DE1053335B

DE1053335B - Hub alternator for bicycles or motorcycles

Info

Publication number: DE1053335B
Application number: DEF19294A
Authority: DE
Inventors: Karl Hils; Hans Joachim Schwerdhoefer
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1956-01-17
Filing date: 1956-01-17
Publication date: 1959-03-19

Description

Nabenlichtmaschine für Fahr- oder Krafträder Die Erfindung betrifft eine in die Nabe eines Fahrrades oder Kraftrades eingebaute niedrigpolige Lichtmaschine, deren Rotor auf der Nabenachse drehbar gelagert ist und die von der Nabenhülse über ein Umlaufgetriebe angetrieben wird, das mittels einer Kupplung ein- und ausschaltbar ist.Hub alternator for bicycles or motorcycles The invention relates a low-pole alternator built into the hub of a bicycle or motorcycle, whose rotor is rotatably mounted on the hub axle and the one from the hub shell an epicyclic gear is driven, which can be switched on and off by means of a clutch is.

Es sind Nabenlichtmaschinen bekannt, bei denen durch hohe Polzahlen versucht wird, eine ausreichende Lichtstärke bei der normalen Drehzahl der Radnabe zu erhalten. Würde man jedoch die gleiche Lichtstärke wie bei den zur Zeit üblichen Fahrraddynamos mit Laufrolle am Reifen anstreben, so wäre eine Polzahl von etwa 264 notwendig. Eine derartige Nabe erfordert einen erheblichen Aufwand an Gewicht und große Abmessungen der Lichtmaschine. Dies zeigt sich bereits bei ausgeführten Naben mit einer Polzahl von nur 20. Auch können derartige Naben bei Tagesfahrten nicht ausgekuppelt werden; sie wirken also während der Fahrt leistungsverzehrend.There are known hub alternators in which by high number of poles an attempt is made to achieve sufficient light intensity at the normal speed of the wheel hub to obtain. However, one would get the same light intensity as with the currently usual If you want bicycle dynamos with a roller on the tire, a number of poles would be around 264 is necessary. Such a hub requires a considerable amount of weight and large dimensions of the alternator. This can already be seen in the case of executed Hubs with a number of poles of only 20. Such hubs can also be used for day trips not be disengaged; so they have a power-consuming effect while driving.

Weiterhin sind Fahrradnaben mit eingebauten niedrigpoligen Lichtmaschinen bekannt, bei denen durch Verwendung von ein- und mehrstufigen Stirnrad- oder Planetenradgetrieben in form- oder kraftschlüssiger Ausführung eine Übersetzung zwischen der Nabenhülse und dem Anker erreicht wird. Um bei diesen niedrigpoligen Getriebenaben ebenfalls die gleiche Lichtstärke wie bei den üblichen Fahrraddynamos zu erhalten, müßten Übersetzungen zwischen 30:1 bis 35:1 erreicht werden. Die bekannten Ausführungen erreichen jedoch diese Werte nicht. Außerdem erfordern solche Konstruktionen einen großen Aufwand an Material infolge der benötigten Räder, Lagerungen usw. Ferner erfordern sie große Durchmesser und werden deshalb teuer. Meistens ist es auch notwendig, die Achse mehrteilig und kompliziert auszubilden.Furthermore, there are bicycle hubs with built-in low-pole alternators known where by using single and multi-stage spur or planetary gears in a positive or non-positive version, a translation between the hub shell and the anchor is reached. To with these low-pole gear hubs as well to get the same light intensity as with the usual bicycle dynamos, should Gear ratios between 30: 1 and 35: 1 can be achieved. The known versions however do not achieve these values. In addition, such designs require one large expenditure of material as a result of the required wheels, bearings, etc. Furthermore they require large diameters and are therefore expensive. Most of the time it is also necessary to train the axis in several parts and complicated.

Wieder andere Konstruktionen haben verschiedene Getriebeabstufungen nebeneinander. Sie wurden bereits als mehrstufige Kugelreibgetriebe oder auch als Zahnradgetriebe ausgeführt. Hierbei kann der Durchmesser der Nabenhülse verhältnismäßig gering sein, doch ist der technische Aufwand sehr groß. Reibgetriebe dieser Art sind sehr einstellungsempfindlich, da ein bestimmter Axialdruck nötig ist, um ein Durchrutschen während des Betriebes zu verhindern. Ausgeführte Konstruktionen dieser Ausführungen kommen nur auf Übersetzungen bis etwa 15:1.Still other designs have different gear ratios side by side. They were already known as multi-stage ball friction gears or as Gear transmission running. Here, the diameter of the hub shell can be proportionate be small, but the technical effort is very high. Friction gear of this type are very sensitive to settings, as a certain axial pressure is required to achieve a To prevent slipping during operation. Executed constructions of this Versions only come to ratios up to about 15: 1.

Es sind auch Naben bekannt, die über ein Getriebe mehrere Lichtmaschinen antreiben, um die notwendige Lichtstärke zu erzielen.There are also known hubs that have several alternators via a transmission drive to achieve the necessary light intensity.

Weiterhin ist es bekannt, bei im Innern der Nabenhülse angeordnetem Getriebe und Stromerzeuger das Ein- und Ausschalten der Lichtmaschine durch eine Kupplung zu ermöglichen. Alle bisher beschriebenen Ausführungen ergeben nur Lichtleistungen in gewissen Grenzen. Bei den am höchsten übersetzten Naben (15:1) sind die Wirkungsgrade durch die vielen Zahneingriffe bzw. Reibräderpaare sehr schlecht. Ein weiterer Nachteil derartiger Getriebe ist das im Getriebe auftretende laute Geräusch, das durch die vielen Räderpaare mit sehr geringen Übersetzungsgraden hervorgerufen wird.Furthermore, it is known when arranged in the interior of the hub shell Gearbox and generator switch the alternator on and off by one Enable coupling. All the designs described so far only result in light outputs within certain limits. The hubs with the highest gear ratio (15: 1) are the efficiencies very bad due to the many tooth meshes and friction wheel pairs. Another disadvantage such a transmission is the loud noise occurring in the transmission, which is caused by the many pairs of wheels with very low gear ratios.

Erfindungsgemäß werden bei der eingangs genannten Nabenlichtmaschine die geschilderten Nachteile dadurch vermieden, daß als Umlaufgetriebe ein Hypozykloidengetriebe verwendet wird. Das Getriebe besteht aus einem Ringkörper und einem Abrollrad mit geringer Teilkreisdurchmesserdifferenz, einer Exzenterlagerung und einer Ausgleichskupplung. Der Wirkungsgrad ist, da nur ein Räderpaar im Eingriff steht, sehr hoch. Außerdem können Übersetzungen bis 50: 1 hergestellt werden, die keinen größeren Aufwand an Material und Teilen erfordern als beispielsweise eine Übersetzung von 10:1. Bei verzahnter Ausführung wird eine sehr hohe Überdeckung der Zähne und damit ein ruhiger Lauf des Getriebes erreicht. Durch die hohe Übersetzung können niedrigpolige Lichtmaschinen verwendet werden, die mindestens die gleiche Lichtstärke haben wie die üblichen Fahrraddynamos mit Reibrolle.According to the invention, in the case of the hub alternator mentioned at the outset the disadvantages outlined are avoided by using a hypocycloidal gear as the epicyclic gear is used. The gear consists of a ring body and an unrolling wheel with small pitch circle diameter difference, an eccentric bearing and a compensating coupling. Since only one pair of wheels is in mesh, the efficiency is very high. aside from that gear ratios up to 50: 1 can be produced, which do not require any major effort For example, material and parts require a 10: 1 ratio. at Toothed design, a very high coverage of the teeth and thus a smoother one Reached the gearbox running. Due to the high gear ratio, low-pole alternators that have at least the same light intensity as the usual ones are used Bicycle dynamos with friction roller.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Nabenlichtmaschine in ausgekuppelter Stellung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Nabenlichtmaschine in eingekuppelter Stellung und Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie A-B in Fig. 1, aus der der Radeingriff und die Lagerung des Abrollrades und des Exzenters ersichtlich sind, in vergrößertem Maßstab.Fig. 1 shows a longitudinal section through a hub alternator in decoupled Position, Fig. 2 is a longitudinal section through a hub alternator in the coupled Position and Fig. 3 shows a cross section according to the section line A-B in Fig. 1, from which the wheel engagement and the storage of the rolling wheel and the eccentric can be seen on an enlarged scale.

Die Nabenlichtmaschine besteht aus einer Nabenhülse 1, die über eine gleichzeitig als Ausgleichskupplung dienende, einrückbare Kupplung 2 das Abrollrad 5 antreibt. Das Ein- und Auskuppeln der Kupplung 2 erfolgt über den Schubklotz 3 und die Stange 4 von außen. Das Abrollrad 5 ist auf einem Exzenter 6, einer Kurbel od. dgl. gelagert. Vom Abrollrad 5 erfolgt über den Exzenter 6 mit der Drehzahl der Nabenhülse 1 der Antrieb. Das Abrollrad 5 wälzt sich dabei mit seiner Außenbahn formschlüssig (bei Reibradgetrieben kraftschlüssig) auf der Innenbahn eines Ringkörpers 7 ab, der auf der Achse 8 befestigt ist. Hierbei erteilt das Abrollrad 5 dem Exzenter 6 eine im entgegengesetzten Drehsinn der Nabenhülse 1 erhöhte Drehzahl. Dieser schnell laufende Exzenter 6 ist mit dem Anker 9 der Lichtmaschine gekuppelt und treibt diese zur Stromerzeugung an. An Stelle des Ankers 9 kann auch der Magnet 10 angetrieben sein.The hub alternator consists of a hub shell 1, which has a at the same time serving as a compensating clutch, engageable clutch 2 the unrolling wheel 5 drives. The clutch 2 is engaged and disengaged via the thrust block 3 and the rod 4 from the outside. The rolling wheel 5 is on an eccentric 6, a crank or the like stored. From the unrolling wheel 5 takes place via the eccentric 6 with the speed the hub shell 1 the drive. The rolling wheel 5 rolls with its outer track form-fit (with friction gears non-positive) on the inner track of an annular body 7, which is attached to the axis 8. Here, the unrolling wheel 5 gives the eccentric 6 an increased speed in the opposite direction of rotation of the hub sleeve 1. This one quickly running eccentric 6 is coupled to the armature 9 of the alternator and drives it to generate electricity. Instead of the armature 9, the magnet 10 can also be driven be.

Die Abrollbahnen des Ringkörpers 7 und des Abrollrades 5 können mit einer beliebigen Verzahnung bzw. Profilierung versehen sein.The rolling tracks of the ring body 7 and the rolling wheel 5 can with be provided with any toothing or profiling.

Die Werkstoffe für die Abrollkörper 5 und 7 der Ausgleichskupplung 2 und des Exzenters 6 können sowohl einheitlich aus Stahl, Leichtmetall oder Kunststoff hergestellt sein als auch in Kombinationen. Die Verwendung von Kunststoffen wird für das geringe Gewicht der Nabe, für den ruhigen Lauf des Getriebes und für die elektromagnetische Feldstärke von großem Vorteil sein.The materials for the rolling elements 5 and 7 of the compensating coupling 2 and the eccentric 6 can be made of steel, light metal or plastic be manufactured as well as in combinations. The use of plastics will for the low weight of the hub, for the smooth running of the gearbox and for the electromagnetic field strength can be of great advantage.

Aus der Beschreibung ist zu ersehen, daß 1. die Erfindung eine erhebliche Vereinfachung gegenüber den bisher bekannten sperrigen und komplizierten Konstruktionen mit sich bringt, und 2. höchste Übersetzungen erreicht werden können, die niedrigste Polzahlen zulassen und eine mindestens gleichwertige Lichtstärke wie bei den üblichen Fahrraddynamos mit Reibrolle ergeben. Die Ansprüche 3 und 4 sind im Zusammenhang mit Anspruch 1 zu werten.From the description it can be seen that 1. the invention a considerable simplification compared to the previously known bulky and complicated constructions, and 2. The highest gear ratios can be achieved Allow the lowest number of poles and at least one equivalent light intensity as with the usual Bicycle dynamos with friction roller result. Claims 3 and 4 are to be assessed in connection with Claim 1.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Built into the hub of a bicycle or motorcycle low-pole alternator, the rotor of which is rotatably mounted on the hub axle and which is driven by the hub shell via an epicyclic gear, which is via a The clutch can be switched on and off, characterized in that as a planetary gear a hypocycloidal gear (2, 5, 6, 7) is used.

2. Hub alternator after Claim 1, characterized in that the rotary movement is effected via a coupling (2) the hub shell (1) on an unrolling wheel (5), which is on an eccentric (6), a crank Od. The like. Is mounted and on the inner track of a mounted on the axis (8) Annular body (7) rolls with its outer track positively or non-positively, transferred is and the eccentric (6), the crank od. Like., d. H. the part with which the Power generator is coupled, an increased in the opposite direction of rotation of the hub shell Speed is given.

3. Hub alternator according to claim 1, characterized in that that the coupling (2) is also designed as a compensating coupling.

4. Hub alternator according to claim 1, characterized in that the rolling tracks of the ring body (7) and the unrolling wheel (5) provided with any toothing or profiling are.

5. Hub alternator according to claims 1 to 4, characterized in that that for the materials of the rolling elements (5 and 7) of the compensating coupling (2) and of the eccentric (6) steel, light metal or plastic uniformly or in combinations is used. Publications considered: German Patent No. 919 218.