KR20000035411A - 구동 보조기 장착 자전거 - Google Patents

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Abstract

구성이 간단하고 부품 개수를 적게 하여 염가로 확실하게 페달 밟는 힘(pedaling force)을 검출한다. 자전거는 동륜(動輪)(3)에 장착된 구동 보조기와, 스프로킷(sprocket)(26)과 후륜(後輪)과의 사이에 장착된 구동력 전달 수단(20)과, 한쌍의 페달 레버(pedal lever)(22)와, 페달 레버의 회전력을 스프로킷에 전달하는 크랭크 레버(crank lever)(30R)와, 페달 레버의 요동(搖動) 지점이 되는 슬라이드부(40R)로 구성된다. 페달 레버의 일단(一端)의 슬라이드 핀(40R)은 페달 레버의 회동에 따라 슬라이드부 내를 슬라이드하여, 페달 레버의 회동에 따라 발생한 회전력을 스프로킷을 통해 후륜에 전달한다. 대략 왕복 운동을 행하는 페달 레버의 일부에 페달 밟는 힘 센서(52)가 장착되어 있으며, 센서 출력은 신호선(54) 등을 통해 구동 보조기를 컨트롤하는 컨트롤러에 공급된다. 센서 출력에 따라 구동 보조기의 어시스트 타이밍(assist timing)이 제어된다. 페달 밟는 힘 센서 출력이 신호선을 통해 전달될 수 있으므로, 고정밀도, 높은 리스폰스(response), 낮은 로스(loss)로 된다. 페달 밟는 힘 센서의 기구는 간단하다.

Description

구동 보조기 장착 자전거 {BICYCLE EQUIPPED WITH DRIVE ASSIST}
본 발명은 구동 보조기 장착 자전거에 관한 것이다. 특히 요동(搖動) 지점을 가지는 회전 전달 기구를 사용함으로써 페달 레버의 운동 궤적이 대략 왕복 운동이 되도록 한 신규의 자전거에 구동 보조기를 장착하는 동시에, 구동 보조기의 어시스트 타이밍(assist timing)을 결정하는 페달 밟는 힘 센서를 페달 레버에 장착하고, 그 출력을 와이어로 컨트롤러에 인도할 수 있도록 함으로써, 고정밀도, 높은 리스폰스(response)로 무조정화(無調整化)할 수 있는 페달 밟는 힘 검출 수단을 구성할 수 있도록 한 것이다.
구동 보조기를 장착한 자전거, 이른바 전동 어시스트 자전거가 개발되어 있다. 이 전동 어시스트 자전거는 주지하는 바와 같이 자전거의 전륜(前輪) 또는 후륜에 배터리로 동작되는 구동 모터가 달린 구동 보조기를 장착하고, 가파른 언덕길 등과 같이 부하(負荷)가 걸리는 곳에서, 구동 보조기를 움직이게 하여 페달 밟는 힘을 경감함으로써, 자전거를 운전하는 자(운전자)의 부하를 경감할 수 있도록 한 것이다.
여기에서, 구동 보조기를 이용한 운전자에의 어시스트는, 법규에 의해 허용되어 있는 범위 내에서 행할 수 있기 때문에, 어시스트가 필요한지 여부는 페달 레버에 가해지는 페달 밟는 힘을 검출하고, 이것이 기준치를 초과할 때 구동 보조기에에 의한 어시스트를 행하도록 하고 있다. 이와 같은 어시스트 타이밍을 결정하는 데는, 어떠한 수단에 의해 페달 밟는 힘을 검출할 필요가 있다. 운전자가 페달 밟는 힘은 페달 레버로 계측하는 것이 가장 정확하다. 그렇게 하기 위해서는, 주지의 페달 밟는 힘 센서를 페달 레버에 장착하고, 이 페달 밟는 힘 센서로부터의 출력이 기준치를 초과했을 때, 구동 보조기의 어시스트가 필요하다고 판단하고 있다.
그런데, 페달 밟는 힘 센서를 페달 레버에 장착하여, 페달 레버에 가해지는 페달 밟는 힘을 계측하는 경우, 페달 레버는 주지하는 바와 같이 회전하기 때문에페달 밟는 힘의 센서 출력을 신호선(케이블)을 통해 전달할 수 없다. 신호선이 페달의 회전 운동을 방해할 우려가 있기 때문이다.
그러므로, 종래에는 슬립 링(slip ring) 등을 이용하여, 외부에 페달 밟는 힘 센서의 출력을 전달하고 있지만, 슬립 링 등의 회전 트랜스 기구를 이용하는 관계로, 페달 밟는 힘의 검출 수단은 코스트 업을 초래한다고 하는 문제를 가지고 있다.
또, 이 회전 트랜스 기구가 아니고, 캠(cam) 등의 전달 기구를 이용하여 페달 밟는 힘 센서의 출력을 외부에 전달하는 구성도 알려져 있다. 그러나, 이 경우에도 다수의 캠 등의 기계적 변환계를 이용하는 관계로, 전달 정밀도가 충분하지 못하고, 리스폰스의 속도도 충분하지 못하다. 또, 전달 로스(loss) 등이 발생하거나, 부품 개수가 많아지는 관계로 상호 조정이 필요하게 되고, 메인티넌스(maintenance) 등의 문제도 야기되고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 문제를 해결할 수 있는 구동 보조기를 장착한 자전거를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 특히, 요동 지점을 가지는 회전 전달 기구를 사용함으로써 페달 레버의 운동 궤적이 대략 왕복 운동이 되도록 한 신규의 자전거에 구동 보조기를 장착한 것이다. 또한, 구동 보조기의 어시스트 타이밍을 결정하는 페달 밟는 힘 센서를 페달 레버에 장착하고, 그 출력을 케이블을 통해 컨트롤러에 전달함으로써, 고정밀도, 높은 리스폰스로 무조정화(無調整化)할 수 있는 페달 밟는 힘 검출 수단을 구성할 수 있도록 한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 구동 보조기 장착 자전거의 구성을 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 요동 지점(搖動支點)을 가지는 회전 전달 기구의 구성을 나타낸 부분 확대 측면도.
도 3은 그 때의 페달의 운동 궤적 Q를 나타낸 도면.
도 4는 회전 전달 기구의 치수 관계를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 페달 밟는 힘 검출 수단의 실시 형태를 나타낸 요부 확대도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 페달 밟는 힘 검출 수단을 나타낸 도 5와 동일한 요부 확대도.
도 7 (A)와 7 (B)는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 페달 밟는 힘 검출 수단을 나타낸 도 5와 동일한 요부 확대도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1: 전륜(前輪), 2: 후륜(後輪), 3: 전방 프레임, 4: 후방 프레임, 5: 핸들, 6: 시트(saddle), 7: 스템. 10: 자전거, 20: 회전 전달 기구, 22: 페달 레버(pedal lever), 23: 페달, 24: 크랭크 암, 26: 스프로킷(sprocket), 27: 구동 체인, 28: 기어, 40: 슬라이드부, 50: 페달 밟는 힘(pedaling force) 검출 수단, 52: 페달 밟는 힘 센서, 54, 58, 62, 66: 와이어 하니스(wire harness), 58: 가요성(可撓性)을 흔드는 와이어 하니스.
본 발명의 양태에 의하면, 구동 보조기를 장착한 자전거가 제공된다.
구동 보조기를 장착한 이 자전거는 동륜(動輪)에 장착된 구동 보조기, 차체를 구성하는 프레임의 보텀 브래킷점(bottom bracket point) 부근에 설치한 스프로킷(sprocket), 이 스프로킷과 후륜(後輪)과의 사이에 장착된 구동력 전달 수단, 180°의 위상차를 가지는 한쌍의 페달 레버(pedal lever), 상기 스프로킷과 상기 한쪽의 페달 레버와의 사이에 설치되어, 회전력을 상기 스프로킷에 전달하는 크랭크 레버(crank lever), 상기 페달 레버의 요동 지점이 되는 슬라이드부로 구성되며, 상기 페달 레버의 일단(一端)에 설치된 슬라이드 핀이 상기 페달 레버의 회동에 따라 상기 슬라이드부 내를 슬라이드하여, 상기 페달 레버의 회동에 따라 발생한 회전력을 상기 스프로킷을 통해 상기 후륜에 전달하고, 대략 왕복 운동을 하는 상기 페달 레버의 일부에 페달 밟는 힘 센서가 장착되고, 상기 페달 밟는 힘 센서의 출력은 신호선을 통해 상기 구동 보조기를 컨트롤하는 컨트롤러에 공급되고, 자전거는 상기 페달 밟는 힘 센서의 출력에 따라, 상기 구동 보조기를 페달 구동 보조 수단으로서 사용하는 어시스트 타이밍(assist timing)을 제어한다.
본 발명에 의하면, 페달 레버의 회전력(페달을 페달 밟는 힘)이 크랭크 레버를 통해 스프로킷에 전달되고, 페달 레버를 요동시키는 요동 지점이 형성된다. 그러므로, 페달 레버가 대략 왕복 운동하도록 자전거가 구성된다. 즉, 페달 레버는 회전 운동으로부터 왕복 운동으로 그 운동 궤적이 변한다.
페달 레버의 운동 궤적이, 대략 왕복 운동으로 되기 때문에, 페달 레버에 페달 밟는 힘 센서를 장착하여 페달 레버에의 페달 밟는 힘을 검출하는 경우, 그 출력을 신호선(케이블)을 통해 구동 보조기에 대한 컨트롤러에 인도할 수 있다. 즉, 단순한 케이블 수단에 의해 페달 밟는 힘 센서 출력을 컨트롤러에 전달할 수 있다. 이에 따라, 고정밀도, 고신뢰성을 가지고 페달 밟는 힘을 검출할 수 있기 때문에, 어시스트 타이밍을 정확하게 검출할 수 있다.
다음에, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 관한 구동 보조기 장착 자전거에 대하여 설명한다.
도 1은 신규의 자전거에 본 발명을 적용한 실시 형태를 나타냈다.
자전거(10)는 페달 레버가 대략 왕복 운동함으로써 페달 레버에 가해지는 페달 밟는 힘(회전력)을 동륜에 전달할 수 있도록 한 것으로, 페달 레버가 왕복 운동하도록 하기 위해서는, 페달 레버로부터 스프로킷까지의 회전 전달 기구(20)가 요동 지점을 가지는 회전 전달 기구로서 구성된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 이 자전거(10)는 기존의 자전거와 동일하게 동륜인 전륜(前輪)(1)과 후륜(後輪)(2)이 델타형인 한쌍의 프레임(3, 4)에 의해 연결되고, 전방의 프레임(3)측에는 핸들(5)이 장착되고, 후방의 프레임(4)측에는 시트(6)가 장착되어 있다.
전륜(1)의 차축(1a)은 스템(stem)(7)의 하부에 형성된 2갈래부(forked portion)(7a)의 선단에 회전 가능하게 고정되고, 스템(7)의 상부에는 조향 장치(操向裝置)로서의 핸들(5)이 장착된다.
스템(7)을 회동 가능하게 지지하는 지지부(3c)로부터는 전방 프레임(3)을 구성하는 2개의 연결부(3a, 3b)가 수평 및 아래 쪽으로 연장되고, 이들 연결부(3a, 3b)의 선단부는, 후방 프레임(4)을 구성하고, 스템(7)과 대략 평행으로 되는 시트 프레임(4c)에 결합된다. 시트 프레임(4c)에는 시트(6)가 장착되어, 운전자가 시트의 높이를 필요에 따라 적당히 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
2개의 연결부(3a, 3b)로부터는 후방 프레임(4)을 구성하는 2개의 연결부(연결 프레임)(4a, 4b)가 연장되고, 이들 연결부(4a, 4b)의 선단이 서로 결합되어 후륜(2)의 차축(2a)을 수평으로 지지하고 있다. 차축(2a)에는 기어(28)가 장착되어, 페달 레버(22R)로부터 스프로킷(26)에 전달된 회전력을 구동 체인(27)을 통해 기어(28)에 전달한다. 스프로킷(26)의 축(26a)은 보텀 브래킷점(bottom bracket point)(프레임(3b와 4c)의 교차점)으로 선정되어 있다.
페달 레버(22R)는 직선형을 이루는 레버(페달 암(pedal arm))이고, 스프로킷(26)의 좌우에 각각 180°의 위상차를 가지고 한쌍이 장착되어 있고, 본 예에서는 프레임(3, 4)에 대하여 진행 방향 우측으로 스프로킷(26)이 장착되어 있다. 스프로킷(26)에 대하여 이 스프로킷(26)과 페달 레버(22R)와의 사이에 크랭크 레버(크랭크 암)(30R)가 설치되고, 페달 레버(22R)의 회전력이 이 크랭크 레버(30R)를 통해 스프로킷(26)에 전달되도록 되어 있다.
페달 레버(22R)의 선단부에는 페달(23R)이 설치되고, 그 타단측은 요동 지점으로서 작용한다. 그러므로, 도 2에 나타낸 바와 같이 페달 레버(22R)의 타단부에는 슬라이드핀(42R)(또는 슬라이드 롤러)이 고정되고, 이 슬라이드핀(42R)이 슬라이드부(40R)를 구성하는 슬라이드홈(41R) 내에 끼워 맞추어지고, 그 슬라이드홈(41R)을 따라 이 슬라이드홈(41R) 내를 좌우 방향으로 슬라이드할 수 있도록 되어 있다.
슬라이드부(40R)는 연결부(리어 프레임)(4b)의 외측면이며, 도 1에 나타낸 동륜축(전후륜(1, 2)의 차축을 연결한 선 L) 상에 위치하도록 설치된다. 이 실시 형태에서는 직선형을 이루는 슬라이드홈(41R)에 의해 슬라이드부(40R)가 구성된다. 이 슬라이드홈(41R)에 약간의 클리어런스(clearance)를 가지고 슬라이드핀(42R)이 끼워 맞추어져 있다. 슬라이드부(40R)는 오일레스 메탈(oilless metal) 등을 사용할 수 있고, 이에 따라 슬라이드핀(42R)의 슬라이드 마찰을 경감할 수 있다. 슬라이드홈(41R) 내에 먼지 등이 들어가지 않도록 방진 케이스(도시는 하지 않음)를 씌울 수도 있다. 또, 슬라이드홈과 슬라이드핀(42R)과의 마찰을 경감하기 위해, 슬라이드부(40R) 및 슬라이드핀(42R)의 각각을 도금 처리하도록 해도 된다.
페달(23R)이 스프로킷(26)의 상사점(上死點)(최상위점)에 있을 때, 크랭크 레버(30R)도 대략 상사점 부근에 위치하고, 슬라이드핀(42R)은 슬라이드홈(41R)의 대략 중앙부(중앙점)에 위치하도록 슬라이드부(40R)의 연결부(4b)에 대한 장착 위치가 선정된다. 따라서, 중앙부의 우측이 상사점으로부터 하사점(下死點)(최하위점)까지의 전반 주기(前半周期)(페달 주기)의 운동 궤적이 되고, 좌측은 하사점으로부터 원래의 상사점으로 되돌아갈 때까지의 후반 주기(後半周期)의 운동 궤적이 된다.
그리고, 도 1에는 자전거(10)의 진행 방향 우측에 기어(28)를 설치한 구성이 나타나 있다. 진행 방향 우측에 스프로킷(26)을 비롯하여 페달 레버(22R), 크랭크 레버(30R) 등의 회전 전달 기구(20)가 설치되어 있지만, 진행 방향 좌측에 이들 회전 전달 기구(20)를 설치해도 된다.
진행 방향 좌측에는 회전 전달 기구(20) 중, 스프로킷(26)과 체인(27)이 설치되어 있지 않지만, 그 밖의 부재인 페달 레버(22L), 크랭크 레버(30L) 및 슬라이드부(40L)가 설치되어 있다. 그 상세한 구성 및 도시에 대해서는 각각 생략한다.
회전 전달 기구(20)를 이와 같이 구성하면, 페달(23R)에 발을 디디는 힘(페달 밟는 힘)이 크랭크 레버(30R)를 통해 스프로킷(26)에 전달된다. 스프로킷(26)과 후륜 기어(28)와의 사이에는 구동력 전달 수단으로서의 구동 체인(27)이 가설되어 있으므로, 스프로킷(26)에 전달된 회전력은 기어(28)에 전달되어, 후륜(2)이 구동되고, 이에 따라 자전거(10)를 구동한다.
그런데, 페달(23R)에 발을 디디는 힘을 부여하여 페달(23R)을 일주시켰을 때의 운동 궤적 Q의 일예를 도 3에 나타냈다. 페달(23R)의 운동 궤적 Q는 스프로킷(26)과 크랭크 레버(30R)와의 교점의 길이 사이의 비에 의해 원 운동(圓運動)이 되거나, 상하의 직선 운동이 되거나 한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, A, B, C, D의 각 점을 정했을 때의 페달 레버(22R)의 길이 사이의 비(AB : BC)에 의해, 원 운동, 타원 운동 및 직선 운동과 같은 순서로 운동 궤적 Q가 변화된다. 그리고, AB : BC = BC : BD = 2 : 1인 때, 페달(23R)은 상하 방향의 대략 직선적인 운동 궤적 Q가 된다.
도 3의 예는 원 운동과 직선 운동 간의 중간적인 경우로서, 긴 타원 운동에 가까운 운동 궤적(대략 직선적인 왕복 운동) Q를 예시하고 있다. 긴 타원 궤적이라도, 페달(23R)의 전반 주기에서는 대략 타원형의 회전 궤적이 되는 데 대하여, 후반 주기에서는 그 상사점과 하사점을 제외하면 거의 직선적인 회전 궤적으로 되는 것이 판명되었다.
실제로 어느 정도의 수치로 되는지 검토를 가했다. 표준적인 체형(신장이 170cm 정도)의 경우에는, 동륜(1, 2)의 직경은 대략 20∼26인치이므로, 이 경우에는 도 4에 나타낸 바와 같은 수치(AB = 200∼300mm, BC = 100∼200mm, BD = 50∼100mm)가 적당하다. 이 때, 슬라이드부(40R)의 슬라이드 길이는 100∼250mm 정도이면 충분하다.
실험은 수치가 AB = 255mm, BC = 170mm 및 BD =65mm의 조건 하에서 행하였다. 측정된 연구 결과는 슬라이드부(40R)의 슬라이드 길이가 150mm였다. 이 때는, 도 3에 나타낸 바와 같은 타원 궤적으로 되었다.
이와 같이 페달 레버(22R)의 요동 지점을 동륜축 L의 좌우 방향으로 슬라이드시키면서, 페달(23R)에 발을 디디는 힘을 부여하여 스프로킷(26)을 회전 구동하는 동시에, 이 회전 구동력을 체인(27)을 통해 후륜(2)에 전달함으로써, 자전거(10)를 추진시킬 수 있다. 반대측 페달(23L)(도시는 하지 않음)에 가해진 발을 디디는 힘에 의해서도 동일한 추진력이 얻어진다. 이들 페달(23(23R, 23L))은 일부가 타원 궤도로 되지만, 주축이 긴 타원으로 되기 때문에, 페달 운동의 궤적은 전체로서는 대략 직선에 가까운 운동 궤적 Q로 된다.
그 결과, 페달(23(23R, 23L))의 상하 왕복 운동의 범위가 줄어들어 페달(23)을 더욱 쉽게 취급할 수 있게 된다. 또, 페달(23)에의 발을 디디는 힘도 강해지기 때문에, 운전자는 페달(23)에 의한 회전 토크가 증가해, 적은 힘으로 자전거(10)를 주행시킬 수 있다.
또, 페달 레버(22(22R, 22L))의 요동 지점은 고정식이 아니고, 수평 방향에의 슬라이드식으로 했으므로, 페달(23)을 일주시켰다고 해도, 원활한 회전이 된다. 이와 관련하여, 페달 레버(22)의 요동 지점을 고정한 경우에는 페달(23)을 원활하게 일주시킬 수 없는 것이 판명되었다.
이와 같이 왕복 운동을 행하는 페달 레버를 가진 자전거(10)에 대하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 예에서는 후륜(2)의 소정 위치에 구동 보조기(44)가 설치되어 있다. 구동 보조기(44)에는 주지하는 바와 같이, 배터리로 구동되는 전동 모터가 내장되고, 이 모터 회전력이 기어나 캠 등을 이용한 회전 전달 기구(도시는 하지 않음)를 통해 전동륜(傳動輪)(46)에 전달된다.
전동륜(46)은 후륜(2)의 림(rim)(2a)에 맞닿아 있으므로, 전동 모터의 회전력은 이 전동륜(46)을 통해 후륜(2)에 전달되며, 운전자의 페달 레버(22R)에 대한 페달 밟는 힘과의 협동으로, 자전거(10)를 주행시킬 수 있어, 페달 밟는 힘 부하(페달을 밟는 힘)를 경감할 수 있다. 구동 보조기(44)에는 시스템 컨트롤러 등 적합한 소자로 이루어지는 컨트롤러(48)가 내장되어, 구동 보조를 행하기 위한 어시스트 타이밍 등이 결정된다.
어느 타이밍으로 어시스트를 행하는가는, 페달 레버(22R)에 가해지는 페달 밟는 힘을 검출함으로써 결정한다. 그러므로, 도 1에 나타낸 바와 같이 페달 레버(22R)에는 페달 밟는 힘 센서(52)가 장착된다. 페달 밟는 힘 센서(52)로서는 스트레인 게이지(strain gauge) 등의 센서를 이용할 수 있다.
도 5는 이 페달 밟는 힘 센서(52)를 사용한 페달 밟는 힘 검출 수단(50)의 한 실시 형태를 나타냈다. 도 5에서, 페달 레버(22R)의 소정 외주면, 이 예에서는 페달 레버(22R)에 가해지는 스트레인이 가장 커지는 주변부, 도면의 예에서는 크랭크 레버(30R)와 페달 레버의 연결부 부근이며 페달(23R) 근처의 페달 레버(22R) 외주면에 페달 밟는 힘 센서(52)가 접착된다.
페달 밟는 힘 센서(52)의 출력은 신호선을 통해 도출된다. 이 예에서는 신호선으로 신호용 와이어 하니스(54)가 이용되고, 이것이 페달 레버(22R)에 장착된 고정 클립 등의 고정 섹션(56)까지 연장된다. 고정 섹션(56)에 의해 와이어 하니스(54)가 페달 레버(22R) 상에 고정된다. 리어 프레임(4b) 상에 설치된 차체측 고정 섹션(56)과 고정 섹션(60)으로부터의 신호선은 도시한 바와 같은 가요성(可撓性)의 와이어 하니스(58)에 의해 연결된다.
가요성의 와이어 하니스(58)로서, 슬라이드부(40R)로 부주의하게 감겨 들어가는 일이 일어나지 않도록 프로텍터가 장착된 가이드(59)가 그 외면에 설치된 가요성의 와이어 하니스가 사용된다. 가요성의 와이어 하니스(58)는 도시한 바와 같이 페달 레버(22R)의 요동 길이를 고려하여 좀 길게 선정되어 있다. 차체측 고정 섹션(60)에는 또한 차체측 와이어 하니스(62)가 연결되고, 이 하니스 선단이 도 1에 나타낸 컨트롤러(48)에 접속된다.
이상 설명한 바와 같이 페달 밟는 힘 검출 수단(50)을 구성한 경우, 페달 레버(22R)는 대략 상하의 왕복 운동을 하며, 요동 지점(42R)은 슬라이드부(40R) 내를 좌우로 스라이드한다. 그러므로, 페달 레버(22R)의 외주면의 일부에 페달 밟는 힘 센서(52)를 접착하고, 이 센서의 출력을 통해 컨트롤러(48)에 인도할 수 있다. 와이어 하니스(54, 62)는 모두 페달 레버(22R)측 및 차체측에 각각 고정할 수 있고, 가용성의 와이어 하니스(58)만 요동 길이를 고려하여 어느 정도 여유를 갖고 그 자유 길이를 선정하면 된다.
페달 밟는 힘 센서(52)는 외부에 노출되어 있으므로, 빗물이나 외상(外傷) 대책을 위한 보호 수단(커버)을 설치할 수 있다.
신호선을 통해 직접 컨트롤러(48)에 페달 밟는 힘 센서(52)의 출력을 공급할 수 있으므로, 페달 레버(22R)에 가해지는 스트레인을 고정밀도, 높은 리스폰스, 낮은 로스로 검출할 수 있기 때문에, 운전자가 어시스트해야 할 타이밍을 보다 정확하게 판별할 수 있다. 물론, 기계적 변환계 및 회전 트랜스 등의 전달계를 이용하지 않고 페달 밟는 힘 검출 수단(50)을 구성할 수 있으므로, 낮은 가격으로 직선이 아닌 검출 수단을 실현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸 도 5와 동일한 부분도이다. 이 실시 형태에서는 페달 레버(2R)의 내부에 페달 밟는 힘 센서(52)를 장착한 경우이다.
그러므로, 페달 레버(22)는 도시하는 바와 같이 그 단면(斷面)이 중공(中空)을 이루고, 중공 내벽의 일부이며, 전술한 바와 동일한 위치의 페달 레버(22)에 페달 밟는 힘 센서(52)가 접착 고정된다. 페달 밟는 힘 센서(52)의 출력은 동일하게 페달측 와이어 하니스(54)를 통해 고정 섹션(56)에 연결된다. 고정 섹션(56)은 내부와 외부와의 연결 부재와 하니스 고정 부재를 겸용한 것이며, 외부에 노출된 고정 섹션(56)은 가요성의 와이어 하니스(58)에 의해 차체측 고정 섹션(60)에 연결된다. 이 경우에도 와이어 하니스(58)는 어느 정도 여유를 갖고 그 길이가 선정되어 있다.
이 구성에 의하면, 특히 페달 밟는 힘 센서(52)가 페달 레버(22R)의 내부에 장착되어 있는 관계 상, 빗물 대책에 만전이 기해진다. 더욱이, 페달 밟는 힘 센서가 페달 레버의 내부에 장착되어 있기 때문에, 보호 수단도 불필요하게 된다.
도 7 (A) 및 7 (B)는 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸 것으로, 이 실시 형태는 도 6의 변형예이며, 도 7 (A), (B)에 나타낸 바와 같이 페달 밟는 힘 센서의 출력을 슬라이드핀(42R)의 내부를 통해 리어 프레임(4b)의 내부로 인도하고, 그 내부에서는 페달 밟는 힘 센서와 리어 프레임이 가용성의 와이어 하니스(58), 고정 섹션(64) 및 와이어 하니스(66)에 의해 상호 연결되고, 그리고 와이어 하니스(66)가 외부의 고정 섹션(60)에 연결되는 구성을 채택하고 있다.
이 구성에서는, 외부에 노출되는 부재가 근소하게 되기 때문에, 페달 밟는 힘 센서와 와이어 하니스 등의 보호 대책에 보다 만전이 기해진다.
회전력 전달 수단(20)에 대해서는 여러 가지의 변형이 가능하며, 특히 페달 레버의 운동 궤적이 회전 운동이 아니라, 직선 운동이나 긴 타원 운동과 같은 대략 왕복 운동을 행하는 회전력 전달 수단을 가지는 자전거이면, 본 발명을 적용할 수 있다.
전술한 실시 형태에서의 구동력 전달 수단으로서는, 체인 구동 방식을 예시했지만, 벨트 드라이브나 샤프트 드라이브 구동 방식 등의 자전거 등에도 동일하게 본 발명을 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 요동 지점을 가지는 회전 전달 기구를 사용함으로써, 페달 레버의 운동 궤적이 대략 왕복 운동으로 되는 자전거에 구동 보조기를 장착하는 동시에, 구동 보조기의 어시스트 타이밍을 결정하는 페달 밟는 힘 센서를 페달 레버에 장착하고, 그 출력을 와이어로 컨트롤러로 인도하도록 한 것이다.
대략 왕복 운동을 하는 페달 레버에 페달 밟는 힘 센서를 장착했기 때문에, 페달 밟는 힘 센서의 출력을 신호선(와이어)에 의해 구동 보조기에 대한 컨트롤러에 간단하고 또한 확실하게 인도할 수 있다. 즉, 단순한 와이어 결선에 의해 페달 밟는 힘 센서의 출력을 컨트롤러에 전달할 수 있다. 이에 따라, 고정밀도, 고신뢰성을 가지고 페달 밟는 힘을 검출할 수 있기 때문에, 어시스트 타이밍을 정확하게 검출할 수 있다. 그 구성도 간단하고, 회전 트랜스 등의 회전 전달 기구 및 캠 등을 이용한 기계적 변환계를 사용하지 않기 때문에, 페달 밟는 힘 센서는 무조정화(無調整化)를 달성할 수 있는 실익을 가진다.
이상 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 이 기술 분야에서 숙련된 자는 다음의 특허 청구의 범위헤 정의된 본 발명의 기술적 사상이나 범위를 일탈하지 않고 여러 가지의 변경 및 수정이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 구동 보조기가 장착된 자전거로서,
    동륜(動輪)에 장착된 구동 보조기;
    차체를 구성하는 프레임의 보텀 브래킷점(bottom bracket point) 부근에 설치된 스프로킷;
    상기 스프로킷과 후륜(後輪)과의 사이에 장착된 구동력 전달 수단;
    180°의 위상차를 가지는 한쌍의 페달 레버;
    상기 스프로킷과 상기 한쪽의 페달 레버와의 사이에 설치되어, 회전력을 상기 스프로킷에 전달하는 크랭크 레버; 및
    상기 페달 레버의 요동 지점(搖動支點)이 되는 슬라이드부로 구성되고,
    상기 페달 레버의 일단에 설치된 슬라이드 핀은 상기 페달 레버의 회동에 따라 상기 슬라이드부 내를 슬라이드하여, 상기 페달 레버의 회동에 따라 발생한 회전력을 상기 스프로킷을 통해 상기 후륜에 전달하고, 대략 왕복 운동을 행하는 상기 페달 레버의 일부에 페달 밟는 힘 센서가 장착되고, 상기 페달 밟는 힘 센서의 출력은 신호선을 통해 상기 구동 보조기를 컨트롤하는 컨트롤러에 공급되고, 상기 페달 밟는 힘 센서의 출력에 따라, 상기 구동 보조기를 페달 구동 보조 수단으로서 사용하는 어시스트 타이밍(assist timing)이 제어되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 구동 보조기 장착 자전거.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페달 밟는 힘 센서는 상기 페달 레버의 외주면 중 스트레인(strain)이 큰 부분에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 구동 보조기 장착 자전거.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호선은 와이어 하니스(wire harness)이며, 복수의 고정 수단과 가요성(可撓性)의 와이어 하니스를 통해 상기 컨트롤러에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 구동 보조기 장착 자전거.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페달 밟는 힘 센서는 상기 페달 레버의 내면 중 스트레인이 큰 부분에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 구동 보조기 장착 자전거.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 페달 레버의 내면에 설치된 상기 페달 밟는 힘 센서와 접속되는 와이어 하니스가 상기 슬라이드부의 슬라이드축을 관통하여 리어 프레임(rear frame) 내의 와이어 하니스에 접속되고, 상기 와이어 하니스는 외부에 도출되어 상기 컨트롤러에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 구동 보조기 장착 자전거.
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