KR20170120573A - 자전거 프레임, 전기 자전거 및 에너지 저장 소자 - Google Patents

자전거 프레임, 전기 자전거 및 에너지 저장 소자 Download PDF

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KR20170120573A
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이비카 두르디비치
루카스 비트 스튜더
필립 월터 주터
티모 울크
오마르 아프잘
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비케텍 아게
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 개별 에너지 저장 소자, 특히 배터리 팩의 제거 가능한 장착을 위해 설계된 하나 이상의 프레임부를 갖는 자전거 프레임을 개시한다. 본 발명에 따르면, 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 설계된 프레임부는 프레임의 중심면(center plane)에 대해 비대칭적인 단면을 갖는다. 본 발명에 따른 전기 자전거는 하나 이상의 개별 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 설계된 프레임부를 가지며, 이러한 프레임부는 프레임의 중심면에 대해 비대칭적인 단면을 갖는다. 또한, 에너지 저장 소자의 중심면에 대해 비대칭적인 단면을 갖는 에너지 저장 소자가 개시된다.

Description

자전거 프레임, 전기 자전거 및 에너지 저장 소자
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 자전거 프레임에 관한 것이고, 청구항 제14항의 전제부에 따른 전기 자전거에 관한 것이며, 청구항 제15항의 전제부에 따른 전기 자전거를 위한 에너지 저장 소자에 관한 것이다.
예를 들어 페델렉(Pedelecs) 또는 이-바이크(e-bikes)와 같은 전기 자전거는 쉽게 조종 가능하며 배출 가스가 없는 운송 수단으로서 크게 사랑받고 있고 인기가 있다. 다양한 사용 분야에서 특히 적합한 유형의 자전거가 이용 가능하다. 이는 그 중에서도 도로 또는 쉬운 지형에서 레저용 또는 출근용으로 최적화된 자전거(예를 들어 도시 자전거 또는 여행용 자전거)를 포함하고, 다양한 디자인으로 지형 및 특히 산악 지형에서 이용하도록 개발된 이-마운틴 바이크(e-MTB)를 포함한다. 전기 자전거는 라이더를 과도하게 피로하게 하지 않고 평균 이동 속도를 증가시키고 이용 범위를 증가시키는 가능성을 제공한다.
배터리 팩/축전지 팩(accumulator)으로 알려진 자전거 프레임 상에 장착된 에너지 저장 소자를 갖는 전기 자전거는 공지 기술로부터 알려져 있다. 이 경우에, 배터리 팩은 자전거 프레임 안으로 삽입될 수 있거나 또는 부분적으로 이를 에워쌀 수 있다. 자전거 프레임 안으로 삽입될 수 있는 해결법은 이러한 영역에서 강성을 감소시키게 되고, 이에 의해 프레임의 특별한 구조적 보강이 필요하다. 부분적으로 자전거 프레임을 에워싸는 배터리 팩은 비교적 큰 설치 공간을 필요로 하고, 따라서 조작을 방해할 수 있으며 민첩성을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 두 가지 변형에서, 배터리 팩을 제거할 가능성이 제한되며; 예를 들어 오직 위 방향으로만 제거 가능할 수 있다. 시각적인 측면에서 볼 때, 현재 전기 자전거는 스포티한 야망을(sporty ambitions) 가진 라이프 스타일에 초점을 둔 라이더의 요구사항을 특히 충족시키지 못할 수 있다.
본 발명의 목적은 스포티하고 라이프 스타일 지향적인 라이더의 요구와 함께 전기적으로 보조된 이동성을 조화시키는 신규한 자전거 컨셉을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제1항의 특징 조합을 갖는 전기 자전거를 위한 자전거 프레임, 청구항 제14항의 특징 조합을 갖는 전기 자전거, 그리고 청구항 제15항의 특징 조합에 따른 전기 자전거를 위한 에너지 저장 소자에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 자전거 프레임은, 이하에서 배터리 팩이라고 일컬어지는 하나 이상의 개별적인 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 하나 이상의 프레임부를 갖는다. 본 발명에 따르면, 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 프레임부는 프레임 중심면에 대해 비대칭적 단면을 갖는다. 결과적으로 에너지 저장 소자의 단면은 프레임부의 매우 강성한 단면에 의해 보완될 수 있고, 이에 의해 최고로 기술적이며 외관상 요구사항을 충족시키는 전체 단면을 형성한다. 결과적으로, 설치 공간의 제약은 최소화되고, 이에 의해 조작(handling) 및 민첩성(agility)이 향상된다. 만일 대칭적 단면이 배터리 팩의 측방향 제거를 가능하게 한다면, 이는 또한 매우 유리한 것이다. 특히, 비대칭적 디자인은 비전형적인 모습으로 보이므로 따라서 매력적으로 브랜드 중심적이다. 따라서, 본 발명에 따른 컨셉은 또한 스포티한 야심을 가진 라이프 스타일에 초점을 맞춘 라이더의 요구사항을 만족시킨다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 하부 튜브는 에너지 저장 소자를 장착하도록 구성된다. 에너지 저장 소자의 장착을 위해, 바닥 브라켓 및 스티어링 헤드 베어링 사이에서 하부 튜브에 대해 거의 중심적으로 프레임부가 제공될 수 있다. 바닥 브라켓 드라이브(예를 들어 모터-기어링 유닛)를 포함한 일 변형에서, 에너지 저장 소자는 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클의 영역으로 가능한 멀리 연장될 수 있다(extend as far as into a region). 이 실시예에서 에너지 저장 소자는 하부 튜브의 하부 단부 영역에서 시각적으로 뛰어난 방식으로 배열될 수 있다. 결과적으로, 가능한 낮은 자전거의 무게 중심이 최적화된 라이딩 행위로 전체적으로 달성된다.
만일 적어도 부분적으로 배터리 팩이 에너지 저장 소자 중심면에 대해 비대칭적인 단면을 갖는다면, 이는 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 결과적으로, 프레임부 및 에너지 저장 소자 사이의 고도로 통합된 상호 작용이 이루어진다.
일 실시예에서, 프레임부 및 배터리 팩은 거의 대각선 분할면을 형성한다. 이 경우에, 큰 베어링면이 제공된다. 배터리 팩은 자전거 프레임의 일 측부를 향해, 즉 측방향으로 유리하게 제거될 수 있다.
프레임부의 단면 및 배터리 팩의 단면은 서로 보완하여 거의 직사각형 형상의 전체 단면을 형성한다. 바람직하게 단면은 장방형(cuboid) 또는 사각형일 수 있다. 결과적으로, 설치 공간 요구사항은 최소한으로 감소된다.
바람직한 자전거 프레임에서, 배터리 팩은 프레임부 위에 배열된다. 결과적으로, 배터리 팩은 사용자에 의해 위로부터 쉽게 삽입되어 프레임에 고정될 수 있다. 다시 말하면, 배터리 팩은 위로부터 프레임부 상에 바람직하게 위치된다. 또한, 이러한 배열은 예를 들어 그라운드를 접촉하거나 또는 돌의 충격에 의한 손상에 대해 배터리 팩의 최선의 보호를 가능하게 한다.
자전거 프레임의 본 발명에 따른 제 1 변형에 따르면, 프레임부는 적어도 부분적으로 거의 L-형상의 단면을 갖는다. 이 경우에 극도로 콤팩트한 균일한 프레임 형상이 이루어지고, 이는 강도 요구사항을 충족시킨다.
여기서, 배터리 팩은 프레임부 위에서 보호 방식으로 배열되는 것이 바람직하다. 배터리 팩은 콤팩트하고 우아한 방식으로 프레임부와 보완할 수 있다. 프레임부 및 에너지 저장 소자는 거의 대각선 분할면을 형성하고, 이는 일 실시예에서 단면의 바닥부 좌측으로부터 상부 우측으로 연장된다. 특히 바람직하게, 에너지 저장 소자 및 프레임부는 서로 보완하여 직사각형 단면을 형성한다. 단면은 여기서 사각형일 수 있다.
만일 배터리 팩이 적어도 부분적으로 L-형상의 단면이라면 이는 상응적으로 유리하다. 배터리 팩은 적어도 하나의 둥근 모서리 영역을 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 모든 모서리 영역은 둥글다.
본 발명에 따른 자전거 프레임의 제 2 변형에서, 프레임부는 적어도 부분적으로 계단 형상의 단면을 갖는다. 이 변형에서 배터리 팩은 바람직하게는 적어도 부분적으로 L-형상이다. 이 실시예에서 분할면은 계단 형상이다. 이 변형에서 콤팩트한 균일한 프레임 형상이 얻어진다. 특히 프레임부는 단일 계단을 갖는다.
배터리 팩은 프레임부의 영역에서 하부 튜브의 프레임 상부와 거의 동일한 높이로 종결되는 방식으로 치수화될 수 있다. 프레임부 및 배터리 팩은 거의 대각선 분할면을 형성하고, 이는 단면의 바닥부 좌측으로부터 상부 우측으로 계단 형상으로 연장된다. 배터리 팩 및 프레임부는 바람직하게 서로 상호 보완하여 직사각형 단면을 형성한다. 이 경우에 단면은 사각형일 수 있다.
본 발명에 따른 자전거 프레임의 제 3 변형에서, 프레임부는 적어도 부분적으로 다각형 단면을 갖도록 구성된다. 프레임부는 바람직하게 배터리 팩을 위한 둔각의 베어링 각으로 둘러싸는 베어링면을 갖는다.
특히 바람직한 실시예에서, 프레임부는 배터리 팩을 위한 베어링 각으로 둘러싸는 두 개의 베어링면을 갖는 거의 삼각형 형상의 단면을 갖는다. 베어링면은 특히 거의 중심적으로 배열된 V-형상의 새들(saddle)을 형성하고, 그 꼭지점은 삼각형 베이스면으로부터 외부로 돌출된다. 이는 높은 강도를 가지면서 중심화된 배터리 팩의 장착을 제공한다. 콤팩트한 균일한 프레임 형상이 이러한 변형에서 얻어진다.
제 4 변형에서, 자전거 프레임의 프레임부는, 거의 W-형상의 에너지 저장 소자 지지면을 위한 대각선으로 경사진 거의 W-형상의 프레임 지지면을 갖는다.
프레임 지지면은 거의 수평의 지지면 및 거의 수직의 지지면으로 이루어질 수 있고, 이러한 지지면들은 두 개의 바깥쪽으로 경사진 새들 면들에 의해 연결되며, 이러한 새들 면들은 중심 정점을 형성한다. 배터리 팩은 바람직하게 대응하는 수직각을 갖는다.
이 경우에, 프레임부는 비스듬한 외부면에 의해 연결되는 수직 외부면 및 수평 외부면을 갖는 깎인 하부(faceted lower side)를 가질 수 있다. 프레임부 및 배터리 팩은 둥근 모서리 영역을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 자전거 프레임의 제 5 변형에 따르면, 프레임부는 적어도 부분적으로 삼각형 형상의 단면을 갖는다. 바람직하게 프레임부 및 배터리 팩은 이 경우에 거의 대각선 분할면을 형성하고, 이는 단면의 바닥부 좌측으로부터 상부 우측으로 연장될 수 있다. 에너지 저장 소자 및 프레임부는 서로 보완하여 사변형(quadrilateral)을 형성한다.
에너지 저장 소자 및 프레임부는 바람직하게 서로 상호 보완하여 직사각형 형상의 단면을 형성한다. 단면은 이 경우에 사각형일 수 있다. 에너지 저장 소자는 프레임부의 영역에서 하부 튜브의 프레임 상부 위에서 윗 방향으로 돌출된다.
만일 배터리 팩이 적어도 부분적으로 삼각형 형상의 단면을 갖는다면 이러한 변형에서 유리하다고 증명되었다. 더 긴 삼각형 측부가 접촉면으로서 작용할 수 있다. 전체적으로 이러한 변형에서 가장 큰 강도를 가진 콤팩트한 균일한 프레임 형상이 얻어진다.
본 발명에 따른 전기 자전거는 특히 배터리 팩과 같은 하나 이상의 개별적인 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 하나 이상의 프레임부를 갖는 자전거 프레임을 갖는다. 본 발명에 따르면, 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 프레임부는 프레임 중심면에 대해 비대칭적 단면을 갖는다. 따라서, 전기 자전거는 최소의 설치 공간 요구사항으로 최선의 구조적 및 미관적 특성을 가진 최적화된 프레임 단면을 갖는다.
본 발명에 따른 에너지 저장 소자, 특히 배터리 팩은, 자전거 프레임의 프레임부로 삽입되기 위한 배터리 하우징을 갖는다. 본 발명에 따르면, 에너지 저장 소자는 하우징의 하우징 중심면 또는 에너지 저장 소자 중심면에 대해 비대칭적 단면을 갖는다. 배터리 하우징은 예를 들어 및/또는 고정 메커니즘을 위한 하나 이상의 리세스(recess) 및/또는 래칭 수단(latching means)에 의한 것과 같은 하나 이상의 고정 수단을 갖는다.
본 발명에 의해 제시된 배터리 팩은 제안된 자전거 프레임에 고정적으로 부착되도록 구성된, 특히 플라스틱 재료로 만들어지고 방습 구조를 갖는 배터리 하우징을 갖는데, 이러한 하우징은 다시 말하면 프레임 상에 제공된 고정 수단의 체결을 위한 개구 또는 이를 위해 적절한 고정 수단을 포함한다. 재충전 또는 교환을 용이하게 하기 위해, 고정 수단은 스냅 또는 잠금 폐쇄(locking closure)와 같은 래칭 수단인 것이 바람직하고, 대안적으로 다루기 쉬운 스크류 연결 등도 이용될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 에너지 저장 소자의 세트는 자전거 프레임 안으로 예를 들어 상이한 저장 용량을 갖는 배터리 팩으로서 삽입될 수 있다. 상이한 저장 용량에도 불구하고, 배터리 팩은 프레임 안으로 삽입 가능한 연결 치수를 갖는다. 결과적으로, 배터리 팩은 자전거 프레임 안으로 쉽게 삽입될 수 있고 거기에 고정될 수 있다.
본 발명은 특히 산악 자전거(구조의 풀 서스펜션 모드 또는 하드 테일에서 모두) 뿐만 아니라 다른 자전들, 예를 들어 도로 바이크 프레임과 같은 모든 유형의 자전거에 보편적으로 이용될 수 있고, 따라서 투어링, 도시 또는 교차 자전거 또는 다른 현대적 자전거 유형들을 만들 수 있다. 구조의 콤팩트하고 우아한 모드에 의해, 이는 전통적인 자전거와 전기 자전거의 장점을 크게 결합한 자전거의 제조를 가능하게 한다.
외부로부터 본 발명에 따른 자전거는 다른 현대적 및 운동적으로 설계된 자전거와 크게 다르지 않기 때문에, 설계는 넓은 사용자 그룹의 스포티하고 라이프 스타일의 요구를 만족시킨다. 전기 드라이브 개념의 가능한 신중한 통합은 훌륭한 것이다.
종속항은 추가적으로 바람직한 실시예와 관련된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 이하에서 첨부된 도면과 함께 더욱 자세하게 설명될 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 자전거 프레임의 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 자전거 프레임의 다른 측면도이다.
도 2a는 도 1a의 C-D 라인을 따른 단면도이다.
도 2b는 도 1a의 A-B 라인을 따른 단면도이다.
도 2c는 도 1a의 E-F 라인을 따른 단면도이다.
도 3a는 바닥 브라켓 모터 리셉터클을 갖는 자전거 프레임의 측면도이다.
도 3b는 도 3a의 자전거 프레임의 다른 측면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 추가적인 실시예에 따른 자전거 프레임의 측면도이다.
도 4b는 도 4a의 자전거 프레임의 다른 측면도이다.
도 5a는 도 4a의 C-D 라인을 따른 단면도이다.
도 5b는 도 4a의 A-B 라인을 따른 단면도이다.
도 5c는 도 4a의 E-F 라인을 따른 단면도이다.
도 6a는 추가적인 실시예에 따른 바닥 브라켓 모터 리셉터클을 갖는 자전거 프레임의 측면도이다.
도 6b는 도 6a의 자전거 프레임의 다른 측면도이다.
도 7a는 도 1a의 C-D 라인을 따른 대안적인 단면도이다.
도 7b는 도 1a의 A-B 라인을 따른 대안적인 단면도이다.
도 7c는 도 1a의 E-F 라인을 따른 대안적인 단면도이다.
도 8a는 도 4a의 C-D 라인을 따른 대안적인 단면도이다.
도 8b는 도 4a의 A-B 라인을 따른 대안적인 단면도이다.
도 8c는 도 4a의 E-F 라인을 따른 대안적인 단면도이다.
도 9a는 본 발명에 따른 자전거 프레임의 측면도이다.
도 9b는 도 9a의 자전거 프레임의 다른 측면도이다.
도 10a는 도 9a의 C-D 라인을 따른 단면도이다.
도 10b는 도 9a의 A-B 라인을 따른 단면도이다.
도 10c는 도 9a의 E-F 라인을 따른 단면도이다.
도 1a는 다이아몬드 프레임과 같은 예에 의해 구성된 본 발명에 따른 자전거 프레임(1)의 측면도를 도시하고, 이러한 프레임은 하부 튜브(2), 상부 튜브(4), 새들 튜브(6), 헤드 튜브(6), 바닥 브라켓 하우징(10), 새들 버팀대(12) 및 하부 버팀대(14)를 갖는다.
본 발명에 따른 자전거 프레임(1)은 배터리 하우징(20)을 갖는 배터리 팩(18)으로 구성된 개별 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 프레임부(16)를 갖는다. 배터리 팩(18)을 장착하기 위한 프레임부(16)는 바닥 브라켓 하우징(10) 및 헤드 튜브(8) 사이에서 하부 튜브(2)의 중심 약간 아래에 제공된다. 배터리 팩(18)은 프레임부(16) 위에 배열된다. 결과적으로, 배터리 팩(18)은 사용자에 의해 프레임(1)에서 고정되고, 위로부터 쉽게 삽입될 수 있다. 다시 말하면, 배터리 팩(18)은 위로부터 프레임부(16) 상에 위치한다. 이러한 배열로, 예를 들어 그라운드를 터치하거나 또는 돌에 의한 충격에 의한 손상에 대한 배터리 팩(18)의 최선의 가능한 보호가 이루어진다. 프레임부(16)는 경사진 단부 영역을 갖는다. 이러한 경사진 단부 영역은 바람직하게는 상부 튜브 영역에 제공된다. 이러한 경사는 거의 수직으로 연장되는 방식으로 선택된다.
도 1b는 도 1a의 자전거 프레임(1)의 다른 측면도이다. 도 1a 및 1b에 따르면, 배터리 팩(18)은 프레임부(16)의 영역에서 하부 튜브(2)의 프레임 상부 위에서 윗 방향으로 돌출되어 있다.
도 1a에서 C-D 라인을 따른 단면도를 도시하는 도 2a에서 특히 볼 수 있는 것처럼, 배터리 팩(18)의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 자전거 프레임(1)의 프레임부(16)는 프레임 중심면(24)에 대해 비대칭적 단면을 갖는다. 배터리 하우징(20) 및 내부에 개략적으로 도시된 배터리 셀(22)을 갖는 배터리 팩(18)은 에너지 저장 소자 중심면(26)에 대해 비대칭적 단면을 갖고, 프레임 중심면(24) 및 에너지 저장 소자 중심면(26)은 공통 평면에 배열된다. 결과적으로, 배터리 팩(18)의 단면은 가장 높은 기술적 및 시각적 요구사항을 충족시키는 전체 단면을 형성하도록 프레임부(16)의 매우 강성한 단면(highly rigid cross section)에 의해 보완될 수 있다. 설치 공간 요구는 최소화되고, 이에 의해 조작 및 민첩성이 향상된다. 또한, 프레임부(16) 및 배터리 팩(18) 사이의 최적화된 상호 작용이 이루어진다. 배터리 팩(18)은 자전거 프레임의 일 측부로, 즉 측방향으로 또는 윗 방향으로 선택적으로 삽입되거나 제거될 수 있다. 결과적으로, 배터리 팩(18)의 향상된 조작(handling)이 가능해진다.
자전거 프레임(1)의 본 발명에 따른 이러한 제 1 변형에 따르면, 프레임부(16)는 거의 L-형상의 단면을 갖는다. 이 경우에, 프레임부(16)의 수직 레그(28)는 수평 레그(30)에 대해 직각으로 배열된다. 레그(legs; 28, 30) 둥근 모서리 영역을 가진 거의 직사각형 기본 형상을 갖는다. 이에 대응하여, 배터리 팩(18) 또한 둥근 모서리 영역을 가진 거의 L-형상의 단면을 갖는다.
배터리 팩(18)의 상부 접촉면(32)은 프레임부(16)의 상부 베어링면(34) 상에 위치한다. 배터리 팩(18)의 하부 접촉면(36)은 프레임부(16)의 하부 베어링면(38) 상에 위치한다. 프레임부(16)의 하부 베어링면(38)은 상부 베어링면(34)보다 넓다. 프레임부(16)의 하부 베어링면(38)은 도면에서 좌측에 배열되어 있다. 배터리 팩(18)의 상부 접촉면(32)은 하부 접촉면(36)에 측벽(40)으로 연결되며, 측벽(40)은 접촉면(32, 36)에 대해 직각으로 연장된다.
프레임부(16)의 상부 베어링면(34)은 측벽(42)에 의해 하부 베어링면(38)으로 연결되고, 측벽(42)은 베어링면(34, 38)에 대해 수직으로 연장된다.
따라서, 프레임부(16) 및 배터리 팩(18)은 거의 계단식으로 대각선 분할면(stepped, diagonal dividing plane)을 형성하고, 이는 단면의 바닥부 좌측으로부터 상부 우측으로 연장된다. 배터리 팩(18) 및 프레임부(16)는 서로 보완되어 직사각형 전체 단면을 형성한다. 이 경우에, 단면은 사각형 또는 거의 사각형이다.
극도로 콤팩트하며 균일한 프레임 형상(extremely compact, homogeneous frame shape)이 여기서 이루어지고, 이는 강도 요구사항도 또한 만족시킨다.
각각 도 1a의 A-B 및 E-F 라인을 따른 단면에 관련된 도 2b 및 도 2c에 의해 도시된 것처럼, 프레임부(16)의 위에서 그리고 아래에서 프레임은 거의 직사각형 단면을 갖는다. 단면의 외부 치수(external dimensions)는 프레임부(16)의 외부 치수에 거의 대응된다.
도 3a 및 3b는, 예를 들어 모터-기어링 유닛과 같은 바닥 브라켓 드라이브(미도시)를 위한 오목한 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클(44)을 갖는 본 발명에 따른 변형예의 측면도를 도시한다. 이 경우에 배터리 팩(18)은 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클(44)의 영역 안으로 가능한 멀리 연장되어 있다(extend). 이러한 실시예에서, 배터리 팩(18)은 하부 튜브의 하부 단부 영역에 배열되고, 이에 의해 외관상 매력적이고 낮은 전체 무게 중심에 최적화된다. 자전거 프레임의 단면은 도 2a 내지 2c에 따른 단면에 대응된다.
본 발명에 따른 자전거 프레임(100)의 도 4a 및 4b에 따른 추가적인 변형예에서, 프레임부(104)는 배터리 팩(102)을 수용하도록 제공된다. 배터리 팩(102)은 프레임부(104)에 수평적으로(flush) 수용된다. 프레임부(104)는 경사진 방식으로 연장되는 단부 영역(105)을 갖는다. 이러한 단부 영역(105)은 상부 튜브 영역에 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 경사는 거의 수직으로 연장되도록 선택된다.
도 4a의 C-D 라인을 따른 단면을 도시하는 도 5a에서 볼 수 있는 것처럼, 배터리 팩(102)의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 자전거 프레임(100)의 프레임부(104)는 수직 프레임 중심면(106)에 대해 비대칭적 단면을 갖는다.
배터리 팩(102)은 에너지 저장 소자 중심면(108)에 대해 비대칭적 단면을 갖고, 프레임 중심면(106)은 에너지 저장 소자 중심면(108)으로부터 우측으로 오프셋(offset) 방식으로 배열된다. 또한, 배터리 팩(102)은 이러한 변형에서 적어도 부분적으로 L-형상을 갖는다. 프레임부(104)는 계단식 단면을 갖는다. 이러한 실시예에서 분할면은 대각선 형태이며 계단 형태를 갖는다.
프레임부(104)는, 도면에서 수평인 제 1 베어링면(112) 및 도면에서 수평인 제 2 베어링면(114)을 갖는 계단(110), 도면에서 수직인 제 1 벽면(116) 및 도면에서 수직인 제 2 벽면(118)을 갖는다. 베어링면(112, 114)은 벽면(116, 118)에 대해 수직으로 배열된다. 배터리 팩(102)은 서로 수직으로 연장하는 수평 제 1 레그(120) 및 수직 제 2 레그(122)를 갖는다. 레그(120, 122)는 거의 동일한 길이를 갖는다. 제 2 레그(122)는 제 1 레그(120)보다 넓다.
프레임부(104) 및 배터리 팩(102)은 거의 대각선 분할면을 형성하고, 이는 단면의 바닥부 좌측으로부터 상부 우측으로 연장한다. 배터리 팩(102)은 프레임부(104)의 영역에서 하부 튜브의 프레임 상부와 거의 수평적으로 종결된다(terminate). 프레임부(104) 및 배터리 팩(102)은 둥근 모서리 영역을 갖는다. 배터리 팩(102) 및 프레임부(104)는 서로 보완하여 직사각형 단면을 형성한다. 이러한 단면은 이 경우에 사각형일 수 있다. 이러한 변형에서, 콤팩트하며 균일한 프레임 형상이 이루어진다. 배터리 팩(102)은 자전거 프레임의 일 측부로 또는 윗 방향으로 선택적으로 삽입 또는 제거될 수 있다. 이는 향상된 조작을 가능하게 한다.
각각 도 4a의 A-B 라인 및 E-F 라인을 따른 단면도에 관한 도 5b 및 5c에서 도시된 것처럼, 프레임부의 위로 그리고 아래로 프레임(100)은 동일한 높이 및 폭의 거의 사각형 단면을 갖는다. 단면의 외부 치수는 프레임부(104)의 외부 치수와 거의 대응된다.
도 6a 및 6b는 예를 들어 모터-기어링 유닛과 같은 바닥 브라켓 드라이브(미도시)를 위한 오목한 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클(124)을 갖는 변형의 측면도를 도시한다. 이 경우에, 배터리 팩(102)은 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클(124)의 영역으로 가능한 멀리 연장된다. 이러한 실시예에서, 배터리 팩(102)은 하부 튜브의 하부 단부 영역에 배열되고, 이에 의해 외관상 매력적이며 하부 전체 무게 중심에 대해 최적화된다. 자전거 프레임의 단면은 도 5a 내지 5c에 따른 단면과 대응될 수 있다.
도 1a 및 1b에 따른 본 발명에 따른 자전거 프레임의 대안적인 변형에서, 도 7a에서 참조될 수 있는 것처럼, 프레임부(200)는 다각형 단면을 갖는 배터리 팩(202)을 수용하도록 구성된다. 프레임부(200)는 배터리 팩(202)을 위한 베어링 각(α)을 둘러싸는 두 개의 베어링면(204, 206)을 갖는 러프하게(roughly) 거의 삼각형 단면을 갖는다. 베어링면(204, 206)은 거의 중심적으로 배열된 V-형상의 새들(saddle)을 형성하고, 그 꼭지점은 삼각형 베이스면으로부터 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 베어링 각(α)의 크기는 바람직하게는 약 120˚ 내지 170˚의 범위이다. 도시된 특별히 유리한 실시예에서, 베어링 각(α)은 약 160˚이다. 제 1 프레임부 각(β)은 약 30˚ 내지 70˚의 범위이다. 도시된 특별히 유리한 실시예에서, 프레임부 각(β)은 약 45˚이다. 제 2 프레임부 각(γ)은 약 30˚ 내지 80˚의 범위이다. 도시된 특별히 유리한 실시예에서, 프레임부 각(γ)은 약 65˚이다.
배터리 팩(202)은 프레임부를 향한 접촉각(△)을 둘러싸는 두 개의 접촉면(208, 210)을 대응적으로 갖는다. 접촉면(208, 210)은 오목한 깊은 포인트를 형성하고, 이는 거의 중심적으로 배치되며 그 꼭지점은 내부로 돌출된다. 각은 프레임부의 각에 맞추어진다(adapted to). 따라서, 프레임부(200) 및 배터리 팩(202)은 거의 대각선 분할면을 형성하고, 이는 단면으로 바닥부 좌측으로부터 상부 우측으로 연장된다.
배터리 팩(202)은 프레임부(200) 위에 배열되며 그 위에 놓인다. 배터리 팩(202)은 프레임부(200)를 보완하여 콤팩트한 직사각형 단면을 형성한다. 배터리 팩(202)은 자전거 프레임의 일 측면으로 또는 윗 방향으로 선택적으로 제거 또는 삽입될 수 있다.
각각 도 1a의 A-B 라인 또는 E-F 라인을 따른 대안적인 단면과 관련된 도 7b 및 7c에서 보는 것처럼, 이러한 변형예에서, 프레임부(200)의 위로 그리고 아래로 프레임은 거의 직사각형 단면을 갖는다. 프레임의 폭은 이 경우에 그 높이보다 크다.
도 3a, 3b와 유사하게, 이러한 단면 변형에서 자전거 프레임은 오목한 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클을 포함할 수 있다. 자전거 프레임의 단면은 도 7a 내지 7c에 따른 단면과 대응된다.
도 4a 및 4b에 따른 본 발명에 따른 자전거 프레임의 추가적인 대안적인 변형에서, 도 8a에서 참조될 수 있는 것처럼, 배터리 팩(302)을 수용하기 위한 프레임부(300)는 거의 W-형상의 단면을 갖도록 구성된다. 프레임 중심면(303)에 대해 비대칭인 프레임부(300)는, 또한 거의 W-형상의 에너지 저장 소자 지지면(306)을 위한 대각선으로 경사진 거의 W-형상의 프레임 지지면(304)을 갖는다.
프레임 지지면(304)은 거의 수평의 지지면(308) 및 거의 수직의 지지면(310)으로 이루어지고, 이러한 지지면들은 두 개의 외부로 경사진 새들 면들(312, 314)에 의해 연결되며, 이러한 새들 면들은 중심 정점(central vertex)을 형성한다. 수직 각(П)은 약 90˚ 내지 170˚의 범위이고, 바람직하게는 약 150˚이다. 배터리 팩(302)은 대응하는 수직 각을 갖는다.
프레임부(300)는 도면에서 거의 수직인 외부면(318) 및 도면에서 수평인 외부면(316)을 갖는 깎인 하부(faceted lower side)를 갖고, 외부면들(316, 318)은 비스듬한 외부면(320)에 의해 연결된다. 비스듬한 외부면(320)은 프레임 단면에 대해 바닥부 좌측으로부터 상부 우측으로 연장된다. 이는 약 10˚ 내지 70˚의 경사 각을 가지며, 바람직하게는 30˚의 경사각을 갖는다.
배터리 팩(302)은 상부 외부면(322) 및 측방향 외부면(324)을 갖고, 이는 약 60˚ 내지 140˚, 바람직하게는 약 100˚의 각(
Figure pct00001
)으로 둘러싼다. 또한, 이는 배터리 팩(320)을 측면 방향을 따라 제거하는 것을 가능하게 한다. 프레임부(300) 및 배터리 팩(320)은 둥근 모서리 영역을 갖는다. 프레임부의 영역에서 배터리 팩(302)은 하부 튜브의 프레임 상부와 거의 동일한 높이에서 종결된다.
각각 도 4a의 A-B 라인 및 E-F 라인을 따른 대안적인 단면에 관련된 도 8b 및 8c에서 도시된 것처럼, 프레임부의 위로 그리고 아래로 프레임은 도 8a에 따른 전체 단면과 대응하는 단면 및 치수를 갖는다.
도 6a, 6b와 유사하게, 이러한 단면 변형에서 자전거 프레임에는 오목한 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클이 제공될 수 있다. 자전거 프레임의 단면은 도 8a 내지 8c에 따른 단면과 대응된다.
본 발명에 따른 특별히 바람직한 자전거 프레임(400)의 마지막 변형은 도 9a 및 9b에서 도시된다. 도 9a의 C-D 라인을 따른 단면을 도시하는 도 10a에서 참조될 수 있는 것처럼, 중심면(403)에 대해 프레임부(402)는 직각 삼각형의 형상으로 대칭적인 거의 삼각형 단면을 갖는다.
이 경우에, 프레임부(402) 및 배터리 팩(404)은 대각선 분할면(406)을 형성하고, 이러한 분할면은 단면에서 바닥부 좌측으로부터 상부 우측으로 연장된다. 더 긴 삼각형 측부가 베어링면(408)으로 이용된다. 베어링면(408)은 약 20˚ 내지 70˚의 범위, 바람직하게는 약 40˚의 경사각(ε)을 갖는다. 이 경우에, 배터리 팩(404) 및 프레임부(402)는 서로 보완하여 거의 사각형을 형성한다. 또한, 이러한 변형에서 가장 큰 강도를 가지며 전체적으로 콤팩트한 균일한 프레임 형상이 얻어진다. 배터리 팩(404)은 프레임부(402)의 영역에서 하부 튜브의 프레임 상부 위에서 약간 윗 방향으로 돌출된다.
배터리 팩(404)은 프레임부(402)의 위로부터 위치하고, 직각 삼각형 형상으로 대응하는 삼각형 단면을 갖는다. 더 긴 삼각형 측부가 접촉면으로 이용된다. 접촉면은 약 20˚ 내지 70˚의 범위, 바람직하게는 약 40˚로 프레임부와 대응하는 경사각을 갖는다. 이 경우에, 배터리 팩(404)은 자전거 프레임의 일 측부로 또는 윗 방향으로 선택적으로 제거될 수 있고, 이에 의해 인체공학적인 조작이 가능하게 된다.
본 발명의 실시예는 상기에서 설명되고 도시된 실시예에 제한되는 것은 아니고, 당업자에 의해 다양한 변형이 가능하다.
특히 배터리 팩과 같은 하나 이상의 개별적인 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 적어도 하나의 프레임부를 갖는 자전거 프레임이 개시된다. 본 발명에 따르면, 에너지 저장 소자를 제거 가능하게 장착하기 위해 구성된 프레임부는 중심면에 대해 비대칭적 단면을 갖는다. 본 발명에 따른 전기 자전거는 적어도 하나의 개별적인 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 프레임부를 가지며, 이러한 프레임부는 프레임 중심면에 대해 비대칭적 단면을 갖는다. 또한, 에너지 저장 소자가 개시되고, 이러한 에너지 저장 소자는 에너지 저장 소자 중심면에 대해 비대칭적 단면을 갖는다.
1 자전거 프레임
2 하부 튜브
4 상부 튜브
6 새들 튜브
8 헤드 튜브
10 바닥 브라켓 하우징
12 새들 버팀대
14 하부 버팀대
16 프레임부
18 배터리 팩
20 배터리 하우징
22 배터리 셀
24 프레임 중심면
26 에너지 저장 소자 중심면
28 수직 레그(vertical leg)
30 수평 레그(horizontal leg)
32 접촉면
34 베어링면
36 접촉면
38 베어링면
40 측벽
42 측벽
44 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클 (bottom bracket drive receptacle)
100 자전거 프레임
102 배터리 팩
104 프레임부
105 단부 영역(end region)
106 프레임 중심면
108 에너지 저장 소자 중심면
110 계단
112 제 1 베어링면
114 제 2 베어링면
116 제 1 벽면
118 제 2 벽면
120 제 1 레그
122 제 2 레그
124 바닥 브라켓 드라이브 리셉터클
200 프레임부
202 배터리 팩
204 베어링면
206 베어링면
208 접촉면
210 접촉면
300 프레임부
302 배터리 팩
303 프레임 중심면
304 프레임 지지면
306 에너지 저장 소자 지지면
308 지지면
310 지지면
312 새들 면 (saddle surface)
314 새들 면들
316 외부면
318 외부면
320 사선 외부면(oblique outer surface)
322 외부면
324 외부면
400 자전거 프레임
402 프레임부
403 프레임 중심면
404 배터리 팩
406 분할면

Claims (15)

  1. 하나 이상의 개별적인 에너지 저장 소자(at least one separate energy storage device; 18, 102, 202, 302, 404), 특히 배터리 팩의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 하나 이상의 프레임부(16, 104, 200, 300, 402)를 갖는 자전거 프레임(1, 100, 400)으로서,
    상기 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 302, 404)의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 상기 프레임부(16, 104, 200, 300, 402)는 프레임 중심면(24, 106, 303, 403)에 대해 비대칭적 단면을 갖는 것을 특징으로 하는,
    자전거 프레임.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 302, 404)를 장착하도록 구성된 하부 튜브(2)를 포함하는,
    자전거 프레임.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 302, 404)는 적어도 부분적으로(at least in portion) 에너지 저장 소자 중심면(26, 108)에 대해 비대칭적인 단면을 갖는,
    자전거 프레임.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부(16, 104, 200, 300, 402) 및 상기 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 302, 404)는 거의 대각선 분할면을 형성하는,
    자전거 프레임.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부(16, 104, 200, 402)의 단면 및 상기 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 404)의 단면은 서로 보완하여(complement one another) 거의 직사각형 형상의 전체 단면을 형성하는,
    자전거 프레임.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 302, 404)는 상기 프레임부(16, 104, 200, 300, 402) 위에 배열되는,
    자전거 프레임.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부(16, 104)는 적어도 부분적으로 L-형상의 단면을 갖는,
    자전거 프레임.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자(18, 102)는 적어도 부분적으로 L-형상의 단면을 갖는,
    자전거 프레임.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부는 적어도 부분적으로 계단 형상의 단면(16, 104, 300)을 갖는,
    자전거 프레임.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부(16, 104, 200, 300, 402)는 적어도 부분적으로 다각형 형상의 단면을 갖는,
    자전거 프레임.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부(200, 300)는, 베어링 각(α,П)으로 둘러싸는 베어링면을 갖고, 상기 에너지 저장 소자를 위한 거의 V-형상 또는 W-형상을 갖는,
    자전거 프레임.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임부(200, 402)는 적어도 부분적으로 삼각형 형상의 단면을 갖는,
    자전거 프레임.
  13. 제 1 항 내지 제 6 항 및 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 소자(404)는 적어도 부분적으로 삼각형 형상의 단면을 갖는,
    자전거 프레임.
  14. 하나 이상의 개별적인 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 302, 404), 특히 배터리 팩의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 하나 이상의 프레임부(16, 104, 200, 300, 402)를 갖는 자전거 프레임(1, 100, 400)을 포함하는 전기 자전거로서,
    상기 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 302, 404)의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 상기 프레임부(16, 104, 200, 300, 402)는 프레임 중심면(24, 106, 303, 403)에 대해 비대칭적 단면을 갖는 것을 특징으로 하는,
    전기 자전거.
  15. 하나 이상의 개별적인 에너지 저장 소자의 제거 가능한 장착을 위해 구성된 하나 이상의 프레임부(16, 104, 200, 300, 402)를 갖는 자전거 프레임(1, 100, 400)을 포함한 전기 자전거용 에너지 저장 소자, 특히 배터리 팩(18, 102, 202, 302, 404)으로서,
    상기 전기 자전거용 에너지 저장 소자는 상기 자전거 프레임(1, 100, 400)의 상기 프레임부(16, 104, 200, 300, 402)로 삽입을 위한 배터리 하우징(20)을 포함하고,
    상기 에너지 저장 소자(18, 102, 202, 302, 402)는 에너지 저장 소자 중심면(26, 108)에 대해 비대칭적 단면을 갖는 것을 특징으로 하는,
    에너지 저장 소자.
KR1020177020527A 2014-12-22 2015-12-22 자전거 프레임, 전기 자전거 및 에너지 저장 소자 KR20170120573A (ko)

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