Fahrradnabe mit eingebauter Lichtmaschine. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrradnabe mit einer darin einge bauten Lichtmaschine, die einen mehrpoligen, am umlaufenden Nabengehäuse befestigten Ringmagneten und einen durch Vermittlung eines Zwischengetriebes in gegenüber dem jenigen des Nabengehäuses gegenläufigen Drehsinne antreibbaren, lose auf einer fest stehenden Nabenachse gelagerten Anker auf weist.
Diese Fahrradnabe kennzeichnet sich erfindungsgemäss dadurch, dass die Licht maschine mit einem zur Begrenzung der an den Verbrauchern wirksamen Spannung be stimmten Fliehkraft-Spannungsregler mit mindestens einem in den Lichtmaschinen- Verbraucherstromkreis einschaltbaren Wider stand und einer die Ein- und die Ausschal tung dieses letzteren beherrschenden Schalt vorrichtung versehen ist, welche mindestens einen schwenkbar angeordneten Fliehkraft- arm aufweist, der unter dem Einfluss einer Rückziehkraft in einer innern,
der Ausschal tung des genannten Widerstandes zugeord- neten Schwenklage festgehalten wird, jedoch bei Überschreitung eines Grenzwertes der Um laufgeschwindigkeit des Ankers infolge des Überwiegens der Zentrifugalkraft über die Rückziehkraft in seine äussere Schwenklage iibergeführt wird, in welcher er das Einschal ten des genannten Widerstandes in den Licht maschinen-Verbraucherstromkreis bewirkt., Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes veranschaulicht.
Fig. 1 ist ein achsialer Längsschnitt durch die Fahrraduabe; Fig. 2, 3 und 4 sind Querschnitte nach den Linien II-II, III-III und IV-IV in Fig. 1, und Fig. 5 zeigt das elektrische Schema der Lichtmaschine und der daran angeschlossenen Beleuchtungsanlage.
Auf der festen Nabenachse 1 ist in üb licher Weise mittels Kugellagern 2 und 3 das Radnabengehäuse 4 drehbar gelagert, an welchem die Radspeichen 5 befestigt sind, von denen in Fig. 1 zwei angedeutet sind. Auf der Achse 1 ist ein mit einer Wicklung 6 versehener Anker 7 lose gelagert, der auf der dem Kugellager 2 zugekehrten Seite mit einem verlängerten Nabenteil versehen ist, auf dem ein das zentrale Rad eines Planeten getriebes bildendes Zahnrad 8 sitzt. Mit die sem Zahnrad 8 kämmt ein Zwischenrad 9, das seinerseits mit einem am Nabengehäuse 4 befestigten Innenzahnkranz 10 in Eingriff steht.
Das Zwischenrad 9 ist lose auf dem Zapfen 11 eines Zapfenträgers gelagert. Die ser Zapfenträger besteht aus zwei Laschen 12 und 13 und aus einer einen zwischen die sen beiden Laschen eingeklemmten Flansch 14a und einen Nabenteil 14 besitzenden Hülse, die lose auf der Achse 1 gelagert ist. Die Laschen 12, 13 sind, bezogen auf die Achse der Nabe, nach der dem Lagerzapfen 11 entgegengesetzten Seite hin verlängert und sind dort mit einer Regulierschraube 15 ver sehen, mittels welcher der Klemmdruck auf den Flansch 14a kleiner oder grösser gemacht werden kann.
Zum Antrieb der Lichtmaschine zwecks Lichterzeugung muss der oben be schriebene Zapfenträger gegen eine Dreh bewegung relativ zur Achse 1 gesichert wer den. Zu diesem Zwecke ist in dem von dem Lager 2 getragenen Endteil der Achse 1 ein unter dem Einfluss einer Druckfeder 16 ste- liender Sicherungsstift 17 vorgesehen, mittels welchem zwei quer zu ihm angeordnete Kupp lungsstifte 18 in Eingriff mit zwei entspre chenden Längsnuten in der Bohrung des Na 1)enteils der Hülse 14 gebracht werden kön nen.
Beim Einrücken der Kupplungsstifte 18 in die Eingriffsstellung während der Fahrt tritt in den damit in Triebverbin dung stehenden Antriebsteilen ein Schlag auf, der aber vom Zapfenträger aufgenommen wird, indem zwischen den Laschen 12, 13 desselben einerseits und dem Flansch 14a des selben anderseits eine relative Drehbewegung stattfinden kann. Der Zapfenträger bildet somit ein Rutschkupplung, dank welcher die Beschädigung der Antriebsteile im Gehäuse 4 anlässlich der oben erwähnten Einrückope- ration vermieden wird.
Um den Anker 7 herum ist ein perma nenter Ringmagnet angeordnet, der einen innen am Na.bengehäuse 4 befestigten Ring 19 aus magnetisierbarem Material aufweist, an dessen Stirnflächen zwei gleiche, ringför mige Polträger 20 und 21 festgemacht sind. Beide Polträger weisen sechs nach innen ab- :,eeboggene, in Richtung der Ringachse verlau fende, Pole bildende Fahnen auf, deren Innen flächen auf einer ZS-linderfl'äehe liegen, deren Länge im wesentlichen derjenigen des Anker eisens gleich ist.
Die beiden Polträger 20 und 21 sind so am 11agnetring 19 befestigt, dass die Pole des einen Polträgers zu den Polen des andern Polträgers versetzt sind, d. h. dass sieh die Pole des einen Polträgers in die Pol lücke.n des andern Polträgers hinein er strecken.
Auf dem im Kugellager 3 gelagerten Teil der Achse 1 ist eine Stromabnahmevorrich tung mit auf der Achse feststellend angeord netem, in elektrischer Verbindung mit der Ankerwicklung 6 stehendem Schleifring ??, einem darauf gleitenden, am Anker sitzen den Sehleiflz-ontalLt 23 und einem isolierten Anschlussstift 24 vorgesehen.
L m zu verhin dern, da,ss bei grösseren Fahrgeschwindigkei- ten die Spannung der Lichtmaschine eine ge wisse, der normalen Betriebsspannung für die von der Liehtmasehine gespiesene Lampe ent sprechende Grenze übersteigt, ist auf dem dem Stromabnehmer zugekehrten Stirnende des Ankers 7 ein Fliehkraft-Spannungsreg- ler vorgesehen. Dieser letztere weist zwei in Serie geschaltete Widerstände 25 und 26 auf, die mittels einer zwei seli -enkbar angeord nete,
aus magnetisierbarem -Material beste hende Fliehkraftarine 2 7 und 28 aufweisen den Schaltvorrichtung in Serie mit dem Licht- inasehinen-Verbraucherstromkreis schaltbar sind. Diese beiden F lielikraftarme 17, 28 sind dem Einfluss von zwei ungleich starken Zug federn \?9 und 30 ausgesetzt.
Die Wirkungs weise dieses Fliehkraft - Spannungsregler geht am besten aus dem in Fig. 5 gezeigten Schema. hervor, in welchem die elektrische Anordnung der oben erwähnten Teile der Lielitmaschine und die Verbindung der letz- teren mit einer von ihr zu speisenden, elek trischen Lampe 31 veranschaulicht ist.
Angenommen, dass bis zu einer Fahrge schwindigkeit von zum Beispiel 15 km/Std. des Fahrrades, in dessen eine Nabe die Licht maschine eingebaut ist, beide Fliehkraftarme 27, 28 noch an der Achse 1 anliegen. Der Stromkreis verläuft in diesem Falle vom An ker 7 aus über x, 31, x', 1, 27 und x2 zurück zum Anker 7. Beim Überschreiten dieser Fahrgeschwindigkeit wird der unter dem Einfluss der schwächeren Feder 29 stehende Fliehkraftarm 27 weggeschleudert (siehe strichpunktierte Stellung des Armes 27 in Fig. 4). Der Stromkreis verläuft alsdann von 7 über x, 31, x', 1, 28, x3, 25 zurück zu 7.
Der Widerstand 25 ist somit in den Licht maschinen-Verbraucherstromkreis eingeschal tet, wodurch die Spannung an der Lampe 31 reduziert wird. Bei einer Fahrgeschwindig keit von 25 km/Std. wird nun auch der dem Einfluss der stärkeren Feder 30 ausgesetzte Fliehkraftarm 28 weggeschleudert, so dass jetzt auch noch der Widerstand 26 in den Lichtmaschinen-Verbraucherstromkreis ein geschaltet wird, indem der Stromkreis nun von 7 aus über x, 31, x', 1, 26, 25 zurück zu 7 verläuft.
Gegebenenfalls könnte nur ein Wider stand und nur ein Fliehkraftarm vorgesehen sein. In diesem Falle könnte dieser einzige Arm nur der erwähnten magnetischen Kraft ausgesetzt sein und die Feder könnte in Weg fall kommen.
Um beim Umlaufen der beschriebenen Fahrradnabe die Erzeugung von Licht zu veranlassen, muss dafür gesorgt werden, dass der Zapfenträger 14, 15 mit Hilfe der oben beschriebenen Sperrmittel 17, 18 gegen eine Drehbewegung gesichert ist. Dies hat zur Folge, dass, wenn das Nabengehäuse 4 in einem Drehsinne gedreht wird, diese Dreh bewegung durch Vermittlung des Zahnrad getriebes 8, 9, 10 auf den Anker 7, jedoch im entgegengesetzten Drehsinne, übertragen wird,
wodurch auch bei kleiner Tourenzahl des Nabengehäuses 4 eine immer noch verhält- nismüssig grosse Relativgeschwindigkeit zwi- sehen den Ringmagnetpolen und dem Anker erzielt wird. Durch diesen Umstand und auch durch die Vielpoligkeit des Ringmagneten ist auch bei langsamer Fahrt eines Fahrrades. dessen eine Nabe gemäss obigen Erläuterungen ausgebildet ist, die Möglichkeit gegeben, ein gutes Licht zu erzeugen.
Bicycle hub with built-in alternator. The subject of the present invention is a bicycle hub with an alternator built therein, which has a multi-pole ring magnet attached to the rotating hub housing and an armature which can be driven loosely on a stationary hub axle by means of an intermediate gear in opposite directions of rotation to that of the hub housing.
According to the invention, this bicycle hub is characterized in that the alternator was equipped with a centrifugal force voltage regulator designed to limit the voltage acting on the consumers, with at least one resistance that can be switched on in the alternator consumer circuit, and one that controls the switching on and off of this latter device is provided, which has at least one pivotably arranged centrifugal arm, which under the influence of a retraction force in an inner,
The pivot position associated with the switching off of the mentioned resistance is retained, but when a limit value of the rotating speed of the armature is exceeded as a result of the predominance of the centrifugal force via the retraction force, it is transferred to its outer pivot position, in which it is switched on the mentioned resistance in the light machine consumer circuit causes., On the accompanying drawing, an embodiment of the subject invention is illustrated.
Fig. 1 is an axial longitudinal section through the bicycle hub; 2, 3 and 4 are cross-sections along lines II-II, III-III and IV-IV in FIG. 1, and FIG. 5 shows the electrical diagram of the alternator and the lighting system connected to it.
On the fixed hub axle 1, the wheel hub housing 4 is rotatably mounted in a customary manner by means of ball bearings 2 and 3, to which the wheel spokes 5 are attached, of which two are indicated in FIG. On the axis 1 provided with a winding 6 armature 7 is loosely mounted, which is provided on the side facing the ball bearing 2 with an elongated hub part on which a central wheel of a planetary gear forming gear 8 sits. With the sem gear 8 meshes with an intermediate gear 9, which in turn engages with an internal ring gear 10 attached to the hub housing 4.
The intermediate gear 9 is loosely mounted on the pin 11 of a pin carrier. The water pin carrier consists of two tabs 12 and 13 and a clamped between the two tabs sen flange 14a and a hub part 14 having a sleeve that is loosely mounted on the axis 1. The tabs 12, 13 are, based on the axis of the hub, extended to the side opposite the bearing pin 11 and are there ver see with a regulating screw 15, by means of which the clamping pressure on the flange 14a can be made smaller or larger.
To drive the alternator to generate light, the pin carrier described above must be secured against rotational movement relative to axis 1 who the. For this purpose, in the end part of the axle 1 carried by the bearing 2, a locking pin 17, which is under the influence of a compression spring 16, is provided, by means of which two coupling pins 18 arranged transversely to it engage with two corresponding longitudinal grooves in the bore of the Na 1) enteils the sleeve 14 can be brought NEN.
When the coupling pins 18 are engaged in the engaged position while driving, a blow occurs in the drive parts that are connected to it, but this is absorbed by the pin carrier by a relative rotary movement between the tabs 12, 13 of the same on the one hand and the flange 14a of the same on the other can take place. The pin carrier thus forms a slip clutch, thanks to which damage to the drive parts in the housing 4 during the above-mentioned engagement operation is avoided.
A permanent ring magnet is arranged around the armature 7 and has a ring 19 made of magnetizable material which is attached to the inside of the hub housing 4 and has two identical, ring-shaped pole carriers 20 and 21 attached to its end faces. Both pole carriers have six inwardly curved, pole-forming flags running in the direction of the ring axis, the inner surfaces of which lie on a ZS-linderfl'ähe, the length of which is essentially the same as that of the armature iron.
The two pole carriers 20 and 21 are fastened to the magnet ring 19 in such a way that the poles of one pole carrier are offset from the poles of the other pole carrier. H. that see the poles of one pole carrier in the gap in the pole of the other pole carrier.
On the part of the axis 1 mounted in the ball bearing 3 is a Stromabnahmevorrich device with a locking device on the axis, in electrical connection with the armature winding 6 standing slip ring ??, a sliding on the armature sit the Sehleiflz-ontalLt 23 and an insulated connection pin 24 provided.
To prevent the voltage of the alternator from exceeding a certain limit corresponding to the normal operating voltage for the lamp fed by the lamp, at higher driving speeds, there is a centrifugal force on the end of the armature 7 facing the pantograph. Voltage regulator provided. This latter has two series-connected resistors 25 and 26, which are arranged by means of a two-way selector,
Made of magnetizable material best existing centrifugal marine 2 7 and 28 have the switching device in series with the light inasehinen consumer circuit can be switched. These two drop force arms 17, 28 are exposed to the influence of two tension springs 9 and 30 of unequal strength.
The effect of this centrifugal force - voltage regulator is best from the scheme shown in FIG. in which the electrical arrangement of the above-mentioned parts of the Lielit machine and the connection of the latter with an electrical lamp 31 to be fed by it is illustrated.
Assuming that up to a driving speed of, for example, 15 km / h. of the bicycle, in whose one hub the alternator is installed, both centrifugal arms 27, 28 are still on the axis 1. In this case, the circuit runs from armature 7 via x, 31, x ', 1, 27 and x2 back to armature 7. When this speed is exceeded, the centrifugal arm 27 under the influence of the weaker spring 29 is thrown away (see dot-dash position of the arm 27 in Fig. 4). The circuit then runs from 7 via x, 31, x ', 1, 28, x3, 25 back to 7.
The resistor 25 is thus switched on in the light machine consumer circuit, whereby the voltage across the lamp 31 is reduced. At a driving speed of 25 km / h. The centrifugal arm 28, which is exposed to the influence of the stronger spring 30, is now thrown away, so that the resistor 26 is now also switched on in the alternator consumer circuit, in that the circuit now starts from 7 via x, 31, x ', 1, 26 , 25 runs back to 7.
If necessary, only a resistance and only one centrifugal arm could be provided. In this case, this single arm could only be exposed to the magnetic force mentioned and the spring could fall out.
In order to cause light to be generated when the bicycle hub described revolves, it must be ensured that the pin carrier 14, 15 is secured against rotational movement with the aid of the locking means 17, 18 described above. This has the consequence that when the hub shell 4 is rotated in one direction of rotation, this rotational movement is transmitted to the armature 7, but in the opposite direction of rotation, through the intermediary of the gear transmission 8, 9, 10,
whereby, even with a small number of revolutions of the hub housing 4, a still relatively high relative speed is achieved between the ring magnetic poles and the armature. Due to this fact and also due to the multi-polarity of the ring magnet, it is also possible when a bicycle is traveling slowly. one hub of which is designed according to the above explanations, given the possibility of generating good light.