JP2003312570A - 自転車制御装置 - Google Patents

自転車制御装置

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JP2003312570A
JP2003312570A JP2003116282A JP2003116282A JP2003312570A JP 2003312570 A JP2003312570 A JP 2003312570A JP 2003116282 A JP2003116282 A JP 2003116282A JP 2003116282 A JP2003116282 A JP 2003116282A JP 2003312570 A JP2003312570 A JP 2003312570A
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Satoshi Kitamura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 周知のシステムよりも確実に、１つの信号処
理要素から別の信号処理要素に情報を通信可能な自転車
用信号処理装置を提供することにある。 【解決手段】 この自転車制御装置は、自転車部品制御
ユニットと、コンピュータ制御ユニットと、中間接地電
位通信回路３１４とを備えている。自転車部品制御ユニ
ットは、送信機４３０を有している。コンピュータ制御
ユニットは、制御受信回路１２８を有している。中間接
地電位通信経路３１４は、自転車部品制御ユニットとコ
ンピュータ制御ユニットとに連結されている。そして、
送信機４３０は、電力及びデータの双方を中間接地電位
通信経路３１４を介して受信回路１２８に伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自転車用信号処理
装置、特に、サイクリング環境においてより高い信頼性
で動作可能な自転車用信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の自転車用信号処理システムにおい
て、典型的なものは、多くの場合、自転車速度、ケイデ
ンス、走行距離などに関する情報を収集して表示する。
かかるシステムは、通常、車輪のスポークに取り付けら
れた磁石と、一方のペダルクランクに取り付けられた磁
石と、車輪及びペダルクランクの回転に伴う磁石の通過
を検知するための、自転車フレームに取り付けられた磁
石センサとを備えている。このシステムでは、磁石がこ
れに関連付けられたセンサを通過する度に（例えば、車
輪またはクランクが１回転する度に）電気パルスが発生
する。自転車の速度は、単位時間に車輪の全周当たりに
車輪のセンサから受信されるパルス数に基づいて計算可
能である。同様に、走行距離は、所定時間内に車輪の全
周当たりに受信されるパルス数に基づいて計算可能であ
る。また、ケイデンスは、単位時間にクランクのセンサ
から受信されるパルス数に基づいて計算可能である。こ
のような自転車では、１つまたは複数のスイッチが装備
されており、動作パラメータ（例えば、車輪の全周）を
入力し、乗り手に表示する情報を選択し、所望の情報の
計算に用いられる種々のタイマを開始または停止できる
ようになっている。
【０００３】これより洗練されたシステムは、自転車用
トランスミッションの状態に関する情報を表示する能力
を備えている。例えば、自転車の中には、ペダルクラン
クと共に回転する複数のフロントスプロケットと、後輪
と共に回転する複数のリアスプロケットと、フロントス
プロケットの１つとリアスプロケットの１つに係合する
チェーンとを備えたものもある。自転車用フレームに
は、チェーンを複数のフロントスプロケットの間でシフ
トするためのフロントディレーラと、チェーンを複数の
リアスプロケットの間でシフトするためのリアディレー
ラとが取り付けられている。フロント及びリアディレー
ラは、手動スイッチまたはレバーによって制御すること
ができる。スイッチまたはレバーには、位置センサ（例
えば、ポテンショメータまたは接触センサ）が設けられ
ており、対応するスイッチまたはレバーの位置によって
チェーンが現に係合するフロントスプロケット及びリア
スプロケットが決定することができる。こうした情報
は、乗り手に表示されることができ、これにより、乗り
手が適宜トランスミッションを作動できる。これよりさ
らに洗練されたシステムでは、自転車用トランスミッシ
ョンの制御のために小型の電気モータが用いられてい
る。これらのモータは、前述のスイッチまたはレバーに
よって手動で、或いは自転車の速度またはケイデンス
（あるいは両方）に基づいて自動的に制御することがで
きる。
【０００４】信号処理システムのスイッチ、センサ、及
びその他の電気部品は、多くの場合、互いに離れて配置
され、配線で接続されている。システムは、部品の設置
及び取り外しが容易になるよう構成され、電気信号が一
つの部品から別の部品へ確実に伝達されるよう保証する
のが望ましい。部品の組み立て及び取り外しを容易にす
るために、信号処理システムは、通常、モジュラユニッ
トとして構成され、ここでは、個々の部品は取り外し可
能な電気コネクタを用いて互いに接続されている。しか
しながら、湿気の多い環境で自転車に乗ると、水分がコ
ネクタ内に浸入することによりその他の電気部品または
フレームへの導電路が形成され、この結果、短絡された
り、配線に伝わる信号が変化したりする場合がある。配
線に伝わる信号が高インピーダンス信号である場合は、
この影響は特に著しくなる。そのような高インピーダン
ス信号に付随する電流は少量であるため、信号線から極
めて少量の電流が外部に漏出しただけでも、通常は、信
号の電圧が許容できないほどに急激に変化する形で配線
に伝わる信号に大きな影響が及ぶ。この結果、部品を互
いに接続する際に防水コネクタを用いる必要が生じ、こ
のため、装置のコストが高くなってしまう。
【０００５】最後に、自転車に沿って走らせる配線の数
は、部品数が多くなる可能性があるため、一般には少な
いのが望ましい。配線の数を少なくすることにより、装
置のコストを低減するだけでなく、装置の相互接続に要
するコネクタの数を最小限に抑えることもできる。な
お、従来の自転車用信号処理装置として、下記文献（特
許文献１）に記載のものが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特願平１０−１８００２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、周知
のシステムよりも確実に、１つの信号処理要素から別の
信号処理要素に情報を通信可能な自転車用信号処理装置
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施形態で
は、自転車制御装置は、自転車部品制御ユニットと、コ
ンピュータ制御ユニットと、通信回路とを備えている。
自転車部品制御ユニットは、制御送信機及び制御受信機
の一方を有する。コンピュータ制御ユニットは、制御送
信機及び制御受信機の他方を有する。通信経路は、自転
車部品制御ユニットとコンピュータ制御ユニットとに連
結されている。そして、制御送信機は、電力及びデータ
の双方を通信経路を介して制御受信機に伝達する。
【０００９】本発明のより具体的な実施形態では、コン
ピュータの制御ユニットは自転車に取り付けられるよう
に構成された自転車コンピュータ内に配置され、自転車
コンピュータは、通信経路に連結された電力回路を含ん
でいる。自転車部品制御ユニットは制御送信機を有する
ことが可能であり、コンピュータ制御ユニットは制御受
信機を有することが可能である。第１モータ駆動装置は
プロセッサに連結されることが可能であり、第１モータ
は第１モータ駆動装置に連結されることが可能であり、
ディレーラまたはサスペンション要素は第１モータに連
結されることが可能である。自転車部品の制御ユニット
とコンピュータ制御ユニットとの間で伝達される情報
は、モータ駆動装置と付属のディレーラ及び／またはサ
スペンション要素の作動を制御するために使用されるこ
とが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の一実施形態によ
る信号処理装置１２（図３参照）を備えた自転車１０の
側面図を示す。自転車１０は、フレーム１４と、フレー
ム１４のヘッドチューブ２２に回転自在に支持されたフ
ロントフォーク１８と、フォーク１８によって回転自在
に支持された前輪２６と、フォーク１８（したがって前
輪２６も）を希望の方向へ変えるためのハンドルバー３
０と、フレーム１４の後方に回転自在に支持された後輪
３４とを備えている。フレーム１４の下方部分に回転自
在に支持された車軸４６には、それぞれがペダル４２を
支持する１対のクランクアーム３８が取り付けられてい
る。右側（図１において手前側）のクランクアーム３８
には、クランクアーム３８と共に回転する複数のフロン
トスプロケット５０が取り付けられ、後輪３４には、後
輪３４と共に回転する複数のリアスプロケット５４が取
り付けられている。チェーン５８は、フロントスプロケ
ット５０の１つとリアスプロケット５４の１つとに係合
する。フロントディレーラ６２は、複数のフロントスプ
ロケット５０の間でチェーン５８を移動させるよう複数
のフロントスプロケット５０の近傍でフレーム１４に取
り付けられるとともに、リアディレーラ６６は、複数の
リアスプロケット５４の間でチェーン５８を移動させる
よう複数のリアスプロケット５４の近傍でフレーム１４
に取り付けられている。前方制動装置７０は、前輪２６
を制動するためにフォーク１８に取り付けられるととも
に、後方制動装置７４は、後輪３４を制動するためにフ
レーム１４の後方に取り付けられている。図２に示すよ
うに、前方制動装置７０は、ハンドルバー３０の右側に
取り付けられた制動レバーアセンブリ８２に接続された
ボーデン（Bowden）型制御ケーブル７８に接続されてい
る。同様に、後方制動装置７４は、ハンドルバー３０の
左側に取り付けられた制動レバーアセンブリ９２に接続
されたボーデン型制御ケーブル８８に接続されている
（図２参照）。
【００１１】図１から図３に示すように、液晶ディスプ
レイ（ＬＣＤ）１０４を有するコンピュータ制御ユニッ
トの一部であるディスプレイハウジング１００が、ハン
ドルバー３０に装着された取付用ブラケット１０８に連
結されている。図３に示すように、ディスプレイハウジ
ング１００には、ディスプレイ１０４用のバックライト
１１２と、ディスプレイ１０４の動作を制御するための
プロセッサ１１６と、タイミング情報を供給するための
実時間クロック回路（ＲＴＣ）１２０と、プロセッサ１
１６に格納されたデータにバックアップ電力を供給する
ためのバッテリー１２４と、後述する方法でデータを受
信する受信回路１２８と、後述する方法で電力を受け取
る電力回路１３２と、プロセッサ１１６に連結された抵
抗（例えば、抵抗器）Ｒ８と、ディスプレイ１０４に表
示される情報を選択するために、抵抗Ｒ８とプロセッサ
１１６との間のノード１４４に連結された端子１４２を
有するスイッチ１３８とが収納されている。スイッチ１
３８の他の端子１４６は、接地電位に接続されている。
【００１２】取付用ブラケット１０８には、直列に接続
された抵抗（例えば、抵抗器）Ｒ１及びＲ２と、抵抗Ｒ
１及びＲ２の間のノード１５６に接続された入力端子１
５４を有する緩衝増幅器１５０と、調整電圧を抵抗Ｒ１
に供給する電圧調整器１６２と、コネクタ１６６とが収
納されている。コネクタ１６６は、緩衝増幅器１５０の
出力端子１７４に接続された外部出力端子１７０と、取
付用ブラケット１０８の電圧調整器１５８及び１６２と
ディスプレイハウジング１００の電力回路１３２とに電
力を伝え、ディスプレイハウジング１００の受信回路１
２８にデータを通信するための電力／データ入力端子１
７８と、取付用ブラケット１０８及びディスプレイハウ
ジング１００の部品に接地電位を供給する接地端子１８
２とを備えている。外部出力端子１７０、電力／データ
入力端子１７８及び接地端子１８２はそれぞれ、露出接
触面１７０Ａ，１７８Ａ，１８２Ａを備えている。
【００１３】本実施形態によるディスプレイハウジング
１００内の信号処理要素は、取付用ブラケット１０８内
のそれに関連する信号処理要素に直接接続されている。
なお、他の実施形態によるディスプレイハウジング１０
０は、従来の方法で取付用ブラケット１０８に対し取り
外し可能に装着されてもよく、ディスプレイハウジング
１００内の関連部品と電気通信する、ディスプレイハウ
ジング１００上の露出した電気接点は、取付用ブラケッ
ト１０８内の関連部品と電気通信する、取付用ブラケッ
ト１０８上の露出した電気接点に接触する。
【００１４】右スイッチハウジング１９０は、モードス
イッチ１９４と、リアディレーラ用アップシフトスイッ
チ１９８と、リアディレーラ用ダウンシフトスイッチ２
０２と、直列に接続された抵抗（例えば、抵抗器）Ｒ３
及びＲ４とを含んでおり、ハンドルバー３０の右側に取
り付けられている。右スイッチハウジング１９０内の関
連付けられた信号処理要素は、中間通信経路２０６に連
結されており、本実施形態による中間通信経路２０６
は、接地電位通信経路２１０と、抵抗通信経路２１４
と、抵抗通信経路２１８とを含んでいる。より具体的に
は、接地電位通信経路２１０は、モードスイッチ１９４
の端子２２２と、リアディレーラ用アップシフトスイッ
チ１９８の端子２２６と、リアディレーラ用ダウンシフ
トスイッチ２０２の端子２３０とに接続される。モード
スイッチ１９４のもう１つの端子２３４は、抵抗Ｒ３に
近い抵抗通信経路２１４のノード２３６に接続され、リ
アディレーラ用アップシフトスイッチ１９８のもう１つ
の端子２３８は、抵抗Ｒ３及びＲ４の間のノード２４０
に接続され、リアディレーラ用ダウンシフトスイッチ２
０２のもう１つの端子２４２は、抵抗Ｒ４に近い抵抗通
信経路２１８のノード２４４に接続される。
【００１５】左スイッチハウジング２５０は、モードス
イッチ２５４と、フロントディレーラ用アップシフトス
イッチ２５８と、フロントディレーラ用ダウンシフトス
イッチ２６２と、直列に接続された抵抗（例えば、抵抗
器）Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７とを含んでおり、ハンドルバー３
０の左側に取り付けられている。左スイッチハウジング
２５０内の関連付けられた信号処理要素は、中間通信経
路２６６に連結されており、本実施形態による中間通信
経路２６６は、接地電位通信経路２７０と、抵抗通信経
路２７４と、抵抗通信経路２７８とを含んでいる。より
具体的には、接地電位通信経路２７０は、モードスイッ
チ２５４の端子２８２と、フロントディレーラ用アップ
シフトスイッチ２５８の端子２８６と、フロントディレ
ーラ用ダウンシフトスイッチ２６２の端子２９０とに接
続される。モードスイッチ２５４のもう１つの端子２９
４は、抵抗Ｒ５及びＲ６の間のノード２９６に接続さ
れ、フロントディレーラ用アップシフトスイッチ２５８
のもう１つの端子２９８は、抵抗Ｒ６及びＲ７の間のノ
ード３００に接続され、フロントディレーラ用ダウンシ
フトスイッチ２６２のもう１つの端子３０２は、抵抗Ｒ
７に近い抵抗通信経路２７８のノード３０４に接続され
る。抵抗通信経路２７４は、抵抗Ｒ５に接続されてい
る。
【００１６】図１に示すように、フロントディレーラ制
御ハウジング３１０は、フレーム１４に取り付けられて
おり、中間通信経路３１４を介して取付用ブラケット１
０８に連結されている。リアディレーラ制御ハウジング
３１５は、リアディレーラ６６に取り付けられており、
中間通信経路３１６を介してフロントディレーラ制御ハ
ウジング３１０に電気的に連結されている。図３に示す
ように、フロントディレーラ制御ハウジング３１０は、
プロセッサ３１８と、後輪３４（図示せず）に装着され
たハブダイナモ３２６から通信経路３３０を通じて電流
を受け、通信経路３３０を通じてプロセッサ３１８に電
力を供給する整流及び電荷制御回路３２２と、後述のよ
うに他の回路要素に電力を供給するために通信経路３３
８を通じて整流及び電荷制御回路３２２に連結されたキ
ャパシタンス（例えば、コンデンサ）３３４と、プロセ
ッサ３１８用のプログラミングを格納するためのプログ
ラマブルメモリ３４２とを有する自転車部品制御ユニッ
トの一部である。クランクセンサ３４３は、左側クラン
クアーム３８に連結された磁石（図示せず）からの信号
を検出するために、通信経路３４４を介してプロセッサ
３１８に連結されている。オプションのモータドライバ
３４６は、通信経路３６２を通じてモータ３５４の動作
を制御してオプションのフロントサスペンション３５８
を調整するために、通信経路３５０を介してプロセッサ
３１８に連結されるとともに、オプションのモータドラ
イバ３６４は、通信経路３８０を通じてモータ３７２の
動作を制御してオプションのリアサスペンション３７６
を調整するために、通信経路３６８を介してプロセッサ
３１８に連結されている。接点３８４Ａ，３８４Ｂ，３
８４ｃで示された接触センサは、フロントディレーラ６
２の位置決めに用いられるフロントディレーラ用モータ
４００の位置を示す信号を供給するために、プロセッサ
３１８に連結されている。モータドライバ３９２は、通
信経路４０４を通じてフロントディレーラ用モータ４０
０の動作を制御するために、通信経路３９６を介してプ
ロセッサ３１８に接続されている。モータドライバ３９
２は、中間通信経路３１６の一部である通信経路４０８
を通じて、リアディレーラ制御ハウジング３１５内に含
まれるリアディレーラ用モータ４１２の動作を制御する
信号も供給する。リアディレーラ制御ハウジング３１５
内に含まれるポテンショメータ４１６は、モータ４１２
の位置、したがってリアディレーラ６６の位置を示す信
号を供給するために、中間通信経路３１６の一部である
通信経路４２０を介してプロセッサ３１８に連結されて
いる。
【００１７】電力／データ送信機４３０は、通信経路４
４２を介して接触面４３８Ａを有する外部電力／データ
出力端子４３８に電力信号及びデータ信号を供給するた
めに、プロセッサ３１８に連結されている。プロセッサ
３１８には、通信経路４５０を介して接触面４４６Ａを
備えた外部スイッチ信号入力端子４４６が連結され、接
触面４５４Ａを有する接地端子４５４は、フロントディ
レーラ制御ハウジング３１０内の部品の間で接地電位
（グラウンドポテンシャル）を伝えるために用いられ
る。端子４３８，４４６，４５４は、コネクタ４５６の
部分を形成している。
【００１８】前述のように、フロントディレーラ制御ハ
ウジング３１０は、中間通信経路３１４を介して取付用
ブラケット１０８に電気的に接続されている。中間通信
経路３１４は、取付用ブラケット１０８上のコネクタ１
６６に連結されたコネクタ４６０と、フロントディレー
ラ制御ハウジング３１０上のコネクタ４５６に連結され
たコネクタ４６４と、中間接地電位通信経路４６８と、
中間電力／データ通信経路４７２と、中間スイッチ信号
通信経路４７６とを備えている。なお、本実施形態によ
る通信経路４６８，４７２，４７６は、それぞれ電線を
有しているが、これらの通信経路の一つ以上が、光通信
要素であってもよく、無線通信方法で置き換えられても
よい。本実施形態によるコネクタ４６０は、外部出力端
子１７０、電力／データ入力端子１７８及び接地端子１
８２の各接触面１７０Ａ，１７８Ａ，１８２Ａにそれぞ
れ接触する接触面４８０Ａ，４８４Ａ，４８８Ａをそれ
ぞれ有するコネクタ端子４８０，４８４，４８８を備え
ている。同様に、コネクタ４６４は、スイッチ信号入力
端子４４６、電力／データ出力端子４３８及び接地端子
４５４の各接触面４４６Ａ，４３８Ａ，４５４Ａにそれ
ぞれ接触する接触面４９２Ａ，４９６Ａ，４９８Ａをそ
れぞれ有するコネクタ端子４９２，４９６，４９８を備
えている。
【００１９】信号処理装置１２の説明を続ける前に、参
考のために、図４に概念的に示す従来の信号処理装置５
００について説明する。図４に示すように、信号処理装
置５００は、通信経路５１６を介してプロセッサ５１２
に接続された信号処理要素５０８（スイッチ、センサな
ど）を含むハウジング５０４と、プロセッサ５２４を含
むハウジング５２０と、中間通信経路５２６とを備えて
いる。プロセッサ５１２には、各接触面５２８Ａ，５３
２Ａ，５３６Ａを有する外部端子５２８，５３２，５３
６が接続されている。同様に、プロセッサ５２４には、
各接触面５４０Ａ，５４４Ａ，５４８Ａを有する外部端
子５４０，５４４，５４８が接続されている。端子５２
８，５３２，５３６は、コネクタ５３８の部分を形成
し、端子５４０，５４４，５４８は、コネクタ５５０の
部分を形成している。中間通信経路５２６は、ハウジン
グ５０４上のコネクタ５３８に連結されるコネクタ５８
０と、ハウジング５２０上のコネクタ５５０に連結され
るコネクタ５８４と、中間接地電位通信経路５８８と、
中間電力通信経路５９２と、中間データ信号通信経路５
９６とを備えている。接地電位は、プロセッサ５１２ま
たはプロセッサ５２４を起点とする必要はないため、中
間接地電位通信経路５８８は、接地電位に連結されるよ
うに示されている。そのような接地電位は、電源の端
子、ハウジング５０４または５２０（あるいは両方）を
形成している金属またはその他の導電要素、あるいは自
転車フレームまたは自転車に装着されたその他の導電部
品に存在してもよい。各通信経路５８８，５９２，５９
６は、通常、電線を有している。通信経路５９２及び５
９６を伝わる信号は、通常、高インピーダンス信号であ
り、非常に僅かな電流しか流れない。コネクタ５８０
は、端子５２８，５３２，５３６の各接触面５２８Ａ，
５３２Ａ，５３６Ａにそれぞれ接触する接触面６００
Ａ，６０４Ａ，６０８Ａをそれぞれ有するコネクタ端子
６００，６０４，６０８を備えている。同様に、コネク
タ５８４は、端子５４０，５４４，５４８の各接触面５
４０Ａ，５４４Ａ，５４８Ａにそれぞれ接触する接触面
６１２Ａ，６１６Ａ，６２０Ａをそれぞれ有するコネク
タ端子６１２，６１６，６２０を備えている。
【００２０】例えば、水分がコネクタ５８０とコネクタ
５３８との間に進入したとすると、水が幾分導電性であ
り、通信経路５９２または５９６（あるいは両方）と接
地電位との間に導電経路が形成される可能性がある。こ
れは、例えば、１ｋΩの抵抗を通って、接地電位に漏れ
出た電流と同様の効果である。中間通信経路５９２及び
５９６の信号は高インピーダンス信号であり、中間通信
経路５９２及び５９６を流れる電流は非常に小さいた
め、導電経路から失われる電流が少なくても、プロセッ
サ５２４における電圧は大きく変動する。事実、完全な
短絡が発生しうる。いずれにしても、このような電圧の
変動により、プロセッサ５２４が誤動作を起こす場合が
ある。このような誤動作を防ぐには、コネクタ５８０及
び５８４が防水シールを供給するように構成される必要
がある。この方法は、装置の初期費用を増大させるのみ
でなく、コネクタが経時的に防水性を失い、装置全体を
交換する必要はないにしてもコネクタを交換する必要が
生じる。
【００２１】図５に、本発明の原理にしたがって変更さ
れた図４の回路を概念的に示す。ここでの信号処理要素
５０８は、プロセッサ５１２を介して接続されていない
（プロセッサ５１２は省略されているが、図４に示すよ
うに、プロセッサ５１２が中間通信経路５８８及び５９
２と通信するように接続されてもよい）。代わりに、信
号処理要素５０８は、通信経路５１６’に現れる高イン
ピーダンススイッチ信号を、中間データ信号通信経路５
９６に伝えられる低インピーダンススイッチ信号に変換
するインピーダンス変換回路６３０を介して、中間デー
タ信号通信経路５９６に接続される。この例によるイン
ピーダンス変換回路６３０は、通信経路５１６’に接続
された入力端子６３４と、外部端子５２８に接続された
出力端子６３８と、出力端子６３８及び外部出力端子５
２８の間のノード６４４に接続されたフィードバック経
路６４３に接続された入力端子６４２とを有する演算増
幅器６３２であってもよい。
【００２２】図６に、本発明の原理を適用した図３の装
置を詳細な回路図で示す。緩衝増幅器１５０は、インピ
ーダンス変換回路として機能し、本実施形態では、抵抗
Ｒ１及びＲ２の間のノード１５６に接続された入力端子
１５４と、外部出力端子１７０に接続された外部端子１
７４と、出力端子１７４及び外部出力端子１７０の間の
ノード６５６に接続されたフィードバック経路６５４に
接続された入力端子６５２とを有する演算増幅器６５０
を有している。本実施形態による演算増幅器６５０は、
非反転単位利得増幅器として構成されている。緩衝増幅
器１５０は、入力端子１５４における高インピーダンス
信号を出力端子１７４における低インピーダンス信号に
変換する。出力端子１７４における信号は、実質的にゼ
ロのインピーダンスを有している。
【００２３】抵抗Ｒ１〜Ｒ８は直列に接続され、それぞ
れの一方の端子が、隣接する１対の抵抗の間にあるノー
ド２３６，２４０，２４４，２９６，３００，３０４に
それぞれ接続されたスイッチ１９４，１９８，２０２，
２５４，２５８，２６２を備えている。スイッチ１９
４，１９８，２０２，２５４，２５８，２６２のそれぞ
れの他方の端子は、接地電位通信経路２１０及び２７０
に現れる接地電位に接続される。したがって、抵抗Ｒ１
〜Ｒ８は、どのスイッチ１９４，１９８，２０２，２５
４，２５８，２６２が閉じられているかによって、演算
増幅器６５０（したがって演算増幅器の出力端子１７
４）の入力端子１５４におけるアナログ電圧が変化する
よう、分圧器として機能している。本実施形態による抵
抗Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ１０ｋΩ，２．２ｋΩ，２．
２ｋΩ，２．２ｋΩ，３．３ｋΩ，５．６ｋΩ，８．２
ｋΩ，１８ｋΩの値を有している。
【００２４】スイッチ１９４，１９８，２０２，２５
４，２５８，２６２によって設定されかつ演算増幅器６
５０の出力端子１７４に現れる変電圧信号は、低インピ
ーダンス信号であるため、コネクタ１６６及び４６０の
間またはコネクタ４５６及び４６４の間（あるいはその
両方）に進入する水分にあまり影響されない。また、ス
イッチ信号は、フロントディレーラ制御ハウジング３１
０内のプロセッサ３１８に直接通信させてもよい。した
がって、従来の技術のように、スイッチ信号の処理に別
個のプロセッサを使用して余分な経費を費やす必要はな
い。演算増幅器６５０は、プロセッサ３１８によって用
いられる電圧（例えば、いずれの方向へも１０ｍＶ）も
安定化する。
【００２５】図４に示す従来の装置の説明の際に触れた
ように、従来の装置は、電力及びデータを１つの信号処
理要素から別の信号処理要素へ伝える別個の電力及びデ
ータ通信経路を有している。図３に示す本発明の装置
は、そのような別個の通信経路を除くとともに電力及び
データを単一の通信経路を通じて伝達するよう構成され
ている。より具体的には、図３の装置は、電力及びデー
タを、通信経路４４２から中間電力／データ通信経路４
７２を経て最終的にディスプレイハウジング１００内の
受信回路１２８及び電力回路１３２へ送るための電力／
データ送信機４３０をフロントディレーラ制御ハウジン
グ３１０内に備えている。
【００２６】図７及び図８は共に、送信機４３０、受信
回路１２８及び電力回路１３２の関連部品の詳細な略図
を構成している。送信機４３０は、交換回路７００と、
ゲート駆動回路７０４と、信号整形回路７０８とを有し
ている。交換回路７００は、ゲート端子７１６を有する
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７１２と、キャパシタ
ンス３３４（図３参照）からの電圧Ｖｃｃを受け取るた
めに連結された電源端子７２０と、通信経路４４２に連
結されたドレーン端子７２４とを有している。
【００２７】ゲート駆動回路７０４は、交換回路７００
の動作を制御するとともに、ＮＰＮバイポーラトランジ
スタＱ３，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８と、抵抗（例えば、抵抗
器）Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１と、ダイオードＤ１とを備え
ている。トランジスタＱ３は、入力電圧Ｖｃｃに連結さ
れたコレクタ端子７２８と、抵抗Ｒ９の端子７３６とト
ランジスタＱ６のコレクタ端子７４０との間のノード７
３４に接続されたベース端子７３２と、ダイオードＤ１
のアノード端子７４８に接続されたエミッタ端子７４４
とを備えている。抵抗Ｒ９のもう一方の端子７５０は、
電圧Ｖｃｃを受けるように連結されている。トランジス
タＱ６は、プロセッサ３１８からの通信経路４３４Ａの
ノード７５４に接続されたベース端子７５２と、トラン
ジスタＱ７のベース端子７６４と抵抗Ｒ１０の端子７６
８との間のノード７６５に接続されたエミッタ端子７６
０とをさらに備えている。抵抗Ｒ１０のもう一方の端子
７７０は、接地電位に連結されている。トランジスタＱ
７は、ゲート端子７１６とダイオードＤ１のカソード端
子７７６との間のノード７７４に接続されたコレクタ端
子７７２と、接地電位に接続されたエミッタ端子７８０
とをさらに備えている。トランジスタＱ８は、抵抗Ｒ１
１の端子７８８に接続されたベース端子７８４と、接地
電位に接続されたエミッタ端子７９２とをさらに備えて
いる。抵抗Ｒ１１のもう一方の端子７９６は、プロセッ
サ３１８からの通信経路４３４Ｂと、抵抗Ｒ１２の端子
７９９との間のノード７９８に接続されている。
【００２８】信号整形回路７０８は、交換回路７００の
トランジスタ７１２のドレーン端子７２４に現れる信号
の波形を修正するとともに、ＮＰＮバイポーラトランジ
スタＱ４及びＱ５を備えている。トランジスタＱ４は、
トランジスタ７１２のドレーン端子７２４とトランジス
タＱ５のコレクタ端子８０４との間のノード８０２に接
続されたコレクタ端子８００と、抵抗Ｒ１２のもう一方
の端子８１２に接続されたベース端子８０８と、トラン
ジスタＱ５のベース端子８２０に接続されたエミッタ端
子８１６とを備えている。トランジスタＱ５のエミッタ
端子８２４は、接地電位に連結されている。
【００２９】送信機４３０の動作は、図９（Ａ）から図
９（Ｄ）に示す信号によって理解できる。プロセッサ３
１８によって、図９（Ａ）に示す低電圧交換信号（約
３．０Ｖ）が、通信経路４３４（Ａ）（図７のＡ点）に
発生し、そのような信号によって、ゲート駆動回路７０
４は、図９（Ｂ）に示す高電圧ゲート駆動信号（約４．
５Ｖ）をトランジスタ７１２（Ｂ）のゲート端子７１６
（同Ｂ点）に生成し、交換回路７００を作動させる。こ
れに伴って、交換回路７００は、図９（Ｃ）及び図９
（Ｄ）に示す信号をドレーン端子７２４（同Ｃ点）に発
生させる。プロセッサ３１８は、信号を通信経路４３４
Ｂに生成し、信号整形回路７０８を作動させる。通信経
路４３４Ｂの信号は、通信経路４３４Ａ（図９（Ａ））
に発生する信号に類似して、（伝搬遅延及び必要なタイ
ミングを考慮すると）実質的に通信経路４３４Ａに発生
する信号の相補形（相対する）である。これらの信号
は、トランジスタＱ８の動作を通じて、ゲート駆動回路
７０４がトランジスタ７１２を迅速に遮断するのを確実
にしている。信号整形回路７０８は、通信経路４３４Ｂ
の信号によって、トランジスタ７１２のドレーン端子７
２４から電流を迅速に流し、図９（Ｅ）の方形波に寧ろ
類似する信号を通信経路４４２（（Ｄ）点）に発生させ
る。ここに示す信号は、例示のみを目的としている。実
際には、信号は様々なパルス幅を有している。また、本
実施形態によるパルスは、ディスプレイのフリッカやそ
の他のアーティファクトを防ぐために、２０Ｈｚ以上の
周波数を有している必要があるが、他の実施形態では、
それが必要でない場合もある。
【００３０】図８に示すように、受信回路１２８は、ト
ランジスタＱ１及びＱ２と、抵抗（例えば、抵抗器）Ｒ
１３，Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１６とを有している。トラン
ジスタＱ１は、電力線８５８と抵抗Ｒ１４の端子８６２
との間のノード８５４に接続されたコレクタ端子８５０
と、抵抗Ｒ１３の端子８７０に接続されたベース端子８
６６と、抵抗Ｒ１５の端子８８２と抵抗Ｒ１６の端子８
８６との間のノード８７８に接続されたエミッタ端子８
７４とを備えている。抵抗Ｒ１３のもう一方の端子８８
６は、取付用ブラケット１０８を介して電力／データ入
力端子１７８に連結されるとともに、抵抗Ｒ１６のもう
一方の端子８９０は、接地電位に連結されている。トラ
ンジスタＱ２は、抵抗Ｒ１４のもう一方の端子９０２と
プロセッサ１１６の通信経路９０６との間のノード８９
８に接続されたコレクタ端子８９４と、抵抗Ｒ１５のも
う一方の端子９１２に連結されたベース端子９１０と、
接地電位に連結されたエミッタ端子９１６とを備えてい
る。
【００３１】電力回路１３２は、市販の電圧調整器９２
０と、キャパシタンス（例えば、コンデンサ）Ｃ１〜Ｃ
３と、ダイオードＤ２とを有している。ダイオードＤ２
は、取付用ブラケット１０８を介して電力／データ入力
端子１７８に連結されたアノード端子９２４と、キャパ
シタンスＣ１の端子９３６とキャパシタンスＣ３の端子
９４０と電圧調整器９２０の入力端子９４４との間のノ
ード９３２に接続されたカソード端子９２８とを有して
いる。キャパシタンスＣ１及びＣ３のもう一方の各端子
９４８及び９５２は、接地電位に連結されている。電圧
調整器９２０は、プロセッサ１１６及び受信回路１２８
に動作電圧を供給する電力線８５８に連結された出力端
子９５６と、接地電位に連結された接地端子９６０とを
有している。キャパシタンスＣ２は、出力端子９５６及
び電力線８５８の間のノード９６６に接続された端子９
６４と、接地電位に連結された端子９６８とを有してい
る。
【００３２】受信回路１２８及び電力回路１３２の動作
は、図９（Ｃ）から図９（Ｆ）に示す信号によって理解
することができる。交換回路７００から送出され（図９
（Ｃ））、信号整形回路７０８によって整形されるパル
ス信号（図９（Ｄ））は、単一の中間電力／データ通信
経路４７２を通り、続いて取付用ブラケット１０８を通
って、受信回路１２８及び電力回路１３２に伝達され
る。ダイオードＤ２は、入力信号を整流し、図９（Ｅ）
の入力信号が端子９４４（Ｅ点）に発生するよう、キャ
パシタンスＣ１及びＣ３を充電する。その後、電圧調整
器９２０及びキャパシタンスＣ２は、出力端子９５６に
安定信号（約３Ｖ）を供給する。電力信号は、電力線８
５８を通じて、プロセッサ１１６及び受信回路１２８に
伝達される。受信回路１２８は、入力信号を復調して、
図９（Ｆ）のデータ信号（約３Ｖ）を通信経路９０６
（Ｆ点）に発生させる。
【００３３】ここでは、本発明による種々の実施形態を
説明しているが、本発明の意図または範囲から離れるこ
となくさらなる修正を加えてもよい。たとえば、好まし
い実施形態ではパルスがデータ通信に用いられたが、周
波数変調が採用されてもよい。図１０に、電力及びデー
タを第１信号処理要素から第２信号処理要素へ伝達す
る、トランスミッタ９５０のそのような他の実施形態の
ブロック図を示す。この実施形態によるプロセッサ９５
４は、通信経路９６２を通じて、正弦波（または他の波
形）発生器９５８を制御する。発生した波形は、通信経
路９７０を通じて混合回路９６６へ伝達される。ミキサ
９６６は、通信経路９７８を通じて、電源９７４から電
力を受け、電力信号及び波形信号を組み合わせ、その合
成信号を通信経路９８２に送信する。そのような実施形
態による波形の周波数は、ラジオ障害やその他のアーテ
ィファクトを防ぐためには、５００ｋＨｚ以下である必
要があるが、その他の実施形態では、それが必要でない
場合もある。
【００３４】種々の部品の大きさ、形状、位置、方向な
どは、適宜変更してもよい。互いに直結または接触した
ように示されている部品は、それらの間に中間構造を備
えている場合もある。１つの要素の機能を、２つの要素
で実行するかまたはその逆を行ってもよい。好ましい実
施形態において、演算増幅器がインピーダンス変換回路
として用いられているが、その他の多くの回路要素が用
いられてもよい。たとえば、演算増幅器６５０をエミッ
タフォロワ構成を有するバイポーラトランジスタで置き
換えてもよい。スイッチ及び抵抗の数は、アプリケーシ
ョン及び各要素に割り当てられた機能に依存している。
送電及びデータ通信は双方向で実行することもできる。
一実施形態によるすべての利点が同時に存在する必要も
ない。従来の技術とは異なる独特な機能は、単独または
他の機能との組み合わせのいずれであっても、そのよう
な機能によって具体化された構造または機能（あるいは
両方）の概念を含め、すべて出願人による独自の発明と
みなされるべきである。したがって、本発明の範囲は、
開示された特定の構造、あるいは特別な構造または機能
に関する最初の焦点のみに限定されるものではない。
【００３５】
【本発明の効果】本発明によれば、周知のシステムより
も確実に、１つの信号処理要素から別の信号処理要素に
情報を通信可能な自転車用信号処理装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による信号処理装置を備え
た自転車の側面図。
【図２】ハンドルバーに装着された前記信号処理装置の
部品の斜視図。
【図３】本発明の一実施形態による信号処理装置の詳細
ブロック図。
【図４】従来の技術による信号処理装置の概念概略図。
【図５】本発明の一実施形態によるインピーダンス変換
回路の概念概略図。
【図６】本発明の一実施形態による信号処理要素及びイ
ンピーダンス変換回路の概念概略図。
【図７】第１信号処理要素から第２信号処理要素へ電力
及びデータを伝達する回路の概略図。
【図８】第１信号処理要素から第２信号処理要素へ電力
及びデータを伝達する回路の概略図。
【図９】図７及び図８に示された回路の様々な点におけ
る信号の波形を示す図。
【図１０】第１信号処理要素から第２信号処理要素へ電
力及びデータを伝達する装置の他の実施形態によるブロ
ック図。
【符号の説明】 １０ 自転車 １００ ディスプレイハウジング １０４ 液晶ディスプレイ １０８ 取付用ブラケット １１６ プロセッサ １２４ バッテリー １２８ 受信回路 １３２ 電力回路 ３１０ フロントディレーラ制御ハウジング ３１４ 中間接地電位通信経路 ３５４ フロントサスペンション用モータ ３５８ フロントサスペンション ３７２ リアサスペンション用モータ ３７６ リアサスペンション ４００ フロントディレーラ用モータ ４１２ リアディレーラ用モータ ４３０ 送信機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｍ 9/12 Ｂ６２Ｍ 9/12 Ａ Ｂ Ｑ 25/00 25/00 Ａ 25/04 25/04 Ｚ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】制御送信機及び制御受信機の一方を有する
    自転車部品制御ユニットと、 前記制御送信機及び制御受信機の他方を有するコンピュ
    ータ制御ユニットと、 前記自転車部品制御ユニットと前記コンピュータ制御ユ
    ニットとに連結された通信経路とを備え、 前記制御送信機は、電力及びデータの双方を前記通信経
    路を介して前記制御受信機に伝達する、自転車部品制御
    装置。
  2. 【請求項２】前記制御送信機は、前記データをパルス形
    式で伝達する、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記制御送信機は、前記データをアナログ
    信号形式で伝達する、請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記アナログ信号は周期的な信号である、
    請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】自転車変速要素と、 前記自転車変速要素と前記自転車部品制御ユニットとに
    連結されたモータとをさらに備え、 前記自転車部品制御ユニットは、前記モータを制御して
    前記自転車変速要素を作動させる、請求項１に記載の自
    転車制御装置。
  6. 【請求項６】前記自転車変速要素はディレーラを有して
    いる、請求項５に記載の自転車制御装置。
  7. 【請求項７】サスペンション要素と、 前記サスペンション要素と前記自転車部品制御ユニット
    とに連結されたモータとをさらに備え、 前記自転車部品制御ユニットは、前記モータを制御して
    前記サスペンション要素を作動させる、請求項１に記載
    の自転車制御装置。
  8. 【請求項８】前記コンピュータ制御ユニットは、前記自
    転車に取付可能な自転車コンピュータ内に配置される、
    請求項１に記載の自転車制御装置。
  9. 【請求項９】前記自転車コンピュータは、前記通信経路
    から電力を受け入れるために前記通信経路に連結された
    電力回路を含む、請求項８に記載の自転車制御装置。
  10. 【請求項１０】前記自転車部品制御ユニットは前記制御
    送信機を有し、前記コンピュータ制御ユニットは前記制
    御受信機を有する、請求項９に記載の自転車制御装置。
  11. 【請求項１１】前記自転車部品制御ユニットは、前記制
    御送信機の作動を制御するために前記送信機に連結され
    たプロセッサを含む、請求項１０に記載の自転車制御装
    置。
  12. 【請求項１２】前記プロセッサに電力を供給するための
    電源をさらに備えた、請求項１１に記載の自転車制御装
    置。
  13. 【請求項１３】前記プロセッサに連結された第１モータ
    駆動装置をさらに備えた、請求項１２に記載の自転車制
    御装置。
  14. 【請求項１４】前記第１モータ駆動装置に連結された第
    １モータと、 前記第１モータに連結された自転車変速要素とをさらに
    備えた、請求項１３に記載の自転車制御装置。
  15. 【請求項１５】前記第１モータ駆動装置に連結された第
    １モータと、 前記第１モータに連結されたサスペンション要素とをさ
    らに備えた、請求項１３に記載の自転車制御装置。
  16. 【請求項１６】前記プロセッサに連結された第２モータ
    駆動装置をさらに備えた、請求項１３に記載の自転車制
    御装置。
  17. 【請求項１７】前記第１モータ駆動装置に連結された第
    １モータと、 前記第１モータに連結された自転車変速要素と、 前記第２モータ駆動装置に連結された第２モータと、 前記第２モータに連結されたサスペンション要素とをさ
    らに備えた、請求項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】前記第１モータ駆動装置に連結された第
    １モータと、 前記第１モータに連結された第１自転車変速要素と、 前記第２モータ駆動装置に連結された第２のモータと、 前記第２モータに連結された第２自転車変速要素とをさ
    らに備えた、請求項１６に記載の装置。
  19. 【請求項１９】前記電源はダイナモを含む、請求項１７
    または１８に記載の装置。
  20. 【請求項２０】前記自転車コンピュータは電子ビデオデ
    ィスプレイを含む、請求項８または１９に記載の装置。
  21. 【請求項２１】前記自転車コンピュータは、取付用ブラ
    ケットとディスプレイハウジングとを有し、前記コンピ
    ュータ制御ユニットは、前記ディスプレイハウジング内
    に配置されている、請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】前記自転車変速要素はディレーラを有し
    ている、請求項１４または２０に記載の自転車制御装
    置。
  23. 【請求項２３】前記第１自転車変速要素は前ディレーラ
    を有し、前記第２自転車変速要素は後ディレーラを有す
    る、請求項２０に記載の装置。
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