明に従う自転車の変速システムの一形態は、〔１〕〜〔１７〕のいずれか一項に記載の自転車用制御装置と、前記第１の変速機と、前記第２の変速機とを備える。

【0020】

〔１９〕前記自転車の変速システムの一例によれば、少なくとも前記第２の変速機が設けられ、クランク軸を回転可能な状態で支持するハウジングをさらに備える。
〔２０〕本発明に従う自転車の変速システムの一形態は、自転車のクランクの回転に対する車輪の回転の比率を変更可能な第１の変速機と、少なくとも２つの変速ステージを有し、前記変速ステージのいずれにおいても、前記クランクの回転に対する前記車輪の回転の比率を変更せずに、モータからの回転力を前記クランクから前記車輪までの動力伝達経路に伝達可能な第２の変速機と、を備える。

【0021】

〔２１〕前記自転車の変速システムの一例によれば、前記第２の変速機は、前記動力伝達経路において、前記第１の変速機よりも上流側に前記モータからの回転力を伝達する。
〔２２〕前記自転車の変速システムの一例によれば、前記第１の変速機は、前記クランクのまわりに配置されるフロント変速機および後輪の車軸のまわりに配置されるリア変速機の少なくとも一方を含む。

【0022】

〔２３〕前記自転車の変速システムの一例によれば、前記第１の変速機は、前記クランクのまわりに配置されるフロント変速機を含み、前記第２の変速機は、前記動力伝達経路において、前記フロント変速機よりも下流側に前記モータからの回転力を伝達する。

【0023】

〔２４〕前記自転車の変速システムの一例によれば、〔１〕〜〔１７〕のいずれか一項に記載の自転車用制御装置をさらに含む。

【発明の効果】

【0024】

本発明の自転車用制御装置および自転車の変速システムは、クランクの回転速度の変化に伴ってアシスト力が低下してしまうことを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】第１の実施の形態の自転車用変速システムを備える自転車の側面図。

【図2】第１の実施の形態の変速システムのブロック図。

【図3】第１の実施の形態の自転車の動力伝達経路の模式図。

【図4】第１の実施の形態のドライブユニットの断面図。

【図5】第１の実施の形態の第１の変速処理のフローチャート。

【図6】クランク回転数とトルクの関係を示すグラフ。

【図7】第１の変速処理の実行態様の一例を示すタイミングチャート。

【図8】第１の実施の形態の第２の変速処理のフローチャート。

【図9】第２の実施の形態の第３の変速処理のフローチャート。

【図10】第２の実施の形態の第４の変速処理のフローチャート。

【図11】第３の実施の形態の第５の変速処理のフローチャート。

【図12】第１の変形例の自転車の動力伝達経路の模式図。

【図13】第２の変形例の自転車の動力伝達経路の模式図。

【図14】第３の変形例のドライブユニットの断面図。

【図15】第４の変形例のドライブユニットの模式図。

【図16】第４の変形例の第２の変速機の模式図。

【図17】第５の変形例のドライブユニットの模式図。

【図18】第５の変形例の第２の変速機の第１の状態を示す模式図。

【図19】第５の変形例の第２の変速機の第２の状態を示す模式図。

【図20】第６の変形例の第２の変速機の第１の状態を示す模式図。

【図21】第６の変形例の第２の変速機の第２の状態を示す模式図。

【図22】第６の変形例の変形例の第２の変速機を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

（第１の実施形態）
図１〜図８を参照して、第１の実施形態の自転車の変速システムについて説明する。
図１に示されるように、自転車の変速システム（以下、「変速システム５０」）が搭載される自転車１０は、前輪１２、後輪１４、車体１６、駆動機構１８、および、バッテリユニット２０を備えている。後輪１４は、車輪である。車体１６は、フレーム２２、フレーム２２に接続されるフロントフォーク２４、および、フロントフォーク２４にステム２６を介して着脱可能に接続されるハンドルバー２６Ａを備えている。フロントフォーク２４は、フレーム２２に支持されて、前輪１２の車軸１２Ａに接続される。

【0027】

駆動機構１８は、クランクアセンブリ２８、一対のペダル３０、リアスプロケット３４、および、チェーン３６を含む。
クランクアセンブリ２８は、クランク３８およびフロントスプロケット４０を備えている。クランク３８は、フレーム２２に回転可能に支持されるクランク軸４２、および、一対のクランクアーム４４を備えている。一対のクランクアーム４４は、クランク軸４２に取り付けられている。一対のペダル３０は、ペダル本体３１およびペダル軸３２を有する。ペダル軸３２は、クランクアーム４４のそれぞれに連結される。ペダル本体３１は、ペダル軸３２に対する回転が可能な状態でペダル軸３２のそれぞれに支持される。

【0028】

フロントスプロケット４０は、クランク軸４２に連結されている。フロントスプロケット４０は、クランク軸４２と同軸に設けられる。フロントスプロケット４０は、クランク軸４２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４２が前転するときには、フロントスプロケット４０も前転するように第１のクラッチ６２（図４参照）を介して連結されてもよい。

【0029】

リアスプロケット３４は、後輪１４の車軸１４Ａまわりに回転可能に後輪１４に取り付けられている。リアスプロケット３４は、第２のクラッチ（図示略）を介して後輪１４に連結される。第２のクラッチは、ワンウェイクラッチである。チェーン３６は、フロントスプロケット４０とリアスプロケット３４とに巻き掛けられている。ペダル３０に加えられる人力駆動力によってクランク軸４２が回転するとき、フロントスプロケット４０、チェーン３６、および、リアスプロケット３４によって、後輪１４が回転する。

【0030】

バッテリユニット２０は、バッテリ４６、および、バッテリ４６をフレーム２２に着脱可能に取り付けるためのバッテリホルダ４８を備えている。バッテリ４６は、１または複数のバッテリセルを含む。バッテリ４６は、充電池によって構成される。バッテリ４６は、モータ５６に電気的に接続されて、モータ５６に電力を供給する。

【0031】

図２に示されるとおり、変速システム５０は、第１の変速機５２、第２の変速機５４、および、モータ５６、を備える。一例では、変速システム５０は、操作部５８および自転車用制御装置（以下、「制御装置１１０」）をさらに含む。モータ５６、第２の変速機５４、および、制御装置１１０はドライブユニット６０を構成する。制御装置１１０は、モータ５６、第１の変速機５２、および、第２の変速機５４を備える自転車１０に搭載可能である。

【0032】

図３に示されるとおり、第１の変速機５２は、クランク３８から後輪１４までの動力伝達経路ＲＴに設けられる。第１の変速機５２は、後輪１４のハブと一体化されている内装変速機を含む。第１の変速機５２は、クランク３８の回転に対する後輪１４の回転の比率を変更可能である。図２に示す第１の変速機５２は、変速機構５２Ａおよびアクチュエータ５２Ｂを含む。変速機構５２Ａは、例えば遊星歯車機構を含む。第１の変速機５２は、少なくとも２つの変速ステージを有する。アクチュエータ５２Ｂの動作によって変速機構５２Ａの歯車の連結態様が切り替えられ、第１の変速機５２の変速ステージが変化する。これによって、自転車の変速比ｒ１が変更される。自転車の変速比ｒ１は、図１に示すクランク３８の回転数に対する後輪１４の回転数の比率と対応する。

【0033】

図３に示すとおり、第２の変速機５４は、クランク３８から後輪１４までの動力伝達経路ＲＴにおいて、第１の変速機５２よりも上流側にモータ５６からの回転力を伝達する。第２の変速機５４は、第１の変速機５２の変速ステージのいずれにおいても、クランク３８の回転に対する後輪１４の回転の比率を変更せずに、モータ５６からの回転力をクランク３８から後輪１４までの動力伝達経路ＲＴに伝達可能である。第２の変速機５４およびモータ５６は、図４に示すドライブユニット６０のハウジング７２に設けられる。ドライブユニット６０の機能は、クランク軸４２に入力される人力駆動力をアシストすることである。ドライブユニット６０は、自転車１０のフレーム２２（図１参照）に取り付けられ、フレーム２２に対して着脱可能である。ドライブユニット６０とフレーム２２とを結合する手段は、例えばボルトである。

【0034】

図２に示す操作部５８は、ハンドルバー２６Ａ（図１参照）に取り付けられる。操作部５８は、第１の変速機５２を動作させるための信号を制御装置１１０に送信する。操作部５８は、運転者の操作によって、自転車の変速比ｒ１を大きくするシフトアップ信号および自転車の変速比ｒ１を小さくするシフトダウン信号を制御装置１１０に送信する。

【0035】

図４に示されるとおり、ドライブユニット６０は、第１の遊星歯車機構６４、モータ５６、および、合力部材７０を含む。モータ５６は、第１のモータ６６、および、第２のモータ６８を含む。第１のモータ６６の一例は、電気モータである。第２のモータ６８の一例は電気モータである。一例では、ドライブユニット６０は、クランク軸４２、ハウジング７２、第１の減速機構７４、第２の減速機構７６、第１のワンウェイクラッチ７８、および、第２のワンウェイクラッチ８０をさらに含む。

【0036】

少なくとも第１のモータ６６は、クランク３８に入力される人力駆動力をアシストする。第２のモータ６８は、第１の遊星歯車機構６４の第１の伝達体９０および第２の遊星歯車機構７４Ａの第２の伝達体９６の回転を制御することによって、第１のモータ６６から第１の遊星歯車機構６４に入力される回転数に対する第２の遊星歯車機構７４Ａから出力される回転数の比率を変更する。第１の遊星歯車機構６４に入力される回転数に対する第２の遊星歯車機構７４Ａから出力される回転数の比率は、第２の変速機５４の変速比ｒ２である。第２の変速機５４は、第１の遊星歯車機構６４、第２の遊星歯車機構７４Ａ、および第２のモータ６８を含んで構成される。

【0037】

クランク軸４２は、ドライブユニット６０に対する回転が可能な状態でドライブユニット６０によって支持される。クランク軸４２の両端部は、ハウジング７２から突出する。ハウジング７２は、クランク軸４２を回転可能な状態で支持する。第１のモータ６６、第２の変速機５４、第１のワンウェイクラッチ７８、第２のワンウェイクラッチ８０、第１の減速機構７４、および、制御装置１１０は、ハウジング７２に設けられている。

【0038】

合力部材７０には、後述する第１の出力体８８の回転が伝達され、人力駆動力による回転が第１の遊星歯車機構６４を介さないで与えられる。合力部材７０は、中空軸８２およびギア８４を含む。中空軸８２は、ハウジング７２に対する回転が可能な状態でハウジング７２に支持される。合力部材７０は、クランク軸４２の軸心まわりに設けられ、クランク軸４２の軸心まわりに回転可能である。中空軸８２の一方の端部８２Ａは、ハウジング７２から突出する。クランク軸４２は、両端部が中空軸８２およびハウジング７２から突出するように中空軸８２内に挿入される。クランク軸４２は、中空軸８２を介してハウジング７２に支持される。ギア８４は、中空軸８２に対する回転が不能な状態で中空軸８２に取り付けられ、中空軸８２と同軸に設けられている。別の例では、ギア８４は、中空軸８２を加工することによって中空軸８２と一体に形成されていてもよい。

【0039】

第１のクラッチ６２は、クランク軸４２の外周と合力部材７０の内周との間に設けられている。第１のクラッチ６２はワンウェイクラッチである。第１のクラッチ６２は、クランク軸４２が前方に回転する場合にクランク軸４２から合力部材７０に回転を伝達し、クランク軸４２が後方に回転する場合にクランク軸４２から合力部材７０に回転を伝達しないようにクランク軸４２および合力部材７０と連結される。

【0040】

フロントスプロケット４０は、ハウジング７２の外部においてハウジング７２の側方に配置される。フロントスプロケット４０は、ボルトＢによってドライブユニット６０に取り付けられる。ボルトＢは、合力部材７０との間にフロントスプロケット４０が固定されるように合力部材７０にねじ込まれる。

【0041】

図１に示されるクランク軸４２を前方に回転させる人力駆動力がペダル３０に入力された場合、クランク軸４２が自転車１０のフレームに対して前方に回転する。この場合、クランク軸４２の回転が第１のクラッチ６２および合力部材７０を介してフロントスプロケット４０に伝達され、フロントスプロケット４０の回転がチェーン３６を介してリアスプロケット３４に伝達される。クランク軸４２を後方に回転させる人力駆動力がペダル３０に入力された場合、クランク軸４２がフレーム２２に対して後方に回転する。この場合、第１のクラッチ６２の作用によってクランク軸４２の回転が合力部材７０およびフロントスプロケット４０に伝達されない。

【0042】

図４に示されるとおり、第１の遊星歯車機構６４は、第１の入力体８６、第１の出力体８８、および、第１の伝達体９０を含む。
第１の入力体８６は、第１のモータ６６の出力軸６６Ｂと連結されるサンギア８６Ａを含む。サンギア８６Ａは、出力軸６６Ｂの外周に設けられ、出力軸６６Ｂと一体に回転可能である。サンギア８６Ａと出力軸６６Ｂとの間には、第１のワンウェイクラッチ７８が設けられている。第１のワンウェイクラッチ７８は、クランク軸４２を前転させるときの人力駆動力が伝達されて第２のモータ６８が回転することを阻止する。なお、クランク軸４２の前転は、自転車１０が前進するときのクランク軸４２の回転方向である。第１のワンウェイクラッチ７８は、例えばローラクラッチである。第１のワンウェイクラッチ７８は、出力軸６６Ｂが第１の方向に回転する場合に、第１の入力体８６の回転速度と出力軸６６Ｂの回転速度とが等しいときに、出力軸６６Ｂの回転を第１の入力体８６に伝達し、第１の入力体８６の回転速度が出力軸６６Ｂの回転速度よりも高いときに、出力軸６６Ｂの回転を第１の入力体８６に伝達しないように出力軸６６Ｂおよび第１の入力体８６と連結される。第１のワンウェイクラッチ７８は、クランク軸４２を前転させるときの人力駆動力によって第２のモータ６８が回転することを阻止する。

【0043】

第１の出力体８８は、第１の入力体８６と噛み合うプラネタリギア８８Ａ、および、プラネタリギア８８Ａを回転可能に支持するキャリア８８Ｂを含む。第１の遊星歯車機構６４は、複数のプラネタリギア８８Ａを備えることが好ましい。

【0044】

第１の伝達体９０は、第１の入力体８６の回転を第１の出力体８８に伝達するために設けられている。第１の伝達体９０は、第１の出力体８８と噛み合うリングギア９０Ａを含む。リングギア９０Ａは、サンギア８６Ａまわりにサンギア８６Ａと同軸に配置される。第１の伝達体９０は、第２のワンウェイクラッチ８０を介してハウジング７２に支持される。第２のワンウェイクラッチ８０は、例えばローラクラッチである。第２のワンウェイクラッチ８０は、第１の伝達体９０の所定の方向への回転を阻止する。すなわち、第１の伝達体９０は、ハウジング７２に対して第１の方向に回転可能であり、ハウジング７２に対して第２の方向に回転不能である。

【0045】

複数のプラネタリギア８８Ａは、サンギア８６Ａとリングギア９０Ａとの間に配置される。複数のプラネタリギア８８Ａは、サンギア８６Ａおよびリングギア９０Ａと噛み合う。キャリア８８Ｂは、複数のプラネタリギア８８Ａのそれぞれを軸方向に貫通するプラネタリピン８８Ｃを介して複数のプラネタリギア８８Ａを回転可能に支持する。別の例では、プラネタリピン８８Ｃは、複数のプラネタリギア８８Ａと一体に回転し、キャリア８８Ｂに回転可能に支持されていてもよい。

【0046】

第１の減速機構７４は、第１の出力体８８の回転を減速して合力部材７０に伝達する。第１の減速機構７４は、第２の遊星歯車機構７４Ａを含む。第２の遊星歯車機構７４Ａは、第１の遊星歯車機構６４と同軸に設けられている。第２の遊星歯車機構７４Ａは、第１の遊星歯車機構６４の軸方向において第１の遊星歯車機構６４と隣り合う位置に配置される。

【0047】

第２の遊星歯車機構７４Ａは、第２の入力体９２、第２の出力体９４、および、第２の伝達体９６を含む。
第２の入力体９２には、第１の出力体８８の回転が入力される。第２の入力体９２は、第１の出力体８８と連結されるサンギア９２Ａを含む。サンギア９２Ａは、第１の出力体８８の外周部に設けられ、第１の出力体８８と一体に回転する。第２の入力体９２のサンギア９２Ａの歯数は、第１の入力体８６のサンギア８６Ａの歯数と等しいことが好ましい。

【0048】

第２の出力体９４は、第２の入力体９２と噛み合うプラネタリギア９４Ａ、および、プラネタリギア９４Ａを回転可能に支持するキャリア９４Ｂを含む。第２の遊星歯車機構７４Ａは、複数のプラネタリギア９４Ａを備えることが好ましい。キャリア９４Ｂは、複数のプラネタリギア９４Ａのそれぞれを軸方向に貫通するプラネタリピン９４Ｃを介して複数のプラネタリギア９４Ａを回転可能に支持する。別の例では、プラネタリピン９４Ｃは、複数のプラネタリギア９４Ａと一体に回転し、キャリア９４Ｂに回転可能に支持されていてもよい。

【0049】

第２の出力体９４のプラネタリギア９４Ａの歯数は、第１の出力体８８のプラネタリギア８８Ａの歯数と等しいことが好ましい。第２の出力体９４のキャリア９４Ｂには、外周部にギア９４Ｄが設けられている。ギア９４Ｄは、第２の出力体９４と同軸に設けられている。ギア９４Ｄは、合力部材７０の外周部に設けられているギア８４に噛み合う。これによって、第２の出力体９４は、合力部材７０に回転を伝達することができる。ギア９４Ｄとギア８４とは、減速機構を構成する。第２の出力体９４の回転は、減速して合力部材７０に伝達されるのが好ましい。ギア９４Ｄとギア８４との間に、他のギアを介して、第２の出力体９４から合力部材７０に回転を伝達してもよく、環状の部材によって第２の出力体９４から合力部材７０に回転を伝達する構成としてもよい。環状の部材は、例えば第２の出力体９４と合力部材７０とに巻き掛けられるベルトである。ギア９４Ｄとギア８４との間に、他のギアを介して、または、環状の部材によって第２の出力体９４から合力部材７０に回転を伝達したりして、第２の出力体９４の回転方向と合力部材７０の回転方向とが同じ方向になる場合には、第１のモータ６６および第２のモータ６８の駆動方向と、第１のワンウェイクラッチ７８および第２のワンウェイクラッチ８０の向きとを反対にすればよい。第１のモータ６６のトルクおよびクランク軸４２に加えられたトルクは、合力部材７０において合力される。第１のモータ６６の回転は、第１の遊星歯車機構６４において変速された後、合力部材７０に伝達される。クランク軸４２に加えられた回転は、変速されずに合力部材７０に伝達される。

【0050】

第２の伝達体９６は、第２の入力体９２の回転を第２の出力体９４に伝達するために設けられている。第２の伝達体９６は、第２の出力体９４と噛み合うリングギア９６Ａを含む。第２の伝達体９６のリングギア９６Ａの歯数は、第１の伝達体９０のリングギア９０Ａの歯数と等しいことが好ましい。第１の伝達体９０および第２の伝達体９６は、同期して回転できるように一体化されている。このため、第２の伝達体９６は、ハウジング７２に対して第１の方向に回転可能であり、ハウジング７２に対して第２の方向に回転不能である。第１の伝達体９０および第２の伝達体９６は、一体に形成されていてもよく、別体で形成されて、連結することによって一体化されてもよい。

【0051】

第１のモータ６６は、ハウジング７２に支持される。第１のモータ６６は、第１の入力体８６を回転可能である。第１のモータ６６は、本体６６Ａと出力軸６６Ｂとを含む。本体６６Ａは、ロータおよびステータを含む（いずれも図示略）。出力軸６６Ｂは、第１のモータ６６のロータの回転を第１の入力体８６に伝達する。第１のモータ６６は、第１の遊星歯車機構６４と同軸に設けられている。第１のモータ６６は、第１の遊星歯車機構６４の軸方向において第１の遊星歯車機構６４を挟んで第１の減速機構７４と反対側に配置される。

【0052】

第２のモータ６８は、第１の伝達体９０を回転可能である。第２のモータ６８は、ハウジング７２に支持される。第２のモータ６８は、本体６８Ａと出力軸６８Ｂとを含む。本体６８Ａは、ロータおよびステータを含む（いずれも図示略）。第２のモータ６８は、第１のモータ６６の径方向の外側に配置される。第２のモータ６８の回転軸線は、第１のモータ６６の回転軸線と平行に設けられている。第２のモータ６８の出力軸６８Ｂには、ギア６８Ｃが設けられている。第２のモータ６８の回転は、第２の減速機構７６を介して第１の伝達体９０に伝達される。ギア６８Ｃは、クランク軸４２を前転させるときの人力駆動力が伝達されて第２のモータ６８が回転することを阻止するために、ワンウェイクラッチを介して出力軸６８Ｂに連結されてもよい。

【0053】

第２の減速機構７６は、第２のモータ６８の回転を減速して第１の伝達体９０に伝達する。第２の減速機構７６は、第２のモータ６８の出力軸６８Ｂに設けられるギア６８Ｃと、外周部にギア９８Ａを備える支持体９８と、第１の伝達体９０の外周部に設けられるギア９０Ｂとを含む。ギア９８Ａは、支持体９８と同軸に設けられ、支持体９８と一体に回転する。支持体９８は、軸であり、回転可能にハウジング７２に支持されている。支持体９８は、ハウジング７２に固定され、ギア９８Ａを回転可能に支持してもよい。ギア９８Ａは、ギア６８Ｃと噛み合う。ギア９８Ａは、ギア９０Ｂに噛み合う。ギア９０Ｂは、第１の伝達体９０と同軸に設けられている。ギア９８Ａの歯数は、ギア６８Ｃの歯数よりも多い。ギア９０Ｂの歯数は、ギア９８Ａの歯数よりも多い。第２の減速機構７６は、ギア９８Ａを省略して、ギア６８Ｃとギア９０Ｂとを噛み合わせてもよい。この場合、第２のモータ６８の駆動方向を反対にすればよい。第２の減速機構７６に含まれるギアの数は限定されない。

【0054】

図２に示されるとおり、ドライブユニット６０は、トルクセンサ１００、および、回転速度センサ１０２をさらに含む。トルクセンサ１００は、例えば、歪ゲージ、半導体歪センサ、または、磁歪センサである。トルクセンサ１００は、合力部材７０の中空軸８２に取り付けられる。磁歪センサの場合は、磁歪素子が中空軸８２に取り付けられる。トルクセンサ１００は、合力部材７０にかかるトルクを検出する。

【0055】

クランク軸４２の回転が合力部材７０に伝達され、第１のモータ６６および第２のモータ６８の回転が合力部材７０に伝達されない場合、トルクセンサ１００は、クランク軸４２に入力された人力駆動力を反映した信号を制御装置１１０に出力する。クランク軸４２の回転、第１のモータ６６の回転、および、第２のモータ６８の回転が合力部材７０に伝達される場合、トルクセンサ１００は、クランク軸４２に入力された人力駆動力と、第１の遊星歯車機構６４および第１の減速機構７４を介して伝達される第１のモータ６６のトルクおよび第２のモータ６８のトルクとが合成されたトルクを反映した信号を制御装置１１０に出力する。

【0056】

回転速度センサ１０２は、クランク３８の回転速度を検出するケイデンスセンサを含む。ケイデンスセンサは、たとえばクランク軸４２に設けられる磁石を検出する。ケイデンスセンサは、リードスイッチまたはホール素子などの磁気検出センサを含む。ケイデンスセンサは、クランク軸４２の回転速度に応じた信号を制御装置１１０に出力する。ケイデンスセンサは、クランクアーム４４に設けられる磁石を検出する構成としてもよい。この場合、ケイデンスセンサは、クランクアーム４４の回転速度に応じた信号を制御装置１１０に出力する。回転速度センサは、自転車１０のフロントホイールまたはリアホイールの回転速度を検出するスピードセンサをさらに含んでいてもよい。制御装置１１０は、回転速度センサの検出結果に基づいて、クランクの回転数ＣＡを算出する。

【0057】

制御装置１１０は、制御部１１２を備える。制御装置１１０は、記憶部１１４をさらに備えることが好ましい。記憶部１１４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。制御部１１２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。

【0058】

制御部１１２は、第１のモータ６６および第２のモータ６８を制御する。制御部１１２は、人力駆動力と、クランクの回転数ＣＡとに応じて、第１のモータ６６および第２のモータ６８の回転を制御する。制御部１１２は、第１のモータ６６を回転させることによって、第１の入力体８６を第１の方向に回転させる。第１の入力体８６が第１の方向に回転するとき、合力部材７０には自転車１０が前進する方向への回転が伝達される。第１の伝達体９０がハウジング７２に対して回転しないとき、第１の入力体８６の回転は減速されて第１の出力体８８から第２の入力体９２へ出力される。すなわち、第１の遊星歯車機構６４の変速比ｒＸは「１」よりも小さい。

【0059】

制御装置１１０は、第２のモータ６８を回転させることによって、第１の伝達体９０を第１の方向に回転させる。第１の伝達体９０の第１の方向への回転速度が上昇するほど、第１の遊星歯車機構６４の変速比ｒＸは上昇する。第１の伝達体９０の第１の方向への回転速度が第１の入力体８６と等しくなるとき、第１の遊星歯車機構６４の変速比ｒＸは「１」となる。すなわち、制御装置１１０は、第２のモータ６８の回転速度を制御することによって、変速比ｒＸを連続的に変更することができる。第２のモータ６８の制御によって、変速比ｒＸは「１」よりも小さい値から「１」まで変更することができる。制御装置１１０は、第２のモータ６８の回転速度を複数段階に制御して、変速比ｒＸを複数段階に変更してもよい。

【0060】

第２のモータ６８と第１の減速機構７４の変速比ｒＹとの関係について説明する。
第２の伝達体９６がハウジング７２に対して回転しないとき、第２の入力体９２の回転は減速されて第１の出力体８８から出力される。すなわち、第２の遊星歯車機構７４Ａの変速比ｒＹは「１」よりも小さい。なお、変速比ｒＹは、第２の入力体９２の回転数に対する第２の出力体９４の回転数である。

【0061】

制御装置１１０は、第２のモータ６８を回転させることによって、第２の伝達体９６を第１の方向に回転させる。第２の伝達体９６の第１の方向への回転速度が上昇するほど、第２の遊星歯車機構７４Ａの変速比ｒＹは上昇する。第２の伝達体９６の第１の方向への回転速度が第２の入力体９２と等しくなるとき、第２の遊星歯車機構７４Ａの変速比ｒＹは「１」となる。すなわち、制御装置１１０は、第２のモータ６８の回転速度を制御することによって、変速比ｒＹを連続的に変更することができる。第２のモータ６８の制御によって、変速比ｒＹは「１」よりも小さい値から「１」まで変更することができる。

【0062】

第１の伝達体９０および第２の伝達体９６は、一体に回転する。このため、第１の遊星歯車機構６４の変速比ｒＸと第１の減速機構７４の変速比ｒＹとは相関する。第１の遊星歯車機構６４の変速比ｒＸが大きくなるほど、第１の減速機構７４の変速比ｒＹは大きくなる。第２の変速機５４の変速比ｒ２は、変速比ｒＸと変速比ｒＹの乗算と等しい。

【0063】

制御部１１２は、クランクの回転数ＣＡに基づいて第１の変速機５２の変速ステージが変速される自動変速モードと、操作部５８の操作のみに基づいて第１の変速機５２の変速ステージが変更される手動変速モードとを切り替えることができる。制御部１１２は、例えば運転者による操作部５８（図１参照）の操作によって、自動変速モードと手動変速モードとを切り替える。自動変速モードでは、クランクの回転数ＣＡを所定の範囲に維持するように変速することが好ましい。

【0064】

自動変速モードにおいて、制御部１１２は、第１の変速機５２を自転車１０の状態に基づいて制御する。自転車１０の状態は、クランクの回転数ＣＡを含む。制御部１１２は、クランクの回転数ＣＡが上限値ＣＡＡ以下から下限値ＣＡＢ以上までの所定の範囲に維持されるように第１の変速機５２を制御する。また、制御部１１２は、クランクの回転数ＣＡと予め定める第１の回転数ＣＡＸとに基づいて第２の変速機５４の変速ステージを制御し、クランクの回転数ＣＡと予め定める第２の回転数ＣＡＹとに基づいて第２の変速機５４の変速ステージを制御する。上限値ＣＡＡは、第１の回転数ＣＡＸよりも大きい。下限値ＣＡＢは、第２の回転数ＣＡＹよりも小さい。第１の回転数ＣＡＸは、第２の回転数ＣＡＹよりも大きい。

【0065】

自動変速モードおよび手動変速モードにおいて、制御部１１２は、第１の変速機５２への変速指示と、自転車１０の状態とに基づいて第２の変速機５４を制御する。自動変速モードにおいて、制御部１１２は、第１の変速機５２の状態と、自転車１０の状態とに基づいて第２の変速機５４を制御する。第１の変速機５２の状態は、自転車の変速比ｒ１を含む。

【0066】

図５を参照して、自動変速モードにおいて実行される第１の変速処理について説明する。本処理は、自動変速モードが設定されている間、所定周期ごとに繰り返し実行される。
制御部１１２は、ステップＳ１１においてクランクの回転数ＣＡが下限値ＣＡＢ以上から下限値ＣＡＢ未満になったか否かを判定する。制御部１１２は、クランクの回転数ＣＡが下限値ＣＡＢ以上から下限値ＣＡＢ未満になったとき、ステップＳ１２に移る。ステップＳ１２では、制御部１１２は、自転車の変速比ｒ１が最小の変速比ｒ１に設定されているか否か判定し、最小の変速比ｒ１に設定されてないと判断したとき、ステップＳ１３の判定処理に移る。ここでは、第２の変速機５４の変速比ｒ２は、２段階に変更可能であるとする。

【0067】

制御部１１２は、ステップＳ１３において、第１の変速機５２の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御したとき、クランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超えるか否かを判定する。制御部１１２は、第１の変速機５２の状態と、クランクの回転数ＣＡとに基づいて、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超える値に変化するか否かを予測する。クランクの回転数ＣＡが予め定める第１の回転数ＣＡＸを超える値に変化するか否かの判定は、現在のクランクの回転数ＣＡと、現在の自転車の変速比ｒ１および変速後の自転車の変速比ｒ１とに基づいて行われる。各変速ステージにおける自転車の変速比ｒ１は予め定められており、記憶部１１４に記憶されているので、変速後のクランクの回転数ＣＡを予測することができる。図６は、クランクの回転数ＣＡと、人力駆動力に基づくトルクとの相関関係を示すグラフである。一般的にクランクの回転数ＣＡが大きくなると、人力駆動力に基づくトルクは小さくなることが知られている。

【0068】

第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが予め定める第１の回転数ＣＡＸを超える場合には、制御部１１２は、第２の変速機５４および第１の変速機５２を所定の順番で動作させる。制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが予め定める第１の回転数ＣＡＸを超える場合には、まずステップＳ１４において第２の変速機５４の変速比ｒ２が大きくなるように第２の変速機５４を制御する。ステップＳ１４において第２の変速機５４の変速比ｒ２が、２段階のうちの高い方の変速比ｒ２に設定されている場合、その変速比ｒ２は維持される。次に、制御部１１２は、ステップＳ１５において自転車の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御する。ステップＳ１５において、制御部１１２は、第１の変速機５２の変速ステージを１段階だけ変更する。ステップＳ１５の処理が終了すると、本処理を終了する。ステップＳ１２において、制御部１１２は、自転車の変速比ｒ１が最小の変速比ｒ１に設定されていると判断したとき、本処理を終了する。

【0069】

制御部１１２は、ステップＳ１３において、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが予め定める第１の回転数ＣＡＸを超えないと判断した場合には、ステップＳ１５に移る。

【0070】

制御部１１２は、ステップＳ１１においてクランクの回転数ＣＡが下限値ＣＡＢ以上から下限値ＣＡＢ未満になっていないと判定したとき、ステップＳ１６に移る。制御部１１２は、ステップＳ１６においてクランクの回転数ＣＡが上限値ＣＡＡ以下から上限値ＣＡＡを超えた値になったか否かを判定する。制御部１１２は、クランクの回転数ＣＡが上限値ＣＡＡ以下から上限値ＣＡＡを超えた値になったと判定すると、ステップＳ１７に移る。ステップＳ１７では、制御部１１２は、自転車の変速比ｒ１が最大の変速比ｒ１に設定されているか否か判定し、最大の変速比ｒ１に設定されてないと判断したとき、ステップＳ１８の判定処理に移る。

【0071】

制御部１１２は、ステップＳ１８において、第１の変速機５２の変速比ｒ１が大きくなるように第１の変速機５２を制御したとき、クランクの回転数ＣＡが第２の回転数ＣＡＹ未満になるか否かを判定する。制御部１１２は、第１の変速機５２の状態と、クランクの回転数ＣＡとに基づいて、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが第２の回転数ＣＡＹ未満の値に変化するか否かを予測する。クランクの回転数ＣＡが予め定める第２の回転数ＣＡＹ未満の値に変化するか否かの判定は、現在のクランクの回転数ＣＡと、現在の自転車の変速比ｒ１および変速後の自転車の変速比ｒ１とに基づいて行われる。

【0072】

第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが予め定める第２の回転数ＣＡＹ未満になる場合には、制御部１１２は、第２の変速機５４および第１の変速機５２を所定の順番で動作させる。制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが予め定める第２の回転数ＣＡＹ未満になる場合には、まずステップＳ１９において第２の変速機５４の変速比ｒ２が小さくなるように第２の変速機５４を制御する。ステップＳ１９において第２の変速機５４の変速比ｒ２が、２段階のうちの低い方の変速比ｒ２に設定されている場合、その変速比ｒ２は維持される。次に、制御部１１２は、ステップＳ２０において自転車の変速比ｒ１が大きくなるように第１の変速機５２を制御する。ステップＳ２０において、制御部１１２は、第１の変速機５２の変速ステージを１段階だけ変更する。ステップＳ１９の処理が終了すると、本処理を終了する。ステップＳ１７において、制御部１１２は、自転車の変速比ｒ１が最大の変速比ｒ１に設定されていると判断したとき、本処理を終了する。

【0073】

制御部１１２は、ステップＳ１８において、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが予め定める第２の回転数ＣＡＹ未満にならないと判断した場合には、ステップＳ２０に移る。

【0074】

制御部１１２は、ステップＳ１６においてクランクの回転数ＣＡが上限値ＣＡＡ以下から上限値ＣＡＡよりも大きくなっていないと判定したとき、第１の変速機５２および第２の変速機５４を変速させずに本処理を終了する。制御部１１２は、クランクの回転数ＣＡが上限値ＣＡＡ以下かつ下限値ＣＡＢ以上の所定の範囲に維持されているとき、自転車１０の状態に基づいて第１の変速機５２および第２の変速機５４を変速させる制御を行わない。

【0075】

図７を参照して、制御部１１２によって実行される第１の変速処理の実行態様の一例について説明する。
時刻ｔ１１は、クランクの回転数ＣＡが下限値ＣＡＢ以上から下限値ＣＡＢ未満になった時刻を示す。図７の実線は、時刻ｔ１１において制御部１１２が第１の変速機５２の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御したときにクランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超えると予測した場合を示す。この場合、制御部１１２は、第２の変速機５４の変速比ｒ２が大きくなるように第２の変速機５４を制御し、かつ、第１の変速機５２の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御する。

【0076】

図７の二点鎖線は、時刻ｔ１１において制御部１１２が第１の変速機５２の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御したときにクランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超えないと予測した場合を示す。この場合、制御部１１２は、第２の変速機５４の変速比ｒ２を変更せず、かつ、第１の変速機５２の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御する。

【0077】

時刻ｔ２１は、クランクの回転数ＣＡが上限値ＣＡＡ以下から上限値ＣＡＡを超えた時刻を示す。図７の実線は、時刻ｔ２１において制御部１１２が第１の変速機５２の変速比ｒ１が大きくなるように第１の変速機５２を制御したときにクランクの回転数ＣＡが第２の回転数ＣＡＹ未満になると予測した場合を示す。この場合、制御部１１２は、第２の変速機５４の変速比ｒ２が小さくなるように第２の変速機５４を制御し、かつ、第１の変速機５２の変速比ｒ１が大きくなるように第１の変速機５２を制御する。

【0078】

図７の二点鎖線は、時刻ｔ２１において制御部１１２が第１の変速機５２の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御したときにクランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸ未満にならないと予測した場合を示す。この場合、制御部１１２は、第２の変速機５４の変速比ｒ２を変更せず、かつ、第１の変速機５２の変速比ｒ１が大きくなるように第１の変速機５２を制御する。

【0079】

図８を参照して、自動変速モードおよび手動変速モードにおいて実行される第２の変速処理について説明する。本処理は、変速システム５０に電源が供給されている限り、所定周期ごとに繰り返し実行される。

【0080】

制御部１１２は、ステップＳ２１において操作部５８からシフトダウン信号が入力されたか否かを判定する。制御部１１２は、シフトダウン信号が入力されたとき、第１の変速処理のステップＳ１２〜ステップＳ１５と同様の処理を実行して本処理を終了する。本処理においては、制御部１１２は、第１の変速機５２への変速指示と、クランクの回転数ＣＡとに基づいて、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超える値に変化するか否かを予測する。

【0081】

制御部１１２は、ステップＳ２１においてシフトダウン信号が入力されていないとき、ステップＳ２２においてシフトアップ信号が入力されたか否かを判定する。制御部１１２は、シフトアップ信号が入力されたとき、第１の変速処理のステップＳ１７〜ステップＳ２０と同様の処理を実行して本処理を終了する。本処理においては、制御部１１２は、第１の変速機５２への変速指示と、クランクの回転数ＣＡとに基づいて、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが第２の回転数ＣＡＹ未満の値に変化するか否かを予測する。制御部１１２は、ステップＳ２１においてシフトアップ信号が入力されていないとき、第１の変速機５２および第２の変速機５４を動作させずに本処理を終了する。

【0082】

本実施の形態の変速システム５０の作用および効果について説明する。
（１）変速システム５０の第２の変速機５４は、第１の変速機５２の変速ステージのいずれにおいても、クランク３８の回転に対する後輪１４の回転の比率を変更せずに、モータ５６からの回転力をクランク３８から後輪１４までの動力伝達経路に伝達可能である。この構成によれば、第１のモータ６６の回転速度を所定の範囲内に維持しやすくすることができるので、クランクの回転数ＣＡの変化に伴ってアシスト力が低下してしまうことを抑制することができる。

【0083】

（２）制御部１１２は、第１の変速機５２の状態または第１の変速機５２への変速指示と、クランクの回転数ＣＡとに基づいて第２の変速機５４を制御する。このため、第１の変速機５２の変速ステージの変更にともなってクランクの回転数ＣＡが変化し、アシスト力が低下してしまうことを抑制することができる。

【0084】

（３）制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが予め定める第１の回転数ＣＡＸを超える場合には、第２の変速機５４の変速比ｒ２が大きくなるように第２の変速機５４を制御する。すなわち、クランクの回転数ＣＡが第２の変速機５４の変速比ｒ２に適していない状態になることが予測されるとき、予め第２の変速機５４の変速比ｒ２を第１の変速機５２の動作後のクランクの回転数ＣＡに適した変速比ｒ２に変更することができる。

【0085】

（４）制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってクランクの回転数ＣＡが予め定める第２の回転数ＣＡＹ未満になる場合には、第２の変速機５４の変速比ｒ２が小さくなるように第２の変速機５４を制御する。すなわち、クランクの回転数ＣＡが第２の変速機５４の変速比ｒ２に適していない状態になることが予測されるとき、予め第２の変速機５４の変速比ｒ２を第１の変速機５２の動作後のクランクの回転数ＣＡに適した変速比ｒ２に変更することができる。

【0086】

（５）制御部１１２は、自動変速モードにおいてクランクの回転数ＣＡが上限値ＣＡＡ以下から下限値ＣＡＢ以上までの所定の範囲に維持されるように第１の変速機５２を制御する。このため、走行中においてクランクの回転数ＣＡの変動が抑制されるため、運転者の負荷を低減できる。

【0087】

（６）制御部１１２は、第２のモータ６８の回転数を制御することによって、第２の変速機５４の変速比ｒ２を複数段階に変更することができる。このため、クランクの回転数ＣＡに好適な第２の変速機５４の変速比ｒ２を実現することができる。

【0088】

（第２の実施形態）
図２、図６、図９、および、図１０を参照して、第２の実施形態の変速システム５０について説明する。第１の実施の形態と共通する構成については、第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

【0089】

図２に示す制御部１１２は、自動変速モードにおいて、自転車１０の状態に基づいて第２の変速機５４の変速比ｒ２を変更する第３の変速処理を実行する。自転車１０の状態は、人力駆動力に基づくトルクＴを含む。第３の変速処理は、第１の変速処理においてステップＳ１１をステップＳ４１に置き換え、ステップＳ１３をステップＳ４２に置き換え、ステップＳ１６をステップＳ４３に置き換え、ステップＳ１８をステップＳ４４に置き換えている。その他のステップについては第１の変速処理と共通するので、共通する処理の説明については省略する場合がある。

【0090】

図９を参照して、制御部１１２によって実行される第３の変速処理について説明する。本処理は、自動変速モードが実行されている限り、所定周期ごとに繰り返し実行される。
制御部１１２は、ステップＳ４１において人力駆動力に基づくトルクＴが上限値ＴＡ以下から上限値ＴＡよりも大きくなったか否かを判定する。制御部１１２は、トルクＴが上限値ＴＡ以下から上限値ＴＡよりも大きくなったと判定すると、ステップＳ１２に移る。ステップＳ１２において、制御部１１２は、自転車の変速比ｒ１が最小の変速比ｒ１に設定されてないと判断すると、ステップＳ４２の判定処理に移る。

【0091】

制御部１１２は、ステップＳ４２において、第１の変速機５２の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御したとき、トルクＴが第１のトルクＴＸ未満になるか否かを判定する。制御部１１２は、第１の変速機５２の状態と、トルクＴとに基づいて、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが第１のトルクＴＸ未満の値に変化するか否かを予測する。トルクＴが第１のトルクＴＸ未満の値に変化するか否かの判定は、例えば、図６に示すトルクＴおよびクランクの回転数ＣＡの相関関係に関する情報（例えば、図６の関係線ＬＡ）と、各変速ステージにおける自転車の変速比ｒ１とに基づいて行われる。現在のトルクＴに基づいて、現在のクランクの回転数ＣＡを推定し、クランクの回転数ＣＡの推定値と、現在の自転車の変速比ｒ１および変速後の自転車の変速比ｒ１とから、変速後のクランクの回転数ＣＡの推定値を求め、変速後のクランクの回転数ＣＡの推定値と、トルクＴおよびクランクの回転数ＣＡの相関関係に関する情報とから、変速後のトルクＴを推定することができる。トルクＴおよびクランクの回転数ＣＡの相関関係に関する情報は、記憶部１１４に記憶されており、たとえば数式として記憶されていてもよい。制御部１１２は、トルクセンサ１００によってトルクＴを測定することで、回転速度センサ１０２が無くても、クランクの回転数ＣＡを推定することができる。

【0092】

制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが予め定める第１のトルクＴＸ未満になる場合には、ステップＳ１４において第２の変速機５４の変速比ｒ２が大きくなるように第２の変速機５４を制御する。トルクＴは、クランクが１回転する間でも変動するため、制御部１１２は、たとえばクランクの１回転の平均トルク、またはクランクの複数回転の平均トルクを演算して、その平均トルクを現在のトルクとして用いる。制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが第１のトルクＴＸ未満にならない場合には、ステップＳ１５の処理に移る。

【0093】

制御部１１２は、ステップＳ４１においてトルクＴが上限値ＴＡ以下から上限値ＴＡよりも大きくなっていないと判定すると、ステップＳ４３においてトルクＴが下限値ＴＢ以上から下限値ＴＢ未満になったか否かを判定する。制御部１１２は、トルクＴが下限値ＴＢ以上から下限値ＴＢ未満の値になったと判定すると、ステップＳ４４の判定処理に移る。

【0094】

制御部１１２は、ステップＳ４４において、第１の変速機５２の変速比ｒ１が大きくなるように第１の変速機５２を制御したとき、トルクＴが第２のトルクＴＹよりも大きくなるか否かを判定する。制御部１１２は、第１の変速機５２の状態と、トルクＴとに基づいて、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが第２のトルクＴＹを超える値に変化するか否かを予測する。トルクＴが第２のトルクＴＹよりも大きな値に変化するか否かの判定は、ステップＳ４２の処理と同様に行われる。

【0095】

制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが予め定める第２のトルクＴＹを超える場合には、ステップＳ１９において第２の変速機５４の変速比ｒ２が小さくなるように第２の変速機５４を制御する。制御部１１２は、ステップＳ４４において、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが第２のトルクＴＹよりも大きくならない場合には、ステップＳ２０に移る。

【0096】

制御部１１２は、ステップＳ４３においてトルクＴが下限値ＴＢ以上から下限値ＴＢ未満になっていないと判定すると、第１の変速機５２および第２の変速機５４を変速させずに本処理を終了する。制御部１１２は、トルクＴが上限値ＴＡ以下かつ下限値ＴＢ以上の所定の範囲に維持されているとき、自転車１０の状態に基づいて第１の変速機５２および第２の変速機５４を変速させる制御を行わない。

【0097】

図１０を参照して、自動変速モードおよび手動変速モードにおいて実行される第４の変速処理について説明する。本処理は、変速システム５０に電源が供給されている限り、所定周期ごとに繰り返し実行される。第４の変速処理は、第３の変速処理においてステップＳ４１をステップＳ２１に置き換え、ステップＳ４３をステップＳ２２に置き換えており、その他のステップについては第３の変速処理と共通するので、共通する処理の説明については省略する場合がある。

【0098】

制御部１１２は、ステップＳ２１において操作部５８からシフトダウン信号が入力されたか否かを判定する。制御部１１２は、シフトダウン信号が入力されると、第３の変速処理のステップＳ４２に移る。本処理においては、制御部１１２は、第１の変速機５２への変速指示と、トルクＴとに基づいて、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが第１のトルクＴＸ未満の値に変化するか否かを予測する。

【0099】

制御部１１２は、ステップＳ２１においてシフトダウン信号が入力されていないとき、ステップＳ２２においてシフトアップ信号が入力されたか否かを判定する。制御部１１２は、シフトアップ信号が入力されると、ステップＳ４４に移行する。本処理においては、制御部１１２は、第１の変速機５２の状態と、トルクＴとに基づいて、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが第２のトルクＴＹを超える値に変化するか否かを予測する。制御部１１２は、ステップＳ２１においてシフトアップ信号が入力されていないと判定すると、本処理を終了する。

【0100】

第２の実施の形態の変速システム５０によれば、第１の実施の形態の（１）および（６）の効果に加えて以下の効果を得られる。
（７）制御部１１２は、第１の変速機５２の状態または第１の変速機５２への変速指示と、トルクＴとに基づいて第２の変速機５４を制御する。このため、第１の変速機５２の変速ステージの変更にともなってトルクＴが変化し、アシスト力が低下してしまうことを抑制することができる。

【0101】

（８）制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが予め定める第１のトルクＴＸ未満になる場合には、第２の変速機５４の変速比ｒ２が大きくなるように第２の変速機５４を制御する。すなわち、トルクＴが第２の変速機５４の変速比ｒ２に適していない状態になることが予測されるとき、予め第２の変速機５４の変速比ｒ２を第１の変速機５２の動作後のトルクＴに適した変速比ｒ２に変更することができる。

【0102】

（９）制御部１１２は、第１の変速機５２が動作することによってトルクＴが予め定める第２のトルクＴＹよりも大きくなる場合には、第２の変速機５４の変速比ｒ２が小さくなるように第２の変速機５４を制御する。すなわち、トルクＴが第２の変速機５４の変速比ｒ２に適していない状態になることが予測されるとき、予め第２の変速機５４の変速比ｒ２を第１の変速機５２の動作後のトルクＴに適した変速比ｒ２に変更することができる。

【0103】

（１０）制御部１１２は、自動変速モードにおいてトルクＴが上限値ＴＡ以下から下限値ＴＢ以上までの所定の範囲に維持されるように第１の変速機５２を制御する。このため、走行中においてトルクＴの変動が抑制されるため、運転者の負荷を低減できる。

【0104】

（第３の実施の形態）
図２および図１１を参照して、第３の実施形態の変速システム５０について説明する。第１の実施の形態と共通する構成については、第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

【0105】

図２に示す制御部１１２は、自動変速モードおよび手動変速モードにおいて、第２の変速処理に代えてまたは加えて、クランクの回転数ＣＡに基づいて第２の変速機５４の変速比ｒ２を変更する第５の変速処理を実行する。第５の変速処理では、制御部１１２は、第１の変速機５２が動作しないで、クランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超えた場合、第２の変速機５４の変速比r２が大きくなるように第２の変速機５４を制御することができる。また制御部１１２は、第１の変速機５２が動作しないで、クランクの回転数ＣＡが第２の回転数ＣＡＹ未満になる場合、第２の変速機５４の変速比r２が小さくなるように第２の変速機５４を制御することができる。

【0106】

図１１を参照して、制御部１１２によって実行される第５の変速処理について説明する。本処理は、変速システム５０に電源が供給されている限り、所定周期ごとに繰り返し実行される。

【0107】

制御部１１２は、ステップＳ３１において、クランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超えたか否かを判定する。制御部１１２は、クランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超えると、ステップＳ３２において、第２の変速機５４の変速比ｒ２が大きくなるように第２の変速機５４を制御して本処理を終了する。ステップＳ３２において、制御部１１２は、第２の変速機５４の変速比ｒ２が第２の変速機５４によって実現可能な最大の変速比ｒ２であると判定すると、変速比ｒ２を維持する。

【0108】

制御部１１２は、ステップＳ３１において、クランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸを超えていないと判定すると、ステップＳ３３において、クランクの回転数ＣＡが第２の回転数ＣＡＹ未満になったか否かを判定する。制御部１１２は、クランクの回転数ＣＡが第２の回転数ＣＡＹ未満になったと判定すると、ステップＳ３４において第２の変速機５４の変速比ｒ２が小さくなるように第２の変速機５４を制御して本処理を終了する。ステップＳ３４において、制御部１１２は、第２の変速機５４の変速比ｒ２が第２の変速機５４によって実現可能な最小の変速比ｒ２であると判定すると、変速比ｒ２を維持する。

【0109】

制御部１１２は、ステップＳ３３において、クランクの回転数ＣＡが第２の回転数ＣＡＹ以上のとき、すなわち、クランクの回転数ＣＡが第１の回転数ＣＡＸ以下、かつ、第２の回転数ＣＡＹ以上のとき、第２の変速機５４の変速比ｒ２を変更せずに本処理を終了する。本実施の形態の変速システム５０によれば、第１の実施の形態の（１）および（２）の効果を得ることができる。

【0110】

（変形例）
上記各実施の形態に関する説明は、本発明に従う自転車の変速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。本発明に従う自転車の変速システムは、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。

【0111】

・第１〜３の実施の形態の第１の変速機５２は、内装変速機に代えて、クランク３８のまわりに配置されるフロントディレーラを含んでいてもよい。この場合、変速機構５２Ａは、フロントディレーラと、複数のフロントスプロケットとを含む。

【0112】

・第１の実施の形態の第１および第２の変速処理において、クランクの回転数ＣＡに代えて、モータ５６の回転数に基づいて、第２の変速機５４を制御することもできる。モータ５６の回転数は、自転車１０の状態である。モータ５６の回転数は、第１のモータ６６の回転数を用いることが好ましい。この場合、第１および第２の変速処理のステップＳ１３において第１の変速機５２の動作によってモータ５６の回転数が第１の回転数を超えるとき、ステップＳ１４において第２の変速機５４の変速比ｒ２が大きくなるように第２の変速機５４が制御される。また、第１および第２の変速処理のステップＳ１８において第１の変速機５２の動作によってモータ５６の回転数が第２の回転数未満になるとき、ステップＳ１９において第２の変速機５４の変速比ｒ２が小さくなるように制御部１１２が第２の変速機５４を制御する。

【0113】

・第１および第２の実施の形態の第１〜第４の変速処理において、ステップＳ１５を行った後に、ステップＳ１４を実行することもできる。制御部１１２は、第１の変速機５２の変速比ｒ１が小さくなるように第１の変速機５２を制御した後、第２の変速機５４の変速比ｒ２が大きくなるように第２の変速機５４を制御する。また、ステップＳ１４およびステップＳ１５を同時に実行することもできる。すなわち、制御部１１２は、第２の変速機５４および第１の変速機５２を同時に動作させてもよい。このような処理を行う場合には、ステップＳ１３、Ｓ４２で制御部がＮＯであると判定すると、ステップＳ１５の処理のみを行い、ステップＳ１４の処理を実行しないようにすればよい。

【0114】

・第１および第２の実施の形態の第１〜第４の変速処理において、ステップＳ２０を行った後に、ステップＳ１９を実行することもできる。制御部１１２は、第１の変速機５２の変速比ｒ１が大きくなるように第１の変速機５２を制御した後、第２の変速機５４の変速比ｒ２が小さくなるように第２の変速機５４を制御する。また、ステップＳ１９およびステップＳ２０を同時に実行することもできる。すなわち、制御部１１２は、第２の変速機５４および第１の変速機５２を同時に動作させる。このような処理を行う場合には、ステップＳ１８、Ｓ４４で制御部がＮＯであると判定すると、ステップＳ２０の処理のみを行い、ステップＳ１９の処理を実行しないようにすればよい。

【0115】

・各実施の形態の変速システム５０の構成は、例えば図１２のように変更することもできる。図１２の変速システム５０の第１の変速機５２は、クランク３８のまわりに配置されるフロント変速機を含み、第２の変速機５４は、動力伝達経路ＲＴにおいて、フロント変速機よりも下流側にモータ５６からの回転力を伝達する。この場合、第１の変速機５２をドライブユニット６０に設けられる変速機とすることもできる。また、モータ５６および第２の変速機５４を後輪１４のハブに設け、第１の変速機５２をフロントディレーラを含んで構成することもできる。

【0116】

・各実施の形態の第１の変速機５２は、内装変速機に代えて、リアディレーラを含んでいてもよい。この場合、変速機構５２Ａは、リアディレーラと、複数のリアスプロケットとを含む。

【0117】

・各実施の形態の変速システム５０は、クランク３８から後輪１４までの動力伝達経路ＲＴに、例えば図１３に示すように複数の第１の変速機５２Ｘ，５２Ｙを含んで構成されてもよい。第１の変速機５２Ｘは、第１〜第３の実施の形態の第１の変速機５２と同様の構成であり、第１の変速機５２Ｙは、図１２に示す実施の形態の第１の変速機５２と同様の構成である。この場合、制御部１１２は、第１の変速機５２Ｘの状態または第１の変速機５２Ｘへの変速指示に基づいて第２の変速機５４を制御することもできる。また、制御部１１２は、第１の変速機５２Ｙの状態または第１の変速機５２Ｙへの変速指示に基づいて第２の変速機５４を制御することもできる。

【0118】

・各実施の形態の遊星歯車機構６４，７４Ａは、サンローラ、プラネタリローラ、キャリア、および、リングローラを含む遊星ローラ機構に置き換えてもよい。また各実施の形態の歯車は、平歯車であってもよく、ヘリカルギアであってもよい。

【0119】

・各実施の形態のドライブユニット６０の構成は、例えば図１４のように変更することもできる。図１４に示すドライブユニット１６０と図４に示すドライブユニット６０とは、第１伝達体および第２伝達体の構成のみが異なり、その他の構成は同じであるので、同様の構成については同一の参照符号を付して、異なる部分についてのみ説明する。図１４のドライブユニット１６０は、第１の伝達体９０および第２の伝達体９６が相対的に回転できるように個別に構成される。第２のワンウェイクラッチ８０は、第１の伝達体９０とハウジング７２との間に設けられている。第２の伝達体９６は、ハウジング７２に対して相対回転不能に設けられている。このため、第１の遊星歯車機構６４は、第１のモータ６６から入力される回転を第２のモータ６８の回転速度に応じて変速して第１の減速機構７４に出力する。第１の減速機構７４の第２の遊星歯車機構７４Ａは、第２の入力体９２に入力された回転を、常に一定の減速比で減速して第２の出力体９４から出力する。すなわち、第１の遊星歯車機構６４の変速比ｒＸは可変であり、第２の遊星歯車機構７４Ａの変速比ｒＹは「１」よりも小さい一定の値である。

【0120】

・各実施の形態のドライブユニット６０の構成は、例えば図１５および図１６のように変更することもできる。図１５に示すドライブユニット２６０は、図４に示すドライブユニット６０とは、第２の変速機およびモータの構成が異なるのみで、他の構成はドライブユニット６０と同様である。図１５のドライブユニット２６０は、モータ１１６、および、第２の変速機１１８を含む。モータ１１６は、第１のモータ６６と同様の構成である。第２の変速機１１８は、２つの変速ステージを有する。第２の変速機１１８は、第１の回転体１２０、第２の回転体１２２、第３の回転体１２４、および、第４の回転体１２６を備えている。第１の回転体１２０は、第１の回転軸１２０Ａ、および、第１の回転軸１２０Ａまわりに回転可能に設けられる第１のギア１２０Ｂおよび第２のギア１２０Ｃを含む。

【0121】

図１６に示されるとおり、第１のギア１２０Ｂは、モータ１１６の出力軸１１６Ａに設けられるギア１１６Ｂに噛み合う。第１のギア１２０Ｂと第２のギア１２０Ｃとは、第１のワンウェイクラッチ１２８を介して連結されている。

【0122】

第２の回転体１２２は、第２の回転軸１２２Ａ、および、第２の回転軸１２２Ａに回転可能に設けられる第１のギア１２２Ｂおよび第２のギア１２２Ｃを含む。第１のギア１２２Ｂは、モータ１１６の出力軸１１６Ａに設けられるギア１１６Ｂに噛み合う。第１のギア１２２Ｂと第２の回転軸１２２Ａとは、第２のワンウェイクラッチ１３０を介して連結されている。第３の回転体１２４は、第３の回転軸１２４Ａ、および、第３の回転軸１２４Ａに回転可能に設けられる第１のギア１２４Ｂおよび第２のギア１２４Ｃを含む。第１のギア１２４Ｂおよび第２のギア１２４Ｃは、一体で回転するように連結されるか、一体に形成されている。第１のギア１２４Ｂは、第２の回転体１２２の第２のギア１２２Ｃに噛み合う。

【0123】

第４の回転体１２６は、第４の回転軸１２６Ａ、および、第４の回転軸１２６Ａに回転可能に設けられる第１のギア１２６Ｂおよび第２のギア１２６Ｃを含む。第１のギア１２６Ｂおよび第２のギア１２６Ｃは、一体で回転するように連結されるか、一体に形成されている。第１のギア１２６Ｂは、第１の回転体１２０の第２のギア１２０Ｃおよび第３の回転体１２４の第２のギア１２４Ｃにそれぞれ噛み合う。第２のギア１２６Ｃは、図１５に示す合力部材７０の外周に形成されるギア８４に噛み合う。

【0124】

第１のワンウェイクラッチ１２８は、第１の回転体１２０の第１のギア１２０Ｂに第１の方向Ｆ１の回転が入力されたとき、第２のギア１２０Ｃを第１の方向Ｆ１に回転させる。第１のワンウェイクラッチ１２８は、第１の回転体１２０の第１のギア１２０Ｂに第２の方向Ｆ２の回転が入力されたとき、第２のギア１２０Ｃに回転を伝達しない。第２のワンウェイクラッチ１３０は、第２の回転体１２２の第１のギア１２２Ｂに第２の方向Ｆ２の回転が入力されたとき、第２のギア１２２Ｃを第２の方向Ｆ２に回転させる。第２のワンウェイクラッチ１３０は、第２の回転体１２２の第１のギア１２２Ｂに第１の方向Ｆ１の回転が入力されたとき、第２のギア１２２Ｃに回転を伝達しない。第４の回転体１２６には、モータ１１６の回転方向によって、モータ１１６から第１の回転体１２０を介した回転、および、モータ１１６から第２の回転体１２２および第３の回転体１２４を介した回転の一方が伝達される。モータ１１６の回転が第１の回転体１２０を介して第４の回転体１２６に伝達されるときの変速比、および、第２の回転体１２２および第３の回転体１２４を介して第４の回転体１２６に伝達されるときの変速比は異なるように設定されている。このため、制御部１１２は、モータ１１６の回転方向を切り替えることによって、第２の変速機１１８の変速比を切り替えることができる。

【0125】

・各実施の形態のドライブユニット６０の構成は、例えば図１７〜図１９のように変更することもできる。図１７に示すドライブユニット３６０は、図１６に示すドライブユニット２６０とは、第２の変速機の構成が異なるのみで、他の構成はドライブユニット２６０と同様である。図１７のドライブユニット３６０は、モータ１１６、および、第２の変速機１３２を含む。第２の変速機１３２は、遊星歯車機構１３４、第１のワンウェイクラッチ１３６、第２のワンウェイクラッチ１３８、切替機構１４０、および、回転体１４８を備えている。

【0126】

図１８に示されるように遊星歯車機構１３４は、サンギア１４２、リングギア１４４、および、キャリア１４６を備えている。サンギア１４２は、モータ１１６の出力軸１１６Ａに設けられ、出力軸１１６Ａと一体で回転する。第１のワンウェイクラッチ１３６は、キャリア１４６と図１７に示すハウジング７２との間に配置されて、キャリア１４６のハウジング７２に対する第１の方向Ｆ１の回転を規制する。第２のワンウェイクラッチ１３８は、リングギア１４４と図１７に示すハウジング７２との間に配置されて、リングギア１４４のハウジング７２に対する第２の方向Ｆ２の回転を規制する。切替機構１４０は、第２のワンウェイクラッチ１３８によってリングギア１４４の第２の方向の回転を許容する状態と、規制する状態とを切り替える。

【0127】

回転体１４８は、回転軸１４８Ａまわりに回転可能に設けられる第１のギア１４８Ｂ、第２のギア１４８Ｃおよび第３のギア１４８Ｄを含む。第１のギア１４８Ｂ、第２のギア１４８Ｃおよび第３のギア１４８Ｄは、一体で回転するように連結されるか、一体に形成されている。第１のギア１４８Ｂおよび第２のギア１４８Ｃの歯数は異なる。第１のギア１４８Ｂは、キャリア１４６の外周部に設けられるギア１４６Ａに噛み合う。第２のギア１４８Ｃは、リングギア１４４の外周部に設けられるギア１４４Ａに噛み合う。第３のギア１４８Ｄは、合力部材７０の外周に形成されるギア８４に噛み合う。

【0128】

モータ１１６を一方向に回転させることによってキャリア１４６に第２の方向Ｆ２の回転力が伝達されるとき、リングギア１４４の第２の方向Ｆ２の回転が第２のワンウェイクラッチ１３８および切替機構１４０によって規制される。このとき、キャリア１４６の第２の方向Ｆ２の回転がギア１４６Ａ、第１のギア１４８Ｂおよび第３のギア１４８Ｄを介して合力部材７０の外周部に設けられるギア８４に伝達される。

【0129】

図１９に示すように、モータ１１６を他方向回転させることによってキャリア１４６に第１の方向の回転力が伝達されるとき、キャリア１４６の第１の方向の回転が第１のワンウェイクラッチ１３６により規制され、リングギア１４４の第２の方向の回転が第２のワンウェイクラッチ１３８および切替機構１４０によって許容される。このとき、リングギア１４４の第２の方向の回転がギア１４４Ａ、第２のギア１４８Ｃおよび第３のギア１４８Ｄを介して合力部材７０の外周部に設けられるギア８４に伝達されるに伝達される。

【0130】

モータ１１６の回転がキャリア１４６を介して回転体１４８に伝達されるときの変速比は、リングギア１４４を介して回転体１４８に伝達されるときの変速比よりも小さい。このため、制御部１１２は、モータ１１６の回転方向を切り替えることによって、第２の変速機１３２の変速比を切り替えることができる。

【0131】

・各実施の形態のドライブユニット６０の構成は、例えば図２０および図２１のように変更することもできる。図２０および図２１に示すドライブユニット４６０は、図１６に示すドライブユニット２６０とは、第２の変速機の構成が異なるのみで、他の構成はドライブユニット２６０と同様である。図２０のドライブユニット４６０には、モータ１１６、および、第２の変速機１５０が設けられている。第２の変速機１５０は、第１の回転体１５２、第２の回転体１５４、および、移動機構１５６を備えている。第１の回転体１５２および第２の回転体１５４は、合力部材７０のギア８４に回転を伝達可能である。

【0132】

第１の回転体１５２は、回転軸１５２Ａまわりに回転可能な第１のギア１５２Ｂと、第２のギア１５２Ｃとを含む。第１のギア１５２Ｂと、第２のギア１５２Ｃは、一体で回転するように連結されるか、一体に形成されている。第２のギア１５２Ｃは、合力部材７０のギア８４と噛み合う。第２の回転体１５４は、回転軸１５４Ａまわりに回転可能な第１のギア１５４Ｂと、第２のギア１５４Ｃとを含む。第１のギア１５４Ｂと、第２のギア１５４Ｃは、一体で回転するように連結されるか、一体に形成されている。第２のギア１５４Ｃは、合力部材７０のギア８４と噛み合う。

【0133】

移動機構１５６は、モータ１１６をモータ１１６の回転軸に垂直な方向に移動させることができる。移動機構１５６は、図２０に示すモータ１１６の出力軸１１６Ａに設けられるギア１１６Ｂが、第１の回転体１５２の第１のギア１５２Ｂと噛み合う状態と、図２１に示すギア１１６Ｂが、第２の回転体１５４の第１のギア１５４Ｂと噛み合う状態とを切り替える。第１の回転体１５２の第１のギア１５２Ｂと第２の回転体１５４の第１のギア１５４Ｂの歯数は異ならせる、および／または、第１の回転体１５２の第２のギア１５２Ｃと第２の回転体１５４の第２のギア１５４Ｃの歯数を異ならせることによって、動力の伝達経路に応じて変速比が異なるように構成されている。制御部１１２は、モータ１１６を移動させることによって、ギア１１６Ｂと第１のギア１５２Ｂまたは第１のギア１５４Ｂとを選択的に噛み合わせて、第２の変速機１５０の変速比を切り替えることができる。

【0134】

・図２０および図２１のドライブユニット４６０を図２２のように変更することもできる。図２２に示すドライブユニット５６０は、図２０および図２１に示すドライブユニット４６０とは、第２の変速機の構成が異なるのみで、他の構成はドライブユニット４６０と同様である。図２２の第２の変速機２５０の移動機構１５６は、第２の回転体１５４を軸方向と垂直な方向に移動させることができる。モータ１１６のギア１１６Ｂと第１の回転体１５２の第１のギア１５２Ｂとは常時噛み合っている。移動機構１５６は、第２の回転体１５４の第１のギア１５４Ｂがモータ１１６のギア１１６Ｂと係合する状態と、第２の回転体１５４の第１のギア１５４Ｂとモータ１１６のギア１１６Ｂとが離間する状態とを切り替える。合力部材７０のギア８４に噛み合う第１の回転体１５２の第２のギア１５２Ｃは、ワンウェイクラッチ１５８を介して第１のギア１５２Ｂに接続されている。第１の回転体１５２の第２のギア１５２Ｃと第２の回転体１５４の第１のギア１５４Ｂの歯数は異なる。第２の回転体１５４の第１のギア１５４Ｂがモータ１１６のギア１１６Ｂと係合する状態において、第２の回転体１５４から合力部材７０を介して第１の回転体１５２に伝達される回転がモータ１１６から第１の回転体１５２に伝達される回転よりも速い。このとき、ワンウェイクラッチ１５８の機能によって、第１の回転体１５２の第２のギア１５２Ｃと第１の回転体１５２の第１のギア１５２Ｂとが相対回転する。このため、制御部１１２は、モータ１１６を移動させることによって、第２の変速機１５０の変速比を切り替えることができる。

【0135】

・各実施形態のドライブユニット６０は、第１のワンウェイクラッチ７８を含まない形態をとりえる。この場合、サンギア８６Ａを出力軸６６Ｂの外周部に形成することもできる。また、第１のワンウェイクラッチ７８を、第１の出力体８８と第２の入力体９２との間に設けてもよく、第２の出力体９４とギア９４Ｄとの間に設けてもよく、または、合力部材７０とギア８４との間に設けてもよい。第１のワンウェイクラッチ７８は、クランク軸４２を前転させるときの人力駆動力によって第２のモータ６８が回転することを阻止することができれば、第２のモータ６８の出力軸から合力部材７０までの駆動経路のいずれの位置に設けられてもよい。

【0136】

・各実施形態のドライブユニット６０は、クランク軸４２を含まない形態を取り得る。この場合、自転車の構成要素としてのクランク軸４２がドライブユニット６０に設けられている。

【0137】

・各実施の形態において、合力部材は、クランク軸４２によって構成されてもよい。この場合、合力部材７０が省略され、第１の減速機構７４の回転がクランク軸４２に伝達される。

【0138】

・各実施の形態において、第１のクラッチ６２を省略してもよい。
・各実施の形態において、制御装置１１０は、ハウジング７２の外部に設けられていてもよく、自転車１０のフレーム２２に設けられていてもよい。

【符号の説明】

【0139】

１０…自転車、３８…クランク、４２…クランク軸、５０…変速システム（自転車の変速システム）、７２…ハウジング、５２，５２Ａ，５２Ｂ…第１の変速機、５４…第２の変速機、５６…モータ、１１０…制御装置（自転車用制御装置）、１１２…制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】