JPH08127383A - 自動変速装置付自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡易な構成の自動変速装置付自転車を提供す
る。 【構成】車輪のハブ体５３内に変速機構３２を内装し、
変速機構３２は車輪の軸方向に移動することにより変速
を行う変速ロッド５０を有する自転車用変速装置におい
て、手動変速用ケーブル４を介して手動操作手段９と接
続するとともに変速ロッド５０を作動させる手動変速レ
バー６０と、自動変速用ケーブル１４を介して、制御部
５からの指令により駆動する駆動部１０と接続するとと
もに変速ロッド５０を作動させる自動変速レバー７０と
を備える構成とした。

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ー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】しかし、このような自
動変速装置は、自動変速専用の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
かってしまう。

【０００５】本発明は前記事項に鑑みなされたものであ
り、簡易な構成の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、手動変速と自動変速との双
方を行え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。

【０００６】また、既存の自転車の構成部品を変更せず
に自動変速装置を装着することのできる自動変速装置付
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、車輪のハブ体内に変速機構
を内装し、この変速機構は車輪の軸方向に移動すること
により変速を行う変速ロッドを有する自転車用変速装置
において、前記変速ロッドを作動させる手動変速レバー
及び自動変速レバーを備える。

【０００８】〔構成要素〕前記変速ロッドは、変速機構
の軸心部に摺動可能に設けられており、ハブ体内に設け
られた弾性体によりハブ体外方に向けて付勢されてい
る。そして、変速ロッドが最外端位置にて変速機構のギ
ヤ位置が最低速（１速）となり、変速ロッドが最内端位
置にてギヤ位置が最高速となるように構成されている。

【０００９】前記手動変速レバーは、手動変速用ケーブ
ルを介して手動操作手段と接続するとともに、前記変速
ロッドの外端部を所定量押圧することにより変速ロッド
を作動させて変速を行うようになっている。

【００１０】また、前記自動変速レバーは、自動変速用
ケーブルを介して、制御部からの指令により駆動する駆
動部と接続するとともに前記変速レバーを押圧すること
により変速ロッドを作動させて変速を行うようになって
いる。

【００１１】以上は自動変速レバーを手動変速レバーの
外方に位置させた態様であるが、自動変速レバーを変速
ロッドと手動変速レバーとの間に位置させるようにして
もよい。この場合、自動変速の際は自動変速レバーのみ
で変速ロッドを作動させるとともに、手動変速の際は手
動変速レバーが自動変速レバーと共に変速ロッドを作動
させることとなる。

【００１２】前記駆動部は、制御部からの指示信号によ
り駆動するモータと、このモータの駆動により前記自動
変速用ケーブルを巻き上げあるいは巻戻す巻取ドラムと
を備えるようにするとよい。

【００１３】前記制御部は、例えば、中央処理装置（Ｃ
ＰＵ），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。

【００１４】なお、前記制御部と接続する速度検出手段
を設け、この速度検出手段からの信号に基づき制御部が
前記モータを制御するように構成することができる。こ
の場合、速度検出手段としては、単位時間あたりの車輪
やペダルの回転数を検出するセンサを例示することがで
きる。このような回転数を検出するセンサとしては、電
磁ピックアップ方式の回転センサを例示することができ
る。

【００１５】また、クランクの回転を検出するクランク
回転検出センサを設け、クランクが回転しているときに
のみ前記駆動部を作動させるように構成してもよい。こ
のクランク回転検出センサは、クランクの回転を検知し
て信号を出力するものであり、例えばペダルの回転を検
出するセンサ、クランク軸の回転を検出するセンサ、ク
ランク自体の回転を検出するセンサを例示できる。

【００１６】

【作用】手動変速時において、運転者が手動操作手段を
操作することにより、手動変速用ケーブルが引張りまた
は弛緩され、手動変速レバーをハブ軸方向に作動させ
る。この手動変速レバーの作動により、変速ロッドが軸
方向に移動して、変速機構のギヤ位置を変更する。

【００１７】また、自動変速時においては、制御部が指
示信号を駆動部に出力することにより、駆動部は自動変
速用ケーブルを引張りまたは弛緩し、自動変速レバーを
ハブ軸方向に作動させる。この自動変速レバーの作動に
より、前記変速ロッドが軸方向に移動して、変速機構の
ギヤ位置を変更する。

【００１８】そして、自動変速レバーが変速ロッド変速
レバーとの間に位置しているならば、手動変速の際は変
速レバーと自動変速レバーが一体に作動し、自動変速の
際は自動変速レバーのみが作動する。また、変速レバー
が変速ロッドと自動変速レバーとの間に位置しているな
らば、手動変速の際は変速レバーのみが作動し、自動変
速の際は自動変速レバーと変速レバーとが一体となって
作動する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。本実施例の自動変速装置付自転車は、変速ロッ
ド５０を有する内装式変速機構３２と、前記変速ロッド
５０を作動させる手動変速レバー６０及び自動変速レバ
ー７０とを備えている。

【００２０】前記内装式変速機構３２は、後輪軸に設け
られたハブ体５３内に変速機構３２を内装したものであ
り、この変速機構３２の軸心部に摺動可能に設けられた
前記変速ロッド５０が軸方向に移動することにより、変
速機構３２のギヤ位置を変更するようになっている。な
お、前記変速ロッド５０は、ハブ体５３内に設けられた
スプリングによって、ハブ体５３の外方に向けて付勢さ
れている。そして、変速ロッド５０を押圧（内方に移
動）するとギヤ位置が上昇し、変速ロッド５０を戻す
（外方に移動する）とギヤ位置が下降するよう変速機構
が構成されている。

【００２１】前記手動変速レバー６０は、変速ロッド５
０の近傍に取り付けられたブラケット６１に手動変速レ
バー６０の基端部を回動可能に軸支してあり、手動変速
レバー６０の先端部が前記変速ロッド５０に当接できる
ように位置している。そして、前記手動変速レバー６０
の基端部は、手動変速用ケーブル４の一端部と連接して
おり、手動変速用ケーブル４の他端部に連接する手動操
作手段であるギヤレバー９を操作することにより、手動
変速レバー６０が作動するように構成されている。な
お、手動変速用ケーブル４はアウターケーブル４ａによ
って被覆されている。

【００２２】一方、前記自動変速レバー７０は、変速ロ
ッド５０の近傍に前記ブラケット６１とは別角度にて取
り付けられた自動変速ブラケット７１に自動変速レバー
７０の基端部を回動可能に軸支（７３）している（図２
〜図６参照）。そして、自動変速レバー７０の先端部は
前記手動変速レバー６０の側部に当接するように位置し
ている。この自動変速レバー７０は、自動変速用ケーブ
ル１４を介して駆動部１０と接続している。前記駆動部
１０は、後述する制御部５からの指示信号により駆動す
るモータ１３と、このモータ１３の駆動力により前記自
動変速用ケーブル１４を巻き上げまたは巻戻す巻取ドラ
ム１２とを備えている。そして、前記モータ１３が駆動
することにより、自動変速レバー７０が手動変速レバー
６０とともに変速ロッド５０を作動させるようになって
いる。また、前記自動変速用ケーブル１４は、アウター
ケーブル１４ａによって被覆されている。そして、前記
駆動部１０と制御部５は、シートステー２５に取り付け
られたボックス８０内に収容されている。また、このボ
ックス８０内にはモータ１３及び制御部５に電力を供給
する電源が備えられている。なお、前記自動変速ブラケ
ット７１には開口部７２が設けられており、図１０に示
す自動変速装置を備えない既存の自転車の変速ロッド５
０の部分に、図２に示すように前記開口部７２が嵌合で
きるようになっている。

【００２３】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、制御部５の
Ｉ／Ｏは、車両に取り付けられたスピードセンサ２０
と、クランク４３の回転を検出するクランク回転検出セ
ンサ９０と、前記モータ１３とに接続している。

【００２４】ＲＡＭには、図８に示す各ギヤ位置ごとの
設定値を格納する。なお、この設定値は、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。なお、図９は、ギヤの位置と車輪速度との関
係を表す図である。

【００２５】また、ＲＯＭには、後述する実行プラグラ
ムが格納してある。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２
２が磁気検知部２１に近接する度（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。

【００２６】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。

【００２７】次に、自動変速制御である、制御部５にお
ける動作過程を説明する。図７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、クランク回転検出センサ
９０からの信号により、クランク４３が回転しているか
否かが判断される。クランク４３が回転してチェーン８
が回動している場合は、ステップ１０３に移行してモー
タ１３を逆回転させてギヤ位置を降下させ、クランク４
３が回転せず、チェーン８が停止している場合はステッ
プ１０２の循環ルーチンとなる。

【００２８】ステップ１０４ではモータ１３の逆回転が
２秒に満たないか否かが判断される。モータ１３の逆転
が２秒に至らない場合は、ステップ１０３の循環ルーチ
ンとなり、モータ１３が２秒以上逆転した場合はステッ
プ１０５に移行してギヤ位置（Ｐ_G ）が１速であること
が記憶される。なお、本実施例では、モータ１３が２秒
逆転すれば、ギヤ位置がトップの状態から１速の状態ま
で降下するようになっている。

【００２９】次に、ステップ１０６にてギヤ位置（この
場合は１速）に対応する各設定値が呼び出される。すな
わち、ギヤ位置（Ｐ_G ）が１速の場合は、ギヤアップ用
しきい値（Ｖ_UP）は５km/hであり、ギヤダウン用しきい
値（Ｖ_DOWN）は０km/hである。また、ギヤアップ用モー
タ駆動時間設定値（Ｔ_UP）は０.３secであり、ギヤダウ
ン用モータ駆動時間設定値（Ｔ_DOWN）は０secである
（図８参照）。

【００３０】そして、ステップ１０７にて、スピードセ
ンサ２０からの情報に基づき、自転車の速度（Ｖ）が１
速のギヤアップ用しきい値である５km/hよりも速いか否
かが判断される。自転車の速度が５km/hよりも速い場合
はステップ１０８に移行し、５km/hよりも遅い場合はス
テップ１１２に移行する。ステップ１０８では、クラン
ク４３が回転しているか否かが判断され、回転していな
い場合はステップ１０８の循環ルーチンとなり、クラン
ク４３が回転している場合はステップ１０９に移行して
モータ１３を正転させて自動変速レバー７０を作動さ
せ、変速ロッド５０を押圧してギヤ位置をアップさせ
る。そして、ステップ１１０にてモータ１３の駆動時間
（Ｔ_M ）がギヤアップ用モータ駆動時間設定値である
０.３secよりも少ないか否かが判断される。前記モータ
１３の駆動時間（Ｔ_M ）が０.３secよりも少ない場合は
ステップ１０９の循環ルーチンとなり、０.３secに至っ
た場合はモータ１３の駆動が停止され、ステップ１１１
で元のギヤ位置である１速に１を加えた新たなギヤ位置
の２速であることが記憶される。

【００３１】また、前記ステップ１１２では、自転車の
速度（Ｖ）が１速のギヤダウン用しきい値である０km/h
よりも遅いか否かが判断される。０km/hよりも遅いこと
はありえないので、１速の場合はステップ１１２からは
すべてステップ１１７へ移行する。ステップ１１７で
は、速度（Ｖ）が０km/hであるか否かが判断され、速度
が０で自転車が停止している場合はステップ１１８に移
行し、３分より長く停止し続けた場合は自動的に装置全
体がパワーオフとなる。また、ステップ１１７及びステ
ップ１１８の否定枝はステップ１０７の循環ルーチンと
なる。

【００３２】前記ステップ１１１からはステップ１０６
の循環ルーチンとなり、ステップ１０６にて２速に対応
する各設定値が呼び出され、以下前述と同様に各ステッ
プの動作がなされる。

【００３３】なお、２速以上のギヤ位置においてステッ
プ１１２に至った場合、自転車の速度（Ｖ）がギヤダウ
ン用しきい値（Ｖ_DOWN）よりも遅い際は、ステップ１１
３に移行してクランク４３が回転しているか否かが判断
される。クランク４３が回転していない場合はステップ
１１３の循環ルーチンとなり、クランク４３が回転して
チェーン８が回動している場合はステップ１１４にてモ
ータ１３を逆転させた後、モータ駆動時間（Ｔ_M ）がギ
ヤダウン用モータ駆動時間設定値である０.５sec より
も少ないか否かが判断される。そして、ステップ１１５
の肯定枝はステップ１１４の循環ルーチンとなり、否定
枝はステップ１１６に移行して元のギヤ位置から１を減
じた新たなギヤ位置（Ｐ_G ）を記憶し、ステップ１０６
の循環ルーチンとなる。

【００３４】以上のように本実施例によれば、既存の自
転車の構成部品を変更することなく、自動変速装置を取
り付けられる構成としたので、低コストにて容易に自動
変速装置付自転車を提供することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、簡易な構成の自動変速
装置付自転車を提供することが可能となる。

【００３６】また、手動変速と自動変速との双方を行え
る自動変速装置付自転車を提供することができる。ま
た、既存の自転車の構成部品を変更せずに自動変速装置
を装着することのできる自動変速装置付自転車を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における自動変速装置付自転
車の斜視図

【図２】実施例における変速ロッド付近の拡大斜視図

【図３】実施例における自動変速レバーの左側面図

【図４】実施例における自動変速レバーの底面図

【図５】実施例における自動変速レバーの右側面図

【図６】実施例における自動変速レバーの上面図

【図７】実施例における制御部の実行プログラムのフロ
ー図

【図８】実施例の制御部における各変速ギヤにおける設
定値を示す図

【図９】実施例の制御部における各変速ギヤの上昇・降
下の関係を示す図

【図１０】自動変速レバーを取り付けていない状態の変
速ロッド付近の拡大斜視図

【符号の説明】

３・・後輪 ４・・手動変速用ケーブル ４ａ・・アウターケーブル ５・・制御部（ＥＣＵ） ８・・チェーン ９・・手動操作手段（ギヤレバー） １０・・駆動部 １２・・巻取ドラム １３・・モータ １４・・自動変速用ケーブル １４ａ・・アウターケーブル ２０・・スピードセンサ ２１・・磁気検知部 ２２・・強磁性体 ２５・・シートステー ３２・・変速機構 ４１・・クランク軸 ４３・・クランク ４４・・ペダル ５０・・変速ロッド ５３・・ハブ体 ６０・・手動変速レバー ６１・・ブラケット ７０・・自動変速レバー ７１・・自動変速ブラケット ７２・・開口部 ７３・・軸 ８０・・ボックス ９０・・クランク回転検出センサ

フロントページの続き (72)発明者 前原 利史 埼玉県羽生市東５丁目４番71号曙ブレーキ 工業株式会社開発本部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪のハブ体内に変速機構を内装し、こ
   の変速機構は車輪の軸方向に移動することにより変速を
   行う変速ロッドを有する自転車用変速装置において、 手動変速用ケーブルを介して手動操作手段と接続すると
   ともに前記変速ロッドを作動させる手動変速レバーと、 自動変速用ケーブルを介して、制御部からの指令により
   駆動する駆動部と接続するとともに前記変速ロッドを作
   動させる自動変速レバーとを備えることを特徴とする自
   動変速装置付自転車。
2. 【請求項２】 前記自動変速レバーは、前記変速ロッド
   と前記手動変速レバーとの間に位置していることを特徴
   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】 前記自動変速レバーは、前記変速ロッド
   との間に前記手動変速レバーを介在していることを特徴
   とする請求項１記載の自動変速装置付自転車。