DE9108761U1 - Elektrische Anlage für die Versorgung des Antriebes und der Beleuchtung eines Fahrrades - Google Patents

Description

Elektrische Anlage für die Versorgung des Antriebes und der Beleuchtung eines Fahrrades

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anlage für die Stromversorgung des Antriebes unc 'sp Beleuchtung eines Fahrrades, welche Solarzellen, eine Akkumulator, elektronische Schalt- und Regeleinrichtungen, einen Antriebsmotor und eine Beleuchtungsanlage aufweist.

Üblicherweise ist ein Fahrrad mit einem Dynamo als Stromquelle für die Beleuchtungseinrichtung ausgerüstet. Zum Betreiben des Dynamos ist ein erhöhter Kraftaufwand beim Antrieb des Fahrrades notwendig. Dieser Nachteil kann durch die Verwendung eines Akkumulators oder einer Batterie umgangen werden. Hierbei tritt eine Erhöhung der Betriebssicherheit auf, da die Beleuchtungseinrichtung auch beim Stillstad des Fahrrades in Betrieb bleibt. Akkumulatoren und Batterien sind auch in Verbindung mit elektrischen Antriebseinheiten bei Fahrrädern bekannt, z.B. DE-GM SO 29 039.

Nachteilig ist bei den bisher bekannten technischen Lösungen, die durch Akkumulator- bzw. Batteriegröße begrenzte Reichweite bis zum nächsten Aufladen, wozu zudem regelmäßig ein Netzanschluß erforderlich ist.

Für geringen Stromverbrauch, z.B. für Beleuchtungeinrichtungen sind Lampen vorgeschlagen worden, die über eine aufladbare Batterie verfügen, die mittels Steckverbindern an einen Solargenerator angeschlossen werden kann. Dabei soll ein kleines Paneel auf den Scheinwerfer von Zweiradfahrzeugen aufgesteckt werden (DE-GM 85 05 470).

Die bisher an einem Fahrrad realisierten Größen von Solargeneratoren sind deutlich zu klein, um einen Strom zu erzeugen, der außer für Beleuchtungszwecke auch für den Antrieb genutzt werden kann.

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Es ist jedoch für das wegen seiner Umweltfreundlichkeit immer mehr an Bedeutung gewinnende Fortbevvegungsmi ttel Fahrrad von großem Vorteil, wenn für Fahrten bergauf ein den Muskelkraftaufwand verringernder, von der Sonnenenergie gespeister Antrieb zur Verfügung steht. Dabei kann unter günstigen Bedingungen, z.B. beim Fahren in der Ebene und bei intensivem Sonnenlicht u.U. der gesamte Antrieb durch Solarstrom erföl gen.

Vorteilhafterweise ist eine derartige Anlage mit einem Stromsammler, einer Schalt- und Regeleinrichtung und einem auf Generatorbetrieb umschaltbaren, über eine Kupplung gekoppelten Antriebsmotor ausgerüstet, so daß bei Fahrten bergab eine zusätzliche Einspeisung von Energie in den Sammler erfolgt.
Ein wesentlicher Mangel für den Solarbetrieb besteht jedoch in den bisher zu kleinen für den Solargenerator zur Verfügung stehenden Flächen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Gesamtfläche für photovoltaische Zellen zu vergrößern, so daß neben der Beleuchtung auch der Antrieb des Fahrrades versorgt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die photovoltaischen Zellen auf den Kreisringflächen beider Räder, d.h. auf Scheibenrädern ohne Speichen angeordnet sind.
Die aus einem isolierenden Kunststoff bestehenden Scheiben eines Rades (Kreisringflächen) sind so gestaltet, daß sie als Trägersubstrate der Solarzellen benutzt werden, auf welchen die Kontaktbahnen für die Verschaltung der Zellen und Schleifkontakte für die Stromübertragung vorgesehen sind.
So können beispielsweise ultraleichte, monolithisch hergestellte Photovoltaikmodule auf der Basis von amorphem Silizium, aufgebracht auf metallisierte Kunststoffolien, vorgesehen werden.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind

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die Radscheiben selbst Bestandteil der Dünnschichtsolarzellen, bzw. es sind Dünnschichtsolarzellen auf diese direkt aufgebracht.

Die Zellen sind nach außen durch eine profilierte, transparente, wasserundurchlässige Kunststoffschicht abgeschlossen. Bei Tageslicht können die Solarzellen direkt mit dem Antriebsmotor verbunden werden. Bei Stillstand des Fahrzeuges soll durch eine Schalt- und Regeleinrichtung der Solarstrom zum Laden des Sammlers umgeschaltet werden. Bei großer Belastung, z.B. an Steigungen bezieht der Antriebsmotor zusätzlich Strom aus dem Sammler. Ebenso wird die Beleuchtungsanlage aus dem tagsüber durch Solarstrom aufgeladenen Akkumulator gespeist.

Eine mechanisch-elektrische Schalteinrichtung sorgt dafür, daß beim Fahren bergab der Motor als Dynamo betrieben wird, wodurch gleichfalls der Sammler geladen wird und zusätzlich eine vorteilhafte Bremswirkung auftritt.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Fahrrad in Seitenansicht
Fig. 2 die Seitenansicht eines Rades
Fig. 3 den Schnitt durch ein Rad

In Fig. 1 ist ein Fahrrad mit als Scheibenrad ausgebildetem Vorder- und Hinterrad dargestellt, wobei die Radflächen 1 und 2 mit photovoltaischen Zellen, die jeweils ein Paneel bilden, voll bedeckt sind. Am Vorderrad ist ein ringförmiger Schleifkontakt 3 für die Übertragung des elektrischen Stromes angedeutet.

Der Antriebsmotor 4 ist über eine Kupplung an die Hinterradachse angeflanscht. Er kann über einen nicht dargestellten Bowdenzug ein- und ausgekuppelt werden. Der Motor wird entweder direkt vom Strom der Solarzellen gespeist oder über den

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Akkumulator 5. In der Schalt- und Regeleinrichtung 6 sind die Schalt- und Steuerelemente für das Zusammenwirken der Einzelkomponenten untergebracht. Vom Akkumulator aus werden auch Vorderleuchte 7 und Rückleuchte 8 versorgt. Für sonnenarrae Zeiten verfügt der Akkumulator zusätzlich über eine Ladevorrichtung zum Nachladen aus dem Netz. Die elektrischen Verbindungen sind nicht dargestellt.

Fig. 2 zeigt die Ansicht eines einzelnen Rades mit in 6 Sektoren befindlichen Solarzellen, die z.B. jeweils als ein Paneel ausgebildet sein können. Die konzentrischen und radialen Linien 10 deuten elektrische Leitbahnen an.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt durch ein Rad mit den beiden geschnittenen Kreisringflächen 11 zwischen Nabe 12 und Felge 13.

Claims (4)

Ansprüche

1. Elektrische Anlage für die Versorgung des Antriebes und der Beleuchtung eines Fahrrades mittels Solarenergie, dadurch gekennzeichnet, daß photovoltaische Zellen auf beiden Seiten der Kreisringflächen der als Scheibenräder ausgebildeten Vorder- und Hinterräder angeordnet sind.

2. Elektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zv/iscnen Radnabe un &Iacgr; ^celge befindlichen Flächen der Räder selbst Bestandteil der Solarzellen sind.

3. Elektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zwischen Radnabe und Felge befindlichen Vollflächen der Räder Bestandteil der Solarpaneele sind.

4. Elektrische Anlage nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalt- und Regeleinrichtung vorhanden ist, die bei Nichtbetrieb des Antriebsmotors den Akkumulator aus den Solarzellen lädt, bei nichtausreichender Energielieferung durch die Solarzellen den Akkumulator als Stromquelle für die Verbraucher zuschaltet und bei kinetischem Energieüberschuß den Antriebsmotor auf Generatorbetrieb zum Laden des Akkumulators umschaltet.