(57)【要約】【課題】周囲温度等によって電源の電圧がモータの所定の動作電圧よりも高くなった場合でも、モータを正確に制御する。【解決手段】この装置は、電源特性を検出する電源センサ６４と、電源センサ６４に制御自在に連結された制御ユニット２３とを有している。制御ユニット２３は、電源６０が第１特性を示す場合に自転車用可動装置に第１態様で動作するよう指示する第１信号と、電源６０が第２特性を示す場合に自転車用可動装置に第１態様と異なる第２態様で動作するよう指示する第２信号とを自転車用可動装置供給する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源特性を検出する電源センサと、
前記電源センサに制御自在に連結された制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、前記電源が第１特性を示す場合に自転車用可動装置に第１態様で動作するよう指示する第１信号を前記自転車用可動装置に供給し、
前記制御ユニットは、前記電源が第２特性を示す場合に自転車用可動装置に前記第１態様と異なる第２態様で動作するよう指示する第２信号を前記自転車用可動装置に供給する、
自転車用可動装置の制御装置。
【請求項２】
前記自転車用装置の位置を示す位置表示信号を供給する位置検出センサをさらに有し、前記制御ユニットは、前記位置検出センサに制御自在に連結されて、少なくとも前記位置表示信号の一部に基づいて前記第１信号及び前記第２信号を前記自転車用可動装置に供給する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電源特性は異常な電源電圧に対応している、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、電源電圧が予め決められた値より低い場合に前記第１信号を供給し、電源電圧が予め決められた値より高い場合に前記第２信号を供給する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１信号は、選択された時間、第１距離だけ移動するよう前記自転車用可動装置に指令し、前記第２信号は、選択された時間、前記第１距離と異なる第２距離だけ移動するよう前記自転車用可動装置に指令する、請求項１又は４に記載の装置。
【請求項６】
前記第２距離は前記第１距離よりも短い、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１信号及び前記第２信号は、自転車用トランスミッションを動作させる信号である、請求項１又は６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１信号は連続的に動作するよう前記自転車用可動装置に指令し、前記第２信号は断続的に動作するよう前記自転車用可動装置に指令する信号である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記自転車用可動装置は自転車用トランスミッションである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１信号はマルチビット第１デジタル信号で構成され、前記第２信号はマルチビット第２デジタル信号で構成される、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１信号及び第２信号はディレイラを動作させる信号である、請求項７又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１信号及び前記第２信号は前記自転車用トランスミッションを動かすモータを動作させる信号である、請求項７又は９に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１信号は連続信号で構成され、前記第２信号は断続信号で構成される、請求項８又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１信号及び前記第２信号はディレイラを動かすモータを動作させる信号である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
電源特性を検出するステップと、
電源が第１特性を示す場合に第１態様で動作するよう自転車用可動装置に指令する第１信号を制御ユニットから前記自転車用可動装置に供給するステップと、
前記電源が第２特性を示す場合に前記第１態様と異なる第２態様で動作するよう前記自転車用可動装置に指令する第２信号を前記制御ユニットから前記自転車用可動装置に供給するステップとから成る、
自転車用可動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源特性に応じて補正するよう自転車用可動装置の動作を制御する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近では、電動モータまたは同様の装置によって制御される自転車用可動装置として自転車用トランスミッションが提供されている。そのようなトランスミッションは、自転車の速度に応じて自動的にシフトされるか、または乗り手によって手動でシフトされる。典型的には、自転車の速度または乗り手による手動入力に応じて変速コマンドが出され、その変速コマンドに応じてモータがトランスミッション制御ユニットに制御されて、トランスミッションの歯数比が適宜に設定される。
【０００３】
例えば、ベース部材と、可動部材と、リンケージ機構とを備えたモータ駆動ディレイラが米国特許第 6,162,140 号に開示されている。ここでは、可動部材がベース部材に対して移動するように、リンケージ機構はベース部材及び可動部材に連結されたリンク部材を備えている。このリンク部材は、リンク連結部材を介してベース部材及び可動部材の１つに回動自在に連結されており、またリンク連結部材を回転するためのモータが設けられている。そして、リンク連結部材の回転に応じて、可動部材がベース部材に対して移動するようになっている。
【０００４】
米国特許第 5,357,177 号には、自転車用チェーンの電気移動装置のための電気調整装置が開示されている。この調整装置は、調整要素と、調整要素を移動する駆動装置と、駆動装置を制御する制御ユニットとを有している。制御ユニットには、複数の設定値を格納するためのプリセット装置が制御自在に連結されて、各々の設定値は、調整要素、すなわちチェーン移動装置の１つの動作位置に対応している。調整要素が希望の設定位置へ移動された後、その位置の設定値が以前の位置設定値を置き換えてプリセット装置に記憶され、それによって、チェーン移動装置の動作位置を確定するか、または微調整することが可能である。
【０００５】
また、米国特許第 6,740,003 号には、電気制御された自転車用ディレイラを第１スプロケットから第２スプロケットへ移動するための装置が開示されている。この装置は、ディレイラの位置を示すようにディレイラに取り付けられたポテンショメータからの信号を受信するディレイラ位置入力と、第２スプロケット用のディレイラ基準位置を記憶するメモリと、ディレイラを第１スプロケットから第２スプロケットへ移動する複数の信号を提供する動作制御回路とを有している。複数の信号は、ディレイラが最初に第１スプロケットから離れる際に生成される第１信号と、ディレイラが第２スプロケットに近くなった際に生成される第２信号とから成る。第２信号は、ディレイラが第２スプロケットから行き過ぎるのを防いでいる。
【特許文献１】米国特許第 6,162,140 号
【特許文献２】米国特許第 5,357,177 号
【特許文献１】米国特許第 6,740,003 号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような周知のシステムでは、様々な位置決め要素を操作するモータの速度は、電圧など、電源の様々な特性に依存している。例えば、高い周囲温度や、ホイールジェネレータからの充電電圧が高くなることなどが原因となって、電源の電圧がモータの所定の動作電圧よりも高くなると、ディレイラの操作に使われるモータの軸芯が予定より高速で回転する可能性がある。位置検出センサのサンプリングレートが十分高くない場合は、ディレイラが目的のスプロケットを通り過ぎ、それによってチェーンが目的のスプロケットを越えた位置にあるスプロケットと係合する可能性さえある。このように、ディレイラを元の正しい位置に戻す試みを含めて、モータを正確に制御するのが非常に困難になる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、自転車用可動装置を制御するための装置の様々な特徴に関する。本発明の一実施形態による自転車用可動装置を制御するための装置は、電源特性を検出する電源センサと、電源センサに制御自在に連結された制御ユニットとを有している。制御ユニットは、電源が第１特性を示す場合に自転車用可動装置に第１態様で動作するよう指示する第１信号と、電源が第２特性を示す場合に自転車用可動装置に第１態様とは異なる第２態様で動作するよう指示する第２信号とを自転車用可動装置に供給する。
【０００８】
本発明のその他の特徴は、以下の説明から明らかになり、そのような特徴は、単独、あるいは上記の特徴との組合せにより、附随する請求事項や同等の請求に列挙されるように、さらなる発明の基礎を形成する可能性がある。
【発明の効果】
【０００９】
以上のような本発明では、周囲の環境等によって電源の電圧がモータの所定の動作電圧よりも高くなった場合でも、モータを正確に制御でき、位置決め等を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、特定の実施形態による自転車用電気制御トランスミッションが装着された自転車１の側面図を示す。この自転車１は、スポーツ用のマウンテンバイクであり、フレーム２と、フレーム２に回転自在に取り付けられたフロントフォーク３と、フロントフォーク３の上方部分に取り付けられたハンドルバー４と、フォーク３の下方部分に回転自在に装着された前輪５と、フレーム２の後方に回転自在に装着された後輪６と、チェーン７と、フロント側トランスミッション８と、リア側トランスミッション９と、サドル１１とを有している。前輪用ブレーキ１６が前輪５を制動するために、後輪用ブレーキ１７が後輪６を制動するために、各々備えられている。図２に示すように、ハンドルバー４の両端には、各々グリップ１２ａ及び１２ｂと、ブレーキレバー１３ａ及び１３ｂとが装備されている。ブレーキレバー１３ｂは前輪５を制動するために前輪用ブレーキ１６に接続され、ブレーキレバー１３ａは後輪６を制動するために後輪用ブレーキ１７に接続されている。
【００１１】
フロント側トランスミッション８は、乗り手による駆動力を、チェーン７を介してリア側トランスミッション９に伝達するための、フレーム２の中央下方部分に装着された機械的ユニットである。フロント側トランスミッション８は、多様なサイズの３枚のスプロケット３７と、フロントディレイラ３３とを有している。３枚のスプロケット３７は、乗り手がペダル３２ａ及び３２ｂを踏み込むと回転するギアクランク３１に設置される。ギアクランク３１は、水平方向に延びフレーム２の中央下方部分を回転自在に貫通するクランク軸芯３４と、右クランク３５と、左クランク３６とを有している。右クランク３５の一端は、クランク軸芯３４の右側に接続されて、３枚のスプロケット３７が右クランク３５に装着される。左クランク３６の一端はクランク軸芯３４の左側に接続される。右クランク３５及び左クランク３６の各々の他端は、ペダル３２ａ及び３２ｂを各々回転自在に支持している。フロントディレイラ３３は、チェーン７を３枚のスプロケット３７のうち１枚に係合させ、ハンドルバー４に取り付けられたトランスミッション制御ユニット１５によって制御されるフロントディレイラ電動モータ５０（図３）によって移動される。フロントディレイラ位置検出センサ５２がフロントディレイラ３３の位置を検出し、それによって現在のスプロケット３７がチェーン７と係合する。
【００１２】
リア側トランスミッション９は、チェーンにより伝達された駆動力を後輪６に伝達する役割を果たしている。リア側トランスミッション９は、リアスプロケット・クラスタ４１と、リアディレイラ４２とを有している。本実施形態によるリアスプロケット・クラスタ４１は、後輪６のハブ部分と同心に取り付けられた、異なるサイズの複数のスプロケット４３で構成されている。リアディレイラ４２は、チェーン７を複数のスプロケット４３のうち１枚に係合させ、トランスミッション制御ユニット１５によって制御されるリアディレイラ電動モータ５４（図３）によって移動される。リアディレイラ位置検出センサ５６がリアディレイラ４２の位置を検出し、それによって現在のスプロケット４３がチェーン７と係合する。
【００１３】
図２に示すように、グリップ１２ａとブレーキレバー１３ａ及びグリップ１２ｂとブレーキレバー１３ｂの内側には、各々変速コマンドユニット１４ａ及び１４ｂが装備されている。トランスミッション制御ユニット１５は、ハンドルバー４の中央部分に装着されて、変速コマンドユニット１４ａ及び１４ｂに接続されている。変速コマンドユニット１４ａ及び１４ｂは、フロント側トランスミッション８及びリア側トランスミッション９を手動でシフトするために使用される。変速コマンドユニット１４ａには、リア側アップシフトボタン１８ａと、リア側ダウンシフトボタン１９ａとが装備されて、変速コマンドユニット１４ｂには、フロント側アップシフトボタン１８ｂと、フロント側ダウンシフトボタン１９ｂとが装備されている。本実施形態によるアップシフトボタン１８ａ，１８ｂは、フロント側トランスミッション８及びリア側トランスミッション９を１スプロケットだけアップシフトするための信号を供給する。同様に、ダウンシフトボタン１９ａ，１９ｂは、フロント側トランスミッション８及びリア側トランスミッション９を１スプロケットだけダウンシフトするための信号を供給する。
【００１４】
図１及び図３に示すように、トランスミッション制御ユニット１５は、駆動ユニット２８を介してフロント側トランスミッション８と、リア側トランスミッション９とに接続される。図３に示すように、駆動ユニット２８には、電源６０と、電源センサ６４とが収容されている。電源６０は、フロントディレイラ電動モータ５０、リアディレイラ電動モータ５４、トランスミッション制御ユニット１５のいずれか、またはその組合せ、あるいはそのすべてに動作電力を供給し、電源センサ６４は電源６０の動作を感知する。本実施形態による電源センサ６４は電源６０の電圧を感知する電圧センサから成る。
【００１５】
トランスミッション制御ユニット１５は、ＣＰＵ２１及びメモリ２２を有する制御ユニット２３と、走行情報を表示する表示ユニット２４と、電源スイッチ２５と、トランスミッション制御ユニット１５の動作モードを変更するモードスイッチ２６とを有している。ＣＰＵ２１は、主として、変速コマンドユニット１４ａ，１４ｂと、フロントディレイラ位置検出センサ５２と、リアディレイラ位置検出センサ５６と、電源センサ６４と、メモリ２２に格納されたデータとが供給する信号に応じて、フロント側トランスミッション８及びリア側トランスミッション９を制御する役割を果たしている。また、ＣＰＵ２１は、表示ユニット２４に表示される情報も制御する。図２に示すように、トランスミッション制御ユニット１５はボックス状のハウジング２７を備えている。ハウジング２７の上面には、表示ユニット２４と、電源スイッチ２５と、モードスイッチ２６とが配置される。
【００１６】
図４は、特定の実施形態による、電源６０の特性（例えば、電圧）を補正する方法でフロント側トランスミッション８またはリア側トランスミッション９を制御するためのアルゴリズムのフローチャートを示す。このアルゴリズムは、乗り手がトランスミッション制御ユニット１５の電源スイッチ２５をオンにすると起動される。
【００１７】
トランスミッション制御ユニット１５の初期設定は、ステップＳ１で実行される。初期設定は、典型的に、フラグとカウンタのリセット、及びシステムが正常に動作するように準備するその他の処理を含んでいる。その後、ステップＳ２では、変速コマンドユニット１４ａまたは変速コマンドユニット１４ｂから変速要求が受信されたどうかを判断する。受信されていない場合、処理は単にステップＳ２に戻るだけである。そうでない場合、ステップＳ３において、電源６０の現在の電圧Ｖｐが電源センサ６４から取得される。続いて、ステップＳ４において、電圧ＶＰがメモリ２２に格納されている予め決められた電圧ＶＨ以上であるかどうかが判断される。本実施形態による電圧ＶＨは、対応するフロントディレイラ電動モータ５０またはリアディレイラ電動モータ５４の標準の動作電圧である。ＶＨを超える電圧は、異常な電源特性を示している。電源の電圧ＶＰが電圧ＶＨを超えない場合は、フロントディレイラ電動モータ装置５０またはリアディレイラ電動モータ５４の標準動作用の信号が制御ユニット２３から供給される。例えば、制御ユニット２３がフロントディレイラ電動モータ５０またはリアディレイラ電動モータ５４を直接操作する場合、制御ユニット２３による信号出力は、電動モータ５４を標準の方法で動作させるのに十分なアナログ電圧であってもよい。フロントディレイラ電動モータ５０またはリアディレイラ電動モータ５４が独自の制御処理装置を備えている場合は、制御ユニット２３の供給する信号は、表１に示すようなマルチビット・デジタル信号であってもよい。
【００１８】
【表１】
2006160247.tif 000003
これに反して、ステップＳ４で電源電圧ＶＰが電圧ＶＨを超えると決定された場合は、異常な電源特性が検出されたと見なされ、処理はステップＳ６に進み、フロントディレイラ電動モータ５０またはリアディレイラ電動モータ５４の修正動作が実行される。本実施形態では、フロントディレイラ電動モータ５０またはリアディレイラ電動モータ５４が断続的な方法で操作される。例えば、制御ユニット２３がフロントディレイラ電動モータ５０またはリアディレイラ電動モータ５４を直接操作する場合、制御ユニット２３による信号出力は、フロントディレイラ電動モータ５０を段階的は方法で動作させるのに十分な断続的アナログ電圧（例えば、パルス波または方形波）であってもよい。フロントディレイラ電動モータ５０またはリアディレイラ電動モータ５４が独自の制御処理装置を備えている場合は、制御ユニット２３の供給する信号は、表１から選択したマルチビット・デジタル交流信号であってもよい。例えば、制御ユニット２３は、時計回り回転信号、次に制止信号、再び時計回り回転信号、続いて制止信号などの順に信号を送ってもよい。いずれにしろ、ステップＳ６で動作する際には、ディレイラがステップＳ５で動作する場合よりも一定時間に短い距離しか移動しない。これにより、フロントディレイラ位置検出センサ５２またはリアディレイラ位置検出センサ５６の低速のサンプリングレートによって、対応するフロントディレイラ電動モータ５０またはリアディレイラ電動モータ５４がフロントディレイラ３３またはリアディレイラ４２を目標のスプロケットを越えて移動することがないことを確実にしている。
【００１９】
いずれにしろ、その後ステップＳ７において、フロントディレイラ位置検出センサ５２またはリアディレイラ位置検出センサ５６が、対応するフロントディレイラ３３またはリアディレイラ４２が目標のスプロケットに到達したことを示すかどうかが決定される。それ以外では、処理はステップＳ３に戻る。
【００２０】
上記説明では、本発明の様々な実施形態を説明しているが、本発明の意図または範囲から離れることなく、さらなる修正を加えることができる。例えば、図５は、別の実施形態による、分散処理概念の採用されたトランスミッション制御ユニット全体のブロック図である。本実施形態による、ＣＰＵ２１ａ及びメモリ２２ａを有するリアディレイラ制御ユニット２３ａは、リアディレイラ電動モータ５４及びリアディレイラ位置検出センサ５６を使用してリアディレイラ４２を制御するために、リア側アップシフトボタン１８ａとリア側ダウンシフトボタン１９ａとに接続される。ＣＰＵ２１ｂ及びメモリ２２ｂを有する別個のフロントディレイラ制御ユニット２３ｂが、フロントディレイラ電動モータ５０及びフロントディレイラ位置検出センサ５２を使用してフロントディレイラ３３を制御するために、フロント側アップシフトボタン１８ｂとフロント側ダウンシフトボタン１９ｂとに接続される。リアディレイラ制御ユニット２３ａまたはフロントディレイラ制御ユニット２３ｂ、あるいはその両方の動作は、制御ユニット２３について説明した動作と同じであってもよい。本実施形態では、片方の制御ユニットが正常に動作しない場合でさえ、いくらかの歯数比の変更が可能になる。
【００２１】
前述の手動操作の代わりか、あるいはその追加手段として、トランスミッション制御ユニット１５が、周知の方法で、自転車の速度またはその他のパラメータにしたがって、フロント側トランスミッション８及びリア側トランスミッション９の動作を自動的に制御しても構わない。ここでの開示は、あらゆる自転車用可動部品に適用することができる。様々な部品の大きさ、形状、位置、方向などを希望に応じて変更してもよい。互いに直結または接触したように示されている部品は、それらの間に中間構造を備えても構わない。１つの要素の機能を２つの要素で実行するか、又はその逆を行ってもよい。１つの実施形態による構造及び機能が、その他の実施形態に適用されてもよい。特定の実施形態によるすべての利点が同時に存在する必要もない。従来の技術とは異なる独特な機能は、単独または他の機能との組合せのいずれであっても、そのような機能によって具体化された構造または機能（あるいは両方）の概念を含め、すべて出願者による独自の発明と見なされるべきである。したがって、本発明の範囲は、開示された特定の構造、あるいは特別な構造又は機能に関する最初の焦点または強調点のみに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】特定の実施形態による自転車用電気制御トランスミッションが装着された自転車の側面図。
【図２】特定の実施形態による図１に示された自転車のハンドルバーに取り付けられた部品の詳細図。
【図３】特定の実施形態によるトランスミッション制御ユニット全体のブロック図。
【図４】特定の実施形態による自転車用トランスミッションの制御用アルゴリズムのフローチャート。
【図５】別の実施形態による、トランスミッション制御ユニット全体のブロック図。
【符号の説明】
【００２３】
８  フロント側トランスミッション
９  リア側トランスミッション
１５  トランスミッション制御ユニット
２３  制御ユニット
２８  駆動ユニット
３３  フロントディレイラ
４２  リアディレイラ
５０  フロントディレイラ電動モータ
５２  位置検出センサ
５４  リアディレイラ電動モータ
６０  電源
６４  電源センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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