用於接納電池單元的自行車車架和相關的電池單元的製作方法

2023-10-10 05:37:44

專利名稱：用於接納電池單元的自行車車架和相關的電池單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及自行車車架，其包括一個管段，管段具有用於接納至少一個電池單元 的內部空間，該電池單元適於作為電動自行車的驅動的能源。本發明還涉及用於插入該自 行車車架中的電池單元。
背景技術：
電動馬達在自行車中作為全動力裝置以及輔助或混合動力裝置，需要時，電動馬 達或者作為自行車的全驅動，或者輔助由騎車人帶動的踏板驅動。作為這種馬達的能源，需 要電池，特別是可充電電池，這些電池通常固定在自行車車架的適當位置。為此，自行車車 架通常帶有電池容器。但是，這種電池容器體積比較大，不僅減少了自行車車架上可用的自 由空間，特別是用於容納附加設備如水瓶、自行車工具等的空間，而且在極端情況下甚至可 能影響騎車人的騎行舒適性。另外，將電池緊固在該容器內也存在問題，因為電池的自身重 量很大，但在騎行過程中偶爾需要能承受住硬衝擊。EP0905014B1公開了一個馬達驅動的摺疊自行車，在其後車架部分存放有用於電 驅動的電池。當前車架部分圍繞後車架部分摺疊時，後車架部分前面的一個前開口露出，通 過該開口可以從外面觸及電池室。但是，這樣的前開口只適合摺疊自行車，因為非摺疊自行 車的前面一般由車燈、剎車線等覆蓋，因此不能被完全地接觸到。而且，將電池緊固在車架 內部的可能性也受到該前開口的限制。為了可靠地保持電池，且保護電池不受車架的硬撞 擊，需要在車架的縱向上對電池施加一個力。然而，由於車架前開口要求克服這種力的作用 手工插入電池，在這種電池保持器中只能應用較小的保持力。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種前言中所述的自行車車架，該車架使得可以簡單 地將電池單元插入到車架管內或從車架管中取出，且避免了上述缺點，並同時保證了可靠 且安全受保護的電池的容納。該目的的實現是通過一種自行車車架，它包括一個管段，管段具有用於接納至少 一個電池單元的內部空間，電池單元適於作為電動自行車驅動的能源。因此，根據本發明，建議自行車車架的管段具有一個側開口，基本在所述管段的延 伸方向上延伸，其中，所述電池單元通過所述側開口可以插入所述內部空間內。這樣，可以 相對車架橫 向地進行電池單元的簡單插入和取出。同時，這樣的插入機構使得能夠將高度 穩定的電池單元固定裝置設置在內部的相應管長度上。通過一種擺動設置可以實現電池單元的特別舒適的插入和取出，該設置提供手工 操作的引導，並且使電池能夠準確定位。最好在內部空間的一端設置一個鉸鏈，電池單元可 以與該鉸鏈連接，並且在連接操作後可圍繞鉸鏈向內部空間擺動。在該鉸鏈附近，最好設置 一個用於電池單元的電觸點，使得當電池單元連接到鉸鏈時，就已經建立了與電動驅動裝 置的接觸。在另一個優選方式中，一個側開口的封閉蓋鉸接在鉸鏈上。其提供的優點是，一方面，封閉蓋可以用來確定用於使電池與所述鉸鏈連接的插入方向，另一方面，可以在電池 單元插入時進行的擺動運動的過程中，同時完成側開口的關閉。為了達到電池單元的安全固定，根據一個優選實施例，建議在內部空間中設置一 個施壓裝置，施壓裝置可以在管段的延伸方向上對電池單元施加一個壓力。在另一個優選 實施例中，根據前面的解釋，一個鉸鏈設在內部空間的一端，施壓裝置設在與鉸鏈相對的內 部空間的一端。施壓裝置產生的壓力最好等於至少100N，最好約為150N，並且壓力的產生 例如可以通過設置至少一個最好在電池單元的插入操作期間已經預加載的彈簧，並且/或 者通過一個旋轉安裝的軸，通過該軸例如可以在插入後對電池單元施加壓力。 根據施壓裝置的第一優選實施例，施壓裝置包括至少一個能夠在一個外部位置和 一個內部位置之間樞轉的樞轉臂，在外部位置，樞轉臂朝向側開口，在內部位置，樞轉臂被 帶向更接近管段的延伸方向，在電池單元的插入過程中，樞轉臂可固定在電池單元上。在這 種情況下，用於產生壓力的彈簧可以連接到樞轉臂，例如可以部分地包含在樞轉臂內。根據一個第二實施例，施壓裝置包括一個導輪，電池單元在插入內部空間的過程 中沿著該導輪被弓I導。在這種情況下，導輪可以連接到用於產生壓力的彈簧。根據一個第三實施例，施壓裝置包括一個轉動安裝的軸，如上面已經解釋的，壓力 可以通過該軸在電池單元插入後施加到電池單元上。用於插入到這種自行車車架中的電池單元最好在其後側設有連接部分，用於使其 與上述的鉸鏈連接。本發明的電池單元的前側最好設有用於與上述施壓裝置連接的突起或 凹陷結構。這樣，可以實現例如與上述樞轉臂的連接，或者在上述導輪上的卡接。


下面通過優選實施例並參照附圖更詳細地描述本發明，本發明進一步的特徵和優 點通過這些附圖得以體現，附圖如下圖1 傳統的電池運轉的自行車的側視圖；圖2 本發明自行車車架的側視圖，車架包括用於接納電池單元的管段；圖3 圖2所示用於接納電池單元的管段的放大立體圖，其封閉蓋關閉；圖4 圖3所示管段的立體圖，其封閉蓋打開；圖5(a)_(h)圖3和4的管段的相應剖視圖，根據本發明第一實施例的施壓裝置 結合在其中，這些圖示出將電池單元插入管的內部空間的相應步驟；圖6(a)_(c)管段的相應剖視圖，根據本發明第二實施例的施壓裝置結合在其 中，這些圖示出將電池單元插入管的內部空間的相應步驟；圖7(a)_(d)管段的相應剖視圖，根據本發明第三實施例的施壓裝置結合在其 中，圖7(b)示出沿圖7(a)所示剖切平面的一個剖面，圖7(a)、7 (c)和7 (d)以同樣的剖視 圖示出將電池單元插入管段內部空間的相應步驟；圖8(a)、(b)管段的相應剖視圖，根據本發明第四實施例的施壓裝置結合在其 中，圖8(a)示出處於施壓狀態的施壓裝置，圖8(b)示出處於非施壓狀態的施壓裝置。圖9(a)、(b)本發明的封閉蓋的一部分和用於其引導的引導板的俯視圖。
具體實施例方式圖1示出現有技術的電動自行車1，其帶有自行車車架2，用於接納電池單元的電 池箱3安裝在車架的下管上。電池單元為設在後輪上的電動馬達4提供能量。該已知的電 動馬達4可以用於作為自行車的全動力裝置以及作為混合動力裝置，在作為混合動力時， 根據踏板驅動傳遞給後輪的驅動力來輔助騎車人的肌肉力。圖2示出本發明的自行車車架5。該車架主要由布置成三角形的車座管6、上管7 和下管8、以及在前側的頭管9、在後側設於車架上的兩個車座梁10和兩個鏈條梁11組成。 與車座管6和上管7相比，下管8的橫截面形狀在車架平面內延伸，因此產生一個擴大的管 的橫截面。在下管8的管中段12，設有一個側開口 14的封閉蓋13，圖4示出更多細節。圖3以放大圖示出自行車車架5的細節，還示出帶有關閉的封閉蓋13的下管8。圖4示出帶有打開的封閉蓋13的相同細節，由此可以通過側開口 14從外部進入 管中段12的內部空間15。側開口 14在管段12的縱向上延伸，並且在內部空間15的主要 部分之上。另外，圖4示出了用於插入內部空間15中的電池單元16。電池單元16基本呈柱 形形狀，具有八角形的橫截面。位於側開口 14之後的內部空間15區域的形狀與電池單元 16的外部輪廓相適應。封閉蓋13在其後端與突出到內部空間15中的連接插座17剛性連 接，電池單元16通過其後側可插入到該插座中。沿著封閉蓋13，可以手動地將電池單元16 朝著其在連接插座17中的正確連接位置引導。如下面更詳細解釋的，連接插座17鉸接在內部空間15的後端，這樣就可以使帶有 插入的電池單元16的密封蓋13相對側開口 14橫向擺動。在電池單元16的前端形成有多 個突起結構18，通過該突起結構電池單元16適於接合在施壓裝置20中，如下面將參照附圖 詳細解釋的。圖5(a)示出下管8的剖視圖。該圖示出設在內部空間15後端的鉸鏈21，連接插 座17鉸接在鉸鏈21上，並且封閉蓋13固定到連接插座17上。另外，連接插座17帶有電 觸點22，用於可插入其中的電池單元16。內部空間15的前端設有施壓裝置20，用於在自行車車架5的方向上向電池單元 16施壓。施壓裝置20包括一個樞轉臂23，其內部設有用於產生壓力的彈簧24。在內部位 置，樞轉臂23位於下管軸線附近，並且鉸接到一個施壓軸25，以便能夠在其內部位置與外 部位置之間樞轉，在外部位置，樞轉臂朝向側開口 14，該樞轉運動在與連接插座17相同的 樞轉平面中進行。在樞轉臂23的外端形成一個圓錐體26，用於接合在電池單元16上的相 應形狀的突起結構18中，以便在插入操作中實現電池單元16與施壓裝置20的連接。一個螺旋彈簧27圍繞施壓軸25纏繞。在管段12的與側開口 14相對的外壁上設 有按鈕28，該按鈕具有附帶的回位彈簧，且與樞轉臂23操作連接。下面參照圖5(b)-5(h)更詳細地描述電池單元16插入到內部空間15中的連續步驟。圖5(b)示出按鈕28動作後的下管8。這樣螺旋彈簧27釋放，因此使施壓軸25轉 動，並導致樞轉臂23從其內部位置到其外部位置的樞轉運動。同時，封閉蓋13的鎖定機構 解鎖，使得可以手動打開封閉蓋。圖5 (c)示出圍繞鉸鏈21打開封閉蓋13後的下管8。 圖5(d)示出沿打開的封閉蓋13的內側朝連接插座17引導的電池單元16。這裡，特別可以看見電池單元16的要插入連接插座17的向後連接部分29，該部分形成電觸點。圖5(e)示出連接部分29插入連接插座17後的電池單元16，由此電池單元已經在 該側電連接。圖5 (f)示出封閉蓋13回擺後的電池單元16，由此電池單元16沿其縱向側被引向 側開口 14，直到它前面的突起結構18頂靠樞轉臂23，並且與端部的錐體26進行接合。圖5(g)示出封閉蓋13進一步回擺後的電池單元16，且接合在電池單元上的樞轉 臂23被一起帶動。這樣，產生了彈簧24的壓力增加，及伴隨的施加在電池單元16上的力。圖5(h)示出完全插入內部空間15且封閉蓋13鎖定後的電池單元16。樞轉臂23 現在被完全帶回到其內部位置，由此達到最大的彈簧壓力和施加在電池單元16上的力。通 過這樣的施壓裝置20，能夠向電池單元16傳遞一個大的壓力，由此實現高的水平穩定性。為了從內部空間15取出電池單元16，需要啟動按鈕28，由此使封閉蓋13解鎖，使 封閉蓋13可以擺出。儘管有比較大的壓力，所需要的手動釋放力是很小的。圖6(a)示出具有根據本發明第二實施例的施壓裝置30的管段12。施壓裝置30 包括一個導輪33，該導輪通過樞轉臂31與設置在靠近後壁側的一個螺旋彈簧34連接。在 另一側，螺旋彈簧34與管段12剛性連接。樞轉臂31鉸接到設於螺旋彈簧34中的軸19上， 使得導輪33在管段12延伸方向上的運動分量得到保證。該圖還示出已經插入到連接插座 17中的電池單元16。電池單元16的前側形成有圓形凹槽32，其形狀對應導輪33的一段圓 周，因此可以進行卡接。圖6(b)示出封閉蓋13擺動直到電池單元16的前側與導輪33接觸後的電池單元 16。隨著電池單元16進一步插入，導輪33開始轉動，使螺旋彈簧34受力，由此增加了在電 池單元16方向上施加給導輪33的力。圖6(c)示出完全插入到管段12的內部空間15後的電池單元16。導輪33接合在 凹槽32中，並且封閉蓋13關閉。圖7(a)示出具有根據本發明第三實施例的施壓裝置35的管段12。施壓裝置35 包括一個導輪33。另外還示出了插在連接插座17中的電池單元16。圖7(b)示出沿圖7(a)指示的剖面作出的圖7 (a)所示管段12的剖視圖。在該圖 中可以看到，施壓裝置35與布置在內部空間15端部的一個彈簧對36相關聯。圖7(c)示出圖7(a)所示的管段12，其電池單元16的前側與導輪33接觸。這裡 同樣，封閉蓋13的進一步擺動運動導致施加給電池單元16的力增加，直到其圓形凹槽與導 輪33接合，如圖7(d)所示。圖8(a)示出具有根據本發明第四實施例的施壓裝置40的管段12。施壓裝置40 包括一個轉動安裝的軸41，該軸可以從外面手動操動。軸41具有鉸接其上的扭轉螺栓42， 並且在螺栓的相對一側鉸接一個鎖定銷43。該圖還示出已經插入內部空間15的電池單元 16。施壓裝置40處於沒有壓力的狀態。圖8(b)示出軸41轉動後的管段12，由此扭轉螺栓移向電池單元，並且鎖定銷頂靠 電池單元16的前側，使得當軸41進一步轉動時，增加的壓力施加到電池單元16上。圖9(a)和9(b)示出封閉蓋13的俯視圖，一個導銷45固定在其上。導銷接合在 一個引導板46的軌道47中，引導板固定到管段12上。在軌道47的外端區域形成有一個 鎖止結構48，通過該結構，封閉蓋13鎖定在其外端位置。
通過前面的描述，對本發明的自行車車架的改動對本領域技術人員而言是顯然 的，而不會超出完全由專利權利要求所限定的本發明的保護範圍。特別是 -帶有用於接納至少一個電池單元16的內部空間15的管段12不由下管8形成， 而可以例如由自行車車架幾何形狀的上管7或車座管6形成，並且既可以在管的整個長度 上延伸，也可以只在相應車架管的一部分上延伸。-除了使用一個各自的施壓裝置20、30、35、40的所示實施例外，也可使用這些施 壓裝置的組合，例如通過彈簧壓力與藉助轉動安裝軸施加的力的結合，以達到所需的施壓 作用。儘管已經針對特殊的實施例對本發明進行了描述，很多其它變型、改動和其它應 用對本領域的技術人員都是顯而易見的。因此，本發明最好不由這裡具體公開的內容所限 定，而只由所附的權利要求來限定。
權利要求
一種自行車車架(5)，其包括一個管段(12)，該管段具有用於接納至少一個電池單元(16)的內部空間(15)，電池單元適於作為電動自行車驅動裝置(4)的能源，其中，所述管段(12)設有側開口(14)，側開口基本在所述管段(12)的延伸方向上延伸，所述電池單元可以通過所述側開口(14)插入到所述內部空間(15)中。
2.如權利要求1所述的自行車車架，其中，一個鉸鏈(21)設於所述內部空間(15)的 一端，所述電池單元(16)可以與該鉸鏈連接，並且可以在所述連接後朝所述內部空間(15) 擺動。
3.如權利要求2所述的自行車車架，其中，在所述鉸鏈(21)附近設有用於所述電池單 元(16)的電觸點(22)。
4.如權利要求2或3所述的自行車車架，其包括用於所述側開口(14)的封閉蓋(13)， 該封閉蓋鉸接在所述鉸鏈(21)上。
5.如權利要求1所述的自行車車架，其中，施壓裝置(20、30、35、40)設置在所述內部空 間(15)中，所述施壓裝置(20、30、35、40)能夠在所述管段(12)的延伸方向上對所述電池 單元(16)施加壓力。
6.如權利要求2所述的自行車車架，其中，所述施壓裝置(20、30、35、40)設置在所述內 部空間(15)的與所述鉸鏈(21)相對的端部。
7.如權利要求5或6所述的自行車車架，其中，所述壓力至少等於100N。
8.如權利要求7所述的自行車車架，其中，所述壓力約為150N。
9.如權利要求5所述的自行車車架，其包括至少一個用於產生所述壓力的彈簧(24、 34,36)。
10.如權利要求5所述的自行車車架，其中，所述施壓裝置(20)包括樞轉臂(23)，其能 夠在一個外部位置與一個內部位置之間樞轉，在外部位置，樞轉臂(23)朝向所述側開口， 在內部位置，樞轉臂(23)被帶向更接近所述管段(12)的延伸方向，所述樞轉臂(23)在所 述電池單元(16)的插入過程中可固定在所述電池單元(16)上。
11.如權利要求9或10所述的自行車車架，其中，所述彈簧(24)結合在所述樞轉臂 (23)中。
12.如權利要求5所述的自行車車架，其中，所述施壓裝置(30、35)包括導輪(33)，在 所述電池單元(16)插入所述內部空間(15)的過程中，所述電池單元沿著導輪(33)被引導。
13.如權利要求9或12所述的自行車車架，其中，所述導輪(33)與所述彈簧(34、36)連接。
14.如權利要求5所述的自行車車架，其中，所述施壓裝置(40)包括轉動安裝的軸 (41)，該軸能夠在電池單元插入後將所述壓力施加到所述電池單元(16)上。
15.用於插入到權利要求1-14之一所述的自行車車架(5)中的電池單元(16)。
16.如權利要求15所述的電池單元(16)，其中，在電池單元的後側設有用於使其連接 到所述鉸鏈(21)的連接部分(29)。
17.如權利要求15或16所述的電池單元(16)，其中，在電池單元的前側形成有突起或 凹陷結構(18)，用於使所述電池單元與所述樞轉臂(23)和/或所述導輪(33)鎖定。
全文摘要
本發明涉及自行車車架(5)，其包括管段(12)，該管段具有用於接納至少一個電池單元(16)的內部空間(15)，電池單元適於作為電動自行車驅動裝置(4)的能源，本發明還涉及可插入到車架中的電池單元(16)。為了提供簡便的操作，同時提供高度穩定的電池放置，所述管段(12)設有側開口(14)，其基本在所述管段的延伸方向上延伸，其中，所述電池單元可以通過所述側開口(14)插入到所述內部空間(15)中。
文檔編號B62K19/40GK101837815SQ201010138249
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月19日 優先權日2009年3月20日
發明者A·茲巴爾恩, C·魯施, D·伊森施密德, G·庫珀, M·埃施利曼, T·賓格利, U·格拉夫 申請人:特姆斯維樂店股份公司