CN101092158B

CN101092158B - 自行车用变速控制装置以及自行车用变速控制方法

Info

Publication number: CN101092158B
Application number: CN2006101636842A
Authority: CN
Inventors: 渡会悦义
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: EP1870329A3; CN101092158A; US8235408B2; EP1870329B1; EP1870329A2; US20070296176A1; JP2008001229A

Abstract

本发明的课题在于，使得即便是初学者也能随心所欲地进行变速操作。变速控制装置(11)包括变速开关(20)、车速检测部(36)、以及变速控制部(30)。变速开关是用于向有多个变速档的前及后拨链器(26f、26r)输出变速命令的开关。车速检测部是检测自行车的车速的机构。变速控制部，在借助变速开关的操作而输出了变速命令时，将前及后拨链器设定在与车速检测部的检测结果相对应的特定变速档。

Description

自行车用变速控制装置以及自行车用变速控制方法

技术领域

本发明涉及一种对具有多个变速档的变速装置进行控制的自行车用变速控制装置以及变速控制方法。

背景技术

作为自行车用的变速装置，以往公知具有前拨链器和后拨链器的外置变速装置、和具有搭载着行星齿轮机构的内置变速轮毂的内置变速装置。在外置变速装置中，借助前拨链器和后拨链器，使链条移动到沿轴向排列地安装于曲柄轴的多个前链轮与沿轴向排列地安装于后轮轮毂轴的多个后链轮中的某一个上，从而进行变速。作为进行这种拨链器的变速操作的变速装置，公知的有具有两根变速操作杆的装置(例如，参照专利文献1)。以往的变速操作装置包括：后变速操作装置，具有配置在车把杆右侧的后拨链器用第1及第2变速操作杆；前变速操作装置，具有配置在左侧的前拨链器用第1及第2变速操作杆。在以往的变速操作装置中，前后变速操作装置均是如下操作，即，用食指操作第1变速操作杆，用拇指操作第2变速操作杆。在对后拨链器进行变速操作的情况下，若用食指操作第1变速操作杆，则调高档，若操作第2变速操作杆，则调低档。相反，对于前拨链器，若用食指操作第1变速操作杆，则调低档，若操作第2变速操作杆，则调高档。

专利文献1：特开平5-319355号公报

在利用以往的变速操作装置进行手动变速的情况下，必须要对4根变速操作杆运用自如，所以对于初学者来说，很难知道操作哪根变速操作杆才好，从而变速操作变得烦杂。鉴于此，公知的还有根据速度进行自动变速的装置。但是，若是自动变速，则会不遵从骑乘者的意志而对应于车速任意变速。因此，会导致踏板的踩踏力时而变重时而变轻，产生不适感，相反会加重初学者的负担。

发明内容

本发明的课题在于实现，即使骑乘者是初学者，也能轻松进行随心所欲的变速操作。

技术方案1的自行车用变速控制装置，是具备有多个变速档的变速装置的自行车的变速装置的自行车的变速控制装置，包括仅一个变速开关、行进状态检测机构、以及变速控制部。变速开关是用来进行输出电信号的操作的变速开关。行进状态检测机构是检测自行车的行进状态的机构。变速控制部，在仅通过变速开关的操作输出了电信号时，将变速装置设定在与行进状态检测机构的检测结果相对应的特定变速档，到变速开关再次被操作输出前述电信号为止，不与行进状态检测机构的检测结果对应而变更变速档。

利用该变速控制装置，操作变速开关时，向变速控制部输出电信号。在变速控制部中，电信号被输出后，对应于行进状态检测机构的检测结果，将变速装置设定在特定的变速档。例如，在以车速检测行进状态的情况下，设定与车速相对应的特定变速档。例如，在上坡等踩踏脚蹬变得困难的时候，只要操作变速开关，就可以将变速装置设定在例如变速比低的特定变速档。这里，由于仅通过操作变速开关这一简单操作即可将变速装置设定在与行进状态相对应的特定变速档，所以在想变速时，不必使用多根变速操作杆，只要操作一个变速开关就能进行变速。因此，即便是初学者也能轻松进行随心所欲的变速操作。

技术方案2的自行车用变速控制装置，在技术方案1所述的装置中，变速装置是具有前拨链器和后拨链器的外置变速装置，所述前拨链器有M个变速档，所述后拨链器有N个变速档，变速控制部从M×N个变速档中变速比连续增加或减少的、预先确定的多个变速档中，选择特定变速档，设定变速装置，其中M、N表示多个。在这种情况下，在具有前及后拨链器的外置变速装置中，从变速比连续增加或减少的变速档选择特定的变速档，所以可以从M×N这多个组合中排除变速比不连续增加或减少的无用的变速档，实现顺畅的变速动作。

技术方案3的自行车用变速控制装置，在技术方案1所述的装置中，变速装置是有L个变速档的内置变速装置，变速控制部从L个变速档中选择前述特定变速档，设定控制前述变速装置，其中L表示多个。这种情况下，若是内置变速装置，则进行内置变速装置的变速操作时，不必使用多根变速操作杆，仅通过一个变速开关的操作就能进行变速。因此，即便是初学者，也能轻松进行随心所欲的变速操作。

技术方案4的自行车用变速控制装置，在技术方案1至3中任一项所述的装置中，变速开关是按钮开关，利用按压操作输出电信号。这种情况下，可以通过按压操作进行变速操作，所以变速操作变得更舒服。

技术方案5的自行车用变速控制装置，在技术方案1至3中任一项所述的装置中，行进状态检测机构具有检测车速作为行进状态的车速检测机构。这种情况下，操作变速开关时，变速装置被设定在与车速相对应的特定变速档，所以进行变速操作时能选择与车速相对应的最合适的变速档。

技术方案6的自行车用变速控制方法，是具备有多个变速档的变速装置的自行车的变速控制方法，包括：信号输出步骤，从仅一个变速开关输出电信号；行进状态检测步骤，检测自行车的行进状态；变速控制步骤，仅在通过变速开关的操作输出了前述电信号时，将前述变速装置设定在与行进状态检测机构的检测结果相对应的特定变速档，到变速开关再次被操作输出前述电信号为止，不与行进状态检测机构的检测结果对应而变更变速档。

利用该变速控制方法，操作变速开关而输出电信号时，将变速装置设定在与此时检测出的行进状态相对应的特定变速档。这里，仅通过操作变速开关这一简单操作，就能将变速装置设定在与行进状态相对应的特定变速档，所以在想变速时，不必使用多根变速操作杆，仅通过操作一个变速开关就能进行变速。因此，即便是初学者也能轻松进行随心所欲的变速操作。

技术方案7在行进状态检测步骤中，检测车速作为行进状态。这种情况下，操作变速开关时，将变速装置设定在与车速相对应的特定变速档，所以操作变速开关时能选择与车速相对应的最合适的变速档。

利用本发明的变速控制装置以及变速控制方法，仅通过操作变速开关这一简单操作，就能将变速装置设定在与行进状态相对应的特定变速档，所以在想变速时，不必使用多根变速操作杆，仅通过操作一个变速开关就能进行变速。因此，即便是初学者也能轻松进行随心所欲的变速操作。

附图说明

图1是采用了本发明一实施方式的自行车的侧视图。

图2是其车把部分的立体放大图。

图3是表示显示装置的显示的一例的图。

图4是表示控制装置的构成的框图。

图5控制装置的控制流程图。

图6是另一实施方式的相当于图1的图。

图7是其摆动臂的剖视图。

具体实施方式

在图1中，采用了本发明一实施方式的自行车是带前后避震器(悬架)的山地自行车，包括：车架1，包括车架体1a、经由后避震器13r而摆动自如地连结在车架体1a后部的摆动臂1b、安装在车架体1a前部的带前避震器13f的前叉3、以及配置在前叉3的上部的车把部4；驱动部5，包括前后变速装置8、9；前轮6，安装于前叉3；后轮7，安装有轮毂发电机10；和变速控制装置11(图4)，用来控制前后变速装置8、9。

车架1的车架体1a是通过熔接异形方管而制作的。在车架体1a上，安装有包括鞍座18和驱动部5的各部分。前叉3以绕倾斜的轴摆动自如的方式安装在车架体1a的前部。

如图2所示，车把部4具有：固定在前叉3上部的车把立柱12、和固定在车把立柱12上的车把杆15。在车把杆15的两端安装着制动器操作杆16和握柄17。在右侧制动器操作杆16的安装部分的内侧，安装着进行前后变速装置8、9的变速操作的变速开关20。变速开关20是按钮开关，在被操作时用于将前后变速装置8、9设定在与此时的行进速度(车速)对应的特定变速档，通过按压操作而输出变速命令(电信号)。

另外，在车把部4上，经由托架49安装着自行车计算机形式的显示装置31。显示装置如图3所示，具有分段式液晶显示部32，在液晶显示部32上设置有：位于图3上侧的速度显示区域32a、表示高速、中速、低速(H、M、L)这三级变速模式的模式显示区域32b、和位于模式显示区域32b侧面的变速档显示区域32c。其中，高速模式下，变速时机与中速模式相比移向高速侧，低速模式下，变速时机与中速模式相比移向低速侧。另外，在变速档显示区域32c的下方，设置有时间显示区域32d和距离显示区域32e。在显示装置31的显示面下方，配置有进行显示数据的编辑等的操作钮34。例如，在图3中，在速度显示区域32a中显示着时速“21.5”千米，模式显示区域32b中显示着表示中速模式的“M”，在变速档显示区域32c中显示着变速档“12”。

如图1所示，驱动部5设置于车架体1a的下部(悬架部)，具有曲柄27和外置式的前后变速装置8、9。前变速装置8具有：安装在曲柄27上的三片链轮F1～F3、和安装在车架体1a上的电动前拨链器26f。前拨链器26f具有与三片链轮F1～F3相对应的三个(M＝3)变速档，借助电气驱动而被定位在三个变速档中的某一个上。

后变速装置9具有：安装在后轮7上的具有例如8片链轮R1～R8的多级链轮组25、和安装在摆动臂1b后部的电动后拨链器26r。后拨链器26r具有与8片链轮R1～R8相对应的8个(N＝8)变速档，借助电气驱动而被定位在8个变速档中的某一个上。

曲柄27具有安装着三片链轮F1～F3的链轮曲柄27a和左曲柄27b。另外，驱动部5具有卷挂在链轮曲柄27a和多级链轮组25各自的某一个链轮F1～F3、R1～R8上的链条29。

前侧的链轮F1～F3从齿数最多的链轮F1起齿数依次减少，齿数最多的链轮F1配置在最外侧。另外，后侧的链轮R1～R8从齿数最多的链轮R1起齿数依次减少，齿数最少的链轮R8配置在最外侧。另外，在图1中，为了简化图面，并未准确示出链轮R1～R8的片数。

这里，将链轮F1～F3以及链轮R1～R8的齿数的一例示于表1中。

表1

	链轮	齿数
	链轮	齿数	FD	F1 F2 F3	46 34 24
RD	R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8	33 29 25 21 17 15 13 11	FD	F1 F2 F3	46 34 24

另外，将采用表1所示齿数的链轮F1～F3以及链轮R1～R8时的变速比(前侧链轮的齿数/后侧链轮的齿数)示于表2。该变速比越大(高)，则越适于高速行进。

表2

表2中，在前侧链轮F1～F3和后侧链轮R1～R8的24(M×N)个变速档组合中，有不连续增加或减少的变速档组合。鉴于此，在本实施方式中，从表3所示24个变速档组合中，选择出粗框所示的、变速比连续增加或减少的12个变速档组合，来使前后变速装置8、9进行变速动作。将该选择出的变速档示于表3中。

表3

在表3中，从1速到12速以变速比变大的顺序表示表2中用粗框表示的部分。在变速控制装置11中，对应于车速而将变速装置8、9设定在12个变速档中的某一特定变速档。

在左曲柄27b侧的旋转中心上，安装着用于检测曲柄27的旋转的曲柄传感器24(图4)。曲柄传感器24具有在曲柄27的旋转半径内设置于车架体1a的舌簧接点开关。曲柄传感器24对在旋转方向上隔开间隔地配置在曲柄27上的4个磁铁(未图示)进行检测，曲柄27每转一圈输出4个脉冲。这里，之所以设置曲柄传感器24，是因为在外置式变速装置8、9的情况下，如果曲柄27不旋转则不能进行变速，所以仅在曲柄27旋转时进行变速动作。

后轮7的轮毂发电机10，是能安装飞轮的轮毂，在内部具有借助后轮7的旋转而发电的交流发电机19(图4)，所述飞轮安装着盘式制动器的制动盘以及多级链轮组25。

如图4所示，变速控制装置11连接在交流发电机19上，被交流发电机19生成的电力驱动，借助供给的电力而控制前拨链器26f以及后拨链器26r。变速控制装置11具有由微型计算机构成的变速控制部30，所述微型计算机包括CPU、存储器和I/O接口等。另外，变速控制装置11具有变速开关20和车速检测部(行进状态检测机构的一例)36。变速控制装置11除了变速开关20外，例如安装在车架体1a下部的悬架部上，与曲柄传感器24以及前拨链器26f邻接地设置。车速检测部36对交流发电机19的脉冲输出进行波形成形而检测自行车的车速(行进状态的一例)，连接在变速控制部30上。另外，在变速控制部30上，连接着充电控制电路33、蓄电元件38、和曲柄传感器24。进而，在变速控制部30上，连接着前拨链器26f的马达驱动器(FMD)39f、后拨链器26r的马达驱动器(RMD)39r、表示前拨链器26f的变速档的动作位置传感器(FLS)41f、表示后拨链器26r的变速档的动作位置传感器(RLS)41r、和显示装置31。在操作变速开关20而输出变速命令时，变速控制部30与速度和变速模式相对应地将变速装置8、9设定在特定变速档。

在变速控制部30内的存储器中，记录着与变速模式相对应的3种速度阈值和各种行进信息等行进数据，并且，存储着控制所需的控制数据。将各变速模式下的速度阈值的一个例子示于表4～表6。

表4

表5

表6

其中，表4示出了表示中速模式时各变速档的变速时机的速度阈值。表5示出了低速模式时各变速档的速度阈值，图6示出了高速模式时各变速档的速度阈值。例如，在中速模式下，3速的变速档的速度阈值为时速7千米以上而小于8.5千米。即，在中速模式下，若在时速7千米以上而小于8.5千米的速度时操作变速开关20，则变速控制部30将变速装置8、9设定在3速(前拨链器26f为变速档F3，后拨链器26r为变速档R 3)。在表4～表6的各数值范围中，左侧的数值包括在内，而右侧的数值不包括在内。

向变速控制部30供给来自蓄电元件38的电力。蓄电元件38例如由双电层电容器等大容量电容器构成，蓄积从交流发电机19输出并由充电控制电路33整流后的直流电力。另外，也可以代替电容器，而用镍镉电池、锂离子电池或镍氢电池等二次电池构成蓄电元件38。

充电控制电路33对从交流发电机19输出的电力进行整流，生成直流电力。借助来自变速控制部30的电压信号接通/断开生成的电力。各马达驱动器39f、39r对应于控制信号，将驱动设置于拨链器26f、26r的马达44f、44r的驱动信号输出给各马达。

利用这样构成的变速控制装置11，自行车行进时，轮毂发电机10的交流发电机19发电，其电力被送到变速控制装置11，并被蓄积到蓄电元件38中。这里，交流发电机19设置在后轮7上，所以例如只要将车梯支起而旋转脚蹬，则即使充电量不足也可以对蓄电元件38进行充电。因此，只要旋转脚蹬即可简单地充电以调整变速装置8、9，从而即使充电量不足，也能容易地进行变速模式的设定等操作。

另外，由于变速控制装置11设置在悬架(hanger)部，所以与交流发电机19间的距离较近，电源线较短，从而信号的交换和电力供给的效率高。

进而，操作变速开关20时，向变速控制部30输出变速命令，在变速控制部30中，生成将拨链器26f、26r控制到与速度相对应的特定变速档的信号。

下面，根据图5的控制流程图对变速控制部30的控制动作进行说明。从蓄电元件38向变速控制部30输出电力后，在步骤S1中，进行初始设定。例如，将变速模式设定成中速模式。在步骤S2中，进行将各种显示数据发送到显示装置31的显示处理。在显示装置31中，利用得到的显示数据将数据显示在液晶显示部32的各显示区域32a～32e中。例如，发送速度数据时，在速度显示区域32a中显示速度，发送变速模式数据时，在模式显示区域32b中显示表示变速模式的H、M、L中的某一个。另外，发送变速档数据时，在变速档区域32c中显示表示1至12中的某一个变速档的数值。

在步骤S3中，判断是否操作了变速开关20。在没有操作变速开关20的情况下，从步骤S3转移到步骤S4。在步骤S4中，判断是否指示了拨链器的调节等其他处理。在没有指示其他处理的情况下，返回到步骤S2。在指示了其他处理的情况下，转移到步骤S10而进行其他处理，返回到步骤S2。

若操作了变速开关20，则从步骤S3转移到步骤S5。在步骤S5中，判断变速开关20是否被进行了例如2秒以上的长时间按压。若判断为没有被长时间按压，则从步骤S5转移到步骤S6。在步骤S6中，根据曲柄传感器24的输出判断曲柄27是否向行进方向旋转。在曲柄27不是向行进方向旋转的情况下，转移到步骤S4。在曲柄27向行进方向旋转的情况下，从步骤S6转移到步骤S7。

在步骤S7中，读入操作了变速开关20时由车速检测部36检测到的速度St。在步骤S8中，将前后变速装置8、9设定成与变速模式以及速度St相对应的特定变速档Ts。具体地说，例如，在申速模式时，根据表4所示的关系，从速度St确定变速档Ts，将前拨链器26f以及后拨链器26r控制成所确定的变速档Ts。具体地说，在检测到的速度St为时速15千米时，将变速档设定成7速，即，将前拨链器26f设定在变速档F2，将后拨链器26r设定在变速档R5。实际上，是与变速前的变速档进行比较而进行调高档和调低档，或是维持当前的变速档。同样，在低速模式时，根据表5所示的关系，从速度St确定变速档Ts，在高速模式时，根据表6所示的关系，从速度St确定变速档Ts。结束步骤S8的处理后，转移到步骤S4。

若判断为变速开关20被长时间按压了，则从步骤S5转移到步骤S9。在步骤S9中，例如，每次进行长时间按压，或者对应于长时间按压的时间，而按照M→L→H的顺序循环切换变速模式，转移到步骤S4。

这里，仅通过操作变速开关20这一简单操作，即可将变速装置8、9设定在对应于行进状态的特定变速档，所以在想变速时，不必使用多根变速操作杆，通过一个变速开关20的操作即能进行变速。因此，即便是初学者，也能轻松进行随心所欲的变速操作。

另外，由于能够选择多种变速模式，所以能对应于骑乘者的体力而选择最合适的变速模式。

【其他实施方式】

(a)在前述实施方式中，以电动外置变速装置为例对本发明进行了说明，但也可以将本发明应用在由内置变速轮毂构成的内置变速装置中。另外，还可以将本发明应用在借助变速缆线变速的变速装置中。在这种情况下，只要在变速装置上设置以电动方式卷曲/解除变速缆线的电动缆线驱动装置，以变速控制装置控制电动缆线驱动装置即可。

在图6和图7中，自行车具备：车架101，包括车架体101a、经由后避震器113r而摆动自如地连结在车架体101a上的摆动臂101b、具有前叉103以及车把部104；驱动部105，包括内置变速装置109(图7)；前轮106，安装在前叉103上；后轮107，安装着在内部收纳有交流发电机119的内置变速装置109(图7)；和变速控制装置111(图7)，用于对内置变速装置109进行变速控制。

在车把部104上，设置有与前述实施方式同样的变速开关，操作变速开关时，变速控制装置111将内置变速装置109设定在与速度相对应的特定变速档。另外，在该实施方式中，车速也是通过对从交流发电机119输出的脉冲进行波形成形而进行检测的。

内置变速装置109在内部具有：有例如8个(L＝8)变速档的内置变速轮毂126、和经由变速缆线128使内置变速轮毂126变速动作的电动缆线驱动装置127。变速控制装置111以及电动缆线驱动装置127安装在摆动臂101b上，变速控制装置111通过控制电动缆线驱动装置127，而经由变速缆线128来使内置变速轮毂126变速动作。电动缆线驱动装置在内部具有马达、和借助马达将变速缆线定位在对应于变速档的8个位置上的缆线定位机构。

在这种结构的内置变速装置109中，借助配置于车把部104的变速开关的操作，电动缆线驱动装置127由变速控制装置111控制，将内置变速装置109设定在与车速相对应的特定变速档。例如，在变速控制装置111内的变速控制部的存储器内设定着与8个变速档相对应的速度阈值，与前述实施方式同样地操作变速开关时，对速度进行检测，并选择与该速度相对应的变速档，内置变速装置111被设定在该变速档。即使在这样的实施方式中，也可以起到与上述实施方式同样的效果。

(b)在前述实施方式中，利用交流发电机的输出检测车速，但是也可以利用下述车速检测机构检测车速，所述车速检测机构包括接近车轮的辐条而配置在前叉等上的舌簧接点开关、和配置在车轮的辐条上的磁铁等。

(c)在前述实施方式中，用按钮开关构成变速开关，但是也可以采用操作杆式开关或杠杆式开关。

(d)在前述实施方式中，将变速控制装置配置在车架的悬架部上，而在后拨链器和前拨链器上并没有配置控制部，但是也可以在这些拨链器中的至少某一个上配置变速控制部，而借助该变速控制部进行变速控制。若这样构成，则只要将变速开关和拨链器直接连接，即可完成布线作业，从而布线作业变得容易。

Claims

1.一种自行车用变速控制装置，是具备有多个变速档的变速装置的自行车的变速控制装置，包括：

仅一个变速开关，用来进行输出电信号的操作；

行进状态检测机构，检测自行车的行进状态；

变速控制部，仅在通过变速开关的操作输出了前述电信号时，将前述变速装置设定在与行进状态检测机构的检测结果相对应的特定变速档，到变速开关再次被操作输出前述电信号为止，不与行进状态检测机构的检测结果对应而变更变速档。

2.如权利要求1所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，前述变速装置是具有前拨链器和后拨链器的外置变速装置，所述前拨链器有M个变速档，所述后拨链器有N个变速档，

前述变速控制部从M×N个变速档中变速比连续增加或减少的、预先确定的多个变速档中，选择前述特定变速档，设定前述变速装置，其中M、N表示多个。

3.如权利要求1所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，前述变速装置是有L个变速档的内置变速装置，

前述变速控制部从前述L个变速档中选择前述特定变速档，设定控制前述变速装置，其中L表示多个。

4.如权利要求1至3中任一项所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，前述变速开关是按钮开关，利用按压操作输出前述电信号。

5.如权利要求1至3中任一项所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，前述行进状态检测机构具有检测车速作为前述行进状态的车速检测机构。

6.一种自行车用变速控制方法，是具备有多个变速档的变速装置的自行车的变速控制方法，包括：

信号输出步骤，从仅一个变速开关输出电信号；

行进状态检测步骤，检测自行车的行进状态；

变速控制步骤，仅在通过变速开关的操作输出了前述电信号时，将前述变速装置设定在与行进状态检测机构的检测结果相对应的特定变速档，到变速开关再次被操作输出前述电信号为止，不与行进状态检测机构的检测结果对应而变更变速档。

7.如权利要求6所述的自行车用变速控制方法，其特征在于，在前述行进状态检测步骤中，检测车速作为前述行进状态。