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Die Erfindung betrifft ein Fahrradbeleuchtungssystem,
zur Montage an einem Fahrrad oder fahrradähnlichen Fahrzeug, mit einem
Dynamo zur Erzeugung elektrischer Energie und mit einer Beleuchtung
als Verbraucher.
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Aus
DE 37 03 523 C1 ist eine Fahrradynamo bekannt,
welcher einen scheibenförmigen
Rotor aufweist. Zusätzlich
wird erwähnt,
dass ein solcher Generator bei Schiffen, insbesondere kleineren
Segelbooten eingesetzt werden kann. Dabei soll der Generator durch
einen im Wasser hängenden
Propeller angetrieben werden.
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Bekanntlich sind Fahrräder heute
mit einem Dynamo, welcher mittels Reibungskupplung von einem Rad
angetrieben wird, versehen. 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.
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Die Leuchten geben nur während der
Fahrt und nur bei eingeschaltetem Dynamo Licht ab. Fahrräder sind
daher bei Stillstand nie beleuchtet, was bei Dunkelheit, insbesondere
auch bei Regen, gefährlich sein
kann. Es wurden daher bereits Versuche gemacht mit Akkumulatoren
zur Speicherung elektrischer Energie. Da diese Energie aber zusätzlich durch
Tretarbeit erzeugt werden muss, hat dies wegen dem schlechten Wirkungsgrad
nie zum Erfolg geführt.
Zudem haben vom Gewicht her geeignete, leichte Akkumulatoren nur
eine sehr beschränkte Leistungsfähigkeit.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein Fahrradbeleuchtungssystem
zu schaffen, bei welchem die Energie zur Erzeugung des für die Beleuchtung
notwendigen Stromes nur indirekt, vom Fahrer aufgebracht werden
muss. Dabei soll der Wirkungsgrad insgesamt besser sein als bisher.
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Diese Aufgabe wird durch die in den
Patentansprüchen
angegebene Erfindung gelöst.
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Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung
ist, dass überschüssige, elektrische
Energie gespeichert werden kann, so dass von der ganzen Beleuchtung des
Fahrrades mindestens ein entsprechend konzipiertes Rücklicht
auch während
dem Stillstand des Fahrrades weiter mit elektrischer Energie versorgt werden
und leuchten kann. Dies macht das Fahrrad auch im Stillstand mindestens
von hinten gut sichtbar.
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Das erfindungsgemässe Fahrradbeleuchtungssystem
wird nach stehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
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1 ein
Fahrrad mit angebautem Celeuchtungssystem;
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2 ein
Beleuchtungssystem im Längsschnitt;
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3 ein
Schema der elektrischen Schaltung des Beleuchtungssystemes;
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In 1 ist
ein Fahrrad mit einem erfindungsgemässen Beleuchtungssystem dargestellt. Ueber
dem Vorderrad, vor der Lenkstange, ist ein stromlinienförmiges Gehäuse 10 mit
dem Beleuchtungssystem 1 angebracht. Es ist mittels einer
Halterung 12 am Gabelrohr des Fahrradrahmens 13 befestigt.
Diese Anordnung 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.
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In 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 Gehäuses 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.
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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 Propellerblatt 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 beispielsweise auch Propeller, welche im Flugmodellbau
benützt
serden. Das Zentrum des Propellers ist vorteilhafterweise mit einem
Spinner 32 stromlinienförmig
zum Gehäuse 10 übergehend
abgedeckt. 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.
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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.
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Hinter dem Akkumulator 4 befindet
sich die elektrische Schaltung 6, welche bevorzugterweise auf
einer Platine als gedruckte elektronische Schaltung ausgeführt ist.
Sie wird näher
im Zusammenhang mit 3 beschrieben.
Die Verdrahtung von Dynamo 2, Schaltung 6 und
Akkumulator 4 ist hier nicht eingezeichnet, da sie sich
aus der Schaltung 6 ergibt.
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In 3 ist
ein Schema der elektrischen Schaltung 6 dargestellt. 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 Ueberlastsicherung enthalten. Der zweite Abgriff 62 am
Dynamo 2 führt
einerseits über
eine Ladungszustandsüberwachung 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 Ueberladung 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
spannungsgesteuerten Schalter 65 ein und schliesst dadurch
den Stromkreis 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.
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Als Rücklicht 52 ist in
dieser Schaltung eine Mehrzahl von, auf einer kleinen Fläche angeordneten,
Leuchtdioden vorgesehen. Leuchtdioden weisen den Vorteil auf, dass
sie minimale Stromverbraucher sind. Zwar gibt eine einzelne Leuchtdiode
nur wenig Licht, aber eine flächige
Anordnung von mehreren Leuchtdionden erbringt mindestens die gleiche
Wirkung, wie ein übliches
Rücklicht
für Fahrräder. Wegen
dem geringen Stromverbrauch kann daher ein derartiges Rücklicht 52 auch
bei Stillstand des Fahrrades ohne weiters über längere Zeit vom Akkumulator 4 gespiesen
werden. Somit ist das Fahrrad nachts auch bei Stillstand mindestens
hinten beleuchtet. Eine erhebliche Gefahrenminderung im Strassenverkehr
ist die Folge davon.
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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.
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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 beginnt
sich der Propeller 3 im Fahrtwind zu drehen und dreht damit
auch den Dynamo 2.
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Der Propeller nimmt die Energie aus
dem Fahrtwind, in Strömungsrichtung
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.
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Wenn der Propeller 3 dreht,
erzeugt der Dynamo 2 elektrische Energie. Sobald die erzeugte Spannung
genügt,
wird der Akkumulator 4 über
die Diode 63, welche jeden Stromrückfluss verhindert, 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.
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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
Scheinwerfer 51 geschlossen und der Scheinwerfer gibt Licht.
Allfällige
Spannungsspitzen werden durch die innere Kapazität des Akkumulators 4 gebrochen
und dienen ihrer Aufladung. Die Spannungsüberwachung 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.
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Mit dem Hauptschalter 67 kann
der Stromkreis über
alle Verbraucher 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.
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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 Schnellverschluss
einfach vom Fahrradrahmen gelöst
und beispielsweise in einer Tasche versorgt und mitgenommen werden.
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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.