JP4950236B2 - 自転車用部品位置補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に自転車用部品位置補正装置、より詳細には、電気制御された自転車用部品の位置を補正するための自転車用部品位置補正装置に関する。

自転車に乗ることは、移動手段のみならず、レクリエーションの一形態として、ますます一般的になっている。さらに、サイクリングはアマチュア、プロを問わず、非常に人気のあるスポーツ競技になっている。自転車産業は、レクリエーション、移動、競技等の用途に関係なく自転車の様々な部品を常に改良している。特に、自転車用変速機は、これまでに多大な変化を遂げている。

ディレーラ動作型自転車用変速機は、典型的には、複数のスプロケットと、ディレーラと、を備えている。スプロケットは他の回転部材（例えば、自転車のフロントのクランクおよび／またはリアホイール）と共に回転する。ディレーラは複数のスプロケット間でチェーンをシフトする。例えば、従来のディレーラ動作型変速機は、自転車ハンドルに装着されたレバーまたはツイストグリップ等の手動型アクチュエータによって手動制御されている。なお、ディレーラはボーデンケーブルによってアクチュエータに接続されている。

近年、利用者がより楽しく気楽に自転車に乗れるように、自転車には様々な電気部品が装備されており、なかには電気制御型シフトシステムが装備されているものもある。特に、電気制御型シフトシステムにおいて、フロントディレーラとリアディレーラには、様々なギア位置を確保するために、チェーンガイドを移動させるためのモータが備えられている。一般的な操作パラメータは、複数のスプロケットに対するディレーラの位置である。ディレーラの位置を特定するために、ディレーラの様々な移動部品と連動するポテンショメータがこれまで使用されてきた。通常、ディレーラの動作範囲は比較的狭いので、上記目的のために精度の高いポテンショメータが求められてきた。こうした状況が特に当てはまるのは、複数のスプロケット間でチェーンをシフトするために、電気装置がポテンショメータから得られる情報を使用する場合である。残念ながら高精度のポテンショメータは比較的高価であるので、高精度のポテンショメータを備えた電気制御型ディレーラは大量生産に適していない。一方、安価なポテンショメータは非線形特性を有しており、当該特性はポテンショメータ間でばらつきが見られる。したがって、このようなポテンショメータを使用して実際にディレーラ位置を特定することは困難であり、ポテンショメータ間でばらつきのある予測不能な特性が原因となり、このようなポテンショメータを備えたディレーラが大量生産に不向きになっている。電気制御型自転車用ディレーラの例は、特許文献１および特許文献２に開示されている。こうした従来の電気制御型自転車ディレーラにおいては、ディレーラのシフト位置を制御するために、アナログ位置センサとデジタル位置センサが使用されている。

特に、特許文献２において、電気制御型自転車ディレーラは、モータのモータドライブトレインの出力シャフトの位置を検出するポテンショメータによって構成されたアナログ位置センサと、モータのモータドライブトレインの出力シャフトの回転方向と位置角とを検出するシャッタホイールとフォトインタラプタとで構成されたデジタル位置センサと、を備えている。

米国特許第６，９４５，８８８号 米国特許第７，３０６，５３１号

一般に、特許文献２に開示された電気制御型自転車用ディレーラを使用した場合、アナログセンサは、トップギアまたはローギアの範囲を検出するために、キャリブレーション（較正）モードの実行時のみ機能する。また、各シフト動作においては、デジタルセンサのみが機能する。したがって、ディレーラが何かに衝突して、ずれてしまった場合、センサは、シフト中のモータの開始位置または停止位置の絶対値が正しいか否かを検出しないので、シフト位置が不確実になる可能性がある。

以上を鑑みると、この開示により、改良された自転車用ディレーラ位置調整装置の必要性は、当業者にとって明白である。また、この開示により、本発明が上記技術分野における当該必要性および他の必要性を主張するものであることは、当業者にとって明白である。

本発明の目的は、部品動作に対応して、自転車用部品の位置を補正する自転車用部品位置調整装置を提供することにある。

上記目的は、基本的に、アナログセンサと、デジタルセンサと、比較部と、位置調整部と、を備えた自転車用部品位置補正装置を提供することにより達成し得る。アナログセンサは、自転車用部品の停止状態の可動部に関する位置角の現在の絶対値を検出する。デジタルセンサは、可動部が動作したときの移動方向および移動量を検出する。比較部は、部品動作コマンドが発行される毎に、可動部に関する位置角の現在の絶対値と、可動部に関する位置角の予め格納された参照値と、を比較する。位置調整部は、比較部の比較結果が不一致の場合に、参照値に基づいて可動部に関する位置角の絶対値を調整する調整コマンドを可動部に対して選択的に出力するとともに、デジタルセンサの検出結果により動作中の可動部の移動方向および移動量を確認する。

本発明に関する上記および他の目的、特徴、態様および利点は、図面と共に併用され、本発明の好ましい実施の形態を開示する下記の詳細な説明により、当業者にとって明白なものとなる。

以上のような本発明では、部品動作に対応して、自転車用部品の位置を補正することができる。

第１実施形態に係るモータ駆動型フロントディレーラおよびリアディレーラと、複数の制御装置の一部が備えられた自転車（マウンテンバイク）に関する側面図。 複数の制御装置が第１実施形態に係る直線ハンドルバーに装着された、図１に示す自転車のハンドルバー領域に関する斜視図。 図１に示す自転車のフロントスプロケットおよびリアスプロケットの配置の一例を示す概略図。 図１に示すモータ駆動型リアディレーラに関する拡大側面図。 図１に示すモータ駆動型フロントディレーラに関する拡大側面図。 図１に示す第１実施形態に係る自転車の電動シフトシステムに関するブロック図。 図４に示すモータ駆動型リアディレーラのモータ部に関する簡略斜視図。 工場において制御装置のメモリに格納された初期値の一例を示すテーブル。 乗り手による較正操作後に制御装置のメモリに格納された更新値の一例を示すテーブル。 較正中のディレーラの移動シーケンスを示すキャリブレーション方法の一例を示す図。 較正中のディレーラの移動シーケンスを示すキャリブレーション方法の他の例を示す図。 ディレーラの較正後に制御装置によって実行されたプロセスを示すフローチャート。 ギアシフトコマンドに対応してディレーラのチェーンガイドの位置補正を行うために制御装置によって実行されたプロセスを示すフローチャート。 ギアシフトコマンドに対応してディレーラのチェーンガイドの位置補正を行うために制御装置によって実行された代替プロセスを示すフローチャート。 図３、４のモータ駆動型フロントディレーラおよびリアディレーラと、複数の制御装置の一部が備えられた、第２実施形態に係る自転車（ロードバイク）に関する側面図。 複数の制御装置が第２実施形態に係るドロップハンドルバーに装着された、図１５に示す自転車のハンドルバー領域に関する斜視図。 第２実施形態に係る図１、２に示す複数の自転車制御（ブレーキ／シフト）装置の一つに関する側面図。 ブレーキレバーのシフト位置が点線で示された、図１７に示す自転車制御（ブレーキ／シフト）装置に関する背面図。 ブレーキレバーのシフト位置が点線で示された、図１７に示す自転車制御（ブレーキ／シフト）装置に関する背面図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。この開示により、本発明の一実施形態に関する下記の記載は、例証目的で提供されたものに過ぎず、特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義されるように、本発明を制限するものではないことは、当業者にとって明白である。

まず 、図１を参照すると、本発明の第１実施形態に係る電動シフトシステムを備えた自転車１０が図示されている。図１および２に示すように、電動シフトシステムは、基本的には、右側制御装置１２と、左側制御装置１４と、モータ駆動リアディレーラ１６と、モータ駆動フロントディレーラ１８と、電気制御部２０と、を備えている。以下に説明するように、自転車１０は電動シフトシステム以外の任意の種類の自転車であってもよい。したがって、自転車１０において、電動シフトシステムの理解に役立つ部品以外については、ここでは説明しないものとする。

自転車１０は、オフロード用マウンテンバイクである。特に、自転車１０は、基本的には、フレーム２２と、ハンドルバー２４と、フロントフォーク２６と、を備える。ハンドルバー２４はフロントフォーク２６の上端に従来の方法で装着されている。ハンドルバー２４は対向する端部に装着された制御装置１２、１４を有する。リアディレーラ１６はフレーム２２のチェーンステイ下部に従来の方法で装着されている。フロントディレーラ１８はフレーム２２のシートチューブに従来の方法で装着されている。

図３に図示するように、自転車１０は、ドライブトレインと、複数のフロントスプロケットＦ１〜Ｆ３と、をさらに備える。ドライブトレインは、リアホイールのリア軸芯に従来の方法で装着された複数のリアスプロケットＲ１〜Ｒ７を有する。フロントスプロケットＦ１〜Ｆ３は従来の方法でクランク軸芯に装着されている。なお、チェーン２８は、リアスプロケットＲ１〜Ｒ７と、フロントスプロケットＦ１〜Ｆ３との間に、従来の方法で動作自在に接続されている。制御装置１２、１４は、リアスプロケットＲ１〜Ｒ７に対するリアディレーラ１６の移動と、フロントスプロケットＦ１〜Ｆ３に対するフロントディレーラ１８の移動と、を制御するために、乗り手によって操作される。

制御装置１２はハンドルバー２４の右側に装着され、制御 装置１４はハンドルバー２４の左側に装着されている。制御装置１２、１４は、左右対称であることを除いて構造および動作が本質的に同一である。制御装置１２は、リアブレーキレバー３０と、リア電動シフト装置３１と、を備えており、制御装置１４は、フロントブレーキレバー３２と、フロント電動シフト装置３３と、を備えている。リアブレーキレバー３０は、リアディスクブレーキ（図示せず）に接続されたボーデンケーブルに接続されている。同様に、フロントブレーキレバー ３２は、フロントディスクブレーキ（図示せず）に接続されたボーデンケーブルに接続されている。

再び図２を参照すると、リア電動シフト装置３１は、リアディレーラシフトダウンスイッチ３１ａと、リアディレーラシフトアップスイッチ３１ｂと、リアディレーラモードスイッチ３１ｃと、を備えている。当該スイッチ３１ａ〜３１ｃは、電気制御部２０に動作自在に接続された押しボタン型スイッチである。電気制動装置２０は、サイクルコンピュータであり、必要及び／または要望に応じて、他の機能を有することが好ましい。スイッチ３１ａ、３１ｂは、ギアシフトコマンドおよびキャリブレーションコマンドを入力するための入力部を構成し、スイッチ３１ｃは、モードコマンドを入力するための入力部を構成する。通常、スイッチ３１ａがリアディレーラ１６をシフトダウンするために使用され、スイッチ３１ｂがリアディレーラ１６をシフトアップするために使用される。スイッチ３１ｃは、スイッチ３１ａ、３１ｂをシフトモードから他のモードに変更するために使用される。なお、他のモードは、リアディレーラ１６のギア位置を較正するためのキャリブレーションモードを含むが、このモードに限定されない。

同様に、図２に示すように、フロント電動シフト装置３３は、フロントディレーラシフトダウンスイッチ３３ａと、フロントディレーラシフトアップスイッチ３３ｂと、フロントディレーラモードスイッチ３３ｃと、を備えている。当該スイッチ３３ａ〜３３ｃは、サイクルコンピュータ２０に動作自在に接続された押しボタン型スイッチである。スイッチ３３ａ、３３ｂはギアシフトコマンドおよびキャリブレーションコマンドを入力するための入力部を構成し、スイッチ３３ｃはモードコマンドを入力するための入力部を構成する。通常、スイッチ３３ａがフロントディレーラ １８をシフトダウンするために使用され、スイッチ３３ｂがフロントディレーラ １８をシフトアップするために使用される。スイッチ３３ｃは、スイッチ３３ａ、３３ｂをシフトモードから他のモードに変更するために使用される。なお、他のモードは、フロントディレーラ１８のギア位置を較正するためのキャリブレーションモードを含むが、このモードに限定されない。

図４に示すように、リアディレーラ１６は電気制御可能に構成されている。リアディレーラ１６は、基本的には、装着（固定）部材１６ａと、可動部材１６ｂと、４点リンク（連結）機構１６ｃと、チェーンガイド１６ｄと、を有する。当該技術分野において、リアディレーラ１６等のモータ駆動ディレーラは周知である。したがって、ここではリアディレーラ１６の詳細な説明および図示を省略する。さらに、実際には任意の電動リアディレーラを使用してもよい。

基本的には、装着部材１６ａは、ボルト ３４を使用して、フレーム２２のチェーンステイ後部に従来の方法で固定される。４点リンク機構１６ｃは２つのリンクを有する。当該２つのリンクは、第１端部が装着部材１６ａに揺動自在に接続され、第２端部が可動部材１６ｂに揺動自在に接続されている。したがって、４点リンク機構１６ｃは、チェーンガイド １６ｄを装着部材１６ａに移動自在に連結するように配置されている。チェーンガイド１６ｄはチェーンケージを有し、当該チェーンケージにはチェーン２８を受ける２つのプーリが備えられている。また、チェーンケージは揺動可能に可動部材１６ｂに連結されている。装着部材１６ａは、可動部材１６ｂをフレーム２２に対して水平方向に移動させるための電動駆動部（モータ部）３６（図６，７参照）を備えている。当該電動駆動部（モータ部）３６は、４点リンク機構１６ｃに動作自在に連結されている。また、チェーン２８がリアスプロケットＲ１〜Ｒ７の１つから他のリアスプロケットに選択的にシフトできるように、可動部材１６ｂの水平移動によって、チェーンガイド１６ｄがフレーム２２に対して水平方向に移動する。図３に示すように、チェーンガイド １６ｄは、制御装置１２のギアシフト操作に対応して、リアスプロケットＲ１〜Ｒ７のいずれかに移動するように構成されている。これにより、チェーン２８がリアスプロケットＲ１〜Ｒ７の内、対応するスプロケットに移動する。

図５に示すように、フロントディレーラ１８は電気制御可能に構成されている。フロントディレーラ１８は、基本的には、装着（固定）部材１８ａと、可動部材１８ｂと、４点リンク（連結）機構１８ｃと、チェーンガイド１８ｄと、を有する。当該技術分野において、フロントディレーラ１８等のモータ駆動ディレーラは周知である。したがって、ここでは、フロントディレーラ１８の詳細な説明および図示を省略する。さらに、実際には、任意の電動フロントディレーラを使用してもよい。

基本的に、装着部材１８ａは、ボルト を使用して、フレーム２２のシートチューブに従来の方法で固定される。４点リンク（連結）機構１８ｃは、２つのリンクを備えている。当該２つのリンクは、第１端部が装着部材１８ａに揺動自在に接続され、第２端部が可動部材１８ｂに揺動自在に接続されている。したがって、４点リンク機構１８ｃは、チェーンガイド １８ｄを装着部材１８ａに移動自在に接続するように配置されている。チェーンガイド１８ｄは、チェーン２８を受けるためのチェーンケージを備えている。装着部材１８ａは、可動部材１８ｂをフレーム２２に対して水平方向に移動させるための電動駆動部（モータ部）３８（図６参照）を備えている。当該電動駆動部（モータ部）３８は、４点リンク機構１８ｃに動作自在に接続されている。また、チェーン２８がフロントスプロケットＦ１〜Ｆ３の１つから他のフロントスプロケットに選択的にシフトできるように、可動部材１８ｂの水平移動によって、チェーンガイド１８ｄがフレーム２２に対して水平方向に移動する。図３に図示するように、チェーンガイド １８ｄは、制御装置１２のギアシフト動作に対応して、フロントスプロケットＦ１〜Ｆ３のいずれかに移動するように構成されている。これにより、チェーン２８がフロントスプロケットＦ１〜Ｆ３の内、対応するスプロケットに移動する。

ここで図６を参照すると、本実施形態の電動シフトシステムが、各部分の相互関係をより容易に理解できるように、ブロック図として模式的に図示されている。電気制御部２０は処理機構であり、マイクロコンピュータ４０を有している。マイクロコンピュータ４０は、キャリブレーション制御プログラムと、位置補正プログラムと、を有する。キャリブレーション制御プログラムは、リアディレーラ１６のチェーンガイド１６ｄの位置と、フロントディレーラ１８のチェーンガイド１８ｄの位置と、を較正するためのプログラムである。位置補正プログラムは、リアディレーラ１６のチェーンガイド１６ｄの位置と、フロントディレーラ１８のチェーンガイド１８ｄの位置と、を補正するためのプログラムである。また、電気制御部２０は、他の従来部品（例えば、入力インターフェイス回路、出力インターフェイス回路、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置）を有している。電気制御部２０の内部ＲＡＭは、動作フラグの状態や様々な制御データを記憶する。電気制御部２０の内部ＲＯＭは、様々なシフト動作用の所定のパラメータを記憶する。第１実施形態においては、制御部２０は制御装置１２、１４とは別体である。

また、電気制御部２０は、アナログ位置メモリ４２と、デジタル位置メモリ４４と、位置カウンタ４６と、更新機構４８と、リアディレーラモータドライバ５０と、フロントディレーラモータドライバ５２と、ディスプレイ５４と、を備えている。電気制御部２０のマイクロコンピュータ４０は、比較部と、位置調整部と、を構成する。比較部は、検出値と、予め格納されている参照値と、を比較する。位置調整部は、以下に説明するように、リアディレーラ１６のチェーンガイド１６ｄの位置と、フロントディレーラ１８のチェーンガイド１８ｄの位置と、を調整する。アナログ位置メモリ４２は、複数のアナログ位置値を記憶する。デジタル位置メモリ４４は、複数のデジタル位置と、位置カウンタ４６のカウント値と、を記憶する。アナログ位置メモリ４２とデジタル位置メモリ４４は、ディレーラ（部品）の位置に対して、予め格納されている少なくとも１つの参照値を有する記憶部を構成する。更新機構４８は、アナログ位置メモリ４２とデジタル位置メモリ４４の内、少なくとも１つを更新する。更新機構４８は参照値更新部を構成する。当該参照値更新部は、調整または補正された位置に基づいて、ディレーラ（部品）の位置に対して予め格納された参照値を、最新の参照値に更新するように構成されている。リアディレーラモータドライバ５０はリアディレーラ１６を移動させるための信号を提供する。フロントディレーラモータドライバ５２はフロントディレーラ１８を移動させるための信号を提供する。

また、制御部２０のハードウェアおよび／またはソフトウェアは、コマンド検出設定部と、部品移動コマンド部と、に分割可能である。コマンド検出設定部は、キャリブレーションコマンドを検出し、検出されたキャリブレーションコマンドに対して選択された調整量および調整方向を設定するように構成された、制御部２０のハードウェアおよび／またはソフトウェアを有する。部品移動コマンド部は、移動コマンドを発行するように構成された制御部２０のハードウェアおよび／またはソフトウェアを有する。当該移動コマンドは、まず、キャリブレーションコマンドに対応して、ディレーラ（自転車部品）を第１方向に向かって選択された調整量よりも調整指示量（adjustment indicating amount）分だけさらに移動させ、次に、ディレーラ（自転車部品）を第２方向に向かって選択された調整位置まで移動させるためのコマンドである。なお、第２方向は第１方向に対して反対の方向であり、調整指示量は選択された調整量よりも大きい。以下に説明するように、部品移動コマンド部を構成する制御部２０のハードウェアおよび／またはソフトウェアは、さらに、第１方向と選択された調整方向とが同一方向になるように移動コマンドを発行するように構成されている。

以下に説明するように、コマンド検出設定部を構成する制御部２０のハードウェアおよび／またはソフトウェアは、さらに、所定期間Ｐ１内におけるスイッチ３１ａ、３１ｂ、３３ａまたは３３ｂ（入力部）の操作回数を検出するように構成され、所定期間Ｐ１内におけるスイッチ３１ａ、３１ｂ、３３ａまたは３３ｂ（入力部）の操作回数に基づいて、選択された調整量を設定する。また、部品移動コマンド部を構成する制御部２０のハードウェアおよび／またはソフトウェアは、さらに、所定期間Ｐ１内におけるスイッチ３１ａ、３１ｂ、３３ａまたは３３ｂ（入力部）の操作回数に応じて、選択された調整位置に対して、ディレーラ（自転車部品）が異なる量だけ移動されるように、移動コマンドを発行するように構成されている。

図６を参照すると、リアディレーラ１６のモータ部３６は、基本的には、リアディレーラモータ６０と、リアディレーラモータドライブトレイン６２と、リアディレーラアナログ位置センサ６４と、リアディレーラデジタル位置センサ６６と、を有する。アナログ位置センサ６４とデジタル位置センサ６６は、リアディレーラ位置制御機構を構成する。

同様に、フロントディレーラ１８のモータ部３８は、フロントディレーラモータ７０と、フロントディレーラモータドライブトレイン７２と、フロントディレーラアナログ位置センサ７４と、フロントディレーラデジタル位置センサ７６と、を有する。アナログ位置センサ７４とデジタル 位置センサ７６は、フロントディレーラ位置制御機構を構成する。

アナログ位置センサ６４、７４のそれぞれは、モータ（電動駆動）部３６、３８の可動部の少なくとも一方に関する位置角（回転角）の現在の絶対値を検出する機械／電気的位置検出装置を構成する。デジタル位置センサ６６、７６のそれぞれは、モータ部３６、３８の可動部の少なくとも一方に関する移動方向（回転方向）および回転移動量を検出するデジタル位置検出装置を構成する。

マイクロコンピュータ ４０は、較正および／またはシフト中に、リアディレーラ１６のギア位置および駆動量を特定するために、位置センサ６４、６６から信号を受信する。したがって、位置センサ６４、６６からの信号は、モータドライブトレイン６２を介してリアディレーラ１６を移動させるモータ６０を駆動するために、モータドライバ５０によって使用される。同様に、マイクロコンピュータ ４０は、較正および／またはシフト中に、フロントディレーラ１８のギア位置と駆動量とを特定するために、位置センサ７４、７６から信号を受信する。したがって、位置センサ７４、７６からの信号は、モータドライブトレイン７２を介してフロントディレーラ１８を移動させるモータ７０を駆動するために、モータドライバ５２によって使用される。

制御部２０は、位置センサ６４、６６、７４、７６と連動し、自転車用部品位置補正装置を構成する。自転車用部品位置補正装置において、比較部として機能するマイクロコンピュータ（プロセッサ）４０は、ディレーラギアシフトコマンドに対応して、モータドライブトレイン６２、７２（可動部）に関する位置角の現在の絶対値と、予め格納された参照値と、を比較する。また、位置調整部として機能するマイクロコンピュータ（プロセッサ）４０は、位置センサ６４、６６、７４、７６の検出結果に応じて、モータドライブトレイン６２、７２（可動部）に関する位置角の絶対値を調整する調整コマンドをモータドライブトレイン６２、７２（可動部）に対して選択的に出力する。

ここで図７を参照し、リアディレーラ１６のモータ部３６に関する構造の一例を簡単に説明する。ここで説明する実施形態においては、モータ６０は正逆回転が可能な電動モータである。モータ６０は、電気コードを使用して、制御部２０および動力源（電源または発電機）に従来の方法で電気的に接続される。モータドライブトレイン６２は、基本的には、複数のギアを備えている。当該複数のギアは、出力シャフト６２ａによって４点リンク（連結）機構１６ｃのリンクの一つに回転運動を伝達するために、モータ６０の駆動 シャフト６０ａに動作自在に接続されている。

アナログ位置センサ６４は、固定電気接触プレート６４ａおよび可動電気ブラシプレート６４ｂを有するポテンショメータであることが好ましい。固定電気接触プレート６４ａは、印刷回路基板上に取り付けられた１または複数の固定電気接触部を有し、可動電気ブラシプレート６４ｂは、印刷回路基板上に取り付けられた１または複数の可動電気ブラシを有する。可動電気ブラシプレート６４ｂは、出力シャフト６２ａと共に回転するように出力シャフト６２ａに取り付けられている。これにより、出力シャフト６２ａがリアディレーラモータ６０に対応して回転した場合、可動電気ブラシプレート６４ｂの１または複数の可動電気ブラシは、固定電気接触プレート６４ａの固定電気接触部に沿って摺動する。アナログ位置センサ（ポテンショメータ）６４は、リアディレーラ１６のモータ部３６のモータドライブトレイン６２の現在位置を示すために制御部２０に送信されるアナログ／機械信号を出力する。モータドライブトレイン６２の出力シャフト６２ａは、４点リンク（連結）機構１６ｃのリンクの１つに接続されているので、アナログ位置センサ６４からの出力信号に基づいて、チェーンケージ１６ｄの位置を特定することが可能である。

デジタル位置センサ６６は、位置センサ部（シャッタホイール）６６ａと、フォトインタラプタ６６ｂと、によって構成される。フォトインタラプタ６６ｂは、シャッタホイール６６ａの一方の面に配置された光源またはＬＥＤと、シャッタホイール６６ａの他方の面に配置されたフォトトランジスタなどの光検出器と、を有するデュアルチャネルフォトインタラプタであることが好ましい。シャッタホイール６６ａは、モータ部３６のモータドライブトレイン６２に動作自在に接続されている。これにより、モータドライブトレイン６２がモータ６０の動作に対応して回転する際に、シャッタホイール６６ａが回転する。モータ６０によるシャッタホイール６６ａの回転により、フォトトランジスタへのＬＥＤの光路は断続的に阻害される。これにより、シャッタホイール６６ａの回転率によって決定される期間を有するデジタル信号が生成される。したがって、デジタル信号の形状は、典型的には正方形または矩形の鋸歯形状であり、各パルスは出力シャフト６２ａの複数の角度位置の１つを示す。フォトインタラプタ６６ｂは２つのチャネルを有するので、互いに位相がずれた２つのデジタル信号がインタラプタ６６ｂによって生成される。したがって、デジタル位置センサ６６は、モータ６０のモータドライブトレイン６２の出力シャフト６２ａの回転方向および角度位置を検出可能な光学断続センサとして機能する。デジタル位置センサ６６は、出力シャフト６２ａの角度位置および回転方向を示す位置信号を制御部２０に送信する。

ポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４は、リアディレーラモータ６０のモータドライブトレイン６２が回転を停止した場合（固定状態）において、モータドライブトレイン６２に関する位置角（位置）の絶対値の検出に適している。一方、デジタル位置センサ６６のフォトインタラプタ６６ｂは、回転値および回転方向の検出に適している。２種類のセンサ６４、６６を使用することにより、リアディレーラ１６の適切で安定したギアシフト位置を制御および維持することが可能である。さらに、以下に説明するように、ギアシフトを不正確な位置から正確な位置に調整することも容易である。

上記のセンサ６４、６６、７４、７６は、通常、エネルギーを節約するために電源オフ状態であることが好ましい。しかし、シフト信号が入力される場合、センサ６４、６６、７４、７６は、対応するアナログ位置センサを使用するモータドライブトレインの位置を検出し、対応するデジタル位置センサを使用するモータドライブトレインの回転量および回転方向を検出するために、電源オン状態に切り換えられる。即ち、センサ６４、６６、７４、７６は、シフト毎に対応するモータドライブトレインの位置、移動量、移動方向を検出することが可能である。さらに、シフト信号が入力されない場合、センサ６４、６６、７４、７６は、電力を節約するために非アクティブ状態となる。ここで説明する実施形態においては、シフト信号が入力される場合、アナログ位置センサ６４、７４のそれぞれのポテンショメータが、開始位置におけるディレーラの位置（例えば、モータドライブトレインの位置角度）の絶対値を検出する。

フロントディレーラ１８のモータ部３８に関する詳細な構成については、説明を簡略化するために省略する。モータ部３８は、フロントディレーラに適用されるという点を除いて、リアディレーラ１６のモータ部３６と基本的に同一である。したがって、モータ７０は、モータドライブトレイン６２の場合と同様に、リンク（連結）機構１８ｃのリンクの１つを移動させるために、モータドライブトレイン７２を駆動する正逆回転可能な電動モータであることが好ましい。また、アナログ位置センサ７４は、例えば図７に示すポテンショメータであることが好ましく、デジタル位置センサ７６は、例えば図７に示す、位置センサ部（シャッタホイール）と、フォトインタラプタとを有することが好ましい。センサ７４、７６からの信号は、リアディレーラ１６のモータドライブトレイン６２における方法と同様に、フロントディレーラ１８のモータドライブトレイン７２の現在の位置を示すために制御部２０に送信される。

ここで図８〜１４を参照し、主にリアディレーラ１６に関してディレーラキャリブレーション方法とディレーラ位置補正方法を説明する。言うまでもないが、本開示により、フロントディレーラ１８に対してもディレーラキャリブレーション方法およびディレーラ位置補正方法を使用することは、当業者にとって明白である。図１０、１１に示すように、ディレーラキャリブレーション方法を使用した場合、乗り手は、チェーンガイド１６ｄ（１８ｄ）の移動および移動方向を確認できるように、より長い期間においてディレーラモータ６０（７０）を駆動することによって、調整が実行されたか否か、および／または、その調整方向を容易に確認することができる。

図８に示すように、電動シフトシステムが工場から出荷される際に、制御部２０は、特定のリアスプロケットセットおよび特定のディレーラ用の各ギアに対して、少なくとも１つの初期テーブル（工場設定テーブル）を有しており、当該テーブルがアナログ位置メモリ４２およびデジタル位置メモリ４４に予め格納されている。特に、初期テーブルは、センサ６４、６６からの検出信号を使用してシフト操作を実行するためにモータ６０を動作させる際に必要な通電量を特定するための参照値を有している。即ち、テーブルはディレーラの各位置の絶対値を有しており、当該絶対値は、ポテンショメータのカウント値（０〜２５０）に対応する。初期テーブルは、図９に示す各ギア位置に対応する参照値（モータドライブトレイン停止位置）を変更するために、ディレーラキャリブレーションモード実行中に調整可能である。

リアディレーラ１６を較正する場合、スイッチ３１ａ、３１ｂをシフトモードからリアディレーラ１６のギア位置を較正するためのキャリブレーションモードに変更するために、スイッチ３１ｃが一度押下される。ここで、モータドライブトレイン６２の停止位置を調整することによって、チェーンガイド１６ｄのギアシフト位置を第１方向に調整するために、スイッチ３１ａを使用することができる。また、モータドライブトレイン６２の停止位置を調整することによって、チェーンガイド１６ｄのギアシフト位置を第１方向と反対方向の第２方向に調整するために、スイッチ３１ｂを使用することができる。キャリブレーションモードにおいては、スイッチ３１ａがチェーンガイド１６ｄのギアシフト位置を第１方向としてのシフトダウン方向に調整し、スイッチ３１ｂがチェーンガイド１６ｄのギアシフト位置を第２方向としてのシフトアップ方向に調整することが好ましい。

本実施形態において、電気制御部２０の位置調整部は、合計２５の調整ステップ（初期参照値「０」からプラス／マイナス１２ステップ）を有する。キャリブレーションステップにおいて、スイッチ３１ａ、３１ｂの何れかが押下される度に、リアディレーラ１６の現在位置を１つのステップで調整するために、モータ６０が動作される。スイッチ３１ａ、３１ｂの何れかが所定期間Ｐ１（例えば、１秒）内に二度押下される場合、リアディレーラ１６の現在位置を２つのステップで調整するために、モータ６０が動作される。モータ６０の使用によりリアディレーラ１６の位置が調整された後、アナログ位置センサ６４がモータドライブトレイン６２の調整後の位置を検出する。検出された調整後の位置データは、図９に示すテーブルに再び書き込み（再記録、リセット）される。

本実施形態において、リアディレーラ１６は、ギア位置の何れか１つに位置する場合に調整可能であることが好ましい。特に、任意の２つのギア位置間のシフト間隔の全てが、図８、９に示すテーブルのデジタル位置メモリ４４において予め決定（即ち、既定、プレインストール、または予め格納）されている。例えば、乗り手がディレーラの位置を第３速度位置に調整する場合、他の全ての速度位置（例えば、第１、第２速度位置と、第４〜第７速度位置）は、新たに調整された第３速度位置と、デジタル位置メモリ４４に予め格納された既定のシフト幅に基づいて、自動的に調整される。

ここで図１０を参照すると、ディレーラキャリブレーション方法によるキャリブレーションモード時において、乗り手が所定期間Ｐ１内にスイッチ３１ａ、３１ｂの何れかを一度だけ押下する場合、モータ６０を動作させることによって選択した調整方向における選択した調整量Ａ１を得るために、キャリブレーションコマンドが制御部２０から送信される。例えば、スイッチ３１ａが一度だけ押下される場合、制御部２０は当該操作（一度の押下およびシフトダウン方向）を検出し、モータ６０をアクティブ状態にするために、リアディレーラ１６にシフトダウン調整信号を出力する。そして、キャリブレーションコマンドに対応して、モータドライブトレイン６２が調整指示量Ｂ１分だけシフトダウン方向（第１方向）に移動を開始する。図１０に示すように、本実施形態において、モータドライブトレイン６２は、まず５ステップ（調整指示量Ｂ１）を調整指示位置に移動し、次に、４ステップ（例えば、戻り量Ｃ１）をシフトアップ方向（第２方向）に向かって目標（選択された）調整位置に戻す。こうしてリアディレーラ１６が目標位置にセットされ、図１２に示すように、乗り手によってスイッチ３１ａ、３１ｂの何れかが押下され、所定期間Ｐ２（例えば５秒）が経過後、予め格納されたテーブルが更新保存される。したがって、乗り手は、チェーンガイド１６ｄの移動および移動方向を確認できるように、モータ６０をより長期間駆動することによって、調整実施の有無と、その調整方向と、を容易に判定することができる。

ここで図１１を参照すると、ディレーラキャリブレーション方法によるキャリブレーションモード時に、乗り手が所定期間Ｐ１内にスイッチ３１ａ、３１ｂの何れかを二度押下する場合、モータ６０を動作させることによって選択した調整方向における選択した調整量Ａ２を獲得するために、キャリブレーションコマンドが制御部２０から送信される。例えば、スイッチ３１ａが所定期間Ｐ１内に二度押下される場合、制御部２０は当該動作（二度の押下およびシフトダウン方向）を検出し、モータ６０をアクティブ状態にするために、リアディレーラ１６にシフトダウン調整信号を出力する。そして、モータドライブトレイン６２は、キャリブレーションコマンドに対応して、シフトダウン方向（第１方向）に調整指示量Ｂ２分の移動を開始する。図１１に示すように、本実施形態において、モータドライブトレイン６２は、まず、１０ステップ（調整指示量Ｂ２）を調整指示位置に移動し、次に、８ステップ（例えば、戻り量Ｃ２）をシフトアップ方向（第２方向）に向かって目標（選択された）調整位置に戻す。こうしてリアディレーラ１６は目標位置に設定され、図１２に示すように、スイッチ３１ａ、３１ｂの何れかが乗り手によって押下され、所定期間Ｐ２が経過した後、予め格納されたテーブルが更新保存される。したがって、所定期間Ｐ１内にスイッチ３１ａ、３１ｂ（入力部）のいずれかを操作することにより、所定期間Ｐ１内のスイッチ３１ａ、３１ｂのいずれかの操作回数に基づいて、制御部はキャリブレーションコマンドの選択された調整量を設定する。また、リアディレーラ１６のチェーンガイド１６ｄは、所定期間Ｐ１内におけるスイッチ３１ａ、３１ｂのいずれかの操作回数に応じて、調整指示量に対して異なる量だけ移動される。

フロントディレーラ１８は同様の方法でキャリブレーションされる。したがって、まず、キャリブレーションコマンドに対応して、モータドライブトレイン７２を第１方向に向かって（キャリブレーションコマンドの選択された調整量よりも大きな）調整指示量分だけ選択された調整量よりも遠くに移動させ、次に、モータドライブトレイン７２を反対方向に向かって選択された調整位置に移動させるために、モータ７０を駆動することによって、乗り手は、フロントディレーラ１８の調整実行の有無と、その調整方向と、を容易に判定することができる。

ここで図１２を参照すると、ディレーラキャリブレーション方法を使用して、スイッチ３１ａ、３１ｂ、３３ａ、３３ｂの１つが乗り手により押下され、所定期間Ｐ２（例えば５秒）が経過した後、制御部２０はテーブル更新ルーチンを実行する。ステップＳ１において、制御部２０は、モータドライブトレイン６２／７２の現在位置（回転角）を示すポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４／７４の値（電圧）を検出する。そして、ステップＳ２において、制御部２０は、ポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４／７４の検出値（電圧）と、予め格納されたテーブル内の予め格納された参照値と、を比較する。検出値が予め格納された参照値と一致する場合、ルーチンは終了する。しかし、検出値が予め格納された参照値と一致しない場合、ルーチンはステップ３に移行する。ステップ３において、制御部２０は、ポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４／７４の検出値（電圧）に応じて、以前のデータを上書きし、テーブルを更新する。

図１３、１４に示すように、第１位置補正ルーチンが図１３に示されており、第２補正ルーチンが図 １４に示されている。ディレーラ１６、１８の両方が位置補正ルーチンの１つを使用する。また、代替案としては、ディレーラ１６、１８の一方が位置補正ルーチンの一方を使用し、他方が補正位置ルーチンの他方を使用する。なお、図１３の位置補正ルーチンはフロントディレーラ１８に好ましいルーチンであり、図１４の位置補正ルーチンはリアディレーラ１６に好ましいルーチンである。本実施形態において、制御部２０は、開始位置および／または停止位置におけるディレーラの位置（モータドライブトレインの位置角）の絶対値を検出するためのポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４／７４を使用し、絶対値、位置角の値、回転方向の値の相互関係に対応してチェーンケージ１６ｄ／１８ｄを適切な位置にシフトするために、モータドライブトレイン６２／７２を制御する。

ここで図１３を参照すると、本実施形態に関する電動シフトシステムを使用する際に、何らかの外部からの力（例えば、チェーンガイドへの衝突）が原因でモータドライブトレイン６２／７２の現在位置が現在の予め格納されたテーブルの値からずれた場合、制御部２０は、シフト操作の実行毎に、乗車中（操作中）に現在位置を自動補正することができる。特に、図１３に示すように、スイッチ３１ａ、３１ｂ、３３ａまたは３３ｂを押下することによってシフト操作が実行される毎に、制御部２０はギアシフトコマンド（信号）をそこから受信し、位置補正ルーチンを実行する。したがって、図１３の位置補正ルーチンは、ギアシフトコマンドの受信毎に実行される。

ステップＳ１０において、基本的には、ディレーラ１６／１８が移動しない（シフト中ではない）場合、制御部２０は、ディレーラ１６／１８の位置（例えば、モータドライブトレイン６２／７２の位置）を確認するためのポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４／７４を使用する。したがって、制御部２０が、ディレーラの現在位置を示すアナログ位置センサ６４／７４の検出値（電圧）を獲得した後、ルーチンはステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１において、シフト操作前に、制御部２０は、ポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４／７４の検出値（電圧）と、予め格納されたテーブル内の予め格納された参照値と、を比較する。検出値が予め格納された参照値と一致しない場合、ルーチンはステップＳ１２に移行する。しかし、検出値が予め格納された参照値と一致する場合、ルーチンはステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１２において、ディレーラ１６／１８の位置が不適切であるので、制御部２０は、予め格納されたテーブル内の予め格納された参照値に基づいて、シフト前にディレーラ１６／１８の位置を適切な位置に調整するために、モータ６０／７０を動作させる。ディレーラ１６／１８の位置を適切な位置に調整した後、ルーチンはステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、制御部２０は、スイッチ３１ａ、３１ｂ、３３ａ、３３ｂの１つを押下することにより生成されるギアシフトコマンドに基づいてシフト操作を実行するために、モータ６０／７０を動作させる。シフト中に、デジタル位置センサ６６／７６は、モータ６０／７０を動作させることによってチェーンガイド１６ｄ／１８ｄを配置するために、モータドライブトレイン６２／７２の位置角と回転方向の値を確認する。シフト操作の完了後、ルーチンはステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４において、シフト後に、ディレーラ１６／１８が移動しない（シフト中ではない）場合、制御部２０は、ディレーラ１６／１８の位置（例えば、モータドライブトレイン６２／７２の位置）を再確認するために、ポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４／７４を使用する。したがって、制御部２０がディレーラの現在位置を示すアナログ位置センサ６４／７４の検出値（電圧）を獲得した後、ルーチンはステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５において、シフト後に、制御部２０は、ポテンショメータとして機能するアナログ位置センサ６４／７４の検出値（電圧）と、予め格納されたテーブル内の予め格納された参照値と、を比較する。検出値が予め格納された参照値と一致しない場合、ルーチンはステップＳ１６に移行する。しかし、検出値が予め格納された参照値と一致する場合、ルーチンは終了する。

代替案としては、図１４に示すように、制御部２０は、ディレーラ１６／１８の位置がシフト後にのみ調整される代替ルーチンを実行することができる。特に図１４に示すように、制御部２０は、上記の通り、ギアシフトコマンドの受信毎にシフト動作を直ちに実行し、続いてステップＳ１４〜Ｓ１６を実行することができる。

［第２実施形態］
図１５〜１９に、第２実施形態に係る電動シフトシフテムを備えた自転車１１０が図示されている。第２実施形態の電動シフトシステムは、基本的に第１実施形態と同一であるが、当該電動シフトシステムがロードバイク用であり、制御装置１２、１４の代わりに制御装置１１２、１１４が使用されている点のみが異なる。第１、第２実施形態における類似点を鑑みて、第２実施形態の構成要素が第１実施形態の構成要素と同一の場合、第１実施形態と同一の参照番号が付与される。さらに、第１実施形態の構成要素と同一の第２実施形態の構成要素が同一の場合、説明を簡略化するために、第２実施形態の構成要素については説明を省略する。

自転車１１０はロードレーサ（競技用ロードバイク）であり、特に、フレーム１２２と、ハンドルバー１２４と、フロントフォーク１２６と、を備えている。ハンドルバー１２４は、フロントフォーク１２６の上端に従来の方法で装着されている。ハンドルバー１２４は、対向する端部に装着された制御装置１１２、１１４を有する。フレーム１２２のチェーンステイ後部には、第１実施形態に記載のリアディレーラ１６が従来の方法で装着されている。また、フレーム １２２のシートチューブには、第１実施形態に記載のフロントディレーラ１８が従来の方法で装着されている。

自転車用制御装置１１２、１１４は、ドロップダウン式ハンドルバー１２４と共に使用されるロードブリフタ（road brifters）である。ここで、表示部１２０と電気制御部１４０は、制御装置１１２の本体に備えられており、他方の制御装置１１４は電気制御部１４０に電気的に接続されている。制御装置１１２、１１４は、構成および動作が本質的に同一であるが、互いに左右対称であり、制御装置１１２が電気制御部１４０を有する点のみが異なる。
したがって、ここでは、制御 装置１１２のみについて説明する。

さらに、本実施形態において、制御装置１１２は、１組のシフトレバー１３１ａおよび１３１ｂと、モードスイッチ１３１ｃと、を有する。シフトレバー１３１ａ、１３１ｂは、シフトアップとシフトダウンを行うためのレバーである。モードスイッチ１３１ｃは、リアディレーラ１６のギア位置を較正するために、シフトレバー１３１ａ、１３１ｂをシフトモードからキャリブレーションモードに変更するためのスイッチである。同様に、制御装置１１４は、１組のシフトレバー１３３ａおよび１３３ｂと、モードスイッチと、を有する。シフトレバー１３３ａ、１３３ｂは、シフトアップおよびシフトダウンを行うためのレバーである。制御装置１１２が有するモードスイッチは、フロントディレーラ１８のギア位置を較正するために、シフトレバー１３３ａ、１３３ｂをシフトモードからキャリブレーションモードに変更するためのスイッチである。したがって、シフトレバー１３１ａ、１３１ｂ、１３３ａ、１３３ｂは、第１実施形態に記載のスイッチ３１ａ、３１ｂ、３３ａ、３３ｂと同様の方法で、キャリブレーション方法と位置補正方法を実行するために使用される。なお、第２実施形態に関するさらに詳細な説明については、ここでは省略する。
［用語に関する一般的解釈］
本発明の範囲を理解する際に、装置の一部あるいは部分に関する説明に使用される用語「構成された」は、所望の機能を実行するために構成および／またはプログラムされたハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む。また、本発明の範囲を理解する際に、ここで使用される「備えた」およびその派生語は、記載された特徴、要素、部分、グループ、完全体および／またはステップの存在を特定するためのオープンエンド型の用語であることが意図されているが、他の記載された特徴、要素、部品、グループ、完全体および／またはステップの存在を除外するものではない。また、上記内容は、例えば、「有する」などの用語およびそれらの派生語など、同様の意味を有する単語に適用される。また、「部分」または「要素」等の用語が単数で記載された場合、これらの用語は２つの意味（単数または複数の部分／要素）を有する。ここで本発明の記載に使用される「前方に、後方に、上に、下方に、垂直に、水平に、下に、横に」等の方向を示す用語は、同様に方向を示す他の任意の用語と同じく、本発明を備えた自転車の方向を示す。したがって、上記用語が本発明の記載に使用される場合、本発明を備えた自転車が通常の乗車位置で使用される場合に関連して解釈すべきである。最後に、ここで使用する「約／略」等の程度を示す用語は、最終的な結果が著しく変化しない程度に修正された用語の妥当な乖離量を意味するものである。

本発明の説明に一部の実施形態のみが選択されているが、本開示により、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲を逸脱することなく、ここで様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明白である。さらに、本発明に係る実施形態に関する上記の記載は、例証目的で提供されたものにすぎず、特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義された本発明を制限する目的で提供されたものではない。

１０ 自転車
１６ リアディレーラ
１８ フロントディレーラ
２０ 電気制御部
１６ａ，１８ａ 装着部材
１６ｂ，１８ｂ 可動部材
１６ｃ，１８ｃ リンク機構
１６ｄ，１８ｄ チェーンガイド
４０ マイクロコンピュータ
６４，７４ アナログ位置センサ
６６，７６ デジタル位置センサ
６６ａ シャッタホイール
６６ｂ フォトインタラプタ

Claims (5)

1. 自転車用部品の停止状態の可動部に関する位置角の現在の絶対値を検出するアナログセンサと、
   前記可動部が動作したときの移動方向および移動量を検出するデジタルセンサと、
   部品動作コマンドが発行される毎に、前記可動部に関する位置角の現在の絶対値と、前記可動部に関する位置角の予め格納された参照値と、を比較する比較部と、
   前記比較部の比較結果が不一致の場合に、前記参照値に基づいて前記可動部に関する位置角の絶対値を調整する調整コマンドを前記可動部に対して選択的に出力するとともに、前記デジタルセンサの検出結果により動作中の前記可動部の移動方向および移動量を確認する、位置調整部と、
   を備えた自転車用部品位置補正装置。
2. 前記アナログセンサは、前記可動部に関する位置角の現在の絶対値を検出するポテンショメータを有する、請求項１に係る自転車用部品位置補正装置
3. 前記デジタルセンサは、前記可動部に関する移動方向および移動量を検出するシャッタホイールおよびフォトインタラプタを有する、請求項１又は２に係る自転車用部品位置補正装置。
4. 請求項１から４のずれかに記載の自転車用部品位置補正装置を備えた自転車用ディレーラであって、
   装着部材と、
   可動部材と、
   前記可動部材を前記装着部材に移動自在に接続するリンク機構と、
   前記可動部材に接続されたチェーンガイドと、を備え、
   電動駆動部が前記リンク機構に動作自在に接続されている、
   自転車用ディレーラ。
5. 前記可動部は、前記電動駆動部のモータドライブトレインである、請求項４に係る自転車用ディレーラ

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