JPH05221357A - 自転車用ハブ発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自転車用ハブ発電装置の製造を容易にすると
共にコストの低下をはかること。 【構成】 ハブ内蔵式発電装置において、磁石と一体の
太陽ローラーを車軸に回転自在に設け、遊星ローラー軸
と弾性体を介して一体化した複数個の遊星ローラーを前
記太陽ローラーにそれぞれ外接するように配設すると共
に、これらの各遊星ローラー軸をそれぞれキャリヤの軸
受に遊嵌して固定筒体内に回転しないように設けた停止
リングの内周に前記遊星ローラーの軸が内接するように
し、前記停止リングの内径を前記各遊星ローラー軸の外
側公転軌道径よりやや小さく設定することによって、前
記停止リングと各遊星ローラー軸、および前記遊星ロー
ラーと太陽ローラーとがそれぞれ圧接するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、先に特願平３−２３２４３
３号、特願平３−２８７９４７号を出願して、図１２に
示すように、自転車のフレームａに固定した車軸ｂに対
して車輪のハブ体ｃを回転自在に嵌合し、このハブ体ｃ
の内部に中空円筒状の固定筒体ｄを前記車軸ｂに固定し
て設け、この固定筒体ｄ内に発電コイル体ｅを固定して
設けると共に、磁石ｆと一体的に形成した回転子ｇを前
記車軸ｂに回転自在に設け、ハブ体ｃの回転を増速して
回転子ｇに伝達する遊星伝達装置ｈを有するハブ内蔵式
発電装置において、前記車軸ｂに回転自在に設けた前記
磁石ｆと一体の太陽ローラーｉと、この太陽ローラーｉ
に外接するように配設した複数の遊星ローラーｊと、こ
の遊星ローラーｊを枢支する遊星キャリヤｋと、前記固
定筒体ｄの内周の複数個所に凸部を配設すると共に、こ
の凸部に内側より掛合する複数個の合成樹脂性の舌片状
突起部をばね鋼製のリングの外周部に接線状に分布して
設けた弾性リングｌから構成されており、該弾性リング
ｌの内径を各遊星ローラーｊ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ｊが前記弾
性リングｌおよび太陽ローラーｉとそれぞれ圧接するよ
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を提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
特願平３−２３２４３３号、特願平３−２８７９４７号
の装置は、弾性リングｌの内径を各遊星ローラーｊ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ｊが前記弾性リングｌおよび太陽ローラーｉ
とそれぞれ圧接するようにしているので、弾性リングｌ
の内径や板厚が設定値外となると圧接力が不足して滑っ
たり、逆に強過ぎて抵抗が増して重くなったりして伝動
効率を低下させるため、弾性リングｌの精度が要求さ
れ、その製造および品質管理の面で大変な労力を必要と
していた。また、弾性リングｌには遊星ローラー転動用
の溝が加工されており、この溝も弾性リングｌの耐久性
を低下させていた。更に、自転車に最適な明るさを得る
為には、遊星ローラー列を二列にして増速する必要があ
り、弾性リングｌや遊星ローラーｊ、太陽ローラーｉな
どのより一層の精度の向上、また耐久性の向上が必要と
なり、これがコストアップの要因ともなっていた。

【０００４】

【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、
前記磁石と一体の太陽ローラーを前記車軸に回転自在に
設け、遊星ローラー軸に弾性体を介して遊星ローラーを
一体化して設け、前記太陽ローラーにそれぞれ外接する
よう複数配設すると共に、これらの各遊星ローラー軸を
それぞれキャリヤの軸受に遊嵌して前記固定筒体内に回
転しないように設けた停止リングの内周に前記遊星ロー
ラーの軸が内接するようにし、前記停止リングの内径を
前記各遊星ローラー軸の外側公転軌道径よりやや小さく
設定することによって、前記停止リングと各遊星ローラ
ー軸、および前記遊星ローラーと太陽ローラーとがそれ
ぞれ圧接するようにして自転車用ハブ発電装置を構成す
る。

【０００５】また、遊星ローラーに弾性体を介在させる
代わりに停止リングを弾性体製とし、その内周に弾性リ
ングを固着し、該弾性リングの内径を各遊星ローラー軸
の外側公転軌道径よりやや小さく設定することによっ
て、前記弾性リングと各遊星ローラー軸、および前記遊
星ローラーと太陽ローラーとがそれぞれ圧接するように
構成してもよい。

【０００６】

【作用】上述のように本発明においては、遊星ローラー
に弾性体を介在させ、且つ停止リングの内径を各遊星ロ
ーラー軸の外側公転軌道径よりやや小さく設定すること
によって、該停止リングと各遊星ローラー軸、および各
遊星ローラーと太陽ローラーとがそれぞれ圧接するよう
に構成したから、各遊星ローラーは厚みの十分にある停
止リング内を転動しながら太陽ローラーに回転を伝え
る。したがって本発明によれば、従来例のようにリング
を変形させて遊星ローラーと太陽ローラーとを圧接させ
る必要がなく、且つ遊星ローラー転動用溝等の加工も必
要がなくなるのでリングの耐久性が大幅に向上し、且つ
その製造や寸法管理が非常に容易となってコストダウン
がはかれる。

【０００７】また、本発明においては、遊星ローラーに
弾性体を介在させる代わりに、停止リングを弾性体とし
てその内周に弾性リングを固着し、該弾性リングの内径
を各遊星ローラー軸の外側公転軌道径よりやや小さく設
定することによって、前記弾性リングと各遊星ローラー
軸、および各遊星ローラーと太陽ローラーとがそれぞれ
圧接するようにした。この場合、圧接力は停止リングの
弾性力によって得られるから、弾性リングは耐摩耗性を
向上する目的だけにすることができる。このため、弾性
リングの板厚と材質の選択の幅が拡がり、且つ遊星ロー
ラー転動用溝等の加工も必要がなくなるので弾性リング
の耐久性が大幅に向上し、また製造や寸法管理が非常に
容易となりコストダウンをはかることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図１〜図１１について本発明の実施例
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１の端部間に掛け渡してそ
れぞれナット３により固定した車軸であり、この車軸２
には図２に詳細に示すように、左右両側にねじ部２ｃ，
２ｄが設けてある。

【０００９】図１〜図１０は本発明の第１実施例を示す
もので、本実施例においては、中空円筒状の固定筒体８
の一端（図１における左側端）に、中空円筒状のナット
９（図３参照）の鍔部９ａを埋設すると共に、その円筒
部９ｂを外方へ突設し、この固定筒体８の他端（図１に
おける右側端）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、その内周部に内歯８ｂを
刻設する。

【００１０】ナット９は、図３に示すように、一端に六
角形状の鍔部９ａを有すると共に、円筒部９ｂの他端に
四角形状の角筒部９ｃを有し、中心部に車軸２のねじ部
２ｃと螺合するねじ孔９ｄがあり、鍔部９ａから円筒部
９ｂの全長にわたって導線引き出し用の通路となる溝９
ｅを設け、この溝９ｅと近接している固定筒体８の端部
にねじ孔９ｄと平行に孔８ｄ（図８参照）を設ける。そ
して固定筒体８と一体のナット９を車軸２のねじ部２ｃ
に螺合すると共に、車軸２のねじ部２ｄにも鍔付き中空
円筒状のナット１０を螺合し、ナット９の外周にシール
ドボールベアリング６を嵌合すると共に、ナット１０の
外周にシールドボールベアリング７を嵌装する。また、
前輪のハブ体４を一端（図１における右側端）を開放し
た中空円筒状に形成し、その開放端側は径を拡張して大
径部４ａを形成し、その開放端に側蓋体５を圧入したも
のをシールドボールベアリング６，７を介して車軸２に
回転自在に設ける。

【００１１】また図４，５に詳細に示すように、電気絶
縁性のある合成樹脂製の溝付きリング１１ａの一側（図
４における左側）の鍔の外面に突起１１ｄを突設すると
共に、その180 °離れた個所にも突起１１ｅを突設し、
突起１１ｄと突起１１ｅとの間の鍔部に導線引き出し用
の切り込み溝１１ｆを設け、この溝付きリング１１ａの
溝内に導線１１ｂを巻きつけてコイル１１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１２ａを配置すると共に、これら４本の磁極片１２
ａをそれぞれ小径の円筒部１２ｂに連結して第１電機子
１２を一体に形成し、この第１電機子１２の円筒部１２
ｂを前記コイル１１の中心孔１１ｃ内に挿通し、この中
心孔１１ｃより突出した円筒部１２ｂを外包する円筒部
１３ｂと、組み立て時に前記４本の磁極片１２ａの中間
にそれぞれ位置する４本の帯板状の磁極片１３ａと連結
して第２電機子１３を一体に形成し、この第２電機子１
３を前述したコイル１１と第１電機子１２との結合体に
嵌合して図５に示すように発電コイル体１４を一体的に
構成する。尚、１５ａは図４に示すようにコイル１１か
ら引き出した導線で、この導線１５ａは突起１１ｄの中
央に設けた切り込み溝を介して外方へ引き出した後、図
５に示すように突起１１ｄの円筒部に巻き付け、後から
突起１１ｄの円筒部に嵌合する導電性を有するコイルば
ね１６と電気的に接続するようにする。

【００１２】又１５ｂ（図４参照）は、コイル１１の導
線の他端を切り込み溝１１ｆから引き出したもので、こ
の導線１５ｂは図５に示すように、発電コイル体１４を
組み立てた際に、溝付きリング１１ａの外側面と、第２
電機子１３との間に介在して、この発電コイル体１４を
車軸２に嵌装したときに、第２電機子１３および車軸２
を介して自転車の車体にアースされるようにする。尚１
７（図１，８参照）は、発電コイル体１４を車軸２に嵌
装する際に、第２電機子１３とナット９との間に介挿す
る導電用のコイルばねである。

【００１３】また、磁石１８ａと太陽ローラー１８ｂと
を結合して一体的に形成した回転子１８を、磁石１８ａ
が前記発電コイル１４の各磁極片１２ａ，１３ａと対応
するように車軸２に対し回転自在に設ける。

【００１４】また、図１，６，７に示すように、側蓋体
５の内側に３個の突起５ａをそれぞれ円周等分位置に突
設し、これらの突起５ａの端面にリングプレート５ｂを
当てがうと共に、ボルト５ｃによって突起５ａと締結す
ることにより側蓋体５を利用してキャリヤ５を形成す
る。

【００１５】そして、突起５ａを外包すると共に、図６
に示すように、固定筒体８の大径部８ａの内周に形成し
た内歯８ｂと噛合するリングプレート状の停止リング１
９，２０を設ける。なお図７に示すように、固定筒体８
の大径部８ａの内周に３個の突起８ｅを前記内歯８ｂの
代わりに設け、これらの突起８ｅに停止リング１９，２
０が嵌合するようにしてもよい。

【００１６】また、図１，６，７に示すように、軸２１
の中央部に円板状のローラー２２を設け、このローラー
２２の円板内にゴム等の弾性体２３をリング状に介挿し
て遊星ローラー２４を形成し、この遊星ローラー２４の
軸２１をキャリヤ５に設けた軸孔５ｄに遊嵌すると共
に、軸２１の外周面が前記停止リング１９，２０の内周
面とそれぞれ圧接するように構成する。

【００１７】また図１，８，９，１０に示すように、細
帯状の導体２５を電気絶縁性を有する合成樹脂等の電気
絶縁物２６で被覆し、この被覆した導体２５を前記ナッ
ト９に設けた溝９ｅ（図３参照）に嵌め込んで、その内
側端部２５ａを上方へ折り曲げると共に、電気絶縁物２
６を切除して前記したコイルばね１６と接触させる。

【００１８】又、被覆した導体２５の外側端部２５ｂは
上方へ立ち上げると共に、被覆２６の端部２６ａをソケ
ット状に形成し、二点鎖線で示す他の導線２７をこのソ
ケット状の端部２６ａに差し込むことにより、電気的に
接続できるようにする。尚、２８は座金２９と一体に形
成した導体ホルダーで、２９ａはその把持部である。ま
た３０は座金２９の内側に添着した座金で、ナット９の
角筒部９ｃ（図３参照）と嵌合するものであり、３１は
座金２９およびナット１０の外側に螺合したロックナッ
トである。尚、ナット９の溝９ｅと被覆した導体２５の
被覆２６との間にはシール剤（図示せず）を充填してシ
ール性能を高めるようにする。

【００１９】図１１は、本発明の第２実施例を示すもの
で、図中前記符号と同一の符号は同等のものを示す。本
実施例においては、前記第１実施例において遊星ローラ
ー２４のローラー２２内に弾性体２３を介在させる代わ
りに、停止リング１９，２０を弾性体とし、その内周に
ばね鋼製等の弾性リング３２を固着し、該弾性リング３
２の内径を各遊星ローラー軸２１の外側公転軌道径より
やや小さく設定することによって、各遊星ローラー２４
の軸２１を停止リング１９，２０に固着したこの弾性リ
ング３２に圧接させると共に、各遊星ローラー２４の外
周を太陽ローラー１８ｂに圧接させるようにしている。

【００２０】次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を利用したキャリ
ヤ５と共に図６，７の矢印Ｅの方向に回転する。この場
合、固定筒体８は固定されている為に、遊星ローラー軸
２１と弾性体２３を介して一体的に構成した遊星ローラ
ー２４が矢印Ｅ方向に公転すると、それに伴って固定筒
体８と嵌合している停止リング１９，２０と圧接してい
る各遊星ローラー２４は矢印Ｆの方向に自転する。この
遊星ローラー２４の矢印Ｅ方向の公転と矢印Ｆ方向の自
転によって、この遊星ローラー２４と接触して転動する
太陽ローラー１８ｂは図６，７の矢印Ｇの方向に増速さ
れて回転する。従って、自転車の走行に伴って、太陽ロ
ーラー１８ｂが増速されて高速回転すると、この太陽ロ
ーラー１８ｂと一体の磁石１８ａも高速回転する。すな
わち回転子１８が発電コイル体１４の磁極片１２ａ，１
３ａ内で回転するから、コイル１１に誘起電圧が発生
し、発生した電流は導線１５ａ、コイルばね１６、導体
２５を介して導線２７に流れ、コイル１１の他方の導線
１５ｂは、第２電機子１３、第１電機子１２、車軸２を
介してアースされるか、あるいは第２電機子１３、コイ
ルばね１７、ナット９、車軸２を介してアースされてい
る。従って、この装置によれば、導線２７と車体との間
に接続した負荷に電気を供給することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。すな
わち、図１２に示した従来装置のように薄い弾性リング
の板厚を加減することによって遊星ローラーと太陽ロー
ラーとの圧接力を調節する構成から、本発明においては
遊星ローラー２４内に弾性体２３を介在させる構成に変
えたので、停止リング１９，２０の肉厚を十分にとるこ
とができる。従って、停止リング１９，２０の製造、品
質管理が容易になり、しかも従来のうよに弾性リングを
変形させたり、遊星ローラーに転動用の溝を加工するこ
と等が不要となるため耐久性が大幅に向上する。また、
上記した製造の容易さに加え、本発明によれば、遊星ロ
ーラー列は一列だけでよいから、これによって更にコス
トダウンを図ることができる。

【００２２】また、本発明の第２発明のように、前記遊
星ローラー２４内に弾性体２３を介在させるかわりに、
停止リング１９，２０を弾性体としその内周に弾性リン
グ３２を固着した構造とし、圧接力を停止リング１９，
２０の弾性力によって与え、弾性リング３２は耐摩耗性
向上の目的だけにすると、弾性リング３２の板厚と材質
の選択の幅が広がり、且つ遊星ローラー２４に転動用の
溝等を加工する必要もなくなるので、本発明によれば、
弾性リング３２の耐久性が大幅に向上し、また製造や寸
法管理が非常に容易となってコストダウンをはかること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の断面図である。

【図２】（ａ）は、図１の車軸の側面図であり、（ｂ）
は、その端面図である。

【図３】（ａ）は固定筒体に埋設するナットの正面図で
あり、（ｂ）は、その側断面図であり、（ｃ）は、その
背面図である。

【図４】発電コイル体の分解斜視図である。

【図５】発電コイル体の斜視図である。

【図６】図１のＡ−Ａ線による断面図である。

【図７】図１のＡ−Ａ線による他の実施例の断面図であ
る。

【図８】図１の部分詳細図である。

【図９】図８のＣ矢視図である。

【図１０】図８のＤ−Ｄ線による断面図である。

【図１１】本発明装置の他の実施例を示す断面図であ
る。

【図１２】従来装置の顔面図である。

【符号の説明】

１ 前ホーク ２ 車軸 ３ ナット ４ ハブ体 ５ 側蓋体（キャリヤ） ５ａ 突起 ５ｂ リングプレート ５ｃ ボルト ５ｄ 軸孔 ６，７ シールドボールベアリング ８ 固定筒体 ８ａ 大径部 ８ｂ 内歯 ９，１０ ナット １１ コイル １２ 第１電機子 １３ 第２電機子 １４ 発電コイル体 １５ 導線 １６，１７ コイルばね １８ 回転子 １８ａ 磁石 １８ｂ 太陽ローラー １９，２０ 停止リング ２１ 軸 ２２ ローラー ２３ 弾性体 ２４ 遊星ローラー ２５ 導体 ２６ 電気絶縁物 ２７ 導線 ２８ 導体ホルダー ２９ 把持部 ３０ 座金 ３１ ロックナイト ３２ 弾性リング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、前記磁石
   と一体の太陽ローラーを前記車軸に回転自在に設け、遊
   星ローラー軸に弾性体を介して遊星ローラーを一体化し
   て設け、前記太陽ローラーにそれぞれ外接するよう複数
   配設すると共に、これらの各遊星ローラー軸をそれぞれ
   キャリヤの軸受に遊嵌して前記固定筒体内に回転しない
   ように設けた停止リングの内周に前記遊星ローラーの軸
   が内接するようにし、前記停止リングの内径を前記各遊
   星ローラー軸の外側公転軌道径よりやや小さく設定する
   ことによって、前記停止リングと各遊星ローラー軸、お
   よび前記遊星ローラーと太陽ローラーとがそれぞれ圧接
   するようにしたことを特徴とする自転車用ハブ発電装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の遊星ローラーに弾性体を
   介在させる代わりに停止リングを弾性体製とし、その内
   周に弾性リングを固着し、該弾性リングの内径を各遊星
   ローラー軸の外側公転軌道径よりやや小さく設定するこ
   とによって、前記弾性リングと各遊星ローラー軸、およ
   び前記遊星ローラーと太陽ローラーとがそれぞれ圧接す
   るようにしたことを特徴とする自転車用ハブ発電装置。