KR100953745B1 - 하이브리드 모터스쿠터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 운전자가 별도의 조작없이 전기 모터에 의한 후륜 구동과 내연 엔진에 의한 후륜 구동을 선택적으로 또는 동시에 할 수 있는 하이브리드 모터스쿠터에 관한 것으로, 미션이 후륜 외측에 마련되어 내연 엔진의 구동력이 미션의 드라이브 샤프트에 의하여 후륜에 직접 전달되는 모터스쿠터에 있어서, 상기 미션 반대쪽 리어 쿠션 조인트에 의하여 회전이 불가능하도록 고정된 후륜 중심축에 원주형 직류모터 전기자를 고정하고, 후륜 림 내부에 영구자석들이 내주면을 따라 부착된 환형 요크를 마련하여 상기 직류모터 전기자 및 환형 요크로 이루어지는 전기 모터를 구성하되, 상기 후륜의 미션측에는, 테두리가 상기 후륜 림 또는 환형 요크와 동심원을 이루면서 후륜 림 또는 환형 요크에 결합되고 외측 중심부가 상기 미션의 드라이브 샤프트와 동력 전달이 가능하도록 결합되며 내측 중심부가 상기 후륜 중심축 말단부와 동력 전달이 차단되도록 결합 된 구동 캡을 구비한 것을 특징으로 한다.
Figure R1020090082887
하이브리드, 모터스쿠터

Description

하이브리드 모터스쿠터{HYBRID MOTORSCOOTER}
본 발명은 하이브리드 모터스쿠터에 관한 것으로, 더 상세하게는 운전자가 별도의 조작없이 전기 모터에 의한 후륜 구동과 내연 엔진에 의한 후륜 구동을 선택적으로 또는 동시에 할 수 있는 하이브리드 모터스쿠터에 관한 것이다.
모터스쿠터은 도심 내에서의 우편 배달, 음식 배달, 물품 배달 등의 소규모 화물의 운반 목적으로 사용되는 경우가 대부분이다. 종래 모터스쿠터는 동력원으로 2사이클 가솔린 내연 엔진 또는 4사이클 가솔린 내연 엔진을 사용하여 왔다. 내연 엔진은 큰 출력 및 토크로 인하여 모터스쿠터가 가파른 언덕을 손쉽게 오를 수 있게 한다.
그러나, 내연 엔진은 연소 된 가솔린에서 발생하는 배기가스를 배출하고 가속시에 엔진에서 큰 소음이 발생하기 때문에 아파트, 주택가 등의 주거 지역이나 상기 밀집지역 등 도심에서 사용하기 부적합하다. 도심의 공기를 오염시키고 특히 야간에 는 주거지역에서 소음 공해의 원인이 되기 때문이다. 모터스쿠터의 주행로는 가파른 언덕만 있는 것이 아니라, 평지나 내리막 길도 있고, 실제 도심 내에서, 단거리 이동, 우편 배달, 음식 배달, 소량 물품 배달 등의 목적으로 사용되는 모터스쿠터는 그 주행로의 대부분이 평지에 가깝고 그 일부만이 가파른 언덕이나 내리막이다. 이러한 주행로를 주행하는 모터스쿠터를 기동하는데 내연 엔진을 사용할 경우 연료 소비가 불필요하게 많이 낭비된다. 평지나 내리막 길을 달릴 때와 같이 큰 추진력이 불필요한 때에도 내연 엔진은 계속 가동되어 있어야 하기 때문이다.
본원 출원인은 상술한 문제를 해결할 수 있는 하이브리드 모터사이클을 개발하여 한국 특허출원번호 10-2009-27272호로 특허출원한 바 있다. 본원 출원인은, 위 10-2009-27272호 발명에서, 바디 전반부에 내연 엔진 및 밋션이 설치되고, 동력이 체인 및 스프로킷에 의하여 후륜에 전달되는 모터사이클에 적용될 수 있는 동력 전환 장치를 개시하였다.
그러나, 모터스쿠터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진이 바디 후반부에 설치되고 미션이 후륜 외측에 마련되어 별도의 체인이나 스프로킷 없이 내연 엔진의 구동력이 미션의 드라이브 샤프트에 의하여 후륜에 직접 전달된다. 또한, 미션의 드라이브 샤프트는 휠디스크 또는 휠허브에 중심에 삽입된 후 고정되고, 드라이브 샤프트가 회전하면 여기에 고정된 휠디스크 또는 휠허브가 회전하여 후륜이 구르게 된다. 따라서, 모터스쿠터에는 위 10-2009-27272호 발명의 동력 전환 장치가 적용될 수 없다.
상술한 종래 내연 엔진에 의해 기동하는 모터스쿠터의 단점을 해결하고자 안출된 본 발명은 운전자가 별도의 조작없이 전기 모터에 의한 후륜 구동과 내연 엔진에 의한 후륜 구동을 선택적으로 또는 동시에 할 수 있는 하이브리드 모터스쿠터를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기 모터에 의한 후륜 구동과 내연 엔진에 의한 후륜 구동을 선택적으로 또는 동시에 할 수 있으면서도, 직류모터 전기자와 요크 자석간의 간극을 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 하이브리드 모터스쿠터을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하고자 하는 본 발명은 미션이 후륜 외측에 마련되어 내연 엔진의 구동력이 미션의 드라이브 샤프트에 의하여 후륜에 직접 전달되는 모터스쿠터에 있어서, 상기 미션 반대쪽 리어 쿠션 조인트에 의하여 회전이 불가능하도록 고정된 후륜 중심축에 원주형 직류모터 전기자를 고정하고, 후륜 림 내부에 영구자석들이 내주면을 따라 부착된 환형 요크를 마련하여 상기 직류모터 전기자 및 환형 요크로 이루어지는 전기 모터를 구성하되, 상기 후륜의 미션측에는, 테두리가 상기 후륜 림 또는 환형 요크와 동심원을 이루면서 후륜 림 또는 환형 요크에 결합되고 외측 중심부가 상기 미션의 드라이브 샤프트와 동력 전달이 가능하도록 결합되며 내측 중심부가 상기 후륜 중심축 말단부와 동력 전달이 차단되도록 결합 된 구동 캡을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 미션의 드라이브 샤프트의 말단에는 스플라인 축을 형성하고, 상기 구동 캡의 외측 중심부에는 상기 스플라인 축에 결합되는 스플라인 보스를 형성하며, 상기 구동 캡의 내측 중심부에는 베어링 홀더를 형성하고, 상기 후륜 중심축 말단부에는 외륜이 상기 베어링 홀더에 고정되고 내륜이 상기 후륜 중심축 말단부에 고정되는 베어링을 구비하는 것이 바람직하다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 후륜 중심축이 고정된 상태에서, 내연 엔진이 가동되면, 미션의 드라이브 샤프트와 구동 캡에 의하여 요크, 림 및 타이어에 회전력이 전달되고, 직류모터 전기자에 전력이 투입되면, 요크, 림, 구동 캡 및 타이어에 회전력이 발생하게 되므로, 사용자는 별도의 조작없이 내연 엔진이나 전기 모터 중 어느 하나를 기동시키거나,이들 동력원 모두를 동시에 기동시켜, 모터스쿠터를 운행할 수 있고, 이 때, 고정된 후륜 중심축이 회전하는 구동 캡의 중심부에서 구동 캡을 지지하므로, 후륜 중심축에 고정된 직류모터 전기자와 요크에 고정된 자석 간에 일정한 간극이 유지될 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 모터스쿠터의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 모터스쿠터의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 내연 엔진(3)이 시트 하부에 배치되고, 클러치 박스(5) 및 미션 박스(7)가 모두 후륜(13) 외측에 구비된 모터스쿠터(motorscooter)에 적용됨을 알 수 있다. 모터스쿠터는, 내연 엔진(3)의 동력이 벨트식 무단변속 방법으로 클러치 아우터에 전달되고, 클러치의 아우터와 클러치의 드리븐 풀리가 접촉되면 클러치의 아우터에 전달된 동력이 미션에 전달되며, 미션에 전달된 동력은 드라이브 샤프트(도 4의 부호 41)에 의하여 후륜(13)에 연결된다. 이처럼, 모터스쿠터는 미션이 후륜(13) 외측에 마련되어 내연 엔진(3)의 구동력이 미션의 드라이브 샤프트(도 4의 부호 41)에 의하여 후륜(13)에 직접 전달되는 것이다.
도 2a는 도 1a에 도시된 하이브리드 모터스쿠터의 후륜에 대한 분해사시도이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 후륜에 대한 결합사시도이고, 도 3은 도 2a에 도시된 후륜에 대한 반대 방향에서 본 결합사시도이고, 도 4는 드라이브 샤프트에 본 발명에 따른 후륜을 결합하는 방법을 보여주는 분해사시도이고, 도 4는 드라이브 샤프트에 본 발명에 따른 후륜을 결합하는 방법을 보여주는 조립사시도이다.
우선 도 4를 참조하면, 본 발명의 특징 중 하나는 후륜 중심축(25)에 미션의 드라이브 샤프트(41)의 동력이 전달되지 못하도록 분리하고, 이를 상기 미션 반대쪽 리어 쿠션(49)의 조인트(47)에 볼트(b2)에 의하여 회전이 불가능하도록 고정한 데 있다. 종래 모터스쿠터에서는 상기 드라이브 샤프트(41)가 후륜 중심에 삽입되어 회전하면서 후륜 중심축 역할을 한 것과 달리 본 발명에 따른 후륜 중심축은 드라이브 샤프트(41)와 동력 전달측면에서 분리되고 회전하지 못하도록 고정된 데 특징이 있는 것이다.
대신, 본 발명에서는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 고정된 후륜 중심축(25)에 원주형 직류모터 전기자(29)가 고정 설치되고, 상기 직류모터 고정자(29)에 밧데리의 전력을 공급하는 전원선(27)이 마련된다. 또한, 후륜 타이어 내측 림(15) 내부에는 판형 영구자석(23)들이 내주면을 따라 서로 인접하여 촘촘하게 부착된 환형 요크(21)가 마련된다. 이렇게 구성함으로써, 상기 직류모터 전기자(29)와 및 환형 요크(21)는 직류모터를 구성하게 되고, 상기 직류모터 전기자(29)를 상기 후륜 중심축(25)에 고정하고, 상기 후륜 중심축(25)을 다시 상기 리어 쿠션(49)의 조인트(47)에 고정한 상태에서 상기 직류모터 전기자(29)에 직류 전류를 투입하면, 상기 요크(21)가 상기 직류모터 전기자(29)를 중심으로 회전하게 되고, 그 결과, 상기 요크(21)에 고정된 림(15)과 타이어가 상기 직류모터 전기자(29)를 중심으로 회전하게 된다. 이 때, 요크(21) 및 림(15)이 안정적으로 회전하도록 상기 요 크의 개방된 양측면 중, 미션측 반대 방향(즉, 브레이크 디스크 설치 방향)에는, 원반 형태의 휠디스크(17)를 부착하고, 그 중심부에 상기 후륜 중심축(25)이 관통하게 하며, 상기 휠디스크(17)와 후륜 중심축(25) 사이에는 베어링(19)을 마련한다.
도 2a 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 특징은 상기 후륜(13)의 미션측에 상기 미션의 드라이브 샤프트(41)의 회전력을, 상기 후륜 중심축(25)이 아닌, 후륜 림(15)이나 환형 요크(21)에 전달할 수 있는 구동 캡(33)을 구비한 데 있다. 이를 위해, 상기 구동 캡(33)은 전체적으로 상기 휠디스크(17)와 대칭 구조를 이루는 원반 형상을 가지며, 그 테두리(35)가 상기 후륜 림(15) 또는 환형 요크(21)와 동심원을 이루면서 후륜 림(15) 또는 환형 요크(21)에 결합 되고(도면에는 요크에 결합된 것을 도시하였으나, 림에 결합되어도 무방함), 외측 중심부가 상기 미션의 드라이브 샤프트(41)와 동력 전달이 가능하도록 결합 된다. 상기 구동 캡(33)의 외측 중심부에서 미션의 드라이브 샤프트(41)와 동력 전달이 이루어지도록, 도 2a 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 미션의 드라이브 샤프트(41)의 말단에는 스플라인 축을 형성하고, 상기 구동 캡(33)의 외측 중심부에는 상기 스플라인 축에 결합되는 스플라인 보스(37)를 형성하는 것이 바람직하다.
이렇게 함으로써, 상기 내연 엔진(3) 동력은 미션이 드라이브 샤프트(41)를 거쳐서, 상기 구동 캡(33)에 전달되고, 상기 구동 캡(33)의 동력은 후륜 중심축(25)이 아닌, 후륜 요크(21) 또는 림(15)에 전달되며, 상기 요크(21) 또는 림(15)은 고정된 직류모터 전기자(29) 및 후륜 중심축(25)을 중심으로 회전하게 된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 구동 캡(33)의 내측 중심부에는 베어링 홀더(39)를 형성하고, 상기 후륜 중심축(25) 말단부에는 외륜이 상기 베어링 홀더(39)에 내면에 고정되고 내륜이 상기 후륜 중심축(25) 말단부에 외면에 고정되는 베어링(31)을 구비하면, 상기 구동 캡(33)의 동력은 상기 후륜 중심축(25)에 전달되지 않고 차단되지만, 상기 구동 캡(33)의 베어링 홀더(39) 및 이에 장착된 베어링(31)은 회전할 때도 상기 후륜 중심축(25)을 안정적으로 지지하므로, 상기 휠디스크(17)의 베어링(19)과 함께, 상기 직류모터 전기자(29)와 요크의 영구자석간의 간극을 항상 일정하게 유지시켜 주게 된다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 사용자는 내연 엔진(3)을 구동시켜, 고정된 후륜 중심축(25)을 중심으로 후륜 요크 또는 림를 회전시켜 주행할 수도 있고, 상기 직류모터 전기자에 전원선을 통하여 밧데리의 전력을 공급함으로써, 고정된 후륜 중심축(25)을 중심으로 후륜 요크 또는 림을 회전시켜 주행할 수 있으므로, 별도의 동력 전환 조작없이, 가파른 언덕을 오를 때에는 내연 엔진을 사용하고, 평지나 내리막에서는 전기 모터를 사용하여 주행할 수 있게 되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 모터스쿠터의 측면도이다.
도 2a는 도 1a에 도시된 하이브리드 모터스쿠터의 후륜에 대한 분해사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 후륜에 대한 결합사시도이다.
도 3은 도 2a에 도시된 후륜에 대한 반대 방향에서 본 결합사시도이다.
도 4는 드라이브 샤프트에 본 발명에 따른 후륜을 결합하는 방법을 보여주는 분해사시도이다.
도 4는 드라이브 샤프트에 본 발명에 따른 후륜을 결합하는 방법을 보여주는 조립사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 시트 3 : 내연 엔진
5 : 클러치 박스 7 : 미션 박스
9 : 에어크리너 11 : 리어 휀다
13 : 후륜 15 : 림
17 : 휠디스크 19 : 베어링
21 : 요크 23 : 영구자석
25 : 후륜 중심축 27 : 전원선
29 : 직류모터 전기자 31 : 베어링
33 : 구동 캡 35 : 테두리
37 : 스플라인 보스 39 : 베어링 홀더
41 : 드라이브 샤프트 43 : 미션커버
45 : 브레이크 디스크 b1, b2 :볼트

Claims (2)

  1. 미션이 후륜(13) 외측에 마련되어 내연 엔진(3)의 구동력이 미션의 드라이브 샤프트(41)에 의하여 후륜(13)에 직접 전달되는 모터스쿠터에 있어서,
    상기 미션 반대쪽 리어 쿠션 조인트에 의하여 회전이 불가능하도록 고정된 후륜 중심축(25)에 원주형 직류모터 전기자(29)를 고정하고 후륜 림(15) 내부에 영구자석(23)들이 내주면을 따라 부착된 환형 요크(21)를 마련하여, 상기 직류모터 전기자 (29) 및 환형 요크(21)로 이루어지는 전기 모터를 구성하고,
    상기 후륜(13)의 미션측에는, 테두리가 상기 후륜 림(15) 또는 환형 요크(21)와 동심원을 이루면서 후륜 림(15) 또는 환형 요크(21)에 결합 되고 외측 중심부가 상기 미션의 드라이브 샤프트(41)와 동력 전달이 가능하도록 결합 되며 내측 중심부가 상기 후륜 중심축(25) 말단부와 동력 전달이 차단되도록 결합 된 구동 캡(33)을 구비하되,
    상기 미션의 드라이브 샤프트(41)의 말단에는 스플라인 축을 형성하고, 상기 구동 캡(33)의 외측 중심부에는 상기 스플라인 축에 결합되는 스플라인 보스(37)를 형성하며, 상기 구동 캡(33)의 내측 중심부에는 베어링 홀더(39)를 형성하고, 상기 후륜 중심축(25) 말단부에는 외륜이 상기 베어링 홀더(39)에 고정되고 내륜이 상기 후륜 중심축(25) 말단부에 고정되는 베어링(31)을 구비한 것을 특징으로 하는 하이브리드 모터스쿠터.
  2. 삭제
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