JP2003327191A - シフト時期決定装置 - Google Patents

シフト時期決定装置

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JP2003327191A
JP2003327191A JP2003133202A JP2003133202A JP2003327191A JP 2003327191 A JP2003327191 A JP 2003327191A JP 2003133202 A JP2003133202 A JP 2003133202A JP 2003133202 A JP2003133202 A JP 2003133202A JP 2003327191 A JP2003327191 A JP 2003327191A
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sprocket
shift
teeth
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shift timing
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JP2003133202A
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English (en)
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Kazuhiro Takeda
和弘 竹田
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Original Assignee
Shimano Inc
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、従来技術よりも非常に簡易
である、自動式自転車変速機の操作を制御するための装
置(シフト時期決定装置)を提供することである。 【解決手段】 本発明の課題は、第1の歯数を有する第
1スプロケットから、第2の歯数を有する第2スプロケ
ットへの自転車チェーンのシフト時期を決定する、シフ
ト時期決定装置であって、基準値を記憶するためのメモ
リーと、式:(前記基準値)×(前記第1歯数または前
記第2歯数の一方の数値)÷(前記第1歯数または前記
第2歯数の他方の数値)に従い計算することによって、
前記第1歯数を有する前記第1スプロケットから、前記
第2歯数を有する前記第2スプロケットにシフトする際
のシフト速度に対応するシフト値を決定するプロセッサ
とを備えることを特徴とするシフト時期決定装置によっ
て、解決される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シフト時期決定装
置、特に自転車変速機のシフト時期決定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、自転車変速機は、ペダルクラン
クによって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つおよびリアスプロケットの1つと係
合するチェーンとを備えている。フロントディレイラ
は、自転車フレームに取付けられ、チェーンを複数のフ
ロントスプロケットの間でシフトさせることができ、ま
た、リアディレイラは、同様に自転車フレームに取付け
られ、チェーンを複数のリアスプロケットの間でシフト
させることができる。フロントディレイラおよびリアデ
ィレイラは、手動操作によるスイッチやレバーによって
制御することができる。近代的な自転車では、小型の電
気モータを用いて、自転車変速機を制御している。この
電気モータは、前記したスイッチやレバーによって手動
制御するか、または、自転車速度および/またはケイデ
ンスをベースとして自動制御することができる。
【0003】自動制御式の自転車変速機に関し、多数の
設計が提案されている。例えば、以下の特許文献1(マ
ツモト)は、ある種の自動制御式自転車変速機を開示す
る。このシステムによれば、車輪速度センサー(これ
は、車輪に取付けた磁石と、フレームに取付けた磁気セ
ンサーとからなる。)を用いて車輪速度(RPM)を測定
し、また、ペダルクランク回転センサーを用いてペダル
クランクのケイデンス(RPM)を測定している。リアデ
ィレイラは、自転車速度またはペダルクランクケイデン
スのいずれかをベースとしてギアをシフトさせるよう
に、操作される。なお、自転車速度をベースとしてギア
をシフトさせるようリアディレイラを操作する場合、車
輪速度の上下限値は、式:V(上限値)=a×Xおよび
式:V(下限値)=a×(X−1)−b〔式中、Xは、係合す
るスプロケットの番号であり、aおよびbは、実験的に測
定した値であって、コンピュータコンソールのスイッチ
によって設定される。〕を用いて計算される。ケイデン
スをベースとしてギアをシフトさせるようリアディレイ
ラを操作する場合、単一のケイデンス上下限値を、全て
のギアについて設定している。
【0004】
【特許文献1】米国特許第4,490,127号明細書
【0005】以下の特許文献2(Browning)は、フロン
トディレイラおよびリアディレイラの両者の操作を制御
する自動制御式自転車変速機を開示する。このシステム
によれば、フロントディレイラ位置と、リアディレイラ
位置との種々の組合せに関してギア比を列挙した表を作
成し、各ギア比について、理想のケイデンスが得られる
ような車輪速度を設定する。かかる表では、最小ギア比
から、最大ギア比まで分類しており、フロントディレイ
ラおよびリアディレイラの操作によって、より小さいギ
ア比からより大きいギア比まで移動させて(この逆も同
様である。)、理想のケイデンスを維持することができ
る。シフトポイントは、隣接する2つのギア比に対応す
る2つの理想の車輪速度の中間値に設定される。
【0006】
【特許文献2】米国特許第5,261,858号明細書
【0007】また、以下の特許文献3(Bellioら)は、
フロントディレイラおよびリアディレイラの両者の操作
を制御する、自動制御式自転車変速機を開示する。この
システムによれば、車輪速度センサーを用いて車輪速度
を測定し、またペダルクランク回転センサーを用いてペ
ダルクランクケイデンスを測定している。自転車に乗る
人(以下、ライダーと言う。)は、較正モードを入力
し、フロントディレイラとリアディレイラとを各々組合
せた状態で自転車に乗る。次いで、このシステムでは、
式:ギア比=車輪速度(RPM)/ケイデンス(RPM)を用
い、フロントディレイラ位置と、リアディレイラ位置と
の各組合せについてギア比を計算する。得られたギア比
は、最小値から最大値まで並べられ、これらの数値に対
応するフロントディレイラ位置およびリアディレイラ位
置と共に、メモリーに記憶される。ライダーは、低いケ
イデンスまたは高いケイデンスのいずれかを指定する。
自転車の自動制御操作の間、かかるシステムでは、車輪
速度および現在のギア比から、理論的ケイデンスを計算
する。理論的ケイデンスがあまりにも小さい場合にはフ
ロントディレイラおよびリアディレイラは、シフトアッ
プするように操作され、また、理論的ケイデンスがあま
りにも大きい場合にはフロントディレイラおよびリアデ
ィレイラは、シフトダウンするように操作される。
【0008】
【特許文献3】米国特許第5,728,017号明細書
【0009】以下の特許文献4によれば、ディレイラの
シフトが起る車輪速度は、やや複雑で恣意的な方法で計
算され、また、この計算方法は、自転車に実用化されて
いるスプロケット寸法を考慮に入れていないようであ
る。以下の特許文献5および特許文献6の両文献では、
フロントディレイラおよびリアディレイラの両者は、単
一工程でシフトするように操作する必要があり、また、
所望のケイデンスをベースとするシステムを操作するに
は、複雑な計算を行う必要がある。これは、特に、特許
文献6に開示のシステムに当てはまり、このシステムで
は、ライダーは、自転車のペダルを踏んで、ケイデンス
の実際の値を得、これにより、ケイデンスの限界値を設
定し、次いで、コンピュータによって、ギア比および現
在の車輪速度を用い、理論的ケイデンス値を計算し、こ
れを、予め設定したケイデンス限界値と比較する必要が
ある。
【0010】
【特許文献4】米国特許第4,490,127号明細書
【特許文献5】米国特許第5,261,858号明細書
【特許文献6】米国特許第5,728,017号明細書
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
システムよりも非常に簡易である、自動式自転車変速機
の操作を制御するための方法および装置(シフト時期決
定装置)を提供する。本発明によれば、車輪速度および
隣接スプロケット間の歯数比によって、シフトポイント
を簡単に決定でき、操作の間、車輪速度単独によって、
シフトポイントを決定することができる。すなわち、本
発明は、従来技術システムのような複雑な方法を用いず
に自動制御する自転車変速機(シフト時期決定装置)を
提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の一具体例によれ
ば、第1の歯数を有する第1スプロケットから、第2の
歯数を有する第2スプロケットへの自転車チェーンのシ
フト時期を決定するシフト時期決定装置は、基準値を記
憶するためのメモリーと、式:(前記基準値)×(前記
第1歯数または前記第2歯数の一方の数値)÷(前記第
1歯数または前記第2歯数の他方の数値)に従い計算す
ることによって、前記第1歯数を有する前記第1スプロ
ケットから、前記第2歯数を有する前記第2スプロケッ
トにシフトする際のシフト速度に対応するシフト値を決
定するプロセッサとを備える。所望により、そのように
決定されたシフトポイントは、さらに、地形変化、ライ
ダーの運動能力などの他の要因を考慮に入れて、さらに
調節することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の自動式自転車変
速機12(図3)の実施形態を備えた自転車10を示す側面
図である。自転車10は、フレーム14と、このフレーム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、このフロントフォーク18によって回転自在
に支持された前輪26と、フォーク18(従って前輪26)を
所望の方向に旋回させるハンドルバー30と、フレーム14
の後部に回転自在に支持された後輪34とを備える。ま
た、一組のクランクアーム38は、各々、各ペダル42を支
持しており、これらクランクアーム38は、フレーム14の
下部に回転自在に支持された軸46に取付けられている。
右側のクランクアーム38に対し、この右側クランクアー
ム38と共に回転する複数のフロントスプロケット(例え
ば、3つのフロントスプロケット)が取付けられてい
る。また、後輪34に対し、この後輪34を回転させる複数
のリアスプロケット54(例えば、8つのリアスプロケッ
ト54)が取付けられている。これらフロントスプロケッ
トの1つおよびこれらリアスプロケットの1つに、チェ
ーン58が係合している。また、フロントディレイラ62
は、複数の前記フロントスプロケット50に近接した状態
でフレーム14に取付けられ、チェーン58を複数の当該フ
ロントスプロケット50の間において移動させることがで
き、そして、リアディレイラ66は、複数の前記リアスプ
ロケット54に近接した状態でフレーム14に取付けられ、
チェーン58を複数の当該リアスプロケット54の間におい
て移動させることができる。また、前輪26ブレーキ用の
フロントブレーキ装置70は、前記フォーク18に取付けら
れており、後輪34ブレーキ用のリアブレーキ装置74は、
前記フレーム14に取付けられている。フロントブレーキ
装置70はボーデンタイプの制御ケーブル78に接続され、
この制御ケーブル78は、ハンドルバー30の右手部分に取
付けたブレーキレバーアセンブリー82(図2、参照)に
接続されている。同様に、リアブレーキ装置74はボーデ
ンタイプの制御ケーブル88に接続され、この制御ケーブ
ル88は、ハンドルバー30の左手部分に取付けたブレーキ
レバーアセンブリー92(図2、参照)に接続されてい
る。
【0014】図1および図2に示すように、ディスプレイ
ハウジング100は、LCDディスプレイおよびモードスイッ
チ106を備え、このディスプレイハウジング100は、ハン
ドルバー30に付設した取付ブラケット108に結合してい
る。ディスプレイ104は、一般に、ライダーに対し、自
転車走行速度や、ケイデンスや、どのスプロケットとチ
ェーン58とが係合しているかなどの情報を表示する。右
側スイッチハウジング112は、モードスイッチ116と、リ
アディレイラシフトアップスイッチ120と、リアディレ
イラシフトダウンスイッチ124とを備え、この右側スイ
ッチハウジング112は、ハンドルバー30の右手部分に取
付けられている。同様に、左側スイッチハウジング128
は、モードスイッチ132と、フロントディレイラシフト
アップスイッチ136と、フロントディレイラシフトダウ
ンスイッチ140とを備え、この左側スイッチハウジング1
28は、ハンドルバー30の左手部分に取付けられている。
ディレイラ制御ハウジング144はフレーム14に取付けら
れており、このディレイラ制御ハウジング144は、中間
伝送路148Aを経てディスプレイハウジング100に電気接
続し、伝送路148Bを経て右側スイッチハウジング112に
電気接続し、伝送路148Cを経て左側スイッチハウジング
128に電気接続している。伝送路148A、148Bおよび148C
は、全て伝送路148を構成する。
【0015】図3は、自動式自転車変速機12に使用され
る回路構成成分の実施形態を示すブロック線図である。
フロントディレイラモータ装置152は、フロントディレ
イラ62を操作し、中間伝送路156を経てディレイラ制御
ハウジング144に電気接続する。同様に、リアディレイ
ラモータ装置160は、リアディレイラ66を操作し、中間
伝送路164を経てディレイラ制御ハウジング144に電気接
続する。ディレイラ制御ハウジング144は、プロセッサ1
70と、フロントディレイラ62の動作制御回路として機能
するモータドライバ174と、リアディレイラ66の動作制
御回路として機能するモータドライバ178と、メモリー1
82とを備えている。モータドライバ174は、伝送路156A
を経て、フロントディレイラ62に関与するモータ186と
通信し、かつ、伝送路160を経てプロセッサ170と通信す
る。プロセッサ170は、伝送路156Bを経て、フロントデ
ィレイラ62に関与する位置測定ポテンショメーター190
と通信する。伝送路156Aおよび156Bは、共に、伝送路15
6を形成する。同様に、モータドライバ178は、伝送路16
4Aを経て、リアディレイラ66に関与するモータ194と通
信し、かつ、伝送路200を経てプロセッサ170と通信す
る。プロセッサ170は、伝送路164Bを経て、位置測定ポ
テンショメーター204に通信する。伝送路164Aおよび164
Bは、共に、伝送路164を形成する。プロセッサ170は、
伝送路212を経て、通常のハブ発電機208から操作電力を
受ける。
【0016】メモリー182は、伝送路216を経てプロセッ
サ170と通信しており、プロセッサ170用のプログラムの
記憶並びに、フロントディレイラ62およびリアディレイ
ラ66の操作制御に使用される他の情報(以下の説明、参
照)の記憶に使用される。当業者に良く知られているよ
うに、メモリー182は、静的記憶式若しくは動的記憶
式、揮発性記録式若しくは不揮発性記録式、装置操作の
間に累算した個々のレジスタ、ソフトウエア若しくはハ
ードウエア、または一時記憶式若しくは永久記憶式のい
ずれであってもよい。すなわち、メモリー182に記憶さ
れる数値は、予め決定するか、またはリアルタイムで計
算することができる(後者の場合、メモリー182は、プ
ログラムのレジスタからなることができる)。
【0017】以下の表1に示すように、この実施形態で
は、3つのフロントスプロケット50および8つのリアス
プロケット54を用いた。
【表1】
【0018】メモリー182は、一般に、フロントディレ
イラ62およびリアディレイラ66のシフトポイント(シフ
ト値)を計算するのに使用される基準値を記録する。一
般に、この基準値は、1つのスプロケットから別のスプ
ロケットにシフトする車輪速度に相当する。基準値は、
製造会社が記憶させてもよいし、ライダーが入力しても
よい。本発明の利点は、かかる目的に、任意の2つのス
プロケットを選択できることである。基準値を選択した
後、他のスプロケットのシフトポイントを、非常に容易
に計算することができる。一般に、本発明によれば、チ
ェーン58を、第1歯数を有する第1スプロケットから、
第2歯数を有する第2スプロケットにシフトさせる場
合、プロセッサ170は、式:(基準値)×(第1歯数ま
たは第2歯数の一方の数値)÷(第1歯数または第2歯
数の他方の数値)に従い計算することによって、チェー
ンを第1スプロケットから第2スプロケットにシフトさ
せる際のシフト速度に相当するシフト値を決定すること
ができる。上記式において乗法計算および除法計算に使
用される数値は、シフト操作がフロントディレイラまた
はリアディレイラのいずれによってなされるのか否か、
およびシフトアップまたはシフトダウンのいずれを所望
しているのか否かに依存される。チェーン58を、第1歯
数を有する第1リアスプロケット54から、第2歯数を有
する第2リアスプロケット54にシフトアップする場合、
プロセッサ170は、式:(基準値)×(第2歯数の数
値)÷(第1歯数の数値)に従い計算することができ
る。例えば、チェーン58が、内部フロントスプロケット
50および1番目のリアスプロケット54と係合しており、
1番目のリアスプロケット54を、2番目のリアスプロケ
ット54にシフトアップさせるための理想の車輪速度を示
す車輪回転センサーからのパルス間隔として、基準値86
3 μs(マイクロ秒)が選択されたと仮定する。歯数29
の2番目のスプロケット54から、歯数25の3番目のリア
スプロケット54にシフトアップするためのシフト値は、
式:(863)×(25/29)に従い計算して、744 μsとし
て得られる。この値は、3番目のリアスプロケットから
4番目のリアスプロケットへのシフトアップなどに関す
るシフト値を決定するための基準値になる。各スプロケ
ットの結果を、以下の表2に示す。
【0019】
【表2】
【0020】この実施形態において、特定のスプロケッ
トに対するシフトアップに関して計算した数値は、同じ
スプロケットに対するシフトダウンに使用することがで
きる。例えば、2番目のスプロケットから3番目のスプ
ロケットへのシフトアップに関して計算した数値は、4
番目のスプロケットから3番目のスプロケットへのシフ
トダウンに使用することができる。表2と同様なシフト
ダウンに関する表は、表2の数値を2つのスプロケット
位置に応じて移動させることによって容易に作成するこ
とができる。各数値は、前記した一般式によって計算す
れば、その結果は、前記と同様である。更に詳しく説明
すれば、チェーン58を、第1歯数を有する第1リアスプ
ロケット54から、第2歯数を有する第2リアスプロケッ
ト54にシフトダウンする場合、プロセッサ170によっ
て、式:(基準値)×(第2歯数の数値)÷(第1歯数
の数値)に従い計算することができる。歯数29のリアス
プロケット54(第1リアスプロケット)から、歯数33の
リアスプロケット54(第2リアスプロケット)にシフト
ダウンするためのシフト値は、式:(863)×(33/2
9)に従い計算して、982 μsとして得られる。各スプロ
ケットの結果を、以下の表3に示す。
【0021】
【表3】
【0022】所望により、チェーン58が中央フロントス
プロケット50に係合している場合、別の初期基準値を実
験により決定でき(したがって、各リアスプロケット54
のシフト値を計算できる。)、また、チェーン58が外部
フロントスプロケット50に係合している場合、別の初期
基準値を実験により決定することができる(したがっ
て、各リアスプロケット54のシフト値を計算できる)。
しかしながら、この実施形態において、チェーン58と中
央フロントスプロケット50とが係合する際に使用される
初期基準値は、チェーン58と内部フロントスプロケット
50とが係合する際に使用される初期基準値と、(内部フ
ロントスプロケット50の歯数)対(中央フロントスプロ
ケットの歯数)の歯数比とを用いて、決定することがで
きる。更に詳しくは、この実施形態では、チェーン58
と、中央フロントスプロケット50とが係合する場合の初
期基準値は、式:(チェーンと内部フロントスプロケッ
ト50とが係合する場合の初期基準値)×(内部フロント
スプロケット50の歯数)÷(中央フロントスプロケット
50の歯数)に従い、決定することができる。したがって
この実施形態では、チェーン58と、中央フロントスプロ
ケット50とが係合する場合の初期基準値は、式:(86
3)×(24/34)に従い計算して、609 μsとして得るこ
とができる。リアディレイラ66の他のシフトアップポイ
ントおよびシフトダウンポイントは、前記と同様な方法
を用いて計算し、以下の表4に掲げた数値を得ることが
できる。表4の数値は、式:(表2または表3のパルス
間隔)×(内部フロントスプロケット50の歯数)÷(中
央フロントスプロケット50の歯数)に従い、非常に容易
に計算することができる。
【0023】
【表4】
【0024】同様な方法を用いて、チェーン58と外部フ
ロントスプロケット50とが係合する場合のパルス間隔を
決定することができる(以下の表5、参照)。この場
合、表5に示した数値は、単に、式:(表4の各数値)
×(中央フロントスプロケット50の歯数(34歯))÷
(外部フロントスプロケット50の歯数(46歯))に従
い、計算することができる。
【0025】
【表5】
【0026】前記したシフト値は、各ギアについて、リ
アルタイムで計算できるか、またはメモリー182が、表
2〜表5に対応する1つまたはそれ以上の表を記憶する
こと、ができる。後者の場合、メモリー182は、シフト
速度に対応する複数のシフト値を有する各表を、1つま
たはそれ以上記憶でき、この場合、歯数T(m)を有する
スプロケットS(m)から、歯数T(n)を有するスプロケ
ットS(n)にシフトさせる際のシフト値SV(m)は、前
記方法を用い、式:〔基準値RV(m)〕×〔歯数T(m)
または歯数T(n)の一方の数値〕÷〔歯数T(m)または
歯数T(n)の他方の数値〕に従い計算した数値と、等し
い。この式中、基準値RV(m)は、自転車チェーンを、
直前のスプロケットS(p)からスプロケットS(m)にシ
フトさせる際のシフト値SV(p)に相当する。自転車チ
ェーンがスプロケットS(m)に係合した状態で車輪回転
センサーから計算した値が所定のシフト値SV(m)を越
えた場合、プロセッサ170は、シフトシグナルを発信す
ることができる。
【0027】本発明のシステムによる操作を、図4に示
す。本発明のシフト操作システムは、フロントディレイ
ラおよびリアディレイラの両者を制御する従来技術のシ
ステムとは、構成上、全く異なっており、当該従来技術
のシステムよりも非常に簡易なシステムである。例え
ば、前記した特許文献2(米国特許第5,261,858号明細
書)および特許文献3(米国特許第5,728,017号明細
書)に開示のシステムによれば、多数のギア比の間で、
連続的にシフトさせるには、可能な全てのギア比並びに
フロントディレイラおよびリアディレイラを、複雑な方
法でソートする必要がある。この従来法は、しばしば、
単一のシフト工程において、フロントディレイラおよび
リアディレイラの両者の操作が必要となる。また、特許
文献2(米国特許第5,261,858号明細書)に開示のシス
テムでは、このような2重シフト操作においてフロント
ディレイラまたはリアディレイラの操作が、自転車変速
機を、一時的に、当初のギア比と目標とするギア比との
間のギア比範囲を外れたギア比状態にさせうるかどうか
の判断をしなければならない。このようなシフト操作
は、避けるべきであり、コンピュータは別のギア比を選
択しなければならない。この従来法とは対照的に、本発
明のシステムによれば、各工程について唯1つのディレ
イラのみを移動させるだけであり(図4、参照)、全て
のシフト操作は、単に、車輪速度を示すパルス間隔を、
設定シフト値と比較することによって実施することがで
きる。また、本発明のシステムでは、各ギアについてケ
イデンスの許容される範囲が得られる場合であっても、
各シフトポイントにつき、実用上または理論上のいずれ
に関しても、かかるケイデンスを計算する必要がない。
【0028】図5に示すように、リアディレイラ66が最
も小さいリアスプロケット54(スプロケット♯8)であ
る状態で、自転車を加速した場合、プロセッサ170は、
単に、フロントディレイラ62によりチェーン58をより大
きい次のフロントスプロケット50にシフトさせるような
シフトシグナルを発信することができる。例えば、図5
に示すように、チェーン58が、当初、内部フロントスプ
ロケット50に係合し、かつリアスプロケット♯8に係合
する状態で、自転車を加速した場合、プロセッサ170
は、フロントディレイラ62に指示して、チェーン58を中
央フロントスプロケット50に移動させることができる。
このようなスプロケットの組合せでは、自転車速度があ
まりにも遅いため、プロセッサ170は、リアディレイラ6
6をより大きいリアスプロケット54まで、現在の自転車
速度にとって適切なスプロケットの組合せが達成される
まで、自動的かつ連続的に移動させることができる。自
転車を減速してリアディレイラ66がスプロケット♯1に
達した場合には、同様な操作がなされる。このような場
合、フロントディレイラ62は、チェーン58を、中央フロ
ントスプロケット50から内部フロントスプロケット50に
移動させ、そして、リアディレイラ66は、チェーン58
を、より小さいスプロケット54に、現在の自転車速度に
とって適切なリアスプロケット54に係合するまで、移動
させる。
【0029】自転車を、非常に急速に、加速または減速
させる場合、先行技術のシステムでは、より高い数値の
ギア比またはより低い数値のギア比を経て、連続的にシ
フトさせており、このような場合、先行技術のシステム
は、急速な加速状態または減速状態を維持するのに必要
なギア比の全てを経て、シフトさせようと試みるため、
非常に大きいノイズおよび支障をきたすような振動を発
生する。この状況は、さらに、単一のギア工程でシフト
させるのにフロントディレイラおよびリアディレイラの
両者を、多数回移動させねばならないという、事実によ
って悪化する。本発明のシステムでは、このような望ま
しくない操作を、単に、急速な加速操作または減速操作
の間にフロントディレイラ62を、より大きいまたはより
小さい次のフロントスプロケット50にシフトさせること
によって回避することができる。図6は、急速な加速操
作の場合のシステムの操作を示す。図6に示すように、
リアスプロケット♯3からリアスプロケット♯4にシフト
させた際に急速な加速を検出した場合、プロセッサ170
は、フロントディレイラ62により、内部フロントスプロ
ケット50から中央フロントスプロケット50にシフトさ
せ、操作プロセスは、常法によって継続される。もちろ
ん、チェーン58が中央フロントスプロケット50に係合し
ている場合に急速な加速が検出された場合、プロセッサ
170は、フロントディレイラ62により、中央フロントス
プロケット50からより大きいフロントスプロケット50に
シフトさせる。
【0030】自転車が急速な加速状態であるか否かを決
定するため、チェーン58は、現在、内部フロントスプロ
ケット50およびリアスプロケット♯4に係合しているも
のと、想定する。プロセッサ170は、まず、現在のパル
ス間隔を、スプロケット♯5からスプロケット♯6にシフ
トさせるためのパルス間隔(446 μs)と比較する。仮
に、現在のパルス間隔が446 μsよりも小さい場合、プ
ロセッサ170は、フロントディレイラ62により、チェー
ン58を中央フロントスプロケット50にシフトさせるシフ
トシグナルを発信することができる。チェーン58は、リ
アスプロケット♯4に係合したままである。逆に、現在
のパルス間隔が446 μsよりも小さくない場合、プロセ
ッサ170は、現在のパルス間隔を、スプロケット♯4から
スプロケット♯5にシフトさせるためのパルス間隔(506
μs)と比較する。次いで、現在のパルス間隔が506 μ
sよりも小さい場合、プロセッサ170は、リアディレイラ
66により、チェーン58をスプロケット♯4からスプロケ
ット♯5にシフトさせるシフトシグナルを発信すること
ができ、これは、通常の操作である(図4、参照)。現
在、チェーン58がリアスプロケット♯7に係合している
場合、プロセッサ170は、まず現在のパルス間隔を、チ
ェーン58が中央フロントスプロケット50に係合している
状態でスプロケット♯6(これは、現在係合しているリ
アスプロケット54よりも1つ目の小さいスプロケットで
ある。)からスプロケット♯7にシフトさせるためのパ
ルス間隔(273 μs)と比較する。仮に、現在のパルス
間隔が273μsよりも小さい場合、プロセッサ170は、フ
ロントディレイラ62により、チェーン58を中央フロント
スプロケット50にシフトさせるシフトシグナルを発信す
ることができる。チェーン58は、リアスプロケット♯7
に係合したままである。現在、チェーン58がリアスプロ
ケット♯8に係合している場合、プロセッサ170は、ま
ず、現在のパルス間隔を、チェーン58が中央フロントス
プロケット50に係合している状態でスプロケット♯6
(これは、現在係合しているリアスプロケット54よりも
小さい2つ目のスプロケットである。)からスプロケッ
ト♯7にシフトさせるためのパルス間隔(273 μs)と比
較する。仮に、現在のパルス間隔が273 μsよりも小さ
い場合、プロセッサ170は、フロントディレイラ62によ
り、チェーン58を中央フロントスプロケット50にシフト
させるシフトシグナルを発信することができる。チェー
ン58は、リアスプロケット♯8に係合したままである。
急速な減速も、前記方法とは同様ではあるが、プロセッ
サ170がフロントディレイラ62によってより大きいフロ
ントスプロケット50からより小さいフロントスプロケッ
ト50にシフトさせる点で、前記方法とは逆の方法で取り
扱うことができる。
【0031】場合により、ライダーは、プロセッサが選
択したギア以外のギアで自転車に乗ることを望む場合が
ある。本発明のシステムは、そのような状況に対し、手
動の操作モードへのスイッチ切替えによって適合させる
ことができ、これにより、ライダーは、いつでも、シフ
トアップスイッチ120若しくは136の1つまたはシフトダ
ウンスイッチ124若しくは140の1つを押すことができ
る。この場合、本発明のシステムは、手動モードにスイ
ッチを切替え、必要なシフト操作を行うことができる。
ライダーは、さらに手動でシフト操作することができ
る。すなわち、ライダーは、通常のギアシフト操作を行
うことなく、モードスイッチ116または132の1つを押す
ことによって、手動操作モードにスイッチを切替えるこ
とができる。所望により本発明のシステムは、所定の期
間経過後、上記方法に従いモードスイッチ116または132
の1つを押すことによって、自動操作モードに戻すこと
ができる。
【0032】以上、本発明の種々の実施形態について説
明したが、本発明の技術的範囲内であれば、本発明の精
神を逸脱することなく種々の変形例をなすことができ
る。例えば、メモリー182は、各スプロケットに関し、
異なる速度表を作成するための複数の基準値を記憶する
ことができる。同様に、メモリー182は、自転車の乗車
条件、ライダーの個性などに応じて、異なる速度表を作
成するための複数の基準値を記憶することができる。こ
のような基準値は、モードスイッチ116または132を押す
ことによって選択することができる。また、メモリー18
2は、1つまたはそれ以上のシフト値調節定数を記憶で
き、シフト値は、シフト値調節定数によって調節するこ
とができる。
【0033】シフト値として、パルス間隔を用いて説明
したが、自転車速度を示す車輪速度も、シフト値として
採用することができる。この場合、シフト値は、前記し
た歯数比率の相関関係を用いて計算することができる。
なぜなら、パルス間隔は、車輪速度と逆比例するからで
ある。
【0034】なお、本発明の開示は、対応するリアディ
レイラを用いるかまたは用いずに、主としてフロントス
プロケットの間でシフトさせる自転車に適用してもよ
い。この場合、自転車加速の間により小さい直径のフロ
ントスプロケットからより大きい直径のフロントスプロ
ケットにシフトさせる際のシフト値は、式:(基準値)
×(より小さいフロントスプロケットの歯数)÷(より
大きいフロントスプロケットの歯数)に従い計算するこ
とができる。また、自転車減速の間により大きい直径の
フロントスプロケットからより小さい直径のフロントス
プロケットにシフトさせる際のシフト値は、式:(基準
値)×(より大きいフロントスプロケットの歯数)÷
(より小さいフロントスプロケットの歯数)に従い計算
することができる。
【0035】所望により、種々の構成部品の寸法、形
態、配置または配置方向を変更させることができる。ま
た、相互に直接接続または接触するように図示した各構
成部品は、それらの間に配置した中間構造体を有するこ
とができる。1つの構成要素の機能は、2つの構成要素
によって達成してもよく、またその逆も同様である。1
つの実施形態の構造および機能は、別の実施形態に適用
することができる。本発明の開示は、他のタイプの変速
機に適用することができる。特定の実施形態において、
全ての利点が同時に存在することは、不要である。単独
または他の特徴と組合せた、先行技術とは異なった特有
の特徴は、全て、このような特徴によって具体化した構
造および/または機能の概念を含め、本件発明者による
さらなる発明とは別々の記載と考えるべきである。した
がって、本発明の技術的範囲は、開示した特定構造また
は、特定の構造若しくは特徴に対する明白な初期の意図
に限られるものではない。
【0036】
【発明の効果】本発明は、従来技術に比し、複雑な操作
システムを用いることなく、簡易にシフト時期を決定で
きるという、技術的効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の自動式自転車変速機の実施形態を備
えた自転車を示す側面図。
【図2】 図1に示した自動式自転車変速機の実施形態
の各構成要素をハンドルバーに取付けた状態で示す斜視
図。
【図3】 図1に示した自動式自転車変速機に使用され
る回路構成成分の実施形態を示すブロック線図。
【図4】 自転車を通常の加速/減速状態でシフト操作
する場合の本発明の各ディレイラの位置とギア比との関
係を示すグラフ。
【図5】 リアディレイラ♯8に係合している状態で自
転車を加速する場合の本発明の各ディレイラの位置とギ
ア比との関係を示すグラフ。
【図6】 自転車を急速に加速する場合の本発明の各デ
ィレイラの位置とギア比との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
12:自動式自転車変速機、170:プロセッサ、182:メモ
リー

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の歯数を有する第1スプロケットか
    ら、第2の歯数を有する第2スプロケットへの自転車チ
    ェーンのシフト時期を決定する、シフト時期決定装置で
    あって、 基準値を記憶するためのメモリーと、 式:(前記基準値)×(前記第1歯数または前記第2歯
    数の一方の数値)÷(前記第1歯数または前記第2歯数
    の他方の数値)に従い計算することによって、前記第1
    歯数を有する前記第1スプロケットから、前記第2歯数
    を有する前記第2スプロケットにシフトする際のシフト
    速度に対応するシフト値を決定するプロセッサとを備え
    ることを特徴とするシフト時期決定装置。
  2. 【請求項2】 前記基準値は、前記自転車チェーンを、
    直前のスプロケットから前記第1スプロケットにシフト
    させる際のシフト値に相当する請求項1記載のシフト時
    期決定装置。
  3. 【請求項3】 前記基準値は、自転車速度を含んでなる
    請求項1または2記載のシフト時期決定装置。
  4. 【請求項4】 前記基準値は、前記自転車チェーンを、
    直前のスプロケットから前記第1スプロケットにシフト
    させるための自転車速度を含んでなる請求項1〜3のいず
    れかに記載のシフト時期決定装置。
  5. 【請求項5】 前記基準値は、車輪回転速度に対応する
    回転時間間隔を含んでなる請求項1〜4のいずれかに記載
    のシフト時期決定装置。
  6. 【請求項6】 前記基準値は、前記自転車チェーンを、
    直前のスプロケットから前記第1スプロケットにシフト
    させるための回転時間間隔を含んでなる請求項1〜5のい
    ずれかに記載のシフト時期決定装置。
  7. 【請求項7】 前記メモリーは、シフト値調節定数を記
    憶し、 前記プロセッサは、前記シフト値を、シフト値調節定数
    によって調節する請求項1〜6のいずれかに記載のシフト
    時期決定装置。
  8. 【請求項8】 前記第1スプロケットは、第1フロント
    スプロケットに相当し、前記第2スプロケットは、第2
    フロントスプロケットに相当し、 前記自転車チェーンは、前記第1スプロケットから、前
    記第2スプロケットにシフトする請求項1〜7のいずれか
    に記載のシフト時期決定装置。
  9. 【請求項9】 前記第1スプロケットは、第1リアスプ
    ロケットに相当し、前記第2スプロケットは、第2リア
    スプロケットに相当し、 前記自転車チェーンは、前記第1スプロケットから、前
    記第2スプロケットにシフトする請求項1〜7のいずれか
    に記載のシフト時期決定装置。
  10. 【請求項10】 前記第2歯数は、前記第1歯数よりも
    大きく、 前記プロセッサは、式:(前記基準値)×(前記第1歯
    数)÷(前記第2歯数)に従い計算することによって、
    前記シフト値を決定する請求項1〜9のいずれかに記載の
    シフト時期決定装置。
  11. 【請求項11】 前記第1歯数は、前記第2歯数よりも
    大きく、 前記プロセッサは、式:(前記基準値)×(前記第1歯
    数)÷(前記第2歯数)に従い計算することによって、
    前記シフト値を決定する請求項1〜9のいずれかに記載の
    シフト時期決定装置。
  12. 【請求項12】 複数のスプロケット間における自転車
    チェーンのシフト時期を決定する、シフト時期決定装置
    であって、 車輪回転センサーと、 式:〔歯数T(m)を有するスプロケットS(m)から、歯
    数T(n)を有するスプロケットS(n)にシフトさせる際
    のシフト値SV(m)〕=〔基準値RV(m)〕×〔歯数T
    (m)または歯数T(n)の一方の数値〕÷〔歯数T(m)
    または歯数T(n)の他方の数値〕で示される関係を充足
    する、シフト速度に対応する複数のシフト値を有する表
    を記憶するメモリーと、 前記自転車チェーンと前記スプロケットS(m)とが係合
    した状態において前記車輪回転センサーから計算した値
    がシフト値SV(m)を越えた場合にシフトシグナルを発
    信するプロセッサとを備えることを特徴とするシフト時
    期決定装置。
  13. 【請求項13】 前記基準値RV(m)は、前記自転車チ
    ェーンを、直前のスプロケットS(p)から前記スプロケ
    ットS(m)にシフトさせる際のシフト値に相当する請求
    項12記載のシフト時期決定装置。
  14. 【請求項14】 前記基準値RV(m)は、自転車速度を
    含んでなる請求項12または請求項13記載のシフト時期決
    定装置。
  15. 【請求項15】 前記基準値RV(m)は、前記自転車チ
    ェーンを、直前のスプロケットS(p)から前記スプロケ
    ットS(m)にシフトさせる際のシフト値SV(p)を含ん
    でなる請求項12〜14のいずれかに記載のシフト時期決定
    装置。
  16. 【請求項16】 前記基準値RV(m)は、車輪回転速度
    に対応する回転時間間隔を含んでなる請求項12〜15のい
    ずれかに記載のシフト時期決定装置。
  17. 【請求項17】 前記基準値RV(m)は、前記自転車チ
    ェーンを、直前のスプロケットS(p)から前記スプロケ
    ットS(m)にシフトさせる際のシフト値SV(p)に相当
    する請求項12〜16のいずれかに記載のシフト時期決定装
    置。
  18. 【請求項18】 前記メモリーは、シフト値調節定数を
    記憶し、 前記プロセッサは、前記シフト値SV(m)を、シフト値
    調節定数によって調節する請求項12〜17のいずれかに記
    載のシフト時期決定装置。
  19. 【請求項19】 前記スプロケットS(m)は、第1フロ
    ントスプロケットに相当し、前記スプロケットS(n)
    は、第2フロントスプロケットに相当し、 前記自転車チェーンは、前記スプロケットS(m)から、
    前記スプロケットS(n)にシフトする請求項12〜18のい
    ずれかに記載のシフト時期決定装置。
  20. 【請求項20】 前記スプロケットS(m)は、第1リア
    スプロケットに相当し、前記スプロケットS(n)は、第
    2リアスプロケットに相当し、前記自転車チェーンは、
    前記スプロケットS(m)から、前記スプロケットS(n)
    にシフトする請求項12〜18のいずれかに記載のシフト時
    期決定装置。
  21. 【請求項21】 前記歯数T(n)は、前記歯数T(m)よ
    りも大きく、 式:〔スプロケットS(m)からスプロケットS(n)にシ
    フトさせる際のシフト値SV(m)〕=〔基準値RV(m)〕
    ×〔歯数T(m)〕÷〔歯数T(n)〕で示される関係を充
    足する請求項12〜20のいずれかに記載のシフト時期決定
    装置。
  22. 【請求項22】 前記歯数T(m)は、前記歯数T(n)よ
    りも大きく、 式:〔スプロケットS(m)からスプロケットS(n)にシ
    フトさせる際のシフト値SV(m)〕=〔基準値RV(m)〕
    ×〔歯数T(m)〕÷〔歯数T(n)〕で示される関係を充
    足する請求項12〜20のいずれかに記載のシフト時期決定
    装置。
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