JP2005104467A - 自転車用変速システム - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲の状況に合わせて好適な走行条件で変速できるようにする。
【解決手段】 変速システムは、自転車に搭載され、ギア比が異なる複数の変速段を有する内装変速ハブを制御するシステムであって、車速検出信号を出力する交流発電装置１９と、光センサ３６と、変速制御部２５とを備えている。センサは、自転車又は乗り手に装着可能であり、周囲の照度を検出可能なセンサである。変速制御部は、自転車に装着可能であり、車速の検出結果に応じて内装変速ハブを変速制御するとともに、光センサの検出出力に応じて変速制御を変更する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、自転車に搭載される自転車用変速システムに関する。

自転車に搭載される表示システムとして、いわゆるサイクルコンピュータが知られている。サイクルコンピュータは各種の情報を表示する、たとえばＬＣＤからなる表示装置を有している。各種の情報としては、たとえば、自転車の車速、各種の走行距離、ケイデンス（クランク回転数）、変速位置などの走行状態に関する情報に加えて時刻等も表示されるようになっている。

また、自転車に搭載される変速システム、とくに自動変速システムは、自転車の車速などの走行状態に応じて変速装置をアップシフト又はダウンシフトするものである。変速システムは、自転車の走行状態を検出する走行状態検出手段と、変速装置と、変速装置を走行状態に応じて制御する変速制御手段とを有している。

自転車に乗って走行する場合、日中と夜間とでは周囲の明るさが異なるため、表示条件や走行条件を異ならせた方が便利な場合がある。たとえば、夜間は周囲が暗いので前照灯をつけて走っても、表示装置が見にくくなったり、走行しづらくなったりする。また、朝と夜とで必要とする情報が異なることがある。しかし、従来はこのような周囲の状況に合わせて表示条件や走行条件を変更するものは僅かであり、たとえば、前照灯のオンオフを照度に応じて変更するものがあるくらいである。このため、周囲の状況に合わせて好適な走行条件を提供できないという問題がある。

本発明の課題は、自転車用変速システムにおいて、周囲の状況に合わせて好適な走行条件で変速できるようにすることにある。

発明１に係る自転車用変速システムは、自転車に搭載され、ギア比が異なる複数の変速段を有する変速装置を制御するシステムであって、走行状態検出手段と、光検出手段と変速制御装置とを備えている。走行状態検出手段は、自転車の走行状態を検出する手段である。光検出手段は、自転車又は乗り手に装着可能であり、周囲の照度を検出可能な手段である。変速制御装置は、自転車に装着可能であり、走行状態検出手段の検出結果に応じて変速装置を変速制御するとともに、光検出手段の検出出力に応じて変速制御を変更する装置である。

この変速システムでは、走行状態検出手段で検出された走行状態に応じて変速装置が変速制御される。たとえは、走行状態としての車速が所定しきい値以上になるとアップシフトし、所定しきい値以下になるとダウンシフトする。また、光検出手段により自転車の周囲の照度が検出されると、検出された照度に応じて変速装置の制御が変更される。たとえば、夜間はライトをつけて走るため電力の消耗が昼間に比べて激しいため、電力の消費を抑えるため変速の頻度を少なくするなどの制御の変更を行うことができる。また、夜間は自動変速から手動変速に切り換えたり、変速時に鳴らされる報知用のブザーを鳴らないようにしたりするなども考えられる。ここでは、周囲の照度に応じて変速制御を変更できるので、周囲の状況に合わせて好適な走行条件で変速できる。

発明２に係る自転車用変速システムは、発明１に記載のシステムにおいて、走行状態検出手段は、自転車の車速を検出する。この場合には、車速により好適な自動変速制御を行える。

発明３に係る自転車用変速システムは、発明１に記載のシステムにおいて、走行状態検出手段は、自転車のクランクの回転数を検出する。この場合には、クランク回転数が所定範囲になるように自動変速制御できる。

発明４に係る自転車用変速システムは、発明１から３のいずれかに記載のシステムにおいて、自転車に装着可能な電灯をさらに備え、変速制御装置は、光検出手段の検出出力に応じて電灯を点灯制御する。この場合には、自転車の前照灯や尾灯などの電灯も周囲の照度に応じてオンオフ制御や光量制御等の点灯制御が行われるので、各種の情報をさらに視認しやすくなる。

発明５に係る自転車用変速システムは、発明１から４のいずれかに記載のシステムにおいて、変速装置及び変速制御装置に電力を供給する交流発電装置をさらに備える。この場合には、交流発電装置からの電力により変速装置や変速制御装置が動作するので、電池を使用する場合に比べて電源の交換が不要になる。

発明６に係る自転車用変速システムは、発明５に記載のシステムにおいて、交流発電装置は、自転車の車輪のハブ軸に設けられている。この場合には、中心に位置するハブ軸に発電装置を設けているので、発生トルクが小さくなり走行抵抗が小さくなる。このため、発電してもペダリングが重くなりにくい。

発明７に係る自転車用変速システムは、発明６に記載のシステムにおいて、走行状態検出手段は、交流発電装置からの交流信号により走行状態を検出する。この場合には、交流発電装置からの信号により走行状態を検出できるので、走行状態の検出に用いるセンサが不要になる。

発明８に係る自転車用変速システムは、発明１から７のいずれかに記載のシステムにおいて、変速制御装置は、光検出手段の検出出力に応じて変速タイミングを変更する。この場合には、たとえば、昼間より夜間の変速タイミングを高速側にシフトすることにより、夜間では変速が起こりにくくなり、電力の消費を抑えることができるとともに、夜間での速度の上昇も抑えることができる。

発明９に係る自転車用変速システムは、発明８に記載のシステムにおいて、変速制御装置は、光検出手段を検出出力に応じてアップシフトとダウンシフトとで変速タイミングをそれぞれ変更する。この場合には、たとえば、夜間の場合に昼間より変速段間のしきい値の幅を大きくすることにより無駄な変速を抑えることができる。

発明１０に係る自転車用変速システムは、発明１から９のいずれかに記載のシステムにおいて、変速制御装置は、走行状態検出手段の検出結果に応じて複数段のいずれかに変速するための変速信号を生成する変速信号生成手段を有し、生成された変速信号により変速装置に制御信号を出力する。この場合には、走行状態に応じた変速信号に基づき変速装置が確実に制御される。

発明１１に係る自転車用変速システムは、発明１０に記載のシステムにおいて、変速信号生成手段は、各変速段に応じたシフトアップしきい値及びシフトダウンしきい値が記述された変速テーブルを格納した変速しきい値記憶手段を有し、走行状態検出手段で検出された走行状態がシフトアップしきい値（又はシフトダウンしきい値）を超える（又は下回る）とシフトアップ変速信号（又はシフトダウン変速信号）を出力する。この場合には、アップシフトとダウンシフトとで異なるしきい値を用いてシフトナップ又はシフトダウン変速信号を出力しているので、しきい値近傍での変速を繰り返すチャタリングが生じにくくなる。

発明１２に係る自転車用変速システムは、発明１１に記載のシステムにおいて、変速しきい値記憶手段には、光検出手段の検出出力に応じた複数の変速テーブルが設けられ、変速信号生成手段は、光検出手段の検出出力に応じて複数の変速テーブルのいずれかを選択してシフトアップ変速信号又はシフトダウン変速信号を出力する。この場合には、光検出結果に応じて複数の変速テーブルのうちのひとつを選択して変速信号を出力するようにしているので、光検出出力に応じた変速信号を簡単な制御で容易に出力できる。

発明１３に係る自転車用変速システムは、発明１から１２のいずれかに記載のシステムにおいて、変速制御装置は、光検出手段を検出出力に応じて走行状態検出手段の検出タイミングを変更する。この場合には、夜間は昼間に比べて走行状態の検出タイミングの間隔を長くすることで、変速が生じにくくなり、夜間の電力消費を抑えることができる。

発明１４に係る自転車用変速システムは、発明１から１３のいずれかに記載のシステムにおいて、変速制御装置は、光検出手段の検出出力に応じて特定の変速段に変速しないようにする。この場合には、夜間には最高速段への変速を行わないようにして変速を起こりにくくして夜間の電力消費を抑えるようにできる。また、最高速側の変速段に変速しないようにすると速度も抑えることができる。

発明１５に係る自転車用変速システムは、発明１から１４のいずれかに記載のシステムにおいて、自転車に装着可能であり、変速制御装置を手動操作可能な変速操作部をさらに備え、変速制御装置は、光検出手段の検出出力に応じて走行状態検出手段の結果に応じた自動変速制御と、変速操作部の操作に応じた手動変速制御を切り換える。この場合には、夜間は自動変速できないようにすることにより、変速頻度が減少して夜間の電力消費を抑えることができる。

発明１６に係る自転車用変速システムは、発明１から１５のいずれかに記載のシステムにおいて、自転車の変速タイミングを音で報知する変速報知手段をさらに備え、変速制御装置は、光検出手段の検出出力に応じて変速報知手段の音を制御する。この場合には、報知音を制御することにより、昼間に比べて静かな夜間の平穏を保つことができる。

発明１７に係る自転車用変速システムは、発明１６に係るシステムにおいて、変速制御装置は、前記光検出手段の検出出力に応じて前記変速報知手段の音量、音色及びオンオフのいずれかひとつを制御する。この場合には、報知音の音量、音色及びオンオフのいずれかひとつを制御することにより確実に夜間の平穏を保つことができる。

本発明に係る自転車用変速システムによれば、周囲の照度に応じて変速制御を変更できるので、周囲の状況に合わせて好適な走行条件で変速できる。

〔構成〕
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は軽快車であり、ダブルループ形のフレーム体２とフロントフォーク３とを有するフレーム１と、ハンドル部４と、駆動部５と、ブレーキ付きのダイナモハブ８が装着された前輪６と、内装変速ハブ１０が装着された後輪７と、内装変速ハブ１０を手元で操作するための変速操作部２０と、変速操作部２０の操作に応じて内装変速ハブ１０を変速制御する変速制御ユニット１２とを備えている。

フレーム１のフレーム体２は、パイプを溶接して製作されたものである。フレーム体２には、サドル１１や駆動部５を含む各部が取り付けられている。フロントフォーク３は、フレーム体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。

ハンドル部４は、フロントフォーク３の上部に固定されたハンドルステム１４と、ハンドルステム１４に固定されたハンドルバー１５とを有している。ハンドルバー１５の両端にはブレーキレバー１６とグリップ１７とが装着されている。右側のブレーキレバー１６には変速操作部２０が一体で形成されている。

駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられたギアクランク３７と、ギアクランク３７に掛け渡されたチェーン３８と、内装変速ハブ１０とを有している。内装変速ハブ１０は、低速段（１速）、中速段（２速）、高速段（３速）の３つの変速段を有する３段変速の内装変速ハブであり、変速制御ユニット１２に設けられたモータユニット２９（図６）により３つの変速位置を取り得る。

フロントフォーク３の先端に固定された前輪６のダイナモハブ８は、ローラ形の前ブレーキを装着可能なハブであり、内部に前輪６の回転により発電する交流発電機１９（図６）を有している。

変速制御ユニット１２は、図２に示すように、ダイナモハブ８内の交流発電機１９に電気配線４０を介して電気的に接続されている。また、変速制御ユニット１２は、変速操作部２０にも電気配線４１を介して電気的に接続されている。さらに変速制御ユニット１２は、変速ケーブル４２を介して内装変速ハブ１０に機械的に連結されている。変速制御ユニット１２は、図３及び図４に示すように、フロントフォーク３の途中のランプスティ３ａに装着されたランプケース１３と、ランプケース１３に収納されたモータユニット２９及び回路ユニット３０とを有している。

モータユニット２９は、図３及び図４に示すように、変速モータ４５と、変速モータ４５により３つの変速位置に移動するケーブル動作部４６と、ケーブル動作部４６の変速位置を検出する動作位置センサ４７（図６）とを有している。このケーブル動作部４６に変速ケーブル４２の一端が連結されている。

回路ユニット３０は、図６に示すように、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／Ｏインターフェースからなるマイクロコンピュータを含む変速制御部２５を備えている。なお、図中太線はたとえば１Ａ程度の電流線を、実線は５ｍＡ程度の電流線をそれぞれ示し、破線は信号線を示している。

変速制御部２５は、変速操作部２０の操作に応じて内装変速ハブ１０を速度に応じて自動変速制御するとともに、変速操作部２０に設けられた液晶表示装置２４の表示制御を行う。この変速制御及び表示制御では、周囲の状況が所定の明るさ（照度）以下になると異なる制御を行う。また、ランプケース１３に一体で装着されたランプ１８を周囲の状況が所定の明るさ（照度）以下になると点灯し、所定の明るさを超えると消灯するランプ制御を行う。変速制御部２５には、変速時に使用する変速しきい値を記憶するしきい値メモリ２５ａが設けられている。変速制御部２５には、変速操作部２０に設けられた操作ダイヤル２３及び操作ボタン２１，２２を含む操作スイッチ２６と、液晶表示装置２４と、ランプ１８や内装変速ハブ１０や液晶表示装置２４を制御するための光検出手段としての光センサ３６と、交流発電機１９からの出力により速度信号を生成するためのダイナモ波形成形回路３４とが接続されている。また、変速制御部２５には、充電制御回路３３と蓄電素子３２とオートライト回路３５とが省電力回路３１を介して接続されている。さらに、モータドライバ２８とモータユニット２９の動作位置センサ４７と他の入出力部とが接続されている。

変速操作部２０は、図５に示すように、下部に左右に並べて配置された２つの操作ボタン２１，２２と、操作ボタン２１，２２の上方に配置された操作ダイヤル２３と、操作ダイヤル２３の左方に配置された液晶表示装置２４とを有している。

操作ボタン２１，２２は、三角形状の押しボタンである。左側の操作ボタン２１は低速段から中速段、中速段から高速段への手動変速を行うためのボタンであり、右側の操作ボタン２２は高速段から中速段、中速段から低速段への手動変速を行うためのボタンである。操作ダイヤル２３は、自動変速１（Ａ１）モードから自動変速３（Ａ３）モードまでの３つの自動変速モードと手動（Ｍ）モードとを切り換えるためのダイヤルであり、パーキング（Ｐ）モードを含めて５つの停止位置Ｐ，Ｍ，Ａ１〜Ａ３を有している。ここで自動変速１モードから自動変速３モードまでの３つの自動変速モードは、交流発電機１９からからの車速信号により内装変速ハブ１０を自動変速するモードであり、手動変速モードは、操作ボタン２１，２２の操作により内装変速ハブ１０を変速するモードである。パーキングモードは内装変速ハブ１０をロックするモードである
なお、３つの自動変速１〜３モードでは、アップシフト（低速側から高速側への変速）及びダウンシフト（高速側から低速側への変速）とにおいて、変速タイミング、具体的には変速時の速度を変えて自動変速する。このときの変速しきい値は、変速制御部２５内のしきい値メモリ２５ａに変速モード毎にテーブルとして記憶されている。変速しきい値の一例を図７に示す。ここでは、Ａ１モードからＡ３モードにいくに従いアップ及びダウンシフトの変速タイミングが徐々に早くなる。すなわち、Ａ１モードでは、最も高速で変速しＡ３モードでは最も低速で変速する。通常はＡ２モードで変速させるのが好ましい。また、各変速段間のしきい値の幅（差）はＡ１モードからＡ３モードにいくに従い小さくなっている。上り坂ではその斜度に応じてモードを選べばよい。また、所定の明るさ（たとえば１５ルクス）以下になると、どの変速モードを選択した状態であってもＡ１モード、つまり最も高速で変速するモードに設定されるとともに、所定の明るさ（たとえば２０ルクス）以上になると設定されたもとの変速モードに戻る。これにより電力消費が多い夜間での変速頻度を減らして電力の消耗を抑えることができる。また、高速で走行しにくくして速度を抑えることができる。

液晶表示装置２４は、速度や変速段などを表示可能な液晶表示部２４ａと、液晶表示部を正面するバックライト２４ｂとを有している。液晶表示部２４ａには、現在の走行速度も表示されるとともに、操作された変速段が表示される。バックライト２４ｂは、たとえば７色の色で照明可能なＬＥＤを用いたものである。バックライト２４ｂは、所定の明るさ（たとえば１５ルクス）以下になるとオンするとともに、所定の明るさ（たとえば２０ルクス）以上になるとオフする。

省電力回路３１は、自転車が停止しているときの電力消費を抑えるために設けられたものである。省電力回路３１には、蓄電素子３２で蓄えられた電力が供給される。省電力回路３１は、変速制御部２５、モータドライバ２８、充電制御回路３３及びオートライト回路３５に接続され、それらに蓄電素子３２で蓄えられた動作用の電力を供給するとともに、自転車停止時にそれらへの電力の供給を遮断する。省電力回路３１には、交流発電機１９からの信号が入力されており、この信号により自転車が停止しているか否かを判断する。このような省電力回路３１を設けることにより蓄電素子３２に蓄えられた電力の無駄な消耗を抑えることができる。

蓄電素子３２は、たとえば大容量コンデンサからなり、交流発電機１９から出力され、充電制御回路３３で整流された直流電力を蓄える。蓄電素子３２で蓄えられた１ｍＡの電流は省電力回路３１を介して変速制御部２５、モータドライバ２８、充電制御回路３３及びオートライト回路３５に供給される。モータドライバ２８には蓄電素子３２で蓄えられた１Ａの電流も直接供給される。なお、蓄電素子３２をコンデンサに代えてニッケル・カドニウム電池やリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池で構成してもよい。

モータドライバ２８は、変速モータ４５を位置決め制御する。モータドライバ２８は、省電力回路３１から供給された１ｍＡの電流で動作し、蓄電素子３２から供給された１Ａの電流を位置決め用に制御して変速モータ４５に供給する。

充電制御回路３３はたとえば半波整流回路で構成され、交流発電機１９から出力された交流電流をたとえば１Ａと５ｍＡの直流電流に整流する。

ダイナモ波形成形回路３４は、交流発電機１９から出力された交流電流から速度信号を生成する。すなわちサインカーブの交流信号をたとえば半周期分抽出し、それをシュミット回路等の適宜の波形成形回路を通し、速度に応じたパルス信号を生成する。

オートライト回路３５は、光センサ３６からの検出出力より変速制御部２５から出力されるオンオフ信号により動作し、交流発電機１９から出力された１Ａの電流をランプ１８に供給・遮断する。これにより照度が所定以下になるとランプ１８が自動的に点灯し、所定の照度を超えると消灯する。

このように構成された変速制御ユニット１２では、変速操作部２０で選択された自動変速モード又は手動変速モードで内装変速ハブ１０が変速制御される。具体的には、たとえば自動変速モードのＡ２モードが選択されると、図７に示すように、車速が１２．７ｋｍ／ｈになると、１速から２速に上り変速される。さらに１７．１ｋｍ／ｈになると３速に上り変速される。一方、その後車速が１５．６ｋｍ／ｈに下がると２速に下り変速され、さらに１１．５ｋｍ／ｈを下がると１速に下り変速される。ここでは、変速時のチャタリングを防止するために上り変速のタイミングと下り変速のタイミングとを下り側を低くしている、このような変速時に、交流発電機１９からの交流信号により車速を検出しているので、車速を車輪１回転当たり細かく得ることができ、従来のものより実際の車速の変化にリアルタイムに追随して変速がなされる。

一方、車輪が回転すると、省電力回路３１がそのことを検出して変速制御部２５や充電制御回路３３等に制御動作用の電力を供給する。この結果、変速制御部２５が動作を開始し、液晶表示装置２４やモータドライバ２８やオートライト回路３５や充電制御回路３３が制御される。そして、交流発電機１９からの電力が蓄電素子３２に充電される。また、ダイナモ波形成形回路３４から車速信号が変速制御部２５に与えられる。車輪が停止すると省電力回路３１がそれを検出して制御用の電力の供給を遮断する。これにより、停止時に無駄な電力を消費しなくなる。このため、停止時に蓄電素子３２が消耗しなくなる。

ここでは、蓄電素子３２を設けて交流発電機１９からの電力を蓄え、その電力により変速制御部２５を含む各部を動作させているので、電池の交換や充電作業が不要になる。また、電池残量の管理や予備の電池を持ち歩く必要がなくなり、電源に関わる煩わしい作業を行うことなく自動変速を行えるようになる。

しかも、交流発電機１９から出力された交流信号に基づき車速を検出し、その検出された車速により変速制御している。交流発電機は一般に複数の磁極を有しているので、交流発電機からはこの磁極数と車速とに関連する周波数からなる交流信号が出力される。このため、通常自転車で用いられるような、たとえば車輪に付けた磁石を検出する速度センサから得られる速度信号に比べて１回転当たり多くのパルス信号を交流信号から得ることができる。したがって車速を１回転の間に細かく検出することができ、リアルタイムで高精度の変速制御を行える。また、交流発電機１９からの交流信号に基づき制御しているので、従来のように車輪の近くに変速制御ユニット１２を配置する必要がなくなり、変速制御ユニット１２の装着位置が制限されない。

また、従来、昼間は使用していなかった交流発電機１９の電力を変速制御ユニット１２で有効に利用できるようになる。

さらに、光センサ３６からの検出出力によりバックライト２４ｂのオンオフ及び変速モードを高速モードへの固定・解除を行っているので、周囲の状況に応じた好適な走行条件・表示条件で変速及び表示制御できる。

つぎに、変速制御部２５の制御動作について図８〜図１２に示す制御フローチャートに基づいて説明する。

電源が投入されると、図８のステップＳ１で初期設定を行う。ここでは、速度算出用の周長データが、たとえば２６インチ径にセットされ、変速段が２速（Ｖ２）にセットされ、さらに各種のフラグがリセットされる。

ステップＳ２〜ステップＳ７では、ナイトフラグＮＦのオンオフ処理を行う。ナイトフラグＮＦは昼夜の別を識別するためのフラグであり、周囲の照度ＩＬが１５ルクス以下になるとオンし、オンしてから２０ルクス以上になるとオフする。具体的には、ステップＳ２で光センサ３６から照度ＩＬを取り込む。ステップＳ３では、すでにナイトフラグＮＦがオンしている（＝１）か否かを判断する。ナイトフラグＮＦがオンしていない場合は、ステップＳ４に移行し、照度ＩＬが１５ルクス以下か否かを判断する。１５ルクス以下の場合にはステップＳ５に移行してナイトフラグＮＦをオンする。１５ルクスを超える場合はこの処理をスキップしてステップＳ８に移行する。

ナイトフラグＮＦがすでにオンしている場合には、ステップＳ３からステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、照度ＩＬが２０ルクス以上か否かを判断する。照度ＩＬが２０ルクス以上の場合にはステップＳ７に移行してナイトフラグＮＦをオフする。照度ＩＬが２０未満の場合にはステップＳ７をスキップしてステップＳ８に移行する。

ステップＳ８では、図９に示す表示処理を行う。ステップＳ９では、操作ダイヤル２３がパーキング（Ｐ）モードにセットされたか否かを判断する。ステップＳ１０では、操作ダイヤル２３が自動変速１（Ａ１）モードにセットされたか否かを判断する。ステップＳ１１では、操作ダイヤル２３が自動変速２（Ａ２）モードにセットされたか否かを判断する。ステップＳ１２では、操作ダイヤル２３が自動変速３（Ａ３）モードにセットされたか否かを判断する。ステップＳ１３では、操作ダイヤル２３が手動変速（Ｍ）モードにセットされたか否かを判断する。ステップＳ１４では、タイヤ径入力等の他の処理が選択されたか否かを判断する。

操作ダイヤル２３がＰ位置に回されパーキング（Ｐ）モードにセットされた場合には、ステップＳ９からステップＳ１５に移行する。ステップＳ１０では、パーキング（Ｐ）処理を実行する。操作ダイヤル２３がＡ１位置に回され自動変速１モードがセットされた場合には、ステップＳ１０からステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、図１０に示す自動変速１（Ａ１）処理を実行する。操作ダイヤル２３がＡ２位置に回され自動変速２モードがセットされた場合には、ステップＳ１１からステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、図１１に示す自動変速２（Ａ２）処理を実行する。操作ダイヤル２３がＡ３位置に回され自動変速３モードがセットされた場合には、ステップＳ１２からステップＳ１８に移行する。ステップＳ１８では、自動変速２（Ａ２）処理と同様な自動変速３（Ａ３）処理を実行する。操作ダイヤル２３がＭ位置に回され手動変速モードがセットされた場合には、ステップＳ１３からステップＳ１９に移行する。ステップＳ１９では、図１２に示す手動変速（Ｍ）処理を実行する。他の処理が選択された場合にはステップＳ１４からステップＳ２０に移行し、選択された処理を実行する。

ステップＳ８の表示処理では、図９のステップＳ２１で、ナイトフラグＮＦがオン（＝１）しているか否かを判断する。ナイトフラグＮＦがオンしている、つまり夜間のときには、ステップＳ２２に移行しバックライト２４ｂやランプ１８が点灯しているか否かを判断する。点灯していると判断するとステップＳ２３に移行し、種々の表示処理を行いメインルーチンに戻る。点灯していないと判断するとステップＳ２８，Ｓ２９に移行し、バックライト２４ｂ及びランプ１８を点灯し、ステップＳ２３に移行する。

ナイトフラグＮＦがオフしている、つまり昼間のときには、ステップＳ２１からステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５では、バックライト２４ｂやランプ１８が消灯しているか否かを判断する。消灯している場合はステップＳ２３に移行する。消灯していない場合には、ステップＳ２６，Ｓ２７に移行し、バックライト２４ｂ及びランプ１８を消灯し、ステップＳ２３に移行する。

ここでは、バックライト２４ｂやランプ１８を周囲の照度に応じてたとえば、オンオフするので、周囲の状況に合わせて各種の情報が視認しやすくなり、液晶表示部２４ａに好適な表示条件で各種の情報を表示できる。

ステップＳ１５のパーキング（Ｐ）処理では、内装変速ハブ１０をロック状態にしたり、内装変速ハブ１０のロック状態を解除するための暗証を登録する暗証登録処理やロック状態を解除するための暗証入力処理及び照合を行う暗証照合処理などの処理を操作ボタン２１，２２の操作に応じて実行したりする。

ステップＳ１６の自動変速１（Ａ１）処理では、車速Ｓに応じた変速段に動作位置ＶＰをセットする。そして、それから外れている場合には、１段ずつ近づく方向に変速する。ここでは、図１０のステップＳ３１で、動作位置センサ２６の動作位置ＶＰを取り込む。ステップＳ３２では、交流発電機１９からの速度信号により自転車の現在の車速Ｓを取り込む。ステップＳ３３では、取り込んだ現在の車速Ｓが図７に示したような動作位置センサ２６の動作位置ＶＰに応じた上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えているか否かを判断する。ステップＳ３４では、取り込んだ現在の車速Ｓが動作位置センサ２６の動作位置ＶＰに応じた下りしきい値Ｄ（ＶＰ）より下がっているか否かを判断する。

現在の車速Ｓが図７に示した現在の変速段に応じた上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えた場合にはステップＳ３３からステップＳ３５に移行する。たとえば、変速段が２速のとき（ＶＰ＝２）、車速Ｓが２２．６ｋｍ／ｈより速くなるとこの判断が「Ｙｅｓ」となる。ステップＳ３５では、変速段が３速か否かを判断する。３速のときはそれ以上シフトアップできないので、何も処理せずにステップＳ３４に移行する。３速未満のときには、ステップＳ３６に移行し、変速段を１段シフトアップするために動作位置ＶＰを１つ上げてステップＳ３４に移行する。これにより、変速モータ４５が動作して内装変速ハブ１０が１段シフトアップする。

現在の車速Ｓが、図７に示した現在の変速段に応じた下りしきい値Ｄ（ＶＰ）より下がっている場合にはステップＳ３４からステップＳ３７に移行する。たとえば、変速段が２速のとき（ＶＰ＝２）、車速Ｓが１５．２ｋｍ／ｈより遅くなるとこの判断が「Ｙｅｓ」となる。ステップＳ３７では、変速段が１速か否かを判断する。１速のときは何も処理せずにメインルーチンに移行する。２速以上のときには、ステップＳ３８に移行し、変速段を１段シフトダウンするために動作位置ＶＰを１つ下げてメインルーチンに戻る。これにより、変速モータ４５が動作して内装変速ハブ１０が１段シフトダウンする。

ステップＳ１７の自動変速２（Ａ２）処理でも、車速Ｓに応じた変速段に動作位置ＶＰをセットする。そして、それから外れている場合には、１段ずつ近づく方向に変速する。ここでは、図１１のステップＳ４１で、ナイトフラグＮＦがオンしているか否かを判断する。ナイトフラグＮＦがオンしている場合には、図８のステップＳ１６に移行し自動変速１（Ａ１）処理を実行する。すなわち、夜間では自動変速の場合、どの変速モードであっても自動変速１処理が実行される。これにより、変速頻度が少なくなりランプ１８を点灯した状態で消耗が激しい夜間の電力の消費を抑えることができる。

ナイトフラグＮＦがオンしていない場合には、ステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２〜ステップＳ４９の処理は、図１０に示した自動変速１（Ａ１）処理のステップＳ３３からステップＳ３８と同様であるので説明を省略する。また、ステップＳ１８の自動変速３（Ａ３）処理は、自動変速２（Ａ２）処理としきい値が異なるだけで処理内容は同じであるのでこれも説明を省略する。

ステップＳ１９の手動変速（Ｍ）処理では、操作ボタン２１，２２の操作により１段ずつ変速する。図１２のステップＳ５１で、動作位置センサ２６の動作位置ＶＰを取り込む。ステップＳ５２では、操作ボタン２１が操作されたか否かを判断する。ステップＳ５３では、操作ボタン２２が操作されたか否かを判断する。操作ボタン２１が操作されるとステップＳ５２からステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、現在の動作位置ＶＰにより３速か否かを判断する。現在の変速段が３速ではない場合にはステップＳ５５に移行し、動作位置ＶＰを１つだけ高速段側に移行して１段シフトアップする。現在の変速段が３速の場合にはこの処理をスキップする。

操作ボタン２２が操作されるとステップＳ５３からステップＳ５６に移行する。ステップＳ５６では、現在の動作位置ＶＰにより１速か否かを判断する。現在の変速段が１速ではない場合にはステップＳ５７に移行し、動作位置ＶＰを１つだけ低速段側に移行して１段シフトダウンする。現在の変速段が１速の場合にはこの処理をスキップする。

このように、本実施形態では、昼夜に応じてバックライト２４ｂのオンオフを制御するとともに、自動変速時の変速動作を変更しているので、周囲の状況に合わせて各種の情報を好適な表示条件で表示できるとともに、好適な走行条件で変速できる。

〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では内装変速ハブを変速制御しているが制御対象の変速装置は内装式に限定されず外装式でもよい。外装式の場合、リアディレーラに限定されずフロントディレーラを制御してもよい。また、モータユニットを二つ設けて両方を制御してもよい。また、表示装置を変速制御部で制御したが、別に表示専用の制御部を設けてもよい。さらに、発電ハブからの信号により車速を検出したが、リム又はタイヤに接触する発電装置からの信号で検出してもよく、別に設けられた車速検出用のセンサからの信号により検出してもよい。

（ｂ）前記実施形態では、上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えるとただちに上り変速しているが、上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えた後所定時間Ｔ１又はＴ２を待って再度上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えたか否かを判断して変速動作を行ってもよい。この場合の自動変速１（Ａ１）処理の一例を図１３に示す。この場合には、速度信号を頻繁に検出しても変速が頻繁に行われなくなり、ライダーの意に反した変速動作が少なくなる。

図１３のステップＳ６１では、動作位置センサ２６の動作位置ＶＰを取り込む。ステップＳ６２では、交流発電機１９からの速度信号により自転車の現在の車速Ｓを取り込む。ステップＳ６３では、取り込んだ現在の車速Ｓが図７に示したような動作位置センサ２６の動作位置ＶＰに応じた上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えているか否かを判断する。ステップＳ６４では、取り込んだ現在の車速Ｓが動作位置センサ２６の動作位置ＶＰに応じた下りしきい値Ｄ（ＶＰ）よりさがっているか否かを判断する。

現在の車速Ｓが図７に示した現在の変速段に応じた上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えた場合にはステップＳ６３からステップＳ６５に移行する。たとえば、変速段が２速のとき（ＶＰ＝２）、車速Ｓが２２．６ｋｍ／ｈより速くなるとこの判断が「Ｙｅｓ」となる。ステップＳ６５では、ナイトフラグＮＦがオン（＝１）しているか否かを判断する。ナイトフラグＮＦがオンしていない場合は、ステップＳ６６に移行し、待ち時間Ｔを所定時間Ｔ１にセットする。ナイトフラグがオンしている場合には、ステップＳ６７に移行して待ち時間Ｔを所定時間Ｔ１より長い時間Ｔ２にセットする。そしてステップＳ６８に移行する。

ステップＳ６８では、ステップＳ９３での判断結果から町時間Ｔ経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ経過していない場合にはステップＳ７１に移行し、車速Ｓを再度読み込む。ステップＳ７２では、再度取り込んだ現在の車速Ｓが現在の変速段の上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えているか否かを判断する。上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を車速Ｓが超えていない場合には、何も処理せずにステップＳ６４に移行する。車速Ｓが上りしきい値Ｕ（ＶＰ）を超えている場合には、ステップＳ６８に戻る。そして、ステップＳ６８での判断結果から待ち時間Ｔ経過しているか否かを再度判断する。

待ち時間Ｔ経過したと判断すると、ステップＳ６８からステップＳ６９に移行する。ステップＳ６９では、変速段が３速か否かを判断する。３速のときはそれ以上シフトアップできないので、やはり何も処理せずにステップＳ６４に移行する。３速未満のときには、ステップＳ７０に移行し、変速段を１段シフトアップするために動作位置ＶＰを１つ上げてステップＳ６４に移行する。これにより、変速モータ４５が動作して内装変速ハブ１０が１段シフトアップする。

このように、昼夜の別により変速タイミング設定する待ち時間Ｔの設定値を変更し、夜間の所定時間Ｔ２を昼間の所定時間Ｔ１より長くすることにより、やはり変速頻度を減らして電力消費を抑えることができる。

（ｃ）自動変速の場合、夜間になると特定の変速段に変速しないようにしてもよい。たとえば、３速に入らずに１速と２速だけにしか変速できないようにしてもよい。この場合、図１４に示すように、ステップＳ８５でナイトフラグＮＦがオンしているか否かを判断する。そして、ナイトフラグＮＦがオンしている場合に、ステップＳ８６に移行して変速段ＶＰが２速以上か否かを判断し、２速以上の場合にステップＳ８４に移行して何も処理をしないようにすればよい。その他の処理は図１０に示す自動変速１（Ａ１）処理と同様ため、説明を省略する。

（ｄ）夜間になると、自動変速モードを選択しても手動変速モードしか実行できないようにしてもよい。この場合には、各変速モードＡ１〜Ａ３で図１１のステップＳ４１でナイトフラグＮＦがオンしている場合に、図８のステップＳ１９の手動変速処理にジャンプするようにすればよい。

（ｅ）前記実施形態では、昼夜の別によりバックライト２４ｂをオンオフするように制御したが、昼夜の別によりバックライト２４ｂの色相、彩度及び明度の少なくともひとつを変更する用にしてもよい。また、昼夜の別により表示内容を切り換えてもよい。たとえば、昼間には時刻を表示し、夜間には速度を表示するようにしてもよい。これの場合、図９の表示処理のステップＳ２７及びステップＳ３０で色相、彩度及び明度の少なくともひとつ若しくは時刻又は速度を変更すればよい。

（ｆ）前記実施形態では、変速用のモータユニットを変速制御ユニット内に設けたが、変速用のモータや動作位置センサ等のモータユニットを内装変速ハブ１０側に設けてもよい。この場合、変速制御ユニットと内装変速ハブ１０とを変速ケーブルではなく電気配線で結ぶだけでよい。

（ｇ）前記実施形態では、走行状態として車速を検出したが、走行状態としてクランク回転数を検出するようにしてもよい。この場合、クランク回転数直接検出してもよく、車速と変速段から逆算してクランク回転数を検出してもよい。

（ｈ）変速時に報知音を鳴らすように構成した場合には、夜間の場合には、報知音をオフしたり音量を絞ったり昼間と異なる音色にしたりしてもよい。この場合には、各変速処理（たとえば図１０のステップＳ３５，ステップＳ３７）で報知音を鳴らすように構成するとともに、報知音のオンオフ、音量、音色のいずれかを昼夜の別で変更するように制御すればよい。

（ｉ）前記実施形態では、光センサを自転車に装着したが、乗り手に装着し、たとえば無線通信などの通信手段で照度データを変速制御部に送信するようにしてもよい。

本発明の一実施形態を採用した自転車の側面図。 内装変速ハブと変速制御ユニットとダイナモハブとの接続関係を示す模式図。 変速制御ユニットの側面断面図。 変速制御ユニットの平面断面図。 変速操作部の斜視図。 変速制御ユニットの構成を示すブロック図。 各自動変速モード毎の変速タイミングを示すテーブル 変速制御部のメインルーチンの制御フローチャート。 表示処理の制御フローチャート。 自動変速１（Ａ１）処理の制御フローチャート。 自動変速２（Ａ２）処理の制御フローチャート。 手動変速（Ｍ）処理の制御フローチャート。 他の実施形態の図１０に相当するフローチャート。 他の実施形態の図１０に相当するフローチャート。

符号の説明

１ フレーム
８ ダイナモハブ
１０ 内装変速ハブ
１２ 変速制御ユニット
１８ ランプ
１９ 交流発電機
２０ 変速操作部
２４ 液晶表示装置
２４ａ 液晶表示部
２４ｂ バックライト
２５ 変速制御部
３６ 光センサ

Claims (17)

1. 自転車に搭載され、ギア比が異なる複数の変速段を有する変速装置を制御する変速システムであって、
   前記自転車の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記自転車又は乗り手に装着可能であり、周囲の照度を検出可能な光検出手段と、
   前記自転車に装着可能であり、前記走行状態検出手段の検出結果に応じて前記変速装置を変速制御するとともに、前記光検出手段の検出出力に応じて前記変速制御を変更する変速制御装置と、
   を備えた自転車用変速システム。
2. 前記走行状態検出手段は、前記自転車の車速を検出する、請求項１に記載の自転車用変速システム。
3. 前記走行状態検出手段は、前記自転車のクランクの回転数を検出する、請求項1に記載の自転車用変速システム。
4. 自転車に装着可能な電灯をさらに備え、
   前記変速制御装置は、前記光検出手段の検出出力に応じて前記電灯を点灯制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用変速システム。
5. 前記変速装置及び前記変速制御装置に電力を供給する交流発電装置をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転用変速システム。
6. 前記交流発電装置は、前記自転車の車輪のハブ軸に設けられている、請求項５に記載の自転車用変速システム。
7. 前記走行状態検出手段は、前記交流発電装置からの交流信号により前記走行状態を検出する、請求項６に記載の自転車用変速システム。
8. 前記変速制御装置は、前記光検出手段の検出出力に応じて変速タイミングを変更する、請求項１から７のいずれか１項に記載の自転車用変速システム。
9. 前記変速制御装置は、前記光検出手段を検出出力に応じてアップシフト及びダウンシフトの少なくとも一方で変速タイミングをそれぞれ変更する、請求項８に記載の自転車用変速システム。
10. 前記変速制御装置は、
    前記走行状態検出手段の検出結果に応じて前記複数段のいずれかに変速するための変速信号を生成する変速信号生成手段を有し、
    前記生成された変速信号により前記変速装置に制御信号を出力する、請求項１から９のいずれか１項に記載の自転車用変速システム。
11. 前記変速信号生成手段は、
    前記各変速段に応じたシフトアップしきい値及びシフトダウンしきい値が記述された変速テーブルを格納した変速しきい値記憶手段を有し、
    前記走行状態検出手段で検出された走行状態が前記シフトアップしきい値（又はシフトダウンしきい値）を超える（又は下回る）とシフトアップ変速信号（又はシフトダウン変速信号）を出力する、請求項１０に記載の自転車用変速システム。
12. 前記変速しきい値記憶手段には、前記光検出手段の検出出力に応じた複数の前記変速テーブルが設けられ、
    前記変速信号生成手段は、前記光検出手段の検出出力に応じて前記複数の変速テーブルのいずれかを選択して前記シフトアップ変速信号又は前記シフトダウン変速信号を出力する、請求項１１に記載の自転車用変速システム。
13. 前記変速制御装置は、前記光検出手段を検出出力に応じて前記走行状態検出手段の検出タイミングを変更する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の自転車用変速システム。
14. 前記変速制御装置は、前記光検出手段の検出出力に応じて特定の変速段に変速しないようにする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の自転車用変速システム。
15. 自転車に装着可能であり、前記変速制御装置を手動操作可能な変速操作部をさらに備え、
    前記変速制御装置は、前記光検出手段の検出出力に応じて前記走行状態検出手段の結果に応じた自動変速制御と、前記変速操作部の操作に応じた手動変速制御を切り換える、請求項１から１４のいずれか１項に記載の自転車用変速システム。
16. 前記自転車の変速タイミングを音で報知する変速報知手段をさらに備え、
    前記変速制御装置は、前記光検出手段の検出出力に応じて前記変速報知手段の音を制御する、請求項1から１５のいずれか１項に記載の自転車用変速システム。
17. 前記変速制御装置は、前記光検出手段の検出出力に応じて前記変速報知手段の音量、音色及びオンオフのいずれかひとつを制御する、請求項１６に記載の自転車用変速システム。

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