DE102011052060A1

DE102011052060A1 - Fahrraddynamo mit einem durch Fahrtwind antreibbaren aerodynamischen Rotor

Info

Publication number: DE102011052060A1
Application number: DE102011052060A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Kohl
Original assignee: KHAYAT MICHEL MHEDI
Current assignee: KHAYAT MICHEL MHEDI
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrraddynamo (1) mit einem durch Fahrtwind antreibbaren aerodynamisch wirkenden Rotor (2). Um den Fahrraddynamo weiter zu verbessern und außerdem den Wirkungsgrad insgesamt zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass für den Rotor (2) mindestens ein Strömungsleitmittel (3) vorgesehen ist, um bei Fahrtwind eine annähernd laminare Luftströmung zu erzeugen und diese auf den Rotor (2) zu leiten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrraddynamo mit einem durch Fahrtwind antreibbaren aerodynamischen Rotor.
Die Energie für die Front- und Rückleuchten eines Fahrrads sind üblicherweise an einen so genannten Seitenläuferdynamo elektrisch angeschlossen, welcher mittels Reibungskupplung mit dem vorderen oder hinteren Rad gekoppelt ist. Die erzeugte Energie muss vom Fahrer zusätzlich erbracht werden, wodurch das Fahren erheblich anstrengender ist, sobald der Fahrraddynamo und die Stromverbraucher eingeschaltet sind. Außerdem beschädigt der Seitenläuferdynamo auf längere Zeit die Seitenwand des Fahrradreifens. Der als Alternative verwendete Nabendynamo hat dagegen den Nachteil, dass er häufig verschmutzt und dann keine Energie mehr erzeugt. In der deutschen Patentschrift DE 44 01 895 B4 wird deshalb ein Fahrraddynamo mit einem durch Fahrtwind antreibbaren aerodynamischen Rotor vorgeschlagen. Nachteilig an den bekannten, durch Fahrtwind antreibbaren Fahrraddynamos ist ihre geringe Effizienz. So sind hohe Fahrgeschwindigkeiten notwendig, um eine nennenswerte elektrische Leistung zu erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den Fahrraddynamo mit einem durch Fahrtwind antreibbaren aerodynamischen Rotor weiter zu verbessern und außerdem seinen Wirkungsgrad insgesamt zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens ein Strömungsleitmittel vorgesehen ist, um bei Fahrtwind eine annähernd laminare Luftströmung zu erzeugen und diese auf den Rotor zu leiten. Unter einer annähernd laminaren Luftströmung ist eine turbulenzarme Strömung zu verstehen. Ein aerodynamisch wirkender Rotor im Sinne der Erfindung umfasst eine drehbaren Welle mit einer Nabe und daran angeordnete Rotorblättern, wobei diese Teile durch eine Luftströmung gemeinsam in Drehung versetzt werden. Die Welle ist mit dem elektrischen Generators des Fahrraddynamos gekoppelt, so dass bei einer Drehung des Rotors Strom erzeugt wird, etwa zur Versorgung der Fahrradbeleuchtung. Durch das oder die erfindungsgemäßen Strömungsleitmittel werden Turbulenzen vermindert und der Gesamtwirkungsgrad des Fahrraddynamos erhöht sich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend erläutert.
Das Strömungsleitmittel ist als ein Kreishohlzylinder mit einer vorderen Strömungseintrittsöffnung und einer hinteren Strömungsaustrittsöffnung ausgebildet und der Rotor koaxial im inneren Hohlraum des Kreishohlzylinders angeordnet. Dadurch wird aus dem turbulenten Fahrtwind eine gerichtete, quasi-laminare Luftströmung erzeugt, die im Wesentlichen parallel zur Rotorachse verläuft und so den Rotor besonders effizient antreibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass störende Luft- bzw. Windströmungen, die quer oder in einem schrägen Winkel zur Strömung des Fahrtwindes verlaufen, vom Kreishohlzylinder abgeschirmt werden. Dadurch wird die Effizienz des Fahrraddynamos weiter verbessert. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die Rotorblätter durch den Kreishohlzylinder bedeckt sind und dadurch keine Verletzungsgefahr für Personen besteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Strömungseintrittsöffnung des Kreishohlzylinders ein weiteres, hohlkegelstumpfförmiges Strömungsleitmittel angeordnet ist, welches sich an die Strömungseintrittsöffnung des Kreishohlzylinders anschließt und sich von diesem ausgehend in axialer Richtung konusförmig erweitert. Durch die so vergrößerte Öffnung wird der eintretende Luftmassenstrom vermehrt. Außerdem erhöht sich durch die sich zum Rotor hin verjüngende Form des hohlkegelstumpfförmiges Strömungsleitmittels die Strömungsgeschwindigkeit. Es hat sich gezeigt, dass beide Wirkungen den Gesamtwirkungsgrad des Fahrraddynamos zusätzlich verbessern.
Es hat sich als strömungstechnisch günstig erwiesen, wenn an der Basis des hohlkegelstumpfförmigen Strömungsleitmittels ein vorderer Kreishohlzylinder angeordnet ist, der denselben Innendurchmesser wie die Basis des hohlkegelstumpfförmigen Strömungsleitmittels aufweist.
Es kann eine elektronische Steuerschaltung vorgesehen sein, die mit einem Akkumulator verbunden ist. Hierdurch wird der Akkumulator bei einer Fahrt aufgeladen und der Fahrtwind kann zur Energieerzeugung genutzt werden, auch wenn, beispielsweise am Tage, die Fahrradbeleuchtung nicht eingeschaltet ist.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Faraddynamos 1 mit horizontal angeschnittenem Gehäuse 10. In dem um die Längsachse 15 rotationssymmetrischen Gehäuse 10 ist ein Rotor 2 mit Rotorblättern 13 und einer Nabe 12 auf einer (nicht gezeigten) Welle eines elektrischen Generator 13 angeordnet, so dass bei einer Drehung des Rotors 2 Strom erzeugt wird. Der Generator 13 und damit der auf der gemeinsamen Welle befestigte Rotor 2 sind mittels Befestigungsstegen 14 am hinteren Bereich 16 des Gehäuses 10 befestigt.
Um den aerodynamischen Wirkungsgrad des Fahrraddynamos 1 zu verbessern, sind Strömungsleitmittel 3 vorgesehen. Diese umfassen einen Kreishohlzylinder 4 mit einer vorderen Strömungseintrittsöffnung 5 und einer hinteren Strömungsaustrittsöffnung 6. Im Inneren des im Gehäuse 10 befestigten Kreishohlzylinders 4 ist der Rotor 2 angeordnet. Im Gegensatz zur Darstellung in 1 ist dieser bevorzugt im Bereich der Strömungsaustrittsöffnung 6 des Kreishohlzylinders 4 angeordnet. An die Strömungseintrittsöffnung 5 des Kreishohlzylinders 4 schließt sich ein hohlkegelstumpfförmiges Strömungsleitmittel 7 an, welches sich konusförmig erweitert. Das hohlkegelstumpfförmige Strömungsleitmittels 7 geht an seiner Basis 8 in vorderen Kreishohlzylinder 9 über. Die Strömungsleitmittel 7, 9 sind Bestandteil des Gehäuses 10, das weiterhin einen mittleren Bereich für den Kreishohlzylinder 4 und einen hinteren Gehäusebereich 16 für den Generator 13 aufweist.
Der bei einer Fahrt erzeugte Luftmassenstrom tritt frontal in die vordere Lufteintrittsöffnung 17 ein und wird durch die sich verjüngende Form des hohlkegelstumpfförmiges Strömungsleitmittels 7 beschleunigt. Er tritt dann in den Kreishohlzylinder 4 ein, wodurch aus dem turbulenten Fahrtwind eine gerichtete, quasi-laminare Luftströmung erzeugt wird, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse 15 bzw. zur Rotorachse verläuft. Luft- bzw. Windströmungen, die quer oder in einem schrägen Winkel zur Längsachse 15 verlaufen, werden außerdem von den Strömungsmitteln 4, 7, 9 abgeschirmt. Dadurch wird der Rotor 2 besonders effizient angetrieben und der Gesamtwirkungsgrad des Fahrraddynamos 1 erheblich verbessert.
Der Fahrraddynamos 1 kann ständig in Betrieb sein und über eine (nicht gezeigte) elektronische Steuerschaltung einen Akkumulator aufladen, der bei geringer Geschwindigkeit oder im Stand die Fahrradbeleuchtung mit Strom versorgt.
Bezugszeichenliste

1: Fahrraddynamo
2: Rotor
3: Strömungsleitmittel
4: Kreishohlzylinder
5: Strömungseintrittsöffnung
6: Strömungsaustrittsöffnung
7: Hohlkegelstumpf
8: Basis
9: Vorderer Kreishohlzylinder
10: Gehäuse
11: Nabe
12: Rotorblätter
13: Generator
14: Befestigungsstege
15: Längsachse
16: Hinterer Gehäusebereich
17: Vordere Lufteintrittsöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4401895 B4 [0002]

Claims

Fahrraddynamo (1) mit einem durch Fahrtwind antreibbaren aerodynamisch wirkenden Rotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass für den Rotor (2) mindestens ein Strömungsleitmittel (3) vorgesehen ist, um bei Fahrtwind eine annähernd laminare Luftströmung zu erzeugen und diese auf den Rotor (2) zu leiten.
Fahrraddynamo (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitmittel als ein Kreishohlzylinder (4) mit einer vorderen Strömungseintrittsöffnung (5) und einer hinteren Strömungsaustrittsöffnung (6) ausgebildet und der Rotor (2) koaxial im inneren Hohlraum des Kreishohlzylinders (4) angeordnet ist.
Fahrraddynamo (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Strömungseintrittsöffnung des Kreishohlzylinders (4) ein weiteres, hohlkegelstumpfförmiges Strömungsleitmittel (7) angeordnet ist, welches sich an die Strömungseintrittsöffnung (5) des Kreishohlzylinders (4) anschließt und sich von diesem ausgehend in axialer Richtung konusförmig erweitert.
Fahrraddynamo (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis (8) des hohlkegelstumpfförmigen Strömungsleitmittels (7) ein vorderer Kreishohlzylinder (9) angeordnet ist, der denselben Innendurchmesser wie die Basis (8) des hohlkegelstumpfförmigen Strömungsleitmittels (7) aufweist.
Fahrraddynamo (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuerschaltung vorgesehen ist, die mit einem Akkumulator verbunden ist.