KR20210143809A

KR20210143809A - 자전거 바퀴의 구동을 위한 시스템, 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210143809A
Application number: KR1020217032827A
Authority: KR
Inventors: 솜나스 레이
Original assignee: 클립.바이크 아이엔씨.
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2021-11-29
Also published as: ZA202107002B; IL286687A; CN113710572B; CN113710572A; EP3947130A4; JP2022527857A; AU2020251898A1; AU2020251898A2; JP7453249B2; SG11202110029SA; EP3947130A1; US11866118B2; CO2021013361A2; MX2021011659A; CL2021002528A1; WO2020205368A1; CA3134005A1; US20200307738A1

Abstract

클램핑 메커니즘이 제공되며, 클램핑 메커니즘은 2개의 클램프, 각각의 클램프에 대응하는 인장 도관, 및 인장 도관을 통해 2개의 클램프를 동시에 인장하기 위한 액추에이터를 갖는다. 각 클램프에는 브레이싱 요소와 파지 세그먼트가 있으며, 클램프가 인장 도관을 따라 인장될 때 각 클램프의 파지 세그먼트는 대응 브레이싱 요소 쪽으로 당겨진다. 자전거 구동 조립체가 또한 제공되며, 조립체는 자전거에 고정하기 위한 2개의 클램프, 자전거 바퀴를 구동하기 위한 구동 메커니즘, 및 구동 메커니즘에서 대응 클램프까지 연장되는 2개의 기다란 지지부를 갖는다. 자전거에 적용할 때 자전거의 바퀴는 기다란 지지부 사이를 부분적으로 통과한다.

Description

자전거 바퀴의 구동을 위한 시스템, 장치 및 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본원은 2019년 9월 26일에 출원된 미국 가특허출원 제62/906,434호의 이익을 주장하고, 또한 2019년 3월 29일에 출원된 미국 가특허출원 제62/826,712호의 이익을 주장하며, 상기 출원 각각의 전문은 본원에 참조로 포함된다.

본 개시는 자전거의 바퀴의 구동을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 자전거 바퀴용 마찰구동장치 및 마찰구동장치를 자전거에 고정하기 위한 클램핑 메커니즘, 그리고 자전거 바퀴 구동시스템의 제어방법에 관한 것이다.

오르막길이나 장거리를 자전거를 타려면 힘이 많이 든다. 유사하게, 자전거를 타는 사람들은 지쳐서 일을 마치고 귀가할 때 그리 많은 에너지를 쏟고 싶지 않을 수 있다.

자전거의 바퀴를 구동하기 위한 기존의 솔루션은 일반적으로 고가의 전기자전거이거나, "손수" 설치가 필요한 거추장스러운 키트이거나, 또는 공유 자전거와 호환되지 않는 과도한 업그레이드이다.

따라서, 구동보조장치는 일반적으로 기존 자전거의 프레임에 영구적 또는 반영구적으로 장착될 필요가 있다. 일반적으로 마찰구동시스템은 배터리에 연결된 전기모터나 대안적으로 여러 분리가능 부품 중 하나를 부착하기 위한 영구적인 도크(dock)를 자전거 프레임에 장착할 필요가 있다. 바퀴 구동보조시스템은 종종 자전거의 전륜 또는 후륜 전체를 대체한다. 이러한 설치는 편의성, 미관, 안전성 및 비용 측면에서 새로운 제약을 추가함으로써 특히 자전거 통근자에게 있어 자전거 주행 경험에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 자전거의 중요하고 영구적인 변형을 초래한다. 또한 일반적으로 기존 장치는 장치를 자전거에 고정하기 위한 호환 인터페이스가 없으면 공유 자전거에서 사용이 불가하다.

또한, 기존의 솔루션은 자전거의 현재 속도를 측정하기 위해 외부 센서를 별도로 설치해야 할 수 있다. 이러한 요구 사항은 성능개선가능한 자전거 모터의 설치를 더욱 복잡하게 만들고 올인원 장치의 사용을 방해한다.

또한, 자전거의 바퀴를 구동하기 위해 마찰구동장치를 사용하는 기존의 솔루션은 일반적으로 바퀴를 구동하기에 충분한 힘을 가하기 위해 장치 자체의 중량 또는 복잡한 전동 솔루션을 필요로 한다. 따라서 일부 솔루션은 사용 가능한 힘을 증가시키기 위해 배터리, 회로 및 구동 메커니즘 자체를 포함하는 구동유닛을 바퀴 바로 위에 배치한다. 이러한 솔루션은 충분한 힘을 가하기 위해 무거운 구동유닛을 필요로 하고 반드시 견고한 고정 메커니즘이 설치되어야 한다.

다른 솔루션은 마찰구동장치의 롤러를 바퀴의 표면에 대고 가압하기 위해 2차 모터를 필요로 한다. 이러한 접근 방식은 복잡한 구조와 과도한 배터리 소모를 초래한다.

또한, 구동보조장치는 일반적으로 지속 전원으로 작동한다. 전기모터에 지속 전원을 제공하려면 배터리를 연속 사용해야 한다. 이러한 유형의 기능은 일반적으로 배터리 수명 주기를 제한하면서 중량, 비용 및 배터리 재충전 시간을 증가시키는 대용량 배터리 팩을 필요로 한다.

그 결과, 구동보조장치는 거의 사용되지 않고 있으며, 일반적으로 비싸고 거추장스러운 다른 구동보조장치의 출시는 특히 통근 목적으로는 자전거 사용의 유의미한 증가를 유발하지 않았다.

상술한 구동보조장치의 사용과 관련된 이러한 단점을 제거할 필요가 있다. 장치의 비용을 제한하면서 휴대성을 극대화함으로써, 특히 자전거 통근자들을 위해 구동보조장치의 사용을 더욱 편리하게 만들 추가적인 필요성이 있다.

사용자가 주변의 자전거 도로 위험요소 및 다른 자전거 타는 사람을 지도에 나타내고/내거나 자동차 운전자에게 부근의 자전거 타는 사람에 대해 경고할 수 있게 하는 구동보조장치와 관련된 애플리케이션에 대한 추가적인 필요성이 있다.

사전에 설치된 구성요소를 필요로 하지 않고 자전거에 범용적으로 부착될 수 있는 그러한 구동보조장치에 대한 추가적인 필요성이 있다. 이러한 장치가 완전히 자급식이어서 별도의 배터리를 필요로 하지 않아야 한다는 추가 요구가 있다. 일단 장착되면 자전거의 구동륜에 적절한 힘 또는 압력을 발생시키기 위해 구동유닛의 과도한 중량 또는 복잡한 2차 모터에 의존하지 않는 그러한 장치에 대한 추가적인 필요성이 있다.

본원에 설명된 장치의 일 실시예는 어떤 자전거에든 신속하게 설치하기 위해 프레임에 사전 설치가 필요하지 않은 경량의 컴팩트한 올인원 장치이다. 장치는 자전거를 주차할 때 자전거에서 완전히 그리고 즉시 분리할 수 있어 도난 위험을 줄이는 것을 목표로 한다. 장치는 또한 지속 전원 대신 펄스 신호로 작동하므로 더 작은 용량의 배터리를 필요로 한다. 장치는 조립이 용이하고 경제적인 구성요소, 및 일부 실시예의 경우 더 작은 용량의 배터리 팩으로 구성되어, 장치를 저렴하고 광범위하게 이용가능하게 한다. 장치는 전자제어기 및 휴대폰의 다른 센서로부터 데이터를 수신하는 모바일 앱과 인터페이스할 수 있다.

전반적으로 장치의 실시예는 배터리에 의해 생성되고 전자제어기에 의해 조절되는 펄스 신호에 의해 가동되는 마찰구동 전기모터를 포함하며, 이들은 모두 단일 구동유닛 또는 구동 조립체 내에 포함된다.

이러한 장치는 자전거 프레임의 어느 부분에든 어떠한 사전 설치도 필요 없이 클램핑 죠(clamping jaw) 메커니즘을 사용하여 다양한 전방 포크 크기 및 디자인에 쉽게 부착 또는 분리된다. 장치의 암은 다양한 크기의 자전거 바퀴에 사용하도록 수동으로 조정가능하다.

장치는 배터리의 사용을 최적화하기 위해 고출력과 무출력의 짧은 위상이 교번되는 전원 진폭의 빠른 변화를 전기모터에 전송하는 전자제어기를 더 포함한다. 제어기는 또한 블루투스를 통해 모바일 앱에 데이터를 제공할 수도 있다.

구동 조립체를 자전거의 포크에 고정하기 위한 클램핑 장치가 또한 본원에 설명되어 있다.

일 실시예에서, 클랭핑 메커니즘이 제공되며, 클랭핑 메커니즘은 복수의 클램프, 클램프 각각에 대응하는 인장 도관, 및 인장 도관을 통해 복수의 클램프를 동시에 인장하기 위한 액추에이터를 포함한다.

일반적으로, 각각의 클램프는 브레이싱 요소 및 파지 세그먼트를 갖고, 클램프가 인장 도관을 따라 인장될 때, 각 클램프의 파지 세그먼트는 대응 브레이싱 요소를 향해 당겨진다.

일부 실시예에서, 각 클램프의 브레이싱 요소는 평행한 평면들을 따라서 실질적으로 아치형의 단면을 가지며, 클램프는 실질적으로 평행한 포스트를 파지하도록 구성된다. 이러한 브레이싱 요소는 서로에 대해 고정된 위치에서 이격되고, 다음으로 클램프는 각각의 인장 도관 또는 각각의 인장 도관에 대한 하우징에 의해 견고하게 위치될 수 있다.

일반적으로, 클램프는 자전거 바퀴가 통과하기에 충분한 공간을 클램프 사이에 두고 이격된다.

일부 실시예에서, 액추에이터는 대응 인장 도관 내의 2개의 인장 케이블을 동시에 수동으로 인장하는 레버이다.

일부 실시예에서, 인장 도관 각각은 강성 샤프트를 수용하고, 강성 샤프트는 그로부터 반경방향으로 연장되는 핀을 가질 수 있다. 다음으로 인장 도관은 축방향으로 연장됨에 따라 도관의 원주 주위를 이동하는 경로를 추가로 포함하여, 핀이 경로를 따라 이동할 때 샤프트가 축방향으로 회전하도록 할 수 있다. 클램핑 메커니즘은 인장력에 대항하는 스프링을 각각의 인장 도관 내에 추가로 포함하여, 인장력이 액추에이터에 의해 가해질 때는 강성 샤프트가 제1 축방향으로 당겨지고 비인장 위치 및 배향으로부터 인장 위치 및 배향으로 회전하며, 인장력이 해제될 때는 스프링이 샤프트를 비인장 위치 및 배향으로 복귀시키도록 할 수 있다.

일부 실시예에서, 강성 샤프트는 파지 세그먼트에서 끝나며, 파지 세그먼트는 샤프트로부터 반경방향으로 연장된다. 인장 배향에서는 파지 세그먼트가 브레이싱 요소를 가로질러 통과하고, 비인장 배향에서는, 브레이싱 요소가 지지부에 적용될 때 파지 세그먼트가 브레이싱 요소와 간섭을 일으키지 않는다. 따라서 핀이 경로를 따라 이동할 때, 샤프트는 축방향으로 회전하여 파지 세그먼트가 비인장 배향으로부터 인장 배향으로 이동되도록 한다.

일부 실시예에서, 각각의 인장 도관은 캐리지(carriage)에 장착된 항력 스프링(constant force spring)을 추가로 포함한다. 다음으로 각 인장 도관의 경로는 도관의 원주 주위를 이동하는 제1 세그먼트 및 선형의 제2 세그먼트를 가지고, 핀이 경로의 선형 세그먼트에 도달한 후, 액추에이터로부터의 추가 힘이 항력 스프링의 저항에 대항하여 캐리지에 가해질 수 있다.

이러한 실시예에서, 인장 도관을 따라 클램프를 인장할 때, 각각의 클램프의 파지 세그먼트는 제1 이동 세그먼트의 대응 경로에 의해 회전되고, 이어서 제2 이동 세그먼트 동안 대응 브레이싱 요소를 향해 당겨진다. 클램핑될 물체에 클램핑한 후, 액추에이터로부터의 모든 추가 힘은 캐리지에 가해진다.

일부 실시예에서, 인장 도관은 항력 스프링을 포함하며, 각 클램프의 파지 세그먼트가 대응 브레이싱 요소를 향해 당겨질 때, 파지 세그먼트에 대한 최종 인장 세그먼트는 항력 스프링의 힘에 대항한다. 이러한 실시예에서, 항력 스프링은 캐리지에 장착될 수 있고, 제1 이동 세그먼트 동안에 파지 세그먼트는 브레이싱 요소를 향해 이동하며, 최종 이동 세그먼트 동안에는 파지 세그먼트는 브레이싱 요소에 대해 정지되어 있고 캐리지는 파지 세그먼트에 대해 이동한다.

일부 실시예에서, 자전거 구동 조립체가 제공되며, 조립체는 자전거에 고정하기 위한 적어도 하나의 클램프, 자전거 바퀴를 구동하기 위한 구동 메커니즘, 및 구동 메커니즘에서 적어도 하나의 클램프까지 연장되는 복수의 기다란 지지부를 포함한다. 자전거에 적용될 때, 자전거의 바퀴는 기다란 지지부 사이를 부분적으로 통과한다.

일반적으로, 적어도 하나의 클램프는 자전거 바퀴의 양쪽에서 자전거 포크의 두 레그(leg)와 독립적으로 결합하기 위한 복수의 클램프이다. 이러한 실시예에서, 각각의 클램프는 기다란 지지부 중 하나에 대응하고, 각각의 기다란 지지부는 대응 클램프를 인장하기 위한 인장 메커니즘을 포함한다.

일부 실시예에서, 대응하는 기다란 지지부의 인장 메커니즘을 통해 복수의 클램프를 작동시키기 위해 클램프 액추에이터가 구동 메커니즘에 인접하게 제공된다.

구동 메커니즘은 자전거 바퀴의 반경방향 외부 표면에 적용된 롤러를 포함하는 마찰구동장치일 수 있다. 롤러는 석재 외부 층을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 롤러는 볼록 프로파일을 가져서 사용 중에 자전거 바퀴의 외부 표면을 프로파일의 중앙에 유지하도록 할 수 있다.

일부 실시예에서, 마찰구동장치는 자전거 바퀴의 반경방향 외부 표면에 적용된 롤러를 포함하고, 적어도 하나의 클램프는 자전거에 견고하게 고정되어, 복수의 기다란 지지부가 클램프 쪽을 향하는 힘을 발생시킴으로써, 롤러로부터 자전거 바퀴의 외부 표면으로 자전거 구동 조립체의 중량보다 더 큰 인가 힘을 제공한다.

일부 실시예에서, 기다란 지지부는 하우징을 포함하며, 배터리 및 전자제어시스템이 하우징 내에 포함된다. 자전거 구동 조립체는 구동 조립체 내의 모터 및 모터용 전자제어기를 추가로 포함할 수 있고, 모터는 모터를 제어하기 위한 홀 효과 센서를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 전술한 바와 같은 자전거 구동 조립체를 사용하여 자전거 바퀴를 구동하기 위하여 방법이 제공되며, 방법은 마찰 롤러를 구동하는 구동 모터를 제공하는 단계, 모터의 속도를 모니터링하여 자전거의 종동륜의 속도를 측정하는 단계, 및 종동륜의 속도가 스로틀 활성화 임계값보다 높은지 여부를 결정하는 단계를 포함한다.

다음으로 방법은 자전거의 종동륜에 조력을 적용해야 한다는 표시를 사용자로부터 수신한다. 이러한 표시를 수신하면, 사용자가 진행 표시를 제공하고 종동륜의 속도가 스로틀 활성화 임계값보다 높은 동안에만 구동력이 자전거의 종동륜에 가해진다.

일부 실시예에서, 종동륜에 가해지는 구동력은 모터의 현재 속도에 관련되어 인가되는 일정한 힘이다. 일부 실시예에서, 자전거의 종동륜에 구동력이 가해지지 않고 있는 때에 마찰 롤러에 가해지는 종동륜의 회전에 의해 모터가 충전된다.

일부 실시예에서, 방법은 사용자로부터 표시를 수신하기 위한 표시 장치를 제공하는 단계를 추가로 포함하고, 표시 장치는 모터를 제어하기 위한 제어기에 무선 연결에 의해 링크된다.

도 1은 자전거 구동 조립체의 일 실시예의 평면도를 자전거와 관련하여 제공한다.
도 2는 도 1의 자전거 구동 조립체의 전방 사시도를 제공한다.
도 3은 도 1의 자전거 구동 조립체의 측면도를 제공한다.
도 4는 자전거 구동 조립체의 제2 실시예의 제1 구성의 사시도를 제공한다.
도 5는 도 4의 자전거 구동 조립체의 제1 구성의 평면도를 제공한다.
도 6은 도 4의 자전거 구동 조립체의 제1 구성의 배면도를 제공한다.
도 7은 도 4의 자전거 구동 조립체의 제2 구성의 사시도를 제공한다.
도 8은 도 4의 자전거 구동 조립체의 제2 구성의 평면도를 제공한다.
도 9는 도 4의 자전거 구동 조립체의 제2 구성의 배면도를 제공한다.
도 10은 도 4의 자전거 구동 조립체의 제2 구성의 평면 단면도를 제공한다.
도 11은 도 4의 자전거 구동 조립체의 여러 구성요소의 분해도를 제공한다.
도 12는 자전거 구동 조립체에 사용하기 위한 제어기의 도면을 제공한다.
도 13은 도 12의 제어기와 결합된 도 1의 자전거 구동 조립체의 평면도를 도시한다.
도 14는 자전거 구동 조립체의 제3 실시예의 제1 구성의 사시도를 제공한다.
도 15는 도 14의 자전거 구동 조립체의 제1 구성의 평면도를 제공한다.
도 16은 도 14의 자전거 구동 조립체의 제1 구성의 배면도를 제공한다.
도 17은 도 14의 자전거 구동 조립체의 제2 구성의 사시도를 제공한다.
도 18은 도 14의 자전거 구동 조립체의 제2 구성의 평면도를 제공한다.
도 19는 도 14의 자전거 구동 조립체의 제2 구성의 배면도를 제공한다.
도 20a는 도 14의 자전거 구동 조립체의 제1 구성에서 기다란 지지부의 커버가 제거된 것의 측면도를 제공한다.
도 20b는 도 14의 자전거 구동 조립체의 제2 구성에서 기다란 지지부의 커버가 제거된 것의 측면도를 제공한다.
도 21a 및 도 21b는 자전거에 장착된 도 4의 자전거 구동 조립체의 상부 사시도를 도시한다.
도 21c는 자전거에 장착된 도 4의 자전거 구동 조립체의 측면도를 도시한다.
도 22는 본 개시에 따른 자전거 바퀴 구동방법을 설명하는 순서도를 도시한다.

몇몇 예시적인 실시예의 원리에 따른 예시적인 실시예의 설명은 전체 서면 설명의 일부로 간주되어야 하는 첨부도면과 관련하여 판독되도록 의도된다. 본 명세서에 개시된 실시예들의 설명에서, 방향 또는 배향에 대한 모든 참조는 단지 설명의 편의를 위한 것이며 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하도록 의도되지 않는다. "하부", "상부", "수평", "수직", "위쪽", "아래쪽", "위로", "아래로", "상면" 및 "저면" 및 그 파생어(예를 들어, "수평으로", "아래쪽으로", "위쪽으로" 등)와 같은 상대적 용어는 당시 설명한 배향 또는 논의 중인 도면에 표시된 배향을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 상대적인 용어는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며 명시적으로 표시하지 않는 한 장치를 특정 배향으로 구성하거나 작동할 것을 요구하지 않는다. "부착된", "고정된", "연결된", "결합된", "상호 연결된" 등과 같은 용어는 달리 명시하지 않는 한 구조물이 개재 구조물을 통해 직접 또는 간접적으로 서로 고정되거나 부착되는 관계, 및 이동가능하거나 견고한 부착 또는 관계의 양쪽 모두를 나타낸다. 또한, 특징 및 이점은 특정 예시적인 실시예를 참조하여 예시되며 모든 실시예에 적용되는 것은 아니다. 따라서, 명시적으로 본 발명은 단독으로 또는 특징의 다른 조합으로 존재할 수 있는 특징의 일부 가능한 비제한적 조합을 예시하는 그러한 예시적인 실시예에 국한되어서는 아니 되며, 청구된 발명의 범위는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.

본 개시는 현재 고려되는 본 발명을 실시하는 최상의 모드 또는 모드들을 설명한다. 이 설명은 제한적인 의미로 이해되도록 의도된 것이 아니라, 본 발명의 이점 및 구성에 대해 통상의 기술자에게 알려주기 위해 첨부도면을 참조하여 설명의 목적으로만 제공된 본 발명의 예를 제공한다. 도면의 여러 도에서, 동일한 도면부호는 동일하거나 유사한 부분을 나타낸다.

본 명세서에 설명된 다양한 실시예는 자전거의 바퀴를 구동하기 위한 자전거 구동 조립체 및 자전거에 자전거 구동 조립체를 고정하여 구동 조립체가 바퀴를 구동할 수 있도록 하기 위한 클램핑 메커니즘을 제공한다. 또한 본 명세서에서는 자전거 구동 조립체를 통해 자전거의 바퀴를 구동하기 위한 방법이 논의된다.

도 1은 자전거 구동 조립체(100)의 일 실시예의 평면도를 자전거(110)와 관련하여 제공한다. 도 2는 도 1의 자전거 구동 조립체(100)의 전방 사시도를 제공하고, 도 3은 도 1의 자전거 구동 조립체(100)의 측면도를 제공한다.

도시된 바와 같이, 자전거 구동 조립체(100)는 구동 조립체를 자전거(110)에 고정하기 위한 적어도 하나의 클램프 또는 클램핑 메커니즘(120a, b)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 구동 조립체(100)를 자전거(110)의 전방 포크의 두 레그(130a, b)에 클램핑하기 위해 2개의 클램핑 메커니즘(120a, b)이 제공된다.

자전거 구동 조립체(100)는 자전거 바퀴를 구동하기 위한 구동 메커니즘(140) 및 구동 메커니즘(140)에서 클램프(120a, b)까지 연장되는 복수의 기다란 지지부(150a, b)를 추가로 포함한다. 구동 조립체(100)가 클램프(120a, b)를 사용하여 자전거(110)에 장착될 때, 자전거의 바퀴(160)는 기다란 지지부(150a, b) 사이를 적어도 부분적으로 통과한다.

유사하게, 구동 조립체(100)를 자전거(110)에 고정하기 위해 2개의 클램프(120a, b)가 제공되는 경우, 바퀴(160)의 양쪽에서 자전거의 전방 포크의 두 레그(130a, b) 각각과 결합하도록 하나의 클램프가 제공된다.

일반적으로, 각각의 클램프(120a, b)는 기다란 지지부(150a, b) 중 하나에 대응하여, 각각의 기다란 지지부가 그 각각의 클램프에서 끝나도록 한다. 기다란 지지부(150a, b)는 대응하는 클램프(120a, b)를 작동시키기 위한 메커니즘 또는 메커니즘의 일부를 추가로 제공할 수 있다. 이러한 메커니즘은 도 4 내지 도 11 및 도 14 내지 도 20b에 도시된 자전거 구동 조립체(400, 700)의 제2 및 제3 실시예와 관련하여 더 상세히 논의된다.

도시된 바와 같이, 구동 메커니즘(140)은 자전거 바퀴(160)의 반경방향 외부 표면에 적용된 롤러(170)를 포함하는 마찰구동장치이다. 롤러(170)는 다양한 재료를 포함할 수 있고, 일부 실시예에서 고무 또는 고무 처리된 코어 및 석재 외부 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 롤러(170)는 사용자가 날씨 또는 표면 조건에 대해 또는 특정 자전거 바퀴에 대해 적절한 롤러를 선택할 수 있도록 교환식일 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서와 같이, 자전거 바퀴(160)는 구동 메커니즘(140)의 롤러(170)와 자전거 포크의 레그(130a, b) 상의 클램프(120a, b)의 고정 지점 사이에 적어도 부분적으로 위치된다. 따라서, 자전거 바퀴(160)의 양쪽에 있는 기다란 지지부(150a, b)는 클램프(120a, b) 쪽으로 향하는 힘을 생성하고 그에 따라 롤러(170)와 자전거 바퀴(160)의 외부 표면 사이에 압력을 제공하도록 크기가 결정된다. 이러한 방식으로, 구동 조립체(100)는 롤러(170)로부터 자전거 바퀴(160)의 외부 표면으로 자전거 구동 조립체의 중량보다 더 큰 힘을 가할 수 있다.

구동 메커니즘(140)은 롤러(170)를 구동하기 위한 전기모터(190)를 추가로 포함할 수 있다. 이것은 도시된 바와 같이 롤러 자체(170)에 내장될 수 있거나, 롤러 외부에 제공될 수 있다. 전원이 공급되면 모터(190)는 롤러(170)의 회전을 활성화시키고 롤러(170)는 롤러 표면과 바퀴의 타이어 표면 사이의 마찰에 의해 전륜(160)의 회전에 관여한다. 롤러(170)의 회전을 가속하고 그에 따라 전륜(160)의 회전을 가속하기 위해 다른 모터 속도가 설정될 수 있다. 모터(190)가 가동되지 않으면 롤러는 타이어와 함께 자유롭게 회전하며, 모터 자체의 마찰은 최소화된다. 모터(190)에는 롤러(170)의 속도를 적절하게 조절하기 위해 바퀴(160)의 속도를 지속적으로 모니터링하는 홀 효과 센서와 같은 회전 센서가 장착될 수 있다.

일부 실시예에서, 모터(190)가 관여되지 않을 때, 모터는 발전기로서 기능하도록 내부적으로 약간의 마찰을 가할 수 있고, 이에 의해 구동 조립체(100) 내의 배터리에 일부 전력을 제공할 수 있다.

도시된 바와 같이, 기다란 지지부(150a, b) 또는 기다란 지지부의 일부는 구동 조립체(100)의 여러 구성요소를 위한 하우징(180a, b)을 제공할 수 있다. 이러한 구성요소는 예를 들어, 제어기를 비롯한 전자제어시스템, 및 배터리를 포함할 수 있다. 도 4 내지 도 10을 참조하여 아래에서 논의하는 바와 같이, 기다란 지지부(140)는 클램프(120a, b)를 작동시키기 위한 인장 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다.

도 4는 자전거 구동 조립체(400)의 제2 실시예의 제1 구성의 사시도를 제공한다. 도 5는 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 제1 구성의 평면도를 제공하고, 도 6은 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 제1 구성의 배면도를 제공한다.

도 7은 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 제2 구성의 사시도를 제공한다. 도 8은 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 제2 구성의 평면도를 제공하고, 도 9는 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 제2 구성의 배면도를 제공한다.

도 10은 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 제2 구성의 평면 단면도를 제공하고, 도 11은 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 여러 구성요소의 분해도를 제공한다.

도시된 바와 같이, 자전거 구동 조립체(400)는 구동 조립체를 자전거에 고정하기 위한 적어도 하나, 일반적으로 2개의 클램프 또는 클램핑 메커니즘(420a, b)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 자전거의 전방 포크의 두 레그에 구동 조립체(400)를 클램핑하기 위해 2개의 클램핑 메커니즘(420a, b)이 제공된다.

자전거 구동 조립체(400)는 자전거 바퀴를 구동하기 위한 구동 메커니즘(440) 및 구동 메커니즘(440)에서 클램프(420a, b)까지 연장되는 복수의 기다란 지지부(450a, b)를 추가로 포함한다. 구동 조립체(400)가 클램프(420a, b)를 사용하여 자전거에 장착될 때, 자전거의 바퀴는 기다란 지지부(450a, b) 사이를 적어도 부분적으로 통과한다.

유사하게, 구동 조립체(400)를 자전거에 고정하기 위해 2개의 클램프(420a, b)가 제공되는 경우, 도 1의 실시예에 대해 위에서 논의한 바와 같이, 바퀴의 양쪽에서 자전거의 전방 포크의 두 레그 각각과 결합하도록 하나의 클램프가 제공된다.

일반적으로, 각각의 클램프(420a, b)는 기다란 지지부(450a, b) 중 하나에 대응하여, 각각의 기다란 지지부가 그 각각의 클램프에서 끝나도록 한다. 기다란 지지부(450a, b)는 대응하는 클램프(420a, b)를 작동시키기 위한 메커니즘 또는 메커니즘의 일부를 추가로 제공할 수 있다. 도 10의 단면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 예를 들어, 각각의 기다란 지지부(450a, b)는 대응하는 클램프(420a, b)를 인장하기 위한 인장 메커니즘(500a, b)을 포함할 수 있다. 인장 메커니즘은 아래에 더 자세히 설명되어 있다.

도시된 바와 같이, 구동 메커니즘(440)은 자전거 바퀴의 반경방향 외부 표면에 적용된 롤러(470)를 포함하는 마찰구동장치이다. 롤러(470)는 다양한 재료를 포함할 수 있고, 일부 실시예에서 고무 또는 고무 처리된 코어(473) 및 석재 외부 층(476)을 포함할 수 있다. 이러한 석재 외부 층(476)은 롤러와 자전거에 장착된 타이어 표면 사이에 증가된 마찰을 제공할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 롤러(470)의 외부 표면의 프로파일은 자전거 바퀴 또는 타이어의 외부 표면을 더 잘 감싸도록 아치 형태 또는 나팔 형태로 형상화되어 구비될 수 있다. 유사하게, 롤러(470)의 프로파일에는 홈 또는 V자 모양이 구비되어, 자전거 바퀴가 롤러의 표면을 따라 중앙에 유지되도록 할 수 있다. 대안적으로, 도 14의 제3 실시예를 참조하여 아래에 도시된 바와 같이, 롤러 표면은 롤러 표면의 곡률과 자전거 바퀴의 곡률이 결합되어 해당 구동 메커니즘의 롤러를 자동으로 중앙에 위치시키도록 볼록 프로파일 형상을 가질 수 있다.

또한, 자전거 바퀴는 구동 메커니즘(440)의 롤러(470)와 자전거 포크 상의 클램프(420a, b)의 고정 지점 사이에 적어도 부분적으로 위치된다. 따라서, 자전거 바퀴의 양쪽에 있는 기다란 지지부(450a, b)는 클램프(420a, b) 쪽으로 향하는 힘을 생성하고 그에 따라 롤러(470)와 자전거 바퀴의 외부 표면 사이에 압력을 제공하도록 크기가 결정된다. 이러한 방식으로, 구동 조립체(400)는 롤러(470)로부터 자전거 바퀴의 외부 표면으로 자전거 구동 조립체의 중량보다 더 큰 힘을 가할 수 있다.

구동 메커니즘(440)은 롤러(470)를 구동하기 위한 전기모터를 추가로 포함할 수 있다. 이것은 롤러 자체(470)에 내장될 수 있거나 롤러 외부에 제공될 수 있다. 전원이 공급되면 모터는 롤러(470)의 회전을 활성화시키고 롤러(470)는 롤러 표면과 바퀴의 타이어 표면 사이의 마찰에 의해 전륜의 회전에 관여한다. 롤러(470)의 회전을 가속하여 그에 따라 전륜의 회전을 가속하기 위해 다른 모터 속도가 설정될 수 있다. 모터가 가동되지 않으면 롤러(470)는 타이어와 함께 자유롭게 회전하며, 모터 자체의 마찰은 최소화된다. 모터에는 롤러(470)의 속도를 적절하게 조절하기 위해 바퀴의 속도를 지속적으로 모니터링하는 홀 효과 센서와 같은 회전 센서가 장착될 수 있다.

일부 실시예에서, 모터가 관여되지 않을 때, 모터는 발전기로서 기능하도록 내부적으로 약간의 마찰을 가할 수 있고, 이에 의해 구동 조립체(400) 내의 배터리에 일부 전력을 제공할 수 있다.

도시된 바와 같이, 기다란 지지부(450a, b) 또는 기다란 지지부의 일부는 구동 조립체(400)의 여러 구성요소를 위한 하우징(480a, b)을 제공할 수 있다. 이러한 구성요소는 예를 들어, 제어기를 비롯한 전자제어시스템, 및 배터리를 포함할 수 있다. 또한, 기다란 지지부(450a, b)는 클램프(420a, b)를 작동시키기 위한 인장 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 구동 조립체(400)는 대응하는 기다란 지지부(450a, b)의 인장 메커니즘(500a, b)을 통해 클램프(420a, b)를 작동시키기 위해 구동 메커니즘(440)에 인접한 클램프 액추에이터(490)를 추가로 포함할 수 있다.

따라서, 자전거 구동 조립체(400)를 위한 클램핑 메커니즘은 대체로 위에서 논의한 2개의 클램프(420a, b), 각 클램프에 대응하는 인장 메커니즘(500a, b), 및 인장 메커니즘을 통해 두 클램프 모두를 동시에 인장하기 위한 클램프 액추에이터(490)를 포함한다.

일반적으로 각각의 인장 메커니즘(500a, b)은 인장이 가해질 수 있는 경로를 제공하는 인장 도관(510a, b)을 포함한다. 다음으로 각 클램프(420a, 420b)에는 브레이싱 요소(520a, b) 및 파지 세그먼트(535a, b)가 구비되고, 클램프가 인장 도관을 따라 인장될 때, 각 클램프의 파지 세그먼트는 대응하는 브레이싱 요소를 향해 당겨진다.

각 클램프(420a, b)의 브레이싱 요소(520a, b)에는 전방 포크의 레그를 구성하는 평행 기둥과 같은 자전거의 구성요소를 파지하는데 이상적인 표면 윤곽 또는 표면 프로파일이 구비될 수 있다. 따라서, 각각의 브레이싱 요소(520a, 520b)는 평행한 축을 따라 연장될 수 있는 실질적으로 아치형 또는 그 이외의 둥근 단면을 가질 수 있어, 자전거 구동 조립체(100)의 제1 실시예에 대하여 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같은 평행 포스트를 파지할 수 있다.

클램프(420a, b)를 자전거 포크를 파지할 수 있도록 위치시키기 위해, 클램프는 고정된 위치에서 서로에 대해 이격된다. 따라서, 클램프(420a, b)는 각각의 인장 도관(510a, b) 또는 도관을 포함하는 하우징(420a, b)에 의해 견고하게 위치될 수 있으며, 이는 기다란 지지부(450a, b) 자체일 수 있거나 기다란 지지부의 일부일 수 있다. 일반적으로 클램프(420a, b)가 서로 이격되면 자전거 바퀴가 통과할 수 있도록 클램프 사이에 충분한 공간이 제공된다.

일부 실시예에서, 구동 조립체(400)가 상이한 포크 디자인 및 상이한 크기의 바퀴을 갖는 자전거에 적용될 수 있도록 클램프(420a, b) 사이의 공간은 조절가능할 수 있다. 그러한 일부 실시예에서, 기다란 지지부(450a, b)는 수평으로 조절될 수 있도록 서로에 대해 힌지 연결될 수 있다.

클램프 액추에이터(490)는 2개의 인장 케이블 또는 기타 인장 메커니즘(500a, b)을 동시에 수동으로 인장하는 레버일 수 있다. 액추에이터(490) 및 인장 메커니즘(500a, b)의 기능을 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다. 메커니즘(500a, b)은 부분적으로 도시되어 있고 인장 케이블 자체는 도시되어 있지 않다. 클램프 액추에이터(490)가 도면 전체에 걸쳐 동일한 위치에 도시되어 있지만, 클램프(420a, b)가 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 도시되는 제1 구성에서는, 일반적으로 클램프 액추에이터(490)는 기다란 지지부(450a, b)에 대해 거의 직각으로 상승된 위치에 있을 것이고, 클램프가 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 도시되는 제2 구성에서는, 일반적으로 클램프 액추에이터는 도시된 바와 같이 구비될 것임을 이해하게 될 것이라는 점을 또한 유의한다.

도시된 바와 같이, 인장 도관(510a, b)은 강성 샤프트(530a, b)를 수용한다. 강성 샤프트(530a, b)는 일반적으로 인장 케이블(도시되지 않음)을 통해 클램프 액추에이터(490)에 연결된다. 인장 케이블은 일반적으로 강성 샤프트를 액추에이터(490) 쪽으로 끌어당긴다. 인장 메커니즘(500a, b)은 인장력에 대항함으로써 강성 샤프트(530a, b)를 액추에이터(490)로부터 멀어지게 그리고 클램프(420a, b)의 방향으로 밀어내는 스프링(540a, b)을 추가로 포함한다. 강성 샤프트(530a, b)는 일반적으로 대응하는 클램프(420a, b)에 인접한 샤프트의 단부에서 반경방향으로 연장되는 파지 세그먼트(535a, b)를 추가로 포함한다.

도시된 바와 같이, 강성 샤프트(530a, b) 각각은 그로부터 반경방향으로 연장되는 핀(550a, b)을 포함한다. 인장 도관(510a, b) 각각은 대응하는 핀(550a, b)이 따라 이동하는 경로(560a, b)를 포함한다. 경로(560a, b) 각각은 대응하는 인장 도관(510a, b)을 따라 축방향으로 연장되고 축방향으로 연장될 때 도관의 원주 주위를 이동한다. 따라서, 대응하는 핀(550a, b)이 경로(560a, b)를 따라 이동할 때 대응하는 강성 샤프트(530a, b)는 축방향으로 회전한다.

이러한 방식으로, 클램프(420a, b)는 도 4 내지 도 6에 도시된 제1 비인장 구성으로부터 도 7 내지 도 10에 도시된 제2 인장 구성으로 전환된다. 제1 구성에서는, 액추에이터(490)에 의해 장력이 제공되지 않으므로, 스프링(540a, b)에 의해 제공되는 스프링력에 대항하는 인장력이 없다. 그러므로, 강성 샤프트(530a, b)는 완전히 연장되고 핀(550a, b)은 각각의 경로(560a, b)의 제1 단부에 있다.

또한, 제1 구성에서, 클램프의 파지 세그먼트(535a, b)는 대응하는 강성 샤프트(530a, b)와 함께 회전되어 대응하는 브레이싱 요소(520a, b)와 간섭이 발생하지 않도록 한다. 도시된 바와 같이, 파지 세그먼트(535a, b)는 대응하는 강성 샤프트(530a, b)로부터 브레이싱 세그먼트(520a, b)의 축과 평행한 방향으로 연장될 수 있어, 클램프가 파지 세그먼트와 간섭이 발생하지 않는 자전거 포크의 레그와 같은 대응하는 평행 포스트에 직접 적용될 수 있도록 한다.

제1 구성에서 제2 구성으로의 전환시에, 액추에이터(490)는 스프링(540a, b)으로부터의 스프링력에 대항하여 인장 메커니즘(500a, b)에 인장력을 인가하는 데 사용된다. 따라서, 강성 샤프트(530a, b)는 대응하는 인장 도관(510a, b)을 따라 이동하고 핀(550a, b)은 대응 경로(560a, b)를 따라 이동한다. 그러므로, 강성 샤프트(530a, b)는 액추에이터(490)를 향해 이동하고 회전하여, 파지 세그먼트(535a, b)가 강성 샤프트(530a, b)로부터 대응하는 브레이싱 세그먼트(520a, b)를 가로질러 반경방향으로 연장되고, 인장력을 브레이싱 세그먼트에 대해 브레이싱된 임의의 물체에 클램핑 힘으로서 가하도록 한다.

따라서, 액추에이터(490)로부터 힘이 가해질 때, 클램핑 메커니즘(420a, b)은 강성 샤프트(530a, b)가 인장되지 않고 파지 세그먼트(535a, b)가 브레이싱 요소(520a, b)와 간섭을 일으키지 않는 도 4 내지 도 7에 도시된 제1 구성으로부터 도 8 내지 도 10에 도시된 제2 구성으로 전환된다. 제2 구성에서, 강성 샤프트(530a, 530b)는 액추에이터(490)를 향해 인장되고 당겨지며 이에 의해 회전되어, 파지 세그먼트(535a, b)가 브레이싱 요소(520a, b)를 가로질러 연장되고 클램핑 힘을 가하도록 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 실시예 및 도 4 내지 도 10에 도시된 실시예 양쪽 모두에서, 자전거 구동 조립체와 클램핑 메커니즘은 다양한 자전거에 신속하게 설치하기 위해 자전거 프레임에 어떠한 사전 설치도 필요하지 않은 경량의 컴팩트한 올인원 장치를 형성한다. 일부 실시예에서, 구동 메커니즘에 의해 자전거 바퀴의 타이어에 가해지는 힘의 양을 조절하기 위해 클램핑 메커니즘이 적용되면 기다란 지지부의 길이는 조절가능하다.

일부 실시예에서, 기다란 지지부의 길이를 직접 조절하는 대신에, 자전거의 포크에서 클램핑 메커니즘을 더 높거나 더 낮게 위치시킴으로써 유효 길이를 조절할 수 있다. 이러한 방식으로, 롤러가 전륜에 더 높거나 더 낮게 위치되어, 롤러와 전륜 사이의 접촉 패치가 포크로부터 적절한 거리에 있도록 할 수 있다. 기다란 지지부는 중량을 제한하고 열 분산을 용이하게 하기 위해 알루미늄 또는 유사한 재료로 만들어질 수 있다.

도시된 바와 같이, 롤러(470)는 다양한 타이어 크기 및 디자인에 적용될 수 있도록 하는 동시에 롤러와 타이어 사이의 접촉을 최적화하는 곡면을 가질 수 있다. 대안적으로, 도 14 내지 도 20을 참조하여 아래에서 논의되는 바와 같이, 롤러(770)는 볼록 프로파일 형상을 가져서, 바퀴의 곡면과 롤러의 곡면 사이의 상호작용에 의해 롤러가 자동으로 다시 중앙에 오게 되도록 할 수 있다. 어쨌든, 롤러(170, 470, 770)는 타이어에 대한 그립을 증가시키고 미끄러짐을 감소시키기 위해 석재 층으로 덮인 고무 또는 유사한 재료로 만들어질 수 있다.

일부 실시예에서, 클램프(120a, b, 420a, b) 및/또는 기다란 지지부(150a, b, 450a, b)에는 포크 크기의 변화와 포크 사이의 공간을 허용하는 조절부가 구비된다. 또한, 이러한 조절부는 상이한 바퀴 크기 또는 타이어 크기에 대해 조절하기 위해 제공될 수 있다.

전기모터에 전력을 공급할 수 있는 리튬이온 배터리가 전자제어기 시스템을 통해 모터 팩에 연결될 수 있다. 가동되면 전자제어기의 요구에 따라 배터리가 전기모터에 전력을 공급한다. 배터리는 일반 AC전원에서 재충전할 수 있다. 배터리, 모터 및 전자제어기 유닛은 단일 지지부에 서로 가깝게 장착되므로 이들을 함께 연결하는 데는 짧은 커넥터만이 필요하다. 리튬이온 배터리를 언급하였지만 다른 배터리 화학 기술도 고려된다.

도 12는 자전거 구동 조립체(100, 400)에 사용하기 위한 원격제어장치(600)의 도면을 제공한다. 도시된 바와 같이, 원격제어장치(600)는 유연한 플라스틱 개방 링(620) 또는 이와 유사한 기본 클리핑 시스템을 사용하여 자전거의 핸들(610)에 클리핑될 수 있다. 그러면 자전거 운전자는 원격제어장치(600)를 사용하여 전기모터를 가동할 수 있다. 원격제어장치(600)는 예를 들어 블루투스를 사용하여 제어기에 링크될 수 있다. 그 후 제어기는 본 명세서의 다른 곳에서 논의한 방법에 따라 전기모터에 전류를 전달할 수 있다. 원격제어장치(600)는 USB로 직접 충전할 수도 있고, 자전거 구동 조립체(100)에 연결된 경우 자전거 구동 조립체(100)로부터 충전할 수도 있다.

일부 실시예에서, 일단 스로틀 원격제어장치(600)가 핸들(610) 또는 자전거 프레임의 다른 부분에 클리핑되면, 자기적 연결을 통해 장치(100)가 자동으로 켜지도록 할 수 있다. 일단 스로틀 원격제어장치(600)가 핸들(610) 또는 프레임의 다른 부분으로부터 클리핑 해제되고 자기적 연결이 중단되면, 장치(100)는 자동으로 꺼진다. 운전자는 블루투스를 통해 전자제어기에 연결된 외부 스로틀 유닛 또는 기타 유사한 센서를 사용하여 전기모터(190)를 가동할 수 있다. 제어기는 본 명세서의 다른 곳에서 설명한 바와 같이 펄스 신호를 통해 전기모터에 전력을 전달한다.

도 13은 도 12의 원격제어장치(600)와 결합된 도 1의 자전거 구동 조립체(100)의 평면도를 도시한다. 조립체(100)와 원격제어장치(600)의 결합은 장치의 보관을 위한 것일 수도 있고, 자전거에 장착되지 않은 경우의 용이한 운송을 위한 것일 수도 있다. 일단 사용자가 목적지에 도착하면 클램핑 죠를 해제함으로써 장치(100)를 전방 포크에서 분리할 수 있다. 그 다음, 원격제어장치(600)를 기다란 암(150a, b)에 고정하여 장치를 덜 거추장스럽게 하고 올인원으로 만들 수 있다. 그 후 장치(100)는 추가 사용을 위해 배터리를 재충전하기 위해 전원에 연결될 수 있다. 장치(100)를 충전할 때, 장치(100)는 눕히거나 똑바로 세워둘 수 있다.

일단 사용을 마치면 클램핑 죠(120a, b)를 해제하여 장치를 전방 포크에서 분리할 수 있다. 스로틀 원격제어장치(610)는 기다란 암(150a, b)의 후방 부분에 부착되어 장치(100)를 덜 거추장스럽게 하고 올인원으로 만들 수 있다. 장치(100)는 추가 사용을 위해 배터리를 재충전하기 위해 전원에 연결될 수 있다. 장치에 통합된 전자제어기 및 휴대폰의 다른 센서에 연결된 모바일 앱을 통해 운전자는 여행 중에 수집된 데이터에 액세스하고 이를 공유할 수 있게 된다.

도 14는 자전거 구동 조립체(700)의 제3 실시예의 제1 구성의 사시도를 제공한다. 도 15는 도 14의 자전거 구동 조립체(700)의 제1 구성의 평면도를 제공하고, 도 16은 도 14의 자전거 구동 조립체(700)의 제1 구성의 배면도를 제공한다.

도 17은 도 14의 자전거 구동 조립체(700)의 제2 구성의 사시도를 제공한다. 도 18은 도 14의 자전거 구동 조립체(700)의 제2 구성의 평면도를 제공하고, 도 19는 도 14의 자전거 구동 조립체(700)의 제2 구성의 배면도를 제공한다.

도 20a 및 도 20b는 도 14의 자전거 구동 조립체(700)의 제1 및 제2 구성 각각에서 기다란 지지부(750a)의 커버가 제거된 것의 측면도를 제공한다.

도시된 바와 같이, 자전거 구동 조립체(700)는 구동 조립체를 자전거에 고정하기 위한 적어도 하나, 일반적으로 2개의 클램프 또는 클램핑 메커니즘(720a, b)을 포함한다. 도시된 실시예에서는, 구동 조립체(700)를 자전거의 전방 포크의 두 레그에 클램핑하기 위해 2개의 클램핑 메커니즘(720a, b)이 제공된다.

자전거 구동 조립체(700)는 자전거 바퀴를 구동하기 위한 구동 메커니즘(740) 및 구동 메커니즘(740)에서 클램프(720a, b)까지 연장되는 복수의 기다란 지지부(750a, b)를 추가로 포함한다. 구동 조립체(700)를 클램프(720a, b)를 사용하여 자전거에 장착할 때, 자전거의 바퀴는 기다란 지지부(750a, b) 사이를 적어도 부분적으로 통과한다.

유사하게, 구동 조립체(700)를 자전거에 고정하기 위해 2개의 클램프(720a, b)가 제공되는 경우, 도 1의 실시예에 대해 위에서 논의한 바와 같이, 바퀴의 양쪽에서 자전거의 전방 포크의 두 레그 각각과 결합하도록 하나의 클램프가 제공된다.

일반적으로, 각각의 클램프(720a, b)는 기다란 지지부(750a, b) 중 하나에 대응하여, 각각의 기다란 지지부가 그 각각의 클램프에서 끝나도록 한다. 기다란 지지부(750a, b)는 대응하는 클램프(720a, b)를 작동시키기 위한 메커니즘 또는 메커니즘의 일부를 추가로 제공할 수 있다. 도 20a 및 도 20b의 단면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 기다란 지지부(750a, b)는 대응하는 클램프(720a, b)를 인장하기 위한 인장 메커니즘(800a)을 포함할 수 있다. 인장 메커니즘은 도 20a 및 도 20b에 대하여 아래에서 보다 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이, 구동 메커니즘(740)은 자전거 바퀴의 반경방향 외부 표면에 적용된 롤러(770)를 포함하는 마찰구동장치이다. 롤러(770)는 다양한 재료를 포함할 수 있고, 일부 실시예에서, 도 4의 실시예에 대해 위에서 논의한 바와 같이 고무 또는 고무 처리된 코어 및 석재 외부 층을 포함할 수 있다. 이러한 석재 외부 층은 롤러와 자전거에 장착된 타이어 표면 사이에 증가된 마찰을 제공할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 롤러(770)의 표면에는 볼록 프로파일이 구비될 수 있어, 롤러의 볼록 프로파일이 자전거 바퀴의 외부 볼록 표면 프로파일과 접촉할 때, 롤러는 자전거 바퀴 프로파일의 중앙에 유지되도록 한다. 따라서, 롤러(770)는 롤러 표면의 곡률과 자전거 바퀴의 곡률이 결합되어 해당 구동 메커니즘의 롤러를 자동으로 중앙에 위치시키도록 볼록 프로파일 형상을 가질 수 있다.

또한, 자전거 바퀴는 구동 메커니즘(740)의 롤러(770)와 자전거 포크 상의 클램프(720a, b)의 고정 지점 사이에 적어도 부분적으로 위치된다. 따라서, 자전거 바퀴의 양쪽에 있는 기다란 지지부(750a, b)는 클램프(720a, b) 쪽으로 향하는 힘을 생성하고 그에 따라 롤러(770)와 자전거 바퀴의 외부 표면 사이에 압력을 제공하도록 크기가 결정된다. 이러한 방식으로, 구동 조립체(700)는 롤러(770)로부터 자전거 바퀴의 외부 표면으로 자전거 구동 조립체의 중량보다 더 큰 힘을 가할 수 있다.

구동 메커니즘(740)은 롤러(770)를 구동하기 위한 전기모터를 추가로 포함할 수 있다. 이것은 롤러 자체(770)에 내장될 수 있거나 롤러의 외부에 제공될 수 있다. 전원이 공급되면 모터는 롤러(770)의 회전을 활성화시키고 롤러(770)는 롤러 표면과 바퀴의 타이어 표면 사이의 마찰에 의해 전륜의 회전에 관여한다. 롤러(770)의 회전을 가속하여 그에 따라 전륜의 회전을 가속하기 위해 다른 모터 속도가 설정될 수 있다. 모터가 가동되지 않으면 롤러(770)는 타이어와 함께 자유롭게 회전하며, 모터 자체의 마찰은 최소화된다. 모터에는 롤러(770)의 속도를 적절하게 조절하기 위해 바퀴의 속도를 지속적으로 모니터링하는 홀 효과 센서와 같은 회전 센서가 장착될 수 있다.

일부 실시예에서, 모터가 관여되지 않을 때, 모터는 발전기로서 기능하도록 내부적으로 약간의 마찰을 가할 수 있고, 이에 의해 구동 조립체(700) 내의 배터리에 일부 전력을 제공할 수 있다.

도시된 바와 같이, 기다란 지지부(750a, b) 또는 기다란 지지부의 일부는 구동 조립체(700)의 여러 구성요소를 위한 하우징(780a, b)을 제공할 수 있다. 이러한 구성요소는 예를 들어, 제어기를 비롯한 전자제어시스템, 및 배터리를 포함할 수 있다. 또한, 기다란 지지부(750a, b)는 클램프(720a, b)를 작동시키기 위한 인장 메커니즘을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 구동 조립체(700)는 대응하는 기다란 지지부(750a, b)에서 인장 메커니즘(800a, b)을 통해 클램프(720a, b)를 작동시키기 위해 구동 메커니즘(740)에 인접한 클램프 액추에이터(790)를 추가로 포함할 수 있다.

따라서, 자전거 구동 메커니즘(700)을 위한 클램핑 메커니즘은 대체로 위에서 논의한 2개의 클램프(720a, b), 각 클램프에 대응하는 인장 메커니즘(800a, b), 및 인장 메커니즘을 통해 두 클램프 모두를 동시에 인장하기 위한 클램프 액추에이터(790)를 포함한다.

제1 클램프(720a)의 인장 메커니즘(800a)이 도 14 내지 도 16의 제1 구성으로 도 20a에 도시되어 있고, 도 17 내지 도 19의 제2 구성으로 도 20b에 도시되어 있다. 두 도면 모두에서 제1 기다란 지지부(750a)의 커버가 제거된 상태로 자전거 구동 조립체(700)의 측면도가 제공된다. 제2 클램프(720b)의 인장 메커니즘은 도시된 인장 메커니즘(800a)과 실질적으로 동일하고 그에 대칭이다.

일반적으로 각각의 인장 메커니즘(800a)은 인장이 가해질 수 있는 경로를 제공하는 인장 도관(810a)을 포함한다. 다음으로 각 클램프(720a, b)에는 브레이싱 요소(820a, b) 및 파지 세그먼트(835a, b)가 구비되고, 클램프가 인장 도관(810a)을 따라 인장될 때, 각 클램프의 파지 세그먼트는 대응하는 브레이싱 요소를 향해 당겨진다.

각 클램프(720a, b)의 브레이싱 요소(820a, b)에는 전방 포크의 레그를 구성하는 평행 기둥과 같은 자전거의 구성요소를 파지하는 데 이상적인 표면 윤곽 또는 표면 프로파일이 구비될 수 있다. 따라서, 각각의 브레이싱 요소(820a, b)는 평행한 축을 따라 연장될 수 있는 실질적으로 아치형 또는 그 이외의 둥근 단면을 가질 수 있어, 자전거 구동 조립체(100)의 제1 실시예에 대하여 도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같은 평행 포스트를 파지할 수 있다.

클램프(720a, b)를 자전거 포크를 파지할 수 있도록 위치시키기 위해, 클램프는 고정된 위치에서 서로에 대해 이격된다. 따라서, 클램프(720a, b)는 각각의 인장 도관(810a) 또는 도관을 포함하는 하우징(780a, b)에 의해 견고하게 위치될 수 있으며, 이는 기다란 지지부(750a)일 수 있거나 기다란 지지부의 일부일 수 있다. 일반적으로 클램프(720a, 720b)가 서로 이격되면 자전거 바퀴가 통과할 수 있도록 클램프 사이에 충분한 공간이 제공된다.

일부 실시예에서, 구동 조립체(700)가 상이한 포크 디자인 및 상이한 크기의 바퀴을 갖는 자전거에 적용될 수 있도록 클램프(720a, b) 사이의 공간은 조절가능할 수 있다. 그러한 일부 실시예에서, 기다란 지지부(750a, b)는 수평으로 조절될 수 있도록 서로에 대해 힌지 연결될 수 있다.

클램프 액추에이터(790)는 2개의 인장 케이블 또는 기타 인장 메커니즘(800a)을 동시에 수동으로 인장하는 레버일 수 있다. 액추에이터(790) 및 인장 메커니즘(800a)의 기능을 도 20a 및 도 20b를 참조하여 설명한다. 제1 기다란 지지부(750a)의 메커니즘(800a)은 부분적으로 도시되어 있고, 인장 케이블 자체는 도시되어 있지 않다. 클램프(720a, b)가 도 14 내지 도 16 및 도 20a에 도시된 바와 같이 도시되는 제1 구성에서는, 클램프 액추에이터(790)는 기다란 지지부(750a, b)에 대해 거의 직각으로 상승된 위치에 있다는 점에 또한 유의한다. 클램프가 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이 도시되는 제2 구성에서는, 클램프 액추에이터(790)는 이들 도면에 도시된 바와 같이 하강된다.

도시된 바와 같이, 인장 도관(810a)은 강성 샤프트(830a)를 수용한다. 강성 샤프트는 일반적으로 인장 케이블(도시되지 않음)을 통해 클램프 액추에이터(790)에 연결된다. 인장 케이블은 일반적으로 강성 샤프트를 액추에이터(790) 쪽으로 끌어당긴다. 인장 메커니즘(800a)은 인장력에 대항함으로써 강성 샤프트(830a)를 액추에이터(790)로부터 멀어지게 그리고 클램프(720a, b)의 방향으로 밀어내는 스프링(840a)을 추가로 포함한다. 강성 샤프트(830a)는 일반적으로 대응하는 클램프(720a, b)에 인접한 샤프트의 단부에서 반경방향으로 연장되는 파지 세그먼트(835a, b)를 추가로 포함한다.

도 20a 및 도 20b는 자전거 구동 조립체(700)의 제1 구성 및 제2 구성 각각에서 제1 클램프(720a)의 인장 메커니즘(800a)이 보이도록 커버가 제거된 것의 측면도를 제공한다. 도 20a 및 도 20b에 도시된 실시예에서는, 2개의 스프링(840a, 870a)이 도시되어 있고, 인장력에 대항하여 강성 샤프트(830a)를 액추에이터(790)로부터 멀어지게 강제하는 것으로 도시된 스프링(840a)은 더 큰 제2 스프링(870a) 내에 중첩된 더 작은 직경의 스프링임에 유의한다. 더 큰 제2 스프링은 항력 스프링(870a)으로서 아래에서 더 자세히 논의하며, 이는 액추에이터(790)에 의해 제공되는 과도한 인장력을 흡수한다.

인장 메커니즘(800a)과 관련하여 강성 샤프트(830a)의 구조는 도 4 내지 도 11의 실시예를 참조하여 위에서 논의한 것과 유사하다. 도 4의 실시예와 관련하여 더 상세히 논의되고 도시된 바와 같이, 인장 도관(810a) 각각은 대응하는 핀이 따라 이동하는 경로를 포함한다. 경로 각각은 대응하는 인장 도관을 따라 축방향으로 연장되고 축방향으로 연장될 때 도관의 원주 주위를 이동한다. 따라서, 대응하는 핀이 경로를 따라 이동할 때 대응하는 강성 샤프트(830a)는 축방향으로 회전한다.

이러한 방식으로, 클램프(720a, 720b)는 도 14 내지 도 16 및 도 20a에 도시된 제1 비인장 구성으로부터 도 17 내지 도 19 및 도 20b에 도시된 제2 인장 구성으로 전환된다. 제1 구성에서는, 액추에이터(790)에 의해 제공되는 힘이 없으므로, 스프링(840a)에 의해 제공되는 스프링력에 대항하는 인장력이 없다. 그러므로, 강성 샤프트(830a)는 완전히 연장되고 핀은 각각의 경로의 제1 단부에 있다.

또한, 제1 구성에서, 클램프의 파지 세그먼트(835a, b)는 대응하는 강성 샤프트(830a, b)와 함께 회전되어 대응하는 브레이싱 요소(820a, b)와 간섭이 발생하지 않도록 한다. 도시된 바와 같이, 파지 세그먼트(835a, b)는 대응하는 강성 샤프트(830a, b)로부터 브레이싱 세그먼트(820a, b)의 축과 평행한 방향으로 연장될 수 있어, 클램프가 자전거 포크의 레그와 같은 대응하는 평행 포스트에 직접 적용될 수 있도록 한다.

제1 구성에서 제2 구성으로 전환시에, 액추에이터(790)는 스프링(840a)으로부터의 스프링력에 대항하여 인장 메커니즘(800a)에 인장력을 인가하는 데 사용된다. 따라서, 강성 샤프트(830a)는 대응하는 인장 도관(810a)을 따라 이동하고 핀은 대응 경로를 따라 이동한다. 그러므로, 강성 샤프트(830a)는 액추에이터(790)를 향해 이동하고 회전하여, 파지 세그먼트(835a, b)가 강성 샤프트(830a, b)로부터 대응하는 브레이싱 세그먼트(820a, b)를 가로질러 반경방향으로 연장되고, 인장력을 브레이싱 세그먼트에 대해 브레이싱된 임의의 물체에 클램핑 힘으로서 가하도록 한다.

따라서, 액추에이터(790)로부터 힘이 가해질 때, 클램핑 메커니즘(720a, b)은 강성 샤프트(830a)가 인장되지 않고 파지 세그먼트(835a, b)가 브레이싱 요소(820a, b)와 간섭을 일으키지 않는 도 14 내지 도 16에 도시된 제1 구성으로부터 도 17 내지 도 19에 도시된 제2 구성으로 전환된다. 제2 구성에서, 강성 샤프트(830a)는 액추에이터(790)를 향해 인장되고 당겨지며 이에 의해 회전되어, 파지 세그먼트(835a, b)가 브레이싱 요소(820a, b)를 가로질러 연장되고 클램핑 힘을 가하도록 한다.

또한, 도 14 내지 도 20b에 도시된 실시예에서, 자전거 구동 조립체(700)는 다양한 자전거에 고정될 수 있는데, 클램핑 메커니즘(720a, b)이 다양한 두께의 자전거 포크에 자동으로 조절되기 때문이다. 액추에이터가 클램프(720a, b)를 해당 자전거 포크에 단단히 잠그기 위해서는 일반적으로 액추에이터(790)가 자체 잠금 위치로 전환되어야 한다. 이것은 액추에이터가 기다란 지지부(750a, b)의 방향으로 수평 연장되는 도 17 내지 도 19에 도시된 위치이다. 일반적으로, 액추에이터(790)로부터 인장 케이블에 직접 인장력을 인가하여 이를 샤프트(830a)에 전달하면 스프링(840a)의 힘에 대항하여 액추에이터 쪽으로 샤프트를 당기게 될 것이다. 조립체(700)가 적용되는 자전거 포크의 두께를 아는 경우, 인장 도관(810a)은 클램프(720a, b)가 자전거 포크에 클램핑될 때 액추에이터(790)가 잠금 위치에 접근하도록 보정될 수 있다.

그러나, 다양한 두께의 자전거 포크에 대한 클램핑을 수용하기 위해, 각각의 클램핑 메커니즘(720a, b)에 의해 가해지는 실제 클램핑 힘은 최대 잠금 힘에 도달해야 하며, 그 수준의 힘에 도달한 후에는, 액추에이터(790)에 의해 가해지는 모든 추가 힘은 방향전환해야 한다. 유사하게, 클램프(720a, b)가 잠긴 후 액추에이터(790)의 모든 추가 움직임은 인장 시스템의 유격으로 받아들여야 한다. 따라서 잠금 힘은 항력 스프링(870a)에 의해 조절된다. 항력 스프링(870a)은 위에서 논의한 더 작은 스프링(840a)에 의해 가해지는 보다 전통적인 스프링력과 대조적으로 일정한 힘을 가하는 것으로서 논의된다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 본 명세서에서 논의한 방식으로 과도한 힘을 지속적으로 흡수하는 데 사용될 수 있는 한 전통적인 스프링 역시 사용될 수 있다. 그러므로, 스프링은 본 명세서에서 논의한 자전거 구동 조립체(700)의 정상적인 사용 중에 예상되는 이동에 대해 실질적으로 지속적인 힘을 제공해야 한다.

도시된 바와 같이, 각 인장 메커니즘(800a)에는 캐리지 지지부(880a)가 구비된다. 이 캐리지 지지부(880a)는 기다란 지지부(750a, b)의 외부 표면에서 접근가능한 캐리지 브래킷(890a, b)에 의해 지지된다. 액추에이터(790)를 통해 힘을 가할 때, 각각의 인장 메커니즘(700a)에서의 힘은 먼저 파지 세그먼트(835a, b)에 인가되어 파지 세그먼트를 대응하는 브레이싱 요소(820a, b) 쪽으로 끌어당긴다. 자전거 구동 조립체(700)가 자전거에 위치되어 각 클램프(720a, b)가 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 대응하는 자전거 포크에 클램핑되도록 할 때, 액추에이터(790)를 통해 힘이 가해지면, 파지 세그먼트(835a, b)는 클램프(720a)에서 자전거 포크의 레그와 접촉할 때까지 브레이싱 요소(820a, b)를 향해 이동한다.

자전거 포크와 접촉한 후, 파지 세그먼트(835a)는 더 이상 대응하는 브레이싱 세그먼트(820a, b)를 향해 이동하지 않는다. 대신에, 항력 스프링(870a)을 지지하는 캐리지 지지부(880a)가 클램프(720a, b)를 향해 움직이기 시작하여 스프링(870a)을 압축한다.

따라서, 액추에이터(790)가 제1 잠금해제 위치에서 제2 잠금 위치로 이동될 때, 액추에이터의 회전은 인장 메커니즘(800a)의 케이블을 인장한다. 그 후 액추에이터(790)의 움직임에 의해 생성된 힘은 액추에이터의 이동의 제1 부분에 대해 파지 세그먼트(835a, b)에 먼저 인가된다. 액추에이터(790)의 이동의 제1 부분 동안, 인장 메커니즘(800a, b)을 통해 가해진 힘은 파지 세그먼트(835a, b)를 대응하는 브레이싱 세그먼트(820a, b) 쪽으로 이동시킨다. 파지 세그먼트(835a, b)가 자전거 포크의 레그와 접촉한 후, 파지 세그먼트(835a, b)는 브레이싱 세그먼트(820a, b)에 대한 이동을 멈추며 액추에이터(790)의 움직임에 의해 생성된 힘은 대신 캐리지 지지부(880a)에 가해진다. 액추에이터(790)의 이동의 제2 부분 동안, 인장 메커니즘(800a)을 통해 가해진 힘은 항력 스프링(870a)의 힘에 대항하여 캐리지 지지부(880a)를 이동시키는 반면 클램프(720a, b)는 정지 상태로 유지된다. 따라서, 파지 세그먼트(835a, b)에서 가해지는 최대 클램핑 힘은 항력 스프링(870a)의 스프링력과 일치한다.

위에서 논의한 바와 같이, 많은 실시예에서, 파지 세그먼트(835a, b)는 액추에이터(790)를 통해 힘을 인가하는 동안 제1 구성의 제1 배향에서 제2 구성의 제2 배향으로 회전한다. 이러한 실시예에서, 대응하는 샤프트(830a, b)의 회전은 액추에이터(790)의 이동의 제1 부분 동안이다. 파지 세그먼트(835a, b)가 제 위치로 회전된 후, 파지 세그먼트는 파지 세그먼트와 브레이싱 세그먼트(820a, b) 사이에서 클램핑되고 있는 물체(일반적으로 자전거의 포크) 쪽으로 당겨진다. 포크에 클램핑한 후, 액추에이터(790)로부터의 모든 추가 힘은 캐리지(880a)로 방향전환되고, 캐리지(880a)는 그 후 대응하는 항력 스프링(870a)에 대항하여 이동된다.

도 21a 및 도 21b는 자전거(110)에 장착된 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 상부 사시도를 도시한다. 도 21c는 자전거(110)에 장착된 도 4의 자전거 구동 조립체(400)의 측면도를 도시한다.

도시된 바와 같이, 자전거 구동 조립체(400)는 구동 조립체를 자전거(110)에 고정하기 위한 2개의 클램프(420a, b)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 각각의 클램프(430a, b)는 자전거의 전방 포크의 대응하는 레그(130a, b)에 고정될 수 있다.

자전거 구동 조립체(400)는 자전거 바퀴(160)를 구동하기 위한 구동 메커니즘(440) 및 구동 메커니즘(440)에서 클램프(420a, b)까지 연장되는 한 쌍의 기다란 지지부(450a, b)를 추가로 제공한다. 도시된 바와 같이, 자전거 바퀴(160)는 기다란 지지부(450a, b) 사이를 적어도 부분적으로 통과한다.

일반적으로, 각각의 클램프(420a, b)는 기다란 지지부(450a, b) 중 하나에 대응하여, 각각의 기다란 지지부가 그 각각의 클램프에서 끝나도록 한다. 기다란 지지부(450a, b)는 대응하는 클램프(420a, b)를 작동시키기 위한 메커니즘 또는 메커니즘의 일부를 추가로 제공할 수 있다.

도시된 바와 같이, 구동 메커니즘(440)은 자전거 바퀴(160)의 반경방향 외부 표면에 적용된 롤러(470)를 포함하는 마찰구동장치이다. 롤러(470)는 다양한 재료를 포함할 수 있고, 일부 실시예에서는 고무 또는 고무 처리된 코어 및 석재 외부 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 롤러(470)는 사용자가 날씨 또는 표면 조건에 대해 적절한 롤러를 선택할 수 있도록 교환식일 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서와 같이, 자전거 바퀴(160)는 구동 메커니즘(440)의 롤러(470)와 자전거 포크의 레그(130a, b) 상의 클램프(420a, b)의 고정 지점 사이에 적어도 부분적으로 위치된다. 따라서, 자전거 바퀴(160)의 양쪽에 있는 기다란 지지부(450a, b)는 클램프(420a, b) 쪽으로 향하는 힘을 생성하고 그에 따라 롤러(470)와 자전거 바퀴(160)의 외부 표면 사이에 압력을 제공하도록 크기가 결정된다. 이러한 방식으로, 구동 조립체(100)는 롤러(470)로부터 자전거 바퀴(160)의 외부 표면으로 자전거 구동 조립체의 중량보다 더 큰 힘을 가할 수 있다.

자전거 구동 조립체(100, 400, 700)의 다양한 실시예가 다양한 특징을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 추가적인 특징 및 기능이 또한 추가될 수 있다. 예를 들어, 실시예는 헤드라이트, 방향 지시기 및 내장형 카메라를 통합할 수 있다. 이러한 특징은 구동 조립체(100, 400, 700) 자체에 통합될 수 있고, 또는 일부 구성요소는 원격제어장치(600)에 내장될 수 있다.

자전거 구동 조립체(100, 400, 700)가 자전거(110)의 전륜(160)에 장착된 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예에서 조립체는 후륜에도 장착될 수 있음을 이해할 것이다.

도 22는 본 개시에 따른 자전거 바퀴 구동방법을 설명하는 순서도를 도시한다.

도시된 바와 같이, 방법은 대체로 마찰 롤러(170, 470, 770)를 구동하는 구동 모터(190)를 먼저 제공하는 단계와 그 다음으로 자전거(110)의 종동륜(160)의 속도를 모니터링하는 단계를 포함한다. 속도의 모니터링은 예를 들어 홀 효과 센서와 같은 RPM 센서를 사용하여 모터 자체의 속도를 모니터링함으로써 이루어질 수 있다.

따라서, 도시된 바와 같이, 자전거는 초기에 정지 상태에 있다(1400에서). 일단 사용자가 페달을 밟기 시작하면(1410에서), 방법은 자전거가 움직이고 있다고 판단하지만, 모터 속도 또는 감지된 바퀴 속도가 임계값 레벨 미만으로 유지되는 한 스로틀은 비활성화 상태로 유지된다(1420에서).

일단 모터 또는 바퀴 속도가 스로틀 활성화 임계값 레벨을 넘으면(1430에서), 스로틀이 활성화되지만(1440에서), 자전거 구동 조립체(100)의 조력 기능은 비가동 상태로 유지된다.

일단 스로틀이 위에서 논의한 원격제어장치(600)를 통하는 등에 의해 사용자에 의해 가동되면(1450에서), 구동 모터(190)의 조력 기능이 켜진다(1460에서). 따라서, 조력은 일반적으로 모터 속도가 임계값 레벨보다 높고 스로틀이 가동된 경우에만 작동한다.

스로틀이 사용자에 의해 해제되면(1470에서), 모터 속도가 스로틀 활성화 임계값보다 높은 한 스로틀은 활성화된 상태로 유지되지만 조력 기능은 꺼진다(1440에서). 유사하게, 모터 속도가 스로틀 조력 임계값 아래로 떨어지면(1480에서) 스로틀이 비활성화되고(1420에서) 사용자는 구동 조립체에 영향을 미치지 않으면서 브레이크를 적용하거나 타력주행하여 정지할 수 있다.

사용 시 모터는 다양한 방식으로 적용될 수 있다. 모터 속도는 위에서 논의한 RPM 센서를 통해 알게 되기 때문에, 모터가 작동될 때 현재 모터 속도에 관련된 속도로 작동되어 바퀴가 현재 바퀴 속도에 관련되어 구동되도록 함으로써 보다 효율적으로 작동하도록 할 수 있다. 예를 들어, 모터 속도를 알고 있는 경우, 어떤 속도에서든 예측가능한 일정한 가속을 적용하기 위해 현재 속도보다 몇 퍼센트 더 높은 속도로 힘을 가할 수 있다. 유사하게, 일부 실시예에서, 모터는 현재 속도로 적용되어 현재 속도가 유지되도록 할 수 있다. 스마트폰 애플리케이션을 통해 다양한 잠재적 옵션과 알고리즘이 선택가능할 수 있다.

따라서, 전자제어기 시스템은 모터에 통합된 분당 회전수 센서에 연결되고 장치의 암에 장착된 전자제어기로 구성될 수 있다. 그런 다음 전자제어기에는 rpm(분당 회전수)의 변화에 대해 모터 내부의 홀 센서를 지속적으로 모니터링하고 당시 자전거의 속도에 기초하여 모터에 전달되는 전류의 양을 조정하는 고유한 알고리즘이 구비될 수 있다. 이는 배터리 수명을 최적화하고 마찰구동 변속기에서 롤러가 미끄러지는 흔한 문제를 해결한다. 전자제어기는 또한 블루투스를 통해 모바일 앱에 데이터를 제공한다.

그러므로, 일부 실시예에서 구동 조립체는 스마트폰에 있는 것과 같은 사용자 애플리케이션에 링크될 수 있다. 그런 다음 애플리케이션을 통해 사용자는 자전거 도로 위험요소를 지도에 표시하고 주변의 다른 자전거 타는 사람에게 경고할 수 있게 된다. 또한 자동차 운전자에게 인근의 자전거 타는 사람에 대한 경고를 보낼 수도 있게 된다.

일부 실시예에서, 모바일 애플리케이션은 장치의 전자제어기 및 휴대폰의 다른 센서로부터 블루투스를 통해 데이터를 수신한다. 모바일 애플리케이션은 운전자의 퍼포먼스(속도, 주행거리, 열량, 탄소 발자국 등) 및 모터 정보(속도, 배터리 레벨, 전력 출력 등)의 시각화와 같은 기본 옵션과 다음과 같은 고급 옵션을 제공할 수 있다.

위험요소 지도 표시: 운전자는 휴대폰이 운전자의 주머니에 있는 동안 자전거의 핸들에 부착된 원격제어장치의 위험요소 버튼을 눌러 지도에 위치 핀을 추가할 수 있다.

운전자가 다른 사람이 놓은 핀에 접근할 때 - 앱은 운전자에게 신호를 보내도록 장치에 경고한다.

가상 벨 장착: 운전자는 핸들 장치의 버튼을 눌러서 자신의 실시간 위치를 다른 내비게이션 또는 지도 표시 애플리케이션에 전달할 수 있다.

일부 실시예에서, 전기모터에 전력을 공급할 수 있는 리튬이온 배터리가 전자제어기 시스템을 통해 모터 팩에 연결된다. 가동되면 전자제어기의 요구에 따라 배터리가 전기모터에 전력을 공급한다. 배터리는 일반 AC전원에서 재충전할 수 있다. 배터리, 모터 및 전자제어기 유닛은 단일 지지부에 서로 가깝게 장착되며 이들을 함께 연결하는 데는 짧은 커넥터만이 필요하다. 리튬이온 배터리를 언급하였지만 다른 배터리 화학 기술도 고려된다.

일부 실시예에서, 전자제어유닛은 배터리에서 생성된 전력을 전기모터로 전달하는 것을 관리할 수 있다. 전자제어기는 펄스 신호에서만 작동하도록 소프트웨어에 의해 설정되어, 배터리에서 생성된 전원 진폭의 빠른 변화를 전기모터로 전송한다. 전원이 증가하면 제어기는 즉시 전기모터로의 전력 전송을 중단한다.

본 발명을 몇몇 설명된 실시예와 관련하여 어느 정도 길고 상세하게 설명하였지만, 이는 본 발명이 그러한 상세 사항 또는 실시예 또는 임의의 특정 실시예로 제한되어야 한다는 뜻이 아니며, 본 발명은 첨부된 청구범위를 참조하여 선행 기술에 비추어 그러한 청구범위의 가능한 가장 넓은 해석을 제공하고 따라서 본 발명의 의도된 범위를 효과적으로 포괄하도록 해석되어야 한다. 또한, 전술한 내용은, 현재 예견하지 못한 본 발명의 미미한 수정이 그렇다 하더라도 본 발명의 균등물을 제시할 수 있음에도 불구하고, 실시가능한 기재가 작성가능했던 발명자에 의해 예견된 실시예의 관점에서 본 발명을 설명한다.

Claims

복수의 클램프;
상기 복수의 클램프 각각에 대응하는 인장 도관; 및
상기 인장 도관을 통해 상기 복수의 클램프를 동시에 인장하기 위한 액추에이터를 포함하며,
각각의 클램프는 브레이싱 요소 및 파지 세그먼트를 갖고, 상기 클램프가 상기 인장 도관을 따라 인장될 때, 각 클램프의 상기 파지 세그먼트는 상기 대응 브레이싱 요소를 향해 당겨지는, 클랭핑 메커니즘.
제1항에 있어서, 각 클램프의 상기 브레이싱 요소는 평행한 평면들을 따라서 실질적으로 아치형의 단면을 가지며, 실질적으로 평행한 포스트를 파지하도록 구성되는, 클램핑 메커니즘.
제1항에 있어서, 상기 클램프는 서로에 대해 고정된 위치에서 이격되고, 상기 클램프는 각각의 인장 도관 또는 상기 각각의 인장 도관에 대한 하우징에 의해 견고하게 위치되는, 클램핑 메커니즘.
제3항에 있어서, 상기 클램프 사이의 공간은 자전거 바퀴가 그 사이를 통과하기에 충분한, 클램핑 메커니즘.
제1항에 있어서, 상기 액추에이터는 대응 인장 도관 내의 2개의 인장 케이블을 동시에 수동으로 인장하는 레버인, 클램핑 메커니즘.
제1항에 있어서, 각각의 인장 도관은 강성 샤프트를 수용하고, 상기 강성 샤프트는 그로부터 반경방향으로 연장되는 핀을 가지며, 상기 인장 도관은 축방향으로 연장됨에 따라 상기 도관의 원주 주위를 이동하는 경로를 포함하여, 상기 핀이 상기 경로를 따라 이동할 때 상기 샤프트가 축방향으로 회전하도록 하는, 클램핑 메커니즘.
제6항에 있어서, 인장력에 대항하는 스프링을 각각의 인장 도관 내에 더 포함하여, 인장력이 상기 액추에이터에 의해 가해질 때는 상기 강성 샤프트가 제1 축방향으로 당겨지고 비인장 위치 및 배향으로부터 인장 위치 및 배향으로 회전하며, 상기 인장력이 해제될 때는 상기 스프링이 상기 샤프트를 상기 비인장 위치 및 배향으로 복귀시키는, 클램핑 메커니즘.
제6항에 있어서, 상기 강성 샤프트가 상기 파지 세그먼트에서 끝나며, 상기 파지 세그먼트는 상기 샤프트로부터 반경방향으로 연장되어, 상기 인장 배향에서는 상기 파지 세그먼트가 상기 브레이싱 요소를 가로질러 통과하고, 상기 비인장 배향에서는, 상기 브레이싱 요소가 상기 지지부에 적용될 때 상기 파지 세그먼트가 상기 브레이싱 요소와 간섭을 일으키지 않는, 클램핑 메커니즘.
제6항에 있어서, 각각의 인장 도관은 캐리지에 장착된 항력 스프링을 더 포함하며, 각 인장 도관의 상기 경로는 상기 도관의 원주 주위를 이동하는 제1 세그먼트 및 선형의 제2 세그먼트를 가지고, 상기 핀이 상기 경로의 상기 선형 세그먼트에 도달한 후, 상기 액추에이터로부터의 추가 힘이 상기 항력 스프링의 저항에 대항하여 상기 캐리지에 가해질 수 있는, 클램핑 메커니즘.
제9항에 있어서, 상기 인장 도관을 따라 상기 클램프를 인장할 때, 각각의 클램프의 상기 파지 세그먼트는 제1 이동 세그먼트의 대응 경로에 의해 회전되고, 이어서 제2 이동 세그먼트 동안 대응 브레이싱 요소를 향해 당겨지며, 클램핑될 물체에 클램핑한 후, 상기 액추에이터로부터의 모든 추가 힘은 상기 캐리지에 가해지는, 클램핑 메커니즘.
제1항에 있어서, 각각의 인장 도관은 항력 스프링을 포함하며, 각 클램프의 상기 파지 세그먼트가 상기 대응 브레이싱 요소를 향해 당겨질 때, 상기 파지 세그먼트에 대한 최종 인장 세그먼트는 항력 스프링의 힘에 대항하는, 클램핑 메커니즘.
제11항에 있어서, 각각의 인장 도관에 대해 상기 항력 스프링이 캐리지에 장착되고, 제1 이동 세그먼트 동안에 상기 파지 세그먼트는 상기 브레이싱 요소를 향해 이동하며, 최종 이동 세그먼트 동안에는 상기 파지 세그먼트는 상기 브레이싱 요소에 대해 정지되어 있고 상기 캐리지는 상기 파지 세그먼트에 대해 이동하는, 클랭핑 메커니즘.
자전거에 고정하기 위한 적어도 하나의 클램프;
자전거 바퀴를 구동하기 위한 구동 메커니즘; 및
상기 구동 메커니즘에서 상기 적어도 하나의 클램프까지 연장되는 복수의 기다란 지지부를 포함하며,
자전거에 적용될 때, 상기 자전거의 바퀴가 상기 기다란 지지부 사이를 부분적으로 통과하는, 자전거 구동 조립체.
제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 클램프는 상기 자전거 바퀴의 양쪽에서 자전거 포크의 레그와 독립적으로 결합하기 위한 복수의 클램프인, 자전거 구동 조립체.
제14항에 있어서, 각각의 클램프는 상기 복수의 기다란 지지부 중 하나에 대응하고, 상기 기다란 지지부는 각각 상기 대응 클램프를 인장하기 위한 인장 메커니즘을 포함하는, 자전거 구동 조립체.
제15항에 있어서, 상기 대응하는 기다란 지지부의 상기 인장 메커니즘을 통해 상기 복수의 클램프를 작동시키기 위한, 상기 구동 메커니즘에 인접한 클램프 액추에이터를 더 포함하는 자전거 구동 조립체.
제13항에 있어서, 상기 구동 메커니즘은 마찰구동장치인, 자전거 구동 조립체.
제17항에 있어서, 상기 마찰구동장치는 상기 자전거 바퀴의 반경방향 외부 표면에 적용된 롤러를 포함하고, 상기 롤러는 석재 외부 층을 갖는, 자전거 구동 조립체.
제17항에 있어서, 상기 마찰구동장치는 롤러를 포함하며, 상기 롤러의 표면은 볼록 프로파일을 가져서 사용 중에 상기 자전거 바퀴의 외부 표면을 상기 프로파일의 중앙에 유지하도록 하는, 자전거 구동 조립체.
제17항에 있어서, 상기 마찰구동장치는 상기 자전거 바퀴의 반경방향 외부 표면에 적용된 롤러를 포함하고, 상기 적어도 하나의 클램프는 상기 자전거에 견고하게 고정되어, 상기 복수의 기다란 지지부가 상기 클램프 쪽을 향하는 힘을 발생시킴으로써, 상기 롤러로부터 상기 자전거 바퀴의 상기 외부 표면으로 상기 자전거 구동 조립체의 중량보다 더 큰 힘의 인가를 제공하는, 자전거 구동 조립체.
제13항에 있어서, 상기 복수의 기다란 지지부는 하우징을 포함하고, 배터리 및 전자제어시스템이 상기 하우징 내에 포함되는, 자전거 구동 조립체.
제13항에 있어서, 상기 구동 조립체 내의 모터 및 상기 모터를 제어하기 위한 전자제어기를 더 포함하고, 상기 모터는 상기 모터의 속도를 측정하기 위한 홀 효과 센서를 포함하는, 자전거 구동 조립체.
자전거 구동 조립체를 사용하여 자전거 바퀴를 구동하는 방법으로서,
마찰 롤러를 구동하는 구동 모터를 제공하는 단계;
상기 모터의 속도를 모니터링하여 자전거의 종동륜의 속도를 측정하는 단계;
상기 종동륜의 상기 속도가 스로틀 활성화 임계값보다 높은지 여부를 결정하는 단계;
상기 자전거의 상기 종동륜에 조력을 적용해야 한다는 표시를 사용자로부터 수신하는 단계;
사용자가 진행 표시를 제공하고 상기 종동륜의 상기 속도가 상기 스로틀 활성화 임계값보다 높은 동안에만 구동력이 상기 자전거의 상기 종동륜에 가해지는 단계를 포함하는, 자전거 바퀴 구동방법.
제23항에 있어서, 상기 종동륜에 가해지는 상기 구동력은 상기 모터의 상기 현재 속도에 관련되어 인가되는 일정한 힘인, 자전거 바퀴 구동방법.
제23항에 있어서, 상기 자전거의 상기 종동륜에 구동력이 가해지지 않고 있는 때에 상기 마찰 롤러에 가해지는 상기 종동륜의 상기 회전에 의해 상기 모터가 충전되는, 자전거 바퀴 구동방법.
제23항에 있어서, 사용자로부터 표시를 수신하기 위한 표시 장치를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 표시 장치는 상기 모터를 제어하기 위한 제어기에 무선 연결에 의해 링크되는, 자전거 바퀴 구동방법.