KR20180100866A - Anti-lock brake system for bicycles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바퀴의 회전속도 감지와 브레이크 케이블의 장력 제어를 통한 자전거용 ABS(Anti-lock Brake System)장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자전거 바퀴와 브레이크 레버에 설치되는 네오디움 자석을 통해 강한 브레이크로 인한 바퀴의 잠김 상태를 확인하고 프로그램이 자전거의 운동상태를 종합적으로 판단하여 모터를 이용 브레이크 케이블을 풀어줌으로써 바퀴가 미끄러지는 현상을 방지할 수 있는 자건거용 ABS장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
ABS(Anti-lock Brake System)은 갑작스런 브레이크로 인해 바퀴(휠)가 잠기면서 지면과의 접착력을 잃고 조향성을 잃어버리는 것을 방지하기 위한 시스템이다.ABS (Anti-lock Brake System) is a system to prevent sudden brakes from locking the wheels, losing the adhesion to the ground and losing the steering.
결과적으로 ABS를 장착하게 될 경우 제동력과 안정성을 크게 증가시킬 수 있다.As a result, when ABS is installed, the braking force and stability can be greatly increased.
여기서 바퀴의 잠김, 즉 Lock 현상이란 브레이크의 제동력이 필요 이상으로 높아져 바퀴의 회전이 멈춘 상태를 의미하고, 바퀴와 지면 사이의 마찰력이 정상적으로 브레이크가 작동했을 때 발생하는 정지마찰력보다 작은 운동마찰력으로 되는 현상이다.Here, the locking of the wheel means that the braking force of the brake is higher than necessary and the rotation of the wheel is stopped, and the frictional force between the wheel and the ground becomes a kinetic frictional force smaller than the static frictional force generated when the brake is normally operated. Phenomenon.
ABS를 크게 운동상태 측정 장치와 제어 장치로 나눌 수 있으며, 운동상태 측정 장치에서 속도, 가속도, 바퀴의 회전수 등의 운동 상태를 측정하고, 제어 장치에서 운동상태를 종합적으로 판단하여 브레이크를 제어하거나, 앞바퀴와 뒷바퀴의 회전수를 브레이크를 사용하여 정교하게 제어한다.ABS can be largely divided into a motion state measuring device and a control device. In the motion state measuring device, a motion state such as speed, acceleration, and the number of revolutions of the wheel is measured, , The number of revolutions of the front wheels and the rear wheels is finely controlled by using the brakes.
지금까지의 ABS의 발전 현황과 적용범위에 대해 살펴보면, 1920년 비행기를 시작으로 1978년 처음으로 상용화된 이후로 현재는 자동차의 안전주행을 위한 기본 옵션으로 자리 잡고 있다. 현재 국내 차량의 97%가 ABS가 장착된 상태이며, 최근에는 안전에 대한 중요성이 강조되는 경향으로 일부 고급 오토바이에도 설치되고 있다.Now that ABS has been commercialized since its launch in 1920 and its first commercialization in 1978, ABS has now become a basic option for safe driving of automobiles. Currently, 97% of domestic vehicles are equipped with ABS, and in recent years, the importance of safety has been emphasized, and some high-end motorcycles have also been installed.
그러나, 현재 자전거에 관련된 제품은 브레이크를 한 번에 너무 세게 잡을 때, 이를 인식하여 브레이크를 나눠서 잡게 하는 장치만 개발되어 있을 뿐, 실제 자동차의 ABS와 같이 운동상태를 보다 종합적으로 측정하여 브레이크를 전자적인 방식으로 정교하게 제어하는 장치는 개발되지 않은 상태이다.However, the current bicycle-related products have only developed a device that recognizes the brakes when they are caught too hard at a time and divides the brakes so that the brakes can be measured in a more comprehensive manner, Devices that precisely control in a manner not yet developed have not been developed.
또한, 해당 장치에 기계적 결함이 발생하면 자전거의 전체 브레이크 시스템이 작동하지 않을 수 있다는 위험성이 있다.In addition, there is a risk that if the device is mechanically defective, the entire brake system of the bicycle may not operate.
근래에 들어 국내외에서 자전거 시장이 크게 성장하고 있고, 특히 전기자전거 시장이 6년간 두 배의 성장을 보이는 등 크게 성장하고 있는 추세이며, 또한 고급 자전거 시장이 커지는 추세이기 때문에 자전거의 성능, 특히 자전거의 제동력과 안정성을 크게 증가시킬 수 있는 자전거에 적합한 ABS장치의 연구 및 개발이 필요한 실정이다.In recent years, the bike market has been growing rapidly in Korea and abroad. Especially, the electric bicycle market has been doubling for six years. Research and development of an ABS device suitable for a bicycle which can greatly increase braking force and stability is required.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 네오디움 자석을 활용하여 신뢰성이 높은 운동상태 측정 장치, 운동상태를 종합적으로 판단하여 브레이크를 정교하게 제어하는 프로그램, 브레이크 케이블을 사용하는 모든 자전거에 간단하게 장착함으로써 ABS(Anti-lock Brake System)를 자전거에 활용하여 제동력과 안정성을 최대화할 수 있는 자전거용 ABS장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a motion state measuring device with high reliability using Neodymium magnets, a program for precisely controlling brakes by comprehensively determining a motion state, The present invention provides an ABS apparatus for bicycle which can maximize braking force and stability by utilizing an anti-lock brake system (ABS) as a bicycle.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자전거용 ABS장치는 자전거 바퀴의 운동상태를 측정하는 운동측정모듈과, 상기 운동측정모듈과 전기적으로 연결되며 브레이크 케이블에 결합되어 브레이크 케이블의 장력을 조절하는 본체모듈을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ABS apparatus for a bicycle, the apparatus comprising: a motion measurement module for measuring a motion state of a bicycle wheel; And a main body module for controlling the main body.
상기 운동측정모듈은 브레이크 사용을 감지할 수 있는 브레이크 사용감지부와, 바퀴의 회전을 감지할 수 있는 바퀴 회전감지부를 포함할 수 있다.The motion measurement module may include a brake use sensing part for sensing the use of the brake and a wheel rotation sensing part for sensing the rotation of the wheel.
상기 브레이크 사용감지부는 브레이크 레버에 부착되는 레버 네오디움 자석과, 핸들에 부착되어 브레이크 레버의 작동으로 레버 네오디움 자석이 이동함에 따라 온(on)/오프(off)되는 역 리드 스위치를 포함할 수 있다.The brake use sensing part may include a lever Neodymium magnet attached to the brake lever and a reverse reed switch attached to the handle and turned on / off as the lever Neodymium magnet moves by the operation of the brake lever have.
상기 바퀴 회전감지부는 뒷바퀴살에 장착되는 바퀴 네오디움 자석과, 뒷프레임에 장착되어 바퀴의 회전으로 움직이는 바퀴 네오디움 자석의 자력 변화를 전달하는 리드 스위치를 포함할 수 있다.The wheel rotation sensing unit may include a wheel Neodymium magnet mounted on the rear wheel and a reed switch mounted on the rear frame to transmit a magnetic force change of the wheel Neodymium magnet moving by the rotation of the wheel.
상기 바퀴 네오디움 자석은 각각의 뒷바퀴살 앞,뒤로 복수개가 장착될 수 있다.The wheel neodymium magnet may be mounted in front of and behind the respective rear wheels.
상기 본체모듈은 자전거 탑프레임의 하부에 연결되는 연결프레임과, 상기 연결프레임의 전면에 설치되고 브레이크 케이블 중간에 설치되어 브레이크 케이블의 장력을 조절할 수 있도록 하는 브레이크 케이블 장력조절부와, 상기 연결프레임의 후면에 설치되고 브레이크 케이블 장력조절부와 전기적으로 연결되어 ABS 작동상태를 제어하는 제어부와, 상기 연결프레임의 후면 측부에 설치되고 제어부에 전기적으로 연결되어 제어부에 전력을 공급하는 전력공급부를 포함할 수 있다.The main body module includes a connecting frame connected to a lower portion of the bicycle top frame, a brake cable tension adjusting unit installed at the front of the connecting frame and installed at the middle of the brake cable to adjust the tension of the brake cable, And a power supply unit installed on a rear side of the connection frame and electrically connected to the brake cable tension control unit to control the ABS operation state and a power supply unit provided on the rear side of the connection frame and electrically connected to the control unit, have.
상기 브레이크 케이블 장력조절부는 연결프레임 내 양측에 고정되어 브레이크 케이블이 안내될 수 있도록 하는 복수의 회전도르래와, 상기 회전도르래 사이의 연결프레임에 이동 가능하게 설치되어 브레이크 케이블의 장력을 안내 지지하는 이동도르래와, 상기 이동도르래에 연결되는 기어와, 상기 기어에 연결되어 제어부의 제어에 따라 구동되면서 기어를 회전시킬 수 있도록 하는 모터를 포함할 수 있다.The brake cable tension adjusting unit includes a plurality of rotating sheaves fixed to both sides of the connecting frame so that the brake cables can be guided, a movable pulley movably installed on the connecting frame between the rotating sheaves and guiding and supporting the tension of the brake cable, A gear connected to the traveling sheave, and a motor connected to the gear to rotate the gear while being driven under the control of the control unit.
상기 연결프레임의 정면 하부에 설치되고 브레이크 케이블에 장착되어 브레이크 케이블 장력이 약할 때 브레이크 레버가 더 당겨짐을 방지할 수 있도록 브레이크 레버를 끝까지 잡았을 때 연결프레임의 한쪽 벽에 걸리게 하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.And a stopper installed on a lower portion of the front side of the connection frame and adapted to be hooked to one wall of the connection frame when the brake lever is fully engaged so as to prevent further pulling of the brake lever when the brake cable tension is weak, have.
상기 전력공급부는 리튬 이온 전지로 이루어질 수 있다.The power supply unit may be a lithium ion battery.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치에 의하면, 자전거 바퀴와 브레이크 레버에 설치된 운동측정모듈을 통해 강한 브레이크로 인한 바퀴의 잠김(Lock) 상태를 확인하고 제어부에서 자전거의 운동상태를 종합적으로 판단하여 모터를 이용 브레이브 케이블을 풀어줌으로서 바퀴가 미끄러지는 현상을 방지할 수 있어 안전사고를 최소화하는 효과가 있다.As described above, according to the ABS apparatus for a bicycle according to the present invention, it is possible to check the locked state of the wheels due to strong braking through the motion measurement module installed on the bicycle wheel and the brake lever, It is possible to prevent the wheel from slipping by releasing the brake cable using the motor, thereby minimizing safety accidents.
또한, 본 발명은 기존의 자전거에 사용되던 ABS장치와 달리 ABS가 필요하지 않은 순간에도 ABS가 불필요하게 작동하는 것이 없고, 브레이크를 전자식으로 정교하게 제어할 수 있으며, 브레이크 케이블을 사용하는 모든 자전거의 기존 브레이크 패드를 그대로 사용이 가능하여 제품의 호환성을 높일 수 있는 효과가 있다.Further, unlike the ABS apparatus used in the conventional bicycle, the present invention does not unnecessarily operate the ABS even at the moment when the ABS is not needed, can precisely control the brake electronically, It is possible to use the conventional brake pads as it is, and the compatibility of the products can be improved.
또한, 본 발명은 바퀴의 잠김이 일어나지 않은 상태에서는 모터를 사용하지 않고 브레이크를 작동할 수 있기 때문에 전력을 적게 소모하며, 장치의 결함으로 인해 ABS가 구동되지 않는 상태에서도 자전거의 브레이크를 정상적으로 사용할 수 있어 신뢰성과 안정성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the brake can be operated without using the motor in the state where the wheel is not locked, the brake pedal can be operated normally and the brake can be normally used even when the ABS is not driven due to a defect of the device So that reliability and stability can be maximized.
도 1은 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치가 설치된 상태의 자전거를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치의 본체모듈을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치의 본체모듈을 도시한 배면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치의 장착 전과 장착 후에서 속도에 대한 제동거리를 나타낸 실험결과 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치의 장착 전과 장착 후에서 제동 중의 가속도 변화를 나타낸 실험결과 그래프이다.1 is a side view showing a bicycle in which an ABS apparatus for a bicycle according to the present invention is installed.
2 is a perspective view illustrating a main body module of an ABS apparatus for a bicycle according to the present invention.
3 is a rear view showing a main body module of an ABS apparatus for a bicycle according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing an experimental result showing the braking distance with respect to the speed before and after mounting the ABS apparatus for bicycle according to the present invention.
5 is a graph showing experimental results showing changes in acceleration during braking before and after mounting of the ABS apparatus for bicycle according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the invention and are not used to limit the scope of the invention as defined in the claims or the meaning of the claims.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.The expression " and / or " is used herein to mean including at least one of the elements listed before and after. Also, the expression " coupled / connected " is used to mean either directly connected to another component or indirectly connected through another component. The singular forms herein include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, "comprising" or "comprising" means to refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations and elements.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 측(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.In the description of the embodiments, it is to be understood that each layer (film), area, pattern or structure may be referred to as being "on" or "under / under" a substrate, Quot; includes all that is formed directly or through another layer. The criteria for top / bottom or bottom / bottom of each layer are described with reference to the drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치가 설치된 상태의 자전거를 도시한 측면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치의 본체모듈을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치의 본체모듈을 도시한 배면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치의 장착 전과 장착 후에서 속도에 대한 제동거리를 나타낸 실험결과 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치의 장착 전과 장착 후에서 제동 중의 가속도 변화를 나타낸 실험결과 그래프이다.2 is a perspective view illustrating a main body module of an ABS apparatus for a bicycle according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a bicycle according to the present invention. 4 is a graph showing an experimental result showing a braking distance with respect to a speed before and after mounting the ABS apparatus for a bicycle according to the present invention. FIG. 2 is a graph showing an experiment result showing changes in acceleration during braking before and after mounting of an ABS device for a vehicle.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자전거용 ABS장치는 운동측정모듈(100)과, 본체모듈(200)을 포함하게 된다.1 to 3, the ABS apparatus for a bicycle according to the present invention includes a
상기 운동측정모듈(100)은 바퀴(10)와 핸들(20) 및 브레이크 레버(30)에 설치되어 자전거 바퀴의 운동상태를 측정할 수 있게 된다.The
도 1에서와 같이, 상기 운동측정모듈(100)은 브레이크 사용감지부(110)와, 바퀴 회전감지부(120)를 포함하게 된다.As shown in FIG. 1, the
상기 브레이크 사용감지부(110)는 브레이크 레버(30)를 통한 브레이크의 사용을 감지하게 된다.The brake use sensing
상기 브레이크 사용감지부(110)는 레버 네오디움 자석(111)과, 역 리드 스위치(112)를 포함하게 된다.The brake
상기에서 브레이크 사용감지부(110)는 하기에서 설명된 제어부(230)와 전기적으로 연결되어 제어부(230)로 브레이크의 작동 상태를 전달하게 된다.The brake use sensing
상기 레버 네오디움 자석(111)은 브레이크 레버(30)에 부착되고 제어부(230)와 전기적으로 연결되어 브레이크 레버(30)의 작동상태를 측정하게 된다.The
상기 역 리드 스위치(112)는 핸들(20)에 부착되고 제어부(230)와 전기적으로 연결되어 브레이크 레버(30)의 작동으로 레버 네오디움 자석(111)이 이동함에 따라 제어부(230)의 신호에 의해 온(on)/오프(off)된다.The
즉, 상기 브레이크 레버(30)를 작동시키게 되면 레버 네오니움 자석(111)이 역 리드 스위치(112)와 멀어지게 되고 제어부(230)에서 제어하여 역 리드 스위치(112)가 작동되면서 브레이크가 작동됨을 판단하게 된다.That is, when the
상기 바퀴 회전감지부(120)는 바퀴(10)의 회전을 감지하게 되며, 바퀴 네오디움 자석(121)과, 리드 스위치(122)를 포함하게 된다.The wheel
상기에서 바퀴 회전감지부(120)는 하기에서 설명된 제어부(230)와 전기적으로 연결되어 제어부(230)로 바퀴(10)의 회전 상태를 전달하게 된다.The wheel
상기 바퀴 네오디움 자석(121)은 뒷바퀴살(11)에 장착되고 제어부(230)와 전기적으로 연결되어 바퀴(10)의 회전상태를 측정할 수 있게 된다.The
또한, 상기 바퀴 네오디움 자석(121)은 뒷바퀴살(11) 마다 각각 장착됨이 바람직하다.Further, it is preferable that the
상기 리드 스위치(122)는 뒤쪽의 바퀴(10)가 연결되는 뒷프레임(40)에 장착되고 제어부(230)와 전기적으로 연결되어 바퀴(10)의 회전으로 움직이는 바퀴 네오디움 자석(121)의 자력 변화를 측정하고 제어부(230)로 전달하게 된다.The
즉, 상기 브레이크 레버(30)가 작동되지 않아 바퀴(10)가 회전되면 바퀴 네오디움 자석(121)이 이동되어 바퀴 네오디움 자석(121)에 의한 자력 변화가 발생되어 바퀴(10)가 잠김 상태가 아님을 알 수 있으며 브레이크 레버(30)가 작동되어 바퀴(10)의 회전이 정지되어 바퀴 네오디움 자석(121)에 자력의 변화가 없는 시간이 일정 시간 이상 지속될 경우 바퀴(10)의 잠김으로 판단할 수 있게 된다.That is, when the
도 2 내지 도 3에서와 같이, 상기 본체모듈(200)은 탑프레임(50)과 브레이크 케이블(60)에 결합되고 운동측정모듈(100)과 전기적으로 연결되어 브레이크 케이블(60)의 장력을 조절하게 된다.2 to 3, the
상기 본체모듈(200)은 연결프레임(210)과, 브레이크 케이블 장력조절부(220)와, 제어부(230)와, 전력공급부(240)를 포함하게 된다.The
상기 연결프레임(210)은 탑프레임(50)에 고정브라켓(211)으로 연결되되 페달(70)을 밟는 데 지장이 없도록 탑프레임(50)의 하부에 설치되어지게 된다.The
또한, 상기 연결프레임(210)은 중량을 최소화할 수 있도록 알루미늄으로 가공 처리되어지게 된다.In addition, the
상기 브레이크 케이블 장력조절부(220)는 연결프레임(210)의 전면에 설치되고 브레이크 케이블(60)의 중간에 설치되어 브레이크 케이블(60)의 장력을 조절하게 된다.The brake
상기의 브레이크 케이블 장력조절부(220)는 연결프레임(210)의 정면 양측에 설치되어 브레이크 케이블(60)이 안내될 수 있도록 하는 회전도르래(221)와, 상기 회전도르래(221) 사이의 연결프레임(210)에 이동 가능하게 설치되어 브레이크 케이블(60)의 장력을 안내 지지하는 이동도르래(222)와, 상기 이동도르래(222)에 연결되는 기어(223)와, 상기 기어(223)에 연결되어 제어부(230)의 제어에 따라 구동되면서 기어(223)를 회전시킬 수 있도록 하는 모터(224)를 포함하게 된다.The brake cable
또한, 상기 연결프레임(210)의 정면 하부에 설치되면서 브레이크 케이블(60)에 장착되어 브레이크 케이블(60)의 장력이 약할 때 브레이크 레버(30)가 더 당겨짐을 방지할 수 있도록 하는 스토퍼(225)를 더 포함하게 된다.A
즉, 상기 스토퍼(225)가 브레이크 케이블(60)에 장착되어 브레이크 레버(30)를 끝까지 잡았을 때 연결프레임(210)의 한쪽 벽에 걸리게 된다.That is, when the
상기 제어부(230)는 연결프레임(210)의 후면에 설치되고 브레이크 케이블 장력조절부(220)와 전기적으로 연결되어 ABS의 작동상태를 제어하게 된다.The
상기에서 제어부(230)는 아두이노(Arduino) 플랫폼 기반으로 프로그래밍화 되었으며, 바퀴(10)의 잠김 상태 여부 판단과 브레이크 케이블(60)의 장력을 조절하는 순서로 제어하는 것이다.The
상기 전력공급부(240)는 연결프레임(210)의 후면 측부에 설치되고 제어부(230)에 전기적으로 연결되어 제어부(230)를 포함한 브레이크 케이블 장력조절부(220)로 전력을 공급하여 ABS장치를 작동시킬 수 있게 된다.The
상기의 전력공급부(240)는 리튬 이온 전지로 이루어진다.The
상기와 같은 장치로 이루어진 본 발명의 제동력과 안정성 및 조향성을 실험예를 통해 살펴보면 아래와 같다.The braking force, the stability, and the steering performance of the present invention made of the above-described apparatus will be described with reference to the following experimental examples.
실험예Experimental Example 1. 제동 거리 차이 분석을 통한 본 발명의 제동력 확인 1. Determination of braking force of the present invention through analysis of braking distance difference
자전거가 미끄러질 때 ABS가 작동하면 바퀴(10)와 지면 사이에 운동마찰력이 아니라 정지마찰력이 작용하므로 자전거 제동력이 증가하여 제동거리가 감소하게 된다.When the ABS is operated when the bicycle slides, the braking force is increased and the braking distance is reduced because a static frictional force is applied not between the
이와 같은 사실을 확인하기 위해 1% 경사로의 건조 상태의 도로에서 타이어 공기압을 110psi로 설정하여 자전거가 잘 미끄러지는 상황을 설계했고, 자전거의 초기 속도를 30km/h로 설정하였다.To confirm this fact, we set the tire air pressure at 110 psi on a 1% slope dry road and designed the bicycle to slip well and set the initial speed of the bicycle at 30 km / h.
상기의 실험 설정을 바탕으로 자전거와 무선 통신이 가능한 가민(Garmin) 속도계를 이용하여 자전거를 초기 목표 속도에 최대한 근접하게 주행하였고, 같은 위치에서 뒤쪽 브레이크만 작동시켜 제동거리를 측정하여 비교하였다.Based on the above experimental setup, the bike was run as close as possible to the initial target speed using a Garmin speedometer capable of wireless communication with the bicycle, and the braking distance was measured by comparing only the rear brake at the same position.
실험 결과 도 4 및 표 1에서와 같이 초기 속도에 대한 제동거리는 ABS장치를 장착할 때가 ABS장치를 장착하지 않을 때 보다 평균 제동 거리가 3.03m 감소하였고, 제동거리가 감소함을 확인할 수 있다.Experimental Results As shown in FIG. 4 and Table 1, the braking distance with respect to the initial speed is 3.03 m shorter than when the ABS apparatus is not mounted, and the braking distance is reduced.
또한, 초기 속도와 실험을 통해 구한 제동거리를 에너지 보존법칙을 토대로 역산하여 제동력을 구한 결과 아래 표 2에서와 같이 ABS장치를 사용하였을 때의 제동력이 14.1% 증가하였고, ABS의 제동력이 증가함을 확인할 수 있다.In addition, the braking force was calculated by inversely calculating the braking distance obtained from the initial speed and the experiment based on the energy conservation law. As shown in Table 2 below, the braking force of the ABS apparatus was increased by 14.1% and the braking force of the ABS was increased Can be confirmed.
실험예Experimental Example 2. 젖은 노면에서 가속도 측정을 위한 본 발명의 안정성 및 2. Stability of the present invention for acceleration measurements on wet road surfaces and 조향성Steering 확인 Confirm
젖은 노면에서는 자전거 바퀴의 접지 마찰력이 약해져서 제동력과 조향성이 저하된다. 이때 마찰력이 매우 작아지면 수막현상(Hydroplaning)이 발생하여 제동력을 상실한다.On a wet road surface, the frictional force of the ground of the bicycle wheel weakens, and the braking force and the steering performance are lowered. At this time, when the friction force becomes very small, hydroplaning occurs and the braking force is lost.
이러한 마찰력의 저하에 대한 자전거용 ABS의 성능을 확인하기 위해 아래와 같이 실험을 진행하였다.In order to confirm the performance of bicycle ABS for the reduction of frictional force, the following experiment was carried out.
젖은 노면의 상태에서 실험하기 위해 비 오는 날 실험을 진행하였다. 가속도 측정은 휴대폰 어플리케이션(Application)을 이용하여 측정하였고, 속도 측정은 자전거와 무선 통신 가능한 가민(Garmin) 속도계 및 자전거 운전자가 속도를 확인할 수 있는 속도계를 사용하였다.A rainy day experiment was conducted to test in wet conditions. Acceleration measurements were made using a mobile application. The speed measurements were made using a Garmin speedometer capable of communicating with a bicycle, and a speedometer with which a cyclist could confirm the speed.
그리고, 타이어 공기압 100psi와 목표 속도 30km/h에서 제동을 하였으며, 실험은 정확한 제동 거리와 가속도 분포를 얻기 위해 미끄러짐(Slip)이 일어나 약간의 불균형이 발생하더라도 멈출 때까지 진행하였다.The braking was carried out at a tire pressure of 100 psi and a target speed of 30 km / h. The experiment proceeded until it stopped even if slight unbalance occurred due to slip to obtain accurate braking distance and acceleration distribution.
이와 같은 조건으로 실험한 결과 도 6에서와 같이 자전거용 ABS를 장착하기 전보다 ABS를 장착했을 때의 평균 가속도의 차이는 0.0245㎨로 나왔고, 총 무게(실험자를 포함한 자전거 전체의 무게)는 70㎏이였다.As a result of the experiment under these conditions, the difference in average acceleration when ABS was installed was found to be 0.0245 in comparison with that before mounting the bicycle ABS, and the total weight (weight of the bicycle including the experimenter) was 70 kg .
또한, 자전거용 ABS를 장착했을 때의 브레이크 제동력의 변화를 평균 가속도의 차이와 총 무게의 곱으로 계산하였을 때 1.72n의 브레이크 제동력 증가를 확인할 수 있으며, 건조한 노면에서의 브레이크 제동력 증가인 22.1n에 비해 매우 작음을 알 수 있다.In addition, when the braking force of the bicycle ABS is calculated by multiplying the difference of the average acceleration and the total weight, the increase of the braking force of 1.72n is confirmed, and the increase of the braking force of the braking force of 22.1n , Respectively.
이는 수막현상으로 인하여 ABS가 작동하여도 미끄러짐(Slip)이 발생했다고 이해할 수 있다. 하지만, 자전거용 ABS가 작용하면 자전거의 바퀴가 굴러가는 것을 통해 각 운동량을 확보할 수 있기 때문에 자세 안정성을 확보하여 조향성이 우수해지고 사고의 위험성을 줄일 수 있는 것이다.It can be understood that a slip occurred even when the ABS was operated due to the water film phenomenon. However, if the ABS for bicycles is operated, the angular momentum can be secured through the rolling of the wheels of the bicycle, so that the stability of the posture can be secured, thereby improving the steering performance and reducing the risk of accidents.
따라서, 본 발명은 ABS가 필요하지 않은 순간에도 ABS가 불필요하게 작동하는 것이 없고, 브레이크를 네오디움 자석의 전자석으로 정교하게 제어할 수 있으며, 브레이크 케이블을 사용하는 모든 자전거의 기존 브레이크 패드를 그대로 사용할 수 있는 것이다.Therefore, the present invention can prevent unnecessary operation of the ABS even at the moment when ABS is not needed, can precisely control the brake with the electromagnet of Neodymium magnet, and can use the existing brake pads of all the bicycles using the brake cable intact You can.
또한, 바퀴의 잠김이 일어나지 않은 상태에서는 모터를 사용하지 않고 브레이크를 작동할 수 있기 때문에 전력 소모량을 최소화할 수 있으며, 장치의 결함으로 인해 ABS가 구동되지 않는 상태에서도 자전거의 브레이크를 정상적으로 사용할 수 있어 신뢰성과 안정성을 높일 수 있는 것이다.Also, since the brakes can be operated without using the motor when the wheels are not locked, the power consumption can be minimized and the brake of the bicycle can be normally used even when the ABS is not driven due to a defect in the device Reliability and stability can be improved.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims and their equivalents. . It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect.
10 : 바퀴 11 : 뒷바퀴살
20 : 핸들 30 : 브레이크 레버
40 : 뒷프레임 50 : 탑프레임
60 : 브레이크 케이블 70 : 페달
100 : 운동측정모듈 110 : 브레이크 사용감지부
111 : 레버 네오디움 자석 112 : 역 리드 스위치
120 : 바퀴 회전감지부 121 : 바퀴 네오디움 자석
122 : 리드 스위치 200 : 본체모듈
210 : 연결프레임 211 : 고정브라켓
220 : 브레이크 케이블 장력조절부 221 : 회전도르래
222 : 이동도르래 223 : 기어
224 : 모터 225 : 스토퍼
230 : 제어부 240 : 전력공급부10: Wheel 11: Rear Wheel
20: handle 30: brake lever
40: rear frame 50: top frame
60: Brake cable 70: Pedal
100: Motion measurement module 110: Brake use sensing part
111: lever neodymium magnet 112: reverse reed switch
120: Wheel rotation detecting unit 121: Wheel Neodymium magnet
122: Reed switch 200: Body module
210: connection frame 211: fixed bracket
220: brake cable tension adjusting part 221: rotating pulley
222: traveling pulley 223: gear
224: motor 225: stopper
230: control unit 240: power supply unit
Claims (9)
상기 운동측정모듈과 전기적으로 연결되며 브레이크 케이블에 결합되어 브레이크 케이블의 장력을 조절하는 본체모듈;
을 포함하는 자전거용 ABS장치.A motion measurement module for measuring a motion state of the bicycle wheel; And
A body module electrically connected to the motion measurement module and coupled to the brake cable to adjust the tension of the brake cable;
And an ABS device for a bicycle.
상기 운동측정모듈은,
브레이크 사용을 감지할 수 있는 브레이크 사용감지부; 및
바퀴의 회전을 감지할 수 있는 바퀴 회전감지부;
를 포함하는 자전거용 ABS장치.The method according to claim 1,
Wherein the motion measurement module comprises:
A brake feeling detection section capable of detecting the use of the brake; And
A wheel rotation sensing part for sensing the rotation of the wheel;
And an ABS device for a bicycle.
상기 브레이크 사용감지부는,
브레이크 레버에 부착되는 레버 네오디움 자석; 및
핸들에 부착되어 브레이크 레버의 작동으로 레버 네오디움 자석이 이동함에 따라 온(on)/오프(off)되는 역 리드 스위치;
를 포함하는 자전거용 ABS장치.3. The method of claim 2,
Wherein the brake use-
A lever neodymium magnet attached to the brake lever; And
A reverse lead switch attached to the handle and turned on / off as the lever Neodymium magnet moves by the operation of the brake lever;
And an ABS device for a bicycle.
상기 바퀴 회전감지부는,
뒷바퀴살에 장착되는 바퀴 네오디움 자석; 및
뒷프레임에 장착되어 바퀴의 회전으로 움직이는 바퀴 네오디움 자석의 자력 변화를 전달하는 리드 스위치;
를 포함하는 자전거용 ABS장치.3. The method of claim 2,
The wheel rotation sensing unit includes:
Wheel mounted on the rear wheel; neodymium magnet; And
A reed switch mounted on the rear frame for transmitting the magnetic force change of the wheel Neodium magnet moving by the rotation of the wheel;
And an ABS device for a bicycle.
상기 바퀴 네오디움 자석은 각각의 뒷바퀴살 앞,뒤로 복수개가 장착되는 것을 특징으로 하는 자전거용 ABS장치.5. The method of claim 4,
Wherein a plurality of the wheel Neodymium magnets are mounted in front of and behind each of the rear wheels.
상기 본체모듈은,
자전거 탑프레임의 하부에 연결되는 연결프레임;
상기 연결프레임의 전면에 설치되고 브레이크 케이블 중간에 설치되어 브레이크 케이블의 장력을 조절할 수 있도록 하는 브레이크 케이블 장력조절부;
상기 연결프레임의 후면에 설치되고 브레이크 케이블 장력조절부와 전기적으로 연결되어 ABS 작동상태를 제어하는 제어부; 및
상기 연결프레임의 후면 측부에 설치되고 제어부에 전기적으로 연결되어 제어부에 전력을 공급하는 전력공급부;
를 포함하는 자전거용 ABS장치.The method according to claim 1,
The main body module includes:
A connecting frame connected to a lower portion of the bicycle top frame;
A brake cable tension adjusting unit installed on a front surface of the connection frame and installed in the middle of the brake cable to adjust the tension of the brake cable;
A controller installed on a rear surface of the connection frame and electrically connected to the brake cable tension regulator to control the ABS operation state; And
A power supply unit installed on a rear side of the connection frame and electrically connected to the control unit to supply power to the control unit;
And an ABS device for a bicycle.
상기 브레이크 케이블 장력조절부는,
상기 연결프레임 내 양측에 고정되어 브레이크 케이블이 안내될 수 있도록 하는 복수의 회전도르래;
상기 회전도르래 사이의 연결프레임에 이동 가능하게 설치되어 브레이크 케이블의 장력을 안내 지지하는 이동도르래;
상기 이동도르래에 연결되는 기어; 및
상기 기어에 연결되어 제어부의 제어에 따라 구동되면서 기어를 회전시킬 수 있도록 하는 모터;
를 포함하는 자전거용 ABS장치.The method according to claim 6,
The brake cable tension adjuster includes:
A plurality of rotary sheaves fixed to both sides of the connection frame so that the brake cable can be guided;
A moving sheave movably installed in the connecting frame between the rotating sheaves to guide and support the tension of the brake cable;
A gear coupled to the traveling pulley; And
A motor connected to the gear to be driven under the control of the control unit to rotate the gear;
And an ABS device for a bicycle.
상기 연결프레임의 정면 하부에 설치되고 브레이크 케이블에 장착되어 브레이크 케이블 장력이 약할 때 브레이크 레버가 더 당겨짐을 방지할 수 있도록 브레이크 레버를 끝까지 잡았을 때 연결프레임의 한쪽 벽에 걸리게 하는 스토퍼를 더 포함하는 자전거용 ABS장치.The method according to claim 6,
And a stopper mounted on a lower portion of the front side of the connection frame and adapted to be hooked on one wall of the connection frame when the brake lever is fully seated so as to prevent further pulling of the brake lever when the brake cable tension is weak, ABS.
상기 전력공급부는 리튬 이온 전지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자전거용 ABS장치.The method according to claim 6,
Wherein the power supply unit comprises a lithium ion battery.
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| KR1020170027222A KR101913144B1 (en) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Anti-lock brake system for bicycles |
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