DE3208720C2 - - Google Patents
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1846—Rotary generators structurally associated with wheels or associated parts
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- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
- B62J6/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices on cycles; Mounting or supporting thereof; Circuits therefor
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lichtmaschine für Fahrräder nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Lichtmaschinen für Fahrräder haben üblicherweise einen mehr
poligen zylindrischen Ringläufer aus Dauermagnetwerkstoff,
der im Gehäuse der Lichtmaschine von einer zylindrischen
Ringspule mit parallel zur Läuferachse nebeneinanderliegenden
Polzungen umgeben ist.
Bei einer anderen Ausführungsform derartiger Fahrrad-Lichtma
schinen sind rings um den zylindrischen Läufer mehrere Spu
lensysteme mit parallel zur Läuferachse ausgerichteten Pol
schuhen angeordnet.
Bei einfacheren Fahrrad-Lichtmaschinen ist die Läuferachse in
dem verjüngten Hals des Lichtmaschinengehäuses in bezug auf
den Läufer lediglich endseitig gelagert. Nur bei teureren
Fahrrad-Lichtmaschinen ist auch am Boden des Gehäuses ein
zweites Endlager für die Läuferachse vorgesehen.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß derartige bekannte Fahrrad-
Lichtmaschinen, insbesondere mit einseitig gelagerter Läufer
achse, infolge der hohen seitlichen Druckbelastung, die beim
Betrieb der Lichtmaschine durch die federnde seitliche Anlage
des Reibrades am Fahrradreifen wirksam wird, eine verhältnis
mäßig hohe Laufreibung haben und daher eine merklich höhere
Tretkraft erfordern. So muß bisher für eine Lichtleistung von
drei Watt eine Antriebsleistung von etwa acht Watt aufge
bracht werden. Dieser hohe Leistungsverlust läßt sich bei den
bekannten Lichtmaschinen kaum beheben. Eine Verbesserung der
Magnetwerkstoffe am Läufer ist sehr kostspielig, ebenso wie
eine Ausbildung mit beidseitig gelagerter Läuferachse, die
bei den bekannten Lichtmaschinen einen hohen zusätzlichen
Fertigungsaufwand erfordert.
Zur Vermeidung dieser Nachteile sind auch bereits Fahrrad-
Lichtmaschinen bekannt geworden mit einer zur Laufradachse am
Fahrrad parallelen Achse für eine Reibrolle, die nicht an der
Seitenwand des Reifens, sondern am äußeren Reifenumfang
anliegt. Diese Fahrrad-Lichtmaschinen haben eine auf der
Achse feststehende Wicklung, die von einem um die Achse
drehbaren Magnetring umgeben ist, der mehrpolig innenmagneti
siert und von einem äußeren Eisenrückschluß umschlossen ist,
der zugleich die Reibrolle bildet. Abgesehen davon, daß diese
bekannten Fahrrad-Lichtmaschinen in der Herstellung wesent
lich teurer als die herkömmlichen Konstruktionen mit seitlich
anliegendem Reibrad sind, ist aber auch bei ihnen wegen der
konstruktiven Beschränkungen aufgrund der engen Platzverhält
nisse in der Reibrolle und wegen der geringen Antriebsdreh
zahl der Reibrolle das Verhältnis von Antriebsleistung zu
abgegebener Lichtleistung kaum nennenswert verbessert.
Bei beweglichen oder kleinen tragbaren Wechselstromerzeugern
mit einem rotierenden scheibenförmigen Dauermagneten (DE-OS
22 39 028), der gegenüber einem mit der Läuferachse koaxial
angeordneten Spulensystem drehbar gelagert ist, ist es zwar
bereits bekannt, daß das Spulensystem aus einem topfförmigen
Eisenrückschluß mit stirnseitigen, radial gegen die Läufer
achse gerichteten Polzungen und einer darin angeordneten
Ringspule besteht. Allerdings sind solche Wechselstromerzeu
ger bisher als Fahrrad-Lichtmaschinen nicht eingesetzt wor
den.
Dies gilt auch für eine andere bekannte Konstruktion eines
Synchron-Motors nach der am 5. August 1954 bekanntgemachten
DE-J 7 917 VIII b/83b, dessen Läufer mehrere gleichnamige
Pole aufweist und zwischen zwei dazu koaxial angeordneten
Spulensystemen mit parallel zu den beiden Stirnseiten des
Läufers liegenden Polzungen drehbar gelagert ist.
Weiterhin ist aus der DE-OS 15 63 285 ein mit Platten ausge
statteter Emersionsmotor für Unterwasservorrichtungen vorbe
kannt, bei dem mehrere Scheibenläufer auf einer gemeinsamen
Läuferachse sitzen und eine die Anzahl der Scheibenläufer um
jeweils eine Einheit übersteigende Zahl von Spulensystemen in
einem gemeinsamen Gehäuse koaxial und zwischen die Scheiben
läufer jeweils kammartig eingreifend angeordnet ist.
Aus der DE-PS 3 51 811 ist weiter eine Lichtmaschine für Fahr
räder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt mit einer
zur Laufradachse des Fahrrades parallel angeordneten, am Rei
fenaußenumfang angreifenden Reibrolle und mit einem mehrpoli
gen Scheibenläufer mit einer Vielzahl von stirnseitigen,
axial magnetisierten Polen aus Dauermagnetwerkstoff, der ge
genüber einem mit der Läuferachse koaxial angeordneten Spu
lensystem drehbar gelagert ist. Die Reibrolle treibt die
Läuferachse mittels Kette oder Riemen an. Hierbei wird je
doch die Achse des Scheibenläufers durch die Antriebseinrich
tungen trotz doppelter Lagerung am Gehäuse der Lichtmaschine
einseitig belastet, was zu einer ungleichmäßigen Lagerbela
stung und damit zu einem erhöhten Lagerverschleiß führt.
Aus der DE-PS 5 16 221 ist ferner eine in die Radnabe einge
baute Fahrradlichtmaschine bekannt, bei der Anker- und Ma
gnetsystem in Richtung der Achse der Nabe nebeneinander an
geordnet sind. Der Anker ist auf der Radachse befestigt, und
es ist eine umlaufende Dauermagnetanordnung vorhanden, die
aus mehreren Magnetstäben besteht, die durch zwei parallele
Joche abgestützt werden und mit diesen beim Betrieb zweck
mäßig unter Einschaltung von Kugellagern auf der Radachse
umlaufen. Der Antrieb dieser Dauermagnetanordnung erfolgt
mittels eines Übersetzungsgetriebes vom Nabenkörper aus, der
mit einer Innenverzahnung versehen ist, in die ein Zahnrad
eingreift, das seinerseits mit einem Zwischenrad in Eingriff
steht, von dem dann ein weiteres Zahnrad angetrieben wird,
das mit der Dauermagnetanordnung fest verbunden ist und mit
dieser auf der Radachse umläuft. Auch hierbei greift das
Zahnradgetriebe einseitig am Läufer an. Außerdem ist der
konstruktive Aufbau dieser Fahrradlichtmaschine aufgrund der
beengten Verhältnisse in der Radnabe kompliziert und wenig
montagefreundlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Lichtma
schine für Fahrräder mit Getriebe nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1 eine möglichst lagerschonende, die Lager mög
lichst gleichmäßig belastende Bauform zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Kennzeich
nungsteil des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen
2 bis 4 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
gekennzeichnet sind.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß der Antrieb
des Scheibenläufers bei völlig ausgewogener und gleichmäßiger
Lagerbelastung von den beiden symmetrisch zur Radebene an der
Reifenlauffläche angreifenden Reibrädern über das mit diesen
gekuppelte, mittig zwischen diesen liegende Getrieberad
erfolgt, wobei dieses mit einer am Umfang des Scheibenläufers
vorgesehenen Verzahnung zusammenwirkt und ein gemeinsames
Gehäuse vorgesehen ist, das Getriebe- und Motorachse symme
trisch lagert. Hierdurch wird ein konstruktiv einfacher und
robuster Aufbau derartiger Fahrradlichtmaschinen bei einem
besonders günstigen mechanischen und elektrischen Wirkungs
grad erreicht, wobei auch die zusätzliche Möglichkeit be
steht, Dauermagnete mit axialer Vorzugsrichtung (Anisotropie)
einzusetzen und hierdurch den elektrischen Wirkungsgrad noch
zu erhöhen. Hinzu kommt der weitere Vorteil, daß ein solches
System bei entsprechender Bemessung der am Reifenumfang
symmetrisch angreifenden Reibräder und des mit diesen auf
einer gemeinsamen Achse angeordneten Getrieberades mit einer
genau angepaßten optimalen Antriebsdrehzahl angetrieben
werden kann, was sich besonders hinsichtlich des Gesamtwir
kungsgrades einer solchen Lichtmaschine vorteilhaft auswirkt.
Für eine geeignete Antriebsübersetzung kann das Getrieberad
auch über eine oder mehrere Zahnradgetriebestufen mit dem
Umfang des Scheibenläufers zusammenwirken.
Ein besonders günstiger Wirkungsgrad einer solchen Fahrrad
lichtmaschine ergibt sich weiterhin dadurch, daß der Schei
benläufer zwischen zwei koaxial dazu angeordneten Spulensy
stemen drehbar gelagert ist, während der Aufbau einer solchen
Lichtmaschine noch dadurch weiter verbessert werden kann, daß
das Spulensystem einen topfförmigen Eisenrückschluß mit
stirnseitigen, radial gegen die Läuferachse gerichteten
Polzungen und eine darin angeordnete Ringspule sowie einen
zum Boden des Eisentopfes führenden zentralen Eisenring
aufweist, durch den die Läuferachse hindurchgeführt ist und
an dem zwischen die stirnseitigen Polzungen des Eisentopfes
eingreifende, ebenfalls stirnseitige Polzungen befestigt
sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 die Anordnung einer Lichtmaschine mit Reibradan
trieb am Reifenumfang eines Fahrrades,
Fig. 2 die Lichtmaschine am Reifenumfang in vergrößerter
Seitenansicht,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine derartige Lichtmaschine
mit einem einzigen Scheibenläufer zwischen zwei
koaxial dazu angeordneten Spulensystemen am Rei
fenumfang,
Fig. 4 eine Draufsicht auf das Spulensystem einer solchen
Lichtmaschine für Fahrräder,
Fig. 5 einen axialen Schnitt durch das Spulensystem gemäß
Schnittlinie V-V von Fig. 4,
Fig. 6 die Einzelteile eines derartigen Spulensystems in
auseinandergezogener Darstellung,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausfüh
rungsform eines Scheibenläufers für derartige Fahr
radlichtmaschinen und
Fig. 8 eine gegenüber Fig. 7 weiter abgewandelte Ausfüh
rungsform eines derartigen Scheibenläufers.
In Fig. 1 bis 3 ist eine Lichtmaschine 20 mit einem Gehäuse 1
und einem Scheibenläufer 2 für Fahrräder gezeigt mit einem
Reibradantrieb durch zwei an der Lauffläche 21 a eines Fahr
radreifens 21 symmetrisch angreifende Reibräder 22.
Statt am Vorderrad eines Fahrrades kann die Lichtmaschine 20
auch am Hinterrad angreifen, beispielsweise im Bereich der
rückwärtigen Radgabel zwischen Reifen und Tretlager, wobei
zum Abheben der Lichtmaschine von der Reifenlauffläche 21 a
ein geeigneter Bowdenzug vorgesehen ist.
Der Scheibenläufer 2 der Lichtmaschine 20 ist mit einer am
Gehäuse 1 beidseitig gelagerten Läuferachse 3 parallel zur
Fahrradachse 23 (Fig. 1) angeordnet und wird von den an der
Lauffläche 21 a des Fahrradreifens 21 etwa achsparallel zur
Laufradachse 23 angreifenden beiden Reibrädern 22 über ein
Zahnradgetriebe 24 angetrieben.
Der Scheibenläufer 2 der Lichtmaschine 20 ist zwischen zwei
zur Läuferachse 3 koaxial angeordneten Spulensystemen 4, 4 a,
4 b mit parallel zu den Stirnseiten des Scheibenläufers 2
liegenden Polzungen 8 (Fig. 4) drehbar gelagert, und der
Antrieb des Scheibenläufers 2 erfolgt über die beiden Reibrä
der 22 mit einem zentralen oder mittigen Antriebsabgriff,
wobei ein auf der Drehachse 25 der beiden Reibräder 22
sitzendes und mit den Reibrädern formschlüssig verbundenes
Zahnrad 26 unmittelbar in eine Umfangsverzahnung 27 am
Scheibenläufer 2 eingreift.
Wie in Fig. 4 bis 6 weiterhin gezeigt ist, besteht das Spu
lensystem 4, 4 a, 4 b der Fahrradlichtmaschine 20 aus einem
topfförmigen Eisenrückschluß mit stirnseitigen Polzungen 8,
die radial gegen die Läuferachse 3 gerichtet sind und sich
neben einer im Eisentopf 7 angeordneten Ringspule 9 erstrek
ken.
Der Eisentopf 7 hat stirnseitige Ausnehmungen 10 zur Aufnahme
der Polzungen 8 und weist einen zum Boden 11 des Eisentopfes
7 führenden zentralen Eisenring 12 auf, durch den die Läufer
achse 3 konzentrisch hindurchgeführt ist und an dem die in
die stirnseitigen Ausnehmungen 10 am Eisentopf 7 eingreifen
den Polzungen 8 befestigt sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 und 6 ist der zentrale
Eisenring 12 durch eine den Boden 11 des Spulensystems 4, 4 a,
4 b bildende flache Ringscheibe 11 a mit der zylindrischen Aus
senwand 7 a des Eisentopfes 7 verbunden. Statt dessen können
bei Bedarf die Polzungen 8 an dem Eisentopf 7 aber auch beid
seitig angeordnet sein, indem auch auf der gegenüberliegenden
Stirnseite des Eisentopfes 7 statt der geschlossenen Ring
scheibe 11 a eine Anordnung mit stirnseitigen Ausnehmungen 10
und in diese eingreifenden Polzungen 8 vorgesehen ist.
Die Ringspule 9 ist eine einfache Zylinderspule, die den Raum
zwischen den Stirnseiten des Eisentopfes 7 einnimmt, während
die Polzungen 8 in die Ausnehmungen 10 an der Stirnseite des
Eisentopfes 7 mit allseitigem Luftspalt 10 a eingreifen.
Der Scheibenläufer 2 mit der Umfangsverzahnung 27 kann auch
mit einer Vielzahl von über den Läuferumfang verteilten
Polstücken wechselnder Polarität ausgebildet sein, wie dies
in Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel von
Fig. 7 sind Polplättchen 13 a, 13 b wechselnder Polarität an
den beiden Stirnseiten des Scheibenläufers 2 einander jeweils
paarweise gegenüberliegend befestigt, während bei dem Ausfüh
rungsbeispiel von Fig. 8 der Scheibenläufer 2 mit achs
parallelen Durchbrüchen für die Aufnahme von Polstücken 13 c,
13 d ausgebildet ist, die nach beiden Seiten des Scheibenläu
fers 2 wirken. Statt der gezeigten kreisförmigen oder zylin
drischen Ausbildung der Polstücke oder Polplättchen 13 a, 13 b,
13 c, 13 d können diese auch jede andere geeignete Form haben.
Sie können sowohl segmentartig als auch sektorförmig ausge
bildet und ebenso wie die gezeigten Polstücke oder Polplätt
chen ringförmig an den beiden Stirnseiten des Scheibenläufers
2 verteilt sein.
Ebenso, wie der Scheibenläufer 2 mit einer unterschiedlichen
Anzahl von zum Beispiel vier, sechs, acht oder gegebenenfalls
auch mehr Polplättchen oder Polstücken 13 a, 13 b, 13 c, 13 d
bestückt sein kann, kann jedes Spulensystem 4 a, 4 b stirnsei
tig auch eine unterschiedliche Anzahl von zum Beispiel vier,
sechs, acht oder mehr Polzungen 8 aufweisen.
Claims (4)
1. Lichtmaschine für Fahrräder mit zur Laufradachse des
Fahrrades parallel angeordneter, am Reifenaußenumfang
angreifender Reibrolle, mit Getriebe, mit einem Schei
benläufer mit einer Vielzahl von stirnseitigen, axial
magnetisierten Polen aus Dauermagnetwerkstoff, der ge
genüber mindestens einem mit der Läuferachse koaxial
angeordneten Spulensystem drehbar gelagert ist, da
durch gekennzeichnet, daß der An
trieb des Scheibenläufers (2) durch zwei symmetrisch zur
Radebene angreifende Reibräder (22) erfolgt, daß ein mit
den Reibrädern (22) gekuppeltes, mittig zwischen diesen
liegendes Getrieberad (26) mit einer am Umfang des
Scheibenläufers (2) vorgesehenen Verzahnung (27) zusam
menwirkt, und daß ein gemeinsames Gehäuse (20) vorgese
hen ist, das Getriebe- und Motorachse symmetrisch la
gert.
2. Lichtmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Getrieberad (26) über
eine oder mehrere Zahnradgetriebestufen mit dem Umfang
des Scheibenläufers (2) zusammenwirkt.
3. Lichtmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Scheibenläufer
(2) zwischen zwei koaxial dazu angeordneten Spulensyste
men (4, 4 a, 4 b) drehbar gelagert ist.
4. Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß das Spu
lensystem (4, 4 a, 4 b) einen topfförmigen Eisenrückschluß
mit stirnseitigen, radial gegen die Läuferachse (3) ge
richteten Polzungen (7 a) und eine darin angeordnete
Ringspule (9) sowie einen zum Boden (11) des Eisentopfes
(7) führenden zentralen Eisenring (12) aufweist, durch
den die Läuferachse (3) hindurchgeführt ist und an dem
zwischen die stirnseitigen Polzungen (7 a) des Eisentop
fes (7) eingreifende, ebenfalls stirnseitige Polzungen
(8) befestigt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823208720 DE3208720A1 (de) | 1982-03-11 | 1982-03-11 | Elektrischer kleinmotor oder generator, insbesondere lichtmaschine fuer fahrraeder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823208720 DE3208720A1 (de) | 1982-03-11 | 1982-03-11 | Elektrischer kleinmotor oder generator, insbesondere lichtmaschine fuer fahrraeder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3208720A1 DE3208720A1 (de) | 1983-09-22 |
DE3208720C2 true DE3208720C2 (de) | 1990-11-22 |
Family
ID=6157876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823208720 Granted DE3208720A1 (de) | 1982-03-11 | 1982-03-11 | Elektrischer kleinmotor oder generator, insbesondere lichtmaschine fuer fahrraeder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3208720A1 (de) |
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Legal Events
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