KR100995585B1 - 전기자전거 - Google Patents

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KR100995585B1
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이한철
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이한철
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Abstract

본 발명은 사용자가 페달을 구르지 않을 때, 모터에 의해 페달이 회전되어 불편을 야기하는 것을 방지할 수 있도록 새로운 구조의 전기자전거에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기자전거는 전기모터(100)가 프레임(10)에 장착되어 체인(90)에 연결되므로, 전기모터(100)가 전륜(30) 또는 후륜(50)의 회전축(31,51)에 장착되는 종래의 전기자전거와 달리, 전용의 전기모터(100)를 사용하지 않아서 코스트가 저렴하고 유지 보수가 용이한 장점이 있다. 또한, 후륜(50)의 외주면에 밀착되는 마찰휠(101)을 이용하는 종래의 전기자전거와 달리, 슬립에 의한 동력손실이나 마찰에 의한 저항력이 발생되지 않는 장점이 있다.
전기자전거, 전기모터, 원웨이클러치, 체인, 배터리

Description

전기자전거{electric bicycle}
본 발명은 사용자가 페달을 구르지 않을 때, 모터에 의해 페달이 회전되어 불편을 야기하는 것을 방지할 수 있도록 새로운 구조의 전기자전거에 관한 것이다.
일반적으로, 모터를 이용하여 구동을 할 수 있도록 된 전기자전거는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 안장(11)이 구비된 프레임(10)과; 프레임(10)의 선단부에 방향전환 가능하게 장착된 전륜포크(20)와; 전륜포크(20)의 하단에 회전가능하게 장착된 전륜(30)과; 전륜포크(20)의 상측에 장착된 핸들(40)과; 프레임(10)의 후단에 회전가능하게 장착된 후륜(50); 프레임(10)에 수평방향으로 장착된 구동축(12)에 구비된 페달(60)과; 구동축(12)에 결합된 구동스프로킷(70)과; 후륜(50)에 구비된 종동스프로킷(80)과; 구동스프로킷(70)과 종동스프로킷(80)을 경유하도록 설치되어 구동축(12)의 구동력을 후륜(50)에 전달하는 체인(90)과; 전륜(30) 또는 후륜(50)을 구동시키는 전기모터(100)와; 전기모터(100)에 연결된 제어장치(110) 및 배터리(120)로 이루어진다.
이때, 상기 페달(60)은 구동축(12)의 양단에 결합된 회동바(61)의 선단에 장착되어, 페달(60)을 밟아 굴리므로써 구동축(12)을 회전시킬 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 종동스프로킷(80)은 도시안된 원웨이클러치를 통해 후륜(50)에 연결되어, 자전거가 전진하는 방향으로 상기 페달(60)을 굴릴 때만 동력이 후륜(50)으로 전달되도록 구성된다.
그리고, 상기 전기모터(100)는 전륜(30) 또는 후륜(50)의 회전축(31,51)에 직접 연결되거나, 회전축(31,51)의 내부에 일체로 설치되며, 도1에 도시한 바와 같이, 전기모터(100)에 의해 회전되는 마찰휠(101)을 후륜(50)의 외주면에 밀착시켜, 전기모터(100)가 ON 되면 전륜(30) 또는 후륜(50)을 구동시킬 수 있도록 구성된다.
그리고, 상기 제어장치(110)는 전기모터(100)를 on-off제어하는 제어스위치(111)가 구비되어, 사용자가 제어스위치(111)를 on 시키면 전기모터(100)를 구동시키도록 구성된다.
따라서, 작업자가 발로 페달(60)을 밟아 굴리거나, 제어장치(110)를 조작하여 전기모터(100)를 ON시켜 자전거를 전진시킬 수 있으며, 상기 핸들(40)로 전륜포크(20) 및 전륜(30)의 방향을 조절하여, 자전거의 진행방향을 바꿀 수 있다.
한편, 최근에는 페달(60) 등에 압력센서를 부착하여 사용자가 페달(60)을 구르는 힘에 따라 자동으로 전기모터(100)를 ON-OFF 시키도록 된 전기자전거가 개발되어 널리 사용되고 있다.
이러한 전기자전거는 속도를 내거나 언덕을 올라가기 위해 사용자가 페 달(60)을 강하게 밟으면, 제어장치(110)가 이를 감지하여 전기모터(100)를 작동시키므로써, 사용자가 페달(60)을 밟는 힘을 보조하여, 적은 힘으로도 속도를 내거나 언덕을 올라갈 수 있도록 한다.
따라서, 사용자가 페달(60)을 밟는 힘에 따라 자동으로 전기모터(100)가 ON-OFF 되므로, 별도로 작업자가 제어장치(110)를 작동시켜 전기모터(100)를 ON-OFF시킬 필요가 없으며, 사용이 편리한 장점이 있다.
그런데, 이러한 전기자전거중에서 전기모터(100)가 자전거의 전륜(30) 또는 후륜(50)의 회전축(31,51) 내부에 장착되는 종류의 경우, 전기모터(100)가 회전축(31,51)에 내장될 수 있도록 전용으로 설계하여야 하므로 구조가 복잡하고 코스트가 상승될 뿐 아니라, 전기모터(100)를 유지보수하기 위해서는 전륜(30) 또는 후륜(50)을 분해하여야 하므로 유지 보수가 번거로운 문제점이 있었다. 특히, 전륜(30)의 회전축(31)에 전기모터(100)를 장착한 타입의 경우, 조향감각이 사용자가 페달(60)을 밟아 전진할 때와 전혀 다르기 때문에 사용자가 조향감각에 익숙해지기 전까지는 조향실수 등에 따른 사고가 발생될 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 전기모터(100)에 의해 구동되는 마찰횔을 후륜(50)의 외주면에 밀착시켜 구동하는 종류의 경우, 마찰휠(101)이 미끄러져 동력손실이 발생될 뿐 아니라, 전기모터(100)가 작동되지 않을 때는 후륜(50)과 마찰휠(101) 사이의 마찰에 의한 저항이 발생되어, 페달(60)을 밟는 것이 더욱 힘들어지는 문제점이 있었다.
그리고, 이러한 문제점을 고려하여, 최근에는 후륜(50)의 회전축(51) 내부에 전기모터(100)를 내장한 전기자전거가 가장 일반적으로 사용되고 있는데, 이러한 후륜(50)에 전기자전거에는 다단변속기를 장착하기 어려운 문제점이 있었다.
즉, 자전거의 다단변속기는 지름이 다른 여러개의 종동스프로킷(80)을 후륜(50)의 회전축(51)에 설치하여 체인(90)이 서로 다른 종동스프로킷(80)에 걸리도록 하여 변속기능을 할 수 있도록 구성된다. 그러나 이러한 다단변속기를 설치하기 위해서는 후륜(50)의 회전축(51)에 여러개의 종동스프로킷(80)을 설치하기 위한 공간을 확보하여야 하지만, 자전거는 후륜(50)의 회전축(51)에 전기모터(100)가 내장되어, 변속을 위한 다수개의 종동스프로킷(80)을 설치할 공간을 확보하는 것이 매우 어려우며, 현실적으로 전기자전거에는 다단변속기능을 부여하는 것이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조가 간단하여 유지보수가 용이하고, 사용이 편리한 새로운 구조의 전기자전거를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
안장(11)이 구비된 프레임(10)과; 프레임(10)의 선단부에 방향전환 가능하게 장착된 전륜포크(20)와; 전륜포크(20)의 하단에 회전가능하게 장착된 전륜(30)과; 전륜포크(20)의 상측에 장착된 핸들(40)과; 프레임(10)의 후단에 회전가능하게 장착된 후륜(50); 프레임(10)에 수평방향으로 장착된 구동축(12)에 구비된 페달(60)과; 상기 구동축(12)에 연결된 구동스프로킷(70)과; 후륜(50)에 구비된 종동스프로킷(80)과; 구동스프로킷(70)과 종동스프로킷(80)을 경유하도록 설치되어 페달(60)의 구동력을 후륜(50)에 전달하는 체인(90)과; 후륜(50)을 구동하는 전기모터(100)와; 전기모터(100)에 연결된 제어장치(110) 및 배터리(120)를 포함하는 전기자전거에 있어서,
상기 전기모터(100)는 상기 프레임(10)에 고정장착되어 상기 체인(90)에 연결되며, 상기 구동스프로킷(70)은 원웨이클러치(130)를 통해 상기 구동축(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자전거가 제공된다.
본 발명에 따른 전기자전거는 전기모터(100)가 프레임(10)에 장착되어 체인(90)에 연결되므로, 전기모터(100)가 전륜(30) 또는 후륜(50)의 회전축(31,51)에 장착되는 종래의 전기자전거와 달리, 전용의 전기모터(100)를 사용하지 않아서 코스트가 저렴하고 유지 보수가 용이한 장점이 있다. 또한, 후륜(50)의 외주면에 밀착되는 마찰휠(101)을 이용하는 종래의 전기자전거와 달리, 슬립에 의한 동력손실이나 마찰에 의한 저항력이 발생되지 않는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3내지 도 6에 의하면, 본 발명에 따른 전기자전거는, 안장(11)이 구비된 프레임(10)과; 프레임(10)의 선단부에 방향전환 가능하게 장착된 전륜포크(20)와; 전륜포크(20)의 하단에 회전가능하게 장착된 전륜(30)과; 전륜포크(20)의 상측에 장착된 핸들(40)과; 프레임(10)의 후단에 회전가능하게 장착된 후륜(50); 프레임(10)에 수평방향으로 장착된 구동축(12)에 구비된 페달(60)과; 상기 구동축(12)에 연결된 구동스프로킷(70)과; 후륜(50)에 구비된 종동스프로킷(80)과; 구동스프로킷(70)과 종동스프로킷(80)을 경유하도록 설치되어 페달(60)의 구동력을 후륜(50)에 전달하는 체인(90)과; 후륜(50)을 구동하는 전기모터(100)와; 전기모터(100)에 연결된 제어장치(110) 및 배터리(120)로 이루어진 것은 종래와 동일하 다.
이때, 상기 제어장치(110)는 전기모터(100)를 on-off제어하는 제어스위치(111)가 구비되어, 사용자가 제어스위치(111)를 on 시키면 전기모터(100)를 구동시키도록 구성된다.
또한, 상기 종동스프로킷(80)은 사이즈가 서로 다른 다수개의 스프로킷을 동일한 회전축에 결합하여 이루어지며, 상기 프레임(10)에는 체인(90)에 연결되어 체인(90)이 종동스프로킷(80)에 결합되는 위치를 조절하는 변속용 제어기구(81)가 구비되어, 사용자가 변속용 제어기구(81)에 연결된 변속조절기를 제어하여, 변속을 할 수 있도록 구성된다. 이때, 상기 종동스프로킷(80)은 도시안된 원웨이클러치에 의해 후륜(50)의 회전축(51)에 연결되어, 종동스프로킷(80)이 자전거의 전진방향으로 회전될 때만, 후륜(50)에 동력을 전달하도록 구성된다.
그리고, 본 발명에 따른 전기자전거는, 상기 전기모터(100)는 상기 프레임(10)에 장착되어 체인(90)에 연결되며, 상기 구동스프로킷(70)은 원웨이클러치(130)를 통해 상기 구동축(12)에 연결된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 전기모터(100)는 프레임(10)에 설치된 케이스(103)의 내부에 설치되며, 구동축(12)에는 감속기(104)를 통해 상기 체인(90)의 중간부에 맞물리는 보조스프로킷(102)이 연결된 것으로, 사용자가 상기 제어스위치(111)를 on시키면 구동되어 보조스프로킷(102)을 회전시키므로써, 체인(90)과 체인(90)에 연결된 종동스프로킷(80) 및 후륜(50)을 구동시킬 수 있다.
그리고, 상기 원웨이클러치(130)는 상기 구동축(12)과 구동스프로킷(70)의 사이에 구비되어, 구동축(12)과 구동스프로킷(70)의 상대회전방향에 따라 구동축(12)의 구동력을 구동스프로킷(70)에 전달하거나, 구동축(12)과 구동스프로킷(70)의 연결을 차단하여 구동스프로킷(70)이 공회전 될 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기 구동축(12)에 결합되는 내부레이스(131)와, 내부레이스(131)의 외부에 회전가능하게 결합되는 외부레이스(132)와, 내부레이스(131)와 외부레이스(132)의 사이에 구비되어 내부 또는 외부레이스(132)의 회전방향에 따라 내부레이스(131)의 구동력을 외부레이스(132)로 선택적으로 전달하는 동력전달부재(133)로 이루어진다.
상기 내부레이스(131)는 도 5에 도시한 바와 같이, 원형단관 형상으로 구성된 것으로, 상기 구동축(12)의 외부에 고정결합되어 구동축(12)과 함께 회전된다.
상기 외부레이스(132)는 내경이 내부레이스(131)의 외경보다 큰 원형단관 형상으로 구성되어, 내부레이스(131)의 외부에 회전가능하게 끼움결합되는 것으로, 내주면에는 상기 동력전달부재(133)가 삽입되는 다수개의 경사홈(132a)이 형성되며, 일측면에는 상기 구동스프로킷(70)이 고정된다. 상기 경사홈(132a)은 도면에서 시계방향의 선단부쪽으로 갈수록 내주면 쪽으로 돌출되도록 경사지게 형성된다. 이때, 상기 외부레이스(132)는 외부에 결합된 베어링(134)에 의해 상기 프레임(10)에 회전가능하게 지지되도록 설치된다.
상기 동력전달부재(133)는 지름이 작은 원기둥형상으로 구성되어, 상기 경사 홈(132a)에 삽입도록 내부레이스(131)의 외주면과 외부레이스(132)의 내주면 사이에 설치되므로써, 전후진에 따라, 내부레이스(131)와 외부레이스(132)의 사이에 끼워져 내부레이스(131)와 외부레이스(132)를 상호 고정하거나, 상기 경사홈(132a)으로 퇴피하여 내부레이스(131)와 외부레이스(132)의 고정을 해제하는 키의 기능을 한다.
이러한 원웨이클러치(130)의 작용을 설명하면, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 내부레이스(131)가 시계방향으로 회전되면 내부레이스(131)의 외주면과의 마찰에 의해 시계방향으로 전진되면서 상기 외부레이스(132)의 경사홈(132a)의 선단부쪽으로 이동하여 내부레이스(131)와 외부레이스(132)의 사이에 끼워지므로, 외부레이스(132)가 내부레이스(131)와 함께 회전된다. 그리고, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 내부레이스(131)가 반시계방향으로 회전되면 동력전달부재(133)가 경사홈(132a) 내부에서 시계반대방향으로 이동하여 경사홈(132a)의 내부로 퇴피하며, 이에따라, 내부레이스(131)와 외부레이스(132)의 고정이 해제되어 내부레이스(131)가 공회전된다.
그리고, 이와반대로, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 외부레이스(132)가 시계방향으로 회전되면, 상기 동력전달부재(133)는 경사홈(132a)의 내부로 퇴피하여 내부레이스(131)와 외부레이스(132)가 상호 고정되지 않으므로, 외부레이스(132)가 공회전된다.
따라서, 자전거와 원웨이클러치(130)가 도면과 같이 설치되어 자전거의 페달(60)을 시계방향으로 굴려 자전거를 전진시킬 수 있도록 된 상태에서, 사용자가 자전거를 전진시키기 위해 페달(60)을 시계방향으로 굴리면, 구동축(12)의 회전구동력이 내부레이스(131)와 동력전달부재(133) 및 외부레이스(132)를 통해 구동스프로킷(70)에 전달되어 후륜(50)이 회전함으로써, 자전거를 전진시킬 수 있다.
그리고, 사용자가 페달(60)을 반시계방향으로 굴려 회전시키거나, 페달(60)을 굴리지 않은 상태에서 전기모터(100)를 on시켜 구동스프로킷(70)이 시계방향으로 회전될 때, 또는 사용자가 페달(60)을 천천히 구름에 따라 전기모터(100)에 의해 구동스프로킷(70)이 회전되는 속도보다 구동축(12)이 시계방향으로 회전되는 속도가 더 늦을 경우에는, 구동축(12)과 구동스프로킷(70)의 동력전달이 차단되어 구동스프로킷(70)이 공회전되므로, 구동스프로킷(70)의 회전이 구동축(12)과 페달(60)에 전달되지 않는다.
상기 구동스프로킷(70)은 상기 구동축(12)이 통과하는 관통공(71)이 중앙에 형성되며, 상기 원웨이클러치(130)의 외부레이스(132)의 측면에 볼트(72)로 고정결합되어, 외부레이스(132)와 함께 회전된다.
이와같이 구성된 전기자전거는, 사용자가 페달(60)을 시계방향으로 밟아 굴리면, 상기 원웨이클러치(130)가 연결되어 구동축(12)의 구동력을 구동스프로킷(70)과 체인(90)을 통해 종동스프로킷(80) 및 후륜(50)에 전달하여 자전거가 전진된다. 이때, 사용자가 상기 제어장치(110)의 제어스위치(111)를 on 시키면 전기모터(100)가 구동되고, 이에따라 체인(90)이 시계방향으로 순환되면서 종동스프로 킷(80)과 후륜(50)을 구동시킨다.
따라서, 전기모터(100)와 사용자가 페달(60)을 밟는 힘이 합쳐져 자전거를 전진시키므로, 사용자는 적은 힘으로도 자전거를 전진시킬 수 있으며, 언덕을 올라갈거나 속도를 내는 것이 손쉬워진다. 이때, 평탄한 길을 달리는 것과 같이, 큰 힘이 필요치 않을 경우에는 사용자가 페달(60)을 밟아 굴리지 않고 모터의 힘만으로 자전거를 전진시키는 것도 가능하다.
한편, 사용자가 페달(60)을 밟아 굴리지 않고 모터의 힘만으로 자전거를 전진시킬 경우, 체인(90)에 연결된 구동스프로킷(70) 역시 함께 회전되지만, 이러한 경우, 상기 원웨이클러치(130)의 동력전달부재(133)가 외부레이스(132)의 경사홈(132a)으로 퇴피하여 동력전달을 차단하므로, 구동스프로킷(70)이 공회전되어 구동축(12)과 페달(60)은 정지된 상태를 유지한다.
이와같이 구성된 전기자전거는 전기모터(100)가 프레임(10)에 장착되므로, 전기모터(100)가 전륜(30) 또는 후륜(50)의 회전축(31,51)에 장착되는 종래의 전기자전거와 달리, 전용의 전기모터(100)를 사용하지 않아서 코스트가 저렴하고, 전기모터(100)만을 별도로 분리할 수 있어서, 전륜(30) 또는 후륜(50) 전체를 분리하여야 하는 종래의 전기자전거에 비해 유지 보수가 용이한 장점이 있다.
또한, 상기 전기모터(100)는 구동축(12)에 연결된 보조스프로킷(102)을 통해 체인(90)에 연결되므로, 후륜(50)의 외주면에 밀착되는 마찰휠(101)을 이용하는 종래의 전기자전거와 달리, 슬립에 의한 동력손실이나 마찰에 의한 저항력이 발생되 지 않는 장점이 있다.
그리고, 상기 구동스프로킷(70)이 원웨이클러치(130)를 통해 구동축(12)에 연결되어, 사용자가 페잘을 굴리지 않는 상태에서 전기모터(100)가 on 되어 구동스프로킷(70)이 회전될 경우, 구동스프로킷(70)과 구동축(12)의 연결이 자동적으로 차단되어 구동축(12)과 페달(60)이 움직이지 않게 되므로, 전기모터(100)를 작동시킬 때 이에 추종하여 페달(60)이 움직여 사용자가 불편을 느끼는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 전기모터(100)가 프레임(10)에 설치되어 체인(90)에 연결되므로, 후륜(50)을 구동하여 조향안정성을 확보하면서도, 후륜(50)에 다단변속을 위한 다수개의 종동스프로킷(80)과 변속용 제어기구(81)를 설치할 수 있는 공간을 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 동력전달부재(133)는 원기둥형상으로 구성되어, 내부레이스(131)와 외부레이스(132)의 회전방향에 따라 외부레이스(132)와 내부레이스(131)의 사이에 끼워져 외부레이스(132)와 내부레이스(131)를 선택적으로 고정할 수 있도록 구성되었으나, 필요에 따라, 도 8에 도시한 바와 같이, 외부레이스(132)의 내주면에 치차(132b)를 형성하고, 상기 동력전달부재(133)를 내부레이스(131)에 힌지결합되며 스프링(133a)에 의해 상기 치차(132b)에 결합되도록 탄지되는 래칫기구 형태로 구성하여, 외부레이스(132)와 내부레이스(131)의 상대 회전방향에 따라, 동력전달부재(133)가 치차(132b)에 선택적으로 결합됨으로써, 외부레이스(132)와 내부레이스(131)를 선택적으로 고정 또는 고정해제하도록 하는 것도 가능하다.
이와같이, 상기 원웨이클러치(130)는 구동축(12)과 구동스프로킷(70)의 상대 회전운동에 따라 구동축(12)과 구동스프로킷(70)을 선택적으로 연결하거나, 연결을 차단할 수 있는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있다.
또한, 필요에 따라, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 페달(60) 등에 압력센서(160)를 부착하고, 상기 제어장치(110)는 압력센서(160)의 신호를 수신하여 사용자가 페달(60)을 구르는 힘을 측정하여, 페달(60)을 구르는 힘에 따라 자동으로 전기모터(100)를 ON-OFF 시키도록 구성할 수 있다.
이러한 경우, 상기 제어장치(110)는 사용자가 제어스위치(111)가 on 되면 상기 압력센서(160)에서 출력되는 압력신호를 수신하여, 사용자가 페달(60)을 구르는 압력이 기준압력 이상이 되면 자동으로 전기모터(100)를 on 시키므로써, 사용자가 언덕을 오르거나 속도를 내기 위해 페달(60)을 강하게 구르면 자동으로 전기모터(100)가 on되어 추가적인 힘을 더하도록 함으로써, 전기모터(100)를 보조적으로 활용하여 자전거를 탈 때 힘이 덜 들도록 하고, 사용자가 페달(60)을 구르지 않을 경우 전기모터(100)를 off시킨다.
이때, 상기 제어장치(110)는 사용자가 제어스위치(111)를 off 시키면 전기모터(100)가 항상 off 상태를 유지하도록 한다.
따라서, 사용자가 제어스위치(111)를 on-off 시키지 않더라도 사용자가 페달(60)을 구르는 힘에따라 자동으로 전기모터(100)를 on-off 시킴으로써, 사용이 더욱 편리해진다.
또한, 본 실시예에서는 상기 종동스프로킷(80)은 도시안된 원웨이클러치에 의해 후륜(50)에 연결된 것을 예시하였으나, 필요에 따라, 상기 종동프로킷(80)을 후륜(50)의 회전축(51)에 직접 연결하는 것도 가능하다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 제2 실시예를 도시한 것으로, 상기 전기자전거에는 상기 구동스프로킷(70)의 공회전여부를 감지하며 상기 제어장치(110)에 연결된 회전감지수단(140)이 더 구비되며, 상기 제어장치(110)는 회전감지수단(140)의 신호에 따라 상기 전기모터(100)를 OFF 시키도록 구성된다.
상기 회전감지수단(140)은 상기 구동스프로킷(70)과 구동축(12)의 사이에 구비되어, 구동스프로킷(70)이 구동축(12)에 대해 상대적으로 회전되는 지의 여부를 감지하여, 구동스프로킷(70)이 공회전 되는지를 확인하도록 구성된다.(도 10 및 도 11에 도시한 회전감지수단은 구동축(12)의 외부에 결합되며 둘레면에 관통공이 형성된 회전판(141)과, 회전판(141)의 관통공 양측에 배치되도록 상기 구동스프로킷(70)에 고정되는 발광센서(142) 및 수광센서(143)를 이용하여, 구동축(12)이 구동스프로켓(70)에 대해 상대적으로 회전될 경우, 회전판(141)이 회전됨에 따라 발광센서(142)에서 출력되어 수광센서(143)에 수신되는 빛이 간헐적으로 차단되므로 이를 감지하여 구동스프로킷(70)이 공회전되는지의 여부를 확인할 수 있도록 구성된다.)
즉, 전기모터(100)가 정지된 상태에서 사용자가 페달(60)을 굴리거나, 페달(60)을 굴리면서 전기모터(100)를 함께 on 시킨 경우에는 원웨이클러치(130)에 의해 구동축(12)과 구동스프로킷(70)이 연결되어 함께 회전되므로 양자간의 상대회전운동이 발생되지 않지만, 사용자가 페달(60)을 굴리지 않는 상태에서 전기모터(100)가 작동될 경우, 구동축(12)은 정지되고 구동스프로킷(70)은 공회전되어 양자간의 상대회전운동이 발생되므로, 상기 제어장치(110)는 회전감지수단(140)에서 출력되는 신호를 수신하여 구동스프로킷(70)의 공회전여부를 확인할 수 있다.
상기 제어장치(110)는 제어스위치(111)가 on 되면 전기모터(100)를 on시켜 구동시킴과 동시에, 상기 회전감지수단(140)에서 출력되는 신호를 감시하여, 구동스프로킷(70)이 공회전되는 것으로 확인되면 전기모터(100)를 off시킨다.
이와같이 구성된 전기자전거는 사용자가 제어장치(110)의 제어스위치(111)를 on 시킨 상태에서 사용자가 페달(60)을 굴려 자전거가 전진될 경우, 제어장치(110)가 전기모터(100)를 on시켜, 사용자가 페달(60)을 굴리는 힘에 보조적으로 전기모터(100)의 힘을 추가하여, 편하게 자전거를 탈 수 있도록 한다.
그리고, 언덕을 내려오거나 정지하기 위해 페달(60)을 정지시킬 경우, 전기모터(100)의 작동에 의해 구동스프로킷(70)이 공회전되며, 상기 제어장치(110)는 상기 회전감지수단(140)의 신호를 수신하여 전기모터(100)를 off 시키게 되므로, 불필요한 전기모터(100)의 작동에 따른 전기소모를 줄일 수 있으며, 정지하기 위해 브레이크를 작동시킬 때 전기모터(100)가 신속하게 정지되지 않아서 제동이 안되게 되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 회전감지수단(140)은 구동스프로킷(70)과 구동축(12)에 구비되어, 구동스프로킷(70)과 구동축(12)의 상대 회전운동을 감시하도록 구성되었으나, 필요에 따라, 원웨이클러치(130)의 내부레이스(131)와 외부레이스(132)의 상대 회전운동을 감시하도록 구성하는 것도 가능하다.
그리고, 상기 회전감지수단(140)은 구동축(12)과 구동스프로킷(70)이 상대적으로 회전되는 지를 감시할 수 있는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있다.
또한, 필요에 따라, 자전거의 속도를 측정하는 속도측정수단을 더 구비하고, 상기 제어장치(110)는 자전거의 속도가 일정수준 이상일 경우에만 전기모터(100)를 on 시키도록 하는 것도 가능하다. 상기 속도측정수단은 전륜(30) 또는 후륜(50)에 연결되어, 전륜(30)이나 후륜(50)의 회전속도에 따른 자전거의 속도를 측정할 수 있도록 구성된다.
이와같이 구성되면, 자전거가 정지되어 사용자가 페달(60)을 밟아 굴리지 않을 경우, 구동스프로킷(70)과 구동축(12)이 상대운동을 하지 않게 됨에 따라, 제어장치(110)가 전기모터(100)를 on시키는 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또는, 상기 제어장치(110)에 연결된 압력센서(160)를 페달(60)에 부착하여, 사용자가 페달(60)을 밟는 힘을 측정하여, 사용자가 페달(60)을 일정힘 이상으로 밟아 굴릴 때만 제어장치(110)가 전기모터(100)를 on 시키도록 하므로써, 사용자가 페달(60)을 밟아 굴리지 않은 상태에서, 제어장치(110)가 전기모터(100)를 on시키는 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 이러한 경우, 사용자가 페달(60) 을 굴리지 않은 상태에서 페달(60)에 하중이 가해지는 경우(예를 들어, 사용자가 자전거를 타는 도중 페달(60)은 굴리지 않고, 페달(60)을 밟은 상태에서 자전거의 안장(11)에서 일어난 경우)에 구동스프로킷(70)의 공회전상태를 측정하여 전기모터(100)를 정지시키므로써, 압력센서(160)와 회전감지수단(140)이 상호 보완적으로 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 전기자전거를 도시한 측면도,
도 2는 종래의 전기자전거의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 전기자전거를 도시한 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 전기자전거의 요부를 도시한 전단면도,
도 5는 본 발명에 따른 전기자전거의 요부를 도시한 측단면도,
도 6은 본 발명에 따른 전기자전거의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 전기자전거의 원웨이클러치의 작용을 설명하기 위한 참고도,
도 8은 본 발명에 따른 전기자전거의 원웨이클러치의 다른 실시예를 설명하기 위한 참고도,
도 9는 본 발명에 따른 전기자전거의 변형예를 도시한 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 전기자전거의 제2 실시예의 요부를 도시한 정단면도,
도 11은 본 발명에 따른 전기자전거의 제2 실시예의 구성도이다.

Claims (3)

  1. 안장(11)이 구비된 프레임(10)과; 프레임(10)의 선단부에 방향전환 가능하게 장착된 전륜포크(20)와; 전륜포크(20)의 하단에 회전가능하게 장착된 전륜(30)과; 전륜포크(20)의 상측에 장착된 핸들(40)과; 프레임(10)의 후단에 회전가능하게 장착된 후륜(50); 프레임(10)에 수평방향으로 장착된 구동축(12)에 구비된 페달(60)과; 상기 구동축(12)에 연결된 구동스프로킷(70)과; 후륜(50)에 구비된 종동스프로킷(80)과; 구동스프로킷(70)과 종동스프로킷(80)을 경유하도록 설치되어 페달(60)의 구동력을 후륜(50)에 전달하는 체인(90)과; 후륜(50)을 구동하는 전기모터(100)와; 전기모터(100)에 연결된 제어장치(110) 및 배터리(120)를 포함하는 전기자전거에 있어서,
    상기 전기모터(100)는 상기 프레임(10)에 고정장착되어 상기 체인(90)에 연결되며, 상기 구동스프로킷(70)은 원웨이클러치(130)를 통해 상기 구동축(12)에 연결되되,
    상기 구동스프로킷(70)의 공회전여부를 감지하며 상기 제어장치(110)에 연결된 회전감지수단(140)이 더 구비되며, 상기 제어장치(110)는 회전감지수단(140)의 신호에 따라 상기 전기모터(100)를 OFF 시키는 것을 특징으로 하는 전기자전거.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 원웨이클러치(130)는 상기 구동축(12)의 외부에 결합되는 내부레이스(131)와, 내부레이스(131)의 외부에 회전가능하게 결합되며 일측 또는 외주면에 상기 구동스프로킷(70)이 결합되는 외부레이스(132)와, 내부레이스(131)와 외부레이스(132)의 사이에 구비되어 내부 또는 외부레이스(132)의 회전 방향에 따라 내부레이스(131)의 구동력을 외부레이스(132)로 선택적으로 전달하는 동력전달부재(133)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자전거.
  3. 삭제
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