Fahrradrahmen für ein Elektrofahrrad

Die Erfindung betrifft einen Fahrradrahmen für ein Elektrofahrrad.

Derartige Fahrradrahmen sind aus dem Stand der Technik In unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Ein Fahrradrahmen umfasst Im Wesentlichen ein Sattelrohr) welches eine Sattelstutze mit einem daran befestigten Fahrradsattel lagert, ein Steuerrohr, In dem eine das Vorderrad führende Fahrradgabel und ein mit der Fahrradgabel verbundener Fahrradlenker drehbar gelagert sind, ein Unterrohr und ggfs. ein Oberrohr, Ober die das Sattelrohr mit dem Steuerrohr fest verbunden Ist, und einen Hinterbau, welcher mit dem Sattelrohr verbunden Ist und das Hinterrad führt. Im unteren Bereich des Sattelrohrs Ist ein Tretlagergehäuse angeordnet, In dem eine Tretkurbelwelle drehbar gelagert Ist. An den axialen Enden der Tretkurbelwelle Ist jeweils eine Kurbel mit jeweils einem Pedal befestigt. Außerdem Ist ein Kettenblatt an der Tretkurbelwelle drehfest angeordnet, welches mit einer Kette und einem an dem Hinterrad angeordneten Kettenblatt zusammenwirkt, wodurch die Antrlebslelstung des Fahrers an das Hinterrad übertragen wird. Der Fahrradrahmen bildet somit ein Tragwerk, welches zwischen der Anblndungsstelle zur Fahrradgabel und der Anblndungsstelle zum Hinterrad durch das Gewicht des Fahrers statisch und dynamisch beansprucht wird. Dabei wirken In den einzelnen Rahmenabschnitten Zug-, Druck-Blege- und/oder Torsionsbelastungen, wobei die Anteile der unterschiedlichen Belastungsarten während einer Fahrt durch die Tretbewegungen, durch Bremsvorgange, durch Lenkbewegungen und durch Schrägfahrten varlleren.

Ein Elektrofahrrad weist, Im Gegensatz zum Fahrrad ohne Kraftunterstützung, zusätzlich einen elektromotorischen Antrieb auf, wobei zwischen einem Nabenantrieb und einen Tretlagerantrieb unterschieden wird. Belm Nabenantrieb Ist der elektromotorische Antrieb In der Radnabe des Hinter- oder Vorderrades angeordnet und treibt das Vorder- bzw. Hinterrad direkt an. Der Tretlagerantrieb Ist Im Bereich der Tretkurbelwelle angeordnet und treibt über ein Kettenblatt und eine Kette das Hinterrad an.

Der elektromotorische Antrieb weist einen Elektromotor auf, welcher Im Betrieb dauerhaft durch einen Energiespeicher mit elektrischer Energie gespeist werden muss. Der Energiespeicher, welcher Üblicherwelse eine Batterie Ist, muss dauerhaft mitgefühlt werden.

Zur Anordnung der Batterie an dem Fahrradrahmen existieren unterschiedliche Lösungen. Dabei kann die Batterie beispielsweise außen am Fahrradrahmen oder an einem am Fahrradrahmen befestigten Gepäckträger montiert werden. Eine andere Möglichkeit Ist es, die Batterie In den Fahrradrahmen zu Integrieren, wodurch die Batterie für eine das Elektrofahrrad betrachtende Person nicht sichtbar Ist und die Batterie vor Beschädigungen durch beispielsweise Steinschläge geschützt Ist. Für die Montage und Demontage der Batterie Ist an dem Fahrradrahmen eine Batterieöffnung ausgebildet, so dass die Batterie, beispielsweise zum Wiederaufladen der Batterie oder zum Austausch der Batterie, aus dem Fahrradrahmen entnommen werden kann Aus der EP 2 134 592 Bl Ist ein derartiger Fahrradrahmen für ein Elektrofahrrad bekannt, welcher eine Batterleöffnung aufweist, durch die die Batterie In ein Rahmenrohr des Fahrradrahmens eingesetzt und aus dem Rahmenrohr demontiert werden kann. Das einstückige Rahmenrohr Ist mehrrohrartlg ausgeführt und weist ein Tragrohr und mindestens ein Gehäuserohr auf, wobei das Gehäuserohr die Batterieöffnung aufweist und dadurch In diesem Bereich eine geringe Steifigkeit aufweist. Das Tragrohr weist über die gesamte Lange keine Öffnung auf, wodurch die Steifigkeit des Rahmenrohrs Im Wesentlichen durch die Steifigkeit des Tragrohrs bestimmt Ist. Nachteilig an einer derartigen Ausgestaltung des Rahmenrohrs Ist, dass ein derartiger Fahrradrahmen ein hohes Gewicht aufweist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fahrradrahmen mit einer Batterieöffnung bereitzustellen, wobei der Fahrradrahmen eine hohe Steifigkeit sowie ein niedriges Gewicht aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Fahrradrahmen mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Der Fahrradrahmen weist einen Rahmenabschnitt auf, welcher mehrrohrartlg und einstückig ausgeführt Ist. Dabei umfasst der mehrrohrartlge Rahmenabschnitt mindestens ein Tragrohr sowie mindestens ein Gehäuserohr. Das Tragrohr begrenzt eine Tragkammer, welche sich In Längsrichtung des Rahmenabschnitts erstreckt. Das Gehäuserohr begrenzt eine sich In Längsrichtung des Rahmenabschnitts erstreckende Gehäusekammer. Das Gehäuserohr weist eine Batterleöffhung auf, durch die eine Batterie In die Gehäusekammer einsetzbar Ist. Im montierten Zustand Ist die Batterie vorzugsweise mit dem gesamten Volumen In der Gehäusekammer angeordnet, so dass die Batterie durch eine das Elektrofahrrad betrachtende Person nicht sichtbar Ist. Die Batterie kann, beispielsweise zum Wiederaufladen, einfach demontiert werden, wobei die Batterie durch die Batterieöffnung aus der Gehäusekammer entnommen wird. Bei einer Fahrt mit dem Elektrofahrrad wirken Im Regelfall eine Kombination aus Zug-, Druck-Blege- und oder Torslonsbelastungen auf den Rahmenabschnitt, wobei Anteile der unterschiedlichen Belastungsarten wahrend einer Fahrt durch die Tretbewegungen, durch Bremsvorgänge, durch Lenkbewegungen und durch Schrägfahrten erheblich variieren. Diese Belastungen werden Im Wesentlichen durch das Tragrohr aufgenommen, wobei das Tragrohr hierfür eine relativ große Wandstarke aufweist. Im Vergleich zur Wandstarke des Tragrohrs Ist die Wandstärke des Gehäuserohrs kleiner ausgeführt, da Ober das GehSuserohr keine bzw. nur geringe Belastungen übertragen werden.

Durch eine derartige Ausgestaltung des Fahrradabschnitts kann die Batterie nicht-sichtbar In dem Fahrradrahmen angeordnet werden und das Gewicht des Rahmenabschnitts bzw. des Fahrradrahmens reduziert werden, wobei der Rahmenabschnitt eine ausreichende Steifigkeit aufweist. vorzugsweise weist das Tragrohr mindestens eine LängssIcke, eine Verdickung und/oder eine Rippe auf. Durch die Längsslcken, die Verdickungen und/oder Rippen wird das Widerstandsmoment, Insbesondere das Biegewiderstandsmoment, und somit die Steifigkeit des Tragrohrs und des gesamten Fahrradrahmens auf eine einfache, kostengünstige und gewichtssparende Welse erhöht. vorzugsweise weist das Tragrohr eine dreieckartige Querschnlttsfbrm auf, wodurch das Tragrohr eine hohe Steifigkeit und ein geringes Gewicht aufweist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Im Übergangsbereich zwischen dem Tragrohr und dem Gehäuserohr Längsslcken und/oder Verdickungen ausgebildet. Vorzugswelse Ist die Wandstarke Im Übergangsbereich zwischen dem Tragrohr und dem Gehäuserohr größer als die Wandstärke des Gehäuserohrs. Dadurch wird der Übergangsbereich ausgesteift sowie ein kontinuierlicher Übergang zwischen dem Tragrohr und dem Gehäuserohr hergestellt. Ein Versagen des Rahmenabschnitts In dem Übergangsbereich wird dadurch verhindert.

In einer bevorzugten Ausgestaltung Ist die Batterieöffnung durch einen Verschlussdeckel verschließbar, so dass die Batterie Im montierten Zustand für eine das Elektrofahrrad betrachtende Person nicht sichtbar Ist. Auf diese Welse wird die Optik des Elektrofahrrades verbessert. Außerdem wird die Batterie durch den Verschlussdeckel vor Umwelteinflüssen und Beschädigungen, beispielsweise durch Steinschlag oder Feuchtigkeit, geschützt.

Vorzugswelse Ist der Verschlussdeckel schwimmend an dem Gehäuserohr gelagert, wobei Ober den Verschlussdeckel keine nennenswerten Belastungen übertragen werden. Auf diese Welse kann der Verschlussdeckel einfach und kostengünstig ausgestaltet und hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht die Wandstärke des Verschlussdeckels der Wandstärke des Gehäuserohrs, wodurch ein bündiger Übergang zwischen dem Verschlussdeckel und der Außenfläche des Rahmenabschnitts geschaffen wird. Der Verschlussdeckel kann von dem bei der Herstellung der Batterieöffnung aus dem Gehäuserohr ausgeschnittenen Wandkörper gebildet sein. Vorzugswelse weist die Batterie den Verschlussdeckel auf. Dabei Ist der Verschlussdeckel beispielweise als ein separates Bauteil ausgeführt und fest mit der Batterie verbunden. Dadurch wird der Montage- und Demontageprozess der Batterie vereinfacht.

In einer bevorzugten Ausgestaltung Ist der Rahmenabschnitt zwischen einem Sattelrohr und einem Steuerrohr vorgesehen. Das Sattelrohr Ist üblicherweise Ober ein Oberrohr und/oder über ein Unterrohr mit dem Steuerrohr verbunden, so dass der Rahmenabschnitt an dem Unterrohr oder an dem Oberrohr vorgesehen Ist.

Vorzugsweise Ist In der Gehäusekammer ein elektrisches Anschlusselement angeordnet, wobei die Batterie Im montierten Zustand mit dem elektrischen Anschlusselement elektrisch gekoppelt Ist. Dadurch wird die Batterie bereits durch das Einsetzen In die Gehäusekammer mit dem Anschlusselement gekoppelt. Außerdem Ist das Anschlusselement für eine das Elektrofahrrad betrachtende Person nicht sichtbar.

In einer bevorzugten Ausgestaltung Ist der Rahmenabschnitt ein kontinuierliches Strangpressprofll. Dadurch kann der Rahmenabschnitt kostengünstig und einfach hergestellt werden. Die Batterieöffnung wird durch das Ausschneiden eines Wandkörpers aus einer Wand des Gehfluserohrs einfach und kostengünstig hergestellt, wobei der Wandkörper vorzugsweise den Verschlussdeckel bildet.

Die Figur 1 zeigt einen Fahrradrahmen mit einem Rahmenabschnitt In perspektivischer Darstellung, die Figur 2 zeigt eine erste Anordnung der Batterie In dem Rahmenabschnitt des Fahrradrahmens der Figur 1 In geschnittener Darstellung, die Figur 3 zeigt einen Schnitt des Fahrradrahmens außerhalb des Rahmenabschnitts In geschnittener Darstellung, die Figur 4 zeigt eine zweite Anordnung der Batterie In dem Rahmenabschnitt des Fahrradrahmens der Figur 1 In geschnittener Darstellung, die Figur 5 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Rahmenabschnitts des Fahrradrahmens aus der Figur 1 In geschnittener Darstellung, die Figur 6 zeigt eine dritte Ausgestaltung des Rahmenabschnitts des Fahrradrahmens aus der Figur 1 In geschnittener Darstellung, und die Figur 7 zeigt eine vierte Ausgestaltung des Rahmenabschnitts des Fahrradrahmens aus der Rgur 1 In geschnittener Darstellung.

Die Rgur 1 zeigt einen Fahrradrahmen 2, welcher aus mehreren Rahmentellen 4 aufgebaut Ist und als Diamantrahmen ausgeführt Ist. Die Rahmentelle 4 sind In Knotenbereichen miteinander verbunden, wobei die Rahmentelle 4 Üblicherwelse miteinander verschweißt sind. Die Rahmentelle entsprechen bei einem Diamantrahmen einem Sattelrohr 8, einem Steuerrohr 10, einem Oberrohr 12, einem Unterrohr 14 sowie einem Hinterbau 16. Der Hinterbau 16 setzt sich aus Stützstreben 18 und Kettenstreben 20 zusammen.

Im Knotenbereich zwischen dem Unterrohr 14, dem Sattelrohr 8 und den Kettenstreben 20 des Hinterbaus 16 Ist ein Tretlager 22 angeordnet. In dem üblicherweise eine Iretlagerwelle gelagert Ist. Ein Elektrofahrrad 6 weist einen Tretlagerantrieb oder einen Radnabenantrieb auf, wobei der Radnabenantrieb direkt in der Radnabe des Hinter- oder Vorderrades angeordnet Ist und der Tretlagerantrleb Im Bereich des Tretlagers angeordnet Ist. Beide Varlanten des Antriebs des Elektrorahrrades weisen einen Elektromotor auf, so dass bei beiden Varlanten eine elektrische Energiequelle benötigt wird.

Für die Energieversorgung des elektromotorischen Antriebs weist Jedes Elektrofahrrad eine Batterie 24 auf. Die Batterie 24 Ist In dem Unterrohr 14 angeordnet und kann über eine Batterleofmung 26 In das Unterrohr 14 eingesetzt werden. Die Figur 1 zeigt die Batterie 24 Im montierten Zustand, wobei die Batterleofmung 26 durch einen Verschlussdeckel 28 geschlossen Ist. Der Verschlussdeckel 28 Ist schwimmend an dem Unterrohr 14 gelagert.

Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch das Unterrohr 14, die Batterie 24 sowie durch den Verschlussdeckel 28, wobei der Verschlussdeckel 28 an der Batterie 24 befestigt Ist und mit der Batterie 24 eine Einheit bildet. Das Unterrohr 14 weist zur Aufnahme der Batterie 24 einen Rahmenabschnitt 30 auf, welcher mehrrohrartlg ausgeführt Ist und ein geschlossenes Tragrohr 32 sowie ein Gehäuserohr 34 umfasst. Der Rahmenabschnitt 30 Ist einstöckig und als ein kontinuierliches Strangpressprofll ausgebildet Der Fahrradrahmen 2 wird durch das Gewicht des Fahrers beansprucht. Dabei wirken unter anderem auf den Rahmenabschnitt 30 Zug-, Druck- Blege- und oder Torslonsbelastungen. Diese Belastungen werden ausschließlich durch das Tragrohr 32, welches eine Tragkammer 33 begrenzt, aufgenommen, wobei die Wandstarte T des Tragrohrs 32 derart ausgestaltet Ist, dass eine ausreichende Steifigkeit des Rahmenabschnitts 30 gegeben Ist. Dabei weist das Tragrohr 32 In dem Rahmenabschnitt 30 über die gesamte Querschnittsform eine relativ große Wandstarke T auf, wobei die Wandstärke T über den gesamten Umfang des Tragrohrs 32 größer als die Wandstarke G des Gehauserohrs 34 Ist.

Zusatzlich Ist das Tragrohr 32 dreieckartig ausgebildet, und das Tragrohr 32 weist zwischen den Eckbereichen des dreieckartigen Querschnitts Längsslcken 36, 38, 40 auf, wobei sowohl durch die dreieckartige Querschnittsform des Tragrohrs 32 als auch durch die Längsslcken 36, 38, 40 die Steifigkeit des Tragrohrs 32 erhöht Ist.

Das Gehauserohr 34 begrenzt eine Gehausekammer 35 und dient lediglich zur Anordnung der Batterie 24 In dem Rahmenabschnitt 30 bzw. In dem Unterrohr 14, wobei das Gehäuserohr 34 keine nennenswerte tragende Funktion hat. Dabei Ist die Batterie 24 Im montierten Zustand In der Gehausekammer 35 angeordnet. In der Gehäusekammer 35 Ist außerdem ein Anschlusselement 70 angeordnet, welches zur elektrischen Ankopplung der Batterie 24 mit dem Antriebsmotor dient.

Die Wandstarke G des Gehauserohrs 34 Ist kleiner ausgeführt als die Wandstarke T des Tragrohrs 32, da keine bzw. nur geringe Belastungen über das Gehäuserohr 34 übertragen werden. Die Wandstarke D des Verschlussdeckels 28 entspricht der Wandstärke G.

In den Übergangsbereichen 42, 44 zwischen dem Tragrohr 32 und dem Gehäuserohr 34 verändert sich die Wandstärke kontinuierlich ausgehend von der Wandstarke T des Tragrohrs 32 zu der Wandstarke G des Gehauserohrs 34. Außerdem Ist In dem Übergangsbereich 42, 44 Jeweils eine Längsslcke 46, 48 ausgebildet. Beide Maßnahmen führen zu einem kontinuierlichen Übergang zwischen dem Tragrohr 32 und dem Gehäuserohr 34. Die Figur 3 zeigt einen an den Rahmenabschnitt 30 unmittelbar angrenzenden Abschnitt des Unterohrs 14. Der einzige Unterschied dieses Abschnitts zum Rahmenabschnitt 30 besteht darin, dass keine Batterleöffhung 26 ausgebildet Ist. Die Wandstärken G, T sowie die geometrische Ausgestaltung dieses Abschnitts entspricht der Ausgestaltung des Rahmenabschnitts 30. Dadurch kann das gesamte Unterrohr 14 als kontinuierliches Strangpressprofil hergestellt werden.

Die Figur 4 zeigt eine zweite Anordnung der Batterie 24 In dem Rahmenabschnitt 30, wobei die Batterleöffhung 26, Im Gegensatz zu der In den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung des Gehauserohrs 34, seitlich am Rahmenabschnitt 30 ausgebildet Ist.

Die Figuren 5 bis 7 zeigen weitere Ausgestaltungen des Rahmenabschnitts 30. In den Figuren 5 und 6 Ist das Tragrohr 32 rechteckig ausgeführt. Zur Versteifung des rechteckigen Tragrohrs 32 weist das Tragrohr mehrere SIcken 80, 82, 84, 86, 88, 90 auf, wobei die an den seitlichen Wänden des Tragrohrs 32 ausgebildete SIcken 80, 82 nach Innen In das Tragrohr 32 gestülpt sind und die an der oberen und der unteren Wand des Tragrohrs 32 ausgebildete SIcken 84, 86, 88, 90 nach außen gestülpt sind. Der entscheidende Unterschied zwischen der In Figur 5 gezeigten, zweiten Ausgestaltung und der In Figur 6 gezeigten, dritten Ausgestaltung Ist, dass In der dritten Ausgestaltung ein zusätzliches Gehäuserohr 34' vorgesehen Ist, welches an der entgegengesetzten Seite zum Gehäuserohr 34 angeordnet Ist. Das zusätzlich Gehäuserohr 34' Ist bauglelch wie das Gehäuserohr 34 ausgeführt und begrenzt eine zusätzlich Gehäusekammer 35', In der eine zweite Batterie 24' angeordnet Ist. Die Figur 7 zeigt eine vierte Ausgestaltung des Rahmenabschnitts 30, wobei der Rahmenabschnitt 30 eine ovale Querschnittsfläche aufweist und ein Tragrohr 32 sowie zwei Gehauserohre 34, 34' aufweist. Das Tragrohr 32 weist mehrere Rippen 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 auf, welche sowohl In die Tragkammer 33 als auch In die Gehausekammem 35, 35" hineinragen. In den durch die Gehäuserohre 34, 34' begrenzten Gehäusekammern 35, 35' Ist jeweils eine Batterie 24, 24' angeordnet. Die Verschlussdeckel 28, 28', welche die jeweiligen Gehäuserohre 34, 34' verschließen, sind derart ausgestaltet, dass der Rahmenabschnitt 30 eine ovale Querschnittfläche aufweist. Es sollte deutlich sein, dass auch andere konstruktive Ausführungsformen des Fahrradrahmens Im Vergleich zur beschriebenen Ausführungsform möglich sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen.