DE1053335B

DE1053335B - Nabenlichtmaschine fuer Fahr- oder Kraftraeder

Info

Publication number: DE1053335B
Application number: DEF19294A
Authority: DE
Inventors: Karl Hils; Hans Joachim Schwerdhoefer
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1956-01-17
Filing date: 1956-01-17
Publication date: 1959-03-19

Description

Nabenlichtmaschine für Fahr- oder Krafträder Die Erfindung betrifft eine in die Nabe eines Fahrrades oder Kraftrades eingebaute niedrigpolige Lichtmaschine, deren Rotor auf der Nabenachse drehbar gelagert ist und die von der Nabenhülse über ein Umlaufgetriebe angetrieben wird, das mittels einer Kupplung ein- und ausschaltbar ist.
Es sind Nabenlichtmaschinen bekannt, bei denen durch hohe Polzahlen versucht wird, eine ausreichende Lichtstärke bei der normalen Drehzahl der Radnabe zu erhalten. Würde man jedoch die gleiche Lichtstärke wie bei den zur Zeit üblichen Fahrraddynamos mit Laufrolle am Reifen anstreben, so wäre eine Polzahl von etwa 264 notwendig. Eine derartige Nabe erfordert einen erheblichen Aufwand an Gewicht und große Abmessungen der Lichtmaschine. Dies zeigt sich bereits bei ausgeführten Naben mit einer Polzahl von nur 20. Auch können derartige Naben bei Tagesfahrten nicht ausgekuppelt werden; sie wirken also während der Fahrt leistungsverzehrend.
Weiterhin sind Fahrradnaben mit eingebauten niedrigpoligen Lichtmaschinen bekannt, bei denen durch Verwendung von ein- und mehrstufigen Stirnrad- oder Planetenradgetrieben in form- oder kraftschlüssiger Ausführung eine Übersetzung zwischen der Nabenhülse und dem Anker erreicht wird. Um bei diesen niedrigpoligen Getriebenaben ebenfalls die gleiche Lichtstärke wie bei den üblichen Fahrraddynamos zu erhalten, müßten Übersetzungen zwischen 30:1 bis 35:1 erreicht werden. Die bekannten Ausführungen erreichen jedoch diese Werte nicht. Außerdem erfordern solche Konstruktionen einen großen Aufwand an Material infolge der benötigten Räder, Lagerungen usw. Ferner erfordern sie große Durchmesser und werden deshalb teuer. Meistens ist es auch notwendig, die Achse mehrteilig und kompliziert auszubilden.
Wieder andere Konstruktionen haben verschiedene Getriebeabstufungen nebeneinander. Sie wurden bereits als mehrstufige Kugelreibgetriebe oder auch als Zahnradgetriebe ausgeführt. Hierbei kann der Durchmesser der Nabenhülse verhältnismäßig gering sein, doch ist der technische Aufwand sehr groß. Reibgetriebe dieser Art sind sehr einstellungsempfindlich, da ein bestimmter Axialdruck nötig ist, um ein Durchrutschen während des Betriebes zu verhindern. Ausgeführte Konstruktionen dieser Ausführungen kommen nur auf Übersetzungen bis etwa 15:1.
Es sind auch Naben bekannt, die über ein Getriebe mehrere Lichtmaschinen antreiben, um die notwendige Lichtstärke zu erzielen.
Weiterhin ist es bekannt, bei im Innern der Nabenhülse angeordnetem Getriebe und Stromerzeuger das Ein- und Ausschalten der Lichtmaschine durch eine Kupplung zu ermöglichen. Alle bisher beschriebenen Ausführungen ergeben nur Lichtleistungen in gewissen Grenzen. Bei den am höchsten übersetzten Naben (15:1) sind die Wirkungsgrade durch die vielen Zahneingriffe bzw. Reibräderpaare sehr schlecht. Ein weiterer Nachteil derartiger Getriebe ist das im Getriebe auftretende laute Geräusch, das durch die vielen Räderpaare mit sehr geringen Übersetzungsgraden hervorgerufen wird.
Erfindungsgemäß werden bei der eingangs genannten Nabenlichtmaschine die geschilderten Nachteile dadurch vermieden, daß als Umlaufgetriebe ein Hypozykloidengetriebe verwendet wird. Das Getriebe besteht aus einem Ringkörper und einem Abrollrad mit geringer Teilkreisdurchmesserdifferenz, einer Exzenterlagerung und einer Ausgleichskupplung. Der Wirkungsgrad ist, da nur ein Räderpaar im Eingriff steht, sehr hoch. Außerdem können Übersetzungen bis 50: 1 hergestellt werden, die keinen größeren Aufwand an Material und Teilen erfordern als beispielsweise eine Übersetzung von 10:1. Bei verzahnter Ausführung wird eine sehr hohe Überdeckung der Zähne und damit ein ruhiger Lauf des Getriebes erreicht. Durch die hohe Übersetzung können niedrigpolige Lichtmaschinen verwendet werden, die mindestens die gleiche Lichtstärke haben wie die üblichen Fahrraddynamos mit Reibrolle.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Nabenlichtmaschine in ausgekuppelter Stellung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Nabenlichtmaschine in eingekuppelter Stellung und Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie A-B in Fig. 1, aus der der Radeingriff und die Lagerung des Abrollrades und des Exzenters ersichtlich sind, in vergrößertem Maßstab.
Die Nabenlichtmaschine besteht aus einer Nabenhülse 1, die über eine gleichzeitig als Ausgleichskupplung dienende, einrückbare Kupplung 2 das Abrollrad 5 antreibt. Das Ein- und Auskuppeln der Kupplung 2 erfolgt über den Schubklotz 3 und die Stange 4 von außen. Das Abrollrad 5 ist auf einem Exzenter 6, einer Kurbel od. dgl. gelagert. Vom Abrollrad 5 erfolgt über den Exzenter 6 mit der Drehzahl der Nabenhülse 1 der Antrieb. Das Abrollrad 5 wälzt sich dabei mit seiner Außenbahn formschlüssig (bei Reibradgetrieben kraftschlüssig) auf der Innenbahn eines Ringkörpers 7 ab, der auf der Achse 8 befestigt ist. Hierbei erteilt das Abrollrad 5 dem Exzenter 6 eine im entgegengesetzten Drehsinn der Nabenhülse 1 erhöhte Drehzahl. Dieser schnell laufende Exzenter 6 ist mit dem Anker 9 der Lichtmaschine gekuppelt und treibt diese zur Stromerzeugung an. An Stelle des Ankers 9 kann auch der Magnet 10 angetrieben sein.
Die Abrollbahnen des Ringkörpers 7 und des Abrollrades 5 können mit einer beliebigen Verzahnung bzw. Profilierung versehen sein.
Die Werkstoffe für die Abrollkörper 5 und 7 der Ausgleichskupplung 2 und des Exzenters 6 können sowohl einheitlich aus Stahl, Leichtmetall oder Kunststoff hergestellt sein als auch in Kombinationen. Die Verwendung von Kunststoffen wird für das geringe Gewicht der Nabe, für den ruhigen Lauf des Getriebes und für die elektromagnetische Feldstärke von großem Vorteil sein.

Aus der Beschreibung ist zu ersehen, daß

1. die Erfindung eine erhebliche Vereinfachung

gegenüber den bisher bekannten sperrigen und

komplizierten Konstruktionen mit sich bringt, und

2. höchste Übersetzungen erreicht werden können, die

niedrigste Polzahlen zulassen und eine mindestens

gleichwertige Lichtstärke wie bei den üblichen

Fahrraddynamos mit Reibrolle ergeben.

Die Ansprüche 3 und 4 sind im Zusammenhang mit Anspruch 1 zu werten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. In die Nabe eines Fahrrades oder Kraftrades eingebaute niedrigpolige Lichtmaschine, deren Rotor auf der Nabenachse drehbar gelagert ist und die von der Nabenhülse über ein Umlaufgetriebe angetrieben wird, das über eine Kupplung ein-und ausschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Umlaufgetriebe ein Hypozykloidengetriebe (2, 5, 6, 7) verwendet wird.
2. Nabenlichtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Kupplung (2) die Drehbewegung der Nabenhülse (1) auf ein Abrollrad (5), das auf einem Exzenter (6), einer Kurbel od. dgl. gelagert ist und auf der Innenbahn eines auf der Achse (8) befestigten Ringkörpers (7) mit seiner Außenbahn form- oder kraftschlüssig abrollt, übertragen wird und dabei dem Exzenter (6), der Kurbel od. dgl., d. h. dem Teil, mit dem der Stromerzeuger gekuppelt ist, eine im entgegengesetzten Drehsinn der Nabenhülse erhöhte Drehzahl erteilt wird.
3. Nabenlichtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (2) gleichzeitig als Ausgleichskupplung ausgebildet ist.
4. Nabenlichtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrollbahnen des Ringkörpers (7) und des Abrollrades (5) mit einer beliebigen Verzahnung bzw. Profilierung versehen sind.
5. Nabenlichtmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Werkstoffe der Abrollkörper (5 und 7) der Ausgleichskupplung (2) und des Exzenters (6) Stahl, Leichtmetall oder Kunststoff einheitlich oder auch in Kombinationen verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 919 218.