KR101340420B1 - 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거에 관한 것으로서, 자전거의 보조구동부는 절곡점과 양 종단이 각각 90도의 위상차를 갖는 전도된 브이(V)자 형태를 이루는 회전안내공이 형성되어 있고 상기 앞바퀴의 상측 영역에 배치되고 절곡점이 상기 뒷바퀴에 대하여 직선상으로 배치된 앞바퀴에 정렬된 상태로 상기 프레임에 지지되도록 설치되는 회전안내관과, 상기 회전안내관을 통과하도록 설치되고 외표면에는 상기 회전안내공에 삽입되도록 회전안내돌기가 형성되어 있는 보조축과, 상기 보조축을 상기 회전안내관에 대하여 상방향을 탄성지지하는 보조축탄성지지부와, 상기 보조축의 상단에 결합되고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 어느 일방에 배치되도록 회전시키는 방법으로 상기 보조동력인가동작을 선택조작하고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 나머지 일방에 배치되도록 회전시키는 방법으로 상기 탄성력축적동작을 선택조작하는 데 사용되는 보조핸들과, 상기 보조축과 함께 회전할 수 있도록 상기 보조축의 하단에 결합된 고정지지부와, 관형태의 전동바퀴와 양단에 베어링수용홈이 길이방향을 따라 각각 형성되어 있고 상기 전동바퀴에 대하여 동축을 이루도록 상기 전동바퀴에 결합된 바퀴전동축과 상기 바퀴전동축에 대하여 동축을 이루고 상기 베어링수용홈에 수용되도록 상기 바퀴전동축에 설치된 모터클러치베어링 및 태엽클러치베어링과 상기 모터클러치베어링에 결합된 모터전동축과 상기 태엽클러치베어링에 결합된 태엽전동축을 가지고 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 전동바퀴가 상기 앞바퀴에 구름 접촉하고 상기 보조동력인가동작 또는 상기 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 상기 전동바퀴와 상기 앞바퀴 사이의 구름접촉상태가 해제되도록 상기 고정지지부에 결합된 보조동력바퀴부와, 상기 고정지지부에 지지되도록 설치된 태엽하우징과 상기 태엽전동축에 나란하도록 배치되고 상기 태엽하우징의 내부로 진입하도록 상기 고정지지부에 설치된 태엽축과 상기 태엽전동축의 회전속도보다 상기 태엽축의 회전속도가 감속되도록 상기 태엽축과 상기 태엽전동축 사이에 설치된 태엽감속기어부와 상기 태엽하우징의 내부에 설치되고 내측단이 상기 태엽축에 고정되고 외측단이 상기 태엽하우징에 고정된 태엽을 갖는 태엽구동부와, 상기 고정지지부에 대하여 접근하고 이반할 수 있도록 상기 고정지지부에 결합된 가동지지부와, 모터축이 상기 모터전동축에 나란하도록 상기 가동지지부에 설치된 모터와 상기 모터축의 회전속도보다 상기 모터전동축의 회전속도가 감속되도록 상기 모터축과 상기 모터전동축 사이에 설치된 모터감속기어부를 갖는 모터구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링으로부터 분리되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부로부터 이반시키고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링에 다시 결합되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부에 접근시키는 지지부구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 가능해 지도록 상기 태엽감속기어부에 대한 구속상태를 해제하고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 저지되도록 상기 태엽감속기어부를 구속하는 태엽구속해제부와, 상기 모터, 상기 지지부구동부 및 상기 태엽구속해제부의 동작전압을 공급하는 전원부와, 온조작시 상기 태엽구속해제부와 상기 전원부 사이를 전기적으로 연결하고 오프조작시 상기 태엽구속해제부와 상기 전원부 사이의 전기적 연결을 차단하는 기어구속작동스위치와, 상기 전원부와 상기 모터 사이에 개재되어 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작이 선택조작될 때 온상태로 동작하는 모터구동스위치와, 상기 보조핸들을 통해 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 지지부구동부와 상기 전원부 사이를 전기적으로 연결하고 상기 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 상기 지지부구동부와 상기 전원부 사이의 전기적 연결을 차단하도록 동작하는 감김동작스위치와, 상기 태엽이 정해진 풀림위치에 도달할 때 상기 모터와 상기 모터구동스위치 사이를 전기적으로 연결하고 상기 태엽이 정해진 풀림위치를 벗어날 때 상기 모터와 상기 모터구동스위치 사이의 전기적 연결을 차단하는 태엽상태스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 태엽과 모터를 보조동력으로 하여 원하는 시간만큼 사용할 수 있고 보조동력전달효율을 향상시킬 수 있으며 보조구동부의 구조가 간단해진다.

Description

자전거{Bicycle}

본 발명은 자전거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태엽의 탄성력을 이용하여 앞바퀴에 회전력을 제공하는 보조구동부를 갖는 자전거에 관한 것이다.

자전거는 탑승자가 다리를 사용하여 페달을 회전시킬 때 발생하는 페달의 회전력이 크랭크축, 체인, 스프로킷 등의 전동기구를 통해 뒷바퀴에 전달됨으로써 주행하게 된다.

그런데 자전거가 오르막길 등과 같이 마찰력이 큰 구간을 주행할 때에는 페달을 회전시킬 때 많은 힘이 들게 되는 바, 이를 위해 모터의 회전력, 태엽의 탄성력을 이용하여 앞바퀴에 회전력을 제공하는 보조구동부를 갖는 자전거가 안출되어 사용되고 있다.

도25는 종래 자전거의 사시도이고, 도26은 종래 자전거의 보조구동부의 분해사시도이고, 도27은 종래 자전거의 보조구동부의 단면도이고, 도28은 종래 자전거의 보조구동부의 축안내홈의 상세도이다.

종래의 자전거는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 상하방향을 따라 배치된 관형태의 헤드튜브(111a)를 구비한 프레임(111)과, 헤드튜브(111a)를 통과하도록 설치된 핸들스템(112)과, 핸들스템(112)의 상단에 설치된 핸들바(113)와, 핸들스템(112)의 하단에 결합된 앞포크(114)와, 앞포크(114)에 결합된 앞바퀴(115)와, 앞바퀴(115)에 대하여 직선상으로 배치되도록 프레임(111)에 결합된 뒷바퀴(116)와, 프레임(111)에 지지되도록 설치된 페달(117a)을 가지고 탑승자의 페달회전동작을 통해 뒷바퀴(116)에 회전력을 제공하는 페달구동부(117)와, 태엽(135)을 가지고 태엽(135)에 축적된 탄성력을 사용하여 앞바퀴(115)에 회전력을 제공하는 보조구동부(120)를 갖고 있다.

앞바퀴(115)는 앞포크(114)의 종단에 결합된 한 쌍의 앞바퀴회전축(121)을 중심으로 회전하게 된다.

한 쌍의 앞바퀴회전축(121)은 상호 분리되어 있다.

페달구동부(117)는 페달(117a)에 더하여 종래 널리 알려진 바와 같이 크랭크축, 체인, 스프로킷 등을 가지고, 탑승자가 다리를 사용하여 페달(117a)을 회전시킬 때 뒷바퀴(116)에 회전력을 제공한다.

보조구동부(120)는 태엽(135)에 더하여 각 앞바퀴회전축(121)의 종단에 결합된 한 쌍의 연결프레임(122)과, 한 쌍의 연결프레임(122)사이에 배치된 한 쌍의 지지가이드(140)와, 한 쌍의 지지가이드(140) 사이에 배치된 한 쌍의 왕복이동대(123), 동력입력휠(124) 및 동력출력휠(125)과, 동력입력휠(124)의 동력출력휠(125)의 대향면에 형성된 원동기어휠(126)과, 동력출력휠(125)의 동력입력휠(124)의 대향면에 형성된 종동기어휠(127)과, 각 지지가이드(140)와 인접하는 왕복이동대(123) 사이에 설치된 한 쌍의 복귀스프링(128)과, 지지가이드(140)를 왕복이동대(123)의 길이방향을 따라 이동시키기 위한 입력조작부(129) 및 출력조작부(131)를 갖고 있다.

태엽(135)은 한 쌍의 왕복이동대(123) 사이에 배치된 입력태엽(135a) 및 출력태엽(135b)으로 구성되어 있다.

입력태엽(135a)은 양단이 왕복이동대(123)와 후술하는 동력입력축(124a)에 고정되어 있다.

출력태엽(135b)은 양단이 왕복이동대(123)와 후술하는 동력출력축(125a)에 고정되어 있다.

한 쌍의 연결프레임(122)은 이격 상태로 상호 결합되어 있다.

각 지지가이드(140)는 상부영역과 하부영역에 각각 축안내홈(141)이 하나씩 형성되어 있다.

각 축안내홈(141)은 직선상의 축회전제한홈부(141a)와, 축회전제한홈부(141a)로부터 상측과 하측으로 각각 연장 형성된 한 쌍의 축회전허용홈부(141b)로 구성되어 있다.

그리고 각 지지가이드(140)는 중앙영역에 줄통과공(142)이 형성되어 있고, 줄통과공(142)에는 안내롤러(143)가 설치되어 있다.

이러한 구성을 갖는 각 지지가이드(140)는 앞바퀴회전축(121)에 고정된다.

각 왕복이동대(123)는 상부영역과 하부영역에 각각 축통과공(123a)이 하나씩 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 각 왕복이동대(123)는 각 지지가이드(140)의 길이방향을 따라 이동할 수 있도록 지지가이드(140)에 결합된다.

그리고 각 왕복이동대(123)의 초기설치는 축통과공(123a)이 축회전제한홈부(141a)에 정렬되도록 이루어진다.

동력입력휠(124)은 중앙에 동력입력축(124a)이 결합되어 있다.

이러한 구성을 갖는 동력입력휠(124)은 동력입력축(124a)이 왕복이동대(123)의 상부영역에 형성되어 있는 축통과공(123a)을 통과하여 지지가이드(140)의 상부영역에 형성되어 있는 축회전제한홈부(141a)에 진입하도록 설치된다.

동력출력휠(125)은 중앙에 동력출력축(125a)이 결합되어 있다.

이러한 구성을 갖는 동력출력휠(125)은 동력출력축(125a)이 왕복이동대(123)의 하부영역에 형성되어 있는 축통과공(123a)을 통과하여 지지가이드(140)의 하부영역에 형성되어 있는 축회전제한홈부(141a)에 진입하도록 설치된다.

원동기어휠(126)과 종동기어휠(127)은 맞물린 상태로 설치된다.

한 쌍의 복귀스프링(128)은 각 왕복이동대(123)가 각 지지가이드(140)의 길이방향을 따라 이동할 때 탄성력을 축적하도록 설치된다.

입력조작부(129)는 핸들바(113)에 설치된 입력조작링(129a)과, 양단이 입력조작링(129a)과 좌측에 있는 왕복이동대(123)에 고정된 입력견인줄(129b)을 갖고 있다.

입력견인줄(129b)은 안내롤러(143)에 하측으로부터 지지된 상태로 왕복이동대(123)의 상부영역에 고정된다.

출력조작부(131)는 핸들바(113)에 설치된 출력조작링(131a)과, 양단이 출력조작링(131a)과 우측에 있는 왕복이동대(123)에 고정된 출력견인줄(131b)을 갖고 있다.

출력견인줄(131b)은 안내롤러(143)에 상측으로부터 지지된 상태로 왕복이동대(123)의 하부영역에 고정된다.

이러한 구성을 갖는 종래 자전거에 따른 보조구동부(120)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

탑승자는 입력태엽(135a)에 탄성력을 축적하고자 하는 경우 입력견인줄(129b)이 긴장상태로 당겨지도록 입력조작링(129a)을 조작한다.

입력견인줄(129b)이 긴장상태로 당겨지면 좌측에 있는 왕복이동대(123)가 지지가이드(140)에 결합된 상태로 상승한다.

좌측에 있는 지지가이드(140)가 상승하면, 동력입력축(124a)과 동력출력축(125a)은 축회전제한홈부(141a)로부터 상측에 있는 축회전허용홈부(141b)로 이동하고, 동력입력휠(124)은 앞바퀴(115)의 림(115a) 내표면 상부영역에 가압접촉된다.

동력입력축(124a)이 축회전허용홈부(141b)로 이동하고 동력입력휠(124)이 앞바퀴(115)의 림(115a) 내표면에 가압접촉된 상태에서 앞바퀴(115)가 회전하면 동력입력휠(124)이 회전한다.

동력입력휠(124)이 회전하면 입력태엽(135a)에 탄성력이 축적된다.

동력입력휠(124)이 회전하면 동력출력휠(125)도 원동기어휠(126)과 종동기어휠(127)의 상호 작용에 의해 동력출력휠(125)도 회전한다.

동력출력휠(125)이 회전하면 출력태엽(135b)에 탄성력이 축적된다.

탑승자는 입력태엽(135a)과 출력태엽(135b)에 탄성력이 충분히 축적되었다고 판단되면 입력견인줄(129b)이 원위치로 복귀하도록 입력조작링(129a)을 조작한다.

입력견인줄(129b)이 원위치로 복귀하면 좌측에 있는 왕복이동대(123)가 지지가이드(140)에 결합된 상태로 원위치로 하강한다.

좌측에 있는 지지가이드(140)가 원위치로 하강하면, 동력입력축(124a)과 동력출력축(125a)은 축회전제한홈부(141a)로 이동하고, 동력입력휠(124)과 앞바퀴(115)의 림(115a) 내표면 사이의 가압접촉상태는 해제된다.

한편 탑승자가 입력태엽(135a)과 출력태엽(135b)에 축적된 탄성력을 이용하여 앞바퀴(115)에 회전력을 제공하고자 하는 경우 출력견인줄(131b)이 긴장상태로 당겨지도록 출력조작링(131a)을 조작한다.

출력견인줄(131b)이 긴장상태로 당겨지면 우측에 있는 왕복이동대(123)가 지지가이드(140)에 결합된 상태로 상승한다.

우측에 있는 지지가이드(140)가 상승하면, 동력입력축(124a)과 동력출력축(125a)은 축회전제한홈부(141a)로부터 하측에 있는 축회전허용홈부(141b)로 이동하고, 동력입력휠(124)은 앞바퀴(115)의 림(115a) 내표면 하부영역에 가압접촉된다.

동력입력축(124a)이 축회전허용홈부(141b)로 이동하고 동력입력휠(124)이 앞바퀴(115)의 림(115a) 내표면에 가압접촉된 상태에서 입력태엽(135a)과 출력태엽(135b)에 축적된 탄성력에 의해 앞바퀴(115)에 회전력이 전달된다.

탑승자는 입력태엽(135a)과 출력태엽(135b)에 축적된 탄성력을 이용할 필요가 없다고 판단되면 출력견인줄(131b)이 원위치로 복귀하도록 출력조작링(131a)을 조작한다.

출력견인줄(131b)이 원위치로 복귀하면 우측에 있는 왕복이동대(123)가 지지가이드(140)에 결합된 상태로 원위치로 하강한다.

우측에 있는 지지가이드(140)가 원위치로 하강하면, 동력입력축(124a)과 동력출력축(125a)은 축회전제한홈부(141a)로 이동하고, 동력입력휠(124)과 앞바퀴(115)의 림(115a) 내표면 사이의 가압접촉상태는 해제된다.

전술한 구성을 갖는 종래의 자전거는 2009년 특허출원 제0101739호(발명의 명칭 : 자전거용 보조동력 발생구조)에 개시되어 있다.

그런데 종래의 자전거에 따르면, 입력태엽(135a)과 출력태엽(135b)에 축적된 탄성력을 보조동력으로 사용함으로써, 보조동력의 종류 및 사용시간이 제한된다는 문제점이 있었다.

그리고 동력입력휠(124)과 앞바퀴(115)의 림(115a) 내표면 사이의 가압접촉에 의해 입력태엽(135a)과 출력태엽(135b)에 저장된 탄성력이 앞바퀴(115)의 회전력으로 전달되므로 보조동력전달효율이 저하된다는 문제점이 있었다.

또한 동력입력휠(124)을 앞바퀴(115)의 림(115a) 내표면에 접촉할 수 있도록 구성해야 하기 때문에 구조가 복잡하다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 태엽과 모터를 보조동력으로 하여 원하는 시간만큼 사용할 수 있고 보조동력전달효율을 향상시킬 수 있으며 구조가 간단한 보조구동부를 갖는 자전거를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상하방향을 따라 배치된 관형태의 헤드튜브를 구비한 프레임과, 상기 헤드튜브를 통과하도록 설치된 핸들스템과, 상기 핸들스템의 상단에 설치된 핸들바와, 상기 핸들스템의 하단에 결합된 앞포크와, 상기 앞포크에 결합된 앞바퀴와, 상기 앞바퀴에 대하여 직선상으로 배치되도록 상기 프레임에 결합된 뒷바퀴와, 상기 프레임에 지지되도록 설치된 페달을 가지고 탑승자의 페달회전동작을 통해 상기 뒷바퀴에 회전력을 제공하는 페달구동부와, 태엽을 포함하는 보조동력원을 가지고 탑승자가 상기 보조동력원을 이용하여 상기 앞바퀴에 회전력을 제공하기 위한 보조동력인가동작과 상기 태엽에 탄성력을 축적하기 위한 탄성력축적동작을 통해 상기 앞바퀴에 회전력을 제공하는 보조구동부를 갖는 자전거에 있어서, 상기 보조구동부는 절곡점과 양 종단이 각각 90도의 위상차를 갖는 전도된 브이(V)자 형태를 이루는 회전안내공이 형성되어 있고 상기 앞바퀴의 상측 영역에 배치되고 절곡점이 상기 뒷바퀴에 대하여 직선상으로 배치된 앞바퀴에 정렬된 상태로 상기 프레임에 지지되도록 설치되는 회전안내관과, 상기 회전안내관을 통과하도록 설치되고 외표면에는 상기 회전안내공에 삽입되도록 회전안내돌기가 형성되어 있는 보조축과, 상기 보조축을 상기 회전안내관에 대하여 상방향을 탄성지지하는 보조축탄성지지부와, 상기 보조축의 상단에 결합되고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 어느 일방에 배치되도록 상기 보조축을 회전조작하여 상기 보조동력인가동작을 선택조작하고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 나머지 일방에 배치되도록 상기 보조축을 회전조작하여 상기 탄성력축적동작을 선택조작하는 데 사용되는 보조핸들과, 상기 보조축과 함께 회전할 수 있도록 상기 보조축의 하단에 결합된 고정지지부와, 관형태의 전동바퀴와 양단에 베어링수용홈이 길이방향을 따라 각각 형성되어 있고 상기 전동바퀴에 대하여 동축을 이루도록 상기 전동바퀴에 결합된 바퀴전동축과 상기 바퀴전동축에 대하여 동축을 이루고 상기 베어링수용홈에 수용되도록 상기 바퀴전동축에 설치된 모터클러치베어링 및 태엽클러치베어링과 상기 모터클러치베어링에 결합된 모터전동축과 상기 태엽클러치베어링에 결합된 태엽전동축을 가지고 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 전동바퀴가 상기 앞바퀴에 구름 접촉하고 상기 보조동력인가동작 또는 상기 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 상기 전동바퀴와 상기 앞바퀴 사이의 구름접촉상태가 해제되도록 상기 고정지지부에 결합된 보조동력바퀴부와, 상기 고정지지부에 지지되도록 설치된 태엽하우징과 상기 태엽전동축에 나란하도록 배치되고 상기 태엽하우징의 내부로 진입하도록 상기 고정지지부에 설치된 태엽축과 상기 태엽전동축의 회전속도보다 상기 태엽축의 회전속도가 감속되도록 상기 태엽축과 상기 태엽전동축 사이에 설치된 태엽감속기어부와 상기 태엽하우징의 내부에 설치되고 내측단이 상기 태엽축에 고정되고 외측단이 상기 태엽하우징에 고정된 태엽을 갖는 태엽구동부와, 상기 고정지지부에 대하여 접근하고 이반할 수 있도록 상기 고정지지부에 결합된 가동지지부와, 모터축이 상기 모터전동축에 나란하도록 상기 가동지지부에 설치된 모터와 상기 모터축의 회전속도보다 상기 모터전동축의 회전속도가 감속되도록 상기 모터축과 상기 모터전동축 사이에 설치된 모터감속기어부를 갖는 모터구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링으로부터 분리되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부로부터 이반시키고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링에 다시 결합되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부에 접근시키는 지지부구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 가능해 지도록 상기 태엽감속기어부에 대한 구속상태를 해제하고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 저지되도록 상기 태엽감속기어부를 구속하는 태엽구속해제부와, 상기 모터, 상기 지지부구동부 및 상기 태엽구속해제부의 동작전압을 공급하는 전원부와, 온조작시 상기 태엽구속해제부와 상기 전원부 사이를 전기적으로 연결하고 오프조작시 상기 태엽구속해제부와 상기 전원부 사이의 전기적 연결을 차단하는 기어구속작동스위치와, 상기 전원부와 상기 모터 사이에 개재되어 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작이 선택조작될 때 온상태로 동작하는 모터구동스위치와, 상기 보조핸들을 통해 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 지지부구동부와 상기 전원부 사이를 전기적으로 연결하고 상기 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 상기 지지부구동부와 상기 전원부 사이의 전기적 연결을 차단하도록 동작하는 감김동작스위치와, 상기 태엽이 정해진 풀림위치에 도달할 때 상기 모터와 상기 모터구동스위치 사이를 전기적으로 연결하고 상기 태엽이 정해진 풀림위치를 벗어날 때 상기 모터와 상기 모터구동스위치 사이의 전기적 연결을 차단하는 태엽상태스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 또는 상기 보조구동부는 절곡점과 양 종단이 각각 90도의 위상차를 갖는 전도된 브이(V)자 형태를 이루는 회전안내공이 형성되어 있고 상기 앞바퀴의 상측 영역에 배치되고 절곡점이 상기 뒷바퀴에 대하여 직선상으로 배치된 앞바퀴에 정렬된 상태로 상기 프레임에 지지되도록 설치되는 회전안내관과, 상기 회전안내관을 통과하도록 설치되고 외표면에는 상기 회전안내공에 삽입되도록 회전안내돌기가 형성되어 있는 보조축과, 상기 보조축을 상기 회전안내관에 대하여 상방향을 탄성지지하는 보조축탄성지지부와, 상기 보조축의 상단에 결합되고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 어느 일방에 배치되도록 상기 보조축을 회전조작하여 상기 보조동력인가동작을 선택조작하고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 나머지 일방에 배치되도록 상기 보조축을 회전조작하여 상기 탄성력축적동작을 선택조작하는 데 사용되는 보조핸들과, 상기 보조축과 함께 회전할 수 있도록 상기 보조축의 하단에 결합된 고정지지부와, 관형태의 전동바퀴와 양단에 베어링수용홈이 길이방향을 따라 각각 형성되어 있고 상기 전동바퀴에 대하여 동축을 이루도록 상기 전동바퀴에 결합된 바퀴전동축과 상기 바퀴전동축에 대하여 동축을 이루고 상기 베어링수용홈에 수용되도록 상기 바퀴전동축에 설치된 모터클러치베어링 및 태엽클러치베어링과 상기 모터클러치베어링에 결합된 모터전동축과 상기 태엽클러치베어링에 결합된 태엽전동축을 가지고 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 전동바퀴가 상기 앞바퀴에 구름 접촉하고 상기 보조동력인가동작 또는 상기 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 상기 전동바퀴와 상기 앞바퀴 사이의 구름접촉상태가 해제되도록 상기 고정지지부에 결합된 보조동력바퀴부와, 상기 고정지지부에 지지되도록 설치된 태엽하우징과 상기 태엽전동축에 나란하도록 배치되고 상기 태엽하우징의 내부로 진입하도록 상기 고정지지부에 설치된 태엽축과 상기 태엽전동축의 회전속도보다 상기 태엽축의 회전속도가 감속되도록 상기 태엽축과 상기 태엽전동축 사이에 설치된 태엽감속기어부와 상기 태엽하우징의 내부에 설치되고 내측단이 상기 태엽축에 고정되고 외측단이 상기 태엽하우징에 고정된 태엽을 갖는 태엽구동부와, 상기 고정지지부에 대하여 접근하고 이반할 수 있도록 상기 고정지지부에 결합된 가동지지부와, 모터축이 상기 모터전동축에 나란하도록 상기 가동지지부에 설치된 모터와 상기 모터축의 회전속도보다 상기 모터전동축의 회전속도가 감속되도록 상기 모터축과 상기 모터전동축 사이에 설치된 모터감속기어부를 갖는 모터구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링으로부터 분리되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부로부터 이반시키고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링에 다시 결합되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부에 접근시키는 지지부구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 가능해 지도록 상기 태엽감속기어부에 대한 구속상태를 해제하고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 저지되도록 상기 태엽감속기어부를 구속하는 태엽구속해제부와, 상기 모터, 상기 지지부구동부 및 상기 태엽구속해제부의 동작전압을 공급하는 전원부와, 상기 보조핸들의 선택조작위치를 감지하는 핸들조작감지부와, 상기 전원부와 상기 구속해제부 사이, 상기 전원부와 상기 모터 사이 및 상기 전원부와 상기 지지부구동부 사이에 개재된 전원스위칭회로부와, 상기 태엽이 정해진 풀림위치에 도달할 때 상기 모터와 상기 전원스위칭회로부 사이를 전기적으로 연결하고 상기 태엽이 정해진 풀림위치를 벗어날 때 상기 모터와 상기 전원스위칭회로부 사이의 전기적 연결을 차단하는 태엽상태스위칭부와, 상기 핸들조작감지부의 감지정보에 기초하여 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작이 선택조작될 때 상기 전원부와 상기 태엽상태스위칭부 사이가 전기적으로 연결되고 상기 보조동력인가동작의 선택조작상태가 해제될 때 상기 전원부와 상기 태엽상태스위칭부 사이의 전기적 연결이 차단되고 상기 보조핸들을 통해 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 전원부와 상기 지지부구동부 사이가 전기적으로 연결되고 상기 탄성력축적동작의 선택조작상태가 해제될 때 상기 전원부와 상기 지지부구동부 사이의 전기적 연결이 차단되고 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작 중 어느 일방이 선택조작된 상태에서 상기 전원부와 상기 태엽구속해제부 사이가 전기적으로 연결되고 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작 중 어느 일방의 선택조작이 해제된 상태에서 상기 전원부와 상기 태엽구속해제부 사이의 전기적 연결이 차단되도록 상기 전원스위칭회로부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거에 의해 달성된다.

여기서 태엽의 감김동작과 풀림동작을 안정적으로 유지할 수 있도록, 상기 보조구동부는 상기 태엽의 감김완료상태를 알려주기 위한 경보부를 더 포함하고; 상기 전원부는 상기 경보부의 동작 전압을 공급하고; 상기 태엽상태스위칭부는 상기 태엽이 정해진 감김위치에 도달할 때 상기 경보부와 상기 감김동작스위치 사이를 전기적으로 연결하고 상기 태엽이 정해진 감김위치를 벗어날 때 상기 경보부와 상기 감김동작스위치 사이의 전기적 연결을 차단하는 것이 바람직하다.

그리고 태엽상태스위칭부의 구성이 간단해지고 모터구동스위치와 모터 사이의 전기적 연결동작과 감김동작스위치와 경보부사이의 전기적 연결동작을 안정적으로 할 수 있도록, 상기 태엽상태스위칭부는 일면에 나선형의 감지핀안내홈이 형성되어 있고 상기 태엽축과 함께 회전할 수 있도록 상기 태엽축에 결합된 안내홈판과 일면에 반경방향을 따라 감지핀슬라이딩홈이 형성되어 있고 상기 감지핀슬라이딩홈이 형성되어 있는 면이 상기 안내홈판의 상기 감지핀안내홈이 형성되어 있는 면에 대향하도록 상기 태엽하우징에 결합된 슬라이딩홈판과, 일단이 상기 감지핀안내홈에 진입하고 타단이 상기 감지핀슬라이딩홈에 진입하도록 상기 슬라이딩홈판에 설치된 감지핀과, 일단이 상기 모터에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 모터구동스위치에 전기적으로 연결되고 상기 감지핀에 의해 가압될 때 온상태가 되도록 상기 슬라이딩판에 설치되는 태엽풀림감지스위치와, 상기 감지핀슬라이딩홈의 길이방향을 따라 상기 태엽풀림감지스위치로부터 이격되고 일단이 상기 경보부에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 감김동작스위치에 전기적으로 연결되고 상기 감지핀에 의해 가압될 때 온상태가 되도록 상기 슬라이딩판에 설치되는 태엽감김감지스위치를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 전동바퀴와 앞바퀴 상호간의 회전력 전달이 더욱더 효율적으로 이루어질 수 있도록, 상기 전동바퀴는 외표면에 각각 바퀴폭방향을 따라 배치되는 다수의 톱니형태의 접촉강화리브가 둘레방향을 따라 분산 형성되어 있는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명에 따르면, 앞바퀴의 외표면에 접촉되는 전동바퀴를 통해 태엽을 먼저 보조동력으로 사용하고 태엽에 이어 연속적으로 모터를 보조동력으로 사용할 수 있도록 함으로써, 태엽과 모터를 보조동력으로 하여 원하는 시간만큼 사용할 수 있고 보조동력전달효율을 향상시킬 수 있으며 구조가 간단해진다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 사시도,
도2는 도1에 도시된 핸들바 영역의 상세도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부의 사시도,
도4, 도5, 도6 및 도7은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부의 요부분해사시도,
도8 및 도9는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부의 요부단면도,
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 태엽의 감김상태를 도시한 도면,
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 태엽의 풀림상태를 도시한 도면,
도12는 본 발명의 일 실시예에 따른 태엽구동부와 태엽상태스위칭부 영역의 단면도,
도13은 본 발명의 일 실시예에 따른 안내판홈의 사시도,
도14는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이딩판홈의 사시도,
도15는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지핀슬라이딩홈을 도시한 단면도,
도16은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정지지부와 가동지지부 영역의 사시도,
도17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부의 연결배선도,
도18, 도19, 도20, 도21 및 도22는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 동작상태를 도시한 도면,
도23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자전거의 제어블럭도,
도24는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자전거의 제어블럭도,
도25는 종래 자전거의 사시도,
도26은 종래 자전거의 보조구동부의 분해사시도,
도27은 종래 자전거의 보조구동부의 단면도,
도28은 종래 자전거의 보조구동부의 축안내홈의 상세도이다.

이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자전거는, 도1 내지 도17에 도시된 바와 같이, 상하방향을 따라 배치된 관형태의 헤드튜브(11a)를 구비한 프레임(11)과, 헤드튜브(11a)를 통과하도록 설치된 핸들스템(12)과, 핸들스템(12)의 상단에 설치된 핸들바(13)와, 핸들스템(12)의 하단에 결합된 앞포크(14)와, 앞포크(14)에 결합된 앞바퀴(15)와, 앞바퀴(15)에 대하여 직선상으로 배치되도록 프레임(11)에 결합된 뒷바퀴(16)와, 프레임(11)에 지지되도록 설치된 페달(17a)을 가지고 탑승자의 페달회전동작을 통해 뒷바퀴(16)에 회전력을 제공하는 페달구동부(17)와, 태엽(44)을 가지고 태엽(44)에 축적된 탄성력을 사용하여 앞바퀴(15)에 회전력을 제공하는 보조구동부(20)를 갖고 있다.

페달구동부(17)는 페달(17a)에 더하여 종래 널리 알려진 바와 같이 크랭크축, 체인, 스프로킷 등을 가지고, 탑승자가 다리를 사용하여 페달(17a)을 회전시킬 때 뒷바퀴(16)에 회전력을 제공한다.

보조구동부(20)는 프레임(11)에 지지되도록 설치되는 회전안내관(21)과, 회전안내관(21)을 통과하도록 설치된 보조축(22)과, 보조축(22)을 회전안내관(21)에 대하여 상방향을 탄성지지하는 보조축탄성지지부(24)와, 보조축(22)의 상단에 결합된 보조핸들(25)과, 보조축(22)의 하단에 결합된 고정지지부(26)와, 고정지지부(26)에 결합된 보조동력바퀴부(30)와, 고정지지부(26)에 지지되도록 설치된 태엽하우징(41)을 갖는 태엽구동부(40)와, 고정지지부(26)에 결합된 가동지지부(27)와, 가동지지부(27)에 설치된 모터(51)를 갖는 모터구동부(50)와, 가동지지부(27)를 구동하는 지지부구동부(60)와, 후술하는 태엽감속기어부(43)를 구속하고 구속해제하는 태엽구속해제부(71)와, 태엽(44)의 감김완료상태를 알려주기 위한 경보부(29)와, 모터(51), 지지부구동부(60), 태엽구속해제부(71) 및 경보부(29)의 동작전압을 공급하는 전원부(28)와, 태엽구속해제부(71)와 전원부(28) 사이에 개재된 기어구속작동스위치(72)와, 전원부(28)와 모터 사이에 개재된 모터구동스위치(73)와, 지지부구동부(60)와 전원부(28) 사이에 개재된 감김동작스위치(74)와, 모터(51)와 모터구동스위치(73) 사이에 개재된 태엽상태스위칭부(80)를 갖고 있다.

회전안내관(21)은 전면영역에 회전안내공(21a)이 형성되어 있고, 내표면에는 스프링지지턱(21b)이 형성되어 있다.

회전안내공(21a)은 절곡점과 양 종단이 각각 90도의 위상차를 갖는 전도된 브이(V)자 형태를 이루도록 형성되어 이다.

이러한 구성을 갖는 회전안내관(21)은 앞바퀴(15)의 상측 영역에서 지지바(23)를 통해 프레임(11)에 지지되도록 설치된다. 여기서 회전안내관(21)의 설치는 회전안내공(21a)의 절곡점이 앞바퀴(15, 뒷바퀴에 대하여 직선상으로 배치된)에 정렬되도록 이루어진다.

보조축(22)은 유니언 결합(Union Joint)을 통해 상호 결합된 상부보조축(22a) 및 하부보조축(22b)과, 하부보조축(22b)에 결합된 회전안내돌기(22c)를 갖고 있다.

하부보조축(22b)은 상측 영역에 수나사부가 형성되어 있다.

회전안내돌기(22c)는 나사결합 등의 방법으로 하부보조축(22b)에 착탈가능하게 결합된다.

이러한 구성을 갖는 보조축(22)은 회전안내돌기(22c)가 회전안내공(21a)에 삽입되고 하부보조축(22b)이 회전안내관(21)을 통과하도록 설치된다.

보조축탄성지지부(24)는 하부보조축(22b)에 나사 결합된 지지링(24a)과, 지지링(24a)과 스프링지지턱(21b)에 양단이 탄성지지되도록 설치된 보조축지지스프링(24b)을 갖고 있다.

보조핸들(25)은 상부보조축(22a)의 상단에 결합되어 있다.

보조핸들(25)은 회전안내돌기(22c)가 회전안내공(21a)의 절곡점에 배치되도록 회전시키는 방법으로 보조동력차단동작을 선택조작하고, 회전안내돌기(22c)가 회전안내공(21a)의 좌측 종단에 배치되도록 회전시키는 방법으로 보조동력인가동작을 선택조작하고, 회전안내돌기(22c)가 회전안내공(21a)의 좌측 종단에 배치시키는 방법으로 탄성력축적동작을 선택조작하는 데 사용된다.

고정지지부(26)는 지면에 대하여 수직으로 배치된 고정수직지지판(26a)과, 고정수직지지판(26a)과 협조하여 대략 티(T)자 단면 형태를 이루도록 고정수직지지판(26a)의 상단에 결합된 고정수평지지판(26b)을 갖고 있다.

고정수평지지판(26b)에는 대략 디귿자 형태의 플런저안내홈(26c)이 절취 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 고정지지부(26)는 고정수평지지판(26b)을 통해 용접 등의 방법으로 보조축(22)의 하단에 결합된다. 이에 따라 보조축(22)이 회전할 때 고정지지부(26)도 보조축(22)과 함께 회전할 수 있게 된다.

보조동력바퀴부(30)는 관형태의 전동바퀴(31)와, 전동바퀴(31)에 결합된 바퀴지지체(32)와, 바퀴지지체(32)에 결합된 바퀴전동축(33)과, 바퀴전동축(33)에 설치된 모터클러치베어링(34) 및 태엽클러치베어링(35)과, 모터클러치베어링(34)에 결합된 모터전동축(36)과, 태엽클러치베어링(35)에 결합된 태엽전동축(37)을 갖고 있다.

전동바퀴(31)는 외표면에 각각 바퀴폭방향을 따라 배치되는 다수의 톱니형태의 접촉강화리브(31a)가 둘레방향을 따라 분산 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 전동바퀴(31)는 외표면 전체를 톱니형태로 형성한 다음 톱니 사이를 실리콘고무를 사용하여 부분적으로 채우는 방법으로 제작할 수 있다.

바퀴지지체(32)는 전동바퀴(31)에 대하여 동축을 이루도록 전동바퀴(31)에 결합된다.

바퀴전동축(33)은 양단에 베어링수용홈(33a)이 길이방향을 따라 각각 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 바퀴전동축(33)은 전동바퀴(31)에 대하여 동축을 이루도록 바퀴지지체(32)를 통해 전동바퀴(31)에 결합된다.

모터클러치베어링(34)은 바퀴전동축(33)에 대하여 동축을 이루고 베어링수용홈(33a)에 수용되도록 바퀴전동축(33)에 설치된다.

모터클러치베어링(34)은 종래 알려진 바와 같이 일 방향으로만 모터전동축(36)과 함께 회전하는 베어링을 의미한다.

태엽클러치베어링(35)은 바퀴전동축(33)에 대하여 동축을 이루고 베어링수용홈(33a)에 수용되도록 바퀴전동축(33)에 설치된다.

태엽클러치베어링(35)은 종래 알려진 바와 같이 일 방향으로만 태엽전동축(37)과 함께 회전하는 베어링을 의미한다.

이러한 구성을 갖는 보조동력바퀴부(30)는 보조핸들(25)을 통해 보조동력인가동작과 탄성력축적동작이 선택조작될 때 전동바퀴(31)가 앞바퀴(15)에 구름 접촉하고 보조핸들(25)을 통해 보조동력차단동작이 선택 조작될 때 전동바퀴(31)와 앞바퀴(15) 사이의 구름접촉상태가 해제되도록 고정수직지지판(26a)에 결합된다.

태엽구동부(40)는 태엽하우징(41)에 더하여 고정수직지지판(26a)에 설치된 태엽축(42)과, 태엽축(42)과 태엽전동축(37) 사이에 설치된 태엽감속기어부(43)와, 태엽하우징(41)의 내부에 설치된 태엽(44)을 갖고 있다.

태엽축(42)은 태엽전동축(37)에 나란하도록 배치되고 태엽하우징(41)의 내부로 진입하도록 고정수직지지판(26a)에 설치된다.

태엽감속기어부(43)는 태엽전동축(37)에 결합된 태엽감속원동스퍼기어(43a)와, 태엽축(42)에 결합된 태엽감속종동스퍼기어(43b)를 갖고 있다.

태엽감속종동스퍼기어(43b)는 태엽감속원동스퍼기어(43a)보다 잇수가 많게 형성되고, 태엽감속원동스퍼기어(43a)에 맞물리도록 태엽축(42)에 결합된다.

이러한 구성을 갖는 태엽감속기어부(43)에 의해 태엽전동축(37)의 회전속도보다 태엽축(42)의 회전속도가 감속된다.

태엽(44)은 태엽하우징(41)의 내부에 설치된다.

그리고 태엽(44)은 내측단이 태엽축(42)에 고정되고 외측단이 태엽하우징(41)에 고정된다.

가동지지부(27)는 고정수직지지판(26a)에 나란하게 배치된 가동수직지지판(27a)과, 가동수직지지판(27a)과 협조하여 대략 기역자 단면 형태를 이루도록 가동수직지지판(27a)의 상단에 결합된 가동수평지지판(27b)을 갖고 있다.

이러한 구성을 갖는 가동지지부(27)는 가동수평지지판(27b)이 고정수평지지판(26b)과 같은 높이에서 고정수평지지판(26b)에 접촉하도록 설치된다. 이에 따라 가동지지부(27)는 고정지지부(26)에 대하여 접근하고 이반할 수 있게 된다.

모터구동부(50)는 모터(51)에 더하여 모터축과 모터전동축(36) 사이에 설치된 모터감속기어부(52)를 갖고 있다.

모터(51)는 모터축이 모터전동축(36)에 나란하도록 가동수직지지판(27a)에 설치된다.

모터감속기어부(52)는 모터축에 결합된 모터감속원동스퍼기어(52a)와, 모터전동축(36)에 결합된 모터감속종동스퍼기어(52b)를 갖고 있다.

모터감속종동스퍼기어(52b)는 모터감속원동스퍼기어(52a)보다 잇수가 많게 형성되고, 모터감속원동스퍼기어(52a)에 맞물리도록 모터전동축(36)에 결합된다.

이러한 구성을 갖는 모터감속기어부(52)에 의해 모터축의 회전속도보다 모터전동축(36)의 회전속도가 감속될 수 있다.

지지부구동부(60)는 고정수평지지판(26b)의 상면 가동수평지지판(27b)의 인접영역에 설치된 푸시(PUSH) 타입의 지지부구동솔레노이드(61)와, 가동수평지지판(27b)의 상면 지지부구동솔레노이드(61)의 전방에 설치된 연결블럭(62)과, 각각 지면에 나란하도록 일단이 가동수직지지판(27a)에 결합된 복수의 슬라이딩봉(63)과, 슬라이딩봉(63)이 내부에 진입하도록 일단이 고정수직지지판(26a)에 결합된 슬라이딩안내관(64)을 갖고 있다.

지지부구동솔레노이드(61)의 플런저는 전단이 연결블럭(62)에 고정되고 전진할 때 모터전동축(36)이 모터클러치베어링(34)으로부터 분리될 수 있는 길이구간을 갖도록 형성된다.

그리고 지지부구동솔레노이드(61)의 플런저는 동작전압이 인가될 때 전진하고 동작전압이 차단될 때 원위치로 후퇴한다.

지지부구동솔레노이드(61)의 플런저가 전진할 때 가동지지부(27)는 고정지지부(26)로부터 이반되고, 플런저가 후퇴할 때 모터전동축(36)이 모터클러치베어링(34)에 다시 결합되도록 가동지지부(27)는 고정지지부(26)에 접근한다.

태엽구속해제부(71)는 풀(PULL) 타입의 구속해제솔레노이드(71a)와, 구속해제솔레노이드(71a)의 플런저(Plunger)에 결합된 대략 삼각형 단면형태의 구속스토퍼(71b)를 갖고 있다.

구속해제솔레노이드(71a)의 플런저는 동작전압이 인가될 때 후퇴하고 동작전압이 차단될 때 원위치로 전진한다.

구속해제솔레노이드(71a)의 플런저가 후퇴할 때 구속스토퍼(71b)는 태엽감속종동스퍼기어(43b)의 이사이로부터 이탈되고 즉, 태엽감속기어부(43)에 대한 구속상태가 해제되고, 이에 따라 태엽(44)의 풀림동작이 가능해진다.

구속해제솔레노이드(71a)의 플런저가 전진할 때 구속스토퍼(71b)는 태엽감속종동스퍼기어(43b)의 이사이로 다시 진입하고, 즉, 태엽감속기어부(43)를 다시 구속하고, 이에 따라 태엽(44)의 풀림동작이 저지된다.
슬라이딩봉(63)과 슬라이딩안내관(64)은 가동지지부(27)가 고정지지부(26)에 대하여 접근하고 이반하는 동작을 안내하고, 가동지지부(27)가 고정지지부(26)으로부터 이반한 상태에서 슬라이딩봉(63)과 슬라이딩안내관(64)은 가동지지부(27)를 지지하는 작용을 한다.

경보부(29)는 동작전압이 공급될 때 경보음을 발생하는 부저(Buzzer) 또는 스피커를 사용하거나 동작전압이 공급될 때 발광하는 발광다이오드 등을 사용하여 시각적 경보 또는 청각적 경보를 할 수 있도록 구현할 수 있다.

전원부(28)는 구속해제솔레노이드(71a), 모터(51), 지지부구동솔레노이드(61) 및 경보부(29)에 동작전압을 공급한다. 전원부(28)은 배터리를 사용하여 구현할 수 있다.

기어구속작동스위치(72)는 구속해제솔레노이드(71a)와 전원부(28)에 A접점(NO : Normal Open) 상태로 연결되는 유지형(비복귀형) 푸시버튼스위치를 핸들스템(12)에 설치하여 구현할 수 있다.

이에 따라 탑승자가 기어구속작동스위치(72)를 누름조작할 때 태엽구속해제부(71)와 전원부(28) 사이가 전기적으로 연결되고 탑승자가 기어구속작동스위치(72)를 다시 누름조작할 때 태엽구속해제부(71)와 전원부(28) 사이의 전기적 연결은 차단된다.

모터구동스위치(73)는 회전안내돌기(22c)가 회전안내공(21a)의 좌측 종단에 도달할 때 작동하고 전원부(28)와 모터(51)에 A접점(NO : Normal Open) 상태로 연결되는 리미트스위치를 회전안내관(21)에 설치하여 구현할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 모터구동스위치(73)는 보조핸들(25)을 통해 보조동력인가동작이 선택조작될 때 온상태로 동작하게 된다.

감김동작스위치(74)는 회전안내돌기(22c)가 회전안내공(21a)의 우측 종단에 도달할 때 작동하고 전원부(28)와 지지부구동부(60)에 A접점(NO : Normal Open) 상태로 연결되는 리미트스위치를 회전안내관(21)에 설치하여 구현할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 감김동작스위치(74)는 보조핸들(25)을 통해 탄성력축적동작이 선택조작될 때 지지부구동부(60)와 전원부 사이를 전기적으로 연결하고 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 지지부구동부(60)와 전원부(28) 사이의 전기적 연결이 차단되도록 동작한다.

태엽상태스위칭부(80)는 태엽축(42)과 함께 회전할 수 있도록 태엽축(42)에 결합된 안내홈판(81)과, 태엽하우징(41)에 결합된 슬라이딩홈판(82)과, 슬라이딩홈판(82)에 설치된 감지핀(83), 태엽풀림감지스위치(84) 및 태엽감김감지스위치(85)를 갖고 있다.

안내홈판(81)은 일면에 나선형의 감지핀안내홈(81a)이 형성되어 있다.

슬라이딩홈판(82)은 일면에 반경방향을 따라 감지핀슬라이딩홈(82a)이 형성되어 있다.

감지핀슬라이딩홈(82a)은 슬라이딩홈판(82)의 판면보다 내부가 홈폭이 커도록 형성되어 있고, 감지핀(83)의 설치를 위해 슬라이딩홈판(82)의 축공에 연통하도록 형성된다.

이러한 구성을 갖는 슬라이딩홈판(82)은 감지핀슬라이딩홈(82a)이 형성되어 있는 면이 안내홈판(81)의 감지핀안내홈(81a)이 형성되어 있는 면에 대향하도록 태엽하우징(41)에 결합된다.

감지핀(83)은 대략 티(T)자 단면 형태로 제작되고 일단이 감지핀안내홈(81a)에 진입하고 타단이 감지핀슬라이딩홈(82a)에 진입하도록 슬라이딩홈판(82)에 설치된다.

태엽풀림감지스위치(84)는 종단이 감지핀슬라이딩홈(82a) 영역에서 상호 겹쳐지도록 슬라이딩홈판(82)에 한 쌍의 금속편을 설치하는 방법으로 구현할 수 있다.

태엽풀림감지스위치(84)를 구성하는 한 쌍의 금속편중 일방은 모터(51)에 전기적으로 연결되어 있고, 타방은 모터구동스위치(73)에 전기적으로 연결되어 있다.

태엽감김감지스위치(85)는 감지핀슬라이딩홈(82a)의 길이방향을 따라 태엽풀림감지스위치(84)와 이격되도록 슬라이딩홈판(82)에 설치된다.

태엽감김감지스위치(85)는 종단이 감지핀슬라이딩홈(82a) 영역에서 상호 겹쳐지도록 슬라이딩홈판(82)에 한 쌍의 금속편을 설치하는 방법으로 구현할 수 있다.

태엽감김감지스위치(85)를 구성하는 한 쌍의 금속편중 일방은 경보부(29)에 전기적으로 연결되어 있고, 타방은 감김동작스위치(74)에 전기적으로 연결되어 있다.

한편 태엽이 정해진 감김위치에서 정해진 풀림위치에 도달할 때까지 태엽축이 회전하는 회수(이하 "스트로크회전수"라고 함)를 계산하거나 실측한 다음 스트로크회전수만큼 태엽축(42)이 회전할 때 감지핀(83)이 직선이동하는 거리만큼 태엽감김감지스위치(85)와 태엽풀림감지스위치(84) 사이의 이격거리를 선택하면, 태엽(44)이 정해진 감김위치 또는 풀림위치에 도달할 때 즉, 감지핀(83)에 의해 가압될 때 태엽감김감지스위치(85)와 태엽감김감지스위치(85)는 각각 온되도록 동작할 수 있게 된다.

이러한 구성을 갖는 태엽상태스위칭부(80)에 의해 태엽(44)이 정해진 풀림위치에 도달할 때 모터(51)와 모터구동스위치(73) 사이는 전기적으로 연결되고 태엽(44)이 정해진 풀림위치를 벗어날 때 모터(51)와 모터구동스위치(73) 사이의 전기적 연결은 차단된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부(20)의 동작을 도18 내지 도22를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 설명의 편의를 위해 보조핸들(25)은 보조동력차단동작위치에 있고 태엽(44)은 감김완료상태(태엽감김감지스위가 온상태)에 있는 것으로 가정한다.

먼저 기어구속작동스위치(72)를 온상태로 조작한다.

기어구속작동스위치(72)가 온상태로 조작되면, 전원부(28)와 구속해제솔레노이드(71a) 사이가 전기적으로 연결된다.

전원부(28)와 구속해제솔레노이드(71a) 사이가 전기적으로 연결되면 구속스토퍼(71b)에 의한 태엽감속기어부(43)에 대한 구속상태가 해제되어 태엽(44)의 풀림동작이 가능해진다.

다음에 보조핸들(25)을 조작하여 보조동력인가동작을 선택조작한다.

보조동력인가동작이 선택조작되면, 모터구동스위치(73)가 온되고 이에 따라 전원부(28)와 태엽풀림감지스위치(84) 사이가 전기적으로 연결된다.

그리고 보조동력인가동작이 선택조작될 때 전동바퀴(31)는 앞바퀴(15)에 가압접촉된다(도18 참조).

전동바퀴(31)가 앞바퀴(15)에 가압접촉되면 태엽(44)이 풀어지면서 전동바퀴(31)가 회전하고 이에 따라 앞바퀴(15)에 태엽보조동력이 인가된다(도19 참조). 앞바퀴(15)에 태엽보조동력이 인가되는 동안 모터클러치베어링(35)은 전동바퀴(31)와 함께 회전하지만 모터전동축(36)과 모터클러치베어링(34)이 동력전달이 일어나지 않는 방향으로 상대 회전운동이 일어나기 때문에 모터축은 회전하지 않는다.

태엽(44)의 풀림동작이 진행되는 동안 감지핀(83)은 태엽풀림감지스위치(84)에 접근하는 방향을 따라 감지핀슬라이딩홈(82a)을 따라 이동한다.

감지핀(83)의 이동이 진행되어 태엽풀림감지스위치(84)를 가압하면 태엽풀림감지스위치(84)는 온된다.

태엽풀림감지스위치(84)가 온되면, 모터(51)에 동작전압이 인가되고 모터(51)는 회전한다.

모터(51)가 회전하면 전동바퀴(31)가 회전하고 이에 따라 앞바퀴(15)에 모터보조동력이 인가된다(도20 참조).

앞바퀴(15)에 모터보조동력이 인가되는 동안 태엽클러치베어링(35)은 전동바퀴(31)와 함께 회전하지만 태엽전동축(37)과 태엽클러치베어링(35)이 동력전달이 일어나지 않는 방향으로 상대 회전운동이 일어나기 때문에 태엽전동축(37)은 회전하지 않는다.

탑승자는 모터보조동력을 차단해도 좋다고 판단하면 보조핸들(25)을 통해 보조동력차단동작을 선택조작한다.

보조핸들(25)이 보조동력차단동작이 선택조작되면 모터구동스위치(73)가 오프되고 이에 따라 전원부(28)와 태엽풀림감지스위치(84) 사이의 전기적 연결이 차단된다.

그리고 보조동력차단동작이 선택조작될 때 전동바퀴(31)와 앞바퀴(15)의 가압접촉상태는 해제된다.

다음에 탑승자는 보조핸들(25)을 조작하여 탄성력축적동작을 선택조작한다.

탄성력축적동작이 선택조작되면, 감김동작스위치(74)가 온되고 이에 따라 전원부(28)와 지지부구동부(60) 사이는 전기적으로 연결된다.

전원부(28)와 지지부구동부(60) 사이가 전기적으로 연결되면, 지지부구동솔레노이드(61)의 플런저가 전진하여 모터전동축(36)이 모터클러치베어링(34)으로부터 분리된다.

그리고 탄성력축적동작이 선택조작될 때 전동바퀴(31)는 앞바퀴(15)에 가압접촉된다. 여기서 전동바퀴(31)와 앞바퀴(15)의 가압접촉은 보조동력인가동작이 선택조작될 때 전동바퀴(31)와 앞바퀴(15)가 가압접촉상태와 비교할 때 180도의 위상차를 갖도록 이루어진다(도21 참조).

전동바퀴(31)가 앞바퀴(15)에 가압접촉되면 앞바퀴(15)의 회전력이 태엽(44)에 전달되어 태엽(44)은 감기게 된다(도22 참조).

태엽(44)의 감김동작이 시작되면 태엽풀림감지스위치(84)는 오프된다.

그리고 태엽(44)의 감김동작이 진행되는 동안 감지핀(83)은 태엽감김감지스위치(85)에 접근하는 방향을 따라 감지핀슬라이딩홈(82a)을 따라 이동한다.

감지핀(83)의 이동이 진행되어 태엽감김감지스위치(85)를 가압하면 태엽감김감지스위치(85)는 온된다.

태엽감김감지스위치(85)가 온되면, 경보부(29)에 동작전압이 인가되고 경보부(29)를 통해 탑승자에게 감김완료상태가 알려진다.

감김완료상태를 인지한 탑승자는 보조핸들(25)을 통해 보조동력차단동작을 선택조작한다.

보조핸들(25)이 보조동력차단동작이 선택조작되면 감김동작스위치(74)가 오프된다.

감김동작스위치(74)가 오프되면 전원부(28)와 경보부(29) 사이의 전기적 연결이 차단되어 경보부(29)의 동작이 중지된다.

마지막으로 탑승자는 기어구속작동스위치(72)를 오프상태로 조작한다.

기어구속작동스위치(72)가 오프상태로 조작되면, 전원부(28)와 구속해제솔레노이드(71a) 사이의 전기적 연결이 차단된다.

전원부(28)와 구속해제솔레노이드(71a) 사이의 전기적 연결이 차단되면 구속스토퍼(71b)에 의해 태엽감속기어부(43)가 구속되어 태엽(44)의 풀림동작이 불가능해진다.

한편 전술한 실시예에서는 기구적으로 동작하는 기어구속작동스위치(72), 모터구동스위치(73) 및 감김동작스위치(74)를 사용하여 전원부(28)와 태엽구속해제부(71) 사이, 전원부(28)와 태엽상태스위칭부(80) 사이 및 전원부(28)와 경보부(29) 사이를 전기적으로 연결하고 전기적 연결을 차단하도록 구성하고 있으나, 도23에 도시된 바와 같이 트랜지스터 등의 스위칭소자로 구성되는 전원스위칭회로부(92)와 전원스위칭회로부(92)의 스위칭동작을 제어하는 제어부(93)를 사용하여 전자적으로 전원부(28)와 태엽구속해제부(71) 사이, 전원부(28)와 태엽상태스위칭부(80) 사이 및 전원부(28)와 경보부(29) 사이를 전기적으로 연결하고 전기적 연결을 차단하도록 구성하여 본 발명을 실시할 수 있다. 여기서 제어부(93)는 핸들조작감지부(91, 보조핸들에 설치된 발광소자와 핸들바 등에 설치된 수광소자를 이용하여 보조핸들의 보조동력인가동작의 선택조작과 탄성력축적동작의 선택조작을 전기 광학적으로 감지하는 방법으로 구현할 수 있음)의 감지결과에 기초하여 보조동력인가동작의 선택조작과 탄성력축적동작의 선택조작에 각각 대응하는 전기적 연결과 전기적 연결의 차단이 이루어지도록 전원스위칭회로부(92)의 스위칭동작을 제어하게 된다.

그리고 전술한 실시예에서는 기구적으로 동작하는 태엽풀림감지스위치(84) 및 태엽감김감지스위치(85)를 사용하여 경보부(29)와 감김동작스위치(74) 또는 전원스위칭회로부(92) 사이 및 모터(51)와 모터구동스위치(73) 또는 전원스위칭회로부(92) 사이를 전기적으로 연결하고 전기적 연결을 차단하도록 태엽상태스위칭부(80)를 구성하고 있으나, 도24에 도시된 바와 같이 태엽감김감지스위치(85)와 태엽풀림감지스위치(84)의 동작 상태에 대응하는 신호를 감지신호생성부(86)에서 생성하여 제어부(93)로 전달하는 한편 제어부(93)는 감지신호생성부(86)의 감지신호에 기초하여 전원스위칭회로부(92)의 스위칭동작을 제어하는 방법으로 경보부(29)와 전원부(28) 사이 및 전원부(28)와 모터(51) 사이가 전기적으로 연결되고 전기적 연결이 차단되도록 태엽상태스위칭부(80)를 구성할 수 있다. 도24에 도시된 태엽상태스위칭부(80)는 도1 내지 도22에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거에도 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 앞바퀴(15)의 외표면에 접촉되는 전동바퀴(31)를 통해 태엽(44)을 먼저 보조동력으로 사용하고 태엽(44)에 이어 연속적으로 모터(51)를 보조동력으로 사용할 수 있도록 함으로써, 태엽(44)과 모터(51)를 보조동력으로 하여 원하는 시간만큼 사용할 수 있고 보조동력전달효율을 향상시킬 수 있으며 보조구동부(20)의 구조가 간단해진다.

그리고 태엽(44)의 감김완료상태를 알려주기 위한 경보부(29)를 추가함으로써, 태엽(44)의 감김동작과 풀림동작을 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

또한 안내홈판(81)과 슬라이딩홈판(82)이 협조하여 태엽(44)의 감김동작과 풀림동작에 연동하여 감지핀(83)을 직선이동시키는 한편 감지핀(83)의 이동위치에 따라 온상태가 되는 태엽풀림감지스위치(84)와 태엽감김감지스위치(85)를 통해 모터구동스위치(73)와 모터(51)사이의 전기적 연결과 감김동작스위치(74)와 경보부(29)사이의 전기적 연결을 개폐함으로써, 태엽상태스위칭부(80)의 구성이 간단해지고 모터구동스위치(73)와 모터(51)사이의 전기적 연결동작과 감김동작스위치(74)와 경보부(29)사이의 전기적 연결동작을 안정적으로 할 수 있게 된다.

또한 전동바퀴(31)에 톱니형태의 접촉강화리브(31a)를 형성함으로써, 전동바퀴(31)와 앞바퀴(15) 상호간의 회전력 전달이 더욱더 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.

11, 111 : 프레임 15, 115 : 앞바퀴
17, 117 : 페달구동부 20, 120 : 보조구동부
21 : 회전안내관 22 : 보조축
24 : 보조탄성지지부 25 : 보조핸들
26 : 고정지지부 27 : 가동지지부
30 : 보조동력바퀴부 31 : 전동바퀴
32 : 바퀴지지체 33 : 바퀴전동축
34 : 모터클러치베어링 35 : 태엽클러치베어링
36 : 모터전동축 37 : 태엽전동축
40 : 태엽구동부 42 : 태엽축
43 : 태엽감속기어부 44, 135 : 태엽
50 : 모터구동부 51 : 모터
52 : 모터감속기어부 60 : 지지부구동부
61 : 지지부구동솔레노이드 71 : 태엽구속해제부
72 : 기어구속작동스위치 73 : 모터구동스위치
74 : 감김동작스위치 80 : 태엽상태스위칭부
81 : 안내홈판 82 : 슬라이딩홈판
83 : 감지핀 84 : 태엽풀림감지스우치
85 : 태엽감김감지스위치 91 : 핸들조작감지부
92 : 전원스위칭회로부 93 : 제어부
122 : 연결프레임 123 : 왕복이동대
124 : 동력입력휠 125 : 동력출력휠
126 : 원동기오휠 127 : 종동기어휠
128 : 복귀스프링 129 : 입력조작부
131 : 출력조작부 140 : 지지가이드

Claims (7)

1. 상하방향을 따라 배치된 관형태의 헤드튜브를 구비한 프레임과, 상기 헤드튜브를 통과하도록 설치된 핸들스템과, 상기 핸들스템의 상단에 설치된 핸들바와, 상기 핸들스템의 하단에 결합된 앞포크와, 상기 앞포크에 결합된 앞바퀴와, 상기 앞바퀴에 대하여 직선상으로 배치되도록 상기 프레임에 결합된 뒷바퀴와, 상기 프레임에 지지되도록 설치된 페달을 가지고 탑승자의 페달회전동작을 통해 상기 뒷바퀴에 회전력을 제공하는 페달구동부와, 태엽을 포함하는 보조동력원을 가지고 탑승자가 상기 보조동력원을 이용하여 상기 앞바퀴에 회전력을 제공하기 위한 보조동력인가동작과 상기 태엽에 탄성력을 축적하기 위한 탄성력축적동작을 통해 상기 앞바퀴에 회전력을 제공하는 보조구동부를 갖는 자전거에 있어서,
   상기 보조구동부는 절곡점과 양 종단이 각각 90도의 위상차를 갖는 전도된 브이(V)자 형태를 이루는 회전안내공이 형성되어 있고 상기 앞바퀴의 상측 영역에 배치되고 절곡점이 상기 뒷바퀴에 대하여 직선상으로 배치된 앞바퀴에 정렬된 상태로 상기 프레임에 지지되도록 설치되는 회전안내관과, 상기 회전안내관을 통과하도록 설치되고 외표면에는 상기 회전안내공에 삽입되도록 회전안내돌기가 형성되어 있는 보조축과, 상기 보조축을 상기 회전안내관에 대하여 상방향을 탄성지지하는 보조축탄성지지부와, 상기 보조축의 상단에 결합되고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 어느 일방에 배치되도록 상기 보조축을 회전조작하여 상기 보조동력인가동작을 선택조작하고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 나머지 일방에 배치되도록 상기 보조축을 회전조작하여 상기 탄성력축적동작을 선택조작하는 데 사용되는 보조핸들과, 상기 보조축과 함께 회전할 수 있도록 상기 보조축의 하단에 결합된 고정지지부와, 관형태의 전동바퀴와 양단에 베어링수용홈이 길이방향을 따라 각각 형성되어 있고 상기 전동바퀴에 대하여 동축을 이루도록 상기 전동바퀴에 결합된 바퀴전동축과 상기 바퀴전동축에 대하여 동축을 이루고 상기 베어링수용홈에 수용되도록 상기 바퀴전동축에 설치된 모터클러치베어링 및 태엽클러치베어링과 상기 모터클러치베어링에 결합된 모터전동축과 상기 태엽클러치베어링에 결합된 태엽전동축을 가지고 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 전동바퀴가 상기 앞바퀴에 구름 접촉하고 상기 보조동력인가동작 또는 상기 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 상기 전동바퀴와 상기 앞바퀴 사이의 구름접촉상태가 해제되도록 상기 고정지지부에 결합된 보조동력바퀴부와, 상기 고정지지부에 지지되도록 설치된 태엽하우징과 상기 태엽전동축에 나란하도록 배치되고 상기 태엽하우징의 내부로 진입하도록 상기 고정지지부에 설치된 태엽축과 상기 태엽전동축의 회전속도보다 상기 태엽축의 회전속도가 감속되도록 상기 태엽축과 상기 태엽전동축 사이에 설치된 태엽감속기어부와 상기 태엽하우징의 내부에 설치되고 내측단이 상기 태엽축에 고정되고 외측단이 상기 태엽하우징에 고정된 태엽을 갖는 태엽구동부와, 상기 고정지지부에 대하여 접근하고 이반할 수 있도록 상기 고정지지부에 결합된 가동지지부와, 모터축이 상기 모터전동축에 나란하도록 상기 가동지지부에 설치된 모터와 상기 모터축의 회전속도보다 상기 모터전동축의 회전속도가 감속되도록 상기 모터축과 상기 모터전동축 사이에 설치된 모터감속기어부를 갖는 모터구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링으로부터 분리되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부로부터 이반시키고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링에 다시 결합되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부에 접근시키는 지지부구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 가능해 지도록 상기 태엽감속기어부에 대한 구속상태를 해제하고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 저지되도록 상기 태엽감속기어부를 구속하는 태엽구속해제부와, 상기 모터, 상기 지지부구동부 및 상기 태엽구속해제부의 동작전압을 공급하는 전원부와, 온조작시 상기 태엽구속해제부와 상기 전원부 사이를 전기적으로 연결하고 오프조작시 상기 태엽구속해제부와 상기 전원부 사이의 전기적 연결을 차단하는 기어구속작동스위치와, 상기 전원부와 상기 모터 사이에 개재되어 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작이 선택조작될 때 온상태로 동작하는 모터구동스위치와, 상기 보조핸들을 통해 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 지지부구동부와 상기 전원부 사이를 전기적으로 연결하고 상기 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 상기 지지부구동부와 상기 전원부 사이의 전기적 연결을 차단하도록 동작하는 감김동작스위치와, 상기 태엽이 정해진 풀림위치에 도달할 때 상기 모터와 상기 모터구동스위치 사이를 전기적으로 연결하고 상기 태엽이 정해진 풀림위치를 벗어날 때 상기 모터와 상기 모터구동스위치 사이의 전기적 연결을 차단하는 태엽상태스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보조구동부는 상기 태엽의 감김완료상태를 알려주기 위한 경보부를 더 포함하고;
   상기 전원부는 상기 경보부의 동작 전압을 공급하고;
   상기 태엽상태스위칭부는 상기 태엽이 정해진 감김위치에 도달할 때 상기 경보부와 상기 감김동작스위치 사이를 전기적으로 연결하고 상기 태엽이 정해진 감김위치를 벗어날 때 상기 경보부와 상기 감김동작스위치 사이의 전기적 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 자전거.
3. 제2항에 있어서,
   상기 태엽상태스위칭부는 일면에 나선형의 감지핀안내홈이 형성되어 있고 상기 태엽축과 함께 회전할 수 있도록 상기 태엽축에 결합된 안내홈판과 일면에 반경방향을 따라 감지핀슬라이딩홈이 형성되어 있고 상기 감지핀슬라이딩홈이 형성되어 있는 면이 상기 안내홈판의 상기 감지핀안내홈이 형성되어 있는 면에 대향하도록 상기 태엽하우징에 결합된 슬라이딩홈판과, 일단이 상기 감지핀안내홈에 진입하고 타단이 상기 감지핀슬라이딩홈에 진입하도록 상기 슬라이딩홈판에 설치된 감지핀과, 일단이 상기 모터에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 모터구동스위치에 전기적으로 연결되고 상기 감지핀에 의해 가압될 때 온상태가 되도록 상기 슬라이딩판에 설치되는 태엽풀림감지스위치와, 상기 감지핀슬라이딩홈의 길이방향을 따라 상기 태엽풀림감지스위치로부터 이격되고 일단이 상기 경보부에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 감김동작스위치에 전기적으로 연결되고 상기 감지핀에 의해 가압될 때 온상태가 되도록 상기 슬라이딩판에 설치되는 태엽감김감지스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거.
4. 상하방향을 따라 배치된 관형태의 헤드튜브를 구비한 프레임과, 상기 헤드튜브를 통과하도록 설치된 핸들스템과, 상기 핸들스템의 상단에 설치된 핸들바와, 상기 핸들스템의 하단에 결합된 앞포크와, 상기 앞포크에 결합된 앞바퀴와, 상기 앞바퀴에 대하여 직선상으로 배치되도록 상기 프레임에 결합된 뒷바퀴와, 상기 프레임에 지지되도록 설치된 페달을 가지고 탑승자의 페달회전동작을 통해 상기 뒷바퀴에 회전력을 제공하는 페달구동부와, 태엽을 포함하는 보조동력원을 가지고 탑승자가 상기 보조동력원을 이용하여 상기 앞바퀴에 회전력을 제공하기 위한 보조동력인가동작과 상기 태엽에 탄성력을 축적하기 위한 탄성력축적동작을 통해 상기 앞바퀴에 회전력을 제공하는 보조구동부를 갖는 자전거에 있어서,
   상기 보조구동부는 절곡점과 양 종단이 각각 90도의 위상차를 갖는 전도된 브이(V)자 형태를 이루는 회전안내공이 형성되어 있고 상기 앞바퀴의 상측 영역에 배치되고 절곡점이 상기 뒷바퀴에 대하여 직선상으로 배치된 앞바퀴에 정렬된 상태로 상기 프레임에 지지되도록 설치되는 회전안내관과, 상기 회전안내관을 통과하도록 설치되고 외표면에는 상기 회전안내공에 삽입되도록 회전안내돌기가 형성되어 있는 보조축과, 상기 보조축을 상기 회전안내관에 대하여 상방향을 탄성지지하는 보조축탄성지지부와, 상기 보조축의 상단에 결합되고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 어느 일방에 배치되도록 상기 보조축을 회전조작하여 상기 보조동력인가동작을 선택조작하고 상기 회전안내돌기가 상기 회전안내공의 양단 중 나머지 일방에 배치되도록 상기 보조축을 회전조작하여 상기 탄성력축적동작을 선택조작하는 데 사용되는 보조핸들과, 상기 보조축과 함께 회전할 수 있도록 상기 보조축의 하단에 결합된 고정지지부와, 관형태의 전동바퀴와 양단에 베어링수용홈이 길이방향을 따라 각각 형성되어 있고 상기 전동바퀴에 대하여 동축을 이루도록 상기 전동바퀴에 결합된 바퀴전동축과 상기 바퀴전동축에 대하여 동축을 이루고 상기 베어링수용홈에 수용되도록 상기 바퀴전동축에 설치된 모터클러치베어링 및 태엽클러치베어링과 상기 모터클러치베어링에 결합된 모터전동축과 상기 태엽클러치베어링에 결합된 태엽전동축을 가지고 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 전동바퀴가 상기 앞바퀴에 구름 접촉하고 상기 보조동력인가동작 또는 상기 탄성력축적동작의 선택조작이 해제될 때 상기 전동바퀴와 상기 앞바퀴 사이의 구름접촉상태가 해제되도록 상기 고정지지부에 결합된 보조동력바퀴부와, 상기 고정지지부에 지지되도록 설치된 태엽하우징과 상기 태엽전동축에 나란하도록 배치되고 상기 태엽하우징의 내부로 진입하도록 상기 고정지지부에 설치된 태엽축과 상기 태엽전동축의 회전속도보다 상기 태엽축의 회전속도가 감속되도록 상기 태엽축과 상기 태엽전동축 사이에 설치된 태엽감속기어부와 상기 태엽하우징의 내부에 설치되고 내측단이 상기 태엽축에 고정되고 외측단이 상기 태엽하우징에 고정된 태엽을 갖는 태엽구동부와, 상기 고정지지부에 대하여 접근하고 이반할 수 있도록 상기 고정지지부에 결합된 가동지지부와, 모터축이 상기 모터전동축에 나란하도록 상기 가동지지부에 설치된 모터와 상기 모터축의 회전속도보다 상기 모터전동축의 회전속도가 감속되도록 상기 모터축과 상기 모터전동축 사이에 설치된 모터감속기어부를 갖는 모터구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링으로부터 분리되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부로부터 이반시키고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단될 때 상기 모터전동축이 상기 모터클러치베어링에 다시 결합되도록 상기 가동지지부를 상기 고정지지부에 접근시키는 지지부구동부와, 외부로부터 동작전압이 인가된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 가능해 지도록 상기 태엽감속기어부에 대한 구속상태를 해제하고 외부로부터 인가되는 동작전압이 차단된 상태에서 상기 태엽의 풀림동작이 저지되도록 상기 태엽감속기어부를 구속하는 태엽구속해제부와, 상기 모터, 상기 지지부구동부 및 상기 태엽구속해제부의 동작전압을 공급하는 전원부와, 상기 보조핸들의 선택조작위치를 감지하는 핸들조작감지부와, 상기 전원부와 상기 구속해제부 사이, 상기 전원부와 상기 모터 사이 및 상기 전원부와 상기 지지부구동부 사이에 개재된 전원스위칭회로부와, 상기 태엽이 정해진 풀림위치에 도달할 때 상기 모터와 상기 전원스위칭회로부 사이를 전기적으로 연결하고 상기 태엽이 정해진 풀림위치를 벗어날 때 상기 모터와 상기 전원스위칭회로부 사이의 전기적 연결을 차단하는 태엽상태스위칭부와, 상기 핸들조작감지부의 감지정보에 기초하여 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작이 선택조작될 때 상기 전원부와 상기 태엽상태스위칭부 사이가 전기적으로 연결되고 상기 보조동력인가동작의 선택조작상태가 해제될 때 상기 전원부와 상기 태엽상태스위칭부 사이의 전기적 연결이 차단되고 상기 보조핸들을 통해 상기 탄성력축적동작이 선택조작될 때 상기 전원부와 상기 지지부구동부 사이가 전기적으로 연결되고 상기 탄성력축적동작의 선택조작상태가 해제될 때 상기 전원부와 상기 지지부구동부 사이의 전기적 연결이 차단되고 상기 보조핸들을 통해 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작 중 어느 일방이 선택조작된 상태에서 상기 전원부와 상기 태엽구속해제부 사이가 전기적으로 연결되고 상기 보조동력인가동작과 상기 탄성력축적동작 중 어느 일방의 선택조작이 해제된 상태에서 상기 전원부와 상기 태엽구속해제부 사이의 전기적 연결이 차단되도록 상기 전원스위칭회로부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거.
5. 제4항에 있어서,
   상기 보조구동부는 상기 태엽의 감김완료상태를 알려주기 위한 경보부를 더 포함하고;
   상기 전원부는 상기 경보부의 동작 전압을 공급하고;
   상기 태엽상태스위칭부는 상기 태엽이 정해진 감김위치에 도달할 때 상기 경보부와 상기 전원스위칭회로부 사이를 전기적으로 연결하고 상기 태엽이 정해진 감김위치를 벗어날 때 상기 경보부와 상기 전원스위칭회로부 사이의 전기적 연결을 차단하고;
   상기 제어부는 상기 보조핸들을 통해 상기 탄성력축적동작이 선택조작된 상태에서 상기 전원부와 상기 태엽상태스위칭부 사이가 전기적으로 연결되고 상기 탄성력축적동작의 선택조작상태가 해제될 때 상기 전원부와 상기 태엽상태스위칭부 사이의 전기적 연결이 차단되도록 상기 전원스위칭회로부를 제어하는 것을 특징으로 하는 자전거.
6. 제5항에 있어서,
   상기 태엽상태스위칭부는 일면에 나선형의 감지핀안내홈이 형성되어 있고 상기 태엽축과 함께 회전할 수 있도록 상기 태엽축에 결합된 안내홈판과 일면에 반경방향을 따라 감지핀슬라이딩홈이 형성되어 있고 상기 감지핀슬라이딩홈이 형성되어 있는 면이 상기 안내홈판의 상기 감지핀안내홈이 형성되어 있는 면에 대향하도록 상기 태엽하우징에 결합된 슬라이딩홈판과, 일단이 상기 감지핀안내홈에 진입하고 타단이 상기 감지핀슬라이딩홈에 진입하도록 상기 슬라이딩홈판에 설치된 감지핀과, 일단이 상기 모터에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 전원스위칭회로부에 전기적으로 연결되고 상기 감지핀에 의해 가압될 때 온상태가 되도록 상기 슬라이딩판에 설치되는 태엽풀림감지스위치와, 상기 감지핀슬라이딩홈의 길이방향을 따라 상기 태엽풀림감지스위치로부터 이격되고 일단이 상기 경보부에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 감김동작스위치에 전기적으로 연결되고 상기 감지핀에 의해 가압될 때 온상태가 되도록 상기 슬라이딩판에 설치되는 태엽감김감지스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전동바퀴는 외표면에 각각 바퀴폭방향을 따라 배치되는 다수의 톱니형태의 접촉강화리브가 둘레방향을 따라 분산 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자전거.
   
   

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