WO2024078978A1 - Elektrische verbindung zwischen einer elektrischen einrichtung und einem elektrisch betreibbaren fahrzeug, elektrische einrichtung und elektrisches fahrzeug - Google Patents

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WO2024078978A1
WO2024078978A1 PCT/EP2023/077677 EP2023077677W WO2024078978A1 WO 2024078978 A1 WO2024078978 A1 WO 2024078978A1 EP 2023077677 W EP2023077677 W EP 2023077677W WO 2024078978 A1 WO2024078978 A1 WO 2024078978A1
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vehicle
plug connector
electrical
electrical connection
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PCT/EP2023/077677
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Inventor
Andreas Papenfuss
Anton PAPENFUSS
Original Assignee
Dynamic Drives Giessen Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/60—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts
    • B62M6/65—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at axle parts with axle and driving shaft arranged coaxially
    • 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
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    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K2204/00—Adaptations for driving cycles by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts

Definitions

  • the invention relates to an electrical connection between an electrical device and an electrically operated vehicle, as well as an electrical device and an electrically operated vehicle.
  • Vehicles that are fully or partially electrically operated have become increasingly popular in recent years.
  • Cargo bikes, e-bikes and pedelecs in particular are becoming increasingly popular.
  • Such vehicles are often driven directly by a person using pedals and are supported by one or more electric motors that can be switched on when required.
  • the energy for the electric motors is provided by a rechargeable battery that must be recharged or replaced from time to time.
  • the vehicle is powered only by the energy stored in the battery and one or more electric motors.
  • a generator is connected to the pedals, which converts the energy generated when the pedals are pressed and stores it in the battery. This means that a drive chain is not required, the vehicle is lighter because the mechanical drive train is not required, and it requires less maintenance. This is particularly important in the area of cargo bikes.
  • EP 4 151 513 A1 describes a motor for an electric bicycle.
  • the motor is arranged in the fork of the bicycle.
  • a connector on the motor is connected to a mating connector on the fork to create an electrical connection.
  • This motor with connector can only be used with forks where the mating connector is a certain distance from the motor and is shifted perpendicular to the axis of the motor. If the mating connector is on the axis of the motor or arranged parallel to it, a completely different motor design is required, otherwise the electrical connection to the mating connector will not work.
  • the object of the invention is therefore to avoid the aforementioned disadvantages and to develop an electrical connection as well as an associated electrical device and a corresponding vehicle, in which the electrical device can be replaced quickly and easily even by a single person and in which the assembly can be carried out regardless of whether the mating connector is arranged in the area of the rotation axis of the device or at a distance from it.
  • the electrical device has a mounting position in which it can be attached to a vehicle or to a part of a vehicle.
  • the device also has at least one plug connector, whereby the vehicle has at least one mating plug connector. If the electrical device is now moved to its mounting position, the plug connector and the mating plug connector automatically come into contact with one another and the electrical connection is established. An extra connection for the electrical parts is therefore not necessary. This avoids both damage to the electrical cables and incorrect connection, such as reverse polarity.
  • the electrical unit can also be replaced more quickly, as the electrical connection does not have to be disconnected and reconnected separately. Replacing the electrical device is easy, even for a layperson, in just a few steps.
  • a transition piece is also provided which bridges the distance between the device and the mating plug connector if this is necessary. This is particularly important if the structural conditions of the vehicle or part of the vehicle mean that the mating plug connector is not provided directly on the receptacle.
  • the transition piece is then mounted on the device or on its housing and automatically creates the electrical connection between the plug connector and the mating connector when the device is mounted.
  • the transition piece can therefore preferably have a guide that has a certain strength so that additional assembly, e.g. manual plugging, of the plug connector and the mating connector is not necessary.
  • the mounting position of the electrical device on the vehicle is mechanically defined in a unique manner. This means that the electrical device can only be arranged in the correct position on the vehicle; incorrect positioning is not possible. This protects the device from installation errors, as incorrect connection is not possible.
  • An engine and/or a generator can serve as an electrical device.
  • a gearbox can also be used here.
  • the engine can be used to drive one or more wheels of the vehicle.
  • the generator can be used, for example, to convert energy generated by an operator when operating the pedals into electrical energy and feed it into the accumulator and/or directly drive a motor.
  • the device can be arranged in the area of the wheel hub of a wheel of the vehicle. This is particularly useful for motors that drive the corresponding wheel.
  • the device can also be arranged in the area of the pedals of the vehicle. If the device is a generator, the operation of the pedals by the operator can be converted directly into electrical energy.
  • the pedals can be designed so that the operator can operate them by pressing them with their foot or manually.
  • At least one holder for the device or at least part of the device is provided on the vehicle or on a part of the vehicle.
  • the device When transferred to the assembly position, the device is then inserted into the holder in its entirety or in parts. This makes the correct placement and positioning of the device easier and more error-proof for an operator.
  • an adapter which can be attached to the vehicle or to a part of the vehicle and which has the receptacle for the electrical device.
  • the adapter can be attached to the vehicle either detachably or permanently, for example by welding or gluing.
  • the adapter can be designed like a capsule and have a body and a cover detachably attached to the body.
  • the receptacle for the electrical device is then located inside the capsule.
  • Such an adapter is particularly suitable for accommodating a Generators are advantageous because they can be easily positioned between the pedals and can withstand mechanical stress.
  • the mating connector required to establish the electrical connection can be arranged on the receptacle or on the adapter.
  • the plug connector and mating connector then automatically come into operative connection with one another when the device and the receptacle are inserted.
  • the transition piece can also be used here if the mating connector is spaced apart from the adapter.
  • the device has a housing on which the plug connector is arranged.
  • the plug connector is provided on the outside of the housing.
  • the device is well protected against damage, weather influences and contamination by the housing and is easy to handle. By arranging it on the outside of the housing, the plug connector is also securely arranged in an easily accessible location.
  • the invention also includes an electrical device for use on or in a vehicle that is at least partially electrically operated and suitable for establishing the electrical connection.
  • the electrical device has at least one plug connector that is accessible from the outside and which then automatically comes into operative connection with a mating plug connector when mounted on or in the vehicle and establishes the electrical connection.
  • the device also includes a motor and/or a generator and/or a transmission.
  • the invention also includes a vehicle which comprises at least one electrical device according to the invention and at least one electrical connection according to the invention.
  • vehicle can also have several identical or different electrical devices according to the invention and also several or a large number of electrical connections according to the invention.
  • Fig. 1 a first embodiment of a device according to the invention in a perspective side view
  • Fig. 2 the device from Fig. 1 in assembly position
  • Fig. 3 a holder for a device according to Fig. 1 and 2
  • Fig. 4 the image from Fig. 3 in exploded view
  • Fig. 5 the device from Fig. 1 and a transition piece, perspective
  • Fig. 6 the transition piece from Fig. 5, perspective
  • Fig. 7 a guide, perspective
  • Fig. 8 the transition piece from Fig. 6 and the guide from Fig. 7 in the assembled state, perspective,
  • Fig. 9 a device according to the invention in a second embodiment with adapter, perspective in exploded view,
  • Fig. 10 the device from Fig. 9 viewed in perspective from the other direction
  • Fig. 11 a device according to the invention in a third embodiment in a perspective exploded view before assembly
  • Fig. 12 the device from Fig. 11 viewed in perspective from the other direction
  • Fig. 13 the device from Fig. 11 and 12 at the beginning of the assembly, perspective,
  • Fig. 14 the device from Fig. 13 viewed in perspective from the other direction
  • Fig. 15 the device from Fig. 11 to 14 shortly before completion of the assembly, perspective,
  • Fig. 16 the device from Fig. 15 viewed in perspective from the other direction
  • Fig. 17 the device from Fig. 11 to 16 in assembly position, perspective,
  • Fig. 18 the device from Fig. 17 viewed in perspective from the other direction.
  • Fig. 1 shows an electrical device 10 with a housing 13. On the outside of the device 10 there is a transition piece 14, at one end of which the plug connector 11 is provided.
  • This device 10 is intended in particular for two-sided mounting on a part 20 of a vehicle, for example on a fork of an e-bike or similar.
  • the transition piece 14 bridges the distance between the device 10 itself and the mating connector 21.
  • the device 10 itself also has a plug connector 11, whereby the transition piece 14 has a mating connector 21, which is operatively connected to the plug connector 11 on the device 10.
  • the mounting position 10.1 of the electrical device 10 can be seen in Fig. 2.
  • the device is arranged on the part 20 of the vehicle, namely on the fork.
  • both the plug connector 11 and the plug connector 21 were connected. and the mating connector 21 are brought into operative connection with one another and the electrical device 10 itself is securely fixed to the part 20 of the vehicle.
  • the receptacle 12 for the device 10 is located here between the two halves of the part 20 of the vehicle, as will be shown.
  • the rotation axis 16 of the device 10 can also be seen here.
  • the connector 11 on the device 10 is arranged here at the opposite, invisible end of the rotation axis 16.
  • FIG. 3 A more detailed structure of this embodiment with transition piece 14 is shown in Fig. 3 and 4.
  • the electrical device 10 has been omitted here for the sake of clarity.
  • Fig. 3 you can see how the mating connector 21 on the transition piece 14 is intended to interact with the plug connector 11 on the electrical device 10.
  • the transition piece 14 is arranged in a guide 15 and has a plug connector 11 at its other end, which can be brought into operative connection with the mating connector 21 on the vehicle in order to establish the electrical connection.
  • the exploded view in Fig. 4 shows the plug connector 11 and the mating connector 21 in the unassembled state. It can also be seen that the transition piece 14 bridges the distance between the rotation axis 16 of the electrical device 10 and the mating connector 21 on the vehicle.
  • the receptacle 12 for the device 10 is arranged centrally between the two elements of the part 20 of the vehicle.
  • Fig. 5 shows an electrical device 10 according to the invention with a housing 13 and a transition piece 14.
  • the transition piece 14 can be arranged on the rotation axis 16 of the electrical device 10 and thus on the plug connector 11.
  • the transition piece 14 is shown again in the following figures.
  • Fig. 6 shows the transition piece 14 itself with the mating connector 21 for the plug connector 11 on the electrical device 10 and with the plug connector 11 for the electrical contact with the mating connector 21 on the vehicle.
  • Fig. 7 shows a guide 15 into which the transition piece 14 can be inserted. This then creates the situation shown in Fig. 8. The guide 15 ensures that the Connector 11 on the transition piece 14 comes into electrical contact with the mating connector 21 on the vehicle.
  • Fig. 9 and 10 show a further embodiment.
  • an adapter 30 is provided, which simultaneously forms the holder 12 for the electrical device 10.
  • the adapter 30 comprises a body 31 and a cover 32, which is provided so that it can be detachably attached to the body 31.
  • the cover 32 is attached to the body using screws.
  • other attachment options are also conceivable, such as clip or snap connections, bayonet locks, etc.
  • the electrical device 10 can be accommodated in the adapter 30. This embodiment is particularly preferably used for electrical devices 10 that are located near the pedals to be operated by the operator.
  • FIG. 11 to 16 A third embodiment of the invention is shown in Figs. 11 to 16.
  • the electrical device 10 is attached to a part 20 of a vehicle on only one side.
  • a swing arm or a dropout can serve as part 20 of a vehicle, for example.
  • the very simple assembly of the device 10 is also clear from Figs. 11 to 16.
  • Fig. 11 and 12 show an exploded view in which all parts are not yet attached to one another.
  • the electrical device 10 is separated from the part 20 of the vehicle.
  • the plug connector 112 and the mating plug connector 21 are also not yet in contact with one another.
  • the electrical device 10 is plugged onto the part 20 of the vehicle.
  • the electrical connection has also already been established, since the plug connector 11 and the mating plug connector 21 are operatively connected to one another.
  • a fastening screw is fastened to the electrical device 10 through the part 20 of the vehicle, as shown in Fig. 15 and 16.
  • the screw is secured with a nut, as can be seen in Fig. 17 and 18.
  • This assembly process makes it clear that the assembly and disassembly of the electrical device 10 can be carried out by an operator in just a few steps. can be carried out without special training. If such vehicles according to the invention are used on a large scale, breakdowns such as those that occur when one of the electrical devices fails can be quickly remedied.
  • the same electrical device can be mounted at different points on the vehicle and the mating connector can be provided both close to the axis of rotation of the electrical device and at a distance from it, so that the same electrical device can be used for many different vehicle types and applications in the same or different vehicles. This is advantageous both in terms of production and in terms of storage. If several similar electrical devices are provided on a vehicle, an operator does not have to carry a replacement for each electrical device in order to be able to react in the event of a breakdown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung zwischen einer elektrischen Einrichtung (10) und wenigstens einem Teil (20) eines zumindest teilweise elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit seriellem Hybrid-Antrieb. Die elektrische Einrichtung (10) weist eine Rotationsachse (16) auf und ist an dem Teil (20) des Fahrzeugs in einer Montageposition (10.1) befestigbar. Über die elektrische Verbindung sind elektrische Energie und/oder Daten vom Fahrzeug zu der elektrischen Einrichtung (10) und/oder von der elektrischen Einrichtung (10) zum Fahrzeug übertragbar. Weiterhin sind an der elektrischen Einrichtung (10) wenigstens ein Steckverbinder (11) und am Fahrzeug bzw. am Teil (20) des Fahrzeugs mindestens ein Gegensteckverbinder (21) zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehen wobei die elektrische Verbindung zwischen dem wenigstens einen Steckverbinder (11) und dem mindestens einen Gegensteckverbinder (21) allein dadurch hergestellt wird, dass die elektrische Einrichtung (10) am Fahrzeug in ihre Montageposition (10.1) gebracht wird. Die Erfindung schlägt nun vor, dass einerseits der Steckverbinder (11) direkt an der Rotationsachse (16) der Einrichtung (10) angeordnet ist wobei der Gegensteckverbinder (21) ebenfalls im Bereich der Rotationsachse (16) der Einrichtung (10) am Fahrzeug angeordnet ist und dass andererseits ein Übergangsstück (14) vorgesehen ist, an welchem der Steckverbinder (11) angeordnet ist und der eine Entfernung zwischen der Einrichtung (10) und dem Gegensteckverbinder (21) überbrückt, wenn der Gegensteckverbinder (21) beabstandet von der Rotationsachse (16) der Einrichtung (10) am Fahrzeug angeordnet ist. Des Weiteren umfasst die Erfindung noch eine elektrische Einrichtung sowie ein elektrisch betreibbares Fahrzeug.

Description

Elektrische Verbindung zwischen einer elektrischen Einrichtung und einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug, elektrische Einrichtung und elektrisches Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung zwischen einer elektrischen Einrichtung und einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug, sowie eine elektrische Einrichtung und ein elektrisch betreibbares Fahrzeug. Ganz oder teilweise elektrisch betriebene Fahrzeuge sind in den letzten Jahren immer populärer geworden. Gerade auch Lastenräder, E-Fahrräder oder Pedelecs erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Häufig werden solche Fahrzeuge über Pedale direkt von einer Person angetrieben und von einem oder mehreren Elektromotoren, die bei Bedarf zugeschaltet werden können, unterstützt. Die Energie für die Elektromotoren wird von einem Akkumulator bereit gestellt, der zwischendurch immer wieder aufgeladen oder ausgetauscht werden muss.
Des Weiteren ist es auch möglich, das Fahrzeug mit einem seriellen Hybridantrieb auszustatten. Hierbei wird der Antrieb des Fahrzeugs nur durch die im Akkumulator gespeicherte Energie und einen oder mehrere Elektromotoren realisiert. An den Pedalen ist ein Generator angeschlossen, der die beim Betätigen der Pedale erzeuge Energie umwandelt und in den Akkumulator speichert. Hierdurch kann auf eine Antriebskette verzichtet werden, das Fahrzeug wird leichter, weil auf den mechanischen Antrieb sstrang verzichtet werden kann und es ist wartungsärmer. Dies ist insbesondere auch im Bereich der Lastenräder wichtig.
Problematisch ist es bei solchen elektrisch betriebenen Fahrzeugen jedoch, wenn eine der elektrischen Einrichtungen - der Motor oder der Generator - defekt sind und ausgetauscht werden müssen. Hierbei muss nicht nur die elektrische Einrichtung mechanisch ausgebaut, ausgetauscht und wiedereingebaut werden, sondern auch die zugehörigen elektrischen Anschlüsse müssen sicher gelöst und wieder verbunden werden. Gerade von einem Laien ist das jedoch nicht einfach durchführbar, wenn der Defekt beispielsweise unterwegs auftritt und sofort behoben werden soll. Häufig kommt zu Beschädigungen oder Abriss des Anschlusskabels an der elektrischen Einrichtung oder zu einem fehlerhaften Anschluss.
In der EP 4 151 513 Al ist ein Motor für ein elektrisches Fahrrad beschrieben. Der Motor ist dabei in der Gabel des Fahrrads angeordnet. Bei einer Montage des Motors an der Gabel des Fahrrads wird ein Steckverbinder am Motor mit einem Gegensteckverbinder an der Gabel konnektiert, um eine elektrische Verbindung herzustellen. Dieser Motor mit Steckverbinder kann nur bei Gabeln genutzt werden, bei denen der Gegensteckverbinder einen gewissen Abstand vom Motor aufweist und der senkrecht zur Achse des Motors verschoben ist. Wenn der Gegensteckverbinder auf der Achse des Motors sitzt bzw. parallel zu dieser angeordnet ist, ist ein ganz anders konzipierter Motor notwendig, da ansonsten die elektrische Verbindung zum Gegensteckverbinder nicht funktioniert.
Die DE 20 2013 1102 672 Ul beschreibt einen Kabelanschluss für einen Motor an einem elektrisch betreibbaren Fahrrad. Der Steckverbinder ist direkt an der Rotationsachse des Motors angeordnet und bei der Montage des Motors wird ein Anschlussstück, welches den Gegensteckverbinder umfasst, konzentrisch zur Rotationsachse des Motors auf den Steckverbinder aufgesteckt. Ist der Gegensteckverbinder am Fahrrad jedoch an einer anderen Stelle vorgesehen und beispielsweise beabstandet von der Rotationsachse des Motors angeordnet, so kann diese Art von Motor bei diesem Fahrrad nicht montiert werden sondern es ist eine neue Variante des Motors notwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorerwähnten Nachteile zu vermeiden und eine elektrische Verbindung sowie eine zugehörige elektrische Einrichtung und ein entsprechendes Fahrzeug zu entwickeln, bei der Austausch der elektrischen Einrichtung auf schnelle und einfache Art auch von einem Eaien erfolgen kann und bei der die Montage erfolgen kann unabhängig davon ob der Gegensteckverbinder im Bereich der Rotationsachse der Einrichtung ob beabstandet von dieser angeordnet ist. Diese Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 12 und 13 gelöst, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.
Die elektrische Einrichtung weist eine Montageposition auf, in der sie an einem Fahrzeug oder an einem Teil eines Fahrzeugs befestigbar ist. Des Weiteren verfügt die Einrichtung über wenigstens einen Steckverbinder, wobei das Fahrzeug mindestens einen Gegensteckverbinder aufweist. Wird nun die elektrische Einrichtung in ihre Montageposition verbracht, so treten automatisch der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder miteinander in Wirkverbindung und die elektrische Verbindung wird hergestellt. Ein extra Anschluss für die elektrischen Teile ist so nicht notwendig. Hierdurch werden sowohl eine Beschädigung der elektrischen Leitungen als auch ein falsches Anschließen, wie beispielsweise eine Verpolung vermieden. Auch kann der Wechsel der elektrischen Einheit schneller erfolgen, da nicht separat noch der elektrische Anschluss getrennt und wieder hergestellt werden muss. Der Austausch der elektrischen Einrichtung ist mit wenigen Handgriffen auch von einem Laien einfach durchführbar. Des Weiteren ist ein Übergangsstück vorgesehen, welches die Entfernung zwischen der Einrichtung und dem Gegensteckverbinder überbrückt, wenn dies erforderlich ist. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn durch bauliche Gegebenheiten des Fahrzeugs bzw. des Teils des Fahrzeugs der Gegensteckverbinder nicht unmittelbar an der Aufnahme vorgesehen ist. Das Übergangsstück ist dann an der Einrichtung oder an dessen Gehäuse montiert und stellt bei der Montage der Einrichtung automatisch die elektrische Verbindung zwischen Steckverbinder und Gegensteckverbinder her. Das Übergangsstück kann daher bevorzugt eine Führung aufweisen, die eine gewisse Festigkeit besitzt, so dass eine zusätzliche Montage, z.B. ein manuelles Aufstecken, des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders nicht erforderlich ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Montageposition der elektrischen Einrichtung am Fahrzeug mechanisch eineindeutig definiert ist. Die elektrische Einrichtung ist hierdurch nur in der richtigen Position am Fahrzeug anordbar, eine falsche Anordnung ist nicht möglich. So ist die Einrichtung vor Montagefehlern geschützt, da ein falscher Anschluss nicht möglich ist. Als elektrische Einrichtung können beispielsweise ein Motor und/oder ein Generator dienen. Auch ein Getriebe kommt hier in Frage. Der Motor kann dabei zum Antrieb eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs dienen. Der Generator kann beispielsweise dazu genutzt werden, um Energie, die von einer Bedienperson bei der Betätigung der Pedale erzeugt wird, in elektrische Energie umzuwandeln und in den Akkumulator einzuspeisen und/oder direkt einen Motor anzutreiben.
Die Einrichtung kann im Bereich der Radnabe eines Rades des Fahrzeugs angeordnet sein. Dies ist insbesondere bei Motoren sinnvoll, die das entsprechende Rad antreiben. Alternativ kann die Einrichtung auch im Bereich der Pedale des Fahrzeugs angeordnet sein. Handelt es sich bei der Einrichtung um einen Generator, kann die Betätigung der Pedale durch die Bedienperson direkt in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Pedale können dabei von der Bedienperson durch treten mit dem Fuß oder auch manuell bedienbar ausgestaltet sein.
Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Aufnahme für die Einrichtung oder zumindest einen Teil der Einrichtung am Fahrzeug oder an einem Teil des Fahrzeugs vorgesehen. Beim Überführen in die Montageposition wird die Einrichtung dann ganz oder bereichsweise in die Aufnahme eingebracht. Dies macht die richtige Platzierung und Positionierung der Einrichtung für eine Bedienperson einfacher und fehlersicherer.
In einem besonderen Ausführungsbeispiel ist ein Adapter vorgesehen, welcher am Fahrzeug oder an einem Teil des Fahrzeugs befestigbar ist und welcher die Aufnahme für die elektrische Einrichtung aufweist. Der Adapter kann sowohl lösbar am Fahrzeug befestigt werden oder auch unlösbar, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben. Der Adapter kann dabei nach Art einer Kapsel ausgebildet sein und einen Körper und einen am Körper lösbar befestigten Deckel aufweisen. Die Aufnahme für die elektrische Einrichtung befindet sich dann im Inneren der Kapsel. Ein solcher Adapter ist insbesondere für die Aufnahme eines Generators vorteilhaft, weil er sich zwischen den Pedalen gut anordnen lässt und den mechanischen Belastungen Stand hält.
Der für die Herstellung der elektrischen Verbindung erforderliche Gegensteckverbinder kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an der Aufnahme oder auch am Adapter angeordnet sein. Dann treten Steckverbinder und Gegensteckverbinder bei der Einbringung der Einrichtung und die Aufnahme automatisch in Wirkverbindung miteinander. Auch hier kann das Übergangsstück verwendet werden, wenn der Gegensteckverbinder vom Adapter beabstandet ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung ein Gehäuse auf, an dem der Steckverbinder angeordnet ist. Hierbei ist der Steckverbinder an der Außenseite des Gehäuses vorgesehen. Die Einrichtung ist durch das Gehäuse gut gegen Beschädigungen, Witterungseinflüsse und Verunreinigungen geschützt und einfach zu handhaben. Durch die Anordnung an der Außenseite des Gehäuses ist auch der Steckverbinder an einer gut zugänglichen Stelle sicher angeordnet.
Des Weiteren umfasst die Erfindung auch eine elektrische Einrichtung für die Anwendung an oder in einem zumindest teilweise elektrisch betreibbaren Fahrzeug und geeignet für die Herstellung der elektrischen Verbindung. Die elektrische Einrichtung weist dabei wenigstens einen von außen zugänglichen Steckverbinder auf, der dann bei der Montage am oder im Fahrzeug automatisch mit einem Gegensteckverbinder in Wirkverbindung tritt und die elektrische Verbindung herstellt. Des Weiteren umfasst die Einrichtung noch einen Motor und/oder einen Generator und/oder ein Getriebe.
Schließlich ist auch noch ein Fahrzeug von der Erfindung mit umfasst, welches wenigstens eine erfindungsgemäße elektrische Einrichtung und zumindest eine erfindungsgemäße elektrische Verbindung umfasst. Selbstverständlich kann das Fahrzeug auch mehrere identische oder unterschiedliche erfindungsgemäße elektrische Einrichtungen und auch mehrere oder eine Vielzahl von erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungen aufweisen. Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Unteransprüchen sowie den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in drei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung in perspektivischer Seitenansicht,
Fig. 2: die Einrichtung aus Fig. 1 in Montageposition,
Fig. 3: eine Aufnahme für eine Einrichtung gemäß Fig. 1 und 2
Fig. 4: die Aufnahme aus Fig. 3 in Explosionsdarstellung,
Fig. 5: die Einrichtung aus Fig. 1 und ein Übergangsstück, perspektivisch,
Fig. 6: das Übergangsstück aus Fig. 5, perspektivisch,
Fig. 7: eine Führung, perspektivisch,
Fig. 8: das Übergangsstück aus Fig. 6 und die Führung aus Fig. 7 im zusammengebauten Zustand, perspektivisch,
Fig. 9: eine erfindungsgemäße Einrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel mit Adapter, perspektivisch in Explosionsdarstellung,
Fig. 10: die Einrichtung aus Fig. 9 perspektivisch aus der anderen Richtung betrachtet,
Fig. 11 : eine erfindungsgemäße Einrichtung in einer dritten Ausführungsform in perspektivischer Explosionsdarstellung vor der Montage, Fig. 12: die Einrichtung aus Fig. 11 perspektivisch aus der anderen Richtung betrachtet,
Fig. 13: die Einrichtung aus Fig. 11 und 12 beim Beginn der Montage, perspektivisch,
Fig. 14: die Einrichtung aus Fig. 13 perspektivisch aus der anderen Richtung betrachtet,
Fig. 15: die Einrichtung aus Fig. 11 bis 14 kurz vor Fertigstellung der Montage, perspektivisch,
Fig. 16: die Einrichtung aus Fig. 15 perspektivisch aus der anderen Richtung betrachtet,
Fig. 17: die Einrichtung aus Fig. 11 bis 16 in Montageposition, perspektivisch,
Fig. 18: die Einrichtung aus Fig. 17 perspektivisch aus der anderen Richtung betrachtet.
Die Fig. 1 zeigt eine Elektrische Einrichtung 10 mit einem Gehäuse 13. An der Außenseite der Einrichtung 10 ist ein Übergangsstück 14 angeordnet, an dessen einem Ende der Steckverbinder 11 vorgesehen ist. Diese Einrichtung 10 ist insbesondere für eine zweiseitige Montage an einem Teil 20 eines Fahrzeugs, beispielsweise an einer Gabel eines E-Bikes o.ä. vorgesehen. Das Übergangsstück 14 überbrückt dabei die Entfernung zwischen der Einrichtung 10 selbst und dem Gegensteckverbinder 21. Die Einrichtung 10 selbst verfügt dabei ebenfalls über einen Steckverbinder 11, wobei das Übergangsstück 14 einen Gegensteckverbinder 21 aufweist, welcher mit dem Steckverbinder 11 an der Einrichtung 10 in Wirkverbindung tritt. Die Montageposition 10.1 der elektrischen Einrichtung 10 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die Einrichtung ist an dem Teil 20 des Fahrzeugs, nämlich an der Gabel angeordnet. Durch die Herbeiführung der Montageposition 10.1 wurden sowohl der Steckverbinder 11 und der Gegensteckverbinder 21 miteinander in Wirkverbindung gebracht als auch die elektrische Einrichtung 10 selbst sicher an dem Teil 20 des Fahrzeugs festgelegt. Die Aufnahme 12 für die Einrichtung 10 befindet sich hier zwischen den beiden Hälften des Teils 20 des Fahrzeugs, wie noch gezeigt werden wird. Weiterhin ist hier die Rotationsachse 16 der Einrichtung 10 erkennbar. Der Steckverbinder 11 an der Einrichtung 10 ist hier am abgewandten, nicht sichtbaren Ende der Rotationsachse 16 angeordnet.
Einen genaueren Aufbau dieser Ausführungsform mit Übergangsstück 14 zeigen die Fig. 3 und 4. Die elektrische Einrichtung 10 wurde hier der Übersichtlichkeit halber weggelassen. In Fig. 3 sieht man, wie der Gegensteckverbinder 21 am Übergangsstück 14 dafür vorgesehen ist, mit dem Steckverbinder 11 an der elektrischen Einrichtung 10 zusammenzuwirken. Das Übergangsstück 14 ist in einer Führung 15 angeordnet und weist an seinem anderen Ende wiederum einen Steckverbinder 11 auf, der mit dem Gegensteckverbinder 21 am Fahrzeug in Wirkverbindung bringbar ist, um die elektrische Verbindung herzustellen. Die Explosionsdarstellung aus Fig. 4 zeigt den Steckverbinder 11 und den Gegensteckverbinder 21 in nicht montiertem Zustand. Auch ist ersichtlich, dass das Übergangsstück 14 den Abstand zwischen der Rotationsachse 16 der elektrischen Einrichtung 10 und dem Gegensteckverbinder 21 am Fahrzeug überbrückt. Die Aufnahme 12 für die Einrichtung 10 ist mittig zwischen den beiden Elementen des Teils 20 des Fahrzeugs angeordnet.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Einrichtung 10 mit Gehäuse 13 sowie ein Übergangsstück 14. Das Übergangsstück 14 kann dabei auf der Rotationsachse 16 der elektrischen Einrichtung 10 und damit auf dem Steckverbinder 11 angeordnet werden. Das Übergangsstück 14 ist nochmals in den nachfolgenden Fig. dargestellt. Fig. 6 zeigt dabei das Übergangsstück 14 an sich mit dem Gegensteckverbinder 21 für den Steckverbinder 11 an der elektrischen Einrichtung 10 sowie mit dem Steckverbinder 11 für die elektrische Kontaktierung mit dem Gegensteckverbinder 21 am Fahrzeug. Fig. 7 zeigt eine Führung 15, in die das Übergangsstück 14 einbringbar ist. Dadurch entsteht dann die in Fig. 8 gezeigte Situation. Die Führung 15 sorgt dafür, dass der Steckverbinder 11 am Übergangsstück 14 mit dem Gegensteckverbinder 21 am Fahrzeug in elektrischen Kontakt kommt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 9 und 10. Hier ist ein Adapter 30 vorgesehen, der gleichzeitig die Aufnahme 12 für die elektrische Einrichtung 10 bildet. Der Adapter 30 umfasst einen Körper 31 und einen Deckel 32, der lösbar befestigbar am Körper 31 vorgesehen ist. Der Deckel 32 wird hier mittels Schrauben am Körper befestigt. Es sind aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar, wie Clips- oder Rastverbindungen, Bajonettverschlüsse usw. Die elektrische Einrichtung 10 kann in dem Adapter 30 aufgenommen werden. Diese Ausführungsform ist besonders bevorzugt bei elektrischen Einrichtungen 10 anzuwenden, die sich bei den von der Bedienperson zu betätigenden Pedalen befinden.
In den Fig. 11 bis 16 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Hier wird die elektrische Einrichtung 10 nur auf einer Seite an einem Teil 20 eines Fahrzeugs befestigt. Als Teil 20 eines Fahrzeugs kann beispielsweise eine Schwinge oder ein Ausfallende dienen. Die sehr einfache Montage der Einrichtung 10 wird auch aus den Fig. 11 bis 16 deutlich.
Fig. 11 und 12 zeigen eine Explosionsdarstellung in der alle Teile noch nicht aneinander befestigt sind. Die elektrische Einrichtung 10 ist von dem Teil 20 des Fahrzeugs getrennt. Der Steckverbinder 112 und der Gegensteckverbinder 21 sind ebenfalls noch nicht in Kontakt miteinander. In den Fig. 13 und 14 ist die elektrische Einrichtung 10 auf den Teil 20 des Fahrzeugs aufgesteckt. Die elektrische Verbindung ist ebenfalls schon hergestellt, da der Steckverbinder 11 und der Gegensteckverbinder 21 miteinander in Wirkverbindung stehen. Schließlich wird eine Befestigungsschraube durch den Teil 20 des Fahrzeugs an der elektrischen Einrichtung 10 befestigt wie Fig. 15 und 16 zeigen. Zuletzt wird die Schraube noch mit einer Mutter gesichert was aus Fig. 17 und 18 erkennbar ist.
Durch diesen Montageablauf wird klar, dass die Montage und Demontage der elektrischen Einrichtung 10 mit wenigen Handgriffen von einer Bedienperson ohne spezielle Ausbildung durchgeführt werden kann. Wenn derartige erfindungsgemäße Fahrzeuge großflächig zum Einsatz kommen, können Pannen, wie sie beim Ausfall einer der elektrischen Einrichtungen vorkommen, schnell behoben werden. Die gleiche elektrische Einrichtung kann an unterschiedlichen Stellen am Fahrzeug montiert werden und der Gegensteckverbinder kann sowohl nahe der Rotationsachse des elektrischen Einrichtung als auch beabstandet von dieser vorgesehen sein, so dass für viele verschiedene Fahrzeugtypen und Anwendungsfälle im gleichen oder auch in unterschiedlichen Fahrzeugen die gleiche elektrische Einrichtung verwendet werden kann. Dies ist günstig sowohl in der Herstellung als auch in der Lagerhaltung. Sind mehrere gleichartige elektrische Einrichtungen an einem Fahrzeug vorgesehen, so muss eine Bedienperson nicht für jede elektrische Einrichtung einen Ersatz mitführen, um bei einer Panne reagieren zu können.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass die hier dargestellten Ausführungsformen lediglich beispielhafte Verwirklichungen der Erfindung sind. Diese ist nicht darauf beschränkt. Es sind vielmehr noch Abänderungen und Abwandlungen möglich. Die Anzahl der elektrischen Einrichtungen und die Orte der Montage sind quasi frei wählbar. Auch kann das Fahrzeug zwei, drei oder vier Räder aufweisen und auch mit einem Anhänger ausgestattet sein.
B e z u g s z e i c h e n l i s t e : Elektrische Einrichtung Montageposition von 10 Steckverbinder Aufnahme Gehäuse von 10 Übergangsstück Führung Rotationsachse von 10 Teil eines Fahrzeugs Gegensteckverbinder Adapter Körper von 30 Deckel

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : Elektrische Verbindung zwischen einer elektrischen Einrichtung (10) und wenigstens einem Teil (20) eines zumindest teilweise elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit seriellem Hybrid-Antrieb, wobei die elektrische Einrichtung (10) eine Rotationsachse (16) aufweist und an dem Teil (20) des Fahrzeugs in einer Montageposition (10.1) befestigbar ist, wobei über die elektrische Verbindung elektrische Energie und/oder Daten vom Fahrzeug zu der elektrischen Einrichtung (10) und/oder von der elektrischen Einrichtung (10) zum Fahrzeug übertragbar sind, wobei an der elektrischen Einrichtung (10) wenigstens ein Steckverbinder (11) und am Fahrzeug bzw. am Teil (20) des Fahrzeugs mindestens ein Gegensteckverbinder (21) zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehen sind und wobei die elektrische Verbindung zwischen dem wenigstens einen Steckverbinder (11) und dem mindestens einen Gegensteckverbinder (21) allein dadurch hergestellt wird, dass die elektrische Einrichtung (10) am Fahrzeug in ihre Montageposition (10.1) gebracht wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass einerseits der Steckverbinder (11) direkt an der Rotationsachse (16) der elektrischen Einrichtung (10) angeordnet ist wobei der Gegensteckverbinder (21) ebenfalls im Bereich der Rotationsachse (16) der elektrischen Einrichtung (10) am Fahrzeug angeordnet ist und dass andererseits ein Übergangsstück (14) vorgesehen ist, an welchem der Steckverbinder (11) angeordnet ist und der eine Entfernung zwischen der elektrischen Einrichtung (10) und dem Gegensteckverbinder (21) überbrückt, wenn der Gegensteckverbinder (21) beabstandet von der Rotationsachse (16) der elektrischen Einrichtung (10) am Fahrzeug angeordnet ist.
2. Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung (15) vorgesehen ist, in welche das Übergangsstück einbringbar ist um eine elektrische Verbindung zwischen der Einrichtung (10) und dem Fahrzeug dem Überführen der elektrischen Einrichtung (10) in ihre Montageposition (10.1) einfacher herzustellen.
3. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageposition (10.1) der Einrichtung (10) mechanisch eineindeutig definiert und vor Montagefehlern geschützt ist.
4. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Einrichtung (10) ein Motor oder ein Generator ist.
5. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) im Bereich der Radnabe eines Rades des Fahrzeugs angeordnet ist.
6. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) im Bereich von einer Person betätigbarer Pedale am Fahrzeug angeordnet ist.
7. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahme (12) für die Einrichtung (10) oder für einen Teil der Einrichtung (10) vorgesehen ist, in die die Einrichtung (10) zumindest bereichsweise zum Überführen in ihre Montageposition (10.1) einbringbar ist.
8. Elektrische Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Adapter (30) vorgesehen ist, welcher am Fahrzeug oder an einem Teil (20) des Fahrzeugs befestigbar ist und die Aufnahme (12) aufweist. Elektrische Verbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (30) nach Art einer Kapsel ausgebildet ist und einen Körper (31) und einen lösbar befestigbaren Deckel (32) umfasst. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegensteckverbinder (21) an der Aufnahme (12) und/oder am Adapter (30) angeordnet ist. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) ein Gehäuse (13) aufweist und der Steckverbinder (11) an der Außenseite des Gehäuses (13) angeordnet ist. Elektrische Einrichtung (10) für die Anwendung an oder in einem zumindest teilweise elektrisch betreibbaren Fahrzeug geeignet für die Herbeiführung einer elektrischen Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Einrichtung (10) einen Motor und/oder einen Generator und/oder ein Getriebe umfasst und mittelbar oder unmittelbar wenigstens einen von außen zugänglichen Steckverbinder (11) sowie wenigstens ein Übergangsstück (14) aufweist. Zumindest teilweise elektrisch betreibbares Fahrzeug, insbesondere Fahrzeug mit seriellem Hybrid-Antrieb, mit wenigstens einer elektrischen Einrichtung (10) und mit zumindest einer elektrischen Verbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11.
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