自行车用电动机控制装置 本发明涉及为了根据输入的位置指令并通过往复动作来切换自行车的行驶部件的动作位置而在两个方向控制电动机的自行车用电动机控制装置，自行车行驶部件的前述动作位置排列配置有包括限制自行车行驶的行驶限制位置和多个行驶许可位置的多个动作位置。
自行车特别是被称为城市脚踏车的轻便车，因为价格便宜且乘骑舒适而被广泛用于上下班及上下学。为了能在平地上高速行驶或是在上坡时少用力，这种轻便车中也有安装内藏变速装置的轻便车。该内藏变速装置一般是使用行星减速机构，而且被紧凑收容在车轮的轮毂内。
这样的轻便车在车站前停车场等处会经常发生即使无恶意也会被无意“请借用一下”的被盗。特别是因为安装内藏变速装置的自行车很显眼，所以更容易被盗。为了防止这种盗窃，以往是在前叉或后叉上安装箱形弹簧锁或马蹄形锁等自行车用锁来锁住车轮。但是，因为自行车用锁构造简单，所以很容易把锁撬开或是卸下来。因而也有在前叉和后叉上安装两把自行车锁的情况。例如，在前叉上安装箱形弹簧锁，在后叉上安装马蹄形锁或链条锁。
因为安装两把自行车锁时把锁撬开或是卸下来的事情很麻烦，所以被盗的几率比安装一把锁的情况要少。但是，自行车安装两把锁时，上锁以及开锁很麻烦。特别是在紧急情况下，打开两把锁很费事。而且，既使加上两把锁，如果把锁撬开或是卸下来，也会有踏着脚蹬骑着自行车盗走的事情。
为了防止这种盗窃，考虑了在具有自行车多个变速位置的内藏轮毂的内部安装限制行驶的防盗装置，除了设置变速位置再设置行驶限制位置。如果用车把的远距离操作以电来切换包括该防盗装置的行驶限制位置和多个变速位置地多个动作位置，则防盗操作简单。为了用电来进行动作位置的切换动作，可以使用微机利用软件来位置控制电动机等切换用的电驱动器。当使用微机由软件控制来切换内藏轮毂的动作位置时，在进行正常控制的场合不容易发生问题。但是，当在行驶中进行动作位置的切换动作时，如果微机由于静电以及噪音等外部干扰而有误动作时，则动作位置会从变速位置误切换到行驶限制位置，会有限制行驶的危险。
本发明的课题是：在利用电动机来切换具有限制行驶的行驶限制位置与多个行驶许可位置的行驶部件动作位置的场合，在行驶中即使产生误动作，动作位置也不会切换到行驶限制位置。
发明第1方案的自行车用电动机控制装置是为了根据输入的位置指令并通过往复动作来切换自行车的行驶部件的动作位置而在两个方向控制电动机的装置，自行车的行驶部件的前述动作位置排列配置有包括限制自行车的行驶的行驶限制位置和多个行驶许可位置的多个动作位置，该自行车用电动机控制装置具备信号输出部、电动机驱动部、检测部以及旋转禁止部。信号输出部根据位置指令选择地输出第1信号和第2信号，第1信号是使电动机旋转而将动作位置从行驶限制位置向多个行驶许可位置切换，而第2信号是使电动机旋转而将动作位置从多个行驶许可位置向行驶限制位置切换。电动机驱动部根据来自信号输出部的2种信号来驱动电动机。检测部检测动作位置是否位于与行驶限制位置相邻的行驶许可位置。当从信号输出部输出第2信号而且由检测部检测出动作位置位于与行驶限制位置相邻的行驶许可位置时，旋转禁止部向电动机驱动部输出禁止由电动机向行驶限制位置切换的信号。
当输入位置指令时，该电动机控制装置根据现在的动作位置与表示位置指令的动作位置而从信号输出部选择输出第1信号或第2信号。当由信号输出部向电动机驱动部输出第1信号时，电动机在从行驶限制位置向着多个行驶许可位置的方向旋转，当输出第2信号时，电动机则在从多个行驶许可位置向着行驶限制位置的方向旋转。然后，到达与位置指令相应的动作位置时，电动机停止。而且，在输出第2信号并且由检测部检测出动作位置位于和行驶限制位置相邻的行驶许可位置时，即使信号输出部输出第2信号，旋转禁止部也会向电动机驱动部输出禁止由电动机向行驶限制位置切换的信号。结果，为了切换动作位置即使输出第2信号，在动作位置到达与行驶限制位置相邻的行驶许可位置时，此时也会禁止电动机的转动，动作位置不会从此处切换到行驶限制位置。因此，在动作位置的切换中即使信号输出部产生误动作，动作位置也不会切换到行驶限制位置。
发明第2方案的自行车用电动机控制装置是在发明第1方案所述的装置中，还具备禁止解除部，当输入把动作位置放置于行驶限制位置的位置指令时，该禁止解除部解除由转动禁止部的转动禁止动作。这种场合，当输入置于行驶限制位置的位置指令时，从信号输出部输出第2信号。此时，既使动作位置切换到与行驶限制位置相邻的行驶许可位置而且检测部检测出这种情况，由转动禁止部的切换禁止也会被解除，动作位置成为行驶限制位置。即：在因为停车目的根据操作者的意向而选择行驶限制位置时，动作位置会确切地切换到行驶限制位置。
发明第3方案的自行车用电动机控制装置是在发明第2方案所述的装置中，还具备检测自行车是否正在行驶的行驶检测装置，当输入把动作位置放置于前述行驶限制位置的位置指令并且行驶检测装置检测出自行车未在行驶时，禁止解除部解除由前述转动禁止部的转动禁止动作。这种场合，既使操作者在行驶中误操作而输入切换到行驶限制位置的位置指令，而当检测出是处于行驶中时，转动禁止动作也不会被解除。因此，既使在行驶中发生误操作，动作位置也不会从行驶许可位置切换到行驶限制位置。
发明第4方案的自行车用电动机控制装置是在发明第1至3方案任一项所述的装置中，其行驶部件是自行车用内藏变速装置，多个行驶许可位置是多个变速位置，为了将动作位置切换到多个变速位置以及行驶限制位置，信号输出部输出使电动机转动的前述两种信号。这种场合，在将动作位置切换到变速位置的任一位置时，当到达与行驶限制位置相邻的变速位置时，禁止从此位置向行驶限制位置的切换。因此，在进行变速操作时，既使信号输出部发生误动作，动作位置也不会切换到行驶限制位置。另外，当输入切换到行驶限制位置的位置指令时，即使动作位置切换到与行驶限制位置相邻的变速位置，也能就此而切换到行驶限制位置。
发明第5方案的自行车用电动机控制装置是在发明第2至4方案任一项所述的装置中，其转动禁止部以及禁止解除部均由逻辑电路构成。这种场合，因为是通过使用逻辑电路的硬件来进行禁止向行驶限制位置的切换以及解除其禁止，所以，能够确切地防止由于信号输出部的误动作而引起的向行驶限制位置的切换。
发明第6方案的自行车用电动机控制装置是在发明第5方案所述的装置中，其转动禁止部是由将第2信号作为一个输入、而将来自检测部的信号作为另一个输入的“或非”电路所构成。
发明第7方案的自行车用电动机控制装置是在发明第6方案所述的装置中，其禁止解除部是由将来自转动禁止部的信号作为一个输入、而将置于行驶限制位置的位置指令作为另一个输入的“或非”电路所构成。
图1是采用本发明一实施形式的自行车的侧面图。
图2是其车把部分的斜视图。
图3是表示控制系统结构的程序图。
图4是表示联锁电路结构的逻辑电路图。
图5是表示联锁电路的真值表图。
图6是根据本发明一实施形式的内藏变速轮毂的纵剖面结构图。
图7是表示4速时的第1恒星齿轮与驱动棘爪的关系图。
图8是表示4速时的第3恒星齿轮与驱动棘爪以及锁定棘爪的关系图。
图9是表示锁定时的第1恒星齿轮与驱动棘爪的关系图。
图10是表示锁定时的第1恒星齿轮与驱动棘爪以及锁定棘爪的关系图。
图11是发声机构在通常行驶时的截面放大图。
图12是发声机构在锁定时的截面放大图。
图13是表示发声机构在锁定时的行驶时的动作示意图。
图14是变速操作处理的主程序的流程图。
图15是标度盘P处理的流程图。
图16是密码登记的流程图。
图17是自动变速处理的流程图。
图18是手动变速处理的流程图。
图19是实施形式2的与图4的相当图。
图20是实施形式2的与图9的相当图。
图21是实施形式2的与图10的相当图。
图22是实施形式2的与图11的相当图。
图23是锁环的正面图。
图24是实施形式3的与图4的相当图。
图25是表示单稳态多谐振荡器的输入输出的定时图。
实施形式1
〔构造〕
图1中，采用本发明一实施形式的自行车为轻便车，该车具备：具有双梁形状的车架体2与前叉3的车架1、车把4、驱动部5、前轮6、安装有4级变速的内藏变速轮毂10的后轮7、前后车闸装置8(仅图示前用车闸)、以及用于手边操作内藏变速轮毂10的变速操作部9。
在车架1上安装包括车座11以及车把4的各个部件。而且，在前叉3上安装内藏检测车速用舌簧管的车速传感器12。该车速传感器12利用检测被安装在前轮6上的磁铁13而输出脉冲式的车速信号。
车把4具有固定在前叉3上部的车把轴杆14和固定在车把轴杆14上的车把杆15。在车把杆15的两端安装构成车闸装置8的刹车杆16与把手17。在右侧的刹车杆16上安装变速操作部9。
如图2所示，变速操作部9具有与右侧(前轮用)的刹车杆16一体成形的操作盘20、在操作盘20的下部左右并列配置的两个操作按钮21、22、在操作按钮21、22上方配置的操作标度盘23、在操作标度盘23左方配置的液晶显示部24。在操作盘20的内部放入用于控制变速操作的变速控制部25(图3)。
操作按钮21、22是三角形状的按钮。左侧的操作按钮21是进行从低速段向高速段变速的按钮，右侧的操作按钮22是进行从高速段向低速段变速的按钮。操作标度盘23是用于切换两个变速模式与停车(P)模式的标度盘，具有3个停止位置P、A、M。这里变速模式是自动变速(A)模式与手动变速(M)模式，自动变速模式是根据来自车速传感器12的车速信号来自动变速内藏变速轮毂10的模式，手动变速模式是通过操作按钮21、22的操作来变速内藏变速轮毂10的模式。停车模式是锁住内藏变速轮毂10来限制后轮7转动的模式。液晶显示部24显示现在的行驶速度，而且也显示变速时被操作的变速段。
变速控制部25具备由CPU、RAM、ROM、I/O接口所构成的微型计算机。如图3所示，在变速控制部25连接车速传感器12、检测内藏变速轮毂10动作位置的例如由电位计组成的动作位置传感器26、操作标度盘23、操作按钮21、22。而且，在变速控制部25连接由蓄电池组构成的电源27、联锁电路31、液晶显示部24、记忆部30、另外的输入输出部。在联锁电路31连接电动机驱动器28，在电动机驱动器28连接变速电动机29。记忆部30记忆后述的暗号(密码PW)以及轮胎直径等各种数据。而且记忆自动变速模式时的速度与变速段之间的关系。变速控制部25根据各模式来软件控制变速电动机29，而且控制液晶显示部24的显示。
设置联锁电路31是为了在行驶中的切换动作中，即使变速控制部25由于静电及杂音等外部干扰而产生误动作，行驶也不会受到限制。联锁电路31输入来自操作标度盘23的信号。而且也输入来自P开关(图中记为Psw)32的信号，该P开关32是检测出内藏变速装置轮毂10的动作位置位于靠近锁定位置的4速位置。从联锁电路31向电动机驱动器28输出用于联锁的信号。
〔联锁电路的结构〕
如图4所示，联锁电路31由包括4个倒相器33a～33d、2个NOR门器件34a、34b以及NAND门器件35的逻辑元件所构成。当操作标度盘23为停车位置P时，电路构成「L」。操作标度盘23与倒相器33a的输入端子连接。倒相器33a的输出端子与NOR门器件34a的一个输入端子连接。NOR门器件34a的输出端子与倒相器33b的输入端子连接。倒相器33b的输出端子与NAND门器件35的一个输入端子连接。NAND门器件35的另一个输入端子与变速控制部25的输出端子OUT2连接。NAND门器件35的输出端子通过倒相器33c与电动机驱动器28的输入端子M2连接。
当变速控制部25从LOW变速至TOP(从1速至4速)时，从输出端子OUT1输出「L」的信号，从输出端子OUT2输出「H」的信号。相反当从TOP变速至LOW时，从输出端子OUT1输出「H」的信号，而从输出端子OUT2输出「L」的信号。输出端子OUT1与电动机驱动器28的输入端子M1连接。当动作位置到达与锁定位置相邻的4速位置时，P开关32输出到达信号「L」。NOR门器件34b的一个输入端子与P开关32连接。另一个输入端子与变速装置控制部25的输出端子OUT1连接。NOR门器件34b的输出端子与倒相器33d的输入端子相连接。该倒相器33d的输出端子与NOR门器件34a的另一个输入端子相连接。另外，电动机29与电动机驱动器28的输出端子MO1、MO2相连接。该电动机29的输出轴通过减速机构95(图6)输出，在该减速机构95的输出轴上安装P开关32。
〔联锁电路的动作〕
对应此联锁电路31的各指令的信号的变化在图5中所示。这里，在变速结束时，根据来自动作位置传感器26的信号而输出的制动指令的场合，从OUT1、OUT2分别输出「H」的信号。这种场合，因为NOR门器件34b被输入「H」的信号，所以其输出与来自P开关的信号无关而为「L」，由倒相器33d反向，NOR门器件34a也被输入「H」的信号。因此，NOR门器件34a的输出也和来自操作标度盘23的输出无关而为「L」。因此，NAND门器件35的两个输入端子被输入「H」的信号，其输出为「L」。结果，电动机驱动器28的输入端子M1、M2分别被输入「H」的信号，电动机29被制动。
从TOP变速至LOW的场合，分别从OUT1输出「H」、从OUT2输出「L」的信号。因为这种情况NOR门器件34b被输入「H」的信号，所以其输出成为「L」，由倒相器33d反向，NOR门器件34a也被输入「H」的信号。因此，NAND门器件35的一个输入端子被输入「H」的信号，而另一端子被输入「L」的信号，其输出为「H」。因此，电动机驱动器28的输入端子M1被输入「H」的信号，而输入端子M2被输入「L」的信号，电动机29在图4的逆时针方向转动。
从LOW变速至TOP的场合，分别从OUT1输出「L」的信号、从OUT2输出「H」的信号。这种场合，因为NOR门器件34b被输入「L」的信号，所以根据来自P开关32的输入信号其输出发生变化。当从P开关32输出「H」信号时，NOR门器件34b的输出为「L」。这种场合，因为NOR门器件34a被输入「H」的信号，所以其输出为「L」，NAND门器件35的两个输入端子分别被输入「H」的信号。因此，其输出为「L」，电动机驱动器28的输入端子M1被输入「L」的信号，而输入端子M2被输入「H」的信号，电动机29在图4的顺时针方向转动。
另外，等从P开关32输出「L」的信号时，NOR门器件34b的输出为「H」。即：当从LOW变速至TOP且动作位置切换到4速位置时，因为从P开关32输出「L」的信号，所以仅在此时NOR门器件34b的输出为「H」，除此以外的时间NOR门器件34b的输出为「L」。这样，由于设置了对应来自P开关32的信号而输出变化信号的NOR门器件34b，所以在变速中即使变速控制部25产生误动作，也会禁止向锁定位置的移动。即：当从NOR门器件34b输出「H」的信号时，NOR门器件34a被输入「L」的信号，从操作标度盘23不输出「L」的信号，即：操作标度盘23不被操作为停车位置时，NOR门器件34a的两方的输入为「L」，输出为「H」。因此，NAND门器件35的一个输入端子被输入「L」的信号。此时，因为NAND门器件35的另一个输入端子被输入「H」的信号，所以其输出为「H」，电动机驱动器28的输入端子M1输入「L」的信号，输入端子M2也输入「L」的信号，电动机29不转动。
而且，当操作标度盘23被操作为停车位置时，因为NOR门器件34a的一个输入端子被输入「H」的信号，所以其输出与另一个输入信号的状态无关而成为「L」。因此，NAND门器件35的两个输入信号均为「H」，其输出为「L」，电动机驱动器28的输入端子M1被输入「L」的信号，而输入端子M2被输入「H」的信号，电动机29在图4的顺时针方向转动。即：通过NOR门器件34a当操作标度盘23被操作为停车位置时，则即使动作位置是4速位置，也能解除禁止向锁定位置的移动。
在关闭电动机29的场合，从OUT1、OUT2分别输出「L」的信号。这种场合，因为NAND门器件35的另一个输入端子被输入「L」的信号，所以，其输出与一个输入端子被输入的信号无关而总是为「H」，电动机驱动器28的输入端子M1、M2分别被输入「L」的信号，电动机29不转动。
这样，在变速方向是从LOW至TOP时，即使变速控制部25由于静电以及杂音等外部干扰而发生误动作，也会因为联锁电路31通过硬件来禁止向锁定位置的移动，所以，在行驶中行驶不会受到限制。
〔内藏变速轮毂的构造〕
驱动部5具有设在车架2体下部(梁托部)的齿轮曲柄18、挂在齿轮曲柄18上的链条19、内藏变速轮毂10。
如图6所示，内藏变速轮毂10主要具有固定在自行车的车架1后部的轮毂轴41、在轮毂轴41的一端外周所配置的驱动体42、在轮毂轴41以及驱动体42的外周所配置的轮毂壳体43、在驱动体42与轮毂壳体43之间用于传递动力的行星齿轮机构44、防盗用的发声机构100。行星齿轮机构44构成直接以及3个增速段共计4速。
驱动体42是大致为筒状的部件，其一端通过滚珠45以及滚珠承受座46而被支撑在轮毂轴41上并可自由旋转。而且在一端的外周固定有作为输入体的小齿轮47。另外在驱动体42形成从中心部的空间向半径方向外方向扩展的凹口部42a。在圆周方向间隔等角度的3处位置形成该凹口部42a。
轮毂壳体43是在轴向具有多个阶梯的筒状部件，在其内周的收容空间43a收容驱动体42。而且轮毂壳体43的一端通过滚珠50被支撑在驱动体42的外周，而轮毂壳体43的另一端通过滚珠5 1以及滚珠承受座52被支撑在轮毂轴41上并可自由转动。而且，在轮毂壳体43外周的两端固定支撑后轮7的辐条7a(图1)的轴环53、54。在驱动体42的一端的外壁固定盖55，盖55的前端延伸而盖住轮毂壳体43一端的外周面。而且，在盖55的前端内周面与轮毂壳体43的外周面之间配置密封件56。
行星齿轮机构44被收容在轮毂壳体43内部的收容空间43a内，并具有第1、第2以及第3恒星齿轮60、61、62以及和这些齿轮啮合的3个行星齿轮63(图中仅示出了一个行星齿轮)及内啮齿轮64。在轮毂轴41的外周并在驱动体42的内周沿轴向排列配置各恒星齿轮60～62，而且各恒星齿轮60～62相对轮毂轴41可相对自由转动。行星齿轮63通过支撑销65被支撑在驱动体42的凹口部42a内并可自由转动。在行星齿轮63上整体形成第1齿轮63a、第2齿轮63b以及第3齿轮63c，第1齿轮63a、第2齿轮63b以及第3齿轮63c分别与第1恒星齿轮60、第2恒星齿轮61以及第3恒星齿轮62啮合。而且，内啮齿轮64配置在行星齿轮63的外周，在其内周形成内齿。该内啮齿轮64与行星齿轮63的第2齿轮63b啮合。
在轮毂轴41的外周，如图7～图10所示，在各恒星齿轮60～62的配置位置上形成1对卡住凸起41a。而且，在各恒星齿轮60～62的内周、在周向隔开间隔形成4个收容空间60a～62a。另外，图7、图9示出了第1恒星齿轮60，图8、图10示出了第3恒星齿轮62。
在轮毂轴41与各恒星齿轮60～62的内周之间配置有选择离合器70、防盗用的锁定机构90、动作机构91，选择离合器70是用于使各恒星齿轮60～62相对轮毂轴41能自由相对转动或是在行进方向不能相对转动，防盗用的锁定机构90是用于使第3恒星齿轮62能相对自由转动或是在和行进方向相反的方向不能相对转动，动作机构91是用于使离合器70以及锁定机构90动作。由该动作机构91与锁定机构90以及发声机构100构成防盗装置。
选择离合器机构70具有选择3个恒星齿轮60～62中的任一个与轮毂轴41连结的功能、还具有将任一个恒星齿轮60～62不与轮毂轴41连结的功能。选择离合器机构70具有多个驱动棘爪71、72、73，并具有环状的线簧74、75、76，多个驱动棘爪71、72、73分别配置在各恒星齿轮60～62的收容空间60a～62a内，并且其前端能够与轮毂轴41的卡住凸起41a卡合，环状的线簧74、75、76对各驱动棘爪71～73的前端向轮毂轴41一侧施加力。驱动棘爪71～73分别被支撑在相对的棘爪收容空间60a～62a内并且其基端可自由摇动，其前端能与卡住凸起41a卡合。当驱动棘爪71～73被轮毂轴41的卡住凸起41a卡住而与轮毂轴41连结时，各恒星齿轮60～62相对轮毂轴41在行进方向(图7中为顺时针转向)不能相对转动，而在相反方向(图7中为逆时针转向)能相对转动。而且，脱开时能在两个方向相对转动。
如图8所示，在第3恒星齿轮62的收容空间62a配置锁定机构90，在第3恒星齿轮62的内面具有1对锁定棘爪92，该棘爪92的前端能与轮毂轴41的卡住凸起41a卡合。锁定棘爪92前端由向驱动棘爪73施加力的线簧76向轮毂轴41一侧施加力。锁定棘爪92被支撑在与收容驱动棘爪73的棘爪收容空间62a不相同的相对的棘爪收容空间62a内，并且其基端可自由摇动，锁定棘爪92前端能在驱动棘爪73相反一侧与卡住凸起41a卡合。当锁定棘爪92被轮毂轴41的卡住凸起41a卡住而与轮毂轴41连结时，第3恒星齿轮62在和行进方向相反向(图8中为逆时针转向)不能相对转动，在行进方向(图8中为顺时针转向)可以相对转动。而且，脱开时可在两个方向相对转动。
动作机构91具有套管77。套管77插在轮毂轴41的外周并且可以转动，在外周的驱动棘爪71～73以及锁定棘爪92的配置位置处具有多个驱动凸轮94a以及锁定凸轮94b。当该驱动凸轮94a与驱动棘爪71～73中的任一个相触且锁定凸轮94b与锁定棘爪92相触时，相触的棘爪抬起，解除由该棘爪将轮毂轴41与恒星齿轮60～62的连结。在套管77的一端固定操作体78，由于操作体78的转动使套管77能够转动。而且，通过套管77的转动，凸轮94可选择地使驱动棘爪71～73以及锁定棘爪92动作，从而控制各恒星齿轮60～62和轮毂轴4 1的连结以及锁定。
如图6所示，减速机构95与操作体78连结。减速机构95将变速电动机29的旋转进行减速而传递到操作体78。而且在减速机构95的内部配置动作位置传感器26，该位置传感器26是用来确定内藏变速轮毂10的套管77是位于动作位置VP(变速段中的变速位置V1～V4和锁定位置PK)的哪一个位置。
由于这样的结构，当驱动棘爪71与轮毂轴41的卡住凸起41相触而选择第1恒星齿轮60时，则构成增速比最大的大增速动力传递路径，当选择第2恒星齿轮61时，则构成第2大增速比的中增速动力传递路径，而当选择第3恒星齿轮62时，则构成最小增速比的小增速动力传递路径。而在任一个恒星齿轮均未被选择的场合，则构成直接动力传递路径。而且，当锁定棘爪92与轮毂轴41的卡住凸起41a相触时，则锁定了第3恒星齿轮62的和行进方向相反向的转动，而且当其它的恒星齿轮(例如第1恒星齿轮60)通过驱动棘爪与轮毂轴41连结时，则锁定住内藏变速轮毂10。
在驱动体42的另一端的外周面与轮毂壳体43的内周面之间设有第1单向超越离合器80。而且，在内啮齿轮64的外周面与轮毂壳体43的内周面之间设有第2单向超越离合器81。这些单向超越离合器80、81均为滚柱型的单向超越离合器，能够减小变速时的空转时的噪音，而且可以缓和变速时的冲击能平稳地变速。
在轮毂壳体43内的轮毂轴41的图6左端部设置发声机构100。如图11～13所示，发声机构100具有与套管77一体转动的弹簧垫片101、配置在轮毂轴41上不能转动而在轴向可自由移动的发声凸轮102、压接在发声凸轮102上的发声垫片103、在发声垫片103与滚珠承受座52之间以压缩状态配置的发声弹簧104。
弹簧垫片101是被卡在套管77上不能转动的部件，在其外周具有与发声凸轮102相触的卡合片105。发声凸轮102具有筒状的凸轮主体106、并具有使凸轮主体106与轮毂轴41在轴向能自由移动而不能转动所卡住的卡住垫片107。在凸轮主体106的图11右端形成与卡住片105相触的凸轮108。形成的凸轮108是通过向套管77的锁定位置PK的转动而使凸轮主体106向轴向左方移动。在凸轮主体106的左端形成在周向相隔间距的多个发声槽109。发声槽109向行进方向一侧倾斜。
发声垫片103具有圆板状的垫片主体110、支撑在垫片主体110上且可自由摇动的棘轮爪111。在垫片主体110的外周形成多个卡合在发声槽109的发声片112。当轮毂壳体43在行进方向旋转时，棘轮爪111能与在轮毂壳体43的内周形成的棘轮齿113咬合。当套管77位于锁定位置时，仅在后轮7于行进方向转动时该发声机构100利用发声垫片103的振动而发出声音。
〔动力传递动作〕
根据变速操作部9的操作标度盘的模式选择以及操作按钮21、22的变速操作使变速电动机29动作，通过操作体78使套管77转动，由此而进行变速以及锁定。
图14是表示变速控制部25的软件控制动作的流程图。
当输入电源时，用步骤S1进行初期设定。这里，速度计算用的周长数据定为26英寸直径，变速段定为2速(2速)。
步骤S2判断操作标度盘23是否置于停车模式。步骤S3判断操作标度盘23是否置于自动变速模式。步骤S4判断操作标度盘23是否置于手动变速模式。步骤S5判断是否选择轮胎直径输入等其它处理。
在操作标度盘23被转到P位置而置于停车模式的场合，则从步骤S2转至步骤S10。在步骤S10实行图15所示的标度盘P处理。在操作标度盘23转到A位置而置于自动变速模式的场合，则从步骤S3转至步骤S11。在步骤S11实行图17所示的自动变速处理。在操作标度盘23转到M位置而置于手动变速模式的场合，从步骤S4转至步骤S12。在步骤12实行图18所示的手动变速处理。在选择其它处理的场合，则从步骤S5转到步骤S13来实行选择处理。
在步骤S10的标度盘P处理中，在图15的步骤S21判断从转到P位置后是否经过30秒的时间。在未经过30秒的场合则转到步骤S22。在步骤S22判断是否未登记密码PW。该判断是根据是否在记忆部30已经记忆了密码PW来进行判断。如果已经登记了密码则转到步骤S23。
在步骤S23判断是否操作左侧的操作按钮21。此处操作按钮21、22是输入用于解除被锁定的内藏变速轮毂10的密码。在步骤S24判断是否操作右侧的操作按钮22。步骤S25判断由两个操作按钮21、22的操作而输入的密码LR是否与登记的密码PW一致。当不一致的场合转至步骤S26。在步骤S26判断已输入的3次是否与密码不一致。而且在未进行3次输入的场合则返回到步骤S23，允许再次输入密码。在即使输入3次仍与登记的密码PW不一致的场合，则转到步骤S27。在步骤S27等待10分钟，经过10分钟以后再返回到步骤S23，允许再次输入密码。
当返回到P位置后经过30秒，从步骤S21转到步骤S30。在步骤S30通过电动机驱动器28驱动变速电动机29，将动作位置VP置于锁定位置PK。此时，如前述图5所说明的，因为操作标度盘23被置于停车位置P，所以通过联锁电路31允许向锁定位置PK移动。结果，套管77通过操作体78而旋转，如图9及图10所示，驱动棘爪71起作用，则仅在行进方向锁定第1恒星齿轮60与轮毂轴41，锁定棘爪92起作用，则仅在和行进方向相反方向锁定第3恒星齿轮62与轮毂轴41使其不能转动。这样，当锁定2个恒星齿轮60、62时，若使曲柄齿轮18旋转并使驱动体42转动，则因为仅在行进方向锁定了第1恒星齿轮60，所以使得成为最大增速。但是，因为第3恒星齿轮62不能倒转，所以行星齿轮机构44被锁定而不能运动。因此，由于踏着脚蹬不能使其移动而不能作为自行车来使用，所以不容易被盗。
而且，如果此时用手推自行车，即使锁定了行星齿轮机构44，通过单向超越离合器80自行车也可以行进。但是，当套管77旋转至锁定位置PK时，发声机构100的凸轮主体106被压在与套管77一同旋转的弹簧垫片101的卡合片105上，从图11以及图13(A)所示的位置向图12以及图13(B)、(C)所示位置的轴向左侧移动。由此，发声垫片103的棘轮爪111与轮毂壳体43的棘轮齿112相咬合，与轮毂壳体43仅在行进方向一体转动。此时，发声垫片103的发声片112在发声凸轮102的发声槽109中进出而发出很大的冲击声。因此，当在锁定状态用手推自行车时，则会发出很大的声音而不易被盗。
在未登记密码PW的场合，从步骤S22转至步骤S31。在步骤S31进行图16所示的密码登记处理。这里，在图16所示的步骤S41判断操作按钮21是否被操作。当操作按钮21被操作时，则转至步骤S42，一个个增加左位号码L(10位号码)。步骤S43判断操作按钮22是否被操作。到操作按钮22被操作之前返回步骤S41，一个个增加左位号码L。当操作按钮22被操作时，转至步骤S44，一个个增加右位号码R(个位号码)。在步骤S45判断操作按钮21是否被再次操作。到操作按钮21被操作之前返回步骤S43，使右位号码R一个个增加。当操作按钮21被操作时，转至步骤S46，将输入的号码LR作为密码PW而存储在记忆部30。这样，从「00」～「99」的两位数字的100个号码LR中登记一个密码PW。
当在步骤S23判断解除锁定时操作了操作按钮21，则转到步骤S32。在步骤S32与密码登记时相同一个个增加左位号码L。当判断操作了操作按钮22，则从步骤S24转到步骤S33。在步骤S33与密码登记时相同一个个增加右位号码R。在步骤25当输入的号码LR与密码PW一致时则转到步骤S34，将动作位置VP置于1速V1。由此，套管77通过变速电动机29而旋转并被位置确定于1速V1，第3恒星齿轮62的锁定棘爪92脱开、并且所有的驱动棘爪71～73脱开。因此，所有的恒星齿轮60～62相对轮毂轴41均可自由转动。结果当踏着脚蹬时，驱动体42的旋转就这样通过第1单向超越离合器80而传递到轮毂壳体43。
步骤S11的自动变速处理是将动作位置VP置于与车速SP对应的变速段。而且，在不是自动变速处理的场合，则是一级级向相靠近的方向变速。这里，图17的步骤S51是通过来自车速传感器12的速度信号来判断自行车的车速SP是否在速度S1以下。步骤S52是判断自行车的车速SP是否超过速度S1而在速度S2以下。步骤S53是判断自行车的车速SP是否超过速度S2而在速度S3以下。步骤S54是判断自行车的车速SP是否超过速度S3。
在车速SP为速度S1以下的低速场合，从步骤S51转至步骤S55。在步骤S55判断现在的动作位置VP是否为1速V1。在动作位置VP不是1速V1的场合，转至步骤S56来进行逐变速段的调整，将动作位置VP调至1速V1。在车速SP超过速度S1而在速度S2以下的中低速场合，则从步骤S52转至步骤S57。由步骤S57判断现在的动作位置VP是否为2速V2。在动作位置VP不是2速V2的场合，则转至步骤S58来进行逐变速段的调整，将动作位置VP调至2速V2。在车速SP超过速度S2而低于速度S3以下的中高速场合，则从步骤S53转至步骤S59。由步骤S59判断现在的动作位置VP是否为3速V3。在动作位置VP不是3速V3的场合，则转至步骤S60来进行逐变速段的调整，将动作位置VP调至3速V3。在车速SP超过速度S3的高速场合，则从步骤S54转至步骤S61。由步骤S61判断现在的动作位置VP是否为4速V4。在动作位置VP不是4速V4的场合，则转至步骤S62来进行逐变速段的调整，将动作位置VP调至4速V4。
这里，在由变速电动机29将第1恒星齿轮60与轮毂轴41连结的场合则成为4速V4，从链条轮47由驱动体42输入的旋转是通过第1恒星齿轮60、行星齿轮63的第1齿轮63a、第2齿轮63b以及内啮齿轮64的齿数所确定的最大增速比来增速，通过第2单向超越离合器81而传递到轮毂壳体43。而且，在选择第2恒星齿轮61与轮毂轴41连结的场合则成为3速V3，驱动体42的旋转是通过第2恒星齿轮61、行星齿轮63的第2齿轮63b以及内啮齿轮64的齿数所确定的第2大的增速比来增速，通过第2单向超越离合器81而传递到轮毂壳体43。另外，在选择第3恒星齿轮62与轮毂轴41连结的场合则成为2速V2，驱动体42的旋转是通过第3恒星齿轮61、行星齿轮63的第3齿轮63c、第2齿轮63b以及内啮齿轮64的齿数所确定的最小的增速比来增速，通过第2单向超越离合器81而传递到轮毂壳体43。而且，在未选择任一个恒星齿轮20～22的场合，如前所述则成为1速V1，驱动体42的旋转直接传递到轮毂壳体43。
另外，未被选择的恒星齿轮相对轮毂轴41在和行进方向相反方向可相对转动。而且，在选择任一个恒星齿轮并且由行星齿轮机构44进行增速的场合，驱动体42和轮毂壳体43在与第1单向超越离合器80解除啮合的方向相对转动。
步骤S11的手动变速处理是通过操作按钮21、22的操作来一级级地变速。图18的步骤S71判断是否操作了操作按钮21。步骤S72判断是否操作了操作按钮22。当操作操作按钮21，则从步骤S71转到步骤S73。在步骤S73判断现在的动作位置VP是否为4速V4。当现在的动作位置VP在4速V4的场合则转到步骤S74，不进行变速而维持4速V4。当现在的动作位置VP不在4速V4的场合则转到步骤S75，将动作位置VP转到上一高速段。当操作操作按钮22，则从步骤S72转到步骤S76。步骤S76判断现在的动作位置VP是否为1速V1。当现在的动作位置VP在1速V1的场合则转到步骤S77，不进行变速而维持1速V1。当现在的动作位置VP不在1速V1的场合则转到步骤S78，将动作位置VP转到下一低速段。另外，在进行这些变速时，利用动作位置传感器26的检测结果同预先存储在记忆部30的各动作位置的每个位置的数据来进行比较，由此来进行变速电动机29的位置确定控制。
在这种自动变速处理以及手动变速处理中，从LOW(1速)向TOP(4速)的变速动作中，即使变速控制部25由于静电以及杂音等外部干扰而发生误动作，因为在变速控制部25与电动机驱动器28之间配置了联锁电路31，所以动作位置不会从4速位置V4移动至锁定位置P。因此，在行驶中不会由锁定机构而限制行驶。
而且，当通过操作标度盘23输入停车模式时，则在输入的密码同登记的密码不一致的情况下将维持停车模式，所以很难简单地把含有锁定机构90的防盗装置进行解除操作。
而且，当通过操作标度盘23输入停车模式时，则因为由锁定机构90锁定住行星齿轮机构44，而且发声机构100能够发声，所以，不能踏着脚蹬使自行车移动，而且，如果推着自行车移动则会发出声音。因此，能够最大可能地减少自行车的被盗。
实施形式2
前述实施形式中，在相对旋转的恒星齿轮62与轮毂轴41之间设置锁定机构90，而且，为了防盗另外还在轮毂轴41和轮毂壳体43之间设有发声机构100，但也可以在轮毂轴41与轮毂壳体43之间，即在相对转动的行驶部件上设置具有发声功能以及锁定功能的防盗装置85。
如图19所示，内藏变速轮毂10a具备的防盗装置85除了具有图6的发声机构100的发声功能之外还具有锁定功能。因此，在恒星齿轮62上没有设置锁定棘爪。除了防盗装置85之外，其它的结构以及动作同前述的实施形式1相同，故省略说明。
防盗装置85设置在轮毂壳体43内的轮毂轴41的图19的左端。如图20～图22所示，防盗装置85具有与套管77一起转动的弹簧垫片101a、移动凸轮102a、移动部件103a、移动弹簧104a和锁环114。移动凸轮102a配置在轮毂轴41上不能转动而可在轴向自由移动。移动部件103a压接在移动凸轮102a上。在移动部件103a与滚珠承受座52之间配置压缩状态的移动弹簧104a。锁环114压接在移动部件103a上。
弹簧垫片101a是卡住在套管77上不能转动的部件，在其外周具有与移动凸轮102a相触的卡合片105a。移动凸轮102a具有筒状的凸轮主体106a、将凸轮主体106a与轮毂轴41卡住并在轴向可自由移动但不能转动的卡住垫片107a。在凸轮主体106a的图20右端处形成与卡合片105a相触的凸轮108a。形成凸轮108a是为了通过套管77向锁定位置PK的旋转而使凸轮主体106a向轴向右方移动。
移动部件103a具有圆板状的凸缘115和在凸缘115内周一体成形的圆筒116。在凸缘115的半径方向的中间形成台阶11Sa，锁环114被支撑在台阶115a上并可自由旋转。而且，如图21所示，在凸缘115的锁环114的相对面和锁环114的凸缘115的相对面上分别形成放射状的凹凸部114a(仅图示锁环114一侧)。由于形成这样的凹凸部114a，锁环114与移动部件103a的摩擦力增大，而且当产生相对转动时会产生振动而发出声音。
如图23所示，圆筒116在内周面具有4个凸起16a。凸起116a与形成在轮毂轴41的外周面的4个槽41a配合。由此，移动部件103a被支撑在轮毂轴41上不能转动而在轴向可自由移动。在圆筒116的外周面形成螺纹以及卡住槽。如图20所示，在圆筒116的外周安装按压环117。按压环117支撑在圆筒116上不能转动而在轴向可自由移动，并能够与锁环114接触。而且，在圆筒116的右端外周拧入按压螺母118。在按压螺母118与按压环117之间设置蝶形弹簧119。
这里，利用调整按压螺母118的拧入量来调节蝶形弹簧119的压接力，通过按压环117可以调整锁环114与移动部件103a的凸缘115的摩擦力，能够任意地限制轮毂壳体43的转动。例如：如果通过蝶形弹簧119使摩擦力达到最大，则能够使轮毂壳体43处于基本不能转动的锁定状态。而且，当使摩擦力小时，则限制轮毂壳体43转动的力减弱，轮毂壳体43相对轮毂轴41能够相对转动。但是，既使在这种场合，在由蝶形弹簧119施加力的状态下也还是会产生摩擦力，与自由旋转状态相比还是限制了转动。在该实施形式中，实质上是利用调整蝶形弹簧119的作用力来自由地限制轮毂壳体43、即后轮7从锁定状态至接近自由转动状态的转动。
如图23所示，在锁环114的外周形成细齿114b。该细齿114b可与轮毂壳体43的内周面所形成的细齿113a相啮合。
在这种结构的防盗装置85中，当套管77从变速位置旋转至锁定位置PK时，与套管77一起旋转的弹簧垫片101的卡合片105在凸轮108a内移动。当卡合片105在凸轮108a内移动时，由移动弹簧104a施加力的移动部件103a以及移动凸轮102a从图20以及图22(A)所示的位置移动至图21以及图22(B)所示的位置的右侧。这样，锁环114的细齿114b与轮毂壳体43的细齿113a啮合，通过锁环114与移动部件103a的摩擦力而限制了轮毂壳体43的旋转。可以通过按压螺母118的拧入量所调整的蝶形弹簧119的作用力来任意改变此时的摩擦力。因此，既使蹬着脚蹬，后轮7也不会转动或者很难转动。
此时如果强行转动轮毂壳体43，则移动部件103a与锁环114相对转动，由于凹凸部114a而使得锁环114与移动部件103a振动并发出大的振动声音。这样，如果在锁定状态时用手推着自行车或是蹬着脚蹬使轮毂壳体43转动时，则会发出很大的声音而难以被盗。而且，既使由于误动作而在行驶中误将套管77置于锁定位置，也会因为通过摩擦来限制后轮7的转动，所以不会突然锁定后轮7。
而且，在前述实施形式1中，因为锁定了恒星齿轮，所以当套管77位于锁定位置时，不能踏着脚蹬使自行车移动，却能推着自行车移动。但是，在实施形式2中，因为是把轮毂壳体43直接连接在轮毂轴41上并加以锁定，所以在推着自行车时，轮毂轴43(后轮7)的转动也受到限制而难以推动自行车，不容易被盗。
实施形式3
在前述实施形式中，当把操作标度盘23置于停车位置时，动作位置会无条件地移动至锁定位置，而在该实施形式3中，在行驶中即使操作标度盘23误操作而成为停车位置，动作位置也不会移动至锁定位置。
该实施形式3中，除了联锁电路31a以外，其它结构以及动作与前述的两个实施形式相同，故省略说明。
图24所示的联锁电路31a与图4所示的联锁电路31不同，在倒相器33a与NOR门器件34a之间插入AND门器件36。在AND门器件36的一个输入端子上连接倒相器33a，而在另一个输入端子上连接单稳态多谐振荡器37的反转输出端子柱Q。车速传感器12连结在单稳态多谐振荡器37的负触发线路输入端子A1上。脉冲状的车速信号从车速传感器12输出到负触发线路输入端子A1。而且，在单稳态多谐振荡器37连接电阻R以及电容器C。
如图25为所示，在单稳态多谐振荡器37中，当输入周期比时常数Tw短的车速信号时，从反转输出端子柱Q向AND门器件36输出变化为「L」的行驶信号。该时常数Tw由电阻R以及电容器C的值所确定，例如：当26英寸的车轮输入时速2km以上的车速信号时，将电阻R以及电容器C的值设定出使其为「L」。而且，当车轮的转速降低、输出周期比常数Tw长的脉冲状的车速信号时，则设定电阻R以及电容器C的值使其为「H」。这样，当自行车以时速2km以上行驶时，单稳态多谐振荡器37输出「L」的行驶信号。
当该行驶信号输入AND门器件36时，则操作标度盘23被操作置于停车位置，并从此处输出「L」的信号，即使AND门器件36的一个输入端子通过倒相器33a被输入「H」的信号，AND门器件36的输出也不是「H」而是为「L」。因而NOR门器件34a的一个输入端子被输入「L」的信号。而且，当动作位置为4速位置时，P开关32接通，如前所述，另一个输入端子被输入「L」的信号，因为两个输入均为「L」，所以从NOR门器件34a输出「H」的信号。另外，当操作标度盘23被操作置于停车位置时，从变速操作部25的输出端子OUT1、OUT2分别输出「L」、「H」的信号。结果从NAND门器件35输出「H」的信号，电动机驱动器28的输入端子M1、M2均成为「L」，在行驶中即使操作标度盘23被操作置于停车位置，也可以无视此操作而将动作位置维持在4速位置。因此，在行驶中即使由于误操作而将操作标度盘23操作置于停车位置，也不会限制行驶。
〔其它实施形式〕
(a)在前述实施形式中，说明了由2个“或非”元件来进行电动机的转动禁止以及禁止解除，这是举例说明，若是使用逻辑元件，也可以使用任何形式的元件。
(b)在前述实施形式中，举例说明了后轮的内藏变速轮毂的控制，但本发明并不仅限定于此，可以适用于利用电动机来切换具有多个行驶许可位置与行驶限制位置的行驶部件动作位置的所有自行车用电动机控制装置。
本发明的自行车用电动机控制装置，在输出第2信号并且由检测部检测出动作位置位于与行驶限制位置相邻的行驶许可位置时，即使信号输出部输出第2信号，转动禁止部也会向电动机驱动部输出禁止由电动机向行驶限制位置切换的信号。因此，即使为了切换动作位置而输出第2信号，当动作位置到达与行驶限制位置相邻的行驶许可位置的场合，此时电动机的转动也会被禁止，动作位置不会从此处切换到行驶限制位置。因此，在动作位置的切换中即使信号输出部产生误动作，动作位置也不会切换到行驶限制位置。