(57)【要約】  構造が簡単で重量が小さく且つ必要な電力を十分に発電可能であって、余剰電力を無駄にすることなく自転車の駆動の補助にも適用することが可能な自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ並びに自転車用ハブ内蔵型発電機兼補助動力用モータ搭載車輪及び自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ搭載自転車及び自転車用ハブ内蔵型直流発電機を提供するために、自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられる回転伝達部と、ハブの中心軸に固定されて前記回転駆動部と係合することで充電と駆動が可能な少なくとも一つ以上のモータ部と、直列に接続されるバッテリ部と、バッテリ部と直列に接続されるダイオードと、ダイオードと並列に接続されるスイッチ部とを備えて、スイッチ部をONにすることでバッテリから補助動力モータに電力を供給しモータを駆動する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられる回転伝達部と、ハブの中心軸に固定されて前記回転駆動部と係合することで充電と駆動が可能な少なくとも一つ以上のモータ部と、前記ハブの外部に搭載されて前記モータ部と直列に接続される充電式バッテリ部と、前記バッテリ部と直列に接続される逆流防止ダイオードと、前記逆流防止ダイオードと並列に接続されるスイッチ部とを有し、前記スイッチ部をONに切換えることで前記バッテリ部に充電された電力を前記モータ部に供給して駆動させる自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項２】
前記スイッチ部は、さらに回転数検出型のペダルスイッチと直列に接続されてペダルが回転した後に充電が開始されることを特徴とする請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項３】
前記回転伝達部は、自転車のフレームに固定された車軸と、ベアリングを介して車軸を中心に回動可能に配置されて複数の自転車スポークを介して自転車車輪と接続されるハブと、前記ハブ内周面に内歯が形成されたリング状歯車と、前記車軸にベアリングを介して回動可能に配置される大径歯車と小径歯車とからなる第一の同軸歯車と、前記小径歯車と噛み合う大径遊星歯車と、前記リング状歯車とに組み込まれて大径遊星歯車と同軸上に設けられる少なくとも一つ以上の小径遊星歯車と、前記大径歯車の外歯位置に回転軸先に装着したピニオンギヤが配置するように設けられる少なくとも一つのモータ部とを備えることを特徴とする請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項４】
スイッチ部とバッテリ部との間に電灯が直列に接続されることを特徴とする請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項５】
請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを中心に搭載する車輪。
【請求項６】
請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを車輪の中心に搭載する自転車。
【請求項７】
自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられる回転伝達部と、ハブの中心軸に固定されて前記回転駆動部と係合することで充電と駆動が可能な少なくとも一つ以上のモータ部とを有する自転車用ハブ内蔵型直流発電機。
【請求項８】
前記回転伝達部は、自転車のフレームに固定された車軸と、ベアリングを介して車軸を中心に回動可能に配置されて複数の自転車スポークを介して自転車車輪と接続されるハブと、前記ハブ内周面に内歯が形成されたリング状歯車と、前記車軸にベアリングを介して回動可能に配置される大径歯車と小径歯車とからなる第一の同軸歯車と、前記小径歯車と噛み合う大径遊星歯車と、前記リング状歯車とに組み込まれて大径遊星歯車と同軸上に設けられる少なくとも一つ以上の小径遊星歯車と、前記大径歯車の外歯位置に回転軸先に装着したピニオンギヤが配置するように設けられる少なくとも一つのモータ部とを備えることを特徴とする請求項７記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自転車の車輪の回転運動エネルギを電気エネルギに変換して直接前照灯に供給したり、あるいはバッテリに充電するとともに、充電されたバッテリーで車輪を駆動可能な動力装置を兼ね備える自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ並びに自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ搭載車輪及び自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ搭載自転車及び自転車用ハブ内蔵型直流発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  本発明に関する現時点での技術水準をより十分に説明する目的で、本願で引用され或いは特定される特許、特許出願、特許公報、科学論文等の全てを、ここに、参照することでそれらの全ての説明を組入れる。【０００３】  従来、自転車におけるハブを利用した発電装置は既に幾つか提案されており、特許文献１〜４に示される。コイル芯の形状に特徴が有る発電機として特許文献１〜３が提案されており、一方、接続される電気回路に特徴がある発電機として特許文献４が該当する。【０００４】  特許文献１は、自転車に設ける発電機において、鉄芯部材内及び別部材内において渦電流が発生し発電の効率が低いという課題をクローボール形発電機において、スリットが形成されたステータヨークを備えることで渦電流を小さくすることができるものである。【０００５】  また、特許文献２は、摩擦ローラ発電機より著しく大きくまた重量の大きいハブ発電機において、コイルの直径を小さくし、さらにコイル芯を二重に利用することで重量を減少させることを可能にしたものである。【０００６】  さらに、特許文献３は、ハブダイナモからの電力を前記二次装置の電源として用いた場合に、前照灯への電力が奪われてさらに回転トルクが増加するという課題に対して、メイン発電ステータと第二発電ステータとを位相をずらせて独立させて並列に配置し、それぞれ前照灯専用と二次装置専用として負荷を大きくすることなく電源供給を確保する発明が開示されている。【０００７】  一方、特許文献４は、発電機駆動の入り切りの切り替えが必要であり、煩わしい手間がかかり、怠れば電力が不要であるにもかかわらず発電機を駆動させて余計な負荷が発生するという課題に対して、負荷減少状態を切換える切り替え機構の備わった発電制御機構について開示されている。【特許文献１】特許第２９９１７０５号公報
【特許文献２】特開平０６−第２６１５１１号公報
【特許文献３】特許第３３８０８３４号公報
【特許文献４】特許第３３７８２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  ところで、従来自転車で用いられる、ローラと自転車タイヤとが摩擦伝導する外装式の発電機である８極の摩擦ローラ発電機は摩擦伝導の機械的効率が悪く自転車ペダルへの負荷が増大しているために、前記のようにハブ内蔵型発電機が提案されている。このハブ内蔵型発電機は、コイル巻数と磁束密度と周速度の積で示されるように、起電力が周速度に比例する。このため、摩擦ローラ発電機は自転車タイヤの外周部に接触して回転部を回転させるのに対して、ハブ内蔵型発電機は自転車タイヤの中心部で回転するため周速度が小さい。従って、ハブ内蔵型発電機が摩擦ローラ発電機と同等の起電力を得るためには、周速度に代わって極数の増加が必要であり、具体的には２４極以上が必要であり、さらにコイルの巻数を大きくしたりする必要があった。また、コイルの巻数の増大と磁石を強化する必要があるため、ハブ内蔵型発電機の重量が増大していた。【０００９】  一方、ハブ内蔵型発電機は、摩擦ローラ発電機と異なり、発電状態と非発電状態の制御が困難であり、たとえ行なってもペダルに加わる負荷の軽減は見込めない。そこで、発電された起電力の有効活用が必要であった。例えば、電動補助自転車の駆動源としての有効活用が可能であるが、従来の電動補助自転車はチェーンホイルに動力装置を接続してチェーンを介して後輪を駆動するする方式が、主流であり、部品点数が多く構造が複雑であって、既存の自転車に動力源を適用することは容易ではなかった。【００１０】  このため本発明の目的は、構造が簡単で重量が小さく且つ必要な電力を十分に発電可能であって、余剰電力を無駄にすることなく自転車の駆動の補助にも適用することが可能な自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ並びに自転車用ハブ内蔵型発電機兼補助動力用モータ搭載車輪及び自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ搭載自転車及び自転車用ハブ内蔵型直流発電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明の主旨の第１の側面は、自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられる回転伝達部と、ハブの中心軸に固定されて前記回転駆動部と係合することで充電と駆動が可能な少なくとも一つ以上のモータ部と、前記ハブの外部に搭載されて前記モータ部と直列に接続される充電式バッテリ部と、前記バッテリ部と直列に接続される逆流防止ダイオードと、前記逆流防止ダイオードと並列に接続されるスイッチ部とを有し、前記スイッチ部をONに切換えることで前記バッテリ部に充電された電力を前記モータ部に供給して駆動させる自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを提供する。また、バッテリからスイッチを介してライトを点灯すれば走行速度に関係なく又、停止中でも一定の明るさでライトを点灯できる。【００１２】  前記スイッチ部は、さらに回転数検出型のペダルスイッチと直列に接続されてペダルが回転した後に補助動力が作動することを特徴とする。【００１３】  前記回転伝達部は、自転車のフレームに固定された車軸と、ベアリングを介して車軸を中心に回動可能に配置されて複数の自転車スポークを介して自転車車輪と接続されるハブと、前記ハブ内周面に内歯が形成されたリング状歯車と、前記車軸にベアリングを介して回動可能に配置される大径歯車と小径歯車とからなる第一の同軸歯車と、前記小径歯車と噛み合う大径遊星歯車と、前記リング状歯車とに組み込まれて大径遊星歯車と同軸上に設けられる少なくとも一つ以上の小径遊星歯車と、前記大径歯車の外歯位置に回転軸先に装着したピニオンギヤが配置するように設けられる少なくとも一つのモータ部とを備えてもよい。【００１４】  スイッチ部とバッテリ部との間に電灯が直列に接続されることでもよい。また、ダイオードにさらに並列にスイッチ部が接続されてもよい。  また、本発明の主旨の第２の側面は、自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを車輪の中心に搭載する車輪を提供する。【００１５】  本発明の主旨の第３の側面は、自転車は、自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを車輪の中心に搭載する自転車を提供する。【００１６】  本発明の主旨の第４の側面は、自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられる回転伝達部と、ハブの中心軸に固定されて前記回転駆動部と係合することで充電と駆動が可能な少なくとも一つ以上のモータ部とを有する自転車用ハブ内蔵型直流発電機である。この前記回転伝達部は、自転車のフレームに固定された車軸と、ベアリングを介して車軸を中心に回動可能に配置されて複数の自転車スポークを介して自転車車輪と接続されるハブと、前記ハブ内周面に内歯が形成されたリング状歯車と、前記車軸にベアリングを介して回動可能に配置される大径歯車と小径歯車とからなる第一の同軸歯車と、前記小径歯車と噛み合う大径遊星歯車と、前記リング状歯車とに組み込まれて大径遊星歯車と同軸上に設けられる少なくとも一つ以上の小径遊星歯車と、前記大径歯車の外歯位置に回転軸先に装着したピニオンギヤが配置するように設けられる少なくとも一つのモータ部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によれば、構造が簡単で重量が軽く且つ必要な電力を十分に発電可能な自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを提供することができる。また、発電した電力を消費する必要が無い場合は充電して、必要に応じて電動補助用モータ及びライトの電源として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  以下に本発明の実施の形態を図１乃至７を用いて説明する。（第１の実施の形態）  本発明の第１の実施の形態につき以下説明する。図１は本発明に係るハブ内蔵型発電機を搭載した自転車の構成図である。【００１９】  図１に示すように、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを搭載した自転車１０１は、フレーム１０２の前後に前輪１０６と後輪１０７とが配置され、フレーム１０２の一端に設けられたハンドル１０４の下部に延設される前輪用フォークに前輪１０６が設けられる。前輪１０６は、車軸８にハブ９８が回動自在に貫通し、ハブ９８はスポーク９９でリムに固定される。このハブ９８に自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを設けることで電灯用と電動補助用に発電することが出来る。この自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを制御するスイッチ６６、７０が挿入されるボックス１１２はハンドル１０４に配置される。一方、自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータの発生した電圧を充電するバッテリ６８と、逆流を防止するダイオード６０とペダル回転センサ９１を内蔵するボックス１１０は、フレーム１０２の下部に設けられる。なお、ボックス１１０とボックス１１２と自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを電気的に結合される導線は、自転車のフレーム内を通過させるため図面には示されない。【００２０】  図２に、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２の構成を示す。自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２は、自転車１０１の前輪１０６のハブ９８の内部にモータとギアを組み込んで構成され、車軸８の両端部が左右両方の前輪用フォーク６の先端部に固定され、ヨーク４８ａが筒状に立設されるスポークフランジ１８ｂと、ヨーク４８ａの内側に筒状に立設されるヨーク４８ｂが嵌合するスポークフランジ１８ａとを車軸８が貫通し、ヨーク４８ａの両端にスポークフランジ１８ａ、１８ｂが延在して設けられるハブシール５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの先端に穴部５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが開口されてスポーク５２ａ，５２ｂ、５２ｃ、５２ｄが貫通して固定される。この自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２は車軸８に固定されており、前輪の回転によって歯車を介して発電機が回転する。【００２１】  自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力装置のモータはそのモータ軸が回転するが、車軸８は回転しない。モータ２はバッテリー駆動であることが好ましく、従って直流駆動とする。また、モータに内蔵されるブラシは耐摩耗性に優れていることが好ましく、好適には銅焼結体とカーボンの複合体から構成されるものが耐摩耗性に優れる。車軸８は、フォーク６に対してフォーク６の外側からナット１０ａ、１０ｂ、フォーク６を挿んで調整ワッシャ１２ａ，１２ｂと、ロックナット１４ａ，１４ｂと、ベアリングナット１５ａ，１５ｂとでベアリング１６ａ，１６ｂに固定される。【００２２】  自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２のスポークフランジ１８ｂは、その中心でベアリング１６ｂに嵌めこまれ車軸８に回動自在に固定される。同様にスポークフランジ１８ａは、ベアリング１６ａが嵌めこまれ車軸８に回動自在に固定される。【００２３】  自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２のヨーク４８ａの内周面であってスポークフランジ１８ｂとの接合部近傍に内歯２２ａが設けられたリング状歯車２２が形成される。【００２４】  自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２のスポークフランジ１８ｂとスポークフランジ１８ａの内部に、車軸８に固定されるモータ３６とこのモータ３６とギア類とを組み込むギアハウジング４０と４２が内装される。ギアハウジング４０と４２の内部には、モータ３６の軸３４に装着されたピニオンギア３２が車軸８にベアリング２８を介して装着されるセカンドギア３０と噛み合い、同じく車軸８にベアリング２８を介して装着されてセカンドギア３０に固着されるサードギア２６と、サードギア２６と噛み合いギアハウジング４０と４２に設けられる遊星軸４１ａ、４１ｂ、４１ｃを中心として配置される遊星ギア２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、遊星軸４１ａ、４１ｂ、４１ｃを中心に遊星ギア２４ａ，２４ｂ，２４ｃと同軸かつ固着される第２遊星ギア２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、この第２遊星ギア２５ａ、２５ｂ、２５ｃと内歯２７ａが設けられたリング状歯車２７とが噛み合うことで、ヨーク４８ａの回転運動が加速されてモータ３６に伝達される。なお、モータにもよるが、実施例としては十分な電力を得るにはモータを搭載した車輪が１回転する間にモータが３０回転以上する比率であると発電効率が良い。また、ギアの構成は実験検証の結果では３点支持の遊星ギヤの構成が安定しており、効率が良く、違う構成の場合はギア効率が低下する。【００２５】  ここで、図示しないが、スポークフランジ１８ｂとスポークフランジ１８ａの内部のモータ３６より電力を取り出すために、車軸８に溝を刻設してその溝に電線を挿入することで電源線を外部と接続することが可能となる。【００２６】  図３に、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２の側面図を示す。図３に示すようにモータは３６ａ，３６ｂ，３６ｃの３基、ピニオンギア３２ａ，３２ｂ、３２ｃと遊星ギア２４ａ，２４ｂ，２４ｃの3つが設けられている。また遊星ギア２４ａ，２４ｂ，２４ｃと同軸上に固着する第２遊星ギア２５ａ，２５ｂ，２５ｃが設けられる。遊星ギア２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、サードギア２６と噛み合い、第２遊星ギア２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、リング状歯車２７と噛み合う。また、ピニオンギア３２が車軸８にベアリング２８を介して装着されるセカンドギア３０と噛み合い、同じく車軸８にベアリング２８を介して装着されてセカンドギア３０に固着されるサードギア２６と、噛み合う。本構成では、3つのモータでの駆動並びに発電が可能である。【００２７】  本発明では、実施例として３つのモータから構成されるものを例としたが、限定されるものではなく、少なくとも１つ以上であればよく、発電電力を増加させることができる。【００２８】  図４に、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２の第1の実施の形態に基く回路図を示す。図４では、モータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃはモータ兼発電機が直列に接続され、逆流防止用ダイオード６０と、充電式電池６８が再びモータ３６ｃと接続される。モータで発電された電力は逆流防止用ダイオードを介して充電式電池６８に充電される。充電式電池６８に充電された電力は電動スイッチ７０をONにすることによりぺダルセンサS１を介し、ペダルが回転している時のみモータに供給され、補助動力モータが駆動する。また、充電式電池６８からスイッチ６６を介しライトを点灯すれば走行速度に関係なく、また停車中でも一定の光量でライトが点灯できる。【００２９】  ぺダルセンサS１は、ペダルと、ペダルに接続されるクランクと、クランクがその中心に設けられてチェーンを駆動するためのスプロケットの移動速度を検出する光学センサが設けられる。その他に、ペダルに貼付されてペダルの踏み圧を検出する場合と、クランクの回転軸に設けられるトルクセンサか、あるいはサドル圧力センサを設けることができる。（第２の実施の形態）  図５では、モータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃはモータ兼発電機であり、直列に接続され、逆流防止用ダイオード６０と、コンデンサ６２が再びモータ３６ｃと接続される。一方、コンデンサ６２と並列に前照灯スイッチ６６と前照灯６４が接続される。前照灯スイッチ６６が開放時は、コンデンサ６２にモータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃで発電した起電力が充電される。一方、前照灯スイッチ６６が短絡時は、前照灯６４が点灯し、コンデンサ６２が存在するため走行速度の違いにより発電した起電力が変動して前照灯６４のちらつくことを防ぐことができる。ここで、コンデンサ６２に代わって充電式電池とすることもできる。また、図７に示すように、コンデンサ６２（または充電式電池）とダイオード６０をライト部に内蔵し、そのライト１１４を自転車に設けるとよい。（第３の実施の形態）  図６は本発明に係る自転車用ハブ内蔵型発電機兼用モータの第３の実施の形態に基く回路図を示す。スイッチ６６を介し、モータ３６ａ，３６ｂ，３６ｃによる起電力により直接ライト６４を点灯させる。また、ライトは充電式電池内蔵ライトであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】  本発明によれば、構造が簡単で軽量で且つ必要な電力を十分に発電可能な自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを低コストで提供できるため、利用可能性が大きい。また、自転車の車輪を交換し、ペダルセンサを追加するだけで電動補助自転車に改良することが出来る。【００３１】  幾つかの好適な実施の形態及び実施例に関連付けして本発明を説明したが、これら実施の形態及び実施例は単に実例を挙げて発明を説明するためのものであって、限定することを意味するものではないことが理解できる。本明細書を読んだ後であれば、当業者にとって等価な構成要素や技術による数多くの変更および置換が容易であることが明白であるが、このような変更および置換は、添付の請求項の真の範囲及び精神に該当するものであることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るハブ内蔵型発電機を搭載した自転車の構成図である。
【図２】は、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２の構成図である。
【図３】は、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２の側面図である。
【図４】は、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２の第1の実施の形態に基く回路図である。
【図５】は、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２の補助動力なしで、ライトを定光量で点灯させる第２の実施の形態に基く回路図である。
【図６】は、本発明に係る自転車用ハブ内臓型直流発電機兼補助動力用モータの補助動力なしで、単にライトのみに使用する第３の実施の形態の回路図である。
【図７】は、本発明に係る自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２の補助動力なしでライトを定光量で点灯させる場合に、バッテリ部とダイオードをライトに内蔵し、ライトを自転車に取り付けた自転車の構成図である。
【図１】
2006016397.tif 000002
【図２】
2006016397.tif 000003
【図３】
2006016397.tif 000004
【図４】
2006016397.tif 000005
【図５】
2006016397.tif 000006
【図６】
2006016397.tif 000007
【図７】
2006016397.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月9日(2006.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】  自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられる回転伝達部と、ハブの中心軸に固定されて前記回転駆動部と係合することで充電と駆動が可能な少なくとも一つ以上のモータ部と、前記ハブの外部に搭載されて前記モータ部と直列に接続される充電式バッテリ部と、前記バッテリ部と直列に接続される逆流防止ダイオードと、前記逆流防止ダイオードと並列に接続されるスイッチ部とを有し、前記スイッチ部をＯＮに切換えることで前記バッテリ部に充電された電力を前記モータ部に供給して駆動させ、前記回転伝達部は、自転車のフレームに固定された車軸と、ベアリングを介して車軸を中心に回動可能に配置されて複数の自転車スポークを介して自転車車輪と接続されるハブと、前記ハブ内周面に内歯が形成されたリング状歯車と、前記車軸にベアリングを介して回動可能に配置される大径歯車と小径歯車とからなる第一の同軸歯車と、前記小径歯車と噛み合う大径遊星歯車と、前記リング状歯車とに組み込まれて大径遊星歯車と同軸上に設けられる少なくとも一つ以上の小径遊星歯車と、前記大径歯車の外歯位置に回転軸先に装着したピニオンギヤが配置するように設けられる３個のモータ部とを備え、前記モータの回転数とタイヤの回転数の比が３０以上の数値対１となるように設定される自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項２】  前記スイッチ部は、さらに回転数検出型のペダルスイッチと直列に接続されてペダルが回転した後に充電が開始されることを特徴とする請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項３】（削除）
【請求項４】  スイッチ部とバッテリ部との間に電灯が直列に接続されることを特徴とする請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項５】  請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを中心に搭載する車輪。
【請求項６】  請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを車輪の中心に搭載する自転車。
【請求項７】  自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられる回転伝達部と、ハブの中心軸に固定されて前記回転駆動部と係合することで充電と駆動が可能な少なくとも一つ以上のモータ部を有し、さらに前記回転伝達部は、自転車のフレームに固定された車軸と、ベアリングを介して車軸を中心に回動可能に配置されて複数の自転車スポークを介して自転車車輪と接続されるハブと、前記ハブ内周面に内歯が形成されたリング状歯車と、前記車軸にベアリングを介して回動可能に配置される大径歯車と小径歯車とからなる第一の同軸歯車と、前記小径歯車と噛み合う大径遊星歯車と、前記リング状歯車とに組み込まれて大径遊星歯車と同軸上に設けられる少なくとも一つ以上の小径遊星歯車と、前記大径歯車の外歯位置に回転軸先に装着したピニオンギヤが配置するように設けられる３個のモータ部とを備え、前記モータの回転数とタイヤの回転数の比が３０以上の数値対１となるように設定される自転車用ハブ内蔵型直流発電機。
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月20日(2006.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】  自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられるギアと、車軸に固定されて前記ギアと係合することで充電と駆動が可能な３個のモータ部と、前記ハブの外部に搭載されて前記モータ部と直列に接続される充電するバッテリ部と、前記バッテリ部と直列に接続される逆流防止用ダイオードと、前記逆流防止用ダイオードと並列に接続されるスイッチ部とを有し、前記スイッチ部をＯＮに切換えることで前記バッテリ部に充電された電力を前記モータ部に供給して駆動させ、前記ギアは、自転車のフレームに固定された前記車軸と、ベアリングを介して前記車軸を中心に回動可能に配置されて複数の自転車スポークを介して自転車車輪と接続されるスポークフランジと、前記スポークフランジに筒状に立設されるヨークと、前記ヨーク内周面に内歯が形成されたリング状歯車と、前記車軸にベアリングを介して回動可能に配置される大径歯車と、前記大径歯車と同軸上の小径歯車と、前記小径歯車と噛み合う３つの大径遊星歯車と、前記リング状歯車とに組み込まれて大径遊星歯車と同軸上に設けられる３つの小径遊星歯車と、前記大径歯車の外歯位置にピニオンギヤが回転軸先に装着された３個のモータ部とを備え、前記モータの回転数と前記車輪の回転数の比が３０以上の数値対１となるように設定される自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項２】  前記スイッチ部は、さらにペダルセンサを介してペダルが回転している時にのみ充電された電力がモータに供給されることを特徴とする請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項３】（削除）
【請求項４】  前記スイッチ部と前記バッテリ部との間に前照灯が直列に接続されることを特徴とする請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ。
【請求項５】  請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを中心に搭載する車輪。
【請求項６】  請求項１記載の自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータを車輪の中心に搭載する自転車。
【請求項７】  自転車用車輪とスポークを介して接続されるハブと、ハブ内に設けられるギアと、車軸に固定されて前記ギアと係合することで充電と駆動が可能な少なくとも一つ以上のモータ部とを有する自転車用ハブ内蔵型直流発電機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
直流駆動とする。また、モータに内蔵されるブラシは耐摩耗性に優れていることが好ましく、好適には銅焼結体とカーボンの複合体から構成されるものが耐摩耗性に優れる。車軸８は、フォーク６に対してフォーク６の外側からナット１０ａ、１０ｂ、フォーク６を挿んで調整ワッシャ１２ａ，１２ｂと、ロックナット１４ａ，１４ｂと、ベアリングナット１５ａ，１５ｂとでベアリング１６ａ，１６ｂに固定される。
［００２２］
自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２のスポークフランジ１８ｂは、その中心でベアリング１６ｂに嵌めこまれ車軸８に回動自在に固定される。同様にスポークフランジ１８ａは、ベアリング１６ａが嵌めこまれ車軸８に回動自在に固定される。
［００２３］
自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２のヨーク４８ａの内周面であってスポークフランジ１８ｂとの接合部近傍に内歯２７ａが設けられたリング状歯車２７が形成される。
［００２４］
自転車用ハブ内蔵型直流発電機兼補助動力用モータ２のスポークフランジ１８ｂとスポークフランジ１８ａの内部に、車軸８に固定されるモータ３６とこのモータ３６とギア類とを組み込むギアハウジング４０と４２が内装される。ギアハウジング４０と４２の内部には、モータ３６の軸３４に装着されたピニオンギア３２が車軸８にベアリング２８を介して装着される大径歯車であるセカンドギア３０と噛み合い、同じく車軸８にベアリング２８を介して装着されてセカンドギア３０に固着される小径歯車であるサードギア２６と、サードギア２６と噛み合いギアハウジング４０と４２に設けられる遊星軸４１ａ、４１ｂ、４１ｃを中心として配置される大径遊星歯車たる遊星ギア２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、遊星軸４１ａ、４１ｂ、４１ｃを中心に遊星ギア２４ａ，２４ｂ，２４ｃと同軸かつ固着される小径遊星歯車たる第２遊星ギア２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、この第２遊星ギア２５ａ、２５ｂ、２５ｃと内歯２７ａが設けられたリング状歯車２７とが噛み合うことで、ヨーク４８ａの回転運動が加速されてモータ３６に伝達される。なお、モータにもよるが、実施例としては十分な電力を得るにはモータを搭載した車輪が１回転する間にモータが３０回転以上する比率であると発電効率が良い。また、ギアの構成は実験検証の結果では３点支持の遊星ギアの構成が安定しており、効率が良く、違う構成の場合はギア効率が低下する。
［００２５］
ここで、図示しないが、スポークフランジ１８ｂとスポークフランジ１８ａの内部のモータ３６より電力を取り出すために、車軸８に溝を刻設してその溝に電線を挿入することで電源線を外部と接続することが可能となる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】図面
【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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【国際調査報告】
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