JP3172277U - 電気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】原動機付自転車において、ウインカーやホーン、ストップランプの電源をバッテリーから、エンジンに連結された発電機の出力に変更した電気回路を提供する。
【解決手段】キック始動可能なＣＤＩ点火方式の原動機付自転車や小型オートバイに於いて、バッテリーからの直流電源で作動させているウインカー、ホーン、ストップランプの灯火類をすべてヘッドライト用の交流電流配線に繋ぎ直す。さらに、それぞれＡＣジェネレーターからの交流電流を誘導した上で問題なく作動させるために、ウインカーはスイッチで左右に振り分けたあとに交流対応のウインカーリレーを接続して前後ウインカーに繋ぎ替えることで作動させ、ホーンはそのものを交流対応品に交換し、ストップランプは配線加工のみで作動させるように電気回路を変更した。
【選択図】図５

Description

本発明は原動機付自転車などのキック始動可能なＣＤＩ点火方式を持つオートバイの古くなったバッテリーを交換せずに従来の電気回路を少し変更し、一部の部品変更のみですべての灯火類を正常に作動させ運行に差し支えない状態にする方法に関する。

電動バイクなどと違い、ガソリンエンジンなどの内燃機を持つオートバイやスクーターは、四輪自動車と同じように発電機と充電回路を持ち、エンジン回転を利用して発電した交流電流を一部では交流のまま利用する一方で、一部は蓄電可能な直流に変換しバッテリーに蓄えながら灯火類や点火などに必要な電気を供給し利用することで連続運転を可能としている。これにより、バッテリーそのものの性能が低下し、充電と放電がうまくできなくなった時いわゆる「バッテリーあがり」をおこし、こうした交換時期がくるとやむをえず高価なバッテリーを新品に換えざるを得ないのが現状である。

４輪車や大型のオートバイのエンジン点火回路は、安定した電源を求めてバッテリーからの直流電源に頼るタイプ（フルトランジスタ方式など）も多い。しかしながら小型のバイクやスクーターにおいては、バッテリーに頼らずに発電機の交流回路からの電源供給のみで点火回路を完結しているもの（ＣＤＩ点火方式）も多く、バッテリー電圧がなくても（バッテリーそのものを取り外したとしてもキックでの始動後は）エンジンそのものは正常に機能し、走行可能なタイプも数多く存在する。
バッテリーを電源とするウインカーやホーンストップランプ等の機能が作動不良を起こすが動力性能にはなんら問題なく乗ることができる性能を発揮するのである。

バッテリーがなくても走行可能ですべての灯火類を作動させることができる「バッテリーレス車」たる車両が歴史上たびたび出てきていたが、エンジンの始動をキックに頼るので利便性に欠け、ボタンを押すだけでエンジンを始動できるセルモーターによるスターター付きの（以下、セルスターターと呼ぶ）車両と比べると競争力が劣り主流となりえなかった。時代の流れとともにスクーターは誰にでも便利に扱える乗り物として進化し、セルスターターとキックの両方使えるタイプが主流になってきた。（キックスタートは徐々に非常用としての役割が大きくなっていった。）そして、せっかくバッテリーを積むのであれば始動や点火回路のほか、灯火類や計器類などの電装品もこの安定したバッテリー電源（直流）を求めていくこととなり、徐々にバッテリー中心の回路が出来上がっていった。結果として、バッテリー搭載車はバッテリーがあがると一部の電気回路が作動不良を起こし機能しなくなるという弱点を持つようになったのである。

こうした歴史的背景の流れの中で自動車やオートバイは進化を遂げていったが、２１世紀に入ってからの環境問題、資源問題を地球規模で考えると、これ以上資源を無駄遣いして環境を破壊する乗り物は決して進化の一途をたどっているとはいえないのが実情である。品質向上やクオリティ向上で過剰装備された電装品のため消費電力は時代を経るごとに増え続け、それに対応すべくバッテリーが大型化されてきたが、そのバッテリーの資源も世界的な資源の奪い合いで貴重になりつつある昨今では、その値上がりもきびしい状況にある。（平成２３年１月現在のバイク用普及型バッテリーの価格表は［表１］）
（公序良俗違反につき、不掲載）

通常の鉛バッテリーの寿命については、３年をめどに急激に弱くなる傾向があるが、これはバイクの車体やエンジンの寿命と比べると非常に短く、交換部品の筆頭に挙げられる。高級バイクや４輪車であればともかく、もともとの価格が１０万円前後の価格帯の原動機付自転車にとっては２万円前後のバッテリーは車体本体の５分の１近い価格であり、高価である。また、バッテリーは充電放電を繰り返さないと活性化しない性格を持つため、バイク使用頻度が低い人ほどバッテリーあがりを起こしやすく、寿命を短くし無駄にしてしまう傾向にある。久しぶりにバイクを使おうと思ったらバッテリーがあがっていて使えなかった、ということが起きるのはこのためである。

従来型の原動機付自転車などのオートバイは、バッテリーの寿命を迎えた際に灯火類の作動が不良になる為、新しいバッテリーに交換することを余儀なくされていた。

本発明は、高価なバッテリーを交換することなく一部の部品交換と配線加工のみでエンジン始動後は従来どおりの機能を作動させることができるよう改造する方法についてのものである。

問題を解決するための手段

非特許文献１はホンダ社の製品名スーパーＤＩＯにおけるすべての電気回路をあらわした配線図である。この中のヘッドライト回路のみを書き出した配線図を図１、ウインカーの回路を図２、ホーンの配線図を図３、ストップランプの配線図を図４に書き出した。

図１のヘッドライト回路の電源は、エンジン回転により発生する交流電源であるのに対し、図２、図３、図４の回路（ウインカー、ホーン、ストップランプ）の電源は、バッテリー（＝直流）であることがわかる。ほとんどのオートバイのバッテリー（電圧）は現在１２Ｖ仕様であり、これに合せヘッドライトの交流電流も１２Ｖに制御され供給されている。つまり、車体に使われているすべての電球は１２Ｖ仕様であるため、電源を選ばず直流でも交流でも点灯させることができるのである。言い換えればヘッドライトやウインカーの電球に（直接）直流１２Ｖを繋いでも交流１２Ｖを繋いでも同じように点灯するのである。（厳密には明るさのムラやちらつきなどに違いはあるが、通常の運転や法規上の問題は全く差し障りない。）ただし、ウインカーの回路の中のリレー（点滅装置）と、ホーンについては直流用と交流用では構造が違う為、交換が必要である。

ヘッドライト用に発電された交流電気は、エンジン回転が低くても（停車時など）十分な光量が得られるように作られており、高回転になった時には電球を破損させないための電圧制御回路を持つが、結果的には余った電気は無駄に消費させ捨てている。つまり、発電量には相当の余裕を持たせてあるので他の回路にもその電気をまわす余裕があることがわかる。
「ホンダ スーパーＤＩＯ サービスマニュアル」内綴じ込み

考案の効果

原付バイクなどが直流電源に頼る装置としては、前述のとおりウインカー・ホーンと、ストップランプであり、ほとんど各メーカー共通である。つまり同じ方法が各メーカーの製品に流用可能である（インジェクションの車両を除く）。一部の部品交換と配線の加工のみでバッテリーを交換せずにキック始動すれば運行に必要なすべての電源供給が可能となり、安上がりに法規上問題なく乗ることができるのである。

また、今までバッテリーあがりを起こしやすい使い方の人でも維持費を安く抑え、安心して長く使えるようにできるだけでなくバッテリーに使う貴重な資源も節約でき、無駄に捨てないことから環境にも優しいのである。また、長期保管に耐えうる非常用バイクとしての用途にも適した状態にできる。

考案を実施する為の最良の形態

これまでも、オートバイのバッテリーを外し、かわりにコンデンサーを装着することで軽量化を図るため改造目的に作られた商品は存在した。しかし、配線加工やその他部品交換をしないため電気回路が正常に機能せず、一般公道を走るにはウインカーの点滅スピードが変わることやちらつきなどの法規上問題が未解決であった。本発明はバッテリーの代わりに何かを取り付けるのではなく、バッテリーはそのまま古いものがついた状態でも、外してしまった場合でも、走行中の発電機からの電気を有効利用して、セルスターター以外のすべての電気回路の作動を法規上、走行上問題ないようにするものである。以下、配線図を元に具体的に説明する。

まずは「図２」のウインカー回路から説明する。通常ウインカーを作動させる回路は▲１▼バッテリーから▲２▼メインスイッチ▲３▼ウインカーリレー（点滅装置）▲４▼ウインカースイッチ（左右振り分けスイッチ）▲５▼左右前後のウインカー電球へとつながっている。ウインカー作動をエンジン回転からの交流電源に切り替えるには▲４▼のウインカースイッチに入る手前で配線をカットし（ｂの位置）、「図１」のａの位置から分岐させた配線をウインカースイッチに接続する。これにより「図５」のようにヘッドライト用に立ち上がっている交流電流（黄色配線）がウインカーへの電源となる。通常（直流電源の場合）はウインカースイッチに入る前にリレーが接続されているがこの方法だと前後のウインカーへの振り分けができないためウインカーリレーを交流電流対応のものに交換し（左右各１ケ使用）、スイッチを通してからリレーを接続し前後のウインカー配線へと結線する。こうすることでノーマルのウインカースイッチで対応できるようになり特別な部品を作成することなく既存の部品でウインカー回路が完成する。（入出力２系統連動の車種専用形状スイッチを作ればリレーは一つで回路を作ることができ、リレーとスイッチの順序を入れ替える必要もないが、汎用性を持たせるためにここではリレーを２つ使用する方法を説明する。）車種別に元々ハンドル廻りに集中する配線なので大掛かりな部品の取り外しを行うことなく、フロントカバー（ボディ前側カバー）とヘッドライトカバーの脱着のみで作業が完了する。他の作業も大概はこの状態で行うことができる。

次にホーンの接続について図３で説明する。元々はメインスイッチを通ったあとにホーンスイッチにつながるが、ｃの位置で配線をカットし、ここでも「図１」のａで分岐させた（ヘッドライト用黄色配線）電源からじかにホーンスイッチへと結線する。交流電流ではもともとの（直流用）ホーンは鳴らない為、ホーンを交流１２Ｖ用のものに交換する。ここまでに使用する部品はウインカーリレー二つとホーン一つのみである。このあとも簡単な配線加工のみでこれ以外には部品を必要としない。

最後に、ブレーキ作動時に点灯させるストップランプであるが、「図４」のｄの位置で配線をカットし、上記に同じく「図１」のａで分岐させたへッドライト用（黄色配線）電源から交流電流を割り込ませる。

ここまでにカットした配線には簡単な絶縁処理を施し（ビニールテープを巻くなど）、ショートしないよう配線を取り回し、リレーを固定する。ボディカバー類を取り付ければ見た目は元通り全く変わらない状態で、バッテリーを接続しない状態でも今までとなんら変わらぬ条件で合法的に運行が可能になる。私有地内での利用目的や非常用の乗り物としてもいつでも使える状態にできるので便利である。

以上をまとめると、１、ヘッドライトから分岐させる配線を３本作成（ウインカー用、ホーン用、ストップランプ用）、２、ウインカースイッチのあとに左右各一つずつリレーを割り込ませ前後のウインカー配線に接続、３、ホーンの交換と配線接続、４、ストップランプへの配線接続の４項目となり、慣れれば約１時間程度の作業で完成させることができる簡単な仕様変更であり、流用して広範囲な車種に対応できるものである。

従来のヘッドライト回路配線図 従来のウインカー回路配線図 従来のホーン回路配線図 従来のブレーキランプ回路配線図 部品交換および配線変更後のウインカー回路配線図

ａ ＡＣジェネレーター（発電回路）からディマスイッチ（ライトのハイロー切り替えスイッチ）へとつながるヘッドライト用配線上の加工しやすい任意の一箇所。
ｂ ウインカーリレー（点滅回路）からウインカースイッチにつながる配線上の加工しやすい任意の一箇所
ｃ メインスイッチからホーンスイッチへとつながる配線上の加工しやすい任意の一箇所
ｄ メインスイッチからブレーキスイッチへとつながる配線上の加工しやすい任意の一箇所

本発明はキック始動可能なＣＤＩ点火方式を持つ原動機付自転車や小型オートバイの古くなったバッテリーを交換せずに従来の電気回路を少し変更し、一部の部品変更のみですべての灯火類を正常に作動させ法規上運行に差し支えない状態に変更した電気回路に関する。

電動バイクなどと違い、ガソリンエンジンなどの内燃機を持つオートバイやスクーターは、四輪自動車と同じように発電機と充電回路を持ち、エンジン回転を利用して発電した交流電流を一部では交流のまま利用する一方で、一部は蓄電可能な直流に変換しバッテリーに蓄えながら灯火類や点火などに必要な電気を供給し利用することで連続運転を可能としている。これにより、バッテリーそのものの性能が低下し、充電と放電がうまくできなくなった時いわゆる「バッテリーあがり」をおこし、こうした交換時期がくるとやむをえず高価なバッテリー（原付用普及型バッテリーの平均価格帯は１６０００円〜２３０００円。平均的交換サイクルは約３年とされている）を新品に換えざるを得ないのが現状である。

四輪車や大型のオートバイのエンジン点火回路は、安定した電源を求めてバッテリーからの直流電源に頼るフルトランジスタ方式が多い。しかしながら原動機付自転車や小型のオートバイにおいては、バッテリーに頼らずに発電機の交流回路からの電源供給のみで点火回路を完結しているタイプ、いわゆるＣＤＩ点火方式が多く、バッテリー電圧がなくてもキックでの始動後、エンジンそのものは正常に機能し、走行可能なタイプも数多く存在する。バッテリーを電源とするウインカーやホーン、ストップランプ等の機能が作動不良を起こすが動力性能にはなんら問題なく乗ることができる性能を発揮するのである。

バッテリーがなくても走行可能ですべての灯火類を作動させることができる「バッテリーレス車」たる車両が歴史上たびたび出てきていたが、エンジンの始動をキックに頼るので利便性に欠け、ボタンを押すだけでエンジンを始動できるセルモーターによるスターター付きの（以下、セルスターターと呼ぶ）車両と比べると競争力が劣り主流となりえなかった。時代の流れとともにスクーターは誰にでも便利に扱える乗り物として進化し、セルスターターとキックの両方使えるタイプが主流になってきた。そしてキックスタートは徐々に非常用としての役割が大きくなっていったのである。そうした流れの中、バッテリーを搭載するのであれば始動や点火回路のほか、灯火類や計器類などの電装品もこの安定した直流電源であるバッテリー電源を求めていくこととなり、徐々にバッテリー中心の回路が出来上がっていった。結果として、バッテリー搭載車はバッテリーがあがると一部の電気回路が作動不良を起こし機能しなくなるため「法規上運行してはいけない乗り物」になってしまうという弱点を持つようになったのである。

こうした歴史的背景の流れの中で自動車やオートバイは進化を遂げていったが、２１世紀に入ってからの環境問題、資源問題を地球規模で考えると、これ以上資源を無駄遣いして環境を破壊する乗り物は決して進化の一途をたどっているとはいえないのが実情である。品質向上やクオリティ向上で過剰装備された電装品のため電力消費量は時代を経るごとに増え続け、それに対応すべくバッテリーが大型化されてきたが、そのバッテリーの資源も世界的な資源の奪い合いで貴重になりつつある咋今では、その値上がりもきびしい状況にある。（１０年前の約１．６倍の価格に高騰。）

通常の鉛バッテリーの寿命については、３年をめどに急激に弱くなる傾向があるが、これはバイクの車体やエンジンの寿命と比べると非常に短く、交換部品の筆頭に挙げられる。高級バイクや４輪車であればともかく、もともとの価格が１０万円前後の価格帯の原動機付自転車にとっては２万円前後のバッテリーは車体本体の５分の１近い価格であり、高価である。また、バッテリーは充電放電を繰り返さないと活性化しない性格を持つため、バイク使用頻度が低い人ほどバッテリーあがりを起こしやすく、寿命を短くし無駄にしてしまう傾向にある。久しぶりにバイクを使おうと思ったらバッテリーがあがっていて使えなかった、ということが起きるのはこのためである。

一般販売されている原動機付自転車やオートバイは、バッテリーの寿命を迎えた際に灯火類の作動が不良になる為、新しいバッテリーに交換することを余儀なくされていた。

本発明は、高価なバッテリーを交換することなく一部の部品交換と配線加工のみでエンジン始動後は従来どおりの機能を作動させることができるように変更した電気回路についてのものである。

問題を解決するための手段

非特許文献１はホンダ社の製品名スーパーＤＩＯにおけるすべての電気回路をあらわした配線図である。この中のヘッドライト回路のみを書き出した配線図を「図１」、ウインカーの回路を「図２」、ホーンの配線図を「図３」、ストップランプの配線図を「図４」に書き出した。

「図１」のヘッドライト回路の電源は、エンジン回転により発生する交流電源であるのに対し、「図２」、「図３」、「図４」の回路（ウインカー、ホーン、ストップランプ）の電源は、バッテリー（＝直流）であることがわかる。ほとんどのオートバイのバッテリー（電圧）は現在１２Ｖ仕様であり、これに合せヘッドライトの交流電流も１２Ｖに制御され供給されている。つまり、車体に使われているすべての電球は１２Ｖ仕様であるため、電源を選ばず直流でも交流でも点灯させることができるのである。言い換えればヘッドライトやウインカーの電球に（直接）直流１２Ｖを繋いでも交流１２Ｖを繋いでも同じように点灯するのである。（厳密には明るさのムラやちらつきなどに違いはあるが、通常の運転や法規上の問題は全く差し障りない。）ただし、ウインカーの回路の中のリレー（点滅装置）と、ホーンについては直流用と交流用では構造が違う為、交換が必要である。

ヘッドライト用に発電された交流電気は、エンジン回転が低くても（停車時など）十分な光量が得られるように作られており、高回転になった時には電球を破損させないための電圧制御回路を持つが、結果的には余った電気は無駄に消費させ捨てている。つまり、発電量には相当の余裕を持たせてあるので他の回路にもその電気をまわす余裕があることがわかる。
「ホンダ スーパーＤＩＯ サービスマニュアル」内綴じ込み

発明の効果

原付バイクなどが直流電源に頼る装置としては、前述のとおりウインカー・ホーンと、ストップランプであり、ほとんど各メーカー共通である。つまり同じ方法が各メーカーの製品に流用可能である（インジェクションの車両を除く）。一部の部品交換と配線の加工のみでバッテリーを交換せずにキック始動すれば運行に必要なすべての電源供給が可能となり、安上がりに法規上問題なく乗ることができるのである。

また、今までバッテリーあがりを起こしやすい使い方の人でも維持費を安く抑え、安心して長く使えるようにできるだけでなくバッテリーに使う貴重な資源も節約でき、無駄に捨てないことから環境にも優しいのである。また、長期保管に耐えうる非常用バイクとしての用途にも適した状態にできる。

発明の実施する為の最良の形態

これまでも、オートバイのバッテリーを外し、かわりにコンデンサーを装着することで軽量化を図るため改造目的に作られた商品は存在した。しかし、配線加工やその他部品交換をしないため電気回路が正常に機能せず、一般公道を走るにはウインカーの点滅スピードが変わることやちらつきなどの法規上問題が未解決であった。本発明はバッテリーの代わりに何かを取り付けるのではなく、バッテリーはそのまま古いものがついた状態でも、外してしまった場合でも、走行中の発電機からの電気を有効利用して、セルスターター以外のすべての電気回路の作動を法規上、走行上問題ないようにするものである。以下、配線図を元に具体的に説明する。

まずは「図２」のウインカー回路から説明する。通常ウインカーを作動させる回路は▲１▼バッテリーから▲２▼メインスイッチ▲３▼ウインカーリレー（点滅装置）▲４▼ウインカースイッチ（左右振り分けスイッチ）▲５▼左右前後のウインカー電球へとつながっている。ウインカー作動をエンジン回転からの交流電源に切り替えるには▲４▼のウインカースイッチに入る手前で配線をカットし（ｂの位置）、「図１」のａの位置から分岐させた配線をウインカースイッチに接続する。これにより「図５」のようにヘッドライト用に立ち上がっている交流電流（黄色配線）がウインカーへの電源となる。通常（直流電源の場合）はウインカースイッチに入る前にリレーが接続されているがこの方法だと前後のウインカーへの振り分けができないためウインカーリレーを交流電流対応のものに交換し（左右各１ケ使用）、スイッチを通してからリレーを接続し前後のウインカー配線へと結線する。こうすることでノーマルのウインカースイッチで対応できるようになり特別な部品を作成することなく既存の部品でウインカー回路が完成する。（入出力２系統連動の車種専用形状スイッチを作ればリレーは一つで回路を作ることができ、リレーとスイッチの順序を入れ替える必要もないが、汎用性を持たせるためにここではリレーを２つ使用する方法を説明する。）車種別に元々ハンドル廻りに集中する配線なので大掛かりな部品の取り外しを行うことなく、フロントカバー（ボディ前側カバー）とヘッドライトカバーの脱着のみで作業が完了する。他の作業も大概はこの状態で行うことができる。

次にホーンの接続について「図３」で説明する。元々はメインスイッチを通ったあとにホーンスイッチにつながるが、ｃの位置で配線をカットし、ここでも「図１」のａで分岐させた（ヘッドライト用黄色配線）電源からじかにホーンスイッチへと結線する。交流電流ではもともとの（直流用）ホーンは鳴らない為、ホーンを交流１２Ｖ用のものに交換する。ここまでに使用する部品はウインカーリレー二つとホーン一つのみである。このあとも簡単な配線加工のみでこれ以外には部品を必要としない。

最後に、ブレーキ作動時に点灯させるストップランプであるが、「図４」のｄの位置で配線をカットし、上記に同じく「図１」のａで分岐させたヘッドライト用（黄色配線）電源から交流電流を割り込ませる。

ここまでにカットした配線には簡単な絶縁処理を施し（ビニールテープを巻くなど）、ショートしないよう配線を取り回し、リレーを固定する。ボディカバー類を取り付ければ見た目は元通り全く変わらない状態で、ウインカーやホーンも元々のスイッチをそのまま使用でき、バッテリーを接続しない状態でも今までとなんら変わらぬ条件で合法的に運行が可能になる。私有地内での利用目的や非常用の乗り物としてもいつでも使える状態にできるので便利である。

以上をまとめると、１、ヘッドライトから分岐させる配線を３本作成（ウインカー用、ホーン用、ストップランプ用）、２、ウインカースイッチのあとに左右各一つずつリレーを割り込ませ前後のウインカー配線に接続、３、ホーンの交換と配線接続、４、ストップランプへの配線接続の４項目となり、慣れれば約１時間程度の作業で完成させることができる簡単な仕様変更であり、流用して広範囲な車種に対応できるものである。

従来のヘッドライト回路配線図 従来のウインカー回路配線図 従来のホーン回路配線図 従来のブレーキランプ回路配線図 部品交換および配線変更後のウインカー回路配線図

ａ ＡＣジェネレーター（発電回路）からディマスイッチ（ライトのハイロー切り替えスイッチ）へとつながるヘッドライト用配線上の加工しやすい任意の一箇所。
ｂ ウインカーリレー（点滅回路）からウインカースイッチにつながる配線上の加工しやすい任意の一箇所
ｃ メインスイッチからホーンスイッチへとつながる配線上の加工しやすい任意の一箇所
ｄ メインスイッチからブレーキスイッチへとつながる配線上の加工しやすい任意の一箇所

Claims (1)

1. バッテリーの寿命により灯火類の不具合が生じている既存の原動機付自転車やオートバイ（キック始動可能なＣＤＩ点火方式の小型スクーターなど）に於いて、高価なバッテリーを使用しないで灯火類すべてを正常に作動させ、合法的に運行できるようにするための一部の部品交換方法と配線の組み換え方法について。

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