(19)
(11)EP 3 648 258 A1

(12)EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43)Veröffentlichungstag:
06.05.2020  Patentblatt  2020/19

(21)Anmeldenummer: 19205646.3

(22)Anmeldetag:  28.10.2019
(51)Int. Kl.: 
H01R 12/71  (2011.01)
H05K 5/00  (2006.01)
B62M 6/60  (2010.01)
B62J 45/00  (2020.01)
H01R 13/66  (2006.01)
B62M 6/45  (2010.01)
B62M 6/40  (2010.01)
(84)Benannte Vertragsstaaten:
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 MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
KH MA MD TN

(30)Priorität: 29.10.2018 EP 18203069

(71)Anmelder: Werner Wirth GmbH
22525 Hamburg (DE)

(72)Erfinder:
  • Höppner, Sven
    22525 Hamburg (DE)

(74)Vertreter: Glawe, Delfs, Moll 
Partnerschaft mbB von Patent- und Rechtsanwälten Postfach 13 03 91
20103 Hamburg
20103 Hamburg (DE)

  


(54)ANTRIEBSEINHEIT FÜR EIN ELEKTROFAHRRAD


(57) Antriebseinheit für ein Elektrofahrrad mit einem Antriebsgehäuse (46) und mit einem Steckverbinder (48), wobei der Steckverbinder (48) mit dem Antriebsgehäuse (46) verbunden ist und wobei der Steckverbinder (48) eine Mehrzahl von Anschlusskontakten (35) und eine Mehrzahl von Steckkontakten (22) aufweist. Der Steckverbinder umfasst eine Platine (27). Auf der Platine ist eine Verteiler-Leiterbahn (36) ausgebildet, die einen elektrischen Kontakt zwischen einer ersten Anzahl von Anschlusskontakten (35) und einer davon verschiedenen zweiten Anzahl von Steckkontakten (22) vermittelt.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Elektrofahrrad.

[0002] Fahrräder können eine Antriebseinheit mit einem unterstützenden elektrischen Motor aufweisen, um den Fahrradfahrer z.B. bei Steigungen oder beim Beschleunigen zu unterstützen. Die Antriebseinheiten solcher Elektrofahrräder können am Tretlager angeordnet sein und Sensoren aufweisen, die das Drehmoment am Tretlager und die Geschwindigkeit des Fahrrads erfassen. Ein Schaltkreis auf einer Platine bestimmt aus einem Vergleich der Messdaten, ob der Motor das Elektrofahrrad beschleunigen muss, um dem Fahrer zu entlasten bzw. um eine vorbestimmte Geschwindigkeit zu halten. Bei Bremsmanövern können diese Motoren bei der Rekuperation als Generatoren mitwirken. Die umgewandelte Energie kann in externe elektrische Speicher eingespeist und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgerufen werden. Weiter können die Antriebseinheiten als Energiequelle für Peripheriegeräte wie Beleuchtung, Geschwindigkeitsanzeige usw. dienen.

[0003] Die Antriebseinheit benötigt elektrische Leitungen zu den Energiespeichern und den Peripheriegeräten (z.B. Bedienelemente, Beleuchtung, Bremse, Getriebe), um Energie oder Signale zu übermitteln. Da die Peripheriegeräte in der Regel nicht am Motor selbst sondern an einer anderen Stelle am Rahmen des Fahrrads angebracht sind, werden zur Verbindung Kabel benutzt, die über elektrische Steckverbindungen mit entsprechenden Anschlüssen verbunden werden.

[0004] Bekannt sind elektrische Anschlusslösungen, bei denen das Kabel durch das Antriebsgehäuse der Antriebseinheit hindurchgeführt ist und bei denen direkt am Antriebsgehäuse keine Möglichkeit besteht, die elektrische Verbindung zu trennen. Eine elektrische Steckverbindung gibt es erst in einigem Abstand von dem Antriebsgehäuse. Häufig ist die elektrische Steckverbindung in der Mitte eines Kabels angeordnet, also als sogenannte fliegende Steckverbindung ausgebildet.

[0005] Bekannt sind auch Steckverbinder, die fest am Antriebsgehäuse installiert sind, EP 2 978 077 A1. Bislang ist es üblich, innerhalb des Steckverbinders jeden Steckkontakt entlang einem separaten elektrischen Weg mit einem Anschlusskontakt zu verbinden.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit vorzustellen, bei der die elektrischen Anschlüsse platzsparend ausgeführt sind. Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Die erfindungsgemäße Antriebseinheit umfasst einen Steckverbinder mit einer Mehrzahl von Anschlusskontakten und mit einer Mehrzahl von Steckkontakten. Der Steckverbinder umfasst eine Platine. Auf der Platine ist eine Verteiler-Leiterbahn ausgebildet, die einen elektrischen Kontakt zwischen einer ersten Anzahl von Anschlusskontakten und einer zweiten Anzahl von Steckkontakten vermittelt, wobei die erste Anzahl von der zweiten Anzahl abweicht.

[0008] Indem der Steckverbinder eine Platine umfasst, auf der der elektrische Weg zwischen den Anschlusskontakten und den Stecckontakten verzweigt wird, wird eine sehr platzsparende Möglichkeit vorgestellt, elektrische Signale innerhalb des Steckverbinders zu verteilen. Damit wird die Möglichkeit eröffnet, das Antriebsgehäuse eines Elektrofahrrads insgesamt kompakter zu gestalten.

[0009] Das Antriebsgehäuse kann einen Innenraum der Antriebseinheit umschließen. In dem Innenraum der Antriebseinheit kann ein Motor, insbesondere ein Elektromotor angeordnet sein, der dazu ausgelegt ist, die Tretkraft eines Fahrradfahrers zu unterstützen. Das Elektrofahrrad kann eine Energiequelle, beispielsweise in Form einer elektrischen Batterie, umfassen, mit der der Motor gespeist wird. Die Batterie kann außerhalb des Antriebsgehäuse des angeordnet sein. Elektrische Leitungen, die eine Verbindung zwischen der Energiequelle und dem Motor herstellen, können durch die Gehäusewand des Antriebsgehäuses hindurchgeführt sein.

[0010] Im Innenraum des Antriebsgehäuses kann eine Steuereinheit angeordnet sein, die dazu ausgelegt ist, das Zusammenwirken zwischen Komponenten im Innenraum des Antriebsgehäuses und außerhalb des Antriebsgehäuses angeordneten Peripheriegeräten zu steuern. In einem einfachen Fall kann die Funktion der Steuereinheit darin bestehen, dass ein Signal von einem Peripheriegerät (z.B. Lichtschalter an) an ein anderes Peripheriegerät (z.B. Beleuchtungsanlage) geleitet wird. In anderen Fällen ermittelt die Steuereinheit aus einer Mehrzahl von Eingangsinformationen (z.B. Drehmoment, Geschwindigkeit, Stellung des Getriebeschalters) eine Ausgangsinformation (z.B. Leistungsabgabe des Motors). Der Motor der Antriebseinheit kann gemäß der Ausgangsinformation der Steuereinheit gesteuert werden.

[0011] Der Steckverbinder der erfindungsgemäßen Antriebseinheit kann dazu ausgelegt sein, eine lösbare elektrische Verbindung zwischen Komponenten im Innenraum des Antriebsgehäuses und Peripheriegeräten außerhalb des Antriebsgehäuses herzustellen. Die Anschlusskontakte des Steckverbinders können dazu ausgelegt sein, mit den Komponenten im Innenraum des Antriebsgehäuses verbunden zu werden. Die elektrische Verbindung zwischen den Anschlusskontakten des Steckverbinders und den Komponenten im Innenraum des Antriebsgehäuses kann so eingerichtet sein, dass sie bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Antriebseinheit nicht lösbar ist. Damit ist nicht ausgeschlossen, dass beispielsweise im Rahmen von Wartungsarbeiten oder nach einer Teilzerlegung der Antriebseinheit auch ein Trennen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlusskontakten und den Komponenten möglich ist.

[0012] Im Unterschied dazu sind die Steckkontakte vorzugsweise so gestaltet, dass sie bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Antriebsgehäuses lösbar sind. Beispielsweise kann ein Benutzer des Elektrofahrrads einen Stecker von den Anschlusskontakten des Steckverbinders abziehen, um die Batterie von der Antriebseinheit zu trennen.

[0013] Die Gehäusewand des Antriebsgehäuses kann mit einer Öffnung versehen sein, in die der Steckverbinder eingesetzt ist. Der Steckverbinder kann einen Flansch aufweisen, der auf eine an die Öffnung angrenzenden Fläche des Antriebsgehäuses aufliegt. Der Flansch kann ein umlaufender Flansch sein, der sich über den gesamten Umfang des Steckverbinders und/oder über den gesamten Umfang der Öffnung erstreckt. Der Steckverbinder kann die Öffnung dicht verschließen, insbesondere so verschließen, dass kein Wasser eindringen kann. Zwischen dem Flansch und dem Antriebsgehäuse kann eine Dichtung angeordnet sein, die sich vorzugsweise über den gesamten Umfang des Steckverbinders erstreckt.

[0014] Bei dem Steckverbinder kann die Anzahl der an die Verteiler-Leiterbahn angeschlossenen Anschlusskontakte kleiner sein als die Anzahl der an die Verteiler-Leiterbahn angeschlossenen Steckkontakte. Insbesondere kann die Verteiler-Leiterbahn einen elektrischen Kontakt zwischen einem einzelnen Anschlusskontakt und einer Mehrzahl von Steckkontakten vermitteln. Von der Erfindung umfasst ist auch die umgekehrte Gestaltung, bei der die Anzahl der an die Verteiler-Leiterbahn angeschlossenen Anschlusskontakte größer ist als die Anzahl der an die Verteiler-Leiterbahn angeschlossenen Steckkontakte, wobei insbesondere genau ein Steckkontakt an die Verteiler-Leiterbahn angeschlossen sein kann.

[0015] Der Steckverbinder kann so gestaltet sein, dass die Anzahl der Anschlusskontakte von der Anzahl der Steckkontakte abweicht. Insbesondere kann die Anzahl der Anschlusskontakte kleiner sein als die Anzahl der Steckkontakte, wobei auch die umgekehrte Gestaltung möglich ist.

[0016] Der erfindungsgemäße Steckverbinder kann eine Mehrzahl von Steckeraufnahmen umfassen, die zur Aufnahme eines elektrischen Steckers ausgelegt sind. Beispielsweise kann der Steckverbinder wenigstens zwei Steckeraufnahmen, vorzugsweise wenigstens vier Steckeraufnahmen, weiter vorzugsweise wenigstens sechs Steckeraufnahmen aufweisen. In einer Ausführungsform umfasst der Steckverbinder sieben Steckeraufnahmen.

[0017] Die Steckeraufnahmen können im Querschnitt rund sein oder eine sonstige Querschnittsform haben, die an sich keine eindeutige Winkelposition für den Stecker definiert. Um ein falsches Einstecken eines Steckers zu vermeiden, können die Steckeraufnahmen codiert sein, so dass ein Stecker nur in genau einer Winkelposition in die Steckeraufnahme eingesetzt werden kann.

[0018] Die Steckeraufnahmen können paarweise verschiedene Querschnitte aufweisen, um zu verhindern, dass ein falscher Stecker in eine Steckeraufnahme eingesteckt werden kann. Umfasst der Steckverbinder eine Mehrzahl von Steckeraufnahmen mit nicht eindeutigem Querschnitt, so können die Steckeraufnahmen codiert sein, um das Einführen eines falschen Steckers zu verhindern.

[0019] Die Steckeraufnahmen können mit einem Rastmechanismus ausgestattet sein, in die ein Element eines Steckers einrasten kann, um zu vermeiden, dass der Stecker sich unbeabsichtigt aus der Steckeraufnahme löst.

[0020] Jede der Steckeraufnahmen kann wenigstens zwei Steckkontakte umfassen. Der Steckverbinder kann eine oder mehrere Steckeraufnahmen mit wenigstens drei Steckkontakten, vorzugsweise mit wenigstens vier Steckkontakten aufweisen.

[0021] Der Steckverbinder kann eine Platine umfassen, die mehr als eine Verteiler-Leiterbahn aufweist. Alle Verteiler-Leiterbahnen können sich von den Anschlusskontakten in Richtung der Steckkontakte verzweigen, was bedeutet, dass die Anzahl der an die Verteiler-Leiterbahn angeschlossenen Steckkontakte größer ist als die Anzahl der an die Verteiler-Leiterbahn angeschlossenen Anschlusskontakte. Von der Erfindung umfasst sind auch Varianten, bei denen ein Teil oder alle der Verteiler-Leiterbahnen sich von den Steckkontakten in Richtung der Anschlusskontakte verzweigen. Möglich sind auch Verteiler-Leiterbahnen, die mehrere Steckkontakte miteinander verbinden, ohne an einen Anschlusskontakt angeschlossen zu sein, wobei die Steckkontakte zu einer Steckeraufnahme oder zu mehreren Steckeraufnahmen gehören können. Der Steckverbinder kann mehrere Platinen umfassen, wobei jede der Platinen mit ein oder mehreren Verteiler-Leiterbahnen ausgestattet sein kann.

[0022] Die Platine kann eine Verteiler-Leiterbahn aufweisen, die einen Anschlusskontakt mit Steckkontakten von mehr als einer Steckeraufnahme verbindet. Insbesondere kann ein Anschlusskontakt mit Steckkontakten von wenigstens drei verschiedenen Steckeraufnahmen, weiter vorzugsweise von wenigstens fünf verschiedenen Steckeraufnahmen verbunden sein. In einer Ausführungsform umfasst die Platine eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahnen, die jeweils einen Anschlusskontakt mit Steckkontakten einer solchen Mehrzahl von Steckeraufnahmen verbinden.

[0023] Auf der Platine können ein oder mehrere Einzel-Leiterbahnen ausgebildet sein, die genau einen Anschlusskontakt mit genau einem Steckkontakt verbinden. Der Steckverbinder kann ein oder mehrere Steckeraufnahmen umfassen, wobei jede Steckeraufnahme wenigstens einen Steckkontakt umfasst, der über eine Einzel-Leiterbahn an einen Anschlusskontakt angeschlossen ist. In einer Ausführungsform ist jede elektrische Verbindung, die innerhalb des Steckverbinders zwischen einem Steckkontakte und einem Anschlusskontakt besteht über eine Einzel-Leiterbahn oder eine Verteiler-Leiterbahn der Platine geführt. Von der Erfindung umfasst sind auch Steckverbinder, bei denen ein Anschlusskontakt direkt, also unter Umgehung der Platine, mit einem Steckkontakt verbunden ist.

[0024] Die Platine kann an ihrer Oberseite und ihrer Unterseite mit Leiterbahnen ausgestattet sein, die eine elektrische Verbindung zwischen einem oder mehreren Anschlusskontakten und einem oder mehreren Steckkontakten vermitteln.

[0025] Die Anschlusskontakte des Steckverbinders können dazu bestimmt sein, im normalen Betrieb des Elektrofahrrads fest mit einem Anschluss des Elektrofahrrads verbunden zu sein. Die Anschlusskontakte können so angeordnet sein, dass sie nicht zugänglich sind, ohne dass Teile des Elektrofahrrads zerlegt werden.

[0026] Im Unterschied dazu können die Steckkontakte von außen zugänglich sein und dazu bestimmt sein, im normalen Betrieb des Elektrofahrrads verbunden und getrennt zu werden. Das Verbinden kann beispielsweise so erfolgen, dass der Nutzer des Elektrofahrrads einen Stecker in eine Steckeraufnahme des Steckverbinders einsteckt, so dass ein oder mehrere Steckkontakte der Steckeraufnahme mit entsprechenden elektrischen Kontakten des Steckers verbunden werden. Umgekehrt kann das Trennen der Steckkontakte erfolgen, indem ein Stecker aus einer Steckeraufnahme herausgezogen wird.

[0027] Der Steckverbinder kann ein Steckergehäuse umfassen, das die Platine wenigstens teilweise umgibt. Die Anschlusskontakte können aus dem Steckergehäuse heraus nach außen geführt sein, damit die Anschlusskontakte an einen Anschluss des Elektrofahrrads angeschlossen werden können. In einer Ausführungsform sind die Anschlusskontakte über Kabel mit der Platine verbunden. Die Platine kann dann vollständig von dem Steckergehäuse umschlossen sein, so dass lediglich die Kabel aus dem Steckergehäuse heraus nach außen geführt sind.

[0028] Die Anschlusskontakte können direkt an den Enden der Kabel ausgebildet sein. Die Anschlusskontakte können dann beispielsweise durch Löten mit entsprechenden Anschlüssen des Elektrofahrrads verbunden werden. Möglich ist auch, die Anschlusskontakte als Stecker zu gestalten. Dabei können mehrere oder alle Anschlusskontakte innerhalb eines gemeinsamen Steckergehäuses angeordnet sein.

[0029] In einer alternativen Ausführungsform ragt ein Abschnitt der Platine aus dem Steckergehäuse des Steckverbinders nach außen, wobei die Anschlusskontakte auf dem nach außen ragenden Abschnitt der Platine angeordnet sind. Die Anschlusskontakte können als Kontakt-Pads auf dem Platinenabschnitt gestaltet sein, sodass ein Stecker die Anschlusskontakte von oben und unten umfassen kann, um den elektrischen Anschluss zu dem Antrieb des Elektrofahrrads herzustellen. Möglich ist auch, dass die Anschlusskontakte als Steckbuchsenleiste der Platine ausgebildet sind, auf die ein von dem Antrieb des Elektrofahrrads kommender Stecker aufgesteckt werden kann.

[0030] Die Steckkontakte können Elemente der Platine sein, beispielsweise indem die Steckkontakte mit der Platine verlötet sind. Die Steckkontakte können als Einsteckkontakte (Male-Kontakte) oder als Aufnahmekontakte (Female-Kontakte) oder als eine Kombination aus beidem gestaltet sein.

[0031] Der Steckverbinder kann ein Steckergehäuse-Vorderteil umfassen, an dem die Steckeraufnahmen ausgebildet sind. Die Stecckontakte können durch Bohrungen in dem Steckergehäuse-Vorderteil hindurchgeführt sein, sodass die Steckkontakte in die Steckeraufnahmen hineinragen. Die Platine kann in einem Innenraum des Steckergehäuses angeordnet sein, wobei der Innenraum aus dem Steckergehäuse-Vorderteil und einem Steckergehäusedeckel gebildet wird.

[0032] Möglich ist auch, eine aus dem Steckergehäuse-Vorderteil und der Platine gebildete Einheit mit einer Gussmasse zu vergießen, um das Steckergehäuse zu vervollständigen. Als Gussmasse kommen beispielsweise ein Kunststoff oder ein Gießharz infrage, die in flüssigem Zustand in das Steckergehäuse eingebracht werden und dort aushärten. Damit kann der Steckverbinder und speziell die Platine vor Schäden durch eindringende Feuchtigkeit oder mechanische Belastungen geschützt werden.

[0033] Um die richtige Position der Platine relativ zu dem Steckergehäusekörper zu definieren, können die Platine und/oder der Steckergehäusekörper mit Positionierelementen versehen sein, die nur bei richtiger Positionierung der Platine relativ zu dem Steckergehäusekörper ineinander passen. Die Positionierelemente können beispielsweise einen an einem der beiden Teile ausgebildeten Vorsprung umfassen, der in einer Ausnehmung des anderen Teils eingreift. Zusätzlich oder alternativ dazu können Rastelemente vorgesehen sein, mit denen die Platine relativ zu dem Steckergehäusekörper fixiert wird. In einer Ausführungsform ist das Steckergehäuse-Vorderteil mit Rastvorsprüngen versehen, die den Umfang der Platine umgreifen.

[0034] Die Platine kann mit weiteren elektrischen oder elektronischen Bauteilen bestückt sein. Beispielsweise kann die Platine ein Bluetooth-Modul umfassen. Das Steckergehäuse des Steckverbinders kann einen Gehäusevorsprung umfassen, der dazu ausgelegt ist, dass Bluetooth-Modul aufzunehmen. Der Gehäusevorsprung kann in derselben Richtung vorspringen wie die Steckeraufnahmen. Die Platine kann mit weiteren Bauteilen wie beispielsweise LEDs, Spulen, Widerständen und ähnlichem ausgestattet sein.

[0035] Der Steckverbinder bildet eine Schnittstelle zu der Antriebseinheit eines Elektrofahrrads. Zu diesem Zweck ist der Steckverbinder mit einem Antriebsgehäuse des Elektrofahrrads verbunden. Der Steckverbinder kann einen Flansch umfassen, durch den ein in dem Antriebsgehäuse angeordneter Gehäusekörper des Steckverbinders von einer Außenseite des Steckverbinders getrennt wird. Die Außenseite des Steckverbinders kann für den Nutzer zugänglich sein.

[0036] Der Flansch des Steckverbinders kann eine umlaufende Dichtfläche bilden, die dazu ausgelegt ist, mit dem Antriebsgehäuse des Elektrofahrrads abzudichten. In dem Flansch können Bohrungen ausgebildet sein, über die der Steckverbinder mit dem Antriebsgehäuse verbunden wird. Die umlaufende Dichtfläche kann eine ununterbrochene Dichtstrecke bilden, die sich über den Umfang des Steckverbinders erstreckt und die peripher zu den Bohrungen angeordnet sein kann. Der Steckverbinder kann eine Dichtung umfassen, die sich entlang der Dichtfläche erstreckt und die vorzugsweise auch die Bohrungen umgreift.

[0037] Die Steckkontakte des Steckverbinders können dazu ausgelegt sein, den Antrieb des Elektrofahrrads mit elektrischer Energie zu versorgen, um Peripheriegeräte zu versorgen und/oder um Signale mit Peripheriegeräten auszutauschen. Die Peripheriegeräte können die Sensorik und/oder Teile des HMI (Human Interface) betreffen. Zu den Peripheriegeräten können beispielsweise ein Energiespeicher des Antriebs, eine Beleuchtung des Elektrofahrrads, ein Display, ein Getriebeschalter, ein Geschwindigkeitssensor und/oder einer Anzeige für den Ladezustand des Energiespeichers gehören. Die Steckkontakte des Steckverbinders können beispielsweise die Funktion einer Spannungsversorgung, eines Masseanschlusses und/oder eines Datenbusses übernehmen.

[0038] Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer solchen Antriebeinheit ausgestattetes Elektrofahrrad. Die Anschlusskontakte des Steckverbinders können mit Anschlüssen des Antriebs des Elektrofahrrads verbunden sein. Die Verbindung kann so gestaltet sein, dass sie im bestimmungsgemäßen Betrieb vom Benutzer nicht getrennt wird. Die Steckkontakte des Steckverbinders können für den Nutzer zugänglich sein, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb Stecker aufgesteckt bzw. getrennt werden können.

[0039] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1:
ein erfindungsgemäßes Elektrofahrrad;
Fig. 2:
eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
Fig. 3:
eine Ansicht von oben auf den Steckverbinder aus Fig. 2;
Fig. 4:
einen Schnitt entlang Linie B-B in Fig. 3;
Fig. 5:
einen Schnitt entlang Linie A-A in Fig. 3;
Fig. 6:
eine weitere perspektivische Ansicht des Steckverbinders aus Fig. 2;
Fig. 7:
eine Platine eines erfindungsgemäßen Steckverbinders;
Fig. 8 bis 10:
verschiedene Varianten von Anschlusskontakten der Platine;
Fig. 11:
eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Steckverbinders;
Fig. 12:
eine erfindungsgemäße Antriebseinheit;
Fig. 13:
einen Ausschnitt aus Fig. 12 in vergrößerter Darstellung;
Fig. 14:
einen Schnitt entlang Linie C-C in Fig. 13.


[0040] Ein in Fig. 1 gezeigtes Elektrofahrrad umfasst eine Antriebseinheit 45, die nahe dem Tretlager 14 des Elektrofahrrads angeordnet ist. Die Antriebseinheit 45 unterstützt die Tretkurbelwelle 15 während der Fahrt, wenn zusätzliche Energie zur Beschleunigung oder bei Steigungen benötigt wird. Wenn keine Energie benötigt wird, nimmt sie zusätzliche Energie auf, die zum Beispiel durch Bremsmanöver frei werden kann.

[0041] Die Antriebseinheit 45 hat gemäß Fig. 12 ein Antriebsgehäuse 46, in dem ein Elektromotor 47 und eine Steuereinheit 48 aufgenommen sind. Der Elektromotor 47 ist mit der Tretkurbelwelle 15 gekoppelt. Die Steuereinheit 48 steuert das Zusammenspiel von Komponenten innerhalb der Antriebseinheit 45 sowie das Zusammenspiel mit Peripheriegeräten außerhalb der Antriebseinheit 45. In einer Gehäusewand 49 des Antriebsgehäuses 46 ist ein Steckverbinder 48 angeordnet. Der Steckverbinder 48 umfasst Steckkontakte 22, die von außen zugänglich sind, sowie Anschlusskontakte 35, an die die Steuereinheit 48 und der Elektromotor 47 angeschlossen sind.

[0042] Der Steckverbinder 48 hat gemäß Fig. 14 einen umlaufenden Flansch 16, der auf der Gehäusewand 49 aufliegt. Zwischen dem Flansch 16 und der Gehäusewand 49 ist eine Dichtung 21 angeordnet

[0043] Der Steckverbinder 48 bildet eine Schnittstelle zwischen der Antriebseinheit und mit der Antriebseinheit verbundenen Peripheriegeräten. Zu den Peripheriegeräten gehört beispielsweise ein Akku, über den die Antriebseinheit 45 mit Energie versorgt wird. Weiterhin gehören zu den Peripheriegeräten Sensorelemente sowie Elemente des HMI (Human Interface). Solche Peripheriegeräte sind beispielsweise die Beleuchtung, ein Geschwindigkeitssensor, ein Display, ein Getriebeschalter. Der Nutzer kann einen Stecker in den Steckverbinder 48 einstecken, um das Peripheriegerät anzuschließen, oder den Stecker aus dem Steckverbinder 48 herausziehen, um das Peripheriegerät zu trennen. Zur Versorgung der Peripheriegeräte und zur Kommunikation mit den Peripheriegeräten sind typischerweise eine Spannungsversorgung, ein Masseanschluss und/oder eine oder mehrere Datenbusleitungen erforderlich. Der Steckverbinder ist mit einem Steckkontakt 22 für jeden der elektrischen Wege ausgestattet.

[0044] Gemäß Fig. 2 hat der Steckverbinder 48 eine Form, die an die abgerundete Kontur des Elektromotors 47 angepasst ist. Der Flansch 16 des Steckverbinders 48 liegt auf dem Antriebsgehäuse 46 auf, ein Körper 17 des Steckverbinders 48 ragt in den Innenraum der Antriebseinheit 45 hinein. Die Außenseite, die mit einer Mehrzahl von Steckeraufnahmen 18, 23 versehen ist, weist nach außen und ist für den Nutzer zugänglich. Der Flansch 16 ist mit einer Mehrzahl von Bohrungen 19 versehen, über die der Steckverbinder an dem Antriebsgehäuse fest geschraubt ist. Die Bohrungen 19 sind in einer Dichtfläche 20 des Flanschs 16 angeordnet. Eine Dichtung 21 liegt auf der Dichtfläche 20 auf und bildet eine außerhalb der Bohrungen 19 angeordnete ununterbrochene Dichtstrecke, die sich über den gesamten Umfang des Steckverbinders erstreckt. Die Bohrungen 19 werden von der Dichtung 21 umfasst, so dass die Befestigungsschrauben, mit denen der Steckverbinder an dem Antriebsgehäuse befestigt ist, sich durch die Dichtung 21 hindurch erstrecken, siehe Fig. 11.

[0045] Der Steckverbinder umfasst gemäß Fig. 6 sechs Steckeraufnahmen 18 mit gleichem Durchmesser und eine Steckeraufnahme 23 mit größerem Durchmesser. Die Steckeraufnahme 23 dient der Stromversorgung und wird an die Batterie angeschlossen. Sie hat insgesamt sieben Steckkontakte 22, wobei die drei dickeren für die Stromversorgung bestimmt sind und die vier dünneren Informationen über den Ladezustand des Akkus übertragen. Die Steckeraufnahmen 18 dienen dem Anschluss der verschiedenen Peripheriegeräte. Die Steckeraufnahmen 18 haben zwischen zwei und fünf Steckkontakte 22. Die Steckeraufnahmen 18 sind durch peripher zu den Steckkontakten 22 angeordnete Strukturen 25 codiert, so dass jeder Stecker genau einer einzigen Winkelstellung in eine bestimmte Steckeraufnahme 18 passt. Jeweils am Umfang der Steckeraufnahmen 18, 23 ist eine Einraststruktur 26 ausgebildet, in die ein Vorsprung des Steckers einrasten kann, um ein unbeabsichtigtes Lösen des Steckers zu verhindern.

[0046] Gemäß Fig. 11 ist im Inneren des Steckverbinders 48 eine Platine 27 angeordnet, mit der die Steckkontakte 22 in passenden Positionen verlötet sind. Die Steckkontakte 22 sind im zusammengesetzten Zustand des Steckverbinders durch Bohrungen in einem Steckergehäuse-Vorderteil 31 des Steckverbinders hindurchgeführt, so dass die Steckkontakte 22 wie in Fig. 6 gezeigt in die Steckeraufnahmen 18, 23 hineinragen. Außerdem ist mit der Platine 27 ein Bluetooth-Modul 28 verbunden, das im zusammengesetzten Zustand des Steckverbinders in einem Gehäusevorsprung 29 untergebracht ist. Darüber hinaus kann die Platine 27 mit weiteren elektrischen oder elektronischen Bauteilen ausgestattet sein, wie beispielsweise LEDs, Spulen und ähnlichem.

[0047] Gemäß Fig. 11 ist das Steckergehäuse-Vorderteil 31 mit Rastvorsprüngen 33 versehen, die den Umfang der Platine 27 umgreifen und die Platine 27 so in der passenden Position relativ zu dem Steckergehäuse-Vorderteil 31 halten. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 11 wird das Steckergehäuse 46 an der Rückseite mit einem Gehäusedeckel 30 verschlossen. In alternativen Ausführungsformen wird das Steckergehäuse-Vorderteil 31 zunächst mit der Platine 27 bestückt und dann von der Rückseite mit einem flüssigen Kunststoffmaterial 32 vergossen, siehe Fig. 4 und 5.

[0048] In Fig. 7 ist eine Platine 27 dargestellt, bei der die Positionen der Steckkontakte 22 durch Punkte angedeutet sind. Die Platine 27 ist mit einem Anschlussbereich 34 versehen, über den der elektrische Weg von den Steckkontakten 22 zu den Anschlusskontakten 35 geführt wird. Die Anschlusskontakte 35 des Steckverbinders 48 sind an Komponenten im Innenraum der Antriebseinheit 45 angeschlossen.

[0049] Bei der Platine 27 in Fig. 7 sind drei Anschlusskontakte 35 schematisch dargestellt. Die Platine 27 umfasst eine Leiterbahn 36, die sich von dem linken Anschlusskontakte 35 zu einer Mehrzahl von Steckkontakten 22 erstreckt. Eine solche Leiterbahn ist eine Verteiler-Leiterbahn 36 im Sinne der Erfindung. Die beiden anderen Anschlusskontakte 35 des Anschlussbereichs 34 sind über Einzel-Leiterbahnen 37 jeweils an einen einzelnen Steckkontakt 22 angeschlossen. Um den vorhandenen Platz gut zu nutzen, kann die Platine 27 auf ihrer Vorderseite und auf ihrer Rückseite mit Leiterbahnen 36, 37 versehen sein. Die Leiterbahnen 36, 37 sind so gestaltet, dass es von jedem Stecckontakt 22 einen elektrischen Weg zu genau einem Anschlusskontakt 35 gibt. Umgekehrt kann es von einem Anschlusskontakt 35 einen elektrischen Weg entweder zu genau einem Steckkontakte 22 geben (Einzel-Leiterbahn 37) oder zu einer Mehrzahl von Steckkontakten 22 geben (Verteiler-Leiterbahn 36). Der erfindungsgemäße Steckverbinder hat demnach eine geringere Anzahl von Anschlusskontakten 35 als von Steckkontakten 22.

[0050] Für die Gestaltung der Anschlusskontakte gibt es verschiedene Varianten. In Fig. 8 ist für jeden Anschlusskontakt 35 ein Kabel 38 im Anschlussbereich 34 der Platine 27 an gelötet. Die Kabel 38 sind in einem Steckergehäuse 39 zusammengeführt, so dass die Anschlusskontakte 35 innerhalb des Steckergehäuses 39 angeordnet sind. In Fig. 11 sind Kabeltüllen 42 gezeigt, mit denen die Kabel 38 aus dem Gehäuse des Steckverbinders herausgeführt werden.

[0051] In der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist der Anschlussbereich 34 vergrößert und hat für jeden Anschlusskontakt 35 einen Kontakt-Pin 40. Ein Sammelstecker der Antriebseinheit 45 des Elektrofahrrads kann auf die Kontakt-Pins 40 aufgesteckt werden, so dass alle Anschlusskontakte 35 gleichzeitig einen elektrischen Anschluss an die Antriebseinheit erhalten.

[0052] In Fig. 10 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Platine 27 einen vorspringenden Abschnitt aufweist, der über die Kontur des Steckverbindergehäuses (in gestrichelter Linie angedeutet) hinausragt. In dem von außen zugänglichen Platinenabschnitt 43 ist für jeden Anschlusskontakt 35 ein Kontaktpad 41 ausgebildet, wobei die Kontakt-Pads 41 sowohl auf der Oberseite als auch der Unterseite der Platine 27 angeordnet sein können. Über einen Stecker, der die Kontakt-Pads 41 von oben und unten klammert, kann der elektrische Anschluss zu dem Antrieb des Elektrofahrrads hergestellt werden.


Ansprüche

1. Antriebseinheit für ein Elektrofahrrad mit einem Antriebsgehäuse (46) und mit einem Steckverbinder (48), wobei der Steckverbinder (48) mit dem Antriebsgehäuse (46) verbunden ist und wobei der Steckverbinder (48)eine Mehrzahl von Anschlusskontakten (35) und eine Mehrzahl von Steckkontakten (22) umfasst, wobei der Steckverbinder eine Platine (27) umfasst und wobei auf der Platine eine Verteiler-Leiterbahn (36) ausgebildet ist, die einen elektrischen Kontakt zwischen einer ersten Anzahl von Anschlusskontakten (35) und einer zweiten Anzahl von Steckkontakten (22) vermittelt, wobei die erste Anzahl von der zweiten Anzahl abweicht.
 
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (48) einen Flansch (16) umfasst, durch den ein in dem Antriebsgehäuse (46) angeordneter Gehäusekörper (50) des Steckverbinders (48) von einer Außenseite des Steckverbinders (48) getrennt wird.
 
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (35) an Komponenten (47, 48) im Innenraum des Antriebsgehäuses (46) angeschlossen sind und dass die Steckkontakte (22) von außen zugänglich sind.
 
4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder eine Mehrzahl von Steckeraufnahmen (18, 23) aufweist, wobei jede Steckeraufnahme (18, 23) zur Aufnahme eines elektrischen Steckers ausgelegt ist.
 
5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steckeraufnahme (18, 23) eine Mehrzahl von Stecckontakten (22) umfasst.
 
6. Antriebseinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlusskontakt (35) mit Steckkontakten (22) von mehr als einer Steckeraufnahme (18, 23) elektrisch verbunden ist.
 
7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (27) eine oder mehrere Einzel-Leiterbahnen (36) umfasst, die genau einen Anschlusskontakt (35) mit genau einem Steckkontakt (22) verbinden.
 
8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Platine (27) an ihrer Oberseite und ihrer Unterseite mit Leiterbahnen (36, 37) ausgestattet ist, die eine elektrische Verbindung zwischen einem oder mehreren Anschlusskontakt (35) und einem oder mehreren Steckkontakten (22) vermitteln.
 
9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (35) aus einem Gehäuse (30, 31, 32) des Steckverbinders nach außen geführt sind.
 
10. Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (35) durch Kabel (38) mit der Platine (27) verbunden sind, wobei die Kabel (38) aus dem Innenraum des Gehäuses (30, 31, 32) nach außen geführt sind.
 
11. Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (43) der Platine (27) aus dem Gehäuse (30, 31, 32) nach außen ragt und dass die Anschlusskontakte (35) auf dem nach außen ragenden Abschnitt (43) der Platine (27) angeordnet sind.
 
12. Antriebseinheit nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (35) als Steckbuchsenleiste (40) auf der Platine (27) gestaltet sind.
 
13. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte (22) Elemente der Platine (27) sind.
 
14. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse des Steckverbinders (48) gebildet wird, indem eine Einheit aus einem Gehäuse-Vorderteil (31) und der Platine (27) vergossen wird.
 
15. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (27) mit weiteren Bauteilen, wie einem Bluetooth-Modul (28) und/oder eine LED versehen ist.
 




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IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente