JPH08113181A

JPH08113181A - 自動変速装置付自転車

Info

Publication number: JPH08113181A
Application number: JP6249476A
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: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】運転操作感の良好な自動変速装置付自転車を得
る。【構成】変速機構を有する自転車において、車両の速度
を検出する速度検出手段２０と、この速度検出手段２０
からの信号を入力するとともに指示信号を前記変速機構
に出力する制御部５とを備え、制御部５は、前記速度検
出手段２０からの情報に基づき車両速度及び車両加減速
度に応じて変速機構を作動させるよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車用の自動変速装
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
用ワイヤとを備えたものがある。この装置は、前記変速
用ワイヤ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、変速用ワイヤ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２−１３３９
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用ワイヤ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】前記実開平２−１３３
９９１号に記載された自動変速装置は、車輪の回転速度
のみによって変速の時期を決定している。このため、自
転車が急加速している場合でも、あるいは徐々に加速し
ている場合でも所定の速度にて一様に変速させるため、
運転者にとっては違和感が生じることがあった。

【０００５】本発明は前記事項に鑑みなされたものであ
り、運転操作感が良好な自動変速装置付自転車を提供す
ることを技術的課題とする。また、加減速度の大小によ
り変速のタイミングを変更させる自動変速装置付自転車
を提供することを技術的課題とする。

【０００６】また、必要以上の変速を行わない自動変速
装置付自転車を提供することを技術的課題とする。ま
た、運転操作感の良好な自動変速装置付自転車を簡易な
構成で安価に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＞本発明は、変速機構を有する自転車に
おいて、車両の速度を検出する速度検出手段と、この速
度検出手段からの信号を入力するとともに指示信号を変
速機構に出力する制御部とを備える。

【０００８】〔構成要素〕＜変速機構＞前記変速機構は、複数段の変速ギヤと、こ
の複数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ワイヤと、この変
速用ワイヤを移動させるワイヤ操作手段とから構成する
ことができる。また、前記変速機構は、内装式変速機
と、この内装式変速機に接続する変速用ワイヤと、この
変速用ワイヤを移動させるワイヤ操作手段とから構成す
るようにしてもよい。

【０００９】前記ワイヤ操作手段は、変速用ワイヤの途
中部分をワイヤの交差方向に移動（変位）して変速用ワ
イヤを作動させるものが好ましい。また、前記ワイヤ操
作手段は、前記変速用ワイヤをその長さ方向に移動させ
るものでもよい。

【００１０】＜速度検出手段＞前記速度検出手段は、単
位時間あたりの車輪やペダルの回転数を検出するセンサ
を例示することができる。このような回転数を検出する
センサとしては、電磁ピックアップ方式の回転センサを
例示することができる。

【００１１】＜制御部＞前記制御部は、速度検出手段か
らの情報に基づき車両速度及び車両加減速度に応じて前
記変速機構を作動させるように構成されている。

【００１２】また、前記制御部は、加速度が大なる程ギ
ヤアップを早くするよう前記変速機構を作動させるとと
もに、減速度が大なる程ギヤダウンを早くするよう前記
変速機構を作動させるように構成することもできる。

【００１３】また、前記制御部は、所定のギヤポジショ
ン変更速度域にて加減速度が小さい場合は、ギヤポジシ
ョンを従前のポジションに維持するよう変速機構を制御
するように構成することもできる。

【００１４】また、前記制御部は、離散的に表された速
度値及び加減速度値の組に対してギヤポジションを割り
当ててなるギヤポジションマップを格納し、このギヤポ
ジションマップのギヤポジションとなるように前記変速
機構を作動させるように構成することもできる。

【００１５】なお、前記制御部は、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）と、これ
らを接続するバスを有するように構成するとよい。

【００１６】また、前記制御部は、速度検出手段とは別
に設けた加速度センサからの信号に基づき、車両の加減
速度を判断するようにしてもよい。この加速度センサ
は、例えば圧電式加速度センサや、可動コイル形加速度
センサを例示することができる。なお、クランクの回転
を検出するクランク回転検出センサを設け、クランクが
回転しているときにのみギヤチェンジを行うように構成
してもよい。

【００１７】

【作用】制御部は速度検出手段からの信号に基づき、車
両速度及び車両加減速度に応じて変速機構が作動するよ
うに制御する。

【００１８】また、前記制御部は、加速度が大なる程ギ
ヤアップを早くするよう前記変速機構を作動させるとと
もに、減速度が大なる程ギヤダウンを早くするよう前記
変速機構を作動させる。

【００１９】また、前記制御部は、所定のギヤポジショ
ン変更速度域にて加減速度が小さい場合は、ギヤポジシ
ョンを従前のポジションに維持するよう判断し、必要以
上にギヤチェンジが行われることを防止する。

【００２０】前記制御部が離散的に表された速度値及び
加減速度値の組に対してギヤポジションを割り当ててな
るギヤポジションマップを格納している場合、制御部
は、このギヤポジションマップのギヤポジションとなる
ように前記変速機構を作動させる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図４に基づき
説明する。本実施例の自動変速装置付自転車は、内装式
変速機３４と、この内装式変速機３４に接続する変速用
ワイヤ４と、変速用ワイヤ４を変位（移動）するワイヤ
操作手段１０及び手動操作手段９と、速度検出手段とし
てのスピードセンサ２０と、前記スピードセンサ２０か
らの信号を入力するとともにワイヤ操作手段１０に信号
を出力する制御部５とから構成されている。

【００２２】前記変速用ワイヤ４の一方の端部は、内装
式変速機３４と接続している。また、変速用ワイヤ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。前記内装式変速機３４は、後輪３のハブ軸に
回転自在にハブ体及び駆動体を設け、この駆動体からハ
ブ体に複数の動力伝達系を介してチェーン８からの動力
を伝達するとともに、前記動力伝達系をクラッチにより
選択して変速するようになっている。

【００２３】前記ワイヤ操作手段１０は、モータ１３
と、前記変速用ワイヤ４の途中部分にて変速用ワイヤ４
がその長さ方向に移動可能となるように連接する連接具
１１と、この連接具１１に接続する作動用ケーブル１２
と、前記モータ１３の駆動力により前記作動用ケーブル
１２を引張または弛緩するプーリ１５と、前記モータ１
３に電力を供給する電源７とを備えている。そして、プ
ーリ１５は、作動用ケーブル１２と連接具１１とを介し
て変速用ワイヤ４をワイヤの直角（直交）方向に引張ま
たは戻すようになっている。また、前記モータ１３は超
音波モータにより構成され、変速用ワイヤ４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。なお、前記モータ１３、
プーリ１５、電源７、及び制御部５は、車体フレームの
ダウンチューブ２７にブラケット１７によって固定され
ている。また、前記変速用ワイヤ４は、連接具１１と連
接する付近のみ露出され、その他の部分はアウターケー
ブル４ａに覆われている。また、変速用ワイヤ４は前記
ブラケット１７によりダウンチューブ２７に沿って支承
されている。

【００２４】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強磁性体２２とにより構成されて
いる。そして、後輪３の回転に伴って強磁性体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。

【００２５】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、制御部５の
Ｉ／Ｏは、図２に示すように前記スピードセンサ２０
と、ワイヤ操作手段（自動変速装置）１０と接続してい
る。

【００２６】前記ＲＡＭには、図４に示すように、縦軸
を加減速度とし、横軸を速度として１速〜３速のギヤポ
ジションを設定するギヤポジションマップを格納する。
このギヤポジションマップは、車輪加速度に対応するギ
ヤアップマップと、車輪減速度に対応するギヤダウンマ
ップとからなっている。前記ギヤアップマップは、加速
度が大きい程、同一速度でも加速度が小さい場合より高
めのギヤポジションが設定されている。また、前記ギヤ
ダウンマップは、減速度が大きい程、同一速度でも減速
度が小さい場合より低めのギヤポジションが設定されて
いる。さらに、このギヤポジションマップは、変速速度
域にて車輪の加減速度が小さい場合（図４中、「Ａ」で
表す箇所）はギヤポジションを設定しておらず、制御部
５がギヤポジションマップの「Ａ」を読みだした場合は
変速を行わせないように設定されている。

【００２７】なお、前記マップの設定値は、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、複数のマッ
プをＲＡＭに格納しておき、運転者が任意に選択できる
ようにしてもよい。

【００２８】また、ＲＯＭには、後述する実行プログラ
ムが格納してある。なお、本実施例の変速装置には、ギ
ヤポジションを検出して制御部５に信号を出力するギヤ
ポジションセンサ（図示せず）が備えてある。

【００２９】次に、制御部５における動作過程を説明す
る。図３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、スピードセンサ２
０からの信号に基づき速度計算がなされ（ステップ１０
２）、さらに、車輪加減速度の計算がなされる（ステッ
プ１０３）。そして、ステップ１０４にて、今回計測し
た速度Ｖ_N が前回計測した速度Ｖ_O 以下であるか否かが
判断される。ステップ１０４の肯定枝はステップ１０５
に移行し、ステップ１０４の否定枝はステップ１０８に
移行する。なお、ステップ１０４の速度Ｖ_N が初回の計
算により算出された値である場合は、前回速度Ｖ_O は零
が読みだされ、車両が未だ停止しているのであればステ
ップ１０５に移行し、車両が動き出しているときはステ
ップ１０８に移行することとなる。

【００３０】ステップ１０５では、ギヤポジションマッ
プのギヤダウンマップが検索され、今回のギヤポジショ
ンＰＧ_N が決定される。そして、ステップ１０６にて、
今回のギヤポジションＰＧ_N は前回のギヤポジションＰ
Ｇ_O （ギヤポジションセンサにて検出しているポジショ
ン）よりも小さいか否かが判断される。ステップ１０６
の肯定枝はステップ１０７に移行して、今回のギヤポジ
ションＰＧ_N にギヤダウンされる。また、ステップ１０
６の否定枝はステップ１０２の循環ルーチンとなる。

【００３１】一方、ステップ１０８では、ギヤポジショ
ンマップのギヤアップマップが検索され、今回のギヤポ
ジションＰＧ_N が決定される。そして、ステップ１０９
にて、今回のギヤポジションＰＧ_N は前回のギヤポジシ
ョンＰＧ_O よりも大きいか否かが判断される。ステップ
１０９の肯定枝はステップ１１０に移行して、今回のギ
ヤポジションＰＧ_N にギヤアップされる。また、ステッ
プ１０９の否定枝はステップ１０２の循環ルーチンとな
る。ここで、具体的なギヤポジションの変更をみてみる
と、例えば今回速度が１３km/h、車輪加速度が０.０３
Ｇ（Ｇ＝９.８m/s²とする）で、前回速度が１０km/hだ
とすると、ギヤアップマップの検索によりギヤポジショ
ンＰＧ_N は「２」に決定され、１速から２速にギヤアッ
プされる。また、今回速度が９km/h、車輪加速度が０.
０１Ｇで、前回速度が８km/hだとすると、ギヤアップ
マップの検索ではギヤポジションＰＧ_N は「Ａ」に決定
されるため、ステップ１０９にては否定枝となり、ギヤ
ポジションは１速のままでギヤチェンジは行われない。

【００３２】このように本実施例によれば、制御部５の
ＲＡＭに格納したギヤポジションマップを、加速度が大
きい程ギヤアップが早くなるとともに減速度が大きい程
ギヤダウンが早くなるように設定したので、車両は加減
速度に応じて変速のタイミングを変更することとなり、
運転操作感の良好な自動変速機付自転車とすることがで
きる。

【００３３】また、加減速度が小さい場合は変速速度域
であってもギヤポジションマップの検索ではギヤポジシ
ョンは「Ａ」となるので（１速〜３速のいずれも読み出
さないので）、制御部５はギヤポジション「Ａ」を不感
帯としてギヤチェンジを行わない。したがって、走行中
に必要以上にギヤポジションが上下することはなく、運
転操作感をより良好にすることができる。

【００３４】また、車両が加速している場合はギアダウ
ンしないとともに、車両が減速している場合はギヤアッ
プしない制御ロジックとしたので、装置がより安定して
作動することとなる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の自動変速装置付自転車によれ
ば、速度と加減速度とを基にギヤチェンジを行うので、
運転操作感を良好にすることができる。

【００３６】また、加速度が大なる程ギヤアップを早く
するよう変速機構を制御するとともに、減速度が大なる
程ギヤダウンを早くするよう変速機構を制御するように
したので、より運転操作感を向上させることができる。

【００３７】さらに、加減速度の小さい場合は、変速速
度域であっても必要以上には変速を行わないようにした
ので、変速に伴う振動も低減でき、運転操作感を良好に
できる。

【００３８】また、制御部が、速度値と加減速度値によ
るギヤポジションマップを基にギヤポジションを決定す
るようにしたので、運転操作感の良好な自動変速装置付
自転車を簡易な構成で安価に提供することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における変速装置を自転車に取
り付けた状態を示す図

【図２】実施例における概略構成を示す図

【図３】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４】実施例の制御部における、速度値と加減速度値
とからギヤポジションを設定したギヤポジションマップ

【符号の説明】

３・・後輪４・・変速用ワイヤ４ａ・・アウターケーブル５・・制御部（ＥＣＵ）７・・電源８・・チェーン９・・手動操作手段（ギヤレバー）１０・・ワイヤ操作手段１１・・連接具１２・・作動用ケーブル１３・・モータ１５・・プーリ１７・・ブラケット２０・・スピードセンサ（速度検出手段）２１・・磁気検知部２２・・強磁性体２５・・シートステー２７・・ダウンチューブ３４・・内装式変速機

───────────────────────────────────────────────────── 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】変速機構を有する自転車において、車両の速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手
段からの信号を入力するとともに指示信号を前記変速機
構に出力する制御部とを備え、前記制御部は、前記速度検出手段からの情報に基づき車
両速度及び車両加減速度に応じて前記変速機構を作動さ
せることを特徴とする自動変速装置付自転車。
【請求項２】前記制御部は、加速度が大なる程ギヤア
ップを早くするよう前記変速機構を作動させるととも
に、減速度が大なる程ギヤダウンを早くするよう前記変
速機構を作動させるように構成されていることを特徴と
する請求項１記載の自動変速装置付自転車。
【請求項３】前記制御部は、所定のギヤポジション変
更速度域にて加減速度が小さい場合は、ギヤポジション
を従前のポジションに維持するよう前記変速機構を制御
することを特徴とする請求項１または２に記載の自動変
速装置付自転車。
【請求項４】前記制御部は、離散的に表された速度値
及び加減速度値の組に対してギヤポジションを割り当て
てなるギヤポジションマップを格納し、このギヤポジシ
ョンマップのギヤポジションとなるように前記変速機構
を作動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の自動変速装置付自転車。