JP2010215107A - 自転車の点滅尾灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】後輪側に専用の発電機を設けた尾灯装置において、発電効率を高めたものを提供する。
【解決手段】後輪４のスポーク２に取り付けるマグネット保持板１に設けた一対のヨークの間にマグネットを挟んで保持する。ヨークはその一対の先端面がマグネットよりも広い間隔をもち、マグネット保持板１の一方の表面から突出している。一方、発電コイル組立体５０の発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立体のヨークの一対の先端面と同じ間隔となっており、発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立体の移動軌跡上でマグネット組立体のヨークの一対の先端面に対向して磁路を形成するように発電コイル組立体５０を車体のフレーム３に取りつける。
【選択図】図１

Description

本発明は自転車の本体後部、後部フェンダーの後面などに取り付けられ、自転車の後方向に向けて点滅する尾灯装置に関するものである。

夜間に後方に対して自転車の存在を知らせて安全を確保するために、尾灯を取り付けている。尾灯には反射式のものと、内蔵したＬＥＤ（発光ダイオード）を点滅させるものとがある。

反射式は後方からライトで照射されないと存在を確認できない。ＬＥＤの点滅を電池駆動で行うものは、電池の取換えが必要であるだけでなく、電池は直流電源であるのでＬＥＤを点滅させるための制御回路とオン／オフ・スイッチが必要となる。

ＬＥＤを内蔵した尾灯で自転車に取り付けた発電機により点滅させることにより駆動用電池を不要にしたものが幾つか提案されている。

その１つは前照灯用の発電機を利用して前照灯と尾灯の両方を駆動するものである。前照灯用の発電機を利用するものの一形態は、発電機から尾灯に電力を直接供給して走行中にのみ点滅させるものである。前照灯用の発電機を利用するものの他の形態は、自転車が停止しているときも尾灯が点灯するようにしたものである（特許文献１参照。）。そこでは、前照灯と尾灯を分離し、発電機の出力を整流してコンデンサ又は２次電池に充電して尾灯を点灯させ、またその一部を利用して方向指示機としても利用している。

前照灯用の発電機は、通常、前輪側に設けられているので、車体の前方から後方まで配線しなければならない。そのため、ハンドルの動きによって、又は使用時に配線が引っ掛かかる等の事故によって、配線が切断されることがあるので、長年月の使用には不向きである。また、前照灯の発電機からの出力電力は整流されて直流電力になっているので、それを尾灯に利用しようとすれば点滅用の制御回路を設ける必要がある。

後輪側に尾灯専用の発電機を設けたものもある。アーチ状の金具に左右２個の発電コイルを取り付け、後輪のリムにクリップ金具を介してマグネットを取り付けて、後輪の回転によりマグネットが２個のコイルの間を通過する際の発電を利用しようとするものである（特許文献２参照。）。

特開２０００−２５６６８号公報 特開平１０−６７３５７号公報

後輪側に尾灯専用の発電機を設け、発電機から尾灯に電力を直接供給してＬＥＤを点滅させるようにすれば、ＬＥＤは発電機の発電の周期で点滅するので点滅させるための制御回路は不要になってコスト低下を図ることができる。しかし、特許文献２で提案されているように、２個のコイルの間をマグネットが通過するだけのものはマグネットとコイルの間の磁界が閉磁路を構成しないか、又は閉磁路を構成しにくい構造になるため発電効率が悪い。

本発明は、本発明は後輪側に専用の発電機を設けた尾灯装置の改良に関し、発電効率を高めることを目的とするものである。

本発明の点滅尾灯装置は、マグネット保持板、マグネット組立て体、発電コイル組立て体及び照明装置を備えている。

マグネット保持板は自転車の後輪の隣接する２本のスポークに取りつけられるものである。マグネット組立て体は、磁性金属からなる一対のヨークの間にマグネットを挟んで保持し、前記ヨークはその一対の先端面が前記マグネットよりも広い間隔をもち、かつ前記マグネット保持板の一方の表面から突出するように前記マグネット保持板に取りつけられている。

発電コイル組立て体は一対の先端面がマグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面と同じ間隔となっている磁性金属の芯をもつ発電コイルを備え、該発電コイルの芯の前記一対の先端面が前記マグネット組立て体の移動軌跡上で前記マグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面に対向して磁路を形成するように自転車本体に取りつけられるものである。

照明装置は発光ダイオードと送電回路を含み、送電回路は発電コイルからの電力を発電時の周期のままで発光ダイオードに供給する。

自転車にマグネット組立て体と発電コイル組立て体を１組取り付けておくと、走行中は後輪の１回転に１回の割りで発電して尾灯のＬＥＤを点滅させるので、ＬＥＤを点灯させるための電池は不要である。発電機の波形がパルスなのでＬＥＤの点灯を点滅させるための制御回路は必要ではなく、コストを低く抑えることができる。

マグネット組立て体が車輪とともに回転して発電コイルの位置にきたとき、発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立て体のヨークの一対の先端面に対向して閉磁路を形成するので発電効率がよい。

また、車体のフレームに取り付けた発電コイル組立て体が外力によりフレームの周方向に回転すると発電コイルの芯の一対の先端面とマグネット組立て体のヨークの一対の先端面との間のギャップが変化して閉磁路が形成されにくくなり発電効率が低下するが、本発明では発電コイルの芯の一対の先端面がマグネット組立て体のヨークの一対の先端面に対向して閉磁路を形成する状態が最も引力の強い状態であるため、ギャップが変化しにくく、発電効率を維持しやすい。

（Ａ）は自転車の後輪にマグネット保持板によりマグネット組立体を取り付け、自転車本体に発電コイル組立体を取り付けた正面図、（Ｂ）の左側はそのマグネット保持板部分を示す正面図、右側はその右側面図である。 マグネット保持板に取り付けられたマグネット組立体を示す図で、（Ａ）は正面図、(Ｂ)はそのＡ−Ａ線位置での断面図、（Ｃ）は背面図である。 （Ａ）はマグネット組立体のヨークと発電コイル組立体の芯が対向した状態を示す正面図、（Ｂ）はマグネット組立体のヨークと発電コイル組立体の芯の間に形成される閉じた磁路を示す正面図、（Ｃ）はヨークの間隔がマグネットの厚さと同じ場合の参考例における磁路を示す正面図である。 発電コイル組立体を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はコイルの芯と芯保持部材を示す正面図、（Ｄ）はその側面図である。 発電コイル組立体の他の実施例を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）はそのコイルの芯と芯保持部材を示す側面図である。 発電コイルと照明装置を示す回路図である。 照明装置を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は内部のＬＥＤ配置状態の一例を示す断面図である。 マグネット保持板にマグネット組立体を取り付ける取付け方法を工程順に示す断面図である。

図１は一実施例において、マグネット組立体をもつマグネット保持板１を自転車の後輪４の２本のスポーク２，２に取り付け、自転車本体のフレーム３に発電コイル組立体５０を取付け部品によって取り付けた状態を示している。照明装置は一例として図７に示されるものである。照明装置３０は内部にＬＥＤ２５，２６，２７を備え、自転車の後ろ側から点滅が分かるように自転車本体、サドルの後面、後側フェンダの後面などに取り付けられる。図１（Ｂ）は、マグネット組立体を構成するマグネット保持板１がスポーク２，２に取り付けられている状態を拡大して示したものである。マグネット保持板１に取り付けられているマグネット組立体の図示は状略されている。

マグネット保持板１は樹脂製であり、隣接する２本のスポーク２，２を挟んでスポークに固定される板状部分１０１，１０２と、隣接する２本のスポーク２，２間に嵌めこまれて位置決めされる台形の中央部分１０４が一体化された構造をもっている。スポーク２，２を挟んで固定される板状部分１０１，１０２はマグネット組立体が取り付けられている中央部分１０４の表側と裏側から左右に延びている。表側の板状部分１０１と裏側の１０２の隙間がちょうどスポーク２が通る隙間となる。中央部分１０４は隣接する２本のスポーク２，２の間に支持されるように、２本のスポーク２，２の傾斜角と一致する傾斜角の斜辺をもった台形状をしており、スポーク２，２は中央部分１０４の側面に当接する。板状部分１０１と１０２には固定用ネジを通すための穴が開けられており、その穴にネジ１０６を通して螺合することによってスポーク２，２を挟んでマグネット保持板１がスポーク２，２に固定される。中央部分１０４の台形の側面に２本のスポーク２，２が同時に当接する位置で固定され、車輪の中央側には移動することはない。また、ネジ１０６を通す穴の位置をスポーク２，２に接近する位置に配置して中央部分１０４とネジ１０６の隙間がスポーク２の外形に等しくなるようにすれば、マグネット保持板１が車輪の外側方向に移動することも阻止され、マグネット保持板１は車輪上の中心から決まった位置に安定して固定される。

図２はマグネット保持板１に取り付けられたマグネット組立体を詳細に示したものである。（Ａ）は正面図、(Ｂ)はそのＡ−Ａ線位置での断面図、（Ｃ）は背面図である。マグネット組立体を構成する一対のヨーク５，６は、それらの間にマグネット９を挟んだ状態でマグネット保持板１の中央部の矩形の穴に嵌め込まれている。ヨーク５，６は磁性金属である鉄製である。ヨーク５，６の一対の一端側がマグネット保持板１の表面側に突出し、それらの一端側の一対の先端間がマグネット９の厚さよりも広い間隔をもつように折り曲げられている。それらの折り曲げられたヨーク５，６の一端側はマグネット保持板１の表面に対して直交する方向に伸ばされ、それらの一対の先端面はマグネット保持板１の表面から同じ高さになっている。ヨーク５，６をマグネット保持板１に固定するために、ヨーク５，６の他端側がマグネット保持板１の背面側に沿うように折り曲げられ、それらの折り曲げられた部分にそれぞれネジ穴が開けられている。ヨーク５，６はそれらのネジ穴を通してネジ７，８によってマグネット保持板１に固定されている。

図３（Ａ）にマグネット組立体のヨーク５，６と、発電コイル組立体５０の芯１０が対向した状態を示している。発電コイル組立体５０の芯１０は磁性金属の鉄製であり、Ｕ字型に折り曲げられた形状に構成されている。その芯１０のＵ字型の互いに平行な直線部分にはそれぞれボビン１１を介してコイル１２，１３が巻かれている。芯１０の一対の先端はヨーク５，６の一対の先端と等しい間隔をもっている。ヨーク５，６と芯１０が対向したとき、芯１０の一対の先端面とヨーク５，６の一対の先端面が対向して、図３（Ｂ）に示されるように閉じた磁路を形成する。

一方、もし図３（Ｃ）の参考例のようにヨーク５，６の間隔がマグネット９の厚さと同じものである場合には、ヨークの先端部ではヨーク５，６間で磁路を形成しやすくなり、発電コイルの芯１０を通る磁路が弱くなるため、発電効率が悪くなる。

発電コイル組立体５０を自転車の車体に取り付けるために、発電コイル組立体５０の芯１０は図４に示されるように取付け金具である芯保持部材１６にねじ１９によって固定され、芯保持部材１６は取付け部材１４にネジ１７，１８によって固定されている。芯保持部材１６は金属板が断面コ字状に折り曲げられたものである。コ字の互いに平行な部分は取付け部材１４を挟む間隔をもち、そのコ字の互いに平行な部分には芯１０が取り付けられる部分の方向に延びる長穴２０が設けられている。取付け部材１４には、取付け部材１４と当接する側面にネジ穴が開けられている。芯保持部材１６は芯保持部材１６の長穴２０と取付け部材１４のネジ穴が合わされて取付けネジ１７，１８により取付け部材１４にネジ止めすることによって固定される。取付け部材１４は例えば樹脂製である。取付け部材１４は車体のフレームに取り付け、ねじ１５を閉めることにより固定する。

ネジ１７，１８を締める前の状態で芯保持部材１６を長穴２０に沿って前後方向に移動させて発電コイル組立体５０とマグネット組立体の間隔を調整し、所定の間隔の位置でネジ１７，１８を締めて芯保持部材１６を取付け部材１４に固定する。マグネット組立体と発電コイル組立体５０の距離は近い方が発電効率が高まるが、近すぎると走行中に接触する虞があるので適当な間隔に設定する。車体と車輪のスポークの間隔は車種によりばらつきがあり、同じ車種であっても個体差があるので、発電コイル組立体を取り付ける際にマグネット組立体と発電コイル組立体の間の間隔の調整が必要になる。その間隔は５ｍｍ程度が適当である。

発電コイル組立体５０が走行中の振動によりマグネット組立体に移動するとマグネット組立体との間隔が変化したりマグネット組立体に接触したりすることがある。そこで、発電コイル組立体５０が取付け部材１４に対して移動するのを防ぐために、図５に示すように、芯保持部材１６のコ字部分の側面に係合部材として凹凸１６ａを設け、取付け部材１４側にもその凹凸１６ａに噛み合う係合部材として凹凸１４ａを設けることが好ましい。こうすることにより、いったん発電コイル組立体５０を車体に取り付けると振動などによっても移動しなくなる。この場合は発電コイル組立体５０を取付け部材１４に取り付ける際には、芯保持部材１６のコ字型の部分をスライドさせることはできないので、コ字型の部分の間隔を広げた状態で取付け部材１４に嵌め込み、取付け部材１４側の凹凸１４ａと芯保持部材１６側の凹凸１６ａを噛み合わせた状態でねじ１７，１８により芯保持部材１６を取付け部材１４に固定する。

取付け部材１４はその穴５１に車体のフレームを通し、ねじ１５を閉めることにより車体のフレームに固定する。

発電コイル組立て体５０の発電コイル１２，１３と照明装置３０は図６に示されるように接続される。この実施例では照明装置３０は３つのＬＥＤ２５，２６，２７を備えている。ＬＥＤ２５，２６，２７には直列にそれぞれの抵抗２２，２３，２４が接続され、それらのＬＥＤと抵抗からなる直列回路が互いに並列に接続されている。

発電コイル１２，１３は直列に接続され、その直列回路の出力端子がＬＥＤ２５，２６，２７と抵抗２２，２３，２４との回路の両端に接続されている。発電コイル１２と１３の直列回路に並列にツェナーダイオード４１とダイオード４２の直接回路が接続されている。ツェナーダイオード４１はＬＥＤ２５，２６，２７に過大な電圧がかかった時、ツェナーダイオード４１に電流を流すことによりＬＥＤ２５，２６，２７が破損しないようにするためのものである。ダイオード４２は発電コイル１２，１３に逆起電力が生じた時にツェナーダイオード４１に電流が流れないようにするためのものである。

ここで、図２に示したマグネット組立体をマグネット保持板１に取り付ける方法について図８を参照して説明する。

マグネット保持板１には中央部にマグネット組立体を保持するための矩形の穴１ａが開けられ、その両側にヨーク５，６をネジ留めして固定するための貫通穴１ｂ，１ｃが開けられている。矩形の穴１ａの寸法はヨーク５，６の厚みとマグネット９の厚みを合計したものとなっている。

まず、マグネット保持板１の矩形の穴１ａにヨーク５，６を順に嵌め込んでいく（Ａ〜Ｃ）。次に矩形の穴１ａ内のヨーク５，６の隙間にマグネット９を挿入する（Ｄ）。挿入されたマグネット９はヨーク５，６に磁力で吸引されるため容易に外れることはないが、矩形の穴１ａの寸法をわずかに小さめに設定しておくことにより、樹脂製マグネット保持板１の弾性に抗してマグネット９をヨーク５，６間に圧入できるようにしておくことが好ましい。最後に、マグネット保持板１の貫通穴１ｂ，１ｃにネジ７，８を通し、ヨーク５，６の他端側のネジ穴に螺合する。

以上の実施例によれば、自転車の走行中は後輪の回転に従ってマグネット組立て体も回転する。マグネット組立て体が車体のフレームに取り付けられた発電コイル組立て体５０の発電コイル１２，１３のところにくるとマグネット組立て体と発電コイル１２，１３の間に閉磁路ができ発電コイル１２，１３に電気が発生し、その電気によりＬＥＤ２５，２６，２７が点灯する。マグネット組立て体が発電コイル１２，１３の位置を通過すると電気の発生が止まり、ＬＥＤ２５，２６，２７が消灯する。このように、後輪が１回転するとＬＥＤ２５，２６，２７が１回点滅するので、夜間に走行中の自転車の後方からみると、自転車の尾灯が点滅し、自転車の存在が確認できるので安全性が確保できる。コイルの前をマグネットが通ることによる発電を利用するために電池は不要となる。

実施例ではマグネット組立て体は後輪に１個だけ取付けているが、２個又は３個というように、同じ軌跡上で中心からの角度の異なる位置に複数個を取り付けることもできる。その場合には車輪の１回転にマグネット組立て体の数だけの回数で点滅させることができる。

１ マグネット保持板
２ スポーク
３ 車体のフレーム
５，６ マグネット組立体のヨーク
９ マグネット
１０ 発電コイル組立体の芯
１２，１３ 発電コイル
１４ 取付け部材
１４ａ 取付け部材の係合部材の凹凸
１６ 芯保持部材
１６ａ 芯保持部材側の係合部材の凹凸
２５，２６，２７ ＬＥＤ
３０ 照明装置
４１ ツェナーダイオード
５０ 発電コイル組立体
１０１，１０２ マグネット保持板の板状部分
１０４ マグネット保持板の中央部分

Claims (7)

1. 自転車の後輪の隣接する２本のスポークに取りつけられるマグネット保持板と、
   磁性金属からなる一対のヨークの間にマグネットを挟んで保持し、前記ヨークはその一対の先端面が前記マグネットよりも広い間隔をもち、かつ前記マグネット保持板の一方の表面から突出するように前記マグネット保持板に取りつけられたマグネット組立て体と、
   一対の先端面がマグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面と同じ間隔となっている磁性金属の芯をもつ発電コイルを備え、該発電コイルの芯の前記一対の先端面が前記マグネット組立て体の移動軌跡上で前記マグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面に対向して磁路を形成するように自転車の車体に取りつけられる発電コイル組立て体と、
   発光ダイオード及び前記発電コイルからの電力を発電時の周期のままで前記発光ダイオードに供給する送電回路を含む照明装置と、
   を備えた自転車の点滅尾灯装置。
2. 前記マグネット保持板は隣接する２本のスポークを挟んでスポークに固定される板状部分と、隣接する２本のスポーク間に嵌めこまれて位置決めされる台形の中央部分が一体化された構造をもっている請求項１に記載の点滅尾灯装置。
3. 前記発電コイル組立て体の芯は１つのＵ字形状をもち、その２つの直線部分にコイルが巻かれて発電コイルを構成している請求項１又は２に記載の点滅尾灯装置。
4. 前記発電コイル組立て体は、前記発電コイルと、自転車の車体に固定される取付け部材と、前記芯のＵ字形の２つの直線部分の連結部を保持し前記取付け部材に固定される芯保持部材とからなる請求項３に記載の点滅尾灯装置。
5. 前記芯保持部材は、前記芯の前記一対の先端面と前記マグネット組立て体のヨークの前記一対の先端面との距離を調整できるように、前記取付け部材に固定される位置が調整可能になっている請求項４に記載の点滅尾灯装置。
6. 前記芯保持部材と取付け部材の間には、芯保持部材が取付け部材に固定された状態でマグネット組立て体の方向に移動するのを阻止する係合機構が設けられている請求項５に記載の点滅尾灯装置。
7. 前記照明装置内の送電回路は、発光ダイオードに所定の電圧以上の電圧がかからないように発光ダイオードに並列にツェナーダイオードが接続されている請求項１から６のいずれか一項に記載の点滅尾灯装置。

Images