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Die Erfindung betrifft einen Zweiradrahmen insbesondere für Elektrofahrräder, mit mehreren miteinander verbundenen Rahmenstreben, die zumindest ein Unterrohr, ein Sattelrohr und ein Steuerrohr des Zweiradrahmens bilden, mit einer Stützeinrichtung für einen Elektromotor und mit einer Einrichtung zur lösbaren Befestigung einer Energieversorgungseinheit für den Elektromotor am Unterrohr des Zweiradrahmens, wobei die Befestigungseinrichtung für die Energieversorgungseinheit ein Schwenklager für die Energieversorgungseinheit als erstes Widerlager und ein zweites Widerlager aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrrad, insbesondere Elektrofahrrad mit einem entsprechenden Zweiradrahmen, mit einem Elektromotor sowie mit einer ein Gehäuse aufweisenden, am Zweiradrahmen lösbar befestigten Energieversorgungseinheit für den Elektromotor, und die Erfindung betrifft auch eine Energieversorgungseinheit für ein solches Fahrrad, mit einem Gehäuse mit Unterseite, Rückseite, Deckseite, Vorderseite und Querseiten, mit einer aufladbaren Akkueinheit in einem Gehäuseinnenraum, mit einem Schloss mit öffenbarer Riegelfalle und mit einem Anschlussstecker.
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Elektrofahrräder, teilweise auch Pedelecs oder bei Zulassung für höhere Geschwindigkeiten auch S-Pedelecs genannt, verfügen über einen Elektromotor, der die vom Fahrer über die Tretkurbel erzeugte Antriebskraft unterstützt. Im Normalfall wirken die Elektromotoren nur als Kraftverstärker, und die Kraftunterstützung wird je nach Bauart des Elektrofahrrades auf bestimmte Maximalgeschwindigkeiten von z.B. 25km/h oder 45 km/h begrenzt. Die Elektromotoren können als Nabenmotor im Vorder- oder Hinterrad oder als Mittenmotor im Bereich des Tretlagers angeordnet werden und für die Elektromotoren ist zur Stromversorgung eine Energieversorgungseinheit vorzusehen, die während der Fahrt mitgeführt werden muss, im Regelfall zur Wiederaufladung demontierbar sein sollte, gut zugänglich sein sollte, das Fahrverhalten des Fahrrades möglichst nicht beeinflussen sollte und zugleich derart sicher am Fahrradrahmen befestigt werden muss, dass sie sich auch bei aufgrund unterschiedlichster Streckenverhältnisse und Fahrverhalten entstehenden Belastungen nicht löst. Eine Energieversorgungseinheit mit aufladbaren Akkueinheiten hat meist ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse, ein Gewicht von bis zu 5 Kilo und ein Volumen von mehreren Litern, wodurch besondere Herausforderungen hinsichtlich des Montageortes und der Montage der Energieversorgungseinheit am Zweiradrahmen des Fahrrades gestellt werden. Eine derzeit im Markt gängige Lösung besteht darin, die Energieversorgungseinheit in den Fahrradgepäckträger oberhalb des Hinterrades zu integrieren und dort in ein Aufnahmefach einzuschieben.
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Aus der gattungsgemäßen
DE 20 2011 001 232 U1 ist bekannt, die Energieversorgungseinheit mittels einer mehrteiligen Akkuhalterung am Unterrohr eines Zweiradrahmens zu befestigen, wobei einer der Teile der Akkuhalterung als Basisteil am Zweiradrahmen mittels Schellen fest montiert ist und zugleich elektrisch mit dem Elektromotor verbunden ist. Das zweite Teil wird im Abstand vom ersten Befestigungsteil am Zweiradrahmen befestigt und ist mit einem Schloss mit Schließzapfen versehen, der mit einer Umfangswand einer von beiden vorgenannten Teilen trennbaren Akkuhalterung zusammenwirkt, die am unteren Ende mit einem Positioniervorsprung versehen ist, der ein Verschwenken von Akku und Akkuhalterung bei offenem Schloss relativ zum ersten Teil ermöglicht. Das Verschwenken der Halterung erfolgt zu einer Seite hin quer zur Fahrtrichtung, wobei das Schloss einerseits und ein Griff an der Akkuhalterung andererseits von entgegengesetzten Seiten des Fahrrades gegriffen werden müssen, um den Akku wegzuschwenken und herauszunehmen. Die mehrteilige Akkuhalterung lässt sich alternativ auch am Sattelrohr oder am Gepäckträger anbringen.
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Aus der
DE 10 2010 032 720 A1 ist es bekannt, die Rahmenstreben der Elektrofahrräder derart zu formen, dass die Akkumulatoren im Innern der Rahmenstreben angeordnet und dort formschlüssig gehalten werden können.
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Aus der
DE 10 2011 005 520 A1 ist ein Zweiradahmen bekannt, bei welchem das Unterrohr aus wenigstens drei getrennten Streben besteht, die zumindest abschnittsweise nebeneinander und voneinander beabstandet verlaufen, um einen Aufnahmeraum für eine Energieversorgungseinheit zwischen den Rahmenstreben des Unterrohrs zu schaffen. Die Ausgestaltung ist derart getroffen, dass die Energieversorgungseinheit von unten an einer oberen Strebe des mehrteiligen Unterrohrs befestigt wird. Die beiden seitlichen Streben des Unterrohrs werden partiell nach außen gebogen, um den notwendigen Bauraum zur Aufnahme der Energieversorgungseinheit zu schaffen. Hierdurch wird das Unterrohr vergleichsweise breit und die seitlichen Streben können den Fahrer beim Treten stören. Da die Energieversorgungseinheit hängend in dem nach unten offenen Aufnahmefach angeordnet ist, ist die Montage erschwert und sämtliche Gewichtskräfte müssen über die Widerlager für die Energieversorgungseinheit vollständig aufgenommen werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zweiradrahmen, ein Fahrrad hiermit und eine Energieversorgungseinheit hierfür zu schaffen, die bei guter Handhabbarkeit und Montagefreundlichkeit einer Energieversorgungseinheit eine sichere Befestigung derselben ermöglicht, ohne die Nachteile des Standes der Technik aufzuweisen.
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Zur Lösung wird mit der Erfindung für einen Zweiradrahmen vorgeschlagen, dass die das Unterrohr des Zweiradrahmens bildende Rahmenstrebe an einer dem Sattelrohr zugewandt liegenden Flanke partiell mit einer Querschnittsverformung zur Bildung einer Aufnahmevertiefung für die Energieversorgungseinheit versehen ist, die mit ihrer Deckflanke eine abgeflachte, vorzugsweise ebene Anlagefläche für die Energieversorgungseinheit bildet, an der ein Hakenelement als zweites Widerlager für die Energieversorgungseinheit befestigt ist, wobei das Schwenklager über die Flanke des undeformierten Bereichs des Unterrohrs zum Sattelrohr hin vorkragt. Bei einer Deformierung des Unterrohrs zur Schaffung einer Aufnahmevertiefung an der Oberseite des Unterrohrs ergibt sich eine relativ niedrige Befestigungsposition für die Energieversorgungseinheit. Die Energieversorgungseinheit wiederum kann dann zumindest partiell denjenigen Raum ausfüllen, der durch die Aufnahmevertiefung im Unterrohr geschaffen wurde. Hierdurch wird zusätzlicher Montageraum generiert, der es insbesondere bei Zweiradrahmen mit Oberrohr, wie beispielsweise bei Diamantrahmen oder Trapezrahmen ermöglicht, dass das Oberrohr relativ tief zwischen Sattelrohr und Steuerrohr verlaufen kann, wodurch wiederum ein erleichtertes Aufsteigen auf das Fahrrad ermöglicht wird. Da zugleich die Energieversorgungseinheit von oben montierbar ist und sich nach unten hin am Unterrohr abstützt, werden die Gewichtskräfte vorteilhaft an der Oberseite des Unterrohrs abgestützt und auch die Montage ist erleichtert.
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Insbesondere vorteilhaft ist, wenn die Deckflanke der Aufnahmevertiefung jeweils über eine schräge Übergangsflanke in den integral am Unterrohr angrenzenden undeformierten Bereich des Unterrohrs übergeht, wobei die Übergangsflanke zumindest einen Mittelabschnitt aufweist, der schräg zur Deckflanke verläuft. Durch die entsprechende Ausgestaltung ist es nicht nur möglich, die Aufnahmevertiefung auch bei Rahmenstreben aus Rundrohren mittels Hydrodruckformverfahren zu erzielen, sondern die Übergangsflanken können zugleich dazu dienen, dass sich die Energieversorgungseinheit bei entsprechender Ausgestaltung ihres Gehäuses annähernd formschlüssig an die Verformungen des Unterrohrs anpassen kann und hierdurch Beschleunigungskräfte in und entgegen der Fahrtrichtung mittels der Übergangsflanken zur Entlastung der Widerlager abgefangen werden können. Insbesondere vorteilhaft ist, wenn die hintere Übergangsflanke steiler abgewinkelt verläuft als die vordere Übergangsflanke, und/oder wenn sich jede Übergangsflanke von der Deckflanke zur Flanke des undefomierten Bereichs spitzwinklig verjüngt.
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Insbesondere vorteilhaft ist, wenn das Schwenklager einen quer zum Unterrohr sich erstreckenden Schwenkbolzen aufweist, der mit verstellbarem vorkragendem Abstand am Unterrohr befestigt ist. Über einen Schwenkbolzen wird nicht nur eine sichere Positionierung einer Energieversorgungseinheit bei der Montage und eine leichte Handhabbarkeit erreicht, sondern es können zugleich auch relativ hohe Kräfte über das Schwenklager abgefangen werden. Da sich das Schwenklager außerhalb der Aufnahmevertiefung und oberhalb der undeformierten Flanke des Unterrohrs befindet, kann es vom Gehäuse der Energieversorgungseinheit zumindest partiell umfasst werden und infolge dessen die Trägheitskräfte, die beim Fahren entstehen, sicher aufnehmen und in das Unterrohr einleiten. Durch die Verstellbarkeit des Abstandes zwischen Schwenkbolzen und der Deckflanke der Aufnahmevertiefung bzw. der undeformierten Flanke des Unterrohrs wird eine Feinjustierung ermöglicht, mit der auch Fertigungstoleranzen einerseits bei der Hydroformung und andererseits ggf. auch am Gehäuse der Energieversorgungseinheit, oder verschleißbedingte Abnutzungen, ausgeglichen werden können. Insbesondere vorteilhaft ist, wenn der Schwenkbolzen vorzugsweise integral mit einem Arretiersteg mit zentralem Langloch versehen ist und an der hinteren Übergangsflanke zwischen Deckflanke der Aufnahmevertiefung und undeformierter Flanke des Unterrohrs anschraubbar oder angeschraubt ist. Über eine Schraubverbindung oder Langlöcher kann die Feinjustierung besonders einfach vorgenommen werden.
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Ein Kontaktstecker zur elektrischen Kontaktierung einer Energieversorgungseinheit mit einem Elektromotor ist vorteilhaft an der abgeflachten Deckflanke zwischen Hakenelement und Schwenklager angeordnet, wobei vorzugsweise der Kontaktstecker als Magnetstecker ausgebildet ist. Da über die Querschnittsverformung und Aufnahmevertiefung ein abgeflachter, vorzugsweise ebener Bereich an der Oberseite des Unterrohrs entsteht, kann dort äußerst vorteilhaft ein Kontaktstecker positioniert und befestigt werden, der ggf. über innenliegende Kabel durch das Unterrohr hindurch mit dem Elektromotor verbunden wird. Über einen Magnetstecker wird zugleich sichergestellt, dass auch bei montierter Energieversorgungseinheit permanent eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktstecker am Zweiradrahmen und einem Anschlussstecker an der Energieversorgungseinheit gewährleistet ist.
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Das Hakenelement und/oder das Schwenklager bestehen vorzugsweise aus Metall, wodurch selbst bei relativ kleiner Bauform der die Widerlager bildenden Elemente relativ hohe Kräfte aufgefangen werden können. Auch das Hakenelement ist vorzugsweise für eine Feinjustierung verstellbar an der Deckflanke der Aufnahmevertiefung befestigt.
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Die vorgenannte Aufgabe wird auch bei einem Fahrrad mit Elektromotor und einem erfindungsgemäßen Zweiradrahmen sowie hieran befestigter Energieversorgungseinheit gelöst, indem das Gehäuse der Energieversorgungseinheit mit einer Schwenkaufnahme zum Zusammenwirken mit dem am Zweiradrahmen befestigten Schwenklager und beabstandet hierzu mit einer Riegelfalle zum Zusammenwirken mit dem Hakenelement am Zweiradrahmen versehen ist, wobei an einer Unterseite des Gehäuses wenigstens ein beim Befestigen der Energieversorgungseinheit elastisch verformbares Druckelement zum Aufbauen einer Klemmspannung in den Widerlagern und/oder zwischen Gehäuse und Aufnahmevertiefung im Montagezustand der Energieversorgungseinheit am Zweiradrahmen angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene partielle Aufnahmevertiefung im Unterrohr des Zweiradrahmens und die erzielte ebene Auflagefläche entsteht bei angepasster Formgebung der Energieversorgungseinheit ein relativ großer Flächenbereich, bei welchem Partien des Gehäuses und Partien des Zweiradrahmens parallel und mit gleichbleibendem Abstand zueinander verlaufen. In diesem Bereich können elastisch verformbare Druckelemente angeordnet werden, die derart vorzugsweise über die Gehäusewandung vorspringen können, dass sie bei der Montage deformiert werden und eine Klemmspannung aufbauen, bevor die Riegelfalle am Hakenelement einrastet und ein Lösen der Energieversorgungseinheit verhindert. Da zumindest der letzte Verriegelungsschritt zur Arretierung der Energieversorgungseinheit durch einen Schwenkvorgang aufgrund des Zusammenwirkens von Schwenkbolzen und Schwenkaufnahme erfolgen muss, können entsprechend hohe Klemmspannungen selbst bei manueller Betätigung aufgrund des zur Verfügung stehenden Hebelarms aufgebracht werden, die ausreichend sind, Relativbewegungen oder Schwingungen zwischen der Energieversorgungseinheit einerseits und dem Zweiradrahmen andererseits während der Fahrt annähernd vollständig zu dämpfen, wodurch auch Beschädigungen zwischen den metallischen, am Zweiradrahmen befestigten Elementen (Hakenelement, Schwenklager) der Widerlagern und den hiermit zusammenwirkenden Elementen bzw. Flächen an der Energieversorgungseinheit (Riegelfalle, Schwenkaufnahme) verhindert werden.
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Die vorgenannte Aufgabe wird ferner auch bei einer Energieversorgungseinheit zur Verwendung mit einem entsprechenden Zweiradrahmen bzw. Fahrrad gelöst, wozu das Gehäuse mit einer Schwenkaufnahme zum Zusammenwirken mit dem am Zweiradrahmen befestigten Schwenklager und beabstandet hierzu mit der Riegelfalle zum Zusammenwirken mit dem Hakenelement am Zweiradrahmen versehen ist, wobei an der Unterseite des Gehäuses wenigstens ein beim Befestigen der Energieversorgungseinheit elastisch verformbares Druckelement zum Aufbauen einer Klemmspannung in den Widerlagern und/oder zwischen Gehäuse und Aufnahmevertiefung im Montagezustand der Energieversorgungseinheit am Zweiradrahmen angeordnet ist.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn das Gehäuse zumindest im unteren Bereich mit einer Profilierung versehen ist, die an die Kontur der Aufnahmevertiefung angepasst ist, so dass die während der Fahrt entstehenden Kräfte im Bereich der Aufnahmevertiefung zwischen einander gegenüberliegenden Flächen am Unterrohr einerseits und am Gehäuse der Energieversorgungseinheit andererseits übertragen werden können, wobei zugleich das Fahrrad insgesamt ein ansprechendes Design erhalten kann, weil die Energieversorgungseinheit als in den Fahrradrahmen integriert wirkt. Der Anschlussstecker ist vorzugsweise an der Gehäuseunterseite angeordnet, vorzugsweise zwischen Riegelfalle und Schwenkaufnahme und/oder er ist als Buchse mit zylindrischem Sackloch und gegenüber der Gehäuseunterseite versenkt angeordneten Kontaktstiften ausgebildet. Weiter vorzugsweise weist die Unterseite des Gehäuses einen flachen, vorzugsweise ebenen Gehäuseboden auf, über den beidseitig die Querseiten des Gehäuses mit einem Seitensteg hinausragen, wobei der Abstand der Seitenstege an die Breite der das Unterrohr bildenden Rahmenstrebe im Bereich der Aufnahmevertiefung angepasst ist. Durch diese Maßnahme kann der gesamte Bereich, in welchem die elektrische Kontaktierung zwischen der Energieversorgungseinheit einerseits und dem elektrischen Motor andererseits über Kontaktstecker und Anschlussstecker stattfindet, gegenüber Spritzwasser und Verschmutzung geschützt werden und bei der Montage kann zur Vorpositionierung eine Führung des Gehäuses der Energieversorgungseinheit am Unterrohr bewirkt werden, bis die Schwenkaufnahme am Gehäuse auf das Schwenklager bewegt wird. Besonders vorteilhaft ist, wenn an der Unterseite mehrere elastische Druckelemente angeordnet sind. Insbesondere vorteilhaft ist dann, wenn sich ein oder mehrere der Druckelemente zumindest partiell bis vor beide Seitenstege erstrecken, so dass die Abdichtung verbessert und zugleich eine zusätzliche Seitenstabilisierung des Gehäuses der Energieversorgungseinheit am Unterrohr während der Fahrt bewirkt wird.
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Die Schwenkaufnahme besteht vorzugsweise aus einer Gehäuseeinziehung mit vorzugsweise T-förmigen Querschnitt, die an der Gehäuserückseite mit Abstand von der Gehäuseunterseite ausgebildet ist. Die Gehäuseeinziehung weist vorzugsweise eine obere und untere Begrenzungswand auf, die zumindest partiell parallel zueinander und/oder parallel zum Boden der Gehäuseunterseite verlaufen können. Da insgesamt das Unterrohr und insofern auch die zwischen Gehäuse und Schwenklager wirkenden Flächen schräg zur Fahrtrichtung stehen, führen die Trägheitskräfte und die Gewichtskräfte während der Fahrt zu Kraftresultierenden, die schräg auf die zusammenwirkenden Flächen am Gehäuse einerseits und am Zweiradrahmen bzw. Schwenklager andererseits wirken. Die Gehäuseeinziehung kann, vorteilhafterweise an der oberen Begrenzungswand, mit einer Einschubschräge versehen sind, die die lichte Weite der Gehäuseinziehung verbreitert und das Ineinanderschieben von Schwenkaufnahme und Schwenklager erleichtert.
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Das Gehäuse der Energieversorgungseinheit ist vorzugsweise an der Vorderseite und an der Rückseite im Wesentlichen V-förmig ausgebildet und/oder angrenzend an die Unterseite jeweils mit einer Schrägfläche zum Zusammenwirken mit den bezogen auf die Längsachse des Unterrohrs schrägen Übergangsflanken am Zweiradrahmen versehen, wobei vorzugsweise zumindest an der vorderen Schrägfläche Druckelemente angeordnet sind. Die Gehäuseeinziehung wiederum ist vorzugsweise an der hinteren Schrägfläche ausgebildet. Um die Montage der Energieversorgungseinheit weiter zu erleichtern, ist die Riegelfalle vorzugsweise mit einem mittels einer Feder in Schließstellung vorgespannte Schließnocken zum Unterfassen eines Hakenvorsprungs am rahmenseitigen Hakenelement versehen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Zweiradrahmens, Fahrrades bzw. einer Energieversorgungseinheit ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:
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1 schematisch stark vereinfacht einen erfindungsgemäßen Fahrradrahmen mit montierter Energieversorgungseinheit in Seitenansicht;
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2 den Fahrradrahmen aus 1 bei demontierter Energieversorgungseinheit in Seitenansicht;
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3 eine Detailansicht des Unterrohrs eines erfindungsgemäßen Zweiradrahmens an der vorderen Übergangsflanke der Aufnahmevertiefung zum undeformierten Bereich des Unterrohrs;
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4 perspektivisch das Schwenklager für die Energieversorgungseinheit an der hinteren Übergangsflanke zwischen Aufnahmevertiefung und undeformiertem Unterrohr;
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5 die Energieversorgungseinheit in Seitenansicht;
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6 die Energieversorgungseinheit aus 5 in perspektivischer Ansicht auf die Unter- und Vorderseite;
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7 die Energieversorgungseinheit aus 5 in Seitenansicht von schräg unten auf die Übergangsseite und Rückseite;
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8 die Aufnahmevertiefung an der Rückseite in perspektivischer Ansicht;
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9A–9C den Montagevorgang für die Energieversorgungseinheit am Unterrohr in drei Teilschritten; und
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10 einen Vertikalschnitt durch den Aufnahmebereich im Unterrohr bei montierter Energieversorgungseinheit, teilweise ausgebrochen.
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Die 1 und 2 zeigen einen Zweiradrahmen 10 von einem weiter nicht dargestellten Fahrrad. Von dem Zweiradrahmen 10 ist nur der vordere Rahmenteil mit Steuerrohr 1, Sattelrohr 2, Unterrohr 3 sowie Oberrohr 4 dargestellt, wobei Unterrohr 3 und Oberrohr 4 zusammen mit dem Steuerrohr 1 einen vorderen Knotenpunkt und Sattelrohr 2 und Unterrohr 3 im Bereich eines Tretlagerohrs 5 einen hinteren Knotenpunkt bilden. In den 1 und 2 ist mit Bezugszeichen 6 ein Elektromotor angedeutet, der hier auf geeignete Weise über eine weiter nicht dargestellte Befestigungseinrichtung als Mittenmotor im Bereich des Tretlagerrohrs 5 montiert sein könnte, dort aber auch über eine geeignete Befestigungsplatte, welche beispielsweise Sattelrohr 2 und Unterrohr 3 miteinander verbindet, befestigt sein könnte. Der Elektromotor könnte aber auch dem Vorderrad oder dem Hinterrad als Nabenmotor zugeordnet sein. Die weiteren Bauteile eines Fahrrades wie Vorderradgabel, Lenker, Vorderrad, Hinterrad, Kettenstreben, Rahmenstreben, Sattel, Bremsen etc. sind zur Erleichterung der Erläuterung der Erfindung nicht dargestellt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Zweiradrahmen 10 wird eine in den Figuren insgesamt mit Bezugszeichen 30 bezeichnete Energieversorgungseinheit vollständig am Unterrohr 3 befestigt. Das Unterrohr 3, welches vorzugsweise aus einem hydrogeformten Metallrohr besteht, jedoch auch aus einem Faserverbundwerkstoff wie insbesondere Karbonfaserkunststoff bestehen könnte, weist an einer dem Sattelrohr 2 zugewandt liegenden Flanke 3A des Unterrohrs 3 eine Aufnahmevertiefung 7 auf, die mittels einer partiellen Querschnittsverformung des Unterrohrs 3 erreicht wird. Bei Metallrohren kann eine solche Querschnittsverformung durch Hydrodruckverformung erzielt werden, bei Karbonfaserrohren bereits bei der Herstellung des entsprechenden Rahmenteils.
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Wie 2 gut erkennen lässt, ist die Aufnahmevertiefung 7 nur partiell am Unterrohr ausgebildet und erstreckt sich hier über annähernd die halbe Länge des Unterrohrs 3, allerdings leicht außermittig zum hinteren Ende des Unterrohrs 3 versetzt. Die Bezeichnungen vorne und hinten beziehen sich hierbei jeweils auf die Fahrtrichtung eines Fahrrades. Die Deformierung des Unterrohrs 3 wird derart getroffen, dass das Unterrohr 3 im Bereich der Aufnahmevertiefung 7 eine abgeflachte, im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen ebene Deckflanke 8 erhält, die einerseits über eine vordere Übergangsflanke 9 und ferner über eine hintere Übergangsflanke 11 in den jeweils undeformierten Bereich des Unterrohrs 3 mit entsprechend oval, rund oder abgeflacht gewölbter, dem Sattelrohr 2 zugewandt liegender Deckflanke 3A übergeht. Wie ein Vergleich der 2 und 1 gut erkennen lässt, wird die Aufnahmevertiefung 7 bei montierter Energieversorgungseinheit 30 quasi vollständig von dieser ausgefüllt und die Energieversorgungseinheit 30 liegt an der Deckflanke 8 im Bereich der Aufnahmevertiefung 7 an. Da die Aufnahemvertiefung 7 für eine Bauraumvergrößerung zwischen Unterrohr 3 und Oberrohr 4 sorgt, kann eine weiterhin relativ großvolumig ausgebildete Energieversorgungseinheit 30, in deren Gehäusinnenraum eine ausreichenden Anzahl von aufladbaren Akkueinheiten untergebracht werden kann, montiert werden, ohne dass es erforderlich ist, das Oberrohr 4 gegenüber üblichen Gestaltungen nach oben zu versetzen. Gleichzeitig kann durch die Aufnahmevertiefung 7 an der Oberseite des Unterrohrs 3 ein relativ tiefer Schwerpunkt der Energieversorgungseinheit 30 am Fahrradrahmen 10 realisiert werden.
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Die Energieversorgungseinheit 30 wird mittels zwei voneinander beabstandeter Widerlager am Unterrohr 3 befestigt und sicher montiert gehalten und stützt sich im Montagezustand mit seinen Gewichtskräften auf der Oberseite der Aufnahmevertiefung 7 im Unterrohr 3 ab. Als erstes Widerlager dient ein im Bereich der hinteren Übergangsflanke 11 montiertes Schwenklager 12 und als zweites Widerlager dient ein Hakenelement 13, welches relativ weit vorne in der Nähe der vorderen Übergangsflanke 9 an der Deckseite 8 der Aufnahmevertiefung 7 befestigt ist.
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3 zeigt einen Teilabschnitt des Unterrohrs 3 im Bereich der vorderen Übergangsflanke der Aufnahmevertiefung 7. Die Übergangsflanke 9 verbreitert sich von der Flanke 3A im undeformierten Bereich aus V-förmig zur abgeflachten Deckflanke 8 der Aufnahmevertiefung 27, wobei zwischen zwei Übergangsabschnitten 14 und 15 mit geringfügig gekrümmten Bereichen ein Mittelbereich 16 ausgebildet ist, in welchem die vordere Übergangsflanken 9 in einem Schrägenwinkel von hier etwa 45 ° bezogen auf die Längsachse des Unterrohrs bzw. die Deckflanke 8 der Aufnahmevertiefung 7 verläuft. Mit geeignetem Abstand zur Übergangsflanke 9 ist an der Deckflanke 8 das Hakenelement 13 befestigt, welches, wie noch erläutert werden wird, mit einer Riegelfalle eines Schlosses (37) der Energieversorgungseinheit 30 zusammenwirkt. Das Hakenelement 13 weist eine Grundplatte 17 auf, an der mittig eine vertikal aufragende Hakenplatte 18 ausgebildet ist, die einen nach vorne zur vorderen Übergangsflanke 9 hin vorkragenden Hakenvorsprung 19 bildet. Die Grundplatte 17 ist zu beiden Seiten der Hakenplatte 18 mit Langlöchern 20 versehen, in die Befestigungsschrauben 21 derart einfassen, dass das Hakenelement 13 im Wesentlichen exakt mittig bezogen auf die Breite des Unterrohrs 3 an der Deckflanke 8 montiert ist, die Position des Hakenvorsprungs 19 allerdings durch Verschieben der Grundplatte 17 nach vorne oder hinten mit geringem Spiel eingestellt werden kann.
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An der Deckflanke 8 der Aufnahmevertiefung 7 ist, hinter dem Hakenelement 13, ein Kontaktstecker 60 befestigt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel eine rechteckförmige Basisplatte 61 hat, die an der Deckflanke 8 angeschraubt ist. Die Basisplatte 61 zusammen mit einer über die Basisplatte 61 vorspringenden Steckermuffe 62, die zwei Kontaktbuchsen 63 aufweist, überdeckt einen Fensterausschnitt (nicht gezeigt) innerhalb der Deckflanke 8, über welchen der Kontaktstecker 60 an Kabel (nicht gezeigt) angeschlossen werden kann, die im Inneren des Unterrohrs 3 verlaufen. Der Hohlraum des Unterrohrs kann dann quasi als Schaltschrank zur geschützten Anordnung aller elektrischen Leitungen und Verbinder dienen.
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Die 4 zeigt im Detail das Schwenklager 12 in Montageposition an der hinteren Übergangsflanke 11 zwischen der Deckflanke 8 der Aufnahmevertiefung 7 und der Flanke 3A im undeformierten Bereich des Unterrohrs 3. Das Schwenklager 12 besteht im Wesentlichen aus einem hier rohrförmigen Schwenkbolzen 22, der mit seiner Bolzenachse senkrecht zur Längsachse des Unterrohrs 3 bzw. senkrecht zur Fahrtrichtung steht. Der Schwenkbolzen 22 ist mit einem Arretiersteg 23 verbunden, welcher mit einem Langloch 24 versehen ist, um das Schwenklager 12 an einem schräg verlaufenden Mittelabschnitt 25 im Bereich der hinteren Übergangsflanke 11 mittels nicht dargestellter Schrauben lösbar zu befestigen, wobei über das Langloch 24 eine Feinjustierung der Position des Schwenkbolzens 22 bezogen auf den Abstand zum Hakenelement bzw. bezogen auf den Vertikalversatz zur Deckflanke 8 eingestellt werden kann. Wie mit Bezug auf die vordere Übergangsflanke beschrieben, hat auch die hintere Übergangsflanke 11 einen vorderen Übergangsabschnitt 26 und einen hier nicht zu erkennenden hinteren Übergangsabschnitt, an welchem die hintere Übergangsflanke 11 spitz zuläuft, und der Mittelabschnitt 25 verläuft schräg bezogen auf die Deckseite der Deckflanke 8. Der Schrägenwinkel der hinteren Übergangsflanke 11 verläuft mit etwa 60 ° steiler als der Schrägenwinkel (45°) an der vorderen Übergangsflanke 9. Der Schwenkbolzen 22 liegt, wie besonders gut auch 2 erkennen lässt, bei montiertem Schwenklagers 12 außerhalb der Aufnahmevertiefung 7 und befindet sich, bezogen auf die Flanke 3A des undeformierten Bereichs des Unterrohrs 3, in einer zum Sattelrohr 2 hin vorkragenden Position.
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Es wird nun zuerst der Aufbau der mit dem Zweiradrahmen 10 zusammenwirkenden Energieversorgungseinheit 30 unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 erläutert. Die Energieversorgungseinheit 30 weist ein insgesamt mit Bezugszeichen 31 bezeichnetes Gehäuse auf, welches mit einer Unterseite 32, einer Rückseite 33, einer Vorderseite 34, einer Deckseite 35 sowie beidseitig jeweils mit einer Querseite 36 versehen ist, die vorzugsweise aus Kunststoff bestehen und einen Gehäuseinnenraum umschließen, in der eine oder mehrere aufladbare Akkueinheiten angeordnet sind. Sowohl die Vorderseite 34 als auch die Rückseite 33 haben hier in Seitenansicht eine dreieckförmige, im Wesentlichen gleichschenklige Form, wobei sich jeweils der benachbart zur Unterseite 32 liegende Gehäuseabschnitt 34A an der Vorderseite und 33A an der Rückseite 33 als Schrägfläche im selben Schrägenwinkel relativ zur Unterseite 32 erstreckt, in welchem die vordere Übergangsflanke 9 bzw. hintere Übergangsflanke 11 der Aufnahmevertiefung 7 relativ zur Deckflanke 8 verläuft. Der Gehäuseabschnitt 34A an der Vorderseite 34 verläuft entsprechend in einem Winkel von annähernd 45°, der Gehäuseabschnitt 33A an der Hinterseite 33 in einem Winkel von annähernd 60 °, und zwischen den Gehäuseabschnitten (Schrägflächen) 33A, 34A und der Unterseite 32 befinden sich jeweils abgerundete Übergangsbereiche 32A, 32B. Relativ nah an der Vorderseite 34 ist die Energieversorgungseinheit 30 mit einem Schloss 37 versehen, welches eine gegen die Rückstellkraft einer Feder in Schließstellung vorgespannte Riegelfalle aufweist, wie noch erläutert werden wird, und welches bei der Montage bzw. Demontage der Energieversorgungseinheit 30 mit dem Hakenelement zusammenwirkt. Die Riegelfalle ist um die Schlossachse des Schlosses 37 drehbar und befindet sich im Abstand zum Boden 38 an der Unterseite 32 des Gehäuses 31 der Energieversorgungseinheit 30 innerhalb einer dort ausgebildeten Einbuchtung 39, die ausreichend Aufnahmeraum schafft, dass das Hakenelement in die Einbuchtung 39 bei der Montage eintauchen kann. An der Unterseite 32 des Gehäuses 31 ist ferner ein Anschlussstecker 40 ausgebildet, der eine Buchse 41 mit zylindrischem Sackloch 42 umfasst, in welchem zwei bezogen auf die Gehäuseunterseite 32 versenkt liegenden Kontaktstifte 41A ausgebildet sind, deren Positionierung an die Kontaktbuchsen (63) im Kontaktstecker (60) angepasst ist, der im Bereich der Aufnahmevertiefung am Zweiradrahmen befestigt ist. An der Rückseite 33 des Gehäuses 31, im Bereich der hinteren, an die Unterseite angrenzenden Schrägflächen 33A, ist eine Gehäuseeinziehung 43 ausgebildet, die angepasst ist, mit dem Schwenkbolzen (22, 4) des Schwenklagers zusammenzuwirken. Wie besonders gut 8 erkennen lässt, erstreckt sich die die Schwenkaufnahme bildende Gehäuseeinziehung 43 u.a. zu beiden Seiten einer Aussparung 44, in welche im Montagezustand der Energieversorgungseinheit 30 am Zweiradrahmen der Arretiersteg eintauchen kann. Die Gehäuseeinziehung 43 hat zu beiden Seiten der Aussparung 44 eine gerundete Bodenwand 45, welche die Gehäuseinziehung 43 gegenüber dem Gehäuseinnenraum absperrt. Die Aussparung 44 und die Gehäuseeinziehung 43 haben insgesamt einen etwa T-förmigen Querschnitt. Im Angrenzungsbereich der Mündungsöffnung der Gehäuseeinziehung 43 ist jeweils eine obere Begrenzungswand 46 und eine untere Begrenzungswand 47 ausgebildet, die über eine geringe Teilstrecke parallel zueinander verlaufen und vorzugsweise auch parallel zur Unterseite 32 des Gehäuses 31. Die obere Begrenzungswand 46 ist im Bereich der Mündung mit einer Einschubschräge 46A versehen. Die Gehäuseeinziehung 43 ist insgesamt derart ausgebildet, dass der Schwenkbolzen mit möglichst geringem Spiel innerhalb der Gehäuseeinziehung 43 bei der Montage aufgenommen wird, wobei weitestgehend auch ein Aufschieben der Schwenkaufnahme auf den Schwenkbolzen möglich ist.
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Im Bereich der Unterseite 32 des Gehäuses, vorzugsweise auch im Bereich der vorderen Schrägfläche 34A und im Bereich der hinteren Schrägfläche 35A sind mehrere Druckelemente 48, 49, 50, hier jeweils paarweise angeordnet, die aus elastisch verformbaren Elastomerplatten bestehen und über die Unterseite 32 bzw. Schrägflächen 34A, 35A vorspringend an der jeweiligen Gehäusewandung befestigt sind. Zumindest die Druckstücke 48, 50 im Bereich der Unterseite 32 bzw. hinteren Schrägfläche 35A erstrecken sich nicht nur über den im Wesentlichen ebenen Boden 38, sondern lappen auch über diesen seitlich hinaus und liegen dort an der Innenseite von Seitenstegen 36A an, mit welchen die Querseiten 36 über die Unterseite 32 bzw. den dort ausgebildeten Gehäuseboden 38 nach unten hinausragen. Im Montagezustand der Energieversorgungseinheit 30 am Unterrohr 3 können sich dann, wie besonders gut 10 zeigt, die Seitenstege 36A auch seitlich des Unterrohrs 3 erstrecken, wobei ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Kunststoff der Seitenstege 36A und dem Umfang des verbleibenden Querschnitts des Unterrohrs 3 mittels der zumindest partiell sich dazwischenlegenden Druckelemente 50 aus elastischem Material verhindert wird.
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Es wird nun Bezug genommen auf die 9A–9C, in welchen schematisch ein möglicher Montagevorgang einer Energieversorgungseinheit 30 am Unterrohr 3 im Bereich der Aufnahmevertiefung 7 gezeigt ist. Die Energieversorgungseinheit 30, die nahe der Deckseite 35 mit einer Griffaufsparung 51 in den Querseiten 36 versehen ist, führt sich anfänglich mittels der nach unten vorkragenden Seitenstege 36A am Unterrohr 3 im Bereich der Aufnahmevertiefung 7. Da die Kontur der Unterseite der Energieversorgungseinheit 30 relativ formgenau an die Profilierung der Aufnahmevertiefung 7 angepasst ist, liegt anfänglich das Gehäuse 31 der Energieversorgungseinheit 30 noch an der Flanke 3A oder am Übergangsabschnitt der vorderen Übergangsflanke 9 auf. Aus dieser Position wird die Energieversorgungseinheit 30 langsam nach hinten, weitestgehend parallel zur Deckflanke, auf die hintere Übergangsflanke 11 zu bewegt, ohne dass der Schwenkbolzen 22 bereits mit der Gehäuseeinziehung 43 zusammenwirkt. Bei weiterem Abwärtsschieben schiebt sich allmählich die Gehäuseeinziehung 43 zuerst mit der Einschubschräge an der oberen Begrenzungswand 46, wie in 9B gezeigt, auf den Schwenkbolzen 22 auf und zugleich gleitet das Gehäuse 31 mit der vorderen Schrägfläche 33A entlang der vorderen Übergangsflanke 9. Aus dieser Position wird dann die Gehäuseeinziehung 43 vollständig auf den Schwenkbolzen 22 aufgeschoben, wobei durch die angepassten Konturen des Gehäuses 30 und der Aufnahmevertiefung die Unterseite 32 des Gehäuses noch von der Deckflanke beabstandet liegt, bevor das Gehäuse 31 um den Schwenkbolzen 22 derart verschwenkt wird, dass einerseits der Aufnahmestecker 40 am Gehäuse 31 der Energieversorgungseinheit 30 und der Kontaktstecker 60 am Boden der Aufnahmevertiefung 7 unter Kontaktierung der Kontaktstifte und Kontaktbuchsen ineinanderfassen und zugleich die Riegelfalle 55 des Schlosses 37, die hier einen Schließnocken 56 aufweist, der Bestandteil eines gegen die Rückstellkraft einer Feder 57 verdrehbaren Schließrings ist, den Hakenvorsprung 19 am Hakenelement 13 unterfasst. Der Schließnocken 56 ist vorzugsweise breiter als der Hakenvorsprung 19 am Hakenelement 13. Bei der Schließbewegung wird die Riegelfalle 55 ggf. leicht verdreht und dann nach Art eines Spannhakens gegen die Unterseite des Hakenelementes 13 drückt. Bei dieser letzten Aufschiebebewegung und Schwenkbewegung um den Schwenkbolzen 22 werden die Druckelemente 48, 49, 50, wie schematisch in 9C angedeutet, komprimiert, wodurch eine Klemmkraft aufgebaut wird, die sowohl im Bereich des hinteren Widerlagers zwischen Schwenkbolzen 22 und Gehäuseinziehung 43 als auch im Bereich des vorderen Widerlagers zwischen Hakenelement 13 und Riegelfalle 55 des Schlosses 37 wirkt. Über die Druckelemente 48, 49, 50 und die aufgebaute Klemmkraft können rahmenseitige Stöße gedämpft werden und zugleich auch Toleranzen ausgeglichen werden. Die rückwärtige Begrenzungswand 39A der Aussparung 39 kann beim Montagevorgang mit dem Rücken des Hakenelementes 13 zusammenwirken und im Riegelzustand zusätzlich Bewegungen parallel zur Deckflanke 8 bzw. Längsachse des Unterrohrs 3 verhindern. Da ohnehin das Unterrohr 3 schräg zur Fahrtrichtung steht, wirken jedoch die meisten Kräfte ohnehin schräg zur Deckflanke 8. Für die Demontage wird das Schloss 37 beispielsweise mittels eines Schlüssels 59, wie in 6 dargestellt, geöffnet, so dass dann das Gehäuse bereits aufgrund der in den Druckelementen 48, 49, 59 gespeicherten Klemmkraft wieder nach oben bewegt wird, wodurch das Schloss bzw. die Riegelfalle 55 vom Hakenelement 13 frei kommt. Anschließend kann die Energieversorgungseinheit 30 entweder weiter um den Schwenkbolzen 22 geschwenkt werden oder aber in einer Vorwärtsbewegung, sobald Kontaktstecker 60 und Aufnahmestecker 40 nicht mehr ineinanderfassen, nach vorne verschoben werden.
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Anders als in den 9A–9C dargestellt kann die Montage auch derart erfolgen, dass zuerst das Gehäuse 31 mit der Einziehung 43 auf den Schwenkbolzen 22 aufgeschoben wird, und dann allmählich in die in 9C gezeigte Stellung geschwenkt wird. Die Bewegungsfreiheit hierfür ist allerdings, wie 1 gut erkennen lässt, jedenfalls bei dem dargestellten Trapezrahmen eingeschränkt und bei diesem Rahmen ist ein kombiniertes Aufschieben des Gehäuses auf das Schwenklager und anschließendes Schwenken des Gehäuses um das Schwenklager erforderlich, um Kontaktstecker 40 und Anschlussstecker 60 ineinander zu stecken, das zweite Widerlager mit Hakenelement 13 und Riegelfalle 55 zu schließen und die Klemmkraft in den Druckelementen 48, 49, 50 aufzubauen. Je größer der Abstand des Unterrohrs 3 vom Oberrohr 4 ist, desto besser könnte die Energieversorgungseinheit 30 mit der Schwenkaufnahme auch von vornherein auf das Schwenklager aufgeschoben und dann in einer reinen Schwenkbewegung verriegelt werden.
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Für den Fachmann ergeben sich aus der vorhergehenden Beschreibung zahlreiche Modifikationen, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen soll. Die 1 und 2 zeigen einen Trapezrahmen. Das Oberrohr könnte auch entfallen oder der Zweiradrahmen könnte beispielsweise als Diamant-Rahmen ausgebildet sein. Insbesondere für die Formgebung des Gehäuses außerhalb der Schrägflächen und Unterseite, die an die Kontur und Formgebung der Aufnahmevertiefung angepasst sind, besteht ausreichend Gestaltungsspielraum und die Formgebung kann vom gezeigten Ausführungsbeispiel auch stark abweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011001232 U1 [0003]
- DE 102010032720 A1 [0004]
- DE 102011005520 A1 [0005]
