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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Verbesserung an einem Radnabendynamo für ein Fahrrad.
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Stand der Technik
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In den vergangenen Jahren sind die
Fahrradhersteller bei der Herstellung von preisgünstigen Produkten mit Konkurrenz
konfrontiert worden, sodass sie versucht haben, die Anzahl von optionalen
Elementen für
ein Fahrrad zu verringern. Ein Fahrraddynamo ist jedoch für ein Fahrrad
für dessen
sicheres Fahren unverzichtbar, insbesondere während der Nachtzeit. Eine allgemein übliche Bauart
eines Dynamos, der für
diesen Zweck hergestellt worden ist, ist ein Radnabendynamo.
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Ein Radnabendynamo für ein Fahrrad
(im nachfolgenden als ein Fahrradradnabendynamo oder einfach als
Radnabendynamo bezeichnet) ist ein Dynamo, der an einer Radnabe
eines Fahrrades montiert ist, wie dies beispielsweise in der japanischen
Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 57-49584 beschrieben ist.
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Diese Veröffentlichung beschreibt einen Radnabendynamo
mit einer Konstruktion wie sie in der 5 gezeigt
ist, die im folgenden zum besseren Verständnis eines Fahrradnabendynamos
erörtert werden
soll. Ein Radnabendynamo hat Statorspulen 48, die auf einer
Achse 41 eines Fahrrades mittels einer Platte 47 montiert
sind und einen Rotor bestehend aus Magneten 45 und Jochen 46.
Die Magnete 45 und die Joche 46 sind an einer
Aluminiumnabentrommel 44 befestigt, wobei diese Trommel
ihrerseits an einem Nabenkörper 43 befestigt
ist. Der Stator (die Platte 47 und die Spulen 48)
und der Rotor (der Nabenkörper 43,
die Nabentrommel 44, die Magnete 45 und die Joche 46)
sind über
Lager 42 drehbar miteinander gekoppelt.
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Wie aus der 5 zu ersehen ist, sind diese Lager einfach
in die einander gegenüberliegenden Enden
des Nabenkörpers 43 eingepasst,
um den Stator mit dem Rotor zu koppeln. Darausfolgend fallen die
Lager möglicherweise
vom Nabenkörper 43, während die
Achse 41 durch die Innenringe der Lager 42 montiert
wird, wenn die Achse an den Kanten der Innenringe anschlägt. Dies
bewirkt den Nachteil, dass das Zusammenbauen der Nabe sehr sorgfältig durchgeführt werden
muss, sodass dies eine zeitaufwändige
Arbeit ist und zu den Kosten eines derartigen Radnabendynamos beiträgt.
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Diese Bauart von Radnabendynamos
hat einen weiteren Nachteil, dass die Magnetschaltungen, welche
in dem Radnabendynamo ausgebildet sind, durch Staub beeinträchtigt werden,
der durch einen Spalt zwischen der Platte 47 und der Nabentrommel 44 eingedrungen
ist und sich in der Statorspule 48 über eine lange Zeitdauer hinweg
angesammelt hat, wodurch der Magnetfluss durch die Spule geschwächt und
das Erzeugen von Energie in dem Radnabendynamo verringert wird.
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Der Radnabendynamo hat ferner den
Nachteil, dass die Aluminiumnabentrommel 44, nach dem sie
gegossen worden ist, ein Bearbeiten und Schleifen derselben erfordert.
Zusätzlich
erfordert die Aluminiumnabentrommel 44 Eisenjoche, wie
beispielsweise die Joche 46 innerhalb der Nabentrommel 44, um
den Magnetfluss durch die Statorspulen 48 zu verstärken. Dies
führt nachteiligerweise
zu einem weiteren Arbeitsgang und zu Kosten für den Radnabendynamo.
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Ferner ist aus dem japanischen Patent
Abstract 07291166 ein Radnabendynamo mit einer verminderten Magnetflussleckage
bekannt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung hat die Aufgabe, diese
Probleme des Standes der Technik zu mindern, indem ein verbesserter
Radnabendynamo für
ein Fahrrad geschaffen wird, der sowohl eine einfache Konstruktion als
auch eine gute Abdichtbarkeit gegenüber Staub hat. Somit kann ein
Fahrradnabendynamo mit verringerten Kosten hergestellt und auf einfachere
Art und Weise zusammengebaut werden.
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Diese Aufgabe wird durch einen Radnabendynamo
gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
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Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung
einen Fahrradnabendynamo zu schaffen, der ein eisernes Dynamogehäuse hat,
das gleichzeitig ein herkömmliches
Aluminiumdynamogehäuse
und die herkömmlichen
ringförmigen
Eisenjoche, welche ein Teil der Magnetschaltungen bilden, ersetzt.
Ein derartiges eisernes Dynamogehäuse kann durch eine Folge von
einfachen Pressvorgängen
hergestellt werden.
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Da die Verwendung eines derartigen
eisernen Dynamogehäuses
die Anzahl der Elemente eines Radnabendynamos verringert, ermöglicht dies eine
Verringerung der Materialkosten des Dynaomos.
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Hervorzuheben ist, dass ein derartiges
eisernes Dynamogehäuse,
das durch Pressarbeiten hergestellt ist, weiter zu einer Verringerung
der Herstellungskosten eines Fahrradnabendynamos beiträgt, da es
keine Arbeitschritte wie beispielsweise Gießen, Bearbeiten, Schleifen
und/oder Beschichten mit einer Farbe erfordert, wie dies für Aluminium
der Fall ist.
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Ein Radnabendynamo für ein Fahrrad
gemäß der Erfindung
hat: einen Stator, der fest an einer unbeweglichen Achse befestigt
ist; einen Rotor der ein Radnabendynamogehäuse enthält, wobei ein Flansch an einem
Ende des Radnabendynamogehäuses
befestigt ist, eine Radnabendynamogehäusekappe, die in dem Radnaben-Dynamogehäues befestigt
ist, und eine Anzahl von Magneten, die an der Innenwand des Radnabendynamogehäuses befestigt
sind; einen ersten Satz Lager, die fest zwischen den Flansch und
das Radnaben- Dynamogehäuse eingepasst
sind; und einen zweiten Satz Lager, die fest auf die Radnaben-Dynamogehäusekappe
aufgepasst sind, wobei die Achse in dem ersten und zweiten Satz
Lager so befestigt ist, dass der Rotor drehbar mit dem Stator gekoppelt
ist.
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Bei dieser Anordnung wäre hervorzuheben, dass
das Dynamogehäuse
nicht nur an dem Flansch befestigt ist, sondern dass auch die ersten
Lager zwischen diesen befestigt sind, sodass verhindert ist, dass
die Lager aus der Position herausfallen und dass die Achse leicht
auf den Lagern montiert und durch eine Mutter gesichert werden kann.
Das gleiche gilt für
den zweiten Satz Lager und die Achse, da diese Lager ebenfalls fest
in der Radnaben-Dynamogehäusekappe
gehalten sind. Es wäre
auch hervorzuheben, dass das Radnaben-Dynamogehäuse so in das Radnaben-Dynamogehäuse eingepasst
ist, dass es den Radnabendynamo abdichtet.
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Kurze Beschreibung der
Figuren
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Diese und andere Merkmale der vorliegenden
Erfindung sind unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung anhand
der begleitenden Figuren leicht zu verstehen, in welchen zeigt:
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1 einen
Radnabendynamo für
ein Fahrrad gemäß der Erfindung
in einer Ansicht im Schnitt entlang der Achse des Radnabendynamos;
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2 eine
explosionsartige Ansicht im Schnitt des in der 1 gezeigten Radnabendynamos;
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3 eine
Seitenansicht des in der 1 gezeigten
Radnabendynamos von der Seite, die einen Flansch hat aus gesehen;
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4 eine
Seitenansicht des Radnabendynamos entlang der Linie A-A in 1; und
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5 eine
Seitenansicht im Schnitt eines herkömmlichen Radnabendynamos für ein Fahrrad.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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In der 1 ist
ein Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform des Radnabendynamos
gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Ein Eisenflansch 3, der in Form einer
im allgemeinen kreisförmigen
Scheibe hergestellt ist und durch Pressen eine zentrale Aussparung
ausgebildet hat, ist an den Enden der rechten Speichen 1 befestigt.
Ein Dynamokasten oder Gehäuse
aus Eisen 4, das ebenfalls durch Pressen hergestellt sein
kann, ist an den linken Speichen 2 befestigt.
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Die zentrale Aussparung des Flansches 3 nimmt
die Lager 5 auf, die in diese eingepresst sind. Der Flansch 3 ist
an dem Dynamokasten 4 mittels Nieten 8 befestigt,
sodass ein Außenring 5a der
Lager 5 in der Aussparung befestigt ist und nicht aus seiner
Position gelangen kann. Der Innenring 5b der Lager 5 ist
auf einen Lagerabschnitt 9a einer Hülse 9 aufgepresst,
die aus Aluminium durch Einspritzgießen hergestellt ist, um fest
auf der Achse 13 des Fahrrades zu sitzen. Somit ist die
Hülse einstückig mit
der Achse 13. Der Innenring 5b wird dann durch eine
Beilagscheibe und Muttern 12 befestigt, sodass es sich
an seiner Position zwischen dem Abschnitt 10 mit großem Durchmesser
der Hülse 9 und
der Beilagscheibe 11 befindet. Die einstückige Hülse 9 kann auch
aus einem Hartkunststoff bestehen, der auf die Achse 13 aufgegossen
ist.
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An der Außenfläche der einstückigen Hülse 9 sind
mittels Nieten die Statorspulen 14, die Induktionsspulen 15 und
ein Eisenkern 16 des Radnabendynamos befestigt. Der Innenring 19b der
Lager 19 ist auf einen Lagerabschnitt der Hülse 9 aufgepresst. Der
Innenring 19b ist zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser
der Hülse 19 und
einer Beilagscheibe 20 mittels einer Mutter 22 befestigt.
Zwischen der Beilagscheibe 20 und der Mutter 22 ist
ein isolierendes Anschlusselement mit einem Ausgangsanschluss 21 für elektrische
Anschlüsse
an den Radnabendynamo vorgesehen.
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Der äußere Ring 19a der
Lager 19 ist in die zentrale Aussparung einer im allgemeinen
zylindrischen Dynamogehäusekappe 23 eingepresst.
Wie aus der Figur zu ersehen ist, ist die Aussparung innerhalb eines
vorstehenden Teils einer Dynamogehäusekappe 23 ausgebildet,
die durch Pressen hergestellt sein kann.
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Die Dynamogehäusekappe 23 hat auch
einen gebogenen Rand, der in die Öffnung des Dynamogehäuses 4 eingepasst
ist.
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Das Dynamogehäuse 4 und die Dynamogehäusekappe 23 bilden
den Rotor des Radnabendynamos. Im Inneren des Dynamogehäuses 4 sind
Magnete 24 fest befestigt. Das Dynamogehäuse 4 aus Eisen
dient als Joche für
die Magnetschaltkreise, die durch die Magnete erzeugt werden.
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Ein Paar Gabeln 25 erstreckt
sich ausgehend vom Rahmen des Fahrrades, die jeweils auf der Achse 13 mittels
zweier Schrauben 26 befestigt sind.
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2 ist
eine explosionsartige Darstellung im Schnitt des Radnabendynamos,
welche den Montagevorgang des Radnabendynamos veranschaulicht. Wie
aus der 2 zu ersehen
ist, wird der Radnabendynamo im allgemeinen aus einem Statorabschnitt
und einem Rotorabschnitt zusammengebaut.
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Genauergesagt wird als erstes die
Hülse 9 auf
die Achse 13 an einer vorbestimmten Position derselben
geformt, sodass diese einstückig
sind. Diese einstückige
Hülse hat
Lagerabschnitte 9a und 9b, die in die Lager 5 bzw.
19 passen und Abschnitte 10 und 18 mit einem großen Durchmesser.
Die Spulen 14, die Induktionsspulen 15 und der
Eisenkern 16 werden dann auf der einstückigen Hülse 9 mittels der Nieten 17 montiert,
um den Statorabschnitt des Dynamos zu bilden.
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Als nächstes wird der Außenring 19a der
Lager 19 in die zentrale Aussparung der Dynamogehäusekappe 23 gepresst
und der Innenring 19b des Lagers 19 wird auf den
Lagerabschnitt 9b der einstückigen Hülse 9 montiert, bis
der Innenring 19b an dem Abschnitt 18 mit großem Durchmesser
der Hülse 9 anschlägt. Die
Mutter 22 wird dann auf die Achse 13 aufgeschraubt,
um das Lager 19 in seiner Position zu sichern, wobei eine
Beilagscheibe 20 und eine isolierende Anschlussplatte mit
Anschlüssen 21 zwischen
Mutter 22 und den Abschnitt 18 mit großem Durchmesser
eingesetzt worden sind.
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Wenn diese Mutter 22 somit
auf die Achse 13 aufgeschraubt worden ist, sind der Innenring 19b und die
Hülse 9 zusammen
fest an der Achse 13 befestigt, und bilden den integralen
Statorteil.
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Das Dynamogehäuse 4 des Rotors kann durch
Tiefziehen einer Eisenplatte durch wiederholte Pressvorgänge hergestellt
werden, um in der Mitte des Dynamogehäuses 4 einen zylindrischen
Vorsprung auszubilden. Der Vorsprung bildet in seinem Inneren eine
Aussparung zum festen Aufnehmen der Magnete 24. Somit sind
die Magnete 24 an der Innenfläche der Aussparung befestigt.
Es ist hervorzuheben, dass diese Herstellung des Dynamogehäuses 4 mittels
Pressen keine weitere maschinelle Bearbeitung oder Schleifen erfordert,
und die Anzahl der Herstellvorgänge
wie sie für
das Dynamogehäuse
aus Aluminium gemäß dem Stand
der Technik erforderlich waren, reduziert, wodurch die Kosten des Dynamos
reduziert werden.
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Als nächstes wird der Außenring 5a des
Lagers 5 in die zentrale Aussparung des Flansches 3 eingesetzt,
bis das Dynamogehäuse 4 an
dem Flansch 3 anschlägt
und den Außenring 5a in
der Aussparung festhält.
Das Dynamogehäuse 4 wird dann
am Flansch mittels Nieten 8 befestigt. Daraus resultiert
der Rotorteil (das in der 2 gezeigte rechte
Element), der ein Hauptteil des Rotors ist.
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Das in der 2 links gezeigte Element wird dann mit
dem rechten Element so gekoppelt, dass der Lagerabschnitt 9a der
einstückigen
Hülse 9 des Stators
in den Innenring 5b des Lagers 5 solange eingepresst
wird, bis der Abschnitt 10 mit großem Durchmesser der Hüllse 9 an
dem Innenring 5b des Lagers 5 anschlägt und wird
dann mit dem Innenring 5b durch Anziehen der Muttern 12 auf
der Achse 13 über
die Beilagscheibe 11 befestigt. Anzumerken ist, dass bei
diesem Vorgang die Dynamogehäusekappe 23 in
der Öffnung
des Dynamogehäuses 4 des
Rotors eingepasst wird, wodurch der komplette Rotor gebildet wird.
Diese Kopplung der zwei Elemente führt zu dem vollständigen Radnabendynamo,
wie er in der 1 gezeigt
ist.
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3 zeigt
den so zusammengebauten Radnabendynamo in der Seitenansicht, und
zwar von der Seite des Flansches 3 aus gesehen. Wie in den
Figuren gezeigt, ist der Flansch 3 an dem Dynamogehäuse 4 mittels
Nieten 8 befestigt sowie an der Achse 13 mittels
Mutter 12 befestigt. Die Bohrungen 27, die in
dem Flansch 3 ausgebildet sind, nehmen die Speichen 1 auf.
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4 zeigt
eine Seitenansicht im Schnitt des Radnabendynamos entlang der Schnittlinie
A-A in 1. Im Inneren
des Dynamogehäuses 4 sind
vier Gruppenmagnete 24 fest montiert, die jeweils sieben Magnetpole
haben, welche einen Teil des Rotors bilden. Der Stator des Radnabendynamos
hat die Induktionsspulen 15 und einen Eisenkern 16,
die beide einstückig
auf der Hülse 9 mittels
Nieten 17 montiert sind. Die Hülse ist ferner wie vorstehend
beschrieben auf der Achse 13 befestigt. Entlang des Umfangs
des Flanschabschnittes 4a des Dynamogehäuses 4 sind Speichen 2 fest
aufgenommen.
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Im Betrieb kann der Fahrradnabendynamo gemäß der Erfindung
wie vorstehend beschrieben elektrische Energie erzeugen, indem das
Rad des Fahrrades an welchem das Dynamogehäuse montiert ist, dreht, da
die Rotation des Rades eine elektromagnetische Induktion infolge
der Änderungen
der Magnetfelder durch die Magnetschaltkreise, welche durch die
Spulen in den Induktionsspulen 15, den Eisenkern 16,
die Magnete 24 und das Dynamogehäuse 4 aus Eisen erzeugt
werden, verursacht.
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Zusammenfassend hat der Radnabendynamo
gemäß der Erfindung
den Vorteil, dass die Lager 5 daran gehindert sind, dass
sie während
des Zusammenbaus aus ihrer Position gelangen, da die Lager 5 fest
zwischen dem Dynamogehäuse 4 und
dem Flansch 3 gesichert sind, während die Lager 19 fest in
die zentrale Aussparung der Dynamogehäusekappe 23 mittels
der Hülse 9 eingepasst
sind. Zusätzlich können der
Stator und der Rotor unabhängig
montiert werden, sodass der Zusammenbau des Radnabendynamos auf
eine einfache Art und Weise durchgeführt werden kann. Da weiterhin
der Radnabendynamo im wesentlichen mit Ausnahme der Lager umschlossen
ist, ist der Radnabendynamo gut gegenüber Staub geschützt und
hat eine verlängerte
Lebensdauer.
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Es ist hervorzuheben, dass das Dynamogehäuse gemäß der Erfindung
in einer Folge von einfachen Pressschritten hergestellt werden kann.
Es ist ebenfalls hervorzuheben, dass das Dynamogehäuse nicht
nur als ein Gehäuse
des Dynamos dient sondern auch als Joche für die Magnetschaltkreise dient, sodass
das Dynamogehäuse
aus Eisen gemäß der Erfindung
dazu beiträgt,
die Anzahl der Elemente, die bei der Herstellung des Radnabendynamos
beteilt sind, verglichen mit den herkömmlichen zu verringern, was
wiederum die Herstellung von ökonomischen
Fahrradnabendynamos ermöglicht.