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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rahmenrohr eines Elektrofahrrads, in welchem ein elektrischer Energiespeicher angeordnet ist, sowie eine Rahmenanordnung mit elektrischem Energiespeicher für ein Elektrofahrrad.
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Elektrofahrräder sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Hierbei ist es üblich, dass der elektrische Energiespeicher, nachfolgend Akkupack genannt, teilweise oder vollständig in einem Rahmenrohr, hauptsächlich im Unterrohr des Rahmens des Elektrofahrrads, angeordnet ist. Aus ästhetischen Gründen und zum Schutz vor Beschädigungen werden Akkupacks verstärkt vollständig im Rahmenrohr angeordnet. Zur Fixierung des Akkupacks im Rahmenrohr werden üblicherweise Schrauben verwendet. Derartige Fixierungen der Akkupacks haben jedoch den Nachteil, dass durch die lokale Fixierung lokale Krafteinleitungspunkte in das Rahmenrohr vorhanden sind. Um diese hohen Kräfte aufnehmen zu können, müssen daher die Einleitungspunkte eine gewisse Stärke bzw. Materialmasse aufweisen, um ein sicheres Halten des Akkupacks im Rahmenrohr zu gewährleisten. Weiterhin können auch mögliche Fertigungstoleranzen nicht kompensiert werden, was im Betrieb des Elektrofahrrads zu einem Klackern oder Spiel des Akkupacks führen kann, welche unerwünscht sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Rahmenrohr eines Elektrofahrrads mit einem hohlen Querschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist dem gegenüber dem Vorteil auf, dass ein Batteriepack schnell und sicher im inneren des Rahmenrohrs fixiert werden kann. Dabei kann das Rahmenrohr sehr einfach und kostengünstig bereitgestellt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der hohle Querschnitt des Rahmenrohrs derart eingerichtet ist, dass ein Akkupack aufgenommen werden kann. Dabei ist an einer Innenwand des Rahmenrohrs eine Federvorrichtung angeordnet. Weiterhin ist an der Innenwand des Rahmenrohrs auch ein Auflagebereich ausgebildet, derart, dass der Akkupack zwischen dem Federelement und dem Auflagebereich in Radialrichtung des Rahmenrohrs fixiert ist. Hierdurch kann eine einfache und sichere Fixierung des Akkupacks im Rahmenrohr ermöglicht werden. Somit ist eine sichere radiale Fixierung und Klemmung des Akkupacks im Rahmenrohr möglich. Der Auflagebereich ist bevorzugt eine Auflagefläche.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise weist die Federvorrichtung am Rahmenrohr wenigstens ein Federelement auf, welches integraler Bestandteil des Rahmenrohrs ist und an der Innenwand des Rahmenrohrs im Wesentlichen nach innen vorsteht. Somit sind das Rahmenrohr und die Federvorrichtung ein Bauteil aus gleichem Material, sodass die Herstellungskosten für das Rahmenrohr mit integriertem Federelement signifikant reduziert werden können. Auch kann dadurch eine Montage des Akkupacks im Rahmenrohr deutlich vereinfacht werden und kostengünstig ausgeführt werden.
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Das Federelement, welches integraler Bestandteil des Rahmenrohrs ist, ist vorzugsweise eine Federzunge oder eine Vielzahl von Federzungen. Die Federzungen sind dabei in Längsrichtung des Rahmenrohrs mit einer vorbestimmten Erstreckung ausgebildet, um eine sichere Fixierung des Akkupacks im Rahmenrohr zu ermöglichen. Vorzugsweise ist eine axiale Länge einer Federzunge im Rahmenrohr wenigstens ein Viertel einer axialen Länge des Akkupacks. Besonders bevorzugt sind mehrere Federzungen in Reihe auf einer Linie und/oder parallel zueinander angeordnet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Federvorrichtung wenigstens zwei Federzungen, welche an im Querschnitt entgegengesetzten Bereichen an der Innenwand des Rahmenrohrs angeordnet sind. Dadurch wird der Akkupack mittels wenigstens zweier Federzungen fixiert. Vorzugsweise wird der Akkupack zur Montage dabei in axialer Richtung des Rahmenrohrs eingeschoben.
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Besonders bevorzugt sind die Federzungen im inneren des Rahmenrohrs außermittig an der Innenwand angeordnet. Dadurch ist eine besonders einfache Montage des Akkupacks möglich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Auflagebereich zur Fixierung des Akkupacks an der Innenwand des Innenrohrs durch einen in Rohrrichtung verlaufenden Längssteg ausgebildet, der an der Innenwand des Rahmenrohrs in den Innenbereich des Rahmenrohrs vorsteht. Der Längssteg ermöglicht dabei einen sicheren Auflagebereich zur Fixierung des Akkupacks. Ferner kann der Längssteg noch weitere Aufgaben übernehmen. Insbesondere ist der Längssteg bevorzugt derart ausgebildet, dass eine Steifigkeit des hohlen Rahmenrohrs vergrößert wird. Hierdurch ist es möglich, dass eine Wandstärke des Rahmenrohrs reduziert werden kann. Hierbei sei angemerkt, dass auch die Federzungen derart ausgebildet sein können, dass die Anordnung der Federzungen im inneren des Rahmenrohrs die Steifigkeit des Rahmenrohrs weiter verbessert. Hierdurch ergeben sich auch zusätzliche Freiheitsgrade hinsichtlich einer Form des Rahmenrohrs, was zu neuartigen Rahmendesigns führen kann.
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Vorzugsweise weist das Rahmenrohr einen vollständig geschlossenen Querschnitt auf. Hierdurch weist das Rahmenrohr eine gewisse Eigenstabilität auf und kann den Akkupack sicher aufnehmen. Alternativ weist das Rahmenrohr einen Ausschnitt auf, der eingerichtet ist, ein Einlegen eines Akkupacks in das Innere des Rahmenrohrs zu ermöglichen. Dabei kann der Akkupack dann vollständig im Rahmenrohr angeordnet werden und das Rahmenrohr bspw. mittels eines Deckels verschlossen werden oder der Akkupack steht teilweise aus dem Rahmenrohr vor.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Rahmenanordnung eines Elektrofahrrads umfassend einen Akkupack und ein erfindungsgemäßes Rahmenrohr. Der Akkupack ist dabei im Inneren des Rahmenrohrs angeordnet. Hierdurch ergeben sich die vorstehend beschriebenen Vorteile.
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Weiter bevorzugt umfasst die Rahmenanordnung einen Akkupack, welcher im Rahmenrohr fest verbaut ist. Alternativ ist der Akkupack aus dem Rahmenrohr entnehmbar. Hierbei sind die Federzungen vorzugsweise derart ausgebildet, dass ein einfaches Einlegen und Entnehmen des Akkupacks aus dem Rahmenrohr möglich ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Rahmenanordnung einen Akkupack mit einem steifen Gehäuse. Dabei liegt im montierten Zustand des Akkupacks ein Teil des steifen Gehäuses des Akkupacks am Auflagebereich an der Innenwand des Rahmenrohrs zur Fixierung des Akkupacks an. Alternativ weist der Akkupack einen oder mehrere definierte steife Teilbereiche auf, welche an einem oder mehreren Auflagebereichen an der Innenwand des Rahmenrohrs aufliegen. Hierdurch kann ggf. eine Gewichtsreduzierung des Akkupacks erreicht werden, da kein vollständig umschließendes steifes Gehäuse für den Akkupack vorgesehen sein muss.
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Weiter bevorzugt umfasst die Rahmenanordnung ein Akkupack mit einem im Wesentlichen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt. Der Auflagebereich an der Innenwand des Rahmenrohrs liegt dabei vorzugsweise an einem mittleren Bereich einer Seite des rechteckigen oder quadratischen Akkupacks an.
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Vorzugsweise umfasst die Rahmenanordnung zwei an der Innenwand des Rahmenrohrs einander gegenüberliegende Längsstege, welche als Auflagebereiche für den vorzugsweise Längsausnehmungen aufweisenden Akkupack dienen. Die beiden Längsstege weisen vorzugsweise eine Länge auf, welche größer ist als eine Axiallänge des Akkupacks, wodurch eine sehr gute zusätzliche Versteifung des Rahmenrohrs durch zwei Längsstege, die auch die Funktion des Auflagebereichs des Rahmenrohrs erfüllen, erreicht wird.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Elektrofahrrad mit einer erfindungsgemäßen Rahmenanordnung und einem elektrischen Antrieb, welcher mit dem Akkupack elektrisch verbunden ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrrads mit einer Rahmenanordnung und einem Rahmenrohr gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1 durch das Rahmenrohr,
- 3 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie III-III von 2,
- 4 eine schematische Querschnittansicht eines Rahmenrohrs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
- 5 eine schematische Querschnittansicht eines Rahmenrohrs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Elektrofahrrad 1 mit einem elektrischen Antrieb 2 und einer Rahmenanordnung 3 im Detail beschrieben.
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Die Rahmenanordnung 3 umfasst ein Rahmenrohr 4, welches in diesem Ausführungsbeispiel ein Unterrohr des Elektrofahrrads 1 ist.
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Das Rahmenrohr 4 ist eingerichtet, einen als Akkupack 5 ausgebildeten elektrischen Energiespeicher zur Versorgung des elektrischen Antriebs 2 mit elektrischer Energie aufzunehmen. Das Rahmenrohr 4 weist dabei, wie in 2 gezeigt, einen hohlen Querschnitt auf.
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Der Querschnitt des Rahmenrohrs 4 ist vollständig geschlossen, sodass der im inneren des Rahmenrohrs 4 angeordnete Akkupack 5 nicht entnehmbar ist. Zur Montage kann ein derartiger Akkupack bspw. vor einer Montage des elektrischen Antriebs von unten in das Rahmenrohr 4 eingeschoben werden.
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Der Akkupack 5 ist über nicht gezeigte elektrische Verbindungen mit dem elektrischen Antrieb 2 zur Versorgung mit elektrischer Energie verbunden.
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An einer Innenwand 40 des hohlen Rahmenrohrs 4 ist eine Federvorrichtung 6 angeordnet. Die Federvorrichtung 6 dieses Ausführungsbeispiels umfasst mehrere Federzungen 60. Die Federzungen 60 sind dabei integral mit dem Rahmenrohr 4 ausgebildet und stehen in das Innere des Rahmenrohrs 4 vor (vergleiche 2). Die Gestaltung der Federzungen 60 kann gleich sein oder die Federzungen können auch unterschiedlich ausgebildet sein.
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An der Innenwand 40 des Rahmenrohrs 4 ist ferner ein Auflagebereich 41 ausgebildet, derart, dass der Akkupack 5 zwischen der Federvorrichtung 6 und dem Auflagebereich fixiert ist. Eine Federkraft F der Federzungen 60 ist dabei in Richtung zum im Inneren des Rahmenrohrs 4 angeordneten Akkupack 5 gerichtet. In 2 ist die Federkraft F durch die Pfeile an den Federzungen 60 dargestellt.
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Somit ist der Akkupack 5 im Inneren des Rahmenrohrs 4 durch die Vorspannkräfte der Federzungen 60 zwischen den Federzungen 60 und den Auflagebereichen 41 fixiert. Da die Federzungen 60 integraler Bestandteil des Rahmenrohrs 4 sind, ist die Herstellung der Federzungen gleichzeitig mit der Herstellung des Rahmenrohrs möglich und sehr kostengünstig und einfach.
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Der Akkupack weist im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei der Akkupack, wie in 2 gezeigt, im inneren eines stabilen Gehäuses 51 mehrere Batteriezellen 50 umfasst. Durch das stabile Gehäuse 51 des Akkupacks 5 kann somit ein Fixieren und Klemmen des Akkupacks 5 im Inneren des Rahmenrohrs 4 sicher ermöglicht werden.
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Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, umfasst die Federvorrichtung 6 dieses Ausführungsbeispiels mehrere Federzungen 60, welche einerseits in Axialrichtung X-X des Rahmenrohrs 4 in Reihe auf einer Linie angeordnet sein können und andererseits können die Federzungen an im Querschnitt entgegengesetzten Bereichen an der Innenwand 40 des Rahmenrohrs angeordnet sein.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, kann eine Länge in Axialrichtung X-X des Rahmenrohrs 4 der Federzungen 60 dabei kürzer sein als eine gesamte Axiallänge des Akkupacks. Es ist jedoch auch möglich, dass an jeder Seite des Akkupacks nur genau eine lange Federzunge 60 mit einer Länge die größer oder gleich wie die Länge des Akkupacks ist oder nur um einen geringen Betrag, insbesondere 10%, kleiner als eine Länge des Akkupacks in Axialrichtung X-X, verwendet wird.
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Die in Längsrichtung verlaufenden Federzungen 60 dienen ferner zur Erhöhung einer Stabilität des Rahmenrohrs 4. Somit weist das Rahmenrohr 4 direkt integrierte Federzungen 60 auf, welche eine Fixierung und Klemmung des Akkupacks 5 im Inneren des Rahmenrohrs 4 ermöglichen. Die Auflagebereiche 41 an der Innenwand 40 des Rahmenrohrs 4 dienen als Gegenklemmbereiche zu den Federzungen 60. Grundsätzlich sei angemerkt, dass die Form und Anzahl der Federzungen frei wählbar ist und bevorzugt eine Art gewählt wird, sodass möglichst geringe mechanische Spannungen auf den Akkupack 5 ausgeübt werden. Zur Vermeidung von Beschädigungen der Batteriezellen 50 des Akkupacks 5 ist das Gehäuse 51 des Akkupacks möglichst stabil ausgebildet und die Federkraft der Federzungen 60 derart gewählt, dass eine Beschädigung des Akkupacks 5 verhindert wird, jedoch eine ausreichende Klemmung zwischen den Federzungen 60 und den Auflagebereichen 41 möglich ist.
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4 zeigt ein Rahmenrohr einer Rahmenanordnung eines Elektrofahrrads gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das Rahmenrohr 4 des zweiten Ausführungsbeispiels neben den Auflagebereichen 41 an der Innenwand 40 des Rahmenrohrs zusätzlich noch integrale Längsstege 42 auf, welche parallel zur Axialrichtung X-X des Rahmenrohrs 4 verlaufen.
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Die Längsstege 42 stellen dabei eine weitere Verstärkung und Stabilisierung des Rahmenrohrs 4 bereit. Die beiden Längsstege 42 weisen dabei grundsätzlich eine beliebige Länge auf, vorzugsweise sind die Längsstege 42 jedoch mindestens so lang wie der Akkupack 5 in Axialrichtung X-X. Für einen besonders guten Kontakt mit den Längsstegen 42 weist das stabile Gehäuse 51 des Akkupacks 5 entsprechend gebildete Längsausnehmungen 52 auf. Die Längsstege 42 sind dabei derart an der Innenwand 40 des Rahmenrohrs 4 angeordnet, dass eine Klemmung zwischen den Federzungen 60 und den Längsstegen 42 sowie auch den Auflagebereichen 41 ermöglicht wird.
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Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorgehenden Ausführungsbeispiel, sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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5 zeigt ein Elektrofahrrad mit einer Rahmenanordnung 3 und einem Rahmenrohr 4 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel bezeichnet. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht dem Wesentlichen zweiten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel ein Querschnitt des Akkupacks 5 unterschiedlich ist. Wie aus 5 ersichtlich ist, weist der Akkupack 5 des dritten Ausführungsbeispiels in der Schnittebene fünf Batteriezellen 50 auf. Hierdurch wird deutlich, dass die Erfindung auch eine vereinfachte Skalierbarkeit und Modularität zeigt, welche sowohl über eine Axiallänge als auch ein Querschnitt erreicht werden kann. Somit können unterschiedlichste geometrische Ausgestaltungen von Akkupacks durch die erfindungsgemäße Idee fixiert werden.
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Zu allen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass im Inneren des Rahmenrohrs 4 auch eine notwendige Kabelverbindung zwischen dem Akkupack 5 und dem elektrischen Antrieb 2 verlaufen kann, was in den Figuren nicht dargestellt ist.
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Weiterhin sei angemerkt, dass statt des stabilen Gehäuses 51 welches die Batteriezellen 50 vollständig umschließt, es auch bei allen Ausführungsbeispielen möglich ist, dass die Batteriezellen 50 mittels eines Halterahmens mit entsprechenden Kontaktbereichen für die Federzungen 60 gehalten werden und der Halterahmen Auflagebereiche 41 und ggf. die Längsstege 42 aufweisen kann.
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Weiterhin zeigt zu allen Ausführungsbeispielen angemerkt, dass diese derart ausgestaltet sein können, dass der Akkupack 5, wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt, fest eingebaut ist, oder alternativ auch als entnehmbarer Akkupack ausgestaltet sein kann. Dann weist das Rahmenrohr 4 eine Öffnung auf, welche bspw. mittels eines Deckels verschließbar ist, um den Akkupack zu entnehmen und wiedereinzusetzen (sogenannter Wechselakku). Das Entnehmen kann dabei durch Einschieben oder Einschwenken oder dergleichen ermöglicht werden. Hier werden dann entsprechend die geometrischen Formen der Federzungen 60 an den Entnahme- und Einbauvorgang geometrisch angepasst, sodass ein komfortables Einlegen und Entnehmen mit geringer Kraft möglich ist.
