自行车用信号输出装置及使用该装置的自行车用行驶状态显示系统 【技术领域】
本发明涉及输出与自行车的旋转部的旋转对应的旋转信号地自行车用信号输出装置及使用该装置的自行车用行驶状态显示系统。
背景技术
作为显示自行车的速度或行驶距离等行驶信息的装置，以往公知的有所谓自行车电脑。以往的自行车电脑(自行车用行驶状态显示系统的一例)备有：输出与车轮的旋转对应的旋转信号的旋转速度传感器(自行车用信号输出装置的一例)、根据输出的旋转信号而显示速度或行驶距离的行驶状态显示装置。对于这种自行车用电脑，公知的有能够以无线方式将旋转信号从旋转速度传感器发送到显示部的自行车用电脑(参照特许文献1)。以往的自行车用电脑的旋转速度传感器具有：信号产生部，包含对安装在车轮的辐条上的磁体进行检测的行程开关并产生旋转信号；发送部，对由信号产生部产生的旋转信号进行无线发送。旋转速度传感器以电池为电源进行工作。显示部具有安装在自行车的把手杆上的壳体。在壳体中备有：接收发送来的旋转信号的接收部、将接收到的旋转信号转换成速度信号(行驶信号的一例)的信号转换部、显示速度信号的显示部。该行驶状态显示装置也以电池为电源而工作。
【特许文献】特开平3-12798号公报
在上述以往的自行车用信号输出装置中，使用电池作为电源，所以如果电池电量耗尽，不更换电池的话装置就不能工作。因此，考虑从利用车轮的旋转而发电的发电机供给电源。但是，发电机的输出是交流的，而且由于电力较大而需要种种装置才能使用，从而导致装置变大。而且，为产生必要以上的较大电力，而对驾驶者产生蹬踏的阻力。因此，对于使用轮毂发电机作为以无线方式输出旋转信号的信号输出装置的电源来说，存在诸多问题。
【发明内容】
本发明的课题在于能够以简洁的构成且不必进行电源更换地、使输出与自行车的旋转部的旋转对应的旋转信号的自行车用信号输出装置工作。
发明1的自行车用信号输出装置，是输出与自行车的旋转部的旋转对应的旋转信号的装置，备有：至少一个磁体、线圈、信号产生部、无线发送部。磁体可安装在自行车的旋转部上。线圈可配置在自行车的与磁体对置的位置上。信号产生部可在通过磁体的旋转而在线圈中产生的电力的作用下工作，产生与旋转部的旋转对应的旋转信号。无线发送部可对产生的旋转信号进行无线发送。
根据该信号输出装置，自行车的旋转部旋转时，安装在其上的磁体围绕旋转部的轴旋转。若磁体旋转，则在磁体通过与线圈对置的位置时，在线圈中因电磁感应而产生电信号。该电信号通过信号产生部而成为与旋转部的旋转对应的旋转信号并且作为电力而驱动信号产生部。然后，产生的旋转信号被无线发送、这里，使用安装在旋转部上的至少一个磁体和线圈来产生旋转信号，并且还作为用于旋转信号产生的电力而使用，所以不必设置需要进行更换的电源，从而可以以简洁的构成而不更换电源地使信号输出装置工作。
发明2的自行车用信号输出装置是在发明1所述的装置中，磁体可以安装在作为旋转部的自行车车轮上。该情况下，可以通过自行车车轮的旋转信号而得到自行车的速度信号。
发明3的自行车用信号输出装置是在发明1所述的装置中，磁体可以安装在作为旋转部的自行车曲柄上。该情况下，可以通过自行车曲柄的旋转而得到曲柄旋转信号。而且，如果知道自行车的变速比还可从曲柄的旋转信号得到速度信号。
发明4的自行车用行驶状态显示系统是对自行车的行驶状态进行显示的系统，备有权利要求1至3中的任一项所述的自行车用信号输出装置、和行驶状态显示装置。行驶状态显示装置备有：无线接收部，可以无线接收旋转信号；信号转换部，将接收到的旋转信号转换成表示行驶状态的行驶信号；显示部，显示转换后的行驶信号；电源，使各部工作。
根据该行驶状态显示系统，接收从信号输出装置输出的旋转信号后可以将该信号转换成速度或行驶距离等行驶信号并显示在显示部中。
发明5的自行车用行驶状态显示系统是在发明4所述的系统中，电源具有通过太阳光发电的太阳能电池。该情况下，电池是太阳能电池，所以可以不更换电源地使行驶状态显示装置工作，从而作为系统不必进行电源的更换。
发明6的自行车用行驶状态显示系统是在发明5所述的系统中，电源还具有储存由太阳能电池产生的电力的蓄电元件。该情况下，即使在太阳光照较差的白天或夜间也可以使行驶状态显示装置工作。
发明7的自行车用行驶状态显示系统是在发明4至6的任一项所述的系统中，信号转换部将旋转信号转换成作为行驶信号的速度信号。该情况下，可以根据接收到的旋转信号来在显示部上显示自行车的速度。
根据本发明的自行车用信号输出装置，使用安装在旋转部上的至少一个磁体和线圈来产生旋转信号，并且还作为用于旋转信号产生的电力而使用，所以不必设置需要进行更换的电源，从而可以以简洁的构成而不更换电源地使信号输出装置工作。
根据本发明的自行车用行驶状态显示系统，接收从信号输出装置输出的旋转信号后可以将该信号转换成速度或行驶距离等行驶信号并显示在显示部中。
【附图说明】
图1是采用了本发明的一实施方式的自行车的左侧视图。
图2是表示旋转速度传感器的构成的电路图。
图3是表示自行车的把手周围的构成的立体图。
图4是表示速度显示装置的显示部的俯视图。
图5是表示速度显示装置的构成的方框图。
图6是其他实施方式的相当于图1的图。
【具体实施方式】
图1中示出了采用了本发明的一实施方式的自行车101。
自行车101是山地车型的运动自行车，作为主要部分而备有：车架102、前叉103、把手104、前轮105、后轮106、链条107、前外装变速装置108、以及后外装变速装置109。
车架102为自行车101的基架，前部安装着前叉103，中央下部安装着前外装变速装置108、后部安装着后轮106和后外装变速装置109。另外，在车架102的中央上部设有驾驶者所坐的车座111。
前叉103安装在车架102的前部，可围绕倾斜的轴自由摆动。在前叉103的上部安装有把手104，下部安装有前轮105。在前叉103上，设有用于检测自行车的速度(行驶状态的一例)的旋转速度检测器(自行车用信号输出装置的一例)10。
前轮105如图1所示，轮毂部分安装在前叉103的下部，上部安装有进行前轮105的制动的前轮制动器116。另外，后轮106的轮毂部分安装在车架102的后部，在轮毂部分附近的车架102的后部安装有后外装变速装置109。另外，后轮106的上部配置有进行后轮的制动的后轮制动器117。
链条107架设于前外装变速装置108和后外装变速装置109之间，用于将来自前外装变速装置108的驱动力传递给后外装变速装置109。
前外装变速装置108如图1所示，安装在车架102的中央下部，经由链条107而将由踏板产生的驱动力传递到后外装变速装置109。前外装变速装置108具有大小多个链轮137和前拨链器133。多个链轮137安装在齿轮曲柄131上。齿轮曲柄131通过驾驶者蹬踩踏板132a、132b而旋转。齿轮曲柄131包括：曲柄轴134、右曲柄135以及左曲柄136。
后外装变速装置109安装在后轮106的轮毂部分周边，用于将通过链条107传递来的驱动力传递给后轮106。后外装变速装置109包括后链轮盘141和后拨链器142。后链轮盘141包括大小多个链轮143，相对于后轮106的轮毂轴同心地安装。后拨链器142用于将链条107架设在多个链轮143中的一个上。
旋转速度传感器10如图1及图2所示，备有：至少一个磁体11，例如固定在前轮105上；线圈12，可配置在与磁体11对置的位置上；整流部13，对通过磁体11的旋转而在线圈12中产生的电力进行进行整流，所述电力因电磁感应而产生；信号产生部14，可在整流后的电力作用下工作，产生与前轮105的旋转对应的旋转信号；无线发送部15，可以无线发送产生的旋转信号。线圈12、整流部13、信号产生部14以及无线发送部15收纳在传感器壳体9中，所述传感器壳体9具有通过例如小螺钉而固定在自行车的前叉103上的带箍9a。
磁体11通过例如小螺钉而安装在前轮105的辐条105a上。线圈12例如具有将铜线卷绕在铁氧体制的磁芯12a上的卷线12b。磁芯12a的形状可以是棒状或其他形状。
整流部13是例如并联有二极管电桥13a、齐纳二极管13b和电容器13c的整流电路，所述二极管电桥13a对在线圈12中产生的电力进行全波整流，所述齐纳二极管13b对由二极管电桥13a整流后的电力的电压进行限制，所述电容器13c使全波整流后的电力平稳化。
信号产生部14例如是由例如微型计算机(CPU)构成的，通过软件来根据整流后的电力生成与前轮105的旋转对应的旋转信号。
无线发送部15例如具有哈特利型的发送电路，以例如40kHz左右的频率信号对产生的旋转信号进行无线发送。根据该发送的信号的间隔和前轮105的直径可以计算出自行车的速度以及行驶距离。
如图3所示，在把手104的两端部上分别设有握柄112a、112b和制动器杆113a、113b。而且，在制动器杆113a、113b上一体地设有变速操作部114a、114b。可以通过旋转变速操作部114a、114b来对经由变速缆线118a、118b连接的后外装变速装置109以及前外装变速装置108进行手动操作。另外，变速操作部114a、114b具有可输出显示变速位置的变速位置信号的变速位置传感器28、29(参照图5)。
在把手104的中央部，安装有速度显示装置(行驶状态显示装置的一例)16，与旋转速度传感器10一起构成速度显示系统5。速度显示装置16将从旋转速度传感器10发送来的旋转信号转换成速度信号并显示。速度显示装置16可装卸地安装在托座18上，所述托座18可安装在把手104上。托座18经由输入缆线119a、119b与变速操作部114a、114b连接，速度显示装置16也可以通过经由托架18而从变速操作部114a、114b得到的变速位置信号来显示变速位置。
速度显示装置16具有可装卸自如地安装在托座18上的壳体19。在壳体19的内部，如图5所示，设有显示控制部20，所述显示控制部20由将接收到的旋转信号转换处理成速度信号或行驶距离信号等行驶信号的微型计算机构成。在显示控制部20上连接有：可进行无线接收的无线接收部21、显示转换后的行驶信号的由例如液晶显示器构成的显示部22、使显示控制部20、无线接收部21以及显示部22工作的电源23。另外，在显示控制部20上还连接有：用于进行显示模式切换的模式键24、用于进行各种选择的选择键25、内置于变速操作部114a中的前变速位置传感器28、内置于变速操作部114b中的后变速位置传感器29、其他的输入输出部。模式键24和选择键25如图4所示，并列配置在显示部22的近前侧(图4下侧)。
显示控制部20可根据接收到的旋转信号的间隔和预先输入的前轮105的直径来计算自行车的速度和行驶距离，并将这些内容显示在显示部22上。而且，可以通过模式键24及选择键25的操作对显示内容及各种设定进行选择。进而，根据来自变速位置传感器28、29的信号将变速位置(齿轮级数)显示在显示部22上。
无线接收部21接收从旋转速度传感器10发送来的旋转信号。
图4是表示显示部22的显示面30的显示内容的图。显示部22是预先设定了显示内容的分段方式的单色液晶显示器。在其显示面30上设有：主数值显示部32、副数值显示部33、内容显示部34、后齿轮级数显示部35、前齿轮级数显示部36。主数值显示部32和副数值显示部33上通过数值显示自行车的速度、时刻等信息。内容显示部34表示主数值显示部33和副数值显示部33的显示内容。例如，「VEL」表示行驶速度，「DST」表示行驶距离，「ODO」表示累计距离，「CLK」表示时刻，「TIM」表示行驶时间，「GEA」表示变速齿轮装置的移位位置。这些内容的显示通过操作模式键24来进行切换。
速度的单位可在「Km/h」和「Mile/h」之间切换，距离的单位可在「Km」和「Mile」之间切换。
后齿轮级数显示部35显示后外装变速装置109的齿轮级数(变速级的位置)。后齿轮级数显示部35从左至右排列着尺寸依次变小的圆盘状显示部。这是与实际的后变速装置109的齿轮的有效直径对应地配列的。在显示部22的初始设定时，可以设定前后变速装置108、109的齿轮级数使其与自行车的实际齿轮级数一致。例如，如果将后齿轮级数设定为8级，在后齿轮级数显示部35从左侧开始的8个圆盘状显示部进行显示，右侧的1个不进行显示。
前齿轮级数显示部36显示前外装变速装置108的齿轮级数。前齿轮级数显示部36从右至左排列着尺寸依次变小的圆盘状显示部。在初始设定时，如果将前齿轮级数设定为2级，侧前齿轮级数显示部36从右侧开始的2个圆盘状显示部进行显示，左侧的一个不进行显示。这样，后齿轮级数显示部35和前齿轮级数显示部36配置成与自行车实际的外装变速齿轮装置108、109的齿轮配列相对应的圆盘状显示部的大小配列，所以用一只眼即可直观地得知齿轮级数。
电源23具有太阳能电池27和储存由太阳能电池27产生的电力的蓄电元件26。太阳能电池27例如是公知的非晶硅制成的太阳能电池，例如具有6个小格。太阳能电池27如图4所示，配置在显示部远侧(图4上侧)。蓄电元件26是例如双电层电容器等大容量电容器，设置用于在夜间或日照不足时或者太阳能电池不能发电或发电不足之时补充电力。
制动器杆113a、113b分别进行前轮105及后轮106的制动操作，制动器杆113a连结在前轮制动器116上，制动器杆113b连结在后轮制动器117上。
在这样的自行车101的速度显示系统5中，驾驶者蹬踏板132a、132b而使自行车101前进，与其相应地，前轮105旋转，安装在前轮105上的磁体11围绕轮轴旋转。磁体11旋转时，在旋转速度传感器10中，磁体11每次通过线圈12时，线圈12都会因电磁感应而产生电动势。产生的电力由整流部13整流后输出到信号产生部14。信号产生部14通过输入的电力而工作并生成与前轮105的旋转对应的旋转信号。生成的旋转信号输出到无线发送部15，成为40kHz左右的频率的旋转信号并被无线发送。该旋转速度传感器10在通过前轮105的旋转而产生的电力的作用下工作。因此，不必设置需要进行更换的电源，从而可以以简洁的构成且不必更换电源地使旋转速度传感器10工作。
发送的旋转信号由速度显示装置16的无线接收部21接收，并输出到显示控制部20。在显示控制部20中，如前所述，根据旋转信号的间隔和前轮105的直径来计算自行车的速度及行驶距离。而且，根据来自前后变速位置传感器28、29的输出判断变速位置。然后，将这些信息显示在显示部22的规定区域内。该速度显示装置16在由太阳能电池27产生的电力的作用下工作。因此，不必设置需要进行更换的电源，可以不更换电源地使速度显示装置16工作。
【其他实施方式】
(a)在前述实施方式中，在旋转速度传感器10中使用微型计算机来产生旋转信号，但也可以不使用微型计算机而通过模拟或者数字电路来产生旋转信号。
(b)在前述实施方式中，使用太阳能电池作为速度显示装置16的电源，但也可以使用一般的一次电池或者二次电池。该情况下，可以设置小容量的电解电容器等蓄电元件以作备用。
(c)在前述实施方式中，作为信号输出装置例示了检测作为自行车的旋转部的车轮(前轮105)的旋转的旋转速度传感器10，但自行车的旋转部不仅限于车轮。例如，如图6所示，本发明还可以应用于将自行车201的左曲柄236作为自行车的旋转部、输出与左曲柄236的旋转对应的旋转信号的信号输出装置。该自行车为轻型车，在后轮具有例如3级的内置变速轮毂。该情况下，可以在左曲柄236上安装磁体210，并在车架202的可与左曲柄236对置的位置上安装除磁体210之外的其他构成要素(线圈12、整流部13、信号输出部14以及无线发送部15)即可。可以将该曲柄的旋转原样显示，另外，如果知道变速位置，还可以根据变速位置和车轮的直径来显示速度。