JP3770390B2

JP3770390B2 - 自転車用変速制御装置

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Publication number: JP3770390B2
Application number: JP2002272503A
Authority: JP
Inventors: 隆一朗高本
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: DE60319927T2; EP1400440A3; EP1400440B1; TW200406340A; US6877755B2; EP1400440A2; US20040112161A1; CN1253343C; TWI230671B; JP2004106710A; DE60319927D1; CN1495092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変速制御装置、特に、複数の変速段を有し駆動手段によりシフトアップ及びシフトダウンが可能な自転車用変速装置を変速制御するための自転車用変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の変速段を有する変速装置を装着した自転車が知られている。変速装置には外装変速機構と内装変速機構とがある。外装変速機構は、たとえば後輪に装着された複数のスプロケットを有する小ギアと、スプロケットのいずれかにチェーンを掛け替えるディレーラとを有し、内装変速機構は、後輪に内装された内装変速ハブを有している。これらの変速装置は、変速ケーブルを介してハンドル等に取り付けられた変速レバーに接続されている。この種の変速装置が装着された自転車では、変速レバーの手動操作により、走行状態に応じて最適な変速段を選択できる。
【０００３】
しかし、変速レバーはハンドルのブレーキレバーの近くに配置されていることが多く、減速時にはブレーキレバーの操作と変速レバーの操作とを同時に行う必要が生じ変速操作を行いにくい。そこで、変速段の切り換えを自転車の走行状態（たとえば車速やクランク回転数）に応じて自動的に行う変速制御装置が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
従来、自転車の車速は、自転車の車輪に装着された磁石をリードスイッチより１回転当たり１つのパルスを検出し、その検出パルスの間隔と車輪の直径により求められている。そして、変速制御装置では、自転車の変速段に応じてシフトアップ速度しきい値及びシフトダウン速度しきい値の２つの速度しきい値を設定している。そして、検出された速度がシフトアップ速度しきい値を超えるとシフトアップし、シフトアップ後にシフトダウン速度しきい値より下がるとシフトダウンする制御が行われている。このように、１つの変速段に対してシフトアップとシフトダウンとで異なる速度しきい値により変速タイミングの制御を行うことにより、変速が頻繁に生じるチャタリング現象を防止できる。
【０００５】
実際の制御では、検出されたパルスの周期を監視してその周期がしきい値の周期より長いか又は短いかによりシフトアップまたはシフトアップの制御を行っている。シフトダウンの際には、現在の変速段に応じたシフトダウンしきい値の周期より検出されたパルスの周期の方が長いとき、シフトダウンしきい値の周期のタイミングでシフトダウンを行っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１９８１７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成では、つぎの検出パルスの有無にかかわらずしきい値の周期でシフトダウンを行っている。このため、パルスを発生するリードスイッチなどのセンサの異常や断線などでパルスを検出できないとき、しきい値の周期でライダーの意に反した予期しないシフトダウンが発生するおそれがある。このような予期しないシフトダウンが強くペダリングしているときに生じると、脚に強いショックが作用してライダーに負担となるおそれがある。特に、交流発電機からのパルスにより車速を検出する場合、発電機の極数に応じて車輪１回転当たり複数のパルスが発電機から出力される。このため、パルスが頻繁に細かく出力され、タイムラグが小さい細かな制御を行うことができる。その反面、短い周期で上記判断がなされるので、しきい値の周期でライダーの意に反した予期しないシフトダウンが発生する頻度が高くなる。
【０００８】
本発明の課題は、自転車用変速制御装置において、ライダーの意に反したシフトダウンを抑えることができるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る自転車用変速制御装置は、複数の変速段を有し駆動手段によりシフトアップ及びシフトダウンが可能な自転車用変速装置を変速制御するための装置であって、パルス検出手段と、しきい値設定手段と、第１制御手段とを備えている。パルス検出手段は、自転車の走行状態に応じてパルスを発生するパルス発生手段からのパルスを検出する手段である。しきい値設定手段は、複数の変速段に応じた走行状態のシフトアップ周期及び第１シフトダウン周期を設定する手段である。第１制御手段は、パルス検出手段で第１パルスが検出されてからつぎの第２パルスが検出されるまでのパルス周期が現在の変速段に応じた第１シフトダウン周期より長いとき、第２パルスが検出されるまで低速側の変速段に変速せず、第２パルスが検出されてから低速側の変速段に変速するように駆動手段を制御する手段である。また、しきい値設定手段は、第１シフトダウン周期より短い周期の第２シフトダウン周期をさらに設定し、パルス検出手段で第１パルスが検出されてからつぎの第２パルスが検出されるまでのパルス周期が現在の変速段に応じた第２シフトダウン周期より長くかつ第１シフトダウン周期より短いときが複数回連続したとき、低速側の変速段に変速するように前記駆動手段を制御する第２制御手段をさらに備える。
【００１０】
この変速制御装置では、パルス検出結果と変速段毎のシフトアップ周期及び第１シフトダウン周期とを比較する。そして、パルス検出手段で第１パルスが検出されてからつぎの第２パルスが検出されるまでのパルス周期が現在の変速段に応じた第１シフトダウン周期より長いとき、第２パルスが検出されるまで低速側の変速段に変速せず、第２パルスが検出されてから低速側の変速段に変速するように駆動手段を制御する。ここでは、第１シフトダウン周期を過ぎたとき、ただちにシフトダウンするのではなく、第１シフトダウン周期が経過した後に第２パルスを検出しないとシフトダウンせずにその変速段を維持する。そして、第１シフトダウン周期が経過した後に第２パルスを検出したときだけ、低速側の変速段にシフトダウンするように駆動手段を制御する。したがって、走行状態を検出するための第２パルスを検出できなくなるとシフトダウン動作が行われなくなり、ライダーの意に反したシフトダウンを抑えることができる。
【００１１】
また、第１シフトダウン周期より短い周期、つまり高速側の第２シフトダウン周期より長くかつ第１シフトダウン周期よりは短いときには、それから複数回連続で検出されたパルスの周期が第２シフトダウン周期より長くかつ第１シフトダウン周期より短いときには低速側の変速段に変速するように駆動手段を制御する。このため、緩やかな減速の場合に急激に変速することがなくなり、ライダーへの負担がさらに減少する。特に、走行状態を頻繁に細かく検出できる場合には頻繁なシフトダウンが生じにくくなり、ライダーの負担がより減少する。
【００１２】
発明２に係る自転車用変速制御装置は、発明１に記載の装置において、パルス検出手段で第１パルスが検出されてからつぎの第２パルスが検出されるまでのパルス周期が現在の変速段に応じたシフトアップ周期より短いときが複数回連続したとき、高速側の変速段に変速するように駆動手段を制御する第３制御手段をさらに備える。この場合には、シフトアップ側もシフトアップ周期より短くなるとすぐにシフトアップするのではなく、複数回連続するまで待つので、頻繁にパルスが検出されても無駄なシフトアップをしにくくなる。
【００１３】
発明３に係る自転車用変速制御装置は、発明１又は２に記載の装置において、パルス検出手段は、走行状態として自転車の車速に応じたパルスを発生するパルス発生手段からのパルスを検出する。この場合には、車速を検出して変速制御しているので、車速に応じた変速制御を行える。
【００１４】
発明４に係る自転車用変速制御装置は、発明３に記載の装置において、パルス検出手段は、自転車の車輪に連動して回転するパルス発生手段としての交流発電機からのパルスにより車速を検出する。この場合には、別に車輪の回転を検出するためのセンサや検出子を設けることなく車速の検出が可能になる。しかも、発電機の極数に応じたパルス信号が得られるので、車輪の一回転あたり複数のパルス信号が得られ、精度のよい変速制御を行える。また、車輪１回転当たり複数のパルス信号が得られても無駄な変速制御が行われにくくなる。
【００１５】
発明５に係る自転車用変速制御装置は、発明１又は２に記載の装置において、パルス検出手段は、走行状態として自転車のクランクの回転に応じたパルスをする発生するパルス発生手段からのパルスを検出する。この場合には、クランク回転数を一定に保つように変速制御できるので、ライダーは一定幅のクランク回転数で効率よくペダルをこぐことができる。
【００１６】
発明６に係る自転車用変速制御装置は、発明１から５のいずれかに記載の装置において、駆動手段は、自転車用変速装置に設けられ電力により作動する電動部品であり、各制御手段は、駆動手段を電気的に制御する。この場合には、駆動手段がモータやソレノイドなどの電力により作動する電動部品であるので、電気的に制御できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔構成〕
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は軽快車であり、ダブルループ形のフレーム体２とフロントフォーク３とを有するフレーム１と、ハンドル部４と、駆動部５と、発電ハブ１２が装着された前輪６と、３段変速の内装変速ハブ１０が装着された後輪７と、前後のブレーキ装置８（前用のみ図示）と、内装変速ハブ１０を手元で操作するための変速操作部９とを備えている。
【００１８】
フレーム１には、サドル１１やハンドル部４を含む各部が取り付けられている。
【００１９】
ハンドル部４は、フロントフォーク３の上部に固定された、ハンドルステム１４とハンドルステム１４に固定されたハンドルバー１５とを有している。ハンドルバー１５の両端にはブレーキ装置８を構成するブレーキレバー１６とグリップ１７とが装着されている。右側のブレーキレバー１６には変速操作部９が装着されている。
【００２０】
変速操作部９は、図２に示すように、右側（前輪用）のブレーキレバー１６に一体で形成された操作パネル２０と、操作パネル２０の下部に左右に並べて配置された２つの操作ボタン２１，２２と、操作ボタン２１，２２の上方に配置された操作ダイヤル２３と、操作ダイヤル２３の左方に配置された液晶表示部２４とを有している。操作パネル２０の内部には変速操作を制御するための変速制御部２５（図３）が収納されている。
【００２１】
操作ボタン２１，２２は、三角形状の押しボタンである。左側の操作ボタン２１は低速段から高速段への変速を行うためのボタンであり、右側の操作ボタン２２は高速段から低速段への変速を行うためのボタンである。操作ダイヤル２３は、２つの変速モードとパーキング（Ｐ）モードとを切り換えるためのダイヤルであり、５つの停止位置Ｐ，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ｍを有している。ここで変速モードは、３種の自動変速（Ａ１〜Ａ３）モードと手動変速（Ｍ）モードとであり、自動変速モードは、発電ハブ１２からの車速信号により内装変速ハブ１０を自動変速するモードである。ここで、３種の自動変速モードでは、Ａ１〜Ａ３にいくに従い高速側で変速するように設定されている。このため、通常はＡ２モードに設定し、平地を高速で走りたいときはＡ３モードに設定し、アップダウンが激しい山道を走行する場合はＡ１モードに設定するなど、周囲の状況やライダーの好みに合わせてシフトタイミングを自由に選択できる。手動変速モードは、操作ボタン２１，２２の操作により内装変速ハブ１０を変速するモードである。パーキングモードは、内装変速ハブ１０をロックして後輪７の回転を規制するモードである。液晶表示部２４には、現在の走行速度も表示されるとともに、変速時に操作された変速段が表示される。
【００２２】
変速制御部２５は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，Ｉ／Ｏインターフェイスからなるマイクロコンピュータを備えている。変速制御部２５には、図３に示すように、発電ハブ１２と、内装変速ハブ１０の動作位置を検出する、たとえばポテンショメータからなる動作位置センサ２６と、操作ダイヤル２３と、操作ボタン２１，２２とが接続されている。また、変速制御部２５には、バッテリーからなる電源２７と、モータドライバ２８と、液晶表示部２４と、記憶部３０と、他の入出力部とが接続されている。電源２７は、乾電池などの一次電池やリチウム水素電池などの二次電池を用いることができ、変速制御部２５やモータドライバ２８に電力を供給する。
【００２３】
発電ハブ１２は、たとえば２８極の交流発電機であり、車速に応じた交流信号を前輪６の１回転で１４回発生する。この発電ハブ１２からの交流信号のパルスにより、変速制御部２５は車速Ｓを検出する。このため、車速に応じたパルス信号Ｓは、前輪６の１回転で１４回検出することができ、磁石とリードスイッチとを用いた車速検出方法より細かく車速を検出できる。したがって、変速制御をよりリアルタイムに実行できる。
【００２４】
モータドライバ２８には内装変速ハブ１０を駆動する変速モータ２９が接続されている。記憶部３０は、たとえばＥＥＰＲＯＭ等の書換え可能な不揮発メモリで構成され、そこにはパーキングモードで使用する暗証や速度検出に使用するタイヤ径等の各種のデータが記憶されている。また、図４に示すように、自動変速モード時のシフトアップ及びシフトアップのしきい値としての周期と各変速段との関係（しきい値）が記憶されている。変速制御部２５は、各モードに応じて変速モータ２９を制御するとともに、液晶表示部２４を表示制御する。
【００２５】
図４に自動変速モード（Ａ２）時のそれぞれの周期で表したしきい値の一例をそれぞれ示す。ここで、本実施形態では、シフトダウンのためのしきい値は第１シフトダウンしきい周期Ｄ１と第２シフトダウンしきい周期Ｄ２の低速及び高速の２つの周期を用意している。ここで、図１０（ａ）に示すように、第２シフトダウン周期Ｄ２でシフトダウンする場合には、パルス信号Ｓの周期Ｔが第２シフトダウン周期Ｄ２より長いとき、それに続く複数の検出パルスの全てが第２シフトダウン周期Ｄ２より長い場合に、その時点ＴＭでシフトダウンする。また、図１０（ｂ）に示すように、検出されたパルスの周期Ｔが第１シフトダウン周期Ｄ１より長い場合は、それ以前の検出速度にかかわらず、パルスが検出された時点ＴＭ２でただちにシフトダウンを行う。また、図１０（ｃ）に示すように、発電ハブ１２からの電源供給経路の断線、接触不良、コネクタはずれなどの原因により次のパルスが検出されなかった場合はその変速段を維持する。このように、第１シフトダウン周期Ｄ１を超えた時点でシフトダウンするのではなく、次のパルスの検出を待ってシフトダウンすることにより、走行状態を検出するためのパルスを検出できなくなるとシフトダウン動作が行われなくなり、ライダーの意に反したシフトダウンを抑えることができる。
【００２６】
また、各変速段のシフトアップ及びシフトダウンのしきい値の周期はクランク回転数を基準に設定している。シフトアップ周期Ｕは、クランク回転数が６５ｒｐｍのときの速度で設定し、第２シフトダウン周期Ｄ２は、たとえはクランク回転数が４２．５ｒｐｍのときの速度で設定し、第１シフトダウン周期Ｄ１は、たとえばクランク回転数が３０ｒｐｍのときの速度で設定している。
【００２７】
図４において、自動変速モードＡ２においては、１速のときのシフトアップ周期Ｕ（１）は、たとえば自転車が１１．８ｋｍ／ｈで走行したときに発電ハブ１２から出力され検出されるパルスの周期であり、車輪の周長が２ｍの場合で、パルスが１回転当たり１４回出力される場合は、４３．５ｍ秒である。２速のときのシフトアップ周期Ｕ（２）は、たとえば１７．１ｋｍ／ｈのときの周期であり、３０．１ｍ秒である。３速のときの第２シフトダウン周期Ｄ２（３）は、たとえば１６．２ｋｍ／ｈのときの周期であり、３１．７ｍ秒である。また、３速のときの第１シフトダウン周期Ｄ１（３）は、たとえば１５．４ｋｍ／ｈのときの周期であり、３３．４ｍ秒である。２速のときの第２シフトダウン周期Ｄ２（２）は、たとえば１１．２ｋｍ／ｈのときの周期であり、４５．８ｍ秒である。２速のときの第１シフトダウン周期Ｄ１（２）は、たとえば１０．６ｋｍ／ｈのときの周期であり、４８．３ｍ秒である。なお、自動変速モードＡ１の場合は、各周期がこれより長い時間（遅い車速）に設定され、自動変速モードＡ３の場合は、短い時間（速い車速）に設定されている。
【００２８】
このように変速用のしきい値としての周期を設定した場合、第２シフトダウン周期Ｄ２によるシフトダウンのときやシフトアップ周期Ｕによるシフトアップの判定に要する時間を、クランク１８（後述）の半回転の周期より長くするのが望ましい。判定時間を半回転周期より長くすることにより、クランク１８の速度変動による脈動を考慮して変速制御を行うことができ、クランク１８の半回転の間に生じる脈動の影響を受けにくくなる。そこで、第２シフトダウン周期Ｄ２及びシフトアップ周期の設定に用いたクランク回転数の周期とそれを考慮した判定時間を図５に示す。ここでは、第２シフトダウン周期Ｄ２の場合、４２．５回転を基準に設定し、シフトアップ周期Ｕの場合は６０回転を基準に設定した。周期は回転数の逆数であるので、第２シフトアップ周期Ｄ２のときのクランク１８の半回転の周期は０．７１秒であり、シフトアップ周期は０．５秒である。
【００２９】
ここで、内装変速ハブ１０の１速，２速，３速のギア比をそれぞれ０．７３３，１，１．３６０とし、クランク１８に装着されたフロントスプロケット（図示せず）と、後輪７に装着されたリアスプロケット（図示せず）のそれぞれの歯数を３３歯，１６歯とすると、クランク回転数と車輪の回転数との増速比は、１速，２速，３速でそれぞれ、１．５１，２．０６，２．８１になる。したがって、発電ハブ１２からの車速信号Ｓが前輪６の１回転当たり１４回出力されるので、それがクランク１８の半回転を超えるためには、３速のときには２０回、２速のときには１５回、それぞれ連続した車速Ｓの検出結果によりシフトダウンするか否かを判断する。このときの最小判定時間が脈動周期を超えればよいことになる。この最小判定時間は、第２シフトダウン周期Ｄ２近くで走行しているときであるので、３速のとき０．７２秒となり、２速のとき、０．７４秒となる。また、シフトアップ周期Ｕのときは２速で１５回、１速で１１回である。
【００３０】
駆動部５は、図１に示すように、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられ、フロントスプロケットが装着されたクランク１８と、リアスプロケットが装着された内装変速ハブ１０と、両スプロケットに掛け渡されたチェーン１９とを有している。内装変速ハブ１０は、３つの変速段とロック位置とを有する３段変速ハブであり、変速モータ２９により３つの変速位置とロック位置との合計４つの位置に切り換えられる。このロック位置で、内装変速ハブ１０の回転が規制される。この内装変速ハブ１０のギア比は、前述したようにたとえば、０．７３３，１，１．３６０である。
【００３１】
〔変速動作〕
変速及びロック操作は、変速操作部９の操作ダイヤル２３によるモード選択及び操作ボタン２１，２２による変速操作により変速モータ２９を動作させることにより行われる。
【００３２】
図６〜図９は、変速制御部２５の制御動作を示すフローチャートである。
【００３３】
電源が投入されると、図６のステップＳ１で初期設定を行う。ここでは、速度算出用の周長データが、たとえば２６インチ径にセットされ、変速段が２速（ＶＰ＝２）にセットされ、さらに各種のフラグがリセットされる。
【００３４】
ステップＳ２では、操作ダイヤル２３がパーキング（Ｐ）モードにセットされたか否かを判断する。ステップＳ３では、操作ダイヤル２３が自動変速（Ａ）モードにセットされたか否かを判断する。ステップＳ４では、操作ダイヤル２３が手動変速（Ｍ）モードにセットされたか否かを判断する。ステップＳ５では、タイヤ径入力等の他の処理が選択されたか否かを判断する。
【００３５】
操作ダイヤル２３がＰ位置に回されパーキング（Ｐ）モードにセットされた場合には、ステップＳ２からステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、パーキング（Ｐ）処理を実行する。操作ダイヤル２３がＡ１〜Ａ３位置に回され自動変速モードがセットされた場合には、ステップＳ３からステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、図７及び図８に示す自動変速（Ａ）処理を実行する。操作ダイヤル２３がＭ位置に回され手動変速モードがセットされた場合には、ステップＳ４からステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、図９に示す手動変速（Ｍ）処理を実行する。他の処理が選択された場合にはステップＳ５からステップＳ９に移行し、選択された処理を実行する。
【００３６】
ステップＳ６のパーキング（Ｐ）処理では、内装変速ハブ１０のロック状態を解除するための暗証を登録する暗証登録処理やロック状態を解除するための暗証入力及び照合を行う暗証入力処理などの処理を操作ボタン２１，２２の操作に応じて実行する。
【００３７】
ステップＳ７の自動変速（Ａ）処理では、車速Ｓに応じた変速段に動作位置ＶＰをセットする。なお、ここでは、自動変速Ａ２モードについて説明する。他の自動変速モードＡ１，Ａ３はシフトアップ周期やシフトダウン周期が異なるだけで制御手順は同じであるため説明を省略する。
【００３８】
ここでは、図７のステップＳ１１で、シフトダウン判定フラグＤＦがセット（ＤＦ＝１）されているか否かを判断する。このシフトダウン判定フラグＤＦは、後述するステップＳ２５でセットされるフラグであり、第２シフトダウン周期Ｄ２によりシフトダウンする際にクランク１８の半回転分の検出結果の経過を判定するためにセットされるフラグである。判定フラグＤＦがすでにセットされている場合には、ステップＳ１２に移行してシフトダウン時のパルス検出回数を示すカウント変数Ｎを１つだけ増加する。このカウント変数Ｎによりクランク半回転以上の時間が経過したか否かを判断する。シフトダウン判定フラグＤＦがセットされていない場合にはステップＳ１２をスキップする。同様に、ステップＳ１３及びＳ１４では、シフトアップ周期Ｕによりシフトアップする際にクランク１８の半回転分の検出結果の経過を判定するためにセットされるシフトアップ判定フラグＵＦの処理を行う。このシフトアップ判定フラグＵＦは、後述するステップＳ４３でセットされる。
【００３９】
ステップＳ１５では、動作位置センサ２６の動作位置ＶＰを取り込む。ステップＳ１６では、発電ハブ１２からの交流信号により自転車の現在の車速に応じたパルス信号Ｓを検出する。ステップＳ１７では、後述するステップＳ２１でパルスの検出とともにリセットしてスタートするタイマＴ１が設定値以上か否かを判断する。このステップＳ１７での判断は、断線等の理由で発電ハブ１２からのパルスが伝達せずにパルス伝達系にトラブルが発生しているか否かを判断するためである。タイマＴ１が所定以上の場合はステップＳ１８に移行し、センサ異常である旨のブザーや表示等による報知を行い、メインルーチンに戻る。
【００４０】
パルスＳを検出するとステップＳ１６からステップＳ２１に移行する。ステップＳ２１では、タイマＴ１の値を周期Ｔに取り込むとともにタイマＴ１をリセットしてスタートさせる。このタイマＴ１は、発電ハブ１２から発生するパルスの周期Ｔを検出するためのタイマである。ステップＳ２２では、取り込んだ現在のパルスの周期Ｔが図４に示したような動作位置センサ２６の動作位置ＶＰに応じたシフトアップ周期Ｕ（ＶＰ）を超えているか否かにより図８に示すシフトアップ処理を行う。ステップＳ２３では、パルスの周期Ｔが現在の動作位置ＶＰにおける第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より長いか否かを判断する。第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より短いときには減速していないので、第２シフトダウン周期Ｄ２による変速制御をキャンセルするためにステップＳ２４でシフトダウン判定フラグＤＦをリセットし、メインルーチンに戻る。
【００４１】
パルスの周期Ｔが現在の動作位置ＶＰにおける第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より長いと判断すると、ステップＳ２３からステップＳ２７に移行する。ステップＳ２７では、パルスの周期Ｔが現在の動作位置ＶＰにおける第１シフトダウン周期Ｄ１（ＶＰ）より長いか否かを判断する。この第１シフトダウン周期Ｄ１は、前述したように第２シフトダウンしきい値Ｄ１より低速側である。このため、この第１シフトダウン周期Ｄ１より長い場合、つまり速度が遅い場合は急激に減速しているので、シフトダウンするためにステップＳ３５に移行する。たとえば、変速段（ＶＰ）が２速の時、検出されたパルスの周期Ｔが４８．３ミリ秒より長いとき、ステップＳ３５に移行する。ステップＳ３５では、現在の動作位置（変速段）が１速か否かを判断する。１速以外の時はステップＳ３６に移行して動作位置ＶＰをひとつ下げる。これにより、変速モータ２９が小さいギア比になるように動作して内装変速ハブ１０が１段シフトダウンする。１速の時はこの処理をスキップする。
【００４２】
このように、第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より低速側に設定された第１シフトダウン周期Ｄ１（ＶＰ）からさらに車速が下がったときには、ただちに変速されるので、ライダーの疲労や上り坂を登るなどの原因で車速が下がったときには迅速にシフトダウンがなされ、ライダーの負担を軽減できる。
【００４３】
パルスの周期Ｔが現在の動作位置ＶＰにおける第１シフトダウン周期Ｄ１（ＶＰ）より短いと判断すると、ステップＳ２７からステップＳ２８に移行する。この場合、パルスの周期Ｔは第１シフトダウン周期Ｄ１と第２シフトダウン周期Ｄ２との間にあり徐々に減速している状態である。ステップＳ２８では、シフトダウン判定フラグＤＦがすでにセットされているか否かを判断する。すなわち、両シフトダウン周期Ｄ１，Ｄ２の間に周期Ｔが初めて入ったか否かを判断する。
【００４４】
初めての場合（ＤＦ＝１）の場合にはステップＳ２９に移行してシフトダウン判定フラグＤＦを１にセットする。ステップＳ３０では、カウント変数Ｎを０にリセットする。ここで、カウント変数Ｎは両シフトダウン周期の間に周期Ｔが連続して入っている回数を示す変数である。ステップＳ３１では、判定回数設定値Ｎｍを変速段ＶＰに応じた数値Ｎ（ＶＰ）にセットする。この判定回数Ｎ（ＶＰ）は、最初にすでにステップＳ２７で１回判定しているので、図５に示す判定回数から１を引いた回数であり、たとえば３速のときには１９であり、２速のときは１４である。これらの処理が終わるとメインルーチンに戻る。
【００４５】
シフトダウン判定フラグＤＦがすでにセットされている場合は、ステップＳ２８からステップＳ３２に移行する。ステップＳ３２では、カウント変数Ｎが判定回数設定値Ｎｍに達したか否かを判断する。達していない場合にはメインルーチンに戻る。達した場合には、ステップＳ３３に移行してシフトダウン判定フラグＤＦをリセットする。ステップＳ３４では、判定回数設定値ＮｍをリセットしてステップＳ３５に移行し、ステップＳ３６でシフトダウンする。ここでは、クランク半回転以上の間両シフトダウン周期Ｄ１，Ｄ２の間に検出されたパルスの周期Ｔが連続して入っているときシフトダウンする。
【００４６】
ステップＳ２２のシフトアップ処理では、図８のステップＳ４１で現在のパルスの検出周期Ｔが図４に示した現在の変速段ＶＰに応じたシフトアップ周期Ｕ（ＶＰ）より短いか否かを判断する。周期Ｔがシフトアップ周期Ｕ（ＶＰ）より短い場合にはステップＳ４１からステップＳ４２に移行する。たとえば、変速段が２速のとき（ＶＰ＝２）、周期Ｔが３０．１ミリ秒より短くなるとこの判断が「Ｙｅｓ」となる。ステップＳ４２では、シフトアップ判定フラグＵＦがセットされているか否かを判断する。シフトアップ判定フラグＵＦがセットされていない場合、つまり、初めて周期Ｔがシフトアップ周期Ｕを超えた場合には、ステップＳ４３に移行してシフトアップ判定フラグＵＦを１にセットする。ステップＳ４４では、カウント変数Ｍを０にリセットする。ここで、カウント変数Ｍはシフトアップ周期を周期Ｔが連続して超えている回数を示す変数である。ステップＳ４５では、判定回数設定値Ｍｎを変速段ＶＰに応じた数値Ｍ（ＶＰ）にセットする。この判定回数Ｍ（ＶＰ）は、最初にすでにステップＳ４１で１回判定しているので、図５に示す判定回数から１を引いた回数であり、たとえば２速のときには１４であり、１速のときは１１である。これらの処理が終わるとステップＳ２３に移行する。
【００４７】
シフトアップ判定フラグＵＦがすでにセットされている場合には、ステップＳ４２からステップＳ４６に移行する。ステップＳ４６では、カウント変数Ｍが判定回数設定値Ｍｎに達したか否かを判断する。カウント変数Ｍが判定回数設定値Ｍｎに達していない場合にはステップＳ２３に移行し、達した場合には、ステップＳ４７に移行してシフトアップ判定フラグＵＦをリセットする。ステップＳ４８では、判定回数設定値Ｍｎをリセットする。ステップＳ４９では、ステップＳ１９では、変速段が３速か否かを判断する。３速のときはそれ以上シフトアップできないので、やはり何も処理せずにステップＳ２３に移行する。ただし、３速のときのシフトアップしきい値は、２５５と通常では考えられない周期であるので通常はこのルーチンは通らない。３速未満のときには、ステップＳ５０に移行し、変速段を１段シフトアップするために動作位置ＶＰを１つ上げてステップＳ２３に移行する。これにより、変速モータ２９が大きいギア比になるように動作して内装変速ハブ１０が１段シフトアップする。
【００４８】
ここでは、検出されたパルスの周期Ｔが第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より長いとき、ただちにシフトダウンするのではなく、それに続く複数の周期Ｔの全てが第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より長い、かつ第１シフトダウン周期Ｄ１（ＶＰ）より短い判定したときだけシフトダウンする。そして、全ての検出結果のうちひとつでも第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より短いと判定するとシフトダウンせずに変速段を維持する。したがって、走行状態を頻繁に検出しても軽くなる方向（小さいギア比への変速方向）の変速動作が頻繁に行われにくくなり、ライダーの意に反したシフトダウンを抑えることができる。しかも、検出された周期Ｔが第１シフトダウン周期Ｄ１（ＶＰ）より長いときには、第１シフトダウン周期Ｄ１の時点でシフトダウンするのではなく、あくまでもパルスを検出したときにシフトダウンするので、発電ハブ１２の異常や断線などにより走行状態を検出するためのパルスを検出できなくなるとシフトダウン動作が行われなくなり、ライダーの意に反したシフトダウンをより抑えることができる。
【００４９】
ステップＳ８の手動変速処理では、操作ボタン２１，２２の操作により１段ずつ変速する。図９のステップＳ５１で、動作位置センサ２６の動作位置ＶＰを取り込む。ステップＳ５２では、操作ボタン２１が操作されたか否かを判断する。ステップＳ５３では、操作ボタン２２が操作されたか否かを判断する。操作ボタン２１が操作されるとステップＳ５２からステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、現在の動作位置ＶＰにより３速か否かを判断する。現在の変速段が３速ではない場合にはステップＳ４５に移行し、動作位置ＶＰを１段シフトアップする。現在の変速段が３速の場合にはこの処理をスキップする。
【００５０】
操作ボタン２２が操作されるとステップＳ５３からステップＳ５６に移行する。ステップＳ５６では、現在の動作位置ＶＰにより１速か否かを判断する。現在の変速段が１速ではない場合にはステップＳ５７に移行し、動作位置ＶＰを１つだけ低速段側に移行して１段シフトダウンする。現在の変速段が１速の場合にはこの処理をスキップする。
【００５１】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では変速装置として３段変速の内装変速ハブを例に説明したが、変速段の数や変速装置の形態は前記実施形態に限定されない。たとえば、変速装置としては複数のスプロケットとディレーラとからなる外装変速機構の制御にも本発明を適用できる。
【００５２】
（ｂ）前記実施形態ではモータで駆動される変速装置を例に説明したが、ソレノイドや電気・油圧・空圧シリンダ等の他のアクチュエータで駆動される変速装置の制御にも本発明を適用できる。
【００５３】
（ｃ）前記実施形態では、走行状態として車速を用いたが、クランクの回転数を用いてもよい。この場合、図１１に示すように、自転車のギアクランク１８に磁石等の検出子１１３を装着し、自転車のフレーム体２に検出子１１３の回転を検出するたとえばリードスイッチからなる回転検出器１１２を装着してクランク回転数を検出すればよい。このとき、検出子１１３及び／又は回転検出器を多数設けてもよい。また、図１２に示すように、変速段に応じてクランク回転数の上限及び下限の周期をしきい値として設定すればよい。図１２では各変速段で同じ値を設定しているがそれぞれ異ならせてもよい。そして、図７に示す動作と同様に自動変速モードで、クランクの回転の検出パルスＴが第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より長くかつ第１シフトダウン周期Ｄ１（ＶＰ）より短くなるとそれに連続するクランク回転数の検出結果が判定回数の間に全て第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）より長いか否かを判断し、全ての検出結果が長い場合にはシフトダウンし、ひとつでも短い場合にはシフトダウンをキャンセルするように制御すればよい。また、第１シフトダウン周期Ｄ１（ＶＰ）より長くなると、次のパルスを検出した時点でシフトダウンすればよい。
【００５４】
（ｄ）前記実施形態では、第２シフトダウン周期Ｄ２（ＶＰ）を設定したが、第１シフトダウン周期だけでシフトダウン制御してもよい。
【００５５】
（ｅ）前記実施形態では、シフトアップ周期より短いと所定回数判定してからシフトアップしたが、ただちにシフトアップしてもよい。また、周期が異なる２つのシフトアップ周期を設定し、短い周期の第１シフトアップ周期より検出された周期が短くなると、ただちにシフトアップし、両シフトアップの間にといっている場合に、所定回数判定してシフトアップするようにしてもよい。
【００５６】
（ｆ）前記実施形態では、電源２７から電力を変速モータ２９や変速制御部２５の電源として用いたが、図１３に示すように、発電ハブ１２から供給された電力を電源として用いてもよい。
【００５７】
（ｇ）前記実施形態では、発電ハブ１２からのパルスにより車速を検出したが、フロントフォークなどの車体に設けられたリードスイッチなどの回転検出器と車輪に装着された磁石などの検出子とからなる車速センサからのパルスにより車速を検出するものにも本発明を適用できる。この場合、磁石を回転方向に複数設けてもよい。
【００５８】
（ｈ）前記各実施形態における、実施手順を示すフローチャートやしきい値などはあくまでも一例であり、本発明の実施のための手段として別のアルゴリズムや別のしきい値を用いてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１シフトダウン周期を過ぎたとき、ただちにシフトダウンするのではなく、第１シフトダウン周期が経過した後に第２パルスを検出しないとシフトダウンせずにその変速段を維持する。そして、第１シフトダウン周期が経過した後に第２パルスを検出したときだけ、低速側の変速段にシフトダウンするように駆動手段を制御する。したがって、走行状態を検出するための第２パルスを検出できなくなるとシフトダウン動作が行われなくなり、ライダーの意に反したシフトダウンを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。
【図２】そのハンドル部分の斜視図。
【図３】制御系の構成の一例を示すブロック図。
【図４】設定周期の一例を示す図。
【図５】設定周期と判定時間の関係の一例を示す図。
【図６】変速制御処理のメインルーチンのフローチャートの一例。
【図７】自動変速処理のフローチャートの一例。
【図８】シフトアップ処理のフローチャートの一例。
【図９】手動変速処理のフローチャートの一例。
【図１０】シフトダウン時のシフトタイミングを示すタイミングチャート。
【図１１】他の実施形態の図１に相当する図。
【図１２】他の実施形態の図４に相当する図。
【図１３】さらに他の実施形態の図３に相当する図。
【符号の説明】
１０内装変速ハブ
１２発電ハブ
２５変速制御部
２６動作位置センサ
２９変速モータ

Claims

複数の変速段を有し駆動手段によりシフトアップ及びシフトダウンが可能な自転車用変速装置を変速制御するための自転車用変速制御装置であって、
前記自転車の走行状態に応じてパルスを発生するパルス発生手段からのパルスを検出するパルス検出手段と、
前記パルス検出手段で検出されるパルスの周期に対して前記複数の変速段に応じたシフトアップ周期及び第１シフトダウン周期を設定するしきい値設定手段と、
前記パルス検出手段で第１パルスが検出されてからつぎの第２パルスが検出されるまでのパルス周期が現在の変速段に応じた前記第１シフトダウン周期より長いとき、前記第２パルスが検出されるまで低速側の変速段に変速せず、前記第２パルスが検出されてから低速側の変速段に変速するように前記駆動手段を制御する第１制御手段と、
を備え、
前記しきい値設定手段は、前記第１シフトダウン周期より短い周期の第２シフトダウン周期をさらに設定し、
前記パルス検出手段で第１パルスが検出されてからつぎの第２パルスが検出されるまでのパルス周期が現在の変速段に応じた前記第２シフトダウン周期より長くかつ前記第１シフトダウン周期より短いときが複数回連続したとき、低速側の変速段に変速するように前記駆動手段を制御する第２制御手段をさらに備える、自転車用変速制御装置。
前記パルス検出手段で第１パルスが検出されてからつぎの第２パルスが検出されるまでのパルス周期が現在の変速段に応じた前記シフトアップ周期より短いときが複数回連続したとき、高速側の変速段に変速するように前記駆動手段を制御する第３制御手段をさらに備える、請求項１に記載の自転車用変速制御装置。
前記パルス検出手段は、前記走行状態として前記自転車の車速に応じたパルスを発生するパルス発生手段からのパルスを検出する、請求項１又は２に記載の自転車用変速制御装置。
前記パルス検出手段は、前記自転車の車輪に連動して回転する前記パルス発生手段としての交流発電機からのパルスにより前記車速を検出する、請求項３に記載の自転車用変速制御装置。
前記パルス検出手段は、前記走行状態として前記自転車のクランクの回転に応じたパルスをする発生するパルス発生手段からのパルスを検出する、請求項１又は２に記載の自転車用変速制御装置。
前記駆動手段は、前記自転車用変速装置に設けられ電力により作動する電動部品であり、
前記各制御手段は、前記駆動手段を電気的に制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用変速制御装置。