JP5474409B2 - 発電ハブ - Google Patents

Description

本発明は、ハブ、特に、自転車のフレームに装着される発電ハブに関する。

たとえば特許文献１に開示されているように、自転車の車輪の中心に位置するハブとして、発電機構を有する発電ハブが従来知られている。発電ハブは、ハブ軸と、ハブ軸に設けられた発電機構と、ハブ軸に設けられ発電機構に接続されるコネクタとを有している。コネクタは、自転車に搭載された前照灯などの電気機器に発電機構からの電力を供給するために設けられている。従来、コネクタは、発電機構と並べてハブ軸に装着されている。コネクタには、電気機器との接続用の電気配線が接続される配設接続部が設けられている。コネクタは、ロックナットによりハブ軸に固定されている。また、ハブ軸は、ロックナットの軸方向外方でナット部材によりフレームのエンド部に固定されている。

特開２００４−２９９４１８号公報

従来の発電ハブでは、当該発電ハブを人手で保持しつつ自転車のフレームに装着することによって、コネクタの配線接続部に配線しやすいように当該発電ハブを位置合わせしていた。発電ハブを自転車のフレームに装着する都度、このように位置合わせをするのは煩わしい。すなわち、従来技術の発電ハブでは配線作業が煩わしい。

本発明の課題は、発電ハブのフレームへの装着時に、配線作業を効率よく行えるようにすることにある。

発明１に係る発電ハブは、ハブ軸と、発電機構と、コネクタと、位置決め手段と、を備えている。発電機構は、ハブ軸に設けられる。コネクタは、ハブ軸に設けられかつ発電機構に接続される。位置決め手段は、コネクタを自転車のフレームに対してハブ軸回りに位置決めするためにハブ軸に設けられる。コネクタと位置決め手段とは、一体的にかつハブ軸に着脱可能に設けられる。

この発電ハブを自転車のフレームに装着する場合、ハブ軸に設けられた位置決め手段によりコネクタをハブ軸回りに位置決めしてハブ軸をフレームに装着する。ここでは、発電ハブをフレームに装着するときに、コネクタを自転車のフレームに対してハブ軸回りに位置決めできる。このため、発電ハブを装着する都度、発電ハブの位置合わせを行う必要がなくなる。この結果、配線作業を効率よく行えるようになる。

また、コネクタと位置決め手段が一体的設けられかつハブ軸に着脱可能に設けられているので、組立時にコネクタと突起部との位置合わせが不要になる。

発明２に係る発電ハブは、発明１に記載のハブにおいて、位置決め手段は、フレームのエンド部に係合するようにハブ軸から延びる突起部を含む。この場合には、フレームのエンド部に突起部を係合させることにより、コネクタの位置決めを容易に行える。

発明３に係る発電ハブは、発明１または２に記載のハブにおいて、コネクタは、ハブ軸の第１端に設けられる第１ロックナットと第２端に設けられる第２ロックナットに挟まれることで、ハブ軸に対して位置決めされる。

発明４に係る発電ハブは、発明１から３のいずれかに記載のハブにおいて、位置決め手段は、コネクタに対して着脱可能に設けられる。

発明４に係る発電ハブは、発明３に記載のハブにおいて、位置決め手段は、コネクタがハブ軸に位置決めされた状態でコネクタに対して着脱可能に設けられる。

発明６に係る発電ハブは、発明１から５のいずれかに記載のハブにおいて、ハブ軸をフレームに容易に着脱するためのクイックレリーズ機構をさらに備える。このようにクイックレリーズ機構を備える発電ハブは自転車のフレームに頻繁に着脱される。したがって、位置決め手段の効果は、クイックレリーズ機構を備える発電ハブにおいてより顕著になる。

本発明によれば、発電ハブをフレームに装着するときに、コネクタを自転車のフレームに対してハブ軸回りに位置決めできる。このため、発電ハブを装着する都度、発電ハブの位置合わせを行う必要がなくなる。この結果、配線作業を効率よく行えるようになる。

本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。 その発電ハブの半截断面図。 発電ハブの分解斜視図。 コネクタの分解斜視図。 他の実施形態の図２に相当する図。 さらに他の実施形態の図２に相当する図。

＜第１実施形態＞
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車１０１は、フレーム１０２と、ハンドル部１０４と、チェーンやペダル等からなる駆動部１０５と、スポーク９９を有する前輪１０６及び後輪１０７とを備えている。フレーム１０２は、フレーム体１０２ａ及びフレーム体１０２ａの前部に斜めの軸回りに揺動自在に装着されるフロントフォーク１０２ｂを有している。フレーム体１０２ａの後端部には、後輪１０７が装着される後エンド部１０３ａが設けられている。フロントフォーク１０２ｂの前端部には図１の拡大部に示すように、前輪１０６が装着される前エンド部１０３ｂが設けられている。前エンド部１０３ｂ及び後エンド部１０３ａには、例えば、８．５ｍｍから１０ｍｍの溝幅の装着溝１０３ｃが形成されている。また、フロントフォーク１０２ｂには、ハンドル部１０４が固定されている。

自転車１０１の前輪１０６に、本発明の一実施形態による発電ハブ１０が組み込まれている。発電ハブ１０で発電した電力は、電源線１２ａ及びアース線１２ｂ（図３参照）を有する電気配線１２を介して光センサ付きの前照灯１９に供給されている。

発電ハブ１０は、図２に示すように、フロントフォーク１０２ｂの前エンド部１０３ｂに装着されるものである。発電ハブ１０は、図２及び図３に示すように、自転車１０１のフロントフォーク１０２ｂの前エンド部１０３ｂに固定可能なハブ軸１５と、発電機構２０と、コネクタ２２と、位置決め手段２４と、を備えている。また、発電ハブ１０は、ハブ軸１５の外周側に配置されたハブシェル１８を備えている。発電機構２０は、ハブ軸１５とハブシェル１８との間に配置されている。コネクタ２２は、ハブ軸１５に設けられ発電機構２０に接続されている。コネクタ２２は、発電機構２０で発生した電力を外部のたとえば前照灯１９などの電気機器に供給するために設けられている。

また、発電ハブ１０は、ハブ軸１５をフレーム１０２のフロントフォーク１０２ｂに容易に着脱するためのクイックレリーズ機構２５をさらに備えている。ハブ軸１５を前エンド部１０３ｂに固定するためのクイックレリーズ機構２５は、カムレバーを有する操作部２５ａ、操作部２５ａから直線状に延びる固定軸２５ｂ及び固定軸２５ｂの端部に螺合するナット２５ｃを有している。固定軸２５ｂは、操作部２５ａのカムレバーの開閉に伴って操作部２５ａに対して軸方向に進退する。

ハブ軸１５は、内部に固定軸２５ｃが貫通する筒状の軸である。ハブ軸１５の両端部には、ハブシェル１８を回転自在に支持するための第１軸受１３及び第２軸受１４が装着されている。ハブ軸１５の外周面には、第１軸受１３、第２軸受１４及び発電機構２０を固定するための雄ネジ部１５ａが形成されている。ハブ軸１５の第１端（図２左側）側には、第１軸受１３が螺合し、第２端（図３右端）側には、第２軸受１４が螺合している。ハブ軸１５の第１端には、雄ネジ部１５ａに螺合する第１ロックナット３５ａが装着されている。また、ハブ軸１５の第２端には、雄ネジ部１５ａに螺合する第２ロックナット３５ｂが装着されている。第１ロックナット３５ａ及び第２ロックナット３５ｂで挟むことによって、第１軸受１３、第２軸受１４、ハブシェル１８及びコネクタ２２がハブ軸１５に対して位置決め及びロックされる。

ハブ軸１５の第１端及び第２端にはフロントフォーク１０２ｂに固定される小径の第１フォーク固定部１５ｂ及び第２フォーク固定部１５ｃが形成されている。また、発電機構２０の装着部分から雄ネジ部１５ａの第１端にかけて、ハブ軸１５の外周面には、発電機構２０とコネクタ２２とを接続する内部配線３０を通すための配線挿通溝１５ｄが形成されている。ハブ軸１５は、クイックレリーズ機構２５によりフロントフォーク１０２ｂに回転不能に固定される。

ハブシェル１８は、シェル本体３１と、シェル本体３１に螺合する装着部材３２と、を有している。シェル本体３１は、第１ハブフランジ３３ａ及び第２ハブフランジ３３ｂを有している。シェル本体３１は、ハブ軸１５の軸方向に延びる筒状の部材である。シェル本体３１のハブ軸方向の第２端側（図２右側）には、第１端に比較して外周側に膨らんだ膨出部３１ａが形成されている。膨出部３１ａは、発電機構２０を収納するために設けられている。膨出部３１ａの第２端側の内周面には、装着部材３２が螺合する雌ネジ部３１ｂが形成されている。第１ハブフランジ３３ａ及び第２ハブフランジ３３ｂは、シェル本体３１の軸方向両端部の外周面に一体形成されている。第１ハブフランジ３３ａには、スポーク９９の内側端部を装着するための複数の第１装着孔３３ｃが円周方向に等角度間隔で形成されている。同様に、第２ハブフランジ３３ｂには、スポーク９９の内側端部を装着するための複数の第２装着孔３３ｄが円周方向に等角度間隔で形成されている。

装着部材３２は、概ね円板状の部材である。装着部材３２は、内周側に第２軸受１４が装着されている。装着部材３２は、外周側にシェル本体３１の雌ネジ部３１ｂに螺合する雄ネジ部３２ａが形成された筒状部３２ｂを有している。

ハブシェル１８は、ハブ軸１５に装着された第１軸受１３及び第２軸受１４により、ハブ軸１５に回転自在に支持されている。

発電機構２０は、クローポール形の発電機構である。発電機構２０は、ハブシェル１８の内周面に固定された永久磁石４１と、永久磁石４１の内周部に対向して配置されハブ軸１５に固定された内側固定ユニット４２とを有している。永久磁石４１は、装着部材３２の筒状部の内周面に円周方向に等間隔に分割された複数（例えば４個）の磁石体からなる。この永久磁石４１には、等間隔で交互にＮ極とＳ極とが着磁されており、それぞれが後述する積層ヨーク４６の外周部と対向している。

内側固定ユニット４２は、リング状のコイル４４と、コイル４４の周囲を囲むように設けられたクローポール型の積層ヨーク４６とを有している。そして、これらのコイル４４及び積層ヨーク４６は、雄ネジ部１５ａに螺合する第１装着ナット４８ａ及び第２装着ナット４８ｂにより挟まれるようにしてハブ軸１５に回転不能に固定され、かつ軸方向において膨出部３１ａ内に収納されるような位置関係に位置決めされている。コイル４４はボビン５０に巻かれている。コイル４４の第１端４４ａは、例えば、第１装着ナット４８ａを介してハブ軸１５に電気的に接続されている。コイル４４の第２端４４ｂは、内部配線３０に電気的に接続されている。

コネクタ２２は、図３及び図４に示すように、前述したようにハブ軸１５に固定されている。コネクタ２２は、おおむね厚肉円板状の合成樹脂製のコネクタ本体３６と、コネクタ本体３６に弾性係止されるコネクタキャップ３７と、コネクタキャップ３７が嵌入されるコネクタカバー３８と、を有している。

コネクタ本体３６は、中心にハブ軸１５が通過する通過孔３６ａを有している。また、コネクタ本体３６は、円筒部分３６ｂと、円筒部分３６ｂから外周方向に突出する突出部３６ｃを有している。円筒部分３６ｂの一方主面には、位置決め手段２４が係合する、例えば円形の複数（例えば３つ）の係合凹部３６ｄが形成されている。

突出部３６ｃの一方主面には、第１接続端子５２と、第２接続端子５４と、が設けられている。第１接続端子５２は、コネクタ本体３６の内部を通って、コイル４４の第２端４４ｂが接続された内部配線３０に電気的に接続されている。第１接続端子５２は、たとえば、前照灯１９の電源線１２ａが接続される端子である。第２接続端子５４は、第２ロックナット３５ｂを介してハブ軸１５に電気的に接続するための接続部５４ａを通過孔３６ａの周囲に有している。第２接続端子５４は前照灯１９のアース線１２ｂが接続される端子である。

コネクタキャップ３７は、突出部３６ｃに装着される合成樹脂製の部材である。コネクタキャップ３７は、下端開口の概ね矩形筒状に形成される。コネクタキャップ３７は、コネクタカバー３８の係止孔３８ａに係合する弾性係止片３７ｃを他方主面に有している。

コネクタキャップ３７は、コネクタ２２をシールすると共に、電気配線１２の電源線１２ａ及びアース線１２ｂの先端部分をＵ字状に折り曲げて第１接続端子５２及び第２接続端子５４に各別に接触させるために設けられている。コネクタキャップ３７には、電源線１２ａ及びアース線１２ｂを挿入する第１配線挿入孔３７ａ及び第２配線挿入孔３７ｂが上面に形成されている。

コネクタキャップ３７の第１配線挿通孔３７ａ及び第２配線挿通孔３７ｂに電源線１２ａ及びアース線１２ｂを挿入し、コネクタキャップ３７の内側から外側へとＵ字状に折り曲げた状態でコネクタカバー３８を装着する。すると、弾性係止片３７ｃが係止孔３８ａに係合してコネクタキャップ３７とコネクタカバー３８とが連結され、内部に配置された電源線１２ａ及びアース線１２ｂが固定される。これによって、電源線１２ａ及びアース線１２ｂが第１接続端子５２及び第２接続端子５４に安定して接触可能になる。

位置決め手段２４は、ロックナット３５ｂを閉めた状態でコネクタ２２に対して着脱可能に設けられる。具体的には、位置決め手段２４は、前エンド部１０３ｂに係合する位置決め突起部２４ａと、位置決め突起部２４ａと一体形成された装着部２４ｂと、を備えている。位置決め突起部２４ａは、装着部２４ｂからハブ軸１５方向外側面に突出しかつハブ軸１５の径方向に沿って延びている。位置決め突起部２４ａは、フロントフォーク１０２ｂに形成された前エンド部１０３ｂに係合してハブ軸回りにコネクタ２２を位置決めする。位置決め突起部２４ａは、前エンド部１０３ｂの溝幅より僅かに小さい幅方向長さを有し、前エンド部１０３ｂの装着溝１０３ｃに係合される（図１参照）。

装着部２４ｂは、第２ロックナット３５ｂの外周側でコネクタ２２の一方主面に回転不能に装着される。また、第２ロックナット３５ｂの外周側に配置可能にＣ字状に形成されている。装着部２４ｂのコネクタ２２に対向する面には、コネクタ本体３６の一方主面に形成された係合凹部３６ｄに係合する複数（例えば３つ）の係合突起２４ｃが形成されている。装着部２４ｂの係合突起２４ｃをコネクタ２２の係合凹部３６ｄに嵌合させることによって、コネクタ２２と位置決め手段２４とが一体的に設けられる。ひいては、コネクタ２２と位置決め突起部２４ａとが一体的に設けられる。位置決め突起部２４ａは、ハブ軸１５を端面側からみてハブ軸１５から放射する方向の１方向（ここでは突出部３６ｃと反対側の方向）に延びていることが好ましい。また、たとえば、ねじなどを用いてコネクタ２２に位置決め手段２４を強固に固定してもよい。

このように形成された発電ハブ１０では、発電ハブを前輪１０６とともにフレーム１０２のフロントフォーク１０２ｂに装着するとき、位置決め突起部２４ａが前エンド部１０３ｂの装着溝１０３ｃに係合するように配置してハブ軸１５を前エンド部１０３ｂに装着する。この状態で、クイックレリーズ機構２５のナット２５ｃを締め、最後に操作部２５ａのカムレバーを閉じて前輪１０６を前エンド部１０３ｂに確実に固定する。

このような構成の発電ハブ１０では、発電ハブ１０をフレーム１０２の前エンド部１０３ｂに装着するときに、コネクタ２２をフロントフォーク１０２ｂに対してハブ軸回りに位置決めできる。このため、発電ハブ１０を装着する都度、発電ハブ１０の位置合わせを行う必要がなくなる。この結果、配線作業を効率よく行えるようになる。

また、位置決め突起部２４ａがコネクタと一体的に設けられかつハブ軸１５に着脱自在に設けられている。このため位置決め突起部２４ａの構成が簡素になるとともに、コネクタ２２の位置決めが容易になる。

クイックレリーズ機構２５を備える発電ハブ１０は自転車１０１のフレーム１０２に頻繁に着脱される。したがって、位置決め手段２４の効果は、クイックレリーズ機構２５を備える発電ハブ１０においてより顕著になる。

＜第２実施形態＞
前記実施形態では、位置決め手段２４の位置決め突起部２４ａがコネクタ２２と一体的に設けられていたが、図５及び図６に示すように、コネクタ１２２と、位置決め手段１２４及び２２４と、をハブ軸１５及び２１５に別々に設けても良い。

図５において、発電ハブ１１０の位置決め手段１２４は、ロックナット１３５ｂのハブ軸方向外方（図５右方）に延びる位置決め突起部１２４ａを有している。位置決め突起部１２４ａは、前エンド部１０３ｂの装着溝１０３ｃに係合可能な幅である。位置決め突起部１２４ａは、ロックナット１３５ｂと一体形成されている。

図６において、ハブ軸２１５の第１フォーク固定部２１５ｂは、円弧の一部を直線的に切り欠いた係合部２１５ｅを有している。これにより、係合部２１５ｅの断面はＤ字状に形成される。

発電ハブ２１０の位置決め手段２２４は、ワッシャ形状の部材であり、ハブ軸２１５の第１端に回転不能に装着される。位置決め手段２２４は、ハブ軸１５の径方向に延びる位置決め突起部２２４ａと、中心に係合部２１５ｅに回転不能に係合する係合孔２２４ｂと、を有している。位置決め突起部２２４ａの幅は、前エンド部１０３ｂの装着溝１０３ｃに係合可能な幅である。

このように第２実施形態のコネクタ１２２に係止されていない位置決め手段１２４及び２２４を用いても、コネクタ２２をフロントフォーク１０２ｂに対してハブ軸回りに位置決めできる。このため、発電ハブ１０を装着する都度、発電ハブ１０の位置合わせを行う必要がなくなる。この結果、配線作業を効率よく行えるようになる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（ａ）位置決め突起部の形状は、前記実施形態に限定されず、フレームのエンド部の形状に応じて任意に設定できる。たとえば、エンド部の外周に沿うように位置決め突起部を設けてもよい。

（ｂ）前記実施形態では、前輪１０６用の発電ハブを例に本発明を説明したが、後輪１０７用の発電ハブにも本発明を適用できる。この場合、位置決め手段をフレーム体１０２ａの後エンド部１０３ａに係合させればよい。

（ｃ）前記実施形態では、コネクタ２２として電源線１２ａとアース線１２ｂとを接続可能な２線式のものを例でしたが、ハブ軸及びフレームを通してアースする１線式のコネクタを有する発電ハブにも本発明を適用できる。

１０ 発電ハブ
１５ ハブ軸
２０ 発電機構
２２ コネクタ
２４ 位置決め手段
２４ａ 位置決め突起部
２５ クイックレリーズ機構
１０２ フレーム
１０２ｂ フロントフォーク
１０３ａ 後エンド部
１０３ｂ 前エンド部
１１０ 発電ハブ
１１５ ハブ軸
１２２ コネクタ
１２４ 位置決め手段
１２４ａ 位置決め突起部
２１０ 発電ハブ
２１５ ハブ軸
２２４ 位置決め手段
２２４ａ 位置決め突起部

Claims (6)

1. ハブ軸と、
   前記ハブ軸に設けられる発電機構と、
   前記ハブ軸に設けられかつ前記発電機構に接続されるコネクタと、
   前記コネクタを自転車のフレームに対して前記ハブ軸回りに位置決めするために前記ハブ軸に設けられる位置決め手段と、を備え、
   前記コネクタと前記位置決め手段とは、一体的にかつ前記ハブ軸に着脱可能に設けられる、発電ハブ。
2. 前記位置決め手段は、前記フレームのエンド部に係合するように前記ハブ軸から延びる突起部を含む、請求項１に記載の発電ハブ。
3. 前記コネクタは、前記ハブ軸の第１端に設けられる第１ロックナットと第２端に設けられる第２ロックナットに挟まれることで、前記ハブ軸に対して位置決めされる、請求項１または２に記載の発電ハブ。
4. 前記位置決め手段は、前記コネクタに対して着脱可能に設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の発電ハブ
5. 前記位置決め手段は、前記コネクタが前記ハブ軸に位置決めされた状態で前記コネクタに対して着脱可能に設けられる、請求項３に記載の発電ハブ。
6. 前記ハブ軸を前記フレームに容易に着脱するためのクイックレリーズ機構をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の発電ハブ。

Images