JP3735279B2 - 自転車用トランスミッションのシフト制御方法及び自転車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車用トランスミッションの自動シフト制御に関する。より詳しくは、本発明は、自転車用トランスミッションにおけるシフトパターンをコントロールするシフト制御方法、並びに、該制御システムが適用された自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自転車にも自動シフトトランスミッションが組み込まれ始めている。該自動シフトトランスミッションには機械的に制御されるものや、電気的に制御されるものが存在する。機械制御型トランスミッションにおいては、遠心力を利用してギアシフトが行われる。他方、電気制御型トランスミッションにおいては、検出される特定の操作状態信号に基づき、所望のギアシフトが行われる。ある種の電気制御型トランスミッションは、ギアシフトが必要であるか否かを示す為に、自転車の速度を検出するように構成されている。
【０００３】
自動シフトトランスミッションは、変速段数の多い自転車に特に有効に適用され得る。例えば、フロントスプロケットセット及びリアスプロケットセットを備えたチェーン駆動機構を有する自転車においては、前記リアスプロケットセットは１０以上のギア変速段を有し、且つ、前記フロントスプロケットセットは３以上のギア変速段を有している。このように、ギア変速段数を増やすことによって、ライダーは、種々の走行条件に合った適切なギアの組合せを選択することが可能となる。さらに、手動シフトトランスミッションを備えた自転車に乗っている場合又は手動シフトモードで自転車を走行させている場合には、ライダーは所望のシフトパターンを得るべく、中間ギアをスキップする（とばす）ことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、変速段数の多さは、自動シフトトランスミッションに対し問題を生じさせる恐れがある。即ち、変速段数の多いトランスミッションを搭載する自転車においてライダーが自転車の速度を急激に上昇させると、該自動シフトトランスミッションは連続的にギアの変速を行い始める。斯かる急激なシフト動作はライダーにとって不快である。さらに、最低速ギアは、ライダーの通常の使用状態においては使用されない。又、変速段数が多い場合には、トランスミッションは、一のシフト段と次段のシフト段との間に速度差があまり無いような設定でギア変速を行うように構成されている。従って、ライダーが一定速度での走行を意図している場合にさえ、シフト動作が起こってしまう場合がある。
【０００５】
斯かる不都合を解消する為には、ライダーに対し自動シフトトランスミッションにおけるギアレンジの選択を許容するシフト制御システムが望まれている。該システムにおいては、所定ギアレンジ内においてトランスミッションの自動ギア変更が行われる。ライダーに対しては、所望により、前記所定ギアレンジの変更が許容される。斯かるトランスミッションは、ギア変速が頻繁に行われず、且つ、特定の走行条件にも対応することができる。さらに、前記望ましくないシフト動作を減少させる為に、前記システムは、ライダーが比較的安定したペースでの走行状態に入った後において、シフト変更スケジュールを修正し得るものと構成し得る。最後に、前記トランスミッションは急激な減速を検出した場合に、前記所定ギアレンジ内の利用可能なギア数を減少させることによって急激な減速に応じた迅速なダウンシフトを可能とすべきである。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明の一態様として、自動シフト変更可能な自転車用トランスミッションの他のシフト制御方法が提供される。該シフト制御方法には、自転車走行速度の検出と、自転車走行速度に応じた第１ギアレンジ内での自動的なギア変速と、走行速度が第１閾値速度を下回っているか否かの判定と、走行速度が第１閾値速度を下回った際における第２ギアレンジへの切換と、自転車走行速度に応じた第２ギアレンジ内での自動的なギア変速とが含まれる。前記第１ギアレンジは、前記第２ギアレンジよりも多いギア段を有している。
【０００７】
本発明の他の態様として、自動シフト変更可能な自転車用トランスミッションにおけるシフト制御方法が提供される。該シフト制御方法には、自動操作モードの選択と、複数のギアレンジからの第１ギアレンジの選択と、該選択された第１ギアレンジに従ったトランスミッションの操作とが含まれる。
【０００８】
本発明のさらに他の態様においては、自動シフト変更可能なトランスミッションを備えた自転車が提供される。該自転車は、フレームと、該フレームに回転自在に連結されたフロントホイールと、該フレームに回転自在に連結されたリアホイールとを備えている。前記フレームにはクランクが連結されている。該クランクと前記リアホイールとはトランスミッションによって駆動連結されている。前記フロントホイール及びリアホイールの少なくとも一方には、速度センサが連結されている。該速度センサにはコントロールユニットが電気的に接続されている。該コントロールユニットには、第１シフトスイッチ及び第２シフトスイッチが電気的に接続されている。前記コントロールユニット及びトランスミッションに対しシフトアクチュエータが作動的に連結されており、該シフトアクチュエータは、ギアセットを介してトランスミッションのシフト変更を行うように構成されている。前記コントロールユニットは、第１選択ギアセット及び該第１選択ギアセットにおけるシフト速度レンジと、第２選択ギアセット及び該第２選択ギアセットにおけるシフト速度レンジと、第３選択ギアセット及び該第３選択ギアセットにおけるシフト速度レンジとを記憶するメモリー部を備えている。前記第１選択ギアセット及び第２選択ギアセットは一部重複しており、前記第２選択ギアセット及び第３選択ギアセットは一部重複している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態に係る制御装置又は制御システムが適用され得る自転車１０の一例の側面図である。もちろん、図示の自転車１０以外にも、本発明の要旨，構成及び作用効果が適用され得る種々の自転車や人力駆動車輌が存在する。本実施の形態においては、図示の自転車１０の内容に従って説明するが、本発明に係る制御装置又は制御システムは他の条件下においても使用され得ることを理解すべきである。
【００１０】
図示の自転車１０は、自転車業界で周知の溶接組み上げフレームアッセンブリ１２を備えている。該フレームアッセンブリ１２の前方部分には、フロントフォーク／ハンドルバーアッセンブリ１４が揺動自在に連結されている。該フロントフォーク／ハンドルバーアッセンブリ１４には、フロントホイール１６が回転自在に支持されている。該フロントホイール１６は、種々の適切な方法に従いハンドルバーセット１８によって操向される。
【００１１】
図２に示すように、前記ハンドルバーセット１８は、ハンドルバーステム２０を介して、前記フロントフォーク／ハンドルバーアッセンブリ１４の端部に装着されている。図示のハンドルバー１８は略直線状をなしているが、他の湾曲ハンドルバーを使用することも可能である。例えば、ハンドルバー１８は、上方且つ前方、上方且つ後方、下方且つ前方、又は、下方且つ後方へ湾曲され得る。
【００１２】
前記フレームアッセンブリ１２には、さらに、リアホイール２２が回転自在に装着されている。該リアホイール２２は、共働するクランクアーム２８に装着されたペダルセット２６を介して入力され、且つ、適当なトランスミッション２４を介して伝達される駆動力によって駆動される。該トランスミッション２４としては、チェーンドライブ又はシャフトドライブを使用し得る。該トランスミッション２４は、種々の変速ギアを介してシフト変更を行う変速機を備えている。斯かるトランスミッションは周知であり、外付け構成（スプロケット）及び内部組み込み構成（内部ギアハブ）が含まれる。
【００１３】
図示の態様においては、前記リアホイールにリアスプロケットセット３０（請求項２０における「第２ギアセット」の一態様）が装着されている。該リアスプロケットセット３０は、異なる歯数の複数のギアを有している。一態様においては、該リアスプロケット３０は３つのギアを有し得る。他の態様においては、該リアスプロケット３０は８つのギアを有し、且つ、歯数は１１から３３まで変更し得る。種々のギア数を使用することができる。ギアについては下記において詳述する。図示の態様においては、さらに、フロントスプロケットセット３２（請求項２０における「第１ギアセット」の一態様）を有している。一態様においては、単一のフロントスプロケットが使用される。他の態様においては、歯数３４及び歯数４６の２重フロントスプロケットを使用し得る。図示の態様において、前記フロントスプロケットセット３２及びリアスプロケットセット３０はチェーン３４によって連結されている。
【００１４】
図示のトランスミッション２４の操作は、作動制御ディレイラを使用して行われる。リアスプロケットセット３０のギア間のシフト変更を行う為にリアシフト装置３６が使用され、且つ、フロントスプロケットセット３２のギア間のシフト変更を行う為にフロントシフト装置３８が使用される。該シフト装置３６，３８は、モータ駆動型アクチュエータ又は電磁型アクチュエータを備え得る。該両シフト装置３６，３８は、当業者に公知である。該アクチュエータは、所望により、対応するディレイラを一の変速段に対応した位置から他の変速段に対応した位置へ移動させる。ディレイラの位置（状態）を検知する為に、各装置３６，３８には、位置センサが連結され得る。前記アクチュエータの制御については下記において詳述する。
【００１５】
図示の自転車は、標準的なフロントブレーキ及びリアブレーキを備えている。公知のように、ブレーキレバー４０を操作することによって、ボーデンワイヤ型ケーブル４２のインナーワイヤが引っ張られる。該インナーワイヤが引っ張られると、ブレーキが作動する。図示の態様においては、フロントリムへのクランプ動作はフロントブレーキキャリパー４４の部分で生じる。同様の構成がリアホイールに対しても使用されており、ケーブル４８及びリアブレーキキャリパー５０を操作する為にリアブレーキレバー４６が使用される。図２に示されるように、好ましくは、レバー４０，４６は、ハンドルバー１８に形成されたハンドグリップ５２の近傍に装着される。
【００１６】
引き続き図２を参照すると、自転車１０には、コントロールユニットハウジング５４が装着されている。好ましくは、コントロールユニットハウジング５４は、フレームアッセンブリ１２又はフロントフォーク／ハンドルバーアッセンブリ１４の何れかに装着される。図示の構成においては、前記コントロールユニットハウジング５４は、ステム２０及びハンドルバー１８の近傍に装着されている。
【００１７】
前記コントロールユニットハウジング５４内には、複数の構成部品が装着されている。例えば、図示の構成においては、ディスプレイスクリーン５６が備えられている。該ディスプレイスクリーン５６は、自転車１０及び連結されているトランスミッション２４の種々の操作状態パラメータを表示する為に使用される。例えば、一の態様においては、該ディスプレイスクリーン５６は、何れのシフトモードが選択されているか（即ち、オートマチックモードかマニュアルモードか）や、クルージングモードが起動されているか、さらには、他の操作状態を表示し得る。他の態様においては、前記ディスプレイスクリーンは、速度、ペダルトルク等に関する視覚的表示を提供し得る。
【００１８】
図示のコントロールユニットハウジング５４は、さらに、中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は他のタイプのコントローラ５８を収容している。図示の構成におけるコントローラ５８は、種々の入力装置及び出力装置に電気的に接続されている。例えば、該コントローラ５８は、自転車１０の走行速度を検出する為に配設された速度センサ６０に電気的に接続されている。図示の構成においては、該速度センサ６０はフロントホイール１６の近傍においてフロントフォークアッセンブリ１４に装着されている。しかしながら、該速度センサの配設位置は限定されるものではなく、例えば、リアホイール２２の近傍等の他の位置に配設することもできる。図示の構成における速度センサ６０は、発信機又はマグネット６２と検出器６４とを備えている。もちろん、他の適当な構成を使用することも可能である。
【００１９】
図２を参照すると、図示のコントローラ５８は、第１シフトスイッチ６６及び第２シフトスイッチ６８に電気的に接続されている。図示の構成においては、第１シフトスイッチ６６がハンドルバー１８の左側に配設され、且つ、第２シフトスイッチ６８がハンドルバー１８の右側に配設されているが、該スイッチ６６，６８の配設位置は所望により変更され得る。例えば、該スイッチ６６，６８を、図示の位置とは逆の位置に配設したり、ハンドルバー１８の他の部分へ配設したり、若しくは、フレームアッセンブリ１２の他の部分に配設することができる。図示の構成においては、スイッチ６６，６８は、ワイヤ（ハード・ワイヤード）７０を介してコントローラに電気的に直接接続されているが、他の電気接続（赤外線や電磁波等）を使用することも可能である。
【００２０】
引き続き図２を参照すると、スイッチ６６，６８は、それぞれ、一対のコンタクトパッド７２，７４（請求項１１における「第１スイッチ」及び請求項１２における「第２スイッチ」の一態様）を備えている。該一対のコンタクトパッド７２，７４は、第１信号及び第２信号を発生する為に使用され得る。図示の構成においては、第１コンタクトパッド７２はシフトアップ信号を生成する為に使用され、他方、第２コンタクトパッド７４はシフトダウン信号を生成する為に使用される。もちろん、これらの信号を交換することも可能である。図示の構成においては、一対のコンタクトパッド７２，７４を使用したが、他の態様においては３位置スイッチ，トグルスイッチ又は他の適切なスイッチが使用され得る。
【００２１】
図示の構成において、第１シフトスイッチ６６は、フロントシフト装置３８用の信号を生成する為に使用される。好ましくは、該フロントシフト装置は、自動ではなく、手動で操作される。該フロントシフト装置を作動させることによって、高速側ギア又は低速側ギアが選択される。さらに、図示の構成においては、第２シフトスイッチ６８は、リアシフト装置３６用の信号を生成する為に使用されている。第２シフト装置６８は、後述するように、オートマチックモード又はマニュアルモードの何れのモード下においても使用され得る。該第２シフトシフトスイッチは、リアスプロケット３０におけるギア間の変速を行う為に使用される。付随的には、後述するように、該第２シフトスイッチ６８は、オートマチックモードにおけるギアレンジの選択を行う為にも使用される。
【００２２】
図示のコントローラ５８は、ハウジング５４に配設された一対のスイッチ７６，７８に接続されている。図示の態様においては、該一対のスイッチ７６，７８の一方は、パワースイッチ７６である。該パワースイッチ７６は、ハウジング５４内に装着され得る電源（バッテリー）７７を、コントローラ５８及び／又はシフト装置３６，３８のアクチュエータに接続及び遮断する。前記一対のスイッチ７６，７８の他方は、コントロールシステムの操作モードを選択する為に使用されるモードスイッチ７８である。一態様において、該モードスイッチ７８は、自動シフトモード又は手動シフトモードのモード選択を行う為に使用される。本発明における種々のモードについては下記において詳述する。前記スイッチ７６，７８は、好ましくは、コントローラ５８に電気的に接続されている。前述したように、電気的な接続には、ハードワイヤ構成及び非ハードワイヤ構成を含み、種々の適切な構成を採用し得る。
【００２３】
図示の態様において、フロント及びリアシフト装置３６，３８は、それぞれのスプロケットセット３０，３２上のディレイラ又はチェーン３４の位置を示す信号を出力する位置検出器（図示せず）を備えている。該信号はコントローラ５８へ入力される。さらに、図示の態様においては、該コントローラ５８は、ディスプレイ５６に連結されている。
【００２４】
以上のように、図示の構成においては、前記コントローラ５８は、速度センサ６０，位置検出器（図示せず）、シフトスイッチ６６，６８、パワースイッチ７６及びモードスイッチ７８からの入力信号を受信するようになっている。該コントローラ５８は、該信号データを処理して、ディスプレイ５６，リアシフト装置３６及びフロントシフト装置３８に出力する出力信号を生成する。図１に示すように、コントローラ５８と２つのシフト装置３６，３８との間には、コネクターボックス８０が配設されている。図示の態様においては、該コネクターボックス８０とコントローラ５８との間はシングルワイヤ８２によって接続されている。該シングルワイヤ８２は、位置検出器からの入力信号とコントローラ５８からの出力信号とを伝達し得るようになっている。
【００２５】
前記コントローラ５８は、さらに、所望及び／又は必要に応じ何れか適切なタイプの記憶装置８４を備えている。図示の態様においては、記憶装置８４は、ギア段及び走行速度に関する種々のデータを収納している。該記憶装置８４は、仕様に応じ、読取専用又は読取／書込可能とし得る。読取／書込タイプの記憶装置８４は、使用者の要求に応じ、種々のデータを補充収納することができる。ギア段及び走行速度に関する該収納データは表形式とすることができ、後述するような表を含むことができる。
【００２６】
図示のトランスミッションは、オートマチックモード及びマニュアルモードの双方が適用可能である。マニュアルモードにおいては、操作者（ライダー）は当業者に周知の方法でギアを選択する。オートマチックモードにおいては、本発明に係る構成，特徴及び効果に従って、ギア段レンジを選択し得るようになっている。一態様においては、ギアレンジは、それぞれ、少なくとも一つのギアを備えてはいるが、使用可能なギアの総数を含むものではない。好ましくは、該使用可能なギアの総数は、例えば、同期式トランスミッションにおけるスプロケットの組合せ数ではなく、一つのスプロケット又はギアセット（即ち、噛合させ得るギアの組合せ数ではなく、選択し得るギアの数（請求項１３〜２１では、「第１選択ギアセット」、「第２選択ギアセット」、あるいは「第３選択ギアセット」のギアの数））により決定される。即ち、好ましくは、一つのスプロケットセットにおいて利用可能なギア数によって、使用可能なギアの総数が設定される。このように、単一のスプロケット又はギアセットに基づきギア段数を選択することによって、構成及び操作性を有効に簡素化することができる。このように、各ギアレンジ（請求項１〜１２では、「第１ギアレンジ」あるいは「第２ギアレンジ」）は、利用可能なギアの総数より少数とされる。より好ましくは、各ギアレンジにおけるギアは連続的な変速段を形成するものとされる。
【００２７】
ここで、表１を参照しつつ、コントロールシステムの一例について説明する。
【００２８】
【表１】

【００２９】
メモリー内に格納され得る表１に示すように、トランスミッションは複数のギア変速段を備えることができる。図示の態様においては、トランスミッションはｎ段のギア変速段を有している。自転車の走行速度が上昇及び低下するに従って、ギア変速段が変更される。ライダーは、トランスミッションがシフト操作されるギアレンジを選択することができる。例えば、図示の態様においては、初期設定は、第２ギア段から第ｎ−１ギア段までを含んでいる。斯かるギアレンジ（初期設定レンジ）が選択されている場合には、自転車速度がＶ１を越えて上昇すると、トランスミッションは第２ギア段から第３ギア段へシフトアップする。そして、自転車速度がＶ２を越えると、トランスミッションは第３ギア段から第４ギア段へシフトアップする。同様に、自転車速度がＶ２を下回ると、トランスミッションは第４ギア段から第３ギア段へシフトダウンする。
【００３０】
本発明の一つの特徴には、ギアレンジを選択する能力が含まれる。該ギアレンジは、好ましくは、少なくとも１段のギア段は含むが、利用可能なギア段のフルレンジよりは少ない段数とされる。例えば、一態様においては、使用可能なｎギア段を有するトランスミッションにおける選択ギアレンジは、(ｎ−２)ギア段とし得る。他の態様においては、選択ギアレンジにおけるギア段数は、(ｎ−３)段又は(ｎ−４)段とし得る。
【００３１】
引き続き表１を参照すると、ライダーは、オートマチックモードにおいてギアレンジのシフトアップ及びシフトダウンを行うことができ、これにより、高速用ギアレンジ及び低速用ギアレンジを適宜選択することができる。図示の態様においては、斯かるギアレンジのシフトアップ及びシフトダウンは、第２シフトスイッチ６８を操作することによって、開始される。例えば、強い追い風状態で走行している場合には、ライダーは、コンタクトパッド７２を押圧すること（請求項１２における「第１スイッチの第１方向への移動」の一態様）によって、より高速用のギアレンジにシフトアップすることができる。シフトアップの結果、第２ギア段から第(ｎ−１)ギア段までの初期設定ではなく、第３ギア段から第ｎギア段までが操作可能状態となる。もちろん、登り坂での走行中においては、ライダーは、低速用のギアレンジを望むであろう。斯かる場合には、ライダーは、コンタクトパッド７４を押圧すること（請求項１２における「第２スイッチの第２方向への移動」の一態様）により、低速用ギアレンジにシフトダウンすることができる。最低速用ギアレンジ（表１のパターンにおいて２回シフトダウンした後のギアレンジ）は、第１ギア段から第(ｎ−２)ギア段までを備えている。ギアレンジの選択は、図示のパターンのように、連続的に（１段毎に）行うことができる。もちろん、シフトアップ又はシフトダウンの何れの方向へも２段以上の変更幅でジャンプ（例えば、ダブルシフトアップ又はダブルシフトダウン）し得るように、ギアレンジ変更パターンを設定することも可能である。
【００３２】
前記ギアレンジの変更を、他の種々のセンサーを利用して制御することも可能である。例えば、フロントシフト装置３８を介しての低速側ギア段へのマニュアル操作は、ギアレンジのシフトダウンの要求を示すものとして使用され得る。即ち、オートマチックモードにおいて、フロントシフト装置３８による低速側ギア段への操作はギアレンジのダウンシフト指示信号として使用され、且つ、フロントシフト装置３８による高速側ギア段への操作はギアレンジのシフトアップ指示信号として使用され得る。
【００３３】
さらに、スロープセンサー（図示せず）をコントローラ５８へ電気的に接続することも可能である。該スロープセンサーは、ギアレンジの変更を開始する為に使用され得る。例えば、スロープセンサーが第１設定値よりも急な下り坂を検出した場合には高速用ギアレンジに変更され、且つ、スロープセンサーが第２設定値よりも緩やかな下り坂を検出した場合には低速側ギアレンジに変更される。もちろん、場合によっては、前記第１設定値及び第２設定値を同一とすることも可能である。
【００３４】
さらに、ギアレンジの選択を制御する為に、心拍数モニター又は駆動トルクセンサーを使用することも可能である。ターゲットレンジ内にライダーの心拍数を維持すべく適切なギアレンジを選択する為に、例えば、１分当たりの心拍数１５０等のターゲット心拍数を使用することができる。さらに、使用中のギアレンジを調整して駆動トルクを増減させるべく、駆動トルクセンサを使用することもできる。他のセンサや他の操作制御方法を使用することもできる。
【００３５】
下記表２には、８段の変速ギア段を有する態様（即ち、１６変速段トランスミッション）が図示されている。
【００３６】
【表２】

【００３７】
表２の態様は、前記表１における態様と同様の方法で操作される。初期設定としては、種々のギアレンジを使用することができる。図示の態様においては、ギアシフト動作は、９km/hr，１３km/hr，１７km/hr，２１km/hr及び２５km/hrで行われる。斯かる表２の態様においては、８段の変速ギア段が、１レンジ当たり６段の変速ギア段に減少されている。表２の態様における初期設定は第２段から第７段の操作可能ギア段を有しており、所望により、ギアレンジのシフトアップ又はシフトダウンを介して高速用ギアレンジ又は低速用ギアレンジに変更することが可能となっている。表２の態様の初期設定においては、自転車の走行速度が９km/hrを越えると、リアシフト装置は第２ギア段から第３ギア段へのギア変速を行う。ライダーによる操作又はセンサーからの信号によってギアレンジのシフトアップが行われると、自転車が９km/hrから１３km/hrの間の速度で走行していても、リアシフト装置は第３ギア段から第４ギア段へギア変速を行う。変速ギア段のシフト動作は、新しいギアレンジが選択されるまで、現在選択中のギアレンジに従って、継続される。なお、表２の態様においては、８つの変速ギア段から６つの変速ギア段を選択して操作可能なギアレンジを形成するように構成したが、本発明は斯かる構成に限定されるものではなく、５つの変速ギア段や７つの変速ギア段で操作可能なギアレンジを形成することも可能である。
【００３８】
下記表３を参照すると、クルージングモードが図示されている。該図示のクルージングモードは、本発明における一つの特徴，要旨及び効果に従った構成の制御システムにおいて使用される。
【００３９】
【表３】

【００４０】
以下、表３を参照しつつ、本発明の要旨，構成及び効果を備えた２つのクルージングモードについて説明する。該２つのクルージングモードは、実質的に同一方法に従って作動するが、速度レンジの再校正方法（即ち、速度レンジを画する最高速度（上限速度）及び最低速度（下限速度）の再設定方法）は異なっている。なお、クルージングモード及びオートマチックモードは、他方のスプロケット（本実施の形態においてはフロントスプロケット）における選択ギア段に関係なく、作動される点に注意すべきである。
【００４１】
ここで、図４を参照すると、表３に記載された両クルージングモードを含む一般的なクルージングモードのフローダイアグラムが図示されている。自動シフトモードで自転車が操作されている間、走行速度が監視される（Ｓ−１）。図示の態様においては、速度監視は、実質的に絶え間なく行われる。特定の態様においては、速度検出は所定間隔毎に行われ得る。前記速度監視に加えて、変速ギア段のシフト間隔（一のギア段から次段のギア段にシフトされるまでの所要時間）も監視される（Ｓ−２）。なお、図４においては、速度監視及び所要時間監視が別個の工程として記載されているが、双方を同時に行うことも可能である。
【００４２】
その後、コントローラ５８は、ギアシフト間の所要時間が所定時間を越えているか否かをチェックする（Ｓ−３）。図示の態様において、前記所定時間は約１０秒に設定されている。単一のギア段内における自転車の操作（即ち、選択されている変速ギア段における最低速度と最高速度との間での走行）によって、自動的に、クルージングモードを選択させることができる。該クルージングモードは、自転車走行速度の少しの変動によってトランスミッションの変速ギア段が自動的にシフト変更されることを有効に防止する。ギアシフト間の所要時間が所定時間を越えている場合には、コントローラ５８は最低速度及び最高速度又は双方を再校正する（Ｓ−４）。好ましくは、最低速度と最高速度とによって画される速度レンジは、後述する方法に従って、再中心設定又は拡大される。
【００４３】
図示の態様において、変速ギア段のシフト変更はクルージングモードの停止信号として使用される。ある態様においては、自動的なクルージングモードの起動及び停止に代えて、マニュアル操作によって該クルージングモードの起動及び停止が実行され得ることに注意すべきである。但し、クルージングモードの自動的な起動及び停止は、よりユーザーフレンドリーな構成を提供する。クルージングモードの停止は他の方法によっても実行され得るが、図示の態様においては、コントローラは変速ギア段のシフト信号の入力を待ち（Ｓ−５）、該信号入力によってクルージングモードを停止させる。好ましくは、クルージングモードの停止に基づき、コントローラは、最低速度及び最高速度を初期設定速度にリセットする（Ｓ−６）。
【００４４】
ここで、再度、表３を参照しつつ、２種類の速度レンジ再校正方法について詳細に説明する。なお、２種類の再校正方法について説明するが、他の方法を使用することもできる。表３のクルージング１に示された第１の方法においては、速度レンジ幅は変更されず、速度レンジの中心点が再設定される。より詳しくは、まず、所定時間における平均走行速度が算出される。図示の態様においては、該所定時間は、クルージングモードを起動させる為の所定時間（例えば、１０秒間）と同じとされている。そして、速度レンジ幅を２等分し、前記平均走行速度から速度レンジの１／２を減算して新たな最低速度とすると共に、該平均走行速度に速度レンジの１／２を加算して新たな最高速度を設定する。斯かる方法により、前記平均走行速度が速度レンジ幅の中心に位置する。なお、変速レンジ幅を２等分しない他の方法によっても変速レンジの再調整が可能である。表３における態様において、例えば、第４ギア段における平均走行速度が１４km/hrであったとすると、まず、速度レンジ幅（１７km/hr−１３km/hr＝４km/hr）を２等分し（４km/hr／２＝２km/hr）、そして、前記平均走行速度１４km/hrを中心として上下に２km/hrずつの幅を有する速度レンジを再設定する。即ち、第４ギア段における最低速度及び最高速度は、それぞれ、初期設定における１３km/hr及び１７km/hrではなく、１２km/hr及び１６km/hrに再設定される。好ましくは、該再校正は、各所定時間の終了時点において、繰り返し行われる。
【００４５】
引き続き表３を参照すると、クルージング２に記載されている第２の方法においては、最低速度と最高速度との間の速度レンジ幅が拡張されると共に、変速ギア段数が減少されている。もちろん、ある態様においては、ギア段数は変更されない。図示の態様において、第５ギア段における平均速度が１８km/hrであると仮定すると、速度レンジ幅は、初期設定における４km/hrから５km/hrに拡張される。即ち、最高速度は２１km/hrに維持されたまま、最低速度は１６km/hrに下げられる。これによって、前記平均速度１８km/hrが速度レンジの中心寄りに位置する。速度レンジの拡張により良く対応する為に、ギア段数は減少され得る。
【００４６】
次に、表４及び図５を参照すると、エラプスモード（elapse mode）が図示されている。該エラプスモードは急激な減速中に使用され得る。例えば、自転車がオートマチックシフトモードにおいて速度２４km/hrで走行中に、走行速度が急激に閾値速度よりも下がったとすると、トランスミッションは、自転車速度に対応して変速すべく、急激に低速側へギア変更される。さらに、自転車が不意に停止したような場合には、ライダーが走行を再開させているにも拘わらず、トランスミッションのシフトダウンが実行される。該エラプスモードは、斯かる自転車の急激な減速又は停止を検出し、且つ、操作可能なギア段数を減らすように構成されている。操作可能なギア段数を減少させることによって、トランスミッションは多くのギア段を減速する必要が無くなり、ライダーは走行再開時に自転車をより良くコントロールすることが可能となる。
【００４７】
【表４】

【００４８】
図５に示すように、コントローラ５８は自転車の速度を監視し（Ｐ−１）、選択されているギアレンジに応じたギア変速操作によってトランスミッションの変速操作を継続する（Ｐ−２）。自転車の走行速度が閾値速度を越えて急激に下降したことをコントローラが５８が検出すると（Ｐ−３）、該コントローラ５８はエラプスモードに入る。表４に示す態様においては、第１閾値速度Ｙ（請求項１〜４では、「第１閾値速度」）は、現在使用中のギアレンジにおける最低速ギア段の最高速度（即ち、９km/hr）である。該閾値速度Ｙを他の速度に設定することも可能であるが、図示の態様においては、使用中のギアレンジにおける最低速ギア段を効果的に排除することができる。
【００４９】
斯かるエラプスモードにおいて、コントローラは、使用中のギアレンジにおける低速ギア段の少なくとも一つを取り除くように、該ギアレンジのギア段を変更する（Ｐ−４）。図示の態様においては、現在使用中における２番目の低速ギア段（第３ギア段）を新たに最低速ギア段とすることによって、現在使用中における最低速ギア段（第２ギア段）を除去している。他の速度レンジは変更されていない。ある態様においては、最低速ギア段を外すと共に、最低速速度レンジの変更に対応すべく他の速度レンジを調整することもできる。
【００５０】
ギアレンジの調整後、トランスミッションは、自転車速度が閾値速度Ｚを越えるまで縮小されたギアレンジで操作される（Ｐ−５）。図示しないが、縮小されたギアレンジでのトランスミッションの操作には、自転車速度の検出と、該縮小されたギアレンジ内での自動的なギア変速とが含まれる。図示の態様において、自転車走行速度が閾値速度Ｚ（請求項２〜４では、「第２閾値速度」）を越えると、コントローラは前記除去されたギア段又はステップをギアレンジへ戻す（Ｐ−６）。一態様において、前記閾値速度Ｙ，Ｚは同一速度とされ、且つ、他態様においては、異なる速度とされる。
【００５１】
本発明における特定の実施の形態についてのみ説明したが、本発明が該実施の形態に限定されるものではなく、種々の他の形態も含むことは当業者にとって明らかである。即ち、本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく、種々の変更及び改良が可能である。例えば、種々の構成部材は所望の取付位置に配設することができ、且つ、制御方法における処理ステップも所望に応じ変更又は所望タイミングで実行できる。さらに、本発明を実施するにあたって、前記全ての要旨，構成及び効果を備える必要は無い。本発明の範囲は、前記実施の形態によって限定されるものではなく、特許請求の範囲及びその均等範囲によって画される。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の一態様に係るシフト制御方法及び自転車によれば、自動シフトトランスミッションにおける意に反したシフト動作を有効に防止することができる。
又、本発明の他態様に係るシフト制御方法及び自転車によれば、自転車の急停車時等における操向性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に従ったシフトコントロール装置を備えた自転車の側面図である。
【図２】 図２は、図１に示す自転車のハンドルバー部分の拡大斜視図である。
【図３】 図３は、本発明の一実施の形態に係る自動シフト制御装置の模式図である。
【図４】 図４は、前記自動シフト制御装置におけるクルージングモード時のフロー図である。
【図５】 図５は、前記自動シフト制御装置における、本発明に従うシフト制御方法のエラプスモード時のフロー図である。
【符号の説明】
１２ フレーム
１６ フロントホイール
２２ リアホイール
２４ トランスミッション
２８ クランクアーム
３４ チェーン
３６ リアシフト装置
３８ フロントシフト装置
５８ シフトコントローラ
６０ 速度センサ
６６ 第１シフトスイッチ
６８ 第２シフトスイッチ

Claims (21)

1. 自動シフト変更可能な自転車用トランスミッションのシフト制御方法であって、
   自転車の走行速度を検出する速度検出工程と、
   自転車の走行速度に基づき、予め設定される第１ギアレンジ内においてギアを自動的に変更する自動シフト変更工程と、
   前記走行速度が第１閾値速度を下回っているか否かを判定する判定工程と、
   前記判定工程によって走行速度が第１閾値速度を下回っていると判断された場合には、予め設定されている第２ギアレンジに切り換えるレンジ切換工程と、
   自転車の走行速度に基づき、前記第２ギアレンジ内においてギアを自動的に変更する自動シフト変更工程とを備え、
   前記第１ギアレンジは、第２ギアレンジよりも多くのギアを有していることを特徴とする自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
2. 自転車走行速度が第２閾値速度を上回った際には、前記第１ギアレンジ内においてギアの自動変更を行う工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
3. 前記第１閾値速度及び第２閾値速度は同一速度であることを特徴とする請求項２に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
4. 前記第１閾値速度は前記第１ギアレンジにおける最低速ギアの上限速度値であることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
5. 自動シフト可能な自転車用トランスミッションのシフト制御方法であって、
   自動操作モードを選択する工程と、
   フルレンジの中から部分的に選択されて予め設定された複数のギアレンジの中から第１ギアレンジを選択する工程と、
   該選択された第１ギアレンジ内において自転車用トランスミッションを自動操作する工程とを備えていることを特徴とする自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
6. 前記複数のギアレンジの中から第２ギアレンジを選択する工程を、さらに含むことを特徴とする請求項５に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
7. 前記第２ギアレンジ選択工程は、自転車の走行表面が上方又は下方に傾斜しているかを判定する為のスロープセンサーからの出力を検出する工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
8. 前記第２ギアレンジ選択工程は、自転車の走行表面が上方又は下方に傾斜しているかを判定する為のフロントディレイラにおける位置変化検出工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
9. 前記第２ギアレンジ選択工程は、ライダーの心拍数が所定ターゲット心拍数を越えているか否かを判定する為のライダーの心拍数検出工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
10. 前記第２ギアレンジ選択工程は、駆動トルクが所定駆動トルクを越えているか否かを判定する為のクランク駆動トルク検出工程を、さらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
11. 前記第２ギアレンジ選択工程は、第１スイッチの移動を検出する工程を備えていることを特徴とする請求項６に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
12. 前記第１スイッチが第１方向へ移動されると前記第１ギアレンジより１段だけ高速側にシフトされてなるギアレンジによって前記第２ギアレンジが構成され、且つ、前記第２スイッチが第２方向へ移動されると前記第１ギアレンジより１段だけ低速側にシフトされてなるギアレンジによって前記第２ギアレンジが構成されるように、前記複数のギアレンジは連続的に構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の自転車用トランスミッションのシフト制御方法。
13. 自動シフト可能なトランスミッションを有する自転車であって、
    フレームと、
    前記フレームに回転自在に連結されたフロントホイールと、
    前記フレームに回転自在に連結されたリアホイールと、
    前記フレームに連結されたクランクと、
    前記クランクとリアホイールとを駆動連結するトランスミッションと、
    前記フロントホイール及びリアホイールの少なくとも一方に連結された速度センサーと、
    前記速度センサーに電気的に接続されたコントロールユニットと、
    前記コントロールユニットに電気的に接続された第１及び第２シフトスイッチと、
    前記コントロールユニット及びトランスミッションに作動的に連結され、全体ギアセットの中から部分的に選択されたギアセットを介して該トランスミッションのシフト変更を自動的に行うように構成されたシフトアクチュエータとを備え、
    前記選択されたギアセットは、第１選択ギアセット、第２選択ギアセット及び第３選択ギアセットを有し、
    前記コントロールユニットは、第１選択ギアセット及び該第１選択ギアセットにおけるギアの速度レンジと、第２選択ギアセット及び該第２選択ギアセットにおけるギアの速度レンジと、第３選択ギアセット及び該第３選択ギアセットにおけるギアの速度レンジとを記憶するメモリー部を有し、
    前記第１選択ギアセット及び第２選択ギアセットは部分的に重複し、且つ、第２選択ギアセット及び第３選択ギアセットは部分的に重複していることを特徴とする自転車。
14. 前記第１選択ギアセットは前記ギアセットにおける最低速ギアを含み、且つ、前記第３選択ギアセットは前記ギアセットにおける最高速ギアを含むことを特徴とする請求項１３に記載の自転車。
15. 前記コントロールユニットは、ディスプレイ，パワースイッチ及びモードスイッチを有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の自転車。
16. 前記コントロールユニットは、駆動源を有することを特徴とする請求項１３から１５の何れかに記載の自転車。
17. 前記第２シフトスイッチは、前記第１選択ギアセット，第２選択ギアセット及び第３選択ギアセットの中からギアセットを選択するように構成されていることを特徴とする請求項１３から１６の何れかに記載の自転車。
18. 前記コントロールユニットとシフトアクチュエータとの間に介挿されたコネクターボックスを、さらに備えていることを特徴とする請求項１３から１７の何れかに記載の自転車。
19. 前記速度センサはフロントホイールに連結されていることを特徴とする請求項１３から１８の何れかに記載の自転車。
20. 前記トランスミッションは、前記クランクに対し駆動可能に連結された第１ギアセットと、前記リアホイールに対し駆動可能に連結された第２ギアセットと、前記第１ギアセット及び第２ギアセット間を連結するチェーンと、前記フレームに装着されたフロントディレイラと、前記フレームに装着されたリアディレイラとを備えていることを特徴とする請求項１３から１９の何れかに記載の自転車。
21. 前記シフトアクチュエータは、前記フロントディレイラに連結されたフロントシフトアクチュエータと、前記リアディレイラに連結されたリアシフトアクチュエータとを有することを特徴とする請求項２０に記載の自転車。

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