JP2001010581A - 自転車の自動変速装置 - Google Patents

自転車の自動変速装置

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JP2001010581A JP11186202A JP18620299A JP2001010581A JP 2001010581 A JP2001010581 A JP 2001010581A JP 11186202 A JP11186202 A JP 11186202A JP 18620299 A JP18620299 A JP 18620299A JP 2001010581 A JP2001010581 A JP 2001010581A
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Tatsuzo Katsuoka
達三 勝岡
Yasunori Murata
康式 村田
Hiroshi Nagai
浩 永井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スムーズな減速操作を安定して行うことがで
きる自転車の自動変速装置を提供すること。 【構成】 速度と踏力を検出し、検出された速度と踏力
に応じて最適なシフトポジションを選択して自動変速す
る自転車の自動変速装置において、踏力が低下するタイ
ミングに合わせて減速操作を行うようにする。本発明に
よれば、踏力が低下するタイミングに合わせて減速操作
を行うようにしたため、減速操作時に自動変速装置に作
用する負荷が小さく抑えられ、スムーズな減速操作を安
定して行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自転車の自動変速
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自転車に設けられる自動変速装置は、自
転車の速度と乗員の踏力を検出し、検出された速度と踏
力に応じて最適なシフトポジションを選択して自動変速
するものであり、この種の自動変速装置は例えば並列ギ
ヤとラチェットを組み合わせて構成され、増速時にはラ
チェットを順次立てることによって変速している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成を
有する従来の自動変速装置においては、減速時に一定値
以上の駆動力が存在するとラチェットに荷重が作用する
ために該ラチェットが収納されず、減速操作をスムーズ
に行うことができないという問題があった。特に、電動
機からの補助動力を受けて走行する電動補助自転車にあ
っては、走行中は補助動力がそのまま加わるためにラチ
ェットに荷重が常時作用し、減速操作をスムーズに行う
ことが一層困難となる。
【０００４】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、スムーズな減速操作を安定し
て行うことができる自転車の自動変速装置を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、速度と踏力を検出し、検出
された速度と踏力に応じて最適なシフトポジションを選
択して自動変速する自転車の自動変速装置において、踏
力が低下するタイミングに合わせて減速操作を行うよう
にしたことを特徴とする。
【０００６】請求項２記載の発明は、電動機からの補助
動力を受けて走行する自転車に設けられる装置であっ
て、速度と踏力を検出し、検出された速度と踏力に応じ
て最適なシフトポジションを選択して自動変速する自転
車の自動変速装置において、減速操作のタイミングに合
わせて前記電動機の補助動力を低減又は停止させるよう
にしたことを特徴とする。
【０００７】従って、本発明によれば、踏力が低下する
タイミングに合わせて減速操作を行い或は減速操作のタ
イミングに合わせて電動機の補助動力を低減又は停止さ
せるようにしたため、減速操作時に自動変速装置に作用
する負荷が小さく抑えられ、スムーズな減速操作を安定
して行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【０００９】＜実施の形態１＞図１は本発明に係る自動
変速装置のシステム構成を示す電動補助自転車後部の側
面図、図２は同自動変速装置のシフト機構の構成図であ
る。
【００１０】図１において、１は電動補助自転車に搭載
されたパワーユニット、２は駆動輪である後輪、３はク
ランク軸であり、クランク軸３の両端にはクランク４が
取り付けられ、各クランク４の端部にはペダル５がそれ
ぞれ軸支されている。
【００１１】又、前記パワーユニット１の不図示の出力
軸（合力軸）には大径のスプロケット６が取り付けら
れ、後車軸７には小径のスプロケット８が取り付けられ
ており、両スプロケット６，８間には無端状のチェーン
９が巻装されている。
【００１２】ところで、前記パワーユニット１は、不図
示のバッテリからの電流の供給を受けて駆動される電動
機１０と、ペダル５からクランク軸３に入力される乗員
の踏力を検出する不図示の踏力検出手段と、クランク軸
３の回転速度とシフト位置から自転車の走行速度を検出
する不図示の速度検出手段を含んで構成されている。
【００１３】而して、本発明に係る自動変速装置は、後
車軸７に設けられたシフト機構１２とコントローラ１３
を含んで構成されるが、シフト機構１２の構成の詳細は
図２に示されている。
【００１４】即ち、図２において、１４はシフトロッド
１４ａを備えるシフトチェンジ装置、１５はアクチュエ
ータモータであり、該アクチュエータモータ１５の出力
軸１６はねじ軸を構成している。そして、このアクチュ
エータモータ１５の出力軸１６にはスライダ１７が図示
矢印方向に移動自在に螺合しており、該スライダ１７に
取り付けられたブラケット１８には長孔１８ａが形成さ
れ、この長孔１８ａにはベルクランク１９の一端がピン
２０によって連結されている。
【００１５】上記ベルクランク１９はその中間部が軸２
１にて回動可能に枢着されており、同ベルクランク１９
の自由端は図示のように前記シフトチェンジ装置１４の
シフトロッド１４ａの端部に当接している。
【００１６】又、前記スライダ１７にはマグネット２２
が固設されており、このマグネット２２の近傍には２つ
の検出用リードスイッチ２３がスライダ１７の移動方向
に並設されている。そして、これらの検出用リードスイ
ッチ２３は前記コントローラ１３に接続されている。
【００１７】而して、本実施の形態に係る電動補助自転
車において乗員が左右のペダル５を交互に漕ぐと、クラ
ンク軸３に入力される乗員の踏力がパワーユニット１に
設けられた不図示の踏力検出手段によって検出され、こ
の検出信号はコントローラ１３に対して出力される。す
ると、コントローラ１３は検出された踏力に応じた電流
をパワーユニット１の電動機１０に対して出力するた
め、電動機１０は踏力に応じた補助動力を発生し、この
補助動力と踏力との合力がパワーユニット１の不図示の
出力軸（合力軸）に出力され、この出力軸（合力軸）の
回転がスプロケット６とチェーン９及びスプロケット８
を経て後車軸７に伝達され、該後車軸７と後輪２が一体
的に回転駆動されて当該電動補助自転車が走行するが、
駆動力の一部は電動機１０の補助動力によって負担され
るために乗員の肉体的負担が軽減される。
【００１８】ところで、本実施の形態に係る電動補助自
転車には本発明に係る自動変速装置が備えられており、
当該電動補助自転車は自動変速装置によって速度と踏力
に応じて自動変速される。以下、その手順を図３に示す
フローチャートに基づいて説明する。
【００１９】電動補助自転車の走行中において、パワー
ユニット１に設けられた不図示の速度検出手段によって
検出された速度と踏力検出手段によって検出された踏力
はコントローラ１３に入力され、コントローラ１３は検
出された速度と踏力に応じて最適なシフトポジションを
算出する（ステップＳ１）。
【００２０】ところで、シフト機構１２のアクチュエー
タモータ１５を駆動してその出力軸１６を回転駆動する
と、該出力軸１６に螺合するスライダ１７が図２の矢印
方向に往復動し、このスライダ１７の移動によってベル
クランク１９は軸２１を中心として図２の矢印方向に回
動してシフトチェンジ装置１４のシフトロッド１４ａを
押圧して所要のシフトチェンジを行うが、スライダ１７
に固設されたマグネット２２の磁力を検出する検出用リ
ードスイッチ２３によってスライダ１７の位置を検出す
ることによって現在のシフトポジションが検出され、こ
の検出信号はコントローラ１３に入力される。
【００２１】而して、前述のようにコントローラ１３が
最適なシフトポジション算出すると（ステップＳ１）、
コントローラ１３はこの最適シフトポジションと現在の
シフトポジションとが同じであるか否かを判断し（ステ
ップＳ２）、同じである場合には再び最適シフトポジシ
ョンを算出し（ステップＳ１）、異なる場合にはシフト
操作が減速操作か否かを判断する（ステップＳ３）。
【００２２】ここで、本実施の形態において用いたシフ
トチェンジ装置１４は並列ギヤとラチェットを組み合わ
せて構成され、増速時にはラチェットを順次立てること
によって変速しているために増速操作は常にスムーズに
なされる反面、減速時に一定値以上の駆動力が存在する
とラチェットに荷重が作用するために該ラチェットが収
納されず、減速操作をスムーズに行うことができない。
【００２３】而して、本実施の形態では、最適シフトポ
ジションと現在のシフトポジションとが異なるためにシ
フト操作が必要である場合において、そのシフト操作が
減速操作である場合には踏力値が或る値以下に下がるま
で待機し（ステップＳ４）、踏力値が或る値以下に下が
った時点でコントローラ１３は算出した最適シフトポジ
ションに応じたシフトチェンジ指示信号をシフト機構１
２のアクチュエータモータ１５に送信して該アクチュエ
ータモータ１５を駆動する（ステップＳ５）。すると、
前述のようにアクチュエータモータ１５の出力軸１６が
回転駆動されてスライダ１７が移動し、このスライダ１
７の移動によってベルクランク１９が軸２１を中心とし
て回動してシフトチェンジ装置１４のシフトロッド１４
ａを押圧するため、所望の減速操作がなされるが、この
場合、踏力が低下するタイミングに合わせて減速操作を
行うようにしたため、スムーズな減速操作が安定してな
される。
【００２４】他方、最適シフトポジションと現在のシフ
トポジションとが異なるためにシフト操作が必要である
場合において、そのシフト操作が増速操作である場合に
は前述のように増速操作は常にスムーズになされるた
め、コントローラ１３は踏力値とは無関係に最適シフト
ポジションに応じたシフトチェンジ指示信号をシフト機
構１２のアクチュエータモータ１５に送信し、該アクチ
ュエータモータ１５を駆動して所望の増速操作を行う
（ステップＳ５）。
【００２５】尚、本実施の形態は電動補助自転車に搭載
された自動変速装置に本発明を適用した例について述べ
たが、本発明は通常の自転車に搭載された自動変速装置
に対しても同様に適用することができる。
【００２６】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２について説明する。
【００２７】尚、本実施の形態に係る自動変速装置も実
施の形態１と同様に電動補助自転車に搭載されており、
その構成も実施の形態１に示したものと同様であるた
め、これについての図示及び説明は省略し、以下の説明
では図１及び図２に示した符号を使用する。
【００２８】本実施の形態は、減速操作のタイミングに
合わせてパワーユニット１の電動機１０の補助動力を低
減又は停止させるようにしたことを特徴とする。以下、
その手順を図４に示すフローチャートに基づいて説明す
る。
【００２９】電動補助自転車の走行中において、パワー
ユニット１に設けられた不図示の速度検出手段によって
検出された速度と踏力検出手段によって検出された踏力
はコントローラ１３に入力され、コントローラ１３は検
出された速度と踏力に応じて最適なシフトポジションを
算出し（ステップＳ１１）、この最適シフトポジション
と現在のシフトポジションとが同じであるか否かを判断
する（ステップＳ１２）。最適シフトポジションと現在
のシフトポジションとが同じである場合には再び最適シ
フトポジションを算出し（ステップＳ１１）、異なる場
合にはシフト操作が減速操作か否かを判断する（ステッ
プＳ１３）。
【００３０】而して、最適シフトポジションと現在のシ
フトポジションとが異なるためにシフト操作が必要であ
る場合において、そのシフト操作が減速操作である場合
にはパワーユニット１の電動機１０への供給電流を低減
或は電流の供給を停止して補助動力を低減し或は０とし
（ステップＳ１４）、その状態で最適シフトポジション
に応じたシフトチェンジ指示信号をシフト機構１２のア
クチュエータモータ１５に送信して該アクチュエータモ
ータ１５を駆動する（ステップＳ１５）。従って、この
状態では減速操作時にシフト機構１２に作用する負荷が
小さく抑えられ、前記実施の形態１と同様にスムーズな
減速操作を安定して行うことができる。
【００３１】そして、シフト操作中は現在のシフトポジ
ションが検出され（ステップＳ１６）、現在のシフトポ
ジションが最適シフトポジションに一致したか否かが判
定され（ステップＳ１７）、シフト操作は両シフトポジ
ションが一致するまでなされ（ステップＳ１５〜Ｓ１
７）、両シフトポジションが一致すると電動機１０への
供給電流が通常の値に戻される（ステップＳ１８）。
【００３２】他方、最適シフトポジションと現在のシフ
トポジションとが異なるためにシフト操作が必要である
場合において、そのシフト操作が増速操作である場合に
は前述のように増速操作は常にスムーズになされるた
め、電動機１０への供給電流を変更することなく、その
まま最適シフトポジションに応じたシフトチェンジ指示
信号をシフト機構１２のアクチュエータモータ１５に送
信し、該アクチュエータモータ１５を駆動して所望の増
速操作を行う（ステップＳ１５）。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、踏力が低下するタイミングに合わせて減速操作
を行い或は減速操作のタイミングに合わせて電動機の補
助動力を低減又は停止させるようにしたため、減速操作
時に自動変速装置に作用する負荷が小さく抑えられ、ス
ムーズな減速操作を安定して行うことができるという効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動変速装置のシステム構成を示
す電動補助自転車後部の側面図である。
【図２】本発明に係る自動変速装置のシフト機構の構成
図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る自動変速装置のシ
フト操作手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る自動変速装置のシ
フト操作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ パワーユニット １０ 電動機 １２ シフト機構 １３ コントローラ １４ シフトチェンジ装置 １５ アクチュエータモータ １７ スライダ １９ ベルクランク ２２ マグネット ２３ 検出用リードスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 浩 静岡県磐田市新貝2500番地ヤマハ発動機株 式会社内 Ｆターム(参考） 3J050 AA08 BA13 BB04 CE07 CE09 DA04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 速度と踏力を検出し、検出された速度と
    踏力に応じて最適なシフトポジションを選択して自動変
    速する自転車の自動変速装置において、 踏力が低下するタイミングに合わせて減速操作を行うよ
    うにしたことを特徴とする自転車の自動変速装置。
  2. 【請求項２】 電動機からの補助動力を受けて走行する
    自転車に設けられる装置であって、速度と踏力を検出
    し、検出された速度と踏力に応じて最適なシフトポジシ
    ョンを選択して自動変速する自転車の自動変速装置にお
    いて、 減速操作のタイミングに合わせて前記電動機の補助動力
    を低減又は停止させるようにしたことを特徴とする自転
    車の自動変速装置。
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