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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf den Bereich von Haushaltsgerätetechnik, insbesondere einen handbetätigten Dynamo mit Kupplung.
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Stand der Technik
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Mikro-Haushaltsgeräte werden in der Regel durch eine Batterie mit Strom versorgt. Die Batterie muss rechtzeitig ausgetauscht werden, wenn die Energie der Batterie erschröpft ist. Das Problem ist, dass im Falle einer Reise oder auf dem Land, wenn keine andere Batterie zur Verfügung steht, Unannehmlichkeiten entstehen können. In letzter Zeit kommt eine Vielzahl von handbetätigten Dynamo-betriebenen Mini-Hausgeräte auf den Markt, z. B. handbetätigten Dynamo Taschenlampen. Es fehlt jedoch eine effektive Kupplungseinrichtung zwischen der Kurbel und den Getriebeteilen der handbetätigten Dynamos, so dass ein normaler Betrieb des Dynamos gestört wird. Dabei ist die Drehrichtung des Dynamos und die Drehrichtung der Kurbel umkehrbar, d. h. entweder vorwärts oder rückwärts, und damit ist die Richtung des Ausgangsstroms auch nicht orientiert. Solche Dynamos sind daher für die mit orientiertem Strom versorgten elektrischen Geräte nicht geeignet.
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Das chinesische Patent Nr. ZL 200920051299, „Handbetätigter Dynamo”, beschreibt einen handbetätigten Dynamo, der ein Gehäuse, eine Kurbel, ein Getriebe und einen Dynamo umfasst, wobei die Kurbel außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und wobei der Dynamo einen Stator, einen Roter, eine Bürste und Ausgangselektroden umfasst, die mit der Ausgangsleitung verbunden sind, und wobei die Kurbel mit dem Getriebe verbunden ist, welches mit dem Rotor des Dynamos verbunden ist. Der handbetätigte Dynamo kennzeichnet sich dadurch, dass an einer der Kurbel gegenüberliegenden Seite außerhalb des Gehäuses ein Griff angeordnet ist, wobei an einem Ende des Griffs eine Rotorwelle vorgesehen ist, und dass der Griff um die Rotorwelle um 360° in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung drehbar ist, und dass das Getriebe als 3-Gang Getriebe ausgebildet ist. Dadurch, dass bei dem handbetätigten Dynamo die Kurbel um die Rqotorwelle um 360° in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung drehbar ist, ist die Ausgangsrichtung des Stroms ungewiss. Damit sind diese Dynamos für elektrische Geräte mit einer bestimmten Elektrodenpolarität nicht geeignet, z. B. für Radio, LED-Leuchte, Handy-Ladegerät und ähnliche Gegenstände.
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Aufgabe
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In Bezug auf den Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, einen handbetätigten Dynamo mit Kupplung zu schaffen, der eine einzige Drehrichtung des Dynamos gewährleisten kann, so dass das Problem aus dem Stand der Technik gelöst werden können, dass es eine effektive Kupplungseinrichtung bzw. eine Einrichtung gegen Rückwärtsdrehung zwischen der Kurbel und den Getriebeteilen des handbetätigten Dynamos fehlt, und somit der Dynamo nicht sicher in eine einzige Richtung drehen kann.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen handbetätigten Dynamo so gelöst, dass der handbetätigte Dynamo mit Kupplung einen Dynamo, eine Kurbel, einen oberen Getriebegehäusedeckel, einen unteren Getriebegehäusedeckel und ein Getriebe umfasst,
- – wobei das Getriebe ein Zahnradpaar mit mehren Gängen und ein Zahnrad des Dynamos umfasst, wobei ein Kupplungszahnrad zwischen dem Zahnradpaar und dem Zahnrad des Dynamos angeordnet ist, und wobei die Rotorwelle des Kupplungszahnrads in jeweils eine obere Kupplungsnut des oberen Getriebegehäusedeckels und eine untere Kupplungsnut des unteren Getriebegehäusedeckels verschiebbar ist, wobei die obere Kupplungsnut und die untere Kupplungsnut in denselben Formen ausgebildet und gegeneinander abgestimmt sind, und die beide Ende der oberen Kupplungsnut bogenförmig ausgebildet sind, ebenso wie die der unteren Kupplungsnut, wobei alle Radien der Bögen der Enden der oberen Kupplungsnut und der unteren Kupplungsnut in derselben Größe wie die der Rotorwelle ausgebildet sind;
- – wobei während der Kupplung mit dem Endzahnrad des Zahnradpaars das Zentrum des mit dem Zahnrad des Dynamos gekuppelten Kupplungszahnrads auf einer Stelle liegt, die in das Bogenzentrum des ersten Endes der oberen bzw. unteren Kupplungsnut fällt;
- – wobei die Bogenzentren der letzten Enden jeweils von der oberen bzw. unteren Kupplungsnut außerhalb eines Bogens liegen, dessen Zentrum dem Zentrum des Zahnrads des Dynamos entspricht, und dessen Radius der Summe von dem Radius des Kopfkreises des Zahnrads des Dynamos und dem Radius des Kopfkreises des Kupplungszahnrads entspricht;
- – wobei der Durchlauf des Zentrums des Kupplungszahnrads, d. h. die Mittellinie der Kupplungsnut, in dem Bereich eines gekrümmten Vierecks begrenzt ist, wobei die vier Seiten des gekrümmten Vierecks die folgenden vier Kurvensegmenten sind, die miteinander in geschlossener Verbindung stehen:
- • der erste Bogenabschnitt, dessen Zentrum dem Zentrum des Endzahnrads entspricht, und dessen Radius dem Abstand zwischen dem Kupplungszentrum des Endzahnrads und dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads entspricht;
- • der zweite Bogenabschnitt, dessen Zentrum dem Zentrum des Zahnrads des Dynamos entspricht, und dessen Radius dem Abstand zwischen dem Kupplungszentrum des Zahnrads des Dynamos und dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads entspricht;
- • der dritte Bogenschnitt, dessen Zentrum dem Zentrum des Endzahnrads entspricht, und dessen Radius der Summe von dem Abstand zwischen dem Kupplungszentrum des Endzahnrads und dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads und der Zahnhöhe entspricht;
- • der vierte Bogenabschnitt, der in einem bestimmten Abstand zur innenseitigen Kante des oberen Getriebegehäusedeckels bzw. des unteren Getriebegehäusedeckels steht, welcher Abstand dem Radius des Kopfkreises des Kupplungszahnrads entspricht.
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Wenn das Endzahnrad in Vorwärtsrichtung dreht, wird aufgrund der Kupplung zwischen dem Kupplungszahnrad und dem Endzahnrad das Kupplungszahnrad mit dem Endzahnrad angetrieben. Dabei wird die Rotorwelle des Kupplungszahnrads von dem hinteren Ende zu dem vorderen Ende jeweils von der oberen bzw. unteren Kupplungsnut verschoben, während das Kupplungszahnrad in das Endzahnrad sowie das Zahnrad des Dynamos eingreift. Nach der Beschleunigung durch das 6-Gang Zahnradpaar wird das Zahnrad des Dynamos durch die Kurbel und dann über das Kupplungszahnrad getrieben, wodurch der Dynamo Strom erzeugt. Wenn die Kurbel in Rückwärtsrichtung dreht, wird das Kupplungszahnrad mit dem Endzahnrad getrieben. Dabei wird die Rotorwelle des Kupplungszahnrads von dem vorderen Ende jeweils von den Kupplungsnuten entfernt, und zu dem hinteren Ende jeweils von den Kupplungsnuten geführt. Es ist dabei wichtig, dass das Kupplungszahnrad und das Endzahnrad im Kupplungszustand bleiben, oder zumindest nicht voneinander vollständig entfernt werden. Dadurch werden das Kupplungszahnrad und das Zahnrad des Dynamos voneinander entfernt, so dass die Drehung des Dynamos in Rückwärtsrichtung vermieden werden kann.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Mittellinie jeweils aus der oberen bzw. unteren Kupplungsnut eine derartige Bogenlinie ist, welche um das Zentrum des Endzahnrads durch die Bogenzentren des ersten Endes und des letzten Endes jeweils von der oberen bzw. unteren Kupplungsnut verläuft.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass zwischen dem oberen Getriebegehäusedeckel und dem unteren Getriebegehäusedeckel eine erste Getriebewelle und eine zweite Getriebewelle angeordnet sind, und dass die jeweiligen Zahnräder des Zahnradpaars mit mehren Gängen verschieblich jeweils auf die erste Getriebewelle und die zweite Getriebewelle aufgesetzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass an dem Wellenende des Dynamos ein Schwungrad befestigt wird. Das Schwungrad fungiert als Energiespeicher. Bei einem derartigem Schwungrad kann die schnelle Steigerung der Drehgeschwindigkeit durch die schnelle Drehung des Schwungrads beschränkt werden, und gleichzeitig wird die kinetische Energie im Form von Schwungmoment gespeichert. Zum anderen kann die gespeicherte Energie durch die verlangsamte Drehung des Schwungrads freigesetzt werden, so dass eine überschnelle Senkung der Drehgeschwindigkeit vermieden werden kann. Damit wird die Drehgeschwindigkeit des Dynamos stabilisiert, ebenso wie der Spannungsausgang des Dynamos. Wenn die Kurbel mit der Drehung aufhört, dreht das Kupplungszahnrad mit dem drehenden Schwungrad sowie dem drehenden Zahnrad des Dynamos in dieselbe Richtung weiter. Weil die Zähne des Kupplungszahnrads eine aktive Kraft auf die Zähne des Endzahnrads ausüben, und damit durch eine Gegenkraft von den Zähnen des Endzahnrads beaufschlagt werden, wird die Rotorwelle des Kupplungszahnrads von dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende der Kupplungsnut geführt, wodurch das Kupplungszahnrad von dem Zahnrad des Dynamos entfernt wird. Dazu bleibt das Schwungrad weitergehend in dem Drehungszustand, bis die Drehgeschwindigkeit auf Null reduziert ist. Dadurch kann der Dynamo in einem bestimmten Zeitraum Strom erzeugen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Kurbel über einen Querstift mit einem Kurbelsitz drehbar verbunden wird, wobei an dem vorderen Ende des Kurbelsitzes eine Ausnehmung vorgesehen ist; und dass bei dem Zahnradpaar an der Stirnseite des ersten Zahnrads ein Stecker angeordnet ist, mit dem der Kurbelsitz durch die Ausnehmung verbunden wird, und somit mit der Welle des ersten Zahnrads verbunden wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung an dem vorderen Ende des Kurbelsitzes und der Stecker des ersten Zahnrads sechseckig oder schmetterlingsförmig ausgebildet sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Ausgang des Dynamos mit der Elektrode eines Lithium-Akku verbunden ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der handbetätigte Dynamo in ein von einer Büchse umfasstes mikro-elektrisches Gerät eingebaut wird; und dass der Kurbelsitz durch eine Bohrung in der Büchse des elektrischen Geräts läuft und dann mit der Kurbel verbunden wird; und dass die Büchse des elektrischen Geräts eine Kerbe aufweist, in die die um den Querstift drehende Kurbel zusammen mit dem Knopf einrastet.
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Im Vergleich zum Stand der Technik bestehen die Vorteile der Erfindung darin, dass
- – der Dynamo während der Vorwärtsdrehung der Kurbel den Strom erzeugt, und während der Rückwärtsdrehung der Kurbel ausfallen kann;
- – eine kompakte Struktur realisiert wird, ebenso wie eine vorteilhafte Ausgestaltung.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
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2 den unteren Getriebegehäusedeckel gemäß 1 in perspektivischer Ansicht;
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3 den oberen Getriebegehäusedeckel gemäß 1 in perspektivischer Ansicht von unten;
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4 eine schematische Darstellung des Bereiches, in dem die Mittellinie der Kupplungsnut liegt; und
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5 die Anwendung eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Explosionsansicht.
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Ausführliche Beschreibung konkreter Ausführungsformen
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Ausführungsbeispiel 1
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Wie 1 bis 5 zeigen, gibt es einen derartigen handbetätigten Dynamo mit Kupplung, umfassend einen Dynamo 1, eine Kurbel 2, einen oberen Getriebegehäusedeckel 3, einen unteren Getriebegehäusedeckel 4 und ein Getriebe, welches Getriebe ein Zahnradpaar 51 mit 6-Gang und ein Zahnrad 53 des Dynamos aufweist, wobei ein Kupplungszahnrad 52 zwischen dem Zahnradpaar des Getriebes 51 und dem Zahnrad 53 des Dynamos angeordnet ist. Die Rotorwelle 521 des Kupplungszahnrads 52 ist in jeweils einer oberen Kupplungsnut 31 des oberen Getriebegehäusedeckels 3 und einer unteren Kupplungsnut 41 des unteren Getriebegehäusedeckels 4 verschiebbar, wobei die obere Kupplungsnut 31 und die untere Kupplungsnut 41 in derselben Form ausgebildet sind, und gegeneinander abgestimmt sind. Die beiden Enden der oberen Kupplungsnut sind bogenförmig ausgebildet, ebenso wie die der unteren Kupplungsnut. Alle Radien der Bögen der Enden der oberen Kupplungsnut und der unteren Kupplungsnut sind in derselben Größe wie die der Rotorwelle 521. Der Abstand zwischen dem Bogenzentrum des ersten Endes der Kupplungsnut und dem Zentrum des Endzahnrads 512 des Zahnradpaars 51 ist gleich dem Abstand zwischen dem Kupplungszentrum des Endzahnrads 512 und dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads 52, während der Abstand zwischen dem Bogenzentrum des ersten Endes der Kupplungsnut und dem Zentrum des Zahnrads 53 des Dynamos gleich dem Abstand zwischen dem Kupplungszentrum des Zahnrads 53 des Dynamos und dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads 52 ist.
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Der Abstand zwischen dem Bogenzentrum des letzten Endes der oberen bzw. unteren Kupplungsnut und dem Zentrum des Endzahnrads 512 ist gleich dem Abstand zwischen dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads 52 und dem Kupplungszentrum des Endzahnrads 512, während der Abstand zwischen dem Bogenzentrum des letzten Endes und dem Zentrum des Zahnrads 53 des Dynamos gleich oder größer als die Summe der Radien von dem Kopfkreis des Zahnrads 53 des Dynamos und dem Kopfkreis des Kupplungszahnrads 52 ist.
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Die Mittellinie jeweils aus der oberen bzw. unteren Kupplungsnut ist eine derartige Bogenlinie, welche um das Zentrum des Endzahnrads 512 durch die Bogenzentren des ersten Endes und des letzten Endes jeweils des oberen bzw. unteren Kupplungsnuts verläuft.
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Um den normalen Betrieb des Kupplungszahnrads erzielen zu können, ist der Durchlauf des Zentrums des Kupplungszahnrads 52 in dem Bereich eines gekrümmten Viereckse S begrenzt, wie es in 4 in dem schraffierten Bereich zu sehen ist. Die vier Seiten des gekrümmten Vierecks S sind die folgenden vier Kurvensegmente, die miteinander in geschlossener Verbindung stehen:
- 1. der erste Bogenabschnitt S1, dessen Zentrum dem Zentrum des Endzahnrads 512 entspricht, und dessen Radius dem Abstand zwischen dem Kupplungszentrum des Endzahnrads 512 und dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads 52 entspricht;
- 2. der zweite Bogenabschnitt S2, dessen Zentrum dem Zentrum des Zahnrads 53 des Dynamos entspricht, und dessen Radius dem Abstand zwischen dem Kupplungszentrum des Zahnrads 53 des Dynamos und dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads 52 entspricht;
- 3. der dritte Bogenabschnitt S3, dessen Zentrum dem Zentrum des Endzahnrads 512 entspricht, und dessen Radius der Summe des Abstands zwischen dem Kupplungszentrum des Endzahnrads 512 und dem Kupplungszentrum des Kupplungszahnrads 52 und der Zahnhöhe entspricht;
- 4. der vierte Bogenabschnitt S4, der in einem bestimmten Abstand zur innenseitigen Kante 33 des oberen Getriebegehäusedeckels 3 bzw. des unteren Getriebegehäusedeckels 4 steht, welcher Abstand dem Radius des Kopfkreises des Kupplungszahnrads 52 entspricht.
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Um eine effektive Entfernung des Kupplungszahnrads von dem Zahnrad des Dynamos zu gewährleisten, liegen die Bogenzentren der letzten Ende jeweils der oberen bzw. unteren Kupplungsnut außerhalb eines limitierten Bogens 531, dessen Zentrum dem Zentrum des Zahnrads des Dynamos entspricht, und dessen Radius der Summe des Radius des Kopfkreises des Zahnrads des Dynamos und des Radius des Kopfkreises des Kupplungszahnrads entspricht.
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Zwischen dem oberen Getriebegehäusedeckel 3 und dem unteren Getriebegehäusedeckel 4 sind eine erste Getriebewelle 32 und eine zweite Getriebewelle 42 angeordnet. Bei dem 6-Gang Getriebe werden die jeweiligen Zahnräder verschieblich jeweils auf die erste Getriebewelle 32 und die zweite Getriebewelle 42 aufgesetzt. Die Achslinie der zweiten Getriebewelle 42 ist auch die Zentrumslinie des Endzahnrads 512.
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Ferner fungiert das Kupplungszahnrad 52 auch als Schalter, welcher die Drehrichtungen der Kurbel und des Dynamos einstellen kann.
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An das Wellenende des Dynamos 1 wird ein Schwungrad 11 befestigt. Die Kurbel 2 wird über einen Querstift 21 mit einem Kurbelsitz 22 drehbar verbunden. An dem vorderen Ende des Kurbelsitzes 22 ist eine Ausnehmung 221 vorgesehen. Bei dem Zahnradpaar 51 ist an der Stirnseite des ersten Zahnrads 511 ein Stecker angeordnet, mit dem der Kurbelsitz 22 durch die Ausnehmung 221 verbunden wird, wodurch er mit der Welle des ersten Zahnrads 511 verbunden wird. Das erste Zahnrad 511 wird auf die erste Getriebewelle 32 verschieblich aufgesetzt.
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Die Ausnehmung 221 an dem vorderen Ende des Kurbelsitzes 22 und der Stecker des ersten Zahnrads 511 sind sechseckig oder schmetterlingsförmig ausgebildet.
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Der Ausgang des Dynamos 1 ist mit der Elektrode eines Lithium-Akkus 6 verbunden.
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Der handbetätigte Dynamo wird in ein mikro-elektrisches Gerät derart eingebaut, dass der Kurbelsitz 22 durch eine Bohrung in der Büchse 7 des elektrischen Geräts läuft und dann mit der Kurbel 2 verbunden wird. An dem hinteren Ende der Kurbel 2 wird ein Knopf 23 angeordnet. Die Büchse 7 des elektrischen Geräts weist eine Kerbe 71 auf, in die die um den Querstift 21 drehende Kurbel 2 zusammen mit dem Knopf 23 einrastet.
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Wenn das Endzahnrad 512 in Vorwärtsrichtung dreht, wird das Kupplungszahnrad 52 durch das Endzahnrad 512 angetrieben. Dabei wird die Rotorwelle 521 des Kupplungszahnrads 52 zu dem vorderen Ende jeweils von der oberen Kupplungsnut 31 und der unteren Kupplungsnut 41 verschoben, während das Kupplungszahnrad 52 in das Endzahnrad 512 sowie das Zahnrad 53 des Dynamos eingreift. Nach der Beschleunigung durch das 6-Gang Zahnradpaar 51 wird das Zahnrad 53 des Dynamos durch die Kurbel 2 und dann über das Kupplungszahnrad 52 getrieben, wodurch der Dynamo 1 Strom erzeugt. Wenn die Kurbel 2 in Rückwärtsrichtung dreht, wird das Kupplungszahnrad 52 durch das Endzahnrad 512 angetrieben. Dabei wird die Rotorwelle 521 des Kupplungszahnrads von dem vorderen Ende der jeweiligen Kupplungsnuten entfernt, und zu dem hinteren Ende der jeweiligen Kupplungsnuten geführt. Dadurch werden das Kupplungszahnrad 52 und das Zahnrad 53 des Dynamos voneinander entfernt, so dass die Drehung des Dynamos 1 in Rückwärtsrichtung vermieden werden kann.
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Das elektrische Gerät kann auch eine Taschelampe betreffen, deren LED-Leuchte 81 am vorderen Ende des elektrischen Geräts befestigt wird. An dem vorderen Ende der LED-Leuchte wird eine Schutz-Haube 82 angeordnet, die den Strahl konvergieren kann. Die LED-Leuchte wird durch den Lithium-Akku 6 beleuchtet, wobei der Akku durch den Dynamo aufgeladen wird.
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Außerdem kann das elektrische Gerät auch ein Radio aufweisen. Der Lautsprecher des Radios wird an der Büchse 7 befestigt. Das Radio und die Taschelampe können durch ein gemeinsames Stromnetz versorgt werden. Die Taschelampe und das Radio werden jeweils durch einen eigenen Schalter 91 oder Regler eingestellt, wie es 5 zeigt.
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Die vorliegende Erfindung realisiert eine kompakte Struktur. Die Ausgestaltung der Kupplung des Dynamos ist neuartig und vorteilhaft, und besonders für das mikro-elektrischen Gerät geeignet. Die vorstehend genannte Beschreibung betrifft nur die vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung. Es sollte angemerkt werden, dass der Fachmann in diesem technischen Bereich viele Abwandlung und Weiterbildung anbieten kann, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, und solche Abwandlungen und Weiterbildungen auch zu dem Bereich der vorliegenden Erfindung gehören.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dynamo
- 11
- Schwungrad
- 2
- Kurbel
- 21
- Querstift
- 22
- Kurbelsitz
- 221
- Ausnehmung
- 23
- Knopf
- 3
- oberer Getriebegehäusedeckel
- 31
- obere Kupplungsnut
- 32
- erste Getriebewelle
- 33
- innenseitige Kante
- 4
- unterer Getriebegehäusedeckel
- 41
- untere Kupplungsnut
- 42
- zweite Getriebewelle
- 51
- Zahnradpaar des Getriebes
- 511
- erstes Zahnrad
- 512
- Endzahnrad
- 52
- Kupplungszahnrad
- 521
- Rotorwelle
- 53
- Zahnrad des Dynamos
- 531
- limitierter Bogen
- 6
- Lithium-Akku
- 7
- Büchse
- 71
- Kerbe
- 81
- LED-Leuchte
- 82
- Haube
- 9
- Lautsprecher
- 91
- Schalter
- S
- gekrümmte Vierecke
- S1
- erster Bogenschnitt
- S2
- zweiter Bogenschnitt
- S3
- dritter Bogenschnitt
- S4
- vierter Bogenschnitt
