(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のフレーム(１)に固定されるダイナモホルダー(６)に回転可能に支持されたローラ部(５)を、自転車のタイヤ(２)のトップ(20)に当てて回転させることにより、ローラ部(５)に具えた発電機構(47)によって発電を行う自転車用の外部回転型ダイナモ(４)において、ローラ部(５)はダイナモホルダー(６)上の２つのアーム(７)(70)間に両持ち支持された支持軸(41)上に回転可能に支持され、ローラ部(５)の外周面には筒状のゴムカバー(50)が装着され、前記２つのアーム(７)(70)の内、一方のアーム(７)は、ダイナモホルダー(６)及び支持軸(41)に対して脱着可能であり、該アーム(７)を外して、ローラ部(５)のゴムカバー(50)の交換が可能であり、前記２本のアーム(７)(70)の内、他方のアーム(70)の基端に設けたヘッド部(71)がベース部(60)に軸(72)によってタイヤ(２)に接近離間する方向に回動可能に支持され、一方のアーム(７)の基端には該軸(72)に嵌合する係合部(73)が形成され、該アーム(７)の自由端には、ローラ部(５)の支持軸(41)の端部を受ける受け部(74)が設けられている、自転車用の外部回転型ダイナモ。
【請求項２】
ダイナモホルダー(６)は、２本のアーム(７)(70)を具えたベース部(60)と押え板(63)を有し、自転車フレーム(１)の２本のチェンステイ(14)(14)のボトムブラケト(13)側部分を、ベース部(60)と押え板(63)で上下方向から挟み、両者をボルト(65)によって固定して取り付けられる、請求項１に記載の自転車用の外部回転型ダイナモ。
【請求項３】
ダイナモホルダー(６)のベース部(60)は、アーム(７)(70)を具えた主ベース(61)と該主ベースに対してタイヤ(２)に接近離間する方向にスライド可能な補助ベース(62)とによって構成され、補助ベース(62)にはスライド方向の一端寄りに長孔(62a)、他端側にネジ孔(62c)が開設され、押え板(63)にはボルト挿入孔(63c)が開設され、補助ベース(62)の長孔(62a)に挿通したボルト(64)を主ベース(61)のネジ孔(61c)に螺合して補助ベース(62)を位置決め固定し、押え板(63)のボルト挿入孔(63c)に挿入したボルト(65)を補助ベース(62)のネジ孔(62c)に螺合して、ダイナモホルダー(６)をチェンステイ(14)(14)に固定するものであり、補助ベース(62)は、主ベース(61)に対してスライド方向に抜き外し可能且つ、スライド面内で１８０°反転した状態からも主ベース(61)に嵌込み可能である、請求項１又は請求項２に記載の自転車用の外部回転型ダイナモ。
【請求項４】
ローラ部(５)はゴムカバー(50)装着される部分からゴムカバー(50)の抜き外し側に段差は無く、ゴムカバー(50)はタイヤ(２)に接する幅方向の中央部に全周に亘って隆起部(50a)が形成されている、請求項１乃至３の何れかに記載の自転車用の外部回転型ダイナモ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発電機構を具えたローラ部を自転車タイヤのトップに接触させて発電する、自転車用の外部回転型ダイナモに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種ダイナモは、発電機構を具えたローラ部が自転車タイヤのトップ(接地面、トレッド面と同じ)に正面から押し当て可能に自転車フレームに取り付けられている。
具体的には、自転車フレームのチェーンステイ上の、ボトムブラケトに接近した位置にダイナモホルダーを固定し、該ダイナモホルダーに設けた２つのアームによって両持ち支持された支持軸によってローラ部が回転可能に支持されている(特許文献１)。
ローラ部表面にはタイヤとの滑りを防止するため、ローレット加工等による凹凸が形成され、又、防錆用のメッキが施されている。
【０００３】
ところが、タイヤのトップには砂や小石が食い込んでおり、これがローラ部表面のメッキを早期に損耗させ、又、凹凸を無くしてしまう。そのため、ローラ部表面が錆びたり、タイヤに対してスリップして発電が不安定になる問題があった。
【０００４】
そこで出願人は、ローラ部の表面に筒状のゴムカバーを装着して、ローラ部表面の損耗とスリップ防止を図ることを試みた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭５７−１５１０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ローラ部の表面に筒状のゴムカバーを装着した効果は予想どうり上々であったが、従前のダイナモホルダーでは、ローラ部の支持軸を両持ち支持するアームが邪魔になって、ゴムカバーを簡単には交換できない、新たな問題のあることが分かった。
本発明は、ローラ部に装着したゴムカバーの交換を簡単にできる、自転車用の外部回転型ダイナモ(以下、単に「ダイナモ」とする)を明らかにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のダイナモ(４)は、自転車のフレーム(１)に固定されるダイナモホルダー(６)に回転可能に支持されたローラ部(５)を、自転車のタイヤ(２)のトップ(20)に当てて回転させることにより、ローラ部(５)に具えた発電機構(47)によって発電を行う自転車用の外部回転型ダイナモ(４)において、ローラ部(５)はダイナモホルダー(６)上の２つのアーム(７)(70)間に両持ち支持された支持軸(41)上に回転可能に支持され、ローラ部(５)の外周面には筒状のゴムカバー(50)が装着され、前記２つのアーム(７)(70)の内、一方のアーム(７)は、ダイナモホルダー(６)及び支持軸(41)に対して脱着可能であり、該アーム(７)を外して、ローラ部(５)のゴムカバー(50)の交換が可能であり、前記２本のアーム(７)(70)の内、他方のアーム(70)の基端に設けたヘッド部(71)がベース部(60)に軸(72)によってタイヤ(２)に接近離間する方向に回動可能に支持され、一方のアーム(７)の基端には該軸(72)に嵌合する係合部(73)が形成され、該アーム(７)の自由端には、ローラ部(５)の支持軸(41)の端部を受ける受け部(74)が設けられている。
【０００８】
請求項２は、請求項１のダイナモにおいて、ダイナモホルダー(６)は、２本のアーム(７)(70)を具えたベース部(60)と押え板(63)を有し、自転車フレーム(１)の２本のチェンステイ(14)(14)のボトムブラケト(13)側部分を、ベース部(60)と押え板(63)で上下方向から挟み、両者をボルト(65)によって固定して取り付けられる。
【００１０】
請求項３は、請求項１又は請求項２のダイナモにおいて、ダイナモホルダー(６)のベース部(60)は、アーム(７)(70)を具えた主ベース(61)と該主ベースに対してタイヤ(２)に接近離間する方向にスライド可能な補助ベース(62)とによって構成され、補助ベース(62)にはスライド方向の一端寄りに長孔(62a)、他端側にネジ孔(62c)が開設され、押え板(63)にはボルト挿入孔(63c)が開設され、補助ベース(62)の長孔(62a)に挿通したボルト(64)を主ベース(61)のネジ孔(61c)に螺合して補助ベース(62)を位置決め固定し、押え板(63)のボルト挿入孔(63c)に挿入したボルト(65)を補助ベース(62)のネジ孔(62c)に螺合して、ダイナモホルダー(６)をチェンステイ(14)(14)に固定するものであり、補助ベース(62)は、主ベース(61)に対してスライド方向に抜き外し可能且つ、スライド面内で１８０°反転した状態からも主ベース(61)に嵌込み可能である。
【００１１】
請求項４は、請求項１乃至３のダイナモにおいて、ローラ部(５)はゴムカバー(50)装着される部分からゴムカバー(50)の抜き外し側に段差は無く、ゴムカバー(50)はタイヤ(２)に接する幅方向の中央部に全周に亘って隆起部(50a)が高く形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１のダイナモ(４)は、ローラ部(５)に装着したゴムカバー(50)がタイヤ(２)のトップ(20)に接触してローラ部(５)を回転させるから、ローラ部(５)に直接にタイヤ(２)が接することによって生じる問題を解消できる。又、ゴムカバー(50)とタイヤ(２)の接触、即ち、ゴムどうしの接触であるから、接触音も静かである。
【００１３】
ローラ部(５)の支持軸(41)を両持ち支持する２つのアーム(７)(70)の内、脱着可能なアーム(７)を外すと、ローラ部(５)の一端側が解放されるので、ローラ部(５)の円周表面に装着されている円筒状のゴムカバー(50)をローラ部(５)の軸方向に滑らせて簡単に外すことができ、又、新規のゴムカバー(50)の取り付けも簡単にできる。
【００１４】
一般の自転車のフレーム(１) のチェンステイ(14)(14)の間の開き、特にボトムブラケット(13)側の開きにはそれほど差はない。従って、請求項２のダイナモのダイナモホルダー(６)の様に、自転車フレーム(１)の２本のチェンステイ(14)(14)をベース部(60)と押え板(63)で上下方向から挟み、両者をボルト(65)によって固定して取り付ける方式では、汎用性があり、取り付けも簡単である。
【００１５】
請求項３のダイナモは、補助ベース(62)をその長孔(62a)の余裕分だけタイヤ(２)に対して接近離間の調節ができる。更に、補助ベース(62)の向きを１８０°反転して、主ベース(61)上にセットすれば、長孔(62a)の位置が変わるため、タイヤ(２)に対する補助ベース(62)の位置、即ち、チェンステイ(14)(14)を補助ベース(62)と押え板(63)で挟圧する位置の範囲が延びるため、シートチューブ(12)やタイヤ(２) のフェンダーとダイナモホルダー(６)が干渉しない位置で、ダイナモホルダー(６)の取り付けができる。
【００１６】
請求項４のダイナモにおいて、ローラ部(５)のゴムカバー(50)はタイヤ(２)に接する幅方向の中央部が全周に亘って高く形成されているから、ゴムカバー(50)がきつくローラ部(５)に嵌まっていなくても、ゴムカバー(50)がローラ部(５)の軸方向にずれて、ゴムカバー(50)の高い部分がタイヤ(２)から外れることはない。これは、一般的に帯状周回ベルトを案内するプーリは、ベルト外れを防止するために、太鼓状に幅中央が膨らんでいるのと同じ原理である。
ローラ部(５)にきつくゴムカバー(50)を装着しなくてもよいから、ゴムカバー(50)のローラ部(５)への脱着の作業性がよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ダイナモを取り付けた自転車の正面図である。
【図２】ダイナモ取付けの説明図である。
【図３】ダイナモ取付け状態の断面図である。
【図４】ローラ部のゴムカバーを外した状態の斜視図である。
【図５】ダイナモの断面図である。
【図６】ステータの側面図である。
【図７】ステータの正面図である。
【図８】図３Ａ−Ａ線に沿う断面図である。
【図９】同上において、補助ベースを１８０°反転させた状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、ダイナモ(４)を取り付けた自転車を示している。
以下の説明で、「前」とは自転車が前進する方向、「左右」とは自転車の前進方向に対する左右である。
【００１９】
ダイナモ(４)は、後ろタイヤ(２)のトップ(20)に対して前方から接触離間可能に取り付けられている。
詳しくは、自転車フレーム(１)のダウンチューブ(11)とシートチューブ(12)の交点に位置するボトムブラケット(13)から後方に延びる左右一対のチェンステイ(14)(14)のボトムブラケット(13)近傍にて、ダイナモホルダー(６)によってダイナモ(４)が取り付けられている。
【００２０】
ダイナモ(４)は、図３、図４に示して公知の如く、ロータ(48)とステータ(49)とからなる。
ロータ(48)は、ヨークを兼ねる中空のローラ部(５)の内周面にＳ極とＮ極を周方向に等間隔に配列した永久マグネット群(46)を具えている。
実施例のローラ部(５)は一端が開口し、開口をアルミニューム製のキャップ(52)で塞いでいる。
【００２１】
ステータ(49)は、軸芯にステンレス製の支持軸(41)を嵌着した筒状コア(44)と、該筒状コアの周面を包囲し前記マグネット群(46)の磁極と対向する極片を櫛歯状に具え、筒状コア(44)の左右から櫛歯状極片どうしが噛み込む様に配備された一対のステータコア(42)(43)と、筒状コア(44)とステータコア(42)(43)との間に配備された巻回コイル(45)とからなる。
前記ロータ(48)のローラ部(５)は、上記支持軸(41)に回転自由に支持されている。
【００２２】
ロータ(48)、即ち、マグネット群(46)が回転すると、該マグネット群から放出される磁束が一方のステータコア(42)−筒状コア(44)−他方のステータコア(43)を通ることにより、磁束は巻回コイル(45)の周囲を通過し、巻回コイル(45)に電気が発生する。発生した電気は、コード(図示せず)によって自転車ハンドル(17)上のランプ(18)に送られる。
【００２３】
図３、図４に示す如く、前記ローラ部(５)の外周面に筒状のゴムカバー(50)が装着されている。
ローラ部(５)の一端には全周に亘って隆起条(51)が形成されており、隆起条(51)を除くローラ部(５)の周面がゴムカバー(50)の有効装着幅となっている。
【００２４】
ゴムカバー(50)は幅方向の中央部にタイヤ(２)のトップ(20)に当接する隆起部(50a)がゴムカバー(50)を一周して形成され、隆起部(50a)の両側は緩やかに傾斜している。
ゴムカバー(50)の全幅は、ローラ部(５)の有効装着幅より少し小さい。
ローラ部(５)の隆起条(51)は、該隆起条(51)にゴムカバー(50)の側面を当てて、ゴムカバー(50)の軸方向の装着位置の目安とするものである。
【００２５】
図２、図３に示す如く、ダイナモホルダー(６)は、ベース部(60)、該ベース部(60)上の左右一対の揺動可能なアーム(７)(70)及び押え板(63)を有している。
自転車フレーム(１)の２本のチェンステイ(14)(14)を、ベース部(60)と押え板(63)で上下方向から挟み、両者をボルト(65)によって締め付けることによって、ダイナモホルダー(６)がチェンステイ(14)(14)上に固定される。
アーム(７)(70)の自由端間に前記ダイナモ(４)の支持軸(41)の両端を支持する。
【００２６】
上記ベース部(60)は、アーム(７)(70)を具えた主ベース(61)と該主ベースに対してタイヤ(２)に接近離間する方向にスライド可能な補助ベース(62)とによって構成される。
主ベース(61)は補助ベース載せ面(61a)の中央部にネジ孔(61c)を有している。
主ベース(61)は左右両端を外側に張り出して補助ベーススライド案内用の突条(61b)(61b)を形成している。
主ベース(61)は左右一対の壁板(61d)(61d)を下向きに突設している。
【００２７】
補助ベース(62)の左右幅の中央には、補助ベース(62)のスライド方向の一端寄りにスライド方向に長い長孔(62a)が開設され、他端側にボス(62b)が突設され、該ボス(62b)にネジ孔(62c)が開設されている。
補助ベース(62)の下面の左右両側に爪片(62d)(62d)が突設され、該爪片(62d)(62d)が前記主ベース(61)の突条(61b)(61b)にスライド可能に係合する。
補助ベース(62)はスライド面内で１８０°反転させても、即ち、前後を逆にしても、主ベース(61)上にスライド可能にセット可能である。
【００２８】
押え板(63)の左右幅の中心には、少し前方寄りにボルト挿入孔(63c)が開設されている。
押え板(63)の下面の左右幅の中央に膨らみ条(63a)が前後方向に突設され、該膨らみ条(63a)の左右両側がチェンステイ(14)(14)に対する押え面(63b)(63b)となっいる。
【００２９】
ダイナモホルダー(６)は、補助ベース(62)の長孔(62a)に挿通したボルト(64)を主ベース(61)のネジ孔(61c)に螺合して補助ベース(62)を位置決め固定し、押え板(63)のボルト挿入孔(63c)に半球面座板(66)(66)を介して挿入したボルト(65)を補助ベース(62)のネジ孔(62c)に螺合して、ダイナモホルダー(６)自体をチェンステイ(14)(14)に固定できる。
ここでチェンステイ(14)(14)の直径が前後方向で一定の場合は、ボルト(65)は垂直に保たれるが、前後方向で直径が異なる変形チェンステイの場合、例えば前側から後ろ側へ徐々に細くなっている場合でも、半球面座板(66)(66)によって調整して、容易にボルト(65)を垂直に保つことができ、ダイナモホルダー(６)をチェンステイ(14)(14)に安定して取り付けることができる。
【００３０】
前記一対のアーム(７)(70)は、ダイナモホルダー(６)の主ベース(61)に取り付けられる。
一対のアーム(７)(70)の内、自転車の駆動チェーン側、即ち、右側のアーム(70)の上部基端は左側に突出するヘッド部(71)を有しており、該ヘッド部(71)が前記主ベース(61)下向き壁板(61d)(61d)間に嵌まって、両壁板(61d)(61d)に跨って配備された軸(72)によって揺動可能に支持されている。
上記アーム(70)の自由端に前記ダイナモ(４)の支持軸(41)の一端が回転不能に取り付けられている。
【００３１】
ヘッド部(71)には、更に、ダイナモ(４)のローラ部(５)に対するフェンダー(40)がダイナモ(４)の前方に配備されている。
フェンダー(40)は、その取り付け基端がヘッド部(71)に対して左右方向にスライドして挿脱可能に取り付けられている。実施例では左から右へスライドしてヘッド部(71)に取り付けられる。
フェンダー(40)の取付け基端の左端には、アーム(70)が揺動しても主ベース(61)の壁板(61d)に干渉しない位置にボス(75)が突設され、該ボス(75)に、他方のアーム(７)をヘッド部(71)に固定するための６Ｖ、２.４Ｗとボルト(77)を通す孔(76)を開設している。
【００３２】
図３に示す如く、他方のアーム(７)の上部基端には、主ベース(61)の壁板(61d)を貫通した前記軸(72)の端部と嵌合する係合部(73)が形成され、該アーム(７)の自由端には、ダイナモホルダー(６)の支持軸(41)の端部を受ける受け部(74)が設けられている。
アーム(７)の係合部(73)は、例えば丸穴以外の変形穴とし、軸(72)の端部も該変形穴に対応する形状とすることができる。
アーム(７)は、前記ボス(75)の孔(76)にボルト(77)を通しヘッド部(71)にねじ込むことによって固定され、ボルト(77)を外せば、アーム(７)を軸(72)と支持軸(41)から外して、ダイナモ(４)のローラ部(５)の左側を解放できる。
【００３３】
アーム(70)には、ダイナモ(４)をタイヤ(２)に接触離間する接触離間手段(８)が連繋される。
接触離間手段(８)は、公知の如く、ダイナモホルダー(６)上に配備され、アーム(70)の自由端をタイヤ(２)側に付勢するトーションバネ(81)と、該トーションバネ(81)に抗してアーム(70)の自由端をタイヤ(２)から離間する方向に引っ張るケーブル(82)とによって構成される。ワイヤー(82)は自転車のハンドル(17)設けられた操作レバー(83)に連繋されている。
【００３４】
然して、ダイナモ(４)は、ローラ部(５)の支持軸(41)を両持ち支持する２つのアーム(７)(70)の内、脱着可能なアーム(７)を外すと、ローラ部(５)の一端側が解放されるので、ローラ部(５)の円周表面に装着されている円筒状のゴムカバー(50)をローラ部(５)の軸方向に滑らせて簡単に外すことができ、又、新規のゴムカバー(50)の取り付けも簡単にできる。
【００３５】
ローラ部(５)のゴムカバー(50)はタイヤ(２)に接する幅方向の中央部が全周に亘って高く形成されているから、ゴムカバー(50)がきつくローラ部(５)に嵌まっていなくても、ゴムカバー(50)がローラ部(５)の軸方向にずれて、ゴムカバー(50)の高い部分がタイヤ(２)から外れることはない。これは、帯状周回ベルトを案内するプーリは、ベルト外れを防止するために、太鼓状に幅中央が膨らんでいるのと同じ原理である。
ローラ部(５)にきつくゴムカバー(50)を装着しなくてもよいから、ゴムカバー(50)のローラ部(５)への脱着の作業性がよい。
尚、ローラ部(５)への脱着作業は多少悪くなるが、ゴムカバー(50)をローラ部(５)へ両面テープ等により貼り付けて取り付ければ、タイヤ(２)が左右に振れて、ゴムカバー(50)に左右方向の力が加わっても、ゴムカバー(50)はローラ部(５)から外れることはない。
【００３６】
ロード用バイク、マウンテンバイクの用に、細身又は太身のタイヤを使用するもの以外、一般の自転車のフレーム(１) のチェンステイ(14)(14)の間の開き、特にボトムブラケット(13)側帆の開きにはそれほど差はない。従って、上記ダイナモホルダー(６)の様に、自転車フレーム(１)の２本のチェンステイ(14)(14)をベース部(60)と押え板(63)で上下方向から挟み、両者をボルト(65)によって固定して取り付ける方式では、汎用性があり、取り付けも簡単である。
【００３７】
ダイナモホルダー(６)のベース部(60)を上記の如く、主ベース(61)と該主ベース(61)上を前後にスライド可能な補助ベース(62)とで構成すれば、補助ベース(62)をその長孔(62a)の余裕分だけタイヤ(２)に対して接近離間の調節ができる。更に、補助ベース(62)の向きを１８０°変えて、主ベース(61)上にセットすれば、長孔(62a)の位置が変わるため、タイヤ(２)に対する補助ベース(62)の位置、即ち、チェンステイ(14)(14)を補助ベース(62)と押え板(63)で挟圧する位置の範囲が延びるため、シートチューブ(12)やタイヤ(２) のフェンダ(図示せず)とダイナモホルダー(６)が干渉しない位置で、ダイナモホルダー(６)の取り付けができる。
【００３８】
尚、実施例では、左右のステータコア(42)(43)を繋ぐ筒状コア(44)は、渦電流損を低減できる粉末焼結磁性材で形成し、支持軸(41)及びローラ部(５)のキャップ(52)を、ステンレス、アルミニュームの非磁性材にて形成している。
この場合、支持軸(41)は非磁性材で形成されているので、マグネット群(46)からヨークを兼ねるローラ部(５)を通った磁束は、支持軸(41)を通らないので、コアを通る有効磁束を減衰することがなく、又、筒状コア(44)に生じる渦電流損を低減できるので発電効率を上げることができる。
例えば、筒状コア(44)を鉄製とした場合、渦電流損が大きく、出力は６Ｖ、１Ｗしか出なかったが、筒状コア(44)を粉末焼結磁性剤材で形成、キャップ(52)を非磁性材とした場合、６Ｖ、２.４Ｗとなり、発電効率が向上した。
【００３９】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１  フレーム
13  ボトムブラケット
14  チェンステイ
２  タイヤ
20  トップ
４  ダイナモ
５  ローラ部
50  ゴムカバー
６  ダイナモホルダー
60  ベース部
63  押え板
７  アーム
70  アーム
８  接触離間手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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