自転車用ギアシフト装置の電子制御方法、および電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置
【課題】自転車のギアシフト装置の理論的な公称指令値を、ギアシフト装置の製造公差および組付公差ならびに自転車の形状を考慮に入れたうえで実際のギアシフト装置に素早くかつ効率的に適用することでギアシフト装置を電子制御する方法、当該ギアシフト装置、ディレイラ、および自転車を提供する。
【解決手段】チェーンを移動させるためのアクチュエータに対する指令値として、同軸上の少なくとも３つの歯車のうちの第１の歯車に係る第１の実際の指令値ＨＡおよび第２の歯車にかかる第２の実際の指令値ＨＢを検出し（１１０，１２０）、各歯車ごとに、その歯車に係る理論的な公称指令値Ｑｉを求め（１３０）、少なくとも第１および第２の歯車以外の各歯車ごとに、公称指令値Ｑｉならびに第１および第２の実際の指令値ＨＢ，ＨＡに基づき、アクチュエータに対する実際の指令値を算出する（１４０）。
【解決手段】チェーンを移動させるためのアクチュエータに対する指令値として、同軸上の少なくとも３つの歯車のうちの第１の歯車に係る第１の実際の指令値ＨＡおよび第２の歯車にかかる第２の実際の指令値ＨＢを検出し（１１０，１２０）、各歯車ごとに、その歯車に係る理論的な公称指令値Ｑｉを求め（１３０）、少なくとも第１および第２の歯車以外の各歯車ごとに、公称指令値Ｑｉならびに第１および第２の実際の指令値ＨＢ，ＨＡに基づき、アクチュエータに対する実際の指令値を算出する（１４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車のギアシフト装置の電子制御方法、および自転車の電子サーボ支援型のギアシフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車の伝動システムは、ペダルクランク軸に結合した歯車と後輪ハブに結合した歯車との間に延びるチェーンを含む。ペダルクランク軸および後輪ハブの少なくとも一方が複数の歯車を具備する場合、前記伝動システムには、ギアシフト装置、前側のディレイラおよび／または後側のディレイラが設けられる。電子サーボ支援型のギアシフト装置の場合、各ディレイラは、前記チェーンを歯車間で移動させることによって変速比を変える可動のチェーンガイド要素（ケージとも称される）と、前記チェーンガイド要素を移動させる電磁式のアクチュエータとを有する。典型的に、このアクチュエータは、関節型の平行四辺形作動機構（articulated parallelogram）、ラック機構、ウォームねじ機構などのリンク機構を介して前記チェーンガイド要素に接続されたモータ（典型的には、電気モータ）と、ロータまたはロータから前記チェーンガイド要素に至るまでの下流に位置する任意の可動部品について位置および／または速度および／または加速度を検出するセンサとを有する。なお、一般に使用されている用語は、本明細書で使用する用語と少し異なる場合がある。
【０００３】
前記変速比は、制御電子部によって例えば１つ以上の検出された変数に基づいて自動的に変更（更新）され、および／または運転者によって例えばレバーやボタンなどの適切な指令部材を用いて手動で入力された命令に基づいて変更（更新）される。前記変数としては、例えば、走行速度、ペダルクランクの回転ケイデンス、ペダルクランクに働くトルク、走行地形の傾斜、運転者の心拍数などが挙げられる。
【０００４】
前記制御電子部は、前記アクチュエータを制御するにあたって、前記歯車間の軸方向の離間距離が互いに等しくて前記チェーンガイド要素の移動量が常に同じになると仮定するのではなく、ある歯車に係合する位置に前記チェーンを移動させるのに前記ディレイラの変数が取らなければならない数値を各歯車ごとに含んだテーブルを使用する。そのような数値は、隣接する歯車との差分値であってもよく、または、例えば参照歯車、ストローク終了状態、モータが励磁されていない状態などの参照対象に対する絶対値であってもよい。
【０００５】
前記アクチュエータに対する指令値としては、その大きさに注目して、例えばディレイラにおけるある位置を参照点として当該ディレイラの可動点が移動する距離、モータが実行すべきステップ数または回転数、モータの励磁時間の長さ、駆動量が電圧に比例するモータに対する供給電圧の数値などであってもよく、さらには、モータに接続されたセンサが生成する数値であってもよく、これらの数量のうちの１つを示す、レジスタに記憶された数値などであってもよい。
【０００６】
前記テーブルの数値は、（前側または後側の）ギアシフト群に含まれる歯車の数、各歯車の厚さ、および歯車のピッチを考慮に入れて工場で設定される公称値である。典型的に、このような公称値は、アクチュエータの駆動信号がない場合、つまり、指令値がゼロの場合にチェーンが最小径の歯車と係合すると仮定して決定される。しかし、前述の例から分かるように、そのような仮定は必要ではない。
【０００７】
特許文献１には、設定動作モード、調節動作モード、および通常走行モードを実行する、電子サーボ支援型のギアシフト装置が開示されている。設定動作モードでは、チェーンを１個の予め選択された歯車（好ましくは、最小径を有する歯車）に位置合わせし、このときのアクチュエータの物理的位置と、前記所定の歯車を基準とした変速比に関する論理値との間に一対一の対応関係を設定する。好ましくは、さらに、テーブル内の公称値の内容に関係するカウンタをゼロにリセットする。調節動作モードでは、チェーンを所定の歯車に係合・位置合わせし、この所定の歯車を基準とした変速比に関する論理値の調節変数（「オフセット」）を設定する。通常走行モードでは、歯車に係る前記論理値を前記調節変数で調節することによって決定される物理的位置にアクチュエータを移動させる。このようにして、例えば衝撃、衝突、交換前の歯車と交換後の歯車との寸法の僅差などによって生じる、チェーンと１つ以上の歯車との間の位置ずれが補償される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４２６２８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本出願人は、１個の歯車に対して設定動作を実行する構成では、ギアシフト装置およびギアシフト装置が取り付けられる機械部品の形状の各種違いや製造公差、特に、フレームの形状および寸法ならびにギアシフト装置のフォークの厚さの各種違いや製造公差をについて最低限の補償しかできず、さらに、歯車ごとにオフセットを用いて調節する動作は極めて時間がかかり、かつ複雑であることに注目する。
【００１０】
本発明の根底をなす技術的課題は、自転車のギアシフト装置の公称指令値を、ギアシフト装置の製造公差および組付公差ならびに自転車の形状を考慮に入れたうえで実際のギアシフト装置（場合によっては、既に装着された状態のギアシフト装置）に素早くかつ効率的に適用することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の構成は、自転車のギアシフト装置を電子制御する方法に関する。この方法は、
ａ）同軸上の少なくとも３つの歯車のうちの第１の歯車に係合する位置に伝動チェーンを位置付けるための、アクチュエータに対する第１の実際の指令値、および前記歯車のうちの第２の歯車に係合する位置に前記チェーンを位置付けるための、前記アクチュエータに対する第２の実際の指令値を検出する過程と、
ｂ）歯車ごとに、その歯車に係合する位置に前記チェーンを位置付けるための、前記アクチュエータに対する理論的な公称指令値を決定する（求める）過程と、
ｃ）前記歯車のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、前記公称指令値ならびに前記第１および前記第２の実際の指令値に基づき、前記アクチュエータに対する実際の指令値を算出する過程とを含む。
【００１２】
２つの歯車を参照（基準）とすることにより、比較的素早い動作を維持しながらも、フレームの構成品の寸法の違いやギアシフト装置の取付公差だけでなく、前記公称指令値の基礎となる（前記公称指令値を得るために用いられる）理論的な参照ギアシフト装置を基準とした（と比較した）歯車組立体内の寸法の違いも考慮することができる。
【００１３】
チェーンが特定の歯車に係合した物理的位置に存在する状態を示す公称および実際の指令値の表現として、あらゆる数値表現を使用してもよい。
【００１４】
既述したように、指令値とは、ある歯車に係合する位置にチェーンを位置付けるのにディレイラの変数が取らなければならない数値のことを指す。このような数値は、隣接する歯車との差分値であってもよく、または、参照歯車、ストローク終了状態、モータが励磁されていない状態などの参照対象に対する絶対値であってもよい。また、アクチュエータに対する指令値の大きさについては、例えばディレイラの可動点がある参照（基準）から移動する距離、モータが実行すべきステップ数または回転数、モータの励磁時間の長さ、駆動量が電圧に比例するモータに対する供給電圧の数値などであってもよく、さらには、モータに接続されたセンサが生成する数値であってもよく、これらの数量のうちの１つを示す、レジスタに記憶された数値などであってもよい。
【００１５】
また、公称指令値とは、参考となるギアシフト装置に対する指令値を指すものとする。
【００１６】
好ましくは、前記アクチュエータに対する公称指令値を決定する（求める）過程は、メモリから数値のテーブルを読み出すことを含む。
【００１７】
好ましくは、前記公称指令値および前記実際の指令値は、比例尺度で数値表現される（比例的に増減する数値表現で表される）。
【００１８】
好ましくは、前記実際の指令値を算出する過程は、一対の歯車に関連する実際の指令値の差分が、当該一対の歯車に関連する公称指令値の差分に比例すると仮定して実行される。
【００１９】
これにより、公称指令値から実際の指令値への線形変換が可能となる。
【００２０】
好ましくは、その比例定数は、前記第１の歯車と第２の歯車に関連する実際の指令値の差分と、前記第１の歯車と第２の歯車に関連する公称指令値の差分との比に等しい。
【００２１】
好ましくは、前記第１の歯車は、最小径を有する歯車もしくは最小径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車とされ、および／または、前記第２の歯車は、最大径を有する歯車もしくは最大径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車とされる。
【００２２】
このようにアクチュエータの実際状態の検出を実行するための歯車を歯車組立体の両端または両端近傍とすることにより、その他の歯車に対して、チェーンのより正確な位置決めを可能とする、実際の指令値が得られる。事実、２つの参照歯車間の距離が大きくなるほど測定分解能（％）が向上し、かつ、測定誤差（％）が減少する。
【００２３】
また、そのような２つの歯車として歯車組立体の両端から２番目の歯車をそれぞれ選択することにより、２つの歯車によって両側が挟まれた歯車に対して検出を実行することになるので、チェーンが正確に位置決めされたか否かを、視覚的に簡単に検出することができるというさらなる利点が得られる。
【００２４】
有利な実施形態では、前記公称指令値の参照系（基準系）の原点、および前記実際の指令値の参照系（基準系）の原点は、前記第１の歯車に選択される。
【００２５】
このような構成によれば、前記第２の歯車と前記第１の歯車に関連する、公称指令値の差分および実際の指令値の差分が、それぞれ、前記第２の歯車の公称指令値、前記第２の歯車の実際の指令値と合致するので、計算を簡略化することができる。
【００２６】
すなわち、この場合には、前記公称指令値または前記実際の指令値を正規化する少なくとも１つの過程が設けられてもよい。
【００２７】
好ましくは、前記過程ｃは、
ｄ）前記歯車のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、（i）その歯車に関連する公称指令値と当該歯車の直前の（１つ前の）歯車に関連する公称指令値との差分と、（ii）前記第１の歯車に関連する公称指令値と前記第２の歯車に関連する公称指令値の差分との比を算出する副過程であって、前記直前の歯車が存在しない場合には、前記直前の歯車に関連する公称指令値をゼロと仮定する副過程と、
ｅ）前記歯車のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、（i）その歯車の直前の歯車に関連する実際の指令値と、（ii）前記副過程ｄで算出した前記比と前記過程ａで検出した前記第１の歯車および前記第２の歯車に関連した実際の指令値の差分との積との代数和（i＋ii）を算出する副過程であって、前記直前の歯車が存在しない場合には、前記直前の歯車に関連する実際の指令値をゼロと仮定する副過程とを有する。
【００２８】
好ましくは、前述した各過程および／または副過程は、前記ギアシフト装置の設定・調節動作モード時に実行され、走行動作モード時には、算出された前記実際の指令値のうちの１つの指令値に従って前記アクチュエータに指令することによってギアシフトを作動する過程が実行される。
【００２９】
有利な実施形態では、前記方法は、前記走行動作モード時において、前記実際の指令値の有効なセットが存在しない場合、前記公称指令値のうちの１つの指令値に従って前記アクチュエータに指令することによってギアシフトを作動する過程または副過程を含む。
【００３０】
本発明の第２の構成は、自転車の電子サーボ支援型のギアシフト装置に関する。このギアシフト装置は、
−チェーンおよび歯車を含み、前記ペダルクランクの軸から前記自転車の駆動輪に運動を伝達する伝動システム（伝動機構）であって、前記ペダルクランクの軸または前記駆動輪の軸と同心状の少なくとも３つの歯車を有する伝動システムと、
−同心状の前記少なくとも３つの歯車のうちの予め選択された歯車と係合するように前記チェーンを移動させるための、チェーンガイド要素および当該チェーンガイド要素のアクチュエータを含む、少なくとも１つのディレイラと、
−前述した方法を実行するモジュールを含む制御電子部とを備える。
【００３１】
好ましくは、前記アクチュエータは、適切な数の「ステップ」で駆動される直流ブラシモータを有する。前記適切な数の「ステップ」の各ステップは、一回転のうちの分数（何分の一）に相当し、より好ましくは一回転のうちの３２分の１に相当する。
【００３２】
本発明の第３の構成は、ディレイラに関する。このディレイラは、
同心状の少なくとも３つの歯車のうちの予め選択された歯車と係合するようにチェーンを移動させるための、チェーンガイド要素および当該チェーンガイド要素のアクチュエータと、
前述した方法を実行するモジュールを含む制御電子部とを備える。
【００３３】
本発明の第４の構成は、自転車に関する。この自転車は、前述した、自転車の電子サーボ支援型のギアシフト装置を備える。
【００３４】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照しながら行う、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかる電子サーボ支援型のギアシフト装置を備えた自転車を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる電子サーボ支援型のギアシフト装置の電気的・電子的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明で使用されるデータ構造を示す概略図である。
【図４】本発明で使用される他のデータ構造を示す概略図である。
【図５】本発明で使用されるさらに他のデータ構造を示す概略図である。
【図６】本発明で使用されるさらに他のデータ構造を示す概略図である。
【図７】本発明で使用されるさらに他のデータ構造を示す概略図である。
【図８】本発明の方法にかかるギアシフト装置の好ましい設定動作モードの例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１を参照して、自転車１（特に、競走用の自転車）は、既知の方法で筒体から形成されたフレーム２を備える。フレーム２は、後輪４の軸支構造３および前輪６のフォーク５を画定する。筒状構造のハンドルバー４１は、フォーク５およびフレーム２に操作可能に連結している。
【００３７】
フレーム２は、その下方部分において、既知の種類のペダルクランク（ペダルユニット）７の軸を支承する。このペダルクランク（ペダルユニット）７は、本発明にかかる電子サーボ支援型のギアシフト装置８を介して後輪４を駆動する。
【００３８】
ギアシフト装置８は、後側のギアシフト群９および前側のギアシフト群１０を含む。後側のギアシフト群９は、後輪４と同軸上に位置した、径の異なる複数の歯車（スプロケット）１１を有する。前側のギアシフト群１０は、ペダルクランク７の軸と同心に位置した、径の異なる複数の歯車、クラウンまたはギアホイール１２を有する。
【００３９】
後側のギアシフト群９の歯車１１および前側のギアシフト群１０の歯車１２には、閉ループ状の伝動チェーン１３が、電子サーボ支援型のギアシフト装置８を介して選択的に係合可能であり、これにより、様々な変速比を実現することができる。
【００４０】
このような様々な変速比は、後側のギアシフト群９の後側のディレイラ１４のチェーンガイド要素、および／または前側のギアシフト群１０の前側のディレイラ１５のチェーンガイド要素を移動させることによって得られる。
【００４１】
各ディレイラ１４，１５において、後側および前側のチェーンガイド要素は、それぞれ、電気モータ１６、電気モータ１７（図２）によって移動させられる。典型的に、電気モータ１６，１７には減速機が設けられており、かつ、関節型の平行四辺形作動機構（articulated parallelogram kinematism）を介してチェーンガイド要素に接続されている。代わりに、例えばラック機構、ウォームねじ機構などといった、当該技術分野において周知である他の種類のモータつまりアクチュエータを使用してもよい。例えば、米国特許第６６７９７９７号明細書に記載された種類のモータまたはアクチュエータを使用してもよい。なお、この米国特許の教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【００４２】
典型的に、ディレイラ１４，１５は、位置および／または速度および／または加速度のセンサ１８，１９（図２）をそれぞれ有する。センサ１８，１９は、モータ１６，１７のロータまたは当該ロータの下流であって、当該ロータからチェーンガイド要素に至るまでに位置する任意の可動部品に接続されてもよい。
【００４３】
本発明はディレイラの具体的な構造に影響されないので、ディレイラ１４，１５の構造の詳細を図示しない。ディレイラの構造の詳細については、例えば前述の特許出願及び特許の明細書などを参照されたい。
【００４４】
図２は、本発明の一実施形態にかかる電子サーボ支援型のギアシフト装置の電気的・電子的構成を示すブロック図である。
【００４５】
電子パワーユニットつまり電子パワーボード３０にはバッテリが設けられており、ディレイラ１４，１５のモータ１６，１７、ディレイラ１４，１５のセンサ１８，１９、およびインタフェースボードまたはインタフェースユニット３２と以後で称する電子基板に給電し、任意で、センサボードまたはセンサユニット３４と以後で称する電子基板にも給電する。好ましくは、前記バッテリは充電可能なタイプである。また、後側のディレイラ１４は、前記バッテリを充電するために発電ユニット（dynamo-electric unit）を周知の形態で有していてもよい。
【００４６】
電子パワーボード３０、インタフェースユニット３２およびセンサユニット３４が全体として、電子サーボ支援型のギアシフト装置８の電子コントローラ４０を構成する。代わりに、１枚の電子基板または既述した数とは異なる枚数の電子基板で電子コントローラ４０を形成してもよい。
【００４７】
つまり、本明細書および添付の特許請求の範囲において電子コントローラまたは電子制御部４０とは、論理的なユニットのことを指す。この論理的なユニットは、複数の物理的なユニット、特には、１つ以上の分散したマイクロプロセッサで構成されたものであってもよい。このような１つ以上の分散したマイクロプロセッサは、例えば、電子パワーボード３０および／またはインタフェースユニット３２および／またはセンサユニット３４に含まれることができる。
【００４８】
電子パワーボード３０は、例えば、ハンドルバー４１を構成するチューブのうちの１つの内部、またはフレーム２を構成するチューブのうちの１つ（例えば、ドリンクボトル（図示せず）の支持部分）の内部に収容される。インタフェースユニット３２は、例えば、ハンドルバー４１を構成するチューブのうちの１つの内部、またはハンドルバー４１に装着された把持可能な装置４２に収容される。センサボード３４は、例えば、フレーム２を構成するチューブのうちの１つの内部において、当該センサボード３４に接続されるセンサの近傍に収容される。
【００４９】
各種構成品に対する電力、データおよび情報の伝達は、電気ケーブルを介して実行される。好ましくは、前記電気ケーブルは、フレーム２を構成するチューブの内部に収容される。データおよび情報信号の伝達は、例えばBluetooth（登録商標）プロトコルなどのワイヤレスモードで実行されてもよい。
【００５０】
走行時、後側および前側のディレイラ１４，１５は、手動指令用の装置（手動指令装置）４２で生成されるアップシフト要求信号またはダウンシフト要求信号に基づいて電子コントローラ４０によって制御されるか、または電子コントローラ４０によって半自動的にもしくは自動的に制御される。手動指令装置４２は、例えば、インタフェースユニット３２に接続または配置されたスイッチ３６の状態を切り替えるのに適したレバーまたはボタンを有してもよい。スイッチ３６は、直接作動可能であってもよく、スイッチごとのレバーによって作動可能なものであってもよく、あるいは、スイングレバーによって２つのボタンが作動可能なものであってもよい。
【００５１】
典型的には、ハンドルバー４１の一方のハンドグリップ自体またはその近傍に配置されたレバーまたはボタンが、後側のギアシフト群９のアップシフト信号およびダウンシフト信号のために使用され、ハンドルバー４１の他方のハンドグリップ自体またはその近傍に配置されたレバーまたはボタン（図２）が、前側のギアシフト群１０のアップシフト信号およびダウンシフト信号のために使用される。典型的には、例えば動作モードの選択などといった、補助的な機能を指令するための１つ以上のスイッチ３６を作動するレバーまたはボタンがさらに設けられている。
【００５２】
好ましくは、ギアシフト装置８の電子コントローラ４０（詳細には、センサユニット３４）には、走行速度、ペダルクランクの回転速度、走行地形の傾斜、運転者の心拍数などといった走行パラメータの１つ以上のセンサ３８が接続されている。
【００５３】
一実施形態において、電子コントローラ４０は、ギアシフトを作動するにあたって、モータ１６，１７を駆動し、所望の変速比に達した際、すなわち、チェーン１３が所望の歯車１１，１２と正確に係合する位置にディレイラ１４，１５のチェーンガイド要素が達した際に、センサ１８，１９の信号に基づいて、モータ１６，１７を停止させる。前記所望の歯車１１，１２は、例えば、ギアシフト指令（アップシフト指令またはダウンシフト指令）が手動入力装置４２およびスイッチ３６によって生成された際、および／またはギアシフト指令（アップシフト指令またはダウンシフト指令）がセンサ３８の出力に基づいて電子制御ユニット４０によって生成された際にチェーン１３が位置していた歯車に隣接する歯車（大径の歯車または小径の歯車）である。多段ギアシフトの場合、前記所望の歯車は、必ずしもギアシフト開始位置の歯車に隣接する歯車ではない。
【００５４】
代替的な一実施形態では、モータ１６，１７は、各種アップシフトまたは各種ダウンシフトに応じて一定時間駆動されるか、または各種アップシフトまたは各種ダウンシフトに応じた適切な数値で駆動されるものであり、センサ１８，１９は任意の構成要素とされる。この場合、センサ１８，１９は、電子コントローラ４０に対してフィードバック信号を供給するのに使用される。これにより、電子コントローラ４０は、チェーン１３を所望の歯車１１，１２に係合させる物理的位置にモータ１６，１７が達していない場合に当該モータ１６，１７を再び駆動させることができる。これは、例えば、ディレイラ１４，１５の抵抗トルク（運転者のペダル動作にある程度依存する）が、モータの生成可能な最大トルクを超えるほど過度に大きくなった場合に生じる。
【００５５】
モータ１６，１７は、例えば、ステッピングモータでもよい。好ましくは、モータ１６，１７は、適切な数の「ステップ」によって駆動される直流ブラシモータであり、当該適切な数の「ステップ」の各ステップは、一回転の分数（何分の一）に相当し、好ましくは一回転の３２分の１に相当する。このように分数をステップとして選択すると、ステップは２の整数倍であるため、有利に処理を実行することができる。
【００５６】
電子コントローラ４０は、さらに、メモリ手段４４を有する。電子コントローラ４０は、メモリ手段４４に基づいて、所望の歯車１１，１２に係合する位置にチェーン１３を移動させるためのアクチュエータに対する指令値を、その時々に応じて（図３〜図６を参照しながら後述する方法によって）決定する。
【００５７】
電子コントローラ４０は、後側のカウンタ４６および前側のカウンタ４８を有してもよい。カウンタ４６，４８は、例えば、レジスタで構成されてもよく、メモリセルに記憶された変数で構成されてもよい。ギアシフト装置８の通常走行動作モード時の電子コントローラ４０は、ディレイラ１４，１５を駆動し、カウンタ４６，４８を増加または減少させることによって、および／またはセンサ１８，１９の読み値に基づいて、ディレイラ１４，１５の現在の位置を追跡する。カウンタ４６，４８は、例えば、モータ１６，１７に１ステップ印加されるごとに１単位増加または減少させられる。カウンタ４６，４８が設けられる場合、当該カウンタ４６，４８は、メモリ手段４４に記憶された指令値と同じ測定単位でディレイラ１４，１５の現在の位置を表す。
【００５８】
指令値のメモリ手段４４、およびカウンタ４６，４８は、電子コントローラ４０内の自立した（別個の）構成部として図示されているが、電子ボード３０，３２，３４に含まれる１つ以上のメモリ装置に物理的に実装されて（組み込まれて）もよい。
【００５９】
より単純な自転車では、後側のギアシフト群９および前側のギアシフト群１０のうちの一方のみを設けてもよく、前述した自転車からの簡略化は当業者にとって明白である。
【００６０】
説明を簡単にするために、以下では、後側のギアシフト群のみを扱う。後述の内容は、変形例として、あるいは、適宜変更を加えたうえで、前側のギアシフト群にも適用可能である。
【００６１】
図３に、電子コントローラ４０のメモリ領域（例えば、前述のメモリ４４など）または電子コントローラ４０がアクセス可能な任意のメモリに記憶されるデータ構造を示す。このメモリ領域または任意のメモリには、ギアシフト群の歯車（スプロケット）ごとに、アクチュエータに対する公称指令値Ｑｉ（ｉは１ないしＮの整数である）がテーブル６０の形態で記憶される。１１個のスプロケットを有する後側のギアシフト群の場合、前記テーブルは、公称指令値Ｑ１〜Ｑ１１を有する。
【００６２】
具体的に述べると、公称指令値Ｑ１は、後側のギアシフト群の最小径を有するスプロケットに係合する物理的位置にチェーンが位置した、標準または基準のギアシフト装置における理論的な状態を、適切な測定単位で表したものである。公称指令値Ｑ２は、後側のギアシフト群の前記最小径を有するスプロケットに隣接するスプロケットに係合する物理的位置にチェーンが位置した状態を、前記測定単位と同じ測定単位で表したものである。公称指令値ＱＮ（図示の例ではＱ１１）は、後側のギアシフト群の最大径を有するスプロケットに係合する物理的位置にチェーンが位置した状態を、前記測定単位と同じ測定単位で表したものである。
【００６３】
好ましくは、前記公称指令値Ｑｉは、工場で記憶される。
【００６４】
例えば、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、センサ１８の出力が取るべき数値であって、任意でカウンタ４６に記憶される数値であってもよい。公称指令値Ｑｉは、また、モータ１６の駆動量の数値として表されてもよい。
【００６５】
例えば、既述したようにアクチュエータがステッピングモータを有する場合、すなわち、一回転の分数で駆動されるモータを有する場合、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、参照（基準）位置から起算してｉ番目の歯車との係合状態に達するために必要なステップ数として表されてもよい。この参照位置は、例えば、ストロークの終了位置、モータ１６が励磁されていない状態、最小径を有する歯車との係合状態などに相当する。
【００６６】
また、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、アクチュエータの特定のポイント（部位）の位置、チェーンガイド要素の特定のポイント（部位）の位置、または参照（基準）平面（例えば、自転車に沿った参照平面、参照歯車との係合状態に対応する平面など）からそのようなポイントまでの距離（例えば、ｍｍ単位の距離）として表されてもよい。また、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、チェーン１３の運動を引き起こす、当該チェーン１３の運動量に比例するモータ１６の給電電圧の数値として表されてもよく、あるいは、アクチュエータの種類に応じて当業者にとって既知の他の形態で表されてもよい。
【００６７】
また、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、隣接する歯車に対する差分として表されてもよく、例えば、移動距離、実行すべきステップ数、アクチュエータの駆動時間、あるいは、アクチュエータの種類に応じて当業者にとって既知の他の形態で表されてもよい。詳細には、この場合、各歯車に係る公称指令値は、直ぐ隣の小径の歯車から起算した公称指令値、および直ぐ隣の大径の歯車から起算した公称指令値となる。この場合に必要な変更は、当業者の能力の範疇である。より具体的な実施形態では、歯車ごとに、また、当該歯車にチェーンが達する際の方向ごとに、係合動作を行うにあたって一時的にチェーンを位置決めするための公称指令値、およびチェーンの係合が成功する位置に当該チェーンを移動させるための公称指令値の両方を用意してもよい。
【００６８】
理解し易いように、以下では、公称指令値Ｑｉを、比例的に増減する測定単位で表すものとする。
【００６９】
図３のテーブル６０は、１〜Ｎの数値（図示の例では１〜１１）のフィールド（列）も有する。しかし、実際の用途では、公称指令値Ｑｉが歯車の径の順番に並んで記憶される場合、このフィールドを省略してもよい。事実、後述するように、特定の数値Ｑｉを得るたび、現在のインデックスｉ＝１…Ｎの数値をもとにテーブル６０が参照される。したがって、数値Ｑｉが順番に並べられている場合、テーブル６０のｉ番目の数値を参照するだけで済む。
【００７０】
図４に、電子コントローラ４０のメモリ領域（例えば、前述のメモリ４４）または電子コントローラ４０がアクセス可能な任意のメモリに記憶される、図３のデータ構造と類似したデータ構造を示す。このメモリ領域または任意のメモリには、後側のギアシフト群９の歯車（スプロケット）１１ごとに、実際の指令値Ｈｉ（ｉは１ないしＮの整数である）がテーブル７０の形態で記憶される。１１個のスプロケットを有する後側のギアシフト群９の場合、前記テーブルは、実際の指令値Ｈ１〜Ｈ１１を有する。
【００７１】
図２には概略的にメモリ４４が１つだけ示されているが、実際には、種々の記憶装置が設けられてもよい。好ましくは、公称指令値Ｑｉのテーブル６０は、ＥＥＰＲＯＭメモリまたは読出し専用メモリ（例えば、ＲＯＭなど）に記憶され、実際の指令値Ｈｉのテーブル７０は、前記テーブル６０が記憶されたのと同じＥＥＰＲＯＭメモリ、それとは別のＥＥＰＲＯＭメモリ、または他種の読出し／書込みメモリに記憶される。
【００７２】
後述するように、実際の指令値Ｈｉは、設定動作モード時の電子コントローラ４０によって公称指令値Ｑｉから得られる。通常走行動作モード時に、ｉ番目の歯車にチェーン１３が係合するようにギアチェンジを実行する必要がある場合、電子制御ユニットは、ｉ番目の歯車に係る実際の指令値Ｈｉをテーブル７０から読み出し、それに応じてアクチュエータ、詳細にはモータ１６を駆動する。
【００７３】
未だ設定動作モードが実行されていない場合、何らかの理由で電子サーボ支援型のギアシフト装置８がリセットされている場合、または何らかの理由で有効な実際の指令値Ｈｉが設定されていない場合、通常走行動作モード時の電子コントローラ４０は、公称指令値Ｑｉをテーブル６０から読み出し、それに応じてアクチュエータを駆動させてもよい。また、このような場合の代替形態として、テーブル６０内の公称指令値Ｑｉを実際の指令値Ｈｉとしてテーブル７０に一度にコピーし、再びテーブル７０にアクセスすることによってギアシフトを実行してもよい。
【００７４】
設定動作モードは、適切な指令（例えばスイッチ３６を作動する手動指令装置４２の固有の組合せなど）によって選択される。
【００７５】
図８を参照して、このような設定動作モードでは、まずステップ１１０において、第１の予め選択された歯車に係合する位置に伝動チェーン１３を移動させるような指令からなる第１の実際の指令値ＨＡが検出される。なお、以降、この第１の予め選択された歯車をＡ番目の歯車と称する。操作者の満足する位置にチェーン１３が達するまで、モータは、２個の隣合う歯車１１間よりも短い距離ずつ作動され、好ましくは低速で作動され、および／またはチェーンガイド要素が少しずつ移動するように作動される。
【００７６】
詳細には、モータ１６がステッピングタイプ、すなわち、既述したように各ステップが一回転の分数に相当する複数の「ステップ」によって作動されるタイプの場合、モータ１６は、一回に１ステップずつ運動するように駆動されるか、あるいは、高速な調節を所望する場合には一度に複数ステップずつ運動するように駆動される。好ましくは、設定モード時のアクチュエータの運動は、通常走行動作モード時にギアシフトを指令するのに使用される手動指令と同じ手動指令４２によって指令されるか、または自動もしくは半自動で指令される。
【００７７】
通常、設定動作モードは、ワークショップ（作業所）において自転車をスタンドに搭載した状態で実行される。１つの方法としては、自転車を静止した状態で維持し、チェーンガイド要素のみを前後に動かし、最適な位置決めが達成されたことを「目で」判断した時点で停止する。目による位置決めは、様々な機械的および／または電子的な手段で向上可能である。例えば、後側のディレイラ１４（および／または前側のディレイラ１５）のアイドル状態の小歯車のうちの１つにプレートを取り付け、当該プレートが設定用に予め選択した前記Ａ番目の歯車に接触することにより、正確な位置決めがなされる。あるいは、そのような小歯車にレーザダイオードを取り付け、前記Ａ番目の歯車にレーザ光受信機を取り付けてもよく、またはその反対として、前記Ａ番目の歯車にレーザダイオードを取り付け、小歯車にレーザ光受信機を取り付けてもよい。位置決めをさらに向上させるために、光の「三角測量」などを利用してもよい。他の方法としては、ペダルクランクユニット７によってチェーン１３を作動し、適切な位置決めを「耳で」確認することである。事実、熟練したユーザであれば、最良の位置決めがされた状態の最も小さい騒音を聴き取ることができる。当然ながら、これら２つの方法を組み合わせて、目と耳の両方で正確な位置決めを確認することも可能である。
【００７８】
操作者が、手動指令装置４２を作動し終え、および／またはチェーン１３とＡ番目の歯車との間で正確な位置決めがなされたことを例えば手動入力装置４２の適切な組合せなどによって能動的に示すと、電子コントローラ４０がアクチュエータに対する現在の指令値を取得し、これをテーブル７０のＡ番目の登録に記憶する。
【００７９】
設定動作モードが実行される前記Ａ番目の歯車は、好ましくは最小径を有する歯車であり、より好ましくは最小径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車（すなわち、２番目に小径の歯車）であるが、設定動作モードが実行される第１のＡ番目の歯車を操作者が選択できるようにしてもよい。その場合、電子コントローラ４０が、これから設定動作モードを実行する歯車１１を指定するように、または既に設定動作モードを実行し終えた歯車１１を指定するように、操作者に要求する。あるいは、電子コントローラ４０は、第１の実際の指令値ＨＡと公称指令値Ｑｉとを比較することによってそのような歯車を推定する。
【００８０】
ステップ１２０では、上述の方法とほぼ同じ方法により、第２の予め選択された歯車１１に係合する位置に伝動チェーン１３を移動させるための第２の実際の指令値ＨＢの検出を実行する。なお、以降、第２の予め選択された歯車１１をＢ番目の歯車と称する。第２の実際の指令値ＨＢは、テーブル７０のＢ番目の登録に記憶される。
【００８１】
設定動作モードが実行される前記Ｂ番目の歯車は、好ましくは最大径を有する歯車であり、より好ましくは最大径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車（すなわち、２番目に大径の歯車）であるが、設定動作モードが実行される第２のＢ番目の歯車を操作者が選択できるようにしてもよい。その場合、電子コントローラ４０が、これから設定動作モードを実行する歯車１１を指定するように、または既に設定動作モードを実行し終えた歯車１１を指定するように操作者に要求する。あるいは、電子コントローラ４０は、第２の実際の指令値ＨＢと公称指令値Ｑｉとを比較することによってそのような歯車を推定する。
【００８２】
ステップ１４０では、電子コントローラ４０が、テーブル６０に記憶された公称指令値Ｑｉ、ならびに前述のようにして決定されてテーブル７０に記憶された第１および第２の実際の指令値ＨＡ，ＨＢに基づいて、少なくとも前記Ａ番目の歯車および前記Ｂ番目の歯車以外の各歯車に係る実際の指令値Ｈｉ（ｉ＜＞Ａおよびｉ＜＞Ｂ）を算出する。図８のブロック１３０は、公称指令値Ｑｉを、特にテーブル６０から読み出すことにより、求める過程または取得する過程を示す。
【００８３】
好ましい実施形態において、前記実際の指令値Ｈｉを算出する過程は、一対の歯車間の実際の指令値の差分Ｈｘ−Ｈｙが当該一対の歯車間の公称指令値の差分Ｑｘ−Ｑｙに比例するものとして実行する。
【００８４】
好ましくは、その比例定数は、ステップ１１０および１２０において上記方法で検出された前記第１の歯車と前記第２の歯車との間の実際の指令値の差分ＨＡ−ＨＢとこれらの２つの歯車間の公称指令値の差分ＱＡ−ＱＢとの比に等しい。
【００８５】
代わりに、例えば、二階以上の方程式を用いた変換を利用してもよい。
【００８６】
好ましい一実施形態において、電子コントローラ４０は、特にステップ１５０において、各歯車１１について以下の比（「変換係数」と称する）を算出する：
【００８７】
Ｇｉ＝［Ｑｉ−Ｑｉ−１］／［ＱＢ−ＱＡ］ （１）
（式中、Ｑ０＝０とする。）
【００８８】
上記の分数式における分子は、対象の歯車に係る公称指令値Ｑｉと当該対象の歯車の直前の歯車に係る公称指令値Ｑｉ−１との差分を表し、当該対象の歯車の直前の歯車がない場合には、公称指令値Ｑｉ−１をゼロと想定される（すなわち、最小径を有する歯車を対象の歯車とする場合、上記の分数式における分子は、単純に当該最小径を有する歯車に係る公称指令値Ｑｉとなる）。他方、上記の分数式における分母は、既に検出が実行された前記第１の歯車と前記第２の歯車との公称指令値の差分、すなわち、Ａ番目の歯車とＢ番目の歯車との公称指令値の差分を表す。
【００８９】
好ましくは、前記比つまり変換係数Ｇｉは一回限り算出されて図５に示すテーブル８０に記憶される。テーブル８０は、テーブル６０，７０と同様に、インデックスｉのフィールドが省略されていてもよい。また、テーブル８０は、例えばメモリ４４に記憶されるなどにより、電子コントローラ４０にとってアクセス可能とされる。
【００９０】
ステップ１６０では、電子コントローラ４０が、各歯車について、実際の指令値Ｈｉを以下の代数和として算出する。ただし、ステップ１１０，１２０において既に検出が実行された第１のＡ番目の歯車および第２のＢ番目の歯車についての算出は、できる限り行わない：
【００９１】
Ｈｉ＝Ｈｉ−１＋Ｇｉ×［ＨＢ−ＨＡ］ （２）
（式中、Ｈ０＝０とする。）
【００９２】
上記の式における加数Ｈｉ−１は、対象の歯車の直前の歯車に係る実際の指令値を表し、対象の歯車の直前に歯車がない場合（すなわち、対象の歯車が最小径を有する歯車である場合）には、実際の指令値をゼロとする。他方、上記の式における第２の加数は、ステップ１５０で前述の式（１）に従って算出された変換係数Ｇｉと前述したようにステップ１１０，１２０で検出された第１のＡ番目の歯車と第２のＢ番目の歯車との間の実際の指令値の差分ＨＡ−ＨＢとについて、これら変換係数Ｇｉと差分ＨＡ−ＨＢとの積を表す。
【００９３】
各対の歯車について以下の関係式が成立することは、容易に証明できる：
【００９４】
［ＨＸ−ＨＹ］／［ＱＸ−ＱＹ］＝［ＨＢ−ＨＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］ （３）
【００９５】
既述したように、一対の歯車間の実際の指令値の差分ＨＸ−ＨＹは、そのような一対の歯車間の公称指令値の差分ＱＸ−ＱＹに比例しており、その比例係数は、前記ステップ１１０，１２０で検出された第１のＡ番目の歯車と第２のＢ番目の歯車との間の実際の指令値の差分ＨＡ−ＨＢとこれら２つの歯車間の公称指令値の差分ＱＡ−ＱＢとの比に等しい。
【００９６】
事実：
Ｈｘ−Ｈｙ
＝Ｈｘ−Ｈｘ−１＋Ｈｘ−１−Ｈｘ−２＋…＋Ｈｙ＋１−Ｈｙ
＝Ｇｘ×［ＨＢ−ＨＡ］＋Ｇｘ−１×［ＨＢ−ＨＡ］＋…＋Ｇｙ＋１×［ＨＢ−ＨＡ］
＝…
＝［ＨＢ−ＨＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］×（Ｑｘ−Ｑｘ−１＋Ｑｘ−１−Ｑｘ−２＋…＋Ｑｙ＋１−Ｑｙ）
＝［ＨＢ−ＨＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］×（Ｑｘ−Ｑｙ）
である。
【００９７】
好ましくは、公称指令値Ｑｉの参照系（基準系）の原点および実際の指令値Ｈｉの参照系（基準系）の原点は、第１のＡ番目の歯車に選択され、つまり、ＨＡ＝０、ＱＡ＝０である。
【００９８】
このような設定により、第１のＡ番目の歯車と第２のＢ番目の歯車との公称指令値の差分および実際の指令値の差分が、それぞれ、第２のＢ番目の歯車の公称指令値、第２のＢ番目の歯車の実際の指令値と一致するので、計算を簡略化することができる。
【００９９】
つまり、公称指令値Ｑｉのテーブル６０を「正規化された」公称指令値Ｓｉのテーブル６５に変換する過程が設けられてもよく、Ｓｉは以下のように表される：
【０１００】
Ｓｉ＝Ｑｉ−ＱＡ （４）
【０１０１】
図６に、このようなテーブル６５を示す。テーブル６５には、図３のテーブル６０に関して上述したものと同じ留意事項が当てはまる。
【０１０２】
変換係数Ｇｉは、前述の式（１）に従ってテーブル６０の公称指令値Ｑｉから算出できるだけでなく、以下の式に従ってテーブル６５の正規化された公称指令値Ｓｉからも何ら区別なく算出することができる：
【０１０３】
Ｇｉ＝［Ｓｉ−Ｓｉ−１］／［ＳＢ−ＳＡ］ （５）
（式中、Ｓ０＝０とする。）
【０１０４】
ステップ１２０でＢ番目の歯車に係る第２の実際の指令値ＨＢを検出し、これをテーブル７０に記憶する際、電気コントローラ４０によって検出された当該数値ＨＢは、好ましくは、既にテーブル７０に記憶されたＡ番目の歯車に係る第１の実際の指令値ＨＡで減算される。その後、既にテーブル７０に記憶されたＡ番目の歯車に係る第１の実際の指令値ＨＡをゼロに設定する。あるいは、正規化された実際の指令値Ｋｉについて、図７に示すテーブル７５のような適切なテーブルを使用してもよい。このテーブルには、図３のテーブル６０に関して上述したものと同じ留意事項が当てはまる。
【０１０５】
「正規化された」実際の指令値Ｋｉは、実際の指令値Ｈｉと以下の関係式（６）で相関する：
【０１０６】
Ｋｉ＝Ｈｉ−ＨＡ （６）
【０１０７】
第１のＡ番目の歯車および第２のＢ番目の歯車について、前述の式（２）に従って算出されて前述の式（６）に従って正規化された実際の指令値ＫＡ，ＫＢが検出値と一致するか否かを確認することは簡単である。事実、第１のＡ番目の歯車について、以下が当てはまる：
【０１０８】
ＨＡ
＝ＨＡ−１＋ＧＡ×［ＨＢ−ＨＡ］
＝ＨＡ−２＋ＧＡ−２×［ＨＢ−ＨＡ］＋ＧＡ×［ＨＢ−ＨＡ］
＝ＨＡ−２＋［ＧＡ−２＋ＧＡ］×［ＨＢ−ＨＡ］
＝…
＝Ｈ０＋［Ｇ１＋…＋ＧＡ−２＋ＧＡ］×［ＨＢ−ＨＡ］
【０１０９】
上記の式において、「変換係数」Ｇｉの合計の項は、以下のように徐々に簡略化することができる：
【０１１０】
Ｇ１＋…＋ＧＡ−２＋ＧＡ＝［Ｑ１−Ｑ０＋…＋ＱＡ−１−ＱＡ−２＋ＱＡ−ＱＡ−１］／［ＱＢ−ＱＡ］＝［ＱＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］
【０１１１】
このようにして、ＨＡ＝［ＱＡ］×［ＨＡ−ＨＢ］／［ＱＢ−ＱＡ］が得られる。この式は、正規化によって数値ＨＡおよび数値ＱＡがいずれもゼロになることを考慮すると恒等式である。
【０１１２】
第２のＢ番目の歯車については、以下の恒等式が得られる：
【０１１３】
ＨＢ
＝ＨＢ−１＋ＧＢ×［ＨＢ−ＨＡ］
＝ＨＢ−２＋［ＧＢ−１＋ＧＢ］×［ＨＢ−ＨＡ］
＝…
＝ＨＡ＋［ＧＡ＋１＋…＋ＧＢ−１＋ＧＢ］×［ＨＢ−ＨＡ］
ＨＡ＋１×［ＨＢ−ＨＡ］
＝ＨＢ
【０１１４】
上記の式において、「変換係数」Ｇｉの合計の項は、以下のように徐々に簡略化することができる：
【０１１５】
ＧＡ＋１＋…＋ＧＢ−１＋ＧＢ＝［ＱＡ＋１−ＱＡ＋…＋ＱＢ−１−ＱＢ−２＋ＱＢ−ＱＢ−１］／［ＱＢ−ＱＡ］＝［ＱＢ−ＱＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］＝１
【０１１６】
変換係数ＧＡおよび変換係数ＧＢ、ならびに第１のＡ番目の歯車に係る実際の指令値ＨＡおよび第２のＢ番目の歯車に係る実際の指令値ＨＢを得るための、第１のＡ番目の歯車および第２のＢ番目の歯車に関する前述の式（１）および（２）の計算を、省略することができる。しかし、これらを求めたほうが、実際の指令値Ｈｉの計算のパラメータ化、および本発明にかかる方法の応用の融通性（例えば、第１および第２の歯車の選択、歯車の数など）の向上を容易に達成できるので有利である。
【０１１７】
分かり易いように、テーブル６０，６５，７０，７５，８０は別個のテーブルとして図示しているが、これらのテーブル６０および／またはテーブル６５および／またはテーブル７０および／またはテーブル７５および／またはテーブル８０内の公称指令値および実際の指令値を、共通のデータ構造に記憶してもよい。
【０１１８】
さらなる代替的な実施形態において、正規化されていない公称指令値Ｑｉのテーブル６０および正規化された公称指令値Ｓｉのテーブル６５は、変換係数Ｇｉが直接提供されているのであれば省略してもよく、この変換係数Ｇｉに基づいて前述の方法で実際の指令値Ｈｉを算出してもよい。しかし、その場合の指令値は計算で証明されたものではないので、電子コントローラユニットは、変換係数Ｇｉから公称指令値を得るのが望ましい。
【０１１９】
本明細書では、公称指令値および実際の指令値を歯車の径が大きくなるにつれて増加すると仮定したが、歯車の径が小さくなるにつれて減少すると仮定してもよく、その場合の変更点は明白である。
【０１２０】
上述した方法は、ギアシフト装置の歯車、チェーンおよびその他の構成品と独立して、ディレイラと共に販売されているあらゆるコントローラにおいて実施可能である。
【０１２１】
＜具体例＞
単なる一検証例ではあるが、本発明の定量的な評価が可能なように、１１個の歯車を有するギアシフト群についての数値例を以下に示す。
【０１２２】
後述の表１に、各歯車についての以下の情報を示す：
−公称指令値Ｑｉ（本実施例では、ディレイラの関節型の平行四辺形作動機構の対角線の長さ（ｍｍ）の、最小径を有する歯車にチェーンが係合した際の位置に相当する参照位置における対角線の長さ（ｍｍ）との差分で表される）、
−最小径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車に対して「正規化された」公称指令値Ｓｉ（つまり、インデックスｉ＝２の歯車が、検出を実行するための第１のＡ番目の歯車となる）、および
−前述の式（１）および（５）のどちらに従っても何ら区別なく算出される変換係数Ｇｉ。
【０１２３】
【表１】
【０１２４】
後述の表２および表３に、実際に装着された複数のギアシフト群についての数値シミュレーションを示す。ディレイラおよびスプロケット組立体について、様々な形状および許容公差内で様々な寸法をシミュレートした。
【０１２５】
表２に、各ギアシフト群について、ディレイラの関節型の平行四辺形作動機構の対角線の長さ（ｍｍ）の、最小径を有する歯車にチェーンが係合した際の位置を参照位置とした対角線の長さ（ｍｍ）の差分、すなわち参照位置からの距離を示す。表３に、インデックスｉ＝２の歯車に対して「正規化された」前記距離を示す。
【０１２６】
【表２】
【０１２７】
【表３】
【０１２８】
各ギアシフト群１〜５について、既述のようにインデックスｉ＝２の歯車を第１のＡ番目の歯車（Ａ＝２）として選択し、かつ、最大径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車（すなわち、インデックスｉ＝１０の歯車）を第２のＢ番目の歯車（Ｂ＝１０）として選択して検出を実行するように、シミュレーションを行った。なお、参照系の原点はＡ番目の歯車に設定した。上記の表３では、数値ＫＡ＝Ｈ２＝０および数値ＫＢ＝Ｈ１０を強調表示してある。
【０１２９】
以下の表４に、各ギアシフト群１〜５について、表１の変換係数Ｇｉおよび表３の数値ＫＡ，ＫＢに基づいて前述の式（２）および（６）に従って算出される、正規化された実際の指令値Ｋｉを示す。
【０１３０】
【表４】
【０１３１】
上記の表４から、インデックスＡ＝２の歯車およびインデックスＢ＝１０の歯車に係る「正規化された」実際の指令値Ｋｉが、表３に示されたインデックスＡ＝２の歯車およびインデックスＢ＝１０の歯車の数値と同一であることは直ぐに分かる。また、その他の歯車に係る「正規化された」実際の指令値Ｋｉが、表３に示されたそれらの歯車の「実際の数値」に極めて近いことも分かる。以下の表５に、歯車ごとの位置決め誤差、すなわち、算出した「正規化された」実際の指令値Ｋｉとシミュレーションの「実際の数値」との差分を示す。当然ながら、インデックスＡ＝２の第１の歯車およびインデックスＢ＝１０の第２の歯車における誤差はゼロである。なお、全体として誤差は極めて小さく、最大の誤差であっても、ギアシフト群２のインデックスｉ＝６の歯車における１００分の２ｍｍ未満であった。
【０１３２】
【表５】
【符号の説明】
【０１３３】
８ ギアシフト装置
１１ 後側の歯車（スプロケット）
１２ 前側の歯車（スプロケット）
１４ 後側のアクチュエータ（ディレイラ）
１５ 前側のアクチュエータ（ディレイラ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車のギアシフト装置の電子制御方法、および自転車の電子サーボ支援型のギアシフト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車の伝動システムは、ペダルクランク軸に結合した歯車と後輪ハブに結合した歯車との間に延びるチェーンを含む。ペダルクランク軸および後輪ハブの少なくとも一方が複数の歯車を具備する場合、前記伝動システムには、ギアシフト装置、前側のディレイラおよび／または後側のディレイラが設けられる。電子サーボ支援型のギアシフト装置の場合、各ディレイラは、前記チェーンを歯車間で移動させることによって変速比を変える可動のチェーンガイド要素（ケージとも称される）と、前記チェーンガイド要素を移動させる電磁式のアクチュエータとを有する。典型的に、このアクチュエータは、関節型の平行四辺形作動機構（articulated parallelogram）、ラック機構、ウォームねじ機構などのリンク機構を介して前記チェーンガイド要素に接続されたモータ（典型的には、電気モータ）と、ロータまたはロータから前記チェーンガイド要素に至るまでの下流に位置する任意の可動部品について位置および／または速度および／または加速度を検出するセンサとを有する。なお、一般に使用されている用語は、本明細書で使用する用語と少し異なる場合がある。
【０００３】
前記変速比は、制御電子部によって例えば１つ以上の検出された変数に基づいて自動的に変更（更新）され、および／または運転者によって例えばレバーやボタンなどの適切な指令部材を用いて手動で入力された命令に基づいて変更（更新）される。前記変数としては、例えば、走行速度、ペダルクランクの回転ケイデンス、ペダルクランクに働くトルク、走行地形の傾斜、運転者の心拍数などが挙げられる。
【０００４】
前記制御電子部は、前記アクチュエータを制御するにあたって、前記歯車間の軸方向の離間距離が互いに等しくて前記チェーンガイド要素の移動量が常に同じになると仮定するのではなく、ある歯車に係合する位置に前記チェーンを移動させるのに前記ディレイラの変数が取らなければならない数値を各歯車ごとに含んだテーブルを使用する。そのような数値は、隣接する歯車との差分値であってもよく、または、例えば参照歯車、ストローク終了状態、モータが励磁されていない状態などの参照対象に対する絶対値であってもよい。
【０００５】
前記アクチュエータに対する指令値としては、その大きさに注目して、例えばディレイラにおけるある位置を参照点として当該ディレイラの可動点が移動する距離、モータが実行すべきステップ数または回転数、モータの励磁時間の長さ、駆動量が電圧に比例するモータに対する供給電圧の数値などであってもよく、さらには、モータに接続されたセンサが生成する数値であってもよく、これらの数量のうちの１つを示す、レジスタに記憶された数値などであってもよい。
【０００６】
前記テーブルの数値は、（前側または後側の）ギアシフト群に含まれる歯車の数、各歯車の厚さ、および歯車のピッチを考慮に入れて工場で設定される公称値である。典型的に、このような公称値は、アクチュエータの駆動信号がない場合、つまり、指令値がゼロの場合にチェーンが最小径の歯車と係合すると仮定して決定される。しかし、前述の例から分かるように、そのような仮定は必要ではない。
【０００７】
特許文献１には、設定動作モード、調節動作モード、および通常走行モードを実行する、電子サーボ支援型のギアシフト装置が開示されている。設定動作モードでは、チェーンを１個の予め選択された歯車（好ましくは、最小径を有する歯車）に位置合わせし、このときのアクチュエータの物理的位置と、前記所定の歯車を基準とした変速比に関する論理値との間に一対一の対応関係を設定する。好ましくは、さらに、テーブル内の公称値の内容に関係するカウンタをゼロにリセットする。調節動作モードでは、チェーンを所定の歯車に係合・位置合わせし、この所定の歯車を基準とした変速比に関する論理値の調節変数（「オフセット」）を設定する。通常走行モードでは、歯車に係る前記論理値を前記調節変数で調節することによって決定される物理的位置にアクチュエータを移動させる。このようにして、例えば衝撃、衝突、交換前の歯車と交換後の歯車との寸法の僅差などによって生じる、チェーンと１つ以上の歯車との間の位置ずれが補償される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４２６２８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本出願人は、１個の歯車に対して設定動作を実行する構成では、ギアシフト装置およびギアシフト装置が取り付けられる機械部品の形状の各種違いや製造公差、特に、フレームの形状および寸法ならびにギアシフト装置のフォークの厚さの各種違いや製造公差をについて最低限の補償しかできず、さらに、歯車ごとにオフセットを用いて調節する動作は極めて時間がかかり、かつ複雑であることに注目する。
【００１０】
本発明の根底をなす技術的課題は、自転車のギアシフト装置の公称指令値を、ギアシフト装置の製造公差および組付公差ならびに自転車の形状を考慮に入れたうえで実際のギアシフト装置（場合によっては、既に装着された状態のギアシフト装置）に素早くかつ効率的に適用することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の構成は、自転車のギアシフト装置を電子制御する方法に関する。この方法は、
ａ）同軸上の少なくとも３つの歯車のうちの第１の歯車に係合する位置に伝動チェーンを位置付けるための、アクチュエータに対する第１の実際の指令値、および前記歯車のうちの第２の歯車に係合する位置に前記チェーンを位置付けるための、前記アクチュエータに対する第２の実際の指令値を検出する過程と、
ｂ）歯車ごとに、その歯車に係合する位置に前記チェーンを位置付けるための、前記アクチュエータに対する理論的な公称指令値を決定する（求める）過程と、
ｃ）前記歯車のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、前記公称指令値ならびに前記第１および前記第２の実際の指令値に基づき、前記アクチュエータに対する実際の指令値を算出する過程とを含む。
【００１２】
２つの歯車を参照（基準）とすることにより、比較的素早い動作を維持しながらも、フレームの構成品の寸法の違いやギアシフト装置の取付公差だけでなく、前記公称指令値の基礎となる（前記公称指令値を得るために用いられる）理論的な参照ギアシフト装置を基準とした（と比較した）歯車組立体内の寸法の違いも考慮することができる。
【００１３】
チェーンが特定の歯車に係合した物理的位置に存在する状態を示す公称および実際の指令値の表現として、あらゆる数値表現を使用してもよい。
【００１４】
既述したように、指令値とは、ある歯車に係合する位置にチェーンを位置付けるのにディレイラの変数が取らなければならない数値のことを指す。このような数値は、隣接する歯車との差分値であってもよく、または、参照歯車、ストローク終了状態、モータが励磁されていない状態などの参照対象に対する絶対値であってもよい。また、アクチュエータに対する指令値の大きさについては、例えばディレイラの可動点がある参照（基準）から移動する距離、モータが実行すべきステップ数または回転数、モータの励磁時間の長さ、駆動量が電圧に比例するモータに対する供給電圧の数値などであってもよく、さらには、モータに接続されたセンサが生成する数値であってもよく、これらの数量のうちの１つを示す、レジスタに記憶された数値などであってもよい。
【００１５】
また、公称指令値とは、参考となるギアシフト装置に対する指令値を指すものとする。
【００１６】
好ましくは、前記アクチュエータに対する公称指令値を決定する（求める）過程は、メモリから数値のテーブルを読み出すことを含む。
【００１７】
好ましくは、前記公称指令値および前記実際の指令値は、比例尺度で数値表現される（比例的に増減する数値表現で表される）。
【００１８】
好ましくは、前記実際の指令値を算出する過程は、一対の歯車に関連する実際の指令値の差分が、当該一対の歯車に関連する公称指令値の差分に比例すると仮定して実行される。
【００１９】
これにより、公称指令値から実際の指令値への線形変換が可能となる。
【００２０】
好ましくは、その比例定数は、前記第１の歯車と第２の歯車に関連する実際の指令値の差分と、前記第１の歯車と第２の歯車に関連する公称指令値の差分との比に等しい。
【００２１】
好ましくは、前記第１の歯車は、最小径を有する歯車もしくは最小径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車とされ、および／または、前記第２の歯車は、最大径を有する歯車もしくは最大径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車とされる。
【００２２】
このようにアクチュエータの実際状態の検出を実行するための歯車を歯車組立体の両端または両端近傍とすることにより、その他の歯車に対して、チェーンのより正確な位置決めを可能とする、実際の指令値が得られる。事実、２つの参照歯車間の距離が大きくなるほど測定分解能（％）が向上し、かつ、測定誤差（％）が減少する。
【００２３】
また、そのような２つの歯車として歯車組立体の両端から２番目の歯車をそれぞれ選択することにより、２つの歯車によって両側が挟まれた歯車に対して検出を実行することになるので、チェーンが正確に位置決めされたか否かを、視覚的に簡単に検出することができるというさらなる利点が得られる。
【００２４】
有利な実施形態では、前記公称指令値の参照系（基準系）の原点、および前記実際の指令値の参照系（基準系）の原点は、前記第１の歯車に選択される。
【００２５】
このような構成によれば、前記第２の歯車と前記第１の歯車に関連する、公称指令値の差分および実際の指令値の差分が、それぞれ、前記第２の歯車の公称指令値、前記第２の歯車の実際の指令値と合致するので、計算を簡略化することができる。
【００２６】
すなわち、この場合には、前記公称指令値または前記実際の指令値を正規化する少なくとも１つの過程が設けられてもよい。
【００２７】
好ましくは、前記過程ｃは、
ｄ）前記歯車のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、（i）その歯車に関連する公称指令値と当該歯車の直前の（１つ前の）歯車に関連する公称指令値との差分と、（ii）前記第１の歯車に関連する公称指令値と前記第２の歯車に関連する公称指令値の差分との比を算出する副過程であって、前記直前の歯車が存在しない場合には、前記直前の歯車に関連する公称指令値をゼロと仮定する副過程と、
ｅ）前記歯車のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、（i）その歯車の直前の歯車に関連する実際の指令値と、（ii）前記副過程ｄで算出した前記比と前記過程ａで検出した前記第１の歯車および前記第２の歯車に関連した実際の指令値の差分との積との代数和（i＋ii）を算出する副過程であって、前記直前の歯車が存在しない場合には、前記直前の歯車に関連する実際の指令値をゼロと仮定する副過程とを有する。
【００２８】
好ましくは、前述した各過程および／または副過程は、前記ギアシフト装置の設定・調節動作モード時に実行され、走行動作モード時には、算出された前記実際の指令値のうちの１つの指令値に従って前記アクチュエータに指令することによってギアシフトを作動する過程が実行される。
【００２９】
有利な実施形態では、前記方法は、前記走行動作モード時において、前記実際の指令値の有効なセットが存在しない場合、前記公称指令値のうちの１つの指令値に従って前記アクチュエータに指令することによってギアシフトを作動する過程または副過程を含む。
【００３０】
本発明の第２の構成は、自転車の電子サーボ支援型のギアシフト装置に関する。このギアシフト装置は、
−チェーンおよび歯車を含み、前記ペダルクランクの軸から前記自転車の駆動輪に運動を伝達する伝動システム（伝動機構）であって、前記ペダルクランクの軸または前記駆動輪の軸と同心状の少なくとも３つの歯車を有する伝動システムと、
−同心状の前記少なくとも３つの歯車のうちの予め選択された歯車と係合するように前記チェーンを移動させるための、チェーンガイド要素および当該チェーンガイド要素のアクチュエータを含む、少なくとも１つのディレイラと、
−前述した方法を実行するモジュールを含む制御電子部とを備える。
【００３１】
好ましくは、前記アクチュエータは、適切な数の「ステップ」で駆動される直流ブラシモータを有する。前記適切な数の「ステップ」の各ステップは、一回転のうちの分数（何分の一）に相当し、より好ましくは一回転のうちの３２分の１に相当する。
【００３２】
本発明の第３の構成は、ディレイラに関する。このディレイラは、
同心状の少なくとも３つの歯車のうちの予め選択された歯車と係合するようにチェーンを移動させるための、チェーンガイド要素および当該チェーンガイド要素のアクチュエータと、
前述した方法を実行するモジュールを含む制御電子部とを備える。
【００３３】
本発明の第４の構成は、自転車に関する。この自転車は、前述した、自転車の電子サーボ支援型のギアシフト装置を備える。
【００３４】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照しながら行う、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明にかかる電子サーボ支援型のギアシフト装置を備えた自転車を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる電子サーボ支援型のギアシフト装置の電気的・電子的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明で使用されるデータ構造を示す概略図である。
【図４】本発明で使用される他のデータ構造を示す概略図である。
【図５】本発明で使用されるさらに他のデータ構造を示す概略図である。
【図６】本発明で使用されるさらに他のデータ構造を示す概略図である。
【図７】本発明で使用されるさらに他のデータ構造を示す概略図である。
【図８】本発明の方法にかかるギアシフト装置の好ましい設定動作モードの例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１を参照して、自転車１（特に、競走用の自転車）は、既知の方法で筒体から形成されたフレーム２を備える。フレーム２は、後輪４の軸支構造３および前輪６のフォーク５を画定する。筒状構造のハンドルバー４１は、フォーク５およびフレーム２に操作可能に連結している。
【００３７】
フレーム２は、その下方部分において、既知の種類のペダルクランク（ペダルユニット）７の軸を支承する。このペダルクランク（ペダルユニット）７は、本発明にかかる電子サーボ支援型のギアシフト装置８を介して後輪４を駆動する。
【００３８】
ギアシフト装置８は、後側のギアシフト群９および前側のギアシフト群１０を含む。後側のギアシフト群９は、後輪４と同軸上に位置した、径の異なる複数の歯車（スプロケット）１１を有する。前側のギアシフト群１０は、ペダルクランク７の軸と同心に位置した、径の異なる複数の歯車、クラウンまたはギアホイール１２を有する。
【００３９】
後側のギアシフト群９の歯車１１および前側のギアシフト群１０の歯車１２には、閉ループ状の伝動チェーン１３が、電子サーボ支援型のギアシフト装置８を介して選択的に係合可能であり、これにより、様々な変速比を実現することができる。
【００４０】
このような様々な変速比は、後側のギアシフト群９の後側のディレイラ１４のチェーンガイド要素、および／または前側のギアシフト群１０の前側のディレイラ１５のチェーンガイド要素を移動させることによって得られる。
【００４１】
各ディレイラ１４，１５において、後側および前側のチェーンガイド要素は、それぞれ、電気モータ１６、電気モータ１７（図２）によって移動させられる。典型的に、電気モータ１６，１７には減速機が設けられており、かつ、関節型の平行四辺形作動機構（articulated parallelogram kinematism）を介してチェーンガイド要素に接続されている。代わりに、例えばラック機構、ウォームねじ機構などといった、当該技術分野において周知である他の種類のモータつまりアクチュエータを使用してもよい。例えば、米国特許第６６７９７９７号明細書に記載された種類のモータまたはアクチュエータを使用してもよい。なお、この米国特許の教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【００４２】
典型的に、ディレイラ１４，１５は、位置および／または速度および／または加速度のセンサ１８，１９（図２）をそれぞれ有する。センサ１８，１９は、モータ１６，１７のロータまたは当該ロータの下流であって、当該ロータからチェーンガイド要素に至るまでに位置する任意の可動部品に接続されてもよい。
【００４３】
本発明はディレイラの具体的な構造に影響されないので、ディレイラ１４，１５の構造の詳細を図示しない。ディレイラの構造の詳細については、例えば前述の特許出願及び特許の明細書などを参照されたい。
【００４４】
図２は、本発明の一実施形態にかかる電子サーボ支援型のギアシフト装置の電気的・電子的構成を示すブロック図である。
【００４５】
電子パワーユニットつまり電子パワーボード３０にはバッテリが設けられており、ディレイラ１４，１５のモータ１６，１７、ディレイラ１４，１５のセンサ１８，１９、およびインタフェースボードまたはインタフェースユニット３２と以後で称する電子基板に給電し、任意で、センサボードまたはセンサユニット３４と以後で称する電子基板にも給電する。好ましくは、前記バッテリは充電可能なタイプである。また、後側のディレイラ１４は、前記バッテリを充電するために発電ユニット（dynamo-electric unit）を周知の形態で有していてもよい。
【００４６】
電子パワーボード３０、インタフェースユニット３２およびセンサユニット３４が全体として、電子サーボ支援型のギアシフト装置８の電子コントローラ４０を構成する。代わりに、１枚の電子基板または既述した数とは異なる枚数の電子基板で電子コントローラ４０を形成してもよい。
【００４７】
つまり、本明細書および添付の特許請求の範囲において電子コントローラまたは電子制御部４０とは、論理的なユニットのことを指す。この論理的なユニットは、複数の物理的なユニット、特には、１つ以上の分散したマイクロプロセッサで構成されたものであってもよい。このような１つ以上の分散したマイクロプロセッサは、例えば、電子パワーボード３０および／またはインタフェースユニット３２および／またはセンサユニット３４に含まれることができる。
【００４８】
電子パワーボード３０は、例えば、ハンドルバー４１を構成するチューブのうちの１つの内部、またはフレーム２を構成するチューブのうちの１つ（例えば、ドリンクボトル（図示せず）の支持部分）の内部に収容される。インタフェースユニット３２は、例えば、ハンドルバー４１を構成するチューブのうちの１つの内部、またはハンドルバー４１に装着された把持可能な装置４２に収容される。センサボード３４は、例えば、フレーム２を構成するチューブのうちの１つの内部において、当該センサボード３４に接続されるセンサの近傍に収容される。
【００４９】
各種構成品に対する電力、データおよび情報の伝達は、電気ケーブルを介して実行される。好ましくは、前記電気ケーブルは、フレーム２を構成するチューブの内部に収容される。データおよび情報信号の伝達は、例えばBluetooth（登録商標）プロトコルなどのワイヤレスモードで実行されてもよい。
【００５０】
走行時、後側および前側のディレイラ１４，１５は、手動指令用の装置（手動指令装置）４２で生成されるアップシフト要求信号またはダウンシフト要求信号に基づいて電子コントローラ４０によって制御されるか、または電子コントローラ４０によって半自動的にもしくは自動的に制御される。手動指令装置４２は、例えば、インタフェースユニット３２に接続または配置されたスイッチ３６の状態を切り替えるのに適したレバーまたはボタンを有してもよい。スイッチ３６は、直接作動可能であってもよく、スイッチごとのレバーによって作動可能なものであってもよく、あるいは、スイングレバーによって２つのボタンが作動可能なものであってもよい。
【００５１】
典型的には、ハンドルバー４１の一方のハンドグリップ自体またはその近傍に配置されたレバーまたはボタンが、後側のギアシフト群９のアップシフト信号およびダウンシフト信号のために使用され、ハンドルバー４１の他方のハンドグリップ自体またはその近傍に配置されたレバーまたはボタン（図２）が、前側のギアシフト群１０のアップシフト信号およびダウンシフト信号のために使用される。典型的には、例えば動作モードの選択などといった、補助的な機能を指令するための１つ以上のスイッチ３６を作動するレバーまたはボタンがさらに設けられている。
【００５２】
好ましくは、ギアシフト装置８の電子コントローラ４０（詳細には、センサユニット３４）には、走行速度、ペダルクランクの回転速度、走行地形の傾斜、運転者の心拍数などといった走行パラメータの１つ以上のセンサ３８が接続されている。
【００５３】
一実施形態において、電子コントローラ４０は、ギアシフトを作動するにあたって、モータ１６，１７を駆動し、所望の変速比に達した際、すなわち、チェーン１３が所望の歯車１１，１２と正確に係合する位置にディレイラ１４，１５のチェーンガイド要素が達した際に、センサ１８，１９の信号に基づいて、モータ１６，１７を停止させる。前記所望の歯車１１，１２は、例えば、ギアシフト指令（アップシフト指令またはダウンシフト指令）が手動入力装置４２およびスイッチ３６によって生成された際、および／またはギアシフト指令（アップシフト指令またはダウンシフト指令）がセンサ３８の出力に基づいて電子制御ユニット４０によって生成された際にチェーン１３が位置していた歯車に隣接する歯車（大径の歯車または小径の歯車）である。多段ギアシフトの場合、前記所望の歯車は、必ずしもギアシフト開始位置の歯車に隣接する歯車ではない。
【００５４】
代替的な一実施形態では、モータ１６，１７は、各種アップシフトまたは各種ダウンシフトに応じて一定時間駆動されるか、または各種アップシフトまたは各種ダウンシフトに応じた適切な数値で駆動されるものであり、センサ１８，１９は任意の構成要素とされる。この場合、センサ１８，１９は、電子コントローラ４０に対してフィードバック信号を供給するのに使用される。これにより、電子コントローラ４０は、チェーン１３を所望の歯車１１，１２に係合させる物理的位置にモータ１６，１７が達していない場合に当該モータ１６，１７を再び駆動させることができる。これは、例えば、ディレイラ１４，１５の抵抗トルク（運転者のペダル動作にある程度依存する）が、モータの生成可能な最大トルクを超えるほど過度に大きくなった場合に生じる。
【００５５】
モータ１６，１７は、例えば、ステッピングモータでもよい。好ましくは、モータ１６，１７は、適切な数の「ステップ」によって駆動される直流ブラシモータであり、当該適切な数の「ステップ」の各ステップは、一回転の分数（何分の一）に相当し、好ましくは一回転の３２分の１に相当する。このように分数をステップとして選択すると、ステップは２の整数倍であるため、有利に処理を実行することができる。
【００５６】
電子コントローラ４０は、さらに、メモリ手段４４を有する。電子コントローラ４０は、メモリ手段４４に基づいて、所望の歯車１１，１２に係合する位置にチェーン１３を移動させるためのアクチュエータに対する指令値を、その時々に応じて（図３〜図６を参照しながら後述する方法によって）決定する。
【００５７】
電子コントローラ４０は、後側のカウンタ４６および前側のカウンタ４８を有してもよい。カウンタ４６，４８は、例えば、レジスタで構成されてもよく、メモリセルに記憶された変数で構成されてもよい。ギアシフト装置８の通常走行動作モード時の電子コントローラ４０は、ディレイラ１４，１５を駆動し、カウンタ４６，４８を増加または減少させることによって、および／またはセンサ１８，１９の読み値に基づいて、ディレイラ１４，１５の現在の位置を追跡する。カウンタ４６，４８は、例えば、モータ１６，１７に１ステップ印加されるごとに１単位増加または減少させられる。カウンタ４６，４８が設けられる場合、当該カウンタ４６，４８は、メモリ手段４４に記憶された指令値と同じ測定単位でディレイラ１４，１５の現在の位置を表す。
【００５８】
指令値のメモリ手段４４、およびカウンタ４６，４８は、電子コントローラ４０内の自立した（別個の）構成部として図示されているが、電子ボード３０，３２，３４に含まれる１つ以上のメモリ装置に物理的に実装されて（組み込まれて）もよい。
【００５９】
より単純な自転車では、後側のギアシフト群９および前側のギアシフト群１０のうちの一方のみを設けてもよく、前述した自転車からの簡略化は当業者にとって明白である。
【００６０】
説明を簡単にするために、以下では、後側のギアシフト群のみを扱う。後述の内容は、変形例として、あるいは、適宜変更を加えたうえで、前側のギアシフト群にも適用可能である。
【００６１】
図３に、電子コントローラ４０のメモリ領域（例えば、前述のメモリ４４など）または電子コントローラ４０がアクセス可能な任意のメモリに記憶されるデータ構造を示す。このメモリ領域または任意のメモリには、ギアシフト群の歯車（スプロケット）ごとに、アクチュエータに対する公称指令値Ｑｉ（ｉは１ないしＮの整数である）がテーブル６０の形態で記憶される。１１個のスプロケットを有する後側のギアシフト群の場合、前記テーブルは、公称指令値Ｑ１〜Ｑ１１を有する。
【００６２】
具体的に述べると、公称指令値Ｑ１は、後側のギアシフト群の最小径を有するスプロケットに係合する物理的位置にチェーンが位置した、標準または基準のギアシフト装置における理論的な状態を、適切な測定単位で表したものである。公称指令値Ｑ２は、後側のギアシフト群の前記最小径を有するスプロケットに隣接するスプロケットに係合する物理的位置にチェーンが位置した状態を、前記測定単位と同じ測定単位で表したものである。公称指令値ＱＮ（図示の例ではＱ１１）は、後側のギアシフト群の最大径を有するスプロケットに係合する物理的位置にチェーンが位置した状態を、前記測定単位と同じ測定単位で表したものである。
【００６３】
好ましくは、前記公称指令値Ｑｉは、工場で記憶される。
【００６４】
例えば、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、センサ１８の出力が取るべき数値であって、任意でカウンタ４６に記憶される数値であってもよい。公称指令値Ｑｉは、また、モータ１６の駆動量の数値として表されてもよい。
【００６５】
例えば、既述したようにアクチュエータがステッピングモータを有する場合、すなわち、一回転の分数で駆動されるモータを有する場合、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、参照（基準）位置から起算してｉ番目の歯車との係合状態に達するために必要なステップ数として表されてもよい。この参照位置は、例えば、ストロークの終了位置、モータ１６が励磁されていない状態、最小径を有する歯車との係合状態などに相当する。
【００６６】
また、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、アクチュエータの特定のポイント（部位）の位置、チェーンガイド要素の特定のポイント（部位）の位置、または参照（基準）平面（例えば、自転車に沿った参照平面、参照歯車との係合状態に対応する平面など）からそのようなポイントまでの距離（例えば、ｍｍ単位の距離）として表されてもよい。また、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、チェーン１３の運動を引き起こす、当該チェーン１３の運動量に比例するモータ１６の給電電圧の数値として表されてもよく、あるいは、アクチュエータの種類に応じて当業者にとって既知の他の形態で表されてもよい。
【００６７】
また、公称指令値Ｑｉは、それぞれ、隣接する歯車に対する差分として表されてもよく、例えば、移動距離、実行すべきステップ数、アクチュエータの駆動時間、あるいは、アクチュエータの種類に応じて当業者にとって既知の他の形態で表されてもよい。詳細には、この場合、各歯車に係る公称指令値は、直ぐ隣の小径の歯車から起算した公称指令値、および直ぐ隣の大径の歯車から起算した公称指令値となる。この場合に必要な変更は、当業者の能力の範疇である。より具体的な実施形態では、歯車ごとに、また、当該歯車にチェーンが達する際の方向ごとに、係合動作を行うにあたって一時的にチェーンを位置決めするための公称指令値、およびチェーンの係合が成功する位置に当該チェーンを移動させるための公称指令値の両方を用意してもよい。
【００６８】
理解し易いように、以下では、公称指令値Ｑｉを、比例的に増減する測定単位で表すものとする。
【００６９】
図３のテーブル６０は、１〜Ｎの数値（図示の例では１〜１１）のフィールド（列）も有する。しかし、実際の用途では、公称指令値Ｑｉが歯車の径の順番に並んで記憶される場合、このフィールドを省略してもよい。事実、後述するように、特定の数値Ｑｉを得るたび、現在のインデックスｉ＝１…Ｎの数値をもとにテーブル６０が参照される。したがって、数値Ｑｉが順番に並べられている場合、テーブル６０のｉ番目の数値を参照するだけで済む。
【００７０】
図４に、電子コントローラ４０のメモリ領域（例えば、前述のメモリ４４）または電子コントローラ４０がアクセス可能な任意のメモリに記憶される、図３のデータ構造と類似したデータ構造を示す。このメモリ領域または任意のメモリには、後側のギアシフト群９の歯車（スプロケット）１１ごとに、実際の指令値Ｈｉ（ｉは１ないしＮの整数である）がテーブル７０の形態で記憶される。１１個のスプロケットを有する後側のギアシフト群９の場合、前記テーブルは、実際の指令値Ｈ１〜Ｈ１１を有する。
【００７１】
図２には概略的にメモリ４４が１つだけ示されているが、実際には、種々の記憶装置が設けられてもよい。好ましくは、公称指令値Ｑｉのテーブル６０は、ＥＥＰＲＯＭメモリまたは読出し専用メモリ（例えば、ＲＯＭなど）に記憶され、実際の指令値Ｈｉのテーブル７０は、前記テーブル６０が記憶されたのと同じＥＥＰＲＯＭメモリ、それとは別のＥＥＰＲＯＭメモリ、または他種の読出し／書込みメモリに記憶される。
【００７２】
後述するように、実際の指令値Ｈｉは、設定動作モード時の電子コントローラ４０によって公称指令値Ｑｉから得られる。通常走行動作モード時に、ｉ番目の歯車にチェーン１３が係合するようにギアチェンジを実行する必要がある場合、電子制御ユニットは、ｉ番目の歯車に係る実際の指令値Ｈｉをテーブル７０から読み出し、それに応じてアクチュエータ、詳細にはモータ１６を駆動する。
【００７３】
未だ設定動作モードが実行されていない場合、何らかの理由で電子サーボ支援型のギアシフト装置８がリセットされている場合、または何らかの理由で有効な実際の指令値Ｈｉが設定されていない場合、通常走行動作モード時の電子コントローラ４０は、公称指令値Ｑｉをテーブル６０から読み出し、それに応じてアクチュエータを駆動させてもよい。また、このような場合の代替形態として、テーブル６０内の公称指令値Ｑｉを実際の指令値Ｈｉとしてテーブル７０に一度にコピーし、再びテーブル７０にアクセスすることによってギアシフトを実行してもよい。
【００７４】
設定動作モードは、適切な指令（例えばスイッチ３６を作動する手動指令装置４２の固有の組合せなど）によって選択される。
【００７５】
図８を参照して、このような設定動作モードでは、まずステップ１１０において、第１の予め選択された歯車に係合する位置に伝動チェーン１３を移動させるような指令からなる第１の実際の指令値ＨＡが検出される。なお、以降、この第１の予め選択された歯車をＡ番目の歯車と称する。操作者の満足する位置にチェーン１３が達するまで、モータは、２個の隣合う歯車１１間よりも短い距離ずつ作動され、好ましくは低速で作動され、および／またはチェーンガイド要素が少しずつ移動するように作動される。
【００７６】
詳細には、モータ１６がステッピングタイプ、すなわち、既述したように各ステップが一回転の分数に相当する複数の「ステップ」によって作動されるタイプの場合、モータ１６は、一回に１ステップずつ運動するように駆動されるか、あるいは、高速な調節を所望する場合には一度に複数ステップずつ運動するように駆動される。好ましくは、設定モード時のアクチュエータの運動は、通常走行動作モード時にギアシフトを指令するのに使用される手動指令と同じ手動指令４２によって指令されるか、または自動もしくは半自動で指令される。
【００７７】
通常、設定動作モードは、ワークショップ（作業所）において自転車をスタンドに搭載した状態で実行される。１つの方法としては、自転車を静止した状態で維持し、チェーンガイド要素のみを前後に動かし、最適な位置決めが達成されたことを「目で」判断した時点で停止する。目による位置決めは、様々な機械的および／または電子的な手段で向上可能である。例えば、後側のディレイラ１４（および／または前側のディレイラ１５）のアイドル状態の小歯車のうちの１つにプレートを取り付け、当該プレートが設定用に予め選択した前記Ａ番目の歯車に接触することにより、正確な位置決めがなされる。あるいは、そのような小歯車にレーザダイオードを取り付け、前記Ａ番目の歯車にレーザ光受信機を取り付けてもよく、またはその反対として、前記Ａ番目の歯車にレーザダイオードを取り付け、小歯車にレーザ光受信機を取り付けてもよい。位置決めをさらに向上させるために、光の「三角測量」などを利用してもよい。他の方法としては、ペダルクランクユニット７によってチェーン１３を作動し、適切な位置決めを「耳で」確認することである。事実、熟練したユーザであれば、最良の位置決めがされた状態の最も小さい騒音を聴き取ることができる。当然ながら、これら２つの方法を組み合わせて、目と耳の両方で正確な位置決めを確認することも可能である。
【００７８】
操作者が、手動指令装置４２を作動し終え、および／またはチェーン１３とＡ番目の歯車との間で正確な位置決めがなされたことを例えば手動入力装置４２の適切な組合せなどによって能動的に示すと、電子コントローラ４０がアクチュエータに対する現在の指令値を取得し、これをテーブル７０のＡ番目の登録に記憶する。
【００７９】
設定動作モードが実行される前記Ａ番目の歯車は、好ましくは最小径を有する歯車であり、より好ましくは最小径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車（すなわち、２番目に小径の歯車）であるが、設定動作モードが実行される第１のＡ番目の歯車を操作者が選択できるようにしてもよい。その場合、電子コントローラ４０が、これから設定動作モードを実行する歯車１１を指定するように、または既に設定動作モードを実行し終えた歯車１１を指定するように、操作者に要求する。あるいは、電子コントローラ４０は、第１の実際の指令値ＨＡと公称指令値Ｑｉとを比較することによってそのような歯車を推定する。
【００８０】
ステップ１２０では、上述の方法とほぼ同じ方法により、第２の予め選択された歯車１１に係合する位置に伝動チェーン１３を移動させるための第２の実際の指令値ＨＢの検出を実行する。なお、以降、第２の予め選択された歯車１１をＢ番目の歯車と称する。第２の実際の指令値ＨＢは、テーブル７０のＢ番目の登録に記憶される。
【００８１】
設定動作モードが実行される前記Ｂ番目の歯車は、好ましくは最大径を有する歯車であり、より好ましくは最大径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車（すなわち、２番目に大径の歯車）であるが、設定動作モードが実行される第２のＢ番目の歯車を操作者が選択できるようにしてもよい。その場合、電子コントローラ４０が、これから設定動作モードを実行する歯車１１を指定するように、または既に設定動作モードを実行し終えた歯車１１を指定するように操作者に要求する。あるいは、電子コントローラ４０は、第２の実際の指令値ＨＢと公称指令値Ｑｉとを比較することによってそのような歯車を推定する。
【００８２】
ステップ１４０では、電子コントローラ４０が、テーブル６０に記憶された公称指令値Ｑｉ、ならびに前述のようにして決定されてテーブル７０に記憶された第１および第２の実際の指令値ＨＡ，ＨＢに基づいて、少なくとも前記Ａ番目の歯車および前記Ｂ番目の歯車以外の各歯車に係る実際の指令値Ｈｉ（ｉ＜＞Ａおよびｉ＜＞Ｂ）を算出する。図８のブロック１３０は、公称指令値Ｑｉを、特にテーブル６０から読み出すことにより、求める過程または取得する過程を示す。
【００８３】
好ましい実施形態において、前記実際の指令値Ｈｉを算出する過程は、一対の歯車間の実際の指令値の差分Ｈｘ−Ｈｙが当該一対の歯車間の公称指令値の差分Ｑｘ−Ｑｙに比例するものとして実行する。
【００８４】
好ましくは、その比例定数は、ステップ１１０および１２０において上記方法で検出された前記第１の歯車と前記第２の歯車との間の実際の指令値の差分ＨＡ−ＨＢとこれらの２つの歯車間の公称指令値の差分ＱＡ−ＱＢとの比に等しい。
【００８５】
代わりに、例えば、二階以上の方程式を用いた変換を利用してもよい。
【００８６】
好ましい一実施形態において、電子コントローラ４０は、特にステップ１５０において、各歯車１１について以下の比（「変換係数」と称する）を算出する：
【００８７】
Ｇｉ＝［Ｑｉ−Ｑｉ−１］／［ＱＢ−ＱＡ］ （１）
（式中、Ｑ０＝０とする。）
【００８８】
上記の分数式における分子は、対象の歯車に係る公称指令値Ｑｉと当該対象の歯車の直前の歯車に係る公称指令値Ｑｉ−１との差分を表し、当該対象の歯車の直前の歯車がない場合には、公称指令値Ｑｉ−１をゼロと想定される（すなわち、最小径を有する歯車を対象の歯車とする場合、上記の分数式における分子は、単純に当該最小径を有する歯車に係る公称指令値Ｑｉとなる）。他方、上記の分数式における分母は、既に検出が実行された前記第１の歯車と前記第２の歯車との公称指令値の差分、すなわち、Ａ番目の歯車とＢ番目の歯車との公称指令値の差分を表す。
【００８９】
好ましくは、前記比つまり変換係数Ｇｉは一回限り算出されて図５に示すテーブル８０に記憶される。テーブル８０は、テーブル６０，７０と同様に、インデックスｉのフィールドが省略されていてもよい。また、テーブル８０は、例えばメモリ４４に記憶されるなどにより、電子コントローラ４０にとってアクセス可能とされる。
【００９０】
ステップ１６０では、電子コントローラ４０が、各歯車について、実際の指令値Ｈｉを以下の代数和として算出する。ただし、ステップ１１０，１２０において既に検出が実行された第１のＡ番目の歯車および第２のＢ番目の歯車についての算出は、できる限り行わない：
【００９１】
Ｈｉ＝Ｈｉ−１＋Ｇｉ×［ＨＢ−ＨＡ］ （２）
（式中、Ｈ０＝０とする。）
【００９２】
上記の式における加数Ｈｉ−１は、対象の歯車の直前の歯車に係る実際の指令値を表し、対象の歯車の直前に歯車がない場合（すなわち、対象の歯車が最小径を有する歯車である場合）には、実際の指令値をゼロとする。他方、上記の式における第２の加数は、ステップ１５０で前述の式（１）に従って算出された変換係数Ｇｉと前述したようにステップ１１０，１２０で検出された第１のＡ番目の歯車と第２のＢ番目の歯車との間の実際の指令値の差分ＨＡ−ＨＢとについて、これら変換係数Ｇｉと差分ＨＡ−ＨＢとの積を表す。
【００９３】
各対の歯車について以下の関係式が成立することは、容易に証明できる：
【００９４】
［ＨＸ−ＨＹ］／［ＱＸ−ＱＹ］＝［ＨＢ−ＨＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］ （３）
【００９５】
既述したように、一対の歯車間の実際の指令値の差分ＨＸ−ＨＹは、そのような一対の歯車間の公称指令値の差分ＱＸ−ＱＹに比例しており、その比例係数は、前記ステップ１１０，１２０で検出された第１のＡ番目の歯車と第２のＢ番目の歯車との間の実際の指令値の差分ＨＡ−ＨＢとこれら２つの歯車間の公称指令値の差分ＱＡ−ＱＢとの比に等しい。
【００９６】
事実：
Ｈｘ−Ｈｙ
＝Ｈｘ−Ｈｘ−１＋Ｈｘ−１−Ｈｘ−２＋…＋Ｈｙ＋１−Ｈｙ
＝Ｇｘ×［ＨＢ−ＨＡ］＋Ｇｘ−１×［ＨＢ−ＨＡ］＋…＋Ｇｙ＋１×［ＨＢ−ＨＡ］
＝…
＝［ＨＢ−ＨＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］×（Ｑｘ−Ｑｘ−１＋Ｑｘ−１−Ｑｘ−２＋…＋Ｑｙ＋１−Ｑｙ）
＝［ＨＢ−ＨＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］×（Ｑｘ−Ｑｙ）
である。
【００９７】
好ましくは、公称指令値Ｑｉの参照系（基準系）の原点および実際の指令値Ｈｉの参照系（基準系）の原点は、第１のＡ番目の歯車に選択され、つまり、ＨＡ＝０、ＱＡ＝０である。
【００９８】
このような設定により、第１のＡ番目の歯車と第２のＢ番目の歯車との公称指令値の差分および実際の指令値の差分が、それぞれ、第２のＢ番目の歯車の公称指令値、第２のＢ番目の歯車の実際の指令値と一致するので、計算を簡略化することができる。
【００９９】
つまり、公称指令値Ｑｉのテーブル６０を「正規化された」公称指令値Ｓｉのテーブル６５に変換する過程が設けられてもよく、Ｓｉは以下のように表される：
【０１００】
Ｓｉ＝Ｑｉ−ＱＡ （４）
【０１０１】
図６に、このようなテーブル６５を示す。テーブル６５には、図３のテーブル６０に関して上述したものと同じ留意事項が当てはまる。
【０１０２】
変換係数Ｇｉは、前述の式（１）に従ってテーブル６０の公称指令値Ｑｉから算出できるだけでなく、以下の式に従ってテーブル６５の正規化された公称指令値Ｓｉからも何ら区別なく算出することができる：
【０１０３】
Ｇｉ＝［Ｓｉ−Ｓｉ−１］／［ＳＢ−ＳＡ］ （５）
（式中、Ｓ０＝０とする。）
【０１０４】
ステップ１２０でＢ番目の歯車に係る第２の実際の指令値ＨＢを検出し、これをテーブル７０に記憶する際、電気コントローラ４０によって検出された当該数値ＨＢは、好ましくは、既にテーブル７０に記憶されたＡ番目の歯車に係る第１の実際の指令値ＨＡで減算される。その後、既にテーブル７０に記憶されたＡ番目の歯車に係る第１の実際の指令値ＨＡをゼロに設定する。あるいは、正規化された実際の指令値Ｋｉについて、図７に示すテーブル７５のような適切なテーブルを使用してもよい。このテーブルには、図３のテーブル６０に関して上述したものと同じ留意事項が当てはまる。
【０１０５】
「正規化された」実際の指令値Ｋｉは、実際の指令値Ｈｉと以下の関係式（６）で相関する：
【０１０６】
Ｋｉ＝Ｈｉ−ＨＡ （６）
【０１０７】
第１のＡ番目の歯車および第２のＢ番目の歯車について、前述の式（２）に従って算出されて前述の式（６）に従って正規化された実際の指令値ＫＡ，ＫＢが検出値と一致するか否かを確認することは簡単である。事実、第１のＡ番目の歯車について、以下が当てはまる：
【０１０８】
ＨＡ
＝ＨＡ−１＋ＧＡ×［ＨＢ−ＨＡ］
＝ＨＡ−２＋ＧＡ−２×［ＨＢ−ＨＡ］＋ＧＡ×［ＨＢ−ＨＡ］
＝ＨＡ−２＋［ＧＡ−２＋ＧＡ］×［ＨＢ−ＨＡ］
＝…
＝Ｈ０＋［Ｇ１＋…＋ＧＡ−２＋ＧＡ］×［ＨＢ−ＨＡ］
【０１０９】
上記の式において、「変換係数」Ｇｉの合計の項は、以下のように徐々に簡略化することができる：
【０１１０】
Ｇ１＋…＋ＧＡ−２＋ＧＡ＝［Ｑ１−Ｑ０＋…＋ＱＡ−１−ＱＡ−２＋ＱＡ−ＱＡ−１］／［ＱＢ−ＱＡ］＝［ＱＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］
【０１１１】
このようにして、ＨＡ＝［ＱＡ］×［ＨＡ−ＨＢ］／［ＱＢ−ＱＡ］が得られる。この式は、正規化によって数値ＨＡおよび数値ＱＡがいずれもゼロになることを考慮すると恒等式である。
【０１１２】
第２のＢ番目の歯車については、以下の恒等式が得られる：
【０１１３】
ＨＢ
＝ＨＢ−１＋ＧＢ×［ＨＢ−ＨＡ］
＝ＨＢ−２＋［ＧＢ−１＋ＧＢ］×［ＨＢ−ＨＡ］
＝…
＝ＨＡ＋［ＧＡ＋１＋…＋ＧＢ−１＋ＧＢ］×［ＨＢ−ＨＡ］
ＨＡ＋１×［ＨＢ−ＨＡ］
＝ＨＢ
【０１１４】
上記の式において、「変換係数」Ｇｉの合計の項は、以下のように徐々に簡略化することができる：
【０１１５】
ＧＡ＋１＋…＋ＧＢ−１＋ＧＢ＝［ＱＡ＋１−ＱＡ＋…＋ＱＢ−１−ＱＢ−２＋ＱＢ−ＱＢ−１］／［ＱＢ−ＱＡ］＝［ＱＢ−ＱＡ］／［ＱＢ−ＱＡ］＝１
【０１１６】
変換係数ＧＡおよび変換係数ＧＢ、ならびに第１のＡ番目の歯車に係る実際の指令値ＨＡおよび第２のＢ番目の歯車に係る実際の指令値ＨＢを得るための、第１のＡ番目の歯車および第２のＢ番目の歯車に関する前述の式（１）および（２）の計算を、省略することができる。しかし、これらを求めたほうが、実際の指令値Ｈｉの計算のパラメータ化、および本発明にかかる方法の応用の融通性（例えば、第１および第２の歯車の選択、歯車の数など）の向上を容易に達成できるので有利である。
【０１１７】
分かり易いように、テーブル６０，６５，７０，７５，８０は別個のテーブルとして図示しているが、これらのテーブル６０および／またはテーブル６５および／またはテーブル７０および／またはテーブル７５および／またはテーブル８０内の公称指令値および実際の指令値を、共通のデータ構造に記憶してもよい。
【０１１８】
さらなる代替的な実施形態において、正規化されていない公称指令値Ｑｉのテーブル６０および正規化された公称指令値Ｓｉのテーブル６５は、変換係数Ｇｉが直接提供されているのであれば省略してもよく、この変換係数Ｇｉに基づいて前述の方法で実際の指令値Ｈｉを算出してもよい。しかし、その場合の指令値は計算で証明されたものではないので、電子コントローラユニットは、変換係数Ｇｉから公称指令値を得るのが望ましい。
【０１１９】
本明細書では、公称指令値および実際の指令値を歯車の径が大きくなるにつれて増加すると仮定したが、歯車の径が小さくなるにつれて減少すると仮定してもよく、その場合の変更点は明白である。
【０１２０】
上述した方法は、ギアシフト装置の歯車、チェーンおよびその他の構成品と独立して、ディレイラと共に販売されているあらゆるコントローラにおいて実施可能である。
【０１２１】
＜具体例＞
単なる一検証例ではあるが、本発明の定量的な評価が可能なように、１１個の歯車を有するギアシフト群についての数値例を以下に示す。
【０１２２】
後述の表１に、各歯車についての以下の情報を示す：
−公称指令値Ｑｉ（本実施例では、ディレイラの関節型の平行四辺形作動機構の対角線の長さ（ｍｍ）の、最小径を有する歯車にチェーンが係合した際の位置に相当する参照位置における対角線の長さ（ｍｍ）との差分で表される）、
−最小径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車に対して「正規化された」公称指令値Ｓｉ（つまり、インデックスｉ＝２の歯車が、検出を実行するための第１のＡ番目の歯車となる）、および
−前述の式（１）および（５）のどちらに従っても何ら区別なく算出される変換係数Ｇｉ。
【０１２３】
【表１】
【０１２４】
後述の表２および表３に、実際に装着された複数のギアシフト群についての数値シミュレーションを示す。ディレイラおよびスプロケット組立体について、様々な形状および許容公差内で様々な寸法をシミュレートした。
【０１２５】
表２に、各ギアシフト群について、ディレイラの関節型の平行四辺形作動機構の対角線の長さ（ｍｍ）の、最小径を有する歯車にチェーンが係合した際の位置を参照位置とした対角線の長さ（ｍｍ）の差分、すなわち参照位置からの距離を示す。表３に、インデックスｉ＝２の歯車に対して「正規化された」前記距離を示す。
【０１２６】
【表２】
【０１２７】
【表３】
【０１２８】
各ギアシフト群１〜５について、既述のようにインデックスｉ＝２の歯車を第１のＡ番目の歯車（Ａ＝２）として選択し、かつ、最大径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車（すなわち、インデックスｉ＝１０の歯車）を第２のＢ番目の歯車（Ｂ＝１０）として選択して検出を実行するように、シミュレーションを行った。なお、参照系の原点はＡ番目の歯車に設定した。上記の表３では、数値ＫＡ＝Ｈ２＝０および数値ＫＢ＝Ｈ１０を強調表示してある。
【０１２９】
以下の表４に、各ギアシフト群１〜５について、表１の変換係数Ｇｉおよび表３の数値ＫＡ，ＫＢに基づいて前述の式（２）および（６）に従って算出される、正規化された実際の指令値Ｋｉを示す。
【０１３０】
【表４】
【０１３１】
上記の表４から、インデックスＡ＝２の歯車およびインデックスＢ＝１０の歯車に係る「正規化された」実際の指令値Ｋｉが、表３に示されたインデックスＡ＝２の歯車およびインデックスＢ＝１０の歯車の数値と同一であることは直ぐに分かる。また、その他の歯車に係る「正規化された」実際の指令値Ｋｉが、表３に示されたそれらの歯車の「実際の数値」に極めて近いことも分かる。以下の表５に、歯車ごとの位置決め誤差、すなわち、算出した「正規化された」実際の指令値Ｋｉとシミュレーションの「実際の数値」との差分を示す。当然ながら、インデックスＡ＝２の第１の歯車およびインデックスＢ＝１０の第２の歯車における誤差はゼロである。なお、全体として誤差は極めて小さく、最大の誤差であっても、ギアシフト群２のインデックスｉ＝６の歯車における１００分の２ｍｍ未満であった。
【０１３２】
【表５】
【符号の説明】
【０１３３】
８ ギアシフト装置
１１ 後側の歯車（スプロケット）
１２ 前側の歯車（スプロケット）
１４ 後側のアクチュエータ（ディレイラ）
１５ 前側のアクチュエータ（ディレイラ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車用ギアシフト装置（８）を電子制御する方法であって、
ａ）同心状の少なくとも３つの歯車（１１，１２）のうちの第１の歯車に係合する位置に伝動チェーン（１３）を位置付けるための、アクチュエータ（１４，１５）に対する第１の実際の指令値（ＨＡ；ＫＡ）、および前記歯車（１１，１２）のうちの第２の歯車に係合する位置に前記チェーン（１３）を位置付けるための、前記アクチュエータ（１４，１５）に対する第２の実際の指令値（ＨＢ；ＫＢ）を検出する過程（１１０，１２０）と、
ｂ）各歯車（１１，１２）について、その歯車（１１，１２）に係合する位置に前記チェーン（１３）を位置付けるための、前記アクチュエータ（１４，１５）に対する理論的な公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）を決定する過程（１３０）と、
ｃ）前記歯車（１１，１２）のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、前記公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）ならびに前記第１および前記第２の実際の指令値（ＨＢ，ＨＡ；ＫＢ，ＫＡ）に基づき、前記アクチュエータ（１４，１５）に対する実際の指令値（ＨＩ；ＫＩ）を算出する過程（１４０）とを備えた、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記アクチュエータ（１４，１５）に対する公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）を決定する前記過程ｂ（１３０）が、メモリ（４４）から数値テーブル（６０，６５）を読み出すことを含む、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記実際の指令値（ＨＩ；ＫＩ）を算出する過程は、一対の歯車（１１．１２）の各歯車に関連する実際の指令値（ＨＩ；ＫＩ）の差分（ＨＸ−ＨＹ；ＫＸ−ＫＹ）が、当該一対の歯車（１１，１２）の各歯車に関連する公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）の差分（ＱＸ−ＱＹ；ＳＸ−ＳＹ）に比例すると仮定して実行される、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記比例定数は、前記第１の歯車と第２の歯車にそれぞれ関連する実際の指令値の差分（ＨＡ−ＨＢ；ＫＡ−ＫＢ）と前記第１の歯車と第２の歯車にそれぞれ関連する公称指令値の差分（ＱＡ−ＱＢ；ＳＡ−ＳＢ）との比に等しい、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記第１の歯車は、最小径を有する歯車もしくは最小径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車であり、および／または、前記第２の歯車は、最大径を有する歯車もしくは最大径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車である、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記公称指令値（Ｓｉ）の参照系の原点、および前記実際の指令値（Ｋｉ）の参照系の原点が、前記第１の歯車に選択される、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記過程ｃが、
ｄ）前記歯車（１１，１２）のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、（i）その歯車に関連する公称指令値と当該歯車の直前の歯車に関連する公称指令値との差分（Ｑｉ−Ｑｉ−１；Ｓｉ−Ｓｉ−１）と、（ii）前記第１の歯車に関連する公称指令値と前記第２の歯車に関連する公称指令値との差分（ＱＡ−ＱＢ；ＳＡ−ＳＢ）との比（Ｇｉ）を算出する副過程（１５０）であって、前記直前の歯車が存在しない場合には、前記直前の歯車に関連する公称指令値をゼロと仮定する副過程（１５０）と、
ｅ）前記歯車（１１，１２）のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、（i）その歯車の直前の歯車に関連する実際の指令値（Ｈｉ−１；Ｋｉ−１）と、（ii）前記副過程ｄで算出した前記比（Ｇｉ）と前記過程ａで検出した前記第１の歯車と前記第２の歯車に関連した実際の指令値の差分（ＨＡ−ＨＢ；ＫＡ−ＫＢ）との積との代数和を算出する副過程（１６０）であって、前記直前の歯車が存在しない場合には、前記直前の歯車に関連する実際の指令値をゼロと仮定する副過程（１６０）とを有する、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記ギアシフト装置（８）の設定または調節の動作モードに、前記過程ａからｃが含まれる一方、走行動作モードにおいて、算出された前記実際の指令値（Ｈｉ；Ｋｉ）のうちの１つの指令値に従って前記アクチュエータ（１４，１５）に指令することによってギアシフトを作動する過程を備えた、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記走行動作モード時に、前記実際の指令値（Ｈｉ；Ｋｉ）の有効なセットが存在しない場合、前記公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）のうちの１つの指令値に従って前記アクチュエータ（１４，１５）に指令することによってギアシフトを作動する過程を備えた、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項１０】
電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置（８）であって、
チェーン（１３）および歯車（１１，１２）を有し、ペダルクランク（７）の軸から前記自転車（１）の駆動輪（４）に運動を伝達する伝動システムであって、前記ペダルクランク（７）の軸または前記駆動輪（４）の軸と同心状の少なくとも３つの歯車（１１，１２）を有する伝動システムと、
同心状の前記少なくとも３つの歯車（１１，１２）のうちの予め選択された歯車（１１，１２）と係合するように前記チェーン（１３）を移動させる、チェーンガイド要素および当該チェーンガイド要素のアクチュエータを有する、少なくとも１つのディレイラ（１４，１５）と、
請求項１から９のいずれか一項に記載の電子制御方法を実行するモジュールを有する制御電子機器（４０）とを備えた、電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置において、前記アクチュエータが、適切な数のステップで駆動される直流ブラシモータ（１６，１７）を有し、前記適切な数のステップの各ステップは、一回転のうちの何分の一（好ましくは一回転のうちの３２分の１）に相当する、電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置。
【請求項１２】
自転車のディレイラ（１４，１５）であって、
同心状の少なくとも３つの歯車（１１，１２）のうちの予め選択された歯車（１１，１２）と係合するようにチェーン（１３）を移動させる、チェーンガイド要素および当該チェーンガイド要素のアクチュエータと、
請求項１から９のいずれか一項に記載の電子制御方法を実行するモジュールを有する制御電子機器（４０）とを備えた、自転車のディレイラ。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置を備えた自転車。
【請求項１】
自転車用ギアシフト装置（８）を電子制御する方法であって、
ａ）同心状の少なくとも３つの歯車（１１，１２）のうちの第１の歯車に係合する位置に伝動チェーン（１３）を位置付けるための、アクチュエータ（１４，１５）に対する第１の実際の指令値（ＨＡ；ＫＡ）、および前記歯車（１１，１２）のうちの第２の歯車に係合する位置に前記チェーン（１３）を位置付けるための、前記アクチュエータ（１４，１５）に対する第２の実際の指令値（ＨＢ；ＫＢ）を検出する過程（１１０，１２０）と、
ｂ）各歯車（１１，１２）について、その歯車（１１，１２）に係合する位置に前記チェーン（１３）を位置付けるための、前記アクチュエータ（１４，１５）に対する理論的な公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）を決定する過程（１３０）と、
ｃ）前記歯車（１１，１２）のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、前記公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）ならびに前記第１および前記第２の実際の指令値（ＨＢ，ＨＡ；ＫＢ，ＫＡ）に基づき、前記アクチュエータ（１４，１５）に対する実際の指令値（ＨＩ；ＫＩ）を算出する過程（１４０）とを備えた、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記アクチュエータ（１４，１５）に対する公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）を決定する前記過程ｂ（１３０）が、メモリ（４４）から数値テーブル（６０，６５）を読み出すことを含む、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記実際の指令値（ＨＩ；ＫＩ）を算出する過程は、一対の歯車（１１．１２）の各歯車に関連する実際の指令値（ＨＩ；ＫＩ）の差分（ＨＸ−ＨＹ；ＫＸ−ＫＹ）が、当該一対の歯車（１１，１２）の各歯車に関連する公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）の差分（ＱＸ−ＱＹ；ＳＸ−ＳＹ）に比例すると仮定して実行される、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記比例定数は、前記第１の歯車と第２の歯車にそれぞれ関連する実際の指令値の差分（ＨＡ−ＨＢ；ＫＡ−ＫＢ）と前記第１の歯車と第２の歯車にそれぞれ関連する公称指令値の差分（ＱＡ−ＱＢ；ＳＡ−ＳＢ）との比に等しい、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記第１の歯車は、最小径を有する歯車もしくは最小径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車であり、および／または、前記第２の歯車は、最大径を有する歯車もしくは最大径を有する歯車の直ぐ隣に位置する歯車である、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記公称指令値（Ｓｉ）の参照系の原点、および前記実際の指令値（Ｋｉ）の参照系の原点が、前記第１の歯車に選択される、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記過程ｃが、
ｄ）前記歯車（１１，１２）のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、（i）その歯車に関連する公称指令値と当該歯車の直前の歯車に関連する公称指令値との差分（Ｑｉ−Ｑｉ−１；Ｓｉ−Ｓｉ−１）と、（ii）前記第１の歯車に関連する公称指令値と前記第２の歯車に関連する公称指令値との差分（ＱＡ−ＱＢ；ＳＡ−ＳＢ）との比（Ｇｉ）を算出する副過程（１５０）であって、前記直前の歯車が存在しない場合には、前記直前の歯車に関連する公称指令値をゼロと仮定する副過程（１５０）と、
ｅ）前記歯車（１１，１２）のうち、少なくとも、前記第１および前記第２の歯車以外の歯車について、それぞれ、（i）その歯車の直前の歯車に関連する実際の指令値（Ｈｉ−１；Ｋｉ−１）と、（ii）前記副過程ｄで算出した前記比（Ｇｉ）と前記過程ａで検出した前記第１の歯車と前記第２の歯車に関連した実際の指令値の差分（ＨＡ−ＨＢ；ＫＡ−ＫＢ）との積との代数和を算出する副過程（１６０）であって、前記直前の歯車が存在しない場合には、前記直前の歯車に関連する実際の指令値をゼロと仮定する副過程（１６０）とを有する、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記ギアシフト装置（８）の設定または調節の動作モードに、前記過程ａからｃが含まれる一方、走行動作モードにおいて、算出された前記実際の指令値（Ｈｉ；Ｋｉ）のうちの１つの指令値に従って前記アクチュエータ（１４，１５）に指令することによってギアシフトを作動する過程を備えた、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の自転車用ギアシフト装置の電子制御方法において、前記走行動作モード時に、前記実際の指令値（Ｈｉ；Ｋｉ）の有効なセットが存在しない場合、前記公称指令値（Ｑｉ；Ｓｉ）のうちの１つの指令値に従って前記アクチュエータ（１４，１５）に指令することによってギアシフトを作動する過程を備えた、自転車用ギアシフト装置の電子制御方法。
【請求項１０】
電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置（８）であって、
チェーン（１３）および歯車（１１，１２）を有し、ペダルクランク（７）の軸から前記自転車（１）の駆動輪（４）に運動を伝達する伝動システムであって、前記ペダルクランク（７）の軸または前記駆動輪（４）の軸と同心状の少なくとも３つの歯車（１１，１２）を有する伝動システムと、
同心状の前記少なくとも３つの歯車（１１，１２）のうちの予め選択された歯車（１１，１２）と係合するように前記チェーン（１３）を移動させる、チェーンガイド要素および当該チェーンガイド要素のアクチュエータを有する、少なくとも１つのディレイラ（１４，１５）と、
請求項１から９のいずれか一項に記載の電子制御方法を実行するモジュールを有する制御電子機器（４０）とを備えた、電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置において、前記アクチュエータが、適切な数のステップで駆動される直流ブラシモータ（１６，１７）を有し、前記適切な数のステップの各ステップは、一回転のうちの何分の一（好ましくは一回転のうちの３２分の１）に相当する、電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置。
【請求項１２】
自転車のディレイラ（１４，１５）であって、
同心状の少なくとも３つの歯車（１１，１２）のうちの予め選択された歯車（１１，１２）と係合するようにチェーン（１３）を移動させる、チェーンガイド要素および当該チェーンガイド要素のアクチュエータと、
請求項１から９のいずれか一項に記載の電子制御方法を実行するモジュールを有する制御電子機器（４０）とを備えた、自転車のディレイラ。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の電子サーボ支援型の自転車用ギアシフト装置を備えた自転車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２８３４０（Ｐ２０１３−２８３４０Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１６６９８１（Ｐ２０１２−１６６９８１）
【出願日】平成２４年７月２７日（２０１２．７．２７）
【出願人】（５９２０７２１８２）カンパニョーロ・ソシエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ (94)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＭＰＡＧＮＯＬＯ ＳＯＣＩＥＴＡ Ａ ＲＥＳＰＯＮＳＡＢＩＬＩＴＡ ＬＩＭＩＴＡＴＡ
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６６９８１（Ｐ２０１２−１６６９８１）
【出願日】平成２４年７月２７日（２０１２．７．２７）
【出願人】（５９２０７２１８２）カンパニョーロ・ソシエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ (94)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＭＰＡＧＮＯＬＯ ＳＯＣＩＥＴＡ Ａ ＲＥＳＰＯＮＳＡＢＩＬＩＴＡ ＬＩＭＩＴＡＴＡ
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