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Die Erfindung betrifft eine Halterung mit klappbarer Schutzabdeckung für Energiespeicher mit schneller werkzeugloser Wechselmöglichkeit von einem oder mehreren Energiespeichern für elektrisch betriebene Fahrräder und auch für den Einsatz an anderen Geräten oder Fahrzeugen, die eine elektrische Versorgungsleistung benötigen.
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Stand der Technik.
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Elektrofahrräder weisen sowohl einen Pedalantrieb als auch einen elektromotorischen Antrieb auf. In den letzten Jahren erntet diese Art von Fahrrädern, die auch als Pedelec oder E-Bike bezeichnet werden, großen Zuspruch. Die Unterstützung durch den elektromotorischen Antrieb ermöglicht es, weite Fahrstrecken schneller zu bewältigen und Steigungen mit geringeren Anstrengungen zu meistern. Die vom Elektromotor unterstützte Fortbewegung ermöglicht eine konstante Reisegeschwindigkeit auch bei nachlassender körperlicher Leistung. Die Elektrofahrräder sind meist für die Fortbewegung auf der Straße oder dem Radweg konzipiert. Der elektromotorische Antrieb erfordert das Mitführen einer Energiequelle, die den Motor speist. Die Energiequelle liegt meist in Form eines wiederaufladbaren Akkumulators als Energiespeicher vor. Als Energiespeicher ist im Folgenden jedwede autarke elektrische Energiequelle unabhängig von ihrer Wiederaufladbarkeit, also auch eine Batterie oder eine Brennstoffzelle, bezeichnet. Ebenso wird die Kurzbezeichnung Akku als Synonym für den Begriff des Akkumulators verwendet. Sowohl hinsichtlich der Verbauung und der Form der Motoren als auch hinsichtlich der Art und Weise, wie der Akkumulator in das Rad integriert ist, gibt es im Stand der Technik erhebliche Unterschiede. Die Größe des Akkumulators ist abhängig von der Größe und der Leistung des Motors, der mit einer Akkumulatorladung zu bewältigenden Fahrstrecke sowie der Stärke der vom Motor zu leistenden Unterstützung. Es existieren Varianten, bei denen der Akkumulator extern am Fahrrad montiert oder durch den Fahrer, beispielsweise auf dem Gepäckträger, in einem Halter am Rahmen oder im Rucksack mitgeführt wird. Eine Anbringung des Akkumulators auf dem Gepäckträger eines Fahrrads ist beispielsweise aus der
DE 69603397 T2 bekannt. Da ein Akkumulator ein hohes Gewicht besitzt, verschiebt sich bei einer Anbringung auf dem Gepäckträger der Gesamtschwerpunkt des Fahrrads noch oben. Dies beeinträchtigt die fahrdynamischen Eigenschaften. Ein weiterer Nachteil bei der Lösung der
DE 69603397 T2 ist in der außen am Rahmen befestigten Verkabelung zu sehen, die die Verbindung zwischen Motor und Batterie herstellt. Außen am Rahmen ist die Verkabelung ungeschützt und kann bei einem Sturz leicht beschädigt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Akkumulator in die Rahmenrohre zu verbauen. Der Akkumulator bleibt somit unsichtbar und geschützt. Allerdings muss entweder der Akkumulator an die Rahmengeometrie oder die Rahmengeometrie an den Akkumulator angepasst werden. Die Wartung oder das Auswechseln des Akkumulators ist meist umständlich und erfordert eine Zugangsöffnung. Eine solche Zugangsöffnung kann den Rahmen schwächen. In die Rahmenrohre verbaute Akkumulatoren sind beispielsweise aus der
DE 60209510 T2 (Sparta) und der
US 20100133778 A1 (Protanium) bekannt. Bekannt ist es ferner, bei Elektrofahrrädern (E-bikes) den Akkumulator zwischen Sitzrohr und Hinterrad anzubringen, wie dies beispielsweise in der
DE 69729611 T2 (Panasonic) gezeigt ist. Diese Vorgehensweise erfordert jedoch eine Verlängerung des Hinterbaus, wodurch sich der der Radstand des Fahrrads ändert. Insbesondere der für ein gutes Fahrverhalten in Kurven möglichst kurze Abstand zwischen der Tretlagerachse und der Hinterradachse vergrößert sich. In der
DE 69427656 T2 (Yamaha) ist das Sitzrohr gegenüber einem herkömmlichen Rahmen in Fahrtrichtung nach vorn verschoben, um eine Integration des Akkus zu erlauben. Vor allem für größere Fahrradfahrer resultiert aus dieser Verschiebung jedoch eine schlechtere Ergonomie. Außerdem ist die Verschiebung des Sitzrohres für gefederte Fahrräder unvorteilhaft. Da der Akku nach hinten übersteht, besteht die Gefahr, dass das Hinterrad beim Einfedern mit dem Akkumulator kollidiert. Zwar kann eine Ausführung gemäß
DE 10 2011 005 520 A1 die Nachteile umgehen, jedoch ist eine solche Rahmenkonstruktion kostenintensiver als ein Standardfahrradrahmen. Ein weiterer Nachteil der heutigen E-Bike Konstruktionen ist der Umstand, daß der Akku einen Energieinhalt größer 100 Wh aufweist und deswegen als im Einzeltransport als Gefahrgut gehandhabt werden muß. In Bezug auf die Ersatzteillogistik und den Luftfrachttransport stellt dieser Umstand einen großen Aufwand dar und ist somit als Nachteil zu werten. Aktuelle Entwicklungen versuchen deswegen, ein E-bike mit mehreren Akkus auszustatten, wobei jeder einzelne einen Energieinhalt kleiner 100 Wh in sich trägt. Diese Akkus sind beispielweise so aufgebaut, daß sie einen magnetischen Verbindungsmechanismus haben, der die elektrischen Verbindungen sowie einen mechanischen Formschluß zusammen hält. Ebenso verbindbar ist ein sogenanntes Akkunest, von dem aus die elektrische Leistung abgenommen wird und über Kabel dem Verbraucher zur Verfügung gestellt wird. Als Akkunest wir somit immer das Bauteil bezeichnet, welches die Energie aus dem Akku ableitet und den Akku an dieser Stelle mechanisch führt. Der Sinn der Ankoppelbarkeit über Magnete ist eine sehr schnelle Tauschbarkeit der Akkus. Diese Art von Schnellwechselakkus haben meist eine zylindrische Form und werden am Markt Energietuben genannt. Der Nutzer eines E-Bikes hat somit beispielsweise die Möglichkeit, mehrere Energietuben in einer Tasche mitzuführen und nur eine einzige Energietube am E-Bike als Energiezufuhr zu belassen. Das hat den Vorteil, daß der Nutzer des Bikes immer nur die Menge an Energie mitführen muß, die er wirklich braucht und das E-Bike immer sehr leicht bleibt. Ergonomisch muß der Wechsel eines solchen Akkus am Bike natürlich einfach und schnell innerhalb von Sekunden so durchgeführt werden können, damit der notwendige Akkutausch nicht als Nachteil gewertet werden muß. Im allgemeinen ist das sogenanntes Akkunest mit dem Rahmen des Fahrzeugs verschraubt und der Nutzer steckt den Schnellwechselakku in das Akkunest hinein. Der Schnellwechselakku wird dann ausschlieslich durch die Anziehungskraft der Magnete in seinem Akkunest gehalten. Dieses ist als Nachteil zu werten, da durch unebenes Gelände, Schlaglöcher oder Bremsmanöver der Akku sich aus seiner magnetischen Verbindung lösen kann. Elektrisch betriebene Zweiräder oder Pedelecs werden auch oft im Gelände bewegt, so daß der Schnellwechselakku auch Verschmutzungen unterliegen könnte. Der Wechselvorgang des Akkus kann in einem solchen Fall nicht ohne Verschmutzung der Hände des Nutzers vonstatten gehen.
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In Anbetracht der obigen Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Halterung mit klappbarer Schutzabdeckung für Energiespeicher zu schaffen, die eine sehr schnelle werkzeuglose Entnahmemöglichkeit und Wechselmöglichkeit von einem oder mehreren Energiespeichern, ermöglicht, den Energiespeicher vor Schmutzeinwirkung schützt und trotzdem einfach zu produzieren ist. Hierzu muß die neuartige Halterung auf einem Rahmen, Untergestell oder Gehäuse angeordnet sein und die Schutzabdeckung muß einen geöffneten und geschlossenen Zustand einnehmen können. Große Bereiche der Oberfläche des Energiespeichers, der üblicherweise eine Längsachse besitzt, sind im geschlossenen Zustand der Schutzabdeckung nicht sichtbar. Die Entnahme des Energiespeichers im geöffneten Zustand der Schutzabdeckung erfordert die Bewegung des Energiespeichers in eine Entnahmerichtung. Die Halterung mit klappbarer Schutzabdeckung soll an allen Geräten oder Fahrzeugen, die eine elektrische Versorgungsleistung benötigen, eingesetzt werden können.
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Diese Aufgaben werden für die eingangs genannte Halterung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Halterung mit mindestens einer klappbaren Schutzabdeckung für Energiespeicher ausgestattet ist und mindestens eine Schutzabdeckung mindestens ein Gelenk mit einer Gelenkachse aufweist. Eine so gestaltete Schutzabdeckung ist vorteilhaft, weil der Nutzer nur unverlierbare Teile bedienen muß. Abdeckungen, die im geöffneten Zustand keine Verbindung zum Gerät haben, können leicht verloren gehen. Zusätzlich muß die eingangs genannte Halterung erfindungsgemäß mindestens an einer Schutzabdeckung mittelbar oder unmittelbar eine Fläche besitzen, die im geschlossenen Zustand der Schutzabdeckung in einem hohen Maße senkrecht zur Entnahmerichtung angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Energiespeicher selbst bei harschen Umgebungsbedingungen, Stößen und Vibrationen nicht aus seiner korrekten Position herausfallen. Ein gutes Produktdesign wird dann erreicht, wenn das Untergestell oder Gehäuse und mindestens eine klappbare Schutzabdeckung im geschlossenen Zustand für den Benutzer sichtbare Aussenflächen besitzt und diese sichtbaren Aussenflächen in großen Bereichen tangential zueinander angeordnet sind. Um mindestens eine Schutzabdeckung im geschlossenen Zustand sicher geschlossen zu halten, ist innerhalb der Neuheit an mindestens einer Schutzabdeckung mindestens ein magnetisches Bauteil angeordnet. Wenn die Längsachse eines Energiespeichers in hohem Maße parallel zu einer Gelenkachse der Schutzabdeckung angeordnet ist, ist es möglich, daß die Schutzabdeckung im geöffneten Zustand nicht weit von dem Gerät oder Fahrzeug absteht. Dieser Umstand ist wichtig für eine gute Ergonomie. Die Hand des Benutzers kann den Energiespeicher gut greifen, wenn die Neuheit dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens die Hälfte des Oberfläche des Energiespeichers sichtbar ist, sobald die Schutzabdeckung den geöffneten Zustand eingenommen hat. Die Halterung mit mindestens einer klappbaren Schutzabdeckung für Energiespeicher kann besonders klein gebaut werden, wenn sie dadurch gekennzeichnet ist, daß die Längsachse des Untergestells oder Gehäuses in hohem Maße parallel zu einer Gelenkachse der Schutzabdeckung angeordnet ist. Ebenfalls ergibt sich ein kleiner Bauraum und ein gutes Produktdesign, wenn die Neuheit dadurch gekennzeichnet ist, daß die Längsachse des Untergestells oder Gehäuses in hohem Maße parallel zur Längsachse des Energiespeichers angeordnet ist und ebenfalls die Längsachse des Untergestells oder Gehäuses in hohem Maße parallel zur Entnahmerichtung des Energiespeichers angeordnet ist. Wie bereits festgestellt, soll die Halterung mit klappbarer Schutzabdeckung an Geräten oder Fahrzeugen, die eine elektrische Versorgungsleistung benötigen, eingesetzt werden. Es gibt auch Geräte oder Fahrzeuge, die auch ohne Energiespeicher betrieben werden können. Ein Beispiel hierfür ist ein E-bike, denn es kann mit oder ohne Akku betrieben werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, daß die Neuheit auch dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schutzabdeckung ohne eingesetzten Energiespeicher geometrisch und mechanisch einen geschlossenen Zustand einnehmen kann. Falls die neuartige Halterung zwei oder mehr klappbare Schutzabdeckungen besitzt, kann eine mittelbare oder unmittelbare Verbindung der Schutzabdeckungen durch ein Getriebe vorteilhaft sein, denn der Benutzer muß nur eine Schutzabdeckung öffnen, und alle anderen Schutzabdeckungen werden gleichzeitig mit geöffnet. Diese Lösung kann besonders platzsparend aufbauen, wenn das Getriebe als Zahnradgetriebe ausgeführt ist. Will man aus ergonomischen Gründen die Schutzabdeckungen im geöffneten Zustand sehr nahe am Untergestell liegen haben und den Störkreis der Bewegung zwischen dem geschlossenen und geöffneten Zustand klein halten, so kann man mindestens eine Schutzabdeckung über mindestens 2 Hebel oder Koppeln mit dem Untergestell verbinden und auch mindestens eine Schutzabdeckungen über mindestens 2 Hebel oder Koppeln mit dem Untergestell verbinden. Wenn diese Hebel oder Koppeln ein bogenförmiges Erscheinungsbild aufweisen, führt dieses in richtiger neuheitsgemäßer Ausgestaltung zu einem weiten Öffnungswinkel der Schutzabdeckungen ohne Kollision der Hebel oder Koppeln untereinander. Wenn die Neuheit dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens 2 Hebel oder Koppeln direkt am Bauteil eine Verzahnung aufweisen, so kann man die Anzahl der notwendigen Bauteile reduzieren und Kosten sparen. Die Ergonomie der Bewegung vom geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand lässt sich zusätzlich noch vorteilhaft steuern, wenn zwischen den Hebel oder Koppeln und der Schutzabdeckung Magnete oder Federn angeordnet sind.
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Mit Hilfe von Zeichnungen sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:
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1.: Ein Fahrradfahrer während der Fahrt mit Halterung und mit klappbarer Schutzabdeckung für Energiespeicher,
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2.: ein Unterrohr eines Fahrradrahmens als Ausschnitt mit montierter Halterung und mit klappbarer Schutzabdeckung für Energiespeicher in räumlicher Darstellung,
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3a.: ein Unterrohr eines Fahrradrahmens mit montierter Halterung und mit aufgeklappter Schutzabdeckung,
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3b.: ein Unterrohr als Ausschnitt eines Fahrradrahmens in gleicher Ansicht wie 3a, jedoch in explodierter Darstellung,
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4.: ein vergrößerter Ausschnitt ”G” des Unterrohrs aus 2 mit ausgeblendeter rechter Schutzabdeckung,
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5.: ein Unterrohr als Ausschnitt mit montierter Halterung und mit aufgeklappter Schutzabdeckung mit entnommenen Energiespeicher in räumlicher Darstellung,
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6.: ein Unterrohr mit geschlossener Schutzabdeckung im Schnitt in der Ebene ”I” aus 5,
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7.: ein Unterrohr mit geöffneten Schutzabdeckungen im Schnitt in der Ebene ”I”,
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9.: eine weitere Ausführung eines Unterrohrs mit geöffneter Schutzabdeckung in räumlicher Darstellung.
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1 zeigt einen Fahrradfahrer 7 während der Fahrt mit Halterung und mit klappbarer Schutzabdeckung 5 für Energiespeicher hier beispielhaft am Unterrohr 2 angeordnet. Das Unterrohr 2 bildet oft einen Teil des Fahrradrahmens 1. Eine Anordnung an anderen Elementen wie zum Beispiel am Oberrohr 3 oder Sitzrohr 4 ist ebenfalls möglich. Als weitere Beispiele für die Befestigung der Neuheit seien hier auch der Gepäckträger, der Lenker oder auch jedes andere Element des Fahrradrahmens genannt. Der Energiespeicher kann beispielweise einen Nabenmotor 6 im Hinterrad mit Energie versorgen. Die Nutzung der Neuheit ist nicht auf den Einsatz in elektrisch angetriebenen Fahrradrädern begrenzt, sondern ist immer dann sinnvoll, wenn der Nutzer an einen mobilen technischen Gerätes in die Lage versetzt werden soll, einen Energiespeicher sehr schnell zu tauschen und wenn der Energiespeicher vor Schmutz, Strahlwasser und vor Verlust geschützt werden muß. Als weitere Einsatzgebiete seien hier beispielhaft auch elektrisch betriebene Scooter, Motorräder, Rasenmäher, Staubsauger, Flugdrohnen, Videokameras, Roboter, Exoskelette, Boote, Fahrzeuge, Lampen, Bohrmaschinen oder andere Werkzeuge genannt. Die Neuheit kann immer dann zum Einsatz kommen, wenn ein Untergestell 34 zur Befestigung der Neuheit vorhanden ist. In dieser 1 ist das Untergestell 34 das Unterrohr 2 des Fahrradrahmens 1. Auch sind im Rahmen der Neuheit Möglichkeiten umsetzbar, daß der menschliche Nutzer 7 selbst den Energiespeicher mitführt und die Neuheit beispielsweise in einen Rucksack oder in Kleidung integriert ist.
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2 zeigt das Unterrohr
2 eines Fahrradrahmens als Ausschnitt mit montierter Halterung und mit klappbarer Schutzabdeckung
5 für Energiespeicher in einer vorteilhaften Ausgestaltung in räumlicher Darstellung. Die von außen sichtbaren Bauteile der Neuheit sind die rechte Schutzabdeckung
8 und die linke Schutzabdeckung
9. Beide Bauteile sind hier im eingeklappten Zustand dargestellt und der Energiespeicher ist nicht sichtbar und sehr gut gegen harsche Umwelteinflüsse geschützt. Das Unterrohr
2 ist hier als umgeformte Rohrstruktur dargestellt. Das Unterrohr besitzt keine Kammern oder große Öffnungen, in welche Energiespeicher eingeführt werden. Aus diesem Grunde ist dieses Rohr preisgünstig fertigbar und bietet somit Vorteile im Vergleich zu
DE 60209510 T2 oder
US 20100133778 A1 . Eine gutes Industriedesign wird technologisch immer dann erreicht, wenn die Flächen des Untergestells
34 und die sichtbaren Flächen der Schutzabdeckung
5 so gestaltet sind, daß die Oberflächen weitesgehend tangentiale Übergänge
11 bilden. Das Untergestell
34 der Neuheit ist hier in
1 das Unterrohr
2 des Fahrradrahmens
1. Zum einfachen Öffnen der Schutzabdeckung
5 besitzt die Neuheit in dieser Ausgestaltung zwei Griffmulden
10. Das in dieser Figur dargestellte Maß ”C” beschreibt die sichtbare Höhe des Untergestells
34 der Neuheit in der näheren Umgebung der Schutzabdeckung
5. Das Maß ”B” beschreibt die sichtbare Höhe des Untergestells
34 außerhalb der näheren Umgebung der Schutzabdeckung
5. Das Maß ”A” beschreibt die sichtbare Höhe der Schutzabdeckung
5. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Maß ”B” immer kleiner oder gleich der Summe der Maße ”A” plus ”B”. Die Höhe ”C” sollte immer so gewählt werden, daß die mechanische Festigkeit und Steifigkeit den gegebenen Anforderungen entspricht. Der Übergang zwischen dem Bereich des Untergestells
34, in dem die Schutzabdeckung
5 montiert ist, und dem Bereich, in dem keine Schutzabdeckung montiert ist, sollte deswegen nicht abrupt mit großer Querschnittsänderung erfolgen, da sonst die Kerbwirkung groß wird.
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3a zeigt das Unterrohr 2 als Ausschnitt eines Fahrradrahmens mit montierter Halterung und mit aufgeklappter Schutzabdeckung 5 für einen Energiespeicher 12 in einer vorteilhaften Ausgestaltung in räumlicher Darstellung. Der Energiespeicher 12 hat eine zylindrische Form und befindet sich hier eingesteckt im Akkunest 13. Das Akkunest 13 wird am Untergestell 34 mit Hilfe des Akkunesthalters 14 befestigt. Der Akkunesthalter 14 bildet gleichzeitig einen Lagerbock 14 für die Anordnung eines Schwenkgetriebes 15. Das Schwenkgetriebe 15 hat die Aufgabe, die rechte Schutzabdeckung 8 und die linke Schutzabdeckung 9 in Ihrer Bewegung zu führen. Die Bewegung der rechten Schutzabdeckung 8 ist nicht unabhängig von der linken Schutzabdeckung 9, denn die jeweiligen Bewegungen sind über das Schwenkgetriebe 15 miteinander verbunden. In der praktischen Nutzung muß in dieser vorteilhaften Ausführung der Benutzer nur eine Schutzabdeckung öffnen und die zweite Schutzabdeckung wird auf diese Weise automatisch mit geöffnet. In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist immer mindestens eine Schutzabdeckung an einem Untergestell 34 über mindestens ein Gelenk drehbar verbunden. Zusätzlich ist mindestens ein Magnet 16 so an der Schutzabdeckung befestigt, daß der Magnet einen zweiten Magneten 16 anzieht, wenn die Schutzabdeckung geschlossen ist. Mit dieser Ausgestaltung wird sichergestellt, daß die Schutzabdeckung auch im Betrieb des Fahrzeugs sicher geschlossen bleibt und trotzdem ein sehr schnelles Öffnen der Schutzabdeckung gewährleistet ist. Ebenso ist innerhalb der neuheitsgemäßen Ausgestaltung der Schutzabdeckung immer ein Riegel 17 so angeordnet, daß im geschlossenen Zustand der Schutzabdeckung die Stirnfläche 18 des zylindrischen Energiespeichers berührt wird. Der Energiespeicher 12 kann durch die in 3a dargestellten Bewegungen ”D” und ”E” entnommen werden. Der Riegel 17 ist Teil der Abdeckung 9 und besitzt Flächen, die im geschlossenen Zustand der Abdeckung senkrecht zur Entnahmerichtung des Energiespeichers stehen und somit ein Herausfallen durch Erschütterungen oder anderen Störgrößen verhindern.
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3b zeigt das Unterrohr 2 als Ausschnitt eines Fahrradrahmens in gleicher Ansicht wie 3a, jedoch in explodierter Darstellung. Die beispielhafte und vorteilhafte Ausführung der neuartigen Halterung besitzt hier zwei klappbaren Schutzabdeckungen 8 und 9 für den Energiespeicher 12. Der Benutzer kann, sobald die Schutzabdeckungen einen geöffneten Zustand eingenommen haben, den Energiespeicher 12 werkzeuglos in Richtung der Längsachse ”F” aus dem Akkunest 13 entnehmen. Im montierten Zustand liegt der Kabelausgang 26 direkt in einer Kabelöffnung 33 im Unterrohr. Das Unterrohr 2 des Fahrradrahmens bildet hier beispielhaft das Untergestell. Der Energiespeicher 12 liegt zusätzlich sicher in der Unterrohrmulde 19. Die Fläche, die im geschlossenen Zustand der linken Schutzabdeckung 9 in einem hohen Maße senkrecht zur Entnahmerichtung angeordnet ist, wird hier beispielhaft durch den Riegel 17 gebildet. Man erkennt auch deutlich, daß die Längsachse ”F” des Energiespeichers parallel zu den Gelenkachsen 24 und 25 der Schutzabdeckung angeordnet sind. Die Magneten 16, die auf der linken Schutzabdeckung 9 und rechten Schutzabdeckung 8 angeordnet sind, liegen in geschlossenem Zustand der Schutzabdeckungen aufeinander und ziehen sich an und halten die Schutzabdeckungen in einem geschlossenen Zustand. Man kann hier anstatt 2 Magneten auch einen Magneten und eine zusätzliches Bauteil aus anderen Materialien verwenden. Wichtig ist lediglich, daß dieses zusätzliche Bauteil durch den Magneten angezogen wird. Die Griffmulden 10 befinden sich nahe an den Magneten 16, damit der Nutzer die Schutzabdeckungen leicht öffnen kann. Der Lagerbock und Akkunesthalter 14 wird an das Unterrohr 2 geschraubt und hält auf diese Weise das Akkunest 13 sicher in Position. Ebenso ist ein zweiter Lagerbock 20 vor der Stirnfläche des Energiespeichers 18 am Unterrohr 2 angeschraubt. Die rechte und linke Schutzabdeckung 8 und 9 sind nicht direkt an diesen Lagerböcken 14 und 20 befestigt, sondern an vier Koppelhebeln 21 und vier Koppelhebeln mit Verzahnung 22 gelenkig gelagert, die dann wiederum mit den Lagerböcken 20 und 14 gelagert sind. Die rechte und linke Schutzabdeckung 8 und 9 sind somit nach dem Prinzip einer Viergelenkkette in ihrer Relativbewegung zum Unterrohr 2 eindeutig geführt. Über die Verzahnungen am Bauteil 20 vollziehen beiden Schutzabdeckungen 8 und 9 symmetrische Bewegungen zwischen dem geöffneten und geschlossenen Zustand.
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4 zeigt den vergrößerten Ausschnitt ”G” aus 2 mit ausgeblendeter rechter Schutzabdeckung 8. In dieser Darstellung wird deutlich, daß der Riegel 17, der mit der linken Schutzabdeckung 9 mittelbar verschraubt ist, eine Fläche besitzt, die in diesem linken geschlossenen Zustand der Schutzabdeckung senkrecht zur Entnahmerichtung ”D” angeordnet ist. Der Energiespeicher 12 kann sich nicht in Richtung ”D” bewegen, da der Riegel 17 diese Bewegung durch Formschluss mit der Stirnfläche 18 des Energiespeichers 12 verhindert. Ebenfalls sichtbar in dieser Darstellung ist die Griffmulde 10 und die Endanschlagsmagnete 16, die auf der linken Schutzabdeckung 9. Ausgeblendet in dieser Darstellung sind auch die Koppelhebel 21 und die Koppelhebel mit Verzahnung 22, die zur rechten Schutzabdeckung 8 gehören. Sichtbar in dieser Darstellung lediglich die Koppelhebel 21 und die Koppelhebel mit Verzahnung 22, die zur linken Schutzabdeckung 7 gehören. Die Koppelhebel 21 und 22 sind lagerbockseitig über Achsen 24 im Lagerbock 20 abgestützt. Man erkennt ebenfalls, daß der Energiespeicher 12 in der Unterrohrmulde 19 in Entnahmerichtung ”D” geschoben werden könnte, sobald der Riegel 17 zusammen mit der linken Schutzabdeckung 9 den geöffneten Zustand eingenommen hätte. In dieser vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich der Lagerbock 20 verschraubt montiert innerhalb der Unterrohrmulde 19 und in räumlicher Nähe zu den Magneten 16 dem Riegel 17. Man kann auch allgemeiner formulieren, daß sich in dieser vorteilhaften Ausgestaltung das Gelenk der Schutzabdeckung in räumlicher Nähe zu den Magneten und der Fläche befindet, die senkrecht zu Entnahmerichtung steht.
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5 zeigt das Unterrohr 2 als Ausschnitt eines Fahrradrahmens mit montierter Halterung und mit aufgeklappter Schutzabdeckung 5 mit entnommenen Energiespeicher 12 in räumlicher Darstellung. In der vorteilhaften Ausgestaltung besitzt das Untergestell, welches hier durch das Unterrohr 2 gebildet wird, eine Längsachse H, die parallel zur Entnahmerichtung ”H” des Energiespeichers 12 und parallel zu den Lagerachsen 24 und 25 angeordnet ist. Auf diese Weise bewegen sich beide Schutzabdeckungen 8 und 9 während des Öffnens räumlich sehr nahe am Unterrohr 2. Das ist vorteilhaft, wenn ein Oberrohr zum Beispiel bei einem Damenfahrradrahmen sehr nahe am Unterrohr angeschweißt ist und eine Kollision der Schutzabdeckungen 8 und 9 mit dem Oberohr trotzdem verhindert werden soll. Auch wird in der Darstellung deutlich, daß die Magnete 16 die Schutzabdeckungen 8 und 9 auch ohne Energiespeicher geschlossen halten können. Betrachtet man die Länge der Schutzabdeckungen 8 und 9, so sollten auf jeder Schutzabdeckung mehr als ein Magnet 16 angeordnet sein, da nur auf diese Weise ein sicherer geschlossener Zustand sichergestellt werden kann. Die Griffmulden 10, das Akkunest 13, das Schwenkgetriebe 15, der Riegel 17, Unterrohrmulde 19, der Lagerbock 20, sowie Koppelhebel mit Verzahnung 22 sind in in dieser Figur ebenfalls der Vollständigkeit halber dargestellt. Um die Funktionalität des Schwenkgetriebes 15 im folgenden ausführlicher darzustellen, befindet sich ebenfalls in dieser Figur eine Schnittebene ”I” dargestellt.
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6 zeigt das Unterrohr 2 mit der eingebauten Neuheit mit geschlossenen Schutzabdeckungen im Schnitt in der Ebene ”I”. Das Unterrohr 2 im Querschnitt dargestellt und so geformt, daß eine Unterrohrmulde 19 existent ist, in der der Energiespeicher 12 sich anschmiegen kann. Ein vorteilhaftes Produktdesign wird erreicht, wenn sich die von außen sichtbaren Flächen der rechten Schutzabdeckung 8 und die von außen sichtbaren Flächen der rechten Schutzabdeckung 9 mit den von außen sichtbaren Flächen des Unterrohrs 2 nahezu tangentiale Übergänge bilden. In dieser dargestellten vorteilhaften Ausgestaltung lässt sich dieser Umstand gut erkennen. Das Akkunest 13 ist über den Lagerbock und den Akkunesthalter 14 in der Unterrohrmulde 19 verschraubt. Im Lagerbock 14 sitzen Lagerachsen 24, die die zwei Koppelhebel 21 und die zwei Koppelhebel mit Verzahnung 22 aufnehmen. Hier in dieser Darstellung sichtbar ist zusätzlich jede Schutzabdeckung 8 und 9 mit zwei Koppelhebeln über Lagerachsen 25 verbunden. Man erkennt, daß an beiden Koppelhebeln 22 eine Verzahnung angebracht ist, die dafür Sorge trägt, daß die beiden Koppelhebel 22 gegenüber der Mittelebene ”K” eine gespiegelte Bewegung ausführen. Die Koppelhebel 22 und 21 oder bestimmte Bereiche der Koppelhebel sind in dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Neuheit in zwei Ebenen angeordnet. Auf diese Weise kann die Konstruktion auch in dem begrenzten Bauraum ausgeführt werden. Zusätzlich zu den hier nicht dargestellten Magneten 16, die die Schutzabdeckungen 8 und 9 sicher verschlossen halten, besitzt eine mögliche vorteilhafte Ausgestaltung weitere Magneten 27 in der Schutzabdeckung 5 sowie Magneten 28 im Koppelhebel 28. Über die Anziehungskräfte der Magnete kann die Bewegung zwischen dem geöffneten und geschlossenen Zustand vorteilhaft gesteuert werden. Diese Magneten helfen dem Benutzer sozusagen mit, die Schutzabdeckungen zu schließen.
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7 zeigt das Unterrohr 2 mit der eingebauten Neuheit mit geöffneten Schutzabdeckungen im Schnitt in der Ebene ”I”. Man erkennt, daß sich die rechte Schutzabdeckung 8 und die linke Schutzabdeckung 9 sehr eng an das Unterrohr 2 anschmiegen. Das ist vorteilhaft, den die Bauelemente stehen beim Akkutausch nicht weit von dem technischen Gerät (hier z. B. Fahrrad) ab und auf diese Weise wird das Risiko einer Beschädigung minimiert. Über den Kabelausgang 26 wird die Energie des Energiespeichers 12 über das Akkunest 13 innerhalb des Rahmens (Untergestell) weitergeleitet. Die relevanten Kabel sind in allen Figuren nicht dargestellt. In dieser Figur wird deutlich, daß die Neuheit in vorteilhafter Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens zwei der Koppelhebel 21 und der Koppelhebel mit Verzahnung 22 ein bogenförmiges Erscheinungbild aufweisen, da nur auf diese Weise ein weiter Öffnungswinkel der Schutzabdeckungen erreicht werden kann. In dieser Darstellung sind alle 4 Koppelhebel 21 und 22 bogenförmig ausgeführt. Das Schwenkgetriebe 15 wird aus den zwei Koppelhebeln mit Verzahnung 22 gebildet. Der Lagerbock und Akkunesthalter 14 bildet das Getriebegestell. Die Achsabstände des Getriebes sind spiegelbildlich zur Ebene ”K”. Die einzelnen Zähne der Verzahnung 23 sind nicht spiegelbildlich zur Ebene ”K” und auch nur teilweise über dem Umfang ausgeführt. Die Lagerachsen 24 und 25 sind bereits aus den vorherigen Figuren bekannt. Vergleicht man 6 und 7, so wird deutlich, daß die Magneten 28 eine Schwenkbewegung ”L” vollziehen. Dieses geschieht in einer Weise, daß durch die Anziehung zwischen den Magneten 28 und 27 die Schließbewegung der Schutzabdeckungen unterstützt wird. Der Benutzer kann somit die Halterung mit mindestens einer klappbaren Schutzabdeckung für Energiespeicher schnell und ergonomisch einfach schließen.
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8 zeigt eine weitere Ausführung eines Unterrohrs 2 mit geschlossener Schutzabdeckung in räumlicher Darstellung. Diese beispielhafte Ausführung der Neuheit verfügt nur über eine Schutzabdeckung 5. Man erkennt jedoch auch hier gut die tangentialen Übergänge 11 zwischen den sichtbaren Aussenflächen des Untergestell 34 und der klappbaren Schutzabdeckung 5 im geschlossenen Zustand.
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9 zeigt die Ausführung der Neuheit gemäß 8 mit geöffneter Schutzabdeckung 5 in räumlicher Darstellung. Dargestellt ist eine einfache und preisgünstig herstellbare Halterung für Energiespeicher 12 mit einer klappbaren Schutzabdeckung 5. Diese Ausführung ist beispielhaft und nicht nur an elektrisch betriebenen Fahrrädern, sondern auch für den Einsatz an anderen Geräten oder Fahrzeugen, die eine elektrische Versorgungsleistung benötigen, einsetzbar. Der Energiespeicher 12 hat eine Längsachse ”F” und eine kleine Bewegung in Entnahmerichtung ”D” entkoppelt den Energiespeicher 12 werkzeuglos von dem Akkunest 13. Das Akkunest 13 wird über einen Akkunesthalter 14, der gleichzeitig als Lagerbock 14 ausgeführt ist, am dem Untergestell 34 befestigt. Das Untergestell 34 ist nur ein allgemeiner Begriff; in einem E-Bike ist das Untergestell 34 mit dem Unterrohr 2 gleichzusetzen. Die Schutzabdeckung 5 besitzt hier eine Gelenkachse 24 mit einem Gelenk vorne 35 und einem Gelenk hinten 36. Die Halterung für Energiespeicher besitzt mit dem Riegel 17 eine Fläche, die im geschlossenen Zustand der Schutzabdeckung 5 in einem hohen Maße senkrecht zur Entnahmerichtung ”d” angeordnet ist und mit der Stirnfläche des Energiespeichers 18 in Verbindung steht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist diese Verbindung formschlüssig. Zusätzlich zeigt die Figur an der Schutzabdeckung zwei magnetisches Bauteile 16 angeordnet, die im geschlossenen Zustand der Schutzabdeckung mit zwei weiteren magnetischen Bauteilen 16 eine Verbindung eingehen und somit den Abdeckung geschlossen halten. Falls die gelenkige Verbindung erfindungsgemäß zwischen der Schutzabdeckung 5 und dem Lagerbock 20 und 14 als Filmgelenk ausgeführt ist, so ist zu beachten, daß auch ein solches Filmgelenk eine virtuelle Gelenkachse aufweist. Filmscharniere oder Filmgelenke sind Bandscharniere und haben keine mechanischen Teile. Sie sind eine flexible, dünnwandige Gelenkrille zwischen zwei zu verbindenden Teilen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrradrahmen
- 2
- Unterrohr
- 3
- Oberrohr
- 4
- Sitzrohr
- 5
- Schutzabdeckung
- 6
- Hinterradnabenmotor
- 7
- Fahrradbenutzer
- 8
- rechte Schutzabdeckung
- 9
- linke Schutzabdeckung
- 10
- Griffmulde
- 11
- Übergangsbereich
- 12
- Energiespeicher/Akkumulator/Energietube
- 13
- Akkunest
- 14
- Lagerbock und Akkunesthalter
- 15
- Schwenkgetriebe
- 16
- Magnet
- 17
- Riegel
- 18
- Stirnfläche Energiespeicher
- 19
- Unterrohrmulde
- 20
- Lagerbock
- 21
- Koppelhebel
- 22
- Koppelhebel mit Verzahnung
- 23
- Verzahnung
- 24
- Lagerachse lagerbockseitige
- 25
- Lagerachse Schutzabdeckung
- 26
- Kabelausgang
- 27
- Magnet in Schutzabdeckung
- 28
- Magnet in Koppelhebel
- 29
- Lagerpunkt am Gestell einer Viergelenkkette
- 30
- Kurbel einer Viergelenkkette
- 31
- Kurbel einer Viergelenkkette mit angegliederter Verzahnung
- 32
- Koppel einer Viergelenkkette
- 33
- Kabelöffnung
- 34
- Untergestell
- 35
- Gelenk vorne
- 36
- Gelenk hinten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69603397 T2 [0002, 0002]
- DE 60209510 T2 [0002, 0016]
- US 20100133778 A1 [0002, 0016]
- DE 69729611 T2 [0002]
- DE 69427656 T2 [0002]
- DE 102011005520 A1 [0002]
