JP6638738B6 - 車両のための駆動輪 - Google Patents

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Description

本開示は、車両のための駆動輪に関する。特に、本開示は、自転車のための電動車輪に関する。
自転車は、通常、短距離の搬送手段として使用される。伝統的に、人々は、レジャー、運動、趣味のために従来の自転車に乗っている。最近では、人々は、より長い距離のために、または体力を節約するために、電気モータによって駆動される電動自転車に乗り始めた。従来の電動自転車は、前輪または後輪に取り付けられた電気モータによって駆動され得る。モータおよびギヤを有する駆動ユニットから発生される駆動力を車輪の回転力に効率良く安全に伝達するために、多くの研究開発活動が行われている。韓国特許出願公開第10-2014-0038057号明細書は、自転車用の駆動ユニットを開示しているが、この先行する駆動ユニットは、エネルギー効率およびコスト効率が良くない。
本開示の1つまたは複数の目的は、エネルギー効率が良く、低コストで製造されることができ、さらに、車椅子、ベビーカー、および任意のタイプの二輪車にも適用することができ、交換可能なバッテリを備えることができる、自転車のための電動車輪を提供することである。
本開示の態様は、車両のための電動車輪を提供する。追加の態様は、一部が以下の説明に記載されることになり、一部は、説明から明らかになるであろうし、または提示された実施形態の実施によって習得され得る。
本開示の一態様によれば、車両のための電動車輪が提供される。電動車輪は、ホイールリムと、内部に配置され、ホイールリムに接続されるハウジングであって、設置スペースをハウジングの内部に画定するハウジングと、設置スペースに配置される駆動力発生機構と、駆動力発生機構に接続され、駆動力発生機構から発生される駆動力をハウジングに伝達するように構成される駆動力伝達機構とを含む。
本開示の一実施形態によれば、電動車輪は、設置スペースに配置され、駆動力発生機構と電気的に接続されるコントローラと、コントローラおよび駆動力発生機構に電力を供給する電源と
をさらに含む。
本開示の一実施形態によれば、電動車輪は、ホイールリムに着脱自在に取り付けられるように構成される。
本開示の一実施形態によれば、電動車輪は自転車用である。
本開示の一実施形態によれば、電動車輪のハウジングは、右側壁と、左側壁と、駆動力発生機構および電源のうちの少なくとも1つが少なくとも1つの開口部を通して交換され得るように右側壁および左側壁のうちの1つに配置される少なくとも1つの開口部とを含む。
本開示の一実施形態によれば、ハウジングは、少なくとも1つの開口部を覆うための少なくとも1つのカバーを含み、少なくとも1つのカバーは、少なくとも1つのカバーをハウジングに着脱自在に取り付けるためのファスナーを含む。
本開示の一実施形態によれば、駆動力発生機構は、第1のモータおよび第2のモータを含む。
本開示の一実施形態によれば、設置スペースは、第1のモータを配置するための第1の設置スペースと、第2のモータを配置するための第2の設置スペースと、電源を配置するための第3の設置スペースとを含む。
本開示の一実施形態によれば、ハウジングは、ハウジング内に空気を循環させるための複数の開口部を含み、複数の開口部は、その右側壁および左側壁のうちの少なくとも1つに配置される。
本開示の一実施形態によれば、第1のモータと第2のモータの両方は、同時に駆動するように構成される。
本開示の一実施形態によれば、第1のモータ、第2のモータ、および電源は、同じ重量を有する。
本開示の一実施形態によれば、駆動力伝達機構は、ハウジングの中央に配置され、第1のモータ、第2のモータ、および電源は、3つの異なる半径方向に配置される。
本開示の一実施形態によれば、駆動力伝達機構は、車両のフレームに接続されるシャフトと、駆動力をハウジングに伝達するように構成される複数のギヤとを含む。
本開示の一実施形態によれば、シャフトは、それらの間に配置される第1の軸受を通してハウジングの右部分に連結され、また、それらの間に配置される第2の軸受を通してハウジングの左部分に連結される。
本開示の一実施形態によれば、複数のギヤは、第1のモータによって駆動される第1のピニオンギヤと、第2のモータによって駆動される第2のピニオンギヤと、第1および第2のピニオンギヤと噛み合う第3のピニオンギヤとを含み、第3のピニオンギヤは、車両のフレームに接続されるシャフトに固定され、したがって、ハウジングは、第1および第2のピニオンギヤの合力によって駆動される。
本開示の一実施形態によれば、電源は、交換可能なバッテリである。
本開示の一実施形態によれば、ハウジングは、第1の設置スペースを画定するための第1のプロングと、第2の設置スペースを画定するための第2のプロングと、第3の設置スペースを画定するための第3のプロングとを含み、プロングの各一端が、リムに接続され、第1、第2、および第3のプロングは、3つの異なる半径方向に配置され、駆動力発生機構は、第1の設置スペースに配置される第1のモータと、第2の設置スペースに配置される第2のモータとを含み、バッテリは、第3の設置スペースに配置され、ハウジングは、第1のモータによって駆動される第1のピニオンギヤと、第2のモータによって駆動される第2のピニオンギヤと、シャフトに接続される第3のピニオンギヤとを含む駆動力伝達機構を配置するための中央設置スペースを含み、第1および第2のギヤは、第3のギヤと噛み合い、ハウジングは、第1および第2のギヤが第1および第2のモータによってそれぞれ駆動される場合に第1および第2のピニオンギヤの合力によって駆動され、シャフトは、ハウジングが電動車輪を駆動するように、軸受を通してハウジングの右部分に、およびもう1つの軸受を通してハウジングの左部分に連結される。
本開示の別の態様によれば、車両のためのホイールリムに着脱自在に取り付けられるように構成される駆動ハウジングが提供される。駆動ハウジングは、駆動ハウジングの内部に配置され、駆動ハウジングに固定される第1のピニオンギヤを駆動するための第1のモータと、駆動ハウジングの内部に配置され、駆動ハウジングに固定される第1のピニオンギヤに斜めに面する第2のピニオンギヤを駆動するための第2のモータと、第1のモータと第2のモータとの間に配置される第3のピニオンギヤであって、第1および第2のピニオンギヤに噛み合わされ、第1および第2のピニオンギヤの組み合わされた駆動力が第3のピニオンギヤに加えられる、第3のピニオンギヤと、その中央において第3のピニオンギヤに固定され、第1および第2のピニオンギヤの軸に垂直な、シャフトと、を含むことができ、シャフトおよび第3のピニオンギヤは、車両のフレームに固定され、第1および第2のモータを含む駆動ハウジングは、第1および第2のピニオンギヤがそれぞれ第1のモータおよび第2のモータによって駆動される場合に、固定シャフトに対して回転する。さらに、駆動ハウジングは、駆動ハウジングとシャフトとの間に配置される軸受を有する。
本開示の利点の一部は、電動車輪が、コストを節約できるように車輪を本電動車輪と交換することによって従来の自転車に取り付けられ得るように構成されることである。さらに、車輪のエネルギー効率は、第1および第2のモータを含むデュアルモータの合力によって駆動されるので、単一のモータによって駆動される以前の車輪よりも優れている。さらに、ハウジングが開口部および開口部用のカバーを含み、それを通してバッテリが交換され得るので、バッテリを交換することがより簡単である。さらに、2つのモータが電動車輪に含まれるので、車輪は、たとえ1つのモータが作動しなくても駆動され得る。
本発明の一実施形態による車両用の車輪の斜視図である。 図1の実施形態の断面図である。 図1の実施形態の駆動力伝達機構の詳細斜視図である。
本発明の特徴および利点は、同様の参照数字が同一または機能的に類似の要素を示す図面と共に解釈すると、下に記載する詳細な説明からより明らかになるであろう。
ここで、その実施例が添付の図面に例示される実施形態を詳細に参照することになるが、同様の参照符号は、一貫して同様の要素を指す。この事について、本実施形態は、異なる形態を有してもよく、本明細書において記載される説明に限定されると受け取られるべきではない。したがって、実施形態は、図を参照することによって、本明細書の態様を説明するために単に以下に記載されている。本明細書において使用される用語は、単に便宜的なものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。用語「備える(comprises)」および/または「備える(comprising)」は、記載された要素、ステップ、操作、および/または構成要素の存在を明確に述べるために使用されるが、1つまたは複数の他の要素、ステップ、操作、および/または構成要素の存在あるいは付加を除外するものではない。用語「第1の」、「第2の」等は、さまざまな要素を説明するために使用され得るが、要素を限定するものではない。このような用語は、ある要素を別の要素から分類するためにのみ使用される。
これらの、および/または他の態様は、その添付の図面と共に解釈される、本発明の実施形態の次の説明から明らかになり、より容易に理解されるであろう。
図1および図2を参照すると、車両のための電動車輪(100)が提供される。好ましい実施形態においては、車両は自転車であってもよいが、患者および障害者のための車椅子、ベビーカー、二輪車、および電動カート等などの任意のタイプの車両を含むことができる。電動車輪(100)は、自転車の車輪タイヤに取り付けられ得るホイールリム(110)と、内部に配置され、ハウジングがハウジング(120)の内部に設置スペース(121)を画定するホイールリム(110)に接続されるハウジング(120)と、設置スペース(121)に配置される駆動力発生機構(130)と、駆動力発生機構(130)に接続され、駆動力発生機構(130)から発生される駆動力をハウジング(120)に伝達するように構成される駆動力伝達機構(140)とを含む。
さらに、車輪(100)は、設置スペース(121)に配置され、駆動力発生機構(130)と電気的に接続されるコントローラ(300)と、コントローラ(300)および駆動力発生機構(130)に電力を供給する電源(160)とを含むことができる。たとえば、電源(160)は、交換可能なバッテリまたは再充電可能なバッテリであることができる。
一例として、ハウジング(120)は、ホイールリム(110)に着脱自在に取り付けられるように構成される。ハウジング(120)は、右側壁と、左側壁と、駆動力発生機構(130)および電源(160)のうちの少なくとも1つが少なくとも1つの開口部を通して交換され得るように右壁および左壁のうちの1つに配置される少なくとも1つの開口部とを含む。ホイールリム(110)は、リング形状であってもよく、従来の車輪タイヤに連結され得る。一実施形態においては、ハウジング(120)は、ハウジング(120)およびホイールリム(110)がダイカスティングを用いて一体に形成され製造され得るように、車輪(100)の一体部品であってもよく、または異なるタイプのコネクタもしくはファスナーを通してホイールリム(110)に着脱自在に接続され得るように、ホイールリム(110)と別個の部品であってもよい。したがって、ハウジング(120)自体が車輪(100)に回転力を伝達するスポークとして機能することができ、ユーザによって従来の自転車に取り付け可能であり得る。一例として、ハウジング(120)は、ボルトおよびナット、ならびに他のタイプの知られているファスナーを用いることによってホイールリム(110)に接続され得る。
駆動力発生機構(130)は、人力なしで電気的に自転車を駆動することができる、第1のモータ(131)および第2のモータ(132)を含むデュアルモータシステムを含む。電動車輪(100)のこのデュアルモータ構成の1つの利点は、第1および第2のモータのうちの1つが壊れた緊急事態の場合でも自転車を駆動することである。あるいは、駆動力発生機構は、自転車を駆動するために彼の人力を用いるユーザを支援するために使用され得る。設置スペース(121)は、第1のモータ(131)を配置するための第1の設置スペース(121a)と、第2のモータ(132)を配置するための第2の設置スペース(121b)と、電源(160)を配置するための第3の設置スペース(121c)とを含む。換言すれば、ハウジング(120)は、第1の設置スペース(121a)を画定するための第1のプロングと、第2の設置スペース(121b)を画定するための第2のプロングと、第3の設置スペース(121c)を画定するための第3のプロングとを含み、プロングの各一端は、第1、第2、および第3のプロングが3つの異なる半径方向に配置される、ホイールリム(110)に接続される。第1、第2、および第3の設置スペース(121)は、第1、および第2のモータ(131,132)を含むハウジング(120)の内部に取り付けられる部品、駆動力伝達機構(140)、バッテリ(160)、およびコントローラ(300)が不必要な干渉なしでハウジング(120)の内部に配置されることになるように独立して配置され、ユーザはこの種の部品を交換することがより容易であることになる。さらに、ハウジング(120)は、モータの毎分回転数または出力トルク、自転車の出力トルク、および自転車の速度を監視するためのセンサなどの、異なるタイプのセンサ、ならびにモータのこの種の毎分回転数が無線で制御され得るように無線通信ユニットを含むことができる。たとえば、センサは、車輪(100)の毎分回転数または自転車のトルクを読み取ることができ、コントローラ(300)は、車輪のこの種の毎分回転数または自転車のトルクに基づいてモータの速度を制御することができる。別の実施例として、ハウジング(120)は、ユーザが遠隔コントローラを用いて無線でモータの速度を制御することができるように、Bluetooth(登録商標)などの無線電子装置を有することができる。あるいは、コントローラ(300)は、モータを制御するように自転車のハンドルに隣接する場所に取り付けられ得る。別の実施例として、自転車は、バッテリ(160)からモータへの電力をオンまたはオフするように制御スイッチを有することができ、それは、ハンドル、またはユーザによって便利にアクセスされ得る自転車の別の部分に取り付けられ得る。
一実施形態においては、ハウジング(120)は、バッテリ(160)を交換するための開口部と、ハウジング(120)の1つの側壁に配置される開口部を覆うためのカバー(123b)とを有する。さらに、ハウジング(120)は、第1のモータ(131)および第2のモータ(132)をそれぞれ交換するための、ハウジング(120)の同じ側壁に配置される2つの他の開口部と、2つの開口部をそれぞれ覆うための2つのカバー(123a)とを有する。カバー(123)は、設置スペース(121)を外部から保護するように構成され、カバー(123)をハウジング(120)に着脱自在に取り付けるためのファスナーを有することができる。ファスナーは、非常に異なるタイプであってもよい。たとえば、カバー(123)の各々は、ハウジング(120)の側壁に配置される1つまたは複数の穴または開口部に連結され得る1つまたは複数のその端部に配置されるフックを有することができる。あるいは、1つまたは複数の穴または開口部は、カバー(123)に形成されることができ、カバー(123)がモータ(131,132)およびバッテリ(160)を交換するためにユーザによって着脱自在であり得るように、1つまたは複数のフックがハウジング(120)の側壁に形成され得る。
さらに、ハウジング(120)は、ハウジング(120)の設置スペース(121)に空気を循環させるための複数の開口部(124)を含み、複数の開口部(124)は、その右側壁および左側壁のうちの1つに配置される。たとえば、複数の開口部(124)は、ハウジング(120)の、一方の側壁に配置され、カバー(123)は、モータおよびギヤから発生される熱が空冷され得るようにハウジング(120)の他方の側壁に配置される。また、複数の開口部(124)は、ハウジング(120)の両側壁に設けられてもよい。
さらに第1のモータ(131)および第2のモータ(132)の両方とも、第1のモータ(131)および第2のモータ(132)の組み合わされた駆動力が最大化されエネルギー効率がよくなり得るように、同時におよび同じ速度で駆動するように構成される。また、第1のモータ(131)および第2のモータ(132)および電源(160)は、回転ハウジングおよび車輪(100)の遠心力がその半径方向に均一に分布され得るように、および重心が偏心していないように同じ重量を有する。電動車輪(100)は、回転ホイールバランスを調整するためにハウジング(120)の内部にまたはホイールリム(110)に配置される重量アジャスタを有することができる。
さらに、駆動力伝達機構(140)が、ハウジング(120)の中央部分に配置され、第1のモータ(131)、第2のモータ(132)、および電源(160)が、図2に示されるように3つの異なる半径方向に配置される。
たとえば、第1のモータ(131)、第2のモータ(132)、および電源(160)は、120度の角度で3つの異なる方向に配置され得る。
図3を参照すると、駆動力伝達機構(140)は、第3のピニオンギヤ(143)に接続され、また自転車のフレームに接続されるシャフト(141)をさらに含む。駆動力伝達機構(140)は、シャフト(141)のある部分が軸受(146)を通してハウジング(120)の右側部分(145a)に連結され、シャフト(141)の別の部分がもう1つの軸受(146)を通してハウジング(120)の左部分(145b)に連結される、ハウジング(120)に駆動力を伝達するように構成される。
一例として、駆動力伝達機構(140)は、第1のモータ(131)によって駆動される第1のピニオンギヤ(133)と、第2のモータ(132)によって駆動される第2のピニオンギヤ(134)と、第1および第2のピニオンギヤ(133,134)と噛み合い、シャフト(141)に接続される第3のピニオンギヤ(143)とを含む。また、ハウジング(120)は、駆動力伝達機構(140)を配置するための中央設置スペースを画定する。換言すれば、ハウジング(120)は、ハウジング(120)の中央部分に配置され、第1および第2のモータ(131,132)に接続され、それによって駆動される駆動力伝達機構(140)を含み、第3のピニオンギヤ(143)に、次いでハウジング(120)および電動車輪(100)が回転され得るように自転車のフレームに固定されるシャフト(141)に合力を伝達する。第1および第2のピニオンギヤ(133,134)は、入力ギヤとして使用され、第3のピニオンギヤ(143)は、第1および第2のギヤ(133,134)の組み合わせによって駆動される出力ギヤとして使用され、その場合、出力ギヤ、第3のピニオンギヤ(143)は回転しないが、固定シャフト(141)に接続され、したがって第1および第2のモータ(131,132)を備えるハウジング(120)が、自転車のホイールリム(110)を駆動するようにシャフト(141)および第3のピニオンギヤ(143)に対して回転する。シャフト(141)は、その中央部で第3のピニオンギヤ(143)固定され、第1および第2のピニオンギヤ(133,134)の軸に対して垂直に配置される。さらに、駆動力伝達機構(140)は、シャフト(141)とハウジング(120)の左部分(145A)および右部分(145B)との間に配置される軸受(146)を有する。駆動力伝達機構(140)は、ピニオンギヤタイプに限定されるものではなく、ハウジングに接続される2つの入力ギヤと、入力ギヤに噛み合わされ、ハウジングが入力ギヤの合力によって駆動されるように自転車のフレームのシャフトに固定される1つの出力ギヤとがある限りは、他のタイプのギヤであってもよい。
本明細書に記載された例示的な実施形態は、説明的な意味でのみ考えられ、限定するためでないと考えられるべきであることを理解されたい。各実施形態内の特徴または態様の説明は、一般的には、他の実施形態における他の類似の特徴または態様に利用可能であるとみなされるべきである。

Claims (14)

  1. 車両のための駆動輪であって、
    ホイールリムと、
    前記ホイールリムに着脱自在に取り付けられるように構成されるハウジングであり、設置スペースをハウジングの内部に画定し、前記設置スペースが第1の設置スペースと第2の設置スペースと第3の設置スペースと中央設置スペースを含む、ハウジングと、
    前記設置スペースに配置される駆動力発生機構と、
    前記駆動力発生機構に接続され、該駆動力発生機構から発生される駆動力を前記ハウジングに伝達するように構成される、駆動力伝達機構と
    を備え、
    前記ハウジングは、前記ホイールリムの走行方向を基準に右側壁および左側壁を含み、
    前記ハウジングが、前記第1の設置スペースを画定するための第1のプロングと、前記第2の設置スペースを画定するための第2のプロングと、前記第3の設置スペースを画定するための第3のプロングとを含み、前記プロングの各一端が、前記ホイールリムに着脱自在に取り付けられるように構成され
    前記第1、第2、および第3のプロングが、3つの異なる半径方向に配置され、
    前記駆動力発生機構が、スポークとして機能する前記第1のプロングの内部に配置される第1のモータと、スポークとして機能する前記第2のプロングの内部に配置される第2のモータとを含み、
    バッテリが、スポークとして機能する前記第3のプロングの内部に配置され、
    前記中央設置スペースが、前記第1のモータによって駆動される第1のピニオンギヤと、前記第2のモータによって駆動される第2のピニオンギヤと、シャフトに接続される第3のピニオンギヤとを含む前記駆動力伝達機構を配置するように構成され、
    前記第1および第2のギヤが、前記第3のピニオンギヤと噛み合い、
    前記ハウジングは、前記第1および第2のギヤが前記第1および第2のモータによって駆動される場合に前記第1および第2のピニオンギヤの合力によって駆動され、
    前記シャフトは、前記ハウジングが電動車輪を駆動するように構成されるように、軸受を通して前記ハウジングの右側壁に、およびもう1つの軸受を通して前記ハウジングの左側壁に接続される、駆動輪。
  2. 前記設置スペースに配置され、前記駆動力発生機構と電気的に接続されるコントローラと、
    前記コントローラおよび前記駆動力発生機構に電力を供給する電源とをさらに備える、請求項1に記載の駆動輪。
  3. 前記車両が自転車である、請求項1に記載の駆動輪。
  4. 前記ハウジングは、前記駆動力発生機構および電源のうちの少なくとも1つが下記少なくとも1つの開口部を通して交換され得るように前記ハウジングの右側壁および左側壁のうちの1つに配置される少なくとも1つの開口部とを含む、請求項1に記載の駆動輪。
  5. 前記ハウジングが、前記少なくとも1つの開口部を覆うための少なくとも1つのカバーを含む、請求項に記載の駆動輪。
  6. 前記少なくとも1つのカバーが、該少なくとも1つのカバーを前記ハウジングに着脱自在に取り付けるためのファスナーを含む、請求項に記載の駆動輪。
  7. 前記ハウジングが、該ハウジング内に空気を循環させるための複数の開口部を含み、前記複数の開口部が、その右側壁および左側壁のうちの少なくとも1つに配置される、請求項1に記載の駆動輪。
  8. 前記第1のモータおよび第2のモータの両方が同時に駆動するように構成される、請求項に記載の駆動輪。
  9. 前記第1のモータ、前記第2のモータ、および前記電源が、同じ重量を有する、請求項に記載の駆動輪。
  10. 前記駆動力伝達機構が、前記ハウジングの中央に配置され、前記第1のモータ、前記第2のモータ、および前記電源が、3つの異なる半径方向に配置される、請求項に記載の駆動輪。
  11. 前記駆動力伝達機構が、前記車両のフレームに接続されるシャフトを含む、請求項1に記載の駆動輪。
  12. 前記電源が、交換可能なバッテリである、請求項2に記載の駆動輪。
  13. 両のホイールリムに着脱自在に取り付けられるように構成される駆動ユニットであって、
    駆動ハウジングと、
    前記駆動ハウジングは、スポークとして機能する第1、第2、および第3のプロングを含み、
    前記駆動ハウジングは、中央内部に中央設置スペースを有し、
    前記第1のプロングの内部に配置され、前記駆動ハウジングに固定される第1のピニオンギヤを駆動するための第1のモータと、
    前記第2のプロングの内部に配置され、前記駆動ハウジングに固定される前記第1のピニオンギヤに斜めに面する第2のピニオンギヤを駆動するための第2のモータと、
    前記第1のモータと第2のモータとの間に配置されるように前記駆動ハウジングの中央内部に画定された中央設置スペースに配置される第3のピニオンギヤであり、前記第1および第2のピニオンギヤと噛み合い、前記第1および第2のピニオンギヤの組み合わされた駆動力が第3のピニオンギヤに加えられる、第3のピニオンギヤと、
    前記第3のピニオンギヤの中央において前記第3のピニオンギヤに固定され、前記第1および第2のピニオンギヤの軸に垂直に配置される、シャフトと
    を備え、
    前記シャフトおよび前記第3のピニオンギヤが、前記車両のフレームに固定され、
    前記第1および第2のモータを含む前記駆動ハウジングは、前記第1および第2のピニオンギヤがそれぞれ前記第1のモータおよび第2のモータによって駆動される場合に、前記固定シャフトおよび前記第3のピニオンギヤに対して回転する、駆動ユニット。
  14. 前記駆動ハウジングと前記シャフトとの間に配置される軸受をさらに備える、請求項13に記載の駆動ユニット。
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