JP4847156B2 - 自転車用クランク軸組立体 - Google Patents

Description

本発明は、クランク軸組立体、特に、自転車のフレームに装着可能な自転車用クランク軸組立体に関する。

自転車は、屋外を自由に走行できる乗り物として広く使用されている。自転車の場合、手軽に持ち運びできるため、駅前などに駐輪すると盗難にあうおそれがある。そこで、盗難にあったときに自転車の位置を確認できるように、位置確認システムをランプ用の電源であるハブダイナモに設けたものが従来知られている（たとえば、特許文献１の図９から図１２参照）。従来のハブダイナモに設けられた位置確認システムでは、ハブダイナモからの電力を充電する充電回路からの電力により独自のコードナンバー（所在位置検出用の信号の一例）を発振する発振回路を動作させている。このため、電源の交換が不要になるとともに、ハブダイナモが発電していない停車中も位置を確認できる。
特開２００３−２４９７５２号公報

前記従来の構成では、ランプを点灯させるための比較的大容量の発電機の近くに発振回路が配置される。このため、発電機からのノイズにより発振回路が誤作動するおそれがある。発振回路が誤作動すると、所在位置検出用の信号の信頼性を損ねるおそれがある。

本発明の課題は、位置確認のための所在位置検出用の信号の信頼性を向上させることにある。

発明１に係る自転車用クランク軸組立体は、クランク軸と、非回転部材と、信号発信部と、電源部とを備えている。非回転部材は、クランク軸を回転自在に支持する。信号発信部は、非回転部材に取り付けられ、所在位置検出用の信号を発信する。電源部は、信号発信部に電力を供給する。電源部は、クランク軸に設けられた磁石と、磁石に対向する位置で非回転部材に設けられたコイルと、コイルに接続されコイルで発生した交流を直流に整流する整流回路とを有する。

このクランク軸組立体では、電源から供給された電力でクランク軸組立体の非回転部材に取り付けられた信号発信部から所在位置検出用の信号を発信される。この信号を受信すると、自転車の所在位置を確認できる。ここでは、ハブダイナモから離れたクランク軸組立体に信号発信部を設けたので、ハブダイナモから発生するノイズの影響を受けにくくなり、所在位置検出用の信号の信頼性が向上する。また、通常は車輪に比べて低回転で回転するクランク軸が装着されたクランク軸組立体に信号発信部が配置されるので、小容量のノイズが少ない信号発信部専用の発電機を内部に設けることができる。

また、クランク軸が回転するとそれとともに磁石が回転し、コイルに交流が発生し、それを整流して直流できる。ここでは、クランク軸の回転を利用して発電しているので、電源の交換が不要になるとともに、信号発信部の電源であるので小容量でよくしかも車輪に比べて低回転のクランク軸の回転により発電しているのでノイズが生じにくくなり、発電機を信号発信部の近傍に配置して所在位置検出用の信号の信頼性を向上させることができる。

発明２に係る自転車用クランク軸組立体は、発明１に記載の組立体において、電源部は、整流回路に接続された蓄電素子をさらに有する。この場合には、整流回路で整流された直流の電力が、大容量コンデンサや二次電池などの蓄電素子に蓄電されるので、クランク軸が回転しないと発電しない発電機を電源として用いても、停車中であっても信号を発信することができる。

発明３に係る自転車用クランク軸組立体は、発明１または２に記載の組立体において、信号発信部は、低周波雑音信号を除去する高周波信号通過濾波器（ハイパスフィルタ）を有する。この場合には、高周波信号通過濾波器によりノイズとなる低周波雑音信号が除去されるので、さらにノイズが少なくなり、発信する信号の信頼性がさらに向上する。

発明４に係る自転車用クランク軸組立体は、発明１から３のいずれかに記載の組立体において、信号発信部は所在位置検出用の信号としての個別の識別信号を移動体通信の基地局に発信する発信回路を有する。この場合には、識別信号を移動体通信の基地局に送信することにより、移動体通信の複数の基地局での受信結果から携帯電話やパーソナルコンピュータなどの端末を利用して位置を検出することができる。

発明５に係る自転車用クランク軸組立体は、発明１から３のいずれかに記載の組立体において、信号発信部は、ＧＰＳによる位置検出を行う位置検出部と、所在位置検出用の信号としての検出された位置信号及び個別の識別信号を発信する発信回路と、を有する。この場合には、識別信号に位置信号も付加されるので、受信結果から携帯電話やパーソナルコンピュータなどの端末を利用して位置をさらに精度良く検出できる。

発明６に係る自転車用クランク軸組立体は、発明１から５のいずれかに記載の組立体において、非回転部材は、少なくとも自転車フレームに取り付けるためのアダプタを有し、信号発生部はアダプタに固定されている。この場合には、クランク軸組立体を自転車のフレームに着脱可能に装着するためのアダプタに信号発信部が固定されているので、信号発信部をメンテナンスしやすい。

発明７に係る自転車用クランク軸組立体は、発明１から５のいずれかに記載の組立体において、非回転部材は、少なくとも自転車フレームに取付可能なハンガー部を有し、信号発信部はハンガー部を固定されている。この場合には、ハンガー部に信号発信部が固定されるので、ハンガー部を除く構成を従来のクランク軸組立体と共通化できる。

発明８に係る自転車用クランク軸組立体は、発明１から５のいずれかに記載の組立体において、非回転部材は、少なくとも軸受を支持する筒状の外軸を有し、信号発信部は外軸に固定されている。この場合には、軸受を支持する外軸に固定されるので、外軸を自転車に装着するだけで信号発信部をクランク軸組立体に組み込むことができる。

本発明によれば、信号発信部をハブダイナモから離れたクランク軸組立体に設けたので、ハブダイナモから発生するノイズの影響を受けにくくなり、所在位置検出用の信号の信頼性が向上する。また、通常は車輪に比べて低回転で回転するクランク軸が装着されたクランク軸組立体に信号発信部が配置されるので、小容量のノイズが少ない信号発信部専用の発電機を内部に設けることができる。

＜第１実施形態＞
図１において、本発明の第１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サイクルコンピュータ付きの前照灯１０が装着されている。

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１８ｆ，１８ｒ（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の下部のハンガー部２０（図２）に設けられたクランク組立体２１と、クランク組立体２１に掛け渡されたチェーン２２と、前後の外装変速装置１８ｆ，１８ｒとを有している。前後の外装変速装置１８ｆ，１８ｒは、フレーム１の中間部及び後部に装着されたフロントディレーラ１９ｆ及びリアディレーラ１９ｒを有している。フロントディレーラ１９ｆは、ギヤクランク２４に設けられた３枚のスプロケット３５〜３７のいずれかにチェーン２２を案内する。リアディレーラ１９ｒは、後輪７のハブ軸に装着された小ギヤ部１１の、たとえば８枚のスプロケット１２のいずれかにチェーン２２を案内する。

クランク組立体２１は、図２に示すように、クランク軸２５を有するクランク軸組立体２３と、クランク軸２５の右端に着脱自在に固定されるギヤクランク２４と、クランク軸２５の左端に着脱自在に固定される左クランク２６とを有している。

クランク軸組立体２３は、図３に示すように、ハンガー部２０の右端からねじ込まれる筒状の第１アダプタ（非回転部材の一例）２７と、左端からねじ込まれる筒状の第２アダプタ２８と、第１アダプタ２７に回転自在に支持されるクランク軸２５と、有している。また、クランク軸組立体２３は、第１アダプタ２７に取り付けられ、所在位置検出用の信号を発信する信号発信部２９と、信号発信部２９に電力を供給する電源部３０とを有している。

第１アダプタ２７とクランク軸２５との間には、間隔を隔てて配置された１対の軸受３１，３２が配置されている。第１アダプタ２７は、軸受３１，３２の外輪として機能し、クランク軸２５は内輪として機能する。第２アダプタ２８は第１アダプタ２７の左端に係合して第１アダプタ２７をハンガー部２０に固定する。

クランク軸２５は、軸受３１，３２により第１アダプタ２７を介してハンガー部２０に回転自在に装着されている。クランク軸２５は、両端面には、ギヤクランク２４及び左クランク２６が回転不能に装着される。

信号発信部２９は、図４に示すように、ＧＰＳ（全地球無線測位システム）による地球上の位置検出を行う位置検出部４０と、所在位置検出用の信号として２つの信号、具体的には位置検出部４０で検出された位置信号とその自転車に特有の個別の識別信号とを発信する発信回路４１と、発信する２つの信号の低周波成分をカットするハイパスフィルタ４２とを有している。位置検出部４０には、ＧＰＳ受信部４４が接続されており、ＧＰＳにより位置を検出する。ＧＰＳ受信部４４は、自転車の外部に露出する部分、たとえば、ハンガー部２０の外周面にねじなどの適宜の固定手段により固定されている。発信回路４１には、識別情報格納部４３が接続されており、識別情報格納部４３に格納された識別情報を読み込み、読み込んだ識別情報に応じた識別信号と、位置信号とを、たとえば、ハンガー部２０を貫通してフレーム２に沿って配置されたアンテナ線４５を介して、たとえば、移動体電話の基地局に向けて発信する。移動体電話の基地局側では、パーソナルコンピュータなどの端末からのその識別情報に対する照会があると、その識別情報と識別された自転車の位置とを端末に描かれた地図上に表示する。

電源部３０は、図３及び図４に示すように、クランク軸２５のハンガー部２０との相対回転により発電する発電部５０と、発電部に接続されクランク軸２５の相対回転により発電部５０で発生した交流を直流に整流する整流回路５３と、整流回路５３に接続され発電電力を蓄える蓄電素子５４とを有している。発電部５０は、クランク軸２５に回転方向に沿って固定された複数の磁石５１と、複数の磁石５１に対向する位置で第１アダプタ２７の内周面に固定されたコイル５２とを有している。蓄電素子５４は、電気二重層コンデンサ等の大容量コンデンサや二次電池等の蓄電可能な素子で構成される。この整流回路５３や蓄電素子５４は、図３に示すように、第１アダプタ２７の内周面に固定されたケース２９ａ内に信号発信部２９や識別信号格納部４３とともに収納されている。

ギヤクランク２４は、図２に示すように、軸方向外方にいくにつれて歯数が多くなるように軸方向に並べて配置された、たとえば３枚のスプロケット３５〜３７と、３枚のスプロケット３５〜３７を固定するために放射状に延びる４つのアーム部３９を有するクランク部３８と、を有している。

このような構成のクランク軸組立体２３では、クランク軸２５がハンガー部２０に対して相対回転して蓄電素子５４に電力が蓄えられると、その電源で信号発信部２９が動作を開始する。信号発信部２９では、電源が投入されると、ＧＰＳ受信部４４で受信した信号により位置信号を検出するとともに、識別情報格納部４３から識別情報を読み取り、ハイパスフィルタ４２を介して検出した位置信号と識別情報に応じた識別信号とをアンテナ線４５から発信する。これらの信号は、携帯電話やＰＨＳなどの移動体通信の図示しない複数の基地局で受信される。

基地局側では、前述したようにインターネット通信網などに接続された端末からのその識別情報に対する照会があると、その識別情報と識別された自転車の位置とを端末に描かれた地図上に表示する。

ここでは、ハブダイナモ８から離れたクランク軸組立体２３に信号発信部２９を設けたので、ハブダイナモ８から発生するノイズの影響を受けにくくなり、所在位置検出用の信号の信頼性が向上する。また、通常は車輪６，７に比べて低回転で回転するクランク軸２５が装着されたクランク軸組立体２３に信号発信部２９が配置されるので、小容量のノイズが少ない信号発信部２９専用の電源部３０をクランク軸組立体２３の内部に設けることができる。

＜第２実施形態＞
図５及び図６において、第２実施形態では、信号発信部１２９及び電源部１３０をハンガー部（非回転部材の一例）１２０の内部に設けている。

クランク軸組立体１２３は、ハンガー部１２０と、ハンガー部１２０の右端にねじ込まれる第１アダプタ１２７と、左端にねじ込まれる第２アダプタ１２８と、ハンガー部１２０に軸受１３１，１３２を介して回転自在に装着されるクランク軸１２５と、信号発信部１２９と、電源部３０とを有している。を有している。

信号発信部１２９には、発信回路１４１とハイパスフィルタ１４２が設けられている。第２実施形態では、ＧＰＳにより位置検出を行わず、複数の移動体通信の基地局からの情報により位置を特定する。したがって、位置検出部やＧＰＳ受信部は設けられていない。

電源部３０は、第１実施形態と同様な構成であり、発電部５０と、整流回路５３と、蓄電素子５４を有している。発電部５０は、クランク軸１２５に設けられた磁石５１と、磁石５１に対向した位置でハンガー部１２０の内周面に設けられたコイル５２とを有している。整流回路５３及び蓄電素子５４は、ハンガー部１２０の内周面に装着されたケース１２９ａ内に信号発信部１２９とともに収納されている。

このような構成のクランク軸組立体１２３では、蓄電素子５４に電力が蓄えられると、信号発信部１２９が動作を開始する。信号発信部１２９では、識別情報格納部１４３から識別情報を読み取り、ハイパスフィルタ１４２を介して識別情報に応じた識別信号をアンテナ線１４５から発信する。この信号は、携帯電話やＰＨＳなどの移動体通信の複数の基地局で受信される。

複数の基地局またはその上位の基地局では、受信した複数の基地局での信号の強弱や信号の方向などにより、自転車の概略位置を特定する。その後は、第１実施形態と同様に、端末からの要求により識別情報及び位置を端末上に表示する。

＜第３実施形態＞
図７及び図８において、第３実施形態によるクランク軸組立体２２３は、ハンガー部２０の右端にねじ込まれる第１アダプタ２２７と、左端にねじ込まれる第２アダプタ２２８と、両アダプタ２２７，２２８により両端が支持され、軸受２３１，２３２の外輪として機能する筒状の外軸２６０と、ハンガー部２０に軸受２３１，２３２を介して回転自在に装着されるクランク軸２２５と、信号発信部１２９と、電源部２３０とを有している。この実施形態では、電源部２３０に発電部が設けられておらず、電源部２３０は、充電可能な二次電池２５４だけで構成される。二次電池２５４は、外部から充電できるように図示しない電源端子に接続されている。信号発信部１２９は、第２実施形態と同様な構成であるが、第１アダプタ（非回転部材の一例）２２７の外側部分に配置されたケース２２９ａ内に電源部２３０とともに収納されている。

第３実施形態の動作については、電源部２３０の動作以外は第２実施形態と同様であるので説明を省略する。この場合、ケース２２９ａには、二次電池２５４の充電状態を示すランプ等の適宜の電源状態表示部と前述した電源端子とが設けられている。

＜第４実施形態＞
前記第４実施形態のクランク軸組立体３２３は、ケース３２９ａの配置を除いて第３実施形態と同様である。ケース３２９ａは、外軸（非回転部材の一例）２６０の外周面に固定されている。ケース３２９ａ内には第３実施形態と同様に信号発信部１２９と、電源部２３０としての二次電池２５４とが収納されている。また、図示しない電源端子と電源表示部とが、たとえば、第１アダプタ２２７の外部に露出する位置に設けられている。

本発明の第１実施形態によるクランク軸組立体が装着された自転車の側面図。 そのクランク組立体の半截断面図。 そのクランク軸組立体の半截断面図。 クランク軸組立体の電源部及び信号発信部の構成を示すブロック図。 第２実施形態の図３に相当する図。 第２実施形態の図４に相当する図。 第３実施形態の図３に相当する図。 第３実施形態の図４に相当する図。 第４実施形態の図３に相当する図。

２０，１２０ ハンガー部
２３，１２３，２２３，３２３ クランク軸組立体
２５，１２５，２２５，クランク軸
２７，２２７ 第１アダプタ
２９，１２９ 信号発信部
２９ａ，１２９ａ，２２９ａ，３２９ａ ケース
３０，２３０ 電源部
４２，１４２ ハイパスフィルタ
５１，１５１ 磁石
５２，１５２ コイル
５３ 整流回路
５４ 蓄電素子
２５４ 二次電池

Claims (8)

1. 自転車用クランク軸組立体であって、
   クランク軸と、
   前記クランク軸を回転自在に支持する非回転部材と、
   前記非回転部材に取り付けられ、所在位置検出用の信号を発信する信号発信部と、
   前記信号発信部に電力を供給する電源部と、を備え、
   前記電源部は、
   前記クランク軸に設けられた磁石と、
   前記磁石に対向する位置で前記非回転部材に設けられたコイルと、
   前記コイルに接続され前記コイルで発生した交流を直流に整流する整流回路と、を有する、自転車用クランク軸組立体。
2. 前記電源部は、前記整流回路に接続された蓄電素子をさらに有する、請求項１に記載の自転車用クランク軸組立体。
3. 前記信号発信部は、低周波雑音信号を除去する高周波信号通過濾波器（ハイパスフィルタ）を有する、請求項１または２に記載の自転車用クランク軸組立体。
4. 前記信号発信部は、
   前記所在位置検出用の信号としての個別の識別信号を移動体通信の基地局に発信する発信回路を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸組立体。
5. 前記信号発信部は、
   ＧＰＳによる位置検出を行う位置検出部と、
   前記所在位置検出用の信号としての検出された位置信号及び個別の識別信号を発信する発信回路と、を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸組立体。
6. 前記非回転部材は、少なくとも自転車フレームに軸受を取り付けるためのアダプタを有し、
   前記信号発信部は前記アダプタに固定されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸組立体。
7. 前記非回転部材は、少なくとも自転車フレームに取付可能なハンガー部を有し、
   前記信号発信部は前記ハンガー部を固定されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸組立体。
8. 前記非回転部材は、少なくとも軸受を支持する筒状の外軸を有し、
   前記信号発信部は前記外軸に固定されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用クランク軸組立体。

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