KR101109291B1 - 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거 - Google Patents

탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탈부착 및 전륜구동이 가능한 자전거에 관한 것으로, 현재 접이식으로 사용하고 있는 자전거에 있어서, 본 발명은 앞바퀴와 뒷바퀴 중간에 결속하우징과 결속통으로 구성하여 탈부착할 수 있도록 하며, 전륜구동시 하나의 기어로 작동할 때 구동모터에 발생하는 부하를 줄이고, 발생하는 전력손실을 막기 위해 다단계의 벨트풀리를 구성하여 전륜구동시 앞바퀴에서도 기어를 변속할 수 있도록 구성한 것이다.
상기 본 발명의 탈부착 및 전륜구동이 가능한 자전거는 자전거의 앞바퀴와 뒷바퀴 중간에 체결부를 구성하여 탈착이 가능하여 자전거의 미사용시 이동의 편리성을 제공하며, 누구나 쉽게 탈부착 시켜 사용할 수 있으며, 외부나 실내에 오랜시간 보관시 녹이 슬거나 부식이 될 때에 원통의 체결부를 통해 녹이 슨 곳을 쉽게 세척할 수 있으며, 전륜구동 단계별로 기어변속 할 수 있는 벨트풀리를 사용함으로 구동모터에 걸리는 부하를 줄일 수 있으므로 전력 소모를 최소화할 수 있도록 제공한다.

Description

탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거{Bike for variable speed gear}
본 발명은 탈부착 및 전륜구동이 가능한 자전거에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 앞바퀴와 뒷바퀴 중간에 결속하우징과 결속통으로 탈부착할 수 있도록 하며, 전륜구동시 하나의 기어로 작동할 때 구동모터에 발생하는 부하를 줄이고, 발생하는 전력손실을 막기 위해 각각의 크기가 다른 벨트풀리를 통해 전륜구동시 앞바퀴에서도 기어를 변속할 수 있도록 구성한 것이다.
최근 들어 건강과 레져에 대한 관심이 높아지는 가운데 자전거의 이용이 늘어나고 있다.
또한, 운동이나 취미활동의 목적으로서 수요가 늘어나고 있으며, 이에 따라 일반자전거, 산악자전거 등의 다양한 목적과 기능의 자전거가 개발되고 있다.
또한, 환경문제가 나타나면서 자동차와 같이 화석연료를 사용하는 교통수단을 대신하여 오염물질을 배출하지 않는 자전거를 사용하자는 움직임이 점차 확산되고 있으며, 이에 따라 자전거 전용도로 등의 기반 시설에 대한 투자도 점차 늘어나고 있다.
현재 급격히 변하는 인구로 인해 자전거 사용자가 늘어남에 따라 자전거를 보관하는 장소가 적고, 자전거 보관소가 지정되어 있어 보관소까지 가는데 어려움을 겪고 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 현재 자전거를 구성하는 프레임에 접이부를 구성하고, 보관시 접이부를 통해 자전거를 반으로 접을 수 있도록 하였다.
하지만, 상기와 같이 접이부는 사용시 자전거를 펼쳤을 때와 미사용시 자전거를 접는 작용을 지속적으로 하다보면 접이부 중심에 고정되어 있는 축에 마모현상이 발생하게 되며, 외부 방치하거나 실내 습한 곳에 방치해두면 중심축에 녹이 스는 현상으로 자전거의 수명을 짧게 하는 문제점을 초래하고 있다.
상기의 문제점을 개선하기 위해 대한민국 실용신안등록 제 20-0314798 호 에서는 접이부에 고정레버를 구비하여 별도의 공구 없이도 간편하게 자전거를 접거나 펼 수 있도록 하였고, 고정레버 외에도 고정레버가 연결되는 결합축이 접이부를 구성하는 외곽판에 형성된 결합 공에 결합 되도록 하고, 외곽 판에는 접고 펴는 동작을 유도하는 안내날개 및 접이부의 변형을 방지하는 지지판을 형성하여 신속, 정확하면서도 견고한 결합이 이루어지도록 하는 기술에 관한 것이다.
하지만, 상기의 접이식 자전거는 현재 사용되고 있는 자전거 안장의 높낮이 조절레버를 사용하고 있으며, 이 또한 외부나 실내 방치시 습하게 되면 녹이 슬게되고, 녹이슬게 됨에 따라 조절레버가 움직이지 않게 되며, 내부의 스프링도 녹이 슬게 되어 불편함을 초래한다.
또한, 모터를 이용한 전동 자전거가 늘어남에 따라 여러 방식의 전동 자전거가 나오고 있으며, 기존의 전동 자전거는 전륜보다 후륜에 설치하고, 사람의 힘과 구동모터의 작동을 서로 병행하며 작동하고 있다.
현재 전동모터를 전륜에 사용하는 자전거는 일반 기어에 체인으로 연결하여 사용하고 있다.
하지만, 상기와 같이 하나의 기어로 구동하게 되면 오르막 길에서 구동모터에 부하가 발생하여 전력소모가 늘어나가 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같이 제안된 내용을 개선하고자 다음과 같이 제시한 것으로,
본 발명은 기존의 중심축을 이용하여 자전거를 접거나, 조절레버를 통해 결속하는 방식을 없애고, 탈부착 방식으로 개선하기 위한 것이다.
본 발명의 탈부착이 가능한 자전거는 미사용시 앞바퀴 프레임과 뒷바퀴 프레임을 각각 탈착시켜 실내에 작은 공간에도 보관할 수 있도록 구성하였으며, 전륜바퀴에 기어변속을 할 수 있도록 단계별 벨트풀리가 구비되어 구동모터가 받는 부하를 줄일 수 있어 전력손실과 구동모터수명을 높일 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 해결수단을 제시하였다.
본 발명은 도면에서 보는 바와 같이, 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거는 크게 체결부(100)와 구동부(200)와 제어부(300)로 나누어진다.
상기 체결부(100)는 중간연결바a,b(110,111)가 구비되고, 중간연결바b(111)는 원형 연결판(120)과 용접을 통해 접합 되며, 원형 연결판(120)은 결속 하우징(130)과 용접을 통해 접합되어 뒷바퀴 프레임과 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중간연결바a(110)와 결속통(140)은 용접을 통해 접합되며, 중간연결바a(110)가 접합된 타측에 결속돌기(141)가 형성되어 앞바퀴 프레임과 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결속 하우징(130)의 일측에 "ㄱ"형 돌기홈(131)이 형성되어 있고, 타측에 연결바 결속홈(132)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 구동부(200)는 각각의 크기가 다른 벨트풀리(210)가 앞바퀴 양측에 구비되며, 앞바퀴 프레임에 모터지지판(222)이 결합되며, 모터지지판(222)은 구동모터(220)와 모터풀리(221)와 리니어 모터(230)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 리니어 모터(230)에 리니어 구동판(231)이 결합되어 있고, 리니어 모터(230)가 작동하여 리니어 구동판(231)이 모터풀리(221)를 움직이게 하여 평벨트(211)를 통해 기어를 변속하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 나타난다.
상기 본 발명은 기존의 접이식 자전거와 달리 자전거의 앞바퀴와 뒤바퀴 중간에 체결부를 구성하여 탈착이 가능하며, 자전거의 미사용시 이동 편리성의 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 누구나 쉽게 탈부착시켜 사용할 수 있으며, 외부나 실내에 오랜 시간 보관시 녹이 슬거나 부식이 될 때에 원통의 체결부로 구성되어 녹이 슨 곳을 쉽게 세척할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 전륜구동시 기존의 일반 자전거기어와 체인을 사용하여 구동하는 방식을 기어변속 할 수 있는 각각 크기가 다른 벨트풀리를 사용함으로 구동모터에 걸리는 부하를 줄일 수 있으므로 전력 소모를 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거의 평면도이다.
도 2는 본 발명 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거의 구성품 사시도이다.
도 3은 본 발명 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거의 체결부 사시도이다.
도 4는 본 발명 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거의 구동부 사시도이다.
도 5는 본 발명 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거의 체결부 단면도이다.
도 6은 본 발명 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거의 구동부 단면도이다.
도 7은 본 발명 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거의 체결부 분해도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명의 제품구성과 구동방법은 도 1과 도 2와 도 3과 도 4와 단면도의 도 5와 도 6에서 나타내고 있으며, 도 7은 체결부(100) 분해도를 나타내어 주고 있다.
상기 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명은 크게 중간연결바 a(110) 와, 중간연결바b(111) 를 결합하는 체결부(100)와, 전륜구동과 기어변속을 하기 위한 구동부(200)와, 구동부(200)의 전력과 제어를 하기 위한 제어부(300)가 구성된다.
상기 체결부(100)는 도 2와 도 3에서 보는 바와 같이, 중간연결바a,b(110,111)가 연결되는 곳이며, 결속하우징(130)과 체결되는 결속통(140)으로 구성되며, 결속 하우징(130) 일측에는 "ㄱ"형 돌기홈(131)과 타측에는 연결바 결속홈(132)이 형성된다.
상기 결속 하우징(130)의 "ㄱ"형 돌기홈(131)이 형성된 외면에 원형 연결판(120)이 용접을 통해 접합되며, 접합된 원형연결판(120)에 중간연결바b(111)를 같은 방법으로 용접하여 접합시킨다.
상기와 같이 결속하우징(130)에 체결시킬 구성품으로는 결속통(140)과 중간연결바a(110)가 구비되며, 중간연결바a(110)가 결속통(140) 일측에 용접되며, 용접된 중간연결바a(110)의 타측에는 결속돌기(141)를 형성시킨다.
상기 중간연결바b(111)와 원형 연결판(120)과 접합된 결속하우징(130)에 형성된 "ㄱ"형 돌기홈(131)에 결속통(140)의 일측에 형성된 결속돌기(141)를 끼워 돌림으로 체결된다.
또한, 결속하우징(130)에 형성된 연결바 결속홈(140)에 중간연결바a(110)가 체결됨으로 체결부(100)가 형성된다.
상기의 체결부(100)는 기존의 접이식보다 약하게 보일 수 있고, 안전해 보이지 않을 수 있으나, 앞쪽 프레임과 뒷쪽 프레임이 중간에서 체결되고, 사용자가 중간에 위치한 안장에 앉게 되면 사용자의 무게가 중간으로 가게되며, 끼워 돌림으로 체결된 체결부(100)는 무게에 의해 더 튼튼하게 체결되는 간단한 원리로 자전거를 체결할 수 있도록 구성한 것이다.
상기 도 1과 2에서 보는 바와 같이, 제어부(300)는 중간연결바a(110)의 앞쪽에 위치하고 있으며, 제어 케이스(310)와 제어 케이스(310)의 내부에 충전배터리(320)와 제어기(300)가 구비되어 있다.
상기 충전배터리(320)는 외부에서의 전력공급으로 충전되며, 구동모터(220)와 리니어 모터(230)에 전력을 공급한다.
상기 도 2와 도 4와 도 6에서는 구동부(200)를 자세히 나타내고 있으며, 앞바퀴의 양측에 각각 크기가 다른 벨트풀리(210)가 결합되어 있으며, 전륜구동시 기어변속을 위해 구비되어 있다.
상기 벨트풀리(210)는 앞바퀴의 무게중심을 잡아주기 위해 양측에 구성시켰으며, 양측의 앞바퀴 프레임에 모터지지판(222)을 옮겨가며 사용할 수 있도록 볼트홈(240)을 형성시켰으며, 모터 지지판(222)은 볼트(241)로 결합된다.
상기 벨트풀리(210)는 신속한 동력을 전달하고 기어변속시 크기가 다른 벨트풀리(210)를 옮겨다닐 수 있도록 평벨트(211)를 사용하며, 전륜구동을 위해 모터 지지판(222)에 구동모터(220)와 리니어 모터(230)를 구비하고, 구동모터(220)는 제어부(300)에서 전력을 받아 회전하며, 회전시 기어를 변속하기 위해 리니어 모터(230)가 구비된다.
상기 구동모터(220) 축에 모터 풀리(221)가 결합되어 있으며, 모터풀리(221)는 모터 축(243)을 따라 움직일 수 있도록 구성되며, 동력을 전달했을 때 공회전을 막기 위해 모터 축(243)에 벨트풀리(210)의 간격에 맞게 키(242)를 돌출시킴으로 구비된다.
상기 벨트풀리(210)의 간격에 맞게 구동모터(220)에 연결된 모터풀리(221)를 움직이게 하기 위해 구동모터(220) 상측에 리니어 모터(230)가 구비되며, 리니어 모터(230)는 회전운동이 아닌 직선운동을 하도록 구비된다.
상기 제어부(300)에서 전력을 공급받은 리니어 모터 축(244)에 리니어 구동판(231)을 결합시키며, 리니어 구동판(231)의 일측면과 모터풀리(221)의 일측면이 맞닿게 되며, 제어부(300)의 제어에 따라 리니어 모터(230)가 구동되고, 리니어 구동판(231)이 작동되며, 사용자가 원하는 벨트풀리(210) 및 모터풀리(221)를 움직이게 하여 기어가 변속 되는 것이다.
상기 도 5와 도 6에서는 체결부(100)와 구동부(200)의 단면도를 보여 주고 있으며, 체결부(100)는 중간연결바b(111)와 원형 연결판(120)과 결속하우징(130)이 용접되어 중심이 되며, 결속통(140)과 연결된 중간연결바a(110) 가 "ㄱ"형 돌기홈(131)과 연결바 결속홈(132)에 끼워지며, 도면에서 보는 바와 같이, 결속통(140)과 중간연결바a(110) 가 상하로 움직여 체결시키는 것으로 구성된다.
상기 구동부(200)는 기본 자전거 바퀴 축의 양측에 각각 크기가 다른 벨트풀리(210)를 구성하고, 앞바퀴 양측 프레임에 볼트 홈(240)이 형성되어 있으며, 어느 한쪽의 프레임에 모터지지판(222)이 볼트(241)를 통해 체결되며, 모터 지지판(222)에는 구동모터(220)와 리니어 모터(230)가 결합되어 있고, 모터 축(243)에는 모터풀리(221)가 키(242)를 통해 결합되어 있으며, 기어변속을 위해 구비된 리니어 모터(230)가 작동함에 리니어 구동판(231)이 도면에서 보는 바와 같이 좌우로 직선운동을 하며 움직인다.
상기 리니어 구동판(231)이 작동되어 모터풀리(221)를 움직이게 하며, 모터풀리(221)는 모터축(243)에 벨트풀리(210) 간격에 맞게 형성된 키(242)에 고정되어 회전하게 된다.
또한, 상기 모터 풀리(221)의 회전력은 평벨트(211)를 통해 벨트풀리(210)에 전달하는 것으로 전륜구동이 이루어진다.
상기 도 7에서 보는 바와 같이 체결부(100)의 분해도를 나타내고 있으며, 결속통(140)에 형성된 결속돌기(141)를 자세히 볼 수 있으며, 결속통(140)이 결속하우징(130)에 화살표 방향으로 끼워지고 돌려짐으로 체결되는 것을 볼 수 있다.
100. 체결부 110. 중간연결바a
111. 중간연결바b 120. 원형 연결판
130. 결속하우징 131. "ㄱ"형 돌기홈
132. 연결바 결속홈 140. 결속통
141. 결속돌기 200. 구동부
210. 벨트풀리a 211. 평벨트
220. 구동모터 221. 모터풀리
222. 모터지지판 230. 리니어 모터
231. 리니어 구동판 240. 볼트 홈
241. 볼트 242. 키
243. 모터 축 244. 리니어 모터 축
300. 제어부 310. 제어케이스
320. 충전배터리 330. 제어기

Claims (4)

  1. 자전거의 중간 연결바a(110) 가 결속 하우징(130)과 용접을 통해 접합되며, 중간연결바b(111) 가 결속통(140)과 용접을 통해 접합되어 자전거를 탈착시키는 체결부(100); 와
    자전거의 앞바퀴 프레임에 전륜구동과 전륜기어변속을 하기 위해 각각 크기가 다른 벨트풀리(210)와 구동모터(220)와 리니어 모터(230)가 구비되는 구동부(200); 와
    상기 중간연결바a(110)에 전력을 공급하기 위해 충전배터리(320)와 전륜기어변속을 제어하기 위한 제어기(330)가 제어 케이스(310) 내부에 구성되는 제어부(300);
    를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 체결부(100)의 결속하우징(130)에는 일측에 "ㄱ"형 돌기홈(131)이 형성되고, 타측에는 연결바 결속홈(132)이 형성되며, 상기 "ㄱ"형 돌기홈(130)에 결속통(140)의 일측에 형성된 결속돌기(141)가 끼워 돌려 체결함을 특징으로 하는 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부(200)는 앞바퀴 프레임에 형성된 볼트 홈에 맞추어 볼트로 구동모터(220)와 리니어 모터(230)가 결합된 모터지지판(222)이 고정되고, 리니어 모터 축(244)에 리니어 구동판(231)이 결합되고, 구동모터 축(243)에 키(242)가 벨트풀리(210) 간격에 맞게 형성되고, 키(242)에 맞게 모터풀리(221)가 결합되어, 리니어 모터(230)의 구동시 리니어 구동판(231)이 모터풀리(221)를 작동시키는 것을 특징으로 하는 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거.
  4. 제 1항 또는 3항에 있어서,
    상기 벨트풀리(210)는 앞바퀴 축의 양측에 결합되어 있으며, 구동모터(220)의 회전력을 모터풀리(221)와 평벨트(211)를 통해 벨트풀리(210)에 전달하며, 리니어모터(230)의 작동으로 모터풀리(221)가 움직여 평벨트(211)가 각각의 크기가 다른 벨트풀리(210)를 이동해가며 기어를 변속하는 것을 특징으로 하는 탈부착이 가능하며 전륜구동의 기어변속이 가능한 자전거.
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