JP2000266177A - 自動変速装置における低電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電源電圧の低下の検出時に電源を交換する
際、電源電圧の低下情報を速やかに消去して、電池交換
後の正常な走行を可能にした自動変速装置における低電
圧検出装置を提供する。 【解決手段】 待機モード中に電源の取外しが検知（時
刻Ｔ２）された場合、負荷となるチェック電流を流すこ
とにより、前記電源電圧をリセット電圧以下（時刻Ｔ
４）にして前記電源電圧の低下情報を解消せしめるよう
に構成したもので、電池交換の際に能力の低下した古い
電池の電源電圧の低下情報を迅速に消去でき、電池の交
換の際に長い時間をかけて古い電源電圧の低下情報が制
御回路内から消滅するのを待ったり、制御情報を別途の
リセットボタンを押してキャンセルするような手間を要
することがなく、走行が停止された場合でも自動変速に
必要な制御情報を保持して常に適正な自動変速制御によ
る快適な走行を可能にした省エネモードを有する車両の
機能を充分に活用できることとなった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、速度検出手段によ
り検出された車両速度に応じて変速機を自動変速する自
動変速装置に係り、特に自転車に適した自動変速装置に
おける駆動装置用電源の低電圧検出装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、自転車の軽快な走行を可能にする
変速装置の自動化技術として様々な自動変速装置が提案
されている。自転車におけるこの種の自動変速装置とし
ては、後輪駆動部等に設置された変速機に接続された変
速ケーブルの引込み位置を、自転車の速度に応じてモー
タ等の駆動装置により制御機構を介して所定量牽引制御
することによって所定の変速位置に自動変速するものが
ある。このような自動変速装置における変速ケーブルの
引込み位置の牽引操作量は、前記モータ等の駆動装置に
よって行われるものであるが、通常、該モータは電池に
より駆動されるため、電池が消耗してモータの駆動がで
きなくなる直前まで自動変速動作を行っており、変速途
中でのモータの停止等を防止するものとして、本件出願
人等は、先に、変速機の制御機構における駆動装置の電
源電圧が所定値以下に低下した場合には、変速機の変速
動作を禁止し、停車後、前記変速機を低速位置に設定す
るように構成した自動変速装置（特願平８−３４６１６
０号）を提案した。

【０００３】これによって、変速機の制御機構における
駆動装置の電源電圧が所定値以下に低下し、変速機を駆
動できないときには、変速動作が電源電圧低下時の走行
状態に応じた変速位置で保持され、安定した走行が行
え、停車後は変速動作が禁止されたまま変速機は低速位
置に設定されるので、次の走行を低速位置から安定して
開始できることとなった。しかしながら、このような自
動変速装置において、車両が低速走行中に速度検出信号
であるパルスが発生し、車両の加速によって所定速度に
達して、変速機の駆動装置であるモータがシフトアップ
するとき、駆動装置の電池の能力が極端に低下していた
場合には、変速のために前記駆動装置であるモータを駆
動する際の起動電圧低下によって、所定値（ローバッテ
リ設定電圧）を通り越して変速機の制御回路リセット電
圧以下にまで低下し、変速位置が中途半端な所で停止し
てしまう現象が起き、順次、これを繰り返して、僅かず
つながら変速機の変速位置がずれる「変速ずれ」が生じ
る。このような不都合を防止するため、本件出願人等
は、前記変速機をさらに改良して、電源電圧低下を検出
した状況に応じた処理を行うことにより、駆動装置の電
源電圧低下後においても、妄りに制御回路がリセットさ
れて電源電圧低下情報が消去されることによる誤動作を
防止し、位置ずれのない適正で快適な変速位置に固定し
て確実な変速禁止を達成させ、軽快な走行を可能にした
自動変速装置を提案した（特願平１０−１９７６６６
号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
自動変速装置において、図９の制御装置におけるタイム
テーブルに示すように、時刻Ｔ１にて変速制御が開始さ
れてローバッテリＶＬが検出され（ローバッテリ検出信
号ＬＳがＨ）たことでローバッテリ発生保持信号ＬＢが
Ｈとなり、時刻Ｔ２にて交換のために電池を取り外して
も、制御回路におけるローバッテリ情報の維持のための
消費電流は小さくて済み、ある程度の時間ＴＷ（電源電
圧ＰＷがリセット電圧ＶＲとなる時刻Ｔ４まで）はロー
バッテリ情報が制御回路内に残存維持されてしまう。こ
のため、ローバッテリ情報が残存している間（ＴＷ）に
時刻Ｔ３にて新しい電池に交換されると、充分な電力が
確保されたにもかかわらず、みかけ上は電池が低電圧状
態にある（ローバッテリ発生保持信号ＬＢがＨ）との誤
った情報が残存し、そのために、走行を開始しても、変
速機の変速動作を禁止する変速位置固定処理がなされる
とともに、変速機を低速位置にシフトダウンするギヤ位
置移動処理もなされて、走行に支障を来した。そのた
め、このような不都合を防止する方法として、電池の交
換の際に長い時間をかけ、ローバッテリ情報が制御回路
内から消滅するのを待って新しい電池をセットしたり、
電池交換の際に制御情報をキャンセルするリセットボタ
ンを押すように構成していた。しかし、いずれの方法も
手間や時間を要して面倒であった。

【０００５】そこで本発明では、前記提案の自動変速装
置をさらに改良して、電源電圧の低下の検出時に電源を
交換する際、電源電圧の低下情報を速やかに消去して、
電池交換後の正常な走行を可能にした自動変速装置にお
ける低電圧検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、速度
検出手段により検出された車両速度に応じて変速機を自
動変速するとともに、変速機の制御機構における駆動装
置の前記電源電圧の所定値以下の低下を検出して変速機
の変速動作を禁止するように構成した自動変速装置であ
って、前記変速動作の禁止により駆動装置を停止させた
後、制御回路の電源保持により前記電源電圧の低下情報
を残すようにして待機するように構成した自動変速装置
において、前記待機モード中に電源の取外しが検知され
た場合、負荷となるチェック電流を流すことにより、前
記電源電圧の低下情報を解消せしめるように構成したこ
とを特徴とするもので、これを課題解決のための手段と
するものである。

【０００７】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１〜図８は本発明の自動変速装置にお
ける低電圧検出装置の１実施の形態を示すもので、図１
（Ａ）は本発明の変速パターン制御装置が設置された自
転車の全体側面図、図１（Ｂ）は速度検出部が設置され
た後輪の側面図、図２はアクチュエータボックスの上ケ
ースの内部平面図、図３はアクチュエータボックスの下
ケースの内部底面図、図４はカムギヤによる変速位置の
説明図、図５は自動変速装置のブロック構成図、図６は
本発明の自動変速装置における制御フローチャート図、
図７は本発明の低電圧検出装置の制御フローチャート
図、図８は低電圧検出装置のタイムテーブルを示す図で
ある。図１に示すように、本発明の低電圧検出装置を有
する自動変速装置を備えた自転車では、後輪駆動ハブ内
に内装式等の変速機１５が設置され、ハンガー部近傍に
設置されたアクチュエータボックス３内に収納された制
御機構部によって、変速機１５に対する変速ケーブル１
３の引込み位置を、自転車の速度に応じて所定量を牽引
制御することによって所定の変速位置に自動変速するも
のである。

【０００８】アクチュエータボックス３は、上ケース１
と下ケース２とから構成され、上ケース１の上部に固定
された取付ブラケットによって車体のハンガー部に取り
付けられている。また、該アクチュエータボックス３に
隣接してその上部には、自動変速装置における変速機の
制御機構における駆動装置の電源および制御部における
制御回路の電源となる電池等が収納された電池ボックス
１１が設置される。符号５８は電池ボックス１１の側面
に外部に露呈して配設されたイニシャルリセットスイッ
チで、これを押下することにより自動変速装置の制御部
における制御回路の電源および情報のキャンセル等がな
される。

【０００９】変速機の自動変速は、速度検出手段により
検出された車両速度に応じて制御機構部により自動的に
シフトアップないしはシフトダウンがなされるが、車両
速度の検出手段としては、例えば、チェーンステー等の
フレームに設置されたリードスイッチ１７を後車輪スポ
ーク等に設置された磁石１４の回転軌跡に近接して配置
して、これら両者の接離によって発生したパルス間の時
間を計測することで、後車輪の回転速度すなわち自転車
の車両速度（および加速度）を検出するもの等が採用さ
れ、その速度検出信号をもって自動変速装置の変速制御
信号となすものである。図３に示すように、後端部が前
記変速機１５に接続された変速ケーブル１３の始端部
は、アクチュエータボクッス３の下ケース２内に軸支さ
れた変速プーリ８の外周面に係止固定されている。変速
ケーブル１３は、下ケース２の導入部に係止された六角
ナット２０に対してスペーサ１８を介してアジャスタ１
６によって進入位置が調整されるアウター内に牽引自在
に挿通されている。なお、符号３３は変速プーリ８の止
め輪、１９は角ナット、２１は上下ケースを結合する螺
子、３２は通気シートを示す。

【００１０】図２に示すように、アクチュエータボック
ス３の上ケース１の内部には、前記変速ケーブル１３の
始端部が係止固定された変速プーリ８と同軸９にて一体
に結合されたカムギヤ４が軸支されている。該カムギヤ
４の外周には多数の歯が刻設され、これらの歯部には減
速装置を構成してモータ２６等の駆動装置からの駆動力
を受けて回転する第２減速ギヤ５における小ギヤが噛合
している。該第２減速ギヤ５の大ギヤの外周には第１減
速ギヤ６における小ギヤが噛合している。第１減速ギヤ
６の大ギヤの外周には、モータ２６における出力軸に固
定されたウォーム７が噛合している。カムギヤ４の歯の
刻設されていない部分には、図４に示すように、各変速
位置に対応する部位に凹部が刻設されており、前記変速
ケーブル１３の牽引量に対応するこれらの凹部にマイク
ロスイッチ２７（図２）における検出子が落ち込んで変
速位置を検出するように構成される。符号３０は制御回
路等が配設される基板であり、ここで処理された制御信
号によりコード２８を通じて前記モータ２６を駆動制御
する。符号１０は減速ギヤ５、６の軸、１２はシールグ
ロメット、２２は基板取付螺子、２３は取付ブラケット
の取付螺子、２４はマイクロスイッチ２７の取付螺子を
示す。

【００１１】このように構成された自動変速装置は以下
のように動作する。車両が走行を開始すると、後車輪ス
ポーク等に設置された磁石１４と静止側に設置されたリ
ードスイッチ１７から構成された速度検出部からのパル
ス信号を受け、その速度信号は基板３０上に配設された
制御回路において演算処理され、モータ２６の正回転に
よりウォーム７、第１および第２減速ギヤ６、５を介し
て減速されたカムギヤ４は、図４の矢印のように１速〜
３速までの変速位置を回転移動する。これに伴って、該
カムギヤ４と一体の前記変速プーリ８（図３）が変速ケ
ーブル１３の後端部を牽引し、前記後輪ハブ内に設置さ
れた内装式等の変速機１５を自動変速する。

【００１２】図５は本発明の自動変速装置のブロック構
成図であり、車両の走行開始によって車輪が回転を始め
ると、磁石１４とリードスイッチ１７により構成される
速度検出部５２にて発生したパルスである速度検出信号
ＳＰを主制御回路部５４に送出し、走行モードとなる。
該主制御回路部５４では、前記速度検出信号ＳＰを入力
するとともに、図２のマイクロスイッチ２７からの信号
によって変速位置検出部５７から得た変速位置信号Ｐ
Ｓ、および変速機の制御機構部における駆動装置の電源
電圧の所定値以下の低下の検出を行うローバッテリ検出
回路５３からのローバッテリ検出信号ＬＳの各入力を取
り込んで処理、演算して自動変速のための処理信号ＣＳ
をモータ駆動回路部５５に送出する。モータ駆動回路部
５５からの駆動信号によってモータ２６が回転駆動さ
れ、自動変速制御が行われる。５６は変速位置やローバ
ッテリの検出さらには後述する本発明による変速位置の
初期化動作等を表示するためのＬＥＤ出力部である。ま
た、５９は車輪径設定部で、速度検出部５２を構成すべ
く磁石１４とリードスイッチ１７が設置される車輪サイ
ズの規格に応じてパルス−速度の変換値を適正に補正す
るものである。前記主制御回路部５４内には変速タイミ
ング格納部が設けられ、該変速タイミング格納部に格納
された数種類の変速パターン、例えば平地モード、山岳
モードあるいはスポーツモードが適宜の選定ボタンによ
って選定されて、主として走行する路面条件に応じた快
適な走行を可能にする。

【００１３】本発明の最も特徴的なことは、変速機の制
御機構における駆動装置の前記電源電圧の所定値以下の
低下を検出して変速機の変速動作を禁止し、駆動装置を
停止させた後、制御回路の電源保持により前記電源電圧
の低下情報を残すようにして待機するように構成した自
動変速装置において、前記待機モード中に電源の取外し
が検知された場合、負荷となるチェック電流を流すこと
により、前記電源電圧の低下情報を解消せしめるように
構成したことである。

【００１４】以下、図６〜図８を用いて本発明の自動変
速装置における低電圧検出装置の制御状態を説明する。
車両の走行開始によって車輪が回転を始めると、走行モ
ードとなり、ステップＳ１にて自動変速制御装置の制御
回路の初期設定がなされる。ステップＳ２では現在の変
速位置と前回の変速位置とが比較される。つまり、後述
するところの直前における、停止が検出されてから所定
時間後に制御情報の保持のみ維持される待機モードであ
るストップモード（Ｓ８）への移行時の変速位置信号
と、ストップモードから走行モードへの復帰時の変速位
置信号とが異なっていれば（Ｎ）ステップＳ４に移行し
て、モータ２６の駆動装置を逆回転させて変速機の制御
機構を所定の変速位置に突き当てて（図４の状態）変速
位置の初期化を行う。ステップＳ２にて直前のストップ
モードへの移行時の変速位置信号と走行モードへの復帰
時の変速位置信号とが一致していればステップＳ３に移
行する。ここで、カウントされた変速回数が所定値以上
であれば（Ｙ）、変速位置にずれを生じている可能性が
大であるとしてステップＳ４に移行して変速位置の初期
化が行われる。ステップＳ３にてカウントされた変速回
数が所定値以下（Ｎ）であることが確認されれば、ステ
ップＳ５に移行する。

【００１５】ステップＳ５では、モータ等の駆動装置の
駆動のための電源の能力の確認をする。つまり、電源電
圧が充分であるかどうかの確認、ローバッテリの検出が
行われる。電源電圧の低下がない場合（Ｎ）は、ステッ
プＳ７に移行する。走行中であればステップＳ９に移行
するが、走行を停止して一定時間速度信号が入力されな
ければ（Ｙ）、走行が終了したものとしてステップＳ８
に移行してストップモード（制御情報の保持のみ維持さ
れるストップモード）となる。ステップＳ９では、通常
の自動変速処理が行われ、変速位置が要求されるものと
一致していればステップＳ１０にて変速要求位置生成が
なされ、ステップＳ５のルーチンにリターンし、変速位
置が要求されるものと異なっていればステップＳ１１に
移行してギヤ位置移動処理すなわちシフトアップあるい
はシフトダウン制御が行われる。前記ステップＳ５に
て、バッテリの電圧が自動変速制御を継続するには充分
な電圧ではないとしてローバッテリが検出されると、ス
テップＳ６に移行して変速位置固定処理が行われる。す
なわちローバッテリの検出時の変速位置が例えば２速な
らそのまま固定し、３速以上ならステップＳ１１に移行
してシフトダウンさせて２速への移動処理を行い、変速
が禁止された場合でも通常の走行がし易い変速位置にて
走行の再開ができるようにする。ステップＳ１１にて通
常に自動変速が行われると、ステップＳ１２にて変速回
数がカウントされてステップＳ５のルーチンにリターン
する。

【００１６】車両の走行が終了すると、ステップＳ８に
てストップモードに移行し、変速位置や変速回数等の制
御情報の保持のみが維持され、微弱電力の消費のみがな
される。そして、次回の走行が開始されることによっ
て、前記ストップモードから走行モードに復帰する際
に、カウントされた変速回数が所定数に達していること
を条件として、変速機の制御機構を所定の変速位置に突
き当てる変速位置の初期化、あるいは直前のストップモ
ードへの移行時の変速位置信号と、ストップモードから
走行モードへの復帰時の変速位置信号とが異なっている
ことを条件として、変速機の制御機構を所定の変速位置
に突き当てる駆動装置変速位置の初期化が行われる。

【００１７】本発明の低電圧検出の制御は、図７に示す
ようにして行われる。ステップＳ５にてバッテリの電圧
が自動変速制御を継続するには充分な電圧ではないとし
てローバッテリが検出（図８の時刻Ｔ１にてローバッテ
リ検出信号ＬＳがＨとなる）されると、ステップＳ６に
移行して変速位置固定処理が行われる。一方、ローバッ
テリが検出されると同時に割込みがなされ、ステップＳ
１３でバッテリチェック処理がなされ、ステップＳ１４
にてローバッテリ発生保持信号ＬＢがＨにあることが判
断される。このとき、ＬＥＤ等によりローバッテリであ
ることが表示されるので、図８の時刻Ｔ２において交換
のために電池が取り外され、ローバッテリ発生保持信号
ＬＢがＨにある間の時刻Ｔ３にローバッテリ検出信号Ｌ
ＳがＨを検出すると、バッテリチェック処理すなわち適
宜のＬＥＤ点灯、音声の発生、駆動装置であるモータの
制動等の電気的負荷がかけられる（図８のバッテリチェ
ック信号ＢＣＨがＨ）。

【００１８】これによって、急激に電圧が降下して、時
刻Ｔ４において制御回路内に蓄えられていた電力は底を
つきリセット電圧ＶＲに達する。ここで、ＢＣＨ、Ｌ
Ｓ、ＬＢの全てはＬレベルとなり、ストップモードによ
り蓄えられていたローバッテリ情報等は消滅する。バッ
テリチェック処理は、ローバッテリ発生保持信号ＬＢが
Ｈの時にローバッテリ検出信号ＬＳがＨの時のみに実施
してもよい。

【００１９】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明の趣旨の範囲内で変速機の形式および
その設置位置、速度検出手段の形式およびその設置位
置、変速機の制御部を構成するアクチュエータの形式お
よびその設置位置、駆動装置であるモータ等の形式、各
制御部の制御形態、変速位置の検出形態、ローバッテリ
検出形態、バッテリチェック処理形態等については適宜
選定できる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、速
度検出手段により検出された車両速度に応じて変速機を
自動変速するとともに、変速機の制御機構における駆動
装置の前記電源電圧の所定値以下の低下を検出して変速
機の変速動作を禁止するように構成した自動変速装置で
あって、前記変速動作の禁止により駆動装置を停止させ
た後、制御回路の電源保持により前記電源電圧の低下情
報を残すようにして待機するように構成した自動変速装
置において、前記待機モード中に電源の取外しが検知さ
れた場合、負荷となるチェック電流を流すことにより、
前記電源電圧の低下情報を解消せしめるように構成した
ので、電池交換の際に能力の低下した古い電池の電源電
圧の低下情報を迅速に消去でき、従来のもののように、
電池の交換の際に長い時間をかけることで、電源電圧の
低下情報が制御回路内から消滅するのを待って新しい電
池をセットしたり、電池交換の際に制御情報をキャンセ
ルするために別途のリセットボタンを押すような面倒な
手間を要することがなく、走行が停止された場合でも自
動変速に必要な制御情報を保持して常に適正な自動変速
制御による快適な走行を可能にしたストップモードを有
する車両の機能を充分に活用できることとなった。この
ように、本発明によれば、電源電圧の低下の検出時に電
源を交換する際、電源電圧の低下情報を速やかに消去し
て、電池交換後の正常な走行を可能にした自動変速装置
における低電圧検出装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動変速装置における低電圧検出装置
の１実施の形態を示すもので、図１（Ａ）は本発明の自
動変速装置における低電圧検出装置が設置された自転車
の全体側面図、図１（Ｂ）は速度検出部が設置された後
輪の側面図である。

【図２】本発明の自動変速装置における低電圧検出装置
の１実施の形態を示すもので、アクチュエータボックス
の上ケースの内部平面図である。

【図３】本発明の自動変速装置における低電圧検出装置
の１実施の形態を示すもので、アクチュエータボックス
の下ケースの内部底面図である。

【図４】本発明の自動変速装置における低電圧検出装置
の１実施の形態を示すもので、カムギヤによる変速位置
の説明図である。

【図５】本発明の自動変速装置における低電圧検出装置
の１実施の形態を示すもので、自動変速装置のブロック
構成図である。

【図６】本発明の自動変速装置における低電圧検出装置
の１実施の形態を示すもので、自動変速装置における制
御フローチャート図である。

【図７】本発明の自動変速装置における低電圧検出装置
の１実施の形態を示すもので、低電圧検出の制御フロー
チャート図である。

【図８】本発明の自動変速装置における低電圧検出制御
のタイムテーブルを示す図である。

【図９】従来の自動変速装置における電池交換ののタイ
ムテーブルを示す図である。

【符号の説明】

１ 上ケース ２ 下ケース ３ アクチュエータボックス ４ カムギヤ ５ 第２減速ギヤ ６ 第１減速ギヤ ７ ウォーム ８ 変速プーリ １１ 電池ボックス １３ 変速ケーブル １４ 磁石 １５ 変速機 １７ リードスイッチ ２６ モータ ２７ マイクロスイッチ ３０ 基板（制御回路） ５８ イニシャルリセットスイッチ

フロントページの続き (72)発明者 島田 信秋 埼玉県上尾市中妻 ３−１−１ ブリヂス トンサイクル株式会社内 Ｆターム(参考） 3J052 AA07 CA18 DA02 FB32 GC46 GC61 LA06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 速度検出手段により検出された車両速度
   に応じて変速機を自動変速するとともに、変速機の制御
   機構における駆動装置の前記電源電圧の所定値以下の低
   下を検出して変速機の変速動作を禁止するように構成し
   た自動変速装置であって、前記変速動作の禁止により駆
   動装置を停止させた後、制御回路の電源保持により前記
   電源電圧の低下情報を残すようにして待機するように構
   成した自動変速装置において、前記待機モード中に電源
   の取外しが検知された場合、負荷となるチェック電流を
   流すことにより、前記電源電圧の低下情報を解消せしめ
   るように構成したことを特徴とする自動変速装置におけ
   る低電圧検出装置。