JPH08119179A - 自転車用変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】少量の力により自動変速操作を行う装置を簡易
な構造で、かつ、耐久性の高い装置とする。 【構成】変速用ケーブル４の一方の端部に接続された変
速機構３４を備え、変速用ケーブル４の作動により変速
機構３４を制御する自転車用変速装置において、変速用
ケーブル４の途中部分に連接する作動用ケーブル１２を
有し、この作動用ケーブル１２を引張あるいは弛緩する
ことにより変速用ケーブル４をケーブルの交差方向に移
動して変速用ケーブル４を作動させる変速用ケーブル操
作手段１０を備え、変速用ケーブル４と作動用ケーブル
１２の連接部１１には、この連接部１１付近の変速用ケ
ーブル４を覆うアウターケーブル４ａが介在されている
自転車用変速装置。

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ケーブル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】このような装置では減
速時に変速ケーブルをその長さ方向に引張るため、大き
な引き力を要することより、多くの電力を消費すること
となり、装置全体が大型化、コスト高となり、実用には
適さないものとなってしまう。

【０００５】本発明は前記事項に鑑みなされたものであ
り、少量の力により自動変速操作を行う装置を簡易な構
造で低コストにて提供することを技術的課題とする。ま
た、少量の力により自動変速を行う装置を、耐久性の高
い装置とすることを技術的課題とする。

【０００６】また、手動変速操作と自動変速操作の双方
を安定して行える装置を提供することを技術的課題とす
る。また、変速用ケーブルを少量の力により操作可能な
変速装置を既存の自転車に容易に後付けにて取り付けら
れることを可能とする装置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＞変速用ケーブルの一方の端部に接続さ
れた変速機構を備え、変速用ケーブルの作動により変速
機構を制御する自転車用変速装置において、作動用ケー
ブルにより変速用ケーブルを作動させる変速用ケーブル
操作手段を備え、変速用ケーブルと作動用ケーブルの連
接部には、この連接部付近の変速用ケーブルを覆うアウ
ターケーブルを介在させた。

【０００８】〔構成要素〕前記変速機構は、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、このディレーラに接続する変速用ケーブ
ルと、この変速用ケーブルを移動させるケーブル操作手
段とから構成することができる。また、前記変速機構
は、内装式変速機と、この内装式変速機に接続する変速
用ケーブルと、この変速用ケーブルを移動させるケーブ
ル操作手段とから構成するようにしてもよい。

【０００９】前記変速用ケーブル操作手段は、作動用ケ
ーブルを引張あるいは弛緩することにより変速用ケーブ
ルの途中部分をケーブルの交差方向に移動（変位）して
変速用ケーブルを作動させるものである。

【００１０】そして、前記変速用ケーブル操作手段は、
変速用ケーブルの途中部分をケーブルの直角方向（直交
方向）に移動するように構成することが好ましい。前記
変速用ケーブルと作動用ケーブルの連接部に介在される
アウターケーブルは、曲げ剛性の高いものとすることが
好ましい。また、作動用ケーブルと変速用ケーブルとの
連接は、作動用ケーブルを連接部のアウターケーブルに
直接固定して連接させてもよいし、あるいは前記アウタ
ーケーブルに突起部を設け、この突起部に作動用ケーブ
ルを接続して連接させてもよい。また、作動用ケーブル
の先端をリング状に形成し、このリング内にアウターケ
ーブルを貫通させるようにしてもよい。

【００１１】また、前記連接部付近以外の変速用ケーブ
ルも、前記連接部のアウターケーブルとは分離される別
のアウターケーブルにより被覆することが望ましい。ま
た、前記変速用ケーブルの他方の端部に手動操作手段を
備え、この手動操作手段と変速用ケーブル操作手段との
双方により変速用ケーブルを作動させて変速機構を制御
するようにすることもできる。

【００１２】さらに、前記変速用ケーブル操作手段は、
前記作動用ケーブルを変速用ケーブル方向に付勢する付
勢手段を備えるように構成することができる。この付勢
手段は、弾性体、好ましくはスプリングを例示すること
ができる。

【００１３】また、前記変速用ケーブル操作手段は、変
速用ケーブルの途中部分に連接する作動用ケーブルを巻
き上げまたは巻戻すプーリと、このプーリを回転駆動さ
せるモータと、このモータに車両の走行条件に応じて指
示信号を出力する制御部と、モータ及び制御部に接続す
る電源とを備えるように構成することができる。

【００１４】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。
また、制御部がモータに信号を出力する際の走行条件と
は、例えば、車両の速度や、車両が走行する路面の傾斜
状態等のことである。

【００１５】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。

【００１６】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
のみ前記変速用ケーブルを作動させるように構成しても
よい。

【００１７】

【作用】変速用ケーブル操作手段は作動用ケーブルを引
張りあるいは弛緩することにより変速用ケーブルをケー
ブルの交差方向に移動して変速用ケーブルを作動させ、
変速機構を制御する。

【００１８】このとき、変速用ケーブルと作動用ケーブ
ルとの連接部に介在されたアウターケーブルが変速用ケ
ーブルの保護カバーとして働き、変速用ケーブルが局部
的に変形することを防止する。

【００１９】前記作動用ケーブルを変速用ケーブル方向
に付勢する付勢手段を備えた場合、作動用ケーブルによ
る変速用ケーブルの移動操作が終了すると、変速用ケー
ブルは初期状態を確実に維持し、変速用ケーブルの長さ
方向への移動をも円滑に行うことができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図７に基づ
き説明する。本実施例の自動変速装置付自転車は、内装
式変速機３４と、この内装式変速機３４に接続する変速
用ケーブル４と、変速用ケーブル４を変位（移動）する
変速用ケーブル操作手段１０及び手動操作手段９と、速
度検出手段としてのスピードセンサ２０と、前記スピー
ドセンサ２０及びクランク回転検出センサ４７からの信
号を入力するとともに変速用ケーブル操作手段１０に信
号を出力する制御部５とから構成されている。

【００２１】前記変速用ケーブル４の一方の端部は、内
装式変速機３４と接続している。また、変速用ケーブル
４の他方の端部は、手動操作手段であるギヤレバー９と
接続している。前記内装式変速機３４は、後輪３のハブ
軸に回転自在にハブ体及び駆動体を設け、この駆動体か
らハブ体に複数の動力伝達系を介してチェーン８からの
動力を伝達するとともに、前記動力伝達系をクラッチに
より選択して変速するようになっている。

【００２２】前記変速用ケーブル操作手段１０は、モー
タ１３と、前記変速用ケーブル４の途中部分にて変速用
ケーブル４と連接する作動用ケーブル１２と、前記モー
タ１３の駆動力により前記作動用ケーブル１２を巻上げ
または巻戻すプーリ１５と、前記モータ１３に指示信号
を出力する制御部５と、モータ１３及び制御部５に電力
を供給する電源７とを備えている。

【００２３】前記変速用ケーブル４と作動用ケーブル１
２との連接部１１には、この連接部１１付近の変速用ケ
ーブル４のみを覆う第１アウターケーブル４ａが介在さ
れている。すなわち、変速用ケーブル４は、図２に示す
ように、連接部１１付近の第１アウターケーブル４ａ
と、この第１アウターケーブル４ａとは分離された第２
アウターケーブル４ｂとによって被覆されている。な
お、前記連接部１１において、作動用ケーブル１２の先
端はリング状に形成され、このリング内に変速用ケーブ
ル４を貫通させて固定している。また、前記第１アウタ
ーケーブル４ａは、特に曲げ剛性が高く形成されてお
り、作動用ケーブル１２により変速用ケーブル４を引っ
張った際、変速用ケーブル４が局部的に変形してしまう
ことを防止するようになっている。

【００２４】前記プーリ１５は、作動用ケーブル１２と
第１アウターケーブル４ａとを介して変速用ケーブル４
をケーブルの直角（直交）方向に引張または戻すように
なっている。また、前記モータ１３は超音波モータによ
り構成され、変速用ケーブル４からの作動力では回転せ
ずに、制御部５からの駆動指令時のみに回転作動するよ
うになっている。なお、前記モータ１３、プーリ１５、
電源７、及び制御部５は、車体フレームのダウンチュー
ブ２７にブラケット１７によって固定されている。ま
た、前記変速用ケーブル４は、前記ブラケット１７によ
りダウンチューブ２７に沿って支承されている。

【００２５】前記作動用ケーブル１２の先端側（変速用
ケーブル４側）は、コイルスプリング１９によって囲繞
されている。このコイルスプリング１９は、一端がプー
リ１５の筺体に取り付けられた台座１８に固定されると
ともに、他端が前記第１アウターケーブル４ａに当接さ
れ、作動用ケーブル１２を変速用ケーブル４方向に付勢
している。なお、前記台座１８には孔が設けられてお
り、作動用ケーブル１２を摺動自在に貫通させている。

【００２６】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、図３に示すように、前記スピードセンサ２０
と、クランク回転検出センサ４７と、モータ１３とに接
続している。

【００２７】ＲＡＭには、図５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６は、ギヤの位置と車輪速度との関
係を表す図である。

【００２８】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に近接する度に（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。

【００２９】前記クランク回転検出センサ４７は、フォ
トインタラプタにより構成されており、クランク４４の
回転を検知して制御部５に信号を出力するようになって
いる。

【００３０】次に、制御部５における動作過程を説明す
る。図４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４７からの信号によ
り、クランク４４が回転しているか否かが判断される。
クランク４４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
てギヤを降下させ、クランク４４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。

【００３１】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。

【００３２】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
５参照）。

【００３３】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４４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４４が回転している場合はステップ１０９に移行して
モータ１３を正転させて作動用ケーブル１２により変速
用ケーブル４を移動（変位）させ、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１１
１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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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４４が回転しているか否かが判断
される。クランク４４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４４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。

【００３７】以上のように本実施例によれば、変速用ケ
ーブル操作手段１０による変速用ケーブル４の変位は、
ケーブルをその長さ方向に引張るよりも少ない力（２分
の１程度）にて行うことができる。

【００３８】つまり、変速用ケーブル４を直角方向に引
いた状態を表す図７に示す如く、変速用ケーブル４をそ
の軸方向に引く力をＰとし、変速用ケーブル４の変形に
よって出来る角度をθとし、変速用ケーブル４を直角方
向に引く力をＦとすると、これらの力の関係は Ｆ＝２
Ｐ・ＣＯＳ(θ/２) で表される。このことより、θが１
５１度以上における直角方向に引く力Ｆは、軸方向に引
く力Ｐの半分以下となることが判る。なお、変速用ケー
ブル４をその交差方向に引く力Ｆは、軸方向に引く力Ｐ
よりも小さくなり、更に変速用ケーブル４をその直角方
向に引くことにより、不要な分力の発生を防止し、引く
力Ｆをより小さくできる。

【００３９】このように直角方向に引く力Ｆが小さいこ
とにより、モータ１３の消費電流が少なくて済み、装置
を小型化できるとともに、電源の容量を小さくすること
が可能となる。

【００４０】また、変速用ケーブル４は、第１アウター
ケーブル４ａが保護カバーとなるため、作動用ケーブル
１２による移動を行っても、局部的に永久変形してしま
うことがなく、変速用ケーブル４の耐久性を向上させる
ことができ、引いては装置全体の耐久性を高めることが
可能となる。

【００４１】さらに、ケーブル操作手段１０を停止して
ギヤ位置を１速（ＬＯＷギヤ）にして、変速用ケーブル
４が戻った状態であれば、手動操作手段であるギヤレバ
ー９を手動により操作して変速を行うこともできる。こ
の場合、前記コイルスプリング１９の付勢力により、変
速用ケーブル４は初期状態を正確に維持するので、ギヤ
レバー９での操作を円滑に安定して行うことができる。
また、前記第１アウターケーブル４ａによって変速用ケ
ーブル４は永久変形を起こさないため、変速用ケーブル
４と第２アウターケーブル４ｂとは円滑に摺動し、この
ことからも手動操作による変速を安定して良好に行うこ
とができる。

【００４２】また、通常の変速機構を変更することな
く、自動変速装置を容易に自転車に後付けにて取り付け
ることが可能となる。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、作動用ケーブルと変速用ケー
ブルとの間に、両者の連接部付近の変速用ケーブルを覆
うアウターケーブルを介在させた。

【００４４】このため、変速用ケーブルが局部的に変形
してしまうこがなく、少量の力により自動変速を行う装
置を耐久性の高い装置とすることができる。また、変速
用ケーブルが局部的に変形することがないので、変形し
た箇所がアウターケーブルとの抵抗値を増加させてしま
うという問題もなく、変速用ケーブルを円滑に作動させ
ることができる。

【００４５】また、変速用ケーブルを少量の力により操
作可能な変速装置を既存の自転車に容易に後付けにて取
り付けることができる。また、少量の力により自動変速
操作を行う装置を簡易な構造で低コストにて提供するこ
とができる。

【００４６】また、作動用ケーブルを変速用ケーブル方
向に付勢する付勢手段を備えたことにより、自動変速操
作を行わないときは変速用ケーブルが初期状態を確実に
維持するので、手動変速操作と自動変速操作の双方を安
定して行える装置とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の変速装置を自転車に取り付
けた状態を示す図

【図２】実施例における変速用ケーブルと作動用ケーブ
ルとの連接部付近の側面図

【図３】実施例における概略構成を示す図

【図４】実施例の制御部における実行プログラムのフロ
ーチャート

【図５】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６】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７】実施例の変速用ケーブル操作部における作用力
を示す図

【符号の説明】

３・・後輪 ４・・変速用ケーブル ４ａ・・第１アウターケーブル（アウターケーブル） ４ｂ・・第２アウターケーブル ５・・制御部（ＥＣＵ） ６・・ダウンチューブ ７・・電源 ８・・チェーン ９・・手動操作手段（ギヤレバー） １０・・変速用ケーブル操作手段 １１・・連接部 １２・・作動用ケーブル １３・・モータ １５・・プーリ １７・・ブラケット １９・・コイルスプリング 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・・変速ギヤ ３４・・内装式変速機 ４４・・クランク ４７・・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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変速用ケーブルの一方の端部に接続され
   た変速機構を備え、変速用ケーブルの作動により変速機
   構を制御する自転車用変速装置において、 前記変速用ケーブルの途中部分に連接する作動用ケーブ
   ルを有し、この作動用ケーブルを引張あるいは弛緩する
   ことにより変速用ケーブルをケーブルの交差方向に移動
   して変速用ケーブルを作動させる変速用ケーブル操作手
   段を備え、 前記変速用ケーブルと作動用ケーブルの連接部には、こ
   の連接部付近の変速用ケーブルを覆うアウターケーブル
   が介在されていることを特徴とする自転車用変速装置。
2. 【請求項２】 前記変速用ケーブル操作手段は、前記作
   動用ケーブルを変速用ケーブル方向に付勢する付勢手段
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の自転車用変
   速装置。