JPH1170863A - 自転車用速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手動操作によるブレーキ操作を補完して、非
力な婦女子であっても安全に下り坂を走行することがで
きるとともに、過剰なブレーキ操作による車輪ロックを
も有効に防止して安全にブレーキ操作することが可能な
自転車用速度制御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 検出装置（１）が自転車の所定値以上の
速度および加速度のいずれか一方あるいは両方を検出し
て、通常の手動ブレーキ系統５、６、７と別系統であっ
て電源により駆動されるアクチュエータ（２）により適
正にブレーキ操作されるブレーキ系統２、３、４を備え
たことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車等の二輪車
のブレーキ機構に作用して、特に降坂路における危険な
高速走行を効果的に抑制する自転車用速度制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自転車等の速度をコントロール
（減速）するには、通常、ハンドルバーに取着されたブ
レーキレバーを手動にて操作して後輪キャリパブレーキ
等のブレーキ装置を作動させることが広く行われてい
る。このようにブレーキ操作を手動で行うには、ライダ
ー（搭乗者）が意識的にブレーキレバーを握ることによ
り、特に、下り坂を走行する際には、坂の長さ、勾配の
度合い等の走行条件を搭乗者自身が判断して、自転車の
走行スピードが大きくなり過ぎないように細心の注意を
払ってブレーキレバーの把握力を加減して安全な走行ス
ピードを保持しながら、降坂していく必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の手動で行うブレーキ操作では、特に、長い下り坂
では常にブレーキレバーを把握していなければならず、
手が疲れてしまってブレーキ力が徐々に落ちる虞れもあ
る他、搭乗者の意識のみによって速度制御を行うため、
搭乗者が子供等の場合には、走行状態をすばやく把握で
きずに、安全速度を超過してスピードが出過ぎてしま
い、子供等の握力では最早これを減速することが困難と
なる虞れもあった。

【０００４】また、逆に、屈強な大人が搭乗者の場合
に、下り坂でのスピードが増大した際にはブレーキレバ
ーを強力な握力で把握することができるものの、例えば
後輪が急速にブレーキ操作されてロックし、自転車が左
右に振られて転倒を招き兼ねないものであった。特に雪
道や濡れた路面さらには乾いた砂利道等においてはタイ
ヤと路面との間でスリップが起き易く、危険であった

【０００５】そこで本発明は、従来の手動操作のみに頼
るブレーキ操作の欠点を補い、手動操作によるブレーキ
操作を補完して、非力な婦女子であっても安全に下り坂
を走行することができるとともに、過剰なブレーキ操作
による車輪ロックをも有効に防止して安全にブレーキ操
作することが可能な自転車用速度制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、検出
装置が自転車の所定値以上の速度および加速度のいずれ
か一方あるいは両方を検出して、通常の手動ブレーキ系
統と別系統であって電源により駆動されるアクチュエー
タにより適正にブレーキ操作されるブレーキ系統を備え
たことを特徴とするものである。また本発明は、検出装
置が自転車の所定値以上の速度および加速度のいずれか
一方あるいは両方を検出して、通常の手動ブレーキ系統
内に設置されて電源により駆動されて適正にブレーキ操
作を行うアクチュエータを備えたことを特徴とするもの
である。また本発明は、前記アクチュエータおよび検出
装置等を含む速度制御装置を駆動する電源がダイナモに
より充電されるように構成されたことを特徴とするもの
で、これらを課題解決のための手段とするものである。

【０００７】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１〜図４は本発明の自転車用速度制御
装置の第１実施の形態を示すもので、図１は速度制御装
置が取り付けられた自転車の全体側面図、図２は速度制
御装置の上部（ケースＡ）の平面図、図３は速度制御装
置の下部（ケースＣ）の平面図、図４は速度制御装置の
カットされた全体側面図である。本発明の自転車用速度
制御装置は、図１に全体側面図で示すように、検出装置
が自転車の所定値以上の速度および加速度のいずれか一
方あるいは両方を検出して、通常の手動ブレーキ系統と
別系統であって電源により駆動されるアクチュエータに
より適正にブレーキ操作されるブレーキ系統を備えたこ
とを特徴とするものであり、これを詳述すると、本実施
の形態では、ハンドルバーに取着された後輪ブレーキレ
バー５、キャリパブレーキ用ワイヤー６および後輪キャ
リパブレーキ７により構成された通常の手動ブレーキ系
統を有する他に、該手動ブレーキ系統とは別系統の、ペ
ダルハンガー近傍に速度制御装置２、後輪バンドブレー
キ用ワイヤー３および後輪バンドブレーキ４により構成
されたブレーキ系統を備えるものであり、該ブレーキ系
統は、検出装置が自転車の所定値以上の速度および加速
度のいずれか一方あるいは両方を検出した際に、電源に
より駆動されるアクチュエータによって適正にブレーキ
操作されるものである。

【０００８】前記アクチュエータおよび検出装置等を含
む速度制御装置２を駆動する電源および検出装置を駆動
する電源は、前輪に装着されたハブダイナモ１により充
電される。後述するように、電源は充電可能な二次電池
の他、一次電池であってもよいことは言うまでもない。
詳述はしないが、本件出願人が先に開発したハブダイナ
モ１は前輪のハブ軸に装着され、タイヤ外周が路面から
受ける強力な駆動反力により前輪の中心部に配置された
ハブダイナモ１は確実軽快に駆動されて、搭乗者に何ら
の負担を強いることなく常時発電を行うことが知られて
いる。自転車の速度は、走行中に常時回転している前記
ハブダイナモ１の発電パルスを監視することにより容易
に算出することができる。なお、前記アクチュエータお
よび検出装置等を含む速度制御装置２を駆動する電源お
よび検出装置を駆動する電源は、本件出願人が先に開発
したハブダイナモ１により充電されることを好適とする
が、通常の起倒式のダイナモが採用されてもよいことは
言うまでもない。

【０００９】図４は、本発明の第１実施の形態にて使用
される速度制御装置のカットされた全体側面図を示し、
該速度制御装置は上下に分割されたケース体（ケース本
体Ｂ）９とされる。上半分の上部（ケースＡ）８には電
池２０や後輪バンドブレーキ用インナーワイヤー２１の
巻取りプーリ１７が、下半分の下部（ケースＣ）１０に
は制御回路基盤１９やモータ１１や減速装置を構成する
ウォームギヤ１２、１３等が収納されている。図３にお
いて、防水パッキング２７にて封止されたリード線２６
からハブダイナモ１からの速度パルスを受け、制御回路
基盤１９内の検出装置が自転車の所定値以上（任意に設
定可能）の速度および加速度のいずれか一方あるいは両
方を検出した際、アクチュエータであるモータ１１が回
転し、該モータ１１の回転駆動力は、ウォーム１２、ウ
ォームホイール１３、図２に示すように、軸１４にて同
軸の平小ギヤ１５、軸１８に軸支された平大ギヤ１６に
減速して回転伝達される。平大ギヤ１６には同軸一体に
巻取りプーリ１７が固定されており、該巻取りプーリ１
７に係止された後輪バンドブレーキ用インナーワイヤー
２１の端部（俗称：太鼓）２５を巻き取ることによっ
て、後輪バンドブレーキ用ワイヤー３内に対してインナ
ーワイヤー２１が牽引され、後輪バンドブレーキ４をブ
レーキ操作することができる。なお、図２において符号
２２はワイヤー長さ調節螺子、２４は固定ナットを示
す。

【００１０】図７は、前記制御回路基盤１９等を含む速
度制御装置を電気的な系統図で示したものである。ハブ
ダイナモにて発生した電力は定電圧回路から充電回路を
経てバッテリーやコンデンサからなる二次電池に常時充
電される。また、ハブダイナモにて得られた車輪１回転
につきマグネットの極数分の発電パルスは、波形整形部
にて整形されてマイコン内のスタンバイモードを解除の
後、速度、加速度演算部にて走行距離と時間との関連式
に基づいた自転車の走行速度と加速度の算出に供され
る。該算出データは、モータドライバに送出されてモー
タの回転駆動を制御する。モータの回転数はモータ回転
センサからのフィードバックにより適正に監視される。

【００１１】図８は、本発明の速度制御装置による速度
制御（ブレーキ制御）のフローチャート図である。上記
フローチャートに基づいて、本発明の速度制御装置によ
って適正に速度制御がなされる状況を説明すると、走行
中は、随時、自転車の走行速度、加速度が演算されてお
り、もし、速度が３０ｋｍ／ｈ以上の時や、３ｋｍ／ｓ
² 以上の加速度が３秒以上継続したときは通常走行では
ない暴走状態（チャート図の暴走モード部）であると判
断し、通常の手動ブレーキ系統とは独立して別個にアク
チュエータであるモータを駆動してブレーキ操作を行
う。モータの駆動量としては、例えば、ブレーキ用イン
ナーワイヤーを約０．１ｍｍ巻き取る分だけモータを駆
動する工程を１Ｐ（ポイント）とし、モータに内蔵のフ
ォトカプラのパルスをカウントしてモータを１Ｐ駆動さ
せる毎に、速度、加速度（負の加速度である減速度も含
む）を監視する。ブレーキ用インナーワイヤーを牽引し
ても実際にブレーキ操作が開始されるまでには大きな減
速度が得られないため、ブレーキ操作が開始されて−３
ｋｍ／ｓ² を超えない範囲で最大の減速度（急ブレーキ
による車輪ロックをも防止できる。）をもってブレーキ
操作がコントロールされる。前記暴走状態によってモー
タが作動したときには、２０ｋｍ／ｈ以下の速度になる
まで減速され、その後、通常モードに入る。このとき、
モータは駆動したポイント分だけ巻き戻され、ブレーキ
は解除される。

【００１２】通常モードでは、速度が２５ｋｍ／ｈ以上
になったら、モータを駆動して自転車を減速させる。通
常モードが暴走モードと異なる点は、減速時の加速度に
関し、ゆるやかな減速が設定されている。減速により２
０ｋｍ／ｈ以下になるとブレーキが解除される。また、
所定時間（５分程度）の経過後まで速度パルスが入力さ
れなければスタンバイモードに戻り、コントローラの消
費電力を下げる。また、速度制御は速度と加速度の両方
に基づいて制御しても、速度のみあるいは加速度のみに
基づいて制御しても、いずれでもよい。また、速度検出
手段にハブダイナモを使用しているが、他の手段、例え
ばマグネットとリードスイッチ等を採用してもよい。ま
た、速度信号が所定の時間入力がない場合、コントロー
ラの電源をＯＦＦとして節電することもできる。

【００１３】図５は、本発明の第２実施の形態を示すも
ので、自転車の所定値以上の速度および加速度のいずれ
か一方あるいは両方を検出して、ブレーキ操作を行うア
クチュエータが、通常の手動ブレーキ系統内に設置され
たものである。本実施の形態では、単一系統の手動の後
輪バンドブレーキ系統におけるブレーキレバー側のアウ
ターワイヤー３０後端部と後輪バンドブレーキ用ワイヤ
ー３前端部との間に速度制御装置が配設された例であ
る。ブレーキ操作を行うアクチュエータが例えば図１の
キャリパブレーキ用ワイヤー６の途中に設置されてもよ
いことは言うまでもない。ブレーキ用インナーワイヤー
３１は速度制御装置内を貫通しており、検出装置が自転
車の所定値以上の速度および加速度のいずれか一方ある
いは両方を検出すると、前記実施の形態にて説明したも
のと同様にモータの回転が減速して伝達された平大ギヤ
１６が回転駆動される。本実施の形態では該平大ギヤ１
６は前記第１実施の形態のもののワイヤー巻取りギヤと
同効のピニオンギヤ１７を構成し、該ピニオンギヤ１７
に側面のラック部が噛合する貫通シャフト２８をブレー
キ用インナーワイヤー３１の牽引操作方向に移動させる
ことができる。貫通シャフト２８自体はブレーキ用イン
ナーワイヤー３１に遊嵌されていてフリーな状態である
が、ブレーキ用インナーワイヤー３１に固定されたスト
ッパー２９に当接して、搭乗者の手動によらずとも、ブ
レーキを作動させることができる。一方、貫通シャフト
２８自体がブレーキ用インナーワイヤー３１に遊嵌され
ていることによって、ブレーキレバーを操作して、ブレ
ーキ用インナーワイヤー３１を速度制御装置と無関係に
牽引方向に自由に操作することができるので、手動によ
るブレーキ操作も今まで通り行うことができる。

【００１４】図６は、本発明の第３実施の形態を示すも
ので、前記第２実施の形態のものにおける貫通シャフト
２８自体とブレーキ用インナーワイヤー３１との関係に
ついて、図６（Ｂ）に拡大して示すように、貫通シャフ
ト２８がピンユニット３３、嵌合ピン３４およびコイル
スプリング３５を含み、通常のブレーキ操作時にはコイ
ルスプリング３５の復元力により嵌合ピン３４はブレー
キ用インナーワイヤー３１に固定されたストッパー２９
から離脱しており、速度制御装置が動作しない速度およ
び加速度領域では前記ブレーキ用インナーワイヤー３１
およびストッパー２９は貫通シャフト２８とは独立して
フリーに移動することができるので、手動によるブレー
キ用インナーワイヤー３１の牽引によって、後輪ブレー
キを作動させることができる。

【００１５】一方、自転車が所定以上の速度あるいは加
速度もしくはその両方を有する状態に陥った場合には、
これを暴走状態と判断し、速度制御装置のコントローラ
はピンユニット３３内に内蔵されたソレノイドに電流を
送り、嵌合ピン３４をコイルスプリング３５の復元力に
抗して押し出す。嵌合ピン３４はストッパー２９の側面
に設けられた凹状の窪みに係合することとなり、貫通シ
ャフト２８とブレーキ用インナーワイヤー３１とが一体
に固縛される。これらの機構が作動する前に、手動にて
ブレーキ用インナーワイヤー３１が牽引されてストッパ
ー２９が面面左方にずれていることもあるが、前記スト
ッパー２９の凹状の窪みは多数連続して設けられている
ため、いずれかに係合される。嵌合ピン３４が一旦凹状
の窪みに係止されると、両者のラチェット機能によりス
トッパー２９が貫通シャフト２８の内側に移動すること
はあっても、抜け出す方向に移動することはない。この
ため、後輪のブレーキ操作は全て速度制御装置の制御下
におかれ、手動により搭乗者がブレーキ用インナーワイ
ヤー３１を牽引して、後輪がロックされるほどの屈強な
搭乗者の手動による急激なワイヤーの操作に遭遇して
も、減速装置を構成する多数の歯車群を逆方向から動か
すことになり、急激なワイヤーの操作を防止し得て、雪
道や濡れた路面さらには乾いた砂利道等において自転車
が左右に振られてスリップ転倒を招くことなく安全にブ
レーキをかけることができる。なお、図中、符号３２は
貫通シャフト２８が円滑に平行移動するためのガイドで
ある。さらに、ピンユニット３３内のソレノイドを駆動
するのは、暴走状態のみならず、急激な減速時に行って
もよいことは言うまでもない。また、速度制御装置側と
手動ブレーキ系統側とを関連づけるための方法として、
例えば前記平大ギヤ１６の内部にラッチェット等からな
るクラッチ部材を介在させて、手動、あるいは所定の速
度あるいは加速度以上の暴走状態を検知して貫通シャフ
ト２８側とモータ側とを接続するように構成することも
できる。この場合は、貫通シャフト２８とブレーキ用イ
ンナーワイヤー３１とは予め一体にされる。

【００１６】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明の趣旨の範囲内で、ブレーキの形式、ア
クチュエータの形式、ハブダイナモの形式、電池の形
式、電池への充電形態（必ずしもハブダイナモによらず
通常の起倒式ダイナモによって充電してもよい）、制御
の際の各制御値の選定等については適宜なし得るもので
ある。

【００１７】

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
によれば、急な下り坂道等において自転車の速度が所定
値を超えて危険な走行状態に陥った場合でも、通常の手
動ブレーキ系統に加えて、電源により駆動されるアクチ
ュエータにより適正に強力なブレーキ操作を行えるの
で、手動操作のみによるブレーキ操作を補完して、非力
な婦女子や児童であっても安全に下り坂を走行すること
ができる。特にその際、前記アクチュエータによるブレ
ーキ制御における制御値を適正に選定して急激な減速度
を生じるような急ブレーキをかけることをも抑制できる
ので、雪道や濡れた路面さらには乾いた砂利道等におい
て自転車が左右に振られてスリップ転倒を招くことなく
安全にブレーキをかけることができる。また、電源によ
り駆動されるアクチュエータを通常の手動ブレーキ系統
に組み込んだ場合は、既存のブレーキ系統をそのまま活
用できて、構造がより簡素になるととともに、アクチュ
エータ側と手動ブレーキ系統側とをクラッチ等により一
体に固縛して関連づければ、後輪がロックされるほどの
屈強な搭乗者の手動による急激なワイヤーの操作に遭遇
しても、急激なワイヤーの操作を防止し得て、車輪ロッ
クによるスリップ転倒を招くことなく安全にブレーキを
かけることができる。しかも、前記アクチュエータおよ
び検出装置等を含む速度制御装置を駆動する電源がハブ
ダイナモにより充電されるならば、確実軽快に駆動され
搭乗者に何らの負担を強いることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の速度制御装置が取り付けられた第１実
施の形態の自転車の全体側面図である。

【図２】本発明の第１実施の形態の速度制御装置の上部
（ケースＡ）の平面図である。

【図３】本発明の第１実施の形態の速度制御装置の下部
（ケースＣ）の平面図である。

【図４】本発明の第１実施の形態の速度制御装置のカッ
トされた全体側面図である。

【図５】本発明の第２実施の形態の速度制御装置の平面
図を示すものである。

【図６】本発明の第３実施の形態の速度制御装置の平面
図およびその要部拡大図である。

【図７】本発明の制御回路基盤等を含む速度制御装置を
電気的な系統図で示した図である。

【図８】本発明の速度制御装置による速度制御（ブレー
キ制御）のフローチャート図である。

【符号の説明】

１ 前輪ハブダイナモ ２ 速度制御装置 ３ 後輪バンドブレーキ用ワイヤー ４ 後輪バンドブレーキ ５ 後輪ブレーキレバー ６ キャリパブレーキ用ワイヤー ７ 後輪キャリパブレーキ １１ モータ １２ ウォーム １３ ウォームホイール １２〜１６ 減速装置 １７ ワイヤー巻取りプーリ １９ 制御回路基盤 ２０ 電池 ２１ 後輪バンドブレーキ用インナーワイヤー ２５ ブレーキワイヤー端部（太鼓） ２６ ハブダイナモ用リード線

フロントページの続き (72)発明者 島田 信秋 埼玉県上尾市中妻 ３−１−１ ブリヂス トンサイクル株式会社内 (72)発明者 佐藤 行 埼玉県上尾市中妻 ３−１−１ ブリヂス トンサイクル株式会社内 (72)発明者 古川 俊晴 埼玉県上尾市中妻 ３−１−１ ブリヂス トンサイクル株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出装置が自転車の所定値以上の速度お
   よび加速度のいずれか一方あるいは両方を検出して、通
   常の手動ブレーキ系統と別系統であって電源により駆動
   されるアクチュエータにより適正にブレーキ操作される
   ブレーキ系統を備えたことを特徴とする自転車用速度制
   御装置
2. 【請求項２】 検出装置が自転車の所定値以上の速度お
   よび加速度のいずれか一方あるいは両方を検出して、通
   常の手動ブレーキ系統内に設置されて電源により駆動さ
   れて適正にブレーキ操作を行うアクチュエータを備えた
   ことを特徴とする自転車用速度制御装置
3. 【請求項３】 前記アクチュエータおよび検出装置等を
   含む速度制御装置を駆動する電源がダイナモにより充電
   されるように構成されたことを特徴とする請求項１また
   は２に記載の自転車用速度制御装置