KR101074080B1 - 기어 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어 변속이 용이하며, 잠금 및 잠금해제가 용이하도록 구조가 개선된 기어 자전거에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기어 자전거는 프레임과, 프레임에 결합되며 사용자가 발로 가압하는 페달과 연결된 전륜 기어와, 프레임에 결합되어 뒷바퀴에 연결되며 다단으로 형성된 후륜 기어와, 전륜 기어와 후륜 기어를 함께 감싸는 체인과, 프레임에 회전가능하게 결합되며 회전시 기어가 변속되도록 체인을 이동시키는 리드 드레일러를 포함하는 기어 자전거에 있어서, 리드 드레일러에 결합되어 리드 드레일러를 회전시키는 모터와, 모터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함한다.

기어, 자전거, 리드 드레일러, 모터, 변속

Description

기어 자전거{Gear bicycle}

본 발명은 기어 자전거에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다단의 기어가 구비되어 주행 상태에 맞게 기어 변속이 가능한 기어 자전거에 관한 것이다.

최근 들어, 고유가 추세가 계속됨에 따라 정부차원에서 에너지 절감 정책의 일환으로 자전거 타기 운동이 활성화되고 있으며, 이에 따라 많은 수의 자전거가 보급되고 있다. 한편, 현재 보급되는 대부분의 자전거에는 기어가 구비되어 있으며, 기어 변속은 원터치 방식 또는 그립 쉬프트 방식으로 이루어진다.

원터치 방식의 경우 오토바이의 기어와 비슷하게 한번 누를 때마다 기어가 한단씩 오르내리는 방식으로, 한번에 여러 단을 바꿀 수 없다는 단점이 있다.

그립 쉬프트 방식은 오토바이의 엑셀처럼 손잡이를 감고 풀고 하는 형태로 기어를 조작한다. 손잡이의 앞쪽 부분에 기어조절용 손잡이가 위치하기 때문에 조작이 편리하고, 한번에 여러 단을 변속할 수 있다는 장점이 있으나, 반복적으로 조작하다 보면 손잡이가 헐거워져 기어가 저절로 풀려버리는 문제점이 있다.

게다가, 상기한 두 방식 모두 다 수동으로 기어를 조작하는 방식으로, 사용자가 현재 이용되고 있는 기어가 몇 단 인지를 파악하기가 용이하지 않다. 따라 서, 기어 변경시 기어를 올려야하는지 내려야 하는지 판단이 헷갈리게 되는 문제점이 있다.

또한, 현재 자전거 이용자들은 항상 자물쇠를 휴대하고 다니다가, 자전거를 보관할 때에 기둥 등에 자물쇠로 자전거를 묶어 놓게 되는데, 이러한 과정 즉 자물쇠 휴대 및 자물쇠로 자전거를 묶는 과정 등이 번거롭다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기어 변속이 용이하며, 잠금 및 잠금해제가 용이하도록 구조가 개선된 기어 자전거를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기어 자전거는 프레임과, 상기 프레임에 결합되며 사용자가 발로 가압하는 페달과 연결된 전륜 기어와, 상기 프레임에 결합되어 뒷바퀴에 연결되며 다단으로 형성된 후륜 기어와, 상기 전륜 기어와 상기 후륜 기어를 함께 감싸는 체인과, 상기 프레임에 회전가능하게 결합되며 회전시 기어가 변속되도록 상기 체인을 이동시키는 리드 드레일러를 포함하는 기어 자전거에 있어서, 상기 리드 드레일러에 결합되어 상기 리드 드레일러를 회전시키는 모터와, 상기 모터의 구동을 제어하는 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 잠금 위치 및 잠금 해제 위치 사이에서 이동가능하도록 상기 프레임에 결합되는 잠금부재와, 상기 잠금부재를 이동시키는 구동원을 가지며, 상기 프레임에 결합되는 잠금장치를 더 포함하는 것이 바람직히다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 프레임에 고정되며, 상기 프레임의 이동을 감지하는 센서와, 상기 잠금장치가 잠긴 상태에서 상기 프레임의 이동 감지시 알람경보를 발생하는 경보기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 현재 기어 상태를 사용자가 확인할 수 있을 뿐 아니라, 기어 변속을 용이하게 할 수 있다.

또한, 기어 자전거의 잠금 및 잠금해제 과정을 용이하게 할 수 있으며, 기어 자전거의 도난을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 자전거의 사시도이며, 도 2는 기어가 변속된 상태의 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 잠금장치의 개략적인 구성도이며, 도 4는 도 1에 도시된 디스플레이부를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 실시예에 따른 기어 자전거(100)는 프레임(10)과, 전륜 기어(20)와, 후륜 기어(30)와, 체인(40)과, 리드 드레일러(50)와, 모터(60)와, 잠금장치(70)와, 제어기를 포함한다.

프레임(10)은 기어 자전거(100)의 틀을 이루는 것으로, 프레임(10)에는 좌석(11)과, 핸들(12)과, 페달(13)과, 한 쌍의 바퀴(14,15)가 결합되어 있다. 전륜 기어(20)는 프레임(10)에 회전 가능하게 결합되며, 페달(13)에 연결된다. 본 실시예의 경우, 전륜 기어(20)가 1단으로 도시되어 있으나, 상기 전륜 기어(20)는 다단으로 형성될 수 있다. 후륜 기어(30)는 다단으로 형성되며, 뒷바퀴(15)에 연결된다. 체인(40)은 전륜 기어(20)의 구동력을 후륜 기어(30)로 전달하기 위한 것으로, 전륜 기어(20)와 후륜 기어(30)를 함께 감싸도록 결합된다. 상기 프레임(10), 전륜 기어(20), 후륜 기어(30) 및 체인(40) 등의 구성은 기존 기어 자전거의 구성 과 동일한바, 더 이상의 설명은 생략한다.

리드 드레일러(50)는 기어가 변속되도록 체인(40)을 이동시키기 위한 것으로, 고정부재(51)와, 제1회전부재(52)와, 제2회전부재(53)와, 한 쌍의 스프로킷(54)으로 이루어진다. 고정부재(51)는 프레임(10)에 고정된다. 제1회전부재(52)는 바 형상으로 형성된다. 제1회전부재(52)의 일단부는 고정부재(51)에 회전 가능하게 결합되며, 제1회전부재(52)의 회전시 제1회전부재의 타단부는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 후륜 기어(30)가 적층되어 있는 방향으로 이동된다. 제2회전부재(53)는 제1회전부재(52)의 타단부에 회전 가능하게 결합되며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제2회전부재(53)는 기어 변속시 제1회전부재(52)에 대하여 회전하여 체인(40)의 장력을 일정하게 유지시킨다. 한 쌍의 스프로킷(54)은 각각 제2회전부재(53)의 양단부에 회전 가능하게 결합되며, 각 스프로킷(54)에 체인(40)이 거치된다.

모터(60)는 리드 드레일러(50)에 결합되는데, 이때 모터의 구동축이 제1회전부재(52)의 회전축이 되도록 결합된다. 모터(60)의 구동시 제1회전부재(52)는 스프로킷(54)과 함께 회전하게 되며, 이에 따라 체인(40)이 이동되면서 기어가 변속된다.

잠금장치(70)는 기어 자전거(100)를 잠금 및 잠금 해제하기 위한 것으로, 잠금부재(71)와, 구동원을 포함한다.

잠금부재(71)는 잠금 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 이동하면서, 기어 자전거(100)를 잠금 및 잠금 해제하는 것이다. 여기서, 잠금 위치란 도 3에 가상선 으로 도시된 바와 같이, 잠금부재(71)가 바퀴살(141)에 삽입되어 바퀴가 회전 불가능한 위치를 의미하며, 잠금 해제 위치란 잠금부재(71)가 바퀴살(141)로부터 이탈하여 바퀴가 회전 가능한 위치를 의미한다. 본 실시예의 경우, 잠금부재(71)는 바 형상으로 복수의 치(齒)가 형성되어 있으며, 프레임에 직선 이동가능하게 결합된다. 구동원은 잠금부재(71)를 이동시키기 위한 것으로, 본 실시예의 경우 구동원은 보조모터(72)와, 보조모터의 구동축(721)에 결합되며 외주면에 복수의 치(齒)가 형성된 회전부재(73)로 이루어진다. 회전부재(73)의 치는 잠금부재(71)의 치와 맞물리게 결합되며, 보조모터(72)의 구동시 잠금부재(71)가 잠금 위치와 잠금 해제 위치 사이에서 이동된다.

제어기(80)는 모터(60) 및 잠금장치(70)를 제어하기 위한 것으로, 신호출력부와, 디스플레이부와, 제어부를 가진다.

신호출력부는 모터(60) 및 보조모터(72)와 전기적으로 연결된다. 신호출력부에는 후륜 기어의 각 단에 대응되는 복수의 버튼(81)이 마련되어 있으며, 사용자가 버튼을 눌러 기어 변속 명령을 입력하면, 해당 단으로 기어가 변속되도록 모터(60)를 구동시키는 구동신호가 출력된다. 그리고, 신호출력부는 후술할 리모컨(미도시)과 무선으로 연결된다. 신호출력부는 리모컨으로부터 잠금신호 및 잠금해제신호를 입력받으며, 이에 대응되는 구동신호를 보조모터(72)로 출력한다.

디스플레이부는 현재 사용되는 기어가 몇 단인지를 사용자가 확인할 수 있도록 하기 위한 것이다. 디스플레이부는 모터가 회전한 각으로부터 현재 사용되는 기어가 몇 단인지에 관한 정보를 획득하며, 이를 화면(82)상에 표시한다. 즉, 신 호출력부에서 출력되는 구동신호에 의해 모터(60)의 회전각이 정해지는데, 디스플레이부는 이 구동신호로부터 모터의 회전각을 계산하고, 이를 통해 현재 사용되는 기어의 단에 관한 정보를 획득하고 이를 화면상에 표시한다.

제어부는 보조모터(72)로 출력된 구동신호로부터 잠금장치의 잠금 상태에 관한 정보를 획득하며, 잠금장치가 잠긴 상태의 경우 기어 변속이 방지되도록 신호출력부에서 모터(60)로 구동신호가 출력되는 것을 제한한다. 또한, 제어부는 후술할 센서로부터 기어 자전거의 움직임 여부에 관한 정보를 수신한다. 제어부는 잠금장치(70)가 잠긴 상태에서 기어 자전거가 움직이는 경우 경보신호를 무선으로 전송한다. 또한, 기어 자전거가 움직이고 있는 동안 잠금신호가 입력되는 경우, 제어부는 신호출력부에서 보조모터(72)로 구동신호가 출력되는 것을 제한하며, 경보신호를 무선으로 전송한다.

한편, 본 실시예에 따른 기어 자전거는 리모컨(미도시)과, 센서와, 경보기를 더 포함한다.

리모컨은 사용자가 휴대하는 것으로 잠금버튼 및 잠금해제버튼이 마련되어 있으며, 사용자가 버튼을 누르면 무선으로 잠금신호 및 잠금해제신호를 잠금장치로 전송한다.

센서(90)는 기어 자전거의 움직임을 감지하기 위한 것으로, 가속도 센서 등이 사용될 수 있다. 가속도 센서(90)는 프레임에 고정되며, 기어 자전거가 움직일 때 발생하는 진동이나 가속도를 감지하여 기어 자전거가 움직이는지 여부를 확인하며, 이 정보를 제어부로 전송한다.

경보기(미도시)는 사용자에게 기어 자전거의 오작동 및 도난 여부를 알려주기 위한 것으로, 본 실시예의 경우 경보기는 리모컨에 설치된다. 경보기는 제어부로부터 경보신호를 무선으로 전송받으며, 전송시 알람경보를 발생한다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 기어 자전거의 작동과정에 관하여 설명하기로 한다. 도 5는 기어 자전거의 주행 과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 6은 기어 자전거를 세워둘 때의 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 기어 자전거를 타기 시작하는 경우 리모컨으로 잠금장치를 해제한다. 잠금장치가 정상적으로 해제되면 디스플레이부에 현재 기어상태가 표시되며, 주행중 원하는 기어의 버튼을 누르면 모터가 구동하면서 기어가 변속되게 된다. 그리고, 디스플레이부에는 변속된 기어가 표시된다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 기어 자전거를 세워두는 경우 리모컨의 잠김 버튼을 누르면 잠김신호가 송신된다. 이때, 제어부에서는 기어 자전거의 주행 여부(움직이는지 여부)를 확인하며, 기어 자전거가 주행중인 경우에는 보조모터로 구동신호가 출력되는 것을 제한하여 잠금장치가 잠기는 것을 방지하며, 동시에 경보신호를 출력하여 알람경보를 발생시킨다. 반면, 기어 자전거가 정지된 경우에는 잠금장치가 잠기며 기어 변속이 제한된다. 한편, 기어 자전거가 잠긴 상태에서 기어 자전거의 움직임이 감지되는 경우에는 알람경보가 발생하여 사용자가 이를 감지하게 된다. 반면, 기어 자전거의 움직임이 감지되지 않은 경우에는 잠금해제신호가 입력될 때까지 잠긴 상태를 유지되며, 잠금해제신호가 입력되면 잠금장치가 해제되며 기어 변속이 가능해 진다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 기어 자전거의 경우 버튼을 누르면 모터에 의해 자동적으로 기어가 변속될 뿐 아니라, 한번 버튼을 누름으로써 여러 단을 변속할 수 있다. 또한, 디스플레이부를 통해 현재의 기어 상태를 확인할 수도 있다. 따라서, 종래에 비하여 기어를 용이하고 정확하게 변속할 수 있게 된다.

그리고, 잠금장치가 기어 자전거에 결합되어 있으며, 이 잠금장치가 리모컨에 의해 컨트롤 된다. 따라서, 기어 자전거를 용이하게 잠금 및 잠금해제 할 수 있다.

또한, 잠금장치가 잠긴 상태에서 기어 자전거가 움직이게 되는 경우 리모컨에 설치된 경보기에서 알람경보가 발생하게 되므로 사용자가 이를 인지하게 되며, 그 결과 기어 자전거의 도난을 방지할 수 있다.

또한, 기어 자전거의 잠금상태가 정상적으로 해제되지 않은 경우, 예를 들어 기어 자전거를 훔친 자가 잠금부재만을 강제로 파손한 상태로 기어 자전거를 타는 경우에는 기어 변속이 정상적으로 이루어지지 않으므로 기어 자전거의 효율성이 절감되게 되며, 따라서 사람들이 기어 자전거를 훔치려는 생각 자체를 가지지 않게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

예를 들어, 기어 자전거에 발전기 및 발전기에 연결된 충전배터리를 더 설치함으로써, 모터, 제어기 및 잠금장치에 필요한 전원이 충전배터리로부터 공급되도록 발명을 구성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 자전거의 사시도이다.

도 2는 기어가 변속된 상태의 사시도이다.

도 3은 도 1에 도시된 잠금장치의 개략적인 구성도이다.

도 4는 도 1에 도시된 제어기를 나타내는 도면이다.

도 5는 기어 자전거의 주행 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6은 기어 자전거를 세워둘 때의 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...기어 자전거 10...프레임

20...전륜 기어 30...후륜 기어

40...체인 50...리드 드레일러

60...모터 70...잠금장치

80...제어기 90...가속도 센서

Claims (6)

1. 프레임과, 상기 프레임에 결합되며 사용자가 발로 가압하는 페달과 연결된 전륜 기어와, 상기 프레임에 결합되어 뒷바퀴에 연결되며 다단으로 형성된 후륜 기어와, 상기 전륜 기어와 상기 후륜 기어를 함께 감싸는 체인과, 상기 프레임에 회전가능하게 결합되며 회전시 기어가 변속되도록 상기 체인을 이동시키는 리드 드레일러를 포함하는 기어 자전거에 있어서,

   상기 리드 드레일러에 결합되어 상기 리드 드레일러를 회전시키는 모터와,

   상기 모터의 구동을 제어하는 제어기와,

   잠금 위치 및 잠금 해제 위치 사이에서 이동가능하도록 상기 프레임에 결합되는 잠금부재와, 상기 잠금부재를 이동시키는 구동원을 가지며, 상기 프레임에 결합되는 잠금장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 자전거.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어기는,

   상기 사용자로부터 기어 변속 명령을 입력받아 이에 대응되는 구동신호를 모터로 출력하는 신호출력부와,

   상기 체인이 감긴 기어의 단을 확인하고 화면에 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 자전거.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   무선으로 상기 구동원의 구동을 제어하는 리모컨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 자전거.
5. 제1항에 있어서,

   상기 프레임에 고정되며, 상기 프레임의 이동을 감지하는 센서와,

   상기 잠금장치가 잠긴 상태에서 상기 프레임의 이동 감지시 알람경보를 발생하는 경보기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 자전거.
6. 제1항에 있어서,

   상기 잠금장치가 잠긴 상태에서 상기 기어가 변속되는 것이 방지되도록 상기 모터의 구동이 제한되는 것을 특징으로 하는 기어 자전거.

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