JPH08104282A

JPH08104282A - 自転車用変速装置

Info

Publication number: JPH08104282A
Application number: JP24033094A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Seki; 洋和関; Eiji Shindo; 英二進藤; Hitoshi Furukawa; 仁古川; Toshifumi Maehara; 利史前原
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 1994-10-04
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1996-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】変速操作を行う変速用ケーブルを少量の力によ
り操作可能な変速装置を簡易な構造で提供する。【構成】変速用ケーブル４の一方の端部に接続された変
速機構３２を備え、変速用ケーブル４の作動により変速
機構３２を制御する自転車用変速装置において、変速用
ケーブル４の途中部分をケーブルの交差方向に移動して
変速用ケーブル４を作動させる変速用ケーブル操作手段
１０と、この変速用ケーブル操作手段１０を駆動用ケー
ブル７０を介して駆動する駆動部６０とを備え、変速用
ケーブル操作手段１０と駆動部６０は夫々互いに離間し
た位置で車両に取り付けた自転車用変速装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車用の変速装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自転車の変速装置としては、複数
段の変速ギヤと、この複数段の変速ギヤにチェーンを掛
け替えるディレーラと、このディレーラに接続する変速
用ケーブルとを備えたものがある。この装置は、前記変
速用ケーブルの先端部に取り付けられたギヤレバーを手
動操作することにより、変速用ケーブルを長さ方向に作
動させ、ギヤの位置を選定している。

【０００３】しかし、このような変速装置では、減速時
にはブレーキレバーを握るため減速と変速を同時に行え
ないという欠点があった。そこで、変速操作を自動的に
行う装置も考案されている。例えば実開平２ー１３３９
９１号に記載されたものがある。この自転車の自動変速
装置は、自転車のタイヤの回転数に応じて生じるソレノ
イドの推力によって変速ケーブルをその長さ方向に引張
り変速するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような装置では減
速時に変速ケーブルをその長さ方向に引張るため、大き
な引き力を要することより、多くの電力を消費すること
となり、装置全体が大型化、コスト高となり、実用には
適さないものとなってしまう。

【０００５】本発明は前記事項に鑑みなされたものであ
り、変速操作を行う変速用ケーブルを少量の力により操
作可能な変速装置を提供することを技術的課題とする。
また、変速用ケーブルを少量の力により操作可能な変速
装置を既存の自転車に容易に後付けにて取り付けられる
ことを可能とする装置を提供することを技術的課題とす
る。

【０００６】また、自動的に変速を行う装置を、簡易な
構造で低コストにて提供することを技術的課題とする。
さらに、消費電力の少ない電動変速装置を提供すること
を技術的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。＜本発明の要旨＞変速用ケーブルの一方の端部に接続さ
れた変速機構を備え、変速用ケーブルの作動により変速
機構を制御する自転車用変速装置において、変速用ケー
ブルを作動させる変速用ケーブル操作手段と、この変速
用ケーブル操作手段を駆動用ケーブルを介して駆動する
駆動部とを備え、前記変速用ケーブル操作手段と駆動部
は夫々互いに離間した位置で車両に取り付けられてい
る。前記駆動部はサドル下方に取り付けるとともに、前
記変速用ケーブル操作手段は車体フレームに取付けるこ
とが好ましい。なお、変速用ケーブル操作手段を取り付
ける車体フレームは、車体のダウンチューブであること
が望ましい。

【０００８】〔構成要素〕前記変速用ケーブル操作手段
は、変速用ケーブルの途中部分をケーブルの交差方向に
移動（変位）して変速用ケーブルを作動させるものであ
る。

【０００９】そして、前記変速用ケーブル操作手段は、
変速用ケーブルの途中部分をケーブルの直角方向（直交
方向）に移動するように構成することが好ましい。ま
た、前記変速用ケーブル操作手段は、変速用ケーブルの
途中部分に連接する連接具と、この連接具に接続する作
動用ケーブルとを備え、作動用ケーブルは、前記駆動用
ケーブルの一端部として形成することができる。

【００１０】また、前記変速用ケーブルと前記連接具と
を摺動可能に連接し、変速用ケーブルの他方の端部に、
変速用ケーブルを作動させる手動操作手段を備えること
ができる。

【００１１】さらに、前記変速用ケーブル操作手段は、
前記作動用ケーブルを変速用ケーブル方向に付勢する付
勢手段を備えるように構成することができる。この付勢
手段は、弾性体、好ましくはスプリングを例示すること
ができる。

【００１２】前記駆動部は、前記駆動用ケーブルを引張
または弛緩するモータと、このモータに車両の走行条件
に応じて指示信号を出力する制御部と、モータ及び制御
部に接続する電源とを備えるように構成することができ
る。

【００１３】前記制御部は、例えば、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ），読み出し／書き込みメモリ（ＲＡＭ）、読み出
し専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力装置（Ｉ／Ｏ）と、こ
れらを接続するバスを備える構成とすることができる。
また、制御部がモータに信号を出力する際の走行条件と
は、例えば、車両の速度や、車両が走行する路面の傾斜
状態等のことである。

【００１４】また、前記駆動部と変速用ケーブル操作手
段との間の前記駆動用ケーブルは、アウターケーブル内
に摺動自在に挿入するとよい。なお、前記制御部と電源
は、駆動部とは別に車両に取り付けるようにしてもよ
い。

【００１５】

【作用】駆動部が駆動用ケーブルを介して変速用ケーブ
ル操作手段を駆動し、変速用ケーブルの途中部分をケー
ブルの交差方向に移動して変速用ケーブルを作動させる
ことにより変速機構を制御する。また、変速用ケーブル
からの反力は駆動用ケーブルを介して変速用ケーブル操
作手段と駆動部とに分散される。

【００１６】駆動部が、モータ、制御部、電源を備える
場合、制御部は走行条件に応じてモータを制御し、この
モータの力が駆動用ケーブルを引張あるいは弛緩して変
速用ケーブル操作手段を駆動し、変速用ケーブルを作動
させる。

【００１７】前記駆動部をサドル下方に取り付けるとと
もに、前記変速用ケーブル操作手段を車体フレームに取
り付ければ、変速用機器が車体の一箇所で大型化するこ
とはないので、運転に支障をきたすこともなく、また、
見栄えも良好となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図９に基づ
き説明する。本実施例の自転車用変速装置は、複数段の
変速ギヤ３２と、この複数の変速ギヤ３２にチェーン８
を掛け替えるリアディレーラ３４と、このリアディレー
ラ３４に接続する変速用ケーブル４と、変速用ケーブル
４を変位（移動）する変速用ケーブル操作手段１０及び
手動操作手段９と、変速用ケーブル操作手段１０を駆動
する駆動部６０と、スピードセンサ２０と、このスピー
ドセンサ２０からの信号を入力するとともに変速用ケー
ブル操作手段１０に信号を出力する制御部５と、クラン
ク４３の回転を検知するクランク回転検出センサ４７と
から構成されている。

【００１９】前記変速用ケーブル４の一方の端部は、リ
アディレーラ３４と接続している。また、変速用ケーブ
ル４の他方の端部は、手動操作手段であるギヤレバー９
と接続している。前記リアディレーラ３４が車輪の軸方
向に移動することにより、チェーン８が後輪軸３１に取
り付けられた複数の変速ギヤ３２間を掛け替えられ、変
速が行われるようになっている。なお、リアディレーラ
３４は、チェーン８の張力を調整するためのテンション
プーリ３４ａとジョッキープーリ３４ｂとを有してい
る。

【００２０】車両のダウンチューブ６には、ケース１５
に収容された変速用ケーブル操作手段１０が固定されて
いる。前記ケース１５は、ダウンチューブ６に沿う変速
用ケーブル４を貫通させている。そして、ケース１５内
では、図２に示すようにブラケット１７の第１孔１７ａ
及び第２孔１７ｂによって変速用ケーブル４を支承して
いる。前記ブラケット１７の中央部には、作動用ケーブ
ル１２を案内するブラケットプーリ１８が設けられてい
る。そして、この作動用ケーブル１２は連接具１１を介
して変速用ケーブル４と接続しており、変速用ケーブル
４をその直角方向に引張りあるいは弛緩できるようにな
っている。なお、前記連接具１１はリング形状をなして
おり、変速用ケーブル４と摺動自在に接続している。そ
して、連接具１１とブラケットプーリ１８との間にはコ
イルスプリング１９が取り付けられており、作動用ケー
ブル１２を変速用ケーブル４方向に付勢している。ま
た、前記作動用ケーブル１２は、変速用ケーブル操作手
段１０と駆動部６０とを接続する駆動用ケーブル７０の
一端部として構成されている。

【００２１】一方、前記駆動部６０は、サドルの下部に
取り付けられたサドルバッグ６１内に収納されている。
この駆動部６０は、モータ６２と、モータ６２の駆動力
により駆動用ケーブル７０を引張または弛緩するケーブ
ルギヤ６４と、前記モータ６２の駆動を制御する制御部
５と、モータ６２及び制御部５に電力を供給する電源７
とを備えている。

【００２２】前記制御部５は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ），読み出し／書き込みメモリ（ＲＡＭ）、読み出し
専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力装置（Ｉ／Ｏ）を備え、
これらはバスにより接続している。そして、Ｉ／Ｏには
前記スピードセンサ２０とモータ６２とクランク回転検
出センサ４７とが接続している（図５参照）。

【００２３】ＲＡＭには、図７に示す各ギヤ位置ごとの
設定値を格納する。なお、この設定値は、使用する自転
車の仕様や運転者の希望する変速速度域によって変更・
調整が行えるようになっている。または、基準となる設
定値の他に、新たな設定値をＲＡＭに読み込むようにし
てもよい。なお、図８は、ギヤの位置と車輪速度との関
係を表す図である。

【００２４】また、ＲＯＭには、後述する実行プラグラ
ムが格納してある。前記モータ６２の駆動力はギヤボッ
クス６３内でケーブルギヤ６４に伝達されている。ま
た、電源７からモータ６２への電力はモータ用電線６６
を介して供給されている。また、前記モータ６２は超音
波モータにより構成され、変速用ケーブル４方向からの
作動力では回転せずに、制御部５からの駆動指令時のみ
に回転作動するようになっている。

【００２５】前記スピードセンサ２０は、シートステー
２５に取り付けられた磁気検知部２１と、後輪側のスポ
ークに取り付けられた磁性体２２とにより構成されてい
る。そして、後輪３の回転に伴って磁性体２２が磁気検
知部２１に近接する度に（すなわち車輪が一回転する度
に）、磁気検知部２１がパルス信号を発信するようにな
っている。

【００２６】前記クランク回転検出センサ４７は、ペダ
ル４４を支持するクランク４３の回転を検知して制御部
５に信号を出力するようになっている。また、前記変速
用ケーブル操作手段１０と駆動部６０間の駆動用ケーブ
ル７０は、アウターケーブル７１内のインナーケーブル
となっている。

【００２７】次に、制御部５における動作過程を説明す
る。図６は制御部５における実行プログラムのフローで
ある。運転者の操作により電源が入れられると、ステッ
プ１０１にて初期設定がなされた後、ステップ１０２に
おいて、クランク回転検出センサ４７からの信号によ
り、クランク４３が回転しているか否かが判断される。
クランク４３が回転してチェーン８が回動している場合
は、ステップ１０３に移行してモータ６２を逆回転させ
てケーブルギヤ６４を逆回転（図３において時計回り）
させ、駆動用ケーブル７０を弛緩することにより駆動用
ケーブル７０の一端部である作動用ケーブル１２が変速
用ケーブル４を作動（弛緩）させてギヤを降下させる。
このとき、コイルスプリング１９の付勢力により作動用
ケーブル１２は円滑に変速用ケーブル４を作動させる。
クランク４７が回転せず、チェーン８が停止している場
合はステップ１０２の循環ルーチンとなる。

【００２８】ステップ１０４ではモータ６２の逆回転が
２秒に満たないか否かが判断される。モータ６２の逆転
が２秒に至らない場合は、ステップ１０３の循環ルーチ
ンとなり、モータ６２が２秒以上逆転した場合はステッ
プ１０５に移行してギヤ位置（Ｐ_G ）が１速であること
が記憶される。なお、本実施例では、モータ６２が２秒
逆転すれば、ギヤ位置がトップの状態から１速の状態ま
で降下するようになっている。

【００２９】次に、ステップ１０６にてギヤ位置（この
場合は１速）に対応する各設定値が呼び出される。すな
わち、ギヤ位置Ｐ_G が１速の場合は、ギヤアップ用しき
い値（Ｖ_UP）は５km/hであり、ギヤダウン用しきい値
（Ｖ_DOWN）は０km/hである。また、ギヤアップ用モータ
駆動時間設定値（Ｔ_UP）は０.３secであり、ギヤダウン
用モータ駆動時間設定値（Ｔ_DOWN）は０sec である（図
７参照）。

【００３０】そして、ステップ１０７にて、スピードセ
ンサ２０からの情報に基づき、自転車の速度（Ｖ）が１
速のギヤアップ用しきい値である５km/hよりも速いか否
かが判断される。自転車の速度が５km/hよりも速い場合
はステップ１０８に移行し、５km/hよりも遅い場合はス
テップ１１２に移行する。ステップ１０８では、クラン
ク４３が回転しているか否かが判断され、回転していな
い場合はステップ１０８の循環ルーチンとなり、クラン
ク４３が回転している場合はステップ１０９に移行して
モータ６２を正転させてギヤ位置をアップさせる。そし
て、ステップ１１０にてモータ６２の駆動時間（Ｔ_M ）
がギヤアップ用モータ駆動時間設定値である０.３secよ
りも少ないか否かが判断される。前記モータ６２の駆動
時間（Ｔ _M ）が０.３secよりも少ない場合はステップ１
０９の循環ルーチンとなり、０.３sec に至った場合は
モータ６２の駆動が停止され、ステップ１１１で元のギ
ヤ位置である１速に１を加えた新たなギヤ位置の２速で
あることが記憶される。

【００３１】また、前記ステップ１１２では、自転車の
速度（Ｖ）が１速のギヤダウン用しきい値である０km/h
よりも遅いか否かが判断される。０km/hよりも遅いこと
はありえないので、１速の場合はステップ１１２からは
すべてステップ１１７へ移行する。ステップ１１７で
は、速度（Ｖ）が０km/hであるか否かが判断され、速度
が０で自転車が停止している場合はステップ１１８に移
行し、３分より長く停止し続けた場合は自動的に装置全
体がパワーオフとなる。また、ステップ１１７及びステ
ップ１１８の否定枝はステップ１０７の循環ルーチンと
なる。

【００３２】前記ステップ１１１からはステップ１０６
の循環ルーチンとなり、ステップ１０６にて２速に対応
する各設定値が呼び出され、以下前述と同様に各ステッ
プの動作がなされる。

【００３３】なお、２速以上のギヤ位置においてステッ
プ１１２に至った場合、自転車の速度（Ｖ）がギヤダウ
ン用しきい値（Ｖ_DOWN）よりも遅い際は、ステップ１１
３に移行してクランク４３が回転しているか否かが判断
される。クランク４３が回転していない場合はステップ
１１３の循環ルーチンとなり、クランク４３が回転して
チェーン８が回動している場合はステップ１１４にてモ
ータ１３を逆転させた後、モータ駆動時間（Ｔ_M ）がギ
ヤダウン用モータ駆動時間設定値である０.５secよりも
少ないか否かが判断される。そして、ステップ１１５の
肯定枝はステップ１１４の循環ルーチンとなり、否定枝
はステップ１１６に移行して元のギヤ位置から１を減じ
た新たなギヤ位置（Ｐ_G ）を記憶し、ステップ１０６の
循環ルーチンとなる。

【００３４】以上のように本実施例によれば、変速用ケ
ーブル操作手段１０による変速用ケーブル４の変位は、
ケーブルをその長さ方向に引張るよりも少ない力（２分
の１程度）にて行うことができる。

【００３５】つまり、変速用ケーブル４を直角方向に引
いた状態を表す図８に示す如く、変速用ケーブル４をそ
の軸方向に引く力をＰとし、変速用ケーブル４の変形に
よって出来る角度をθとし、変速用ケーブル４を直角方
向に引く力をＦとすると、これらの力の関係はＦ＝２
Ｐ・ＣＯＳ(θ/２) で表される。このことより、θが１
５１度以上における直角方向に引く力Ｆは、軸方向に引
く力Ｐの半分以下となることが判る。なお、変速用ケー
ブル４をその交差方向に引く力Ｆは、軸方向に引く力Ｐ
よりも小さくなり、更に変速用ケーブル４をその直角方
向に引くことにより、不要な分力の発生を防止し、引く
力Ｆをより小さくできる。

【００３６】このように直角方向に引く力Ｆが小さいこ
とにより、モータ６２の消費電流が少なくて済み、装置
を小型化できるとともに、電源の容量を小さくすること
が可能となる。

【００３７】そして、変速用ケーブル４を直接引っ張る
変速用ケーブル操作手段１０と、モータ６２や電源７を
備える駆動部６０とを駆動用ケーブル７０で接続するこ
とにより、駆動部６０と変速用ケーブル操作手段１０を
夫々互いに離間した位置で車両に取り付けられるように
した。このため、ダウンチューブ６に取り付ける変速関
連の装置を小型化することができ、運転者のペダル操作
も良好に行うことができる。また、変速用ケーブル４を
作動させる場合の反力が、変速用ケーブル操作手段１０
と駆動部６０とに分散されるため、変速用ケーブル操作
手段１０及び駆動部６０を車両に強固に取り付ける必要
がなく、簡易化を図ることができる。

【００３８】また、正確な速度に対応した適切なギヤ位
置を選定できる自動変速装置を簡易な構成により得るこ
とができる。また、通常の変速機構を変更することな
く、自動変速装置を容易に自転車に取り付けることが可
能となる。そして、変速用ケーブル操作手段１０を停止
してギヤ位置を１速（ＬＯＷギヤ）にして、変速用ケー
ブル４が戻った状態であれば、手動操作手段であるギヤ
レバー９を手動により操作して変速を行うこともでき
る。

【００３９】また、リアディレーラの他に、クランク軸
側にフロントディレーラを設けた自転車の場合は、フロ
ントディレーラと接続する変速用ケーブルに、変速用ケ
ーブル操作手段１０と同様の装置を連接することができ
る。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、変速操作を行う変速用
ケーブルを少量の力により操作可能な変速装置を提供す
ることができる。

【００４１】また、変速用ケーブル操作手段と駆動部と
を夫々互いに離間した位置で車両に取り付けたことによ
り、変速用の機器が一箇所で大型化することがなく、運
転操作に支障をきたすことはない。さらに、変速用ケー
ブルからの反力が変速用ケーブル操作手段と駆動部とに
分散されるため、機器を強固に車体に取り付ける必要が
なく、機器の簡易化を図ることができる。また、変速用
機器が一箇所で大型化しないことから、車両の見栄えも
良好となる。

【００４２】また、変速用ケーブルを少量の力により操
作可能な変速装置を既存の自転車に容易に後付けにて取
り付けることが可能となる。また、自動的に変速を行う
装置を、簡易な構造で低コストにて提供することができ
る。

【００４３】さらに、消費電力の少ない電動変速装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の変速装置を自転車に取り付
けた状態を示す図

【図２】実施例における変速用ケーブル操作手段の断面
図

【図３】実施例におけるモータとギヤボックス部の一部
断面とした正面図

【図４】実施例におけるモータとギヤボックス部の一部
断面とした側面図

【図５】実施例における概略構成を示す図

【図６】実施例の制御部における実行プログラムのフロ
ーチャート

【図７】実施例の制御部における各変速ギヤにおける設
定値を示す図

【図８】実施例の制御部における各変速ギヤの上昇・降
下の関係を示す図

【図９】実施例の変速用ケーブル操作部における作用力
を示す図

【符号の説明】

３・・後輪４・・変速用ケーブル５・・制御部（ＥＣＵ）６・・ダウンチューブ７・・電源８・・チェーン９・・手動操作手段（ギヤレバー）１０・・変速用ケーブル操作手段１１・・連接具１２・・作動用ケーブル１５・・ケース１７・・ブラケット１７ａ・・第１孔１７ｂ・・第２孔１８・・ブラケットプーリ１９・・コイルスプリング２０・・スピードセンサ２１・・磁気検知部２２・・磁性体２５・・シートステー３１・・後輪軸３２・・変速ギヤ３４・・リアディレーラ３４ａ・・テンションプーリ３４ｂ・・ジョッキープーリ４３・・クランク４４・・ペダル４７・・クランク回転検出センサ６０・・駆動部６２・・モータ６４・・ケーブルギヤ７０・・駆動用ケーブル７１・・アウターケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前原利史埼玉県羽生市東５丁目４番71号曙ブレーキ工業株式会社開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変速用ケーブルの一方の端部に接続され
た変速機構を備え、変速用ケーブルの作動により変速機
構を制御する自転車用変速装置において、前記変速用ケーブルの途中部分をケーブルの交差方向に
移動して変速用ケーブルを作動させる変速用ケーブル操
作手段と、この変速用ケーブル操作手段を駆動用ケーブ
ルを介して駆動する駆動部とを備え、前記変速用ケーブル操作手段と駆動部は夫々互いに離間
した位置で車両に取り付けられていることを特徴とする
自転車用変速装置。
【請求項２】前記駆動部は、前記駆動用ケーブルを引
張または弛緩するモータと、このモータに車両の走行条
件に応じて指示信号を出力する制御部と、モータ及び制
御部に接続する電源とを備え、前記駆動部はサドル下方に取付けられるとともに、前記
変速用ケーブル操作手段は車体フレームに取付けられて
いることを特徴とする請求項１記載の自転車用変速装
置。