ダイナモ付きボトムブラケット構造
【課題】 １つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーを発生可能な発電機構を備えた自転車用ボトムブラケット構造を提供する。
【解決手段】 自転車用ボトムブラケット構造１２は、乗り手が自転車をペダリングする際に電気を発生するダイナモ２８を有している。ダイナモ２８は、自転車フレームの一部に固定された固定部と、自転車フレームの固定部に対して回転可能に連結された回転部とを有している。ダイナモの回転部は、遊星ギアユニット３０を介して、自転車用ボトムブラケット構造１２の軸部２２に連結されている。遊星ギアユニット３０は、ダイナモ２８の回転部が軸部２２よりも高速で回転するように、軸部２２とダイナモ２８の回転部との間に連結されている。
【解決手段】 自転車用ボトムブラケット構造１２は、乗り手が自転車をペダリングする際に電気を発生するダイナモ２８を有している。ダイナモ２８は、自転車フレームの一部に固定された固定部と、自転車フレームの固定部に対して回転可能に連結された回転部とを有している。ダイナモの回転部は、遊星ギアユニット３０を介して、自転車用ボトムブラケット構造１２の軸部２２に連結されている。遊星ギアユニット３０は、ダイナモ２８の回転部が軸部２２よりも高速で回転するように、軸部２２とダイナモ２８の回転部との間に連結されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナモすなわち発電機構を備えた自転車、特に、自転車用ボトムブラケットに装着されたダイナモすなわち発電機構付きボトムブラケット構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクリングは、交通の手段としてだけでなく、レクリエーションとしてもますます普及している。さらに、自転車競技は、非常に人気の高い競技スポーツになった。自転車がレクリエーション、交通、競技のいずれに使われる場合でも、自転車業界は、自転車の操作がより簡単になり乗り手が楽しく乗れるように、自転車の様々な部品に絶えず改良を重ねてきている。
【０００３】
最近では、乗り手にとって自転車の運転がより簡単で楽しくなるように、自転車に電子部品が装着されるようになってきている。そのような自転車は、前方ランプ、電動シフター、電動ディレイラー、その他の電動装置を備えていることがある。このような電動装置には、ほとんどの場合、電気エネルギーを絶えず供給し続ける必要がある。一部の自転車は、電気エネルギーを電動装置に供給するためのバッテリーを備えているが、バッテリーの寿命は限られている。したがって、多くの自転車は、バッテリーが必要とならないように、電動装置に電気エネルギーを供給する発電機構を備えている。これらの発電機構は、しばしばフロントハブ内に装着されて、電動装置に電気エネルギーを供給している。発電機構は、前輪の回転を利用して電気を発生させ、その電力が導線を通じて電動装置へと送られる（特許文献１参照）。発電機構を車輪のフロントハブ内に装着する方法は、非常に効果的であるが、乗り手が惰行運転中に発電機構が前輪の回転を遅くしてしまうおそれがある。
【０００４】
また、クランク軸部の回転により電気が発生するように、ダイナモ（発電機構）を自転車のボトムブラケットの部分に装着する方法も提案されている（特許文献２参照）。しかし、発電機構をボトムブラケットに装着すると、乗り手がペダルをゆっくり回しているときには十分に電気が発電されないおそれがある。
【０００５】
上記視点から、改良型の自転車用ボトムブラケット構造の必要性が存在するということは、本開示から本技術に精通するものには明らかであろう。本発明では、本技術における上記の必要性ならびにその他の必要性が示され、本開示によって当業者は明確に理解することができるであろう。
【特許文献１】特開２００１−２１３１０４
【特許文献２】特開昭５５−１４１９５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような発電機構を有する自転車では、発電機構がフロントハブ内に装着された場合、乗り手が惰行運転中に発電機構が前輪の回転を遅くしてしまうおそれがある。また、発電機構が自転車のボトムブラケットの部分に装着された場合、乗り手がペダルをゆっくり回しているときには十分に電気が発電されないおそれがある。
【０００７】
本発明の１つの目的は、１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーを発生可能な発電機構を備えた自転車用ボトムブラケット構造を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、製造及び組立てが比較的簡単かつ低価格な自転車用ボトムブラケット構造を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、遊星ギアユニットを使用する自転車用ボトムブラケット構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的は、基本的に、軸部と、ダイナモと、遊星ギアユニットとから成る自転車用ボトムブラケット構造を提供することによって達成される。軸部は、第１端と、第２端とを有している。ダイナモは、軸部に取り付けられている。この軸部は、固定部と回転部とを有している。遊星ギアユニットは、ダイナモの回転部が軸部よりも高速で回転するように、軸部と、ダイナモの回転部との間に連結される。これにより、ダイナモの回転部が軸部よりも高速で回転するようになるため、１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーをダイナモから発生させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーを発生可能な発電機構を備えた自転車用ボトムブラケット構造が提供される。これにより、ダイナモの回転部が軸部よりも高速で回転するようになるため、１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーをダイナモから発生させることができる。また、製造及び組立てが比較的簡単かつ低価格な自転車用ボトムブラケット構造が提供される。これにより、自転車用ボトムブラケット構造の製造及び組立てを、簡単かつ低価格で実現することができる。さらに、遊星ギアユニットを使用する自転車用ボトムブラケット構造が提供される。これにより、ダイナモの回転部を軸部よりも高速で回転させることができ、１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーをダイナモから発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のその他の目的、特徴、様相、利点は、添付された図面と共に、本発明の実施形態を開示するところの以下の詳細な説明から本技術に精通するものに明らかになる。
【００１３】
ここでは、本発明の選択された実施形態が、図を参照しながら説明される。本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、以下の本発明にかかる実施例の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義されるような発明を制限するものではない。
【００１４】
まず、図１から図５に示すように、本発明の第１実施形態による自転車用ボトムブラケット構造１２が装着された自転車１０が示されている。ボトムブラケット構造１２は、自転車フレーム１６のボトムブラケットチューブ１４内に装着される。ボトムブラケット構造１２の対向する両端部には、各々右クランクアーム１８と、左クランクアーム２０とが連結され固定されている。自転車１０の他の部品は従来と同様であるので、自転車１０の他の部品に関する詳細は、ボトムブラケット構造１２に関連する部分を除き、ここでは説明または図示しない。さらに、本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、本発明の内容から逸脱することなく、自転車１０の様々な部品に対して様々な修正を加えることができる。
【００１５】
図２に示すように、自転車用ボトムブラケット構造１２は、基本的に、軸部２２と、第１端取付構造２４と、第２端取付構造２６と、ダイナモすなわち発電機構２８と、遊星ギアユニット３０とを備えている。ダイナモ２８は、乗り手が自転車１０のペダルに踏み込む際に電気が発生するように構成され配置される。以下に説明するように、遊星ギアユニット３０は、基本的に、ダイナモ２８が軸部２２よりも高速で回転するように、軸部２２とダイナモ２８との間に連結される。
【００１６】
軸部２２は、第１及び第２取付構造２４，２６によって、ボトムブラケットチューブ１４内に回転自在に支持されている。また、右及び左クランクアーム１８，２０は、それぞれが軸部２２の対向する両端部に連結され固定される。軸部２２は、ボトムブラケットの軸部の形成に従来使用されている、高剛性金属材料などの高剛性材料からなっているのが望ましい。図の実施形態による軸部２２は、第１端すなわち右端３２と第２端すなわち左端３４とを有する管状部材である。
【００１７】
右クランクアーム１８は、軸部２２の右端３２に連結され固定され、一方で、左クランクアーム２０は、軸部２２の左端３４に連結され固定される。特に、軸部２２の外面は、対応する右クランクアーム１８のスプラインと合致する環状セレーション（切欠き）すなわちスプライン３６を備えている。以下に説明するように、右クランクアーム１８は、第１端取付構造２４による軸方向力によって、スプライン３６上に保持される。左クランクアーム２０は、取付手段３８によって、軸部２２の左端３４に固定される。さらに具体的には、軸部２２の左端３４は、外周面上に配置された複数のセレーション（切欠き）すなわちスプライン４０と、左端３４の内孔の内周面に形成された内ねじ４２とを備えている。したがって、左クランクアーム２０は、軸部２２の左端３４上に形成されたスプライン４０と合致するセレーションすなわちスプラインを有しており、軸部２２に対して相対回転不能になっている。取付手段３８は、内ねじ４２と係合し、左クランクアーム２０を軸部２２の左端３４に固定し保持している。
【００１８】
軸部２２の外周面は、軸部２２をボトムブラケットチューブ１４に固定するための、第１及び第２端取付構造２４，２６を装着できるように、さらに構成され配置されている。特に、軸部２２の外周面は、第１端３２が最大径すなわち最大幅、第２端３４が最小径すなわち最小幅となるように、段状に形成されている。このように、スプライン３６を有する軸部２２の外周面は最大径すなわち最大幅を有し、スプライン４０を有する軸部２２の外周面は最小径すなわち最小幅を有している。
【００１９】
軸部２２の外周面は、１つまたは複数のスプロケット４６（１つのみ表示）を固定し保持するように構成され配置された、スプライン３６に隣接して配置された複数のセレーション（切欠き）すなわちスプライン４４をさらに備えるのが望ましい。また、軸部２２の外周面は、軸部２２の第１端３６に隣接して配置された第１の外ねじ５１と、軸部２２の第２端３４に実質的に隣接して配置された第２の外ねじ５２とをさらに備えるのが望ましい。外ねじ５１の有効外径は、外ねじ５２の有効外径よりも大きくなっていることが望ましい。外ねじ５１は、第１端取付構造２４が固定され保持されるように構成され配置される。第２外ねじ５２は、第２端取付構造２６が連結され固定されるように構成され配置される。
【００２０】
取付手段３８は、取付ボルト３８ａと、座金３８ｂと、固定リング３８ｃとを備えるのが望ましい。取付ボルト３８ａは、軸部２２の内ねじ４２と合致する外ねじを有している。取付ボルト３８ａは、トルク伝達面を有する穴を備えた中空部材であるのが望ましい。取付ボルト３８ａは、環状フランジを有している。環状フランジは、左クランクアーム２０を軸部２２の第２端３４に保持する軸方向力を左クランクアーム２０に与えるために、左クランクアーム２０のフランジに当接している。座金３８ｂは、取付ボルト３８ａの環状フランジと、左クランクアーム２０との間に配置されるのが望ましい。固定リング３８ｃは、左クランクアーム２０内にねじ込み装着されて、取付ボルト３８ａの環状フランジに当接するように構成され配置されている。固定リング３８ｃは、装着用工具を受け取るために周上に間隔を隔てて配置された複数のブラインド穴を備えるのが望ましい。
【００２１】
第１端取付構造２４は、右コーン６０と、右カップ６１と、複数のボールベアリング６２と、右端シール６３とを備えるのが望ましい。第１端取付構造２４は、軸部２２の第１端３２をボトムブラケットチューブ１４に回転自在に支持している。特に、右コーン６０と、右カップ６１と、ボールベアリング６２とは、第１ベアリングセットすなわち第１ベアリングユニットを形成している。右コーン６０と、右カップ６１と、ボールベアリング６２とは、自転車業界において従来使用されている高剛性材料からなっている。
【００２２】
図２及び図３に示すように、右コーン６０は、管状部６０ａと、環状フランジ部６０ｂとを有する環状部材であるのが望ましい。管状部６０ａは、軸部２２の外ねじ５１に係合し第１端取付構造２４を軸部２２に固定する内ねじ６０ｃを有している。また、管状部６０ａは、ボールベアリング６２を回転自在に支持する環状凹面６０ｄを有している。右コーン６０の環状フランジ部６０ｂは、スプロケット４６及び右クランクアーム１８に軸方向力を与える付勢部となるように、段状であることが望ましい。これにより、右コーン６０が軸部２２の外ねじ５１に取り付けられると、スプロケット４６及び右クランクアーム１８に軸方向力が与えられる。
【００２３】
図９、図１０および図１１に示すように、右カップ６１は、高剛性材料からなっているのが望ましい。右カップ６１は、ボトムブラケットチューブ１４に装着され固定される。右カップ６１は、管状部６１ａと、外側当接フランジ６１ｂと、内側環状フランジ６１ｃとを備えた管状部材であるのが望ましい。管状部６１ａは、ボトムブラケットチューブ１４の内ねじと係合する外ねじ６１ｄをさらに備えるのが望ましい。ねじ６１ｄは、左ねじであるのが望ましい。外側当接フランジ６１ｂは、右カップ６１がボトムブラケットチューブ１４内に完全に装着されたときに、ボトムブラケットチューブ１４の右側軸端に当接する当接部材である。外側当接フランジ６１ｂは、装着を簡単にするための切り欠きを有する形状、すなわちトルクを伝達しやすい形状（図示せず）を有していることが望ましい。
【００２４】
内側環状フランジ６１ｃは、ツイストロック用切り欠き６１ｅを４箇所に備えるのが望ましい。ツイストロック用切り欠き６１ｅは、ダイナモ２８の一部をそこに取り付けられるように略Ｌ字形状に形成されていることが望ましい。また、内側環状フランジ６１ｃは、ダイナモ２８の電線Ｗが貫通するための電線通路孔６１ｆをさらに備えるのが望ましい。内側環状フランジ６１ｃの内面には、回転するボールベアリング６２を支持する凹状ベアリング面６１ｇが形成されている。このように、ボールベアリング６２は、軸部２２がボトムブラケットチューブ１４に対して回転可能になるように、右コーン６０のベアリング面６０ｄと、右カップ６１のベアリング面６１ｇと間に回転自在に支持される。ボールベアリング６２は、金属材料などの高剛性材料からなっているのが望ましい。
【００２５】
シーリング部材６３は、エラストメリック材料などのフレキシブルな弾性シールタイプの材料からなっているのが望ましい。シール６３は、管状部６１ａの内面に形成された内面溝に装着されるのが望ましい。
【００２６】
図２に示すように、第２端取付構造２６は、基本的に、左コーン６４と、左カップ６５と、複数のボールベアリング６６と、環状端部用シール６７とを備えている。このように、第２端取付構造２６は、軸部２２の左端３４をボトムブラケットチューブ１４に対して回転自在に支持するように構成され配置されている。特に、左コーン６４と、左カップ６５と、ボールベアリング６６とは、第２ベアリングセットすなわち第２ベアリングユニットを形成している。左コーン６４と、左カップ６５と、ボールベアリング６６とは、自転車業界において従来使用されている高剛性材料からなっている。
【００２７】
左コーン６４は、内ねじ６４ａと、環状凹状ベアリング面６４ｂと、複数のスプラインすなわちセレーション６４ｃとを有する管状部材である。左コーン６４の外周面は、装着を簡単にするための切り欠き、スプラインおよびセレーションを有する形状、すなわちトルクを伝達しやすい形状（図示せず）を有していることが望ましい。内ねじ６４ａは、第２端取付構造２６を軸部２２に固定するために、軸部２２の外ねじ５２にねじ込み装着される。凹状ベアリング面６４ｂは、左コーン６４の外周面上に形成されており、従来の方法でボールベアリング６６を回転自在に支持している。スプラインすなわちセレーション６４ｃは、左コーン６４の外周面上に形成されている。以下に説明するように、スプラインすなわちセレーション６４ｃは、遊星ギアユニット３０を固定し保持するように構成され配置される。
【００２８】
左コーン６４は、軸部２２に設置されたロックナット６８及びワッシャ６９によって、偶発的に緩まないように予防されていることが望ましい。特に、ナット６８は、左コーン６４に軸方向力を与えられるように、外ねじ５２に係合する内ねじを有している。
【００２９】
図２に示すように、左カップ６５は、金属材料などの高剛性材料からなっているのが望ましい。左カップ６５は、ボトムブラケットチューブ１４の左端に連結され固定される。図の実施形態による左カップ６５は、外側管状部６５ａと、環状当接フランジ６５ｂと、内側環状フランジ６５ｃとを有する管状部材である。管状部６５ａの外面は、ボトムブラケットチューブ１４の左端のねじにねじ込み係合可能な外ねじ６５ｄを備えている。ねじ６５ｄは、右ねじであるのが望ましい。当接フランジ６５ｂは、管状部６５ａの外端から外方に延びている。この当接フランジ６５ｂは、左カップ６５がボトムブラケットチューブ１４の左端に完全にねじ込み装着されたときに、ボトムブラケットチューブ１４の端に当接する環状当接部となる。環状フランジ６５ｂは、複数の切り欠きを備えるのが望ましい。複数の切り欠きは、トルク伝達面（図示せず）を形成している。
【００３０】
内側環状フランジ６５ｃには、以下に説明するように、遊星ギアユニット３０を係合させるための複数のセレーションすなわちスプライン６５ｅが内側に形成されていることが望ましい。さらに、内側環状フランジ６５ｃは、ボールベアリング６６を回転自在に支持する環状凹状ベアリング面６５ｆを有するのが望ましい。
【００３１】
端部用シール６７は、内側環状フランジ６５ｃの軸方向に延びた部分に形成された溝内に装着されるのが望ましい。このように、シール６７は、左コーン６４と左カップ６５との間の隙間から汚染物質がボトムブラケット構造１２内に入り込まないように配置されている。
【００３２】
図２を参照すると、ダイナモすなわち発電機構２８は、一般的に、比較的従来どおりの部品である。したがって、ダイナモ２８に関する詳細は、本発明に関連する部分を除き、ここでは説明または図示しない。ダイナモ２８は、基本的に、ヨークユニット７０と、磁気ユニット７１とを備えている。ヨークユニット７０は固定部になっており、磁気ユニット７１は回転部になっている。このように、本実施形態によるヨークユニット７０は、ボトムブラケットチューブ１４に支持され固定されるように構成され配置されている。一方で、磁気ユニット７１は、遊星ギアユニット３０を介して、軸部２２と共に回転するように構成され配置されている。
【００３３】
図２及び図３に示すように、ヨークユニット７０は、基本的に、発電コイル７２と、ヨーク７３と、取付用スリーブ７４と、固定ナット７５とを備えている。発電コイル７２は、コイルの巻き付けられるボビンを有する固定子を形成している。発電コイル７２は、図１に示された電気シフターのような１つまたは複数の電動装置に接続されるコードすなわちワイヤＷを有している。すなわち、発電コイル７２の磁気ユニット７１に対する相対回転によって、電気エネルギーが発生しコードＷを通じて電動装置に送られる。ヨーク７３は、発電コイル７２を収容し支持するための爪部を備えた１対のカップ状部材であるのが望ましい。例えば、発電コイル７２及びヨーク７３の構造は、U.S. Patent No. 6,409,197 に開示されているダイナモの対応部品と同様に構成され配置されうる。ヨーク７３は、取付用スリーブ７４の外周面上に固定される。
【００３４】
取付用スリーブ７４は、高剛性材料からなっているのが望ましい。図３、図１２から図１４に示すように、取付用スリーブ７４は、管状部７４ａと、環状当接部７４ｂとを有する管状部材である。環状当接部７４ｂは、管状部７４ａの第１端から半径方向外方に向けて延びている。管状部７４ａの第２端は、固定ナット７５がねじ込み装着される外ねじ７４ｃを有している。固定ナット７５がねじ７４ｃによって管状部７４ａにねじ込まれると、発電コイル７２及びヨーク７３が管状部７４ａに装着され固定される。固定ナット７５には、発電コイル７２及びヨーク７３が取付用スリーブ７４に対して相対回転しないように、十分な軸方向力を加えておくことが望ましい。環状フランジ７４ｂは、電気コードＷが貫通可能な配線用開口すなわちスロット７４ｄを備えている。また、環状フランジ７４ｂは、複数のもどり止め部７４ｅをさらに備えるのが望ましい。もどり止め部７４ｅは、右カップ６１のツイストロック用切り欠き６１ｅに受け取られるように構成され配置される。もどり止め部７４ｅは、ツイストロック用切り欠き６１ｅの拡大領域に挿入される。そして、取付用スリーブ７４が右カップ６１に対してねじられるか回転させられる。すると、もどり止め部７４ｅがツイストロック用切り欠き６１ｅ内で周方向に移動して、取付用スリーブ７４が右カップ６１に固定され保持される。右カップ６１はボトムブラケットチューブ１４に固定されているので、ヨークユニット７０も右カップ６１を介してボトムブラケットチューブ１４に連結され固定される。
【００３５】
図２から図５を再び参照すると、遊星ギアユニット３０は、基本的に、リングギア８１と、固定リング８２と、保持クリップ８３と、ギアホルダー８４と、３つの遊星ギア８５と、太陽ギア８６とを備えている。磁気ユニット７１は、太陽ギア８６と共にヨークユニット７０の回りに回転するように、太陽ギア８６に装着され固定される。遊星ギア装置３０は、ダイナモ２８の磁気ユニット（回転部）７１が軸部２２の回転よりも高速で回転するように、軸部２２とダイナモ２８の磁気ユニット７１との間に連結される。磁気ユニット７１は、ヨークユニット７０まわりに同軸に配置された複数の磁石を備えるのが望ましい。特に、軸部２２の回転が永久磁石に伝達され永久磁石が軸部２２よりも速い回転速度で回転するように、永久磁石は遊星ギアユニット３０に取り付けられる。
【００３６】
図２、図４、図５に示すように、リングギア８１は、高剛性材料からなる環状部材である。リングギア８１は、複数の内側セレーションすなわちスプライン８１ａと、複数のギア内歯８１ｂを備えるのが望ましい。内側セレーション８１ａは、左カップ６５の外側セレーション６５ｅに係合する。このように、リングギア８１は左カップ６５に固定されて、左カップ６５が自転車用ボトムブラケットチューブ１４に固定される。すなわち、リングギア８１は、ボトムブラケットチューブ１４に対して相対回転不能である。以下に説明するように、ギア内歯８１ｂは、遊星ギア８５の回転を制御するように、遊星ギア８５の歯に係合する。
【００３７】
図２、図４、図５に示すように、固定リング８２は、複数の内側セレーションすなわちスプライン８２ａと、複数の外側セレーションすなわちスプライン８２ｂとを備えている。内側セレーション８２ａは、固定リング８２が軸部２２と共に回転するように、左コーン６４の外側セレーション６４ｃに係合する。外側セレーション８２ｂは、ギアホルダー８４が固定リング８２に対して相対回転しないように、ギアホルダー８４に係合する。したがって、ギアホルダー８４は軸部２２と共に回転する。
【００３８】
図２、図４、図５に示すように、ギアホルダー８４は、高剛性材料からなる管状部材である。ギアホルダー８４は、ギアホルダー８４と固定リング８２とが互いに固定されるように、固定リング８２の外側セレーション８２ｂに係合する複数の内側セレーションすなわちスプライン８４ａを備えている。ギアホルダー８４は、その中心を基準として１２０°の角度で配置された３つの遊星ギア用開口８４ｂをさらに備えている。遊星ギア用開口８４ｂには、遊星ギア８５が装着される。ここでは、ピン８７が、遊星ギア８５をギアホルダー８４に回転自在に支持している。したがって、軸部２２が回転させられると、ギアホルダー８４が軸部２２と共に回転し、遊星ギア８５が、リングギア８１と係合しながら回転する。
【００３９】
遊星ギア８５は、第１ギア部８５ａと第２ギア部８５ｂとを備えている。第１ギア部８５ａの直径は、第２ギア部８５ｂの直径より小さく設定されている。また、第１ギア部８５ａの周上の歯数は、第２ギア部８５ｂの歯数より少なく設定されている。第１ギア部８５ａの歯は、リングギア８１のギア歯８１ｂに係合している。したがって、ギアホルダー８４が回転すると、第１ギア部８５ａと、リングギア８１のギア歯８１ｂとの係合によって、遊星ギア８５が回転する。この各遊星ギア８５の回転が太陽ギア８６に伝達されて、太陽ギア８６は軸部２２の回りにより速い回転速度で回転する。
【００４０】
図２、図３、図５、図１５から図１７に示すように、太陽ギア８６は、第１管状部８６ａと、第２管状部８６ｂとを備えている。第１管状部８６ａの内面には、永久磁石７８が取り付けられている。したがって、永久磁石７８は太陽ギア８６と共に回転する。第２管状部８６ｂは、ギア外歯８６ｃと内ねじ８６ｄとを有している。ギア外歯８６ｃは、遊星ギア８５の第２ギア部８５ｂのギア歯と係合する。したがって、遊星ギア８５が回転すると、太陽ギア８６が回転する。
【００４１】
図２及び図３に示すように、固定リング８８は、太陽ギア８６の内ねじ８６ｄにねじ込み装着されるのが望ましい。固定リング８８は、遊星ギア８５をギア外歯８６ｃに保持するように構成され配置された環状当接フランジを有している。
【００４２】
ここで使用する、次の「前方、後方、上方、上、下方、垂直、水平、下、横」などの方向を示す用語、ならびに他の同様の方向を表す用語は、本発明が装着された自転車の方向を表すものとする。したがって、本発明を説明するこれらの用語は、本発明の装着された自転車を基準に解釈されなければならない。ここで使用されている「ほぼ」、「約」、「おおよそ」などの程度を表す用語は、最終結果が著しく変化しない妥当量の変化を意味する修正用語である。これらの用語は、修正対象の用語の意味を無効にしない範囲で、±５％の偏差を含むものと解釈される。
【００４３】
ここでは、本発明の選択された実施形態を説明し図示しているが、本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、請求の範囲で定義された本発明の目的又は範囲から逸脱しなければ、様々な修正、変更を加えることができる。さらに、本発明による複数の実施形態の説明は、例示することのみを目的とし、添付された請求項や請求項と同等と見なされる内容によって規定される発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
ここで、本開示の一部を形成する添付図面を参照する。
【図１】本発明の第１実施形態による自転車用ボトムブラケット構造が装着された自転車の斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態による、図１に示された自転車用ボトムブラケット構造の部分的長手方向断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による、図１及び図２に示された自転車用ボトムブラケット構造の右側端部の部分拡大長手方向断面図。
【図４】本発明の第１実施形態による、図１から図３に示された自転車用ボトムブラケット構造の右側端部の部分拡大長手方向断面図。
【図５】本発明の第１実施形態による、図１から図４に示された自転車用ボトムブラケット構造の選択部品の分解透視図。
【図６】本発明の第１実施形態による、遊星ギアの取り付けられた、図２から図５に示されたギアホルダーの左側軸端面図。
【図７】本発明の第１実施形態による、図６に示されたギアホルダー及び遊星ギアの側面図。
【図８】本発明の第１実施形態による、ギアホルダーに取り付けられた遊星ギアと噛み合う太陽ギアの左側軸端立面図。
【図９】本発明の第１実施形態による、図２から図５に示された右カップの左側軸端立面図。
【図１０】本発明の第１実施形態による右カップの、図９の１０−１０線による断面図。
【図１１】図９及び図１０に示された右カップの右側軸端立面図。
【図１２】本発明の第１実施形態による、図２、図３、図５に示された取付スリーブの左側軸端立面図。
【図１３】図１２に示された取付スリーブの、図１２の１３−１３線による長手方向断面図。
【図１４】図１０及び図１１に示された右カップの右側軸端立面図。
【図１５】本発明の第１実施形態による、図２、図３、図５に示された太陽ギアの左側軸端立面図。
【図１６】永久磁石の取り付けられた、図１５に示された太陽ギアの、図１５の１６−１６線による断面図。
【図１７】図１５及び図１６に示された太陽ギアの外側軸端立面図。
【符号の説明】
【００４５】
１２ 自転車用ボトムブラケット構造
１４ ボトムブラケットチューブ
２２ 軸部
２４ 第１端取付構造
２６ 第２端取付構造
２８ ダイナモ（発電機構）
３０ 遊星ギアユニット
３２ 右端（第１端）
３４ 左端（第２端）
６０ 右コーン
６１ 右カップ
６１ｆ 電線通路孔
６２ ボールベアリング
６４ 左コーン
６５ 左カップ
６６ ボールベアリング
６７ 環状端部用シール
７０ ヨークユニット
７１ 磁気ユニット
７４ 取付用スリーブ
７４ａ 管状部
７４ｂ 環状当接部
７４ｄ スロット（配線用開口）
８１ リングギア
８２ 固定リング
８３ 保持クリップ
８４ ギアホルダー
８５ 遊星ギア
８６ 太陽ギア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナモすなわち発電機構を備えた自転車、特に、自転車用ボトムブラケットに装着されたダイナモすなわち発電機構付きボトムブラケット構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
サイクリングは、交通の手段としてだけでなく、レクリエーションとしてもますます普及している。さらに、自転車競技は、非常に人気の高い競技スポーツになった。自転車がレクリエーション、交通、競技のいずれに使われる場合でも、自転車業界は、自転車の操作がより簡単になり乗り手が楽しく乗れるように、自転車の様々な部品に絶えず改良を重ねてきている。
【０００３】
最近では、乗り手にとって自転車の運転がより簡単で楽しくなるように、自転車に電子部品が装着されるようになってきている。そのような自転車は、前方ランプ、電動シフター、電動ディレイラー、その他の電動装置を備えていることがある。このような電動装置には、ほとんどの場合、電気エネルギーを絶えず供給し続ける必要がある。一部の自転車は、電気エネルギーを電動装置に供給するためのバッテリーを備えているが、バッテリーの寿命は限られている。したがって、多くの自転車は、バッテリーが必要とならないように、電動装置に電気エネルギーを供給する発電機構を備えている。これらの発電機構は、しばしばフロントハブ内に装着されて、電動装置に電気エネルギーを供給している。発電機構は、前輪の回転を利用して電気を発生させ、その電力が導線を通じて電動装置へと送られる（特許文献１参照）。発電機構を車輪のフロントハブ内に装着する方法は、非常に効果的であるが、乗り手が惰行運転中に発電機構が前輪の回転を遅くしてしまうおそれがある。
【０００４】
また、クランク軸部の回転により電気が発生するように、ダイナモ（発電機構）を自転車のボトムブラケットの部分に装着する方法も提案されている（特許文献２参照）。しかし、発電機構をボトムブラケットに装着すると、乗り手がペダルをゆっくり回しているときには十分に電気が発電されないおそれがある。
【０００５】
上記視点から、改良型の自転車用ボトムブラケット構造の必要性が存在するということは、本開示から本技術に精通するものには明らかであろう。本発明では、本技術における上記の必要性ならびにその他の必要性が示され、本開示によって当業者は明確に理解することができるであろう。
【特許文献１】特開２００１−２１３１０４
【特許文献２】特開昭５５−１４１９５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような発電機構を有する自転車では、発電機構がフロントハブ内に装着された場合、乗り手が惰行運転中に発電機構が前輪の回転を遅くしてしまうおそれがある。また、発電機構が自転車のボトムブラケットの部分に装着された場合、乗り手がペダルをゆっくり回しているときには十分に電気が発電されないおそれがある。
【０００７】
本発明の１つの目的は、１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーを発生可能な発電機構を備えた自転車用ボトムブラケット構造を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、製造及び組立てが比較的簡単かつ低価格な自転車用ボトムブラケット構造を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、遊星ギアユニットを使用する自転車用ボトムブラケット構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的は、基本的に、軸部と、ダイナモと、遊星ギアユニットとから成る自転車用ボトムブラケット構造を提供することによって達成される。軸部は、第１端と、第２端とを有している。ダイナモは、軸部に取り付けられている。この軸部は、固定部と回転部とを有している。遊星ギアユニットは、ダイナモの回転部が軸部よりも高速で回転するように、軸部と、ダイナモの回転部との間に連結される。これにより、ダイナモの回転部が軸部よりも高速で回転するようになるため、１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーをダイナモから発生させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーを発生可能な発電機構を備えた自転車用ボトムブラケット構造が提供される。これにより、ダイナモの回転部が軸部よりも高速で回転するようになるため、１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーをダイナモから発生させることができる。また、製造及び組立てが比較的簡単かつ低価格な自転車用ボトムブラケット構造が提供される。これにより、自転車用ボトムブラケット構造の製造及び組立てを、簡単かつ低価格で実現することができる。さらに、遊星ギアユニットを使用する自転車用ボトムブラケット構造が提供される。これにより、ダイナモの回転部を軸部よりも高速で回転させることができ、１つまたは複数の電動装置を作動させるのに十分なエネルギーをダイナモから発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のその他の目的、特徴、様相、利点は、添付された図面と共に、本発明の実施形態を開示するところの以下の詳細な説明から本技術に精通するものに明らかになる。
【００１３】
ここでは、本発明の選択された実施形態が、図を参照しながら説明される。本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、以下の本発明にかかる実施例の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義されるような発明を制限するものではない。
【００１４】
まず、図１から図５に示すように、本発明の第１実施形態による自転車用ボトムブラケット構造１２が装着された自転車１０が示されている。ボトムブラケット構造１２は、自転車フレーム１６のボトムブラケットチューブ１４内に装着される。ボトムブラケット構造１２の対向する両端部には、各々右クランクアーム１８と、左クランクアーム２０とが連結され固定されている。自転車１０の他の部品は従来と同様であるので、自転車１０の他の部品に関する詳細は、ボトムブラケット構造１２に関連する部分を除き、ここでは説明または図示しない。さらに、本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、本発明の内容から逸脱することなく、自転車１０の様々な部品に対して様々な修正を加えることができる。
【００１５】
図２に示すように、自転車用ボトムブラケット構造１２は、基本的に、軸部２２と、第１端取付構造２４と、第２端取付構造２６と、ダイナモすなわち発電機構２８と、遊星ギアユニット３０とを備えている。ダイナモ２８は、乗り手が自転車１０のペダルに踏み込む際に電気が発生するように構成され配置される。以下に説明するように、遊星ギアユニット３０は、基本的に、ダイナモ２８が軸部２２よりも高速で回転するように、軸部２２とダイナモ２８との間に連結される。
【００１６】
軸部２２は、第１及び第２取付構造２４，２６によって、ボトムブラケットチューブ１４内に回転自在に支持されている。また、右及び左クランクアーム１８，２０は、それぞれが軸部２２の対向する両端部に連結され固定される。軸部２２は、ボトムブラケットの軸部の形成に従来使用されている、高剛性金属材料などの高剛性材料からなっているのが望ましい。図の実施形態による軸部２２は、第１端すなわち右端３２と第２端すなわち左端３４とを有する管状部材である。
【００１７】
右クランクアーム１８は、軸部２２の右端３２に連結され固定され、一方で、左クランクアーム２０は、軸部２２の左端３４に連結され固定される。特に、軸部２２の外面は、対応する右クランクアーム１８のスプラインと合致する環状セレーション（切欠き）すなわちスプライン３６を備えている。以下に説明するように、右クランクアーム１８は、第１端取付構造２４による軸方向力によって、スプライン３６上に保持される。左クランクアーム２０は、取付手段３８によって、軸部２２の左端３４に固定される。さらに具体的には、軸部２２の左端３４は、外周面上に配置された複数のセレーション（切欠き）すなわちスプライン４０と、左端３４の内孔の内周面に形成された内ねじ４２とを備えている。したがって、左クランクアーム２０は、軸部２２の左端３４上に形成されたスプライン４０と合致するセレーションすなわちスプラインを有しており、軸部２２に対して相対回転不能になっている。取付手段３８は、内ねじ４２と係合し、左クランクアーム２０を軸部２２の左端３４に固定し保持している。
【００１８】
軸部２２の外周面は、軸部２２をボトムブラケットチューブ１４に固定するための、第１及び第２端取付構造２４，２６を装着できるように、さらに構成され配置されている。特に、軸部２２の外周面は、第１端３２が最大径すなわち最大幅、第２端３４が最小径すなわち最小幅となるように、段状に形成されている。このように、スプライン３６を有する軸部２２の外周面は最大径すなわち最大幅を有し、スプライン４０を有する軸部２２の外周面は最小径すなわち最小幅を有している。
【００１９】
軸部２２の外周面は、１つまたは複数のスプロケット４６（１つのみ表示）を固定し保持するように構成され配置された、スプライン３６に隣接して配置された複数のセレーション（切欠き）すなわちスプライン４４をさらに備えるのが望ましい。また、軸部２２の外周面は、軸部２２の第１端３６に隣接して配置された第１の外ねじ５１と、軸部２２の第２端３４に実質的に隣接して配置された第２の外ねじ５２とをさらに備えるのが望ましい。外ねじ５１の有効外径は、外ねじ５２の有効外径よりも大きくなっていることが望ましい。外ねじ５１は、第１端取付構造２４が固定され保持されるように構成され配置される。第２外ねじ５２は、第２端取付構造２６が連結され固定されるように構成され配置される。
【００２０】
取付手段３８は、取付ボルト３８ａと、座金３８ｂと、固定リング３８ｃとを備えるのが望ましい。取付ボルト３８ａは、軸部２２の内ねじ４２と合致する外ねじを有している。取付ボルト３８ａは、トルク伝達面を有する穴を備えた中空部材であるのが望ましい。取付ボルト３８ａは、環状フランジを有している。環状フランジは、左クランクアーム２０を軸部２２の第２端３４に保持する軸方向力を左クランクアーム２０に与えるために、左クランクアーム２０のフランジに当接している。座金３８ｂは、取付ボルト３８ａの環状フランジと、左クランクアーム２０との間に配置されるのが望ましい。固定リング３８ｃは、左クランクアーム２０内にねじ込み装着されて、取付ボルト３８ａの環状フランジに当接するように構成され配置されている。固定リング３８ｃは、装着用工具を受け取るために周上に間隔を隔てて配置された複数のブラインド穴を備えるのが望ましい。
【００２１】
第１端取付構造２４は、右コーン６０と、右カップ６１と、複数のボールベアリング６２と、右端シール６３とを備えるのが望ましい。第１端取付構造２４は、軸部２２の第１端３２をボトムブラケットチューブ１４に回転自在に支持している。特に、右コーン６０と、右カップ６１と、ボールベアリング６２とは、第１ベアリングセットすなわち第１ベアリングユニットを形成している。右コーン６０と、右カップ６１と、ボールベアリング６２とは、自転車業界において従来使用されている高剛性材料からなっている。
【００２２】
図２及び図３に示すように、右コーン６０は、管状部６０ａと、環状フランジ部６０ｂとを有する環状部材であるのが望ましい。管状部６０ａは、軸部２２の外ねじ５１に係合し第１端取付構造２４を軸部２２に固定する内ねじ６０ｃを有している。また、管状部６０ａは、ボールベアリング６２を回転自在に支持する環状凹面６０ｄを有している。右コーン６０の環状フランジ部６０ｂは、スプロケット４６及び右クランクアーム１８に軸方向力を与える付勢部となるように、段状であることが望ましい。これにより、右コーン６０が軸部２２の外ねじ５１に取り付けられると、スプロケット４６及び右クランクアーム１８に軸方向力が与えられる。
【００２３】
図９、図１０および図１１に示すように、右カップ６１は、高剛性材料からなっているのが望ましい。右カップ６１は、ボトムブラケットチューブ１４に装着され固定される。右カップ６１は、管状部６１ａと、外側当接フランジ６１ｂと、内側環状フランジ６１ｃとを備えた管状部材であるのが望ましい。管状部６１ａは、ボトムブラケットチューブ１４の内ねじと係合する外ねじ６１ｄをさらに備えるのが望ましい。ねじ６１ｄは、左ねじであるのが望ましい。外側当接フランジ６１ｂは、右カップ６１がボトムブラケットチューブ１４内に完全に装着されたときに、ボトムブラケットチューブ１４の右側軸端に当接する当接部材である。外側当接フランジ６１ｂは、装着を簡単にするための切り欠きを有する形状、すなわちトルクを伝達しやすい形状（図示せず）を有していることが望ましい。
【００２４】
内側環状フランジ６１ｃは、ツイストロック用切り欠き６１ｅを４箇所に備えるのが望ましい。ツイストロック用切り欠き６１ｅは、ダイナモ２８の一部をそこに取り付けられるように略Ｌ字形状に形成されていることが望ましい。また、内側環状フランジ６１ｃは、ダイナモ２８の電線Ｗが貫通するための電線通路孔６１ｆをさらに備えるのが望ましい。内側環状フランジ６１ｃの内面には、回転するボールベアリング６２を支持する凹状ベアリング面６１ｇが形成されている。このように、ボールベアリング６２は、軸部２２がボトムブラケットチューブ１４に対して回転可能になるように、右コーン６０のベアリング面６０ｄと、右カップ６１のベアリング面６１ｇと間に回転自在に支持される。ボールベアリング６２は、金属材料などの高剛性材料からなっているのが望ましい。
【００２５】
シーリング部材６３は、エラストメリック材料などのフレキシブルな弾性シールタイプの材料からなっているのが望ましい。シール６３は、管状部６１ａの内面に形成された内面溝に装着されるのが望ましい。
【００２６】
図２に示すように、第２端取付構造２６は、基本的に、左コーン６４と、左カップ６５と、複数のボールベアリング６６と、環状端部用シール６７とを備えている。このように、第２端取付構造２６は、軸部２２の左端３４をボトムブラケットチューブ１４に対して回転自在に支持するように構成され配置されている。特に、左コーン６４と、左カップ６５と、ボールベアリング６６とは、第２ベアリングセットすなわち第２ベアリングユニットを形成している。左コーン６４と、左カップ６５と、ボールベアリング６６とは、自転車業界において従来使用されている高剛性材料からなっている。
【００２７】
左コーン６４は、内ねじ６４ａと、環状凹状ベアリング面６４ｂと、複数のスプラインすなわちセレーション６４ｃとを有する管状部材である。左コーン６４の外周面は、装着を簡単にするための切り欠き、スプラインおよびセレーションを有する形状、すなわちトルクを伝達しやすい形状（図示せず）を有していることが望ましい。内ねじ６４ａは、第２端取付構造２６を軸部２２に固定するために、軸部２２の外ねじ５２にねじ込み装着される。凹状ベアリング面６４ｂは、左コーン６４の外周面上に形成されており、従来の方法でボールベアリング６６を回転自在に支持している。スプラインすなわちセレーション６４ｃは、左コーン６４の外周面上に形成されている。以下に説明するように、スプラインすなわちセレーション６４ｃは、遊星ギアユニット３０を固定し保持するように構成され配置される。
【００２８】
左コーン６４は、軸部２２に設置されたロックナット６８及びワッシャ６９によって、偶発的に緩まないように予防されていることが望ましい。特に、ナット６８は、左コーン６４に軸方向力を与えられるように、外ねじ５２に係合する内ねじを有している。
【００２９】
図２に示すように、左カップ６５は、金属材料などの高剛性材料からなっているのが望ましい。左カップ６５は、ボトムブラケットチューブ１４の左端に連結され固定される。図の実施形態による左カップ６５は、外側管状部６５ａと、環状当接フランジ６５ｂと、内側環状フランジ６５ｃとを有する管状部材である。管状部６５ａの外面は、ボトムブラケットチューブ１４の左端のねじにねじ込み係合可能な外ねじ６５ｄを備えている。ねじ６５ｄは、右ねじであるのが望ましい。当接フランジ６５ｂは、管状部６５ａの外端から外方に延びている。この当接フランジ６５ｂは、左カップ６５がボトムブラケットチューブ１４の左端に完全にねじ込み装着されたときに、ボトムブラケットチューブ１４の端に当接する環状当接部となる。環状フランジ６５ｂは、複数の切り欠きを備えるのが望ましい。複数の切り欠きは、トルク伝達面（図示せず）を形成している。
【００３０】
内側環状フランジ６５ｃには、以下に説明するように、遊星ギアユニット３０を係合させるための複数のセレーションすなわちスプライン６５ｅが内側に形成されていることが望ましい。さらに、内側環状フランジ６５ｃは、ボールベアリング６６を回転自在に支持する環状凹状ベアリング面６５ｆを有するのが望ましい。
【００３１】
端部用シール６７は、内側環状フランジ６５ｃの軸方向に延びた部分に形成された溝内に装着されるのが望ましい。このように、シール６７は、左コーン６４と左カップ６５との間の隙間から汚染物質がボトムブラケット構造１２内に入り込まないように配置されている。
【００３２】
図２を参照すると、ダイナモすなわち発電機構２８は、一般的に、比較的従来どおりの部品である。したがって、ダイナモ２８に関する詳細は、本発明に関連する部分を除き、ここでは説明または図示しない。ダイナモ２８は、基本的に、ヨークユニット７０と、磁気ユニット７１とを備えている。ヨークユニット７０は固定部になっており、磁気ユニット７１は回転部になっている。このように、本実施形態によるヨークユニット７０は、ボトムブラケットチューブ１４に支持され固定されるように構成され配置されている。一方で、磁気ユニット７１は、遊星ギアユニット３０を介して、軸部２２と共に回転するように構成され配置されている。
【００３３】
図２及び図３に示すように、ヨークユニット７０は、基本的に、発電コイル７２と、ヨーク７３と、取付用スリーブ７４と、固定ナット７５とを備えている。発電コイル７２は、コイルの巻き付けられるボビンを有する固定子を形成している。発電コイル７２は、図１に示された電気シフターのような１つまたは複数の電動装置に接続されるコードすなわちワイヤＷを有している。すなわち、発電コイル７２の磁気ユニット７１に対する相対回転によって、電気エネルギーが発生しコードＷを通じて電動装置に送られる。ヨーク７３は、発電コイル７２を収容し支持するための爪部を備えた１対のカップ状部材であるのが望ましい。例えば、発電コイル７２及びヨーク７３の構造は、U.S. Patent No. 6,409,197 に開示されているダイナモの対応部品と同様に構成され配置されうる。ヨーク７３は、取付用スリーブ７４の外周面上に固定される。
【００３４】
取付用スリーブ７４は、高剛性材料からなっているのが望ましい。図３、図１２から図１４に示すように、取付用スリーブ７４は、管状部７４ａと、環状当接部７４ｂとを有する管状部材である。環状当接部７４ｂは、管状部７４ａの第１端から半径方向外方に向けて延びている。管状部７４ａの第２端は、固定ナット７５がねじ込み装着される外ねじ７４ｃを有している。固定ナット７５がねじ７４ｃによって管状部７４ａにねじ込まれると、発電コイル７２及びヨーク７３が管状部７４ａに装着され固定される。固定ナット７５には、発電コイル７２及びヨーク７３が取付用スリーブ７４に対して相対回転しないように、十分な軸方向力を加えておくことが望ましい。環状フランジ７４ｂは、電気コードＷが貫通可能な配線用開口すなわちスロット７４ｄを備えている。また、環状フランジ７４ｂは、複数のもどり止め部７４ｅをさらに備えるのが望ましい。もどり止め部７４ｅは、右カップ６１のツイストロック用切り欠き６１ｅに受け取られるように構成され配置される。もどり止め部７４ｅは、ツイストロック用切り欠き６１ｅの拡大領域に挿入される。そして、取付用スリーブ７４が右カップ６１に対してねじられるか回転させられる。すると、もどり止め部７４ｅがツイストロック用切り欠き６１ｅ内で周方向に移動して、取付用スリーブ７４が右カップ６１に固定され保持される。右カップ６１はボトムブラケットチューブ１４に固定されているので、ヨークユニット７０も右カップ６１を介してボトムブラケットチューブ１４に連結され固定される。
【００３５】
図２から図５を再び参照すると、遊星ギアユニット３０は、基本的に、リングギア８１と、固定リング８２と、保持クリップ８３と、ギアホルダー８４と、３つの遊星ギア８５と、太陽ギア８６とを備えている。磁気ユニット７１は、太陽ギア８６と共にヨークユニット７０の回りに回転するように、太陽ギア８６に装着され固定される。遊星ギア装置３０は、ダイナモ２８の磁気ユニット（回転部）７１が軸部２２の回転よりも高速で回転するように、軸部２２とダイナモ２８の磁気ユニット７１との間に連結される。磁気ユニット７１は、ヨークユニット７０まわりに同軸に配置された複数の磁石を備えるのが望ましい。特に、軸部２２の回転が永久磁石に伝達され永久磁石が軸部２２よりも速い回転速度で回転するように、永久磁石は遊星ギアユニット３０に取り付けられる。
【００３６】
図２、図４、図５に示すように、リングギア８１は、高剛性材料からなる環状部材である。リングギア８１は、複数の内側セレーションすなわちスプライン８１ａと、複数のギア内歯８１ｂを備えるのが望ましい。内側セレーション８１ａは、左カップ６５の外側セレーション６５ｅに係合する。このように、リングギア８１は左カップ６５に固定されて、左カップ６５が自転車用ボトムブラケットチューブ１４に固定される。すなわち、リングギア８１は、ボトムブラケットチューブ１４に対して相対回転不能である。以下に説明するように、ギア内歯８１ｂは、遊星ギア８５の回転を制御するように、遊星ギア８５の歯に係合する。
【００３７】
図２、図４、図５に示すように、固定リング８２は、複数の内側セレーションすなわちスプライン８２ａと、複数の外側セレーションすなわちスプライン８２ｂとを備えている。内側セレーション８２ａは、固定リング８２が軸部２２と共に回転するように、左コーン６４の外側セレーション６４ｃに係合する。外側セレーション８２ｂは、ギアホルダー８４が固定リング８２に対して相対回転しないように、ギアホルダー８４に係合する。したがって、ギアホルダー８４は軸部２２と共に回転する。
【００３８】
図２、図４、図５に示すように、ギアホルダー８４は、高剛性材料からなる管状部材である。ギアホルダー８４は、ギアホルダー８４と固定リング８２とが互いに固定されるように、固定リング８２の外側セレーション８２ｂに係合する複数の内側セレーションすなわちスプライン８４ａを備えている。ギアホルダー８４は、その中心を基準として１２０°の角度で配置された３つの遊星ギア用開口８４ｂをさらに備えている。遊星ギア用開口８４ｂには、遊星ギア８５が装着される。ここでは、ピン８７が、遊星ギア８５をギアホルダー８４に回転自在に支持している。したがって、軸部２２が回転させられると、ギアホルダー８４が軸部２２と共に回転し、遊星ギア８５が、リングギア８１と係合しながら回転する。
【００３９】
遊星ギア８５は、第１ギア部８５ａと第２ギア部８５ｂとを備えている。第１ギア部８５ａの直径は、第２ギア部８５ｂの直径より小さく設定されている。また、第１ギア部８５ａの周上の歯数は、第２ギア部８５ｂの歯数より少なく設定されている。第１ギア部８５ａの歯は、リングギア８１のギア歯８１ｂに係合している。したがって、ギアホルダー８４が回転すると、第１ギア部８５ａと、リングギア８１のギア歯８１ｂとの係合によって、遊星ギア８５が回転する。この各遊星ギア８５の回転が太陽ギア８６に伝達されて、太陽ギア８６は軸部２２の回りにより速い回転速度で回転する。
【００４０】
図２、図３、図５、図１５から図１７に示すように、太陽ギア８６は、第１管状部８６ａと、第２管状部８６ｂとを備えている。第１管状部８６ａの内面には、永久磁石７８が取り付けられている。したがって、永久磁石７８は太陽ギア８６と共に回転する。第２管状部８６ｂは、ギア外歯８６ｃと内ねじ８６ｄとを有している。ギア外歯８６ｃは、遊星ギア８５の第２ギア部８５ｂのギア歯と係合する。したがって、遊星ギア８５が回転すると、太陽ギア８６が回転する。
【００４１】
図２及び図３に示すように、固定リング８８は、太陽ギア８６の内ねじ８６ｄにねじ込み装着されるのが望ましい。固定リング８８は、遊星ギア８５をギア外歯８６ｃに保持するように構成され配置された環状当接フランジを有している。
【００４２】
ここで使用する、次の「前方、後方、上方、上、下方、垂直、水平、下、横」などの方向を示す用語、ならびに他の同様の方向を表す用語は、本発明が装着された自転車の方向を表すものとする。したがって、本発明を説明するこれらの用語は、本発明の装着された自転車を基準に解釈されなければならない。ここで使用されている「ほぼ」、「約」、「おおよそ」などの程度を表す用語は、最終結果が著しく変化しない妥当量の変化を意味する修正用語である。これらの用語は、修正対象の用語の意味を無効にしない範囲で、±５％の偏差を含むものと解釈される。
【００４３】
ここでは、本発明の選択された実施形態を説明し図示しているが、本開示から本技術に精通するものには明らかであるが、請求の範囲で定義された本発明の目的又は範囲から逸脱しなければ、様々な修正、変更を加えることができる。さらに、本発明による複数の実施形態の説明は、例示することのみを目的とし、添付された請求項や請求項と同等と見なされる内容によって規定される発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
ここで、本開示の一部を形成する添付図面を参照する。
【図１】本発明の第１実施形態による自転車用ボトムブラケット構造が装着された自転車の斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態による、図１に示された自転車用ボトムブラケット構造の部分的長手方向断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による、図１及び図２に示された自転車用ボトムブラケット構造の右側端部の部分拡大長手方向断面図。
【図４】本発明の第１実施形態による、図１から図３に示された自転車用ボトムブラケット構造の右側端部の部分拡大長手方向断面図。
【図５】本発明の第１実施形態による、図１から図４に示された自転車用ボトムブラケット構造の選択部品の分解透視図。
【図６】本発明の第１実施形態による、遊星ギアの取り付けられた、図２から図５に示されたギアホルダーの左側軸端面図。
【図７】本発明の第１実施形態による、図６に示されたギアホルダー及び遊星ギアの側面図。
【図８】本発明の第１実施形態による、ギアホルダーに取り付けられた遊星ギアと噛み合う太陽ギアの左側軸端立面図。
【図９】本発明の第１実施形態による、図２から図５に示された右カップの左側軸端立面図。
【図１０】本発明の第１実施形態による右カップの、図９の１０−１０線による断面図。
【図１１】図９及び図１０に示された右カップの右側軸端立面図。
【図１２】本発明の第１実施形態による、図２、図３、図５に示された取付スリーブの左側軸端立面図。
【図１３】図１２に示された取付スリーブの、図１２の１３−１３線による長手方向断面図。
【図１４】図１０及び図１１に示された右カップの右側軸端立面図。
【図１５】本発明の第１実施形態による、図２、図３、図５に示された太陽ギアの左側軸端立面図。
【図１６】永久磁石の取り付けられた、図１５に示された太陽ギアの、図１５の１６−１６線による断面図。
【図１７】図１５及び図１６に示された太陽ギアの外側軸端立面図。
【符号の説明】
【００４５】
１２ 自転車用ボトムブラケット構造
１４ ボトムブラケットチューブ
２２ 軸部
２４ 第１端取付構造
２６ 第２端取付構造
２８ ダイナモ（発電機構）
３０ 遊星ギアユニット
３２ 右端（第１端）
３４ 左端（第２端）
６０ 右コーン
６１ 右カップ
６１ｆ 電線通路孔
６２ ボールベアリング
６４ 左コーン
６５ 左カップ
６６ ボールベアリング
６７ 環状端部用シール
７０ ヨークユニット
７１ 磁気ユニット
７４ 取付用スリーブ
７４ａ 管状部
７４ｂ 環状当接部
７４ｄ スロット（配線用開口）
８１ リングギア
８２ 固定リング
８３ 保持クリップ
８４ ギアホルダー
８５ 遊星ギア
８６ 太陽ギア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端と第２端とを有する軸部と、
固定部と回転部とを有し前記軸部に装着されるダイナモと、
前記ダイナモの回転部が前記軸部より高速回転するように、前記軸部と前記ダイナモの回転部との間に連結された遊星ギアユニットと、
を備える自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項２】
前記ダイナモの固定部はヨークユニットを有しており、前記ダイナモの回転部は磁気ユニットを有している、
請求項１に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項３】
前記ダイナモの固定部は、前記ダイナモの回転部の内部に前記ダイナモの回転部と同軸に配置されている、
請求項１又は２に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項４】
前記遊星ギアユニットは、前記ダイナモの回転部に装着された太陽ギアと前記軸部と共に回転するように装着された第１遊星ギアとを有し、
前記第１遊星ギアは、前記軸部の回転に応じて前記太陽ギアを回転させるように前記太陽ギアに係合している、
請求項１から３のいずれかに記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項５】
前記遊星ギアユニットは、複数の前記第１遊星ギアをさらに有しており、
複数の前記第１遊星ギアは、前記軸部と共に回転するように装着されており、前記軸部の回転に応じて前記太陽ギアを回転させるように前記太陽ギアに係合している、
請求項４に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項６】
前記遊星ギアユニットは、前記軸部と共に回転するように装着されたギアホルダーをさらに有しており、
前記ギアホルダーは、前記第１遊星ギアを支持している、
請求項４又は５に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項７】
前記遊星ギアユニットは、固定フレーム部に固定されるように構成され配置された固定リングギアと、前記ギアホルダーに装着された第２遊星ギアとをさらに有しており、
前記第２遊星ギアは、前記固定リングギアに係合している、
請求項６に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項８】
前記固定リングギアは、ベアリングセットのアウターカップに装着されており、
前記ダイナモの固定部は、ベアリングセットのアウターカップに装着された取付構造を有している、
請求項７に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項９】
前記ダイナモの固定部は、ヨークユニットを有しており、
前記ヨークユニットは、磁気ユニットを含む前記ダイナモの回転部の内部に前記ダイナモの回転部と同軸に配置されたスリーブに装着されている、
請求項１から８のいずれかに記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１０】
前記ダイナモの固定部の前記スリーブは、一端に取付構造を有している、
請求項９に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１１】
前記スリーブの前記取付構造は、前記ヨークユニットの電気コードが配置されるワイヤアクセス開口を有している、
請求項１０に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１２】
前記スリーブは、前記ヨークユニットの電気コードが配置されるワイヤアクセス開口を有している、
請求項１０に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１３】
前記スリーブの前記取付構造は、ベアリングセットのアウターカップに装着されている、
請求項１０から１２のいずれかに記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１４】
前記スリーブ及び前記アウターカップは、前記ヨークユニットの電気コードが配置されるワイヤアクセス開口を有している、
請求項１３に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１】
第１端と第２端とを有する軸部と、
固定部と回転部とを有し前記軸部に装着されるダイナモと、
前記ダイナモの回転部が前記軸部より高速回転するように、前記軸部と前記ダイナモの回転部との間に連結された遊星ギアユニットと、
を備える自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項２】
前記ダイナモの固定部はヨークユニットを有しており、前記ダイナモの回転部は磁気ユニットを有している、
請求項１に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項３】
前記ダイナモの固定部は、前記ダイナモの回転部の内部に前記ダイナモの回転部と同軸に配置されている、
請求項１又は２に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項４】
前記遊星ギアユニットは、前記ダイナモの回転部に装着された太陽ギアと前記軸部と共に回転するように装着された第１遊星ギアとを有し、
前記第１遊星ギアは、前記軸部の回転に応じて前記太陽ギアを回転させるように前記太陽ギアに係合している、
請求項１から３のいずれかに記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項５】
前記遊星ギアユニットは、複数の前記第１遊星ギアをさらに有しており、
複数の前記第１遊星ギアは、前記軸部と共に回転するように装着されており、前記軸部の回転に応じて前記太陽ギアを回転させるように前記太陽ギアに係合している、
請求項４に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項６】
前記遊星ギアユニットは、前記軸部と共に回転するように装着されたギアホルダーをさらに有しており、
前記ギアホルダーは、前記第１遊星ギアを支持している、
請求項４又は５に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項７】
前記遊星ギアユニットは、固定フレーム部に固定されるように構成され配置された固定リングギアと、前記ギアホルダーに装着された第２遊星ギアとをさらに有しており、
前記第２遊星ギアは、前記固定リングギアに係合している、
請求項６に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項８】
前記固定リングギアは、ベアリングセットのアウターカップに装着されており、
前記ダイナモの固定部は、ベアリングセットのアウターカップに装着された取付構造を有している、
請求項７に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項９】
前記ダイナモの固定部は、ヨークユニットを有しており、
前記ヨークユニットは、磁気ユニットを含む前記ダイナモの回転部の内部に前記ダイナモの回転部と同軸に配置されたスリーブに装着されている、
請求項１から８のいずれかに記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１０】
前記ダイナモの固定部の前記スリーブは、一端に取付構造を有している、
請求項９に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１１】
前記スリーブの前記取付構造は、前記ヨークユニットの電気コードが配置されるワイヤアクセス開口を有している、
請求項１０に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１２】
前記スリーブは、前記ヨークユニットの電気コードが配置されるワイヤアクセス開口を有している、
請求項１０に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１３】
前記スリーブの前記取付構造は、ベアリングセットのアウターカップに装着されている、
請求項１０から１２のいずれかに記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【請求項１４】
前記スリーブ及び前記アウターカップは、前記ヨークユニットの電気コードが配置されるワイヤアクセス開口を有している、
請求項１３に記載の自転車用ボトムブラケット構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−１５９８７（Ｐ２００６−１５９８７Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８５５１８（Ｐ２００５−１８５５１８）
【出願日】平成１７年６月２４日（２００５．６．２４）
【出願人】（０００００２４３９）株式会社シマノ (1,038)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２４日（２００５．６．２４）
【出願人】（０００００２４３９）株式会社シマノ (1,038)
【Ｆターム（参考）】
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