JP7241365B2 - 衝撃吸収装置が備えられてユーザが立ったまま体重が支持される電動キックボード - Google Patents

Description

本発明は、電動モータで駆動される電動キックボードに関し、より詳しくは、ユーザが立った状態で膝や腰などに加えられる体重の一部を分散させることができる衝撃吸収装置が備えられて、ユーザが立ったまま体重が支持される電動キックボードに関する。

電動キックボードには電動モータが内蔵されており、電動キックボードはバッテリ電源を利用して電動モータを駆動させて移動させる装置である。電動キックボードのホイールはホイールフレームに取り付けられており、ホイールフレームには、ユーザが足で立っていられるようにステップシートが設けられている。

電動キックボードは、ユーザがステップシートの上に立った状態で電動キックボードを駆動させると前進し、操作して速度や方向を変えながら移動するようにした装置である。電動キックボードのホイールは、自動車のタイヤと同じくクッション材を使用しているため、移動中に発生する衝撃をある程度吸収し、ホイールとホイールフレームを連結する部分に別途の懸架装置を設置して衝撃を吸収することで、ステップシートに立っている人体に加えられる衝撃を吸収するようにしている。

一般に、電動キックボードは一人のみ乗られるように設計されているため、構造も単純で軽量で小型である。よって、電動キックボードのホイールとホイールフレームとの間に懸架装置を設置しても十分な衝撃吸収機能を得ることが難しい。

ホイールとホイールフレームとの間に高機能の懸架装置が設置されているとしても、ユーザが立ったまま乗るしかない電動キックボードの構造上、膝や腰に加えられる衝撃を十分に吸収することができない。

電動キックボードは、特に、ユーザが立ったまま乗ったら、ホイールの吸収力や懸架装置の吸収力がいかに良好であっても、移動時に発生するユーザの荷重変化によって膝や腰に加えられる衝撃を十分に吸収することができない。

韓国登録特許第１０－１０２７９９７号公報（２０１２．１１．２８） 韓国実用新案第２０－２０１６－０００３８５０号公報 韓国実用新案第２０－２０１７－０００１３００号公報

本発明は、上述したような問題点を解決するためのものであって、ユーザが電動キックボードに乗りながらユーザの膝や腰に加えられる衝撃力を別途に設けられた衝撃吸収装置を介して吸収して膝や腰を保護し、ユーザが立ったまま台座に体重を支持することで苦労せず長時間楽に乗ることができるようにし、コイルばねと流体圧力を同時に利用することで、衝撃を吸収する際に発生する過度な揺れや振動を抑えることができる衝撃吸収装置が設置されて、ユーザが立ったまま体重が支持される電動キックボードを提供しようとする。

また、電動キックボードの一側に発電装置を設置し、電動キックボードを利用する際に発生する振動を利用して電気を生産した後、電動キックボードに内蔵されたバッテリに電気的に連結させて蓄電することで電動キックボードを駆動するエネルギーとして使用するようにする。

本発明は、電動キックボードに衝撃吸収装置を設置しており、衝撃吸収装置はばね定数が異なるばねの弾性力を利用することで、運行中、台座が振動する際の衝撃を十分に吸収するようにし、一側には自家発電装置が備えられて運行中の上下振動を利用して電気を生産し蓄電することで、エネルギー効率を上げた衝撃吸収装置が備えられて、ユーザが立ったまま体重を支持する電動キックボードを提供する。

本発明によると、ユーザが立ったまま体重を支持することができる衝撃吸収装置を設置することでユーザが電動キックボードに乗る際に膝や腰に加えられる衝撃を適切に吸収することができ、台座が電動キックボードが駆動される際に発生する揺れや振動を弾性的に吸収しながら体重を支持することで、台座を介してユーザに加えられる衝撃を大きく減少することができる。

また、自家発電装置が取り付けられていて運行中に持続的に電気を生産し、その生産した電気を電動キックボードに内蔵されたバッテリに供給して蓄電することもできる。

本発明の衝撃吸収装置が設置された電動キックボードを示す図である。 本発明の衝撃吸収装置が設置された電動キックボードにユーザがステップシートを踏んで台座に立ったまま体重が支持されている状態を示す図である。 本発明の衝撃吸収装置が設置された電動キックボードに取り付けられる衝撃吸収装置１００の分解図である。 本発明の台座フレーム１２０の分解図である。 本発明の台座フレーム１２０の結合断面図である。 本発明の衝撃吸収装置がヒンジを軸に折りたたまれている状態の電動キックボードである。 本発明の他の実施例であって、電動キックボードの台座フレーム１２０に自家発電装置が設置されている状態を示す図である。 本発明の自家発電装置の主要部の詳細図である。 本発明の自家発電装置の設置断面図である。

図１乃至図５に示したように、電動キックボードには、電動で駆動されるホイールＷＨが取り付けられているホイールフレームＷＦが備えられる。ホイールフレームＷＦにはユーザが立つステップシートＦＨが備えられ、ステップシートＦＨにはフレームブラケットＦＢが形成される。

フレームブラケットＦＢの上端には、外力が作用すると半径方向に曲げられてから復元される遊動バー１３０が形成される。遊動バー１３０は外力が作用すると半径方向に０～１０°内で曲げられてから更に復元されるものであって、遊動バー１３０の材料としてはコイルばねや弾性バーのような材料を使用する。遊動バー１３０の上には台座フレーム１２０が結合され、台座フレーム１２０の上には台座１１０が結合される。

図３は、電動キックボードから分離された衝撃吸収装置１００が台座１１０、台座フレーム１２０、遊動バー１３０、及びフレームブラケットＦＢに分解されていることを示す図である。衝撃吸収装置１００は、図３に示したように、台座１１０、台座フレーム１２０、遊動バー１３０、及びフレームブラケットＦＢが順次に結合されて形成される。

台座フレーム１２０は、衝撃吸収装置１００の主な構成部であって、台座バー１２１と台座フレーム筐体１２４で構成される。

台座フレーム１２０は、台座１１０に衝撃力が加えられると内蔵されているばねによって衝撃力を吸収する機能を行う。

図４及び図５に示したように、内部が空いている台座フレーム筐体１２４が備えられる。内部の空いている空間は台座バー取付室１２５となる。

台座バー取付室１２５には台座バー１２１とばねガイドＳＧが位置されるが、台座バー１２１は台座フレーム筐体１２４に取り付けられ、ばねガイドＳＧは遊動バー１３０に形成される。台座フレーム筐体１２４の内壁には隔壁ＤＷが形成されている。

台座バー１２１は台座バー本体１２１ａと台座バー支柱１２１ｂで構成される。台座バー本体１２１ａの下部は開いたまま中空になっており、中空の部分にばね取付室１２２が形成される。

台座バー取付室１２５には第１ばねＦＳが設置される。第１ばねＦＳはばねガイドＳＧを包んだまま設置される。第１ばねＦＳは台座フレーム筐体１２４の底と台座バー１２１の下端との間に位置し、台座バー１２１を弾性支持する。

台座バー支柱１２１ｂは、台座バー本体１２１ａと一体に形成されており、台座バー本体１２１ａが昇降する際に共に移動するが、台座バー本体１２１ａは隔壁ＤＷにかかって上昇が制限される。

第１ばねＦＳは、ばね定数の差によって台座バー１２１に荷重が加えられる際に圧縮量が決定される。同じ荷重が加えられたら撓み量が長くなるほどばね定数は小さくなるため、荷重の変化に敏感に反応するためにはばね定数が小さいコイルばねを選択し、荷重の変化に相対的に鈍感に反応するためにはばね定数が大きいコイルばねを選択する。

ばね取付室１２２は第２ばねＳＳが設置される。第２ばねＳＳの上端がばね取付室１２２の上端内壁に支えられ、下端がばねガイドＳＧの上端に支えられた状態で台座バー１２１を弾性支持する。

台座バー１２１に加えられる圧縮力（衝撃力）は、前記のようにばね取付室１２２に取り付けられている第２ばねＳＳと、ばねガイドＳＧを包んだまま取り付けられている第１ばねＦＳを圧縮するが、この際、第１、２ばねＦＳ、ＳＳが反発しながら衝撃力が吸収される。このように、発生する弾性反力によって前記台座バー１２１に加えられる圧縮力が吸収される。

よって、台座バー１２１に加えられる圧縮力は第１ばねＦＳと第２ばねＳＳによって分散されるため、一つのばねを使用する場合より同じ衝撃力が作用する際に圧縮長さも短くなって、復元距離も短くなる。つまり、一つのばねを使用する場合より上下の振動を短くしながらより柔らかく圧縮力（衝撃力）を吸収することができる。

第１ばねＦＳより第２ばねＳＳのばね定数を小さく設計することで、台座バー１２１に加えられる荷重の初期にはばね定数が小さい第２ばねＳＳが先に敏感に反応してその荷重を吸収し、荷重が増加したら、第１ばねＦＳと第２ばねＳＳが共に圧縮されながら荷重が分散されてから復元される。

また、第１ばねＦＳと第２ばねＳＳはばね定数が異なるため、振動の際に反発速度が相対的に遅いばねが反発速度が速いばねの反発速度を遅くする。

台座バー支柱１２１ｂの上端には台座１１０が結合される。

台座１１０は、電動キックボードのユーザが立ったまま体重を支持するように適合した形態に形成されて臀部の間に挟んで使用される。ユーザの体重はおしりを介して台座１１０に加えられた後、第１ばねＦＳと第２ばねＳＳに圧縮力が加えられる。

本発明による衝撃吸収装置１００の作用を説明すると以下のようである。

図１乃至図５に示したように、ユーザがホイールフレームＷＦの両側に設置されているステップシートＦＨに立ち、ホイールフレームＷＦの上端部に固定されて形成されている衝撃吸収装置１００をユーザの臀部と両足の間に挟んで台座１１０に体重を支持したら、一部の体重はステップシートＦＨに乗せられ、残りの体重は衝撃吸収装置１００の上端部に形成されている台座１１０に乗せられる。

この際、台座１１０がユーザの体重を支え上げるが、その程度は内蔵されたばねの弾性力に応じて異なり、その弾性力だけユーザの腰や膝に加えられる荷重が減少される。

ホイールフレームＷＦに衝撃吸収装置１００が取り付けられない場合、ユーザの体重がステップシートＦＨにのみ乗せられるため体重が膝や腰に集中するが、衝撃吸収装置１００が形成されたら、ユーザの体重が衝撃吸収装置１００の上端部に形成されている台座１１０に乗せられ、台座１１０によって乗せられた体重が分散される。

ステップシートＦＨと台座１１０に体重が分散された状態で電動キックボードを駆動させるとホイールＷＨが回転して前進する。

電動キックボードが前進すると、ホイールＷＨが回転する路面やホイールＷＨの速度変化、方向変化、またはステップシートＦＨに立っているユーザの揺れなどによって、体重を一部支持している台座１１０に加えられる荷重に変化が生じる。つまり、台座１１０に加えられる荷重が１秒にも至らない短い時間に数回変わる。台座１１０に加えられる荷重の変化が１秒にも数十回以上発生する可能性があるため、ホイールＷＨが回転する際、台座１１０は左右に揺れているか上下に振動している。

ホイールＷＨは前進するため、路面に若干の段差や異物があってもその衝撃力はそのまま台座１１０に伝達され、ホイールＷＨが回転している際、台座１１０は瞬間的に上下に移動し振動する。

前記台座１１０が上下に振動する際に衝撃力を吸収することができなければ、台座１１０の衝撃力がユーザのおしりにそのまま伝達され、おしりに伝達された衝撃力は更にユーザの膝、腰、首、頭などのそのまま伝達されるため、ユーザはそれだけ物理的な衝撃を受けるようになる。

つまり、台座１１０に伝達される強い衝撃力を吸収することができなければユーザが怪我をする恐れがあり、繰り返される強い衝撃にストレスを受けて疲労を感じやすくなる恐れがある。

しかし、台座１１０が衝撃力を柔らかく吸収することで、ユーザに加えられる物理的衝撃を緩和することができ、ストレスも防止することができる。

ホイールＷＨが駆動されることで台座１１０に加えられる衝撃力が吸収される過程を説明すると以下のようである。ホイールＷＨに加えられた衝撃力がホイールフレームＷＦ、フレームブラケットＦＢ、遊動バー１３０、及び台座バー１２１を経て台座１１０に伝達される。

ホイールＷＨが平らな路面を通っていてから低くなる段差に遇ったら電動キックボード全体が下がるが、台座１１０の上の人体は瞬間的に浮いた状態になってから重力によって人体に加速力が加えられ、段差を超える前より台座１１０に更に大きい荷重が加えられる。

台座１１０に大きい荷重が加えられたら、台座バー１２１が押されながら第１ばねＦＳが圧縮され、同時に第２ばねＳＳが圧縮されながら荷重を瞬間的に吸収する。

遊動バー１３０には柔軟性があり、全ての半径方向に０～１０°動きながら復元されるため電動キックボードの方向を変える際や変速する際に偏心が発生するが、この際、半径方向に弾力的に動きながら復元されて柔らかく運行することができるようにする。

このように、ホイールＷＨが前進しながら衝撃力が台座１１０に到達する際、台座バー１２１が第１ばねＦＳと第２ばねＳＳを同時に圧縮させながら吸収される。

よって、ユーザが立ったまま台座１１０に体重を乗せた状態で運行することができるため、電動キックボードに長く乗っても苦労せず、膝や腰、または首などに加えられる衝撃力が大きく減少されて楽に運行することができる。

図７、図８、及び図９は、本発明の他の実施例であって、台座フレーム筐体１２４にユーザの体重を利用する自家発電装置が設置されていることを示している。

台座フレーム筐体１２４の上端両側に長さ方向に開口された一対のラック移動溝４１０が向かい合って形成される。ラック移動溝４１０の中心に位置するように、台座フレーム筐体１２４の外面に固定子体４２０が結合される。固定子体４２０は円筒状の台座フレーム筐体１２４に密着するように内面が丸く形成され、内部両側にはコイルが巻かれた固定子４３０がそれぞれ形成される。

それぞれの固定子４３０には回転可能に回転子４４０が設置されるが、回転子４４０は回転軸４５０によって一体に結合される。

回転軸４５０と回転子４４０との間には正方向に回転する際にのみ負荷を伝達し、逆方向に回転する際には空回りさせる一方向ギヤ４６０が形成される。

回転軸４５０の中心にピニオンギヤ４７０が形成され、台座バー支柱１２１ｂの両側面にピニオンギヤ４７０と噛み合うラックギア４８０が形成される。

自家発電装置は電動キックボードに内蔵されたバッテリと電気的に連結されて、電気が生産されたらバッテリに供給し蓄電する。

電動キックボードのユーザが台座１１０に立ったまま座った状態で電動キックボードを作動させて移動させたら台座バー支柱１２１ｂは上下に振動するようになるが、台座１１０には体重が乗せられているため、振動するたびにユーザの荷重に比例して押圧する力が繰り返し作用する。

台座バー支柱１２１ｂが下降したら、台座バー支柱１２１ｂに形成されているラックギア４８０と噛み合っているピニオンギヤ４７０を回転させる。ピニオンギヤ４７０が回転されたら回転軸４５０を介して回転子４４０が回転するが、回転子４４０は固定子４３０内で回転されるため、電磁気誘導によって電気が発生する。

台座バー支柱１２１ｂが上昇したらラックギア４８０と噛み合っているピニオンギヤ４７０は逆回転する。ピニオンギヤ４７０が逆回転する際には、回転軸４５０と回転子４４０との間に形成されている一方向ギヤ４６０によって空回りして回転子４５０に負荷がかからない。このように、台座バー支柱１２１ｂは加工する際にのみ回転子４４０が回転しながら電気を生産する。

発生した電気は電動キックボードに内蔵されたバッテリに供給されて使用されるか蓄電される。このように、自家発電装置によって電気を生産し蓄電するため、電動キックボードに内蔵されたバッテリのみを使用する場合より電動キックボードの運行距離を大きく伸ばすことができる。

１００：衝撃吸収装置 １１０：台座
１２０：台座フレーム １２１：台座バー
１２１ａ：台座バー本体 １２１ｂ：台座バー支柱
１２２：ばね取付室 １２４：台座フレーム筐体
１２５：台座バー取付室 １３０：遊動バー
４１０：ラック移動溝 ４２０：固定子体
４３０：固定子 ４４０：回転子
４５０：回転軸 ４６０：一方向ギヤ
４７０：ピニオンギヤ ４８０：ラックギア

Claims (1)

1. 電動で駆動されるホイール（ＷＨ）が取り付けられるホイールフレーム（ＷＦ）と、
   前記ホイールフレーム（ＷＦ）の上にステップシート（ＦＨ）が結合され、前記ステップシート（ＦＨ）の上に結合されるフレームブラケット（ＦＢ）と、
   前記フレームブラケット（ＦＢ）の上端に結合されて、外力が作用したら半径方向に曲げられてから復帰され、中心には垂直にばねガイド（ＳＧ）が形成される遊動バー（１３０）と、
   前記遊動バー（１３０）に着脱可能に結合され、長さ方向に中空になって、台座バー取付室（１２５）が形成される台座フレーム筐体（１２４）と、
   台座バー本体（１２１ａ）と台座バー支柱（１２１ｂ）とからなり、台座バー本体（１２１ａ）は前記台座バー取付室（１２５）に挿入されて台座バー取付室（１２５）で動きによる荷重変化によって上下に振動可能であり、台座バー支柱（１２１ｂ）は台座バー取付室（１２５）の外部に突出されている台座バー（１２１）と、
   前記遊動バー（１３０）と台座バー（１２１）との間に挿入され、前記ばねガイド（ＳＧ）を包んだまま前記台座バー（１２１）を弾性的に支持する第１ばね（ＦＳ）と、
   前記ばねガイド（ＳＧ）の上端と台座バー（１２１）との間に挿入されて、前記台座バー（１２１）を弾性的に支持し、前記第１ばね（ＦＳ）のばね定数と異なるばね定数を有する第２ばね（ＳＳ）と、
   前記台座バー支柱（１２１ｂ）の上端に結合される台座（１１０）と、
   自家発電装置とを備え、
   前記自家発電装置は、
   前記台座フレーム筐体（１２４）の両側に形成されるラック移動溝（４１０）と、
   前記ラック移動溝（４１０）に中心が位置し、前記台座フレーム筐体（１２４）の両側にそれぞれ結合され、内部に一対の固定子（４３０）が形成される固定子体（４２０）と、
   前記それぞれの固定子（４３０）に回転可能に設置される回転子（４４０）と、
   前記回転子（４４０）が一体に結合されるように互いに連結する回転軸（４５０）と、
   前記回転軸（４５０）と回転子（４４０）との間に形成されて、回転軸（４５０）が正方向に回転する際にのみ負荷が伝達され、逆方向に回転する際には空回りさせる一方向ギヤ（４６０）と、
   前記回転軸（４５０）の中心に形成されるピニオンギヤ（４７０）と、
   前記台座バー支柱（１２１ｂ）の両側に前記ピニオンギヤ（４７０）と噛み合うように形成されるラックギア（４８０）と、
   を含んでなることを特徴とするユーザが立ったまま体重が支持される電動キックボード。

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