专利名称：自行车用变速控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变速控制装置，特别是根据检测出的自行车车速而自动切换变速机构的多个变速档的自行车用变速控制装置。
大家知道，自行车装有多变速档的变速机构。变速机构有外装变速机构和内装变速机构之分。外装变速机构例如具有装于后轮上的多个链轮的小齿轮和将链条变换到任一个链轮上的拨链器。内装变速机构有一个内装变速轮毂。这些变速机构与借助变速缆索装在把手等上面的变速杆连接。装有这种变速机构的自行车通过手动操作变速杆可以根据行车情况选择最合适的变速档。
然而，变速杆通常多数是配置在刹车杆附近，减速时必须同时操作刹车杆和变速杆，变速操作起来困难。日本公开专利平8-113131号公报登载了一种根据自行车车速自切换变速档的变速控制装置，根据加减速度的大小改变变速时机。这里，急剧加减速时把变速时机提前，使骑自行车的人不容易产生不协调的感觉。
上述一般变速控制装置的结构，变速时机的控制不仅要根据速度而且还要根据加速度进行，因而需要检测加速度的传感器或进行从速度计算加速度的运算处理，因此，有自动变速的控制变得复杂，且对于控制的响应缓慢的担心。而且应用速度和加速度时必须用复杂的二维图谱确定变速档，从而使控制过程进一步复杂化。
本发明的目的是提供一种控制简单、变速时不容易产生不协调感的自行车用变速控制装置。
按照本发明的一方面，本发明的自行车用变速控制装置是根据检测出的自行车车速自动切换变速机构的多个变速档的，它配备有车速读取器、第一加速换档器、第一减速换档器、加速换档状态设定器、第二减速换档器、减速换档状态设定器和第二加速换档器。车速读取器用以读取检测出的车速。第一加速换档器用以在车速处于第一速度时将变速档从低速档切换到高速档。第一减速换档器用以在车速处于第二速度时将变速档从高速档切换到低速档。加速换档状态设定器用以在第一加速换档器动作时设定加速换档状态。第二减速换挡器用以在设定加速换档状态时，在车速达到低于第二速度的第三速度时将变速档从高速档切换到低速档。减速换档状态设定器用以在第一减速换档器动作时设定减速换档状态。第二加速换档器用以在设定减速换档状态时，在车速达到高于第一速度的第四速度时将变速档从低速档切换到高速档。
这种变速控制装置在开始行车之后加速到第一速度时，变速档切换到1档高速档，接着设定加速换档状态。处于这个加速换档状态时，变速档一直维持在低于第二速度的第三速度，在到达第三速度时切换到低速档。另一方面，不设定在加速换档状态时，在减速过程中到达第二速度时，变速档切换到低速档，于是设定减速换档状态。在这个减速换档状态下，变速档一直维持在高于第一速度的第四速度，在到达第四速度时切换到高速档。
这里，一旦变速时设定加速换档状态或减速换档状态，在与通常变速速度(第一速度，第二速度)不同的速度(第四速度，第三速度)下变速，将变速时机(timing)错开。具体地说，将变速时机拖后，以达到在加速换档状态下减速换档时和在减速换档状态下加速换档时，分别在低速的第三速度下和高速的第四速度下变速；在加速换档时在高速，在减速换档时在低速下变速的目的。这样，通常的变速时机就提前。因此，既可以减少变速后无用的变速，又可在较少急剧变速时产生的不协感下进行变速，而且由于只以速度确定变速时机，因而可以以简单的控制方式达到没有不协调感的变速。
按照本发明的第二方面，本发明的自行车用变速控制装置是根据检测出的自行车车速自动切换变速机构的多个变速档的，它配备有车速读取器、第一加速换档器、第一减速换档器、加速换档状态设定器、第二减速换档器、减速换档状态设定器、第二加速换档器、加速换档状态解除器和减速换档状态解除器。车速读取器用以读取检测出的车速。第一加速换档器用以在车速处于第一速度时将变速档从低速档切换到高速档。第一减速换档器用以在车速处于第二速度时将变速档从高速档切换到低速档。加速换档状态设定器用以在第一加速换档器动作时设定加速换档状态。第二减速换档器用以在下加速换档状态时车速达到低于第二速度的第三速度时将变速档从高速档切换到低速档。减速换档状态设定器用以在第一减速换档器动作时设定减速换档状态。第二加速换档器用以在设定减速换档状态时在车速达到高于第一速度的第四速度时将变速档从低速档切换到高速档。加速换档状态解除器用以解除加速换档状态。减速换档状态解除器用以解除减速换档状态。
这里，加到本发明第一方面的加速换档状态解除器和减速换档状态解除器，即使一旦设定这些状态，只要满足既定的条件也可以解除这些状态，在通常提前时机的情况下，在第一速度或第二速度下进行变速。
按照本发明的第三方面，在本发明第二方面所述的装置中，加速换档状态解除器在高于第一速度的第五速度下解除加速换档状态，减速换档状态解除器在低于第二速度的第六速度下解除减速换档状态。在此情况下，由于在比平常滞后的变速时机解除各换档状态，因而不容易产生变速速度附近跳动现象。
按照本发明的第四方面，在本发明第三方面所述的装置中，加速换档状态解除器和减速换档状态解除器分别具有分别设定所述各变速档的第五速度和第六速度的第五速度群和第六速度群。在此情况下，即将经各速度群群组化的变速档相应的速度与现时的车速进行比较，即可以简单地控制而解除各换档状态。
按照本发明的第五方面，在本发明第四方面所述的装置中，减速换档状态解除器在车速处于满足所述第六速度群的变速档相应的任一第六速度的车速时，或第一或第二加速换档器动作时，解除减速换档状态。在此情况下，确定解除减速换档状态。
按照本发明的第六方面，在本发明第四或第五方面所述的装置中，加速换档状态解除器在车速处于第五速度群的变速档相应的任一第五速度时，或第一或第二减速换档器动作时，解除加速换档状态。这里，确实解除了加速换档状态。
按照本发明的第七方面，在本发明第一至第六任一方面所述的装置中，第一和第二加速换档器分别具有分别在各变速档下设定的对应于加速换档的第一速度和第四速度的第一速度群和第四速度群，第一和第二减速换档器分别具有分别在各变速档下分别设定的对应于减速换档的第二速度和第三速度的第二速度群和第三速度群。在此情况下，只要将各速度群群组化过的变速档相应的速度与现时的速度进行比较，即可以简单的控制进行变速。
按照本发明的第八方面，本发明的自行车用变速控制装置是根据检测出的自行车车速自动切换变速机构的多个变速档的，它配备有车速读取器、加速换档器、第一换档维持器、第一减速换档器、第二换档维持器和第二减速换档器。车速读取器用以读取检测出的车速。加速换档器用以在车速高于速度A时将变速档加速换档。第一换档维持器用以在所述车速在超过速度A而未达高于速度A的速度B的范围时维持加速换档的变速档。第一减速换档器用以在车速下降到低于速度A的速度C时减速换档用第一换档维持器维持的变速档。第二换档维持器用以在车速处于速度B至高于速度B的速度D的范围时维持加速换档的变速档。第二减速换档器用以在车速下降到比速度B慢而比速度A快的速度E时减速换档用第二换档维持器维持的变速档。
在这种变速控制装置中，车速从速度A往上升时，进行一档的加速换档。接着，车速超过速度A而未达速度B时维持加速换档了的变速档，而且在未达速度D时也维持变速档不变。若未达速度B时车速下降到速度C，则进行一档减速换档，车速上升到B以上之后下降到速度E时，仍然减速换档。这里，一旦加速换档时，在直到既定速度B的这一段速度下从比该速度快的速度的场合使减速换档的速度慢下来，从而延迟减速换档的时机。这样，即使加速换档也不容易产生跳动现象。
按照本发明的第九方面，本发明的自行车用变速控制装置是根据检测出的自行车车速自动切换变速机构的多个变速档的、它配备有车速读取器、减速换档器、第一换档维持器、第一加速换档器、第二换档维持器和第二加速换档器。车速读取器用以读取检测出的车速。减速换档器用以在车速从速度A下降时将变速档减速换档。第一换档维持器，用以在车速在速度A至低于速度A的速度B的范围时维持减速换档了的变速档。第一加速换档器用以在车速上升到高于速度A的速度C时加速换档用第一换档维持器维持下来的变速档。第二换档维持器用以在车速处于速度B至超过比速度B慢的速度D的范围时维持加速换档了的变速档。第二加速换档器用以在车速上升到比速度B快、比速度A慢的速度E时加速换档用第二换档维持器维持下来的变速档。
在这种变速控制装置中，车速从速度A下降时进行1档减速换档。接着，车速在速度A至超过比速度A慢的速度B的范围时维持减速换档了的变速档，在超过速度D的范围时维持变速档。处在速度B以上时，车速上升到速度C时进行一档加速换档，车速从B下降后上升到速度E时，仍然加速换档。这里，一旦减速换档，在一直到既定的速度B的这一段速度下，从比该速度慢的速度的场合加速加速换档的速度，延迟减速换档的时机。这样，即使减速换档也不会因此引起跳动现象。
图1是采用了本发明一个实施例的自行车的侧视图。
图2是自行车把手的透视图。
图3是控制系统的结构方框图。
图4是速度一览表一个例子的示意图。
图5是按本发明的一个实施例控制的内装变速轮毂的纵断面结构图。
图6是四速时第一太阳轮和驱动棘爪的关系示意图。
图7是防盗机构通常行车时的剖面放大图。
图8是防盗机构闩锁时的剖面放大图。
图9是防盗机构闩锁时和行车时的动作模式图。
图10是锁定环的正视图。
图11是变速控制处理主流程的流程框图。
图12是拨号盘P处理的流程图。
图13是密码登记处理的流程图。
图14是自动变速1处理的流程图。
图15是自动速度1处理的流程图。
图16是手动变速处理的流程图。
附图中各符号的意义如下10内装变速轮毂12车速传感器25变速控制部分26动作位置传感器29变速马达30存储部分T1～T6速度一览表1-6S车速VP动作位置图1中，采用本发明一个实施例的自行车是个轻便车，配备有车架1、车把4、驱动部分5、前轮6、后轮7、前后刹车装置8(图中只示出前面的)和变速操作部分9，车架1有一个双管式的架体2和前叉3，后轮7装有四档变速的的内装变速轮毂10，借助变速操作部分9在手边操纵。
车架1上装有包括鞍座11和车把部分4等在内的各部分。此外，前叉3上还装有车速传感器12，车速传感器12内装有检测车速用的舌簧接点开关。车速传感器12检测装在前轮6的磁铁13，输出车速信号。
车把部分4有车把柱14和车把横档15，车把柱14固定在前叉3的上部，车把横档15固定在车把柱14上。车把横档15两端装有构成刹车装置8的刹车杆16和把套17。右侧的刹车杆16上装有变速操作部分9。
变速操作部分9如图2中所示的那样，具有操作板20、两个操作按钮21、22、操作拨号盘23和液晶显示部分24。操作板20在右侧(前轮用)的刹车杆16上整体形成。两操作按钮21和22的操作板20下部分左右排列配置。操作拨号盘23配置在操作按钮21和22上方。液晶显示部分24配置在操作拨号盘23左方。操作板20内部装有变速控制部分25(图3)，供控制变速操作用。
操作按扭21,22是三角形的按压式按钮。左侧的操作按扭21用以进行从低速挡到高速档的变速，右侧的操作按钮22用以进行从高速档到低速档的变速。操作拨号盘23用以切换三个变速状态和泊车(P)状态，有四个停止位置P、A1、A2和M。这里，变速状态为自动变速1(A1)状态、自动变速2(A2)装态和手动变速(M)状态。自动变速1和2状态是根据车速传感器12来的车速信号自动变速内装变速轮毂10的工作状态。自动变速1(A1)状态主要是在平地自动变速时使用的变速状态，自动变速2(A2)状态主要是在坡道自动变速时使用的变速状态，因此设定自动变速2(A2)状态时应比自动变速1(A1)状态在加速换档的变速时机早，在减速换档的变速时机晚。手动变速状态是用操作按钮21,22对内装变速轮毂进行变速的状态。泊车状态是锁定内装变速轮毂10使后轮7不能转动的工作状态。液晶显示部分24不仅显示现时的行车速度，而且显示变速时所操纵的变速档。
变速控制部分25备有微计算机，该微计算机由CPU、RAM、ROM,I/O接口组成。变速控制部分25，如图3所示的那样，与车速传感器12、动作位置传感器26、操作拨号盘23和操作按钮21,22连接。动作位置传感器26由检测内装变速轮毂10动作位置的例如电位计构成。此外，变速控制部分25上连接有电池组成的电源27、马达驱动器28、液晶显示部分24、存储部分30和其它输入输出部分。马达驱动器28上连接有变速马达29。存储部分30由例如EEPROM等可重写的非易失性存储器构成，存储着后面即将谈到的密码(口令PW)、轮胎直径等各种数据，还存储表示自动变速1(A1)状态和自动变速2(A2)状态下的速度与各变速档的关系各自的六个速度群数据(以下称速度一览表)。变速控制部分25根据各工作状态控制马达29，并控制液晶显示部分24的显示过程。
图4中分别示出自动变速1(A1)状态下的六个速度表的一个例子。
图4中，表1是设定第三速度的速度一览表，表2是设定第二速度的速度一览表，第三速度是对应于自动变速1(A1)状态下设定后面即将谈到的加速换档状态时减速换档时的变速档的速度，第二速度为通常减速换档时的速度。表3是设定第一速度的速度一览表，第一速度为通常加速换档时的速度。表4是设定第四速度的速度一览表，第四速度是对应于设定后面即将谈到的减速换档状态时加速换档时的速度。表5是设定第六速度的速度一览表，第六速度为解除减速换档状态时的速度。表6是设定第五速度的速度一览表，第五速度为解除加速换档状态时的速度。此外，自动变速2(A2)状态的速度一览表虽然图中没有示出，但还是可以通过整个降低图4所示的各速度进行设定。另外，各表的速度数据仅仅是举例而已，并不局限于这些数值。
驱动部分5具有设在架体2的下部(吊架部)的齿轮曲柄18、链条19和内装速轮毂10。链条19套过齿轮曲柄18安装。
内装变速轮毂10如图5所示的那样，主要具有轮毂轴41、驱动体42、配置在轮毂轴41及驱动体42的外周的轮毂壳体43、行星齿轮机构44和防盗装置85。轮毂轴41固定在自行车车架1的后部。驱动体42配置在轮毂轴41一端的外周。行星齿轮机构44用以将动力传递到驱动体42与轮毂壳体43之间。行星齿轮机构44呈直接连结和增速三档的共四档结构。
驱动体42是大致呈筒状的构件，其一端通过球体45和球座46可转动自如地支撑在轮毂轴41上，该端部的外周边上固定着作为输入件的小齿轮47。驱动体42上还形成有切槽部分42a，从中心部的空间向半径方向外方扩展，以圆周方向上等角度间隔的形式在三个位置形成。
轮毂壳体43是在轴向上具有多个台阶的筒状构件，其内周部分的收容空间43a中装有驱动体42。此外，轮毂壳体43的一端通过球体50，另一端通过球体51和球座52，分别可转动自如地支撑在驱动体42的外周和轮毂轴41上。再有，轮毂壳体43的外周部两端固定着凸缘53,54，供支撑后轮7的辐条7a(图1)用。驱动体42一端的外侧壁上固定有外罩55，其端部延伸开，覆盖着轮毂壳体43一端的外周面。外罩55端部的内周面与轮毂壳体43的外周面之间还配置有密封件56。
行星齿轮机构44装在轮毂体43内部的收容空间43a中，具有第一、第二和第三太阳轮60,61,62、与这些太阳轮啮合的三个行星齿轮63(图中只示出了一个行星齿轮)和内齿轮64。各太阳轮60～62在轮毂轴41的外周驱动体42的内周部轴向排列配置，且围绕轮毂轴41转动自如。行星齿轮63在驱动体42的切槽42a内通过支撑销65转动自如地被支撑着。第一齿轮63a、第二齿轮63b和第三齿轮63c在行星齿轮63上整体形成。第一齿轮63a与第一太阳轮60啮合。第二啮轮63b与第二太阳轮61啮合。第三齿轮63c与第三太阳轮62啮合。此外，内齿轮64配置在行星齿轮63的外周侧，内部形成有内齿。这个内齿轮64与行星齿轮63的第二齿轮63b啮合。
在轮毂轴41的外周部，如图6所示的那样，在各太阳轮60～62(图6中只示出太阳轮60)的配置位置形成有一对截止突起41a。此外，在各太阳轮60～62的内周部沿周边方向以一定的间隔形成四个空间60a～62a。
在轮毂轴41与各太阳轮60～62的内周部之间，如图5所示的那样，配置选择离合器机构70及其动作机构90。选择离合器机构70使各太阳轮60～62相对轮毂轴41相对转动自如，或使其不能沿进行方向相对转动。离合器选择机构的动作机构91使选择离合器机构70动作。
选择离合器机构70能使三个太阳轮60～62的任何一个有选择地与轮毂轴41接合，和使任何一个太阳轮60～62不与轮毂轴41接合。选择离合器机构70具有多个驱动棘爪71,72,73和线簧74,75,76。驱动棘爪71,72,73的顶端部能与轮毂轴41的截止突起41a啮合。线簧74,75,76呈环状，供使各驱动棘爪71～73的端部靠在轮毂轴41侧上。驱动棘爪71～73分别在各太阳轮60～62的四个空间60a～62a中相对的两个位置配置，其基端部在对置的空间60a～62a中能摆动自如地支撑着，顶端部可与截止突起41a啮合。轮毂轴41的截止突起41a截住驱动棘爪71～73，使其与轮毂轴41接合，这时各太阳轮60～62不能沿相对于轮毂轴41的进行方向(图6的顺时针方向)相对转动，但能沿与该方向相反的方向(图6中反时针方向)相对转动，此外，脱开时能在两个方向相对转动。
动作机构91具有套筒77，可在轮毂轴41的外周转动插入，在外周部的驱动棘爪71～73的配置位置具有多个驱动凸轮94a。该驱动凸轮94a与71～73任一个驱动棘爪搭接时就使所搭接的棘爪起作用，通过这个棘爪解除轮毂轴41与太阳轮60～62的连接。套筒77的一端固定有操作体78，操作体78转动时可使套筒77转动。此外，随着套筒77的转动，驱动凸轮94a有选择地使驱动棘爪71～73动作，从而控制各太阳轮60～62与轮毂轴41的连接。
从图5可以看到，减速机构95在操作体78上连接，使变速马达29的转动减速后传递给操作体78。此外，在减速机构95内部设有动作位置传感器26，供检测内装变速轮毂10的套筒77是否处在动作位置VP(变速档任一变速位置V1～V4和闩锁位置PK)的任何位置。
这种结构，在驱动棘爪71与轮毂轴41的截止突起41a相接而选择第一太阳轮60时，就构成增速比最大的大增速动力传动路线(相当于变速位置V4)，选择第二太阳轮61时，就构成第二大增速比的中增速动力传动路线(相当于变速位置V3)，选择第三太阳轮62时，就构成增速比最小的小增速动力传动路线(相当于变速位置V2)。此外，不选择任何太阳轮时，就构成直接结合的动力传动路线(相当于变速位置V1)。
驱动体42另一端的外周面与轮毂壳体3的内周面之间设有第一单向超越离合器80。内齿轮64的外周面与轮毂壳体43的内周面之间设有第二单向超越离合器81。这些单向超越离合器80,81都是滚柱式单向超越离合器，可以减少变速时的空转噪音，缓和变速时的震动，使变速过程平稳进行。
防盗装置85设在轮毂壳体43内的轮毂轴41图5的左端部，如图7～图9所示的那样，具有与套筒77形成一体转动的弹簧垫圈101、移动凸轮102、移动构件103、移动弹簧104和锁定环114。移动凸轮102配置得不能在轮毂轴41上转动，但能沿轴向移动自如。移动构件103压接在移动凸轮102上。移动弹簧104呈压缩状态配置在移动构件103与球座52之间。锁定环114压接在移动构件103上。
弹簧垫圈101是在套筒77上不能转动的止动构件，其外周部有一个接合片105与移动凸轮102相接。移动凸轮102具有呈筒状的凸轮体106和使其与轮毂轴41一道可沿轴向移动自如但不能转动而处于受截止状态的截止垫圈107。凸轮体106在图9的右端部形成有凸轮部108，与接合片105相接。凸轮部108只有在向套筒77的锁定位置转动时才使凸轮体106向轴向右方移动。
移动构件103有一个圆板状的凸缘部分115和一个在凸缘部分115的内周侧形成一体的圆筒部分116。在凸缘部分115半径方向的途中形成有台阶部115a，以可转动自如的形式支撑锁定环114。此外，在凸缘部分115面对着锁定环114的表面和锁定环114面对着凸缘部分115的表面，如图10中所示的那样，分别形成有辐射状的凹凸部分114a(图中只示出了锁定环114一侧的)。这样的凹凸部分114a的形成，不仅使锁定环114与移动构件103的摩擦力增大，而且两者相对转动而振动，发出声音。锁定环114的外周部分形成有锯齿114b，能与在轮毂壳体43内周面上形成的锯齿113啮合。
如图10中所示的那样，圆筒部分116在其内周面具有四个突起部分116a，与轮毂轴41外周面形成的四个槽口41b接合。因此，移动构件103由轮毂轴41支撑着，不能转动，但能沿轴向移动自如。圆筒部分116的外周面形成有螺纹和截止槽。圆筒部分116的外周侧，如图7中所示的那样，装有压环117，由圆筒部分116支撑住，不能转动但能沿轴向移动自如，可与锁定环114接触。此外，推压式螺母118拧入圆筒部分116右端部外周。螺母118与压环117之间配置着碟形弹簧119。
这里，通过调整螺母118的拧入量调节碟形弹簧119的压接力，通过压环117可以调整锁定环114和移动构件103的凸缘部分115的摩擦力，从而可以任意限制轮毂壳体43的转动。例如，可以使碟形弹簧119的摩擦力达到最大，使轮毂壳体43进入锁定状态。此外，减小摩擦力，限制轮毂壳体43转动的力就减小，轮毂壳体43就可以对轮毂轴41相对转动。然而，即使在这种情况下，由于碟形弹簧119处于作用状态，因而产生摩擦力，比起自由转动来，转动是受到了限制。这里，通过碟形弹簧119作用力的调整，使轮毂壳体43即后轮7从实质上锁定状态到接近自由转动状态的转动可以自由限制。
变速和锁定操作是用变速操作部分9的操作拨号盘23选择工作状态，用操作按扭21，22进行变速操作，使变速马达29转起来，通过操作体78使套筒77转动。
图11是变速控制部分25的控制动作流程框图。
接通电源后，在步骤S1进行初步设定。这里，速度计算用的周长数据设定成例如26英寸的直径，变速档设定成第二速度V2，并将各种标志复位。
在步骤S2，判断操作拨号盘23是否设定在泊车状态。在步骤S3，判断操作拨号23是否设定在自动变速1状态。在步骤S4，判断操作拨号盘23是否设定在自动变速2状态。在步骤S5，判断操作拨号盘23是否设定在手动变速状态。在步骤S6，判断是否已选择轮胎直径输入等其它处理。
操作拨号盘23转到P位置而设定到泊车状态时，步骤从S2转到S10。在步骤S10，进行图12所示的拨号P处理。操作拨号盘23转动A1位置而设定到自动变速1状态时，步骤从S3转到S11。在步骤S11，进行图14和15图所示的自动变速1处理。操作拨号盘23转到A2位置而设定到自动变速2状态时，步骤从S4转到S12。在步骤S12，进行与自动变速1处理同样的自动变速2处理。操作拨号盘23转动M位置而设定到手动变速状态时，步骤从S5转到S13。在步骤S13，进行图16所示的手动变速处理。选择其它处理时，步骤从S6转动S14，进行所选择的处理。
在步骤S10的拨号P部处理中，在图12的步骤21判断，从转到P位置的时候起是否已过了30秒。在步骤S22，判断是否未登记密码PW。这个判断根据密码PW是否已存入存储部分30来判断。若密码已登记过，就转入步骤S23。
在步骤S23，判断是否已操作左侧的操作按钮21。这里操作操作按钮21,22是为了输入解除处于锁定状态的内装变速轮毂10的锁定状态的密码的。在步骤S24，判断是否已操作右侧的操作按钮22。在步骤25，判断操作两操作按钮21,22输入的密码LR是否与登记过的密码PW一致。不一致时转入步骤S26。在步骤S26，判断在已进行的三次输入中，密码是否一致。在还没有输入三次的情况下，就返回到步骤S23，可以再次数入密码。密码输入三次而仍然与登记过的密码PW不一致时，就转入步骤S27。在步骤S27，等待10分钟，10分钟一过就返回到步骤S23，可以再次输入密码。
转到P位置过30秒时，就从步骤S21转到S30。在步骤S30，马达驱动器28驱动变速马达S29，将动作位置VP设定到锁定位置PK。于是，套筒77通过操作体78转到锁定位置。套筒77从变速位置一转到锁定位置，与套筒77一起转动的弹簧垫圈101接合片105就在凸轮108内移动。接合片105在凸轮108内移动时，借助移动弹簧104作用的移动构件103和移动凸轮102就从图7和图9(A)所示的位置向右移动到图8和图9(B)所示的位置。于是，锁定环114的锯齿114b与轮毂壳体43的锯齿113啮合，轮毂壳体43的转动受到锁定环114和移动构件103的摩擦力的限制。这时候的摩擦力可通过推压螺母118的拧入量对碟形弹簧119的作用力的调整任意改变。这样，即使踏脚踏板，后轮7也不会转动或难以转动。
这时，强行使轮毂壳体43转动时，移动构件103和锁定环114就相对转动，因凹凸部分114a而使锁定环114和移动部件103振动，发出很大的振动音。这样，在锁定状态下手推自行车或踏脚踏板使轮毂壳体43转动时，发出很大的声音，给盗车造成不便。此外，即使误动作而使套筒77在行车过程中进入锁定位置，由于摩擦也会使后轮7的转动受到限制，从而不会使后轮7急剧进入锁定状态。
此外，由于轮毂壳体43直接与轮毂轴41直接连接而锁定，即使想把自行车推走，由于轮毂壳体43(后轮7)的转动受到限制，因而难以推动自行车，给盗车带来不便。
在密码PW未登记的情况下，从步骤S22转到S31。在步骤S31，进行图13所示的密码登记处理。这里，在图13的步骤S41判断操作按钮21是否处于操作过的状态。操作操作按钮21时，转到步骤S42，使左边的号码L(十位数的号码)每次递增1个号码。在步骤S43，判断操作按钮22是否处于受操作状态。一直到按压操作按钮22之前，返回到步骤S41，使左边的号码L每次增加一个号码。操作操作按钮22时，步骤转入S44，使右边的号码R(个位数号码)每次递增一个号码。在步骤S45，判断操作按钮21是否再次处在受操作状态。直到操作操作按钮21之前，返回到步骤S43，使右边的号码R每次递增一个号码。操作操作按钮21时，转入步骤S46，所输入的号码LR作为密码PW存入存储部分30中。这样就由100个由“00”至“99”组成的二位数字号码LR登记一个密码PW。
在步骤S23，判断出解除锁定时操作操作按钮21时，就转到步骤S32。在步骤S32，和登记密码时一样，使左边的号码L每次增加一个号码。判断出操作按钮22受操作时，就从步骤从S24进入S33。在步骤S32，和登记密码时一样，令右边的号码R每次递增一个号码。在步骤S25输入的号码LR与密码PW一致时，转入步骤S34，使动作位置VP转到第一速度V1。于是，套筒77随变速马达29转动，确定第一速度V1的位置，解除锁定环114与轮毂壳体43的锯齿113的啮合。这样，踏脚踏板时，驱动体42的转动就照样通过第一单向超越离合器80传到轮毂壳体43上。
在步骤S11自动变速1处理的过程中，在车速SP相应的变速档取动作位置VP。接着，不符合这种情况时，逐档地朝接近的方向进行变速。这里，在图14的步骤S51，读入动作位置传感器26的动作位置VP。在步骤S52，根据车速传感器12来的速度信号读取自行车现时的车速S。在步骤S53，判断所读取的现时车速S是否超过表6表示现时变速档的动作位置VP所在的解除速度T6(VR)。这个表6，前面说过，是用以解除加速换档状态(复位)的速度一览表，如图4所示，VP=2时速度为14公里/小时。
现在说明一下加速换档状态和减速换档状态。
加速换档状态是一旦加速换档时设定的变速状态。加速换档之后减速换档到邻近的速度时，会产生频繁反复加速换档、减速换档交替的跳动现象。为防止这种现象，在加速换档过程中以较通常低的速度减速换档。这个加速换档状态时使用的速度一览表为表1(T1)。同样，减速换档状态是一旦减速换档时设定的变速状态。为防止在此减速换档下的跳动现象，在减速换档过程中以较通常高的速度加速换档。在此减速换档状态下使用的速度一览表为表4(T4)。此外，通常加速换档时采用表3(T3)，减速换档时采用表2(T2)。表3、表2这两个表，加速换档和减速换档的时机都比表4、表1的提前。此外，解除加速换档状态和减速换档状态返回通常变速时机所使用的速度一览表为表6(T6)和表5(T5)。
车速S超过表6的解除速度T6(VP)时，步骤就转入S54。在步骤S54，复位表示已设定加速换档状态的加速换挡标志SU。车速S不超过表6的解除速度T6(VP)时，就跳过该处理程序。
在步骤S55，判断车速S是否未达表5变速档相应的解除速度T5(VP)。这个表5，前面说过，是解除(复位)减速换档状态时使用的速度一览表，如图4所示，VP=2时速度为例如14公里/小时。车速S未达表5的解除速度T5(VP)时，就转入步骤S56。在步骤S56，复位表示已设定减速换档状态的减速换档标志SD。车速在表5的解除速度T6(VP)以上时，跳过该处理程序。
在步骤S57，判断变速档是否为第一速度(动作位置为V1)。变速档非第一速度时，就转入步骤S58。在步以取S58，判断是否已设置加速换档的标志SU，即判断是否设定加速换档状态。已设定加速换档状态时，就进入步骤S59，选择作为减速换档用的速度一览表的表1(T1)。未设定加速换档状态时，移到步骤S60，选择作为减速换档用的速度一览表的表2(T2)。
在步骤S61，判断现时的车速S是否未达所选表的变速档相应的变速速度T(VP)，即判断车速S是否比现时变速档相应的变速速度低。车速S低于变速速度时，转到步骤S62，设置减速换档标志，设定减速换档状态，同时使加速换档标志SU复位，解除加速换档状态。在步骤S63，将变速档减速换档1个档，使动作位置VP下降1个位置。回到图11的主程序。
现时的车速S在所选表变速档相应的变速速度T(VP)以上时，就从步骤S61转到图15的步骤S64。在步骤S64，判断动作位置是否为V4，即变速档是否处在第四速度。变速档为第四速度时，程序就返回到主程序。变速档不在第四速度时，即在第一至第三速度时就转入步骤S65。在步骤S65，判断是否已设置减速换档标志SD，即是否已设定减速换档状态。已设定减速换档状态时，就转入步骤S66，选择作为加速换档用的速度一览表的表4(T4)。未设定减速换档状态时，步骤转入S67，选择作为加速换档用的速度一览表的表3(T3)。在步骤S68，判断现时的车速S是否超过所选表变速档相应的变速速度T(VP)，即判断车速S是否比现时变速档相应的变速速度高。车速S高于变速速度时，转入步骤S69，设置加速换档标志，设定加速换档状态，并使减速换档标志复位，解除减速换档状态。在步骤S70，为将变速档加速换档一个档，将动作位置VP提升一个位置，返回到图11的主程序。
另一方向，在步骤S57判断出变速档处于第一速度时，转入步骤S65。
具体地说，在自动变速1处理过程中，举例说，踏上脚踏板、自行车开始行驶时，由于起初速度低，因而为第一速度V1。接着，在不设定减速换档状态的情况下，选择表3，在车速S超过11公里/小时时，加速换档到第二速度V2，同时设定加速换档状态。接着，车速S超过14公里/小时时，按表6解除加速换档状态。再增速，车速超过16公里/小时时，按表3加速换档到第三速度V3。
相反，车速S不超过14公里/小时继续减速时，由于是在加速换档状态中，因而选择表1，一直到低于9公里/小时之前不减速换档。另一方面，车速S超过14公里/小时之后继续减速的情况下，选择表2，未达12公里/小时时减速换档。一旦减速换档后，解除加速换档状态，设定减速换档状态。接着，车速S未达8公里/小时时，按表5解除减速换档状态。因此，车速S在8公里/小时的状态下增速时，选择表4，加速换档14公里/小时，车速S在低于8公里/小时状态增速时，选择表3，超过11公里/小时时加速换档。
这样，在自动变速1处理的过程中，一旦变速时，进入加速换档状态或减速换档状态，在表6或表5所示的既定解除速度的增速或减速，按表4或表1将变速时机拖后，因而即使提前变速也不会产生跳动现象，从而可以平稳进行变速切换，减少不协调感。
这里，借助变速马达29第一太阳轮60与轮毂轴41接合时进入第四速度，从小齿轮47输入到驱动体42的转动在由第一太阳轮60、行星齿轮63的第一齿轮63a、第二齿轮63b和内齿轮64的齿数确定的最大增速比下增速，通过第二单向超越离合器81传到轮毂壳体43上。此外，选择第二太阳轮61使其与轮毂轴41接合时进入第三速度，驱动体42的转动在由第2太阳轮61、行星齿轮63的第二齿轮63b和内齿轮64的齿数确定的第二大的中等程度的增速比下增速，通过第二单向超越离合器81传到轮毂壳体43上。选择第三太阳轮62使其与轮毂轴41接合时则进入第二速度，驱动体42的转动在由第三太阳轮62、行星齿轮63的第三齿轮63C、第二齿轮63b和内齿轮64的齿数确定的最小增速比下增速，通过第二单向超越离合器81传到轮毂壳体43上。此外，没有选择任一太阳轮60～62时，上面说过，进入第一速度，驱动体42的传动直接传到轮毂壳体43上。
另外，没有被选取的太阳轮沿与前进相反的方向相对轮毂轴41相对转动。选择任一太阳轮借助行星齿轮机构44增速时，驱动体42和轮毂壳体43沿第一单向超越离合器80解除啮合的方向相对转动。
至于自动变速2的处理，除使用的速度一览表与自动变速1处理所使用的不同外，处理内容完全相同，因此这里就不进行说明了。具体地说，表1至表6是按自动变速1的处理设定到更低的速度的。
在步骤S11的手动变速处理过程中，操作操作按钮21,22进行逐档的变速。在图16的步骤S71，令动作位置传感器26读取动作位置VP。在步骤S72，判断操作按钮21是否处于受操作状态。在步骤S73，判断操作按钮22是否处于受操作的状态。操作按钮21处于受操作的状态时，步骤就从S72转入S74。在步骤S74，判断现时的动作位置VP是否相当于第四速度的V4。现时的动作位置VP不是V4时，转入步骤S75，将动作位置VP只向高速档侧移动一个位置进行一档加速换档。现时的动作位置VP是V4时，就跳过这个处理。
操作按钮22处于受操作的状态时，从步骤S73转入S76。在步骤S76，判断现时的动作位置VP是否对应于第一速度的V1。现时的动作位置VP不是V1时，转入步骤S77。将动作位置VP只向低速档侧移动一个位置进行一档减速换档。现时的动作位置VP是V1时就跳过这个得处理。
这样，在本实施例中，在自动变速1处理时，设定加速换档状态和减速换档状态，一旦变速时上升或下降到既定的速度之前，在比通常晚的时机进行变速，防止跳动现象的产生，因而可以不用加速度而只用速度简单地进行控制，达到减少不协调感的自动变速操作的目的。
上述实施例举的是以内装变速轮毂作为变速机构的例子，但本发明也适用于以多个链轮和拨链器构成的外装变速机构作为变速机构的情况。
上述实施例举的是由变速马达驱动的变速机构的例子，但本发明也适用于由电磁螺线管或电气、油压、气缸等其它致动机构驱动的变速机构的情况。
按照本发明，一旦进行变速时，设定加速换档状态或减速换档状态，在与通常速度不同的速度下变速，将变速时机错开。具体地说，将变速时机拖后，以达到在加速换档状态下减速换档时在低速侧变速、在减速换档状态下加速换档时在高速侧变速的目的。这样，通常的变速时机变早。既减少了变速后的无用变速，又可减少剧烈变速时的不协调感，而且由于只由速度确定变速时机，因而可以用简单的控制达到减少不协调感变速的目的。
权利要求
1．一种自行车用变速控制装置，用于根据检测出的自行车车速自动切换变速机构的多个变速档，其特征在于，具有车速读取器，用以读取所述检测出的车速；第一加速换档器，用以在所述车速处于第一速度时将所述变速档从低速档切换到高速档；第一减速换档器，用以在所述车速处于第二速度时将所述变速档从高速档切换到低速档；加速换档状态设定器，用以在所述第一加速换档器动作时设定加速换档状态；第二减速换档器，用以在设定所述加速换档状态时在所述车速达到低于所述第二速度的第三速度时将所述变速档从高速档切换到低速档；减速换档状态设定器，用以在所述第一减速换档器动作时设定减速换档状态；第二加速换档器，用以在设定所述减速换档状态时在所述车速达到高于第一速度的第四速度时将所述变速档从低速档切换到高速档。
2．一种自行车用变速控制装置，用于根据检测出的自行车车速自动切换变速机构的多个变速档，其特征在于，具有车速读取器，用以读取所述检测出的车速；第一加速换档器，用以在所述车速处于第一速度时将所述变速档从低速档切换到高速档；第一减速换档器，用以在所述车速处于第二速度时将所述变速档从高速档切换到低速档；加速换档状态设定器，用以在所述第一加速换档器动作时设定加速换档状态；第二减速换档器，用以在设定所述加速换档状态时在所述车速达到低于所述第二速度的第三速度时将所述变速档从高速档切换到低速档；减速换档状态设定器，用以在所述第一减速换档器动作时设定减速换档状态；第二加速换档器，用以在设定所述减速换档状态时在所述车速达到高于第一速度的第四速度时将所述变速档从低速档切换到高速档；加速换档状态解除器，用以解除所述加速换档状态；减速换档状态解除器，用以解除所述减速换档状态。
3．如权利要求2所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，所述加速换档状态解除器在高于所述第一速度的第五速度下解除所述加速换档状态，所述减速换档状态解除器在低于所述第二速度的第六速度下解除所述减速换档状态。
4．如权利要求3所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，所述加速换档状态解除器和所述减速换档状态解除器分别具有分别设定所述各变速档的第五速度和第六速度的第五速度群和第六速度群。
5．如权利要求4所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，所述减速换档状态解除器在所述车速处于满足对应于所述第六速度群的所述变速档的任一所述第六速度的车速时，或在所述第一或第二加速换档器动作时，解除所述减速换档状态。
6．如权利要求4或5所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，所述加速换档状态解除器在所述车速处于对应于所述第五速度群的所述变速档的任一第五速度的车速时，或在所述第一或第二减速换档器动作时，解除所述加速换档状态。
7．如权利要求1至6任一项所述的自行车用变速控制装置，其特征在于，所述第一和第二加速换档器分别具有分别在各变速档下设定的对应于加速换档的第一速度和第四速度的第一速度群和第四速度群，所述第一和第二减速换档器分别具有分别在各所述变速档下分别设定的对应于减速换档的所述第二速度和第三速度的第二速度群和第三速度群。
8．一种自行车用变速控制装置，用于根据检测出的自行车车速自动切换变速机构的多个变速档，其特征在于，具有车速读取器，用以读取所述检测出的车速；加速换档器，用以在所述车速高于速度A时将变速档加速换档；第一换档维持器，用以在所述车速处于超过速度A而未达高于速度A的速度B的范围时维持所述加速换档的变速档；第一减速换档器，用以在所述车速下降到低于速度A的速度C时减速换档用所述第一换档维持器维持的变速档；第二换档维持器，用以在所述车速处于速度B至高于速度B的速度D的范围时维持所述加速换档的变速档；第二减速换档器，用以在所述车速下降到比速度B慢，比速度A快的速度E时减速换档用所述第二换档维持器维持的变速档。
9．一种自行车用变速控制装置，用于根据检测出的自行车车速自动切换变速机构的多个变速档，其特征在于，它配备有下列器件车速读取器，用以读取所述检测出的车速；减速换档器，用以在所述车速从速度A下降时减速换档变速档；第一换档维持器，用以在所述车速处于速度A至低于速度A的速度B的范围时维持所述减速换档的变速档；第一加速换档器，用以所述车速上升到高于速度A的速度C时加速换档用所述第一换档维持器维持的变速档；第二换档维持器，用以在所述车速处于速度B至低于速度B的速度D的范围时维持所述加速换档的变速档；第二加速换档器，用以在所述车速上升到比速度B快，比速度A慢的速度E时加速换档用所述第二换档维持器维持的变速档。
全文摘要
自行车用变速控制装置,用变速控制部分25增速,使自行车进入第一速度,再将变速档切换到一档高速档。接着设定加速换档状态。在此加速换档状态下,变带档一直维持在低于第二速度的第三速度,在到达第三速度时切换到低速档。在不设定加速换档状态的状态下,在减速过程中进入第二速度,将变速档切换到低速档,接着设定减速换档状态。在减速换档状态下,变速档一直维持在高于第一速度的第四速度,在到达第四速度时切换到高速档。
文档编号B62M11/16GK1210213SQ9811851
公开日1999年3月10日 申请日期1998年8月27日 优先权日1997年8月28日
发明者木村良树 申请人:株式会社岛野