JP3001676U - 太陽電池駆動部付き自転車用車輪 - Google Patents
太陽電池駆動部付き自転車用車輪Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 既存の自転車に大幅な改造を加えず太陽電動
で駆動する電動機付き自転車に改造することができ、経
済的な太陽電池駆動部付き自転車用車輪の提供。 【構成】 自転車フレームのつめ同士に着脱自在に固定
されるハブ軸1と;ひとつの鍔部15が円盤状に拡大形
成されると共に該鍔部先端に設けたリム3を自転車フレ
ームの中央部に配置させるハブ2と;前記ハブの円盤状
鍔部15に対向した状態でハブ軸1に軸支され該円盤状
鍔部15と共に前記つめ同士の間に装着される台板4
と;前記台板4等に固定された太陽電池8aと;前記太
陽電池8aを電源としハブ2を駆動する電動機5と;前
記太陽電池8aの起電力の余分を充電し不足分を放電す
る畜電池8bと;前記台板4をフレームに固定する回り
止め材6と;を備えている構成。
で駆動する電動機付き自転車に改造することができ、経
済的な太陽電池駆動部付き自転車用車輪の提供。 【構成】 自転車フレームのつめ同士に着脱自在に固定
されるハブ軸1と;ひとつの鍔部15が円盤状に拡大形
成されると共に該鍔部先端に設けたリム3を自転車フレ
ームの中央部に配置させるハブ2と;前記ハブの円盤状
鍔部15に対向した状態でハブ軸1に軸支され該円盤状
鍔部15と共に前記つめ同士の間に装着される台板4
と;前記台板4等に固定された太陽電池8aと;前記太
陽電池8aを電源としハブ2を駆動する電動機5と;前
記太陽電池8aの起電力の余分を充電し不足分を放電す
る畜電池8bと;前記台板4をフレームに固定する回り
止め材6と;を備えている構成。
Description
【0001】
本考案は、太陽電池で駆動する電動機付き自転車を形成する車輪に関し、更に 詳しくいえば、人の体力のみで走行する自転車の車輪と取替えるだけで、自転車 に太陽電池を電源とする駆動部と、それによって駆動される車輪とを取付けた状 態に改造することができる太陽電池駆動部付き自転車用車輪に関する。
【0002】
従来、既存の自転車を原動機付き自転車に改造する場合、例えば、エンジンを フレームに固定し、車輪にはスプロケットやVプーリを取付けてから、このエン ジンと車輪とをチェンやVベルト等で連結する作業が必要であった。 また、電動機で車輪を駆動するものがあり、この場合、その電源には、一般商 用電源から充電する蓄電池が使用されている。
【0003】
しかしながら、この従来の方法では、エンジンを取付けるために自転車のフレ ームを改造し、車輪にはスプロケットやVプーリ等を回転中心を同じくして取付 けなければならないから、現場での組立て作業が大変であり、作業時間も長くか かるため改造費も高くなるという問題があった。 また、畜電池を電源とする場合、充電状態が悪いと使用できないし、充電のた めの手間や費用も余分にかかるという問題があった。尚、この場合もフレーム等 の改造も必要である。
【0004】 本考案は、従来の上述のような問題点を鑑みて考案したものであり、その目的 とするところは、既存の自転車に大幅な改造を加えることなく、どこでも極めて 簡単に太陽電池で駆動する電動機付き自転車に改造することができ、また経済的 な太陽電池駆動部付き自転車用車輪を提供することにある。
【0005】
前記目的を達成するために本考案請求項1記載の太陽電池駆動部付き自転車用 車輪では、自転車フレームのつめ同士に着脱自在に固定されるハブ軸と;ひとつ の鍔部が円盤状に拡大形成されると共に該鍔部先端に設けたリムを自転車フレー ムの中央部に配置させるハブと;前記ハブの円盤状鍔部に対向した状態でハブ軸 に軸支され該円盤状鍔部と共に前記つめ同士の間に装着される台板と;前記台板 等に固定された太陽電池と;前記太陽電池を電源としハブを駆動する電動機と; 前記太陽電池の起電力の余分を充電し不足分を放電する2次電池と;前記台板を フレームに固定する回り止め材と;を備えている構成とした。
【0006】 請求項2記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、請求項1記載の太陽電 池駆動部付き自転車用車輪において、前記ハブを人の踏力で駆動するときのトル クを検出するトルクセンサと;前記ハブの回転数を検出する速度センサと;前記 トルクセンサの信号を受けて電動機への供給電源の調整を行い、速度センサの信 号を受けて電動機の発停を行う制御器と;を設けた構成とした。
【0007】 請求項3記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、前記電動機の固定子が ハブ軸と同心にして台板に固定され、かつ回転子がハブ軸と同心にしてハブに固 定されている構成とした。
【0008】 請求項4記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、請求項1,2または3 記載の太陽電池付き自転車用車輪にエンジン付き発電機と、2次電池の電圧低下 時に前記エンジン付き発電機の始動と2次電池への充電を行わせる充電制御器と 、を有する構成とした。
【0009】
本考案請求項1記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、前記のように構 成したので、既存の自転車の車輪をハブ軸ごと自転車フレームのつめから取外し 、このハブ軸を取外したつめ同士に太陽電池駆動部付き自転車用車輪のハブ軸を 固定すると共に、電動機を装着した台板を回り止め材でフレームに固定するだけ で、既存の自転車に太陽電池および電動機と、その電動機で駆動される車輪とを 取付けた状態に改造することができる。 そして、電動機に太陽電池から電源を供給することにより、ハブを駆動して自 転車を動力で走行させるようにすることができる。また、太陽電池の起電力に余 力があると2次電池に充電させて太陽電池の起電力が不足した場合に放電させる ことにより、効率的に使用することができる。
【0010】 請求項2記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、人の踏力をトルクセン サで検知させ、踏力の大きさに比例して供給電源を増減することにより踏力を軽 減させて常に楽に走行させ、踏力のみでも楽に走行できる場合は踏力のみによる 経済走行をさせることができる。 また、走行速度を速度センサで検知させ、過大または過小な速度のときは電動 機による駆動を停止させ、人力のみによる安全走行を行うことができる。
【0011】 請求項3記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、固定子と回転子をハブ 軸まわりに収め、車輪をこの回転子で直接回すから、駆動部廻りを簡単な構造と しコンパクトに形成することができる。
【0012】 請求項4記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、太陽電池の充電量が少 ないときや充電ができず2次電池の電圧が降下したとき、充電制御器がエンジン 付き発電機を始動させ2次電池に充電させる。このため、天候や時間帯に左右さ れず常時使用が可能となり、業務用に最適である。
【0013】
以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図1は第1実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪を示す断面図、図2は同 上の側面図、図3は同上の取付状態を示す全体図、図4はトルクセンサの取付状 態を示す説明図、図5は同上の電気回路を示すブロック図である。
【0014】 まず、第1実施例の構成を説明する。 本実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪Aは、ハブ軸1と、ハブ2と、リ ム3と、台板4と、電動機5と、回り止め材6と、トルクセンサ7aと、速度セ ンサ7bと、太陽電池8aと、畜電池8bと、制御装置9と、を主要な構成とし ている。尚、図中10は自転車11のフレームである。
【0015】 前記ハブ軸1は、フレーム10の後車側つめ12,12同士に装着した従来車 輪のハブ軸と同一の締付け長さを有すると共に、その両側に同一直径の締付けね じ部13が設けられている。
【0016】 前記ハブ2は、ハブ体14が従来車輪のハブ体より短く形成され、そのハブ体 14の一端側に、後述するリム3の内径まで拡大した鍔部15が設けられている 。図中16はハブ体14の該鍔部15側に設けられたフリーホイルである。
【0017】 前記リム3は、前記鍔部15と一体に形成されており、ハブ軸1を後輪側つめ 12,12同士に装着したとき、このリム3はフレーム10の中心に配置される 。図中3aはリム3に取付けたタイヤである。
【0018】 前記台板4は、前記鍔部15と対向状態に配置されてその間に後述する電動機 5や畜電池8b、制御装置9等の収納空間を作るものであって、鍔部15と略同 一直径を有し、その外周縁部15aは、前記リム3の一端内面側を覆うように全 周が略L字状に折曲げられている。 そして、この台板4は、その中心に前記ハブ軸1を貫通させて保持する軸支部 17を有しており、前記リム3とは近接状態となるようにハブ軸1に回転自在に 装着される。図中2a,4aは、それぞれハブ2と台板4とを所定位置に保持す るナットであって、このナット2a,4aの両外側同士の間隔が後車輪側つめ1 2,12同士の内幅と略同一となるように設定されている。
【0019】 前記電動機5は、ビルトイン型の直流電動機であって、リング状の固定子5a が前記ハブ軸1を同心にして台板4の内面側に固定されている。また、内径が前 記固定子5aより大径のリング状の回転子5bが、ハブ軸1を同心にして鍔部1 5の内面側に固定されている。
【0020】 前記回り止め材6は、電動機5を駆動中に、そのトルクによって台板4が回転 しないように係止するものであって、フレーム10にバンド部を係止して台板4 にボルトで固定するものである。 尚、図中18はギアクランク19の大スプロケットホイルに連設されたチェン 、20はブレーキレバーである。
【0021】 前記トルクセンサ7aは、走行中にどの程度の踏力が作用しているかを検出す るものであって、図4に示すように、チェン18の引張り側を小スプロケット2 1で係止し、この小スプロケット21をフレーム10に上下回動自在に保持した レバー23をスプリング24で上方に押上げ、その変動幅をセンサ22(ストレ ィンゲージ、ロードセル、可変抵抗器等)で検出するようにしている。
【0022】 前記速度センサ7bは電動機5の発停を行わせるために自転車の現在速度を検 出するものであって、ハブ体14の回転を取出して計測する発電型のものを使用 している。
【0023】 前記太陽電池8aは、電動機5の通常の電源となるものであって、前記台板4 と鍔部15の外面にそれぞれ貼付けられており、鍔部15側のものは、ハブ体1 4に設けたスリップリング25で台板4側に電気的に接続される。
【0024】 前記畜電池8bは、太陽電池8aの余分の電力を充電し不足時の電力を放電( 給電)するものであって、台板4の内面側に固定されている。図中26a,26 bは端子である。
【0025】 前記制御装置9は、電動機5の制御や畜電池8bの充放電等を行うものであっ て、図5に示すように、第1制御部27と第2制御部28とを有している。 前記第1制御部27は、後述する第2制御部28の指示に従って太陽電池8a のみ使用したり、余力が有った場合は畜電池8bに充電させて電力の安定供給を 行うようにしたものである。 前記第2制御部28は、電動機5に通電してその駆動力を補助させようとする 自転車の速度範囲(例えば5km/hから20km/hまで)を設定しておく速 度範囲設定部29と、その速度範囲設定部29のデータを取込み、速度センサ7 bの検出信号と比例してその結果を出力する比例判断部30と、この比例判断部 30の信号により太陽電池8aまたは畜電池8bの回路を開閉するスイッチ部3 1とを有している。
【0026】 また、踏力の範囲を設定しておくトルク設定部32と、そのトルク設定部32 のデータを取込み、トルクセンサ7aの検出信号と比較してその結果を出力する 比較判断部33と、この比較判断部33の信号により前記スイッチ部31からの 電源(電圧または電流)を調整する電源調整部34とを有している。図中35は この制御装置9用に台板4に設けた点検蓋、36はメインスイッチである。
【0027】 前記部品は、トルクセンサ7aを別にして図1,図2に示すように太陽電池駆 動部付き自転車用車輪Aとして一体に組立てられている。 従って、本実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪Aは、まず、チェン18 を後車輪のフリーホイルから取外した後、この後車輪をそのハブ軸と共につめ1 2,12から取外す。
【0028】 この後、太陽電池駆動部付き自転車用車輪Aのハブ軸1を前記つめ12,12 同士に装着し、チェン18をフリーホイル16に連結してその張り具合を調整し ナット37を締付けて固定する。 前記ハブ軸1を固定後、回り止め材6をフレーム10に係止しボルトで台板4 に固定する。
【0029】 トルクセンサ7aのレバー23をフレーム10に固定し、小スプロケット21 をチェン18の引張側に係止しスプリング24で上方に押圧させる。そして、そ のセンサ22の出力ケーブルを前記制御装置9と接続する。 以上の作業により、従来の自転車を太陽電池で駆動する電動機付き自転車に改 造することができる。
【0030】 次に本実施例の作用を説明する。 まず、メインスイッチ36を閉じ自転車に乗ってペダルを踏む。 自転車の速度が0km/hから5km/h未満のときは、スイッチ部31が比 較判断部の信号によって開いた状態となっており、踏力のみで走行させる。この とき太陽電池8aの起電力は電源調整部34の信号により、第1制御部27が畜 電池8bに充電させる。 自転車の速度が5km/h以上で20km/h以下となったとき、スイッチ部 31が閉じる。また、トルクセンサ7aで検出した踏力が設定値の範囲内にある とき、比較判断部33がその大小に比例した信号を出し、電源調整部34はこれ に比例して電力を増減させる。 従って、自転車の速度が設定値範囲内であって、しかも踏力が設定値範囲内に あるとき、電動機5を駆動して走行時の補助をし、その踏力に比例して電動機5 の駆動力を調整する。この場合、最低速と高速の場合は電動機の駆動を停止して 踏力のみによる安全走行を行わせ、中低速から中高速の範囲内のみ電動機の駆動 を行うと共に、踏力のきつさの度合いに応じて電動機の駆動力を調整し楽な走行 をさせる。 また、このとき、調整部34の信号によって太陽電池の起電力に余力が有ると 畜電池8bに充電させ、不足の場合は放電(給電)させる。
【0031】 次に第2実施例を説明する。尚、本実施例において前記第1実施例と同一の構 成部分には第1実施例と同一の符号を付してその説明は省略する。 図6は本実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪Bを示す断面図であり、図 中40はエンジン付き発電機である。 前記エンジン付き発電機40は、小型軽量の単気筒エンジン41の出力軸42 にセルフスタータダイナモ43を連結したものであり、該セルフスタータダイナ モ43を内部に収納した状態でエンジン部分が台板4の外面側に固定されている 。図中44は燃料タンクである。
【0032】 このセルフスタータダイナモ43の充電制御器45は、図7に示すように、電 動機の制御や蓄電池の充放電を行う制御装置9内に設けられている。この充電制 御器45は、蓄電池8bにおいて下方設定電圧より電圧降下があったとき、該蓄 電池によって前記セルフスタータダイナモ43に給電しエンジン41を始動させ るものである。そして、エンジン41が始動した後はセルフスタータダイナモ4 3を発電側に切換えることにより蓄電池8bに充電させ、該蓄電池の上方設定電 圧に達したとき、エンジン41の電気回路を切ってエンジンを停止させ充電を終 了させる。
【0033】 以上、説明してきたように、本実施例では、充電制御器45が蓄電池の電圧を 監視し適宜エンジン41を駆動して充電させるから、太陽電池のみによる充電に 対し、天候や昼夜の時間帯に拘らず常に使用できるようになる。このため、使用 頻度は高く走行距離の長い業務用等にも使用することができる。
【0034】 以上、本考案の実施例を説明してきたが、本考案の具体的な構成は本実施例で 限定させるものではなく、考案の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても 本考案に含まれる。
【0035】 例えば、実施例では、トルクセンサ7aはチェン18の張力を利用する構造の ものとしたが、これに限らず、フリーホイル16とハブ体14との間に設定して もよい。
【0036】 速度センサ7bの構造や取付位置も任意である。
【0037】 電動機5はハブ軸1を同心にビルトインされるもので説明したが、鍔部15に 大ギヤを取付け、これに回転軸を有する直流電動機にピニオンを取付け噛合させ るようにしてもよい。この場合、電動機は台板の外面側に取付けることもできる 。また、減速機付きの電動機を使用してもよい。
【0038】 制御装置9の構成や作用も任意である。また、速度制御にインバータ等を使用 してもよい。
【0039】 畜電池8bの形状は任意であり、また、台板の外面側に取付けてもよい。
【0040】 電動機と鍔部との間に遊星歯車装置50を設け、これによって高速型電動機の 回転を減速させて使用するようにしてもよい(図8参照)。
【0041】 エンジン付き発電機の構造は任意であり、エンジン41に発電機とスタータと を別途に設けてもよいし、回転機としてのスタータは設けず車輪の回転側とエン ジンとを電磁クラッチを介しVベルトやVプーリ、ギヤ、チェン等で連結し、蓄 電池が電圧降下した時点で電磁クラッチを継いでエンジンを始動させ充電するよ うにしてもよい。また、エンジンの始動は、別途に始動専用畜電池を設けてそれ によって行うようにしても良い。
【0042】 太陽電池は車輪側に取付けるとしたが、図9に示すように追加の太陽電池51 を車体側に別途設けてもよい。
【0043】 回生電流制御部を設けて、使用時に回生制動を行なえるようにしても良い。
【0044】
以上、説明してきたように本考案請求項1記載の太陽電池駆動部付き自転車用 車輪にあっては、前記構成としたため、既存の自転車を太陽電池で駆動する電動 機付き自転車に簡単に改造することができる。 また、太陽電池により経済走行ができるし、畜電池との組合せで安定的に走行 することができる等の効果が得られる。
【0045】 請求項2記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、前記構成としたため、 踏力を軽減させて楽に走行することができ、速度によって電動機の発停を行って 安全走行させることができる等の効果が得られる。
【0046】 請求項3記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、前記構成としたため、 駆動部廻りを簡単な構造とし、コンパクトに形成することができる等の効果が得 られる。
【0047】 請求項4記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪では、前記構成としたため、 太陽電池のみによる充電に対し、天候の良否や昼夜の時間帯等に拘らず常に使用 することができる。このため、使用頻度が高く、走行距離が長く要求される業務 用等にも使用することができる等の効果が得られる。
【図1】本考案第1実施例の太陽電池駆動部付き自転車
用車輪を示す断面図である。
用車輪を示す断面図である。
【図2】第1実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪
を示す側面図である。
を示す側面図である。
【図3】第1実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪
の取付状態を示す全体図である。
の取付状態を示す全体図である。
【図4】第1実施例のトルクセンサの取付状態を示す説
明図である。
明図である。
【図5】第1実施例の電気回路を示すブロック図であ
る。
る。
【図6】第2実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図7】第2実施例の太陽電池駆動部付き自転車用車輪
を示す側面図である。
を示す側面図である。
【図8】他の実施例の減速部回りを示す説明図である。
【図9】他の実施例の太陽電池の取付状態を示す説明図
である。
である。
A,B 太陽電池駆動部付き自転車用車輪 1 ハブ軸 2 ハブ 3 リム 4 台板 5 電動機 5a 固定子 5b 回転子 6 回り止め材 7a トルクセンサ 7b 速度センサ 8a 太陽電池 8b 畜電池(2次電池) 9 制御装置 10 フレーム 11 自転車 12 フレームつめ 15 鍔部 27 電力の安定供給を行う第1制御部 28 自転車の速度によって電動機を発停させる第2制
御部 40 エンジン付き発電機 41 エンジン 42 セルフスタータダイナモ 45 充電制御器 51 追加の太陽電池
御部 40 エンジン付き発電機 41 エンジン 42 セルフスタータダイナモ 45 充電制御器 51 追加の太陽電池
Claims (4)
- 【請求項1】 自転車フレームのつめ同士に着脱自在に
固定されるハブ軸と;ひとつの鍔部が円盤状に拡大形成
されると共に該鍔部先端に設けたリムを自転車フレーム
の中央部に配置させるハブと;前記ハブの円盤状鍔部に
対向した状態でハブ軸に軸支され該円盤状鍔部と共に前
記つめ同士の間に装着される台板と;前記台板等に固定
された太陽電池と;前記太陽電池を電源としハブを駆動
する電動機と;前記太陽電池の起電力の余分を充電し不
足分を放電する2次電池と;前記台板をフレームに固定
する回り止め材と;を備えていることを特徴とした太陽
電池駆動部付き自転車用車輪。 - 【請求項2】 請求項1記載の太陽電池駆動部付き自転
車用車輪において、 前記ハブを人の踏力で駆動するときのトルクを検出する
トルクセンサと;前記ハブの回転数を検出する速度セン
サと;前記トルクセンサの信号を受けて電動機への供給
電源の調整を行い、速度センサの信号を受けて電動機の
発停を行う制御器と;を設けたことを特徴とする太陽電
池駆動部付き自転車用車輪。 - 【請求項3】 前記電動機の固定子がハブ軸と同心にし
て台板に固定され、かつ回転子がハブ軸と同心にしてハ
ブに固定されている請求項1または2記載の太陽電池駆
動部付き自転車用車輪。 - 【請求項4】 エンジン付き発電機と、2次電池の電圧
低下時に前記エンジン付き発電機の始動と2次電池への
充電を行わせる充電制御器と、を有する請求項1,2ま
たは3記載の太陽電池駆動部付き自転車用車輪。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1994003028U JP3001676U (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | 太陽電池駆動部付き自転車用車輪 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1994003028U JP3001676U (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | 太陽電池駆動部付き自転車用車輪 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3001676U true JP3001676U (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=43137654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1994003028U Expired - Lifetime JP3001676U (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | 太陽電池駆動部付き自転車用車輪 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3001676U (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5515159B1 (ja) * | 2013-03-01 | 2014-06-11 | 勝 鈴木 | 自転車の走行速度検出と制御装置 |
WO2017033631A1 (ja) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 太陽誘電株式会社 | 制御装置、蓄電装置及び移動体システム |
-
1994
- 1994-03-03 JP JP1994003028U patent/JP3001676U/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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US10857894B2 (en) | 2015-08-25 | 2020-12-08 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Control apparatus, electrical power storage apparatus and system for mobile object |
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