JP6215516B2 - 変速段検出装置およびサイクルコンピュータ - Google Patents

Description

本発明は、変速段検出装置およびサイクルコンピュータに関し、特に、変速ワイヤを備えた自転車の使用中スプロケット、すなわち変速段を検出して表示する変速段検出装置およびサイクルコンピュータに関する。

自転車用のパンタグラフ式外装変速装置が従来から知られている。この種の変速装置では、変速ワイヤを変位させることによりパンタグラフを駆動し、チェーンの架かるスプロケットの切り換えが行なわれる。変速ワイヤの総変位量は、スプロケットの数とスプロケットの間隔および、シフトワイヤーの巻取り装置すなわち操作レバーの構造により決まる。また、変速段数は、スプロケットの数により決まる。

上記の変速ワイヤの変位量を検知することによって変速段を検出することも従来から行なわれている。

たとえば、特開２００１−１８７５９４号公報（特許文献１）においては、ケーブル１０とともに移動可能な基準部材１８を設け、基準部材１８の位置を検出するために、シェル１４内に複数のパッド２３ｂを設けることが示されている。基準部材１８の位置によって、自転車の変速段が検出され、検出された結果は、電子ディスプレイ装置１２に表示される。

また、特開２０１１−１３６６５５号公報（特許文献２）においては、操作側ワイヤ４０Ａと変速側ワイヤ４０Ｂとの間に永久磁石４４を含む連結体５２を設け、永久磁石４４の変位を非接触センサ３６Ａ，３６Ｂによって検知することによって、変速段を検出することが示されている。検出された変速段に基づいて、補助動力の適切な制御が行なわれる。

また、特開平７−１０１３７５号公報（特許文献３）においては、変速ワイヤ４に指示体１１ａを取付け、変速ワイヤ４の変位に伴なって、指示体１１ａを透明の筒状体８内で移動させることにより、自転車の変速段を表示することが示されている。

特開２００１−１８７５９４号公報 特開２０１１−１３６６５５号公報 特開平７−１０１３７５号公報

上述のとおり、変速ワイヤの変位を検知することにより、自転車の変速段を検出することが可能であるが、各変速段に対する変速ワイヤの変位量は、変速機の種類ごとに異なる。

特許文献１ないし３に記載の装置は、特定の変速機に対しては有効に機能するものの、異なる種類の変速機に適用することはできない。

すなわち、特許文献１に記載の装置では、各々の変速段に対応するパッド２３ｂの位置が固定されているため、当該装置を、異なる種類の変速機に適用することはできない。

また、特許文献２に記載の装置は、分断された操作側ワイヤ４０Ａと変速側ワイヤ４０Ｂとを連結体５２によって連結することを前提としており、これを取り外すことは予定されていない。したがって、当該装置を、異なる種類の変速機に適用することはできない。

また、特許文献３に記載の装置においては、透明な筒状体８に設けた変速段表示８ａの間隔と数が固定されているため、当該装置を、異なる変速段数の変速機や異なるスプロケット間隔の変速機、すなわち異なる種類の変速機に適用することはできない。

このように、特許文献１ないし３に記載の装置では、変速段検出装置を複数の自転車に対して取付けおよび取り外しすることが全く予定されておらず、これらの装置は、同じ変速段数、同じスプロケット間隔の特定の変速機に対してのみ用いられるものである。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、互いに異なる種類の変速機に対して適用可能な変速段検出装置およびサイクルコンピュータを提供することにある。

本発明に係る変速段検出装置は、変速ワイヤを備えた自転車の変速段を検出して表示する変速段検出装置であって、変速ワイヤと係合させることで変速ワイヤに対して取付け可能であり、変速ワイヤとの係合を解くことで変速ワイヤから取り外し可能であり、可変抵抗器によって変速ワイヤの変位量を検知するセンサ装置と、自転車に対して取付けおよび取り外しが可能であり、センサ装置によって検知された変速ワイヤの変位量に基づいて、使用中のスプロケットに対応する変速段を算出し、表示するサイクルコンピュータとを備える。サイクルコンピュータは、可変抵抗器により検知された電圧を自転車の変速段に変換する機能を有し、サイクルコンピュータは、キャリブレーション機能を有し、キャリブレーション機能は、すべてのスプロケットに対応する電圧を記憶することを含み、センサ装置により検知されたスプロケット電圧と、使用中のスプロケットに対応する変速段との関係を決定づけ、センサ装置は、筐体と、筐体に収められた可変抵抗器と、可変抵抗器に取付けられ、変速ワイヤが係合される係合部を有し、変速ワイヤの変位に伴なって筐体に対して移動するアームとを有し、係合部は、アームに形成された穴部または溝部により構成され、穴部または溝部を可塑性を有する部材によって形成し、穴部または溝部に変速ワイヤを係合させることで変速ワイヤが前記アームに固定される。

１つの実施態様では、上記変速段検出装置において、サイクルコンピュータは、使用中のスプロケットに対応する変速段と、自転車の走行速度、走行時間、走行距離、平均速度、最大速度および時刻のうちの少なくとも１つとを表示可能である。

本発明に係るサイクルコンピュータは、自転車に対して取付けおよび取り外しが可能であり、変速ワイヤを備えた自転車の変速段を検出して表示するサイクルコンピュータであって、変速ワイヤと係合させることで変速ワイヤに対して取付け可能であり、変速ワイヤとの係合を解くことで変速ワイヤから取り外しが可能なセンサ装置における可変抵抗器により検知された電圧を自転車の変速段に変換する機能を有し、可変抵抗器によって検知された変速ワイヤの変位量に基づいて、使用中のスプロケットに対応する変速段を算出し、表示し、サイクルコンピュータは、キャリブレーション機能を有し、キャリブレーション機能は、すべてのスプロケットに対応する電圧を記憶することを含み、センサ装置により検知されたスプロケット電圧と、使用中のスプロケットに対応する変速段との関係を決定づけ、センサ装置は、筐体と、筐体に収められた可変抵抗器と、可変抵抗器に取付けられ、変速ワイヤが係合される係合部を有し、変速ワイヤの変位に伴なって筐体に対して移動するアームとを有し、係合部は、アームに形成された穴部または溝部により構成され、穴部または溝部を可塑性を有する部材によって形成し、穴部または溝部に変速ワイヤを係合させることで変速ワイヤが前記アームに固定される。

本発明によれば、変速段検出装置を、異なる変速段数の変速機や、異なるスプロケット間隔の変速機、すなわち異なる種類の変速機に対して適用可能とすることができる。

本発明の１つの実施の形態に係る変速段検出装置が取り付けられる自転車を示す図である。 本発明の１つの実施の形態に係る変速段検出装置を構成するサイクルコンピュータを示す上面図である。 図２に示すサイクルコンピュータを図２中の矢印III方向から見た状態を示す図である。 図２に示すサイクルコンピュータの裏面図である。 図２，図３に示すサイクルコンピュータを固定具に取付ける前の状態を示す図である。 図２，図３に示すサイクルコンピュータを固定具に取付けた後の状態を示す図である。 本発明の１つの実施の形態に係る変速段検出装置に含まれるセンサ装置を示す図である。 図７に示すセンサ装置の等価回路である。 本発明の１つの実施の形態に係る変速段検出装置に含まれるセンサ装置におけるアームの移動距離と検知電圧との関係を示す図である。 スプロケット電圧を変速段に変換する際に使用する変換表を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係る変速段検出装置が取り付けられる自転車を示す図である。図１を参照して、自転車１は、前輪２および後輪３と、スプロケット群４と、チェーン５と、ステム６と、チェーンステー７とを含む。

スプロケット群４は、複数のスプロケットからなる。チェーン５は、複数のスプロケットのうちの１つに対して選択的に噛み合う。チェーン５とスプロケット群４との噛み合わせの選択は、図示しない操作レバーを操作することによって行なわれる。上記レバーを操作することによって、後述する変速ワイヤ４０（図１においては図示せず。）が変位し、チェーン５とスプロケット群４との選択的噛み合わせが変更される。これによって、変速段が変更される。

現状の変速段を自転車のライダーに示すために、サイクルコンピュータ１０が用いられる。本実施の形態に係る変速段検出装置は、図１から図６に示すサイクルコンピュータ１０と、図７に示すセンサ装置３０とを含むものである。

現状の変速段は、サイクルコンピュータ１０上に表示される。サイクルコンピュータ１０は、その表示内容をライダーが確認可能となるように、自転車上（たとえばステム６上）に取付けられている。サイクルコンピュータ１０は、自転車に対して取付けおよび取り外しが可能である。

変速段の検出は、後述するセンサ装置３０（図１においては図示せず。）により行なわれる。センサ装置は、変速ワイヤの変位量を検知する。センサ装置は、変速ワイヤの経路中の何れかに取り付けられる。センサ装置は、たとえばチェーンステー７に取付けられている。センサ装置は、自転車に対して取付けおよび取り外しが可能である。サイクルコンピュータ１０は、センサ装置によって検知された変速ワイヤの変位量に基づいて変速段を算出し、表示する。

図２は、サイクルコンピュータ１０を示す上面図であり、図３は、図２に示すサイクルコンピュータ１０を図２中の矢印III方向から見た状態を示す図である。また、図４は、サイクルコンピュータ１０の裏面図である。

図２〜図４を参照して、サイクルコンピュータ１０は、各種情報を表示する表示部１１と、後述する固定具２０と係合する係合部１２と、裏面に設けられたスイッチボタン１３とを含む。

図２〜図４において、矢印ＤＲ１は自転車の前方に対応し、矢印ＤＲ２は自転車の後方に対応する。表示部１１には、変速段が表示されるが、変速段以外にも、たとえば、自転車の走行速度、走行時間、走行距離、平均速度および最大速度ならびに時刻などの情報を表示することが可能である。これらの情報は、表示部１１上に一度に表示されてもよいし、一度に表示されなくてもよい。上記複数の情報を表示部１１上に一度に表示しない場合、サイクルコンピュータ１０に設けられたスイッチを操作することにより、表示状態の切換えが行なわれる。具体的には、サイクルコンピュータ１０を上方から押して傾動させることにより、裏面のスイッチボタン１３が押し込まれ、表示状態の切換えが行なわれる。表示状態が順次切換えられることで、自転車の運転者は、各種情報を順次確認することができる。

図５は、サイクルコンピュータ１０を固定具に取付ける前の状態を示す図であり、図６は、サイクルコンピュータ１０を固定具に取付けた後の状態を示す図である。

図５，図６を参照して、サイクルコンピュータ１０を図５中の矢印の方向にスライドさせ、サイクルコンピュータ１０における係合部１２と固定具２０における係合部２１とを係合させる。これにより、サイクルコンピュータ１０が固定具２０に取付けられる。なお、固定具２０の具体的形態は、適宜変更可能である。

固定具２０は、自転車の前後方向に延在するバー（たとえばステム）に取り付けられてもよいし、自転車の左右方向に延在するバー（たとえばハンドルバー）に取り付けられてもよい。

図５，図６を用いて説明したように、サイクルコンピュータ１０は、固定具２０に対して取り外し可能に取付けられる。また、固定具２０は、自転車に対して取り外し可能に取付けられる。すなわち、サイクルコンピュータ１０は、自転車に対して取付けおよび取り外し可能に設けられている。

次に、図７，図８を用いて、センサ装置３０の構造について説明する。センサ装置３０は、変速ワイヤの移動量を電圧に変換する可変抵抗器３３を含むものであり、図７に示すように、筐体３１と、可変抵抗器３３に取付けられ、変速ワイヤ４０の変位に伴なって筐体３１に対して移動するアーム３２とを有する。センサ装置３０は、センサ電圧端子５１、スプロケット電圧端子５２、ＧＮＤ端子５３を備える。センサ電圧端子５１とＧＮＤ５３端子との間には、定電圧が印加される。スプロケット電圧端子５２では、アーム３２の移動量に応じたスプロケット電圧が検知される。センサ装置３０により検知されたスプロケット電圧は、図示しないワイヤを介してサイクルコンピュータ１０に送られてもよいし、送信機を介した無線通信によってサイクルコンピュータ１０に送られてもよい。サイクルコンピュータ１０は、センサ装置３０のスプロケット電圧に基づいて、変速ワイヤ４０の変位量を検知し、さらに、変速ワイヤ４０の変位量に基づいて、現状の変速段を算出する。

筐体３１は、自転車（たとえばチェーンステー７）に対して固定される。図７の例では、筐体３１は、円筒形部材からなる。

アーム３２は、変速ワイヤ４０が係合される係合部３２Ａを有する。これにより、変速ワイヤ４０の変位に伴なってアーム３２を移動させることができる。

図７の例では、係合部３２Ａは、アーム３２に形成された穴により構成されている。変速ワイヤ４０の径は、変速機の種類に拠らず、略一定（たとえばφ１．２ｍｍ程度）である。その略一定の径よりも若干小さな穴を、可塑性を有する部材によって形成しておくことで、変速ワイヤとアーム３２とを係合させることができる。

なお、筐体３１の態様は、図７に示すものに限定されず、たとえば、円筒形に変えて四角柱形状を有する筒状部材によって筐体３１を構成してもよい。

また、係合部３２Ａの態様も、図７に示すものに限定されず、たとえば、アーム３２に溝部を形成することで係合部３２Ａとしてもよいし、穴部や溝部の他に、アーム３２と係合ワイヤ４０とを固定するための別部材が設けられてもよい。

本実施の形態に係る変速段検出装置は、サイクルコンピュータ１０およびセンサ装置３０が自転車に対して取付けおよび取り外し可能に設けられることである。すなわち、本実施の形態に係る変速段検出装置は、複数の自転車において共用することが可能である。

変速段検出装置は、複数の自転車において共用する場合、各々の自転車において変速機の種類が異なることを考慮に入れなければならない。すなわち、変速段検出装置をある自転車から異なる自転車に付け換えた場合、変速機の種類が異なるならば、センサ装置３０により検知されたスプロケット電圧と、使用中スプロケットに対応する変速段との関係を決定づけるキャリブレーションが必須となる。本実施の形態では、このキャリブレーション機能をサイクルコンピュータ１０に持たせている。

なお、センサ装置３０の取り外しは、変速ワイヤ４０と変速機との接続を一旦解き、変速ワイヤ４０とアーム３２との係合を解き、変速ワイヤ４０をセンサ装置３０を介さずに変速機へ接続することで可能となる。また、センサ装置３０の取付けは、変速ワイヤ４０と変速機との接続を一旦解き、変速ワイヤ４０の経路中にセンサ装置３０を設置し、アーム３２と変速ワイヤ４０とを係合させた後に、再度、変速ワイヤ４０を変速機と接続することで可能となる。

図９は、上記キャリブレーションについて説明するための図であり、センサ装置３０におけるアーム３２の移動距離と、センサ装置３０による検知電圧との関係を示すものである。アーム３２の移動に伴ない、使用中のスプロケットが変化する。ここでは、スプロケットの歯数が多いものから少ないものへ、降順に、スプロケット１、スプロケット２・・・・・・と番号を振ることにする。

本実施の形態においては、以下の操作によりキャリブレーションを行なう。まず、操作レバーを使い、スプロケット１を使用するように操作を行ない、そのことをサイクルコンピュータ１０に認識させる。

サイクロコンピュータ１０は、センサ装置３０のスプロケット電圧端子５２に現われるスプロケット電圧を読み取って、スプロケット１に対応する電圧Ｖ１を記憶する。同様に、操作レバーを操作し、サイクロコンピュータ１０にスプロケット２に対応する電圧Ｖ２やその他のスプロケットに対応する電圧も記憶させる。

すべてのスプロケットに対する対応する電圧が記憶できたら、キャリブレーションは終わりである。一旦キャリブレーションが終われば、サイクロコンピュータ１０は、図１０に示す表を用いて、スプロケット電圧Ｖｓｐを、使用中のスプロケットすなわち変速段に変換する。図１０は、スプロケット電圧Ｖｓｐをスプロケット番号に変換する変換規則を表している。図１０は、スプロケット群４が１０枚のスプロケットからなる、すなわち変速段の総数が１０である場合を示している。

なお、図１０に示す表は、可変抵抗器３３がリニアポテンシオメーターを使用した場合の例である。

図９においては、アーム３２の移動に伴ない変化するスプロケット電圧（スプロケット電圧端子５２に出力される電圧）の変化を示している。可変抵抗器３３としては、リニアポテンシオメーターを使用し、アームの移動に伴なって、スプロケット電圧がリニアに変化する例を示した。図中の番号は、アームの移動に伴ない、使用中のスプロケットがスプロケット１、スプロケット２、・・・・・・と変化することを示している。

図９に示すように、本実施の形態に係る変速段検出装置を、たとえば、１０段変速の変速機（図８中のＡ）から、９段変速の変速機(図８中のＢ)に付け換えるとき、各段数に対応するスプロケット電圧（スプロケット端子５２に現われる電圧）が変化する。

このように、サイクルコンピュータ１０は、センサ装置３０のリニアポテンショメータにより検出されたスプロケット電圧Ｖｓｐを、スプロケット番号すなわち自転車の変速段に変換する機能を有する。さらにサイクロコンピュータ１０は、変速機に応じて、変換規則を補正するキャリブレーション機能を有する。これにより、第１の自転車から、変速機の異なる第２の自転車に変速段検出装置を付け換えても、サイクロコンピュータ１０は、変速操作に応じて正しくスプロケット番号を表示する事ができる。

また、本実施の形態に係る変速段検出装置では、走行速度などの情報を表示するサイクルコンピュータ１０に変速段を表示させるため、センサ装置３０は、変速ワイヤの経路中であればどこに設置してもよく、センサ装置自身が目視できなくても構わない。

さらに、本実施の形態に係る変速段検出装置では、フロント変速機、リア変速機の変速段の検出の何れか、もしくは両方に利用する事が可能である。

また、スプロケット電圧Ｖｓｐからスプロケット番号への変換規則は、図１０の例に限定されず、可変抵抗器３３の特性に応じて、誤変換を防ぐように変更されても構わない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 自転車、２ 前輪、３ 後輪、４ スプロケット群、５ チェーン、６ ステム、７ チェーンステー、１０ サイクロコンピュータ、１１ 表示部、１２ 係合部、２０ 固定具、２１ 係合部、３０ センサ装置、３１ 筐体、３２ アーム、３２Ａ 係合部、３３ 可変抵抗器、４０ 変速ワイヤ。

Claims (3)

1. 変速ワイヤを備えた自転車の変速段を検出して表示する変速段検出装置であって、
   前記変速ワイヤと係合させることで前記変速ワイヤに対して取付け可能であり、前記変速ワイヤとの係合を解くことで前記変速ワイヤから取り外し可能であり、可変抵抗器によって前記変速ワイヤの変位量を検知するセンサ装置と、
   前記自転車に対して取付けおよび取り外しが可能であり、前記センサ装置によって検知された前記変速ワイヤの変位量に基づいて、使用中のスプロケットに対応する変速段を算出し、表示するサイクルコンピュータとを備え、
   前記サイクルコンピュータは、前記可変抵抗器により検知された電圧を前記自転車の変速段に変換する機能を有し、
   前記サイクルコンピュータは、キャリブレーション機能を有し、前記キャリブレーション機能は、すべてのスプロケットに対応する電圧を記憶することを含み、前記センサ装置により検知されたスプロケット電圧と、前記使用中のスプロケットに対応する変速段との関係を決定づけ、
   前記センサ装置は、
   筐体と、
   前記筐体に収められた可変抵抗器と、
   前記可変抵抗器に取付けられ、前記変速ワイヤが係合される係合部を有し、前記変速ワイヤの変位に伴なって前記筐体に対して移動するアームとを有し、
   前記係合部は、前記アームに形成された穴部または溝部により構成され、前記穴部または溝部を可塑性を有する部材によって形成し、前記穴部または溝部に前記変速ワイヤを係合させることで前記変速ワイヤが前記アームに固定される、変速段検出装置。
2. 前記サイクルコンピュータは、使用中のスプロケットに対応する変速段と、前記自転車の走行速度、走行時間、走行距離、平均速度、最大速度および時刻のうちの少なくとも１つとを表示可能である、請求項１に記載の変速段検出装置。
3. 自転車に対して取付けおよび取り外しが可能であり、変速ワイヤを備えた自転車の変速段を検出して表示するサイクルコンピュータであって、
   前記変速ワイヤと係合させることで前記変速ワイヤに対して取付け可能であり、前記変速ワイヤとの係合を解くことで前記変速ワイヤから取り外しが可能なセンサ装置における可変抵抗器により検知された電圧を前記自転車の変速段に変換する機能を有し、前記可変抵抗器によって検知された前記変速ワイヤの変位量に基づいて、使用中のスプロケットに対応する変速段を算出し、表示し、
   前記サイクルコンピュータは、キャリブレーション機能を有し、前記キャリブレーション機能は、すべてのスプロケットに対応する電圧を記憶することを含み、前記センサ装置により検知されたスプロケット電圧と、前記使用中のスプロケットに対応する変速段との関係を決定づけ、
   前記センサ装置は、
   筐体と、
   前記筐体に収められた可変抵抗器と、
   前記可変抵抗器に取付けられ、前記変速ワイヤが係合される係合部を有し、前記変速ワイヤの変位に伴なって前記筐体に対して移動するアームとを有し、
   前記係合部は、前記アームに形成された穴部または溝部により構成され、前記穴部または溝部を可塑性を有する部材によって形成し、前記穴部または溝部に前記変速ワイヤを係合させることで前記変速ワイヤが前記アームに固定される、サイクルコンピュータ。

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