KR20180036033A - 케이던스 센서를 포함하는 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이던스 센서를 포함하는 자전거에 관한 것으로, 전기를 공급하는 배터리, 블루투스, 회로판, 케이스, 두 개의 센서를 포함하는 케이던스 센서를 구성하되, 케이스는 상기 배터리, 블루투스, 회로판, 하나의 센서를 포함하는 메인케이스와 그 메인케이스 일측에 위로 볼록한 구조의 걸이부와 그 걸이부에서 수평 방향으로 돌출되어 다른 하나의 센서가 수납된 센서케이스가 일체되어 구성하고, 자전거의 체인스테이에 내부로 인입된 구조의 안착홈이 구성되어, 체인스테이 위에서 케이던스 센서를 끼워 조립하여, 걸이부가 체인스테이 상부에 걸리고, 체인스테이 일면이 안착홈에 안착 및 수용된 구조의 자전거를 구성하여, 바퀴 스포크와 크랭크 암에 각각의 마그네틱 센서를 설치하고, 바퀴 중심에서 스포크의 마그네틱 센서의 거리가 입력되어, 자전거의 주행 시에 케이던스 센서에 의해서 속도, 이동거리, 케이던스 등을 단말기에 표시하며, 케이던스의 걸이부와 체인스테이의 안착홈에 의해 케이던스의 설치가 용이하고, 안착홈의 인입된 구조에 의해 체인스테이의 강도 저하를 최소화하여 자전거 사용에 따른 안전성이 높은 것이다.

Description

케이던스 센서를 포함하는 자전거{the bicycle with cadence sensor}

본 발명은 케이던스 센서를 포함하는 자전거에 관한 것으로, 전기를 공급하는 배터리, 블루투스, 회로판, 케이스, 두 개의 센서를 포함하는 케이던스 센서를 구성하되, 케이스는 상기 배터리, 블루투스, 회로판, 하나의 센서를 포함하는 메인케이스와 그 메인케이스 일측에 위로 볼록한 구조의 걸이부와 그 걸이부에서 수평 방향으로 돌출되어 다른 하나의 센서가 수납된 센서케이스가 일체되어 구성하고, 자전거의 체인스테이에 내부로 인입된 구조의 안착홈이 구성되어, 체인스테이 위에서 케이던스 센서를 끼워 조립하여, 걸이부가 체인스테이 상부에 걸리고, 체인스테이 일면이 안착홈에 안착 및 수용된 구조의 자전거를 구성하여, 케이던스 센서에 의해 속도, 이동거리, 케이던스 등을 단말기에 표시하며, 안착홈은 체인스테이의 강도 저하를 최소화하여 자전거 사용에 따른 안전성이 높은 것이다.

일반적으로 자전거는 안장에 올라앉아 두 손으로 핸들을 잡고 두 발로 페달을 교대로 밟아 체인으로 바퀴를 돌려서 이동하는 수단으로, 자전거는 마름모(또는 다이아몬드) 구조의 프레임, 그 프레임의 앞뒤로 앞바퀴와 뒷바퀴가 결합되는데, 앞바퀴는 조향, 뒷바퀴가 구동식이며, 안장에 앉은 사람의 발힘을 크랭크 기구로 회전력으로 바꾸어 큰 스프로킷에 물려 있는 체인으로 뒷바퀴에 전달한다.

한편, 자전거의 프레임은 헤드튜브(head Tube), 탑튜브(top Tube), 다운튜브(down Tube), 시트스테이(seat Stay), 체인스테이(chain Stay)로 구성되며, 헤드튜브 아래의 포크와 프레임을 가로지르는 시트튜브 등이 더 구성되어 구성하며, 이러한 자전거 프레임은 초기에 스틸로 제작되었으나, 크로몰리, 티타늄, 알루미늄, 카본 등의 재질로 만들어지며, 최근 전문용 자전거는 가볍고 강도가 높은 카본 재질의 프레임을 적용하고 있다.

이러한 자전거는 개인의 체형이나 취향에 맞는 맞춤형 제품으로 제공되기도 하며, 선수용 자전거, 산악용 자전거, 히치 하이킹, 운동용 자전거 등에 사용되는 자전거는 가벼우면서 강도가 높은 프레임이 적용되며, 자전거를 타면서 이동거리나 속도, 운동량(칼로리 소모량) 등을 검출하고, 이것을 스마트폰이나 별도의 디스플레이, 단말기 등에 표시할 수 있는 장비가 개발되고 있다.

그래서 자전거의 스피드를 체크할 수 있는 다양한 센서가 개발되어 있으며, 대표적인 예가 캐이던스 센서(케이던스 속도계, 스피드 센서)로, 케이던스 센서는 두 개의 마그네틱 센서와 함께 사용되며, 케이던스 센서는 체인스테이에 설치되고, 마그네틱 센서는 뒷바퀴의 스포크(살대)와 크랭크 암에 설치되고, 케이던스 센서에 의해서 자전거 바퀴의 회전수와 페달의 회전수를 측정하여, 기본적으로는 이동거리, 이동속도, 분당 페달 회전수, 이동 시간, 운동량(칼로리 소모량) 등을 검출하고, 이것을 스마트폰이나 별도의 디스플레이, 단말기 등에 표시할 수 있는 장비가 개발되고 있다.

예를 들어, 미국특허등록 제7878521호에는 자전거 포크에 센서(detector)를 설치하되, 포크에 오목한 홈(recess)을 형성하고, 그 포크의 홈에는 내부 공간과 관통된 홀이 형성되어, 포크의 홈에 센서의 일면이 안착되면서, 센서의 돌출될 부분이 홀에 끼우며, 홈에 안착된 센서를 볼트로 포크에 고정하는 구조의 자전거에 대한 내용이 게시되어 있다.

그러나 앞서 예시한 발명은 센서의 일면이 안착되어 수용하는 홈과 홀이 포크에 형성되는데, 포크에 형성되는 홀은 포크의 강도를 낮추게 되므로, 자전거 프레임의 전체 강성이 떨어지고, 자전거 주행 중의 안전성이 떨어지는 문제를 야기하므로, 프레임에 대한 강성(강도)의 변화를 최소화하면서 설치할 수 있는 센서의 구조 또는 강성의 변화를 최소화하면서 센서를 설치 수 있는 자전거 개발의 필요성이 대두되었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 전기를 공급하는 배터리, 블루투스, 회로판, 케이스, 두 개의 센서를 포함하는 케이던스 센서를 구성하되, 케이스는 상기 배터리, 블루투스, 회로판, 하나의 센서를 포함하는 메인케이스와 그 메인케이스 일측에 위로 볼록한 구조의 걸이부와 그 걸이부에서 수평 방향으로 돌출되어 다른 하나의 센서가 수납된 센서케이스가 일체되어 구성하고, 자전거의 체인스테이에 내부로 인입된 구조의 안착홈이 구성되어, 체인스테이 위에서 케이던스 센서를 끼워 조립하여, 걸이부가 체인스테이 상부에 걸리고, 체인스테이 일면이 안착홈에 안착 및 수용된 구조의 자전거를 구성하여, 케이던스 센서에 의해 속도, 이동거리, 케이던스 등을 단말기에 표시하며, 안착홈은 체인스테이의 강도 저하를 최소화하여 자전거 사용에 따른 안전성을 높이도록 한다.

또, 안착홈은 체인스테이의 측면에 형성하는 측면홈과 그 측면홈에 이어져 체인스테이 상부로 이어지는 상부홈으로 구성되어, 측면홈에 케이던스 센서 일면이 안착 및 수용되고, 상부홈에 걸이부가 안착되는 구조로 조립되되, 걸이부의 내부폭은 상부홈이 형성된 체인스테이 폭보다 좁게 형성된 상태로 조립되어, 걸이부에 의한 케이던스 센서의 고정이 견고하도록 한다.

이와 같이 본 발명은, 전기를 공급하는 배터리, 블루투스, 회로판, 케이스, 두 개의 센서를 포함하는 케이던스 센서를 구성하되, 케이스는 상기 배터리, 블루투스, 회로판, 하나의 센서를 포함하는 메인케이스와 그 메인케이스 일측에 위로 볼록한 구조의 걸이부와 그 걸이부에서 수평 방향으로 돌출되어 다른 하나의 센서가 수납된 센서케이스가 일체되어 구성하고, 자전거의 체인스테이에 내부로 인입된 구조의 안착홈이 구성되어, 체인스테이 위에서 케이던스 센서를 끼워 조립하여, 걸이부가 체인스테이 상부에 걸리고, 체인스테이 일면이 안착홈에 안착 및 수용된 구조의 자전거를 구성하여, 케이던스 센서에 의해 속도, 이동거리, 케이던스 등을 단말기에 표시하며, 케이던스의 설치가 용이하고 그 설치 구조가 견고하며, 안착홈은 체인스테이의 강도 저하를 최소화하여 자전거 사용에 따른 안전성이 높은 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 케이던스 센서의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 케이던스 센서의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따라 케이던스 센서가 설치되는 자전거의 체인스테이 부분의 확대도.
도 4는 본 발명에 따라 케이던스 센서를 포함하는 자전거의 체인스테이 부분의 확대도.
도 5는 일반적인 자전거 프레임 구조를 보여주는 측면도.

본 발명은 케이던스 센서를 포함하는 자전거에 관한 것으로, 전기를 공급하는 배터리, 블루투스, 회로판, 케이스, 두 개의 센서를 포함하는 케이던스 센서를 구성하되, 케이스는 상기 배터리, 블루투스, 회로판, 하나의 센서를 포함하는 메인케이스와 그 메인케이스 일측에 위로 볼록한 구조의 걸이부와 그 걸이부에서 수평 방향으로 돌출되어 다른 하나의 센서가 수납된 센서케이스가 일체되어 구성하고, 자전거의 체인스테이에 내부로 인입된 구조의 안착홈이 구성되어, 체인스테이 위에서 케이던스 센서를 끼워 조립하여, 걸이부가 체인스테이 상부에 걸리고, 체인스테이 일면이 안착홈에 안착 및 수용된 구조의 자전거를 구성하여, 케이던스 센서에 의해 속도, 이동거리, 케이던스 등을 단말기에 표시하며, 케이던스의 걸이부와 체인스테이의 안착홈에 의해 케이던스의 설치가 용이하고, 안착홈의 인입된 구조에 의해 체인스테이의 강도 저하를 최소화하여 자전거 사용에 따른 안전성이 높은 것이다.

본 발명에 따른 케이던스 센서를 포함하는 자전거는, 도4에 도시한 바와 같이, 체인스테이(250)에 형성한 안착홈에 케이던스 센서(100)가 설치된 자전거로, 먼저, 도1과 도2를 참고하여 케이던스 센서(100)를 설명하면, 케이던스 센서(100)는 속도와 케이던스(페달 회전수)를 동시에 측정하는 듀얼 센서로, 케이던스 내부에는 2개의 센서(140)(141)가 내장되고, 이 두 개의 센서(140)(141)는 별개로 설치되는 두 개의 마그네틱 센서(미도시)의 값을 검출하는데, 하나의 마그네틱 센서는 크랭크 암에 설치되고, 다른 하나의 마그네틱 센서는 바퀴의 스포크(살대)에 설치된다.

참고로, 바퀴의 스포크(살대)에 설치할 때, 바퀴의 중심에서 마그네틱이 센서가 설치된 살대까지의 거리를 입력하면, 스포크의 회전수의 측정으로 자전거 주행 중의 속도와 이동거리를 산출하고, 크랭크 암의 회전수 측정으로 케이던스(분당 회전수)와 운동량 등을 산출한다.

그리고 케이던스 센서(100)는 배터리(110), 블루투스, 회로판(120), 케이스, 걸이부(131) 및 두 개의 센서(140)(141)로 구성하며, 먼저, 배터리(110)는 케이던스 센서(100)에 전원(전기)를 공급하는 것으로, 배터리(110)는 동전 배터리(110)와 같이 납작하고 크기가 작은 것을 사용하는 것이 바람직하며, 배터리(110)의 상태는 단말기(미도시)에 의해 체크되도록 하는 것이 바람직하다.

또, 블루투스는 휴대 기기들을 무선으로 연결하는 통신 기술을 말하는 것으로, 이 블루투스의 적용으로 도난 방지 센서와 연결된 단말기(블루투스 기기, 단말기의 대표적인 예로는 스마트폰이 있다.)와 페어링(pairing)(블루투스 기기끼리 연결하는 것을 말한다.)하여 무선 통신이 가능하도록 한다.

또한, 회로판(120)은 두 개의 센서(140)(141)에 의해서 페달의 회전수와 자전거 바퀴의 회전수를 검출하여, 케이던스, 이동거리, 속도(주행 속도), 운동량 등을 산출하여, 그 값을 단말기로 전송하며, 블루투스의 연결 및 작동이 이루어지도록 하며, 필요에 따라 배터리(110)의 상태(사용량)이 단말기에 표시되도록 하며, 회로판(120)은 앞서 설명한 케이던스 센서(100)에 포함된 내부의 두 센서(140)(141), 블루투스, 배터리(110)와 별도의 단말기가 유기적으로 연결되어 작동하는 회로를 구성한다.

다음으로, 케이스는 메인케이스(130), 걸이부(131), 센서케이스(132)가 일체된 구조로, 메인케이스(130)에는 배터리(110), 블루투스, 회로판(120), 하나의 센서(140) 등을 수용하여 보호하는 구조로 구성하고, 걸이부(131)는 그 메인케이스(130) 일측에 위로 볼록하게 돌출된 구조로 구성하며(걸이부는 메인케이스면에 대해서 수직 방향으로 돌출된다.), 센서케이스(132)는 상기 걸이부(131)에서 수평 방향으로 돌출된 구조로 구성되어, 그 센서케이스(132)에 나머지 하나의 센서(141)를 수용하여 보호하는 구조로 구성한다.

그리고 메인케이스(130)는 납작하면서 긴 형상으로 형성되어 간섭을 최소화하고, 배터리(110)는 교체를 위해 분리와 결합을 용이하도록 서랍식으로 조립과 분해가 가능한 서랍식으로 탈착되는 구조의 서랍식 배터리를 적용하거나, 또는, 도2에 도시한 바와 같이, 동전 형식의 배터리(110)를 걸이부(131)쪽의 메인케이스(130)에서 배터리커버(130b)와 함께 수납되고, 배터리커버(130b)의 분리로 배터리(110)를 교체할 수 있도록 하며, 배터리(110)와 배터리커버(130b) 부분은 메인케이스(130)에 두께에 비해 원통형으로 돌출된 구조를 가진다.

한편, 이 케이던스 센서(100)는 배터리커버(130b) 반대측으로 커버(130a)가 분리되고, 센서케이스(132)에는 센서커버(132a)가 분리되어, 내부 수리(센서나 회로판의 교체, 기타 소모품 교체, 기타 수리)가 용이하도록 하며, 이외에도 케이던스 센서(100)에는 전원 버튼(미도시), 블루투스 페어링용 버튼(미도시) 등 다양한 버튼이 구성된다.

또, 케이던스 센서(100)의 케이스는 ABS 수지(acrylonitrile-butadiene-styrene resin)와 같은 합성수지로 성형으로 제작되는데, 특히 걸이부(131)의 내부 폭은 후에 설명하는 안착홈(251)이 형성된 체인스테이(250)의 폭보다 조금 작게 형성하여, 걸이부(131)가 가지는 약간의 탄성으로 안착홈(251)에 집게처럼 체인스테이(250)를 압박하는 구조로 설치되어 케이던스 센서(100)가 체인스테이(250)에 견고히 고정되도록 한다.

마지막으로, 케이던스 센서(100)에 포함되는 두 개의 센서(140)(141)에 대해서는 앞에서 설명하였으며, 하나의 센서(140)는 메인케이스(130) 내부에 설치되고, 다른 하나는 센서(141)는 센서케이스(132)에 설치되고, 이 두 개의 센서(140)(141)는 크랭크 암에 설치되는 마그네틱 센서와 스포크(살대)에 설치되는 마그네틱 센서의 회전수를 검출한다.

이렇게 배터리(110), 블루투스, 회로판(120), 두 개의 센서(140)(141)와 이들을 보호하는 구조의 케이스(130)로 케이던스 센서(100)를 구성하며, 이 케이던스 센서(100)에는 앞서 언급한 배터리(110), 블루투스, 회로판(120), 센서(140)(141) 외에도 이들을 연결하기 위한 배선이나 작동을 위한 기타 부품들이 포함된다.

이와 같이 구성한 케이던스 센서(100)는 체인스테이(250)에 안착홈(251)에 설치하되, 참고로, 도5를 참고하여 자전거 프레임(200)의 구조를 간단히 설명하면(도5에서는 자전거 프레임을 제외한 핸들, 바퀴, 크랭크암, 페달, 안장 등은 생략하여 도시하였다.), 자전거 프레임(200)은 헤드튜브(210)(head Tube), 탑튜브(220)(top Tube), 다운튜브(230)(down Tube), 시트스테이(240)(seat Stay), 체인스테이(250)(chain Stay)로 구성한다.

일반적으로 케이던스 센서(100)는 자전거의 탑승자의 왼쪽 체인스테이(250)에 설치하며, 도3에 도시한 바와 같이, 안착홈(251)은 체인스테이(250) 내부로 내부로 인입된 구조로 형성하고, 안착홈(251)은 바깥쪽 면에 형성하는 측면홈(251a)과 그 측면홈(251a)과 체인스에이 상부로 이어지는 상부홈(251b)으로 형성된다.

그리고 안착홈(251)의 측면홈(251a)은 케이던스 센서(100)의 일측면, 자세하게는 걸이부(131)가 돌출된 쪽의 면(배터리커버가 돌출된 면)이 일정 깊이로 안착되어 수용되는 구조를 가지며, 상부홈(251b)은 걸이부(131)가 안착되어 이탈을 방지하는 구조이다.

참고로, 상부홈(251b)에 해당하는 체인스테이(250)의 두께는 케이던스 센서(100)의 걸이부(131)의 내부 폭보다 약간 두껍게 형성하여, 상부홈(251b)에 걸이부(131)가 약간의 탄성으로 끼워져 걸이부(131)가 체인스테이(250)를 단단히 잡을 수 있도록 한다.

한편, 안착홈(251)은 체인스테이(250) 내부로 인입된 구조에 의해 체인스테이(250)의 강성(강도) 저하를 최소화하는데, 안착홈(251)은 자전거 프레임(200)을 제작하면서 형성하는데, 자전거 프레임(200)은 탄소 섬유가 포함된 복합재료를 적용하여 가볍고도 일체된 구조로 제작할 수 있다.

이러한 케이던스 센서(100)는 자전거에 설치되는데, 체인스테이(250) 상부에서 걸이부(131)를 안착홈(251)에 끼우면서 케이스의 일면이 측면홈(251a)에 안착되도록 구성하며, 이렇게 안착홈(251)에 케이던스 센서(100)가 설치되어 자전거를 구성한다.

추가로, 상기 케이스에는 관통된 볼팅홀(미도시)를 형성하고, 그 볼팅홀에 나사를 조립하여 체인스테이(250)에 케이던스 센서(100)를 더욱 견고히 고정한다.

이렇게 케이던스 센서를 포함하는 자전거는 별도의 마그네틱 센서를 스포크와 크랭크 암에 각각 설치하고, 별도의 단말기(미도시)를 사용하는데, 단말기는 액정을 포함하고, 블루투스 페어링이 가능하며, 스포크에 설치된 마그네틱 센서의 위치(바퀴 중심에서 마그네틱 센서의 거리)를 입력 받고, 케이던스 센서(100)에 검출된 값을 이동거리, 주행 속도, 운동량, 케이던스 등으로 표시하며, 대표적인 단말기로는 스마트폰이 있으며, 단말기를 케이던스 센서(100)와 페어링(블루투스 기능)을 한다.

그리고 자전거의 주행 전에 단말기의 표시되는 숫자를 기본을 세팅하고, 자전거를 주행하면 케이던스 센서(100)에 의해 바퀴의 회전수와 페달 회전수를 검출하여, 단말기에 이동거리, 주행 속도, 운동량, 케이던스를 표시한다.

또한, 케이던스 센서(100)는 안착홈(251)과 걸이부(131)에 체인스테이(250)에 견고히 고정되므로, 설치가 용이하고, 체인스테이(250)에는 케이던스 센서(100)의 설치를 위한 별도의 홀을 형성하지 않으므로, 체인스테이(250)의 강성(강도) 저하를 최소화하므로, 자전거 사용에 대한 안전성이 우수한 특징이 있다.

100: 케이던스 센서
110: 배터리 120 : 회로판
130 : 메인케이스 130a : 커버
130b : 배터리커버 131: 걸이부
132: 센서케이스 132a: 센서커버
140, 141 : 센서
200: 자전거 프레임 210 : 헤드튜브
220: 탑튜브 230: 다운튜브
240: 시트스테이 250: 체인스테이
251: 안착홈 251a: 측면홈
251b: 상부홈

Claims (3)

1. 두 개의 센서가 포함되어 자전거의 속도, 이동거리, 케이던스를 검출하는 케이던스 센서를 포함하는 자전거에 있어서,
   케이던스 센서는 전기를 공급하는 배터리, 블루투스, 회로판, 케이스, 두 개의 센서를 포함하되, 케이스는 상기 배터리, 블루투스, 회로판, 하나의 센서를 포함하는 메인케이스와 그 메인케이스 일측에 위로 볼록한 구조의 걸이부와 그 걸이부에서 수평 방향으로 돌출되어 다른 하나의 센서가 수납된 센서케이스가 일체되어 구성하고, 자전거의 체인스테이에 내부로 인입된 구조의 안착홈이 구성되어,
   체인스테이 위에서 케이던스 센서를 끼워 조립하여, 걸이부가 체인스테이 상부에 걸리고, 체인스테이 일면이 안착홈에 안착 및 수용된 구조의 자전거를 구성함을 특징으로 하는 케이던스 센서를 포함하는 자전거.
   
2. 제 1항에 있어서,
   체인스테이의 안착홈은 체인스테이의 측면에 형성하는 측면홈과 그 측면홈에 이어져 체인스테이 상부로 이어지는 상부홈으로 구성되어,
   측면홈에 케이던스 센서 일면이 안착되고, 상부홈에 걸이부가 안착되는 구조로 조립함을 특징으로 하는 케이던스 센서를 포함하는 자전거.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   걸이부가 돌출된 쪽의 메인케이스 면에서 분리 및 조립되는 배터리커버에 의해 교체하고, 배터리케이스 반대쪽에는 메인케이스에서 분리 및 조립되는 커버를 구성하며, 상기 메인케이스에는 관통된 볼팅홀이 형성되어,
   볼팅홀로 나사를 조립하여 체인스테이로 고정함을 특징으로 하는 케이던스 센서를 포함하는 자전거.

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