JPH10324291A - 自転車の変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自転車の走行中に制御装置に内蔵するＣＰＵ
が暴走してもパーキングモードに入ることなく自転車の
走行を停止させる。 【解決手段】 制御装置１２に，パーキングモード時に
高周波クロックパルスを出力するＣＰＵと，クロックパ
ルスを入力する第１の単安定マルチバイブレータ２２
と，パーキングモードスイッチ１８がオン時に出力する
インバータ機能を有するパーキングモード回路と，第１
の単安定マルチバイブレータの出力とパーキングモード
回路の出力を入力する第１のナンド回路２４と，変速用
モータ１３の回転方向を指令する変速指令信号と第１の
ナンド回路２４の出力とを入力する第２及び第３のナン
ド回路２５，２６と，第１のナンド回路２４の出力に設
けられた第２の単安定マルチバイブレータ２７と，第２
の単安定マルチバイブレータ２７の出力と上記第２及び
第３のナンド回路２５及び２６の出力とをそれぞれ入力
し，変速用モータ１３を駆動するモータ駆動回路１４と
が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自転車の変速装置に
関するものである。特に駐輪時の盗難防止用にペダルを
漕ぐことができないパーキングモードの安全対策を行う
自転車の変速装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自転車に用いられている変速装置は図３
に示すようなものがある。図３において１１はリチウム
等の乾電池，１２は乾電池１１を電源とし，内部でデジ
タル演算処理した後，変速時に変速用モータを変速指令
するマイクロコンピュータ等を内蔵する制御装置，１３
は変速用モータで通常直流モータが使用され，例えば正
の電圧が印加すると正回転して，ギヤーを小から大に変
更し，負の電圧が印加すると逆回転して，ギヤーを大か
ら小に変更させて変速させる。１４は制御装置１２の変
速指令信号を受け，変速用モータ１３を駆動するモータ
駆動回路，１５は変速時の設定値を指令する変速設定器
であり，１６は変速位置を設定する変速位置設定用切換
器，１７は自転車の走行スピードを検出する速度検出器
である。

【０００３】次にこの自転車の変速装置の動作について
説明する。変速位置設定用切換器１６の開閉部，例えば
１が接続されている場合，変速設定器１５の設定値信号
が開閉部１を介して制御装置１２に入力する。もし，変
速位置設定用切換器１６の開閉部が例えば開閉部１のま
ま継続して接続されていれば，制御装置１２から駆動回
路１４へ変速指令信号が出力されず，変速用モータ１３
は設定位置１で停止している。

【０００４】もし，変速位置設定用切換器１６の開閉部
１が開放され，例えば開閉部２が短絡された場合には，
変速設定器１５の設定値信号が開閉部２を介して制御装
置１２に入力する。制御装置１２はデジタル演算処理し
た後，変速指令信号を出力し，モータ駆動回路１４を回
転モードとし，変速用モータ１３を例えば正回転させ
る。変速用モータ１３の回転によって図示しない自転車
に取れ付けられたギヤー位置は１から２に変更され，変
速が行われる。変速後モータ駆動回路１４が回転モード
を停止し，変速用モータ１３への電力供給をオフさせ
る。さらにモータ駆動回路１４は負荷短絡させブレーキ
モードとし，変速用モータ１３は発電機となって駆動回
路１４を介してエネルギーを放出させて変速用モータ１
３はブレーキが掛かり，目標とする停止位置２で回転を
停止する。この後，駆動回路１４がオフして，ブレーキ
モードが開放され，変速工程を終える。

【０００５】ところで，自転車は駐輪時に盗難防止用に
ペダルを漕ぐことができなくするパーキングモードが設
けられている。変速位置設定用切換器１６の開閉部のパ
ーキングモードの位置Ｐに設定されると，ギヤーが電子
ロックされて，半回転以上の回転ができなくなり，自転
車を漕いで移動させることができない。また，このパー
キングモードは，図４に示すように変速用開閉部１，
２，３，４の最も小さい値の外側にパーキングモードの
開閉部Ｐが設けられている。

【０００６】今，駐輪し変速位置設定用切換器１６をパ
ーキングモードの開閉部Ｐに接続されると，速度検出器
１７の出力が０となる。制御装置１２が，この出力０を
例えば６秒間継続されて，停止確認を行うと，制御装置
１２はパーキングモードと認識する。この認識により制
御装置１２からモータ駆動回路１４を介してギヤーを電
子ロックするように指令し，ペダルを半回転以上の回転
ができなくし，自転車を漕いで移動させることはできな
いようにしている。

【０００７】もし，変速位置設定用切換器１６の開閉器
１に設定されて自転車を走行中に開閉部１から開閉部Ｐ
に誤って設定した場合，速度検出器１７からの出力は０
より大きいか，又は出力が０で，所定時間より短い期間
となっているため，パーキングモードと認識していな
い。従って制御装置１２から変速指令信号が出力され，
モータ駆動回路１４を介して変速用モータ１３に印加さ
れてギヤーの変更が行われる。そして，変速位置が４を
越えると，パーキングモードスイッチ１８をオンさせ
る。このパーキングモードスイッチ１８のオン信号が制
御装置１２に入力すると，ギヤーがパーキングモードに
移行しないように制御装置１２を内部演算処理させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで，自転車の走
行中に制御装置１２に内蔵するマイクロコンピュータが
暴走すると，パーキングモードスイッチ１８がオンして
も制御装置１２は正常の内部演算処理ができないため，
パーキングモードに移行し，ギヤーが電子ロツクされて
自転車を漕ぐことができず，急激にブレーキが掛かり，
自転車が転倒する事故となる恐れがある。また，マイク
ロコンピュータの暴走の他，速度検出器１７の断線，変
速設定器１５の断線についても走行中にパーキングモー
ドに移行する恐れがあり，自転車にブレーキが掛かり，
転倒する恐れがある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は，上記の課題に
留意してなされたもので，本発明の自転車の変速装置に
よれば，乾電池と，変速用モータと，上記乾電池の出力
と上記変速用モータの変速を設定する設定値とを入力と
して，内蔵するＣＰＵによりデジタル処理し，上記変速
用モータへの変速を指令する変速指令信号を出力する制
御装置と，上記変速指令信号を受け上記変速モータを駆
動及びブレーキを掛けるモータ駆動回路と，自転車の走
行スピードを検出する変速検出器と，ペダルを漕ぐこと
ができないパーキングモード時に出力するパーキングモ
ードスイッチとが設けられた自転車の変速装置におい
て，上記ＣＰＵがパーキングモード時に高周波クロック
パルスを出力するＣＰＵであり，上記制御装置に，上記
ＣＰＵと上記クロックパルスを入力する第１の単安定マ
ルチバイブレータと，上記パーキングモードスイッチが
オン時に出力するインバータ機能を有するパーキングモ
ード回路と，上記第１の単安定マルチバイブレータの出
力と，上記パーキングモード回路の出力を入力とする第
１のナンド回路と，上記変速用モータの回転方向を指令
する上記ＣＰＵの変速指令信号と，上記第１のナンド回
路の出力とが入力する第２及び第３のナンド回路と，上
記第１のナンド回路の出力に設けられた第２の単安定マ
ルチバイブレータと，上記第２のマルチバイブレータの
出力と上記第２及び第３のナンド回路の出力とをそれぞ
れ入力し，上記モータ駆動回路に駆動信号を出力する第
４及び第５のナンド回路とが設けられたものである。

【００１０】制御装置に変速用モータの変速を設定する
設定値を入力し，内部でデジタル処理し，制御装置から
変速用モータの変速を指令する変速指令信号が出力され
る。この変速指令信号によりモータ駆動回路が駆動し
て，変速用モータが起動し，回転モードに入る。この回
転モードにより自転車のギヤーが変更され，変速が行わ
れる。

【００１１】今，自転車の走行中に誤ってパーキングモ
ードに設定した場合，速度検出器が走行中であることを
検出し，ＣＰＵはパーキングモードを認識することはな
い。自転車のギヤーが変更されていき，パーキングモー
ドに入る前にパーキングモードスイッチはオンし，パー
キングモード回路は“Ｈ”を出力する。一方ＣＰＵから
高周波クロツクパルスが第１の単安定マルチバイブレー
タに入力し，カウントを開始し“Ｌ”を出力する。これ
により第１のナンド回路は“Ｈ”を出力する。また，Ｃ
ＰＵにはパーキング指令値が入力され，ＣＰＵ２１から
第２及び第３のナンド回路に“Ｈ”を出力して，第２及
び第３のナンド回路は“Ｌ”を出力する。第２及び第３
のナンド回路の”Ｌ”により，第４及び第５のナンド回
路に“Ｈ”が出力され，自転車はパーキングモードに入
ることなくブレーキが掛けられる。

【００１２】また，走行中にＣＰＵが暴走した場合に
は，ＣＰＵから第１の単安定マルチバイブレータに
“Ｈ”又は“Ｌ”のいずれかを出力し，第１の単安定マ
ルチバイブレータは“Ｈ”を出力する。ギヤーは変更さ
れていき，パーキングモードに入る前にパーキングモー
ドスイッチはオンし，パーキングモード回路は“Ｈ”を
出力する。これにより，第１のナンド回路は“Ｌ”を出
力する。この第１のナンド回路の出力“Ｌ”により，第
２の単安定マルチバイブレータはカウントを開始し，
“Ｌ”を出力する。このため，第４及び第５のナンド回
路は“Ｈ”を出力して自転車はパーキングモードに入る
ことなくブレーキが掛けられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の自転車の変速装置をその
実施の形態を示した図１に基づいて説明する。図１にお
いて図３と同一の符号のものは同一機能のものを示す。
異なる点は，制御装置１２にパーキングモードの安全対
策装置を組み込んだものである。すなわち，２１は内部
でデジタル演算処理した後，変速時に変速用モータを変
速指令するＣＰＵ，２２は第１の単安定マルチバイブレ
ータ，２３はパーキングモードスイッチ１８の信号を受
けて，スイッチ１８がオン時に“Ｈ”信号を出力するイ
ンバータ機能のパーキングモード回路，２４は単安定マ
ルチバイブレータ２２の出力とパーキングモード回路２
３の出力を入力とする第１のナンド回路，２５及び２６
は変速用モータ１３の回転方向を指令するＣＰＵ２１の
変速指令信号と，上記ナンド回路２４の出力が入力する
第２及び第３ナンド回路である。２７はナンド回路２４
の出力に設けられた第２の単安定マルチバイブレータで
あり，信号“Ｌ”が入力するとカウントを開始し，一定
時間“Ｌ”を出力する。２８，２９はそれぞれナンド回
路２５，２６の出力と第２の単安定マルチバイブレータ
２７を入力とするナンド回路であり，その出力信号はモ
ータ駆動回路１４に出力されている。

【００１４】次に変速位置設定用切換器１６の開閉部が
１ないし４のパーキングモードでない通常モードの場合
について説明する。走行中，パーキングモードスイッチ
１８はオフしているため，パーキングモード回路２３は
“Ｌ”となっている。一方，設定用切換器１６の開閉部
が例えば１の場合，その設定値信号がＣＰＵ２１に入力
し，ＣＰＵ２１の内部演算処理により，ＣＰＵ２１から
第１の単安定マルチバイブレータ２２には出力されてい
ない。この時，単安定マルチバイブレータ２２は動作で
きず，マルチバイブレータ２２の出力から“Ｈ”のみが
出力する。アンド回路２４には“Ｌ”と“Ｈ”が入力さ
れるので，アンド回路２４の出力は“Ｈ”を出力する。

【００１５】そこで，自転車が設定用切換器１６の設定
変更がなければ，ＣＰＵ２１から回転指令信号がいずれ
も“Ｌ”が出力されている。また，アンド回路２４の出
力は“Ｈ”であり，ナンド回路２５，２６の出力は
“Ｈ”のみが出力される。また，単安定マルチバイブレ
ータ２７の入力はＨが継続して入力しているので，その
出力には“Ｈ”が出力している。そしてナンド回路２
８，２９がともに“Ｌ”信号が出力され駆動回路１４に
入力され，変速用モータ１３には電圧が印加されず，変
速用モータ１３はそのままの状態を継続して変速は行わ
れない。

【００１６】もし，変速位置設定用切換器１６を開閉部
１から開閉部２に切換え，変速の指令が行われたとする
と，この設定値信号がＣＰＵ２１に入力し，ＣＰＵ２１
の内部演算処理により，ＣＰＵからナンド回路２５，２
６に例えば図１に示すようにそれぞれ“Ｌ”，“Ｈ”が
入力する。ナンド回路２４の出力は“Ｈ”であるため，
ナンド回路２５の出力には“Ｈ”が，また，ナンド回路
２６には“Ｌ”が出力する。ところで単安定マルチバイ
ブレータ２７にはナンド回路２４の信号“Ｈ”が入力し
ているため，出力には“Ｈ”が出力し，アンド回路２
８，２９の出力にはそれぞれ“Ｌ”“Ｈ”が出力する。
アンド回路２８の出力が“Ｌ”のため，駆動回路１４を
介して変速用モータ１３が例えば正回転し，変速値が１
から２に変速が行われる。

【００１７】次に自転車を駐輪し，変速位置設定用切換
器１６の開閉部をＰのパーキングモードにした場合につ
いて説明する。この時，速度検出器１７の変速検出が０
で，所定時間（例えば６秒間）以上継続するので，ＣＰ
Ｕ２１は内部演算処理により，パーキングモードを認識
し，ＣＰＵ２１は単安定マルチバイブレータ２２には
“Ｈ”が出力している。従って，単安定マルチバイブレ
ータ２２の出力には“Ｈ”が出力されている。一方，パ
ーキングモードＰの設定によりパーキングモードスイッ
チ１８がオンし，パーキング回路２３から“Ｈ”を出力
する。第１の単安定マルチバイブレータ２２の出力及び
パーキング回路２３の出力が“Ｈ”によりナンド回路２
４の出力は“Ｌ”となり，この“Ｌ”信号がナンド回路
２５，２６に入力し，ナンド回路２５，２６ともに
“Ｈ”を出力する。一方，ナンド回路２４の“Ｌ”によ
り単安定マルチバイブレータ２７から“Ｌ”が出力され
る。これにより，ナンド回路２８，２９はともに“Ｈ”
を出力し，ナンド回路２８，２９の出力“Ｈ”により駆
動回路１４を介して変速用モータ１３はブレーキが掛け
られる。

【００１８】そして，自転車を駐輪から走行に移る場
合，設定用切換器１６を開閉部Ｐから開閉部を例えば４
に変更すると，パーキングモードスイッチ１８がオフ
し，パーキング回路２３が“Ｌ”を出力する。また，Ｃ
ＰＵ２１は出力されず，単安定マルチバイブレータ２２
は“Ｈ”を出力しており，ナンド回路２４は“Ｈ”を出
力し，上記の通常の走行時の変更に移すことができる。

【００１９】次に自転車を走行中に開閉部１から開閉部
Ｐに誤って設定した場合，上述のように速度検出器１７
からの出力は０より大きいか，又は出力が０で所定時間
より短い期間０となっているため，ＣＰＵ２１はパーキ
ングモードと認識していない。この時，ＣＰＵから図２
（ａ）に示すように第１の単安定マルチバイブレータ２
２に高周波のクロックパルスを出力する。単安定マルチ
バイブレータ２２はクロックパルスの立ち上がりの信号
を受け，図２（ｂ）に示すようにカウントを開始し，出
力には“Ｌ”を出力する。また，パーキングモードスイ
ッチ１８はオフしているため，パーキングモード回路２
３は“Ｌ”を出力している。この単安定マルチバイブレ
ータ２２及びパーキングモード回路２３の出力信号
“Ｌ”により，ナンド回路２４は図２（ｄ）に示すよう
に“Ｈ”を出力する。そして，上述のように変更され，
開閉部１から開閉部４まで順次変更されていく。なお，
単安定マルチバイブレータ２２の出力は，カウントアッ
プするまで“Ｌ”を出力し，カウントアップすると
“Ｈ”を出力する。

【００２０】そして，時刻ｔ２で開閉部４の位置を越え
たとき，パーキングモードスイッチ１８はオンし，パー
キングモード回路２３の出力は図２（ｃ）に示すように
“Ｈ”を出力する。一方ＣＰＵ２１はパーキングモード
を認識していないため，図２（ａ）に示すように高周波
のクロックパルスを出力している。単安定バイブレータ
２２はそのカウント中は図２（ｂ）に示すように“Ｌ”
を出力し，ナンド回路２４は図２（ｄ）に示すように
“Ｈ”を出力する。一方ＣＰＵ２１にはパーキング指令
値が入力され，ＣＰＵ２１からナンド回路２５，２６は
“Ｈ”を出力する。このため，ナンド回路２５，２６に
は“Ｈ”“Ｈ”が入力され，ナンド回路２５，２６の出
力に図２（ｅ），（ｆ）に示すように，“Ｌ”を出力す
る。ナンド回路２８，２９は図２（ｈ），（ｉ）に示す
ように“Ｈ”を出力し，駆動回路１４にはブレーキモー
ドが入力し，自転車はパーキングモードに移行すること
なく，ブレーキが掛けられる。

【００２１】もし，自転車の走行中にＣＰＵ２１が暴走
すると，ＣＰＵ２１から単安定マルチバイブレータ２４
に“Ｈ”又は“Ｌ”を出力し，単安定マルチバイブレー
タ２２は“Ｈ”を出力している。自転車の走行中は，パ
ーキングモードスイッチＰはオフしており，パーキング
回路２３の出力は“Ｌ”を出力している。このため，ナ
ンド回路２４の出力は“Ｈ”を出力し，上述のようなナ
ンド回路２５，２６の入力信号に応じて変速されてい
く。

【００２２】ここでもし，パーキングモード側に移動し
ようとする場合，単安定マルチバイブレータ２２が出力
される信号は“Ｈ”を出力しており，開閉部４の位置を
越えてパーキングモードスイッチ１８がオンすると，パ
ーキング回路２３の出力は“Ｈ”を出力する。この時，
第１の単安定マルチバイブレータ２２の出力“Ｈ”とパ
ーキング回路２３の出力“Ｈ”によりナンド回路２４の
出力は“Ｌ”となる。このナンド回路２４の出力“Ｌ”
が第２の単安定マルチバイブレータ２７に入力し，カウ
ントを開始する。このカウント中は第２の単安定マルチ
バイブレータ２７は“Ｌ”を出力し，ナンド回路２８，
２９は“Ｈ”を出力する。この為，駆動回路１４にはブ
レーキモードが入力し，自転車はブレーキが掛けられ
る。

【００２３】自転車の走行中にマイクロコンピュータが
暴走しても，パーキングモードに移行することなくブレ
ーキが掛かり，自転車が転倒する事故を回避することが
できる。

【００２４】上記実施の形態では，マイクロコンピュー
タの暴走について説明したが，速度検出器１７の断線，
変速設定器１５の断線についてもパーキングモードに移
行する前のパーキングモードスイッチ１８のオンにより
ナンド回路２４が“Ｈ”から“Ｌ”に変更され，単安定
マルチバイブレータ２７から出力“Ｌ”が出力され，ナ
ンド回路２８，２９は“Ｈ”を出力し，駆動回路１４は
ブレーキモードが入力し，自転車はパーキングモードに
移行することなくブレーキが掛けられる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の自転車の変速装置によると，自
転車の走行中にマイクロコンピュータの暴走，速度検出
の断線，変速設定器の断線についてもパーキングモード
に移行することなくブレーキが掛かり，自転車が転倒す
る事故を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自転車の変速装置の一実施の形態のブ
ロック図である。

【図２】図１の各部のタイムチャート図である。

【図３】従来の自転車の変速装置のブロック図である。

【図４】変速設定切換の模擬図である。

【符号の説明】

１，２，３，４ ギヤーの設定位置 １１ 乾電池 １２ 制御装置 １３ 変速用モータ １４ モータ駆動回路 １５ 変速設定器 １６ 変速位置設定用切換器 １７ 速度検出器 １８ パーキングモードスイッチ ２１ ＣＰＵ ２２，２７ 単安定マルチバイブレータ ２３ パーキングモード回路 ２４，２５，２６，２８，２９ ナンド回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾電池と，変速用モータと，上記乾電池
   の出力と上記変速用モータの変速を設定する設定値とを
   入力として，内蔵するＣＰＵによりデジタル処理し，上
   記変速用モータへの変速を指令する変速指令信号を出力
   する制御装置と，上記変速指令信号を受け上記変速モー
   タを駆動及びブレーキを掛けるモータ駆動回路と，自転
   車の走行スピードを検出する変速検出器と，ペダルを漕
   ぐことができないパーキングモード時出力するパーキン
   グモードスイッチとが設けられた自転車の変速装置にお
   いて，上記ＣＰＵがパーキングモード時に高周波クロッ
   クパルスを出力するＣＰＵであり，上記制御装置に，上
   記ＣＰＵと上記クロックパルスを入力する第１の単安定
   マルチバイブレータと，上記パーキングモードスイッチ
   がオン時に出力するインバータ機能を有するパーキング
   モード回路と，上記第１の単安定マルチバイブレータの
   出力と，上記パーキングモード回路の出力を入力とする
   第１のナンド回路と，上記変速用モータの回転方向を指
   令する上記ＣＰＵの変速指令信号と，上記第１のナンド
   回路の出力とが入力する第２及び第３のナンド回路と，
   上記第１のナンド回路の出力に設けられた第２の単安定
   マルチバイブレータと，上記第２のマルチバイブレータ
   の出力と上記第２及び第３のナンド回路の出力とをそれ
   ぞれ入力し，上記モータ駆動回路に駆動信号を出力する
   第４及び第５のナンド回路とが設けられたことを特徴と
   する自転車の変速装置。