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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft allgemein eine Fahrradgeneratornabe. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Fahrradgeneratornabe, die ein Laufrad
an einem Fahrradrahmen drehbar montiert und mittels der Drehung
des Laufrades Strom erzeugt.
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Hintergrundinformation
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Fahrradfahren
wird gerade zunehmend populär,
sowohl als Form der Erholung als auch als Transportmittel. Außerdem hat
sich Fahrradfahren zu einem sehr populären Wettkampfsport entwickelt, und
zwar sowohl für
Amateure als auch für
professionelle Fahrer. Unabhängig
davon, ob das Fahrrad für Erholungs-,
Transport- oder Wettkampfzwecke verwendet wird, führt die
Fahrradindustrie laufend eine Verbesserung der verschiedenen Bauteile
des Fahrrades durch. Ein spezielles Fahrradbauteil, das in den vergangenen
Jahren umfassend neu gestaltet wurde, ist die Fahrradnabe.
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Im
Allgemeinen weist eine Fahrradnabe eine Achse oder eine Nabenachse
auf, die an einem Fahrradrahmen lösbar und nicht-drehbar montiert
ist. Ein zylindrisches Nabengehäuse
ist an der Nabenachse drehbar montiert. Mittels Lagern ist das Nabengehäuse um die
Nabenachse drehbar gelagert. Das Nabengehäuse ist mit der Felge des Laufrades mittels
Speichen verbunden.
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Eine
Nabenachse mit dem zuvor beschriebenen Aufbau und ein Generatormechanismus
mit einer in die Nabenachse eingebauten Stromquelle ist in der herkömmlichen
Technik bekannt (siehe
japanische
Offenlegungspublikation Nr. H09-132185 ). Bei der Fahrrad generatornabe
des Standes der Technik ist der Generatormechanismus zwischen der
Nabenachse und dem Nabengehäuse
platziert. Insbesondere ist eine Spule nicht-drehbar an der Nabenachse montiert
und Magnete sind an der Innenumfangsfläche des Nabengehäuses montiert.
Das Nabengehäuse
wird als Joch verwendet, das als Magnetweg für die Magneten dient. Um die
Kosten zu verringern, besteht das Nabengehäuse aus Eisen.
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Die
Magnete und die Spule sind von einem magnetischen Element umgeben,
wobei das aus magnetischem Eisen bestehende Nabengehäuse auch als
Joch dient. Daher ist es schwierig, dass ein magnetischer Fluss,
der durch die Magnete erzeugt wird, in der Spule konzentriert wird.
Dies verringert den Stromerzeugungswirkungsgrad.
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Dokument
EP-A-1 270 389 offenbart
einen Fahrradnabengenerator gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Ein magnetischer Fluss wird von Magneten über Deckelelemente,
Lager und die Nabenachse zurück
zur Magnetspule geleitet. Ein Teil des magnetischen Flusses kann
in einen Spalt zwischen der Spule und den Deckelelementen austreten.
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In
Anbetracht des zuvor Beschriebenen geht für Fachleute aus dieser Beschreibung
klar hervor, dass ein Bedarf nach einer verbesserten Fahrradgeneratornabe
besteht, welche ein Konzentrieren des magnetischen Flusses in der
Spule erleichtert. Die Erfindung zielt auf diesen Mangel der Technik
sowie weitere Mängel
ab, wie für
Fachleute aus dieser Beschreibung klar hervorgeht.
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INHALT DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, durch Maximieren des Stromerzeugungswirkungsgrades
in einer Fahrradgeneratornabe die Kosten zu verringern.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem ersten
Aspekt der Erfindung ist eine Fahrradgeneratornabe, die eine Nabenachse,
ein Nabengehäuse, erste
und zweite Lager, einen Generatormechanismus, und erste und zweite
Magnetfluss-Rezirkulationselemente beinhaltet. Die Nabenachse ist
konfiguriert und angeordnet, um nicht-drehbar an einem Fahrradrahmen montiert
zu sein. Die Nabenachse ist am Nabengehäuse drehbar montiert und beinhaltet ein
zylindrisches Element. Die ersten und zweiten Lager sind zwischen
dem Nabengehäuse
und der Nabenachse angeordnet. Der Generatormechanismus weist eine
an der Nabenachse montierte Spule auf. Das Nabengehäuse weist
erste und zweite Deckelelemente auf, die zwischen dem zylindrischen
Element und den ersten bzw. zweiten Lagern angeordnet sind. Der
Generatormechanismus weist Magnete auf, die gegenüberliegend
der Spule an einer Innenumfangsfläche des Nabengehäuses angeordnet sind.
Der Generatormechanismus erzeugt elektrischen Strom aus einer Rotation
des Nabengehäuses relativ
zur Nabenachse. Die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
sind entweder an der Nabenachse oder den ersten bzw. zweiten Deckelelementen
angeordnet und erstrecken sich in Spalte zwischen der Spule und
den ersten und zweiten Deckelelementen hinein, und zwar entweder
zur Spule oder den ersten und zweiten Deckelelementen hin, um einen
ausgetretenen Magnetfluss zur Spule zurückzuführen.
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Bei
der Fahrradgeneratornabe des ersten Aspektes der Erfindung rotieren
die Magnete gemeinsam mit dem Nabengehäuse. Wenn das Nabengehäuse rotiert,
läuft der
Magnetfluss, der durch die Magnete erzeugt wird, durch die Spule
hindurch, wodurch in der Spule elektrischer Strom erzeugt wird. Während der
Rotation wird der Magnetfluss, der aus der Spule nach außen hin
austritt, mittels der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
zur Spule zurückgeführt. Dies
führt dazu,
dass eine große
Menge von magnetischem Fluss durch die Spule hindurchgeht. Als Ergebnis
erfolgt, ungeachtet des Materials des Nabengehäuses, eine Zunahme der Menge
des die Spule durchlaufenden Magnetflusses. Dies maximiert den Stromerzeugungswirkungsgrad und
verringert die Kosten.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem zweiten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung, bei der die Nabenachse aus einem magnetischen
Metall besteht. In diesem Fall erfolgt durch die ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente problemlos ein Rezirkulieren
des magnetischen Flusses durch die Nabenachse zur Spule.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem dritten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß den ersten
oder zweiten Aspekten der Erfindung, bei der das Nabengehäuse ein
im Wesentlichen zylindrisches Element beinhaltet. Die Magnete sind
am zylindrischen Element des Nabengehäuses montiert. Das Nabengehäuse beinhaltet
weiter erste und zweite Deckelelemente, die zwischen dem zylindrischen
Element und den ersten und zweiten Lagern angeordnet sind. Das zylindrische
Element und die ersten und zweiten Deckelelemente bestehen aus unterschiedlichen
Materialien. Die ersten und zweiten Deckelelemente sind aus einem
billigen Material hergestellt, welches den magnetischen Fluss ohne
Weiteres rezirkuliert.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem vierten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung, bei der die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
an den ersten und zweiten Deckelelementen angeordnet sind, die gemeinsam
mit den Magneten rotieren. Die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
erstrecken sich zu den Seiten der Spule hin. Die ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente können ohne Weiteres der Spule
zugewandt sein, da sie zwischen dem zylindrischen Element und den
ersten und zweiten Lagern platziert sind. Da die ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente an den ersten bzw. zweiten Deckelelementen
angeordnet sind, kann der Magnetfluss ohne Weiteres zur Spule rezirkuliert werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem fünften Aspekt
der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung, wobei
die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente integral mit
den Deckelelementen ausgebildet sind. Da die ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente
integral mit den ersten und zweiten Deckelelementen ausgebildet
sind, können
die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente unter
Verwendung eines einfachen Aufbaus realisiert werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem sechsten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung, wobei die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
sich von den Seiten der Spule zu den ersten und zweiten Deckelelementen
hin erstrecken. In diesem Fall kann der magnetische Fluss, der aus der
Spule austritt, mittels der ersten und zweiten Deckelelemente ohne
Weiteres zur Spule zurückgeführt werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem siebten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß einem
der dritten bis sechsten Aspekte der Erfindung, wobei das zylindrische
Element aus einer Aluminiumlegierung besteht und die ersten und
zweiten Deckelelemente aus einem eisenbasierten magnetischen Metall
bestehen. Der magnetische Fluss verläuft während des Rezirkulationsprozesses durch
die ersten und zweiten Deckelelemente hindurch. Da das zylindrische
Element nahe bei den Magneten angeordnet ist und aus einer Aluminiumlegierung
besteht, wird der magnetische Fluss von den Magneten nicht ohne
Weiteres gestreut. Ein Streuen des magnetischen Flusses wird verhindert,
da die ersten und zweiten Deckelelemente aus einem billigen eisenbasierten
magnetischen Material hergestellt sind, das den magnetischen Fluss
problemlos leitet. Der Aufbau der ersten und zweiten Deckelelemente
erleichtert das Rezirkulieren des magnetischen Flusses zur Spule.
Außerdem
werden die Kosten verringert.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem
elften Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß einem
der dritten bis sechsten Aspekte der Erfindung, wobei sowohl das
zylindrische Element als auch die ersten und zweiten Deckelelemente
aus einem eisenbasierten magnetischen Metall bestehen. In diesem
Fall werden die Kosten weiter verringert, da das gesamte Nabengehäuse aus
einem kostengünstigen
eisenbasierten magnetischen Metall besteht.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem neunten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß einem
der dritten bis sechsten Aspekte der Erfindung, wobei die ersten
und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente an der Nabenachse
derart montiert sind, dass sie sich zu den Seiten der Spule hin
erstrecken. In diesem Fall erfolgt kein Rotieren der ersten und
zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
relativ zur Spule, da die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
an der Nabenachse mit der Spule montiert sind. Mit diesem Aufbau
ist ein Spalt zwischen den ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselementen
und der Spule vorgesehen. Der Spalt kann graduell verringert werden,
bis zu dem Maße,
dass die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente in Kontakt mit
der Spule gebracht werden, um eine Rezirkulation des magnetischen
Flusses zu verbessern.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem zehnten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung, wobei die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
entweder an der Nabenachse oder dem Nabengehäuse angeordnet sind, und wobei
deren Enden nahe bei den Seiten der Spule positioniert sind.
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Bei
der Fahrradgeneratornabe des zehnten Aspektes wird während der
Rotation des Nabengehäuses
der magnetische Fluss, der aus der Spule austritt, durch die ersten
und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
zur Spule zurückgeführt, die
am Nabengehäuse
oder der Nabenachse angeordnet sind. Jedes der ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente weist einen Endabschnitt auf,
der in der Nähe
der Spule angeordnet ist. Der magnetische Fluss wird über einen
von zwei Wegen zurückgeführt. Der
erste Weg verläuft
durch die Nabenachse, die ersten und zweiten Lager, das Nabengehäuse und
die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente. Der zweite Weg
verläuft
durch die Naben achse und die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente.
Als Ergebnis nimmt, ungeachtet des Materials im Nabengehäuse, die
Menge des magnetischen Flusses zu, der die Spule durchläuft. Die
Zunahme des Ausmaßes des
magnetischen Flusses vergrößert den
Stromerzeugungswirkungsgrad und verringert die Kosten.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem
elften Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung, wobei jedes der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
einen ersten Endabschnitt aufweist, der mit der Spule in Kontakt
ist, und einen zweiten Endabschnitt, der nahe entweder am Nabengehäuse oder
der Nabenachse angeordnet ist. Die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
führen den
ausgetretenen magnetischen Fluss zur Spule zurück.
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Bei
der Fahrradgeneratornabe des elften Aspektes der Erfindung wird
während
der Rotation des Nabengehäuses
der magnetische Fluss, der aus der Spule austritt, durch die ersten
und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente zur Spule zurückgeführt. Jedes
der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente weist
einen ersten Endabschnitt, der sich in Kontakt mit der Spule befindet, und
einen zweiten Endabschnitt auf, der benachbart entweder zum Nabengehäuse oder
zur Nabenachse angeordnet ist.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem zwölften Aspekt
der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß dem zehnten oder elften Aspekt
der Erfindung, wobei die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
aus einem eisenbasierten Metall bestehen. In diesem Fall können die
ersten und zweiten Magnetfluss- Rezirkulationselemente den
magnetischen Fluss effizient rezirkulieren.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem dreizehnten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß einem
der zehnten bis zwölften Aspekte
der Erfindung, wobei die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
ringförmige Elemente
aufweisen, die um die Nabenachse herum angeordnet sind. In diesem
Fall kann, da die Endabschnitte der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente
in einheitlicher Weise sich nahe beim Nabengehäuse, der Nabenachse oder der
Spule befinden, der magnetische Fluss in effizienter Weise rezirkuliert
werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem vierzehnten
Aspekt der Erfindung ist die Fahrradgeneratornabe gemäß einem
der zehnten bis dreizehnten Aspekte der Erfindung, wobei die ersten
und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente stabförmige Elemente
aufweisen, die um die Nabenachse herum angeordnet sind. In diesem
Fall weisen die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente einen einfachen
Aufbau auf und sind von geringem Gewicht.
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Die
Fahrradgeneratornabe gemäß einem fünfzehnten
Aspekt der Erfindung ist eine Fahrradgeneratornabe, die an einem
Fahrradrahmen montiert ist, und die eine Nabenachse, ein Nabengehäuse, erste
und zweite Lager und einen Generatormechanismus beinhaltet. Die
Nabenachse ist konfiguriert und angeordnet, um an einem Fahrradrahmen nicht-drehbar
montiert zu werden. Das Nabengehäuse
ist um die Nabenachse herum drehbar montiert. Das Nabengehäuse weist
ein zylindrisches Element sowie erste und zweite Deckelelemente
auf. Die ersten und zweiten Lager sind zwischen dem Na bengehäuse und
der Nabenachse angeordnet. Der Generatormechanismus weist eine an
der Nabenachse montierte Spule auf. Der Generatormechanismus weist
Magnete auf, die gegenüberliegend
der Spule an einer Innenumfangsfläche des Nabengehäuses angeordnet
sind. Der Generatormechanismus erzeugt elektrischen Strom aus einer
Rotation des Nabengehäuses
relativ zur Nabenachse. Die ersten und zweiten Deckelelemente sind
zwischen den ersten bzw. zweiten Lagern und dem zylindrischen Element angeordnet.
Jedes der ersten und zweiten Deckelelemente ist zur Spule hin gekrümmt, um
erste bzw. zweite Magnetfluss-Drehzirkulationselemente zu bilden.
Jedes der ersten und zweiten Magnetfluss-Drehzirkulationselemente weist einen
Endabschnitt auf, der sich nahe bei der Spule befindet.
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Bei
der Fahrradgeneratornabe des fünfzehnten
Aspektes der Erfindung wird, während
der Rotation des Nabengehäuses,
der magnetische Fluss, der aus der Spule austritt, zur Spule durch
die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente zurückgeführt, die
aus den ersten bzw. zweiten Deckelelementen ausgebildet sind. Als
Ergebnis nimmt, ungeachtet des Materials des Nabengehäuses, die Menge
an magnetischem Fluss zu, der durch die Spule hindurchgeht. Diese
Zunahme der Menge des magnetischen Flusses vergrößert den Stromerzeugungswirkungsgrad
und verringert die Kosten. Außerdem
können
die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente ohne Weiteres
durch Biegen der ersten und zweiten Deckelelemente ausgebildet werden.
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Diese
und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung
gehen für
Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung klar hervor, die
in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend
sei Bezug genommen auf die anliegenden Zeichnungen, die einen Teil
dieser ursprünglichen
Offenbarung bilden. In diesen sind:
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1 eine
Seitenansicht eines Fahrrades, das mit einer Fahrradgeneratornabe
gemäß einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung ausgerüstet ist;
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2 eine
partielle Querschnittansicht der Fahrradgeneratornabe, die mit der
Vordergabel des in 1 dargestellten Fahrrades verbunden
ist, gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
vergrößerte partielle
Querschnittansicht eines Generatornaben-Bewertungsmechanismus, der
bei Versuchen verwendet wird, um die Wirksamkeit der Erfindung zu
ermitteln;
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4 ein
Graph, der Ergebnisse von Versuchen mit dem Generatornaben-Bewertungsmechanismus
von 3 darstellt, der aus einer Aluminiumlegierung
und einem Karbonbaustahl besteht;
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5 ein
Graph, der Ergebnisse von Versuchen mit dem Generatornaben-Bewertungsmechanismus
von 3 darstellt, der aus Karbonbaustahl besteht;
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6 eine
partielle Querschnittansicht der Fahrradgeneratornabe, die mit der
Vordergabel des in 1 dargestellten Fahrrades verbunden
ist, gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung;
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7 eine
partielle Querschnittansicht der Fahrradgeneratornabe, die mit der
Vordergabel des in 1 dargestellten Fahrra des verbunden
ist, gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung;
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8 eine
partielle Querschnittansicht der Fahrradgeneratornabe, die mit der
Vordergabel des in 1 dargestellten Fahrrades verbunden
ist, gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine
partielle Querschnittansicht der Fahrradgeneratornabe, die mit der
Vordergabel des in 1 dargestellten Fahrrades verbunden
ist, gemäß der fünften Ausführungsform
der Erfindung; und
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10 eine
partielle Querschnittansicht der Fahrradgeneratornabe, die mit der
Vordergabel des in 1 dargestellten Fahrrades verbunden
ist, gemäß der sechsten
Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausgewählte Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Für Fachleute
geht aus dieser Beschreibung klar hervor, dass die folgende Beschreibung
der Ausführungsformen
der Erfindung lediglich zu Darstellungszwecken dient und nicht dem
Zweck einer Einschränkung
der Erfindung, die durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
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Zu
Anfang Bezug nehmend auf 1 ist ein Fahrrad mit einer
Fahrradgeneratornabe 8 gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Das Fahrrad weist geringes Gewicht auf
und beinhaltet einen Rahmen 1, eine Lenkereinheit 4, eine
Antriebseinheit 5, ein Vorderrad 6, ein Hinterrad 7,
einen Sattel 11 und eine Beleuchtung 41. Der Rahmen 1 weist
einen Doppelschleifen-Rahmenkörper 2 und
eine Vordergabel 3 auf. Das Vorderrad 6 beinhaltet
eine Fahrradgeneratornabe 8.
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Der
Doppelschleifen-Rahmenkörper 2 des Rahmens 1 ist
dadurch aufgebaut, dass Rohre miteinander verschweißt werden.
Verschiedene Einheiten, wie beispielsweise der Sattel 11 und
die Antriebseinheit 5, sind am Rahmenkörper 2 montiert. Die
Vordergabel 3 ist am Vorderteil des Rahmenkörpers 2 beweglich
montiert, derart, dass sie um eine gewinkelte Achse rotieren kann.
Das Vorderrad 6 beinhaltet eine Felge 6a und eine
Mehrzahl von Speichen 6b, die sich zwischen der Generatornabe 8 und der
Felge 6a erstrecken. Das Vorderrad 6 ist an der Vordergabel 3 durch
die Generatornabe 8 montiert. Die Lampe (Beleuchtung) 41 ist
an der Vordergabel 3 ungefähr in deren Mitte montiert.
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Die
Lenkereinheit 4 weist einen Lenkervorbau 14, eine
Lenkstange 15, ein Paar von Bremshebeln 16 (lediglich
die eine Seite ist dargestellt), ein Paar von Griffen 17 (lediglich
die eine Seite ist dargestellt) und eine Gangschaltbedieneinheit 20 auf.
Die Bremshebel 16 und die Griffe 17 sind an jedem
Ende der Lenkstange 15 montiert. Die Gangschaltbedieneinheit 20 ist
integral mit dem rechten Bremshebel 16 ausgebildet. Der
Lenkervorbau 14 ist an der Oberseite der Vordergabel 3 befestigt.
Die Lenkstange 15 ist am oberen Ende des Lenkervorbaus 1 in
herkömmlicher
Weise befestigt.
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Die
Antriebseinheit 5 weist im Wesentlichen ein Kurbelrad 37 eine
Kette 38 und eine innenliegende Gangschaltnabe 10 auf.
Die innenliegende Gangschaltnabe 10 ist eine innenliegende
Dreigang-Schaltnabe,
die drei Gänge
aufweist. Die innenliegende Gangschaltnabe 10 wird durch
Betätigen
der Gangschaltbedieneinheit 20 betätigt. Die innenliegende Gangschaltnabe 10 ist
am Hinterrad 7 montiert. Das Kurbelrad 37 ist
an der Unterseite des Rahmenkörpers 2 (an
einer Tretlageraufnahmeeinheit) angeordnet. Die Kette 38 ist
um das Kurbelrad 37 herum aufgehängt.
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Bezug
nehmend auf 2 ist durch die Fahrradgeneratornabe 8 das
Vorderrad 6 an der Vordergabel 3 drehbar montiert.
Die Fahrradgeneratornabe 8 beinhaltet einen ersten Endabschnitt 22,
einen zweiten Endabschnitt 24, eine Nabenachse 50, ein
Nabengehäuse 51,
erste und zweite Lager 52 und 53, einen Generatormechanismus 54,
und erste und zweite Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56.
Die Nabenachse 50 ist an der Vordergabel 3 nicht-drehbar montiert.
Das Nabengehäuse 51 ist
koaxial um den Außenumfang
der Nabenachse 50 angeordnet. Die ersten und zweiten Lager 52 und 53 sind
zwischen der Nabenachse 50 und dem Nabengehäuse 51 angeordnet.
Die ersten und zweiten Lager 52 und 53 ermöglichen,
dass das Nabengehäuse 51 derart
montiert wird, dass es relativ zur Nabenachse 50 rotieren
kann. Der Generatormechanismus 54 erzeugt Strom aus einer
Rotation des Nabengehäuses 51 relativ
zur Nabenachse 50. Die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56 sind
integral mit dem Nabengehäuse 51 ausgebildet,
wie in 2 dargestellt.
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Die
Nabenachse 50 beinhaltet erste und zweite, einen geringen
Durchmesser aufweisende Gewinde 50a und 50b, ein
einen großen
Durchmesser aufweisendes Gewinde 50c und eine Verdrahtungswegnut 50d.
Die ersten und zweiten, einen geringen Durchmesser aufweisenden
Gewinde 50a und 50b befinden sich jeweils an den
ersten und zweiten Endabschnitten 22 bzw. 24.
Die einen großen
Durchmesser aufweisenden Gewinde 50c befinden sich zwischen
den ersten und zweiten, einen geringen Durchmesser aufweisenden
Gewinden 50a und 50b. Die Nabenachse 50 ist
magnetisch und be steht aus einem eisenbasierten Metall, wie beispielsweise
Karbonbaustahl oder einer Baustahllegierung. Die ersten und zweiten,
einen geringen Durchmesser aufweisenden Gewinde 50a und 50b befestigen
die Nabenachse 50 an der Vordergabel 3. Die ersten
und zweiten, einen geringen Durchmesser aufweisenden Gewinde 50a und 50b befestigen
die ersten bzw. zweiten Lager 52 und 53 zwischen
der Nabenachse 50 und dem Nabengehäuse 51. Die einen
großen Durchmesser
aufweisenden Gewinde 50c sorgen für eine Befestigungszone für den Generatormechanismus 54.
Die Verdrahtungswegnut 50d ist in der Außenumfangsfläche der
Nabenachse 50 ausgebildet und verläuft von der Befestigungszone
des Generatormechanismus 54 zum zweiten Endabschnitt 24 (der
rechten Seite in 2). Die Nabenachse 50 ist an
den Enden der Vordergabel 3 mittels ersten und zweiten
Muttern 57 und 58 nicht-drehbar befestigt. Die
ersten und zweiten, einen geringen Durchmesser aufweisenden Gewinde 50a und 50b sind
in die ersten bzw. zweiten Muttern 57 und 58 eingeschraubt. Ein
außenliegender
Stromziehanschluss 59 ist am zweiten Endabschnitt 24 der
Nabenachse 50 montiert. Der außenliegende Stromziehanschluss 59 ist beispielsweise
mit der Lampe 41 verbunden. Der außenliegende Stromziehanschluss 59 ist
mit dem Generatormechanismus 54 über eine innenliegende Verdrahtung 40 verbunden.
Die innenliegende Verdrahtung 40 befindet sich vorzugsweise
in der Verdrahtungswegnut 50d.
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Wie
in 2 dargestellt, weist das Nabengehäuse 51 eine
zylindrische Nabentrommel oder ein zylindrisches Element 60 und
erste und zweite oder linke und rechte Deckelelemente 61 und 62 auf.
Die ersten und zweiten Deckelelemente 61 und 62 sind nicht-drehbar
an jedem Ende der Nabentrommel 60 montiert. Die Nabentrommel 60 weist
eine einen geringen Durchmesser aufweisende Zone benachbart zum
ersten Endabschnitt 22 des Fahrradnabengenerators 8 auf.
Die Nabentrommel 80 weist auch eine einen großen Durchmesser
aufweisende Zone auf, die sich benachbart zu der einen geringen
Durchmesser aufweisenden Zone befindet und sich zum zweiten Endabschnitt 24 der
Fahrradgeneratornabe 8 erstreckt. Die einen geringen Durchmesser
aufweisende Zone der Nabentrommel 60 weist einen geringeren
Durchmesser als die einen großen
Durchmesser aufweisende Zone der Nabentrommel 60 auf. Die Nabentrommel 60 besteht
beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung. Der Generatormechanismus 54 ist
zwischen der einen großen
Durchmesser aufweisenden Zone der Nabentrommel 60 und der
Nabenachse 50 angeordnet. Am Ende der Nabentrommel 60,
ganz nahe zum zweiten Endabschnitt 24, ist ein Nabenflansch 60a derart
ausgebildet, dass er sich in radialer Richtung von der einen großen Durchmesser aufweisenden
Zone der Nabentrommel 60 aus erstreckt. Der Nabenflansch 60a ist
mit den Speichen 6b in Eingriff, welche die Felge 6a mit
dem Vorderrad 6 verbinden.
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Das
erste Deckelelement 61 ist beispielsweise mittels einer
Crimpverbindung mit der einen geringen Durchmesser aufweisenden
Zone der Nabentrommel 60 verbunden und mittels Verzahnungen
befestigt. Das erste Deckelelement 61 besteht aus einem
eisenbasierten Metall, wie beispielsweise Karbonbaustahl oder einer
Baustahllegierung. Das erste Deckelelement 61 weist einen
Nabenflansch 61a, eine erste Scheibe 61b und ein
zylindrisches erstes Verbindungsstück 61c auf. Das erste
Lager 52 ist innerhalb des Innenumfangs der ersten Scheibe 61b montiert.
Zusätzlich
ist das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 55 integral
als ein Zylinder ausgebildet. Der Nabenflansch 60a ist
mit den Speichen 6b in Eingriff. Die erste Scheibe 61b ist
derart angeordnet, dass sie sich vom Nabenflansch 61a zu
einer Befestigungszone des ersten Lagers 52 hin erstreckt. Das
zylindrische erste Verbindungsstück 61c ist
so ausgebildet, dass es sich vom radial mittleren Teilstück der ersten
Scheibe 61b derart erstreckt, dass es der Nabentrommel 60 zugewandt
ist.
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Das
zweite Deckelelement 62 besteht aus einem eisenbasierten
Metall, das magnetische Eigenschaft aufweist, beispielsweise Karbonbaustahl
oder einer Baustahllegierung. Das zweite Deckelelement 62 ist
mit einem Umfang der rechten Seite der Nabentrommel 60 beispielsweise
mittels eines Gewindes in Eingriff. Das zweite Deckelelement 62 weist ein
zweites Verbindungsstück 62a auf,
das an der Innenumfangsfläche
der Nabentrommel 60 angeordnet ist und in die Nabentrommel 60 eingeschraubt
ist. Das zweite Deckelelement 62 weist auch eine zweite Scheibe 62b auf,
die sich vom zweiten Verbindungsstück 62a zu einer Befestigungszone
des zweiten Lagers 53 erstreckt. Das zweite Lager 53 ist
innerhalb des Innenumfangs der zweiten Scheibe 62b angeordnet.
Außerdem
ist das zweite Magnetfluss-Rezirkulationselement 56 integral
als Zylinder ausgebildet.
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Das
erste Lager 52 weist eine erste Schale 52a, einen
ersten Lagerdeckelkonus 52b und eine Mehrzahl von ersten
Stahlkugeln 52c auf. Das zweite Lager 53 weist
eine zweite Schale 53a, einen zweiten Lagerdeckelkonus 53b und
eine Mehrzahl von zweiten Stahlkugeln 53c auf. Die ersten
und zweiten Schalen 52a und 53a sind an den ersten
bzw. zweiten Deckelelementen 61 und 62 montiert.
Die ersten und weiten Lagerdeckelkonusse 52b und 53b sind auf
die ersten und zweiten, einen geringen Durchmesser aufweisenden
Gewinde 50a bzw. 50b der Nabenachse 50 aufgeschraubt.
Die ersten Stahlkugeln 52c sind zwischen der ersten Schale 52a und dem
ersten Lagerdeckelkonus 52b angeordnet. Die erste Schale 52a und
der erste Lagerdeckelkonus 52b sind in Kontakt mit den
ersten Stahlkugeln 52c. Die zweiten Stahlkugeln 53c sind
zwischen der zweiten Schale 53a und dem zweiten Lagerdeckelkonus 53b angeordnet.
Die zweite Schalte 53a und der zweite Lagerdeckelkonus 53b sind
in Kontakt mit den zweiten Stahlkugeln 53c.
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Der
Generatormechanismus 54 ist an dem einen großen Durchmesser
aufweisenden Gewinde 50c montiert. Der Generatormechanismus 54 beinhaltet
eine Spule 70 und eine Magneteinheit 71. Die Spule 70 des
Generatormechanismus 54 weist eine Spule von Klauenpoltyp
auf, die nicht-drehbar an der Nabenachse 50 montiert ist.
Die Spule 70 ist an der Nabenachse 50 mittels
ersten und zweiten Mutterelementen 72 und 73 nicht-drehbar
befestigt, die auf die einen großen Durchmesser aufweisenden
Gewinde 50c aufgeschraubt sind. Die Spule 70 beinhaltet
ein Paar von klauenartig befestigten Jochen 70a und 70b,
die abwechselnd angeordnet sind. Die Spule 70 beinhaltet
weiter eine Spuleneinheit 70c und ein Kernjoch 70d.
Die Spuleneinheit 70c ist zwischen den befestigten Jochen 70a und 70b angeordnet. Das
Kernjoch 70d ist im Inneren der Spuleneinheit 70c angeordnet.
Die Spule 70 ist mit dem außenliegenden Stromziehanschlussstück 59 mittels
einer innenliegenden Verdrahtung 40 elektrisch verbunden. Das
erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 55 erstreckt sich
von der Befestigungszone des ersten Lagers 52 zur Spule 70 hin.
In ähnlicher
Weise erstreckt sich das zweite Magnetfluss-Rezirkulationselement 56 von
der Befestigungszone des zweiten Lagers 53 zur Spule 70.
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Die
Magneteinheit 71 des Generatormechanismus 54 ist
an der Innenumfangsfläche
der Nabentrommel 60 des Nabengehäuses 71 angeordnet,
derart, dass sie der Spule 70 zugewandt ist. Die Magneteinheit 71 weist
ein zylindrisches rotierendes Joch 74 und eine Mehrzahl
(beispielsweise vier) von Permanentmagneten 75 auf. Das
zylindrische rotierende Joch 74 ist mittels einer Presspassung
in der Innenumfangsfläche
der Nabentrommel 60 befestigt. Die Magnete 75 sind
in Umfangsrichtung an der Innenumfangsfläche des rotierenden Jochs 74 mit
Zwischenräumen
zwischen diesen montiert. Das rotierende Joch 74 besteht
aus einem eisenbasierten Metall, wie beispielsweise einem Karbonbaustahl
oder einer Baustahllegierung. Jeder Permanentmagnet 75 weist
abwechselnd N-Pole und S-Pole
auf, derart, dass insgesamt 28 Pole den befestigten Jochen 70a und 70b gegenüberliegen
können.
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Die
ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56 sind
zylindrische Elemente, die integral mit den ersten bzw. zweiten
Deckelelementen 61 und 62 ausgebildet sind. Jedes
der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56 weist
einen Endabschnitt auf, der nahe bei der Spule 70 angeordnet
ist. Speziell beträgt
der Abstand zwischen den Enden der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56 und den
Seiten der Spule 70 zwischen 1 mm bis 12 mm. Die ersten
und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56 sind
integral mit den ersten und zweiten Deckelelementen 61 bzw. 62 ausgebildet, und
rotieren daher, wenn sich das Fahrrad bewegt. Demgemäß besteht,
falls der Abstand geringer als 1 mm ist, die Gefahr, dass die Endabschnitte
der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56,
die benachbart zur Spule 70 angeordnet sind, mit den Seiten
der Spule 70 in Kontakt kommen. Diese Gefahr hängt vom
Grad der Präzision
ab, mit dem die Fahrradgeneratornabe 8 zusammengebaut wurde.
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Die
Erzeugung von Strom mittels der Fahrradgeneratornabe 8 wird
nachfolgend beschrieben. Wenn sich das Vorderrad 6 dreht,
rotiert auch die Magneteinheit 71. Wenn dies passiert,
rotiert die Magneteinheit 71 um die befestigten Joche 70a und 70b. Als
Ergebnis emp fängt,
wenn das eine der befestigten Joche 70a oder 70b einen
N-Pol-Magnetfluss
von der Magneteinheit 71 empfängt, das andere befestigte
Joch 70a oder 70b einen S-Pol-Magnetfluss. Umgekehrt
empfängt,
wenn das eine der befestigte Joche 70a oder 70b einen
S-Pol-Magnetfluss von der Magneteinheit 71 empfängt, das
andere befestigte Joch 70a oder 70b einen N-Pol-Magnetfluss.
Mit anderen Worten erfolgt, aufgrund der Rotation der Magneteinheit 71 um
die befestigten Joche 70a und 70b, ein wiederholtes
Abwechseln der Spule 70 zwischen einem ersten Zustand und
einem zweiten Zustand. Beispielsweise empfängt bei einem ersten Zustand
das befestigte Joch 70a einen N-Pol-Magnetfluss und das
befestigte Joch 70b empfängt einen S-Pol-Magnetfluss.
Beispielsweise empfängt
bei einem zweiten Zustand das befestigte Joch 70a einen S-Pol-Magnetfluss, und
das befestigte Joch 70b empfängt einen N-Pol-Magnetfluss. Bezug
nehmend auf 2 wird ein abwechselnder Magnetfluss
in axialer O-O-Richtung im Kernjoch 70d erzeugt, welches die
befestigten Joche 70a und 70b elektrisch verbindet.
Als Ergebnis des abwechselnden Magnetflusses, der im Inneren der
Spuleneinheit 70c erzeugt wird, wird elektrischer Strom
in der Spuleneinheit 70c erzeugt. Demgemäß wird elektrischer
Strom erzeugt und vom außenliegenden
Stromziehanschlussstück 59 über die
innenliegende Verdrahtung 70 zur Lampe 41 geschickt.
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Wenn
Strom erzeugt wird, tritt ein Teil des abwechselnden Magnetflusses
aus der Spule 70 in die Nabenachse 50 aus, wie
durch die Pfeile A und B in 2 dargestellt.
Jedoch erreicht der ausgetretene Magnetfluss die ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56 über die
ersten und zweiten Lager 52 bzw. 53 und die ersten
und zweiten Deckelelemente 61 bzw. 62. Der ausgetretene
Magnetfluss wird über
die Endabschnitte der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 55 und 56 zur
Spule 70 zurückgeführt. Als
Ergebnis nimmt der Magnetfluss, der durch die Spuleneinheit 70c hindurch
verläuft,
zu, wodurch die Stromerzeugungseffizienz vergrößert wird.
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Ein
Generatornaben-Bewertungsmechanismus 108, der in 3 dargestellt
ist, wurde verwendet, um Versuche durchzuführen, um die einzigartigen
Eigenschaften der zuvor detailliert beschriebenen Erfindung zu bestätigen. Der
Generatornaben-Bewertungsmechanismus 108 beinhaltet eine Nabenachse 150,
ein zylindrisches Nabengehäuse 151,
ein erstes Lager 152, ein (nicht dargestelltes) zweites
Lager, ein erstes Magnetfluss-Rezirkulationselement 155 und
ein (nicht dargestelltes) zweites Magnetfluss-Rezirkulationselement. Das Nabengehäuse 151 weist
eine zylindrische Nabentrommel 160, ein erstes Deckelelement 161 und
ein (nicht dargestelltes) zweites Deckelelement auf. Die ersten und
zweiten Deckelelemente 161 sind an jedem Ende der Nabentrommel 160 angeordnet.
Das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 155 ist in
einer Befestigungszone des ersten Lagers 152 des ersten Deckelelementes 161 angeordnet.
Das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 155 ist so
aufgebaut, dass es sich in Axialrichtung der Nabe bewegt. Der Generatornaben-Bewertungsmechanismus 108 beinhaltet
weiter eine Spule 170 und eine Magneteinheit 171.
Die Spule 170 ist an der Nabenachse 150 nicht-drehbar
montiert. Die Magneteinheit 171 ist an einer Innenumfangsfläche der
Nabentrommel 160 befestigt.
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4 und 5 zeigen
Graphen, welche die Beziehung zwischen der Drehzahl und der Abnahmerate
der erzeugten Spannung unter Verwendung des in 3 dargestellten
Generatornaben-Bewertungsmechanismus 108 darstellen.
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4 ist
ein Graph, der eine Situation darstellt, bei dem die Nabentrommel 160 aus
einer Aluminiumlegierung (beispielsweise A6061) besteht, und erste
und zweite Deckelelemente 161 aus einem Karbonbaustahl
(beispielsweise S15C) bestehen. 5 ist ein
Graph, der eine Situation darstellt, bei der sowohl die Nabentrommel 160 als
auch die ersten und zweiten Deckelelemente 161 aus einem
Karbonbaustahl (beispielsweise S15C) bestehen. Hier wurden Experimente
durchgeführt,
bei denen erste und zweite Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 aus
Karbonstahl hergestellt wurden. Die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 wurden
an verschiedenen Positionen platziert. Die Beziehung zwischen der
Drehzahl und der Rate der Spannungsabnahme wurde für die verschiedenen Positionen
gemessen.
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In 4 zeigt
die mit dem Buchstaben 'X' markierte Linie
den Fall, bei dem ein Spalt von 2 mm zwischen der Spule 170 und
einem Endabschnitt von einem jeweiligen des ersten Magnetfluss-Rezirkulationselementes 155 und
dem zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselement
vorhanden ist. Die möglichen
Positionen des Endabschnittes des ersten Magnetfluss-Rezirkulationselementes 155 sind
durch eine unterbrochene Linie in 3 angegeben.
Die Position von 2 mm ist durch die vertikale unterbrochene Linie
in 3 angegeben. Die durch Sternchen in 4 markierte
Linie zeigt einen Fall, bei dem der Spalt 12,5 mm betrug. Die Position
des ersten Magnetfluss-Rezirkulationselementes 155 für den Spalt
von 12,5 mm ist durch die durchgezogenen Linien in 3 angegeben.
Die in 4 mit Rauten markierte Linie zeigt den Fall, bei
dem kein erstes Magnetfluss-Rezirkulationselement (FMFRM) 155 vorhanden
war. Die durch Dreiecke in 4 markierte
Linie zeigt den Fall, bei dem der Spalt zwischen einem jeweiligen
der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 und
der Magneteinheit 171 ei nen Wert von 12 mm hatte. Die in 4 durch
Quadrate markierte Linie zeigt den Fall, bei dem der Spalt zwischen
einem jeweiligen der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 und
der Magneteinheit 171 lediglich 1,5 mm betrug. Wie aus 4 klar
hervorgeht, nimmt die Rate der Spannungsabnahme zu, je näher sich
die Magneteinheit 171 an den ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselementen 155 befindet.
Man geht davon aus, dass dies durch Streuung des Magnetfeldes bedingt
ist, das von der Magneteinheit 171 erzeugt wird. Die Rate
der Spannungsabnahme nimmt ab, wenn die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 näher an der
Spule 170 platziert werden. Die Tatsache, dass die Rate
der Spannungsabnahme positiv wird, scheint ein Messfehler zu sein.
Als Ergebnis wurde bestätigt,
dass es, falls die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 verwendet
werden sollen, es effektiver ist, diese nahe bei der Spule 170 als
nahe bei der Magneteinheit 171 zu platzieren.
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In 5 zeigt
die durch Dreiecke markierte Linie den Fall, bei dem ein Spalt von
2 mm zwischen der Spule 170 und einem Endabschnitt eines
jeden der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 vorhanden
ist. Die durch Rauten in 5 markierte Linie zeigt den
Fall, bei dem kein erstes Magnetfluss-Rezirkulationselement (FMFRM) 155 verwendet
wurde. Die in 5 durch Quadrate markierte Linie
zeigt den Fall, bei dem der Spalt zwischen der Magneteinheit 171 und
einem jeweiligen der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 einen
Wert von 1,5 mm hatte.
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Wie
aus diesem zwei Graphen klar hervorgeht, erfolgt, wenn die ersten
und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 näher bei
der Spule 170 angeordnet werden, eine Abnahme der Rate der Spannungsabnahme.
Wenn die ersten und zweiten Magnetfiuss-Rezirkulationselemente 155 näher bei
der Magneteinheit 171 angeordnet werden, nimmt die Rate
der Spannungsabnahme zu. Diese Tendenz hat auch dann Gültigkeit,
falls das für
die Nabentrommel 160 verwendete Material geändert wird.
Als Ergebnis wurde bestimmt, dass der Stromerzeugungswirkungsgrad
ungeachtet des Materials des Nabengehäuses zunimmt, und zwar einfach
dadurch, dass der Endabschnitt der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 näher zur Spule 170 hin
gebracht wird.
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Während der
Rotation der Magneteinheit 171 wird der ausgetretene Magnetfluss
durch die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 155 über die
Nabenachse 150 zur Spule 170 zurückgeführt. Demgemäß nimmt
die Menge an die Spule 170 durchlaufendem Magnetfluss zu.
Die vergrößerte Menge
des magnetischen Flusses, der die Spule 170 durchläuft, verhindert
eine Beeinträchtigung
des Stromerzeugungswirkungsgrades und verringert die Kosten.
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Wie
hier zur Beschreibung der Erfindung verwendet, beziehen sich die
folgenden Richtungsangaben "vorne,
hinten, oben, unten, vertikal, horizontal, unterhalb und in Querrichtung", sowie alle anderen ähnlichen
Richtungsangaben auf die Richtungen eines Fahrrades, das mit der
Erfindung ausgerüstet
ist. Demgemäß sind diese
Begriffe, wie hier zur Beschreibung der Erfindung verwendet, als
bezogen auf ein Fahrrad, das mit der Erfindung ausgerüstet ist,
zu interpretieren.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 6 wird eine Fahrradgeneratornabe 208 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
nachfolgend erläutert.
In Anbetracht der Ähnlichkeit
zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform sind Teile der zweiten
Ausführungsform,
die zu Teilen der ersten Ausführungsform
identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die Teile der
ersten Ausführungsform
bezeichnet. Außerdem
können
die Beschreibungen von Teilen der zweiten Ausführungsform, die zu Teilen der
ersten Ausführungsform
identisch sind, der Kürze
halber weggelassen werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe 208 ist im Wesentlichen die gleiche
wie bei der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 255 und 256 nicht
direkt an den ersten und zweiten Deckelelementen 261 und 262 angebracht
sind. Bezug nehmend auf 6 sind die ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente 255 und 256 ringförmige Elemente,
die auf das einen großen
Durchmesser aufweisende Gewinde 50c der Nabenachse 50 aufgeschraubt
sind. Die Spule 70 befindet sich auf der Nabenachse 50 zwischen
den ersten und zweiten Mutterelementen 72 und 73.
Die Spule 70 ist an der Nabenachse 50 mittels
der ersten und zweiten Mutterelemente 72 und 73 nicht-drehbar befestigt.
Die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 255 und 256 stehen
gegen die ersten und zweiten Mutterelemente 72 bzw. 73 auf
deren axial äußeren Seite
an. Jedes der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 255 und 256 weist einen
Endabschnitt auf, der sich nahe bei der Spule 70 befindet.
Die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 255 und 256 sind
zylindrische Elemente. Bei dieser Ausführungsform rotieren die ersten
und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 255 und 256 nicht
relativ zur Spule 70, da sie direkt an der Nabenachse 50 befestigt
sind. Daher können
die Endabschnitte der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 255 und 256 näher zur
Spule 70 gebracht werden und können sogar in Kontakt mit der
Spule 70 gebracht werden.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 7 wird eine Fahrradgeneratornabe 308 gemäß einer
dritten Ausführungsform
nachfolgend erläutert.
In Anbetracht der Ähnlichkeit
zwischen der ersten und der dritten Ausführungsform sind Teile der dritten
Ausführungsform,
die zu Teilen der ersten Ausführungsform identisch
sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die Teile der ersten Ausführungsform
bezeichnet. Außerdem
können
die Beschreibungen von Teilen der dritten Ausführungsform, die zu Teilen der
ersten Ausführungsform
identisch sind, der Kürze
halber weggelassen werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe 308 ist im Wesentlichen die gleiche
wie bei der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 355 und 356 mit
der Spule 70 in Kontakt sind und sich nahe bei den ersten
und zweiten Deckelelementen 361 und 362 befinden.
Insbesondere weist, wie in 7 dargestellt,
jedes der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 355 und 356 einen ersten
Endabschnitt, der mit der Spule 70 in Kontakt ist, und
einen zweiten Endabschnitt auf, der benachbart zum Nabengehäuse 351 angeordnet
ist. Insbesondere ist jeder der zweiten Endabschnitte der ersten
und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 355 und 356 benachbart
zu den ersten und zweiten Deckelelementen 361 bzw. 362 angeordnet.
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Die
ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 355 und 356 sind
ringförmige
Elemente, die um den Umfang der Naben achse 50 herum angeordnet
sind. Die Spule 70 befindet sich auf der Nabenachse 50 zwischen
den ersten und zweiten Mutterelementen 72 und 73.
Die Spule 70 ist an der Nabenachse 50 durch die
ersten und zweiten Mutterelemente 72 und 73 nicht-drehbar
befestigt. In 7 sind die ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente 355 und 356 integral
mit den ersten und zweiten Mutterelementen 72 und 73 ausgebildet.
Jedoch ist es für
Fachleute offensichtlich, dass die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 355 und 356 unabhängig von
den ersten und zweiten Mutterelementen 72 und 73 ausgebildet
sein können. Die
ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 355 und 356 weisen
erste und zweite Werkzeugeingreifzonen 355a bzw. 356a auf.
Die ersten und zweiten Werkzeugeingreifzonen 355a und 356a stellen
eine Einrichtung bereit, mittels der verschiedene Werkzeuge mit
den ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselementen 355 und 356 und
den ersten und zweiten Mutterelementen 72 und 73 in Eingriff
kommen. Die ersten und zweiten Werkzeugeingreifzonen 355a und 356a sind
auf Außenumfangsflächen der
ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselementen 355 bzw. 356 ausgebildet.
Die ersten und zweiten Werkzeugeingreifzonen 355a und 356a weisen
viele Vorsprünge
um die Umfangsrichtung herum auf.
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VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 8 wird eine Fahrradgeneratornabe 408 gemäß einer
vierten Ausführungsform
nachfolgend erläutert.
In Anbetracht der Ähnlichkeit
zwischen der ersten und der vierten Ausführungsform sind Teile der vierten
Ausführungsform,
die zu Teilen der ersten Ausführungsform
identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die Teile der
ersten Ausführungsform
be zeichnet. Außerdem
können
die Beschreibungen von Teilen der vierten Ausführungsform, die zu Teilen der
ersten Ausführungsform
identisch sind, der Kürze
halber weggelassen werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe 408 ist im Wesentlichen die gleiche
wie bei der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 455 und 456 mit
der Spule 70 in Kontakt sind und sich benachbart zur Nabenachse 50 befinden.
Insbesondere weist, wie in 8 dargestellt,
jedes der ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 455 und 456 einen
ersten Endabschnitt, der mit der Spule 70 in Kontakt ist,
und einen zweiten Endabschnitt auf, der benachbart zur Nabenachse 50 angeordnet
ist. Die Spule 70 befindet sich auf der Nabenachse 50 zwischen
den ersten und zweiten Mutterelementen 72 und 73.
Bei dieser Ausführungsform
sind die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 455 und 456 sowie
die Spule 70 unter Verwendung der ersten und zweiten Mutterelemente 72 bzw. 73 befestigt.
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Die
ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 455 und 456 sind
ringförmige
Elemente, die um den Umfang der Nabenachse 50 angeordnet
sind. Die ersten und zweiten Magnetfluss-Rezirkulationselemente 455 und 456 weisen erste
und zweite ringförmige
Befestigungseinheiten 455a bzw. 456a und erste
und zweite stangenförmige Elemente 455b bzw. 456b auf.
Die ersten und zweiten ringförmigen
Befestigungseinheiten 455a und 456a sind an den
ersten und zweiten Mutterelementen 72 bzw. 73 befestigt.
Die ersten und zweiten stangenförmigen
Elemente 455b und 456b erstrecken sich in radialer
Richtung von den ersten und zweiten Befestigungseinheiten 455a bzw. 454a aus.
Jedes der ersten und zweiten stangenförmigen Elemente 455b und 456b ist
zweifach gekrümmt, derart,
dass sich jeder der zweiten Endabschnitte der ersten und zweiten
Magnetfluss-Rezirkulationselemente 455 und 456 nahe
bei der Nabenachse 50 befindet.
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FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 9 wird eine Fahrradgeneratornabe 508 gemäß einer
fünften Ausführungsform
nachfolgend erläutert.
In Anbetracht der Ähnlichkeit
zwischen der ersten und der fünften
Ausführungsform
sind Teile der fünften
Ausführungsform,
die zu Teilen der ersten Ausführungsform
identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die Teile der
ersten Ausführungsform
bezeichnet. Außerdem
können
die Beschreibungen von Teilen der fünften Ausführungsform, die zu Teilen der
ersten Ausführungsform
identisch sind, der Kürze
halber weggelassen werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe 508 ist im Wesentlichen dieselbe wie
bei der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 555 und
das zweite Magnetfluss-Rezirkulationselement (nicht dargestellt) durch
Biegen eines Abschnittes des Nabengehäuses 551 ausgebildet
sind. Insbesondere wird, wie in 9 dargestellt,
das erste Deckelelement 561 des Nabengehäuses 551 mittels
Pressgießen
ausgebildet. Insbesondere wird das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 555 dadurch
ausgebildet, dass ein mittlerer Abschnitt des ersten Deckelelemente 561 gebogen
wird, beispielsweise in Form eines Buchstabens 'U'.
Das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 555 wird zur
Spule 70 hin gebogen, derart, dass sich ein Abschnitt des
ersten Magnetfluss-Rezirkulationselementes 555 nahe bei
der Spule 70 befindet.
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SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf 10 wird eine Fahrradgeneratornabe 608 gemäß einer sechsten
Ausführungsform
nachfolgend erläutert.
In Anbetracht der Ähnlichkeit
zwischen der ersten und der sechsten Ausführungsform sind Teile der sechsten
Ausführungsform,
die zu Teilen der ersten Ausführungsform
identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie die Teile der
ersten Ausführungsform
bezeichnet. Außerdem
können
die Beschreibungen von Teilen der sechsten Ausführungsform, die zu Teilen der
ersten Ausführungsform
identisch sind, der Kürze
halber weggelassen werden.
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Die
Fahrradgeneratornabe 608 ist im Wesentlichen dieselbe wie
bei der ersten Ausführungsform,
abgesehen davon, dass das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 655 und
das zweite Magnetfluss-Rezirkulationselement (nicht dargestellt) durch
Biegen eines Abschnittes des Nabengehäuses 651 ausgebildet
sind. Insbesondere wird, wie in 10 dargestellt,
das erste Deckelelement 661 des Nabengehäuses 651 mittels
Pressgießen
ausgebildet. Insbesondere wird das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 655 dadurch
ausgebildet, dass ein mittlerer Abschnitt des ersten Deckelelemente 661 gebogen
wird, derart, dass es sich von der Lagerbefestigungszone des ersten
Deckelelementes 661 zur Spule 70 hin erstreckt.
Das erste Magnetfluss-Rezirkulationselement 655 hat im
Wesentlichen die Form eines "I". Ein Endabschnitt
des ersten Magnetfluss-Rezirkulationselementes 655 befindet
sich nahe bei der Seite der Spule 70, wie in 10 dargestellt.
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Bei
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
werden erste und zweite Magnetfluss-Rezirkulationselemente verwendet.
Jedoch wird, wenn der Generatormechanismus näher an dem einen Ende des Nabengehäuses angeordnet
wird, lediglich ein einziges Magnet fluss-Rezirkulationselement benötigt. Das
einzelne Magnetfluss-Rezirkulationselement
ist vorzugsweise auf derjenigen Seite des Generatormechanismus angeordnet,
auf welcher es einen größeren Spalt
zwischen dem Generatormechanismus und dem Ende des Nabengehäuses gibt.
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Bei
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
wurde die Erfindung mit Bezug auf das Vorderrad 6 beschrieben,
jedoch ist es für
einen Fachmann klar, dass die Erfindung auch für ein Hinterrad 7 angewendet
werden kann.
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Zum
Verständnis
des Schutzumfangs der Erfindung sollen der Begriff "aufweisen" und davon abgeleitete
Begriffe, wie hier verwendet, nicht einschränkende Begriffe sein, die das
Vorhandensein von angeführten
Merkmalen, Elementen, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder
Schritten spezifizieren, jedoch das Vorhandensein von weiteren nicht
angeführten
Merkmalen, Elementen, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder
Stufen nicht ausschließen.
Das zuvor Gesagte gilt auch für
Wörter ähnlicher
Bedeutung, wie beispielsweise die Begriffe "einschließen", "haben" und davon abgeleitete
Begriffe. Auch die Begriffe "Glied" oder "Element", können bei
Verwendung im Singular die doppelte Bedeutung eines einzigen Teils
oder einer Mehrzahl von Teilen haben.
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Es
wurden hier zwar lediglich ausgewählte Ausführungsformen verwendet, um
diese Erfindung zu erläutern,
jedoch geht für
Fachleute aus dieser Beschreibung klar hervor, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen an diesen vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der in den anliegenden
Ansprüchen
definiert ist. Außerdem
dient die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung lediglich zu
Darstellungszwecken und nicht dem Zweck einer Einschränkung der
Erfindung, die durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.