(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブ体の内側に永久磁石が配置され、ハブ軸には、該永久磁石の磁極と対向する複数の極片を周上に設けたステータコアと、該ステータコア間に配されたコイルボビンに巻回されたコイルとを備える自転車用ハブダイナモにおいて、ハブダイナモのキャップ、ハブ胴、つばを構成するハブ体が鉄製で構成され、ハブ軸には前記ステータコアを直接固着すると共にハブ軸の前記ステータコアの左右両側に、ハブ軸の軸受に内接する軸受スリーブを固着し、発電に寄与する磁気回路以外の部材であるハブ軸及び／又は軸受スリーブに非磁性体の材料を用いる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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自転車用の発電機である自転車用ハブダイナモに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自転車の発電用のハブダイナモを搭載した自転車の前輪部分の拡大図を図６に示している。ハブダイナモ３０は、自転車の前輪部分又は後輪部分に搭載される。ここでは、前輪側にハブダイナモ３０を搭載した例を示している。自転車は、前輪を回転自在に支持するハブ軸１１にハブダイナモ３０が組み込まれ、かつハブ軸１１はフロントフオーク２５に取り付けられており、前輪の横側に配備された前照灯３１や後輪側に配備された尾灯（図示せず）などに電力を供給する。フロントフオーク２５は本体フレーム３４に支持されており、フロントフオーク２５の上端にはハンドル３２や前かご３３が取り付けられている。
【０００３】
従来の自転車の発電用ハブダイナモは、そのハブ体を非磁性体であるアルミ合金を用いて形成されたものが一般的である。次に、ハブ体をアルミ合金で形成したハブダイナモを図７に示す。
【０００４】
図７は発電用ハブダイナモの正面断面図であって、ハブダイナモのハブ胴４はアルミで形成され、その内側には環状ヨーク５が設けられている。前輪のタイヤのリムと連結された右側のスポーク１は、ハブ胴４の一部であるアルミ製の円形のつば３と連結され、左側のスポーク２もハブ胴４の一部であるアルミ製の円形のつば３と連結されている。そして、ハブ胴４の左側開口部はアルミ製のキャップ２３で塞がれている。
【０００５】
ハブ胴４とキャップ２３の夫々の中心凹部には、ベアリングが内包された軸受６が夫々圧入されると共に、軸受スリーブ２０がハブ軸１１に固定され、軸受スリーブ１０がハブ軸１１に固定され、左右の軸受６はハブ軸１１から抜け落ちないように構成される。また、ハブ胴４内周面には環状ヨーク５とマグネット７が固着・配置され、ハブダイナモの回転側ロータを構成している。
【０００６】
ハブ軸１１の外周面には、ハブダイナモの固定側ステータのコイルボビンに巻回されたコイル１７、鉄製の左右一対のステータコア１３、１４及び該コア１３、１４の中央部分を磁気的に結合するステータコア１５が固着される。ハブダイナモの左側の軸受６は、ワツシャとハブダイナモの出力を取り出す端子２１が設けられた絶縁性の端子板を介在させてハブナット１２でキャップ２３の中心凹部に挟持され、ハブ軸１１の左側は前輪のフオーク２５にハブナット２６で締結される。また、右側のハブダイナモの軸受６はワツシャ、カバー９を介在させて、前輪のフオーク２５にハブナット２６を締結することによりハブ胴４の中心凹部に保持される。
【０００７】
こうしてハブダイナモは、自転車の車輪の回転によってマグネット７が固着されたハブ胴４が回転し、マグネット７の磁界と固定しているコイルボビンのコイル１７との電磁誘導作用により発電する。この時の磁気回路は、ハブ胴４がアルミ製であるために、マグネット７、環状ヨーク５、コイル１７及びステータコア１３、１４、１５で構成され、矢印で示すように、磁束は通る。
【０００８】
このように構成されたハブダイナモは、ハブ胴４が非磁性体であるアルミ合金で形成されるため、マグネットの漏洩磁束を抑え、発電電圧の低下を防止することができるが、アルミ合金は高価であり、コストダウンを図ることができないという問題があった。また、アルミ合金は鉄等に比べ強度が低下するので肉厚にする必要があり、小型化を図る上でも問題があった。
【０００９】
そこで、ハブダイナモのハブ胴４を鉄製で形成して、磁気回路を構成するマグネットのヨーク部分を磁性体である鉄製のハブ胴で共用化することにより、アルミ合金製に比べ、アルミ合金の肉厚分を小型化し、かつ、アルミ合金に比べて鉄は安価であるので、その分のコストダウンを図ったものが開発されている。
【００１０】
次に、ハブダイナモのハブ胴４が鉄製で形成される例を図８の発電用ハブダイナモの正面断面図により説明する。図において図７と同一物には同じ符号を付している。自転車の前輪のタイヤのリムと連結された右側のスポーク１は、鉄板をプレス加工で成形した円形のつば３と連結され、左側のスポーク２は鉄板をプレスで数回に亘り深絞り加工して成形したハブ胴４と連結されている。
【００１１】
右側のベアリングが内包された軸受６は、つば３の中心凹部に圧入されると共に、その軸受６はつば３とハブ胴４とで挟持されてリベット８で固着されることにより、軸受６はハブ胴４から抜け落ちないように構成される。また、軸受６は軸受スリーブ１０が固定されたハブ軸１１から抜け落ちないように構成され、軸受６はクッションを兼ねた軸受スリーブ１０を介してナット１２で挟持され、ハブ軸１１の右側は前輪のフオーク２５にハブナット２６で締結される。
【００１２】
左側の軸受６は、鉄板をプレス加工で成形した円形のキャップ２３の中心凹部に圧入固定され、軸受スリーブ２０と内接している。キャップ２３の周緑部はハブ胴４に圧入され固定され、ワツシャとハブダイナモの出力を取り出す端子２１が設けられた絶縁性の端子板を介在させてハブナット１２で挟持され、前輪のフオーク２５にハブナット２６で締結される。
【００１３】
ハブ軸１１には、コイルボビンに巻回されたコイル１７、鉄製の左右一対のステータコア１３、１４及び該コア１３、１４の中央部分を磁気的に結合するステータコア１５が固着され、ハブダイナモの固定側ステータを構成している。また、ハブ胴４とキャップ２３側には、ハブダイナモの回転側ロータがあり、ハブ胴４の内側には、例えば７極のマグネット７が４分割されて固着され、鉄製のハブ胴４がマグネットの磁気回路を構成するヨークを兼用している。
【００１４】
かかる構成のハブダイナモは、自転車の車輪の回転によってマグネット７が固着されたハブ胴４が回転し、マグネット７の磁界と、固定側ステータのコイルボビンに巻回されたコイル１７との電磁誘導作用により発電する。この時の磁気回路は、コイル１７、ステータコア１３、１４、１５、マグネット７及び鉄製のハブ胴４とで構成される。
【００１５】
このように、ハブ胴４を鉄のプレス加工にて製造することにより、従来のアルミ合金で形成されるハブ胴で必要とするヨークが不要となり、その分だけ材料費及び組立工数が低減される。また、アルミケースに比べて成形後の切削、研磨加工が一切不要となり、製造工程及び材料費を大幅に削減することができる利点がある。
【００１６】
しかし、鉄は磁性体であり、ハブ全体を鉄製にした場合、マグネット７からステータコア１３、１４、１５へ磁束が流れる通常の磁気回路とは異なる、マグネット７、ハブ胴４、右左の軸受６、軸受スリーブ１０，軸受スリーブ２０、ハブ軸１１を通りステータコア１３、１４へ流れる漏洩磁束による磁気ループが生じ、これにより、通常の磁気回路に流れる磁束が低下し、発電電圧が低下する原因になった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自転車用ハブダイナモでは、マグネットの漏洩磁束を抑え、発電電圧の低下を防ぐために、マグネット周囲のハブ体にアルミ合金を用いると、高価格になると共に、アルミ合金の肉厚が影響して小型化を図る上での問題があった。それを解決するために、ハブ体全部を鉄製にした場合には漏洩磁束が生じ、発電電圧の低下をもたらすという別な問題があった。
【００１８】
そこで本発明は、ハブ体を鉄製にして、磁気回路を構成するマグネットのヨーク部分を磁性体である鉄製のハブ体で共用し、漏洩磁束の発生を抑え、発電電圧の低下を防ぐようにして、かつコストダウンと小型化が図られる自転車用ハブダイナモを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る自転車用ハブダイナモは、ハブ体の内側に永久磁石が配置され、ハブ軸には、該永久磁石の磁極と対向する複数の極片を周上に設けたステータコアと、該ステータコア間に配されたコイルボビンに巻回されたコイルとを備える自転車用ハブダイナモにおいて、ハブダイナモのキャップ、ハブ胴、つばを構成するハブ体が鉄製で構成され、ハブ軸には前記ステータコアを直接固着すると共にハブ軸の前記ステータコアの左右両側に、ハブ軸の軸受に内接する軸受スリーブを固着し、発電に寄与する磁気回路以外の部材であるハブ軸及び／又は軸受スリーブに非磁性体の材料を用いた構成とした。
【００２２】
こうして、ハブ体を鉄製にして、磁気回路を構成するマグネットのヨーク部分を磁性体である鉄製のハブ体で共用するため製作が簡単であり、発電に寄与する通常の磁気回路以外の磁気回路への漏洩磁束の発生を抑え、発電電圧の低下を防ぐようにして、かつコストダウンと小型化を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の自転車用ハブダイナモの実施形態を図面に基づき説明する。図１において、図８のものと実質的に同一物には同じ符号を付した。自転車の前輪のタイヤのリムと連結された右側のスポーク１は、鉄板をプレス加工で成形した円形のつば３と連結され、左側のスポーク２は鉄板をプレスで数回に亘り深絞り加工して成形したハブ胴４と連結されている。
【００２４】
右側のベアリングが内包された軸受６は、つば３の中心凹部に圧入されると共に、その軸受６はつば３とハブ胴４とで挟持されてリベット８で固着されることにより、軸受６はハブ胴４から抜け落ちないように構成される。また、軸受６は非磁性体の軸受スリーブ１０が固定された非磁性体のハブ軸１１から抜け落ちないように構成され、軸受６はクッションを兼ねた非磁性体の軸受スリーブ１０を介してハブナット１２で挟持され、ハブ軸１１の右側は前輪のフオーク２５にハブナット２６で締結される。
【００２５】
左側の軸受６は、鉄板をプレス加工で成形した円形のキャップ２３の中心凹部に圧入固定され、非磁性体の軸受スリーブ２０と内接している。キャップ２３の周緑部はハブ胴４に圧入され固定され、ワッシャとハブダイナモの出力を取り出す端子２１が設けられた絶縁性の端子板を介在させてハブナット１２で挟持され、前輪のフオーク２５にハブナット２６で締結される。
【００２６】
非磁性体のハブ軸１１には、コイルボビン１６に巻回されたコイル１７、鉄製の左右一対のステータコア１３、１４及び該コア１３、１４の中央部分を磁気的に結合するステータコア１５が固着され、ハブダイナモの固定側ステータを構成している。また、ハブ胴４とキャップ２３側にはハブダイナモの回転側ロータがあり、ハブ胴４の内側には、例えば７極のマグネット７が４分割されて固着され、鉄製のハブ胴４がマグネット７の磁気回路を構成するヨークを兼用している。ステータコアの周上に設けられた複数の磁極片はマグネット１０の磁極と対向配置されている。
【００２７】
かかる構成のハブダイナモは、自転車の車輪の回転によってマグネット７が固着されたハブ胴４が回転し、マグネット７の磁界と、固定側ステータのコイルボビン１６に巻回されたコイル１７との電磁誘導作用により発電する。この時の磁気回路は、コイル１７、ステータコア１３、１４、１５、マグネット７及び鉄製のハブ胴４とで構成される。
【００２８】
図２にハブダイナモの固定側ステータの構成と組立図を示す。図において、非磁性体のハブ軸１１には、コイルボビン１６に巻回されたコイル１７及びステータコア１３、１４、１５がハブナット２７で一端を固着される。
【００２９】
他端の非磁性体のハブ軸１１には、非磁性体の軸受スリーブ２０が固着され、鉄板をプレス加工で成形した円形のキャップ２３の中心凹部に配置された軸受６を、非磁性体の軸受スリーブ２０に内接して挿入し、パッキン１８とスリーブ１９を介在し、ハブダイナモの出力を取り出す端子２１を端子カバー２４、２８で挟着保持して、ワッシャ２２とハブナット１２で固着・締結して、固定側ステータを構成する。
【００３０】
図３にはハブダイナモの回転側ロータの構成図を示し、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は側面断面図である。ハブ胴４の内側には、例えば７極のマグネット７が４分割されて固着され、ステータに対向して永久磁石を周方向にＮ極とＳ極とを交互に並べて構成される。そして鉄製のハブ胴４がマグネット７の磁気回路を構成するヨークを兼用している。
【００３１】
このように構成されたハブダイナモの固定側ステータと、回転側ロータの組立状態を図４に示す。図２で組立れらた固定側ステータを、図３の回転側ロータのハブ胴４に挿入し、キャップ２３の周緑部はハブ胴４に圧入され固定される。また、軸受６は非磁性体の軸受スリーブ１０とパッキン１８とワッシャ２２を介したナット１２で挟持・締結される。こうして構成されたハブダイナモの外観図を図５に示す。
【００３２】
かかる構成のハブダイナモは、自転車の車輪の回転によってマグネット７が固着されたハブ胴４が回転し、マグネット７の磁界と、固定側ステータのコイルボビン１６に巻回されたコイル１７との電磁誘導作用により発電する。この時の磁気回路は、コイル１７、ステータコア１３、１４、１５、マグネット７及び鉄製のハブ胴４とで構成される。
【００３３】
そして、鉄は磁性体であるが、軸受スリーブ１０，軸受スリーブ２０、ハブ軸１１を夫々非磁性体で形成することにより、ハブ胴４とキャップ２３を鉄製にしても、通常の磁気回路とは異なる、マグネット７、ハブ胴４、右左の軸受６、軸受スリーブ１０，軸受スリーブ２０、ハブ軸１１を通りステータコア１３、１４へ流れる漏洩磁束による磁気ループの形成を防止することができる。
【００３４】
こうして、ハブ胴４を鉄のプレス加工にて製造することにより、従来のアルミ合金で形成されるハブ胴で必要とするヨークが不要となり、その分だけ材料費及び組立工数が低減される。また、アルミケースに比べて成形後の切削、研磨加工が一切不要となり、製造工程及び材料費を大幅に削減することができる利点があると、共にハブ体全体を鉄製にした場合に生じる不都合、即ち、通常の磁気回路以外に磁気回路が形成されることを防止することができ、通常の磁気回路に流れる磁束の低下を防ぎ、発電電圧が低下することを防止することができる。
【００３５】
上記実施形態では、非磁性体で形成する部材を軸受スリーブ１０，軸受スリーブ２０、ハブ軸１１の全てを夫々非磁性体で形成するものとして説明したが、ユーザの要望する発電電圧に応じては、全ての部材を非磁性体で形成する必要はなく、いずれかの部材を非磁性体で形成すれば十分である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自転車用ハブダイナモは、ハブ体を鉄製にしてハブ胴を鉄のプレス加工にて製造することにより、磁気回路を構成するマグネットのヨーク部分を磁性体である鉄製のハブ体で共用するため製作が簡単であり、従来のアルミ合金で形成されるハブ胴では必要とするヨークが不要となり、その分だけ材料費及び組立工数が低減される。また、アルミケースに比べて成形後の切削、研磨加工が一切不要となり、製造工程及び材料費を大幅に削減することができる利点がある。
【００３７】
また、ハブ体全体を鉄製にした場合に生じる不都合、即ち、発電に寄与する通常の磁気回路以外の部材に非磁性体を材料として用いることにより不要な磁気回路の形成を防いで漏洩磁束の発生を抑え、発電電圧の低下を防ぐようにして、かつコストダウンと小型化を図ることができ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自転車用ハブダイナモの実施形態。
【図２】本発明のハブダイナモの固定側ステータの構成と組立図。
【図３】本発明のハブダイナモの回転側ロータの構成図。
【図４】ハブダイナモの固定側ステータと回転側ロータの組立状態図。
【図５】本発明のハブダイナモの外観図図。
【図６】ハブダイナモを搭載した自転車の前輪部分の拡大図。
【図７】ハブ胴をアルミ合金で形成した従来のハブダイナモの正面断面図。
【図８】ハブ体を鉄製で形成した従来のハブダイナモの正面断面図。
【符号の説明】
１，２            スポーク
３                つば
４                ハブ胴
６                軸受
７                マグネット
８                リベット
１０，２０        軸受スリーブ
１１              ハブ軸
１２，２６，２７  ハブナット
１３，１４，１５  ステータコア
１６              コイルボビン
１７              コイル
２１              端子
２３              キャップ
２４，２８        端子カバー
２５              フオーク
３０              ハブダイナモ
３１              前照灯
３２              ハンドル
３３              前かご
３４              本体フレーム
【図１】
0004027059.tif 000002
【図２】
0004027059.tif 000003
【図３】
0004027059.tif 000004
【図４】
0004027059.tif 000005
【図５】
0004027059.tif 000006
【図６】
0004027059.tif 000007
【図７】
0004027059.tif 000008
【図８】
0004027059.tif 000009