JP4173499B2 - 自転車用照明装置 - Google Patents

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    • B62J6/015Electric circuits using electrical power not supplied by the cycle motor generator, e.g. using batteries or piezo elements

Description

本発明は、照明装置、特に、自転車のヘッドランプとして用いるのに好適な自転車用照明装置に関する。

スポーツ用のロードバイクやマウンテンバイクなどのスポーツ用の自転車の場合、前照灯としての照明装置が状況に応じてハンドルバーに装着されることがある。ハンドルバーには、ブレーキレバーや変速レバーが装着されたり、サイクルコンピュータと呼ばれる走行速度や走行距離を表示する表示装置や心拍を表示する表示装置等のアクセサリが装着されたりすることがある。このため、特にスポーツ用の自転車のハンドルバーに装着される照明装置は、装着スペースが限定されることがある。このような限定されたスペースに装着可能な照明装置として、弾性バンドによってハンドルバーに装着可能なものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。従来の照明装置は、ハンドルバーの外形に沿う円弧状の凹部を有する本体と、本体に取固定され先端に係止部を有する弾性バンドと、本体に設けられ係止部と係合する係合部とを有している。従来の照明装置は、ハンドルバーに本体部を装着した後に弾性バンドの係止部を係合部に係合し、凹部と弾性バンドとでハンドルバーを挟むことにより、ハンドルバーに固定される。
特開平8−276879号公報

前記従来の構成では、本体部に設けた凹部と弾性バンドとでハンドルバーを挟んでハンドルバーに固定されているので、本体部の重心位置とハンドルバーの重心位置とが大きく離反する。このため、回転モーメントが大きくなり、弾性バンドによる固定力を強く設定しないと固定状態を保つことができず、振動等により本体部が回転するおそれがある。しかし、前記従来の照明装置では、凹部に向けて弾性バンドでハンドルバーを付勢することにより固定しているので、弾性バンドの固定力を強くすると、照明装置の着脱しにくくなる。

本発明の課題は、自転車に装着される自転車用照明装置において、弱い固定力でも回りにくくでき、容易に着脱できるようにすることにある。

発明1に係る自転車用照明装置は、自転車に装着可能な装置であって、ランプケースと、制御ケースと、取付部とを備えている。ランプケースは、内部に光源を有するケースである。制御ケースは、ランプケースとヒンジにより連結されて自転車の一部をランプケースとで挟持可能であり、内部に光源を制御するための制御回路が搭載されたケースである。取付部は、ランプケースと制御ケースとを接近させて自転車に装着するためのものである。取付部は、ランプケース及び制御ケースにそれぞれ設けられた係止部を有する。

この照明装置を自転車の一部、たとえばハンドルバーに装着する際には、ランプケースと、ランプケースにヒンジにより連結された制御ケースとをハンドルバーに接触させ、取付部で両者を接近させることによりランプケースと制御ケースとでハンドルバーを挟んで装着する。したがって、ハンドルバーを挟んでランプケースと制御ケースとが配置されることになる。このため、照明装置の重心がハンドルバーの重心に近くなり回転モーメントが小さくなる。ここでは、ランプケースと制御ケースとをヒンジにより連結し、ランプケースと制御ケースとで自転車の一部を挟んで自転車に装着するようにしたので、回転モーメントが小さくなり、弱い固定力で固定状態を保つことができる。このため、弱い固定力でも回りにくくでき、容易に着脱できるようになる。しかも、振動では回りにくい弱い固定力に設定することにより、手でそれより強い力を加えることにより簡単に照射角度の調整を行える。

発明2に係る自転車用照明装置は、発明1に記載の装置において、光源は、少なくとも一つの発光ダイオードである。この場合には、発光ダイオードを用いることにより消費電力を抑えて長寿命化を図ることができる。

発明3に係る自転車用照明装置は、発明2に係る装置において、発光ダイオードは、自転車に装着された状態で上下に並べて2つ配置されている。この場合には、外周の突出を抑えて他のアクセサリとの干渉を抑えることができる。また、上下に光軸が並ぶので、ハンドルバーの付近に配置される変速ケーブルと干渉するのを防止できる。

発明4に係る自転車用照明装置は、発明1から3のいずれかに記載の装置において、ランプケースは、自転車のハンドルバーに装着された状態で自転車の前方の照射可能であり、制御ケースは、自転車に装着された状態で後面となる位置にオンオフ用のスイッチを有している。この場合には、オンオフ用のスイッチがライダーの近くに配置されるので、ハンドルバーを握った状態でライダーが無理な体勢を取ることなくオンオフ操作を行える。

発明5に係る自転車用照明装置は、発明1から4のいずれかに記載の装置において、ランプケース及び制御ケースの少なくともいずれかは、自転車のハンドルバーに係合する係合凹面を有する。この場合には、通常はパイプで構成されたハンドルバーに係合する係合凹面がランプケース及び制御ケースの少なくともいずれかに設けられるので、それらがハンドルバーと接触しやすくなり、装着状態が安定する。

発明6に係る自転車用照明装置は、発明1から5のいずれかに記載の装置において、制御ケースは、自転車に搭載される交流発電機からの電力を入力するための電力入力部を有する。この場合には、交流発電機からの電力で発光するので、電池交換などの煩わしい作業が不要になる。

発明7に係る自転車用照明装置は、発明6に記載の装置において、電力入力部は、制御ケースから外部に露出して交流発電機に接続可能な電力供給ケーブルを有する。この場合には、電力供給ケーブルを交流発電機に接続するだけで照明装置を動作させることができる。

発明8に係る自転車用照明装置は、発明7に記載の装置において、電力供給ケーブルは、同軸シールドケーブルである。この場合には、照明装置の近傍にサイクルコンピュータコンピュータや心拍計等のコンピュータを利用したアクセサリを装着してもそれらへの電磁波による干渉を防止できる。

発明9に係る自転車用照明装置は、発明6から8のいずれかに記載の装置において、制御回路は、交流発電機からの電力を直流に整流する整流回路を有する。この場合には、交流発電機から出力された交流を直流に整流できるので、通常の電球ではなく発光ダイオードなどの直流で発光する光源を使用できる。

発明10に係る自転車用照明装置は、発明9に記載の装置において、制御回路は、整流回路で整流された直流の電力を蓄える蓄電素子を有する。この場合には、自転車が停止して交流発電機が発電しない状態であっても消灯しなくなる。

発明11に係る自転車用照明装置は、発明1から5のいずれかに記載の装置において、制御ケースは、内部に制御回路及び光源の電源としての電池を収納する電池ケースを有する。

発明1に係る自転車用照明装置は、発明1から1のいずれかに記載の装置において、取付部は、両係止部に係止され前記ランプケース及び前記制御ケースを接近する方向に付勢する付勢部材を有する。この場合には、付勢部材によりランプケースと制御ケースとを接近する方向に付勢しているので、走行中に振動が生じても装置が動きにくくなる。特に付勢部材としてゴムなどの弾性体を使用すると、取付部も自転車の一部に接触させることができるので、ランプケースと制御ケースと取付部の3つの部材で自転車の一部を挟むことができ、間に安定して装置を固定することができる。

本発明によれば、ランプケースと制御ケースとをヒンジにより連結し、ランプケースと制御ケースとで自転車の一部を挟んで自転車に装着するようにしたので、回転モーメントが小さくなり、弱い固定力で固定状態を保つことができる。このため、弱い固定力でも回りにくくでき、容易に着脱できるようになる。しかも、振動では回りにくい弱い固定力に設定することにより、手でそれより強い力を加えることにより簡単に照射角度の調整を行える。

図1において、本発明の一実施形態が採用された自転車は、マウンテンバイクと呼ばれる不整地走行が可能なものである。自転車は、ダイヤモンド形のフレーム体2とフロントフォーク3とを有するフレーム1と、ハンドル部4と、駆動部5と、ハブダイナモ8が装着された前輪6と、後輪7と、前後のブレーキ装置9f,9rとを備えている。ハンドル部4には、自転車の前方を照射するためのヘッドランプ(自転車用照明装置の一例)10が装着されている。また、ヘッドランプ10の横には、速度や走行距離などの走行状態を表示するサイクルコンピュータ(図示せず)が着脱自在に装着されている。

フレーム1のフレーム体2は、パイプを溶接して製作されたものである。フレーム体2には、サドル13や駆動部5を含む各部が取り付けられている。フロントフォーク3は、フレーム体2の前部に斜めに傾いた軸回りに揺動自在に装着されている。

ハンドル部4は、フロントフォーク3の上部に固定されたハンドルステム14と、ハンドルステム14に固定されたハンドルバー15とを有している。ハンドルバー15の両端には前後のブレーキ装置9f,9rを操作するためのブレーキレバー16とグリップ17とが装着されている。左右のブレーキレバー16には外装変速装置39f,39r(後述)を変速操作するための変速レバー(図示せず)が一体又は別体で設けられている。

駆動部5は、フレーム体2の下部(ハンガー部)に設けられたギアクランク37と、ギアクランク37に掛け渡されたチェーン38と、前後の外装変速装置39f,39rとを有している。

フロントフォーク3の先端に固定された前輪6のハブダイナモ8は、内部に前輪6の回転により発電する交流発電機19(図7参照)を有している。

〔照明装置の構成〕
ヘッドランプ10は、図2から図6に示すように、ハンドルバー15に着脱自在に装着可能なものであり、特に競技用の自転車に適したものである。ヘッドランプ10は、内部に光源としての2つの発光ダイオード40を有するランプケース41と、ランプケース41とヒンジ42により連結された制御ケース43と、ランプケース41と制御ケース43とを接近させる取付部44とを備えている。

2つの発光ダイオード40は、たとえば3W700mAの高輝度型の発光ダイオードである。2つの発光ダイオードは、ハンドルバー15に装着された状態で上下に並ぶように配置されている。

ランプケース41は、前部に配置された底部50aが開口する矩形枠状のレンズ部材50と、レンズ部材50の底部50aに周囲が面一となるように装着されたランプフレーム51とを有している。

レンズ部材50は、透明な合成樹脂製の部材であり、発光ダイオード40から前方にのみ照射された光を集光する。レンズ部材50の内部には、発光ダイオード40の周囲を囲んで発光ダイオード40からの熱を放熱するヒートシンク45aを有する、たとえばアルミニウム製の放熱部45が配置されている。放熱部45は、レンズ部材50とランプフレーム51との間にその一部を露出して、レンズ部材50とともにランプフレーム51にねじ止め固定されており、走行中に風があたることによって、冷却される。

ランプフレーム51は、合成樹脂製の部材であり、後面に大きく略半円弧状に切り欠かれた第1係合凹面51aを有している。第1係合凹面51aが形成された部分の上部は、T字状に中心部が後方に延びており、その先端には取付部44を構成する上方に湾曲した第1係止部51bが形成されている。この第1係止部51bには、取付部44を構成するたとえばOリング等の弾性体製の環状部材(付勢部材の一例)49が係止されている。また、第1係合凹面51aが形成された部分の下部には、ヒンジ42を形成するヒンジ軸42aが両側方に突出して設けられている。ランプフレーム51の前部には、発光ダイオード40が上下に並べて装着されているとともに、放熱部45の後部がねじによりレンズ部材50とともに固定されている。

制御ケース43は、ハンドルバー15に装着された状態でランプケース41と略直交して配置される。制御ケース43は、ランプフレーム51にヒンジ42により揺動自在に装着された外フレーム55と、外フレーム55の内部に装着され内部に制御回路60(図7)が装着された内ケース56と、内ケース56の上面に固定された弾性部材57とを有している。

外フレーム55は、内ケース56の両側部と上部と下部の両側とを覆うように形成された薄板状の部材であり、両側部を覆う側板55aの前端部にランプフレーム51の両側面に向けて延びヒンジ42を構成する延出部42bを有している。この延出部42bには、ヒンジ軸42aが係合するヒンジ孔42cが形成されている。内ケース56の上部を覆う上板55bは、外フレーム55の後部で両側板55aを連結するように形成されている。上板55bには、取付部44を構成する第2係止部55cが形成されている。第2係止部55cは、後方に向けて円弧状に湾曲して形成されており、第1係止部51bに比べて外れにくくなっている。したがって、通常は第1係止部51bで環状部材49を着脱する。内ケース56の下部の両側を覆う1対の下板55dは、両側板55aの下部から中央側に向けて途中まで延びている。各下板55dの前部には、上方に延びる位置決め部55eが形成されている。

内ケース56は、前部上面に略1/4円の円弧状に湾曲した第2係合凹面56aを有する矩形枠状の部材であり、内部に制御回路60が収納される空間を有する部材である。この第2係合凹面56aに弾性部材57が固定されている。弾性部材57は、たとえば、合成ゴム製でありハンドルバー15に接触して僅かに撓むように形成されている。このような弾性部材57を設けることによりハンドルバー15に対してより回りにくくなる。内ケース56の後面には、発光ダイオード40をオンオフするためのスイッチ58が配置されている。内ケース56の下面からは、ハブダイナモ8の一端に設けられたコネクタ8a(図1)に接続可能な電力供給ケーブル(電源入力部の一例)70が延びている。電力供給ケーブル70は、シールドケーブルを用いており、ノイズ等がその他のアクセサリに影響を与えないようにしている。

取付部44は、前述したように環状部材49と、第1及び第2係止部51b,55cとを有している。環状部材49は、第1係止部51bと第2係止部55cとに係止され、ランプケース41と制御ケース43とをハンドルバー15をはさんで接近する方向に付勢する。また、環状部材49は、ハンドルバー15に接触して滑り止めの役割も果たす。

制御回路60は、図6に示すように、ハブダイナモ8内の交流発電機19の一端に電気的に接続されたスイッチ58と、交流発電機19に並列に接続された全波整流回路(整流回路の一例)71と、全波整流回路71と並列に接続されたツェナーダイオード72とを備えている。全波整流回路71は、交流を全波整流して直流にする。ツェナーダイオード72は、発電電圧が高くなると導通するものであり、保護回路として機能する。2つの発光ダイオード40は直列接続されており、直列接続された両端がツェナーダイオード72の両端に接続されている。

このように内部抵抗の高い交流発電機19と抵抗の低い発光ダイオード40を直列接続することにより、高い分圧比が得られるので、発光ダイオード40の消費分の総和は、発光ダイオードが一つだけの場合に比べて、2つを直列接続したものの方が、全体の消費電力を増やすことなく、高い照度と交流発電機19の軽い回転とが得られる。
出願人の実験によると、図7に示すように、自転車が50km/hで走行したときに50Vの電圧を交流発電機19で発電したとき、1つの発光ダイオードの場合、発電機19を含む内部抵抗による損失が46.8Vで、発光ダイオード40にかかる電圧は3.2Vで、全体で流れる電流は1つの場合、0.42Aとなり、
消費電力Pは、 P=VI=(46.8×0.42+3.2×0.42)=21.0W となった。
同じ条件で、2つの発光ダイオード40を直列にした場合、交流発電機19を含む内部抵抗による損失が44Vで、それぞれの発光ダイオード40にかかる電圧は3.0Vで、となり、全体で流れる電流は1つの場合、0.41Aとなり、
消費電力Pは、 P=VI=(44.0×0.41+(3.0×0.41)×2)=20.5W となった。
このように、全体消費電力は殆ど変わりなく、高い照度を得ることが、実験からも実証された。

さらに、このように構成されたヘッドランプ10をハンドルバー15に装着する際には、図5に示すように、取付部44を第1係止部51b側で外した状態でハンドルバー15に装着し、ランプケース41と制御ケース43とでハンドルバーを挟み、取付部44を第1係止部51bに係止させる。これにより、取付部44の弾性によりランプケース41と制御ケース43とが接近する方向に付勢されハンドルバー15に圧接される。これにより、ヘッドランプ10がハンドルバー15に固定される。この状態で電源供給ケーブル70をコネクタ8aに接続することにより装着作業が完了する。ヘッドランプ10をハンドルバー15に装着すると、ヘッドランプ10の重心位置は、両ケース41,43の間にあるため、ハンドルバー15の中心と近い位置に配置される。このため、回転モーメントが小さくなり、弱い固定力でもヘッドランプ10が振動により回りにくくなる。特に、本実施形態のように、ランプケース41に比べて質量が大きい制御ケース43がハンドルバー15の下方に配置されるため、重心位置がハンドルバー15の中心より下方に位置することになり、重力による回転モーメントがさらに小さくなる。

ヘッドランプ10を装着した状態で自転車が走行すると交流発電機19からの電力により動作する。交流発電機19からの電力は、電力供給ケーブル70及びスイッチ58を介して全波整流回路71に与えられ、そこで全波整流されて直流に変換される。そして,直列接続された2つの発光ダイオード40に供給される。このとき、前述したように1つの発光ダイオードに対して全体消費電力を増やすことがない。

ここでは、ランプケース41と制御ケース43とをヒンジ42により連結し、ランプケース41と制御ケース43とでハンドルバー15挟んで装着するようにしたので、回転モーメントが小さくなり、弱い固定力で固定状態を保つことができる。このため、弱い固定力でも回りにくくでき、容易にランプ10を着脱できるようになる。しかも、振動では回りにくい弱い固定力に設定することにより、手でそれより強い力を加えることにより簡単にランプ10の照射角度の調整を行える。

また、ヒンジ42で連結されたランプケース41と制御ケース43とでハンドルバー15を挟んで装着されるので、ハンドルバー15の外径が係合凹面の半径に合わなくてもランプ10を確実に固定できる。

<他の実施形態>
(a)前記実施形態では、電源入力部としての電力供給ケーブルをシールドケーブルで例示したが、電力供給ケーブルはシールドケーブルに限定されず、シールドなしの通常のケーブルでもよい。また、電源入力部はケーブルに限定されず、ケーブルを電気的に接続可能なコネクタであってもよい。この場合、コネクタを覆って保護する防水カバーを設けるのが好ましい。

(b)前記実施形態では、制御回路60に蓄電素子を設けていないが、図8に示すように、制御回路160において、全波整流回路71と並列に蓄電素子73を接続してもよい。蓄電素子73としては、充放電可能なリチウムイオン電池などの二次電池でもよいが、電気二重層子コンデンサなどの大容量コンデンサが好ましい。この場合、停車時などで交流発電機が発電しない状態でもヘッドランプを点灯できる。

(c)スイッチ58によるオンオフに代えて、制御回路内に周囲の照度を検出する照度センサを設け、照度センサの検出結果に応じてオンオフ制御するようにしてもよい。

(d)前記実施形態では、交流発電機19からの電力によりヘッドランプ10を点灯させるようにしたが、制御ケース内に電池を装着する電池ケースを設け、電池ケースに装着された電池からの電力によりヘッドランプを点灯させるようにしてもよい。

(e)前記実施形態では、自転車用照明装置としてヘッドランプを例示したが、自転車の位置を点滅して示すなどのポジションランプやテールランプにも本発明を適用できる。

(f)前記実施形態では、光源として発光ダイオードを例示したが、光源はこれに限定されず、電球や蛍光灯などでもよい。電球や蛍光灯を光源として使用する場合、光が前方にしか照射されない発光ダイオードと異なり、光が後方にも照射されるので、後方に照射された光を前方に反射する反射鏡の機能を放熱部に付加するか放熱機能を有さない放射部として設けるのが好ましい。

(g)前記実施形態では、取付部44の付勢部材として弾性を有する環状部材を例示したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、鞄の等の開閉に用いられるラッチやバネ部材などを用いてもよい。

本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。 本発明の一実施形態により照明装置の側面図。 その正面図。 その平面図。 ランプケースから取付部を外した状態の側面図。 制御回路の構成を示すブロック図。 転倒時の内部損失による影響を示す模式図。 他の実施形態の図6に相当する図。

符号の説明

10 ヘッドランプ(自転車用照明装置の一例)
15 ハンドルバー
40 発光ダイオード(光源の一例)
41 ランプケース
42 ヒンジ
43 制御ケース
44 取付部
49 環状部材(付勢部材の一例)
51a 第1係合凹面
51b 第1係止部
55c 第2係止部
56a 第2係合凹面
58 スイッチ
60,160 制御回路
70 電力供給ケーブル(電源入力部の一例)
71 全波整流回路(整流回路の一例)
73 蓄電素子

Claims (12)

  1. 自転車に装着可能な自転車用照明装置であって、
    内部に光源を有するランプケースと、
    前記ランプケースとヒンジにより連結されて前記自転車の一部を前記ランプケースとで挟持可能であり、内部に前記光源を制御するための制御回路が搭載された制御ケースと、
    前記ランプケースと前記制御ケースとを接近させて前記自転車に装着するための取付部と、を備え、
    前記取付部は、前記ランプケース及び制御ケースにそれぞれ設けられた係止部を有する、自転車用照明装置。
  2. 前記光源は、少なくとも一つの発光ダイオードである、請求項1に記載の自転車用照明装置。
  3. 前記発光ダイオードは、前記自転車に装着された状態で上下に並べて2つ配置されている、請求項2に記載の自転車用照明装置。
  4. 前記ランプケースは、前記自転車のハンドルバーに装着された状態で前記自転車の前方の照射可能であり、
    前記制御ケースは、前記自転車に装着された状態で後面となる位置にオンオフ用のスイッチを有している、請求項1から3のいずれか1項に記載の自転車用照明装置。
  5. 前記ランプケース及び制御ケースの少なくともいずれかは、前記自転車のハンドルバーに係合する係合凹面を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の自転車用照明装置。
  6. 前記制御ケースは、前記自転車に搭載される交流発電機からの電力を入力するための電力入力部を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の自転車用照明装置。
  7. 前記電力入力部は、前記制御ケースから外部に露出して前記交流発電機に接続可能な電力供給ケーブルを有する、請求項6に記載の自転車用照明装置。
  8. 前記電力供給ケーブルは、同軸シールドケーブルである、請求項7に記載の自転車用照明装置。
  9. 前記制御回路は、前記交流発電機からの電力を直流に整流する整流回路を有する、請求項6から8のいずれか1項に記載の自転車用照明装置。
  10. 前記制御回路は、前記整流回路で整流された直流の電力を蓄える蓄電素子を有する、請求項9に記載の自転車用照明装置。
  11. 前記制御ケースは、内部に前記制御回路及び光源の電源としての電池を収納する電池ケースを有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の自転車用照明装置。
  12. 前記取付部は、前記両係止部に係止され前記ランプケース及び前記制御ケースを接近する方向に付勢する付勢部材を有する、請求項1から11のいずれか1項に記載の自転車用照明装置。
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