DE4401895A1 - Fahrradbeleuchtungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrradbeleuchtungssystem, zur Mon­ tage an einem Fahrrad oder fahrradähnlichen Fahrzeug, mit einem Dynamo zur Erzeugung elektrischer Energie und mit einer Beleuchtung als Verbraucher.

Bekanntlich sind Fahrräder heute mit einem Dynamo, welcher mittels Reibungskupplung von einem Rad angetrieben wird, ver­ sehen. Front und Rückleuchten sind elektrisch direkt am Dynamo angeschlossen. Der Dynamo entnimmt dem drehenden Rad Energie, um Elektrizität für die Leuchten zu erzeugen. Diese Energie muß vom Fahrer zusätzlich erbracht werden, was über 12% der Tretarbeit eines durchschnittlichen Radfahrers ausmacht. Das Fahren ist daher erheblich strenger, sobald Dynamo und Licht eingeschaltet ist.

Die Leuchten geben nur während der Fahrt und nur bei einge­ schaltetem Dynamo Licht ab. Fahrräder sind daher bei Still­ stand nie beleuchtet, was bei Dunkelheit, insbesondere auch bei Regen, gefährlich sein kann. Es wurden daher bereits Ver­ suche gemacht mit Akkumulatoren zur Speicherung elektrischer Energie. Da diese Energie aber zusätzlich durch Tretarbeit er­ zeugt werden muß, hat dies wegen dem schlechten Wirkungsgrad nie zum Erfolg geführt. Zudem haben vom Gewicht her geeignete, leichte Akkumulatoren nur eine sehr beschränkte Leistungs­ fähigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrradbeleuchtungssystem zu schaffen, bei welchem die Energie zur Erzeugung des für die Beleuchtung notwendigen Stromes nur indirekt, vom Fahrer auf­ gebracht werden muß. Dabei soll der Wirkungsgrad insgesamt besser sein als bisher.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen ange­ gebene Erfindung gelöst.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, daß über­ schüssige, elektrische Energie gespeichert werden kann, so daß von der ganzen Beleuchtung des Fahrrades mindestens ein entsprechend konzipiertes Rücklicht auch während dem Still­ stand des Fahrrades weiter mit elektrischer Energie versorgt werden und leuchten kann. Dies macht das Fahrrad auch im Stillstand mindestens von hinten gut sichtbar.

Das erfindungsgemäße Fahrradbeleuchtungssystem wird nach­ stehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein Fahrrad mit angebautem Beleuchtungssystem;

Fig. 2 ein Beleuchtungssystem im Längsschnitt;

Fig. 3 ein Schema der elektrischen Schaltung des Beleuch­ tungssystemes.

In Fig. 1 ist ein Fahrrad mit einem erfindungsgemäßen Be­ leuchtungssystem dargestellt. Über dem Vorderrad, vor der Lenkstange, ist ein stromlinienförmiges Gehäuse 10 mit dem Be­ leuchtungssystem 1 angebracht. Es ist mittels einer Halterung 12 am Gabelrohr des Fahrradrahmens 13 befestigt. Diese Anord­ nung bewirkt, daß sich das Beleuchtungssystem 1 bei Fahrt immer voll im Fahrtwind befindet und zwar in noch annähernd ungestörter Luftströmung, und garantiert dadurch eine optimale Nutzung des Fahrtwindes durch den Propeller 3.

In Fig. 2 ist das Beleuchtungssystem 1 im Längsschnitt schematisch dargestellt. Ein stromlinienförmiges Gehäuse 10 weist an seiner Unterseite eine Lasche 11 zur Befestigung mittels einer Halterung am Fahrradrahmen auf. Die Lasche 11 ist vorzugsweise als Schnellverschluß nach bekannter Art, zur Verbindung mit der erwähnten Halterung konzipiert. Auf der Oberseite ist eine Leuchte 5 in einer Erweiterung 12 des Ge­ häuses 1 angeordnet. Die Leuchte 5 ist vorzugsweise ein Scheinwerfer mit Halogenleuchte üblicher Art. Die Leuchte 5 kann auch in separatem Gehäuse untergebracht und vom Gehäuse 10 örtlich getrennt am Fahrrad angebracht sein.

Im Innern des Gehäuses 10 befindet sich eine Dynamo 2, ein Akkumulator 4 und eine elektrische Schaltung 5. Der Dynamo 2 hat seine Rotorachse in Längsrichtung des Gehäuses 10. An der Rotorachse ist frontseitig ein Propeller 3 mit etwa 25 cm Durchmesser angebracht. Der Propeller 3 hat mindestens 1 Pro­ pellerblatt 31. Empfehlenswert ist aber die Verwendung eines Zwei- oder Dreiblattpropellers. Steigung und Durchmesser des Propellers 3 können der durchschnittlichen Geschwindigkeit des Fahrers angepaßt gewählt werden. Verwendung finden beispiels­ weise auch Propeller, welche im Flugmodellbau benützt werden. Das Zentrum des Propellers ist vorteilhafterweise mit einem Spinner 32 stromlinienförmig zum Gehäuse 10 übergehend abge­ deckt. Die Propellerblätter 31 können mittels Schwenkgelenken 33 an der Rotorachse 21 nach vorne, in die Längsachse, nach Art eines Faltpropellers schwenkbar angelenkt sein. Dies erleichtert das oben beschriebene Versorgen und Mitnehmen des Beleuchtungssystemes 1.

Als Dynamo 2 zur Speisung der Beleuchtung eignen sich als Generator geschaltete Elektromotoren, welche mit sehr hohem Wirkungsgrad arbeiten. Hinter dem Dynamo 2 ist der Akkumulator 4 angeordnet. Es eignen sich verschiedenen Arten, wie Nickel- Cadmium, Blei oder Schwefel-Zink Akkumulatoren.

Hinter dem Akkumulator 4 befindet sich die elektrische Schal­ tung 6, welche bevorzugterweise auf einer Platine als ge­ druckte elektronische Schaltung ausgeführt ist. Sie wird näher im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben. Die Verdrahtung von Dynamo 2, Schaltung 6 und Akkumulator 4 ist hier nicht einge­ zeichnet, da sie sich aus der Schaltung 6 ergibt.

In Fig. 3 ist ein Schema der elektrischen Schaltung 6 darge­ stellt. Der erste Abgriff 61 am Dynamo 2 führt über eine Diode 63 zur positiven Seite 41 des Akkumulators 4 und zu der die Verbraucher darstellenden Beleuchtung. Diese besteht aus dem vorderen Scheinwerfer 51 und dem Rücklicht 52. Zwischen Akkumulator 4 und den Verbrauchern ist ein Hauptschalter 67 zum Zuschalten aller Verbraucher vorgesehen. Der Hauptschalter 67 kann eine Überlastsicherung enthalten. Der zweite Abgriff 62 am Dynamo 2 führt einerseits über eine Ladungszustandsüber­ wachung 66 bekannter Art zur negativen Seite 42 des Akkumulators 4, und andererseits zum Rücklicht 52 und über einen spannungsgesteuerten Schalter 65 zum Scheinwerfer 51. Die Ladungszustandsüberwachung 66 schützt den Akkumulator 4 vor Überladung und/oder vor Tiefentladung. Eine Spannungs­ überwachung 64 ist ebenfalls zwischen dem ersten Abgriff 61 und dem zweiten Abgriff 62 am Dynamo 2 geschaltet. Sie ist in Halbleitertechnik nach bekannter Art ausgeführt. Alternativ kann sie auch ein Relais enthalten. Die Spannungsüberwachung 64 schaltet bei Erreichen einer voreingestellten Schwellenspannung am Dynamo 2 den spannungs­ gesteuerten Schalter 65 ein und schließt dadurch den Strom­ kreis über den Scheinwerfer 51. Bei Unterschreiten der Schwellenspannung fällt der spannungsgesteuerte Schalter 65 ab und der Stromkreis über den Scheinwerfer 51 oder allfällige weiter Verbraucher ist unterbrochen.

Als Rücklicht 52 ist in dieser Schaltung eine Mehrzahl von, auf einer kleinen Fläche angeordneten, Leuchtdioden vorge­ sehen. Leuchtdioden weisen den Vorteil auf, daß sie minimale Stromverbraucher sind. Zwar gibt eine einzelne Leuchtdiode nur wenig Licht, aber eine flächige Anordnung von mehreren Leucht­ dioden erbringt mindestens die gleiche Wirkung, wie ein übliches Rücklicht für Fahrräder. Wegen dem geringen Stromver­ brauch kann daher ein derartiges Rücklicht 52 auch bei Still­ stand des Fahrrades ohne weiters über längere Zeit vom Akkumu­ lator 4 gespiesen werden. Somit ist das Fahrrad nachts auch bei Stillstand mindestens hinten beleuchtet. Eine erhebliche Gefahrenminderung im Straßenverkehr ist die Folge davon.

Als Rücklicht kann aber auch ein normales elektrisches Rück­ licht Verwendung finden. Dieses muß aber, im Gegensatz zur dargestellten Version, ebenfalls über den spannungsgesteuerten Schalter 65 angeschlossen sein. Dieses ist dann im Stillstand des Fahrrades unbeleuchtet.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystemes für Fahrräder oder fahrradähnliche Fahrzeuge ist folgende: Bei Bedarf werden vor oder während der Fahrt die Propellerblätter ausgefaltet und der Hauptschalter 67 eingeschaltet. Sofort be­ ginnt sich der Propeller 3 im Fahrtwind zu drehen und dreht damit auch den Dynamo 2.

Der Propeller nimmt die Energie aus dem Fahrtwind, in Strö­ mungsrichtung vor dem Fahrer. Es wird daher nur sowieso durch Strömungsverwirbelung verlorene Energie genutzt. Der durch das Beleuchtungssystem 1 erzeugte Luftwiderstand ist im Verhältnis zum gesamten Luftwiderstand des Fahrers und des Fahrrades vollständig vernachlässigbar. Der Radfahrer muß daher keine spürbare Mehrarbeit leisten.

Wenn der Propeller 3 dreht, erzeugt der Dynamo 2 elektrische Energie. Sobald die erzeugte Spannung genügt, wird der Akkumu­ lator 4 über die Diode 63, welche jeden Stromrückfluß ver­ hindert, geladen. Die Leuchtdioden des Rücklichtes 52 stehen nach Einschalten des Hauptschalters 67 unter Spannung und das Rücklicht 52 leuchtet. Es wird vom Akkumulator 4 gespiesen.

Bei schnellerer Fahrt dreht der Propeller schneller und mehr elektrische Energie wird erzeugt; die Spannung am Dynamo 2 steigt. Wenn die abgegebene elektrische Energie genügt und eine voreingestellte Schwellenspannung erreicht ist, so schaltet die Spannungsüberwachung 64 den spannungsgesteuerten Schalter 65 ein. Damit ist der Stromkreis über den Schein­ werfer 51 geschlossen und der Scheinwerfer gibt Licht. Allfäl­ lige Spannungsspitzen werden durch die innere Kapazität des Akkumulators 4 gebrochen und dienen ihrer Aufladung. Die Span­ nungsüberwachung 64 ist notwendig, damit unterhalb der Schwellenspannung Propeller und Dynamo ohne Last anlaufen können. Wenn die Verbraucher immer am Dynamo 2 angeschlossen wären, würde dieser den Propeller beim Anfahren derart bremsen, daß gar nie elektrische Energie erzeugt würde. Allenfalls müßte der Propeller von Hand während der Fahrt angeworfen werden.

Mit dem Hauptschalter 67 kann der Stromkreis über alle Ver­ braucher unterbrochen werden, so daß alle vom Dynamo erzeugte Energie zur Ladung des Akkumulators verwendet werden kann. Somit kann der Akkumulator 4 auch tagsüber geladen werden.

Bei Nichtgebrauch wird das System mit dem Hauptschalter 67 unterbrochen. Falls erwünscht werden die Propellerblätter nach vorne geklappt und mit einer darüber stülpbaren Hülle oder einem Etui geschützt. Um Beschädigung oder Diebstahl zu ver­ meiden kann bei entsprechender Ausführung das Gehäuse 10 mit den darin und daran angebrachten Elementen mittels Schnellver­ schluß einfach vom Fahrradrahmen gelöst und beispielsweise in einer Tasche versorgt und mitgenommen werden.

Es ist offensichtlich, daß das angegebene Beleuchtungssystem auch ohne Akkumulator 4 funktionsfähig ist. Allerdings mit dem Nachteil, wie bei bisherigen Beleuchtungssystemen, daß im Stillstand und bei langsamer Fahrt keine oder zu wenig Strom produziert wird und das Fahrzeug nicht beleuchtet ist.

Claims (10)

1. Fahrradbeleuchtungssystem, zur Montage an einem Fahrrad oder fahrradähnlichen Fahrzeug, mit einem Dynamo (2) zur Erzeugung elektrischer Energie und mit einer Beleuchtung (5) als Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß der Dynamo (2) mit einem von Fahrtwind angetriebenen Propeller (3) in Wirkverbindung ist, und über eine elektrischen Schaltung (6) mit der Beleuchtung elektrisch verbunden ist.

2. Fahrradbeleuchtungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrische Schaltung (6) mit einer Spannungsüberwachung (64) der Spannung am Dynamo (2) ver­ sehen ist.

3. Fahrradbeleuchtungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Beleuchtung (5) mittels einem von der Spannungsüberwachung (64) spannungsgesteuertem Schalter (65) automatisch an- und abschaltbar ist.

4. Fahrradbeleuchtungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Akkumulator (4) an der elektrischen Schaltung (6) angeschlossen ist, wobei die elektrische Schaltung (6) eine Diode (63), zwischen Dynamo (2) und Akkumulator (4) geschaltet, enthält.

5. Fahrradbeleuchtungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrische Schaltung (6) eine Ladungs­ zustandsüberwachung (66) für den Akkumulator aufweist.

6. Fahrradbeleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Rücklicht (52) an der Schaltung ange­ schlossen ist, welches aus einer Mehrzahl von flächenhaft angeordneten Leuchtdioden besteht.

7. Fahrradbeleuchtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit einem Hauptschalter (67) in der elek­ trischen Schaltung (6) sämtliche Verbraucher abschaltbar sind.

8. Fahrradbeleuchtungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Propeller (3) im Ruhezustand zusammen­ faltbar ist.

9. Fahrradbeleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Dynamo (2) und die Schaltung (6) in einem Gehäuse (10) befinden.

10. Fahrradbeleuchtungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Schnellverschluß zur lösbaren Montage des Gehäuses (10) am Fahrradrahmen (13) oder an einer Halterung (12) vorgesehen ist.