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DE8903879U1 - Fahrrad mit Beleuchtungsvorrichtung

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Authority: DE
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Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1989-05-11

Description

Fahrrad mit Beleuchtungsvorrichtung

Di© Extisateisg feetedLf ft ein Fahrrad mit ©iner Beleuchtungsvorrichtung, die zumindest einen Dynamo (Lichtmaschine) und zumindest eine Lampe (Scheinwerfer, Rücklicht) umfaßt. Bel&uchtungsvcrri-iSt lagen sind für Fahrräder durch gesetzliche Vorschriften erforderlich _t mttsi. neben anderen Einzelheiten die elektrische Leistung vca. 3 Watt (Scheinwerfer 2,4 Watt, Rücklicht 0,6 Watt) vorgeschrieben ist. Zur Erzeugung dieser Leistung lsi: eiu Dynamo vorgeschrieben. Ein Batteriebetrieb ist derzeit nur insoweit zulässig, als er mit einem Dynamo kombiniert wird und über eine, sogenannte Standlichtautomatik nur beim Abfall der Spannung am Dynamo unter einem Schwellenwert von 4 Volt zugeschaltet w«»j.'diän darf. Es sind bereits Regelschaltungen vorgeschlagen worden, die unter Ausnutzung der Energie der Batterie oder des Akkus eine gleichbleibende Spannung für die Versorgung der Lampen sicherstellen. Die Verwendung derartiger Regelschaltungen bedarf noch der behördlichen Genehmigung. Da die Verwendung einer ausschließlich batteriebetriebenen Beleuchtungsvorrichtung weiterhin unzulässig bleiben wird, ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, die bestmögliche Konstruktion für einen derartigen Dynamo bereitzustellen. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß bei einer durchschnittlichen Dauerleistung des Menschen von 60 Watt der für die Leistung der Beleuchtungsanlage erforderliche Leistungsanteil möglichst gering sein soll. Bei der obengenannten Ausgangsleistung von 3 Watt und

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einem schlechten Wirkungsgrad einfacher Dynamos von 20 % hat dieser eine Leistungsaufnahme von 15 Watt, d.h. mindestens 25 % der Leistung des Menschen werden für die ; Beleuchtung benötigt. Da 60 Watt für eine Durchschnittsgesch&indigkelt vo& 15 km/h ausreichen bedeutet dies bei Zuschalten der Beleuchtungsanlage und gleichbleibender Leistung einen erheblichen Geschwindigkeitsabfall unter bliesen Wert oder die Notwendigkeit einer Leistungasteigerung, die nur für kürzere Zeiten nöglich ist. Beides hat &idiagr; zur Konsequenz, daß auf die Verwendung der Dynamo-betriebenen Beleuchtungsvorrichtung häufig verzichtet wird, |i obwohl die äußere Situation dies unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit für den Radfahrer selber und andere Verkehrsteilnehmer verlangen würde.

Dynamos heute üblicher Konstruktion sind an einem Holm der Vorderrad- oder Hinterradgabel angebracht und werden über ein Reibrad, das unmittelbar mit der Welle der Haschina fest verbunden ist, angetrieben hierin liegt bereite der Nachteil, daß bei Eis und Schnee die Beleuchtung völlig auffallen kann, da die erforderlichen Reibungskräfte nicht aufgebracht werden können, wenn es zusätzlich zu mechanischen Blockierungen am Reibrad kommt.

Ein weiterer Nachteil liegt in den Reibungsverlusten, die zwischen Reibrad und nachgiebiger Oberfläche das Reifens taim Betrieb des Dynamos entstehen.

Schließlich sind die bekannten Dynamos so konstruiert, daß ein Kipp- und Einrastmechanismus, der sjir Verstellung des, Dynamos von der auegeschalteten Position - mit Abstand des Reibrades zum Reifen - in die eingeschaltete Position -mit Kontakt des Reibrades zum Reifen - dient, mit dem Fuß beim Fahren betätigt werden kann und soll. Diese Art der

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Betätigung führt au unkontrollierten Fahrzuständen und

kann su schweren Stürzen führen. >L

Schließlich ist festzustellen, daß das Anbohren der Gabel für eine Kabeldurchführung und/oder das Anschweißen einer Befestigungslaeche für den Dynamo an der Gabel diese in gefährlicher Weise schwächen kann.

Selbst bei Kabelführungen durch Rahmenteil« ist ein Abreißen des au &bgr; der Gabel austretenden Kabels auf dem relativ kurzen Stück bis zum Pol des Dynamos möglich und eine der Hauptursachen für den Ausfall der Beleuchtungsvorrichtung .

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die Beleuchtungsvorrichtung des Fahrrades so auszugestalten, daß die Reibungsverluste am Dynamo reduziert weiden, ein verbesserter sicherer Betrieb und ggfs. eine verbesserte Betätigung möglich wird und vorzugsweise die obengenannten Nachteile vermieden werden.

Die errmaungegemane iiosung Destent &agr;&agr;&eegr;&eegr;, «an uör Dyneiso in einer der Naben der Laufräder angeordnet ist. Bevorzugt ist hierbei eine Ausführung mit innenliegendem Ständer und mit der Nabe verbundenem Außenläufer. Dies hat den Vorteil, daß auf Reibradübertragungen verzichtet werden kann und der Wirkungsgrad des Dynamos auf diese Weise zu verbessern ist. Der Dynamo ist vollständig zu kapseln und insoweit, auch gegen Witterungseinflüsse vollkommen geschützt. Die Größe der Maschine kann sich an der Größe von Naben für Nabenschaltungen orientieren, so daß übliche Einspeichungen verwendet werden können.

Die Bauart des Dynamos ist gemäß der grundlegenden Konfiguration, die weiterhin von einer feststehenden

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in der Gabel montierten Achse und einer sich mit dem Rad drehenden Nabe auegeht/ als Außenläufer auegelegt. Wird von einem äußeren Polrad ausgegangen, so ist an der mit der Achse verbundenen Hauptwicklung ein Wechselstrom anzunehmen, der über eine geeignete Gleichrichterschaltung gleichgerichtet werden kann. Andere elektrische Ausgestaltungen sind denkbar und im Bereich des Fachwissens ohne weiteres auszuführen.

Wird die Lichtanlage, wie oben erwähnt, mit einem Akkumulator ausgeführt, so kann die Leistung des Dynamos so gering ausgelegt werden, daß bei gutem Wirkungsgrad ein ständiges Mitlaufen möglich ist. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Betriebszeiten mit eingeschalteter Lichtanlage relativ gering sind, ist nur ein Bruchteil der für den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung erforderlichen Leistung vom Dynamo aufzubringen. Der Akku wird durch das regelmäßige Nachladen stets auf dem höchsten Ladezustand gehalten. Nur zur ersten Inbetriebnahme und nach langer Dauerbeleuchtung ist ein Nachladen über ein übliches Nachladegerät vom Netz her erforderlich. Dies bildet jedoch die Ausnahme, im übrigen ist ein autarker Betrieb möglich.

Eine sinnvolle Weiterbildung der Erfindung wird in der Regel darin bestehen, daß der Dynamo bei einer Auslegung auf eine höhere Leistung ausschaltbar ist, wobei die Betätigung in besonders günstiger und betriebssicherer Weise über einen in die Achse führenden Bowdenzug erfolgen wird, der ähnlich wie bei einer Nabenschaltung über einen Stellhebel vom Lenkrad aus betätigt werden kann. Der Verstellmechanismus wird dabei nach Art einer Ziehkeilschaltung ausgestaltet.

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Bine alternative Aueführung hierzu besteht in einer Betätigung, die über einen vom Lenker aus au betätigenden Bowdenzug auf ein gegenüber der Achse verdrohbaree Stellglied wirkt, das mit dem Käfig einer schaltbaren Freilaufanordnung verbunden ist und in dieser Weise ebenso betriebssicher das Ein- und Ausschalten des Dynamos ermöglicht.

Praktische Ausführungen zu derartigen Schaltungen sind aus der Getriebetechnik bekannt und in vielen Variationen gebaut worden. Die Wirkungsweise kann zum einen darin bestehen, daß der Außenläufer drehfest mit dem Nabenring verbunden ist und die Ständerwicklung mit der Achse schaltbar koppelbar ist. Bei Festlegen des Ständers bzw. der Ständerwicklung auf der Achse wird elektrische Leistung abgegeben. Beim Entkoppeln, d.h. wenn die freie Drehbarkeit des Ständers auf der Achse möglich wird, läuft die Ständerwicklung mit dem Außenläufer drehzahlgleich um, so daß keine Leistung abgegeben wird.

Nach einer zweiten Ausgestaltung kann der Ständer drehfest auf der Achse angeordnet sein und der Außenläufer schaltbar koppelbar im Nabenring gelagert sein. In diesem Fall wird zur Abgabe von elektrischer Leistung der Außenläufer im Nabenring festgelegt, während er zum Abstellen der Leistung gegenüber dem Nabenring drehbar freigegeben wird, so daß der Außenläufer auf dem Ständer feststeht. Es kann hier eine zusätzliche mechanische Kopplung stattfinden, ebenso wie dies bei der zuvor beschriebenen Lösung möglich ist, bei der der Ständer von der Achse lösbar ist. Für beide der genannten Ausgestaltungen sind sowohl die Schaltung über eine Ziehkeilanordnung als auch über einen verdrehbaren Freilaufkäfig in gleicher Weise geeignet.

Nach einer dritten Ausgestaltung 1st es möglich, daß zwischen Außenläufer und Ständerwicklung ein konischer Luftspalt vorgesehen ist/ und daß die beiden Teile durch axiales Verschieben gegeneinander, insbesondere durch Verschieben der Ständerwicklung unter Vergrößern des Luftspaltes elektrisch entkoppelt werden. Zumindest wird hierbei die Leistungsaufnahme wesentlich reduziert, so daß das Verschieben des auf der Achse verschiebbaren Ständers einen Ausschalten gleichzusetzen 1st.

Während vorstehend jeweils davon ausgegangen wurde, daß der Außenläufer bei Leistungsabgabe drehfest im Nabenring festgelegt ist und mit der Drehzahl des Laufrades relativ zur feststehenden Achse und damit zur Ständerwicklung umläuft, kann nach einer bevorzugten Weiterbildung ein geeignetes Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe vorgesehen sein, das die Drehzahl übersetzt. Das heißt, hierbei ist der Außenläufer in jedem Fall relativ zum Nabenring drehbar und wird von diesem mit höherer Drehzahl angetrieben.

Nach einer besonders günstigen Ausbildung kann vorgesehen sein, daß die Betätigung der Betriebsbremse so mit d',r Koppelvorrichtung für den Außenläufer bzw. den innenliegenden Ständer verbunden ist, daß bei jedem Bremsvorgang zugleich elektrische Leistung zum Nachladen des Akkumulators abgegeben wird, die damit nicht in Verrestwärme umgesetzt werden muß.
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:: Besonders günstig ist üb hierbei, ein mehrgängiges Ge- &Eacgr; triebe vorzusehen, so daß beim Betätigen der Betriebs-Jj bremse eine erhöhte Leistungsaufnahme des Dynamos erfolgt, %

die die Größenanordnung der vom Radfahrer aufzubringenden

|| Dauerleistung deutlich übersteigt.

Eine weitere günstige Ausbildung besteht darin, die Gabelenden der Holme, in die die Achse eingeführt wird, als elektrische Kontaktflächen auszubilden, ao dad beim Ausbau des Rades keine Kabelverbindungen gelöst werden müssen.

Da davon ausgegangen wird, daß in der Regel ein vom Dynamo nachladbarer Akku vorgesehen ist, können weitere elek- $, trische Geräte, insbesondere ein Tachometer und Kilometer- :|j zähler, über größere Akkukapazitäten jedoch auch ein Ra- %. diogerät mit der Beleuchtungsvorrichtung kombiniert wer- ff; den. Bei ständig angetriebenem Tachometer kann zugleich die Spannungsfrequenz als Impulsgeber für den Tachometer und den Kilometerzähler dienen. Bei abschaltbarem Dynamo sollte der Akku eine Ladeanzeige haben, die dem Radfahrer signalisiert, daß das weitere Mitlaufen des Dynamos nicht erforderlich ist und ein Abschalten möglich wird. Wenn das Einschalten beispielsweise gegen eine vorzuspannende Druckfeder erfolgt, kann das Ausschalten mit Hilfe dieser Hilfsenergie auch auf elektrischem Wege mit geringer elektrischer Leistung erfolgen. Zur Erhöhung der allgemeinen Betriebssicherheit ist es besonders günstig, einen Dämmerungsschalter für die Beleuchtungsvorrichtung vorzusehen, die bei nachlassender Sicht das Einschalten der Beleuchtung verursacht.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführung eines Nabendynamos gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Hierin ist mit 1 die hohl ausgeführte Achse bezeichnet, auf der ein Ständerteil 2 mit nioht näher dargestellten Mitteln axial verschiebbar ist. Mit 3 ist ein Nabenring gezeigt, mit dem ein Außenläufer 4 feet verbunden ist. Zwilchen dem Ständert«11 2 und dem Außenläufer 4 ist ein

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konischer Luftspalt 9 vorgesehen, der sich beim Verschieben des Ständers in die gestrichelt dargestellte Position vergrößert. Der Nabenring 3 ist in Kugellagern 5, 6 gegenüber des Achse 1 geXag^srt, Ss s£&d weiterhin fest mit dem Nabenring 3 verbundene Speichenkränze 7, 3 erkennbar.

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Claims

1. Fahrrad mit einer Beleuchtungsvorrichtung, die zumindest einen Dynamo (Lichtmaschine) und zumindest einen

(Scheinwerfer/ Rücklicht) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Dynamo - insbesondere mit Ständer und Außenläufer - in einer der Naben der Laufräder angeordnet ist.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Außenläufer (4) drehfest mit dem Nabenring (3) verbunden ist und daß der Ständer (2) auf der Achse (1) drehbar gelagert und schaltbar mit dieser verbindbar ist.

3, Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ständer (2) drehfest auf der Achse (1) angeordnet ist und daß der Außenläufer (4) drehbar im Nabenring (3) gelagert und schaltbar mit diesem koppelbar ist.

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4. Fahrrad nach Anspruch 1, % dadurch gekennzeichnet,

daß der Außenläufer (4) duxch den Nabenring (3) mit

i| erhöhter Drehzahl gegenüber diesem antreibbar ist und

|j daß der Ständer (2) auf der Achse (1) drehbar gelagert

und mit dieser schaltbar koppelbar ist.

If 5. Fahrrad nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Ständer (2) drehfest auf der Achse (1) angeordnet ist und daß der Außenläufer (4) drehbar im ; Nabenring (3) gelagert und schaltbar zum Antrieb mit

J erhöhter Drehzahl von diesem koppelbar ist.

6. Fahrrad nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Getriebe zwischen den relativ zueinander drehenden Teilen des Dynamos vorgesehen ist.

7. Fahrrad nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

^:: daß ein schaltbarer Freilauf zwischen den miteinander

koppelbaren Teilen des Dynamos vorgesehen ist.

8. Fahrrad nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Ziehkeilkupplung zwischen den miteinander koppelbaren Teilen des Dynamos vorgesehen ist.

9. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß ein konischer Luftspalt zwischen Außenläufer und Ständer vorgesehen ist und Außenläufer und Ständer axial gegeneinander verschiebbar sind.

10. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß ein regelbarer Elektromagnet vorgesehen ist, der die Verschiebung von Außenläufer und Ständer gegeneinander - insbesondere in Abhängigkeit von der Kapazität einer Batterie oder eines Akkus - bewirkt.

11. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ziehkeilanordnung oder die Freilaufanordnung mittels eines Bowdenzuges insbesondere gegen eine vorzuspannende Feder einschaltbar sind.

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12. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Betriebsbremse mit der Ziehkeilanordnuna oder der Freilaufanordnung im Sinne eines Koppeins bei der Betätigung insbesondere mittels eines Bowdenzuges in Wirkverbindung steht.

13. Fahrrad nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß ein mehrgängiges Getriebe zwischen den relativ zueinander drehenden Teilen des Dynamos vorgesehen ist.

14. Fahrrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß bei Betätigung der Betriebsbremse die höhere Übersetzungsstufe des Getriebes einschaltbar ist.

15. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gabelende zur Aufnahme der Achse des Dynamos mit einer Kontaktfläche versehen ist.

16. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,

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vorrichtung vorgesehen ist.