KR101219059B1 - 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터 - Google Patents

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KR101219059B1 KR1020110067146A KR20110067146A KR101219059B1 KR 101219059 B1 KR101219059 B1 KR 101219059B1 KR 1020110067146 A KR1020110067146 A KR 1020110067146A KR 20110067146 A KR20110067146 A KR 20110067146A KR 101219059 B1 KR101219059 B1 KR 101219059B1
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Abstract

본 발명은 고전력효율(高電力效率)) 하이브리드 모터스쿠터에 관한 것으로, 중심부 일측에는 스플라인보스가 형성되고, 중심부의 타측에는 제1베어링의 외륜이결합되는 베어링 허브가 형성된 리어휠; 일측에는 중공을 갖는 컵형상의 축수부가 마련되고 몸체에는 전기자가 고정되며 상기 축수부 외면은 상기 리어휠의 베어링 허브 내에서 상기 제1베어링의 내륜에 결합되고 축수부 중공에는 제2베어링이 삽입되어 그 외륜이 결합되며, 타측은 리어큐션 또는 리어쿠션 조인트에 고정되는 전기자고정축; 상기 전기자를 내부에 수용할 수 있는 원통형 프레임과 상기 원통형 프레임 내주면에 부착되어 상기 전기자와 일정한 간극을 유지하는 자석으로 이루어지고, 상기 리어휠의 타측에 조립되어 리어휠과 일체로 회전하는 자석프레임; 일측에, 내연엔진의 구동력이 전달되는 미션의 화이널기어에 결합될 수 있는 스플라이축이 형성되고, 타측에는 상기 전기자고정축의 축수부 중공 내에서 상기 제2베어링의 내륜에 결합되는 축머리와 상기 리어휠의 스플라인보스에 결합되는 스플라인축이 연속으로 형성되어 내연엔진의 구동력을 리어휠에 전달하는 화이널샤프트; 일측은 상기 자석프레임에 결합되고 타측은 브레이크디스크에 결합되며 상기 전기자고정축을 지지할 수 있는 베어링을 수용하는 베어링 허브가 마련되어 상기 전기자고정축을 중심으로 상기 리어휠, 자석프레임 및 브레이크디스크와 함께 회전하면서 브레이크디스크에 가해지는 제동력을 상기 자석프레임 및 리어휠에 전달하는 자석프레임캡;을 포함하여 구성된다.

Description

고전력효율 하이브리드 모터스쿠터{HYBRID MOTORSCOOTER OF HIGH POWER EFFICIENCY}
본 발명은 고전력효율(高電力效率)) 하이브리드 모터스쿠터에 관한 것으로, 더 상세하게는 운전자가 별도의 조작없이 전기모터에 의한 후륜 구동과 내연엔진에 의한 후륜 구동을 선택적으로 또는 동시에 할 수 있으면서, 전기모터에 의한 후륜 구동시 전기모터의 전력 효율을 최적으로 유지하고 전기모터에 걸리는 부하를 최소화할 수 있는 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터에 관한 것이다.
모터스쿠터는 전반에 배치된 내연엔진의 구동력이 크랭크축에 연결된 드라이브 페이스 및 드라이브 벨트에 의하여 후반에 배치된 클러치의 드리븐 풀리에 전달되고 클러지 아우터가 클러치 드리븐 풀리에 밀착되면 구동력이 클러치 아우터를 통해 미션부품(이를 화이널리덕션이라고도 함)에 전달되며, 미션의 화이널샤프트가 리어휠에 조립되어 구동력이 리어휠까지 전달된다.
모터스쿠터(motorscooter)는 도심 내에서 우편 배달, 음식 배달, 소형 물품 배달 등의 물품 배달이나, 단거리 이동 등의 목적으로 사용되는 경우가 대부분이다. 종래 모터스쿠터는 동력원으로 2사이클 가솔린 내연엔진 또는 4사이클 가솔린 내연엔진을 사용하여 왔다. 내연엔진은 큰 출력 및 토크로 인하여 모터스쿠터가 가파른 언덕을 손쉽게 오를 수 있게 한다.
그러나, 내연엔진은 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 야간에는 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, 소형 물품 배달 등의 목적으로 사용되는 모터스쿠터는 그 주행로의 대부분이 평지에 가깝고 그 일부만이 가파른 언덕이나 내리막이다. 이러한 주행로를 주행하는 모터스쿠터를 기동하는데 내연엔진을 사용할 경우 연료 소비가 불필요하게 많이 낭비된다. 평지나 내리막 길을 달릴 때와 같이 큰 추진력이 불필요한 때에도 내연엔진은 계속 가동되어 있어야 하기 때문이다.
본원 출원인은 상술한 문제를 해결할 수 있는 하이브리드 모터스쿠터를 개발하여 한국 특허 제10-0953745호로 특허등록 받은 바 있다. 한국 특허 제10-0953745호 발명은 후륜 내부에 고정축에 고정된 전기자를 삽입한 전기모터를 형성하고, 후륜 내측(미션측)에 구동 캡을 별도로 마련하여, 이 구동 캡에 화이널샤프트(한국 특허 제10-0953745호 의 등록공보에는 드라이브 샤프트라고 기재되어 있으나, 업계에서 사용하는 정확한 명칭은 화이널샤프트임)를 결합하여 내연엔진의 구동력을 후륜에 전달한다. 이때 전기 모터는 후륜 내부에 마련되고 영구자석들이 내주면을 따라 부착된 자석프레임와, 상기 자석프레임 내부에 배치되고 고정축에 의하여 브레이크디스크측(후륜을 주심으로 미션 반대측)의 리어 쿠션 조인트와 결합된 원주형 직류모터 전기자로 구성된다. 상기 전기자고정축은 전기자를 상기 자석프레임 내부에서 자석들과 일정한 간극이 유지되도록 잡아 주는 기능을 한다. 구동 캡은 상기 후륜의 트랜스미션측에 부착되는 데, 테두리가 상기 후륜 림 또는 자석프레임와 동심원을 이루면서 후륜 림 또는 자석프레임에 결합 되고 중심부가 상기 트랜스미션의 화이널샤프트와 동력 전달이 가능하도록 결합 된다. 이때 상기 화이널샤프트와 전기자고정축 말단부는 서로 단절되어 동력 전달이 차단되고, 전기자에 전원이 투입되면, 전기자를 중심으로 후륜이 회전하고, 그 회전력은 구동 캡과 트랜스미션에도 전달된다. 그러나, 내연엔진이 가동되어 구동력이 화이널샤프트와 구동 캡을 통해 후륜에 전달되면, 후륜은 고정된 전기자를 중심으로 회전하게 된다.
이러한 구조 및 작용을 갖는 본원 출원인의 한국 특허 제10-0953745호는 다음과 같은 문제점이 있다.
우선, 한국 특허 제10-0953745호 발명에 따르면, 전기모터의 전기자와 자석간의 간극(air gap)이 일정하게 유지되기 어려운 단점이 있다.
모터스쿠터 후륜 양측(미션측 및 브레이크디스크측)에는 모터스쿠터 본체 및 승차자의 하중이 실리게 되는데, 종래 내연엔진과 같이 단일의 화이널샤프트가 후륜의 허브를 관통하여 미션측 쿠션과 브레이크디스크측 쿠션에 의하여 지지될 때에는 후륜의 중심 수직선 방향으로 모터스쿠터 본체 및 승차자의 하중이 작용하게 되지만, 한국 특허 제10-0953745호 발명과 같이 후륜의 미션측 측면에 구동 캡을 부착하고 여기에 화이널샤프트가 연결되고, 후륜을 화이널샤프트와 분리된 전기자고정축에 의하여 지지할 경우, 후륜에 작용하는 모터스쿠터 본체 및 승차자의 하중이 미션측에 치우치게 된다. 즉, 화이널샤프트와 전기자고정축이 기계적인 결합 없이 서로 분리되어 있고, 구동 캡은 후륜의 내측(미션측)에 부착되어 이 구동 캡에 내연엔진의 구동력 및 하중이 화이널샤프트를 통해 전달되므로 화이널샤프트에 의하여 전달되는 내연엔진의 구동력 및 하중은 항상 후륜 내측(미션측)에 편중되는 반면, 전기모터의 자석은 후륜 내부에 마련된 자석프레임에 부착되어 있고, 후륜 내부에 삽입된 전기자가 고정되는 전기자고정축은 브레이크디스크측 쿠션으로부터 하중을 받게 되므로, 내연엔진 구동시나 전기모터 구동시 후륜 양측에서 화이널샤프트와 전기자고정축이 일직선(alignment)을 유지하지 못하게 되는 것이다. 그 결과전기모터의 전기자와 후륜 내부 자석프레임에 부착된 자석간의 간극(air gap)이 전 방위에 대하여 일정하게 유지되지 못하게 되는 것이다.
전기모터의 전기자와 자석간의 간극(air gap)이 일정하게 유지되지 못할 경우, 전기모터가 회전을 지속하기 어려울 뿐만 아니라, 회전이 지속 되는 경우에도 소비 전력에 비하여 얻는 모터 토크가 현저하게 떨어져 비효율적이 된다.
다음으로, 한국 특허 제10-0953745호 발명에 따르면, 후륜을 전기모터에 의하여 구동할 경우, 자석프레임와, 자석프레임에 일체로 결합된 후륜과, 후륜에 일체로 결합된 구동 캡과, 구동 캡에 결합된 화이널샤프트와, 화이널샤프트에 결합된 미션부품(화이널 리덕션 부품)인 화이널기어(도 2의 부호 75), 카운터 샤프트(도 2의 부호 77), 카운터 기어(도 2의 부호 79), 드라이브 샤프트(도 2의 부호 81), 클러치 아우터(도 2의 부호 83) 등이 함께 회전하게 되어 후륜의 주행과 무관하게 전기모터에 과다한 부하가 걸리게 되어 많은 전력 소모를 야기하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 하이브리드 모터스쿠터의 단점을 해결하고자 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하려고 하는 제1과제는 주행 중 전기모터의 전기자와 자석간의 간극(air gap)이 일정하게 유지될 수 있는 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려고 하는 제2과제는 전기 모터의 고장시에 리어휠로부터 전기 모터를 용이하여 분리하여 수리하거나 교체할 수 있는 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려고 하는 제3과제는 전기모터에 의하여 주행할 경우, 전기모터의 부하를 최소화하고 전기모터의 구동력을 리어휠(rear wheel)의 주행에만 사용할 수 있는 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터을 제공하는 데 있다.
본 발명의 상술한 제1과제 및 제2과제는, 하이브리드 모터스쿠터를, 중심부 일측에는 스플라인보스가 형성되고, 중심부의 타측에는 제1베어링의 외륜이결합되는 베어링 허브가 형성된 리어휠; 일측에는 중공을 갖는 컵형상의 축수부가 마련되고 몸체에는 전기자가 고정되며 상기 축수부 외면은 상기 리어휠의 베어링 허브 내에서 상기 제1베어링의 내륜에 결합되고 축수부 중공에는 제2베어링이 삽입되어 그 외륜이 결합되며, 타측은 리어큐션 또는 리어쿠션 조인트에 고정되는 전기자고정축; 상기 전기자를 내부에 수용할 수 있는 원통형 프레임과 상기 원통형 프레임 내주면에 부착되어 상기 전기자와 전기모터를 구성하는 자석으로 이루어지고, 상기 리어휠의 타측에 조립되어 리어휠과 일체로 회전하는 자석프레임; 일측에, 내연엔진의 구동력이 전달되는 미션의 화이널기어에 결합될 수 있는 스플라이축이 형성되고, 타측에는 상기 전기자고정축의 축수부 중공 내에서 상기 제2베어링의 내륜에 결합되는 축머리와 상기 리어휠의 스플라인보스에 결합되는 스플라인축이 연속으로 형성되어 내연엔진의 구동력을 리어휠에 전달하는 화이널샤프트; 일측은 상기 자석프레임에 결합되고 타측은 브레이크디스크에 결합되며 상기 전기자고정축을 지지할 수 있는 베어링을 수용하는 베어링 허브가 마련되어 상기 전기자고정축을 중심으로 상기 리어휠, 자석프레임 및 브레이크디스크와 함께 회전하면서 브레이크디스크에 가해지는 제동력을 상기 자석프레임 및 리어휠에 전달하는 자석프레임캡;을 포함하여 구성함으로써 해결된다.
본 발명의 상술한 제3과제는 상기 미션의 화이널기어를 미션의 카운터샤프트에 결합되는 외측기어와, 상기 화이널샤프트에 결합되는 내측기어로 구성하고, 상기 내측기어 외주면에는 일정간격을 두고 다수의 평기어치를 형성하고, 각 평기어치들 사이에는 모터스쿠터의 전진 방향으로 갈수록 높게 상승하는 경사구름면을 형성하고, 상기 경사구름면에는 모터스쿠터 전진 방향으로 끝까지 굴러 이동할 때는 상기 평기어치보다 더 높게 돌출되고 반대 방향으로 끝까지 굴러 이동할 때 상기 평기어치보다 낮게 가라앉는 핀을 구비하여 외측기어 및 이에 결합된 내연엔진의 모터스쿠터 전진 방향 회전력은 내측기어에 전달되고 내측기어 및 이에 결합된 전기모터의 모터스쿠터 전진 방향 회전력은 외측기어에 전달되지 않게 함으로써 해결된다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 화이널샤프트가 리어휠의 중심부에 직접 결합되어 내연엔진의 구동력을 전달하고 리어휠의 중심부에서 전기자고정축의 축수부와 화이널샤프트의 축머리가 베어링을 매개로 회전가능하게 결합됨으로 인하여 후륜 양측에서 화이널샤프트와 전기자고정축이 일직선(alignment)을 유지하게 되므로, 주행 중 전기모터의 전기자와 자석간의 간극(air gap)이 일정하게 유지될 수 있고, 자석프레임이 리어휠 내부에 장착되지 않고 리어휠의 외측에서 리어휠에 조립될 수 있게 하여 전기 모터의 고장시에 리어휠로부터 전기 모터를 용이하여 분리하여 수리하거나 교체할 수 있으며, 전기모터에 의하여 주행할 경우, 전기모터의 구동력이 자석프레임과 리어휠과 화이널샤프와 화이널 기어의 내측기어까지는 전달되지만, 그 이후의 미션 및 클러치 부품에는 전달되지 않아 전기모터의 부하를 최소화할 수 있고 전기모터의 구동력을 리어휠(rear wheel)의 주행에만 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터의 구성요소인 화이널기어 및 화이널샤프트 조립체, 리어휠, 전기자고정축, 전기자, 자석프레임, 자석프레임캡 및 브레이크디스크를 분해하여 도시한 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터의 구성요소인 화이널기어 및 화이널샤프트 조립체, 리어휠, 전기자고정축, 전기자, 자석프레임, 자석프레임캡 및 브레이크디스크를 미션 및 클러치의 다른 부품과 조립하여 도시한 정단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 화이널기어 및 화이널샤프트를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 화이널기어를 분해하여 화이널샤프트와 함께 도시한 분해사시도이다.
도 5는 모터스쿠터의 미션에 조립된 화이널샤프트와, 리어휠, 전기자고정축, 전기자, 자석프레임, 자석프레임캡 및 브레이크디스크를 분해하여 도시한 분해사시도이다.
도 6은 모터스쿠터의 미션에 조립된 화이널샤프트와, 리어휠, 전기자고정축, 전기자, 자석프레임, 자석프레임캡 및 브레이크디스크의 조립체를 분리하여 도시한 분리사시도이다.
도 7은 본 발명의 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터의 리어휠, 전기자고정축, 전기자, 자석프레임, 자석프레임캡 및 브레이크디스크가 미션에 조립된 것을 보여주는 조립사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
우선 도 5를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 내연엔진(5)이 모터스쿠터의 전반부에 배치되고, 클러치 부품 및 미션 부품이 수용된 미션박스(31)가 모두 리어휠(33) 외측에 구비된 모터스쿠터(motorscooter)에 적용됨을 알 수 있다. 상술한 바와 같이 모터스쿠터는 전반에 배치된 내연엔진(5)의 구동력이 크랭크축에 연결된 드라이브 페이스 및 드라이브 벨트에 의하여 후반에 배치된 클러치의 드리븐 풀리에 전달되고 클러지 아우터가 클러치 드리븐 풀리에 밀착되면 구동력이 클러치 아우터를 통해 미션부품(화이널기어(도 2의 부호 75), 카운터 샤프트(도 2의 부호 77), 카운터 기어(도 2의 부호 79), 드라이브 샤프트(도 2의 부호 81), 클러치 아우터(도 2의 부호 83) 등)에 전달되며, 미션의 화이널샤프트(1)가 리어휠(33)에 조립되어 구동력이 리어휠(33)까지 전달된다. 이처럼, 모터스쿠터는 미션이 리어휠(33) 외측에 마련되어 내연엔진(5)의 구동력이 미션의 화이널샤프트(1)에 의하여 리어휠(33)에 직접 전달되는 것이다.
본 발명의 특징 중 하나는 내연엔진(5)의 구동력이 전달되는 상기 리어휠(33)의 외측에 전기모터를 탈착이 용이하게 구비하는 데 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 리어휠(33)은 중심부 일측에는 스플라인보스(35)가 형성되고, 중심부의 타측에는 제1베어링(B1)의 외륜이 결합되는 베어링 허브(37)가 형성된다. 상기 전기모터는 자석프레임(61)과 자석프레임(61) 내부에 배치되는 전기자(53)로 구성된다. 상기 전기자(53)는 전기자고정축(43)에 고정되고, 전기자(53)에 전원이 투입되면 상기 자석프레임(61)은 상기 전기자(53) 주위를 회전한다. 상기 전기자고정축(43)은 일측에 중공을 갖는 컵형상의 축수부(45)가 마련되고 상기 축수부(45) 외면은 상기 리어휠(33)의 베어링 허브(37) 내에서 상기 제1베어링(B1)의 내륜에 결합되고 축수부(45) 중공에는 제2베어링(B2)이 삽입되어 그 외륜이 축수부(45)와 결합된다. 상기 전기자고정축(43)의 타측으로는 전기자(53), 자석프레임캡(67) 및 브레이크디스크(73)가 삽입되어 전기자고정축(43) 몸체에 결합되며, 전기자고정축(43) 선단에는 나사(도 5의 부호 49)가 형성되어 리어큐션(85) 또는 리어쿠션 조인트(87)에 고정된다. 전기자고정축(43)에 원주형 직류모터 전기자(53)가 고정 설치되고, 상기 직류모터 전기자(53)에 밧데리의 전력을 공급하는 전원선(51)이 마련된다. 전기모터를 구성하는 상기 자석프레임(61)은, 상기 전기자(53)를 내부에 수용할 수 있는 원통형 프레임(63)과 상기 원통형 프레임(63) 내주면에 부착되어 상기 전기자(53)와 일정한 간극(air gap)을 유지하는 자석으로 이루어진다. 상기 자석프레임(61) 내주면을 따라 작은 판형 영구자석(65)들이 서로 인접하여 촘촘하게 부착된다. 또한 상기 자석프레임(61)은 상기 리어휠(33)의 타측(외측)에 조립되어 리어휠(33)과 일체로 회전한다. 따라서, 상기 전기자(53)에 직류 전류를 투입하면, 상기 자석프레임(61)가 상기 직류모터 전기자(53)를 중심으로 회전하게 되고, 그 결과, 상기 자석프레임(61)에 고정된 림(15)과 타이어가 상기 직류모터 전기자(53)를 중심으로 회전하게 된다. 상기 자석프레임(61)과 상기 리어휠(33)과 상기 화이널샤프트(1)가 함께 회전한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 화이널샤프트(1)는 그 일측에, 내연엔진의 구동력이 전달되는 미션의 상기 화이널기어(11)에 결합될 수 있는 스플라이축(9)이 형성되고, 타측에는 상기 전기자고정축(43)의 축수부(45) 중공 내에서 상기 제2베어링(B1)의 내륜에 결합되는 축머리(3)와 상기 리어휠(33)의 스플라인보스(35)에 결합되는 스플라인축(9)이 연속으로 형성되어 내연엔진의 구동력을 리어휠(33)의 중심부에 전달한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 자석프레임(61)에는 자석프레임캡(67)이 부착된다. 자석프레임캡(67)의 일측은 상기 자석프레임(61)에 결합되고 타측(외측)은 브레이크디스크(73)에 결합되며 상기 전기자고정축(43)을 지지할 수 있는 제3베어링(B3) 및 제4베어링(B4)를 수용하는 베어링 허브(71)가 마련된다. 도 2에 도시된 바와 같이 자석프리레임캡(67)에 설치되는 베어링(B3, B4)을 베어링 허브(71) 양측에 1개씩 모두 2개를 설치하여 2개 지점에서 전기자고정축(43)을 지지하게 할 경우, 이들 베어링과 전기자고정축(43)의 축수부(45)에 마련된 제1베어링(B1) 및 제2베어링(B2)이 상호 작용하여 전기자고정축(43)의 중심이탈을 매우 효과적으로 막아준다. 상기 자석프레임캡(67)은 상기 전기자고정축(43)을 중심으로 상기 리어휠(33), 자석프레임(61) 및 브레이크디스크(73)와 함께 회전하면서 브레이크디스크(73)에 가해지는 제동력을 상기 자석프레임(61) 및 리어휠(33)에 전달한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 의하여, 화이널샤프트(1)가 리어휠(33)의 중심부에 직접 결합 되어 내연엔진(5)의 구동력을 리어휠(33)의 중심부에 전달하고 리어휠(33)의 중심부에서 리어휠(33)과 전기자고정축(43)의 축수부(45)와 화이널샤프트(1)의 축머리(45)가 2개의 베어링(B1, B2)을 매개로 회전가능하게 결합되고, 전기자고정축(43)은 전기자(53) 양측에서 기울어짐이 없이 지지됨으로 인하여 후륜 양측에서 화이널샤프트(1)와 전기자고정축(43)이 일직선(alignment)을 유지하게 되고, 주행 중 전기모터의 전기자(53)와 자석(65)간의 간극(air gap)이 일정하게 유지되는 것이다. 또한, 자석프레임(61)이 리어휠(33) 내부에 장착되지 않고 리어휠(33)의 외측에서 리어휠(33)에 조립되므로, 전기 모터의 고장시에 리어휠(33)로부터 전기 모터를 용이하여 분리하여 수리하거나 교체할 수 있는 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 미션의 화이널기어(11)는 미션의 카운터샤프트(도 2의 부호 77)에 결합되는 외측기어(13)와, 상기 화이널샤프트(1)에 결합되는 내측기어(17)로 구성하고, 상기 내측기어(17) 외주면에는 일정간격을 두고 다수의 평기어치(19)를 형성하고, 각 평기어치(19)들 사이에는 모터스쿠터의 전진 방향으로 갈수록 높게 상승하는 경사구름면을 형성하고, 상기 경사구름면에는 모터스쿠터 전진 방향으로 끝까지 굴러 이동할 때는 상기 평기어치보다 더 높게 돌출되고 반대 방향으로 끝까지 굴러 이동할 때 상기 평기어치보다 낮게 가라앉는 핀(21)을 구비한다. 도 4에서 경사구름면(23)의 한쪽 높이는 h임에 반하여 다른쪽 높이는 이보다 높은 H이다. 핀(21)의 지름이 일정할 경우, 핀(21)이 이 경사면을 구르면 상하 방향으로 승강하게 된다. 외측기어(13)가 회전하거나 내측기어가 회전할 때 상기 핀(21)은 외측기어(13)의 내면벽에 마찰하면서 경사구름면의 높은 쪽(H) 또는 낮은 쪽(h)으로 구른다. 핀(21)이 경사구름면(23)의 높은 쪽(H)으로 이동하면, 외측기어(13)와 내측기어(17)가 핀(21)을 매개로 서로 강하게 결합되고, 핀(21)이 경사구름면(23)의 낮은 쪽(h)으로 이동하면 외측기어(13)와 내측기어(17)간의 결합이 해제된다. 모터스쿠터가 내연엔진(5)에 의하여 구동할 경우, 내연엔진(5)의 구동력은 우선 파이널기어(11)의 외측기어(13)에 전달되고, 파이널기어(11)의 외측기어(13)는 핀(21)을 경사구름면(23)의 높은 쪽(H)으로 굴리게 되므로, 외측기어 및 이에 결합된 내연엔진의 모터스쿠터 전진 방향 회전력은 내측기어에 전달된다. 반면, 모터스쿠터가 전기모터에 의하여 구동할 경우, 자석프레임(61)과 이에 결합된 리어휠(33) 및 화이널샤프트(1)가 회전하고, 화이널샤프트(1)에 결합된 내측기어(17)도 모터스쿠터 전진 방향으로 회전하면, 상기 핀(21)은 외측기어의 내면벽에 마찰되어 경사구름면(23)의 낮은 쪽(h)으로 이동하고, 따라서, 내측기어(17)와 외측기어(13)의 결합이 해제되어, 전기모터의 자석프레임(61) 회전력이 외측기어에 전달되지 않게 되는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 모터스쿠터가 전기모터에 의하여 주행할 경우, 전기모터의 구동력이 자석프레임(61)과 리어휠(33)과 화이널샤프(1)와 화이널기어(11)의 내측기어(17)까지는 전달되지만, 그 이후의 미션 및 클러치 부품(화이널기어의 외측기어, 카운터샤프트, 카운터기어, 드라이브샤프트, 클러치아우터 등)에는 전달되지 않아 전기모터의 부하를 최소화할 수 있고 전기모터의 구동력을 리어휠(rear wheel)의 주행에만 효과적으로 사용하여 하이브리드 모터스쿠터의 전력효율을 높일 수 있게 된다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 모터스쿠터 미션의 최종단에 화이널샤프트(1)를 결합하고, 상기 화이널샤트트(1)에 여기 리어휠(33)과, 전기자고정축(43)과, 전기자(53)와, 자석프레임(61)과, 자석프레임캡(67)과 브레이크디스크(73)의 조립체를 결합하고, 상기 전기자고정축(43) 외측단을 모터스쿠터 몸체와 결합된 리어쿠션(85) 및 리어쿠션 조인트(87)에 너트(89)로 결합한다. 따라서, 전기모터의 수리나 교체가 필요할 경우 리어휠(33)은 그대로 두고, 자석프레임(61)과 전기자(53)만 간단히 분리하여 수리하거나 교체할 수 있다.
1 : 화이널샤프트 3 : 축머리
5 : 내연기관 7, 9 : 스플라인축
11 : 화이널기어 13 : 외측기어
15a, 15b : 그루브(groove) 17 : 내측기어
19 : 평기어치 21 : 핀
23 : 경사구름면 25 : 스플라인보스
27a, 27b : 와셔 29a, 29b : 고정링
31 : 미션박스 33 : 리어휠
35 : 스플라인보스 37 : 베어링허브
39a ~ 39d : 탭 41 : 리어타이어
43 : 전기자고정축 45 : 축수부
47 : 키홈 49 : 나사
51 : 전원선 53 : 전기자
55 : 권선 57 : 코어
59 : 보스 61 : 자석프레임
63 : 프레임 65 : 자석
67 : 자석프레임캡 69 : 캡몸체
71 : 베어링허브 73 : 브레이크디스크
75 : 화이널기어 77 : 카운터샤프트
79 : 카운터기어 81 : 드라이브샤프트
83 : 클러치아우터 85 : 리어쿠션
87 : 조인트 89 : 너트
B1 ~ B5 : 베어링 S1 ~ S3 : 볼트

Claims (2)

  1. 중심부 일측에는 스플라인보스가 형성되고, 중심부의 타측에는 제1베어링의 외륜이결합되는 베어링 허브가 형성된 리어휠;
    일측에는 중공을 갖는 컵형상의 축수부가 마련되고 몸체에는 전기자가 고정되며 상기 축수부 외면은 상기 리어휠의 베어링 허브 내에서 상기 제1베어링의 내륜에 결합되고 축수부 중공에는 제2베어링이 삽입되어 그 외륜이 결합되며, 타측은 리어큐션 또는 리어쿠션 조인트에 고정되는 전기자고정축;
    상기 전기자를 내부에 수용할 수 있는 원통형 프레임과 상기 원통형 프레임 내주면에 부착되어 상기 전기자와 일정한 간극을 유지하는 자석으로 이루어지고, 상기 리어휠의 타측에 조립되어 리어휠과 일체로 회전하는 자석프레임;
    일측에, 내연엔진의 구동력이 전달되는 미션의 화이널기어에 결합될 수 있는 스플라이축이 형성되고, 타측에는 상기 전기자고정축의 축수부 중공 내에서 상기 제2베어링의 내륜에 결합되는 축머리와 상기 리어휠의 스플라인보스에 결합되는 스플라인축이 연속으로 형성되어 내연엔진의 구동력을 리어휠에 전달하는 화이널샤프트;
    일측은 상기 자석프레임에 결합되고 타측은 브레이크디스크에 결합되며 상기 전기자고정축을 지지할 수 있는 베어링을 수용하는 베어링 허브가 마련되어 상기 전기자고정축을 중심으로 상기 리어휠, 자석프레임 및 브레이크디스크와 함께 회전하면서 브레이크디스크에 가해지는 제동력을 상기 자석프레임 및 리어휠에 전달하는 자석프레임캡;을 포함하는 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미션의 화이널기어는 미션의 카운터샤프트에 결합되는 외측기어와, 상기 화이널샤프트에 결합되는 내측기어로 구성하고, 상기 내측기어 외주면에는 일정간격을 두고 다수의 평기어치를 형성하고, 각 평기어치들 사이에는 모터스쿠터의 전진 방향으로 갈수록 높게 상승하는 경사구름면을 형성하고, 상기 경사구름면에는 모터스쿠터 전진 방향으로 끝까지 굴러 이동할 때는 상기 평기어치보다 더 높게 돌출되고 반대 방향으로 끝까지 굴러 이동할 때 상기 평기어치보다 낮게 가라앉는 핀을 구비하여 외측기어 및 이에 결합된 내연엔진의 모터스쿠터 전진 방향 회전력은 내측기어에 전달되고 내측기어 및 이에 결합된 전기모터의 모터스쿠터 전진 방향 회전력은 외측기어에 전달되지 않게 한 것을 특징으로 하는 고전력효율 하이브리드 모터스쿠터.

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