KR20120046339A - 자전거의 자동변속장치 - Google Patents

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KR20120046339A
KR20120046339A KR1020100107925A KR20100107925A KR20120046339A KR 20120046339 A KR20120046339 A KR 20120046339A KR 1020100107925 A KR1020100107925 A KR 1020100107925A KR 20100107925 A KR20100107925 A KR 20100107925A KR 20120046339 A KR20120046339 A KR 20120046339A
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유병훈
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임재언
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Abstract

본 발명은 자전거의 자동변속장치에 관한 것으로, 자전거의 뒷바퀴에 설치되는 제1변속기 및 자전거의 페달에 설치되는 제2변속기와, 자전거의 프레임에 설치되어 자전거가 주행하는 도로의 경사도를 측정하는 경사도 측정센서와, 상기 경사도 측정센서에서 인가되는 신호에 따라 제1변속기 및 제2변속기를 자동으로 변속시키는 구동장치로 구성되어, 자전거를 편리하게 탈 수 있고, 자전거 주행시 안전사고 위험을 줄일 수 있다.

Description

자전거의 자동변속장치{AUTOMATIC TRANSMISSION FOR BICYCLE}
본 발명은 도로의 경사도에 따라 자동으로 변속시키는 자전거의 자동변속장치에 관한 것이다.
일반적으로 자전거에는 변속장치가 설치되어 있어 고속으로 주행하거나 가파른 언덕을 올라갈 때 변속장치를 적절히 이용하여 자전거를 타는데 도움을 준다.
변속장치는 자전거 후륜에 설치되어 체인이 감기는 기어의 위치를 변경하여 변속을 행하는 변속기와, 변속기와 와이어로 연결되고 자전거 핸들에 설치되어 자전거 탑승자가 수동으로 적절하게 변속기를 조작하는 변속레버로 구성된다.
하지만, 이러한 종래의 변속장치는 탑승자가 자전거 주행조건에 따라 수동으로 변속레버를 조작하여 기어를 변속해야되므로 번거로울뿐만 아니라 적절하지 못한 위치에 사용자가 레버를 정지시킬 경우 체인이 체이서프라킷과 비정상적으로 접속이 되므로서 주행시 소음이 발생할 뿐만 아니라 기어의 부품들이 비정상적으로 마모가 되며 자전거를 처음 타거나 서툴게 타는 사람들인 경우 기어 변속을 하다가 주위가 산만해져서 주위의 사물 또는 사람과 부딪혀서 사고가 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 도로의 주행조건에 따라 변속기가 자동으로 변속 될 수 있도록 하여 자전거를 편리하게 탈 수 있고, 자전거 주행시 안전사고 위험을 줄일 수 있는 자전거의 자동변속장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예로서, 자전거의 자동변속장치는 자전거의 뒷바퀴에 설치되는 제1변속기 및 자전거의 페달에 설치되는 제2변속기와, 자전거의 프레임에 설치되어 자전거가 주행하는 도로의 경사도를 측정하는 경사도 측정센서와, 상기 경사도 측정센서에서 인가되는 신호에 따라 제1변속기 및 제2변속기를 자동으로 변속시키는 구동장치를 포함한다.
일실시예로서, 구동장치는 자전거의 프레임에 고정되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 제1구동모터 및 제2구동모터와, 제1구동모터의 구동축에 고정되고 제1변속기와 연결되는 제1변속 와이어가 감겨지는 제1풀리와, 상기 제2구동모터의 구동축에 고정되어 제2변속기와 연결되는 제2변속 와이어가 감겨지는 제2풀리를 포함한다.
일 실시예로서, 경사각 측정센서에서 인가되는 신호에 따라 제1구동모터와 제2구동모터를 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 경사삭 측정센서에서 인가되는 신호와 설정된 기준값을 비교하여 변속단을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 자동변속장치는 경사도 측정센서에서 도로의 경사도를 감지하고, 제1구동모터와 제2구동모터가 자동으로 구동되어 제1변속기와 제2변속기의 변속을 수행하여 도로의 경사도에 따라 자동으로 변속이 이루어지기 때문에 자전거 주행을 편리하게 할 수 있고, 수동변속조작에 따른 불편함을 해소하고, 안전사고를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 자동변속장치의 제어구조를 나타낸 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자전거는 프레임(10)과, 프레임(10)에 설치되는 안장(12)과, 프레임(10)의 전방에 설치되는 앞바퀴(16) 및 핸들(18)과, 프레임(10)의 후방에 설치되는 뒷바퀴(14)와, 프레임(10)의 하측에 설치되는 페달(22)과, 페달(22)과 체인(24)으로 연결되어 뒷바퀴(14)로 페달(22)의 회전력을 전달함과 체인(24)의 기어 변속을 행하여 1차 변속을 수행하는 제1변속기(30)와, 페달(22)에 설치되어 2차 변속을 수행하는 제2변속기(40)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 자동변속장치의 제어구조를 나타낸 블럭도이다.
자동변속장치는 자전거의 구동측에 설치되어 기어 변속을 통해 변속을 수행하는 제1변속기(30) 및 제2변속기(40)와, 자전거의 전방측 프레임(20)에 설치되어 주행 중인 도로의 경사도를 측정하는 경사도 측정센서(50)와, 경사도 측정센서(50)로부터 인가되는 신호에 따라 제1변속기(30)와 제2변속기(40)를 자동으로 조작하는 구동장치(60)를 포함한다.
제1변속기(30) 및 제2변속기(40)는 서로 다른 크기를 갖는 복수의 스프로켓이 구비되어 체인이 감기는 스프로켓의 크기에 따라 변속을 수행하는 것으로, 일반적으로 널리 사용되고 있는 자전거 변속기의 구조와 동일하다.
그리고, 변속 와이어(52,54)에 의해 체인(24)이 물리는 스프로켓의 위치가 달라지게 된다.
제1변속기(30)는 제1변속 와이어(52)로 구동장치(60)와 연결되고, 제2변속기(40)는 제2변속 와이어(54)로 구동장치(60)와 연결된다.
구동장치(60)는 자전거의 프레임(10)에 고정되는 케이스(62)와, 케이스(62) 내부에 설치되는 제1구동모터(64) 및 제2구동모터(66)와, 제1구동모터(64)의 구동축(72)에 고정되고 제1변속 와이어(52)가 감겨지는 제1풀리(68)와, 제2구동모터(66)의 구동축(74)에 고정되어 제2변속 와이어(54)가 감겨지는 제2풀리(70)를 포함한다.
제1풀리(68)와 제2풀리(70)는 제1변속 와이어와 제2변속 와이어의 끝부분이 고정되고, 구동모터(64,66)의 구동에 의해 정방향 및 역방향으로 회전되면서 변속 와이어(52,54)를 풀거나 감기면서 제1변속기(30)와 제2변속기(40)의 변속을 수행한다.
그리고, 케이스(62)의 일측에는 제1구동모터(64)와 제2구동모터(66)에 필요한 전원을 공급하는 축전지(80)가 설치되고, 이 축전지(80)는 자전거에 발전기(미도시)를 설치하여 자전거 주행시 발전기에서 발생되는 전기를 이용하여 충전할 수 있고, 축전지를 분리하여 일반 가정에서 축전지를 충전할 수도 있다.
경사도 측정센서(50)는 전방 프레임(20)에 설치되어 자전거가 주행하는 도로의 경사도를 측정하여 그 신호를 제어부(82)로 전달할 수 있는 센서이다. 이러한 경사도 측정센서(50)는 진자의 운동에 의해 경사도를 측정하는 방법, 레이저를 주사하여 레이저가 돌아오는 각도를 감지하여 경사도를 측정하는 방법, 액체 속에 볼을 구비하여 볼의 위치에 따라 경사도를 측정하는 방법 등 자전거가 주행하는 도로의 경사도를 측정할 수 있는 구성이면 어떠한 경사도 측정장치도 적용이 가능하다.
그리고, 제어부(82)는 경사도 측정센서(50)와 같이 설치되어 경사도 측정센서(50)에서 경사도를 감지하여 신호가 인가되면 미리 설정된 기준값과 경사도 측정센서(50)에서 인가되는 신호를 비교하여 변속단을 결정한다.
그리고, 변속단이 결정되면 제1구동모터(64)와 제2구동모터(66)로 전원을 인가하여 제1변속기(30)와 제2변속기(40)의 변속을 수행한다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 자동변속장치의 작용을 다음에서 설명한다.
자전거가 주행하는 도중에 경사로가 나타나면 경사도 측정센서(50)가 도로의 경사 정도를 감지하여 제어부(82)로 인가한다. 그러면 제어부(82)는 경사도 측정센서(500에서 인가되는 신호에 설정된 기준값을 비교하여 변속단을 검출한다.
그리고, 제어부(82)는 제1구동모터(64)와 제2구동모터(66) 둘 다 또는 둘 중 어느 하나를 구동시켜 제1변속기(30)와 제2변속기(40) 중 어느 하나 또는 둘 다를 변속하여 도로의 경사도에 맞게 자전거의 변속을 수행한다.
따라서, 탑승자가 수동으로 일일이 변속을 하지 않아도 되므로 자전거를 보다 편리하게 탈 수 있고 수동 변속시 오작동이나 변속단을 적절하게 맞추지 못하여 발생되는 불편을 해소할 수 있고 수동 변속을 행할 때 부주의로 인하여 안전사고가 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 프레임 12: 안장
14: 뒷바퀴 16: 앞바퀴
18: 핸들 20: 전방 프레임
22: 패달 30: 제1변속기
40: 제2변속기 50: 경사도 측정센서
60: 구동장치 62: 하우징
64: 제1구동모터 66: 제2구동모터
68: 제1풀리 70: 제2풀리
72,74: 구동축 80: 축전지
82: 제어부

Claims (4)

  1. 자전거의 뒷바퀴에 설치되는 제1변속기 및 자전거의 페달에 설치되는 제2변속기;
    자전거의 프레임에 설치되어 자전거가 주행하는 도로의 경사도를 측정하는 경사도 측정센서; 및
    상기 경사도 측정센서에서 인가되는 신호에 따라 제1변속기 및 제2변속기를 자동으로 변속시키는 구동장치를 포함하는 자전거의 자동변속장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1변속기는 제1변속 와이어로 구동장치와 연결되고, 제2변속기는 제2변속 와이어로 구동장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 자전거의 자동 변속장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동장치는 자전거의 프레임에 고정되는 케이스와,
    상기 케이스 내부에 설치되는 제1구동모터 및 제2구동모터와,
    상기 제1구동모터의 구동축에 고정되고 제1변속 와이어가 감겨지는 제1풀리와,
    상기 제2구동모터의 구동축에 고정되어 제2변속 와이어가 감겨지는 제2풀리를 포함하는 자전거의 자동변속장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경사각 측정센서에서 인가되는 신호에 따라 제1구동모터와 제2구동모터를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 경사삭 측정센서에서 인가되는 신호와 설정된 기준값을 비교하여 변속단을 결정하는 것을 특징으로 하는 자전거의 자동 변속장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160103910A (ko) * 2015-02-25 2016-09-02 박민철 전자 프로세서를 이용한 자전거용 전동 변속기
KR20210004334A (ko) 2019-07-04 2021-01-13 공주대학교 산학협력단 자전거 무선 변속장치

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