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Die Erfindung betrifft eine elektrische Generatoreinrichtung, insbesondere einen Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung bzw. einen angeschlossenen Stromerzeugungslenker (im Folgenden kurz: Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung).
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In der Gegenwart sind viele unterschiedliche Verkehrsmittel verfügbar, unter denen die Fahrräder aufgrund der Energiekrise oder der massiv erhöhten Ölpreise sehr beliebt sind. Die Fahrräder befinden sich gegenwärtig hinsichtlich der Beliebtheit in der Vorherrschaft, da die Fahrräder keine Kraftstoffe benötigen und keine Verunreinigungen verursachen. Beim Fahren der Fahrräder können die Fahrer persönliche elektrische Kommunikationsgeräte mitbringen oder Beleuchtungsgeräte an den Fahrrädern angebracht haben. Diese elektrischen Geräte benötigen zum Betreiben jedoch entsprechende Spannungsversorgungen. In diesem Fall müssen die Fahrer die Vorratakkus zum unterbrechungslosen Versorgen der elektrischen Geräte mitbringen.
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Im Stand der Technik sind die fahrradspezifischen Stromerzeuger bekannt, mit denen die drehenden Laufräder elektrische Energie erzeugen. Solche Stromerzeuger können die elektrischen Geräte (z.B. elektrische Lampe) nur realzeitlich versorgen, d.h. die Lampe kann unter der durch die drehenden Laufräder erzeugten Spannungsversorgung leuchten bzw. erlöschen, wenn die Fahrräder stillstehen, weil die elektrische Energie dabei nicht gespeichert wird. Des Weiteren wird die durch den Stromerzeuger generierte elektrische Energie durch ein externes Anschlusskabel geführt, was einen Leistungsverlust verursachen kann.
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Die Spannungsversorgung wird nicht nur von den beim Fahren mit den Fahrrädern mitgebrachten elektrischen Geräten, wie Lampen, Audiogeräten, persönlichen 3C-Artikeln und Navigatoren, benötigt, sondern auch von den beim Nichtfahren mitgebrachten elektrischen Geräten, wie oben genannten oder sonstigen, beispielsweise Lampen für Rollstühle oder Kinderwagen, Rasiermesser, Gesichtswaschgeräte, Massagegeräte, elektrische Zahnbürsten, usw., welche auch einen portablen Stromerzeuger zum Versorgen mit elektrischer Energie benötigen.
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Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einerseits eine Stromerzeugungsvorrichtung bereitzustellen, welche den Bedarf der Fahrräder oder sonstiger Anwendungen nach einer effizienteren Stromerzeugung bzw. Spannungsversorgung als auch nach einer erweiterten Aufladungsmöglichkeit deckt, und andererseits einen Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung bereitzustellen, welcher aus einem Gehäuse, einer Verbindungseinheit, einem Akkukomplex, einer Stromerzeugungseinheit und einem Anschlussstück besteht, wobei die Verbindungseinheit auf einer Seite eines Gehäuse liegt und mit einem Durchgangsloch, einer ersten Elektrode als auch einer zweiten Elektrode versehen ist, wobei die erste Elektrode am Rand des Durchgangslochs angebracht ist, während die zweite Elektrode am Rand der ersten Elektrode angebracht ist, wobei der Akkukomplex in dem Gehäuse eingebaut und sowohl mit der ersten Elektrode als auch der zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist, über die der Akkukomplex elektrische Energie ausgibt oder eine elektrische Aufladung aufnimmt, wobei die Stromerzeugungseinheit in dem Gehäuse eingebaut und mit dem Akkukomplex elektrisch verbunden ist. Bei der erfindungsgemäßen Bauform wird eine externe Kraft oder Energie durch das Durchgangsloch bzw. über das Anschlussstück in die Stromerzeugungseinheit übertragen, damit die Stromerzeugungseinheit mit Hilfe des Anschlussstücks elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes sicher leistungsvoll erzeugt.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 2, 11 und 12 gelöst. Der erfindungsgemäße Stromerzeugungslenker mit der Stromerzeugungseinheit und dem Anschlussstück kann die aus dem Drehen eines Rads ergebene Dynamik in elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes umwandeln. Das Anschlussstück lässt sich verbinden, beschirmen und auf die dynamische Übertragungsrichtung ausrichten, so dass eine direkte Verbindung in dem Gehäuse zwischen die Stromerzeugungseinheit und den Akkukomplex ohne ein externes Anschlusskabel erfolgen kann, um die Speicherleistung der elektrischen Energie zu erhöhen. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Wellendurchmesser des Reibrads kleiner als der Wellendurchmesser des Laufrads, so dass die Drehzahl des Reibrads mehrfach größer als die Drehzahl des Laufrads ist, wobei die Drehzahl des Reibrads der Drehzahl des Rotors des Stromerzeugers gleicht, damit der Stromerzeuger schnell elektrische Energie erzeugt. Wenn der Fahrer das Fahrrad bremst, gewinnt die erfindungsgemäße Ausführungsform die Triebkraft zurück, so dass sich die Drehzahl des Reibrads weiter erhöht und in elektrische Energie zum Speichern umwandelt. Der Akkukomplex und die Stromerzeugungseinheit, die in demselben Gehäuse eingebaut sind, lassen sich über die Verbindungseinheit mit einem Träger oder einem Elektrogerät zum Bilden eines Einbau-Akkufachs verbinden, welches mit einem Energiesystem oder davon beliebig verbinden oder abtrennen lässt, oder je nach Wunsch des Benutzers einbauen oder abgetrennt mitbringen lässt. Um mangelnde elektrische Energie eines externen Elektrogeräts rechtzeitig nachzuholen, kann der eingebaute Akkukomplex ein externes Elektrogerät über das seriell angeschlossene Schnittstellenmodul jederzeit versorgen.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wandelt die Stromerzeugungseinheit die durch das Durchgangsloch und das Anschlussstück eingeführte Lichtenergie in elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes um. Diese Lichtenergie kann sich aus dem Sonnenschein oder einer künstlichen Lichtquelle gewinnen, mittels eines Kondensors kondensieren und über die Glasfasern in ein Durchgangsloch einführen. Danach wird die Lichtenergie über das Anschlussstück verbunden, beschirmt und auf die Stromerzeugungseinheit (Photovoltaik) ausgerichtet, damit die Stromerzeugungseinheit die durch das Durchgangsloch eingeführte Lichtenergie in elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes umwandelt.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wandelt die Stromerzeugungseinheit die durch das Durchgangsloch und das Anschlussstück eingeführte Mikrowellenenergie in elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes um. Die Mikrowellen werden importiert, fokussiert und anschließend über die Wellenleitungsröhren ins Durchgangsloch eingeführt. Danach werden die Mikrowellen über das Anschlussstück verbunden, beschirmt und auf die Stromerzeugungseinheit einer die Mikrowellen in elektrische Energie umwandelnden Kommutierantenne ausgerichtet, damit die Stromerzeugungseinheit die durch das Durchgangsloch eingeführte Energie in elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes umwandelt.
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Die Erfindung wird mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.
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- 1A Ansicht I der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 1B Draufsicht der Verbindungseinheit des in 1A angezeigten Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 1C Ansicht II der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 1D Ansicht III der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 2A Ansicht des Anbaustatus der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung an einem Laufrad eines Zweirads.
- 2B Vergrößerte Teilansicht von 2A.
- 3 Ansicht eines mit elektrischer Energie versorgten Elektrogeräts mit der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 4A Wirkungsansicht I des Reibrads gegen ein Laufrad bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 4B Wirkungsansicht II des Reibrads gegen ein Laufrad bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 4C Wirkungsansicht III des Reibrads gegen ein Laufrad bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 5 Ansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
- 6A Schematische Darstellung I des Anwendungsstatus des Stromerzeugers in der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
- 6B Schematische Darstellung II des Anwendungsstatus des Stromerzeugers in der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
- 6C Ansicht des Stromerzeugers der dritten Ausführungsform mit einem Beleuchtungsgerät als die Belastung.
- 6D Schnittansicht des in 6C angezeigten Beleuchtungsgeräts.
- 7A Ansicht der aufladenden Lichtenergie bei der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung und
- 7B Ansicht der aufladenden Mikrowellenenergie bei der fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung.
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In 1A, 1B und 1C ist die erste erfindungsgemäße Ausführungsform des Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 dargestellt. Wie aus 1A, 1B und 1C ersichtlich, besteht der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen aus einem Gehäuse 201, einer Verbindungseinheit 201a, einem Akkukomplex 10, einer Stromerzeugungseinheit 20 und einem Anschlussstück 20a.
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Wie aus 1A ersichtlich, liegt die als eine Lücke ausgebildete Verbindungseinheit 201a auf einer Seite des Gehäuses 201. Die Verbindungseinheit 201a ist mit einem Durchgangsloch 201b, einer ersten Elektrode 201c und einer zweiten Elektrode 201d versehen. Das Durchgangsloch 201b liegt am Boden der Lücke. Die erste Elektrode 201c ist am Rand des Durchgangslochs 201b angebracht, während die zweite Elektrode 201d in der Innenwand der Lücke bzw. am Rand der ersten Elektrode 201c angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Elektrode 201d mit einem bestimmten Abstand zu der ersten Elektrode 201c angeordnet, wobei die erste Elektrode 201c am Rand des Durchgangslochs 201b angebracht ist, während die zweite Elektrode 201d am Rand der ersten Elektrode 201c angeordnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Elektrode 201c als ein quadratischer Rahmen ausgebildet, während die zweite Elektrode 201d als ein Rundrahmen ausgebildet ist, wobei die erfindungsgemäße Ausführungsform jedoch nicht darauf eingeschränkt wird.
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Bei einigen Ausführungsformen, wie aus 1C ersichtlich, umfasst das Gehäuse 201 ferner eine erste Fixiereinheit 201e, welche in der Außenfläche des Gehäuses 201 zur Aufnahme der Verbindungseinheit 201a angeordnet ist. Der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 kann entfernbar an einem anderen Objektiv über die erste Fixiereinheit 201e befestigt werden. Beispielsweise kann ein am Zweirad oder einer sonstigen Anwendungseinrichtung angebrachter Handgriff mit einer Aufladungs- und Versorgungsfunktion versehen sein, der Bock kann als eine mit einer Aufladungs- und Versorgungsfunktion versehene portable elektrische Energiequelle dienen oder mit einem Beleuchtungsgerät 80 verbunden sein, wobei die erfindungsgemäße Ausführungsform jedoch nicht darauf eingeschränkt wird. Die erste Fixiereinheit 201e ist als eine Gewindekonstruktion ausgebildet, welche entlang der axialen Linie des Gehäuses 201 an der Verbindungseinheit 201a angebracht ist, damit der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 entfernbar an einem anderen Objektiv befestigt wird. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt, bei einigen Ausführungsformen kann die erste Fixiereinheit 201e mit einer Rasteneinheit mit mehreren Ausbuchtungen oder einer hakenden Riegeleinheit versehen sein. Es sei bemerkt, dass die Erstreckungsrichtung der Gewindekonstruktion bei der axialen Anordnung in der vorliegenden Ausführungsform als die Axialrichtung des Gehäuses 201 gilt. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt. Da die erste Fixiereinheit 201e axial zu dem Gehäuse 201 angeordnet ist, kann der Benutzer ein gegenüber der Verbindungseinheit 201a liegendes Ende des Gehäuses 201 des Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 erfassen bzw. drehen, drücken oder rasten, damit der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 an einem anderen Objektiv befestigt wird.
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Der Akkukomplex 10 ist in dem Gehäuse 201 eingebaut und mit der ersten Elektrode 201c und der zweiten Elektrode 201d der Verbindungseinheit 201a elektrisch verbunden, damit sich die elektrische Energie aus dem Akkukomplex 10 über die erste Elektrode 201c und die zweite Elektrode 201d ausgibt, oder damit der Akkukomplex 10 über die erste Elektrode 201c und die zweite Elektrode 201d aufgeladen wird.
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Die Stromerzeugungseinheit 20 umfasst ein Anschlussstück 20a zum Empfangen der externen Energie. Die Stromerzeugungseinheit 20 ist in dem Gehäuse 201 eingebaut und mit dem Akkukomplex 10 elektrisch verbunden. Der Akkukomplex 10 kann als ein Nickel-Metallhydrid-Akku oder Lithium-Ionen-Akku ausgebildet sein. Der Benutzer kann eine Belastung (z.B. Beleuchtungsgerät, wie aus 6C ersichtlich) mit der ersten Elektrode 201c und der zweiten Elektrode 201d elektrisch verbinden, damit der Akkukomplex 10 die elektrische Energie zum Betreiben des Beleuchtungsgeräts ausgibt. Andererseits kann der Benutzer den Akkukomplex 10 über die Stromerzeugungseinheit 20 aufladen lassen.
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Das Antriebselement 41 lässt sich an die Stromerzeugungseinheit 20 über das Durchgangsloch 201b der Verbindungseinheit 201a und das Anschlussstück 20a anschließen. Das Antriebselement 41 hat ein erstes Ende 411 und ein zweites Ende 412. Das erste Ende 411 ist an der Stromerzeugungseinheit 20 über das Anschlussstück 20a angeschlossen, während sich das zweite Ende 412 an eine externe Triebkraftquelle angeschlossen ist (z.B. in 2A, 2B bedeutet die externe Triebkraftquelle die mechanische Energie, die aus dem drehenden Laufrad 100 eine Zweirads ergeben ist), damit die Stromerzeugungseinheit 20 die durch das Antriebselement 41 übertragene Dynamik in elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes 10 umwandelt. Die Stromerzeugungseinheit 20 kann als ein Stromerzeuger ausgebildet sein, in welchem sich die induktive Strömung aus dem ergebenen induktiven Potential der Leiter durch das Ändern des Magnetflusses bei den geschnittenen Magnetfeldlinien ergibt, wobei das erste Ende 411 des Antriebselements 41 an der Rotorwelle des Stromerzeugers über das Anschlussstück 20a abgekoppelt ist. Wenn das zweite Ende 412 des Antriebselements 41 durch eine externe Triebkraft zum Drehen angetrieben wird, dreht das erste Ende 411 mit, wobei das Anschlussstück 20a die Rotorwelle des Stromerzeugers zum Drehen mitnimmt, damit die Stromerzeugungseinheit 20 elektrische Energie erzeugt. Es sei bemerkt, dass die oben genannte externe Triebkraftquelle nicht auf Zweiräder beschränkt wird, sondern sich auf Dreiräder, Schiebkarren und Rollstühle erweitern lässt.
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Es sei noch bemerkt, dass die elektrische Verbindung zwischen der Stromerzeugungseinheit 20 und dem Akkukomplex 10 im Schema über einen Kabelsatz hergestellt ist. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt, bei einigen Ausführungsformen können diese Baugruppen modular ausgebildet sein und von dem Gehäuse 201 ausgebaut werden.
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Wie aus 1D ersichtlich, umfasst der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 in der vorliegenden Ausführungsform ferner ein Schnittstellenmodul 30, welches an der Verbindungseinheit 201a des Gehäuses 201 entfernbar seriell angeschlossen wird und mit dem Akkukomplex 10 über die erste Elektrode 201c sowie die zweite Elektrode 201d elektrisch verbunden wird, um ein externes Elektrogerät 200 (z.B. Handy, Kamera, Navigator, Laptop, Mediaplayer usw.) über das Schnittstellenmodul 30 zu versorgen. Das Schnittstellenmodul 30 umfasst ferner eine zweite Fixiereinheit 31 als eine Gewindekonstruktion, welche entfernbar an einem anderen Schnittstellenmodul 30 befestigt werden kann. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt, bei einigen Ausführungsformen kann die zweite Fixiereinheit 31 mit einer Rasteneinheit mit mehreren Ausbuchtungen oder einer hakenden Riegeleinheit versehen sein. Ein externes Elektrogerät 200 lässt sich zur Annahme der Spannungsversorgung aus dem Akkukomplex 10 an das Schnittstellenmodul 30 über die mit dem Schnittstellenmodul 30 komplementären Kabel anschließen (siehe 3). Bei einigen Ausführungsformen kann das Schnittstellenmodul 30 als eine USB-Schnittstelle ausgebildet sein, mit welcher der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 ein externes Elektrogerät 200 (z.B. Handy) versorgt. Die USB-Schnittstelle kann beispielsweise als eine der Mikro-USB-Spezifikation entsprechende Schnittstelle ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt. Das erfindungsgemäße Schnittstellenmodul 30 ist für serielle Beschaltung ausgeführt, so dass sich die zweite Fixiereinheit 31 des Schnittstellenmoduls 30 an ein anderes Schnittstellenmodul 30 anschließen lässt. In diesem Zusammenhang lassen sich mehrere Schnittstellenmodule 30 seriell aneinander anschließen, damit der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 mehrere externe Elektrogeräte 200 gleichzeitig versorgt.
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Wie aus 1C ersichtlich, umfasst das Gehäuse 201 des Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 bei einigen Ausführungsform ferner einen Aufnahmeraum 201f und einen Deckel 202. Die Öffnungsrichtung des Aufnahmeraums 201f bleibt zu der Verbindungseinheit 201a entgegengesetzt, während die Stromerzeugungseinheit 20, das Anschlussstück 20a und der Akkukomplex10 in dem Aufnahmeraum 201f angeordnet sind. Der Deckel 202 dient zum Abdecken der Öffnung des Aufnahmeraums 201f und verhindert das Ablösen der oben genannten Baugruppen aus dem Gehäuse 201. Bei Bedarf lässt sich der Deckel 202 zum Abnehmen der Stromerzeugungseinheit 20, des Anschlussstücks 20a und des Akkukomplexes 10 öffnen.
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Wie aus 2A und 2B ersichtlich, ergibt sich die Triebkraft in der vorliegenden Ausführungsform aus einem drehenden Laufrad des Zweirads 100. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Antriebselement 41 als ein Stoppuhr-Seil ausgebildet, dessen erstes Ende 411 ein quadratisches Profil aufweist und sich somit in das mit einer Rastenkonstruktion versehene Anschlussstück 20a rasten kann. Auch im gekrümmten Zustand ermöglicht das als ein Stoppuhr-Seil ausgebildete Antriebselement 41, dass das erste Ende 411 mit dem zweiten Ende 412 gleichläuft. Das Antriebselement 41 kann mit Hilfe des mit der Rastenkonstruktion versehenen Anschlussstücks 20a veranlassen, dass die Stromerzeugungseinheit 20 elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes 10 produziert. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 ferner ein Reibrad 42 und eine Koppeleinheit 43. Das Reibrad 42 befindet sich an dem zweiten Ende 412, dessen Form mit der Achsenmitte des Reibrads 42 passt. Das zweite Ende 412 kann somit in die Achsenmitte des Reibrads 42 eingreifen. Die Koppeleinheit 43 lässt sich an ein Zweirad, Motorrad oder Fahrrad anbringen. Die Koppeleinheit 43 dient zum Anstellen des Antriebselements 41, damit das Reibrad 42 das Laufrad des Zweirads 100 kontaktiert. Das Reibrad 42 ist über die Koppeleinheit 43 hängend seitens des Laufrads des Zweirads 100 angebracht. Die Flanke 422 des Reibrads 42 kontaktiert die Radumfangsfläche 101 des Laufrads 100. Beim Laufen des Zweirads nimmt das Laufrad 100 das Reibrad 42 bzw. das Antriebselement 41 zum Drehen mit, wobei das Antriebselement 41 die Stromerzeugungseinheit 20 über das Anschlussstück 20a antreibt, um elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes 10 zu erzeugen.
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Die Koppeleinheit 43 weist ein Fixierstück 431, eine Anstellleiste 432, ein erstes Pufferstück 433 und ein zweites Pufferstück 434 auf. Das Fixierstück 431 ist am Zweirad befestigt und lässt sich über einen Rastenring (z.B. C-Ring oder E-Ring) an die Vordergabel des Zweirads klemmen (siehe 2B). Die Anstellleiste 432 ist am Fixierstück 431 angeschlossen und dient zum Anstellen des Antriebselements 41. Die Anstellleiste 432 kann beispielsweise als eine Säule mit einem Hohlraum ausgebildet sein, in den das Antriebselement 41 durchgehen kann. Das Antriebselement 41 lässt sich mit Hilfe der Anstellleiste 432 seitlich vom Laufrad des Zweirads 100 positionieren, wobei sich das erste Ende 411 mit dem Anschlussstück 20a bzw. der Stromerzeugungseinheit 20 verbindet, wobei das zweite Ende 412 in die Achsenmitte des Reibrads 42 eingreift.
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Wie aus 4C ersichtlich, liegt das erste Pufferstück 433 am Fixierstück 431. Das erste Pufferstück 433 stellt ein bestimmtes Drehmoment zur Verfügung, mit dem die Koppeleinheit 43 zu dem Laufrad 100 neigt, damit sich das Reibrad 42 an die Radumfangsfläche 101 des Laufrads drückt. Das erste Pufferstück 433 kann als eine Drehfeder ausgebildet sein. Das heißt, dass das Fixierstück 431 die Anstellleiste 432 und das Antriebselement 41 unter dem Drehmoment des ersten Pufferstücks 433 an das Laufrad 100 drückt, so dass sich die Flanke 422 des Reibrads 42 an die Radumfangfläche 101 (siehe 4A) mit drückt, wobei eine bestimmte Reibungskraft zwischen der Flanke 422 des Reibrads 42 und der Radumfangsfläche 101 besteht, so dass das drehende Laufrad 100 das Reibrad 42 zum Drehen mitnimmt.
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Der Wellendurchmesser des Reibrads 42 ist mehrfach kleiner als der Wellendurchmesser des Laufrads 100, so dass die Drehzahl des Reibrads 42 hingegen mehrfach größer als die Drehzahl des Laufrads 100 ist. Das heißt, dass sich das Reibrad 42 mehrere Umdrehungen dreht, wenn das Laufrad 100 eine Umdrehung dreht. Wenn das drehende Laufrad 100 das Reibrad 42 bzw. das Antriebselement 41 zum Drehen mitnimmt, treibt das Antriebselement 41 die Stromerzeugungseinheit 20 über das Anschlussstück 20a an. Dabei entspricht die Drehzahl des Reibrads 42 der Drehzahl der Rotorwelle der Stromerzeugungseinheit 20, damit die Stromerzeugungseinheit 20 elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes 10 schnell erzeugt.
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Das Reibrad 42 hat den ersten Wellendurchmesser R1 und den zweiten Wellendurchmesser R2, wobei der erste Wellendurchmesser R1 größer als der zweite Wellendurchmesser R2 ist.
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Wenn das Bremsseil 102 des Laufrads 100 bei einigen Ausführungsform nicht gezogen wird, ist das Reibrad 42 über das Antriebselement 41 und die Koppeleinheit43 seitlich vom Laufrad 100 positioniert, kontaktiert die Flanke 422 des Reibrads 42 die Radumfangsfläche 101 des Laufrads 100, wobei sich das Reibrad 42 mit dem Laufrad 100 über den ersten Wellendurchmesser R1 mit dreht (Siehe 4A).
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Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 ferner ein Hochziehstück 51, einen Mitnehmer 52 und ein Bremsseil 53. Das Hochziehstück 51 ist mit einem ersten Hochziehelement 511, einem zweiten Hochziehelement 512 und einer Welle 513 versehen, wobei das erste Hochziehelement 511 ein erstes Rastenelement 5111 umfasst, während das zweite Hochziehelement 512 ein zweites Rastenelement 5121 umfasst. Das Hochziehstück 51 ist über das erste Rastenelement 5111 und das zweite Rastenelement 5121 am Bremsseil 102 des Zweirads angebracht. Die Welle 513verbindet das erste Hochziehelement 511 mit dem zweiten Hochziehelement 512.
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Der Mitnehmer 52 ist mit einem Gehäuse 521 und einem Lager 522 versehen. Das Gehäuse 521 lässt sich an die Außenseite des Lagers 522 aufsetzen, so dass sich das Gehäuse 521 mit dem Lager 522 hülsenförmig verbindet. Das Gehäuse 521 kann mit dem Lager 522 als ein Monoblock ausgebildet sein. Das Reibrad 42 kann am Lager 522 angebracht sein, wobei das drehende Reibrad 42 den Lager 522 zum Drehen mitnimmt.
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Das Bremsseil 53 hat eine erste Bremsseite 531 und eine zweite Bremsseite 532, wobei die erste Bremsseite 531 am Gehäuse 521 befestigt ist. Die erste Bremsseite 531 kann mit einer Rastenklemme (z.B. Rundklemme) versehen sein, während das Gehäuse 521 eine damit komplementäre Rast hat. Die Rastenklemme kann in die Rast des Gehäuses 521 eingreifen, um die erste Bremsseite 531 mit dem Gehäuse 521 zu verbinden. Die zweite Bremsseite 532 ist an dem zweiten Rastenelement 5121 des Hochziehstücks 51 befestigt. Das Bremsseil 53 ist ein Seil (z.B. Drahtseil) mit einer bestimmten Festigkeit.
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Wie aus 4B ersichtlich, verschiebt sich das erste Rastenelement 5111, wenn der Benutzer das Bremsseil 102 zum Bremsen des Zweirads zieht, entgegen der Zugrichtung des Bremsseils 102, während sich das zweite Rastenelement 5121 in die Zugrichtung des Bremsseils 102 bewegt, so dass sich der Abstand zwischen dem zweiten Rastenelement 5121 und dem ersten Rastenelement 5111 verkürzt, wobei die zweite Bremsseite 532 des Bremsseils 53 mit dem zweiten Rastenelement 5121 mit gezogen wird. Das Bremsseil 53 zieht mit dem gezogenen Bremsseil 102 das Gehäuse 521 und das Reibrad 42 hoch, so dass sich das zweite Pufferstück 434 zwischen der Anstellleiste 432 und dem Mitnehmer 52 zusammenpresst.
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Mit dem hochgezogenen Reibrad 42 treibt das Drehmoment der Koppeleinheit 43 das Reibrad 42 gegen das Laufrad 100 an, so dass sich die Flanke 422 des Reibrads 42 an die Radumfangsfläche 101 des Laufrads 100 drückt, wobei das Reibrad 42 über den zweiten Wellendurchmesser R2 mit dem Laufrad 100 mit dreht.
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Mit dem befreiten Bremsseil 102 stellt sich das zweite Pufferstück 434 elastisch zurück, so dass sich der Mitnehmer 52 und das Reibrad 42 nach unten zurückstellen, wobei die am Gehäuse 521 befestigte erste Bremsseite 531 gezogen wird, damit sich das zweite Rastenelement 5121 von dem ersten Rastenelement 5111 abgewendet verschiebt. Das Reibrad 42 stellt sich somit unter der Federkraft des zweiten Pufferstücks 434 zurück und dreht sich über den ersten Wellendurchmesser R1 nochmal mit dem Laufrad 100 mit.
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Wenn das laufende Zweirad nicht gebremst wird, dreht sich das Reibrad 42 mit dem größeren Wellendurchmesser (der erste Wellendurchmesser R1). Das hiermit simultan drehende Antriebselement 41 und Anschlussstück 20a nehmen die Rotorwelle der Stromerzeugungseinheit 20 zum Drehen mit, um elektrische Energie zu produzieren. Wenn das laufende Zweirad gebremst wird, dreht sich das Laufrad 100 beim Ziehen des Bremshebels noch. Dabei dreht sich das Reibrad 42 mit dem kleineren Wellendurchmesser (der zweite Wellendurchmesser R2), wobei die Drehzahl des Reibrads 42 größer als die Drehzahl beim Drehen mit dem ersten Wellendurchmesser R1 ist. Der Ertrag der elektrischen Energie erhöht sich deswegen. So ist es möglich, die aus der Bremsung des laufenden Zweirads ergebene Triebkraft zurückzugewinnen und anschließend in elektrische Energie zum Speichern umzuwandeln.
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Bei einigen Ausführungsformen wird das Bremsseil 53 teilweise durch einen Schutzüberzug beschirmt. Wenn das Hochziehstück 51 mit dem Bremsseil 102 und dem Bremsseil 53 gezogen wird, zieht sich das Bremsseil 53 innerhalb des Schutzüberzugs und nimmt das Gehäuse 521 und Reibrad 42 nach oben mit.
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Wie aus 4C ersichtlich, treibt das erste Pufferstück 433 mit einem bestimmten Drehmoment die Koppeleinheit 43 schräg gegen das Laufrad 100 zu. Wenn das Laufrad 100 vorwärts läuft, drückt sich die Flanke 422 des Reibrads 42 gegen die Radumfangfläche 101 des Laufrads.
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Es sei bemerkt, dass das Antriebselement 41 je nach Wunsch des Benutzers von der Stromerzeugungseinheit 20 abgelöst werden kann. In den oben genannten Ausführungsformen kann das erste Ende 411 des Antriebselements 41 von dem Anschlussstück 20a der Stromerzeugungseinheit 20 abgetrennt werden, damit der Benutzer das Gehäuse 201, die Stromerzeugungseinheit 20, das Anschlussstück 20a oder den Akkukomplex 10 des Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung 300 teilweise mitbringt. Wenn das Zweirad beispielsweise stillsteht, kann der Benutzer das erste Ende 411 des Antriebselements 41 aus dem Durchgangsloch 201b entnehmen und die Stromerzeugungseinheit 20, das Anschlussstück 20a sowie den Akkukomplex 10 zum Schutz vor Diebstahl mitbringen.
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Bei einigen Ausführungsformen lässt sich das Gehäuse 201 in den Aufnahmeraum des Handgriffs einbauen und mit dem Deckel 202 abdecken, um die Elektronik und Mechanik innerhalb des Gehäuses 201 vor Feuchtigkeit und Staub zu schützen.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Stromerzeugungseinheit 20 Gleichrichtungskreise umfassen, welche die aus der Stromerzeugungseinheit 20 ergebene elektrische Energie auf einen DC-Strom zum Aufladen des Akkukomplexes 10 kommutieren.
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5 ist eine Ansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung. Die zweite Ausführungsform bleibt von der ersten Ausführungsform darin unterschiedlich, dass der Wellendurchmesser des Reibrads in der zweiten Ausführungsform fest angeordnet ist.
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Wie aus 5 ersichtlich, ist das Antriebselement 41 ferner mit einer Schale 413 versehen. Die Schale 413 dient zum Hüllen des zweiten Endes 412 des Antriebselements 41. Die Koppeleinheit 43 ist mit dem Zweirad verbunden und dient zum Klemmen der Schale 413 (in der vorliegenden Ausführungsform ist die Koppeleinheit 43 mit der Vordergabel des Zweirads verbunden), während das Reibrad 42 seitlich vom Laufrad des Zweirads 100 hängend angeordnet ist. Beim Laufen des Zweirads nimmt das Laufrad 100 das Reibrad 42 bzw. das Antriebselement 41 zum Drehen mit, wobei das Antriebselement 41 die Rotorwelle der Stromerzeugungseinheit 20 über das Anschlussstück 20a antreibt, um elektrische Energie zu erzeugen.
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Wie aus 6A als eine schematische Darstellung I des Anwendungsstatus des Stromerzeugers in der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform und 6B als eine schematische Darstellung II des Anwendungsstatus des Stromerzeugers in der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ersichtlich, besteht der Stromerzeuger 600 im Wesentlichen aus einem Gehäuse 201, einer Verbindungseinheit 201a, einer Stromerzeugungseinheit 20, einem Anschlussstück 20a und einem Akkukomplex 10. Es sei bemerkt, dass das Antriebselement in dieser Ausführungsform als eine in 6A, 6B angezeigte Windmühle 70 ausgebildet sein kann, wobei die Rolle 71 mit einer Drehachse versehen ist. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt.
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Wie aus 6A ersichtlich, ist das Antriebselement als eine Windmühle 70 mit mehreren Flügeln 70a und einer Drehachse 701 ausgebildet. Diese Flügeln 70a sind rund um die Drehachse 701 angeordnet. Die Drehachse 701 ist mit dem Anschlussstück 20a verbunden und dient zur Mitnahme der Stromerzeugungseinheit 20 zum Drehen. Beim Drehen der Windmühle 70 dreht die Stromerzeugungseinheit 20 zum Erzeugen der für den Akkukomplex 10 notwendigen elektrischen Energie mit.
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Wie aus 6B ersichtlich, ist das Antriebselement als eine Rolle 71 mit einem Rollenelement 71a und einer Drehachse 711 ausgebildet, wobei das Rollenelement 71a mit der Drehachse 711 verbunden ist. Die Drehachse 711 ist mit dem Anschlussstück 20a verbunden und dient zur Mitnahme der Stromerzeugungseinheit 20 zum Drehen. Beim Drehen der Rolle 71 dreht die Stromerzeugungseinheit 20 zum Erzeugen der notwendigen elektrischen Energie für den Akkukomplex 10 mit. Bei dem erfindungsgemäßen Stromerzeuger 600 kann der Benutzer die Rolle 71 beliebig drehen, wobei die daraus ergebene elektrische Energie abgespeichert wird.
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Wie aus 6C, 6D und 6C ersichtlich, ist der Stromerzeuger 600 mit einem Beleuchtungsgerät 80 verbunden. Das Beleuchtungsgerät 80 ist mit einem ersten leitenden Bereich 801, einem zweiten leitenden Bereich 802, einem Leuchtfeld 803 und einer Schutzkappe 804 versehen, wobei der erste leitende Bereich 801 mit der ersten Elektrode 201c elektrisch verbunden ist, während der zweite leitende Bereich 802 mit der zweiten Elektrode 201d elektrisch verbunden ist, um die elektrische Energie aus dem Akkukomplex 10 ins Beleuchtungsgerät 80 zum Anschalten des Leuchtfelds 803 zu übertragen. Wie aus 6D ersichtlich, verfügt das Beleuchtungsgerät 80 in der vorliegenden Ausführungsform über eine Schutzkappe 804 mit einem Anstellelement, welches mit der ersten Fixiereinheit 201e des Stromerzeugers 600 verbunden ist. Dementsprechend ist die Verbindungseinheit 201a mit einem Aufnahmeraum zur Aufnahme des ersten leitenden Bereichs 801 und des zweiten leitenden Bereichs 802 des Beleuchtungsgeräts 80 versehen, damit sich das Beleuchtungsgerät 80 mit dem Stromerzeuger 600 wasserdicht verbindet.
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Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Stromerzeuger 600 ferner ein Schnittstellenmodul 30 (siehe 1D), welches über das Anstellelement (z.B. Verzahnung, Rastenelement oder Fixierelement) an die Verbindungseinheit 201a des Gehäuses 201 entfernbar seriell angeschlossen wird und mit dem Akkukomplex 10 über die erste Elektrode 201 c sowie die zweite Elektrode 201d elektrisch verbunden wird, um ein externes Elektrogerät 200 (z.B. Handy, Kamera, Navigator, Laptop, Mediaplayer usw.) zu versorgen. Ein externes Elektrogerät 200 lässt sich an das Schnittstellenmodul 30 über die mit dem Schnittstellenmodul 30 komplementären Kabel anschließen, damit der Akkukomplex 10 ein externes Elektrogerät 200 versorgt. Das Schnittstellenmodul 30 umfasst ferner eine zweite Fixiereinheit 31 als eine Gewindekonstruktion, welche entfernbar an einem anderen Schnittstellenmodul 30 befestigt werden kann. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt. Bei einigen Ausführungsformen kann die zweite Fixiereinheit 31 mit einer Rasteneinheit mit mehreren Ausbuchtungen oder einer hakenden Riegeleinheit versehen sein. Bei einigen Ausführungsformen kann das Schnittstellenmodul 30 als eine USB-Schnittstelle ausgebildet sein, mit welcher der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 600 ein externes Elektrogerät 200 (z.B. Handy) versorgt. Die USB-Schnittstelle kann beispielsweise als eine der Mikro-USB-Spezifikation entsprechende Schnittstelle ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt. Das erfindungsgemäße Schnittstellenmodul 30 ist für serielle Beschaltung ausgeführt, so dass sich die zweite Fixiereinheit 31 des Schnittstellenmoduls 30 an ein anderes Schnittstellenmodul 30 anschließen lässt. In diesem Zusammenhang lassen sich mehrere Schnittstellenmodule 30 seriell aneinander anschließen, damit der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 600 mehrere externe Elektrogeräte 200 gleichzeitig versorgt.
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Wie aus 7A als eine Ansicht der aufladenden Lichtenergie bei der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung 900 ersichtlich, bestheht in der vorliegenden Ausführungsform der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 900 im Wesentlichen aus einem Gehäuse 201, einer Verbindungseinheit 201a, einer Stromerzeugungseinheit 20, einem Anschlussstück 20a und einem Akkukomplex 10. Es sei bemerkt, dass die Stromerzeugungseinheit 20 in dieser Ausführungsform keine mechanische Energie sondern die Lichtenergie ausnutzt, beispielsweise Sonnenschein, Licht oder sonstige Lichtquelle. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Stromerzeugungseinheit 20 als eine photovoltaikspezifische Stromerzeugungseinheit ausgebildet sein, wobei sich das Anschlussstück 20a mit dem Lichtsammelkomplex 90 verbinden lässt. Der Lichtsammelkomplex 90 besteht aus einer Spotlight-Baugruppe 90a und einer Lichtleitungsbaugruppe 90b. Hier kann die Spotlight-Baugruppe 90a als ein Kondensatorsatz ausgebildet sein, während die Lichtleitungsbaugruppe 90b als ein Glasfasersatz ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Ausführungsform wird jedoch nicht darauf eingeschränkt. Die Spotlight-Baugruppe 90a dient zum Sammeln der Lichtenergie, wobei ein Ende der Lichtleitungsbaugruppe 90b mit dem Anschlussstück 20a verbunden ist, um die Lichtenergie in die Stromerzeugungseinheit 20 zu übertragen. Durch die Spotlight-Baugruppe 90a wird die Lichtenergie über die Lichtleitungsbaugruppe 90b in die Stromerzeugungseinheit 20 übertragen. Mit dem erfindungsgemäßen Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 900 kann der Benutzer die Lichtenergie als die Energiequelle zur Stromerzeugung bzw. zum Aufladen des Akkukomplexes 10 ausnutzen.
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Wie aus 7B als eine Ansicht der aufladenden Mikrowellenenergie bei der fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkers mit Stromerzeuger-Einrichtung ersichtlich, besteht der Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 910 in dieser vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen aus einem Gehäuse 201, einer Verbindungseinheit 201a, einer Stromerzeugungseinheit 20, einem Anschlussstück 20a und einem Akkukomplex 10. Es sei bemerkt, dass sich die elektrische Energie hier aus den Mikrowellen ergibt, beispielsweise aus den Mikrowellen durch eine Mikrowellenröhre (Magnetfeldröhre oder Klystron). In der vorliegenden Ausführungsform kann die Stromerzeugungseinheit 20 als eine die empfangenen Mikrowellen in elektrische Energie umwandelnde Kommutierantenne (z.B. eine Rectanna-Kommutierantenne) implementiert sein, wobei sich das Anschlussstück 20a mit einer Mikrowelleneinheit 91 verbinden lässt. Die Mikrowelleneinheit 91 ist mit einer Wellensammeleinheit 91a und einer Wellenleitungseinheit 91b versehen und kann die Mikrowellen kondensieren bzw. führen. Die Wellensammeleinheit 91a dient zum Sammeln der Mikrowellen. Ein Ende der Wellenleitungseinheit 91b ist mit dem Anschlussstück 20a verbunden, um die Mikrowellen in die Stromerzeugungseinheit 20 zu übertragen. Durch die Wellensammeleinheit 91a werden die Mikrowellen über die Wellenleitungseinheit 91b in die Stromerzeugungseinheit 20 übertragen. Mit dem erfindungsgemäßen Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung 910 kann der Benutzer die Mikrowellen als die Energiequelle zur Stromerzeugung bzw. zum Aufladen des Akkukomplexes 10 ausnutzen. Es sei bemerkt, dass die Mikrowellen in der vorliegenden Ausführungsform zuerst zum Verkürzen der Brennweite magnetisch kondensiert und anschließend optisch kondensiert werden. Oder man kann nur eine Kondensationsart verwenden.
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Der erfindungsgemäße Stromerzeugungslenker mit der Stromerzeugungseinheit und dem Anschlussstück kann hiermit die Dynamik in elektrische Energie zum Aufladen des Akkukomplexes umwandeln. Das Anschlussstück hat eine Leitungsfunktion, so dass eine direkte Verbindung in dem Gehäuse zwischen die Stromerzeugungseinheit und den Akkukomplex ohne ein externes Anschlusskabel erfolgen kann, um die Speicherleistung der elektrischen Energie zu erhöhen. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Wellendurchmesser des Reibrads mehrfach kleiner als der Wellendurchmesser des Laufrads, so dass die Drehzahl des Reibrads mehrfach größer als die Drehzahl des Laufrads zählt, wobei die Drehzahl des Reibrads der Drehzahl der Rotorwelle des Stromerzeugers gleicht, damit der Stromerzeuger elektrische Energie schnell erzeugt. Wenn der Fahrer das Fahrrad bremst, gewinnt die erfindungsgemäße Ausführungsform die Triebkraft zurück, um die Triebkraft in elektrische Energie umzuwandeln und zu speichern. Der Akkukomplex und die Stromerzeugungseinheit, die in demselben Gehäuse eingebaut sind, lassen sich mit einem Träger oder einem Elektrogerät zum Bilden eines Einbau-Akkufachs verbinden, welches mit einem Energiesystem oder davon verbinden oder abtrennen lässt, oder je nach Wunsch des Benutzers einbauen oder abgetrennt mitbringen lässt. Um mangelnde elektrische Energie eines externen Elektrogeräts rechtzeitig nachzuholen, kann der eingebaute Akkukomplex ein externes Elektrogerät jederzeit versorgen.
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In den oben genannten Ausführungsformen kann die Stromerzeugungseinheit ferner die Lichtwellenenergie oder Mikrowellenenergie über das Anschlussstück kondensiert einführen. Beschirmt in dem Gehäuse, werden die Lichtwellen oder Mikrowellen in elektrische Energie zum Speichern und Aufladen eines Elektrogeräts umgewandelt.
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Bezugszeichenliste
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- 100)
- Laufrad
- 101)
- Radumfangfläche
- 102)
- Bremsseil
- 200)
- externes Elektrogerät
- 300)
- Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung
- 10)
- Akkukomplex
- 20)
- Stromerzeugungseinheit
- 20a)
- Anschlussstück
- 201)
- Gehäuse
- 201a)
- Verbindungseinheit
- 201b)
- Durchgangsloch
- 201c)
- erste Elektrode
- 201d)
- zweite Elektrode
- 201e)
- erste Fixiereinheit
- 201f)
- Aufnahmeraum
- 202)
- Deckel
- 300)
- Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung
- 30)
- Schnittstellenmodul
- 31)
- zweite Fixiereinheit
- 41)
- Antriebselement
- 411)
- erstes Ende
- 412)
- zweites Ende
- 413)
- Schale
- 42)
- Reibrad
- 422)
- Flanke
- 43)
- Koppeleinheit
- 431)
- Fixierstück
- 432)
- Anstellleiste
- 433)
- erstes Pufferstück
- 434)
- zweites Pufferstück
- 51)
- Hochziehstück
- 511)
- erstes Hochziehelement
- 5111)
- erstes Rastenelement
- 512)
- zweites Hochziehelement
- 5121)
- zweites Rastenelement
- 513)
- Welle
- 52)
- Mitnehmer
- 521)
- Gehäuse
- 522)
- Lager
- 53)
- Bremsseil
- 531)
- erste Bremsseite
- 532)
- zweite Bremsseite
- 600)
- Stromerzeuger
- 70)
- Windmühle
- 70a)
- Flügel
- 701)
- Drehachse
- 71)
- Rolle
- 71a)
- Rollenelement
- 711)
- Drehachse
- 80)
- Beleuchtungsgerät
- 801)
- erster leitender Bereich
- 802)
- zweiter leitender Bereich
- 803)
- Leuchtfeld
- 804)
- Schutzkappe
- 900)
- Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung
- 90)
- Lichtsammelkomplex
- 90a)
- Spotlight-Baugruppe
- 90b)
- Lichtleitungsbaugruppe
- 910)
- Lenker mit Stromerzeuger-Einrichtung
- 91)
- Mikrowelleneinheit
- 91a)
- Wellensammeleinheit
- 91b)
- Wellenleitungseinheit
- R1)
- Wellendurchmesser
- R2)
- Wellendurchmesser
