(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータに連結されて駆動軸を第１回転方向に回転するドライブトレインと、前記モータに接続されて前記ドライブトレインの前記駆動軸の回転を第１停止位置で停止する制御装置とを備えた電動アクチュエータ装置と、
前記駆動軸が前記第１停止位置に到達したときに前記ドライブトレインの動きを緩衝するように配置された第１衝撃吸収要素と、
を備えた自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項２】
前記モータは前記駆動軸を第２回転方向に回転させることが可能な可逆モータである、請求項１に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項３】
前記制御装置は前記駆動軸の回転を第２停止位置で停止させるように前記可逆モータに接続され、
前記ドライブトレインは、前記駆動軸が前記第２停止位置に到達したときに前記ドライブトレインの動きを緩衝するように配置された第２衝撃吸収要素をさらに備えている、
請求項２に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項４】
前記第１及び第２衝撃吸収要素は前記ドライブトレインと前記電動アクチュエータ装置のハウジングとの間に配置されている、請求項３に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項５】
前記第１衝撃吸収要素は前記電動アクチュエータ装置のハウジングの第１停止部に取り付けられ、前記第２衝撃吸収要素は前記電動アクチュエータ装置のハウジングの第２停止部に取り付けられている、請求項４に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項６】
可逆モータと、前記可逆モータに連結されたドライブトレインと、第１及び第２停止位置において前記ドライブトレインの駆動軸の回転を停止するように前記可逆モータに接続された制御装置とを有する電動アクチュエータ装置と、
前記駆動軸の第１及び第２停止位置に各々対応する第１プリセット位置及び第２プリセット位置の間で可動部材を移動するように前記駆動軸に連結された自転車部品と、
前記駆動軸が前記第１及び第２停止位置の少なくとも一方に到達したときに前記ドライブトレインの動きを緩衝するように配置された少なくとも１つの衝撃吸収要素と、
を備えた自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項７】
前記制御装置は、前記ドライブトレインが前記第１停止位置または前記第２停止位置のいずれか一方に到達したときに前記可逆モータを停止するように、前記可逆モータに接続された位置スイッチを備えている、請求項６に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項８】
前記位置スイッチは前記駆動軸上に設置されたドライブギアの回転を検出する、請求項７に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項９】
少なくとも１つの衝撃吸収要素は、前記電動アクチュエータ装置のハウジングの第１停止部に設置された第１衝撃吸収要素と、前記電動アクチュエータ装置のハウジングの第２停止部に設置された第２衝撃吸収要素とを含んでいる、請求項６に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１０】
前記第１及び第２衝撃吸収要素は前記ドライブトレイン上に取り付けられている、請求項５又は９に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１１】
前記ドライブトレインは前記駆動軸上に設置されたドライブギアとともに複数のギアを備えている、請求項１０に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１２】
前記ドライブギアは、前記駆動軸上に取り付けられたハブ部分と第１及び第２接触面の間に位置する複数の歯を備えたアーチ形部分とを備えた扇形ギアである、請求項１１に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１３】
前記第１及び第２衝撃吸収要素は前記電動アクチュエータ装置のハウジングと前記ドライブギアの第１及び第２接触面との間に位置している、請求項１２に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１４】
前記第１及び第２衝撃吸収要素はそれぞれ前記電動アクチュエータ装置のハウジングの第１停止部及び第２停止部に設置されている、請求項１３に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１５】
前記第１及び第２衝撃吸収要素はそれぞれ前記ドライブギアの第１及び第２接触面に設置されている、請求項１３に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１６】
前記駆動軸に連結され、可動部材を前記駆動軸の第１停止位置に対応する第１プリセット位置に移動させる自転車部品をさらに有している、請求項１３に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１７】
前記自転車部品はフロントディレイラである、請求項６又は１６に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１８】
前記自転車部品はリアディレイラである、請求項６又は１６に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項１９】
前記自転車部品はシフト補助装置である、請求項６又は１６に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項２０】
前記自転車部品は内部ハブである、請求項６又は１６に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項２１】
前記制御装置は、前記ドライブトレインが前記第１停止位置に到達した際に前記モータを停止するように、前記モータに制御自在に連結された位置スイッチを備えている、請求項１又は６に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項２２】
前記位置スイッチは前記駆動軸上に設置されたドライブギアの回転を検出する、請求項２１に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【請求項２３】
前記制御装置は、前記ドライブトレインが前記第１停止位置に到達したときに前記モータの過電流を検出して前記モータを停止するように前記モータに接続されている過電流検出回路を備えている、請求項１に記載の自転車用電動アクチュエータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自転車用電動アクチュエータセンブリに関し、特に、モータの必要時間以上の給電をもたらす誤動作が発生した際の、自転車部品のモータ及びドライブトレーンの保護に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サイクリングは、交通の手段としてだけでなく、レクリエーションとしてもますます普及している。さらに、自転車競技は、アマ／プロの両方の分野で非常に人気の高い競技スポーツになった。自転車がレクリエーション、交通、競技のいずれに使われる場合でも、自転車業界は自転車の様々な部品に絶えず改良を重ねてきている。
【０００３】
特に自転車部品は、自転車の性能を増し、自転車の操作性をよくするために、電動化されるようになってきている。例えば、電動化された自転車部品の１つとして、自転車用変速装置又はドライブトレインがある。このように、多くの自転車は、より滑らかなシフトのための電子ドライブトレインを備えるようになってきている。これらの電子ドライブトレインは、電動リアディレイラを備えた後方多段スプロケットアセンブリと、電動フロントディレイラを備えた前方多段スプロケットアセンブリとを有している。これらのディレイラは、自転車コンピュータに制御されて、自動的又は手動的（あるいは両方）にシフトされる。
【０００４】
典型的な自転車用変速装置は、変速装置本体とハンドルバーに取り付けられた手動シフト操作装置との間に接続されたシフト操作ワイヤによって操作される。乗り手がシフト操作装置を操作してシフト操作ワイヤを引くかあるいは開放すると、変速装置が希望どおりに操作される。
電動自転車部品の１つの問題点は、電気ケーブル又は電気部品の障害によって、モータのオーバーランが発生する可能性のある点である。さらに、自転車部品の調整不良によって、モータのオーバーランが発生する場合もある。モータのオーバーランが発生すると、歯車列が絶えず断続的に衝突し、自転車部品を操作するためのドライブトレインが損傷される可能性がある。
【０００５】
上記の視点から、従来の技術での前述の問題を克服する電動自転車部品が必要になっている。本発明では、本技術における上記の必要性ならびにその他の必要性を示し、本開示によって、当業者はそれを明確に理解することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、誤動作の発生時にモータ及びドライブトレインが保護される電動自転車部品のモータを提供することにある。
本発明の別の目的は、誤動作の発生時にモータ及びドライブトレインを保護するフロントディレイラ用の倍力装置（パワーアシスト：シフト補助装置）を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的は、基本的に、誤動作の発生時に部品を保護する自転車用電動アクチュエータアセンブリを提供することによって達成できる。自転車用電動アクチュエータアセンブリは、電動アクチュエータ装置と、電動アクチュエータ装置に連結された自転車部品と、第１及び第２停止位置で電動アクチュエータ装置の動作を停止するように電動アクチュエータ装置に連結された制御装置と、電動アクチュエータ装置が第１及び第２停止位置を超えて駆動された際にその損傷を防ぐように配置された第１及び第２衝撃吸収要素とを備えている。
【０００８】
電動アクチュエータ装置は、可逆モータと、可逆モータに連結されたドライブトレインと、第１及び第２停止位置でドライブトレインの駆動軸の回転を停止するように可逆モータに連結された制御装置とを備えている。自転車部品は、駆動軸の第１及び第２停止位置にそれぞれ対応する第１プリセット位置及び第２プリセット位置の間で可動部材を移動するように駆動軸に連結される。少なくとも１つの衝撃吸収要素が、駆動軸が第１停止位置又は第２停止位置の少なくとも一方を超えて移動する際にドライブトレインが緩衝されるように配置される。
【０００９】
本発明の一見地による制御装置は、第１及び第２停止位置においてドライブトレインの駆動軸の回転を停止するようにモータに連結された位置スイッチである。本発明の別の見地による制御装置は、第１及び第２停止位置においてドライブトレインの駆動軸の回転を停止するようにモータに連結された過電流検出回路である。
【００１０】
本発明の一実施形態による自転車部品はフロントディレイラである。ただし、自転車部品がその他の電動自転車部品であるのも可能であることは、この開示から当業者には明らかである。例えば、本発明による自転車部品は、リアディレイラ、電動サスペンション、又はその他の適切な電動自転車部品であってもよい。当業者にとって、本発明のその他の目的、特徴、様相、利点は、添付された図面と共に、本発明の実施形態を開示するところの以下の詳細な説明から明かになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１から図３に、以下に説明する本発明の一実施形態による電気的に制御されたドライブトレイン１２が装着された自転車１０を示す。自転車１０は、基本的に、フレーム１４と、１対の車輪１５とを備え、後輪はドライブトレイン１２によって駆動される。自転車１０及びその様々な部品については、本発明によるドライブトレイン１２の改良部分を除き、当該技術において周知である。したがって、自転車１０及びその様々な部品に関する詳細は、本発明によるドライブトレイン１２に関する部品を除き、ここでは説明又は図示しない。さらに、ここでは説明又は図示されていないブレーキや追加スプロケットなどの様々な従来の自転車用部品を本発明と共に使用することができる。
【００１２】
ここで使用する「前方、後方、上方、下方、垂直、水平、下、横」などの方向を示す用語は、標準乗車位置にある自転車の方向を表している。従って、請求項で本発明を説明するために使用されるこれらの用語は、標準乗車位置にある自転車１０を基準として使用している。
図１から図３を参照すると、ドライブトレイン１２は、基本的に、電動リアディレイラアセンブリ又はチェーンシフト装置１８を有する後方多段スプロケットアセンブリ１６と、電動フロントディレイラアセンブリ又はチェーンシフト装置２２を有する前方多段スプロケットアセンブリ２０と、後方多段スプロケットアセンブリ１６及び前方多段スプロケットアセンブリ２０の間に延びるチェーン２４と、ボトムブラケット２７上に取り付けられて前方多段スプロケットアセンブリ２０を回転させる１対のペダル２６とを備えている。後方多段スプロケットアセンブリ１６は、従来の方法で配置された複数のスプロケット又はギア１６ａを備えている。前方多段スプロケットアセンブリ２０は、従来の方法で配置された複数のスプロケット又はギア２０ａを備えている。図示された実施形態による前方多段スプロケットアセンブリ２０は、２枚のスプロケット又はギア２０ａを備えている。
【００１３】
図３及び図４に示すように、フロントディレイラアセンブリ２２は、基本的に、フロントディレイラ２８と、シフト補助装置３０とを備えている。フロントディレイラ２８は、ケーブル操作式の従来型フロントディレイラであるのが望ましい。シフト補助装置３０の操作には、電子制御システム３１が使用され、これによってフロントディレイラ２８も制御される。以下で詳細に説明するように、シフト補助装置３０は、ドライブトレイン１２からの動力を利用して、フロントディレイラ２８を第１シフト位置及び第２シフト位置の間で移動する。
【００１４】
図２に示すように、電子制御システム３１は、基本的に、シフト制御装置又は自転車コンピュータ３２と、１対のシフト装置３４ａ及び３４ｂとを備えている。シフト制御装置３２は、電気制御コード３６によって、電動ディレイラアセンブリ１８及び２２に電気的に連結される。シフト制御装置３２は、それぞれ、電気コード３８ａ及び３８ｂを介して、シフト装置３４ａ及び３４ｂにも電気的に連結されている。電子制御システム３１を利用して、フロンサスペンション及びリアサスペンションなどの自転車１０のその他の部品を電気的に制御することも可能であることは、本開示から本技術に精通するものには明らかである。
【００１５】
シフト制御装置又は自転車コンピュータ３２は、バッテリー装置に給電されるプリント回路基板上に形成されたマイクロコンピュータを備えるのが望ましい。シフト制御装置３２のマイクロコンピュータは、中央処理装置（ＣＰＵ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）と、Ｉ／Ｏインタフェースとを備えている。マイクロコンピュータの様々な部品が自転車業界では周知である。したがって、シフト制御装置３２のマイクロコンピュータに使われている部品について、ここでは説明又は図示しないものとする。また、本発明を実施するために、シフト制御装置３２は、様々な電子部品と、回路部品と、機械部品とを含んでもよいことは、本開示から本技術に精通するものには明らかである。勿論、必要に応じて、シフト制御装置３２は、様々な構成を取ることが可能であることも、本開示から本技術に精通するものには明らかである。
【００１６】
シフト制御装置３２は、ディスプレイを介して乗り手に様々な情報を提供又は表示し、電動ディレイラアセンブリ１８及び２２を操作する自転車コンピュータであるのが望ましい。このように、自転車１０のドライブトレイン１２は、シフト制御装置３２によって操作又は電気的に制御される。さらに具体的に、シフト制御装置３２は、下記で説明するように、電動ディレイラアセンブリ１８及び２２を自動又は手動で電気的に操作する自転車コンピュータである。本発明と共に使用するように適応可能な自動シフトアセンブリの一例は、米国特許第６，０７３，０６１号に開示されている。
【００１７】
手動モードでは、電動ディレイラアセンブリ１８及び２２のシフトは、それぞれシフト装置３４ａ及び３４ｂを手動で操作することによって実行される。シフト装置３４ａ及び３４ｂのシフトボタンを押すと、予め決められた動作コマンドが生成され、このコマンドはシフト制御装置３２の中央処理装置によって受信される。続いて、シフト制御装置３２の中央処理装置は、電動ディレイラアセンブリ１８及び２２の一方を移動又はシフトする旨の、予め決められた動作コマンド又は電気信号を送出する。
【００１８】
自動モードでは、電動ディレイラアセンブリ１８及び２２のシフトは、自転車の速度及びペダル２６に加えられるトルクに少なくとも部分的に基づくのが望ましい。すなわち、シフト制御装置３２は、少なくとも１つの速度センサ／測定装置又は部品４２と、少なくとも１つのトルクセンサ／測定装置又は部品４３とをさらに備えている。速度センサ／測定装置又は部品４２は、自転車１０の速度を示す情報をシフト制御装置３２の中央処理装置に提供する。トルクセンサ／測定装置又は部品４３は、ベダル２６に加えられたトルクを示す情報を、シフト制御装置３２の中央処理装置に提供する。センサ／測定部品４２及び４３は、各々、自転車１０の速度とペダル２６に加えられたトルクとを表す予め決められた動作コマンドを生成する。勿論、電動ディレイラアセンブリ１８及び２２、又はその他の部品を自動的に操作する予め決められた動作コマンドがシフト制御装置３２の中央処理装置（ＣＰＵ）に受け取られるように、追加のセンサ／測定部品をシフト制御装置３２の中央処理装置に制御自在に連結することも可能である。
【００１９】
センサ／測定部品４２は、例えば、センサ４４及びマグネット４５を備えた速度検出装置であってもよい。センサ４４は、自転車１０のフロントフォークに取り付けられて、自転車１０の前輪のスポークの１本に装着されたマグネット４５を感知するセンサであるのが望ましい。センサ４４は、リードスイッチや、マグネット４５を感知するその他の部品であってもよい。センサ４４は、自転車１０の車輪が予め記述された角度又は回転数だけ回転する度に、パルス信号を発生する。すなわち、センサ４４は自転車１０の前輪の速度を感知する。センサ４４がパルス又はシグナルを発生すると、パルス信号伝達回路はこのパルス信号をシフト制御装置３２の中央処理装置に搬送する。シフト制御装置３２は、この速度情報及び入手可能なその他の関連情報に基づいて、高速側に変速すべきかあるいは低速側に変速すべきかを決定する。このようにして、センサ４４及びマグネット４５は、シフト制御装置３２の検出装置又は測定部品を形成している。すなわち、センサ４４は、自転車１０の前輪に装着されたマグネット４５を感知することで、自転車速度信号を送出する。このように、速度情報はバッテリ駆動電子シフト制御装置３２に送られ、必要又は希望（あるいは両方）に応じて電動ディレイラアセンブリ１８及び２２が制御される。
【００２０】
センサ／測定部品４３は、例えば、センサ４６及びマグネット４７を備えたトルク検出装置であってもよい。センサ４４は、自転車１０の固定部（シフト補助装置３０）に取り付けられた、磁気制御の可能なセンサであるのが望ましい。センサ４６は、自転車１０のクランクアーム２６ａに装着されたマグネット４７を感知する。センサ４６は、リードスイッチや、マグネット４７を感知するその他の部品であってもよい。センサ４６は、自転車１０のクランクアーム２６ａが予め設定された角度又は回転数だけ回転する度に、パルス信号を発生する。すなわち、センサ４６は自転車１０のクランクアーム２６ａの回転トルクを感知する。センサ４６がパルス又はシグナルを発生すると、パルス信号伝達回路はこのパルス信号をシフト制御装置３２の中央処理装置に送出する。シフト制御装置３２は、この速度情報及び入手可能なその他の関連情報に基づいて、高速側に変速されるべきかあるいは低速側に変速されるべきかを決定する。このようにして、センサ４６及びマグネット４７は、シフト制御装置３２の検出装置又は測定部品を形成している。すなわち、センサ４６は、自転車１０のクランクアーム２６ａに装着されたマグネット４７を感知することで、自転車トルク信号を送出する。このように、トルク情報は、バッテリ駆動電子シフト制御装置３２に送られ、必要又は希望（あるいは両方）に応じて、電動ディレイラアセンブリ１８及び２２が操作される。
【００２１】
図４を参照すると、フロントディレイラ２８は、シフト補助装置３０に固定連結され、シフト補助装置３０は、自転車フレーム１４のボトムブラケット２７に固定連結されている。図に示すように、フロントディレイラ２８は、シフト補助装置３０に移動自在に連結されるのが望ましい。勿論、必要又は希望（あるいは両方）に応じて、フロントディレイラ２８を、ボトムブラケット２７や、シートピラーを含む自転車のその他の部品に直接的に連結することも可能であることは、本開示から当該技術における当業者には明らかである。
【００２２】
フロントディレイラ２８は、チェーン２４をスプロケット２２ａの間で移動させるためにシフト制御装置３２によって制御される。より具体的には、乗り手がシフト装置３４ｂ上のボタンの１つを押すと、シフト補助装置３０が起動され、これによりフロントディレイラ２８が高シフト位置及び低シフト位置の間で移動させられる。
【００２３】
図３を参照すると、フロントディレイラ２８は、基本的に、シフト補助装置３０に連結されたチェーンガイド５２及びリンケージアセンブリ５４である。フロントディレイラ２８は、当該技術では周知の従来型部品である。フロントディレイラは当該技術において周知であるので、フロントディレイラ２８の構造に関する詳細は、ここでは説明又は図示しない。ケーブル５６又はワイヤは、シフト補助装置３０とリンケージアセンブリ５４の操作アーム又はレバー５８との間に固定連結される。したがって、シフト補助装置３０は操作ワイヤ５６の牽引又は開放によってフロントディレイラ２８を操作する。操作ワイヤ５６が下方に引かれると、チェーンガイド５２は引込み（ローギア）位置から伸張（ハイギア又はトップギア）位置にまで移動される。操作ワイヤ５６が上方に開放されると、チェーンガイド５２は伸張（トップギア）位置から引込み（ローギア）位置にまで移動される。リンケージアセンブリ５４は、通常、付勢部材（トーションスプリング）がチェーンガイド５２を自転車１０のフレーム１４に向かう横方向、すなわちローギア位置の方向に付勢するように設計されるのが望ましい。すなわち、チェーンガイド５２が自転車１０のフレームに最も近い位置にあるとき、チェーンガイド５２は自転車フレーム１４に最も近いローギア又はスプロケット２０ａ上にチェーン２４を保持する。
【００２４】
シフト補助装置３０は、図４に示すように、クランクアーム２６ａの回転力がフロントディレイラ２８の操作ワイヤ５６を牽引又は開放するように、補助変速機構６２を制御する電動アクチュエータ装置６０を備えている。電動アクチュエータ装置６０は、アップシフト信号及びダウンシフト信号を受信するために、電気制御コード３６を介してシフト制御装置３２に、電気コード３８ｂを介してシフト装置３４ｂに制御自在に連結されている。電動アクチュエータ装置６０は、フロントディレイラ２８を制御する補助変速機構６２にも制御自在に連結される。以下で説明するように、補助変速機構６２は、ペダル力を使用してフロントディレイラ２８がシフトされるように、クランクアーム２６ａに連結されている。
【００２５】
図１１から図１９に示すように、電動アクチュエータ装置６０は、基本的に、可逆モータ７２を備えたハウジング７０と、ギアドライブトレイン７４と、位置制御装置又はスイッチ７６（図１８）とを備えている。ハウジング７０は、ギアドライブトレイン７４が補助変速機構６２を制御するように、ボルト（図示せず）を介して補助変速機構６２（図１０）の後方又は内面に取り付けられている。
【００２６】
図７を参照すると、電動アクチュエータ装置６０のモータ７２は、電気コード３６によって、モータ駆動回路８２を備えたマイクロコンピュータ８０を有するシフト制御装置３２に電気的に接続される。モータ７２を停止するために、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置又はモータ駆動回路８２（あるいは両方）には、位置検出回路８４が接続されている。主要実施形態による位置制御装置又はスイッチ７６は、ギアドライブトレイン７４の駆動軸９５の位置を検出して、モータ７２を停止する信号を送出する。あるいは、図８及び図９に示すように、位置検出回路８４を過電流検出回路８４’で置き換えることもできる。この場合、過電流検出回路８４’は、下記で説明するように、モータ７２を停止するために、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置又はモータ駆動回路８２（あるいは両方）に接続される。
【００２７】
電源又はバッテリー８６は、シフト制御装置３２内又は別個のハウジング（図示せず）内のいずれにも配置可能であり、モータ駆動回路８２を介して、モータ７２、及び位置検出回路８４又は過電流検出回路８４’のいずれかに接続される。位置検出回路８４が使用される場合は、下記で説明するように、ギアドライブトレイン７４の予め決められた終了位置が位置制御装置又はスイッチ７６によって検出されて、モータ７２の移動が停止される。過電流検出回路８４’が使用される場合は、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置と、モータ駆動回路８２と、過電流検出回路８４’とが共に動作して、モータ７２のロックアップ開始が検出されるとモータ７２が停止される。
【００２８】
図５及び図６に示すように、マイクロコンピュータ８０は、モータ７２の動作を制御するための、駆動軸停止位置及び位置検出回路８４からの信号を受信する制御プログラムを備えている。さらに具体的には、シフト操作を開始するために乗り手がシフト装置３４ｂのボタンを押すと、マイクロコンピュータ８０はモータ駆動回路８２に信号を送り、電源又はバッテリー８６によってモータ７２を希望の方向に回転させる。モータ７２は、ディレイラ２８を第１及び第２シフト位置又はプリセット位置の間で移動するように、時計回り又は反時計回りのいずれの方向にも駆動可能な可逆モータであるのが望ましい。位置制御スイッチ７６の送った信号に基づく新しい位置にディレイラ２８が到着すると、位置検出回路８４はモータ７２への給電を停止する。下記で説明するように、ディレイラ２８の第１及び第２シフト位置又はプリセット位置は、下記で説明するようなドライブトレイン７４の終了位置に対応するのが望ましい。
【００２９】
すなわち、モータ７２のロックアップが始まると、電流レベルが増加して、過電流検出回路８４’から過電流信号が送られ、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置に戻されてモータ７２への給電が停止される。
図９に示すように、過電流検出回路８４’は、モータ駆動回路８２の入力電圧を予め決められた電圧Ｖｃｃと比較するコンパレータ９０を備えている。モータ駆動回路８２の電圧が予め設定された電圧Ｖｃｃを超えると、コンパレータ９０はモータ制御信号をモータ駆動回路８２に送る旨の信号をマイクロコンピュータ８０の中央処理装置に送り、これによりモータ７２への電流が停止される。
【００３０】
ここで、図１３から図１９を参照して、電動アクチュエータ装置６０のギアドライブトレイン７４について詳細に説明する。ギアドライブトレイン７４は、３枚の補助変速ギア９１，９２，９３と、ドライブギア９４と、モータ出力ギア７３から補助変速機構６２に回転を伝える駆動軸９５とを備えている。モータ７２及びギアドライブトレイン７４はハウジング７０内に設置されている。図１３から図１６に示された実施形態によるハウジング７０は、ドライブギア９４に隣接して配置された１対の衝撃吸収要素又はバンパー９６ａ，９６ｂを備えている。さらに具体的には、衝撃吸収要素９６ａ，９６ｂは、ドライブギア９４の第１及び第２接触面９４ａ，９４ｂに当接するように、ハウジング７０内に配置される。モータ７２は、ドライブギア９４及び駆動軸９５を第１及び第２終了位置の間で、時計回り及び反時計回りの両方向に駆動する。一実施形態によるドライブギア９４の移動終了位置は、接触面９４ａ及び９４ｂがそれぞれ衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂに接触する位置の直後に位置している。あるいは、ドライブギア９４の移動終了位置は、接触面９４ａ及び９４ｂがそれぞれ衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂに接触する位置の直前に位置している。別の実施形態によるドライブギア９４の移動終了位置は、接触面９４ａ及び９４ｂがそれぞれ衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂに接触する接触点に位置している。ディレイラ２８の第１及び第２シフト位置又はプリセット位置は、ドライブトレイン７４の移動終了位置に対応するのが望ましい。モータ７２が駆動軸９５の通常の停止位置を過ぎても給電される場合、ドライブギア９４は衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂにだけ当接するのが望ましい。
【００３１】
このようなモータ７２のオーバーランはめったに発生しないので、衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂは、ドライブトレイン７４の回転運動を吸収及び低速化することにより、ドライブトレイン７４を保護している。さらに具体的には、衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂは、ドライブギア９４の第１及び第２接触面９４ａ，９４ｂと接触するようにハウジング７０の停止部上に位置している。モータ７２が駆動軸９５の通常の停止位置を過ぎても給電される場合にのみ、ドライブギア９４は衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂに当接する。
【００３２】
本発明の一実施形態による衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂは、アクリルフォーム材料で構築されて、ドライブギア９４とハウジング７０との間の圧接の方向に約１．１４ｍｍの厚みを有している。衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂは、ハウジング７０に接着固定されるのが望ましい。例えば、両面接着テープを利用して、衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂをハウジング７０に固定してもよい。衝撃吸収材料は、ポリエチレンテレフタラートなどのクッション効果のある任意の材料で構築可能である。あるいは、図１７に示すように、衝撃吸収要素又はバンパー９６ａ及び９６ｂを、両面接着テープなどの接着剤を用いて、ドライブギア９４の端部に配置することもできる。また、必要又は希望（あるいは両方）に応じて、衝撃吸収要素をドライブトレイン７４に沿った任意の位置に配置可能であることも、本開示から本技術に精通するものには明らかである。さらに、衝撃吸収要素９６ａ及び９６ｂは、図に示された発泡体のようなパッド以外の形状をとることも可能である。ドライブギア９４は、ギア７３の回転方向に従って、時計回り又は反時計回りのいずれかの方向に駆動軸９５を回転するように、駆動軸９５に連結されている。
【００３３】
図１９から最も明らかなように、ドライブギア９４と駆動軸９５との間には、少量の回転の遊び（隙間）が存在している。この回転の遊びは、トーションスプリング９８によって吸収される。この配置は、モータ７２がロックアップしたにもかかわらずモータ７２への給電が切断されなかった際に、ギアを破壊からさらに保護するように意図されている。また、ギア９１から９４は、慣性力によって直ぐには停止できないので、トーションスプリング９８は、このようなオーバーランの発生による破壊からギア９１から９４をさらに保護している。このトーションスプリング９８は、乗り手が第１シフト完了前に第２シフトを実行した際のダブルシフトが発生した場合にも、ギア９１から９４を保護している。下記で説明するように、駆動軸９５は、補助変速機構６２に連結された中心穴９５ａを備えたハブ部分を有している。中心穴９５ａは、円形以外の断面を有するのが望ましい。ドライブギア９４は、駆動軸９５上に取り付けられたハブ部分９４ｃと、第１及び第２接触面９４ａ及び９４ｂの間に位置する複数の歯を備えたアーチ形部分９４ｄとを有した扇形ギアである。
【００３４】
図３及び図４を参照すると、自転車用変速装置又はドライブトレイン１２をシフトするための本発明によるシフト補助装置３０がボトムブラケット２７に連結されている。ボトムブラケット２７の一般的な構造は、当該技術において周知であるので、これらの部品についての詳細な説明は省略している。
ここで、図２０から図３０を参照すると、補助変速機構６２は、基本的に、右クランクアーム２６ａに固定連結された駆動リング１００と、ボトムブラケット２７のアウタースリーブ２７ａに固定された被駆動部材１０２とを備えている。したがって、駆動リング１００が右クランクアーム２６ａと共に回転する一方、被駆動部材１０２は、ボトムブラケット２７によってフレーム１４に対して回転を防ぐように固定される。本実施形態による補助変速機構６２の被駆動部材１０２は、フロントディレイラ２８のベース部材としても機能する。代わりに、必要又は希望（あるいは両方）に応じて、フロントディレイラ２８をボトムブラケット２７に直接連結することも可能である。
【００３５】
図４に、ディレイラ２８及びクランクアーム２６ａの外された、補助変速機構６２の斜視図を示す。駆動リング１００には、クランクアーム２６ａの内端にプレス嵌めされる滑らかな内周面１０４が形成されている。勿論、内周面１０４は、クランクアーム２６ａの対応するスプラインに合致するスプラインを備えることもできる。あるいは、駆動リング１００がボトムブラケット２７の車軸２７ｂに固定されてもよい。駆動リング１００の外周面には、当接面１０８と共に１対の駆動突起１０６が形成されている。当接面１０８は、互いに１８０度の角度を成し、ボトムブラケット２７及びクランクアーム２６ａの回転の順方向に向いている。すなわち、図４において、当接面１０８は、時計回りの方向に向いている。当接面１０８は、ボトムブラケット２７の回転軸Ｙから半径方向外側に延びる仮想直線に沿っている。当接面１０８との交差位置における駆動リング１００の外周面は、図４において２０度以上、さらに本実施形態において４５度以上の一定曲率で時計回りの方向に延び、駆動突起１０６に続く部分の背後に近付くと、曲率半径は非曲率式に突起１０６の先端まで増加する。本実施形態による駆動リング１００の外周面は、対応する突起の先端まで平滑な傾斜面を形成しているが、弧であってもよい。図４から明らかなように、駆動突起１０６は、駆動リング１００の外周面からほんの僅かしか突き出していない。図２２から図３０において、装置の動作を理解しやすいように、駆動リング１００はボトムブラケット２７の車軸２７ｂに装着された状態を示し、クランクアーム２６ａは破断線で示している。
【００３６】
被駆動部材１０２は、操作ワイヤ５６を選択的に牽引又は開放して、フロントディレイラ２８をシフトするように設計されている。さらに具体的には、シフト制御装置３２によるモータ７２の動作に応答して、駆動リング１００の回転運動が被駆動部材１０２に伝えられ、操作ワイヤ５６が牽引又は開放される。被駆動部材１０２は、基本的に、ベース部材１２０と、カバー部材１２２と、セレクタアーム１２４と、精密操作レバー１２６と、カムリング又は部材１２８と、カムフォロア１３０と、第１つめ１３２ａと、第１つめ開放部材（又はランプ）１３２ｂと、第２つめ１３４ａと、第２つめ開放部材（又はランプ）１３４ｂとを備えている。第１つめ１３２ａ及び第１つめ開放部材１３２ｂは、第１連結装置を形成し、第２つめ１３４ａ及び第２つめ開放部材１３４ｂは、第２連結装置を形成している。
【００３７】
下記でさらに詳しく説明するように、シフト補助装置３０は、操作レバー１２６を反時計回りに移動することで、フロントディレイラ２８のアップシフト（ローギアからハイギア）を行い、操作レバー１２６を時計回りに移動することで、フロントディレイラ２８のダウンシフト（ハイギアからローギア）を実行する。操作レバー１２６は、フロントディレイラ２８に連結された操作ワイヤ５６を移動する。シフト補助装置３０は、ハンドルバーに位置するシフト制御装置３２のシフト装置３４ｂに接続されている。
【００３８】
ベース部材１２０は、ボトムブラケット２７に固定設置され、フロントディレイラ２８を移動自在に取り付けるための１対の取付フランジ１２０ａを備えるのが望ましい。ベース部材１２０は、セレクタアーム１２４を収容するカップ形部分１２０ｂと、操作レバー１２６と、カムリング１２８と、カムフォロア１３０と、第１つめ１３２ａと、第１つめ開放部材１３２ｂと、第２つめ１３４ａと、第２つめ開放部材１３４ｂとを備えている。ベース部材１２０は、カバー部材１２２を装着するための、ねじ部材を受ける３個のねじ溝付き孔１２０ｃを備えるのが望ましい。
【００３９】
セレクタアーム１２４の第１端は、動作軸の周りに回動自在であるように、回転軸１３６を通して、ベース部材１２０に回動自在に装着される。回転軸１３６の一端は、電動アクチュエータ装置６０の駆動軸９５の穴９５ａに支持される。セレクタアーム１２４の第２端は操作レバー１２６に連結されるピン１２４ａを備えている。したがって、モータ７２によるセレクタアーム１２４の回転が原因となり、操作レバー１２６が第１位置及び第２位置の間で移動される。すなわち、モータ７２は回転軸１３６を回転させ、補助変速機構６２を操作する。セレクタアーム１２４の移動範囲は限られているので、両方向に動作しないようにモータ７２が停止又はロックされる。図２０及び図２１に、この２箇所のロック位置又は停止位置を示している。
【００４０】
セレクタアーム１２４は、約３０度の移動範囲を有するのが望ましい。すなわち、駆動軸９５により第１位置から第２位置に移動する場合、セレクタアーム１２４の回転軸１３６は３０度回転される。ただし、アップシフトするには、セレクタアーム１２４が少なくとも６．４度だけ移動する必要がある一方、ダウンシフトするには、セレクタアーム１２４が少なくとも１４．５度移動する必要がある。これは、セレクタアーム１２４のピン１２４ａと、操作レバー１２６のスロット１２６ａとの間の接続に起因している。セレクタアーム１２４が第１位置又は高位置にある際、セレクタアーム１２４及び回転軸１３６が第１位置にロックされた後でも、駆動軸９５はさらに追加の３５度まで継続して回転できる。この追加３５度の移動は前述のトーションスプリング９８による。ドライブギア９４は、セレクタアーム１２４の第１停止位置を通過して、約３２度回転した後に、第１衝撃吸収要素９６ｂに接触するのが望ましい。セレクタアーム１２４が第１又は高位置から第２又は低位置に移動される際、セレクタアーム１２が第２又は低位置に着く直前に第２衝撃吸収要素９６ｂがドライブギア９４に当接する。第２衝撃吸収要素９６ｂは、２７度の回転、すなわちセレクタアーム１２４が回転を完了する３度手前で当接するのが望ましい。駆動軸９５は、回転軸１３６との間に一定の遊びを有しているので、セレクタアーム１２４の回転軸１３６に対して回転可能である。この回転の遊びによって、ドライブギア９４は、第２衝撃吸収要素９６ｂに対してさらに２度、余分に回転することができる。前述のように、モータ７２の回転に従ってセレクタアーム１２４が第１位置又は第２位置のいずれかに到達すると、直ちに駆動軸９５が停止するように、モータ７２への給電又は電力が制御されるのが望ましい。このようにして、ドライブトレイン７４に過度の負荷が掛からないようになっている。前述のように、モータ７２は、位置制御スイッチ７６と、セレクタアーム１２４の第１及び第２位置に対応する第１及び第２停止位置にドライブギア９４が到達するのを検出する位置検出回路８４とを通じて停止される。あるいは、過電流検出回路８４'を利用して、駆動軸９５が低位置から高位置に移動する際に、トーションスプリング９８の付勢力に抗して駆動軸９５が回転し始める際の過電流の発生を検出することにより、モータ７２を停止してもよい。高位置から低位置に移動する際には、ドライブギア９４が第２衝撃吸収要素９６ｂに接触する、すなわちセレクタアーム１２４が終了位置に到達する３度手前において、過電流が発生し始める。
【００４１】
精密操作レバー１２６の第１端は、動作軸の回りに回動自在であるように、回転軸１４０を通してベース部材１２０に回動自在に接続される。図２０及び図２１に示すように、操作レバー１２６は、セレクタアーム１２４の動きによって、第１操作位置及び第２操作位置の間を移動する。操作レバー１２６は、特に、セレクタアーム１２４の回転運動を操作レバー１２６に伝えるために、セレクタアーム１２４のピン１２４ａを受けるスロット１２６ａを備えている。操作レバー１２６は、下記で説明するように、カムリング１２８が選択的に回転又は停止されるよう、各々、第１つめ１３２ａ及び第２つめ１３４ａと共に働く第１制御レッジ又はフランジ１２６ｂ及び第２制御レッジ又はフランジ１２６ｃを有している。
【００４２】
図２０に示すように、セレクタアーム１２４が第１位置にある場合、ディレイラ２８は高位置にあり、駆動部材１００は被駆動部材１０２から開放されている。すなわち、カムリング１２８は駆動リング１００と共に回転していない。モータが起動されると、ドライブトレイン７４によって回転軸１３６がセレクタアーム１２４を回転させ、これによって、図２１に示す第２位置に移動するまで操作レバー１２６が回転軸１４０の回りに回転する。
【００４３】
図２２に示すように、カムリング１２８は、カムフォロア１３０を移動させ、それによって操作ワイヤ５６を牽引又は開放する周辺カム面１４２を備えている。カムリング１２８は、図４に示すＹ軸の回りに回転するように、ベース部材１２０に回転自在に設置される。
カムフォロア１３０は、回転軸１４４を通してベース部材に回動自在に設置される。カムフォロア１３０の第１端は操作ワイヤ５６を装着するための開口１４６を備えている。カムフォロア１３０の第２端はカム面１４２と係合するローラ１４８を備えている。ディレイラ操作ワイヤ５６は、操作ワイヤ５６が上方に引かれて開口１４６から抜かれるのを防ぐための、ワイヤ端ビード５６ａを有している。
【００４４】
第１つめ１３２ａは、第１係合位置及び第１開放位置の間で移動するように、カムリング１２８に対して回転可能に固定連結される。第２つめ１３４ａも又、第２係合位置及び第２開放位置の間で移動するように、カムリング１２８に対して回転可能に固定連結される。第１及び第２つめ１３２ａ及び１３４ａは、カムリング１２８上に１８０度離れて固定されている。カムリング１２８がＹ軸の回りを回転すると、第１及び第２つめ１３２ａ及び１３４ａも共に回転する。
【００４５】
第１つめ１３２ａに関して、第１つめ１３２ａの第１端は、第１回転軸１５０を通して、カムリング１２８に回動自在に接続され、第１つめ１３２ａの第２端は半径方向内側に延びる第１つめ歯１３２ｃを備えている。第１つめ１３２ａの中央部には、第１つめ制御当接部又はピン１３２ｄが配置されている。第１トーションスプリング又は付勢部材（図示せず）が回転軸１５０に取り付けられて、第１トーションスプリング（図示せず）の一端はカムリング１２８に固定され、他端は第１つめ１３２ａに固定されている。下記で説明するように、第１つめ１３２ａが駆動リング１００の２つの当接面１０８のいずれかと係合するために、通常、第１つめ歯１３２ｃが第１係合位置にまで半径方向内側に付勢されるよう、第１トーションスプリング（図示せず）は、第１つめ１３２ａを反時計方向に付勢する。第１開放装置１３２ｂは、第１端が取付具１５４によってベース部材１２０に固定連結された板バネの形状を有するのが望ましい。
【００４６】
第２つめ１３４ａに関して、第２つめ１３４ａの中間部は、第２回転軸１６０を通して、カムリング又は部材１２８に回動自在に接続されている。第２つめ１３４ａの第１端は半径方向内側に延びる第２つめ歯１３４ｃを備え、第２つめ１３４ａの第２端は第２つめ制御当接部１３４ｄを備えている。第２トーションスプリング又は付勢部材（図示せず）が回転軸１６０に取り付けられて、第２トーションスプリング（図示せず）の一端はカムリング１２８に固定され、他端は、第２つめ１３４ａに固定されている。第２トーションスプリング（図示せず）は、第２つめ１３４ａを反時計方向に付勢する。第２開放装置１３４ｂは、第１端が取付具１６４によってベース部材１２０に固定連結された板バネの形状を有するのが望ましい。下記で説明するように、第２つめ１３４ａが駆動リング１００の２つの当接面１０８のいずれかと係合するように、第２トーションスプリング（図示せず）は、第２つめ歯１３４ｃを第２係合位置にまで半径方向内側に付勢する。
【００４７】
図２２から図３０を参照して、シフト補助装置３０の動作を理解することができる。操作レバー１２６が第１位置（図２０）から第２位置（図２１）に移動すると、操作レバー１２６はベース部材１２０に突き当たる。この時点で、位置スイッチ７６が駆動軸９５の位置を検出するか、又は過電流検出回路８４が過電流の発生を検出する。いずれにしろ、モータ７２への給電を停止する信号が生成され、この後、電気的ステップが完了する。同様に、操作レバー１２６が第２位置（図２１）から第１位置（図２０）に移動すると、操作レバー１２６はベース部材１２０に突き当たる。この時点で、位置スイッチ７６が駆動軸９５の位置を検出するか、又は過電流検出回路８４が過電流の発生を検出する。いずれにしろ、モータ７２への給電を停止する信号が生成され、この後、電気的ステップが完了する。図１８に示すように、位置スイッチ７６は、ハウジング７０に固定設置されたプリント回路基板７６ａと、ドライブギア９４に固定連結された移動検出刃７６ｂとを備えたポテンショメータ方式を取るのが望ましい。したがって、ドライブギア９４が回転すると、移動検出刃７６ｂもドライブギア９４と共に回転する。移動検出刃７６ｂには、プリント回路基板７６ａ上のコンタクトによって検出される磁石７６ｃが固定されている。すなわち、プリント回路基板７６ａ上のコンタクトは、ドライブギア９４及び移動検出刃７６ｂが停止位置にまで回転したことを検出する。ドライブギア９４及び移動検出刃７６ｂが停止位置に到達すると、プリント回路基板７６ａは位置検出回路８４を通じて、マイクロプロセッサ８０に信号を送る。
【００４８】
図２０に、フロントディレイラが高位置にあり、定常アイドル状態にあるシフト補助装置３０を示している。この初期状態において、第１つめ歯１３２ｃが第１開放位置で半径方向外側に保持されるように、第１制御レッジ又はフランジ１２６ｂの第１つめ制御面は、第１つめ制御合口又はピン１３２ｄを支持し、第２つめ歯１３４ｃが第１開放位置で半径方向外側に保持されるように、第２つめ開放部材１３４ｂは、第２つめ制御当接部１３４ｄを押し付けている。このようにして、駆動リング１００は、シフト補助装置３０に全く影響を与えることなく、車軸２７と共に回転する。
【００４９】
ここで、乗り手が高位置から低位置にダウンシフトしたいならば、乗り手はシフト装置３４ｂのダウンシフトボタンを押し、その結果、シフト装置３２はモータ７２を作動する信号を送出する。モータ７２が起動されると、ドライブトレイン７４が回転軸１３６を介してセレクタアーム１２４を回転させ、これによって、図２４に示すように、操作レバー１２６が回転軸１４０を中心に時計回りに回転する。
【００５０】
操作レバー１２６が図２４に示された第２動作位置にあるとき、ダウンシフト操作が起動される。したがって、第１及び第２制御レッジ１２６ｂ及び１２６ｃは第２動作位置にまで内方向に移動させられる。さらに具体的には、第１つめ１３２ａがバネ力によって反時計方向に回転可能になるまで、第１制御レッジ１２６ｂは内方向に移動する。この位置では、第１つめ歯１３２ｃが駆動リング１００の突起１０６の１つによって係合されるように、第１つめ１３２ａが配置されている。したがって、図２５に示すように、駆動リング１００は第１つめ１３２ａの第１つめ歯１３２ｃと接触し、これによって、カムリング１２８が時計方向に回転される。図２６に示すように、このカムリング１２８による時計回りの移動によって、カムフォロア１３０のカムローラ１４８は、回転軸Ｙに最も近いカム面１４０の領域に係合される。したがって、カムフォロア１３０は回転軸１４４を中心に時計回りに回転可能である。このカムフォロア１３０による時計回りの回転によって、操作ワイヤ５６が開放される。操作ワイヤ５６のたるみはフロントディレイラ２８のリンケージアセンブリ４８の付勢部材（図示せず）によって巻取られる。図２７に示すように、第１つめ１３２ａは、１８０度回転した後、第１つめ１３２ａの歯がもはや駆動リング１００によって駆動されないように、開放位置にまで移動される。さらに具体的には、第１つめ開放部材１３２ｂが第１つめ１３２ａのピン１３２ｄと係合して、スプリングの付勢力に抗して、第１つめ１３２ａを回転軸１５０の回りに時計方向に回転させる。図２７に示すように、このカムリング１２８の回転中に、第２つめ１３４ａが１８０度移動して操作レバー１２６の第２制御レッジ１２６ｃと係合する。それに応じて、第２つめ１３４ａは第１つめ１３２ａと同様の開放位置に保持され、その結果、駆動リング１００は、被駆動部材１０２を動作させることなく、すなわちカムリング１２８を回転させずに移動する。
【００５１】
ここで、乗り手が低位置（図２７）から高位置（図２２又は図２３）にアップシフトしたいならば、乗り手はシフト装置３４ｂのアップシフトボタンを押す。その結果、シフト装置３２はモータ７２を作動する信号を送出する。図２８に示すように、モータ７２が作動する結果、回転軸１３６が反時計方向に回転する。図２８から図３０に示すように、この回転軸１３６の回転によって、セレクタアーム１２４及び操作レバー１２６が第１動作位置まで移動する。
【００５２】
操作レバー１２６が第１動作位置（図２８）にあるとき、アップシフト操作が起動される。具体的には、第２つめ１３４ａが第２付勢部材又はスプリングのバネ力によって反時計方向に回転可能になるまで、第２制御レッジ１２６ｃは半径方向側に移動する。したがって、図２９に示すように、第２つめ１３４ａの第２つめ歯１３４ｃは、半径方向内側に移動して、駆動部材１００の突起１０６の１つと係合する。ここで、カムリング１２８は、駆動部材１００によって、図２２に示された位置にまで１８０度回転されている。さらに具体的には、駆動部材１００は、カムリング１２８に固定された第２つめ１３４ａと係合し、その結果、カムリング１２８は駆動部材１００と共に回転する。第２つめ１３４ａは、１８０度回転した後、第２つめ開放部材又はスプリング１３４ｂと係合し、その結果、第２つめ１３４ａがスプリングの付勢力に抗して、時計回りに回転する。したがって、第２つめ１３４ａの第２つめ歯１３４ｃに係合することなく、駆動部材１００が自由に回転できるように、第２つめ１３４ａの第２つめ歯１３４ｃは第２位置にある。さらに、第１つめ１３２ａも操作レバー１２６の第１制御レッジ１２６ｂによって、半径方向外側に同時に移動される。具体的には、カムリング１２８が回転するにつれ、第１つめ１３２ａの第１つめ制御合口又はピン１３２ｄは、第１制御レッジ１２６ｂの半径方向外向き面と係合し、その結果、第１つめ１３２ａは、スプリングの付勢力に抗して、時計回りに回転する。さらに具体的に、第１制御レッジ１２６ｂは、カムリング１２８が時計回りに回転するに従い、第１つめ１３２ａのピン１３２ｄを半径方向外側に徐々に移動するランプを形成するように配置されている。このカムリング１２８の移動によって、カムフォロア１３０のカムローラ１４８は、回転軸Ｙから最も離れた周辺カム面１４２の部分に係合される。したがって、カムフォロア１３０は、回転軸１４４を中心に反時計回りに回転され、操作ワイヤ５６が牽引される。この操作ワイヤの移動の結果、前述のように、ディレイラ２８は低位置から高位置に移動される。
【００５３】
[図３１及び図３２]
ここで図３１及び図３２を参照して、電動リアディレイラアセンブリ１８について説明する。電動リアディレイラアセンブリ１８は、基本的に、第２アクチュエータ装置６０ａによって操作されるリアディレイラ１９を備えている。第２アクチュエータ装置６０ａは、リアディレイラ１９を自転車用フレーム１４に対して横方向に様々なギア位置の間で移動する。第２アクチュエータ装置６０ａは、第２モータ７２ａと、リアディレイラ１９に連結されてリアディレイラ１９を自転車用フレーム１４に対して横方向に様々なギア位置の間で移動する第２ドライブトレイン７４ａとを備えている。
【００５４】
第２アクチュエータ装置６０ａは、構造上、前述のアクチュエータ装置６０と同一である。したがって、第２モータ７２ａ及び第２ドライブトレイン７４ａは、各々、モータ７２及びドライブトレイン７４と同一である。ただし、本実施形態によるドライブトレイン７４は、補助変速機構６２を操作する回転軸１３６の代わりに、ドライブギアに制御自在に連結されたプーリ１３６ａを備えている。プーリ１３６ａは、リアディレイラ１９の操作ワイヤ２１を巻取るか、又は巻戻して、リアディレイラ１９をシフトさせる。したがって、リアディレイラ１９及びシフト補助装置３０は、共に、同じアクチュエータ装置と、衝撃吸収要素を備えた同じモータとを使用することから、簡略化のために、第２アクチュエータ装置６０ａ及び第２モータ７２ａの部品についての操作方法及び説明は省略している。また、リアディレイラ１９と、リアディレイラ１９及びモータ７２の間にある補助変速機構との正確な構造は、本発明にとって重要ではない。すなわち、本発明を、リアディレイラを制御する任意のモータに利用できることは、本技術に精通するものには明らかである。
【００５５】
リアディレイラ１９は、ケーブル操作式の従来型リアディレイラであるのが望ましい。第２アクチュエータ装置６０ａ、すなわち、第２モータ７２ａ及び第２ドライブトレイン７４ａの操作には、電子制御システム３１が使用され、これによってリアディレイラ１９も操作される。さらに具体的には、第２モータ７２ａの回転力がリアディレイラ１９の操作ワイヤ２１を牽引又は開放するように、第２アクチュエータ装置６０ａは動作する。第２アクチュエータ装置６０ａは、各々、電気制御コード３６及び電気制御コード３８ａを介して、シフト制御装置３２及びシフト制御装置３４ａに接続され、アップシフト信号及びダウンシフト信号を受信する。したがって、リアディレイラ１９の操作は、前述のフロントディレイラ２３の操作と基本的に同じである。
【００５６】
図３１を参照すると、シフト制御装置３２のモータ７２と同様に、電動アクチュエータ装置６０ａのモータ７２ａは、前述のように、電気コード３６によって、モータ駆動回路８２を備えたマイクロコンピュータ８０を有するシフト制御装置３２に電気的に接続される。したがって、モータ７２ａを停止するために、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置又はモータ駆動回路８２（あるいは両方）には、位置検出回路８４が接続されている。本実施形態による位置制御装置又はスイッチは、ギアドライブトレイン７４ａの駆動軸の位置を検出して、モータ７２ａを停止する信号を送出する。
【００５７】
あるいは、図９及び図３２に示すように、位置検出回路８４を過電流検出回路８４’で置き換えることもできる。この場合、過電流検出回路８４’は、モータ７２の場合と同じ方法で、モータ７２ａを停止するために、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置又はモータ駆動回路８２（あるいは両方）に接続される。位置検出回路８４が使用される場合は、ギアドライブトレイン７４ａの予め決められた終了位置が位置制御装置又はスイッチによって検出されて、モータ７２の場合と同じ方法で、モータ７２ａの回転が停止される。過電流検出回路８４’が使用される場合は、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置と、モータ駆動回路８２と、過電流検出回路８４’とが共に動作して、モータ７２の場合と同じ方法で、モータ７２ａのロックアップ開始が検出されると、モータ７２ａの回転が停止される。
【００５８】
図５及び図６に示すように、マイクロコンピュータ８０は、モータ７２ａの動作を制御するための駆動軸停止位置及び位置検出回路８４からの信号を受信する制御プログラムを備えている。さらに具体的には、乗り手がシフト装置３４ｂのボタンを押してシフト操作を開始した後、マイクロコンピュータ８０はモータ駆動回路８２に信号を送り、電源又はバッテリー８６によってモータ７２ａを希望の方向に回転させる。モータ７２ａは、ディレイラ１９を様々なシフト位置又はプリセット位置の間で移動するように、時計回り又は反時計回りのいずれの方向にも駆動可能な可逆モータであるのが望ましい。ディレイラ１９が位置制御スイッチの送った信号に基づく新しい位置に到着すると、位置検出回路８４はモータ７２ａへの給電を停止する。
【００５９】
あるいは、モータ７２ａがロックアップし始めると、電流レベルが増加して、過電流検出回路８４’から過電流信号が送られ、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置に戻されて、モータ７２ａへの給電が停止される。
[図３３及び図３４]
ここで図３３及び図３４を参照すると、モータ７２ａが、プーリ５７によってフロントディレイラ２８に連結された操作ワイヤ５６を移動するように、シフト補助装置３０が除去された代替の実施形態を示している。プーリ５７は、フロントディレイラ２８の操作ワイヤ５６を巻取るか、又は巻戻して、フロントディレイラ２８をシフトさせる。したがって、本実施形態によるフロントディレイラ２８は、シフト補助装置３０と共に使用される、前述のような同じアクチュエータ装置６０を使用することから、簡略化のために、アクチュエータ装置６０（すなわち、モータ７２ａ及びドライブトレイン７４）の部品についての操作方法及び説明は省略している。
【００６０】
図３３を参照すると、アクチュエータ装置６０のモータ７２は、電気コード３６によって、モータ駆動回路８２を備えたマイクロコンピュータ８０を有するシフト制御装置３２に電気的に接続される。前述のように、モータ７２を停止するために、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置又はモータ駆動回路８２（あるいは両方）には、位置検出回路８４が接続されている。本実施形態による位置制御装置又はスイッチは、ギアドライブトレイン７４の駆動軸９５の位置を検出して、モータ７２を停止する信号を送出する。
【００６１】
あるいは、図９及び図３４に示すように、位置検出回路８４を過電流検出回路８４’で置き換えることもできる。この場合、過電流検出回路８４’は、前述の場合と同じ方法でモータ７２を停止するために、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置又はモータ駆動回路８２（あるいは両方）に接続される。
位置検出回路８４が使用される場合は、ギアドライブトレイン７４の予め決められた最終位置が位置制御装置又はスイッチによって検出されて、前述の場合と同じ方法でモータ７２の回転が停止される。過電流検出回路８４’が使用される場合は、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置と、モータ駆動回路８２と、過電流検出回路８４’とが共に動作して、前述の場合と同じ方法でモータ７２のロックアップ開始が検出されると、モータ７２の回転が停止される。
【００６２】
[図３５から図３７]
ここで図３５から図３７を参照すると、電動リアディレイラセンブリ１８が内部ハブアセンブリ２１８で置き換えられた代替の実施形態を示している。内部ハブアセンブリ２１８は、基本的に、アクチュエータ装置２６０に制御されて、様々なギア位置の間で横方向にシフトされる内部ハブ２１９を備えている。内部ハブ２１９は従来型の内部ハブ２１９であるのが望ましい。内部ハブ２１９は、当該技術において周知の従来の部品である。内部ハブについては、当該技術において周知であるので、内部ハブ２１９の構造に関する詳細はここでは説明又は図示しない。
【００６３】
図３５を参照すると、アクチュエータ装置２６０は、モータ２７２を備えたハウジング２７０と、内部ハブ２１９に制御自在に連結されて、内部ハブ２１９をシフトするドライブトレイン２７４とを備えている。ハウジング２７０は、回転クラッチアクチュエータ２１９ｂに連結されたドライブトレイン２７４を備えた内部ハブ２１９の車軸２１９ａ上に取り付けられている。アクチュエータ装置２６０は、ナット２１９ｃによって、内部ハブ２１９の車軸２１９ａ上に保持されている。ナット２１９ｃは、ハウジング２７０の取付フランジ２７１に圧接し、それによって、内部ハブ２１９の部品を保持するハブナット２１９ｄにも圧接する。
【００６４】
モータ２７２及びドライブトレイン２７４は、シフト補助装置３０の代わりに内部ハブ２１９を制御するように改造されている点を除き、各々、モータ７２及びドライブトレイン７４と同一である。したがって、内部ハブ２１９及びシフト補助装置３０は、共に、ほぼ同じモータと、衝撃吸収要素を備えたほぼ同じドライブトレインとを使用した基本的に同じアクチュエータ装置を使用することから、簡略化のために、アクチュエータ装置２６０の部品についての操作方法及び説明は省略している。また、内部ハブ２１９と、内部ハブ２１９及びモータ２７２の間にある補助変速機構（ドライブトレイン２７４）の正確な構造は、本発明にとって重要ではない。すなわち、本発明を、内部ハブを制御する任意のモータに利用できることは、本技術に精通するものには明らかである。
【００６５】
図３５を再び参照すると、モータ２７２及びドライブトレイン２７４はハウジング７０内に配置されている。モータ２７２は、ドライブトレイン２７４と係合するアウトプットギア２７３を備えたアウトプットシャフトを備え、ドライブトレイン２７４は内部ハブ２１９の回転クラッチアクチュエータ２１９ｂと係合する。ドライブトレイン２７４は、２枚の補助変速ギア２９１，２９２と、ドライブギア２９４と、アウトプットギア２７３から内部ハブ２１９に回転を伝える駆動軸２９５とを備えている。さらに具体的に、補助変速ギア２９１は、モータ２７２のアウトプットギア２７３と回転自在に噛み合う大直径ギア部分２９１ａを備えている。補助変速ギア２９１は、補助変速ギア２９２の大直径ギア部分２９２ａと回転自在に噛み合う小直径ギア部分２９１ｂも備えている。さらに、補助変速ギア２９２も、大直径を有するドライブギア２９４と回転自在に噛み合う小直径ギア部分２９２ｂを備えている。このように、ドライブトレイン２７４は、ドライブギア２９４がアウトプットギア２７３よりも低速で回転するようなギア減速装置を形成している。
【００６６】
図１９に示された、ドライブギア９４及び駆動軸９５と同様、ドライブギア２９４と駆動軸２９５との間には、少量の回転の遊びが存在している。この回転の遊びは、ドライブギア９４及び駆動軸９５の間に連結されたトーションスプリング９８と同じ方法で、ドライブギア２９４と駆動軸２９５との間に連結されたトーションスプリング（図示せず）によって吸収される。この配置は、モータ２７２がロックアップしたにもかかわらずモータ２７２への給電が切断されなかった際に、ギアを破壊からさらに保護するように意図されている。また、ドライブトレイン２７４のギアは、慣性力によって直ぐには停止できないので、トーションスプリングは、このようなオーバーランによる破壊からドライブトレイン２７４のギアをさらに保護している。このトーションスプリングは、乗り手が第１シフト完了前に第２シフトを実行した際のダブルシフトが発生した場合にも、ドライブトレイン２７４のギアを保護している。駆動軸２９５は、回転クラッチアクチュエータ２１９ｂに連結された中心穴を有している。ドライブギア２９４は、駆動軸２９５上に取り付けられたハブ部分と第１及び第２接触面の間に位置する複数の歯を備えたアーチ形部分を有した扇形ギアである。
【００６７】
本実施形態では、１対の衝撃吸収要素又はバンパーが、ハウジング７０の場合と同じ方法でドライブギア２９４に隣接して配置されている。さらに具体的には、衝撃吸収要素は、ドライブギア２９４の第１及び第２接触面に当接するように、ハウジング２７０内に配置される。モータ７２が駆動軸２９５の通常の停止位置にまで給電される場合にのみドライブギア２９４は衝撃吸収要素に当接する。
【００６８】
ここで図３６を参照すると、アクチュエータ装置２６０の制御に前述の電子制御システム３１が使用され、アクチュエータ装置２６０は内部ハブ２１９を制御している。さらに具体的には、モータ２７２の回転力がドライブトレイン２７４を通じて内部ハブ２１９をシフトするように、アクチュエータ装置２６０はモータ２７２を制御する。電動アクチュエータ装置２６０は、アップシフト信号及びダウンシフト信号を受信するために、電気制御コード３６を介してシフト制御装置３２に、電気コード３８ａを介してシフト装置３４ａに接続されている。すなわち、電動アクチュエータ装置２６０のモータ２７２は、電気コード３６によって、モータ駆動回路８２を備えたマイクロコンピュータ８０を有するシフト制御装置３２に電気的に接続される。前述のように、モータ２７２を停止するために、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置又はモータ駆動回路８２（あるいは両方）には、位置検出回路８４が制御自在に連結されている。本実施形態による位置制御装置又はスイッチ７６は、ギアドライブトレイン２７４の駆動軸２９５の位置を検出して、モータ２７２を停止する信号を送出する。あるいは、図９及び図３７に示すように、位置検出回路８４を過電流検出回路８４’で置き換えることもできる。この場合、過電流検出回路８４’は、モータ７２の場合と同じ方法でモータ２７２を停止するために、マイクロコンピュータ８０の中央処理装置又はモータ駆動回路８２（あるいは両方）に接続される。
【００６９】
ここで使用されている「ほぼ」、「約」、「おおよそ」などの程度を表す用語は、最終結果が著しく変化しないような、妥当な量の変化を意味する修正用語である。これらの用語は、修正対象の用語の意味を否定しない場合は、±５％の偏差を含むものと解釈される。
ここでは、本発明の選択された実施形態を説明、図示しているが、本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、以下の請求事項で定義された本発明の意図又は範囲から離れることなく、様々な修正、変更を加えることができる。さらに、本発明による複数の実施形態の説明は、図示のみを目的とし、附随する請求事項や同等の請求による定義によって本発明を制限するものではない。たとえば、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。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。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、単独又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又は機能（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、開示された実施形態に限定されるものではない。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明では、電動アクチュエータ装置が停止位置を超えて駆動された際にその損傷を防ぐように衝撃吸収要素が配置されているので、誤動作の発生時にモータ及びドライブトレインを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電子制御ドライブトレインを備えた従来型自転車の側面図。
【図２】シフト制御装置及び１対のシフト装置の連結された図１に示された自転車のハンドルバー部分の上面図。
【図３】本発明による自転車用トランスミッション又はドライブトレインをシフトするためのシフト補助装置の装着された、ロントディレイラアセンブリの斜視図。
【図４】ディレイラ及びクランクアームの取り外された図３に示されたフロントディレイラアセンブリのシフト補助装置の部分的分解斜視図。
【図５】図３及び図４に示されたフロントディレイラアセンブリのシフト補助装置のモータを停止するためのモータ制御ルーチンを表すフローチャート。
【図６】図３及び図４に示されたフロントディレイラアセンブリのシフト操作中におけるモータ電流対シフト補助装置の移動を表す図。
【図７】位置検出回路の使用されたフロントディレイラアセンブリのシフト補助装置のモータ動作を表す概略図。
【図８】過電流検出回路の使用されたフロントディレイラアセンブリのシフト補助装置のモータ操作を表す概略図。
【図９】フロントディレイラアセンブリのシフト補助装置のモータの動作を停止する過電流検出回路を表す概略図。
【図１０】図３及び図４に示されたシフト補助装置及びフロントディレイラアセンブリの被駆動部材の背面図。
【図１１】図３及び図４に示されたフロントディレイラアセンブリにおけるシフト補助装置の電動アクチュエータ装置の第１側面図。
【図１２】図３及び図４に示されたフロントディレイラセンブリにおけるシフト補助装置の電動アクチュエータ装置の第２側面図。
【図１３】駆動軸が第１プリセット位置又は高部品位置に対応する第１停止位置にある、図３及び図４に示されたフロントディレイラセンブリにおけるシフト補助装置の電動アクチュエータ装置（カバー除去）の部分的内面図。
【図１４】駆動軸が第１衝撃吸収要素に接触する第１オーバーラン位置にある、図３及び図４に示されたフロントディレイラアセンブリにおけるシフト補助装置の電動アクチュエータ装置（カバー除去）の部分的内面図。
【図１５】駆動軸が第２プリセット位置又は低部品位置に対応する第２停止位置にある、図３及び図４に示されたフロントディレイラアセンブリにおけるシフト補助装置の電動アクチュエータ装置（カバー除去）の部分的内面図。
【図１６】駆動軸が第２衝撃吸収要素に接触する第２オーバーラン位置にある、図３及び図４に示されたフロントディレイラアセンブリにおけるシフト補助装置のアクチュエータ装置（カバー除去）の部分的内面図。
【図１７】本発明の別の実施形態によるシフト補助装置のアクチュエータ装置（カバー除去）の部分的内面図。
【図１８】図示目的に一部分が外された、シフト補助装置の被駆動部材及び電動アクチュエータ装置の底面図。
【図１９】図３及び図４に示されたフロントディレイラセンブリにおけるシフト補助装置の電動アクチュエータの駆動軸の部分的斜視図。
【図２０】操作レバーが第１操作位置にある、シフト補助装置の被駆動部材におけるベース部材の側面図。
【図２１】操作レバーが第２操作位置にある、シフト補助装置の被駆動部材におけるベース部材の側面図。
【図２２】被駆動部材がアイドル状態にあり、ディレイラが高位置にある、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図２３】図２２と同様に被駆動部材がアイドル状態にあり、ディレイラが高位置にあり、カムリングの一部が除去されて第１及び第２つめが図示された、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図２４】第１つめが半径方向内側に移動して駆動部材に係合するように、操作レバーが第２操作位置に移動された、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図２５】駆動部材が第１つめに接触してカムリングを回転するように、駆動軸が第１方向に回転された、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図２６】ディレイラ操作ワイヤが開放されるように、ディレイラ位置決めカムリングがダウンシフト位置にまで回転された、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図２７】高位置から低位置までのシフト操作が完了した、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図２８】第２つめが移動して駆動部材に係合するよう、操作レバーを第１操作位置にまで移動するように、駆動軸が第２方向に回転された、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図２９】高位置から低位置までのアップシフトが実行されるようカムリングを回転するように、駆動部材が第２つめに接触した、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図３０】ディレイラ操作ワイヤが引かれてアップシフト操作が完了するよう、ディレイラ位置決めカムリングがアップシフト位置にまで回転された、図３及び図４に示されたシフト補助装置の側面図。
【図３１】本発明の別の実施形態による位置検出回路によってモータが制御される電動リアディレイラを表す概略図。
【図３２】本発明の別の実施形態による過電流検出回路によってモータが制御される電動リアディレイラを表す概略図。
【図３３】本発明の別の実施形態による位置検出回路によってモータが制御される電動リフロントディレイラを表す概略図。
【図３４】本発明の別の実施形態による過電流検出回路によってモータが制御される電動フロントディレイラを表す概略図。
【図３５】本発明の別の実施形態による電動内部ハブによってモータが制御される電動内部ハブを表す概略図。
【図３６】位置検出回路を使用した内部ハブのモータ制御を表す概略図。
【図３７】過電流検出回路を使用した内部ハブのモータ制御を表す概略図。
【符号の説明】
１２    ドライブトレーン
１８    電動リアディレイラアセンブリ
２２    電動フロントディレイラアセンブリ
２８    フロントディレイラ
３０    シフト補助装置
３１    電子制御システム
３２    自転車コンピュータ
６０，２６０    電動アクチュエータ
６２    補助変速機構
７０，２７０    ハウジング
７２，２７２    可逆モータ
７４，２７４    ギアドライブトレーン
８４    位置検出回路
８４’    過電流検出回路
９１〜９３，２９１，２９２    補助変速ギア
９４，２９４    ドライブギア
９４ａ，９４ｂ    接触面
９４ｃ    ハブ部分
９４ｄ    アーチ形部分
９５，２９５    駆動軸
９６ａ，９６ｂ    衝撃吸収要素
９８    トーションスプリング
１０８    当接面
２１８    内部ハブアセンブリ
２１９    内部ハブ
【図１】
0003752482.tif 000002
【図２】
0003752482.tif 000003
【図３】
0003752482.tif 000004
【図４】
0003752482.tif 000005
【図５】
0003752482.tif 000006
【図６】
0003752482.tif 000007
【図７】
0003752482.tif 000008
【図８】
0003752482.tif 000009
【図９】
0003752482.tif 000010
【図１０】
0003752482.tif 000011
【図１１】
0003752482.tif 000012
【図１２】
0003752482.tif 000013
【図１３】
0003752482.tif 000014
【図１４】
0003752482.tif 000015
【図１５】
0003752482.tif 000016
【図１６】
0003752482.tif 000017
【図１７】
0003752482.tif 000018
【図１８】
0003752482.tif 000019
【図１９】
0003752482.tif 000020
【図２０】
0003752482.tif 000021
【図２１】
0003752482.tif 000022
【図２２】
0003752482.tif 000023
【図２３】
0003752482.tif 000024
【図２４】
0003752482.tif 000025
【図２５】
0003752482.tif 000026
【図２６】
0003752482.tif 000027
【図２７】
0003752482.tif 000028
【図２８】
0003752482.tif 000029
【図２９】
0003752482.tif 000030
【図３０】
0003752482.tif 000031
【図３１】
0003752482.tif 000032
【図３２】
0003752482.tif 000033
【図３３】
0003752482.tif 000034
【図３４】
0003752482.tif 000035
【図３５】
0003752482.tif 000036
【図３６】
0003752482.tif 000037
【図３７】
0003752482.tif 000038