KR101374555B1 - 전기자전거의 답력 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전기자전거의 답력 측정장치는, 자전거의 프레임에 설치되는 전기자전거의 답력 측정장치에 있어서, 상기 자전거의 체인 장력에 따라 페달에 가해지는 답력을 측정하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 체인의 장력을 측정하도록 본 발명의 답력 측정장치가 설치됨에 따라 자전거의 페달로 전해지는 답력을 체인의 장력으로 측정하는 효과가 있다.

Description

전기자전거의 답력 측정장치{Foot effort measuring device of electric bikes}
본 발명은 전기자전거의 답력 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전거 페달의 답력을 측정하여 모터의 회전력을 조절할 수 있는 전기자전거의 답력 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자전거는 사용자의 페달링(pedaling)에 의한 답력을 이용하여 주행하는 것으로서, 평지에서는 그 주행에 어려움이 없으나 언덕 등의 경사로를 올라갈 때에는 많은 힘이 필요하게 되는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제를 해소하기 위하여, 최근에는 사용자의 답력에 더해 모터의 구동력을 사용하여 주행할 수 있도록 모터를 장착한 전기자전거가 개발되었다.
이러한 종래기술의 일 예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.
하지만, 종래에는 답력의 세기와 관계없이 모터의 구동이 이루어지므로, 모터 구동을 필요로 하지 않는 평지 주행 또는 경사로 하향 주행 등의 상황에서도 모터가 구동하는 단점이 발생하였다.
덧붙여, 경사로의 하향 주행시에도 배터리가 소모되어 배터리의 충전 및 교체 기간이 단축되는 단점도 있다.
따라서, 전기자전거의 페달로 전달되는 답력을 측정하여 모터의 구동 및 회전수를 조절할 수 있는 전기자전거의 답력 측정장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
[문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제2007-0113523호(2007.11.29)
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자전거의 폐달로 전달되는 답력을 측정하는 전기 자전거의 답력 측정장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기자전거의 답력 측정장치는, 자전거의 프레임에 설치되는 전기자전거의 답력 측정장치에 있어서, 상기 자전거의 체인 장력에 따라 페달에 가해지는 답력을 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자전거의 프레임에 고정되며 체결공이 형성되는 브라켓; 상기 체결공에 삽입고정되는 고정축; 상기 고정축에 설치되는 부싱; 상기 고정축과 부싱 사이에 삽입되는 스트레인 게이지; 및 상기 부싱의 외주면에 베어링을 매개로 설치되며 상기 자전거의 체인과 연결되는 스프로킷;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 브라켓은 체결구를 매개로 상기 프레임의 시트 스테이와 체인 스테이 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정축에는 스트레인 게이지의 전선이 지나도록 상기 고정축의 중심과 고정축의 외주면을 관통하는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스프로킷의 내주면에는 링홈이 형성되며, 상기 링홈에는 스냅링이 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 체결공은 장공으로 형성되며, 상기 고정축에는 장공의 편평한 면에 면접하여 상기 고정축의 회전을 제한하는 가이드면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정축에는 스트레인 게이지가 설치되도록 편평한 설치면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스프로킷은 부싱의 길이방향에 대해 슬라이딩이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정축에는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부싱은 제1플랜지가 형성된 본체와 상기 본체의 제1플랜지가 형성되지 않은 타단을 마감하는 제2플랜지로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 브라켓과 고정축 및 상기 고정축과 부싱은 너트에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 페달에 가해지는 답력에 의해 변하는 체인의 장력이 상기 고정축에 굽힘 하중으로 전달되고, 상기 고정축에 부착된 상기 스트레인 게이지는 상기 고정축의 굽힘 하중의 변화량을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기자전거의 답력 측정장치에 따르면, 체인의 장력을 측정하도록 본 발명의 답력 측정장치가 설치됨에 따라 자전거의 페달로 전해지는 답력을 체인의 장력으로 측정하는 효과가 있다.
또한, 브라켓에 의해 본 발명의 답력 측정장치를 자전거의 시트 스테이와 체인 스테이 사이에 설치함에 따라 공간활용도 향상 및 설치가 용이하다.
도 1은 본 발명에 따른 답력 측정장치가 설치된 전기자전거를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기자전거의 답력 측정장치를 분해 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 도 3의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 답력 측정장치가 설치된 전기자전거를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기자전거의 답력 측정장치를 분해 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 단면도이며, 도 5는 도 3의 다른 실시예에 따른 단면도이다.
본 발명에 따른 전기자전거의 답력 측정장치를 설명하기에 앞서, 본 발명에 대한 이해에 도움이 될 수 있도록 전기자전거를 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 전기자전거(B)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 프레임(30)이 골격을 형성하고, 프레임(30)의 전,후단에는 각각 전,후방 휠(21,22)이 장착된다.
또한, 상기 프레임(30)에는 구동 스프라킷(13), 상기 구동 스프라킷(13)을 회전시키는 페달(14), 상기 페달(14)과 구동 스프라킷(13) 사이에 개재되어 사용자의 답력에 의한 페달(14)을 회전시키는 크랭크(15) 등이 설치된다.
그리고, 상기 후방 휠(22)의 회전축의 일측에는 종동 스프라킷(16)이 장착되어 있으며 상기 구동 스프라킷(13)과 종동 스프라킷(16) 사이에는 페달(14)의 회전력을 종동 스프라킷(16)으로 전달하여 후방 휠(22)을 회전시키도록 동력전달수단으로서의 체인(17)이 장착된다.
한편, 상기 프레임(30)은 시트(31)가 설치되는 시트튜브(32)와, 상기 시트튜브(32)의 후단으로 형성되어 후방 휠(22)이 설치되는 시트 스테이(33)와 체인 스테이(34)와, 핸들(35)이 설치되는 헤드 튜브(36) 및 상기 시트 튜브(31)와 헤드 튜브(36) 사이를 연결하는 탑 튜브(37)와 다운 튜브(38)로 구성된다.
이외에도, 도시하진 않았지만 전기자전거를 구성하는 모터, 배터리, 충전기 및 제어부 등이 더 구비된다.
또한, 상기 프레임(30)의 시트 스테이(33)와 체인 스테이(34)의 사이에는 체인(17)의 장력(팽팽해짐)에 따라 페달(14)에 가해지는 답력을 측정하는 본 발명의 답력 측정장치(100)가 설치된다.
이는, 페달(14)에 답력이 가해질 때에 체인(17)의 장력이 팽팽해지는 것에 착안하여, 상기 체인(17)의 장력 변화를 본 발명의 답력 측정장치(100)가 측정하여 답력을 산출하게 된다.
따라서, 본 발명의 답력 측정장치(100)가 페달(14)에 가해지는 답력을 측정하여 사용자의 필요시에만 모터를 구동을 제어할 수 있게 된다. 즉, 불필요한 배터리의 사용을 억제하여 전기자전거의 사용시간을 보장한다.
이하, 본 발명에 따른 전기자전거의 답력 측정장치(100)를 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자전거의 답력 측정장치(100)는, 상기 자전거(B)의 체인(17) 장력에 따라 페달(14)에 가해지는 답력을 측정한다.
구체적으로, 상기 본 발명에 따른 전기자전거의 답력 측정장치(100)는, 상기 자전거(B)의 프레임(10)에 고정되며 체결공(111)이 형성되는 브라켓(110)과, 상기 체결공(111)에 삽입고정되는 고정축(120)과, 상기 고정축(120)의 외주면을 감싸도록 설치되는 중공형의 부싱(130)과, 상기 고정축(120)과 부싱(130) 사이에 삽입되는 스트레인 게이지(140) 및 상기 부싱(130)의 외주면에 베어링(150)을 매개로 설치되며 상기 자전거(B)의 체인(17)과 연결되는 스프로킷(160)으로 구성된다.
또한, 상기 브라켓(110)은 체결구(112)를 매개로 상기 프레임(30)의 시트 스테이(33)와 체인 스테이(34) 사이에 설치된다.
이에 따라, 상기 스프로킷(160)은 구동, 종동 스프로킷(13,16)을 왕복하는 체인(17) 중 체인 스테이(34) 상측으로 이동하는 체인(17)에 연동되게 위치하여 체인(17)의 장력에 따라 상기 부싱(130)은 고정축(120) 상면의 스트레인 게이지(140)를 압박하여 변형이 발생되며, 이와 같은 변형 값은 변형량 증폭기 등을 거쳐 답력을 산출하게 된다.
즉, 페달 답력에 의해 체인(17)의 장력이 늘어남에 따라 스프로킷(160)과 부싱(130) 등은 굽힘 하중이 발생하며, 이를 스트레인 게이지(140)가 측정하여 답력을 출력하는 것이다.
이러한, 물체의 외력에 의한 변형을 측정하는 스트레인 게이지(140)는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 체인(17)은 스프로킷(160)의 상단에 얹혀지거나 하단에 걸리도록 설치되어도 무방함을 밝혀둔다.
한편, 본 발명의 답력 측정장치(100)는 체인(17)의 장력을 측정할 수 있다면 전술한 위치로 한정할 필요없이 자전거(B)의 다양한 위치에 설치될 수도 있음을 밝혀둔다.
더욱이, 본 발명의 답력 측정장치(100)를 자전거(100)의 시트 스테이(33)와 체인 스테이(34) 사이에 설치함에 따라 공간활용도 향상 및 설치가 용이하다.
또한, 상기 고정축(120)에는 스트레인 게이지(140)의 전선(141)이 지나도록 상기 고정축(120)의 중심과 고정축(120)의 외주면을 관통하는 관통공(121)이 형성되어 상기 스트레인 게이지(140)의 설치가 용이함과 동시에 전선(141)의 이동경로를 확보할 수 있게 된다.
그리고, 상기 스프로킷(160)의 내주면에는 링홈(161)이 형성되며, 상기 링홈(161)에는 스냅링(170)이 삽입되어 베어링(150)을 고정하게 된다.
한편, 상기 체결공(111)은 장공으로 형성되며, 상기 고정축(120)에는 장공의 편평한 면에 면접하여 상기 고정축(120)의 회전을 제한하는 가이드면(122)이 형성되어 상기 고정축(120)의 회전방지 및 상기 고정축(120)이 장공으로 형성된 체결(111)공을 따라 이동하며 높낮이를 조절할 수 있게 된다.
또한, 상기 고정축(120)에는 스트레인 게이지(140)가 설치되도록 편평한 설치면(123)이 형성된다. 더욱이, 상기 편평한 설치면(123)과 대면하는 부싱(130)의 내주면도 편평하게 형성될 수 있어 그 사이에 스트레인 게이지(140)가 설치된다.
그리고, 상기 부싱(130)은 제1플랜지(131a)가 형성된 본체(131)와 상기 본체(131)의 제1플랜지(131a)가 형성되지 않은 타단을 마감하는 제2플랜지(132)로 구성된다.
이때, 상기 제1플랜지(131a) 및 제2플랜지(132)는 베어링(150)을 포함한 스프로킷(160)의 조립을 용이하게 한다.
한편, 상기 스프로킷(160)은 부싱(130)의 길이방향에 대해 슬라이딩이 이루어지도록 구성된다. 이에 따라, 구동, 종동 스프로킷(13,16)의 변속에 따른 체인(17)의 축 방향이 이동에 대응할 수 있다.
더욱이, 상기 제1플랜지(131a) 및 제2플랜지(132)는 스프로킷(160)의 슬라이딩 이동을 제한하는 역할을 담당하게 된다.
또한, 상기 고정축(120)에는 스토퍼(124)가 형성되어 상기 고정축(120)에서 부싱(130)의 이동을 방지함과 동시에 상기 브라켓(110)에서 이동축(12)의 고정위치를 한정하게 된다.
그리고, 상기 브라켓(110)과 고정축(120) 및 상기 고정축(120)과 부싱(130)은 너트(180)에 의해 고정되며, 상기 브라켓(110)과 고정축(120) 및 상기 고정축(120)과 부싱(130)은 서로 회전이 제한되도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 5는 관통공(121)의 위치만 일부 변경된 것으로 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.
예를 들어, 전술한 설명에서는 체인 및 스프로킷으로 설명하였지만, 이를 특별히 한정하는 것은 아니며 벨트 및 벨트풀리가 적용될 수도 있음을 밝혀둔다.
B - 전기자전거 30 - 프레임
100 - 답력 측정장치 110 - 브라켓
120 - 고정축 130 - 부싱
140 - 스트레인 게이지 150 - 베어링
160 - 스프로킷 170 - 스냅링

Claims (12)

  1. 자전거의 체인 장력에 따라 페달에 가해지는 답력을 측정하는 전기자전거의 답력 측정장치에 있어서,
    상기 자전거의 프레임에 고정되며 체결공이 형성되는 브라켓;
    상기 체결공에 삽입고정되는 고정축;
    상기 고정축에 설치되는 부싱;
    상기 고정축과 부싱 사이에 삽입되는 스트레인 게이지; 및
    상기 부싱의 외주면에 베어링을 매개로 설치되며 상기 자전거의 체인과 연결되는 스프로킷;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 답력 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 브라켓은 체결구를 매개로 상기 프레임의 시트 스테이와 체인 스테이 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 답력 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고정축에는 스트레인 게이지의 전선이 지나도록 상기 고정축의 중심과 고정축의 외주면을 관통하는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 답력 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스프로킷의 내주면에는 링홈이 형성되며, 상기 링홈에는 스냅링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 답력 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 체결공은 장공으로 형성되며, 상기 고정축에는 장공의 편평한 면에 면접하여 상기 고정축의 회전을 제한하는 가이드면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 답력 측정장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 고정축에는 스트레인 게이지가 설치되도록 편평한 설치면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 답력 측정장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 스프로킷은 부싱의 길이방향에 대해 슬라이딩이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 답력 측정장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 고정축에는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 답력 측정장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 부싱은 제1플랜지가 형성된 본체와 상기 본체의 제1플랜지가 형성되지 않은 타단을 마감하는 제2플랜지로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 자전거의 답력 측정장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 브라켓과 고정축 및 상기 고정축과 부싱은 너트에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 자전거의 답력 측정장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 페달에 가해지는 답력에 의해 변하는 체인의 장력이 상기 고정축에 굽힘 하중으로 전달되고, 상기 고정축에 부착된 상기 스트레인 게이지는 상기 고정축의 굽힘 하중의 변화량을 검출하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거의 답력 측정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003237673A (ja) 2002-02-13 2003-08-27 Tokai Rubber Ind Ltd 自転車の緩衝装置
JP2005280488A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Kenji Shirai 自転車ペダル踏力検出装置

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