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Die vorgeschlagene Lösung betrifft ein Fahrrad mit einem Akku zur Versorgung mindestens eines Elektromotors des Fahrrads mit elektrischer Energie.
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Elektrofahrräder, insbesondere sogenannte Pedelecs, mit mindestens einem Elektromotor zum elektromotorisch unterstützten Antreiben des Fahrrads sind weithin bekannt. Akkumulatoren, kurz Akkus, zur Versorgung des mindestens einen Elektromotors mit elektrischer Energie sind üblicherweise an oder in einem Fahrradrahmen des Fahrrads oder im Bereich eines Gepäckträgers untergebracht. Typischerweise kann der Akku entnommen werden, um ihn separat von dem Fahrrad aufladen zu können. Bei in den Fahrradrahmen integrierten Akkus ist dies typischerweise nicht möglich. Derartige Akkus müssen am Fahrrad geladen werden. Entsprechende Fahrräder sind beispielsweise aus der
DE 10 2013 204 557 A1 , der
DE 10 2018 105 710 A1 und der
DE 10 2018 200 891 A1 bekannt. Ein weiterer Nachteil solcher rahmenintegrierter Akkus besteht darin, dass sie (wie auch außen angebaute Akkus) ein eigenes Gehäuse aufweisen, welches dann in den Rahmen eingeschoben wird. Dies nimmt einen erheblichen Raum ein und mindert entweder die Reichweite, oder Rahmenrohre sind hier deutlich dicker und damit aerodynamisch ungünstiger zu gestalten.
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Es besteht grundsätzlich Bedarf an weiter verbesserten Fahrrädern mit einem in einen Fahrradrahmen zu integrierendem Akku.
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Ein vorgeschlagenes Fahrrad sieht vor diesem Hintergrund vor, einen Akku, der zur Versorgung mindestens eines Elektromotors des Fahrrads mit elektrischer Energie vorgesehen ist, als tragendes Rahmenteil des Fahrradrahmens auszubilden und hierfür den Akku mit einem Gehäuse mit zwei (z.B. metallischen) Schnittstellen auszubilden, wobei über die zwei Schnittstellen des Akku-Gehäuses der Akku an zwei einander zugewandten Verbindungsbereichen des Fahrradrahmens fixiert ist, zwischen denen ohne den hieran fixierten Akku eine Lücke in dem Fahrradrahmen vorhanden wäre.
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Bei bestimmungsgemäß fixiertem Akku erstreckt sich der Akku folglich mit seinem Gehäuse als Teil des Fahrradrahmens zwischen den zwei Verbindungsbereichen. Ohne den Akku bestünde keine unmittelbare Verbindung zwischen den Verbindungsbereichen durch andere Teile des Fahrradrahmens. Der Fahrradrahmen ist somit zwischen den zwei einander zugewandten Verbindungsbereiche „offen“ ausgeführt, sodass eine vorhandene Lücke erst durch den bestimmungsgemäß fixierten Akku mit seinem Gehäuse geschlossen wird. Der bestimmungsgemäß fixierte Akku ersetzt somit vollständig wenigstens einen Teil eines konventionellen Fahrradrahmens.
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In einer Ausführungsvariante bildet der Akku zumindest einen Teil eines Oberrohres des Fahrradrahmens. Der Akku erstreckt sich folglich oberhalb eines Unterrohres des Fahrradrahmens und verbindet beispielsweise ein Steuerrohr mit einem Sattelrohr des Fahrradrahmens.
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Über wenigstens einen der Verbindungsbereiche kann eine elektrische Verbindung zu dem Akku bereitgestellt sein. An dem jeweiligen Verbindungsbereich ist folglich der Akku elektrisch kontaktiert, um elektrische Energie für den mindestens einen Elektromotor zur Verfügung stellen zu können. Gleichzeitig mit der mechanischen Verbindung des Akkus wird also eine elektrische Steckverbindung zum Elektromotor oder seiner Steuerung geschlossen. Ein gesonderter elektrischer Anschluss des Akkus ist somit nicht nötig.
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In einer Ausführungsvariante erstreckt sich der Akku entlang einer Längserstreckungsrichtung und mindestens eine Schnittstelle und ein dieser Schnittstelle zugeordnete Verbindungsbereich sind eingerichtet, eine Fixierung des Akkus an dem zugeordneten Verbindungsbereich dadurch zu erreichen, dass die akkuseitige Schnittstelle entlang der Längserstreckungsrichtung an den Verbindungsbereich gesteckt wird. Für die Fixierung an einem der Verbindungsbereiche ist somit in einer derartigen Ausführungsvariante zum Beispiel vorgesehen, dass der Akku entlang seiner Längserstreckungsrichtung an den rahmenseitigen Verbindungsbereich aufgesteckt oder angesteckt wird.
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Alternativ oder ergänzend können mindestens eine Schnittstelle und ein dieser Schnittstelle zugeordneter Verbindungsbereich eingerichtet sein, eine Fixierung des Akkus an dem zugeordneten Verbindungsbereich dadurch zu erreichen, dass die akkuseitige Schnittstelle quer zu der Längserstreckungsrichtung des Akkus an den Verbindungsbereich gesteckt wird. Hier wird folglich der Akku beispielsweise mit einem Ende quer zu seiner Längserstreckungsrichtung und damit zum Beispiel von oben, von unten oder von der Seite an einen rahmenseitigen Verbindungsbereich gesteckt. Grundsätzlich kann eine derartige Konfiguration auch mit einer vorstehend erläuterten Ausgestaltung kombiniert sein. Beispielsweise wird hierbei zunächst der Akku über eine erste Schnittstelle an einen ersten rahmenseitigen Verbindungsbereich entlang seiner Längserstreckungsrichtung angesteckt und dann über sein zweites Ende quer zur Längserstreckungsrichtung an einen zweiten rahmenseitigen Verbindungsbereich gesteckt. Alternativ können beide Enden des Akkus über ein quer zur Längserstreckungsrichtung erfolgendes Anstecken an den (ersten und zweiten) Verbindungsbereichen fixiert werden.
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Grundsätzlich kann für die Fixierung des Akkus an mindestens einem der Verbindungsbereiche eine formschlüssige Verbindung und/oder eine Fixierung über einen Schnellverschluss vorgesehen sein.
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In einer Ausführungsvariante ist mindestens ein Adapter vorgesehen, der für eine Befestigung an mindestens einer der Schnittstellen des von dem Fahrradrahmen getrennten Akkus eingerichtet ist und eine Adapterschnittstelle bereitstellt, über die der um eine Länge des Adapters verlängerte Akku an einem anderen Fahrradrahmen fixierbar ist. Über den mindestens einen Adapter kann somit der Akku bei Bedarf verlängert werden, um diesen an einem anderen Fahrrad zu verwenden. Die Adapterschnittstelle des Adapters kann hierbei identisch zu der Schnittstelle des Akku-Gehäuses ausgebildet sein. Mithilfe des mindestens einen Adapters ist der Akku somit beispielsweise an Fahrrädern unterschiedlicher Größe und mithin beispielsweise sowohl einem Damenfahrrad als auch an einem Herrenfahrrad fixierbar, bei dem der Akku (ggf. mit einem Adapter) jeweils einen tragenden Teil des jeweiligen Fahrradrahmens bildet.
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In einer Ausführungsvariante ist das Fahrrad als Klapprad ausgebildet. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Klapprad mit seinem Fahrradrahmen ohne den Akku funktionsfähig und ohne elektromotorische Unterstützung fahrbar ist und der bestimmungsgemäß fixierte Akku den Fahrradrahmen für eine elektromotorisch unterstützte Fahrt mit dem Klapprad versteift. Über den einen Teil des Rahmens bildenden Akku kann somit ein Klappgelenk des Klappfahrrads entlastet werden, da der Akku den Fahrradrahmen bei Bedarf (mit Akku kann schneller gefahren werden, was höhere Lasten zur Folge hat) versteift. Bei einer konventionellen Fahrt des Fahrrads ohne elektromotorische Unterstützung kann gegebenenfalls eine Fixierung des Akkus an dem Fahrradrahmen unterbleiben. So ist dann beispielsweise eine ergänzende Versteifung durch den Akku mit seinem Gehäuse nicht notwendig, da ohne elektromotorische Unterstützung das Klapprad langsamer gefahren wird als mit elektromotorischer Unterstützung. Es ist ferner möglich, dass das Klapprad mit einem Akkuersatzteil bzw. „Akkudummy“ (adaptierbares Rohr ohne Akku) versteift wird.
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Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung betrifft die Bereitstellung einer Akkubaugruppe mit einem Akku, der ein Gehäuse mit zwei Schnittstellen für die Fixierung des Akkus an zwei einander zugewandten Verbindungsbereichen eines ersten Fahrradrahmens aufweist. Das Gehäuse ist hierbei als tragender Bestandteil des Fahrradrahmens und gleichzeitig als Akkugehäuse ausgebildet.
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Teil der vorgeschlagenen Akkubaugruppe kann ferner mindestens ein Adapter sein, der für eine Befestigung an mindestens einer der Schnittstellen des von dem Fahrradrahmen getrennten Akkus eingerichtet ist und eine Adapterschnittstelle bereitstellt, über die der um eine Länge des Adapters verlängerte Akku an einem anderen, zweiten Fahrradrahmen fixierbar ist. Die Kombination von einem kurzen Akku mit einem Adapter ermöglicht es auch, bei Kurzstreckenfahrten einen leichten Akku für kurze Reichweite zu nutzen. Der kurze Akku mit dem Adapter verbindet dann den Rahmen genauso, wie dies der lange Akku tut.
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Mit der vorgeschlagenen Akkubaugruppe kann folglich derselbe, beispielsweise rohrförmig ausgestaltete, Akku als tragendes Rahmenteil an verschiedenen Fahrradrahmen und insbesondere Fahrradrahmen unterschiedlicher Größe und mithin mit unterschiedlich großen Lücken zwischen jeweils zwei einander zugewandten Verbindungsbereichen ausgebildeten Fahrradrahmen flexibel eingesetzt werden. Je nach Größe des Fahrrads und/oder an dem Fahrradrahmen ausgebildeter Lücke, zum Beispiel im Bereich eines Oberrohres, kann der Akku mit oder ohne Adapter oder gegebenenfalls sogar mit mehreren aneinandergesteckten Adaptern verwendet werden, um einen tragenden Bestandteil des jeweiligen Fahrradrahmens zu bilden und einen Elektromotor des jeweiligen (ersten oder zweiten Fahrrads) mit elektrischer Energie zu versorgen. Gleichsam können auch verschieden lange (und schwere) Akkus ohne oder mit Adaptern den Fahrradrahmen komplettieren. Allen Varianten gemein ist, dass der Akku kein eigenes Gehäuse - zusätzlich zum Rahmenrohr - aufweist. Die Kombination aus Akku und Rahmenrohr kann hierbei die Vorteile aufweisen, dass das Fahrrad in Summe leichter ist und/oder mehr Akkuvolumen bei gleichem Rohrraum aufweist.
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In einer Ausführungsvariante umfasst die Akkubaugruppe ergänzend zusätzlich ein Akkuersatzteil mit identisch ausgebildetem Gehäuse, aber ohne hierin untergebrachten Akku, um bei Bedarf anstelle des Akkus das Akkuersatzteil als tragendes Rahmenteil an zwei Verbindungsbereiche eines jeweiligen Fahrradrahmens montieren zu können.
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Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.
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Hierbei zeigen:
- 1 in Seitenansicht und ausschnittsweise eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Fahrrads mit einem ein Oberrohr eines Fahrradrahmens des Fahrrads ausbildenden Akku;
- 2A bis 2C in jeweils vergrößertem Maßstab exemplarisch unterschiedliche Verbindungsmöglichkeiten für den Akku der 1 an anderen Rahmenteilen des Fahrradrahmens;.
- 3A bis 3E in schematischer Darstellung verschiedene Varianten für einen Akku mit und/ohne Adapter sowie ein Akkuersatzteil.
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Die 1 zeigt ausschnittsweise und in Seitenansicht ein Fahrrad F mit einem Elektromotor E. Der Elektromotor E ist an einem Fahrradrahmen R des Fahrrads F vorgesehen und eingerichtet ein Kettenblatt K des Fahrrads F anzutreiben, das auch über eine Tretkurbel T antreibbar ist. Der Elektromotor E dient somit dem elektromotorisch unterstützten Antrieb des Fahrrads F.
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Der Fahrradrahmen R weist mehrere Rahmenteile 2a und 2b auf. Ein erstes Rahmenteil 2a ist vorliegend durch ein Unterrohr gebildet. Dieses Unterrohr 2a ist mit einem weiteren Rahmenteil 2b in Form eines Sattelrohres 2b im Bereich des Kettenblattes K verbunden.
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In das Sattelrohr 2b ist eine Sattelstütze 2c eingesteckt. Das Unterrohr 2a und das Sattelrohr 2b sind vorliegend ferner oberhalb Kettenblattes K über einen Akku 1 miteinander verbunden, der elektrische Energie für den Elektromotor E zur Verfügung stellt. Der Akku 1 bildet hierbei ein tragendes Rahmenteil des Fahrradrahmens R und bildet vorliegend wenigstens einen Teil eines Oberrohres des Fahrradrahmens R aus. Hierfür ist der Akku 1 mit einem (Akku-) Gehäuse 1a ausgebildet und einerseits über ein (vorderes) erstes Ende im Bereich eines Steuerrohrs des Fahrradrahmens F mit dem Unterrohr 2a verbunden und über ein (hinteres) zweites Ende mit dem Sattelrohr 2b. Das Gehäuse 1a selbst kann metallisch sein, aber z.B. auch aus einem stabilen Leichtbauwerkstoff (wie GFK; Organorohr; Kohlefaser-Werkstoff...) hergestellt und mit Schnellverbindern aus Metall ausgestattet sein. Entscheidend ist, dass der Akku 1 kein eigenes weiteres Gehäuse aufweist, sondern das Gehäuse 1a sowohl als tragendes Rahmenteil fungiert als auch das Akkugehäuse bildet.
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In der dargestellten Ausführungsvariante weist das Gehäuses 1a des Akkus 1 an jedem Ende jeweils eine Schnittstelle 10 oder 11 auf, über die der Akku 1 an zwei einander zugewandten Verbindungsbereichen 20a und 20b des Fahrradrahmens R fixiert ist, zwischen denen ohne den hieran fixierten Akku 1 eine Lücke in dem Fahrradrahmen R vorhanden wäre. Mit anderen Worten ist der Fahrradrahmen R in seinem oberen Bereich offen ausgestaltet und wird erst durch den bestimmungsgemäß fixierten Akku 1, der als Oberrohr wirkt, geschlossen.
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Anstelle einer unmittelbaren Verbindung des Akkus 1 über Schnittstellen 10 und 11 kann an einem oder jedem Ende des Akkus 1 ein Adapter 12a oder 12b vorgesehen sein, über den der Akku 1 entlang seiner Längserstreckungsrichtung verlängert ist. Der jeweilige Adapter 12a oder 12b bildet dann die entsprechende Schnittstelle 10 oder 11 für die Fixierung an dem zugeordneten Rahmenteil 2a oder 2b des Fahrradrahmens R. aus. Über einen oder mehrere Adapter 12a, 12b kann somit der Akku 1 bei Bedarf an unterschiedlich große Lücken oder an unterschiedlich lange Akkus und damit an verschiedene Fahrradrahmen R in seiner Länge anpassbar sein, um durch den Akku 1 eine bestehende Lücke zu überbrücken und ein tragendes Rahmenteil des jeweiligen Fahrradrahmens R zu bilden.
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An wenigstens einem der Verbindungsbereiche 20a, 20b kann eine elektrische Verbindung zu dem Akku 1 bereitgestellt sein, um über den Akku 1 dem Elektromotor E elektrische Energie zur Verfügung zu stellen. Der Akku 1 hat also nur einerseits einen elektrischen Anschlussbereich, der z.B. mindestens eine Steckverbinder. Der Akku 1 kann aber - je nachdem auf welcher Seite das Fahrrad F den elektrischen Kontaktbereich vorsieht - in unterschiedlicher Orientierung eingebaut werden.
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Ist das Fahrrad F als Klapprad ausgebildet, kann der entnehmbare, vorliegend rohrförmig ausgestaltete Akku 1 ein Zusammenklappen des Fahrrads F vereinfachen. So kann der das Klapprad im Betrieb stabilisierende Akku 1 dann beispielsweise einfach abgenommen werden und derart dann ein Klappen des Fahrrads F über Klappgelenke des Fahrradrahmens R erleichtert sein.
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In einer Ausführungsvariante kann der rohrförmige Akku auch dazu genutzt werden, um ein Klappgelenk des Fahrradrahmens R zu entlasten und den Fahrradrahmen R mit der Anbringung des Akkus 1 zu versteifen. Dies schließt insbesondere ein, dass bei einer konventionellen Fahrt mit dem Fahrrad F ohne elektromotorische Unterstützung und einer damit angenommenen langsameren Fahrt des Fahrrads F der Fahrradrahmen R nicht durch den Akku 1 versteift werden muss. Der Akku 1 wird somit erst zur zusätzlichen Versteifung des Fahrradrahmens R genutzt, wenn der Akku 1 auch zur Versorgung des Elektromotors dienen soll.
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Ferner kann insbesondere in einer derartigen Variante auch ein Akkuersatzteil 3 bereitgestellt sein, das zwar keinen Akku aufweist, jedoch ein identisch ausgebildetes (z.B. metallisches) Gehäuse 1a mit entsprechenden Schnittstellen 10, 11, um somit das Akkuersatzteil 3 anstelle des Akkus 1 als tragendes Rahmenteil an den Fahrradrahmen R montieren zu können (vgl. hierzu insbesondere die 3A bis 3E).
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Die 2A, 2B und 2C veranschaulichen exemplarisch unterschiedliche an sich bekannte formschlüssige Verbindungen, die auch für die Fixierung eines Endes des Akkus 1 an einem Verbindungsbereich 20a des Unterrohres 2a (oder eines Steuerrohres des Fahrradrahmens R) geeignet sind.
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In der 2A sind beispielsweise an der Schnittstelle 10 des Akkus 1 und an dem Verbindungsbereich 20a miteinander korrespondierende Verzahnungen vorgesehen, über die das Ende des Akkus 1 von oben und damit quer zur Längserstreckungsrichtung des Akkus 1 an den Verbindungsbereich 20a angesteckt werden kann.
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Bei der Ausführungsvariante der 2B sind der Akku 1 und das Unterrohr 2a über stirnseitige Verzahnungen drehfest miteinander verbunden. Hier wird folglich der Akku 1 mit seinem die Schnittstelle 10 aufweisenden Ende in axialer Richtung an den Verbindungsbereich 20a gesteckt.
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Gleiches gilt im Grundsatz für die Steckverbindung der 2C, bei der der Verbindungsbereich 20a einen Verbindungsstutzen ausgebildet ist, auf den das Ende des Akkus 1 mit der Schnittstelle 10 formschlüssig und kraftschlüssig aufgesteckt wird.
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Die 3A bis 3E zeigen unterschiedliche Varianten des Akkus 1 mit und ohne einen Adapter 12a, 12b sowie ein Akkuersatzteil 3, das anstelle des Akkus 1 als tragendes Rahmenteil an den Fahrradrahmen R montiert werden kann.
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In der 3A ist der Akku 1 mit seinem Gehäuse 1a und seinen beiden endseitigen Schnittstellen 10 und 11 dargestellt. Exemplarisch ist hier an der einen (mechanischen) Schnittstelle 11 zusätzlich ein elektrischer Anschlussbereich 111 ausgebildet, um eine elektrische Verbindung des Akkus 1 mit dem Elektromotor E des Fahrrad F herzustellen, wenn der Akku 1 bestimmungsgemäß an den Fahrradrahmen R montiert wurde.
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Bei der Ausführungsvariante der 3B ist ein Akku 1 mit verkürzter Länge vorgesehen. Dieser Akku 1 ist dementsprechend leichter als der Akku 1 der 3A. Um den verkürzten Akku 1 an dem unveränderten Fahrradrahmen R vorzusehen, ist der verkürzte Akku der 3B um den Adapter 12b verlängert. Die Adapter 12b weist dabei eine Schnittstelle 121 auf, die einem rahmenseitigen Verbindungsbereich 20b nachempfunden ist, sodass der Adapter 1 mit seiner Schnittstelle 11 hiermit bestimmungsgemäß verbunden werden kann. Für die elektrische Verbindung mit dem Anschlussbereich 111 der akkuseitigen Schnittstelle 11 ist auch die Schnittstelle 121 des Adapters 12b mit mindestens einem Steckverbinder versehen. Für die Verbindung mit dem Rahmen R weist der Adapter 12b ein Schnittstelle 11 b für die Verbindung mit dem Rahmen R auf. Diese adapterseitige Schnittstelle 11b ist dann ebenfalls mit einem Anschlussbereich 111 für die elektrische Verbindung mit dem Rahmen R an dem rahmenfesten Verbindungsbereich 20b ausgebildet.
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Bei der Ausführungsvariante der 3C ist der verkürzte Akku der 3B an seinem anderen (vorderen) Ende mit einem Adapter 12a verlängert. Dieser Adapter 12a weist keinen Anschlussbereich für die elektrische Kontaktierung auf. Vielmehr ist hier eine Schnittstelle 120 für die Verbindung an der akkuseitigen Schnittstelle 10 ausgebildet. An dem anderen freien Ende weist der Adapter 12a eine Schnittstelle 10a für die Verbindung mit dem Rahmen R des Fahrrads F auf. Diese Schnittstelle 10a des Adapters 12a ist dabei der akkuseitigen Schnittstellestelle 10 nachempfunden.
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Die 3D zeigt ein Akkuersatzteil 3, das anstelle des Akkus 1 (mit oder ohne Adapter 12a, 12b) an den Rahmen R montiert werden kann, um diesen zu versteifen, hierbei jedoch auf das zusätzliche Gewicht des Akkus 1 verzichten zu können. Das Akkuersatzteil 3 weist für die Anbindung an den Rahmen R ebenfalls Schnittstellen 10 und 11 auf, sodass das Akkuersatzteil 3 problemlos anstelle des Akkus 1 mit den rahmenfesten Verbindungsbereichen 20a und 20b verbunden und an dem Rahmen R fixiert werden kann.
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Die 3E zeigt nochmals in Einzeldarstellung den verkürzten Akku 1 der 3B und 3C.
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Bei denen dargestellten Ausführungsvarianten weist der Akku 1 jeweils ein stabiles (z.B. metallisches) Gehäuse 1a auf, sodass der bestimmungsgemäß an dem Fahrradrahmen R fixierte Akku 1 (der kein weiteres eigenes Gehäuse aufweist) einen tragenden Teil des Fahrradrahmens R bildet und einen Teil des Fahrradrahmens R damit vollständig ersetzt. Gleichwohl damit der Akku 1 in den Fahrradrahmen R vollständig integriert ist, bleibt er weiterhin hiervon abnehmbar und kann separat von dem Fahrrad F über übliche Ladeschnittstellen geladen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Akku
- 1a
- Gehäuse
- 10, 11
- Akkuseitige Schnittstelle
- 10a, 11b
- Adapterseitige Schnittstelle
- 111b
- Anschlussbereich
- 12a, 12b
- Adapter
- 120, 121
- Adapterseitige Schnittstelle
- 20a, 20b
- Rahmenfester Verbindungsbereich
- 2a
- Unterrohr (Rahmenteil)
- 2b
- Sattelrohr (Rahmenteil)
- 2c
- Sattel stütze
- 3
- Akkuersatzteil
- E
- Elektromotor
- F
- Fahrrad
- K
- Kettenblatt
- R
- Fahrradrahmen
- T
- Tretkurbel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204557 A1 [0002]
- DE 102018105710 A1 [0002]
- DE 102018200891 A1 [0002]
