EP4638249A1 - System zum aktuiertem verspannen einer energiespeichervorrichtung in einem rahmen eines fahrrads und fahrrad - Google Patents

System zum aktuiertem verspannen einer energiespeichervorrichtung in einem rahmen eines fahrrads und fahrrad

Info

Publication number
EP4638249A1
EP4638249A1 EP23836370.9A EP23836370A EP4638249A1 EP 4638249 A1 EP4638249 A1 EP 4638249A1 EP 23836370 A EP23836370 A EP 23836370A EP 4638249 A1 EP4638249 A1 EP 4638249A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
storage device
energy storage
frame
bicycle
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23836370.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marc Sommer
Finn Neumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP4638249A1 publication Critical patent/EP4638249A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J43/00—Arrangements of batteries
    • B62J43/20—Arrangements of batteries characterised by the mounting
    • B62J43/28—Arrangements of batteries characterised by the mounting hidden within the cycle frame
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62H—CYCLE STANDS; SUPPORTS OR HOLDERS FOR PARKING OR STORING CYCLES; APPLIANCES PREVENTING OR INDICATING UNAUTHORIZED USE OR THEFT OF CYCLES; LOCKS INTEGRAL WITH CYCLES; DEVICES FOR LEARNING TO RIDE CYCLES
    • B62H5/00—Appliances preventing or indicating unauthorised use or theft of cycles; Locks integral with cycles
    • B62H5/001—Preventing theft of parts or accessories used on cycles, e.g. lamp, dynamo
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J43/00—Arrangements of batteries
    • B62J43/10—Arrangements of batteries for propulsion
    • B62J43/13—Arrangements of batteries for propulsion on rider-propelled cycles with additional electric propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDECARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K19/00—Cycle frames
    • B62K19/30—Frame parts shaped to receive other cycle parts or accessories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof
    • B62M6/90—Batteries

Definitions

  • the present invention relates to a system for bracing an energy storage device in a frame of a bicycle, wherein the system has at least one actuatable contact element. Furthermore, the present invention relates to a bicycle with such a system for bracing the energy storage device in a frame.
  • Bicycles with an energy storage device are known from the prior art, wherein the energy storage device is arranged in the frame. Such bicycles are powered by energy from the energy storage device. There are different systems for locking the energy storage device in the frame.
  • the object of the present invention is to provide an improved system for bracing an energy storage device in a frame of a bicycle. This object is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Further advantageous embodiments emerge from the subclaims.
  • the present invention relates to a system for bracing an energy storage device in a frame of a bicycle.
  • the energy storage device can have a battery, an accumulator or another chemical or alternatively or additionally electrical energy storage device.
  • the bicycle can be, for example, an electrically powered bicycle such as an (S-)Pedelec, a cargo bike, a velomobile or the like.
  • the frame can have a top tube, a down tube and a seat tube.
  • the frame can be designed to accommodate the energy storage device.
  • the frame can have a cutout which can be arranged in at least one part of the frame, such as the down tube, the seat tube or the top tube. By providing the cutout in a part of the frame, side walls can be formed in this part of the frame.
  • the down tube of the frame has the cutout and two unsupported side walls are formed on the long sides of the cutout.
  • the system has at least one contact element, the frame and the energy storage device.
  • the system can have one contact element, alternatively the system can have several contact elements.
  • the at least one contact element can be an actuatable contact element.
  • the system can have a control device which can be set up to control the actuatable contact element.
  • the system When the energy storage device is inserted in the frame, the system is designed to establish contact between the frame and the energy storage device via the contact element in a first state.
  • the state can be a state of the system or alternatively or additionally a state of the at least one contact element.
  • the contact element In the first state, the contact element can touch both the frame and the energy storage device. Alternatively or additionally, a direct connection can be established via the contact element between the frame and the energy storage device in the first state via a further element.
  • the system is designed to establish the first state in order to brace the energy storage device in the frame. Actuated bracing can be caused by actuating the contact element.
  • a force can act from the energy storage device on the frame via the contact element, and a counterforce of the same amount can act from the frame on the energy storage device via the contact element. This can lead to the energy storage device being braced in the frame in the first state.
  • the system is designed to interrupt the contact in a second state when the energy storage device is inserted in the frame. By interrupting the contact between the energy storage device and the frame, the previously described tension can be released. This allows the energy storage device to be made movable relative to the frame. A user of the system, for example a cyclist, can then remove the energy storage device from the frame in the second state of the system. The user does not have to apply any additional force to release the tension.
  • the system can be controlled by means of a signal in order to transfer the system between the first and the second state. By controlling the system by means of the signal, the system can be transferred from the first to the second state and alternatively or additionally from the second to the first state. Alternatively or additionally, by controlling the system by means of the signal, the system can be transferred to at least one further state.
  • the control unit can be set up to determine the signal and to send it alternatively or additionally to controlling the system.
  • the system presented here allows the energy storage device to be fastened and braced in the frame of the bicycle in such a way that vibrations can be transmitted from the frame to the energy storage device via the contact element.
  • the energy storage device often a heavy battery or a heavy accumulator, can act as a slowly vibrating and inert mass.
  • the bracing can reduce the natural frequency of the frame by coupling the inert mass of the energy storage device to the frame.
  • the unsupported side walls of the cutout of the frame can be stiffened by the bracing and additionally or alternatively supported.
  • vibration energy from the frame can be converted into thermal energy, for example into vibration energy of the energy storage device and alternatively or additionally of the contact elements.
  • the present system makes it possible to compensate for manufacturing tolerances of the energy storage device and the frame by bracing to compensate for slight irregularities in the geometry or external dimensions of the energy storage device and alternatively or additionally of the frame.
  • Vibrations can occur in a bicycle with an energy storage device, for example, when an electric motor is operated using energy from the energy storage device and generates vibrations during operation. These vibrations can, for example, lead to vibrations in the frame and, above all, to vibrations in the unsupported side walls. In particular, if the frame's natural frequencies are affected by the exciting vibrations of the electric motor, unwanted vibration maxima can arise.
  • the system described here makes it possible to prevent or at least weaken the vibrations by means of the tension between the energy storage device and the frame, since the natural frequency of the frame is reduced by coupling it with the energy storage device.
  • the vibrations can also be at least partially converted into thermal energy, which can reduce the vibration energy in the frame. This can lead to improved handling of the bicycle. Alternatively or additionally, this can lead to less material fatigue of the elements of the bicycle, for example the energy storage device or the frame, and this can lead to a longer service life of the elements of the bicycle.
  • the system can further comprise a detection device which can be set up to detect a change in the state of the bicycle.
  • the detection device can, for example, comprise a contact sensor between the energy storage device and the frame.
  • the detection device can further comprise a crank sensor which detects whether and alternatively or additionally with which frequency a crank of the bicycle is operated by the user.
  • the detection device comprises a switch on a handlebar of the bicycle.
  • the detection device comprises a speed sensor.
  • the switch can be operated by the user.
  • a change in the state of the bicycle can, for example, be that the energy storage device is fully inserted into the frame. Alternatively, that the user starts pedaling, or alternatively that the user operates the switch.
  • the system can be set up to determine the signal depending on the detected change in state and to control the system with the determined signal.
  • the control unit can be set up to receive information about the detected change in state and to determine the signal depending on this.
  • the system can be transferred from the first to the second state and alternatively or additionally from the second to the first state. For example, the system can be transferred from the first to the second state if the speed sensor detects that the bicycle is moving at least at a minimum speed. The system can be transferred from the second to the first state if the speed sensor detects that the bicycle is moving at a maximum speed. The maximum speed and the minimum speed can be different or the same.
  • the energy storage device can be braced in the frame at least partially automatically, in that the detection device detects the change in state of the bicycle.
  • a user does not necessarily have to directly issue the signal to control the system for bracing the energy storage device in the frame.
  • the switch can be provided so that the user can control the system manually.
  • the detection device can thus ensure that the energy storage device in the frame is always braced when the bicycle is being ridden or is about to be ridden and it is therefore likely that vibrations in the frame will soon occur. Vibrations that are generated while riding, for example while the electric motor is operating for riding, can thus be transmitted to the energy storage device via the bracing. If the bicycle is not being ridden and is stationary, for example, the second state can exist, so that the energy storage device can be easily removed by the user and the user does not have to exert force against the bracing to take the energy storage device out of the frame.
  • the system can further comprise an actuator.
  • the actuator can comprise an actuating device.
  • the actuator can be operated with energy from the energy storage device.
  • the actuator can be configured to transfer the system to the first or second state depending on the signal.
  • the control unit can be configured to send the signal to the actuator in order to control the actuator.
  • the actuator can be part of the contact element; alternatively, the actuator can be coupled to at least the contact element in a force-transmitting manner.
  • the contact element and the actuator can be connected to one another.
  • the actuator can be configured to actuate the contact element, for example to move it.
  • the actuator can move the contact element in such a way that the system can be transferred from the first to the second state and alternatively or additionally from the second to the first state.
  • the actuator can have a pneumatic system.
  • the pneumatic system can have a storage tank, a working medium and a pump as well as connecting hoses.
  • the pneumatic system can have an actuatable piston, wherein the piston can be axially displaceable in a cylinder of the pneumatic system. At least one of the piston or the cylinder can be connected to the contact element in order to displace the contact element.
  • Pneumatics can be used to implement simple and cost-effective actuation of the contact element.
  • the actuator can have hydraulics.
  • the hydraulics can be provided in combination with the pneumatics, alternatively only the pneumatics or only the hydraulics can be provided.
  • the hydraulics can have hoses, a storage tank, a working medium and a pump.
  • the hydraulics can have a piston that can be moved axially in a cylinder and the cylinder, wherein at least one of the cylinder or the piston can be connected to the contact element in order to actuate the contact element by means of the hydraulics.
  • the actuator can have an intelligent material.
  • the actuator can have the intelligent material in addition to the pneumatics and alternatively or in addition to the hydraulics.
  • the actuator only has at least one intelligent material.
  • An intelligent material can be a piezo element, for example. A change in voltage can lead to a change in the geometry or the external dimensions of the piezo element. Energy for this can be provided by the energy storage device.
  • the intelligent material can have a memory material that can be changed by a change in temperature. By controlling the intelligent material, the contact element can be actuated and transferred between the first and second state.
  • the most efficient actuator can be provided, in which, compared to hydraulics or pneumatics, for example, supply lines, a working fluid, pumps or tanks can be dispensed with. This can make the design of the bicycle easier. If the actuator with an intelligent material is combined with at least one of the hydraulics or pneumatics, the probability of failure of the actuator can be reduced, since if one part of the actuator fails, the other part can still function independently.
  • the system can further comprise a mechanical lever.
  • the mechanical lever can be coupled to the intelligent material of the actuator in a force-transmitting manner.
  • the mechanical lever can be designed to transfer the system into the first or second state in combination with the intelligent material.
  • the intelligent material can thus have a small extension and the mechanical lever can be coupled to the intelligent material mechanically and in a force-transmitting manner in such a way that this small movement can be converted into a larger movement. This can lead to a complete actuation or actuation of the contact element by the actuator.
  • an intelligent material can also be used which only exhibits small relative geometry changes when the intelligent material is actuated.
  • the mechanical lever can then convert this small relative change into a larger change so that the contact element can be completely transferred from one state to another. More complex, more expensive or even larger intelligent materials can therefore be dispensed with if the intelligent material is used in combination with the mechanical lever.
  • the system can be transferred between the first and the second state when the energy storage device is completely inserted into the cutout of the frame.
  • the system can only be transferred when the energy storage device is completely inserted into the cutout of the frame. If the energy storage device is not completely, for example only partially or not at all, inserted into the frame or inserted, the system may not be transferable between the states. Fully inserting or pushing the energy storage device into the frame may be pushing or pushing it until it reaches a stop.
  • the stop may be defined by an electrical connection between the energy storage device and the frame.
  • the at least one contact element is arranged on the energy storage device.
  • the actuator can also be arranged on the energy storage device.
  • the at least one contact element can be arranged on the frame.
  • the actuator can also be arranged on the frame.
  • the weight of the energy storage device can be reduced. Furthermore, the spatial maximum extension of the energy storage device, or of a frame of the Energy storage device, can be reduced because it does not have to accommodate the contact element or actuator. This can lead to a lighter design of the bicycle.
  • the system has a plurality of contact elements, such as an even number of contact elements, for example four, six or eight contact elements.
  • the contact elements can be arranged between the energy storage device and the frame.
  • the contact elements can be arranged on two sides of the energy storage device facing away from one another, for example on the long sides of the energy storage device.
  • the contact elements can be arranged on two opposite side walls of the frame, for example on the inside of the side walls.
  • the contact elements can be arranged symmetrically.
  • At least one contact element can also be arranged on an end face of a longitudinal extension of the cutout or alternatively or additionally on an end face of the energy storage device.
  • a continuous contact element can be arranged along an edge or a surface between the energy storage device and the frame.
  • individual contact elements which can cause a point-like tension and connection between the energy storage device and the frame, this can lead to a continuous tension and connection between the energy storage device and the frame.
  • the clamping and the connection between the energy storage device and the frame can be improved.
  • Energy and vibration transmission between the energy storage device and the frame can be improved.
  • vibration transmission between the energy storage device and the frame can be particularly efficient, for example if these contact elements are arranged at locations of vibration maxima of the frame. This can then lead to the energy storage device being easier to remove from the frame in the second state when the energy storage device is not clamped in the frame. If a continuous or continuous contact element is provided, a particularly strong vibration transmission can be provided.
  • a second aspect of the present invention relates to a bicycle with a system according to an embodiment of the first aspect of the invention.
  • the bicycle can be an e-bike, an (S-)Pedelec, an e-motorcycle, an e-scooter or an e-scooter.
  • the system can be used to clamp the energy storage device in the frame.
  • Fig. 1 shows a bicycle according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2a shows a system of the bicycle of Fig. 1 according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2b shows elements of the system shown in Fig. 2a.
  • Fig. 3a shows an energy storage device according to an embodiment of a system of the bicycle of Fig. 1 .
  • Fig. 3b shows an energy storage device according to an embodiment of a system of the bicycle of Fig. 1 .
  • Fig. 1 shows a bicycle 2 according to an embodiment of the invention.
  • the bicycle 2 has a frame 4.
  • the frame 4 has a down tube 6 in which a Cutout 8 is provided.
  • the cutout 8 points downwards towards the ground on which the bicycle 2 is standing.
  • the cutout 8 forms two side walls 10 which are opposite one another and are formed on the side of the down tube 6.
  • the bicycle 2 also has an energy storage device 12 which is completely pushed into the cutout 8 in Fig. 1.
  • Also shown schematically are a lever 20 on a handlebar of the bicycle 2, a pedal crank sensor 22 and a contact sensor 24.
  • the bicycle 2 also has an electric motor 14 which is set up to drive the bicycle using energy from the energy storage device 12.
  • Fig. 2a shows elements of a system according to an embodiment of the invention.
  • the system according to an embodiment of the invention has the frame 4 as well as the energy storage device 12 and contact elements 16.
  • the energy storage device 12 is removed from the frame 4.
  • Six contact elements 16 can be seen, which are arranged on the side walls 10 of the cutout 8.
  • Fig. 2b shows a plan view from below of the energy storage device 12 in the inserted state in the frame 4.
  • Contact elements 16 connect the energy storage device 12 to the side walls 10.
  • Fig. 2b shows a mechanical lever 18 schematically.
  • Fig. 2c shows a perspective view of part of the down tube 6. It is shown schematically how actuators 26, 28, 30 are connected to the contact element 16 and the mechanical lever 18.
  • the energy storage device 12 When, as shown in Fig. 2b, the energy storage device 12 is completely pushed into the frame 4, the energy storage device 12 can be clamped to the frame 4.
  • one of the actuators 26, 28, 30 is provided to actuate the contact element 16.
  • the contact element 16 is arranged on the frame 4, for example, and the actuator 26, 28, 30 can push the contact element 16 towards the energy storage device 12 in order to clamp the energy storage device 12 in the Frame 4 to be tensioned.
  • the actuator 26, 28, 30 is controlled with a signal from a control unit (not shown).
  • a detection device 20, 22, 24 is set up to detect a change in the state of the bicycle 2 and to send this information to the control unit.
  • the control unit is set up to determine the signal for controlling the actuator 26, 28, 30 depending on this. If the lever 20 is operated, a change in the state of the bicycle 2 follows and the signal for controlling the actuator 26, 28, 30 is determined. If the driver, for example, moves the lever 20 and thereby indicates that the energy storage device 12 should be tensioned, the signal for controlling the actuator 26, 28, 30 is determined such that the energy storage device 12 is tensioned in the frame 4. When the lever 20 is moved to a different position, the actuator 26, 28, 30 is controlled such that the energy storage device 12 is no longer clamped in the frame 4, which represents a second state of the system.
  • the detection device 22 also has a pedal crank sensor 22, which detects whether and with what frequency a crank of the bicycle 2 is operated by the rider. If the rider pedals, for example, clamping occurs, and if the rider does not pedal, the system is transferred to the second state and the energy storage device 12 is no longer clamped in the frame 4. Furthermore, a contact sensor 24 is provided, which can detect contact between the energy storage device 12 and the frame 4. If contact is detected, the signal for the actuator 26, 28, 30 is determined such that the energy storage device 12 is clamped in the frame 4. One type of detection device 20, 22, 24 is sufficient.
  • a pneumatic system 26 is provided, which is only partially and schematically shown in Fig. 2c.
  • the contact element 16 is actuated by means of the pneumatic system 26.
  • a hydraulic system 28 is only shown schematically, by means of which the contact element 16 is also actuated.
  • an intelligent material 30 is only shown schematically, by means of which the contact element 16 is actuated.
  • the lever 18 functions so that the contact element 16 can be completely transferred from the first to the second and from the second to the first state even with small geometric changes in the intelligent material 30.
  • the control unit is set up to control a pressure generated by the pneumatic system 26, the Hydraulics 28 and the intelligent material 30 are controlled by means of the specific signal in order to transfer the system to the first or second state.
  • One type of actuator 26, 28, 30 is sufficient.
  • the system cannot be transferred from the first to the second state or from the second to the first state because the energy storage device 12 is not fully inserted into the frame 4. Only when, as shown in Figs. 1 and 2b, the energy storage device 12 is fully inserted into the frame 4 can the system be transferred from the first to the second state. Only then can the contact elements 16 establish contact between the energy storage device 12 and the frame 4 and thus clamp the energy storage device 12 in the frame 4.
  • Fig. 3a shows an embodiment of an energy storage device 12 of a system according to an embodiment.
  • Three discrete contact elements 16 are shown on one side of the energy storage device 12.
  • Fig. 3b shows a continuous contact element 16 on an energy storage device 12 according to an embodiment of the system.
  • the contact element 16 is formed on the energy storage device 12 in such a way that contact is established between the energy storage device 12 and the frame 4 along a continuous edge or surface.
  • the bracing between the energy storage device 12 and the frame 4 is thus particularly strong.
  • efficient bracing is possible, which is limited to force transmission and contact between the energy storage device 12 and the frame 4 only at points of potential vibration maxima of the frame 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)

Abstract

Es ist ein System zum Verspannen einer Energiespeichervorrichtung (12) in einem Rahmen (4) eines Fahrrads (2) gezeigt, wobei das System zumindest ein Kontaktelement (16), den Rahmen (4) und die Energiespeichervorrichtung (12) aufweist. Das System ist eingerichtet, wenn die Energiespeichervorrichtung (12) im Rahmen (4) eingesetzt ist, in einem ersten Zustand einen Kontakt zwischen dem Rahmen (4) und der Energiespeichervorrichtung (12) über das Kontaktelement (16) herzustellen, um die Energiespeichervorrichtung (12) im Rahmen (4) zu verspannen. Ferner ist das System eingerichtet, in einem zweiten Zustand den Kontakt zu unterbrechen. Ferner ist das System mittels eines Signals ansteuerbar, um das System zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand zu überführen. Zudem ist ein Fahrrad (2) mit einem solchen System gezeigt.

Description

System zum aktuiertem Verspannen einer Energiespeichervorrichtung in einem
Rahmen eines Fahrrads und Fahrrad
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Verspannen einer Energiespeichervorrichtung in einem Rahmen eines Fahrrads, wobei das System zumindest ein aktuierbares Kontaktelement aufweist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrrad mit einem solchen System zum Verspannen der Energiespeichervorrichtung in einem Rahmen.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrräder mit einer Energiespeichervorrichtung bekannt, wobei die Energiespeichervorrichtung im Rahmen angeordnet ist. Solche Fahrräder werden mit Energie aus der Energiespeichervorrichtung angetrieben. Dabei gibt es unterschiedliche Systeme, um die Energiespeichervorrichtung im Rahmen zu arretieren.
Aus DE 102019 204 572 B3 ist eine Verriegelungseinrichtung für eine Energieversor- gungseinrichtung für ein Fahrrad bekannt.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes System zum Verspannen einer Energiespeichervorrichtung in einem Rahmen eines Fahrrads zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein System zum Verspannen einer Energiespeichervorrichtung in einem Rahmen eines Fahrrads. Die Energiespeichervorrichtung kann eine Batterie, ein Akkumulator oder eine andere chemische oder alternativ oder zusätzlich elektrische Energiespeichervorrichtung aufweisen. Das Fahrrad kann beispielsweise ein elektrisch angetriebenes Fahrrad wie ein (S-)Pedelec, ein Cargobike, ein Velomobil oder ähnliches sein. Der Rahmen kann ein Oberrohr, ein Unterrohr sowie ein Sitzrohr aufweisen. Der Rahmen kann eingerichtet sein, die Energiespeichervorrichtung aufzunehmen. Dazu kann der Rahmen einen Ausschnitt aufweisen, welcher in zumindest einem Teil des Rahmens, wie dem Unterrohr, dem Sitzrohr oder dem Oberrohr, angeordnet sein kann. Durch Vorsehen des Ausschnitts in einem Teil des Rahmens können Seitenwände in diesem Teil des Rahmens ausgebildet werden. Beispielsweise weist das Unterrohr des Rahmens den Ausschnitt auf und es werden dadurch an den Längsseiten des Ausschnitts zwei nicht abgestützte Seitenwände ausgebildet.
Das System weist zumindest ein Kontaktelement, den Rahmen sowie die Energiespeichervorrichtung auf. Das System kann ein Kontaktelement aufweisen, alternativ kann das System mehrere Kontaktelemente aufweisen. Das zumindest eine Kontaktelement kann ein aktuierbares Kontaktelement sein. Ferner kann das System ein Steuergerät aufweisen, welches eingerichtet sein kann, das aktuierbare Kontaktelement zu steuern.
Das System ist eingerichtet, wenn die Energiespeichervorrichtung im Rahmen eingesetzt ist, in einem ersten Zustand einen Kontakt zwischen dem Rahmen und der Energiespeichervorrichtung über das Kontaktelement herzustellen. Der Zustand kann dabei ein Zustand des Systems oder alternativ oder zusätzlich ein Zustand des zumindest einen Kontaktelements sein. In dem ersten Zustand kann das Kontaktelement sowohl den Rahmen als auch die Energiespeichervorrichtung berühren. Alternativ oder zusätzlich kann über ein weiteres Element eine direkte Verbindung über das Kontaktelement zwischen dem Rahmen und der Energiespeichervorrichtung in dem ersten Zustand hergestellt werden. Das System ist eingerichtet, den ersten Zustand herzustellen, um die Energiespeichervorrichtung im Rahmen zu verspannen. Durch Aktuieren des Kontaktelements kann ein aktuiertes Verspannen hervorgerufen werden. Im ersten Zustand kann eine Kraft von der Energiespeichervorrichtung über das Kontaktelement auf den Rahmen wirken, und eine betragsgleiche Gegenkraft kann vom Rahmen über das Kontaktelement auf die Energiespeichervorrichtung wirken. Dies kann zum Verspannen der Energiespeichervorrichtung im Rahmen im ersten Zustand führen.
Ferner ist das System eingerichtet, wenn die Energiespeichervorrichtung im Rahmen eingesetzt ist, in einem zweiten Zustand den Kontakt zu unterbrechen. Durch das Unterbrechen des Kontakts zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen kann die vorher beschriebene Verspannung gelöst werden. Damit kann die Energiespeichervorrichtung gegenüber dem Rahmen beweglich gemacht werden. Ein Nutzer des Systems, beispielsweise ein Fahrer des Fahrrads, kann dann im zweiten Zustand des Systems die Energiespeichervorrichtung aus dem Rahmen herausnehmen. Dabei muss der Nutzer keine zusätzliche Kraft aufwenden, um die Verspannung zu lösen. Ferner ist das System mittels eines Signals ansteuerbar, um das System zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand zu überführen. Durch das Ansteuern des Systems mittels des Signals kann das System vom ersten in den zweiten Zustand und alternativ oder zusätzlich vom zweiten in den ersten Zustand überführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch Ansteuern des Systems mittels des Signals das System in zumindest einen weiteren Zustand überführt werden. Das Steuergerät kann eingerichtet sein, das Signal zu bestimmen und alternativ oder zusätzlich zum Ansteuern des Systems zu senden.
Durch das hiermit vorgestellte System kann die Energiespeichervorrichtung so im Rahmen des Fahrrads befestigt und verspannt werden, dass Schwingungen über das Kontaktelement vom Rahmen auf die Energiespeichervorrichtung übertragbar sind. Die Energiespeichervorrichtung, häufig eine schwere Batterie oder ein schwerer Akkumulator, kann dabei als langsam schwingende und träge Masse fungieren. Über das Verspannen kann eine Eigenfrequenz des Rahmens verringert werden, indem die träge Masse der Energiespeichervorrichtung mit dem Rahmen koppelbar ist. Die nicht abgestützten Seitenwände des Ausschnitts des Rahmens können durch die Verspannung versteift und zusätzlich oder alternativ abgestützt werden. Ferner kann Schwingungsenergie vom Rahmen in Wärmeenergie umgewandelt werden, beispielsweise in Schwingungsenergie der Energiespeichervorrichtung und alternativ oder zusätzlich der Kontaktelemente. Darüber hinaus ist es durch das vorliegende System möglich, Fertigungstoleranzen der Energiespeichervorrichtung sowie des Rahmens auszugleichen, indem durch das Verspannen leichte Unregelmäßigkeiten der Geometrien oder Außenmaße von Energiespeichervorrichtung und alternativ oder zusätzlich des Rahmens ausgeglichen werden können. Schwingungen können bei einem Fahrrad mit einer Energiespeichervorrichtung beispielsweise dann entstehen, wenn ein Elektromotor mittels Energie der Energiespeichervorrichtung betrieben wird und beim Betrieb Schwingungen erzeugt. Diese Schwingungen können beispielsweise zu Schwingungen des Rahmens und dabei vor allem zu Schwingungen der nicht abgestützten Seitenwände führen. Besonders wenn Eigenfrequenzen des Rahmens durch die anregenden Schwingungen des Elektromotors getroffen werden, können hierbei ungewollte Schwingungsmaxima entstehen. Durch das hiermit beschriebene System ist es möglich, mittels der Verspannung zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen die Schwingungen zum einen zu unterbinden oder zumindest abzuschwächen, da die Eigenfrequenz des Rahmens durch das Koppeln mit der Energiespeichervorrichtung verringert wird. Zum anderen können die Schwingungen auch zumindest teilweise in Wärmeenergie umgewandelt werden, was die Schwingungsenergie im Rahmen verringern kann. Dies kann zu einem verbesserten Handling des Fahrrads führen. Alternativ oder zusätzlich kann dies dazu führen, dass weniger Materialermüdung der Elemente des Fahrrads, beispielsweise der Energiespeichervorrichtung oder des Rahmens, vorliegt, und dies zu einer längeren Lebensdauer der Elemente des Fahrrads führen kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann das System ferner eine Erfassungsvorrichtung aufweisen, welche eingerichtet sein kann, eine Zustandsänderung des Fahrrads zu erfassen. Die Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise einen Kontaktsensor zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen aufweisen. Die Erfassungsvorrichtung kann ferner einen Tretkurbelsensor aufweisen, welcher erfasst, ob und alternativ oder zusätzlich mit welcher Frequenz eine Kurbel des Fahrrads durch den Nutzer betätigt wird. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Erfassungsvorrichtung einen Schalter an einem Lenker des Fahrrads. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Erfassungsvorrichtung einen Geschwindigkeitssensor. Der Schalter ist durch den Nutzer betätigbar. Eine Zustandsänderung des Fahrrads kann beispielsweise sein, dass die Energiespeichervorrichtung in den Rahmen vollständig eingeschoben wird. Alternativ, dass der Nutzer mit einem Pedalieren beginnt, oder alternativ, dass der Nutzer den Schalter betätigt.
Ferner kann das System eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsänderung das Signal zu bestimmen und mit dem bestimmten Signal das System anzusteuern. Das Steuergerät kann dabei eingerichtet sein, Information zur erfassten Zustandsänderung zu erhalten, und in Abhängigkeit davon das Signal zu bestimmen. Dabei kann das System von dem ersten in den zweiten Zustand und alternativ oder zusätzlich vom zweiten in den ersten Zustand überführt werden. Beispielsweise kann das System von dem ersten in den zweiten Zustand überführt werden, wenn der Geschwindigkeitssensor erfasst, dass sich das Fahrrad zumindest mit einer Mindestgeschwindigkeit fortbewegt. Das System kann vom zweiten in den ersten Zustand überführt werden, wenn der Geschwindigkeitssensor erfasst, dass sich das Fahrrad maximal mit einer Maximalgeschwindigkeit fortbewegt. Maximalgeschwindigkeit und Mindestgeschwindigkeit können dabei unterschiedlich oder gleich sein. Damit kann ein Verspannen der Energiespeichervorrichtung im Rahmen zumindest teilautomatisiert erfolgen, indem die Erfassungsvorrichtung die Zustandsänderung des Fahrrads erfasst. Ein Nutzer muss nicht notwendigerweise direkt das Signal zum Ansteuern des Systems zum Verspannen der Energiespeichervorrichtung im Rahmen ausgeben. Jedoch kann in einer Ausführungsform der Schalter vorgesehen sein, so dass der Nutzer manuell das System ansteuern kann. Mittels der Erfassungsvorrichtung kann somit gewährleistet werden, dass die Energiespeichervorrichtung im Rahmen immer dann verspannt wird, wenn ein Fahren des Fahrrads vorliegt oder bevorsteht und es damit wahrscheinlich ist, dass bald Schwingungen des Rahmens auftreten werden. Somit können Schwingungen, welche während des Fahrens, beispielsweise während des Betreibens des Elektromotors zum Fahren, erzeugt werden, über die Verspannung auf die Energiespeichervorrichtung übertragen werden. Liegt kein Fahren vor und steht das Fahrrad beispielsweise, kann der zweite Zustand vorliegen, so dass die Energiespeichervorrichtung vom Nutzer leicht entnommen werden kann und dieser nicht gegen die Verspannung Kraft aufwenden muss, um die Energiespeichervorrichtung aus dem Rahmen herauszunehmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das System ferner einen Aktuator aufweisen. Der Aktuator kann eine Betätigungsvorrichtung aufweisen. Der Aktuator kann mit Energie der Energiespeichervorrichtung betrieben werden. Der Aktuator kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von dem Signal das System in den ersten oder in den zweiten Zustand zu überführen. Dabei kann das Steuergerät eingerichtet sein, das Signal an den Aktuator zu senden, um den Aktuator anzusteuern. Dabei kann der Aktuator Teil des Kontaktelements sein, alternativ kann der Aktuator zumindest mit dem Kontaktelement kraftübertragend gekoppelt sein. Das Kontaktelement und der Aktuator können miteinander verbunden sein. Der Aktuator kann eingerichtet sein, das Kontaktelement zu aktuieren, beispielsweise zu verschieben. Der Aktuator kann das Kontaktelement so verschieben, dass das System vom ersten in den zweiten Zustand und alternativ oder zusätzlich vom zweiten in den ersten Zustand überführt werden kann.
Mittels des Aktuators ist ein manuelles Betätigen der Kontaktelemente durch den Nutzer des Fahrrads nicht notwendig. Der Nutzer muss keine Kraft zum Verspannen oder zum Lösen der Verspannung aufwenden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator eine Pneumatik aufweisen. Die Pneumatik kann einen Vorratstank, ein Arbeitsmedium und eine Pumpe sowie Verbindungsschläuche aufweisen. Die Pneumatik kann einen betätigbaren Kolben aufweisen, wobei der Kolben axial in einem Zylinder der Pneumatik verschiebbar sein kann. Zumindest einer von dem Kolben oder dem Zylinder kann mit dem Kontaktelement verbunden sein, um das Kontaktelement zu verschieben.
Mittels der Pneumatik kann eine einfache und kostengünstige Betätigung des Kontaktelements umgesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator eine Hydraulik aufweisen. Die Hydraulik kann in Kombination mit der Pneumatik vorgesehen sein, alternativ kann nur die Pneumatik oder nur die Hydraulik vorgesehen sein. Die Hydraulik kann Schläuche, einen Vorratstank, ein Arbeitsmedium sowie eine Pumpe aufweisen. Darüber hinaus kann die Hydraulik einen in einem Zylinder axial bewegbaren Kolben sowie den Zylinder aufweisen, wobei zumindest einer von dem Zylinder oder dem Kolben mit dem Kontaktelement verbunden sein kann, um das Kontaktelement mittels der Hydraulik zu betätigen.
Mittels der Hydraulik ist eine einfache und einfach wartbare sowie kostengünstige Ausführungsform des Aktuators zum Betätigen des Kontaktelements gezeigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Aktuator einen intelligenten Werkstoff aufweisen. Der Aktuator kann zusätzlich zur Pneumatik und alternativ oder zusätzlich zur Hydraulik den intelligenten Werkstoff aufweisen. Alternativ weist der Aktuator lediglich zumindest einen intelligenten Werkstoff auf. Ein intelligenter Werkstoff kann beispielsweise ein Piezoelement sein. Dabei kann eine Spannungsänderung zu einer Veränderung der Geometrie oder der Außenmaße des Piezoelements führen. Energie dafür kann von der Energiespeichervorrichtung bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der intelligente Werkstoff ein Gedächtnismaterial aufweisen, welches durch eine Temperaturänderung veränderbar sein kann. Durch Ansteuern des intelligenten Werkstoffs kann das Kontaktelement aktuiert werden, und zwischen dem ersten und zweiten Zustand überführt werden. Durch Vorsehen eines intelligenten Werkstoffs kann ein möglichst effizienter Aktuator bereitgestellt werden, in dem, im Vergleich zur Hydraulik oder Pneumatik, beispielsweise auf Versorgungsleitungen, eine Arbeitsflüssigkeit sowie Pumpen oder Tanks verzichtet werden kann. Dies kann zu einer Erleichterung während der Konstruktion des Fahrrads führen. Wenn der Aktuator mit einem intelligenten Werkstoff mit zumindest einem von der Hydraulik oder Pneumatik kombiniert wird, so kann eine Verringerung der Ausfallwahrscheinlichkeit des Aktuators erreicht werden, da bei einem Ausfall eines Teils des Aktuators der andere Teil unabhängig davon noch funktionieren kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das System ferner einen mechanischen Hebel aufweisen. Der mechanische Hebel kann mit dem intelligenten Werkstoff des Aktuators kraftübertragend gekoppelt sein. Der mechanische Hebel kann eingerichtet sein, in Kombination mit dem intelligenten Werkstoff das System in den ersten oder in den zweiten Zustand zu überführen. So kann der intelligente Werkstoff eine kleine Ausdehnung aufweisen, und der mechanische Hebel kann so mit dem intelligenten Werkstoff mechanisch und kraftübertragend gekoppelt sein, dass diese kleine Bewegung in eine größere Bewegung umgesetzt werden kann. Dies kann zu einem vollständigen Betätigen oder Aktuieren des Kontaktelements durch den Aktuator führen.
Durch Vorsehen des mechanischen Hebels kann auch ein intelligenter Werkstoff verwendet werden, welcher lediglich kleine relative Geometrieänderungen während des Betätigens des intelligenten Werkstoffs aufweist. Der mechanische Hebel kann diese kleine relative Änderung dann in eine größere Änderung umwandeln, so dass das Kontaktelement vollständig von einem Zustand in einen anderen Zustand überführbar ist. Es kann auf komplexere, teurere oder auch größere intelligente Werkstoffe somit verzichtet werden, wenn der intelligente Werkstoff in Kombination mit dem mechanischen Hebel verwendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das System zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand überführbar sein, wenn die Energiespeichervorrichtung vollständig in dem Ausschnitt des Rahmens eingesetzt ist. Dabei kann das System nur dann überführbar sein, wenn die Energiespeichervorrichtung vollständig in den Ausschnitt des Rahmens eingesetzt ist. Wenn die Energiespeichervorrichtung nicht vollständig, beispielsweise nur teilweise oder gar nicht, in den Rahmen eingeschoben oder eingesetzt ist, kann das System nicht zwischen den Zuständen überführbar sein. Ein vollständiges Einschieben oder Einsetzen der Energiespeichervorrichtung in den Rahmen kann ein Einschieben oder Einsetzen bis zu einem Anschlag sein. Der Anschlag kann dadurch definiert sein, dass eine elektrische Verbindung zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen vorliegt.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Verspannen erst dann erfolgt, wenn ein elektrischer Kontakt zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen besteht. Somit kann sichergestellt werden, dass ein Betrieb des Fahrrads mit Energie der Energiespeichervorrichtung im verspannten Zustand möglich ist. Ferner kann sichergestellt werden, dass Energie der Energiespeichervorrichtung zum Verspannen bereitgestellt werden kann. Würde das System beispielsweise vom ersten in den zweiten Zustand überführbar sein, wenn die Energiespeichervorrichtung noch nicht vollständig in den Rahmen eingeschoben ist, so kann das Verspannen dann dazu führen, dass die Energiespeichervorrichtung nicht weiter in den Ausschnitt des Rahmens eingeschoben werden kann. Dies kann dann dazu führen, dass kein elektrischer Kontakt zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen hergestellt werden kann. Dies kann zu einer Beeinträchtigung der Verwendung des Fahrrads führen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine Kontaktelement an der Energiespeichervorrichtung angeordnet. Der Aktuator kann ebenfalls an der Energiespeichervorrichtung angeordnet sein.
Durch eine Anordnung des Kontaktelements an der Energiespeichervorrichtung kann eine Versorgung des Aktuators mit Energie der Energiespeichervorrichtung stets gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das zumindest eine Kontaktelement an dem Rahmen angeordnet sein. Dabei kann der Aktuator ebenfalls an dem Rahmen angeordnet sein.
Durch Anordnen des Kontaktelements an dem Rahmen kann das Gewicht der Energiespeichervorrichtung verringert werden. Ferner kann die räumliche maximale Ausdehnung der Energiespeichervorrichtung, oder eines Rahmen der Energiespeichervorrichtung, verringert werden, da diese nicht zusätzlich das Kontaktelement oder den Aktuator aufnehmen muss. Dies kann zu einer Erleichterung der Konstruktion des Fahrrads führen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das System mehrere Kontaktelemente auf, wie eine gerade Anzahl an Kontaktelementen, beispielsweise vier, sechs oder acht Kontaktelemente. Die Kontaktelemente können zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen angeordnet sein. Die Kontaktelemente können an zwei voneinander abgewandten Seiten der Energiespeichervorrichtung angeordnet sein, beispielsweise an Längsseiten der Energiespeichervorrichtung. Alternativ oder zusätzlich können die Kontaktelemente an zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Rahmens angeordnet sein, beispielsweise an Innenseiten der Seitenwände. Die Kontaktelemente können symmetrisch angeordnet sein. Es kann auch zumindest ein Kontaktelement an einer Stirnseite einer Längserstreckung des Ausschnitts oder alternativ oder zusätzlich an einer Stirnseite der Energiespeichervorrichtung angeordnet sein. Alternativ kann ein durchgehendes Kontaktelement entlang einer Kante oder einer Fläche zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen angeordnet sein. Dies kann, im Gegensatz zu einzelnen Kontaktelementen, welche eine punktuelle Verspannung und Verbindung zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen hervorrufen können, zu einer durchgehenden Verspannung und Verbindung zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen führen.
Durch Vorsehen mehrerer Kontaktelemente kann das Verspannen und die Verbindung zwischen der Energiespeichervorrichtung und dem Rahmen verbessert werden. Energie- und Schwingungsübertragung zwischen Energiespeichervorrichtung und Rahmen können verbessert werden. Bei Vorsehen einzelner, beispielsweise diskreter, Kontaktelemente zwischen Energiespeichervorrichtung und Rahmen kann eine Schwingungsübertragung zwischen Energiespeicher und Rahmen besonders effizient erfolgen, beispielsweise wenn diese Kontaktelemente an Orten von Schwingungsmaxima des Rahmens angeordnet sind. Dies kann dann dazu führen, dass im zweiten Zustand die Energiespeichervorrichtung aus dem Rahmen leichter herausnehmbar ist, wenn die Energiespeichervorrichtung nicht im Rahmen verspannt ist. Wenn ein durchgehendes oder kontinuierliches Kontaktelement vorgesehen ist, kann eine besonders starke Schwingungsübertragung bereitgestellt werden. Es kann dann während der Konstruktion des Rahmens und des Fahrrads darauf verzichtet werden, rahmenspezifische Schwin- gungsmaxima beispielsweise durch Simulation zu bestimmen, um damit die diskreten Kontaktelemente optimal anordnen zu können. Dies kann Entwicklungsarbeit und Kosten senken. Ein Herausnehmen im zweiten Zustand kann in so einem Fall, im Vergleich zu diskreten Kontaktelementen, jedoch gegebenenfalls erschwert werden, da potenziell mehr Verbindungsfläche zwischen Energiespeichervorrichtung und Rahmen vorgesehen sein kann. Auch kann in dem Fall der diskreten Kontaktelemente eine geringere Verspannkraft notwendig sein, was energiesparend bezüglich der in der Energiespeichervorrichtung gespeicherten Energie sein kann, welche zum Betätigen und Aktuieren der Kontaktelemente mittels des Aktuators verwendet wird.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem System nach einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung. Das Fahrrad kann ein E-Bike, ein (S-)Pedelec, ein E-Motorrad, ein E-Roller oder ein E-Scooter sein. Das System kann dabei zum Verspannen der Energiespeichervorrichtung im Rahmen verwendet werden.
Fig. 1 zeigt ein Fahrrad gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2a zeigt ein System des Fahrrads aus Fig. 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2b zeigt Elemente des in Fig. 2a gezeigten Systems.
Fig. 2c zeigt weitere Elemente des in Fig. 2a gezeigten Systems.
Fig. 3a zeigt eine Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform eines Systems des Fahrrads aus Fig. 1 .
Fig. 3b zeigt eine Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform eines Systems des Fahrrads aus Fig. 1 .
Fig. 1 zeigt ein Fahrrad 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrrad 2 weist einen Rahmen 4 auf. Der Rahmen 4 weist ein Unterrohr 6 auf, in welchem ein Ausschnitt 8 vorgesehen ist. Der Ausschnitt 8 zeigt dabei nach unten auf den Untergrund, auf dem das Fahrrad 2 steht. Durch den Ausschnitt 8 werden zwei Seitenwände 10 ausgeformt, welche gegenüberliegend und seitlich an dem Unterrohr 6 ausgebildet sind. Ferner weist das Fahrrad 2 eine Energiespeichervorrichtung 12 auf, die in Fig. 1 vollständig in den Ausschnitt 8 eingeschoben ist. Schematisch dargestellt sind ferner ein Hebel 20 an einem Lenker des Fahrrads 2, ein Tretkurbelsensor 22 sowie ein Kontaktsensor 24. Das Fahrrad 2 weist zudem einen Elektromotor 14 auf, welcher eingerichtet ist, mittels Energie der Energiespeichervorrichtung 12 das Fahrrad anzutreiben.
Fig. 2a zeigt Elemente eines Systems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist dabei den Rahmen 4 sowie die Energiespeichervorrichtung 12 und Kontaktelemente 16 auf. In Fig. 2a ist die Energiespeichervorrichtung 12 aus dem Rahmen 4 herausgenommen. Zu erkennen sind sechs Kontaktelemente 16, welche an den Seitenwänden 10 des Ausschnitts 8 angeordnet sind.
Im Vergleich zu Fig. 2a, welche eine Perspektivansicht auf das System zeigt, ist in Fig. 2b eine Draufsicht von unten auf die Energiespeichervorrichtung 12 im eingeschobenen Zustand im Rahmen 4 gezeigt. Hierbei verbinden Kontaktelemente 16 die Energiespeichervorrichtung 12 mit den Seitenwänden 10. Zusätzlich in Fig. 2b ist schematisch ein mechanischer Hebel 18 gezeigt.
Fig. 2c zeigt in einer Perspektivansicht einen Teil des Unterrohrs 6. Dabei ist schematisch gezeigt, wie Aktuatoren 26, 28, 30 in Verbindung mit dem Kontaktelement 16 und dem mechanischen Hebel 18 in Verbindung stehen.
Wenn, wie in Fig. 2b gezeigt, die Energiespeichervorrichtung 12 vollständig im Rahmen 4 eingeschoben ist, kann die Energiespeichervorrichtung 12 mit dem Rahmen 4 verspannt werden. Dies stellt einen ersten Zustand des Systems dar. Zum Verspannen ist einer der Aktuatoren 26, 28, 30 vorgesehen, um das Kontaktelement 16 zu betätigen. Dabei ist, wie gezeigt in Fig. 2a, das Kontaktelement 16 beispielsweise an dem Rahmen 4 angeordnet und der Aktuator 26, 28, 30 kann das Kontaktelement 16 zur Energiespeichervorrichtung 12 schieben, um die Energiespeichervorrichtung 12 im Rahmen 4 zu verspannen. Zum Verspannen wird der Aktuator 26, 28, 30 mit einem Signal von einem nicht ferner gezeigten Steuergerät angesteuert.
Eine Erfassungsvorrichtung 20, 22, 24 ist eingerichtet, eine Zustandsänderung des Fahrrads 2 zu erfassen und diese Information an das Steuergerät zu senden. Das Steuergerät ist eingerichtet, in Abhängigkeit davon das Signal zum Ansteuern des Aktuators 26, 28, 30 zu bestimmen. Wird der Hebel 20 betätigt, folgt eine Zustandsänderung des Fahrrads 2 und das Signal zum Ansteuern des Aktuators 26, 28, 30 wird bestimmt. Legt der Fahrer beispielsweise den Hebel 20 um und indiziert damit, dass die Energiespeichervorrichtung 12 verspannt werden soll, wird das Signal zum Steuern des Aktuators 26, 28, 30 so bestimmt, dass die Energiespeichervorrichtung 12 in dem Rahmen 4 verspannt wird. Bei Umlegen des Hebels 20 in eine andere Position wird der Aktuator 26, 28, 30 so angesteuert, dass die Energiespeichervorrichtung 12 nicht mehr im Rahmen 4 verspannt ist, was einen zweiten Zustand des Systems darstellt. Die Erfassungsvorrichtung 22 weist ferner einen Tretkurbelsensor 22 auf, welcher erfasst, ob und mit welcher Frequenz eine Kurbel des Fahrrads 2 durch den Fahrer betätigt wird. Tritt der Fahrer beispielsweise in die Pedale, erfolgt ein Verspannen, und wenn der Fahrer nicht in die Pedale tritt, so wird das System in den zweiten Zustand überführt und die Energiespeichervorrichtung 12 ist nicht mehr im Rahmen 4 verspannt. Ferner ist ein Kontaktsensor 24 vorgesehen, welcher einen Kontakt zwischen der Energiespeichervorrichtung 12 und dem Rahmen 4 erfassen kann. Wird ein Kontakt erfasst, so erfolgt ein Bestimmen des Signals für den Aktuator 26, 28, 30 so, dass die Energiespeichervorrichtung 12 im Rahmen 4 verspannt wird. Es genügt dabei bereits eine Art von Erfassungsvorrichtung 20, 22, 24.
Es ist eine Pneumatik 26 vorgesehen, welche nur in Teilen und schematisch in Fig. 2c dargestellt ist. Mittels der Pneumatik 26 wird das Kontaktelement 16 betätigt. Ferner ist lediglich schematisch eine Hydraulik 28 dargestellt, mittels welcher ebenfalls das Kontaktelement 16 betätigt wird. Zudem ist lediglich schematisch ein intelligenter Werkstoff 30 dargestellt, mittels welchem das Kontaktelement 16 betätigt wird. In Kombination mit dem intelligenten Werkstoff 30 fungiert der Hebel 18, so dass das Kontaktelement 16 auch bei kleinen geometrischen Änderungen des intelligenten Werkstoffs 30 vollständig vom ersten in den zweiten und vom zweiten in den ersten Zustand überführbar ist. Das Steuergerät ist dabei eingerichtet, einen von der Pneumatik 26, der Hydraulik 28 und dem intelligenten Werkstoff 30 mittels des bestimmten Signals anzusteuern, um das System in den ersten oder zweiten Zustand zu überführen. Es genügt dabei bereits eine Art von Aktuator 26, 28, 30.
In dem Fall dargestellt in Fig. 2a ist das System nicht vom ersten in den zweiten Zustand oder vom zweiten in den ersten Zustand überführbar, da die Energiespeichervorrichtung 12 nicht vollständig in den Rahmen 4 eingesetzt ist. Erst wenn, wie gezeigt in den Fig. 1 und 2b, die Energiespeichervorrichtung 12 vollständig in den Rahmen 4 eingesetzt ist, kann das System vom ersten in den zweiten Zustand überführt werden. Erst dann können die Kontaktelemente 16 einen Kontakt zwischen der Energiespeichervorrichtung 12 und dem Rahmen 4 herstellen und somit die Energiespeichervorrichtung 12 im Rahmen 4 verspannen.
In Fig. 3a ist eine Ausführungsform einer Energiespeichervorrichtung 12 eines Systems gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Dabei sind auf einer Seite der Energiespeichervorrichtung 12 drei diskrete Kontaktelemente 16 gezeigt. Demgegenüber ist in Fig. 3b ein kontinuierliches Kontaktelement 16 an einer Energiespeichervorrichtung 12 gemäß einer Ausführungsform des Systems gezeigt. Im Unterschied zur Energiespeichervorrichtung 12 aus Fig. 3a ist das Kontaktelement 16 derart an der Energiespeichervorrichtung 12 ausgebildet, dass entlang einer kontinuierlichen Kante oder Fläche ein Kontakt zwischen der Energiespeichervorrichtung 12 und dem Rahmen 4 hergestellt wird. Die Verspannung zwischen der Energiespeichervorrichtung 12 und dem Rahmen 4 ist somit besonders stark. Demgegenüber ist bei den diskreten Kontaktelementen 16 aus Fig. 3a eine effiziente Verspannung möglich, welche sich auf eine Kraftübertragung und einen Kontakt zwischen Energiespeichervorrichtung 12 und Rahmen 4 lediglich an Punkten von potenziellen Schwingungsmaxima des Rahmens 4 beschränkt. Bezuqszeichen
Fahrrad
Rahmen
Unterrohr
Ausschnitt im Unterrohr des Rahmens
Seitenwand des Ausschnitts
Energiespeichervorrichtung
Elektromotor
Kontaktelement mechanischer Hebel
Hebel
Tretkurbelsensor
Kontaktsensor
Pneumatik
Hydraulik
Piezoelement

Claims

Patentansprüche
1. System zum Verspannen einer Energiespeichervorrichtung (12) in einem Rahmen (4) eines Fahrrads (2), wobei das System zumindest ein Kontaktelement (16), den Rahmen (4) und die Energiespeichervorrichtung (12) aufweist, wobei das System eingerichtet ist, wenn die Energiespeichervorrichtung (12) im Rahmen (4) eingesetzt ist, in einem ersten Zustand einen Kontakt zwischen dem Rahmen (4) und der Energiespeichervorrichtung (12) über das Kontaktelement (16) herzustellen, um die Energiespeichervorrichtung (12) im Rahmen (4) zu verspannen, und in einem zweiten Zustand den Kontakt zu unterbrechen, und wobei das System mittels eines Signals ansteuerbar ist, um das System zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand zu überführen.
2. System nach Anspruch 1 , wobei das System ferner eine Erfassungsvorrichtung (20; 22; 24) aufweist, welche eingerichtet ist, eine Zustandsänderung des Fahrrads (2) zu erfassen, und wobei das System ferner eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der erfassten Zustandsänderung das Signal zu bestimmen und mit dem bestimmten Signal das System anzusteuern.
3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System ferner einen Aktuator (26; 28; 30) aufweist, welcher eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Signal das System in den ersten oder in den zweiten Zustand zu überführen.
4. System nach Anspruch 3, wobei der Aktuator (26) eine Pneumatik (26) aufweist.
5. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Aktuator (28) eine Hydraulik (28) aufweist.
6. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Aktuator (30) einen intelligenten Werkstoff (30) aufweist.
7. System nach Anspruch 6, wobei das System ferner einen mechanischen Hebel (18) aufweist, welcher eingerichtet ist, in Kombination mit dem intelligentem Werkstoff (30) das System in den ersten oder in den zweiten Zustand zu überführen.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System zwischen dem ersten und zweiten Zustand überführbar ist, wenn die Energiespeichervorrichtung (12) vollständig in einen Ausschnitt (8) des Rahmens (4) eingesetzt ist.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Kontaktelement (16) an der Energiespeichervorrichtung (12) angeordnet ist.
10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Kontaktelement (16) an dem Rahmen (4) angeordnet ist.
11 . System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System mehrere Kontaktelemente (16) aufweist, welche zwischen der Energiespeichervorrichtung (12) und dem Rahmen (4) angeordnet sind.
12. Fahrrad (2) mit einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um die Energiespeichervorrichtung (12) im Rahmen (4) zu verspannen.
EP23836370.9A 2022-12-20 2023-12-18 System zum aktuiertem verspannen einer energiespeichervorrichtung in einem rahmen eines fahrrads und fahrrad Pending EP4638249A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022214010.9A DE102022214010B4 (de) 2022-12-20 2022-12-20 System zum aktuiertem Verspannen einer Energiespeichervorrichtung in einem Rahmen eines Fahrrads und Fahrrad
PCT/EP2023/086316 WO2024133056A1 (de) 2022-12-20 2023-12-18 System zum aktuiertem verspannen einer energiespeichervorrichtung in einem rahmen eines fahrrads und fahrrad

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4638249A1 true EP4638249A1 (de) 2025-10-29

Family

ID=89474394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23836370.9A Pending EP4638249A1 (de) 2022-12-20 2023-12-18 System zum aktuiertem verspannen einer energiespeichervorrichtung in einem rahmen eines fahrrads und fahrrad

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4638249A1 (de)
DE (1) DE102022214010B4 (de)
WO (1) WO2024133056A1 (de)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8469381B2 (en) * 2010-08-26 2013-06-25 Cycling Sports Group, Inc. Bicycle
JP6908557B2 (ja) * 2018-05-18 2021-07-28 株式会社シマノ ロック装置、バッテリユニット、および、バッテリホルダ
JP2019199243A (ja) * 2018-05-18 2019-11-21 株式会社シマノ ロック装置、バッテリユニット、および、バッテリホルダ
DE102019204572B3 (de) 2019-04-01 2020-08-06 Brose Antriebstechnik GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Berlin Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung einer Energieversorgungseinheit für ein Fahrrad
CN111806618B (zh) * 2019-04-11 2022-03-15 太普动力新能源(常熟)股份有限公司 锁固结构及具有该锁固结构的电动自行车架
NL2023156B1 (en) * 2019-05-17 2020-12-01 Axa Stenman Nederland B V Locking device for locking a battery unit, as well as a bicycle and a method for unlocking a battery unit
DE202019005536U1 (de) * 2019-08-29 2021-02-10 Marquardt Gmbh Fahrzeug
EP3943373B1 (de) * 2020-07-24 2025-03-12 TIER Mobility SE Elektrischer roller mit batteriedock
DE102021104610A1 (de) * 2021-02-26 2022-09-01 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verriegelungsvorrichtung zur Verriegelung eines Akkupacks
CN218055439U (zh) * 2022-04-08 2022-12-16 浙江欧凯车业有限公司 一种锁紧机构及电动车
CN115384660B (zh) * 2022-09-30 2025-10-17 深圳市可立捷电子科技有限公司 一种用于电动助力车的电池锁

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024133056A1 (de) 2024-06-27
DE102022214010B4 (de) 2026-02-26
DE102022214010A1 (de) 2024-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010005215B4 (de) Bremssystem
DE102010000784B4 (de) Bremsvorrichtung
DE102009055639B4 (de) Bremssystem
DE102020200677B4 (de) Antriebsvorrichtung für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrrad mit einem elektrischen Hilfsantrieb und Verfahren zur Steuerung der Antriebsvorrichtung
DE102015226820A1 (de) Elektronisches Bremssystem
DE102007016864A1 (de) Bremssystem für ein Fahrzeug
DE102019131196A1 (de) Bremssystem
DE102018206586A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges mit einem elektrohydraulischen Bremssystem sowie elektrohydraulisches Bremssystem eines Fahrzeuges
EP3020995A1 (de) Hydraulischer hilfsaktuator sowie fahrzeug mit einem hydraulischen hilfsaktor
DE60010862T2 (de) Fahrzeugbremsanlage und fahrzeugbremsvorrichtung
WO2020187352A1 (de) System zum antreiben und bremsen eines fahrzeugs
DE102017218384B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges mit einem elektrohydraulischen Bremssystem
DE102005042997A1 (de) Hydrauliksystem und Gabelstapler mit diesem
EP4638249A1 (de) System zum aktuiertem verspannen einer energiespeichervorrichtung in einem rahmen eines fahrrads und fahrrad
DE102010008018A1 (de) Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb
DE102019113018A1 (de) Antriebsvorrichtung und antriebssystem
EP1716351B1 (de) Hydraulische fahrzeugbremse mit feststellbremsvorrichtung und verfahren zu deren betrieb
DE102008035180B4 (de) Bremskrafterzeuger für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit regenerativer Bremsfunktion
DE102020115081A1 (de) Schaltventil und antriebssystem
DE19643304B4 (de) Sicherheitseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Automatgetriebe
EP3683110A1 (de) Bremsassistenzeinrichtung
EP2017502A2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Unterstützen eines Schaltvorgangs bei einem Handschaltgetriebe
EP3981654B1 (de) Elektromechanische bremsverriegelung für einen elektrisch angetriebenen schubanhänger
DE102019205974A1 (de) Elektromechanischer Bremsdruckerzeuger für ein hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeugs und Fahrzeug umfassend einen elektromechanischen Bremsdruckerzeuger
EP3632785B1 (de) Bremshebelvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250617

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)