JPH09123963A - 自転車用灯火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】発光手段２を切り換え手段３を経由して点
灯し得る発電機１と、発光手段２を切り換え手段３を経
由して点灯し得るバッテリ６と、発電機１作動状態を検
出して、切り換え手段３を制御する検出手段９とを備
え、切り換え手段３は、バッテリ６の電荷が充分でか
つ、発電機１の作動が検出された場合に発光手段２をバ
ッテリ６により点灯させ、バッテリ６の残量が無い場合
に発光手段２を発電機１により点灯させるよう制御して
いる。 【効果】発光手段２を点灯させるために、発電機１とバ
ッテリ６とを選択的に利用し、バッテリ６の電荷が充分
である場合に発電機１の作動を検出して、バッテリ６に
より発光手段２を点灯させるので、発電機１の駆動負荷
が極めて小さい。このため、補助動力用モータを備えた
電気自転車のバッテリ６を利用する際、エネルギ変換の
ロスが極めて少なく、バッテリ６の電荷を浪費しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車用灯火装置
に関するものであり、特に補助動力用モータを備えた電
気自転車に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自転車用灯火装置は、図１に示す
ように、発電機１と電球２とを組み合わせている。この
発電機１は自転車の車輪に接触させて回転駆動するロー
ラ（図示せず）を備え、このローラの回転により発電を
行っている。なお、ここでいう自転車とは、補助動力用
モータを備えた電気自転車も含む。

【０００３】例えば、図１の電球２が６ボルト、３．４
ワットである場合、発電機１は、自転車が時速１０〜１
５キロメートルで走行する際に、電球２の定格を満足さ
せる程度の電力を出力する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自転車用灯火装置の発
電機は小型で簡素な構造であるが、エネルギ変換効率が
低いという欠点がある。例えば発電機のエネルギ変換効
率が５０パーセントであったとすると、上述した６ボル
ト、３．４ワット程度の電球を点灯させるためには、必
要とする電気エネルギの倍の機械的エネルギで発電機を
駆動しなければならない。

【０００５】補助動力用モータを備えた電気自転車であ
れば、発電機を駆動する際の負荷をモータが負担するの
で、自転車を漕ぐ人にはほとんど影響を与えないが、モ
ータの駆動負荷が増した分、バッテリの電気エネルギを
余計に消費してしまう。これは、バッテリの電気エネル
ギを、補助動力用モータによって電気自転車を走行させ
る機械的エネルギに変換し、この機械的エネルギで発電
機を駆動して電気エネルギに変換するという２回のエネ
ルギ変換を行うためである。

【０００６】例えばモータのエネルギ変換効率が７０パ
ーセントであり、エネルギ変換効率が５０パーセントの
発電機から３．４ワットの出力を得ようとすると、バッ
テリは、実に９ワット以上の電力を灯火装置の点灯にの
み消費してしまう。従って、バッテリを早期に消耗させ
てしまい、一回あたりの充電に対して、補助動力用モー
タを駆動できる距離あるいは時間が短縮されてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発電機の駆
動負荷を軽減し、エネルギ変換のロスを極力抑えた灯火
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の自転車用灯火装置は、発光手段を切り
換え手段を経由して点灯し得る発電機と、上記発光手段
を上記切り換え手段を経由して点灯し得るバッテリと、
上記発電機の作動状態を検出して、上記切り換え手段を
制御する検出手段とを備え、上記切り換え手段は、上記
バッテリの電荷が充分でかつ上記発電機の作動が検出さ
れた場合に上記発光手段を上記バッテリにより点灯さ
せ、上記バッテリの電荷が無い場合に上記発光手段を上
記発電機により点灯させるよう制御したことを特徴とす
る。

【０００９】また、上記検出手段は、上記発電機の回転
時に導通するスイッチ素子を備え、上記切り換え手段
は、上記発光手段に接続される共通端と、上記発電機に
接続される常閉接点と、上記バッテリに接続される常開
接点と、上記スイッチ素子と上記バッテリとの間に接続
される励磁手段とを備えたものでよい。

【００１０】さらに、上記検出手段は、上記発電機の回
転時に導通すると共に上記発光手段の一端に接続される
半導体素子を備え、上記切り換え手段は、上記発電機の
一端と上記発光手段の他端との間に接続され、上記バッ
テリの電荷と上記発電機の一端の電圧との差が、所定値
を越えた際に、上記発電機の一端と上記発光素子の他端
との間が導通する第２の半導体素子を備えたものでもよ
い。

【００１１】また、上記バッテリの電荷は、補助動力用
モータに給電されてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の第１の実施例に
よる自転車用灯火装置の回路図である。電球２は、一端
が切り換え手段であるリレー３の共通端４に接続され、
他端が接地されている。また、発電機１は、一端がリレ
ー３の常閉接点５に接続され、他端が接地されている。
一方バッテリ６は、一端がリレー３の常開接点７に接続
され、他端が接地されている。また発電機１の一端は、
整流回路７を介して、エミッタ接地のトランジスタ９の
ベースに接続されている。一方バッテリ６の一端は、リ
レー３のコイル１０を経由してトランジスタ９のコレク
タに接続されている。なお、コイル１０にはアークキラ
ーが並列接続されている。

【００１３】従って、発電機１が作動してトランジスタ
９がオン状態になると、コイル１０がバッテリ６により
励磁され、共通端４が常開接点７側と導通して、電球２
がバッテリ６により点灯される。この時、発電機１は、
１０ミリアンペア程度の電流をトランジスタ９に給電す
ればよいので、極めて小さな機械的エネルギで駆動でき
る。

【００１４】例えば、発電機１が、従来と同様にエネル
ギ変換効率が５０パーセントで、６ボルト、３．４ワッ
トを出力できるものであるならば、上述した１０ミリア
ンペア程度の電流を得るために必要な機械的エネルギ
は、０．１ワット程度にすぎない。これは、６ボルト、
３．４ワットを出力させる際に必要な機械的エネルギで
ある６．８ワットと比較して１／６０以下である。

【００１５】この灯火装置は、電気自転車で用いられる
場合に、バッテリ６を補助動力用モータの電源と共用
し、モータ及び発電機１のエネルギ変換効率並びに、電
球２が従来と同じであるとすると、バッテリ６が灯火装
置を作動させるために負担するエネルギは、電球２を点
灯させるための３．４ワット、発電機を駆動するための
０．１ワット及びリレー３のコイル１０に５０ミリアン
ペアの電流が流れるとして、コイル１０の励磁に０．３
ワットの合計３．８ワットである。これは、従来例の場
合と比較して半分以下である。

【００１６】従って、第１の実施例による自転車用灯火
装置を電気自転車に用いると、１回あたりのバッテリ充
電で補助動力用モータを作動させて走行できる距離及び
時間を、従来の灯火装置を用いた電気自転車よりも長く
することができる。なお、自転車の停止時には、発電機
１が停止し、トランジスタ９がオフ状態になり、バッテ
リ６によるコイル１０の励磁が解除され、共通端４が常
閉接点５側に導通し、電球２が消灯されるので、バッテ
リ６の電荷の浪費を防ぐことができる。

【００１７】また、バッテリ６の電荷が無くなると、バ
ッテリ６によるコイル１０の励磁と電球２の点灯とが不
能になるが、コイル１０が励磁されない場合、共通端４
が常閉接点５に導通するので、特別な切り換え操作など
をしなくても発電機１によって電球２を点灯させること
ができる。この場合には、発電機１を駆動するための機
械的エネルギが従来の灯火装置と同じになるが、夜間走
行時において、灯火装置が作動しなくなるといった不都
合が生じない。

【００１８】図３は、本発明の第２の実施例による灯火
装置の回路図である。この実施例では、ダイオード１１
を用いて、バッテリ６あるいは発電機１による電球２へ
の給電を無接点で切り換えている。なお、第２の実施例
は、切り換え手段として第１の実施例で用いたリレーの
代わりにダイオードを用いただけでなく、回路構成を工
夫したことにより、バッテリへの充電も可能である。

【００１９】発電機１は、一端が整流回路８を介してエ
ミッタ接地のトランジスタ９のベースに接続され、他端
が接地されている。一方、トランジスタ９のコレクタに
は、電球２の一端が接続されている。そしてバッテリ６
は、一端が電球２の他端に接続され、他端が接地されて
いる。従って、発電機１が作動してトランジスタ９がオ
ン状態になると、電球２がバッテリ６により点灯され
る。

【００２０】さらに、発電機１の一端と電球２の他端と
の間にはダイオード１１が接続されている。例えばこの
ダイオード１１の電圧降下が０．６５ボルトであれば、
バッテリ６の電圧が６ボルトから５．３５ボルト以下に
低下したときに、発電機１から電球２への給電が開始さ
れる。

【００２１】なお、バッテリ６の電圧が５．３５ボルト
でも電球２を充分点灯できるのであれば、例えば２個の
ダイオード１１を直列接続すると、バッテリ６の電圧が
４．７ボルト以下に低下したときに発電機１から電球２
への給電が開始される。このように、複数のダイオード
を直列接続することにより、バッテリ６の電圧低下時に
おける、発電機１から電球２への給電開始点を調節する
ことができる。

【００２２】また、第２の実施例では、バッテリ６が二
次電池であれば、発電機１から電球２への給電の際に、
バッテリ６の充電も行われる。

【００２３】図４は、本発明の第３の実施例による自転
車用灯火装置の回路図である。図４において、発電機１
の作動時にバッテリ６により電球２を点灯させるための
回路構成は、第２の実施例と同様であるので、その説明
は省略する。

【００２４】発電機１の一端は、整流回路８を介して第
２のトランジスタ１２のエミッタに接続されている。こ
の第２のトランジスタ１２は、ベースが、抵抗１３とダ
イオード１４とを介してバッテリ６の一端に接続され、
コレクタが、電球２の他端に接続されている。この第３
の実施例では、抵抗１３とダイオード１４とを適宜調節
することにより、バッテリ６の電圧低下時における、発
電機１から電球２への給電開始点を設定することができ
る。

【００２５】従って、第２の実施例と同様に、バッテリ
６の電圧低下時に、発電機１から電球２への給電が開始
される。なお、バッテリ６の充電を望まない場合、バッ
テリ６の一端と電球２の他端との間にダイオードを介在
させればよい。このようにすれば、バッテリとして一次
電池を使用することができ、また発電機１の駆動負荷を
軽減できる。この場合のダイオードは、なるべく電圧降
下の少ないものが望ましく、例えばショットキダイオー
ドを用いている。また、ダイオード１４にＬＥＤを利用
すると、ＬＥＤの点灯によってバッテリ６の消耗を使用
者に警告することもできる。

【００２６】なお、本発明の灯火装置を補助動力用モー
タの無い通常の自転車で利用する場合、バッテリを搭載
しなくてはならないが、発電機の駆動に必要な機械的エ
ネルギが従来の灯火装置と比較して、１／６０以下であ
るので、発電機を駆動しながら走行しても、自転車を漕
ぐ人の負担がはるかに少ない。しかも、バッテリを用い
て電球を点灯させるものでありながら、自転車の停止時
には自動的に電球が消灯するので、バッテリの電荷の浪
費を防止できる。

【００２７】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は、記載された実施例の他に、さまざまな実
施の態様を取り得る。例えば第１の実施例では、エミッ
タ接地のトランジスタを、発電機の作動検出に用いた
が、ソース接地のＭＯＳ・ＦＥＴをトランジスタの代わ
りに用いてもよい。

【００２８】さらに、下り坂走行を検出する手段をさら
に備え、下り坂を走行する際に、電球の点灯をバッテリ
から発電機に切り換えるようにしてもよい。この検出手
段としては、例えばガラス管内に封入した水銀の移動に
より一対の接点間の導通／非導通が切り換わる水銀スイ
ッチを用いることができる。この水銀スイッチを、例え
ば第１の実施例のバッテリとリレーとの間に接続し、下
り坂を走行する際に、一対の接点間が非導通となるよう
にすれば、電球の点灯がバッテリから発電機に切り換わ
る。

【００２９】また、下り坂走行時に、バッテリの充電を
行う充電回路を備えてもよい。例えば第２あるいは第３
の実施例において、平地または上り坂の走行時には、バ
ッテリの一端と、発電機で給電される電球の他端との間
にダイオードを接続して発電機からバッテリへの給電を
遮断し、下り坂の走行時には、バッテリの一端と電球の
他端とを直結して、発電機がバッテリへも給電するよう
に、バッテリの一端と電球の他端との間に振り子式の切
り換えスイッチを設ければよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明の自転車用灯火装置によれば、発
光手段を点灯させるために、発電機とバッテリとを選択
的に利用し、バッテリの電荷が充分である場合に発電機
の作動を検出して、バッテリにより発光手段を点灯させ
るので、発電機の駆動負荷が極めて小さい。従って、補
助動力用モータを備えた電気自転車のバッテリを利用す
る際、エネルギ変換のロスが極めて少なく、バッテリの
電荷を浪費しない。しかも、その操作方法が従来の発電
機のみを用いるものと全く同様である。

【００３１】また、バッテリの電荷が無くなったり、あ
るいはバッテリを取り外しても、発光手段を発電機によ
って点灯できる。しかも、発電機から発光手段への給電
の切り換えが自動的に行われるので、夜間走行時にバッ
テリの電荷が無くなっても支障をきたさない。

【００３２】さらに、発電機の作動検出及び発光手段へ
の給電の切り換えをそれぞれ半導体素子を用いて行うよ
うにすれば、装置全体を小型軽量に構成することがで
き、しかも自転車の走行時の振動によって誤動作するこ
ともない。

【００３３】また、灯火装置を作動させるバッテリが、
補助動力用モータを備えた電気自転車のモータ駆動に利
用される場合、発電機を駆動するための機械的エネルギ
が極めて小さいので、エネルギ変換のロスが極めて少な
く、バッテリの電荷の浪費が極力抑えられる。従って、
灯火装置を作動させても、１回あたりのバッテリ充電
で、モータを駆動して走行できる距離あるいは時間を、
従来の灯火装置を備えた電気自転車よりも長くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の自転車用灯火装置の電気回路図である。

【図２】本発明の第１の実施例による自転車用灯火装置
の電気回路図である。

【図３】本発明の第２の実施例による自転車用灯火装置
の電気回路図である。

【図４】本発明の第３の実施例による自転車用灯火装置
の電気回路図である。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ 電球（発光手段） ３ リレー（切り換え手段） ４ 共通端（切り換え手段） ５ 常閉接点（切り換え手段） ６ バッテリ ７ 常開接点（切り換え手段） ９ トランジスタ（検出手段） １０ コイル（作動手段） １１ ダイオード（切り換え手段） １２ 第２のトランジスタ（切り換え手段） １３ 抵抗（切り換え手段） １４ ダイオード（切り換え手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光手段を切り換え手段を経由して点灯し
   得る発電機と、 上記発光手段を上記切り換え手段を経由して点灯し得る
   バッテリと、 上記発電機の作動状態を検出する検出手段とを備え、 上記切り換え手段は、上記バッテリの電荷が充分でかつ
   上記発電機の作動が検出された場合に上記発光手段を上
   記バッテリにより点灯させ、上記バッテリの電荷が無い
   場合に上記発光手段を上記発電機により点灯させるよう
   制御したことを特徴とする自転車用灯火装置。
2. 【請求項２】上記検出手段は、上記発電機の回転時に導
   通するスイッチ素子を備え、 上記切り換え手段は、上記発光手段に接続される共通端
   と、上記発電機に接続される常閉接点と、上記バッテリ
   に接続される常開接点と、上記スイッチ素子と上記バッ
   テリとの間に接続される励磁手段とを備えたことを特徴
   とする請求項１記載の自転車用灯火装置。
3. 【請求項３】上記検出手段は、上記発電機の回転時に導
   通すると共に上記発光手段の一端に接続される半導体素
   子を備え、 上記切り換え手段は、上記発電機の一端と上記発光手段
   の他端との間に接続され、上記バッテリの電荷と上記発
   電機の一端の電圧との差が、所定値を越えた際に、上記
   発電機の一端と上記発光素子の他端との間が導通する第
   ２の半導体素子を備えたことを特徴とする請求項１記載
   の自転車用灯火装置。
4. 【請求項４】上記バッテリの電荷は、補助動力用モータ
   に給電されることを特徴とする請求項１、２または３記
   載の自転車用灯火装置。