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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Fahrradgenerator- und/oder eine Schaltvorrichtung. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fahrradgeneratorvorrichtung und/oder eine Schaltvorrichtung, einen Dynamo beinhaltend, um elektrische Energie zu erzeugen.
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Hintergrund Informationen
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In letzter Zeit sind Fahrräder mit unterschiedlichen elektrischen Komponenten ausgestattet worden um das Fahrradfahren leichter und angenehmer für den Fahrer zu gestalten. Einige Fahrräder sind mit elektrisch steuerbaren Schaltsystemen ausgestattet. Diese elektrisch gesteuerten Schaltsysteme können auf Basis der Fahrradfahrbedingungen automatisch betätigt werden oder können wie gewünscht vom Fahrer manuell betätigt werden. Solche elektrisch gesteuerten Schaltsysteme erfordern Elektrizität von einer Stromquelle um betätigt werden zu können. Einige Fahrräder sind mit einer Batterie als eine Stromquelle für die elektrischen Komponenten bereitgestellt. Einige Fahrräder sind mit einem Radnabengenerator als eine Stromquelle für die elektrischen Komponenten bereitgestellt. In jedem Fall, wird eine elektrische Stromquelle für die Fahrräder welche mit unterschiedlichen elektrischen Komponenten ausgestattet sind benötigt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Aspekt der in dieser Offenbarung vorgestellt wird, ist eine Fahrradgeneratorvorrichtung oder eine Fahrradschaltvorrichtung bereitzustellen, die elektrische Energie für die Betätigung einer oder mehreren elektrischen Fahrradkomponenten erzeugt.
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Im Hinblick auf den Stand der Technik ist eine Fahrradgeneratorvorrichtung oder eine Schaltvorrichtung für ein Fahrradnabengetriebe bzw. eine Fahrradnabengetriebeschaltvorrichtung bereitgestellt, beinhaltend ein Basiselement, ein Drehaufnahmeelement und einen Dynamo. Das Basiselement ist konfiguriert, um lediglich in der Nähe einer Nabenachse montiert werden zu können. Das Drehaufnahmeelement ist drehbar an dem Basiselement montiert und konfiguriert, um durch, einen Drehpart von einem Fahrrad gedreht zu werden. Der Dynamo ist an dem Basiselement gestützt und ist mit dem Drehaufnahmeelement wirkgekoppelt. Der Dynamo erzeugt elektrische Energie in Antwort auf die Drehung des Drehaufnahmeelements.
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Im Falle der Schaltvorrichtung für ein Fahrradnabengetriebe bzw. der Fahrradnabengetriebeschaltvorrichtung, ist des Weiteren eine Schalteinheit bereitgestellt, beinhaltend einen Elektromotor und ein Ausgabeelement, das in einen Part von einer Fahrradnabengetriebevorrichtung eingreift. Eine elektrische Speichereinheit ist elektrisch mit dem Elektromotor gekoppelt um elektrische Energie von der elektrischen Speichereinheit zu liefern.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile von der offenbarten Erfindung bezüglich einer Fahrradgeneratorvorrichtung oder einer Schaltvorrichtung für ein Fahrradnabengetriebe bzw. einer Fahrradnabengetriebeschaltvorrichtung werden einem Fachmann durch die folgende detaillierte Beschreibung offensichtlich, welche, in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen offenbaren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bezugnehmend nun auf die beigefügten Zeichnungen welche einen Teil von dieser ursprünglichen Offenbarung bilden:
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1 stellt eine Teilseitenaufsicht von einem hinteren Abschnitt eines Fahrrads dar, das mit einer internen Nabenübersetzung ausgestattet ist (z. B. eine innere Getriebenabe beziehungsweise Schaltnabe) und einen Fahrradgenerator in Form von einer Schaltvorrichtung für ein Fahrradnabengetriebe enthält, um elektrische Energie für die Betätigung von einer oder mehreren elektrischen Komponenten des Fahrrades entsprechend einer veranschaulichten Ausführungsform bereitzustellen;
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines Lenkstangenbereichs von dem Fahrrad das in 1 veranschaulicht worden ist, mit einer Steuereinheit und einer Vielzahl von Betätigungs-/oder Eingabeeinrichtungen die auf eine Lenkstange geraden Typs montiert sind;
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3 ist ein schematisches Blockdiagram das eine gesamte Konfiguration von der Fahrradkomponentensteuervorrichtung zeigt;
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4 ist eine Explosivperspektive von Schaltnabe und Fahrradgenerator aus Sicht der Kettenseite von der Schaltnabe und zeigt den Fahrradgenerator der um die Nabenachse der Schaltnabe montiert ist;
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5 ist eine Explosivperspektive von Schaltnabe und Fahrradgenerator aus Sicht der Nichtkettenseite der Schaltnabe und zeigt den Fahrradgenerator der an die Nabenachse der Schaltnabe montiert ist;
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6 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators aus Sicht der auswärtigen Seite des Fahrradgenerators;
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7 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators aus Sicht der auswärtigen Seite des Fahrradgenerators zeigt aber den Nabenmontageabschnitt des Basiselementes entfernt um ausgewählte innere Parts zu zeigen;
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8 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators aus Sicht der auswärtigen Seite des Fahrradgenerators aber mit der auswärtigen Abdeckung des Basiselementes entfernt um ausgewählte innere Parts zu zeigen;
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9 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators aus Sicht der innenliegenden Seite des Fahrradgenerators;
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10 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators aus Sicht der innenliegenden Seite des Fahrradgenerators aber mit der innenliegenden Abdeckung des Basiselementes entfernt um ausgewählte innere Parts zu zeigen;
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11 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators gemäß einer zweiten Ausführungsform aus Sicht der auswärtigen Seite des Fahrradgenerators;
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12 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators von 11 aus Sicht der innenliegenden Seite des Fahrradgenerators und zeigt den Eingriff mit dem hinteren Antriebskettenrad;
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13 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators von 11 und 12 aus Sicht der innenliegenden Seite des Fahrradgenerators, aber mit dem hinteren Antriebskettenrad entfernt;
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14 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators von 11 bis 13 aus Sicht der auswärtigen Seite des Fahrradgenerators aber mit der innenliegenden Abdeckung des Basiselements entfernt um ausgewählte innere Parts zu zeigen; und
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15 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrradgenerators gemäß einer dritten Ausführungsform aus Sicht der innenliegenden Seite des Fahrradgenerators.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausgewählte Ausführungsformen werden nun beschrieben mit Rückbezug auf die Zeichnungen. Aus dieser Offenbarung wird dem Fachmann offensichtlich, dass die folgende Beschreibung der Ausführungsformen lediglich als Illustrationszwecke bereit gestellt sind und nicht für den Zweck die Erfindung einzuschränken, die durch die angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.
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Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1, ist ein Abschnitt von einem Fahrrad 10 veranschaulicht, das mit einem inneren Nabengetriebe oder Schaltnabe 12 und einem Fahrradgenerator 14 gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform ausgestattet ist. Wie unten erläutert wird, ist der Fahrradgenerator 14 an eine hintere Fahrradnabe mit Übersetzung montiert und erzeugt elektrische Energie für zumindest eine elektrische Komponente des Fahrrads 10. Falls der Fahrradgenerator 14 Parts für das Schalten der Schaltnabe 12 beinhaltet, wie in der ersten Ausführungsform veranschaulicht, dann stellt der Fahrradgenerator 14 auch eine Schaltvorrichtung für ein Fahrradnabengetriebe dar.
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In der ersten veranschaulichten Ausführungsform ist die Schaltnabe 12 eine elektrisch betätigte Vorrichtung, in welcher der Fahrradgenerator 14 (Schaltvorrichtung für ein Fahrradnabengetriebe) die Schaltnabe 12 schaltet. Die Schaltnabe ist an dem hinteren Abschnitt des Fahrradrahmens 16 des Fahrrads 10 durch ein Paar Schraubenmuttern 17 montiert. Die Schaltnabe 12 formt auch einen Part von einem Hinterrad 18 des Fahrrads 10 aus. Die Schaltnabe 12 formt auch einen Part von einem Antriebstrang 20 des Fahrrads 10 aus. Typischerweise, zuzüglich zu der Schaltnabe 12, beinhaltet der Antriebsstrang 20 weiter einen vorderen Kurbelsatz und eine Kette 24. Die Kette 24 ist eine herkömmliche Fahrradkette, die einen Kettenring 26 des vorderen Kurbelsatzes 22 und ein hinteres Antriebskettenrad 28 der Schaltnabe 12 eingreifen lässt. Das hintere Antriebskettenrad 28 stellt ein Beispiel eines Antriebselements von der Schaltnabe 12 dar.
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Wie in 2 zu sehen, beinhaltet das Fahrrad 10 weiter eine Computereinheit 30 die an eine Lenkstange 32 des Fahrrads 10 montiert ist. Die Computereinheit 30 ist bevorzugter Weise ein Fahrradcomputer der misst, berechnet und unterschiedliche Fahrradparameter wie etwa die Fahrradgeschwindigkeit, die zurückgelegte Strecke, die Pedalgeschwindigkeit, den Pedalrhythmus, etc. anzeigt. Die Computereinheit 30 beinhaltet ein Mikrocomputer mit Steuerkreisen die eine oder mehrere CPUs, Speichereinheiten, Berechnungseinheiten und ähnliche aufweisen. Der Mikrocomputer beinhaltet auch Software die vorherbestimmte Parameter gemäß dem Eingangssignalen von einer Eingangsvorrichtung 34 und anderen Eingangsvorrichtungen (nicht gezeigt) ausgibt.
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Wie in 2 gezeigt, ist die Computereinheit 30 mit der Eingangsvorrichtung 34 wirkverbunden, welche eine abseitige Eingangsvorrichtung 34 darstellt, um die Schaltnabe 12 zu schalten. Die Eingabeeinrichtung 34 ist bevorzugter Weise an der Lenkstange 32 des Fahrrads 10 montiert, kann aber auch an anderen Stellen montiert werden wie benötigt und/oder gewünscht wird. Die Eingabeeinrichtung 34 stellt ein Beispiel eines manuell betätigten Eingabeelementes dar in Form von einer Vielzahl von Schaltern. Die Eingabeeinrichtung 34 gibt Eingabesignale an den Fahrradgenerator 14 selektiv aus, um eine Schalteinstellung der Schaltnabe 12 zu ändern. Die Computereinheit 30 ist für die Betätigung der Schaltnabe 12 nicht notwendig. Auch der Ausdruck „Signal” der hierin genutzt wird ist nicht auf ein elektrisches Signal beschränkt, aber beinhaltet andere Arten von Signalen wie etwa ein Befehl.
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Wie in 2 zu sehen ist, ist die Computereinheit 30 mit einem Kabelbaum der mit dem Fahrradgenerator 14 verbunden sein kann und einem Kabel 38 das mit der Eingabeeinrichtung 34 verbunden ist, bereitgestellt. Folglich können die Eingabesignale die von der Eingabeeinrichtung 34 ausgegeben werden, an die Schaltnabe 12 durch die Computereinheit 30 wie benötigt und/oder gewünscht übertragen werden. Jedoch, kann die Eingabeeinrichtung 34 so konfiguriert sein, um Signale direkt an den Fahrradgenerator 14 wie benötigt und/oder gewünscht zu senden. Die Eingabeeinrichtung 34 kann mit dem Fahrradgenerator 14 durch ein Kabel oder durch eine drahtlose Kommunikation verbunden sein. Wenn die Eingabeeinrichtung 34 mittels drahtloser Kommunikation mit dem Fahrradgenerator 14 verbunden ist, wird der Kabelbaum 36 und das Kabel 38 nicht benötigt.
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Wie in 3 zu sehen ist, kann die Eingabeeinrichtung 34 direkt mit der Schaltnabe 12 und direkt mit der Computereinheit 30 drahtlos kommunizieren. In diesem Fall, kommuniziert die Computereinheit 30 nicht mit dem Fahrradgenerator 14. Wenn die Eingabeeinrichtung 34 direkt mit der Schaltnabe 12 drahtlos kommuniziert, ist die Eingabeeinrichtung 34 bevorzugt mit einem oder mehreren Schaltern 40 und einem Sender 42 bereitgestellt um drahtlos die Schaltsignale auszugeben (z. B. Hochschalt- und Runterschaltsignale) um dadurch die Geschwindigkeitsstufe oder Schaltstufe der Schaltnabe 12 ändern. Wie in 2 zu sehen ist, ist die Eingabeeinrichtung 34 mit drei Schaltern 40 bereitgestellt (z. B. einem Hochschaltschalter 40a, einem Modusschalter 40b und einem Runterschalter 40c). Der Modusschalter wird unter anderem dafür benutzt, um zwischen einem Manuellschaltmodus und einem Automatischschaltmodus zu wechseln.
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Bevorzugter Weise beinhaltet auch die Eingabeeinrichtung 34 eine Batterie oder eine Stromversorgung 44 die als eine Stromquelle für die Schalter 40 und den Sender 42 dienen. Die Batterie 44 kann zum Beispiel als eine Nickel-Wasserstoff-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie die entweder austauschbar oder wiederaufladbar ist, ausgebildet sein.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 4 und 5, bildet die Schaltnabe 12 eine Fahrradnabe, die im Wesentlichen eine Nabenachse 50, eine Nabenhülle 52 und ein Fahrradnabengetriebe 54 beinhaltet. Die Schraubenmuttern 17 sind auf den freien Enden der Nabenachse 50 geschraubt um die Schaltnabe 12 an den Rahmen des Fahrrads 10 in herkömmlicherweise zu sichern. Die Nabenhülle 52 dreht um die Nabenachse 50 mit dem Nabengetriebe 54, zwischen der Nabenhülle 52 und der Nabenachse 50 wirkangeordnet. Die Nabenachse 50 definiert eine Achse oder Drehsachse der Nabenhülle 52 der Schaltnabe 12. Das Nabengetriebe 54 kann als beliebige Art von einer Schaltstufenveränderungsvorrichtung wie etwa einem Planetengetriebe oder einem stufenlosen Getriebe (CVT) ausgebildet sein. Zum Beispiel, kann das Nabengetriebe 54 als ein Planetengetriebe ausgebildet sein wie es von Shimano unter dem Markennamen Nexus® verkauft wird. Da das Nabengetriebe 54 als beliebige Art von einer Schaltstufenveränderungsvorrichtung ausgebildet sein kann, sind die Einzelheiten des Nabengetriebes 54 hierin nicht weiter ausgeführt. In jedem Fall, weist das Nabengetriebe 54 ein Steuerpart 54a zum Wechsel der Schaltstufe des Nabengetriebes 54 auf. In der veranschaulichten Ausführung ist der Steuerpart 54a drehend auf der Nabenachse 50 montiert. Das Nabengetriebe 54 schaltet zwischen verschiedenen Schaltstufen in dem der Steuerpart 54a gedreht wird. Die ausgewählte Schaltstufe des Nabengetriebes 54 ist abhängig von der Drehposition des Steuerparts 54a relativ zur Nabenachse 50.
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Das hintere Antriebskettenrad 28 ist drehbar an der Nabenachse 50 montiert. Das hintere Antriebskettenrad 28 ist mit der Nabenhülle 52 über das Nabengetriebe 54 wirkverbunden. Folglich bringt das hintere Antriebskettenrad 28 eine Antriebskraft von der Kette 24 auf das Nabengetriebe 54, das sich innerhalb der Nabenhülle 52 befindet, um in bekannter Art und Weise die Antriebskraft von der Kette 24 auf der Nabenhülle 52 durch eine Vielzahl von Kraftübertragungswegen zu übertragen. Da Nabengetriebe bekannte Baukörper sind wird auf eine detaillierte Beschreibung des Nabengetriebes 54 der Kürze halber verzichtet. Eine herkömmliche Nabenbremse (nicht gezeigt) kann für die Schaltnabe 12 wie benötigt und/oder gewünscht benutzt werden. Ein Beispiel für eine solche herkömmliche Nabenbremse wir unter dem Markennamen Nexus® von Shimano verkauft. Typischerweise, wird das Nabengetriebe 54 mit einer Einwegkupplung (nicht gezeigt) bereitgestellt, so dass das hintere Antriebskettenrad 28 zum Stillstand gebracht werden kann während die Nabenhülle 52 weiter in einer Vorwärtsdrehrichtung während dem Freilauf dreht.
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Der Fahrradgenerator 14 ist auf der Nabenachse 50 lediglich durch die Benutzung einer Schraubenmutter 55 gesichert. Die Schraubenmutter 55 stellt ein Beispiel für ein Verschlusselement dar, um den Fahrradgenerator 14 in einer lateralen Richtung auf der Nabenachse abnehmbar zu montieren. Natürlich können andere Arten von Verschlusselementen benutzt werden. Zum Beispiel ein C-förmiger Halteclip könnte in eine Nut auf der Nabenachse 50 installiert sein um den Fahrradgenerator 14 in einer lateralen Richtung auf der Nabenachse 50 abnehmbar zu montieren.
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Der Fahrradgenerator 14 empfängt eine Dreheingabe von der Schaltnabe 12 um elektrische Energien zu erzeugen. Diese Dreheingabe von der Schaltnabe 12 kann auf viele unterschiedliche Arten erreicht werden. In der ersten veranschaulichten Ausführungsform wie in 4 zu sehen ist, beinhaltet die Schaltnabe 12 einen Drehpart 56, welcher als ein Part des Nabengetriebes 54 ausgebildet ist. In der ersten veranschaulichten Ausführungsform, ist der Drehpart 56 drehbar an der Nabenachse 50 montiert. Die Konfiguration und Lage des Drehparts 56 hängt von der besonderen Konstruktion des Nabengetriebes 54 ab. In jedem Fall, wie in bevorzugter Weise hier veranschaulicht wird, ist der Drehpart 56 ein Part der relativ zu der Nabenhülle 52 der Schaltnabe 12 drehbar ist und der in Antwort auf die Drehung des hinteren Antriebskettenrades 28 dreht.
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Der Drehpart 56 kann entweder direkt oder indirekt mit dem hinteren Antriebskettenrad 28 gekoppelt sein, so dass das hintere Antriebskettenrad 28 und der Drehpart 56 zusammen drehen. In dem Fall der veranschaulichten Ausführungsform, weist der Drehpart 56 eine Vielzahl (zum Beispiel drei) von Einkerbungen 56a auf, die Laschen 28a des hinteren Antriebskettenrades 28 aufnehmen, so dass sie zusammen drehen. Die Kerben 56a sind auch durch den Fahrradgenerator 14 in Eingriff um elektrische Energie wie unten ausgeführt zu erzeugen.
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Wie in dem Fall der veranschaulichten Ausführungsformen, ist das Nabengetriebe 54 mit einer Einwegkupplung (nicht dargestellt) bereitgestellt, die sich innerhalb der Nabenhülle 52 in dem Übertragungsweg zwischen dem hinteren Antriebskettenrad 28 und der Nabenhülle 52 befindet. Diese Einwegkupplung erlaubt es dem hinteren Antriebskettenrad 28 und dem Drehpart 56 relativ zu der Nabenhülle 52 zu drehen. Dementsprechend stellt die Nabenhülle 52 ein getriebenes Element dar, während der Drehpart 56 ein Antriebselement darstellt. Das hintere Antriebskettenrad 28 kann ein Part von dem Antriebselement darstellen.
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Erneut bezugnehmend auf die 3 wird der Fahrradgenerator 14 nun detaillierter beschrieben. Die Schaltnabe 12 stellt ein Beispiel einer inneren Nabeneinheit dar, die durch den Fahrradgenerator 14 betätigt wird. Der Fahrradgenerator 14 beinhaltet ein Drehaufnahmeelement 60, einen Dynamo 62, eine Stromspeichereinheit 64 und einer Strombegrenzungsschaltung 66. In dem Fall, dass der Fahrradgenerator 14 als eine Schaltvorrichtung für ein Fahrradnabengetriebe konfiguriert ist, ist weiter eine Schalteinheit 68 bereitgestellt die eine Motorsteuereinheit 70, einen Elektromotor 72, einen Potentiometer 74 und eine Untersetzungseinheit 76 beinhaltet. Bevorzugter Weise beinhaltet der Fahrradgenerator 14 weiter eine Schaltkommunikationseinheit 18 die elektrisch mit der Motorsteuereinheit 70 gekoppelt ist um Steuersignale an die Motorsteuereinheit 70 wie in 3 zu sehen ist einzugehen.
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Wie in den 6 bis 9 zu sehen ist, beinhaltet der Fahrradgenerator 14 ein Basiselement 82 das das Drehaufnahmeelement 60, den Dynamo 62, die Stromspeichereinheit 64, die Strombegrenzungsschaltung 66, die Schalteinheit 68 und die Schaltkommunikationseinheit 80 stützt und aufnimmt. Die Schalteinheit 68 beinhaltet die Motorsteuereinheit 70, den Elektromotor 72, den Potentiometer 74 und die Untersetzungsgetriebeeinheit 76. Das Basiselement 82 beinhaltet eine auswärtige Abdeckung 84, eine innenliegende Abdeckung 86 und eine Montageplatte 88. Die auswärtige Abdeckung 84 und die innenliegende Abdeckung 86 sind starr mit der Montageplatte 88 verbunden um eine Gehäuse für das Drehaufnahmeelement 60, den Dynamo 62, die Stromspeichereinheit 64, die Strombegrenzungsschaltung 66, die Schalteinheit 68 und die Schaltkommunikationseinheit 80 zu bilden. Das Basiselement 82 beinhaltet weiter einen Nabenmontageabschnitt 90 der an der auswärtigen Abdeckung 84 fixiert ist. Der Nabenmontageabschnitt 90 ist so konfiguriert um starr und nicht drehbar an der Nabenachse 50 montiert zu sein. In der ersten Ausführungsform, zum Beispiel, weist der Nabenmontageabschnitt 90 eine Vielzahl von Kerben 90a auf die mit einem Paar von Auskragungen von einem Nichtdrehpart 50a eingreifen der nicht drehbar an die Nabenachse 50 montiert ist (siehe 4).
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Das Basiselement 82 ist so konfiguriert um lediglich in der Nähe der Nabenachse 50 montiert zu werden. Bevorzugter Weise ist das Basiselement 82 nicht drehbar an die Nabenachse 50 durch die Schraubmutter 55 gesichert, so dass die Kerben 90a des Nabenmontageabschnitts 90 mit den Auskragungen des Nichtdrehparts 50a der Nabenachse 50 eingreifen. Während der Nichtdrehpart 50a ein separierter Part von der Nabenachse 50 in der ersten veranschaulichten Ausführungsform ist, kann der Nichtdrehpart 50a ein Abschnitt von der Nabenachse 50 selbst sein. In beiden Fällen, befindet sich der Nabenmontageabschnitt 90 vollständig innerhalb eines Außendurchmessers der Nabenhülle 52 aus Sicht einer lateralen Richtung entlang der Nabenachse 50. Das Basiselement 82 ist lediglich an der Nabenachse 50 gestützt. Das Basiselement 82 ist nicht durch den Rahmen des Fahrrades 10 gestützt. Außerdem ist das Basiselement 82 nicht direkt an den Rahmen des Fahrrades 10 montiert um eine Drehung des Basiselements 82 an der Nabenachse 50 zu verhindern. Folglich kann die Schaltnabe 12 und der Fahrradgenerator 14 als eine integrierte Einheit separat von dem Rahmen des Fahrrads 10 ausgebildet sein.
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Im Wesentlichen ist das Drehaufnahmeelement 60 so konfiguriert um durch den Drehpart 56 der Schaltnabe 12 gedreht zu werden. Der Dynamo 62 ist mit dem Drehaufnahmeelement 60 wirkverbunden um elektrische Energie in Antwort auf das Drehaufnahmeelement welches durch die Schaltnabe 12 gedreht wird, wie unten beschrieben, zu erzeugen. Die Stromspeichereinheit 64 ist elektrisch mit dem Dynamo 62 gekoppelt um elektrische Energie, erzeugt durch den Dynamo 62 zu speichern. Die Stromspeichereinheit 64 beinhaltet mindestens eine von einem Kondensator und/oder eine Batterie um die elektrische Energie erzeugt durch den Dynamo 62 zu speichern. In dieser veranschaulichten Ausführungsform ist auch die Strombegrenzungsschaltung 66 bereitgestellt um Wechselstrom (AC) produziert durch den Dynamo 62 in Gleichstrom (DC) umzuwandeln. Bevorzugter Weise beinhaltet die Strombegrenzungsschaltung 66 eine Gleichrichter 66a um den Strom von dem Dynamo 62 gleichzurichten, um den Wechselstrom (AC) produziert durch den Dynamo 62 in Geleichstrom (DC) umzuwandeln.
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Wie in 10 zu sehen ist, ist das Drehaufnahmeelement 60 an dem Basiselement 82 drehbar montiert und so konfiguriert um durch den Drehpart 56 der Fahrradnabe 12 zu drehen. Der Dynamo 62 ist an dem Basiselement 82 gestützt und ist mit dem Drehaufnahmeelement 60 wirkgekoppelt. Das Drehaufnahmeelement 60 ist so konfiguriert und angeordnet um mit dem Drehpart 56 welcher relativ zu der Nabenhülle 52 der Fahrradnabe 12 drehbarangeordnet ist wirkgekoppelt zu sein.
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Der Dynamo 62 erzeugt in Antwort auf das Drehaufnahmeelement 60, welches durch den Drehpart 56 der Fahrradnabe 12 wirkgedreht wird, elektrische Energie. Der Dynamo 62 ist mit der Stromspeichereinheit 64 elektrisch verbunden, um elektrische Energie an die Stromspeichereinheit 64 zu liefern, die von dem Dynamo 62 erzeugt wurde. Der Dynamo 62 stellt auch elektrische Energie entweder direkt oder indirekt über die Stromspeichereinheit 64 für die elektrisch betätigten Parts der Schalteinheit 68 (zum Beispiel die Motorsteuereinheit 70, den Elektromotor 72 und den Potentiometer 74) bereit.
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Wie in 8 zu sehen ist, beinhaltet der Dynamo 62 im Wesentlichem einen Stator 62a und einen Rotor 62b. Der Rotor 62b hat einen oder mehrere Permanentmagneten welche eine Vielzahl von Polen aufweisen um ein konstantes Magnetfeld zu erzeugen und ein Joch welches die Permanentmagneten abdeckt. Der Stator 62a weist eine Vielzahl von Ankerwicklungen auf um elektrischen Strom zu erzeugen wenn die Ankerwicklungen durch das Magnetfeld der Permanentmagneten auf dem Rotor 62b treten. Folglich bilden der Rotor 62b und der Stator 62a einen elektrischen Generator der elektromagnetische Prinzipien benutzt um mechanische Energie (Drehung von dem Drehaufnahmeelement 60) in elektrische Energie (Wechselstrom) zu konvertieren. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Stator 62a ein stationäres spulenähnliches Element, während der Rotor 62b als ein Drehring ausgebildet ist der den darin angeordneten Stator 62a aufweist.
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Insbesondere wie in 10 zu sehen ist, beinhaltet das Drehaufnahmeelement 60 ein erstes Zahnrad 60a und ein zweites Zahnrad 60b. Das zweite Zahnrad 60b beinhaltet drei Laschen 61 die mit den Kerben 56a des Drehparts 56 eingreifen. Folglich ist das zweite Zahnrad 60b als eine Eingabe des Drehaufnahmeelementes ausgebildet das gedreht wird wenn die Kette 24 das hintere Antriebskettenrad 28 zum Drehen bringt. Der Stator 62a weist eine Achse 62c auf die drehbar den Rotor 62b stützt. Das zweite Zahnrad 60b wird durch das Basiselement 80 drehbar gestützt. Die Zähne des ersten Getriebes 60a und die Zähne des zweiten Getriebes 60b greifen ineinander. Das erste Zahnrad 60a ist durch die Achse 62c drehbar gestützt. Der Rotor 62b ist an das erste Zahnrad 60a so fixiert, dass der Rotor 62b und das erste Zahnrad 60a zusammen als eine Einheit drehen. Das erste Zahnrad 60 ist an ein Kopplungselement gekoppelt, welches an ein Joch (nicht gezeigt) des Rotors 62b gekoppelt ist. Der Stator 62a ist so nicht drehbar montiert, dass der Rotor 62b außerhalb des Stators 62a dreht um elektrische Energie in Antwort auf das Drehaufnahmeelement 60 welches durch die Fahrradkette 24 gedreht wird zu erzeugen. Natürlich kann der Rotor und der Stator von der Anordnung die gezeigt wird seitenverkehrt sein, so dass der Stator als ein stationärer Ring ausgebildet ist mit dem Rotor als eine Spule innerhalb des Stators ausgebildet. In anderen Worten kann der Rotor innerhalb des Stators drehen.
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Die Stromspeichereinheit 64 ist elektrisch an den Dynamo 62 gekoppelt um elektrische Energie erzeugt durch den Dynamo 62 zu speichern. Wenn der Fahrradgenerator 14 mit der Computereinheit 30 durch den Kabelbaum 36 und mit der Eingabeeinrichtung 34 durch das Kabel 38 (2) verbunden ist kann die Stromspeichereinheit 64 elektrischen Strom an die Computereinheit 30 und die Eingabeeinrichtung 34 liefern. Wie in 8 zu sehen ist, ist die Stromspeichereinheit 64 (z. B. gezeigt als eine oder mehrere Batterien, Akkumulatoren oder Kondensatoren) zum Beispiel eine Nickel-Wasserstoff-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Stromspeichereinheit 64 stellt eine elektrische Energiespeichervorrichtung oder ein Speicherelement dar, die als eine Stromquelle für den Fahrradgenerator 14 und andere elektrische Fahrradkomponenten dient.
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Wie in 3 zu sehen ist, ist die Motorsteuereinheit 70, der Elektromotor 72, der Potentiometer 74 sowie der Stromspeichereinheit 64 elektrisch gekoppelt so dass die Motorsteuereinheit 70, der Elektromotor 72, der Potentiometer 74 elektrische Energie von der Stromspeichereinheit 64 empfangen. Der Elektromotor 72 ist elektrisch zu der Motorsteuereinheit 70 gekoppelt um in Antwort auf ein Signal von der Motorsteuereinheit 70 betätigt zu werden. Die Untersetzungsgetriebeeinheit 76 der Schalteinheit 68 beinhaltet ein Eingabeelement oder Zahnrad 76a das an eine Ausgangswelle 72a des Elektromotors 72 gekoppelt ist und ein Ausgangselement oder Zahnrad 76b welches so angeordnet ist um mit dem Steuerpart 54a des Nabengetriebes 54 der Schaltnabe 12 einzugreifen. Der Elektromotor 72 und die Untersetzungsgetriebeeinheit 76 stellen eine elektrische Motoreinheit 91 des Fahrradgenerators 14 dar, so dass es konfiguriert ist um das Nabengetriebe 54 zu ändern. Die Elektromotoreinheit 91 kann als ein separater Part ausgebildet sein der sich entfernt von dem Basiselement 82 befindet. In dem Fall der veranschaulichten Ausführungsform ist die Elektromotoreinheit 91 jedoch direkt an dem Basiselement 82 gestützt.
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Der Elektromotor 72 ist zum Beispiel ein Gleichstrommotor oder ein bürstenloser Dreiphasengleichstrommotor mit einem Ausgangswelle 72a verbunden mit der Untersetzungsgetriebeeinheit 76. Der Elektromotor 72 empfängt wie benötigt und/oder gewünscht die elektrische Energie direkt oder indirekt von dem Dynamo 62. In dem Fall der veranschaulichten Ausführungsformen empfängt der Elektromotor die elektrische Energie indirekt durch den Dynamo 62 über die Motorsteuereinheit 70 und die Stromspeichereinheit 64. Falls für den Elektromotor 72 ein Wechselstrommotor benutzt wird dann wird typischerweise der Elektromotor 72 mit eine Wechselrichter bereitgestellt der den Wechselstrom, welcher von der Stromspeichereinheit 64 geliefert wird in Gleichstrom umzuwandeln, um den Elektromotor 72 mit Energie zu versorgen. Da Elektromotoren bekannte Bauteile sind, wird auf eine detaillierte Beschreibung des Elektromotors 72 der Kürze halber verzichtet.
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Der Potentiometer 74 ist bevorzugter Weise an einen beweglichen Part der Untersetzungsgetriebeeinheit 76 gekoppelt. Der Potentiometer 74 stellt ein Signal bereit um eine momentane Position von einem beweglichen Part der Untersetzungsgetriebeeinheit 76 anzuzeigen, so dass der Elektromotor 72 so betätigt werden kann um die Schaltnabe 12 auf Basis der Schaltsignale von den Schaltern 40 hochzuschalten und herunterzuschalten. Da Potentiometer bekannte Bauteile sind wird auf eine detaillierte Beschreibung der Potentiometer 74 der Kürze halber verzichtet. Alternativ kann anstatt Potentiometer 74 zu benutzen, ein Magnet und ein Halleffektsensor oder -einrichtung benutzt werden um die momentane Position der Getriebestufe oder Schaltstufe festzustellen.
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Wie in 3 zu sehen ist, ist die Motorsteuereinheit 70 elektrisch mit der Stromspeichereinheit 64 gekoppelt um elektrische Energie, die in der Stromspeichereinheit 64 gespeichert ist zu empfangen. Der Elektromotor 72 ist auch wirksam mit der Motorsteuereinheit 70 gekoppelt um in Antwort auf ein Steuersignal von der Motorsteuereinheit 70 betätigt zu werden. Insbesondere betätigt die Motorsteuereinheit 70 den Elektromotor 72 in dem die Versorgung von elektrischer Energie, die in der Stromspeichereinheit 64 gespeichert wird an dem Elektromotor 72, auf Basis des Signals von dem Potentiometer 74, zu steuern. Die Motorsteuereinheit 70 beinhaltet ein Mikrocomputer (z. B. Zentraleinheit (CPU)) und einen Motorantrieb. Da die Motorsteuereinheit 70 den Elektromotor 72 betätigt, ermittelt die Motorsteuereinheit 70 die Spannung der Stromspeichereinheit 64.
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Die Schaltkommunikationseinheit 80 beinhaltet vorzugsweise einen Drahtlosempfänger 80a der drahtlos ein Drahtlosschaltsignal von dem Drahtlossender 42 empfängt. Die Schaltkommunikationseinheit 80 kann Informationen der momentanen Position des Geschwindigkeitszustandes an die Computereinheit 30 über die Eingabeeinrichtung 34 übertragen, so dass die Computereinheit die Information der momentanen Position auf dessen Bildschirm anzeigen kann. Natürlich kann die Schaltkommunikationseinheit 80 elektrisch mit den Schaltern 40 gekoppelt sein indem eine oder mehrere Kabel wie benötigt und/oder gewünscht sind benutzt werden. Zum Beispiel, wenn der Fahrradgenerator 14 mit der Computereinheit 30 über den Kabelbaum 36 und zu der Eingabeeinrichtung 34 durch das Kabel 38 verbunden ist kann die Schaltkommunikationseinheit 80 Informationen der Momentanposition des Geschwindigkeitszustandes an die Computereinheit 30 über den Kabelbaum 36 übertragen. Die Computereinheit 30 kann Informationen der Momentanposition auf seinem Bildschirm anzeigen.
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Wie in 8 zu sehen ist, weist das Basiselement 82 in bevorzugter Weise ein Paar von Schaltplatinen 92 und 94 (schematisch veranschaulicht in einer sehr vereinfachten Form) auf. Die erste Schaltplatine 92 beinhaltet die Strombegrenzungsschaltung 66, die Motorsteuereinheit 70 und den Potentiometer 74. Die zweite Schaltplatine 94 beinhaltet die Schaltkommunikationseinheit 80 und den Drahtlosempfänger 80a um drahtlose Kommunikation mit dem Sensor 42 der Eingabeeinrichtung 34, wie in 3 zu sehen ist, auszuführen. Folglich empfängt der Drahtlosempfänger 80a drahtlos ein Schaltsignal von dem Sender 42 wenn der Fahrer einen von den Schaltern 40 der Eingabeeinrichtung 34, wie in 3 zu sehen ist, betätigt. Der Empfänger der Schaltkommunikationseinheit 80 kann jedoch mit dem Sensor 42 der Eingabeeinrichtung 34, wie in 2 zu sehen ist, verkabelt sein.
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Im Wesentlichen erzeugt der Fahrradgenerator 14 elektrische Energie in dem die Kette 24 benutzt wird um den Dynamo 62 zu drehen und speichert die elektrische Energie in der Stromspeichereinheit 64, wie unten beschrieben wird. Im Wesentlichen empfängt die Schaltkommunikationseinheit 80 Schaltsignale von den Schaltern 40 um Steuersignale an die Motorsteuereinheit 70 auszugeben um die Betätigung des Elektromotors 72 zu steuern. In anderen Worten ist die Schaltkommunikationseinheit 80 mit der Motorsteuereinheit 70 wirkgekoppelt um ein Motorbetätigungssignal von der Schaltkommunikationseinheit an die Motorsteuereinheit 70 zu übertragen, so dass die Motorsteuereinheit 70 den Elektromotor 72 betätigt um die Schaltnabe 12 zu schalten. Auf diesem Weg kann der Fahrer leicht die Schaltnabe 12 hoch- und herunterschalten in dem die Hochschalt- und die Herunterschaltschalter 40a 40c benutzt werden während man sich im manuellen Schaltmodus befindet. Alternativ kann der Fahrer einen automatischen Schaltmodus auswählen in dem der Modusschalter 40b benutzt wird. In dem automatischen Schaltmodus steuert die Motorsteuereinheit 70 automatisch den Elektromotor basierend auf mindestens einer von einer Fahrradgeschwindigkeit, einer Fahrradbeschleunigung, einer Fahrradverzögerung und/oder einer Fahrradneigung. Die Fahrradgeschwindigkeit, die Fahrradbeschleunigung, die Fahrradverzögerung und die Fahrradneigung erhält man in dem herkömmliche Sensoren (nicht gezeigt) genutzt werden, die durch Kabel und/oder kabellos zu der Computereinheit 30 und/oder der Schaltkommunikationseinheit 80 wirkverbunden sind.
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Falls die Spannung der Stromspeichereinheit 64 geringer ist als ein vorherbestimmter Wert, der durch die Motorsteuereinheit 70 bestimmt wird, dann betätigt die Motorsteuereinheit 70 den Elektromotor 72 nicht. Die Motorsteuereinheit 70 ist bevorzugter Weise so konfiguriert, dass diese einen Standbymodus beinhaltet, wenn der Drahtlosempfänger 80a der Schaltkommunikationseinheit 80 kein Schaltsignal (Hochschaltsignal oder Herunterschaltsignal) von den Schaltern 40 für eine vorherbestimmte Zeit empfängt, geht die Motorsteuereinheit 70 in den Standbymodus, um Energie zu sparen. Die Motorsteuereinheit 70 geht auch in den Standbymodus wenn die Motorsteuereinheit 70 kein Geschwindigkeitssignal erkennt, das durch den Dynamo 62 für eine vorherbestimmte Zeit ausgegeben wird. In anderen Worten falls der Rotor 62b des Dynamos 62 für eine vorherbestimmte Zeit nicht bewegt wird, dann geht die Motorsteuereinheit 70 in den Standbymodus. Während des Standbymodus fährt die Motorsteuereinheit 70 herunter und beendet die Überwachung des Potentiometers 74 und/oder die Kommunikation mit der Schaltkommunikationseinheit 80. Sobald der Drahtlosempfänger 80a der Schaltkommunikationseinheit 80 ein Schaltsignal (Hochschaltsignal oder Herunterschaltsignal) von den Schaltern 40 empfängt wird das Schaltsignal in die Motorsteuereinheit 70 eingegeben, so dass die Motorsteuereinheit 70 schnell hochfährt. Auch sobald einmal der Rotor 62b des Dynamos 62 wieder zu drehen beginnt, wird das Geschwindigkeitssignal von dem Dynamo 62 in die Motorsteuereinheit eingegeben, so dass die Motorsteuereinheit 70 schnell hochfahren kann wenn die Kette 24 bewegt wird oder sich bewegt.
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Unter Bezugnahme auf die 11 bis 14 wird ein Fahrradgenerator 114 gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Der Fahrradgenerator 114 ist dabei wirkidentisch zu dem Fahrradgenerator 14. Jedoch wurde die Anordnung der Parts des Fahrradgenerators 114 geändert um eine Verbindung von einem hinteren Antriebskettenrad 128 zu dem Fahrradgenerator 114, wie unten näher beschrieben, unter zu bringen. Der Fahrradgenerator 114 wird mit der Schaltnabe 12, wie oben beschrieben, benutzt. Außerdem hat der Part der zweiten Ausführungsform, welcher den gleichen Namen wie der Part der ersten Ausführungsform hat, die gleiche Funktion und Betätigung wie der Part der ersten Ausführungsform. In Hinblick dieser Ähnlichkeiten zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsformen wird die zweite Ausführungsform hierin nicht näher im Detail beschrieben.
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Ähnlich zu der ersten Ausführungsform beinhaltet der Fahrradgenerator 114 ein Drehaufnahmeelement 160, ein Dynamo 162 und eine Stromspeichereinheit 164. In diesem Fall des Fahrradgenerators 114 der als eine Schaltvorrichtung für ein Fahrradnabengetriebe konfiguriert ist, wie in 14 zu sehen ist, ist weiter eine Motorsteuereinheit 170, eine Elektromotor 172, eine Potentiometer 174 und eine Untersetzungsgetriebeeinheit 176 bereitgestellt. Die Motorsteuereinheit 170, der Elektromotor 172, der Potentiometer 174 und die Untersetzungsgetriebeeinheit 176 stellen eine Schalteinheit dar. Bevorzugter Weise beinhaltet der Fahrradgenerator 14 weiter eine Schaltkommunikationseinheit 180 die elektrisch zu der Motorsteuereinheit 170 gekoppelt ist um Steuersignale an die Motorsteuereinheit 170 einzugeben. Die Schaltkommunikationseinheit 180 beinhaltet in bevorzugter Weise einen Drahtlosempfänger 180a der drahtlos ein drahtloses Schaltsignal von dem Drahtlossender 42 empfängt. Der Fahrradgenerator 114 beinhaltet ein Basiselement 182 das drehbar das Drehaufnahmeelement 160 stützt. Das Basiselement 182 gestützt und nimmt auf den Dynamo 162 die Stromspeichereinheit 164, die Strombegrenzungsschaltung 166, die Motorsteuereinheit 170, den Elektromotor 172, den Potentiometer 164, die Untersetzungsgetriebeeinheit 176 und die Schaltkommunikationseinheit 180. Das Drehaufnahmeelement 160 ist in bevorzugter Weise aus Kunstharz gefertigt.
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Wie in 14 zu sehen ist, beinhaltet der Dynamo 162 im Wesentlichen einen Stator 162a und einen Rotor 162b die einen elektrischen Generator bilden. Der Rotor 162b und der Stator 162a sind dabei ähnlich zu dem Stator 62a und dem Rotor 62b der ersten Ausführungsform und folglich werden sie nicht im weiteren Detail beschrieben. Hier in dieser zweiten Ausführungsform, ist das Drehaufnahmeelement 160 in der Form von einem Getriebe oder Kettenrad ausgebildet welches so konfiguriert und angeordnet ist um mit dem hinteren Antriebskettenrad 128 wirkgekoppelt zu sein. Insbesondere greifen die Zähne des Drehaufnahmeelementes 160 direkt mit dem hinteren Antriebskettenrad 128 ineinander. Der Stator 162a hat seine Achse 162c drehbar zu dem Drehaufnahmeelement 160 gekoppelt und der Rotor 162b ist zu dem Drehaufnahmeelement 160 so fixiert, dass der Rotor 162b und das Drehaufnahmeelement 160 gemeinsam als eine Einheit als eine Antwort auf das Drehaufnahmeelement welches durch das hintere Antriebskettenrad 128 gedreht wird, gedreht werden. Folglich stellt das hintere Antriebskettenrad 128 ein Beispiel für einen Drehpart der Fahrradnabe 12 dar. Natürlich können sich andere Getriebe/Zahnräder oder Kettenräder zwischen dem Drehaufnahmeelement 160 und dem hinteren Antriebskettenrad 128 befinden, falls benötigt und/oder gewünscht. Ähnlich zu der ersten veranschaulichten Ausführungsform empfangen die drei Kerben 156a des Drehparts 56 Laschen 128a des hinteren Antriebskettenrades 128 so dass sie gemeinsam drehen.
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Unter Bezugnahme auf die 15, ist ein Fahrradgenerator 214 gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. Der Fahrradgenerator 240 ist mit dem Fahrradgenerator 214 wirkidentisch. In der Tat ist der einzige Unterschied zwischen den Fahrradgeneratoren 14 und 214 der, dass erste und zweite Zahnrad 60a und 60b des Drehaufnahmeelements 60 mit einer ersten und einer zweiten Riemenscheibe 260a und 260b und einem Treibriemen 260c ersetzt sind, um ein Drehaufnahmeelement 260 zu bilden. Der Treibriemen 260c ist bevorzugter Weise aus Kunstharz gefertigt. Während der Treibriemen 260c so veranschaulicht ist, als habe er eine glatte Eingriffsoberfläche, kann der Treibriemen 260c Eingriffszähne aufweisen welche mit äußeren Zähnen der ersten und zweiten Riemenscheibe 260a und 260b falls gewünscht eingreifen. Alternativ können die ersten und zweiten Riemenscheiben 260a und 260b diese äußeren Zähne falls gewünscht nicht aufweisen. Die verbleibenden Parts des Fahrradgenerators 214 sind mit dem Fahrradgenerator 14 der ersten Ausführungsform identisch. In angesichts dieser Ähnlichkeiten zwischen der ersten und dritten Ausführungsform wird die dritte Ausführungsform hierin nicht im Detail beschrieben. Außerdem werden den Parts der dritten Ausführungsform die identisch mit der ersten Ausführungsform sind die entsprechenden Bezugszeichen gegeben.
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Die erste Riemenscheibe oder Rolle 260a ist an dem Dynamo 62 montiert. Die erste Riemenscheibe 260a ist drehbar durch die Achse 62c gestützt und an den Rotor 62b fixiert. Auf diesem Weg drehen die erste Riemenscheibe 260a und der Rotor 62b gemeinsam als eine Einheit. Die erste Riemenscheibe 260a wird durch die zweite Riemenscheibe 260b über den Treibriemen 260c gedreht. Die zweite Riemenscheibe oder Rolle 260b des Drehaufnahmeelementes 260 ist so konfiguriert und angeordnet, dass diese mit dem Drehpart 56 der Fahrradnabe 12 in gleicher Weise wie das zweite Zahnrad 60b, wie oben bereits beschrieben, wirkgekoppelt ist.
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Der genannte Fahrradnabengenerator kann ebenso für Naben ohne Schaltfunktion benutzt werden. In diesem Fall kann die Fahrradgeneratornabe einzig das Drehaufnahmeelement 60, den Dynamo 62, die Stromspeichereinheit 64 und die Strombegrenzungsschaltung 66 beinhalten.
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Bezüglich des Verstehens des Umfangs der vorliegenden Erfindung sind der Begriff „umfassend” und seine Ableitungen, wie diese hierin verwendet werden, als offene Begriffe zu verstehen, die das Vorhandensein der genannten Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritte spezifizieren, das Vorhandensein anderer nicht genannter Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritte aber nicht ausschließen. Das vorstehend genannte gilt auch für Wörter mit ähnlichen Bedeutungen, wie beispielsweise die Begriffe „aufweisend”, „mit” und deren Ableitungen. Ferner können die Begriffe „Part”, „Sektion”, „Abschnitt”, „Glied” oder „Element”, wenn diese in der Einzahl verwendet werden, die Dualbedeutung eines einzelnen Teils oder einer Vielzahl von Teilen haben.
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Während lediglich bevorzugte Ausführungsformen ausgewählt wurden, um die vorliegende Erfindung darzustellen, wird es Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hierin gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert ist abzuweichen. Beispielsweise kann die Größe, Form, Anordnung oder Orientierung der verschiedenen Komponenten geändert werden, falls erforderlich und/oder erwünscht. Komponenten, die direkt miteinander verbunden gezeigt sind oder die ineinander kontaktieren, können Zwischenstrukturen zwischen diesen aufweisen. Die Funktionen von einem Element können durch zwei ausgeführt werden und umgekehrt. Die Strukturen und Funktionen eines Ausführungsbeispiels können in ein anderes Ausführungsbeispiel eingeführt werden. Es ist nicht erforderlich für alle Vorteile, in einem bestimmten Ausführungsbeispiel gleichzeitig vorhanden zu sein. Jedes Merkmal, das einzigartig bezüglich dem Stand der Technik ist, allein oder in Kombination mit anderen Merkmalen, sollte auch als eine separate Beschreibung weiterer Erfindungen des Anmelders betrachtet werden, umfassend die strukturellen und/oder funktionalen Konzepte, die durch solch ein Merkmal beziehungsweise solche Merkmale verkörpert werden. Somit sind die vorgehenden Beschreibungen der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Illustration dargestellt und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie diese durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
