KR100332831B1 - Electric bicycle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반 자전거와 같이 페달에 가하는 답력(踏力)으로 주행할 수 있으면서 사용자의 선택에 따라 전동모터의 동력으로 주행할 수 있는 전기자전거에 관한 것으로서, 특히, 독립적으로 설계/제작되는 전동기구(傳動機構)가 사용되어 이 전동기구를 축전지 및 전동모터와 함께 일반 자전거에 장착할 경우 별도의 개조작업없이 일반 자전거를 전기자전거로 쉽게 전환하여 사용할 수도 있게 하는 전동기구를 구비하는 전기자전거에 관한 것이다.The present invention relates to an electric bicycle that can be driven by the power of an electric motor according to a user's choice while being able to travel with a pedaling force applied to a pedal like a general bicycle, and in particular, an electric device that is designed / manufactured independently ( The present invention relates to an electric bicycle having an electric mechanism that can be used to easily convert an ordinary bicycle into an electric bicycle without any modification work when the electric mechanism is used and mounted on a general bicycle together with a battery and an electric motor. .
최근 자전거는 차량의 보급대수가 급격히 증가하면서 교통문제 및 환경오염의 문제가 날로 심각해지고 있고 현대인의 각종 질환이 운동부족에 기인하고 있다는 점 때문에 교통수단으로서 보다는 건강을 위한 운동기구로써 또는 대중교통수단을 이용하기 위한 교통보조수단으로써 그 용도가 변화되고 있으며, 이용범위도 점차 확대되고 있다.Recently, as bicycles are rapidly increasing in number, the problem of traffic and environmental pollution is getting serious and various diseases of modern people are caused by lack of exercise. Its use is changing as a means of transportation for use, and its range of use is gradually expanding.
자전거는 여가가 부족한 현대인에게 쉽게 운동과 접할 수 있는 여건을 제공하고 자가용의 사용을 억제하여 교통체증을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경오염까지 억제할 수 있는 매우 유용한 교통수단임에도 불구하고 그 이용범위가 확대될 수 없는 근본적인 한계를 가지고 있었다.Although bicycles are a very useful means of transportation that can provide easy access to exercise for modern people who are lacking in leisure and can reduce traffic jams by suppressing their use of cars, they can also be used to control environmental pollution. It had a fundamental limit that could not be expanded.
즉, 자전거는 사용자가 같은 거리를 이동함에 있어 달리는 것보다 체력을 적게 소모하면서 짧은 시간내에 이동할 수 있으므로 노약자 등도 무리없이 이용할 수 있으나, 지형적으로 언덕 길이 많은 경우에는 걷거나 달리는 것보다 오히려 더 큰 체력을 필요로 하고 또 목적지까지 거리가 먼 경우에는 지나치게 많은 체력을 소진해야 하기 때문에 오히려 사용자의 건강을 해치는 문제점을 가지고 있었다. 이러한 문제 때문에 종래의 자전거는 출발지로부터 목적지까지의 사이에 언덕 길이 많거나 또는 그 거리가 상당한 경우 간편한 이동수단으로서의 역할을 할 수 없었으므로 그 이용범위가 제약받게 되는 문제점이 있었다.In other words, the bicycle can be used within a short time while consuming less stamina than the user running at the same distance, so that the elderly can be used without difficulty. If it is necessary and the distance to the destination is too much physical exhaustion because it has a problem that harms the user's health. Because of this problem, the conventional bicycle has a problem in that its use range is restricted because it cannot serve as a convenient means of transportation when the hill length or the distance is considerable between the starting point and the destination.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 많은 연구들이 있어온 바, 예컨대, 미국특허 제 4,871,042 호, 미국특허 제 5,375,676 호, 미국특허 제 5,865,267 호, 그리고, 한국특허공개 제 1998-087674 호 등에는 환경에 전혀 해를 주지 않는 전기력으로 주행할 수 있는 전기자전거들이 개시되어 있다.Many studies have been conducted to solve this problem, for example, US Patent No. 4,871,042, US Patent No. 5,375,676, US Patent No. 5,865,267, and Korean Patent Publication No. 1998-087674 have no harm to the environment. Electric bicycles are disclosed that can run on an undesired electric force.
그러나, 상술한 바와 같은 종래 전기자전거들은 모두 전동모터의 동력이 언덕 길을 오를 때나 또는 페달력이 아주 미약할 때에 페달력을 보조할 수 있는 단지 보조동력원으로 사용되는 것에 불과하여 원거리 이동수단으로서의 역할까지는 하지 못하는 문제점을 가지고 있었다. 뿐만 아니라 상당히 복잡한 전동기구를 가지고 있어서 자전거의 중량을 과중하게 하고 또 제조원가도 너무 높다는 문제점을 가지고 있었다.However, all of the conventional electric bicycles as described above are used only as an auxiliary power source capable of assisting the pedal force when the electric motor power goes up the hill or when the pedal force is very weak. Until now had a problem. In addition, it has a problem that the weight of the bicycle is too heavy and the manufacturing cost is too high because it has a fairly complicated powertrain.
또한, 종래 전기자전거들은 바퀴에 전동모터의 전동축을 직접 연결하는 동력전달방식을 채택하고 있어 흙이나 먼지 등에 쉽게 오염될 뿐만 아니라 노면의 굴곡에 따른 충격도 직접적으로 받기 때문에 전동모터의 고장발생율이 아주 높고 비포장도로에서는 바퀴에 묻는 흙에 의해 미끄러짐 현상이 발생하여 아예 사용조차 할 수 없다는 문제점을 가지고 있었다. 아울러, 주행동력으로서 전동모터의 동력을 사용하는 경우 그 동력이 페달까지 전달되어 페달이 함께 회전되기 때문에, 주행에따른 동력을 전동모터에 의존하여 페달을 구를 필요가 없는 경우에도 페달이 따라 돌아 그 페달과 함께 다리를 쉽없이 회전하여야 하므로 다리를 편안히 둘 수 없다는 문제점도 가지고 있었다.In addition, the conventional electric bicycle adopts a power transmission method that directly connects the electric shaft of the electric motor to the wheels, so it is not only contaminated easily with dirt or dust, but also directly receives an impact due to the curvature of the road. On high and unpaved roads, skids were caused by dirt on the wheels, which made it impossible to use them at all. In addition, when the power of the electric motor is used as the driving power, the power is transmitted to the pedal and the pedal rotates together. Therefore, even when the pedal does not need to be rolled depending on the electric motor, the pedal turns accordingly. The pedal had to be easily rotated with the pedal, so there was a problem that the legs could not be relaxed.
본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 전기자전거들이 가진 문제점들을 일소할 수 있는 것으로서, 구성이 극히 단순하여 경량이면서 제조원가도 낮고 독립적인 설계 및 제작이 가능한 전동기구를 제공하여, 별도 제작된 상기 전동기구를 전동모터 및 축전기와 함께 자전거에 손쉽게 장탈착할 수 있게 함으로써 기존 일반 자전거를 구조변경없이 전기자전거로 변환하여 전기력을 겸용으로 사용할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.The present invention, which can eliminate the problems with the conventional electric bicycle as described above, by providing an electric mechanism that is extremely simple in configuration and lightweight, low manufacturing cost, and can be independently designed and manufactured, the electric apparatus manufactured separately By making it possible to easily attach and detach the bicycle with an electric motor and a capacitor, the purpose is to convert the existing general bicycle into an electric bicycle without changing the structure so that the electric force can be used as a dual purpose.
또한, 본 발명은, 사용자 임의로 전동모터의 동력을 보조동력이 아닌 주동력으로 사용하여 원거리 이동시 편리하고, 전동기구가 노면의 상태에 직접적으로 영향을 받지 않음으로써 비포장도로에서도 무리없이 사용할 수 있으며, 뿐만 아니라, 전동모터 구동시 페달이 따라돌지 않음으로써 전동모터 구동시에는 다리를 편안한 상태로 하여 쉬게 할 수 있는 전기자전거를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention, the user can use the power of the electric motor arbitrarily as the main power instead of the auxiliary power is convenient for long-distance movement, the electric mechanism can be used without any difficulty even on the unpaved road, because it is not directly affected by the state of the road surface, In addition, it is an object of the present invention to provide an electric bicycle that can be rested with the legs in a comfortable state when driving the electric motor by the pedal does not follow when driving the electric motor.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거 측면도.1 is an electric bicycle side view according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거의 전동기구 확대분해사시도.Figure 3 is an enlarged exploded perspective view of the electric mechanism of the electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거의 수동모드시 전동기구 작동도.Figure 4 is an operation of the electric mechanism in the manual mode of the electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거의 전동모드시 전동기구 작동도.5 is an operation of the electric mechanism in the electric mode of the electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
1 : 프레임 11 : 구동축1 frame 11 drive shaft
12 : 제 1 정방향클러치 13 : 구동스프로킷12: first forward clutch 13: drive sprocket
14 : 피동스프로킷 15 : 제 2 정방향클러치14: driven sprocket 15: second forward clutch
16 : 역방향클러치 17 : 전동스프로킷16: reverse clutch 17: electric sprocket
20 : 축전지 21 : 전동모터20: storage battery 21: electric motor
22 : 모드스위치 23 : 감속기어22: mode switch 23: reduction gear
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 트러스 구조의 프레임(1)과; 상기 프레임의 전,후에 장착되는 전,후륜(2)(3)과; 상기 전륜(2)을 좌,우방향으로 회전가능하게 상기 프레임(1)에 고정하며 그 상단에 조종바(Handle)(4)가 일체화된 포크(5)와; 상기 프레임(1)의 중앙 하부에 회전가능하게 지지되는 구동축(11)과; 상기 프레임(1) 좌,우에서 상기 구동축(11) 양단에 일단이 결합되며 상기 구동축에서 서로 대향하는 방사방향으로 연장된 좌,우 아암(6)(7) 및 그 선단에 결합되는 좌,우 페달(8)(9)과; 상기 구동축(11)에 상기 아암(6)(7)의 회전에 따른 구동축(11)의 회전력을 정방향(자전거가 전진하는 방향)으로만 전달하는 제 1 정방향클러치(12)를 개재하여 결합되는 구동스프로킷(13)과; 상기 후륜(3)의 회전축(31)에 결합되어 상기 구동스프로킷(13)에 동력적으로 연결되는 피동스프로킷(14)을 포함하여 이루어지는 자전거에 있어서, 상기 구동스프로킷(13)과 상기 제 1 정방향클러치(12) 사이에 개재되는 제 2 정방향 클러치(15)와; 상기 프레임(1)에 장착되는 축전지(20)와; 상기 프레임에 장착되어 상기 축전지로부터 전원을 공급받아 전동되는 전동모터(21)와; 상기 프레임(1)에 장착되어 상기 축전지(20)로부터 전원을 공급받아 전동되는 전동모터(21)와; 상기 구동축(11)에 역방향클러치(16)와 상기 제 1 정방향클러치(15)를 개재하고 결합되어 상기 전동모터(21)의 전동축(미도시)과 동력적으로 연결되는 전동스프로킷(17)과; 상기 축전지(4)의 상기 전동모터(21)에 대한 전원을 단속할 수 있는 모드스위치(22)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention devised to achieve the above object, the frame (1) of the truss structure; Front and rear wheels (2) (3) mounted before and after the frame; A fork (5) to which the front wheel (2) is fixed to the frame (1) to be rotatable in left and right directions, and a control bar (4) is integrated at the upper end thereof; A drive shaft (11) rotatably supported at the lower center of the frame (1); One end is coupled to both ends of the drive shaft 11 at the left and right sides of the frame 1, and the left and right arms 6 and 7 extend radially opposite to each other at the drive shaft and the left and right ends thereof. Pedals 8 and 9; A drive coupled to the drive shaft 11 via a first forward clutch 12 that transmits the rotational force of the drive shaft 11 according to the rotation of the arms 6 and 7 only in the forward direction (the direction in which the bicycle moves forward). A sprocket 13; In the bicycle comprising a driven sprocket (14) coupled to the rotary shaft 31 of the rear wheel (3) is connected to the drive sprocket 13, the drive sprocket (13) and the first forward clutch A second forward clutch 15 interposed between 12; A storage battery 20 mounted to the frame 1; An electric motor 21 mounted to the frame and powered by electric power supplied from the battery; An electric motor 21 mounted to the frame 1 and powered by electric power supplied from the storage battery 20; An electric sprocket 17 which is coupled to the drive shaft 11 via a reverse clutch 16 and the first forward clutch 15, and is electrically connected to an electric shaft (not shown) of the electric motor 21; ; It characterized in that it comprises a mode switch 22 for intermittent power to the electric motor 21 of the storage battery (4).
또한, 상기 전동모터(21)의 전동축(미도시)에서 상기 전동스프로킷(17)으로 이어지는 동력전달경로상에서 전동축의 회전비를 조정하여 전동스프로킷(17)에 전달하는 감속기어(23)를 더 포함하여 이루어진다.In addition, the reduction gear 23 for adjusting the rotation ratio of the transmission shaft on the power transmission path leading from the transmission shaft (not shown) of the electric motor 21 to the transmission sprocket 17 is further transmitted to the transmission sprocket 17. It is made to include.
또, 상기 구동스프로킷(13)과 제 1 정방향클러치(12), 그리고, 상기 전동스프로킷(13)과 상기 역방향클러치(16)는 모두 일체화된 조립체로서 상기 구동축(11)에 대하여 일체로 탈착되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the drive sprocket 13 and the first forward clutch 12, and the electric sprocket 13 and the reverse clutch 16 are all integrally assembled to be detachably attached to the drive shaft 11. It is preferable.
또한, 상기 전동모터(21)와 상기 감속기어(23)는 일체화된 기어드 모터(21)(23)인 것이 바람직하다.In addition, the electric motor 21 and the reduction gear 23 is preferably an integrated geared motor (21) (23).
아울러, 바람직하게는, 상기 구동스프로킷(13)과, 상기 전동스프로킷(17), 그리고, 상기 피동스프로킷(14)은 각각 다단형 스프로킷으로서 복수의 변속단을 가지며, 상기 구동스프로킷(13)과 상기 피동스프로킷(14) 사이의 변속단을 조정할 수 있는 제 1 변속기구(18)와; 상기 전동스프로킷(17)과 상기 감속기어(23) 사이의 변속단을 조정할 수 있는 제 2 변속기구(미도시)를 더 포함하여 이루어진다.In addition, preferably, the drive sprocket 13, the electric sprocket 17, and the driven sprocket 14 each have a plurality of gear stages as a multi-stage sprocket, and the drive sprocket 13 and the A first transmission mechanism 18 capable of adjusting a speed change stage between the driven sprockets 14; It further comprises a second transmission mechanism (not shown) that can adjust the speed change stage between the electric sprocket 17 and the reduction gear 23.
이하, 첨부도면으로 제시된 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 이상의 각 구성들의 기능과 작용을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the functions and operations of the above components will be described in more detail with reference to the preferred embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
먼저, 도면을 살펴보면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이며, 도 3은 도 2의 분해사시도이다. 그리고, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 전기자전거의 전동기구 모드별 작동도이다.First, referring to the drawings, FIG. 1 is a perspective view of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2. 4 and 5 are operation diagrams for each electric device mode of the electric bicycle according to the present invention.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거는, 프레임(1)과, 프레임(1) 전,후의 전,후륜(2)(3); 상기 전륜(2)을 좌,우방향으로 회전가능하게 상기 프레임(1)에 고정하며 그 상단에 조종바(4)가 일체화된 포크(5); 상기 프레임(1) 좌,우에서 프레임(1)에 회전가능하게 지지되는 상기 구동축(11) 양단에 결합되는 좌,우 아암(6)(7)과 좌,우 페달(8)(9); 상기 구동축(11)에 상기 아암들(6)(7)의 회전에 따른 회전력을 정방향(자전거가 전진하는 방향)으로만 전달하는 제 1 정방향클러치(12)를 개재하여 결합되는 구동스프로킷(13); 그리고, 상기 후륜(3)의 회전축(31)에 결합되어 상기 구동스프로킷(13)에 동력적으로 연결되는 피동스프로킷(14) 등의 일반적인 자전거가 갖는 구성을 모두 포함하여 이루어지며, 여기에, 상기 구동스프로킷(13)과 상기 제 1 정방향클러치(12) 사이에 개재되는 제 2 정방향 클러치(15); 상기 프레임(1)에 장착되는 축전지(20); 상기 축전지(20)의 상기 전동모터(21)에 대한 전원을 단속할 수 있는 모드스위치(22); 상기 프레임(1)에 장착되어 상기 모드스위치(22) 조작에 의해 상기 축전지(20)로부터 전원을 공급받아 전동되는 전동모터(21); 상기 전동모터(21)에 일체화되어 상기 전동모터(21)의 회전속도를 감속하여 회전비를 조정하는 감속기어(23); 상기 제 1 정방향클러치(12)에 역방향클러치(16)를 개재하여 결합되어 상기 전동모터(21)의 감속기어(23) 출력축(230)에 동력적으로 연결되는 전동스프로킷(17); 그리고, 전동모터(21)에 대한 축전지(20)의 전원을 단속할 수 있게 하는 모드스위치(22) 등과 같은 추가구성들을 더 포함하여 이루어진다.As shown in Figures 1 to 3, the electric bicycle according to an embodiment of the present invention, the frame 1, the front and rear wheels (2) (3) before and after the frame (1); A fork (5) to which the front wheel (2) is fixed to the frame (1) to be rotatable in left and right directions and a control bar (4) is integrated at an upper end thereof; Left and right arms (6) (7) and left and right pedals (8) (9) coupled to both ends of the drive shaft (11) rotatably supported by the frame (1) at the left and right of the frame (1); A drive sprocket 13 coupled to the drive shaft 11 via a first forward clutch 12 that transmits a rotational force according to the rotation of the arms 6 and 7 only in a forward direction (a direction in which the bicycle moves forward). ; And, it is made to include all the configuration of the general bicycle, such as driven sprocket 14, which is coupled to the rotary shaft 31 of the rear wheel (3) and is dynamically connected to the drive sprocket (13), A second forward clutch 15 interposed between the drive sprocket 13 and the first forward clutch 12; A storage battery 20 mounted to the frame 1; A mode switch 22 capable of intermitting power to the electric motor 21 of the storage battery 20; An electric motor (21) mounted to the frame (1) and powered by receiving power from the storage battery (20) by operating the mode switch (22); A reduction gear 23 integrated with the electric motor 21 to reduce the rotation speed of the electric motor 21 to adjust the rotation ratio; An electric sprocket (17) coupled to the first forward clutch (12) via a reverse clutch (16) via a reduction gear (23) output shaft (230) of the electric motor (21); And, it further comprises additional components such as a mode switch 22 and the like to enable the power supply of the storage battery 20 to the electric motor 21.
이들 각 구성들에 있어서 일반적인 자전거와 공통적인 구성들에 대한 설명은 생략하고 본 발명의 전기자전거에서만 볼 수 있는 특유한 구성들의 특징과 작용에 대해서만 설명한다.In each of these configurations, the description of the components common to the general bicycles will be omitted, and only the features and operations of the unique components that can be seen only in the electric bicycle of the present invention will be described.
먼저, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 좌,우 아암(6)(7)을 연결하는 구동축(11)을 프레임(1)에 대하여 지지하는 제 1 정방향클러치(12)는 구동축(11) 또는 역방향클러치(16)를 통해 전달되어오는 회전력 중 자전거 우측면에서 볼 때 시계방향의 회전력(이하, 정방향으로 약칭한다)만을 선택적으로 제 2 정방향클러치(15)에 전달한다(구동축(11) →제 2 정방향클러치(15)).First, as shown in FIGS. 2 and 4, the first forward clutch 12 supporting the drive shaft 11 connecting the left and right arms 6 and 7 with respect to the frame 1 is the drive shaft 11. Alternatively, only the clockwise rotational force (hereinafter, abbreviated to forward direction) of the rotational force transmitted through the reverse clutch 16 is selectively transmitted to the second forward clutch 15 (drive shaft 11 →). Second forward clutch (15).
상기 제 2 정방향클러치(15)는 상기 제 1 정방향클러치(12)과 구동스프로킷(13) 사이에 개재되어 제 1 정방향클러치(12)의 정방향회전력만을 구동스프로킷(13)에 전달한다.The second forward clutch 15 is interposed between the first forward clutch 12 and the drive sprocket 13 to transmit only the forward rotational force of the first forward clutch 12 to the drive sprocket 13.
도 1에서 볼 수 있는 상기 전동모터(21)는 사용자에 의한 모드스위치(22) 선택(On)에 따라 축전지(20)로부터 전원을 공급받아 회전력을 발생하여 감속기어(23)에 전달하고, 감속기어(23)는 그 회전력을 회전비 조정을 통해 회전수를 감속하여 전동스프로킷(17)에 전달한다.The electric motor 21 can be seen in Figure 1 receives power from the storage battery 20 according to the mode switch (On) selection (On) by the user generates a rotational force and transmits to the reduction gear 23, deceleration The gear 23 reduces the rotational speed by adjusting the rotational ratio and transmits the rotational force to the electric sprocket 17.
전동스프로킷(17)은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 역방향클러치(16)를 개재하여 제 1 정방향클러치(12)에 결합되어 있어서, 역방향클러치(16)를 통해 제 1 정방향클러치(12)에 정방향(구동축(11) 기준으로 볼 때는 역방향)의 회전력을 전달한다(역방향클러치(16) →제 1 정방향클러치(12)). 한편, 이 전동스프로킷(17)은 도 2에서는 1 단형 스프로킷으로 구성되어 있으나, 필요에 따라서는 도 3에 도시된 바와 같이 전동모터의 회전토크와 속도비를 조정할 수 있게 2 단형 스프로킷 또는 그 이상의 다단형 스프로킷으로 구성될 수도 있다.The electric sprocket 17 is coupled to the first forward clutch 12 via the reverse clutch 16, as shown in FIGS. 2 and 5, so that the first forward clutch 12 is reversed through the reverse clutch 16. ) Is transmitted to the rotational force in the forward direction (reverse direction when viewed on the driving shaft 11 basis) (reverse clutch 16 → first forward clutch 12). On the other hand, the electric sprocket 17 is composed of a single-stage sprocket in FIG. 2, but if necessary, as shown in FIG. 3, the two-stage sprocket or more stages can be adjusted to adjust the rotational torque and speed ratio of the electric motor. It may also consist of a sprocket.
이상과 같은 각 구성들로 이루어진 동력전달기구의 유기적 동력전달작용에 의해 전기자전거는 사용자의 선택에 따라 일반자전거와 같이 사용자 스스로 페달에 가하는 구동력으로 주행할 수 있고 또 전동모터(21)의 동력으로 주행할 수도 있는 바, 그 동력 선택은 앞서 설명한 바와 같이 구동스프로킷(13), 전동스프로킷(17)과 일체화되어 한 단위의 전동기구를 이루는 세 개의 일방향클러치(12)(15)(16)들, 즉, 제 1 정방향클러치(12)와, 상기 제 1 정방향클러치(12)에 나란히 결합된 제 2정방향클러치(15) 및 역방향클러치(16)들의 상호 유기적인 동력전달작용에 의해 가능하게 되었다.By the organic power transfer action of the power transmission mechanism composed of the above components, the electric bicycle can be driven by the driving force applied to the pedals by the user, as a general bicycle, according to the user's selection, and by the power of the electric motor 21. As described above, the power selection may be performed by driving the three-way clutches 12, 15 and 16, which are integrated with the driving sprocket 13 and the electric sprocket 17 to form a unit of the electric mechanism. That is, the first forward clutch 12 and the second forward clutch 15 and the reverse clutch 16 coupled to the first forward clutch 12 side by side are made possible by mutual organic power transfer action.
즉, 상기 제 2 정방향클러치(15) 및 역방향클러치(16)가, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 정방향클러치(12)에 결합되어 있으면서 각각 구동스프로킷(13)과 전동스프로킷(17)을 제 1 정방향클러치(12)에 동력적으로 연결하고, 다음과 같은 동력전달경로를 통해 페달(8)(9) 답력에 의한 회전력 또는 전동모터(21)의 회전력을 선택적으로 구동스프로킷(13)에 전달함으로써 자전거 사용자는 자전거 주행동력으로써 페달의 답력 또는 전동모터의 동력을 선택적으로 사용할 수 있다.That is, as shown in FIG. 2, the second forward clutch 15 and the reverse clutch 16 are coupled to the first forward clutch 12 while respectively driving the drive sprocket 13 and the electric sprocket 17. Dynamically connects to the first forward clutch 12, and selectively rotates the rotational force of the pedal 8 or 9 or the rotational force of the electric motor 21 to the drive sprocket 13 through the power transmission path as follows. By transmitting, the bicycle user can selectively use the pedal power of the pedal or the power of the electric motor as the driving power of the bicycle.
도 4와 도 5는 상술한 바와 같은 전동기구의 동력전달경로를 각 모드별로 구분하여 보인 작동도이다.4 and 5 is an operation diagram showing the power transmission path of the electric mechanism as described above for each mode.
먼저, 도 4는 모드스위치(22)가 오프(Off)된 수동모드시로서, 전동모터(21)가 정지된 상태에서 사용자에 의한 페달(8)(9) 답력에 의해서만 자전거가 주행하게 되는 경우의 전동기구 작동를 보인 것이다.First, FIG. 4 is a manual mode in which the mode switch 22 is off. When the bicycle is driven only by the pedals 8 and 9 by the user while the electric motor 21 is stopped. It shows the operation of the power mechanism.
도시된 바와 같이, 페달 답력으로 정방향으로 회전되는 구동축(11)의 회전력은 제 1 정방향클러치(12)와 제 2 정방향클러치(15)를 통해 구동스프로킷(13)으로 전달되어 후륜측으로 전달된다. 이 때 제 1 정방향클러치(12)의 정방향 회전력은 역방향회전력만 전달하는 역방향클러치(16)에서 차단되어 전동스프로킷(17)은 정지된 상태로 유지된다. 따라서, 모드스위치가 오프인 상태에서 도 1의 페달(8)(9)에 가해지는 답력은 좌,우 아암(6)(7)에 의해 구동축(11) 회전력으로 전환된 후, 제 1 정방향클러치(12) → 제 2 정방향클러치(15) → 구동스프로킷(13) →피동스프로킷(14) → 후륜(3)의 순서로 전달되며, 구동스프로킷(13)측에는 역방향클러치(16)의 차단에 의해 페달(8)(9)의 답력에 따른 회전력이 전혀 전달되지 않는다. 결과적으로 모드스위치가 오프된 수동모드에서, 자전거는 페달(8)(9) 답력에 의존해서만 주행할 수 있고, 그 페달(8)(9)답력에 따른 회전력은 전동모터(21)측에 전혀 영향을 주지 않는다.As shown, the rotational force of the drive shaft 11 which is rotated in the forward direction by the pedal effort is transmitted to the drive sprocket 13 through the first forward clutch 12 and the second forward clutch 15 to the rear wheel side. At this time, the forward rotational force of the first forward clutch 12 is cut off from the reverse clutch 16 which transmits only reverse rotational power, so that the electric sprocket 17 is kept in a stopped state. Therefore, the pedal force applied to the pedals 8 and 9 of FIG. 1 with the mode switch turned off is converted to the rotational force of the drive shaft 11 by the left and right arms 6 and 7, and then the first forward clutch. (12) → the second forward clutch (15) → drive sprocket (13) → driven sprocket (14) → rear wheel (3) in the order, the pedal on the drive sprocket 13 side by blocking the reverse clutch (16) (8) (9) No rotational force is transmitted at all. As a result, in the manual mode in which the mode switch is turned off, the bicycle can only travel depending on the pedals 8 and 9, and the rotational force according to the pedals 8 and 9 is adjusted to the electric motor 21 side. It has no effect at all.
도 5는 모드스위치(22)가 온(On)으로 되어 전동모터(21)의 작동에 따른 회전력으로 주행하는 전동모드의 경우로서, 도시된 바와 같이, 전동모터(21)에서 발생된 회전력은 감속기어(도 1의 부호 23)에서 감속되어 전동스프로킷(17)에 전달된 후 역방향클러치(16)로 전달되는데, 이 역방향클러치(16)는 제 1 정방향클러치(12) 기준으로 볼 때 역방향인 전동스프로킷(17)의 회전력을 제 1 정방향클러치(12)로 전달하고, 제 1 정방향클러치(12)는 그 회전력을 제 2 정방향클러치(15)를 거쳐 구동스프로킷(13)에 전달한다. 이에 구동스프로킷(13)과 체인(19)으로 연결된 피동스프로킷(14)에 구동스프로킷(13) 회전력이 전달되어 그 회전력으로 후륜(3)이 회전하게 된다. 이 때, 역방향클러치(16)와 구동축(11) 사이의 상대운동방향을 보면 역방향클러치(16)가 구동축(11)에 대하여 역방향으로 회전하므로 제 1 정방향클러치(12)는 구동축(11)에 대하여는 회전력을 전달하지 않는다. 따라서, 전동모터(21)가 작동하는 경우 그 회전력은 감속기어(23) → 전동스프로킷(17) → 역방향클러치(16) → 제 1 정방향클러치(12) → 제 2 정방향클러치(15) → 구동스프로킷(13) → 피동스프로킷(14) → 후륜(3)의 순서로 전달되어 자전거가 주행한다. 이 때, 구동축(11)에는 제 1 정방향클러치(12)의 차단에 의해 전동모터(21)의 회전력이 전혀 전달되지 않아 페달(8)(9)이 자유로운 상태로 있으므로, 전동모터(21)에 의해 자전거가 주행하는 동안 사용자는 정지된 페달(8)(9)에 발을 올려놓고 휴식을 취할 수 있다.5 is a case of the electric mode in which the mode switch 22 is turned on and runs at the rotational force according to the operation of the electric motor 21. As shown in FIG. 5, the rotational force generated by the electric motor 21 is decelerated. It is transmitted to the reverse clutch 16 after being decelerated in the gear (reference numeral 23 of FIG. 1) to the electric sprocket 17, and the reverse clutch 16 is a reverse transmission based on the first forward clutch 12. The rotational force of the sprocket 17 is transmitted to the first forward clutch 12, and the first forward clutch 12 transmits the rotational force to the drive sprocket 13 via the second forward clutch 15. The driving sprocket 13 and the drive sprocket 14 connected to the chain 19 is transmitted to the driving force of the sprocket 13 is transmitted to the rear wheel 3 is rotated by the rotation force. At this time, when looking at the relative movement direction between the reverse clutch 16 and the drive shaft 11, since the reverse clutch 16 is rotated in the reverse direction with respect to the drive shaft 11, the first forward clutch 12 with respect to the drive shaft 11 It does not transmit torque. Therefore, when the electric motor 21 operates, the rotational force is reduced to the gear 23 → the electric sprocket 17 → the reverse clutch 16 → the first forward clutch 12 → the second forward clutch 15 → the drive sprocket. (13) → driven sprocket (14) → rear wheel (3) in order to drive the bicycle. At this time, since the rotational force of the electric motor 21 is not transmitted to the drive shaft 11 by the blocking of the first forward clutch 12 and the pedals 8 and 9 are free, the electric motor 21 This allows the user to rest with his feet on the stationary pedals 8 and 9 while the bicycle is running.
이와 같이, 본 발명에 따른 전기자전거는, 제 1, 2 정방향클러치(12)(15) 및 역방향클러치(16)들의 동력단속작용에 의해, 전동모터(21)의 출력으로 주행되는 동력자전거로 사용될 수 있으며, 또한, 일반 자전거와 같이 페달(8)(9)의 답력에 의존하여 주행하는 자전거로도 사용될 수 있다.As such, the electric bicycle according to the present invention may be used as a power bicycle that is driven at the output of the electric motor 21 by the power interruption action of the first and second forward clutches 12 and 15 and the reverse clutch 16. In addition, it can also be used as a bicycle that travels depending on the pedaling force of the pedals 8 and 9 like a general bicycle.
상술한 바와 같이 수동모드와 전동모드를 구별하여 동력을 후륜(3)측 피동스프로킷(14)에 전달하는 전동기구는 하나의 단품조립체로도 제작이 가능하기 때문에 이 전동기구를 축전지(20) 및 전동모터(21) 등과 함께 일반 자전거에 추가로 장착하면, 그 일반자전거를 전기힘으로 주행할 수 있는 전기자전거로 변환하여 사용할 수 있다.As described above, the electric mechanism for transmitting power to the driven sprocket 14 on the rear wheel 3 by distinguishing the manual mode from the electric mode can be manufactured as a single unit assembly. If it is additionally mounted on a general bicycle together with the electric motor 21, it can be used by converting the general bicycle into an electric bicycle that can run with electric force.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 프레임(1)에 고정된 전동모터(21)에는 감속기어(23)가 일체화되어 있으며, 이들은, 그 전동모터(21)의 케이스 전방에 일체로 성형된 전방브래킷(미도시)과 감속기어(23) 하부에 일체로 성형된 후방브래킷(미도시)이 고정밴드(210)와 고정구(231)에 의해 각각 프레임(1)의 상부 수평 파이프(1a)와 전방 경사 파이프(1b) 사이 그리고 전방 경사 파이프(1b)에 고정됨으로써 프레임(1)에 장착된다. 특히, 감속기어(23)측 후방브래킷(미도시)은 전방 경사 파이프(1b) 상면에 얹어진 후 그 양측이 전방 경사파이프(1b)와 함께 고정구(231)에 의해 탄성적으로 감싸진 후 고정구(231)와 전방 경사파이프(1b)를하부에서부터 관통하여 후방브래킷(미도시)에 체결되는 볼트(232)에 의해 고정된다.On the other hand, as shown in FIG. 1, the reduction gear 23 is integrated in the electric motor 21 fixed to the frame 1, which is integrally molded in front of the case front of the electric motor 21. The rear bracket (not shown) integrally formed under the bracket (not shown) and the reduction gear 23 is fixed to the upper horizontal pipe 1a and the front of the frame 1 by the fixing band 210 and the fastener 231, respectively. It is mounted to the frame 1 by being fixed between the inclined pipes 1b and to the front inclined pipe 1b. In particular, the rear bracket (not shown) on the reduction gear 23 side is mounted on the upper surface of the front inclined pipe 1b, and both sides thereof are elastically wrapped by the fastener 231 together with the front inclined pipe 1b, and then the fastener 231 and the front inclined pipe 1b are fixed by bolts 232 fastened from the bottom to the rear bracket (not shown).
아울러, 본 발명에 따른 전기자전거는, 바람직한 구성으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다단형 구동스프로킷(13)(3 단 스프로킷)과 다단형 피동스프로킷(14)(3 단 스프로킷) 사이 회전비를 조정할 수 있는 제 1 변속기구(18)와, 감속기어(23)와 구동스프로킷(13) 사이의 회전비를 조정할 수 있는 제 2 변속기구(미도시)를 포함하게 한다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구동스프로킷(13)과, 상기 피동스프로킷(14)이 각각 3 단의 다단형 스프로킷(13)(17)으로서 복수의 변속단을 가지고, 일반적인 자전거에 장착되는 것과 같은 종류의 상기 구동스프로킷(13)과 상기 피동스프로킷(14) 사이 변속단 조정용 제 1 변속기구(18)와, 상기 구동스프로킷(13)과 상기 감속기어(23) 사이 변속단 조정용 제 2 변속기구(미도시), 그리고, 흔히 핸들이라 부르는 조종바(4)에 그 변속조정레버(미도시)가 설치된다. 이에, 자전거 사용자는 변속조정레버(미도시)를 조작하여 제 1 변속기구(18) 또는 제 2 변속기구(미도시)로서 구동스프로킷(13) 또는 피동스프로킷(14)의 변속단을 조정함으로써, 자전거의 후륜(3)의 회전력과 회전속도를 임의로 일정범위내에서 단계적으로 조정할 수 있다. 따라서, 자전거 사용자는 주행시 기존 일반 자전거의 변속기구로써 페달(8)(9)의 답력 또는 전동모터(21)의 회전력이 노면이 경사에 따라 후륜(3)에 적정한 회전비 및 회전속도로 전달되게 할 수 있으며, 이에, 노면 경사도에 따라 무리하지 않는 적정한 속도 또는 토크로서 주행할 수 있다.In addition, the electric bicycle according to the present invention, as a preferred configuration, as shown in Figs. 2 and 3, the multi-stage drive sprocket 13 (three stage sprocket) and the multi-stage driven sprocket 14 (three stage sprocket) And a second transmission mechanism (not shown) capable of adjusting the rotation ratio between the reduction gear 23 and the drive sprocket 13. That is, as shown in Figs. 1 and 2, the drive sprocket 13 and the driven sprocket 14 each have a plurality of gear stages as three-stage multi-stage sprockets 13 and 17. The first gear shift mechanism 18 for shifting speed adjustment between the drive sprocket 13 and the driven sprocket 14 and the gear shift speed between the drive sprocket 13 and the reduction gear 23 of the same type as mounted on a bicycle. The shift control lever (not shown) is provided on the adjustment second shift mechanism (not shown) and the control bar 4 commonly called a handle. Accordingly, the bicycle user operates the shift adjusting lever (not shown) to adjust the shift stage of the drive sprocket 13 or the driven sprocket 14 as the first shift mechanism 18 or the second shift mechanism (not shown), The rotational force and the rotational speed of the rear wheel 3 of the bicycle can be arbitrarily adjusted stepwise within a certain range. Therefore, the bicycle user is to transmit the pedaling force of the pedals (8) and (9) or the rotational force of the electric motor (21) to the rear wheel (3) at an appropriate rotation ratio and rotational speed as the road surface slopes as a transmission mechanism of the existing general bicycle when driving. In this way, the vehicle may travel at an appropriate speed or torque that is not excessive depending on the road slope.
참고로, 상술한 바와 같은 구성들로 이루어지는 본 발명에 따른 전기자전거에 있어서 특히 동력전달기구는 현재 실용화된 축전지의 동력은 물론 현재 축전지 보다 월등한 성능을 가질 것으로 예측되는 미래 축전지 동력까지도 커버할 수 있도록 설계되었다.For reference, in the electric bicycle according to the present invention composed of the above-described configuration, the power transmission mechanism can cover not only the power of the battery which is currently practically used, but also the future battery power that is expected to have superior performance than the current battery. It was designed to be.
이상에서 상세히 설명한 바와 같은 전기자전거는 전동모터의 동력 또는 페달에 가해지는 답력을 구동스프로킷에 전달하는 전동수단으로써 단지 세 개의 일방향클러치(제 1, 2 정방향클러치 및 역방향클러치)로 이루어져 그 구성이 극히 단순하고 경량인 전동기구가 사용되기 때문에 제조원가가 아주 저렴하며 경량이라는 장점을 가지고 있다.Electric bicycle as described in detail above is a transmission means for transmitting the power of the electric motor or the pedaling force applied to the pedal to the drive sprocket consists of only three one-way clutch (first, second forward clutch and reverse clutch) is extremely configuration Since simple and lightweight electric power tools are used, manufacturing cost is very inexpensive and has the advantage of being lightweight.
뿐만 아니라 상기 전동기구는 독립적인 설계제작이 가능하고 또 그 탈착도 아주 용이하므로, 이 전동기구를 별도 제작하여 전동모터 및 축전기와 함께 기존의 일반자전거에 장착할 경우 일반 자전거를 전기자전거로 변환하여 사용할 수 있게 한다. 따라서, 본 발명에 따르면 아주 저렴한 비용으로 일반 범용(汎用) 자전거를 전기동력을 주행할 수 있는 전기자전거로 전환하여 사용할 수 있다는 종래 전기자전거에 비할 수 없는 특유한 효과가 있다. 아울러, 본 발명에 따른 전동기구가 사후적으로 장착되는 일반 범용자전거가 이미 변속기구를 구비한 자전거일 경우에는, 변속기구를 전동모터 힘으로 주행하는 동안에 이용할 수 있으므로 축전지의 효율적 이용을 도모할 수 있다는 효과도 있다.In addition, since the electric mechanism can be designed and manufactured independently and is very easy to detach, the electric mechanism is manufactured separately, and when the electric motor and the capacitor are mounted on the existing general bicycle, the general bicycle is converted into an electric bicycle. Make it available. Therefore, according to the present invention, there is a unique effect that can be compared to the conventional electric bicycle that can be used by converting a general-purpose general-purpose bicycle into an electric bicycle that can run electric power at a very low cost. In addition, when the general-purpose bicycle in which the electric mechanism according to the present invention is mounted after the bicycle is already equipped with a transmission mechanism, the transmission mechanism can be used while driving with the electric motor force, thereby enabling efficient use of the battery. There is also an effect.
또한, 본 발명에 따른 전기자전거는, 전동모터의 동력이 페달 답력을 보충하는 보조동력원으로서가 아닌 다른 동력의 보충없이 자전거를 주행시킬 수 있는 주동력원으로서 사용되므로, 운동수단으로서는 물론, 원거리 이동시 사용하는 교통수단으로서도 적극적으로 활용될 수 있다.In addition, the electric bicycle according to the present invention, because the power of the electric motor is used as a main power source that can drive the bicycle without supplementary power other than the supplementary power source to supplement the pedal effort, it is used as a means of movement, as well as for long-distance movement It can also be actively used as a means of transportation.
또, 본 발명에 따른 전기자전거는 전동모터의 회전력이 후륜에 직접 전달되지 않고 구동스프로킷과 피동스프로킷을 통하여 후륜에 전달되므로, 후륜에 직접 동력을 전달하는 종래 전기자전거와 달리 노면의 상태에 제약받지 않고 예컨대 비포장 도로에서도 무리없이 사용할 수 있다. 또한, 전동모터 구동시에는 상기 전동기구의 동력차단에 의해 페달이 따라돌지 않음으로써 전동모터의 동력에 의존하여 자전거가 주행하는 경우에는 다리를 편안하게 하여 쉴 수 있다는 장점도 가지고 있다.In addition, the electric bicycle according to the present invention is not limited to the state of the road surface, unlike the conventional electric bicycle that transmits power directly to the rear wheel because the rotational force of the electric motor is transmitted directly to the rear wheel through the drive sprocket and the driven sprocket, rather than directly transmitted to the rear wheel. For example, it can be used without difficulty even on a dirt road. In addition, when the electric motor is driven, the pedal is not driven by the power cutoff of the electric mechanism, and thus, the bicycle may be rested while the bicycle is running depending on the power of the electric motor.
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