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Zweirad mit einem zum Betrieb der Beleuchtung ein-
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schaltbaren Stromerzeuger Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Zweirad mit einem zum Betrieb der Beleuchtung einschaltbaren Stromerzeuger, der
aus einem Rotor und einem Stator gebildet ist.
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Bei Zweirädern wird üblicherweise der zum Betrieb der Beleuchtung
erforderliche Strom durch einen allgemein Dynamo bezeichneten Stromerzeuger, der
aus den Hauptfunktionsteilen Rotor und Stator gebildet ist, erzeugt. Die Rotorwelle
ist nach außen durch das den Rotor und den Stator umschließende Gehäuse geführt,
wobei auf das freie Ende ein Friktionsrad drehfest aufgesetzt ist Im Betriebszustand
wird der Stromerzeuger üblicherweise durch Federkraft an die Seitenwandung des Vorderradreifens
gedruckt, wodurch * als
das Friktionsrad und somit der Rotor des
Stromerzeugers in Drehung versetzt wird.
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Bei den zuvor beschriebenen Stromerzeugern besteht der große Nachteil,
daß im Winter durch Vereisung oder Festsetzen von Schnee die Reibung zwischen dem
Reifen und dem Friktionsrad so weit herabgesetzt wird, daß eine Mitnahme des Friktionsrades
unterbleibt, wodurch dann die Beleuchtung ausfällt oder die Beleuchtungsstärke so
gemindert wird, die einem Ausfall der Beleuchtung gleichzusetzen ist. Ein Ausfall
der Beleuchtung trägt insbesondere bei den im Winter vorherrschenden Witterungsverhältnissen
wesentlich zur Gefährdung des Zweiradfahrers bei.
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Weiterhin bestehen noch die Nachteile, daß die erforderlichen relativ
hohen Anpreßkräfte durch den Zweiradfahrer zusätzlich aufgebracht werden müssen.
Darüber hinaus findet durch die zwischen dem Friktionsrad und dem Reifen entstehende
Reibung ein die Lebensdauer des Reifens verringernder Abrieb statt.
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Ferner ist eine Verstellung des Friktionsrades gegenüber dem Reifen
oftmals unvermeidbar, wodurch die Betriebssicherheit noch zusätzlich gemindert wird,
da eine Neueinstellung nur mit einem geeigneten Werkzeug, welches naturgemäß oftmals
nicht vorhanden ist, möglich ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde,
ein Zweirad der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der zum Betrieb dr
Beleuchtungseinrichtung erforderliche Stromerzeuger unabhängig von Witterungseinflüssen
arbeitet, wobei dieser konstruktiv ein-
fach aufgebaut und mit geringstmöglichem
Kraftaufwand betreibbar ist, wobei eine einfache Handhabung gewährleistet ist.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1.
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Durch die Anordnung des Stromerzeugers einschließlich des Rotorantriebes
innerhalb der Radnabe ist der gesamte Stromerzeuger wirksam gegen Witterungseinflüsse
geschützt. Da der Antrieb des Rotors von der rotierenden Radnabe abgeleitet wird,
ist eine formschlüssige Ausbildung des Antriebes möglich, so daß der Antrieb mit
einem relativ hohen Wirkungsgrad arbeitet, wodurch das zum Betrieb des Rotors erforderliche
Antriebsdrehmoment verringert wird.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der
Antrieb für den Rotor als mehrstufiger, vorzugsweise dreistufiger Zahnradtrieb ausgebildet
ist.
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Durch die Verwendung eines mehrstufigen Antriebes wird auf einfache
Weise die notwendige Rotordrehzahl erzielt. Durch die Ausbildung als Zahnradtrieb
werden darüber hinaus in der gesamten Technik bewährte Antriebsmittel verwendet,
die einfach herstellbar sind und eine ausreichende Lebensdauer bieten. Eine besonders
einfache, betriebssichere Gestaltung des Antriebes ist gewährleistet, wenn jede
Stufe des Zahnradtriebs als Eingangsglied einen mit einer Innenverzahnung versehenen
Zahnkranz aufweist, der über Zwischenzahnräder mit einem als Stirnrad ausgebildeten,
mit einer geringeren Zähnezahl versehenen Ausgangsglied gekoppelt ist, wobei
das
Ausgangsglied mit dem Eingangsglied der nächsten Stufe fest verbunden auf der Radachse
drehbar gelagert ist und das Eingangsglied der ersten Stufe fest mit der Radnabe
verbunden ist. Weiterhin ist besonders vorteilhaft, wenn das Ausgangsglied der letzten
Stufe mit dem Rotor fest verbunden und auf der Radachse drehbar gelagert ist, da
dann zusätzliche Verbindungsteile entfallen.
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Gemäß einem weiterhin noch bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
daß der Stromerzeuger in einer geschlossenen Kammer angeordnet ist, daß das Ausgangsglied
der letzten Stufe eine zylindrische Nabe aufweist, die sich durch eine zylindrische
Bohrung der Trennwand zwischen der Kammer und dem Getriebeteil erstreckt. Bei einer
derartigen Gestaltung wird ein elektrischer und ein mechanischer Teil erzielt, die
gegeneinander abdichtbar sind, so daß der mechanische Teil schmierbar ist, wodurch
ein leichter Lauf und eine Erhöhung der Lebensdauer erzielt wird. Ferner ist vorteilhaft,
daß zur Erzielung eines Massenausgleichs der Getriebeaufbau, bezogen auf die Radachse,
symmetrisch ist. Außer einem schwingungsfreien Lauf des Rades sind geringe bauliche
Abmessungen zu erreichen, da die zum Antrieb nicht benötigten Räder der Abstützung
dienen, so daß eine entsprechende Dimensionierung der die Drehmomente übertragenden
Räder möglich ist.
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Weiterhin ist besonders vorteilhaft, wenn der Rotor an der dem Stator
zugewandten Seite mit Magnetschuhen ver-
sehen ist, da dann ein
Abschalten des Stromerzeugers bei nicht benötigter Beleuchtung auf einfache Weise
möglich ist.
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Weitere Kennzeichen und Merkmale einer vorteilhaften Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand von weiteren Unteransprüchen und ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiel 5.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Stromerzeuger für ein erfindungsgemäßes Zweirad
im Schnitt.
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Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorderradlagerung
eines Fahrrades schematisch dargestellt, wobei nur der für die Stromerzeugung notwendige
Teil dargestellt ist. Auf einer in nicht dargestellter Weise fest gelagerten Achse
1 ist eine Nabe 2 drehbar gelagert. Innenseitig ist die Nabe 2 zumindest im Bereich
der Stirnenden mit Gewinde versehen. In die Nabe 2 sind mit Außengewinde versehene
Scheiben 3,4,5 zur Bildung von Kammern 6,7 eingeschraubt. Die Scheiben 3 bis 5 sind
zur Erhöhung der Gewindelänge-mit je einem Kranz versehen. Die Scheiben 3 und 5
bilden die stirnseitige Begrenzung, während durch die Scheibe 4 die Kammern 6 und
7 gebildet werden. Wie aus der Figur ererkennbar, ist der Abstand der Scheibe 4
zur Scheibe 3 geringer
als der Abstand der Scheibe 4 zur Scheibe
5, so daß die Kammer 6 ein geringeres Volumen aufweist als die Kammer 7. Die Scheiben
3 bis 5 sind in nicht dargestellter Weise auf der Achse 1 drehbar gelagert. In der
Kammer 6 ist der aus einem Magnet 8 und einer Spule 9 gebildete Stromerzeuger angeordnet.
Der Magnet 8 wird in noch näher erläuterter Weise angetrieben. Die Spule 9 ist auf
der Achse fest gelagert und gegenüber dieser elektrisch isoliert. Wie aus der Figur
erkennbar, ist der Magnet 8 als Hufeisenmagnet gestaltet und an den die Spule kontaktierenden
Flächen mit Magnetschuhen 10 versehen. Zumindest im Bereich der Kammer 6 ist die
Achse 1 zur Aufnahme eines Stromentnahmekabels 11 als Hohlachse ausgeführt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dem Magneten 8 ein dreistufiges
Zahnradgetriebe vorgeschaltet. Der äußere Kranz der Scheibe 5 bildet das Eingangsglied
der ersten Stufe und ist drehbar auf der Achse 1 gelagert, aber fest mit der Nabe
2 verbunden. Auf der Achse 1 ist abständig zur Scheibe 5 eine Lagerscheibe 12 festgesetzt.
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Parallel zur achse 1 trägt die Lagerscheibe 12 je einen darin drehbar
gelagerten Bolzen 13. Auf den Stirnenden des Bolzens 13 ist je ein Zwischenzahnrad
14,15 drehfest angeordnet, Das Zwischenzahnrad 14 kämmt mit dem innenverzahnten
Kranz der Scheibe 5. Das Zwischenzahnrad 15 steht in Eingriff mit einem auf der
Achse 1 drehbar gelagerten Zwischenzahnrad 16, welches das Ausgangsglied der ersten
Stufe bildet und mit einem das Eingangsglied der zweiten Stufe bildenden, mit einer
Innenverzahnung versehenen Zahnkranz 17 drehfest verbunden ist. Im Gegen-
satz
zur Scheibe 5 ist der Zahnkranz 17 nicht mit der Nabe 2 verbunden. Wie aus der Figur
erkennbar, sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Zwischenzahnräder 14 bis
16 mit der gleichen Zähnezahl versehen, während die Scheibe 5 eine wesentlich größere
Zähnezahl aufweist. Der Zahnkranz 17 hat deshalb eine entsprechend den gegebenen
Übersetzungsverhältnissen höhere Drehzahl als die Scheibe 5. Der aufbau der sich
an den Zahnkranz 17 anschließenden Stufe entspricht dem der sich an die Scheibe
5 anschließenden Stufe. Die entsprechenden Teile sind mit den Bezugszeichen 12'
bis 16'' versehen., Das Zwischenzahnrad 16' ist wiederum drehbar auf der Achse 1
gelagert, aber mit dem das Eingangsglied der dritten Stufe bildenden, mit Innenverzahnung
versehenen Zahnkranz 17?? drehfest verbunden. Die dritte Stufe entspricht den vorhergehenden
Stufen, wobei die gleichen Teile mit 12" bis 16' bezeichnet sind. Das Zwischenzahnrad
16l, welches das Ausgangsglied der dritten Stufe bildet, ist im Gegensatz zu den
Zwischenzahnrçidern 16 und 16' mit seinem Ansatz durch eine Bohrung der Scheibe
4 geführt, und das freie stirnseitige Ende des Ansatzes ist im Gegensatz zu den
Zwischenzahnrädern 16, 16' mit dem Magneten 8 fest verbunden.
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Wie ferner aus der Figur erkennbar, ist der Durchmesser der Achse
1 abgestuft, wobei der Durchmesser jeweils innerhalb einer Stufe des Antriebes gleich
ist und sich von der Eingangsseite her von Stufe zu Stufe vergrößert.
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Wie aus der Figur ferner erkennbar, wird die Drehbewegung des Magneten
8 von der um die feste Achse 1 rotierenden Nabe 2 abgeleitet. Die die Drehbewegung
übertragenden Zahnräder sind in Vollinien dargestellt, während die zur Unterstützung
und zum Massenausgleich dienenden, lose mitlaufenden Räder in strichpunktierten
Linien dargestellt sind. Durch die während der Fahrt um die Achse 1 rotierende Nabe
2 wird die Scheibe 5 in Drehung versetzt. Das mit der Scheibe 5 kämmende Zwischenzahnrad
14 überträgt mittels des Bolzens 13 die Drehung auf das Zwischenzahnrad 15. Das
mit dem Zwischen zahnrad 15 in Eingriff stehende Zwischenzahnrad 16 wird ebenfalls
in Drehung versetzt, wobei mit der gleichen Drehzahl der Zahnkranz 17 angetrieben
wird. Durch die unterschiedlichen Zähnezahlen des Zwischenzahnrades 16 zur Scheibe
5 rotiert der Zahnkranz 17 mit einer durch die Übersetzung gegebenen erhöhten Drehzahl.
Durch die anschließenden Stufen erfolgt jeweils eine den Übersetzungsverhältnissen
entsprechende Erhöhung der Drehzahl des Ausgangsgliedes und damit des Magneten 8.
Die Drehzahl des Magneten 8 ist dabei ausreichend, um den für die Beleuchtung erforderlichen
Strom zu erzeugen. Die Scheibe 4 ist gegenüber dem Ansatz des Zwischenzahnrades
16?? in nicht dargestellter Weise abgedichtet, so daß das zum leichten Lauf des
Zahnrad triebes dienende Schmiermittel nicht in die Kammer 6 gelangt.
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Bezugszeichen 1 Achse 2 Nabe 3 Scheibe 4 Scheibe 5 Scheibe ~ 6 Kammer
7 Kammer 8 Magnet 9 Spule 10 Magnetschuh 11 Stromentnahmekabel 12 bis 12'' Lagerscheibe
13 bis 17' Teile
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