JPH08198174A

JPH08198174A - 自転車用変速装置

Info

Publication number: JPH08198174A
Application number: JP1187595A
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: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】手動変速と自動変速との双方を円滑に行える自
転車用変速装置を提供する。【構成】車輪のハブ体内に変速機構３２を内装し、変速
機構３２は回転操作されることにより変速を行う回転体
５０を有する変速装置において、一端を手動操作手段９
に接続するとともに他端を回転体５０側に接続する手動
変速用ケーブル４と、一端を制御部５からの指令により
駆動する駆動部１０に接続するとともに他端を回転体５
０側に接続する自動変速用ケーブル１４とを備える。

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】しかし、このような自
動変速装置は、自動変速専用の変速装置が必要であり、
従来の自転車とは機器が大幅に異なるため、コスト高と
ならざるを得ない。また、既存の自転車を改造して自動
変速装置を取り付けようとしても、上記のように大幅な
改造をしなければならないので、多大な労力と費用がか
かってしまう。

【０００５】本発明は前記事項に鑑みなされたものであ
り、簡易な構成の自転車用変速装置を提供することを技
術的課題とする。また、手動変速と自動変速との双方を
円滑に行える自転車用変速装置を提供することを技術的
課題とする。

【０００６】また、既存の自転車の構成部品を変更せず
に自動変速装置を装着することのできる自転車用変速装
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＞本発明は、車輪のハブ体内に変速機構
を内装し、この変速機構は回転操作されることにより変
速を行う回転体を有する変速装置において、前記回転体
側に接続する手動変速用ケーブル及び自動変速用ケーブ
ルを備える。

【０００８】〔構成要素〕前記変速機構は、車軸にハブ
体と駆動体とを回転自在に設け、前記駆動体からハブ体
に複数の動力伝達系を介して動力を伝達するとともに、
前記複数の動力伝達系をクラッチにより選択して変速が
行えるように構成されている。また、前記変速機構は、
大きさの異なる複数の太陽歯車と、この複数の太陽歯車
を車軸にロック及びロック解除する制御機構とを備えて
いる。そして、前記回転体を回転することにより前記ク
ラッチ及び制御機構が作動し、前記動力伝達系の選択
と、車軸に対してロックする太陽歯車の選択とを行い、
変速するようになっている。例えば、前記回転体が基点
位置にて１速となり、回転体が３０度回転する毎に変速
ポジションが上昇し、復帰すれば変速ポジションが下降
するように構成する。

【０００９】前記手動変速用ケーブルは、一端に手動操
作手段を接続するとともに他端に前記回転体側を接続す
る。また、前記自動変速用ケーブルは、一端に制御部か
らの指令により駆動する駆動部を接続するとともに他端
に前記回転体側を接続する。

【００１０】前記回転体は、車軸の回転中心と同心にて
回転するようになっており、この回転体には回転体操作
部が一体に設けられている。前記回転体操作部には手動
変速用ケーブルを接続するとともに、この回転体操作部
には前記自動変速用ケーブルが接続するガイドプーリを
固定する。このガイドプーリは前記回転体操作部の外方
に設けるとよい。また、前記ガイドプーリと前記手動変
速用ケーブルは、同一の固定部材によって前記回転体操
作部に取付けることができる。

【００１１】さらに、前記自動変速用ケーブルの他端を
弾性体の一端に接続し、この弾性体の他端は車体フレー
ム側に固定するように構成することが望ましい。前記弾
性体としては、スプリングやゴムを例示でき、好ましく
はコイルスプリングがよい。

【００１２】また、前記手動変速用ケーブル及び自動変
速用ケーブルは、前記回転体操作部及びガイドプーリと
の当接部においては、回転体の回転中心と同心円上に位
置するよう支持するとよい。

【００１３】前記駆動部は、制御部からの指示信号によ
り駆動するモータと、このモータの駆動により前記自動
変速用ケーブルを巻き上げあるいは巻戻す巻取ドラムと
を備えるようにするとよい。

【００１４】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。

【００１５】なお、前記制御部と接続する速度検出手段
を設け、この速度検出手段からの信号に基づき制御部が
前記モータを制御するように構成することができる。こ
の場合、速度検出手段としては、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。

【００１６】

【作用】手動変速時において、運転者が手動操作手段を
操作することにより、手動変速用ケーブルが引張りまた
は弛緩され、回転体を回転させる。また、自動変速時に
おいては、制御部が指示信号を駆動部に出力することに
より、駆動部は自動変速用ケーブルを引張りまたは弛緩
し、前記回転体を回転させる。そして、この回転体の回
転に伴い変速が行われる。

【００１７】前記回転体に連接する回転体操作部と、こ
の回転体に連接するガイドプーリとを設けた場合、手動
変速用ケーブルが作動するとガイドプーリとともに回転
体操作部を回転させ、回転体を回転させる。この際、自
動変速用ケーブルは停止した状態を保つ。また、自動変
速用ケーブルが作動すると、ガイドプーリを回転させる
ことによって回転体操作部及び回転体が回転する。

【００１８】なお、前記ガイドプーリが回転体操作部の
外方に位置すれば、径が大きい分回転体を回転操作する
ための必要トルクが小さくて済む。また、前記ガイドプ
ーリと前記手動変速用ケーブルとを、同一の固定部材に
よって前記回転体操作部に取り付ければ、部品点数を少
量に抑えることができる。

【００１９】さらに、前記自動変速用ケーブルの他端を
弾性体の一端に接続し、この弾性体の他端を車体フレー
ム側に固定すれば、手動変速手段にて変速を行った際に
自動変速用ケーブルが弛むことはない。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。本実施例の自転車用変速装置は、後輪の軸部に
位置する回転体５０、を有する内装式変速機構３２と、
前記回転体５０を作動させる手動変速用ケーブル４及び
自動変速用ケーブル１４とを備えている。

【００２１】前記内装式変速機構３２は、後輪軸にハブ
体と駆動体とを回転自在に設け、前記駆動体からハブ体
に複数の動力伝達系を介して動力を伝達するとともに、
前記複数の動力伝達系をクラッチにより選択して変速が
行えるように構成されている。また、前記内装式変速機
構３２は、大きさの異なる複数の太陽歯車と、この複数
の太陽歯車を後輪軸にロック及びロック解除する制御機
構とを備えている。そして、前記回転体５０を回転する
ことにより前記クラッチ及び制御機構が作動し、前記動
力伝達系の選択と、車軸に対してロックする太陽歯車の
選択とを行い、変速するようになっている。なお、本実
施例では、前記回転体５０が基点位置にて１速となり、
回転体５０が３０度回転する毎に変速ポジションが１段
階ずつ上昇し、復帰すれば変速ポジションが下降するよ
うに構成されている。

【００２２】前記手動変速用ケーブル４は、一端に手動
操作手段であるギヤレバー９を接続するとともに他端に
前記回転体５０と一体に設けられた回転体操作部７０を
接続している。前記回転体操作部７０は、図２に示すよ
うに円盤状であり、回転体操作部７０の外周部における
車体後側に手動変速用ケーブル４が支持されるようにな
っている。そして、前記手動変速用ケーブル４は、その
他端付近において、取付けボルト（固定部材）８２によ
って回転体操作部７０に固定されている。

【００２３】また、このの回転体操作部７０の外方に
は、前記取付けボルト８２によって、略半環状のガイド
プーリ８５が回転体操作部７０に連結されている。前記
ガイドプーリ８５は中空体となっており、内部に前記自
動変速用ケーブル１４を支承している。なお、前記自動
変速用ケーブル１４の他端は、たるみ防止用のコイルス
プリング８７を介して車体フレーム７５に固定されたス
プリング用アンカー８８に接続している。

【００２４】そして、前記手動変速用ケーブル４の作動
により回転体操作部７０が回転するか、あるいは自動変
速用ケーブル１４の作動によりガイドプーリ８５が回転
することによって、回転体５０が回転するようになって
いる。

【００２５】なお、前記手動変速用ケーブル４及び自動
変速用ケーブル１４は、前記回転体操作部７０及びガイ
ドプーリ８５との当接部においては、回転体５０の回転
中心と同心円上に位置するようになっており、回転体５
０を中心として各部品が円滑に回転できるように構成さ
れている。

【００２６】ここで、回転体５０の回転態様を図２〜図
４により説明する。すなわち、基点位置である図２の状
態で手動変速用ケーブル４が作動した場合は、図３に示
すように回転体操作部７０が直接回転するので、この回
転操作部７０の回転に伴って回転体５０も回転する。な
お、このとき自動変速用ケーブル１４は作動しないが、
コイルスプリング８７の付勢力があるため、ケーブルが
弛むことはない。

【００２７】また、図２の状態で自動変速用ケーブル１
４が作動した場合は、図４に示すように、ガイドプーリ
８５が回転することにより回転体操作部７０も回転し、
回転体５０を回転させる。この際の手動変速用ケーブル
４の弛みは、回転体操作部７０の径が比較的小さいため
少量の弛みで済み、装置に支障をきたすことはない。な
お、手動変速用ケーブル４を、自動変速用ケーブル１４
と同様にスプリング等によって弛まないようにしてもよ
い。

【００２８】また、前記手動変速用ケーブル４及び自動
変速用ケーブル１４の途中部分は、車体のチューブ２８
に固定されたケーブルアンカー４３に支承されており、
両ケーブルの張設方向を規制するとともに、ケーブル同
士が接触しないようになっている。なお、前記手動変速
用ケーブル４と自動変速用ケーブル１４は、それぞれア
ウターケーブルによりケーブルの途中部分を被覆するよ
うにしてもよい。

【００２９】このように本装置によれば手動変速と自動
変速との双方を行うことができる。また、自動変速制御
中に手動用変速ケーブル４を作動させて変速を行った場
合は、手動変速にて選択されたギヤ位置が最下段のギヤ
位置となる。

【００３０】前記自動変速用ケーブル１４の一端は駆動
部１０と接続している。前記駆動部１０は、後述する制
御部５からの指示信号により駆動するモータ１３と、こ
のモータ１３の駆動力により前記自動変速用ケーブル１
４を巻き上げまたは巻戻す巻取ドラムとを備えている。
そして、前記モータ１３が駆動することにより、回転体
操作部７０が回転体５０を作動させることとなる。

【００３１】前記駆動部１０と制御部５は、ダウンチュ
ーブ２５に取り付けられたシステムケース８０内に収容
されている。また、このシステムケース８０内にはモー
タ１３が備えられている。さらに、シートチューブ２６
には、前記制御部５及びモータ１３に電力を供給するバ
ッテリ２７が備えられている。

【００３２】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、車両に取り付けられたスピードセンサ２０
と、前記モータ１３とに接続している。

【００３３】ＲＡＭには、図６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７は、ギヤの位置と車輪速度との関
係を表す図である。

【００３４】また、ＲＯＭには、後述する実行プラグラ
ムが格納してある。前記スピードセンサ２０は、チュー
ブ２８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（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。

【００３５】次に、自動変速制御である、制御部５にお
ける動作過程を説明する。図５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に移行してモータ１３を逆回転させ
てギヤ位置を降下させる。そして、ステップ１０３では
モータ１３の逆回転が２秒に満たないか否かが判断され
る。モータ１３の逆転が２秒に至らない場合は、ステッ
プ１０２の循環ルーチンとなり、モータ１３が２秒以上
逆転した場合はステップ１０４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１３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。

【００３６】次に、ステップ１０５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６参照）。

【００３７】そして、ステップ１０６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１０７に移行し、５km/hよりも遅い場合はス
テップ１１０に移行する。ステップ１０７では、モータ
１３を正転させてガイドプーリ８５を作動させ、回転体
５０を回転させてギヤ位置をアップさせる。そして、ス
テップ１０８にてモータ１３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１３の駆動時間
（Ｔ_M ）が０.３secよりも少ない場合はステップ１０７
の循環ルーチンとなり、０.３secに至った場合はモータ
１３の駆動が停止され、ステップ１０９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。

【００３８】また、前記ステップ１１０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１１０からは
すべてステップ１１４へ移行する。ステップ１１４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１１５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１１４及びステ
ップ１１５の否定枝はステップ１０６の循環ルーチンと
なる。

【００３９】前記ステップ１０９からはステップ１０５
の循環ルーチンとなり、ステップ１０５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。

【００４０】なお、２速以上のギヤ位置においてステッ
プ１１０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
１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０.５s
ecよりも少ないか否かが判断される（ステップ１１
２）。そして、ステップ１１２の肯定枝はステップ１１
１の循環ルーチンとなり、否定枝はステップ１１３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１０５の循環ルーチンとなる。

【００４１】以上の制御中に、手動変速用ケーブル４の
作動により回転体操作部７０が回転した場合は、ギヤレ
バー９の操作にて選択されたギヤ位置が強制的に最下段
のギヤ位置となる。すなわち、例え自動変速装置が、ギ
ヤレバー９にて選択されたギヤ位置よりも下段のギヤ位
置に制御しようとしても、ギヤ位置が降下することはな
い。

【００４２】以上のように本実施例によれば、既存の自
転車の構成部品を変更することなく、自動変速装置を取
り付けられる構成としたので、低コストにて容易に自動
変速装置付自転車を提供することができる。

【００４３】また、手動変速が行われた場合に自動変速
用ケーブルが弛むことがないので、自動変速と手動変速
との双方を円滑に作動することができる。また、ガイド
プーリを回転体操作部の外方に設けたので、ガイドプー
リの径を比較的大きく形成することとなり、必要トルク
が小さくなるため、装置の消費電力を抑制することがで
き、ひいては装置の小型化をも図ることが可能となっ
た。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、簡易な構成の自動変速
装置付自転車を提供することが可能となる。

【００４５】また、手動変速と自動変速との双方を円滑
に行える自転車用変速装置を提供することができる。ま
た、既存の自転車の構成部品を変更せずに自動変速装置
を装着することのできる自転車用変速装を提供すること
ができる。

【００４６】また、自動変速用ケーブルと接続するガイ
ドプーリの径を大きめに形成したので、作動エネルギー
を抑制することができ、装置の小型化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における自転車用変速装置を
取り付けた自転車の図

【図２】実施例の変速機構付近の拡大図であり、回転体
が基点位置（１速）の状態を表す図

【図３】実施例の変速機構付近の拡大図であり、手動変
速にてギヤ位置を上昇させた状態を表す図

【図４】実施例の変速機構付近の拡大図であり、自動変
速にてギヤ位置を上昇させた状態を表す図

【図５】実施例における制御部の実行プログラムのフロ
ー図

【図６】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７】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

【符号の説明】

３・・後輪４・・手動変速用ケーブル５・・制御部（ＥＣＵ）９・・手動操作手段（ギヤレバー）１０・・駆動部１３・・モータ１４・・自動変速用ケーブル２０・・スピードセンサ２１・・磁気検知部２２・・強磁性体２５・・ダウンチューブ２６・・シートチューブ２７・・バッテリ２８・・チューブ３２・・内装式変速機構４３・・ケーブルアンカー５０・・回転体７０・・回転体操作部７５・・車体フレーム８０・・システムケース８２・・取付けボルト（固定部材）８５・・ガイドプーリ８７・・コイルスプリング（弾性体）８８・・スプリング用アンカー９０・・クランク回転検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前原利史東京都中央区日本橋小網町19番５号曙ブレーキ工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪のハブ体内に変速機構を内装し、こ
の変速機構は回転操作されることにより変速を行う回転
体を有する変速装置において、一端を手動操作手段に接続するとともに他端を前記回転
体側に接続する手動変速用ケーブルと、一端を制御部からの指令により駆動する駆動部に接続す
るとともに他端を前記回転体側に接続する自動変速用ケ
ーブルとを備えることを特徴とする自転車用変速装置。
【請求項２】前記回転体に連接するとともに前記手動
変速用ケーブルと接続する回転体操作部と、この回転体操作部に連接するとともに前記自動変速用ケ
ーブルと接続するガイドプーリとを備えることを特徴と
する請求項１記載の自転車用変速装置。
【請求項３】前記ガイドプーリは前記回転体操作部の
外方に位置することを特徴とする請求項２記載の自転車
用変速装置。
【請求項４】前記ガイドプーリと前記手動変速用ケー
ブルは、同一の固定部材によって前記回転体操作部に取
付けられていることを特徴とする請求項２または３に記
載の自転車用変速装置。
【請求項５】前記自動変速用ケーブルの他端を弾性体
の一端に接続し、この弾性体の他端は車体フレーム側に
固定されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれ
かに記載の自転車用変速装置。