DE3142176A1

DE3142176A1 - Tragbare vorrichtung zur stromerzeugung

Info

Publication number: DE3142176A1
Application number: DE19813142176
Authority: DE
Inventors: Eiichi Hachioji Tokyo Hirooka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-11-30
Filing date: 1981-10-23
Publication date: 1982-07-01
Also published as: FR2495397A1; GB2088651A; JPS5792702A; NL8105271A

Description

Tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung

Kurze Beschreibung der Erfindung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung und betrifft dabei insbesondere ein Getriebe für diese tragbare Stromerzeugungsvorrichtung, welches eine Reihe von Zahnrädern aufweist/ die, um die Bewegung eines vom Benutzer manuell hin und her bewegten Hebels auf einen Stromgenerator zu übertragen, der Reihe nach gedreht werden. Nach der Erfindung kann der manuell betätigte Hebel in einer vergleichsweise langen Zeit betätigt werden, damit der Stromgenerator über das Getriebe für eine lange Zeit mit der erforderlichen Drehzahl angetrieben wird.

Es sind bereits verschiedene tragbare elektrische Taschenlampen mit einem eingebauten Stromgenerator vorgeschlagen worden_{ um die Batterie einzusparen. Diese bekannten tragbaren elektrischen Taschenlampen weisen, um den Stromgenerator mittels eines Ratschentriebs durch die im Wege wiederholter Betätigung eines manuell betätigten Hebels erzeugte Bewegung mit hoher Drehzahl anzutreiben, eine Reihe von Zahnrädern als Getriebe auf» Diese tragbaren elektrischen Taschenlampen wurden zwar schon„ damit die elektrische Glühbirne genügend hell aufleuchtet, dahin verbessert, daß der Stromgenerator mit hoher Drehzahl angetrieben wird, doch machen sie schnell aufeinander folgende Bewegungen des manuell betätigten Hebels erforderlich, wenn der Stromerzeugungsbetrieb des Stromgenerators aufrecht erhalten werden soll» Diese elektrischen Taschenlampen halten denn auch ein brauchbares Licht solange aufrecht, wie der manuell betätigte Hebel wiederholt für jeweils kurze Zeit (etwa 1 Sekunde) bewegt wird, doch verlieren sie das helle Licht sofort, wenn der Benutzer der

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elektrischen Taschenlampe seine den Hebel betätigende Hand ruhen läßt. Es ist deshalb für den Benutzer unmöglich, solche elektrischen Taschenlampen lange Zeit am Leuchten zu halten, weil diese Taschenlampen die Hand des Benutzers ermüden.

Die Erfindung hat den.Zweck, die Mängel und Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Es ist deshalb eine Hauptaufgabe der Erfindung, im Getriebe einer Stromerzeugungsvorrichtung ein Schwungrad so vorzusehen, daß es zur Erzeugung kinetischer Energie in Drehung versetzt wird. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad vorzusehen, welches so bemessen ist, daß es sich schneller als ein anderes dreht, um den Stromgenerator derart anzutreiben , daß das erstgenannte Zahnrad die kinetische Energie des Schwungrads auf das letztgenannte Zahnrad überträgt. Ersichtlich wird dann der Stromgenerator schon bei einmaligem Drücken des manuell betätigten Hebels bei großer Drehzahl mit beträchtlich großem Drehmoment über lange Zeit angetrieben. Deshalb ermüdet die erfindungsgemäße tragbare Stromerzeugungsvorrichtung die Hand des Benutzers nicht.

Die Erfindung sieht also eine tragbare Stromerzeugungsvorrichtung vor, die im wesentlichen aus einem der Erzeugung der Antriebsbewegung dienenden manuell betätigten Hebel besteht, weiter aus einem Stator und Rotor aufweisenden und zwecks Stromerzeugung angetriebenen Stromgenerator, einem den elektrischen Strom aus dem Stromgenerator zwecks Wärmeerzeugung aufnehmenden Element und einem Getriebe, welches eine Reihe von Zahnrädern aufweist, die der Reihe nach gedreht werden, um die Bewegung des manuell betätigten Hebels auf den Stromgenerator zu übertragen, damit dieser angetrieben wird, wobei das Getriebe auch ein zur Erzeugung kinetischer Energie in Drehung versetztes Schwungrad aufweist, während die Zahnradreihe ein zum Antrieb des Rotors des Stromgenerators in Drehung versetztes Zahnrad sowie ein weiteres Zahnrad für die übertragung der kinetischen Energie des

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Schwungrads auf das den Rotor antreibende Zahnrad aufweist, wobei das die kinetische Energie übertragende Zahnrad so bemessen ist, daß es sich schneller als das den Rotor antreibende Zahnrad dreht.

Die weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich s ·

Figur 1 ist eine Ansicht des AusführungsbeispielSj, die zur Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vertikal geschnitten ist?

Figur 2 ist eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels

im Schnitt längs der Linie II ·? II in Figur 1?

Figur 3 ist eine vom hinteren Ende des Ausführungsbeispiels, nämlich von der Linie III - III in Figur 1 her gesehene Seitenansicht?

Figur 4 ist eine vom vorderen Ende des Ausführungsbei-

spiels, nämlich von der Linie IV - IV in- Figur 1 her gesehene Seitenansicht.

Ausführliche Beschreibung der Erfindungs

Unter Bezug auf die Figuren 1 bis 4, die als bevorzugtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eine Taschenlampe zeigen, weist die tragbare elektrische Taschenlampe 1 ein längliches Gehäuse la auf, welches entsprechend den Bezugszeichen L, H und W in den Figuren 1 und 3 ungefähr 142 mm lang? 59,5 ran hoch und 30 mm breit ist. In schon bekannter Weise sind im Bereich des vorderen Endes des Gehäuses 1a eine Linse 2_B ein parabolisches Blech 3 und eine elektrische Glühbirne 4 vorgesehen. Der manuell betätigte Hebel 5 ist mit seinem vorderen Ende 5a schwenkbar auf

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einem Querstift 6 gelagert, der am Gehäuse 1a befestigt ist. Der .Hebel 5 ist mit einem Zahnsegment "I versehen, welches mit Abstand vom vorderen Ende 5a am anderen Ende des Hebels sitzt und nach unten hin in das Gehäuse 1a hineinragt. Die Torsionsfeder 8 umfaßt mit ihrem Mittelstück 8a den Querstift 6, wobei sie mit ihrem einen Ende gegen einen am Gehäuse 1a befestigten weiteren Querstift 9 drückt,·;während ihr anderes Ende gegen die Unterseite des Hebels 5 drückt, so daß der manuell betätigte Hebel 5 normalerweise nach ob.'en hin gedrückt wird. Der Hebel 5 wird dann manuell betätigt, damit er sich, wie durch die Pfeile Ä und B veranschaulicht, um den Querstift 6 herum auf und ab bewegt.

Das Ritzel 10 ist auf einer am Gehäuse 1a befestigten Querwelle 11 drehbar gelagert, und steht dabei mit dem Zahnsegment des manuell betätigten Hebels 5 im Eingriff. Das Ritzel 10 bildet zusammen mit dem Zahnrad 12 eine Baueinheit. Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, steht das Zahnrad 12 mit einem weiteren Zahnrad 13 in Eingriff, welches auf der drehbar im Gehäuse 1a angeordneten Querwelle 16 befestigt ist. Ein Klinkenträger 23 ist, sich zusammen mit der Querwelle 16 drehend, auf dieser befestigt und trägt mittels der Schwenkzapfen 24, 24 zwei Klinken 25, 25 an ihren einander gegenüberliegenden Enden. Ein Zahnrad 14 sitzt auf der Querwelle 16 und ist dabei auf dieser drehbar. Am Zahnrad 14 sind auf einer Seite desselben mehrere koaxiale Ratschenzähne oder Sperrzähne 22 ausgebildet, die mit den Klinken 25, 25 in kraftübertragenden Eingriff stehen. Das Zahnrad 14 steht mit einem Zahnrad 15 in Eingriff, welches auf einer im Gehäuse 1a befestigten Querwelle 18 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 15 ist zusammen mit dem Schwungrad 17 als eine Baueinheit ausgebildet.

Der Stromgenerator. 19 besteht aus dem Stator 20, der rund um die Querwelle 16 herum am Gehäuse 1a befestigt ist, und aus dem

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Rotor 21, der dem Stator 20 gegenüber liegt und auf der Querwelle 16 befestigt ist. Der Rotor 21 ist dabei auch mit dem Zahnrad 14 verbunden und dreht sich zusammen mit diesem. Der Stator 20 trägt eine Anzahl von ungefähr 260 Windungen aus Kupferdraht mit einem Durchmesser von etwa 0.20 bis 0,25 mm, während der Rotor 21 acht Pole aufweist und eine remanent-mag-

netische Flußdichte von etwa-ί 2 200 bis 2400 G hat.

Die Zahnräder 10, 12, 1;3, 14, 15 haben alle Modul 0,5 sowie die nachfolgenden Tellungsdurchmesser D und Zähnezahlen Z:

Ritzel	10	8	.5	D (mm)	10	Z
Zahnrad	12	48	.5	D (mm)	97	Z
Zahnrad	13	6		D(nun)	13	Z
Zahnrad	14	34		D (mm)	68	Z
Zahnrad	15	20	D (mm)	40	Z

Wie sich aus den vorstehenden Werten ergibt, drehen sich die Zahnräder 13, 14 ungefähr 7,5 mal so schnell wie das Zahnrad 12, und das Zahnrad 15 dreht sich ungefähr 12,7 mal so schnell wie das Zahnrad 12.

Das Zahnsegment 7 des manuell betätigten Hebels 5 weist an seiner Rückseite, wie die Figuren 1 und 2 zeigen, einen seitlichen Ansatz 5b auf. Auf der anderen Seite ist im hinteren Ende des Gehäuses 1a eine Verriegelungsvorrichtung 26 vorgesehen. Die Verriegelungsvorrichtung 26 weist ein Sperrglied 26a auf, welches von Hand quer zum Gehäuse 1a verschiebbar ist, damit es sich lösbar an den seitlichen Ansatz 5b des Zahnsegments 7 anlegen kann. Das Sperrglied 26a legt sich vor den Ansatz 5b, damit der manuell betätigte Hebel 5, wie in Figur 1 durch eine ausgezogen gezeichnete Linie dargestellt, in seiner unteren Stellung festgehalten wird, wenn dieses Sperrglied 26b, nach dem der manuell

betätigte Hebel 5 gegen die Wirkung der Torsionsfeder 8 nieder gedrückt worden ist, in eine bestimmte Stellung geschoben wurde. Auf diese Weise wird der manuell betätigte Hebel 5 daran gehindert, sich in seine strich-punktiert angedeutete obere Stellung zu bewegen, wenn die Taschenlampe nicht gebraucht wird.

Wie die Figuren 1 und 3 zeigen, ist hinten an der Unterseite des Gehäuses 1a ein Haken 27 vorgesehen, an dem die Taschenlampe, wenn sie nicht gebraucht «wird, an einer Wand oder dergleichen aufgehängt werden kann. Am Haken 27 kann ein rot fluoreszierender Reflektorbelag angebracht sein, so daß dann, wenn die Taschenlampe gebraucht wird, die Stelle, an der sie sich gerade befindet, sofort erkannt werden kann.

Mit dieser Kombination der Bauteile arbeitet die erfindungsgemäße elektrische Taschenlampe wie folgt:

Wenn zunächst das Sperrglied 26a von Hand nach rechts in Figur 3 bewegt wird, dann wird der manuell betätigte Hebel 5 frei gegeben und kehrt er . unter der Wirkung der Torsionsfeder 8 aus der ausgezogen gezeichneten unteren Stellung in die strichpunktiert angedeutete obere Stellung zurück. Wenn dann der manuell betätigte Hebel 5 gegen die Wirkung der Torsionsfeder 8 niedergedrückt wird, dreht sich über das Zahnsegment 7, das Ritzel 10 und das Zahnrad 12 schließlich das Zahnrad 13 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie dies der Pfeil C zeigt. Dabei wird die Querwelle 16 in derselben Richtung gedreht. Bei der Drehung der Welle 16 werden auch die Klinken 25, 25 am Klinkenträger 23 in derselben Richtung gedreht und drehen ihrerseits über die am Zahnrad 14 ausgebildeten Ratschenzähne 22 auch dieses Zahnrad 14 mit einer Drehzahl, die ungefähr 7,5 mal größer ist als die des Zahnrads 12. Der Rotor 21 wird dann zusammen mit dem Zahnrad 14 gedreht und erzeugt im Zusammenwirken mit dem Stator 20 elektrischen Strom. Der erzeugte elektrische Strom, bei einer

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sofort auftretenden maximalen Spannung von mehr als 2,5 V, wird der elektrischen Glühbirne 4 zugeführt. Gleichzeitig wird die Drehung des Zahnrads 14 auf das Zahnrad 15 übertragen, weswegen sich dann das Schwungrad 17 im Uhrzeigersinn mit einer Drehzahl dreht, die etwa 12,7 mal größer ist als die des Zahnrads 12. Das Zahnrad 14, welches zusammen mit dem Rotor 21 eine Baueinheit bildet., dreht sich mit einer im Vergleich zur großen Drehzahl des Schwungrads 17 stärker untersetzten Drehzahl. Andererseits dreht sich das Zahnrad 14 bei großem Drehmoment lange Zeit weiter. Das hat zur Folge, daß sich der Rotor 21, der ein beträchtlich großes Drehmoment benötigt, selbst dann noch, wenn der manuell betätigte Hebel in die ausgezogen gezeichnete Stellung abwärts bewegt worden ist, noch für lange Zeit dreht, wobei der im Stromgenerator 19 erzeugte elektrische Strom der elektrischen Glühbirne 4 zugeführt wird.

Wenn der manuell betätigte Hebel 5 losgelassen wird, bewegt er sich unter der Wirkung der Torsionsfeder 8 zurück in die obere Stellung. Dabei werden die Klinken 25, 25 über das Zahnsegment 7, das Ritzel 10, das Zahnrad 12, das Zahnrad 13 und die Querwelle 16 in entgegengesetzter Richtung zum Zahnrad 14 gedreht. Da die Klinken 25, 25 dabei gegenüber einer Reihe von Ratschenzähnen 22 nachgiebig gedreht werden, hat die entgegengesetzt laufende Drehung der Klinken 25, 25 keinen Einfluß auf die Strom erzeugende Drehung des Zahnrads 14 in "* Richtung des Pfeils C in Figur 1. Deshalb wird die normale Drehung des Rotors 21 durch die Rotationsenergie des Schwungrads 17 aufrecht erhalten, während zugleich der erzeugte elektrische Strom der elektrischen Glühbirne 4 zugeführt wird, die etwa 3 bis 6 Sekunden weiter leuchtet, bis der manuell betätigte Hebel 5 erneut niedergedrückt wird» Der Benutzer der Taschenlampe braucht deshalb anstelle schneller Wiederholung der Hin- und Herbewegung des Hebels 5 diesen nur noch langsam

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zwischen den oberen und unteren Stellungen zu betätigen. Der den Strom erzeugende Betrieb der Taschenlampe ermüdet die Hand des Benutzers nicht. Weil der manuell betätigte Hebel 5 mit seinem einen Ende am vorderen Ende des Gehäuses 1a schwenkbar gelagert ist, werden außerdem das vordere Ende des Gehäuses 1a und der Lichtstrahl ruhig gehalten, -wenn der Hebel 5 zwischen der oberen betriebslosen Stellung und der unteren Betriebsstellung bewegt wird. "-

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·. Wenn auch die insoweit beschriebene erfindungsgemäße Taschenlampe durch die Hand des Benutzers betrieben wird, kann die erfinderische Idee doch auch in anderer Weise auf demselben Gebiet angewendet werden. So kann der vordere leuchtende Teil der Lampe, in dem die elektrische Glühbirne sitzt, von dem den Stromgenerator aufnehmenden Lampenkörper getrennt und an den im Lampenkörper sitzenden Stromgenerator über eine lange Leitung angeschlossen werden, um den erzeugten elektrischen Strom zur elektrischen Glühbirne hinzuleiten. Auch kann der Lampenkörper mit einem fußbetätigten Hebel anstelle eines handbetätigten Hebels versehen sein. Solch eine Lampeneinrichtung setzt den Benutzer in die Lage, irgend etwas, etwa einen Teil des Motors oder andere Kraftfahrzeugteile, zu untersuchen oder auszubessern, in dem er die separate Leuchteinheit an einer geeigneten Halterung festklemmt und den fußbetätigten Hebel der Einrichtung mit einem Fuß betätigt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Idee kann auf demselben Gebiet auch noch anders angewendet werden. Es kann etwa das die Glühbirne 4 enthaltende vordere Ende der erfindungsgemäßen tragbaren Taschenlampe 1 abgenommen und durch einen hohlen Stab ersetzt werden, der an seinem freien Ende einen Nickel-Chrom-Draht aufweist, der an den Stromgenerator 19 im Gehäuse 1a angeschlossen wird, so daß der erzeugte Strom zur Erhitzung des Nickel-Chrom-Drahts verwendet werden kann. In diesem Falle kann

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die Stromerzeugungsvorrichtung als Anzünder verwendet werden, um einen Petroleumherd anzuzünden. Es ist also möglich, die Erfindung abzuwandeln, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Besonders bei tragbaren elektrischen Taschenlampen als einer Ausfuhrungsform der Erfindung hat es sich in Versuchen erwiesen, daß der Benutzer den manuell betätigten Hebel nur in großen Zeitabständen, ungefähr einmal A bis 5 Sekunden, niederdrücken muß, während er bei gebräuchlichen tragbaren elektrischen Taschenlampen den manuell betätigten Hebel in kurzen Zeitabständen, ungefähr einmal pro Sekunde niederdrücken muß. Deshalb befreit die erfindungsgemäße Lampe den Benutzer von übermäßiger manueller Betriebsarbeit. Es erscheint zweckmäßig, solche tragbaren elektrischen Lampen anstelle derjenigen, die eine Anzahl Batterien benötigen, an Zufluchtsorten und öffentlichen Einrichtungen ebenso wie in Privatwohnungen zur Vorbereitung auf einen Notfall zu verwenden, weil auf einen Batteriewechsel nicht geachtet zu werden braucht.

Leerseite

Claims

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BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT ZUGELASSENE VERTRETER ΤβΙβκ (07) 61307

DIPL -ING. H-J. HABERSACK, MÜNCHEN Kemnatenetraße 49

ε. zipse. BADEN-BADEN D-βΟΟΟ München 1©

Eiichi Hirooka - Tokyo UC 5

_: .. ν ;■: 21.10.1981

Tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung

Patentansprüche /,

Tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung, gekennzeichnet irch ein Gehäuse (1a) , einen außen an demselben angeordneten und zur Erzeugung einer Bewegung von Hand betätigten Hebel (5), einen aus Stator (20) und Rotor (21) bestehenden Stromgenerator, der angetrieben wird, um Strom zu erzeugen, ein den elektrischen Strom aus dem Stromgenerator (19) zwecks Wärmeerzeugung aufnehmendes Element (4), und ein Getriebe mit einer Reihe von nacheinander betätigten Zahnrädern (11, 12, 13, 14* 15), damit die Bewegung des manuell betätigten Hebels (5) auf den Stromge= nerator (19) zu dessen Antrieb übertragen wird, wobei das Getriebe weiterhin ein Schwungrad (17) aufweist, welches durch die Zahnradreihe zwecks Erzeugung kinetischer Energie angetrieben wird, und wobei die Zahnradreihe ein Zahnrad (14) aufweist, welches für den Antrieb des Rotors (21) des Stromgenerators (19) in Drehung versetzt wird, sowie ein weiteres Zahnrad (15) zur Übertragung der kinetischen Energie des Schwungrads (17) auf das Rotorantriebszahnrad (14), wobei das die kinetische Energie übertragende Zahnrad (15) so bemessen ist, daß es sich schneller als das Rotorantriebszahnrad (14) dreht.

2 ο Tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (la) länglich ist und ein vorderes Ende hat, : in dem das wärmeerzeugende Element (4) angeordnet ist, wobei der manuell betätigte Hebel (5) mit einem Ende (5a) schwenkbar am vorderen Ende des Gehäuses (1a) gelagert ist, damit das vordere Ende des Gehäuses sowie der Lichtstrahl ruhig gehalten werden, wenn der manuell betätigte Hebel (5) zwischen einer oberen betriebslosen Stellung, in welcher der Hebel (5) im Abstand vom Gehäuse (1a) absteht, und einer unteren Betriebsstellung bewegt wird, in welcher der Hebel (5) am Gehäuse (1a) anliegt.

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3. Tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeerzeugende Element (4) eine elektrische Glühbirne ist.

4. Tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeerzeugende Element (4) ein Nickel-Chrom-Draht ist._;

5. Tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen den nianuell betätigten Hebel (5)

mit dem Getriebe verbindenden Zahnstangentrieb (7), der mit einem Ansatz (5b) versehen ist, wobei eine Verriegelung (26) mit einem Sperrglied (26b) vorgesehen ist, welches am Gehäuse (1a) gelagert und zwischen einer entriegelten Stellung, in der das Sperrglied (26b) den Ansatz (5b) des Zahnstangentriebs (7) frei gibt, und einer Verriegelungsstellung verschiebbar ist, in der das Sperrglied (26b) am Ansatz (5b) der Zahnstange (7) anliegt, um den manuell betätigten Hebel (5) in seiner unteren Betriebsstellung festzuhalten.

6. Tragbare Vorrichtung zur Stromerzeugung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zum Aufhängen der Stromerzeugungsvorrichtung an einer Wand bestimmten Haken (27) und einem daran angebrachten roten fluoreszierenden Reflektorbelag.