JPH08332990A

JPH08332990A - 自転車用電子制御変速装置

Info

Publication number: JPH08332990A
Application number: JP8079335A
Authority: JP
Inventors: Valentino Campagnolo; ヴァレンティノ・カンパニョーロ
Original assignee: Campagnolo SRL
Current assignee: Campagnolo SRL
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1996-12-17
Also published as: US5865454A; DE19608088A1; FR2735089A1; ITTO950474A1; IT1276417B1; JP2008285165A; DE19608088B4; FR2735089B1; ITTO950474A0

Abstract

(57)【要約】【課題】サイクリストが実に使用し易い、かつ変速動
作が迅速となる自転車用の電子制御変速装置を提供する
こと。【解決手段】自転車用の電子制御変速装置に自動動作
モードを取り付け、これに、速度比の増加或いは減少に
対するサイクリストの要求に応じて、システム自体がペ
ダルの回転毎に自転車が進行する距離に亘り漸次的増加
或いは減少を生じさせるのに最適な前部のクラウンホイ
ールと後部のスプロケットの組み合わせを自動的に選択
させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は自転車用の変速装置
に関するもので、とくに自転車のクランク車軸に連係し
た複数のクラウンホイール上での自転車チェーンの選択
的な係合を制御するための前部変速機及び自転車の後部
車輪のハブに連係した複数のスプロケット上での自転車
チェーンの選択的な係合を制御するための後部変速機
と、前記前部変速機及び後部変速機にそれぞれ連係して
その制御を行う第一及び第二の電動機と、前部変速機及
び後部変速機の動作位置を検出するための手段と、前記
第一及び第二の電動機を作動させるための手動制御作動
手段と、前記第一及び第二の電動機に接続されさらに前
記検出手段及び前記作動手段にも接続される前記変速装
置用の電子制御装置と、を備えた自転車用の変速装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上述した型の装置は、１９９３年７月８
日に同一出願人により出願され１９９５年１月８日に公
開された伊国特許出願第ＴＯ９３Ａ０００５０３号、並
びに対応する仏国特許出願第２７０８５５９号、及び対
応する独国特許出願第４４２２８４５号の主題を形成し
ている。また、この装置を改良したものは、同一出願人
により出願され本出願の優先日になお未公開の伊国特許
出願第ＴＯ９４Ａ０００１１６の主題を形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サイ
クリストによる使用を極めて容易且つ迅速にするよう
に、上述した特許出願の主題を形成する装置を改良する
ことである。この必要性は特に競技用自転車の場合に顕
著である。もちろん競技用自転車に限定される必要は毛
頭ないが、競技用自転車の場合、競技者は競技にできる
だけ集中する必要があるから、ギヤ切り換えを行うとき
でさえ、選定すべき前部クラウンホイールと後部スプロ
ケットとの組み合わせを決定するために特に貴重な瞬間
を無駄に失いたくないからである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、前記作動手段が、それぞれ各操作毎に速
度比の増加又は減少を制御するための第一及び第二の手
動制御作動部材から成り、前記電子制御装置が、ペダル
１回転毎に自転車が進行する距離に亘り漸次的増加又は
減少を保証するように、チェーンが係合する前記前部ク
ラウンホイール及び後部スプロケットを二つの作動部材
が操作される毎に自動的に選定すべくプログラムされ、
その結果、前記電子制御装置が、前記電動機の一方又は
両方を制御することにより、前記検出手段が指示した状
態に続いて、前記選定された前部クラウンホイール及び
選定された後部スプロケット上のチェーンの所望の係合
状態を獲得し、最終的に、前記所望の状態が達成された
ことを前記検出手段が検出したとき、作動している電動
機を、或いはいずれも作動している場合は両方の電動機
を停止させることを特徴とする、冒頭に示した型の自転
車用変速装置を提供する。

【０００５】以上のことから明らかなように、本発明の
基礎となっている概念は、電子制御装置を駆使してギヤ
切り換え毎の前部クラウンホイールと後部スプロケット
の組み合わせを選定するという特定の戦略にある。例え
ば、サイクリスト（乗輪者）が速度を増加させたいと考
えると、サイクリストは、高速方向への変化を制御する
作動部材を一度以上操作する。作動部材を操作する毎に
速度変化が生じる。ギアの切り換え毎に、電子制御装置
はある速度から次の速度への変化に際して、ペダル１回
転毎に自転車が走行する距離に亘り漸次的増加が生じる
ように、前部クラウンホイールと後部スプロケットの組
み合わせを選定する。逆に、サイクリストが速度の減少
を制御する作動部材を一度以上操作する場合、前部クラ
ンクホイールと後部スプロケットの組み合わせは、ペダ
ル１回転毎に進行する距離に亘り漸次的減少を保証する
ように、その都度選定される。

【０００６】もちろん、本システムには、上述した半自
動モードか或いは完全手動モードによる動作かの選定手
段を設けてもよく、そうすると半自動モードによるか或
いは使用者が必要に応じて前部変速機と後部変速機とを
別個に制御する完全手動モードによる動作を使用者に制
御させることが可能となる。

【０００７】従って、本発明の基礎となる概念は、ギヤ
切り換え時に前部クラウンホイールと後部スプロケット
の組み合わせを選定するとき、ペダル１回転毎に進行す
る距離に関する漸増又は漸減の基準の選定にある。

【０００８】本発明の別の特徴と利点は付与した添付図
面を参照して以下の説明から明らかになるが、もちろん
この実施例に限定されてしまうべきものではない。

【０００９】

【発明の実施形態】図１を見てわかるように、後輪４用
の支持構造３と前輪６用のフォーク５とを画定する管状
素子から公知の方法で形成されたフレーム２を実質的に
備えた競技用自転車の略全体が、符号１により示されて
いる。前輪６には、同じく管状構造のハンドル７０が取
り付けられている。図１を見てわかるように、符号１で
概略的に示されているのが一般的な競技用自転車で、こ
れは実質的に管状部材から公知の方法で形成されたフレ
ーム２を実質的に備えており、これが後輪４用の支持構
造３と前輪６用のフォーク５とを画定している。そして
その前輪６には、同じく管状構造のハンドル７０が取り
付けられている。

【００１０】フレーム２にはその下端部に従来型のクラ
ンク車軸即ちペダルユニット８が支持されており、この
ペダルユニット８が全体を符号７で示した本発明に係る
変速装置を介して後輪４を作動させる。

【００１１】変速装置７は実質的に後部変速装置９と前
部変速装置１０とから形成されている。両者はそれぞれ
は略公知の態様で次のように構成されている。すなわ
ち、前者は異なる直径を有する複数のチェーンスプロケ
ット１１（図示例では、８個）を後輪４の軸線Ａと同軸
に備えており、後者は異なる直径を有して異なる直径を
有する複数の歯付きチェーンクラウンホイール１２（図
示例では２個）を自転車のクランク車軸８の軸線Ｂと同
軸に備えている。

【００１２】これらのチェーンスプロケット１１とチェ
ーンクラウンホイール１２とは、エンドレスの伝動チェ
ーン１３と選択的に係合可能であり、それぞれ、後部変
速装置９の後部変速機１４と前部変速機１５とを移動さ
せることにより、変速装置７を介して実現可能な種々の
変速比を得ることができる。

【００１３】同一出願人による上述した先の特許出願で
提案された解決手段によれば、前部変速機１５と後部変
速機１４は、いずれも、電動機／減速機（図２に参照符
号１４ａと１５ａで図式的にのみ示す）を備えている。
これらの電動機／減速機は、種々のスプロケット上で或
いは種々のクラウンホイール上でチェーンを脱線させる
ように変速機を移動させるために用いられる。

【００１４】前記電動機／減速機の構造や変速機上への
取り付けの詳細は本出願人の上述した特許出願に開示さ
れているので、ここでは説明を省略する。同様のこと
は、各電動機／減速機に連係して電動機／減速機の位置
従ってそれに係る変速機の位置の検出器として機能す
る、エンコーダ装置（図２に符号１４ｂ及び１５ｂとし
て図示）についても同様である。

【００１５】更に、本出願人の先の特許出願に開示され
たところのものによれば、電動機／減速機１４ａ、１５
ａの電源は、電池３０（図１）により構成されている。
この電池３０はフレーム２を構成する管のうちの一つに
収容されるのが好ましいが、他にハンドル７０のアーム
の一方の中に収容されても、或いは、例えばクランク車
軸の部分で自転車のフレームに固定されて以下に詳細に
示す態様でシステムを制御するマイクロプロセッサ制御
装置４０（図１）のハウジング内に収容されてもよい。
二つの前部変速機１４及び後部変速機１５は、ブレーキ
レバー４１（図１）に連係した２本の手動制御される作
動レバー４３、４４から付与された信号に基づいて、前
記電子制御装置４０により制御される。マイクロプロセ
ッサユニット４０（これもブレーキレバーユニット内に
収容することができる）もまた、図２に示すように、二
つのエンコーダ１４ｂ、１５ｂに接続されている。エン
コーダ１４ｂ、１５ｂはそれぞれ変速機１４、１５の位
置を検出し、それぞれ高速及び低速の方に移動させる手
動式作動レバー４３及び４４により設定された所望の速
度伝達比が得られると、作動しているそれぞれの電動機
を停止させる。

【００１６】前記各部品への接続は、フレーム２の管内
に収容されたワイヤ（図１では図示なし。）を介して行
われるのが好ましい。

【００１７】更に、本出願人の先の特許出願から公知の
別の特徴によれば、電池３０は再充電可能型としてもよ
く、また、後部変速機には、それ自体公知の型の発電装
置を、後部変速機に係る従来の案内部材のホイール１４
ｃの一つの内側に取り付け、電池を再充電できるように
してもよい。

【００１８】ここに記載した本発明の好適な実施形態に
おいて、電子制御装置４は、サイクリストが選定レバー
又はボタンを操作することにより二つの異なる動作モー
ドを選定し得るようにプログラムされる。第一の手動動
作モードによれば、サイクリストは前部変速機１５と後
部変速機１４とを別個に制御する。従って、二つの変速
機のそれぞれに対して、サイクリストは別個の調節装置
を操作して速度比を大きい方へ或いは小さい方へ変え
る。この調節装置は周知の態様で形成されており、それ
自体の詳細な説明は本発明の範囲から逸脱するのでここ
では省略する。

【００１９】本発明の最も重要な側面によれば、電子制
御装置４０は半自動動作モードも可能である。この場合
も、サイクリストは二つの別個の調節装置例えばレバー
４３・４４を操作する必要がある。しかしながら、これ
らの調節装置はそれぞれ前部変速機１４と後部変速機１
５を同時に調節し、速度をそれぞれ高速或いは低速に変
化させる。実際には、前部のクラウンホイールと後部の
スプロケットの組み合わせを選定すべきときに、システ
ムが決定を行ない、サイクリストの介在は無用である。
本発明によれば、クラウンホイールとスプロケットの組
み合わせを選定するために採用される基準は、高速に向
けて或いは低速に向けての変化時に、ペダル１回転毎に
自転車が進行する距離の間、加速又は減速が漸進的に生
じるようにすることである。換言すれば、サイクリスト
が速度比を変更したい場合は、その要求に最も適したク
ラウンホイールとスプロケットの組み合わせを決定する
ことにその都度注意を払うことなく、（高速或いは低速
に向けてのサイクリストの要求に応じて）、二つの作動
レバー４３、４４のうち一方を一度以上操作すれば足り
る。レバー４３、４４の一方を操作する毎に、最適な前
部クラウンホイールと後部スプロケットの組み合わせを
選定するように、システム自体が後部変速機及び必要に
応じて前部変速機を自動的に制御する。

【００２０】この動作原理は、本発明の可能な使用例に
関する図表を示す図４を参照するとより良く理解されよ
う。この図表は、それぞれ１２本、１３本、１４本、１
５本、１６本、１７本、１９本及び２１本の歯を有する
８個のスプロケット（図表に第１から第８まで番号付け
してある。）が設けられ、図表に符号Ａ及びＢで示して
それぞれ３９本と５２本の歯を有する２個の歯付きクラ
ウンホイールが設けられている場合に関する。図表は、
スプロケットとクラウンの各組み合わせ毎に、各ペダル
１回転毎に自転車が進行する距離をメートル単位で示
す。電子制御装置４０は、クラウンホイールとスプロケ
ットの組み合わせの最適な選定を、サイクリストの操作
毎に自動的に付与するようにプログラムされている。図
示例において、最も低速度に対応する組み合わせは、ク
ラウンホイールＡとスプロケット８の組み合わせである
（ペダル１回転毎に進行する距離：３．９１ｍ）。この
状態でサイクリストがレバー４３を一度以上操作して高
速の方へ一度以上変化させると、システムは、図４に矢
印で示した経路に従って別の図示組み合わせに自動的に
切り換える。従って、組み合わせは、順次、Ａ・７→Ａ
・６→Ａ・５→Ａ・４→Ａ・３→Ｂ・６（この変化で、
システムは前部変速機も移動させる）→Ｂ・５→Ｂ・４
→Ｂ・３→Ｂ・２→Ｂ・１へと変化する。図示したよう
に、前記変化で、ペダル１回転毎に進行する距離は、順
次、４．３２ｍ→４．８３ｍ→５．１３ｍ→５．４７ｍ
→５．８６ｍ→６．４４ｍ→６、８４ｍ→７．３０ｍ→
７．８２ｍ→８．４２ｍ→９．１２ｍと変化する。従っ
て、明らかに、サイクリストにより付与される速度増加
の各操作毎に、ペダル１回転で進行する距離の漸次的増
加が生じる。サイクリストが減速のためにレバー４４を
一度以上操作した場合、過程は当然正反対になる。付言
すれば、図表に示したように、Ａ・１、Ａ・２、Ｂ・
７、Ｂ・８の組み合わせに対応する距離は、システムに
より選択されることはないので、抹消されている。

【００２１】当然のことであるが、図４に一例として示
した歯数と異なる歯数を有するスプロケットホイールと
クラウンを使用してもよい。例えば、出願人により実際
に試験された事例では、５つの異なるスプロケットホイ
ール及びクラウンのグループに対応して５通りの図表が
得られた。電子制御装置４０は、これらの図表のいずれ
かに従って動作するようにプログラムされ、サイクリス
トは、自転車に取り付けるスプロケット及びクラウンホ
イールの関数としてどの図表を適用すべきかをシステム
に教示することができる。

【００２２】しかしながら、既に説明したように、サイ
クリストが手動動作モードを選択した場合、サイクリス
トは、前部変速機と後部変速機を直接且つ別個に操作し
てもよく、これにより任意の所望の組み合わせを得るこ
とができる。上述した本出願人の先の特許出願の主題を
形成する特徴によれば、この場合、システムは、自転車
の長手方向垂直面に対して大幅に傾斜した位置にチェー
ンが移動するように後部変速機が作動するときのみ、前
部変速機の僅かな補正移動を制御するように、動作して
もよい。

【００２３】図３は、サイクリストの操作に続いて電子
制御装置４０により実行される論理演算に対応するフロ
ーチャートを示す。この図に示したように、システム
は、先ず、自動動作モードが求められているか否かを尋
ねる。自動動作が求められていない場合は、システム
は、上述した従来のモードで動作する。しかしながら、
自動動作が求められている場合は、システムは、速度の
増加が求められているか否かを尋ねる。速度の増加が求
められている場合は、システムは、変速位置即ち後部変
速機１４の位置が、チェーンにより実際に係合されるク
ラウンホイールの最大限界値にあるか否かを尋ねる。例
えば、図４の図表の場合、システムはクラウンホイール
Ａがスプロケット３と係合しているか否かを尋ねる。シ
ステムがこの状態にある場合、システムは後続のクラウ
ンホイールに対する後部変速機の位置を計算する（図示
例では、後続のクラウンホイールはクラウンホイールＢ
であり、後続のスプロケットはスプロケット６であ
る）。このとき、システムはチェーンをスプロケット３
からスプロケット６へ移動させるように後部変速機を駆
動する。次に、システムはチェーンをクラウンホイール
ＡからクラウンホイールＢに移動させるように前部変速
機を駆動する。

【００２４】しかしながら、システムが上述した最大限
界位置にない場合（クラウンホイールＡとスプロケット
３の組み合わせ）、システムは、単に、チェーンを次の
スプロケット（常に図４の矢印により示した経路に従
う）に移動させるように、後部変速機を駆動する。フロ
ーチャートの始めに戻ると、速度増加の要求が無い場
合、システムは、速度減少の要求があるか否かを尋ね
る。肯定の場合、システムは、チェーンと実際に係合し
ているクラウンに対して後部変速機が最小限界位置にあ
るかどうかを尋ねる（換言すれば、システムは、例え
ば、クラウンホイールＢと係合しているスプロケットが
スプロケット６であるか否かを尋ねる）。否定の場合、
システムは、単に、再び図４の図表に示した経路に従っ
て次のスプロケットにチェーンを位置決めするように、
後部変速機を駆動する。しかしながら、肯定の場合、シ
ステムは、先のクラウンホイールに対する後部変速機の
位置を計算し、その後、後部変速機を次に前部変速機を
移動して最適な組み合わせを得る（図４の場合、Ｂ−６
からＡ−３への変化が生じる）。

【００２５】

【発明の効果】既に述べたように、後部車輪の交換の場
合、スプロケットユニットの端部に配設された２個のス
プロケットのいずれかに位置検出装置のゼロ位置を設定
することにより、電子制御装置を調節することができ
る。実際には、この手順が２個の端部スプロケットの一
方に対してのみ可能な場合は、情況に応じて、ゼロ位置
を設定可能な位置まで全スプロケットを通ってチェーン
を移動させることが必要になる。これにより、この動作
の終了時には、サイクリストの妨げとなる前の速度比と
は大きく異なる速度比を得ることができる。

【００２６】システムは、好ましくは、診断用の外部装
置及び／又は電源電池を再充電するための装置に接続す
ることができる。

【００２７】別の特徴によれば、電子制御装置は、電源
電池の状態についての診断を実行し、且つ、それを表示
することができる。

【００２８】最後に、本発明の別の可能な特徴によれ
ば、制御装置は、取り分け、前部変速機と後部変速機の
位置を表示するための数値表示器を備え、更に、自転車
の動作及び性能に関する別のパラメータを表示すること
ができる。

【００２９】言うまでもなく、本発明の原理は維持した
まま、本発明の範囲を逸脱することなく、単に非限定的
例示のために説明してきた構造及び実施形態の細部を、
様々に変形させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置を備えた自転車の概略斜視
図。

【図２】本発明に係る装置のブロック図。

【図３】本発明に係る装置の動作モードに関連したフロ
ーチャート。

【図４】本発明に係る装置の動作の可能な基準に対応す
る図表。

【符号の説明】

１・・・競技用自転車２・・・フレーム３・・・支持構造４・・・後輪５・・・フォーク６・・・前輪７・・・変速装置８・・・クランク車軸（ペダルユニット）９・・・後部変速装置１０・・・前部変速装置１１・・・チェーンスプロケット１２・・・歯付きチェーンクラウンホイール１３・・・チェーン１４・・・後部変速機１５・・・前部変速機１４ａ、１５ａ・・・電動機／減速機１４ｂ、１５ｂ・・・位置検出手段（エンコーダ装置）１４ｃ・・・ホイール３０・・・電池４０・・・電子制御装置４３・・・作動レバー４４・・・作動レバー７０・・・ハンドル３０１……自動モードか？３０２……速度増加か？３０３……速度減少か？３０４……後部変速機が実際のクラウンの最大限界値に
位置しているか？３０５……後部変速機が実際のクラウンの最小限界値に
位置しているか？３０６……後部変速機を次の位置に移動３０７……次のクラウンに対する後部変速機の位置を計
算３０８……後部変速機を移動３０９……前部変速機を移動３１０……後部変速機を以前の位置に移動３１１……以前のクラウンに対する後部変速機の位置を
計算３１２……後部変速機を移動３１３……前部変速機を移動

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自転車用電子制御変速装置であって、自転車のクランク車軸（８）に連係した複数のクラウン
ホイール（１２）上での自転車チェーンの選択的な係合
を制御するための前部変速機（１５）、及び、自転車の
後部車輪（４）のハブに連係した複数のスプロケット
（１１）上での自転車チェーンの選択的な係合を制御す
るための後部変速機（１４）と、前記前部変速機（１５）及び後部変速機（１４）にそれ
ぞれ連係してその制御を行う第一及び第二の電動機（１
５ａ、１４ａ）と、前部変速機（１５）及び後部変速機（１４）の動作位置
を検出するための手段（１５ｂ、１４ｂ）と、前記第一及び第二の電動機（１４ａ、１５ａ）を作動さ
せるための、手動制御作動手段（４３、４４）と、前記第一及び第二の電動機（１４ａ、１５ａ）、前記検
出手段（１４ｂ、１５ｂ）及び前記作動手段（４３、４
４）に接続される前記変速装置用の電子制御装置（４
０）と、を備え、前記作動手段（４３、４４）が、それぞれ、各操作毎に
速度比の増加又は減少を制御するための、第一及び第二
の手動制御作動部材から成り、前記電子制御装置（４０）が、ペダル１回転毎に自転車
が進行する距離に亘り漸次的増加又は減少を保証するよ
うに、チェーン（１３）が係合する前記前部クラウンホ
イール（１２）及び後部スプロケット（１１）を二つの
作動部材（４３、４４）が操作される毎に自動的に選定
すべくプログラムされ、その結果、前記電子制御装置
（４０）が、前記電動機（１４ａ、１５ｂ）の一方又は
両方を制御することにより、前記検出手段（１４ｂ、１
５ｂ）が指示した状態に続いて、前記選定された前部ク
ラウンホイール（１２）及び選定された後部スプロケッ
ト（１１）上のチェーン（１３）の所望の係合状態を獲
得し、最終的に、前記所望の状態が達成されたことを前
記検出手段（１４ｂ、１５ｂ）が検出したとき、作動し
ている電動機を、或いはいずれも作動している場合は両
方の電動機（１４ａ、１５ａ）を停止させることを特徴
とする自転車用電子制御変速装置。
【請求項２】前記電子制御装置（４０）が、上述した
特徴を有する自動動作モードと、前部変速機及び後部変
速機（１４、１５）を別個に手動式に駆動することを可
能とする手動モードとの間で、動作モードを選定する手
段に接続されていることを特徴とする請求項１記載の変
速装置。
【請求項３】前記電子制御装置（４０）が、自転車の
後部車輪の交換に続いて、スプロケットユニットの二つ
の端部スプロケットのいずれかを基準として位置検出装
置（１４ｂ、１５ｂ）のためのゼロ位置を設定するよう
に、プログラムされていることを特徴とする請求項１記
載の変速装置。
【請求項４】前記電子制御装置（４０）が、診断用の
及び／又は自転車に搭載された電源電池を再充電するた
めの外部装置に接続するための手段を備えたことを特徴
とする請求項１記載の変速装置。
【請求項５】前記電子制御装置（４０）が、自転車に
搭載された電源電池の充電の状態に関する診断を実行
し、それに対応する情報を付与するように、プログラム
されていることを特徴とする請求項１記載の変速装置。
【請求項６】前記前部変速機及び後部変速機（１４、
１５）の位置を表示するために、前記電子制御装置（４
０）に接続された数値表示器を備えたことを特徴とする
請求項１記載の変速装置。