(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の回転により駆動される発電機からの出力の一部を速度信号および制御電力として取り入れるように構成した自転車用スピードメーターにおいて、前記制御電力の一部をスピードメーターの表示部の照明として利用するように構成し、前記スピードメーターの表示部の照明として異なった色の複数の発光体を配設するとともに、速度に応じてこの発光体の点灯時間を制御することで、前記スピードメーターの表示部の照明の色を速度に応じて変化させるように構成したことを特徴とする自転車用スピードメーター。
【請求項２】
前記発電機からの出力に基づいて算出された速度から推定される塔乗者の消費エネルギーをスピードメーターの表示部に切換え表示するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の自転車用スピードメーター。
【請求項３】
前記発電機からの出力を波形成型して速度信号として演算制御部に入力するに際して、所定の分周率で分周することにより、車輪１回転につき１ないし数パルスを取り出すように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の自転車用スピードメーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪の回転により駆動される発電機からの出力の一部を速度信号および制御電力として取り入れるように構成した自転車用スピードメーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車の走行速度を検出して表示するものとして自転車用スピードメーターがある。従来、自転車のスピードメーターとしては、車輪のスポークと関連付けて回転数を検出するギヤユニットとフレキシブルワイヤを組み合わせた機械的な指針式のアナログタイプのものや、車輪の回転数を検出する手段として、回転する車輪に磁石を取り付け、チェーンステー等の静止側にリードスイッチや、ホール素子等のセンサーを取り付けて固定することで、車輪１回転毎に磁石とリードスイッチとが近接することで発生するパルスをカウントし、単位時間毎のパルス数から車輪の回転速度すなわち走行速度を算出して、これをスピードメーターにて表示するデジタルタイプのものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなスピードメーターにおいて、前者の機械的なアナログタイプのものでは、部品点数が多く、故障の頻度も高くなりがちである上に、各部品間の間隔に高精度が要求された。また、後者のデジタルタイプのものでも、スピードメータの電源としては、電池あるいは、電池と太陽電池を併用したもの等が採用されているが、このような従来のものでは、デジタル表示の視認性が乏しく、電源を電池のみに頼っており、消耗が激しいものであった。また、磁石を用いたものでは速度検出精度および応答性が不充分であった。このようなことから、本件出願人は、車輪の回転を利用して発電する発電機を備えた自転車において、発電機と整流器と波形整形回路と演算制御部と表示部から構成され、前記発電機の出力を電源として利用するとともに、当該発電機の出力波形から速度を検出する検出手段とから構成された自転車用スピードメーターを提案した（特開平６−１８５３７号公報）。これによって、高精度で見易く故障の少ない自転車用スピードメーターが実現した。
【０００４】
そこで、本発明は、前記本件出願人提案の自転車用スピードメーターをさらに改良して、速度表示をより明瞭で明るく、色彩感覚にても把握することを可能にするとともに、表示に多機能表示を可能にし、速度信号の取出しを安定して行える自転車用スピードメーターを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、車輪の回転により駆動される発電機からの出力の一部を速度信号および制御電力として取り入れるように構成した自転車用スピードメーターにおいて、前記制御電力の一部をスピードメーターの表示部の照明として利用するように構成し、前記スピードメーターの表示部の照明として異なった色の複数の発光体を配設するとともに、速度に応じてこの発光体の点灯時間を制御することで、前記スピードメーターの表示部の照明の色を速度に応じて変化させるように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記発電機からの出力に基づいて算出された速度から推定される塔乗者の消費エネルギーをスピードメーターの表示部に切換え表示するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記発電機からの出力を波形成型して速度信号として演算制御部に入力するに際して、所定の分周率で分周することにより、車輪１回転につき１ないし数パルスを取り出すように構成したことを特徴とする。
【０００６】
このような解決手段によって、車輪の回転により駆動される発電機からの出力を取り出して、バックライト等の照明に使用することにより速度表示をより明瞭で明るく見易いものにでき、しかも、速度に応じてバックライト等の照明の色を変更させて、速度を色彩感覚にても把握することを可能にする。特に、軽快な発電性能を有するハブダイナモが採用されると、さらに有利である。さらに、表示に多機能表示を可能にして搭乗者の健康の維持にも大きく貢献できるうえ、余分な信号を拾い出すことなく、速度信号の安定した取出しにより高い精度で各種データの表示が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の自転車用スピードメーターの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図７は本発明の自転車用スピードメーターの１実施の形態を示すもので、図１は自転車用スピードメーターの全体ブロック構成図、図２（Ａ）は自転車用スピードメーターを取り付けた自転車の全体側面図、図３は図１に相当する自転車用スピードメーターの回路例図、図４はバックライト等の照明の点灯制御例を示す説明図、図５は速度と消費エネルギーの関係図、図６はスピードメーター部の説明図、図７は液晶等によるスピードメーター部の表示例を示す図である。本発明の基本的な構成は、図１に示すように、車輪の回転により駆動される発電機１からの出力の一部を速度信号および制御電力として取り入れるように構成した自転車用スピードメーターにおいて、前記制御電力の一部をスピードメーターの表示部９の照明（バックライトＬＥＤ１、ＬＥＤ２等）１１として利用するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
以下に詳述する。本発明の自転車用スピードメーターは、好適には搭乗者のペダリングによる発電時の負担が少ない、ハブダイナモタイプの発電機と組み合わされるが、従来の例えばリム発電機等との組合せを排除するものではない。図２に示すように、前輪ハブ部に配設されたハブダイナモ発電機１からの出力を送出する出力ケーブル１４が、前輪ホークに取り付けられた前照灯３と、ハンドルに取り付けられたスピードメーター部２とに接続されて、本発明の自転車用スピードメータが構成される。図１は自転車用スピードメータを全体ブロック構成図として示したもので、発電機１からの出力ケーブル１４が前照灯３と一点鎖線で囲まれたスピードメータ部２とに分岐接続された状態が明瞭に理解される。
【０００９】
図１において、スピードメータ部２は、車輪の回転により駆動される発電機１からの出力の一部は前照灯３の電力として供給される。通常、前照灯３は夜間を検知して点灯されるが、その制御回路については詳述しない。前照灯３の点灯に使用された出力の残りが、速度信号および制御電力としてスピードメータ部２に導入される。発電機１の出力波形は波形成型部５にてパルス波形に整形され、分周部６にて所定の分周率にて分周することにより、車輪１回転につき１ないし数パルスを取り出して速度信号とし、これを演算制御部を構成するマイコン７に入力する。マイコン７にて処理された速度、積算距離、消費エネルギー（カロリー）情報が液晶表示部９に表示されるとともに、適宜、スピーカー等により音声情報としても報知することができる。
【００１０】
スピードメータ部２に導入された制御電力は、電源回路部４にて整流されて、液晶表示部９のバックライトとして機能する複数の異なった色を発色するＬＥＤ１およびＬＥＤ２の点灯に使用される。前記マイコン７には液晶表示部９における多機能表示を選択する選択スイッチ１２が接続されている。また、前記液晶表示部９の情報をリセットするリセットスイッチ１３も接続される。なお、リセットスイッチ１３の投入により、液晶表示部９の数字が全て０にになるが、積算距離情報のみはリセットされないように構成することもできる。また、液晶表示部９における数字情報は交換可能な電池１０を電源とするが、発電機１の電力の一部を蓄電する二次電池を設置して、これを液晶表示部９における数字情報の電源としてもよい。
【００１１】
図３は図１に相当する自転車用スピードメーターの回路例図で、発電機であるハブダイナモ１からの電力はダイオードＤ１で半波整流され、平滑用コンデンサーＣ１とトランジスターＴｒ１・ツェナーダイオードＤ３・コンデンサーＣ２・抵抗Ｒ４で構成された定電圧回路が電源回路４となり、図面右側の２つの発光ダイオードＬＥＤ１、ＬＥＤ２を点灯させる電源として供給される。同時に本実施の形態では、２８極のハブダイナモ１を使用するため、ハブダイナモ１の電力はダイオードＤ２に半波整流され、その発電波形に応じてトランジスタＴｒ２をオン・オフさせ、車輪１回転につき１４パルスを発生する信号取出部１５となる。これをシュミットインバータで波形成型し、次段のバイナリカウンターとダイオードＤ６、７、８、抵抗Ｒ５、シュミットインバータで７分周し、さらに次段のバイナリカウンターで２分周して、計１４分周となる分周部６を構成する。これにより、車輪１回転につき１パルスが発生する。これを速度信号としてマイコン７に送出する。
【００１２】
図４はバックライト等の照明の点灯制御例のタイムテーブルで、速度に応じて複数の（図示の例では２つ）異なった発色にて点灯する発光ダイオードＬＥＤ１（例えば緑色）およびＬＥＤ２（例えば赤色）の点灯時間が各別にＰＷＭ制御される。横軸に時間経過を採ったものである。図面下部の分周されたパルスは時間経過とともに密になっていることから、自転車の速度が徐々に増大していることを示す。緑色の発光ダイオードＬＥＤ１は時刻Ｔ２まで比較的長い点灯時間にて点滅を繰り返す。そして時刻Ｔ２からＴ４までは緑色の発光ダイオードＬＥＤ１の点灯時間が徐々に短くなるように点滅し、時刻Ｔ４で緑色の点灯が消滅する。一方、赤色の発光ダイオードＬＥＤ２は時刻Ｔ１までは点灯しないが、時刻Ｔ１からＴ３までは赤色の発光ダイオードＬＥＤ２の点灯時間が徐々に長くなるように点滅し、時刻Ｔ３で赤色の点灯が継続する。つまり、時刻Ｔ１からＴ４の間に速度が増大するにしたがい、緑色が減じて赤色が濃くなっていくことにより、速度を色彩感覚で把握することができる。
【００１３】
図５は自転車の速度から搭乗者の消費エネルギー（１時間あたりの）を推定した速度と消費エネルギーとの関係図で、複数の搭乗者個体による速度と消費エネルギーとの関係（プロット）から一般式（実線）を導き出したものである。該一般式による関係に基づき、ダイナモ１からの速度信号から塔乗者の消費エネルギーを推定して、スピードメーターの表示部に消費カロリーを前期液晶表示部９に切換え表示するものである。
【００１４】
図６はスピードメーター部の説明図で、図７は液晶等によるスピードメーター部の表示例を示す図である。図６（Ａ）（Ｂ）はハンドルバーの中央部に設置されたスピードメーター部２の正面図および側面図で、図６（Ａ）に示すように、手前正面に液晶表示部９が配設され、該液晶表示部９の下部に表示選択スイッチ１２が配設される。図６（Ｃ）（Ｄ）は一部透視のスピードメーター部２の内部正面図および内部側面図で、ハンドルバーへの取付状態が理解される。また、図６（Ｃ）に内部側面図に示すように、スピードメーター部２の頭部には、液晶表示部９における数字表示部の電源用の交換電池１０が収納される。図６（Ｅ）（Ｆ）はスピードメーター部２の平面図および底面図である。
【００１５】
図７に表示部（好適には液晶表示が採用されるが、その他の適宜の表示手段も採用され得る）の表示例を示す。図７（Ａ）は全ての表示素子が点灯した初期状態を示している。図７（Ｂ）では自転車の速度３５ｋｍ／ｈと現在の時刻１２：０６を表示している。前記図６における表示選択スイッチ１２の選択的押圧によって、図７（Ｃ）では時刻に代えて、速度から換算推定して前記図５の関係式から導き出した搭乗者の現在の消費カロリー２７４．９ｋｃａｌを表示している。同様に、表示選択スイッチ１２の選択的押圧によって、図７（Ｄ）では時刻に代えて設定時（トリップメーターに相当）からの走行距離８３６．１ｋｍを、図７（Ｅ）では積算総走行距離３２６９．０ｋｍをそれぞれ表示している。
【００１６】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、発電機の形状、形式（好適にはハブダイナモ）および配設位置、該発電機出力の速度信号の処理形態（波形成型形態、分周の分周率等）、制御電力としての取入れ形態、表示部の照明形態（好適には発光ダイオードが採用されるが、バックライトとしての適宜の照明形態，ＥＬ等も採用され得る）、表示部の照明の色の変化の制御形態（速度に応じて、異なった発光体の発光色の点灯時間を各別に制御して、全体として表示部の照明の色を変化させる他に、速度に応じて、所定の組合せの発光色のダイオード群の数を増減させてもよい）、消費エネルギーの推定形態（搭乗者の体型や、上り坂、下り坂、悪路等の条件により補正表示するように構成することもできる）等については適宜採用できる。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳細に説明してきたように、本発明によれば、車輪の回転により駆動される発電機からの出力の一部を速度信号および制御電力として取り入れるように構成した自転車用スピードメーターにおいて、前記制御電力の一部をスピードメーターの表示部の照明として利用するように構成し、前記スピードメーターの表示部の照明として異なった色の複数の発光体を配設するとともに、速度に応じてこの発光体の点灯時間を制御することで、前記スピードメーターの表示部の照明の色を速度に応じて変化させるように構成したことにより、車輪の回転により駆動される発電機からの出力を取り出して、バックライト等の照明に使用することにより速度表示をより明瞭で明るく見易いものにできる。しかも、発電機からの電力供給を受けて潤沢なエネルギーのもとに、最小限の数のバックライト等の異なった色の複数の発光体を準備するだけで、鮮やかで明瞭な表示部の色を円滑に変化させることができ、速度を色彩感覚にても把握することを可能にする。
【００１８】
また、前記発電機からの出力に基づいて算出された速度から推定される塔乗者の消費エネルギーをスピードメーターの表示部に切換え表示するように構成した場合は、表示に多機能表示を可能にして搭乗者の健康の維持にも大きく貢献できることとなる。
【００１９】
さらにまた、前記発電機からの出力を波形成型して速度信号として演算制御部に入力するに際して、所定の分周率で分周することにより、車輪１回転につき１ないし数パルスを取り出すように構成した場合は、余分な信号を拾い出すことなく、速度信号の安定した取出しにより高い精度で各種データの表示が可能となる。
かくして、速度表示をより明瞭で明るく、色彩感覚にても把握することを可能にするとともに、表示に多機能表示を可能にし、速度信号の取出しを安定して行える自転車用スピードメーターが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自転車用スピードメーターの１実施の形態を示すもので、全体ブロック構成図である。
【図２】同、自転車用スピードメーターを取り付けた自転車の全体側面図である。
【図３】同、図１に相当する自転車用スピードメーターの回路例図である。
【図４】同、バックライト等の照明の点灯制御例を示す説明図である。
【図５】同、速度と消費エネルギーの関係図である。
【図６】同、スピードメーター部の説明図である。
【図７】同、液晶等によるスピードメーター部の表示例を示す図である。
【符号の説明】
１    発電機
２    スピードメーター部
３    前照灯
４    電源回路部
５    波形成型部
６    分周部
７    マイコン（演算制御部）
８    スピーカー
９    液晶表示部
１０    電池（数字表示用）
１１    バックライト（ＬＥＤ）
１２    表示選択スイッチ
１３    リセットスイッチ
１４    出力ケーブル
１５    信号取付部
【図１】
0004180305.tif 000002
【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】
0004180305.tif 000008