JP3727292B2 - 自転車用電装品駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動装置、特に、自転車に装着され電源から供給された電力により動作する電装品を駆動する自転車用電装品駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自転車にも種々の電装品が搭載されるようになっている。たとえば、自転車の速度などの走行状態を表示するためのいわゆるサイクルコンピュータや変速装置を自動変速するための変速用のコンピュータ内蔵の制御装置などの電装品が自転車に搭載されている。
【０００３】
従来、この種の電装品へは、一次電池や二次電池などの電池からの電力が供給されている。電装品が増えると、電源を共通化するために電源から複数の電装品に電力線が接続されるとともに、電装品との信号のやり取りを行うための信号線が電装品とセンサや制御装置との間に接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電装品が複数存在する場合、電装品には電力線と信号線とが接続されるため、電装品に接続されるコードが増加する。自転車の場合、コード以外にもフレームやハンドルにはブレーキ操作や変速操作のためのワイヤー類が引き回されているので、コードの数が増加するのは好ましくない。そこで、電力をオンオフすることで電力線により電装品への電力供給とともに信号送信を行う技術がすでに開発されている。この場合、特定の電装品は信号により動作するが、他の電装品は信号により動作せず信号が含まれる電力を単に電源として使用する。
【０００５】
このように電力線で信号を送信する場合、照明装置など電装品によっては電力のオンオフによりちらついたりする不具合が発生するおそれがある。
【０００６】
本発明の課題は、自転車用電装品駆動装置において、オンオフにより生成された信号とともに送信される電力による不具合を解消できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る自転車用電装品駆動装置は、自転車に装着され電源から供給された電力により動作する第１電装品及び第２電装品を駆動する装置であって、信号生成手段と、電力出力手段と、電力安定化手段とを備えている。信号生成手段は、電力をオンオフすることにより第１電装品に与える信号を生成する手段である。電力出力手段は、生成された信号を含む電力を第１電装品及び第２電装品に出力する手段である。電力安定化手段は、第２電装品と電力出力手段との間に配置され、電力出力手段から出力された電力を安定化させて電装品に供給する手段である。
【０００８】
この電装品駆動装置では、電力をオンオフし信号が生成されると、その信号を含む電力が第１電装品及び第２電装品に出力され、第１電装品では生成された信号で動作し、第２電装品では信号により動作せず単なる電源として電力を使用する。そして、信号により動作しない第２電装品に信号を含む電力が出力される場合、その間に電力安定化手段が設けられ、電力安定化手段によりオンオフ信号を含む電力がたとえば平滑化などの安定化されて第２電装品に送られる。このため、オンオフにより生成された信号とともに送信される電力による不具合を解消できるようになる。
【０００９】
発明２に係る自転車用電装品駆動装置は、発明１に記載の装置において、電力安定化手段は、第２電装品に供給する電圧を安定化させるものであり、電力出力手段への逆流を防止するためのダイオードと、ダイオードに対して第２電装品と並列に配置された蓄電素子とを有する。この場合には、電圧がオフしたときにそれ以前にオンしたときに蓄電素子に蓄えられた電力が第２電装品に出力されるので、電圧が平滑化され、オンオフする信号による不具合が解消される。
【００１０】
発明３に係る自転車用電装品駆動装置は、発明１又は２に記載の装置において、第１電装品は、各種の情報を表示可能な液晶表示部を含み、第２電装品は、液晶表示部を照明するバックライトを含む。この場合には、液晶表示部を制御するためのオンオフする信号を含む電力でバックライトを駆動しても、バックライトがちらつきにくくなる。
【００１１】
発明４に係る自転車用電装品駆動装置は、発明１から３のいずれかに記載の装置において、第１電装品は、ギア比が異なる複数の変速段を有する変速装置を駆動する変速駆動装置を含む。この場合には、特に負荷が大きい変速装置を駆動する変速駆動装置に与えるオンオフ信号を含む電力を第２電装品に与えても、信号のオンオフや変速装置のオンオフ時に生じる電圧降下が生じても安定した電力を第２電装品に供給できる。
【００１２】
発明５に係る自転車用電装品駆動装置は、発明１から４のいずれかに記載の装置において、第２電装品は、自転車に装着される灯火を含む。この場合には、灯火への供給電力が安定して灯火がちらつきにくくなる。
【００１３】
発明６に係る自転車用電装品駆動装置は、発明１から５のいずれかに記載の装置において、電源は、自転車の回転部分に装着される交流電源である。この場合には、交流電源から供給される電力が安定するとともに電源の交換が不要になる。
【００１４】
発明７に係る自転車用電装品駆動装置は、発明６に記載の装置において、交流電源は、自転車の前輪又は後輪のハブに装着されたハブダイナモである。この場合には、ハブに交流発電機が設けられているので、発電しても乗り手の負荷を軽減できる。
【００１５】
発明８に係る自転車用電装品駆動装置は、発明１から５のいずれかに記載の装置において、電源は、自転車の装着される一次電池、二次電池を含む直流電源である。この場合には、直流電源により駆動されるので、回路構成が簡素化する。また、電源の交換が必要になるが、電源を軽量化できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は前後サスペンション付きのマウンテンバイクであり、リアサスペンション１３付きのフレーム体２とフロントサスペンション１４付きのフロントフォーク３とを有するフレーム１と、ハンドル部４と、前後の変速装置８，９を含む駆動部５と、フロントフォーク３に装着された前輪６と、ダイナモハブ１０が装着された後輪７と、前後の変速装置８，９を含む各部を制御するための制御装置１１（図３）とを備えている。
【００１７】
フレーム１のフレーム体２は、異形角パイプを溶接して製作されたものである。フレーム体２には、サドル１８や駆動部５を含む各部が取り付けられている。フロントフォーク３は、フレーム体２の前部に斜めに傾いた軸回りに揺動自在に装着されている。
【００１８】
ハンドル部４は、図２に示すように、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１２と、ハンドルステム１２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レバー１６とグリップ１７とが装着されている。ブレーキレバー１６の装着部分には、前後の変速装置８，９の手動変速操作を行う変速スイッチ２０ａ，２０ｂと、運転モードを自動モードと手動モードとに切り換える操作スイッチ２１ａと、サスペンション１３，１４の硬軟の手動切り換えを行うための操作スイッチ２１ｂとが装着されている。
【００１９】
駆動部５は、フレーム体２の下部（ハンガー部）に設けられたとえば３つのスプロケットを有するギアクランク２５及びフロントディレーラ２６を有する前変速装置８と、たとえば９つのスプロケットを有する多段ギア２７及びリアディレーラ２８を有する後変速装置９と、ギアクランク２５と多段ギア２７のそれぞれいずれかのスプロケットに掛け渡されたチェーン２９とを有している。
【００２０】
後輪７のダイナモハブ１０は、ディスクブレーキのブレーキディスク（図示せず）及び多段ギア２７が装着されたフリーホイールを装着可能なハブであり、内部に後輪７の回転により発電する交流発電機１９（図３）を有している。
【００２１】
制御装置１１は、変速スイッチ２０ａ，２０ｂや操作スイッチ２１ａ，２１ｂの操作に応じて変速装置８，９やサスペンション１３，１４を制御するとともに、速度に応じてそれらを自動制御する。
【００２２】
制御装置１１は、図３に示すように、第１、第２及び第３制御ユニット３０〜３２の３つの制御ユニットを有している。第１制御ユニット３０は、交流発電機１９に接続され交流発電機１９で生成された電力で駆動され、供給された電力により前後のディレーラ２６，２８及びリアサスペンション１３を制御する。第１制御ユニット３０は、第２制御ユニット３１や第３制御ユニット３２に制御信号を電力に乗せて供給する。具体的には制御信号に応じて供給された電力を制御情報に応じてオンオフさせて制御信号を電力にのせて出力する。第２制御ユニット３１は、第１制御ユニット３０から送られた制御信号に応じてフロントサスペンション１４を制御するとともに、各スイッチ２０ａ，２０ｂ、２１ａ，２１ｂの操作情報を第１制御ユニット３０に伝達する。第３制御ユニット３２は走行情報を表示可能な液晶表示部５６を有しており、第１制御ユニット３０から出力された制御信号に応じて液晶表示部５６を表示制御する。
【００２３】
第１制御ユニット３０は、たとえば、フレーム体２の下部のハンガー部に装着されており、フロントディレーラ２６が一体で設けられている。第１制御ユニット３０は、運転モードに応じて変速装置８，９及びリアサスペンション１３を制御する。具体的には、自動モードの時には、速度に応じて変速装置８，９を変速制御するとともにリアサスペンション１３を速度に応じて硬軟２つの硬さに制御する。手動モードの時には各変速スイッチ２０ａ，２０ｂ及び操作スイッチ２１ａ，２１ｂの操作に応じて変速操作８，９及びリアサスペンション１３を制御する。また、速度信号を制御信号として第２制御ユニット３１及び第３制御ユニット３２に出力する。
【００２４】
第１制御ユニット３０は、マイクロコンピュータからなる第１制御部３５を有している。第１制御部３５には、交流発電機１９からの出力により速度信号を生成するための波形成形回路３６と、充電制御回路３７と、蓄電素子３８とが接続されている。また、フロントディレーラ２６のモータドライバ（ＦＭＤ）３９と、リアディレーラ２８のモータドライバ（ＲＭＤ）４０と、フロントディレーラ２６の動作位置センサ（ＦＬＳ）４１と、リアディレーラ２８の動作位置センサ（ＲＬＳ）４２と、リアサスペンション１３のモータドライバ（ＲＳＤ）４３とが接続されている。
【００２５】
充電制御回路３７は、交流発電機１９から出力された電力を整流して直流の電力を生成する。蓄電素子３８は、たとえば大容量コンデンサからなり、交流発電機１９から出力され、充電制御回路３７で整流された直流電力を蓄える。蓄電素子３８で蓄えられた電力は、第１制御部３５及びモータドライバ３９，４０，４３に供給される。なお、蓄電素子３８をコンデンサに代えてニッケル・カドニウム電池やリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池で構成してもよい。各モータドライバ３９，４０，４３は、制御信号に応じてディレーラ２６．２８に設けられたモータ４４ｆ，４４ｒやサスペンション１３に設けられたモータ（図示せず）を駆動する駆動信号を各モータに出力する。
【００２６】
第２制御ユニット３１は、図２に示すように、ハンドル部４のハンドルバー１５にブラケット５０により取り付けられている。第２制御ユニット３１は、図３に示すように、マイクロコンピュータからなる第２制御部４５を有している。第２制御部４５には、変速スイッチ２０ａ，２０ｂと、操作スイッチ２１ａ，２１ｂと、フロントサスペンション１４のモータドライバ４６が接続されている。第２制御ユニット３１は、第１制御部３５から出力された電力により動作するとともに、電力に乗せられた制御信号に基づきフロントサスペンション１４を運転モードに応じて制御する。具体的には、自動モードの時には、速度に応じてフロントサスペンション１４の硬軟の切り換えを行うとともに、手動変速モードの時には、操作スイッチ２１ｂの操作に応じてフロントサスペンション１４の硬軟の切り換えを行う。
【００２７】
第３制御ユニット３２は、いわゆるサイクルコンピュータと呼ばれものであり、第２制御ユニット３１に着脱自在に装着されている。第３制御ユニット３２は、マイクロコンピュータからなる第３制御部５５を有している。第３制御部５５には、液晶表示部５６と、電力安定化回路５７を介してバックライト５８が接続されている。液晶表示部５６は、速度やケイデンスや走行距離や変速位置やサスペンションの状態などの各種の走行情報を表示可能であり、バックライト５８により照明されている。バックライト５８は、図４に示すように、液晶表示部５６の表示面と逆側に配置されており、光源としてのたとえばＬＥＤ５８ａと、ＬＥＤ５８ａの光を拡散反射して液晶表示部５６を正面するための拡散反射部５８ｂとを有している。
【００２８】
電力安定化回路５７は、図５に示すように、第３制御部５５に接続されたダイオード５７ａと、ダイオード５７ａに直列接続された抵抗５７ｂと、抵抗５７ｂと並列接続され他端が接地されたコンデンサ５７ｃとを有している。ダイオード５７ａは、コンデンサ５７ｃ放電時の逆流を防止するものである。抵抗５７ｂは、交流発電機１９から整流され制御信号が乗せられた電力の電流を制限するものであり、他端がＬＥＤ５８ａに接続されている。コンデンサ５７ｃは、ＬＥＤ５８ａに供給する電圧を安定させるものであり、制御信号により電力がオフするときに放電して制御信号による電圧降下を少なくするためのものである。
【００２９】
このような電力安定化回路５７により、電力をオンオフして制御信号を供給してもオンオフ信号を含む電力がたとえば平滑化により安定化されてバックライト５８に送られる。このため、オンオフにより生成された制御信号とともに送信される電力によるバックライト５８がちらつくといった不具合を解消できるようになる。
【００３０】
このような構成の制御装置１１では、自転車が走行するとダイナモハブ１０の交流発電機１９が発電して蓄電素子３８に電力が蓄えられる。ここで、発電機１９が後輪７に設けられているので、たとえばスタンドを立ててペダルを回せば充電量が不足していても蓄電素子３８を充電できる。このため、変速装置の調整のためにペダルを回せば簡単に充電でき、充電量が不足していても液晶表示部５６の設定等の作業を容易に行える。
【００３１】
また、第１制御ユニット３０がハンガー部に設けられているので、交流発電機１９との距離が近くなり、電源ケーブルが短くて済み信号のやり取りや電力供給の効率が高くなる。
【００３２】
自動モードで走行中に速度が所定のしきい値を超えたりそれより遅くなると変速動作が行われる。この変速動作はリアディレーラ２８が優先して行われる。また、速度が所定速度以上になると両サスペンション１３，１４の硬さが硬くなる。このような制御時に液晶表示部５６やサスペンション１４を制御するための制御信号が第１制御部３５で電力をオンオフする信号で生成され、その信号が電力とともに第２制御部４５及び第３制御部５５に送られる。第３制御部５５にオク送られた制御信号は電力安定化回路５７を関してバックライト５８にも送られる。バックライト５８は、この制御信号により制御はされないが、オンオフにより影響を受けるおそれがある。そこで、電力安定化回路５７によりオンしているときにコンデンサ５７ｃに充電してオフのときその充電した電力をバックライト５８のＬＥＤ５８ａに供給する。これにより、制御信号が電力に含まれていてもバックライト５８がちらつきにくくなる。
【００３３】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、制御信号で制御されない第２電装品としてバックライトを例示したが、本発明の第２電装品はバックライトに限定されず、オンオフ信号が含まれる電力により動作するたとえば前照灯や尾灯などの灯火を含む全ての自転車用の電装品を含む。
【００３４】
（ｂ）前記実施形態では、電源として交流発電機を例示したが、電源としては一次電池や二次電池を含む直流電源でもよい。
【００３５】
（ｃ）前記実施形態では、後輪に搭載されたハブダイナモを例示したが、前輪に搭載されるハブダイナモやリムに接触して発電するリムダイナモを電源としてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、信号により動作しない電装品に信号を含む電力が出力される場合、その間に電力安定化手段が設けられ、電力安定化手段によりオンオフ信号を含む電力がたとえば平滑化などの安定化されて電装品に送られる。このため、オンオフにより生成された信号とともに送信される電力による不具合を解消できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１を採用した自転車の側面図。
【図２】 そのハンドル部分の斜視拡大図。
【図３】 制御装置の構成を示すブロック図。
【図４】 バックライトの断面模式図。
【図５】 電力安定化回路の回路図。
【符号の説明】
１０ ダイナモハブ
１９ 交流発電機
３５ 第１制御部
３９，４０，４３，４６ モータドライバ
５６ 液晶表示部
５７ 電力安定化回路
５７ａ ダイオード
５７ｃ コンデンサ
５８ バックライト

Claims (8)

1. 自転車に装着され電源から供給された電力により動作する第１電装品及び第２電装品を駆動する自転車用電装品駆動装置であって、
   前記電力をオンオフすることにより前記第１電装品に与える信号を生成する信号生成手段と、
   前記生成された信号を含む電力を前記第１電装品及び前記第２電装品に出力する電力出力手段と、
   前記第２電装品と前記電力出力手段との間に配置され、前記電力出力手段から出力された電力を安定化させて前記第２電装品に供給する電力安定化手段と、
   を備えた自転車用電装品駆動装置。
2. 前記電力安定化手段は、前記第２電装品に供給する電圧を安定化させるものであり、
   前記電力出力手段への逆流を防止するためのダイオードと、
   前記ダイオードに対して前記第２電装品と並列に配置された蓄電素子とを有する、請求項１に記載の自転車用電装品駆動装置。
3. 前記第１電装品は、各種の情報を表示可能な液晶表示部を含み、
   前記第２電装品は、前記液晶表示部を照明するバックライトを含む、請求項１又は２に記載の自転車用電装品駆動装置。
4. 前記第１電装品は、ギア比が異なる複数の変速段を有する変速装置を駆動する変速駆動装置を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用電装品駆動装置。
5. 前記第２電装品は、前記自転車に装着される灯火を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用電装品駆動装置。
6. 前記電源は、前記自転車の回転部分に装着される交流電源である、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用電装品駆動装置。
7. 前記交流電源は、前記自転車の前輪又は後輪のハブに装着されたハブダイナモである、請求６に記載の自転車用電装品駆動装置。
8. 前記電源は、前記自転車の装着される一次電池、二次電池を含む直流電源である、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用電装品駆動装置。

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