JPH10511621A - 自転車等のための電子的伝導制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自転車その他の人力駆動乗物のギアをシフトする電気機械的装置にして、変速器の位置を測定する回路を使用する閉ループ変速器位置制御装置を含む。ギアのシフトは乗員の調子に基いて自動的に達成されまたは手操作スイッチによって供給される信号を使用して手動的に達成される。本装置は自転車の速度と乗員の調子とに基いてギア比を計算し、ギア比を最低から最高まで順序的に分類する。自動的の作動時に装置は自転車の速度とギア比とから調子を計算し、計算された調子が乗員によって予め定めた限界内にあるか否かを決定し、計算された調子が予め定めた限界内にないときギア比を変更する。装置は付加的な作動モードとして、各ギアに対する前部および後部変速器の位置を較正する較正モードと、装置が自転車の速度とギア比とから調子を計算し計算された調子が乗員が予め定めた限界外にあるとき乗員に上方シフトまたは下方シフトするように信号する半自動モードとを含む。本発明の電子的自転車伝導制御装置は通常の多数ギア自転車の各種に後取付け可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 自転車等のための電子的伝導制御装置 関連技術 本発明は米国特許出願０７／５２０６２７号の部分継続出願である。 技術分野 本発明は全般的には自転車技術に関し、乗員により駆動車輪に与えられる回転 トルクの伝導装置を制御するために使用される自転車制御装置に関している。さ らに詳細には、本発明は多数歯車自転車のための任意的取付け可能の電子的完全 自動的ギアシフト制御装置に関する。 従来技術 自転車の速度の変更または自転車が走行している地形の変化に拘わらず乗員が 毎分当たり一定のクランク回転数を維持するとき、自転車走行は最も効率的であ る。本明細書において調子（ｃａｄｅｎｃｅ）とは毎分当たりのクランク回転数 その他の任意の乗員の活動の周期的動作の指標をいう。乗員は通常は自己の肉体 的能力の水準に適した拍子を維持することを希望する。 通常の１０速形式などの多数ギア（歯車）つき自転車では乗員は快適なまたは 目標とする調子を維持するために、自転車の速度または地形の困難性を考慮して 手動的にギアを変更する。これを達成するために、乗員は継続的に現在の調子を 確認して望ましいまたは目標とする調子を維持するために適切にギアをシフトす る必要がある。これは著しく主観的な方法であって、非能率的で不正確である。 乗員は意識的に自己の調子を監視し適切にギアをシフトする必要があるが、これ は気と散らすことになり、安全性に悪影響を与える。例えば、多くの自転車乗員 は調子を増加しまたは減少せしめるために多数ギアの自転車においてどの方向に レバーをシフトすればよいかを知らず、ある場合には片手でハンドルを操作して 他方の手でレバーをシフトするときにバランスを維持することが困難である乗員 もある。さらに、多数ギア自転車の場合には、ギアをシフトしたとき後部のスプ ロケットと前部のチェーンリングとの間でチェーンの角度が変化することを補償 するために後部変速器（ディレイラー）（ｄｅｒａｉｌｌｅｕｒ）の位置が変化 するので、これにより前部変速器の位置を微細に調節する必要がある。 ギアのシフトを自動化するいくつかの従来技術がある。従来技術の一例として バイクオマチック（Ｂｉｋｅ−Ｏ−Ｍａｔｉｃ）社の製造するバイクオマチック 装置がある。これは乗員によるペダル力によってチェーンに作用する張力により シフトを制御する。高いチェーンの張力によって変速器は低速ギアにシフトし、 チェーン張力が低いときには変速器は高速ギアにシフトする。低速ギアにシフト すると乗員の調子は効果的に増加し、高速ギアにシフトすると乗員の調子は効果 的に減少する。バイクオマチック装置の問題点としてチェーンの張力を利用する 機械的装置である点がある。この場合にギアのシフトは比較的低速で行われる。 低速の作動はチェーン、ギア変速器およびスプロケット間に過大の摩擦を発生せ しめ、従って乗員の能率を低下せしめる。さらに、シフト時には変速器は手動の 場合と同様にスプロケットと同一線上に位置しない。この装置は変速器をチェー ンの張力の関数として段階的ではなく、連続的に運動せしめる。従って、所定の チェーンの張力に対応する変速器の位置は特定のスプロケットに対応するものと はならない。 さらに、バイクオマチック装置はチェーンの張力に依存しているから、乗員に とって適切な調子を維持するには役立たない。例えばチェーンリングが複数の異 なる寸法のものである場合には、大きいチェーンリングを使用しているときは小 さいチェーンリングを使用しているときより同一のチェーン張力を維持するため のペダル力が大となる。これは勿論大きいチェーンリングのモーメント腕が大で あることによる。チェーン張力を利用してギアのシフトを制御すると不適切なシ フトが乗員の希望していないときに生ずる。 従来技術の別の例としてサンツアー（ＳｕｎＴｏｕｒ）社の製造するブラウニ ング伝導装置（Ｂｒｏｗｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ａｃｕｓｈｉｆｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）がある。これはヒンジ結合されたチェーンリングを 使用してチェーンを電気的にシフトさせる。この装置はチェーンリング用として 設計されたものである。更に、この装置は変速器（ディレイラー）を使用せず、 特殊なチェーンリングと電気的制御装置を使用する。従って、この装置を通常の チェーンリングと変速器とを使用する多数ギア自転車に取り付けることは困難で ある。 本発明の目的は自転車などの人力駆動の乗物に使用し調子を使用者の選択した 範囲内に維持するようにギアのシフトを制御する制御装置を提供するにある。 本発明の別の目的は自転車用の制御装置を提供し、自転車の速度とギア比との 広い範囲において調子を使用者の選択した限界内に維持する。 本発明の別の目的は自転車用の制御装置を提供し、ギアのシフトを自動的に制 御して調子を使用者の選択した限界内に維持し、これにより乗員の効率と安全性 とを改善する。 本発明の別の目的は自転車用の制御装置を提供し、ギアのシフトを自動的に制 御し、通常のギアシフト装置を使用する通常の多数ギア自転車に取付け可能の装 置を提供する。 発明の概要 本発明の上述およびそれ以外の目的、特性および効果は自転車などの人力乗物 用の装着可能の電子的制御装置により達成される。該装置は手動的、半自動的ま たは完全自動的に作動可能であり、任意通常の自転車フレームに取付け可能とな される。すべての自転車は乗員によって発生せしめられた回転トルクを少くとも １つの車輪に伝導せしめる手段を含む。この動力伝導手段は例えば前方チェーン リングと、チェーン自体と、後方スプロケットとを含む。本発明は自転車のギア 比を変更するために該動力伝導手段を調節する手段を含む。本発明の一実施例に おいて調節手段はアクチュエータとシフト腕とを含み、これらが共働して自転車 のシフトケーブルを正常の休止位置から移動せしめてギアを変化せしめる。さら に、本発明はマイクロプロセッサなどであってよいデータプロセッサを含む。手 動的作動モードの場合、データプロセッサは自転車の各ギア位置についてシフト 腕の正確な位置を予め記憶する。乗員はハンドルバーのスイッチを使用しデータ プロセッサに指令してギアシフトを行わせる。データプロセッサからの信号に応 答してアクチュエータとシフト腕とが、前部および後部変速器シフトケーブルを 運動せしめてギアをシフトする。位置センサがシフト腕の位置を検知しフィード バック信号をデータプロセッサに与え、変速器の現在位置を指示する。本発明は このようにして前部および後部変速器の位置の閉ループ制御を行う。 作動の全自動モードにおいてデータプロセッサは自転車の現在の速度とギア比 から調子を計算する。計算された調子は乗員によって選択された１組の予め定め た調子限界と比較され、計算された調子が高すぎたり低すぎたりしないかを決定 する。計算された調子が低すぎて乗員がペダルを踏み続けると、アクチュエータ とシフト腕とを使用して前部および後部変速器を変速器位置の閉鎖ループ制御に よって次の低速ギアへの下方シフトを行うように伝導装置を調節する。この下方 シフトによってギア比が増加し、乗員の調子も増加する。また、計算された調子 が高すぎて乗員がペダルを踏み続けると、アクチュエータとシフト腕とを使用し て前部および後部変速器を変速器位置の閉鎖ループ制御を自転車のシフトケーブ ルを介して行うことによって次の高速ギアへの上方シフトを行うように伝導装置 を調節する。この上方シフトによってギア比が減少し、その結果として、乗員の 調子も減少する。 装置は付加的な作動モードとして各ギアについて前部および後部変速器の位置 を較正する較正モードを含み、これは前部変速器についてチェーンリングの多数 位置を含み、異なるギアが選択されたときチェーンリングと後部スプロケットと の間のチェーン角度を変更せしめる。半自動モードの作動も可能であり、装置は 現在の自転車の速度とギア比から理論的な調子を計算し、計算された調子が乗員 によって選択された予め定めた限界内でないとき上方（加速）シフトまたは下方 シフトを乗員に知らせる。 本発明の上述およびそれ以外の目的、特性および効果は、添付図面を参照して 示す以下の詳細な説明および請求の範囲の記載によって明らかとなされる。 図面の簡単な説明 図１は本発明の第１の実施例として示す電子的伝導制御装置を有する自転車の 側面図、 図１Ａは図１の線Ａ−Ａに沿う部分端面図でギア変更時の後部変速器の作動を 示す図、 図２は図１の自転車と電子的制御装置との詳細を示す側面図、 図３は図１の自転車と電子的制御装置との斜視図、 図４は図３の自転車と電子的制御装置との詳細を示す斜視図、 図５は図１および図２の線２−２に沿う断面図で、図１の自転車伝導制御装置 のシフト腕とギア位置センサとを示す図、 図６は図１の自転車伝導制御装置に使用される制御モデュールの平面図、 図７は図１の自転車電子的伝導制御装置によって行われる処理ステップを前部 変速器較正モードについて示すフローチャート、 図８は図１の自転車電子的伝導制御装置によって行われる処理ステップを後部 変速器較正モードについて示すフローチャート、 図９は図１の自転車電子的伝導制御装置によって行われる処理ステップを半自 動モードについて示すフローチャート、 図１０は図１の自転車電子的伝導制御装置によって行われる処理ステップを全 自動モードについて示すフローチャート、 図１１は図１ないし図１０の電子的伝導制御装置の変形例を装着した自転車の 側面図、 図１２は図１１の自転車と電子的伝導制御装置とを示す斜視図、 図１３は図１１および図１２の線１３−１３に沿う断面図であって、図１１お よび図１２の変形例としての直線アクチュエータを示す図である。 望ましい実施例の詳細な説明 例示のみの目的として本発明を１０速度形式の自転車について説明する。しか し、当業者には本発明は各種の多数速度自転車その他各種の人力駆動車両に適用 可能であり、取付け可能であることは理解されよう。なお、各図面において同様 な部品には同一参照数字を付してある。 図１ないし図６を参照すると、通常の１０速度自転車２０に適用または取付け 可能の本発明による電子的自転車用伝導制御装置が示されている。代表的な自転 車２０は、ヘッドチューブ３０２、ダウンチューブ１８、シートチューブ４０、 シートステイ３０４、チェーンステイ３０６を有するフレーム３００を含む。シ ート３０８がシートチューブ４０の末端部に取付けられる。ハンドルバー８０が ヘッドチューブ３０２に取付けられている。前車輪３１０が前フォーク３１２に 回転可能に取付けられ、前フォークはヘッドチューブ３０２を介しハンドルバー ８０に連結される。後車輪３１４はシートステイ３０４とチェーンステイ３０６ とに回転可能に取付けられている。自転車２０は更に、後部スプロケット３１６ と後部変速器（ディレイラー）３１８と、クランクおよびペダル３２２と、チェ ーン３２４とを含み、乗員によって発生せしめられたトルクを前部チェーンリン グ３２０から後部スプロケット３１６に伝達せしめる。図面の明瞭性のために、 これら通常の部品は図２ないし図６において省略されているが、当業者にはこれ らが自転車の部品であることが理解されよう。 自転車２０に取付け可能の本発明による制御装置は、それぞれ前部および後部 変速器を運動させるために使用されるシフト腕１０、１２を含む。シフト腕１０ および１２は、自転車２０のダウンチューブ１８にクランプ止めされたシフト腕 位置センサ１４、１６の回りにピボット運動する。アクチュエータ２２、２４が それぞれシフト腕１０、１２に連結されてシフト腕１０、１２の位置を変更して ギア変更作業を行わせる。 本発明はさらに、乗員の実際の調子（ｃａｄｅｎｃｅ）を検知する調子センサ ２６を含む。調子センサ２６は磁気的、光学的または機械的などの市販の形式で あってよい。望ましいセンサとして磁気的リードスイッチを使用する形式のもの がある。この形式のセンサとして自転車の一方のクランクに取付けられた磁石と 自転車のフレームに取付けられたスイッチ素子とを使用する。クランクの各回転 毎に磁石はスイッチ素子を通過しディジタルパルスを発生する。本発明はさらに 自転車の駆動車輪３０の回転速度（毎分回転数、ＲＰＭ）、従って自転車の速度 を検知するために使用される車輪センサ２８を含む。望ましいセンサは調子セン サと同様に作動する磁気的リードスイッチを使用する。 車輪センサ２８と調子センサ２６とギア位置センサ１４、１６とによるデータ はデータ処理ユニット３２に供給され、ユニット３２は、調子を決定する計算を 行い、ギアシフトが必要な場合には乗員に警報を与え、以下に詳述する各種制御 作用を行う。さらにデータ処理ユニット３２は、ハンドルバーのスイッチ３４、 ３６から入力を受け取る。スイッチ３４、３６は乗員が較正時に使用し、および ギアの上方（加速）シフトおよび下方シフトを行うように装置に指示する。ハン ドルバーのスイッチ３４、３６は通常の磁気的、光学的または機械的装置とする ことができる。望ましいスイッチは機械的の瞬間的作用スイッチとする。データ 処理ユニット３２はデータを、調子センサ２６、車輪センサ２８、ハンドルバー スイッチ３４、３６から接続部２７、２９、３５、３７を介して受け取る。この 接続部は、通常のワイヤ、光ファイバ、無線送受信手段、その他の手段であって よく、使用されるスイッチ、センサの形式によって定める。データ処理ユニット ３２はさらに、制御信号を接続部２１、２３を介してアクチュエータ２２、２４ に送るが、接続部２１、２３も通常のワイヤ、光ファイバ、無線送信または受信 手段、その他の適宜の手段であってよい。 本発明の第１の実施例の取付け可能性は、アクチュエータ２２、２４とシフト 腕１０、１２と位置センサ１４、１６とを含む作動装置およびギア位置検知機構 の全体が２つの点（位置）でのみ自転車のフレームに取付けられている点で強化 されている。アクチュエータ２２、２４の端部はピボット点４４でクランプ４２ によって自転車のシートチューブ４０に固定されている。位置センサ１４、１６ は図５に示すようにブラケット９２、９４を使用してダウンチューブ１８にクラ ンプ止めされ、ブラケット９２、９４はボルトを使用してダウンチューブ１８に クランプ止めされ、ボルトはボス９６のドリル穴を貫通してナットによって所定 位置に保持される。調子センサ２６と車輪センサ２８とデータ処理ユニット３２ とハンドルバースイッチ３４、３６とは通常のクランプ手段を使用することによ り容易に自転車２０に取付けられるから、本発明の装置を従来の、または既存の 自転車フレームに取付けることは容易である。当業者には本発明の装置を自転車 のフレームに取付けるとき自転車の主要素子を分解または除去する必要がないこ とが理解されよう。 特に図３および図４に示すようにアクチュエータ２２、２４はシートチューブ ４０に実質的に平行に、かつ互いにおよびシートチューブに近接して取付けられ ており、ペダルを踏む乗員の足との干渉を防止する。アクチュエータ２２、２４ は任意適宜の電気機械的装置であってよく、シフト腕１０、１２を運動せしめて 迅速、正確なギア変更を行わせる。 第１の実施例においてアクチュエータ２２、２４はそれぞれ、例えばＤＣギア モータとなされるモータと、モータに必要な動力を供給する電池パックとを含ん でいる。アクチュエータ２２、２４は回転可能の管状部分４６、４８を含み、該 部分はアクチュエータ２２、２４に内蔵されるモータにより駆動されて時計方向 または反時計方向に回転する。２つのねじ軸５０、５２が管状の回転部分４６、 ４８内に延長しており、該部分には内部ねじが設けられて、ねじ軸５０、５２と 係合する。ねじ軸５０、５２はブラケット５４、５６に連結されて、ブラケット ５４、５６はピボット点５８、６０においてシフト腕１０、１２に連結されてい る。シフト腕１０、１２は十分な強度を有する形状をなしているが、自転車のク ランクとチェーンリングとの通常の作動に干渉しないようになされる。シフト腕 １０、１２は第１の実施例においてアルミニュームまたは鋼などの材料製の三角 形の平板から形成されるベルクランクである。 前部および後部変速器の位置を制御する（自転車のダウンチューブまたはハン ドルバーに取付けられたシフトレバー３５８によって手動制御する場合）シフト 制御ケーブル６２、６４が、図２および図５に示すようにシフト腕１０、１２と ブラケット９２、９４との間を通って作動点６６、６８と接触する。 位置センサ１４、１６が特に図５に示すようにブラケット９２、９４内に収容 されている。シフト制御ケーブル６２、６４が斜面つきのケーブルガイド９８、 １００上をそれぞれ通る。斜面つきのケーブルガイド９８、１００と位置センサ １４、１６とシフト腕１０、１２とは、すべてピボット点１０２、１０４の回り にそれぞれ同軸に取付けられている。斜面つきのケーブルガイド９８、１００は ブラケット９２、９４に取付けられる。アームＡ１４、Ａ１６がシフト腕１０、 １２と位置センサ１４、１６とに取付けられ、シフト腕１０、１２の回転により 位置センサ１４、１６の位置がシフト腕１０、１２により決定せしめられ、これ らが自転車の前部および後部変速器の位置を決定する。位置センサ１４、１６は 各種市販の光学的または機械的センサ、例えばエンコーダとしてよい。本発明の 第１の実施例において位置センサはポテンショメータであって、シフト腕１０、 １２はアームＡ１４、Ａ１６によってポテンショメータの移動腕に連結される。 シフト腕１０、１２の運動したときのポテンショメータの抵抗の変化が後部およ び前部変速器の位置を検知するために利用される。シフト腕１０、１２の位置と （これによる後部および前部変速器の位置）が位置センサ１４、１６により検知 され、接続部１４Ｂ、１６Ｂを介してデータ処理ユニット３２に伝達され、自転 車のギアシフトを制御するために使用される。位置センサ１４、１６は前部およ び後部変速器の位置の閉鎖ループ制御を与えるために使用される。 本発明の電子的伝導制御装置の作動時に、アクチュエータ２２、２４はデータ 処理ユニット３２の制御を受けて管状部分４６、４８を、たとえば電気ドリルの チャックの回転と同様に、回転せしめる。図２に示すように、この回転によって ねじ軸５０、５２は矢印５３Ａ、５３Ｂに示す方向に運動せしめられる。ねじ軸 ５０、５２の運動によりシフト腕１０、１２は作動点６６、６８を線７２に示す 弧に沿って運動させる。シフトケーブル６２、６４はダウンチューブ１８に平行 な休止位置と破線７４、７６で示す位置との間で運動する。前部および後部変速 器の内部の戻りばねの張力によりシフトケーブル６２、６４は作動点６６、６８ に当接保持される。 図１Ａを参照すると図１の線１−１に沿う部分端面図が示される。後部スプロ ケットはスプロケット３１６Ａ−３１６Ｅを含む。後部変速器（ディレイラー） ３１８はピボット接手３６０、３６２、３６４を含む。戻りばね３５０は変速器 ３１８に常にばね張力を与えて、変速器歯車３５２、３５４が後部スプロケット ３１６Ｅと整合する位置に偏倚せしめる。後部変速器３１８は選択ギア３１６Ｅ に向って効果的に偏倚せしめられる。 管状部分４６が回転せしめられ、ねじ付きの軸５４が矢印５３Ｂの方向に移動 せしめられると、シフト腕１０は作動点６６を線７２に示す弧に沿って、シフト ケーブル６２の位置７４に向って運動せしめる。シフトケーブル６２は一方端が 手動シフトレバーにより自転車に碇着されているから、作動点６６の運動により シフトケーブル６２は矢印６２Ａの方向に引張られる。シフトケーブル６２の他 方端はシフトケーブルハウジング３５６を貫通して点３５８で後部変速器３１８ に碇着されている。従ってシフトケーブル６２が作動点６６によって矢印６２Ａ の方向に引張られると、後部変速器３１８は矢印３１８Ａの方向に運動せしめら れて後部スプロケット３１６Ａ−３１６Ｄのいづれか一つを選択する。この操作 は作動点６６がシフトケーブル６２が特に図２に破線７４で示す位置に運動する まで継続する。このとき、後部変速器３１８は後部スプロケット３１６Ａと整合 する位置にある。この位置から管状部分４６の回転により、ねじ付きの軸５４が 矢印５３Ａの方向に運動すると作動点６６を線７２に示す弧に沿って運動し図２ に示す矢印６２Ｂの方向にシフトケーブル６２が運動する。すなわち、戻りばね ３５０は後部変速器３１８を図１Ａの矢印３１８Ｂの方向に運動せしめて、後部 スプロケット３１６Ａから後部スプロケット３１６Ｂ−３１６Ｅのいづれか一つ にチェーン３２４を移動せしめる。 本発明の電子的伝導制御装置は、乗員によってプログラムされた後部変速器の 正確な位置をデータ処理ユニット３２に記憶せしめる。装置は後部変速器３１８ を後部スプロケット３１６Ａ−３１６Ｅの間隔に等しい明確な増分のみをもって 運動せしめる。従って、従来技術と異なりチェーンが後部スプロケット間に挟ま れることはない。当業者に明らかのように、シフト作業は自転車の後部変速器の 制御について説明したが図１に示される通常の前部変速器３２１もアクチュエー タ２４と回転部分４８とねじ付き軸５６とシフト腕１２とシフトケーブル６４に 作用する作動点６８とを使用して同様に制御可能であることは理解される。さら に、前部変速器は後部変速器と同様に前部チェーンリング相互間の横方向間隔に 等しい明確な増分のみをもって運動せしめられる。従って、シフト腕１０、１２ が線７２に示す弧に沿って運動すると、シフトケーブル６２、６４は後部および 前部変速器の位置をそれぞれ制御して適切なギア比を選択する。 本発明の望ましい実施例において手動モードが選択されたとき、ハンドルバー スイッチ３４がデータ処理ユニット３２に次の高いギアに上方シフトを指令して ギア比を減少せしめる（乗員の調子を減少せしめる）ために使用され、ハンドル バースイッチ３６はデータ処理ユニット３２に次の低いギアに下方シフトを指令 してギア比を増加せしめる（乗員の調子を増加せしめる）ために使用される。な お、ハンドルバースイッチ３６が乗員によって使用される度に装置は下方に一段 ずつシフトする。ハンドルバースイッチ３４が乗員によって使用される度に装置 は上方に一段ずつシフトする。 データ処理ユニット３２はハンドルバー８０にブラケット８４を使用してクラ ンプ固定される。図６に示すようにデータ処理ユニット３２はこの電子的自転車 伝導制御装置を制御する各種スイッチを有する。データ処理ユニット３２はマイ クロプロセッサと、シフト用プログラムと使用者が入力したデータとを記憶する メモリと、位置センサ１４、１６からのデータをマイクロプロセッサにより処理 可能な形に変換するアナログ−ディジタル変換器とを含む。データ処理ユニット ３２は調子センサ２６と、車輪センサ２８と、ハンドルバースイッチ３４、３６ とに接続され、データを受取る。データ処理ユニット３２は表示器８２も含み、 これは例えば液晶形式または真空蛍光形式であってよい。表示器８２は各種変数 例えば乗員の調子、現在のギア比、現在のギア比、経過時間などの目視的表示を 乗員に与える。 モードスイッチ８６は乗員により選択されデータ処理ユニット３２を循環的に 各種作動モードとする。本発明の望ましい実施例において電子的自転車伝導制御 装置は５つの作動モード、すなわち前部較正、後部較正、手動、半自動、全自動 の５つを有する。乗員はモードスイッチ８６を押して５つの作動モードに順次的 に変換し、特定の作動モードを選択する。例えば発光ダイオードなどの指示器が 選択された作動モードを指示する。セットスイッチ９０が各種変数をデータ処理 ユニット３２のメモリに入力するために使用される。 本発明の別の実施例としての機械的装置を示す図１１ないし図１３を参照して 説明する。この実施例は自転車の製造時に組み込んでもよいが、既製の自転車に 取付けることもできる。 図１１ないし図１３に示す実施例において、前述ピボット運動するシフト腕と アクチュエータとの代りに変速器ケーブルを直接制御するリニアアクチュエータ が設けられる。制御される変速器毎にリニアアクチュエータが設けられる。後部 変速器３１８はリニアアクチュエータ４００により制御され、前部変速器３２１ はリニアアクチュエータ４０２により制御される。リニアアクチュエータ４００ および４０２は自転車のフレームに適宜通常の手段、例えばアクチュエータ２２ および２４を自転車のフレームに取り付けるために使用したブラケット、ボルト およびナットなどを使用して自転車のフレームに取り付ける。接続部２１、２３ を介して、リニアアクチュエータ４００、４０２はデータ処理ユニット３２から 制御信号を受け取る。リニアアクチュエータ４００、４０２はアクチュエータの モータに必要な動力を供給する電池パックを含むものとしてよい。この実施例の 場合はシフトレバー３５８を自転車に設けなくともよい。リニアアクチュエータ ４００は後部変速器３１８に近接して取付けられ、リニアアクチュエータ４０２ は前部変速器３２１に近接して取付けられる。従ってシフトケーブル６２、６４ は著しく短いものとすることができる。 図１３は後部変速器の位置を制御するリニアアクチュエータ４００の線１３− １３に沿う断面図である。当業者にはリニアアクチュエータ４０２の作動および 詳細が、リニアアクチュエータ４００と同様であることが理解されよう。リニア アクチュエータ４００は、アクチュエータ２２、２４に使用されたギアモータと 同様な原理で作動するＤＣギアモータ４０６を収容するハウジング４０４を含ん でいる。ギアモータ４０６はリードねじ４０８を後部変速器３１８に対する所望 の運動方向により時計方向または反時計方向に駆動する。リニアアクチュエータ ４００はケーブルグリッパ４１０を含む。ケーブルグリッパ４１０は内面４１４ に配置されたねじ部分４１２を有する管状部片であってよい。ケーブルグリッパ ４１０はハウジング４０４内に配置され、それ自体は回転しないが両矢印４１６ （すなわちリードねじ４０８の長さに沿う方向）に限定される方向に沿って平行 運動する。ケーブルグリッパ４１０は端壁４２０内に通路４１８を有する。通路 ４１８を通ってシフトケーブル６２が挿入され後部変速器３１８に連結される。 シフトケーブル６２は該シフトケーブル６２の端部に配置されたラグ４２２を有 する。ラグ４２２の寸法は通路４１８より大である。従って、ギアモータ４０６ がリードねじ４０８を回転せしめるとケーブルグリッパ４１０は両側矢印４１６ により限定される方向に運動しシフトケーブル６２を運動せしめ変速器３１８の 位置を調節する。 リニアアクチュエータ４００はリニアポテンショメータ４２４も含む。リニア ポテンショメータ４２４は手段４２６によってケーブルグリッパ４１０に連結さ れたワイパ腕を含む。従って、ケーブルグリッパ４１０が両側矢印４１６で限定 される方向に運動するときにリニアポテンショメータ４２４のワイパ腕も同様に 運動し抵抗の変化を与える。変化する抵抗による信号がデータ処理ユニット３２ に接続部１４Ｂを介して伝達され、変速器３１８の位置の閉ループ制御のために 使用される位置信号を与える。 図１１ないし図１３に示す本発明の実施例はいくつかの利点を有する。第１に この実施例は自転車のフレームの内部に取り付けられるから乗員との接触が防止 される。さらに、この実施例は自転車のフレームの任意好都合の部分に取り付け 可能である。 この実施例においてケーブルの長さが短いので、ケーブルの負荷を受けたとき の伸びを最小とする。リニアアクチュエータ４００、４０２はそれぞれの変速器 に近接して取り付け可能であり、従って変速器位置決めの再現性を改善し、比較 的長いシフトケーブルの伸びによる位置誤差を減少する。これは取り付け装置の 剛性要求を低減せしめる。 装置の作動の説明 本発明の電子的自転車伝導制御装置は自転車の各種通常の多数ギア装置に容易 に装着または後日取り付け可能である。本発明の一実施例において装置が乗員の 自転車に取り付けられると、乗員は自転車のギアの通常の手動シフトに使用する シフトレバーをそれぞれのストッパに当接するように操作して、これらが電子的 伝導制御装置の作動に干渉することがないようにする。本発明の別の実施例にお いてはシフトレバーと変速器との機械的なケーブル接続は除去されるからシフト レバーの位置は重要ではない。この別の実施例は後日取り付けも可能であるが、 自転車の製造時の取り付けが望ましい。例えば自転車が工場で組立てられるとき シフトレバーと制御ケーブルとを除去し、本発明のリニアアクチュエータ装置に より代替する。 本発明の各実施例において装置の実施する処理段階と乗員による装置の使用と は同一である。乗員は伝導制御装置の較正を行い、このときデータ処理ユニット ３２はシフト腕１０、１２の位置を記憶して、各記憶された位置に関連する特定 のギア比を記憶する。つぎに乗員は手動、半自動、全自動のモードを選択する。 手動モードにおいてシフトは乗員の判断に任される。乗員は右側のハンドルバー スイッチを操作して上方シフトを行い、左側のハンドルバースイッチを作動せし めて下方シフトを行う。半自動モードにおいて、装置は現在のギア比と自転車の 速度とから乗員の理論的の調子を計算して可聴の、または目視的信号により乗員 に現在の調子が予め定めた限界外にあることを知らせる。乗員は手動モードの場 合と同様にハンドルバースイッチを作動せしめてギアをシフトするか否かを選択 するように判断する。 全自動のモードの作動時に、装置は現在のギア比と自転車の速度とから連続的 に乗員の理論的調子を計算する。つぎに装置は計算された調子が乗員により選択 された限界内であるか否かを決定する。計算された調子が低すぎるとき、装置は 可聴の、または目視的信号により乗員に告知し、自動的にギアを次の低速ギアに シフト（ギア比を減少せしめる）し乗員の調子を増加せしめる。逆に、計算され た調子が高すぎるとき、装置は可聴の、または目視的信号により乗員に告知し、 自動的にギアを次の高速ギアにシフト（ギア比を増加せしめる）して乗員の調子 を減少せしめる。すべてのモードにおいてギアのシフトは乗員がペダルを踏んで いないときは生じない。このことは変速器の損傷を防止する。従って、すべての ギア比と自転車の速度とにおいて、装置は乗員の調子を予め定めた限界内に維持 し、これにより乗員の効率と安全性とを改善して、乗員が手動的にギアをシフト する労力を低減せしめる。 制御プログラムの説明 図７は前部変速器較正モードのときの作動段階を示す。このモードにおいて、 各ギア位置についての前部変速器の正確な位置をデータ処理ユニットのメモリに 記憶する。ステップ１１０において装置はスタートし、ステップ１１２に進み、 前部変速器較正モードが選択されたか否かがチェックされる。ステップ１１２の 答がＮＯであればステップ１１２が継続されて、前部変速器較正モードが作動せ しめられるか別の作動モードが乗員によって選択されるまで継続する。ステップ １１２の答がＹＥＳであれば乗員が前部変速器較正モードを選択したことが示さ れ、ステップ１１４に進む。 ステップ１１４において、装置は左ハンドルバースイッチ３６が作動せしめら れているか否かを決定する。ステップ１１４の答がＮＯであって左ハンドルバー スイッチ３６が作動せしめられていないときはステップ１１５に進む。ステップ １１４の答がＹＥＳであればステップ１１４Ａに進む。装置はステップ１１４Ａ においてアクチュエータ２４を作動せしめてシフト腕１２またはアクチュエータ ４０２の位置を調節してケーブルグリッパ４１０の位置を調節し、その結果とし て前部変速器の位置を調節する。ステップ１１４Ａにおいて管状部分４８または リードねじ４０８は時計方向に、乗員がスイッチ３６を作動せしめている間だけ 回転し前部変速器は左方に運動する。ステップ１１４Ａからステップ１１５に進 められる。 ステップ１１５において装置は右方ハンドルバースイッチ３４が作動せしめら れたか否かを決定する。ステップ１１５の答がＮＯであれば、右方ハンドルバー スイッチが作動せしめられていないことが示され、ステップ１１６に進む。他方 ステップ１１５の答がＹＥＳの場合ステップ１１５Ａに進む。ステップ１１５Ａ においてアクチュエータ２４が作動せしめられてシフト腕１２またはアクチュエ ータ４０２の位置を調節してケーブルグリッパ４１０の位置を調節する。また、 ステップ１１５Ａにおいて管状部分４８またはリードねじ４０８は反時計方向に 乗員がスイッチ３４を作動せしめる間だけ回転し、前部変速器は右方に運動せし められる。ステップ１１５Ａからステップ１１６に進む。 ステップ１１６においては、セットスイッチが作動せしめられているか否かが チェックされる。答がＮＯであればステップ１２０に進む。答がＹＥＳの場合は 使用者がセットスイッチを作動せしめたことを示し、ステップ１１８に進む。 ステップ１１８において装置はシフト腕１２、１０の位置を位置センサ１６、 １４から読取り、またはケーブルグリッパ４１０の位置をリニア（直線的）位置 センサ４２４から読取り、および現在の調子、現在の速度を読取り、これら情報 をデータ処理ユニット３２のメモリに記憶させる。ステップ１１８からステップ １２０に進む。 ステップ１２０においてモードスイッチを作動せしめたか否かがチェックされ る。ステップ１２０の答がＮＯであればステップ１１４に戻って、前述の工程が 繰返される。使用者がモードスイッチ８６を押して別のモードを選択するまでは 前部変速器較正モードに留まっている。また、ステップ１２０の答がＹＥＳであ れば別のモードが選択されたことを示し、装置はステップ１２２に進んで、次の モードが実施される。 図８は後部変速器較正モードにおいて実施される処理ステップを示している。 このモードにおいて使用者は各ギア位置における後部変速器の正確な位置をデー タ処理ユニットのメモリに記憶せしめる。ステップ１３０で装置はスタートし、 ステップ１３２に進み、後部変速器較正モードが選択されたか否かを決定する。 ステップ１３２の答がＮＯであれば後部変速器較正モードが選択されるか、他の 作動モードが乗員によって選択されるまでステップ１３２が継続する。また答が ＹＥＳであれば乗員によって後部変速器較正モードが選択されたことを示し、装 置はステップ１３４に進む。 ステップ１３４において左方ハンドルレバースイッチ３６が作動せしめられた か否かが決定される。ステップ１３４の答がＮＯで左方ハンドルレバースイッチ ３６が作動していないことが示されれば、装置はステップ１３５に進む。また、 ステップ１３４の答がＹＥＳであれば装置はステップ１３４Ａに進む。ステップ １３４Ａにおいて装置はアクチュエータ２２を作動せしめてシフト腕１０または アクチュエータ４００の位置を調節しケーブルグリッパ４１０の位置を調節し、 これにより後部変速器の位置を調節する。ステップ１３４Ａにおいて、管状部分 ４８またはリードねじ４０８は乗員がスイッチ３６を作動せしめている間は時計 方向に回転して後部変速器は左方に運動する。ステップ１３４Ａから装置は次に ステップ１３５に進む。 ステップ１３５において右方ハンドルレバースイッチ３４が作動せしめられた か否かが決定される。ステップ１３５の答がＮＯで右方ハンドルレバースイッチ が作動していないことが示される場合、装置はステップ１３６に進む。ステップ １３５の答がＹＥＳであれば装置はステップ１３５Ａに進む。ステップ１３５Ａ において装置はアクチュエータ２２を作動せしめて、シフト腕１０の位置または アクチュエータ４００の位置を調節しケーブルグリッパ４１０の位置を調節せし める。ステップ１３５Ａにおいて、管状部分４６またはリードねじ４０８は乗員 がスイッチ３４を作動せしめている間は反時計方向に回転して後部変速器は右方 に運動する。ステップ１３５Ａから装置はステップ１３６に進む。 ステップ１３６においてセットスイッチが作動せしめられたか否かが決定され る。ステップ１３６の答がＮＯであれば装置はステップ１４０に進む。また、答 がＹＥＳであれば使用者がセットスイッチを作動せしめたことが示され、装置は ステップ１３８に進む。 ステップ１３８において装置は位置センサ１６、１４からシフト腕１２、１０ の位置を読取り、又はリニア位置センサ４２４からのケーブルグリッパ４１０の 位置、現在の調子および現在の速度を求めこの情報をデータ処理ユニット３２の メモリに記憶する。ステップ１３８から装置はステップ１４０に進む。 ステップ１４０において装置はモードスイッチが作動せしめられているか否か を決定する。ステップ１４０の答がＮＯであればステップ１３４に戻り、前述の 工程が繰返される。装置は、使用者がモードスイッチ８６を押して他のモードを 選択するまで後部変速器較正モードに留まる。またステップ１４０の答がＹＥＳ であって他のモードが選択されているときには、ステップ１４２に進み、つぎの モードが行われる。 各ギアについて前部および後部変速器の位置の較正が実施され装置のメモリに 記憶されると、装置は３つの作動モードすなわち、手動モード、半自動モード、 全自動モードの任意の１つで作動可能である。ステップ１２２または１４２にお ける較正モードを完了すると装置はすべてのギア位置についてギア比を計算し、 調子と速度データと共にメモリに記憶する。装置はギア比を次式から求める。 （ギア比） ＝ （車輪回転数ＲＰＭ）／（調子） 計算されたギア比を使用することにより装置は特定のギア比を達成するため使用 した特定のチェーンおよびスプロケットの形状に無関係に必要な計算を実施する ようになされる。つぎに装置は各前部および後部変速器の位置とそれぞれのギア 比とを関連づける。それぞれのギア比を整理して最低のギア比から最高のギア比 まで順序づける。 ギアが自動的またはハンドルバースイッチにより手動的にシフトされるとき、 装置は自動的に前部および後部変速器の位置を、前部および後部変速器の位置の 閉ループのフィードバック制御を使用し、選択されたギアについて装置のメモリ に記憶されたそれぞれの予め定めた位置に運動せしめる。後部変速器が移動せし められると前部変速器は自動的に調節されチェーン角度の変化を補償する。この 装置では前部変速器の位置の小調節（従来の手動シフト装置では乗員が手動的に 実施していた）の必要がなく、チェーンがスプロケットを横切る方向に運動する ときに前部チェーンリングと後部スプロケットとの間の鋭角的なチェーン角度を 自動的に補償する。さらに、装置はギア比を整理し順序づけているから、乗員が ハンドルバースイッチを使用してシフトを命令したときでも装置は自動的に次の 数字的に高いまたは低いギア比を前部および後部変速器の位置に関係なく選択す るようになされる。 乗員は半自動または、全自動モードで使用される調子の限界値を、装置が手動 モードにあってギアをシフトするときに、入力する。半自動および全自動モード で使用される調子の限界値は装置が手動モードにあって乗員が最後のギアシフト を行ったときの値である。 図９は半自動モードにおける本装置の処理工程を示すフローチャートである。 ステップ１５０においてスタートし、ステップ１５２に進み、半自動作動モード が選択されたか否かがチェックされる。ステップ１５２の答がＮＯであるときは 半自動モードまたは別の作動モードが乗員によって選択されるまで待つ。また、 ステップ１５２の答がＹＥＳであるときはステップ１５４に進む。 ステップ１５４において、現在のギア比と車輪センサ２８からの自転車速度の データから理論的の調子を装置は計算する。計算された調子は車輪ＲＰＭを現在 のギア比で除算した値（ギア比＝車輪ＲＰＭ／調子）である。ステップ１５４か らステップ１５６に進む。 ステップ１５６においては、ステップ１５４で計算された理論的の調子が手動 モードにおいて乗員によってセットされた限界内であるか否かを決定する。答が ＹＥＳであればギア比の変更は不要であり、装置はステップ１５４に進み、前述 した工程が繰返される。ステップ１５６の答がＮＯであって、計算された調子が 初期ステップ１５２において乗員によって選択された限界外にあるときは、装置 はステップ１５８に進む。 ステップ１５８においては、クランクが回転しているか否か、すなわち乗員が ペダルを踏んでいるか否かを調子センサ２６からの信号をチェックし決定する。 装置が、例えば乗員がグライド（無動力走行）中であってクランクが回転してい ないことを決定すると、装置はステップ１５４に進み前述の工程が繰返される。 また、クランクが回転している、すなわち乗員がペダルを踏んでいることが決定 されると、装置はステップ１６０に進む。 ステップ１６０においては、計算された調子が低すぎるか否かが決定される。 ステップ１６０の答がＮＯであって調子が乗員の選択した限界外で低すぎない、 すなわち乗員の調子が高すぎるときは、ステップ１６２に進む。ステップ１６２ において上方シフト信号（表示器８２の目視可能表示でも、例えば２つの継続的 の警笛音などの可聴音でもよい）が乗員に送られ、予めプログラムされた調子を 維持するためには上方シフトが望ましいことが知らされる。乗員が上方シフトを 行うことを決定すれば、ハンドルバースイッチ３４を押す。ステップ１６２から ステップ１６６に進む。 ステップ１６０において計算された調子が乗員の選択した限界外で低すぎる、 すなわち乗員の調子が低すぎるときは、ステップ１６４に進む。ステップ１６４ において下方シフト信号（表示器８２の目視可能表示でも、例えば単一の継続的 の警笛音などの可聴音でもよい）が乗員に送られ、予めプログラムされた調子を 維持するためには下方シフトが望ましいことが知らされる。乗員が下方シフトを 行うことを決定すれば、ハンドルバースイッチ３６を押す。ステップ１６４から ステップ１６６に進む。 ステップ１６６においては、モードスイッチが作動せしめられたか否かが決定 される。ステップ１６６の答がＮＯであればステップ１６４に進み、前述の工程 が実施される。乗員により別の作動モードが選択されるまで半自動モードが継続 する。また、ステップ１６６において、モードスイッチが作動せしめられている 場合はステップ１６８に進む。ステップ１６８において装置は次のモードを実行 する。 図１０は全自動作動モードのフローチャートである。ステップ２００において 装置はスタートして、ステップ２０２に進み、全自動作動モードが選択されたか 否かがチェックされる。ステップ２０２の答がＮＯであれば、全自動作動モード が選択されるか他の作動モードが選択されるまで待つ。また、ステップ２０２の 答がＹＥＳで乗員が全自動作動モードを選択した場合は、装置はステップ２０４ に進む。 ステップ２０４においては、装置は理論的の調子を現在のギア比と車輪センサ ２８からの自転車速度データとから計算する。計算した車輪ＲＰＭを調子で除算 することによって（ギア比＝車輪ＲＰＭ／調子）現在のギア比が得られる。装置 はステップ２０４からステップ２０６に進む。 ステップ２０６においては、装置はステップ２０４で計算された理論的調子が 手動モードにおいて乗員によって最近に設定された限界内であるか否かを決定す る。ステップ２０６の答がＹＥＳであればギア比の変更は不必要であって装置は ステップ２０４に進み前述の処理が行われる。また、ステップ２０６の答がＮＯ であって計算した調子が初期ステップ２０２において乗員により設定された限界 外であれば、ステップ２０８に進む。 ステップ２０８においては、クランクが回転しているか否か、すなわち乗員が ペダルを踏んでいるか、を調子センサ２６からの信号をチェックして決定する。 例えば乗員がグライド走行中であってクランクが回転していないときはステップ ２０４に進み、前述の処理が行われる。また、クランクが回転している、すなわ ち乗員がペダルを踏んでいるときは、ステップ２１０に進む。 ステップ２１０において装置は計算された調子が低すぎるか否かを決定する。 ステップ２１０の答がＮＯであり調子が乗員の選択した限界外で低すぎない場合 （乗員の調子が高すぎる）、ステップ２１２に進む。ステップ２１２において、 上方シフト信号（表示器８２の目視可能表示でも、例えば２つの継続的の警笛音 などの可聴音でもよい）が乗員に送られ、予めプログラムされた調子を維持する ために上方シフトが生ずることが乗員に知らされる。ステップ２１２から装置は ステップ２１４に進む。 ステップ２１４において、装置は一定時間、例えば１秒間休止する。ある種の 自転車用伝導装置においてシフトは乗員がギアに作用せしめるトルクを減少せし めたときに行うのがよいことが判っている。従ってステップ２１４は予め定めた 休止時間を可能とし、シフトが行われる以前に乗員がペダル力を低減させること を可能とする。ステップ２１４からステップ２１６に進む。 ステップ２１６において上方シフト作業が行われる。上方シフト作業は自動的 に行われ、乗員の作業を必要とせず、自転車のギアを次の高いギア比にシフトし て乗員の調子を効果的に減少せしめる。ステップ２１６からステップ２２４に工 程は進められる。 ステップ２１０において、計算された計算された調子が乗員の選択した限界外 で低すぎる、すなわち乗員の調子が低すぎるときには、ステップ２１８に進む。 ステップ２１８において下方シフト信号（表示器８２の目視可能表示でも、例え ば単一の継続的の警笛音などの可聴音でもよい）が乗員に送られ、予めプログラ ムされた限界内に調子を維持するため下方シフトが生ずることが知らされる。 ステップ２２０において装置は予め定めた時間だけ休止して、乗員に対して自 転車シフト装置のためにペダル力を緩めることを可能とする。ステップ２２０か らステップ２２２に進む。 ステップ２２２において、下方シフトが行われる。下方シフト作業時に電子的 制御装置は自動的に、乗員の何らの作業も必要とせずに自転車の変速器を動かし て１ギアだけ下方にシフトして、ギア比を効果的に増加せしめ乗員の調子を増加 させる。ステップ２２２からステップ２２４に進む。 ステップ２２４においてモードスイッチが作動せしめられたか否かを決定する ためチェックする。ステップ２２４の答がＮＯであれば、ステップ２０４に進み 前述した作業が繰返される。装置は他のモードが乗員によって選択されるまでは 全自動モードに留まる。他方、ステップ２２４においてモードスイッチが操作さ れていることが決定されれば、ステップ２２４に進む。ステップ２２４において 装置は次のモードに進む。 迅速かつ円滑にシフトを行うためには変速器の過大運動が要求されることがあ る。過大運動時に変速器はチェーンとスプロケットとの間の適切な整合に必要な 位置を僅かに超えて運動せしめられる。チェーンとスプロケットとが適切に噛み 合うと変速器はギアの組における特定のスプロケットについてメモリに記憶され た予め定めた位置に運動せしめられる。効率的、迅速、正確なギアシフトを行う ために必要な過大運動の量は変速器およびスプロケットの特定の幾何学的形状に よって通常は定まる。本発明は処理工程の一部として各特定のチェーンとスプロ ケットとの組合わせについて必要量の過大運動を与える。さらに、過大運動の量 は装置が装着される特定の自転車について、別にプログラムすることができる。 過大運動の量が決定されるとスプロケット基準でスプロケット上のコンピュータ に記憶してもよく、一定量の過大運動を設けることもできる。本発明によりギア を手動、半自動、全自動モードのいづれかでシフトするとき、変速器は一時的に 所望のスプロケットを超えて（すなわちメモリに記憶された予め定めた位置を超 えて）メモリに記憶された過大運動の量だけ運動する。つぎに、変速器は予め定 めた位置に戻り、選択されたスプロケットの中心と整合する。 このように本発明は柔軟な、再プログラム可能の変速器位置決め装置を提供す る。前部および後部変速器位置の著しく正確な閉ループ制御によって変速器位置 の正確な位置決めが達成される。さらに、本装置が各種自転車に装着されるとき 変速器位置はデータ処理ユニット３２のメモリに再プログラム可能であり、この 結果として装置を各種自転車に装着することがプログラム可能性によって可能と なされる。例えば、リニアポテンショメータ４２４は２・５４ｍｍ（１インチ） の使用可能移動量とすることができる。データ処理ユニット３２の電子的素子と しての、例えば８ビットのアナログ／ディジタル変換器とマイクロコンピュータ とはリニアアクチュエータの位置決め精度０・１１７ｍｍ（０・００４６ｉｎ） を達成することができる。本発明の位置決め装置の高い精度は、本発明を各種の 自転車または別の製造者の自転車に部品の物理的形状を変更することなく取付け ることを可能とする。これらの場合は、変速器位置をデータ処理ユニット３２の メモリに再プログラムして、多数ギア自転車の任意の物理的形状に実質的に適合 させることが必要である。 本発明の電子的自転車伝導装置用の制御装置はギアシフト作業の全自動制御を 可能とし、使用者（乗員）の効率と安全性とを改善する。制御装置は各種通常の 自転車に後日取付け可能であり、一つの実施例において重量の増加は０・９ｋｇ （２ポンド）以下であり、自転車の操作特性に悪影響を与えるおそれはない。別 の実施例において、本発明の装置は自転車の製造時に組込まれる。さらに、装置 はギアシフトを約１秒以内で完了可能である。このシフト時間は乗員が手動的に 行う時間より通常は短く、各ギアについての変速器の正確な位置は装置のメモリ に記憶されているから手動的の場合より正確である。 本発明は特定の実施例について説明したが、当業者には各種の変形例、改変、 代替例を容易に実施可能である。例えば、本発明は１０速度形式の自転車に限定 されるものでなく、各種の多数ギア、例えば１５、２０、２４速度形式の自転車 にも適用可能である。 当業者には本発明は自転車と一体化可能であることが理解されよう。モータ、 センサ、電池、スイッチは自転車のフレーム内に設けることができ、これは装置 の重量と空気抵抗とを減少せしめる。さらに、ハンドルバーに搭載したスイッチ を音声認識電子部品を使用して音声作動センサとすることもできる。 さらに、現在の自転車用コンピュータの場合の、出力負荷の計算、高度機能、 心臓の鼓動監視、乗員の性能を表示し記録するためコンピュータに対しての負荷 軽減データ、およびその他の特性を本発明に設けることもできる。これら可能性 のいくつかは本発明に付加した場合に、最適の性能および効率を達成し得るギア シフトの時期を決定する優秀な装置のための基礎を形成する。例えば、この装置 のソフトウェアは特定の乗員の出力は高度、心臓の鼓動および調子の関数として 変化することを学習し、これによりギア比の選択を行う。 さらに、当業者には本発明は自転車にのみ適用可能ではなく、各種の人力乗物 に後日取付け可能であることが理解されよう。これら変形例、改変例および改良 は明示しなかったが本発明の精神と範囲内にあることは、明細書の記載から明瞭 である。すなわち、前述の説明は例示のみを目的とするものであり、限定を目的 とするものでない。本発明は請求の範囲により限定され、均等物を含む。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年４月２８日 【補正内容】 請求の範囲 １． 自転車伝導装置の制御装置にして、 乗員に応答してトルクを発生する発生手段と、 該発生手段からのトルクを自転車の少くとも１つの車輪に伝導する伝導手段と 、 計算されたギア比及び検知された自転車速度に応じて該発生手段の調子を決定 する決定手段と、 該決定手段によって決定された調子が計算されたギア比及び検知された自転車 速度のための予め決定された範囲の外か否かを表示する表示手段と、 もし該決定手段によって決定された調子が計算されたギア比及び検知された自 転車速度のための予め決定された範囲の外ならば伝導手段を調節する調整手段と 、 を含むことを特徴とする自転車伝導装置の制御装置。 ２． 請求項１に記載の制御装置にして、調節手段が更にモータ手段を含む作動 手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の自転車伝導装置の制御装置。 ３． 請求項２に記載の制御装置にして、決定手段がディジタルデータ処理手段 を含む制御手段を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の自転車伝導装置 の制御装置。 ４． 請求項３に記載の制御装置が、更に、各ギア比に対する調節手段の状態を 決定しストアするメモリ手段を含む較正手段を含むことを特徴とする請求項３に 記載の自転車伝導装置の制御装置。 ５． 請求項４に記載の制御装置にして、 伝導手段が、第１および第２のギアの組と、該第１および第２のギアの組の間 に連結された無端のチェーンと、第１および第２のギアの組のうちの選択された ギアに無端のチェーンを位置決めする第１および第２の変速器と、を含み、 制御手段が、第１および第２の変速器のそれぞれの位置を独立に選択して第１ および第２の組のギアの間を連結する無端のチェーンの角度を補償する手段を含 む、 ことを特徴とする請求項４に記載の自転車伝導装置の制御装置。 ６． 請求項５に記載の制御装置にして、更に調節手段を制御する制御手段に応 答する過大移動手段を含むことを特徴とする請求項５に記載の自転車伝導装置の 制御装置。 ７． 請求項６に記載の制御装置にして、過大移動手段が調節手段を制御手段に よって指示された予め定めた位置を超えて一定距離だけ運動せしめ、過大移動手 段が調節手段を該一定距離から予め定めた位置まで戻るように運動せしめる、 ことを特徴とする請求項６に記載の自転車伝導装置の制御装置。 ８． 請求項７に記載の制御装置にして、過大移動手段が調節手段を一定の時間 内に運動せしめることを特徴とする請求項７に記載の自転車伝導装置の制御装置 。 ９． 自転車の伝導装置のギア変換を制御する方法にして、 較正モードの間、自転車の伝導装置における変速器手段の各位置について検知 された自転車速度と検知された調子とに基づいてギア比を計算することにより自 転車伝導装置を較正すること、 較正モードの間、計算されたギア比を分類すること、 作動モードの間、検知された自転車の速度と計算されたギア比とから理論的な 調子を計算すること、 計算された理論的な調子が予め定めた限界内にあるか否か決定すること、 計算された理論的な調子が予め定めた限界内にないときに信号を発すること、 の各工程を含むことを特徴とする自転車伝導装置のギア変換を制御する制御方 法。 １０． 請求項９に記載の制御方法にして、更に前記発せられた信号に応答して ギア比を変更する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の自転車伝導装置 のギア変換を制御する制御方法。 １１． 請求項１０に記載の制御方法にして、ギア比を変更する工程が更に、計 算された調子が予め定めた下方限界より低いときギア比を減少せしめる工程を含 むことを特徴とする請求項１０に記載の自転車伝導装置のギア変換を制御する制 御方法。 １２． 請求項１０に記載の制御方法にして、ギア比を変更する工程が更に、計 算された調子が予め定めた上方限界より高いときギア比を増加せしめる工程を含 むことを特徴とする請求項１０に記載の自転車伝導装置のギア変換を制御する制 御方法。 １３． 請求項９に記載の制御方法にして、信号を発する工程が、計算された調 子が予め定めた下方限界より低いとき第１の信号を発し、計算された調子が予め 定めた上方限界より高いとき第２の信号を発する、工程を含むことを特徴とする 請求項９に記載の自転車伝導装置のギア変換を制御する制御方法。 １４． 請求項９に記載の制御方法にして、更に各ギア比について伝導装置の状 態をストアする工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の自転車伝導装置の ギア変換を制御する制御方法。 １５． 請求項１４に記載の制御方法にして、伝導装置の状態をストアする工程 が伝導装置の少くとも１つの変速器の少くとも１つの位置をストアする工程を含 むことを特徴とする請求項１４に記載の自転車伝導装置のギア変換を制御する制 御方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 自転車伝導装置の制御装置にして、 乗員に応答してトルクを発生する手段、 前記発生手段からのトルクを自転車の少くとも１つの車輪に伝導する手段、 該発生手段の調子を決定する手段、 決定する手段に応答して伝導する手段を調節する手段、 を含むことを特徴とする制御装置。 ２． 請求項１に記載の制御装置にして、決定する手段が伝導する手段のギア 比を計算する手段を含むことを特徴とする制御装置。 ３． 請求項２に記載の制御装置にして、決定する手段が自転車の速度を検知 する手段を含むことを特徴とする制御装置。 ４． 請求項３に記載の制御装置にして、決定する手段と速度を検知する手段 とに応答して調節する手段を制御することを特徴とする制御装置。 ５． 請求項４に記載の制御装置にして、調節手段がモータ手段を含む作動手 段を含むことを特徴とする制御装置。 ６． 請求項５に記載の制御装置にして、前記作動手段に連結され制御される シフト腕手段を含むことを特徴とする制御装置。 ７． 請求項６に記載の制御装置にして、制御手段がディジタルデータ処理手 段を含むことを特徴とする制御装置。 ８． 請求項７に記載の制御装置にして、各ギア比に対する調節手段の状態を 決定し記憶するメモリ手段を含む較正手段を含むことを特徴とする制御装置。 ９． 人力駆動乗物用の伝導制御装置にして、 ギア手段と、 ギア手段に連結されたクランク手段と、 クランク手段の調子を決定する手段と、 該決定する手段に応答してギア手段を調節する手段と、 を含むことを特徴とする制御装置。 １０． 請求項９に記載の制御装置にして、調節する手段を制御するため調子を 決定する手段に応答する制御手段を含むことを特徴とする制御装置。 １１． 請求項１０に記載の制御装置にして、制御する手段が調子を予め定めた 限界と比較する比較手段を含むことを特徴とする制御装置。 １２． 請求項１１に記載の制御装置にして、制御する手段が、調節する手段を 制御するため比較手段に応答する手段を含むことを特徴とする制御装置。 １３． 請求項１２に記載の制御装置にして、制御する手段がコンピュータ手段 を含むことを特徴とする制御装置。 １４． 請求項１３に記載の制御装置にして、前記制御する手段が少くとも１つ のギア位置センサを含むことを特徴とする制御装置。 １５． 請求項１４に記載の制御装置にして、調節する手段がモータ手段を含む 少くとも１つのアクチュエータを含むことを特徴とする制御装置。 １６． 請求項１５に記載の制御装置にして、調節する手段が少くとも１つのア クチュエータにピボット的に連結され制御される少くとも１つのベルクランクを 含むことを特徴とする制御装置。 １７． 請求項１６に記載の制御装置にして、ギア装置を調節するため前記コン ピュータ手段に指令する少くとも１つのスイッチ手段が設けられている、ことを 特徴とする制御装置。 １８． 自転車の伝導装置のギア変更を制御する方法にして、 ａ）自転車の速度およびギア比から調子を計算し、 ｂ）計算された調子が予め定めた限界内にあるか否か決定し、 ｃ）計算された調子が予め定めた限界内にないときに信号を発する、 各工程を含むことを特徴とする制御方法。 １９． 請求項１８に記載の制御方法にして、発せられた信号に応答してギア比 を変更する工程を含むことを特徴とする制御方法。 ２０． 請求項１９に記載の制御方法にして、ギア比を変更する工程が計算され た調子が予め定めた下方限界より低いときギア比を減少せしめる工程を含むこと を特徴とする制御方法。 ２１． 請求項１９に記載の制御方法にして、ギア比を変更する工程が計算され た調子が予め定めた上方限界より高いときギア比を増加せしめる工程を含むこと を特徴とする制御方法。 ２２． 請求項１８に記載の制御方法にして、信号を発する工程が、計算された 調子が予め定めた下方限界より低いとき第１の信号を発し、計算された調子が予 め定めた上方限界より高いとき第２の信号を発する、工程を含むことを特徴とす る制御方法。 ２３． 請求項１９に記載の制御方法にして、各ギア比について伝導装置の状態 を記憶する工程を含むことを特徴とする制御方法。 ２４． 請求項２３に記載の制御方法にして、伝導装置の状態を記憶する工程が 伝導装置の少くとも１つの変速器の少くとも１つの位置を記憶する工程、を含む ことを特徴とする制御方法。 ２５． フレームと、１組のギアと、ギアの１つを選択するためシフトケーブル により制御される変速器とを含む自転車にして、該自転車に取付け可能の変速器 制御装置が、フレームに取付けられた電気機械的作動手段と、フレームにピボッ ト的に取付けられ前記作動手段に連結され、シフト腕手段が、作動手段の運動に 応答して、シフトケーブルに作用して変速器を制御してギアの１つを選択する、 ことを特徴とする自転車。 ２６． 請求項２５に記載の取付け可能の制御装置にして、作動手段が内側ねじ を周縁に有して回転する管状部分を有することを特徴とする制御装置。 ２７． 請求項２６に記載の制御装置にして、さらに、２つの端部を有し一方端 が前記周縁内側ねじに係合し他方端がシフト腕手段にピボット的に連結された、 ねじ付き軸、を含むことを特徴とする制御装置。 ２８． 請求項２７に記載の取付け可能の制御装置にして、シフト腕手段が平面 的形状を有するベルクランク手段を含むことを特徴とする制御装置。 ２９． 請求項２８に記載の制御装置にして、ベルクランク手段がシフトケーブ ルに係合する作動点を含むことを特徴とする制御装置。 ３０． 自転車伝導制御装置にして、 ギア間のチェーンを移動せしめる変速器手段と、 変速器手段の位置を検知する手段と、 該位置検知手段に応答して変速器手段の位置を制御する手段と、 を含むことを特徴とする自転車伝導制御装置。 ３１． 請求項３０に記載の自転車伝導制御装置にして、変速器手段に連結され て制御手段に応答し変速器手段の位置を変更する作動手段、を含むことを特徴と する自転車伝導制御装置。 ３２． 請求項３１に記載の自転車伝導制御装置にして、変速器手段の位置を変 更するため制御手段に信号を発するスイッチ手段を含むことを特徴とする自転車 伝導制御装置。 ３３． 請求項３０に記載の自転車伝導制御装置にして、自転車の速度を検知す る手段を含むことを特徴とする自転車伝導制御装置。 ３４． 請求項３３に記載の自転車伝導制御装置にして、調子を検知する手段を 含むことを特徴とする自転車伝導制御装置。 ３５． 請求項３４に記載の自転車伝導制御装置にして、制御手段が変速器手段 の各位置について検知された自転車速度と検知された調子とに基づいてギア比を 計算する手段を含むことを特徴とする自転車伝導制御装置。 ３６． 請求項３４に記載の自転車伝導制御装置にして、制御手段が計算された ギア比を分類する手段を含むことを特徴とする自転車伝導制御装置。 ３７． 請求項１４に記載の制御装置にして、コンピュータ制御手段が、変速器 手段の各位置について検知された自転車の速度と調子決定手段により決定された 調子とに基いてギア比を計算する手段を含むことを特徴とする制御装置。 ３８． 請求項３７に記載の制御装置にして、制御手段が計算手段によって計算 されたギア比を分類する手段を含むことを特徴とする制御装置。 ３９． 請求項２９に記載の取付け可能の制御装置にして、前記作動点が滑動的 にシフトケーブルに係合することを特徴とする制御装置。 ４０． 請求項８に記載の制御装置にして、伝導手段が第１および第２のギアの 組と、該第１および第２のギアの組に連結された無端のチェーンとを含むことを 特徴とする制御装置。 ４１． 請求項４０に記載の制御装置にして、第１および第２のギアの組の選択 されたギアに無端のチェーンを位置決めする第１および第２の変速器を含むこと を特徴とする制御装置。 ４２． 請求項４１に記載の制御装置にして、作動手段が第１および第２のアク チュエータを含み、シフト腕手段がそれぞれ第１および第２のアクチュエータに 連結された第１および第２のシフト腕を含むことを特徴とする制御装置。 ４３． 請求項４２に記載の制御装置にして、制御手段が第１および第２の変速 器のそれぞれの位置を独立に選択して第１および第２の組のギアの間を連結する 無端のチェーンの角度を補償する手段を含むことを特徴とする制御装置。 ４４． 請求項４３に記載の制御装置にして、第１および第２のギアの組がそれ ぞれ複数の同軸に取付けられたギアを含むことを特徴とする制御装置。 ４５． 請求項４４に記載の制御装置にして、第１および第２のギアの組の同軸 に取付けられたギアが互いに均等な間隔を有することを特徴とする制御装置。 ４６． 請求項４５に記載の制御装置にして、第１および第２のギアの組の同軸 に取付けられたギアが互いに均等な間隔を有していない、ことを特徴とする制御 装置。 ４７． 少くとも１つの車輪に連結された少くとも１組のスプロケットと、調節 手段とプログラム可能で後取付け可能の制御装置とによってスプロケットの組の 個々のスプロケット間に選択的に運動せしめられるチェーンとを有する自転車に して、 少くとも１組のスプロケットの少くとも物理的形状に関するデータを入力す るスイッチ手段と、 少くとも１組のスプロケットの少くとも物理的形状に関するデータと、スプ ロケットの組の任意選択された個々のスプロケットに対する調節手段の状態に関 するデータとを記憶する再プログラム可能のメモリ手段と、 メモリ手段に記憶されたデータを取り出すアクセス手段と、 調節手段の所望位置を示す指令を乗員から受け取る手段と、 指令を受け取る手段とアクセス手段によって取り出されたデータとに応答し て調節手段を制御しチェーンをスプロケットの組の任意選択された個々のスプロ ケットに運動せしめる制御手段と、 を含むことを特徴とする制御装置。 ４８． 請求項４７に記載のプログラム可能で後取付け可能の制御装置にして、 制御手段が、調節手段に連結されて調節手段の位置を代表する信号を与える位置 検知手段を含むことを特徴とする制御装置。 ４９． 請求項４８に記載のプログラム可能で後取付け可能の制御装置にして、 制御手段が、位置検知手段に応答し、調節手段がスプロケットの組の選択された 個々のスプロケットに対応する選択された位置に到達したときに制御手段に信号 を与える手段を含むことを特徴とする制御装置。 ５０． 請求項４７に記載のプログラム可能で後取付け可能の制御装置にして、 メモリ手段が乗員の調子を記憶することを特徴とする制御装置。 ５１． 請求項４７に記載のプログラム可能で後取付け可能の制御装置にして、 メモリ手段が少くとも１つの計算されたギア比を記憶することを特徴とする制御 装置。 ５２． 請求項４７に記載のプログラム可能で後取付け可能の制御装置にして、 メモリ手段が複数の計算されたギア比を記憶することを特徴とする制御装置。 ５３． 請求項４７に記載のプログラム可能で後取付け可能の制御装置にして、 メモリ手段が最高から最低まで順序付けられた１組の計算されたギア比を記憶す ることを特徴とする制御装置。 ５４． 人力乗物用の伝導制御装置にして、 ギア手段と、 ギア手段に連結されたクランク手段と、 クランク手段の調子を決定する調子決定手段と、 ギア手段のギア比を変更するための少くとも１つのアクチュエータを含む調 節手段と、 少くとも１つのギア位置センサと、 調子決定手段と少くとも１つのギア位置センサとに応答して調節手段を制御 するコンピュータ制御手段とを含み、コンピュータ制御手段が調子を予め定めた 限界と比較する手段と、該比較する手段に応答して調節手段を制御する手段とを 含むことを特徴とする伝導制御装置。 ５５． 請求項５４に記載の伝導制御装置にして、前記ギア位置センサがリニア ポテンショメータを含むことを特徴とする伝導制御装置。 ５６． 請求項８に記載の制御装置にして、調節手段を制御する制御手段に応答 する過大移動手段を含むことを特徴とする制御装置。 ５７． 請求項５６に記載の制御装置にして、過大移動手段が調節手段を制御手 段によって指示された予め定めた位置を超えて一定距離だけ運動せしめ、過大移 動手段が調節手段を該一定距離から予め定めた位置に戻るように運動せしめる、 ことを特徴とする制御装置。 ５８． 請求項５７に記載の制御装置にして、過大移動手段が調節手段を一定の 時間内に運動せしめることを特徴とする伝導制御装置。 ５９． 請求項２４に記載の制御方法にして、ギア比を変更するとき過大移動を 行わしめる工程を含むことを特徴とする制御方法。 ６０． 請求項５９に記載の制御方法にして、過大移動せしめる工程が、変速器 を記憶された位置を超えて一定距離だけ運動せしめ、変速器を該一定距離から記 憶された位置に復帰するように運動せしめる工程、を含むことを特徴とする制御 方法。 ６１． 請求項６０に記載の制御方法にして、過大移動せしめる工程が、一定時 間内に移動せしめる工程を含むことを特徴とする制御方法。