DE102022107975A1

DE102022107975A1 - Modul für ein Fahrrad, Bausatz für ein Fahrrad und Fahrrad

Info

Publication number: DE102022107975A1
Application number: DE102022107975.9A
Authority: DE
Inventors: Stephan Happ; Jannick Mohr
Original assignee: Porsche eBike Performance GmbH
Current assignee: Porsche eBike Performance GmbH
Priority date: 2022-04-04
Filing date: 2022-04-04
Publication date: 2023-10-05
Also published as: TW202402603A; WO2023194038A1

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform weist das Modul (100) für ein Fahrrad ein Modulelement (1) auf, in dem ein Loch (10) gebildet ist, wobei das Loch einen ersten Abschnitt (11) und einen zweiten Abschnitt (12) aufweist. Ferner weist das Modul eine Buchse (3) und einen Stift (4) auf, wobei die Buchse in den ersten Abschnitt des Lochs eingesetzt ist und der Stift in den zweiten Abschnitt des Lochs eingesetzt ist. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind nebeneinander angeordnet, so dass auch die eingesetzte Buchse und der eingesetzte Stift nebeneinander liegen. Die eingesetzte Buchse und der eingesetzte Stift wechselwirken miteinander, wobei das Modul so eingerichtet ist, dass aufgrund dieser Wechselwirkung die Buchse in dem Loch gehalten ist und gegen ein Herausfallen aus dem Loch gesichert ist.

Description

Es werden ein Modul für ein Fahrrad, ein Bausatz für ein Fahrrad und ein Fahrrad angegeben. Darüber hinaus werden ein Verfahren zum Zusammenbau eines Moduls und ein Verfahren zur Montage eines Moduls angegeben.
Fahrräder realisieren kostengünstige, leicht zu handhabende und emissionsfreie Fortbewegungsmittel. Sie haben auch als Sport- beziehungsweise Fitnessgeräte Verbreitung gefunden und es haben sich für unterschiedliche sportliche Einsatzfelder besonders geeignete Typen herausgebildet.
In den letzten Jahren wächst die Begeisterung für Elektrofahrräder (insbesondere sogenannte „Pedelecs“) und das auch trotz der für Fahrräder hohen Gewichte und Preise. Bei Elektrofahrrädern ist es ein Anliegen, ein zuverlässig unterstützendes Antriebssystem bereitzustellen, welches eine hohe Leistungsübertragung ermöglicht. Ein solches Antriebsystem umfasst beispielsweise ein Modul, das an einen Träger, zum Beispiel am Rahmen des Fahrrads, montiert werden muss.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Modul für ein Fahrrad anzugeben, insbesondere ein Modul, das einfach zusammengebaut werden kann und/oder ein Modul mit integrierter Transportsicherung einzelner Komponenten und/oder ein Modul, das einfach montiert werden kann. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, einen Bausatz für ein solches Modul sowie ein Fahrrad mit einem solchen Modul anzugeben. Noch weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, Verfahren zum Zusammenbau eines solchen Moduls und zur Montage eines solchen Moduls anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände und Verfahren der Patentansprüche 1, 11, 12, 13 und 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Patentansprüche und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor.
Zunächst wird das Modul für ein Fahrrad angegeben.
In mindestens einer Ausführungsform weist das Modul für ein Fahrrad ein Modulelement auf, in dem ein Loch gebildet ist, wobei das Loch einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist. Ferner weist das Modul eine Buchse und einen Stift auf, wobei die Buchse in den ersten Abschnitt des Lochs eingesetzt ist und der Stift in den zweiten Abschnitt des Lochs eingesetzt ist. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind nebeneinander angeordnet, so dass auch die eingesetzte Buchse und der eingesetzte Stift nebeneinander liegen. Die eingesetzte Buchse und der eingesetzte Stift wechselwirken miteinander, wobei das Modul so eingerichtet ist, dass aufgrund dieser Wechselwirkung die Buchse in dem Loch gehalten ist und gegen ein Herausfallen aus dem Loch gesichert ist.
Die vorliegende Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass Buchsen üblicherweise direkt in Bohrungen eines Modulelements eingepresst werden, beispielsweise mit Übergangspassung oder Presspassung. Handmontierbarkeit ist meist nicht möglich, stattdessen müssen Pressen verwendet werden. Dafür müssen teure Passungssysteme angefertigt werden. Bei Übergangspassung kann die Buchse beim Transport verlorengehen. Sitzt die Buchse zu fest, kann es zu einer ungewollten Belastung des Modulelementes und/oder eines Trägers kommen, an dem das Modul montiert wird.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die Buchse mithilfe eines Stifts, der neben der Buchse angeordnet ist, in dem Loch gehalten. Buchse und Stift sind dabei beispielsweise werkzeuglos in das Loch des Modulelements einsetzbar.
Das Modul ist zum Beispiel Teil eines Antriebssystems, insbesondere eines elektrischen Antriebssystems, für ein Fahrrad. Bei dem Fahrrad kann es sich insbesondere um ein Pedelec handeln.
Das Modul umfasst beispielsweise weiterhin einen Elektromotor und/oder ein Getriebe mit einem oder mehreren Zahnrädern. Beispielsweise ist das Modul zur Kopplung mit einer Tretkurbelwelle des Fahrrads eingerichtet. Das Modul kann einen Aufnahmebereich für eine Tretkurbelwelle aufweisen, zum Beispiel ein weiteres Loch für das Durchführen der Tretkurbelwelle.
Das Modulelement ist beispielsweise ein Gehäuseelement oder Gehäuse des Moduls. Beispielsweise besteht das Modulelement aus Kunststoff oder Metall, wie Aluminium. Das Modulelement kann einstückig gebildet sein.
Die Buchse und/oder der Stift sind beispielsweise aus Metall gebildet. Die Buchse, auch als Hülse bezeichnet, ist ein Hohlzylinder. An der Innenwand des Hohlzylinders kann die Buchse ein Gewinde aufweisen, um ein Einschrauben einer Schraube in die Buchse für die Montage des Moduls zu ermöglichen.
Bei dem Loch handelt es sich um ein zusammenhängendes Loch. Das heißt, die beiden Abschnitte sind nicht durch solides Material voneinander getrennt, sondern gehen ineinander über. Bei dem Loch kann es sich um eine oder mehrere Bohrungen in dem Modulelement handeln. Zum Beispiel ist der erste Abschnitt durch eine Bohrung und der daneben angeordnete zweite Abschnitt durch eine zweite Bohrung gebildet. Das Loch kann vollständig durch das Modulelement hindurchgeführt sein, also einen Durchbruch durch das Modulelement bilden. Das Loch hat dann zwei einander gegenüberliegende Öffnungen. Alternativ kann es sich beim Loch um ein Sackloch handeln mit nur einer Öffnung und einem der Öffnung gegenüberliegenden Boden, der beispielswiese durch das Modulelement gebildet wird.
Die beiden Abschnitte liegen nebeneinander. Das heißt, in Draufsicht auf eine Öffnung des Lochs sind die beiden Abschnitte nebeneinander angeordnet. Folglich sind die eingesetzte Buchse und der eingesetzte Stift in Draufsicht auf die Öffnung des Lochs auch nebeneinander angeordnet. Zum Beispiel sind Mittelachsen der eingesetzten Buchse und des eingesetzten Stifts versetzt zueinander angeordnet. Die Mittelachsen können parallel zueinander verlaufen.
Bei der Wechselwirkung zwischen der eingesetzten Buchse und dem eingesetzten Stift kann es sich um eine mechanische und/oder elektromagnetische Wechselwirkung handeln. Es wird durch den Stift also eine Kraft auf die Buchse übertragen, die dazu führt, dass die Buchse in dem Loch gehalten wird. Die durch den Stift auf die Buchse übertragene Kraft kann hin oder weg zum Stift zeigen. Die Buchse kann durch die auf sie ausgeübte Kraft in dem Loch verklemmt oder verkantet werden, sodass die Buchse durch Formschluss in dem Loch gehalten ist. Alternativ kann durch die auf die Buchse ausgeübte Kraft die Buchse ausschließlich durch Kraftschluss, also Reibung, in dem Loch gehalten werden.
Die Buchse ist aufgrund der Wechselwirkung gegen ein Herausfallen aus dem Loch gesichert. Das heißt, die Wechselwirkung mit dem Stift ist hauptsächlich oder ausschließlich dafür verantwortlich, dass die Buchse in dem Loch gehalten und gegen ein Herausfallen gesichert ist. Dass die Buchse gegen ein Herausfallen gesichert ist, meint, dass die die Gravitationskraft m_B·g, wobei m_B die Masse der Buchse und g die Gravitationskonstante ist, nicht ausreicht, um die Buchse aus dem Loch herauszuziehen. Anders ausgedrückt ist eine Haltekraft, mit der die Buchse in dem Loch gehalten ist, größer als m_B·g, zum Beispiel größer als 5·m_B·g.
Beispielsweise ist das Modul so eingerichtet, dass ohne den in den zweiten Abschnitt eingesetzten Stift die Buchse aus dem Loch herausfallen würde, also wenn die Gravitationskraft m_B·g auf die Buchse wirkt. Ohne den Stift ist eine die Buchse in dem Loch haltende Haltekraft also kleiner m_B·g.
Die Wechselwirkung, die dazu führt, dass die Buchse in dem Loch gehalten und gegen ein Herausfallen gesichert ist, kann auch hauptsächlich oder ausschließlich dafür verantwortlich sein, dass der Stift in dem Loch gehalten und gegen ein Herausfallen gesichert ist. Das eben Gesagte für die Buchse gilt also entsprechend auch für den Stift. Der Stift und die Buchse halten sich also beispielsweise gegenseitig in dem Loch und sichern sich gegenseitig gegen ein Herausfallen.
Statt einem hier beschriebenen zusammenhängenden Loch mit einem ersten und einem zweiten Abschnitt können in das Modulelement auch zwei nebeneinander angeordnete und voneinander getrennte Löcher gebildet sein. Die Löcher sind beispielsweise durch eine Wand des Modulelements voneinander getrennt. Der erste Abschnitt, in den die Buchse eingesetzt ist, wird dann durch ein erstes dieser Löcher gebildet und der zweite Abschnitt, in den der Stift eingesteckt ist, wird dann durch ein zweites dieser Löcher gebildet. Auch in diesem Fall können der Stift und die Buchse miteinander wechselwirken, beispielsweise magnetisch durch die Wand hindurch, um die Buchse in dem ersten Loch zu halten und gegen ein Herausfallen zu sichern. Auch ist es möglich, dass, wenn die Wand zwischen den beiden Löchern flexibel ausgestaltet ist, die Buchse durch eine rein mechanische Wechselwirkung zwischen Stift und Buchse in dem ersten Loch gehalten und gegen ein Herausfallen gesichert ist. Alle hier und im Folgenden offenbarten Merkmale zu der Ausführungsform mit einem zusammenhängenden Loch mit zwei Abschnitten gelten entsprechend auch für die Ausführungsform mit zwei separaten Löchern für die Buchse und den Stift.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Modul so eingerichtet, dass die Buchse in axialer Richtung, parallel zu einer Mittelachse der Buchse, relativ zum Modulelement und/oder zum Stift verschiebbar ist. Damit ist gemeint, dass die aufgrund der Wechselwirkung mit dem Stift in dem Loch gehaltene Buchse axial verschoben werden kann, ohne die Beschädigung oder Zerstörung irgendwelcher Komponenten des Moduls. Die Mittelachse der Buchse ist insbesondere eine Achse, entlang der eine Schraube in die Buchse einschraubbar ist, also insbesondere die zur Buchse gehörende Zylinderachse.
Beispielsweise wird die Buchse alleine durch Reibungskraft, also alleine durch Kraftschluss, in dem Loch gehalten und gegen ein Herausfallen gesichert. Durch Überwindung der Haltekraft, also der Haftreibungskraft, kann die Buchse in axialer Richtung relativ zum Modulelement verschoben werden, sogar vollständig aus dem Loch herausgezogen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Modul so eingerichtet, dass eine Rotation der Buchse um ihre Mittelachse relativ zum Modulelement und/oder relativ zum Stift blockiert ist. Zum Beispiel kann die Buchse relativ zum Modulelement und/oder zur Buchse höchstens um einen kleinen Winkel, beispielsweise von höchstens ±5°, rotiert werden. Jede darüber hinausgehende, erzwungene Rotation führt zum Beispiel zur Zerstörung oder Beschädigung einer Komponente des Moduls. Insbesondere kann die Rotation der Buchse durch Formschluss mit einer anderen Komponente des Moduls, beispielsweise dem Stift oder dem Modulelement, blockiert sein.
Die axial verschiebbare aber nicht rotierbare Buchse ist während des Transports gegen ein Herausfallen gesichert. Bei der Montage des Moduls, zum Beispiel an einem Fahrradteil, wird beispielsweise eine Schraube in die Buchse eingeschraubt. Die Blockade der Rotation der Buchse sorgt dafür, dass die Schraube greift. Die axiale Verschiebbarkeit der Buchse führt gleichzeitig dazu, dass beim Festziehen der Schraube übermäßige axiale Belastungen des Moduls oder des Fahrradteils vermieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform drückt der Stift die Buchse gegen eine den ersten Abschnitt des Lochs begrenzende Innenwand. Dadurch wird die Buchse in dem Loch gehalten. Die durch den Druck verursachte Haftreibungskraft zwischen der Buchse und der Innenwand ist beispielsweise so groß, dass das Herausfallen verhindert wird. Die Innenwand des Lochs im ersten Abschnitt ist beispielsweise durch das Modulelement gebildet. Der Stift kann unmittelbar gegen die Buchse drücken, also an der Buchse anliegen. Die Buchse kann unmittelbar gegen die Innenwand gedrückt werden, also an der Innenwand anliegen.
Die von dem Stift auf die Buchse übertragene Kraft wirkt insbesondere in Bezug auf die Mittelachse der Buchse in radialer Richtung, zum Beispiel ausschließlich in radialer Richtung. Beispielsweise liegt ein Kontaktpunkt beziehungsweise eine Kontaktlinie, in dem beziehungsweise in der der Stift an der Buchse anliegt, auf einer Verbindungsgeraden beziehungsweise -ebene zwischen den Mittelachsen der Buchse und des Stifts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Stift ein Spannstift. Der Spannstift ist beispielsweise in Bezug auf seine Mittelachse radial vorgespannt, sodass der Spannstift radial nach außen gegen die Buchse drückt.
Bei dem Spannstift handelt es sich insbesondere um einen geschlitzten Stift. Zum Beispiel ist der Spannstift ein Hohlzylinder, mit einem Schlitz in der Mantelfläche. Der Schlitz erstreckt sich parallel zur Zylinderachse/Mittelachse des Stiftes.
Alternativ könnte der Stift aber auch ein in radialer Richtung komprimiertes Material umfassen oder daraus bestehen und durch die Kompression radial vorgespannt sein. Auch dann würde der Stift nach außen drücken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform greifen der Stift und die Buchse ineinander, sind also in Formschluss. Durch dieses Ineinandergreifen ist beispielsweise eine Rotation der Buchse um ihre Mittelachse relativ zum Modulelement und/oder Stift blockiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Buchse eine Einkerbung auf, in die der Stift eingreift. Alternativ könnte aber auch der Stift eine Einkerbung aufweisen, in die die Buchse eingreift. Im Bereich der Einkerbung sind der Stift und die Buchse zum Beispiel in direktem Kontakt miteinander.
Die Einkerbung ist zum Beispiel länglich ausgebildet und erstreckt sich in axialer Richtung, also parallel zur Mittelachse der Buchse beziehungsweise des Stiftes. Bei der Einkerbung kann es sich um eine Nut handeln. Durch einen Eingriff in eine längliche, in axialer Richtung verlaufende Einkerbung kann eine relative axiale Bewegung zwischen dem Stift und der Buchse gewährleistet sein und gleichzeitig eine relative Rotation blockiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Stift zylinderförmig ausgebildet. Zum Beispiel ist der Stift hohlzylinderförmig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Einkerbung in der Mantelfläche der Buchse gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hat die Einkerbung die Form eines Zylindersegments. Anders ausgedrückt ist eine die Einkerbung begrenzende Fläche der Buchse (beziehungsweise des Stifts, falls die Einkerbung im Stift gebildet ist) die Mantelfläche eines Zylindersegments. Das Zylindersegment ist beispielsweise weniger als ein Halbzylinder. Zum Beispiel erstreckt sich die die Einkerbung begrenzende Fläche um die zugehörige jeweilige Zylinderachse des Zylindersegments um höchstens 150° und/oder um mindestens 70°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Form der Einkerbung an die Form des Stiftes angepasst, so dass der Stift formschlüssig in die Einkerbung eingreift. Zum Beispiel ist der Zylinderradius des der Einkerbung zugeordneten Zylindersegments an den Zylinderradius des Stifts angepasst. Zum Beispiel ist der Zylinderradius des Zylindersegments größer als der Zylinderradius des Stifts. Das Zylindersegment und der zylinderförmige Stift können koaxial zueinander sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Abschnitt des Lochs jeweils von einer Innenwand mit der Form einer Mantelfläche eines Zylindersegments begrenzt. Die Innenwand wird dabei beispielsweise jeweils durch das Modulelement gebildet. Im Folgenden wird das Zylindersegment, dessen Mantelfläche der Form der Innenwand im Bereich des ersten Abschnitts entspricht, als Zylindersegment des ersten Abschnitts bezeichnet. Entsprechend wird das Zylindersegment, dessen Mantelfläche der Form der Innenwand im Bereich des zweiten Abschnitts entspricht, als Zylindersegment des zweiten Abschnitts bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Zylindersegmente des ersten und zweiten Abschnitts jeweils größer als ein Halbzylinder. Das heißt, die Innenwand zu dem jeweiligen Abschnitt erstreckt sich um die jeweilige Zylinderachse um mehr als 180°, beispielsweise um zumindest 210° und/oder um höchstens 320°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Abstand der Zylinderachsen der Zylindersegmente des ersten und zweiten Abschnitts kleiner als die Summe der Zylinderradien beider Zylindersegmente und größer als jeder einzelne Zylinderradius der beiden Zylindersegmente.
Das Loch kann also die Form zweier überlappender Zylinder mit parallel verlaufenden Zylinderachsen haben. In Draufsicht auf die Öffnung zu dem Loch ist die Öffnung durch eine Kontur begrenzt, die dann die Form zweier überlappender Kreise hat, insbesondere die Form einer Acht.
Die Mittelachsen der Buchse und des Stiftes können parallel zu den Zylinderachsen des ersten und zweiten Abschnitts verlaufen. Durch die Wechselwirkung zwischen dem Stift und der Buchse ist die Mittelachse der Buchse beispielsweise versetzt zur Zylinderachse des ersten Abschnitts. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Mittelachse des Stiftes versetzt zur Zylinderachse des zweiten Abschnitts sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zylinderradius des Zylindersegments des ersten Abschnitts größer als der Zylinderradius des Zylindersegments des zweiten Abschnitts. Zum Beispiel ist der Zylinderradius des ersten Abschnitts zumindest 1,2-mal oder zumindest 1,5-mal so groß wie der des zweiten Abschnitts.
Im oben erwähnten Fall von zwei separaten Löchern, eines für die Buchse und eines für den Stift, sind die beiden Löcher zum Beispiel jeweils zylinderförmig, also haben jeweils die Form eines Vollzylinders. Für die relativen Größen der Zylinderradien dieser Vollzylinder gilt dasselbe wie für die relativen Größen der Zylinderradien der Zylindersegmente.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Radius der Buchse größer als der Radius des Stifts. Zum Beispiel ist der Radius der Buchse zumindest 1,2-mal oder zumindest 1,5-mal so groß wie der Radius des Stifts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Modulelement ein Gehäuse für ein Antriebssystem des Fahrrads. Das Modul ist beispielsweise Teil des Antriebssystems. Zum Beispiel umfasst das Modul eine Antriebsvorrichtung für das Antriebssystem. Das Modul kann einen Elektromotor und/oder ein Getriebe des Antriebssystems umfassen. Der Elektromotor und/oder das Getriebe sind beispielsweise von dem Gehäuse umgeben beziehungsweise im Inneren des Gehäuses angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Buchse und der erste Abschnitt des Lochs mit Spielpassung zueinander gebildet. Insbesondere sind die den ersten Abschnitt des Lochs begrenzende Innenwand und die eingesetzte Buchse bereichsweise voneinander beabstandet. Zum Beispiel ist der Zylinderradius des Zylindersegments des ersten Abschnitts größer, beispielsweise zumindest 1 mm oder zumindest 2 mm größer, als der Radius der Buchse.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Stift und der zweite Abschnitt des Lochs mit Spielpassung zueinander gebildet. Insbesondere sind die den zweiten Abschnitt des Lochs begrenzende Innenwand und der eingesetzte Stift bereichsweise voneinander beabstandet. Zum Beispiel ist der Zylinderradius des Zylindersegments des zweiten Abschnitts größer, beispielsweise zumindest 1 mm oder zumindest 2 mm größer, als der Radius des Stifts.
Das Modul kann mehrere Paare mit jeweils einer Buchse und jeweils einem Stift aufweisen. Jedem Paar ist dann ein eigenes Loch im Modulelement mit erstem und zweitem Abschnitt oder ein eigenes Lochpaar mit erstem und zweitem Loch zugeordnet. Alle im Zusammenhang mit dem einen hier beschriebenen Paar aus Buchse und Stift offenbarten Merkmale sind auch für alle weiteren Paare aus Buchse und Stift offenbart.
Als nächstes wird der Bausatz für ein Fahrrad angegeben. Der Bausatz kann insbesondere zu einem hier beschriebenen Modul zusammengebaut werden. Alle im Zusammenhang mit dem Modul offenbarten Merkmale sind daher auch für den Bausatz offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Bausatz ein Modulelement mit einem Loch, wobei das Loch einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist. Ferner umfasst der Bausatz eine Buchse und einen Stift. Das Loch, die Buchse und der Stift sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Buchse in den ersten Abschnitt des Lochs einführbar ist, der Stift in den zweiten Abschnitt des Lochs einführbar ist, und der eingeführte Stift und die eingeführte Buchse dann derart miteinander wechselwirken, dass die Buchse im Loch gehalten und gegen ein Herausfallen aus dem Loch gesichert ist.
Der Bausatz unterscheidet sich von dem Modul dahingehend, dass der Stift und/oder die Buchse noch nicht in das Loch eingesetzt sind. Stift und Buchse sind also separat voneinander und separat von dem Modulelement handhabbar.
Als nächstes wird das Verfahren zum Zusammenbau eines Moduls angegeben. Insbesondere kann mit dem Verfahren ein Modul gemäß einer der hier beschriebenen Ausführungsformen zusammengebaut werden. Alle im Zusammenhang mit dem Modul offenbarten Merkmale sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zum Zusammenbau eines Moduls umfasst dieses einen Schritt, in dem ein Bausatz bereitgestellt wird. Bei dem Bausatz handelt es sich um einen hier beschriebenen Bausatz mit einem Modulelement, einer Buchse und einem Stift. In einem Schritt wird die Buchse in den ersten Abschnitt des Lochs des Modulelements eingeführt. In einem weiteren Schritt wird der Stift in den zweiten Abschnitt des Lochs eingeführt. Die eingeführte Buchse und der eingeführte Stift wechselwirken miteinander und aufgrund der Wechselwirkung wird die Buchse in dem Loch gehalten und ein anschließendes Herausfallen der Buchse aus dem Loch wird verhindert.
Beispielsweise wird zuerst der Stift und dann die Buchse eingeführt. Beim Einführen der Buchse kann der bereits eingeführte Stift radial vorgespannt werden und infolgedessen radial nach außen gegen die Buchse drücken und dabei die Buchse gegen eine Innenwand des Lochs drücken.
Alternativ wird zuerst die Buchse und dann der Stift eingeführt. Beispielsweise wird dann beim Einführen des Stiftes der Stift aufgrund der Wechselwirkung mit der Buchse radial vorgespannt und drückt infolgedessen radial nach außen gegen die Buchse, so dass die Buchse gegen die Innenwand des Lochs gedrückt wird.
Die Buchse und/oder der Stift werden beispielsweise in den ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt eingesteckt. Das heißt, eine Rotation um ihre jeweilige Mittelachse ist während des Einführens nicht erforderlich.
Als nächstes wird das Verfahren zur Montage eines Moduls angegeben.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zur Montage eines Moduls wird ein Modul nach einem der hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet und ein Verbindungselement in ein Fahrradteil für ein Fahrrad und in die Buchse eingeführt, um das Modul mit dem Fahrradteil zu verbinden.
Beispielsweise weist das Fahrradteil ein Loch auf, in das hinein das Verbindungselement oder durch das hindurch das Verbindungselement geführt wird. Das Loch kann ein Durchbruch durch das Fahrradteil sein. Beispielsweise wird das Verbindungselement zunächst durch das Loch im Fahrradteil hindurch und dann in die Buchse geführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verbindungselement eine Schraube. Die Buchse weist dann ein Innengewinde auf, das beim Einführen der Schraube mit dem Außengewinde der Schraube in Eingriff gebracht wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird beim Einschrauben der Schraube in die Buchse die Buchse axial relativ zum Modulelement verschoben. Zum Beispiel verschiebt sich beim Einschrauben der Schraube die Buchse hin zum Fahrradteil. Durch die axiale Verschiebbarkeit der Buchse können Verspannungen des Modulelements und/oder des Fahrradteils vermieden werden. Durch die Rotationsblockade der Buchse wird außerdem erreicht, dass die Buchse beim Einschrauben der Schraube nicht mitdreht und somit die Schraube in die Buchse eingeschraubt werden kann.
Das Fahrradteil kann ein Rahmen oder Rahmenabschnitt des Fahrrads sein, zum Beispiel ein Unterrohr oder Sattelrohr des Rahmens. Zum Beispiel wird das Modul im Rahmen, also im Inneren des Rohrs, montiert.
Als nächstes wird das Fahrrad angegeben. Für den Zusammenbau des Fahrrads wird das Modul an einem Fahrradteil des Fahrrads montiert, wobei das oben angegebene Verfahren verwendet werden kann. Alle im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Montage eines Moduls offenbarten Merkmale sind daher auch für das Fahrrad offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Fahrrad ein hier beschriebenes Modul und einen Rahmen. Das Modul ist über eine in die Buchse eingeschraubte Schraube mit dem Rahmen verbunden. Zum Beispiel ist das Modul im Rahmen angeordnet. Zum Beispiel ist das Modul an oder im Sattelrohr oder Unterrohr des Fahrrads angeschraubt. Eine Wand des Rahmens ist dann zum Beispiel zwischen dem Schraubenkopf und der Buchse positioniert.
Das Fahrrad ist zum Beispiel ein Elektrofahrrad, insbesondere ein Pedelec.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Modul, ein hier beschriebener Bausatz, ein hier beschriebenes Fahrrad und hier beschriebenes Verfahren zum Zusammenbau beziehungsweise zur Montage eines Moduls unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Soweit Elemente oder Bauteile in den verschiedenen Figuren in ihrer Funktion übereinstimmen, wird ihre Beschreibung nicht für jede der folgenden Figuren wiederholt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Elemente möglicherweise nicht in allen Abbildungen mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Elektrofahrrads,
2 ein Ausführungsbeispiel des Moduls in Draufsicht,
3 und 4 Detailansichten zu dem Ausführungsbeispiel der 2,
5 ein Ausführungsbeispiel des Bausatzes in perspektivischer Ansicht während des Zusammenbaus zu einem Modul,
6 eine weitere Position während des Zusammenbaus zu einem Modul,
7 eine Position in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens für die Montage eines Moduls und
8 ein Ausführungsbeispiel des fertig montierten Moduls.

1 zeigt schematisch ein Elektrofahrrad 100 mit einem Fahrradrahmen 2, welcher unter anderem einen unteren Rahmenabschnitt 21 aufweist, welcher ein Unterrohr ausbildet. Der Rahmenabschnitt 21 erstreckt sich in Richtung eines Tretlagers, welches eine Tretkurbelwelle 22 umfasst, die mit einer Antriebsvorrichtung für das Elektrofahrrad gekoppelt oder koppelbar ist. Die Antriebsvorrichtung umfasst zum Beispiel ein Getriebe und/oder einen Elektromotor. Die Antriebsvorrichtung ist hier Teil eines separat bereitgestellten Moduls 100, das in den Rahmen 2 eingebaut ist, zum Beispiel im Inneren des Unterrohrs 21 verschraubt ist (siehe auch 8).
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Moduls 100 in einer Draufsicht. Dabei kann es sich um das Modul 100 der 1 handeln. Das Modul 100 umfasst ein Modulelement 1 in Form eines Gehäuses 1. Das Gehäuse 1 ist zum Beispiel aus Metall, wie Aluminium. Im Inneren des Gehäuses 1 sind beispielsweise das Getriebe und/oder der Elektromotor angeordnet. Das Gehäuse 1 umfasst eine Aufnahme 13 für eine Tretkurbelwelle 22. Die Tretkurbelwelle 22 kann beispielsweise durch die Aufnahme 13 hindurchgesteckt werden.
In das Gehäuse 1 sind an verschiedenen Stellen jeweils eine Buchse 3 und ein Stift 4 eingesteckt. Dies ist im Zusammenhang mit der 3 in einer detaillierteren Draufsicht und im Zusammenhang mit der 4 in einer detaillierten Schnittansicht genauer dargestellt. Die Schnittansicht der 4 ist dabei ein Schnitt durch die Mittelachsen A3, A4 der Buchse 3 und des Stifts 4.
In der 3 ist zu erkennen, dass in dem Gehäuse 1 ein Loch geformt ist, welches einen ersten Abschnitt 11 und einen zweiten Abschnitt 12 umfasst. Sowohl der erste 11 als auch der zweite 12 Abschnitt haben jeweils die Form eines Zylindersegments beziehungsweise in der dargestellten Draufsicht die Form eines Kreissegments. Die virtuelle Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 11 und dem zweiten Abschnitt 12 ist als gestrichelte Linie dargestellt.
Das Loch 10 mit den zwei zylindersegmentförmigen Abschnitten 11, 12 kann beispielsweise durch Bohrung hergestellt sein. Dazu wird zunächst ein erstes Loch gebohrt und dann überlappend mit dem ersten Loch ein zweites Loch.
In den ersten Abschnitt 11 des Lochs 10 ist die Buchse 3 eingesetzt. In den zweiten Abschnitt 12 ist der zylinderförmige Stift 4 eingesetzt. Dabei sind die Buchse 3 und der zugehörige Abschnitt 11 auf Spielpassung. Das heißt, der Radius R3 der Buchse 3 ist kleiner als der Radius R11 des dem ersten Abschnitt 11 zugeordneten Zylindersegments. Ebenso sind der Stift 4 und der zweite Abschnitt 12 auf Spielpassung und entsprechend ist der Radius R4 des Stifts 4 kleiner als der Radius R12 des dem zweiten Abschnitt 12 zugeordneten Zylindersegments.
Wie zu erkennen ist, ist der Abstand D der im Wesentlichen parallel verlaufenden Mittelachsen A3, A4 der Buchse 3 und des Stiftes 4 beziehungsweise der Abstand D zwischen den Zylinderachsen der Zylindersegmente kleiner als die Summe der Radien R3 und R4 beziehungsweise kleiner als die Summe der Radien R11 und R12 aber größer als jeder der Radien R3 und R4 beziehungsweise als jeder der Radien R11 und R12. Dies ist unter anderem dadurch erreicht, dass in der Mantelfläche der Buchse 3 eine Einkerbung 30 vorgesehen ist, die ebenfalls die Form eines Zylindersegments beziehungsweise in der dargestellten Draufsicht eines Kreissegments hat. Während die den Abschnitten 11, 12 ihre Form gebenden Zylindersegmente jeweils größer als ein Halbzylinder sind, ist das der Einkerbung 30 ihre Form gebende Zylindersegment kleiner als ein Halbzylinder. Die Einkerbung 30 ist an die Form des Stifts 4 angepasst, so dass der Stift 4 formschlüssig in die Einkerbung 30 eingreift. Die Zylinderachse des Zylindersegments der Einkerbung ist zum Beispiel koaxial mit der Mittelachse A4. Durch Ineinandergreifen von Stift 4 und Buchse 3 ist eine Rotation der Buchse 3 um ihre Mittelachse A3 relativ zum Stift 4 und relativ zum Gehäuse 1 blockiert.
Bei dem Stift 4 handelt es sich vorliegend um einen Spannstift in Form eines Hohlzylinders mit einem Schlitz 40. Der Schlitz 40 erstreckt sich überwiegend axial, in Richtung parallel zur Mittelachse A4 des Stifts 4. Der Spannstift 4 ist radial vorgespannt, sodass er im Bereich der Einkerbung 30 radial nach außen auf die Buchse 3 drückt, also die Buchse von sich wegdrückt. Die Buchse 3 wird dadurch an die dem Spannstift 4 diagonal gegenüberliegende Seite gegen die Innenwand des das Loch 10 begrenzenden Gehäuses 1 gedrückt. Die Kräfte, mit denen der Stift 4 gegen die Buchse 3 und die Buchse 3 gegen das Gehäuse 1 gedrückt werden, resultieren in einer Haftreibungskraft für eine axiale Bewegung der Buchse 3 parallel zur Mittelachse A3, die so groß ist, dass ein Herausfallen der Buchse 3 aus dem Loch 10 verhindert ist. Der Stift 4 drückt ebenfalls gegen eine den zweiten Abschnitt 12 des Lochs 10 begrenzende Innenwand des Gehäuses 1. Auch die daraus resultierende Haftreibungskraft für eine axiale Bewegung parallel zur Mittelachse A4 kann ausreichen, dass der Stift 4 in dem Loch 10 gehalten wird und nicht herausfällt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Buchse 3 und/oder der Stift 4 lediglich durch Kraftschluss in dem Loch 10 gehalten, das heißt alleine durch Reibungskraft. Folglich kann durch Überwinden der Haftreibungskraft die Buchse 3 und/oder der Stift 4 axial, das heißt in Richtung parallel zur jeweiligen Mittelachse A3, A4, verschoben werden. Dies ist bei der Montage des Moduls 100 von Vorteil (siehe auch Beschreibung zu den 7 und 8).
Es sei darauf hingewiesen, dass die Verwendung eines Spannstifts 4, um die Buchse 3 in dem Loch 10 zu halten, nur ein Beispiel ist. Ebenso könnte zum Beispiel die Buchse 3 als Spannstift gebildet sein und so radial vorgespannt sein, dass sie radial nach außen gegen den Stift 4 drückt. Alternativ wäre auch denkbar, dass die Buchse 3 und der Stift 4 magnetisch sind und sich beispielsweise gegenseitig abstoßen, und so jeweils gegen die das Loch 10 begrenzenden Innenwände gedrückt werden. Letztendlich können verschiedene Arten von Wechselwirkungen zwischen dem Stift 4 und der Buchse 3 dazu führen, dass die Buchse 3 und/oder der Stift 4 in dem Loch 10 gehalten wird und gegen ein Herausfallen gesichert sind.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Bausatzes. Der Bausatz umfasst ein Modulelement 1 in Form eines Gehäuses 1, mehrere Buchsen 3 und mehrere Spannstifte 4. Die Buchsen 3 und die Spannstifte 4 sind noch nicht in die dafür vorgesehenen Löcher 10 mit den jeweils zwei Abschnitten 11, 12 eingeführt. Der Bausatz der 5 kann zu dem Modul 100 der vorhergehenden Figuren zusammengebaut werden.
In der 6 ist eine Position während des Zusammenbaus des Moduls 100 gezeigt. In zwei der drei Löcher 10 sind bereits jeweils eine Buchse 3 und ein Spannstift 4 eingeführt. In einem dritten Loch 10 ist ein Spannstift 4 in den zweiten Abschnitt 12 des Lochs eingeschoben. Die 6 zeigt die Position, während die Buchse 3 in das dritte Loch 10 beziehungsweise dessen ersten Abschnitt 11 eingeschoben wird. Bei dem Einschieben wird der Spannstift 4 durch die Buchse 3 radial zusammengedrückt, also vorgespannt, sodass als Konsequenz eine in Bezug auf die Mittelachse A4 radial nach außen gerichtete Kraft auf die Buchse 3 wirkt, die die Buchse 3 gegen die Innenwand des Lochs 10 drückt.
In der 7 ist eine Schnittdarstellung während der Montage des Moduls 100 an einem Fahrradteil 2, vorliegend dem Rahmen 2 des Fahrrads, dargestellt. Genauer gesagt wird das Modul 100 im Inneren des rohrförmigen, unteren Rahmenabschnitts 21 des Rahmens 2 montiert. In der 7 ist das Modul 100 bereits vormontiert, und zwar mit Schrauben 5, die von außen durch die Wand des Rahmens 2, 21 geführt und in das Modul 100 eingeschraubt sind (siehe linke Seite in 7). In der rechten Seite des Moduls 100 sind die Buchsen 3, die mithilfe der Spannstifte 4 gehalten sind, vorgesehen. Die Buchsen 3 sind Hülsen, die ein Innengewinde aufweisen. Durch Löcher 23 im Rahmen 2 können dann Verbindungselemente 5 in Form von Schrauben 5 durch die Löcher 23 hindurch in die Buchsen 3 eingeschraubt werden, um das Modul 100 endgültig am Rahmen zu montieren beziehungsweise zu befestigen.
Dies ist in 8 dargestellt. Dort ist eine Position gezeigt, nachdem die Schrauben 5 vollständig in die Buchsen 3 eingeschraubt wurden. Da die Buchsen 3 rotationsgesichert sind, rotieren Sie beim Einschrauben der Schrauben 5 nicht. Beim Anziehen der Schraube 5 werden, wie beim Vergleich der 7 und 8 ersichtlich, die Buchsen 3 axial entlang ihrer jeweiligen Mittelachse A3 aus dem Loch 10 im Gehäuse 1 herausgezogen und schlagen dann zum Beispiel am Rahmen 2 an.
Durch diese axiale Verschiebbarkeit der Buchsen 3 werden der Rahmen 2 und das Gehäuse 1 beim Anziehen der Schrauben 5 axial entlastet. Ohne die Verschiebbarkeit würde es beim Anziehen der Schrauben zu einer (stärkeren) axialen Verspannung des Rahmens 2 beziehungsweise des Gehäuses 1 kommen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Modulelement
2: Fahrradteil/Rahmen
3: Buchse
4: Stift
5: Verbindungselement/Schraube
10: Loch
11: erster Abschnitt des Lochs 10
12: zweiter Abschnitt des Lochs 10
13: Aufnahme für eine Tretkurbelwelle
21: unterer Rahmenabschnitt
22: Tretkurbelwelle
23: Loch
30: Einkerbung
40: Schlitz
100: Modul
1000: Fahrrad
A3: Mittelachse der Buchse 3
A4: Mittelachse des Stifts 4
R3: Radius der Buchse 3
R4: Radius des Stifts 4
D: Abstand zwischen den Mittelachsen A3 und A4
R11: Radius des ersten Abschnitts 11 des Lochs 10
R12: Radius des zweiten Abschnitts 12 des Lochs 10

Claims

Modul (100) für ein Fahrrad aufweisend - ein Modulelement (1), in dem ein Loch (10) gebildet ist, wobei das Loch (10) einen ersten Abschnitt (11) und einen zweiten Abschnitt (12) aufweist, - eine Buchse (3), die in den ersten Abschnitt (11) des Lochs (10) eingesetzt ist, - ein Stift (4), der in den zweiten Abschnitt (12) des Lochs (10) eingesetzt ist, wobei - der erste Abschnitt (11) und der zweite Abschnitt (12) nebeneinander angeordnet sind, sodass auch die eingesetzte Buchse (3) und der eingesetzte Stift (4) nebeneinander liegen, - die eingesetzte Buchse (3) und der eingesetzte Stift (4) miteinander wechselwirken und - das Modul (100) so eingerichtet ist, dass aufgrund dieser Wechselwirkung die Buchse (3) in dem Loch (10) gehalten ist und gegen ein Herausfallen aus dem Loch (10) gesichert ist.
Modul (100) nach Anspruch 1, wobei das Modul (100) so eingerichtet ist, dass - die Buchse (3) in axialer Richtung, parallel zu einer Mittelachse (A3) der Buchse (3), relativ zum ersten Modulelement (1) verschiebbar ist, - eine Rotation der Buchse (3) um ihre Mittelachse (A3) und relativ zum Modulelement (1) blockiert ist.
Modul (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei - der Stift (4) die Buchse (3) gegen eine den ersten Abschnitt (11) des Lochs (10) begrenzende Innenwand drückt, wodurch die Buchse (3) in dem Loch (10) gehalten ist.
Modul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der Stift (4) ein Spannstift ist, der, in Bezug auf seine Mittelachse (A4), radial vorgespannt ist, sodass er radial nach außen gegen die Buchse (3) drückt.
Modul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Buchse (3) und der Stift (4) ineinander greifen, wodurch eine Rotation der Buchse (3) um ihre Mittelachse (A3) blockiert ist.
Modul (100) nach Anspruch 5, wobei - die Buchse (3) eine Einkerbung (30) aufweist, in die der Stift (4) eingreift.
Modul (100) nach Anspruch 6, wobei - der Stift (4) zylinderförmig ist, - die Einkerbung (30) in der Mantelfläche der Buchse (3) gebildet ist, - die Einkerbung (30) die Form eines Zylindersegments hat und - die Form der Einkerbung (30) an die Form des Stifts (4) angepasst ist, sodass der Stift (4) formschlüssig in die Einkerbung (30) eingreift.
Modul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - der erste (11) und der zweite (12) Abschnitt jeweils von einer Innenwand mit der Form einer Mantelfläche eines Zylindersegments begrenzt sind, - die Zylindersegmente jeweils größer als ein Halbzylinder sind, - der Abstand (D) der Zylinderachsen der Zylindersegmente kleiner ist als die Summe der Zylinderradien (R11, R12) beider Zylindersegmente und größer als jeder einzelne Zylinderradius (R11, R12) der beiden Zylindersegmente.
Modul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Modulelement (1) ein Gehäuse für ein Antriebssystem des Fahrrads ist.
Modul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Buchse (3) und der erste Abschnitt (11) des Lochs (10) mit Spielpassung zueinander gebildet sind, - der Stift (4) und der zweite Abschnitt (12) des Lochs (10) mit Spielpassung zueinander gebildet sind.
Bausatz für ein Fahrrad aufweisend - ein Modulelement (1) mit einem Loch (10), wobei das Loch (10) einen ersten (11) und einen zweiten Abschnitt (12) aufweist, - eine Buchse (3), - einen Stift (4), wobei - das Loch (10), die Buchse (3) und der Stift (4) derart aufeinander abgestimmt sind, dass - die Buchse (3) in den ersten Abschnitt (11) des Lochs (11) einführbar ist, - der Stift (4) in den zweiten Abschnitt (12) des Lochs (10) einführbar ist, - der eingeführte Stift (4) und die eingeführte Buchse (3) dann miteinander wechselwirken, derart dass die Buchse (3) im Loch (10) gehalten und gegen ein Herausfallen aus dem Loch (10) gesichert ist.
Verfahren zum Zusammenbau eines Moduls (100) aufweisend: - Bereitstellen des Bausatzes nach Anspruch 11, - Einführen der Buchse (3) in den ersten Abschnitt (11) des Lochs (10) des Modulelements (1), - Einführen des Stifts (4) in den zweiten Abschnitt (12) des Lochs (10) des Modulelements (1), wobei - die eingeführte Buchse (3) und der eingeführte Stift (4) miteinander wechselwirken und aufgrund der Wechselwirkung die Buchse (3) in dem Loch (10) gehalten wird und ein anschließendes Herausfallen der Buchse (3) aus dem Loch (10) verhindert wird.
Verfahren zur Montage eines Moduls (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweisend den Schritt: - Einführen eines Verbindungselements (5) in ein Fahrradteil (2) für ein Fahrrad und in die Buchse (3), um das Modul (100) mit dem Fahrradteil (2) zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei - das Verbindungselement (5) eine Schraube ist, - die Buchse (3) ein Innengewinde aufweist, das mit dem Gewinde der Schraube (5) in Eingriff gebracht wird, - beim Einschrauben der Schraube (5) in die Buchse (3) die Buchse (3) axial relativ zum Modulelement (1) verschoben wird.
Fahrrad (1000) mit - einem Modul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - einem Rahmen (2), wobei - das Modul (100) über eine in die Buchse (3) eingeschraubte Schraube (5) mit dem Rahmen (2) verbunden ist.