JP2005297655A - 自転車用変速制御装置及びフロントディレーラの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気制御可能なディレーラを制御する自転車変速制御装置において、チェーンがフロントディレーラに接触しないようにする。
【解決手段】 変変速制御装置１１０は、軸方向に並べて配置された複数のフロントスプロケットのいずれかにチェーン９５を移動させるフロントディレーラ９７ｆを制御する装置であって、変速制御部１３０ａと、微小制御部ｂとを備えている。変速制御部は、フロントディレーラを複数のフロントスプロケットに対応するフロント変速位置のいずれかに移動させるものである。微小制御部は、リアハブ軸方向に並べて配置される複数のリアスプロケットに対応するリアディレーラのリア変速位置に応じてフロントディレーラを変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させるものである。
【選択図】 図７

Description

本発明は、変速制御装置、特に、軸方向に並べて配置された複数のスプロケットにチェーンを移動させるフロントディレーラを制御する自転車用変速制御装置に関する。

自転車用の変速装置としてフロントディレーラとリアディレーラとを有する外装変速装置が知られている。この種の外装変速装置では、クランク軸に軸方向に並べて装着された複数のフロントスプロケットと後輪ハブ軸に軸方向に並べて装着された複数のリアスプロケットのいずれかにフロントディレーラ及びリアディレーラによりチェーンを移動させて変速を行う。このような外装変速装置において、モータなどのアクチュエータによりチェーンを移動させることができる電気制御可能なディレーラ及びその制御装置が従来知られている（特許文献１参照）。

従来の電気制御可能なディレーラを使用して変速制御を行う技術では、たとえば、変速のための操作部の操作ボタンを操作すると、シフトアップやシフトダウンを行うように構成されている。
特開２００２−８７３７１号公報

前記従来の構成では、操作部の操作に応じてフロントディレーラやリアディレーラによりチェーンを移動させているので、軸方向外側の位置にあるフロントスプロケットと軸方向内側にあるリアスプロケットとの組み合わせや軸方向内側の位置にあるフロントスプロケットと軸方向外側にあるリアスプロケットとの組み合わせ等のチェーンがクロスするスプロケットの組み合わせとなるような変速を行うと、チェーンがフロントディレーラに接触することがある。このようなフロントディレーラとチェーンとの干渉は、自転車のフレームの設計に依存する。また、仮にフロントディレーラの設置位置が最初は最適であったために上記組み合わせでもそのような接触が生じていない場合でも、使用中にフロントディレーラの位置がずれることでこのような接触が生じる場合もある。チェーンがフロントディレーラに接触すると、チェーンが擦れる音が発生したり、ペダリングが重くなったりするといった不具合が生じる。

本発明の課題は、電気制御可能なディレーラを制御する自転車変速制御装置において、チェーンがフロントディレーラに接触しないようにすることにある。

発明１に係る自転車用変速制御装置は、軸方向に並べて配置された複数のフロントスプロケットのいずれかにチェーンを移動させるフロントディレーラを制御する装置であって、変速制御部と、微小制御部とを備えている。変速制御部は、フロントディレーラを複数のフロントスプロケットに対応するフロント変速位置のいずれかに移動させるものである。微小制御部は、リアハブ軸方向に並べて配置される複数のリアスプロケットに対応するリアディレーラのリア変速位置に応じてフロントディレーラを変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させるものである。

この変速制御装置では、たとえば、変速スイッチ等による手動の変速操作や速度信号等に応じて変速信号が出力されると、変速制御部によりフロント変速位置のいずれかにフロントディレーラが移動して変速動作が行われる。また、リアディレーラのリア変速位置に応じて、たとえばチェーンがクロスするスプロケットの組み合わせになると、微小制御部が変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけフロントディレーラを移動させる。たとえば、チェーンが軸方向外側のフロントスプロケットに掛かっている場合は微小距離内側にチェーンを移動させ、チェーンが軸方向内側のフロントスプロケットに掛かっている場合は微小距離外側にチェーンを移動させることにより、チェーンとフロントディレーラとの接触を防止できる。ここでは、リアディレーラのリア変速位置に応じてフロントディレーラを微小距離移動させることができるので、チェーンとフロントディレーラとの接触を効果的に防止できる。

発明２に係る自転車用変速制御装置は、発明１に記載の装置において、リアディレーラのリア変速位置を検出するリア変速位置検出部をさらに備え、微小制御部は、リア変速位置検出部の検出結果に応じてフロントディレーラを変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させる。この場合には、リアディレーラのリア変速位置を検出できるので、より精度良くチェーンとフロントディレーラとの接触を防止できる。
発明３に係る自転車用変速制御装置は、発明１に記載の装置において、微小制御部は、フロント変速位置及びリア変速位置が所定の組み合わせになるとフロントディレーラを変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させる。この場合には、フロント変速位置とリア変速位置とが所定の組み合わせになると微小距離フロントディレーラが移動するので、接触する可能性があるスプロケットの組み合わせを未然に排除でき、チェーンとフロントディレーラとの接触をより確実に防止できる。

発明４に係る自転車用変速制御装置は、発明３に記載の装置において、所定の組み合わせの状態からはずれた状態に移行した後、フロントディレーラを元のフロント変速位置に戻す復帰制御部をさらに備える。この場合には、所定の組み合わせをはずれた後には、フロントディレーラが元の位置に戻るので、所定の組み合わせ以外での微小移動により生じる不具合を防止できる。

発明５に係る自転車用変速制御装置は、発明３又は４に記載の装置において、微小制御部は、最小のフロントスプロケットと最大のリアスプリケットの組み合わせ及び／又は最大のフロントスプロケットと最小のリアスプリケットの組み合わせを所定の組み合わせと判断して微小距離だけフロントディレーラを移動させる。この場合には、最もチェーンがクロスする両スプロケットの組み合わせを所定の組み合わせと判断するので、チェーンとフロントディレーラとの接触を確実に防止できる。

発明６に係る自転車用変速制御装置は、発明３又は４に記載の装置において、微小制御部は、N個（N：６以上の整数）のリアスプロケットのうち軸方向の両端からM（M：３以下の自然数）個のリアスプロケットにリアディレーラがあるとき、所定の組み合わせと判断して微小距離だけフロントディレーラを移動させる。この場合には、最も外側又は内側にあるリアスプロケットより内側又は外側にあるリアスプロケットとの組み合わせも所定の組み合わせと判断するので、スプロケットの数が増えてもチェーンとフロントディレーラとの接触を確実に防止できる。

発明７に係る自転車用変速制御装置は、発明６に記載の装置において、復帰制御部は、所定の組み合わせの状態から外れたとき、両端からＭ＋１個目のリアスプロケットに対応するリア変速位置にリアディレーラが移動すると、フロントディレーラを元のフロント変速位置に戻す。この場合には、所定の組み合わせから外れるとただちにフロントディレーラが元のフロント変速位置に戻るので、所定の組み合わせ以外での微小移動により生じる不具合を防止できる。

発明８に係る自転車用変速制御装置は、発明６に記載の装置において、復帰制御部は、所定の組み合わせの状態から外れたとき、両端からＭ＋２個目のリアスプロケットに対応するリア変速位置にリアディレーラが移動すると、フロントディレーラを元のフロント変速位置に戻す。この場合には、所定の組み合わせから外れてもそれよりさらに１つ所定の組み合わせから離れる方向にリアディレーラが移動しなければ、フロントディレーラが元のフロント変速位置に戻らないようにしたので、頻繁な微小距離の移動が生じにくくなり、頻繁なフロントディレーラの動作による電池などの駆動源の消耗を抑えることができる。

発明９に係る自転車用変速制御装置は、発明３から８のいずれかに記載の装置において、微小制御部は、所定の組み合わせになったとき、所定時間経過後又は所定クランク回転後に微小距離だけフロントディレーラを移動させる。この場合には、所定の組み合わせになってもただちに微小距離の移動を行わずに時間をおいてから微小距離の移動が行われるので、フロントディレーラを確実に変速先のスプロケットに向けて移動させ変速を完了させることができる。

発明１０に係る自転車用変速制御装置は、発明９に記載の装置において、微小制御部は、変速制御部により小径のフロントスプロケットから大径のフロントスプロケットに向けて変速されて所定の組み合わせになったとき、所定時間経過後又は所定クランク回転後に微小距離だけフロントディレーラを移動させる。この場合には、フロントディレーラが小径側のスプロケットに向けて移動する下り変速より変速時間が長い上り変速時に、ただちに微小距離の移動を行わずに時間をおいてから微小距離の移動が行われるので、上り変速を確実に終了させることができる。

発明１１に係る自転車用変速制御装置は、発明１から１０のいずれかに記載の装置において、微小制御部を有効・無効に切り換える切換操作部と、切換操作部により微小制御部が無効に切り換えられると、微小制御部による制御を無効にする第１制御無効部とをさらに備える。この場合には、仮にリアスプロケットの枚数を少なくしたために微小制御の必要がなくなったときに微小制御部を無効に切り換えできるので、電池などの駆動源の消耗を抑えることができる
発明１２に係る自転車用変速制御装置は、発明１から１１のいずれかに記載の装置において、フロントディレーラを動作させる電源の電源電圧を監視する電源電圧監視部と、電源電圧が所定電圧以下の時に、微小制御部を無効にする第２制御無効部をさらに備える。この場合には、電源電圧が低下したときに微小制御が無効になるので、微小制御による電源の消耗を抑えることができ、重要な変速制御が電源消耗時にできなくなるのを抑えることができる。

発明１３に係る自転車用変速制御装置は、軸方向に並べて配置された複数のフロントスプロケットのいずれかにチェーンを移動させるフロントディレーラを制御する装置であって、変速制御部と、チェーン接触検出部と、微小制御部とを備えている。変速制御部は、フロントディレーラを複数のフロントスプロケットに対応するフロント変速位置のいずれかに移動させるものである。チェーン接触検出部は、チェーンがフロントディレーラに接触したことを検出するものである。微小制御部は、チェーン接触検出部の検出結果により、チェーンがフロントディレーラに接触したとき、変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させるものである。

この変速制御装置では、たとえば、変速スイッチ等による手動の変速操作や速度信号等に応じて変速信号が出力されると、変速制御部によりフロント変速位置のいずれかにフロントディレーラが移動して変速動作が行われる。また、フロントディレーラにチェーンが接触したことを検出すると、たとえばフロント変速位置に応じて微小制御部が変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけフロントディレーラを移動させる。たとえば、チェーンが軸方向外側のフロントスプロケットに掛かっている場合は、微小距離内側にチェーンを移動させ、チェーンが軸方向内側のフロントスプロケットに掛かっている場合は、微小距離外側にチェーンを移動させることにより、チェーンがフロントディレーラから離反する。ここでは、チェーンがフロントディレーラに接触するとフロントディレーラを微小距離移動させることができるので、チェーンがフロントディレーラから確実に離反して接触しにくくなる。

発明１４に係るフロントディレーラの制御方法は、軸方向に並べて配置された複数のフロントスプロケットのいずれかにチェーンを移動させるフロントディレーラを制御する方法であって、フロントディレーラを複数のフロントスプロケットに対応するフロント変速位置のいずれかに移動させる変速制御工程と、リアディレーラの変速位置に応じてフロントディレーラを変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ自動的に移動させる微小制御工程含んでいる。

このフロントディレーラの制御方法では、たとえば、変速スイッチ等による手動の変速操作や速度信号等に応じて変速信号が出力されると、変速制御工程においてフロント変速位置のいずれかにフロントディレーラが移動して変速動作が行われる。また、微小制御工程において、リアディレーラのリア変速位置に応じて、たとえばチェーンがクロスするスプロケットの組み合わせになると、微小制御部が変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけフロントディレーラを移動させる。たとえば、チェーンが軸方向外側のフロントスプロケットに掛かっている場合は微小距離内側にチェーンを移動させ、チェーンが軸方向内側のフロントスプロケットに掛かっている場合は微小距離外側にチェーンを移動させることにより、チェーンとフロントディレーラとの接触を防止できる。

本発明によれば、リアディレーラのリア変速位置に応じてフロントディレーラを微小距離移動させることができるので、チェーンとフロントディレーラとの接触を効果的に防止できる。

本発明の別の発明によれば、チェーンがフロントディレーラに接触するとフロントディレーラを微小距離移動させることができるので、チェーンがフロントディレーラから確実に離反して接触しにくくなる。

〔第１実施形態〕
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車１０１は、ロードレーサであり、フロントフォーク９８を有するダイヤモンド形のフレーム１０２と、フロントフォーク９８に固定されたハンドル部１０４と、チェーン９５やペダルＰＤが装着されたクランク９６や前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒや前後のスプロケット群９９ｆ，９９ｒ等からなる駆動部１０５と、フロントフォーク９８及びフレーム１０２後部に装着された前輪及び後輪１０６ｆ，１０６ｒと、前後のブレーキ装置１０７ｆ，１０７ｒと、前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒを制御する変速制御装置１１０とを備えている。

ハンドル部１０４は、ハンドルステム１１１と、ハンドルステム１１１の上端で嵌合固定されたハンドルバー１１２とで構成されている。ハンドルステム１１１は、フロントフォーク９８の上部に嵌合固定されている。ハンドルバー１１２は、ドロップハンドル型のものであり、左右１対のブレーキレバー１１３ｆ，１１３ｒを備えている。ブレーキレバー１１３ｆ，１１３ｒは、図２から図４に示すように、ハンドルバー１１２の端部にそれぞれ装着される前後のブレーキブラケット１１５ｆ，１１５ｒと、ブレーキブラケット１１５ｆ，１１５ｒに揺動自在に装着される前後のレバー部材１１６ｆ，１１６ｒとを有している。

ブレーキブラケット１１５ｆ，１１５ｒの内側面及びレバー部材１１６ｆ，１１６ｒの後面には、前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒの変速操作用の前後の変速操作部１２０ｆ，１２０ｒ及び前後の変速操作部１２１ｆ，１２１ｒが各別に設けられている。前変速操作部１２０ｆ及び後変速操作部１２０ｒは、後ブレーキブラケット１１５ｒ及び前ブレーキブラケット１１５ｆに手をおいた状態で変速できるようにするために各別に設けられている。前変速操作部１２１ｆ及び後変速操作部１２１ｒは、後レバー部材１１６ｒ及び前レバー部材１１６ｆに手をおいた状態で変速できるようにするために各別に設けられている。

各変速操作部１２０ｆ，１２０ｒ、１２１ｆ，１２１ｒは、中立位置Ｐ０と、中立位置Ｐ０から下方又は内方に揺動した第１位置Ｐ１と、中立位置Ｐ０から上方又は外方に揺動した第２位置Ｐ２とに揺動自在な変速操作部材１２５をそれぞれ有している。変速操作部材１２５は、中立位置Ｐ０に向けて付勢されている。また、変速操作部１２０ｆ，１２１ｆには、図６に示すように、前シフトアップスイッチ１３１ｆ及び前シフトダウンスイッチ１３２ｆがそれぞれ内部に設けられている。変速操作部１２０ｒ，１２１ｒにも同様に後シフトアップスイッチ１３１ｒ及び後シフトダウンスイッチ１３２ｒがそれぞれ内部に設けられている。なお、この実施形態では、第１位置Ｐ１に変速操作部材１２５が操作されると前後のシフトアップスイッチ１３１ｆ，１３１ｒがオンし、第２位置Ｐ２に変速操作部材１２５が操作されると前後のシフトダウンスイッチ１３２ｆ，１３２ｒがオンするように構成されている。この組み合わせは適宜に設定される。

駆動部１０５は、前述したようにチェーン９５と、チェーン９５の架け換えを行う前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒと、前後のスプロケット群９９ｆ，９９ｒとを含んでいる。フロントディレーラ９７ｆは、フレーム１０２のシートチューブ１０２ａに設けられ２つの変速位置にチェーン９５を案内する電気制御可能な電動ディレーラである。リアディレーラ９７ｒは、フレーム１０２の後部に設けられ１０の変速位置を有する電気制御可能な電動ディレーラである。これらのディレーラ９７ｆ，９７ｒは、図示しない電源からの電力が供給されて動作する。各ディレーラ９７ｆ，９７ｒには、図６に示すように、変速位置を検出する変速位置センサ１３３ｆ，１３３ｒが設けられている。

前スプロケット群９９ｆは、図５に示すように、クランク軸の軸方向に並べて配置された歯数が異なる２枚のスプロケットＦ１，Ｆ２を有している。後スプロケット群９９ｒは、後輪のハブ軸に沿った軸方向に並べて配置された歯数が異なる１０枚のスプロケットＲ１〜Ｒ１０を有している。ここでは、内側にあるスプロケットＦ１が外側にあるスプロケットＦ２より歯数の少ない。また、最も内側にあるスプロケットＲ１から順に歯数が少なくなり、最も外側にあるスプロケットＲ１０が最も歯数が少ない。前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒは、チェーン９５を複数のスプロケットＦ１，Ｆ２，Ｒ１〜Ｒ１０のいずれかに移動させて変速動作を行う。この変速操作は、変速操作部１２０ｆ，１２０ｒ、１２１ｆ，１２１ｒにより行われる。

変速制御装置１１０は、図２及び図６に示すように、たとえば、ハンドルバー１１２の中央に装着されたケース部材１２６と、ケース部材１２６に収納されたマイクロコンピュータからなる制御部１３０と、前述した変速操作部１２０ｆ，１２０ｒ、１２１ｆ，１２１ｒとを有している。また、変速制御装置１１０は、ケース部材１２６に収納された液晶表示部１３５を有している。制御部１３０には、変速操作部１２０ｆ，１２０ｒ、１２１ｆ，１２１ｒを構成する前後のシフトアップスイッチ１３１ｆ，１３１ｒ及び前後のシフトダウンスイッチ１３２ｆ，１３２ｒと、フロントフォーク９８に装着された速度センサ１２２と、前後の変速位置センサ１３３ｆ，１３３ｒと、前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒと、液晶表示部１３５と、他の入出力部とが接続されている。速度センサ１２２は、前輪１０６ｆのスポーク１０６ｓに装着された磁石１２３を検知することにより前輪１０６ｆの回転を検出する。なお、速度センサ１２２は無線又は有線で回転信号を制御部１３０に出力する。液晶表示部１３５は、自転車の速度、各ディレーラ９７ｆ，９７ｒの変速段、制御モード及び走行距離等を表示可能な、たとえばセグメント方式の液晶ディスプレイを用いている。記憶部１３８には、各種のデータが記憶されている。たとえば、前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒの各変速段Ｆ（Ｆ＝１，２），Ｒ（Ｒ＝１−１０）毎のフロント変速位置ＦＰ、リア変速位置ＲＰが変速位置センサ１３３ｆ，１３３ｒの検出値に対応して記憶されている。

制御部１３０は、機能的な構成として、変速モードの時、シフトアップスイッチ１３１ｆ，１３１ｒ及び前後のシフトダウンスイッチ１３２ｆ，１３２ｒからの信号及び前後の変速位置センサ１３３ｆ，１３３ｒからの信号に応じて前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒを変速制御する変速制御部１３０ａを有している。変速制御部１３０ａは、速度センサ１２２及び変速位置センサ１３３ｆ，１３３ｒからの信号により液晶表示部１３５に速度及び変速位置を表示するとともに走行距離も表示する。また、制御部１３０は、前後のディレーラ９７ｆ，９７ｒの変速位置の所定の組み合わせに応じてフロントディレーラ９７ｆを変速位置間の移動距離より小さい微小距離Ｌ１だけシフトアップ方向又はシフトダウン方向に移動させる微小制御部１３０ｂと、所定の組み合わせの状態からはずれた状態に移行した後、フロントディレーラ９７ｆを元のフロント変速位置に戻す復帰制御部１３０ｃを有している。

次に制御部１３０による制御方法について、図７に示す制御フローチャートにしたがって説明する。

制御部１３０に電源が投入されると、ステップＳ１で初期設定がなされる。ここでは、各種のフラグや変数がリセットされる。ステップＳ２では、変速操作部１２０ｆ又は１２１ｆにより前シフトアップスイッチ１３１ｆがオンしたか否かを判断する。ステップＳ３では、変速操作部１２０ｆ又は１２１ｆにより前シフトダウンスイッチ１３２ｆがオンしたか否かを判断する。ステップＳ４では、変速操作部１２０ｒ又は１２１ｒにより後シフトアップスイッチ１３１ｒがオンしたか否かを判断する。ステップＳ５では、変速操作部１２０ｒ又は１２１ｒにより後シフトダウンスイッチ１３２ｒがオンしたか否かを判断する。

前シフトアップスイッチ１３１ｆがオンしたと判断すると、ステップＳ２からステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、前変速位置センサ１３３ｆからの出力により、フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがスプロケットＦ２、つまり外側の高速用のスプロケットの位置にあるか否かを判断する。変速位置ＦＰがＦ２の場合、もうそれ以上シフトアップできないので何も処理をせずにステップＳ３に移行する。変速位置ＦＰがＦ２ではないとき、つまり変速位置ＦＰがＦ１のときには、ステップＳ１０からステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰをＦ２に移動させるシフトアップ制御を行う。これにより、チェーン９５がスプロケットＦ１からスプロケットＦ２に架け渡される。シフトアップ制御が終わると、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、後変速位置センサ１３３ｒ（リア変速位置検出部の一例）からの出力により、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ１−Ｒ３のいずれかにあるか、つまり、スプロケットＦ２とクロスする位置にチェーン９５が架かっているか否かを判断する。フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ２でリアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ１−Ｒ３であると、図５から明らかなようにチェーンが大きく斜めに図５右下がりに配置されることになり、フロントディレーラ９７ｆのチェーンガイドに接触しやすくなる。このため、ステップＳ１３に移行してフロントディレーラ９７ｆを微小距離Ｌ１（たとえば、スプロケットＦ１とＦ２の間隔より短い０．５ｍｍから２ｍｍ（好ましくは約１ｍｍ））シフトダウン方向（スプロケットＦ１に向かう内側方向）に移動させるダウン微調整処理を行う。リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ１−Ｒ３のいずれにもない場合は、ステップＳ３に移行する。

前シフトダウンスイッチ１３２ｆがオンしたと判断すると、ステップＳ３からステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、前変速位置センサ１３３ｆからの出力により、フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがスプロケットＦ１、つまり内側の低速用のスプロケットの位置にあるか否かを判断する。変速位置ＦＰがＦ１の場合、もうそれ以上シフトダウンできないので何も処理をせずにステップＳ４に移行する。変速位置ＦＰがＦ１ではないとき、つまり変速位置ＦＰがＦ２のときには、ステップＳ１６からステップＳ１７に移行する。ステップＳ１７では、フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰをＦ１に移動させるシフトダウン制御を行う。これにより、チェーン９５がスプロケットＦ２からスプロケットＦ１に架け渡される。シフトダウン制御が終わると、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、後変速位置センサ１３３ｒからの出力により、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ８−Ｒ１０のいずれかにあるか、つまり、スプロケットＦ１とクロスする位置にチェーン９５が架かっているか否かを判断する。フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ１でリアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ８−Ｒ１０であると、図５から明らかなようにチェーンが大きく斜めに図５右上がりに配置されることになり、フロントディレーラ９７ｆのチェーンガイドに接触しやすくなる。このため、ステップＳ１９に移行してフロントディレーラ９７ｆを微小距離Ｌ１シフトアップ方向（スプロケットＦ２に向かう外側方向）に移動させるアップ微調整処理を行う。リアディレーラ９７ｒの変速位置がＲ８−Ｒ１０のいずれにもない場合は、ステップＳ４に移行する。

後シフトアップスイッチ１３１ｒがオンしたと判断すると、ステップＳ４からステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２では、後変速位置センサ１３３ｒからの出力により、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがスプロケットＲ１０、つまり最も外側の高速用のスプロケットの位置にあるか否かを判断する。変速位置ＲＰがＲ１０の場合、もうそれ以上シフトアップできないので何も処理をせずにステップＳ５に移行する。変速位置がＲ１０ではないとき、つまり変速位置がＲ１〜Ｒ９のときには、ステップＳ２２からステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰをＲ２〜Ｒ１０のいずれかに移動させるシフトアップ制御を行う。これにより、これにより、チェーン９５がスプロケットＲ１−Ｒ９のいずれかからスプロケットＲ２−Ｒ１０のいずれかかに架け渡される。シフトアップ制御が終わると、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、後変速位置センサ１３３ｒからの出力により、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがスプロケットＲ８−Ｒ１０のいずれかにあるか否かを判断する。変速位置ＲＰがＲ８−Ｒ１０にある場合、ステップＳ２４からステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５では、前変速位置センサ１３３ｆからの出力により、フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがスプロケットＦ１にあるか否か、つまり、スプロケットＲ８−Ｒ１０とクロスする位置にチェーン９５が架かっているか否かを判断する。フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ１でリアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ８−Ｒ１０であると、前述したようにチェーンが大きく斜めに図５右上がりに配置されることになり、フロントディレーラ９７ｆのチェーンガイドに接触しやすくなる。このため、ステップＳ２６に移行してフロントディレーラ９７ｆを微小距離Ｌ１シフトアップ方向に移動させるアップ微調整処理を行う。

リアディレーラ９７ｒの変速位置がＲ８−Ｒ１０のいずれにもない場合は、ステップＳ２４からステップＳ２７に移行する。ステップＳ２７では、後変速位置センサ１３３ｒからの出力により、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ４にあるかを判断する。この判断は、チェーン９５がスプロケットＦ２とスプロケットＲ１−Ｒ３のいずれかとに架かっている場合は、前述した前シフトアップ処理や後述する後シフトダウン処理等でシフトダウン微調整処理がなされているので、シフトアップ処理でスプロケットＦ４にシフトアップされた場合にそれを解除するために行われる。リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ４にある場合には、ステップＳ２８に移行する。ステップＳ２８では、前変速位置センサ１３３ｆからの出力により、フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ１にあるかを判断する。フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ１になく、シフトアップでリアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ４になった場合は、その前にダウン微調整処理がなされているので、ステップＳ２９に移行し、フロントディレーラ９７ｆを微小距離Ｌ１シフトアップ方向に移動させる、つまり、微調整されていた位置からフロント変速位置F２に戻すダウン微調整解除処理を行う。リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ４にない場合やフロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ２にない場合は、ステップＳ５に移行する。

後シフトダウンスイッチ１３２ｒがオンしたと判断すると、ステップＳ５からステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、後変速位置センサ１３３ｒからの出力により、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがスプロケットＲ１、つまり最も内側の低速用のスプロケットの位置にあるか否かを判断する。変速位置ＲＰがＲ１の場合、もうそれ以上シフトダウンできないので何も処理をせずにステップＳ２に戻る。変速位置がＲ１ではないとき、つまり変速位置がＲ２〜Ｒ１０のときには、ステップＳ３０からステップＳ３１に移行する。ステップＳ３１では、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰをＲ１〜Ｒ９のいずれかに移動させるシフトダウン制御を行う。これにより、これにより、チェーン９５がスプロケットＲ２−Ｒ１０のいずれかからスプロケットＲ１−Ｒ９のいずれかかに架け渡される。シフトダウン制御が終わると、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２では、後変速位置センサ１３３ｒからの出力により、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがスプロケットＲ１−Ｒ３のいずれかにあるか否かを判断する。変速位置ＲＰがＲ１−Ｒ３にある場合、ステップＳ３２からステップＳ３３に移行する。ステップＳ３３では、前変速位置センサ１３３ｆからの出力により、フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがスプロケットＦ２にあるか否か、つまり、スプロケットＲ１−Ｒ３とクロスする位置にチェーン９５が架かっているか否かを判断する。フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ２でリアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ１−Ｒ３であると、前述したようにチェーンが大きく斜めに図５右下がりに配置されることになり、フロントディレーラ９７ｆのチェーンガイドに接触しやすくなる。このため、ステップＳ３４に移行してフロントディレーラ９７ｆを微小距離Ｌ１シフトダウン方向に移動させるダウン微調整処理を行う。

リアディレーラ９７ｒの変速位置がＲ１−Ｒ３のいずれにもない場合は、ステップＳ３２からステップＳ３５に移行する。ステップＳ３５では、後変速位置センサ１３３ｒからの出力により、リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ７にあるかを判断する。この判断は、チェーン９５がスプロケットＦ１とスプロケットＲ８−Ｒ１０のいずれかとに架かっている場合は、前述した前シフトダウン処理や後シフトアップ処理等でシフトアップ微調整処理がなされているので、シフトダウン処理でスプロケットＦ７にシフトダウンされた場合にそれを解除するために行われる。リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ７にある場合には、ステップＳ３６に移行する。ステップＳ３６では、前変速位置センサ１３３ｆからの出力により、フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ２にあるかを判断する。フロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ２になく、シフトダウンでリアディレーラリア９７ｒの変速位置ＲＰがＲ７になった場合は、その前にアップ微調整処理がなされているので、ステップＳ３７に移行し、フロントディレーラ９７ｆを微小距離Ｌ１シフトダウン方向に移動させる、つまり、微調整されていた位置からフロント変速位置Ｆ１に戻すアップ微調整解除処理を行う。リアディレーラ９７ｒの変速位置ＲＰがＲ７にない場合やフロントディレーラ９７ｆの変速位置ＦＰがＦ１にない場合は、ステップＳ２に戻る。

ここでは、リアディレーラ９７ｒのリア変速位置ＲＰとフロントディレーラ９７ｆのフロント変速位置ＦＰの所定の組み合わせ（たとえば、フロント変速位置ＦＰ＝Ｆ１と、リア変速位置ＲＰ＝Ｒ８−Ｒ１０との組み合わせ及びフロント変速位置ＦＰ＝Ｆ２と、リア変速位置ＲＰ＝Ｒ１−Ｒ３との組み合わせ）に応じてフロントディレーラ９７ｆを微小距離Ｌ１移動させることができるので、チェーン９５が掛かっているフロントディレーラ９７ｆを微小距離Ｌ１移動させることにより、チェーン９５とフロントディレーラ９７ｆとの接触を効果的に防止できる。

〔第２実施形態〕
図８〜図１０に示す第２実施形態では、微調整を有効・無効に切り換える切換操作スイッチ１４０（切換操作部の一例）により微調整処理のオンオフを可能にする。

図９に示すように、制御部１３０には、前後のシフトアップスイッチ１３１ｆ，１３１ｒ、前後のシフトダウンスイッチ１３２ｆ，１３２ｒ及び前後の変速位置センサ１３３ｆ，１３３ｒに加えて、切換操作スイッチ１４０が接続されている。また、制御部１３０の機能構成として第１制御無効部１３０ｄが追加されている。図８に示すように、切換操作スイッチ１４０は、たとえばブレーキブラケット１１５ｒに設けられたオンオフ２位置を有する押しボタンスイッチで構成されている。切換操作スイッチ１４０は第１制御無効部１３０ｄに接続されており、切換操作スイッチ１４０がオン位置に押し込まれると、微調整処理が無効になり、再度押し込まれてオフ位置に戻ると微調整処理が有効になる。

第２実施形態では、図１０に示すように、ステップＳ１の初期設定処理とステップＳ２の前シフトアップスイッチ１３１ｆの判断処理の間のステップＳ４１で切換操作スイッチ１４０により微調整処理が無効にされたか否かを判断する。微調整処理が無効にされた場合には、ステップＳ４２に移行して、微調整処理が無効であることを示す無効フラグＰＦをオンし（１にセットし）、ステップＳ２に移行する。また、ステップ１１とステップＳ１２の間、ステップＳ１７とステップＳ１８の間、ステップＳ２３とステップＳ２４の間及びステップＳ３１とステップＳ３２の間に無効フラグＰＦがセットされているか否かを判断するステップＳ４３，ステップＳ４４，ステップＳ４５，ステップＳ４６が挿入されている。そして、無効フラグＰＦがセットされている場合、ステップＳ１２，ステップＳ１８，ステップＳ２４，ステップＳ３２以降の微調整処理をスキップする。なお、無効フラグＰＦは、初期設定時及び切換操作ボタン１４０がオフされるとリセットされる。

このような第２実施形態では、微調整処理を有効・無効に切り換えできるので、仮にリアスプロケットの枚数を少なくしたために微小制御の必要がなくなった場合、微小制御部を無効に切り換えできるので、電池などの駆動源の消耗を抑えることができる。

〔第３実施形態〕
前記第２実施形態では、微調整を有効・無効にするの専用の切換操作スイッチ１４０を設けたが、電源電圧が低下すると微調整処理を無効にするようにしてもよい。第３実施形態では、図１１において、制御部１３０には、電源電圧監視部１４２がさらに接続されている。また、制御部１３０の機能構成として電源電圧監視部１４２が接続される第２制御無効部１３０ｅが追加されている。

この第３実施形態では、図１２に示すように、ステップＳ１の初期設定処理とステップＳ２の前シフトアップスイッチ１３１ｆの判断処理の間のステップＳ５０で電源検出部１４２からの信号によりで電源電圧の低下を判断する。たとえば、電源電圧の５０％以下の電源電圧になると電源電圧の低下を判断する。電源電圧が低下している場合は、ステップＳ４２に移行して無効フラグＰＦをセットする。後の処理は前述した第２実施形態と同様なため説明を省略する。

このような第３実施形態では、電源電圧が低下したときに微調整処理が無効になるので、微調整処理による電源の消耗を抑えることができ、重要なシフトアップシフトダウン制御が電源消耗時にできなくなるのを抑えることができる。

〔第４実施形態〕
前記３つの実施形態では、前後の変速位置の組み合わせに応じて微調整処理を行っている。第４実施形態では、チェーン９５がフロントディレーラ９７ｆに接触したか否かを検出し、接触を検出すると微調整処理を行うようにしている。

図１３において、第４実施形態では、図６に示す第１実施形態のブロック図に対して、制御部１３０には接触検知センサ１４３（チェーン接触検出部の一例）がさらに接続されている。接触検知センサ１４３は、たとえばフロントディレーラ９７ｆの振動を検知する振動センサや接触時のノイズの周波数を検出する音波センサ等で構成される。

第３実施形態では、図７に示す制御フローチャートに対して、図１４のステップＳ１１とステップＳ１３との間、ステップＳ１７とステップＳ１９の間、ステップＳ２３とステップＳ２６の間、ステップＳ３１とステップＳ３４の間に振動によりチェーン９５との接触を検出したか否かを判断している。そして、接触したと判断するとステップＳ１３，ステップＳ１９，ステップＳ２６，ステップＳ３４に移行して微調整処理を行う。また、振動していないと判断するとステップＳ１４，ステップＳ２０，ステップＳ２７，ステップＳ３５に移行して微調整処理を解除する必要があるか否かを判断している。

このような第４実施形態では、チェーン９５がフロントディレーラ９７ｆに接触するとフロントディレーラ９７ｆを微小距離移動させることができるので、チェーン９５がフロントディレーラ９７ｆから確実に離反して接触しにくくなる。

〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、リアディレーラ９７ｒのシフトアップ処理（又はシフトダウン処理）において、微調整する３つのリアスプロケットＲ１−Ｒ３（又はリアスプロケットＲ８−Ｒ１０）よりひとつシフトアップ側（又はシフトダウン側）に変速したタイミングで微調整解除処理を行っているが、それよりさらにひとつシフトアップ側（又はシフトダウン側）に変速したタイミングで行ってもよい。この場合、図７のステップＳ２７での判断をＲ＝５（又はステップＳ３５での判断をＲ＝６）にすればよい。このように、所定の組み合わせから外れてもそれよりさらに１つ所定の組み合わせから離れる方向にリアディレーラ９７ｆが移動しなければ、フロントディレーラ９７ｆが元のフロント変速位置に戻らないようにしたので、頻繁な微小距離の移動が生じにくくなり、頻繁なフロントディレーラの動作による電池などの駆動源の消耗を抑えることができる。

（ｂ）前記実施形態では、所定の変速位置の組み合わせになるとただちに微調整処理を行っているが、所定時間経過後又は所定クランク回転後に微調整処理を行ってもよい。この場合には、所定の組み合わせになってもただちに微小距離の移動を行わずに時間をおいてから微小距離の移動が行われるので、フロントディレーラを確実に変速先のスプロケットに向けて移動させ変速を完了させることができる。

（ｃ）前記実施形態では、フロント変速において、シフトアップとシフトダウンとを同じアルゴリズムで制御したが、下り変速となるシフトダウンに比べて時間を要する上り変速となるシフトアップ動作のときには、所定時間経過後又は所定クランク回転後に微小距離だけフロントディレーラを移動させてもよい。この場合には、所定時間経過後又は所定クランク回転後に微小距離だけフロントディレーラを移動させているので、上り変速を確実に終了させてから微小距離だけフロントディレーラ９７ｆを精度良く移動させることができる。

（ｄ）前記実施形態では、２段の前スプロケット群の場合を例に説明したが、３段の前スプロケット群の場合も同様に処理を行えばよい。前スプロケット群が３枚のスプロケットＦ１〜Ｆ３で構成される場合、変速位置が中間のスプロケットＦ２にある場合、微調整処理を行わないようにしてもよい。

（ｅ）前記実施形態では、ロードタイプの自転車の変速制御装置を例に説明したが、自転車の形態は外装変速装置を有するものであればどのような形態でもよい。

（ｆ）前記実施形態では、リアディレーラも電動であったが、リアディレーラは変速位置を検出可能であれば、電動ではなく手動変速型のものでもよい。

（ｇ） 変速位置ＦＰ，ＲＰの所定の組み合わせは、前記実施形態に限定されず、たとえば、フロント変速位置ＦＰがＦ１でリア変速位置ＲＰがＲ１０の組み合わせ及びフロント変速位置ＦＰがＦ２でリア変速位置ＲＰがＲ１の組み合わせの２つの組み合わせの時にだけ微調整処理を行うようにしてもよい。また、フロント変速位置ＦＰがＦ１でリア変速位置ＲＰがＲ９，Ｒ１０の組み合わせ及びフロント変速位置ＦＰがＦ２でリア変速位置ＲＰがＲ１，Ｒ２の組み合わせの時にだけ微調整処理を行うようにしてもよい。

本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図 そのハンドル部分の正面図。 その後ブレーキレバーの側面図。 その後ブレーキレバーの正面図。 前後のスプロケット群の模式的配置図。 変速制御装置の構成を示すブロック図。 第１実施形態の制御フローチャート。 第２実施形態の図３に相当する図。 第２実施形態の図６に相当する図。 第２実施形態の図７に相当する図。 第３実施形態の図６に相当する図。 第３実施形態の図７に相当する図。 第４実施形態の図６に相当する図。 第４実施形態の図７に相当する図。

符号の説明

９５ チェーン
９７ｆ フロントディレーラ
９７ｒ リアディレーラ
９９ｆ，９９ｒ 前後のスプロケット群
１１０ 変速制御装置
１３０ 制御部
１３３ｆ，１３３ｒ 前後の変速位置センサ
１４０ 切換操作スイッチ
１４２ 電源電圧監視部
１４３ 接触検出センサ
Ｆ１，Ｆ２ 前スプロケット（フロントディレーラの変速位置）
Ｒ１〜Ｒ１０ 後スプロケット（リアディレーラの変速位置）

Claims (14)

1. 軸方向に並べて配置された複数のフロントスプロケットのいずれかにチェーンを移動させるフロントディレーラを制御する自転車用変速制御装置であって、
   前記フロントディレーラを前記複数のフロントスプロケットに対応するフロント変速位置のいずれかに移動させる変速制御部と、
   リアハブ軸方向に並べて配置される複数のリアスプロケットに対応するリアディレーラのリア変速位置に応じて前記フロントディレーラを前記変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させる微小制御部と、
   を備えた自転車用変速制御装置。
2. 前記リアディレーラのリア変速位置を検出するリア変速位置検出部をさらに備え、
   前記微小制御部は、前記リア変速位置検出部の検出結果に応じて前記フロントディレーラを前記変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させる、請求項１記載の自転車用変速制御装置。
3. 前記微小制御部は、前記フロント変速位置及びリア変速位置が所定の組み合わせになると前記フロントディレーラを前記変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させる、請求項１記載の自転車用変速制御装置。
4. 前記所定の組み合わせの状態からはずれた状態に移行した後、前記フロントディレーラを元のフロント変速位置に戻す復帰制御部をさらに備える、請求項３に記載の自転車用変速制御装置。
5. 前記微小制御部は、最小のフロントスプロケットと最大のリアスプリケットの組み合わせ及び／又は最大のフロントスプロケットと最小のリアスプリケットの組み合わせを前記所定の組み合わせと判断して前記微小距離だけ前記フロントディレーラを移動させる、請求項３又は４に記載の自転車用変速制御装置。
6. 前記微小制御部は、N個（N：６以上の整数）のリアスプロケットのうち軸方向の両端からM（M：３以下の自然数）個のリアスプロケットに前記リアディレーラがあるとき、前記所定の組み合わせと判断して前記微小距離だけ前記フロントディレーラを移動させる、請求項３又は４に記載の自転車用変速制御装置。
7. 前記復帰制御部は、前記所定の組み合わせの状態から外れたとき、両端から前記Ｍ＋１個目のリアスプロケットに対応するリア変速位置に前記リアディレーラが移動すると、前記フロントディレーラを元のフロント変速位置に戻す、請求項６に記載の自転車用変速制御装置。
8. 前記復帰制御部は、前記所定の組み合わせの状態から外れたとき、両端から前記Ｍ＋２個目のリアスプロケットに対応するリア変速位置に前記リアディレーラが移動すると、前記フロントディレーラを元のフロント変速位置に戻す、請求項６に記載の自転車用変速制御装置。
9. 前記微小制御部は、前記所定の組み合わせになったとき、所定時間経過後又は所定クランク回転後に前記微小距離だけ前記フロントディレーラを移動させる、請求項３から８のいずれか１項に記載の自転車用変速制御装置。
10. 前記微小制御部は、前記変速制御部により小径のフロントスプロケットから大径のフロントスプロケットに向けて変速されて前記所定の組み合わせになったとき、前記所定時間経過後又は所定クランク回転後に前記微小距離だけ前記フロントディレーラを移動させる、請求項９に記載の自転車用変速制御装置。
11. 前記微小制御部を有効・無効に切り換える切換操作部と、
    前記切換操作部により微小制御部が無効に切り換えられると、前記微小制御部による制御を無効にする第１制御無効部とをさらに備える、請求項１から１０のいずれか１項に記載の自転車用変速制御装置。
12. 前記フロントディレーラを動作させる電源の電源電圧を監視する電源電圧監視部と、
    前記電源電圧が所定電圧以下の時に、前記微小制御部による制御を無効にする第２制御無効部とをさらに備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の自転車用変速制御装置。
13. 軸方向に並べて配置された複数のフロントスプロケットのいずれかにチェーンを移動させるフロントディレーラを制御する自転車用変速制御装置であって、
    前記フロントディレーラを前記複数のフロントスプロケットに対応するフロント変速位置のいずれかに移動させる変速制御部と、
    前記チェーンが前記フロントディレーラに接触したことを検出するチェーン接触検出部と、
    前記チェーン接触検出部の検出結果により、前記チェーンが前記フロントディレーラに接触したとき、前記変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ移動させる微小制御部と、
    を備えた自転車用変速制御装置。
14. 軸方向に並べて配置された複数のフロントスプロケットのいずれかにチェーンを移動させるフロントディレーラを制御する方法であって、
    前記フロントディレーラを前記複数のフロントスプロケットに対応するフロント変速位置のいずれかに移動させる変速制御工程と、
    リアディレーラの変速位置に応じて前記フロントディレーラを前記変速位置間の移動距離より小さい微小距離だけ自動的に移動させる微小制御工程と、
    を含むフロントディレーラの制御方法。