JP2018020751A - 方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】自転車の利用において、昼間、夜間、走行中、減速中、停止中を問わず自転車の存在を、前後の車両や歩いているに人に知らせ、自転車の関係する事故を減らし、交通安全に貢献する。【解決手段】自転車に取り付けられた発電機の電力を走行中に大容量のコンデンサに効果的に充電して、走行中、停止中に関わらず、その時の状況において、前照灯および尾灯の点灯、点滅、進行方向変更時の方向指示灯の点滅、ブレーキ操作時にはブレーキ灯を点灯できる方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置を提供する。【選択図】図４

Description

技術の分野

自転車用照明装置に関するものである。

最近、自転車が関係する対人事故の増加が社会問題となっている。自転車を利用する人のマナーも大きく問われているのが現状である。このような状況において、乗り物としての自転車自体の安全性を少しでも向上させる必要がある。その一つとして、自転車の存在を周囲の車両や歩行者に知って貰うため、昼夜、走行中、停止中に関わらず照明は元より、進行方向、ブレーキ操作による減速などの行動をＬＥＤの点灯、点滅で、前後の車両や歩行者に知らせる方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置の普及が望まれる。

特開２０１３−１１６７２１ この文献は筒状の筐体の内面を鏡面とし、両端にレンズを取り付け、筐体の中央部に光源となる電球またはＬＥＤを配置している。方向指示器は自転車のハンドルの左右に１個ずつ取り付け、電池ボックスを車体、制御ボックスをハンドルに取り付けている。特徴は一般的には前後、左右４個の照明部を必要とすするところを２個で構築している点であるが、本申請とは異なるものである。

特開２００１−２９４１８４ この文献は進行方向を指示する照明灯を自転車のハンドルの両端に取り付け、ＬＥＤを光源として、レンズを用いて光りを散乱させている。電源部に充電器、蓄電池、制御回路を内蔵している。特徴は方向指示灯を車幅灯と兼用させている点であるが本申請とは異なるものである。

特開平０８−１１９１６７ この文献はＬＥＤを光源とする発光表示部を左右に取り付け、駆動部のスイッチを利用して点灯する。特徴はＬＥＤを覆う合成樹脂に半透明の複数のビーズを混入させ、ＬＥＤの光を散乱させている点であるが、本申請とは異なるものである。

実開平０５−１８９８３ この方向指示灯は後部車輪の泥よけに取り付けられ、尾灯を中心に左右複数のＬＥＤを配置した構造となっている。ハンドルに取り付けられた電源スイッチにより、複数の方向指示用ＬＥＤを内側から外側に向かって、間欠的に順次流れるように、点灯させている点であるが本申請とは異なるものである。

特開２０１１−２３０６６５
電動アシスト自転車のブレーキレバーに組み込まれた検出部でブレーキの操作を検知して、ブレーキランプを点灯するものであり、本申請とは異なるものである。

特開２００９−２２０６６９
電動アシスト自転車のブレーキの状態を検出センサで検出し、ブレーキランプの点灯と電力回生を行うものであり、本申請とは異なるものである。

実開平５−０９１９７３
自転車用ブレーキランプ装置であり、ブレーキレバーの操作と同時に手指の加圧によって、スイッチを動作させてブレーキランプを点灯するものであり、本申請とは異なるものである。

実登３１０１２７０
自転車のブレーキ表示灯装置であり、ブレーキレバーの操作を組み込まれたマイクロスイッチで検出し、ブレーキ表示灯を点灯するものであり、本申請とは異なるものである。

現状の自転車においては前照灯のみが大部分であり、尾灯付きは極度に少ない。特に夜間走行においては周囲からの認識度は低い。本発明は昼夜、走行中、停止中を問わず周囲から自転車の存在を認められることを最重点の課題とした。

前照灯の形状は長方形で横長として、前方向を照らすＬＥＤのみでなく左右の両端に横方向を照らすＬＥＤ、中央部付近の背面に搭乗者の足元を照らすＬＥＤ、両端部の近傍に方向指示用ＬＥＤを配置する。

自転車の後部に取り付ける尾灯も前照灯と同じく長方形で横長の形状とし、ＬＥＤの配置は上下二段として、上側一列にブレーキ灯、下段には後方を照らすＬＥＤ、左右の両端に横方向を照らすＬＥＤ、中央部付近の裏側には搭乗者の足元を照らすＬＥＤ、さらに左右両端近傍には方向指示用ＬＥＤを配置して、周囲からの視認性の向上を図る。

前照灯および尾灯に取り付けた多数のＬＥＤを夜間、昼間、走行中、停止中に関わらず、駆動する電源は既存の発電機の電力を大容量コンデンサまたは二次電池に効率良く充電して利用する。この目的ために充電とＬＥＤの点灯、点滅動作を適切に管理することが可能な制御回路を準備する。

ブレーキの操作の検知を加速度の変化を利用する検出装置を用いることにより、既存の自転車のブレーキシステムに手を加える事は一切不要とする。

前照灯は長方形で横長の形状で、左右の両端に横方向を照らす白色ＬＥＤ、その内側に方向指示用の黄色又は橙色の複数個のＬＥＤを配置する。また中央部付近の裏側には搭乗者の足元を照らす複数個の白色ＬＥＤ、さらに中央部には本来の前照灯の役目を果たす複数個の白色ＬＥＤを配置した。

尾灯も前照灯と同じように、長方形で横長の形状とした。ＬＥＤの配置は上下二段とし、上段には複数個の赤色ブレーキ灯を横一列に配置し、下段の左右の両端には横方向を照らす赤色ＬＥＤ、その内側に方向指示用の複数個の黄色または橙色のＬＥＤを配置した。中央部周辺の裏側に搭乗者の足元を照らす複数個の白色ＬＥＤを配置し、さらに中央部表側に本来の尾灯の役目を果たす複数個の赤色ＬＥＤを配置した。

多数のＬＥＤは従来の定電圧駆動で、固定抵抗器による電流制限回路は使用せず、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有するＰＴＣサーミスタを利用する点灯回路によって駆動されるので安全かつ効率的である。

自転車の走行中に得られる発電電力を電気二重層コンデンサなどの大容量コンデンサまたは二次電池への充電とＬＥＤの点灯を交互に設定電圧に到達するまで行い、さらにその後の状態も適切に管理する制御回路を設け、コンデンサが充電されていない走行開始時にも装置全体が正常に動作するようにして安全を確保した。

各制御回路を正確に働かすための主制御回路の電源は充電中の主電源は使用できないため、主電源の影響を極力受けないように整流・平滑回路を別に設け、主電源から分離した副電源を確保して確実な制御を実現した。

既存の自転車のブレーキに関連する機構に手を加えることなく、自転車の加速度の変化からブレーキが操作されたことを検出し、ブレーキ灯を点灯させるための、制御回路の開発行った。

方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置の発明により、昼夜、走行中、停止中を問わず自転車の存在を周囲に知らせることができる。停止時においても、走行中に大容量コンデンサに充電した電力を利用して、ＬＥＤの点滅が可能のため、周囲からの視認性が格段に向上し、交通事故の減少に役立ち、交通安全に貢献し社会的損失を少なくできる。

前照灯 尾灯 前照灯の接続図 尾灯の接続図 方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置のブロック図 操作部 コイル状ばね重り方式加速度検出部 板ばね重り方式加速度検出部

図１に示すように、長方形で横長形状の前照灯１の左右の両端部に横方向を照らす白色のＬＥＤ３、４を配置、その内側に右方向指示灯となる黄色または橙色ＬＥＤ６と左方向指示灯となる黄色または橙色ＬＥＤ７を配置、さらに内側に搭乗者の足元を照らす白色ＬＥＤ５を配置、中央部には、本来の前照灯の役目をする複数個の白色ＬＥＤ８を横一列に配置して、前方の十分な明るさと周囲からの視認性を高めている。

図２に示すように、後方向を照らす方尾灯１１は、上下二段の形状となっていて、上の段には、ブレーキ灯用の複数の赤色ＬＥＤ１８を横一列に配置、下段の左右の両端部に横方向を照らす赤色ＬＥＤ１２、１３を配置、その内側に右方向指示灯となる黄色または橙色ＬＥＤ１５、左方向指示灯となる黄色または橙色ＬＥＤ１６配置、その内側に搭乗者の足元を照らす白色ＬＥＤ１４を配置、中央部には本来の尾灯の役目をする複数個の赤色ＬＥＤ１７を横一列に配置して、尾灯としての十分な明るさと周囲からの視認性を高めている。

前照灯１、尾灯１１に組み込まれた多数のＬＥＤは、図３の前照灯接続図，図４の尾灯接続図に示すように、ＬＥＤの順方向動作電圧を考慮して、２個または３個を直列に接続したアームを作り、それぞれのアームごとにＰＴＣサーミスタ２６を接続して、電流制限とＬＥＤに不具合を生じた場合の電流のしゃ断を行う。このため、仮に、一つのアームに故障が起きても、他のアームのＬＥＤの点灯に影響を与えない。

ＬＥＤの点灯は、既存のローラ型発電機または軸内に組み込まれたハブ型発電機で発生する交流電力を利用する。図５のブロック図に示すように、交流電源２７の出力をブリッジ型ダイオード２９で整流し直流電力として利用する。回路全体の安全対策として、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を有するＰＴＣサーミスタ２８を直列に接続し、回路全体に流れる電流を制限するとともに、最悪の場合遮断して保護する。ＰＴＣサーミスタ２８は自身の温度が低下すると元の状態に復帰する性質がある。ローラ型発電機を利用する自転車においては、夜間走行は問題ないが昼間に発電機を動作させる不便さが残る。これを解決するため、二次電池でバックアップしても良い。

コンデンサの充電はコンデンサ充電・ＬＥＤ点灯制御回路３２からの指令信号によりパワーＭＯＳＦＥＴ３１を制御する。自転車の走行開始時においてはオン時に大容量コンデンサ３４を充電、オフ時にＬＥＤを点灯する。これを繰り返し、大容量コンデンサ３４が設定電圧になるまで充電する。したがって、走行中に充電された電荷は自転車の走行速度が遅くなり、発電能力が低下すると、放電ルートであるダイオード３０を経由して放電されるので、従来の自転車用照明灯のように暗くならない特色がある。停止中の電力を供給する補助電源としての、コンデンサ３４はできるだけ大きい容量のものが望まれるが、自転車の走行開始時、発電した電力が充電のみに費やされ、ＬＥＤが点灯できなくなることがあった。本発明はこの問題を解決するため、前述したようにダイオード３０、パワーＭＯＳＦＥＴ３１を用いて、充電ルートと放電ルートを分離した結果、大容量の電気二重層コンデンサにも対応できるため、良質の主電源が得られる。

本来の前照灯の役目をする白色ＬＥＤ群８、尾灯の役目をする赤色ＬＥＤ群１７、搭乗者の足元を照らすＬＥＤ５，１４および横方向を照らすＬＥＤ３，４，１２，１３はＬＩＧＨＴ制御回路４０とパワーＭＯＳＦＥＴ４１を中心に、照度センサ４４の明るさ信号、ダイオード４２とコンデンサ４３による走行、停止信号を参照して制御する。そして自転車のハンドルの右手または左手側に取り付けられた操作部４７のＬＩＧＨＴスイッチ５１で、ＯＮ ＯＦＦ ＦＯＧ機能を選択可能である。

前照灯１、尾灯１１に取り付けられた右方向指示灯６、１５および左方向指示灯７，１６の点滅は方向指示灯制御回路４５とパワーＭＯＳＦＥＴ４６を用い、図５、６に示す操作部４７のＷＩＮＫＥＲスイッチ４９でＬ ＯＦＦ Ｒで方向の選択ができる。緊急時には、ＨＡＺＡＲＤスイッチ５０をＯＮにすることでＷＩＮＫＥＲスイッチ４７の位置に関係なく左右の方向指示灯全部を点滅することが可能である。方向指示灯の動作時にはブザー７４が吹鳴するので、操作スイッチの戻し忘れを防止できる。また、ダイオード７５は左右方向分離用である。

図２に示す尾灯１１の上段に組み込まれたブレーキ灯の赤色ＬＥＤをブレーキ操作時に点灯するためには、図７または図８に示す加速度検出部を用いることにより、既存の自転車のブレーキシステムに手加える必要はなくなる。図７の加速度検出部はコイル状のばね５８と重り５７および永久磁石５９を取り付けたスライド可能な板５６に、コイル状ばね５８の一端を固定し、もう一端はケースに取り付けた調整ねじ６２と組み合わせた取り付け金具６１に固定される。ブレーキ操作によりスライド板は右方向に 移動して、磁気スイッチ６０を動作させる。停止により、コイル状ばねの復元力で元の位置に戻る。

図８は板状のばね６８と重り６９組み合わせた簡易型の加速度検出部である。固定電極６６上の接点６８と重り６９付き導電性の板ばね６８がブレーキ操作による加速度の力を受け、機械的スイッチを構成する。このほか半導体を利用した加速度センサを用いても良い。

図７、図８の加速度検出部を用いて、直接ブレーキ灯ＬＥＤを点灯した場合、ブレーキ操作時の点灯時間が短くなる欠点があった。この問題を解決するため、図４に示すように、パワーＭＯＳＦＥＴ７３、コンデンサ３６、抵抗器２４，２５によるブレーキ灯点灯時間延長回路１９を用いて、点灯時間を自由に延長する事が可能となり、後方からの視認性が格段に向上した。

複数個のＬＥＤを効率よく点灯可能な、ＰＴＣ特性を有するＰＴＣサーミスタを利用した点灯回路、走行開始時の電力を大容量コンデンサに、有効に充電するための制御回路、これを停止中に有効活用するための制御回路などは産業面への利用が可能と思われる。

１ 前照灯筐体
２ 取り付け金具
３ 右横方向を照らす白色ＬＥＤ
４ 左横方向を照らす白色ＬＥＤ
５ 搭乗者の足元を照らす白色ＬＥＤ
６ 右方向指示灯用黄色または橙色ＬＥＤ
７ 左方向指示灯用黄色または橙色ＬＥＤ
８ 前方向を照らす白色ＬＥＤ
９ 接続線
１０ 接続コネクタ
１１ 尾灯筐体
１２ 左横方向を照らす赤色ＬＥＤ
１３ 右横方向を照らす赤色ＬＥＤ
１４ 搭乗者の足元を照らす白色ＬＥＤ
１５ 右方向指示灯用黄色または橙色ＬＥＤ
１６ 左方向指示灯用黄色または橙色ＬＥＤ
１７ 後方向を照らす赤色ＬＥＤ
１８ ブレーキ灯
１９ ブレーキ灯点灯時間延長回路
２０ 接続線
２１ 接続コネクタ
２２ 加速度検出部コネクタ
２３ 加速度検出部接続線
２４ ブレーキ灯点灯時間延長回路用放電抵抗器
２５ ブレーキ灯点灯時間延長回路用充電抵抗器
２６ 各アーム用ＰＴＣサーミスタ
２７ 交流電源（発電機）
２８ 主ＰＴＣサーミスタ
２９ ブリッジダイオード
３０ 放電用ダイオード
３１ 充電制御用パワーＭＯＳＦＥＴ
３２ 充電・ＬＥＤ点灯制御回路
３３ コンデンサ保護用ツェナーダイオード
３４ 大容量コンデンサ
３５ コンデンサ電圧検出用ツェナーダイオード
３６ ブレーキ灯点灯時間延長回路用コンデンサ
３７ 主制御回路用整流ダイオード
３８ 主制御回路用平滑コンデンサ
３９ 主制御回路
４０ ＬＩＧＨＴ制御回路
４１ ＬＩＧＨＴ制御用パワーＭＯＳＦＥＴ
４２ 走行、停止検出用ダイオード
４３ 走行、停止検出用コンデンサ
４４ 照度センサ
４５ 方向指示灯制御回路
４６ 方向指示灯制御用パワーＭＯＳＦＥＴ
４７ 操作部
４８ 操作部取り付け用孔
４９ ＷＩＮＫＥＲスイッチ
５０ ＨＡＺＡＲＥＤスイッチ
５１ ＬＩＧＨＴスイッチ
５２ 操作部接続線
５３ 操作部コネクタ
５４ コイル状ばね、重り方式加速度検出部
５５ レール
５６ スライド板
５７ 重り
５８ コイル状ばね
５９ 永久磁石
６０ 磁気スイッチ
６１ コイル状ばね取り付け金具
６２ 調整ねじ
６３ 接続線
６４ コネクタ
６５ 板ばね、重り方式加速度検出部
６６ 固定電極
６７ 固定接点
６８ 導電性板ばね
６９ 重り
７０ 可動部取り付け電極
７１ 接続線
７２ コネクタ
７３ ブレーキ灯点灯時間延長回路制御用パワーＭＯＳＦＥＴ
７４ ブザー
７５ 方向分離用ダイオード

Claims (13)

1. 周囲からの視認性を高めるため、長方形で横長形状の前照灯の両端部に横方向を照らす白色ＬＥＤ、中央部周辺の背面に搭乗者の足元を照らす複数個の白色ＬＥＤ、中央部に横一列に前方を照らす複数の白色ＬＥＤ、両端部近くに、複数の方向指示灯用の黄色または橙色ＬＥＤを取り付けた前照灯を利用する方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
2. 周囲からの視認性を高めるため、長方形で横長、上下二段形状の上段にはブレーキ灯用の複数個の赤色ＬＥＤを横一列、下段の両端部に横方向を照らす赤色ＬＥＤ、中央部周辺の背面に搭乗者の足元を照らす複数個の白色ＬＥＤ、両端部近くに、複数の方向指示灯用の黄色または橙色ＬＥＤ、中央部には後方を照らす複数個の赤色ＬＥＤを取り付けた尾灯を利用する方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
3. ＬＥＤ駆動方法は、発光色による順方向の動作電圧の違いを考慮し、２個または３個のＬＥＤを直列に接続したアームを構成し、各アームにＬＥＤを過電流から保護するため、電流制限用素子としてＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）特性を持つＰＴＣサーミスタ直列に接続し、このアームを必要個数並列接続した点灯回路を用いる方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
4. 自転車の停止中においても方向指示灯用ＬＥＤ、前照灯および尾灯のすべてのＬＥＤを点滅させるための補助電源として、電気二重層コンデンサなどの大容量コンデンサまたは二次電池を利用した方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
5. 大容量コンデンサまたは二次電池を補助電源として利用した場合、自転車の走行開始時、発電した電力が充電のために使われ、ＬＥＤが点灯できなくなる。この問題の解決方法として、充電ルートと放電ルートを分離し、充電とＬＥＤの点灯を、充電電圧が設定値に到達するまで交互に行い、到達以降は、主にＬＥＤの点灯に使用する制御回路を利用した方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
6. 走行開始時においては、主電源は充電課程にあって不安定であり、主電源を主制御回路への利用はできない。このため、主制御回路を働かす電源は走行開始時においては、主電源の影響を可能な限り少なくする目的で、別途に整流回路と平滑回路を用いた電源を主電源と併せて利用する方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
7. 方向指示灯を動作させたとき、同時にブザーを鳴らし、操作スイッチの戻し忘れを防止する機能を有する方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
8. 緊急時には方向指示用ＬＥＤ全数を点滅させるハザード灯機能を有する方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
9. 自転車のブレーキシステムに一切手を加えず、ブレーキ操作時に発生するマイナス方向の加速度を検出し、ブレーキ灯を点灯する方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
10. ブレーキ操作時のマイナス方向の加速度検出する方法として、重り、コイル状のばね、永久磁石、磁気スイッチ用い、ブレーキ操作時における重りと永久磁石が付いたスライド板の移動により、磁気スイッチを動作させる加速度検出器を用いた方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
11. ブレーキ操作時のマイナス方向の加速度検出する方法として、導電性ばね材を用いた板状のばねに、重りを取り付けたものを可動接点として、対面に固定接点を設けた検出スイッチを用いた方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
12. ブレーキ操作時のマイナス方向の加速度検出する方法として、半導体加速度センサを用いた方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。
13. 自転車の走行速度が低いとブレーキ操作を検出した時発生する信号出力が短時間となり周囲からの視認性が低下する。このため、ブレーキ灯の点灯時間を引き延ばす目的で、パワーＭＯＳＦＥＴ，コンデンサ、抵抗器によるブレーキ灯点灯時間延長回路を用いた方向指示灯・ブレーキ灯付き自転車用照明装置。

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