| 【発明の名称】 |
自動変速装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐藤 行
【氏名】西村 律夫
【氏名】伊井 賢一
【氏名】島田 信秋
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| 【要約】 |
【課題】特にばね付勢方向への変速動作時の変速位置の制御を適正に行う他、無駄な検出を排除して低電圧検出の信頼性を向上させるとともに、無用の低電圧検出の表示による電池の劣化を防止できる自動変速装置を提供することを目的とする。
【解決手段】速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、シフトダウン方向あるいはシフトアップ方向にばね付勢された変速機を駆動装置の逆回転M2(時刻T1)により変速するように構成された自動変速装置において、ばね付勢方向変速動作による付勢方向次位の変速位置(2速)が検出された場合(時刻T3)、所定時間前記駆動装置を正回転M1させるように構成したことを特徴とするもので、特に所定の付勢力により復元されて変速が行われる形式の自動変速装置において変速位置を所定のレベルに確実に保持することが可能となり、復元力によって所定の変速位置を通り過ぎてしまう虞れがない。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、シフトダウン方向あるいはシフトアップ方向にばね付勢された変速機を駆動装置の逆回転によりばね付勢方向に変速動作するように構成された自動変速装置において、ばね付勢方向の変速動作による付勢方向次位の変速位置が検出された後、所定時間前記駆動装置を正回転させるように構成したことを特徴とする自動変速装置。 【請求項2】 速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置において、前記駆動装置の駆動時の起動電圧低下が生じている間は、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧の判定がなされるところの低電圧検出動作を禁止するように構成したことを特徴とする自動変速装置。 【請求項3】 速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧の判定がなされるところの低電圧検出回路を備えた自動変速装置において、前記低電圧が所定時間継続して検出された場合にのみ低電圧と判定するように構成したことを特徴とする自動変速装置。 【請求項4】 速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧の判定がなされるところの低電圧検出回路を備えた自動変速装置において、作動可能となった時に電源電圧が所定値以下の場合は低電圧の判定の表示を行わないように構成したことを特徴とする自動変速装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、速度検出手段により検出された車両速度に応じて変速機を自動変速する自転車用自動変速装置に係り、特に自動変速装置における駆動装置の駆動制御および低電圧検出に関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、自転車の軽快な走行を可能にする変速装置の自動化技術として様々な自動変速装置が提案されている。自転車におけるこの種の自動変速装置としては、後輪駆動部等に設置された変速機に接続された変速ケーブルの引込み位置を、自転車の速度に応じてモータ等の駆動装置により制御機構を介して所定量牽引制御することによって所定の変速位置に自動変速するものがある。このような自動変速装置における変速ケーブルの引込み位置の牽引操作量は、前記モータ等の駆動装置によって行われるものであるが、通常、該モータは電池により駆動されるため、電池が消耗してモータの駆動ができなくなる直前まで自動変速動作を行っており、変速途中でのモータの停止等を防止するものとして、本件出願人等は、先に、変速機の制御機構における駆動装置の電源電圧が所定値以下に低下した場合には、変速機のその後の変速動作を禁止し、停車後、前記変速機を低速位置に設定するように構成した、いわゆる「変速位置固定処理」を行うようにした自動変速装置(特願平8−346160号)を提案した。 【0003】これによって、変速機の制御機構における駆動装置の電源電圧が所定値以下に低下し、変速機を駆動できないときには、変速動作が電源電圧低下時の走行状態に応じた変速位置で保持され、安定した走行が行え、停車後は変速位置が固定されたまま変速機は低速位置に設定されるので、次の走行を低速位置から安定して開始できることとなった。しかしながら、このような自動変速装置において、制御機構部の長期使用によるガタ、たるみ、振動、変形、磨耗等に起因して変速位置にずれを生じる可能性がある他、車両が低速走行中に速度検出信号であるパルスが発生し、車両の加速によって所定速度に達して、変速機の駆動装置であるモータがシフトアップするとき、駆動装置の電池の能力が極端に低下していた場合には、変速のために前記駆動装置であるモータを駆動する際の起動電圧低下によって、所定値(ローバッテリ設定電圧)を通り越して変速機の制御回路のリセットが行われるところの、制御回路リセット電圧以下にまで低下し、変速位置が中途半端な所で停止してしまう現象が起き、順次、これを繰り返して、僅かずつながら変速位置がずれる「変速ずれ」が生じる可能性もあった。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した各自動変速装置では、変速位置固定処理や変速位置の初期化、さらには通常のシフトダウンのために行われるモータ等の変速制御機構における駆動装置の駆動については、その駆動方向にかかわらず通常の駆動制御、すなわちフルパワーにてこれらの駆動制御を行っていた。そのため、駆動装置が所定の付勢力に抗して制御機構を正転駆動してシフトアップする通常の自動変速装置の場合のように、シフトアップ時の変速ケーブルの変速負荷が大なる場合のみならず、所定の付勢力により復元されて小さな繰出し力しか必要としないシフトダウンすなわち駆動装置の逆転駆動の際もフルパワーにて制御がなされて、所定の変速位置を通り過ぎてしまう虞れが生じた。また、これらの駆動装置の正回転および逆回転に発生する大きな起動電圧低下によって、電池の能力がまだ充分にあるにもかかわらず、低電圧判定が行われるところの低電圧を検出してしまう虞れもあった。場合によっては、走行時の振動に起因した一時的な電源遮断等によっても低電圧を検出してしまうこともあり、信頼性に欠けるものであった。さらに、電池の能力が限界値以下に低下した場合でも依然として低電圧の検出が行われて低電圧の判定の表示を行おうとするため、電池が劣化して過度の電流が流れて液漏れが生じる虞れもあった。 【0005】そこで本発明では、特にばね付勢方向への変速動作時の変速位置の制御を適正に行う他、無駄な検出を排除して低電圧検出の信頼性を向上させるとともに、無用の低電圧検出の表示による電池の劣化を防止できる自動変速装置を提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】このため本発明は、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、シフトダウン方向あるいはシフトアップ方向にばね付勢された変速機を駆動装置の逆回転によりばね付勢方向に変速動作するように構成された自動変速装置において、ばね付勢方向の変速動作による付勢方向次位の変速位置が検出された場合、所定時間前記駆動装置を正回転させるように構成したことを特徴とするものである。また本発明は、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置において、前記駆動装置の駆動時の起動電圧低下が生じている間は、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧の判定がなされるところの低電圧検出動作を禁止するように構成したことを特徴とするものである。また本発明は、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧の判定がなされるところの低電圧検出回路を備えた自動変速装置において、前記低電圧が所定時間継続して検出された場合にのみ低電圧と判定するように構成したことを特徴とするものである。また本発明は、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧の判定がなされるところの低電圧検出回路を備えた自動変速装置において、作動可能となった時に電源電圧が所定値以下の場合は低電圧の判定の表示を行わないように構成したことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とするものである。 【0007】 【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1〜図7は本発明の自動変速装置の第1および第2実施の形態を示すもので、図1(A)は本発明の自動変速装置が設置された自転車の全体側面図、図1(B)は速度検出部が設置された後輪の側面図、図2はアクチュエータボックスの上ケースの内部平面図、図3はアクチュエータボックスの下ケースの内部底面図、図4は自動変速装置のブロック構成図、図5は本発明の自動変速装置の基本制御フローチャート図、図6は変速制御および低電圧検出制御フロー図、図7はその制御処理タイムテーブルを示す図である。図1(A)(B)に示すように、本発明の自動変速装置を備えた自転車では、後輪駆動ハブ内に内装式等の変速機15が設置され、ハンガー部近傍に設置されたアクチュエータボックス3内に収納された制御機構部によって、変速機15に対する変速ケーブル13の引込み位置を、自転車の速度に応じて所定量を牽引制御することによって所定の変速位置に自動変速するものである。 【0008】アクチュエータボックス3は、上ケース1と下ケース2とから構成され、上ケース1の上部に固定された取付ブラケットによって車体のハンガー部に取り付けられている。また、該アクチュエータボックス3に隣接してその上部には、自動変速装置における変速機の制御機構における駆動装置の電源および制御部における制御回路の電源となる電池等が収納された電池ボックス11が設置される。符号58は電池ボックス11の側面に外部に露呈して配設されたイニシャルリセットスイッチで、これを押下することにより自動変速装置の制御部におけるエラー情報の報知や変速ケーブル牽引基準位置調整のためのモータ駆動等を行うことができる。 【0009】変速機の自動変速は、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構部により自動的にシフトアップないしはシフトダウンがなされるが、車両速度の検出手段としては、例えば、図1(B)に示すように、チェーンステー等のフレームに設置されたリードスイッチ17を後車輪スポーク等に設置された磁石14の回転軌跡に近接して配置して、これら両者の接離によって発生した単位時間当たりのパルスをカウントすることで、後車輪の回転速度すなわち自転車の車両速度(および加速度)を検出するもの等が採用され、その速度検出信号をもって自動変速装置の変速制御信号となすものである。図3に示すように、後端部が前記変速機15に接続された変速ケーブル13の始端部は、アクチュエータボクッス3の下ケース2内に軸支された変速プーリ8の外周面に係止固定されている。変速ケーブル13は、下ケース2の導入部に係止された六角ナット20に対してスペーサ18を介してアジャスタ16によって進入位置が調整されるアウター内に牽引自在に挿通されている。なお、符号33は変速プーリ8の止め輪、19は角ナット、21は上下ケースを結合する螺子、32は通気シートを示す。 【0010】図2に示すように、アクチュエータボックス3の上ケース1の内部には、前記変速ケーブル13の始端部が係止固定された変速プーリ8と同軸9にて一体に結合されたカムギヤ4が軸支されている。該カムギヤ4の外周には多数の歯が刻設され、これらの歯部には減速装置を構成してモータ26等の駆動装置からの駆動力を受けて回転する第2減速ギヤ5における小ギヤが噛合している。該第2減速ギヤ5の大ギヤの外周には第1減速ギヤ6における小ギヤが噛合している。第1減速ギヤ6の大ギヤの外周には、モータ26における出力軸に固定されたウォーム7が噛合している。カムギヤ4の歯の刻設されていない部分には、各変速位置に対応する部位に凹部が刻設されており、前記変速ケーブル13の牽引量に対応するこれらの凹部に検出手段であるマイクロスイッチ27における検出子が落ち込んで変速位置を検出するように構成される。検出手段としてはマイクロスイッチの他、フォトカプラやポテンショメータ等も採用され得る。符号30は制御回路等が配設される基板であり、ここで処理された制御信号によりコード28を通じて駆動装置である前記モータ26を駆動制御する制御部を構成する。符号10は減速ギヤ5、6の軸、12はシールグロメット、22は基板取付螺子、23は取付ブラケットの取付螺子、24はマイクロスイッチ27の取付螺子を示す。 【0011】このように構成された自動変速装置は以下のように動作する。車両が走行を開始すると、後車輪スポーク等に設置された磁石14と静止側に設置されたリードスイッチ17から構成された速度検出部からのパルス信号を受け、その速度信号は基板30上に配設された制御回路において演算処理され、モータ26の正回転によりウォーム7、第1および第2減速ギヤ6、5を介して減速されたカムギヤ4は、1速〜3速までの変速位置を回転移動する。これに伴って、該カムギヤ4と一体の前記変速プーリ8(図3)が変速ケーブル13の後端部を牽引し、図1(A)に示した前記後輪ハブ内に設置された内装式等の変速機15を自動変速する。 【0012】図4は本発明の自動変速装置のブロック構成図であり、車両の走行開始によって車輪が回転を始めると、磁石14とリードスイッチ17により構成される速度検出部61にて発生したパルスである速度検出信号SPを主制御回路部64に送出し、省エネモードであるストップモードから走行モードになる。該主制御回路部64では、前記速度検出信号SPを入力するとともに、図2のマイクロスイッチ27からの信号によって変速位置検出部67から得た変速位置信号、および変速機の制御機構部における駆動装置の電源電圧の所定値以下の低下の検出を行う低電圧(ローバッテリ)検出部(回路)63からのローバッテリ検出信号LSの各入力を取り込んで演算、処理して自動変速のための処理信号M1(正回転信号)、M2(逆回転信号)をモータ駆動回路部66に送出する。モータ駆動回路部66からの駆動信号によってモータ26が回転駆動され、自動変速制御が行われる。65は変速位置や低電圧の検出等を表示するためのLED出力部である。62はサブ電源出力部で、モータ等の駆動装置の正回転および逆回転によって電圧低下が生じた場合に備えられた予備の電源の出力部である。 【0013】図5は本発明の自動変速装置の基本制御フローチャート図で、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自転車用自動変速装置において、車両の走行開始によって車輪が回転を始めると、走行モードとなり、ステップS10にて自動変速装置の制御回路の初期設定がなされ、走行が続行されるとステップS20で変速位置や速度データである速度検出部61にて発生したパルスである速度検出信号SP(図4等参照)等の入力処理がなされる。次いで、ステップS30で低電圧(ローバッテリー)検出により電源電圧が所定値以下に低下したことを判定するエラー処理がなされ、低電圧すなわちエラーの無いことが確認されると、ステップS40にて変速位置算出がなされて、ステップS50に移行してシフトアップあるいはシフトダウンの変速動作関数に基づく変速制御がなされる。次いで、ステップS60において走行状態に応じた省電力モード移行関数に基づく省電力モード移行がなされる。 【0014】図6および図7は本発明の自動変速装置の第1実施の形態である変速制御フロー図と第2実施の形態である低電圧検出制御フロー図、およびそれらの制御処理タイムテーブルを示す図である。以下、図6および図7を参照しつつ変速制御および低電圧検出制御について説明する。ステップS50にて変速制御に突入すると、ステップS51において変速動作要求の有無が判断され、変速動作要求があればステップS52に移行して低電圧エラー判定禁止がなされる。すなわち、図7の時刻T1にてシフトダウン変速動作開始によるモータ等の駆動装置の逆回転駆動時(逆回転信号M2がH)の起動電圧低下に起因して電源電圧PWが所定の低電圧設定値VL以下になって低電圧検出信号LSがHとなっているが、電源電圧PWの起動電圧低下が回復するまでのTa時間(時刻T1からT2まで)低電圧エラー判定(ローバッテリ判定)を禁止し、駆動装置の駆動開始時の起動電圧低下に起因した低電圧の誤検出を排除する。時刻T2にてローバッテリ判定禁止が解除されてローバッテリの判定が可能となる。 【0015】以上の駆動装置のシフトダウン駆動制御はステップS53における要求変速位置へのモータ動作による。ステップS54において要求変速位置判定によって変速ギヤ位置が所定のレベルに達すると、すなわちシフトダウン方向にばね付勢された変速機が駆動装置の逆回転によるシフトダウン駆動制御によって所定の変速レベルに達した場合(時刻T3)、ステップS55に移行する。該ステップS55では駆動装置に正回転信号M1のHレベルを送出して駆動方向とは逆方向回転のブレーキ動作を開始するにあたって、駆動装置の駆動方向とは逆方向回転のブレーキ動作開始時の起動電圧低下に起因して電源電圧PWが所定の低電圧設定値VL以下になり低電圧検出信号LSがHとなるので、ステップS56においてTb時間(時刻T3からT5)低電圧エラー判定が禁止され、ステップS57にてTm時間(時刻T3からT4)駆動装置の駆動方向とは逆方向の回転ブレーキ動作がなされ、変速駆動装置の充分な制動が得られた後は、時刻T4にて通常の発電制動によるブレーキ動作がなされる(ステップS58)。 【0016】図8および図9は本発明の自動変速装置の第3実施の形態を示すもので、本実施の形態では、低電圧が所定時間継続して検出された場合にのみ低電圧と判定するように構成されたものである。ステップS200にて低電圧検出制御に突入すると、ステップS201において低電圧エラー判定が禁止されているかどうかの判断がなされ、禁止されていればステップS203に移行し、低電圧検出が禁止されていなければステップS202に移行して低電圧検出信号LSがLレベルならステップS203に移行する。駆動装置の駆動開始(図9の時刻T1)後、起動電圧低下に起因して電源電圧PWが所定値VL以下になって、低電圧検出信号LSがHレベルとなり(時刻T2)、ステップS204に移行して低電圧カウンタのインクリメント(増加)制御がなされる。低電圧カウンタが1カウント(時刻T3からT5)を経過した時点で低電圧検出信号LSがLレベルになっている(時刻T4)場合には低電圧の判定をせずに、再度の駆動装置の駆動(時刻T6)によって時刻T7において低電圧検出信号LSがHレベルとなり、この状態が低電圧カウンタが所定値n(図示の例では2カウント)を経過しても依然として続く場合(ステップS205)は、低電圧が判定されステップS206にて低電圧エラー要求がなされ、時刻T9において表示LEDが点滅動作されることになる。 【0017】図10および図11は本発明の自動変速装置の第4実施の形態を示すもので、本実施の形態では、走行開始時に電源電圧が所定値以下の場合は低電圧の判定の表示を行わないように構成されたものである。ステップS60にて省電力モード移行制御に突入すると、ステップS61において走行停止が判定される。走行中であればステップS62に移行して省電力モードカウンタが0にて通常の走行モードを維持する。また、走行が停止された場合ステップS63に移行して省電力モードカウンタがカウント数の増加を行う。ステップS64にて省電力モードカウンタが所定値m以上をカウントすると(走行停止から所定時間が経過すると)ステップS65にて省電力モードに移行する。この状態から走行を開始すると、図11の時刻T1にて速度検出信号SPがHレベルとなりステップS66にて走行が検出され、ステップS67にて省電力モードが解除されると同時に、サブ電源出力信号PCがHレベルとなって補助電源が出力される(以下同様)。 【0018】走行中、時刻T2に至って電源電圧PWが所定値VL以下に低下した場合、低電圧検出信号LSがHレベルとなるが、走行開始時(T1)には電源電圧PWが所定値VL以上であった(低電圧検出信号LSはLレベルであった)ことから、LEDが低電圧検出を表示して点滅する。時刻T3にて走行が停止され、時刻T4に至り省電力モードに移行し、サブ電源出力信号PCがLレベルとなってLEDの低電圧検出も停止する。時刻T5にて走行を開始すると、ステップS66から前述同様の制御がなされ、時刻T5(図11の時刻T5からLED表示が開始しているのは、前回の走行にて低電圧が検出され、低電圧エラー要求が発生しているため)にてLEDの点滅表示がなされ、時刻T7にて走行が停止した後、時刻T8にて省電力モードとなる。 【0019】走行が停止されて省電力モードとなった時刻T8において、電源電圧PWが所定値VL以上に回復しない状態に陥った場合は、もはや電源電池の能力が使用に耐えないもの程劣化したものと見做すことができる。時刻T9において走行を開始してサブ電源が投入され、省エネモードから復帰して自動変速装置の作動が可能になる(ステップS66からステップS67、さらにステップS68に移行)と、すでに走行開始時に電源電圧PWが所定値VL以下であるため走行開始と同時に低電圧検出信号LSがHレベルを示し、ステップS69に移行してLED表示を禁止する。このことによって、劣化した電池に過度の電流が流れて液漏れ等が生じることを防止できる。なお、最初にLED表示の禁止状態に陥った場合にのみ音声等により電池交換を促すメッセージを発するように構成することもできる。 【0020】以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で変速機の形式およびその設置位置、速度検出手段の形式およびその設置位置、変速機の制御機構部を構成するアクチュエータの形式およびその設置位置、駆動装置であるモータの形式、各制御部の制御形態、低電圧カウンタのカウント形態、LEDの表示形態等については適宜選定できる。 【0021】 【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明によれば、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、シフトダウン方向あるいはシフトアップ方向にばね付勢された変速機を駆動装置の逆回転によりばね付勢方向に変速動作するように構成された自動変速装置において、ばね付勢方向の変速動作による付勢方向次位の変速位置が検出された場合、所定時間前記駆動装置を正回転させるように構成したことにより、特に所定の付勢力により復元されて変速が行われる形式の自動変速装置において変速位置を所定のレベルに確実に保持することが可能となり、所定の変速位置を通り過ぎてしまう虞れがない。また、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置において、前記駆動装置の駆動時の起動電圧低下が生じている間は、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧検出動作を禁止するように構成したことにより、電池の電圧降下が大きい駆動装置の駆動時の起動電圧低下による無駄な低電圧の誤判定を防止することができ、それにより電池寿命の増大化が図れる。 【0022】さらに、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧の判定がなされるところの低電圧検出回路を備えた自動変速装置において、前記低電圧が所定時間継続して検出された場合にのみ低電圧と判定するように構成したことにより、走行時の振動に起因した一時的な電源遮断やすぐに回復する電池能力の高い状態における低電圧の検出が避けられて、信頼性が向上するとともに、無駄な低電圧の誤判定を防止してLEDの無用な表示も予防することができ、それにより電池寿命の増大化も図れる。さらにまた、速度検出手段により検出された車両速度に応じて制御機構を駆動して変速機を自動変速する駆動装置を備えた自動変速装置であって、電源電圧が所定値以下に低下した場合に低電圧の判定がなされるところの低電圧検出回路を備えた自動変速装置において、作動可能となった時に電源電圧が所定値以下の場合は低電圧の判定の表示を行わないように構成したことにより、劣化した電池に過度の負担をかけることが有効に防止され、電池に液漏れ等が生じて回路を損傷するような事態を避けることができる。このように、本発明によれば、特にシフトダウン時の変速位置の制御を適正に行う他、無駄な検出を排除して低電圧検出の信頼性を向上させるとともに、無用の低電圧検出の表示による電池の劣化を防止できる自動変速装置が提供される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000112978 【氏名又は名称】ブリヂストンサイクル株式会社
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| 【出願日】 |
平成11年9月2日(1999.9.2) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100102565 【弁理士】 【氏名又は名称】永嶋 和夫
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| 【公開番号】 |
特開2001−74129(P2001−74129A) |
| 【公開日】 |
平成13年3月23日(2001.3.23) |
| 【出願番号】 |
特願平11−248443 |
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