JP2003130886A - 回転方向検出装置 - Google Patents
回転方向検出装置Info
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Abstract
素な構成を実現できかつ簡単な処理で回転体の回転方向
を検出できるようにする。 【解決手段】 回転方向検出装置60は、チェーンガイ
ド52に回転自在に装着されたプーリ55の回転方向を
検出するための装置であって、回転センサ29と、検出
子61と、遮断機構62とを備えている。回転センサ
は、チェーンガイドに固定される。検出子は、回転セン
サが検出可能にプーリに装着される。遮断機構は、回転
センサが検出子を検出不能な遮断位置と遮断位置から離
反し回転センサが検出子を検出可能な検出位置とに移動
自在に固定体に装着される遮断アーム65、プーリの第
1方向及びその逆の第2方向の回転に連動して遮断アー
ムを移動させる連動部材66、及び連動部材66により
移動させられた遮断アームを遮断位置と検出位置とに位
置決めする位置決め突起67を有している。
Description
置、特に、固定体に回転自在に装着された回転体の回転
方向を検出するための回転方向検出装置に関する。
にするために、アクチュエータを用いて自転車の変速動
作を行える電動変速装置が最近開発されている。外装変
速機の場合、チェーンを複数のギア間を脱線させて変速
させているため、チェーンが正回転している状態、つま
りペダルを進行方向に踏んでいる状態でなければ変速で
きない。このため、外装変速機の変速動作を電動化する
ためには、ペダルが進行方向に向けて踏まれているか否
かの検出を行える回転方向検出装置が必要になる。
車のクランクに固定されたたとえば磁石からなる検出子
と、検出子の磁力を検出してオンオフする1対のリード
スイッチとを備えている。1対のリードスイッチは、回
転方向に並べて配置されている。この回転方向に並べら
れた1対の磁石のいずれが先にオンオフするかにより、
クランクの回転方向を検出し、ペダルが進行方向に踏ま
れているか否かを検出している。
出装置では、1対のリードスイッチを用いて回転方向を
検出しているので、装置の構成が複雑になるとともに、
回転方向検出のための処理が複雑になる。しかも、2つ
のリードスイッチを回転方向に間隔を隔てて配置する必
要があるので、小型化を図る上での障害になりやすい。
て、コンパクトで簡素な構成を実現できかつ簡単な処理
で回転体の回転方向を検出できるようにすることにあ
る。
出装置は、固定体に回転自在に装着された回転体の回転
方向を検出するための装置であって、非接触検出手段
と、検出子と、遮断手段とを備えている。非接触検出手
段は、固定体に固定されるものである。検出子は、非接
触検出手段が検出可能に回転体に装着されるものであ
る。遮断手段は、非接触検出手段が検出子を検出不能な
遮断位置と遮断位置から離反し非接触検出手段が検出子
を検出可能な検出位置とに移動自在に固定体に装着され
る遮断体、回転体の第1方向及びその逆の第2方向の回
転に連動して遮断体を移動させる連動手段、及び連動手
段により移動させられた遮断体を遮断位置と検出位置と
に位置決めする位置決め手段を有している。
に回転すると、それに連動して遮断体が第1方向に回転
したとえば遮断位置に位置決めされる。この結果、非接
触検出手段は、検出子を検出できなくなる。一方、回転
体が第2方向に回転すると、それに連動して遮断体が第
2方向に回転したとえば検出位置に位置決めされる。こ
の結果、非接触検出手段は、検出子を検出できるように
なり、回転体が第2方向に回転したことがわかる。ここ
では、遮断体により非接触検出手段を検出可能な状態と
検出不能な状態とにすることにより、一つの非接触検出
手段で回転体の第2方向への回転を検出できるので、検
出装置をコンパクトで簡素な構成で実現できる。また、
一つの非接触検出手段からの信号を処理すればいいの
で、簡単な処理で回転体の回転方向を検出できるように
なる。
載の装置において、固定体は自転車に関連する部品であ
り、回転体は自転車のクランクに連動して回転する。こ
の場合には、自転車のクランクの進行方向の回転を簡単
に検出できるので、外装変速機を制御しやすくなる。発
明3に係る回転検出装置は、発明1又は2に記載の装置
において、非接触検出手段は、磁気によりオンオフする
リードスイッチであり、検出子は磁石である。この場合
には、リードスイッチを使用して回転方向を簡単に検出
できる。
載の装置において、遮断体は、検出子から発せられる磁
気を遮断する。この場合には、遮断体により検出子から
の磁気を遮断することによりリードスイッチによる検出
子の検出を不能にすることができる。発明5に係る回転
方向検出装置は、発明1から4のいずれかに記載の装置
において、遮断体は回転体の軸回りに回転自在に固定体
に装着され、連動手段は、回転体と遮断体とを摩擦力に
より連結する。この場合には、遮断体が摩擦力により回
転体に連結されているだけであるので、回転体が回転し
たときに遮断体が位置決めされると、回転体は回転を続
けても遮断体はその位置で停止可能になる。
から5のいずれかに記載の装置において、位置決め手段
は、固定体に設けられ、回転体が第1方向に回転したと
き非接触検出手段と前記検出子との間に遮断体が配置さ
れる回転位置を遮断位置として遮断体を位置決めし、か
つ回転体が第2方向に回転したとき検出位置で遮断体を
位置決めするストッパ部材である。この場合には、第1
方向に遮断体が回転したときにストッパ部材に当たった
ところで非接触検出手段を固定体に固定するだけで、遮
断体を遮断位置と検出位置とに位置決めできる。このた
め、簡素な構成で遮断体を位置決めが可能になり、遮断
手段の構成が簡素になる。
一実施形態を採用した自転車1は、マウンテンバイクタ
イプのスポーツ車であり、主要部としてフレーム2、フ
ロントフォーク3、ハンドル4、前輪5、後輪6、チェ
ーン7、フロント外装変速装置8、及びリア外装変速装
置9を備えている。
であり、前部にフロントフォーク3、中央下部にフロン
ト外装変速装置8、後部に後輪6とリア外装変速装置9
とを備えている。また、フレーム2の中央上部にはライ
ダーが座るサドル11を備えている。フロントフォーク
3は、フレーム2の前部に斜めに傾いた軸回りに揺動自
在に装着されている部材である。フロントフォーク3の
上部にハンドル4が、下部に前輪5が装着されている。
はそれぞれグリップ12a、12bとブレーキレバー1
3a、13bとが設けられている。また、ハンドル4に
おいて、グリップ12a、12b及びブレーキレバー1
3a、13bの内側には変速操作部14a、14bが設
けられている。さらに、ハンドル4の中央部には変速制
御装置15が装着されており、この変速制御装置15は
変速操作部14a、14bと接続されている。
れ前輪5及び後輪6の制動操作を行うものであり、ブレ
ーキレバー13a,13bは、後述する前輪ブレーキ1
6,後輪ブレーキ17にそれぞれ接続されている。変速
操作部14a、14bは、フロント外装変速装置8及び
リア外装変速装置9を変速操作するためのものである。
変速操作部14aには前部上変速ボタン18aと前部下
変速ボタン19aとが設けられ、変速操作部14bには
後部上変速ボタン18bと後部下変速ボタン19bとが
設けられている。それぞれの上変速ボタン18a、18
bは各外装変速装置8、9の変速段(後述)を一段上段
に変速する(シフトアップする)変速信号を変速制御装
置15に出力する。同様にそれぞれの下変速ボタン19
a、19bは各外装変速装置8、9の変速段を一段下段
へと変速する(シフトダウンする)変速信号を変速制御
装置15に出力する。
14bにおける変速信号の出力に応じて、フロント外装
変速装置8及びリア外装変速装置9を変速制御するため
のものである。この変速制御装置15は、図3に示すよ
うに、CPU21とメモリ22などからなる制御部2
3、現在の変速段などを表示する表示部24、電源スイ
ッチ25、及びモードスイッチ26を備えている。制御
部23はメモリ22の記憶に応じてCPU21により変
速制御装置15の制御を司るものである。制御部23に
は、表示部24,電源スイッチ25及びモードスイッチ
26が接続されているとともに、各変速ボタン18a,
18b、19a,19bと、接続部28と、回転センサ
29とが接続されている。接続部28は、フロント外装
変速装置8及びリア外装変速装置9の各ディレーラ3
3,42(後述)を駆動する信号を変速信号に応じて生
成し出力する。回転センサ29は、クランク35,36
(後述)が進行方向に回転しているか否かを検出するも
のであり、リアディレーラ42に装着されている。
モードを変更するものである。ここでは、モードスイッ
チ26の操作により自動変速モードと手動変速モードと
を選択できる。ここで、自動変速モードは車速に応じて
最適な変速段を決定するものである。自動変速モードで
は、変速段に応じて予め設定されたシフトアップしきい
値及びシフトダウンしきい値により、フロント外装変速
装置8及びリア外装変速装置9を制御する。また、手動
変速モードは、変速操作部14a,14bの操作に応じ
て、フロント外装変速装置8及びリア外装変速装置9を
制御する。
7に納められており、表示部24、電源スイッチ25、
及びモードスイッチ26がその上面に配置されている。
さらに、変速制御装置15は接続部28を介してフロン
ト外装変速装置8及びリア外装変速装置9に接続されて
いる。前輪5は、ハブ部分がフロントフォーク3の下部
に装着されており、上部に前輪5の制動を行う前輪ブレ
ーキ16を備えている。また、後輪6はハブ部分がフレ
ーム2の後部に装着され、ハブ部分にはさらにリア外装
変速装置9が装着されている。また、後輪6は上部に後
輪の制動を行う後輪ブレーキ17を備えている。
リア外装変速装置9とに架けられており、フロント外装
変速装置8からの駆動力をリア外装変速装置9に伝達す
るものである。フロント外装変速装置8は、フレーム2
の中央下部に装着されており、チェーン7を介して走行
者による駆動力をリア外装変速装置9に伝達するための
機構部である。フロント外装変速装置8は大小2枚のス
プロケット37とフロントディレーラ33とを有する。
に装着されている。クランク部31は、走行者がペダル
32a、32bを踏み込むことにより回転されるもので
ある。クランク部31は、クランク軸34、右クランク
35、及び左クランク36構成される。クランク軸34
はフレーム2の中央下部に左右方向に配置され、フレー
ム2に回転自在に装着されている。右クランク35は、
一端がクランク軸34の右側に接続されており、2枚の
スプロケット37はこの右クランク35に固定されてい
る。左クランク36は一端がクランク軸34の左側に接
続される。右クランク35及び左クランク36の他端で
ある径方向外側端部はそれぞれペダル32a、32bが
回転自在に装着されている。
2枚のスプロケット37のうちの1枚に架けるためのも
のであり、図示しないソレノイドにより移動可能であ
る。また、フロントディレーラ33は変速制御装置15
の制御により移動する。なお、フロントディレーラ33
は図示しない変速位置センサにより現在の変速段の位置
を検出できる。
周辺に装着されており、チェーン7により伝達されてき
た駆動力を後輪6に伝達するための機構部である。リア
外装変速装置9はリアスプロケットホイール41とリア
ディレーラ42とから構成されている。また、リアディ
レーラ42は変速制御装置15の制御により動作する。
なお、リアディレーラ42は図示しない変速位置センサ
により現在の変速段の位置を検出できる。
に並べて配置された大小7枚のスプロケット43a〜4
3gからなっており、スプロケット43a〜43gは、
後輪6のハブ部分に対して同心に取り付けられている。
リアディレーラ42は、チェーン7を7枚のスプロケッ
ト43a〜43gのうちの1枚に架けるためのものであ
り、図示しないモータにより移動可能である。
に、フレーム2の後端に取り付けられるベース部材50
と、ベース部材50と間隔を隔てて配置された可動部材
51と、可動部材51に揺動自在に装着されたチェーン
ガイド52と、ベース部材50と可動部材51とを連結
するリンク機構53とを有している。ベース部材50に
は、図示しない駆動用のモータ及び位置決め機構が格納
されており、可動部材51及びチェーンガイド52をス
プロケット43a〜43gに対して位置決めする。
装着されている。可動部材51は、チェーン7にテンシ
ョンを付与するためにチェーンガイド52を図4時計回
りに付勢している。リンク機構53は、チェーンガイド
52をハブ部分の軸方向に平行移動させるためのもので
あり、平行4リンク構成である。リンク機構53は、小
径側のスプロケット43g方向に付勢されている。チェ
ーンガイド52は、2枚の板状部材で構成され、先端に
プーリ55が回転自在に装着されている。プーリ55
は、チェーンガイド52の先端に装着された固定軸56
(図6)に回転自在に装着されている。
36の進行方向の回転を検出するための回転方向検出装
置60が装着されている。回転方向検出装置60は、図
5及び図6に示すように、チェーンガイド52に固定さ
れた回転センサ29と、回転センサ29が検出可能にプ
ーリに装着された検出子61と、回転センサ29の出力
をクランクの進行方向の回転時のみ出力させる遮断機構
62とを有している。回転センサ29は、たとえば磁気
によりオンオフするリードスイッチを用いている。検出
子61は、プーリ55の外周部に固定された磁石を有し
ており、検出子61が回転センサ29と対向する位置を
通過すると、回転センサ29がパルスを出力する。
リ55の第1方向A(クランクの進行方向の回転方向と
逆方向)及びその逆の第2方向B(クランクの進行方向
の回転方向)の回転に連動して遮断アーム65を回動さ
せる連動部材66と、連動部材66により移動させられ
た遮断アーム65を遮断位置と検出位置とに位置決めす
る位置決め突起67とを有している。
子61を検出不能な遮断位置(図5の二点鎖線で示す回
転センサ29に対向する位置)と遮断位置から離反し回
転センサ29が検出子61を検出可能な検出位置とに回
動自在にチェーンガイド52に装着されている。遮断ア
ーム65は、磁気を遮断するたとえばアルミニウム製の
板状部材であり、固定軸56にプーリ55と並べて回動
自在に装着されている。これにより、遮断アーム65
は、検出子61と回転センサ29との間に配置可能であ
る。
65との間に両者に接触して装着され、摩擦力により両
者を連結する。このため、連動部材66は、遮断アーム
65が位置決め突起67により位置決めされると遮断ア
ーム65との間ですべりを生じる。このように、遮断ア
ーム65が摩擦力によりプーリ55に連結されているだ
けであるので、プーリ55が回転したときに遮断アーム
65が位置決めされると、プーリ55は回転を続けても
遮断アーム65はその位置で停止可能になる。
と一体形成されている。位置決め突起67は、プーリ5
5が第1方向Aに回転したとき回転センサ29と検出子
61との間に遮断アーム65が配置される回転位置を遮
断位置として遮断アーム65を位置決めし、かつプーリ
55が第2方向Bに回転したとき検出位置で遮断アーム
65を位置決めするものである。このように第1方向A
に遮断アーム65が回転したときに位置決め突起67に
当たったところで回転センサ29をチェーンガイド52
に固定するだけで、遮断アーム65を遮断位置と検出位
置とに位置決めできる。このため、簡素な構成で遮断ア
ーム65を位置決めが可能になり、遮断機構62の構成
が簡素になる。
は、たとえば、ペダル32a,32bを進行方向と逆側
に踏んで、図7(a),(b)に示すように、プーリ5
5が第1方向Aに回転すると、連動部材66の作用によ
り遮断アーム65も同方向に回動し、遮断アーム65
は、位置決め突起67により図7(c)に示す遮断位置
に位置決めされる。この遮断位置は、回転センサ29に
対向する位置である。このとき、連動部材66は、プー
リ55と遮断アーム65とを摩擦力により連結している
だけであるので、遮断アーム65が位置決めされてもプ
ーリ55は回転を続ける。そして、プーリ55に装着さ
れた検出子61が回転センサ29に対向する位置に回転
しても間に遮断アーム65が配置され、検出子61の磁
気を回転センサ29が検出できないので、回転センサ2
9は何もパルスを出力しない。
進行方向に踏んで、図7(e),(f)に示すように、
プーリ55が第2方向Bに回転すると、連動部材66の
作用により遮断アーム65も同方向に回動し、遮断アー
ム65は、位置決め突起67により図7(g)に示す検
出位置に位置決めされる。この検出位置は、回転センサ
29に対向しない位置である。このときも、連動部材6
6は、プーリ55と遮断アーム65とを摩擦力により連
結しているだけであるので、遮断アーム65が位置決め
されてもプーリ55は回転を続ける。そして、プーリ5
5に装着された検出子61が回転センサ29に対向する
位置に回転すると、間に遮断アーム65が配置されてい
ないので、検出子61の磁気を回転センサ29が検出し
てパルスを出力する。このため、この回転方向検出装置
60の回転センサ29から発せられるパルスによりクラ
ンク35,36が進行方向に回転しているか否かを検出
できる。
は、一つの回転センサ29でクランク35,36が進行
方向に回転しているか否かを検出できるので、コンパク
トで簡素な構成を実現できる。また、一つの回転センサ
29からの信号を処理すればいいので、簡単な処理でク
ランク35,36の回転方向を検出できるようになる。 <動作>以下では、変速制御装置15の変速制御方法の
一例として、リア外装変速装置9の変速制御方法につい
て図8に示す制御フローチャートにより説明する。フロ
ント外装変速装置8の変速制御方法は、変速段が少ない
ことを除いてリア外装変速装置9の変速制御方法と同様
であるため省略する。
チ25をONにすることにより、自転車1の変速制御が
可能となる。これにより、まずステップS1にて変速制
御装置15の初期設定を行う。それと共に、メモリ22
に記憶されている内容を初期化する。たとえば、変速段
SHを2速に設定する。続いてステップS2は、リアデ
ィレーラ42が有する変速位置センサにより、現在の変
速位置を取り込み、メモリ22にその変速段の値SHを
記憶する。SHは、現在の変速段の値を記憶するための
計数値であり、現在の変速段が1段のときには「1」、
3段のときには「3」などのように変速段に対応した数
値が記憶されている。SHに記憶された後、ステップS
3へ移る。
されたか否かを判断する。この判断は、手動変速モード
のときには、変速操作部14bの後部上変速ボタン18
bが押されてシフトアップの変速信号が出力されたか否
かにより判断する。また自動変速モードのときには、車
速が各変速段に応じたシフトアップしきい値を超えたか
否かにより判断する。ステップS4では、シフトダウン
要求がなされたか否かを判断する。この判断は、手動変
速モードのときには、変速操作部14bの後部下変速ボ
タン19bが押されてシフトダウンの変速信号が出力さ
れたか否かにより判断する。また自動変速モードのとき
には、車速が各変速段に応じたシフトダウンしきい値よ
り下がったか否かにより判断する。ステップS5では、
表示や各種の設定などの他の処理要求がなされたか否か
を判断する。
た場合には、ステップS3からステップS6に移行し
て、回転センサ29からのパルスによりクランク35,
36が進行方向に回転しているか否かを判断する。前述
したように回転センサ29は、クランク35,36が進
行方向(第2方向B)に回転するとパルスを発生し、そ
れ以外の場合、すなわち第1方向A及び停止していると
きにはパルスを発生しない。
あるスプロケットから別のスプロケットに脱線させて変
速動作を行うため、チェーン7が正回転してチェーン7
にテンションが作用していないと変速動作を行えない。
したがって、ステップS6でライダーがペダル32a,
32bを進行方向に向けて踏んでいないときには変速動
作を行わないようにしている。ステップS6での判断が
「No」の場合、変速動作を行わずにステップS4に移
行する。ステップS6でクランク35,36が進行方向
に回転していると判断すると、ステップS7に移行す
る。ステップS7では、シフトアップ信号を接続部28
に出力する。接続部28では、シフトアップ信号に基づ
き駆動信号をリアディレーラ42に出力する。これによ
り、リアディレーラ42が1段高速側にシフトアップさ
れる。
た場合には、ステップS4からステップS8に移行し
て、ステップS6と同様に回転センサ29からのパルス
によりクランク35,36が進行方向に回転しているか
否かを判断する。ステップS8での判断が「No」の場
合、変速動作を行わずにステップS5に移行する。ステ
ップS8でクランク35,36が進行方向に回転してい
ると判断すると、ステップS9に移行する。ステップS
9では、シフトダウン信号を接続部28に出力する。接
続部28では、シフトダウン信号に基づき駆動信号をリ
アディレーラ42に出力する。これにより、リアディレ
ーラ42が1段低速側にシフトダウンされる。
プS5からステップS10に移行し要求された他の処理
を行う。ここでは、遮断アーム65により回転センサ2
9を検出不能な状態にすることにより、一つの回転セン
サ29でクランク35,36の進行方向の回転を検出で
きるので、検出装置60をコンパクトで簡素な構成で実
現できる。また、一つの回転センサ29からの信号を処
理すればいいので、簡単な処理でクランク35,36の
回転方向を検出できるようになる。
ンオフする安価で小型のリードスイッチを用いているの
で、装置のコストをさらに低減できる。 〔他の実施形態〕 (a)前記実施形態では、非接触検出手段としてリード
スイッチを用いたが、光電スイッチなどの他の非接触検
出手段を用いてもよい。
クの回転方向を検出する場合を例に本発明装置を用いた
が、本発明装置は全ての回転体の回転方向を検出する用
途に用いることができる。 (c)前記実施形態では、シフト要求後に回転方向を判
断していたが、回転方向を判断してからシフト要求を判
断してもよい。この場合、図9に示すように、ステップ
S13でクランクの回転方向を判断し、回転方向が進行
方向のときのみ(回転センサ29からパルスが発せられ
ているときのみ)ステップS15及びステップS16で
シフトアップ要求及びシフトダウン要求を判断すればよ
い。
出手段を検出可能な状態と検出不能な状態とにすること
により、一つの非接触検出手段で回転体の第2方向への
回転を検出できるので、検出装置をコンパクトで簡素な
構成で実現できる。また、一つの非接触検出手段からの
信号を処理すればいいので、簡単な処理で回転体の回転
方向を検出できるようになる。
車の側面図。
Claims (6)
- 【請求項1】固定体に回転自在に装着された回転体の回
転方向を検出するための回転方向検出装置であって、 前記固定体に固定される非接触検出手段と、 前記非接触検出手段が検出可能に前記回転体に装着され
る検出子と、 前記非接触検出手段が前記検出子を検出不能な遮断位置
と前記遮断位置から離反し前記非接触検出手段が前記検
出子を検出可能な検出位置とに移動自在に前記固定体に
装着される遮断体、前記回転体の第1方向及びその逆の
第2方向の回転に連動して前記遮断体を移動させる連動
手段、及び前記連動手段により移動させられた前記遮断
体を前記遮断位置と検出位置とに位置決めする位置決め
手段を有する遮断手段と、を備えた回転方向検出装置。 - 【請求項2】前記固定体は自転車に関連する部品であ
り、前記回転体は自転車のクランクに連動して回転す
る、請求項1に記載の回転検出装置。 - 【請求項3】前記非接触検出手段は、磁気によりオンオ
フするリードスイッチであり、前記検出子は磁石であ
る、請求項1又は2に記載の回転方向検出装置。 - 【請求項4】前記遮断体は、前記検出子から発せられる
磁気を遮断する、請求項3に記載の回転方向検出装置。 - 【請求項5】前記遮断体は前記回転体の軸回りに回転自
在に前記固定体に装着され、 前記連動手段は、前記回転体と前記遮断体とを摩擦力に
より連結する、請求項1から4のいずれかに記載の回転
方向検出装置。 - 【請求項6】前記位置決め手段は、前記固定体に設けら
れ、前記回転体が前記第1方向に回転したとき前記非接
触検出手段と前記検出子との間に前記遮断体が配置され
る回転位置を前記遮断位置として前記遮断体を位置決め
し、かつ前記回転体が前記第2方向に回転したとき前記
検出位置で前記遮断体を位置決めするストッパ部材であ
る、請求項1から5のいずれかに記載の回転方向検出装
置。
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