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Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem Fahrradrahmen und einem an dem Rahmen montierbaren Energiespeicher, insbesondere einer wiederaufladbaren Batterie, die zur Stromversorgung eines an dem Fahrrad vorgesehenen Elektromotors dient.
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Elektroantriebe zur Unterstützung des Fahrradfahrers erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Die als Nabenmotor im Vorder- oder Hinterrad oder auch als im Bereich des Tretlagers angebrachten Elektromotoren verstärken die vom Fahrer des Fahrzeugs erzeugten Antriebskräfte und machen das Fahrradfahren auch bei Gegenwind und bergigen Strecken zu einem auch für untrainierte Radler leichten Vergnügen.
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Zur Stromversorgung der Motoren an solchen auch ”Pedelec” bezeichneten Elektrofahrrädern benötigt man als Energiespeicher wiederaufladbare Batterien (Akkumulatoren), die eine möglichst große Energie speichern können sollen und die somit verhältnismäßig groß und schwer sind. Ein typischer Akku für ein Elektrofahrrad kann ohne weiteres ein Gewicht von 5 Kg und ein Volumen von mehreren Litern haben, womit die Montage des Energiespeichers am Fahrrad besondere Herausforderungen stellt. Eine verbreitete Lösung zur Aufnahme der Fahrzeugbatterie besteht in einem am Fahrradgepäckträger oberhalb des Hinterrades vorgesehenen Aufnahmefach, in das die Batterie eingeschoben werden kann. Durch die vergleichsweise hohe und sehr weit hinten am Fahrrad angeordnete Aufnahme für die Batterie, die wie dargelegt, ein hohes Gewicht hat, verändert sich der Fahrzeugschwerpunkt in nachteiliger Weise, das Fahrverhalten des Fahrrades wird bei Montage der Batterie am Gepäckträger instabil.
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Ein stabileres Fahrverhalten haben Elektrofahrräder, bei denen der Akku in einem Zwischenraum zwischen dem Sattelrohr des Fahrradrahmens und einem Schutzblech des hinteren Fahrzeugrades oberhalb der hinteren Gabelstreben eingepasst ist. Allerdings muss hierfür die Rahmengeometrie im Bereich des hinteren Gabeldreiecks an die Aufnahme des Akkus angepasst werden, indem der Rahmen nach hinten verlängert wird, um den erforderlichen Platz für die Aufnahme des Akkus zu schaffen. Solche Räder haben im Vergleich zu Rädern mit Standardgeometrie einen längeren Radstand und sind im Fahrverhalten behäbiger.
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Es ist auch bereits bekannt, die Batterie eines Elektrofahrrads am Unterrohr des Fahrradrahmens zu befestigen, wobei man sich hierzu der am Rahmen zur Befestigung eines Flaschenhalters im Allgemeinen vorgesehenen Schraubgewinde bedient, an denen ein Halter zur Befestigung der Fahrzeugbatterie angeschraubt werden kann. Die Batterie sitzt dann an der Oberseite des Unterrohrs ähnlich wie eine Trinkflasche. Diese Ausgestaltung hat aber den Nachteil, dass die von der Batteriehalterung zu übertragenden, quer zur Fahrradlängsrichtung wirkenden Querkräfte aufgrund des hohen Batteriegewichts insbesondere bei Kurvenfahrten sehr groß sind und zu einer Beschädigung der Gewinde, an denen der Batteriehalter angeschraubt ist, führen können.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Befestigung des Energiespeichers am Fahrradrahmen eines Fahrrads zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, dass der Fahrradrahmen ein von mindestens zwei Rahmenrohren oder -streben begrenztes Aufnahmefach bildet, in das der Energiespeicher in Anlage an die mindestens zwei Rahmenrohre oder -streben einsetzbar ist. Dabei ist die Anordnung bevorzugt so getroffen, dass der Energiespeicher eine an eines der mindestens zwei Rahmenrohre angepasste Scharniernut aufweist, mit der er am betreffenden Rahmenrohr ansetzbar und um die Längsachse des betreffenden Rahmenrohrs in das Aufnahmefach einschwenkbar ist.
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Durch die Montage des Energiespeichers in Anlage an mindestens zwei Rahmenrohren oder -streben des Fahrradrahmens erhält man eine sehr stabile Befestigung des Energiespeichers am Rahmen, womit die quer zur Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Massenträgheitskräfte des vergleichsweise schweren Energiespeichers beispielsweise bei einer Kurvenfahrt oder beim seitlichen Kippen des Fahrrades sehr gut aufgefangen werden. In dem von den mindestens zwei Rahmenrohren begrenzten Aufnahmefach, das in Form und Größe an den Energiespeicher angepasst ist, ist dieser sicher aufgenommen, indem er sich an die Rahmenrohre dicht, vorzugsweise formschlüssig anlegt. In der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Energiespeicher mit der an ihm ausgebildeten Scharniernut an dem dafür vorgesehenen Rahmenrohr, vorzugsweise dem Unterrohr des Fahrradrahmens, angesetzt und dann in einer Schwenkbewegung um die Längsachse des betreffenden Rohrs in das Aufnahmefach so weit eingeschwenkt, bis der Energiespeicher im Wesentlichen in der von den Rohren des Fahrradrahmens aufgespannten Ebene liegt und dabei in Anlage an mindestens ein weiteres Rahmenrohr oder einer Rahmenstrebe kommt. Die Dicke der Batterie ist dabei vorzugsweise nicht oder nur unwesentlich größer als der Durchmesser des oder der Rahmenrohre, so dass sie im eingebauten Zustand seitlich über diese nicht oder nur unwesentlich vorsteht.
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Es ist möglich, dass ein weiteres der das Aufnahmefach begrenzenden mindestens zwei Rahmenrohre von einem Sattelrohr des Fahrradrahmens gebildet wird. Als besonders vorteilhaft hat es sich allerdings erwiesen, wenn ein weiteres der das Aufnahmefach begrenzenden mindestens zwei Rahmenrohre oder -streben von einem Oberrohr oder einer zwischen dem Oberrohr und dem Unterrohr angeordneten Zwischenstrebe gebildet wird. Natürlich ist es auch möglich, dass das Aufnahmefach von insgesamt drei Rahmenrohren oder -streben begrenzt wird, nämlich dem Unterrohr, dem Sattelrohr und dem Oberrohr oder einer zwischen dem Oberrohr des Fahrradrahmens und dem Unterrohr angeordneten Zwischenstrebe.
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Die Anordnung kann so getroffen sein, dass mindestens ein(e) der Rahmenrohre oder -streben mit einer quer zur Rahmenlängsrichtung geneigten Anschlagfläche versehen ist, an der sich der Energiespeicher im in das Aufnahmefach eingesetzten Zustand mit einem oder mehreren angepassten Kontaktelementen anlegt. Ein solches Kontaktelement kann beispielsweise eine entsprechend der Neigung der Anschlagfläche geneigte Gegenfläche sein, die am Energiespeicher ausgebildet ist. Bevorzugt ist zwischen der Anschlagfläche und dem Kontaktelement mindestens ein elastisches Pufferelement vorgesehen, zweckmäßig in Form mindestens eines von entweder an der Anschlagfläche oder dem oder den Kontaktelementen befestigten Gummipuffers, der bei Montage des Energiespeichers im Fahrradrahmen zusammengedrückt wird und dafür sorgt, dass die Batterie in dem Aufnahmefach im Fahrradrahmen spielfrei gehalten wird.
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Vorzugsweise ist der Energiespeicher mit mindestens einem Riegelelement versehen und der Fahrradrahmen weist eine an das Riegelelement angepasste und mit diesem zusammenwirkende Riegelfalle auf. Die Anordnung kann beispielsweise so getroffen sein, dass die Riegelfalle im Bereich der Anschlagfläche angeordnet ist, so dass der Energiespeicher beim Einschwenken in das Aufnahmefach an der Anschlagfläche gegen Herausfallen verriegelt werden kann, indem das Riegelelement in Eingriff mit der Riegelfalle gebracht wird. Dabei weist das Riegelelement vorzugsweise einen parallel zu dem/der die Riegelfalle aufweisenden Rahmenrohr/Rahmenstrebe vorzugsweise entgegen der Wirkung einer Feder verschieblichen Verschlussstift auf, der im Verriegelungszustand in eine an der Riegelfalle ausgebildete Riegelaufnahme oder ein Loch einfasst. Um ein unbefugtes Ausbauen des Energiespeichers aus dem Fahrradrahmen zu unterbinden, ist es vorteilhaft, wenn der von dem Riegelelement und der Riegelfalle gebildete Verschluss abschließbar ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ein am Fahrradrahmen angeordnetes Kontaktelement vorgesehen, an dem der Energiespeicher beim Einsetzen in das Aufnahmefach mit einem angepassten Gegenkontakt anschließt. Die elektrische Verbindung vom Energiespeicher zum Antriebsmotor wird hierdurch beim Einsetzen der Batterie in das Aufnahmefach automatisch hergestellt, wobei ein Vertauschen der Kontakte ausgeschlossen ist.
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Als vorteilhaft hat sich auch ein eine Längsverschieblichkeit des Energiespeichers mit dessen Scharniernut entlang des mit dieser zusammenwirkenden Rahmenrohrs in wenigstens einer Richtung begrenzender Anschlag erwiesen, der eine genaue Positionierung des Energiespeichers beim Einbauen in das Aufnahmefach erleichtert. Die Batterie kann mit ihrer Scharniernut ein gutes Stück oberhalb des Anschlags am Unterrohr des Fahrradrahmens angesetzt und dann soweit in Richtung auf das Tretlager nach unten verschoben werden, bis sie mit dem dort vorgesehenen Anschlag in Kontakt kommt. In dieser Lage wird sie dann um die Unterrohr-Längsachse in das Aufnahmefach eingeschwenkt, wobei der zuvor hergestellte Kontakt zwischen dem Energiespeicher und dem Anschlag die korrekte Position des Energiespeichers gewährleistet, so dass dieser seine korrekte Position im Aufnahmefach einnimmt und in diesem verriegelt werden kann. Der Energiespeicher kann mit einem Tragegriff und/oder einem Durchlass für ein Schloss versehen sein, beispielsweise ein Bügel- oder Kabelschloss, mit dem das Fahrrad bei Nichtgebrauch gesichert werden kann und gleichzeitig auch das Ausbauen der Batterie aus dem Rahmen durch Unbefugte verhindert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert ist. Es zeigt:
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1 ein erfindungsgemäßes Fahrrad in einer Seitenansicht;
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2 den Fahrradrahmen des Fahrrads nach 1 mit dem daran angebauten Akkumulator in einer ersten Seitenansicht;
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3 den Fahrradrahmen in einer zweiten Seitenansicht ohne Akkumulator;
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4 den Gegenstand der 2 in einem Schnitt längs der Linie A-A;
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5 den Gegenstand der 2 in einem Schnitt längs der Linie B-B;
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6 eine Einzelheit VI nach 3; und
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7 den Fahrradrahmen nach 3 und den daran anzubringenden Energiespeicher in einer perspektivischen Darstellung schräg von vorne.
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Bei dem in 1 dargestellten, in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneten Fahrrad handelt es sich um ein auch als ”Pedelec” bezeichnetes Elektrofahrrad, das zur Unterstützung der vom Fahrer des Rades auf die Pedale ausgeübten Antriebskraft mit einem nicht näher dargestellten Elektromotor, beispielsweise einem Nabenmotor im Hinter- oder Vorderrad versehen ist. Für die Energieversorgung des Elektromotors dient ein Energiespeicher 11 in Form einer in einem Gehäuse aufgenommenen, wiederaufladbaren Batterie, der an dem Rahmen 12 des Fahrrads 10 montiert ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Fahrrads 10 handelt es sich um ein Herrenfahrrad mit einem sogenannten ”Diamantrahmen”, der ein Unterrohr 13, ein die Sattelstange aufnehmendes Sattelrohr 14 und ein Oberrohr 15 aufweist. An ihren vorderen Enden tragen das Unterrohr und das Oberrohr in bekannter Weise das kurze Steuerrohr 16, in dem der Gabelschaft der Vorderradgabel drehbar aufgenommen ist. Zwischen dem Oberrohr 15 und dem Unterrohr 13 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine zusätzliche Zwischenstrebe 17 zwischen Sattelrohr und Steuerrohr eingezogen, die zusammen mit dem Unterrohr 13 und dem unteren Abschnitt des Sattelrohrs ein Aufnahmefach 18 für den Energiespeicher 11 begrenzt. Man erkennt aus den Zeichnungen, dass der Energiespeicher 11 in seiner in das Aufnahmefach 18 eingesetzten Gebrauchslage am Unterrohr 13, der Zwischenstrebe 17 und auch an einem kleinen Abschnitt des Sattelrohrs 14 anliegt, wie dies nachfolgend noch im Detail beschrieben wird.
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Wie 5 und 7 erkennen lassen, hat der an die Form des Aufnahmefaches 18 zwischen den drei Rohren 13, 14 und 17 angepasste Energiespeicher 11 an seiner Unterseite 19 eine im Querschnitt fast halbkreisförmige Scharniernut 20, deren Radius dem Außenradius des Unterrohrs 13 zumindest annähernd entspricht. Mit dieser Scharniernut 20 ist der Energiespeicher 11 von der linken Seite des Fahrradrahmens an dem Unterrohr 13 ansetzbar. Ein kleines Stück weit oberhalb des Tretlagers 21, an dem das Sattelrohr und das Unterrohr zusammenlaufen, ist das Unterrohr 13 mit einem Anschlag 22 versehen, der die Position des am Unterrohr 13 angesetzten Energiespeichers 11 nach unten begrenzt und festlegt. Nachdem der Energiespeicher seitlich mit der Scharniernut 20 am Unterrohr 13 angesetzt und von oben in Kontakt mit dem Anschlag 22 gebracht wurde, wird er um die Längsachse 23 des Unterrohrs 13 in das vom Unterrohr 13, Sattelrohr 14 und der Zwischenstrebe 17 begrenzte Aufnahmefach 18 eingeschwenkt, bis er im Wesentlichen in derselben Ebene wie diese liegt.
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Die Zwischenstrebe 17 ist, wie man gut in den 3 und 4 erkennen kann, an ihrer das Aufnahmefach 18 oben begrenzenden Unterseite mit einer quer zur Rahmenlängsrichtung geneigten Anschlagfläche 24 versehen, an der zwei elastische Pufferelemente 25 in Form von Gummipuffern befestigt sind. Zwischen den beiden Pufferelementen 25 ist an der Anschlagfläche 24 eine ein Stück weit nach unten in das Aufnahmefach ragende Riegelfalle 26 vorgesehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem an der Zwischenstrebe 17 angeschweißten Blechstück besteht, das mit einem parallel zur Längsrichtung der Zwischenstrebe verlaufenden Loch versehen ist. Der Energiespeicher 11 ist an seiner Oberseite 27 mit einer an die Neigung der Anschlagfläche 24 angepassten Kontaktfläche 28 versehen, die beim Einschwenken des Energiespeichers 11 in das Aufnahmefach 18 in eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Anschlagfläche 24 gebracht wird und dabei die an der Anschlagfläche montierten Pufferelemente zwischen sich und der Anschlagfläche zusammendrückt. In dieser Lage kann der Energiespeicher im Aufnahmefach arretiert werden, wozu ein im Energiespeicher unterhalb der Kontaktfläche längsverschieblich eingebautes Riegelelement 29 dient, das mit der von der Anschlagfläche nach unten ragenden Riegelfalle 26 zusammenwirkt, um den Energiespeicher in seiner eingesetzten Lage zu verriegeln.
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Das Riegelelement 29, das im Inneren des Energiespeichers 11 angeordnet ist, weist einen parallel zur Zwischenstrebe 17 verschieblich angeordneten Verschlussstift 30 auf, der entgegen der Wirkung einer nicht dargestellten Feder mittels eines von der Außenseite des Energiespeichers 11 zugänglichen Betätigungsknopfs 31 (4) zurückgezogen werden kann, um ihn außer Eingriff mit dem in der Riegelfalle 26 vorgesehenen Loch zu bringen und hierdurch die Verriegelung wieder aufzuheben. Um die Montage des Energiespeichers zu erleichtern, ist die Riegelfalle vorzugsweise mit einer schrägen Anlauffläche versehen, an die der Verschlussstift mit seinem vorderen Ende angelangt, wenn der Energiespeicher eingeschwenkt wird und von der er auch automatisch entgegen der Wirkung der Feder zurückgedrückt wird, bis er in das in der Falle vorgesehene Loch einrasten kann.
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In den 3 und 6 ist gut erkennbar, dass am Fahrradrahmen 12 in dem Bereich, in dem das Unterrohr 13 und das Sattelrohr 14 am Tretlager 21 zusammenlaufen, ein Kontaktelement 32 vorgesehen ist, das einen Steckverbinder 33 trägt, der an den Antriebsmotor des Fahrrads angeschlossen ist. Der Energiespeicher 11 ist mit einem hieran angepassten Gegenkontakt (nicht dargestellt) versehen, der beim Einsetzen des Energiespeichers 11 in das Aufnahmefach automatisch in den Steckverbinder 33 eingesteckt wird und hierdurch den elektrischen Kontakt zwischen der Batterie und dem Elektromotor herstellt.
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Zum leichten Transport des Energiespeichers im ausgebauten Zustand ist dieser an seiner Oberseite mit einem Handgriff 34 versehen, mit dem der Energiespeicher 11 leicht mit einer Hand getragen werden kann. Außerdem ist nahe der am Sattelrohr 14 anliegenden Rückseite des Energiespeichers ein Durchlass 35 vorgesehen, durch den ein Kabel oder ein Schenkel eines Bügelschlosses hindurchgesteckt werden kann, um die Batterie beim Abschließen des Fahrrades gleich mit zu sichern. Natürlich kann insbesondere bei Verwendung eines Kabelschlosses dieses auch durch den rundherum geschlossenen Handgriff gesteckt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind viele Änderungen und Ergänzungen denkbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere ist es nicht erforderlich, zwischen Ober- und Unterrohr eine zusätzliche Zwischenstrebe vorzusehen, die das Aufnahmefach für den Energiespeicher begrenzt. Speziell bei Damenfahrradrahmen kann das dann tiefer heruntergezogene Oberrohr selbst die obere Begrenzung des Aufnahmefaches bilden. In diesem Fall wird also der vom Unterrohr, Sattelrohr und Oberrohr begrenzte Rahmeninnenraum zum Aufnahmefach für den Energiespeicher des Fahrrads. Es versteht sich auch, dass es sich bei dem Fahrrad nicht zwingend um ein Rad mit lediglich zwei Rädern handeln muss, sondern unter den Begriff des ”Fahrrads” im Sinne des Erfindung auch mehrrädrige Fahrzeuge, z. B. Dreiräder, fallen können, die mit einem Hilfsmotor versehen sind. Im Übrigen ist es auch nicht zwingend, dass es sich bei einem solchen Hilfsmotor um einen Elektromotor handelt bzw. dass der Energiespeicher ein Akkumulator sein muss. Vielmehr kann es sich bei dem Energiespeicher auch um einen Kraftstofftank handeln, der entweder Brennstoff für einen kleinen Verbrennungsmotor enthält, der dann als Hilfsmotor für das Fahrrad zum Einsatz kommt, oder in dem Wasserstoff für eine Brennstoffzelle gespeichert ist, mit deren Hilfe dann elektrischer Strom für den Betrieb des Elektro-Hilfsmotors erzeugt wird.
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Es ist auch nicht zwingend erforderlich, dass das das Aufnahmefach 18 oben begrenzende Zwischenrohr oder die Zwischenstrebe mit einer quer zur Rahmenlängsrichtung geneigten Anschlagfläche versehen ist, auch wenn diese ein automatisches Einklemmen des Energiespeichers und damit einen festen, klapperfreien Sitz im Aufnahmefach in besonders einfacher Weise ermöglicht. Es wäre beispielsweise auch denkbar, wenn die Zwischenstrebe oder das Oberrohr an der das Aufnahmefach oben begrenzenden Unterseite mit Gewindeaufnahmen versehen ist, in die dann geeignete, vorzugsweise mittels Federn vorgespannte Verriegelungselemente eingeschraubt werden, die beim Einschwenken des Energiespeichers in das Aufnahmefach in an der Oberseite des Energiespeichers vorgesehene Aufnahmen formschlüssig einrasten können.
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Die auf die Riegelstifte bevorzugt wirkenden, diese nach unten drückenden Federkräfte sorgen dann auch für einen sicheren, klapperfreien Halt des Energiespeichers im Aufnahmefach. Es ist auch denkbar, eine separate Leiste mit einer geneigten Anschlagfläche an solchen am Rohr vorgesehenen Gewinden festzuschrauben.
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Schließlich ist es auch möglich, das Unterrohr und/oder die anderen Rohre/Streben in deren Kontaktbereich mit dem Energiespeicher mit einer Schutzfolie und/oder einer anderen, kratzbeständigen Beschichtung wie z. B. einer Pulverbeschichtung zu versehen, um den durch den Kontakt mit dem Energiespeicher erhöhten mechanischen Belastungen Rechnung zu tragen. Natürlich kann auch der Energiespeicher selbst mit solchen Schutzmitteln versehen werden, z. B. einer in die Scharniernut eingelegten weichelastischen Schicht aus Moosgummi, Filz oder dgl..
