專利名稱：自行車顯示系統(tǒng)及自行車變速系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及安裝在自行車上的顯示系統(tǒng)及變速系統(tǒng)。
背景技術：
作為安裝在自行車上的顯示系統(tǒng)，所謂的循環(huán)計算機已經(jīng)公知。循環(huán)計算機具有顯示各種信息的例如由LCD構成的顯示裝置。作為顯示的各種信息，例如有自行車車速、各種行駛距離、節(jié)奏(腳踏連桿轉速)、變速位置等與行駛狀態(tài)有關的信息，除此之外，還顯示時間等信息。
此外，安裝在自行車上的變速系統(tǒng)，特別是自動變速系統(tǒng)是根據(jù)自行車的車速等行駛狀態(tài)使變速裝置上移或下移的。變速系統(tǒng)，具有檢測自行車行駛狀態(tài)的行駛狀態(tài)檢測機構、變速裝置、以及根據(jù)行駛狀態(tài)對變速裝置進行控制的變速控制機構。
騎自行車行駛時，由于白天與夜晚的環(huán)境亮度不同，因而如果顯示條件和行駛條件能夠改變則比較方便。比如說，夜晚環(huán)境較暗，即使打開前照燈行駛，顯示裝置仍難以看清楚，行駛起來比較困難。此外，早上和晚上所需要的信息有時是不同的。而在過去，能夠根據(jù)環(huán)境狀況改變顯示條件和行駛條件的只有很少一部分，而且無非是根據(jù)照度改變前照燈的開和關而已。因此，存在著不能夠根據(jù)環(huán)境狀況提供最佳顯示條件和行駛條件的缺點。
本發(fā)明的任務是，使得自行車顯示系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境狀況在最佳顯示條件下顯示各種信息。
本發(fā)明的另一個任務是，使得自行車變速系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境狀況在最佳條件下進行變速。

發(fā)明內容
發(fā)明1所涉及的自行車顯示系統(tǒng)是安裝在自行車上的系統(tǒng)，具有光檢測機構、顯示裝置、以及顯示控制裝置。光檢測機構是能夠安裝在自行車上或供騎車人攜帶的、能夠檢測環(huán)境亮度的機構。顯示裝置是能夠安裝在自行車上的、顯示各種信息的裝置。顯示控制裝置是能夠安裝在自行車上的、根據(jù)光檢測機構的輸出信號對顯示裝置進行控制的裝置。
作為該顯示系統(tǒng)，當通過光檢測機構檢測到自行車環(huán)境的照度時，將根據(jù)檢測到的照度對顯示裝置的顯示進行控制。例如，在具有背景燈的場合，根據(jù)晝夜的區(qū)別對背景燈進行開和關的控制或者對顏色或光量進行控制。此外，還能夠根據(jù)晝夜的區(qū)別切換所顯示的信息。在這里，由于能夠根據(jù)環(huán)境照度對顯示進行控制，因此，能夠與環(huán)境狀況相適應地在最佳顯示條件下顯示各種信息。
發(fā)明2所涉及的自行車顯示系統(tǒng)是在發(fā)明1所說的裝置中，顯示裝置具有顯示各種信息的液晶顯示部、以及對液晶顯示部進行照明的背景燈，顯示控制裝置根據(jù)光檢測機構的輸出信號對所說背景燈進行控制。在這種場合，由于將背景燈控制成能夠根據(jù)環(huán)境照度進行開和關、改變顏色、改變光量等，因此，能夠與環(huán)境狀況相適應地使各種信息容易看清，在最佳顯示條件下顯示各種信息。
發(fā)明3所涉及的自行車顯示系統(tǒng)是在發(fā)明2所說的裝置中，顯示控制裝置根據(jù)光檢測機構的輸出信號對背景燈進行開和關的控制。在這種場合，由于根據(jù)環(huán)境照度對背景燈進行開和關的控制，因此，能夠通過簡單的控制，使得與環(huán)境狀況相適應地更清晰地顯示各種信息。
發(fā)明4所涉及的自行車顯示系統(tǒng)是在發(fā)明2所說的裝置中，背景燈是色調、色度及亮度可變的光源，顯示控制裝置，根據(jù)光檢測機構的輸出信號改變背景燈的色調、色度及亮度之中的至少一項。在這種場合，不是控制背景燈的開和關，而是根據(jù)環(huán)境照度改變色調、色度及亮度之中的至少一項，因此，能夠與環(huán)境狀況相適應地更清晰地顯示各種信息。
發(fā)明5所涉及的自行車顯示系統(tǒng)是在發(fā)明1至4之一的發(fā)明所說的裝置中，顯示控制裝置根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號切換所顯示的信息。在這種場合，例如對于上下班使用的自行車，可根據(jù)環(huán)境照度如下切換顯示信息，即，在包括早晨在內的白天顯示時間，而夜晚由于環(huán)境較暗較難判斷速度，因而顯示速度。因此，能夠與環(huán)境狀況相適應地在最佳顯示條件下顯示各種信息。
發(fā)明6所涉及的自行車顯示系統(tǒng)是在發(fā)明1至5之一的發(fā)明所說的系統(tǒng)中，還具有能夠安裝在自行車上的電燈，顯示控制裝置根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號對電燈進行點亮控制。在這種場合，對于自行車的前照燈和尾燈等電燈也能夠根據(jù)環(huán)境照度進行開關控制和光量控制等點亮控制，因此，能夠使各種信息更容易看得清楚。
發(fā)明7所涉及的自行車顯示系統(tǒng)是在發(fā)明1至6之一的發(fā)明所說的系統(tǒng)中，還具有向顯示裝置及顯示控制裝置提供電能的交流發(fā)電裝置。在這種場合，顯示裝置和顯示控制裝置是靠交流發(fā)電裝置提供的電能工作的，因此，與使用電池的場合相比，不需要進行電源的更換。
發(fā)明8所涉及的自行車顯示系統(tǒng)是在發(fā)明7所說的系統(tǒng)中，交流發(fā)電裝置設在自行車車輪的輪轂軸上。在這種場合，發(fā)電裝置是設在位于中心的輪轂軸上的，因此，所產(chǎn)生的阻力矩較小，行駛阻力較小。因此，即使發(fā)電時腳踏的感覺也不會變得沉重。
發(fā)明9所涉及的自行車變速系統(tǒng)是安裝在自行車上的、對具有齒輪比不同的多個變速檔的變速裝置進行控制的系統(tǒng)，具有行駛狀態(tài)檢測機構、光檢測機構、以及變速控制裝置。行駛狀態(tài)檢測機構是檢測自行車行駛狀態(tài)的機構。光檢測機構是能夠安裝在自行車上或供騎車人攜帶的、能夠檢測環(huán)境照度的機構。變速控制裝置是能夠安裝在自行車上的、根據(jù)行駛狀態(tài)檢測機構的檢測結果對變速裝置進行變速控制并根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號改變變速控制的裝置。
作為該變速系統(tǒng)，根據(jù)行駛狀態(tài)檢測機構檢測到的行駛狀態(tài)對變速裝置進行變速控制。例如，當作為反映行駛狀態(tài)的車速達到預定閾值以上時上移，達到預定閾值以下時下移。此外，當光檢測機構檢測到自行車環(huán)境照度時，根據(jù)所檢測到的照度改變對變速裝置的控制。例如，夜晚要點燈行駛因而電能消耗比白天大大增加，為此能夠以減少電能消耗為目的改變控制以使變速頻度降低。此外，對于夜晚行駛，還可以考慮從自動變速轉換為手動變速、使變速報知用蜂鳴器不發(fā)聲等。在這里，由于能夠根據(jù)環(huán)境照度改變變速控制，因此，能夠與環(huán)境狀況相適應地在最佳行駛條件下進行變速。
發(fā)明10所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9所說的系統(tǒng)中，行駛狀態(tài)檢測機構對自行車的車速進行檢測。在這種場合，能夠利用車速進行最佳自動變速控制。
發(fā)明11所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9所說的系統(tǒng)中，行駛狀態(tài)檢測機構對自行車的腳踏連桿轉速進行檢測。在這種場合，能夠通過自動變速控制使腳踏連桿轉速恢復到預定范圍內。
發(fā)明12所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9至11之一的發(fā)明所說的系統(tǒng)中，還具有能夠安裝在自行車上的電燈；變速控制裝置，根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號對電燈進行點亮控制。在這種場合，對于自行車的前照燈和尾燈等電燈也能夠根據(jù)環(huán)境照度進行開關控制和光量控制等點亮控制，因此，能夠使各種信息更容易看得清楚。
發(fā)明13所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9至12之一的發(fā)明所說的系統(tǒng)中，還具有向變速裝置及變速控制裝置提供電能的交流發(fā)電裝置。在這種場合，顯示裝置和顯示控制裝置是靠交流發(fā)電裝置提供的電能工作的，因此，與使用電池的場合相比，不需要進行電源的更換。
發(fā)明14所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明13所說的系統(tǒng)中，交流發(fā)電裝置設在自行車車輪的輪轂軸上。在這種場合，由于發(fā)電裝置是設在位于中心的輪轂軸上的，因此，所產(chǎn)生的阻力矩較小，行駛阻力較小。因此，即使發(fā)電時腳踏的感覺也不會變得沉重。
發(fā)明15所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明14所說的裝置中，行駛狀態(tài)檢測機構根據(jù)來自交流發(fā)電裝置的交流信號對行駛狀態(tài)進行檢測。在這種場合，能夠根據(jù)來自交流發(fā)電裝置的信號檢測出行駛狀態(tài)，因此，不需要用來檢測行駛狀態(tài)的傳感器。
發(fā)明16所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9至15之一的發(fā)明所說的系統(tǒng)中，變速控制裝置根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號改變變速時間。在這種場合，例如，若使得夜晚與白天相比，變速時間向高速側移動，以使夜晚不容易引發(fā)變速，則不僅能夠減少電能消耗，還能夠限制夜晚提速。
發(fā)明17所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明16所說的系統(tǒng)中，變速控制裝置根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號，以上移和下移的至少一種分別改變變速時間。在這種場合，例如，可使得夜晚與白天相比，變速檔之間閾值跨度較大，以抑制無謂的變速。
發(fā)明18所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9至17之一的發(fā)明所說的裝置中，變速控制裝置具有變速信號生成機構，該變速信號生成機構根據(jù)行駛狀態(tài)檢測機構的檢測結果生成用來變速到多個檔中的某一檔上的變速信號，并根據(jù)所生成的變速信號向變速裝置輸出控制信號。在這種場合，可根據(jù)與行駛狀態(tài)相對應的變速信號可靠地對變速裝置進行控制。
發(fā)明19所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明18所說的裝置中，變速信號生成機構具有變速閾值存儲機構，該變速閾值存儲機構存儲有對應于各變速檔的加速閾值及減速閾值的變速表，在行駛狀態(tài)檢測機構所檢測到的行駛狀態(tài)超出(或低于)加速閾值(或減速閾值)時輸出加速變速信號(或減速變速信號)。在這種場合，進行上移與下移時是使用不同的閾值輸出加速或減速變速信號的，因此，不容易在閾值附近發(fā)生反復變速的振蕩現(xiàn)象。
發(fā)明20所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明19所說的裝置中，在變速閾值存儲機構中，設有與光檢測機構的檢測輸出信號相對應的多個變速表，變速信號生成機構根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號從多個變速表中選擇某一個而輸出加速變速信號或減速變速信號。在這種場合，是根據(jù)光檢測結果從多個變速表中選擇一個進行變速信號的輸出的，因此，通過簡單的控制便能夠很容易地輸出與光檢測輸出信號相對應的變速信號。
發(fā)明21所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9至20之一的發(fā)明所說的裝置中，變速控制裝置根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號改變行駛狀態(tài)檢測機構的檢測時間。在這種場合，若使得夜晚與白天相比，行駛狀態(tài)檢測時間的間隔較大，則不容易引發(fā)變速，可減少夜晚的電能消耗。
發(fā)明22所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9至21之一的發(fā)明所說的系統(tǒng)中，變速控制裝置根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號使得不能變速到特定的變速檔上。在這種場合，可使夜晚不能變速到最高速檔上，并且不容易引發(fā)變速從而減少夜晚的電能消耗。此外，若設計成不能夠向最高速側變速檔變速，則還能夠對速度加以限制。
發(fā)明23所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9至22之一的發(fā)明所說的系統(tǒng)中，還具有能夠安裝在自行車上的、可對變速控制裝置進行手動操作的變速操作部，變速控制裝置根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號，在與行駛狀態(tài)檢測機構的結果相對應的自動變速控制、和與變速操作部的操作相對應的手動變速控制之間進行轉換。在這種場合，若設計成夜晚不能進行自動變速，則能夠降低變速頻度從而減少夜晚的電能消耗。
發(fā)明24所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明9至23之一的發(fā)明所說的裝置中，還具有通過聲音報知自行車變速時的變速報知機構，變速控制裝置，根據(jù)光檢測機構的檢測輸出信號控制變速報知機構的聲音。在這種場合，通過控制報知音，與白天相比能夠使夜晚保持安靜。
發(fā)明25所涉及的自行車變速系統(tǒng)是在發(fā)明24所涉及的系統(tǒng)中，變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號對所說變速報知機構的音量、音色及通斷之中的某一項進行控制。在這種場合，通過對報知音音量、音色及通斷之中的某一項進行控制，能夠進一步保持夜晚的安靜。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的自行車顯示系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境照度對顯示進行控制，因此，能夠與環(huán)境狀況相適應地在最佳顯示條件下顯示各種信息。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的自行車變速系統(tǒng)，能夠根據(jù)環(huán)境照度改變變速控制，因此，能夠與環(huán)境狀況相適應地在最佳行駛條件下進行變速。


圖1是采用本發(fā)明一實施方式的自行車的側視圖。
圖2是展示內裝變速輪轂與變速控制單元與發(fā)電器輪轂之間的連接關系的示意圖。
圖3是變速控制單元的剖視側視圖。
圖4是變速控制單元的剖視俯視圖。
圖5是變速操作部的立體圖。
圖6是變速控制單元的構成框圖。
圖7是自動變速各模式下的變速時機表。
圖8是變速控制部的主程序的控制流程圖。
圖9是顯示處理的控制流程圖。
圖10是自動變速1(A1)處理的控制流程圖。
圖11是自動變速2(A2)處理的控制流程圖。
圖12是手動變速(M)處理的控制流程圖。
圖13是其它實施方式的相當于圖10的流程圖。
圖14是其它實施方式的相當于圖10的流程圖。
具體實施例方式
〔結構〕圖1中，采用了本發(fā)明一實施方式的自行車是輕便車，包括具有雙封閉形車架體2和前叉3的車架1；車把部4；驅動部5；安裝有帶制動器的發(fā)電器輪轂8的前輪6；安裝有內裝變速輪轂10的后輪7；置于手邊可對內裝變速輪轂10進行操作的變速操作部20；根據(jù)變速操作部20的操作對內裝變速輪轂10進行變速控制的變速控制單元12。
車架1的車架體2由管材焊接而成。車架體2上安裝有包括車座11和驅動部5等在內的各個部分。前叉3安裝在車架體2的前部，可圍繞傾斜的軸線自由搖動。
車把部4具有固定在前叉3的上部的車把插管14、以及固定在車把插管14上的車把桿15。在車把桿15的兩端安裝有制動握把16和把手17。右側的制動握把16上有與之成一體形成的變速操作部20。
驅動部5具有設在車架體2的下部(軸承部)的帶連桿輪盤37、繞掛在帶連桿輪盤37上的鏈條38、以及內裝變速輪轂10。內裝變速輪轂10是具有低速檔(1速)、中速檔(2速)、高速檔(3速)3個變速檔的3檔變速內裝變速輪轂，通過設在變速控制單元12上的馬達單元29(圖6)能夠得到3個變速位置。
固定在前叉3前端的前輪6的發(fā)電器輪轂8是能夠安裝滾柱型前制動器的輪轂，內部有靠前輪6的旋轉發(fā)電的交流發(fā)電機19(圖6)。
如圖2所示，變速控制單元12經(jīng)電氣配線40與發(fā)電器輪轂8內的交流發(fā)電機19在電氣上相連接。此外，變速控制單元12還經(jīng)電氣配線41與變速操作部20在電氣上相連接。而且，變速控制單元12經(jīng)變速拉線42與內裝變速輪轂10在機械上相連接。如圖3和圖4所示，變速控制單元12具有安裝在位于前叉3的中途的燈支架3a上的燈外殼13、放在燈外殼13內的馬達單元29、以及電路單元30。
如圖3和圖4所示，馬達單元29具有變速馬達45、靠變速馬達45的驅動在3個變速位置之間移動的拉線動作部46、以及對拉線動作部46的變速位置進行檢測的動作位置傳感器47(圖6)。變速拉線42的一端連接在該拉線動作部46上。
如圖6所示，回路單元30具有包括由CPU、RAM、ROM、I/O接口等構成的微計算機的變速控制部25。另外，圖中的粗線表示例如1A左右的電流線，實線表示5mA左右的電流線，虛線表示信號線。
變速控制部25根據(jù)變速操作部20的操作對內裝變速輪轂10進行自動變速控制使之相應于速度的改變，并且對設在變速操作部20上的液晶顯示裝置24進行顯示控制。該變速控制與顯示控制中，可在環(huán)境狀況為預定亮度(照度)以下時進行不同的控制。此外，還對燈進行控制，使得安裝在燈外殼13內與之成為一體的燈18在環(huán)境狀況為預定亮度(照度)以下時點亮、超過預定亮度時熄滅。變速控制部25中設有，存儲變速時要使用的變速閾值的閾值存儲器25a。與變速控制部25相連接的有設在變速操作部20上的包括操作旋鈕23及操作按鈕21、22在內的操作開關26；液晶顯示裝置24；作為對燈18和內裝變速輪轂10和液晶顯示裝置24等進行控制的光檢測機構的光傳感器36；以及利用交流發(fā)電機19的輸出生成速度信號的發(fā)電器波形整形電路34。此外，充電控制電路33和蓄電元件32和自動照明電路35經(jīng)節(jié)電電路31與變速控制部25相連接。還有馬達驅動器28和馬達單元29的動作位置傳感器47和其它輸入輸出部與之相連接。
如圖5所示，變速操作部20具有在其下部左右排列配置的兩個操作按鈕21、22；配置在操作按鈕21、22上方的操作旋鈕23；以及配置在操作旋鈕23的左方的液晶顯示裝置24。
操作按鈕21、22是三角形形狀的按鈕。左側的操作按鈕21是用來進行從低速檔向中速檔、從中速檔向高速檔的手動變速的按鈕；右側的操作按鈕22是用來進行從高速檔向中速檔、從中速檔向低速檔的手動變速的按鈕。操作旋鈕23是用來在自動變速1(A1)模式至自動變速3(A3)模式的3種自動變速模式與手動(M)模式之間進行轉換的旋鈕，包括停駛(P)模式在內共有5種模式停駛位置P、M、A1～A3。其中，自動變速1模式至自動變速3模式的3種自動變速模式是根據(jù)來自交流發(fā)電機19的車速信號使內裝變速輪轂10自動變速的模式；手動變速模式是通過操作按鈕21、22的操作使內裝變速輪轂10變速的模式。停駛模式是將內裝變速輪轂10鎖定的模式。
在自動變速1～3三種模式下，進行上移(從低速側向高速側變速)以及下移(從高速側向低速側變速)時，是通過改變變速時間、具體地說是改變變速時的速度而進行自動變速的。此時的變速閾值是就每一種變速模式制成表格存儲在變速控制部25內的閾值存儲器25a中的。變速閾值的一個例子示于圖7。在這里，從A1模式到A3模式，其上移及下移的變速時間逐漸提前。也就是說，A1模式是在最高速下而A3模式是在最低速下進行變速的。通常以A2模式進行變速為宜。此外，從A1模式到A3模式，各變速檔之間閾值幅度(差)逐漸變小。上坡時，根據(jù)坡度選擇模式即可。此外，當為預定亮度(例如15勒克司)以下時，無論選擇何種模式，都將被設定為A1模式、即以最高速進行變速的模式，而且當變成預定亮度(例如20勒克司)以上時將返回所設定的原來的變速模式。這樣，在電能消耗較大的夜晚能夠降低變速頻度，從而減少電能的消耗。此外，還可以設計成難以以高速行駛以便對速度加以限制。
液晶顯示裝置24具有能夠顯示速度和變速檔等信息的液晶顯示部24a、以及與液晶顯示部正對的背景燈24b。在液晶顯示部24a上顯示當前行駛速度，并顯示操作后的變速檔。背景燈24b采用的是例如能夠以7種顏色照明的LED。背景燈24b在處于預定亮度(例如15勒克司)以下時接通，而變成預定亮度(例如20勒克司)以上時斷開。
節(jié)電電路31是為了在自行車停駛時減少電能消耗而設置的。蓄電元件32所積蓄的電能供給節(jié)電電路31。節(jié)電電路31與變速控制部25、馬達驅動器28、充電控制電路33、以及自動照明電路35相連接，向它們提供由蓄電元件32積蓄的工作電能，并且在自行車停駛時將向它們提供的電能切斷。來自交流發(fā)電機19的信號輸入節(jié)電電路31，通過該信號判斷自行車是否停駛。通過設置這種節(jié)電電路31，能夠防止蓄電元件32積蓄的電能被無謂消耗。
蓄電元件32例如由大容量電容器構成，積蓄交流發(fā)電機19所輸出的、經(jīng)過充電控制電路33整流的直流電能。蓄電元件32積蓄的1mA的電流經(jīng)節(jié)電電路31提供給變速控制部25、馬達驅動器28、充電控制電路33以及自動照明電路35。對于馬達驅動器28，也將蓄電元件32積蓄的電能以1A電流直接提供。另外，蓄電元件32也可以由鎳鎘電池、鋰離子電池或鎳氫電池等二次電池構成而取代電容器。
馬達驅動器28對變速馬達45進行定位控制。馬達驅動器28，靠節(jié)電電路31提供的1mA電流工作，對蓄電元件32提供的1A電流進行控制而將其作為定位用電流提供給變速馬達45。
充電控制電路33例如由半波整流電路構成，將交流發(fā)電機19輸出的交流電流整流為例如1A和5mA的直流電流。
發(fā)電器波形整形電路34利用交流發(fā)電機19輸出的交流電流生成速度信號。即，從正弦曲線交流信號例如取出半個周波，使之從施密特電路等適當?shù)牟ㄐ握坞娐分型ㄟ^，從而生成與速度相對應的脈沖信號。
自動照明電路35，是靠變速控制部25輸入光傳感器36所輸出的檢測信號后輸出的開關信號動作的，將交流發(fā)電機19輸出的1A電流提供給燈18或將該電流切斷。這樣，當照度為預定值以下時，燈18自動點亮，超過預定照度則熄滅。
如上構成的變速控制單元12中，在變速操作部20所選擇的自動變速模式或手動變速模式下，對內裝變速輪轂10進行變速控制。具體地說，例如選擇的是自動變速模式的A2模式，則如圖7所示，當車速達到12.7km/h時，將從1速向上變速到2速。當進而達到17.1km/h時向上變速到3速。另一方面，當之后車速降低到15.6km/h時，向下變速到2速，若進一步降低到11.5km/h，則向下變速到1速。在這里，為了防止變速時發(fā)生振蕩，使得向上變速的時間與向下變速的時間相比，向下變速時的速度較低，由于在進行這種變速時，是利用來自交流發(fā)電機19的交流信號對車速進行檢測的，因此，車輪每旋轉一周期間可多次測得車速，與現(xiàn)有技術相比，能夠實時跟蹤車速的變化而進行變速。
另一方面，當車輪旋轉時，節(jié)電電路31測知車輪旋轉后向變速控制部25和充電控制電路33等提供控制工作用電能。其結果，變速控制部25開始工作，使液晶顯示裝置24和馬達驅動器28和自動照明電路35和充電控制電路33等受到控制。并且，來自交流發(fā)電機19的電能向蓄電元件32充電。此外，發(fā)電器波形整形電路34提供車速信號給變速控制部25。當車輪停止轉動時，節(jié)電電路31測知車輪停止后切斷控制用電能的供給。這樣，可避免停駛時無謂地消耗電能。因此，停駛時蓄電元件32的電能不易損耗。
在這里，由于設置了蓄電元件32以積蓄來自交流發(fā)電機19的電能，利用該電能使包括變速控制部25在內的各個部分工作，因此，不需要進行電池的更換和充電等作業(yè)。此外，不需要對電池剩余容量進行監(jiān)測或隨身攜帶備用電池，不必就電源進行煩瑣的作業(yè)便能夠實現(xiàn)自動變速。
而且，是基于交流發(fā)電機19輸出的交流信號檢測車速，并通過該檢測到的車速進行變速控制的。交流發(fā)電機一般具有多個磁極，因而交流發(fā)電機輸出的是頻率與該磁極數(shù)和車速相關的交流信號。因此，與從自行車所通常使用的、例如對安裝在車輪上的磁鐵進行檢測的傳感器得到的速度信號相比，每轉一圈即可從交流信號得到多個脈沖信號。因此，在旋轉一圈的時間內能夠精細地檢測車速，實現(xiàn)實時的、高精度的變速控制。此外，由于是基于來自交流發(fā)電機19的交流信號進行控制的，因此，不必像過去那樣將變速控制單元12配置在車輪附近，變速控制單元12的安裝位置不受限制。
此外，以往在白天不使用的交流發(fā)電機19的電能能夠在變速控制單元12有效地利用。
而且，由于是根據(jù)光傳感器36的檢測輸出信號實施背景燈24b的開和關以及將變速模式固定為高速模式或將高速模式解除的，因此，能夠在與環(huán)境狀況相適應的最佳行駛條件和顯示條件下進行變速和顯示的控制。
下面，對變速控制部25的控制原理結合圖8～圖12所示的控制流程圖進行說明。
電源一接通，在圖8的步驟S1進行初始化。在這里，計算速度用的周長數(shù)據(jù)例如按26英寸直徑設置，變速檔設在2速(V2)，并使各種標志復位。
在步驟S2～步驟S7，進行夜晚標志NF的ON/OFF處理。夜晚標志NF是用來區(qū)分白天與夜晚的標志，當環(huán)境照度IL為15勒克司以下時為ON，變?yōu)镺N之后若變?yōu)?0勒克司以上則變?yōu)镺FF。具體地說，在步驟S2，從光傳感器36讀取照度IL。在步驟S3，判斷夜晚標志NF是否已變?yōu)镺N(＝1)。當夜晚標志NF不為ON時，轉移到步驟S4，判斷照度IL是否在15勒克司以下。15勒克司以下時，轉移到步驟S5，使夜晚標志NF變?yōu)镺N。若超過15勒克司，則跳過本處理而轉移到步驟S8。
當夜晚標志NF已為ON時，從步驟S3轉移到步驟S6。在步驟S6，判斷照度IL是否在20勒克司以上。照度IL為20勒克司以上時，轉移到步驟S7使夜晚標志NF變?yōu)镺FF。若照度IL不足20，則跳過步驟S7而轉移到步驟S8。
在步驟S8，進行圖9所示的顯示處理。在步驟S9，判斷操作旋鈕23是否設定在停駛(P)模式上。在步驟S10，判斷操作旋鈕23是否設定在自動變速1(A1)模式上。在步驟S11，判斷操作旋鈕23是否設定在自動變速2(A2)模式上。在步驟S12，判斷操作旋鈕23是否設定在自動變速3(A3)模式上。在步驟S13，判斷操作旋鈕23是否設定在手動變速(M)模式上。在步驟S14，判斷是否選擇了輸入輪胎直徑等其它處理。
在操作旋鈕23轉動到P位置而設定為停駛(P)模式時，從步驟S9轉移到步驟S15。在步驟S10，實施停駛(P)處理。在操作旋鈕23轉動到A1位置而設定為自動變速1模式時，從步驟S10轉移到步驟S16。在步驟S16，實施圖10所示的自動變速1(A1)處理。在操作旋鈕23轉動到A2位置而設定為自動變速2模式時，從步驟S11轉移到步驟S17。在步驟S17，實施圖11所示自動變速2(A2)處理。在操作旋鈕23轉動到A3位置而設定為自動變速3模式時，從步驟S12轉移到步驟S18。在步驟S18，實施與自動變速2(A2)處理同樣的自動變速3(A3)處理。在操作旋鈕23轉動到M位置而設定為手動變速模式時，從步驟S13轉移到步驟S19。在步驟S19，實施圖12所示手動變速(M)處理。在選擇了其它處理時，從步驟S14轉移到步驟S20，實施所選擇的處理。
進行步驟S8的顯示處理時，是在圖9的步驟S21判斷夜晚標志NF是否為ON(＝1)。當夜晚標志為ON、即夜晚時，轉移到步驟S22，判斷背景燈24b或燈18是否點亮。若判斷為點亮，則轉移到步驟S23，進行各種顯示處理并返回主程序。若判斷為未點亮，則轉移到步驟S28、S29，將背景燈24b和燈18點亮，并轉移到步驟S23。
當夜晚標志NF為OFF、即白天時，從步驟S21轉移到步驟S25。在步驟S25，判斷背景燈24b或燈18是否熄滅。若熄滅，則轉移到步驟S23。若未熄滅，則轉移到步驟S26、S27，使背景燈24b和燈18熄滅，并轉移到步驟S23。
在這里，對于背景燈24b和燈18，是根據(jù)環(huán)境照度使它們例如開和關的，因此，能夠適應環(huán)境狀況使各種信息容易看清，在最佳顯示條件下將各種信息顯示在液晶顯示部24a上。
進行步驟S15的停駛(P)處理時，或者使內裝變速輪轂10處于鎖定狀態(tài)，或者根據(jù)操作按鈕21、22的操作，進行登錄內裝變速輪轂10解鎖密碼的密碼登錄處理、以及、輸入解鎖密碼的輸入處理和核對密碼的密碼核對處理等處理。
步驟S16的自動變速1(A1)處理中，是將動作位置VP設定到與車速S對應的變速檔上。并且，若與之相偏離，則向與之相靠近的檔位方向一檔一檔進行變速。在這里，在圖10的步驟S31中，讀取動作位置傳感器26的動作位置VP。在步驟S32中，從來自交流發(fā)電機19的速度信號讀取自行車的當前車速S。在步驟S33中，判斷所讀取的當前車速S是否超過了圖7所示動作位置傳感器26的動作位置VP所對應的上移閾值U(VP)。在步驟S34中，判斷所讀取的當前車速S是否低于動作位置傳感器26的動作位置VP所對應的下移閾值D(VP)。
在當前車速S超過圖7所示當前變速檔所對應的上移閾值U(VP)時，從步驟S33轉移到步驟S35。例如，變速檔為2速時(VP＝2)，若車速S高于22.6km/h，便判斷為“是”。在步驟S35中，判斷變速檔是否為3速。若為3速，則由于不能夠再加速，故不作任何處理而轉移到步驟S34。若低于3速，則轉移到步驟S36，為了使變速檔上移一檔，將動作位置VP抬高一檔，之后轉移到步驟S34。于是，變速馬達45動作，使內裝變速輪轂10上移一檔。
在當前車速S低于圖7所示當前變速檔所對應的下移閾值D(VP)時，從步驟S34轉移到步驟S37。例如，變速檔為2速時(VP＝2)，若車速S低于15.2km/h，便判斷為“是”，在步驟S37中，判斷變速檔是否為1速。若為1速，則不作任何處理而轉移到主程序。若為2速以上，則轉移到步驟S38，為了使變速檔下移一檔，將動作位置VP降低一檔，之后返回主程序。于是，變速馬達45動作，內裝變速輪轂10下移一檔。
步驟S17的自動變速2(A2)處理中，也是將動作位置VP設定在與車速S相對應的變速檔上。并且，若與之相偏離，則向與之相靠近的檔位方向一檔一檔進行變速。在這里，在圖11的步驟S41中，判斷夜晚標志NF是否為ON。若夜晚標志NF為ON，則轉移到圖8的步驟S16，實施自動變速1(A1)處理。即，夜晚進行自動變速時，無論何種變速模式下均實施自動變速1處理。這樣，降低了變速頻度，并且在燈18點亮而電能消耗較大的夜晚能夠減少電能的消耗。
若夜晚標志NF不為ON，則轉移到步驟S42。步驟S42～步驟S49的處理與圖10所示自動變速1(A1)處理之步驟S33至步驟S38相同，故將說明省略。另外，步驟S18的自動變速3(A3)處理與自動變速2(A2)處理相比，只是閾值不同而處理內容相同，故也將其說明省略。
步驟S19的手動變速(M)處理中，是按照操作按鈕21、22的操作一檔一檔進行變速的。在圖12的步驟S51中，讀取動作位置傳感器26的動作位置VP。在步驟S52中，判斷是否對操作按鈕21進行了操作。在步驟S53中，判斷是否對操作按鈕22進行了操作。若對操作按鈕21進行了操作，則從步驟S52轉移到步驟S54。在步驟S54中，根據(jù)當前動作位置VP判斷是否為3速。若當前變速檔不是3速，則轉移到步驟S55，將動作位置VP向高速檔側只移動一檔而上移一檔。若當前變速檔為3速，則跳過該處理。
若對操作按鈕22進行了操作，則從步驟S53轉移到步驟S56。在步驟S56中，根據(jù)當前動作位置VP判斷是否為1速。若當前變速檔不是1速，則轉移到步驟S57，將動作位置VP向低速檔側只移動一檔而下移一檔。若當前變速檔為1速，則跳過該處理。
如上所述，作為本實施方式，根據(jù)晝夜的區(qū)別對背景燈24b進行開和關的控制，并且使自動變速時的變速動作不同，因此，能夠與環(huán)境狀況相適應地在最佳顯示條件下顯示各種信息，而且能夠在最佳條件下進行變速。
〔其它實施方式〕(a)在前述實施方式中，是對內裝變速輪轂進行變速控制的，但作為控制對象的變速裝置并不限于內裝式，也可以是外裝式的。在其為外裝式的場合，并不限于對后置式，也可以對前置式進行控制。此外，馬達單元也可以設置兩套，對兩套馬達單元進行控制。此外，對顯示裝置是以變速控制部進行控制的，但也可以另外設置顯示專用控制部。再有，是根據(jù)來自發(fā)電輪轂的信號對車速進行檢測的，但也可以利用來自與輪圈或輪胎接觸的發(fā)電裝置的信號進行檢測，還可以利用來自另外設置的車速檢測用傳感器的信號進行檢測。
(b)在前述實施方式中，一超過上移閾值U(VP)便立即進行上移變速，但也可以在超過上移閾值U(VP)后等待預定時間T1或T2以判斷是否再次超過上移閾值U(VP)，然后實施變速動作。這種情況下的自動變速1(A1)處理的一個例子示于圖13。此時，即使對速度信號頻繁進行檢測，也不會頻繁進行變速，可減少引發(fā)違背騎車人意愿的變速動作的可能性。
在圖13的步驟S61中，讀取動作位置傳感器26的動作位置VP。在步驟S62中，從來自交流發(fā)電機19的速度信號讀取自行車的當前車速S。在步驟S63中，判斷所讀取的當前車速S是否超過圖7所示動作位置傳感器26的動作位置VP所對應的上移閾值U(VP)。在步驟S64中，判斷所讀取的當前車速S是否低于動作位置傳感器26的動作位置VP所對應的下移閾值D(VP)。
若當前車速S超過圖7所示當前變速檔所對應的上移閾值U(VP)，則從步驟S63轉移到步驟S65。例如，變速檔為2速時(VP＝2)，若車速S高于22.6km/h，便判斷為“是”。在步驟S65中，判斷夜晚標志NF是否為ON(＝1)。若夜晚標志NF不為ON，則轉移到步驟S66，將等待時間T設為預定時間T1。若夜晚標志為ON，則轉移到步驟S67，將等待時間T設為比預定時間T1長的時間T2。之后轉移到步驟S68。
在步驟S68中，從步驟S93的判斷結果判斷是否已經(jīng)經(jīng)過了等待時間T。若還沒有經(jīng)過預定時間T，則轉移到步驟S71，再次讀取車速S。在步驟S72中，判斷再次讀取的當前車速S是否超過當前變速檔的上移閾值U(VP)。若車速S未超過上移閾值U(VP)，則不作任何處理而轉移到步驟S64。若車速S超過上移閾值U(VP)，則返回步驟S68。然后，從步驟S68的判斷結果再次判斷是否經(jīng)過了等待時間T。
若判斷為已經(jīng)經(jīng)過了等待時間T時，則從步驟S68轉移到步驟S69。在步驟S69中，判斷變速檔是否為3速。若為3速，由于不能夠再加速，故同樣不作任何處理而轉移到步驟S64。若不足3速，則轉移到步驟S70，為了使變速檔上移一檔，將動作位置VP上移一檔，之后轉移到步驟S64。于是，變速馬達45動作，內裝變速輪轂10上移一檔。
如上所述，若根據(jù)晝夜的區(qū)別改變變速時間之等待時間的設定值，使夜晚的預定時間T2比白天的預定時間T1長，則同樣能夠降低變速頻度從而減少電能消耗。
(c)進行自動變速的場合，也可以設計成一到夜晚便不能變速到特定的變速檔。例如，可以設計成不能進入3速而只能變速為1速或2速。此時，如圖14所示，在步驟S85判斷夜晚標志NF是否為ON；之后，當夜晚標志NF為ON時，轉移到步驟S86，判斷變速檔VP是否為2速以上，若為2速以上，則轉移到步驟S84而不作任何處理即可。其它的處理與圖10所示自動變速1(A1)處理相同，故將其說明省略。
(d)也可以設計成，一到夜晚，即使選擇了自動變速模式也只能實施手動變速模式。此時，只要如下設計即可，即，在各變速模式A1～A3下，若圖11的步驟S41的夜晚標志NF為ON，則跳轉到圖8的步驟S19的手動變速處理。
(e)在前述實施方式中，是根據(jù)晝夜的區(qū)別對背景燈24b進行開和關的控制的，但使用中也可以根據(jù)晝夜的區(qū)別，改變背景燈24b的色調、色度及亮度之中的至少一項。此外，還可以根據(jù)晝夜的區(qū)別，切換顯示內容。例如，可以設計成白天顯示時間，夜晚顯示速度。此時，只要在圖9的進行顯示處理的步驟S27及步驟S30中使色調、色度及亮度之中的至少一項或者時間或速度改變即可。
(f)在前述實施方式中，是將變速用的馬達單元設在變速控制單元內的，但也可以將變速用馬達和動作位置傳感器等馬達單元設在內裝變速輪轂10側。此時，只需將變速控制單元與內裝變速輪轂10以電氣配線而不是以變速線連接起來即可。
(g)在前述實施方式中，作為行駛狀態(tài)所檢測的是車速，但對于行駛狀態(tài)也可以檢測腳踏連桿轉速。此時，既可以直接檢測腳踏連桿轉速，也可以從車速和變速檔進行反推計算而測出腳踏連桿轉速。
(h)在采用變速時可發(fā)出報知音的結構的場合，也可以設計成夜晚將報知音關閉或減小音量或者音色與白天不同。此時，只要采用進行各變速處理(例如圖10的步驟S35、步驟S37)時發(fā)出報知音的結構，并且通過控制使報知音的通斷、音量、音色之中的某一項根據(jù)晝夜發(fā)生變化即可。
(i)在前述實施方式中，光傳感器是安裝在自行車上的，但也可以由騎車人攜帶，例如通過無線通信等通信方式將照度數(shù)據(jù)發(fā)送給變速控制部。
權利要求
1.一種安裝在自行車上的自行車顯示系統(tǒng)，其特征是，具有能夠安裝在所說自行車上或供騎車人攜帶的、能夠檢測環(huán)境亮度的光檢測機構，能夠安裝在所說自行車上的、顯示各種信息的顯示裝置、以及能夠安裝在所說自行車上的、根據(jù)所說光檢測機構的輸出信號對所說顯示裝置進行控制的顯示控制裝置。
2.如權利要求1所說的自行車顯示系統(tǒng)，其特征是，所說顯示裝置具有顯示所說各種信息的液晶顯示部、以及對所說液晶顯示部進行照明的背景燈；所說顯示控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的輸出信號對所說背景燈進行控制。
3.如權利要求2所說的自行車顯示系統(tǒng)，其特征是，所說顯示控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的輸出信號對所說背景燈進行開和關的控制。
4.如權利要求2所說的自行車顯示系統(tǒng)，其特征是，所說背景燈是色調、色度及亮度可變的光源，所說顯示控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的輸出信號改變所說背景燈的色調、色度及亮度之中的至少一項。
5.如權利要求1至4之一的權利要求所說的自行車顯示系統(tǒng)，其特征是，所說顯示控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號切換所顯示的信息。
6.如權利要求1至5之一的權利要求所說的自行車顯示系統(tǒng)，其特征是，還具有能夠安裝在自行車上的電燈，所說顯示控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號對所說電燈進行點亮控制。
7.如權利要求1至6之一的權利要求所說的自行車顯示系統(tǒng)，其特征是，還具有向所說顯示裝置及顯示控制裝置提供電能的交流發(fā)電裝置。
8.如權利要求7所說的自行車顯示系統(tǒng)，其特征是，所說交流發(fā)電裝置設在所說自行車車輪的輪轂軸上。
9.一種安裝在自行車上的、對具有齒輪比不同的多個變速檔的變速裝置進行控制的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，具有檢測所說自行車的行駛狀態(tài)的行駛狀態(tài)檢測機構、能夠安裝在所說自行車上或供騎車人攜帶的、能夠檢測環(huán)境照度的光檢測機構、以及能夠安裝在所說自行車上的、根據(jù)所說行駛狀態(tài)檢測機構的檢測結果對所說變速裝置進行變速控制并根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號改變所說變速控制的變速控制裝置。
10.如權利要求9所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說行駛狀態(tài)檢測機構對所說自行車的車速進行檢測。
11.如權利要求9所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說行駛狀態(tài)檢測機構對所說自行車的腳踏連桿的轉速進行檢測。
12.如權利要求9至11之一的權利要求所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，還具有能夠安裝在自行車上的電燈；所說變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號對所說電燈進行點亮控制。
13.如權利要求9至12之一的權利要求所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，還具有向所說變速裝置及所說變速控制裝置提供電能的交流發(fā)電裝置。
14.如權利要求13所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說交流發(fā)電裝置設在所說自行車車輪的輪轂軸上。
15.如權利要求14所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說行駛狀態(tài)檢測機構根據(jù)來自所說交流發(fā)電裝置的交流信號對所說行駛狀態(tài)進行檢測。
16.如權利要求9至15之一的權利要求所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號改變變速時間。
17.如權利要求16所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號，以上移和下移的至少一種分別改變變速時間。
18.如權利要求9至17之一的權利要求所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說變速控制裝置，具有變速信號生成機構，該變速信號生成機構根據(jù)所說行駛狀態(tài)檢測機構的檢測結果生成用來變速到所說多個檔中的某一檔上的變速信號，并根據(jù)生成的所說變速信號向所說變速裝置輸出控制信號。
19.如權利要求18所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說變速信號生成機構，具有變速閾值存儲機構，該變速閾值存儲機構存儲有對應于所說各變速檔的加速閾值及減速閾值的變速表，在所說行駛狀態(tài)檢測機構所檢測到的行駛狀態(tài)超出(或低于)所說加速閾值(或減速閾值)時輸出加速變速信號(或減速變速信號)。
20.如權利要求19所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，在所說變速閾值存儲機構中，設有與所說光檢測機構的檢測輸出信號相對應的多個所說變速表，所說變速信號生成機構根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號從所說多個變速表中選擇某一個而輸出所說加速變速信號或所說減速變速信號。
21.如權利要求9至20之一的權利要求所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號改變所說行駛狀態(tài)檢測機構的檢測時間。
22.如權利要求9至21之一的權利要求所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號使得不能變速到特定的變速檔上。
23.如權利要求9至22之一的權利要求所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，還具有能夠安裝在自行車上的、可對所說變速控制裝置進行手動操作的變速操作部，所說變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號，在與所說行駛狀態(tài)檢測機構的結果相對應的自動變速控制、和與所說變速操作部的操作相對應的手動變速控制之間進行轉換。
24.如權利要求9至23之一的權利要求所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，還具有通過聲音報知所說自行車變速時間的變速報知機構，所說變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號控制所說變速報知機構的聲音。
25.如權利要求24所說的自行車變速系統(tǒng)，其特征是，所說變速控制裝置根據(jù)所說光檢測機構的檢測輸出信號對所說變速報知機構的音量、音色及通斷之中的某一項進行控制。
全文摘要
能夠與環(huán)境狀況相適應地在最佳行駛條件下進行變速。變速系統(tǒng)安裝在自行車上，是對具有齒輪比不同的多個變速檔的內裝變速輪轂進行控制的系統(tǒng)，具有輸出車速檢測信號的交流發(fā)電機(19)、光傳感器(36)、以及變速控制部(25)。傳感器是能夠安裝在自行車上或由騎車人攜帶的、能夠檢測環(huán)境照度的傳感器。變速控制部能夠安裝在自行車上，根據(jù)車速檢測結果對內裝變速輪轂進行變速控制，并且根據(jù)光傳感器的檢測輸出信號改變變速控制。
文檔編號B62J6/12GK1470428SQ03147200
公開日2004年1月28日 申請日期2003年7月9日 優(yōu)先權日2002年7月10日
發(fā)明者北村智, 二, 宇野公二, 浩, 藤井和浩 申請人:株式會社島野