DE3539597A1

DE3539597A1 - Fahrrad-stromgenerator

Info

Publication number: DE3539597A1
Application number: DE19853539597
Authority: DE
Inventors: Kenkichi Tokio/Tokyo Kumakura
Original assignee: KUMAKURA RIKICHI
Current assignee: KUMAKURA RIKICHI
Priority date: 1984-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1986-05-15
Also published as: GB2166910A; FR2572865A1; JPH0123900Y2; SE464406B; US4677328A; JPS6184090U; SE8505244L; GB8527102D0; GB2166910B; SE8505244D0

Description

Kenkichi Kumakura und · O ·

Rikichi Kumakura

5-3, Funabori 2 Chome

Edogawa-ku

Tokio, Japan

Fahrrad-Stromgenerator

Die Erfindung bezieht sich auf einen an einem Fahrrad zu montierenden Generator, der im folgenden als Fahrrad-Stromgenerator bezeichnet wird, und zwar auf einen an einem Teil der Achse eines Rads des Fahrrads zu montierenden Generator, und betrifft hierbei die Möglichkeit einer leichten und sicheren Montage des Generators am Fahrrad, das einen normgerechten vorgefertigten Nabenflansch zum Aufhängen der Speichen hat.

Die Montage eines Generators an einem Teil der Achse eines Rads des Fahrrads ist bekannt (US-PS 4 227 105 vom 07.10.80, DE-PS 27 27 827, Shokichi Kumakura). Dieser Generator besteht aus einem Rotor, der aus einer Ringmagnetanordnung mit einer Mehrzahl bogenförmiger Permanentmagnete aufgebaut ist und in einen von zwei drehbar am Rad montierten Nabenflanschen einbezogen ist, sowie einem Stator, der aus einer an einem Träger, welcher fest an der Achse montiert ist und innerhalb der ringförmigen Magnetanordnung konzentrisch mit einem dazwischenliegenden schmalen Luftspalt angeordnet ist, sitzenden Wicklung aufgebaut ist. Bei diesem Generator ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß der eine Nabenflansch in einer speziellen Form benötigt wird, damit die Ringmagnetanordnung daran befestigt werden kann. Es kann also kein vorgefertigter Standard-Nabenflansch verwendet werden. Da außerdem der Nabenflansch, an dem der Generator befestigt ist, einen entsprechend größeren Radius aufweist, müssen die daran befestigten Speichen entsprechend kurzer sein, so daß die Radfelge durch zwei Gruppen unterschiedlich langer Speichen gehalten werden muß.

Demgegenüber soll durch die Erfindung ein Fahrrad-Stromgenerator geschaffen werden, der leicht an einem fertig vorhandenen Nabenrad eines Fahrrads befestigt werden kann. Dies wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung erreicht. Gemäß einer bevorzugten Ausfiiliruri£sform der Erfindung befindet sich hierbei am äußeren Umfangsrand des

durchgehenden Lochs im Scheibenteil der Nabentrommel ein Vorsprung, der entgegengesetzt zur Vorstehrichtung des Randteils vorsteht und auf einem ringförmigen Vorsprung sitzt, der einen kleineren Durchmesser hat als der Nabenflansch. Ber Vorsprung dient nicht nur dazu, den Spalt zwischen einem Lagerteil des Nabenflanschs und der Achse abzudichten, sondern auch dazu, die Nabentrommel fest mit dem Nabenflansch zu verbinden. Zwischen einem Speichenaufhängeteil des Nabenflanschs und dem Scheibenteil ist wegen des Vorhandenseins des ringförmigen Vorsprungs ein Spalt gebildet, wodurch es leicht gemacht ist, die Speichen auszuwechseln.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemälien Fahrrad-Stromgenerators;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Nabentrommel nach Fig. 1;
Fxg. 3 einen Längsschnitt in einer Ebene III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Seitenansicht des Nabenflanschs nach Fig. 1; und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Nabenflansch in einer geknickten Ebene V-V nach Fig. 4.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird im folgenden eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemälien Fahrrad-Stromgenerators beschrieben. Fig. 1 zeigt zwei vordere Fahrrad-Gabelschenkel 11, an denen eine vordere Radachse 12 mit ihren gegenüberliegenden Enden aufgehängt ist. Die Achse 12 ist in ein Verbindungsrohr 15 eingesteckt, an dessen gegenüberliegenden Enden zwei Nabenflansche 13 und 14 konzentrisch befestigt sind. Die Nabenflansche 13 und I4 weisen jeweils in ihrem Mittelteil schalenartige Teile lö auf, die an den einander gegenüberliegenden Enden des Verbindungsrohrs 15 so befestigt sind, daß die jeweiligen öffnungen der Schalenteile 16 nach außen gerichtet sind. Das Verbindungsrohr 15 wird von der Achse 12 drehbar durch zwei Kugellager 17 gehalten,

die innerhalb der jeweiligen Schalenteile 16 untergebracht sind. An den äußeren Umfangsteilen jedes der Nabenflansche 13 und 14 sind in entsprechenden Abständen durchgehende Löcher l8 gebildet, durch die jeweils ein Ende einer Speiche 19 hindurchgesteckt und dort befestigt ist. Eine axial auswärtsgerichtete Beweglichkeit der Nabenflansche 13 und I4 ist durch zwei Laufringe 21 begrenzt, die zur Festlegung der jeweiligen Kugellager 17 auf die Achse 12 geschraubt sind.

Auf der Seite des Nabenflanschs I4 ist in einem Ringspalt zwischen dem Außenumfang des fixierenden Laufrings 21 und dem Innenumfang des Schalenteils iü ein Üldichtring 23 montiert. Am Nabenflansch 13 ist eine zum Stromgenerator gehörende Nabentrommel 24 montiert, und in einen weiteren Ringspalt 22 an der Seite des Nabenflanschs 13 greift ein Ringvorsprung 25 ein, der an einem Mittelteil der Nabentrommel 24 sitzt, die ihrerseits aus magnetischem Material besteht und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der des Nabenflanschs. Der Ringvorsprung 25 setzt am äußeren Umfangsrand einer Bohrung 26 integral an* Die Bohrung 26 der Nabentrommel 24 ist an deren zentralem Teil für das Einschieben des fixierenden Laufrings 21 ausgebildet. Das vorstehende Ende des Ringvorsprungs 2.5 ist in den Ringspalt 22 eingeschoben und wirkt so als üldichtring.

Die Nabentrommel 24 besteht aus einem Ringteil 27 und einem Scheibenteil 28. Der Ringteil 27 setzt am äußeren Umfangsteil der Nabentrommel 24 integral an und steht in einer Richtung entgegengesetzt der Richtung des Ringvorsprungs 25 vor. Der Scheibenteil 28 liegt zwischen dem Ringvorsprung 25 und dem Rand 27 und verbindet diese. An ihm ist in der Vorstehrichtung des RingvorSprungs 25 ein weiterer Ringvorsprung 29 gebildet, und zwar angrenzend an den Ringvorsprung 25. Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, sind im Ringvorsprung 29 in entsprechenden Abständen durchgehende Löcher 3$ gebildet, und wie die Figuren 4 und 5 zeigen, sind die durchgehenden Löcher 30 so angeordnet, daß sie mit entsprechenden Löchern 3I im Nabenflansch 13 fluchten. Zum Verbinden der Nabentrommel 24 mit dem Nabenflansch 13 sind Befestigungsschrauben 32 in die durchgehenden Löcher 30 und 31 eingesetzt. Damit der Ringvorsprung 25 der Nabentrommel 24 fest in den Ringspalt 22 eingesetzt ist, ist die Nabentrommel 24 fest mit dem Nabenflansch 13 verbunden.

Eine Riugniagnetanordnung 33j die einen Rotor bildet, ist am Innenumfang des Randteils 27 der Nabentrommel 24 angeklebt oder sonstwie befestigt. In der Rmgmagnetanordnung 33 sind eine Mehrzahl bogenförmiger Permanentmagnete in Ringanordnung jeweils mit den Enden in der aus der US-PS 4 227 105 bekannten Weise, die hier nicht mehr im einzelnen beschrieben wird, zusaminengehängt. Eine Spulenanordnung 34 > die einen Stator bildet, ist in kleinem Abstand von der Innenfläche der Ringmagnetanordnung 33 angeordnet und ist an der ringförmigen äußeren Umfangsfläche eines auf einer stationären Trommel 35 aus nichtmagnetischem Material wie Aluminium gebildeten Tragrands 36 angeklebt oder sonstwie befestigt. Die stationäre Trommel 35 ist fest zwischen einer auf die Achse 12 geschraubten Befestigungsmutter 37 und einem Ende eines Abstandsrings 38 montiert, der so auf die Achse 12 geschraubt ist, daß sein anderes Ende am Laufring 21 anliegt. Die Spulenanordnung besitzt den aus der US-PS 4 227 105 bekannten Aufbau und wird hier nicht mehr im einzelnen beschrieben.

Zwischen der Ringmagnetanordnung 33 und der Spulenanordnung 34 liegt ein Spalt, zu dessen Schutz vor dem Eintreten von Fremdmaterial eine Deckplatte 39 die betreffenden Seitenflächen der Ringmagnetanordnung 33 und der Spulenanordnung 34 überdeckt. Die Deckplatte 39 weist einen Scheibenteil 41 und einen Randteil 42, der am äußeren Umfangsrand des Scheibenteils 41 gebildet ist, auf. üer Scheibenteil 41 bedeckt die axialrichtungsinäliig gabelseitige Fläche der Spulenanordnung 34 sowie mit einem kleinen dazwischenliegenden Spalt die axial innere Seitenfläche der Ringmagnetanordnung 33· Der Randteil 42 bedeckt den äußeren Umfangsrand der Ringmagnetanordnung 33 mit einem kleinen dazwischenliegenden Spalt und die Kante des Randteils 42 liegt der Kante des Randteils 27 der Nabentrommel 24 gegenüber, wiederum mit einem kleinen dazwischenliegenden Spalt. Der Scheibenteil 41 ist an der stationären Trommel 35 mit Schrauben 43 befestigt.

Zum Montieren dieses Generators auf einer Fahrradachse wird zunächst die mit der Ringinagnetanordnung 33, die an der Innenfläche des Randteils 27 sitzt, versehene Nabentrommel 24 an der Außenfläche des Nabenflanschs 13 befestigt. Sodann wird der Abstandsring 38 auf die Achse 12 geschraubt, bis sein axiales Ende in Berührung mit dem axialen Ende des Laufrings 21

kommt. Schließlich wird die mit der Spulenanordnung 34 versehene stationäre Trommel 35 auf die Achse 12 geschoben, bis sie in Berührung mit dem anderen Ende des Abstandsrings 38 kommt, und wird mit der Befestigungsmutter 37 fixiert. Der Generator ist damit auf der Achse 12 montiert. Er kann in dieser Weise an einem Fahrrad montiert werden, ohne daii irgendwelche Verbesserungen oder Modifikationen am Standard-Nabenflansch des Fahrrads durchgeführt werden müssen. Zwar wird eine Achse benötigt, die um ein der axialen Länge des Generators entsprechendes Maß langer als üblich ist, diese verlängerte Achse kann jedoch extrem leicht und billig vorgesehen werden.

In dem Fahrrad-Stromgenerator rotiert die die Ringmagnetanordnung 32> tragende Nabentrommel 24 zusammen mit dem Nabenflansch 13· Andererseits ist die Spulenanordnung 34 mit der stationären Trommel 35 verbunden, die fest auf der Achse 12 sitzt, so daß die Spulenanordnung 34 nie rotiert, üie Rotation der Ringmagnetanordnung 33 führt also dazu, daß die Spulenanordnung 34j die den konzentrisch im Inneren der Ringmagnetanordnung 33 angeordneten Stator bildet, einem rotierenden Magnetfeld unterworfen wird, mit dem Ergebnis, daß in den Wicklungen der Spulenanordnung 34 eine Spannung induziert wird.

Die Erfindung wurde spezifisch unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt und beschrieben, der Fachmann kann jedoch hinsichtlich Form und Einzelheiten der Ausführung abweichen und macht doch vom Gegenstand der Erfindung Gebrauch.

Claims

Patentansprüche

1. Fahrrad-Stromgenerator mit einem Rotor, der durch eine Ringmagnetanordnung (33) mit einer Mehrzahl bogenförmiger Permanentmagnete gebildet ist und an einem (13) von zwei zum Befestigen von Speichen (19) dienenden Nabenflanschen (13, 14), die drehbar auf einer Achse (12) des Fahrrads montiert sind, befestigt ist, und mit einem Stator, der durch eine Spulenanordnung (34) gebildet ist, die zum Erhalten einer induzierten Spannung aufgrund der Drehung des Rotors fest auf der Achse (12) -montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator weiterhin folgende Teile umfaßt:

- eine aus einem Scheibenteil. (28) und einem Randteil (27) gebildete Nabentrommel (24), deren Scheibenteil (28) konzentrisch an einer Außenfläche des einen Nabenflanschs (13) festgelegt ist und in seinem zentralen Teil mit einer durchgehenden Bohrung (26) versehen ist, durch die die Achse (12) in rotierbarer Anordnung eingesetzt ist, und deren Randteil (27) integral am äußeren Umfangsrand des Scheibenteils (28) so gebildet ist, daß er in der Richtung der Außenfläche dieses Scheibenteils vorsteht, wobei die Ringmagnetanordnung (33) an der inneren Umfangsflache des Randteils (27) befestigt ist; und

- eine stationäre Trommel (35), die durch einen fest mit der Achse (12) verbundenen zentralen Teil und einen integral mit einer Umfangskante des zentralen Teils gebildeten Trag-Randteil (36) zum

Tragen der Spulenanordnung (34) so, daß der äußere Umfangsrand der Spulenanordnung (34) der inneren Umfangsflache der Ringmagnetanordnung {33) mit einem schmalen dazwischenliegenden Spalt gegenüberliegt, gebildet ist.

2. Fahrrad-Stromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Umfangsrand der Bohrung (26) des Scheibenteils (28) ein Vorsprung (25) befindet, der in einer Richtung entgegengesetzt zur Vorstehrichtung des Randteils (27) absteht und einen Spalt (22) zwischen der Achse (12) und einem Lagerteil (Ιό) des einen Nabenflanschs (13) abdichtet.

3. Fahrrad-Stromgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenteil (28) in seinem Mittelteil mit einem ringförmigen Vorsprung (29) versehen ist, der an der an einer Fläche des einen Nabenflanschs (13) anliegenden Fläche des Scheibenteils (28) versteht und einen kleineren Durchmesser als der Nabenflansch (13) hat, so daß eine Seitenfläche des Scheibenteils (28) mit einem dazwischenliegenden Spalt einer äußeren an den Umfang anschließenden Seitenfläche des Nabenflanschs (13) gegenüberliegt.

4. Fahrrad-Stromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der stationären Trommel (35) eine Deckplatte (39) befestigt ist, die jeweils die Seitenfläche der Ringmagnetanordnung (33) und der Spulenanordnung (34) abdeckt.