JPH03231081A

JPH03231081A - 自転車用ハブ発電装置

Info

Publication number: JPH03231081A
Application number: JP2512690A
Authority: JP
Inventors: Kikuzo Takamiya; 高宮　喜久三; Ritsuo Nishimura; 律夫西村
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1991-10-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自転車用ハブに内蔵する発電装置に関するも
のである。

（従来の技術）本出願人は、先に特願平１−２０２９１５号、特願平１
−２０２９１６号、および特願平１−２０２９１７号を
出願して、自転車用ハブの内部に２列〜３列の遊星歯車
列を備え、ハブ体の回転を増速して回転子に伝達する遊
星伝動装置を有するハブ内蔵式発電装置を提案した。

（発明が解決しようとする課題）上述した発電装置では、ハブ体の回転を約２５倍にも増
速して回転子に伝達している。この場合、例えば、車輪
の径が２６インチの自転車が時速２０）ａｍ／ｈで走行
すると、−回転子は約４００４）ｒｐ＋ｍの高速回転に
なる。

一般に、この種の遊星歯車装置に用いる歯車は小型のも
のであり、歯形精度は良くない。

また、各歯車間には間隙が必要であり、そして各歯車間
の位置関係は必ずしも正確ではなく、歯車の芯がずれや
すい状態にある。

したがって、このような遊星歯車装置を高速回転させる
と、歯車噛合部から騒音を発生する。

また、自転車走行中には、急発進したり急停車すること
があるが、前記した発電装置を取り付けた自転車が、発
電走行中に急停車すると、その発電装置の回転子が高速
回転状態から停止状態へと急激に変化する。したがって
この場合、回転子の慣性質量によって、遊星歯車装置に
は非常に大きな負荷が加わることになる。

そして、この種の遊星歯車装置は小型、軽量であるこさ
が望ましいので、歯車は小型のものが用いられているか
ら、強度的にそれほど余裕はない。

つまり、通常の発電状態では、前記した小型の歯車でも
充分有効に作動するが、急停車時には時として、非常に
大きな負荷が加わるため歯車が損壊するというおそれが
あった。

（課題を解決するための手段）上述の問題点を解決するため本発明においては、自転車
のフレームに固定した車軸に対して車輪のハブ体を回転
自在に嵌合し、このハブ体の内部に中空円筒状の固定筒
体を前記車軸に固定して設け、この固定筒体内に発電コ
イル体を固定して設けると共に、磁石と一体的に形成し
た回転子を前記車軸に回転自在に設け、ハブ体の回転を
増速して回転子に伝達する遊星伝動装置を有するハブ内
蔵式発電装置において、前記車軸に回転自在に設けた前
記磁石と一体の太陽ローラーと、この太陽ローラーに外
接するように配設した複数の遊星ローラーと、この遊星
ローラーを枢支する遊星キャリアと、前記各遊星ローラ
ーに内接すると共に、前記固定筒体の内周に一体的に設
けた弾性リングとから構成されており、前記弾性リング
の内径を前記各遊星ローラーの内接円径よりやや小さく
設定することによって、前記各遊星ローラーが前記弾性
リング及び太陽ローラーと圧接するようにした遊星ロー
ラー装置を少なくとも一組備えて自転車用ハブ発電装置
を構成する。

（作　用）本発明装置は上述のように構成したので、遊星ローラー
装置において、太陽ローラーと遊星ローラー及び遊星ロ
ーラーと弾性リングの各接触部は常に圧接状態にある。

したがって、このような遊星ローラー装置を作動させる
と、各接触面に摩擦力が発生し、太陽ローラー、遊星ロ
ーラー、弾性リングはそれぞれに前記摩擦力によって伝
動することができる。本発明においては、この弾性リン
グのたわみ量によって生ずる圧接力に基づく摩擦力をあ
らかじめ発電に要するトルクの３〜４倍に設定しである
ため、通常の発電状態では、従来の遊星歯車装置と全く
同様の増速伝動装置として作用することができる。

また、本発明装置の太陽ローラー、遊星ローラー、弾性
リングは常に密着状態にあるから、各ローラー間の位置
関係は正確で芯ずれかない。

しかも、上述したように本発明装置の各ローラーは凹凸
のない周面の回転伝動であるので高速になっても、接触
部から騒音が発生することはない。

又、そのローラーの圧接によって生ずる摩擦力を、あら
かじめ発電に要するトルクの３〜４倍に設定しておけば
、それ以上のトルクが加わった時にはローラーの接触面
がスリップするため、装置各部に無理な力が作用して損
壊するおそれがなくなる。

（実施例）以下図面について本発明の一実施例を説明する。

図中１は自転車のフレームの一部である前ホーク、２は
左右の前ホークｌの端部間にかけ渡してそれぞれナツト
３により固定した車軸である。

本実施例においては、前輪のハブ体４を一端（第１図に
おける左側端）を開放した中空円筒状に形成し、その開
放端に側蓋体５を螺着したものを玉軸受け６を介して車
軸２に回転自在に設ける。

なおハブ体４の開放端側は径を拡張して大径部４ａを形
成しである。７はこのハブ体４にそれぞれ取り付けた車
輪スポークである。

また中空円筒状の固定筒体８の一端（第１図における右
側端）を車軸２と嵌合すると共に、キー９によって固定
し、この固定筒体８の他端（第１図における左側端）を
開放し、その開放端側の径を拡張して大径部８ａを形成
すると共に、その内周部にゴム等の弾性物製の弾性リン
グ１０を一体的に設ける。

１２は第１図における弾性リング１０の内周面の右側の
隅部に設けたコーナーリングであり、１３は弾性リング
１０の内周面の中間部に設けたリング状のスペーサであ
る。

なお２ａは車軸２に設けた段部、２ｂはキー溝を兼ねる
リード線の取り出し溝、１５は座金１．１６はばねであ
る。

また第３図に詳細に示すように、溝付リング１７ａの溝
内に導線１７ｂを巻き付けてコイル１７を形成し、つい
で円筒の外周を４分割した位置にそれぞれ帯板状の磁極
片１８ａを配置すると共に、これら４本の磁極片１８ａ
をそれぞれ小径の円筒部１８ｂに連結して第１電機子１
８を一体に形成し、この第１電機子１８の円筒部Ｌ８ｂ
を前記コイル１７の中心孔１７ｃ内に挿通し、この中心
孔１７ｃより突出した円筒部１８ｂを外包する円筒部１
９ｂと、組み立て時に前記４本の磁極片１８ａの中間に
それぞれ位置する４本の帯板状の磁極片１９ａとを連結
して第２電機子１９を一体に形成し、この第２電機子１
９を前述したコイル１７と第１電機子１８との結合体に
嵌合して第２図に示すように発電コイル体２０を一体的
に構成する。

なお２１はコイル１８から引き出したリード線である。

そして上述のように構成した発電コイル体２０を第１図
に示すように、固定筒体８と車軸２との間に挿入して固
定し、そのリード線２１を固定筒体８に設けた孔８ｂお
よびキー溝２ｂを介して外部に取り出す。

また磁石２２ａ　と第２太陽ローラー２２ｂとを結合し
て一体的に形成した回転子２２を、磁石２２ａが前記発
電コイル体２０の各磁極片１８ａ　、　１９ａと対応す
るように車軸２に対し回転自在に設ける。

また第１太陽ローラー２３ａと円板状の遊星キャリア２
３を一体的に形成し、この遊星キャリア２３を前記回転
子２２とハブ体４の側蓋体５との間の車軸２に対して回
転自在に設け、前記第１太陽ローラー２３ａの外周に配
設された３個の第１遊星ローラー２４（第４図参照）を
前記ハブ体４の側蓋体５に軸２５によりそれぞれ枢支し
て設ける。

また前記第２太陽ローラー２２ｂの外周に３個の第２遊
星ローラー２６（第５図参照）を前記遊星キャリア２３
に軸２７によりそれぞれ枢支して設ける。

そして前記した弾性リング１０の内周面の直径は、各第
１遊星ローラー２４が内接する円の直径よりやや小さく
形成し、この小さい内径の弾性リング１０を各第１遊星
ローラー２４の外側に圧入して、この第１遊星ローラー
２４を第１太陽ローラー２３ａに圧接状態にする。

同様に、この小さい内径の弾性リング１０を各第２遊星
ローラー２６の外側に圧入して、この第２遊星ローラー
２６を第２太陽ローラー２２ｂにも圧接状態にする。

つぎに上述のように構成した本発明装置の作用を説明す
る。

この自転車が走行すると、車輪と一体的に構成されてい
るハブ体４が側蓋体５および軸２５と共に第４図の矢印
への方向に回転する。

この場合固定筒体８は固定されているために、軸２５を
介して第１遊星ローラー２４が矢印Ａの方向に公転する
と、それに伴って各第１遊星ローラー２４は矢印Ｂの方
向に自転する。

この第１遊星ローラー２４の矢印Ａ方向の公転と、矢印
Ｂ方向の自転によって、この第１遊星ローラー２４と接
触して転勤する第１太陽ローラー２３ａは第４図の矢印
Ｃの方向に増速されて回転する。

本実施例では、固定筒体８の弾性リング１０の内径が６
４１であり、第１太陽ローラー２３ａの外径が１６ｍｍ
であるから、第１太陽ローラー２３ａと一体の遊星キャ
リア２３の回転は、　（６４＋１６）÷１６＝５である
から、ハブ体４の回転の５倍に増速される。

また第１太陽ローラー２３ａと一体の遊星キャリア２３
が矢印Ｃの方向に回転すれば、第５図に示すように軸２
７も矢印Ｃの方向に回転するため、第２遊星ローラー２
６は矢印Ｃの方向に公転すると共に、矢印りの方向に自
転する。

したがって、これと接触して転勤する第２太陽ローラー
２２８は矢印Ｅの方向に増速されて回転する。

本実施例では、固定筒体８の弾性リング１０の直径が６
４論であり、第２太陽ローラー２２ａの外径が托圃であ
・るから、第２太陽ローラー２’２ａと一体の回転子２
３の回転は、（６４＋１６）÷１６−５であるから、遊
星キャリア２３の５倍の増速回転になる。

すなわち、第１段目の遊星ローラー列と第２段目の遊星
ローラー列によって（５Ｘ５）＝２５倍の増速回転が得
られる。

なお、本実施例では、２列の遊星ローラー列について述
べたが、１列あるいは、３列の場合でも本発明を適用す
ることができる。

（発明の効果）本発明装置は上述のように構成したので、遊星ローラー
装置において、太陽ローラーと遊星ローラー及び遊星ロ
ーラーと弾性リングの各接触部は常に圧接状態にある。

したがって、このような遊星ローラー装置を作動させる
と、各接触部に摩擦力が発生し、太陽ローラー、遊星ロ
ーラー、弾性リングはそれぞれに前記摩擦力によって伝
動することができる。本発明においては、この弾性リン
グのたわみ量によって生ずる圧接力に基づく摩擦力をあ
らかじめ発電に要するトルクの３〜４倍に設定しである
ため、通常の発電状態では、従来の遊星歯車装置と全く
同様の増速伝動装置として作用することができる。

すなわち、本実施例では、２５倍の増速比が得られ、従
来と同様の発電作用をすることができる。

また、本発明装置の太陽ロー　ラー、遊星ローラ、弾性
リングは常に密着状態にあるから、各ローラー間の位置
関係は正確で芯ずれすることがない。

しかも、上述したように本発明装置の各ローラーは凹凸
のない周面の回転伝動であるので高速になっても、接触
部から騒音が発生することはなく、自転車の高速走行時
に発電しても、静粛な回転が得られる。

又、そのローラーの圧接によって生ずる摩擦力を、あら
かしめ発電に要するトルクの３〜４倍に設定しておけば
、それ以上のトルクが加わった時にはローラーの接触面
がスリップするため、装置各部に無理な力が作用するこ
とがなくなる。

つまり、本発明によれば、自転車の象、発進、象、停止
によっても増速装置に過大な負荷が加わることはなく、
したがって、部品が損傷するようなこともなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の断面図、第２図は発電コイル体の斜視図、第３図は発電コイル体の分解斜視図、第４図は１段目の遊星ローラー列の作用説明図、第５図
は２段目の遊星ローラー列の作用説明図である。工・・・前ホーク　　　　　２・・・車軸４・・・ハブ
体　　　　　　５・・・側蓋体８・・・固定筒体　　　
　　１０・・・弾性リング１２・・・コーナーリング１７・・・コイル１９・・・第２電機子２１・・・リード線２２ａ・・・磁石２３・・・遊星キャリア２４・・−第１遊星ローラー１３・・・スペーサー１８・・・第１電機子２０・・・発電コイル体２２・・・回転子２２ｂ・・・第２太陽ローラー２３ａ・・・第１太陽ローラー２６・・・第２遊星ローラー第３図第４図２３ａ　（Ｍ　１八閏Ｔトウー２

Claims

【特許請求の範囲】

１、自転車のフレームに固定した車軸に対して車輪のハ
ブ体を回転自在に嵌合し、このハブ体の内部に中空円筒
状の固定筒体を前記車軸に固定して設け、この固定筒体
内に発電コイル体を固定して設けると共に、磁石と一体
的に形成した回転子を前記車軸に回転自在に設け、ハブ
体の回転を増速して回転子に伝達する遊星伝動装置を有
するハブ内蔵式発電装置において、前記車軸に回転自在
に設けた前記磁石と一体の太陽ローラーと、この太陽ロ
ーラーに外接するように配設した複数の遊星ローラーと
、この遊星ローラーを枢支する遊星キャリアと、前記各
遊星ローラーに内接すると共に、前記固定筒体の内周に
一体的に設けた弾性リングとから構成されており、前記
弾性リングの内径を各遊星ローラーの内接円径よりやや
小さく設定することによって、前記各遊星ローラーが前
記弾性リング及び太陽ローラーと圧接するようにした遊
星ローラー装置を少なくとも一組備えたことを特徴とす
る自転車用ハブ発電装置。