CN101837815A - 用于接纳电池单元的自行车车架和相关的电池单元 - Google Patents

用于接纳电池单元的自行车车架和相关的电池单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及自行车车架(5)，其包括管段(12)，该管段具有用于接纳至少一个电池单元(16)的内部空间(15)，电池单元适于作为电动自行车驱动装置(4)的能源，本发明还涉及可插入到车架中的电池单元(16)。为了提供简便的操作，同时提供高度稳定的电池放置，所述管段(12)设有侧开口(14)，其基本在所述管段的延伸方向上延伸，其中，所述电池单元可以通过所述侧开口(14)插入到所述内部空间(15)中。

Description

用于接纳电池单元的自行车车架和相关的电池单元
技术领域
本发明涉及自行车车架，其包括一个管段，管段具有用于接纳至少一个电池单元的内部空间，该电池单元适于作为电动自行车的驱动的能源。本发明还涉及用于插入该自行车车架中的电池单元。
背景技术
电动马达在自行车中作为全动力装置以及辅助或混合动力装置，需要时，电动马达或者作为自行车的全驱动，或者辅助由骑车人带动的踏板驱动。作为这种马达的能源，需要电池，特别是可充电电池，这些电池通常固定在自行车车架的适当位置。为此，自行车车架通常带有电池容器。但是，这种电池容器体积比较大，不仅减少了自行车车架上可用的自由空间，特别是用于容纳附加设备如水瓶、自行车工具等的空间，而且在极端情况下甚至可能影响骑车人的骑行舒适性。另外，将电池紧固在该容器内也存在问题，因为电池的自身重量很大，但在骑行过程中偶尔需要能承受住硬冲击。
EP0905014B1公开了一个马达驱动的折叠自行车，在其后车架部分存放有用于电驱动的电池。当前车架部分围绕后车架部分折叠时，后车架部分前面的一个前开口露出，通过该开口可以从外面触及电池室。但是，这样的前开口只适合折叠自行车，因为非折叠自行车的前面一般由车灯、刹车线等覆盖，因此不能被完全地接触到。而且，将电池紧固在车架内部的可能性也受到该前开口的限制。为了可靠地保持电池，且保护电池不受车架的硬撞击，需要在车架的纵向上对电池施加一个力。然而，由于车架前开口要求克服这种力的作用手工插入电池，在这种电池保持器中只能应用较小的保持力。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种前言中所述的自行车车架，该车架使得可以简单地将电池单元插入到车架管内或从车架管中取出，且避免了上述缺点，并同时保证了可靠且安全受保护的电池的容纳。
该目的的实现是通过一种自行车车架，它包括一个管段，管段具有用于接纳至少一个电池单元的内部空间，电池单元适于作为电动自行车驱动的能源。
因此，根据本发明，建议自行车车架的管段具有一个侧开口，基本在所述管段的延伸方向上延伸，其中，所述电池单元通过所述侧开口可以插入所述内部空间内。这样，可以相对车架横向地进行电池单元的简单插入和取出。同时，这样的插入机构使得能够将高度稳定的电池单元固定装置设置在内部的相应管长度上。
通过一种摆动设置可以实现电池单元的特别舒适的插入和取出，该设置提供手工操作的引导，并且使电池能够准确定位。最好在内部空间的一端设置一个铰链，电池单元可以与该铰链连接，并且在连接操作后可围绕铰链向内部空间摆动。在该铰链附近，最好设置一个用于电池单元的电触点，使得当电池单元连接到铰链时，就已经建立了与电动驱动装置的接触。在另一个优选方式中，一个侧开口的封闭盖铰接在铰链上。其提供的优点是，一方面，封闭盖可以用来确定用于使电池与所述铰链连接的插入方向，另一方面，可以在电池单元插入时进行的摆动运动的过程中，同时完成侧开口的关闭。
为了达到电池单元的安全固定，根据一个优选实施例，建议在内部空间中设置一个施压装置，施压装置可以在管段的延伸方向上对电池单元施加一个压力。在另一个优选实施例中，根据前面的解释，一个铰链设在内部空间的一端，施压装置设在与铰链相对的内部空间的一端。施压装置产生的压力最好等于至少100N，最好约为150N，并且压力的产生例如可以通过设置至少一个最好在电池单元的插入操作期间已经预加载的弹簧，并且/或者通过一个旋转安装的轴，通过该轴例如可以在插入后对电池单元施加压力。
根据施压装置的第一优选实施例，施压装置包括至少一个能够在一个外部位置和一个内部位置之间枢转的枢转臂，在外部位置，枢转臂朝向侧开口，在内部位置，枢转臂被带向更接近管段的延伸方向，在电池单元的插入过程中，枢转臂可固定在电池单元上。在这种情况下，用于产生压力的弹簧可以连接到枢转臂，例如可以部分地包含在枢转臂内。
根据一个第二实施例，施压装置包括一个导轮，电池单元在插入内部空间的过程中沿着该导轮被引导。在这种情况下，导轮可以连接到用于产生压力的弹簧。
根据一个第三实施例，施压装置包括一个转动安装的轴，如上面已经解释的，压力可以通过该轴在电池单元插入后施加到电池单元上。
用于插入到这种自行车车架中的电池单元最好在其后侧设有连接部分，用于使其与上述的铰链连接。本发明的电池单元的前侧最好设有用于与上述施压装置连接的突起或凹陷结构。这样，可以实现例如与上述枢转臂的连接，或者在上述导轮上的卡接。
附图说明
下面通过优选实施例并参照附图更详细地描述本发明，本发明进一步的特征和优点通过这些附图得以体现，附图如下：
图1：传统的电池运转的自行车的侧视图；
图2：本发明自行车车架的侧视图，车架包括用于接纳电池单元的管段；
图3：图2所示用于接纳电池单元的管段的放大立体图，其封闭盖关闭；
图4：图3所示管段的立体图，其封闭盖打开；
图5(a)-(h)：图3和4的管段的相应剖视图，根据本发明第一实施例的施压装置结合在其中，这些图示出将电池单元插入管的内部空间的相应步骤；
图6(a)-(c)：管段的相应剖视图，根据本发明第二实施例的施压装置结合在其中，这些图示出将电池单元插入管的内部空间的相应步骤；
图7(a)-(d)：管段的相应剖视图，根据本发明第三实施例的施压装置结合在其中，图7(b)示出沿图7(a)所示剖切平面的一个剖面，图7(a)、7(c)和7(d)以同样的剖视图示出将电池单元插入管段内部空间的相应步骤；
图8(a)、(b)：管段的相应剖视图，根据本发明第四实施例的施压装置结合在其中，图8(a)示出处于施压状态的施压装置，图8(b)示出处于非施压状态的施压装置。
图9(a)、(b)：本发明的封闭盖的一部分和用于其引导的引导板的俯视图。
具体实施方式
图1示出现有技术的电动自行车1，其带有自行车车架2，用于接纳电池单元的电池箱3安装在车架的下管上。电池单元为设在后轮上的电动马达4提供能量。该已知的电动马达4可以用于作为自行车的全动力装置以及作为混合动力装置，在作为混合动力时，根据踏板驱动传递给后轮的驱动力来辅助骑车人的肌肉力。
图2示出本发明的自行车车架5。该车架主要由布置成三角形的车座管6、上管7和下管8、以及在前侧的头管9、在后侧设于车架上的两个车座梁10和两个链条梁11组成。与车座管6和上管7相比，下管8的横截面形状在车架平面内延伸，因此产生一个扩大的管的横截面。在下管8的管中段12，设有一个侧开口14的封闭盖13，图4示出更多细节。
图3以放大图示出自行车车架5的细节，还示出带有关闭的封闭盖13的下管8。
图4示出带有打开的封闭盖13的相同细节，由此可以通过侧开口14从外部进入管中段12的内部空间15。侧开口14在管段12的纵向上延伸，并且在内部空间15的主要部分之上。
另外，图4示出了用于插入内部空间15中的电池单元16。电池单元16基本呈柱形形状，具有八角形的横截面。位于侧开口14之后的内部空间15区域的形状与电池单元16的外部轮廓相适应。封闭盖13在其后端与突出到内部空间15中的连接插座17刚性连接，电池单元16通过其后侧可插入到该插座中。沿着封闭盖13，可以手动地将电池单元16朝着其在连接插座17中的正确连接位置引导。
如下面更详细解释的，连接插座17铰接在内部空间15的后端，这样就可以使带有插入的电池单元16的密封盖13相对侧开口14横向摆动。在电池单元16的前端形成有多个突起结构18，通过该突起结构电池单元16适于接合在施压装置20中，如下面将参照附图详细解释的。
图5(a)示出下管8的剖视图。该图示出设在内部空间15后端的铰链21，连接插座17铰接在铰链21上，并且封闭盖13固定到连接插座17上。另外，连接插座17带有电触点22，用于可插入其中的电池单元16。
内部空间15的前端设有施压装置20，用于在自行车车架5的方向上向电池单元16施压。施压装置20包括一个枢转臂23，其内部设有用于产生压力的弹簧24。在内部位置，枢转臂23位于下管轴线附近，并且铰接到一个施压轴25，以便能够在其内部位置与外部位置之间枢转，在外部位置，枢转臂朝向侧开口14，该枢转运动在与连接插座17相同的枢转平面中进行。在枢转臂23的外端形成一个圆锥体26，用于接合在电池单元16上的相应形状的突起结构18中，以便在插入操作中实现电池单元16与施压装置20的连接。
一个螺旋弹簧27围绕施压轴25缠绕。在管段12的与侧开口14相对的外壁上设有按钮28，该按钮具有附带的回位弹簧，且与枢转臂23操作连接。
下面参照图5(b)-5(h)更详细地描述电池单元16插入到内部空间15中的连续步骤。
图5(b)示出按钮28动作后的下管8。这样螺旋弹簧27释放，因此使施压轴25转动，并导致枢转臂23从其内部位置到其外部位置的枢转运动。同时，封闭盖13的锁定机构解锁，使得可以手动打开封闭盖。
图5(c)示出围绕铰链21打开封闭盖13后的下管8。
图5(d)示出沿打开的封闭盖13的内侧朝连接插座17引导的电池单元16。这里，特别可以看见电池单元16的要插入连接插座17的向后连接部分29，该部分形成电触点。
图5(e)示出连接部分29插入连接插座17后的电池单元16，由此电池单元已经在该侧电连接。
图5(f)示出封闭盖13回摆后的电池单元16，由此电池单元16沿其纵向侧被引向侧开口14，直到它前面的突起结构18顶靠枢转臂23，并且与端部的锥体26进行接合。
图5(g)示出封闭盖13进一步回摆后的电池单元16，且接合在电池单元上的枢转臂23被一起带动。这样，产生了弹簧24的压力增加，及伴随的施加在电池单元16上的力。
图5(h)示出完全插入内部空间15且封闭盖13锁定后的电池单元16。枢转臂23现在被完全带回到其内部位置，由此达到最大的弹簧压力和施加在电池单元16上的力。通过这样的施压装置20，能够向电池单元16传递一个大的压力，由此实现高的水平稳定性。
为了从内部空间15取出电池单元16，需要启动按钮28，由此使封闭盖13解锁，使封闭盖13可以摆出。尽管有比较大的压力，所需要的手动释放力是很小的。
图6(a)示出具有根据本发明第二实施例的施压装置30的管段12。施压装置30包括一个导轮33，该导轮通过枢转臂31与设置在靠近后壁侧的一个螺旋弹簧34连接。在另一侧，螺旋弹簧34与管段12刚性连接。枢转臂31铰接到设于螺旋弹簧34中的轴19上，使得导轮33在管段12延伸方向上的运动分量得到保证。该图还示出已经插入到连接插座17中的电池单元16。电池单元16的前侧形成有圆形凹槽32，其形状对应导轮33的一段圆周，因此可以进行卡接。
图6(b)示出封闭盖13摆动直到电池单元16的前侧与导轮33接触后的电池单元16。随着电池单元16进一步插入，导轮33开始转动，使螺旋弹簧34受力，由此增加了在电池单元16方向上施加给导轮33的力。
图6(c)示出完全插入到管段12的内部空间15后的电池单元16。导轮33接合在凹槽32中，并且封闭盖13关闭。
图7(a)示出具有根据本发明第三实施例的施压装置35的管段12。施压装置35包括一个导轮33。另外还示出了插在连接插座17中的电池单元16。
图7(b)示出沿图7(a)指示的剖面作出的图7(a)所示管段12的剖视图。在该图中可以看到，施压装置35与布置在内部空间15端部的一个弹簧对36相关联。
图7(c)示出图7(a)所示的管段12，其电池单元16的前侧与导轮33接触。这里同样，封闭盖13的进一步摆动运动导致施加给电池单元16的力增加，直到其圆形凹槽与导轮33接合，如图7(d)所示。
图8(a)示出具有根据本发明第四实施例的施压装置40的管段12。施压装置40包括一个转动安装的轴41，该轴可以从外面手动操动。轴41具有铰接其上的扭转螺栓42，并且在螺栓的相对一侧铰接一个锁定销43。该图还示出已经插入内部空间15的电池单元16。施压装置40处于没有压力的状态。
图8(b)示出轴41转动后的管段12，由此扭转螺栓移向电池单元，并且锁定销顶靠电池单元16的前侧，使得当轴41进一步转动时，增加的压力施加到电池单元16上。
图9(a)和9(b)示出封闭盖13的俯视图，一个导销45固定在其上。导销接合在一个引导板46的轨道47中，引导板固定到管段12上。在轨道47的外端区域形成有一个锁止结构48，通过该结构，封闭盖13锁定在其外端位置。
通过前面的描述，对本发明的自行车车架的改动对本领域技术人员而言是显然的，而不会超出完全由专利权利要求所限定的本发明的保护范围。特别是：
-带有用于接纳至少一个电池单元16的内部空间15的管段12不由下管8形成，而可以例如由自行车车架几何形状的上管7或车座管6形成，并且既可以在管的整个长度上延伸，也可以只在相应车架管的一部分上延伸。
-除了使用一个各自的施压装置20、30、35、40的所示实施例外，也可使用这些施压装置的组合，例如通过弹簧压力与借助转动安装轴施加的力的结合，以达到所需的施压作用。
尽管已经针对特殊的实施例对本发明进行了描述，很多其它变型、改动和其它应用对本领域的技术人员都是显而易见的。因此，本发明最好不由这里具体公开的内容所限定，而只由所附的权利要求来限定。

Claims (17)

1.一种自行车车架(5)，其包括一个管段(12)，该管段具有用于接纳至少一个电池单元(16)的内部空间(15)，电池单元适于作为电动自行车驱动装置(4)的能源，其中，所述管段(12)设有侧开口(14)，侧开口基本在所述管段(12)的延伸方向上延伸，所述电池单元可以通过所述侧开口(14)插入到所述内部空间(15)中。
2.如权利要求1所述的自行车车架，其中，一个铰链(21)设于所述内部空间(15)的一端，所述电池单元(16)可以与该铰链连接，并且可以在所述连接后朝所述内部空间(15)摆动。
3.如权利要求2所述的自行车车架，其中，在所述铰链(21)附近设有用于所述电池单元(16)的电触点(22)。
4.如权利要求2或3所述的自行车车架，其包括用于所述侧开口(14)的封闭盖(13)，该封闭盖铰接在所述铰链(21)上。
5.如权利要求1所述的自行车车架，其中，施压装置(20、30、35、40)设置在所述内部空间(15)中，所述施压装置(20、30、35、40)能够在所述管段(12)的延伸方向上对所述电池单元(16)施加压力。
6.如权利要求2所述的自行车车架，其中，所述施压装置(20、30、35、40)设置在所述内部空间(15)的与所述铰链(21)相对的端部。
7.如权利要求5或6所述的自行车车架，其中，所述压力至少等于100N。
8.如权利要求7所述的自行车车架，其中，所述压力约为150N。
9.如权利要求5所述的自行车车架，其包括至少一个用于产生所述压力的弹簧(24、34、36)。
10.如权利要求5所述的自行车车架，其中，所述施压装置(20)包括枢转臂(23)，其能够在一个外部位置与一个内部位置之间枢转，在外部位置，枢转臂(23)朝向所述侧开口，在内部位置，枢转臂(23)被带向更接近所述管段(12)的延伸方向，所述枢转臂(23)在所述电池单元(16)的插入过程中可固定在所述电池单元(16)上。
11.如权利要求9或10所述的自行车车架，其中，所述弹簧(24)结合在所述枢转臂(23)中。
12.如权利要求5所述的自行车车架，其中，所述施压装置(30、35)包括导轮(33)，在所述电池单元(16)插入所述内部空间(15)的过程中，所述电池单元沿着导轮(33)被引导。
13.如权利要求9或12所述的自行车车架，其中，所述导轮(33)与所述弹簧(34、36)连接。
14.如权利要求5所述的自行车车架，其中，所述施压装置(40)包括转动安装的轴(41)，该轴能够在电池单元插入后将所述压力施加到所述电池单元(16)上。
15.用于插入到权利要求1-14之一所述的自行车车架(5)中的电池单元(16)。
16.如权利要求15所述的电池单元(16)，其中，在电池单元的后侧设有用于使其连接到所述铰链(21)的连接部分(29)。
17.如权利要求15或16所述的电池单元(16)，其中，在电池单元的前侧形成有突起或凹陷结构(18)，用于使所述电池单元与所述枢转臂(23)和/或所述导轮(33)锁定。
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