DE102021104614A1

DE102021104614A1 - Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung eines Akkupacks

Info

Publication number: DE102021104614A1
Application number: DE102021104614.9A
Authority: DE
Inventors: Fabian PHILIPZIK; Peter Kunert; Simon Buck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-09-01
Also published as: US20240128577A1; WO2022179844A1; CN116897458A; TW202237462A; EP4298687A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung eines Akkupacks mit einem Verbraucher, mit einer Akkupackschnittstelle zur lösbaren Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit dem Akkupack entlang einer Verbindungsrichtung, wobei die Akkupackschnittstelle eine Aufnahme, in der der Akkupack im verbundenen Zustand zumindest teilweise angeordnet ist, und zumindest ein beweglich gelagertes Verriegelungselement aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement im unverbundenen Zustand stets beweglich ausgebildet ist und/oder im verbundenen Zustand mit einer Kraft entgegen der Verbindungsrichtung vorgespannt ist.

Description

Stand der Technik
In Der DE 20 2013 008 187 U1 ist ein Fahrradrahmen mit einem länglichen Einschnitt zur Aufnahme einer Energieversorgungseinheit beschrieben.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft insbesondere ein System, aufweisend einen Akkupack und eine Verbindungsvorrichtung, wobei die Verbindungsvorrichtung zur lösbaren Verbindung des Akkupacks mit einem elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittel ausgebildet ist, wobei die Verbindungsvorrichtung eine Verriegelungsvorrichtung aufweist, die zur Verriegelung des Akkupacks mit der Verbindungsvorrichtung ausgebildet ist, wobei die Verriegelungsvorrichtung eine Akkupackschnittstelle zur lösbaren Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit dem Akkupack und eine Verbraucherschnittstelle zur Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit dem elektrisch antreibbaren Fortbewegungsmittel aufweist, wobei die Verbindungsvorrichtung eine Führungsvorrichtung aufweist, die zur Führung des Akkupacks ausgebildet ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, dass derart ausgebildet ist, dass es in zumindest zwei unterschiedlichen Konfigurationen mit der Führungsvorrichtung verbindbar ist. Vorteilhaft kann dadurch eine optimale Verbindung und/oder Integration der des Akkupacks mit dem Fortbewegungsmittel realisiert werden.
Die Verbindungsvorrichtung ist vorzugsweise zur einstufigen Verriegelung ausgebildet oder vorgesehen. Unter einem einstufigen Verriegelungssystem soll dabei verstanden werden, dass eine Entriegelung über eine einzelne Betätigung des Benutzers, beispielsweise einen Knopfdruck oder ein Aufschließen, möglich ist. Es ist allerdings ebenso denkbar, dass die Verbindungsvorrichtung zur zweistufigen Verriegelung ausgebildet oder vorgesehen ist. Unter einem zweistufigen Verriegelungssystem soll dabei verstanden werden, dass eine Entriegelung nur über zwei oder zumindest zwei getrennte Betätigungen des Benutzers möglich ist. Beispielsweise ein Aufschließen als erste Betätigung und eine Betätigung eines weiteren Knopfs als zweite Betätigung. Vorteilhaft kann durch ein zwei- oder mehrstufiges Verriegelungssystem sichergestellt werden, dass der Benutzer stets die Kontrolle über den Akkupack hat.
Der Akkupack weist ein Akkupackgehäuse auf, in welchem zumindest eine Akkuzelle angeordnet ist. Die Akkuzelle kann als eine galvanische Zelle ausgebildet sein, die einen Aufbau aufweist, bei dem ein Zellpol an einem Ende und ein weiterer Zellpol an einem gegenüberliegenden Ende zu liegen kommen. insbesondere weist die Akkuzelle an einem Ende einen positiven Zellpol und an einem gegenüberliegenden Ende einen negativen Zellpol auf. Bevorzugt sind die Akkuzellen als NiCd- oder NiMh-, besonders bevorzugt als lithiumbasierte Akkuzellen bzw. Li-Ionen Akkuzellen, ausgebildet. Die Akkuspannung des Akkupacks ist in der Regel ein Vielfaches der Spannung einer einzelnen Akkuzelle und ergibt sich aus der Schaltung (parallel oder seriell) der Akkuzellen. Ebenso ist denkbar, dass die Akkuzellen als prismatische Zellen oder Pouch Zellen ausgebildet sind. Bei gängigen Akkuzellen mit einer Spannung von 3,6 V ergeben sich somit beispielhafte Akkuspannung von 3,6 V, 7,2 V, 10, 8 V, 14,4 V, 18 V, 36 V, 54 V, 108 V etc. Bevorzugt ist die Akkuzelle als zumindest im Wesentlichen zylinderförmige Rundzelle ausgebildet, wobei die Zellpole an Enden der Zylinderform angeordnet sind. Das Akkupackgehäuse ist insbesondere als ein Außengehäuse ausgebildet. Das Akkupackgehäuse kann ein oder mehrere Gehäuseteile aufweisen. Die Gehäuseteile sind miteinander kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Der Akkupack ist vorzugsweise als ein Wechselakkupack ausgebildet. Der Akkupack ist vorzugsweise als ein integrierter Akkupack ausgebildet, der im mit dem Fortbewegungsmittel verbundenen Zustand teilweise oder vollständig in einem Gehäuse oder in einem Rahmen des Fortbewegungsmittels angeordnet ist. Alternativ ist auch denkbar, dass der Akkupack derart ausgebildet ist, dass der Akkupack außen an dem Gehäuse oder dem Rahmen des Fortbewegungsmittels anbringbar ist.
Die Verbindungsvorrichtung ist insbesondere zur lösbaren Verbindung des Akkupacks mit dem Gehäuse oder dem Rahmen des Fortbewegungsmittels ausgebildet. Die Verbindungsvorrichtung kann teilweise oder vollständig in dem Gehäuse oder dem Rahmen des Fortbewegungsmittels angeordnet sein. Es ist allerdings ebenso denkbar, dass die Verbindungsvorrichtung, insbesondere die Verriegelungsvorrichtung, teilweise oder vollständig an einer Außenseite des Gehäuses oder des Rahmens des Fortbewegungsmittels angeordnet ist.
Das elektrisch antreibbare Fortbewegungsmittel ist vorzugsweise als ein Elektrofahrrad ausgebildet. Alternativ ist ebenso denkbar, dass das Fortbewegungsmittel als ein Elektroroller, ein Elektrokarren, ein Rollstuhl, ein Golfmobil, ein Segway oder dergleichen ausgebildet ist. Das Fortbewegungsmittel umfasst eine einen Elektromotor umfassende Antriebseinheit, wobei der Akkupack im verbundenen Zustand den Elektromotor mit Energie versorgt. Das Fortbewegungsmittel umfasst zumindest ein Rad, vorzugsweise zumindest zwei Räder, wobei eine Antriebsbewegung des Elektromotors auf zumindest ein Rad übertragen wird. Das Fortbewegungsmittel umfasst eine Steuereinheit, die zur Steuerung und/oder Regelung des Fortbewegungsmittels, insbesondere der Antriebseinheit, ausgebildet ist. Zudem umfasst das Fortbewegungsmittel vorzugsweise ein HMI (Human-Machine-Device), wobei das HMI eine Bildschirmeinheit zur Anzeige von Informationen und eine Bedieneinheit zur Einstellung des HMI und/oder des Fortbewegungsmittels aufweist. Das HMI ist insbesondere als eine Ladezustandsanzeige ausgebildet, über die ein Ladezustand des Akkupacks im verbundenen und/oder nicht verbundenen Zustand anzeigbar ist. Das als Elektrofahrrad ausgebildete Fortbewegungsmittel weist einen Rahmen auf. Im Rahmen können Sensoren, die Steuereinheit, die Antriebseinheit, die Verbindungsvorrichtung und/oder der Akkupack vollständig oder teilweise angeordnet sein. Das Gehäuse bzw. der Rahmen des Fortbewegungsmittels besteht vorzugsweise überwiegend oder vollständig aus Metall und/oder aus einem faserverstärktem Kunststoff.
Die Akkupackschnittstelle ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Akkupack mit der Verriegelungsvorrichtung über eine Linearbewegung und/oder eine Rotationsbewegung relativ zueinander verbindbar ist. Vorteilhaft kann somit der Akkupack sowohl über eine Schiebebewegung als auch eine Schwenkbewegung mit dem Fortbewegungsmittel verbunden werden.
Die Führungsvorrichtung ist vorzugsweise als eine Linearführungsvorrichtung ausgebildet, wobei der Akkupack im mit der Führungsvorrichtung aber nicht mit der Verriegelungsvorrichtung verbundenen Zustand einen einzigen linearen Freiheitsgrad aufweist. Die Führungsvorrichtung umfasst vorzugsweise zumindest eine Führungsschiene und/oder zumindest eine Führungsnut, die mit einer korrespondierenden Führungsnut und/oder Führungsschiene des Akkupacks verbindbar ist. In einer alternative Ausführungsform der Erfindung ist auch denkbar, dass die Verbraucherschnittstelle oder die Verbindungsvorrichtung keine Führungsvorrichtung aufweist.
Das Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung kann aus einem Metall und/oder einem Kunststoff ausgebildet sein. Das Gehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Unter einteilig soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere einzelne Bauteile oder mehrere Bauteile, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind, verstanden werden. Das Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet, wobei das erste Gehäuseteil mit dem zweiten Gehäuseteil über eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung, insbesondere über eine Rastverbindung, miteinander verbunden sind. Die Akkupackschnittstelle ist teilweise oder vollständig in dem Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung angeordnet. Vorzugsweise sind die beweglichen Bauteile der Akkupackschnittstelle im Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung gelagert. Das Gehäuse weist eine Öffnung auf, die zur Aufnahme des Akkupacks ausgebildet ist. Die Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit der Führungsvorrichtung kann über einen Stoffschluss oder über einen Kraft- und/oder Formschluss erfolgen.
Unter zumindest zwei unterschiedliche Konfigurationen soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere verstanden werden, dass die Führungsvorrichtung an zwei unterschiedlichen Positionen des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung mit diesem verbindbar ist. Vorteilhaft ändert sich dadurch die relative Anordnung der Akkupackschnittstelle zu der Führungsvorrichtung, was zusätzliche Optionen hinsichtlich der Integration in das Fortbewegungsmittel oder der Ausgestaltung und Anordnung des Akkupacks bietet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung eine erste Seite mit zumindest einem ersten Verbindungselement, das zur Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit der Führungsvorrichtung ausgebildet ist, und eine zweite Seite mit zumindest einem zweiten Verbindungselement zur Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit der Führungsvorrichtung, aufweist. Vorteilhaft kann durch diese Maßnahme das gleiche Gehäuse für unterschiedliche Konfigurationen eingesetzt werden. Das Gehäuse kann mehrere erste Verbindungselemente aufweisen, die im Wesentlichen gleich oder unterschiedlich ausgebildet sind. Zudem kann das Gehäuse mehrere zweite Verbindungselemente aufweisen, die im Wesentlichen gleich oder unterschiedlich ausgebildet sind. Insbesondere unterscheiden sich die Verbindungselemente der ersten Seite von den Verbindungselementen der zweiten Seite im Wesentlichen nicht in der Ausgestaltung, sondern nur an der Positionierung am Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung. Die erste Seite und die zweite Seite sind insbesondere als Außenseiten ausgebildet. Vorzugsweise ist das Gehäuse derart ausgebildet, dass nur die erste Seite oder nur die zweite Seite mit der Führungsvorrichtung verbindbar ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass betrachtet entlang einer Verbindungsrichtung des Akkupacks das zumindest eine Verbindungselement der zweiten Seite bezogen auf das zumindest eine Verbindungselement der ersten Seite um eine Winkel X verdreht angeordnet ist. Der Winkel X beträgt vorzugsweise im Wesentlichen 30°, 60°, 90° oder einem Vielfachen dieser Werte. Vorteilhaft kann dadurch eine optimale Anordnung realisiert werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die erste Seite und die zweite Seite des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, insbesondere aneinander angrenzen. Vorzugsweise weisen die erste Seite und die zweite Seite des Gehäuses eine gemeinsame Kante auf. Die gemeinsame Kante kann sich geradlinig oder gekrümmt erstrecken.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Akkupackschnittstelle zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung angeordnet ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Akkupack ein Akkupackgehäuse aufweist, wobei das Akkupackgehäuse mit zumindest einem Adapterelement verbunden ist. Vorteilhaft kann das Akkupackgehäuse durch das Adapterelement auf die Konfiguration der Verriegelungsvorrichtung angepasst werden. Das Adapterelement kann einteilig oder einstückig mit dem Akkupackgehäuse ausgebildet sein. Unter einstückig soll im Zusammenhang dieser Anmeldung ein einziges Bauteil verstanden werden, dass nicht aus stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbundenen Komponente besteht. Das Adapterelement ist vorzugsweise stoffschlüssig oder kraft- und/oder formschlüssig mit dem Akkupackgehäuse verbunden. Bevorzugt erfolgt die Verbindung über eine Schraubverbindung. Das Adapterelement kann beispielhaft aus einem Kunststoff und/oder einem Metall ausgebildet sein. Insbesondere ist das Adapterelement als ein Hybridbauteil ausgebildet, dass beispielhaft ein Kunststoffteil mit einem Blecheinleger umfasst. Weiterhin ist denkbar, dass das Adapterelement eine metallische Schiene und ein aus Kunststoff bestehendes Verbindungselement aufweist. Das Adapterelement kann derart ausgebildet sein, dass es in unterschiedlichen Ausrichtungen bezogen auf die Akkuzellen mit dem Akkupack verbindbar ist. Es ist ebenso denkbar, dass das Adapterelement für eine spezifische Konfiguration der Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist und ein weiteres Adapterelement für eine weitere Konfiguration vorgesehen ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Adapterelement eine Führungseinheit aufweist, die derart ausgebildet ist, dass das Adapterelement in Eingriff mit der Führungsvorrichtung zur axialen Führung des Akkupacks beim Verbinden des Akkupacks bringbar ist. Vorteilhaft kann dadurch eine optimale Verbindung des Akkupacks mit dem Fortbewegungsmittel bereitgestellt werden. Die Führungseinheit ist vorzugsweise einteilig oder einstückig mit dem Adapterelement verbunden. Insbesondere weist das Adapterelement zumindest eine Führungsnut auf, die zu einer Führungsschiene der Führungsvorrichtung korrespondiert. Vorzugsweise weist der Akkupack zwei Adapterelemente auf, die an den Stirnseiten des Akkupackgehäuses montiert sind.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Adapterelement eine Verbindungseinheit zur Verbindung mit der Verriegelungsvorrichtung, insbesondere mit der Akkupackschnittstelle der Verriegelungsvorrichtung, zur axialen Fixierung des Akkupacks aufweist. Vorteilhaft kann dadurch die Position der Verbindungseinheit auf die Konfiguration angepasst werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das System ein weiteres Adapterelement zur alternativen Verbindung mit dem Akkupack aufweist, wobei das weitere Adapterelement eine Führungseinheit und eine Verbindungseinheit aufweist, die bezogen auf die Führungseinheit und die Verbindungseinheit des Adapterelements um den Winkel X verdreht sind. Vorteilhaft kann dadurch das weitere Adapterelement optimal auf eine zweite Konfiguration angepasst werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Führungsvorrichtung mit einem Gehäuse, insbesondere einem Rahmen, des Fortbewegungsmittels verbindbar ist. Die Verbindung kann stoffschlüssig oder kraft- und/oder formschlüssig erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung über eine Verschraubung.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit der Führungsvorrichtung über einen zweistufigen Prozess erfolgt, wobei in einer ersten Stufe eine erste Relativbewegung der Verriegelungsvorrichtung bezogen auf die Führungsvorrichtung und in einer zweiten Stufe eine zweite Relativbewegung der Verrieglungsvorrichtung bezogen auf die Führungsrichtung erfolgt, wobei die erste Relativbewegung die zweite Relativbewegung kreuzt. Bei den Relativbewegungen kann es sich um translatorische und/oder rotatorische Relativbewegungen handeln. Vorteilhaft kann dadurch auf Schrauben oder dergleichen verzichtet werden, wodurch ein platzsparendes und leichtes Design realisierbar ist.
Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung eines Akkupacks mit einem Verbraucher, mit einer Akkupackschnittstelle zur lösbaren Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit dem Akkupack entlang einer Verbindungsrichtung, wobei die Akkupackschnittstelle eine Aufnahme, in der der Akkupack im verbundenen Zustand zumindest teilweise angeordnet ist, und zumindest ein beweglich gelagertes Verriegelungselement aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement im unverbundenen Zustand stets beweglich ausgebildet ist und/oder im verbundenen Zustand mit einer Kraft entgegen der Verbindungsrichtung vorgespannt ist. Vorteilhaft kann dadurch der Verbindungsprozess für den Benutzer optimiert werden.
Der Verbraucher ist vorzugsweise als ein elektrisch antreibbares Fortbewegungsmittel, bevorzugt als ein Elektrofahrrad, ausgebildet. Die Verriegelungsvorrichtung ist vorzugsweise dem Verbraucher zugeordnet. Es wäre allerdings ebenso denkbar, dass die Verriegelungsvorrichtung dem Akkupack zugeordnet ist.
Das beweglich gelagerte Verriegelungselement kann aus einem Kunststoff und/oder einem Metall ausgebildet sein. Das Verriegelungselement kann bereichsweise verstärkt ausgebildet sein, beispielsweise durch metallische Einleger, um dem Verschleiß entgegenzuwirken. Die Verriegelungsvorrichtung kann ein oder mehrere Verriegelungselemente aufweisen. Das beweglich gelagerte Verriegelungselement ist zur insbesondere axialen Fixierung des Akkupacks im verbundenen Zustand ausgebildet. Im fixierten Zustand wird der Akkupack vorzugsweise direkt von dem Verriegelungselement gehalten. Somit berührt das Verriegelungselement den Akkupack im fixierten Zustand. Im fixierten Zustand ist der Akkupack insbesondere im Wesentlichen spielfrei verbunden. Vorzugsweise wird der Akkupack im fixierten Zustand von dem Verriegelungselement gehalten. Zusätzlich ist denkbar, dass das Verriegelungselement ein Dämpfungselement, beispielsweise einen Gummipuffer, aufweist.
Unter stets beweglich soll in diesem Zustand verstanden werden, dass das Verriegelungselement im unverbundenen Zustand nicht fixiert bzw. fixierbar ist. Somit kann sichergestellt werden, dass eine Verbindung zwischen dem Akkupack und dem Verbraucher stets möglich ist.
Die Kraft, mit der das Verriegelungselement entgegen der Verbindungsrichtung im verbundenen bzw. fixierten Zustand vorgespannt ist, ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass durch das Lösen der Fixierung der Akkupack selbsttätig, also ohne ein Ziehen des Benutzers, aus der Aufnahme geschoben wird. Die Länge des Weges, die der Akkupack durch die Kraft bewegt wird, entspricht dabei vorzugsweise zumindest einer halben Länge der Aufnahme entlang der Verbindungsrichtung.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement schwenkbar um eine Verriegelungsachse gelagert ist. Alternativ oder zusätzlich wäre auch denkbar, dass das Verriegelungselement linear beweglich ausgebildet ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement mittels zumindest eines ersten Rückstellelements mit einer Kraft entgegen der Verbindungsrichtung beaufschlagt wird. Das Rückstellelement ist vorzugsweise als ein Federelement ausgebildet. Das Federelement kann beispielsweise als eine Ringfeder, eine Spiralfeder, eine Schenkelfeder, etc. ausgebildet sein. Das Federelement kann aus einem Kunststoff und/oder einem Metall ausgebildet sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das erste Rückstellelement direkt mit dem Verriegelungselement verbunden ist. Insbesondere ist das Rückstellelement beweglich oder starr mit dem Verriegelungselement verbunden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungsvorrichtung ein beweglich gelagertes Blockierelement aufweist, wobei das Blockierelement dazu ausgebildet ist, das Verriegelungselement in zumindest einem Zustand zu blockieren. Vorteilhaft kann durch das Blockierelement eine sichere Fixierung des Verriegelungselements realisiert werden. Das Blockierelement ist derart ausgebildet, dass das Blockierelement im fixierten Zustand, in welchem das Blockierelement insbesondere vorgespannt ist, das Verriegelungselement blockiert. Insbesondere liegt das Blockierelement im fixierten Zustand direkt an dem Verriegelungselement an, sodass das Blockierelement das Verriegelungselement berührt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Blockierelement schwenkbar um eine Blockierachse gelagert ist. Die Blockierachse ist vorzugsweise parallel zu der Verriegelungsachse ausgebildet. Alternativ wäre auch denkbar, dass die Blockierachse und die Verriegelungsachse kreuzend, oder in einer 90° Ausrichtung, zueinander ausgebildet sind. Es wäre ebenso denkbar, dass das Blockierelement linear beweglich ausgebildet ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Blockierelement mittels zumindest eines zweiten Rückstellelements mit einer Kraft in Richtung des Verriegelungselements beaufschlagt wird. Das zweite Rückstellelement ist vorzugsweise als ein Federelement ausgebildet. Das Federelement kann beispielsweise als eine Ringfeder, eine Spiralfeder, eine Schenkelfeder, etc. ausgebildet sein. Das Federelement kann aus einem Kunststoff und/oder einem Metall ausgebildet sein.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungsvorrichtung ein beweglich gelagertes Freigabeelement aufweist, wobei das Freigabeelement manuell betätigbar ausgebildet ist, wobei das Freigabeelement dazu ausgebildet ist, das Blockierelement aus einer Blockierposition in eine Freigabeposition zu bewegen. In der Blockierposition des Blockierelements ist eine Fixierung des Akkupacks durch das Verriegelungselement möglich. In der Freigabeposition des Blockierelements ist keine Fixierung des Akkupacks möglich bzw. die Fixierung wird gelöst und der Akkupack zumindest teilweise aus der Aufnahme geschoben. Das Freigabeelement und das Blockierelement sind vorzugsweise relativ zueinander beweglich ausgebildet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Blockierelement derart von dem zweiten Rückstellelement mit einer Kraft beaufschlagt ist, dass das Freigabeelement im unbetätigten Zustand in eine Ausgangsposition versetzt wird. Vorteilhaft kann dadurch sichergestellt werden, dass das Verriegelungselement im unfixierten Zustand stets beweglich ist. Alternativ oder zusätzlich ist ebenso denkbar, dass die Verriegelungsvorrichtung ein zusätzliches Rückstellelement aufweist, dass zur selbsttätigen Rückstellung des Freigabeelements in die Ausgangsposition vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das Rückstellelement derart ausgebildet, dass das Rückstellelement stets an dem Blockierelement anliegt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Rückstellelement derart ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement bei Betätigung des Freigabeelements in eine Entriegelungsposition versetzt wird, wobei der Akkupack in der Entriegelungsposition teilweise, vorzugsweise größtenteils, aus der Aufnahme herausgeschoben ist. Vorteilhaft kann dadurch der Akkupack einfach entnommen werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Rückstellelement derart ausgebildet ist, dass der Akkupack stets in dieselbe Entriegelungsposition versetzt wird. Beispielhaft kann das Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung einen Anschlag aufweisen, an dem das Verriegelungselement im entriegelten Zustand anliegt und damit die Auswurfbewegung des Akkupacks durch das Verriegelungselement stoppt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement einen Betätigungsbereich aufweist, wobei der Betätigungsbereich im unverriegelten Zustand von dem Akkupack beaufschlagbar ist und im verriegelten Zustand derart an dem Blockierelement anliegt, dass eine Bewegung des Verriegelungselements in zumindest eine Richtung blockiert ist. Vorzugsweise ist die Bewegung des Verriegelungselements im blockierten bzw. fixierten Zustand in beide Richtung blockiert.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement derart ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement ein Fixierbereich aufweist, wobei der Fixierbereich benachbart zu dem Betätigungsbereich angeordnet, wobei das Verriegelungselement derart ausgebildet ist, dass der Akkupack während des Verbindungsprozesses aus dem Betätigungsbereich in den Fixierbereich geführt wird. Der Betätigungsbereich und der Fixierbereich sind benachbart zueinander ausgebildet. Insbesondere geht der Betätigungsbereich unmittelbar in den Fixierbereich über, sodass der Akkupacks beim Übergang an beiden Bereichen anliegt. Der Betätigungsbereich ist vorzugsweise als eine ebene Fläche ausgebildet. Der Betätigungsbereich ist von einem Betätigungselement bzw. Verbindungselement des Akkupacks beaufschlagbar ausgebildet. Der Betätigungsbereich ist dabei insbesondere der erste und letzte Bereich, an dem der Akkupack beim Verbindungsprozess anliegt. Der Fixierbereich kann als eine ebene Fläche oder als eine gekrümmte Fläche ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Form des Fixierbereichs an eine Form des Akkupacks, insbesondere des Betätigungselements des Akkupacks, angepasst.
Zudem betrifft die Erfindung insbesondere eine Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung eines Akkupacks mit einem Verbraucher, mit einem Gehäuse, mit einer Akkupackschnittstelle zur lösbaren Verbindung der Verriegelungsvorrichtung mit dem Akkupack entlang einer Verbindungsrichtung, wobei die Akkupackschnittstelle zumindest ein beweglich gelagertes Verriegelungselement und ein beweglich gelagertes Blockierelement aufweist, wobei das Blockierelement dazu ausgebildet ist, das Verriegelungselement in zumindest einem Zustand zu blockieren. Es wird vorgeschlagen, dass das Blockierelement zumindest zwei, insbesondere drei, Angriffspunkte aufweist, an denen zur Entriegelung des Verriegelungselements eine Kraft auf das Blockierelement aufbringbar ist. Vorteilhaft kann dadurch auf unterschiedliche Weise die Fixierung des Akkupacks gelöst werden.
Das Blockierelement kann einstückig, einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Die Angriffspunkte sind insbesondere als Bereiche auf einer Außenfläche des Blockierelements ausgebildet. Die Angriffspunkte sind beabstandet voneinander angeordnet. Die Angriffspunkte sind bezogen auf die Blockierachse des Blockierelements vorzugsweise an Endbereichen des Blockierelements angeordnet, um eine möglichst große Hebelwirkung zu erzeugen. Insbesondere weist das Blockierelement zumindest zwei Angriffspunkte auf, deren Abstand größer ist als der Abstand des am weitesten entfernten Angriffspunkt von der Blockierachse.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungsvorrichtung ein beweglich gelagertes Freigabeelement aufweist, wobei das Freigabeelement manuell betätigbar ausgebildet ist, wobei das Freigabeelement dazu ausgebildet ist, das Blockierelement aus einer Blockierposition in eine Freigabeposition zu bewegen. Das Freigabeelement kann direkt manuell oder indirekt manuell betätigbar ausgebildet sein. Unter einem direkt manuell betätigbaren Freigabeelement soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere ein Freigabeelement verstanden werden, das mechanische mit einer Betätigungstaste gekoppelt ist, sodass eine Kraft zur Betätigung des Freigabeelements von dem Benutzer ausgeübt wird. Die Krafteinwirkung kann dabei direkt auf das Freigabeelement oder über ein oder mehrere mechanisch mit diesem gekoppelte Bauteile erfolgen. Unter einem indirekt manuell betätigbaren Freigabeelement soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere ein Freigabeelement verstanden, dass mechanisch mit einem Aktor gekoppelt. Der Aktor kann mechanisch, elektromechanisch, magnetisch, etc. ausgebildet sein. Der Aktor kann beispielsweise durch eine Betätigungstaste ansteuerbar sein. Die Betätigungstaste kann mit einem elektronischen Schalter verbunden sein. Alternativ ist auch denkbar, dass der Aktor über eine Computervorrichtung, wie beispielsweise einem Smartphone oder einer Smartwatch oder über einen RFID-Sender steuerbar ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Freigabeelement mit einer Schlosseinheit verbunden oder gekoppelt ist. Die Schlosseinheit kann als ein mechanisches Schloss ausgebildet sein, wobei mittels eines zugehörigen Schlüssels das Schloss betätigbar und das mit dem mechanischen Schloss gekoppelte Freigabeelement bewegbar ist. Alternativ kann die Schlosseinheit als ein elektronisches Schloss ausgebildet sein. Das elektronische Schloss kann beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, mittels der Daten über Bluetooth, WLAN, ein Mobilfunknetz, RFID, oder dergleichen drahtlos übertragbar sind, aufweisen. Das elektronische Schloss kann somit über eine externe Computervorrichtung gesteuert, insbesondere aufgeschlossen und/oder geschlossen, werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass das elektronische Schloss einen Fingerabdrucksensor, eine Gesichtserkennung oder die Möglichkeit zur Eingabe eines Entsperrcodes aufweist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, in der die Schlosseinheit in einer ersten Orientierung oder in einer zweiten Orientierung anordenbar ist. Vorteilhaft kann dadurch die Schlosseinheit teilweise unabhängig von der Konfiguration der Verriegelungsvorrichtung positioniert werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Blockierelement durch das mit der Schlosseinheit gekoppelte Freigabeelement in der ersten Orientierung und in der zweiten Orientierung an unterschiedlichen Angriffspunkten beaufschlagbar ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch stets eine optimale Betätigung des Blockierelement realisiert werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Angriffspunkte beabstandet zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Angriffspunkte auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet. Die Ebenen erstrecken sich dabei orthogonal zu der Blockierachse und/oder der Verriegelungsachse.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schlosseinheit in der ersten Orientierung im Wesentlich direkt und in der zweiten Orientierung über ein Adaptergehäuse mit dem Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung verbunden ist. Vorteilhaft kann dadurch eine sichere Anordnung der Schlosseinheit realisiert werden. Das Adaptergehäuse wird in das Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung im Montageprozess eingesetzt. Das Adaptergehäuse ist vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig mit dem Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung verbunden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungsvorrichtung in der zweiten Orientierung ein Übertragungselement aufweist, dass eine Bewegung des Freigabeelements auf das Blockierelement übertragt. Insbesondere ist das Übertragungselement derart ausgebildet, dass eine rotatorische Bewegung des Freigabeelements um eine Freigabeachse in einer rotatorische Bewegung des Blockierelements um eine Blockierachse umgewandelt wird, wobei die Freigabeachse kreuzend, insbesondere im Wesentlichen senkrecht, zu der Blockierachse angeordnet ist. Alternativ ist auch denkbar, dass eine rotatorische Bewegung des Freigabeelements in eine lineare Bewegung des Blockierelements, übertragen wird.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der erste Angriffspunkt auf einer dem zweiten und/oder dritten Angriffspunkt gegenüberliegenden Seite des Blockierelements angeordnet ist. Vorteilhaft kann durch den zusätzlichen Angriffspunkt eine weitere Möglichkeit zur Betätigung des Blockierelements bereitgestellt werden. Die Verriegelung ist insbesondere derart ausgebildet, dass das Blockierelement in einer ersten Orientierung der Schlosseinheit den ersten und den zweiten Angriffspunkt aufweist und in einer zweiten Orientierung der Schlosseinheit den ersten Angriffspunkt und den dritten Angriffspunkt aufweist. Demnach weist die Verriegelungsvorrichtung einen Angriffspunkt auf, der von der Orientierung der Schlosseinheit abhängig ist, und einen Angriffspunkt, der von der Orientierung der Schlosseinheit unabhängig ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der erste Angriffspunkt benachbart zu einer Ausnehmung im Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung angeordnet ist. Der erste Angriffspunkt kann über eine weitere Schlosseinheit betätigbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann somit die Verriegelungsvorrichtung ein mechanisches Schloss und ein elektronisches Schloss aufweisen. Vorzugsweise ist der erste Angriffspunkt über ein Werkzeug betätigbar ausgebildet. Beispielsweise über einen Stift, der von einem Benutzer benutzt wird, um mit einer Kraft auf das Blockierelement einzuwirken. Vorteilhaft kann dadurch für eine besonders günstige und leichte Ausführungsform auf die Schlosseinheit verzichtet werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Verriegelungsvorrichtung in einem Rahmen des Elektrofahrrads angeordnet ist, wobei die Schlosseinheit einen ersten Bedienbereich aufweist, der sowohl in der ersten Orientierung als auch in der zweiten Orientierung seitlich am Rahmen anordenbar ist. Vorteilhaft kann unabhängig vom Einbau der Verbindungsvorrichtung stets gewährleistet, dass eine komfortable seitliche Bedienung für den Benutzer möglich ist. Der erste Bedienbereich derart ausgebildet, dass er von außen dem Benutzer zugänglich und betätigbar ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Rahmen eine Ausnehmung aufweist, die benachbart zu der Ausnehmung des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung angeordnet ist und einen zweiten Bedienbereich bildet. Insbesondere wird durch die Ausnehmung im Rahmen und die Ausnehmung im Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung ein Kanal für ein Werkzeug gebildet. Vorteilhaft kann dadurch eine zusätzliche Möglichkeit zur Betätigung des Blockierelements bereitgestellt werden. Die Betätigung des Blockierelements über den erste Bedienbereich erfolgt dabei mittels des Freigabeelements während die Betätigung des Blockierelements über den zweite Bedienbereich ohne das Freigabeelement erfolgt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der erste Bedienbereich und der zweite Bedienbereich einander gegenüberliegend oder um 90° versetzt zueinander angeordnet sind. Durch diese Maßnahme kann eine besonders vorteilhafte Anordnung der Bedienbereiche realisiert werden.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Alternative Ausführungsformen oder Bauteile werden mit der gleichen Bezugszahl und einem zusätzlichen Buchstaben beschrieben.
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Fortbewegungsmittels mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung;
2 a-e schematische Ansicht unterschiedlicher Anordnungen und Konfigurationen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung;
3a eine perspektivische Ansicht der Verbindungsvorrichtung in einer ersten Konfiguration;
3b eine perspektivische Ansicht der Verbindungsvorrichtung in einer zweiten Konfiguration;
4a,b eine perspektivische Ansicht eines Adapterelements für die erste Konfiguration;
5a,b eine perspektivische Ansicht eines Adapterelements für die zweite Konfiguration;
6 eine perspektivische eines Akkupacks für die Verbindungsvorrichtung;
7a,b eine perspektivische Ansicht einer Führungsvorrichtung der Verbindungsvorrichtung;
8a eine perspektivische Ansicht einer Verriegelungsvorrichtung der Verbindungsvorrichtung mit einem Adaptergehäuse;
8b eine perspektivische Ansicht einer Verriegelungsvorrichtung der Verbindungsvorrichtung ohne das Adaptergehäuse;
9a eine Draufsicht auf die Verriegelungsvorrichtung in der zweiten Konfiguration im unverbundenen Zustand;
9b eine perspektivische Teilansicht der Verriegelungsvorrichtung in der zweiten Konfiguration im unverbundenen Zustand;
9c eine Draufsicht auf die Verriegelungsvorrichtung in der zweiten Konfiguration im verriegelten bzw. fixierten Zustand;
9d eine Draufsicht auf die Verriegelungsvorrichtung in der zweiten Konfiguration im entriegelten Zustand;
10a eine Draufsicht auf die Verriegelungsvorrichtung in der ersten Konfiguration im unverbundenen Zustand;
10b eine perspektivische Teilansicht der Verriegelungsvorrichtung in der ersten Konfiguration im unverbundenen Zustand.

In 1 ist ein Verbraucher 10 mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 100 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Der Verbraucher ist als ein elektrisch angetriebenes Fortbewegungsmittel 12, insbesondere als ein Elektrofahrrad 14, ausgebildet. Das Elektrofahrrad 14 kann beispielsweise als ein Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein.
Der Verbraucher 10 weist ein Gehäuse 16 in Form eines Rahmens 18 bzw. eines Fahrradrahmens auf. Mit dem Rahmen 18 sind zwei Räder 20 verbunden. Zudem weist der Verbraucher 10 eine Antriebseinheit 22 auf, die einen Elektromotor bzw. Hilfsmotor umfasst. Der Elektromotor ist vorzugsweise als ein Permanentmagnet-erregter, bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet. Der Elektromotor ist beispielhaft als ein Mittelmotor ausgebildet, wobei auch ein Nabenmotor oder dergleichen denkbar ist.
Die Antriebseinheit 22 umfasst eine Steuereinheit (nicht dargestellt), die zur Steuerung oder Regelung des Elektrofahrrads 14, insbesondere des Elektromotors, ausgebildet ist. Das Elektrofahrrad 14 weist eine Tretkurbel (nicht dargestellt) auf. Die Tretkurbel weist eine Tretkurbelwelle (nicht dargestellt) auf.
Die Steuereinheit und die Antriebseinheit 22 mit dem Elektromotor und der Tretkurbelwelle sind in einem mit dem Rahmen verbundenen Antriebsgehäuse (nicht dargestellt) angeordnet. Die Antriebsbewegung des Elektromotors wird vorzugsweise über ein Getriebe (nicht dargestellt) auf die Tretkurbelwelle übertragen, wobei die Größe der Unterstützung durch die Antriebseinheit 22 mittels der Steuereinheit gesteuert oder geregelt wird.
Der Verbraucher 10 ist mit einem Akkupack 300 elektrisch und mechanisch verbunden, der zur Energieversorgung der Antriebseinheit 22 ausgebildet ist. Die Verbindung erfolgt über die Verbindungsvorrichtung 100. Der Akkupack 300 ist als ein Wechselakkupack 302 ausgebildet. Der Rahmen 18 weist eine Öffnung (nicht dargestellt) auf, durch die der Akkupack 300 in den Rahmen 18 hineingeschoben oder geschwenkt werden kann. Die Öffnung wird im verbundenen Zustand durch ein Akkupackgehäuse 304 geschlossen. Alternativ ist auch denkbar, dass der Rahmen 18 selbst die Öffnung schließt oder durch eine Abdeckung geschlossen wird.
Die Verbindungsvorrichtung 100 weist eine Verriegelungsvorrichtung 102 auf, die zur Verriegelung des Akkupacks 300 mit der Verbindungsvorrichtung 100 ausgebildet ist. Zudem umfasst die Verbindungsvorrichtung 100 eine Führungsvorrichtung 104, die zur Führung des Akkupacks 300 während der Verbindung mit dem Elektrofahrrad 14 ausgebildet ist. Die Verriegelungsvorrichtung 102 und die Führungsvorrichtung 104 sind beispielhaft vollständig im Rahmen 18 des Elektrofahrrads 14 angeordnet.
Die Verbindungsvorrichtung 100 ist modular ausgebildet, sodass der Akkupack 300 in unterschiedlichen Ausrichtung mit dem Elektrofahrrad 14 verbindbar ist. In 2a - c ist der Akkupack 300 in einer horizontalen Ausrichtung im Rahmen 18 aufgenommen, wobei die Führungsvorrichtung 104 durch den modularen Aufbau an unterschiedlichen Position des Rahmens 18 angeordnet sein kann. Bei den Elektrofahrrädern 14 in 2 a - c kann es sich um drei verschiedene Elektrofahrräder oder dasselbe Elektrofahrrad 14 handeln, wobei im Falle desselben Elektrofahrrads 14 die Verbindungsvorrichtung 100 ummontiert werden muss.
In 2 d - e ist der Akkupack 300 in einer vertikalen Ausrichtung im Rahmen 18 aufgenommen, wobei die Führungsvorrichtung 104 durch den modularen Aufbau an unterschiedlichen Position des Rahmen 18a angeordnet sein kann. Bei den Elektrofahrrädern 14a in 2 d- e kann es sich um zwei verschiedene Elektrofahrräder oder um dasselbe Elektrofahrrad 14a handeln, wobei im Falle desselben Elektrofahrrads 14a die Verbindungsvorrichtung 100 ummontiert werden muss. Das Elektrofahrrad 14 gemäß 2 a - c unterscheidet sich von dem Elektrofahrrad 14a in einer Geometrie des Rahmens 18a.
In 3a ist die Verbindungsvorrichtung 100 mit einem verbundenen Akkupack 300 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Verbindungsvorrichtung 100 ist derart modular aufgebaut, dass sowohl der Akkupack 300 als auch die Verriegelungsvorrichtung 102 in unterschiedlichen Ausrichtungen bzw. Konfigurationen bezogen auf die Führungsvorrichtung 104 angeordnet sein können. In 3a ist der Akkupack 300 in einer vertikalen Position angeordnet. Der Verbindungsvorrichtung 100 und der Akkupack 300 gemäß 3a ist beispielhaft in den Elektrofahrrädern 14 gemäß 2 d - e eingebaut.
Die Verriegelungsvorrichtung 102 weist ein Gehäuse 106 auf, das mit der Führungsvorrichtung 104, insbesondere einem Montagemodul 107 der Führungsvorrichtung 104, verbunden ist. Das Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 besteht beispielhaft aus einem Kunststoff. Das Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 ist beispielhaft zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Gehäuseteil 108 mit einem zweiten Gehäuseteil 110 kraft- und formschlüssig verbunden sind. In der vertikalen Position ist nur das zweite Gehäuseteil 110 kraft- und/oder formschlüssig mit dem Montagemodul 107 verbunden.
Die Verriegelungsvorrichtung 102 weist eine Steckereinheit 114 auf, die zumindest einen, beispielhaft zwei, Anschlüsse 116 zur Verbindung mit Steckern (nicht dargestellt) aufweist. Über die Steckereinheit 114 ist der Akkupack 300 mit der Steuereinheit des Elektrofahrrads 14 und/oder einem Ladeanschluss (nicht dargestellt) verbindbar. Über den Ladeanschluss ist der Akkupack 300 im mit dem Elektrofahrrad 14 verbundenen Zustand aufladbar ausgebildet. Die Steckereinheit 114 ist im Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 aufgenommen. Insbesondere ist die Steckereinheit 114 im Gehäuse 106 schwimmend gelagert. Insbesondere ist die Steckereinheit 114 im Gehäuse 106 derart gelagert, dass die Steckereinheit 114 senkrecht zur Einsteckrichtung beweglich ist. Vorteilhaft kann dadurch sichergestellt werden, dass nach dem Einstecken von der Steckereinheit 114 keine Kräfte übertragen werden.
Der Akkupack 300 ist über eine Akkupackschnittstelle 118 (siehe 9a) mit der Verriegelungsvorrichtung 102 verbunden bzw. axial fixiert. Zudem weist der Akkupack 300 eine Führungseinheit 306 auf, die korrespondierend zu der Führungsvorrichtung 104 der Verbindungsvorrichtung 100 ausgebildet ist. Die Führungseinheit 306 ist einem ersten Adapterelementen 308 und einem zweiten Adapterelement 309 zugeordnet, die stirnseitig mit dem Akkupack 300, insbesondere mit dem Akkupackgehäuse 304, verbunden sind. Die Verbindung erfolgt beispielhaft über eine Schraubverbindung. Das erste Adapterelement 308 ist auf einer der Verriegelungsvorrichtung 102 zugewandten Seite des Akkupacks 300 angeordnet. Das zweite Adapterelement 309 ist auf einer der Verriegelungsvorrichtung 102 abgewandten Seite des Akkupacks 300 angeordnet. Insbesondere entspricht der Abstand des ersten Adapterelements 308 von dem zweiten Adapterelement 309 und den jeweiligen Führungseinheiten 306 im Wesentlichen einer Länge des Akkupacks 300.
In 3b ist die Verbindungsvorrichtung 100 mit einem Akkupack 300 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, wobei der Akkupack 300 in einer horizontalen Position angeordnet ist. Der Verbindungsvorrichtung 100 und der Akkupack 300 gemäß 3b ist beispielhaft im Elektrofahrrad 14 gemäß 2 a eingebaut. Die Verriegelungsvorrichtung 102 gemäß 3a und 3b können die Gleichen oder dieselben sein.
In der horizontalen Position ist erste Gehäuseteil 108 und das zweite Gehäuseteil 110 kraft- und/oder formschlüssig mit dem Montagemodul 107 verbunden.
Der Akkupack 300 gemäß 3a und der Akkupack 300 gemäß 3b sind im Wesentlichen identisch ausgebildet und unterscheiden sich insbesondere nur durch die Adapterelemente 308a, 309a. Demnach kann der Akkupack 300 mit dem gleichen Akkupackgehäuse 304 durch Wahl der Adapterelemente 308a, 309a auf eine horizontale oder vertikale Position angepasst werden.
Das Gesamtsystem in der vertikalen Ausrichtung (3a) weist somit eine größere Höhe und eine geringere Breite als das Gesamtsystem in der horizontalen Ausrichtung (3b) auf.
In 4a ist das erste Adapterelement 308 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Das erste Adapterelement 308 ist beispielhaft einstückig ausgebildet. Das erste Adapterelement 308 weist einen Grundkörper 310 auf, der eine beispielhaft zylindrische Ausnehmung 312 aufweist, die zur Verbindung der Steckereinheit 114 der Verbindungsvorrichtung 100 mit einem korrespondierenden Stecker 314 des Akkupacks 300 vorgesehen ist.
Die Führungseinheit 306 des Adapterelements 308 umfasst ein paar Führungsschienen 316, die benachbart zu einem paar Führungsnuten 318 angeordnet sind. Die beiden Führungsschienen 316 sind beispielhaft nach innen gerichtet, es wäre alternativ oder zusätzlich allerdings ebenso denkbar, dass die Führungsschienen 316 nach außen gerichtet sind. Die Führungseinheit 306 ist insbesondere zur Aufnahme einer T-förmigen Führungsschiene ausgebildet. Die Führungseinheit 306 erstreckt sich ausgehend von der Ausnehmung 312 im Wesentlichen linear in eine erste Richtung.
Zudem umfasst das erste Adapterelement 308 eine Verbindungseinheit 320, die zur Verbindung des Akkupacks 300 mit der Verriegelungsvorrichtung 102 ausgebildet ist. Die Verbindungseinheit 320 erstreckt sich ausgehend von der Ausnehmung 312 in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Die Verbindungseinheit 320 umfasst ein Verbindungselement 322, das beispielhaft im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Das Verbindungselement 322 ist mit dem Grundkörper 310 über zwei Arme 324, die stirnseitig angeordnet sind.
Zudem umfasst der Grundkörper 310 vier Schraubdome 326, die zur Verschraubung des Adapterelements 308 mit dem Akkupackgehäuse 304 vorgesehen sind.
In 4b ist das zweite Adapterelement 309 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Das zweite Adapterelement 309 entspricht im Wesentlichen dem ersten Adapterelement 308, wobei das zweite Adapterelement 309 keine Verbindungseinheit aufweist. Das zweite Adapterelement 309 umfasst einen Grundkörper 328 mit vier Schraubdome 330 und eine ein paar Führungsschienen 332 die benachbart zu einem paar Führungsnuten 334 angeordnet sind. Zudem umfasst der Grundkörper 328 eine Ausnehmung 336, die größer als die Ausnehmung 312 des ersten Adapterelements 308 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 336 ist insbesondere für ein Ventil des Akkupacks 300 (nicht dargestellt) vorgesehen. Das zweite Adapterelement 309 ist beispielhaft einstückig ausgebildet.
In 5a ist das erste Adapterelement 308a für die horizontale Ausrichtung in einer perspektivischen Ansicht gezeigt.
Das erste Adapterelement 308a für die horizontale Ausrichtung und das erste Adapterelement 308 für die vertikale Ausrichtung weisen im Wesentlichen die gleichen funktionellen und technischen Merkmale auf. Das erste Adapterelement 308a für die horizontale Ausrichtung unterscheidet sich insbesondere in der relativen Positionierung der Verbindungeinheit 320a bezogen auf die Führungseinheit 306a, die im Vergleich zu dem ersten Adapterelement 308 für die vertikale Ausrichtung um einen Winkel von 90° gedreht sind. Beispielhaft ist die Positionierung der Schraubdome 326 ebenfalls um 90° gedreht.
In 5b ist das zweite Adapterelement 309a für die horizontale Ausrichtung in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Das zweite Adapterelement 309a weist im Wesentlichen die gleichen funktionellen und technischen Merkmale auf, wie das zweite Adapterelement 309 für die vertikale Ausrichtung. Der einzige Unterschied ist die optionale unterschiedliche Anordnung der Schraubdome 330a und die damit verbundene Änderung am Grundkörper 328a.
In 6 ist eine perspektivische Ansicht des Akkupacks 300 gezeigt. Der Akkupack 300 weist beispielhaft 20 Akkuzellen (nicht dargestellt) auf, die in einem Zellenhalter (nicht dargestellt) angeordnet sind. Der Zellenhalter ist beispielhaft vollständig im Akkupackgehäuse 304 angeordnet. Es ist allerdings ebenso denkbar, dass der Zellenhalter teilweise oder vollständig das Akkupackgehäuse 304 bildet. Das Akkupackgehäuse 304 ist als ein Außengehäuse ausgebildet. Der Akkupack 300 ist somit beispielhaft als ein 36 V Akkupack mit einer Kapazität von 400 Wh ausgebildet.
Im Akkupackgehäuse 304 ist zudem eine Elektronik (nicht dargestellt) angeordnet, die eine Leiterplatte (nicht dargestellt) umfasst. Die Elektronik umfasst ein BMS (Battery-Management-System), das zur Steuerung und/oder Regelung des Akkupacks 300 ausgebildet ist. Die Leiterplatte ist mit den Akkuzellen zur Überwachung der einzelnen Zellspannungen verbunden.
Das Akkupackgehäuse 304 weist eine erste Endplatte 344, die eine Öffnung auf einer Steckerseite 346 abschließt, und ein zweite Endplatte 348, die eine Öffnung auf einer Ventilseite 350 abschließt, auf. Die Endplatten 344, 348 werden mit einem Grundkörper 352 des Akkupackgehäuses 304 verbunden. Der Grundkörper 352 des Akkupackgehäuses 304 weist eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form auf, die an die Akkuzellen bzw. den Zellenhalter angepasst ist.
Die Elektronik des Akkupacks 300 ist mit einem Stecker 314 zur elektrischen Kontaktierung verbunden.
Die Endplatten 344, 348 weist Formschluss- und Anschraubpunkte 354 auf, über die die Adapterelemente 308, 308a, 309, 309a mit den Endplatten 344, 348 verbindbar sind.
In 7a ist die Führungsvorrichtung 104 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt.
Die Führungsvorrichtung 104 umfasst ein Führungselement 120, das vorzugsweise aus einem Metall ausgebildet ist. Das Führungselement 120 weist zwei voneinander beabstandete Führungsbereiche 122 auf, in denen der Akkupack 300 insbesondere mittels der Adapterelemente 308, 308a, 309, 309a führbar ist. Es ist auch denkbar, dass das Führungselement mehrere oder nur einen einzelnen Führungsbereich aufweist.
Die Führungsbereiche 122 sind im Wesentlichen identisch ausgebildet und weisen zwei gegenüberliegende Führungsschienen 124 auf, die korrespondierend zu den Führungsnuten der Führungseinheit 306 des Akkupacks 300 ausgebildet sind. Alternativ wäre ebenso denkbar, dass die Führungsbereiche 122 unterschiedliche ausgebildet sind. Vorteilhaft kann dadurch Bauraum, insbesondere Bauhöhe, eingespart werden.
Die Führungsvorrichtung 104 umfasst beispielhaft zwei Befestigungseinheiten 126, die zur Befestigung der Verbindungsvorrichtung 100, insbesondere der Führungsvorrichtung 104, an dem Rahmen 18 des Elektrofahrrads 14 ausgebildet sind. Die Befestigungseinheiten 126 sind vorzugsweise in den Führungsbereichen 122 angeordnet. Die Befestigungseinheiten 126 sind beispielhaft zur Befestigung über eine Schraubverbindung ausgebildet. Beispielhaft sind die Befestigungseinheiten 126 derart ausgebildet, dass eine Verschraubung von beiden Seiten ermöglicht wird. In 7 ist beispielhaft eine Verschraubung von innen mittels jeweils einer Schraube 128 gezeigt, die zur Verbindung mit einem nicht dargestellten Gewinde in dem Rahmen 18 des Elektrofahrrads 14 vorgesehen ist. Die Befestigungseinheiten 126 weisen ein Langloch 127 auf, über welches ein Toleranzausgleich möglich ist.
Alternativ ist auch denkbar, dass wie in gezeigt die Befestigungseinheit 126 ein Gewinde 130, beispielsweise in Form einer Vierkantmutter, aufweist und mit dem Führungselement 120 verbunden ist. Dies erfolgt beispielhaft über ein Halteelement 132, das über zwei Formschlusselemente 134 mit dem Führungselement 120 verbunden ist, wobei das Gewinde 130 zwischen dem Führungselement 120 und dem Halteelement 132 eingespannt ist. Vorteilhaft kann dadurch auch eine Verschraubung von außen realisiert werden.
Das Montagemodul 107 ist aus einem Kunststoff ausgebildet und über eine nicht dargestellte Schraubverbindung mit dem metallischen Führungselement 120 verbunden.
Das Montagemodul 107 weist Montageelemente 134, 136, 138, 140 auf, die zur Verbindung der Führungsvorrichtung 104, insbesondere des Montagemoduls 107, mit der Verriegelungsvorrichtung 102 ausgebildet sind.
Das Montagemodul 107 weist ein erste Montageelement 134 auf, das beispielhaft als ein starrer Haken ausgebildet ist und beispielhaft an den Ecken des Montagemoduls angeordnet ist.
Zudem weist das Montagemodul 107 ein zweites Montageelement 136 auf, das beispielhaft als ein Führungssteg ausgebildet ist. Der Führungssteg erstreckt sich dabei entlang einer Längserstreckung der Führungsvorrichtung 104. Das Montagemodul 107 weist einen Boden 109 auf. Der Führungssteg ist auf dem Boden angeordnet und als eine Erhebung in diesem ausgebildet.
Zudem weist das Montagemodul 107 ein drittes Montageelement 138 auf, das beispielhaft als ein federnder Rastarm ausgebildet ist. Das Montagemodul 107 umfasst zwei federnde Rastarme, die in den Boden 109 eingelassen sind.
Als viertes Montageelement 140 weist das Montagemodul 107 einen Quersteg auf, das den Führungssteg beispielhaft kreuzt und eine Relativbewegung der Verriegelungsvorrichtung 102 in zumindest eine Richtung begrenzt.
Beispielhaft ist das Montagemodul einstückig ausgebildet und alle Montageelemente 134, 136, 138, 140 sind ebenfalls einstückig mit dem Montagemodul 107 ausgebildet.
In 8a ist die Verriegelungsvorrichtung 102 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Verriegelungsvorrichtung 102 gemäß 8 ist zur Verbindung eines Akkupacks in horizontaler und/oder vertikaler Ausrichtung vorgesehen.
Die Verriegelungsvorrichtung 102, insbesondere das Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102, weist eine erste Seite 142 und eine zweite Seite 144 auf.
In einer erste Konfiguration 143 ist die Verriegelungsvorrichtung 102 über die erste Seite 142 mit der Führungsvorrichtung 104, insbesondere mit dem Montagemodul 107 der Führungsvorrichtung 104, verbunden. In einer zweiten Konfiguration 145 ist die Verriegelungsvorrichtung 102 über die zweite Seite 144 mit dem Montagemodul 107 verbunden.
Die erste Seite 142 ist im Wesentlichen eben ausgebildet. Die erste Seite 142 ist einstückig mit dem ersten Gehäuseteil 108 des Gehäuses 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 ausgebildet.
Die erste Seite 142 umfasst beispielhaft vier erste Verbindungselemente 146, die als Ausnehmung ausgebildet sind. Die Ausnehmung sind zur Aufnahme, insbesondere formschlüssigen Verbindung, mit den ersten Montageelementen 134 des Montagemoduls 107 ausgebildet.
Zudem umfasst die erste Seite 142 beispielhaft ein zweites Verbindungselement 148, das beispielhaft als eine Führungsnut ausgebildet ist. Die Führungsnut ist dabei in der ersten Seite 142 eingelassen ausgebildet. Das zweite Verbindungselement 148 der ersten Seite 142 ist dabei zur Verbindung und Führung mit dem zweiten Montageelement 136 des Montagemoduls 107 ausgebildet. Der Führungssteg des Montagemoduls 107 wird somit im Verbindungsprozess innerhalb der Führungsnut der Verriegelungsvorrichtung 102 geführt.
Des Weiteren umfasst die erste Seite 142 zwei dritte Verbindungselemente 150, die als Ausnehmungen in der ersten Seiten 142 ausgebildet sind. Das dritte Verbindungselement 150 der ersten Seite 142 ist dabei zur Verbindung und zur Aufnahme des dritten Montageelement 138 des Montagemoduls 107 ausgebildet. Insbesondere bildet das dritte Verbindungselement 148 einen Hinterschnitt, in den die federnden Rastarme des Montagemoduls 107 in einer Endstellung einrasten.
Zudem umfasst die erste Seite 142 ein viertes Verbindungselement 152, das als ein Anschlag bzw. eine Wandung ausgebildet ist. Das vierte Verbindungselement 152 der ersten Seite 142 ist dabei zur Verbindung des vierten Montageelements 140 des Montagemoduls 107 ausgebildet. Insbesondere wird eine Bewegung des Montagemoduls 107 durch ein Anschlagen des Querstegs an der Wandung begrenzt.
Am Ende des Verbindungsprozesses ist somit das Montagemodul 107 über eine Rastverbindung mit der Verriegelungsvorrichtung 102 verbunden.
Die erste Konfiguration 143 wird vorzugsweise für eine vertikale Ausrichtung des Akkupacks 300 verwendet. Die zweite Konfiguration 145 wird vorzugsweise für eine horizontale Ausrichtung des Akkupacks 300 verwendet.
Die zweite Seite 144 ist für die zweite Konfiguration 145 vorgesehen, die insbesondere für horizontal ausgerichtete Akkupacks 300 verwendet wird.
Die zweite Seite 144 wird durch das erste Gehäuseteil 108 und das zweite Gehäuseteil 110 gebildet. Zusätzlich wird die zweite Seite 144 in der gezeigten und beispielhaften Konfiguration durch ein Adaptergehäuse 154 für eine Schlosseinheit 172 gebildet, das kraft- und/oder formschlüssig mit dem Gehäuse 106, insbesondere mit dem zweiten Gehäuseteil 110, verbunden ist.
Die zweite Seite umfasst vier Verbindungselemente 156, 158, 160, 162, die im Wesentlichen identisch zu den vier Verbindungselementen 146, 148, 150, 152 ausgebildet sind.
Die zweite Seite 144 umfasst vier erste Verbindungselemente 156, wobei drei erste Verbindungselemente 156 im zweiten Gehäuseteil 110 und ein erstes Verbindungselement 156 im Adaptergehäuse 154 angeordnet ist.
Die zweite Seite 144 umfasst ein zweites Verbindungselement 158 in Form einer Führungsnut, wobei das zweite Verbindungselement 158 durch das zweite Gehäuseteil 110 und das Adaptergehäuse 154 ausgebildet ist.
Die zweite Seite 144 umfasst zudem zwei dritte Verbindungselemente 160, die als Ausnehmungen gebildet sind, wobei die Ausnehmungen durch das zweite Gehäuseteil 110 und das Adaptergehäuse 154 begrenzt bzw. gebildet sind.
Die zweite Seite 144 umfasst ferner ein viertes Verbindungselement 162 in Form einer Wandung auf, die im zweiten Gehäuseteil 110 ausgebildet ist.
Die erste Seite 142 und die zweite Seite 144 weisen eine gemeinsame Kante 164 auf. Die erste Seite 142 und die zweite Seite 144 und damit auch deren Verbindungselemente sind um einen Winkel von 90° zueinander versetzt angeordnet.
In 8a ist zudem ein weiterer bzw. dritter Anschluss 163 der Steckereinheit 114 der Verriegelungsvorrichtung 102 gezeigt. Der weitere Anschluss 163 ist zur elektrischen Kontaktierung des Steckers 314 des Akkupacks 300 vorgesehen. Der Anschluss 163 weist vier elektrische Kontaktelemente 166 auf. Dabei sind zwei elektrische Kontaktelemente 166 als Leistungskontakte 168 zur Energieübertragung und zwei elektrische Kontaktelemente 166 als Signalkontakte 170 zur Übertragung von Signalen und/oder Daten bzw. Informationen ausgebildet.
In 8b ist anstelle des Adaptergehäuses 154 eine Schlosseinheit 172 eingesetzt. Die Schlosseinheit 172 kann wie in 8b gezeigt direkt mit dem Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 oder über das Adaptergehäuse 154 mit der Verriegelungsvorrichtung 102 verbunden sein. Ebenfalls ist denkbar, dass die Verriegelungsvorrichtung 102 keine Schlosseinheit 172 umfasst. Die Schlosseinheit 172 ist beispielhaft als ein mechanisches Schloss 174 ausgebildet. Die Schlosseinheit 172 weist einen ersten Bedienbereich 173 auf, über den die Schlosseinheit 172 insbesondere manuell betätigbar ausgebildet ist. Der erste Bedienbereich 173 ist beispielhaft als eine Schlüsselaufnahme 176 ausgebildet. Die Schlosseinheit 172 ist im mit dem Elektrofahrrad 14 verbundenen Zustand in einer Ausnehmung (nicht dargestellt) des Rahmens 18 angeordnet, sodass der erste Bedienbereich 173 von außen betätigbar ist.
Die Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 weist eine Aufnahme 178 auf, die zur Aufnahme des Akkupacks 300 im verbundenen Zustand ausgebildet ist. Die Aufnahme 178 ist der Akkupackschnittstelle 118 der Verriegelungsvorrichtung 102 zugeordnet.
In 9 a - b ist der Verriegelungsmechanismus der Verriegelungsvorrichtung 102 zu Beginn des Verbindungsprozesses für eine horizontal verbauten Akkupack 300 in einer Schnittansicht (9a) und in einer perspektivischen Ansicht (9b) gezeigt.
Die Verriegelungsvorrichtung 102 weist ein Verriegelungselement 180 auf, das um eine Verriegelungsachse 182 drehbar gelagert ist. Das Verriegelungselement 180 ist teilweise in der Aufnahme 178 der Verriegelungsvorrichtung 102 angeordnet.
Das Verriegelungselement 180 ist mit einem ersten Rückstellelement 184 verbunden, das beispielhaft als eine Schenkelfeder ausgebildet ist. Das Rückstellelement 184 ist direkt mit dem Verriegelungselement 180 verbunden, indem die Schenkelfeder mit einem Arm in eine Aufnahme 186 des Verriegelungselements 180 eingreift. Ein zweiter Arm der Schenkelfeder ist mit dem Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 verbunden. Das erste Rückstellelement 184 beaufschlagt das Verriegelungselement 180 mit einer Kraft, die der Verbindungsrichtung 188 des Akkupacks 300 entgegengesetzt ist. Im unverbundenen Zustand liegt das Verriegelungselement 180 an einem Anschlag 190 an, der die Bewegung des Verriegelungselements 180 entgegen der Verbindungsrichtung 188 begrenzt. Der Anschlag 190 ist in dem zweiten Gehäuseteil 110 angeformt.
Des Weiteren umfasst das Verriegelungselement 180 einen Betätigungsbereich 192. Der Betätigungsbereich 192 ist derart ausgebildet, dass das Verriegelungselement 180 im Betätigungsbereich 192 durch den Akkupack 300, insbesondere durch das Verbindungselement 322 des Akkupacks 300, betätigbar ist. Der Betätigungsbereich 192 ist vollständig in der Aufnahme 178 der Verriegelungsvorrichtung 102 angeordnet. Der Betätigungsbereich 192 ist beispielhaft als eine ebene Fläche 193 ausgebildet, die sich im unverbundenen Zustand im Wesentlichen senkrecht zu der Verbindungsrichtung 188 erstreckt. Das Verriegelungselement 180 weist im Betätigungsbereich 192 eine Dicke auf, die eine Länge des Verbindungselements 322 nicht übersteigt.
Die Verriegelungsvorrichtung 102 weist zudem ein Blockierelement 194 auf. Das Blockierelement 194 ist um eine Blockierachse 196 drehbeweglich im Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 gelagert. Die Blockierachse 196 und die Verriegelungsachse 182 sind parallel zueinander angeordnet.
Das Blockierelement 194 weist einen Blockierarm 198 auf, der in der Aufnahme 178 der Verriegelungsvorrichtung 102 angeordnet ist. Die Aufnahme 178 weist eine Form auf, die vorzugsweise im Wesentlichen der Form der Verbindungseinheit 320 des Akkupacks 300 entspricht.
Das Blockierelement 194 ist mit einem zweiten Rückstellelement 200 verbunden. Das zweite Rückstellelement 200 ist beispielhaft als eine Schenkelfeder ausgebildet, die direkt mit dem Gehäuse 106, insbesondere dem ersten Gehäuseteil 108, und dem Blockierelement 194 verbunden ist. Das zweite Rückstellelement 200 ist insbesondere dazu ausgebildet, das Blockierelement 194 mit einer Kraft in Richtung des Verriegelungselements 180 zu beaufschlagen. Der Blockierarm 198 ist derart ausgebildet, dass er entgegen der Federkraft des zweiten Rückstellelements 200 aus der Aufnahme 178 insbesondere vollständig herausschiebbar ist.
Zudem umfasst das Blockierelement 194 zwei Angriffspunkte 202, 204 an denen das Blockierelement 194 unabhängig von dem Akkupack 300 und unabhängig von dem Verriegelungselement 180 betätigbar ist.
Der erste Angriffspunkt 202 ist in der Nähe einer Aussparung 205 im Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung ausgebildet. Der Rahmen 18 des Elektrofahrrads 14 weist benachbart zu der Aussparung 205 eine korrespondierende Öffnung auf.
Eine Betätigung des ersten Angriffspunkts 202 kann beispielsweise über ein Werkzeug in Form eines dünnen Stifts erfolgen, der durch die Öffnung im Rahmen 18 und die Aussparung 205 geführt wird und das Blockierelement 194 entgegen der Federkraft des zweiten Rückstellelements 200 betätigt. Somit weist die Verriegelungsvorrichtung 102 einen zweiten Bedienbereich 203 auf, über den die Fixierung des Akkupacks 300 lösbar ist. Der zweite Bedienbereich 203 ist dabei um einen Winkel von 90° versetzt zum ersten Bedienbereich 173 angeordnet.
Der zweite Angriffspunkt 204 ist auf einer dem ersten Angriffspunkt 202 gegenüberliegenden Seite des Blockierelements 194 angeordnet. Der zweite Angriffspunkt 204 ist somit nicht von außen zugänglich ausgebildet. Der zweite Angriffspunkt 204 ist über ein Freigabeelement 206 betätigbar ausgebildet. Das Freigabeelement 206 ist um eine Freigabeachse 208 drehbeweglich im Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 gelagert. Die Freigabeachse 208 ist dabei parallel zu der Blockierachse 196 und der Verriegelungsachse 182 ausgebildet.
Das Freigabeelement 206 ist mit der Schlosseinheit 172 mechanisch gekoppelt. Über eine Betätigung der Schlosseinheit 172 wird eine Bewegung auf das Freigabeelement 206 übertragen, welches wieder das Blockierelement 194 am zweiten Angriffspunkt 204 mit einer Kraft beaufschlagt, um das Blockierelement 194 entgegen der Federkraft zu bewegen.
Die Schlosseinheit 172 ist nicht direkt oder mit einem separaten Rückstellelement verbunden. Die Schlosseinheit 172 bzw. das Freigabeelement 206 wird im nicht betätigten Zustand durch das zweite Rückstellelement 200 in die Ausgangsposition zurückversetzt.
In 9 c ist der Verriegelungsmechanismus der Verriegelungsvorrichtung 102 für eine horizontal verbauten Akkupack 300 im fixierten Zustand gezeigt.
Um von der Ausgangsstellung gemäß 9a in den fixierten Zustand gemäß 9c zu gelangen, wird der Akkupack 300 mit dem Verbindungselement 322 in die Aufnahme 178 geschoben. Hierbei liegt das Verbindungselement 322 zunächst an dem Betätigungsbereich 192 an. Im Folgenden wird Verriegelungselement 180 entgegen einer ersten Kraft, der Kraft des ersten Rückstellelements 184, in die Aufnahme 178 hineinbewegt bzw. mit dem Akkupack 300 in Verbindungsrichtung 188 bewegt. An einem Punkt dieser Bewegung kommt das Verriegelungselement 180 in Berührung mit dem Blockierelement 194, insbesondere dem Blockierarm 198 des Blockierelements 194. Um den Akkupack 300 zu fixieren muss der Akkupack 300 ab diesem Punkt entgegen einer zweiten Kraft, der Kraft des ersten und des zweiten Rückstellelements 184, 200, bewegt werden. Das Verriegelungselement 180 und das Blockierelement 194 werden in entgegengesetzten Richtung gedreht und das Blockierelement 194, insbesondere der Blockierarm 198, wird aus der Aufnahme 178 hinausbewegt.
Das Verriegelungselement 180 ist derart geformt, dass im Verbindungsprozess das Verbindungselement 322 des Akkupacks 300 von dem Betätigungsbereich 192 in einen Fixierbereich 210 überführt bzw. abgerollt wird. Der Fixierbereich 210 ist vorzugsweise an die Form des Verriegelungselements 180 angepasst, sodass das Verriegelungselement 180 im fixierten Zustand im Wesentlichen spielfrei im Fixierbereich 210 angeordnet bzw. von diesem umschlossen ist. Der Fixierbereich 210 ist beispielhaft als eine kreisförmige Ausnehmung ausgebildet. Zusätzlich ist denkbar, dass eines der Gehäuseteile ein Dämpfungsmittel, insbesondere einen Puffer, beispielsweise aus Gummi, aufweist, welches entgegen der Verbindungsrichtung 188 angeordnet ist. Das Dämpfungsmittel ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine zusätzliche Kraft entgegen der Verbindungsrichtung 188 wirkt und den Akku im blockierten Zustand gegen das Verriegelungselement 180 drückt.
Der Betätigungsbereich 192 des Verriegelungselements 180 ist an einem Arm 212 des Verriegelungselements 180 angeformt, wobei der Arm 212 derart geformt ist, dass der Blockierarm 198 des Blockierelements 194 nachdem dieser aus der Aufnahme 178 herausgedrückt wurde durch die Federkraft des zweiten Rückstellelements 200 wieder in die Aufnahme 178 zurückschnappt und den Akkupack 300 verriegelt bzw. fixiert (siehe 9c).
Im fixierten Zustand ist das Verbindungselement 322 des Akkupacks 300 vollständig im Fixierbereich 210 angeordnet. Der Betätigungsbereich 192 des Verriegelungselements 180 liegt an dem Blockierarm 198 des Blockierelements 194 mit einem Hinterschnitt an. Der Hinterschnitt ist derart ausgebildet, dass über ein Ziehen des Akkupacks 300 entgegen der Verbindungsrichtung 188 kein lösen der Verbindung möglich ist.
Um den Akkupack 300 wieder zu lösen, ist eine Betätigung bzw. ein Lösen des Blockierelements 194 nötig. Dies kann über eine Betätigung des Blockierelements 194 über den ersten Bedienbereich 173 oder den zweiten Bedienbereich 203 erfolgen.
Durch Betätigung des Blockierelements 194 wird der Hinterschnitt gelöst, im Anschluss wird der Akkupack 300 durch das Verriegelungselement 180 aufgrund der Kraft des ersten Rückstellelements 184 ausgeworfen, siehe 9d.
Eine Strecke des Auswurfs entspricht dabei einer Strecke, die das Verriegelungselement 180 entgegen der Verbindungsrichtung 188 bis zu dem Anschlag 190 durchläuft.
Das zweite Rückstellelement 200 ist zudem derart ausgebildet, dass auch das Freigabeelement 206 in die Ausgangsposition zurückversetzt wird und somit wieder eine Verbindung mit dem Akkupack 300 möglich ist.
In 10 a - b ist der Verriegelungsmechanismus der Verriegelungsvorrichtung zu Beginn des Verbindungsprozesses für einen vertikal verbauten Akkupack 300 in einer Schnittansicht (10a) und in einer perspektivischen Ansicht (10b) gezeigt.
Die Verbindungsvorrichtung 100 ist insbesondere derart modular ausgebildet, dass der erste Bedienbereich 173 der Verriegelungsvorrichtung 102 stets seitlich am Rahmen 18 des Elektrofahrrads 14 anordenbar ist.
Um dabei die gleiche Schlosseinheit 172 verwenden zu können, ist die Schlosseinheit 172 über das Adaptergehäuse 154 mit dem Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 verbunden.
Durch die mit dem Adaptergehäuse 154 verbundene unterschiedliche Orientierung des Freigabeelements 206, erstreckt sich die Freigabeachse 208 windschief, insbesondere um 90° versetzt, zu der Blockierachse 196 und der Verriegelungsachse 182.
Der Verbindungsprozess und die Entriegelung über den zweiten Bedienbereich 203 ist somit im Wesentlich gleich, die Entriegelung über die Betätigung des erste Bedienbereichs 173 ist jedoch unterschiedlich.
Der zweite Angriffspunkt 204 des Blockierelements 194 ist in dieser Konfiguration nicht durch das Freigabeelement 206 direkt betätigbar ausgebildet. Eine Betätigung erfolgt über einen dritten Angriffspunkt 214. Der dritte Angriffspunkt 214 ist oberhalb des ersten und des zweiten Angriffspunkts 202, 204 und somit auf einer anderen Ebene angeordnet.
Der dritte Angriffspunkt 214 ist an einem zylindrischen Zapfen 216 angeordnet, der beispielhaft kraft- und formschlüssig mit dem Blockierelement 194 verbunden ist. Es wäre allerdings auch denkbar, dass der zylindrische Zapfen 216 einstückig mit dem Blockierelement 194 ausgebildet ist.
Das Freigabeelement 206 ist mit einem Übertragungselement 218 verbunden. Insbesondere umschließt das Übertragungselement 218 das Freigabeelement 206 teilweise. Das Übertragungselement 218 ist drehfest mit dem Freigabeelement 206 verbunden. Zudem weist das Übertragungselement 218 eine Rampe 220 auf, die an dem dritten Angriffspunkt 214 anliegt. Die Rampe 220 ist derart ausgebildet, dass eine Drehbewegung des Freigabeelements 206 in eine Drehbewegung des Blockierelements 194 entgegen der Kraft des zweiten Rückstellelements 200 erfolgt.
Um ein Zurückversetzen des Freigabeelements 206 bzw. der Schlosseinheit 172 in die Ausgangsposition sicherzustellen, weist das Freigabeelement 206 ein drittes Rückstellelement 222 in Form einer Zugfeder auf, die mit dem Übertragungselement 218 und dem Gehäuse 106 der Verriegelungsvorrichtung 102 verbunden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202013008187 U1 [0001]

Claims

Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung eines Akkupacks (300) mit einem Verbraucher (10), mit einer Akkupackschnittstelle (118) zur lösbaren Verbindung der Verriegelungsvorrichtung (102) mit dem Akkupack (300) entlang einer Verbindungsrichtung (188), wobei die Akkupackschnittstelle (118) eine Aufnahme (178), in der der Akkupack (300) im verbundenen Zustand zumindest teilweise angeordnet ist, und zumindest ein beweglich gelagertes Verriegelungselement (180) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (180) im unverbundenen Zustand stets beweglich ausgebildet ist und/oder im verbundenen Zustand mit einer Kraft entgegen der Verbindungsrichtung (180) vorgespannt ist.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (180) schwenkbar um eine Verriegelungsachse (182) gelagert ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (180) mittels eines ersten Rückstellelements (184) mit einer Kraft entgegen der Verbindungsrichtung (188) beaufschlagt wird.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückstellelement (184) direkt mit dem Verriegelungselement (180) verbunden ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (102) ein beweglich gelagertes Blockierelement (194) aufweist, wobei das Blockierelement (194) dazu ausgebildet ist, das Verriegelungselement (180) in zumindest einem Zustand zu blockieren.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (194) schwenkbar um eine Blockierachse (198) gelagert ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (194) mittels eines zweiten Rückstellelements (200) mit einer Kraft in Richtung des Verriegelungselements (180) beaufschlagt wird.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (102) ein beweglich gelagertes Freigabeelement (206) aufweist, wobei das Freigabeelement (206) manuell betätigbar ausgebildet ist, wobei das Freigabeelement (206) dazu ausgebildet ist, das Blockierelement (194) aus einer Blockierposition in eine Freigabeposition zu bewegen.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (194) derart von dem zweiten Rückstellelement (200) mit einer Kraft beaufschlagt ist, dass das Freigabeelement (206) im unbetätigten Zustand in eine Ausgangsposition versetzt wird.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückstellelement (184) derart ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement (180) bei Betätigung des Freigabeelements (206) in eine Entriegelungsposition versetzt wird, wobei der Akkupack (300) in der Entriegelungsposition teilweise, vorzugsweise größtenteils, durch das Verriegelungselement (180) aus der Aufnahme (178) herausgeschoben ist.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rückstellelement (184) derart ausgebildet ist, dass das Verriegelungselement (180) stets in dieselbe Entriegelungsposition versetzt wird.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (180) einen Betätigungsbereich (192) aufweist, wobei der Betätigungsbereich (192) im unverriegelten Zustand von dem Akkupack (300) beaufschlagbar ist und im verriegelten Zustand derart an dem Blockierelement (194) anliegt, dass eine Bewegung des Verriegelungselements (180) in zumindest eine Richtung blockiert ist.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (180) einen Fixierbereich (210) aufweist, wobei der Fixierbereich (210) benachbart zu dem Betätigungsbereich (192) angeordnet, wobei das Verriegelungselement (180) derart ausgebildet ist, dass der Akkupack (300) während des Verbindungsprozess aus dem Betätigungsbereich (192) in den Fixierbereich (210) führbar ist.