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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem elektrischen Unterstützungsantrieb (auch als E-Bike oder Pedelec bezeichnet), welches einen Akku umfasst, der abschließbar ist, wobei das Schloss als Elektroschloss ausgebildet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein System zum Ver- und Entriegeln des Akkus eines Fahrrads mit elektrischem Unterstützungsantrieb.
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Hintergrund der Erfindung
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Fahrräder, also tretkurbelbetriebene Fahrzeuge, verfügen vielfach über einen herausnehmbaren Akku. Der entnehmbare Akku hat den Vorteil, dass der Benutzer den Akku einzeln in seiner Wohnung laden kann, ohne dass es dafür notwendig ist, das gesamte Fahrrad in die Wohnung zu verbringen. Derartige Akkus sind typischerweise in den Rahmen, insbesondere das Unterrohr des Rahmens eingesetzt. Es sind insbesondere Systeme bekannt, bei denen der Akku in einem Akkuhalter verrastet wird. Um den Akku vor Diebstahl zu schützen, ist es aus der Praxis bekannt, dass der Akkuhalter ein Schloss umfasst, über das mittels eines Riegels der Akku gesichert werden kann. Nachteilig ist, dass hierzu das Mitführen eines Schlüssels nur für die Akkuverriegelung erforderlich ist. Der Schlüssel kann leicht verloren gehen, insbesondere, wenn der Benutzer den Akku nur selten entnimmt.
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Es ist daher ebenfalls bekannt, den Akku mit einem Elektroschloss zu verriegeln.
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Dabei kann mittels eines Steuergerätes, das beispielsweise ein Smartphone sein kann, auf welchem eine App läuft, das Schloss entriegelt werden. Ein derartiges Elektroschloss ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2021 105 648 A1 bekannt. Bei in dem in diesem Dokument gezeigten Elektroschloss sind sämtliche elektronischen Komponenten, insbesondere auch die Kommunikationsmittel für das Smartphone Teil des Schlosses. Es muss daher in der Regel eine vom Schlosshersteller angebotene App verwendet werden, um das Schloss über das Smartphone zu entriegeln.
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Wird eine Entriegelung über den Bordcomputer des Fahrrads vorgenommen, so muss dieser mit einer Software sowie einer Kommunikationsverbindung versehen sein, welche herstellerspezifisch auf den Hersteller des Schlosses angepasst sind.
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Ein Schlosshersteller-unabhängiges System kann so nicht bereitgestellt werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest zu reduzieren. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, ein Fahrrad mit einem Elektroschloss für den Akku bereitzustellen, bei welchem sich Eingabegeräte, wie Fahrradcomputer oder Smartphones, auf einfache Weise in das System einbinden lassen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein Fahrrad mit einem elektrischen Unterstützungsantrieb nach Anspruch 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
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Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem elektrischen Unterstützungsantrieb. Hierunter wird ein tretkurbelbetriebenes Fahrzeug verstanden, welches auch mehrspurig ausgebildet sein kann. Insbesondere zählen auch Lastenräder zu einem Fahrrad im Sinne der Erfindung.
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Das Fahrrad umfasst einen am Rahmen angebrachten herausnehmbaren Akku. Der Akku kann insbesondere in die Aussparung eines Rahmenteils, wie beispielsweise des Unterrohrs, ganz oder teilweise eingesetzt sein.
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Der Akku dient dem Antrieb des elektrischen Unterstützungsantriebs. Der Akku ist mittels eines Riegels verriegelbar, um diesen vor Diebstahl zu schützen. Das hierfür verwendete Schloss ist als Elektroschloss ausgebildet. Der Riegel ist über einen elektrisch angetriebenen Aktor entriegelbar.
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Der Aktor kann insbesondere als Magnetaktor ausgebildet sein, welcher den Riegel entgegen einer Federvorspannung aus dem Akku zieht.
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Gemäß der Erfindung ist die Stromzufuhr für den Aktor über ein externes Eingabegerät für eine vorgegebene Zeitspanne anschaltbar. Während dieser vorgegebenen Zeitspanne kann der Benutzer über einen Schalter den Aktor aktivieren und so das Elektroschloss öffnen.
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Die Erfindung sieht also vor, dass die Stromzufuhr zum Schloss über das Eingabegerät nur für eine vorgegebene Zeitspanne eingeschaltet wird. Bei der vorgegebenen Zeitspanne kann es sich um eine auf einem Speicher des Eingabegerätes oder des Elektroschlosses abgespeichertes Zeitintervall handeln, beispielsweise einem Zeitintervall, das zwischen einer Sekunde und einer Minute liegt.
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Die Stromzufuhr kann insbesondere durch Anschalten eines Pluspols aktiviert werden, wohingegen der Minuspol des Elektroschlosses ständig auf Masse liegt.
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Das Eingabegerät kann insbesondere als Fahrradcomputer sowie als externes Mobilgerät, insbesondere als Smartphone oder Variable ausgebildet sein.
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Über das Eingabegerät ist zum Entriegeln eine Identifikation des Nutzers vorgesehen. Als Identifikationsmerkmal kann insbesondere eine vom Benutzer einzugebende Ziffernkombination oder ein Passwort dienen. Möglich ist aber auch, das Entsperren über einen Fingerabdruck, eine Gesichtserkennung etc. auszuführen.
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Das Ein- und Ausschalten des Stroms für das Elektroschloss ermöglicht im Unterschied zu im Elektroschloss integrierten Kommunikationselementen eine einfache Integration, welche im Wesentlichen herstellerunabhängig ist.
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Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäße Elektroschloss eine erhöhte Sicherheit bereitgestellt werden, da nach Ablauf der Zeitspanne erst gar kein Strom am Elektroschloss, insbesondere am Akku anliegt. So wird die Gefahr, dass der Akku während der Fahrt aufgrund einer Fehlfunktion entriegelt wird, reduziert.
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Der Schalter zum Entriegeln des Akkus kann insbesondere an einer Akkuaufnahme angeordnet sein, insbesondere an deren Seite. Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Akkuaufnahme verwendet wird, in welcher der Akku verrastet wird, wobei der Riegel in eine korrespondierende Haltestruktur des Akkus einrastet.
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Betätigt der Benutzer bei aktiviertem Strom innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne den Schalter, so wird der Riegel durch den Aktor entriegelt, insbesondere aus dem Akku herausgezogen.
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Der Schalter kann insbesondere als Taster, insbesondere als Entriegelungsknopf, ausgebildet sein.
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Vorzugsweise umfasst der Akkuhalter einen Auswurfmechanismus, welcher den Akku beispielsweise durch Vorspannung einer Feder nach dem Entriegeln heraushebelt und so die Entnahme des Akkus erleichtert.
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Das An- und Ausschalten der Stromzufuhr kann insbesondere in einem Bedienorgan, insbesondere einem Fahrradcomputer, für den elektrischen Unterstützungsantrieb angeordnet sein.
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Beispielsweise kann das Bedienorgan über eine elektrische Verbindung mit dem Akkuschloss verbunden sein.
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Möglich ist aber auch, dass ein Schalter, insbesondere ein Relais oder eine Diode, zum Anschalten des Stroms am oder im Akkuhalter angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der Strom vorzugsweise über eine Steuerleitung über das Bedienorgan für den elektrischen Unterstützungsantrieb ein- und ausgeschaltet.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Bedienorgan für den elektrischen Unterstützungsantrieb Mittel zur drahtlosen Kommunikation mit einem Mobilgerät, insbesondere einem Smartphone. So kann das Elektroschloss auf einfache Weise wahlweise über das Mobilgerät oder das Gerät zur Steuerung des elektrischen Unterstützungsantriebs, insbesondere den Fahrradcomputer entriegelt werden.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Riegel über einen Sperrriegel festlegbar. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Riegel eine Ausnehmung, insbesondere eine seitliche Ausnehmung aufweist, in die der Sperrriegel greift.
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Über den Sperrriegel kann insbesondere die Diebstahlsicherheit verbessert werden, da bei eingeschobenem Sperrriegel der Riegel überhaupt nicht zurückgeschoben werden kann.
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Zum Entnehmen des Akkus kann der Sperrriegel entweder elektrisch, beispielsweise ebenfalls durch Anschalten der Stromzufuhr, herausgefahren werden oder es ist eine mechanische Entriegelung des Sperrriegels, beispielsweise über den Schalter zum Entriegeln des Akkus, vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System zum Ver- und Entriegeln eines Akkus, welches für vorstehend beschriebenes Fahrrad ausgebildet ist.
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Das System umfasst insbesondere das vorstehend beschriebene Elektroschloss, welches Teil eines Akkuhalters ist sowie einen Akku, der mit dem Schloss verriegelbar ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen 1 bis 7 näher erläutert werden.
- 1 zeigt die für die Erfindung relevanten Komponenten eines Fahrrads.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht des Akkuhalters.
- 3 ist eine Detailansicht des Akkus.
- 4 ist eine weitere perspektivische Ansicht des Akkuhalters.
- 5 zeigt den Aktor nebst Riegel in einer perspektivischen Ansicht.
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Bezugnehmend auf 6a und 6b soll die Verdrahtung des Elektroschlosses zum An- und Ausschalten der Stromzufuhr näher erläutert werden.
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7 ist eine schematische Darstellung, anhand der die Funktion eines optional vorhandenen Sperrriegels näher erläutert werden soll.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrrad 1, wobei nur die für die Erfindung relevanten Komponenten gezeigt sind.
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Das Fahrrad umfasst einen Rahmen 20, von dem in diesem Ausführungsbeispiel das Unterrohr 21 dargestellt ist. Weiter umfasst der Rahmen 20 insbesondere das Steuerrohr 22 sowie den Mittelbau 23. Der Mittelbau 23 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Gehäuse zur Aufnahme des elektrischen Unterstützungsantriebs nebst Tretkurbel ausgebildet.
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In den Rahmen 20 bzw. das Unterrohr 21 eingesetzt ist ein Akku 30, welcher in diesem Ausführungsbeispiel nach unten entnommen werden kann. Es versteht sich, dass sich die Erfindung aber auch auf Akkus bezieht, welche nach oben entnehmbar sind.
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Der Akku 30 ist in einer Akkuaufnahme 40 verrastet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Akku 30 in einer hinteren Akkuaufnahme eingehakt und sodann die vordere Akkuaufnahme 40 geschwenkt, in welcher die Akku 30 verrastet.
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Der Akku 30 kann in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Elektroschloss über den Fahrradcomputer 2 entriegelt werden. Beispielsweise kann über das Display des Fahrradcomputers 2 eine Zahlenkombination oder ein Passwort eingegeben werden.
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Nach Eingabe der Zahlenkombination oder des Passworts wird das Elektroschloss für eine vorgegebene Zeitspanne mit Strom versorgt, so dass der Akku 30 durch Drücken eines Schalters (41 in 2) ausgeworfen und entnommen werden kann.
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Ein derartiges Freischalten des Schlosses kann des Weiteren auch über ein Smartphone 3 vorgenommen werden, welches über eine drahtlose Verbindung mit dem Elektroschloss verbunden ist, insbesondere über den Fahrradcomputer 2.
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2 ist eine perspektivische Ansicht des Akkuhalters 40.
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Der Akkuhalter 40 umfasst ein Gehäuse, welches in der Aufnahme des Rahmens für den Akku montiert wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird der Akku je nach Einbaulage von oben oder unten in den Akkuhalter 40 eingeschoben bzw. eingeschwenkt.
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Am Ende des Einsetzvorgangs schnappt der Riegel 43 in eine korrespondierende Aufnahme des Akkus.
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Der Riegel 43 umfasst seitliche Führungen 44.
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Der Riegel 43 ist gegen eine Federvorspannung bewegbar.
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Um den Riegel 43 nach hinten zu bewegen und den Akku zu entnehmen, kann der Benutzer während der vorgegebenen Zeitspanne, in welcher das Elektroschloss freigeschaltet ist, auf den Schalter 41 drücken.
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Der Schalter 41 ist seitlich in das Gehäuse des Akkuhalters 40 eingesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel steht der Schalter 41 schräg zu einer Mittelachse m des Gehäuses des Akkuhalters 40, insbesondere in einem Winkel von 30 bis 60°. Dies sichert eine gute Zugänglichkeit.
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Der Schalter 41 ist also integraler Bestandteil der Akkuaufnahme 40.
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Weiter umfasst der Akkuhalter 40 einen Auswerfer 46. Der Auswerfer 46 ist entgegen einer Federvorspannung auf einer Schiene 42 bewegbar und hebelt den Akku aus dem Gehäuse des Akkuhalters 40, wenn der Riegel 43 zurückfährt und der Akku so freigegeben wird.
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3 zeigt die entsprechenden korrespondierenden Komponenten des Akkus 30.
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Der Akku 30 umfasst an seiner Stirnseite einen schräglaufenden Kanal, der zur Riegelaufnahme 31 führt.
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Die Einsetzrichtung des Akkus 30 ist mit einem Pfeil gekennzeichnet.
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Der Kanal 32 verläuft bezogen auf den Riegel schräg und drückt so den Riegel entgegen einer Federvorspannung zurück, bis dieser am Ende des Einsetzvorgangs in die Riegelaufnahme 31 springt.
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4 ist eine weitere perspektivische Ansicht des Akkuhalters 40.
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In dieser Ansicht dargestellt ist das Aktorgehäuse 45, welches integraler Bestandteil des Gehäuses des Akkuhalters 40 ist. Insbesondere sind Aktorgehäuse 45 und Gehäuse des Akkuhalters 40 als ein einziges Spritzgussteil aus Kunststoff ausgebildet.
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In dem Aktorgehäuse 45 sitzt ein Aktor 50, welcher als Magnetaktor ausgebildet ist. Die Wirkrichtung des Aktors 50 ist in diesem Ausführungsbeispiel koaxial zum Riegel und damit auch koaxial zur Haupterstreckungsrichtung des Akkus ausgerichtet.
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Der Schalter 41 ist, bezogen auf seine Mittelachse, dagegen in einem 90°-Winkel zu dieser koaxialen Anordnung ausgerichtet und befindet sich an einer schräg stehenden Übergangsfläche an der Seite des Gehäuses des Akkuhalters 40.
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5 ist eine perspektivische Ansicht des Aktors 50 nebst Riegel 43.
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Der Aktor 50 ist über eine Stange 51 mit dem Riegel 43 verbunden.
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Der Aktor 50 zieht bei Aktivierung gegen eine Federspannung den Riegel 43 aus dem Akku.
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Die hierfür erforderliche Feder ist auf der Stange 51 angeordnet. Die Feder kann auch im Gehäuse des Aktors 50 sein.
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6a und 6b zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele, wie der Aktor 50 verdrahtet ist.
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In 6a ist der Fahrradcomputer über eine elektrische Leitung 4a mit dem Aktor 50 verbunden. Die elektrische Verbindung 4a kann beispielsweise eine einzige Leitung, nämlich eine Plus-Leitung, umfassen.
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Der Aktor 50 ist ansonsten auf Masse geschaltet (nicht dargestellt).
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In dem Fahrradcomputer 2 befindet sich ein Schalter, über den nach Entsichern des Elektroschlosses über eine vorgegebene Zeitspanne über die elektrische Leitung 4a der Aktor 50 mit Strom versorgt wird.
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Drückt der Benutzer innerhalb des entsicherten Zeitintervalls auf den Schalter 41, so zieht der Aktor 50 den Riegel 43 aus dem Akku.
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In dem in 6a dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schalter 41 über eine separate elektrische Leitung 4b mit dem Aktor 50 verbunden. Es kann sich insbesondere um eine zweidrahtige Verbindung handeln. So kann insbesondere der Schalter 41 ein Steuersignal über die elektrische Verbindung 4b an den Aktor 50 senden.
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In dem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß 6b ist der Fahrradcomputer 2 mit dem Schalter 41 und dem Aktor 50 in Reihe geschaltet.
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Die Stromversorgung für den Aktor 50 kann so insbesondere über eine einzige Leitung mit einem einzigen Leiter, welche die elektrische Verbindung 4a bereitstellt, über den Schalter 41 und die elektrische Verbindung 4b zum Aktor 50 führen.
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Nur im entsperrten Zustand liefert der Fahrradcomputer 2 über eine vorgegebene Zeitspanne Strom, so dass am Schalter 41 Spannung anliegt.
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Drückt der Benutzer nunmehr auf den Schalter 41, so wird über die elektrische Verbindung 4b der Aktor 50 aktiviert und schaltet das Schloss für eine vorgegebene Zeitspanne frei.
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Diese Ausführungsform der Erfindung ist besonders einfach und umfasst den Schalter 41 als zusätzliches Sicherungselement in einem etwaigen Fehlerfall. Nachteilig ist allerdings, dass der gesamte Strom zum Bewegen des Aktors 50 über den Schalter 41 läuft.
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Bezugnehmend auf eine schematische Darstellung gemäß 7 soll die optionale zusätzliche Verwendung eines Sperrriegels 60 näher erläutert werden. Der Sperrriegel 60 umfasst eine Nase 62, welche in eine korrespondierende Nut des Riegels 43 greift und so ein Zurückschieben des Riegels 43 verhindert.
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Der Sperrriegel 60 ist um die Achse 61 schwenkbar.
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Position 1 zeigt das System im entsperrten Zustand. Der Akku 30 ist herausgenommen und wird gerade eingesetzt.
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Der Riegel 43 wird, wie in Position 2 ersichtlich, durch die schräg stehenden Kanal des Akkus 30 entgegen einer Federvorspannung, welche durch die Feder 5 bewirkt wird, nach hinten geschoben und stößt an den Riegel 60, wodurch sich dieser um die Achse 61 dreht.
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Der Sperrriegel 60 ist derart federnd gelagert, dass dieser beim Bewegen durch den Riegel 43 nach Überschreiten eines Totpunktes in Richtung Riegel 43 federt. Dies ist in Position 2 dargestellt.
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Wie in Position 3 dargestellt, schnappt der Sperrriegel 60 am Ende des Einsetzvorgangs in die seitliche Nut des Riegels 43, wenn dieser in die Riegelaufnahme 31 einschnappt.
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Wie in Position 4 dargestellt, muss beim Entriegeln des Riegels 43 über den Aktor gleichzeitig der Sperrriegel 60 aus der Nut des Riegels 43 gezogen werden.
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Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Riegel 63 bei Aktivieren des Aktors seitlich entgegen einer Federvorspannung entlang der Achse 61 verschoben wird, also z.B. zur Seite hin aus der Nut des Riegels 43 gezogen wird.
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Dies kann über einen separaten Aktor erfolgen oder über eine mechanische Verbindung des ohnehin vorhandenen Aktors.
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Wie in Position 5 dargestellt, bewegt sich der Sperrriegel 63 hierbei wieder in den in 1 dargestellten Ausgangszustand
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Durch die Erfindung konnte ein Elektroschloss bereitgestellt werden, welches sich auf einfache Weise in verschiedene Systeme integrieren lässt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrrad
- 2
- Fahrradcomputer
- 3
- Smartphone
- 4a, 4b
- elektrische Verbindung
- 5
- Feder
- 20
- Rahmen
- 21
- Unterrohr
- 22
- Steuerrohr
- 23
- Mittelbau
- 30
- Akku
- 31
- Riegelaufnahme
- 32
- Kanal
- 40
- Akkuhalter
- 41
- Schalter
- 42
- Schiene
- 43
- Riegel
- 44
- Führung
- 45
- Aktorgehäuse
- 46
- Auswerfer
- 50
- Aktor
- 51
- Stange
- 60
- Sperrriegel
- 61
- Achse
- 62
- Nase
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102021105648 A1 [0004]
