KR20180041991A - 전기 자전거의 긴급 제동 지지대 - Google Patents

Abstract

전기 자전거의 긴급 제동 지지대가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거의 긴급 제동 지지대는 전기 자전거의 페달 하부에 마련되는 하우징과, 하우징으로부터 전기 자전거의 좌우 측면을 향해 입출 가능하도록 마련되는 스탠드와, 전기 자전거의 전자제어유닛과 전기적으로 연결되며 긴급 제동 감지 시 스탠드를 인출하기 위한 구동부를 포함한다.

Description

전기 자전거의 긴급 제동 지지대{Quick Stand for Electronic Bicycle}

본 발명은 전기 자전거의 긴급 제동 지지대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 급제동으로 인해 발생하는 자전거의 전복 사고로부터 사용자의 안전을 확보할 수 있도록 하는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 자전거는 바퀴를 회전시키는 모터와 이 모터에 전원을 공급하는 배터리를 포함한다. 즉, 발전기가 장착되거나 또는 Series Hybrid 형태의 전기 자전거는 배터리와 전기적으로 연결된 모터가 바퀴를 회전시키는 방식으로 주행하고, 배터리의 충전은 페달과 연결된 발전기를 페달로 회전시키는 동작에 의해 이루어진다.

한편, 자전거는 기본적으로 두 발로 페달을 밟아서 움직이고, 페달을 밟아서 돌리는 사람의 힘을 바퀴에 전달하는 것이 체인이다. 체인은 스프로켓과 치합하는 체인핀을 다수개 연결하기 때문에 구조가 복잡하고, 자전거 내 점유면적이 크며, 또한 바퀴에서 이탈하거나 탑승자의 옷자락이 끼여 오염되는 등의 문제가 있었다.

최근에는 이러한 문제를 감안하여 체인이 없는 전기 자전거가 개발되어 사용되고 있다. 체인 없는 전기 자전거는 핸들에 위치한 버튼을 조작하거나 또는 페달을 밟으면 모터가 동작하면서 앞으로 나간다.

또한, 체인 없는 전기 자전거는 사용자가 페달을 밟을 때 마치 체인이 있는 것처럼 페달감을 느낄 수 있도록 페달 부하를 조절하며, 이에 따라 사용자는 페달 회전 시 페달에 답력이 형성되어 페달감을 느낄 수 있다.

한국 공개특허 제10-2014-0038024호(2014.03.28.) 상기 문헌은 본 출원인이 출원한 전륜 및 핸들이 마련되는 프론트 프레임과, 후륜이 마련되는 리어 프레임과, 페달 및 안장이 마련되도록 프론트 프레임과 리어 프레임 사이에 위치하는 센터 프레임을 포함하는 전기 자전거를 개시하고 있다. 일반적으로 자전거의 평균 무게는 약 15kg 이하이지만, 전기 자전거의 평균 무게는 약 20 ~ 26kg로 일반 자전거보다 무겁다. 따라서, 주행 도중 예견하지 못한 갑작스런 상황으로 급제동을 할 경우 운전자는 균형을 잃기 쉬우며, 이로 인해 자전거가 전복될 경우 자칫 부상을 입기 쉽다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거의 긴급 제동 지지대는 급제동 시 자전거의 전복을 막거나 지연시켜 운전자의 부상을 방지하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전기 자전거의 페달 하부에 마련되는 하우징과, 하우징으로부터 전기 자전거의 좌우 측면을 향해 입출 가능하도록 마련되는 스탠드와, 전기 자전거의 전자제어유닛과 전기적으로 연결되며 긴급 제동 감지 시 스탠드를 인출하기 위한 구동부를 포함하는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대가 제공될 수 있다.

또한, 상기 하우징은 상기 스탠드의 인출을 안내하기 위해 호 형상으로 마련되는 한 쌍의 스탠드가이드홈을 구비하며, 상기 스탠드가이드홈의 반경은 서로 다르게 마련될 수 있다.

또한, 상기 스탠드는 일체로 마련되는 헤드부와 네크부를 포함하며, 상기 네크부는 상기 헤드부가 하우징으로부터 노출되는 길이를 제한하기 위한 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동부는 상기 전기 자전거의 전자제어유닛과 전기적으로 연결되어 자력을 온오프할 수 있는 전자석과, 스탠드를 탄성적으로 가압하기 위한 탄성부재를 포함하고, 상기 전자석은 상기 하우징의 스탠드가이드홈과 스탠드의 네크부 사이의 공간에 위치하도록 상기 하우징에 고정 마련되어 자력 인가 시 스탠드를 인력으로 당기고, 상기 탄성부재는 상기 스탠드를 인출방향으로 가압할 수 있다.

또한, 상기 헤드부는 전자석과 인력 작용하는 금속재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 헤드부는 상부면에 적어도 하나 이상의 걸림돌기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 걸림돌기는 일측에 회동핀을 구비하여 헤드부의 상면에 마련되는 돌기수용홈에 회동 가능하게 마련되며, 헤드부 바닥에 스프링에 의해 탄성 지지될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거의 긴급 제동 지지대는 전기 자전거가 측면으로 넘어지는 것을 페달 하측에 마련되는 스탠드로 지지하여 보행자, 반려견, 차량, 장애물 등의 급작스런 출현으로 급제동이 불가피하게 발생할 때 전기 자전거가 전복되는 것을 지연시키거나 방지하여 운전자를 부상의 위험으로부터 보호할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 긴급 제동 지지대를 포함하는 전기 자전거를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자전거의 긴급 제동 지지대를 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자전거의 긴급 제동 지지대를 분해 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자전거의 긴급 제동 지지대의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 긴급 제동 지지대가 동작하여 전기 자전거를 지면에 대해 지지한 상태를 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 여기서, 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 나아가 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 긴급 제동 지지대가 적용된 전기 자전거를 도시한 도면이다. 설명에 앞서, 본 실시 예에서는 체인이 없는 전기 자전거를 일례로 예시하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 체인으로 구동되는 전기 자전거에도 통상의 기술자가 적절한 수정 및 변형을 통해 적용할 수 있다.

도면을 참조하면, 본 실시 예의 전기 자전거는 프론트 프레임(10), 미들 프레임(20), 리어 프레임(30)으로 이루어지는 자전거 프레임을 포함한다.

프론트 프레임(10)은 전륜(12)과, 핸들부(13)가 연결되는 핸들스테이(14)를 포함한다.

핸들부(13)는 핸들스테이(14)의 하단에 결합되는 핸들 스템(15)과, 이 핸들스테이(14)에 결합되는 핸들바(16)와, 이 핸들바(16)에 설치되는 핸들 그립(17)을 포함한다.

핸들 스템(15)은 핸들부(13)의 높이 조절을 위해 마련되며, 핸들바(16)는 자전거의 조향을 결정하기 위해 마련된다. 또한, 핸들 그립(17)에는 전기 자전거의 상태를 사용자에게 표시해주고 사용자의 요구사항을 버튼 또는 디스플레이를 통하여 전자제어유닛(40)으로 전달하는 인터페이스(18)가 마련된다. 이러한 인터페이스(18)는 전자제어유닛(40)과 유선 또는 무선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 핸들스테이(14)의 하단에는 전륜(12)이 회전 가능하게 결합된다.

미들 프레임(20)의 일단에는 발전기(21)가 마련되고, 이 발전기(21)의 양 측에는 페달(22)이 회전 가능하게 장착된다. 사용자가 페달(22)을 회전시키면 이 페달(22)의 회전력을 발전기(21)에서 전기적 에너지로 변환하고, 발전기(21)의 전기적 에너지는 미들 프레임(20)에 마련되는 배터리(23)에 축전될 수 있다. 발전기(21)는 원통형으로 마련되어 그 중심에 페달(22)이 위치한다.

또한, 미들 프레임(20)은 안장(24)을 설치하기 위한 새들 튜브(25)를 더 포함할 수 있다. 새들 튜브(25)는 미들 프레임(20)의 후방에 돌출 마련되는 시트튜브(26)에 높이 조절 가능하게 결합된다.

리어 프레임(30)의 단부 일측에는 후륜(32)이 회전 가능하게 장착된다. 후륜(32)의 중심에는 이 후륜(32)을 회전시켜 전기 자전거를 전진시키기 위한 모터(34)가 장착된다. 모터(34)는 사용자가 인터페이스(18) 또는 쓰로틀(미도시)을 통해 후륜(32)의 회전속도를 변화시킬 수 있도록 변속기를 포함할 수 있다. 리어 프레임(30) 내부에는 상기에서 미들 프레임(20)에 마련되는 것으로 예시한 전자제어유닛(40) 및 배터리(23)가 마련될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 전기 자전거에 마련되는 긴급 제동 지지대를 확대 도시한 도면이며, 도 3은 긴급 제동 지지대의 분해 사시도이고, 도 4는 그 단면도이다.

도면들을 참조하면, 본 실시 예에 따른 긴급 제동 지지대(50)는 하우징(51)과, 하우징(51)으로부터 인출 가능하게 마련되는 스탠드(53)와, 스탠드(53)를 하우징(51)으로부터 인출 동작시키기 위한 구동부를 포함한다.

하우징(51)은 미들 프레임(20)의 페달(22)이 설치되는 발전기(21) 하부에 연장 마련된다. 전기 자전거의 프레임 있어서 전륜과 후륜 휠을 제외하면 발전기(21)가 있는 페달(22)이 프레임의 중앙 및 가장 하측에 위치하므로, 이 부분에 긴급 제동 지지대(50)를 설치할 경우, 전기 자전거는 측면으로 넘어지기 전 신속하게 지지대에 의해 지면에 지지되므로 급격한 전복 사고로 인한 운전자의 부상을 효과적으로 방지 및 대비할 수 있다.

하우징(51)은 도 3에 도시한 바와 같이 내부에 한 쌍의 스탠드(53)가 전기 자전거의 좌우 측면으로 입출 가능하도록 수용하는 스탠드가이드홀(52)을 구비한다. 스탠드가이드홀(52)은 스탠드(53)를 최대한 길게 수용하고 최대한 인출할 수 있도록 하우징 내부에 호 형상으로 마련되며 나아가 두 개의 스탠드가이드홀(52)은 단면상으로 볼 때 좌우 비대칭인 서로 반경이 다른 호 형태로 마련될 수 있다. 예컨대, 본 실시 예에서는 도 4에 도시한 바와 같이 우측의 스탠드가 좌측의 스탠드보다 큰 호 형태로 스탠드가이드홀에 수용 마련되지만 이와 반대로 마련될 수도 있다.

또한, 스탠드가이드홀(52)에는 전기 자전거를 총괄적으로 제어하는 전자제어유닛(40)과 전기적으로 연결되어 동작하는 구동부로서 전자석(58)이 마련되어 있다. 전자석(58)은 스탠드가이드홀(52)의 중간 정도에 설치되는데 자세한 것을 후술한다.

스탠드(53)는 헤드부(54)와 네크부(56)를 포함한다. 헤드부(54)는 긴급 제동 지지대(50)의 동작 시 하우징(51)으로부터 노출되는 부분이며, 네크부(56)는 하우징(51) 내부에서 헤드부(54)의 인출을 제어하기 위한 부분이다.

헤드부(54)는 넘어지는 전기 자전거의 하중을 충분히 지지할 수 있도록 소정의 두께로 마련되며, 하우징(51)으로부터 인출됐을 때 페달(22)의 회전 궤적 상에 위치하지 않도록 마련된다. 하우징(51)의 호 형상 스탠드가이드홈(52)을 따라 진퇴하는 헤드부(54)도 하측으로 볼록한 호 형상을 가지기 때문에 지면에서 받는 힘에 대해 효과적으로 버틸 수 있다.

또한, 헤드부(54)는 상부면에 적어도 하나 이상의 걸림돌기(55)를 포함한다. 걸림돌기(55)는 삼각형 형태로 마련되며 일측에 회동핀(55a)을 구비하여 헤드부(54)의 상면에 마련되는 돌기수용홈(54a)에 회동 가능하게 마련된다. 걸림돌기(55)는 헤드부(54) 바닥으로부터 스프링(55b)을 이용하여 탄성 지지되어 있어서, 스탠드(53)가 하우징(51)의 스탠드가이드홀(52)에 인입되어 있을 때에는 헤드부(54)에 가압 수용되어 있으며, 스탠드(53)가 하우징(51)으로부터 인출될 때는 헤드부(54)로부터 탄성적으로 돌출되어 스탠드(53)가 하우징(51) 측으로 후퇴해서 밀리는 것을 방지한다. 도시하지는 않았지만, 걸림돌기(55)는 돌기수용홈(54a)으로부터의 이탈을 방지하는 스토퍼돌기를 포함할 수 있다.

네크부(56)는 헤드부(54)의 후방에 일체로 연장 마련되는 것으로, 네크 형태로 헤드부(54)의 횡폭보다 좁게 마련된다. 즉, 스탠드(53)는 네크부(56)의 함입된 측면으로 인해 하우징(51) 내부에 소정의 공간을 가지게 되며, 이 빈 공간에 구동부인 전자석(58)이 마련될 수 있다.

또한, 네크부(56)의 끝단에는 네크부(56)로부터 폭이 확장된 스토퍼(57)가 마련된다. 스토퍼(57)는 스탠드(53)가 하우징(51)으로부터 인출은 이루어지되 완전히 이탈하여 빠져나가는 것은 방지하기 위한 것으로 그 폭은 헤드부(54)와 동일하게 마련될 수 있다.

스탠드(53)의 하우징 입출을 제어하기 위한 구동부는 전자석(58)과 탄성부재(59)를 포함할 수 있다.

전자석(58)은 상술한 바와 같이 하우징(51)의 스탠드가이드홀(52) 상에 마련되며, 구체적으로는 상술한 바와 같이 스탠드(53)의 헤드부(54)보다 폭이 좁은 네크부(56)에 의해 형성되는 스탠드가이드홀의 측면 빈 공간에 마련된다. 전자석(58)은 각 스탠드 당 한 쌍이 네크부(56)의 좌우측에 고정 마련되며 전기 자전거를 제어하는 전자제어유닛(40)과 전기적으로 연결되어 있다. 전자석(58)은 전자제어유닛(40)의 신호 출력에 따라 전원이 인가된 상태에서는 자력을 형성하고, 전원이 해제된 상태에서는 자력이 제거된다. 자력이 인가된 전자석(58)은 헤드부(54)의 후단에 마련되는 금속부재(58a)를 인력으로 당기게 되고, 이를 통해 스탠드(53)는 평상 시 하우징(51) 내부에 안정적으로 위치한다.

탄성부재(59)는 코일스프링 형태로 마련되어 일측은 하우징(51)의 스탠드가이드홈(52) 후벽에 지지되고, 타측은 네크부(56)를 스탠드 진퇴방향으로 관통하는 지지홀(56a)에 끼워진다. 탄성부재(59)는 스탠드(53)를 하우징 밖으로 밀어내도록 탄성력을 가지고 있다. 따라서, 전자석(58)에 전원이 인가된 상태에서는 자력에 의해 가압되어 있다가 전원이 오프되면 탄성복원력을 인용하여 스탠드(53)를 하우징(51)으로부터 인출시킨다.

그러면, 상기와 같이 마련되는 긴급 제동 지지대를 포함하는 전기 자전거의 동작을 살펴보기로 한다.

설명에 앞서, 전자제어유닛(40)은 긴급 제동 지지대를 동작시키기 위한 시점을 판단하기 위하여 전기 자전거에 기설치된 다양한 센서나 부품들의 신호를 활용할 수 있다.

본 실시 예에서 긴급 제동이란 전기 자전거의 운행 속도가 급격하게 '0'이 되는 시점을 감지하기 위한 것으로, 이는 휠(후륜)의 주행 속도가 설정 속도 이상에서 제로로 급속하게 떨어지는 구간의 시간을 측정하거나 또는 브레이크를 위한 레버 작동 시점으로부터 전기 자전거의 운행 속도가 제로로 떨어지는 구간의 시간을 측정하고, 이를 미리 설정된 기준값과 비교 연산하여 판단할 수 있다.

상기와 같이 긴급 제동 여부가 판단되면, 전자제어유닛(40)은 스탠드 구동 신호를 긴급 제동 지지대(50)로 송출하여 전자석(58)의 자력을 해제한다.

도 5에 도시된 바와 같이 전자석(58)의 자력에 해제되면 스탠드(53)는 탄성부재(59)의 탄성복원력에 의해 하우징(51)으로부터 인출되면서 전기 자전거의 좌우 측면 방향으로 신속하게 펼쳐진다. 이때, 스탠드(53)는 걸림돌기(55)가 스탠드(53)의 헤드부(54)로부터 상향 돌출되면서 지면 접촉 시 헤드부(54)가 하우징(51) 내부로 후퇴하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 스탠드(53)의 스토퍼(57)는 전자석(58)에 걸리면서 네크부(55)가 하우징(51)으로부터 이탈되는 것을 효과적으로 방지한다.

그 결과, 전기 자전거는 전복 시 도 6에 도시된 바와 같이 스탠드(53)에 의해 적어도 일측이 지면에 먼저 지지되면서 측방향으로 넘어지는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 넘어지는 도중이라도 운전자가 안전 사고를 대비할 수 있는 시간을 충분히 확보할 수 있다.

긴급 제동 상황이 종료되면, 운전자는 걸림돌기(55)를 눌러 헤드부(54)에 넣고, 스탠드(53)를 하우징(51)의 스탠드가이드홈(52)에 밀어 넣는다. 이때, 전자석(58)은 긴급 제동 후 바로 전원이 인가되어 자력이 발생되어 있기 때문에, 스탠드(53)는 하우징(51) 내부에 쉽게 안착되어 긴급 제동의 준비 상태가 될 수 있다.

10,20,30..프론트 프레임, 미들 프레임, 리어 프레임
21..발전기 22..페달
40..전자제어유닛 50..긴급 제동 지지대
51..하우징 52..스탠드가이드홀
53..스탠드 54..헤드부
55..걸림돌기 56..네크부
58..전자석 59..탄성부재

Claims (7)

1. 전기 자전거의 페달 하부에 마련되는 하우징과,
   상기 하우징으로부터 전기 자전거의 좌우 측면을 향해 입출 가능하도록 마련되는 스탠드와,
   전기 자전거의 전자제어유닛과 전기적으로 연결되며 긴급 제동 감지 시 상기 스탠드를 인출하기 위한 구동부를 포함하는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 스탠드의 인출을 안내하기 위해 호 형상으로 마련되는 한 쌍의 스탠드가이드홈을 구비하며,
   상기 스탠드가이드홈의 반경은 서로 다르게 마련되는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스탠드는 일체로 마련되는 헤드부와 네크부를 포함하며,
   상기 네크부는 상기 헤드부가 하우징으로부터 노출되는 길이를 제한하기 위한 스토퍼를 더 포함하는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 전기 자전거의 전자제어유닛과 전기적으로 연결되어 자력을 온오프할 수 있는 전자석과, 스탠드를 탄성적으로 가압하기 위한 탄성부재를 포함하고,
   상기 전자석은 상기 하우징의 스탠드가이드홈과 스탠드의 네크부 사이의 공간에 위치하도록 상기 하우징에 고정 마련되어 자력 인가 시 스탠드를 인력으로 당기고,
   상기 탄성부재는 상기 스탠드를 인출방향으로 가압하는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 헤드부는 전자석과 인력 작용하는 금속재를 포함하는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 헤드부는 상부면에 적어도 하나 이상의 걸림돌기를 포함하는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 걸림돌기는 일측에 회동핀을 구비하여 헤드부의 상면에 마련되는 돌기수용홈에 회동 가능하게 마련되며, 헤드부 바닥에 스프링에 의해 탄성 지지되는 전기 자전거의 긴급 제동 지지대.

Images