DE29520512U1 - Generator for bicycles - Google Patents

Generator for bicycles

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DE29520512U1 DE29520512U DE29520512U DE29520512U1 DE 29520512 U1 DE29520512 U1 DE 29520512U1 DE 29520512 U DE29520512 U DE 29520512U DE 29520512 U DE29520512 U DE 29520512U DE 29520512 U1 DE29520512 U1 DE 29520512U1
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1846—Rotary generators structurally associated with wheels or associated parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J6/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices on cycles; Mounting or supporting thereof; Circuits therefor
    • B62J6/06—Arrangement of lighting dynamos or drives therefor
    • B62J6/12—Dynamos arranged in the wheel hub

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Description

G 8626 DEG 8626 EN

Bernhard BeiterBernhard Beiter

Kesslerstraße 14Kesslerstrasse 14

72414 Rangendingen-Höfendorf72414 Rangendingen-Höfendorf

Generator für FahrräderGenerator for bicycles

Die Erfindung betrifft einen Generator für Fahrräder zur Anordnung zwischen der Nabe eines der Räder des Fahrrades und dem Fahrradrahmen, mit einem Stator und einem Rotor, der vom Rad angetrieben wird, mit Induktionsspulen, die ringförmig um die Radachse angeordnet sind und jeweils Magneten gegenüberstehen, die im Wechsel gepolt sind.The invention relates to a generator for bicycles for arrangement between the hub of one of the wheels of the bicycle and the bicycle frame, with a stator and a rotor driven by the wheel, with induction coils arranged in a ring around the wheel axle and each facing magnets which are alternately polarized.

Neben Fahrraddynamos, die gegen die Felge meist des Vorderrades verschwenkbar sind und von dieser angetrieben werden, sind auch in die Nabe des Hinterrades integrierte Dynamos für die elektrische Stromversorgung der Beleuchtungseinrichtung des Fahrrades im Einsatz. Aus der EP 0 260 317 ist auch bereits eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Dynamo der eingangs genannten Art bekannt, der den Vorteil hat, daß er austauschbar und von außen zugänglich zwischen dem Rad und dem Rahmen des Fahrzeuges im Nabenbereich angeordnet ist.In addition to bicycle dynamos, which can be pivoted against the rim of the front wheel and are driven by it, dynamos integrated into the hub of the rear wheel are also used to supply electrical power to the bicycle's lighting system. EP 0 260 317 also discloses a lighting system with a dynamo of the type mentioned above, which has the advantage that it is replaceable and accessible from the outside and is arranged between the wheel and the frame of the vehicle in the hub area.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Generator derart weiterzubilden, daß er eine vergleichsweise hohe Spannung bei verringertem Verlust an Antriebskraft erzeugt und dabei einfach aufgebaut und montierbar sowie platzsparend ausgebildet ist.The present invention is based on the object of developing such a generator in such a way that it generates a comparatively high voltage with reduced loss of driving force and is simple to construct and assemble as well as being designed to save space.

G 8626 DE - 2 -G 8626 EN - 2 -

Die Aufgabe wird mit einem Generator der eingangs genannten Art gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Induktionsspulen auf zwei benachbarten Ringen um die Radachse angeordnet sind, wobei vorteilhafterweise ein Kommutator oder Gleichrichter zur Gleichrichtung der Spulenspannung vorgesehen sein kann. Dabei können vorteilhafterweise die Magnetpole der beiden durch die Spulenringe gebildeten Induktionssysteme gegeneinander versetzt angeordnet sein. Auch ein gegenseitiger Versatz der Polbleche der beiden Induktionssysteme ist möglich. Hierdurch ergibt sich eine relativ hohe und gleichmäßige Generatorspannung. Dabei können die Magnete zwischen den Spulenringen angeordnet sein. Auch die Anordnung von zwei Magnetringen radial innerhalb und radial außerhalb der beiden Induktionsspulenringe ist möglich. Zweckmäßigerweise können dabei die Induktionsspulen mehrlagige Blechstreifen als Spulenkerne aufweisen. Die Polbleche können jedoch auch einstückig ausgebildet sein. Die Magnete können von Einzelpermanentkörpern oder von einem wechselnd polarisierten Magnetband gebildet sein. Vorteilhafterweise kann der Generator in an sich bekannter Weise ein zweiteiliges Gehäuse aufweisen, wobei die beiden Gehäuseteile bei Drehung des Rades gegeneinander rotieren und ein Gehäuseteil die Induktionsspulen und der andere Gehäuseteil die Magnete trägt. Für den Antrieb kann der rotierbare Gehäuseteil zweckmäßigerweise einen mit den Speichen des Rades koppelbaren Mitnehmer aufweisen. Hierdurch ist ein rasches Aktivieren und Deaktivieren des Generators möglich. Weitere Vorteile können dadurch erzielt werden, daß die Gehäuseform entsprechend dem Speichenverlauf des Rades im Nabenbereich konkav ausgerichtet ist. Hierdurch beansprucht der Generator nur einen minimalen Platz beim Einbau zwischen dem Rad und der Gabel des Rahmens.The problem is solved with a generator of the type mentioned at the beginning, which is characterized according to the invention in that the induction coils are arranged on two adjacent rings around the wheel axle, whereby a commutator or rectifier can advantageously be provided for rectifying the coil voltage. The magnetic poles of the two induction systems formed by the coil rings can advantageously be arranged offset from one another. A mutual offset of the pole plates of the two induction systems is also possible. This results in a relatively high and uniform generator voltage. The magnets can be arranged between the coil rings. The arrangement of two magnetic rings radially inside and radially outside the two induction coil rings is also possible. The induction coils can expediently have multi-layered sheet metal strips as coil cores. The pole plates can also, however, be formed in one piece. The magnets can be formed by individual permanent bodies or by an alternately polarized magnetic tape. The generator can advantageously have a two-part housing in a manner known per se, where the two housing parts rotate against each other when the wheel rotates and one housing part carries the induction coils and the other housing part carries the magnets. For the drive, the rotatable housing part can expediently have a driver that can be coupled to the spokes of the wheel. This enables the generator to be activated and deactivated quickly. Further advantages can be achieved by having the housing shape concave in the hub area in accordance with the spokes of the wheel. This means that the generator only takes up a minimal amount of space when installed between the wheel and the fork of the frame.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Generators anhand der Zeichnung näher erläutert. Preferred embodiments of a generator according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing.

G 8626 DE - 3 -G 8626 EN - 3 -

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Teilansicht des Nabenbereiches desFig. 1 a partial view of the hub area of the

Hinterrades eines Fahrrades mit einem Generator gemäß der Erfindung;Rear wheel of a bicycle with a generator according to the invention;

Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch eineFig. 2 a central longitudinal section through a

erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Generators;first embodiment of a generator according to the invention;

Fig. 3 einen zentralen Längsschnitt durch eineFig. 3 a central longitudinal section through a

zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Generators.Second embodiment of a generator according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine Nabe 10 sowie Speichen 11 des Hinterrades eines Fahrrades, von dem Enden 12 und 13 einer Rahmengabel dargestellt sind. Auf einer Seite der Nabe 10 ist ein erfindungsgemäßer Generator 14 eingebaut, der in einem rotationssymmetrischen und zur Nabe 10 koaxialen Gehäuse 15 angeordnet ist und eine dem Speichenverlauf entsprechende konkave Form aufweist. Im mittleren Bereich weist das Gehäuse 15 eine Aussparung 16 für die Nabe 10 des Rades auf.Fig. 1 shows a hub 10 and spokes 11 of the rear wheel of a bicycle, of which the ends 12 and 13 of a frame fork are shown. On one side of the hub 10, a generator 14 according to the invention is installed, which is arranged in a rotationally symmetrical housing 15 that is coaxial with the hub 10 and has a concave shape that corresponds to the spokes. In the middle area, the housing 15 has a recess 16 for the hub 10 of the wheel.

Der innere Aufbau des Generators 14 ist in Fig. 2 dargestellt. Das Gehäuse 15 besteht aus zwei Teilen 15.1 und 15.2. Dabei ist der Gehäuseteil 15.1 feststehend angeordnet, während der Gehäuseteil 15.2 durch das Rad antreibbar ist. Um ein reibungsfreies Rotieren des Gehäuseteils 15.2 gegenüber dem Gehäuseteil 15.1 zu ermöglichen, sind zwischen den beiden Gehäuseteilen 15.1, 15.2 Kugellager 26 angeordnet. Die Lücke zwischen den beiden Gehäuseteilen 15.1 und 15.2 ist nach außen hin durch eine Dichtung 17 abgeschlossen. Am rotierenden Gehäuseteil 15.2 sind Polbleche 18 und 19, die auch einstückig ausgebildet sein könnten, zur Aufnahme nicht näher dargestellter Spulenwicklungen 20 und 21 vorgesehen. Den Induktionspulen 20, 21 sind radial gegenüberliegend jeweils Permanentma-The internal structure of the generator 14 is shown in Fig. 2. The housing 15 consists of two parts 15.1 and 15.2. The housing part 15.1 is fixed, while the housing part 15.2 can be driven by the wheel. In order to enable friction-free rotation of the housing part 15.2 relative to the housing part 15.1, ball bearings 26 are arranged between the two housing parts 15.1, 15.2. The gap between the two housing parts 15.1 and 15.2 is closed off from the outside by a seal 17. Pole plates 18 and 19, which could also be made in one piece, are provided on the rotating housing part 15.2 to accommodate coil windings 20 and 21 (not shown in more detail). Permanent magnets are arranged radially opposite the induction coils 20, 21.

G 8626 DE - 4 -G 8626 EN - 4 -

gnetkörpern 22 und 23 angeordnet, die jeweils über einen Stahlring 24 und 25 mit dem feststehenden Gehäuseteil 15.1 verbunden sind. Zur Gleichrichtung der Spannung der beiden Induktionsspulensysteme 20, 21 ist außerdem ein Kommutator 27 vorgesehen.magnet bodies 22 and 23, which are each connected to the fixed housing part 15.1 via a steel ring 24 and 25. A commutator 27 is also provided to rectify the voltage of the two induction coil systems 20, 21.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Generators 14'. Auch hier liegt wieder ein zweiteiliges rotationssymmetrisches Gehäuse mit den Teilen 15.1' und 15.2' vor, wobei der Teil 15.2' über ein Kugellager 26' gegenüber dem feststehenden Gehäuseteil 15.1' rotiert. Im Unterschied zum Generator 14 nach Fig. 2 sind hier die beiden Induktionsspulensysteme 20' und 21' nicht radial benachbart sondern axial nebeneinanderliegend angeordnet. Hierdurch ist das Vorsehen nur eines Ringes von Magnetkörpern 23' für beide Induktionsspulensysteme 20' und 21' ausreichend. Darüber hinaus sind die beiden Generatoren 14' und 14 jedoch gleich aufgebaut.Fig. 3 shows an alternative design of a generator 14'. Here, too, there is a two-part, rotationally symmetrical housing with parts 15.1' and 15.2', with part 15.2' rotating relative to the fixed housing part 15.1' via a ball bearing 26'. In contrast to the generator 14 according to Fig. 2, the two induction coil systems 20' and 21' are not arranged radially adjacent but axially next to one another. As a result, the provision of only one ring of magnetic bodies 23' is sufficient for both induction coil systems 20' and 21'. Apart from that, however, the two generators 14' and 14 are constructed in the same way.

Selbstverständlich könnten die Spulensysteme 20, 21 bzw. 20', 21' auch feststehend und die Permanentmagnetkörper 22, 23, 23' rotierend angeordnet sein.Of course, the coil systems 20, 21 or 20', 21' could also be arranged stationary and the permanent magnet bodies 22, 23, 23' could be arranged rotating.

Claims (14)

G 8626 DE - 5 - Schutzansprüche :G 8626 DE - 5 - Protection claims: 1. Generator für Fahrräder zur Anordnung zwischen der Nabe eines der Räder des Fahrrades und dem Fahrradrahmen mit einem Stator und einem Rotor, der vom Rad angetrieben wird, und Induktionsspulen, die ringförmig um die Nabenachse angeordnet sind und jeweils Magneten gegenüberstehen, die im Wechsel gepolt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulen (20, 21; 20', 21') auf zwei benachbarten Ringen um die Radachse angeordnet sind.1. Generator for bicycles for arrangement between the hub of one of the wheels of the bicycle and the bicycle frame with a stator and a rotor which is driven by the wheel, and induction coils which are arranged in a ring around the hub axle and each face magnets which are alternately polarized, characterized in that the induction coils (20, 21; 20', 21') are arranged on two adjacent rings around the wheel axle. 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kommutator (27) oder Gleichrichter zur Gleichrichtung der Spulenspannung vorgesehen ist.2. Generator according to claim 1, characterized in that a commutator (27) or rectifier is provided for rectifying the coil voltage. 3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (27) oder Gleichrichter auswechselbar angeordnet ist.3. Generator according to claim 1, characterized in that the commutator (27) or rectifier is arranged to be replaceable. 4. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole der durch die beiden Spulenringe (20, 21; 20', 21') gebildeten Induktionssysteme gegeneinander versetzt angeordnet sind.4. Generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic poles of the induction systems formed by the two coil rings (20, 21; 20', 21') are arranged offset from one another. 5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche (18, 19) der beiden Induktionssysteme versetzt zueinander angeordnet sind.5. Generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pole plates (18, 19) of the two induction systems are arranged offset from one another. 6. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (22, 23; 23') zwischen den Spulenringen (20, 21; 20', 21') angeordnet sind.6. Generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnets (22, 23; 23') are arranged between the coil rings (20, 21; 20', 21'). • *• * G 8626 DE - 6G 8626 EN - 6 7. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ringe von Magneten (22, 23) radial innerhalb und radial außerhalb der beiden Induktionsspulenringe (20, 21) vorgesehen sind.7. Generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that two rings of magnets (22, 23) are provided radially inside and radially outside the two induction coil rings (20, 21). 8. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulen (20, 21; 20', 21') der beiden Ringe mehrlagige Blechstreifen als Spulenkerne aufweisen.8. Generator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the induction coils (20, 21; 20', 21') of the two rings have multi-layered sheet metal strips as coil cores. 9. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polbleche (18, 19) der Induktionsspulen (20, 21) einstückig ausgebildet sind.9. Generator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pole plates (18, 19) of the induction coils (20, 21) are formed in one piece. 10. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (22, 23; 23') von Einzelpermanentkörpern gebildet sind.10. Generator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the magnets (22, 23; 23') are formed by individual permanent bodies. 11. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (22, 23; 23') von einem wechselnd polarisierten Magnetband gebildet sind.11. Generator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the magnets (22, 23; 23') are formed by an alternately polarized magnetic strip. 12. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er ein zweiteiliges Gehäuse (15) aufweist, wobei die beiden Gehäuseteile (15.1., 15.2; 15.1', 15.2") bei Drehung des Rades gegeneinander rotieren und ein Gehäuseteil (15.2, 15.2') die Induktionsspulen (20, 21; 20', 21') und der andere Gehäuseteil (15.1, 15.1') die Magnete (22, 23; 23») trägt.12. Generator according to one of claims 1 to 11, characterized in that it has a two-part housing (15), the two housing parts (15.1., 15.2; 15.1', 15.2") rotating against each other when the wheel rotates and one housing part (15.2, 15.2') carries the induction coils (20, 21; 20', 21') and the other housing part (15.1, 15.1') carries the magnets (22, 23; 23"). 13. Generator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierbare Gehäuseteil (15.2, 15.2') einen mit den Speichen (11) des Rades koppelbaren Mitnehmer aufweist.13. Generator according to claim 12, characterized in that the rotatable housing part (15.2, 15.2') has a driver that can be coupled to the spokes (11) of the wheel. G 8626 DE - 7 -G 8626 EN - 7 - 14. Generator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseform entsprechend dem Speichenverlauf des Rades im Nabenbereich konkav ausgebildet ist.14. Generator according to claim 12 or 13, characterized in that the housing shape is concave in the hub area, corresponding to the spoke course of the wheel.
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FR2786458A1 (en) * 1998-11-27 2000-06-02 Power Investment Electrical generator for bicycle lights uses relative movement in free-wheel to generate power during downhill periods without effort from cyclist

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DE4411145A1 (en) * 1993-04-05 1994-10-06 Shimano Kk Hub having a DC generator arranged therein

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