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Die Erfindung betrifft ein Elektrofahrrad mit einem Rahmen, bestehend aus einem Unterrohr, einem Sattelrohr, einem Steuerrohr und Halterungen für das steuerbare Vorderrad und das antreibbare Hinterrad sowie einer an dem Rahmen befestigbaren Batterieeinheit, die mit einem elektrischen Antriebsmotor verbindbar ist.
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Ein solcher Fahrradrahmen überträgt das Gewicht des Fahrers auf die Laufräder. Ferner sind an ihm sämtliche Komponenten befestigt, die für weitere Funktionen des Fahrrades benötigt werden. Bei bekannten Elektrofahrrädern ist die Batterieeinheit an verschiedensten Teilen des Fahrradrahmens befestigt, beispielsweise am Unterrohr, am Sattelrohr oder auch am Gepäckträger.
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Es ist auch bereits bekannt, die Batterieeinheit in den Fahrradrahmen zu integrieren.
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Gemäß der
EP 2 230 164 B1 kann die Batterieeinheit beispielsweise in das Unterrohr integriert sein, welches einen ausreichend breiten Querschnitt aufweist, um die Batterieeinheit aufzunehmen. Bei diesem bekannten Stand der Technik weist der Rahmen zur Verstärkung zusätzlich ein Oberrohr auf.
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Aus der
EP 1 982 909 B1 ist ein Elektrofahrrad bekannt, bei welchem die Batterieeinheit entweder im Oberrohr des Rahmens oder im Sattelrohr untergebracht ist. Auch bei diesem bekannten Elektrofahrrad sind dabei entweder das Oberrohr oder das Sattelrohr mit einem relativ großen Querschnitt versehen, um die Batterieeinheit aufzunehmen. Zur Stabilisierung des Fahrradrahmens gehört aber immer ein Unterrohr und ein Oberrohr.
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Aus der
US 2010 / 0 133 778 A1 ist ein Elektrofahrrad bekannt, bei dessen Rahmen ausschließlich ein Unterrohr vorgesehen ist, in welches die Batterieeinheit integriert ist. Um die Stabilität des Rahmens zu gewährleisten, ist es deshalb erforderlich, das Unterrohr, welches eine zur Aufnahme der Batterieeinheit dienende relativ große Ausnehmung aufweist, sehr stabil auszubilden.
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Aus der
DE 10 2010 023 512 A1 wird gemäß
2 ein Standardelement des Fahrradrahmens, nämlich das Oberrohr, zum Unterbringen von Batterien verwendet. Der die Batterien aufnehmende Rohrabschnitt ist dabei lösbar an dem Fahrrad befestigbar. Der zur Aufnahme der Batterien aufnehmende Raum besteht lediglich aus einem relativ dünnen Rohr, in welchem nur kleine Batterie bzw. Akkus hintereinander angeordnet werden können, sodass bereits aufgrund der geringen geometrischen Abmessungen und des engen Raums für die Batterien keine größeren Energiekapazitäten bereitgestellt werden können.
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Ferner ist aus der
EP 1 004 505 A2 ein multifunktionelles Fahrzeug bekannt, welches einerseits als elektrisch betriebenes Motorrad und andererseits als Gepäcktrolley verwendet werden kann.
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Schließlich ist aus der
WO 2012 / 066 599 A1 ein elektrisch betriebenes Zweirad bekannt, welches aus drei Hauptteilen besteht, nämlich erstens einem Vorderteil, welches das Vorderrad und den Lenker trägt, zweitens einem Hinterteil mit dem Hinterrad und dem Fahrersitz sowie drittens einem Mittelteil, der durch einen sehr stabilen Batteriekasten gebildet ist. Der Batteriekasten hat dabei die Funktion, das Vorderteil und das Hinterteil des Fahrzeugs zu verbinden, wobei der innere Aufnahmeraum zur Unterbringung von Batterien dient. Bei diesem Gefährt ist der Batteriekasten nicht entfernbar bzw. austauschbar, denn er stellt einen Teil des Fahrzeugs dar. Der Batteriekasten kann also mit den eingebauten Batterien nicht entnommen werden, sondern die Batterien müssen einzeln eingesetzt und, sobald sie leer sind, aus dem Batteriekasten entnommen werden.
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Elektrofahrrad der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein großes Aufnahmevolumen für die erforderlichen Batterien zur Verfügung gestellt wird, der Batteriekasten zur Erhöhung der Stabilität des Fahrradrahmens verwendet wird und eine leichte Bedienung und ein bequemer Austausch bzw. eine einfache Aufladung der Batterien möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Patentanspruch Nr. 1 gelöst.
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Der Batteriekasten schafft dabei durch seine Freiformgestaltung einen deutlich größeren Bauraum für die Unterbringung der Batteriezellen. Gleichzeitig wird der Batteriekasten zur Erhöhung der Stabilität des Fahrradrahmens verwendet. Zu diesem Zweck weist er unterschiedliche Steifigkeiten auf, wobei in seinem oberen Bereich ein stabiles Tragelement angeordneten ist, welches ohne weiteres die Funktion des Oberrohrs übernehmen kann, während der untere Bereich des Batteriekastens lediglich die Batteriezellen tragen muss. Zum Anbringen des Batteriekastens zwischen dem Sattelrohr und dem Steuerrohr können form- und/oder kraftschlüssige Verbindungselemente vorgesehen sein, die als Halterungen dienen. Um dem Batteriekasten einen besonders stabilen Halt zu geben, sind die Verbindungselemente mit Sperren gegen vertikale Verschiebung versehen.
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Das im oberen Bereich des Batteriekastens angeordnete stabile Tragprofil ist vorzugsweise als C-Profil ausgebildet.
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In zumindest einem Abschnitt seines unteren Bereichs kann der Batteriekasten soweit an das Unterrohr heranreichen, dass er dieses berührt. Dadurch erfolgt eine zusätzliche Abstützung des Batteriekastens gegenüber dem Unterrohr, wodurch die Statik des Rahmens noch weiter verbessert wird.
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In dem Berührungsbereich zwischen Batteriekasten und Unterrohr können Gummielemente vorgesehen sein, um eventuelle Relativbewegungen aufzunehmen und Geräusche zu vermeiden.
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Um den Batteriekasten beim Ein- und Ausbau und zum Transport leicht handhaben zu können, kann in seinem oberen Bereich ein Tragegriff vorgesehen sein.
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Zur Fixierung des Batteriekastens an dem Rahmen kann an dem Sattelrohr ein Widerlager vorgesehen sein, gegen das das hintere Ende des Batteriekastens von unten anlegbar ist, während das vordere Ende des Batteriekastens an dem Steuerrohr fixierbar ist. Selbstverständlich ist auch der umgekehrte Fall machbar, nämlich dass das entsprechende Widerlager an dem Steuerrohr vorgesehen ist und dass das hintere Ende des Batteriekastens mit dem Sattelrohr verbunden wird.
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Wenn also das Widerlager, gegen das der Batteriekasten von unten her angelegt wird, am Sattelrohr vorgesehen ist, weist der Batteriekasten zweckmäßig an seinem vorderen Ende einen Fixierbolzen auf, der in eine entsprechende Ausnehmung des Steuerrohrs zur Verriegelung des Batteriekastens einschiebbar ist.
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Um den Fixierbolzen in seiner verriegelten Position zu sichern, kann der Tragegriff schwenkbar ausgebildet sein, wobei der Fixierbolzen im verschwenkten Zustand des Tragegriffs in seiner verriegelten Stellung blockiert ist.
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Der Batteriekasten kann auch mit Hilfe von Haken an dem Sattelrohr und dem Steuerrohr befestigt werden, wobei die Haken entsprechende, an dem Sattelrohr und dem Steuerrohr vorgesehene Gegenstücke umgreifen. Die Festlegung kann dadurch erfolgen, dass die Haken mittels eines Hebelmechanismus gegenläufig aufeinander zu festgezogen werden.
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Um den Batteriekasten ausreichend stabil in den Fahrradrahmen zu integrieren, können an seinen Flanken Nuten ausgebildet sein, mit denen der Batteriekasten im eingebauten Zustand das Sattelrohr und/oder das Unterrohr formschlüssig übergreift.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft veranschaulicht und im Nachstehenden im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- 1: in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrrades vor der Montage des Batteriekastens,
- 2: das gleiche Fahrrad mit fertig installiertem Batteriekasten,
- 3: die gleiche Fahrraddarstellung wie in 2 mit einem speziellen Montagebeispiel für den Batteriekasten,
- 4: das gleiche Fahrrad wie in 2 und 3 mit einem anderen Montagebeispiel für den Batteriekasten,
- 5: das Fahrrad gemäß 4 mit fertig installiertem Batteriekasten,
- 6 bis 9: weitere Montagebeispiele für den Batteriekasten,
- 10: ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Fixierung des Batteriekastens an dem Fahrradrahmen und
- 11: einen vergrößerten Ausschnitt des in 10 dargestellten Befestigungsmechanismus, und zwar in dem Bereich zwischen dem vorderen Ende des Batteriekastens und dem Steuerrohr.
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Nach 1 der Zeichnung besteht der Rahmen des erfindungsgemäßen Elektrofahrrades im Wesentlichen aus einem Unterrohr 1, einem Sattelrohr 2, einem Steuerrohr 3 sowie einem steuerbaren Vorderrad 4 und einem antreibbaren Hinterrad 5.
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Gemäß 2 ist die für den Elektroantrieb vorgesehene Batterieeinheit in einem gesonderten Batteriekasten 6 untergebracht, der lösbar zwischen dem Sattelrohr 2 und dem Steuerrohr 3 befestigbar ist.
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Wie in 1 verdeutlicht ist, muss das Unterrohr 1, wenn der Batteriekasten 6 nicht installiert ist, sämtliche Spannungen aufnehmen, die bei Belastung des Rahmens auftreten können, und zwar einerseits die durch die Pfeile 7 angedeuteten Druckspannungen und andererseits die durch die Pfeile 8 angedeuteten Zugspannungen. Das Unterrohr 1 sollte daher mindestens so stabil und steif ausgebildet sein, dass es bei aufsitzendem Fahrer sicher gegen Dauerbruch ausgestattet ist.
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Wenn dann aber gemäß 2 der Batteriekasten 6 installiert ist, übernimmt dieser die Aufnahme der Druckspannungen gemäß den Pfeilen 7, während das Unterrohr 1 nur noch die Zugspannungen gemäß den Pfeilen 8 aufzunehmen braucht.
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Da der installierte Zustand des Batteriekastens 6 den normalen Betriebszustand kennzeichnet, braucht also das Unterrohr 1 nicht übermäßig stabil ausgelegt zu sein, da es praktisch kaum einen Betriebsfall gibt, bei dem der Fahrer das Elektrofahrrad ohne Batteriekasten benutzt.
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Um seine Aufgabe voll zu erfüllen, muss der Batteriekasten 6 selbstverständlich ausreichend stabil ausgebildet sein, damit er die im Betrieb auftretenden Druckspannungen zuverlässig aufnehmen kann. Zu diesem Zweck weist der Batteriekasten 6 in seinem oberen Bereich ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Tragprofil auf, welches als C-Profil ausgebildet sein kann. Dieses C-Profil übernimmt dann die Aufgabe des bei vielen Fahrrädern üblichen Oberrohrs, wobei das C-Profil dann die Druckspannungen und das Unterrohr 1 die Zugspannungen aufnimmt.
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Wie insbesondere in 3 zu erkennen ist, sind zwischen dem Batteriekasten 6 und dem Sattelrohr 2 einerseits und dem Steuerrohr 3 andererseits form- und/oder kraftschlüssige Verbindungen 9 und 10 vorgesehen, die mit Sperren gegen vertikale Verschiebung ausgestattet sind. Insbesondere die auf der Seite des Sattelrohrs 2 vorgesehene Verbindung 9 sollte möglichst hoch angeordnet sein, um eine maximale Verwindungssteifigkeit zu gewährleisten.
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Wie insbesondere aus 3 hervorgeht, liegt der Batteriekasten 6 mit seinem unteren Bereich auf dem Unterrohr 1 auf.
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Im Gegensatz zu dem oberen Befestigungsbereich, der eine statisch bestimmte kraftübertragende Verbindung darstellt, braucht die Verbindung zwischen dem unteren Bereich des Batteriekastens 6 und dem Unterrohr 1 nicht starr oder steif ausgebildet zu sein. Es genügt eine lockere formschlüssige Verbindung, die auch die Montage erleichtert. Um Relativbewegungen und Geräusche zu vermeiden, können in diesem Bereich Gummielemente 11 vorgesehen sein, die in 3 lediglich schematisch angedeutet sind.
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Die Montage und Demontage kann auf einfache Weise und dennoch sehr zuverlässig vorgenommen werden.
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Wie beispielsweise aus den 4 und 5 hervorgeht, kann der Batteriekasten 6 derart in den Fahrradrahmen eingesetzt werden, dass er entweder, wie in 4 dargestellt, von hinten nach vorn oder, wie in 5 dargestellt, von vorn nach hinten eingesetzt wird.
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Wenn die Montage gemäß dem Vorschlag aus 4 vorgenommen wird, wird also der hintere Teil des Batteriekastens 6 zunächst eingesetzt, sodass das hintere obere Ende des Batteriekastens 6 unterhalb eines an dem Sattelrohr 2 vorgesehenen Widerlagers 12 zu liegen kommt. Dann wird das vordere Ende des Batteriekastens 6 in Richtung des Pfeils 13 nach unten gedrückt, wodurch sich das hintere Ende nach oben verschiebt, bis es an dem Widerlager 12 des Sattelrohrs 2 zur Anlage kommt. Das untere Ende des Batteriekastens 6 liegt dann auf dem Unterrohr 1 auf.
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Wenn das vordere Ende des Batteriekastens 6 seine tiefste Position einnimmt, wird es an dem Steuerrohr 3 fixiert.
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Bei dem in 5 dargestellten Montagebeispiel wird zunächst das vordere Ende des Batteriekastens 6 gegen das Steuerrohr 3 angelegt, wo es fixiert wird, und dann wird das hintere Ende in Richtung des Pfeils 14 nach unten in eine entsprechend vorgesehene Arretierung gedrückt.
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In den 6 bis 9 ist eine weitere Montagemöglichkeit veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an der Oberseite des Batteriekastens 6 ein Tragegriff 15 vorgesehen, der die Montage und Demontage des Batteriekastens 6 sowie dessen Transport zu und von einer Ladestation erleichtert. Darüber hinaus hat dieser Tragegriff 15 eine weitere Funktion, die im Folgenden noch im Einzelnen beschrieben wird.
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Wie aus 6 hervorgeht, wird der Batteriekasten 6 zur Montage zunächst mit seinem unteren Ende auf das Unterrohr 1 aufgesetzt. Ein sicheres Aufsetzen des Batteriekastens 6 auf das Unterrohr 1 wird dadurch erleichtert, dass der Batteriekasten 6 eine Nut 16 aufweist, die das Unterrohr 1 formschlüssig umgreift, wie in dem vergrößerten Ausschnitt in 6 gezeigt ist.
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Gemäß 7 wird der Batteriekasten 6 dann so weit nach hinten geschoben, bis er an dem Sattelrohr 2 anliegt. Auch die hintere Flanke des Batteriekastens 6 ist mit einer entsprechenden Nut 17 versehen, die das Sattelrohr 2 formschlüssig übergreift und dadurch einen guten Sitz des Batteriekastens 6 bildet.
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Gemäß 8 wird das vordere Ende des Batteriekastens 6 dann in Richtung des Pfeils 18 nach unten gedrückt, bis es an dem Steuerrohr 3 zur Anlage kommt. Dort erfolgt dann gemäß 9 eine Festlegung des vorderen Endes des Batteriekastens 6 mittels eines Fixierbolzens 19, der in eine entsprechende Ausnehmung des Steuerrohrs 3 zur Verriegelung des Batteriekastens 6 eingeschoben wird, und zwar in Richtung des Pfeils 20.
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In diesem Montagezustand des Batteriekastens 6 kommt noch einmal die Wirkung des schwenkbaren Tragegriffs 15 zur Geltung. Wenn der Tragegriff 15 in Richtung des Pfeils 21 nach unten geschwenkt wird, blockiert er den Fixierbolzen 19, sodass dieser in seiner Sperrstellung festgehalten wird. Dadurch wird auf sehr einfache Weise eine Sicherung des Batteriekastens 6 an dem Fahrradrahmen gewährleistet.
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In den 10 und 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Fixieren des Batteriekastens 6 an dem Fahrradrahmen dargestellt.
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Wie aus 10 hervorgeht, sind an dem Batteriekasten 6 zwei Haken 22 und 23 vorgesehen, die an entsprechenden Gegenstücken, die an dem Sattelrohr 2 bzw. dem Steuerrohr 3 angeordnet sind, festgelegt werden können. Als Gegenstücke können beispielsweise Stifte 24 und 25 dienen, um die die Haken 22 und 23 herumgreifen. Mittels eines Hebelmechanismus 26 werden die die Stifte 24 und 25 umgreifenden Haken 22 und 23 gegenläufig festgezogen.
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Die beiden Haken 22 und 23 sind an gegenüberliegenden Enden eines zwischen den Anlenkpunkten um eine Gelenkachse 27 schwenkbar gelagerten Hebels 28 gelagert. Wenn der Hebel 28 durch Niederdrücken eines Griffteils 29 geschwenkt wird, werden die Haken 22 und 23 gegeneinander gezogen, sodass ein fester Sitz des Batteriekastens 6 an dem Fahrradrahmen erzeugt wird. Die niedergedrückte Position des Griffteils 29, in der der Batteriekasten 6 in seiner eingebauten Position gesichert ist, kann mittels eines federbelasteten Sicherungsstiftes 30 erzielt werden.
