(57)【要約】【課題】  自転車のフレームへの接地部位が限定されることなく、前照灯などへの配線の自由度が大きい自転車用ハブダイナモを提供する。【解決手段】  本自転車用ハブダイナモ１００は、コイル１０４を備えた内側固定子がハブ軸１０１に固定され、該内側固定子を内包するハブケーシング１０５がハブ軸１０１に回転自在に設けられ、環状に配置された永久磁石１０６を備えてなる外側回転子がハブケーシング１０５に設けられ、コイル１０４から電流を取り出すための正側及び負側の各電流取出端子１１０ｐ，１１０ｎがハブケーシング１０５の外部に夫々設けられたものである。【選択図】  図１
2005170122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電コイルを備えた内側固定子がハブ軸に固定され、該内側固定子を内包するハブケーシングが前記ハブ軸に回転自在に設けられ、環状に配置された永久磁石を備えてなる外側回転子が前記ハブケーシングに設けられてなる自転車用ハブダイナモにおいて、
前記発電コイルから電流を取り出すための正側及び負側の各電流取出端子が前記ハブケーシングの外部に夫々設けられたことを特徴とする自転車用ハブダイナモ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車のハブ軸として使用され、自転車の走行による車輪の回転力で発電を行う自転車用ハブダイナモに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自転車用ハブダイナモ９０は、図８に示すように、内周面に環状に永久磁石９１が配設されたケーシング９２と、互いの磁極片が円周方向に交互に並列するように配置された２つのクローポール型のステータヨーク９３，９４と、両ステータヨーク９３，９４を磁気的に結合するコアヨーク９５と、該コアヨーク９５の周囲に配置されたコイル９６とを具備してなり、永久磁石９１を外側回転子とし、ステータヨーク９３，９４、コアヨーク９５、及びコイル９６を内側固定子として、車輪の回転によってハブ軸９７を軸としてケーシング９２とともに永久磁石９１が回転してコアヨーク９５に交番磁束を発生させ、これにより、コイル９６に電流が流れて発電するようになっている。
【０００３】
このような自転車用ハブダイナモ９０は、例えば図９に示すように、自転車のフォークＦにネジ留めすることにより固定され、前照灯ＦＬに電力供給するために用いられる。該自転車用ハブダイナモ９０では、コイル９６の一端側は出力端子９８と結線されており、該出力端子９８から前記フォークＦに取り付けられた前照灯ＦＬに配線して該前照灯ＦＬの取付部においてフォークＦに接地し、一方、コイル９６の他端側はケーシング９２内でハブ軸９７と結線されており、該ハブ軸９７をフォークＦに接地することにより配線される（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８０５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
雄ネジが形成されたハブ軸９７をフォークＦの先端部に嵌合し、該ハブ軸９７にナットで締結することにより前記自転車用ハブダイナモ９０がフォークＦに取り付けられる場合は、前述したハブ軸９７の接地は、ナットによる締結部位に、例えばつめ付きワッシャを介在させてハブ軸９７とフォークＦとを導通する。しかし、自転車のフレームは多様であり、前輪の取替えの容易のためにハブ軸９７とフォークＦとはナット以外にも、クイックレバー式の固定具等で取り付けられることもある。したがって、他の固定具を用いた場合には、ワッシャを介在させたり接地に十分な締結力を付与できないこともあり、ハブ軸９７の取付位置でフォークＦとの導通を十分にとり難いこともある。
【０００６】
また、自転車の衝突事故を防止するためには、夜間に前照灯が灯火されることが望ましいが、街灯等の照明が整った道路では夜間でも自転車の運転者の視界が比較的良いため、無灯火で走行されることがある。しかし、前照灯は、自転車の運転者の視界確保のみならず自動車等の運転者から自転車を視認し易くするものでもあり、これらにより衝突事故の防止が図られる。したがって、夜間走行中の前照灯の灯火を推進すべく、手元で前照灯の点灯操作ができるか、自動的に前照灯が点灯される自転車が安全面から推奨されている。
【０００７】
前述したように、従来の自転車用ハブダイナモ９０では、接地個所の一方がハブ軸９７とフォークＦとの接触部に限定されるので、前照灯ＦＬ等への配線が制限される。例えば、ハンドルＨに前照灯ＦＬの点灯操作をするためのスイッチＳを設ける場合には、前照灯ＦＬからハンドルＨへは２本の配線が施されるが、ハンドルＨとフォークＦ間はブレーキワイヤ等が配設される個所でもあり、ハンドルの動きに追従する必要もあるので、かかる配線は少ない方が好ましい。また、尾灯を設けた場合の配線や、速度計等の他の電気部品への配線を考慮すると、自転車用ハブダイナモ９０から電力供給される各電気部品への配線は、自由度が大きい方が好ましい。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、自転車のフレームへの接地部位が限定されることなく、前照灯などへの配線の自由度が大きい自転車用ハブダイナモを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、発電コイルを備えた内側固定子がハブ軸に固定され、該内側固定子を内包するハブケーシングが前記ハブ軸に回転自在に設けられ、環状に配置された永久磁石を備えてなる外側回転子が前記ハブケーシングに設けられてなる自転車用ハブダイナモにおいて、前記発電コイルから電流を取り出すための正側及び負側の各電流取出端子が前記ハブケーシングの外部に夫々設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る自転車用ハブダイナモによれば、発電コイルから電流を取り出すための正側及び負側の各電流取出端子をハブケーシングの外部に夫々設けたので、必ずしもハブ軸で接地する必要がなく、自転車のフレームの任意の個所で接地することができる。これにより、多様な車輪の固定方法に対応することができ、また、前照灯などの各電気部品への配線の自由度が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る自転車用ハブダイナモ１００の全体構成を示す図であり、自転車用ハブダイナモ１００の下半分は縦断面を示している。本自転車用ハブダイナモ１００は、２つのステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒと、該２つのステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒを磁気的に連結するコアヨーク１０３と、該コアヨーク１０３の周囲に配置されたコイル（発電コイル）１０４とがハブ軸１０１に固定されて内側固定子が構成され、該内側固定子を内包するハブケーシング１０５と、該ハブケーシング１０５の内面側にバックアップリング１０９を介して環状に配置された永久磁石１０６とが外側回転子として、前記ハブ軸１０１に回転自在に設けられてなる所謂クローポール型発電機である。なお、本自転車用ハブダイナモ１００の構成は一例であり、内側固定子等の構成を公知且つ任意のクローポール型発電機の構成に変更することは勿論可能である。
【００１２】
本自転車用ハブダイナモ１００が装備される自転車は、一般用として使用されている公知且つ任意の形態のものであり、前記ハブ軸１０１は、自転車の前輪又は後輪の軸として自転車フレームのフォークＦに固定されるものであるが、一般に後輪にはスプロケットが組み込まれており、さらに変速機等をも組み込まれることもあるので、ハブ軸１０１は自転車の前輪の軸とすることが好適である。本自転車用ハブダイナモ１００が装備された自転車を走行させると、自転車の車輪がハブ軸１０１を軸として回転し、ハブケーシング１０５が回転するとともに、その内周面に配置された永久磁石１０６が回転する。該永久磁石１０６の回転により該ステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒ及びコアヨーク１０３に交番磁束Ｇが生じて、コイル１０４に誘導電流が流れ、発電するようになっている。
以下、内側固定子及び外側回転子の各構成について詳細に説明する。
【００１３】
前記ハブ軸１０１は、鋼材等から作製された棒状の部材であり、その外周面には雄ネジが形成されている。該ハブ軸１０１に、前述したように、ステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒと、コアヨーク１０３と、コイル１０４とが固定されて内側固定子を構成している。なお、ハブ軸１０１の材質は特に限定されず、鋼材の他、交番磁束Ｇの損失を抑制するためにステンレス鋼等の非磁性材を用いてもよい。
【００１４】
前記ステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒは、図１に示すように、前記永久磁石１０６の内側に位置するように、ハブ軸１０１に外嵌されている。該ステータヨーク１０２Ｌとステータヨーク１０２Ｒとは同形状のものであり、図２に示すように、円盤２０Ｌ，２０Ｒの周縁から周方向に一定間隔で複数の極片２１Ｌ，２１Ｒが夫々延設されたものである。図には詳細に表れていないが、円盤部２０Ｌ，２ＯＲにはコイル１０４の両端を引き出すためのスリットが形成されている。一方、極片２１Ｌ，２１Ｒは、その長手方向がハブ軸１０１の軸方向と平行になっており、２つのステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒが、互いの極片２１Ｌ，２１Ｒが円周方向に交互に並列するように組み合わされている。なお、ステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒに設けるべき極片２１Ｌ，２１Ｒの数は任意に設定することができる。
【００１５】
図３は、コアヨーク１０３、コイル１０４及びボビン１０７を示すものであるが、図に示すように、コアヨーク１０３は、各々１対のコアヨーク片３０，３１が組み合わされてなり、コイル１０４が巻回されるボビン１０７の中空軸７０に収容されている。一方、該ボビン１０７の中空軸７０の外周にコイル１０４が巻回され、これにより、コアヨーク１０３の周囲にコイル１０４が配置されている。コアヨーク片３０，３１は公知且つ任意の構成が可能であり、例えば珪素鋼板や電磁鉄材等から作製することができ、また、コアヨーク１０３を複数の分割片からなるものとせず、フェライト等の粉末焼結材を用いて筒状の一体のものとして作製してもよい。
【００１６】
前記ボビン１０７は、コイル１０４を巻回するための樹脂製のものであり、図に示すように、中空軸７０の両端にドーナツ形状の円盤７１が同軸となるように配設されてなるものである。該中空軸７０は、その外周に前記コイル１０４が巻回されるとともに中空内に前記コアヨーク１０３が配設されるようになっている。中空軸７０に巻回されたコイル１０４は、両円盤７１に挟まれるようにして巻崩れが防止される。また、円盤７１には、外周縁から半径方向へスリット７２が形成されており、ボビン１０７に巻回されたコイル１０４の両端１０４ｐ，１０４ｎを該スリット７２から引き出しておくことができるようになっている。
【００１７】
このように構成されたコアヨーク１０３、コイル１０４、ボビン１０７が組み付けられ、該コアヨーク１０３に前記ハブ軸１０１が挿通されるとともに、コアヨーク１０３の両端に前記ステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒを嵌合されて、コアヨーク１０３がステータヨーク１０２Ｌ，１０３Ｒを磁気的に連結するようになっている。これらが一体として、ワッシャ８０を介して取付ナット１０８により挟持されてハブ軸１０１に固定され、本自転車用ハブダイナモ１００の内側固定子となる。
【００１８】
つぎに、外側回転子を構成するハブケーシング１０５、永久磁石１０６及びバックアップリング１０９について説明する。
ハブケーシング１０５は、ドラムハブ５０とスポークハブ５１とを備えてなり、該ドラムハブ５０は、図１に示すように、１対の円筒体５２からなり、該円筒体５２にスポークハブ５１が夫々嵌合されている。前記円筒体５２は、一端側に大径部が他端側に小径部が形成され、該大径部と小径部との間にテーパ部が形成されたものであり、一対の円筒体５２が大径部の同士で接合されることにより、両端に小径部が、中央に大径部が配置された筒状体となっている。該ドラムハブ５０の中央の大径部の内空に、前記内側固定子のステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒ、コアヨーク１０３及びコイル１０４が配置され、これにより、ハブ軸１０１に対して本自転車用ハブダイナモ１００の左右の形状及び重量が略均等となり、自転車に装着した際の車輪のバランスが良いものとなる。また、左右対称形となることにより、スポークの張力に対しても左右の均衡がとれて強度が増す。一方、ドラムハブ５０の両端の小径部５２には、ハブケーシング１０５をハブ軸１０１に回転自在に設けるためのベアリング５６等が設けられている。このような円筒体５２はステンレス鋼板等を絞り加工して作製することができ、従来のダイカストによるケーシングより製造コストの削減を図ることが可能である。
【００１９】
前記スポークハブ５１には、図４に示すように、円周方向にスポーク孔５３が列設されている。該スポークハブ５１は、図１に示すように、スポークの張設方向に合わせて、中央から周縁へ向かって内側へ傾斜した傘状となっており、スポークＳの張力に対する強度が向上されている。
【００２０】
なお、本実施の形態においては、ハブケーシング１０５を、一対の円筒体５２からなるドラムハブ５０とスポークハブ５１とからなるものとしたが、かかるハブケーシング１０５の構成は本発明の一例であり、例えば各円筒体５２とスポークハブ５１とを一体的に形成する等、ハブケーシング１０５は、本発明の要旨を変更しない範囲内で他の構成をとり得ることは勿論である。また、ドラムハブ５０等の形状も円筒体に限定されるものではなく、例えば６角形や８角形のような多角形の筒状とすることも可能である。
【００２１】
前記永久磁石１０６は、図１に示すように、前記ハブケーシング１０５のドラムハブ５０の中央の大径部の内周面にバックアップリング１０９を介して固定されている。バックアップリング１０９は、図５に示すように、円環状の枠体であり、その内周面には永久磁石１０６を構成する４つの磁石鋼が連続環状に固定されている。円環状に配置された永久磁石１０６は、前記２つのステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒの各極片２０Ｌ，２０Ｒに対応して、その周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されたものとなっている。また、前記バックアップリング１０９は、前記ドラムハブ５０を構成する１対の円筒体５２の継手として機能している。なお、本実施の形態では、永久磁石１０６を４つの磁石鋼から構成したが、リング状の磁石鋼や２つの磁石鋼から構成する等、永久磁石は周知且つ任意の構成をとることができる。
【００２２】
このようなハブケーシング１０５が前記ハブ軸１０１にベアリング５６を介して回転自在に取り付けられ、永久磁石１０６とハブケーシング１０５とが本自転車用ハブダイナモ１００の外側回転子を構成している。これにより、ハブケーシング１０５が前記内側固定子を内包し、永久磁石１０６が前記２つのステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒの各極片２０Ｌ，２０Ｒと対向するように環状に配置され、自転車の車輪がハブ軸１０１を軸として回転することにより、ハブケーシング１０５が回転するとともに、その内周面に円環状に配置された永久磁石１０６も回転して、ステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒ及びコアヨーク１０３に交番磁束Ｇを発生させ、コイル１０４に誘導電力が流れる。
【００２３】
前記コイル１０４に発生した電流は、図４に示すように、ハブケーシング１０５の外側方に設けられた２つの電流取出端子１１０ｐ，１１０ｎから、前照灯ＦＬ等へ供給される。電流取出端子１１０ｐ，１１０ｎはコイル１０４の正側端及び負側端と結線されており、詳細には、図１に示すように、ハブ軸１０１や取付けナット１０８に形成された軸方向の溝に沿わせてハブケーシング１０５の外部にコイル１０４の両端１０４ｐ，１０４ｎが延出され、前記電流取出端子１１０ｐ，１１０ｎと結線されている。なお、コイル１０４の両端１０４ｐ，１０４ｎを沿わせるための溝は、従来、コイルの一端を外部端子へ導くために形成された溝と同様である。
【００２４】
一般に、自転車用ハブダイナモ１００からの配線は、ハブ軸１０１の片側からなされ、また、フォークＦに沿って上方ヘ配線されるので、２つの電流取出端子１１０ｐ，１１０ｎは、図に示すように、自転車用ハブダイナモ１００の片側に上方へ向かって形成することが、配線の容易から好ましい。なお、２つの電流取出端子１１０ｐ，１１０ｎのいずれを正側又は負側とするかは任意である。このように、コイル１０４から電流を取り出すための正側及び負側の各電流取出端子１１０ｐ，１１０ｎをハブケーシング１０５の外部に夫々設けたので、必ずしもハブ軸１０１でフォークＦに接地する必要がなく、自転車のフレームの任意の個所で接地することができる。これにより、多様な車輪の固定方法に対応することができ、また、前照灯ＦＬなどの各電気部品への配線の自由度が増す。
【００２５】
以下、本自転車用ハブダイナモ１００の配線例を示して説明する。
図６は、スイッチＳをハンドルＨに設けた場合の配線を示している。本自転車用ハブダイナモ１００は自転車の前輪のハブ軸として設けられて、フォークＦに取り付けられている。自転車用ハブダイナモ１００の一方の電流取出端子１１０ｐは、フォークＦに取り付けられた前照灯ＦＬの導線Ｌ１と結線されており、前照灯ＦＬの他方の導線Ｌ２は、該前照灯ＦＬのネジ止め部においてワッシャを介してフレームに接地されている。また、自転車用ハブダイナモ１００の他方の電流取出端子１１０ｎは、スイッチＳの導線Ｌ３と結線されており、スイッチＳの他方の導線Ｌ４はハンドルＨのネジ止め部においてワッシャを介してフレームに接地されている。このように配線を施すことにより、自転車用ハブダイナモ１００から前照灯ＦＬへ電力供給を行い、該前照灯ＦＬの点灯操作をハンドルＨに取り付けられたスイッチＳで行うことができる。また、フォークＦからハンドルＨへの配線が導線Ｌ３のみに簡略化できる。
【００２６】
図７は、明度を検知して所定の暗さになれば自動点灯するオートセンサ付きの前照灯ＡＦＬを設けた場合の配線を示している。この場合、自転車用ハブダイナモ１００の一方の電流取出端子１１０ｐは、前述と同様に、フォークＦに取り付けられた前照灯ＡＦＬの導線Ｌ５と結線されており、前照灯ＡＦＬの他方の導線Ｌ６は、該前照灯ＦＬのネジ止め部においてワッシャを介してフレームに接地されている。また、自転車用ハブダイナモ１００の他方の電流取出端子１１０ｎは、フォークＦのハブ軸１０１取付部でワッシャを介して接地されている。また、クイックレバーでハブ軸１０１をフォークＦに固定する場合には、前照灯ＦＬ及び電流取出端子１１０ｎをフレームに接地せずに、電流取出端子１１０ｎを導線Ｌ６と結線してもよい。
【００２７】
このように、本自転車用ハブダイナモ１００によれば、ハンドルＨにスイッチＳを設ける場合やオートセンサ付きの前照灯ＡＦＬを使用する場合、ハブ軸１０１の固定にクイックレバーを使用する場合等、多様な自転車の構成に合わせて自由に配線することができ、汎用性が高いという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る自転車用ハブダイナモは、多種多様な自転車において前照灯や尾灯などに自由な配線で電力供給するものとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る自転車用ハブダイナモ１００の構成を一部断面で示す正面図である。
【図２】ステータヨーク１０２Ｌ，１０２Ｒ、ステータコア１０３等の構成を示す図である。
【図３】（ａ）はステータコア１０３、コイル１０４、及びボビン１０７の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、一部断面で示す正面図である
【図４】自転車用ハブダイナモ１００の構成を示す側面図である。
【図５】永久磁石１０６及びバックアップリング１０９の構成を示す側面図である。
【図６】ハンドルＨにスイッチＳを設けた場合の自転車用ハブダイナモ１００の配線を示す図である。
【図７】オートセンサ付き前照灯ＡＦＬを設けた場合の自転車用ハブダイナモ１００の配線を示す図である。
【図８】従来の自転車用ハブダイナモ９０の構成を示す断面図である。
【図９】自転車用ハブダイナモ９０を設けた自転車の前部を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００  自転車用ハブダイナモ
１０１  ハブ軸
１０４  コイル（発電コイル）
１０５  ハブケーシング
１０６  永久磁石
１１０ｐ，１１０ｎ  電流取出端子
【図１】
2005170122.tif 000003
【図２】
2005170122.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005170122.tif 000008
【図７】
2005170122.tif 000009
【図８】
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【図９】
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