JP3152402U - 発電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】より簡単な構成により車両の振動を利用して発電を行うことができるとともに、振動の振幅がランダムなものであっても発電可能な発電機を提供する。【解決手段】車両本体と、この車両本体に往復運動可能に接続された振動体とを具備する車両に設けられ、振動体の車両本体に対する振動を受け付ける振動受部2と、一端部で振動受部2から振動を受け付け他端部に伝達する伝達部3と、伝達部3の他端部の往復振動を受け付けて回転運動に変換する変換部4と、変換部4から回転運動の伝達を受けて発電を行う発電部5とを具備する。変換部4を、発電部5を駆動するクランクジャーナル41と、このクランクジャーナル41の軸心から偏心した位置に設けられ伝達部の他端部の往復運動を受け付けるクランクピン42と、クランクピン42の前記クランクジャーナル41に対する偏心位置を変更可能な伸縮回転アーム43とを利用して構成する。【選択図】図1
Description
本考案は、車両の振動を利用して発電を行う発電機に関する。
従来より、車両の振動に伴う振動エネルギーを利用して発電を行う発電機は種々考えられてきている。このような発電機の一例として、車両の振動を受ける振動部と、この振動部の振動を回転運動に変換する変換部と、この変換部から回転エネルギーの伝達を受けて発電を行う発電部とを有するものが挙げられる(例えば、特許文献1を参照)。
前記特許文献1記載の発電機の構成では、前記変換部を発電機のクランク軸に接続している。しかして、通常のクランク軸は、予め設定した振幅で振動する振動体にクランクピンを接続し、クランクアームを介してクランクジャーナルを回転させる構成を有するが、車両の振動の際の振幅は一定でないことが多い。このことから、発電機を駆動させるべく通常のクランクを利用して車両の振動を回転運動に変換することが従来は困難であった。
本考案は、前述した課題を解消すること、すなわち、車両の振動の振幅がランダムであっても振動を回転運動に変換して発電可能な発電機を実現することを目的としている。
本考案は、以上のような課題を踏まえ、次のような手段を講じたものである。
すなわち、本考案に係る発電機は、車両本体と、この車両本体に往復運動可能に接続された振動体とを具備する車両に設けられ、前記振動体の車両本体に対する振動を受け付ける振動受部と、一端部で前記振動受部から振動を受け付け他端部に伝達する伝達部と、この伝達部の他端部の往復振動を受け付けて回転運動に変換する変換部と、前記変換部から回転運動の伝達を受けて発電を行う発電部とを具備するものであって、前記変換部を、前記発電部を駆動するクランクジャーナルと、このクランクジャーナルの軸心から偏心した位置に設けられ前記伝達部の他端部の往復運動を受け付けるクランクピンと、前記クランクピンの前記クランクジャーナルに対する偏心位置を変更可能な伸縮回転アームとを利用して構成していることを特徴とする。
このようなものであれば、振動体の振幅、及びこの振動体から振動の伝達を受けた前記伝達部の他端部の振幅がランダムであっても、前記伝達部の他端部に接続したクランクピンの前記クランクジャーナルに対する偏心位置を変更可能に前記伸縮回転アームを構成しているので、この振幅に対応して前記クランクピンの前記クランクジャーナルに対する偏心位置を変更させつつ前記伸縮回転アーム及び前記クランクジャーナルを回転させることができる。すなわち、振動体の振幅がランダムであっても往復運動を回転運動に変換して発電を行うことができる。
上述した課題を解決した上で、前記変換部により、前記クランクピンが上死点又は下死点にある場合でもクランクジャーナルを回転させることができるようにするには、前記伝達部が、前記振動受部の振動を一端部で受け増幅して他端部に伝達するレバーと、このレバーの前記他端部に接続して往復運動を行うとともに前記変換部のクランクピンと係合させてなる長孔を有するスライダとを具備するものであって、前記スライダに形成した長孔が延伸する方向とこのスライダの往復運動の方向とが平行でなく、かつこれらがなす角度が90°未満であるものが望ましい。このようなものであれば、前記クランクピンが上死点又は下死点にある場合でも、前記スライダが移動することにより、このスライダの長孔を介して前記クランクピンが左右いずれかの方向、すなわち回転半径に直交する方向の成分を含む作用を受けるからである。
このようなクランクピンのがたつきを抑制するための構成として、前記クランクピンと前記クランクジャーナルとの間の偏心距離を小さくする方向に付勢する付勢手段を設けているものが挙げられる。
また、振動体の振幅が過大になった場合に、伝達部を介して変換部に過大な振幅が伝達されて変換部が損傷するなどの不具合を抑制するための好適な構成として、前記振動受部の振幅が所定値以上である場合に前記振動受部から前記伝達部への振動の伝達を遮断する過振動防止機構をさらに有するものが挙げられる。
このような過振動防止機構を容易に形成できる構成の一例として、前記伝達部が、前記振動受部の振動を一端部で受け増幅して他端部に伝達するレバーと、一端部を前記振動受部に接続しているとともに他端部を前記レバーに接続してなる連結部材をさらに有し、この連結部材と前記振動受部との接続を、前記振動受部に接続した振動受ピンと前記振動受部に設けたピン受凹部とを介して行っているものであって、前記過振動防止機構を、連結部材に前記ピン受凹部に連通させて設けた振動逃げ溝、前記連結部材に設けたカム面、及び前記振動受部が大きな振動を受けた場合に前記カム面に当接する過振動防止ピンを利用して形成し、前記カム面が前記過振動防止ピンに当接した場合に前記振動受ピンが前記振動逃げ溝内に導かれる構成を有するものが挙げられる。
そして、このような発電機の好適な実施の一例として、前記車両本体が自転車のフレーム、前記振動体が自転車のサドルであって、前記振動受部が、サドルの振動を受け付けるものが挙げられる。このようなものであれば、発電機により発電した電力により、電動アシスト式自転車のバッテリを充電することや、自転車のヘッドランプを点灯させること等が可能となる。
本考案に係る発電機の構成によれば、一端部で振動運動を受け付けて他端部に伝達する伝達部と、この伝達部の他端部の往復運動を回転運動に変換する変換部とを有するとともに、前記変換部を、発電部を駆動するクランクジャーナルと、このクランクジャーナルの軸心から偏心した位置に設けられ前記伝達部の他端部の往復運動を受け付けるクランクピンと、前記クランクピンの前記クランクジャーナルに対する偏心位置を変更可能な伸縮回転アームとを利用して構成しているので、振動体の振幅がランダムであっても、この振幅に対応して前記クランクピンの前記クランクジャーナルに対する偏心位置を変更させつつ前記伸縮回転アーム及び前記クランクジャーナルを回転させることができる。すなわち、振動体の振幅がランダムであっても往復運動を回転運動に変換して発電を行うことができる。
以下、本考案の一実施形態について述べる。
本実施形態は、図1〜図4に示すように、車両本体たるフレームFと、このフレームFに往復運動可能に接続された振動体たるサドルSとを具備する車両たる自転車に取り付けてなる発電機1である。ここで、前記フレームFと前記サドルSの間には、従来広く知られているように、衝撃吸収部材たるサドル受バネS1を介在させている。なお、前記図1〜図4において、前記フレームF及び前記サドルSは想像線により示している。
この発電機1は、前記図1〜図4、及び図5に示すように、前記サドルSのフレームFに対する振動を受け付ける振動受部2と、一端部で前記振動受部2から振動を受け付け他端部に伝達する伝達部3と、この伝達部3の他端部の往復振動を受け付けて回転運動に変換する変換部4と、前記変換部4から回転運動の伝達を受けて発電を行う発電部5とを具備する。
前記振動受部2は、前記サドルSの下面と前記サドル受バネS1との間に取り付けてなる振動受部本体21と、この振動受部本体21の一端縁から垂下して設けた垂下部22とを有する板状の部材である。また、前記垂下部22からは、前記伝達部3にこの振動受部2の振動を伝達すべく、振動受ピン23を突出させて設けている。
前記伝達部3は、前記振動受部2に一端部を接続してなる連結部材たる連結バー31と、この連結バー31の他端部に一端部を相対回転可能に接続しているとともに、中間よりも前記連結バー31との接続部位寄りを軸支部34により軸支させているレバー32と、このレバー32の他端部に形成した長孔32aに係合可能な係合ピン33b、及びこの係合ピン33bを突出させて設けたスライダ本体33aを有するスライダ33とを具備する。
さらに詳述すると、前記連結バー31の一端部、具体的には上端部には、前記振動受ピン23を挿通させてなるピン受け凹部たるピン受け孔31aを形成していて、このピン受け孔31aの開口縁を前記振動受ピン23が押圧することにより振動を受け付ける。また、この連結バー31には、前記ピン受け孔31aに連通させて上下方向に延伸する振動逃げ溝31bを設けている。一方、この連結バー31の他端部、具体的には下端部には、上述したように、軸部材36を介して前記レバー32の一端部を相対回転可能に接続している。
前記レバー32は、上述したように一端部を前記連結バー31の下端部に相対回転可能に接続しているとともに、中間よりも前記連結バー31との接続部位寄りを軸支部34により軸支させている。前記軸支部34は、図示しない固定部材によりフレームFに固定している。そして、前記一端部の上下方向への振動を増幅して、他端部に設けた長孔32a、及びこの長孔32aに挿通させたスライダ33の係合ピン33bを介してスライダ33に伝達する機能を有する。
前記スライダ33は、ガイド部材35により案内されつつ鉛直方向にスライド移動可能なスライダ本体33aと、このスライダ本体33aから突出して設けてなり前記レバー32の長孔32aに挿通させてなる係合ピン33bとを具備する。ここで、前記ガイド部材35は、図示しない固定部材によりフレームFに固定している。そして、このスライダ33には、水平方向に所定角度θ(>0°)の傾斜を有する方向に延伸する長孔33cを形成している。
しかして本実施形態では、前記変換部4は、前記発電部5を駆動するクランクジャーナル41と、このクランクジャーナル41の軸心から偏心した位置に設けられ前記伝達部3を構成するスライダ33の往復運動を受け付けるクランクピン42と、前記クランクピン42の前記クランクジャーナル41に対する偏心位置を変更可能な伸縮回転アーム43とを具備する。
より具体的には、前記クランクジャーナル41は、一端部を発電部5の後述する歯車列52を構成する歯車に接続しているとともに、他端部に前記伸縮回転アーム43をスライド可能に支持させるためのアーム支持孔41aを設けている。
前記クランクピン42は、前記スライダ33の長孔33cに挿通させてなり、前記スライダ33の往復運動の伝達を受けて前記長孔33c内を移動可能である。
前記伸縮回転アーム43は、本実施形態では、一端部を前記クランクピン42に接続しているとともに、中間部を前記クランクジャーナル41の前記アーム支持孔41aに挿通させ、このクランクジャーナル41にスライド可能に支持させている。そして、この伸縮回転アーム43が前記クランクジャーナル41に対してスライドすることにより、振幅に対応して前記クランクピン42の前記クランクジャーナル41に対する偏心位置を変更可能にしている。
また、本実施形態では、前記クランクピン42と前記クランクジャーナル41との間に、これらの間の偏心距離を小さくする方向に付勢する付勢手段たるバネ44を設けている。より具体的には、前記伸縮回転アーム43の前記クランクピン42と反対側の端部に自由端側リテーナ43aを設けているとともに、前記クランクジャーナル41の前記アーム支持孔41aの周囲に固定端側リテーナ41bを設け、バネ44がこれら自由端側リテーナ43a及び固定端側リテーナ41bにより圧縮され、このバネ44の弾性力が、これら自由端側リテーナ43a及び固定端側リテーナ41bの間を拡開させる、すなわち前記クランクピン42と前記クランクジャーナル41との間の偏心距離を小さくするように作用する。なお、本実施形態では、バネ44が外部から作用を受けない場合の距離よりも、自由端側リテーナ43aと固定端側リテーナ41bとの間の最大距離を大きくしている。すなわち、前記伸縮回転アーム43の回転半径が所定以下である場合には、バネ44は自由端側リテーナ43a及び固定端側リテーナ41bにより圧縮されないようにしている。
前記発電部5は、入力軸に回転力の伝達を受けて発電を行う発電機として周知のものと同様の構成を有する発電部本体51と、この発電部本体51の入力軸に前記クランクジャーナル41の回転を増速させつつ伝達する歯車列52とを具備する。
また、本実施形態に係る発電機1は、振動受部2の振幅が所定値以上である場合に前記振動受部2から前記伝達部3への振動の伝達を遮断する過振動防止機構6をさらに有する。具体的には、この過振動防止機構6は、前記連結バー31のピン受け孔31aに連通させて設けた上下に延伸する振動逃げ溝31bと、前記連結バー31の下面を利用して設けたカム面31cと、前記振動受部2が大きな振動を受けた場合に前記カム面31cに当接する過振動防止ピン61とを利用して形成している。前記過振動防止ピン61は、本実施形態では、前記上下方向に進退可能に軸支部34に取り付けた雄ネジ部材を利用している。また、本実施形態では、過振動防止ピン61がカム面31cに当接する部位すなわち先端部を半球状に形成している。そして、前記カム面31cが前記過振動防止ピン61に当接した場合には、前記連結バー31が前記軸部材36を中心に回転し、前記振動受ピン23が前記ピン受け孔31aから振動逃げ溝31b内に導かれ、これ以上サドルSが上下方向に振動した場合は、前記振動受ピン23が前記振動逃げ溝31bを移動するようにすることにより前記振動受部2から前記伝達部3への振動の伝達を遮断する構成を有する。
自転車の走行時などにおいて、フレームFに対してサドルSが振動した際のこの発電機1の各部の動作を以下に示す。
サドルSの振動幅が所定以下、具体的にはサドルSに荷重を受けていない場合の前記カム面31cと過振動防止ピン61との距離以下である場合には、前記振動受ピン23がピン受け孔31aと係合した状態で振動受部2が連結バー31の一端部を上下に駆動する。
前記レバー32は、前記軸部材36を介して前記連結バー31から受けた振動の伝達を受け、この振動を増幅して他端部に伝達し、前記レバー32の他端部に形成した長孔32aに係合させた係合ピン33bを介して前記スライダ本体33aに振動を伝達する。前記スライダ本体33aは、振動の伝達を受け、ガイド部材35にガイドされつつ上下方向に往復運動する。ここで、この往復運動の振幅は、前記振動受部2の振幅の定数倍であり、必ずしも一定ではない。それから、このスライダ本体33aの長孔33cに挿通させたクランクピン42が往復運動の伝達を受ける。そして、このクランクピン42の運動を受けて前記伸縮回転アーム43が回転することにより、往復運動が回転運動に変換されてクランクジャーナル41が回転し、歯車列52を経て発電部本体51を駆動して発電を行う。
ここで、前記伸縮回転アーム43は、中間部を前記クランクジャーナル41にスライド可能に支持させているので、前記クランクピン42の前記クランクジャーナル41に対する偏心位置は、この伸縮回転アーム43が前記クランクジャーナル41に対してスライドすることにより振幅に対応して変化する。また、振幅が所定以上である場合には、バネ44が圧縮され、前記クランクピン42が前記クランクジャーナル41から離間する方向に作用が加えられる。
一方、サドルSの振動幅が所定以上、具体的にはサドルSが荷重を受けていない場合の前記カム面31cと過振動防止ピン61との距離以上である場合には、まず、前記連結バー31のカム面31cが前記過振動防止ピン61に衝き当たり、前記振動受部2がさらに下方に移動すると、連結バー31のカム面31cが前記過振動防止ピン61に衝き当たった状態を保ちつつ移動する。その結果、この連結バー31は前記軸部材36を中心に回転移動し、前記振動逃げ溝31b内に振動受ピン23が位置するようになる。この状態から前記振動受部2がさらに下方に移動すると、振動受ピン23が前記振動逃げ溝31b内に位置した状態で振動受部2と連結バー31とが相対移動し、振動受部2から伝達部3への振動の伝達が遮断される。
そして、サドルSの振動幅が所定以下に戻ると、前記バネ44の付勢力が前記スライダ33を介して前記レバー32に伝達され、前記レバー32の軸部材36側にはサドルSが全く荷重を受けていない場合の位置に復元しようとする作用が働く。この作用により、前記連結バー31は、前記ピン受け孔31aが前記振動受ピン23に係合した状態に復元する。
以上のように、本実施形態に係る発電機1の構成によれば、サドルSの振幅、及びこのサドルSから振動の伝達を受けた前記スライダ33の振幅がランダムであっても、このスライダ33の長孔33cに接続した前記伸縮回転アーム43のクランクピン42の前記クランクジャーナル41に対する偏心位置が振幅に対応して変更可能であるので、この前記クランクピン42の前記クランクジャーナル41に対する偏心位置を変更させつつ前記伸縮回転アーム43及び前記クランクジャーナル41を回転させることができる。すなわち、サドルSの振幅がランダムであっても、このサドルSの往復運動を回転運動に変換して発電を行うことができる。
また、前記伝達部3が、前記振動受部2の振動を一端部で受け増幅して他端部に伝達するレバー32と、このレバー32の前記他端部に接続して往復運動を行うとともに前記変換部4のクランクピン42と係合させてなる長孔33cを有するスライダ33とを具備するとともに、この長孔33cが延伸する方向とこのスライダ33の往復運動の方向とが平行でなく、かつこれらがなす角度が90°未満であるので、前記クランクピン42が上死点又は下死点にある場合でも、前記スライダ33が移動することにより、このスライダ33の長孔33cを介して前記クランクピン42が左右いずれかの方向、すなわち回転半径に直交する方向の成分を含む作用を受ける。従って、前記変換部4により、前記クランクピン42が上死点又は下死点にある場合でもクランクジャーナル41を回転させることができる。
さらに、前記クランクピン42と前記クランクジャーナル41との間の偏心距離を小さくする方向に付勢するバネ44を設けているので、このようなクランクピン42のがたつきを抑制でき、また、このバネ44の弾性力を利用して前記過振動防止機構6が作動した後の復元を行うことができる。
加えて、前記振動受部2の振幅が所定値以上である場合に前記振動受部2から前記伝達部3への振動の伝達を遮断する過振動防止機構6をさらに有するので、振動体の振幅が過大になった場合に、伝達部3を介して変換部4に過大な振幅が伝達されて変換部4が損傷するなどの不具合を抑制することができる。
また、前記過振動防止機構6を、前記連結バー31のピン受凹部に連通させて設けた振動逃げ溝31b、前記連結バー31の下面を利用して設けたカム面31c、及び前記振動受部2が大きな振動を受けた場合に前記カム面31cに当接する過振動防止ピン61を利用して形成し、前記カム面31cが前記過振動防止ピン61に当接した場合に前記振動受ピン23が前記振動逃げ溝31b内に導かれる構成を有するので、このような過振動防止機構6を容易に形成できる。
そして、このような発電機により発電した電力により、電動アシスト式自転車のバッテリを充電することや、自転車のヘッドランプを点灯させること等が可能となる。
また、本考案は以上に述べた実施の形態に限られない。
例えば、本考案に係る発電機を自動車に取り付けてもよい。
具体的には、図6及び図7に示すように、自動車の車体のフレームFFに衝撃吸収部材たるサスペンションSSを介して車軸Wを接続している部位にこのような発電機A1を設けてもよい。以下、この発電機について説明する。なお、この説明において、上述した実施形態におけるものに対応する部位及び機構には同一の名称及び符号をそれぞれ付している。
この発電機A1は、前記車軸のフレームに対する振動を受け付ける振動受部2と、一端部で前記振動受部2から振動を受け付け他端部に伝達する伝達部A3と、この伝達部A3の他端部の往復振動を受け付けて回転運動に変換する変換部4と、前記変換部4から回転運動の伝達を受けて発電を行う発電部5とを具備する。
前記振動受部A2は、この態様では、車軸とフレームとの接続部分に設けてなり、振動受部本体A21と、この振動受部本体A21の一端縁から起立して設けた起立部A22とを有する板状の部材である。ここで、この振動受部A2は、上述した実施形態における振動受部2の上下を逆に構成したものである。また、前記起立部A22からは、前記伝達部A3にこの振動受部A2の振動を伝達すべく、振動受ピンA23を突出させて設けている。
前記伝達部A3は、以下に述べる点において上述した実施形態における伝達部3と異なる構成を有し、その他の点では上下を逆に構成した以外同様の構成を有する。
この態様では、上述した実施態様の連結バー31に替えて、以下のような構成を有する連結バーA31を具備する。この連結バーA31は、その一端部、具体的には下端部に、前記振動受ピンA23を挿通させてなるピン受け凹部たるピン受け孔A31aを形成していて、このピン受け孔A31aの開口縁を前記振動受ピン23が押圧することにより振動を受け付ける。また、この連結バーA31には、前記ピン受け孔A31aに連通させて上下方向に延伸する振動逃げ溝A31bを上下両側に設けている。一方、この連結バーA31の他端部、具体的には上端部には、上述した実施態様における連結バー31と同様に、軸部材36を介してレバー32の一端部を相対回転可能に接続している。
前記変換部4及び発電部5は、上下を逆に構成した以外は、上述した実施形態におけるものと同様の構成を有する。
従って、このような構成であっても、上述した実施形態における発電機1の構成に係る効果を同様に得ることができる。すなわち、フレームに対する車軸の振幅がランダムであっても、車軸の振動に伴う往復運動を回転運動に変換して発電を行い、発電した電力を電気自動車やハイブリッド自動車のバッテリへの充電に用いることや、ライトを点灯させるための電力に用いること等が実現できる。
その他、本考案の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。
1…発電機
2…振動受部
3…伝達部
4…変換部
41…クランクジャーナル
42…クランクピン
43…伸縮回転アーム
5…発電部
2…振動受部
3…伝達部
4…変換部
41…クランクジャーナル
42…クランクピン
43…伸縮回転アーム
5…発電部
Claims (6)
- 車両本体と、この車両本体に往復運動可能に接続された振動体とを具備する車両に設けられ、前記振動体の車両本体に対する振動を受け付ける振動受部と、一端部で前記振動受部から振動を受け付け他端部に伝達する伝達部と、この伝達部の他端部の往復振動を受け付けて回転運動に変換する変換部と、前記変換部から回転運動の伝達を受けて発電を行う発電部とを具備するものであって、
前記変換部を、前記発電部を駆動するクランクジャーナルと、このクランクジャーナルの軸心から偏心した位置に設けられ前記伝達部の他端部の往復運動を受け付けるクランクピンと、前記クランクピンの前記クランクジャーナルに対する偏心位置を変更可能な伸縮回転アームとを利用して構成していることを特徴とする発電機。 - 前記伝達部が、前記振動受部の振動を一端部で受け増幅して他端部に伝達するレバーと、このレバーの前記他端部に接続して往復運動を行うとともに前記変換部のクランクピンと係合させてなる長孔を有するスライダとを具備するものであって、前記スライダに形成した長孔が延伸する方向とこのスライダの往復運動の方向とが平行でなく、かつこれらがなす角度が90°未満である請求項1記載の発電機。
- 前記クランクピンと前記クランクジャーナルとの間の偏心距離を小さくする方向に付勢する付勢手段を設けている請求項1又は2記載の発電機。
- 前記振動受部の振幅が所定値以上である場合に前記振動受部から前記伝達部への振動の伝達を遮断する過振動防止機構をさらに有する請求項1、2又は3記載の発電機。
- 前記伝達部が、前記振動受部の振動を一端部で受け増幅して他端部に伝達するレバーと、一端部を前記振動受部に接続しているとともに他端部を前記レバーに接続してなる連結部材をさらに有し、この連結部材と前記振動受部との接続を、前記振動受部に接続した振動受ピンと前記振動受部に設けたピン受凹部とを介して行っているものであって、
前記過振動防止機構を、連結部材に前記ピン受凹部に連通させて設けた振動逃げ溝、前記連結部材に設けたカム面、及び前記振動受部が大きな振動を受けた場合に前記カム面に当接する過振動防止ピンを利用して形成し、前記カム面が前記過振動防止ピンに当接した場合に前記振動受ピンが前記振動逃げ溝内に導かれる構成を有する請求項4記載の発電機。 - 前記車両本体が自転車のフレーム、前記振動体が自転車のサドルであって、前記振動受部が、サドルの振動を受け付けるものである請求項1、2、3、4又は5記載の発電機。
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2009
- 2009-05-19 JP JP2009003230U patent/JP3152402U/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011085131A (ja) * | 2010-04-06 | 2011-04-28 | Shigeru Ijima | 重さを用いての回転体の廻し方 |
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