JP2013177083A - 自転車用充電ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】充電ユニット等を搭載して後車輪近傍に掛かる重量増加も考慮してスタンド起立作業が容易で、特に災害対策用のエネルギ−補給に有用な、別途に携行する必要もない自転車用充電ユニットを提供する。
【解決手段】後車輪２を浮遊状態にする起立スタンド１１を備えた自転車において、前記スタンド１１の起立時に後車輪２の回転により発電用ダイナモ１６を発電駆動するとともに、フレーム７等に装着された充電ユニット１７に充電するように構成したことにより、自転車に付属した電力供給手段として携行したり紛失する虞れもなく、後車輪２の回転時に発電用ダイナモ１６からの電力が得られるばかりでなく、発電用ダイナモ１６により発電された電力を充電ユニット１７に蓄えておくことができるので、災害対策や非常時の電力としていつでも取り出すことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、後車輪を浮遊状態にする起立スタンドを備えた自転車に関し、後車輪の回転により発電用ダイナモを発電駆動して充電するように構成した自転車用充電ユニットに関する。

従来から、自転車に荷物や幼児等を載置して運搬したり走行することが広く行われている。その際、前車輪の上部や後車輪の上部に荷籠やキャリヤが設置されたり、幼児用の座席が設置されて供用されているが、荷物の重量が大きくなると、スタンドを起立させるのに困難になることが多い。特に、近年生じた震災等の災害対策用として、格別の燃料を必要としない自転車の使用が見直されている。そこで、益々重量物運搬の必要性が増し、安定したスタンドの起立性能が要求されるようになってきている。しかも、自転車の場合は、後車輪ハブ軸に固定されて使用されるメインスタンド（通常、車輪軸の両側に脚が配置される両脚スタンドが採用される）を起立させて後車輪を回転駆動させ、各種作業が行えることが見直されてきている。自転車の軽重や載置荷物の軽重に関わらず、災害時や非常時にスタンドを起立させて後車輪を浮遊状態にて回転駆動させることでエネルギーを取り出すことが行われている。例えば、下記特許文献１に記載されたような自転車用人力発電機が提案されている。

特開２００７−２８８９０９号公報（特許請求の範囲等参照）

前記特許文献１に開示された自転車用人力発電機を図７を用いて説明すると、人力発電機１０１は以下のように構成されている。後車輪ハブ軸の両端部にセットされる補助杆１１４を有するスタンド台１１２の後方に取付台座部１２１が延設され、該取付台座部１２１に載置されて後車輪のタイヤ外周面に圧接されるローラ１０２が配置される。該ローラ１０２の両側には第１発電機１０３と第２発電機１０４が配設される。小型で携行に便利な人力発電機１０１は、スタンド台１１２とともに後車輪ハブ軸の両端部にセットして後車輪を浮遊状態にしてペダルを漕ぐことによって電力が取り出せるので、災害時や非常時に自在にエネルギーを取り出すことができるものである。

しかしながら、前記特許文献１の自転車用人力発電機にあって、小型で携行に便利とはいえ、自転車本体とは別体にて携行しなければならず、後車輪ハブ軸へのセットも面倒で発電機本体の紛失の虞れもあった。しかも、該従来例のものでは、充電設備等を備えていないために、ペダルを漕いでいるときのみ電力を取り出すことができるに過ぎないために、電力の活用範囲が制限されていた。しかも、前記従来例のものでは、自転車の軽重や載置荷物の軽重については何らの考慮がなされていないために、災害対策用の自転車としては使用に耐えない虞れがあった。

そこで本発明では、前記従来例のような自転車の発電装置の課題を解決して、充電ユニットを搭載して後車輪近傍に掛かる重量増加も考慮してスタンド起立作業が容易で、特に災害対策用のエネルギ−補給に有用な、別途に携行する必要もない自転車用充電ユニットを提供することを目的とする。

このため本発明は、後車輪を浮遊状態にする起立スタンドを備えた自転車において、前記スタンドの起立時に後車輪の回転により発電用ダイナモを発電駆動するとともに、フレーム等に装着された充電ユニットに充電するように構成したことを特徴とする。また本発明は、前記充電ユニットがフレーム等に対して着脱自在に構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記充電ユニットから外部機器に電力を供給できるように構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記充電ユニットがバックホークに装着されるとともに、充電ユニットを収容するユニットケースは上方に向けて開口を有することを特徴とする。また本発明は、前記充電ユニットを収容するユニットケースの開口を覆う蓋部材を設けたことを特徴とする。また本発明は、前記発電用ダイナモから充電ユニットに接続される充電ケーブルの接続端子が前記蓋部材と一体に設けられていることを特徴とする。また本発明は、前記充電ユニットにおけるユニットケースの内側面と接触する各外側面に複数の突条部あるいは突起部を形成することにより、前記ユニットケースの内側面との間を線接触あるいは点接触として接触させたことを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、請求項１に記載の構成要件である、後車輪を浮遊状態にする起立スタンドを備えた自転車において、前記スタンドの起立時に後車輪の回転により発電用ダイナモを発電駆動するとともに、フレーム等に装着された充電ユニットに充電するように構成したことにより、自転車に付属した電力供給手段として携行したり紛失する虞れもなく、後車輪の回転時に発電用ダイナモからの電力が得られるばかりでなく、発電用ダイナモにより発電された電力を充電ユニットに蓄えておくことができるので、災害対策や非常時の電力としていつでも取り出すことができる。

また、請求項２に記載の構成要件である、前記充電ユニットがフレーム等に対して着脱自在に構成された場合は、電力が蓄えられた充電ユニットをフレーム等の車体から取り外して持ち出し、自転車から離れた場所や時間的な同時進行が不可避な場合でも、電力を自由に取り出すことができて活用範囲が広くなる。さらに、請求項３に記載の構成要件である、前記充電ユニットから外部機器に電力を供給できるように構成された場合は、ＵＳＢ端子穴等の外部機器への電力供給部に接続していつでもどこでも携帯電話やパソコン等に電力を供給することができる。

さらにまた、請求項４に記載の構成要件である、前記充電ユニットがバックホークに装着されるとともに、充電ユニットを収容するユニットケースは上方に向けて開口を有する場合は、下方に向いたバックホークに装着されるユニットケースは上方に向いた開口を有するように構成できるので、ユニットケース内に着脱自在に収容した充電ユニット本体部等が取り出し易くなる。また、請求項５に記載の構成要件である、前記充電ユニットを収容するユニットケースの開口を覆う蓋部材を設けた場合は、ユニットケースの開口を通じて収容された充電ユニットの本体部等が雨水や塵埃から保護され、充電ユニットの機能が長期間にわたり損なわれる虞れがない。

さらに、請求項６に記載の構成要件である、前記発電用ダイナモから充電ユニットに接続される充電ケーブルの接続端子が前記蓋部材と一体に設けられている場合は、蓋部材をユニットケースの開口部に装着すれば同時に発電ダイナモからの充電ケーブルの接続端子をそのまま充電ユニットの本体部等の上面の充電ケーブル端子穴に同時に接続することができる。さらにまた、請求項７に記載の構成要件である、前記充電ユニットにおけるユニットケースの内側面と接触する各外側面に複数の突条部あるいは突起部を形成することにより、前記ユニットケースの内側面との間を線接触あるいは点接触として接触させた場合は、充電ユニットの本体部等のユニットケースに対する出し入れが円滑になる。

本発明の自転車用充電ユニットを搭載したスタンド起立状態の自転車の全体斜視図である。 同、自転車の走行状態の全体斜視図である。 同、自転車のセンタースタンドのみが起立状態の全体側面図である。 同、発電用ダイナモおよび充電ユニットの取付状態を示す後車輪近傍の拡大斜視図である。 同、充電ユニットの蓋部材の説明斜視図である。 同、充電ユニットの設置状態およびユニットケースからの取出し形態を示す拡大斜視図である。 従来の自転車用人力発電機の説明図である。

以下、本発明の自転車用充電ユニットを実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。本発明の自転車用充電ユニットは、図１に示すように、後車輪２を浮遊状態にする起立スタンド１１を備えた自転車において、前記スタンド１１の起立時に後車輪２の回転により発電用ダイナモ１６を発電駆動するとともに、フレーム等７に装着された充電ユニット１７に充電するように構成したことを特徴とする。

図２および図３の全体斜視図および側面図に示すように、本願発明の自転車用充電ユニット（発電用ダイナモ１６、充電ユニット１７等から構成される）を搭載した自転車は、前車輪を下端部に軸支したフルントホークを転向自在に嵌合支持するヘッドパイプ３と、サドルを上端部に設置したシートポスト５を摺動緊締自在に嵌合したシートパイプ４の下端部のペダルハンガー部１３近傍とを接続するメインパイプ６を備えている。メインパイプ６は図示の例では、上下２本のメインパイプからなる。シートパイプ４の上端部近傍と後車輪ハブ軸１４近傍とを接続するバックホ−ク７を備え、さらに、ペダルハンガー部１３と後車輪ハブ軸１４近傍とを接続するチェーンステー８とを備える。バックホ−ク７の背面上部と後車輪ハブ軸１４近傍とを曲管にて接続されてリヤキャリヤ９が構成される。リヤキャリヤ９の水平部の後車輪上部には荷籠１０が設置される。

本発明の自転車用充電ユニットを搭載した自転車は、図１の全体斜視図で示すように、後車輪ハブ軸１４に共締めで固定されたメインスタンド１１に加えてチェーンステー８の略中間部に短尺のセンタースタンド１２を設置するものである。詳述はしないが、メインスタンド１１は、後車輪ハブ軸の両側にてチェーンステー８の後端部の爪板とナット等により共締めされる取付板に対して揺動自在に軸支されて構成される。したがって、後車輪２の両側に脚が配置される通常の両脚スタンドを構成する。また、メインスタンド１１の取付板は螺子１８（図４）によってもチェーンステー８の後端部の爪板に固定されているので、メンスタンド１１の車体への取付けが強固で確実となる。このメインスタンド１１に加えて、適宜の取付板によってチェーンステー８の略中間部に短尺のセンタースタンド１２が設置される。図示の例では、チェーンステー８を上下から挟持して固定された板部材によってチェーンステー８に取り付けられた取付板にセンタースタンド１２が揺動自在に軸支されている。チェーンステー８を上下から挟持して固定される板部材の設置位置は車体の各部サイズ等に応じて適宜調整可能である。

センタースタンド１２については、後車輪ハブ軸１４に固定される前記メインスタンド１１が起立状態にあるときはセンタースタンド１２が地面を離れた浮遊状態にあるように、やや短尺に構成される。センタースタンド１２は、メインスタンド１２の起立動作に先立って予備的に起立させる動作を行わせるもので、上部に重量物等を載置した後車輪からはやや前方に離れた位置に配置されること、および短尺故に後車輪部を持ち上げるストロークが小さいことから、単脚構成を妨げるものではないが、好適にはメインスタンド１１と同様に両脚スタンドとすることが望ましい。かくして、後車輪２の上部に設置される荷籠１０等に重量物が載置された場合および、本願発明における発電用ダイナモや充電ユニットを後車輪近傍に配設してその分重量が増加するようなことがあっても、重量物からやや離れた前方位置にてハンドルを確実に保持し、自転車の安定を維持した状態でセンタースタンド１２を使用して比較的小さな力で予備的に自転車を起立させた上で、後車輪ハブ軸１４に固定されたメインスタンド１１を起立させればよく、センタースタンド１２による予備的な後車輪２の持上げに続いて、メインスタンド１１による後車輪２の持上げストロークを小さくできるので、ハンドルを保持しながら遠く離れたメインスタンドを起立させる必要がなく、また、一気に重量物の位置にてメインスタンド１１を持ち上げる従来のもののような大きな力を必要としない。

本発明の自転車用充電ユニットを搭載した自転車では、図１に示したように、メインスタンド１１を起立させて後車輪２を浮遊状態にして、後車輪２の回転により発電用ダイナモを発電駆動するとともに、フレーム等に装着された充電ユニット１７に充電するように構成されている。図４はメインスタンド１１が起立状態にあり、発電用ダイナモ１６および充電ユニット１７の取付状態が明瞭に示されている後車輪近傍の拡大斜視図である。発電用ダイナモ１６はリヤキャリヤ９等に設置され、後車輪のタイヤ側面に圧接させて回転して発電駆動される。発電された電力は充電ケーブル１９を通じて充電ユニット１７に充電される。充電ユニット１７はバックホーク７等のフレームに対して着脱自在に構成される。

図６（Ａ）は充電ユニットの設置状態を示す拡大斜視図、図６（Ｂ）はユニットケースから取り出された充電ユニットの本体部の拡大平面図および斜視図で、充電ユニット１７の本体部２２を収容するユニットケース２１は上方に向いた開口を有し、バックホーク７等に固着されたユニットケース２１から着脱可能に取り出せる充電ユニット１７の本体部２２の上面には、発電用ダイナモ１６からの充電ケーブル１９（図４、５）の接続端子２５が接続される充電ケーブル端子穴２３が設けられる。また、充電ユニット１７の本体部２２の上面には、充電ユニット１７の本体部２２から外部機器に電力を供給する例えばＵＳＢ端子穴２４等が設けられる。ＵＳＢ端子穴２４等に接続していつでもどこでも携帯電話やパソコン等に電力を供給することができる。また、後車輪２の発電駆動中に充電ユニット１７の本体部２２から電力を取り出せるように、本体部２２の上面のＵＳＢ端子穴２４あるいは電力出力端子穴を別途設置して、これらの穴と接続される出力端子を前記ユニット蓋部材２６に一体に設けてもよい。かく構成すれば、該蓋部材２６のユニットケース２１の開口への装着によって、前述した充電ケーブル１９への接続と電力の出力が同時になされる。

図６（Ｂ）に示すように、充電ユニット１７の本体部２２におけるユニットケース２１の内側面と接触する各外側面に複数の突条部２７あるいは突起部２８が形成される。これによって、前記本体部２２の各外側面とユニットケース２１の内側面との間を線接触あるいは点接触として接触させたことにより、本体部２２のユニットケース２１に対する出し入れが円滑になる。前記突条部２７あるいは突起部２８の表面に低摩擦処理をして滑りにくくしても、ユニットケース２１の内面に対する接触が線接触あるいは点接触であるために、容易に出し入れが可能である。前記突条部あるいは突起部はユニットケース２１の内側面に形成してもよい。

図５に示すように、前記充電ユニット１７の本体部２２を収容するユニットケース２１の開口を覆う蓋部材２６が着脱自在に装着されて設けられる。該蓋部材２６には、前記発電ダイナモ１６から充電ユニット１７に接続される充電ケーブル１９の接続端子２５が結合されている。これによって、蓋部材２６をユニットケース２１の開口部に装着すれば同時に発電ダイナモ１６からの充電ケーブル１９の接続端子２５をそのまま充電ユニット１７の本体部２２の上面の充電ケーブル端子穴２３に接続することができる。

災害対策用として、夜間等において照明が必要となった時等に、ダブルスタンドを順次起立させてメインスタンド１１を起立状態に維持し、作業者はサドルに座乗のままでペダルを漕いで、走行負荷から開放された後車輪２を回転させて発電用ダイナモ１６を発電駆動する。これにより、災害対策用等の照明等の各種エネルギーを発電用ダイナモ１６から電力として取り出すことができる。充電中にも充電ユニット１７から電力を取り出すことができるが、充電ユニット１７の本体部２２をユニットケース２１から取り外して持ち出し、自転車から離れた場所や時間的な同時進行が不可避な場合でも、電力を自由に取り出すことができて活用範囲が広くなる。

さらに、前記後車輪２を変速する変速装置に、充電時に使用される高速変速比のギヤ設定を可能として、メインスタンド１１を起立させて後車輪２を抵抗なく回転できることもあって、充電のために後車輪２を高速で回転させて短時間に効率的に充電を行うことができ、さらにまた、前記発電用ダイナモ１６に、充電用の高出力モードの設定を可能として災害対策用等として高出力で充電を行い、効率的に電力を取り出せるように構成して各種の作業に供用させることもできる。

さらに、本発明の自転車用充電ユニットを搭載した自転車では、少なくとも後車輪２を小径に構成して前記メインパイプ６を低床に構成している。好適には、後車輪２は２０インチ以下に構成される。通常は前車輪は２４インチ以上程度に構成されている。前車輪を小径に構成して低床自転車を構成することもあるが、本願発明では、災害対策用等のために、後車輪２の上部に荷籠１０を設置して重量物を載置することから、後車輪２を小径とすることで後車輪側が低重心となり、走行中のふらつきも抑制でき、さらには荷物の積み下ろしが楽になる他、メインスタンド１１の起立ストロークも小さくできることとなる。しかも、メインパイプ６が低床に構成されるので、後車輪側に足を挙げることもなく、前車輪側での容易な跨乗が可能となって、安全な乗出しが行える。

また、本発明の自転車用充電ユニットを搭載した自転車では、チェーンステー８を比較的長尺（メインパイプ６やシートパイプ４の通常のサイズに対するチェーンステーの通常のサイズ比率に比較して）に構成される。このように構成することにより、後車輪を通常の自転車よりも相対的に後方に配置することができるので、荷籠１０のサイズを大きく採ることが可能となる。チェーンステー８を比較的長尺に構成することにより、前車輪１の接地点からの後車輪２の腕の長さは大きくなり、スタンド起立時の後車輪２のメインスタンド１１の持上げストロークが大きくなることが避けられないが、前述したように、後車輪２を小径とすることでメインスタンド１１の持上げストロークを小さく抑えることが可能となる。また、チェーンステー８を比較的長尺に構成することにより、走行中の自転車全体のふらつきが効果的に抑制される。

さらに、チェーンステー８を比較的長尺に構成することに伴い、ペダルハンガー部１３と後車輪ハブ軸１４間に張設される駆動装置として、チェーンではなく駆動ベルト１５が採用される。もし、駆動装置としてチェーンを採用すると、チェーンも長大化するので、個々の構成品に摩耗等によりたるみが生じた場合には、全体としてのたるみも大きくなることが避けられないので、比較的伸びが少ないベルト体を採用したものである。また、本発明の自転車用充電ユニットを災害対策用として使用する際にも、錆びたりすることのないベルト体は保守・点検にも有利で好都合である。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、後車輪ハブ軸へのメインスタンドの固定形態（チェーンステー後端部の爪板とメインスタンドの取付板を介した後車輪ハブ軸への固定ナットによる共締め固定の他、該共締め固定に加えてメインスタンドの取付板の前記爪板への螺子固定やメインスタンドの取付板を延長設置してバックホークやチェーンステーにも接続固定することも可能である）、メインスタンドの形状（両脚スタンドとしての形状、例えば接地部を広幅にしたり接地部後部に足乗せ部を形成することもできる）、形式、センタースタンドの形状、形式（好適には両脚スタンドが採用されるが、単脚を妨げるものではない）、センタースタンドのチェーンステーへの設置取付形態（実施例のように、一対の上下挟持板による取付けの他、チェーンステーに溶接等により固定した取付ブラケットに設けた多数の孔に選択的にセンタースタンドの取付板を固定して前後位置を調整するようにしてもよい）、センタースタンドの短尺程度（メインスタンドの揺動腕の長さに対してセンタースタンドの長さが短か過ぎると、予備的な起立のストロークが小さくて、これに続くメインスタンドの起立のストロークが大き過ぎて後車輪の持ち上げの負担が従来と変わらず、センタースタンドの長さが長過ぎると、予備的な起立のストロークが大き過ぎて負担が大きくなるので、センタースタンドの短尺の程度は適正になされるとよい）、発電用ダイナモの形状、形式（好適には後車輪のタイヤ側面に圧接させて発電子を回転させるものが採用されるが、後車輪ハブダイナモの採用を妨げない）およびその車体等への取付形態（リヤキャリヤやバックホーク等に取り付けられる。発電ダイナモの回転子の圧接・離脱形態は通常のものが採用される）、充電ユニット本体部の形状（実施例の角柱に限らず、円柱形等でもよい）、ユニットケースの形状（ユニット本体部の形状に対応した形状）、充電ユニット本体部のユニットケースへの突条部および突起部を介した線接触および点接触形態（突条部および突起部の形成部位や数、形成方法等は適宜採用し得る）、ユニットケース開口部への蓋部材の装着による各接続端子の接続形態、充電ユニットのバックホーク等車体フレームへの着脱形態（車体フレームに固着したユニットケースへの着脱の他、ユニットケースごとの着脱形態も考慮される）、後車輪を変速する変速装置における高速変速比率、発電用ダイナモにおける充電用の高出力モードの設定値等については適宜選定できる。また、実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明の自転車用充電ユニットは、好適には、災害対策用等として使用されるが、後車輪の上部に幼児用座席を配置した幼児用自転車としても使用可能である。さらには、自転車のみならず、オートバイ等の重量二輪車にも採用が可能である。

２ 後車輪
４ シートパイプ
７ バックホーク
８ チェーンステー
１１ メインスタンド
１２ センタースタンド
１３ ペダルハンガー部
１４ 後車輪ハブ軸
１６ 発電用ダイナモ
１７ 充電ユニット
１９ 充電ケーブル

Claims (7)

1. 後車輪を浮遊状態にする起立スタンドを備えた自転車において、前記スタンドの起立時に後車輪の回転により発電用ダイナモを発電駆動するとともに、フレーム等に装着された充電ユニットに充電するように構成したことを特徴とする自転車用充電ユニット。
2. 前記充電ユニットがフレーム等に対して着脱自在に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の自転車用充電ユニット。
3. 前記充電ユニットから外部機器に電力を供給できるように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の自転車用充電ユニット。
4. 前記充電ユニットがバックホークに装着されるとともに、充電ユニットを収容するユニットケースは上方に向けて開口を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自転車用充電ユニット。
5. 前記充電ユニットを収容するユニットケースの開口を覆う蓋部材を設けたことを特徴とする請求項４に記載の自転車用充電ユニット。
6. 前記発電用ダイナモから充電ユニットに接続される充電ケーブルの接続端子が前記蓋部材と一体に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の自転車用充電ユニット。
7. 前記充電ユニットにおけるユニットケースの内側面と接触する各外側面に複数の突条部あるいは突起部を形成することにより、前記ユニットケースの内側面との間を線接触あるいは点接触として接触させたことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の自転車用充電ユニット。
   
   

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