(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の固定部品に対して回転し環状の抜け止め溝が形成された回転部品の回転を検出する自転車用回転検出装置であって、
前記回転部品に回転不能に係止されかつ軸方向移動不能に装着可能であり、かつ外周側に回転軸方向に開口して前記磁石を収納可能な複数の磁石収納部が前記回転軸芯と同芯に回転方向に間隔を隔てて配置されるとともに内周側に筒部を有する略有底円筒状のケース本体、及び前記ケース本体に着脱自在に装着され前記磁石収納部を閉塞するカバー部材、を有するケース部材と、
前記ケース部材に前記回転部品の回転軸芯と同芯に回転方向に間隔を隔てて並べて配置された複数の磁石と、
前記固定部品に前記磁石に対向可能に装着され、前記複数の磁石の磁力を検出可能な磁力検出手段と、
前記筒部の端面に接触する鍔部と、前記抜け止め溝に弾性的に係止される係止部と、前記筒部と前記回転部品との間に配置される円筒部とを有し、前記ケース本体を前記軸方向移動不能に抜け止めするように前記回転部品に弾性的に係止される筒状の抜け止め部材と、
を備えた自転車用回転検出装置。
【請求項２】
前記ケース部材は合成樹脂製である、請求項１に記載の自転車用回転検出装置。
【請求項３】
前記回転部品は、自転車のクランク軸に回転不能に装着されるクランクであり、
前記固定部品は、自転車のフレームのハンガー部であり、請求項１又は２に記載の自転車用回転検出装置。
【請求項４】
前記ケース本体は、前記クランクの前記クランク軸装着部分の円形の装着部に固定される、請求項３に記載の自転車用回転検出装置。
【請求項５】
前記回転部品は、自転車の車輪の中心部に配置されるハブであり、
前記固定部品は、前記自転車のフロントフォーク、バックフォークまたはチェーンスティである、請求項１又は２に記載の自転車用回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転検出装置、特に、自転車の固定部品に対して回転する回転部品の回転を検出する自転車用回転検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車のスピードやクランクの回転数（ケイデンス）を表示するために回転検出装置が搭載された自転車が知られている。自転車に搭載される回転検出装置は、たとえば車輪やクランク等の回転部品の回転を検出している。従来の回転検出装置として、回転部品に装着された磁石と、磁石に所定の隙間で対向可能な位置でフレームなどの固定部品に装着された、たとえばリードスイッチやホール素子などの磁力を検出可能な磁気センサとを備えたものが知られている。たとえば、スピードを表示する場合は、磁石は、車輪のスポークに装着され、磁気センサはフロントフォークに装着されている。また、ケイデンスを表示する場合は、磁石はクランクに装着され、磁気センサはフレームのシートチューブがダウンチューブに装着されている。
【０００３】
この種の回転検出装置では、通常、磁石は回転部品にひとつしか装着されていないので、回転部品の１回転で１回の検出信号を磁気センサは出力する。最近、これらの検出結果を変速制御やサスペンションの制御に用いることが行われている。この場合、１回転当たりひとつの検出信号では検出周期が長すぎて制御に用いる検出信号として十分ではない場合がある。とくに、低速で回転部品が回転している場合には、検出周期が長くなり、制御への応答が十分ではないことがある。
【０００４】
そこで、磁石を回転方向に間隔を隔てて複数配置することが従来行われている。たとえば、車輪のスポークに回転方向に間隔を隔てて複数の磁石を装着し、検出周期を短くして制御への応答を早くしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の回転部品の回転方向に磁石を複数装着する構成では、磁石をひとつひとつ回転部品に装着しなければならない。また、装着時には、磁石と磁気センサとの間隔や回転方向の位置をひとつひとつ調整しなければならない。このため、磁石の回転部品への装着や装着した磁石の位置の調整が煩わしいものになる。しかも、一度調整しても取付に使用したねじなどのゆるみにより磁石の位置がずれると、再度磁石の位置調整を行わなければならない。
【０００６】
本発明の課題は、複数の磁石を用いた自転車用回転検出装置において、自転車への装着及び調整を容易に行え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に係る自転車用回転検出装置は、自転車の固定部品に対して回転し環状の抜け止め溝が形成された回転部品の回転を検出する装置であって、ケース部材と、複数の磁石と、磁力検出手段と、抜け止め部材とを備えている。ケース部材は、回転部品に回転不能に係止されかつ軸方向移動不能に装着可能であり、かつ外周側に回転軸方向に開口して磁石を収納可能な複数の磁石収納部が回転軸芯と同芯に回転方向に間隔を隔てて配置されるとともに内周側に筒部を有する略有底円筒状のケース本体及びケース本体に着脱自在に装着され磁石収納部を閉塞するカバー部材とを有している。複数の磁石は、ケース部材に回転部品の回転軸芯と同芯に回転方向に間隔を隔てて並べて配置されたものである。磁力検出手段は、固定部品に磁石に対向可能に装着され、複数の磁石の磁力を検出可能な手段である。抜け止め部材は、筒部の端面に接触する鍔部と、抜け止め溝に弾性的に係止される係止部と、筒部と回転部品との間に配置される円筒部とを有し、ケース本体を軸方向移動不能に抜け止めするように回転部品に弾性的に係止される筒状の部材である。
【０００８】
この回転検出装置では、回転部品が回転するとケース部材に回転方向に並べて配置された磁石が固定部品に磁石に他項可能に装着された磁力検出手段を通過するとその磁力が検出されて信号を発する。ここでは、磁力検出手段が磁石に対向可能に装着されると共に、複数の磁石がケース部材に回転部品の回転軸芯と同芯に回転方向に間隔を隔てて並べて配置されているので、ケース部材を回転部品に装着するだけで、磁石の位置が正しくセットされ、磁力検出手段が磁力を検出可能になる。このため、磁石の自転車の回転部品への装着が容易になり、かつ調整も容易になる。また、磁石収納部に収納された磁石がカバー部材により閉塞されるので、走行中に磁性体などの磁石に付着しやすい異物が磁石に付着しにくくなる。さらに、ボルト等の市販の締結具を用いることなくケース部材を回転部品に回転不能に固定できる。
【０００９】
発明２に係る自転車用回転検出装置は、発明１に記載の装置において、ケース部材は合成樹脂製である。この場合には、磁石を収納するケース部材が非磁性体であるので、ケース部材が着磁しなくなり誤作動が生じにくくなるとともに着時による異物の付着が生じなくなる。
【００１０】
発明３に係る自転車用回転検出装置は、発明１又は２に記載の装置において回転部品は、自転車のクランク軸に回転不能に装着されるクランクであり、固定部品は、自転車のフレームのハンガー部である。この場合には、クランクの回転検出を行う際に装置の装着及び調整が容易になる。
【００１１】
発明４に係る自転車用回転検出装置は、発明３に記載の装置において、ケース本体は、クランクのクランク軸装着部分の円形の装着部に固定される。この場合には、クランクの回転軸芯であるクランク軸に近い位置にケース本体が固定されるので、装置がコンパクトになる。
【００１２】
発明５に係る自転車用回転検出装置は、発明１又は２に記載の装置において、回転部品は、自転車の車輪の中心部に配置されるハブであり、固定部品は、自転車のフロントフォーク、バックフォークまたはチェーンスティである。この場合には、車輪の回転軸芯であるハブ軸を有するハブにケース本体が装着されるので、装置がコンパクトになる。
【００１３】
【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、ハブダイナモ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６）とを備えている。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
駆動部５は、図１に示すように、たとえば３つのスプロケットを有するギアクランク２７ａ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（図示せず）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２７ａと多段ギア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、ギアクランク２７ａと逆側に装着された左クランク２７ｂとを有している。ギアクランク２７ａと左クランク２７ｂとは、フレーム体２の下部のハンガー部６５に回転自在に設けられクランク軸６６（図３）の両端に回転不能に設けられており、その先端にペダル２７ｃが回転自在に装着されている。
【００１７】
左クランク１２７ｂの装着部分には、クランクの回転を検出する本発明の一実施形態による回転検出装置である回転検出器２２が装着されている。この実施形態では、回転検出器２２は、外装変速機でありクランクが回転していないときには変速動作を行ってはならない前後の変速装置８，９の変速制御に使用される。また、ケイデンスの表示にも使用される。
【００１８】
回転検出器２２は、図３に示すように、左クランク２７ｂに装着可能な、たとえば合成樹脂製のケース部材２３と、ケース部材２３に左クランク２７ｂの回転軸芯Ｘと同芯に回転方向に間隔を隔てて配置された、たとえば４つの磁石２４と、フレーム体２のハンガー部６５に装着され、複数の磁石２４の磁力を検出可能なリードスイッチ２５とを備えている。
【００１９】
図４及び図５に示すように、ケース本体６７を左クランク２７ｂに回転不能に係止すると共に、別の抜け止め部材７０によりケース本体６７を左クランク２７ｂに対して抜け止めしている。
【００２０】
図４及び図５において、左クランク２７ｂには、抜け止め部材７０の先端を係止する環状の抜け止め溝２７ｅと、ケース本体６７を回り止めするための回り止め凹部２７ｆとが形成されている。
【００２１】
ケース部材２３は、図３〜図５に示すように、左クランク２７ｂに回転不能かつ軸方向移動不能に装着された略有底円筒状のケース本体１６７と、ケース本体６７に着脱自在に装着されたカバー部材６８とを備えている。ケース部材２３は、抜け止め部材７０により抜け止めされる。ケース本体６７は、外周側にクランク軸方向に開口して磁石２４を収納可能な磁石収納部６７ａを有している。磁石収納部６７ａは、ケース部材２３を左クラン１２７ｂに装着したときに左クランク２７ｂの回転軸芯Ｘ（すなわちクランク軸６６の回転軸芯）と同芯に回転方向に間隔を隔てて配置されている。また、ケース本体６７は、筒部６７ｂを有している。筒部６７ｂは、左クランク２７ｂのクランク軸６６装着部分に形成された円形の装着部２７ｄに装着される。この筒部６７ｂを装着部２７ｄに装着すると、磁石収納部６７ａは回転軸芯Ｘと同芯に配置される。筒部６７ｂと左クランク２７ｂの円形の装着部２７ｄとの間に抜け止め部材７０が配置されている。また、ケース本体６７の筒部６７ｂの一部には、回り止め凹部２７ｆに係止される係止片６７ｅが突出して形成されている。また、装着部２７ｄに隣接する端面２７ｅに形成された２つのねじ孔２７ｆにねじ込まれる取付ボルト６９には、フロントディレーラ２６をクランクの回転による力を利用して動作させるためのカムローラ６９ａが装着されている。さらにケース本体６７には、磁石収納部６７ａの間に４つの爪係止部６７ｄが等間隔に形成されている。
【００２２】
抜け止め部材７０は、概ね筒状の部材であり、ケース本体６７の筒部６７ｂの端面に接触する鍔部７０ａと、筒部６７ｂと装着部２７ｄとの間に配置される円筒部７０ｂと、抜け止め溝２７ｅに弾性的に係止される係止部７０ｃとを有している。
【００２３】
このような構成のケース部材２３では、磁石２４を磁石収納部６７ａに収納した状態でカバー部材６８を装着してケース部材２３を完成させ、それを左クランク２７ｂの装着部２７ｄに係止片６７ｅが回り止め凹部２７ｆに配置される回転位相で装着する。この状態で抜け止め部材７０を図５右端から装着部２７ｄと筒部６７ｂとの隙間に装着する。すると、係止部７０ｃが抜け止め溝２７ｅにはまり込むと共に鍔部７０ａが筒部６７ｂの端面に接触してケース部材２３が抜け止めされる。
【００２４】
カバー部材６８は、左クランク２７ｂのクランク軸装着部分が通過可能な開口部６８ａを有し、磁石収納部６７ａを閉塞する部材である。カバー部材６８のケース本体６７に対向する面には回転方向に間隔を隔てて配置された４つの係止爪６８ｂが形成されている。係止爪６８ｂは、ケース本体６７の爪係止部６７ｄに先端が係止されてケース本体６７の磁石収納部６７ａを閉塞し、磁石２４の脱落を防止する。
【００２５】
磁石２４は矩形棒状の永久磁石であり、磁石収納部６７ａに僅かに圧入された状態で装着されている。
【００２６】
リードスイッチ２５は、ハンガー部６５に装着された第１制御ユニット３０に固定されている。リードスイッチ２５は、ケース部材２３に装着された磁石２４の外周側に所定の隙間をあけて対向して配置される。
【００２７】
このように構成された回転検出器２２では、リードスイッチ２５が磁石２４に対向可能に装着されると共に、４つの磁石２４が左クランク２７ｂの回転軸芯Ｘと同芯に回転方向に間隔を隔てて並べてケース部材２３に配置されているので、ケース部材２３を左クランク２７ｂに装着するだけで、磁石２４の位置が正しくセットされ、リードスイッチ２５が磁力を検出可能になる。このため、磁石２４の自転車の左クランク２７ｂへの装着が容易になり、かつ調整も容易になる。また、磁石２４を収納するケース部材２３が合成樹脂製であり非磁性体であるので、ケース部材２３が着磁しなくなり誤作動が生じにくくなるとともに着磁による異物の付着が生じなくなる。さらに磁石収納部６７ａがカバー部材６８により閉塞されるので、走行中に磁性体などの異物が磁石に付着しにくくなる。
【００２８】
後輪７のハブダイナモ１０は、ディスクブレーキのブレーキディスク６０及び多段ギア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６）を有している。
【００２９】
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。
【００３０】
制御装置１１は、図６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。
【００３１】
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装置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。この変速制御時に回転検出器２２の出力よりクランクが回転していないと判断すると、たとえばクランクが回転するまで変速動作を遅らせる。
【００３２】
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、回転検出器２２のリードスイッチ２５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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
このような構成の制御装置１１では、自転車が走行するとハブダイナモ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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。このとき、回転検出器２２からのパルスによりクランクが回転していないと判断すると、速度が指定のしきい値を超えていても変速動作を行わない。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。
【００３９】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、クランクの回転を検出する回転検出器を例に本発明を説明したが、車輪の回転を検出する回転検出器にも本発明を適用できる。この場合、ケース本体を車輪のハブに装着するのが好ましい。車輪のハブは回転軸芯に近いため、回転検出器をコンパクトに構成できる。
【００４０】
（ｂ）前記実施形態では、磁力検出手段としてリードスイッチを用いたが、磁力を検出できるものであればホール素子などの他の検出手段を用いてもよい。
【００４１】
（ｃ）前記実施形態では、磁力検出手段の複数の磁石に対向してひとつだけ配置したが、磁力検出手段を回転方向に近接して並べて配置してもよい。このように磁力検出手段を配置すると、いずれの磁力検出手段が先にパルスを発するかにより回転の有無や回転速度だけではなく、回転方向も検出できる。
【００４２】
（ｄ）前記実施形態では、左クランク２７ｂに回転検出器２２のケース部材２３を装着したが、ギアクランク２７ａのクランク装着部分にケース部材２３を装着してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、磁力検出手段が磁石に対向可能に装着されると共に、複数の磁石がケース部材に回転部品の回転軸芯と同芯に回転方向に間隔を隔てて並べて配置されているので、ケース部材を回転部品に装着するだけで、磁石の位置が正しくセットされ、磁力検出手段が磁力を検出可能になる。このため、磁石の自転車の回転部品への装着が容易になり、かつ調整も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態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】  本発明の一実施形態により回転検出器の分解斜視図。
【図４】  そのケース部材のカバー部材を外した状態の正面図。
【図５】  カバー部材を装着した状態のケース部材の図４のＶ−Ｖ断面図。
【図６】  制御装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
２  フレーム体
２２  回転検出器
２３  ケース部材
２４  磁石
２７ｂ  左クランク
６７  ケース本体
６７ａ  磁石収納部
６８  カバー部材
６９  取付ボルト
【図１】
0003696190.tif 000002
【図２】
0003696190.tif 000003
【図３】
0003696190.tif 000004
【図４】
0003696190.tif 000005
【図５】
0003696190.tif 000006
【図６】
0003696190.tif 000007