DE635331C - In einer Fahrradnabe angeordnete Lichtmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in einer Fahrradnabe angeordnete Lichtmaschine mit besonderer Anordnung der die Ein- und Ausschaltung beeinflussenden Mittel und der Stromleitungs-S mittel, die vom Innern der Dynamo nach außen verlaufen.

Bei den bisher bekannten, in einer Fahrradnabe angeordneten Lichtmaschinen werden die die Ein- und Ausschaltung beeinflussenden Mittel und die Stromleitungsmittel in einer Bohrung der Naben achse bzw. der Achsenden vom Innern der Nabe nach außen verlaufend angeordnet. Der Nachteil dieser Anordnung besteht in der teuren, weil langen axialen Durchbohrung der halben oder der ganzen Nabenachse. Die Durchbohrung der Achse besitzt den weiteren Nachteil der mechanischen Schwächung der Achse, die teilweise durch Verstärken des Durchmessers ausgeglichen wurde. Außerdem trat noch eine weitere mechanische Schwächung der Achse durch Einfräsungen in radialer Richtung ein.

Wenn auch die mechanische Schwächung der

Achse durch Bohrungen und Einfräsungen nun durch Verstärken des Durchmessers ausgeglichen wurde, so hat doch die Verstärkung des Durchmessers eine Reihe weiterer Nachteile im Gefolge. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß das letzte auf der Nabenachse befindliche und mit dem Rotor (Läufer) der Dynamo verbundene Zahnritzel im Durchmesser (Teilkreisdurchmesser) besonders groß ausgebildet werden muß. Der große Durchmesser des auf der Nabenachse umlaufenden Zahnritzels beeinflußt das Übersetzungsverhältnis überaus ungünstig, d. h. die Übersetzung läßt sich oft nicht ohne Schwierigkeiten in der verlangten hohen Übersetzungszahl durchführen. Ein anderer Nachteil der verstärkten Achse besteht in der Schwierigkeit, die üblichen Gabeln mit den engen Schlitzen an den Gabelzinken zu verwenden, d. h. es müssen besondere Gabeln mit breiteren Schlitzen verwendet werden.

Die imDurehmesser starke Nabenachse besitzt noch den weiteren Nachteil, daß bei Ausbildung des umlaufenden Ankers auf der Nabenachse sich als Gleitlagerdurchmesser ein zu großer Durchmesser ergibt. Dieser große Gleitlagerdurchmesser bewirkt eine hohe Lagerreibung des Ankers und auch eine größere unzulässige Lagererwärmung. Dieser Umstand ist aus dem Grunde bei der vorliegenden Lichtmaschine nachteilig, weil die innerhalb der Nabe liegende Lagerstelle zwecks Ölung nicht ohne weiteres zugänglich ist. Fernerhin besteht ein weiterer Nachteil der starken Nabenachse auch in der Verkleinerung des Wickelraumes, der für die Ankerwicklung des Ankers nötig ist.

Bei. einer anderen bekannten Ausführungsform einer in einer Fahrradnabe eingebauten Lichtmaschine steht das. Übersetzungsgetriebe in Verbindung mit einer auf der Nabenwelle drehbar angeordneten Scheibe, die zum Einrücken der Lichtmaschine festgehalten wird. Diese Schaltvorrichtung besitzt ein kompliziertes Getriebe und eine noch kompliziertere Lagerung. Weiterhin besteht bei dieser Änord-

nung der Nachteil der schwierigen Montage der Schalterorgane an der Gabel, -d. h. nicht an der - eigentlichen Nabe;, wobei eine genaue Abstimmung und Einstellung der an-der Gabel und/aÄ; der Nabe befindlichen Mittel für die Arretierungnotwendig war.

Nach einem weiteren Vorschlage für die Ein- und Ausschaltung einer im Innern einer Nabe angeordneten Lichtmaschine werden die Ein-ο und Ausschaltmittel anden umlaufenden Lagerschilden bzw. an den umlaufenden Kugellagerteüen angeordnet. Diese Schaltvorrichtung besitzt den Nachteil, daß die Einschaltelemente sich stets mit der Nabe drehen, also nicht an einer bestimmten, vom Radfahrer^gut und bequem zu erreichenden Stelle angeordnet sind bzw. nicht durch einen Draht--oder Bowdenzug betätigt werden können.

Die Erfindung vermeidet alle diese Nachteile durch Anordnung der die Ein- und Ausschaltung beeinflussenden Mittel und der Stromleitungsmittel innerhalb des Kreisringes, der gebildet wird aus dem Querschnitt der eigentlichen Nabenachse und dem Berührungskreis zwischen dem ruhenden Lagerteil und dem beweglichen Lagerteil. Hierdurch ist nach der Erfindung eine in einer Fahrradnabe angeordnete Lichtmaschine geschaffen, bei der die Schaltmittel außerhalb an der Nabe "(nicht im Innern der 3ft Nabenachse) exzentrisch' zur Nabenachse' angeordnet sind. Bei der exzentrischen Anordnung der Schalt- und Stromleitungsmittel innerhalb des Kreisringes, der gebildet wird aus dem Querschnitt der eigentlichen Nabenachse und dem 3§ Berührungskreis zwischen dem ruhenden und dem beweglichen Lagerteil, sind erfindungsgertiäß eine Reihe von Ausführungsbeispielen möglich. Die Schalt- und Stromleitungsmittel können, in Aussparungen des inneren ruhenden Kugellagerringes, einer auf der Achse angeordneten Schulter, die auch mit der Achse aus einem Stück bestehen kann, oder auch eines Schulterringes angeordnet sein.

Der Vorteü der Erfindung besteht in der Möglichkeit der Verwendung einer im Durchmesser verhältnismäßig: schwach bemessenen Nabenachse, bei der vor allen Dingen die vollständige Lähgsdurchbohrung oder die teilweise Durchbohrung von jeder Seite vermieden ist bzw. 5P vermieden" werden kann. Die entsprechende Durchbohrung zur Herstellung.der Aussparungen nach der Erfindung für die Schaltmittel durch die Kugellaufringe bzw. durch die Schulter oder auch. durch die Schulterringe der Achse sind bedeutend billiger durchzuführen als die Durchbohrungen über größere Längenabmessungen der Achse. Dieser Vorteü der einfacheren und somit billigeren Herstellung sind erheblicher Natur, da es sich bei dem vorliegenden Artikel um einen Gebrauchsartikel handelt, der in großen Mengen benötigt .wird. Die Möglichkeit der Vermeidung einer stark bemessenen Nabenachse ergibt die weiteren Vorteile der Vergrößerung des Wickelraumes, der Verkleinerung des ■iSLagerdurchmessers des umlaufenden Teiles der !•Pjmamo. Ferner ist auch die Verwendung der >.nönnalen Gabeln mit normalen Schlitzen an den Gabelzinken möglich.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Enden der eigentlichen Nabenachse durch aufgeschobene Buchsen verstärkt, wobei gleichzeitig die eigentliche Nabenachse an der Stelle der umlaufenden Teile bzw. der Stelle des umlaufenden Ritzels im Durchmesser so gering zu halten ist, wie es die Beanspruchung zuläßt.

In -den Zeichnungen stellen dar: Abb. ι einen Längsschnitt durch eine Fahrradnabe mit im Innern angeordneter Dynamo,

Abb. 2 eine andere Ansicht der Schalteinrichtung im Schnitt zu Abb. 1,

Abb. 3 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel einer Fahrradnabe mit eingebauter Dynamo im Längsschnitt,

Abb. 4 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Fahrradnabe mit eingebauter Dynamo,

Abb. 5 eine Teilansicht der Schalteinrichtung zu Abb. 4,

Abb. 6 eine Seitenansicht der Nabe nach Abb. 6,

Abb. 7 einen Längsschnitt durch eine teilweise dargestellte Fahrradnabe mit Getriebe, Abb. 8 eine Ansicht der Nabe in axialer Richtung, und zwar schematisch dargestellt als Seitenansicht und Erläuterung für die Abb. 1, 3, 7. In den Ausführungsbeispielen nach den Abb. ι bis 8 stellen 1 (bzw. 31, 41) die ruhende Nabenachse dar, um die sich der Nabenkörper 7 dreht, und 17 den Nabenkranz, an dem die nicht dargestellten Speichen befestigt werden. Die Verbindung zwischen Nabenkörper 7 und Achse i, 31, 41 wird durch das linke Kugellager 4, 5, 8 und durch das rechte Kugellager 25 hergestellt. An den Enden der Nabenachse 1 (bzw. 31,41) werden durch die Muttern 20 die Enden der Fahrradgabel 19 befestigt. Erfindungsgemäß sind nun die die Ein- und Ausschaltung beeinflussenden Mittel 2, 42 und die Stromleitungsmittel 3 o. dgl. innerhalb des Kreisringes, der gebildet wird aus dem Querschnitt der eigentlichen Nabenachse 1 (bzw. 31, 41) und dem Berührungskreis zwischen dem ruhenden Kugellagerteil 4 und dem beweglichen Lagerteil 5, angeordnet. Durch die Anordnung der Schalt- und Stromleitungsmittel 2, 42 und 3 in Aussparungen des inneren ruhenden Kugellagerringes 4 werden die teilweisen oder vollständigen Durchbohrungen und Einfräsungen der Nabenachse 1 vermieden. .

In den Abb. 1 und 2 ist das Schaltmittel 2 nach innen mit dem Lagerbock 16 und nach

außen mit dem Hebel 6 (s. insbes. Abb. 2) verbunden. Der Lagerbock 16 ist auf der Achse 1 entgegen der Wirkung einer Feder 15 in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Auf dem Lagerbock 16 sind das Ritzel 12 und das zweite antreibende Zahnrad 13 gelagert. Das Zahnrad 12 greift in das auf der Nabenachse 1 drehbar gelagerte Ritzel 14 ein, welches mit dem Rotor, also beispielsweise mit dem die Wicklung tragenden Anker 28 verbunden ist. Das magnetische Feld für den Anker 28 wird durch den Dauermagneten 27, 29 erzeugt, der beispielsweise aus einem aus Magnetstahl bestehenden Joch 27 und weicheisernen Polschuhen 29 besteht, wobei das Joch 27 und die Polschuhe 29 durch die unmagnetische Messingkappe 26 zusammengehalten werden. Der im Anker 28 erzeugte Strom wird durch geeignete Elemente zu dem Stromleitungsmittel 3 geleitet, welches am Ende einen Kontaktanschluß 23 besitzt.

Beim Schalten des Hebels 6 von der in Abb. 2 in voll ausgezogenen Linien in die gestrichelt dargestellte Stellung bewegt sich der Lagerbock 16 entgegen der Wirkung der Feder 15 in Pfeilrichtung nach links, so daß das Ritzel 12 mit dem mit dem Nabenkörper 7 verbundenen Innenzahnrad n in Eingriff kommt. Nach dem Eingriff der Räder 11 und 12 treibt" das Innenzahnrad 11 das Ritzel 12 und dieses, da es mit dem Rade 13 auf derselben Welle sitzt und mit demselben verbunden ist, das Ritzel 14 bzw. den Anker 28. Der Zahn des Innenritzels 14 ist so lang gehalten, daß die Zähne des Ritzels 14 und des Zahnrades 13 trotz der Axialverschiebung des Rades 13 im Eingriff bleiben.

Der im Anker 28 entstehende Strom wird zum Stromleitungsmittel 3 bzw. über das Kabel 23 zum nicht dargestellten Scheinwerfer bzw. zur Lampe geleitet. Die Anordnung des Hebels 6 in der aus den Abb. 1 und 2 ersichtlichen Anordnung hat den Vorteil der geschützten Lage und den weiteren Vorteil der Bedienung durch den Fuß bzw. Ausbildung desselben als Fußhebel.

In der Abb. 8 bildet 4 das ruhende Lageroder Kugellagerteil, 5 das umlaufende. Die eigentliche Nabenachse wird durch 1 dargestellt. Der Berührungskreis zwischen dem ruhenden Lagerteil 4 und dem umlaufenden Lagerteil 5 ist der Kreis 8, der beim Kugellager durch die • Kugeln gebildet wird.

In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 ist die Nabenachse 31 möglichst aus Stahl hergestellt und ungefähr 5 nun stark gehalten und ferner an den Enden mit aufgesetzten Buchsen 18 versehen, die an< den Enden Gewinde für die Muttern 20 besitzen und ungefähr 8 mm stark sind. Durch diese Ausbildung ist. der Vorteil gegeben, das Ritzel 14 im Durchmesser mögliehst klein zu bemessen, wodurch eine höhere Übersetzung erzielt wird. Das Ritzel 14 ist mit den beiden Ankern 28, 28 verbunden, die von den beiden Dauermagneten 27, 29 umgeben sind. Das Rohr bzw. die Kappe 26 aus Messing hält die beiden Magnete 27,29 mit ihren Einzelteilen zusammen. Das Schaltmittel 2 für das Getriebe 11,12,13,14, welches aus dem Innenzahnrad 11, dem Ritzel 12, dem Zahnrad 13 und dem Ritzel 14 besteht, ist gleichfalls im inneren ruhenden Kugellaufring 4 angeordnet. . Das Schaltmittel 2 ist mit dem Ritzel 12 drehbar verbunden; das Ritzel 12 wird beim Schalten des Hebels 6 durch die Wirkung der Feder 15 mit seinen Zähnen in Eingriff gebracht mit den Zähnen des Innenzahnrades 11, und zwar erfolgt der Eingriff infolge der Anordnung der Feder 15 auf der linken Seite weich federnd. Die Feder 15 hat hier nicht nur die Aufgabe, einen weichen Eingriff der Zähne zu erzielen, sondern sie bewirkt auch das Eingreifen der Kupplungszähne, die seitlich an den Zahnrädern 12 und 13 (nach Abb. 3) angeordnet sind, wodurch die beiden Zahnräder 12 und 13 miteinander gekuppelt werden. Der Hebel 6 besitzt eine schräge Fläche mit Rasten, diegegen den Stift 22 durch die Feder 15 gedrückt werden.

Das Stromleitungsmittel 3 geht durch den inneren Kugellaufring 4 und ist mit einem Kontaktanschluß 23 verbunden.

In den Abb. 4 bis 6 ist eine Fahrradnabe mit ihren Einzelheiten dargestellt, bei der die Achse 41 mit einer Schulter 44 versehen ist, wobei die Schulter 44 und die Achse 41 aus einem Stück Material bestehen können. Ferner ist die etwa 5 mm starke Achse 41 an dem linken Ende 45 auf etwa 8 mm verstärkt, wodurch die Festigkeit gegen Abscheren der Enden erhöht ist. In der Schulter 44 ist ein Schaltring 42 gelagert, der nach innen zwei vorspringende Nasen 47 und nach außen einen Winkelhebel 46 besitzt. Die Nasen 47 arbeiten mit schrägen Flächen 49 des Lagerbockes 16 zusammen, wobei die schrägen Flächen 49 durch die Wirkung der Feder 15 gegen die Nasen 47 gedrückt werden. Beim Verdrehen des Schaltringes 42 durch den Schalterhebel 46 gleiten die Nasen 47 an den schrägen Flächen 49 entlang, wodurch der Lagerbock 16 in Pfeilrichtung (s. Abb. 4) nach links verschoben wird und das Zahnrad 12 federnd in das Innenzahnrad 11 eingreift. Das auf der Achse 41 befindliche Ritzel 14 ist im Zahn so lang ausgebildet, daß sich die Zähne desselben auch nach der Linksbewegung des Zahnrades 13 miteinander im Eingriff befinden. Das Ritzel 14 ist mit den beidenAnkem 28 verbunden, die mit den beiden aus Jochen 27 und Polen 29 bestehenden Magneten zusammenarbeiten.

In der Abb. 7 ist eine Schaltanordnung dargestellt, bei der das Ritzel 12 durch einen Ziehkeil 2 mit dem Zahnrad 13 verbunden werden kann. Der Ziehkeil 2 steht unter der Wirkung der Feder 78. Der Ziehkeil 2 besitzt am äußeren

Ende eine Verstärkung, die mit einem Hebel 6 verbunden ist. Durch Bewegen des Schalthebels 6 in Pfeinrichtung wird das Ritzel 12 entkuppelt und der nicht dargestellte Rotor der Dynamo ausgeschaltet. Das Schaltmittel 2 und auch das Stromleitungsmittel 3 sind hier in Aussparungen einer auf der Achse r angeordneten Buchse 74 gelagert. Der Kugellagerring 4 ist hierbei als selbständiges Teil ausgebildet.

Claims (5)

1. Patentansprüche:■

   ι. In einerFahrradnabe angeordnete Lichtmaschine, gekennzeichnet durch Anordnung der Ein- und Ausschaltmittel (2) und Stromleitungsmittel (3) in dem Ringraum zwischen dem Kugellagerkäfig (8) (Kreis der Kugeln des Kugellagers) und der Achse (1, 31, 41) (Abb. ι bis 8).
2. 2. Lichtmaschine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Anordnung der Aussparungen für die Schaltmittel (2) und Stromleitungsmittel (3) in einem Zwischenring (74), der zwischen Achse (1) und. dem inneren Kugellaufring (4) in letzterem angeordnet ist (Abb. 7).
3. 3. Lichtmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Bohrung die Nabenachse (1, 41) umgebende Lagerbock (16) für das erste angetriebene Zahnrad (12) und das zweite treibende Rad (13) und auch andere, durch Schaltmittel (2, 6; 42, 46) axial verschoben wird (Abb. 1, 4).
4. 4. Lichtmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch Anordnung einer konzentrischen Buchse (42) mit Stiften (47) innerhalb des inneren Kugellaufringes ■ (4 bzw. 44), die bei Drehung im Zusammenwirken mit einer schrägen Fläche (49) das Getriebe (11,12,13,14) bzw. Getriebeteil (12,13) beeinflußt (Abb. 4).
5. 5. Lichtmaschine nach den Ansprüchen I, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eigentliche Nabenachse (31, 41) an der Stelle der umlaufenden Teile bzw. der Stelle der Ritzel (14) im Durchmesser geringer gehalten ist, und zwar soweit es die Beanspruchung zuläßt, und an den Enden der Kugellager (4, 5; 25) und der Befestigungsmuttern (20) dieselbe beispielsweise durch Buchse (18) oder Ansätze (45) verstärkt wird (Abb. 3, 4).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen