Ladegerät für eine Energieversorgungseinheit in einem Rahmenelement eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Ladegerät einer Energieversorgungseinheit zur Unterbringung in einem Rahmenelement eines Fahrzeugs, ein derartiges Rahmenelement sowie ein Elektrofahrrad mit einem derartigen Rahmenelement.

Stand der Technik

Bei der Nutzung von elektrisch betriebenen Fahrrädern besteht die

Notwendigkeit, den zugehörigen Energiespeicher, z.B. einen Akkumulator, am Fahrrad unterzubringen, möglichst ohne die Beweglichkeit des Fahrers einzuschränken. Üblicherweise wird der Energiespeicher am Fahrradrahmen, bestehend aus Unterrohr und Sattelrohr ggf. auch Oberrohr befestigt. Dabei besteht gerade beim Sattelrohr die Möglichkeit, den Energiespeicher im

Rahmendreieck oder zwischen Sattelrohr und Hinterrad, z.B. im hinteren Rahmendreieck bzw. hinter dem Sattelrohr anzubringen. In letzterem Fall vergrößert sich u. U. der Abstand zwischen Tretkurbel und Hinterradachse, um genügend Platz für den meist voluminösen Energiespeicher zu schaffen. Eine weitere Möglichkeit der Unterbringung des Energiespeichers besteht darin, diesen am Gepäckträger zu befestigen.

Seit einiger Zeit werden Energiespeicher auch zunehmend innerhalb der Rohre des Fahrradrahmens untergebracht. So ist aus der DE 20 2013 008187 Ul eine längliche Aufnahme eines Fahrradakkumulators in einem Rahmenelement bekannt, bei dem ein länglicher Einschnitt in einer planen Fläche eines Rohrs des Fahrradrahmens zur Aufnahme einer Energieversorgungseinheit vorgesehen ist. Das Einsetzen bzw. das Entnehmen der Energieversorgungseinheit kann dabei über eine vertikale Bewegung oder eine Drehbewegung erfolgen. Zur Halterung der Energieversorgungseinheit ist ein Halteelement vorgesehen, welches zusätzlich eine Ladeschnittstelle zum Anschluss an ein externes Ladegerät aufweisen kann. Ein für diesen Zweck nutzbares Halteelement ist beispielsweise aus der DE 20 2013 0081887 AI bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung beansprucht ein Ladegerät für eine Energieversorgungseinheit zur Unterbringung in einem Rahmenelement eines Fahrzeugs, ein Rahmenelement mit einem solchen Ladegerät sowie ein Elektrofahrrad, welches ein derartiges Rahmenelement mit Ladegerät aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das Ladegerät ein Halteelement zum Halten der Energieversorgungseinheit, z.B. einem Akkumulator, aufweist. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Ladegerät eine Schnittstelle besitzt, die die Energieversorgungseinheit elektrisch mit dem Ladegerät verbindet. Zur elektrischen Verbindung des Ladegerät mit einer Stromversorgung ist ein Ladekabel vorgesehen, welches ausziehbar und selbsttätig aufrollbar ist, so dass es nach einer Benutzung wieder in seine aufgerollten Ausgangslage zurückgebracht werden kann. Dabei ist das

Ladegerät derart ausgestaltet, dass es in die Aufnahme der

Energieversorgungseinheit in einem Rahmenelement des Fahrzeugs

untergebracht werden kann. Weiterhin ist vorgesehen, dass es sich bei der Aufnahme um eine Vertiefung innerhalb des Rahmenelements handelt, so dass das Ladegerät im Wesentlichen innerhalb des Rahmenelements angeordnet ist. Bei der Verwendung eines länglichen Rahmenelements, wie es beispielsweise bei einem Rohrelement des Rahmens eines Fahrrads, insbesondere eines Elektrofahrrads der Fall ist, ist vorgesehen, dass das Ladegerät an einem Ende der Aufnahme des Rohrelements angeordnet ist. Das Halteelement und die Schnittstelle des Ladegeräts sind dabei derart ausgestaltet, dass die

Energieversorgungseinheit nach dem Einsetzen in die Aufnahme eine mechanische und eine elektrische Verbindung zum Ladegerät herstellt. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Ladekabel bei eingesetzter Energieversorgungseinheit in dem Rahmenelement herausziehbar ist. Die vorstehende erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, dass ein kompaktes System beschrieben wird, mit dem die Aufladung einer

Energieversorgungseinheit eines Fahrzeugs ohne die Herausnahme aus dem Rahmenelement ermöglicht wird. Weiterhin ist durch das herausziehbare und selbsttätig wieder aufrollbare Ladekabel kein zusätzliches Bauteil notwendig, welches während der Benutzung des Fahrzeugs mitgeführt werden muss, um eine Beladung der Energieversorgungseinheit zu ermöglichen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ladegerät aus einer Ladeeinheit sowie einer Kabeleinheit besteht. Diese beiden Einheiten sind mittels einer lösbaren mechanischen und elektrischen Verbindung zu dem Ladegerät verbindbar. Dabei ist vorgesehen, dass die Ladeeinheit die

Schnittstelle zur elektrischen Verbindung mit der Energieversorgungseinheit und die Kabeleinheit das ausziehbare und selbsttätig aufrollende Ladekabel aufweist.

Der Vorteil dieses in zwei Teile trennbaren modularen Ladegeräts besteht darin, dass ggf. die eigentliche Ladeeinheit getrennt von der Kabeleinheit benutzt oder transportiert werden kann.

Um einen platzsparenden Aufbau des Ladegeräts, bestehend aus Ladeeinheit und Kabeleinheit, zu ermöglichen, können die beiden Einheiten stapelbar übereinander vorgesehen sein. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Kabeleinheit im unteren Bereich des Rahmenelements und die

Ladeeinheit darüber angeordnet werden. Durch die lösbare Ladeeinheit kann somit beispielsweise eine separate Nutzung ermöglicht werden, während die Kabeleinheit im Rahmenelement verbleibt. Auch ein einfacher Austausch bei einem Defekt ist somit möglich.

Um das Ladegerät im Rahmenelement zu befestigen, sind Fixierelemente vorgesehen, insbesondere an der Kabeleinheit. Mit diesen Fixierelementen kann das Ladegerät im Rahmenelement derart befestigt werden, dass die

Energieversorgungseinheit über das Haltelement gegen einer Bewegung während der Nutzung des Fahrzeugs gesichert werden kann. Optional kann auch vorgesehen sein, dass die Befestigung des Ladegerät

Rahmenelement lösbar ausgestaltet ist. Dadurch kann das Ladegerät

entnommen und für einen externen Ladevorgang verwendet werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von

Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt ein Beispiel eines Fahrradrahmens mit einer

Energieversorgungseinheit, welche in einem Rahmenelement untergebracht ist.

In der Figur 2 ist ein Ausschnitt eines weiteren Rahmenelements zur Aufnahme einer Energieversorgungseinheit abgebildet. Mit der Figur 3 wird ein besonderes

Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eine zweigeteilten Ladegeräts

gezeigt.

Offenbarung der Erfindung

Bei der Verwendung eines Elektrofahrrads stellt sich typischerweise die Frage, an welcher Stelle des Fahrradrahmens die notwendige Energieversorgungseinheit 130, d.h. der Akkumulator, untergebracht werden kann. Während bei den ersten Modellen der Elektrofahrräder die Akkumulatoren außen an einem der Rahmenelement vorgesehen waren, werden zunehmend auch Fahrradrahmen angeboten, in denen der entsprechende Akkumulator 130 wenigstens teilweise in eines der Rohre versenkt werden kann. Im vorliegenden Beispiel wird dies anhand der Unterbringung des Akkumulators 130 in dem Unterrohr 100 dargestellt. Darüber hinaus ist jedoch bei entsprechender Gestaltung des entsprechenden Rahmenelements auch eine

Unterbringung im Sattelrohr 110 oder Oberrohr 120 möglich.

Die Beladung des Akkumulators 130 erfolgt üblicherweise durch ein Herausnehmen des Akkumulators 130 aus dem Rahmenelement 100, um den Akkumulator 130 an einer externen Lademöglichkeit anzuschließen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch vorgesehen, das Ladegerät 140 direkt in das Rahmenelement einzubauen, so dass eine Herausnahme zwar weiterhin möglich, jedoch für eine Aufladung nicht mehr zwingend notwendig ist.

Wie in der Figur 2 im Detail gezeigt wird, kann der Akkumulator 230 in die Oberseite 220 eines Rahmenelements 200 mit einer entsprechenden Aufnahme 210 eingebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, diese Aufnahme wahlweise seitlich oder von unten vorzusehen. Zum einfachen Einsetzen sowie zur Herausnahme ist an dem

Akkumulator 230 ein Griff 240 vorgesehen der zusätzliche Halte- und Fixierelemente aufweist, die zum Eingriff in ein Halteelement gemäß der eingangs erwähnten Schriften vorgesehen sein können. Statt oder zusätzlich zu diesem Halteelement kann jedoch auch das Ladegerät 260, welches an einem Ende der Aufnahme 210 in dem

Rahmenelement 200 angeordnet ist, für die Arretierung verwendet werden. Hierzu sind in dem Ladegerät 260, welches in der Aufnahme 210 verankert ist, Ausnehmungen vorgesehen, in die entsprechende Haken der Griffverlängerung eingreifen können, um den Akkumulator 230 bei anliegendem Griff 240 zu arretieren. Zusätzlich kann in dem Ladegerät 260 auch ein Schloss vorgesehen sein, durch den die ungewollte Entnahme des Akkumulators 230 verhindert wird. Zum Anschluss des Ladegeräts 260 an eine Stromversorgung kann ein Anschluss im Ladegerät 260 vorgesehen sein, so dass die Aufladung des Akkumulators 230 ohne Entnahme erfolgen kann. Der Kern der Erfindung besteht jedoch darin, dass der Anschluss des Ladegeräts 260 an eine Stromversorgung mittels eines aus dem Ladegerät 260 herausziehbaren und selbsttätig wieder aufrollbaren Kabels 250 erfolgt. Dabei weist das Kabel 250 einen Stecker auf, der direkt in eine Steckdose oder jeder anderen Art von Verbindung für eine Energieversorgung eingesteckt werden kann, so dass keine zusätzlichen

Anschlusselemente mitgeführt werden müssen, falls der Fahrer mit dem Fahrrad und einem Rahmenelement 200 gemäß der Figur 2 unterwegs ist. In der Figur 2 ist das Kabel 250 mit zugehörigem Stecker von der Oberseite 220 des Rahmenelements 200, d.h. von der gleichen Seite wie der Akkumulator 230 erreichbar. Darüber hinaus kann jedoch auch in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Kabel bzw. der Stecker seitlich (siehe Figur 3) oder von unten erreichbar ist. Optional kann auch vorgesehen sein, dass das Anschlusskabel des Ladegeräts 260 innerhalb des Rahmens des Fahrrads an eine andere gut erreichbare Stelle geführt wird und dort herausnehmbar angeordnet wird. Denkbar wäre hier beispielsweise, das Kabel und den Stecker in den Lenker, z.B. seitlich in einen der Handgriffe, in die Kettenstrebe, in die Pedale oder in ein leichter erreichbares Rohr des Rahmenaufbaus zu verlegen. Optional kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Akkumulator 230 seitlich in das Rahmenelement 200 eingebracht wird und der Stecker von der Unter- oder Oberseite entnehmbar ist.

Besonders vorteilhaft kann der Stecker des Kabels versenkbar ausgestattet sein, z.B. im Rahmenelement 200 oder seitlich in den Handgriffen des Lenkers. Hierbei kann vorgesehen sein, dass zusätzlich ein Deckel am Stecker oder am

Rahmenelemenl/Handgriff angebracht ist, mit dem der versenkte Stecker abgedeckt wird. Hierdurch kann ein Schmutzeintrag sowie eine ungewollte Herausnahme verhindert werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist das Ladegerät am Ende der Aufnahme 310 im Rahmenelement 300 in zwei modulare Einheiten aufgetrennt, die voneinander lösbar ausgestaltet sind. Dabei handelt es sich um eine Kabeleinheit 320, die mit einem aufrollbaren d.h. sich selbst wieder einrollbaren Kabel mit Stecker 350 ausgestattet ist. Die zweite Einheit besteht aus der eigentlichen Ladeeinheit 340, die den elektrischen Strom zur Beladung des Akkumulators 330 entsprechend aufbereitet. Beide Einheiten sind lösbar mittels elektrischen und mechanischer Verbindungen miteinander verbunden, so dass entweder nur die Ladeinheit 340 aber auch zusätzlich die Kabeleinheit 320 aus der Aufnahme 310 entnommen werden kann, z.B. um eine externe Ladung zu ermöglichen. Zur Sicherung des Ladegeräts bestehend aus zuunterst in der Aufnahme 310 liegender Kabeleinheit 320 und darüber liegender Ladeeinheit 340 ist wenigstens die Kabeleinheit 320 mit Fixierelementen ausgestattet, die eine Fixierung bzw. Arretierung des Ladegeräts in der Aufnahme 310 ermöglicht. Diese Fixierung kann ebenfalls lösbar ausgestaltet sein.

Die Ladeeinheit 340 bzw. das Ladegerät 250 kann neben der elektrischen Schnittstelle zum Anschluss des Akkumulators 330 bzw. 230 auch Haltelemente aufweisen, um den Akkumulator zu arretieren. Dabei kann optional vorgesehen sein, dass die elektrische Schnittstelle zusätzlich zur elektrischen Verbindung auch die mechanische Ankopplung und somit die Arretierung ermöglicht.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch das Ladegerät der Figur 2 zweigeteilt und voneinander lösbar ausgestaltet sein kann. Darüber hinaus ist auch bei allen vorstehenden Ausführungsbeispielen möglich, die Kabeleinheit und die

Ladeeinheit hintereinander an einem Ende der Aufnahme 210 bzw. 310 anzubringen.

Das Ladegerät bzw. die Einheit bestehend aus modular aufgebauter Kabeleinheit und Ladeeinheit kann in der insbesondere länglichen Aufnahme des Rahmenelements derart platziert und angeordnet werden, dass im Wesentlichen eine Abschottung des dahinter liegenden Rohrinnenraums erfolgt. Mittels geeigneter Dichtelemente am Ladegerät bzw. im Innenraum des Rahmenelements kann so ein Eindringen von Schmutz und Wasser verhindert werden.

In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Akkumulator derart ausgestaltet sein, dass das Ladegerät bzw. die Einheit bestehend aus Ladeeinheit und Kabeleinheit vor dem Einbringen in die Aufnahme des Rahmenelements bereits aufgesteckt oder sogar integriert ist. In diesem Fall ermöglichen die Fixierelemente am Ladegerät bzw. an der Kabeleinheit ein lösbares Fixieren des Systems bestehend aus

Akkumulator und Ladegerät in der Aufnahme. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Aufnahmeelemente in der Aufnahme des Rahmenelements erfolgen, in die die Fixierelemente des Ladegeräts bzw. der Ladeeinheit eingreifen. Mittels eines mechanischen Drucktasters kann so beispielsweise ein Widerhacken, der beim Einführen des Akkumulators in die Aufnahme in eine entsprechende Öffnung einrastet, wieder gelöst werden.

Bezugszeichenliste

100 Rahmenelement zur Aufnahme Energieversorgungseinheit 130/Unterrohr 110 Rahmenelement/Sattelrohr

120 Rahmenelement/Oberrohr

130 Energieversorgungseinheil/Akkumulator

140 Ladegerät

200 Rahmenelement mit Aufnahme

210 Aufnahme im Rahmenelement

220 Oberseite/Zugang im Rahmenelement zur Aufnahme

230 Energieversorgungseinheit/Akkumulator

240 Griff der Energieversorgungseinheit

250 Anschluss Energieversorgung über Kabel

260 Ladegerät

300 Rahmenelemenl/Unterrohr mit Aufnahme 310

310 Aufnahme

320 Kabeleinheit

330 Energieversorgungseinheit 310

340 Ladeeinheit

350 Kabel mit Stecker