具有连接器功能的自行车、自行车连接器和自行车贮盒的制作方法

具有连接器功能的自行车、自行车连接器和自行车贮盒
[0001]
本发明涉及具有连接器功能的自行车，该连接器功能用于使多个子系统相互连接，并且通过插入自行车贮盒(bicycle cassette)以简单的方式进行连接。此外，本发明涉及自行车连接器，该自行车连接器用于将自行车贮盒与多个子系统中的至少一个子系统连接和/或将第一自行车贮盒与第二自行车贮盒连接。此外，本发明涉及自行车贮盒，该自行车贮盒应用于自行车连接器功能和/或用于与自行车连接器连接。
[0002]
如国际专利申请wo 2010/151115中所描述的，已知将多个部件一起布置在自行车顶部管中的壳体中的内管中。在当时，通过在该顶部管中的一次性操作来布置这些部件被认为是有利的并且是具有创造性的方式。
[0003]
为了使这一概念更进一步并且进一步改进自行车的组装和维护，本发明提供了一种具有连接器功能和至少多个子系统的自行车，该自行车包括：
[0004]-管组件，其包括框架，该框架具有相互固定的管元件和可移动的管元件，例如转向销和车把，
[0005]-至少第一自行车贮盒，其用于保持多个子系统中的至少第一子系统，例如用于向自行车提供相应功能的自行车的自行车控制单元，其中，第一自行车贮盒：
[0006]-可被布置在管组件的至少第一管元件中，
[0007]-包括第一贮盒触头，其包括多个接触极，该第一贮盒触头可与第一自行车贮盒内的多个子系统中的至少第一子系统连接，
[0008]-自行车连接器，其用于与第一自行车贮盒的第一贮盒触头连接，该自行车连接器包括：
[0009]-第一连接器触头，其包括多个接触极，该第一连接器触头用于与第一贮盒触头连接，
[0010]-至少一个输出触头，其用于与相应的子系统连接，
[0011]-其中，自行车连接器可被布置在管组件的相应的第一管元件中。
[0012]
在此，一个重要的优点在于，自行车的子系统的至少一部分通过自行车连接器的连接器触头与自行车贮盒的贮盒触头之间的连接以简单的方式可相互连接。优选地，贮盒触头与连接器触头连接为简单的电插头接触。在此，所有的接触均是经由一个简单的操作来完成的。
[0013]
这里一个重要的优点在于，设置有相对较多数量的子系统的自行车可以以简单的方式制造、组装或维护。
[0014]
根据第一优选实施方式，自行车包括：
[0015]-至少第二自行车贮盒，其用于保持多个子系统中的至少第二子系统，例如用于向自行车提供相应功能的自行车的蓄电池或电池，其中第二自行车贮盒：
[0016]-可被布置在管组件的至少第二管元件中，
[0017]-第二贮盒触头，其包括多个接触极，该第二贮盒触头在第二自行车贮盒中间歇性地联接成与多个子系统中的至少另一个子系统可连接，
[0018]-自行车连接器用于与第一自行车贮盒的第一贮盒触头和第二自行车贮盒的第二
贮盒触头连接，该自行车连接器包括：
[0019]-第二连接器触头，其包括多个第二接触极以与第二贮盒触头连接，
[0020]-多个推拉式连接器(pull connectors)，例如包括缆线，以将第一贮盒触头的多个第一接触极中的至少一部分与第二连接器触头的多个第二接触极的至少一部分连接。
[0021]
通过这样的优选实施方式，可以优选地在自行车的2个管元件之间(例如顶部管与底部管之间)提供电连接。在此实现了顶部管中的自行车贮盒通过简单的连接器连接(例如类似于电插头连接)可与底部管中的贮盒连接。
[0022]
一个特别有利的变型是这样的变型，其中自行车的中央控制单元可被布置在顶部管贮盒中，作为可布置在顶部管中的自行车贮盒的变型。在此，顶部管贮盒和底部管贮盒可通过自行车连接器相互连接，该自行车连接器具有在顶部管中的第一贮盒触头和在底部管中的第二贮盒触头。随着顶部管贮盒或底部管贮盒的放置，当接触极相互连接时，贮盒之间以及与自行车的其它子系统的必要连接均得以直接地完成。
[0023]
进一步优选地，自行车包括极连接器壳体，其用于保护至少多个推拉式连接器，优选地作为自行车连接器的一部分。在此，保护第一连接器触头至第二连接器触头之间的连接，以免于例如在自行车的使用期间、放置期间或维护期间损坏或掉落。
[0024]
根据另一个优选的实施方式，自行车连接器包括桥接元件，其用于使第一连接器触头与第二连接器触头相互连接，优选用于提供相互取向。有利地，在放置自行车连接器之后，触头以合适的取向布置，以与第一贮盒触头和/或第二贮盒触头接触。此外，这种桥接件为第一连接器触头和第二连接器触头的组合提供限定的形状，以用于其简单操作。此外，这种桥接件为自行车连接器提供坚固性，以保护极连接器。
[0025]
根据另一个优选的实施方式，第一连接器触头和/或第二连接器触头包括接触极，这些接触极用于将充电电流传输给电池和/或将驱动电流传输给自行车的驱动马达。在此，例如可以在与布置了蓄电池或电池的管元件不同的管元件中布置充电触头，同时保持根据本发明的自行车连接器或具有自行车连接器的自行车的优点。进一步优选地，第一连接器触头和/或第二连接器触头包括接触极，这些接触极用于传输来自子系统的信息信号或控制信号或者将信息信号或控制信号传输到子系统。进一步优选地，自行车包括用于充电电流的接触极和用于信息信号或控制信号的接触极的组合。其优点在上文指出。
[0026]
为了可靠地放置贮盒，自行车连接器包括引导装置，其用于在相应的贮盒触头和连接器触头的相互连接期间对相应的连接器触头进行引导和/或对中。例如，随着贮盒滑入到管元件中，这种引导装置以所谓的“寻找”触头起作用。此外，在自行车连接器和相应的贮盒被布置成相互连接或处于使用位置中时，引导装置提供了相互的牢固性。
[0027]
根据另一个优选的实施方式，触头包括针形触头或球形触头。
[0028]
进一步优选地，自行车连接器和至少第一管元件的相互尺寸使得自行车连接器可穿过该管元件。
[0029]
进一步优选地，自行车连接器可穿过该第一管元件被转移至该管元件与第二管元件之间的联接处或弯曲处，以布置在该联接处或弯曲处，以通过自行车连接器在第一管元件与第二管元件之间提供连接器连接。在此特别地实现了这两个相邻的管元件之间的连接。
[0030]
为了顶部管与底部管之间的连接，进一步优选地，第一贮盒触头在功能上可被布
置在自行车的顶部管中，并且第二贮盒触头在功能上可被布置在自行车的底部管中。在此，考虑的是，相互布置也可以以相反的方式实施，例如将电池布置在顶部管中并且将控制单元布置在底部管中。
[0031]
为了稳定的紧固，进一步优选地，自行车包括用于将自行车连接器安装在功能位置的安装装置。有利地，这种稳定的紧固提供了使得连接器触头可固定在合适的位置处以接收贮盒触头。
[0032]
为了在管元件中进行安装，紧固装置被布置成使得这些紧固装置可从转向管的底侧和/或顶侧进行操作。为此，优选地，提供螺纹连接件，其中在安装装置中或安装装置上(诸如在自行车连接器的桥接件上)具有螺纹。
[0033]
此外，进一步优选地，第一贮盒触头和第二贮盒触头分别被布置用于各自的连接功能，或者其中第一贮盒触头和第二贮盒触头是相同的。根据应用，可应用具有相同的连接器的贮盒或可应用具有两种不同功能的贮盒，例如一个用于控制单元，而一个用于电池。
[0034]
进一步优选地，在其中可布置自行车贮盒的管元件具有相互引导形状，使得贮盒仅在与找到贮盒触头与连接器触头之间的连接一致的取向上才可被布置在管元件中。在此，有利地实现了贮盒触头与连接器触头之间的合适取向。
[0035]
根据本发明的另一个方面涉及根据本发明的自行车连接器，该自行车连接器用于根据本发明的自行车，该自行车连接器包括：
[0036]-第一连接器触头，其包括多个接触极，该第一连接器触头用于与第一贮盒触头连接，
[0037]-至少一个输出触头，其用于与相应的子系统连接，
[0038]-其中自行车连接器可被布置在管组件的相应的第一管元件中。
[0039]
这个方面提供了与上述方面相关地指出的优点。
[0040]
根据第一优选实施方式，这样的自行车连接器包括：
[0041]-第二连接器触头，其包括多个第二接触极，该第二连接器触头与第二贮盒触头连接，
[0042]-多个推拉式连接器，例如包括缆线，以将第一贮盒触头的多个第一接触极中的至少一个第一接触极与第二连接器触头的多个第二接触极的至少一部分连接。
[0043]
根据另一个优选的实施方式，这样的自行车连接器包括桥接元件，该桥接元件用于将第一连接器触头与第二连接器触头相互连接，优选地用于提供相互取向。
[0044]
根据本发明的另一个方面涉及用于根据本发明的自行车的根据本发明的自行车贮盒，该自行车贮盒用于保持多个子系统中的至少第一子系统的全部，例如用于向自行车提供相应功能的自行车的控制单元，其中，第一自行车贮盒：
[0045]-可被布置在管组件的至少第一管元件中，
[0046]-包括第一贮盒触头，其包括多个接触极，该第一贮盒触头可与第一自行车贮盒内的多个子系统中的至少第一子系统连接。
[0047]
另一个优选的实施方式涉及这种自行车贮盒，其中该自行车贮盒：
[0048]-可被布置在管组件的至少第二管元件中，
[0049]-包括第二贮盒触头，其包括多个接触极，该第二贮盒触头可与第二自行车贮盒内的多个子系统中的至少另一个子系统连接。
[0050]
根据另一个优选的实施方式，自行车贮盒包括检测组件，该检测组件用于检测环境空气中存在的尺寸大于20μm、优选小于10μm、优选小于5μm、进一步优选约2.5微米或小于2.5微米的颗粒，该检测组件优选地被布置在自行车贮盒的底侧面上，进一步优选地具有空气入口开口和空气出口开口，检测组件大体上位于空气入口开口和空气出口开口之间。通过这种检测组件，自行车贮盒或包括自行车贮盒的自行车用作颗粒物质的测量装置，以提供与环境空气中颗粒物质的存在相关的测量数据。进一步优选地，自行车贮盒和/或其控制单元包括用于将元数据与位置数据和/或时间数据相关联和/或增进的装置。其优点在于，这种测量数据和其采集的增加的测量数据在自行车贮盒中是可转移的，以对其进行进一步分析和/或将其记录在数据库中，例如服务器上，以与这种空气污染相关的进一步信息相结合或用于进一步的科研目的。
[0051]
根据另一个优选的实施方式，自行车贮盒包括麦克风开口和用于检测环境声音的麦克风，进一步优选地与被布置在自行车贮盒中的控制单元联接，或者与连接该自行车贮盒的另一个自行车贮盒联接。
[0052]
参考附图，基于对一个或更多个优选实施例的描述，将进一步阐明本发明的其他优点、特征和细节。不同的优选实施例的相似但不一定相同的部件可以用相同的参考数字表示。
[0053]
图1涉及根据本发明的第一优选实施例的示意性图示。
[0054]
图2涉及根据本发明的一个优选实施例的透视图的图示。
[0055]
图3涉及根据图2的优选实施例的侧视图。
[0056]
图4涉及根据本发明的另一个优选实施例的示意性图示。
[0057]
图5涉及第一优选实施例的安装阶段的示意性图示。
[0058]
图6涉及第二优选实施例的安装阶段的示意性图示。
[0059]
图7涉及另一个优选实施例的透视图的2个图示。
[0060]
根据本发明的第一优选实施例(图1)涉及自行车1。该自行车包括自行车连接器2，该自行车连接器被布置在顶部管3与底部管之间的联结处，该联结处用于转向销5的定位。自行车连接器2(图2)包括第一连接器触头11和第二连接器触头12。第一连接器触头11用于与贮盒21连接，以将其布置在顶部管3中。第二连接器触头12用于与贮盒22连接，以将其布置在底部管4中。
[0061]
顶部管贮盒21包括用于与连接器触头11连接的贮盒触头21
’
。底部管贮盒22包括用于相应地与连接器触头12连接的贮盒触头(未示出)。
[0062]
底部管贮盒包括电池或蓄电池，以通过电动马达与其一起来驱动自行车。此外，底部管贮盒包括电池管理系统，以在其使用期间和其充电期间对电池进行最佳的充电和放电。根据本发明，底部管贮盒是可选的贮盒。
[0063]
顶部管贮盒21包括控制单元，该控制单元用于控制或与自行车的若干子系统，例如驱动马达或其中的传感器、具有传感器和/或位于其中的螺线管的锁、铃功能或喇叭功能、铃按钮或喇叭按钮、和/或旋转计数器(rev counter)一起实现功能。连接器触头11和连接器触头12的触针具有如下功能。
[0064]
极40为三相马达提供能量。极41涉及电池的负极。极42涉及电池的正极。极50以及极51和52涉及用于给电池充电的极。极53涉及用于与电池通信的tx极。极54涉及用于与电
池通信的rx极。极55涉及用于电池的接地极。极56涉及用于电池的5伏特vcc。极57、58与铃按钮相连接。极59、60与增压按钮相连接，以提高自行车的驱动马达的电机动力。极61、62、63与马达的霍尔传感器相连接。极64、65与另一个子系统的马达相连接。极66与马达的温度传感器相连接。极67、68、69仍然是空置的。极70、71、72、73与自行车锁、螺线管及其传感器开关相连接。极74、75、76、77与底部托架的旋转计数器的霍尔传感器相连接。极78与底部托架的旋转计数器的接地连接相连接。极80、81与自行车的前车灯相连接。
[0065]
在此，指出了连接器触头的极的连接的示例。顶部管贮盒21的头部端包括其贮盒触头21
’
。贮盒触头21
’
包括极或与极相对应的触针，如利用根据图2的连接器触头1所描述的。底部管贮盒也包括与相应的连接器触头的极相对应的极。
[0066]
经由自行车连接器还提供了贮盒与自行车的其他子系统的连接。在此，有利的是，自行车的所有或大体上多个子系统可以以简单的方式与自行车贮盒连接。为此，如上文所指出的，连接到相应的子系统的线缆从自行车引出。
[0067]
在此，根据本发明，通过将贮盒滑动到相应的管中直到触头处于相互连接或以正确的方式插入其中，可以容易地安装和/或更换贮盒。在此，有利地实现了，所有的子系统都通过简单的连接操作与贮盒、其中的子系统和/或在顶部管贮盒中的自行车的中央控制器连接。而且也提供了以相反的方式施加贮盒的功能，使得电池位于顶部管中，或者控制单元位于底部管中。此外，还提供了这种自行车连接器以单个片面化的方式实施，以用于仅在自行车中应用底部管贮盒或顶部管贮盒的变型。例如，这是在自行车设置有控制单元、但例如不设置有驱动马达(其具有属于该驱动马达的电池或蓄电池)的情况。
[0068]
连接器设置有引导边缘24、24
’
，该引导边缘用于引导贮盒或贮盒触头的头部端部的肋23、23
’
。在此实现的是，只有当相互取向足够精确时，才能推动贮盒，使得极可以相互接触。在此也提供了“搜寻”功能，以根据也被认为是可逆的阳连接/阴连接的取向，相对于自行车连接器正确地插入贮盒的触头，并且反之亦然。
[0069]
此外，还示出了如何将自行车连接器插入到框架中(图5)。自行车连接器从底部管的底侧插入，并且向上移动直至底部管与顶部管之间的联结处，在该联结处，该自行车连接器分别通过螺纹连接件57或58连接。在通过螺纹连接件进行简单的紧固操作之后，连接器准备好接收相应的贮盒触头。螺纹连接件有利地通过转向管5的顶部开口48和底部开口48
’
来实现。
[0070]
为了连接器触头的相互取向(mutual orientation)，提供了桥接件26，连接器触头被安装到该桥接件。此外，为了螺纹连接件57、58，桥接件设置有螺纹。
[0071]
为了将连接器触头与顶部管贮盒和底部管贮盒之外的子系统连接，提供了从相应的极延伸到相应的子系统的缆线。
[0072]
自行车连接器的一个可替代的变型涉及用于所谓的x形框架的自行车连接器。在x形框架中，底部管与顶部管之间的间距，至少是它们的开口的起始处，被布置成与图1中在5处所示的框架不同。为此，自行车连接器62设置有作为自行车连接器工具的相应的触头，但是相对于桥接件26具有不同的取向。图8示出了贮盒21
’
的两个优选实施例，该贮盒设置有颗粒物测量装置101，该颗粒物测量装置在贮盒21
’
的底侧上设置有入口开口102和出口开口103。因此，贮盒还设置有麦克风100，以提供环境噪声的感测功能。此外，靠近充电端口106设置扬声器105，以从自行车的控制单元向用户反馈声音信号。
[0073]
除了在头部端部侧对根据图7的贮盒进行密封之外，根据图9的单密封或双密封被提供给连接器。这种密封作用持久，这是因为贮盒的连接器的壁部27可滑入到自行车连接器的配对连接器的槽28中，或反之亦然。在此，环形挡水构件(例如橡胶环27”)可被插入到壁中的槽27
’
中，连接器的插入边缘可沿着该槽插入。与此一起，或者与此独立地，类似的环28”被设置在连接器的插入边缘中的连接器槽28
’
中，以通过该环提供进一步的密封。
[0074]
前面已经基于优选实施例描述了本发明。不同实施例的不同方面被明确地认为是以当本领域技术人员阅读时基于本文件彼此组合和以所有组合公开的方式落入本发明的范围内，或者被认为是与本文件的公开内容一起阅读。这些优选实施例并不限制本文件的保护范围。所要求的权利由所附的权利要求限定。

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