JPH0826170A - 自動変速装置付自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】登り坂走行時における運転者の負担を軽減する
自動変速装置付自転車を提供する。 【構成】変速機構を有する自転車において、路面の勾配
状態を検出する坂道センサ２と、この坂道センサ２から
の信号を入力するとともに指示信号を変速機構に出力す
る制御部５とを備え、制御部５は、坂道センサ２からの
情報に基づき登り坂と判断した場合は、平地走行時に比
して低速域用の変速ポジションとなるように変速機構を
作動させる自動変速装置付自転車とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車用の自動変速装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自転車の変速装置としては、複数
段の変速ギヤと、この複数段の変速ギヤにチェーンを掛
け替えるディレーラと、このディレーラに接続する変速
用ワイヤとを備えたものがある。この装置は、前記変速
用ワイヤの先端部に取り付けられたギヤレバーを手動操
作することにより、変速用ワイヤを長さ方向に作動さ
せ、ギヤの位置を選定している。

【０００３】しかし、このような変速装置では、減速時
にはブレーキレバーを握るため減速と変速を同時に行え
ないという欠点があった。そこで、変速操作を自動的に
行う装置も考案されている。例えば実開平２−１３３９
９１号に記載されたものがある。この自転車の自動変速
装置は、自転車のタイヤの回転数に応じて生じるソレノ
イドの推力によって変速用ワイヤをその長さ方向に引張
り変速するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記実開平２−１３３
９９１号に記載された自動変速装置は、車輪の回転速度
のみによって変速の時期を決定している。このため、自
転車が登り坂を走行する場合でも、平地走行時と同様に
単に車速に応じた変速ポジションにするため、車速が速
ければ高速用の変速ポジション（ペダル操作力の重いギ
ヤ）に制御することとなる。したがって、このような自
動変速装置は登り坂では車速を落とさなければ軽いギヤ
にすることができず、運転者に過度の負担をかけるもの
であった。

【０００５】本発明は前記事項に鑑みなされたものであ
り、登り坂における運転者の負担を軽減する自動変速装
置付自転車を提供することを技術的課題とする。また、
運転操作感が良好な自動変速装置付自転車を提供するこ
とを技術的課題とする。

【０００６】また、登り坂では平地走行時に比して軽い
変速ポジションに制御する自動変速装置付自転車を提供
することを技術的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。 ＜本発明の要旨＞本発明は、変速機構を有する自転車に
おいて、路面の勾配状態を検出する坂道センサと、この
坂道センサからの信号を入力するとともに指示信号を変
速機構に出力する制御部とを備える。

【０００８】〔構成要素〕 ＜変速機構＞前記変速機構は、複数段の変速ギヤと、こ
の複数の変速ギヤにチェーンを掛け替えるディレーラ
と、このディレーラに接続する変速用ワイヤと、この変
速用ワイヤを移動させるワイヤ操作手段とから構成する
ことができる。

【０００９】前記ワイヤ操作手段は、変速用ワイヤの途
中部分をワイヤの交差方向に移動（変位）して変速用ワ
イヤを作動させるものが好ましい。また、前記ワイヤ操
作手段は、前記変速用ワイヤをその長さ方向に移動させ
るものでもよい。

【００１０】＜坂道センサ＞前記坂道センサは、車両が
走行する路面の勾配を検出するものであり、例えば加速
度センサを例示することができる。

【００１１】＜制御部＞前記制御部は、坂道センサから
の情報に基づき路面の勾配に応じて前記変速機構を作動
させるように構成されている。前記制御部は、坂道セン
サからの信号により路面が登り坂であると判断した場
合、前記変速機構を平地走行時に比して低速用の変速ポ
ジション（操作力の軽い変速ポジション）に制御するよ
うに構成することもできる。

【００１２】なお、前記制御部は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ），読み出し／書き込みメモリ（ＲＡＭ）、読み出し
専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力装置（Ｉ／Ｏ）と、これ
らを接続するバスを有するように構成するとよい。

【００１３】＜本発明における付加的構成要件＞本発明
は、前記必須の構成要素からなるが、以下の構成を付加
した上でも成立する。

【００１４】〔付加的構成要素〕 ＜スピードセンサ＞前記坂道センサと制御部とに加え、
スピードセンサを付加することも可能である。このスピ
ードセンサは、車両の速度を検出するものであり、例え
ば車輪速度センサを例示できる。

【００１５】スピードセンサを付加する場合、このスピ
ードセンサは前記制御部に接続し、前記制御部は前記坂
道センサ及びスピードセンサからの信号に基づき前記変
速機構を制御するように構成することができる。

【００１６】

【作用】制御部は坂道センサからの信号に基づき、路面
の勾配に応じて変速機構が作動するように制御する。

【００１７】前記制御部は、路面が登り坂であると判断
した場合、前記変速機構を平地走行時に比して低速域用
の変速ポジションとなるように制御し、たとえ車速が速
めであっても、運転者のペダル操作力は軽い状態で走行
できるようにする。

【００１８】スピードセンサを備える場合、制御部は前
記坂道センサとスピードセンサからの情報に基づき変速
機構を制御するので、より緻密な制御を行うことができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図５に基づき
説明する。本実施例の自動変速装置付自転車は、複数段
の変速ギヤ３２と、この複数の変速ギヤ３２にチェーン
８を掛け替えるリアディレーラ３４と、このリアディレ
ーラ３４に接続する変速用ワイヤ４と、変速用ワイヤ４
を変位（移動）するワイヤ操作手段１０及び手動操作手
段９と、坂道センサ２と、スピードセンサ２０と、クラ
ンクの回転を検出するクランク回転検出センサ９０と、
前記坂道センサ２とスピードセンサ２０とクランク回転
検出センサ９０からの信号を入力するとともにワイヤ操
作手段１０に信号を出力する制御部５とから構成されて
いる。

【００２０】前記変速用ワイヤ４の一方の端部は、リア
ディレーラ３４と接続している。また、変速用ワイヤ４
の他方の端部は、手動操作手段であるギヤレバー９と接
続している。前記リアディレーラ３４が車輪の軸方向に
移動することにより、チェーン８が後輪軸３１に取り付
けられた複数の変速ギヤ３２間を掛け替えられ、変速が
行われるようになっている。なお、リアディレーラ３４
は、チェーン８の張力を調整するためのテンションプー
リ３４ａとジョッキープーリとを有している。また、チ
ェーン８はフロント側にてチェーンリング４６にかけら
れている。

【００２１】前記ワイヤ操作手段１０は、前記変速用ワ
イヤ４の途中部分にて、変速用ワイヤ４がその長さ方向
に移動可能となるように連接する連接具１１と、この連
接具１１に接続する作動用ロープ１２と、前記作動用ロ
ープ１２を引張または弛緩するモータ１３と、このモー
タ１３に電力を供給する電源７とを備えている。そし
て、モータ１３は、作動用ロープ１２と連接具１１とを
介して変速用ワイヤ４をワイヤの直角（直交）方向に引
張または戻すようになっている。また、前記モータ１３
は超音波モータにより構成され、変速用ワイヤ４からの
作動力では回転せずに、制御部５からの駆動指令時のみ
に回転作動するようになっている。なお、前記連接具１
１は、前記変速用ワイヤ４が張設される範囲における中
間部分（変速用ワイヤ４の他方の端部とクランク軸４１
付近に設けられるワイヤ用ガイドリングとの範囲におけ
る中間部分）に取り付けられている。

【００２２】前記坂道センサ２は、車両が走行する路面
の勾配を検出するものであり、加速度センサにより構成
されている。なお、この坂道センサ２は、路面の勾配を
検出できるものであれば、どのようなセンサでもよい。

【００２３】前記スピードセンサ２０は、シートステー
２５に取り付けられた磁気検知部２１と、後輪側のスポ
ークに取り付けられた強磁性体２２とにより構成されて
いる。そして、後輪３の回転に伴って強磁性体２２が磁
気検知部２１に近接する度に（すなわち車輪が一回転す
る度に）、磁気検知部２１がパルス信号を発信するよう
になっている。

【００２４】前記クランク回転検出センサ９０は、クラ
ンク４３の回転を検出するフォトインタラプタにより構
成されている。前記フォトインタラプタは、クランク４
３に取り付けられた反射板と、この反射板に対向する発
光ダイオード及びフォトトランジスタとを備えている。
なお、このフォトインタラプタは、左右のクランクの回
転をそれぞれ検出できるように二組設けてある。

【００２５】前記制御部５は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ），読み出し／書き込みメモリ（ＲＡＭ）、読み出し
専用メモリ（ＲＯＭ）、入出力装置（Ｉ／Ｏ）を備え、
これらはバスにより接続している。そして、Ｉ／Ｏには
前記坂道センサ２と、スピードセンサ２０と、ワイヤ操
作手段１０と、クランク回転検出センサ９０とが接続し
ている。

【００２６】前記ＲＡＭには、図４及び図５に示す各ギ
ヤ位置ごとの設定値を格納する。ここで、図４に示すマ
ップは平地走行用のものであり、図５に示すマップは登
り坂走行用のものである。なお、これらのマップの設定
値は、使用する自転車の仕様や運転者の希望する変速速
度域によって変更・調整が行えるようになっている。ま
たは、基準となる設定値の他に、新たな設定値をＲＡＭ
に読み込むようにしてもよい。

【００２７】また、ＲＯＭには、後述する実行プログラ
ムが格納してある。なお、本実施例の変速装置には、変
速ギヤ位置を検出して制御部５に信号を出力する装置が
備えてある。

【００２８】次に、制御部５における動作過程を説明す
る。図３は制御部５における実行プログラムのフローで
ある。運転者の操作により電源が入れられると、ステッ
プ１０１にて初期設定がなされた後、ステップ１０２に
おいて、ギヤ位置が正常であるか否か（ここではギヤ位
置が１速であるか否か）が判断される。このステップ１
０２の肯定枝はステップ１０３に移行し、否定枝はステ
ップ１０１の循環ルーチンとなる。

【００２９】ステップ１０３では、スピードセンサ２０
及び坂道センサ２からの信号に基づき、車速と路面の勾
配とを演算する。そしてステップ１０４において、路面
が規定値以上（例えば傾斜角２度以上）の勾配の登り坂
である場合は図５に示す坂道用マップを検索し（ステッ
プ１０５）、路面が規定値未満の勾配である平地あるい
は下り坂の場合は図４に示す平地用マップを検索する。
すなわち、図４の平地用マップにおいては、車速が５[K
M/h]になるとギヤ位置を２速にし、１０[KM/h]になると
３速に上昇させるように制御するが、図５の坂道用マッ
プにおいては、車速が８[KM/h]までは１速のままとし、
１６[KM/h]までは２速に制御する。したがって、坂道用
マップにて制御した場合は、登り坂で速度が速めになっ
てもペダル操作力の軽いギヤを選択することとなる。な
お、図４の平地用マップにおいては、３速の状態で１３
[KM/h]以上から１３[KM/h]に速度が落ちると２速にギヤ
チェンジし、２速の状態で８[KM/h]以上から８[KM/h]に
速度が低下すると１速へのギヤチェンジを行う。また、
図５の坂道用マップにおいては、２速の状態で１４[KM/
h]以上から１４[KM/h]になると１速へのギヤチェンジを
行う。

【００３０】ステップ１０７においては、前記ステップ
１０５及びステップ１０６にて検索したマップに基づ
き、変速が必要であるか否かが判断される。変速が必要
な場合はステップ１０８にて変速が可能な状態か否か、
すなわちクランクが回転してチェーン８が回転している
か否かが判断される。そして、変速が可能な場合はステ
ップ１０９にてワイヤ操作手段１０を作動させて変速ギ
ヤ位置の変更を実施する。なお、前記ステップ１０７及
びステップ１０８の否定枝はステップ１０３の循環ルー
チンとなる。

【００３１】変速実施後はステップ１１０にてギヤ位置
が正常か否かが判断され、ギヤ位置が正常な場合はステ
ップ１０３の循環ルーチンとなり、ギヤ位置が異常な場
合はステップ１１１に移行し、一定時間ギヤ位置の異常
が続くとフェイルランプ（図示せず）を点灯させて運転
者に異常を認識させ、システムをダウンさせる（ステッ
プ１１２）。

【００３２】本実施例では、制御部５は坂道用マップと
平地用マップの２つのマップのいずれかを選択して変速
機構を制御するようにしたが、路面の勾配の程度に応じ
た複数の坂道用マップを用意し、よりきめの細かい制御
を行うようにしてもよい。

【００３３】また、制御部５が規定値以上の登り坂であ
ると判断した場合は、いくら速度が上昇しても１速のギ
ヤ位置（最もペダル操作力の軽いギヤ位置）のままに制
御するようにしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、登り坂における運転者
の負担を軽減する自動変速装置付自転車を提供すること
ができる。

【００３５】また、運転操作感が良好な自動変速装置付
自転車を提供することができる。また、登り坂では平地
走行時に比して軽い変速ポジションに制御する自動変速
装置付自転車を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における概略構成を示す図

【図２】実施例の変速装置を自転車に取り付けた状態を
示す図

【図３】実施例の制御部における実行プログラムのフロ
ーチャート

【図４】実施例の制御部における車速とギヤ位置を対応
させた平地用マップ

【図５】実施例の制御部における車速とギヤ位置を対応
させた坂道用マップ

【符号の説明】

２・・坂道センサ ３・・後輪 ４・・変速用ワイヤ ５・・制御部（ＥＣＵ） ７・・電源 ８・・チェーン ９・・手動操作手段（ギヤレバー） １０・・ワイヤ操作手段 １１・・連接具 １２・・作動用ロープ １３・・モータ ２０・・スピードセンサ ２１・・磁気検知部 ２２・・磁性体 ２５・・シートステー ３１・・後輪軸 ３２・・変速ギヤ ３４・・リアディレーラ ３４ａ・・テンションプーリ ４１・・クランク軸 ４３・・クランク ４４・・ペダル ４６・・チェーンリング ９０・・クランク回転検出センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変速機構を有する自転車において、 路面の勾配状態を検出する坂道センサと、この坂道セン
   サからの信号を入力するとともに指示信号を前記変速機
   構に出力する制御部とを備え、 前記制御部は、坂道センサからの情報に基づき路面の勾
   配に応じて前記変速機構を作動させることを特徴とする
   自動変速装置付自転車。
2. 【請求項２】 車両の速度を検出するスピードセンサを
   備え、 前記制御部は、前記スピードセンサと坂道センサからの
   情報に基づき前記変速機構を作動させることを特徴とす
   る請求項１記載の自動変速装置付自転車。
3. 【請求項３】 複数の変速ポジションを有する変速機構
   を備え、 前記制御部は、前記坂道センサからの信号により路面が
   登り坂であると判断した場合、前記変速機構を平地走行
   時に比して低速域用の変速ポジションに制御することを
   特徴とする請求項１または２記載の自動変速装置付自転
   車。
4. 【請求項４】 前記坂道センサは、加速度センサである
   ことを特徴とする請求項１記載の自動変速装置付自転
   車。