DE102019106747A1

DE102019106747A1 - Steckverbindung insbesondere für ein Elektrofahrrad

Info

Publication number: DE102019106747A1
Application number: DE102019106747.2A
Authority: DE
Inventors: Manuel Linseder; Youness Nachit
Original assignee: Hirschmann Automotive GmbH
Current assignee: Hirschmann Automotive GmbH
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-09-19
Also published as: JP7191972B2; WO2019175430A1; CN111869016A; CN111869016B; JP2021516853A; EP3766144A1

Abstract

Vorrichtung, aufweisend eine Steckverbindung (1), einen Energiespeicher und eine Antriebseinheit, wobei über die Steckverbindung (1) der Energiespeicher mit der Antriebseinheit zu verbinden ist und der Energiespeicher über einen Schwenkvorgang in seine Einbauposition gebracht wird und dabei gleichzeitig eine Kontaktierung über die Steckverbindung (1) stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Steckverbindung sowie eine Steckverbindung für eine elektrische Verbindung zwischen einem Energiespeicher, insbesondere einem Akku, und einer Antriebseinheit, insbesondere einem Elektromotor.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Elektrofahrrad, auch E-Bike genannt, welches zum Antrieb oder zum unterstützenden Antrieb einen Elektromotor aufweist, der aus einem Akku seine Energie erhält. Das Elektrofahrrad weist einen Rahmen in an sich bekannter Weise auf, wobei dieser Rahmen dazu geeignet und ausgebildet ist, den Energiespeicher zumindest teilweise, insbesondere vollständig aufzunehmen. Der Energiespeicher wird dazu in den Rahmen eingesetzt beziehungsweise kann aus diesem Rahmen wieder herausgenommen werden. Dabei ist es erforderlich, dass der Akku als einen Teil der Steckverbindung einen Steckverbinder, auch Einbaubuchse genannt, aufweist. Im Bereich des Rahmens, in den der Akku eingesetzt werden soll, ist ein weiterer Teil der Steckverbindung, nämlich ein weiterer Steckverbinder, angeordnet, der auch als Einbaustecker bezeichnet werden kann. Wird der Akku in den Rahmen eingesetzt, werden die beiden Steckverbinder miteinander verbunden, sodass über die Steckverbindung und eine entsprechende Verkabelung der Elektromotor mit dem Akku, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Steuervorrichtung, elektrisch verbunden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einer Steckverbindung sowie eine Steckverbindung bereitzustellen, mittels der ein Energiespeicher der Vorrichtung mit einer Antriebseinheit der Vorrichtung die Einbauposition von Energiespeicher und/oder Antriebseinheit in der Vorrichtung berücksichtigend verbunden werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der beiden unabhängigen Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
Zum Einen ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung, aufweisend eine Steckverbindung, einen Energiespeicher und eine Antriebseinheit, vorgesehen, wobei über die Steckverbindung der Energiespeicher mit der Antriebseinheit zu verbinden ist und der Energiespeicher über einen Schwenkvorgang in seine Einbauposition gebracht wird und dabei gleichzeitig eine Kontaktierung über die Steckverbindung stattfindet.
Zum Anderen ist erfindungsgemäß eine Steckverbindung für bestimmte Anwendungen (wie zum Beispiel Elektrofahrräder, Elektrofahrzeuge, Elektrogeräte und dergleichen) vorgesehen, bei denen über die Steckverbindung ein Energiespeicher mit einer Antriebseinheit zu verbinden ist und der Energiespeicher über einen Schwenkvorgang in seine Einbauposition gebracht wird und dabei gleichzeitig eine Kontaktierung über die Steckverbindung stattfindet.
Mit beiden Ausgestaltungen (alternativ oder ergänzend) wird eine Vorrichtung (wie zum Beispiel ein E-Bike) mit einer Steckverbindung beziehungsweise eine Steckverbindung realisiert, mittels der ein Energiespeicher der Vorrichtung mit einer Antriebseinheit der Vorrichtung die Einbauposition von Energiespeicher und/oder Antriebseinheit in der Vorrichtung berücksichtigend verbunden werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steckverbindung aus zwei Steckverbindern zusammengesteckt ist, wobei der eine Steckverbinder eine Einbaubuchse und der andere Steckverbinder ein Einbaustecker ist. Dadurch lassen sich die beiden Steckverbinder, die zusammengesteckt die Steckverbindung bilden, den Einbausituationen im Bereich der Antriebseinheit einerseits und im Bereich des Energiespeichers andererseits genau anpassen und entsprechend montieren.
Um zum Beispiel bei einem E-Bike den Akku einfach in den Rahmen einsetzen und dort wieder herausnehmen zu können und ihn gleichzeitig ortsfest in dem Rahmen anzuordnen, ist ein Schwenkvorgang erforderlich.
In Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der Einbaustecker in einem Flansch gelagert ist, wobei zwischen dem Flansch und dem Einbaustecker ein Steckerträger angeordnet ist.
Der Akku soll in den Rahmen einschwenkbar sein. Hierfür wird der Einbaustecker im Fahrradrahmen mehrteilig gestaltet, um dieses Einschwenken zuzulassen. Der Einbaustecker besteht aus einem Flansch, welcher in den Fahrradrahmen eingeschraubt wird. Der Flansch ist somit ein eigenständiges Bauteil. Er kann mit einem Gewinde versehen sein, welches in ein Gegengewinde in dem Fahrradrahmen eingeschraubt wird. Damit ist eine Möglichkeit der Befestigung des Flansches in dem Rahmen gegeben, wobei gegebenenfalls jedoch darauf geachtet werden muss, dass nach dem Einschrauben eine vorgegebene Endposition des Flansches in dem Rahmen erreicht wird. Um eine solche definierte Endposition zu erreichen, ist alternativ zu dem Einschrauben vorgesehen, dass der Flansch nicht direkt eingeschraubt wird, sondern zunächst in eine Öffnung, eine Aussparung oder dergleichen eingesetzt wird und danach auf geeignete Art und Weise an dem Rahmen festgelegt wird, vorzugsweise mit Schrauben befestigt wird. Alternativ oder ergänzend zu der Schraubbefestigung kommt Verkleben, Verklipsen, Verrasten, Sichern mit einer Haltespange oder eine gleichwirkende Befestigung in Betracht. Zudem ist zu erwähnen, dass der Flansch gegebenenfalls auch in ein Zwischenstück eingesetzt und dadurch festgelegt werden kann, zum Beispiel wiederum verklipst wird, und das Zwischenstück dann in den Fahrradrahmen eingesetzt und auf geeignete Art und Weise (insbesondere wie vorstehend schon zu dem Flansch beschrieben) festgelegt wird. Das heißt, dass die Montage des Flansches nicht zwangsläufig immer direkt in den Rahmen erfolgen muss.
In diesen Flansch wird ein Stecker schwimmend gelagert, sodass in einer Achse eine Drehbewegung möglich ist. Durch die einseitige Lagerung, beispielsweise auf Federn, steht dieser schwimmend gelagerte Einbaustecker im ungesteckten Zustand der Steckverbindung schräg, um das Kontaktieren mit der Akku-seitigen Einbaubuchse zuzulassen, bevor der Einschwenkvorgang des Akkus vollendet wurde. Unter „schwimmend“ ist zu verstehen, dass der Stecker beim Einsetzen des Akkus verschwenkt werden kann. Bei einem E-Bike beispielsweise ist die Oberfläche des Rahmens für „schräg“ die Bezugsfläche, beziehungsweise anders definiert ist „gerade“ vorzugsweise ein 90 Grad Winkel zwischen Auflagefläche Flansch und Steckerkragen, während der Steckerkragen bei einem nicht montierten Akku durch die gefederte Lagerung um 10 Grad schräggestellt wird. Nach dem Aufsetzen beziehungsweise Einschwenken des Akkus wird dann die gerade Stellung erreicht, wobei dabei die Federn dann auf Druck belastet sind. Der Winkel in der Größe von 10 Grad kann je nach Einbausituation um +/- 25%, vorzugsweise um +/- 10% variieren.
Obwohl die Erfindung vorstehend im Zusammenhang mit einem Elektrofahrrad beschrieben worden ist, ist sie nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt. Es ist selbstverständlich denkbar, dass die erfindungsgemäße Steckverbindung auch für andere Anwendungen (zum Beispiel Elektrofahrzeuge, Elektrogeräte und dergleichen) eingesetzt werden kann, bei denen über eine Steckverbindung ein Energiespeicher mit einer Antriebseinheit zu verbinden ist und der Energiespeicher über einen Schwenkvorgang in seine Einbauposition gebracht wird und dabei gleichzeitig eine Kontaktierung über die Steckverbindung stattfindet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Steckverbindung zur Anwendung bei einem Elektrofahrrad beschrieben, wobei nur die wesentlichen Teile der Steckverbindung gezeigt und beschrieben sind, hingegen die Antriebseinheit (Elektromotor), der Energiespeicher (Akku) sowie das Fahrrad selber der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt sind.
1 zeigt in mehreren Ansichten eine Steckverbindung 1, die aus zwei Steckverbindern (Einbaubuchse 2 und Einbaustecker 3) zusammengesteckt ist. Der Einbaustecker 3 ist in einem Flansch 4 gelagert, wobei zwischen dem Flansch 4 und dem Einbaustecker 3 ein Steckerträger 5 angeordnet ist. Der Einbaustecker 3 ist vorzugsweise lagefixiert in dem Steckerträger 5 angeordnet, wohingegen der Steckerträger 5 beweglich, insbesondere versschwenkbar, in dem Flansch 4 gelagert ist. Hier ist somit die eine Ausgestaltung einer Weiterbildung der Erfindung gezeigt, dass nämlich der Einbaustecker 3 lagefixiert in dem Steckerträger 5 angeordnet ist, wohingegen der Steckerträger 5 beweglich, insbesondere verschwenkbar, in dem Flansch 4 gelagert ist. In einer dazu alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltung der Erfindung ist es denkbar, dass der Einbaustecker 3 beweglich, insbesondere verschwenkbar, in dem Steckerträger 5 angeordnet, wohingegen der Steckerträger 5 lagefixiert in dem Flansch 4 gelagert ist.
Auf den Einbaustecker 3 kann die Einbaubuchse 2 aufgesteckt werden, wozu diese beiden Steckverbinder 2, 3 einander korrespondierende Steckgesichter und Steckgeometrien aufweisen.
In der 1, rechte Darstellung, ist erkennbar, dass in einer Weiterbildung der Erfindung der Einbaustecker 3 etwas unterhalb seines nach oben weisenden Endes eine umlaufende Dichtung aufweist. Mit dieser Dichtung wird die Längswasserdichtheit zwischen dem Einbaustecker 3 und der dort aufgesteckten Einbaubuchse 2 realisiert.
In 2 sind verschiedene Ansichten der Einbaubuchse 2 gezeigt, die dazu geeignet und ausgebildet ist, auf den entsprechenden Teil des Einbaustecker 3 aufgesteckt zu werden, um die Steckverbindung 1 zu realisieren. Diese Einbaubuchse 2 ist entweder ortsfest oder über Kabel 6 mit dem hier nicht dargestellten Energiespeicher, insbesondere einem Akku, verbunden. Das bedeutet, dass die Einbaubuchse 2 relativ zu dem Energiespeicher in ihrer Lage fixiert, d. h. nicht beweglich ist und zusammen mit dem Energiespeicher gehandhabt wird. Insbesondere ist die dargestellte Einbaubuchse 2 dazu geeignet und ausgebildet, mit Bewegung, insbesondere mit einer Schwenkbewegung, des Akkus auf den Einbaustecker 3 aufgesteckt zu werden.
3 zeigt in verschiedenen Ansichten die Einheit bestehend aus Einbaustecker 3, Flansch 4 sowie Steckerträger 5 (und optional dem Kabel 6). Es ist erkennbar, dass der Einbaustecker 3 in dem Steckerträger 5 ortsfest und unbeweglich angeordnet ist, wohingegen der Steckerträger 5 beweglich, insbesondere verschwenkbar, in dem Flansch 4 angeordnet ist. Der Flansch 4 wird ortsfest, zum Beispiel in dem Rahmen des Elektrofahrrades, an geeigneter Stelle montiert, zum Beispiel verschraubt. Durch diese Anordnung ist es möglich, dass sich der Einbaustecker 3 zusammen mit dem Steckerträger 5 in dem Flansch 4 bewegen lässt, insbesondere sich verschwenken lässt. Diese Verschwenkung ist beispielsweise bei einem Vergleich der linken und mittleren beziehungsweise der linken und rechten Darstellung in 1 sehr gut erkennbar. Dort ist eine Verschwenkung um 10° dargestellt, wobei auch Winkel beziehungsweise andere Bewegungsrichtungen größer oder kleiner als 10° möglich sind.
Neben der insbesondere in 3 dargestellten Ausführungsform, dass der Einbaustecker 3 über den Steckerträger 5 in dem Flansch 4 angeordnet ist, ist es auch denkbar, dass der Einbaustecker 3 direkt unter Weglassung des Steckerträger 5 in dem Flansch 4 angeordnet wird.
Der Flansch 4 weist zur direkten verschwenkenden Aufnahme des Einbaustecker 3 oder zur Aufnahme des Steckerträger 5 einen Aufnahmebereich auf, über dessen Außenkontur er an geeigneter Stelle zum Beispiel in dem Rahmen des Elektrofahrzeuges, insbesondere des Elektrofahrrades, angeordnet werden kann. Zur Montage weist dieser Aufnahmebereich einen umlaufenden abstehenden Rahmen auf, der beispielsweise mit Öffnungen versehen ist, durch die Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, Nieten oder dergleichen, durchgeführt werden können, um den Flansch 4 an seinem Einbauort anzuordnen und in seiner Einbauposition festzulegen.
Bezugszeichenliste

1.: Steckverbindung
2.: Einbaubuchse
3.: Einbaustecker
4.: Flansch
5.: Steckerträger
6.: Kabel

Claims

Vorrichtung, aufweisend eine Steckverbindung (1), einen Energiespeicher und eine Antriebseinheit, wobei über die Steckverbindung (1) der Energiespeicher mit der Antriebseinheit zu verbinden ist und der Energiespeicher über einen Schwenkvorgang in seine Einbauposition gebracht wird und dabei gleichzeitig eine Kontaktierung über die Steckverbindung (1) stattfindet.
Steckverbindung (1) für bestimmte Anwendungen (wie zum Beispiel Elektrofahrräder, Elektrofahrzeuge, Elektrogeräte und dergleichen), bei denen über die Steckverbindung (1) ein Energiespeicher mit einer Antriebseinheit zu verbinden ist und der Energiespeicher über einen Schwenkvorgang in seine Einbauposition gebracht wird und dabei gleichzeitig eine Kontaktierung über die Steckverbindung (1) stattfindet.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindung (1) aus zwei Steckverbindern zusammengesteckt ist, wobei der eine Steckverbinder eine Einbaubuchse (2) und der andere Steckverbinder ein Einbaustecker (3) ist.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbaustecker (3) in einem Flansch (4) gelagert ist, wobei zwischen dem Flansch (4) und dem Einbaustecker (3) ein Steckerträger (4) angeordnet ist.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbaustecker (3) lagefixiert in dem Steckerträger (4) angeordnet ist, wohingegen der Steckerträger (4) beweglich, insbesondere verschwenkbar, in dem Flansch (4) gelagert ist.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbaustecker (3) beweglich, insbesondere verschwenkbar, in dem Steckerträger (4) angeordnet, wohingegen der Steckerträger (4) lagefixiert in dem Flansch (4) gelagert ist.
Steckverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einbaustecker (3) etwas unterhalb seines nach oben weisenden Endes eine umlaufende Dichtung aufweist
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Elektrofahrrad, ein Elektrofahrzeug, ein Elektrogerät oder dergleichen ist.