JPH02235B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は歯車式変速装置を備えた自転車に取付
けられる自転車用電動変速装置に関し、特にその
変速動作をモータの正逆回転によつて電動で行な
うものにおいて、この変速動作中に変速動作中で
あることを報知器で報知して運転者に認知せし
め、以て運転者がこの変速動作中にクランクギヤ
を無理に回転することによつて歯車式変速装置等
を破損することのないようにしたものに関する。

即ち、此種自転車用電動変速装置として例えば
出願人が特願昭51−30196号（特開昭52−112932
号）として提案したようなものがある。しかし乍
らこのものは変速用スイツチの投入後電動で歯車
式変速装置を操作してチエンジギヤへのチエーン
の掛け替えを行なうものであるが、その掛け替え
の所用時間がわからないため、往々にしてこの掛
け替え時間中にペダルを踏み込んでクランクギヤ
を無理に動かし、その結果、チエンジギヤからチ
エーンが外れたり、チエンジギヤに過負荷が掛か
つて歯車式変速装置を破損したりする危惧があ
る。

本発明はこのような欠点を防止するために成し
たもので、以下図面に示す実施例に従つて説明す
る。

１は自転車で、後車輪２に装設した５段のチエ
ンジギヤ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ及びワイ
ヤー４を引つ張つたり緩めたりすることにより移
動可能なガイド装置５からなる歯車式変速装置６
を有しており、ペダル７を足踏駆動することによ
り回転するクランクギヤ８から前記ガイド装置５
で段階的に移動されるチエーン９を介して前記チ
エンジギヤ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅの何れ
かに駆動力を伝達し、変速段数を１段から５段に
切り替える周知の構成をしている。

本発明の自転車用電動変速装置は自転車１の前
車輪１０の前ホーク１１に装備され車輪速度セン
サー１２と、クランクギヤ８近傍の車体パイプに
装備されたクランクギヤ回転センサー１３と、ハ
ンドルの中央部に取り付けられた制御ボツクス１
４と、荷台ステーに取り付けらた電動変速機構１
５と、から構成されている。

次に各部分について説明すると先ず前記車輪速
度センサー１２は、ホール素子を内蔵し、前車輪
１０のスポークに取り付けられた磁石１２ａが該
センサー１２を通過するときに車輪回転パルスを
出力する。また前記クランクギヤ回転センサー１
３も同様にホール素子を内蔵し、クランクギヤ８
裏面に取り付けらた磁石１３ａが該センサー１３
を通過するときにクランクギヤ回転パルスを出力
する。

さらに前記電動変速機構１５は正逆回転モータ
１６と減速ギヤ１７とギヤ位置センサー１８を有
する巻き取りドラム１９と電池電源２０とで構成
され、制御ボツクス１４内の電子回路からの操作
信号で前記モータ１６を正逆回転することにより
巻き取りドラム１９にワイヤー４を巻き込みある
いは巻き戻して該ワイヤー４を段階的に引つ張つ
たり緩めたりし、このワイヤー４により前記歯車
式変速装置６のガイド装置５を移動し、以てチエ
ーン９を前記チエンジギヤ３Ａ…３Ｅの何れかに
掛け替えるようになつており、さらに前記ギヤ位
置センサー１８が前記チエンジギヤ３Ａ…３Ｅの
何れにチエーン９が掛かつているか、即ち変速段
数が何れであるかを検出し、制御ボツクス１４内
の電子回路に伝えるようになつている。前記ギヤ
位置センサー１８は第５図に示すように制御ボツ
クス１４内の減速ギヤ箱体に固定された固定板２
１とこの固定板２１に取り付けらた第１、第２、
第３、第４接片２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚ，２２Ｗ
と巻き取りドラム１９に同軸に軸支されたプリン
ト基板製回動板２３とよりなつている。そしてこ
の回動板２３の表面全体は銅箔板製導電面２４と
なつていると共に、前記第１、第２、第３接片２
２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚの摺接部分には前記ガイド
装置５が前記第１段のチエンジギヤ３Ａから第５
段のチエンジギヤ３Ｅに対向した位置即ち変速段
数が１段目の位置から５段目の位置で停止したと
きに対応する3bitのバイナリーコードが得られる
ようにエツチングにより絶縁部分２５，２５…が
設けられており、さらに第４接片２２Ｗは常時該
導電面２４に摺接することにより該導電面２４が
第４接片２２Ｗから給電されており、この結果第
１、第２、第３接片２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚが該
誘導面２４に摺接すればハイレベル状態（Ｈ状
態）の信号を、絶縁部分２５，２５…に摺接すれ
ばローレベル状態（Ｌ状態）の信号を、夫々得る
ようになつているもので、従つてこの第１、第
２、第３接片２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚからは変速
段数の１段目における停止位置＜Ａ位置＞では
（Ｈ、Ｌ、Ｌ）、変速段数の２段目における停止位
置＜Ｂ位置＞では（Ｌ、Ｈ、Ｌ）、変速段数の３
段目における停止位置＜Ｃ位置＞では（Ｈ、Ｈ、
Ｌ）、変速段数の４段目における停止位置＜Ｄ位
置＞では（Ｌ、Ｌ、Ｈ）、変速段数の５段目にお
ける停止位置＜Ｅ位置＞では（Ｈ、Ｌ、Ｈ）の検
出信号が得られるようになつている。

次に前記制御ボツクス１４において１４ａはそ
の表示操作面であるが、この表示操作面におい
て、２６は走行速度あるいはクランクギヤ回転速
度あるいは変速段数表示用の４桁の８セグメント
数字表示器、２７，２８，２９，３０はこの数字
表示器２６に表示している内容が走行速度か走行
距離か走行時間かクランクギヤ回転速度かを示す
速度表示ランプ、距離表示ランプ、時間表示ラン
プ、クランクギヤ速度表示ランプで、さらに３
１，３２，３３は後述するギヤアツプ表示ラン
プ、ギヤ適正表示ランプ、ギヤダウン表示ランプ
である。さらにこの表示操作面１４ａにおいて、
３４はスタート・ストツプキースイツチ、３５は
速度キースイツチ、３６は距離キースイツチ、３
７は時間キースイツチ、３８は時間リセツトキー
スイツチ、３９はクランクギヤ回転速度キースイ
ツチで、さらに４０は運転者が子供であるか大人
であるかを入力する運転者スイツチ、４１は運転
者が男性であるか女性であるかを入力する性別ス
イツチ、４２は運転状況が上り坂か平地か下り坂
かを入力する地形スイツチで、さらに４３ａ，４
３ｂ，４３ｃ，４３ｄ，４３ｅは歯車式変速装置
６のガイド装置５を５段のチエンジギヤ３Ａ，３
Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅの何れに対向させるか即ち
変速段数を何れの段数にするかを指令する第１、
第２、第３、第４、第５ギヤ指令キースイツチ、
４４は変速段数を前記８セグメント数字表示器２
６に表示するギヤリコールキースイツチ、４５は
電源スイツチである。

前記制御ボツクス１４には演算用のマイクロコ
ンピユータ装置４６を含む電子回路が内蔵されて
おり、さらにこのマイクロコンピユータ装置４６
の記憶部には該制御ボツクス１４後面の設定スイ
ツチ４７，４７…により前記５段のチエンジギヤ
の夫々、即ち変速段数に対応する走行速度範囲
（後述）が予め入力されて記憶されているもので、
さらに第１０図に示される処理手順も記憶されて
いる。また前記表示器操作面１４ａにおいて、４
８は電子回路中に含まれる発振器により一定音声
あるいは断続音声を発声する報知ブザーである。

而して運転者が運転者自身の情報を運転者スイ
ツチ４０、性別スイツチ４１で入力し、使用状況
の情報を地形スイツチ４２で入力すると共に、走
行速度を知りたい場合は速度キースイツチ３５を
押圧する。すると前記車輪速度センサー１２から
の車輪回転パルスを電子回路で計数演算処理して
前記数字表示器２６に走行速度をデジタル表示す
ると共に速度表示ランプ２７を点灯し、さらに第
１０図で示す処理手順に従つて現在設定されてい
る変速段数に予め設定された走行速度範囲と、現
在の走行速度の測定値とを比較して現在の走行速
度が設定走行速度範囲の最高速度より大のときに
はギヤアツプ表示ランプ３１を点灯して変速段数
を大きくするようにうながし、一方、現在の走行
速度が設定走行速度範囲の最低速度より小のとき
にはギヤダウン表示ランプ３３を点灯して変速段
数を小さくするようにうながし、さらに現在の走
行速度が設定速度範囲内にあるときにはギヤ適正
表示ランプ３２を点灯して走行速度と変速段数と
の対応が適正であることを表示するものでこの表
示に従つて運転者が第１〜第５ギヤ指令キースイ
ツチ４３ａ〜４３ｅの何れかを押圧すれば、これ
に対応して先ず一定時間報知ブサー４８が一定音
声を発し、その後前記電動変速機構１５のモータ
１６に正回転あるいは逆回転の指令信号を与え、
前記ギヤ位置センサー１８から指定した変速段数
に対応するバイナリーコードが出力したときにモ
ータ１６を停止して歯車式変速装置６を指定の段
数で保持するもので、このモータ１６の作動時間
中報知ブザー４８が断続音声を発して１６が作動
中であること即ちチエーン９のチエンジギヤの何
れかへの掛け替え動作中であることを運転者に報
知し、このモータ１６停止後一定時間、報知ブザ
ー４８が一定音声を発して動作の終了を運転者に
報知するようになつている。

次にクランクギヤ８の回転速度を知りたい場合
にはクランクギヤ回転速度キースイツチ３９を押
圧する。すると前記クランクギヤ回転センサー１
３からのクランクギヤ回転パルスを電子回路で計
数演算処理して前記数字表示器２６にクランクギ
ヤ回転速度をデジタル表示すると共にクランクギ
ヤ速度表示ランプ３０を点灯するものである。

さらに前記時間キースイツチ３７を押圧すれば
前記数字表示器２６には使用時間が表示される。

また、運転者が変速段数を手動で切替えたいと
きには第１〜第５ギヤ指令キースイツチ４３ａ〜
４３ｅの何れかを押圧すれば、その押圧された変
速段数に優先的に切り替わるものである。

次に前記した夫々の変速段数に対応する設定速
度範囲の設定方法について述べる。これは自転車
を運転者や運転状況に対応しても最も疲労するこ
となく且つ最も効率よく運転するために走行速度
に対して変速段数を定めたもので、Ｘを変速段
数、V₁を最高速度、V₂を最低速度として V₁＝aX （Ｘ＝１、２、３、４） V₂＝ａ（Ｘ−１）−ｂ
（Ｘ＝２、３、４、５、ただしV₂＜０のときはV₂
＝０） で規定してマイクロコンピユータ装置４６の記憶
部に記憶させているもので、この定数ａ、ｂを前
記設定スイツチ４７，４７…で入力することによ
り各変速段数に対応する走行速度範囲が決定され
るようになつており、例えばａ＝10、ｂ＝５とし
たときには走行速度と変速段数との関係は第９図
に示すようになる。さらに第１０図に示す処理手
順図において、補正用定数Ｃは運転者や運転状況
によつて走行速度範囲を調整するために設定用ス
イツチ４７，４７…から入力するもので、該補正
用定数Ｃによつて前記ａの値が運転者や運転状況
の設定条件により変化し、より適切な条件設定が
できるものである。

本発明の自転車用電動変速装置は以上詳述した
如くであり、特に車輪に装設した複数段のチエン
ジギヤの何れかにクランクギヤからの駆動力をチ
エーンを介して選択的に切り替えて伝達する自転
車に取り付けるものにおいて、モータの正逆回転
によりこのチエーンのチエンジギヤの何れかへの
掛け替えを行なうと共にこの掛け替え動作中は該
動作中であることを報知する報知手段を有してな
つているから自転車の運転者はこの報知手段によ
り変速動作中であることを明確に知ることがで
き、従つて変速動作中に誤まつてクランクギヤを
無理に回転させてチエーンをチエンジギヤから外
したり、歯車式変速装置を破損したりすることが
ないもので、従つて長期に亘つて使用できるもの
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明自転車用電動変速装置の実
施例に関し、第１図は自転車に取り付けた全体
図、第２図は歯車式変速装置の構成図、第３図は
クランクギヤ回転センサーの構成図、第４図は制
御ボツクスと電動変速機構等との関連図、第５図
はギヤ位置センサーの構成図でイは回動板の図、
ロは固定板の図、ハは全体関係図、第６図は制御
ボツクスの裏面図、第７図は電子回路の概念図、
第８図は第７図の要部図、第９図は走行速度と変
速段数との関係を示す図、第１０図は走行速度表
示選択時の処理手順図である。 ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ……チエンジギ
ヤ、８……クランクギヤ、９……チエーン、１２
……車輪速度センサー、１３……クランクギヤ回
転センサー、１４……制御ボツクス、１５……電
動変速機構、１６……正逆回転モータ、４８……
報知ブザー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車輪に装設した複数段のチエンジギヤの何れ
   かにクランクギアからの駆動力をチエーンを介し
   て選択的に切り替えて伝達する自転車に取り付け
   るものにおいて、モータの正逆回転によりこのチ
   エーンのチエンジギヤの何れかへの掛け替えを行
   なうと共にこの掛け替え動作中は該動作中である
   ことを報知手段で報知してなる自転車用電動変速
   装置。