JP4455033B2 - 電子的にサーボにより補助された自転車用ギアシフトとその方法 - Google Patents
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Description
自転車の後輪のハブ(スプロケットはピニオンまたは歯付きホイールとも呼ばれ、チェーンガイドはリアディレーラまたは単にギアシフトとも呼ばれる)およびペダルクランクの軸(スプロケットはクラウン、ギアまたは歯付きホイールと呼ばれ、ガイドエレメントはまたフロントディレーラまたは単にディレーラとも呼ばれる)に関連する少なくとも2つのスプロケットを備える各ギアシフトグループに対する軸方向においてガイドエレメントを介してチェーンを第1方向(例えば径の小さいスプロケットから大きい径のスプロケットへ、または“上方ギアシフティング”)または第1方向とは反対の第2方向(例えば径の大きいスプロケットから径の小さいスプロケット、または“下方ギアシフティング”)にチェーンを移動させるモータ付きリアアクチュエータおよびフロントアクチュエータと、
第1方向または第2方向におけるリアまたはフロントアクチュエータ移動要求信号を入力するための手段を備える、例えば自転車の2つのハンドルグリップに設けられるレバーのような手動入力手段と、
該入力手段、リアアクチュエータおよびフロントアクチュエータに接続されて、各ギアシフトグループの第1スプロケットから第2の隣接するスプロケットにチェーンを移動させるための移動要求信号に基づいて、リアアクチュエータまたはフロントアクチュエータを駆動するように正常乗車オペレーティングモードで(走行中に)作動する電子コントロールユニットと、
アクチュエータ(従ってディレーラ)の位置を検出し、またその位置を電子コントロールユニットに示すことにより、アクチュエータが所望の位置に達した時に、それらを停止させるリアトランスデューサおよびフロントトランスデューサとを備える。
a)少なくとも2つのスプロケットを備えるギアシフトグループに対する軸方向においてギアシフトのチェーンを第1方向またはそれとは反対の第2方向に移動させるために、自転車ギアシフトのアクチュエータを駆動するステップと、
b)チェーンとギアシフトグループの所定のスプロケットとの間のアライメント完了の情報を受け取るステップと、
c)ステップb)におけるアクチュエータの物理的な位置と、所定のスプロケットに対するギア比に関連付けされたロジック値との間に1対1の対応関係を設定するステップとからなる方法に関するものである。
d)ユーザインターフェースを提供するステップと、
e)ユーザインターフェースを通して第1方向におけるアクチュエータの第1移動要求信号または第2方向におけるアクチュエータの第2移動要求信号を受け取るステップとを備え、
アクチュエータを駆動するステップa)において、チェーンの移動は、ステップe)において受け取った移動要求信号に従って第1または第2方向において実施される。
f)チェーンと所定のスプロケットとの間の相対位置を検出し、またアライメント完了の情報を提供する手段を設けるステップを備えてもよい。
g)少なくとも正常乗車オペレーティングモードおよび設定オペレーティングモードから成るグループから選ばれるオペレーティングモードを受け取るステップと、
h)ギアシフトグループに対する軸方向においてチェーンを第1方向または第2方向にそれぞれ移動させるためにアクチュエータの第1または第2移動要求信号を受け取るステップと、
i1)オペレーティングモード信号が設定オペレーティングモードに対応している場合、少なくともステップa)〜c)を実施するステップと、
i2)オペレーティングモード信号が正常乗車オペレーティングモードに対応している場合、ギアシフトグループに対する軸方向においてギアシフトのチェーンをギアシフトグループの第1スプロケットに対応する物理的位置とギアシフトグループの第2スプロケットに対応する物理的位置との間で第1方向または第2方向に移動させるために、ギアシフトのアクチュエータを駆動するステップとを備えており、その物理的位置は、スプロケットに関連付けされた(与えられた)ロジック値により定められている。
j)ギアシフトグループに対する軸方向においてギアシフトのチェーンを第1方向または第2方向に各ギアシフトグループのその時のスプロケットからそれぞれ隣接するスプロケットに順次移動させるためにギアシフトのアクチュエータを駆動するステップと、
k)ギアシフトグループに対する軸方向においてチェーンを第1方向または第2方向に移動させるためにアクチュエータを駆動するステップと、
l)チェーンとギアシフトグループの所定のスプロケットとの間のアライメント完了の第2の情報を受け取るステップとを備える。
j1)ギアシフトグループに対する軸方向においてギアシフトのチェーンを第2方向または第1方向に夫々、ギアシフトグループの隣接する各スプロケットから所定のスプロケットまで順次移動させるためにギアシフトのアクチュエータを駆動するステップを備えてもよい。
リアホイールのハブおよび自転車のペダルクランクの軸にそれぞれ関連する少なくとも2つのスプロケットを備えるギアシフトグループに対する軸方向においてチェーンをガイドエレメントを通して第1方向または反対の第2方向に移動させるモータ付きリアアクチュエータおよびフロントアクチュエータと、
第1方向または第2方向においてリアアクチュエータまたはフロントアクチュエータの移動要求信号を入力する手段を備える手動入力手段と、
該入力手段、リアアクチュエータおよびフロントアクチュエータに接続され、各ギアシフトグループの第1スプロケットから第2の隣接するスプロケットへチェーンを移動させるための移動要求信号に基づいて、リアまたはフロントアクチュエータを正常に乗車オペレーティングモードで駆動するように作動する電子コントロールユニットとを備えたギアシフトにおいて、
手動入力手段は、正常乗車オペレーティングモードおよび設定オペレーティングモード間でオペレーティングモードを選択する手段を備えており、
電子コントロールユニットは、正常乗車オペレーティングモードでリアまたはフロントアクチュエータを、第1スプロケットに関連付けされたロジック値および第2スプロケットに関連付けされたロジック値の間で駆動し、
また、この電子コントロールユニットは、設定オペレーティングモードで、チェーンを第1または第2方向に移動させるための移動要求信号に基づいて、リアまたはフロントアクチュエータを駆動し、さらに、この電子コントロールユニットは、チェーンとギアシフトグループの所定のスプロケットとの間のアライメント完了の情報を入力する手段および、該手段に応答して、リアまたはフロントアクチュエータの物理的な位置と、所定のスプロケットに関連付けされたロジック値との間の1対1の相応関係を設定する手段を有することを特徴とする自転車ギアシフトに関するものである。
9,10 ギアシフトグループ
11,12 スプロケット
13 チェーン
16,17 アクチュエータ
Claims (40)
- 電子的にサーボを利用した自転車のギアシフト(8)を電子的にサーボにより補助する方法であって、
(a)少なくとも2つのスプロケット(11、12)を備えるギアシフトグループ(9、10)に関する軸方向(A、B)において、ギアシフトのチェーン(13)を第1方向またはそれとは反対の第2方向に移動させるために、自転車ギアシフト(8)のアクチュエータ(16、17)を、正常乗車オペレーティングモードにおける速度よりも低速で駆動(207、211、307、311)するステップと、
(b)チェーン(13)およびギアシフトグループ(9、10)の所定のスプロケット(11、12)間のアライメント完了の情報を受け取るステップと、
(c)ステップb)でのアクチュエータ(16、17)の物理的位置と、所定のスプロケット(11、12)に対するギア比に関連付けされたロジック値との間の1対1の対応関係を設定(215、315)するステップとを備える方法。 - 請求項1において、所定のスプロケット(11、12)は、ギアシフトグループ(9、10)の最小径を持つスプロケットであることを特徴とする方法。
- 請求項1または2において、1対1の対応関係を設定(215、315)するステップc)は、カウンタ(47、48)の値を、所定のスプロケット(11、12)に予め関連付けされたロジック値に設定することを特徴とする方法。
- 請求項2に従属する場合の請求項3において、1対1の対応関係を設定(215、315)する上記のステップc)は、カウンタ(47、48)をゼロにすること特徴とする方法。
- 請求項1または2の何れかにおいて、1対1の対応関係を設定(215、315)する上記のステップc)は、カウンタ(47、48)のその時の値を、所定のスプロケット(11、12)に予め関連付けされたロジック値(Fx、Ry)として格納手段(49、50)に格納することを特徴とする方法。
- 請求項5において、各スプロケット(11、12)および対応するロジック値(Fx、Ry)ごとにステップa)−c)を反復することを特徴とする方法。
- 請求項1から6の何れかにおいて、さらに
d)ユーザインターフェース(43−46、60−63)を提供するステップと、
e)ユーザインターフェース(43−46、60−63)を通して、第1方向においてアクチュエータ(16、17)の第1移動要求信号(206、208、306、308)、または第2方向においてアクチュエータ(16、17)の第2移動要求信号(210、212、310、312)を受け取るステップとを備え、
アクチュエータ(16、17)を駆動するステップa)において、チェーン(13)の移動が、ステップe)において受け取られた移動要求信号(206、208、306、308、210、212、310、312)に従って第1方向または第2方向において実行される方法。 - 請求項7において、アライメント(205、305)完了の情報を受け取るステップb)は、ユーザインターフェース(43−46、60−63)を通して実行されることを特徴とする方法。
- 請求項1から7の何れかにおいて、
f)アクチュエータ(16,17)と所定のスプロケット(11、12)との間の相対位置を検出し、アライメント(205、305)完了の情報を提供するステップを備えることを特徴とする方法。 - 請求項9において、アクチュエータ(16,17)と所定のスプロケット(11、12)との間の相対的な位置を検出する前記手段はさらに、第1方向においてアクチュエータ(16、17)の第1移動要求信号(206、208、306、308)または第2方向においてアクチュエータ(16、17)の第2移動要求信号を提供するのに適しており、
アクチュエータ(16、17)を駆動するステップa)において、チェーン(13)の移動は、移動要求信号(206、208、306、308、210、212、310、312)に基づき第1または第2方向において行なわれることを特徴とする方法。 - 請求項1から10の何れかにおいて、ステップa)は、自転車を静止させた状態で行われることを特徴とする方法。
- 請求項1から11の何れかにおいて、ステップa)は、ギアシフトのチェーン(13)を動かしつつ行なわれることを特徴とする方法。
- 請求項1から12の何れかにおいて、
g)少なくとも正常乗車オペレーティングモード(102)および設定オペレーティングモード(114)を含むグループから選ばれるオペレーティングモード信号を受け取るステップと、
h)ギアシフトグループ(9、10)に対する軸方向(A,B)において、ギアシフト(8)のチェーン(13)を第1または第2方向に移動させるために、アクチュエータ(16、17)の第1(43、45)または第2(44、46)移動要求信号を受け取るステップと、
i1)オペレーティングモード信号が設定オペレーティングモード(114)に対応している場合、少なくともステップa)−c)を実施するステップと、
i2)オペレーティングモード信号が正常乗車オペレーティングモード(102)に対応している場合、ギアシフトグループ(9、10)に対する軸方向(A、B)において、ギアシフトのチェーン(13)をギアシフトグループ(9、10)の第1スプロケット(11、12)に対応する物理的位置とギアシフトグループ(9、10)の第2スプロケット(11、12)に対応する物理的位置との間で第1または第2方向に移動させるために、ギアシフト(8)のアクチュエータ(16、17)を駆動するステップを実施するステップとを備えており、前記物理的位置はスプロケット(11、12)に関連付けされたロジック値により決定される方法。 - 請求項13において、ステップi2)は、ギアシフトグループ(9、10)に対する軸方向において、チェーン(13)を、第1スプロケット(11、12)および第2スプロケット(11、12)により形成される対に予め関連付けされた差動量(△Fx、△Ry)ずつカウンタ(47、48)の値を増減させて決定された量ずつ、第1または第2方向に移動させるために、アクチュエータ(16、17)を駆動することを特徴とする方法。
- 請求項14において、ギアシフトグループ(9、10)の隣接するスプロケット(11、12)の各対に予め関連付けされた差動量(△FX、△RY)は、互いに等しい(△F、△R)ことを特徴とする方法。
- 請求項1から15の何れかにおいて、アライメント(215、315)完了の情報を受け取るステップb)の後に、
j)ギアシフトグループ(9、10)に対する軸方向(A、B)において、ギアシフトのチェーン(13)を第1方向または第2方向にギアシフトグループ(9、10)のその時のスプロケットから順次隣接するスプロケット(11、12)に移動させるために、ギアシフト(8)のアクチュエータ(16、17)を駆動するステップと、
k)ギアシフトグループ(9、10)に対する軸方向(A、B)において、チェーン(13)を第1方向または第2方向に移動させるためにアクチュエータ(16、17)を駆動するステップと、
l)チェーン(13)およびギアシフトグループ(9、10)の所定のスプロケット(11、12)の間でのアライメント完了の新たな情報を受け取るステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項16において、ステップk)とステップl)との間に行なわれる、
j1)ギアシフトグループ(9、10)に対する軸方向(A、B)において、ギアシフトのチェーン(13)を第2方向または第1方向にギアシフトグループ(9、10)の隣接するスプロケット(11、12)から所定のスプロケットまで順次移動させるために、ギアシフト(8)のアクチュエータ(16、17)を駆動するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項13から15の何れかにおいて、ステップa)において、アクチュエータ(16、17)はチェーン(13)を移動させるように比較的低速で駆動され、またステップi2)において、アクチュエータ(16、17)はチェーン(13)を移動させるように比較的高速で駆動されることを特徴とする方法。
- 請求項13から15の何れかにおいて、ステップa)において、アクチュエータ(16、17)のステッパモータは1ステップ、または比較的少ないステップ数の移動によりチェーン(13)を移動させるように駆動され、またステップi2)において、アクチュエータ(16、17)のモータは、チェーン(13)を比較的多いステップ数の移動により移動させるように駆動されることを特徴とする方法。
- 請求項13または16において、ステップa)および/またはステップk)において、アクチュエータ(16、17)はチェーン(13)を移動させるように比較的低速で駆動され、またステップi2)、および/またはj)において、アクチュエータ(16、17)はチェーン(13)を移動させるように比較的高速で駆動されることを特徴とする方法。
- 請求項13または16において、ステップa)および/またはステップk)において、アクチュエータ(16、17)のステッパモータは1ステップ、または比較的少ないステップ数の移動によりチェーン(13)を移動させるように駆動され、またステップi2)および/またはj)において、アクチュエータ(16、17)のモータは、チェーン(13)を比較的多いステップ数の移動により移動させるように駆動されることを特徴とする方法。
- 請求項13または17において、ステップa)および/またはステップk)において、アクチュエータ(16、17)はチェーン(13)を移動させるように比較的低速で駆動され、またステップi2)、j)および/またはj1)において、アクチュエータ(16、17)はチェーン(13)を移動させるように比較的高速で駆動されることを特徴とする方法。
- 請求項13または17において、ステップa)および/またはステップk)において、アクチュエータ(16、17)のステッパモータは1ステップ、または比較的少ないステップ数の移動によりチェーン(13)を移動させるように駆動され、またステップi2)、j)および/またはjl)において、アクチュエータ(16、17)のモータは、チェーン(13)を比較的多いステップ数の移動により移動させるように駆動されることを特徴とする方法。
- 自転車のギアシフトを電子的にサーボにより補助するプログラムであって、前記プログラムが少なくとも1つのマイクロコントローラに設けられたコンピュータにより実行される場合に、請求項1から23の何れかに記載の方法のステップを実施するのに適したプログラムコード手段を備えるプログラム。
- 請求項1から23の何れかに記載の方法を実施するのに適した電子回路。
- リアホイール(4)のハブまたは自転車(1)のペダルクランク(7)の軸に夫々関連する少なくとも2つのスプロケット(11、12)を備えるギアシフトグループ(9、10)に対する軸方向(A、B)において、チェーン(13)を第1方向またはそれとは反対の第2方向にガイドエレメント(14、15)を通して移動させるモータを有するリアアクチュエータ(16)およびフロントアクチュエータ(17)の少なくとも一方と、
第1方向または第2方向において、前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)の移動要求信号を入力する手段(43−46)を備える手動入力手段(43−46、60−63)と、
入力手段(43−46、60−63)および前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)に接続され、ギアシフトグループ(9、10)の第1スプロケット(11、12)から第2の隣接するスプロケット(11、12)へチェーン(13)を移動させるための移動要求信号に基づいて、前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)を正常乗車オペレーティングモード(102)において駆動する電子コントロールユニット(40)とを備え、
手動入力手段(43−46、60−63)は、正常乗車オペレーティングモードと設定オペレーティングモードとの間でオペレーティングモードを選択する手段(60−63)を備えており、
前記電子コントロールユニット(40)は、正常乗車オペレーティングモードにおいて、第1スプロケット(11、12)に関連付けされたロジック値および第2スプロケット(11、12)に関連付けされたロジック値の間で前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)を駆動し、
また、この電子コントロールユニット(40)は、第1または第2方向にチェーン(13)を移動させるための移動要求信号に基づいて、前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)を設定オペレーティングモードにおいて駆動し、さらに、この電子コントロールユニット(40)は、ギアシフトグループ(9、10)の所定のスプロケット(11、12)とチェーン(13)との間のアライメント完了の情報を入力する手段(43−46)および、該手段(43−46)に応答して、前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)の物理的位置と所定のスプロケット(11、12)に関連付けされたロジック値との間の1対1の対応関係を設定する手段(215、315)を持つ自転車ギアシフト(8)において、
前記電子コントロールユニット(40)が、前記設定オペレーティングモードにおいて、前記少なくとも一方のアクチュエータを前記正常乗車オペレーティングモードにおける速度よりも低速で駆動して前記チェーン(13)を移動させることを特徴とする自転車ギアシフト(8)。 - 請求項26において、1対1の対応関係を設定する手段(215、315)が、少なくとも1つのカウンタ(47、48)の値を、所定のスプロケット(11、12)に予め関連付けされたロジック値に設定する手段(215、315)を備えることを特徴とするギアシフト(8)。
- 請求項27において、所定のスプロケット(11、12)は最小径のスプロケット(11、12)であり、また1対1の対応関係を設定する手段(215、315)が前記少なくとも1つのカウンタ(47、48)をゼロにする手段を備えることを特徴とするギアシフト。
- 請求項26において、1対1の対応関係を設定する手段が、少なくとも1つのカウンタ(47、48)のその時の値を所定のスプロケット(11、12)に予め関連付けされたロジック値として格納手段(49、50)に格納する手段を含むことを特徴とするギアシフト。
- 請求項26から29の何れかにおいて、前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)の物理的位置を検出し、その位置を電子コントロールユニット(40)に送る手段(18、19)であるリアトランスデューサ(18)およびフロントトランスデューサ(19)を備えるギアシフト。
- 請求項30において、正常乗車オペレーティングモードにおいて、電子コントロールユニット(40)は、物理的位置を検出する手段(18、19)により検出された物理的位置によりフィードバックコントロールされたチェーン(13)を第1スプロケット(11、12)と第2スプロケット(11、12)との間で移動させるために、前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)を駆動することを特徴とするギアシフト。
- 請求項30または31において、物理的位置を検出する手段(18、19)はさらに、前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)と所定のスプロケット(11、12)との間の相対位置を検出し、アライメント完了の情報を生成する手段を備えることを特徴とするギアシフト。
- 請求項32において、相対位置を検出する前記手段はまた、第1方向における前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)の第1移動要求信号または第2方向におけるアクチュエータ(16、17)の第2移動要求信号を発生させるのにも適合していることを特徴とするギアシフト。
- 請求項26から33の何れかにおいて、隣接するスプロケット(11、12)の各対に予め関連付けされた差動量(△Rx、△Fy)を格納するための手段を備え、正常乗車オペレーティングモードにおいて、第2スプロケット(11、12)に関連付けされたロジック値は、第1および第2スプロケット(11、12)により形成される対に予め関連付けされた差動量を、第1スプロケット(11、12)に関連付けされたロジック値に加算またはそのロジック値から減算することにより求められるギアシフト。
- 請求項34において、ギアシフトグループ(9、10)の隣接するスプロケット(11、12)の各対に予め関連付けされた差動量(△R、△F)は、互いに等しいことを特徴とするギアシフト。
- 請求項27から35のいずれかにおいて、前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)のモータがステッパモータであり、1ステップまたは整数倍のステップ数の移動毎による前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)の移動は、前記少なくとも1つのカウンタ(47、48)の一単位ずつの増減に相当することを特徴とするギアシフト。
- 請求項26から36の何れかにおいて、手動入力手段(43−46、60−63)を用いて、電子コントロールユニット(40)とのユーザインターフェースを形成する、情報を出力する手段(60)を備えることを特徴とするギアシフト。
- 請求項26から37の何れかにおいて、電子コントロールユニット(40)と前記少なくとも一方のアクチュエータ(16、17)の間に設けられたパワーボード(30)を備えることを特徴とするギアシフト。
- 請求項26から38の何れかにおいて、電子コントロールユニット(40)がC−MOSテクノロジの少なくとも一つのマイクロコントローラを備えることを特徴とするギアシフト。
- 請求項26から39の何れかにおいて、電子コントロールユニット(40)は分散されており、またディスプレイユニット(60)および/または手動入力手段(43−47、61−63)をコントロールするユニット(43−47、61−63)および/またはパワーボード(30)に設けられた複数のマイクロコントローラを備えることを特徴とするギアシフト。
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