JP3556001B2 - 自転車用発電機内装ハブおよび自転車用照明装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ハブ軸、このハブ軸に回動自在に外嵌するハブ体、このハブ体の内側に位置する発電機を備え、この発電機が、ハブ軸芯方向に並ぶ複数個の発電コイル部を備え、前記複数個の発電コイル部それぞれが、ハブ軸芯と同芯状のコイル軸芯を有する発電コイル、鉄芯部材のハブ軸一端側からハブ軸他端側に向かって延出するとともに発電コイル周方向に並ぶ複数個の第１磁極片、前記鉄芯部材のハブ軸他端側からハブ軸一端側に向かって延出するとともに発電コイル周方向に並ぶ複数個の第２磁極片を備えている自転車用発電機内装ハブ、および、この自転車用発電機内装ハブを備える自転車用照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記自転車用発電機内装ハブにおいて、ハブ軸芯方向に並ぶ複数個の発電コイル部をコイル部間に隙間ができるようにして配置すると、発電機のハブ軸芯方向長さがコイル部間の隙間のために長くなる。これに対し、たとえば実開平６−７５９７８号公報に示されるように、隣接し合う発電コイル部の鉄芯部材どうしを接触させてコイル部間に隙間ができないようにすると、発電機のハブ軸芯方向長さが極力短くなり、ハブ全体を小型化できる。
このため、従来、図７（イ），（ロ）に示すように、複数個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃそれぞれに備える第１磁極片１５ａと第２磁極片１５ｂのうちの鉄芯部材１５のハブ軸一端側からハブ軸他端側に向かって延出する方の第１磁極片１５ａが、他の発電コイル部の第１磁極片１５ａと発電コイル周方向での同一箇所に位置し、第１磁極片１５ａと第２磁極片１５ｂのうちの鉄芯部材１５のハブ軸他端側からハブ軸一端側に向かって延出する方の第２磁極片１５ｂが、他の発電コイル部の第２磁極片１５ｂと発電コイル周方向での同一箇所に位置する組み合わせ状態で、隣接し合う発電コイル部１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃの鉄芯部材１５どうしを接触させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ハブ体が回動して発電機が駆動される際、図７（イ）に示すように、複数個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃ全ての第１磁極片１５ａがＮ極で、第２磁極片１５ｂがＳ極になる状態と、図７（ロ）に示すように、複数個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃ全ての第１磁極片１５ａがＳ極で、第２磁極片１５ｂがＮ極になる状態とが交互に発生する。このため、隣接し合う一対の発電コイル部の間において、Ｎ極とＳ極が接触することになり、磁石体から供給される磁束が接触し合っている磁極片の間で発電コイル外にもれる事態が発生していた。この結果、複数個の発電コイル部のうちの一部が発電しないとか、発電しても磁石体によって得られる磁束密度の割りには低出力の電力しか得られない発電不良が発生していた。
本発明の目的は、小型化できる割りには高出力の電力供給ができる自転車用発電機内装ハブを得ることと、コンパクトに組み付けられるとともに照明の面でも耐久性の面でも優れた自転車用照明装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による自転車用発電機内装ハブは、
ハブ軸、このハブ軸に回動自在に外嵌するハブ体、このハブ体の内側に位置する発電機を備え、
前記発電機が、ハブ軸芯方向に並ぶ複数個の発電コイル部を備え、
前記複数個の発電コイル部それぞれが、ハブ軸芯と同芯状のコイル軸芯を有する発電コイル、鉄芯部材のハブ軸一端側からハブ軸他端側に向かって延出するとともに発電コイル周方向に並ぶ複数個の第１磁極片、前記鉄芯部材のハブ軸他端側からハブ軸一端側に向かって延出するとともに発電コイル周方向に並ぶ複数個の第２磁極片を備えている自転車用発電機内装ハブにおいて、
前記複数個の発電コイル部において隣接し合う一対の発電コイル部の鉄芯部材どうしが接触し、前記一対の発電コイル部の一方の前記第１磁極片と他方の前記第２磁極片とが発電コイル周方向での同一箇所に位置し、前記一対の発電コイル部の一方の前記第２磁極片と他方の前記第１磁極片とが発電コイル周方向での同一箇所に位置していることを特徴とする。
【０００５】
本発明による自転車用照明装置は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の自転車用発電機内装ハブ、この自転車用発電機内装ハブによって電力供給される前照灯装置を備えるとともに、前記前照灯装置の照明灯にかかる電圧を設定電圧以下に制御する電圧規制手段を備えていることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
本発明による自転車用発電機内装ハブにあっては、磁極片の前記配置構成のために、隣接し合う一対の発電コイル部において、一方の発電コイル部の第２磁極片と他方の発電コイル部の第１磁極片とが、鉄芯部材どうしの接触のために接触し合うことになる。発電機が駆動されると、一方の発電コイル部の第１磁極片と他方の発電コイル部の第２磁極片とがＮ極で、一方の発電コイル部の第２磁極片と他方の発電コイル部の第１磁極片とがＳ極になる第１状態と、一方の発電コイル部の第１磁極片と他方の発電コイル部の第２磁極片とがＳ極で、一方の発電コイル部の第２磁極片と他方の発電コイル部の第１磁極片とがＮ極になる第２状態とが交互に発生することになる。すると、第１状態でも第２状態でも、Ｓ極どうしが接触し合うとともにＮ極どうしが接触し合うことになる。つまり、接触し合う磁極片は同一極になり、磁束が従来のように接触し合う磁極片間でもれることなく発電コイルに至って電流を発生させる。
この場合、隣接し合う一対の発電コイル部の一方における磁束密度の方向と他方における磁束密度の方向とが逆になる。このため、一対の発電コイル部の発電コイルの巻き方向を同じ方向にすれば、両発電コイル部の発電コイルでの電流の流れ方向が逆方向になり、一対の発電コイル部の発電コイルの巻き方向を逆方向にすれば、両発電コイル部の発電コイルでの電流の流れ方向が同じ方向になる。しかし、複数個の発電コイル部を電力取り出し部に対して直列に接続するコイル直列型に構成する場合においても、複数個の発電コイル部を電力取り出し部に対して並列に接続するコイル並列型に構成する場合においても、その接続形式と、各発電コイル部の発電コイルでの電流の流れ方向とを考慮して、複数個の発電コイルが接続して形成する回路上での電流の流れ方向が同じになるようにして各発電コイル部のコイル端を接続することにより、隣接し合う一対の発電コイル部での磁束密度の方向が逆方向であることを何ら障害とすることなく電力取り出しできる。
【０００７】
請求項２による構成を採用すると、発電コイルを直列に接続する型式と並列に接続する型式のいずれにも配線面で有利にできる。すなわち、隣接し合う一対の発電コイル部の一方と他方での磁束密度の方向が逆であるにもかかわらず、一方の発電コイル部と他方の発電コイル部のコイル巻き方向が同一であると、たとえば一方の発電コイル部で発電コイルのハブ軸左端側がプラス側になれば、他方の発電コイル部では発電コイルのハブ軸左端側がマイナス側になるように、一部の発電コイルのハブ軸一端側と、他の発電コイルのハブ軸一端側とが反対の電極側になり、コイル直列型とコイル並列型のいずれにする場合でも、各コイルから延びる線が複雑に交錯しやすくなる。これに対し、一方の発電コイル部と他方の発電コイル部のコイル巻き方向が逆である構成を採用すると、たとえば一方の発電コイル部で発電コイルのハブ軸左端側がプラス側になれば、他方の発電コイル部でも発電コイルのハブ軸左端側がプラス側になるように、全ての発電コイルの同じ横端側が同一の電極側になる。すると、たとえば隣接する発電コイルを隣接し合うコイル横端側どうしで接続すれば直列型になり、全ての発電コイルを同じ横端側で接続すれば並列型になるなど、各コイルから延びる線を交錯しにくくしながら直列型にも並列型にもできる。その上、隣接し合う一対の発電コイルの逆巻き構成を得るに当たり、発電コイル部を製作する際に、全ての発電コイル部のコイルの巻き方向を同じにし、複数個の発電コイル部を組み合わせて発電機を完成する際に、隣接する一対の発電コイル部の一方の製作時における左端側と、他方の製作時における右端側とが接触し合うように、一対の発電コイル部の製作時における左右向きを互いに逆にするところの発電機製作方法を採用することにより、逆巻き構成が得られる。すなわち、発電コイル部の製作時に巻き方向が逆である２種類を製作しなくとも、巻き方向が同じである１種類を製作するだけも、完成状態の発電機としては逆巻きになっているものが得られる。
【０００８】
請求項３による構成を採用すると、樹脂製連結具が発電コイル部とハブ軸の間に入り込んで成型される際、複数個の発電コイル部が同芯状に精度よく並んでおれば、たとえ一部の発電コイル部でのハブ軸との間隔が、他の発電コイル部でのハブ軸との間隔よりも大きくなるとか小さくなっているなど、発電コイル部によって発電コイル部とハブ軸の間隔が製作誤差などに起因して異なっていても、その間隔誤差のあるままの形状になり、全ての発電コイル部を同芯状に精度よく並んだ配列状態でハブ軸に連結する。
【０００９】
請求項４による構成を採用すると、備える磁石体の数量を発電コイル部の数量の割りには少なくしながら全ての発電コイル部が所望どおり発電作用するようにできる。
【００１０】
請求項５による構成を採用すると、複数個の発電コイルを直列に接続して発電するに比べ、細い巻き線でなる発電コイルを採用しても、発電コイルによって発生する抵抗が小になるとか同じになるようにしながら所望電圧の電力が得られる。
【００１１】
請求項６による構成を採用すると、３個の発電コイルが並列になり、コイルの巻き線径の割りにはコイルによる抵抗を小にしながら所望電圧の電力を供給するようになる。
【００１２】
本発明による自転車用照明装置の場合、照明灯に供給しても球切れが発生しない最高値の電圧を前記設定電圧として設定する。すると、下り坂走行などのためにハブ体が高速回転して発電機内装ハブが前記設定電圧よりも高電圧の電力を供給することになっても、電圧規制手段が照明灯には前記設定電圧までの電圧しからかからないようにして、球切れが発生しないようにする。
【００１３】
請求項８による構成を採用すると、照明が必要となる照度を前記第１設定ルクスとして設定し、たとえば第１設定ルクスより１０ルクス明るい照度を第２設定ルクスとして設定することにより、照明制御装置が照度検出部と照明制御部とによって照明灯の自動制御を行い、昼間など明るい場合には照明灯を自動的に消灯させ、夜間など暗い場合には照明灯を自動的に点灯させる。さらに、点灯時に街灯付近などを通過する際、照度検出部が第１設定ルクスより明るい照度を検出しても、検出照度が第２設定ルクスより小であれば、照明制御部が照明灯を消灯させないで点灯のままにする。
【００１４】
【発明の効果】
本発明による自転車用発電機内装ハブにあっては、鉄芯部材どうしが接触していることから発電機のハブ軸芯方向長さが短くなり、ハブ全体としても小型で運搬時に取扱いやすいとか、自転車用車体にコンパクトに組み付けられるなど優れてたものにできた。しかも、その割りには、接触し合う磁極片の間での磁束もれが発生しないことから、複数個の発電コイル部それぞれにおいて磁極片に供給される磁束が無駄なく発電に寄与するようになり、全ての発電コイル部が効率よく発電するようになった。そして、隣接する一対の発電コイル部のコイル巻き方向を同一方向と逆方向のいずれにする場合でも、さらに、複数個の発電コイル部を並列と直列のいずれにして使用する場合でも、発電コイルを適切に接続することによって各発電コイル部による発電力を支障なく取り出せることにより、低速走行時でもハブ体の回転速度の割りには、磁束密度を無駄なく利用した高出力の電力が得られるものになった。
【００１５】
請求項２による構成を採用すると、複数個の発電コイルから延びる線が交錯しないようにできることにより、配線面からもコンパクトに得られるようになる。その上、組み立て時における発電コイルの接続ミスが発生しにくくなるのであり、さらには、発電コイル部自体としては巻き方向が同一の１種類を作成するだけでもよいことから、製作ミスのない状態に容易に得られるようになる。
【００１６】
請求項３による構成を採用すると、複数個の発電コイル部を同芯状に精度よく配列して固定できることにより、発電コイル部の磁極片と磁石体との間隔がいずれの発電コイル部においても所定どおりになるとか、所定の間隔から大きくは外れない間隔になり、この面からも高出力の電力が所望どおり得られる信頼性の高いものになる。
【００１７】
請求項４による構成を採用すると、磁石体の必要数量を少なく済ませ得ることから、磁石体の組み付けが比較的構造簡単にできるようになり、この面からもコンパクト化ができるようになる。
【００１８】
請求項５による構成を採用すると、比較的細い巻き線でなる発電コイルを採用できることにより、発電コイルを細い線で容易に製作できるとか、発電コイルを巻き数の割りには小型に形成できるようになり、この面からも容易にかつコンパクトに得られるようになる。
【００１９】
請求項６による構成を採用すると、より一層細い巻き線でなる発電コイルを採用できるとか、発電コイルによる抵抗が一層小になることにより、高出力の電力が得られる割りには一層コンパクトに得られるとか軽く駆動できるようになる。
【００２０】
本発明による自転車用照明装置にあっては、請求項１〜６のうちのいずれか一つに記載の発電機内装ハブによって照明装置に電力供給することにより、発電機内装ハブの面から自転車用車体にコンパクトに組み付けられるとともに、比較的低速で走行している場合でも明るく照明できるなど、請求項１〜６の発明に対応する組み付け面や照明面での効果が得られるように優れたものになった。
しかも、発電機内装ハブは高出力の電力供給をすることから、下り坂走行の際など、高速走行すると一層高出力の電力供給をすることになるが、この場合でも、電圧規制手段による電圧規制によって球切れが発生しないように耐久性の面でも優れたものになった。
【００２１】
請求項８による構成を採用すると、照明灯が自動的に点灯したり、消灯することにより、電力供給源として発電機内装ハブを採用している割りには、昼間など照明不要時には照明灯用電力を使用しないようにして、点灯のままにしておくよりも楽に走行駆動できるようになるとともに、点灯や消灯操作の手間が不要なように便利なものになる。さらには、点灯制御のための照度よりも明るい照度の検出によって消灯制御度が行われることにより、たとえば街灯箇所を通過する毎に照明灯が点滅するトラブルを伴わないで街灯沿いを走行できるなど照明しながらの走行が行いやすくなる。
【００２２】
【実施例】
図１に示すように左右一対のハブ鍔１，１を備えるハブ体本体２ａと、このハブ体本体２ａの一端側に螺着したハブキャップ２ｂとで成るハブ体２を左右一対の玉受け３，３とボール４，４および玉押し５ａ，５ｂを介してハブ軸６に回動自在に支持されるように外嵌してあるとともに前記ハブ体２の内側に発電機１０を備えてある自転車用発電機内装ハブと、図８および図９に示すように照明装置ケース２１の前端側にランプホルダー２２を介して照明灯２３および予備ランプ２４を取り付けるとともに、反射鏡２５および透明ランプカバー２６を備えて成る前照灯装置２０と、前記照明装置ケース２１の後端側に内装した照明制御装置３０とにより、自転車用照明装置を構成してある。ハブおよび各装置２０，３０は詳しくはつぎのように構成してある。
【００２３】
発電機内装ハブは、図１に示すように前輪用ハブに構成してあり、ハブ軸６の玉押し５ａ，５ｂよりも軸端側に位置する左右一対のロックナット７，７と取り付けナット８，８とでハブ軸６を自転車前輪用フォークＦの先端部に回動しないように締め付け固定することによって、前輪用フォークＦに取り付けるようにしてある。そして、ハブ体２が回動することによって発電機１０が駆動されて発電し、ハブ軸６の一端側に形成したコード引き出し溝６ａを通ってハブ体２の内側から外側に延出している電気コード９によって電力を前記前照灯装置２０および照明制御装置３０に供給するようにしてある。
【００２４】
発電機１０は、図１に示す如くハブ軸６の軸芯に沿う方向すなわちハブ軸芯方向にハブ軸６の軸芯と同芯状に並ぶ３個の発電コイル部１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、発電コイル部１１ａ〜１１ｃの外周側にハブ軸６の軸芯と同芯状に位置する筒状の磁石体１２とによって構成してある。
【００２５】
３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃのそれぞれに、図１に示すように樹脂製ボビン１３に巻き付けた発電コイル１４を備えてあるとともに、この発電コイル１４の外周側に発電コイル１４の周方向に等間隔で並ぶ３２個の図２および図３に示す如き磁極片１５ａまたは１５ｂを有した純鉄製の鉄芯部材１５を備えてある。３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃは、これらの発電コイル部１１ａ〜１１ｃでなる発電コイル群のハブ軸６の軸芯方向での長さが極力小になるように、隣接し合う一対の発電コイル部１１ａと１１ｂの間、１１ｂと１１ｃの間のそれぞれにおいて鉄芯部材１５どうしが接触し合うようにしてハブ軸６の外周側に配置してあり、そして、発電コイル部１１ａ〜１１ｃとハブ軸６の間に設けた樹脂製連結具１６によってハブ軸６に固定して、ハブ軸６にこれの軸芯方向にも周方向にもずれ動かないように支持されるようにしてある。
【００２６】
３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃは、それぞれの前記磁極片１５ａ，１５ｂが図６に示す配列になるように組み合わせてある。すなわち、両端に位置する発電コイル部１１ａ，１１ｃそれぞれの前記磁極片１５ａと１５ｂのうちの鉄芯部材１５のハブ軸一端側からハブ軸他端側に向かって延出している方の第１磁極片１５ａと、中央に位置する発電コイル部１１ｂの前記磁極片１５ａと１５ｂのうちの鉄芯部材１５のハブ軸他端側からハブ軸一端側に向かって延出している方の第２磁極片１５ｂとがハブ軸６の軸芯方向に一直線状に並ぶように、すなわち発電コイル周方向での同一箇所に位置するように配列し、両端に位置する発電コイル部１１ａ，１１ｃそれぞれの前記磁極片１５ａと１５ｂのうちの鉄芯部材１５のハブ軸他端側からハブ軸一端側に向かって延出している方の第２磁極片１５ｂと、中央に位置する発電コイル部１１ｂの前記磁極片１５ａと１５ｂのうちの鉄芯部材１５のハブ軸一端側からハブ軸他端側に向かって延出している方の第１磁極片１５ａとがハブ軸６の軸芯方向に一直線状に並ぶように、すなわち発電コイル周方向での同一箇所に位置するように配列してある。つまり、隣接する発電コイル部１１ａと１１ｂの間、１１ｂと１１ｃの間それぞれにおいて鉄芯部材１５どうしの接触のために接触し合うことになる第１磁極片１５ａと第２磁極片１５ｂとは、一方がＮ極になる際には他方もＮ極になり、一方がＳ極になる際には他方もＳ極になるように常に同一極の磁極片になるようにしてある。尚、この場合、３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃの磁極片が発電コイル１４の周方向で全く同一箇所に位置しなくて、若干位置ずれしても、各磁極片が磁石体１２から所定どおり磁束供給されて支障なく発電できる程度の位置ずれであれば、この配置も、発電コイル周方向での同一箇所に位置している配置であるとみなし、このように呼称するものとする。
【００２７】
３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃの発電コイル１４は、図１１に示す如く電力取り出し部としての電気コード９に対して並列に接続してある。３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃにおいて隣接し合う一対の発電コイル部１１ａと１１ｂまたは１１ｂと１１ｃでの一方の発電コイル巻き方向と他方の発電コイル巻き方向とが逆方向になるように、端の発電コイル部１１ａと１１ｃの発電コイル１４の巻き方向を同一の巻き方向にし、中央の発電コイル部１１ｂの発電コイル１４の巻き方向を両端の発電コイル部１１ａ，１１ｃの発電コイル１４の巻き方向とは逆方向にしてある。これにより、３個の発電コイル１４を直列に接続するに比べ、取り出し可能な電圧の割りには発電コイル１４によって発生する抵抗が小になる。しかも、磁極片１５ａ，１５ｂの前記配置構成のために両端の発電コイル部１１ａ，１１ｃと中央の発電コイル部１１ｂとでは磁束密度の方向が逆になるにもかかわらず、両端の発電コイル１４のハブ軸一端側がプラス側になる場合には中央の発電コイル１４のハブ軸一端側もプラス側になるように、全ての発電コイル１４の同じ横端側が同一の電極側になる。このため、全ての発電コイル１４の巻き方向を同一にするに比べ、各発電コイル１４を前記電気コード９に接続したり、ハブ軸６に接触して導通しているアース端子１７に接続するために各発電コイル１４から引き出す線が交錯しにくくなる。
【００２８】
筒状の磁石体１２は、図４に示す如き円弧形磁石片１２ａの４個で成り、これらの磁石片１２ａを、図１に示す如くハブ体本体２ａの内側にハブ軸６の軸芯と同芯状に位置する純鉄製の筒型バックヨーク１８にハブ体周方向に環状に並べて装着し、ハブキャップ２ｂによるハブ体本体２ａへの押し付け作用と、ハブキャップ２ｂの係止部２ｃによる係止作用でバックヨーク１８と共にハブ体本体２ａに固定することによって形成してある。４個の円弧形磁石片１２ａそれぞれは、図５に示す如く４つのＮ極と４つのＳ極がハブ体周方向に前記磁極片１５ａ，１５ｂの配列ピッチと同じ配列ピッチで交互に位置するように着磁してあるとともに、４個の円弧形磁石片１２ａそれぞれのハブ軸芯方向での長さを、３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃでなる発電コイル群のハブ軸芯方向長さに等しいまたはこれに近い長さにしてある。これにより、筒状の磁石体１２は、発電コイル群のハブ軸芯方向長さに等しいまたはこれに近いハブ軸芯方向での長さを備えるとともに、発電コイル１４の周方向に各発電コイル部１１ａ〜１１ｃの合計３２極の磁極片１５ａ，１５ｂと同じ数量で同じ配列ピッチの磁極を備え、ハブ体２と共にハブ体２の回転速度と同じ回転速度で回動して、３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃのいずれにも磁束供給する。
【００２９】
つまり、ハブ体２が回動すると、筒状の磁石体１２が３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃ対してこれらの外周側を回動し、磁石体１２のハブ体周方向に並んでいる磁極が３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃそれぞれの第１磁極片１５ａと第２磁極片１５ｂとに順次対向して磁束供給して行く。すると、発電コイル群は、図６（イ）に示すように端の発電コイル部１１ａ，１１ｃの全ての第１磁極片１５ａと、中央の発電コイル部１１ｂの全ての第２磁極片１５ｂとがＮ極で、端の発電コイル部１１ａ，１１ｃの全ての第２磁極片１５ｂと、中央の発電コイル部１１ｂの全ての第１磁極片１５ａとがＳ極になる第１状態になったり、図６（ロ）に示すように端の発電コイル部１１ａ，１１ｃの全ての第１磁極片１５ａと、中央の発電コイル部１１ｂの全ての第２磁極片１５ｂとがＳ極で、端の発電コイル部１１ａ，１１ｃの全ての第２磁極片１５ｂと、中央の発電コイル部１１ｂの全ての第１磁極片１５ａとがＮ極になる第２状態になったりする。このために、３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃそれぞれにおいて、磁束密度が第１磁極片１５ａから第２磁極片１５ｂに向かう方向になる状態と、第２磁極片１５ｂから第１磁極片１５ａに向かう方向になる状態とに繰り返し変化し、発電コイル１４に電流が発生する。この時、図６（イ）および（ロ）に示すように、発電コイル部１１ａと１１ｂの間、１１ｂと１１ｃの間それぞれにおいて、接触し合っている第１磁極片１５ａと第２磁極片１５ｂとのいずれもが常に同一極の磁極になる。このため、磁石体１２から３個の発電コイル１１ａ〜１１ｃのそれぞれに供給される磁束は、接触し合っている磁極片の間で発電コイル外にもれることなく各発電コイル部１１ａまたは１１ｂまたは１１ｃの発電コイル１４に確実に至り、全ての発電コイル部１１ａ〜１１ｃは磁石体１２が磁極片１５ａ，１５ｂに供給する磁束密度に応じた電力の発電を確実に行う。
【００３０】
図１に示すように、前記樹脂製連結具１６の一端側に、前記玉押し５ａの端部に当接してこの玉押し５ａのハブ軸６に対する位置決めを行う当たり部１６ａを備え、玉押し５ａをハブ軸６に対して前記当たり部１６ａに当接するまでねじ込み操作した後に他方の玉押し５ｂをハブ軸６にねじ込み操作し、ハブ体２を左右の玉押し５ａ，５ｂによって玉受け３とボール４を介して受け止め支持されてハブ軸６にハブ軸芯方向にずれ動かないように取り付ける組み付け方法により、発電機内装ハブの組み立てを行うようにしてある。つまり、前記当たり部１６ａが発電コイル群と磁石体１２とのハブ軸芯方向で位置合わせするための基準になる。これにより、発電機１０はハブ体２の内部に位置して外部から見えない割りには、発電コイル部１１ａ〜１１ｃをハブ軸６に固定するための樹脂製連結具６を位置合わせ手段に有効に利用し、発電コイル部１１ａ〜１１ｃと磁石体１２とが所定のハブ軸芯方向での位置わせ状態に精度よくなって所望どおり確実に発電するように容易に組み立てられる。
【００３１】
図１に示すように、前記樹脂製連結具１６の他端側に、前記コード引き出し溝６ａの端部に入り込んでハブ軸６に回動しないように係合する係止部１６ｂを備え、樹脂製連結具１６のハブ軸６に対する回り止めを図ってある。すなわち、樹脂製連結具１６のハブ軸６に対する接着だけではなく、コード引き出し溝６ａを回り止め手段に有効に利用して、樹脂製連結具１６のハブ軸６に対する回り止めを行ってある。これにより、樹脂製連結具１６のハブ軸６に対する接着力が低下した場合でも発電コイル部１１ａ〜１１ｃがハブ軸６に確実に固定して所望どおり発電する。
【００３２】
前記前照灯装置２０は、照明装置ケース２１から延出してある取り付けアーム２７と、この取り付けアーム２７を前輪用フォークＦに締め付け連結するように構成してある取り付けねじ２８とによって前輪用フォークＦに取り付け、前記照明灯２３を前記発電機１０からの電力で点灯して照明するようにしてある。
【００３３】
前記照明制御装置３０は、図１０に示すように、ＣｄＳ３１、抵抗３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、ヒステリシスコンパレータ３３、ダイオード３４、トランジスタ３５、トランジスタ３６、複数個のツェナダイオード３７などを備えた電気回路によって構成してあり、前記ＣｄＳ３１で成る照度検出部３１、前記抵抗３２ａ〜３２ｃ、ヒステリシスコンパレータ３３、ダイオード３４、トランジスタ３５、トランジスタ３６などを備える回路部分でなる照明制御部３８、前記複数個のツェナダイオード３７を備える回路部分でなる電圧規制手段３９を備え、照明灯２３を自動的に点灯および消灯するように制御するとともに、照明灯２３の玉切れ防止を行う。
【００３４】
すなわち、照度検出部３１は、図８および図９に示す照明装置ケース２１の受光窓２９を通してケース外部から受光し、受光量が変化すると電気抵抗が変化することにより、ケース外の照度を検出するとともに、検出照度が何ルクスの検出照度であるかを電気信号として照明制御部３８に出力する。
【００３５】
照明制御部３８は、抵抗３２ａ〜３２ｃおよびダイオード３４を備える回路部分の作用により、点灯用照度としての第１設定ルクスＬ１を設定するとともに、この第１設定ルクスＬ１よりも明るい第２設定ルクスＬ２を消灯用照度として設定し、ヒステリシスコンパレータ３３の作用により、照度検出部３１による検出照度Ｌを前記第１設定ルクスＬ１や第２設定ルクスＬ２と比較して、検出照度Ｌが第１設定ルクスＬ１以下であるか否かを判断したり、第２設定ルクスＬ２以上であるか否かを判断する。照度検出部３１による検出照度Ｌが前記第１設定ルクスＬ１以下であると判断すると、ダイオード３５を備える回路部分の作用により、ダイオード３６を点灯側に自動的に切り換えてこのダイオード３６に照明灯２３の点灯操作を行わせ、照度検出部３１による検出照度Ｌが前記第２設定ルクスＬ２以上であると判断すると、ダイオード３５を備える回路部分の作用により、ダイオード３６を消灯側に自動的に切り換えてこのダイオード３６に照明灯２３の消灯操作を行わせる。そして、ヒステリシスコンパレータ３３は、抵抗３２ｃやダイオード３４を備える回路部分の作用により、図１２に示す如く検出照度Ｌが第１設定ルクスＬ１と第２設定ルクスＬ２の間の範囲にある際にはダイオード３６が点灯側になる場合も消灯側になる場合もあるようにヒステリシスを持たせてダイオード３６の切り換え操作を行わせる。このため、照度検出部３１による検出照度が第２設定ルクスＬ２以上になると、この後、検出照度Ｌが第２設定ルクスＬ２よりも低ルクスに変化しても、第１設定ルクスＬ１以下に変化するまでは、ダイオード３６が消灯側になっており、検出照度Ｌが第１設定ルクスＬ１以下にまで変化して始めてダイオード３６が点灯側に切り換わる。また、照度検出部３１による検出照度Ｌが第１設定ルクスＬ１以下になると、この後、検出照度Ｌが第１設定ルクスＬ１よりも高ルクスに変化しても、第２設定ルクスＬ２以上に変化するまでは、ダイオード３６が点灯側になっており、検出照度Ｌが第２設定ルクスＬ２以上にまで変化して始めてダイオード３６が消灯側に切り換わる。そして、前記第１設定ルクスＬ１および第２設定ルクスＬ２としては、走行コースの照度条件、あるいは、照明用基準などに応じた任意の値を設定すればよいが、具体的には、照明を使用することが好ましい照度、点灯したままでは発電機の駆動抵抗による駆動負荷が比較的大きく感じられる照度などに鑑みて前記第１設定ルクスＬ１として約１０ルクスを設定し、前記第２設定ルクスＬ２として約２０ルクスを設定してある。
【００３６】
これにより、夜間走行の際など、照度検出部３１が約１０ルクス以下の照度を検出すると、この検出照度に基いて照明制御部３８が照明灯２３を自動的に点灯させ、昼間走行の際など、照度検出部３１が約２０ルクス以上の照度を検出すると、この検出照度に基いて照明制御部３８が照明灯２３を自動的に点灯させるのであり、前照灯装置２０を入り切り操作する手間を掛けなくとも、照明が必要な場合には前照灯装置２０が点灯して照明しながら走行でき、照明が不要な場合には前照灯装置２０が消灯して発電機１０の駆動負荷を伴わないで走行できる。しかも、たとえば街灯付近など、比較的明るい箇所を通過する場合でも、その照度が約２０ルクスに達しない場合には、照明灯２３が点滅しないように点灯のままにして走行できる。
【００３７】
前記電圧規制手段３９は、図１０に示すように照明灯２３に対して並列に接続している複数個の電圧規制回路３９ａを備えているとともに、複数個の電圧規制回路３９ａそれぞれは、交流の電流に作用するように互いに逆方向に向かって接続している一対のツェナダイーオド３７，３７を備えていることにより、発電機１０から供給される電流を照明灯２３の他に、複数個の電圧規制回路３９ａのそれぞれにも流す。これにより、電圧規制手段３９は、発電機１０から供給されて照明灯２３にかかる電圧を設定電圧以下に制御する。この設定電圧としては、照明灯２３に玉切れが発生しにくい電圧を設定してある。このため、発電機１０が高速回転で駆動されて高電圧の電力を供給する場合でも、照明灯２３に玉切れが発生することを防止しながら照明できる。さらに、照明灯２３が玉きれして発電機１０からの電流が電圧規制回路３９ａにのみ流れることになっても、複数個の電圧規制回路３９ａに流れて、各電圧規制回路３９ａのツェナダイーオド３７に流れる電流が極力小電流になる。このため、電圧規制手段３９は、照明灯２３が玉きれしても、ツェナダイーオド３７が破損しにくくて、照明灯交換後にも玉切れ防止を確実に行うように信頼性の高いものになる。
【００３８】
発電コイル群はつぎの製作方法によって作成してある。
すなわち、前記ボビン１３に巻き付けた発電コイル１４と、図２および図３に示す如く同一形状に形成した第１鉄芯部材１９Ａと第２鉄芯部材１９Ｂを、図１および図６に示す如く組み合わせて、一つの発電コイル部１１ａまたは１１ｂまたは１１ｃを作成する。すなわち、第１鉄芯部材１９Ａの外周側にその周方向に等間隔で並ぶ配列で備えてある１６個の舌片１９ａと、第２鉄芯部材１９Ｂの外周側にその周方向に等間隔で並ぶ配列で備えてある１６個の舌片１９ｂとが図６（イ）および（ロ）に示す如く互いに反対方向に向かって延出するとともに噛み合う組み付け向きにして組み合わせる。この組み合わせ状態にした３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｂのうちの両端に配置する発電コイル部１１ａ，１１ｃの左右向きは同じで、中央に配置する発電コイル部１１ｂの左右向は両端に配置する発電コイル部１１ａ，１１ｃの左右向きとは逆になるようして、かつ、隣接し合う発電コイル部１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃの第１鉄芯部材１９Ａと第２鉄芯部材１９Ｂとが接触するようにして同芯状に並列させた３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃと、これら発電コイル部１１ａ〜１１ｃの内側に同芯状に配置したハブ軸６とを樹脂成型用型（図示せず）に装着し、樹脂を発電コイル部１１ａ〜１１ｃとハブ軸６との間に供給してから固形化させて図１に示す形状に成型することにより、前記樹脂製連結具１６を作成するとともに、発電コイル群を作成する。つまり、３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃのそれぞれを作成する際には、全ての発電コイル部１１ａ〜１１ｃの発電コイル１４の巻き方向が同一方向になるようにして作成する。そして、３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃを発電コイル群に組み合わせて樹脂製連結具１６で連結する際に、両端に配置する発電コイル部１１ａ，１１ｃの左右向きと中央に配置する発電コイル部１１ｂの左右向きとを逆にすることにより、両端の発電コイル部１１ａと１１ｃとでは発電コイル１４の巻き方向が同じになり、中央の発電コイル部１１ｂの発電コイル１４の巻き方向が両端の発電コイル部１１ａ，１１ｃのコイル巻き方向とは逆方向になるようにする。そして、両端の発電コイル部１１ａと１１ｃとでは、第１鉄芯部材１９Ａの舌片１９ａによって前記第１磁極片１５ａを形成し、第２鉄芯部材１９Ｂの舌片１９ｂによって前記第２磁極片１５ｂを形成する。そして、中央の発電コイル部１１ｂでは、第２鉄芯部材１９Ｂの舌片１９ｂによって前記第１磁極片１５ａを形成し、第１鉄芯部材１９Ａの舌片１９ａによって前記第２磁極片１５ｂを形成する。
【００３９】
これにより、発電コイル部１１ａ〜１１ｂの製作時には発電コイル１４の巻き方向が逆である２種類を製作しなくとも、巻き方向が同じである１種類を製作するだけも、完成状態の発電機としては、隣接する一対の発電コイル部１１ａと１１ｂの間、および、１１ｂと１１ｃの間では発電コイル１４の巻き方向が逆巻きになっているものが得られる。樹脂製連結具１６が発電コイル部１１ａ〜１１ｃとハブ軸６の間に入り込んで成型される際、発電コイル部１１ａ〜１１ｃが同芯状に精度よく並んでおれば、たとえ一部の発電コイル部でのハブ軸６との間隔が、他の発電コイル部でのハブ軸６との間隔よりも大きくなるとか小さくなっていても、樹脂製連結体１６が前記間隔誤差のあるままの形状になり、全ての発電コイル部１１ａ〜１１ｃを同芯状に精度よく並んだ配列状態でハブ軸６に連結する。
【００４０】
尚、図２および図３に示す鉄芯部材１９Ａ，１９Ｂの突起１９ｃと貫通孔１９ｄは、３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃを組み付ける際の位置決め用である。すなわち、３個の発電コイル部１１ａ〜１１ｃの組み付けを行う際、隣接し合う鉄芯部材１５の一方の突起１９ｃを他方の鉄芯部材１５のいずれかの貫通孔１９ｃに入り込むようにする。すると、この入り込みにより、隣接し合う一対の発電コイル部１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃのそれぞれにおいて、各発電コイル部１１ａ〜１１ｃの第１磁極片１５ａと第２磁極片１５ｂとが発電コイル周方向での所定の位置合わせ状態になる。
【００４１】
〔別実施例〕
請求項１〜４による発明は、複数個の発電コイルを電力取り出し部に対して直列に接続して構成する発電機内装ハブにも適応できる。
【００４２】
請求項１〜６による発明は、発電コイル部として２個または４個以上備える発電機内装ハブにも適応できる。
【００４３】
照明灯にかかる電圧を規制するに、ツェナダイオード３７に替え、低電流ダイオードを採用したり、発電機からの電力が設定電圧以上になると照明灯に対して自動的に直列接続するように切り換え制御されるとともに抵抗を備えた電圧規制回路を採用してもよい。したがって、これらを電圧規制手段３９と総称する。
【００４４】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】自転車前輪用発電機内装ハブの断面図
【図２】鉄芯部材の断面図
【図３】鉄芯部材の側面図
【図４】磁石体の断面図
【図５】磁極配列の説明図
【図６】磁極片配列の説明図
【図７】従来の磁極片配列の説明図
【図８】前照灯装置の断面図
【図９】前照灯装置の断面図
【図１０】電気回路図
【図１１】発電コイル接続の説明図
【図１２】照明灯のヒステリシス制御の説明図
【符号の説明】
２ ハブ体
６ ハブ軸
９ 電力取り出し部
１０ 発電機
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 発電コイル部
１２ 磁石体
１４ 発電コイル
１５ 鉄芯部材
１６ 樹脂製連結具
２０ 前照灯装置
２３ 照明灯
３０ 照明制御装置
３１ 照度検出部
３８ 照明制御部
３９ 電圧規制手段
Ｌ 検出照度
Ｌ１ 第１設定ルクス
Ｌ２ 第２設定ルクス

Claims (8)

1. ハブ軸（６）、このハブ軸（６）に回動自在に外嵌するハブ体（２）、このハブ体（２）の内側に位置する発電機（１０）を備え、
   前記発電機（１０）が、ハブ軸芯方向に並ぶ複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を備え、
   前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）それぞれが、ハブ軸芯と同芯状のコイル軸芯を有する発電コイル（１４）、鉄芯部材（１５）のハブ軸一端側からハブ軸他端側に向かって延出するとともに発電コイル周方向に並ぶ複数個の第１磁極片（１５ａ）、前記鉄芯部材（１５）のハブ軸他端側からハブ軸一端側に向かって延出するとともに発電コイル周方向に並ぶ複数個の第２磁極片（１５ｂ）を備えている自転車用発電機内装ハブであって、
   前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）において隣接し合う一対の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，），（１１ｂ，１１ｃ）の鉄芯部材（１５）どうしが接触し、前記一対の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，），（１１ｂ，１１ｃ）の一方の前記第１磁極片（１５ａ）と他方の前記第２磁極片（１５ｂ）とが発電コイル周方向での同一箇所に位置し、前記一対の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，），（１１ｂ，１１ｃ）の一方の前記第２磁極片（１５ｂ）と他方の前記第１磁極片（１５ａ）とが発電コイル周方向での同一箇所に位置している自転車用発電機内装ハブ。
2. 前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）において隣接し合う一対の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，），（１１ｂ，１１ｃ）の一方の発電コイル巻き方向と、他方の発電コイル巻き方向とが逆方向である請求項１記載の自転車用発電機内装ハブ。
3. 前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）と前記ハブ軸（６）との間に位置する樹脂製連結具（１６）を備えているとともに、この樹脂製連結具（１６）が前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）と前記ハブ軸（６）の間に供給してから成型されて、前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を前記ハブ軸（６）に固定している請求項１または２記載の自転車用発電機内装ハブ。
4. 前記発電機（１０）が備える磁石体（１２）が、前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）でなる発電コイル群のハブ軸芯方向長さに等しいまたはこれに近いハブ軸芯方向長さを有する磁石体で、前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）のいずれにも磁束供給する請求項３記載の自転車用発電機内装ハブ。
5. 前記複数個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）に各別に備えられている複数個の発電コイル（１４）が電力取り出し部（９）に対して並列に接続している請求項４記載の自転車用発電機内装ハブ。
6. 前記発電機（１０）が３個の発電コイル部（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）を備え、最もハブ軸一端側に位置する発電コイル部（１１ａ）と、中間に位置する発電コイル部（１１ｂ）との鉄芯部材（１５）どうしが接触し、最もハブ軸他端側に位置する発電コイル部（１１ｃ）と、中間に位置する発電コイル部（１１ｂ）との鉄芯部材（１５）どうしが接触している請求項５記載の自転車用発電機内装ハブ。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の自転車用発電機内装ハブ、この自転車用発電機内装ハブによって電力供給される前照灯装置（２０）を備えるとともに、前記前照灯装置（２０）の照明灯（２３）にかかる電圧を設定電圧以下に制御する電圧規制手段（３９）を備えている自転車用照明装置。
8. 前記前照灯装置（２０）を制御する照明制御装置（３０）を備えるとともに、この照明制御装置（３０）は、照度検出部（３１）、および、この照度検出部（３１）による検出照度（Ｌ）に基づいて前記前照灯装置（２０）を自動的に制御する照明制御部（３８）を備え、前記照度検出部（３１）による検出照度（Ｌ）が第１設定ルクス（Ｌ１）以下であると前記前照灯装置（２０）を点灯させ、前記照度検出部（３１）による検出照度（Ｌ）が前記第１設定ルクス（Ｌ１）より明るい第２設定ルクス（Ｌ２）以上であると前記前照灯装置（２０）を消灯させる請求項７記載の自転車用照明装置。

Images