KR100652162B1 - 에어모터를 갖는 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거에 에어모터를 장착하여 장거리 주행시나 오르막길 주행시에 자전거를 힘들지 않고 편리하게 탈 수 있도록 한 에어모터를 갖는 자전거에 관한 것이다.

본 발명은 뒷바퀴 구동에 연동하여 임펠러가 회전함으로써 외부 공기를 흡입 및 압축하여 제공하는 에어펌프와; 이 에어펌프의 구동에 의해 제공되는 압축공기가 최초 저장될 수 있게 된 저압에어탱크, 이 저압에어탱크의 압축공기를 받아 고압으로 증압시키는 증압기, 이 증압기에 의해 증압된 고압의 압축공기가 저장될 수 있게 된 고압에어탱크로 이루어진 에어탱크와; 상기 고압에어탱크부터 제공되는 고압의 압축공기를 동력으로 하여 뒷바퀴를 구동시키는 에어모터 등을 구비하여, 내리막길 주행시나 페달 조작시 등에는 에어펌프를 작동시켜 압축공기를 얻고, 오르막길 주행시 등에는 압축공기로 에어모터를 작동시켜 뒷바퀴를 구동시킬 수 있는 자전거를 제공함으로써, 힘들이지 않고 보다 편리하게 자전거를 탈 수 있도록 한 것이다.

자전거, 에어펌프, 에어탱크, 증압기, 에어모터, 발전기

Description

에어모터를 갖는 자전거{Bicycle with air motor}

도 1은 본 발명에 따른 에어모터를 갖는 자전거를 나타내는 사시도,

도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 자전거의 핸들에 구비된 각종 조작수단을 도시한 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 자전거에서 각 구성 및 조작수단의 연결상태를 도시한 개략도,

도 4는 본 발명에서 저압에어탱크의 압축공기를 고압으로 압축시키기 위한 증압기를 도시한 사시도,

도 5는 이 증압기 내의 전체적인 구성 및 공기경로를 개략적으로 도시한 단면도,

도 6a ~ 도 6k는 증압기의 각 구성을 설명하기 위한 상세도,

도 7은 본 발명에서 에어펌프와 에어모터가 장착된 상태를 보여주는 사시도,

도 8은 본 발명에서 에어펌프와 에어모터의 구성을 보여주는 종단면도,

도 9는 본 발명의 에어펌프를 도시한 사시도,

도 10은 본 발명의 에어펌프를 도시한 절개사시도,

도 11a 내지 도 11d는 본 발명에 따른 에어펌프의 각 구성을 설명하기 위한 상세도,

도 12은 본 발명의 에어모터에서 케이싱 구조 및 회전체 구성을 도시한 횡단면도,

도 13는 본 발명의 발전기를 도시한 사시도,

도 14는 본 발명의 발전기를 도시한 종단면도,

도 15은 본 발명의 발전기를 도시한 절개사시도,

도 16은 본 발명의 발전기에서 케이싱 구조 및 계자의 설치상태를 보여주는 절개사시도,

도 17은 본 발명의 발전기에서 케이싱 내부의 구성요소를 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 뒷바퀴축 3:체인기어

4 : 앞바퀴축 10 : 자전거 핸들

100 : 에어탱크 101 : 저압에어탱크

102 : 증압기 103 : 고압에어탱크

200 : 에어펌프 300 : 에어모터

400 : 배터리 500 : 발전기

본 발명은 에어모터를 갖는 자전거에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 뒷바퀴 구동에 연동하여 임펠러가 회전함으로써 외부 공기를 흡입 및 압축하여 제공하는 에어펌프와; 이 에어펌프의 구동에 의해 제공되는 압축공기가 최초 저장될 수 있게 된 저압에어탱크, 이 저압에어탱크의 압축공기를 받아 고압으로 증압시키는 증압기, 이 증압기에 의해 증압된 고압의 압축공기가 저장될 수 있게 된 고압에어탱크로 이루어진 에어탱크와; 상기 고압에어탱크부터 제공되는 고압의 압축공기를 동력으로 하여 뒷바퀴를 구동시키는 에어모터 등을 구비하여, 내리막길 주행시나 페달 조작시 등에는 에어펌프를 이용하여 압축공기를 얻고, 장거리 주행시나 오르막길 주행시 등에는 압축공기를 동력으로 하는 에어모터를 이용하여 뒷바퀴를 구동시켜줌으로써, 장거리 주행시나 오르막길 주행시에 자전거를 힘들이지 않고 보다 편리하게 탈 수 있도록 한 에어모터를 갖는 자전거에 관한 것이다.

일반적으로 자전거를 이용하여 장거리를 주행하거나 또는 오르막길을 주행하는 경우 많은 힘을 필요로 하는데, 보통 기어장착식 자전거의 경우 기어단수를 조절하여 이를 해결하고는 있으나, 주행시간이나 오르막길의 경사정도에 따라 한계가 있는 등 장거리 주행시나 오르막길 주행시에는 여전히 힘이 많이 드는 불편함이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 에어펌프, 에어탱크, 에어모터 등을 구비하여 페달 조작을 쉽게 할 수 있는 구간, 예를 들면 내리막 길 주행시에는 에어펌프를 이용하여 압축공기를 얻고, 페달 조작이 힘든 구간, 예를 들면 오르막길 주행시에는 에어펌프를 이용하여 얻은 압축공기를 동력으로 하여 뒷바퀴를 구동시켜줄 수 있도록 함으로써, 자전거를 힘들이지 않고 보다 편리하게 탈 수 있도록 한 에어모터를 갖는 자전거를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통상의 자전거에 있어서,

자전거의 프레임상에 고정되며, 자전거 핸들에 구비된 속도조절기 겸용 가열기 작동레버에 케이블로 연결되어 토출되는 공기량을 조절하기 위한 공기량 조절밸브, 하기 에어펌프로 연결되어 공기를 공급받기 위한 에어펌프측 공기관을 가지면서 에어펌프에서 공급되는 압축공기를 저장하게 되고, 상기 공기량 조절밸브에서 하기 에어모터로 연결되는 공기관을 통해 압축공기를 공급하게 되는 에어탱크와;

자전거 뒷바퀴 중심위치의 고정축인 뒷바퀴축의 일측 주변으로 설치되고, 뒷바퀴의 회전력에 의해 공기를 흡입 및 압축하는 펌핑수단, 자전거 핸들에 구비된 에어펌프 작동레버의 조작에 따라 뒷바퀴로부터 펌핑수단으로의 회전력 전달을 단속하는 단속수단을 가지며, 이 단속수단을 통해 뒷바퀴의 회전력을 전달받은 상기 펌핑수단이 구동되면서 상기 에어탱크로 압축공기를 공급하게 되는 에어펌프와;

상기 뒷바퀴축의 타측 주변으로 고정 설치된 케이싱, 이 케이싱 내에서 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 회전하는 회전체, 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 동작하여 상기 회전체를 뒷바퀴와 일체 회전하는 체인기어에 회전력 전달이 가능하도록 접속시키는 에어클러치를 가지며, 이 에어클러치를 통해 상기 회전체의 회전력을 전달하여 체인기어 및 뒷바퀴를 구동시키는 에어모터와;

전원 제공을 위한 충전식 배터리 및 이 배터리의 충전을 위하여 앞바퀴의 회전력을 제공받아 전기를 발생시켜 상기 배터리에 제공하는 발전기;

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 에어탱크는,

상기 에어펌프측 공기관이 연결되어 에어펌프가 제공하는 압축공기가 충전되는 저압에어탱크와;

상기 배터리의 전원에 의해 작동하여 상기 저압에어탱크로부터 압축공기를 제공받아 고압으로 증압시켜 제공하는 증압기와;

상기 증압기로부터 제공되는 고압의 압축공기가 충전되고, 상기 공기량 조절밸브가 설치되어 상기 에어모터로 연결되는 공기관을 통해 상기 회전체 및 에어클러치의 작동을 위한 압축공기를 공급하게 되는 고압에어탱크;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고압에어탱크 내에는 상기 속도조절기 겸용 가열기 작동레버의 내부에 구성된 스위치 단자를 통해 상기 배터리의 전원을 인가받을 수 있도록 연결되어 상기 속도조절기 겸용 가열기 작동레버의 조작에 따라 온/오프되는 가열기가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증압기는,

케이싱 내부 좌우 양측으로 영구자석을 포함하는 자성구조체가 설치되어 있으면서 케이싱 좌우 양단에는 압력조절밸브가 설치되어 있고, 중앙부에 전자석 구조체를 구비하여 그 전자석에 인가되는 전류의 방향이 교번되면서 상기 양측의 영구자석과 전자석간에 작용하는 자기력에 의해 좌우 왕복이동하게 되는 피스톤이 상기 케이싱 내에 내장된 구성으로 되어 있으며, 저압에어탱크로부터 하기 자동속도조절기 및 공기공급관을 거쳐 제공된 압축공기를 상기 피스톤이 왕복이동하면서 고압으로 압축하여 고압에어탱크로 제공하게 되는 증압기 본체와;

상기 증압기 본체의 해당 압력조절밸브로부터 케이싱 양단으로 공기관이 연결되어 있으면서 저압에어탱크로부터 연결된 공기흡입관의 분기관 및 상기 증압기 본체로 연결된 공기공급관이 설치되어 있으며, 케이싱 내부에는 상기 증압기 본체의 피스톤에 의해 압축되어 상기 각 압력조절밸브 및 공기관을 통해 케이싱 양단으로 제공되는 압축공기의 작용에 의해 좌우 왕복이동하게 되는 피스톤이 내장되고, 이 피스톤의 왕복이동에 의해 상기 증압기 본체 내 피스톤의 전자석 구조체로 인가되는 배터리 전류의 방향을 교번시켜주는 전류방향 교번기구를 가지는 자동속도조절기와;

증압기 작동을 온/오프하기 위한 스위치로서, 상기 배터리와 자동속도조절기의 전류방향 교번기구 사이에 설치되어 온/오프 조작상태에 따라 배터리의 전원을 선택적으로 인가하게 되는 증압기 온/오프 스위치;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 증압기 본체의 케이싱은,

양 측면으로 상기 영구자석을 포함한 자성구조체가 고정 설치되는 부분이면서 피스톤 중앙부 및 이에 설치된 전자석 구조체의 좌우 이동 공간이 되고, 내측면에는 상기 전류방향 교번기구로부터 인가되는 전원을 전자석 구조체에 상시 연결하기 위한 두 전선레일이 피스톤 이동방향을 따라 나란히 설치된 원통형의 케이싱 중앙부와;

이 케이싱 중앙부에 양 측방으로 일체화되어 케이싱 중앙부의 내부공간과 연통된 내부공간을 가지면서 각 내부공간에서 피스톤의 각 선단에 의해 실제 공기 압축이 이루어지는 좌우측의 원통형 실린더;

가 일체로 된 구조로 되어 있고, 상기 케이싱 중앙부의 좌우 양측으로는 자동속도조절기 케이싱과의 사이에 상기 공기공급관이 각각 연결 설치되는 동시에 반대쪽 실린더의 단부와의 사이에 연결된 공기이동관이 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 자성구조체는 상기 피스톤의 전자석 구조체가 자기력에 의해 부착되는 부분인 링형상의 고정철편과, 이 고정철편 일면에 등간격 고정 설치되고 상기 케이싱 중앙부의 각 측면에 형성한 해당 영구자석 고정홈에 삽입되는 복수개의 영구자석으로 구성되고, 상기 두 자성구조체의 고정철편이 서로 같은 극성을 가지도록 영구자석들이 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자석 구조체가 증압기 본체 내 피스톤 중앙부 주변으로 배치되고 하나의 코일이 직렬형태로 감겨져 구성되는 복수개의 전자석과, 이 복수개의 전 자석들을 좌우 양측에서 고정하는 링형상의 고정철편 2개를 포함하여 이루어지되, 전원 인가시에 같은 방향쪽 부분이 같은 극성을 가질 수 있도록 상기 전자석들에 코일이 모두 같은 방향으로 감겨져 있고, 상기 전자석 구조체 안쪽으로 피스톤 중앙부가 끼워진 뒤 전자석 구조체 바깥쪽으로는 부도체 재질의 고정캡이 씌워지며, 이 고정캡의 표면에는 상기 전자석 코일의 일단과 타단이 각각 연결되어 있으면서 상기 해당 전선레일에 상시 접속되는 두 접점단자가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기흡입관의 분기관은 상기 자동속도조절기 케이싱의 좌우 양측으로 각각 연결 설치되되, 내부의 피스톤이 어느 한쪽으로 이동한 상태에서 피스톤 위치에 따라 어느 한쪽의 분기관이 선택적으로 열릴 수 있는 좌우 양측의 위치에 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 공기공급관은 상기 자동속도조절기 케이싱 내 피스톤이 어느 한쪽으로 이동한 상태에서 피스톤 위치에 따라 어느 한쪽의 공기공급관이 선택적으로 열릴 수 있는 자동속도조절기 케이싱 좌우 양측의 위치에 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전류방향 교번기구가,

상기 자동속도조절기 내 피스톤에 설치되어 하기 입력측 전선레일부와 출력측 전선레일부를 상호간에 전기접속시키는 전선레일 연결봉과;

상기 자동속도조절기 케이싱의 내측면에 설치되어 케이싱의 배터리 연결단자에 연결된 입력측 전선레일부와, 케이싱의 증압기 본체 연결단자에 연결된 출력측 전선레일부로 이루어지고, 상기 전선레일 연결봉의 접속위치에 따라 전류방향이 변 경되는 전선레일 구조;

로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력측 전선레일부가 케이싱 내측면 일측에 피스톤 좌우 이동방향을 따라 길게 일직선 배치되고 상호간 측방으로 소정 간격을 두고 떨어져 설치되는 2개 한 쌍의 전선레일과, 일직선 배치된 상기 두 전선레일과 나란하게 역시 일직선 배치되어 상호간 측방으로 소정 간격을 두고 떨어져 설치되는 2개 한 쌍의 전선레일로 이루어지되, 상기 4개의 전선레일 중 대각선 방향의 전선레일끼리 서로 연결되어 있는 동시에 일직선 배치된 상기 일측 한 쌍의 두 전선레일이 각 배터리 연결단자에 하나씩 연결된 구조로 되어 있고;

상기 출력측 전선레일부는 케이싱 내측면에서 상기 전선레일 연결봉을 통해 해당 쌍의 전선레일과 연결될 수 있도록 상기 입력측 전선레일부와 대향된 위치에 나란히 설치되고 해당 증압기 본체 연결단자에 하나씩 연결되는 2개의 전선레일로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전선레일 연결봉은 상기 피스톤에 서로 나란하게 설치된 2개로 구성되고, 각 전선레일 연결봉이 상기 피스톤과 함께 좌우로 위치 이동이 이루어지면서 양단이 출력측 전선레일부의 해당 전선레일과, 입력측 전선레일부의 두 전선레일 쌍 중 대응되는 같은 쪽 전선레일 쌍에 각각 접촉하여 전기접속하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어펌프가, 뒷바퀴축 일측으로 회전 가능하게 설치되고 뒷바퀴 및 체인기어와 일체로 되어 함께 회전하도록 된 케이싱과, 상기 펌핑수단으로서 상 기 케이싱 내부의 뒷바퀴축상에 회전 가능하게 설치되어 하기 단속기구를 매개로 하여 상기 케이싱과 연결되고 상기 케이싱의 회전력을 전달받아 공기를 흡입 및 압축하는 스크류식 임펠러와, 상기 단속수단으로서 상기 케이싱과 스크류식 임펠러간 회전력 전달을 단속하며 상기 에어펌프 작동레버와 케이블을 통해 연결된 단속기구를 포함하여 이루어지고;

공기토출공이 뒷바퀴축 일단부 측면 위치에서 끝단쪽으로 관통 형성되어 있으면서 상기 에어펌프측 공기관이 뒷바퀴축 일단부에 나사 체결방식으로 체결된 공기관 연결너트에 연결되어, 상기 스크류식 임펠러에 의해 압축된 공기가 상기 공기토출공 및 공기관을 통해 에어탱크로 제공되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단속기구가 상기 케이싱 일측을 반경방향으로 확장시켜 구비한 확장부의 내주면상에 형성된 치형부와, 상기 스크류식 임펠러의 일단에 일체로 설치된 임펠러 기어와, 뒷바퀴축에 고정 설치된 평행축상에 스프링에 의해 탄력지지된 상태로 설치되어 있으면서 상기 에어펌프 작동레버의 케이블이 연결되고 상기 치형부에 내접된 상태로 상기 임펠러 기어에 치합되는 중간기어를 포함하여 이루어지고,

상기 중간기어가 케이블에 의해 당겨지면서 임펠러 기어로부터 이탈되는 한편 상기 스프링의 탄성력에 의해 위치 복원되면서 임펠러 기어와 치합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어모터의 케이싱 일측에는 상기 공기량 조절밸브로부터 연결된 공기관이 연결됨과 동시에 타측으로는 상기 회전체를 회전시킨 공기를 배출하기 위 한 배출구가 형성 구비되고, 상기 에어모터의 회전체가 뒷바퀴축상의 로터 및 이 로터상에 장착된 다수개의 베인으로 구성되어 베인에 작용하는 압축공기에 의해 회전될 수 있게 되어 있으며, 상기 에어클러치가 상기 로터의 중심부분에서 뒷바퀴축을 따라 측방으로 길게 연장 형성된 구조의 클러치판 체결부와 체인기어 일측면에 일체 설치된 체인기어 클러치판 사이의 회전력 전달을 단속하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어클러치는,

뒷바퀴축 주변으로 별도 내부공간을 가지도록 하여 상기 케이싱에 일체 형성되어 구비되고, 상기 공기량 조절밸브로부터 연결된 공기관에서 분기된 에어클러치 공기관이 연결되는 피스톤 하우징과;

이 피스톤 하우징 내부에 뒷바퀴축의 축방향을 따라 전후 이동 가능하게 설치되고, 상기 에어클러치 공기관으로 유입된 압축공기의 압력작용에 의해 축방향 이동하여 하기 구동측 클러치판을 체인기어 클러치판쪽으로 밀어주는 피스톤과;

상기 피스톤과의 사이에 베어링이 개재된 상태로 설치되어 그 반대쪽에서 상기 클러치판 체결부의 스프링 지지단과의 사이에 설치된 스프링에 의해 탄력지지되는 동시에 상기 회전체 로터의 클러치판 체결부 외주상에 스플라인 결합 형태로 장착되고, 상기 피스톤이 미는 힘에 의해 축방향 이동하여 체인기어 클러치판과 회전력 전달 가능하게 접속되는 구동측 클러치판;

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발전기는,

자전거 앞바퀴 중심위치의 고정축인 앞바퀴축상에 회전 가능하게 설치되고, 앞바퀴와 일체로 되어 함께 회전하도록 되어 있으면서 내측면에는 하기 전기자 주위를 둘러싼 배치구조의 계자가 장착된 케이싱과;

이 케이싱 내부에서 앞바퀴축상에 회전 가능하게 설치되고, 케이싱의 회전력을 전달받아 반대로 회전될 수 있도록 하기 단속기구를 매개로 하여 케이싱과 연결되며, 상기 계자 안쪽으로 위치되는 전기자를 가지는 회전자와;

앞바퀴축상에 설치되어 상기 계자 및 전기자의 상호작용에 의해 생성된 전기를 외부 연결된 전선을 통해 상기 배터리로 제공하는 정류자와;

상기 케이싱와 회전자 사이에 설치되고, 자전거 핸들에 구비된 발전기 작동레버와 케이블을 통해 연결되어 레버 조작에 따라 케이싱과 회전자간 회전력 전달을 선택적으로 단속하는 단속기구;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 단속기구가 상기 케이싱 일측을 반경방향으로 확장시켜 구비한 확장부의 내주면상에 형성된 치형부와, 상기 회전자 일단에 일체로 설치된 회전자 기어와, 뒷바퀴축에 고정 설치된 평행축상에 스프링에 의해 탄력지지된 상태로 설치되어 있으면서 상기 발전기 작동레버의 케이블이 연결되고 상기 치형부에 내접된 상태로 상기 회전자 기어에 치합되는 중간기어를 포함하여 이루어지고,

상기 중간기어가 케이블에 의해 당겨지면서 회전자 기어로부터 이탈되는 한편 상기 스프링의 탄성력에 의해 위치 복원되면서 회전자 기어와 치합되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 에어모터를 갖는 자전거에 대한 바람직한 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 에어모터를 갖는 자전거를 나타내는 사시도이고, 도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 자전거의 핸들에 구비된 각종 조작수단을 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자전거에서 각 구성 및 조작수단의 연결상태를 도시한 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 자전거 프레임, 예를 들면 안장이 설치된 프레임 및 핸들을 포함한 앞바퀴 부분과 페달을 포함한 뒷바퀴 부분 사이에 설치된 연결 프레임 등 전체적으로 자전거 골격을 이루는 프레임(1)에는 일정한 용적의 에어탱크(100)가 설치된다.

본 발명에서 상기 에어탱크는 후술하는 바와 같이 저압에어탱크, 증압기, 고압에어탱크 및 그 주변부품 등의 복잡한 구성으로 되어 있으나, 도 1에는 각 구성요소 별로 구분 도시하지 않고 하나의 탱크 형태로 간략 도시하였다.

또한, 자전거 핸들(10)의 한쪽에는 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이 에어탱크(100)로부터 토출되는 압축공기의 양을 조절하여 자전거의 속도를 조절하기 위한 것이면서 동시에 후술하는 가열기(도 3에서 도면부호 21임)를 온/오프시키기 위한 조작수단으로 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11), 앞바퀴 발전기(500)의 작동을 선택 조작하기 위한 조작수단으로 발전기 작동레버(12) 및 앞바퀴의 제동 조작을 위한 앞바퀴 브레이크 손잡이(13)가 설치된다.

또한, 자전거 핸들(10)의 반대쪽에는 후술하는 에어펌프(200)의 작동을 선택 조작하기 위한 조작수단으로 에어펌프 작동레버(14), 기어 변속을 위한 조작수단으로 기어변속레버(15) 및 뒷바퀴의 제동을 위한 뒷바퀴 브레이크 손잡이(16)가 설치된다.

또한, 자전거 핸들(10)의 중간 일측에는 에어탱크(100)의 일부분을 구성하는 고압에어탱크(도 3에서 도면부호 103임)의 내부 공기압을 지시하는 압력게이지(17)가 설치되고, 중간 타측에는 전등(18)의 온/오프 작동을 선택 조작하기 위한 전등스위치(19)가 설치된다.

상기 전등스위치(19)는 배터리(400)와 전등(18) 사이에 전선을 통해 연결되어 설치된다.

이와 같이 자전거 핸들(10)에 구비되는 여러 조작수단 중에서 상기 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)는 케이블(11c)을 통해 후술하는 공기량 조절밸브(도 3에서 도면부호 22임)에 연결되어 있으며, 기어변속레버(15)와 유사하게 레버 회전량에 따라 케이블(11c)의 당김량이 조절되도록 되어 있는 바, 상기 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)를 회전조작하는 경우 케이블(11c)의 당김량이 조절되면서 공기량 조절밸브(22)의 개방정도가 조절될 수 있게 되어 있다.

또한, 상기 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)는 배터리(400)로부터 제공되는 전원을 고압에어탱크(103) 내 가열기(21)로 선택 인가하기 위한 스위치 역할을 하는 바, 배터리(400)와 가열기(21) 양측의 전선이 연결된 스위치 단자를 가지며, 케이블(11c)이 당겨지는 방향으로 회전조작하는 경우 양측의 스위치 단자가 온 접점을 형성하여 가열기(21)가 작동하도록 되어 있고, 케이블(11c)의 당김이 완전 해제될 때까지 반대로 회전조작하는 경우 오프 접점을 형성하여 가열기(21)가 오프되도록 되어 있다.

예를 들어, 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)를 구성하는 회전조작부(핸들봉에 회전 가능하게 설치됨;11a)에 구비된 스위치 단자는 전선을 통해 가열기(21)로, 핸들봉(10a)의 고정부(11b)에 구비된 스위치 단자는 전선을 통해 배터리(400)의 (+)극 단자로 연결되어, 회전조작부(11a)의 회전위치에 따라 두 스위치 단자가 온 또는 오프 접점을 형성하도록 구성될 수 있다.

또한, 발전기 작동레버(12)와 에어펌프 작동레버(14) 역시 핸들봉(10a)의 각 고정부(12b,14b)에서 각 회전조작부(12a,14a)를 회전조작할 경우 각각 발전기(400)와 에어펌프(200)로 연결된 해당 케이블(12c,14c)이 당겨지는 구조로 되어 있다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자전거는 뒷바퀴의 회전력을 제공받아 공기를 압축하여 제공하는 에어펌프(200)와, 이 에어펌프(200)에 의해 제공되는 압축공기를 저장하는 에어탱크(100)와, 이 에어탱크(100)로부터 제공되는 압축공기로부터 구동력을 발생시켜 뒷바퀴로 전달하는 에어모터(300)를 가지며, 또한 전등(18)이나 후술하는 증압기(102) 등 전원을 필요로 하는 각 구성에 작동전원을 제공하기 위한 충전식 배터리(400) 및 이 배터리(400)의 충전을 위해 앞바퀴의 회전력을 제공받아 전기를 발생시켜 배터리에 제공하는 발전기(500)를 가진다.

도 1을 참조하면, 상기 에어펌프(200)와 에어모터(300)는 서로 조합된 상태로 뒷바퀴쪽에 설치되어 있고, 발전기(500)는 앞바퀴쪽에 설치되어 있음을 볼 수 있다.

이러한 구성 중 상기 에어탱크(100)는 에어펌프(200)로부터 제공되는 압축공기가 충전되는 저압에어탱크(101)와, 이 저압에어탱크(101)로부터 제공되는 압축공기를 고압으로 증압시켜 제공하는 증압기(102)와, 이 증압기(102)를 거쳐 제공되는 고압의 압축공기가 충전되고 이 구동을 위한 압축공기를 에어모터(300)로 제공하는 고압에어탱크(103)를 포함하여 이루어지며, 공기의 충전과 토출을 위한 여러 밸브나 관이 구비된다.

먼저, 고압에어탱크(103)의 일측에는 에어모터(300)로 제공되는 압축공기의 단속 및 양 조절을 위한 공기량 조절밸브(22)가 설치되고, 타측에는 고압에어탱크(103) 내부의 과다한 압력상승을 막아주는 안전밸브(104)가 설치된다.

여기서, 상기 공기량 조절밸브(22)는 공기관(105)을 통해 에어모터(300)로 연결되며, 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)와는 케이블(11c)로 연결되어 있는 바, 상기 레버(11)를 회전조작하게 되면 케이블(11c)의 당김량이 조절되면서 공기량 조절밸브(22)의 열림량이 조절되고, 이에 따라 에어모터(300)로 제공하는 압축공기량을 조절할 수 있게 된다.

또한, 저압에어탱크(101)와 고압에어탱크(103)의 경계벽에는 저압에어탱크(101)의 압축공기가 고압에어탱크(103) 내부로 흐를 수 있도록 된 체크밸브(106)가 설치될 수 있으며, 이는 고압에어탱크(103)의 압축공기가 소비되어 그 내부의 공기압이 저압에어탱크(101) 내부의 공기압보다 일정 수준 이상 낮아질 때 저압에어탱크(101)의 공기가 증압기(102)를 거치지 않고 바로 고압에어탱크(103) 내부로 유입될 수 있도록 하기 위한 것이다.

또한, 고압에어탱크(103)에는 내부의 압축공기를 가열시켜 압력을 더욱 높여주기 위한 가열기(21)가 설치되는데, 이 가열기(21)는 배터리(400)로부터 제공되는 전원을 인가받아 작동하도록 연결 구성되고, 전술한 바와 같이 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)를 온(on) 위치로 회전조작하는 경우 배터리 전원이 인가되도록 되어 있는 바, 결국 이 가열기(21)에 의해 고압에어탱크(103) 내에서 가열된 고온 및 고압의 압축공기가 공기량 조절밸브(22)의 열림정도에 따라 공기관(105)을 통해 에어모터(300)로 제공될 수 있게 된다.

상기 가열기(21)는 전원 인가시 발열하는 가열코일을 사용한 구성으로 실시 가능하며, 가열기 작동을 위한 스위치 및 조작부의 구성은 속도조절기와는 별도로 설치 구성이 가능하다.

또한, 고압에어탱크(103)의 다른 한쪽에는 자전거 핸들(10)의 압력게이지(17)로 연결되어 내부 공기압을 전달하는 게이지관(17a)이 설치되며, 이 게이지관(17a)을 통해 압력게이지(17)가 고압에어탱크(103)의 내부 공기압을 지시할 수 있도록 되어 있다.

다음으로, 저압에어탱크(101)에는 에어펌프(200)에 의해 만들어진 압축공기를 제공받을 수 있도록 에어펌프(200)와의 사이에 공기관(107)이 연결 설치되며, 또한 내부의 압축공기가 증압기(102)로 최초 공급되는 통로인 공기흡입관(108)이 연결 설치된다.

한편, 증압기(102)는 에어탱크(100)를 구성하는 요소 중 저압에어탱크(101) 내 충전된 압축공기를 제공받아 고압으로 증압시킨 후 고압에어탱크(103)로 제공하 는 것으로, 설치목적에 맞게 저압에어탱크(101)와 고압에어탱크(103) 사이에 설치되며, 크게 증압기 본체, 자동속도조절기, 증압기 온/오프 스위치로 구성된다.

이러한 본 발명의 증압기에 대하여 첨부한 도면을 참조로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에서 저압에어탱크의 압축공기를 고압으로 압축시키기 위한 증압기를 도시한 사시도이고, 도 5는 이 증압기 내의 전체적인 구성 및 공기경로를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 6a ~ 도 6k는 증압기의 각 구성을 설명하기 위한 상세도이다.

도면부호 140은 증압기(102)의 구성에서 저압에어탱크(101)의 공기가 최초 도입되는 부분인 자동속도조절기를 나타내며, 도면부호 110은 자동속도조절기(140)를 통해 들어온 공기를 제공받아 피스톤 압축을 통해 고압으로 증압시키는 증압기 본체를 나타낸다.

또한, 도면부호 108은 저압에어탱크(101)로부터 연결된 공기흡입관을 나타내며, 도면부호 108a와 108b는 상기 공기흡입관(108)에서 분기되어 자동속도조절기(140)로 연결된 분기관을 나타낸다.

도면부호 116a와 116b는 각각 저압에어탱크(101)로부터 제공된 공기가 자동속도조절기(140)를 거쳐 증압기 본체(110)로 공급될 수 있도록 자동속도조절기(140)와 증압기 본체(110)를 연결하는 공기공급관을 나타낸다.

또한, 도면부호 133a와 133b는 증압기 본체(110) 양단에 각각 설치된 압력조절밸브를 나타내며, 도면부호 112a와 112b는 증압기 본체(110)의 각 압력조절밸브 (133a,133b)와 자동속도조절기(140) 양단을 공기가 흐를 수 있도록 연결하는 공기관을 나타낸다.

또한, 도면부호 160은 증압기(102)의 작동을 온/오프하기 위한 증압기 온/오프 스위치를 나타낸다.

먼저, 증압기(102)의 개략적인 공기흐름경로를 설명하면, 저압에어탱크(101)로부터 공기흡입관(108) 및 분기관(108a,108b)을 통해 자동속도조절기(140)로 들어온 공기는 다시 양측의 공기공급관(116a,116b) 중 하나를 통해 증압기 본체(110)로 흐르게 되고, 이 증압기 본체(110)에서 고압으로 압축된 공기가 개별 공기토출관(113a,113b)으로 토출된 후 셔틀밸브(114) 및 중앙 공기토출관(115)을 통해 고압에어탱크(103)로 제공되어 축적되게 된다.

도 6a는 증압기 본체 케이싱을 도시한 종단면도이고, 도 6b는 도 6a의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도로서, 이는 내부에 장착되는 피스톤을 삭제하여 케이싱만을 도시한 것이다.

이러한 증압기 본체 케이싱(111) 내에는 도 5에서와 같이 좌우 양측으로 영구자석(119)을 포함하는 자성구조체(118)가 고정 설치되는 동시에 상기 양측의 두 영구자석(119)과 피스톤 중앙부(121a)의 전자석(125)간에 작용하는 자기력(인력과 척력)에 의해 좌우 이동하여 내부 공기를 압축하게 되는 피스톤(121)이 내장된다.

그 구조를 살펴보면, 증압기 본체 케이싱(111)은 양 측면으로 영구자석(119)을 포함하는 자성구조체(118)가 고정 설치되는 부분이면서 피스톤 중앙부(121a) 및 이에 설치된 전자석 구조체(124)의 좌우 이동 공간이 되는 원통형의 케이싱 중앙부 (111a)와, 이 케이싱 중앙부(111a)에 양 측방으로 일체화되어 케이싱 중앙부의 내부공간과 연통된 내부공간을 가지며 각 내부공간에서 피스톤(121)의 각 선단에 의해 실제 공기 압축이 이루어지는 원통형의 실린더(111b,111c)가 일체로 된 구조로 되어 있다.

상기 케이싱 중앙부(111a)의 좌우 양측에는 자동속도조절기(140)를 거쳐 증압기 본체(110)로 저압에어탱크(101)의 공기가 공급될 수 있도록 자동속도조절기(140)의 케이싱(141)으로부터 각각 연결된 공기공급관(116a,116b)이 설치되고, 좌우 양측의 또 다른 위치에는 좌우측 두 실린더(111b,111c)의 각 단부와의 사이에 공기이동관(123a,123b)이 각각 연결 설치된다.

여기서, 각 공기이동관(123a,123b)은 자동속도조절기 케이싱(141)의 좌우 양측에서 반대쪽 실린더(111b,111c)의 단부로 연결 설치된다.

그리고, 상기 좌우측 각 실린더(111b,111c) 단부의 또 다른 위치에는 피스톤(121)에 의해 압축된 공기가 최종 토출될 수 있도록 연결된 개별 공기토출관(113a,113b)이 각각 설치되어 있는 바, 양측 두 실린더(111b,111c)의 개별 공기토출관(113a,113b)이 하나의 셔틀밸브(114)로 연결되어 만나도록 되어 있으며, 이 셔틀밸브(114)의 토출구는 중앙 공기토출관(115)을 통해 고압에어탱크(103)로 연결된다.

또한, 상기 좌우측 각 실린더(111b,111c)의 단부 끝단에는 압력조절밸브(133a,133b)가 각각 설치되고, 각 압력조절밸브(133a,133b)는 자동속도조절기 케이싱(141)의 끝단과 공기관(112a,112b)으로 연결되어 있는 바, 좌측 실린더(111b)의 압력조절밸브(133a)는 자동속도조절기 케이싱(141)의 좌측단으로, 우측 실린더(111c)의 압력조절밸브(133b)는 자동속도조절기 케이싱(141)의 우측단으로 각각 별도 공기관(112a,112b)을 통해 연결되어 있다.

또한, 상기 케이싱 중앙부(111a)에는 자동속도조절기(140)의 각 해당 단자(143a,143b)와 전선 연결된 입출력단자(131a,131b) 2개가 구비되고, 이 입출력단자(131a,131b)들은 케이싱 중앙부(111a) 내측면에 좌우방향, 즉 피스톤 이동방향으로 길게 설치된 해당 전선레일(132a,132b)에 연결되어 있다.

상기 전선레일(132a,132b)은 증압기 본체 케이싱(111)의 각 입출력단자(131a,131b)와, 피스톤(121)에 설치되어 함께 좌우 위치 이동하게 되는 전자석 코일(도 6f에서 도면부호 125b임)의 양단간을 전기적으로 상시 연결하기 위한 전도체 재질의 중간 전기연결매체로서, 이는 피스톤(121)이 증압기 본체 케이싱(111) 내에서 반복적으로 좌우 왕복이동하더라도, 즉 피스톤이 어느 위치에 있더라도 배터리(400)로부터 자동속도조절기(140)를 거쳐 증압기 본체(110)의 전선레일(132a,132b)로 인가된 전원이 피스톤(121)의 전자석 코일(125b)로 인가될 수 있게 하는 역할을 한다.

상기 각 전선레일(132a,132b)은 케이싱 중앙부(111a) 내측면의 대향된 위치에 좌우방향으로 길게 도체수단을 코팅 또는 부착한 구조로 형성 구비되며, 후술하는 피스톤(121)의 전자석 고정체(124)의 고정캡(128) 표면에 설치한 해당 접점단자(129a,129b)가 상시 접속될 수 있는 각 대응 위치에 설치된다.

또한, 상기 케이싱 중앙부(111a)의 좌우 양 측면에는 복수개의 영구자석 (119)을 가지는 자성구조체(118)가 각각 설치되는 바, 이 자성구조체(118)의 구성 및 구조는 도 6c에 도시한 바와 같다.

즉, 각 자성구조체(118)는 피스톤(121)의 전자석 구조체(124)가 자기력에 의해 부착되는 부분인 링형상의 고정철편(120a,120b)과, 이 고정철편(120a,120b) 일면에 등간격 고정 설치되고 상기 케이싱 중앙부(111a)의 각 측면에 형성한 해당 영구자석 고정홈(110b)에 삽입되는 복수개의 영구자석(119)으로 구성되고, 여기서 각 영구자석(119)은 좌측과 우측부분이 N극과 S극으로 극성 구분되어 있는 바, 고정철편(120a,120b)은 영구자석(119)의 접촉부분과 같은 극성을 가지도록 되어 있으며, 특히 두 자성구조체(118)의 고정철편(120a,120b)이 서로 같은 극성을 가지도록 영구자석(119)들이 배치된다.

예를 들면, 좌측 자성구조체(118)의 영구자석(119)들이 모두 좌측 N극, 우측 S극이 되도록 배치하는 경우 우측 자성구조체(118)의 영구자석(119)들은 모두 좌측 S극, 우측 N극이 되도록 배치하고, 이때 고정철편(120a,120b)의 극성은 양쪽 모두 S극이 된다.

물론, 각 영구자석(119)들의 방향을 모두 반대로 하여 고정철편(120a,120b)의 극성을 모두 N극이 되게 할 수도 있다.

이와 같은 구조의 각 자성구조체(118)를 상기 증압기 본체(110)의 케이싱 중앙부(111a) 각 측면에 고정 설치할 때는 각 영구자석(119)이 케이싱 중앙부(111a) 각 측면 대응 위치에 각각 형성한 해당 영구자석 고정홈(110b)에 삽입된 상태가 되도록 하여 고정 설치한다.

한편, 도 6d는 좌우측 각 실린더(111b,111c)에 설치되는 압력조절밸브(133a,113b)를 도시한 종단면도로서, 이는 체크밸브의 역할을 겸하여 수행할 수 있도록 구성된 것으로, 그 구성 및 구조를 설명하면, 상기 압력조절밸브(133a,133b)는 밸브 본체(134) 내부에 상측의 스프링(135)에 의해 탄력지지되는 밸브체(136)가 승강 가능한 구조로 내장된 구성으로 되어 있다.

여기서, 상기 밸브체(136)는 증압기 본체(110)의 실린더(111b,111c) 내에서 압축된 압축공기의 일부가 밸브 본체(134) 하단의 공기유입공(134a)으로 들어온 뒤 하부면에 압력을 가하게 되면 이 압력에 의해 상기 스프링(135)을 압축하면서 상승하도록 되어 있고, 하부면의 작용압력이 해제될 경우 상기 스프링(135)의 탄성복원력에 의해 하강하도록 되어 있다.

상기 밸브 본체(134)는 측면의 하단과 그보다 높은 위치의 측면에 각각 공기유입공(134a)과 공기배출공(134b)이 형성된 구조로 되어 있으며, 상기 공기유입공(134a)은 증압기 본체(110)의 실린더(111b,111c) 내부와 연통되어 있고, 상기 공기배출공(134b)은 공기관(112a,112b)을 통해 자동속도조절기(140)로 연결된다.

상기 밸브체(136)는 상부 측면 위치와 하면 위치를 관통하는 공기통로(137)가 형성되어 있으면서 하부의 내부공간에는 상하 위치에 따라 상기 공기통로(137)를 선택 개폐하는 개폐부재(138)가 설치된 구조로 되어 있다.

또한, 상기 벨브 본체(134)의 상부에는 장력조절나사(139)가 나사 결합되어 설치되는 바, 이 장력조절나사(139)를 적절히 회전조작하는 경우 그 하측으로 위치되는 상기 스프링(135)의 장력을 조절할 수 있게 되어 있다.

그 작동상태를 살펴보면, 상기 밸브체(136)가 스프링력에 의해 하측에 위치한 상태에서 상기 공기유입공(134a)으로 일정 압력 이상의 압축공기가 밸브 본체(134) 내로 유입될 경우, 밸브체(136) 하면에 압력이 작용하면서 상기 개폐부재(138)가 위로 밀림과 동시에 상기 공기통로(137)가 닫혀지고, 이와 동시에 밸브체(136) 전체가 상기 스프링(135)을 압축하면서 상승하는 바, 밸브체(136) 하면이 상기 공기배출공(134b) 높이 위로 상승하여 공기유입공(134a)과 공기배출공(134b)이 밸브체(136) 하측 공간을 통해 서로 연통되면서 결국 압축공기가 공기배출공(134b)으로 배출될 수 있게 되어 있다.

즉, 실린더(111b,111c) 내에서 피스톤(121)에 의해 압축된 공기의 일부가 압력조절밸브(133a,133b)에 작용하게 되면 밸브체(136) 동작에 의해 밸브 본체(134) 내부의 공기통로가 열리게 되고, 이에 압축공기가 공기관(112a,112b)을 통해 자동속도조절기(140)의 끝단으로 제공될 수 있게 되어 있는 것이다.

이와 같이 공기관(112a,112b)을 통해 자동속도조절기(140)의 끝단에 제공된 공기는 후술하는 바와 같이 자동속도조절기(140) 내부의 피스톤(144)을 밀어 움직이게 된다.

반대로, 상기 밸브체(136)가 하측에 위치한 상태에서 자동속도조절기(140)로부터 공기관(112a,112b)을 통해 상기 공기배출공(134b)으로 공기가 유입될 경우, 상기 개폐부재(138)가 하측으로 위치하여 밸브체(136)의 공기통로(137)를 열고 있는 상태이기 때문에, 공기배출공(134b)으로 유입된 공기는 역으로 공기유입공(134a)을 통해 실린더(111b,111c) 내부로 유입되게 된다.

여기서, 자동속도조절기(140)로부터 공기가 유입되는 경우는 자동속도조절기 내의 피스톤(144)이 이동하면서 밀어낸 공기가 케이싱(141) 끝단의 반대쪽 공기관(112a,112b)을 통해 압력조절밸브(133a,133b)의 공기배출공(134b)으로 역으로 유입되는 경우가 된다.

한편, 도 6e ~ 도 6g는 증압기 본체(110) 내부에 설치되는 피스톤(121)의 각 구성을 보여주는 도면으로서, 도 6e는 전자석 구조체가 설치된 상태의 피스톤을 도시한 절개사시도이고, 도 6f는 전자석만을 도시한 사시도이며, 도 6g는 전자석 구조체와 고정캡, 접점단자를 보여주기 위한 분해사시도이다(피스톤은 도시하지 않음).

이에 도시한 바와 같이, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)은 중앙부(121a)가 반경방향으로 돌출된 구조로 되어 있으며, 이 피스톤 중앙부(121a)의 주변으로는 복수개의 전자석(125)을 가진 전자석 구조체(124)가 설치된다.

상기 전자석 구조체(124)는 피스톤 중앙부(121a) 주변으로 배치되는 복수개의 전자석(125)과, 이 복수개의 전자석(125)들을 좌우 양측에서 고정하는 링형상의 고정철편(126a,126b) 2개를 포함하여 이루어지고, 상기 각 전자석(125)은 통상의 것과 마찬가지로 도체봉(125a)에 코일(125b)이 감겨진 구성으로 되어 있다.

여기서, 복수개의 도체봉(125a)과 코일(125b)로 이루어진 전자석(125)은 하나의 코일(125b)이 복수개의 도체봉(125a)을 차례로 직렬형태로 감고 있는 구조로 되어 있으며, 특히 각 도체봉(125a)에서 코일(125b)이 감겨지는 방향이 모두 동일하게 되어 있는 바, 모든 전자석(125)들은 고정 배치된 상태에서 전원 인가시에 같 은 방향쪽 부분이 같은 극성을 가지도록 되어 있다.

예를 들면, 전류 인가시에 모든 전자석(125)의 좌측이 S극이 될 때 우측은 N극이 되는 것이며, 후술하는 바와 같이 전류방향이 반대가 될 때는 좌측이 모두 N극이 되는 동시에 우측은 모두 S극이 되어 극성 변환이 이루어진다.

또한, 상기 각 전자석(125)을 구성하는 도체봉(125a)들은 도면상의 우측 고정철편(126b)과 일체로 되어 있으며, 좌측 고정철편(126a)을 코일(125b)이 감겨진 도체봉(125a), 즉 전자석(125)들을 사이에 위치되게 하여 우측 고정철편(126b)과 볼트(127)로 조립하는 바, 전자석(125)들이 양측 두 고정철편(126a,126b)과 함께 하나의 조립체로서 전자석 구조체(124)를 구성하게 된다.

예시한 바의 실시예에서는 4개의 전자석(125)이 설치되고 있으나, 그 수는 적절히 변경이 가능하다.

또한, 상기 전자석 구조체(124)가 피스톤 중앙부(121a)에 고정될 수 있도록 전자석 구조체(124) 안쪽에 피스톤 중앙부(121a)를 끼운 뒤 전자석 구조체(124) 바깥쪽으로는 부도체 재질의 고정캡(128)을 씌우고, 이 고정캡(128)의 표면에는 상기 전자석 코일(125b)의 일단과 타단이 각각 연결되는 접점단자(129a,129b)를 설치한다.

상기 각 접점단자(129a,129b)는 고정캡(128)의 표면에서도 케이싱 중앙부(111a) 내측면에 설치된 해당 전선레일(132a,132b)과 상시 접속 가능한 일측과 타측의 대응 위치에 설치된다.

결국, 피스톤(121)은 좌우 왕복이동시에 각 접점단자(129a,129b)가 해당 전 선레일(132a,132b)과 상기 접촉된 상태를 유지하면서 이동하게 되며, 이에 피스톤(121)의 위치에 상관 없이 입출력단자(131a,131b)를 통해 전원이 인가되기만 하면 전자석(125)은 항상 작동하도록 되어 있다.

한편, 자동속도조절기(140)는 케이싱(141) 내부에 피스톤(144)이 좌우 왕복이동 가능하게 내장된 구조로 되어 있다.

상기 자동속도조절기(140)는 피스톤(144)의 위치에 따라 저압에어탱크(101) 내 압축공기가 증압기 본체(110)에 내장된 피스톤(121)의 양측 작용단 중 어느 한쪽으로 선택 공급될 수 있게 하는 구성요소이고, 또한 피스톤(144)의 위치에 따라 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)의 전자석 구조체(124)로 인가되는 전류의 방향을 교번시켜주는 역할을 한다.

도 6h는 자동속도조절기 케이싱의 내부 구조를 보여주는 종단면도이고, 도 6i는 도 6h의 선 'B-B'를 따라 취한 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 원통형 구조로 된 자동속도조절기 케이싱(141)에는 저압에어탱크(101)로부터 연결된 공기흡입관(108) 및 이 공기흡입관(108)으로부터 분기된 분기관(108a,108b)을 통해 저압에어탱크(101)로부터 압축공기를 제공받을 수 있게 되어 있다.

즉, 상기 자동속도조절기(140)는 저압에어탱크(101)의 압축공기가 최초로 도입되는 부분인 바, 상기 공기흡입관(108)에서 분기된 각 분기관(108a,108b)이 자동속도조절기 케이싱(141)의 좌우 양측으로 각각 연결되는데, 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 어느 한쪽으로 완전히 이동한 상태에서 피스톤 위치에 따라 어느 한쪽의 분기관(108a,108b)이 선택적으로 열리도록 되어 있다.

예를 들어, 도 5에서와 같이 피스톤(144)이 좌측으로 이동한 상태에서는 우측의 분기관(108b)이 열리면서 공기흡입관(108)을 통해 제공된 저압에어탱크(101)의 압축공기가 피스톤(144) 우측으로 유입되고, 반대로 피스톤(144)이 우측으로 이동한 상태에서는 좌측의 분기관(108a)이 열리면서 공기흡입관(108)을 통해 제공된 저압에어탱크(101)의 압축공기가 피스톤(144) 좌측으로 유입된다.

또한, 상기 자동속도조절기 케이싱(141)에는 증압기 본체 케이싱 중앙부(111a)와의 사이에 공기공급관(116a,116b)이 연결되는 바, 이 공기공급관(116a,116b)은 증압기 본체 케이싱 중앙부(111a)의 좌우 양측으로 각각 연결될 수 있도록 2개가 설치되며, 특히 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 어느 한쪽으로 완전히 이동한 상태에서 피스톤 위치에 따라 두 공기공급관(116a,116b) 중 어느 한쪽이 선택적으로 열리도록 되어 있다(두 공기공급관 중 분기관과 같은 쪽의 공기공급관이 열림).

예를 들어, 도 5에서와 같이 자동속도조절기(140) 내 피스톤(144)이 좌측으로 이동한 상태에서는 우측의 공기공급관(116b)이 열리게 되어 있으며, 반대로 피스톤(144)이 우측으로 이동한 상태에서는 좌측의 공기공급관(116a)이 열리게 되어 있다.

우측의 공기공급관(116b)이 열린 상태에서는 저압에어탱크(101)의 압축공기가 자동속도조절기 케이싱(141) 내에서 피스톤(144) 우측 공간을 거쳐 우측의 공기공급관(116b)을 통해 증압기 본체(110)의 피스톤 중앙부(121a) 우측 공간으로 유입되게 된다.

또한, 좌측의 공기공급관(116a)이 열린 상태에서는 저압에어탱크(101)의 압축공기가 자동속도조절기 케이싱(141) 내에서 피스톤(144) 좌측 공간을 거쳐 좌측의 공기공급관(116a)을 통해 증압기 본체(110)의 피스톤 중앙부(121a) 좌측 공간으로 유입되게 된다.

그리고, 상기 자동속도조절기 케이싱(141)의 양단에는 압력조절밸브(133a,133b)의 공기배출공(134b)으로부터 설치된 공기관(112a,112b)이 연결되는데, 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)에 의해 압축된 고압의 압축공기 중 일부가 이 공기관(112a,112b)으로 유입된 후 자동속도조절기 케이싱(141) 내 양단 중 한쪽으로 유입되어 자동속도조절기 내 피스톤(144)의 한쪽 작용단에 작용하도록 되어 있는 바, 자동속도조절기의 피스톤(144)은 증압기 본체(110)의 피스톤(121)에 의해 압축된 공기에 의해 좌우 왕복이동하게 되어 있다.

즉, 도 5에 도시된 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)이 좌측으로 이동하는 경우 좌측 실린더(111b) 내 공기가 압축되고, 이 압축된 고압공기의 일부가 압력조절밸브(133a)에서 압력조절 후 도면상의 좌측 공기관(112a)을 통해 자동속도조절기 케이싱(141)의 좌측단으로 유입되는 바, 이때 유입된 공기가 자동속도조절기 내 피스톤(144)의 좌측단에 작용되면서 피스톤(144)을 우측으로 밀게 된다.

반대로, 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)이 우측으로 이동하는 경우 우측 실린더(111c) 내 공기가 압축되고, 이 압축된 고압공기의 일부가 압력조절밸브(133b)에서 압력조절 후 도면상의 우측 공기관(112b)을 통해 자동속도조절기 케이싱(141)의 우측단으로 유입되는 바, 이때 유입된 공기가 자동속도조절기 내 피스톤 (144)의 우측단에 작용되면서 피스톤(144)을 좌측으로 밀게 된다.

이와 같이 자동속도조절기(140) 내 피스톤(144)은 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)에 의해 좌우 왕복이동하게 되고, 이때 증압기 본체 내 피스톤(121)에 의해 압축, 공급되는 공기에 의해 자동속도조절기 내 피스톤(144)이 이동하므로 두 피스톤의 이동방향은 서로 반대가 된다.

또한, 상기와 같이 자동속도조절기 내 피스톤(144)이 좌우 왕복이동하게 되면서, 자동속도조절기(140)에서 증압기 본체(110)로 토출되는 압축공기의 경로는 이들을 연결하고 있는 두 공기공급관(116a,116b) 상호간에 반복적으로 전환이 이루어진다(압축공기가 증압기 본체 내 피스톤의 양측 작용단에 서로 번갈아 가해짐).

또한, 후술하는 바와 같이, 자동속도조절기 내 피스톤(144)이 좌우 왕복이동하게 되면서 증압기 본체 내 피스톤(121)의 전자석 구조체(124)에 인가되는 전류의 방향, 즉 증압기 본체 케이싱 중앙부(111a)의 두 입출력단자(131a,131b)에 걸리는 (+)와 (-)가 서로 반복적으로 교번되게 된다.

이와 같이 자동속도조절기 내 피스톤(144)의 좌우 위치에 따라 자동속도절기(140)를 거쳐 증압기 본체(110)로 인가되는 전원의 (+)와 (-)가 교번되게 하기 위한 구성을 상술하면 다음과 같다.

먼저, 자동속도조절기(140)의 케이싱(141)에는 배터리(400)의 (+)극과 (-)극 단자에 각각 전선 연결되는 두 개의 배터리 연결단자(142a,142b)와, 증압기 본체(110)의 케이싱 중앙부(111a)에 설치된 해당 입출력단자(131a,131b)에 각각 전선 연결되는 두 개의 증압기 본체 연결단자(143a,143b)가 설치되고, 내부에는 피스톤 (144)의 좌우 왕복이동에 의해 전류방향을 교번시키는 전류방향 교번기구(145)가 구성된다.

상기 전류방향 교번기구(145)는 배터리 연결단자(142a,142b)와 증압기 본체 연결단자(143a,143b) 사이에 설치 구성되어 자동속도조절기 내 피스톤(144)의 좌우 위치에 따라 증압기 본체 연결단자(143a,143b)에 걸리는 (+)와 (-)가 서로 교번되도록 하는 기구로서, 자동속도조절기의 케이싱(141) 내측면에 설치 구성되는 전선레일 구조(146)와, 피스톤(144)에 설치되는 전선레일 연결봉(152)을 포함한 구성으로 되어 있다.

좀더 상세히 설명하면, 도 6h와 도 6i에 도시한 바와 같이, 상기 전선레일 구조(146)는 대략 자동속도조절기 케이싱(141)의 내측면에 설치 구성되며, 배터리 연결단자(142a,142b)와 연결된 입력측 전선레일부(147)와, 증압기 본체 연결단자(143a,143b)와 연결된 출력측 전선레일부(151)로 이루어지고, 상기 전선레일 연결봉(152)의 접속위치에 따라 전류방향이 변경되도록 되어 있다.

이중 상기 입력측 전선레일부(147)는 자동속도조절기 케이싱(141)의 내측면 일측에 피스톤(144)의 좌우 이동방향을 따라 길게 일직선 배치되고 상호간 측방으로 소정 간격을 두고 떨어져 설치되는 2개 한 쌍의 전선레일(148a,148b)과, 일직선 배치된 상기 두 전선레일(148a,148b)과 나란하게 역시 일직선 배치되어 상호간 측방으로 소정 간격을 두고 떨어져 설치되는 2개 한 쌍의 전선레일(149a,149b)로 이루어진다.

여기서, 상기 입력측 전선레일부(147)를 구성하는 총 4개의 전선레일 (148,149)은 대각선 방향의 전선레일끼리 연결되어 있으며, 일직선 배치된 일측 한 쌍의 두 전선레일(149a,149b)이 각각 두 배터리 연결단자(142a,142b)에 하나씩 연결되어 있다.

또한, 상기 출력측 전선레일부(151)는 자동속도조절기 케이싱(141)의 내측면에서 상기 입력측 전선레일부(147)와 대향된 위치에 나란히 설치되는 평행 배치된 2개의 전선레일(151a,151b)로 이루어지며, 이 두 전선레일(151a,151b)은 두 증압기 본체 연결단자(143a,143b)에 하나씩 연결된다.

이러한 구성에서, 상기 입력측 전선레일부(147)와 출력측 전선레일부(151)를 구성하는 전선레일들은 모두 나란하게 설치되고, 출력측 전선레일부(151)의 각 전선레일 길이는 입력측 전선레일부(147)의 일직선 배치된 2개 전선레일의 전체 길이보다 길게 되어 있다.

상기 각 전선레일은 자동속도조절기의 케이싱 내측면에 좌우방향으로 길게 형성한 레일 홈 안쪽으로 도체수단을 코팅 또는 부착한 구조로 형성 구비되며, 그 내부로는 후술하는 전선레일 연결봉(152)의 핀(155)이 삽입 안내될 수 있게 되어 있다.

도 6h에서 입력측 전선레일부(147)를 구성하는 전선레일과 출력측 전선레일부(151)를 구성하는 전선레일이 바로 옆에 이웃 배치되어 나란히 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 이는 전선레일의 구조를 명확히 보여주기 위한 것일 뿐, 실제로는 도 6i의 단면구조에서와 같이 입력측 전선레일부(147)의 각 전선레일 쌍(148,149)과 출력측 전선레일부(151)의 해당 전선레일(151a,151b)이 각각 직선형태 의 전선레일 연결봉(152)에 의해 접속될 수 있도록 케이싱(141) 내측면에서 상하 또는 좌우의 대향된 위치, 즉 마주보는 위치에 각각 설치 구성된다.

상기 전선레일 연결봉(152)은 피스톤(144)에 삽입 설치되어 입력측 전선레일부(147)와 출력측 전선레일부(151)를 상호간에 전기접속하는 도체 재질의 요소로서, 서로 나란하게 설치된 2개로 구성되며, 각 전선레일 연결봉(152)은 피스톤(144)과 함께 좌우로 위치 이동이 이루어지면서 양단이 출력측 전선레일부(151)의 해당 전선레일(151a,151b)과, 입력측 전선레일부(147)의 두 전선레일 쌍(148,149) 중 대응되는 같은 쪽의 전선레일 쌍에 각각 접촉하여 전기접속하는 역할을 한다.

즉, 좌우 왕복이동하는 피스톤(144)과 함께 위치가 이동되면서 나란한 두 전선레일 연결봉(152) 중 하나는 그 위치에 따라 출력측 전선레일부(151)의 전선레일(151a) 1개를 입력측 전선레일부(147)의 일직선 배치된 한 쌍의 두 전선레일(148a,148b) 중 선택된 하나에 접속시키며, 나머지 하나는 출력측 전선레일부(151)의 나머지 전선레일(151b) 1개를 입력측 전선레일부(147)의 일직선 배치된 나머지 쌍의 두 전선레일(149a,149b) 중 선택된 하나에 접속시키도록 되어 있다.

여기서, 상기 두 전선레일 연결봉(152)은 두 개가 나란히 설치되어 입력측 전선레일부(147)와 출력측 전선레일부(151)를 연결하는 바, 두 전선레일 연결봉(152)의 같은 방향 끝단이 각각 출력측 전선레일부(151)의 해당 전선레일(151a,151b)에 하나씩 접속되고, 그 반대쪽 끝단은 입력측 전선레일부(147)의 같은 방향쪽 나란한 두 전선레일(148a와 149a, 또는 148b와 149b)에 하나씩 접속된다.

피스톤(144)의 왕복 이동시에 상기 각 전선레일 연결봉(152)의 반대쪽 끝단 은 일직선 배치된 각 전선레일 쌍(148,149)의 두 전선레일을 따라 이동하게 된다.

이러한 구성에서, 상기 입력측 전선레일부(147)를 구성하는 두 쌍의 전선레일 중 한 쌍의 두 전선레일(149a,149b)이 배터리 연결단자(142a,142b)에 하나씩 전선 연결되어 있고, 또한 그와 나란한 다른 쌍의 두 전선레일(148a,148b)과는 서로 엇갈리게 전선 연결되어 있기 때문에, 각 전선레일 연결봉(152)이 피스톤(144)과 함께 좌우 왕복으로 위치 이동하여 일직선 배치된 두 전선레일간을 반복적으로 이동하게 되면, 전선레일 연결봉(152)에 의해 접속된 출력측 전선레일부(151)의 각 전선레일(151a,151b)을 통해 두 증압기 본체 연결단자(143a,143b)에는 최종적으로 피스톤(144)의 좌우 위치에 따라 (+)와 (-)가 서로 번갈아 걸리게 된다.

즉, 배터리(400)의 (+)극과 (-)극 단자에 직접 연결된 입력측 전선레일부(147)의 (+)와 (-)는 고정되어 있으나, 피스톤(144)이 왕복 이동함에 따라 전선레일 연결봉(152)에 의해 접속된 출력측 전선레일부(151)의 두 전선레일(151a,151b)간 및 두 증압기 본체 연결단자(143a,143b)간에는 (+)/(-) 교번이 반복적으로 이루어지게 되는 것이다.

도 6j는 각 전선레일 연결봉의 구조와 이 전선레일 연결봉이 피스톤에 설치된 상태를 보여주는 도면이다.

이에 도시한 바와 같이, 각 전선레일 연결봉(152)은 가늘고 긴 관(153)의 양 끝으로 전선레일과 접속하게 되는 핀(155)이 삽입 설치되고, 양측의 두 핀(155) 사이에는 스프링(154)이 설치되어 각 핀(155)을 탄력지지하는 구조로 되어 있다.

상기 핀(155)은 중앙의 스프링(154)에 의해 관(153)의 끝에서 탄력적으로 돌 출/삽입이 가능하며, 전선레일 연결봉(152)을 구성하는 상기 관(153)과 핀(155), 스프링(154)은 모두 도체 재질로 제작되어 조립 구성된다.

이와 같은 구성의 두 전선레일 연결봉(152)은 피스톤(144)을 나란하게 관통한 상태가 되게 삽입 설치되며, 상기 핀(155)의 끝단이 각 전선레일을 따라 접속상태로 이동하게 되어 있다.

상기 증압기 온/오프 스위치(160)는 증압기(102)의 작동을 온/오프하기 위한 스위치로서, 이는 배터리(400)와 자동속도조절기(140)의 전류방향 교번기구(145) 사이, 보다 명확히는 배터리(400)의 (-)극 단자와 자동속도조절기(140)의 (-)측 배터리 연결단자(142a) 사이에 설치되며, 장착되는 위치로 증압기 본체(110) 주변 또는 자전거 핸들 등에 장착될 수 있다.

상기 증압기 온/오프 스위치(160)를 온/오프 조작함으로써, 배터리(400)로부터 자동속도조절기(140)의 전류방향 교번기구(145)를 통해 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)의 전자석 구조체(124)로 제공되는 전원을 선택적으로 인가 또는 차단시킬 수 있고, 이를 통해 증압기(102)의 작동을 온/오프시킬 수가 있게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명의 증압기 구성을 전체적으로 설명하였으며, 다음은 그 작동상태 및 작용효과를 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 증압기(102)는 저압에어탱크(101)의 압축공기를 제공받아 이를 피스톤 압축에 의해 증압하여 고압으로 만든 후 고압에어탱크(103)로 제공하는 구성요소이며, 도 5에 도시된 증압기 본체(110)의 피스톤(121)과 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)은 순차적인 이동을 하게 된다.

먼저, 증압기 온/오프 스위치가 온(on) 조작되어 배터리(400)의 전원이 인가되면, 도 5와 도 6h에서와 같이 자동속도조절기(140)의 좌측 배터리 연결단자(142a)에는 (-)가, 우측 배터리 연결단자(142b)에는 (+)가 걸리게 된다.

이 상태에서 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 좌측에 위치하고 있기 때문에 피스톤의 전선레일 연결봉(152)을 통해 입력측 전선레일부(147)와 출력측 전선레일부(151)가 서로 접속되면서 결국 좌측 증압기 본체 연결단자(143a)에는 (+)가, 우측 증압기 본체 연결단자(143b)에는 (-)가 걸리게 된다.

이때, 증압기 본체(110)에서는 배터리(400) 전원이 인가되어 피스톤(121)의 전자석(125)이 자화되고, 결국 증압기 본체(110)의 피스톤(121)은, 같은 극끼리는 서로 밀쳐내고 다른 극끼리는 서로 붙게 되는 양측 두 영구자석(119)과 전자석(125)간 자기력에 의해, 좌측으로 이동하게 된다.

이와 같이 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 좌측으로 이동하면서 피스톤 좌측단에 의해 좌측 실린더(111b) 내에 채워진 공기는 압축된다.

이어 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 좌측으로 이동하면서 압축된 좌측 실린더(111b) 내 공기는 좌측의 공기토출관(113a)으로 토출된 후 셔틀밸브(114) 및 중앙 공기토출관(115)을 통해 고압에어탱크(103)로 제공되어 축적되게 된다.

또한, 좌측 실린더(111b) 내에서 압축된 공기의 일부는 좌측의 압력조절밸브(133a)를 거쳐 공기관(112a)을 따라 이동한 후 자동속도조절기 케이싱(141)의 좌측단으로 유입되게 되며, 이때 유입된 압축공기에 의해 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)은 우측으로 밀려 이동하게 된다.

이와 같이 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 좌측으로 이동한 후 이때 압축된 공기에 의해 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 우측으로 이동하기 때문에, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 좌측으로 이동하는 동안에는 저압에어탱크(101)로부터 우측 분기관(108b)을 통해 제공된 공기가 자동속도조절기 케이싱 내 피스톤(144) 우측 공간을 거친 뒤 일부는 공기공급관(116b)을 통해 케이싱 중앙부(111a) 내 피스톤 중앙부(121a)의 우측 공간으로 흡입되어지며, 나머지 일부는 공기관(112b) 및 압력조절밸브(133b)를 통해 우측 실린더(111c) 내부로 흡입되어진다.

또한, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 좌측으로 이동하면서 피스톤 중앙부(121a)에 의해 압축된 공기는 케이싱 중앙부(111a)의 좌측부분과 우측 실린더(111c) 사이에 연결된 공기이동관(123b)을 따라 우측 실린더(111c) 내부로 흡입되어 압력조절밸브(133b)를 통해 들어온 공기와 합쳐지게 된다.

이와 같이 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 좌측으로 이동하면서 우측 실린더(111c)로 흡입되는 공기는 추후 피스톤(121)이 우측으로 이동하면서 압축하게 되는 공기가 된다.

한편, 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 우측으로 밀려 이동하게 되면, 앞서 설명한 전류방향 교번기구(145)의 작용에 의해 자동속도조절기(140)의 두 증압기 본체 연결단자(143a,143b)에 걸리는 전류극성은 반대가 된다.

즉, 좌측 증압기 본체 연결단자(143a)와 증압기 본체(110)의 좌측 입출력단자(131a)에는 (-)가, 우측 증압기 본체 연결단자(143b)와 증압기 본체(110)의 우측 입출력단자(131b)에는 (+)가 걸리게 되면서 전류의 흐름방향이 이전과 반대가 되는 것이다.

결국, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)은 전자석(125)의 좌우 극성이 이전과 반대가 되면서 전자석(125)과 영구자석(119)간 자기력에 의해 다시 우측으로 이동하게 된다.

이와 같이 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 우측으로 이동하면서 피스톤 우측단에 의해 우측 실린더(111c) 내에 채워진 공기는 압축되며, 이때 압축된 우측 실린더 내 공기는 우측의 공기토출관(113b)으로 토출된 후 셔틀밸브(114) 및 중앙 공기토출관(115)을 통해 고압에어탱크(103)로 제공되어 축적되게 된다.

또한, 우측 실린더(111c) 내에서 압축된 공기의 일부는 우측의 압력조절밸브(133b)를 거쳐 공기관(112b)을 따라 이동한 후 자동속도조절기 케이싱(141)의 우측단으로 유입되게 되며, 이때 유입된 압축공기에 의해 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)은 다시 좌측으로 밀려 이동하게 된다.

이와 같이 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 우측으로 이동한 후 이때 압축된 공기에 의해 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 좌측으로 이동하기 때문에, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 우측으로 이동하는 동안에는 좌측 분기관(108a)을 통해 저압에어탱크(101)로부터 제공된 공기가 자동속도조절기 케이싱 내 피스톤(144) 좌측 공간을 거친 뒤 일부는 공기공급관(116a)을 통해 케이싱 중앙부(111a) 내 피스톤 중앙부(121a)의 좌측 공간으로 흡입되어지며, 나머지 일부는 공기관(112a) 및 압력조절밸브(133a)를 통해 좌측 실린더(111b) 내부로 흡입되어진다.

또한, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 우측으로 이동하면서 피스톤 중앙 부(121a)에 의해 압축된 공기는 케이싱 중앙부(111a)의 우측부분과 좌측 실린더(111b) 사이에 연결된 공기이동관(123a)을 따라 좌측 실린더(111b) 내부로 흡입되어 압력조절밸브(133a)를 통해 들어온 공기와 합쳐지게 된다.

이와 같이 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 우측으로 이동하면서 좌측 실린더(111b)로 흡입되는 공기는 추후 피스톤(121)이 다시 좌측으로 이동하면서 압축하게 되는 공기가 된다.

이후, 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 좌측으로 위치 이동한 상태에서 전류의 흐름방향이 이전과 다시 반대가 되면서 증압기 본체(110)의 피스톤(121)은 다시 좌측으로 이동하여 좌측 실린더(111b) 내 공기가 압축되고, 이 압축된 공기의 일부가 다시 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)을 우측으로 밀게 된다.

또한, 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 우측으로 위치 이동한 상태에서 전류의 흐름방향이 이전과 다시 반대가 되면서 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 다시 우측으로 이동하여 우측 실린더(111c) 내 공기가 압축되고, 이 압축된 공기의 일부가 다시 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)을 좌측으로 밀게 된다.

결국, 위와 같은 작동상태가 배터리(400) 전원이 인가되는 동안 계속해서 순간 반복되어지며, 이에 좌우 왕복이동하는 피스톤(121)의 끝단에 의해 좌우 각 실린더(111b,111c) 내에서 압축된 공기가 중앙 공기토출관(115)을 통해 계속해서 고압에어탱크(103)로 제공되어 축적된다.

상기와 같은 증압기(102)의 작동이 이루어지는 동안 증압기 본체(110)의 피스톤(121)과 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)은 순차적인 이동을 하게 된다.

즉, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)은 반복적으로 이루어지는 전류방향 교번 및 전자석 극성 변환에 의해 계속해서 좌우 왕복이동을 하게 되고, 특히 어느 한 방향으로 이동하면서 해당 실린더(111b,111c) 내의 공기를 압축하게 되는데, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 이동함에 따라 제공되는 압축공기가 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)을 반대로 이동시키고, 이어 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)이 이동함에 따라 전류방향 및 극성 변환이 이루어져 증압기 본체(110)의 피스톤(121)은 이전과는 반대로 이동하여 공기를 압축하게 되며, 이때 압축된 공기가 다시 자동속도조절기(140)의 피스톤(144)을 그 이전과는 반대로 이동시키게 되는 것이다.

도 6k는 자동속도조절기 내 입력측 전선레일부를 도시한 것으로, 이는 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)과 자동속도조절기(140) 내 피스톤(144)의 작동 및 위치관계를 설명하기 위한 도면이다.

전술한 바와 같이 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)이 좌우 왕복 이동하게 되면서 그 피스톤(121)의 일단이 일측의 실린더(111b 또는 111c) 내 공기를 압축하게 되면 반대쪽 실린더 내에는 공기가 흡입되는데, 증압기 본체(110)의 피스톤(121)이 한 방향으로 1행정 이동하게 되면, 예를 들어 좌측에서 우측으로 이동하게 되면, 그 이동 동안 자동속도조절기 내 피스톤(144)의 전선레일 연결봉(152)은 도 6k의 ⓑ구간 내에서 우측으로 이동하였다가(그 이전 증압기 본체의 피스톤 이동으로 압축된 공기에 의해) 다시 좌측으로 이동하게 된다(증압기 본체의 피스톤이 좌측에서 우측으로 1행정할 시에 압축된 공기에 의해).

또한, 전선레일 연결봉(152)이 도 6k의 ⓐ구간으로 진입하게 되면 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)은 우측에서 좌측으로 1행정 이동하게 되고, 그 이동 동안 자동속도조절기(140) 내 피스톤(144)의 전선레일 연결봉(152)은 ⓐ구간 내에서 좌측으로 이동하였다가(그 이전 증압기 본체(110)의 피스톤이 좌측에서 우측으로 1행정할 시에 압축된 공기에 의해) 다시 우측으로 이동하게 된다(증압기 본체의 피스톤이 우측에서 좌측으로 1행정할 시에 압축된 공기에 의해).

이와 같이 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)이 좌측에서 우측으로 1행정할 동안 자동속도조절기(140) 내 피스톤(144)은 ⓑ구간을 왕복하게 되고, 증압기 본체(110) 내 피스톤(121)이 우측에서 좌측으로 1행정할 동안 자동속도조절기 내 피스톤(144)은 ⓐ구간을 왕복하게 되며, 이러한 두 피스톤(121,144)의 작동 및 위치관계가 증압기의 작동 동안 반복되게 된다.

다음으로, 본 발명의 자전거는 뒷바퀴의 회전력을 제공받아 공기를 압축하여 제공하는 에어펌프와, 고압에어탱크로부터 제공되는 압축공기로부터 구동력을 발생시켜 뒷바퀴로 전달하는 에어모터를 포함하며, 이들을 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에서 에어펌프와 에어모터가 장착된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 8은 본 발명에서 에어펌프와 에어모터의 구성을 보여주는 종단면도이다.

도시한 바와 같이, 에어펌프와 에어모터는 자전거 뒷바퀴 중심위치의 고정축인 뒷바퀴축 주변으로 설치되며, 뒷바퀴축을 따라 일측에는 에어펌프가, 타측에는 에어모터가 설치 구성된다.

먼저, 에어펌프에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명의 에어펌프를 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 에어펌프를 도시한 절개사시도이며, 도 11a 내지 도 11d는 본 발명에 따른 에어펌프의 각 구성을 설명하기 위한 상세도이다.

각 도면에서 도면부호 2는 뒷바퀴축을 나타내며, 이는 회전하는 뒷바퀴를 지지하지만 양 단부가 자전거 프레임에 고정된 축으로서, 뒷바퀴 중심에서 회전하지 않는 고정축이다.

도 11a는 뒷바퀴축을 나타낸 사시도이고, 도 11b는 스크류식 임펠러 및 임펠러 기어를 나타낸 사시도이며, 도 11c는 에어펌프 케이싱 및 베어링, 고정캡을 나타낸 사시도이고, 도 11d는 케이싱 내부에 조립되는 구성요소들을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 에어펌프(200)는 고정축인 뒷바퀴축(2)의 일측에 설치 구성되는데, 뒷바퀴축(2)상에 회전 가능하게 설치되고, 뒷바퀴와 일체로 되어 함께 회전하도록 된 케이싱(210)과; 이 케이싱(210) 내부의 뒷바퀴축(2)상에 회전 가능하게 설치되어 케이싱(210)의 회전력을 전달받아 함께 회전될 수 있도록 하기 단속기구(240)를 매개로 하여 상기 케이싱(210)과 연결되고, 케이싱(210) 내부로 흡입된 공기를 압축하는 스크류식 임펠러(220)와; 뒷바퀴축(2)의 일단부에 체결 및 연결되어 상기 스크류식 임펠러(220)에 의해 압축된 공기를 뒷바퀴축(2)의 일단부에 형성된 공기토출공(2a)을 통해 에어탱크(100), 보다 명확히는 저압에어탱크(도 3에서 도면부호 101임)로 제공하기 위한 공기공급라인부(230)와; 상기 케이싱(210) 및 스크류식 임펠러(220) 사이에 설치되고, 자전거 핸들에 구비된 에어펌프 작동레버(도 1에 서 도면부호 14임)와 케이블(14c)을 통해 연결되어 상기 에어펌프 작동레버(14)의 조작에 따라 케이싱(210)과 스크류식 임펠러(220)간 회전력 전달을 선택적으로 단속하는 단속기구(240);를 포함하여 이루어진다.

상기 케이싱(210)은 뒷바퀴 중심에 위치되어 뒷바퀴 살들이 연결되는 부분으로 이에 뒷바퀴와는 일체로 되어 있으며, 상기 케이싱(210)의 양 끝면에 형성된 관통공(211a,211b)과 이 관통공(211a,211b)을 통과하는 고정축인 뒷바퀴축(2) 사이에는 베어링(212a,212b)이 개재되는 바, 이 베어링(212a,212b)에 의해 상기 케이싱(210)은 뒷바퀴축(2)상에서 뒷바퀴와 함께 회전 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기 케이싱(210)의 일측에는 상기 단속기구(240)가 설치되는 공간으로서 반경방향으로 확장된 구조의 확장부(210a)가 형성되어 있고, 이 확장부(210)의 내주면에는 단속기구(240)의 중간기어(243)가 치합되는 치형부(241)가 형성되어 있다.

상기 치형부(241)는 확장부(210a)의 내주면을 따라 전둘레에 걸쳐 형성된다.

또한, 상기 뒷바퀴축(2)상에서 상기 케이싱(210)의 일측 끝단면 관통공(211b)에 개재되는 베어링(212b) 내측으로는 뒷바퀴축(2)과의 사이에 고정캡(214)이 설치되며, 이 고정캡(214)에는 에어펌프 작동레버(14)로부터 연결된 케이블(14c)이 통과하는 케이블 통과홀(214a)이 형성되어 있는 바, 상기 케이블(14c)은 케이블 통과홀(214a)을 통과하여 그 끝단이 단속기구(240)의 중간기어(243)에 연결된다.

상기 고정캡(214)은 베어링(212b) 내측에서 뒷바퀴축(2)에 고정되어 회전하 지 않게 되어 있다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 케이싱(210)의 타측 끝단면에는 체인기어(3)가 일체로 장착되며, 특히 상기 타측 끝단면에는 스크류식 임펠러(220)의 작동에 의해 공기가 케이싱(210) 내부로 흡입될 수 있도록 다수개의 공기흡입공(210b)이 형성 구비된다.

상기 케이싱(210)의 각 공기흡입공(210b)은 체인기어(3)상의 각 공기흡입공(3a)과 동일 위치에 형성되어 각 체인기어 흡입공(3a)과 일치되게 되어 있는 바, 스크류식 임펠러(220) 구동시에 체인기어(3) 반대쪽의 공기가 서로 일치된 케이싱 흡입공(210b)과 체인기어 흡입공(3a)을 통해 케이싱(210) 내부로 흡입되게 되어 있다.

한편, 상기 케이싱(210) 내부의 뒷바퀴축(2)에는 베어링(221)이 개재된 상태로 스크류 구조로 된 임펠러(220)가 회전 가능하도록 장착되며, 이 스크류식 임펠러(220)의 일단에는 단속기구(240)를 구성하는 임펠러 기어(242)가 일체로 설치된다.

상기 단속기구(240)는 케이싱(210)의 확장부(210a) 내주면상에 형성된 치형부(241)와, 상기 스크류식 임펠러(220)의 일단에 일체로 설치된 임펠러 기어(242)와, 상기 뒷바퀴축(2)에 고정 설치된 평행축(2b)상에 스프링(244)에 의해 탄력지지된 상태로 설치되는 동시에 상기 에어펌프 작동레버(14)의 케이블(14c) 일단이 연결되고 상기 치형부(241)에 내접된 상태로 임펠러 기어(242)에 치합되게 장착된 중간기어(243)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 중간기어(243)는 에어펌프 작동레버(14)와의 사이에 연결된 케이블(14c)의 작동에 의해 동작하여 케이싱(210)과 스크류식 임펠러(220)간의 회전력 전달을 단속하는 역할을 하며, 상기 케이블(14c)과 스프링(244)의 작용에 의해 임펠러 기어(242)에서 물렸다 빠졌다하면서 작동하게 된다.

즉, 에어펌프 작동레버(14)를 조작하여 케이블(14c)이 당겨지는 경우 중간기어(243)가 스프링(244)을 압축함과 동시에 임펠러 기어(242)로부터 이탈되면서 회전력 전달이 차단되도록 되어 있고, 에어펌프 작동레버(14)를 조작하여 케이블(14c)의 당김이 해제되는 경우 중간기어(243)가 스프링(244)의 탄성복원력에 의해 임펠러 기어(242)와 다시 치합되면서 회전력 전달이 이루어지도록 되어 있다.

상기 중간기어(243)는 케이블(14c) 및 스프링(244)이 실제 연결되는 부분인 고정캡(243a)을 매개로 하여 평행축(2b)상에 설치되는데, 상기 고정캡(243a)은 평행축(2b)상에서 스프링(244)에 의해 축방향 탄력지지됨과 동시에 평행축(2b)상에 스플라인 결합되어서 회전은 불가하나 축방향 이동, 즉 도면상의 좌우 이동이 가능하도록 되어 있는 바, 케이블(14c)이 당겨질 경우 고정캡(243a)이 당겨져 이동되면서 중간기어(243)가 함께 축방향으로 이동하도록 되어 있다.

또한, 케이블(14c)의 당김이 해제될 경우 상기 스프링(244)의 탄성복원력에 의해 고정캡(243a)이 반대로 이동되면서 중간기어(243)가 함께 축방향으로 이동하도록 되어 있다.

물론, 상기 중간기어(243)는 고정캡(243a)상에 회전 가능하도록 장착되며, 고정캡(243a)이 회전되지 않는 상태에서 중간기어(243)만 회전하게 되어 있다.

그리고, 상기 뒷바퀴축(2)의 일단부에는 케이싱(210) 내부에서 상기 스크류식 임펠러(220)에 의해 압축된 공기가 토출될 수 있도록 일단부의 측면 위치에서 끝단쪽으로 관통 형성된 공기토출공(2a)이 구비된다.

또한, 상기 스크류식 임펠러(220)에 의해 압축된 공기를 뒷바퀴축(2)의 일단부에 형성된 공기토출공(2a)을 통해 저압에어탱크(101)로 제공하기 위한 공기공급라인부(230)로서, 상기 공기토출공(2a)이 형성된 뒷바퀴축(2)의 일단부에는 공기관(107)을 연결하기 위한 수단인 뒷바퀴축 고정너트 겸용 공기관 연결너트(231)가 나사 체결방식으로 체결되고, 이 공기관 연결너트(231)의 일측으로 저압에어탱크(101)로 연결되는 공기관(107)이 연결된다.

상기 공기관(107)은 에어펌프(200)와 저압에어탱크(101) 사이를 연결하는 공기공급라인으로, 상기 공기관(107) 도중에는 저압에어탱크(101) 인근에 체크밸브(도 3에서 도면부호 232임)가 설치되며, 에어펌프(200)의 펌핑작용에 의해 압축 제공되는 공기가 상기 공기관(107)을 통해 저압에어탱크(101) 내에 축적되어지게 된다.

이하, 상기 에어펌프(200)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

내리막길 주행을 할 때나 페달을 밟아 평지 주행을 할 때 에어펌프(200)를 구동시키기 위하여 사용자가 자전거 핸들(도 1에서 도면부호 10임)에 구비된 에어펌프 작동레버(14)를 조작하게 되면 중간기어(243)에 연결된 케이블(14c)의 당김이 해제되도록 되어 있다.

뒷바퀴축(2)에 일체로 연장 설치된 평행축(2b)상에 장착된 중간기어(243)가 임펠러 기어(242)로부터 우측으로 이탈된 상태에서, 상기와 같이 케이블(14c)의 당김이 해제되는 경우, 상기 중간기어(243)는 스프링(244)의 탄성복원력에 의해 상기 평행축(2b)상에서 도면상의 좌측으로 이동하여 임펠러 기어(242)와 치합되게 된다.

이와 같이 중간기어(243)가 임펠러 기어(242)와 치합되게 되면, 뒷바퀴의 회전과 동시에 함께 회전하는 에어펌프 케이싱(210)의 회전력이 중간기어(243) 및 임펠러 기어(242)를 통해 전달되어 스크류식 임펠러(220)는 회전하게 된다.

여기서, 중간기어(243)가 치형부(241)를 통해 에어펌프 케이싱(210)과 내접된 상태이므로, 중간기어(243)와 에어펌프 케이싱(210), 뒷바퀴는 모두 같은 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 중간기어(243)와 임펠러 기어(242)는 서로 외접된 상태이므로, 임펠러 기어(242) 및 스크류식 임펠러(220)는 중간기어(243)는 물론 에어펌프 케이싱(210) 및 뒷바퀴와는 반대방향으로 회전하게 된다.

상기와 같이 스크류식 임펠러(220)가 회전하게 되면, 그 펌핑작용에 의해 체인기어(3) 반대쪽의 공기가 공기흡입공(210b)을 통해 에어펌프 케이싱(210) 내부로 흡입된 후 스크류식 임펠러(220)를 거쳐 확장부(210a)로 보내지게 되고, 이어 확장부(210a) 내에서 뒷바퀴축(2)의 공기토출공(2a)을 통해 토출된 후 공기관(107)을 따라 압송되어 저압에어탱크(101) 내에 충전되게 된다.

또한, 후술하는 에어모터(300)의 구동시 등과 같이 에어펌프(200)의 구동을 중지시키고자 사용자가 에어펌프 작동레버(14)를 반대로 조작하는 경우, 상기 에어펌프 작동레버(14)에 연결된 케이블(14c)이 당겨지면서 중간기어(243)가 스프링 (244)을 압축함과 동시에 임펠러 기어(242)로부터 이탈되고, 이때 뒷바퀴와 일체로 회전하는 에어펌프 케이싱(210)의 회전력이 중간기어(243)를 통해 임펠러 기어(242) 및 스크류식 임펠러(220)에 전달되지 않게 되기 때문에, 결국 에어펌프(200)의 구동 및 펌핑작동은 정지되어진다.

다음으로, 에어모터에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 에어모터(300)는 고정축인 뒷바퀴축(2)에 에어펌프(200)의 반대쪽에 설치 구성되는데, 고압에어탱크(도 3에서 도면부호 103임)에서 제공되는 고압의 압축공기에 의해 회전하도록 된 다수개의 베인(324)을 가지는 회전체(320)가 케이싱(310) 내부에 설치된 구조로 되어 있다.

상기 에어모터(300)의 케이싱(310)은 뒷바퀴축(2)과 마찬가지로 자전거 프레임에 연결되어 고정되는 바, 에어펌프(200)의 케이싱(210)과는 달리 회전이 이루어지지 않는 고정형 케이싱이다.

상기 에어모터 케이싱(310)의 일측으로는 고압에어탱크(103)의 공기량 조절밸브(22)로부터 연결된 공기관(105)이 연결되며, 타측으로는 회전체(320)를 회전시킨 공기가 배출되는 배출구(310a)가 별도 형성 구비된다.

즉, 고압에어탱크(103)로부터 공기량 조절밸브(22)를 통해 제공되는 조절된 양의 고압 압축공기가 공기관(105)을 통해 케이싱(310) 내부로 공급될 수 있게 되어 있고, 이 고압 압축공기에 의해 케이싱(310) 내부의 회전체(320)가 회전될 수 있게 되어 있으며, 상기 회전체(320)를 회전시킨 공기는 상기 배출구(310a)를 통해 외부 배출되도록 되어 있는 것이다.

도 12은 본 발명의 에어모터에서 케이싱 구조 및 회전체 구성을 도시한 횡단면도이다.

도시한 바와 같이, 에어모터(300)의 케이싱(310)은 뒷바퀴축(2)이 편심된 위치에 위치하도록 설치된다.

또한, 상기 회전체(320)는 뒷바퀴축(2)상에 베어링(325)이 개재된 상태로 회전 가능하게 설치되는 로터(321)와, 이 로터(321)의 원주면상에 방사상으로 등간격 구비된 각 장착홈(322) 내에서 스프링(323)에 의해 탄력지지되게 설치되고 로터(321) 회전시 끝단이 케이싱(310) 내측면과 접촉하여 해당 장착홈(322) 내에서 로터(321)를 중심으로 반경방향으로 출입하도록 된 다수개의 베인(324)으로 구성된다.

상기 회전체(320)의 로터(321)는 중심부분에서 뒷바퀴축(2)을 따라 측방으로 길게 연장 형성된 구조의 클러치판 체결부(321a)를 가지며, 이 클러치판 체결부(321a)를 포함한 로터(321)가 베어링(325)에 의해 지지된 상태로 뒷바퀴축(2)상에서 회전 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기 에어모터 케이싱(310)의 일측에는 고압에어탱크(103)의 압축공기 일부를 제공받아 이 압축공기의 압력작용에 의해 상기 회전체(320)와 체인기어(3)간 회전력 전달을 선택적으로 단속하게 되는 에어클러치(330)가 설치 구성된다.

여기서, 체인기어(3)가 전술한 바와 같이 뒷바퀴축(2)의 중간위치에서 에어펌프 케이싱(210)과 일체로 되어 있는 동시에 뒷바퀴와 일체로 회전하도록 되어 있기 때문에, 압축공기에 의해 회전하는 회전체(320)의 회전력을 전달받아 상기 체인 기어(3)가 회전할 경우 뒷바퀴가 구동되면서 자전거는 압축공기의 힘에 의해 주행하게 된다.

상기 에어클러치(330)는, 고압에어탱크(103) 내 압축공기의 일부를 공기량 조절밸브(22)로부터 연결된 공기관(105)에서 분기된 에어클러치 공기관(332)을 통해 제공받을 수 있게 하여 에어모터 케이싱(310) 일측에 일체로 형성 구비되되, 뒷바퀴축(2) 주변으로 별도 내부공간을 가지도록 구비된 피스톤 하우징(331)과; 이 피스톤 하우징(331) 내부에 뒷바퀴축(2)의 축방향을 따라 전후 이동 가능하게 설치되고, 상기 에어클러치 공기관(332)으로 유입된 압축공기의 압력작용에 의해 축방향 이동하여 하기 구동측 클러치판(334)을 체인기어(3)의 클러치판(3b)쪽으로 밀어주는 피스톤(333)과; 상기 피스톤(333)과의 사이에 베어링(335)이 개재된 상태로 설치되어 그 반대쪽에서 클러치판 체결부(321a)의 스프링 지지단(321b)과의 사이에 설치된 스프링(336)에 의해 탄력지지되는 동시에 상기 회전체 로터(321)의 클러치판 체결부(321a) 외주상에 스플라인 결합 형태로 장착되고, 상기 피스톤(333)이 미는 힘에 의해 축방향 이동하여 체인기어(3)의 클러치판(3b)과 회전력 전달 가능하게 접속되는 구동측 클러치판(334)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 피스톤 하우징(331)은 에어클러치 공기관(332)을 통해 고압에어탱크(103)의 압축공기를 제공받게 되어 있는 바, 상기 에어클러치 공기관(332)은 회전체(320) 구동을 위한 압축공기가 흐르게 되는 공기관(105), 즉 고압에어탱크(103)의 공기량 조절밸브(22)로부터 에어모터 케이싱(310)으로 연결된 공기관(105)에서 분기되어 피스톤 하우징(331)의 일측에 연결된다.

상기 피스톤 하우징(331)은 에어모터 케이싱(310)과 일체로 형성 구비되되, 에어모터 케이싱(310) 외부에서 체인기어(3)쪽으로의 측방위치에 뒷바퀴축(2)을 중심으로 원주방향으로 연속된 형태의 내부공간을 가지도록 형성 구비된다.

또한, 상기 구동측 클러치판(334)은 회전체 로터(321)의 클러치판 체결부(321a) 외주상에 스플라인 결합되어 설치되는데, 이와 같이 구동측 클러치판(334)이 로터(321)의 클러치판 체결부(321a)에 스플라인 결합되어짐으로써 로터(321)와 함께 일체로 회전 가능한 동시에 클러치판 체결부(321a) 외주상에서 축방향으로 좌우 이동 가능한 구조가 된다.

또한, 상기 피스톤(333)과 구동측 클러치판(334)의 사이에는 베어링(335)이 개재되며, 또한 그 반대쪽으로 구동측 클러치판(334)과 클러치판 체결부(321a)의 스프링 지지단(321b)과의 사이에는 구동측 클러치판(334)의 위치 복원을 위한 탄성력을 제공하는 스프링(336)이 설치된다.

상기 스프링 지지단(321b)은 클러치판 체결부(321a)의 끝단부에서 반경방향으로 연장 돌출된 구조로 형성 구비되며, 상기 체인기어(3)의 클러치판(3b)은 체인기어(3) 일측면에 일체로 설치되어 구비된다.

이하, 상기 에어모터(300)의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

에어모터(300)는 장거리 주행시나 오르막길 주행시 고압에어탱크(103) 내에 축적된 고압의 압축공기를 제공받아 뒷바퀴를 구동시켜주는 구성요소로서, 사용자가 핸들(10)에 구비된 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)를 조작하게 되면, 케이블(11c)에 의해 공기량 조절밸브(22)가 개방되면서 그 개방정도에 따라 조정된 양의 공기가 공기관(105)을 통해 에어모터(300)의 케이싱(310) 내부로 공급되어진다.

이와 같이 에어모터(300)의 케이싱(310) 내부로 공급된 압축공기는 베인(324)을 갖는 회전체(320)를 회전 구동시키고, 케이싱(310) 내부를 거쳐 회전체(320)를 회전시킨 공기는 배출구(310a)를 통해 외부 배출된다.

또한, 상기와 같이 에어모터(300)의 케이싱(310) 내부에 압축공기가 공급되는 동시에 압축공기의 일부는 피스톤 하우징(331) 내 피스톤(333)에 작용하여 피스톤(333)을 밀어주게 되며, 이때 회전체 로터(321)의 클러치판 체결부(321a)에 스플라인 결합된 구동측 클러치판(334)이 도면상의 우측(도 8 참조)으로 이동하여 체인기어(3)의 클러치판(3b)에 회전력 전달이 가능하도록 접속된다.

결국, 회전체(320)의 회전력은 로터(321)→클러치판 체결부(321a)→구동측 클러치판(334)→체인기어 클러치판(3b)→체인기어(3)→뒷바퀴의 순으로 전달되며, 이에 고압의 압축공기를 동력으로 하여 뒷바퀴를 구동시킬 수 있게 된다.

이러한 에어모터(300)의 구성에서, 자전거 핸들(10)에 구비된 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)를 조작하여 가열기(21)를 작동시킨 상태로 공기량 조절밸브(22)의 개방정도를 조정하게 되면, 고압에어탱크(103)에서 에어모터(300)로 제공되는 압축공기의 양이 조절되고, 이에 뒷바퀴의 구동속도 및 자전거의 주행속도가 조절된다.

이와 같이 하여, 내리막길 주행시나 페달 구동시에는 에어펌프(200)를 구동시켜 고압의 압축공기가 고압에어탱크(103) 내에 충전되도록 하고, 장거리 주행시 나 오르막길 주행시에는 고압에어탱크(103) 내에 충전된 고압의 압축공기를 동력으로 하여 에어모터(300)를 구동시켜 자전거를 힘들이지 않고 보다 편리하게 주행시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 자전거는 전등 및 증압기 등 전원을 필요로 하는 각 구성에 작동전원을 제공하기 위한 충전식 배터리(400) 및 이 배터리(400)의 충전을 위해 앞바퀴의 회전력을 제공받아 전기를 발생시켜 배터리(400)에 제공하는 발전기(500)를 가진다.

이하, 본 발명의 발전기에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 발전기는 앞서 설명한 에어펌프와 일부 유사한 구조를 가지며, 작동원리 또한 에어펌프와 매우 유사하다.

도 13는 본 발명의 발전기를 도시한 사시도이고, 도 14는 본 발명의 발전기를 도시한 종단면도이며, 도 15은 본 발명의 발전기를 도시한 절개사시도이다.

또한, 도 16은 본 발명의 발전기에서 케이싱 구조 및 계자의 설치상태를 보여주는 절개사시도이고, 도 17은 본 발명의 발전기에서 케이싱 내부의 구성요소를 도시한 사시도이다.

도면부호 4는 자전거 앞바퀴 중심위치의 고정축인 앞바퀴축을 나타내며, 이는 뒷바퀴축과 유사하게 회전하는 앞바퀴를 지지하지만 양 단부가 자전거 프레임에 고정된 축으로서, 앞바퀴 중심에서 회전하지 않는 고정축이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 발전기(500)는 앞바퀴축(4)을 중심으로 그 주변에 설치 구성된다.

본 발명의 발전기(500)는, 앞바퀴축(4)상에 회전 가능하게 설치되고, 앞바퀴와 일체로 되어 함께 회전하도록 되어 있으면서 내측면에는 하기 전기자(521) 주위를 둘러싼 배치구조의 계자(516)가 장착된 케이싱(510)과; 이 케이싱(510) 내부의 앞바퀴축(4)상에 회전 가능하게 설치되어 케이싱(510)의 회전력을 전달받아 반대로 회전될 수 있도록 하기 단속기구(540)를 매개로 하여 상기 케이싱(510)과 연결되고, 상기 계자(516) 안쪽으로 위치되는 전기자(521)를 가지는 회전자(520)와; 앞바퀴축(4)상에 설치되어 상기 계자(516) 및 전기자(521)의 상호작용에 의해 생성된 전기를 전선(514)을 통해 충전식 배터리(400)로 제공하는 정류자(530)와; 상기 케이싱(510)과 회전자(520) 사이에 설치되고, 자전거 핸들(10)에 구비된 발전기 작동레버(도 1에서 도면부호 12)와 케이블(12c)을 통해 연결되어 상기 발전기 작동레버(12)의 조작에 따라 케이싱(510)과 회전자(520)간 회전력 전달을 선택적으로 단속하는 단속기구(540);를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 케이싱(510)은 앞바퀴 중심에 위치되어 앞바퀴 살들이 연결되는 부분으로 이에 앞바퀴와는 일체로 되어 있으며, 상기 케이싱(510)의 양 끝면에 형성된 관통공(510a,510b)과 이 관통공(510a,510b)을 통과하는 고정축인 앞바퀴축(4) 사이에는 베어링(511)과 고정캡(512,513)이 개재되는 바, 상기 베어링(511)에 의해 케이싱(510)은 앞바퀴축(4)상에서 앞바퀴와 함께 회전 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기 케이싱(510)의 일측에는 상기 단속기구(540)가 설치되는 공간으로서 반경방향으로 확장된 구조의 확장부(510c)가 형성되어 있고, 이 확장부(510c)의 내주면에는 후술하는 단속기구(540)의 중간기어(543)가 치합되는 치형부(541)가 형성되어 있다.

상기 치형부(541)는 확장부(510c)의 내주면을 따라 전둘레에 걸쳐 형성된다.

또한, 상기 양측의 베어링(511) 내측으로는 각각 고정캡(512,513)이 설치되며, 일측의 고정캡(512)에는 발전기 작동레버(12)로부터 연결된 케이블(12c)이 통과하는 케이블 통과홀(512a)이 형성되어 있는 바, 상기 케이블(12c)은 케이블 통과홀(512a)을 통과하여 그 끝단이 단속기구(540)의 중간기어(543)에 연결된다.

또한, 반대측의 고정캡(513)에는 정류자(530)로부터 연결된 전선(514)이 통과하는 전선 통과홀(513a)이 형성되어 있는 바, 상기 전선(514)은 전선 통과홀(513a)을 통과하여 충전식 배터리(400)로 연결된다.

상기 고정캡(512,513)들은 베어링(511) 내측에서 앞바퀴축(4)에 고정되어 회전하지 않게 되어 있다.

상기 계자(516)와 전기자(521)는 코일이 권선된 구조로 구비되어 설치되며, 이들의 상호작용에 의해 생산된 전기가 정류자(530) 및 전선(514)을 통해 충전식 배터리(400)로 제공된다.

또한, 상기 회전자(520)는 케이싱(510) 내부의 앞바퀴축(2)에 베어링(515)이 개재된 상태로 회전 가능하도록 장착되며, 이 회전자(520)의 일단에는 단속기구(540)를 구성하는 회전자 기어(542)가 일체로 설치된다.

상기 단속기구(540)는 케이싱(510)의 확장부(510c) 내주면상에 형성된 치형부(541)와, 상기 회전자(520)의 일단에 일체로 설치된 회전자 기어(542)와, 상기 앞바퀴축(4)에 고정 설치된 평행축(4a)상에 스프링(544)에 의해 탄력지지된 상태로 설치되는 동시에 상기 발전기 작동레버(12)의 케이블(12c) 일단이 연결되고 상기 치형부(541)에 내접된 상태로 회전자 기어(542)에 치합되게 장착된 중간기어(543)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 중간기어(543)는 에어펌프(200)의 중간기어(243)와 동일한 구조로 되어 있으며, 발전기 작동레버(12)와의 사이에 연결된 케이블(12c)의 작동에 의해 동작하여 케이싱(510)과 회전자(520)간의 회전력 전달을 단속하는 역할을 하고, 상기 케이블(12c)과 스프링(544)의 작용에 의해 회전자 기어(542)에서 물렸다 빠졌다하면서 작동하게 된다.

즉, 발전기 작동레버(12)를 조작하여 케이블(12c)이 당겨지는 경우 중간기어(543)가 스프링(544)을 압축함과 동시에 회전자 기어(542)로부터 이탈되면서 회전력 전달이 차단되도록 되어 있고, 발전기 작동레버(12)를 조작하여 케이블(12c)의 당김이 해제되는 경우 중간기어(543)가 스프링(544)의 탄성복원력에 의해 회전자 기어(542)와 다시 치합되면서 회전력 전달이 이루어지도록 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 발전기의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

자전거가 주행할 때 발전기(500)를 구동시키기 위하여 사용자가 핸들(10)에 구비된 발전기 작동레버(12)를 조작하게 되면 중간기어(543)에 연결된 케이블(12c)의 당김이 해제되도록 되어 있다.

앞바퀴축(4)에 일체로 연장 설치된 평행축(4a)상에 장착된 중간기어(543)가 회전자 기어(542)로부터 좌측으로 이탈된 상태에서, 상기와 같이 케이블(12c)의 당김이 해제되는 경우, 상기 중간기어(543)는 스프링(544)의 탄성복원력에 의해 상기 평행축(4a)상에서 도면상의 우측으로 이동하여 회전자 기어(542)와 치합되게 된다.

이와 같이 중간기어(543)가 회전자 기어(542)와 치합되게 되면, 앞바퀴의 회전과 동시에 함께 회전하는 발전기 케이싱(510)의 회전력이 중간기어(543) 및 회전자 기어(542)를 통해 전달되어 회전자(520)는 회전하게 된다.

여기서, 중간기어(543)가 치형부(541)를 통해 발전기 케이싱(510)과 내접된 상태이므로, 중간기어(543)와 발전기 케이싱(510), 앞바퀴는 모두 같은 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 중간기어(543)와 회전자 기어(542)는 서로 외접된 상태이므로, 회전자 기어(542) 및 회전자(520)는 중간기어(543)는 물론 발전기 케이싱(510) 및 앞바퀴와는 반대방향으로 회전하게 된다.

상기와 같이 회전자(520)가 회전하게 되면, 서로 반대로 회전하는 계자(516)와 전기자(521)의 상호작용에 의해 전기가 만들어지고, 이때 생산된 전기가 정류자(530) 및 전선(514)을 통하여 충전식 배터리(400)에 제공되면서 배터리 충전이 이루어진다.

또한, 발전기(500)의 구동을 중지시키고자 사용자가 발전기 작동레버(12)를 반대로 조작하는 경우, 상기 발전기 작동레버(12)에 연결된 케이블(12c)이 당겨지면서 중간기어(543)가 스프링(544)을 압축함과 동시에 회전자 기어(542)로부터 이탈되고, 이때 앞바퀴와 일체로 회전하는 발전기 케이싱(510)의 회전력이 중간기어(543)를 통해 회전자 기어(542) 및 회전자(520)에 전달되지 않게 되기 때문에, 결국 발전기(500)의 구동 및 발전작동은 정지되어진다.

위와 같은 발전기(500)의 구성에서 발전기 케이싱(510)과 회전자(520)는 서로 반대로 회전하게 되므로, 발전기 케이싱(510)의 계자(516)와 회전자(520)의 전기자(521) 또한 서로 반대방향으로 회전하게 되는 바, 어느 하나가 고정된 형태의 기존 발전기에 비하여 회전속도 및 발전량 증가의 장점을 가진다.

이와 같이 하여, 본 발명에서 제공하는 자전거의 경우 내리막길 주행시나 평지에서 페달을 구동할 시에 자전거 핸들(10)에 구비된 에어펌프 작동레버(14)를 조작하여 에어펌프(200)를 가동하고, 이 에어펌프(200)에 의해 제공되는 압축공기가 저압에어탱크(101)에 충전되도록 한다.

이어 사용자는 증압기 온/오프 스위치(160)를 조작하여 증압기(102)를 구동시킬 수 있으며, 이에 저압에어탱크(101)에 충전된 압축공기를 보다 고압으로 증압시켜 고압에어탱크(103) 내에 충전시킬 수가 있다.

위와 같이 고압에어탱크(103) 내에 고압의 압축공기를 충전한 상태에서 오르막길 주행시 또는 장거리 주행시에는 자전거 핸들(10)에 구비된 속도조절기 겸용 가열기 작동레버(11)를 조작하여 가열기(21)를 작동시킴과 동시에 에어모터(300)를 가동함으로써 오르막길이나 장거리의 경우에도 힘들이지 않고 손쉽게 주행할 수 있다.

특히, 본 발명의 자전거에 통상의 기어변속기를 동시에 적용하는 경우 오르막길에서 저단기어를 넣은 뒤 속도를 느리게 하여 에어모터(300)를 가동시키게 되면 자전거를 힘들이지 않고 쉽게 주행시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 뒷바퀴 구동에 연동하여 임펠러가 회전함으로써 외부 공기를 흡입 및 압축하여 제공하는 에어펌프와; 이 에어펌프의 구동에 의해 제공되는 압축공기가 최초 저장될 수 있게 된 저압에어탱크, 이 저압에어탱크의 압축공기를 받아 고압으로 증압시키는 증압기, 이 증압기에 의해 증압된 고압의 압축공기가 저장될 수 있게 된 고압에어탱크로 이루어진 에어탱크와; 상기 고압에어탱크부터 제공되는 고압의 압축공기를 동력으로 하여 뒷바퀴를 구동시키는 에어모터 등을 구비하여, 내리막길 주행시나 페달 조작시 등에는 에어펌프를 작동시켜 압축공기를 얻고, 오르막길 주행시 등에는 압축공기로 에어모터를 작동시켜 뒷바퀴를 구동시킬 수 있는 자전거를 제공함으로써, 비탈길과 같은 경사진 도로를 쉽게 오를 수 있고, 장거리 주행시에도 힘들이지 않고 보다 편리하게 자전거를 탈 수 있는 장점을 제공한다.

Claims (18)

1. 삭제
2. 자전거의 프레임상에 고정되며, 자전거 핸들에 구비된 속도조절기 겸용 가열기 작동레버에 케이블로 연결되어 토출되는 공기량을 조절하기 위한 공기량 조절밸브, 하기 에어펌프로 연결되어 공기를 공급받기 위한 에어펌프측 공기관을 가지면서 에어펌프에서 공급되는 압축공기를 저장하게 되고, 상기 공기량 조절밸브에서 하기 에어모터로 연결되는 공기관을 통해 압축공기를 공급하게 되는 에어탱크와;

   자전거 뒷바퀴 중심위치의 고정축인 뒷바퀴축의 일측 주변으로 설치되고, 뒷바퀴의 회전력에 의해 공기를 흡입 및 압축하는 펌핑수단, 자전거 핸들에 구비된 에어펌프 작동레버의 조작에 따라 뒷바퀴로부터 펌핑수단으로의 회전력 전달을 단속하는 단속수단을 가지며, 이 단속수단을 통해 뒷바퀴의 회전력을 전달받은 상기 펌핑수단이 구동되면서 상기 에어탱크로 압축공기를 공급하게 되는 에어펌프와;

   상기 뒷바퀴축의 타측 주변으로 고정 설치된 케이싱, 이 케이싱 내에서 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 회전하는 회전체, 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 동작하여 상기 회전체를 뒷바퀴와 일체 회전하는 체인기어에 회전력 전달이 가능하도록 접속시키는 에어클러치를 가지며, 이 에어클러치를 통해 상기 회전체의 회전력을 전달하여 체인기어 및 뒷바퀴를 구동시키는 에어모터와;

   전원 제공을 위한 충전식 배터리 및 이 배터리의 충전을 위하여 앞바퀴의 회전력을 제공받아 전기를 발생시켜 상기 배터리에 제공하는 발전기;

   를 포함하여 이루어진 에어모터를 갖는 자전거에 있어서,

   상기 에어탱크는,

   상기 에어펌프측 공기관이 연결되어 에어펌프가 제공하는 압축공기가 충전되는 저압에어탱크와;

   상기 배터리의 전원에 의해 작동하여 상기 저압에어탱크로부터 압축공기를 제공받아 고압으로 증압시켜 제공하는 증압기와;

   상기 증압기로부터 제공되는 고압의 압축공기가 충전되고, 상기 공기량 조절밸브가 설치되어 상기 에어모터로 연결되는 공기관을 통해 상기 회전체 및 에어클러치의 작동을 위한 압축공기를 공급하게 되는 고압에어탱크;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 고압에어탱크 내에는 상기 속도조절기 겸용 가열기 작동레버의 내부에 구성된 스위치 단자를 통해 상기 배터리의 전원을 인가받을 수 있도록 연결되어 상기 속도조절기 겸용 가열기 작동레버의 조작에 따라 온/오프되는 가열기가 설치되 는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 증압기는,

   케이싱 내부 좌우 양측으로 영구자석을 포함하는 자성구조체가 설치되어 있으면서 케이싱 좌우 양단에는 압력조절밸브가 설치되어 있고, 중앙부에 전자석 구조체를 구비하여 그 전자석에 인가되는 전류의 방향이 교번되면서 상기 양측의 영구자석과 전자석간에 작용하는 자기력에 의해 좌우 왕복이동하게 되는 피스톤이 상기 케이싱 내에 내장된 구성으로 되어 있으며, 저압에어탱크로부터 하기 자동속도조절기 및 공기공급관을 거쳐 제공된 압축공기를 상기 피스톤이 왕복이동하면서 고압으로 압축하여 고압에어탱크로 제공하게 되는 증압기 본체와;

   상기 증압기 본체의 해당 압력조절밸브로부터 케이싱 양단으로 공기관이 연결되어 있으면서 저압에어탱크로부터 연결된 공기흡입관의 분기관 및 상기 증압기 본체로 연결된 공기공급관이 설치되어 있으며, 케이싱 내부에는 상기 증압기 본체의 피스톤에 의해 압축되어 상기 각 압력조절밸브 및 공기관을 통해 케이싱 양단으로 제공되는 압축공기의 작용에 의해 좌우 왕복이동하게 되는 피스톤이 내장되고, 이 피스톤의 왕복이동에 의해 상기 증압기 본체 내 피스톤의 전자석 구조체로 인가되는 배터리 전류의 방향을 교번시켜주는 전류방향 교번기구를 가지는 자동속도조절기와;

   증압기 작동을 온/오프하기 위한 스위치로서, 상기 배터리와 자동속도조절기의 전류방향 교번기구 사이에 설치되어 온/오프 조작상태에 따라 배터리의 전원을 선택적으로 인가하게 되는 증압기 온/오프 스위치;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 증압기 본체의 케이싱은,

   양 측면으로 상기 영구자석을 포함한 자성구조체가 고정 설치되는 부분이면서 피스톤 중앙부 및 이에 설치된 전자석 구조체의 좌우 이동 공간이 되고, 내측면에는 상기 전류방향 교번기구로부터 인가되는 전원을 전자석 구조체에 상시 연결하기 위한 두 전선레일이 피스톤 이동방향을 따라 나란히 설치된 원통형의 케이싱 중앙부와;

   이 케이싱 중앙부에 양 측방으로 일체화되어 케이싱 중앙부의 내부공간과 연통된 내부공간을 가지면서 각 내부공간에서 피스톤의 각 선단에 의해 실제 공기 압축이 이루어지는 좌우측의 원통형 실린더;

   가 일체로 된 구조로 되어 있고, 상기 케이싱 중앙부의 좌우 양측으로는 자동속도조절기 케이싱과의 사이에 상기 공기공급관이 각각 연결 설치되는 동시에 반대쪽 실린더의 단부와의 사이에 연결된 공기이동관이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
6. 청구항 4 또는 5에 있어서,

   상기 각 자성구조체는 상기 피스톤의 전자석 구조체가 자기력에 의해 부착되는 부분인 링형상의 고정철편과, 이 고정철편 일면에 등간격 고정 설치되고 상기 케이싱 중앙부의 각 측면에 형성한 해당 영구자석 고정홈에 삽입되는 복수개의 영구자석으로 구성되고, 상기 두 자성구조체의 고정철편이 서로 같은 극성을 가지도록 영구자석들이 배치되는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
7. 청구항 4 또는 5에 있어서,

   상기 전자석 구조체가 증압기 본체 내 피스톤 중앙부 주변으로 배치되고 하나의 코일이 직렬형태로 감겨져 구성되는 복수개의 전자석과, 이 복수개의 전자석들을 좌우 양측에서 고정하는 링형상의 고정철편 2개를 포함하여 이루어지되, 전원 인가시에 같은 방향쪽 부분이 같은 극성을 가질 수 있도록 상기 전자석들에 코일이 모두 같은 방향으로 감겨져 있고, 상기 전자석 구조체 안쪽으로 피스톤 중앙부가 끼워진 뒤 전자석 구조체 바깥쪽으로는 부도체 재질의 고정캡이 씌워지며, 이 고정캡의 표면에는 상기 전자석 코일의 일단과 타단이 각각 연결되어 있으면서 상기 해당 전선레일에 상시 접속되는 두 접점단자가 설치되는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
8. 청구항 4에 있어서,

   상기 공기흡입관의 분기관은 상기 자동속도조절기 케이싱의 좌우 양측으로 각각 연결 설치되되, 내부의 피스톤이 어느 한쪽으로 이동한 상태에서 피스톤 위치에 따라 어느 한쪽의 분기관이 선택적으로 열릴 수 있는 좌우 양측의 위치에 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
9. 청구항 4 또는 5에 있어서,

   상기 각 공기공급관은 상기 자동속도조절기 케이싱 내 피스톤이 어느 한쪽으로 이동한 상태에서 피스톤 위치에 따라 어느 한쪽의 공기공급관이 선택적으로 열릴 수 있는 자동속도조절기 케이싱 좌우 양측의 위치에 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
10. 청구항 4에 있어서,

    상기 전류방향 교번기구가,

    상기 자동속도조절기 내 피스톤에 설치되어 하기 입력측 전선레일부와 출력측 전선레일부를 상호간에 전기접속시키는 전선레일 연결봉과;

    상기 자동속도조절기 케이싱의 내측면에 설치되어 케이싱의 배터리 연결단자에 연결된 입력측 전선레일부와, 케이싱의 증압기 본체 연결단자에 연결된 출력측 전선레일부로 이루어지고, 상기 전선레일 연결봉의 접속위치에 따라 전류방향이 변경되는 전선레일 구조;

    로 구성되는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 입력측 전선레일부가 케이싱 내측면 일측에 피스톤 좌우 이동방향을 따라 길게 일직선 배치되고 상호간 측방으로 소정 간격을 두고 떨어져 설치되는 2개 한 쌍의 전선레일과, 일직선 배치된 상기 두 전선레일과 나란하게 역시 일직선 배치되어 상호간 측방으로 소정 간격을 두고 떨어져 설치되는 2개 한 쌍의 전선레일로 이루어지되, 상기 4개의 전선레일 중 대각선 방향의 전선레일끼리 서로 연결되어 있는 동시에 일직선 배치된 상기 일측 한 쌍의 두 전선레일이 각 배터리 연결단자에 하나씩 연결된 구조로 되어 있고;

    상기 출력측 전선레일부는 케이싱 내측면에서 상기 전선레일 연결봉을 통해 해당 쌍의 전선레일과 연결될 수 있도록 상기 입력측 전선레일부와 대향된 위치에 나란히 설치되고 해당 증압기 본체 연결단자에 하나씩 연결되는 2개의 전선레일로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
12. 청구항 10 또는 11에 있어서,

    상기 전선레일 연결봉은 상기 피스톤에 서로 나란하게 설치된 2개로 구성되고, 각 전선레일 연결봉이 상기 피스톤과 함께 좌우로 위치 이동이 이루어지면서 양단이 출력측 전선레일부의 해당 전선레일과, 입력측 전선레일부의 두 전선레일 쌍 중 대응되는 같은 쪽 전선레일 쌍에 각각 접촉하여 전기접속하도록 된 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
13. 자전거의 프레임상에 고정되며, 자전거 핸들에 구비된 속도조절기 겸용 가열기 작동레버에 케이블로 연결되어 토출되는 공기량을 조절하기 위한 공기량 조절밸브, 하기 에어펌프로 연결되어 공기를 공급받기 위한 에어펌프측 공기관을 가지면서 에어펌프에서 공급되는 압축공기를 저장하게 되고, 상기 공기량 조절밸브에서 하기 에어모터로 연결되는 공기관을 통해 압축공기를 공급하게 되는 에어탱크와;

    자전거 뒷바퀴 중심위치의 고정축인 뒷바퀴축의 일측 주변으로 설치되고, 뒷바퀴의 회전력에 의해 공기를 흡입 및 압축하는 펌핑수단, 자전거 핸들에 구비된 에어펌프 작동레버의 조작에 따라 뒷바퀴로부터 펌핑수단으로의 회전력 전달을 단속하는 단속수단을 가지며, 이 단속수단을 통해 뒷바퀴의 회전력을 전달받은 상기 펌핑수단이 구동되면서 상기 에어탱크로 압축공기를 공급하게 되는 에어펌프와;

    상기 뒷바퀴축의 타측 주변으로 고정 설치된 케이싱, 이 케이싱 내에서 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 회전하는 회전체, 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 동작하여 상기 회전체를 뒷바퀴와 일체 회전하는 체인기어에 회전력 전달이 가능하도록 접속시키는 에어클러치를 가지며, 이 에어클러치를 통해 상기 회전체의 회전력을 전달하여 체인기어 및 뒷바퀴를 구동시키는 에어모터와;

    전원 제공을 위한 충전식 배터리 및 이 배터리의 충전을 위하여 앞바퀴의 회전력을 제공받아 전기를 발생시켜 상기 배터리에 제공하는 발전기;

    를 포함하여 이루어진 에어모터를 갖는 자전거에 있어서,

    상기 에어펌프가, 뒷바퀴축 일측으로 회전 가능하게 설치되고 뒷바퀴 및 체인기어와 일체로 되어 함께 회전하도록 된 케이싱과, 상기 펌핑수단으로서 상기 케이싱 내부의 뒷바퀴축상에 회전 가능하게 설치되어 하기 단속기구를 매개로 하여 상기 케이싱과 연결되고 상기 케이싱의 회전력을 전달받아 공기를 흡입 및 압축하는 스크류식 임펠러와, 상기 단속수단으로서 상기 케이싱과 스크류식 임펠러간 회전력 전달을 단속하며 상기 에어펌프 작동레버와 케이블을 통해 연결된 단속기구를 포함하여 이루어지고;

    공기토출공이 뒷바퀴축 일단부 측면 위치에서 끝단쪽으로 관통 형성되어 있으면서 상기 에어펌프측 공기관이 뒷바퀴축 일단부에 나사 체결방식으로 체결된 공기관 연결너트에 연결되어, 상기 스크류식 임펠러에 의해 압축된 공기가 상기 공기토출공 및 공기관을 통해 에어탱크로 제공되도록 한 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 단속기구가 상기 케이싱 일측을 반경방향으로 확장시켜 구비한 확장부의 내주면상에 형성된 치형부와, 상기 스크류식 임펠러의 일단에 일체로 설치된 임펠러 기어와, 뒷바퀴축에 고정 설치된 평행축상에 스프링에 의해 탄력지지된 상태로 설치되어 있으면서 상기 에어펌프 작동레버의 케이블이 연결되고 상기 치형부에 내접된 상태로 상기 임펠러 기어에 치합되는 중간기어를 포함하여 이루어지고,

    상기 중간기어가 케이블에 의해 당겨지면서 임펠러 기어로부터 이탈되는 한편 상기 스프링의 탄성력에 의해 위치 복원되면서 임펠러 기어와 치합되는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
15. 자전거의 프레임상에 고정되며, 자전거 핸들에 구비된 속도조절기 겸용 가열기 작동레버에 케이블로 연결되어 토출되는 공기량을 조절하기 위한 공기량 조절밸브, 하기 에어펌프로 연결되어 공기를 공급받기 위한 에어펌프측 공기관을 가지면서 에어펌프에서 공급되는 압축공기를 저장하게 되고, 상기 공기량 조절밸브에서 하기 에어모터로 연결되는 공기관을 통해 압축공기를 공급하게 되는 에어탱크와;

    자전거 뒷바퀴 중심위치의 고정축인 뒷바퀴축의 일측 주변으로 설치되고, 뒷바퀴의 회전력에 의해 공기를 흡입 및 압축하는 펌핑수단, 자전거 핸들에 구비된 에어펌프 작동레버의 조작에 따라 뒷바퀴로부터 펌핑수단으로의 회전력 전달을 단속하는 단속수단을 가지며, 이 단속수단을 통해 뒷바퀴의 회전력을 전달받은 상기 펌핑수단이 구동되면서 상기 에어탱크로 압축공기를 공급하게 되는 에어펌프와;

    상기 뒷바퀴축의 타측 주변으로 고정 설치된 케이싱, 이 케이싱 내에서 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 회전하는 회전체, 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 동작하여 상기 회전체를 뒷바퀴와 일체 회전하는 체인기어에 회전력 전달이 가능하도록 접속시키는 에어클러치를 가지며, 이 에어클러치를 통해 상기 회전체의 회전력을 전달하여 체인기어 및 뒷바퀴를 구동시키는 에어모터와;

    전원 제공을 위한 충전식 배터리 및 이 배터리의 충전을 위하여 앞바퀴의 회전력을 제공받아 전기를 발생시켜 상기 배터리에 제공하는 발전기;

    를 포함하여 이루어진 에어모터를 갖는 자전거에 있어서,

    상기 에어모터의 케이싱 일측에는 상기 공기량 조절밸브로부터 연결된 공기관이 연결됨과 동시에 타측으로는 상기 회전체를 회전시킨 공기를 배출하기 위한 배출구가 형성 구비되고, 상기 에어모터의 회전체가 뒷바퀴축상의 로터 및 이 로터상에 장착된 다수개의 베인으로 구성되어 베인에 작용하는 압축공기에 의해 회전될 수 있게 되어 있으며, 상기 에어클러치가 상기 로터의 중심부분에서 뒷바퀴축을 따라 측방으로 길게 연장 형성된 구조의 클러치판 체결부와 체인기어 일측면에 일체 설치된 체인기어 클러치판 사이의 회전력 전달을 단속하도록 된 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
16. 청구항 15에 있어서,

    상기 에어클러치는,

    뒷바퀴축 주변으로 별도 내부공간을 가지도록 하여 상기 케이싱에 일체 형성되어 구비되고, 상기 공기량 조절밸브로부터 연결된 공기관에서 분기된 에어클러치 공기관이 연결되는 피스톤 하우징과;

    이 피스톤 하우징 내부에 뒷바퀴축의 축방향을 따라 전후 이동 가능하게 설치되고, 상기 에어클러치 공기관으로 유입된 압축공기의 압력작용에 의해 축방향 이동하여 하기 구동측 클러치판을 체인기어 클러치판쪽으로 밀어주는 피스톤과;

    상기 피스톤과의 사이에 베어링이 개재된 상태로 설치되어 그 반대쪽에서 상기 클러치판 체결부의 스프링 지지단과의 사이에 설치된 스프링에 의해 탄력지지되는 동시에 상기 회전체 로터의 클러치판 체결부 외주상에 스플라인 결합 형태로 장착되고, 상기 피스톤이 미는 힘에 의해 축방향 이동하여 체인기어 클러치판과 회전력 전달 가능하게 접속되는 구동측 클러치판;

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
17. 자전거의 프레임상에 고정되며, 자전거 핸들에 구비된 속도조절기 겸용 가열기 작동레버에 케이블로 연결되어 토출되는 공기량을 조절하기 위한 공기량 조절밸브, 하기 에어펌프로 연결되어 공기를 공급받기 위한 에어펌프측 공기관을 가지면서 에어펌프에서 공급되는 압축공기를 저장하게 되고, 상기 공기량 조절밸브에서 하기 에어모터로 연결되는 공기관을 통해 압축공기를 공급하게 되는 에어탱크와;

    자전거 뒷바퀴 중심위치의 고정축인 뒷바퀴축의 일측 주변으로 설치되고, 뒷바퀴의 회전력에 의해 공기를 흡입 및 압축하는 펌핑수단, 자전거 핸들에 구비된 에어펌프 작동레버의 조작에 따라 뒷바퀴로부터 펌핑수단으로의 회전력 전달을 단속하는 단속수단을 가지며, 이 단속수단을 통해 뒷바퀴의 회전력을 전달받은 상기 펌핑수단이 구동되면서 상기 에어탱크로 압축공기를 공급하게 되는 에어펌프와;

    상기 뒷바퀴축의 타측 주변으로 고정 설치된 케이싱, 이 케이싱 내에서 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 회전하는 회전체, 상기 공기량 조절밸브를 통해 공급되는 압축공기에 의해 동작하여 상기 회전체를 뒷바퀴와 일체 회전하는 체인기어에 회전력 전달이 가능하도록 접속시키는 에어클러치를 가지며, 이 에어클러치를 통해 상기 회전체의 회전력을 전달하여 체인기어 및 뒷바퀴를 구동시키는 에어모터와;

    전원 제공을 위한 충전식 배터리 및 이 배터리의 충전을 위하여 앞바퀴의 회전력을 제공받아 전기를 발생시켜 상기 배터리에 제공하는 발전기;

    를 포함하여 이루어진 에어모터를 갖는 자전거에 있어서,

    상기 발전기는,

    자전거 앞바퀴 중심위치의 고정축인 앞바퀴축상에 회전 가능하게 설치되고, 앞바퀴와 일체로 되어 함께 회전하도록 되어 있으면서 내측면에는 하기 전기자 주위를 둘러싼 배치구조의 계자가 장착된 케이싱과;

    이 케이싱 내부에서 앞바퀴축상에 회전 가능하게 설치되고, 케이싱의 회전력을 전달받아 반대로 회전될 수 있도록 하기 단속기구를 매개로 하여 케이싱과 연결되며, 상기 계자 안쪽으로 위치되는 전기자를 가지는 회전자와;

    앞바퀴축상에 설치되어 상기 계자 및 전기자의 상호작용에 의해 생성된 전기를 외부 연결된 전선을 통해 상기 배터리로 제공하는 정류자와;

    상기 케이싱와 회전자 사이에 설치되고, 자전거 핸들에 구비된 발전기 작동레버와 케이블을 통해 연결되어 레버 조작에 따라 케이싱과 회전자간 회전력 전달을 선택적으로 단속하는 단속기구;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.
18. 청구항 17에 있어서,

    상기 단속기구가 상기 케이싱 일측을 반경방향으로 확장시켜 구비한 확장부 의 내주면상에 형성된 치형부와, 상기 회전자 일단에 일체로 설치된 회전자 기어와, 뒷바퀴축에 고정 설치된 평행축상에 스프링에 의해 탄력지지된 상태로 설치되어 있으면서 상기 발전기 작동레버의 케이블이 연결되고 상기 치형부에 내접된 상태로 상기 회전자 기어에 치합되는 중간기어를 포함하여 이루어지고,

    상기 중간기어가 케이블에 의해 당겨지면서 회전자 기어로부터 이탈되는 한편 상기 스프링의 탄성력에 의해 위치 복원되면서 회전자 기어와 치합되는 것을 특징으로 하는 에어모터를 갖는 자전거.

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