JP3165982U - ペダル式発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率の高いペダル式発電装置を提供する。【解決手段】ベース１、ペダルユニット、伝動ユニット及び発電機４を含む。ベース１上に、２つのアーム１１と歯車箱１２とが装着される。ペダルユニットは、アーム１１間に枢着されるペダル２１と、ペダル２１とアーム１１とに固定されるばね２２を含む。伝動ユニットは歯車箱１２内に装着され、発電機４は、歯車箱１２に貫設される発電機回転子を有する。伝動ユニットにより、ペダル２１を踏む過程及びばね２２が復元する過程において、発電機回転子を同一方向に回転させ続け、発電を行うことができる。【選択図】図２

Description

本考案は、発電装置に関し、特に、ユーザがペダルを踏む方式により、発電装置を駆動して対象物が必要とする電力を供給し、伝動ユニットにより、ペダルが復帰するときも発電機回転子を同一方向に回転させ続けることができるため、発電効率を高めることができるペダル式発電装置に関する。

従来の歯車を組み合わせて伝動することにより、発電機回転子を高速回転させて電力を発生させる発電装置としては、特許文献１のペダル式運動発電両用装置が存在する。特許文献１のペダル式運動発電両用装置は、ペダル式の動力機構、発電機及びバッテリーから構成される。動力機構は、まず、ペダルが踏まれると、ラックが前方に移動する。これにより、ラックと噛み合う二重歯車が回転する。二重歯車の回転力は、二重歯車と噛み合う従動歯車に伝達される。これにより、従動歯車と同軸上に配置された大歯車が回転する。また、大歯車の回転力は、大歯車と噛み合う小歯車に伝達される。小歯車は、発電機回転子と接続される。動力機構は、箱体側壁のチャンバ内に収納される。発電機及びバッテリーは箱体の電気ボックス内に収納される。ペダルが踏まれたとき、動力機構が運転されることにより、発電機が発電を行う。また、発電機が発電した電力は、バッテリー内に充電される。これにより、運動機能及び発電充電機能を兼ね備えることができる。

しかし、上述のペダル式運動発電両用装置においては、ばねの弾性力により、ラックが復帰するとき、動力機構が発電機回転子を逆方向に回転させる。このため、発電機回転子の回転方向が切り替わるとき、ペダルを踏むことによるエネルギー及びばねが復元することによるエネルギーの一部が消耗され、発電機回転子の回転速度を高めることができないという欠点を有する。これにより、ユーザがペダルを踏み続けても電力不足の車両が発動するために必要な１３．４Ｖの電圧を提供することができない。即ち、従来技術によるペダル式発電装置は、発電効率が低いという欠点を有する。

中国特許出願２００９１０１５４５９９．３号

本考案の主な目的は、ペダルを踏む過程及びばねが復元する過程において、伝動ユニットにより、発電機回転子を同一方向に回転させ続けることができることにより、発電効率を有効に高め、電力不足の車両が発動するために必要な電力を供給し、スムーズに発動させることができるペダル式発電装置を提供することにある。

上述の課題を解決するため、本考案のペダル式発電装置は、ベース、ペダルユニット、伝動ユニット及び発電機を含む。

ベース上には、上方に延伸する２つのアームと、歯車箱と、が装着される。

ペダルユニットは、ベース上に装着される。ペダルユニットは、ペダル、ばね及び伝動接続ロッドを含む。ペダルは、一方の端部が２つのアーム間に枢着され、他方の端部がユーザに踏まれる。ペダルの両端間には、歯車箱の方向に延伸する２つのリブが設けられる。ペダルと一方のアームとが枢着される位置にばねが装着されることにより、ペダルは、踏まれた後、回動復帰する。伝動接続ロッドの一方の端部は、２つのリブ間に枢着される。

伝動ユニットは、歯車箱内に装着される。伝動ユニットは、伝動接続ロッドが枢着される駆動部材と、駆動部材と噛み合う第１の複合歯車ユニットと、第１の複合歯車ユニットと噛み合う第２の複合歯車ユニットと、第１の複合歯車ユニットと第２の複合歯車ユニットとにそれぞれ噛み合う軸向歯車ユニットと、を含む。

発電機は、ベース上に装着される。発電機回転子には、第２の複合歯車ユニットと噛み合う回転子歯車が装着される。

以上の構造により、ペダルを踏むと、伝動接続ロッドが駆動して伝動ユニットを正方向駆動する。また、ばねの弾性力により、ペダルが復帰するとき、伝動接続ロッドは、伝動ユニットを逆方向に駆動するが、伝動ユニットにより、発電機回転子を同一方向に回転させ続け、発電を行うことができる。

本考案のペダル式発電装置は、さらに以下（１）〜（５）の技術特徴を含む。

（１）ベースには、歯車箱を封止する歯車箱蓋が装着される。これにより、歯車箱内にゴミなどが進入して伝動ユニットの運転が影響を受けるのが防止される。また、ベースには、中空の箱体が対向接合される。箱体のペダル部分に対応する位置には、開口が設けられる。箱体の両側には、グリップが枢着される。また、箱体上には、発電機と電気的に接続される２つの導電端子が装着される。グリップは、ユーザに握持される。導電端子には、ワニ口クリップが挟持され、バッテリーと電気的に導通される。

（２）駆動部材の端部には、歯車箱から露出する上、アームの方向に配置される駆動ホイールが設けられる。駆動ホイールの径方向には、環状の駆動溝が設けられる。駆動溝の対向する壁面には、枢着孔がそれぞれ設けられる。枢着孔は、駆動部材の回転軸の中心から所定の距離の位置に設けられる。また、伝動接続ロッドの他方の端部は、２つの枢着孔の間に枢着される。

（３）駆動部材の駆動ホイールの反対側には、駆動歯車が設けられる。駆動部材は、駆動歯車によって第１の複合歯車ユニットと噛み合う。

（４）第２の複合歯車ユニットは、同軸上に配置される、被動歯車、第１の駆動歯車及び第２の駆動歯車を含む。被動歯車は、回転子歯車と噛み合うことにより、回転子歯車を回転させる。第１の駆動歯車及び第２の駆動歯車には、一方向軸受がそれぞれ装着される。第１の駆動歯車及び第２の駆動歯車は、一方向軸受により、それぞれ異なる方向に空転する。第１の駆動歯車は、噛み合う第１の複合歯車ユニットによって回転される。第２の駆動歯車は、噛み合う軸向歯車ユニットによって回転される。

以上の構造により、駆動部材が正方向に回転したとき、駆動歯車は、噛み合う第１の複合歯車ユニットを駆動する。また、第１の複合歯車ユニットは、噛み合う第１の駆動歯車を回転させる。これにより、第１の駆動歯車と同軸に配置された被動歯車が回転子歯車を回転させる。このとき、第２の駆動歯車は、空転状態である。

駆動部材が逆方向に回転したとき、駆動歯車は、噛み合う第１の複合歯車ユニットの小歯車を逆方向に駆動する。第１の複合歯車ユニットは、噛み合う軸向歯車ユニットを回転させる。軸向歯車ユニットは、噛み合う第２の駆動歯車を回転させる。これにより、第２の駆動歯車と同軸に配置された被動歯車が回転子歯車を同一方向に回転させ続ける。このとき、第１の駆動歯車は、空転状態である。

（５）回転子歯車には、位置決め部材がさらに嵌合される。位置決め部材の一方の端部は、回転子歯車を被動歯車が噛み合う位置に位置決めする。位置決め部材の他方の端部は、歯車箱蓋から突出し、フライホイールと組み合わされる。発電機回転子は、位置決め部材を介し、フライホイールと接続されて同期回転する。

本考案のペダル式発電装置は、伝動ユニットにより、ペダルを踏む過程及びばねが復元する過程において、発電機回転子を同一方向に回転させ続けることができる。これにより、従来技術より発電効率を有効に高め、電力不足の車両が発動するために必要な電圧を供給し、スムーズに発動させることができる。

本考案の一実施形態によるペダル式発電装置を示す斜視図である。 本考案の一実施形態によるペダル式発電装置を示す分解斜視図である。 本考案の一実施形態によるペダル式発電装置のペダルユニット及び伝動ユニットを示す分解斜視図である。 本考案の一実施形態によるペダル式発電装置のペダルユニット及び伝動ユニットを示す上面図である。 本考案の一実施形態によるペダル式発電装置が作動する状態を示す断面図である。 本考案の一実施形態によるペダル式発電装置が作動する状態を示す断面図である。

図１〜図４を参照する。図１〜図４に示すように、本考案の一実施形態によるペダル式発電装置は、ベース１、ペダルユニット２、伝動ユニット３及び発電機４を含む。

ベース１上には、上方に延伸する２つのアーム１１と、歯車箱１２と、が装着される。歯車箱１２は、一方のアーム１１の隣に位置する。

ペダルユニット２は、ベース１上に装着される。ペダルユニット２は、ペダル２１、ばね２２及び伝動接続ロッド２３を含む。ペダル２１は、一方の端部が２つのアーム１１間に枢着され、他方の端部がユーザに踏まれる。ペダル２１の両端間には、歯車箱１２の方向に延伸する２つのリブ２１１が設けられる（図３では、角度の関係から一方のリブ２１１のみ表示）。ペダル２１と一方のアーム１１とが枢着される位置にばね２２が装着されることにより、ペダル２１は、踏まれた後、回動復帰する。ばね２２の両端は、ペダル２１とアーム１１とに固定される。伝動接続ロッド２３の一方の端部は、２つのリブ２１１間に枢着される。

伝動ユニット３は、歯車箱１２内に装着される。伝動ユニット３は、伝動接続ロッド２３が枢着される駆動部材３１と、駆動部材３１と噛み合う第１の複合歯車ユニット３２と、第１の複合歯車ユニット３２と噛み合う第２の複合歯車ユニット３３と、第１の複合歯車ユニット３２と第２の複合歯車ユニット３３とにそれぞれ噛み合う軸向歯車ユニット３４と、を含む。

発電機４は、ベース１上に装着される。発電機４は、歯車箱１２及び歯車箱蓋１３内に貫設される発電機回転子４１を有する（図５を参照）。発電機回転子４１には、第２の複合歯車ユニット３３と噛み合う回転子歯車４２が装着される。

以上の構造により、ペダル２１を踏むと、伝動接続ロッド２３が駆動して伝動ユニット３を正方向に駆動する。また、ばね２２の弾性力により、ペダル２１が復帰するとき、伝動接続ロッド２３は、伝動ユニット３を逆方向に駆動するが、伝動ユニット３により、発電機回転子４１を同一方向に回転させ続け、発電を行うことができる。

本考案の一実施形態によるペダル式発電装置の各部材の構造、配置関係及び技術特徴を詳細に説明する。図２〜図６を参照する。

ベース１には、歯車箱１２を封止する歯車箱蓋１３が装着される。これにより、歯車箱１２内にゴミなどが進入して伝動ユニット３の運転が影響を受けるのが防止される。ベース１には、中空の箱体５が対向接合される。箱体５のペダル２１部分に対応する位置には、開口５１が設けられる。開口５１からは、ペダル２１末端が露出する。箱体５の両側には、グリップ５２が枢着される。また、箱体５上には、発電機４と電気的に接続される２つの導電端子が装着される。グリップ５２は、ユーザに握持される。導電端子５３には、ワニ口クリップが挟持され、バッテリーの正極端子及び負極端子と電気的に導通される（ワニ口クリップ及びバッテリーは、図示せず）。

駆動部材３１の端部には、歯車箱１２から露出する上、アーム１１の方向に配置される駆動ホイール３１１が設けられる。駆動ホイール３１１の径方向には、環状の駆動溝３１２が設けられる。駆動溝３１２の対向する壁面には枢着孔３１３がそれぞれ設けられる。枢着孔３１３は、駆動部材３１の回転軸の中心から所定の距離の位置に設けられる。また、伝動接続ロッド２３の他方の端部は、２つの枢着孔３１３の間に枢着される。駆動部材３１の駆動ホイール３１１の反対側には、駆動歯車３１４が設けられる。駆動部材３１は、駆動歯車３１４と第１の複合歯車ユニット３２とが噛み合うことにより、第１の複合歯車ユニット３２を回転させる。

第２の複合歯車ユニット３３は、同軸上に配置される、被動歯車３３１、第１の駆動歯車３３２及び第２の駆動歯車３３３を含む。被動歯車３３１は、回転子歯車４２と噛み合うことにより、回転子歯車４２を回転させる。第１の駆動歯車３３２及び第２の駆動歯車３３３には、一方向軸受３３４，３３５がそれぞれ装着される。第１の駆動歯車３３２及び第２の駆動歯車３３３は、一方向軸受３３４，３３５により、それぞれ異なる方向に空転する。第１の駆動歯車３３２は、噛み合う第１の複合歯車ユニット３２によって回転される。第２の駆動歯車３３３は、噛み合う軸向歯車ユニット３４によって回転される。

ユーザがペダル２１を踏んで下方に回動させたとき、ばね２２が圧縮される。また、ペダル２１のリブ２１１が伝動接続ロッド２３を駆動し、伝動接続ロッド２３が駆動部材３１を正方向に回転させる。駆動歯車３１４は、噛み合う第１の複合歯車ユニット３２の小歯車を駆動する（図５を参照）。また、第１の複合歯車ユニット３２の大歯車は、噛み合う第１の駆動歯車３３２を回転させる。これにより、第１の駆動歯車３３２と同軸に配置された被動歯車３３１が回転子歯車４２を回転させて発電する。このとき、第２の駆動歯車３３３は、空転状態である。

ユーザが脚部を持ち上げたとき、ペダル２１は、ばね２２の弾性力によって復帰し、ペダル２１は、所定の距離上方に回動する。この過程において、ペダル２１のリブ２１１は、伝動接続ロッド２３を引き戻す。このとき、駆動部材３１は、逆方向に回転する。駆動歯車３１４は、噛み合う第１の複合歯車ユニット３２の小歯車を逆方向に回転させる。また、第１の複合歯車ユニット３２の中歯車は、噛み合う軸向歯車ユニット３４の小歯車を回転させる（図６の点線に示す）。軸向歯車ユニット３４の大歯車は、噛み合う第２の駆動歯車３３３を回転させる（図６の点線に示す）。これにより、第２の駆動歯車３３３と同軸に配置された被動歯車３３１が回転子歯車４２を同一方向に回転させ続けて発電する。このとき、第１の駆動歯車３３２は、空転状態である。ユーザは、上述の動作を繰り返すことにより、発電を継続することができる。

上述したことから分かるように、本考案の一実施形態によるペダル式発電装置は、伝動ユニット３により、ペダル２１を踏む過程と、ばね２２の弾性力によってペダル２１が復帰する過程と、において、発電機回転子４１を同一方向に回転させ続けることができる。これにより、従来技術によるペダル式発電装置より発電効率を高めることができ、電力不足の車両が発動するために必要な１３．４Ｖの電力をスムーズに供給することができる。

ここで、本考案の一実施形態による回転子歯車４２には、位置決め部材４４を嵌合することができる。位置決め部材４４の一方の端部は、回転子歯車４２を被動歯車３３１が噛み合う位置に位置決めする。位置決め部材４４の他方の端部は、十字構造であり、歯車箱蓋１３から突出し、円盤状のフライホイール４３の中心の凹溝に挿入固定される。発電機回転子４１は、位置決め部材４４を介し、フライホイール４３に接続されて同期回転する。フライホイール４３は、適当な重量を有するため、慣性力が作用し、発電機回転子４１が継続して回転する。

１ ベース
１１ アーム
１２ 歯車箱
１３ 歯車箱蓋
２ ペダルユニット
２１ ペダル
２１１ リブ
２２ ばね
２３ 伝動接続ロッド
３ 伝動ユニット
３１ 駆動部材
３１１ 駆動ホイール
３１２ 駆動溝
３１３ 枢着孔
３１４ 駆動歯車
３２ 第１の複合歯車ユニット
３３ 第２の複合歯車ユニット
３３１ 被動歯車
３３２ 第１の駆動歯車
３３３ 第２の駆動歯車
３３４ 一方向軸受
３３５ 一方向軸受
３４ 軸向歯車ユニット
４ 発電機
４１ 発電機回転子
４２ 回転子歯車
４３ フライホイール
４４ 位置決め部材
５ 箱体
５１ 開口
５２ グリップ
５３ 導電端子

Claims (6)

1. 上方に延伸する２つのアームと、歯車箱と、が装着されるベースと、
   前記ベース上に装着され、ペダル、ばね及び伝動接続ロッドを含み、前記ペダルは、一方の端部が前記２つのアーム間に枢着され、他方の端部がユーザに踏まれ、前記ペダルの両端間には、前記歯車箱の方向に延伸する２つのリブが設けられ、前記ばねは、ペダルと一方のアームとが枢着される位置に装着され、前記伝動接続ロッドの一方の端部は、前記２つのリブ間に枢着されるペダルユニットと、
   前記歯車箱内に装着され、前記伝動接続ロッドが枢着される駆動部材と、前記駆動部材と噛み合う第１の複合歯車ユニットと、前記第１の複合歯車ユニットと噛み合う第２の複合歯車ユニットと、前記第１の複合歯車ユニットと前記第２の複合歯車ユニットとにそれぞれ噛み合う軸向歯車ユニットと、を含む伝動ユニットと、
   前記ベース上に装着され、発電機回転子には、前記第２の複合歯車ユニットと噛み合う回転子歯車が装着される発電機と、を備え、
   前記ペダルを踏むと、前記伝動接続ロッドが駆動して前記伝動ユニットを正方向に駆動し、前記ばねの弾性力により、前記ペダルが復帰するとき、前記伝動接続ロッドは、前記伝動ユニットを逆方向に駆動するが、前記伝動ユニットにより、前記発電機回転子を同一方向に回転させ続け、発電を行うことを特徴とするペダル式発電装置。
2. 前記歯車箱を封止する歯車箱蓋がさらに装着され、前記ベースには、中空の箱体が対向接合され、前記箱体の前記ペダル部分に対応する位置には、開口が設けられ、前記箱体の両側には、グリップが枢着され、前記箱体上には、前記発電機と電気的に接続される２つの導電端子が装着されることを特徴とする請求項１記載のペダル式発電装置。
3. 前記駆動部材の端部には、前記歯車箱から露出する上、前記アームの方向に配置される駆動ホイールが設けられ、前記駆動ホイールの径方向には、環状の駆動溝が設けられ、前記駆動溝の対向する壁面の前記駆動部材の回転軸の中心から所定の距離の位置には、枢着孔がそれぞれ設けられ、前記伝動接続ロッドの他方の端部は、前記２つの枢着孔の間に枢着されることを特徴とする請求項１記載のペダル式発電装置。
4. 前記駆動部材の駆動ホイールの反対側には、駆動歯車が設けられ、前記駆動部材は、前記駆動歯車によって前記第１の複合歯車ユニットと噛み合うことを特徴とする請求項３記載のペダル式発電装置。
5. 前記第２の複合歯車ユニットは、同軸上に配置される、被動歯車、第１の駆動歯車及び第２の駆動歯車を含み、前記被動歯車は、前記回転子歯車と噛み合うことにより、前記回転子歯車を回転させ、前記第１の駆動歯車及び前記第２の駆動歯車には、一方向軸受がそれぞれ装着されることにより、それぞれ異なる方向に空転し、前記第１の駆動歯車は、噛み合う前記第１の複合歯車ユニットによって回転され、前記第２の駆動歯車は、噛み合う前記軸向歯車ユニットによって回転され、
   前記駆動部材が正方向に回転したとき、前記駆動歯車は、噛み合う前記第１の複合歯車ユニットを駆動し、前記第１の複合歯車ユニットは、噛み合う前記第１の駆動歯車を回転させ、これにより、前記第１の駆動歯車と同軸に配置された被動歯車が前記回転子歯車を回転させ、このとき、前記第２の駆動歯車は、空転状態であり、
   前記駆動部材が逆方向に回転したとき、前記駆動歯車は、噛み合う前記第１の複合歯車ユニットを駆動し、前記第１の複合歯車ユニットは、噛み合う前記軸向歯車ユニットを回転させ、前記軸向歯車ユニットは、噛み合う前記第２の駆動歯車を回転させ、これにより、前記第２の駆動歯車と同軸に配置された前記被動歯車が前記回転子歯車を同一方向に回転させ続け、このとき、第１の駆動歯車は、空転状態であることを特徴とする請求項１記載のペダル式発電装置。
6. 前記回転子歯車には、位置決め部材がさらに嵌合され、前記位置決め部材の一方の端部は、前記回転子歯車を前記被動歯車が噛み合う位置に位置決めし、前記位置決め部材の他方の端部は、前記歯車箱蓋から突出し、前記フライホイールと組み合わされ、前記発電機回転子は、前記位置決め部材を介し、フライホイールと接続されて同期回転することを特徴とする請求項２記載のペダル式発電装置。

Images