(57)【要約】【課題】  自転車の回転部の回転に応じた回転信号を出力する自転車用信号出力装置を、コンパクトな構成で電源交換することなく動作できるようにする。【解決手段】  回転速度センサ１０は、自転車の前輪の回転に応じた回転信号を出力するセンサであって、磁石１１と、コイル１２と、信号発生部１４と、無線送信部１５とを備えている。磁石１１は、自転車の前輪に装着される。コイル１２は、自転車の磁石に対向する位置に配置可能である。信号発生部１４は、磁石１１の回転によりコイル１２で発生する電力で動作可能であり、車輪の回転に応じた回転信号を発生する。無線送信部１５は、発生した回転信号を無線送信可能である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車の回転部の回転に応じた回転信号を出力する自転車用信号出力装置であって、
前記自転車の回転部に装着可能な少なくともひとつの磁石と、
自転車の前記磁石に対向する位置に配置可能なコイルと、
前記磁石の回転により前記コイルで発生する電力で動作可能であり、前記回転部の回転に応じた前記回転信号を発生する信号発生部と、
前記発生した回転信号を無線送信可能な無線送信部と、
を備えた自転車用信号出力装置。
【請求項２】
前記磁石は、前記回転部としての自転車の車輪に装着可能である、請求項１に記載の自転車用信号出力装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記回転部としての自転車のクランクに装着可能である、請求項１に記載の自転車用信号出力装置。
【請求項４】
自転車の走行状態を表示する自転車用走行状態表示システムであって、
請求項１から３のいずれかに記載の自転車用信号出力装置と、
前記回転信号を無線受信可能な無線受信部、受信した前記回転信号を前記走行状態を示す走行信号に変換する信号変換部、変換された前記走行信号を表示する表示部、及び前記各部を動作させる電源を備えた走行状態表示装置と、
を備えた自転車用走行状態表示システム。
【請求項５】
前記電源は、太陽光により発電する太陽電池を有する、請求項４に記載の自転車用走行状態表示システム。
【請求項６】
前記電源は、前記太陽電池で発生した電力を蓄える蓄電素子をさらに有する、請求項５に記載の自転車用走行状態表示システム。
【請求項７】
前記信号変換部は、前記回転信号を前記走行信号としての速度信号に変換する、請求項４から６のいずれかに記載の自転車用走行状態表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車の回転部の回転に応じた回転信号を出力する自転車用信号出力装置及びそれを用いた自転車用走行状態表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車の速度や走行距離などの走行情報を表示する装置として、いわゆるサイクルコンピュータが従来知られている。従来のサイクルコンピュータ（自転車用走行状態表示システムの一例）は、車輪の回転に応じた回転信号を出力する回転速度センサ（自転車用信号出力装置の一例）と、出力された回転信号により速度や走行距離を表示する走行状態表示装置とを備えている。この種のサイクルコンピュータにおいて、回転速度センサから表示部に無線で回転信号を送信可能なものが知られている（特許文献１参照）。従来のサイクルコンピュータの回転速度センサは、車輪のスポークに装着されたマグネットを検出するリードスイッチを含み回転信号を発生する信号発生部と、信号発生部で発生した回転信号を無線送信する送信部とを有している。回転速度センサは、電池を電源として動作している。表示部は、自転車のハンドルバーに装着されるケースを有している。ケースには、送信された回転信号を受信する受信部と、受信した回転信号を速度信号（走行信号の一例）に変換する信号変換部と、速度信号を表示する表示部とが備えられている。この走行状態表示装置も電池を電源として動作している。
【特許文献１】特開平３−１２７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の自転車用信号出力装置では、電源として電池を用いているので、電池が消耗すると電池を交換しないと装置が動作しなくなる。そこで、車輪の回転を利用して発電するダイナモなどから電源を供給することが考えられる。しかし、ダイナモの出力は交流であり、しかも電力が大きいため使用するには種々の装置が必要になり、装置が大きくなってしまう。また、必要以上に大きな電力を発生してしまうことから分かるように、ライダーにとってペダリングの抵抗が発生してしまう。このため、ハブダイナモを、回転信号を無線で出力する信号出力装置の電源として用いるのにはいくつかの問題がある。
【０００４】
本発明の課題は、自転車の回転部の回転に応じた回転信号を出力する自転車用信号出力装置を、コンパクトな構成で電源交換することなく動作できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明１に係る自転車用信号出力装置は、自転車の回転部の回転に応じた回転信号を出力する装置であって、少なくともひとつの磁石と、コイルと、信号発生部と、無線送信部とを備えている。磁石は、自転車の回転部に装着可能である。コイルは、自転車の磁石に対向する位置に配置可能なものである。信号発生部は、磁石の回転によりコイルで発生する電力で動作可能であり、回転部の回転に応じた回転信号を発生するものである。無線送信部は、発生した回転信号を無線送信可能なものである。
【０００６】
この信号出力装置では、自転車の回転部が回転すると、それに装着された磁石が回転部の軸回りに回転する。磁石が回転すると、磁石がコイルに対向する位置を通過するとき、コイルに電磁誘導により電気信号が発生する。この電気信号は、信号発生部により回転部の回転に応じた回転信号となるとともに電力となって信号発生部を駆動する。そして、発生した回転信号が無線送信される。ここでは、回転部に装着された少なくともひとつの磁石とコイルとを用いて回転信号を発生するとともに、回転信号発生のための電力としても用いているので、交換が必要な電源が不要になり、コンパクトな構成で電源を交換することなく信号出力装置が動作できるようになる。
【０００７】
発明２に係る自転車用信号出力装置は、発明１に記載の装置において、磁石は、回転部としての自転車の車輪に装着可能である。この場合には、自転車の車輪の回転信号により自転車の速度信号を得ることができる。
【０００８】
発明３に係る自転車用信号出力装置は、発明１に記載の装置において、磁石は、回転部としての自転車のクランクに装着可能である。この場合には、自転車のクランクの回転によりクランク回転信号を得ることができる。また、自転車の変速比が分かればクランクの回転信号から速度信号を得ることもできる。
【０００９】
発明４に係る自転車用走行状態表示システムは、自転車の走行状態を表示するシステムであって、請求項１から３のいずれかに記載の自転車用信号出力装置と、走行状態表示装置とを備えている。走行状態表示装置は、回転信号を無線受信可能な無線受信部と、受信した回転信号を走行状態を示す走行信号に変換する信号変換部と、変換された走行信号を表示する表示部と、各部を動作させる電源とを備えている。
【００１０】
この走行状態表示システムでは、信号出力装置から出力された回転信号を受信するとそれを速度や走行距離などの走行信号に変換して表示部に表示させることができる。
【００１１】
発明５に係る自転車用走行状態表示システムは、発明４に記載のシステムにおいて、電源は、太陽光により発電する太陽電池を有する。この場合には、電源が太陽電池であるので、走行状態表示装置も電源を交換することなく動作できるようになり、システムとして電源の交換が不要になる。
【００１２】
発明６に係る自転車走行状態表示システムは、発明５に記載のシステムにおいて、電源は、太陽電池で発生した電力を蓄える蓄電素子をさらに有する。この場合には、太陽が照らない悪天候の日や夜間などでも走行状態表示装置を動作させることができる。
【００１３】
発明７に係る自転車用走行状態表示システムは、発明４から６のいずれかに記載のシステムにおいて、信号変換部は、回転信号を走行信号としての速度信号に変換する。この場合には、受信した回転信号により表示部に自転車の速度を表示できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る自転車用信号出力装置によれば、回転部に装着された少なくともひとつの磁石とコイルとを用いて回転信号を発生するとともに、発生のための電力としても用いているので、交換が必要な電源が不要になり、コンパクトな構成で電源を交換することなく信号出力装置が動作できるようになる。
【００１５】
別の発明に係る自転車用走行状態表示システムによれば、信号出力装置から出力された回転信号を受信するとそれを速度や走行距離などの走行信号に変換して表示部に表示させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に本発明の一実施形態が採用された自転車１０１を示す。
自転車１０１は、マウンテンバイクタイプのスポーツ車であり、主要部としてフレーム１０２、フロントフォーク１０３、ハンドル１０４、前輪１０５、後輪１０６、チェーン１０７、フロント外装変速装置１０８、及びリア外装変速装置１０９を備えている。
【００１７】
フレーム１０２は自転車１０１のベースとなるものであり、前部にフロントフォーク１０３、中央下部にフロント外装変速装置１０８、後部に後輪１０６とリア外装変速装置１０９とが装着されている。また、フレーム１０２の中央上部には走行者が座るサドル１１１が設けられている。
【００１８】
フロントフォーク１０３は、フレーム１０２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。フロントフォーク１０３の上部にハンドル１０４が、下部に前輪１０５が装着されている。フロントフォーク１０３には、自転車の速度（走行状態の一例）を検出するための回転速度センサ（自転車用信号出力装置の一例）１０が設けられている。
【００１９】
前輪１０５は、図１に示すように、ハブ部分がフロントフォーク１０３の下部に装着されており、上部に前輪１０５の制動を行う前輪ブレーキ１１６が配置されている。また、後輪１０６はハブ部分がフレーム１０２の後部に装着され、ハブ部分の近傍のフレーム１０２の後部にリア外装変速装置１０９が装着されている。また、後輪１０６は上部に後輪の制動を行う後輪ブレーキ１１７が配置されている。
【００２０】
チェーン１０７は、フロント外装変速装置１０８とリア外装変速装置１０９とに架けられており、フロント外装変速装置１０８からの駆動力をリア外装変速装置１０９に伝達するものである。
【００２１】
フロント外装変速装置１０８は、図１に示すように、フレーム１０２の中央下部に装着されており、チェーン１０７を介してライダーによる駆動力をリア外装変速装置１０９に伝達する。フロント外装変速装置１０８は大小複数のスプロケット１３７とフロントディレーラ１３３とを有している。複数のスプロケット１３７はギアクランク１３１に装着されている。ギアクランク１３１は、走行者がペダル１３２ａ、１３２ｂを踏み込むことにより回転されるものである。ギアクランク１３１は、クランク軸１３４、右クランク１３５、及び左クランク１３６から構成される。
【００２２】
リア外装変速装置１０９は、後輪１０６のハブ部分周辺に装着されており、チェーン１０７により伝達されてきた駆動力を後輪１０６に伝達するためのものである。リア外装変速装置１０９はリアスプロケットホイール１４１とリアディレーラ１４２とから構成されている。リアスプロケットホイール１４１は、大小複数のスプロケット１４３からなっており、後輪１０６のハブ軸に対して同心に取り付けられている。リアディレーラ１４２は、チェーン１０７を複数のスプロケット１４３のうちの１枚に架けるためのものである。
【００２３】
回転速度センサ１０は、図１及び図２に示すように、たとえば前輪１０５に固定された少なくともひとつの磁石１１と、磁石１１に対向する位置に配置可能なコイル１２と、磁石１１の回転によりコイル１２で電磁誘導により発生する電力を整流する整流部１３と、整流された電力で動作可能であり、前輪１０５の回転に応じた回転信号を発生する信号発生部１４と、発生した回転信号を無線送信可能な無線送信部１５とを備えている。コイル１２，整流部１３，信号発生部１４及び無線送信部１５は、自転車１０１のフロントフォーク１０３に、たとえばビスにより固定されたバンド９ａを有するセンサケース９内に収納されている。
【００２４】
磁石１１は、前輪１０５のスポーク１０５ａに、たとえばビスにより取り付けられている。コイル１２は、たとえば、フェライト製のコア１２ａに銅線を巻回した巻線１２ｂとを有している。コア１２ａの形状は、棒状やその他の形状でもよい。
【００２５】
整流部１３は、たとえば、コイル１２で発生する電力を全波整流するダイオードブリッジ１３ａと、ダイオードブリッジ１３ａで整流された電力の電圧を制限するツェナーダイオード１３ｂと、全波整流された電力を平滑化するコンデンサ１３ｃとが並列接続された整流回路である。
【００２６】
信号発生部１４は、たとえば、たとえばマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）からなるものであり、整流された電力から前輪１０５の回転に応じた回転信号をソフトウェアにより生成する。
【００２７】
無線送信部１５は、たとえば、ハートレー型の発信回路を有しており、発生した回転信号をたとえば、４０ｋＨｚ程度の周波数の信号で無線送信する。この発信された信号の間隔と前輪１０５の直径とにより自転車の速度及び走行距離を算出できる。
【００２８】
図３に示すように、ハンドル１０４の両端部にはそれぞれグリップ１１２ａ、１１２ｂとブレーキレバー１１３ａ、１１３ｂとが設けられている。また、ブレーキレバー１１３ａ、１１３ｂには変速操作部１１４ａ、１１４ｂが一体で設けられている。変速操作部１１４ａ，１１４ｂを回転させることにより変速ケーブル１１８ａ，１１８ｂを介して接続されたリア外装変速装置１０９及びフロント外装変速装置１０８を手動操作可能である。また、変速操作部１１４ａ，１１４ｂは、変速位置を示す変速位置信号を出力可能な変速位置センサ２８，２９（図５参照）を有している。
【００２９】
ハンドル１０４の中央部には、回転速度センサ１０とで速度表示システム５を構成する速度表示装置（走行状態表示装置の一例）１６が装着されている。速度表示装置１６は、回転速度センサ１０から送信された回転信号を速度信号に変換して表示する。速度表示装置１６は、ハンドル１０４に装着可能なブラケット１８に着脱自在に装着されている。ブラケット１８は、変速操作部１１４ａ、１１４ｂに入力ケーブル１１９ａ，１１９ｂを介して接続されており、速度表示装置１５は、変速操作部１１４ａ，１１４ｂからブラケット１８を介して得られる変速位置信号により変速位置も表示可能である。
【００３０】
速度表示装置１６は、ブラケット１８に着脱自在に装着可能なケース１９を有している。ケース１９の内部には、図５に示すように、受信した回転信号を速度信号や走行距離信号などの走行信号に変換処理するマイクロコンピュータからなる表示制御部２０が設けられている。表示制御部２０には、無線受信可能な無線受信部２１と、変換された走行信号を表示する、たとえば液晶ディスプレイからなる表示部２２と、表示制御部２０，無線受信部２１及び表示部２２を動作させる電源２３とが接続されている。また、表示制御部２０には、表示モードを切り換えるためのモードキー２４と各種の選択を行うための選択キー２５と、変速操作部１１４ａに内蔵された前変速位置センサ２８と、変速操作部１１４ｂに内蔵された後変速位置センサ２９と、他の入出力部とが接続されている。モードキー２４と選択キー２５とは、図４に示すように、表示部２２の手前側（図４下側）に並べて配置されている。
【００３１】
表示制御部２０は、受信した回転信号の間隔と、予め入力された前輪１０５の直径を元にして自転車の速度と走行距離とを算出う、それらを表示部２２に表示させる。また、モードキー２４及び選択キー２５の操作により生じ内容及び各種の設定を行うことができる。さらに、変速位置センサ２８，２９からの信号により変速位置（ギア段数）を表示部２２に表示させる
無線受信部２１は、回転速度センサ１０から送信された回転信号をを受信する。
【００３２】
図４は、表示部２２の表示面３０の表示内容を示す図である。表示部２２は、予め表示する内容が設定されたセグメント方式のモノクロ液晶ディスプレイである。その表示面３０には、主数値表示部３２と、副数値表示部３３と、内容表示部３４と、後ギア段数表示部３５と、前ギア段数表示部３６とが設けられている。主数値表示部３２と副数値表示部３３には自転車の速度、時刻等の情報を数値により表示する。内容表示部３４は主数値表示部３２と副数値表示部３３の表示内容を示すものである。たとえば、「ＶＥＬ」は走行速度、「ＤＳＴ」は走行距離、「ＯＤＯ」は通算距離、「ＣＬＫ」は時刻、「ＴＩＭ」は走行時間、「ＧＥＡ」はチェンジギア装置のシフト位置を表示していることを示している。これらの表示はモードキー２４を操作することにより切り換わる。
【００３３】
速度の単位は「Ｋｍ／ｈ」と「Ｍｉｌｅ／ｈ」とを切り換え可能であり、距離の単位は「Ｋｍ」と「Ｍｉｌｅ」とを切り換え可能である。
【００３４】
後ギア段数表示部３５は、リア外装変速装置１０９のギア段数（変速段の位置）を表示するものである。後ギア段数表示部３５は、寸法が順次小さくなる円板状表示が左から右に並んでいる。これは実際の後変速装置１０９のギアの有効径に対応して、配列されているものである。また、表示部２２の初期設定において、前後の変速装置１０８，１０９のギア段数を自転車の実際のギア段数に合致するように設定することができる。例えば、後ギア段数を８段に設定しておけば、後ギア段数表示部３５は左側から８個の円板状表示が表示され、右側の１個は表示されない。
【００３５】
前ギア段数表示部３６は、フロント外装前変速装置１０８のギア段数を表示するものである。前ギア段数表示部３６は、寸法が順次小さくなる円板状表示が右から左に並んでいる。初期設定で、前ギア段数を２段に設定しておけば、前ギア段数表示部３６は右側から２個の円板状表示が表示され、左側の１個は表示されない。このように後ギア段数表示部３５と前ギア段数表示部３６は、自転車の実際の外装変速装置１０８，１０９のギア配列に対応した円板状表示の大小配列となるように配置されているので、ギア段数が直感的にひと目で分かるものとなっている。
【００３６】
電源２３は、太陽電池２７と、太陽電池２７から発生する電力を蓄える蓄電素子２６とを有している。太陽電池２７は、たとえば、公知のアモルファスシリコン製のものであり、たとえば６つのセルを有している。太陽電池２７は、図４に示すように、表示部２２の奥側（図４上側）に配置されている。蓄電素子２６は、たとえば、電気二重層コンデンサなどの大容量コンデンサであり、夜間や日照不足のときなど太陽電池が発電不能又は発電不足のときに電力を補うために設けられている。
【００３７】
ブレーキレバー１１３ａ、１１３ｂは、それぞれ前輪１０５及び後輪１０６の制動操作を行うものであり、ブレーキレバー１１３ａは前輪ブレーキ１１６に、ブレーキレバー１１３ｂは後輪ブレーキ１１７にそれぞれ連結されている。
【００３８】
このような自転車１０１の速度表示システム５では、乗り手がペダル１３２ａ，１３２ｂをこいで自転車１０１が前進すると、それに応じて前輪１０５が回転し、前輪１０５に装着された磁石１１が車軸回りに回転する。磁石１１が回転すると、回転速度センサ１０において、磁石１１がコイル１２を通過する都度、コイル１２が電磁誘導により起電力が生じる。発生した電力は整流部１３で整流されて信号発生部１４に出力される。信号出力部１４は、入力された電力により動作して前輪１０５の回転に応じた回転信号を生成する。生成された回転信号は、無線送信部１５に出力され、４０ｋＨｚ程度の周波数の回転信号となって無線送信される。この回転速度センサ１０では、前輪１０５の回転により生じる電力により動作する。このため、交換が必要な電源が不要になり、コンパクトな構成で電源を交換することなく回転速度センサ１０が動作できるようになる。
【００３９】
送信された回転信号は、速度表示装置１６の無線受信部２１で受信され、表示制御部２０に出力される。表示制御部２０では、前述したように、回転信号の間隔と前輪１０５の直径とから自転車の速度及び走行距離を算出する。また、前後の変速位置センサ２８，２９からの出力により変速位置を判断する。そして、これらの情報を表示部２２の所定の領域に表示する。この速度表示装置１６は、太陽電池２７で発生した電力により動作する。このため、交換が必要な電源が不要になり、電源を交換することなく速度表示装置１６が動作できるようになる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、回転速度センサ１０においてマイクロコンピュータを用いて回転信号を発生したが、マイクロコンピュータを用いずにアナログ又はデジタル回路により回転信号を発生するようにしてもよい。
【００４１】
（ｂ）前記実施形態では、速度表示装置１６の電源として太陽電池を用いたが、通常の一次電池又は二次電池を用いてもよい。その場合、バックアップ用として小容量の電解コンデンサ等の蓄電素子を設けてもよい。
【００４２】
（ｃ）前記実施形態では、信号出力装置として自転車の回転部としての車輪（前輪１０５）の回転を検出する回転速度センサ１０を例示したが、自転車の回転部は車輪にで限定されない。たとえば、図６に示すように、自転車２０１の左クランク２３６を自転車の回転部とし、左クランク２３６の回転に応じた回転信号を出力する信号出力装置にも本発明を適用できる。この自転車は軽快車であり、後輪にたとえば３段の内装変速ハブを有している。この場合、左クランク２３６に磁石２１０を装着するとともに、フレーム２０２の左クランク２３６に対向可能な位置に磁石２１０を除く他の構成要素（コイル１２，整流部１３，信号出力部１４及び無線送信部１５）を装着すればよい。このクランクの回転をそのまま表示してもよいし、変速位置が分かっていれば、変速位置と車輪の直径とにより速度を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態が採用された自転車の左側面図。
【図２】回転速度センサの構成を示す回路図。
【図３】自転車のハンドル周りの構成を示す斜視図。
【図４】速度表示装置の表示部を示す平面図。
【図５】速度表示装置の構成を示すブロック図。
【図６】他の実施形態の図１に相当する図。
【符号の説明】
【００４４】
５  速度表示システム
１０  回転速度センサ
１１  磁石
１２  コイル
１４  信号発生部
１５  無線送信部
１６  速度表示装置（走行状態表示装置の一例）
２０  表示制御部（信号変換部の一例）
２１  無線受信部
２２  表示部
２３  電源
２６  蓄電素子
２７  太陽電池
１０１  自転車
１０５  前輪
２３６  左クランク
【図１】
2005207820.tif 000003
【図２】
2005207820.tif 000004
【図３】
2005207820.tif 000005
【図４】
2005207820.tif 000006
【図５】
2005207820.tif 000007
【図６】
2005207820.tif 000008