KR102327769B1 - 자전거 프레임 및 이를 구비한 전기 자전거 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 복수의 프레임 유닛들이 결합된 자전거 프레임에 있어서, 프레임 유닛들 중 적어도 어느 하나의 프레임 유닛은, 중공형 챔버 및중공형 챔버를 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛으로 분할하는 제1 격벽을 포함하며, 제1 챔버 유닛은, 일측에 위치하는 개구 및 개구를 통해 삽입된 전지 팩을 수납하는 수납공간을 구비하고, 제2 챔버 유닛은 제2 챔버 유닛의 내부와 자전거 프레임 외부를 유체적으로 연결하는 홀을 구비하는 자전거 프레임을 개시한다.

Description

자전거 프레임 및 이를 구비한 전기 자전거{Frame for bike and electric bike with the frame}
본 발명의 실시예들은 자전거 프레임 및 이를 구비한 전기 자전거에 관한 것이다.
대체 에너지 및 환경 오염등의 문제로 인하여 화석연료를 사용하는 기존의 교통수단을 일부 대신할 수 있고 기존의 수동식 자전거에 비해 힘이 적게 드는 전기 자전거 등에 대한 관심이 크게 증대되고 있다.
전기 자전거에 전원을 공급하기 위한 장치로서 충전 가능한 이차전지를 구비한 전지 팩이 많이 사용되고 있다. 이와 같은 전지 팩은 전기 자전거에 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 자전거 프레임 및 이를 구비한 전기 자전거를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 복수의 프레임 유닛들이 결합된 자전거 프레임에 있어서 상기 프레임 유닛들 중 적어도 어느 하나의 프레임 유닛은, 중공형 챔버; 및 상기 중공형 챔버를 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛으로 분할하는 제1 격벽;을 포함하며, 상기 제1 챔버 유닛은, 일측에 위치하는 개구 및 상기 개구를 통해 삽입된 전지 팩을 수납하는 수납공간을 구비하고, 상기 제2 챔버 유닛은 상기 제2 챔버 유닛의 내부와 상기 자전거 프레임 외부를 유체적으로 연결하는 홀을 구비하는, 자전거 프레임을 개시한다.
본 실시예에서, 상기 프레임 유닛은,서로 마주보는 제1 외측벽과 제2 외측벽; 및 상기 제1 외측벽과 제2 외측벽을 연결하며 서로 마주보는 제3 외측벽과 제4 외측벽;을 포함하며, 상기 중공형 챔버는 상기 제1 내지 상기 제4 외측벽으로 둘러싸일 수 있다.
본 실시예에서,상기 제2 챔버 유닛은, 상기 제2 챔버 유닛의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리브에 의해 상기 제2 챔버 유닛은 복수의 영역들로 구획될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 챔버 유닛의 상기 복수의 영역들에는 상기 자전거 프레임의 외부와 유체적으로 연결되는 홀이 각각 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 제2 챔버 유닛의 상기 복수의 영역들 각각이 상기 제1 챔버 유닛과 유체적으로 연결되도록 상기 제1 격벽에는 복수의 홀이 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 적어도 어느 하나의 프레임 유닛은, 상기 제1 챔버 유닛을 가운데 개재하되 상기 제2 챔버 유닛의 반대편에 위치하는 제3 챔버 유닛을 형성하도록 상기 중공형 챔버를 분할하는 제2 격벽을 더 구비할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 격벽은 상기 제1 격벽과 실질적으로 평행하게 위치하며 상기 제1 격벽과 마주볼 수 있다.
본 실시예에서, 상기 개구가 형성된 상기 제1 챔버 유닛의 일 측벽은, 상기 제1 격벽 및 상기 제2 격벽과 실질적으로 수직이 되도록 배치될 수 있다.0
본 실시예에서, 상기 제3 챔버 유닛은 상기 제3 챔버 유닛의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리브에 의해 상기 제3 챔버 유닛은 복수의 영역들로 구획될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제3 챔버 유닛의 상기 복수의 영역들 각각이 상기 제1 챔버 유닛과 유체적으로 연결되도록 상기 제2 격벽에는 복수의 홀이 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제3 챔버 유닛은 상기 복수의 영역들 각각과 상기 자전거 프레임의 외부를 유체적으로 연결하는 홀들을 포함할 수 있다.k
본 발명의 또 다른 실시예에서,앞바퀴와 뒷바퀴; 상기 뒷바퀴를 구동시키는 구동부; 전지 팩과 전기적으로 연결되어 상기 전지 팩의 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 상기 앞바퀴, 상기 뒷바퀴 및 상기 구동부 중 적어도 어느 하나를 구동시키는 전동부; 및 복수의 프레임 유닛들이 결합된 프레임;을 포함하고, 상기 복수의 프레임 유닛 중 적어도 어느 하나의 프레임 유닛은, 일측에 형성된 개구 및 상기 개구를 통해 삽입되는 전지 팩의 수납공간을 구비하는 제1 챔버 유닛; 및 상기 제1 챔버 유닛의 일측에 위치하는 제2 챔버 유닛;을 구비하고, 상기 제2 챔버 유닛의 외측벽은 상기 제2 챔버 유닛의 내부와 상기 적어도 어느 하나의 프레임 유닛의 외부를 유체적으로 연결하는 홀이 형성되는, 전기 자전거를 개시한다.
본 실시예에서, 상기 개구는 지면(ground)에 대하여 멀어지는 방향을 향해 위치하고, 상기 제2 챔버 유닛은 상기 지면과 인접하게 위치할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 챔버 유닛이 가운데에 놓이도록 상기 제2 챔버 유닛의 반대편에 위치하는 제3 챔버 유닛을 더 구비할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 2 챔버 유닛은 제1 격벽을 가운데 두고 서로 인접하게 배치되고, 상기 제2 챔버 유닛은 상기 제2 챔버 유닛의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 적어도 하나의 리브에 의해 상기 제2 챔버 유닛은 복수의 영역들로 구획되고, 상기 제2 챔버 유닛은 상기 복수의 영역들 각각에 대응되며 상기 복수의 영역들 각각을 외부와 유체적으로 연결하는 홀을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제3 챔버 유닛은 제2 격벽을 가운데 두고 서로 인접하게 배치되고, 상기 제3 챔버 유닛은 상기 제3 챔버 유닛의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 적어도 하나의 리브에 의해 상기 제3 챔버 유닛은 복수의 영역들로 구획되고, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제3 챔버 유닛의 상기 복수의 영역들이 유체적으로 연결되도록 상기 제2 격벽에는 복수의 홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전지 팩이 수납될 수 있는 공간을 제공하고, 전지 팩에서 발생하는 열을 방열시킬 수 있으며 습기로부터 전지 팩을 보호할 수 있으며 충분한 강성을 갖는 자전거 프레임 및 이를 구비한 전기 자전거를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 유닛의 일부를 발췌하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 프레임 유닛을 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 4a는 도 2의 프레임 유닛의 하부면도이다.
도 4b는 도 4a의 Ⅳb-Ⅳb선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임 유닛을 하부에서 본 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자전거를 나타낸 사시도이다
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임 유닛의 일부를 발췌하여 나타낸 사시도이다.
도 8a은 도 7의 Ⅷa-Ⅷa선을 따라 취한 단면도이다.
도 8b는 도 7의 Ⅷb-Ⅷb선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 도 7의 프레임 유닛의 하부면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임 유닛의 일부를 발췌하여 나타낸 사시도이다.
도 11a는 도 10의 ⅩⅠa-ⅩⅠa선을 따라 취한 단면도이다.
도 11b는 도 10의 ⅩⅠb-ⅩⅠb선을 따라 취한 단면도이다.
도 12는 도 10의 프레임 유닛의 하부면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거는 프레임(10), 앞바퀴(21), 뒷바퀴(22), 조향부(30), 구동부(40), 안장(50), 및 전동부(60)를 포함할 수 있다. 앞바퀴(21)와 뒷바퀴(22) 는 프레임(10)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
구동부(40)는 패들(41)과 체인 휠(42), 체인(43) 및 종동 휠(45)을 포함할 수 있다. 패들(41)은 크랭크 아암(44)에 의해여 체인 휠(42)과 연결될 수 있다. 한쌍의 패들(41)은 체인 휠(42)을 중심으로 대칭이 되게 위치하며, 탑승자가 한쌍의 패들(41)을 밟아 체인 휠(42)을 회전시키면, 체인(43)에 의해 종동 휠(45)이 회전한다. 종동 휠(45)은 뒷바퀴(22)와 연결되어 있으므로, 뒷바퀴(22)가 회전할 수 있다.
전동부(60)는 모터(미도시)와 기어박스(미도시)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 모터는 전지 팩(BP)으로부터 전원을 인가받아 회전한다. 모터가 회전하면, 모터와 연결된 구동부(40)의 체인 휠(42)이 회전한다. 체인 휠(42)의 회전에 따라 체인(43)에 의해 종동 휠(45)이 회전하므로, 뒷바퀴(22)가 회전할 수 있다.
이상에서는 전동부(60)에 의한 구동력이 구동부(40)에 제공되는 것을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 전동부(60)에 의한 구동력은 앞바퀴(21), 상기 뒷바퀴(22) 및 상기 구동부(40) 중 적어도 어느 하나에 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 전기 자전거는 탑승자의 선택에 따라 구동부(40) 또는 전동부(60) 중 어느 하나에 의해 이동할 수 있다. 예컨대, 탑승자가 수동 모드를 선택하면 구동부(40)의 동작에 의해 전기 자전거가 이동할 수 있고, 자동 모드를 선택하면 전동부(60)의 동작에 의해 전기 자전거가 이동할 수 있다.
프레임(10)은 복수의 프레임 유닛(11, 12, 13)이 결합되면서 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임은 도 1에 도시된 바와 같이 제1 프레임 유닛(11), 제2 프레임 유닛(12) 및 제3 프레임 유닛(13)으로 형성된 구조를 가질 수 있다. 프레임(10)에는 탑승자가 앉는 안장(50)이 마련될 수 있다.
복수의 프레임 유닛(11, 12, 13) 중 어느 하나인 제1 프레임 유닛(11)에 전지 팩(BP)이 수납될 수 있다. 전지 팩(BP)은 제1 프레임 유닛(11)의 상부에 형성된 개구를 통해 제1 프레임 유닛(11)의 내부에 수납될 수 있다.
도 1은 전지 팩(BP)이 제1 프레임 유닛(11)에 수납되는 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서 전지 팩(BP)은 제2 프레임 유닛(12), 또는 제3 프레임 유닛(13)에 수납될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여, 전지 팩(BP)이 수납되는 프레임 유닛에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지 팩을 수납하는 프레임 유닛의 일부를 발췌하여 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 프레임 유닛을 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전지 팩(BP)을 수납하는 프레임 유닛(이하, 프레임 유닛이라 함 100)은 내부가 빈 중공형 챔버(hollow chamber, 100A)로서, 서로 마주보는 제1,2 외측벽(101, 102), 제1,2 외측벽(101, 102)을 연결하며 서로 마주보는 제3,4 외측벽(103, 104)으로 둘러싸인 대략 사각 기둥 형상일 수 있다. 제1 내지 제4 외측벽(101, 102, 103, 104) 각각은 평면으로 형성되거나, 곡면을 포함하도록 형성될 수 있다. 중공형 챔버(100A)의 내부는 제1 격벽(105)에 의해 제1 챔버 유닛(110)과 제2 챔버 유닛(120)으로 분리된다.
제1 챔버 유닛(110)은 전지 팩(BP)을 수납하는 수납공간(AS)을 구비하며, 일 측벽에 형성된 개구(OP)를 포함한다. 개구(OP)는 지면의 반대방향, 즉 전기 자전거(1)의 상방을 향해 노출될 수 있다. 개구(OP)를 통해 전지 팩(BP)이 제1 챔버 유닛(110)의 내부에 수납되거나 외부로 분리될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제1 챔버 유닛(110)은 개구(OP)를 통해 수납된 전지 팩(BP)의 위치를 고정시킬 수 있는 고정구조를 포함할 수 있다.
제2 챔버 유닛(120)은 제1 챔버 유닛(110)의 일측에 위치한다. 일부 실시예에서 제2 챔버 유닛(120)은 개구(OP)가 형성된 제1 챔버 유닛(110)의 일 측벽(예컨대, 제1 측벽 101)의 반대편에 위치할 수 있다. 예를 들어, 개구(OP)가 지면의 반대 방향, 즉 전기 자전거(1)의 상방을 향해 노출되는 경우, 제2 챔버 유닛(120)은 지면(地面)을 향해, 즉 전기 자전거(1)의 하방을 향해 위치할 수 있다.
제2 챔버 유닛(120)은 제2 챔버 유닛(120)의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브(121)를 내부에 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 리브(121)는 제2 챔버 유닛(120)의 길이 방향을 따라 연장되고, 제2 외측벽(102)과 제1 격벽(105) 사이를 연결하여 제2 챔버 유닛(120)은 강성을 유지할 수 있다 제2 챔버 유닛(120)의 내부는 복수의 영역(120a 내지 120d)으로 구획될 수 있다.
제2 챔버 유닛(120)은 제1 챔버 유닛(110)에 비하여 작은 내부공간(또는 부피)을 갖도록 형성될 수 있다. 제2 챔버 유닛(120)은 제1 챔버 유닛(110)에 전지 팩(BP)이 수납될 때, 전지 팩(BP)의 방열을 돕는 히트 싱크로서의 기능을 수행할 수 있다.
제2 챔버 유닛(120)은 홀(102a)을 포함할 수 있다. 홀(102a)은 제2 챔버 유닛(120)의 외측벽, 예컨대 개구(OP)가 형성된 제1 외측벽(101)의 반대편에 구비된 제2 외측벽(102)에 형성될 수 있다. 홀(102a)을 통해 제2 챔버 유닛(120)의 내부는 외부와 유체적으로 연결될 수 있다.
제2 챔버 유닛(120)은 히트 싱크로서 제1 격벽(105)에 직접 접촉된 전지 팩(BP)의 열을 빼앗을 수 있으며, 제2 챔버 유닛(120)에서 빼앗은 열은 제2 챔버 유닛(120) 자체를 통해 또는/및 홀(102a)을 통해 유입되는 공기를 통해 방열될 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 챔버 유닛(120)의 내부가 리브(121)에 의해 복수의 영역(120a 내지 120d)으로 구획되는 경우, 홀(102a)은 복수의 영역들(120a 내지 120d)을 동시에 외부와 유체적으로 연결하거나, 영역(120a, 120b, 120c, 120d)마다 개별적으로 형성되어 각각의 영역(120a, 120b, 120c, 120d)을 외부와 유체적으로 연결할 수 있다. 이하, 홀(102a)에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4a는 도 2의 프레임 유닛의 하부면도이고, 도 4b는 도4a의 Ⅳb-Ⅳb선을 따라 취한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 홀(102a)은 복수의 영역들(120a 내지 120d)이 동시에 외부와 유체적으로 연결되도록 형성된다. 예를 들어, 복수의 리브(121)에 의해 제2 챔버 유닛(120)의 내부가 제1 내지 제4 영역(120a, 120b, 120c, 120d)으로 구획된 경우, 홀(102a)을 통해서 제1 영역 내지 제4 영역(120a, 120b, 120c, 120d)이 모두 외부와 유체적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 리브(121)에 의해 제1 내지 제4 영역(120a, 120b, 120c, 120d)이 공간적으로 완전히 분리된 경우, 홀(102a)이 제1 내지 제4 영역120a, 120b, 120c, 120d) 중 일부 영역만 외부와 유체적으로 연결한다면 다른 영역의 내부에 있는 공기는 갇힌 상태로 공기의 흐름이 형성되지 않는다..
그러나, 본 실시예에서와 같이 홀(102a)이 리브(121)에 의해 구획된 복수의 영역들(120a 내지 120d)을 동시에 외부와 유체적으로 연결하는 경우, 각 영역(120a, 120b, 120c, 120d)으로 공기의 유입이 가능하므로, 방열 효율을 증가시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩을 수납하는 프레임 유닛의 하부 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 전지 팩을 수납하는 프레임 유닛(이하, 프레임 유닛이라 함 100')은 앞서 도 2 내지 도 4b를 참조하여 설명한 프레임 유닛(100)과 실질적으로 동일하므로, 동일한 부호에 대한 설명은 앞서 설명한 내용으로 갈음하고 이하에서는 홀(102b)을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 홀(102b)은 리브(121)에 의해 구획된 제1 내지 제4 영역별(120a, 120b, 120c, 120d)로 형성될 수 있다. 바꾸어 말하면, 제1 내지 제4 영역(120a, 120b, 120c, 120d)마다 적어도 하나의 홀(102b)이 형성될 수 있다. 도 4에서는 제1 영역 내지 제4 영역(120a, 120b, 120c, 120d) 각각에 대응하여 2개의 홀(102b)이 형성된 경우를 도시하지만, 각 영역 별로 형성되는 홀(102b)의 개수는 바뀔 수 있다.
일부 실시예에서, 리브(121)에 의해 제1 내지 제4 영역(120a, 120b, 120c, 120d)이 공간적으로 완전히 분리된 경우, 홀(102b)이 제1 내지 제4 영역(120a, 120b, 120c, 120d) 중 일부 영역만 노출시켜 외부와 유체적으로 연결한다면 홀(102b)을 통해 노출되지 않은 다른 영역의 내부에 있는 공기는 갇힌 상태로 공기의 흐름이 형성되지 않는다.
그러나, 본 실시예서와 같이 홀(102b)이 제1 내지 제4 영역(120a, 120b, 120c, 120d) 마다 형성되어 홀(102b)을 통해 각각의 영역이 외부와 유체적으로 연결되므로, 각 영역별(120a, 120b, 120c, 120d)로 공기의 흐름이 형성되어 방열 효율을 증가시킬 수 있다.
홀(102b)은 불규칙적으로 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 영역(120a)과 대응되는 위치에 형성된 홀들(102b)은 제2 영역(120b)과 대응되는 위치에 형성된 홀들(102b)과 다른 패턴을 갖도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 영역(120a)과 대응되는 위치에 형성된 홀들(102b)은 제2 영역(120b)과 대응되는 위치에 형성된 홀들(102b)과 다른 위치에 형성될 수 있다.
이상에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 제2 챔버 유닛(120)에 홀(102a, 102b)이 형성된 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 도시되지는 않았으나 제1 격벽(105)에는 홀이 형성될 수 있다. 따라서, 리브(121)에 의해 구획된 복수의 영역들(120a 내지 120d) 각각은 제1 챔버 유닛(110)과 유체적으로 연결될 수 있다. 제1 격벽(105)에 형성된 홀은 제2 챔버 유닛(120)에 형성된 홀(102a, 102b)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자전거를 나타낸 사시도이다.
도 6을 참조하면, 전지 팩(BP)은 전기 자전거(2)의 프레임(10)을 구성하는 복수의 프레임 유닛(11, 12, 13) 중 어느 하나인 제2 프레임 유닛(12)에 전지 팩(BP)이 수납될 수 있다. 전지 팩(BP)은 제2 프레임 유닛(12)의 측면에 형성된 개구를 통해 제2 프레임 유닛(12)의 내부에 수납될 수 있다.
도 6은 전지 팩(BP)이 제2 프레임 유닛(12)에 수납되는 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 또 다른 실시예로서 전지 팩(BP)은 제1 프레임 유닛(11), 또는 제3 프레임 유닛(13)에 수납될 수 있다.
이하에서는 도 7 내지 도 12를 참조하여, 전지 팩(BP)이 수납되는 프레임 유닛에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩을 수납하는 프레임 유닛의 일부를 발췌하여 나타낸 사시도이고, 도 8a은 도 7의 Ⅷa-Ⅷa선을 따라 취한 단면도이며, 도 8b는 도 7의 Ⅷb-Ⅷb선을 따라 취한 단면도이다.
도 7a 내지 도 8b를 참조하면, 전지 팩(BP)을 수납하는 프레임 유닛(이하, 프레임 유닛이라 함, 200)은 내부가 빈 중공형 챔버(200A)로서, 서로 마주보는 제1,2 외측벽(201, 202), 제1,2 외측벽(201, 202)을 연결하며 서로 마주보는 제3,4 외측벽(203, 204)으로 둘러싸인 대략 사각 기둥 형상일 수 있다. 제1 내지 제4 외측벽(201, 202, 203, 204) 각각은 평면으로 형성되거나, 곡면을 포함하도록 형성될 수 있다. 중공형 챔버(200A)의 내부는 제1 격벽(205) 및 제2 격벽(206)에 의해 제1 챔버 유닛(210), 제1 챔버 유닛(210)을 가운데 개재한 채 양측에 위치하는 제3 챔버 유닛(220) 및 제2 챔버 유닛(230)으로 분리된다.
제1 챔버 유닛(210)은 전지 팩(BP)을 수납하는 수납공간(AS)을 구비하며, 일 측벽에 형성된 개구(OP)를 포함한다. 개구(OP)는 지면과 실질적으로 나란한 방향, 즉 전기 자전거(2)의 측 방향을 향해 노출될 수 있다. 개구(OP)를 통해 전지 팩(BP)이 제1 챔버 유닛(210)의 내부에 수납되거나 외부로 분리될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제1 챔버 유닛(210)은 개구(OP)를 통해 수납된 전지 팩(BP)의 위치를 고정시킬 수 있는 고정구조를 포함할 수 있다.
제2,3 챔버 유닛(220, 230)은 제1 챔버 유닛(210)의 양측에 위치한다. 일부 실시예에서 제2,3 챔버 유닛(220, 230)은 개구(OP)가 형성된 제1 챔버 유닛(110)의 일 측벽(예컨대, 제1 측벽 201)에 대하여 실질적으로 절곡된 위치에 놓일 수 있다. 예를 들어, 개구(OP)가 지면과 나란한 방향, 즉 전기 자전거(2)의 측 방향을 향해 노출되는 경우, 제3 챔버 유닛(220)은 지면에서 멀어지는 방향, 즉 전기 자전거(2)의 상방을 향해 위치하고, 제2 챔버 유닛(230)은 지면을 향하는 방향, 즉 전기 자전거(2)의 하방을 향해 위치할 수 있다.
제3 챔버 유닛(220)은 제3 챔버 유닛(220)의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브(221)를 내부에 포함할 수 있고, 제2 챔버 유닛(230)은 제2 챔버 유닛(230)의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브(231)를 내부에 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 리브(221)는 제3 챔버 유닛(220)의 길이 방향을 따라 연장되고, 제3 외측벽(203)과 제1 격벽(205) 사이를 연결하여 제3 챔버 유닛(220)은 강성을 유지시킬 수 있다. 리브(221)에 의해 제3 챔버 유닛(220)의 내부는 복수의 영역(220a 내지 220d)으로 구획될 수 있다.
리브(231)는 제2 챔버 유닛(230)의 길이 방향을 따라 연장되고, 제4 외측벽(204)과 제2 격벽(206) 사이를 연결하여 제2 챔버 유닛(230)의 강성을 유지시킬수 있다. 리브(231)에 의해 제2 챔버 유닛(230)의 내부는 복수의 영역(230a 내지 230c)으로 구획될 수 있다.
제3 챔버 유닛(220)은 제1 챔버 유닛(210)의 일 측에 배치되어 프레임 유닛(200)의 전체 강성을 증가시킬 수 있다. 제3 챔버 유닛(220)은 제1 챔버 유닛(210)에 비하여 작은 내부공간(또는 부피)을 갖도록 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제3 챔버 유닛(220)의 상부 측벽, 예컨대 제3 외측면(203)은 홀이나 개구가 형성되지 않은 측벽으로서, 지면을 향해 떨어지는 빗물이나 눈에 침투하는 것을 방지할 수 있다.
제2 챔버 유닛(230)은 제1 챔버 유닛(210)의 타 측에 배치되며, 제3 챔버 유닛(220)과 함께 프레임 유닛(200)의 전체 강성을 증가시킬 수 있다. 제2 챔버 유닛(230)은 제1 챔버 유닛(210)에 비하여 작은 내부공간(또는 부피)을 갖도록 형성될 수 있다.
제2, 3 챔버 유닛(230, 230)은 제1 챔버 유닛(210)에 전지 팩(BP)이 수납될 때, 전지 팩(BP)의 방열을 돕는 히트 싱크로서의 기능을 수행할 수 있다. 특히 제2 챔버 유닛(230)은 외부와의 열 교환을 통해 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시에에서, 제2 챔버 유닛(230)은 히트 싱크로서 제2 격벽(206)에 직접 접촉된 전지 팩(BP)의 열을 빼앗을 수 있으며, 제2 챔버 유닛(230)에서 빼앗은 열은 제2 챔버 유닛(230) 자체를 통해 또는/및 홀(204a)을 통해 유입되는 공기를 통해 방열될 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 챔버 유닛(230)의 내부가 리브(231)에 의해 복수의 영역(230a 내지 230c)으로 구획되는 경우, 홀(204a)은 복수의 영역들(230a 내지 230c)을 동시에 외부와 유체적으로 연결할 수 있다.
도 9는 도 7의 프레임 유닛의 하부면도이다.
도 9를 참조하면, 홀(204a)은 복수의 영역들(230a 내지 230c)이 동시에 외부와 유체적으로 연결되도록 형성된다. 예를 들어, 복수의 리브(231)에 의해 제2 챔버 유닛(230)의 내부가 제1 내지 제3 영역(230a, 230b, 230c)으로 구획된 경우, 홀(204a)을 통해서 제1 영역 내지 제3 영역(230a, 230b, 230c)이 모두 외부와 유체적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 리브(231)에 의해 제1 영역 내지 제3 영역(230a, 230b, 230c)이 공간적으로 완전히 분리된 경우, 홀(204a)이 제1 영역 내지 제3 영역(230a, 230b, 230c) 중 일부 영역만 외부와 유체적으로 연결한다면 다른 영역의 내부에 있는 공기는 갇힌 상태로 공기의 흐름이 형성되지 않는다.
그러나, 본 실시예에서와 같이 홀(204a)이 리브(231)에 의해 구획된 복수의 영역들(230a, 내지 230c)을 동시에 외부와 유체적으로 연결하는 경우, 각 영역(230a, 230b, 230c)으로 공기의 유입이 가능하므로, 방열 효율을 증가시킬 수 있다.
제1,2 격벽(205, 206) 각각은 홀(205a, 206a)을 포함할 수 있다. 홀(205a, 206a)에 의해 제1 챔버 유닛(210)이 각각 제3 챔버 유닛(220) 및 제2 챔버 유닛(230)과 공간적으로 연결될 수 있다.
제1,2 격벽(205, 206) 각각에 형성된 홀(205a, 206a)은 제2 챔버 유닛(230)의 외측벽, 예컨대 제4 측벽(204)에 형성된 홀(204a)과 대응되는 위치에, 동일한 패턴으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나의 홀 가공장치(미도시)를 사용하여 펀칭함으로써, 제2 챔버 유닛(230)의 외측벽에 구비된 홀(204a), 및 제1,2 격벽(205, 206)에 구비된 홀(205a, 206a)을 동시에 형성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지 팩을 수납하는 프레임 유닛의 일부를 발췌하여 나타낸 사시도이고, 도 11a는 도 10의 ⅩⅠa-ⅩⅠa선을 따라 취한 단면도이며, 도 11b는 도 10의 ⅩⅠb-ⅩⅠb선을 따라 취한 단면도이며, 도 12는 도 10의 프레임 유닛의 하부면도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 전지 팩을 수납하는 프레임 유닛(이하, 프레임 유닛이라 함 200')은 하부에 형성된 홀(204b)을 제외하고, 앞서 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 프레임 유닛(200)과 실질적으로 동일하다. 이하에서는, 차이점을 중심으로 설명하며 동일한 구성요소에 대해서는 앞서 설명한 내용으로 갈음한다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 프레임 유닛(200')은 내부가 빈 중공형 챔버(200A)로서, 서로 마주보는 제1,2 외측벽(201, 202), 제1,2 외측벽(201, 202)을 연결하며 서로 마주보는 제3,4 외측벽(203, 204)으로 둘러싸인 대략 사각 기둥 형상일 수 있다. 제3 챔버 유닛(220) 및 제2 챔버 유닛(230)은 각각 리브(221, 231)을 구비하고, 제1 챔버 유닛(210)을 가운데 개재한 채 양측에 위치함으로써, 프레임 유닛(200)의 전체 강성을 증가시킬 수 있다.
제2, 3 챔버 유닛(230, 230)은 제1 챔버 유닛(210)에 전지 팩(BP)이 수납될 때, 전지 팩(BP)의 방열을 돕는 히트 싱크로서의 기능을 수행할 수 있다. 특히 제2 챔버 유닛(230)은 제2 챔버 유닛(230) 자체를 통해 또는/및 홀(204b)을 통해 유입되는 공기를 통해 전지 팩(BP)에서 발생하는 열을 방열시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 챔버 유닛(230)의 내부가 리브(231)에 의해 복수의 영역(230a 내지 230c)으로 구획되는 경우, 홀(204b)은 복수의 영역들(230a 내지 230c) 마다 형성되어 각각의 영역(230a, 230b, 230c)을 외부와 유체적으로 연결할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제1 내지 제3 영역(230a, 230b, 230c)마다 적어도 하나의 홀(204b)이 형성될 수 있다.
리브(121)에 의해 제1 내지 제3 영역(230a, 230b, 230c )이 공간적으로 완전히 분리된 경우, 홀(204b)이 제1 내지 제3 영역(230a, 230b, 230c) 중 일부 영역만 노출시켜 외부와 유체적으로 연결한다면 홀(204a)을 통해 외부와 연결되지 않은 다른 영역의 내부에 있는 공기는 갇힌 상태로 공기의 흐름이 형성되지 않는다.
그러나, 본 실시예서와 같이 홀(204b)이 제1 내지 제3 영역(230a, 230b, 230c) 마다 형성되어 홀(204b)을 통해 각각의 영역(230a, 230b, 230c)이 외부와 유체적으로 연결되므로, 각 영역별(230a, 230b, 230c)로 공기의 흐름이 형성되어 방열 효율을 증가시킬 수 있다.
홀(204b)은 불규칙적으로 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 영역(230a)과 대응되는 위치에 형성된 홀들(204b)은 제2 영역(230b)과 대응되는 위치에 형성된 홀들(204b)과 다른 패턴을 갖도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 영역(230a)과 대응되는 위치에 형성된 홀들(204b)은 제2 영역(230b)과 대응되는 위치에 형성된 홀들(204b)과 다른 위치에 형성될 수 있다.
제1,2 격벽(205, 206) 각각은 홀(205b, 206b)을 포함할 수 있으며, 제1,2 격벽(205, 206) 각각에 형성된 홀(205b, 206b)은 제2 챔버 유닛(230)의 외측벽, 예컨대 제4 측벽(204)에 형성된 홀(204b)과 대응되는 위치에, 동일한 패턴으로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 도시되지는 않았으나, 제3 챔버 유닛(220)의 외측벽은 복수의 홀을 포함할 수 있다. 예컨대, 리브(221)에 의해 제3 챔버 유닛(220)이 복수의 영역으로 구획되는 경우, 각각의 영역과 대응되는 위치에 적어도 하나의 홀이 형성될 수 있다. 이 경우, 하나의 홀 가공장치(미도시)를 사용하여 펀칭함으로써, 제3 챔버 유닛(220)의 외측벽에 구비된 홀(204a), 및 제1,2 격벽(205, 206)에 구비된 홀(205a, 206a) 및 제2 챔버 유닛(230)의 외측벽에 형성된 홀을 동시에 형성할 수 있다.
전술한 바와 같은 실시예들에 따른 자전거 프레임 및 이를 구비한 전기 자전거의 경우 전지 팩(BP)의 방열을 효율적으로 수행할 수 있다.
또한, 자전거는 그 사용목적상 야외에서 사용된다. 날씨조건에 따라 습도가 높거나 우천시 자전거가 동작하거나 방치될 수 있다. 이와 같은 경우 전지 팩과 프레임 사이에 습기가 차면 전지 팩(BP)에 악 영향을 미칠 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예들에 따르면, 전지 팩(BP)이 수납되는 제1 챔버 유닛(110, 210)과 인접하게 적어도 하나의 챔버 유닛이 더 배치됨으로써 습기가 전지 팩(BP)에 직접 영향을 미치는 것을 방지하거나 최소화할 수 잇다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1,2: 전기 자전거
100, 100', 200, 200': 프레임 유닛
110, 210: 제1 챔버 유닛
120,230: 제2 챔버 유닛
220: 제3 챔버 유닛
101, 201: 제1 외측벽
102, 202: 제2 외측벽
103, 203: 제3 외측벽
104, 204: 제4 외측벽
105, 205: 제1 격벽
106, 206: 제2 격벽
102a, 102b, 204a, 204b: 홀
AS: 수납공간
BP: 전지 팩

Claims (18)

  1. 복수의 프레임 유닛들이 결합된 자전거 프레임에 있어서,
    상기 프레임 유닛들 중 적어도 어느 하나의 프레임 유닛은,
    중공형 챔버; 및
    상기 중공형 챔버를 제1 챔버 유닛과 제2 챔버 유닛으로 분할하는 제1 격벽;을 포함하며,
    상기 제1 챔버 유닛은, 일측에 위치하는 개구 및 상기 개구를 통해 삽입된 전지 팩을 수납하는 수납공간을 구비하고,
    상기 제2 챔버 유닛은 상기 제2 챔버 유닛의 내부와 상기 자전거 프레임 외부를 유체적으로 연결하는 홀을 구비하며,
    상기 제2 챔버 유닛은,
    상기 제2 챔버 유닛의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리브에 의해 상기 제2 챔버 유닛은 복수의 영역들로 구획되고,
    상기 홀은 제2 챔버 유닛의 복수의 영역들을 함께, 상기 적어도 어느 하나의 프레임 유닛의 외부와 연결하는, 자전거 프레임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 유닛은,
    서로 마주보는 제1 외측벽과 제2 외측벽; 및
    상기 제1 외측벽과 제2 외측벽을 연결하며 서로 마주보는 제3 외측벽과 제4 외측벽;을 포함하며,
    상기 중공형 챔버는 상기 제1 내지 상기 제4 외측벽으로 둘러싸인, 자전거 프레임.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 챔버 유닛의 상기 복수의 영역들 각각이 상기 제1 챔버 유닛과 유체적으로 연결되도록 상기 제1 격벽에는 복수의 홀이 형성되는, 자전거 프레임.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 프레임 유닛은,
    상기 제1 챔버 유닛을 가운데 개재하되 상기 제2 챔버 유닛의 반대편에 위치하는 제3 챔버 유닛을 형성하도록 상기 중공형 챔버를 분할하는 제2 격벽을 더 구비하는, 자전거 프레임.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 격벽은 상기 제1 격벽과 실질적으로 평행하게 위치하며 상기 제1 격벽과 마주보는, 자전거 프레임.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 개구가 형성된 상기 제1 챔버 유닛의 일 측벽은, 상기 제1 격벽 및 상기 제2 격벽과 실질적으로 수직이 되도록 배치되는, 자전거 프레임.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제3 챔버 유닛은 상기 제3 챔버 유닛의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리브에 의해 상기 제3 챔버 유닛은 복수의 영역들로 구획되는, 자전거 프레임.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 챔버 유닛의 상기 복수의 영역들 각각이 상기 제1 챔버 유닛과 유체적으로 연결되도록 상기 제2 격벽에는 복수의 홀이 형성되는, 자전거 프레임.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 챔버 유닛은 상기 복수의 영역들 각각과 상기 자전거 프레임의 외부를 유체적으로 연결하는 홀들을 포함하는, 자전거 프레임.
  12. 앞바퀴와 뒷바퀴;
    상기 뒷바퀴를 구동시키는 구동부;
    전지 팩과 전기적으로 연결되어 상기 전지 팩의 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하고, 상기 앞바퀴, 상기 뒷바퀴 및 상기 구동부 중 적어도 어느 하나를 구동시키는 전동부; 및
    복수의 프레임 유닛들이 결합된 프레임;을 포함하고,
    상기 복수의 프레임 유닛 중 적어도 어느 하나의 프레임 유닛은,
    일측에 형성된 개구 및 상기 개구를 통해 삽입되는 전지 팩의 수납공간을 구비하는 제1 챔버 유닛; 및
    상기 제1 챔버 유닛의 일측에 위치하는 제2 챔버 유닛;을 구비하고, 상기 제2 챔버 유닛의 외측벽은 상기 제2 챔버 유닛의 내부와 상기 적어도 어느 하나의 프레임 유닛의 외부를 유체적으로 연결하는 홀이 형성되며,
    상기 제2 챔버 유닛은,
    상기 제2 챔버 유닛의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브를 포함하고, 상기 적어도 하나의 리브에 의해 상기 제2 챔버 유닛은 복수의 영역들로 구획되고,
    상기 홀은 제2 챔버 유닛의 복수의 영역들을 함께, 상기 적어도 어느 하나의 프레임 유닛의 외부와 연결하는, 전기 자전거.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 개구는 지면(ground)에 대하여 멀어지는 방향을 향해 위치하고, 상기 제2 챔버 유닛은 상기 지면과 인접하게 위치하는, 전기 자전거.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 챔버 유닛이 가운데에 놓이도록 상기 제2 챔버 유닛의 반대편에 위치하는 제3 챔버 유닛을 더 구비하는, 전기 자전거.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 챔버 유닛과 상기 제2 챔버 유닛은 제1 격벽을 가운데 두고 서로 인접하게 배치되는, 전기 자전거.
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 챔버 유닛과 상기 제3 챔버 유닛은 제2 격벽을 가운데 두고 서로 인접하게 배치되고, 상기 제3 챔버 유닛은 상기 제3 챔버 유닛의 길이 방향을 따라 연장된 적어도 하나의 리브를 포함하는, 전기 자전거.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 리브에 의해 상기 제3 챔버 유닛은 복수의 영역들로 구획되고, 상기 제1 챔버 유닛과 상기 제3 챔버 유닛의 상기 복수의 영역들이 유체적으로 연결되도록 상기 제2 격벽에는 복수의 홀이 형성되는, 전기 자전거.
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