CN111406017A - 用于电动自行车的自行车车架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电动自行车的自行车车架(2)，所述自行车车架具有多管式且一体式的车架区段(30)，所述车架区段(30)具有承载管(32)和壳体管(34)，其中，所述承载管(32)限定沿车架区段(30)的纵向延伸的承载腔(33)的边界，并且所述壳体管(34)限定沿车架区段(30)的纵向延伸的壳体腔(35)的边界，其中，所述壳体管(34)具有电池开口(26)，电池(24)通过所述电池开口(26)能够装入所述壳体腔(35)中，并且其中，所述承载管(32)比所述壳体管(34)具有更大的壁厚度(T)。通过这种自行车车架提供一种具有电池开口的自行车车架，其中，这种自行车车架具有高刚度和低重量。

Description

用于电动自行车的自行车车架
本发明涉及一种用于电动自行车的自行车车架。
从现有技术中已知这种自行车车架具有不同的设计。自行车车架主要包括支承车座支柱的座管、转向管、下管和某些情况下的上管以及后部结构，其中，车座支柱具有固定在其上的自行车座，操纵前轮的自行车叉和与该自行车叉连接的自行车车把可旋转地支承在转向管中，座管通过下管和某些情况下也通过上管与转向管固定连接，后部结构与座管连接并且导引后轮。在座管的下部区域中布置有脚蹬轴承壳体，脚蹬曲轴可旋转地安装在该脚蹬轴承壳体中。在脚蹬曲轴的轴向端部上，各一个曲柄分别与相应的脚蹬固定。此外，链轮抗扭地布置在脚蹬曲轴上，该链轮与布置在后轮上的链轮配合工作，从而将车手的驱动功率传递到后轮上。
因此，自行车车架构成承载结构，该承载结构在与自行车叉的连接点和与后轮的连接点之间由于车手的重量承受静载荷和动载荷。在此，在各车架区段中受到拉载荷、压载荷、弯曲载荷和/或扭转载荷，其中，在行驶中由于脚蹬运动、制动过程、转向运动和坡面行驶，导致不同载荷类型的份额变化。
与没有助力装置的自行车相比，电动自行车额外具有电动驱动器，其中，在轮毂驱动器和脚蹬轴承驱动器之间有所区别。在轮毂驱动器中，电动驱动器布置在后轮或前轮的轮毂中并且直接驱动前轮或后轮。脚蹬轴承驱动器布置在脚蹬曲轴的区域中并且通过链轮和链条驱动后轮。
电动驱动器具有电动机，电动机在运行中需要由蓄能器持久地供应电能。蓄能器通常是电池，其需要被稳定地携带。
为了将电池布置在自行车车架上有不同的解决方案。其中，电池可以例如在外部安装在自行车车架上或者安装在固定在自行车车架上的自行车后座上。另一种解决方案是将电池集成到自行车车架中，从而观赏电动自行车的人看不到电池，并且保护电池免受例如由石子击中引起的损伤。为了安装和拆卸电池，在自行车车架上构造电池开口，从而例如为了给电池充电或更换电池可以将电池从自行车车架取出。
由专利文献EP 2 134 592 B1已知这种用于电动自行车的自行车车架，该自行车车架具有电池开口，电池可以通过该电池开口装入自行车车架的车架管中和从车架管中取出。一体式的车架管设计为多管式并且具有承载管和至少一个壳体管，其中，壳体管具有电池开口并且因此在该区域中具有较低的刚度。承载管在整个长度上不具有开口，因此，车架管的刚度基本上由承载管的刚度决定。
车架管的这种设计的缺点是，这种自行车车架具有较高的重量。
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有电池开口的自行车车架，其中，这种自行车车架具有高刚度和低重量。
所述技术问题通过具有独立权利要求的特征的自行车车架解决。
所述自行车车架具有多管式且一体式设计的车架区段。在此，多管式的车架区段包括至少一个承载管和至少一个壳体管。
承载管限定沿车架区段的纵向延伸的承载腔的边界。壳体管限定沿车架区段的纵向延伸的壳体腔的边界。壳体管具有电池开口，电池通过所述电池开口能够装入壳体腔中。在安装状态下，电池优选以整个体积布置在壳体腔中，从而观赏电动自行车的人看不见电池。电池可以简单地拆卸，以便例如进行充电，其中，电池通过电池开口被从壳体腔取出。
在骑电动自行车时，所述车架区段通常承受由拉载荷、压载荷、弯曲载荷和/扭转载荷构成的组合载荷，其中，在行驶中由于脚蹬运动、制动过程、转向运动和坡面行驶，不同载荷类型的份额显著变化。这些载荷基本上由承载管承受，其中，承载管为此具有相对较大的壁厚度。与承载管的壁厚度相比，壳体管的壁厚度设计得较小，因为没有或只有较小的载荷经由壳体管被传递。
通过车架区段的这种设计，电池可以不可见地布置在自行车车架中，并且可以减小车架区段或自行车车架的重量，其中，这种车架区段具有足够的刚度。
所述承载管优选地具有至少一个纵向加强筋、加厚部和/或肋状凸起。通过纵向加强筋、加厚部和/或肋状凸起以简单、廉价且减轻重量的方式增大阻力矩、尤其弯曲阻力矩并且因此提高承载管和整个自行车车架的刚度。
所述承载管优选地具有三角形的横截面形状，从而承载管具有高刚度和低重量。
在有利的设计方案中，在所述承载管和壳体管之间的过渡区域中构造有纵向加强筋和/或加厚部。优选地，在所述承载管和壳体管之间的过渡区域中的壁厚度大于壳体管的壁厚度。由此，过渡区域被加固并且在承载管和壳体管之间产生连续的过渡。由此防止了所述车架区段在过渡区域中的失效。
在优选的设计方案中，电池开口能够被封闭盖封闭，从而电池在安装状态下对观赏电动自行车的人不可见。以此方式改善了电动自行车的外观。此外，电池被封闭盖保护免受环境影响和例如由石子击中或潮气引起的损伤。
优选地，封闭盖未固定地(或者说浮搁地)支承在壳体管上，其中，没有明显的载荷经由封闭盖传递。以此方式可以简单且廉价地设计和制造封闭盖。
在优选的设计方案中，所述封闭盖的壁厚度相当于所述壳体管的壁厚度，由此在封闭盖和车架区段的外表面之间形成齐平的过渡。封闭盖可以由在制造电池开口时从壳体管切除的壁体构成。
电池优选地具有封闭盖。在此，封闭盖例如设计为单独的构件并且与电池固定连接。由此简化了电池的安装和拆卸过程。
在优选的设计方案中，所述车架区段设置在座管和转向管之间。座管通常通过上管和/或下管与转向管连接，使得车架区段设置在下管或上管上。
优选地，在所述壳体腔中布置有电气的连接元件，其中，所述电池在安装状态下与所述电气的连接元件电连接。由此，通过将电池安装到壳体腔中就将电池与连接元件连接。此外，连接元件对观赏电动自行车的人不可见。
在优选的设计方案中，所述车架区段是连续的挤压型材。由此可以廉价且简单地制造车架区段。通过从壳体管的壁部切除壁体可以简单且廉价地制造电池开口，其中，该壁体优选构成封闭盖。
图1示出具有车架区段的自行车车架的立体图，
图2以剖面图示出电池在图1的自行车车架的车架区段中的第一布置方式，
图3示出在该车架区段之外剖切自行车车架得到的剖面图，
图4以剖面图示出电池在图1的自行车车架的车架区段中的第二布置方式，
图5示出图1中的自行车车架的车架区段的第二设计方案的剖面图，
图6示出图1中的自行车车架的车架区段的第三设计方案的剖面图，和
图7示出图1中的自行车车架的车架区段的第四设计方案的剖面图。
图1示出自行车车架2，其由多个车架部件4构成并且设计为菱形车架。这些车架部件4在节点区域中彼此连接，其中，这些车架部件4通常彼此焊接。在菱形车架的情况下，这些车架部件对应于座管8、转向管10、上管12、下管14和后部结构16。所述后部结构16由支撑柱18和链条柱20组成。
在下管14、座管8和后部结构16的链条柱20之间的节点区域中布置有脚蹬轴承22，在脚蹬轴承22中通常支承有脚蹬支承轴。
电动自行车6具有脚蹬轴承驱动器或轮毂驱动器，其中，轮毂驱动器直接布置在后轮或前轮的轮毂中，并且脚蹬轴承驱动器布置在脚蹬轴承的区域中。电动自行车的驱动器的两种变型均具有电动机，因此在两种变型中都需要电能源。
为了给电动驱动器供能，每个电动自行车具有电池24。电池24布置在下管14中并且可以通过电池开口26装入下管14中。图1示出处于安装状态下的电池24，其中，电池开口26通过封闭盖28封闭。封闭盖28未固定地支承在下管14上。
图2示出剖切下管14、电池24和封闭盖28所得的剖面，其中，封闭盖28固定在电池24上并且与电池24构成一个单元。下管14具有用于容纳电池24的车架区段30，车架区段30设计为多管式并且包括闭合的承载管32和壳体管34。车架区段30是一体式的并且设计为连续的挤压型材。
自行车车架2承受车手重量的载荷。在此，车架区段30主要受到拉载荷、压载荷、弯曲载荷和/或扭转载荷。这些载荷仅由限定承载腔33的边界的承载管32承受，其中，承载管32的壁厚度T如此设计，从而提供车架区段30的足够的刚度。在此，在车架区段30中，承载管32在整个横截面形状上具有相对较大的壁厚度T，其中，该壁厚度T在承载管32的整个外周上大于壳体管34的壁厚度G。
另外，承载管32设计为呈三角形，并且承载管32在三角形横截面的角区域之间具有纵向加强筋36、38、40，其中，既通过承载管32的三角形横截面形状又通过纵向加强筋36、38、40增大承载管32的刚度。
壳体管34限定壳体腔35的边界并且仅用于将电池24布置在车架区段30或下管14中，其中，壳体管34不具有明显的承载功能。在此，电池24在安装状态下布置在壳体腔35中。在壳体腔35中还布置有连接元件70，该连接元件用于将电池24与驱动马达电连接。
壳体管34的壁厚度G设计为小于承载管32的壁厚度T，因为没有或只有较小的载荷经由壳体管34被传递。封闭盖28的壁厚度D与壁厚度G相当。
在承载管32与壳体管34之间的过渡区域42、44中，壁厚度从承载管32的壁厚度T连续地改变为壳体管34的壁厚度G。此外，在过渡区域42、44中分别构造有纵向加强筋46、48。两种措施都产生承载管32和壳体管34之间的连续过渡。
图3示出下管14的与车架区段30紧邻的区段。该区段与车架区段30的唯一区别是不构造有电池开口26。该区段的壁厚度G、T和几何形状设计与车架区段30的设计一致。从而整个下管14可以被制造为连续的挤压型材。
图4示出电池24在车架区段30中的第二布置方式，其中，与壳体管34的在图1和图2中示出的设计方案不同，电池开口26侧向地构造在车架区段30上。
图5至图7示出车架区段30的另外的设计方案。在图5和图6中，承载管32设计为矩形。为了加固矩形的承载管32，该承载管具有多个加强筋80、82、84、86、88、90，其中，构造在承载管32的侧壁上的加强筋80、82向内隆起到承载管32中，并且构造在承载管32的上壁和下壁上的加强筋84、86、88、90向外隆起。图5中所示的第二设计方案和图6中所示的第三设计方案之间的关键区别在于，在第三设计方案中设有另外的壳体管34'，该另外的壳体管34'布置在与壳体管34相反的一侧上。另外的壳体管34'设计为与壳体管34结构相同并且限定另外的壳体腔35'的边界，在该另外的壳体腔35'中布置有第二电池24'。
图7示出车架区段30的第四设计方案，其中，该车架区段30具有椭圆形的横截面并且具有一个承载管32和两个壳体管34、34'。该承载管32具有多个肋状凸起100、102、104、106、108、110、112、114，这些肋状凸起既伸入承载腔33中又伸入壳体腔35、35'中。在由壳体管34、34'限定边界的壳体腔35、35'中分别布置有电池24、24'。封闭相应的壳体管34、34'的封闭盖28、28'如此设计，使得车架区段30具有椭圆形的横截面。
应当清楚的是，自行车车架的其它与所描述的实施方式相比结构上不同的实施方式也是可行的，只要不脱离独立权利要求的保护范围即可。

Claims (12)

1.一种用于电动自行车的自行车车架(2)，所述自行车车架具有
多管式且一体式的车架区段(30)，所述车架区段(30)具有承载管(32)和壳体管(34)，其中，所述承载管(32)限定沿车架区段(30)的纵向延伸的承载腔(33)的边界，并且所述壳体管(34)限定沿车架区段(30)的纵向延伸的壳体腔(35)的边界，
其中，所述壳体管(34)具有电池开口(26)，电池(24)通过所述电池开口(26)能够装入所述壳体腔(35)中，
并且其中，所述承载管(32)比所述壳体管(34)具有更大的壁厚度(T)。
2.根据权利要求1所述的自行车车架(2)，其特征在于，所述承载管(32)具有至少一个纵向加强筋(36、38、40)、加厚部和/或肋状凸起(100、102、103、104、106、108、110、112、114)。
3.根据权利要求1或2所述的自行车车架(2)，其特征在于，所述承载管(32)具有三角形的横截面形状。
4.根据前述权利要求中任一项所述的自行车车架(2)，其特征在于，在所述承载管(32)和壳体管(34)之间的过渡区域(42、44)中构造有纵向加强筋(46、48)和/或加厚部。
5.根据前述权利要求中任一项所述的自行车车架(2)，其特征在于，在所述承载管(32)和壳体管(34)之间的过渡区域(42、44)中的壁厚度大于壳体管(34)的壁厚度(G)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的自行车车架(2)，其特征在于，所述电池开口(26)能够被封闭盖(28)封闭。
7.根据权利要求6所述的自行车车架(2)，其特征在于，所述封闭盖(28)未固定地支承在所述壳体管(34)上。
8.根据权利要求6或7所述的自行车车架(2)，其特征在于，所述封闭盖(28)的壁厚度(D)相当于所述壳体管(34)的壁厚度(G)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的自行车车架(2)，其特征在于，所述电池(24)具有所述封闭盖(28)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的自行车车架(2)，其特征在于，所述车架区段(30)设置在座管(8)和转向管(10)之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的自行车车架(2)，其特征在于，在所述壳体腔(35)中布置有电气的连接元件(70)，其中，所述电池(24)在安装状态下与所述电气的连接元件(70)电连接。
12.根据前述权利要求中任一项所述的自行车车架(2)，其特征在于，所述车架区段(30)是连续的挤压型材。
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