JPH09315375A

JPH09315375A - 自転車用変速装置

Info

Publication number: JPH09315375A
Application number: JP13684296A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Maehara; 利史前原; Hitoshi Furukawa; 仁古川
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd; Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd; Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1997-12-09

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度の変速位置調整を可能とし、円滑な自動
変速が可能な自転車用自動変速装置を提供する。【解決手段】指示信号をモータＭに出力する制御部６１
を有する自転車用自動変速装置において、モータＭによ
り駆動する自動変速用ギヤ５３と、一端を変速機構８に
接続する出力ケーブル３の他端に接続する第１プーリ５
４と、一端を手動操作手段１に接続する入力ケーブル２
の他端に接続する第２プーリ５５とを備え、自動変速用
ギヤ５３と第１プーリ５４及び第２プーリ５５の中心を
同軸上に配置し、自動変速用ギヤ５３の一面に弧状の第
１ガイド穴５３ａを設け、第１プーリ５４の一面に弧状
の第２ガイド穴５４ａを設けるとともに他面に第１ガイ
ド穴５３ａ内を移動する第１突起５４ｂを設け、第２プ
ーリ５５の他面に第２ガイド穴５４ａ内を移動する第２
突起５５ｂを設け、変速機構８が下限変速ポジションに
ある場合、自動変速用ギヤ５３の下限変速方向への作動
を停止する制限手段９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動変速が可能な
自転車用の変速装置に関する。

【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
用ケーブルとを備えたものがある。この装置は、前記変
速用ケーブル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、変速用ケーブルを長さ方向に作
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
行う装置として、例えば実開平２−１３３９９１号公報
に記載のものがある。この自転車用自動変速装置は、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
によって変速ケーブルをその長さ方向に引っ張って変速
するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記ソレノイ
ドの推力を利用した自動変速装置では、自動変速専用の
複雑な変速装置が必要であり、従来の自転車とは機器が
大幅に異なるため、コスト高とならざるを得ない。ま
た、既存の自転車を改造して自動変速装置を取り付けよ
うとしても、上記のように大幅な改造をしなければなら
ないので、多大な労力と費用がかかるという欠点があ
る。

【０００５】本発明は前記事項に鑑みなされたものであ
り、既存の自転車の構成を大幅に変更することなく取り
付けられる自動変速を行える自転車用変速装置を提供す
ることを技術的課題とする。また、高精度の変速位置調
整を可能とし、円滑な自動変速が可能な自転車用変速装
置を提供することを技術的課題とする。さらに、簡易な
手順にて変速装置の初期設定を行える自転車用変速装置
を提供することを技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記技術的課
題を解決するために、下記の手段を採用した。すなわ
ち、指示信号をモータＭに出力する制御部６１を有する
自転車用変速装置において、前記モータＭにより駆動す
る円板状の自動変速用ギヤ５３と、一端を変速機構８に
接続する出力ケーブル３の他端に接続する第１プーリ５
４と、一端を手動操作手段１に接続する入力ケーブル２
の他端に接続する第２プーリ５５とを備え、前記自動変
速用ギヤ５３と第１プーリ５４及び第２プーリ５５のそ
れぞれの中心を同軸上に配置し、前記自動変速用ギヤ５
３の一面に自動変速用ギヤ５３の中心位置と同一の曲率
中心を有する弧状の第１ガイド穴５３ａを設け、前記第
１プーリ５４の一面に第１プーリ５４の中心位置と同一
の曲率中心を有する弧状の第２ガイド穴５４ａを設ける
とともに他面に前記第１ガイド穴５３ａ内を相対的に移
動する第１突起５４ｂを設け、前記第２プーリ５５の他
面に前記第２ガイド穴５４ａ内を相対的に移動する第２
突起５５ｂを設け、前記変速機構８が下限変速ポジショ
ンにある場合、前記自動変速用ギヤ５３の下限変速方向
への作動を停止する制限手段９を設けた自転車用変速装
置とした。

【０００７】前記制限手段９は、前記自動変速用ギヤ５
３の周面に設けた凹部５３ｂ又は凸部と、この凹部５３
ｂ又は凸部の端部５３ｄに当接する係止部５２を備える
ように構成することができる。

【０００８】また、前記制御部６１は、変速装置の初期
設定プログラムを格納する記憶部を備え、前記制御部６
１は、前記初期設定プログラムに基いて、第１の指示信
号が入力された場合に前記自動変速用ギヤ５３が前記制
限手段９により停止された位置であることを記憶する第
１ステップと、第２の指示信号が入力された場合に前記
自動変速用ギヤ５３を前記変速機構８の指定ポジション
での作動位置に停止させる第２ステップと、この第２ス
テップにて変速機構８が指定ポジションに設定されるよ
う前記出力ケーブル３の長さ調整を行った後の第３の指
示信号が入力された場合に前記自動変速用ギヤ５３を前
記制限手段９により停止される位置に復帰させる第３ス
テップと、を順次実行するように構成することができ
る。

【０００９】ここで、前記変速機構８の指定ポジション
とは、２速以上のギヤ（変速）ポジションであればいず
れのポジションでもよいが、好ましくは上限ギヤポジシ
ョンがよい。

【００１０】前記変速機構８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
とを備えるように構成し、前記ディレーラに前記出力ケ
ーブル３を接続するとよい。

【００１１】また、前記変速機構８は、車軸にハブ体と
駆動体とを回転自在に設け、前記駆動体からハブ体に複
数の動力伝達系を介して動力を伝達するとともに、前記
複数の動力伝達系をクラッチにより選択して変速が行え
るように構成してもよい。この場合、変速機構８には、
大きさの異なる複数の太陽歯車と、この複数の太陽歯車
を車軸にロック及びロック解除する制御機構とを備える
ようにするとよい。

【００１２】前記出力ケーブル３は、変速機構８側に設
けた付勢手段により、変速機構８方向に付勢されるよう
にするとよい。前記制御部６１は、例えば、中央処理装
置（ＣＰＵ）、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備える構成とすることがで
きる。また、この制御部６１に速度センサを接続し、速
度センサからの信号に基づき制御部６１が前記モータＭ
に指示信号を出力するようにしてもよい。さらに、制御
部６１に自転車の登り勾配を検知する傾斜センサを接続
し、この傾斜センサからの信号に基づき制御部６１が前
記モータＭに指示信号を出力するようにしてもよい。

【００１３】また、前記第１ガイド穴５３ａ及び第２ガ
イド穴５４ａは、自動変速用ギヤ５３や第１プーリ５４
を貫通する穴でもよいし、あるいは溝状の凹部であって
もよく、さらにはプーリの周上に設けた凹部（又は凸
部）でもよい。

【００１４】前記構成により、自動的に変速機構８のギ
ヤポジションを変更する場合は、制御部６１からの信号
によりモータＭが作動し、自動変速用ギヤ５３を所定方
向に回転させる。すると、自動変速用ギヤ５３の第１ガ
イド穴５３ａ内に移動可能に挿入されている第１突起５
４ｂが、第１ガイド穴５３ａの一端に当接した状態で、
第１ガイド穴５３ａと共に移動する。この第１突起５４
ｂの移動は、ひいては第１プーリ５４の回転となり、第
１プーリ５４は、自動変速用ギヤ５３の回転した角度と
同一角度の回転をすることとなる。

【００１５】そして、前記第１プーリ５４の回転によ
り、第１プーリ５４に接続されている出力ケーブル３が
引っ張られ、変速機構８のギヤポジションが変更（上
昇）される。

【００１６】変速機構８のギヤポジションを復帰（下
降）させるには、モータＭを逆転することにより自動変
速用ギヤ５３が逆転することから、第１突起５４ｂは第
１ガイド穴５３ａの一端に当接した状態で出力ケーブル
３にかかる付勢力により復動する。そして、第１プーリ
５４も逆転し、出力ケーブル３が戻されて変速機構８の
ギヤポジションが復帰（下降）する。

【００１７】このような自動変速の際、第１プーリ５４
の第２ガイド穴５４ａ内に挿入されている第２プーリ５
５の第２突起５５ｂは、第２ガイド穴５４ａ内を相対的
には移動するが、第２ガイド穴５４ａ自体が移動するの
みで第２突起５５ｂは停止したままとなる。したがって
第２プーリ５５も停止したままとなり、第１プーリ５４
の回転を制限することもない。

【００１８】手動により変速機構８のギヤポジションを
変更する場合は、手動操作手段１の操作により、入力ケ
ーブル２が手動操作手段１方向に引っ張られる。する
と、第２プーリ５５が所定方向に回転し、この第２プー
リ５５の回転に伴い第２突起５５ａも移動する。この第
２突起５５ａは、前記第２ガイド穴５４ａの他端に当接
した状態で、第２ガイド穴５４ａと共に移動するため、
第１プーリ５４も回転し、出力ケーブル３が引っ張られ
て変速機構８のギヤポジションが変更（上昇）する。

【００１９】変速機構８のギヤポジョンを復帰（下降）
させるには、手動変速手段１を復動すれば、出力ケーブ
ル３は、出力ケーブル３にかかる付勢力により変速機構
８方向に戻り、変速機構８のギヤポジションは復帰され
る。このとき、第２ガイド穴５４ａの他端部に当接する
第２突起５５ａも復動し、第２プーリ５５は逆転して元
の位置に復帰する。

【００２０】なお、この手動変速の場合、第１プーリ５
４の第１突起５４ｂは、自動変速用ギヤ５３の第１ガイ
ド穴５３ａ内を相対的には移動するが、第１ガイド穴５
３ａ自体が移動するのみで第１突起５４ｂは停止したま
まとなる。したがって、自動変速用ギヤ５３も停止した
ままとなり、第１プーリ５４の回転を制限することもな
い。

【００２１】次に、変速装置の初期設定をする場合に
は、自動変速用ギヤ５３を制限手段９により停止させた
状態にして、第１の指示信号を制御部６１に出力するこ
とにより、前記自動変速用ギヤ５３が前記制限手段９に
より停止された基準位置であることを制御部６１が認識
する。

【００２２】そして、第２の指示信号を制御部６１に出
力することにより、制御部６１はモータＭを所定回転
（あるいは所定時間）駆動させて前記自動変速用ギヤ５
３を前記変速機構８の指定ポジション（例えば上限変速
ポジション）での作動位置に停止させる。この状態にて
変速機構８が指定ポジション（例えば上限変速ポジショ
ン）に設定されるよう前記出力ケーブル３の長さ調整を
行った後、第３の指示信号を制御部６１に出力すること
により、制御部６１はモータＭを所定回転（あるいは所
定時間）逆転させて前記自動変速用ギヤ５３を前記制限
手段９により停止される位置に復帰させる。これによ
り、変速装置の自動変速機構の初期設定が終了する。

【００２３】変速装置の手動変速機構の初期設定を行う
には、手動操作手段１を変速機構８の指定ポジション
（例えば上限変速ポジション）での作動位置に保持した
状態で、変速装置８が指定ポジション（例えば上限変速
ポジション）に設定されるように入力ケーブル２の長さ
調整を行えばよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面に基
いて説明する。図５に示すように、自転車７のハンドル
１１には手動操作手段である手動変速レバー１が取付け
られ、後輪７２の軸部には外装式変速機構又は内装式変
速機構等の複数段の変速ポジションを有する変速機構８
が装着されている。この変速機構８は、変速機構８に接
続されるケーブル（出力ケーブル３）を引っ張ることに
より変速ポジションが上昇するとともに、ケーブルを戻
すことにより変速ポジションが復帰（下降）するように
なっている。

【００２５】そして、自転車７のフリーホイール７５の
近傍には、自動変速装置の各構成要素を備えるシステム
ケース５が固定されている。前記システムケース５内に
は制御部（ＥＣＵ）６１が収納されており、この制御部
６１は、速度センサ４が接続配線４３を介して接続さ
れ、この速度センサ４からの信号に基づき制御部６１が
モータＭを制御するように構成されている。すなわち、
前記制御部６１は、速度センサ４からの信号により自転
車が低速走行であると判断する場合は変速機構８が低速
用ギヤポジションになるようにモータＭを制御し、高速
走行であることを判断する場合はより高速用のギヤポジ
ションとなるようにモータＭを制御する。

【００２６】また、前記制御部６１の記憶部には、変速
装置の初期設定プログラム（詳細は後述する）が格納さ
れている。そして、制御部６１は、シートチューブ７７
に取付けられたバッテリ６と一体に設けられた初期設定
スイッチＳＷからの信号により、前記初期設定プログラ
ムを実行するようになっている。なお、前記バッテリ６
は、接続配線６２を介して制御部６１に接続されてい
る。

【００２７】前記速度センサ４は、単位時間当たりの車
輪の回転数を検出するものであり、チューブ７６に取り
付けた磁気検知部４１と、後輪７２側のスポーク７３に
取り付けた強磁性体４２から構成され、後輪７２の回転
に伴って強磁性体４２が磁気検知部４１に近接する度に
（即ち車輪が一回転する度に）、磁気検知部４１がパル
ス信号を発信するようになっている。

【００２８】前記システムケース５内には、円板状の自
動変速用ギヤ５３と第１プーリ５４と第２プーリ５５
が、それぞれの中心に軸５７を貫通した状態で重ねて組
み込まれている。

【００２９】前記自動変速用ギヤ５３の一面には、自動
変速用ギヤ５３の中心位置と同一の曲率中心を有する弧
状の第１ガイド穴５３ａが設けられている。また、この
自動変速用ギヤ５３の周面には、軸５７に対して前記第
１ガイド穴５３ａと略同角度の円弧となる凹部５３ｂが
形成されている。この凹部５３ｂの前端５３ｄと、ケー
ス５に設けられた突起状のストッパ（係合部）５２と
は、変速機構８が下限速度位置（１速位置）にある場合
に当接するように設定されている。この凹部５３ｂとス
トッパ５２が制限手段９として、自動変速用ギヤ５３の
下限変速方向への作動を制限するものとなる。

【００３０】また、自動変速用ギヤ５３の前記凹部５３
ｂを除いた周面は、前記モータＭの回転軸に軸着された
ピニオンギヤ５６と噛合するように構成されている。前
記第１プーリ５４の一面には、第１プーリ５４の中心位
置と同一の曲率中心を有する弧状の第２ガイド穴５４ａ
が設けられている。また、第１プーリ５４の他面には、
前記第１ガイド穴５３ａ内を相対的に移動する第１突起
５４ｂが設けられている。そして、前記第１プーリ５４
には一端を変速機構８に接続する出力ケーブル３の他端
３１が取り付けられている。

【００３１】更に、前記第２プーリ５５の他面には、前
記第２ガイド穴５４ａ内を相対的に移動する第２突起５
５ａが設けられている。そして、この第２プーリ５５に
は、一端を手動操作手段である変速レバー１に接続する
入力ケーブル２の他端２１が取り付けられている。な
お、図２Ｃに示す第２プーリ５５にも、前記第１プーリ
５４の第２ガイド穴５４ａと同一のガイド穴が図示され
ているが、これは、第１プーリ５４と第２プーリ５５を
同一の部品を供するようにしたためである。

【００３２】次に、図８に示す制御部６１における処理
フローを中心に、変速装置の初期設定の作業手順を説明
する。まず、自動変速用の初期設定を説明する。前記シ
ステムケース５内にて、自動変速用ギヤ５３に設けられ
た凹部５３ｂの前端５３ｄが、システムケース５に設け
られたストッパ５２に当接するようにセットした状態
で、バッテリ６に設けられた初期設定スイッチＳＷを押
す。制御部６１は、前記初期設定スイッチＳＷから入力
された第１回目の指示信号により、自動変速用ギヤ５３
が基準位置（下限作動位置）にあることを認識する（ス
テップ１０１）。このステップ１０１においては、自動
変速用ギヤ５３は図２ａに示す回転位置となり、第１プ
ーリ５４は図２ｂに示す回転位置となり、第２プーリ５
５は図２ｃに示す回転位置となる。

【００３３】次に、前記初期設定スイッチＳＷを再び押
し、制御部６１が第２回目の指示信号を入力することに
より、モータＭを作動させてピニオンギヤ５６を回転
し、変速用ギヤ５３を最大作動位置まで駆動させた状態
にて変速用ギヤ５３を停止させる（ステップ１０２）。
ここで、変速用ギヤ５３の最大作動位置とは、変速機構
８の上限変速ポジション（本実施の形態では４速）に対
応する変速用ギヤ５３の回転位置のことである。このと
き、前記自動変速用ギヤ５３は図４ａに示す回転位置と
なり、第１プーリ５４は図４ｂに示す回転位置となり、
第２プーリ５５は図４ｃに示す回転位置となる。自動変
速用ギヤ５３が４速位置にて停止した状態で、出力ケー
ブル３の位置調整（長さ調整）を行い、変速機構８が上
限変速ポジション（４速）となるようにする。なお、こ
の出力ケーブル３の位置調整は、予め変速機構８側に設
定されている、いわゆる合マーク同士を一致させること
により行う。

【００３４】出力ケーブル３の調整を行った後、前記初
期設定スイッチＳＷを押すと、制御部６１に第３回目の
指示信号が入力され、制御部６１は、モータＭを逆転さ
せて、自動変速用ギヤ５３を基準位置（下限変速ポジシ
ョン（１速）に対応する作動位置）に復帰させる（ステ
ップ１０３）。このとき、前記自動変速用ギヤ５３は図
２ａに示す回転位置に復帰し、第１プーリ５４は図２ｂ
に示す回転位置に復帰し、第２プーリ５５は図２ｃに示
す回転位置に復帰する。以上で、自動変速用の初期設定
が終了する。

【００３５】次に、手動変速用の初期設定を説明する。
手動変速レバー１を上限変速ポジション（４速）用の位
置に操作した状態で、入力ケーブル２の長さを、前記変
速機構８が上限変速ポジションとなるように調整する。
このとき、自動変速用ギヤ５３は図３ａに示す回転位置
となり、第１プーリ５４は図３ｂに示す回転位置とな
り、第２プーリ５５は図３ｃに示す回転位置となる。そ
して、手動変速レバー１を１速位置に戻すことにより初
期設定は終了する。

【００３６】なお、自動変速制御中にシステムに異常が
発生した場合は、自動変速ギヤ５３を１速側へ移動する
ようにモーターＭを回転させ、凹部５３ｂの前端５３ｄ
をストッパ５２に当接させて、モーターＭを停止させ
る。これにより変速は手動操作により可能になる。

【００３７】本実施の形態によれば、制限手段９により
自動変速用ギヤ５３の基準位置を正確に設定できるた
め、精度の高いギヤ位置調整を行うことができる。ま
た、手動変速操作手段を利用せずに高精度のギヤ位置調
整を行うことができる。さらに、例え自動変速機構にシ
ステム異常が発生しても、手動変速機構には影響がない
ため、手動操作による変速を確保することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、既存の自転車の構成を
大幅に変更することなく取り付けられる自動変速を行え
る自転車用変速装置を提供することができる。

【００３９】また、高精度の変速位置調整を可能とし、
円滑な自動変速が可能な自転車用変速装置を提供するこ
とができる。さらに、簡易な手順にて変速装置の初期設
定を行える自転車用変速装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における自動変速装置の一
部断面図である。

【図２】（ａ）は本発明の実施の形態における自動変速
用ギヤの第１の動作説明図である。（ｂ）は本発明の実
施の形態における第１プーリの第１の動作説明図であ
る。（ｃ）は本発明の実施の形態における第２プーリの
第１の動作説明図である。

【図３】（ａ）は本発明の実施の形態における自動変速
用ギヤの第２の動作説明図である。（ｂ）は本発明の実
施の形態における第１プーリの第２の動作説明図であ
る。（ｃ）は本発明の実施の形態における第２プーリの
第２の動作説明図である。

【図４】（ａ）は本発明の実施の形態における自動変速
用ギヤの第３の動作説明図である。（ｂ）は本発明の実
施の形態における第１プーリの第３の動作説明図であ
る。（ｃ）は本発明の実施の形態における第２プーリの
第３の動作説明図である。

【図５】本発明の実施の形態における自動変速装置を設
置した自転車の側面図である。

【図６】本発明の自動変速装置付近の説明図である。

【図７】本発明の実施の形態における概略構成図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態における制御部の処理フロ
ー図である。

【符号の説明】

１・・手動操作手段（手動変速レバー）２・・入力ケーブル３・・出力ケーブル４・・速度センサ５・・システムケース６・・バッテリ７・・自転車８・・変速機構９・・制限手段１１・・ハンドル２１・・他端（入力ケーブルの他端）３１・・他端（出力ケーブルの他端）４１・・磁気検知部４２・・強磁性体４３・・接続配線５２・・ストッパ５３・・自動変速用ギヤ５３ａ・・第１ガイド穴５３ｂ・・凹部５３ｄ・・前端５４・・第１プーリ５４ａ・・第２ガイド穴５４ｂ・・第１突起５５・・第２プーリ５５ａ・・第２突起５６・・ピニオンギヤ５７・・軸６１・・制御部（ＥＣＵ）６２・・接続配線７２・・後輪７３・・スポーク７５・・フリーホイール７６・・チューブＭ・・モータＳＷ・・初期設定スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指示信号をモータに出力する制御部を有
する自転車用変速装置において、前記モータにより駆動する円板状の自動変速用ギヤと、
一端を変速機構に接続する出力ケーブルの他端に接続す
る第１プーリと、一端を手動操作手段に接続する入力ケ
ーブルの他端に接続する第２プーリとを備え、前記自動変速用ギヤと第１プーリ及び第２プーリのそれ
ぞれの中心を同軸上に配置し、前記自動変速用ギヤの一面に自動変速用ギヤの中心位置
と同一の曲率中心を有する弧状の第１ガイド穴を設け、前記第１プーリの一面に第１プーリの中心位置と同一の
曲率中心を有する弧状の第２ガイド穴を設けるとともに
他面に前記第１ガイド穴内を相対的に移動する第１突起
を設け、前記第２プーリの他面に前記第２ガイド穴内を相対的に
移動する第２突起を設け、前記変速機構が下限変速ポジションにある場合、前記自
動変速用ギヤの下限変速方向への作動を停止する制限手
段を設けたことを特徴とする自転車用変速装置。
【請求項２】前記制限手段は、前記自動変速用ギヤの
周面に設けた凹部又は凸部と、この凹部又は凸部の端部
に当接する係止部を備えることを特徴とする請求項１記
載の自転車用変速装置。
【請求項３】前記制御部は、変速装置の初期設定プロ
グラムを格納する記憶部を備え、前記制御部は、前記初期設定プログラムに基いて、第１の指示信号が入力された場合に前記自動変速用ギヤ
が前記制限手段により停止された位置であることを認識
する第１ステップと、第２の指示信号が入力された場合に前記自動変速用ギヤ
を前記変速機構の指定ポジションでの作動位置に停止さ
せる第２ステップと、この第２ステップにて変速機構が指定ポジションに設定
されるよう前記出力ケーブルの長さ調整を行った後の第
３の指示信号が入力された場合に前記自動変速用ギヤを
前記制限手段により停止される位置に復帰させる第３ス
テップと、を順次実行することを特徴とする請求項１または２に記
載の自転車用変速装置。