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Fahrräder mit elektrischem Zusatzantrieb, technisch korrekt als Pedelecs, umgangssprachlich und in der Werbung aber meist nur noch als E-Bikes bezeichnet, erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. E-Bikes weisen wenigstens einen Elektromotor auf, der als Radnabenmotor am Vorder- oder Hinterrad, zumeist aber als sogenannter Mittelmotor im Tretlagerbereich des Rahmens angeordnet ist. Eine elektronische Steuerung erfasst die momentane Fahrgeschwindigkeit des E-Bikes und das vom Benutzer über die Pedale auf den Antrieb aufgebrachte Drehmoment und steuert den Elektromotor so, dass dieser das vom Benutzer aufgebrachte Drehmoment - meist nur bis zu einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit - erhöht. Die Höhe dieses Unterstützungsmoments bestimmt die elektronische Steuerung üblicherweise über eine vorgegebene Kennlinie, wobei der Benutzer zumeist über einen mehrstufigen Schalter verschiedene Unterstützungskennlinien auswählen kann.
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Eine besondere Rolle spielen E-Bikes heute im Mountainbike-Bereich als sog. E-Mountainbikes, und die Erfindung wird deshalb nachfolgend am Beispiel eines Mountainbike-Rahmens beschrieben, wobei die Anwendung der Erfindung durch diese Beschreibung nicht eingeschränkt werden soll; die hier vorgestellte Erfindung ist gleichermaßen auch bei üblichen Cityrädern, Trekkingrädern, Rennrädern und dergleichen anwendbar.
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Bei üblichen Mountainbike-Touren in den Bergen, z. B. in den Alpen, müssen oft Anstiege von vielen hundert Höhenmetern auf steilen Schotterstrecken überwunden werden. E-Mountainbikes bieten hierbei den Vorteil, diese Anstiege ohne die Strapazen bewältigen zu können, die die Benutzung eines nicht elektrisch unterstützten Mountainbikes auf diesen Strecken mit sich bringt. Dies ermöglicht es zum einen Mountainbike-Fahrern, die nur eine durchschnittliche Kondition aufweisen, nun auch derartige Anstiege zu befahren. Bei Mountainbike-Fahrern mit guter Kondition erlauben es E-Mountainbikes, solche Anstiege schneller zu bewältigen und damit längere Strecken zurückzulegen als es ihnen mit herkömmlichen Mountainbikes möglich wäre. Schließlich ermöglicht es ein E-Mountainbike, den Abfahrts- oder Downhill-Spezialisten unter den Mountainbike-Fahrern mehr Abfahrten zu absolvieren, da sich die Aufstiegszeit verkürzt, ähnlich wie dies Skifahrer bei der Benutzung eines Skilifts kennen.
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Mit dem sportlichen Einsatz von E-Mountainbikes hat sich auch deren Design verändert. Dies betrifft zum einen die Gestaltung des Motors, der heute verhältnismäßig kleinbauend zumeist im Tretlagerbereich angeordnet ist. Es betrifft aber insbesondere die Gestaltung der Batterie, bei der es sich genauer gesagt um eine Sekundärbatterie oder einen wiederaufladbaren Akkumulator handelt. Im Folgenden werden wir die Sekundärbatterie oder Akkumulator dem heutigen Sprachgebrauch folgend als Akku bezeichnen.
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Während E-Bikes früher meist mit klobigen, schweren Batterien ausgerüstet waren, werden heute fast ausschließlich kleinbauende Lithium-Ionen-Akkus verwendet. Deren geringere Baugröße macht es möglich, den oder die Akkus teilweise oder vollständig in den Rahmen des E-Bikes zu integrieren und damit dessen Design einerseits insgesamt zu verbessern und das Design auch andererseits dem üblichen Design von herkömmlichen Fahrrädern, Mountainbikes etc. anzupassen.
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Die Integration von Akkus in den Fahrradrahmen bringt aber das Problem mit sich, dass die Wärme, die die Akkus bei der Leistungsabgabe erzeugen, im Rahmen gestaut wird, was die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer der Akkus herabsetzt.
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In der
DE 10 2014 218 036 A1 ist vorgeschlagen worden, bei einem im Unterrohr eines E-Bikes angeordneten Akku mehrere in Längsrichtung des Unterrohrs voneinander beabstandete Bohrungen vorzusehen, durch die Luft in den Rahmen eingeführt und wieder herausgeführt wird, um den Akku zu kühlen.
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Es ist ferner in der
DE 20 2016 002 960 U1 vorgeschlagen worden, bei einem ebenfalls im Unterrohr angeordneten Akku im Bereich des Tretlagers eine Lufteintrittsöffnung und im Bereich der Verbindung zum Oberrohr eine Luftaustrittsöffnung vorzusehen, mit deren Hilfe Luft durch den Rahmen strömen kann. Dabei sind Luftein- und -auslass so gestaltet, dass die Luftdurchströmung durch den Fahrtwind bewirkt wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Rahmen für ein E-Bike, und insbesondere für ein E-Mountainbike, derart zu verbessern, dass der Akku auch beim Zurücklegen von längeren Steigungen mit höherem Drehmoment nicht überhitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße Mountainbike-Rahmen weist wenigstens einen Unter-Rahmenabschnitt auf, der sich vom Tretlagerbereich des Rahmens bis zu einem Steuer-Rahmenabschnitt zur Abstützung der Vorderradgabel erstreckt. Im oberen Bereich dieses Steuer-Rahmenabschnitts, und insbesondere im Übergangsabschnitt vom Unter-Rahmenabschnitt zum Steuer-Rahmenabschnitt, ist wenigstens eine der Entlüftung dienende Öffnung vorgesehen, die vorzugsweise als wenigstens eine Durchbrechung der Rahmenwandung ausgebildet ist. Derartige Durchbrechungen können z. B. Schlitze und/oder sonstwie gestaltete Öffnungen sein.
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Die Gestaltung der Erfindung bedeutet eine grundsätzliche Abkehr von den Überlegungen des Standes der Technik. Die Konstruktion der im Stand der Technik bekannten Rahmen folgt der Überlegung, dass durch den Fahrtwind im Bereich der Öffnungen des Rahmens ein Staudruck entsteht, der eine erhöhte Luftdurchströmung innerhalb des Rahmens bewirkt. Diese Überlegung berücksichtigt aber nicht, dass ein E-Bike nur dann einem nennenswerten Fahrtwind ausgesetzt ist, wenn es sich auf der Ebene oder bergab bewegt. Für diese Fahrzustände wird nur ein verhältnismäßig geringes Drehmoment benötigt, und dementsprechend ist auch die Leistungsabgabe des Motors, und damit auch die Erwärmung des Akkus, gering. Gesetzeskonforme E-Bikes nach der Unterklasse LE1-A der EU Richtlinie 168/2013/EG schalten bekanntlich die Unterstützung des Motors ab, wenn die Fahrgeschwindigkeit über 25 km/h ansteigt. In diesem Bereich, den viele Mountainbike-Fahrer nicht nur im abschüssigen Gelände, sondern auch in der Ebene oder selbst bei geringen Anstiegen erreichen, ist eine Kühlung des Akkus somit gar nicht erforderlich.
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Eine hohe Leistungsabgabe und damit eine starke Erwärmung des Akkus ergibt sich, wenn das Mountainbike auf steilen Anstiegen bewegt wird. Hier liegt die Geschwindigkeit oft deutlich unter 10 km/h, so dass die Wirkung des Fahrtwinds, die bekanntlich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit ansteigt bzw. abnimmt, nicht mehr ins Gewicht fällt.
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Die vorliegende Erfindung verwendet deshalb ein anderes physikalisches Phänomen, nämlich die Tatsache, dass warme Luft leichter ist als kalte Luft und somit nach oben strömt. Wird ein E-Mountainbike mit der erfindungsgemäßen Gestaltung an einer Steigung bewegt, erwärmt sich aufgrund der hohen Leistungsabgabe der Akku innerhalb des Rahmens und die warme Luft strömt nach oben durch die Durchbrechungen ab. Kalte Luft wird von unten nachgeführt und damit ergibt sich eine stetige Durchströmung des Rahmens und Umströmung des Akkus, dessen Temperatur somit auch bei diesen Bedingungen im zulässigen Bereich bleibt.
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Klassische Fahrradrahmen sind als sogenannte Diamantrahmen gestaltet, d. h. sie weisen ein Sitzrohr, ein Oberrohr, ein Unterrohr und ein Steuerrohr zur Aufnahme der Gabel auf. Der erfindungsgemäße Rahmen ist vorzugsweise ebenfalls zumindest im Wesentlichen wie ein Diamantrahmen ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Rahmen abweichend von einem klassischen Diamantrahmen gestaltet. Eine solche Abweichung wird insbesondere vorgenommen, um die Einstiegsmöglichkeit zu verbessern. So kann bei einer bevorzugten Ausführungsform z.B. der Oberrohrabschnitt entfallen oder durch einen Abschnitt ersetzt sein, der im Wesentlichen zumindest teilweise parallel zum Unterrohrrahmenabschnitt angeordnet ist.
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Der erfindungsgemäße Rahmen weist einen Unter-Rahmenabschnitt auf, vergleichbar mit dem Unterrohr eines Diamantrahmens, einen Steuer-Rahmenabschnitt zur Aufnahme der Gabel, vorzugsweise einer Federgabel, sowie einen Sitz-Rahmenabschnitt, der vorzugsweise eine verstellbare und besonders bevorzugt eine teleskopierbare Sattelstütze aufnimmt. Vorzugsweise ist ferner ein Ober-Rahmenabschnitt, vergleichbar mit dem Oberrohr eines Diamantrahmens, vorgesehen, welcher den Steuer-Rahmenabschnitt mit dem Sitz-Rahmenabschnitt verbindet. Die Rahmenabschnitte erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen geradlinig. Der Ober-Rahmenabschnitt kann von der geradlinigen Gestaltung abweichen und z.B. einen Winkel aufweisen, um den Ober-Rahmenabschnitt an das Rahmendesign anzupassen.
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Eine elektrische Speichereinrichtung im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein wiederaufladbarer Akkumulator, kurz Akku, welcher dazu eingerichtet ist, elektrische Energie zu speichern und bei Bedarf an einen elektrischen Verbraucher wie etwa einen elektrisch betriebenen Motor abzugeben. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine elektrochemische Speichereinrichtung, welche weiter vorzugsweise als Lithium-Ionen-Speicher ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die elektrische Speichereinrichtung im Wesentlichen vollständig von Bauteilen des Unter-Rahmenabschnitts umgeben. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die elektrische Speichereinrichtung im Wesentlichen vollständig von Bauteilen des Unter-Rahmenabschnitts und des Übergangsabschnitts umgeben.
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Auf diese Weise kann ermöglicht werden, dass die elektrische Speichereinrichtung besser kühlbar ist, da die erwärmte Luft somit über die Bauteile des Unter-Rahmenabschnitts, und insbesondere des Übergangsabschnitts, sowie die Durchbrechung geführt an die Umgebung abgegeben werden kann.
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Ferner ist die elektrische Speichereinrichtung dadurch im Wesentlichen von externen Einflüssen wie etwa Schmutz geschützt, sodass insbesondere die Lebensdauer der elektrischen Speichereinrichtung verbessert wird. Vorzugsweise kann die elektrische Speichereinrichtung vor Spritzwasser, welches beispielsweise bei Abfahrten von einem Berg bei einem unebenen, nassen Untergrund an den Rahmen gelangt, wenigstens teilweise und insbesondere im Wesentlichen vollständig geschützt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Rahmen wenigstens eine Durchbrechung auf, die dafür vorgesehen ist, einen Einsatz aufzunehmen, welcher in der Durchbrechung des Übergangabschnitts befestigt ist und welcher mit Luftführungselementen, wie Schlitzen und dergleichen, versehen ist, durch die Luft strömt.
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Vorzugsweise ist der Einsatz dabei austauschbar, um in Abhängigkeit von Fahr- und Umgebungsparametern eine optimierte Kühlung der elektrischen Speichereinrichtung zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich ist der Einsatz in der Durchbrechung dauerhaft befestigbar bzw. befestigt. Dies kann beispielsweise durch Schweißen oder Löten, insbesondere bei einem Aluminium-Rahmen, oder aber auch durch Kleben mit einem geeigneten Klebemittel erfolgen, sodass der Einsatz insbesondere als tragendes Bauteil des Rahmens fungiert.
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Durch die Verwendung eines Einsatzes ist es möglich, dass in Abhängigkeit der abzuführenden erwärmten Luft und/oder der Steigung des Anstiegs während der Fahrt die Durchbrechung dementsprechend dimensioniert und ausgebildet ist, sodass die erwärmte Luft optimiert an die Umgebung abgegeben werden kann.
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Insbesondere können somit auch weitere Einflüsse bei der Ausgestaltung der Durchbrechung berücksichtigt werden. Beispielsweise wäre es denkbar, in Abhängigkeit der Witterungsumstände, vorzugsweise der Temperatur und/oder der Regenwahrscheinlichkeit, die Durchbrechung in der Weise auszubilden, sodass einerseits erwärmte Luft an die Umgebung optimiert abgegeben werden kann und andererseits das Risiko, dass Wasser in Form von Regentropfen über die Durchbrechung in den Rahmen und somit insbesondere in den Bereich der elektrischen Speichereinrichtung gelangen kann, minimiert wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Einsatz und/oder die Durchbrechung wenigstens ein Trennelement auf, mittels welchem die Durchbrechung in wenigstens zwei Öffnungen unterteilt ist.
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Durch das Trennelement kann der Luftstrom, welcher durch das Aufsteigen der erwärmten Luft innerhalb des Rahmens erzeugt wird, verbessert werden. Dadurch kann die erwärmte Luft schneller an die Umgebung abgegeben werden, wodurch insgesamt eine verbesserte Kühlung der elektrischen Speichereinrichtung erzielbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besteht der Rahmen wenigstens teilweise aus einer Leichtmetalllegierung, die vorzugsweise Aluminium und/oder Magnesium enthält. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besteht der Rahmen wenigstens teilweise aus einem Carbon-Material.
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Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Rahmen einerseits ein geringes Gewicht aufweist und andererseits die Rahmensteifigkeit, welche insbesondere in Zusammenhang mit dem E-Modul steht, optimiert ist. Dadurch kann die Durchbrechung derart ausgestaltet sein, dass diese im Wesentlichen unabhängig von mechanischen Beanspruchungen und im Hinblick auf eine optimierte Wärmeabgabe dimensionierbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besteht das Trennelement aus einer Leichtmetalllegierung, die vorzugsweise Aluminium aufweist. Ein aus einer Leichtmetalllegierung ausgebildetes Trennelement dient insbesondere für eine verbesserte Wärmeabgabe der erwärmten Luft an die Umgebung aufgrund ihres Wärmeleitkoeffizienten.
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Ferner weist ein Trennelement, welches aus einer Leichtmetalllegierung besteht, einen geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten auf, sodass auch bei einer Erwärmung des Trennelements aufgrund der von der elektrischen Speichereinrichtung erwärmten Luft lediglich geringe Ausdehnungen des Trennelements eintreten. Somit ist die Gefahr einer Beschädigung des Trennelements aufgrund dessen Erwärmung und einer ggf. daraus resultierenden Instabilität des im Wesentlichen vollständigen Rahmens, verringert, insbesondere verhindert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Luftführungselement und/oder das Trennelement flächig ausgebildet und in der Weise angeordnet, dass das Luftführungselement und/oder das Trennelement im Wesentlichen horizontal angeordnet ist, wenn sich der Rahmen mit Laufrädern in einer Position auf horizontalem Untergrund befindet.
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Auf diese Weise kann der sogenannte Kamineffekt, bei welchem warme Luft aufgrund der thermodynamischen Eigenschaften nach oben strömt, optimiert werden, sodass eine verbesserte Kühlung des elektrischen Speichers erzielbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist an der Durchbrechung wenigstens eine Kühlrippe angeordnet. Die Kühlrippe, welche insbesondere gleichzeitig als Trennelement ausgebildet sein kann und im Allgemeinen als Kühlkörper bezeichnet wird, ermöglicht eine verbesserte Wärmeabfuhr der erwärmten Luft. Aufgrund der insbesondere gerippten Oberfläche ist an der Durchbrechung eine, vorzugsweise zusätzliche, wärmeleitende Oberfläche vorhanden, sodass die erwärmte Luft optimiert an die Umgebung abgegeben werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Übergangsabschnitt zwei Durchbrechungen auf, wobei eine erste Durchbrechung in einem ersten Bereich des Übergangsabschnitts und eine zweite Durchbrechung in einem dem ersten Bereich im Wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Bereich des Übergangsabschnitts angeordnet ist.
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Mittels dieser Ausgestaltung kann der Kamineffekt verstärkt werden, sodass die durch die elektrische Speichereinrichtung erwärmte Luft als Luftstrom verbessert über die beiden Durchbrechungen an die Umgebung abführbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Durchbrechung zusätzlich als Eintritts- und/oder Austrittsöffnung wenigstens einer mechanischen und/oder hydraulischen und/oder elektrischen Leitung gestaltet, um diese Leitungen in den Unter-Rahmenabschnitt hinein und/oder aus dem Unter-Rahmenabschnitt heraus zu führen.. Bei der mechanischen und/oder hydraulischen Leitung kann es sich dabei insbesondere um eine Bremsleitung und/oder eine Schaltleitung handeln.
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Bei der elektrischen Leitung kann es sich beispielsweise um eine elektrische Versorgungsleitung handeln, um einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. Diese kann dabei insbesondere von der elektrischen Speichereinrichtung stammen.
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Alternativ und/oder zusätzlich kann die mechanische und/oder hydraulische und/oder elektrische Leitung auch verwendet werden, um beispielsweise, insbesondere ausgehend von einem Bedienelement an einem Lenker, ein Dämpfungselement festzustellen oder eine Sattelstütze abzusenken.
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Somit kann auf weitere Öffnungen im Rahmen verzichtet werden, welche für derartige Leitungen andernfalls vorhanden sein müssten. Dies verbessert weiterhin den Luftstrom von erwärmter Luft nach oben und somit die Wärmeabgabe an die Umgebung, da keine Leckströme welche aufgrund von Öffnungen im Rahmen, insbesondere im Unter-Rahmenabschnitt nötig wären, den Luftstrom beeinflussen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Tretlagerbereich zur Aufnahme eines Antriebsmotors vorgesehen. Somit kann eine im Wesentlichen thermische Entkopplung des Antriebsmotors von der elektrischen Speichereinrichtung, welche zur elektrischen Versorgung des Antriebsmotors dient, ermöglicht werden. Dadurch muss lediglich die im Wesentlichen durch die elektrische Speichereinrichtung erwärmte Luft an die Umgebung abgeführt werden. Eine erhöhte Betriebstemperatur des Antriebsmotors spielt dementsprechend eine untergeordnete Rolle bei der Wärmeabfuhr durch den Rahmen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist wenigstens eine Lichtquelle wenigstens teilweise an und/oder in der Durchbrechung angeordnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um wenigstens eine LED, vorzugsweise mehrere LEDs handeln. Diese können insbesondere aufgrund ihrer geringen Größe im Verhältnis zu ihrer Abstrahlleistung in der Weise an und/oder in der Durchbrechung angeordnet sein, sodass der durch die erwärmte Luft zirkulierende Luftstrom im Wesentlichen nicht beeinflusst wird und vorzugsweise verbessert wird.
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Vorzugsweise kann somit eine Lichtquelle, welche vorzugsweise frontal, d.h. in Fahrtrichtung vorne am Steuer-Rahmenabschnitt angeordnet ist, in der Durchbrechung integriert werden, sodass der Fahrwiderstand insgesamt und insbesondere der dadurch verursachte Luftwiderstand an der Durchbrechung verringert ist. Vorzugsweise kann die Lichtquelle, insbesondere wenigstens eine LED, von der elektrischen Speichereinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden. Auch jede andere Art von Lichtquelle kann verwendet werden.
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Ferner weist ein erfindungsgemäßes Fahrrad, insbesondere ein Mountainbike, einen erfindungsgemäßen Rahmen auf. Dieses weist in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Federgabel auf. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Fahrrad einen gefederten Hinterbau auf.
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Auf diese Weise kann eine mechanische Beanspruchung, welche während der Benutzung des Fahrrads auf den Rahmen und insbesondere auf den Bereich der Durchbrechung wirkt, verringert werden. Insbesondere können die durch die Durchbrechungen verursachten Instabilitäten des Rahmens wenigstens teilweise ausgeglichen werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rahmens;
- 2 ein Beispiel eines Teils des Rahmens im Querschnitt;
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines Übergangsabschnitts des Rahmens;
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Übergangsabschnitts des Rahmens in der Vorderansicht;
- 5 ein Ausführungsbeispiel eines Einsatzes des Rahmens; und
- 6 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrrads.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rahmens im Wesentlichen in der Form eines sogenannten Diamantrahmens ausgebildet.
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Dabei weist der Rahmen 1 einen Unter-Rahmenabschnitt 3 auf, welcher an seinem unteren Ende mit einem Tretlagerbereich 4 und an seinem oberen Ende und damit in einem Übergangsabschnitt 6 mit einem Steuer-Rahmenabschnitt 5 und einem Oberrohr-Abschnitt 7 verbunden ist. In alternativen Ausführungsformen kann insbesondere auf den Oberrohr-Abschnitt 7 im Wesentlichen verzichtet werden, wie es beispielsweise bei Damen-Fahrrädern aufgrund des einfachen Durchstiegs zwischen Lenker und Sattel üblich ist.
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Bei dem Fahrrad 2, welches den dargestellten Rahmen 1 aufweisen kann, handelt es sich dabei um ein Fahrrad 2 mit zusätzlichem oder alleinigem elektrischen Antrieb, welches im allgemeinen Sprachgebrauch beispielsweise einfach E-Bike genannt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrrad 2 dabei um ein elektrisches Mountainbike, welches insbesondere zum Befahren von unebenen Strecken mit Steigungen ausgelegt ist.
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Vorzugsweise besteht der Rahmen 1 wenigstens teilweise aus einer Leichtmetalllegierung, welche beispielsweise Aluminium und/oder Magnesium enthalten kann. In alternativen Ausführungsformen kann der Rahmen wenigstens teilweise aus Carbon-Material bestehen.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Teils des Rahmens 1 im Querschnitt. Innerhalb des Unter-Rahmenabschnitts 3 befindet sich eine elektrische Speichereinrichtung 8, welche dazu eingerichtet ist, einen Antriebsmotor 16, welcher an dem Rahmen 1 befestigt ist und in dieser Figur nicht dargestellt ist, mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Die elektrische Speichereinrichtung 8, welche als wiederaufladbarer Akkumulator und allgemein als Batterie bzw. Akku bezeichnet ausgebildet ist, ist dabei weitgehend oder im Wesentlichen vollständig von Bauteilen des Unter-Rahmenabschnitts 3 umgeben. Vorzugsweise ist die elektrische Speichereinrichtung 8 jedoch zusätzlich von Bauteilen des Übergangsabschnitts 3 umgeben. Somit ist die Speichereinrichtung 8 im Wesentlichen vor äußeren Einflüssen wie etwa Regen und/oder Spritzwasser und Schmutz geschützt, und passt sich optimal in das Design des Rahmens ein. Bei Verwendung des Rahmens 1 als ein Fahrrad 2 mit Laufrädern 19 bestimmt im Wesentlichen die Geschwindigkeit des Fahrrads 2 sowie die Steigung der Strecke, auf der man fährt, das Drehmoment des Antriebsmotors 16, welches, insbesondere zusätzlich, aufzubringen ist.
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Bei einer höheren Leistungsanforderung an den Antriebsmotor 16 wird mehr elektrische Energie von der Speichereinrichtung 8 benötigt. Dadurch erhöht sich dabei dementsprechend die Abwärme der Speichereinrichtung 8, welche i.d.R. abgeführt werden muss, um eine Beschädigung der Speichereinrichtung 8 zu verhindern.
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Hierzu weist der Rahmen 1 im Übergangsabschnitt 6 Mittel auf, um erwärmte Luft 9 aus dem Unter-Rahmenabschnitt 3 an die Umgebung abzuführen. Dabei handelt es sich um wenigstens eine Durchbrechung 10, welche lediglich im Übergangsabschnitt 6 angeordnet ist, sodass Luft, welche im Unter-Rahmenabschnitt 3 erwärmt wurde, austreten kann.
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Auf diese Weise kann die erwärmte Luft 9 über den Unter-Rahmenabschnitt 3 und die Durchbrechung 10 unter Ausnützung des sogenannten Kamineffekts nach oben und dann nach außen strömen.
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Durch den Kamineffekt kann die Speichereinrichtung 8 auch bei hohen Lastanforderungen des Antriebsmotors 16 bei Fahrzuständen gekühlt werden, bei welchen keine zusätzlichen Kühlmöglichkeiten wie etwa durch einen Fahrtwind vorhanden sind. Insbesondere betrifft dies die Befahrung von steilen Anstiegen, bei denen die geringen zu erzielenden Geschwindigkeiten keine adäquate Kühlung den Fahrtwind erlauben.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Übergangsabschnitts 6 des Rahmens 1. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Übergangsabschnitt 6 die Durchbrechung 10 auf, wobei in dieser ein Einsatz 11 angeordnet ist, welcher insbesondere entfernbar bzw. austauschbar ist. Der Einsatz 11 weist vorzugsweise Luftführungselemente 12 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Schlitze ausgebildet sind. Mittels dieser Schlitze kann ein optimierter Luftstrom zum Abführen der durch die Speichereinrichtung erwärmten Luft 9 erzeugt werden.
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Vorzugsweise handelt es sich bei den Luftführungselementen 12 und insbesondere den Schlitzen um Trennelemente 12, mittels welcher die Durchbrechung 10 in wenigstens zwei Öffnungen unterteilbar ist. Diese Luftführungselemente bzw. Trennelemente 12 bestehen weiter vorzugsweise aus einer Leichtmetalllegierung, welche insbesondere Aluminium aufweist.
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Wie in dieser Darstellung ersichtlich, sind die Luftführungselemente bzw. Trennelemente 12 in der Weise angeordnet, sodass diese, wenn sich der Rahmen 1 mit Laufrädern 19 in einer Position auf horizontalem Untergrund befindet, im Wesentlichen horizontal ausgebildet sind. Dies verstärkt insbesondere den Luftstrom der erwärmten Luft 9 von der Speichereinrichtung 6 im Unter-Rahmenabschnitt 3 über die Durchbrechung 10 nach außen, so dass die erwärmte Luft 9 besser abführbar ist.
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Die Durchbrechung 10 kann ferner zusätzlich als Eintritts- bzw. Austrittsöffnung für weitere Bestandteile eines Fahrrads 2 dienen. Hierzu zählen beispielsweise mechanische und/oder hydraulische Leitungen 14 zu den Brems- und/oder Schalteinrichtungen und/oder elektrische Leitungen 15, welche vorzugsweise durch den Unter-Rahmenabschnitt 3, den Oberrohr-Rahmenabschnitt 7 oder auch den Steuer-Rahmenabschnitt 5 führen.
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In einer alternativen Ausführungsform, welche nicht dargestellt ist, kann die Durchbrechung 10 auch in einem vorderen Bereich des Übergangsabschnitts 6 des Rahmens 1 angeordnet sein, sodass beim Fahren eines Fahrrads 2, welches den Rahmen 1 aufweist, Umgebungsluft frontal in die Durchbrechung 10 strömen kann, um einen zusätzlichen Luftstrom zu erzeugen.
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Um dementsprechend etwaige Luftwiderstände durch eine oftmals in dem Übergangsabschnitt 6 angeordnete Lichtquelle, wie etwa einen Scheinwerfer, des Fahrrads 2 zu verringern, kann die Lichtquelle wenigstens teilweise an und/oder in der Durchbrechung angeordnet sein. Vorzugsweise wird dabei der Luftstrom, um die in dem Unter-Rahmenabschnitt 3 erwärmte Luft 9 nach außen abzuführen, im Wesentlichen nicht oder in vernachlässigbarer Weise im Vergleich zu einer wie üblich frontal angeordneten Lichtquelle negativ beeinflusst oder weiter vorzugsweise sogar optimiert.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Übergangsabschnitts 6 des Rahmens 1 in der Vorderansicht. Hierbei weist der Übergangsabschnitt 6 zwei Durchbrechungen 10a, 10b auf, welche an der linken sowie rechten Seite angeordnet sind. Somit ist in einem ersten Bereich eine erste Durchbrechung 10a und in einem dem ersten Bereich gegenüberliegenden zweiten Bereich eine zweite Durchbrechung 10b angeordnet.
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Dadurch kann der Luftstrom zum Abführen der in dem Unter-Rahmenabschnitt 3 befindlichen erwärmten Luft 9 zusätzlich verbessert werden.
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Des Weiteren weisen die Durchbrechungen 10a, 10b jeweils drei Trennelemente 12 auf, um den Luftstrom zusätzlich weiter zu verbessern.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Einsatzes des Rahmens 1. Der Einsatz 11 weist drei Luftführungselemente 12 auf, sodass die Durchbrechung 10, wenn der Einsatz 11 in dieser angeordnet ist, in vier Öffnungen unterteilt ist, sodass der Einsatz insbesondere optisch einem Kühlergrill eines Kraftfahrzeugs ähnelt. Auf diese Weise kann der Luftstrom von erwärmter Luft 9, welche von dem Unter-Rahmenabschnitt 3 nach außen strömt, wenigstens teilweise angepasst werden.
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Beispielsweise kann durch Verwenden von verschiedenen Einsätzen 11 mit verschieden ausgebildeten Luftführungselementen 12 oder auch einer vorbestimmten Anzahl an Luftführungselementen 12 der Luftstrom in Abhängigkeit der zurückzulegenden Strecke angepasst werden. Je nach Steigung, Witterung oder auch der Geschwindigkeit kann daher ein optimierter Luftstrom vorab oder auch während der Fahrt eingestellt werden.
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Wird beispielsweise ein steiler Anstieg mit einem Fahrrad 2, welches den Rahmen 1 aufweist, befahren, so kann derjenige Einsatz 11 verwendet werden, mittels welchem der Luftstrom, insbesondere in Abhängigkeit der Steigung, im Wesentlichen maximierbar ist.
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Alternativ kann z.B. bei Regenschauern ein Einsatz 11 verwendet werden, welcher einerseits das Eindringen von Regentropfen, Spritzwasser oder anderen unerwünschten Partikeln über die Durchbrechung 10 in den Rahmen 1, insbesondere den Unter-Rahmenabschnitt 3, wenigstens weitestgehend verhindert und andererseits ein Abführen der in dem Unter-Rahmenabschnitt 3 erwärmten Luft 9 ermöglicht.
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Um eine zusätzliche Kühlung der Speichereinrichtung 8 zu ermöglichen, ist in diesem Ausführungsbeispiel an dem Einsatz 11 ein Kühlkörper mit mehreren Kühlrippen 13 angeordnet. Auch diese sind vorzugsweise einsetzbar bzw. wechselbar, um je nach Bedarf eine zusätzliche Kühlung zu ermöglichen. Alternativ kann ein Kühlkörper mit Kühlrippen 13 auch direkt an der Durchbrechung 10 angeordnet sein.
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Der Einsatz 11 im Allgemeinen, die Luftführungselemente 12 bzw. Trennelemente und/oder die Kühlrippen 13 sind vorzugsweise mit Befestigungsmitteln versehen, sodass diese lösbar befestigbar sind und ein Austauschen der jeweiligen Elemente möglich ist.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrrads 2. Das Fahrrad 2 weist den erfindungsgemäßen Rahmen 1 auf, sodass die in dem Rahmen 1, insbesondere dem Unter-Rahmenabschnitt 3, befindliche elektrische Speichereinrichtung 8 auch bei unwegsamem Gelände mit Steigungen und niedrigen Geschwindigkeiten kühlbar ist.
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Die Speichereinrichtung 8 versorgt dabei einen im Tretlagerbereich 4 angeordneten Antriebsmotor 16 wenigstens teilweise insbesondere aber vollständig mit elektrischer Energie. Somit kann der Antriebsmotor 16 unterstützend verwendet werden. Soweit dies gesetzlich zulässig ist, kann der Antriebsmotor auch als alleinige Antriebsquelle auf privatem Grund dienen.
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Um Erschütterungen zu minimieren, weist das Fahrrad 2 vorzugsweise eine Federgabel 17 und/oder einen gefederten Hinterbau 18 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rahmen
- 2
- Fahrrad
- 3
- Unter-Rahmenabschnitt
- 4
- Tretlagerbereich
- 5
- Steuer-Rahmenabschnitt
- 6
- Übergangsabschnitt
- 7
- Oberrohr-Rahmenabschnitt
- 8
- elektrische Speichereinrichtung
- 9
- erwärmte Luft
- 10, 10a, 10b
- Durchbrechung
- 11
- Einsatz
- 12
- Trennelement / Luftführungselement
- 13
- Kühlrippe
- 14
- Bremsleitung
- 15
- elektrische Leitung
- 16
- Antriebsmotor
- 17
- Federgabel
- 18
- gefederter Hinterbau
- 19
- Laufrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014218036 A1 [0007]
- DE 202016002960 U1 [0008]
