JP2012162228A - 自転車用前照灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動補助自転車の接近を歩行者等に音で知らせる発音体の音量制御を車速や踏力の変化パターンに基づいて行うことで不規則な発音状態を安定化させる。
【解決手段】前照灯装置２９は、ＬＥＤ６７からの光を前方に反射させる光反射部５６１を有する発光部と、スピーカ６４からの音を反射させる音反射部５２を有する発音部と、光源６７を収容する下ケース５６と、スピーカ６４を収容する上ケース５５とを有する。下ケース５６および上ケース５５の間に壁部材５７が配置される。壁部材５７に沿って配置され、ＬＥＤ６７およびスピーカ６４がそれぞれ異なる面に取り付けられた回路基板６３を有する。下ケース５６と壁部材５７とで区画された下室５８の前部にレンズ５９が設けられる。上２ケース５５と壁部材５７とで区画された上室６０に臨ませたスピーカ６４からの音を前方に反射させる音反射面５５２とを備えている。
【選択図】図６

Description

本発明は、自転車用前照灯装置に関し、特に、歩行者等が自転車の接近を音で認識できるように自転車に取り付けられる聴覚的信号装置を一体化して小型化および部品点数の削減を図るのに好適な自転車用前照灯装置に関する。

従来、自転車に盗難防止用の発音体を設けることは知られている。特許文献１には、自動点灯機能を備えた自転車ランプに設けられた振動センサによる検出信号に応じて警報音を発生させる警報装置としてのブザーが開示されている。

特開２０００−１６３６３号公報

特許文献１に記載されたブザーを設けたヘッドライトケースは、側面に開口された放音孔からブザー音が放散される構造になっている。この従来技術は、盗難警報を目的とするものであって、走行中の自転車の進行方向前方にいる歩行者等に自転車の接近を認識させることはできなかった。ブザーやスピーカ等の発音体は組み付け性の観点から基板に直接取り付けるのが望ましい。しかし、単に発音体を基板に取り付けて発音体を前方に指向させる構造にすると、ヘッドライトが上下方向に大きくなったり、部品点数が多くなったりして重量が大きくなるのみならず、高コストにもなってしまう。

本発明の目的は、上記従来技術の課題に対して、聴覚信号である発音体からの音を前方に指向させつつ、小型化および部品点数の削減が可能な自転車用前照灯装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、光源および該光源からの光を前方に反射させる光反射部を有する発光部と、発音体を有する発音部と、前記光源および前記発音体を収容するケースと、前記光源および前記光反射部を収容し、前記ケースと接合されるレンズと、前記光源および発音体を実装する基板とを有する自転車用前照灯装置において、前記ケースを上下に区切る壁部材を備え、前記基板が、前記壁部材に沿わせて、該壁部材で区切られた上下の空間のいずれかに配置され、該基板の一方の面に前記光源が取り付けられ、他方の面には前記発音体が取り付けられており、前記基板が配置された一方の空間に前記光反射部が配置されるとともに、該一方の空間を前記レンズによって密封し、他方の空間には、前記基板上の前記発音体を、前記壁部材を貫通させて臨ませ、前記発音体の周囲の前記ケースには前記発音体からの音を前方に反射させる音反射部を設けている点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記基板が配置された前記一方の空間が前記壁部材の下方に、前記発音体が臨んでいる前記他方の空間が前記壁部材の上方にそれぞれ位置しており、前記光反射部が前記壁部材の下方に位置する前記空間の内面に放物曲面として形成され、該放物曲面には、前記壁部材によって形成される扁平片面が隣接している点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記光源が発光ダイオードであって、該発光ダイオードは、最大輝度方向が放物曲面部を向くように配設されている点に第３の特徴がある。

また、本発明は、前記回路基板が前記発光部側で前記壁部材に取り付けられており、前記発音体が前記壁部材に形成された貫通孔を通って前記壁部材で区切って形成された一方の空間に臨ませてあるとともに、前記発音体と前記貫通孔との間にシール部材が配設されている点に第４の特徴がある。

また、本発明は、前記壁部材で区切られた上方の空間には、前記発音体からの音を前方に指向させる指向部材、例えばルーバもしくはリブが設けられている点に第５の特徴がある。

また、本発明は、周囲の明るさを検出する光センサと、該光センサで検出された周囲の明るさに基づいて前記光源の点灯および消灯を制御する発光制御部とを設け、前記光センサおよび前記発光制御部が前記回路基板に取り付けられている点に第６の特徴がある。

また、本発明は、前記光センサが、前記基板上で、前記音反射部を有する壁部の背部空間に位置して設けられており、前記背部空間を覆う前記ケースの部分および／または該ケースの背後に結合されるカバー部材に、前記光センサを見通せる透過部が形成されている点に第７の特徴がある。

また、本発明は、前記壁部材が、前方に向けて下り勾配となっている上面を有している点に第８の特徴がある。

また、本発明は、前記ケースが、二つのケース部分からなり、前記二つのケース部分の一方に形成された凸部が他方のケース部分に設けられた係合孔に係合することによって一体的に組み合わされる点に第９の特徴がある。

第１の特徴を有する本発明によれば、ケースを上下に区切る壁部材に沿わせて基板を設けたので、前照灯が上下方向に大型化するのを防ぐことができるとともに、そのように設けた基板の表裏に発音体と光源とを配置することで基板を小型化することを達成することができる。さらに、壁部材を間に挟んで形成される２つの空間の一方側を、光源を収容する密閉空間とし発光部としつつ、他方側を、発音体を収容し、該発音体の音を音反射部で前方に反射させることができる発音部としたので、発光部の防水を維持できるとともに、基板上に配置した発音体の音を効果的に前方に投音でき、前方にいる歩行者等に自転車の接近を効果的に認識させられる。これにより、前照灯としての防水性を維持しながら、一体化したブザーの発音性能を確保することができる。

第２の特徴を有する本発明によれば、光反射部を放物曲面として扁平片面を隣接させたので、走行時に必要な下方を照らす拡散光を確保しつつ、自転車から比較的高い位置にある歩行者等の目を照射するような無効光束を減少させることができる。特に、上に発音部、下に発光部を設けたことによって、人の目に入るような上方向への光を減少することができるとともに、発音部で発生した音を人の耳に伝わりやすい方向に向けられる。

第３の特徴を有する本発明によれば、発光ダイオードの最大光束を反射させることができるので、レンズ前方のスポット光の照度を一層高めることができる。

第４の特徴を有する本発明によれば、回路基板が密閉空間に配設されるとともに、前記壁部材で区切って形成された一方の空間に発音体を臨ませるための貫通孔と発音体との間はシール部材で封止されるので、光源を有する密閉空間には水などの浸入を防ぐことができる。

第５の特徴を有する本発明によれば、発音体からの音の指向方向をきめ細かく設定し、管理することができる。特に、ルーバを有するものにおいては、ルーバの向きによって音の指向方向を変更できる。

第６の特徴を有する本発明によれば、回路基板に光センサと発光制御部とを取り付けることで、光源からの光の点灯および消灯等の制御を前照灯装置内で自立して行うことができる。

第７の特徴を有する本発明によれば、透過部を光センサの上方に位置させたので、周囲の明るさを確実に判別して、明るさに応じた前照灯の点灯および消灯を実施することができる。

第８の特徴を有する本発明によれば、壁部材によって区切られた上側の空間に浸入した水等を該上側の空間から外へ排出しやすくなる。

第９の特徴を有する本発明によれば、二つのケース部分の一方に設けられた凸部を他方のケース部分に設けられた係合孔に係合させるという簡単な構造を有するので、二つのケース部分を組み立ててケースを形成する際の作業性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る発音体制御装置を備えた電動補助自転車の左側面図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置に含まれる発音体を一体化した前照灯の正面図である。 図１の踏力検知装置１５のII−II線断面図である。 前照灯の左側面図である。 前照灯の上面図である。 図５のIII−III線断面図である。 前照灯のケースの分解図である。 前照灯のケースの連結部を示すIV−IV線断面図である。 組上がった前照灯の照射範囲とスピーカ音の放出範囲を示す図である。 発音制御回路の処理に係る第１実施形態の概要を示す図である。 第１実施形態に係る発音制御回路の要部機能を示すブロック図である。 第１実施形態の処理に係るフローチャートである。 発音制御回路の処理に係る第２実施形態の概要を示す図である。 第２実施形態に係る発音制御回路の要部機能を示すブロック図である。 第２実施形態の処理にかかるフローチャートである。 車速／音圧マップの一例を示す図である。 車速／音圧補正量マップの一例を示す図である。 第２実施形態の変形例に係る発音制御回路の概要を示す図である。 第２実施形態の変形例に係る処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る聴覚信号装置を一体に有する前照灯装置を備えた自転車の一例としての電動補助自転車の左側面図である。電動補助自転車（以下、「アシスト自転車」という）１は、車体前方に位置するヘッドパイプ２と、ヘッドパイプ２に先端が接合されて下後方に延びるダウンフレーム３と、ダウンフレーム３の後端から上方に立ち上がるシートパイプ４と、ヘッドパイプ２に接合されるダウンフレーム３の上方から後方に延びてシートパイプ４と連結されるトップフレーム５とを備える。

ヘッドパイプ２に回転自在に支持されるステアリング軸６は、上部にハンドル７が連結されるとともに、下端部には前輪ＷＦを回転自在に軸支するフロントフォーク８が連結される。前輪ＷＦのハブ９にはモータ部１０が内蔵され、ハブ９の外周には複数のスポーク１１が取り付けられている。

シートパイプ４の後方に車体に対して左右一対のプレート１２が設けられ、各プレート１２には、後方に延びる左右一対のリヤフォーク１３が連結されていて、リヤフォーク１３の後端には後輪ＷＲが回転自在に軸支されている。また、トップフレーム５の下方でシートパイプ４から下後方に延びて前記リヤフォーク１３に後端が接合される左右一対のステー１４が設けられる。

ダウンフレーム３およびシートパイプ４は、踏力検知装置１５を支持する。シートパイプ４には、上端にシート１６を有するシートポスト１７がシート１６の上下位置を調整可能に装着されている。トップフレーム５の内部にモータ部１０に電力を供給するためのバッテリ１８が設けられる。バッテリ１８は、アシスト自転車１から容易には取り外すことができないようにトップフレーム５の内部に設けるのが好ましいが、これには限定されない。バッテリ１８はモータ部１０に発生した回線電力によって充電可能に構成されるが、充電器によって充電することができるように構成することもできる。

踏力検知装置１５および駆動側スプロケット１９を貫通して、車体の幅方向に延びるクランク軸２０が設けられ、クランク軸２０の両側に、ペダル２１を有するクランク２２が接続される。運転者がペダル２１を漕ぐことにより、クランク軸２０に踏力トルク（動力）が与えられる。クランク軸２０に与えられた踏力トルクによって駆動側スプロケット１９が回転し、スプロケット１９の回転はチェーン２３を介して後輪ＷＲ側の従動側スプロケット２４に伝達されて後輪ＷＲが回転する。駆動側スプロケット１９、チェーン２３、および従動側スプロケット２４は駆動系機構として機能する。

一対のフロントフォーク８には、前輪ＷＦの回転を止めるための前輪用カンチレバーブレーキ２５が設けられており、ステー１４には、後輪ＷＲの回転を止めるための後輪用カンチレバーブレーキ２６が設けられている。ハンドル７の左右には、それぞれグリップ２７およびブレーキレバー２８が設けられており、右側のブレーキレバー２８を操作することによって前輪用カンチレバーブレーキ２５が作動し、左側のブレーキレバー２８を操作することによって後輪側カンチレバーブレーキ２６が作動する。

リヤフォークには後輪ＷＲの回転数から車速を検出する車速センサ５０が設けられる。ハンドル７の上部には、車速センサ５０の検出出力に基づいてアシスト自転車１の車速を表示するスピードメータ（図示せず）および表示部５１が設けられる。ハンドル７の前方には前照灯２９が設けられる。車速センサ５０は、前輪ＷＲの回転数から車速を検出できるように、例えばフロントフォーク８に設けてもよい。

図３は、図１の踏力検知装置１５のII−II線断面図である。踏力検知装置１５は、アシスト自転車１が前に進む方向（正方向）にペダル２１を漕いだ場合に駆動側スプロケット１９を回転させ、正方向とは逆方向にペダル２１を漕いだ場合は駆動側スプロケット１９を回転させない機構を有する。具体的には、踏力検知装置１５はその筐体３０内にクランク軸２０の外周に嵌挿される中空トルク伝達部材３１と、クランク軸２０と中空トルク伝達部材３１の一方の側部（図２では車体左側の側部）との間に設けられたワンウェイクラッチ手段３２と、モータ部１０内に設けられるブラシレスモータを駆動させるドライバ３３と、ドライバ３３のＰＷＭ制御を行う制御部３４とを有する。

ワンウェイクラッチ手段３２は、ペダル２１が正方向に漕がれたときにクランク軸２０の踏力トルクを中空トルク伝達部材３１に伝達し、ペダル２１が正方向とは逆方向に漕がれたときはクランク軸２０の回転を中空トルク伝達部材３１に伝達しない構造を有する。中空トルク伝達部材３１の他方の側部（図２では車体右側の側部）にはスプラインが形成されており、駆動側スプロケット１９がこのスプラインに嵌合した状態で連結されている。

正方向にペダル２１が漕がれると、クランク軸２０が回転するとともに、ワンウェイクラッチ手段３２により中空トルク伝達部材３１が回転する。これにより、駆動側スプロケット１９が回転する。一方、正方向と逆方向にペダル２１が漕がれると、クランク軸２０は回転するが、ワンウェイクラッチ手段３２によって動力伝達が遮断されて中空トルク伝達部材３１は回転しないので、駆動側スプロケット１９も回転しない。

クランク軸２０に与えられた踏力トルクを検出する踏力センサ（磁歪センサ）３５が
中空トルク伝達部材３１の外周に対向して配置される。踏力センサ３５は２つの検出コイル３６、３７を有し、検出コイル３６、３７に対向するように、中空トルク伝達部材３１の外周に磁性膜３８が設けられる。踏力センサ３５は、中空トルク伝達部材３１が回転することで発生するねじれによって生じる検出コイル３６、３７のインダクタンスの変化を電圧に変換して制御部３４に出力する。

中空トルク伝達部材３１は、クランク軸２０からの踏力トルクを車体左側側部で受けて回転するとともに、その外周に踏力センサ３５が設けられた第１中空部材３９と、第１中空部材３９の他端側（車体右側）で第１中空部材３９と嵌合し、嵌合部位とは反対側で駆動側スプロケット１９に連結される第２中空部材４０とを有する。

第１中空部材３９と第２中空部材４０とは互いに突き当てられて嵌合している。中空トルク伝達部材３１は、第１中空部材３９と第２中空部材４０とを有するので、互いの嵌合部位で、強い踏力の発生時にクランク軸２０を前下方に押し下げる力と駆動側スプロケット１９にかかるチェーン２３の力との関係によるねじれの力を緩和することができる。したがって、踏力センサ３５に発生する該ねじれの影響を抑制することができ、踏力センサ３５の検出精度を向上させることができる。

第１中空部材３９は、ワンウェイクラッチ手段３２が設けられる側にクランク軸２０係合する第１係合部４１を備える。第２中空部材４０は、第１中空部材３９との嵌合部位でクランク軸２０と係合する第２係合部４２と、駆動側スプロケット１９との連結部位でクランク軸２０と係合する第３係合部４３とを備える。この第１係合部４１、第２係合部４２、および第３係合部４３の３箇所でクランク軸２０を支持するので、クランク軸２０を前下方に押し下げる力と駆動側スプロケット１９にかかるチェーン２３の力との関係によって中空トルク伝達部材３１に発生するねじれを抑えることができ、踏力センサ３５の検出精度を向上させることができる。

ワンウェイクラッチ手段３２の車体外方側で、筐体３０に対して回転自在にクランク軸２０を支持する軸受け（第１軸受け）４４と、第２係合部４２と第３係合部４３との間の位置で筐体３０に対して回転自在に中空トルク伝達部材３１およびクランク軸２０を支持する軸受け（第２軸受け）４５とが設けられる。軸受け４５が第２係合部４２と第３係合部４３との間に設けられているので、クランク軸２０にかかる力を、第２中空部材４０を通して軸受け４５が良好に受け止めることができ、踏力センサ３５の検出精度を向上させることができる。

クランク軸２０には、第２中空部材４０の第２係合部４２をクランク軸２０のスラスト方向に突き当てるスラスト止め凸部４６が設けられる。第２係合部４２とスラスト止め凸部４６とで、中空トルク伝達部材３１のスラスト方向への移動を禁止することができる。これにより、中空トルク伝達部材３１のスラスト方向のずれを防止することができ、踏力センサ３５の検出精度を向上させることができる。

第１中空部材３９はさらに、一端側にワンウェイクラッチ手段３２のアウタが設けられた第３中空部材４７と、第３中空部材４７の他端側で第３中空部材４７と嵌合する第４中空部材４８とを有する。第２中空部材４０は、第４中空部材４８の第３中空部材４７と嵌合する部位とは反対側で第４中空部材４８と嵌合しており、第４中空部材４８の外周に踏力センサ３５が設けられる。第１中空部材３９は、第３中空部材４７と第４中空部材４８とを有するので、第３中空部材４７と第４中空部材４８とが嵌合する部位と、第４中空部材４８と第２中空部材４０とが嵌合する部位で、強い踏力の発生時にクランク軸２０を前下方に押し下げる力と駆動側スプロケット１９にかかるチェーン３２の力との関係によるねじれの力の影響をさらに緩和することができる。したがって、踏力センサ３５に発生する該ねじれの影響を抑制することができ、踏力センサ３５の検出精度を向上させることができる。

次に、前照灯２９を詳細に説明する。図２は前照灯２９の正面図、図４は左側面図、図５は上面図、図６は図５のIII−III線断面図である。図２、図４〜図６において、前照灯２９は、上ケース５５および下ケース５６と、上ケース５５と下ケース５６とを組み合わせてできる空間を上下に区切って下室５８および上室６０を形成する壁部材５７とを有する。壁部材５７で仕切られて形成された下室５８の前面はレンズ５９で覆われ、上室６０の前面にはルーバ６１が設けられる。上ケース５５および下ケース５６の後部にはカバー６２が被せられる。

壁部材５７の上面５７１は前照灯２９の前方向に向かって下り勾配を有している。勾配を設けることによって上室６０に浸入する水を前照灯２９の前方に排出することが容易になる。壁部材５７は、勾配面である上面５７１と、上面５７１の４辺から垂下している４つの周縁面５７２とを有し、上面５７１の内側にはレンズ５９の縁５９１を係止するためのリブ５７３を有する。壁部材５７の下方には壁部材５７の下縁に沿って回路基板６３が設けられる。回路基板６３上には、スピーカ６４および発光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）６７、ならびにスピーカ６４の発音制御を行う発音制御回路６５、および発光回路６６が設けられる。発光回路６６は、周囲の明るさに応じてＬＥＤ６７の点灯および消灯を制御する光センサ制御回路を含む。なお、回路基板６３上には、図示しない電力増幅回路等も取り付けられる。スピーカ６４は上向きに、ＬＥＤ６７は下向きにそれぞれ取り付けられる。ＬＥＤ６７は最大の輝度方向（最大の照射方向）が下方を向く状態で取り付けられている。

スピーカ６４は回路基板６３の上側に配置され、スピーカ６４の上部は壁部材５７に形成される孔５７４を貫通している。円柱形のスピーカ６４の周囲にはシール部材６８が配置されて孔５７４とスピーカ６４との間を封止している。

回路基板６３の上後部には周囲の明るさを検出して検出信号を光センサ制御回路に供給する光センサ６９が設けられる。回路基板６３上の回路を外部の電力供給源とはコネクタ７０およびコネクタ７０に接続されるハーネス７１によって接続される。

下ケース５６の内面はＬＥＤ６７から出力された光を前照灯２９の前方に向けて指向させる反射面５６１を構成する。そして、レンズ５９は反射面５６１で反射された光を拡散する。レンズ５９の縁５９１は壁部材５７のリブ５７３に係合し、かつ該リブ５７３および下ケース５６の前部近傍との間に配置されるパッキン７２を介して下ケース５６および壁部材５７に保持される。

上室６０に設けられるルーバ６１は３枚の羽板７３を有する。羽板７３は該はね板７３を上ケース５５の内側面に回動可能に支持させるためのピン７３１を有する。各羽板７３はリンク部材７３２で端部を隣接する羽板７３同士が連結されてリンク機構を構成している。最も下位に位置する羽板７３の端部（リンク部材が連結されている方とは反対側の端部）には、引っ掛け部７３３が形成されており、この引っ掛け部７３３を指で引っ掛けてルーバ６１の各羽板７３を開放位置（図６では、水平よりやや上向きに設定されている）に回転させることができる。なお、ルーバ６１の構造は、これに限定されず、周知のものを適用することができる。

上ケース５５の内側に設けられる壁部５５１の内面５５２はスピーカ６４から出力された音を反射させて前照灯２９の前方に指向させる反射面を形成する。ルーバ６１の羽板７３の向きを変化させることによって羽板７３の間を通過する音の指向方向をきめ細かく調整することができる。なお、ルーバ６１に代えて、上室５５の内面にリブ７４を設けてスピーカ音の指向方向を設定してもよい。

カバー６２は、回路基板６３の後方やコネクタ７０を覆うとともに、上方からの外部光をカバー６２内部に取り込む透過部７５を有する。透過部７５は光センサ６９が外部光を検出できるように光センサ６９の感知部６９１の上方に設け、光を透過するが埃や水が侵入しないよう光透過膜を設けるのがよい。なお、透過部７５はカバー６２の前端面（上ケース５５との境界面に形成しているが、この位置に限定されることなく、光センサ６９が見通せる範囲内、例えば、図５の鎖線６２１で示した領域、あるいは上ケース５５、もしくはカバー６２から上ケース５５に跨る領域に形成してあってもよい。

前照灯２９の下ケース５６の側部（この例では左側部）には、前照灯２９をアシスト自転車１に取り付けるためのブラケット７６が設けられる。ブラケット７６は車体側の、例えばヘッドパイプ２等と連結するためのものであり、取り付けボルトが貫通可能な孔を有するブッシュ７７が埋め込まれる。ブラケット７６の側面には車体側に設けられる係止部に当接して前照灯２９の上下方向回転を禁止するストッパ７６１が設けられる。

図７は前照灯２９のケースの分解図、図８はケースの連結部を示すIV−IV線断面図である。図７において、内側に放物曲面の反射面５５２を有し、上凸形状の外観を有する上ケース５５の下縁左右には複数（ここでは２個）の係合孔５５３がそれぞれ形成される。また、壁部材５７には上ケース５５の係合孔５５３に嵌る凸部５７５が設けられる。さらに反射面５６１を有する下ケース５６にも上ケース５５の係合孔５５３に嵌る凸部５６２が設けられる。

前照灯２９を組み立てる際には、予め上ケース５５にはルーバ６１を組み立てておくとともに、予めスピーカ６４やＬＥＤ６７等の部品を回路基板６３に装着して、壁部材５７の下部に連結しておく。こうして回路基板６３が組み付けられた壁部材５７を下ケース５６の上に合わせる。この状態で、凸部５７５の下面と凸部５６２の上面とが合わさる。次いで、ルーバ６１を取り付けてある上ケース５５を壁部材５７に上方から覆い被せる。上ケース５５を、その下縁を広げつつ壁部材５７側に押しつけると、上ケース５５の係合孔５５３に壁部材の５７の凸部５７５と下ケース５６の凸部５６２とが嵌ってそれぞれが係合する。壁部材５７の凸部５７５の上面と、上ケース５５の下縁とにそれぞれ面取りＣ１、Ｃ２を形成しておくことにより、上ケース５５を壁部材５７に覆い被せたときに面取りＣ１、Ｃ２が形成されている部分がまず当接するので、比較的小さい力で上ケース５５が壁部材５７の凸部５７５に乗り上げて係合を容易にすることができる。

組上がったケースの前面にパッキング７２を介在させてレンズ５９を嵌め込み、さらに回路基板６３にコネクタ７０を連結して後部にカバー６２を取り付ければ、前照灯２９は組上がる。この前照灯２９を、ブラケット７６を利用してアシスト自転車１に取り付けて使用に供する。

なお、回路基板６３は、壁部材５７の下面に配設するのに限らず、壁部材５７の上面に設けてもよい。このように、配置される回路基板６３もしくは壁部材５７のような平面と放物曲面である反射面５６１とからなる下室５８の内面は、ＬＥＤ６７から上方に反射する光を排除して歩行者等の目に入る無効光束を減少させるとともに、走行時に必要な路面に向けた拡散光は減少させない効果を奏する。

また、本実施形態では前照灯２９は発音部を上室６０に配し、発光部を下室５８に配する構成を示したが、発音部と発光部とを横配列としてもよい。例えば、発音部を左側に配置し、発光部を右側に配置するようにしてもよい。

図９は、組上がった前照灯２９による照射範囲とスピーカ音の放出範囲を示す図である。上述のように、前照灯２９のＬＥＤ６７が設けられている発光部は前照灯２９の下部に位置するので、ＬＥＤ６７の出力光は比較的下方の領域Ａ１、およびＡ２を照射する。これにより、ＬＥＤ６７は上方に指向する無効光束を無くしてアシスト自転車１が走行する前方地面の状態や歩行者ＰＤの足下を運転者が認識しやすくなる。一方、スピーカ６４は前照灯２９の上部に位置しているので、出力されたスピーカ音は、比較的上方の領域Ａ３に向けて放出される。これにより、歩行者ＰＤの上半身、特に、耳に近い高さに向けてスピーカ音が放出されるので、歩行者ＰＤは容易にスピーカ音を認識してアシスト自転車１の接近を認識することができる。

続いて、スピーカ６４による発音を制御する発音制御回路６５の構成を説明する。図１０は発音制御回路６５の処理に係る第１実施形態の概要を示す図である。アシスト自転車１のペダルにかかる踏力は、図１０（ｂ）に示すように時間の経過に従って、増減を繰り返す。そして、図１０（ａ）の車速の時間経過による変化を見ると、踏力の増減に対応して、踏力が増加している間は、実際の車速Ｖは増加傾向にあり、踏力が減少している間は、実際の車速Ｖの増加傾向は小さくなり、ほぼ平坦である。このような車速Ｖの変動にスピーカ６４の出力を追随させると、スピーカ音量（もしくは音圧）は不安定になり、聞く人に違和感をいだかせる。そこで、発音処理の第１実施形態では、車速の移動平均を算出し、車速の増加傾向を検出し、車速が増加傾向を示しているときにスピーカ６４から発音させる。

図１１は、発音制御回路６５の処理に係る第１実施形態の要部機能を示すブロック図である。これらの機能はマイクロコンピュータによって実現される。図１１において、移動平均算出部８０は車速センサ５０の検出信号を取り込んで車速の移動平均を計算する。計算された移動平均は車速記憶部８１に格納される。変化判別部８２は今回検出された車速Ｖの移動平均Ｖｍａｖ-0と車速記憶部８１に格納されている前回検出された車速Ｖの移動平均Ｖｍａｖ-1との差によって車速Ｖｍａｖの変化方向を判別する。

音圧決定部８３は車速Ｖｍａｖが増加方向であるときは今回算出された移動平均Ｖｍａｖ-0に応じた音圧値を決定し、決定した音圧値をスピーカ駆動部８４に入力する。スピーカ駆動部８４はスピーカ６４を駆動して、入力された音圧値と予め設定されている音色とに基づいて接近報知音をスピーカ６４から発音させる。

変化量減少持続判定部８５は、車速Ｖの移動平均の変化がほとんど無いか、減少方向である場合に、この減少方向等が予め設定された時間Ｔ１持続したかを判定し、減少方向である状態が時間Ｔ１の間持続していたときにスピーカ駆動部８４に指示をしてスピーカ６４に発音停止指示を入力させる。スピーカ６４は発音停止指示に応答して発音を停止させる。発音中でない場合は、そのまま移動平均Ｖｍａｖの増加傾向が検出されるまで発音停止を維持する。変化量減少持続判定部８５は時間Ｔ１を計測するタイマによって構成できる。

音圧決定部８３は車速と音圧との関係を記憶した車速／音圧マップによって構成できる。なお、音圧決定部８３に入力される車速Ｖは移動平均値Ｖｍａｖではなく、音圧決定時点の車速Ｖ（図中点線で示す）であってもよい。

図１２は、第１実施形態の処理に係るフローチャートである。図１２において、ステップＳ１では、移動平均算出部８０において車速センサ５０の出力から車速の移動平均Ｖｍａｖを算出して車速記憶部８１に格納する。ステップＳ２では、前回の移動平均Ｖｍａｖ-1と今回の移動平均Ｖｍａｖ-0との差、つまり車速変化量ΔＶｍａｖを算出する。ステップＳ３では、変化判別部８２により、車速変化量ΔＶｍａｖがゼロ以上（正）であるか否かを判別する。車速変化量Δｍａｖが正であればステップＳ４に進み、車速変化量Δｍａｖがゼロ以下（負またはゼロ）であればステップＳ６に進む。

まず、ステップＳ４では、音圧決定部８３の車速／音圧マップを検索して音圧Ｓａを決定する。車速／音圧マップは、例えば、車速の移動平均Ｖｍａｖが大きいほど大きい音圧Ｓａが選択されるように設定する。ステップＳ５では、検索された音圧Ｓａを発生させる発音指示を発音源であるスピーカ６４のドライバ（スピーカ駆動部８４）に入力する。

ステップＳ６では、タイマフラグＦ１がオン（＝１）であるか否かを判別する。タイマフラグＦ１がオンならばステップＳ７に進み、タイマフラグＦ１がオンでない（オフ＝０）ならば、ステップＳ７に進んで変化量減少持続判定部８５のタイマを始動させてからステップＳ８に進む。ステップＳ８では、タイマによって所定時間Ｔ１が経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ１が経過していたならばステップＳ９に進んでタイマ８５をゼロにして停止した後、ステップＳ１０に進んで発音停止指示をスピーカ駆動部８４に入力する。ステップＳ７が否定の場合、つまりタイマが所定時間Ｔ１を計時し終わっていない場合は、ステップＳ８、Ｓ９はスキップしてスタートに戻る。

このように移動平均が算出された車速Ｖｍａｖが増加傾向にある場合はスピーカ６４による発音を行う。一方、車速Ｖｍａｖが変化していないか減少している場合は、その減少傾向等がタイマで計測される所定時間Ｔ１だけ継続していることを条件にスピーカ６４による発音を停止させる。車速Ｖを移動平均で算出すると車速Ｖの変化が滑らかになり、車速に応じて決定した音圧で発音しても連続した音圧の変化となるので違和感がない音とすることができる。

図１３は発音制御回路６５の処理に係る第２実施形態の概要を示す図である。図１３において、図１３（ｂ）に示す踏力変化のうち、踏力が増加している間（太い線で表している区間）は、図１３（ａ）に示すように車速Ｖは増加し、踏力が減少している間（細い線で示している区間）は、車速Ｖが増加していないと判断される。そこで、第２実施形態では、踏力の変化量ΔＰｓがゼロ以上である区間では、車速Ｖは増加傾向であると判断して、この判断のもとにスピーカ音を発生させる。

図１４は、発音制御回路６５の処理に係る第２実施形態の要部機能を示すブロック図である。これらの機能はマイクロコンピュータによって実現される。図１４において、踏力記憶部９０は踏力センサ３５の検出踏力Ｐｓを記憶し、変化量判別部９１に前回検出値Ｐｓ-1として入力する。変化判別部９１は踏力Ｐｓの前回検出値Ｐｓ-1と今回検出値Ｐｓ-0との差（変化量ΔＰｓ）に基づいて踏力Ｐｓの変化方向を判別する。

音圧決定部８３は踏力Ｐｓが増加方向であるときは車速Ｖに応じた音圧Ｓａを決定し、決定した音圧Ｓａをスピーカ駆動部８４に入力する。また、踏力Ｐｓの変化方向が減少方向ならば、スピーカ駆動部８４を、発音停止指示をスピーカ６４に出力するように駆動してスピーカ６４による発音を停止させる。発音中でない場合は、そのまま踏力Ｐｓが増加方向に転ずるまで発音停止を維持する。

変化量持続判定部９２は踏力Ｐｓの変化がほとんど無い場合に、この踏力不変状態が予め設定された時間Ｔ２持続したかを判定し、踏力不変状態が時間Ｔ２の間継続していたとき補正量算出部９３を付勢して、車速に応じた音圧補正量Ｓｂを算出する。音圧補正量Ｓｂは加算部９４で音圧Ｓａに加算されてスピーカ駆動部８４に入力される。変化量持続判定部９２は時間Ｔ２を計測するタイマによって構成できる。補正量算出部９３は車速／音圧補正量マップによって構成することができる。

図１５は、第２実施形態の処理にかかるフローチャートである。図１５において、ステップＳ１１では、踏力センサ３５によって検出される踏力Ｐｓを読み取って踏力記憶部９０に記憶する。ステップＳ１２では、前回読み取った踏力Ｐｓ-1と今回読み取った踏力Ｐｓ-0との差、つまり踏力変化量ΔＰｓを算出する。ステップＳ１３では、変化判別部９１において、踏力変化量ΔＰｓがゼロ以上（正）であるか否かを判別する。踏力変化量ΔＰｓが正であればステップＳ１４に進み、踏力変化量ΔＰｓがゼロ以下（負またはゼロ）であればステップＳ１９に進む。

ステップＳ１４では、惰性発音フラグＦ２をオフ（＝０）にする。ステップＳ１５では、タイマをゼロにリセットする（タイマフラグをオフ＝０にする）。ステップＳ１６では、車速センサ５０の出力から車速を検出する。ステップＳ１７では車速／音圧マップを検索車速Ｖに対応する音圧Ｓａを決定する。ステップＳ１８では、検索された音圧Ｓａを発生させる発音指示を発音源であるスピーカ６４のドライバ（スピーカ駆動部８４）に入力する。

ステップＳ１９では、踏力Ｐｓがゼロか否か（ゼロにはゼロを中心とした微小範囲を含む）を判断する。踏力ＰｓがゼロであればステップＳ１９からステップＳ２０に進んで惰性発音フラグＦ２がオン（＝１）であるか否かを判別する。惰性発音フラグＦ２がオンでないならばステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、タイマフラグがオン（＝１）であるか否かを判別する。タイマフラグがオンならばステップＳ２３に進み、変化量持続判定部９２のタイマによって所定時間Ｔ２が経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ２が経過していたならばステップＳ２４に進んで車速Ｖを検出する。ステップＳ２１が否定ならばステップＳ２２に進んでタイマを始動させてからステップＳ２３に進む。

ステップＳ２５では車速／音圧マップを検索車速Ｖに対応する音圧Ｓａを決定する。ステップＳ２６では音圧補正マップ（車速／音圧補正量マップ）により音圧補正量Ｓｂを決定する。ステップＳ２７では加算部９４で音圧Ｓａに音圧補正量Ｓｂを加算する。ステップＳ２８では惰性発音フラグＦ２をオン（＝１）にする。ステップＳ２８からステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１９が否定、つまり踏力Ｐｓが負である場合（またはゼロを中心とする微小範囲からさらに負方向に外れている）である場合、ステップＳ２９に進んで惰性発音フラグＦ２をオフ（＝０）にする。ステップＳ３０ではタイマをリセット（＝０）する。ステップＳ３１では、発音停止指示をドライバに入力してスタートに戻る。

ステップＳ２０が肯定ならばステップＳ２１〜Ｓ２３をスキップしてステップＳ２４に進む。ステップＳ２３が否定の場合、つまり所定時間Ｔ２が経過していない場合は、ステップＳ２４〜Ｓ２８をスキップしてステップＳＳ１８に進む。

このように、踏力Ｐｓが正側であると判断されている間は車速Ｖに応じた音圧でスピーカ６４による発音を行う。一方、時間Ｔ２が経過するまで踏力がゼロまたはゼロ近傍のまま維持していれば、車速Ｖに応じて音圧を決定するとともに、踏力Ｐｓが負の場合はスピーカ６４による発音を停止させる。

また、踏Ｐｓ力がゼロまたはゼロ近傍で維持されていた場合は音圧Ｓａを音圧補正量Ｓｂで増加補正して発音させる。踏力Ｐｓがある程度ゼロまたはゼロ近傍に維持されているときは惰性走行していると判断される。惰性走行は下り坂や曲がり角等によって行われることが多いので、このような惰性走行が行われやすい下り坂や曲がり角ではスピーカ音を大きくすることにより、早い時期に歩行者にアシスト自転車１の接近を知らせることができる。

図１６は車速／音圧マップの一例を示す図であり、図１７は車速／音圧補正量マップの一例を示す図である。図１６、図１７に示すように、音圧Ｓａおよび音圧補正量Ｓｂは車速Ｖに応じて指数関数的に増加するように設定するのが望ましい。

第２実施形態は次のように変形できる。図１８は第２実施形態の変形例に係る発音制御回路の概要を示す図である。図１８において、図１８（ｂ）に示す踏力変化のうち、踏力が減少している間（太い線で表している区間）は、図１８（ａ）に示すように車速Ｖはほぼ一定していると判断される。そこで、踏力変化量ΔＰｓが負であれば車速Ｖはほぼ一定または減少傾向であると判断して、この判断のもとに車速Ｖに応じてスピーカ音の音圧を決定し、発音させる。車速Ｖの変化量が少ない時は、車速Ｖに応じて音圧を決定しても、安定した音量で発音できるからである。

図１９は、第２実施形態の変形例に係る処理のフローチャートである。図１９に示すフローチャートのステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４４〜Ｓ４８、ならびにステップＳ５０〜Ｓ６１は図１５に示したステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４〜Ｓ１８、ならびにステップＳ２０〜Ｓ３１の処理と同様である。ステップＳ４３とステップＳ４９の処理が図１４に示したステップＳ１３およびＳ１９に置き代わっている。

すなわち、ステップＳ４３では、踏力変化量ΔＰｓがゼロ未満（負）であるか否かを判別する。踏力変化量ΔＰｓが負であればステップＳ４４に進み、踏力変化量ΔＰｓがゼロ以上（正またはゼロ）であればステップＳ４９に進む。ステップＳ４４〜Ｓ４８では、踏力変化量ΔＰｓが負であったときにスピーカで発音させる処理が行われる。

一方、ステップＳ４９に進んで、該ステップＳ４９で踏力Ｐｓがゼロと判断されればステップＳ５０に進んで音圧補正を含む処理をする一方、踏力Ｐｓが正であると判断されればステップＳ４９からステップＳ５９〜Ｓ６１に進んで発音を停止する処理を行う。

図１９のフローチャートを実行する発音制御回路は、図１４に示した構成における変化判別部９１での判別アルゴリズムを変形することによって実現できる。すなわち、変化判別部９１は、踏力Ｐｓが減少方向に変化していると判別した場合に音圧決定部８３が車速Ｖに応じて音圧Ｓａを出力させる。また、変化量持続判定部９２では踏力Ｐｓがゼロで予定時間Ｔ２持続されれば音量補正量算出部９３に対して車速Ｖに応じた音量補正量Ｓｂを算出するように指示する一方、踏力Ｐｓが正の値であれば、スピーカ６４の発音を停止させるようにスピーカ駆動部８４を動作させる。

なお、本発明は、上述の実施形態のものに限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で、周知技術等に基づいて変形することができる。例えば、発音体としてスピーカを例に挙げて説明をしたが、これに限らず、発音体としてブザーを使ってもよい。また、発音体の発音音色や音高の変化態様等は、予め任意のものを設定し、記憶させてあるものから選択して発音させることができる。

また、電動補助自転車の構成も図１、図３に示したものに限らない。例えば、踏力検知装置やモータ部の構成および配置位置は周知のものであってよいし、発音体であるスピーカ６４は、車体の前部に設けるのが好ましいが、前照灯２９にＬＥＤ６７とともに一体のケースに組み込むのではなく、前照灯２９とは独立して設けてもよい。例えば、前照灯２９と共に、もしくは独立してフロントフォーク８に取り付けてもよい。

１…アシスト自転車、 ８…フロントフォーク、 １０…モータ部、 ３５…踏力センサ（踏力検出手段）、 ２１…ペダル、 ２９…前照灯、 ５５…上ケース、 ５６…下ケース、 ５０…車速センサ（車速検出手段）、 ６３…回路基板、 ６４…スピーカ（発音体）、 ６５…発音制御回路（発音制御部）、 ６７…ＬＥＤ（光源）

Claims (11)

1. 光源（６７）および該光源（６７）からの光を前方に反射させる光反射部（５６１）を有する発光部と、発音体（６４）を有する発音部と、前記光源（６７）および前記発音体（６４）を収容するケースと、前記光源（６７）および前記光反射部（５６１）を収容し、前記ケースと接合されるレンズ（５９）と、前記光源（６７）および発音体（６４）を実装する基板（６３）とを有する自転車用前照灯装置において、
   前記ケースを上下に区切る壁部材（５７）を備え、
   前記基板（６３）が、前記壁部材（５７）に沿わせて、該壁部材（５７）で区切られた上下の空間のいずれかに配置され、該基板（６３）の一方の面に前記光源（６７）が取り付けられ、他方の面には前記発音体（６４）がそれぞれ取り付けられており、
   前記基板（６３）が配置された一方の空間に前記光反射部（５６１）が配置されるとともに、該一方の空間を前記レンズ（５９）によって密封し、他方の空間には、前記基板（６３）上の前記発音体（６４）を、前記壁部材（５７）を貫通させて臨ませ、
   前記発音体（６４）の周囲の前記ケースには前記発音体（６４）からの音を前方に反射させる音反射部（５５２）を設けていることを特徴とする自転車用前照灯装置。
2. 前記基板（６３）が配置された前記一方の空間が前記壁部材（５７）の下方に、前記発音体（６４）が臨んでいる前記他方の空間が前記壁部材（５７）の上方にそれぞれ位置しており、
   前記光反射部（５５２）が前記壁部材（５７）の下方に位置する前記空間の内面に放物曲面として形成され、該放物曲面には、前記壁部材（５７）によって形成される扁平片面が隣接していることを特徴とする請求項１記載の自転車用前照灯装置。
3. 前記光源（６７）が発光ダイオードであって、該発光ダイオードは、最大輝度方向が放物曲面部を向くように配設されていることを特徴とする請求項１記載の自転車用前照灯装置。
4. 前記回路基板（６３）が前記発光部側で前記壁部材（５７）に取り付けられており、
   前記発音体（６４）が前記壁部材（５７）に形成された貫通孔（５７４）を通って前記壁部材（５７）で区切って形成された一方の空間に臨ませてあるとともに、
   前記発音体（６４）と前記貫通孔（５７４）との間にシール部材（６８）が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自転車用前照灯装置。
5. 前記壁部材（５７）で区切られた上方の空間には、前記発音体（６４）からの音を前方に指向させる指向部材（６１、７４）が設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の自転車用前照灯装置。
6. 前記指向部材が、前記壁部材（５７）で区切られた上方の空間の前部に設けられたルーバ（６１）であることを特徴とする請求項５記載の自転車用前照灯装置。
7. 前記指向部材が、前記壁部材（５７）で区切られた上方の空間の内面に形成されるリブ（７４）であることを特徴とする請求項５記載の自転車用前照灯装置。
8. 周囲の明るさを検出する光センサ（６９）と、該光センサ（６９）で検出された周囲の明るさに基づいて前記光源（６７）の点灯および消灯を制御する発光制御部（６６）とを設け、
   前記光センサ（６９）および前記発光制御部（６６）が前記回路基板（６３）に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自転車用前照灯装置。
9. 前記光センサ（６９）が、前記基板（６３）上で、前記音反射部（５５２）を有する壁部（５１）の背部空間に位置して設けられており、
   前記背部空間を覆う前記ケースの部分および／または該ケースの背後に結合されるカバー部材（６２）に、前記光センサ（６９）を見通せる透過部（７５）が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の自転車用前照灯装置。
10. 前記壁部材（５７）が、前方に向けて下り勾配となっている上面（５７１）を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の自転車用前照灯装置。
11. 前記ケースは、二つのケース部分（５６、５５）からなり、前記二つのケース部分（５６、５５）の一方に形成された凸部（５６２）が他方のケース部分（５５）に設けられた係合孔（５３５）に係合することによって一体的に組み合わされることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の自転車用前照灯装置。

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