(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子に電力を供給する電源手段と、
振動を検知する振動検知手段と、
前記振動検知手段による検知結果に基づいて、前記発光素子と前記電源手段との電気的導通をオンオフ制御するスイッチ手段と、
前記振動検知手段が搭載され、ヘッドランプ取付時において水平方向に延在するベース基板とを備え、
前記振動検知手段は、コイルスプリングと、該コイルスプリング内に通された導電線とを有し、
前記コイルスプリングおよび前記導電線は、前記ベース基板が延在する方向および前記ベース基板に直交する方向に対して傾斜する斜め方向に延在するように設けられる、自転車用ヘッドランプ。
【請求項２】
前記電源手段は太陽電池と蓄電機構とを含み、
前記太陽電池は、前記ベース基板上に搭載される、請求項１に記載の自転車用ヘッドランプ。
【請求項３】
前記蓄電機構は、電気二重層コンデンサまたはポリアセンキャパシタを含む、請求項２に記載の自転車用ヘッドランプ。
【請求項４】
周囲の明るさを検知する明るさ検知手段をさらに備え、
前記スイッチ手段は、前記振動検知手段による検知結果と前記明るさ検知手段による検知結果とに基づいて、前記発光素子と前記電源手段との電気的導通をオンオフ制御する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の自転車用ヘッドランプ。
【請求項５】
前記スイッチ手段は、前記振動検知手段により振動が所定時間継続したのが検知され、かつ、前記明るさ検知手段により周囲の明るさが所定の明るさ以下であるのが検知されたことに基づいて、前記発光素子と前記電源手段とを電気的に導通させる、請求項４に記載の自転車用ヘッドランプ。
【請求項６】
前記振動検知手段は、ヘッドランプ取付時において、水平面に投影した時に、前記ヘッドランプが取付けられたバーに沿う方向に延びるように設けられる、請求項１から請求項５のいずれかに記載の自転車用ヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用ヘッドランプに関し、特に、振動を検知する振動検知手段を有する自転車用ヘッドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池と二次電池とを有する自転車用ヘッドランプが従来から知られている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
また、太陽電池とポリアセン電池とを組合わせた照明表示装置が、特開２００３−３０３５０１号公報（特許文献２）に記載されている。
【０００４】
また、太陽電池と電気二重層コンデンサとを組合わせた太陽電池装置が、特許第２９６４８５９号公報（特許文献３）に記載されている。
【特許文献１】実公平２−２６０８９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０３５０１号公報
【特許文献３】特許第２９６４８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の自転車用ヘッドランプにおいては、振動を検知してヘッドランプのオン／オフを自動的に切換えるための振動センサが設けられている。
【０００６】
ところで、ヘッドランプを安価にかつ小型に製作する観点から、振動センサとして、コイルスプリングおよびその内に通された導電線を有するもの（いわゆる、つるまきバネ式振動センサ）を用いることが好ましい。
【０００７】
しかしながら、つるまきバネ式振動センサは、設置状態によっては、自転車の走行時の振動を正確に検知することができない場合がある。結果として、ヘッドランプのオン／オフを的確に切換えることができない場合がある。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、走行時の点灯／点滅と、非走行時の消灯とを的確に行なうことができる自転車用ヘッドランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る自転車用ヘッドランプは、発光素子と、発光素子に電力を供給する電源手段と、振動を検知する振動検知手段と、振動検知手段による検知結果に基づいて、発光素子と電源手段との電気的導通をオンオフ制御するスイッチ手段と、振動検知手段が搭載され、ヘッドランプ取付時において水平方向に延在するベース基板とを備える。ここで、振動検知手段は、コイルスプリングと、該コイルスプリング内に通された導電線とを有し、コイルスプリングおよび導電線は、ベース基板が延在する方向およびベース基板に直交する方向に対して傾斜する斜め方向に延在するように設けられる。
【００１４】
上記構成によれば、振動検知手段が斜め方向に延在することで、ベース基板に対して垂直な方向（鉛直方向）の振動検知の感度が向上する。結果として、走行時の点灯／点滅と、非走行時の消灯とを的確に行なうことができる。
【００１５】
上記自転車用ヘッドランプにおいて、好ましくは、電源手段は太陽電池と蓄電機構とを含み、太陽電池は、ベース基板上に搭載される。
【００１６】
太陽電池による起電力を効率よく得る観点からは、ベース基板は、ヘッドランプ取付時に水平方向を向くように設けられる。したがって、上記構成によれば、垂直方向の振動検知の感度を確実に向上させることができる。
【００１７】
上記自転車用ヘッドランプにおいて、好ましくは、蓄電機構は、電気二重層コンデンサまたはポリアセンキャパシタを含む。
【００１８】
これにより、自転車用ヘッドランプとして機能するのに十分な容量を有する蓄電機構が得られる。
【００１９】
上記自転車用ヘッドランプは、好ましくは、周囲の明るさを検知する明るさ検知手段をさらに備え、スイッチ手段は、振動検知手段による検知結果と明るさ検知手段による検知結果とに基づいて、発光素子と電源手段との電気的導通をオンオフ制御する。これにより、周囲が明るい場合には自動的に消灯するヘッドランプが得られる。
【００２０】
上記自転車用ヘッドランプにおいて、好ましくは、スイッチ手段は、振動検知手段により振動が所定時間継続したのが検知され、かつ、明るさ検知手段により周囲の明るさが所定の明るさ以下であるのが検知されたことに基づいて、発光素子と電源手段とを電気的に導通させる。これにより、ヘッドランプの点灯／点滅と消灯との自動的な切換えを的確に行なうことができる。
上記自転車用ヘッドランプにおいて、好ましくは、振動検知手段は、ヘッドランプ取付
時において、水平面に投影した時に、ヘッドランプが取付けられたバーに沿う方向に延びるように設けられる。
ヘッドランプをバーに取付ける際、該バーに直交する方向の軸まわりにおいては、ヘッドランプは所定の角度で安定して取付けられる。したがって、上記構成によれば、振動検知手段の方向を安定して斜め方向に設定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、走行時の点灯／点滅と、非走行時の消灯とを的確に行なうことが可能な自転車用ヘッドランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明に基づく自転車用ヘッドランプの実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る自転車用ヘッドランプの構成を示す図である。図１を参照して、本実施の形態に係る自転車用ヘッドランプ１は、ＬＥＤ素子１０と、ＬＥＤ素子１０に電力を供給する電源装置２０と、振動を検知する振動センサ３０と、周囲の明るさを検知する明るさ検出器４０と、スイッチング装置５０と、オンオフスイッチ６０と、電流逆流防止ダイオード７０とを含んで構成される。
【００２４】
ＬＥＤ素子１０は、オンオフスイッチ６０および電流逆流防止ダイオード７０を介して電源装置２０と接続される。電源装置２０は、太陽電池２１と蓄電機構２２とを含んで構成される。太陽電池２１は、半導体の光起電力効果を利用して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する。蓄電機構２２は、太陽電池２１により発電された電力を蓄積する。蓄電機構２２としては、二次電池が用いられてもよいし、たとえば電気二重層コンデンサまたはポリアセンキャパシタなどの大容量キャパシタが用いられてもよい。
【００２５】
振動センサ３０は、自転車の振動を検知する。これにより、走行時／非走行時が判別される。明るさ検出器４０は、周囲の明るさを検知する。本実施の形態においては、太陽電池２１による起電力の大きさを測定することにより、周囲の明るさが検知される。
【００２６】
スイッチング装置５０は、ＮＯＲ素子５１と、バイポーラトランジスタ５２と、単安定マルチバイブレータ５３とを含んで構成される。ＮＯＲ素子５１の入力端子は、振動センサ３０および明るさ検出器４０に接続されている。また、ＮＯＲ素子５１の出力端子は、単安定マルチバイブレータ５３を介してバイポーラトランジスタ５２のベースと接続されている。バイポーラトランジスタ５２は、ＬＥＤ素子１０と電源装置２０との間に設けられる。振動センサ３０により振動が検知され、かつ、明るさ検知手段４０により周囲の明るさが所定の明るさ以下であるのが検知された場合にのみ、バイポーラトランジスタ５２のコレクタ−エミッタ間に電流が流れる。これにより、電源装置２０からＬＥＤ素子１０に電力が供給され、ＬＥＤ素子１０は点灯する。上記のようにすることで、走行時でかつ周囲が暗い場合にのみ、自動的にＬＥＤ素子１０を点灯させることができる。
【００２７】
オンオフスイッチ６０は、ヘッドランプ使用時には常にオン状態にされている。オンオフスイッチ６０をオフ状態にすることで、ヘッドランプの使用を中止することができる。
【００２８】
図２は、自転車用ヘッドランプ１の側面図である。また、図３〜図５は、それぞれ、自転車用ヘッドランプ１を図２における矢印III，矢印IＶ，矢印Ｖの方向から見た図である。また、図６〜図１０は、それぞれ、図３におけるＶI−ＶI断面図，図４におけるＶII−ＶII断面図，図４におけるＶIII−ＶIII断面図，図２におけるIＸ−IＸ断面図，図９におけるＸ−Ｘ断面図である。
【００２９】
なお、図６〜図１０において、矢印ＤＲ１方向は、意図された角度で自転車用ヘッドランプ１をハンドルバーに取付けた際の「前方」に対応する。同様に、矢印ＤＲ２方向，矢印ＤＲ３方向，矢印ＤＲ４方向は、それぞれ、意図された角度で自転車用ヘッドランプ１をハンドルバーに取付けた際の「後方」，「上方」，「下方」に対応する。
【００３０】
図２〜図１０を参照して、自転車用ヘッドランプ１は、本体２と、「固定具」としてのブラケット３とを含んで構成され、自転車のハンドルバー１００をブラケット３に通すことにより、自転車用ヘッドランプ１がハンドルバー１００に取付けられる。太陽電池２１は、太陽電池基板２１Ａの上面に設けられる。太陽電池基板２１Ａは、意図された角度で自転車用ヘッドランプ１をハンドルバー１００に取付けた際に水平方向に延在するように設けられる。太陽電池基板２１Ａの下面には、ＬＥＤ素子１０、蓄電機構２２、振動センサ３０、オンオフスイッチ６０が組付けられる。以上のようにして、コンパクトな構造の自転車用ヘッドランプ１が構成される。
【００３１】
図１１は、振動センサ３０を示した断面図である。図１１を参照して、振動センサ３０は、弾性金属導電線３１Ａからなるつるまきバネ３１と、中心金属導電線３２と、樹脂製台座３３と、樹脂製外装部３４と、樹脂製蓋３５とを含む。なお、樹脂製台座３３、樹脂製外装部３４および樹脂製蓋３５は、つるまきバネ３１および中心金属導電線３２を収納する「ケーシング」を構成する。自転車の走行時には、振動により、つるまきバネ３１と中心金属導電線３２とが接触し、それらの間に電気的な導通が生じる。これにより、振動が検知される。つるまきバネ３１は、たとえば、太さが０．１５ｍｍ程度のりん青銅により構成される。また、中心金属導電線３２は、たとえば、太さが０．５ｍｍ程度の青銅により構成される。このような振動センサ３０としては、たとえば、ＹＵＳＡＮ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ.,ＬＴＤ.製の「ＳＷ−１８０１０Ｐ」を用いることができる。
【００３２】
振動センサ３０には、ノイズを除去するためのワンショット回路が接続されている。これにより、所定時間（たとえば４５秒以上程度）継続した振動のみが検出され、走行時／非走行時の判別を的確に行なうことが可能になる。
【００３３】
自転車の走行時においては、自転車の前後方向および幅方向の振動と比較して、上下方向の振動が継続的に安定して生じている。したがって、上下方向の振動を精度良く検知することで、走行時／非走行時の判別をより正確に行なうことができ、自転車用ヘッドランプ１のオンオフ制御を的確に行なうことが可能になる。
【００３４】
ところで、上述したつるまきバネ式の振動センサ３０は、その長手方向（矢印ＤＲ５方向）の振動に対して最も鈍感であることが従来から知られている。一方で、振動センサ３０の最も敏感な振動の方向は従来知られていなかった。本願発明者が検討したところ、つるまきバネ式の振動センサ３０は、その長手方向および幅方向と交差する斜め方向の振動に対して最も敏感であることが分かった。
【００３５】
図１２〜図１４は、太陽電池基板２１Ａおよび該基板に搭載される部品を示した図である。なお、図１２は、太陽電池基板２１Ａを下方から見た状態を示し、図１３は、太陽電池基板２１Ａを側方から見た状態を示し、図１４は、太陽電池基板２１Ａを後方から見た状態を示す。
【００３６】
図１２〜図１４を参照して、太陽電池基板２１Ａの下面上に投影した場合、振動センサ３０は、自転車用ヘッドランプ１が取付けられたハンドルバー１００に沿う方向（図１２，図１４における左右方向）に沿うように設けられる。また、振動センサ３０は、太陽電池基板２１Ａの主表面方向と斜めに交差する方向（矢印ＤＲ５方向）に延在するように設けられる。すなわち、振動センサ３０は、自転車用ヘッドランプ１を意図された角度でハンドルバー１００に取付けた際に、水平方向および垂直方向に対して交差する斜め方向（矢印ＤＲ５方向）に延在するように設けられている。
【００３７】
上記のようにすることで、上下方向と振動センサ３０の延在方向（矢印ＤＲ５方向）とが斜めに交差する。したがって、上下方向の振動を精度良く検知することができる。結果として、走行時／非走行時の判別を的確に行なうことができる。
【００３８】
本願発明者は、以下に説明する方法により、上述した効果を確認している。
まず、振動試験機上に図１２〜図１４に示す太陽電池基板２１Ａを設置し、上下方向（矢印ＤＲ３，ＤＲ４方向）に振動させる。６個の基板について、それぞれ振動強度を変化させながら、ＬＥＤ素子１０が点灯し始める振動強度（振動加速度）を、振動センサ３０の設置角度θ（０°,５°,１０°,１５°）を変化させながら測定する。以上により求められた結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
0004713316.tif 000002
【００４０】
表１に示すように、θ＝１５°の場合に、最も小さな加速度でＬＥＤ素子１０が点灯した。このことから、θ＝１５°の場合に、振動センサ３０は、地面に垂直な上下方向の振動に対してより敏感な感度を発揮することが分かる。したがって、本実施の形態に係る自転車用ヘッドランプ１においては、θ＝１５°に設定している。なお、振動センサ３０の仕様が変更された場合は、該センサの設置角度θは適宜変更される。
【００４１】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る自転車用ヘッドランプ１は、「発光素子」としてのＬＥＤ素子１０と、ＬＥＤ素子１０に電力を供給する「電源手段」としての電源装置２０と、振動を検知する「振動検知手段」としての振動センサ３０と、周囲の明るさを検知する「明るさ検知手段」としての明るさ検出器４０と、振動センサ３０による検知結果と明るさ検出器４０による検知結果とに基づいて、ＬＥＤ素子１０と電源装置２０との電気的導通をオンオフ制御する「スイッチ手段」としてのスイッチング装置５０とを備える。振動センサ３０は、「コイルスプリング」であるつるまきバネ３１と、つるまきバネ３１内に通された「導電線」としての中心金属導電線３２とを有し、つるまきバネ３１および中心金属導電線３２は、ヘッドランプ取付時において、水平方向および垂直方向に交差する斜め方向（矢印ＤＲ５方向）に延在するように設けられる。
【００４２】
換言すると、つるまきバネ３１および中心金属導電線３２は、振動センサ３０が搭載される「ベース基板」としての太陽電池基板２１Ａが延在する方向および太陽電池基板２１Ａに直交する方向に対して傾斜する斜め方向（矢印ＤＲ５方向）に延在するように設けられる。
【００４３】
スイッチング装置５０は、より具体的には、振動センサ３０により振動が所定時間継続したのが検知され、かつ、明るさ検知器４０により周囲の明るさが所定の明るさ以下であるのが検知されたことに基づいて、ＬＥＤ素子１０と電源装置２０とを電気的に導通させる。
【００４４】
上記構成によれば、振動センサ３０が斜め方向に延在することで、振動検知の感度が向上する。結果として、走行時の点灯／点滅と、非走行時の消灯とを的確に行なうことができる。
【００４５】
なお、スイッチング装置５０の動作は上記に限定されず、たとえば、明るさ検出器４０の設置を省略して、振動センサ３０により振動が所定時間継続したのが検知されたことのみに基づいて、ＬＥＤ素子１０と電源装置２０とを電気的に導通させてもよい。
【００４６】
また、自転車用ヘッドランプ１において、振動センサ３０は、ヘッドランプ取付時において、水平面に投影した時にハンドルバー１００に沿う方向に延びるように設けられる。
【００４７】
ヘッドランプ１をハンドルバー１００に取付ける際、ハンドルバー１００に直交する方向の軸まわりにおいては、ヘッドランプ１は所定の角度で安定して取付けられる。したがって、上記構成によれば、振動センサ３０の方向を安定して斜め方向に設定することができる。
【００４８】
なお、振動センサ３０の取付方向は上記に限定されず、たとえば、ヘッドランプ取付時において、水平面に投影した時に自転車の前後方向に延びるように設けられてもよい。
【００４９】
また、電源装置２０は太陽電池２１と蓄電機構２２とを含む。太陽電池２１は、太陽電池基板２１Ａ上に搭載される。
【００５０】
太陽電池２１による起電力を効率よく得る観点からは、太陽電池基板２１Ａは、ヘッドランプ取付時に水平方向を向くように設けられる。したがって、上記構成によれば、振動検知の感度を確実に向上させることができる。
【００５１】
また、本実施の形態に係るヘッドランプが取付けられる「自転車」は、典型的には二輪車であるが、たとえば三輪車であってもよい。また、ヘッドランプは、上記のようにハンドルバー１００に取付けられてもよいし、シャフトバーに取付けられてもよい。
【００５２】
（実施の形態２）
図１５は、実施の形態２に係る自転車用ヘッドランプの構成を示した図である。図１５を参照して、本実施の形態に係る自転車用ヘッドランプは、実施の形態１に係る自転車用ヘッドランプの変形例であって、実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子１０と、電源装置２０と、振動センサ３０と、明るさ検出器４０と、スイッチング装置５０と、オンオフスイッチ６０と、電流逆流防止ダイオード７０とを含んで構成される。
【００５３】
本実施の形態では、スイッチング装置５０において、ＮＯＲ素子５１とバイポーラトランジスタ５２との間に、単安定マルチバイブレータ５３およびマルチバイブレータ５４が設けられている。これにより、走行時でかつ周囲が暗い場合にのみ、自動的にＬＥＤ素子１０を点滅（実施の形態１では、点灯）させることができる。走行時に自転車の存在を周囲に知らしめる観点からは、点灯よりも点滅の方が好ましいと考えられる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る自転車用ヘッドランプの構成を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る自転車用ヘッドランプの側面図である。
【図３】図２に示す自転車用ヘッドランプを矢印IIIの方向から見た図である。
【図４】図２に示す自転車用ヘッドランプを矢印IＶの方向から見た図である。
【図５】図２に示す自転車用ヘッドランプを矢印Ｖの方向から見た図である。
【図６】図３におけるＶI−ＶI断面図である。
【図７】図４におけるＶII−ＶII断面図である。
【図８】図４におけるＶIII−ＶIII断面図である。
【図９】図２におけるIＸ−IＸ断面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】図１〜図１０に示す自転車用ヘッドランプに搭載される振動センサを示した断面図である。
【図１２】図１〜図１０に示す自転車用ヘッドランプにおけるベース基板および該基板に搭載される部品を示した図（その１）である。
【図１３】図１〜図１０に示す自転車用ヘッドランプにおけるベース基板および該基板に搭載される部品を示した図（その２）である。
【図１４】図１〜図１０に示す自転車用ヘッドランプにおけるベース基板および該基板に搭載される部品を示した図（その３）である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る自転車用ヘッドランプの構成を示した図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  自転車用ヘッドランプ、２  本体、３  ブラケット、１０  ＬＥＤ素子、２０  電源装置、２１  太陽電池、２１Ａ  太陽電池基板、２２  蓄電機構、３０  振動センサ、３１  つるまきバネ、３１Ａ  弾性金属導電線、３２  中心金属導電線、３３  樹脂製台座、３４  樹脂製外装部、３５  樹脂製蓋、４０  明るさ検出器、５０  スイッチング装置、５１  ＮＯＲ素子、５２  バイポーラトランジスタ、５３  単安定マルチバイブレータ、５４  マルチバイブレータ、６０  オンオフスイッチ、７０  電流逆流防止ダイオード。
【図１】
0004713316.tif 000003
【図２】
0004713316.tif 000004
【図３】
0004713316.tif 000005
【図４】
0004713316.tif 000006
【図５】
0004713316.tif 000007
【図６】
0004713316.tif 000008
【図７】
0004713316.tif 000009
【図８】
0004713316.tif 000010
【図９】
0004713316.tif 000011
【図１０】
0004713316.tif 000012
【図１１】
0004713316.tif 000013
【図１２】
0004713316.tif 000014
【図１３】
0004713316.tif 000015
【図１４】
0004713316.tif 000016
【図１５】
0004713316.tif 000017