JP2002501858A - ペダル式車両のための発電 - Google Patents
ペダル式車両のための発電Info
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Abstract
Description
関し、特に、ペダル力による発電の改良、及び、道路の安全に貢献する、ペダル
力発電の用法に関する。
護を与えない構造であるばかりでなく、主として、他の車両(自動車等)の運転
者が特に暗い状態又は悪天候の場合自転車の乗り手が見えないために、交通事故
に遭遇しやすい。もちろん、大抵の国において自転車は暗い所では灯火を使用す
ることを義務づけられており、大抵の灯火は反射板を備えているが、従来の照明
器にはまだ多くの欠点を残している。照明が乾電池によるものである場合は、乾
電池自体が作動不良になる場合もあり、乗り手が単にスイッチオンするのを忘れ
る又は怠ることもある。
であれ、従来のダイナモ(発電機)の欠点は、ペダル踏み動作を重くするので使
用意欲をそぐことであり、自転車を停めると同時に照明が消えるので、特に自転
車が交通信号待ちしているときや、交差点で停車しているときは相当な危険を伴
うことである。いうまでもなく、反射板は、向かってくる自動車によって照射さ
れたときにしか有効でなく、しかも、自動車が十分な照明を有していないか、あ
るいは、斜め方向から接近してきているときには反射しない。
として用いられるようになってきている。発光ダイオードは、電力消費量が少な
いことを利用して日中でも恒常的に使用しても実用上さして問題はない。点滅(
閃光)LEDは、注意を惹くし、ペダルに取り付けておくことが特に有利である
ことが認められた。ペダルに取り付けられた、ペダルと共に回転する点滅LED は、注意を惹くとともに、対向車の運転手は、回転する点滅LEDが円を描いて
いる(対向車に対して自転車が直角方向に走行しているとき)か、垂直線を描い
ている(対向車に対して自転車が前方又は後方に向かって走行しているとき)か
、楕円を描いている(対向車に対して自転車が斜めに接近してきている)かによ
って自転車に対する位置又は向きを判断することができる。自転車の方向は、も
ちろん、可視LEDの色によって判断することができ、通常、赤は自転車の後尾
を表し、城又は緑のライトは自転車が接近してきていることを表す。
の電力を乾電池から得る場合は、乾電池が切れているのを乗り手が気がつかない
ままになっていることがあるばかりでなく、いずれにしても、乾電池の使用は、
高価である点からも、廃棄したときの環境問題からしても回避することができれ
ば望ましい。
ペダルのフレーム又はトレッド(踏み板)に取り付けられたLEDを照明するた
めの発電機として機能するように自転車のペダルを改変することを提案している
。それによると、ペダル軸又はスピンドルに永久磁石が取り付けられ、ペダルの
フレーム又はトレッド部分に巻線又はソレノイドが装着されており、ペダルスピ
ンドルとトレッド部分との相対回転により永久磁石と巻線との間に相対回転が生
じ、その結果、慣用の自転車ダイナモの場合と同じ原理で磁気誘導によって電流
を発生するようになされている。
き数とロータの回転速度の関数である。上記日本特許出願公報第0729117
4Aに開示されているようなシステムの基本的な弱点は、通常の状況下ではロー
タ即ちスピンドルの回転速度が非常に遅いことにある。ペダルスピンドルは、そ
れが取り付けられているクランクが1回転するごとにトレッド部分又はフレーム
に対して1回転しかしない。乗り手が踏むペダルによって回転されるペダルクラ
ンクの回転数は、通常、毎分30〜60回転程度である。上記日本特許出願公報
第07291174Aは、この問題を認識しているが、それが提案している唯一
の解決法は、巻線の巻き数を増やすことである。しかしながら、それは、巻線を
ペダルのトレッド部分に組み込むことを考えた場合、ステータ部品のコスト及び
、又はサイズを大幅に増大させることになるので、実際的ではない。
ンドル自体及びその軸受が摩耗しやすく酷使されることである。従って、発電機
(ダイナモ)の比較的精細で精密な軸受がそのような取り扱いに直接露呈されな
いようにすることが好ましい。
、それに随伴する問題に対する解決策を提供することである。
周りに回転自在に取り付けられたトレッド部分から成る少くとも1つのペダルを
備えた、自転車のようなペダル付き車両のための発電装置であって、該ペダルの
トレッド部分に取り付けられた発電手段と、該トレッド部分に対して前記スピン
ドルが1回転するごとに発電手段を1回転以上回転させるように該スピンドルと
発電手段の間に設けられたトランスミッション手段(動力伝達、変速手段)とか
ら成る発電装置が提供される。
線の周りに回転するようにトレッド部分の内部に回転自在に装着され、トレッド
部分に対して静止状態(固定関係)にスピンドルにほぼ平行にステータが設けら
れる。
て発電機のロータを駆動することができる。
ることができ、一方の歯車はスピンドルに対して静止状態(固定関係)とし、他
方の歯車が発電機のロータを駆動する構成とすることができる。あるいは、トラ
ンスミッション手段は、無端ベルトによって互いに連結された直径の異なるプー
リによって構成し、一方のプーリはスピンドルに対して静止状態とし、他方のプ
ーリが発電機のロータを駆動する構成とすることもできる。これらの歯車又はプ
ーリの比率は、2:1程度とすることが好ましい。歯車は、5:1の出力比を有
する歯車箱に収容することが好ましい。
列させて配置することができ、スピンドルの他方の側のトレッド部分内に発電機
によって創出された電気を蓄積するためのキャパシタを配置することができる。
以上のアレー(配列体)をトレッド部分に取り付けることができる。トレッド部
分の一方の側に外部から見えるように露出されるLEDと、他方の側に外部から
見えるように露出されるLEDとは異なるものとすることができ、又、トレッド
部分の重量は、それに足が載せられる前の状態では水平ではない姿勢をとるよう
にスピンドルの両側では異なる重量とすることができる。あるいは別法として、
又は、それに加えて、トレッド部分の下面に外方に突出する突起を設けることも
できる。
い角度位置にあるかどうか(即ち、適正なLEDアレーを適正な方向に向けられ
ているか)を見定めることができる。トレッド部分の一方の側にのLEDと他方
の側のLEDとの相異は、発光色、配列の個数、分布態様又はそれらの任意の組
み合わせとすることができる。
る場合で約2ボルトの出力を有するように構成することが好ましい。
る。
1を連結されるように設計されている。周知のように、自転車は、第1クランク
に対して180°ずらせて配置された、同様にペダルを備えた第2クランクを有
しており、乗り手は、両方の足をそれぞれペダルに載せてクランクを回すことに
よって自転車を推進させる。
ル1と、スピンドル1に軸受22,23を介して回転自在に取り付けられたフレ
ーム又はトレッド部分(単に「トレッド」とも称する)2から成る。乗り手がト
レッド部分2に足を載せた状態ではトレッド部分2は、水平位置に保持され、ク
ランクを1回転するごとにスピンドル1がトレッド部分2に対して1回転される
。ここまではペダル20は、慣用の構造であり、これ以上の説明は要さない。
、プーリ4を無端ベルト6によって2:1の直径比の小径プーリ5に連結する。
プーリ5は、歯車箱7の一端に設けられ、歯車箱の歯車を駆動する。歯車箱7の
歯車は、発電機(ダイナモ)3のロータを駆動する。歯車箱7は、発電機3のロ
ーラをプーリ5の速度の5倍の速度で回転させる歯車比を有する。
れ以上の説明は要さない。この組立体は、トレッド部分2の内部にスピンドル1
の一方の側に収容する。スピンドル1の反対側のトレッド部分2内にはキャパシ
タ8を収容する。キャパシタ8は、自転車を停めているか、乗り手が自転車を空
回りさせているために発電機3が回転を停めた後短時間だけでもLEDのアレー
9を付勢し続けることができるように発電機によって創出された電気を蓄積する
ためのものである。
4に載せた足で水平状態に保持した状態でプーリ4がトレッド2に対して完全に
1回転し、それによって、発電機3のロータがクランクの回転速度の倍数の速度
で、通常、クランクの回転速度が30〜60RPMである場合、300RPMの
速度で回転される。発電機3のロータの300RPMという回転速度は、2ボル
ト以上の電圧を出力するのに十分である。2ボルトは、LED9を付勢するとと
もに、キャパシタ8を充電するのに必要とされる最少限である。
の外端においてレンズ13内に収容され、レンズ13内のミラー付き表面12が
、幾つかのLEDからの光ビームを前方及び後方へ投射するように向けられてい
る。LEDに対向してミラー付き表面が設けられていない部位では、そのLED
からの光ビームは、自転車の側方外方へ投射される。
の素材と一体とせずに、レンズ13に対して自由に回転する構成とし、各ミラー
付き表面12がペダル20の回転角度に関係なく、同じ姿勢を維持するようにミ
ラー付き表面12に偏心錘りを付設することができる。その場合、各ミラー付き
表面12は、ペダル20の回転角度に関係なく、LEDからの光ビームを前方及
び後方へ投射する。
とすることができ、それによって他の車両の運転者が自転車がどの方向に走行し
ているかを知ることができるようにする。
で乗り手がペダルに足を載せるのを防止するために、ペダル20の下面に突起1
5を突設しておくことができる。突起15は、乗り手がその上に足を載せようと
した場合にトレッドが不適正な角度位置にあること、即ち裏向きであることを知
らせる。組立体3,7の方がキャパシタ8より重いので、ペダル20に足が載せ
られていないときはペダル20は水平でない姿勢をとる。ペダル20が後方に傾
くように重い方の組立体3,7をペダル20の後方部分11内に収容することが
好ましい。従って、突起15が設けられていなくても、乗り手は、自転車に跨る
とき、ペダル20に足を載せる前に、ペダルが前方にではなく後方に傾いている
ことを確認すればよい。本発明によるペダルは、対で供給し、各対の2つのペダ
ルには、クランクに対して間違った角度位置に取り付けられないように、クラン
クに係合するための互いに反対向きの螺条を形成しておく。
じように発電機及び、又はキャパシタ及び、又はLEDを装備することができる
ことは当業者には明らかであろう。又、この発電機3によって創出される電気は
、LEDではなく、あるいは、LEDの他に音響警報器等の他の機器を付勢する
のに用いることができることも当業者には明らかであろう。
にスイッチオンすることにも依存しない照明器又はその他の警報器を自転車に装
備することを実現する実用的な方法を提供する。この装置は、コストを許容しえ
ないほどに増大させることなく、又、電池の使用によって惹起されるような環境
に対する影響もなしに、自転車への装備を義務づけることが可能な内蔵の、失敗
のない安全装置である。本発明の更に他の利点は、本発明によるペダルは、交換
部品又は「後付け部品」として供給することができ、従って、新品の車両にも、
既存の車両にもほとんどコスト増を招くことなく装備することができることであ
る。
ンドルから離れたところに配置してペダルより速く回転するように直径の異なる
プーリを介してステップモータを駆動するようにした構成が開示されている。し
かしながら、自転車のペダル内という限れられた空間内では、プーリの直径比を
ほぼ2:1より大きくすることはできないから、ステップモータは、LEDを恒
久的に照明するのに十分に大きい電圧、あるいは、ペダルの回転が停められたと
きでもLEDを照明状態に保持するキャパシタ又は電池を充電するのに十分に大
きい電圧を創生することはできない。従って、この特許の構成は、ペダルが回転
している間だけLEDの断続的な点滅照明を可能にするだけであり、例えば乗り
手が自転車を空回り(惰行)させているときや、自転車を停めているときはLE
Dは照明されない。
りに回転自在に取り付けられたトレッド部分と、該トレッド部分内の該スピンド
ルの一方の側に偏心した位置に収容されており、発光ダイオードのアレーを照明
するための発電手段と、該スピンドルと発電手段の間に連結された可撓性トラン
スミッションとから成る自転車等のようなペダル付き車両のためのペダルにおい
て、前記スピンドルに対して前記トレッド部分が1回転するごとに前記発電手段
を、前記発光ダイオードの恒久的な照明を可能にするのに十分な回転数で回転さ
せるように前記トランスミッションと該発電手段との間に互いに噛合する歯車が
介設され、前記トレッド部分内に収容されていることを特徴とするペダルが提供
される。
部分内にキャパシタが配置され、該キャパシタは、前記発光ダイオードが、ペダ
ルの回転が停められた後少くとも一時的に照明されたままに維持されるように発
光ダイオードに接続されている。 前記発光ダイオードは、使用中前記可撓性トランスミッション及び歯車を外部
から見えないように隠すように前記トレッド部分の外端に配置された回路板上に
実装することが好ましい。この回路板は、前記トレッド部分の前記外端から突設
され該外端の全長に亘って延設されたレンズ内に収容され、それによって、該レ
ンズからの光が車両の前方向及び後方向並びに側方に出射するようになされる。
方向及び後方向部分に投射させるように前記レンズ内にミラー付き表面を配置す
ることができる。 あるいは別法として、これらのミラー付き表面は、自由回転できるように前記
レンズ内に配置してもよく、各ミラー付き表面には、前記ペダルの角度位置に関
係なく同じ姿勢をとるように偏心錘りを付加することができる。
転するように前記トレッド部分の内部に回転自在に装着することができる。 前記発電手段は、前記トレッド部分に対して固定関係に前記スピンドルにほぼ
平行に設けられたステータを含むものとすることができる。
きる。 前記可撓性トランスミッションは、互いに直径の異なるプーリの周りに架け渡
された無端ベルトを含無ものとすることができ、該プーリのうちの一方のプーリ
を前記スピンドルに対して固定関係とし、他方のプーリは、前記噛合歯車を駆動
するように該歯車に連結する。前記プーリの直径比は、2:1程度とすることが
できる。又、前記噛合歯車は、5:1の出力比を有するものとすることができる
。
ドは、他方の側に外部から見えるように露出されるた光ダイオードとは異なるも
のとすることができ、乗り手がペダルに足を載せる際に該ペダルの特定の姿勢を
選択するのを助成するための手段を設けることができる。トレッド部分の一方の
側に露出された発光ダイオードと他方の側に露出された発光ダイオードとの相異
は、色、個数及び、又は分布の相異とすることができる。
とるように前記スピンドルの両側で異なる重量とすることができる。 あるいは、ペダルの下面に突起を突設することもできる。
Mである場合、約2ボルトの出力を有するように構成することが好ましい。
Claims (17)
- 【請求項1】 スピンドル(1)と該スピンドル(1)の周りに回転自在に
取り付けられたトレッド部分(2)から成る少くとも1つのペダル(20)を備
えた、自転車のようなペダル付き車両のための発電装置であって、 前記ペダル(20)の前記トレッド部分(2)に該ペダル(20)の前記スピ
ンドル(1)の周りに回転自在に発電手段(3)が取り付けられており、前記ト
レッド部分(2)に対して該スピンドル(1)が1回転するごとに該発電手段(
3)を1回転以上回転させるように該スピンドル(1)と該発電手段(3)の間
にトランスミッション手段(4,5,6,7)が介設されていることを特徴とす
る発電装置。 - 【請求項2】 前記発電手段(3)のロータは、前記スピンドル(1)の軸
線とほぼ平行な軸線の周りに回転するように前記トレッド部分(2)の内部に回
転自在に装着されていることを特徴とする請求項1に記載の発電装置。 - 【請求項3】 前記発電手段(3)は、前記トレッド部分(2)に対して固
定関係に前記スピンドル(1)にほぼ平行に設けられたステータを含むことを特
徴とする請求項1又は2に記載の発電装置。 - 【請求項4】 前記トランスミッション手段(4,5,6)は、前記発電手
段(3)のステータの一端に設けられた歯車(7)を介して該発電手段(3)の
ロータ前記を駆動することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の発
電装置。 - 【請求項5】 前記トランスミッション手段(4,5,6,7)は、互いに
噛合する直径の異なる歯車を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項
に記載の発電装置。 - 【請求項6】 前記トランスミッション手段(4,5,6,7)は、無端ベ
ルト(6)によって互いに連結された直径の異なるプーリ(4,5)を含み、一
方のプーリ(4)を前記スピンドル(1)に対して固定関係とし、他方のプーリ
(5)が前記発電手段(3)の前記ロータを駆動する構成としたことを特徴とす
る請求項1〜5のいずれか1項に記載の発電装置。 - 【請求項7】 前記プーリの直径比は、ほぼ2:1であることを特徴とする
請求項5又は6に記載の発電装置。 - 【請求項8】 前記歯車は、5:1の出力比を有する歯車箱(7)に収容さ
れていることを特徴とする請求項4に記載の、又は、請求項4に従属する請求項
5〜7のいずれか1項に記載の発電装置。 - 【請求項9】 前記発電手段(3)と歯車箱(7)とは、前記スピンドル(
1)の一方の側の前記トレッド部分(2)の内部に長手方向に整列して配置され
ており、該スピンドル(1)の他方の側のトレッド部分(2)内に前記発電手段
(3)によって創出された電気を蓄積するためのキャパシタ(8)が配置されて
いることを特徴とする請求項8に記載の発電装置。 - 【請求項10】 前記発電手段(3)によって創出された電気によって付勢
されるLEDの1つ又はそれ以上のアレー(9)が前記トレッド部分(2)に取
り付けられていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1に記載の発電装置
。 - 【請求項11】 前記LED(9)は、前記ペダル(20)の、クランクに
連結されている端部とは反対側の端部のところでレンズ(3)内に配置されてお
り、該LEDのうちの選択された幾つかのLEDからの光を前方向及び後方向に
投射させるように前記レンズ(3)内にミラー付き表面(12)が配置されてい
ることを特徴とする請求項10に記載の発電装置。 - 【請求項12】 前記ミラー付き表面(12)は、自由回転できるように前
記レンズ(13)内に配置されており、各ミラー付き表面(12)は、前記ペダ
ル(20)の角度位置に関係なく同じ姿勢をとるように偏心錘りを付されている
ことを特徴とする請求項11に記載の発電装置。 - 【請求項13】 前記トレッド部分(2)の一方の側に外部から見えるよう
に露出されるLEDは、他方の側に外部から見えるように露出されるLEDとは
異なり、乗り手がペダル(20)に足を載せる際に該ペダルの特定の姿勢を選択
するのを助成するための手段(15)が設けられていることを特徴とする請求項
9に従属する請求項10〜12のいずれか1項に記載の発電装置。 - 【請求項14】 トレッド部分の一方の側に露出されるLEDと他方の側に
露出されるLEDとの前記相異は、色、個数及び、又は分布であることを特徴と
する請求項13に記載の発電装置。 - 【請求項15】 前記トレッド部分は、それに足が載せられる前の状態では
水平ではない姿勢をとるように前記スピンドル(1)の両側で異なる重量とされ
ていることを特徴とする請求項11に記載の発電装置。 - 【請求項16】 前記ペダル(20)の下面に突起(15)が突設されてい
ることを特徴とする請求項11〜15のいずれか1項に記載の発電装置。 - 【請求項17】 前記発電手段(3)は、前記スピンドル(1)とトレッド
部分(2)との間の相対回転が30RPMである場合、約2ボルトの出力を有す
るように構成されていることを特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載
の発電装置。
Applications Claiming Priority (3)
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GB9802026A GB2334154B (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Electricity generation for pedalled vehicles |
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---|---|---|---|
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GB (1) | GB2334154B (ja) |
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RU (1) | RU2234437C2 (ja) |
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