KR20230126929A

KR20230126929A - 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20230126929A
Application number: KR1020220024385A
Authority: KR
Inventors: 김미자
Original assignee: 김미자
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2023-08-31

Abstract

본 발명은 바이크의 페달링에 상응하여 새들과 핸들높이를 조절할 수 있도록 하여서 된 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법 및 그 장치를 개시한다. 본 발명은 바이크의 새들과 핸들 높이를 결정함에 있어서 바이크의 주행 속도를 검출하는 속도계가 아닌 페달축의 회전에 기반하여 새들 및 핸들 높이를 조정함으로써 효율적인 주행을 위한 새들 높이 상승의 경우외에는 새들과 핸들의 높이가 낮게 유지되도록 한 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법을 제안한다.
이와 같이 하여 본 발명은 페달링을 하지 않는 정지 상태나 하향 언덕 주행시 등에는 새들과 핸들의 높이가 최저로 되어 유사시 즉시 착지할 수 있도록 함으로써 안전한 상태로 안심하고 라이딩할 수 있도록 함과 아울러 속도를 높여야 하는 경우 등에는 페달링이 빨라 짐에 상응하여 새들과 핸들의 높이가 높아져 하체의 힘이 그대로 페달에 전달될 수 있도록 함으로써 효율적인 주행이 가능하도록 되는 유용한 효과가 있다.

Description

바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법 및 그 장치{Saddle and Handle Height Adjust Method and Apparatus Thereof Correspondence to Pedaling for Bike Safety Riding}

본 발명은 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법에 관한 것으로, 특히 페달링으로 주행 동력을 얻는 바이크의 안전한 라이딩을 위하여 페달링 속도에 따라 새들과 핸들의 높이가 조절되도록 하기 위한 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 바이크의 새들 높이는 주행 시 페달이 하사점에 위치할 때까지 다리를 펴서 최대의 족답력이 전달될 수 있는 상태가 되어야 가장 힘이 적게 들면서 충분한 회전력을 얻게 되므로, 주행 시에는 가급적 새들을 높게 하는 것이 바람직하다.

반면에, 바이크에 승차한 상태에서 다리를 펼 수 있는 정도가 되려면 새들의 높이가 매우 높아지게 되므로 승차나 하차 시에 매우 불편하게 될 뿐만 아니라, 잠시 멈춰야 하는 경우나 급하게 정지하여야 하는 경우에 새들에 앉은 라이더의 양발이 지면에 닿을 수 없는 상태에서 정지하게 되므로 바이크가 중심을 잡지 못하고 전도되어 부상을 입게 되는 경우가 빈번하게 될 뿐만 아니라, 지나가는 차량이나 보행자들과 부딪히게 되어 심각한 인명사고 및 부상 사례가 발생하게 되는 중대한 문제점이 있는 것이다.

이와 같이, 바이크 라이딩에 익숙하지 못한 초보 수준의 라이더들이 가장 두려워하는 것은 바이크의 주행 중 넘어짐으로 인한 두려움으로 바이크 라이딩을 기피하거나 포기하는 사례가 매우 많으며, 어떠한 경우에도 라이더의 양발이 즉시 지면에 닿을 수 있으면 바이크의 전도를 방지할 수 있어 안정하게 될 수 있는 것이다.

이러한 문제점을 감안하여 대한민국 등록특허 10-0966121(발명의 명칭: 자전거의 안장 높이 조절 장치; 이하 '인용발명'이라 함)가 제안된 바 있다.

이러한 인용발명에 의하면 도 1 내지 도 3으로 도시한 바와 같이, 안장을 상, 하로 이동시켜 안장의 높이를 조절하는 안장 승하강 기기(200)와;

상기 안장 승하강 기기(200)의 작동을 제어하는 제어 기기(300)를 포함하며, 상기 안장 승하강 기기(200)는 회전력을 발생시키는 모터부재(13)와;

자전거의 안장(23)에 연결되며 상, 하 이동하는 승하강 몸체부재(17)와;

상기 모터부재(13)의 회전력을 전달받아 상기 승하강 몸체부재(17)를 상, 하 이동시키는 작동부재와;

상기 모터부재(13)의 회전력을 상기 작동부재로 전달하는 회전력 전달부재를 포함하고,

상기 작동부재는 자전거의 안장(23) 하부 측에 세워져 배치되며 상기 승하강 몸체부재(17)에 나사 결합하는 스크류(1)를 포함하며,

상기 회전력 전달부재는 상기 모터부재(13)의 모터 샤프트(13a)에 장착되며 상기 승하강 몸체부재(17)를 하강시키는 방향으로 모터 샤프트(13a)와 일체로 회전하고, 그 역 방향으로 회전되지 않는 제 1 동력 전달구(11)와;

상기 제 1 동력 전달구(11)보다 작은 직경을 가지고 상기 모터 샤프트(13a)에 장착되며 상기 승하강 몸체부재(17)를 승강시키는 방향으로 모터 샤프트(13a)와 일체로 회전하고, 그 역 방향으로 회전되지 않는 제 2 동력 전달구(9)와; 상기 제 1 동력 전달구(11)보다 작은 직경을 가지고 상기 스크류(1)에 장착되며 상기 제 1 동력 전달구(11)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제 3 동력 전달구(8a)와;

상기 제 2 동력 전달구(9)보다 큰 직경을 가지고 상기 스크류(1)에 장착되며 상기 제 2 동력 전달구(9)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제 4 동력 전달구(8b)를 포함하여서 된 것이다.

이에 따라 인용발명의 메인 제어부(30)는 입력부를 통해 탑승자가 본인의 신체 정보를 직접 입력하거나, 저장된 다양한 체형 정보 중 자신에 적합한 것을 선택함으로써 탑승자의 신체 정보를 저장하게 된다.

이러한 메인 제어부(30)는 상기 저장된 신체 정보에 따라 탑승 초기부터 주행 시 상기 안장 승하강 기기(200)를 작동하며 안장(23)을 상기 레벨 센서(33) 및 속도 센서(34)로 탑승자의 주행 조건에 적합한 높이로 조절하는 것이다.

또한 상기 메인 제어부(30)는 전선(32)를 통해 전원부(31), 레벨 센서(33), 속도 센서(34), 후술될 모터부재(13)에 연결된다. 일 예로 탑승자가 자전거의 안장(23)에 앉아서 자전거의 주행을 시작할 때 탑승자의 체형에 맞게 탑승자의 발이 지면에 닿도록 안장(23)의 높이가 조절되고 자전거의 주행 속도가 점차 증가하면 점차 안장(23)의 높이를 높여 탑승자의 발이 지면으로부터 일정 높이로 이격되어 페달을 밟아 회전시키기 적합하게 안장(23)의 높이가 조절되는 것이며, 주행 중 잠시 정차할 경우 탑승자의 발이 지면에 닿도록 안장(23)의 높이가 낮아져 자전거 본체(100)를 기울이지 않고 안정적으로 자전거를 정지시킬 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 하여 인용발명은 자전거의 주행 중 정지하는 경우에는 속도계에 의하여 정지를 감지하여 안장(23)의 높이를 낮추고 속도가 빨라지면 속도계에 의하여 이를 감지하여 안장(23)의 높이를 높여 안전성 및 편의성을 증진시키게 되는 것이고, 탑승자의 체형 정보를 저장하여 속도계에 의하여 빠른 속도임을 감지한 경우 미리 설정된 체형에 맞는 안장 높이로 자동 상승하여 안정성과 효율적 주행을 도모할 수 있게 한 것이다.

반면에 이러한 인용발명에 의하면 언덕을 하향 질주하는 경우 안전한 주행을 위하여 안장의 높이를 낮추어야 할 필요가 있으나 인용발명은 오직 속도계에 의존하여 자전거의 안장 높이를 높은 상태로 유지하게 되므로 안장이 높은 상태에서 언덕을 하향 질주하게 되어 돌발상황 발생 시 속도가 빠른 상태에서 착지할 수 없게 되어 안전 주행이 어렵게 되어 부상 등 각종 인명사고가 발생하게 되는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 모든 자전거 속도계는 휠의 스포크에는 자석을 고정하고, 시트스테이와 포크의 대향 위치에 홀소자를 설치하여 휠의 회전수를 감지하여 속도를 산출하도록 하였으나, 스포크는 주행 중 지면의 요철 및 차체의 중량에 의한 상호 작용으로 인하여 지속적으로 상,하,좌,우로 변형 및 진동을 거듭하게 되므로 스포크에 고정된 자석은 필연적으로 시트스테이나 포크에 설치된 홀소자와의 간격 및 위치가 불안정하게 되고, 그 결과 홀소자로부터의 바이크 속도 신호의 신뢰성이 낮아지게 되어 인용발명의 실용화에 장애가 되고 있는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 이러한 인용발명은 핸들의 높이가 새들의 높이와 무관하게 일정하므로 새들의 높이가 높거나 낮아 부적당한 상태에서 주행하게 되면 자세가 불안정하여 유사시 대응이 어려우며, 허리통증을 유발하고 핸들을 잡은 손바닥, 손목, 팔꿈치 등에 과하중이 실리게 되어 통증과 염증을 유발시키게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 10-0966121(발명의 명칭: 자전거의 안장 높이 조절 장치)

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 바이크의 속도계가 아닌 페달링에 상응하여 새들의 높이를 조절할 수 있도록 함과 아울러, 새들과 함께 핸들의 높이가 연동되도록 하여서 된 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 새들과 핸들 높이를 결정함에 있어서 바이크의 주행 속도를 검출하는 속도계가 아닌 페달축의 회전에 기반하여 새들과 핸들 높이를 연동시킴으로써 효율적인 주행이 가능하도록 하고, 상기 페달축의 회전에 기반하여 새들의 높이가 상승되는 상황을 제외한 경우에 새들 및 핸들의 높이가 낮게 유지되도록 하여서 된 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법 및 그 장치를 제안한다.

이를 위해 본 발명은 시스템 초기화를 위한 단계1과,

마이크로콘트롤유니트가 라이더에게 새들 상한 및 하한 높이 설정값을 신규입력할 것인지를 묻는 메시지를 디스플레이로 출력하고, 설정값 유지 버튼이 조작되거나 신규한 새들상한 높이입력을 완료한 경우 신규상한설정값을 메모리에 저장하는 단계2와,

상기 마이크로콘트롤유니트가 주행 시작 여부를 페달축센서에 의하여 감지하며, 상기 페달축센서의 출력이 설정시간 동안 존재하지 않는 경우에는 페달축센서에 의하여 페달링을 감시하며 대기하는 단계3과,

상기 페달축센서의 출력 발생 시 상기 출력은 A/D변환기를 거쳐 마이크로콘트롤유니트에 인가되며, 상기 마이크로콘트롤유니트는 PWM에 의한 출력을 모터구동부를 경유하여 모터에 공급함으로써 상기 페달축센서의 출력에 상응하여 모터가 회전되어 모터에 의하여 회전하는 나사봉과 승강봉의 연동으로 새들이 페달축센서의 출력에 상응하는 높이로 상승하는 단계4와,

상기 새들에 연동하여 페달축센서의 출력에 따라 설정 높이로 핸들이 상승하는 단계5와,

상기 단계3을 수행하여 페달축이 설정시간 동안 설정 회전수 이상 회전되지 않는 정지상태인 경우에는 새들 높이를 메모리에 저장된 새들 하단높이설정값으로 되도록 현재 새들 높이를 반영하여 새들을 설정 높이로 하강시키는데 필요한 모터의 회전수를 계산한 후 새들 상승시와는 반대 방향으로 PWM 출력을 발생시켜 새들을 설정 높이로 하강시키고 모터가 정지하게 되는 단계6과,

상기 새들에 연동하여 페달축센서의 출력에 따라 설정 높이로 핸들이 하강하는 단계7을 구비한 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 바이크의 페달축에 설치되어 페달축의 회전속도에 상응하는 출력을 발생시키기 위한 페달축센서와; 상기 페달축센서의 출력에 상응하여 메모리에 저장된 데이터맵에 의하여 출력된 PWM에 의한 출력으로 구동하는 모터 구동부와; 상기 모터 구동부의 동작에 따라 회동되는 모터의 동력으로 새들과 핸들이 각각 설정된 높이로 승하강 되도록 상기 모터를 제어하기 위한 PWM 출력을 발생시키는 프로그램이 탑재된 마이크로콘트롤유니트가; 구비된 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치를 제공한다.

이와 같이 하여 본 발명은 페달링을 하지 않는 정지 시나 하향 언덕의 등가속 주행 시 등에는 정상 주행 상태임에도 새들과 핸들의 높이가 설정 높이로 내려가게 되어 안전하고 편안한 상태로 라이딩할 수 있도록 하고, 속도를 높여야 하는 경우에는 페달링이 빨라 짐에 상응하여 새들과 핸들의 높이가 연동하여 설정 높이로 높아져 하체의 힘이 그대로 페달에 전달되어 효율적인 주행이 가능함은 물론 핸들의 높이 연동으로 허리나 손목, 손바닥, 팔꿈치, 어께 등에 무리를 주지 않아 편안한 주행이 가능하며 통증이나 질병을 유발하지 않게 되는 유용한 효과가 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 바이크의 스포크에 설치되는 속도계가 아니고 페달출에 설치되는 페달축센서를 이용함으로써 항상 안정적인 페달링 속도 검출이 가능하게 되므로 안정적인 새들 높이 승강 제어가 가능하게 되는 것이어서 작동의 신뢰도가 높게 되는 효과가 있다.

도1은 종래의 자전거의 안장 높이 조절 장치를 보인 구성 설명도.
도2는 도1의 기계적 구조를 보인 종단면도.
도3은 도1의 상세한 기계적 구조를 보인 분리 사시도.
도4는 본 발명에 의한 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법을 구체적으로 예시한 흐름도.
도5는 본 발명에 의한 다른 실시예에 의한 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법을 구체적으로 예시한 흐름도.
도6은 본 발명에 의한 새들 및 핸들 높이 조절 방법을 구현하기 위한 전기적 구성을 예시한 구성도.
도7은 본 발명이 적용된 바이크를 보인 사시도.
도8은 본 발명에 의한 바이크의 구조를 보인 분리사시도.
도9는 본 발명이 적용된 바이크의 페달축에 장착되는 페달축센서 장착부 확대도.
도10은 도9의 페달축센서 장착상태를 보인 종단면도.
도11은 본 발명에 의한 바이크의 평지의 고속 주행 상태를 보인 측면도.
도12는 본 발명에 의한 바이크의 하향 고속 주행 상태를 보인 측면도.
도13은 본 발명에 의한 바이크의 다른 구성을 보인 실시예도.
도14는 본 발명에 의한 바이크 새들의 다른 실시예를 보인 설명도.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들(100) 및 핸들 높이 조절 방법의 구체적인 실시예를 도 4와 도 5로 예시하였다.

이와 같이 된 본 발명은 도6 내지 도8로 예시된 바와 같은 전기적 구성 및 기구 장치가 구비된 바이크에 도4 내지 도5로 예시한 바와 같은 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 탑재된 마이크로콘트롤유니트(600)에 의하여 구현되는 것이다.

본 발명에 의한 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법을 구현하기 위한 기반 전기적 구성으로 도6과 같이 페달축센서(500)가 도9 및 도10으로 예시하는 페달축(402)에 결합된 합성수지링 둘레에 자석이 일정 간격으로 환설된 마그넷링(501)이 페달축(402)과 함께 회전되며, 상기 마그넷링(501)의 둘레에 홀소자(502)가 배치되고 이러한 홀소자(502)는 센서케이싱(503)에 의하여 고정되며, 상기 센서케이싱(503)은 체결수단(504)에 의하여 페달축허브(403)에 고정된다.

또한, 바이크의 시트포스트(300)의 내부 수용공(301)에는 모터(200) 및 감속기(202) 그리고 나사봉(203)과 부호가 미부여된 연동기어가 내장될 수 있고, 상기 감속기(202)와 나사봉(203)은 연동기어로 연결하여 모터(200)의 회전에 따라 나사봉(203)이 고정된 위치에서 회전 가능하도록 준비된다. 또한, 이러한 시트포스트(300) 상단 둘레에는 요홈(302)이 구비되며, 상기 요홈(302)에는 새들(100)의 승강봉(101) 바깥 둘레에 형성된 돌조(102)가 결합되어 승강봉(101)은 승강이 가능하며, 회전은 불가능한 구조로 된다. 또한, 상기 승강봉(101) 내부에는 나조부(103)가 형성되어 상기 나사봉(203)과 결합됨으로써 제1모터(200)의 회전방향에 따라 나사봉(203)의 회전방향이 변화되고, 승강봉(101)이 상승하거나 하강함에 따라 승강봉(101) 상단에 고정된 새들(100)이 상승하거나 하강하게 되는 것이다.

아울러, 바이크의 헤드튜브(701)의 내부 수용공(703)에는 제2모터(201) 및 감속기(202) 그리고 나사봉(203)과 부호가 미부여된 연동기어가 내장될 수 있고, 상기 감속기(202)와 나사봉(203)은 연동기어로 연결하여 제2모터(200)의 회전에 따라 나사봉(203)이 고정된 위치에서 회전 가능하도록 준비된다. 또한, 이러한 헤드튜브(701) 상단 둘레에는 요홈(302)이 구비되며, 상기 요홈(302)에는 핸들(700)의 헤드파트(702) 바깥 둘레에 형성된 돌조(102)가 결합되어 헤드파트(101)가 승강이 가능하며, 회전은 불가능한 구조로 되고, 상기 헤드파트(702) 내부에는 나조부(103)가 형성되어 상기 나사봉(203)과 결합됨으로써 제2모터(201)의 회전방향에 따라 나사봉(203)의 회전방향이 변화되고, 헤드파트(702)가 상승하거나 하강함에 따라 헤드파트(702) 상단에 고정된 핸들(700)이 상승하거나 하강하게 되는 것이다.

또한, 이러한 페달축센서(500)와 제1모터(200) 및 제2모터(201)는 도6으로 도시한 바와 같이 각각 A/D 변환기(601)와 제1모터구동부(602) 및 제2모터구동부(603)에 연결되며, 마이크로콘트롤유니트(600)는 상기 제1A/D 변환기(601)와 제1모터구동부(602) 및 제2모터구동부(603) 그리고 키패드(607)와 메모리(604) 및 디스플레이(606)를 입출력포트에 접속하여 일련의 제어동작이 수행될 수 있게 된다.

이러한 본 발명을 도4 내지 도10에 도시된 실시예에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 먼저, 도4로 보인 바와 같이, 시스템을 초기화하는 단계1을 실시하게 되며, 이러한 단계1에서 새들(100)의 상한 및 하한 높이 설정값을 메모리(603)에서 읽어들임과 아울러 A/D 변환기(601) 및 제1모터구동부(602), 제2모터구동부(603) 그리고 메모리(604)의 초기 상태값을 읽어들여 마이크로콘트롤유니트(600)의 레지스터값을 세팅하는 일반적인 초기화 과정을 수행할 수 있다.

이어서 본 발명은 라이더의 기호와 체격 조건, 라이딩 스킬 수준 등에 따라 입력한 새들(100) 및 핸들(700) 각각의 상한 및 하한 높이 설정값을 신규입력할 것인지를 묻는 메시지를 디스플레이(605)로 출력하고, 설정값 유지 버튼이 조작되거나 신규한 새들 상한 설정값 입력을 완료한 경우 신규 상한 및 하한 설정값을 메모리(603)에 저장하는 단계2를 수행할 수 있다.

또한 라이더가 주행 시작하였는지의 여부를 페달축센서(500)에 의하여 감지하며, 이때 페달축센서(500)의 출력이 설정시간 동안 존재하지 않는 지 여부를 페달축센서(500)에 의하여 감지하는 페달링 감지를 위한 단계3의 과정과,

라이더의 페달링으로 페달축센서(500)에서 출력이 발생하면, 상기 출력은 A/D 변환기(601)를 거쳐 마이크로콘트롤유니트(600)에 인가되며, 마이크로콘트롤유니트(600)는 PWM(Pulse Width Modulation)에 의한 출력을 각 제1모터구동부(602)와 제2모터구동부(603)를 경유하여 각각의 제1모터(200)와 제2모터(201)에 공급함으로써 상기 페달축센서(500)의 출력에 상응하여 모터(200)가 회전되어 모터(200)에 의하여 회전하는 나사봉(203), 승강봉(101)의 연동으로 새들(100)이 페달축센서(500)의 출력에 상응하는 높이로 상승하는 단계4를 실시할 수 있다.

이러한 단계4를 예시된 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면 라이더가 페달(400)을 밟아 페달링을 시작하면 페달레버(401)가 회전하면서 페달축(402)의 회전으로 체인(404)이 회전하면서 바이크가 주행을 시작하고, 페달축(402)이 크랭크 형상인 페달레버(401)의 연속적인 회전으로 도9와 도10으로 보인 바와 같은 페달축센서(500)의 마그넷링(501)이 회전하게 되며, 그 둘레에 위치하는 홀소자(502)는 센서케이싱(503)에 고정되어 있고, 센서케이싱(503)은 체결수단(504)으로 페달축허브(403)에 고정되어 있으므로 페달링에 의하여 회전하는 마그넷링(501)은 홀소자(502)에 흐르는 전류와 자기장의 직각방향으로 발생하는 유기전압을 발생시키고, 이러한 유기전압은 A/D 변환기(601)에 인가된다. 이에 따라 A/D 변환기(601)는 현재의 입력값을 디지털 데이터로 변환시켜 마이크로콘트롤유니트(600)의 입출력포트로 인가하고, 마이크로콘트롤유니트(600)는 페달축(402)의 회전수에 상응하는 디지털 데이터값으로 메모리(603)의 해당 주소를 지정하고 해당 주소에 저장된 맵핑 데이터를 기반으로 PWM(Pulse Width Modulation)을 실시함으로써 모터(200)의 각극에 펄스파형 출력을 공급하게 된다. 이에 따라, 모터(200)는 페달축(402)의 회전수에 상응하는 만큼 회전하여 도8의 나사봉(203)을 회전시키게 되고, 돌조(102) 및 요홈(302)의 결합으로 승강만이 가능한 구조의 승강봉(101)의 나조부(103)에서 회전하므로 나사봉(203)의 회전은 새들(100)을 상승시키게 된다.

이와 같이 하여 모터(200)는 페달축센서(500)의 출력에 상응하여 회전 후 정지하게 된다. 이때, 페달축(402)의 회전수가 매우 높은 고속주행의 경우 페달축센서(500)의 출력값이 새들(100)의 상한높이설정값을 초과할 수도 있으나, 이러한 경우에는 마이크로콘트롤유니트(600)가 PWM 출력을 제한함으로써 모터(200)가 더이상 회전하지 않아 새들(100)의 최고설정 상한높이가 제한되도록 하는 것이다.

아울러, 본 발명에서는 단계5로 보인 바와 같이 새들(100)의 높이가 페달링 신호에 상응하여 조절된 후 A/D 변환기(601)의 입력값이 디지털 데이터로 되고 마이크로콘트롤유니트(600)의 입출력포트로 인가된 후, 마이크로콘트롤유니트(600)에서 페달축(402)의 회전수에 상응하는 디지털 데이터값으로 메모리(603)의 해당 주소를 지정하고 해당 주소에 저장된 맵핑 데이터를 기반으로 PWM(Pulse Width Modulation)을 실시함으로써 제2모터(201)의 각극에 펄스파형 출력을 공급하게 된다. 이에 따라, 제2모터(201)는 페달축(402)의 회전수에 상응하는 만큼 회전하여 도8의 핸들측 나사봉(203)을 회전시키게 되고, 돌조(102) 및 요홈(302)의 결합으로 승강만이 가능한 구조의 헤드파트(702)의 나조부(103)에서 회전하므로 핸들측 나사봉(203)의 회전은 핸들(700)을 상승시키게 되고, 이와 같이 제1모터(200)와 제2모터(201)는 페달축센서(500)의 출력에 상응하여 회전 후 정지하게 된다. 이때, 페달축(402)의 회전수가 매우 높은 고속주행의 경우 페달축센서(500)의 출력값이 새들(100) 및 핸들(700)의 상한높이설정값을 초과할 수도 있으나, 이러한 경우에는 마이크로콘트롤유니트(600)가 PWM 출력을 제한함으로써 제1모터(200) 및 제2모터(201)가 더이상 회전하지 않아 새들(100) 및 핸들(700)의 각각 설정된 높이로 최고설정 상한높이가 제한된다.

이러한 상태에서는 바이크의 효율적 주행을 위하여 새들(100)과 핸들(700)이 모두 높아져 있는 상태이며 이러한 상태는 도11로 도시된 바와 같이 평지에서 주행하는 경우가 대부분이다.

또한, 본 발명은 페달링을 감시하는 단계3을 수행하여 페달축(402)이 설정시간 동안 설정 회전수 이상 회전되지 않는 정지 상태인 경우에는 단계6으로 표기된 바와 같이 새들(100) 높이를 메모리(603)에 저장된 새들(100) 하단높이설정값으로 되도록 현재 새들(100) 높이를 반영하여 새들(100)을 설정 높이인 최저높이로 하는데 필요한 제1모터(200)의 회전수를 계산한 후 새들(100) 상승시와는 반대 방향으로 PWM 출력을 발생시켜 새들(100)을 최저높이로 하강시키고 제1모터(200)가 정지하게 된다.

이어서, 현재 페달축(402)이 설정시간 동안 설정 회전수 이상 회전되지 않는 정지 상태인 경우이므로 단계7로 표기된 바와 같이 핸들(700)의 높이를 메모리(603)에 저장된 핸들(700) 하한 높이 설정값으로 되도록 현재 핸들(700) 높이를 반영하여 핸들(700)을 설정 높이인 최저높이로 하는데 필요한 제2모터(200)의 회전수를 계산한 후 핸들(700) 상승시와는 반대 방향으로 PWM 출력을 발생시켜 핸들(700)을 최저높이로 하강시키고 제2모터(200)가 정지하게 된다.

이와 같이 하여 새들(100)과 핸들(700)을 최저높이로 하강시킨 상태에서는 양발이 지면에 닿아 있으므로 초보 라이더라 할지라도 바이크가 전도되지 않고 안전한 상태로 주행을 개시할 수 있게 되는 것이다.

특히, 이러한 본 발명은 바이크가 도12로 보인 바와 같이, 하향주행하는 경우 속도는 빠르나 페달링은 하지 않는 경우에도 인용발명과는 달리 새들(100)과 핸들(700)을 최저 높이로 함으로써 안전을 도모하게 된다.

즉, 본 발명은 인용발명과는 달리 속도계가 아닌 페달축(402)에 설치된 페달축센서(500)에 의하여 페달축(402)의 회전만을 감지하는 것이므로 페달링을 하지 않고 하향주행하는 경우 이를 단계3,4,5에 의하여 새들(100)과 핸들(700)을 최저높이로 함으로써 안정주행이 가능하게 된다. 이를 좀더 상세히 살펴보면 하향주행 시 페달링을 하지 않게 되므로 페달축(402)은 정지한 경우와 동일하게 설정시간 동안 설정회수로 회전하지 않게 되고 이러한 상태에서 설정시간이 경과하면 단계 6과 단계 7을 통해 새들(100)과 핸들(700) 높이를 최저로 하강시키는 일련의 동작을 하게 되므로 새들(100)과 핸들(700)이 최저높이로 하강된 상태에서 하향주행하게 되어 안전한 주행이 가능하게 되는 것이다.

이러한 주행 상태에서는 위급 상황이 발생되더라도 즉시 라이더가 양발을 지면에 내려 중심을 잡을 수 있게 되므로 바이크 전도로 인한 각종 사고를 방지할 수 있게 된다.

이러한 상태에서 라이더가 다시 페달링함으로써 페달축(402)에 설치된 페달축센서(500)의 출력이 존재하는 경우에는 상기한 단계4,5로 보인 바와 같이 페달축(402)의 회전에 상응하는 메모리(603)에 미리 저장된 상응하는 높이만큼 새들(100)과 핸들(700)이 다시 상승하도록 제1모터(200)와 제2모터(201)가 회전하게 됨은 물론이다.

또한, 본 발명의 다른 실시예를 도5로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 실시예에서는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)에 의한 가속도센서(604)로서 다축자이로가속도센서(604)(예: MPU-6050)를 상기 마이크로콘트롤유니트(600)의 입출력포트에 연결함으로써 가속도센서(604)를 이용하여 3개의 개별 출력이 X, Y, Z축 움직임(3축 데이터)에 따라 가속을 측정함으로써 가속도를 측정한다.

이러한 실시예에서는 바이크가 장애물 등 다른 물체와 접촉, 충돌 시 급정거로 인정되는 값이 "-"인 가속도 설정값을 미리 메모리(603)에 저장하여 두었다가 도5의 단계8로 보인 바와 같이 바이크의 주행 중 가속도(dv/dt)값이 "-"이면서 설정값과 같거나 초과하는 경우 급정거인 것으로 판단하여 마이크로콘트롤유니트(600)에서 제1모터구동부(602)에 공급되는 PWM 출력 주파수를 최고로 높임으로써 제1모터(200)의 고속기동이 가능하도록 하여 나사봉(203)을 고속회전시키고, 이에 따라 승강봉(101), 새들(100)이 설정 높이인 최저위치로 고속 하강하여 라이더가 즉시 착지할 수 있도록 함으로써 안전을 도모할 수 있게 된다.

또한 단계9로 보인 바와 같이 바이크의 주행 중 가속도(dv/dt)값이 "-"이면서 설정값과 같거나 초과하는 경우 급정거인 것으로 판단하여 마이크로콘트롤유니트(600)에서 제2모터구동부(603)에 공급되는 PWM 출력 주파수를 최고로 높임으로써 제2모터(201)의 고속기동이 가능하도록 하여 핸들측 나사봉(203)을 고속회전시키고, 이에 따라 헤드파트(702) 및 핸들(700)이 설정 높이로 하강하여 라이더가 안정적인 자세를 취할 수 있도록 함으로써 급정차 시 바이크가 전도되지 않도록 하여 안전을 도모할 수 있게 되는 것이며, 본 발명의 마이크로콘트롤유니트(600)는 이러한 페달축센서(500)의 출력을 기본으로 하고 상기 가속도센서(604) 출력을 입력받아 종합적으로 판단하여 평지에서 바이크의 정상 주행 중 페달축센서(500)에서 페달출 회전 신호가 출력되지 않더라도 가속도센서(604)에서 정상적으로 바이크의 속도 또는 가속도 데이터가 출력되고, 3축 데이터에 의해 평지 또는 완만한 경사 등 저위험 상황임이 판단될 수 있으면 마이크로콘트롤유니트(600)는 바이크의 정상 주행으로 판단하여 새들(100)의 높이 조절을 실시하지 않도록 할 수 있어서 더욱 발전적인 새들(100) 높이 조절이 가능하게 되는 것이다.

아울러, 본 발명은 상기한 실시예에서 마이크로콘트롤유니트(600)가 PWM 출력을 발생시키고 이를 제1모터구동부(602) 및 제2모터구동부(603)에 의하여 대전력으로 변환하여 제1모터(200) 및 제2모터(201)를 구동시키는 예를 도시하고 있으며, 제1모터(200)는 스텝모터를 적용하는 것이 경제적이나, 공지 공용되고 있는 서보모터를 사용할 수도 있고, 리니어모터를 사용할 수도 있는 것이며, 기타 다양한 형태의 모터를 응용하여 적용할 수도 있음은 물론이다.

또한, 본 발명에서는 도10으로 보인 바와 같이 페달축센서(500)로서 마그넷링(501)이 페달축(402)과 함께 회전되고 그 주위에 설치된 고정위치의 홀소자(502)에 의하여 회전 검출 출력 전압을 얻도록 하고 있으나, 홀소자(502)를 코일권선으로 대체하는 경우에도 유기전압을 발생시켜 회전수를 검출하여 균등한 동작이 가능하도록 할 수 있다.

즉, 상기 페달축센서(500)는 페달축(402)에 결합된 마그넷링(501)이 페달축(402)과 함께 회전되며, 상기 마그넷링(501)의 둘레에 코일권선이 배치되고, 상기 코일권선은 센서케이싱(503)에 의하여 고정되며, 상기 센서케이싱(503)은 체결수단(504)에 의하여 페달축허브(403)에 고정되어 페달축(402)의 회전을 센싱할 수 있게 되는 것이다.

아울러, 본 발명에서는 제1,2모터(200, 201)에 의하여 회전하는 나사봉(203)에 승강봉(101)의 나조부(103)가 결합되어 승강봉(101)이나 헤드파트(702) 상단에 고정된 새들(100) 또는 핸들(700)이 승강하도록 한 실시예를 도시하였으나, 기타 다양한 구동 구조에 의하여 제1모터(200) 및 제2모터(201)의 동력으로 새들(100) 및 핸들(700)이 승강하도록 할 수 있음은 물론이며, 마이크로콘트롤유니트(600)에 의하여 제어되는 모터구동부에 의하여 작동되는 하나의 모터 동력이 상기 새들(100)과 핸들(700)에 분산, 공급되어 새들(100)과 핸들(700)이 연동하여 상승하거나 하강하도록 구성될 수 있고, 이것은 설정에 따라 상기 제1모터(200)와 제2모터(201) 중 어느 하나가 고장이거나 제1모터구동부(602)와 제2모터구동부(603) 중 어느 하나가 고장이더라도 마이크로콘트롤유니트(600)에 의해 작동 가능한 제1모터구동부(602)와 제2모터구동부(603) 중 어느 하나를 통해 작동 가능한 제1모터(200)와 제2모터(201)를 작동시켜 새들(100)과 핸들(700)이 연동하여 상승하거나 하강하도록 구성할 수 있어서 위험 상황 또는 고장 상황에서도 안정적인 작동이 가능하여 작동에 신뢰성을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에서는 디스플레이(605)를 적용하여 새들(100) 및 핸들(700) 각각의 상한 및 하단높이설정값을 조절하도록 한 예를 설명하고 있으나, 이를 단순화하여 키패드(606)의 버튼 조작으로 새들(100) 및 핸들(700)의 상한 높이와 하한 높이를 각각 설정하거나 시각적이면서도 설정의 편의성을 증대시킬 수 있도록 바이크와 휴대폰을 무선 연결하여 휴대폰으로 모든 설정을 각각 설정할 수도 있음은 물론이다.

아울러, 본 발명에서는 A/D 변환기(601)와 메모리(603)를 마이크로콘트롤유니트(600)와 분리된 외장형으로 예시하고 있으나, 어느 하나를 내장형으로 하거나 모두 일체형으로 함으로써 컴팩트화 설계가 가능함은 물론이며, 상기 키패드(606)와 디스플레이(605)는 핸들의 일측에 설치함으로써 조작의 편의성과 시인성을 확보할 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 도13으로 보인 바와 같이 핸들(700)의 승강을 위한 동력원으로서의 제2모터(201)를 시트포스트(300) 등에 설치하고, 헤드파트(702) 승강을 위한 승강봉(101)을 액션와이어(Action Wire; 작동선; 800)으로 연결하는 등 변형 설치가 가능하다.

이에 더하여 본 발명에서는 도14로 보인 바와 같이 새들(100)의 내부에 수축 또는 팽창 가능한 미도시된 공기주입펌프를 내장시키고 상기한 바와 같은 높은 속도로 주행시 페달축센서(500)의 출력 레벨이 높은 경우 새들(100)이 공기주입펌프의 작동으로 배기되면서 새들(100)이 수축되어 점선과 같이 폭이 좁아지도록 하고 정지나 등가속도 주행 또는 하향 주행시 등 페달축센서(500)의 출력 레벨이 낮거나 없는 경우에는 공기주입펌프의 작동으로 새들(100)의 폭이 넓게 되도록 팽창시킴으로써 편안한 주행이 가능하도록 할 수도 있다.

이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

100: 새들 101: 승강봉 102: 돌조
03: 나조부 200: 제1모터 201: 제2모터
02: 감속기 203: 나사봉 300: 시트포스트
301: 수용공 302: 요홈 400: 페달
401: 페달레버 402: 페달축 403: 페달축허브
404: 체인 500: 페달축센서 501: 마그넷링
502: 홀소자 503: 센서케이싱 504: 체결수단
600:마이크로콘트롤유니트 601:A/D변환기 602: 제1모터구동부
603; 제2모터구동부 604: 메모리 605: 가속도센서
606: 디스플레이 607: 키패드 700: 핸들
701: 헤드튜브 702; 헤드파트 703: 수용공
800: 액션와이어

Claims

시스템 초기화를 위한 단계1과,
마이크로콘트롤유니트가 라이더에게 새들 상한 및 하한 높이 설정값을 신규입력할 것인지를 묻는 메시지를 디스플레이로 출력하고, 설정값 유지 버튼이 조작되거나 신규한 새들상한 높이입력을 완료한 경우 신규상한설정값을 메모리에 저장하는 단계2와,
상기 마이크로콘트롤유니트가 주행 시작 여부를 페달축센서에 의하여 감지하며, 상기 페달축센서의 출력이 설정시간 동안 존재하지 않는 경우에는 페달축센서에 의하여 페달링을 감시하며 대기하는 단계3과,
상기 페달축센서의 출력 발생 시 상기 출력은 A/D변환기를 거쳐 마이크로콘트롤유니트에 인가되며, 마이크로콘트롤유니트는 PWM(Pulse Width Modulation)에 의한 출력을 모터구동부를 경유하여 모터에 공급함으로써 상기 페달축센서의 출력에 상응하여 모터가 회전되어 모터에 의하여 회전하는 나사봉과 승강봉의 연동으로 새들이 페달축센서의 출력에 상응하는 높이로 상승하는 단계4와,
상기 새들에 연동하여 페달축센서의 출력에 따라 설정 높이로 핸들이 상승하는 단계5와,
상기 단계3을 수행하여 페달축이 설정시간 동안 설정 회전수 이상 회전되지 않는 정지상태인 경우에는 새들 높이를 메모리에 저장된 새들 하단높이설정값으로 되도록 현재 새들 높이를 반영하여 새들을 설정 높이로 하강시키는데 필요한 모터의 회전수를 계산한 후 새들 상승시와는 반대 방향으로 PWM 출력을 발생시켜 새들을 설정 높이로 하강시키고 모터가 정지하게 되는 단계6과,
상기 새들에 연동하여 페달축센서의 출력에 따라 설정 높이로 핸들이 하강하는 단계7을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법.
제 1항에 있어서,
페달링을 감시하는 단계3 수행 후 가속도센서에 의하여 검출된 가속도(dv/dt)값이 "-"이면서 설정값과 같거나 초과하는 경우 마이크로콘트롤유니트에서 모터구동부에 공급되는 PWM 출력 주파수를 최고로 상승시켜 모터 고속기동이 가능하도록 하여 연동되는 나사봉에 의하여 승강봉, 새들 및 핸들이 설정 높이로 고속 하강하도록 하는 단계8를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 방법.
바이크의 페달축에 설치되어 페달축의 회전속도에 상응하는 출력을 발생시키기 위한 페달축센서와,
상기 페달축센서의 출력에 상응하여 메모리에 저장된 데이터맵에 의하여 출력된 PWM(Pulse Width Modulation)에 의한 출력으로 구동하는 모터구동부와,
상기 모터구동부의 동작에 따라 회동되는 모터의 동력으로 새들과 핸들이 각각 설정된 높이로 승하강 되도록 상기 모터를 제어하기 위한 PWM 출력을 발생시키는 프로그램이 탑재된 마이크로콘트롤유니트가 구비됨을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.
제 3항에 있어서,
상기 마이크로콘트롤유니트에 의하여 제어되는 2개의 모터구동부 및 2개의 모터에 의하여 각각 새들과 핸들이 승하강 되도록 함을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.
제 3항에 있어서,
상기 마이크로콘트롤유니트에 의하여 제어되는 모터구동부에 의하여 작동되는 하나의 모터 동력이 상기 새들과 핸들에 분산, 공급되어 새들과 핸들이 연동하여 상승하거나 하강하도록 함을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.
제 3항에 있어서,
상기 페달축센서의 출력과 A/D 변환기, 모터와 연결된 모터구동부 그리고 작동 설정값 및 작동 개시 및 중지 등의 조작을 위한 키패드, 작동 설정값이 저장된 메모리 및 작동 상태를 표시하기 위한 디스플레이가 상기 마이크로콘트롤유니트의 입출력 포트에 연결됨을 특징으로 하는 바이크 안전라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.
제 3항에 있어서,
상기 모터는 스텝모터임을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.
제 3항에 있어서,
상기 마이크로콘트롤유니트에 연결되는 가속도센서가 구비되되, 상기 가속도센서는 Micro-Electro-Mechanical System 기반의 다축자이로가속도센서임을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.
제 3항에 있어서,
상기 페달축센서는 페달축에 결합된 마그넷링이 페달축과 함께 회전되며, 상기 마그넷링의 둘레에 홀소자가 배치되고, 상기 홀소자는 센서케이싱에 의하여 고정되며, 상기 센서케이싱은 체결수단에 의하여 페달축허브에 고정됨을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.
제 3항에 있어서,
상기 페달축센서는 페달축에 결합된 마그넷링이 페달축과 함께 회전되며, 상기 마그넷링의 둘레에 코일권선이 배치되고, 상기 코일권선은 센서케이싱에 의하여 고정되며, 상기 센서케이싱은 체결수단에 의하여 페달축허브에 고정됨을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.
제 3항에 있어서,
바이크의 시트포스트 내부에는 모터 및 감속기 그리고 나사봉과 연동기어가 내장되며, 상기 감속기와 나사봉은 연동기어로 연결하여 모터의 회전에 따라 나사봉이 고정된 위치에서 회전가능하도록 준비되고,
상기 시트포스트 상단 둘레에는 요홈이 구비되며, 상기 요홈에는 새들의 승강봉 바깥 둘레에 형성된 돌조가 결합되어 상기 승강봉이 승강가능하고 상기 승강봉 내부에는 나조가 형성되어 상기 나사봉과 결합됨으로써 모터의 회전방향에 따라 나사봉의 회전방향이 변화되고, 승강봉이 상승하거나 하강함에 따라 승강봉 상단에 고정된 새들이 승강하도록 되며,
바이크의 헤드튜브 내부에는 모터 및 감속기 그리고 나사봉과 연동기어가 내장되며, 상기 감속기와 나사봉은 연동기어로 연결하여 모터의 회전에 따라 나사봉이 고정된 위치에서 회전가능하도록 준비되고,
상기 헤드튜브 상단 둘레에는 요홈이 구비되며, 상기 요홈에는 헤드파트의 바깥 둘레에 형성된 돌조가 결합되어 상기 헤드파트와 핸들이 승강가능하고 상기 헤드파트 내부에는 나조가 형성되어 상기 나사봉과 결합됨으로써 모터의 회전방향에 따라 나사봉의 회전방향이 변화되고, 헤드파트가 상승하거나 하강함에 따라 헤드파트 상단에 고정된 핸들이 승강하도록 됨을 특징으로 하는 바이크 안전 라이딩을 위한 페달링 상응 새들 및 핸들 높이 조절 장치.