NL8702491A

NL8702491A - Power system for bicycle lights - uses rectifier, battery and alternator coupled via spring-friction clutch

Info

Publication number: NL8702491A
Application number: NL8702491A
Authority: NL
Original assignee: Wilhelmus Leonard Louis Lender
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1989-05-16

Abstract

The drive shaft (A) is coupled to the rotor (D) via a spiral 'clockwork type' spring (B) which has a friction clutch. The rotor only operates after the spring has been 'wound up', and hence only rotates at high speed, giving the most efficiency. The rotor carries a number of permanent magnets (M) which are coupled to the stator output coil (F) via soft iron pole-pieces (E). This multi-pole alternator overcomes two of the main problems encountered with conventional tyre-rim-driven bicycle dynamos. The rotation drive is taken from the pedal crank, chain or rear wheel hub, and therefore causes no radial pressure on the front wheel and is not liable to slippage. The alternator output is rectified and power is stored in a battery; the lights do not therefore dim or go out when the bicycle is stationary or moving slowly.

Description

£ ί -£ ί -

Toestel voor de electrische voeding van eert rijwielverlichting ..Device for the electrical supply of honored bicycle lighting ..

De uitvinding heeft betrekking, op dë electrische 5 voeding van een rijwielverlichting, bestaande uit een wissel-stroomgenerator,· een gelijkrichter en een oplaadbare accumulator die vanuit de generator via de gelijkrichter wordt gevoed, waarbij de generator de ladingstoestand van de accumulator op peil kan houden en waarbij de generator een meerpolige rotor met 10 permanent magnetische polen bevat en de stator bestaat uit een weekijzercirquit met één of meer spoelen voor het leveren van de wisselstroom.The invention relates to the electrical supply of a bicycle lighting, consisting of an alternating current generator, a rectifier and a rechargeable accumulator which is fed from the generator via the rectifier, whereby the generator can maintain the charge condition of the accumulator and wherein the generator comprises a multi-pole rotor with 10 permanent magnetic poles and the stator consists of a soft iron circuit with one or more coils to supply the alternating current.

De huidige rijwielgenerator heeft twee signifikante nadelen: 15 a) Grote mechanische verliezen:The current bicycle generator has two significant drawbacks: 15 a) Major mechanical losses:

De aanlegdruk van het gekartelde aandrijfwiel van de genera-tor dient groot genoeg te zijn om ook bij natte weersomstandigheden en sneeuw, en een slingerend voorwiel, slip te voorkomen. Deze radiale druk in combinatie met de grote snelheid 20 van de generatoras resulteert in grote mechanische verliezen.The contact pressure of the knurled drive wheel of the generator must be high enough to prevent slippage even in wet weather and snow, and a swinging front wheel. This radial pressure in combination with the high speed of the generator shaft results in large mechanical losses.

De door de wielrijder op te brengen energie om de verlichting goed te laten functioneren is meestal vele malen groter dan de theoretische energie die nodig is voorde verlichting.The energy required by the rider to make the lighting function properly is usually many times greater than the theoretical energy required for the lighting.

De verkeersveiligheid wordt vaak in gevaar gebracht doordat de 25 wielrijder veel inspanning wil vermijden, en de generator pas dan inkoppelt als het voor de vereiste veiligheid eigenlijk al te laat is.Road safety is often endangered because the cyclist wants to avoid a lot of effort, and only then connect the generator when it is already too late for the required safety.

b) Het ontbreken van de verlichting bij stilstand van het rijwiel.b) The lack of lighting when the bicycle is stationary.

De uitvinding beoogt beide nadelen op te heffen.The object of the invention is to eliminate both disadvantages.

30 Het eerste nadeel kan worden opgeheven door de generator niet aan de band te koppelen, maar aan de trapas, de wielnaaf of via een klein kettingwiel aan de ketting. Er kan dan geen slip optreden, en axiale krachten worden vermeden.The first drawback can be overcome by not coupling the generator to the tire, but to the bottom bracket, the wheel hub or via a small chain wheel to the chain. No slip can then occur, and axial forces are avoided.

Het tweede nadeel kan worden opgeheven door de verlichting te 35 voeden via een gelijkrichter en accumulator, zodat ook bij 8702491 m.The second drawback can be overcome by feeding the lighting via a rectifier and accumulator, so that also at 8702491 m.

VV

t - 2 - stilstand de verlichting nog geruime tijd blijft branden Aan dit laatste nadeel is ten dele tegemoetgekomen door een in de handel zijnde constructie waarbij een gewone niet oplaadbare batterij , of een via het lichtnet oplaadbare accumulator, de rij-40 wielverlichting een bepaalde, beperkte tijd in stand houdt.t - 2 - standstill the lighting stays on for a long time This last drawback has been partly compensated for by a commercial construction in which an ordinary non-rechargeable battery, or an accumulator rechargeable via the mains, the driving-40 wheel lighting a certain, limited time.

Het hierbij optredende nadeel is dat slechts een beperkte tijd, en daardoor een beperkte afstand per rijwiel kan worden afgelegd met goed functionerende verlichting.The disadvantage that occurs here is that only a limited time, and therefore a limited distance per bicycle, can be covered with well-functioning lighting.

Het koppelen van de generator met de trapas, de 45 wielnaaf of de ketting betekent een veel lagere snelheid van de rotor. Bij koppeling van de generator met de band (de huidige toestand) draait de rotor 4500 t/min. bij een rijwielsnelheid van 20 Km/uur. Bij koppeling van de generator met de trapas, de wielnaaf of de ketting bedraagt de rotorsnelheid resp. 50, 150 50 of 450 t/min.Coupling the generator with the bottom bracket, the 45 wheel hub or the chain means a much lower speed of the rotor. When the generator is coupled to the belt (the current state), the rotor rotates at 4500 rpm. at a bicycle speed of 20 Km / h. When the generator is coupled to the bottom bracket, the wheel hub or the chain, the rotor speed resp. 50, 150, 50 or 450 rpm.

Om bij deze lage snelheden met dezelfde generatorconstructie voldoende energie en spanning te verkrijgen zou een versnellings-element, bv. in de vorm van een stel tandwielen tussen de aandrijving: trapas, wielnaaf of kettingwiel, en de rotor van de 55 generator moeten worden aangebracht om voldoende poolsnelheid te verkrijgen. Zonder snelheidsvergroting zou de vereiste poolsnelheid kunnen worden verkregen door de rotor evenredig groter te maken.In order to obtain sufficient energy and voltage at these low speeds with the same generator construction, an accelerating element, for example in the form of a set of gears between the drive: bottom bracket, wheel hub or sprocket wheel, and the rotor of the 55 generator should be fitted to to obtain sufficient pole speed. Without speed increase, the required pole speed could be obtained by making the rotor proportionally larger.

Beide mogelijkheden leveren echter een onhandig grote en dure 60 oplossing.However, both options provide an inconveniently large and expensive 60 solution.

Door toepassing van moderne magneetmaterialen, een optimale vulfactor van de spoelen en een uitgekiende constructie kan bereikt worden dat bij een generatorconstructie die ongeveer even groot is als de huidige generator, voldoende energie gele-65 verd kan worden bij de genoemde lage snelheden.By using modern magnet materials, an optimal filling factor of the coils and a sophisticated construction it can be achieved that with a generator construction that is approximately the same size as the current generator, sufficient energy can be supplied at the aforementioned low speeds.

Door de veel lagere poolsnelheid zal de geleverde spanning , echter niet voldoende- zijn om de accumulatorspanning plus de drempelspanning van de gelijkrichter te overschrijden.Due to the much lower pole speed, the voltage supplied will, however, not be sufficient to exceed the accumulator voltage plus the rectifier threshold voltage.

De uitvinding heeft het kenmerk dat tussen de aan-70 drijving en de rotor van de generator een verend element is 870 2 49 1 $ o -3 - aangebracht waarvan de stijfheid zodanig is bepaald dat bij het voorspannen van dit verend element een koppel wordt bereikt dat groter is dan het koppel dat gevormd wordt dóór de kleefkracht van de rotor, waardoor de rotor met zijn magnetische polen los-75 schiet, en een veel grotere snelheid bereikt dan de snelheid van de aandrijving.The invention is characterized in that a resilient element is arranged between the drive-70 drive and the rotor of the generator. 870 2 49 1 $ o -3 - the stiffness of which is determined such that a torque is obtained when prestressing this resilient element. which is greater than the torque generated by the adhesive force of the rotor, causing the rotor to detach with its magnetic poles, and reaching a much greater speed than the speed of the drive.

Door de combinatie: rotor met permanent magnetische polen en een stator met een bepaalde configuratie van de week-ijzeren polen, kan een bepaalde geschikte kleefkracht van de 80 rotor worden verkregen.By the combination: rotor with permanent magnetic poles and a stator with a certain configuration of the soft iron poles, a certain suitable adhesive power of the 80 rotor can be obtained.

Door rotatie van de aandrijving A, zie Pig. 1, wordt de veer B zover voorgespannen dat het kleefkrachtköppel wordt overwonnen.By rotation of drive A, see Pig. 1, the spring B is biased to overcome the tack ball.

Op dit moment schiet de rotor D los, en beweegt met een versnel-lende hoeksnelheid in de draairichting van de aandrijving, tótdat.At this time, the rotor D is dislodged, moving at an accelerating angular velocity in the rotational direction of the drive, until then.

85 de veer is ontspannen, waarna de snelheid van de rotor afneemt, om bij een voldoend lage snelheid door de aantrekkingskracht magneetpool - ijzerpool te worden gevangen.85 the spring is relaxed, after which the speed of the rotor decreases, in order to be caught by the attraction magnetic pole - iron pole at a sufficiently low speed.

Als vervolgens door rotatie van de aandrijving de veer weer voldoende is opgespannen herhaalt zich de cyclus.If the spring is then sufficiently tensioned again by rotation of the drive, the cycle is repeated.

90 Bij een praktische uitvoering van deze constructie kan een periodieke snelheid worden bereikt, die ongeacht de snelheid van. de aandrijving een waarde bereikt van 3000 a 5000 t/min.90 In a practical implementation of this construction, a periodic speed can be achieved, regardless of the speed of. the drive reaches a value of 3000 to 5000 rpm.

Vergeleken met een constructie waarbij het verende element is vervangen door een vaste koppeling,, zal de afgegeven energie van 95 de generator gelijk zijn. Door de veerconstructie wordt echter de piekspanning van de geleverde stroom naar een zodanig hoog niveau gebracht, dat deze ver boven de laadspanning van de accumulator ligt.Compared to a construction in which the resilient element has been replaced by a fixed coupling, the energy delivered by the generator will be equal. However, due to the spring construction, the peak voltage of the supplied current is brought to such a high level that it is far above the charging voltage of the accumulator.

Door deze uitvinding wordt niet alleen een grote en 100 dure generator- of tandwielconstructie vermeden, maar wordt ook bereikt dat zelfs bij zeer lage rijwielsnelheid toch nog energie aan de accumulator wordt toegevoerd.This invention not only avoids a large and expensive generator or gear construction, but it also achieves that energy is still supplied to the accumulator even at very low bicycle speed.

- 105 8702.49 1- 105 8702.49 1

Claims

An apparatus for the electric power supply of a bicycle wheel lighting, consisting of an alternating current generator, a 110 rectifier and a rechargeable accumulator which is fed from the generator via the rectifier, whereby the generator can maintain the charge state of the accumulator, and wherein the generator comprises a multi-pole rotor with permanent magnetic poles, and has one or more 115 adhesive positions relative to the stator, characterized in that a resilient element is determined between the drive and the rotor of the generator which, when biasing this element through the drive, achieves a torque greater than the holding torque formed by the 120 adhesive force of the rotor, causing the rotor to overshoot, and reaching a much greater speed than the speed of the drive , 125 130 135 140 870 2 45 1