JPH0577774A

JPH0577774A - 自転車の自動点灯照明装置

Info

Publication number: JPH0577774A
Application number: JP8458491A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Nakamura; 喜久雄中村; Ritsuo Nishimura; 律夫西村
Original assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Cycle Co Ltd
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JP2628799B2

Abstract

(57)【要約】駆動力の軽い発電機によって要点灯時に自動的に点灯で
きる自転車用照明装置を提供すること。【構成】自転車のハブに発電機を内装したハブダイナ
モと、明るさを検知するセンサーと、そのセンサーによ
って点消灯を制御する回路とを備え、要点灯走行時に前
記ハブダイナモによって点灯するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車のハブに発電機
を内装したハブダイナモを備えた自転車における自動点
灯照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自転車の照明には電池式とダイ
ナモ式の２つの方式が広く用いられている。電池式は乾
電池等を電源として使用し、手元スイッチの切り替えで
点消灯するものである。また、ダイナモ式は自転車のタ
イヤ側面に押圧したローラーの回転で発電し、発電装置
の起倒によりタイヤとの接触を断続して点消灯するもの
である。

【０００３】また、暗くなったら乗員の判断によらず自
動的に点灯するような照明装置が交通安全の面から要望
されているが、従来のこの種の自動点灯に関する先行技
術としては、例えば実開平１−87979 号、および特開平
２−70585 号がある。この実開平１−87979 号は、デイ
ライトスイッチと、自転車が走行中か停止中かを検出す
るセンサーと、点灯制御回路とを有し夜間走行中と停止
して一定時間だけ点灯する自転車用乾電池ライトであ
る。また、特開平２−70585 号は、電池電源と、周囲が
明るいか暗いかを検知して信号を発するデイライトスイ
ッチと、自転車が走行中か停止中かを自転車の振動によ
って検出する感震器と、これらを収納しかつ自転車のか
ごの前方やハンドルに取りつけられる本体を有し、前記
デイライトスイッチと感震器の作動によって夜間走行中
のみ点灯する自転車用電池ライトである。

【０００４】図６〜11は本出願人が先に出願した自転車
用ハブ発電装置（ハブダイナモ）（特願平２−56330
号) を示すものである。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の端部間にか
け渡してそれぞれナット３により固定した車軸である。
また４は、前輪のハブ体の一端（図６における右側端）
を開放した中空円筒状のハブ体で、そのハブ体４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に回転自在にしてある。なおハブ体４の開放端側は
径を拡張して大径部4aを形成してある。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。

【０００５】このハブダイナモは次のように構成されて
いる。すなわち、中空円筒状の固定筒体８の一端（図６
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（図６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、その内周に内歯8bが刻設されてい
る。第１弾性リング10及び第２弾性リング11の外周に
は、内歯8bよりピッチ径がわずかに小さい外歯10a 、11
a が刻設されている。また第１弾性リング10及び第２弾
性リング11の内周には、リングの幅のほぼ中央に全周に
わたって、断面凹状の溝からなる軌道10b 、11b （図７
参照）が形成されている。そして、大径部8aの内歯8b
に、外歯10a 、11a を遊嵌状態（図10, 11参照) で噛合
させ、大径部8aの内周に第１弾性リング10及び第２弾性
リング11がリング状のスペーサー12を挟んで併設されて
いる。13は第２弾性リング11の図６における右側の隅部
に設けたコーナーリングであり、14は止め輪である。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、16はばねである。

【０００６】また図９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18を
一体に形成し、この第１電機子18の円筒部18b 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19b 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19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図８に示すように発電コ
イル体20が一体的に構成されている。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を図６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8c及びキー溝2bを介して外部に取り
出してある。

【０００７】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てある。また第１太陽ロー
ラー23a と円板状の遊星キャリア23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（図10参照) 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てある。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（図11参
照) を前記遊星キャリア23に軸27によりそれぞれ枢支し
て設けてある。そして前記した第１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、この小さい内径の第１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
してある。同様に前記した第２弾性リング11の内周面の
直径は、各第２遊星ローラー26が内接する円の直径より
やや小さく形成し、この小さい内径の第２弾性リング11
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 に圧接状態にして
ある。

【０００８】また、第１遊星ローラー24の外周面に周方
向の角形突条よりなる軌道24a を突設し、第２遊星ロー
ラー26の外周面にも周方向の角形突条よりなる軌道26a
が突設されている。そして軌道24a と嵌合する角形溝か
らなる軌道10b を第１弾性リング10の内周面に設けると
共に、軌道24a と嵌合する角形溝からなる軌道23b が第
１太陽ローラー23a の外周面に設けられている。また第
２遊星ローラー26の外周面の軌道26a と嵌合する角形溝
からなる軌道11b を第２弾性リング11の内周面に設ける
と共に、軌道26a と嵌合する角形溝からなる軌道22c が
第２太陽ローラー22b の外周面に設けられている。

【０００９】上述のように構成したハブダイナモを有す
る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と共に図10の矢印Ａ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と接触して転動する第１太陽ローラー23a
は図10の矢印Ｃの方向に増速されて回転する。この場
合、固定筒体８の第１弾性リング10の内径を64mmとし、
第１太陽ローラー23a の外径を16mmとすると、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。

【００１０】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、図11に示すよう
に軸27も矢印Ｃの方向に回転するため、第２遊星ローラ
ー26は矢印Ｃの方向に公転すると共に矢印Ｄの方向に自
転する。したがって、これと接触して転動する第２太陽
ローラー22b は矢印Ｅの方向に増速されて回転する。こ
の場合、固定筒体８の第２弾性リング11の内径を64mmと
し、第２太陽ローラー22b の外径を16mmとすると、第２
太陽ローラー22b と一体の回転子22の回転は、（64＋1
6) ÷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、（５×５）＝25倍の
外装式と略同等の回転周速度を得ることができる。

【００１１】すなわち、このハブダイナモによれば、磁
石を強くしたり、発電コイルの捲数を増やすことなく、
外装式と同等の起電力を発生することができる。従っ
て、従来のハブ内蔵式の発電機のような特別仕様の部品
を必要とせず、外装式と同等の大きさの磁石と発電コイ
ルを用いることができるので、ハブ体４の外径を非常に
小径にすることができる。また、車輪一回転の極数も外
装式と略同等となるから、ほとんど脈動のない滑らかな
回転が得られる。従って、このハブダイナモは、従来と
同等の発電性能を有しながらしかも効率が良くて、外観
の良い小型のハブ内蔵式発電装置であるということがで
きる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の自転車
用の照明装置の内の電池式は乾電池等を電源として使用
し、手元スイッチの切り替えで点消灯するものである
が、この電池式では自転車の乗員の脚力には負担がかか
らないが、電池が消耗するので不経済である上に、電池
交換の手間がいるという問題点がある。また、ダイナモ
式は自転車のタイヤ側面に押圧したローラーの回転で発
電し、発電装置の起倒によりタイヤとの接触を断続して
点消灯するものであるが、このダイナモ式では電池を必
要としないが、乗員の脚力に負担がかかる上に、点灯操
作も面倒であるという問題点がある。

【００１３】また上述した電池式およびダイナモ式のい
ずれの方法であっても、暗くなった時に照明を点灯する
かどうかは乗員の判断によるもので、この場合、電池式
では電池の消耗に対する経済観念が働き、またダイナモ
式ではペダルが重くなること、発電装置の起倒が面倒で
あること等のために点灯するのに微妙な抵抗感があるた
め、暗くなっても照明を点灯しないで走行する人が多か
った。自転車の照明は夜間に前方路面を明るく照らして
乗員自身が安全に走行できるようにするだけではなく、
他の通行人、車の運転者に自転車の存在を知らせるとい
う重要な役目がある。そこで、交通安全の面から、暗く
なったら乗員の判断によらず自動的に点灯するような照
明装置が強く望まれていた。

【００１４】この自動点灯させるために開発された実開
平１−87979 号、および特開平２−70585 号の装置は、
夜間走行前に電源スイッチを入れておけば、例えば商店
街のように明るい所では自動的にランプを消灯させ、ま
た信号待ちのように一時停車するときは停車後の一定時
間後に自動的に消灯させて電池を経済的に効率よく使用
することができるというものであるが、この先行技術に
よる照明の電源は電池であるから、電池の消耗がやや抑
えられるとしても、以前として不経済であり、電池の交
換も必要である。また、自転車が走行中か停止中かを検
出するため、車輪の回転を検出するセンサーか、振動に
よって検出する感震器を設けなければならない。さら
に、電源スイッチの切り替えは乗員の判断にまかされて
いるので、従来と同様に夜間点灯させないことも充分に
考えられるという問題点がある。

【００１５】

【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、自転車のハブに発電機を内装し
たハブダイナモと、明るさを検知するセンサーと、その
センサーによって点消灯を制御する回路とを備え、要点
灯走行時に前記ハブダイナモによって点灯するようにし
て自転車の自動点灯照明装置を構成する。

【００１６】また前記の装置において、ハブダイナモと
電池電源を併用して備え、前記ハブダイナモにより車輪
の回転を検知する回路と、前記明るさを検知するセンサ
ーによって点消灯を制御する回路を備え、要点灯走行時
に前記ハブダイナモによって点灯すると共に、要点灯走
行時における停止後、および自転車の微動時に前記電池
電源によって一定時間点灯するようにして自転車の自動
点灯照明装置を構成する。

【００１７】

【作用】上述のように本発明では、駆動力の軽いハブダ
イナモを電源として、周囲が明るいか暗いかを検出する
光センサーによって、暗くなったら自動的に照明を点灯
することができる。また電池電源を併用し、ハブダイナ
モの出力を信号源として、自転車が一旦停止した場合、
および微動した場合に、電池電源により一定時間照明装
置を点灯させることができる。また本発明では、自転車
走行中の照明装置を点灯するか否かの判断は、乗員の判
断によるものではなく、光センサーの作用によるものと
なるので、暗くなれば自動的に点灯する。したがって、
自転車の走行上の安全はもとより、他の通行人、車の運
転車等に自転車の存在を知らせることができる。

【００１８】また本発明では、照明の主電源がダイナモ
であるため電池の消費電力は極めてわずかであるから、
経済的であり、電池の交換の頻度も極めて少なくて良
い。また本発明では、ハブダイナモを車輪の回転を検出
する信号源にするから、自転車が走行中か停止中かを検
出するための車輪の回転を検出するセンサーや、振動に
よって検出する感震器を設ける必要がないので構成部品
が非常に少なく、組み立ても簡単になる。また手元スイ
ッチも必要としないため、配線が短くて済み、配線によ
る電圧降下で電球が暗くなることもない。

【００１９】

【実施例】以下、図１〜図５について本発明の実施例を
説明する。図中、Ｄy はハブダイナモ、D₁は整流用ダイ
オード、D₂はダイオード、C₁〜C₃はコンデンサー、Ｃds
（硫化カドミウム光導電体）は光センサー、R₁〜R₁₀は
抵抗、Ｒy はリレー、G₁はC-MOS ICのAND ゲート回路、
G₂〜G₅はC-MOS ICのNANDゲート回路、Q₁〜Q₆はトランジ
スター、Ｌはランプである。

【００２０】図１および図２は第１発明を示すもので、
これは、自転車のハブ４（図６参照）に発電機を内装し
たハブダイナモＤy と、明るさを検知する光センサーＣ
dsと、そのセンサーＣdsによって点消灯を制御する回路
とを備え、要点灯走行時に前記ハブダイナモＤy によっ
て点灯するようにしてある。図１および図２は第１発明
の回路の実施例を示すもので、この場合、光センサーで
あるＣdsは抵抗器R₁と直列に結線されており、整流用ダ
イオードD₁と並列に結線されている。図１の装置では、
ランプＬを点消灯する回路にトランジスターQ₂を使用し
ているが、図２の装置では、トランジスターQ₂の代わり
にリレーＲy を使用している。

【００２１】次に上述のように構成した装置の作用を説
明する。昼間は受光量が多いので、光センサーＣdsの抵
抗値は低く、抵抗R₁と光センサーＣdsの結合点の電圧は
ゲート回路G₁のスレッショルド電圧以下であるため、ト
ランジスターQ₁, Q₂は導通しない。このため、昼間にお
いてランプＬは消灯状態になっている。これに対して夜
間は、光センサーＣdsの抵抗値が増大して抵抗R₁と光セ
ンサーＣdsの結合点の電圧がゲート回路G₁のスレッショ
ルド電圧を超えるため、ゲート回路G₁の出力はＨとな
り、その結果図１の場合はトランジスターQ₁, Q₂が導通
状態となってランプＬが点灯する。また図２の場合は、
トランジスターQ₂の代わりにリレーＲy によってランプ
Ｌが点消灯する。

【００２２】図３〜図５は第２発明を示すもので、これ
は前記した第１発明の装置において、ハブダイナモＤy
と電池電源B₁またはB₂を併用して備え、前記ハブダイナ
モＤy により車輪の回転を検知する回路と、前記明るさ
を検知する光センサーＣdsによって点消灯を制御する回
路を備え、要点灯走行時に前記ハブダイナモＤy によっ
て点灯すると共に、要点灯走行時における停止後、およ
び自転車の微動時に前記電池電源B₁またはB₂によって一
定時間点灯するようにして自転車の自動点灯照明装置を
構成したものである。

【００２３】図３〜図５は第２発明の回路の実施例を示
すもので、図３において光センサーＣdsは抵抗R₃と直列
に結線され、電池B₁と並列に結線されている。図４は１
次電池B₁の代わりに２次電池B₂を用いて常時ハブダイナ
モＤy より充電する回路を示すものであり、図５は１次
電池のB₁の代わりにコンデンサーC₃を用いて自転車の停
止動作、微動動作によるランプＬの回路の開閉を数回の
み可能としたものである。

【００２４】次に上述のように構成した装置の作用を説
明する。昼間は受光量が多いので、光センサーＣdsの抵
抗値は低く、抵抗R₃と光センサーＣdsの結合点ａの電圧
がゲート回路G₂、ゲート回路G₄のスレッショルド電圧よ
り低くなり、その結果ゲート回路G₂、ゲート回路G₄の出
力はＨとなる。このためトランジスターQ₂は導通せず、
リレーコイルＲy にも電流は流れない。またトランジス
ターQ₄も導通しないからトランジスターQ₅、Q₆も導通せ
ず、その結果ランプＬにも電流は流れない。

【００２５】夜間の場合、光センサーＣdsの抵抗値が大
きくなり、抵抗R₃と光センサーＣdsの結合点ａの電圧が
ゲート回路G₂、ゲート回路G₄のスレッショルド電圧より
も高くなる。このとき自転車が走行中であれば、ハブダ
イナモＤy の出力によってトランジスターQ₁が導通す
る。このため結合点ｂの電圧はゲート回路G₁のスレッシ
ョルド電圧より低くなりゲート回路G₁の出力がＨとな
る。ゲート回路G₂は両入力がＨのため出力がＬとなる。
これによりトランジスターQ₂が導通し、リレーコイルＲ
y に電流が流れてリレー接点が図３の点線で示すように
切り替わり、ランプＬにハブダイナモＤy より電流が流
れてランプＬが点灯する。

【００２６】自転車が停止すれば、ハブダイナモＤy の
出力はＬとなり、トラジスターQ₁は導通しないから、結
合点ｂの電圧はＨとなり、ゲート回路G₁の出力はＬとな
る。このためゲート回路G₂の入力はＬとＨであるから出
力はＨとなる。このためトランジスターQ₂は導通せず、
リレーコイルＲy に電流は流れないためリレー接点は図
３の実線で示す元の状態に戻る。このとき、走行中にト
ランジスターQ₃が導通し、結合点ｃの電圧がＬとなっ
て、ゲート回路G₃のスレッショルド電圧より低くなるか
ら、ゲート回路G₃の出力がＨとなってゲート回路G₄は両
入力がＨになるため出力はＬとなり、その結果トランジ
スターQ₄が導通するからコンデンサーC₂は充電されてい
る。この充電電流によってトランジスターQ₅が導通し、
トランジスターQ₆で増幅されランプＬはコンデンサーC₂
が放電してしまうまでの時間（例えば30秒) の間だけ点
灯する。

【００２７】またこの停止動作の後に自転車を微動させ
ると、ハブダイナモＤy より数パルスの出力が得られ
る。このパルスによりコンデンサーC₁は抵抗R₁を通して
充電されるが、トランジスターQ₁を導通させるには不充
分である。一方、トランジスターQ₃はベースにコンデン
サーが結線されていないため、このパルスによって導通
する。すなわち、停止と同様の動作となりリレーコイル
Ｒy には電流が流れず、接点は電池B₁側のままである。
また、コンデンサーC₂はトランジスターQ₄がパルス状に
導通するため充電される。このためランプＬは停止時と
同様に一定時間点灯する。

【００２８】

【発明の効果】上述のように本発明では、図６〜図11に
示したような駆動力の軽いハブダイナモＤy を電源とし
て、周囲が明るいか暗いかを検出する光センサーＣdsに
よって暗くなったら自動的に照明ランプＬを点灯するこ
とができる。また電池電源B₁またはB₂を併用し、ハブダ
イナモＤy の出力を信号源として、自転車が一旦停止し
た場合、および微動した場合に、電池電源により一定時
間照明ランプＬを点灯させることができる。また本発明
では、自転車走行中の照明ランプＬを点灯するか否かの
判断は、乗員の判断によるものではなく、光センサーＣ
dsの作用によるものとなるので、暗くなれば自動的に点
灯する。したがって本発明によれば、自転車の走行上の
安全はもとより、他の通行人、車の運転者等に自転車の
存在を知らせることができ、これにより交通の安全に大
きく寄与することができる。

【００２９】また本発明では、照明の主電源がハブダイ
ナモＤy であるため電池の消費電力は極めてわずかであ
るから、経済的であり、電池の交換の頻度も極めて少な
くて良い。また本発明では、ハブダイナモＤy を車輪の
回転を検出する信号源にするから自転車が走行中か停止
中かを検出するための車輪の回転を検出するセンサー
や、振動によって検出する感震器を設ける必要がないの
で構成部品が非常に少なく、組み立ても簡単になる。ま
た手元スイッチも必要としないため、配線が短くて済
み、配線による電圧降下で電球が暗くなることもない。
このように本発明によれば、電池消耗がなく経済的で、
構成が簡単で安価であり、点消灯に全く手間がかから
ず、交通安全に大きく貢献する自転車の自動点灯照明装
置を提供することができるというすぐれた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１発明の実施例を示す回路図であ
る。

【図２】第１発明の他の実施例を示す回路図である。

【図３】本発明の第２発明の実施例を示す回路図であ
る。

【図４】第２発明の他の実施例を示す部分回路である。

【図５】第２発明の他の実施例を示す部分回路図であ
る。

【図６】ハブダイナモの一例を示す断面図である。

【図７】その要部の拡大図である。

【図８】発電コイル体の斜視図である。

【図９】発電コイル体の分解斜視図である。

【図１０】１段目の遊星ローラー列の作用説明図であ
る。

【図１１】２段目の遊星ローラー列の作用説明図であ
る。

【符号の説明】

Ｄy ハブダイナモ D₁ 整流用ダイオード D₂ ダイオード C₁〜C₃ コンデンサーＣds 光センサー R₁〜R₁₀ 抵抗Ｒy リレー G₁〜G₅ C-MOS ICゲート回路 Q₁〜Q₆ トランジスターＬランプ B₁ 電池 B₂ ２次電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自転車のハブに発電機を内装したハブダ
イナモと、明るさを検知するセンサーと、そのセンサー
によって点消灯を制御する回路とを備え、要点灯走行時
に前記ハブダイナモによって点灯するようにしたことを
特徴とする自転車の自動点灯照明装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、ハブダイ
ナモと電池電源を併用して備え、前記ハブダイナモによ
り車輪の回転を検知する回路と、前記明るさを検知する
センサーによって点消灯を制御する回路を備え、要点灯
走行時に前記ハブダイナモによって点灯すると共に、要
点灯走行時における停止後、および自転車の微動時に前
記電池電源によって一定時間点灯するようにしたことを
特徴とする自転車の自動点灯照明装置。