KR101556577B1 - System for changing speed for bicycle, derailleur for the same and Method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자전거의 변속 장치에 관한 것으로 특히, 자전거의 변속 시스템, 체인 변속기 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 자전거의 구동 체인의 위치를 이송시키는 체인 변속기; 상기 체인 변속기의 구송 신호를 발생시키는 시프트 스위치; 상기 체인 변속기 및 시프트 스위치 사이의 구동 신호를 전달하는 신호 분배기; 상기 체인 변속기를 구동하는 배터리; 및 위성 신호를 수신할 수 있는 GPS; 상기 시프트 스위치의 조작에 의하여 상기 체인 변속기를 구동하는 수동 모드 또는 상기 GPS로부터 지면의 경사각을 감지하여 상기 경사각에 따른 설정 기어비 범위로 상기 체인 변속기를 구동하는 자동 모드로 상기 체인 변속기를 구동하는 제어 장치를 포함하여 구성될 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission of a bicycle, and more particularly to a transmission system of a bicycle, a chain transmission and a control method thereof. The present invention provides a bicycle comprising: a chain transmission for transmitting a position of a driving chain of a bicycle; A shift switch for generating a transmission signal of the chain transmission; A signal distributor for transmitting a drive signal between the chain transmission and the shift switch; A battery for driving the chain transmission; And a GPS capable of receiving satellite signals; A control unit for driving the chain transmission in an automatic mode for driving the chain transmission in a manual mode for driving the chain transmission by the operation of the shift switch or for sensing the inclination angle of the ground from the GPS and driving the chain transmission in a set gear ratio range according to the inclination angle, As shown in FIG.
Description
본 발명은 자전거의 변속 장치에 관한 것으로 특히, 자전거의 변속 시스템, 체인 변속기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
현재 우리 나라에서 4대 강뿐만 아니라 산악을 주행할 수 있는 레저용 자전거를 비롯한 자전거를 이용하여 여가 선용을 하는 인구가 늘어가고 있다.Currently, there are more and more people in our country who use recreational bicycles as well as leisure bikes that can run mountainous as well as four major rivers.
이러한 자전거에 사용되고 있는 구동 장치는 보통 자전거의 페달 축에 고정 설치되는 체인 링과 자전거의 후륜 축에 고정 설치되는 스프로켓 사이에서 동력을 전달하는 체인을 포함하여 구성된다.The driving device used in such a bicycle is generally constituted by a chain ring fixedly mounted on the pedal shaft of the bicycle and a chain transmitting power between the sprocket fixedly mounted on the rear wheel shaft of the bicycle.
이때, 체인 링과 스프로켓은 각각 하나 이상의 기어비를 가지는 다양한 크기의 기어를 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 하나 이상의 체인 링과 스프로켓에 걸리는 체인의 위치를 조절함으로써 자전거가 변속될 수 있다.At this time, the chainring and the sprocket may each include gears of various sizes having one or more gear ratios. Thus, the bicycle can be shifted by adjusting the position of the chain engaged with the one or more chainrings and the sprocket.
이와 같은 체인의 위치의 조절은 딜레일러(derailleur)라고도 알려져 있는 체인 변속기를 통하여 이루어질 수 있다.The adjustment of the position of the chain can be accomplished through a chain transmission, also known as a derailleur.
이러한 자전거의 변속 장치는 크게, 자전거의 핸들에 장착되는 변속 레버와, 이 변속 레버의 조작에 의하여 조절되는 체인 변속기로 이루어질 수 있다.The speed change device of such a bicycle can be largely composed of a shift lever mounted on a handle of a bicycle and a chain transmission that is controlled by the operation of the shift lever.
그런데, 이러한 체인 변속기는 정확한 변위 위치를 확보하기 위하여 자전거의 핸들에 장착되는 변속 레버의 조작에 의하여 작동이 일어난다.However, in such a chain transmission, an operation is performed by operation of a shift lever mounted on a handle of a bicycle in order to secure an accurate displacement position.
즉, 변속 레버를 이용한 시프트 스위치로 스위칭 동작을 일으켜 체인 변속기를 구동한다.That is, the shift operation is performed by the shift switch using the shift lever to drive the chain transmission.
도 1은 이러한 체인 변속기의 일례를 도시하는 개략도로서, 후륜 축에 설치되는 뒷 변속기를 나타내고 있다.Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of such a chain transmission, which shows a rear transmission provided on a rear wheel shaft.
이러한 뒷 변속기(2)는 체인과 맞물려 회동하는 풀리(3)의 위치를 조절함으로써 체인이 걸리는 스프로켓(1)의 기어 판의 위치를 변경시킬 수 있다.This
그런데, 이러한 뒷 변속기(2)는 시프트 스위치와 와이어에 의하여 연결되어 있고, 시프트 스위치는 이러한 와이어의 장력을 변화시켜 뒷 변속기(2)를 구동할 수 있다.By the way, the
또한, 이와 같은 시프트 스위치는 많은 부품을 포함하는 매우 복잡한 구조로 이루어져 있다.In addition, such a shift switch has a very complicated structure including many parts.
이러한 시프트 스위치에 의하여 구동되는 뒷 변속기(2)는 후륜과 간섭을 피하기 위하여 스프로켓(1)의 외측에 장착되는데, 이러한 뒷 변속기(2)는 와이어의 장력에 의하여 구동되는 구조로 후륜에 대하여 돌출된 위치에서 동작한다.The
이와 같이 돌출된 뒷 변속기(2)는 외부 충격에 약한 단점이 있으며, 예를 들어, 자전거를 뒷 변속기(2) 방향으로 눕혀두는 경우에는 이러한 뒷 변속기(2)가 손상될 수 있는 문제점이 있다.The
또한, 이러한 변속 장치의 트리밍 과정은 와이어의 장력을 미세하게 조절하면서 뒷 변속기(2)의 이송 범위를 조절해야 하는 등 매우 복잡한 과정이 필요하다.In addition, the trimming process of this transmission requires a very complicated process, such as adjusting the tension of the wire finely and adjusting the feed range of the
더구나, 자전거를 이용하는 중에 와이어는 늘어날 수 있고, 자전거에 가해지는 충격 등에 의하여 변속 장치의 세팅이 틀어질 수 있어, 변속이 원활히 이루어지지 않는 변속 트러블이 발생할 가능성이 높다.Furthermore, the wire may be stretched while the bicycle is being used, and the setting of the transmission may be interrupted due to an impact applied to the bicycle, so that there is a high possibility that a shift trouble in which shifting is not performed smoothly occurs.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 자전거의 변속이 빠르고 정확하고, 변속 트러블이 발생한 가능성이 축소되는 자전거의 변속 시스템, 체인 변속기 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a transmission system, a chain transmission, and a control method thereof for a bicycle in which the shifting of the bicycle is fast and accurate and the possibility of occurrence of shift troubles is reduced.
또한, 변속 레버를 조작하지 않아도 상황에 따라 자동적으로 변속이 이루어질 수 있는 자전거의 변속 시스템, 체인 변속기 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a transmission system, a chain transmission, and a control method of a bicycle which can automatically perform a shift according to a situation without operating a shift lever.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 자전거의 구동 체인의 위치를 이송시키는 체인 변속기; 상기 체인 변속기의 구송 신호를 발생시키는 시프트 스위치; 상기 체인 변속기 및 시프트 스위치 사이의 구동 신호를 전달하는 신호 분배기; 상기 체인 변속기를 구동하는 배터리; 및 위성 신호를 수신할 수 있는 GPS; 상기 시프트 스위치의 조작에 의하여 상기 체인 변속기를 구동하는 수동 모드 또는 상기 GPS로부터 지면의 경사각을 감지하여 상기 경사각에 따른 설정 기어비 범위로 상기 체인 변속기를 구동하는 자동 모드로 상기 체인 변속기를 구동하는 제어 장치를 포함하여 구성될 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a bicycle comprising: a chain transmission for transmitting a position of a drive chain of a bicycle; A shift switch for generating a transmission signal of the chain transmission; A signal distributor for transmitting a drive signal between the chain transmission and the shift switch; A battery for driving the chain transmission; And a GPS capable of receiving satellite signals; A control unit for driving the chain transmission in an automatic mode for driving the chain transmission in a manual mode for driving the chain transmission by the operation of the shift switch or for sensing the inclination angle of the ground from the GPS and driving the chain transmission in a set gear ratio range according to the inclination angle, As shown in FIG.
여기에, 상기 수동 모드 및 자동 모드를 전환시키는 전환 스위치를 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a changeover switch for switching between the manual mode and the automatic mode.
여기서, 상기 체인 변속기는, 상기 자전거의 페달 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 체인 링에 걸리는 상기 체인의 위치를 변경하는 앞 변속기; 및 상기 자전거의 후륜 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 스프로켓 중 하나에 걸리는 상기 체인의 위치를 변경하는 뒷 변속기를 포함할 수 있다.Here, the chain transmission includes: a front transmission that changes the position of the chain hooked on at least one chain ring connected to a pedal axis of the bicycle; And a rear transmission for changing the position of the chain which is engaged with one of at least one or more sprockets connected to the rear wheel axle of the bicycle.
여기서, 상기 체인 변속기는, 상기 자전거의 페달 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 체인 링 또는 상기 자전거의 후륜 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 스프로켓에 체인이 걸리도록 체인을 이송시키는 슬라이드; 상기 슬라이드가 이송되는 슬라이드 샤프트; 상기 슬라이드 샤프트를 통하여 상기 슬라이드를 이송시키는 모터; 및 상기 제어 장치와 연결되어, 상기 제어 장치의 제어에 따라 상기 모터를 구동시키는 모터 제어부를 포함할 수 있다.Here, the chain transmission includes: a slide for transferring a chain so that the chain is engaged to at least one or more chainrings connected to a pedal axis of the bicycle or at least one or more sprockets connected to a rear wheel axis of the bicycle; A slide shaft to which the slide is fed; A motor for transferring the slide through the slide shaft; And a motor control unit connected to the control unit and driving the motor under the control of the control unit.
여기에, 상기 자전거의 페달 축의 토크 또는 토크의 변화량을 감지하는 토크 감지부를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include a torque sensing unit for sensing a change in a torque or a torque of the pedal shaft of the bicycle.
이때, 상기 자동 모드는, 상기 GPS로부터 감지된 지면의 경사각 및 상기 페달 축의 토크 또는 토크의 변화량에 따른 설정 기어비 범위로 상기 체인 변속기를 구동할 수 있다.At this time, the automatic mode may drive the chain transmission at a set gear ratio range according to the inclination angle of the ground detected from the GPS and the change amount of torque or torque of the pedal shaft.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 자전거의 페달 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 체인 링 또는 상기 자전거의 후륜 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 스프로켓에 체인이 걸리도록 체인을 이송시키는 슬라이드; 상기 슬라이드가 이송되는 슬라이드 샤프트; 상기 슬라이드 샤프트를 통하여 상기 슬라이드를 이송시키는 모터; GPS로부터 지면의 경사각을 감지하여 상기 경사각에 따라 상기 모터를 구동시키는 모터 제어부; 및 상기 모터 및 모터 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a bicycle comprising: at least one chain ring connected to a pedal axis of a bicycle; at least one sprocket connected to a rear wheel axis of the bicycle; ; A slide shaft to which the slide is fed; A motor for transferring the slide through the slide shaft; A motor controller for sensing the tilt angle of the ground from the GPS and driving the motor according to the tilt angle; And a battery for supplying power to the motor and the motor control unit.
여기서, 상기 모터 제어부는, 상기 경사각에 따라 설정된 기어비가 되도록 상기 체인을 이송하기 위하여 상기 모터를 구동시킬 수 있다.Here, the motor control unit may drive the motor to transfer the chain to a gear ratio set according to the inclination angle.
여기서, 상기 모터 및 모터 제어부는, 상기 스프로켓 또는 체인 링의 외측에 구비될 수 있다.Here, the motor and the motor control unit may be provided outside the sprocket or the chainring.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제3관점으로서, 본 발명은, 자전거의 페달 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 체인 링 또는 상기 자전거의 후륜 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 스프로켓에 걸리는 체인의 위치를 제어하는 체인 변속기의 제어 방법에 있어서, GPS로부터 위성 신호를 수신하는 단계; 상기 위성 신호로부터 상기 자전거가 위치하는 지점의 경사도를 판독하는 단계; 및 상기 경사도에 따라 기 설정된 기어비 범위로 체인이 위치하도록 체인 변속기를 제어하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a bicycle comprising: at least one chain ring connected to a pedal shaft of a bicycle or a chain transmission for controlling the position of a chain engaged with at least one sprocket connected to a rear wheel axis of the bicycle; The method comprising: receiving a satellite signal from a GPS; Reading an inclination of a point at which the bicycle is located from the satellite signal; And controlling the chain transmission so that the chain is positioned within a predetermined gear ratio range according to the inclination.
여기서, 상기 페달 축의 토크 또는 토크의 변화량을 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include detecting a change in torque or torque of the pedal shaft.
이때, 상기 판독된 경사도 및 상기 토크 또는 토크의 변화량에 따라 설정된 기어비 범위로 상기 체인 변속기를 구동할 수 있다.At this time, the chain transmission can be driven in the gear ratio range set according to the read inclination and the change amount of the torque or torque.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.
먼저, 본 발명에 의한 전동 변속 시스템은 변속이 빠르며 정밀한 변속이 가능하다. 또한, 체인 변속기의 트리밍 작업이 필요 없다.First, the electric transmission system according to the present invention is fast in shifting and enables precise shifting. Also, there is no need to trim the chain transmission.
즉, 앞 변속기나 뒷 변속기의 위치 설정을 수작업으로 미세하게 조절할 필요가 없다. 또한, 방수 및 케이블 오염에 대한 염려가 거의 없다.In other words, it is not necessary to finely adjust the position of the front derailleur or the rear derailleur manually. In addition, there is little concern about waterproofing and cable contamination.
한편, 시프트 스위치의 조작에 있어서, 가볍게 누르는 동작만으로 자전거의 변속이 가능하여 탑승자의 손가락의 피로도가 줄어들 수 있다.On the other hand, in the operation of the shift switch, shifting of the bicycle can be performed only by lightly pressing operation, and fatigue of the passenger's fingers can be reduced.
또한, 설정된 적합한 기어비 조정 기능을 가지기 때문에 변속 트러블이 없고 따라서 승차감을 향상시킬 수 있다.In addition, since the vehicle has the appropriate gear ratio adjusting function set, there is no shift trouble and therefore the ride feeling can be improved.
자전거의 탑승자는 자동 모드와 수동 모드를 선택할 수 있어, 탑승자의 취향이나 기분에 따라 다양하게 자전거를 운행할 수 있다.The passengers of the bicycle can choose between automatic mode and manual mode, so that the bicycle can be operated in various ways depending on the passenger's taste and mood.
도 1은 이러한 체인 변속기의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 변속 시스템의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 변속 시스템이 장착된 자전거의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 4는 체인 변속기로서 앞 변속기와 뒷 변속기의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 최적의 기어비 설정의 예를 나타내는 개략도이다.
도 6은 뒷 변속기의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 7은 뒷 변속기의 설치 상태의 예를 나타내는 개략도이다.
도 8은 시프트 스위치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 9 및 도 10은 자전거의 변속 시스템을 이용하여 자전거를 변속하는 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a schematic view showing an example of such a chain transmission.
2 is a block diagram showing an example of a shift system of the present invention.
3 is a schematic view showing an example of a bicycle equipped with the shift system of the present invention.
4 is a schematic view showing an example of a front derailleur and a rear derailleur as a chain transmission.
5 is a schematic diagram showing an example of an optimum gear ratio setting.
6 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the rear transmission.
7 is a schematic view showing an example of the installation state of the rear transmission.
8 is a perspective view showing an example of a shift switch.
9 and 10 are flowcharts showing a method of shifting a bicycle using a shift system of a bicycle.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
도 2는 본 발명의 변속 시스템의 일례를 나타내는 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 변속 시스템이 장착된 자전거의 일례를 나타내는 개략도이다.Fig. 2 is a block diagram showing an example of a shift system of the present invention, and Fig. 3 is a schematic diagram showing an example of a bicycle equipped with the shift system of the present invention.
도 2 및 도 3에서 도시하는 바와 같이, 자전거의 변속 시스템은, 페달 축(93)에 고정 설치되는 체인 링(91)과 후륜 축에 고정 설치되는 스프로켓(90) 사이에서 동력을 매개하는 구동 체인(92)을 포함하고, 이러한 체인 링(91)과 스프로켓(90)에 걸리는 구동 체인(92)의 위치를 이송시키는 체인 변속기(10)를 포함한다.2 and 3, the transmission system of the bicycle includes a drive chain (not shown) for transmitting power between a
이러한 체인 변속기(10)의 구동 신호는 시프트 스위치(20)를 통하여 발생되고, 이러한 구동 신호는 신호 분배기(30)를 통하여 전달된다.The drive signal of the
또한, 이러한 체인 변속기(10)를 구동하는 배터리(40)와 위성 신호를 수신할 수 있는 GPS(50)를 포함한다.Also includes a
이와 같은 체인 변속기(10)를 구동하는 제어 장치(60)는 시프트 스위치(20)의 조작에 의하여 체인 변속기(10)를 구동하는 수동 모드 또는 GPS(50)로부터 지면의 경사각을 감지하여 이 감지된 경사각에 따른 설정 기어비 범위로 체인 변속기(10)를 구동하는 자동 모드로 체인 변속기(10)를 구동한다.The
여기서, 이러한 수동 모드 및 자동 모드를 전환시키는 전환 스위치(70)를 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a change-
시프트 스위치(20)의 신호는 동축선을 통해 신호가 전달될 수 있다. 신호 동축선의 연결 지점은 단락을 막기 위하여 방수 처리되는 것이 유리하다.The signal of the
이러한 시프트 스위치(20)를 동작시키는 변속 레버의 전선은 신호 분배기(30)의 배선함(도시되지 않음)에 연결되고, 이러한 배선함의 녹색과 적색 빛이 배터리(40)의 잔량을 표시할 수 있다.The electric wire of the shift lever for operating the
체인 변속기(10)는, 도 4를 함께 참조하면, 자전거의 페달 축(93)에 연결되는 적어도 하나 이상의 체인 링(91)에 걸리는 체인(92)의 위치를 변경하는 앞 변속기(11)와, 자전거의 후륜 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 스프로켓(90) 중 하나에 걸리는 체인(92)의 위치를 변경하는 뒷 변속기(12)를 포함할 수 있다.4, the
이에 따라, 시프트 스위치(20) 또한 앞 변속기(11)를 구동하기 위한 구동 신호를 발생시키는 전방 시프트 스위치(21)와, 뒷 변속기(12)를 구동하기 위한 구동 신호를 발생시키는 후방 시프트 스위치(22)를 포함한다.Accordingly, the
이러한 시프트 스위치(20)는 자전거의 핸들 바에 설치될 수 있다.The
또한, 시프트 스위치(20)는 현재의 변속 기어의 위치를 표시할 수 있다. 각 시프트 스위치, 즉, 전방 시프트 스위치(21)와 후방 시프트 스위치(22) 각각에는 저속 및 고속 시프트 스위치가 포함되어, 자전거의 승차자가 저속 시프트 스위치를 누르면 각 시프트 스위치(20)에 포함된 마이크로 프로세서에 저속 기어 명령이 전달된다.Further, the
그리고 자전거의 승차자가 고속 시프트 스위치를 누르면 마이크로 프로세서에 고속 기어 명령이 전달된다.When the bicycle rider presses the high-speed shift switch, a high-speed gear command is transmitted to the microprocessor.
한편, 제어 장치(60)에서는 이와 같이 승차자에 의한 시프트 스위치(20)의 동작에 따라 변속이 발생하도록 할 수도 있고, 전환 스위치(70)의 조작에 따라, 자동 변속이 이루어지도록 할 수도 있다.On the other hand, in the
이러한 시프트 스위치(20)의 동작에 의하여 변속이 이루어지는 수동 모드에서는 적합한 기어비를 갖지 않을 경우에 변속이 이루어지지 않도록 하여, 스프로켓의 마모와 체인에 의한 잡음의 발생을 방지할 수 있다.In the manual mode in which the shifting is performed by the operation of the
즉, 도 5에서와 같이, 적합한 기어비를 설정하여 저장함으로써 이와 같은 제어가 가능하다.That is, as shown in FIG. 5, such a control is possible by setting and storing an appropriate gear ratio.
예를 들어, 도 5의 좌측과 같이, 가장 작은 체인 링(91a)에 체인이 걸려있는 경우에, 스프로켓(90)은 가장 좌측의 가장 큰 기어 판(90a)으로부터 수 개의 기어 판에 체인이 걸리는 경우가 적합하다.For example, when the chain is engaged in the
또한, 가장 큰 체인 링(91c)에 체인이 걸려있는 경우에 스프로켓(90)은 가장 우측의 가장 작은 기어 판(90b)으로부터 수 개의 기어 판에 체인이 걸리는 경우가 적합하다.When the chain is engaged with the
이와 같은, 적합한 기어비를 미리 설정하여, 이 설정 범위에서 체인 변속기(10)의 제어가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.Such an appropriate gear ratio can be set in advance so that the
한편, 자동 변속 모드는 GPS(50)로부터 현재 자전거가 위치한 곳의 경사각을 읽어서 이를 처리함으로써 해당 경사각에 따른 최적의 기어비를 설정하여 체인 변속기(10)를 제어할 수 있다.Meanwhile, the automatic transmission mode can control the
예를 들어, 해당 경사각에 따라 앞 변속기(11) 및 뒷 변속기(12)의 최적의 위치 또는 그 위치 범위를 기 설정하여, 이 설정된 상태로 체인 변속기(10)를 제어할 수 있는 것이다.For example, the optimum position or the range of the position of the
한편, 후륜 축에 걸리는 토크 또는 토크의 변화량을 감지할 수 있는 토크 감지부(80)가 구비될 수 있다.Meanwhile, the
이와 같은 토크 감지부(80)는 현재 페달을 구동하는 회전력(토크)을 실시간으로 감지하여, 이 회전력에 따른 설정된 최적의 기어비 또는 기어비 범위로 체인 변속기(10)를 제어할 수 있는 것이다.The
예를 들어, 고속 주행시는 고 기어비로 자전거를 구동하는 상태인데, 이 경우 큰 값의 회전력이 감지될 수 있다. 그런데 이 회전력이 급격히 감소하는 경우에, 토크 감지부(80)는 이를 감지하여 시간에 따른 해당 토크의 변화량을 연산하여 최적의 기어비로 체인 변속기(10)를 제어할 수 있는 것이다.For example, when driving at a high speed, the bicycle is driven at a high gear ratio. In this case, a large rotational force can be sensed. However, when the torque decreases sharply, the
경우에 따라, GPS(50)에 의한 경사각 감지 및 토크 감지부(80)를 통한 토크 또는 토크의 변화율을 모두 이용하여 체인 변속기(10)를 자동으로 구동할 수도 있다.The
이 경우, 경사각 감지와 토크 감지에 있어서 가중치를 설정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 경사각을 우선으로 계산하여 체인 변속기(10)를 구동할 수 있고, 이 경우에 토크 감지부(80)를 통한 토크의 변화량은 보조적 정보로 이용할 수 있다.In this case, it is also possible to set the weights in the detection of the inclination angle and the detection of the torque. For example, it is possible to drive the
도 6은 뒷 변속기의 일례를 나타내는 개략도이고, 도 7은 뒷 변속기의 설치 예를 나타내는 개략도이다.Fig. 6 is a schematic view showing an example of a rear transmission; and Fig. 7 is a schematic diagram showing an example of the installation of a rear derailleur.
도 6에서 도시하는 바와 같이, 뒷 변속기(12)는 자전거의 후륜 축(허브)에 연결되는 적어도 하나 이상의 스프로켓(90)에 체인이 걸리도록 체인을 이송시키는 슬라이드(13), 이 슬라이드(13)가 이송되는 슬라이드 샤프트(14)를 포함한다.6, the
또한, 이 슬라이드 샤프트(14)를 통하여 슬라이드(13)를 이송시키는 모터(15) 및 제어 장치(60)와 연결되어, 제어 장치(60)의 제어에 따라 모터(15)를 구동시키는 모터 제어부(16)를 더 포함할 수 있다.A
이때, 슬라이드 샤프트(14)의 구동은 모터(15)에 연결된 웜 기어(14a)와, 이 웜 기어(14a)에 의하여 구동되며 슬라이드 샤프트(14) 내측에 위치하는 웜(14b)으로 구성하여, 웜(14b)과 웜 기어(14a) 방식으로 슬라이드(13)를 이송시킬 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다.The
이러한 슬라이드(13)에는 체인이 걸리는 풀리(17)가 설치될 수 있다.The
이와 같이, 모터(15)의 축에 연결되는 나선형의 웜(14b)에 의하여 모터(15)의 구동에 따라 슬라이드(13)가 좌우로 이동하여 변속이 이루어질 수 있다.As described above, the
또한, 뒷 변속기(12)의 모터(15) 및 모터 제어부(16)는 변속기 하우징(18) 내에 구비될 수 있고, 이러한 변속기 하우징(18)은 뒷 변속기(12)의 본체를 이루어, 후륜의 외측에 브라켓에 의하여 고정 설치될 수 있다.The
즉, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 뒷 변속기(12)의 변속기 하우징(18)은 스프로켓(90)의 외측에 설치될 수 있는데, 이러한 뒷 변속기(12)는 모터(15)에 의하여 구동되어 그 형태가 변하지 않으므로 외측으로 돌출되지 않는다. 따라서 외부 충격에 대하여 취약하지 않은 구조를 가진다.7, the
슬라이드 샤프트(14)는 외부 단면이 사각형으로 형성되어 변속기(12)의 변속 위치를 고정하여 풀리(17)의 위치를 설정할 수 있다.The outer surface of the
이러한 모터(15)의 구동에 의하여 슬라이드(13)의 위치가 이송될 수 있으며, 따라서, 체인에 걸려 회동되는 풀리(17)가 함께 이송되어 체인의 위치를 이송한다. 따라서, 이러한 뒷 변속기(12)는 체인이 걸리는 스프로켓(90)의 기어 판(95)의 위치를 조절 가능하다.By the driving of the
위에서, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 뒷 변속기(12)의 구성은 앞 변속기(11)의 구성과 동일할 수 있다. 즉, 앞 변속기(11)에 그대로 적용될 수 있다.The configuration of the
이와 같은 체인 변속기(10)에는 모터 제어부(16)가 마이크로 프로세서의 형태로 구현될 수 있으며, 이러한 모터(15) 및 모터 제어부(16)의 회로 기판은 방수 처리될 수 있다.The
또한, 모터 구동 회로 및 위치 센서가 더 포함될 수 있는데, 이러한 위치 센서는 현재 체인이 걸린 위치를 감지하여 경우에 따라 그 위치를 자동 보정할 수 있다.In addition, a motor drive circuit and a position sensor may be further included, which can sense the current position of the chain and automatically calibrate its position, as the case may be.
도 8은 시프트 스위치의 일례를 나타내는 사시도이다.8 is a perspective view showing an example of a shift switch.
이러한 시프트 스위치(20)는 핸들 바에 고정할 수 있는 브라켓(23)과, 고속 시프트 레버(25) 및 저속 시프트 레버(26)를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 레버(25, 26)의 조작에 의한 구동 신호를 전달하는 통신선(24)이 구비될 수 있다.The
도 8은 시프트 스위치(20)의 형태는 예시로서, 그 형태는 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 로드형 자전거의 경우에는 브레이크 레버와 일체화된 시프트 레버를 이용할 수도 있다.8 shows the shape of the
이때, 시프트 스위치(20)의 조작은 일회 조작으로 다단 변속이 가능하다. 예를 들어, 체인 변속기(10)를 한 단계 이상 연속적으로 변속해야 할 경우, 자전거 탑승자가 시프트 스위치(20)의 레버(25, 26)를 반복해서 누르는 대신에 레버(25, 26)를 한 번만 눌러도 다단 변속이 가능하도록 할 수 있다.At this time, the operation of the
또한, 레버(25, 26)를 누르고 있으면 이렇게 누르고 있는 동안 체인 변속기(10)가 연속적으로 다단 변속될 수 있는 것이다.
In addition, when the
도 9 및 도 10은 위에서 설명한 자전거의 변속 시스템을 이용하여 자전거를 변속하는 방법을 나타내는 순서도이다.9 and 10 are flowcharts showing a method of shifting the bicycle using the above-described shift system of the bicycle.
도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.The operation and effect of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하여 디지털 방식으로 작동되는 자동 변속기를 제공할 수 있어, 신속한 변속이 가능하고, GPS(50)를 이용하여 경사각을 이용하여 자동으로 변속이 가능하다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide an automatic transmission that is operated in a digital manner, which enables rapid shifting and automatic shifting using the inclination angle by using the
이와 같이, GPS(50)를 이용하거나, 이 GPS(50)와 토크 감지부(80)를 이용하거나, 또는 토크 감지부(80)를 이용하여 자동 변속이 가능하다.As described above, automatic shifting is possible by using the
이러한 자동 변속 과정은 다음과 같이 일어날 수 있다.This automatic shifting process may occur as follows.
먼저, 자전거의 탑승자가 자전거를 운행하는 경우에 GPS(50)로부터 위성 신호를 수신(S10)할 수 있다.First, a satellite signal can be received from the
이때, 위성 신호를 통하여 현재 자전거가 위치하는 시점에서의 경사각을 판독할 수 있다(S20).At this time, the inclination angle at the time when the current bicycle is located can be read through the satellite signal (S20).
그러면, 이렇게 판독된 경사각에 따라 최적의 기어비로 체인 변속기(10)를 제어할 수 있다(S30).Then, the
이때, 토크 감지부(80)를 통한 토크 값 및 토크의 변화량을 보조적인 수단으로 이용하여 체인 변속기(10)의 구동을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.At this time, the drive of the
예를 들어, 토크 값은 판독된 경사각에 오류가 없는지 이용할 수 있고, 경우에 따라 GPS(50)로부터 신호가 수신되지 않을 경우에는 이 토크의 변화량을 통하여 제어 장치(60)는 변속 여부를 결정할 수 있다.For example, the torque value can be determined based on whether there is no error in the read inclination angle, and in the case where the signal is not received from the
경우에 따라서는 토크 감지부(80)를 이용하여 변속이 가능하다.In some cases, the torque can be sensed by the
즉, 먼저, 토크 감지부(80)를 통하여 토크 또는 토크의 변화량을 측정할 수 있고(S11), 이 측정 값에 따라서 체인 변속기(10)를 제어할 수 있다(S30).That is, first, the change amount of torque or torque can be measured through the torque sensing unit 80 (S11), and the
한편, 이와 같은 GPS(50) 및 토크 감지부(80) 중 자동 변속을 위하여 사용할 장치를 탑승자로 하여금 선택하게 하거나 가중치를 설정하도록 할 수도 있다.On the other hand, among the GPS (50) and the torque sensing unit (80), the occupant may select a device to be used for automatic transmission or set a weight.
이와 같은 전동 변속 시스템은 변속이 빠르며 정밀한 변속이 가능하다. 그 응답속도는 2초 내로 조절할 수 있다.Such an electric transmission system is fast in shifting and enables precise shifting. The response speed can be adjusted within 2 seconds.
또한, 체인 변속기(10)의 트리밍 작업이 필요 없다. 이때의 오차는 ±0.5 mm 정도일 수 있다.Further, trimming work of the
즉, 앞 변속기(11)나 뒷 변속기(12)의 위치 설정을 수작업으로 미세하게 조절할 필요가 없다. 이는 체인 변속기(10)가 위치 센서를 가지므로 이 위치 센서를 통하여 위치 설정이 가능하기 때문이다.In other words, there is no need to finely adjust the positions of the
또한, 방수 및 케이블 오염에 대한 염려가 거의 없는데, 이러한 변속 시스템의 내방수성은 1 m 정도로 구현할 수 있다.Moreover, there is little concern about waterproofing and cable contamination, and the in-water resistance of such a transmission system can be realized to be about 1 m.
한편, 시프트 스위치(20)의 조작에 있어서, 가볍게 누르는 동작만으로 자전거의 변속이 가능하여 탑승자의 손가락의 피로도가 줄어들 수 있다.On the other hand, in the operation of the
또한, 설정된 적합한 기어비 조정 기능을 가지기 때문에 변속 트러블이 없고 따라서 승차감을 향상시킬 수 있다.In addition, since the vehicle has the appropriate gear ratio adjusting function set, there is no shift trouble and therefore the ride feeling can be improved.
자전거의 탑승자는 자동 모드와 수동 모드를 선택할 수 있어, 탑승자의 취향이나 기분에 따라 다양하게 자전거를 운행할 수 있다.
The passengers of the bicycle can choose between automatic mode and manual mode, so that the bicycle can be operated in various ways depending on the passenger's taste and mood.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10: 체인 변속기 11: 앞 변속기
12: 뒷 변속기 13: 슬라이드
14: 슬라이드 샤프트 15: 모터
16: 모터 제어부 17: 풀리
18: 변속기 하우징 20: 시프트 스위치
21: 전방 시프트 스위치 22: 후방 시프트 스위치
23: 브라켓 24: 통신선
25: 고속 시프트 레버 26: 저속 시프트 레버
30: 신호 분배기 40: 배터리
50: GPS 60: 제어 장치
70: 전환 스위치 80: 토크 감지부10: Chain transmission 11: Front transmission
12: rear transmission 13: slide
14: Slide shaft 15: Motor
16: motor control unit 17: pulley
18: Transmission housing 20: Shift switch
21: front shift switch 22: rear shift switch
23: Bracket 24: Communication line
25: High-speed shift lever 26: Low-speed shift lever
30: Signal distributor 40: Battery
50: GPS 60: Control device
70: Changeover switch 80: Torque detection unit
Claims (12)
상기 체인 변속기의 구동 신호를 발생시키는 시프트 스위치;
상기 체인 변속기 및 시프트 스위치 사이의 구동 신호를 전달하는 신호 분배기;
상기 체인 변속기를 구동하는 배터리;
위성 신호를 수신할 수 있는 GPS; 및
상기 시프트 스위치의 조작에 의하여 상기 체인 변속기를 구동하는 수동 모드 또는 상기 GPS로부터 지면의 경사각을 감지하여 상기 경사각에 따른 설정 기어비 범위로 상기 체인 변속기를 구동하는 자동 모드로 상기 체인 변속기를 구동하는 제어 장치;를 포함하여 이루어지고,
상기 체인 변속기는 자전거의 페달 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 체인 링 또는 상기 자전거의 후륜 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 스프로켓에 체인이 걸리도록 체인을 이송시키는 슬라이드;
길이 방향의 측벽을 따라 웜이 형성되고, 일단에 웜 기어를 구비하며, 회전시에 나선형의 상기 웜을 통해 상기 슬라이드를 이송시키는 슬라이드 샤프트;
상기 웜 기어와 연결되어 슬라이드 샤프트에 회전력을 제공하는 모터; 및
상기 제어 장치와 연결되어, 상기 제어 장치의 제어에 따라 상기 모터를 구동시키는 모터 제어부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거의 변속 시스템.A chain transmission for transferring the position of the driving chain of the bicycle;
A shift switch for generating a drive signal of the chain transmission;
A signal distributor for transmitting a drive signal between the chain transmission and the shift switch;
A battery for driving the chain transmission;
A GPS capable of receiving satellite signals; And
A control unit for driving the chain transmission in an automatic mode for driving the chain transmission in a manual mode for driving the chain transmission by the operation of the shift switch or for sensing the inclination angle of the ground from the GPS and driving the chain transmission in a set gear ratio range according to the inclination angle, ; ≪ / RTI >
Wherein the chain transmission includes at least one chain ring connected to a pedal shaft of a bicycle or a slide for transferring a chain to at least one or more sprockets connected to a rear wheel axis of the bicycle;
A slide shaft having a worm along a longitudinal side wall thereof and having a worm gear at one end thereof and adapted to feed the slide through the spiral worm during rotation;
A motor connected to the worm gear to provide a rotational force to the slide shaft; And
And a motor control unit connected to the control unit to drive the motor under the control of the control unit.
상기 자전거의 페달 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 체인 링에 걸리는 상기 체인의 위치를 변경하는 앞 변속기; 및
상기 자전거의 후륜 축에 연결되는 적어도 하나 이상의 스프로켓 중 하나에 걸리는 상기 체인의 위치를 변경하는 뒷 변속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거의 변속 시스템.The transmission according to claim 1,
A front derailleur changing a position of the chain hooked on at least one or more chainrings connected to a pedal axis of the bicycle; And
And a rear transmission that changes the position of the chain that is engaged with one of at least one of the sprockets connected to the rear wheel axle of the bicycle.
길이 방향의 측벽을 따라 웜이 형성되고, 일단에 웜 기어를 구비하며, 회전시에 나선형의 상기 웜을 통해 상기 슬라이드를 이송시키는 슬라이드 샤프트;
상기 웜 기어와 연결되어 슬라이드 샤프트에 회전력을 제공하는 모터;
GPS로부터 지면의 경사각을 감지하여 상기 경사각에 따라 상기 모터를 구동시키는 모터 제어부; 및
상기 모터 및 모터 제어부에 전원을 공급하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거의 체인 변속기.At least one chain ring connected to the pedal shaft of the bicycle or a slide for transferring the chain so that the chain is engaged with at least one or more sprockets connected to the rear wheel axis of the bicycle;
A slide shaft having a worm along a longitudinal side wall thereof and having a worm gear at one end thereof and adapted to feed the slide through the spiral worm during rotation;
A motor connected to the worm gear to provide a rotational force to the slide shaft;
A motor controller for sensing the tilt angle of the ground from the GPS and driving the motor according to the tilt angle; And
And a battery for supplying power to the motor and the motor control unit.
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