KR101685599B1 - 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치 - Google Patents

전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치 Download PDF

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이도환
김문현
유영일
권낙현
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Abstract

본 발명은 일반자전거를 전동 자전거로 변경할 수 있도록 한 드라이브 구동장치에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 일반 자전거 뒤쪽 허브에 설치되는 드라이브 구동장치를 외부 전원 연결 없이 자체 내부에 수납하여 사용할 수 있도록 하여 사용자가 쉽고 간편하게 사용할 수 있는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치에 관한 것이다.
자전거의 후 측 체인지지대(C)와 안장지지대(S)가 서로 교차 되는 양측 바퀴통(H)을 구성하는 것과,상기 바퀴통(H) 사이에는 공기압이 유지된 타이어가 림에 끼워져 수개의 바퀴살이 고정되어 결합되는 허브(30)를 구성하는 것과, 상기 허브(30)의 내부에는 전기에 의해 바퀴를 회전시킬 수 있도록 전동 모터를 포함하는 드라이브 구동장치(A)가 내장된 것과, 상기 드라이브 구동장치(A)에는 전동모터 구동에 필요한 베터리를 탈부착형태로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치{The Electric bicycle battery-powered drive unit}
본 발명은 일반자전거를 전동 자전거로 변경할 수 있도록 한 드라이브 구동장치에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 일반 자전거 뒤쪽 허브에 설치되는 드라이브 구동장치를 외부 전원 연결 없이 자체 내부에 수납하여 사용할 수 있도록 하여 사용자가 쉽고 간편하게 사용할 수 있는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 사람의 인력을 이용하여 사용하는 자전거는 근거리 이동수단의 하나이며 과거에서 현재까지 사용되고 있으며, 특히 최근에는 근거리 이동수단 및 건강 또는 웰빙을 위한 취미 생활로 그 목적이 변모되어 가고 있는 실정에 있다.
또한, 최근에는 취미생활을 확대하여 국가적으로 국토 자전거 길을 만들어 국민건강 증진도모와 주변 관광지 상품으로 활용하고 있으며 이러한 취지에서 단순히 근거리 이용수단보다 먼 거리를 이동하게 됨에 따라 일반인이 일반 자전거를 이용하여 이동하기에는 한계가 있음은 물론 체력적으로 많은 부담이 되는 것이 사실이다.
게다가, 이러한 체력소모를 줄이고자 원거리 이동을 간편하게 할 수 있도록 하기 위해 다양한 형태의 기술이 접목되어 사용되고 있고,
그 중에서도 등록특허공보 10-1429443(등록일자 2014.08.06),등록특허공보 10-1530171(등록일자 2015.06.15)의 기술들이 출원된 바 있다.
상기 기술내용을 살펴보면 『동력을 제공하기 위해 장착되는 모터; 와,
상기 모터와 연결되는 모터와이어; 와, 상기 모터와이어를 배선하기 위해 상기 모터의 주위에 마련되는 배선장치; 을 포함하고, 상기 배선장치는 상기 모터와이어의 배선통로를 포함하는 샤프트; 와, 상기 샤프트와 결합하는 샤프트캡; 을 포함하며, 상기 배선통로는 상기 샤프트의 중심부에 길이방향으로 형성된 배선홀; 과, 상기 모터와이어를 상기 샤프트의 외부로 안내하기 위해 상기 샤프트의 외주면에 상기 샤프트의 일단으로부터 상기 모터 방향으로 개구되어 상기 배선홀과 연통 마련되는 슬릿을 포함하고,상기 샤프트캡은 상기 배선홀을 통해 샤프트에 길이 방향으로 삽입되어 샤프트의 강도를 보강하는 것을 특징으로 하는 전동자전거』와;
『전동 자전거용 구동 유닛에 있어서, 상기 전동 자전거의 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 모터; 상기 모터로부터 발생된 회전력을 감속하는 복수의 기어를 갖춘 감속기어유닛; 및 상기 전동 자전거의 휠에 설치되어 상기 모터와 감속기어유닛을 수용하는 휠 하우징;을 포함하고, 상기 감속기어유닛으로부터 감속된 회전력을 출력하는 출력단은 상기 휠 하우징과 결합되어 상기 휠 하우징에 회전력을 전달하도록 이루어지고, 상기 모터는 중앙이 중공된 로터와, 상기 로터와 일정간격 이격되어 상기 로터를 감싸도록 설치되는 스테이터를 구비하고, 상기 스테이터에는 상기 로터의 중공된 부분으로 연장된 제1 격벽에 의해 제1 수용공간이 형성되고, 일측 외주면 가장자리를 따라 돌출된 제2 격벽에 의해 제2 수용공간이 형성된 것을 특징으로 하는 전동 자전거용 구동 유닛』등의 기술내용이 등록된바 있다.
그러나 상기 기술내용들은 구동장치들의 구동을 위해 필요로 하는 베터리 등과 같은 동력원을 자전거에 별도로 공간을 축설 또는 탈부착형태로 구성시켜 외부에서 내부 구동장치로 케이블 형태의 동력원 전달라인을 별도로 구비해야 하는 문제점이 있고,
이러한 동력 라인 설치를 위해서는 사용자는 자전거 프레임의 별도 브라켓을 설치하거나 또는 와이어로 차체 프레임에 고정하는 방법을 통해 설치해야 하는 번거로운 문제점이 발생하게 되며,
또한, 일반인들이 보유하고 있는 다양한 형태의 자전거에 대용량 동력발생용 전원을 인가할 수 있는 베터리는 외부충격 또는 전선 등의 간섭으로 인해 발생할 수 있는 안전사고 등을 고려하여 안전하게 베터리 등의 고정을 위해 많은 시간을 투자 해야 하는 문제점이 발생하게 되어 이에 대한 개선안이 요구되고 있는 실정에 있다.
1. 등록특허공보 10-1429443(등록일자 2014.08.06) 2. 등록특허공보 10-1530171(등록일자 2015.06.15)
이에 본 발명은 상기한 문제점을 일소하기 위해 창안한 것으로서, 일반자전거에 쉽고 간편하게 교체하여 전동 자전거로 변경할 수 있도록 함은 물론 그 설치방법에서 허브만을 교체하여 쉽게 교체할 수 있도록 함은 물론, 외부에서 별도 베터리 장착부 또는 보관부가 필요없이 구성되게 하여 베터리 설치에 따른 안전사고 등을 최소화할 수 있는 베터리를 구동장치 내부에 탈부착 형태로 구성시켜 사용자 피해를 최소화하여 사용할 수 있는 등 그 사용에 있어 안정성 및 내구성을 함께 보장할 수 있는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.
위 기술적 과제를 달성하기 위해 자전거의 후 측 체인지지대(C)와 안장지지대(S)가 서로 교차 되는 양측 바퀴통(H)을 구성하는 것과, 상기 바퀴통(H) 사이에는 공기압이 유지된 타이어가 림에 끼워져 수개의 바퀴살이 고정되어 결합하는 허브(30)를 구성하는 것과, 상기 허브(30)의 내부에는 전기에 의해 바퀴를 회전시킬 수 있도록 전동 모터를 포함하는 드라이브 구동장치(A)가 내장된 것과, 상기 드라이브 구동장치(A)에는 전동모터 구동에 필요한 베터리를 탈부착형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치로 된 것이다.
상기한 본 발명의 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치는, 드라이브 구동장치들이 허브 내부에 흔들림이나 외부충격으로부터 견고하고 안전하게 보관될 수 있는 효과가 있음은 물론, 기존 일반 자전거에 별도의 추가 없이 단순히 허브만 교체하여 사용할 수 있는 이점이 있고, 또한, 별도의 와이어 형태의 배선이 불필요하게 되어 충격 또는 간섭에 의해 배선 단선으로 인해 발생하는 화재 또는 폭발 등에서 안전하게 사용할 수 있는 효과가 있으며, 그뿐만 아니라, 현재 베터리 탈부착에 있어 아주 쉽고 간단하면서도 안전하게 교체할 수 있는 이점이 있어 그 기대하는 바가 실로 다대한 발명이라 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전동자전거의 일 실시 예를 도시한 예시도
도 2는 본 발명의 드라이브 구동장치를 나타내 낸 예시도
도 3은 본 발명의 드라이브 구동장치의 정면 예시도
도 4는 본 발명의 드라이브 구동장치의 분해 조립 예시도
도 5는 본 발명의 내장케이스에 삽입되는 탈착형 베터리를 나타낸 예시도
도 6은 본 발명의 허브에 끼워진 내장케이스의 측 단면 예시도
도 7은 본 발명의 내장케이스에 탈착형 베터리가 끼워진 상태를 나타낸 예시도
도 8은 본 발명의 내장케이스에 삽입되는 탈착형 베터리를 또 다른 실시 예시도
도 9는 본 발명의 내장케이스의 후면 예시도
도 10은 본 발명의 덮개판에 끼워지는 덮개뚜껑의 실시 상태도
도 11은 본 발명의 모터유닛 및 클러치유닛의 분해 조립예시도
도 12는 본 발명의 드라이브 구동장치의 측 단면 예시도
도 13은 본 발명의 라쳇유닛의 실시 상태도 및 분해 조립예시도
도 14는 본 발명의 라쳇유닛의 또 다른 실시 상태 예시도
도 15는 본 발명의 라쳇유닛의 탄성판과 폴의 작동실시 상태를 나타낸 예시도
도 16은 본 발명의 탄성판과 폴의 작동실시 상태를 나타낸 예시도
도 17은 본 발명의 지지축봉에 홀센서가 설치되는 실시 상태도
본 발명의 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치는 첨부된 각 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.
자전거의 후 측 체인지지대(C)와 안장지지대(S)가 서로 교차 되는 양측 바퀴통(H)을 구성하는 것과, 상기 바퀴통(H) 사이에는 공기압이 유지된 타이어가 림에 끼워져 수개의 바퀴살이 고정되어 결합되는 허브(30)를 구성하는 것과, 상기 허브(30)의 내부에는 전기에 의해 바퀴를 회전시킬 수 있도록 전동 모터를 포함하는 드라이브 구동장치(A)가 내장된 것과, 상기 드라이브 구동장치(A)에는 전동모터 구동에 필요한 베터리를 탈부착형태로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 드라이브 구동장치(A)는, 상기 자전거 페달의 정·역회전 작동 신호 검출 및 작동 신호 입력을 수행하는 라쳇유닛(10)을 구성하고, 상기 라쳇유닛(10)의 내측은 덮개판(20)의 수용블럭(215)에 끼워져 회전 되도록 작동되되, 탈착형 베터리(40)를 탈부착형으로 설치할 수 있도록 개폐가 용이하도록 덮개판(20)을 구성하며, 상기 덮개판(20)의 내측에는 제1 베터리(410),제2 베터리(420)로 이루어진 탈착형 베터리(40)와 제어모듈기판(510)이 수용되는 내장케이스(50)를 구성하고, 상기 내장 케이스(50)의 편측에는 라쳇유닛(10)의 작동 신호를 감지하여 모터(660)를 통제 및 제어할 수 있도록 하는 제어프로그램이 세팅된 제어모듈기판(510)을 구성하며, 상기 내장 케이스(50)의 일측에는 중심에 끼워져 감속, 정지, 증속 등과 같은 모터(660)의 동력을 제어통제하는 모터유닛(60)을 구성하고, 상기 모터유닛(60)가 설치된 내장 케이스(50)의 전 측에는 상기 라쳇유닛(10)이 설치된 덮개판(20)이 결합되되, 상기 내장 케이스(50)의 후 측에는 공회전용 클러치(700)가 수용된 본체(380) 내부에 모터유닛(60)과 맞물려 회전되는 외전기어(395)가 구성된 허브(30)가 이루어지는 것을 바람직하고,
상기 라쳇유닛(10)은, 양측이 통공된 관통홈(151)을 형성한 라쳇블럭(102)을 구성하고, 상기 라쳇블럭(102)의 편 측에는 스프라켓(101)이 고정설치되며, 상기 스프라켓(101)의 내 측 외주면에는 작동홈(118)을 구비한 삽입홈(111)을 대칭으로 하나이상 구성하고, 상기 삽입홈(111)에는 탄성판(112)과 폴(113)이 서로 교차 되도록 구성하며, 상기 스프라켓(101)의 내 측 중심으로는 무접점 전기신호 변환유닛(104)을 삽입 구성하고, 상기 폴(113)에 끼워져 상기 폴(113)과 선택적 걸림이 이루어지는 라쳇기어 쉘(103)이 구성될 수 있고,
상기 덮개판(20)은, 상기 라쳇유닛(10)의 라쳇기어 쉘(103)을 수용하는 수용블럭(215)을 구성하는 회전판(250)을 구성하고, 상기 회전판(250)의 외측 테두리면에는 나사부(204)을 구성하며, 상기 나사부(204)의 중심 편 측에는 탈부착홈(209)을 구성하되, 상기 탈부착홈(209)에는 걸림턱(207)과 걸림레바(203)를 구성하고,상기 걸림턱(207)과 걸림레바(203)에는 탈부착형 베터리 보호뚜껑(201)이 걸림고정 되도록 구성됨이 바람직하며,
상기 일체형 내장케이스(50)는, 제어모듈기판(510)이 수용되어 이탈 및 흔들림 방지용 구획판(504)을 대칭으로 구성하고, 상기 구획판(504)의 타 측에는 탈착형 베터리(40)가 수용되어 이탈 및 흔들림 방지용 고정판(503)을 대칭으로 구성하며, 상기 양측 고정판(503)의 중심에는 탈착형 베터리(40)의 이탈 방지용 고정 브라켓(501)(502)을 일측 또는 편측에 최소 하나 이상 구성하며, 상기 구획판(504)의 반대측에는 냉각공간홈(520)을 구성하고, 상기 냉각공간홈(520)의 벽면(521)에는 수개의 방열구멍(522)을 구성될 수 있고,
상기 라쳇블럭(102)에는, 자전거 페달의 정·역회전 운동에 따라 드라이브 구동장치(A)의 제어모듈기판(510)에 의해 전동 모터(660)의 작동 신호로 지시할 수 있도록 하기 위해, 상기 라쳇블럭(102)의 관통홈(151) 내부에는 원형 테두리 내주면에 영구자석 블럭 형태로 N극과 S극이 서로 교차 되도록 일정한 간격으로 배치된 무접점 전기신호 변환유닛(104)이 구성될 수 있으며,
상기 무접점 전기신호 변환유닛(104)은, 사용환경과 작동 요건에 따라 광센서, 초음파센서, 또는 근접센서를 통해 작동, 정지, 감속, 증속신호를 제어모듈기판(510)에 변환신로를 전달할 수 있도록 구성될 수 있고,
상기 제어모듈기판(510)은, 전동 모터유닛(60)에 의해 회전되는 허브(30)의 구동을 제어하기 위한 모터 제어유닛(미도시)을 구성하고, 모터유닛(60)의 작동상태 및 제어모듈기판(510) 작동정보를 원격 근거리 블루투스, 와이파이 형태로 작동정보를 표시하는 통신용 무선통신유닛(미도시)을 구성하며, 상기 모터 제어유닛, 무선통신유닛의 점검 및 진단 프로그램(미도시)이 모듈 형태로 구성하고, 상기 무선통신유닛(미도시)을 통해 모바일 또는 태블릿에 의해 무선환경에서 별도로 모터 제어유닛,무선통신유닛,점검 및 상태 진단 프로그램을 제어할 수 있으며,
상기 모터유닛(60)은, 양측이 관통된 지지축봉(601)을 구성하되, 상기 지지축봉(601)의 편측에는 단 턱을 형성하는 회전축(602)을 구성하고, 상기 회전축(602)의 타 측에는 음각부(603)로 이루어진 센서 고정홈(604)에 관통구멍(604a)을 구성하며, 상기 관통구멍(604a)에는 배선(611)으로 연결된 홀센서(610)가 끼워지도록 구성하고,상기 홀센서(610)에 끼워진 배선(611)은 지지축봉(601)의 관통구멍(604a)을 따라 제어모듈기판(510)에 연결되도록 구성하며, 상기 지지축봉(601)의 일측 끝단에는 모터(660)가 구성되고, 상기 모터(660)의 중심에는 회전기어(605)가 구성되며, 상기 회전기어(605)의 외측 원형으로 하나 이상의 유성기어(630)가 설치되고, 상기 유성기어(630)의 외측으로 고정설치되는 고정축봉(640)을 구성됨이 바람직 하고,
상기 지지축봉(601)의 일측 또는 양측에는, 상기 내부에 설치된 탈착형 베터리(40)를 외부전원에 의해 충전이 이루어 질 수 있도록 한 베터리 충전단자(미도시)와, 상기 제어모듈기판(510)의 외부 원격제어용 모바일 또는 태블릿 연동을 위한 무선통신부 안테나(미도시)와, 상기 모터유닛(60)의 상태 진단 및 프로그램 입출력 단자(미도시)를 구비한 외부연결단자(800)가 구성될 수 있고,
상기 허브(30)는, 상기 덮개판(20)의 회전판(250) 외측 테두리면의 나사부(204)와 체결되는 형태의 결합홈(302)을 구성하고,상기 결합홈(302)의 외측으로는 바퀴살 고정홈(301)을 원형으로 수개이상 양측으로 형성한 고정브라켓(310)으로 이루어진 본체(380)를 구성하며, 상기 본체(380)의 편측에는 회전판(390)을 구성하되, 상기 회전판(390)의 내측에는 하나 이상의 롤러(701)가 안내레일(702)을 따라 이동하는 클러치(700)가 축삽 고정되도록 구성하고,상기 클러치(700)의 외주 면에는 모터유닛(60)의 유성기어(605)와 동력을 전달하는 외전기어(395)를 끼워져 회전 또는 공회전 되도록 구성됨이 바람직하다.
이하, 상기한 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치에 대하여 살펴보면,
도 1에 도시된 바와 같이 자전거의 후 측 체인지지대(C)와 안장지지대(S)가 서로 교차 되는 양측 바퀴통(H)사이에는 허브(30)가 설치되게 되는데,
상기 허브(30)에 연결된 타이어가 림이 끼워진 상태에서 원활한 독립 구동이 가능할 수 있도록 허브(30)에는 별도로 탈부착 형태로 구성되는 드라이브 구동장치(A)에 의해 허브(30)의 자체내부 전원을 이용하여 전동 모터(660)의 구동이 가능하도록 작동되고,
상기 드라이브 구동장치(A)에는, 모터유닛(60),탈착형 베터리(40) 및 제어모듈기판(510)이 동시에 내장케이스(50)에 수납된 상태에서 상기 내장케이스(50)의 양측에 설치되는 덮개판(20)과 허브(30)가 결합되어 허브(30)의 회전작동이 원활히 이루어 질 수 있도록 작동되며,
상기 모터유닛(60)의 양측에 설치되는 지지축봉(601)과 고정축봉(640)은 체인지지대(C)의 양측 바퀴통(H)에 고정설치되고,
또한, 상기 허브(30)는 전동 전원이 되는 탈착형 베터리(40)를 외부에 별도로 구성시켜 내부로 연결할 필요없이 내부에 탈착형으로 수납시켜 외관 디자인 및 제품의 안전성과 효율성을 높일 수 있도록 작동되며,
도 13 내지도 16 에 도시된 바와 같이 상기 자전거 페달의 정·역회전 및 사용자 구동장치 조작명령을 입력할 수 있도록 하기 위해 통공된 관통홈(151)을 구성한 라쳇블럭(102)에 스프라켓(101)을 구성시켜 사용자가 페달을 밟아 체인으로 연결된 스프라켓(101)은 작동홈(118)을 구비한 삽입홈(111)에 설치된 탄성판(112)과 폴(113)이 서로 교차되어 폴(113)이 일정한 탄성력이 발생 되도록 작동되고,
상기 스프라켓(101)의 내측 중심으로 제품의 마찰이나 접촉없이 무접점으로 일정한 신호를 발생시킬 수 있는 전기신호 변환유닛(104)에 의해 일정한 신호값이 발생될 수 있도록 작동되며,
상기 작동홈(118)에 끼워진 폴(113)은 선택적 걸림이 이루어지도록 하기위해 라쳇기어 쉘(103)에 의해 스프라켓(101)회전 및 공회전이 이루어질 수 있도록 작동되고,
상기 라쳇유닛(10)의 라쳇기어 쉘(103)은 덮개판(20)의 수용블럭(215)에 끼워져 허브(30)와 일체로 결합된 상태에서 모터유닛(60) 작동개입 없이 바퀴의 회전이 이루어질 수 있도록 라쳇기어 쉘(103)이 덮개판(20)을 회전시켜 회전 및 공회전이 이루어질 수 있도록 작동되며,
이때 사용자에 의해 라쳇유닛(10)이 독립적으로 회전작동될 때에는 모터유닛(60)의 회전 저항이 없도록 외전기어(395) 내부에 설치된 클러치(700)에 의해 공회전이 이루어지도록 작동되고,
또한, 모터유닛(60)이 전동 모터(660)에 의해 회전이 이루어질 때에는 라쳇유닛(10)의 라쳇기어 쉘(103)이 공회전하도록 하여 허브(30)의 원활한 회전 작동이 이루어 질 수 있도록 작동되며,
상기 허브(30) 내부에는 외전기어(395)의 회전에 따라 회전되는 회전판(390)이 공회전시에 원활하게 회전할 수 있도록 하기 위해,
하나 이상의 클러치(700)의 롤러(701)가 안내레일(702)을 따라 클러치 역활이 이루어져 동력 전달 및 공회전이 될 수 있도록 작동되고,
도 4에 도시된 바와 같이 상기 라쳇유닛(10)이 수용됨 과 동시에 탈착형 베터리(40) 및 제어모듈기판(510)을 탈부착 형태로 구성시킬 수 있도록 하기 위해,상기 라쳇유닛(10)의 라쳇기어 쉘(103)을 수용하는 수용블럭(215)을 구비한 회전판(250)을 구성하여, 상기 회전판(250)의 외주면 테두리에는 허브(30)과 고정될 수 있도록 나사부(204)를 구성하여 왼나사 탭 또는 오른나사 탭 형태의 체결방법을 구성하여 회전판(250)이 회전작동중에 분리되지 않도록 작동되며,
도 10에 도시된 바와 같이 상기 나사부(204)의 중심 어느 일측에는 탈착형 베터리(40) 및 제어모듈기판(510)형태의 탈부착홈(209)을 구성하여 불필요한 홈을 최소화 하되, 상기 탈착형 베터리(40) 및 제어모듈기판(510)이 탈부착홈(209)을 통해 끼워지게 되면 상기 탈부착홈(209)을 정밀하게 밀폐 시킬 수 있도록 하기 위해 걸림턱(207)과 걸림레바(203)에 의해 보호뚜껑(201)이 끼워져 고정될 수 있도록 작동되며,
상기 덮개판(20)은 회전판(250)에 구성된 나사부(204)는 허브(30)의 결합홈(302)에 맞물려 끼워져 고정되도록 작동되고,
상기 덮개판(20)과 허브(30) 사이에는 내장케이스(50)가 설치되는데,
상기 제어모듈기판(510)을 수용하여 이탈 및 흔들림 방지를 위해 구획되어 고정설치되는 구획판(504)를 구성하여 제어모듈기판(510)이 끼워져 고정된 상태에서 흔들림이 없이 고정지지 될 수 있도록 작동되며,
상기 구획판(504)의 타측에는 탈착형 베터리(40) 수납용 고정판(503)들을 구성시켜 흔들림 없이 유지될 수 있도록 작동되되, 상기 탈착형 베터리(40)가 수용된 상태되어 좌,우로 이탈되는 것을 방지하기 위한 고정브라켓(501(502)에 의해 고정될 수 있도록 작동되고,
상기 구획판(504)의 외면 타측공간에는 일정한 공간부가 형성된 냉각공간홈(520)을 구성시켜 상기 냉각공간홈(520)의 벽면(521)에는 수개의 방열구멍(522)이 구성되어 제어모듈기판(510)에서 작동중에 발생되는 열을 효율적으로 알루미늄 합금재질의 열전도성이 좋은 덮개판(20)과 허브(30) 내부에 순환시켜 효율적인 냉각이 이루어 질 수 있도록 작동되며,
덮개판(20)의 탈부착홈(209)을 통해 탈착형 베터리(40)를 넣어 내장케이스(50)에 제1 베터리(410) 와 제2 베터리(420)가 수납될 수 있도록 작동되며,
상기 제어모듈 이탈방지 구획판(504)에는 제어모듈기판(510)을 일체로 구성시킬 수 있어 제어유닛(미도시),무선통신유닛(미도시),상태 진단 프로그램(미도시)등이 설치될 수 있도록 작동되며,
상기 제어모듈기판(510) 또는 탈착형 베터리(40)를 외부전원에 의해 충전이 이루어 질 수 있도록 한 베터리 충전단자(미도시)와, 상기 제어모듈기판(510)의 외부 제어단말기 또는 휴대폰 연동을 위한 무선통신부 안테나(미도시)와, 상기 모터유닛(60)의 상태 진단 및 프로그램 입출력 단자(미도시)들을 연결할 수 있도록 상기 지지축봉(601)의 일측 또는 양측에 외부연결단자(800)를 구성하여 충전,외부기기 연동 및 상태진단을 수행할 수 있도록 작동되고,
상기 도 5에 도시된 바와 같이 상기 내장 케이스(50)에는 라쳇유닛(10)의 작동 신호를 입력받아 통제 및 제어를 수행하는 제어프로그램이 세팅된 제어모듈기판(510)에 의해 작동되며,
상기 제어모듈기판(510)에 의해 통제 및 제어되는 모터유닛(60)은,
지지축봉(601) 상에 어느 일측에 회전축(602)를 구성한 상태에서,
상기 회전축(602)의 타측에 구성되는 음각부(603)에 관통구멍(604a)이 구성된 센서 고정홈(604)에 의해 홀센서(610)가 부착되도록 설치되고,
상기 관통구멍(604a)에 설치된 홀센서(610)의 배선(611)이 지지축봉(601)의 관통구멍(604a)를 따라 제어모듈기판(510)에 연결되도록 작동되며,
상기 지지축봉(601)에 고정설치되는 모터(660)의 중심에는 회전기어(605)가 구성되어 상기 회전기어(605)가 유성기어(630)을 회전시켜서 감속되면서 일정한 토크가 발생된 회전력이 허브(30)의 외전기어(395)에 연결되어 회전될 수 있도록 작동되고,
상기 유성기어(630)의 외측에 지지축봉(601), 모터(660),유성기어(630)가 일체로 고정설치되는 고정축봉(640)을 구성시켜 양측 체인지지대(C)에 고정설치되도록 작동되며,
상기 라쳇유닛(10)에 일체로 끼워져 구성되는 무접점 전기신호 변환유닛(104)에 의해 사용자의 페달 움직임에 따라 정·역회전에 따라 영구자석 형태로 N극과 S극이 서로 교차 되도록 발생되는 신호를 이용하여 바퀴가 회전되는 것을 실시간으로 측정될 수 있도록 하여 모터(660)가 사용자 작동 조건에 따라 회전작동이 이루어 지도록 작동되며,
게다가 무접점 전기신호 변환유닛(104)의 경우 사용환경에 따라서 광센서, 초음파센서, 또는 근접센서로 대체하여 사용될 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 감속, 정지, 증속 등과 같은 모터(660)의 동력을 제어통제할 수 있도록 도 11 또는 도 17에 도시된 바와 같이 내부가 통공 된 지지축봉(601)을 수평으로 구성한 상태에서 그 일 측에 단 턱을 형성하는 회전축(602) 일 측에는 홀센서(610)가 설치되어 상기 전기신호 변환유닛(104)과 일정한 간격을 항상 유지할 수 있도록 음각부(603)를 형성한 센서 고정홈(604)을 구성시켜 사용자의 라쳇유닛(10)의 정·역회전에 따라 상기 무접점 전기신호 변환유닛(104)에 설치된 자석들이 정·역회전하면서 발생하는 자석 신호를 홀센서(610)가 측정하여 이를 제어모듈기판(510)에 신호를 전달하여 모터(660)의 구동을 제어할 수 있도록 작동되고,
상기 모터(660)에 의해 회전되는 회전기어(605)는 상기 회전기어(605)와 맞물려 회전되는 하나 이상의 유성기어(630)에 의해 그 외 측에 외전기어(395)가 회전됨과 동시에 일정한 가속력이 유지되면서 모터(660)의 작동이 필요하지 않을 시에는 공회전할 수 있도록 클러치(700)가 구성되어 외전기어(395)와 일체로 결합한 회전판(390)를 회전시켜 상기 허브(30) 전체가 구동될 수 있도록 작동되며,
상기 제어모듈기판(510)에는 사용자 편의도모와 안전한 주행을 유도할 수 있도록 상기 드라이브 구동장치(A)와 실시간으로 작동 정보 등을 모니터링 할 수 있도록 별도 측정모니터 또는 모바일형태의 블루투스 형태로 연동하는 무선환경을 제공하여 실시간 정보를 모니터링 할 수 있도록 작동되고,
상기 지지축봉(601)의 일측 또는 양측에는 각종연결단자 및 외부 통신 연결용 안테나, 상태 진단 및 프로그램 입출력 단자를 구성하는 외부연결단자(800)를 선택적으로 구성시켜 사용자 편의를 높일 수 있도록 작동되며,
상기 허브(30)에는, 덮개판(20)의 나사부(204)를 나사결합형태로 고정시킬 수 있는 결합홈(302)를 구성하여 왼나사 탭 또는 오른나사 탭 형태로 구성시켜 회전방향과 공회전 방향을 고려하여 덮개판(20)이 체결 후 이탈이 방지 되도록 작동되고,
상기 결합홈(302)의 외측에는 수개의 고정홈(301)에 바퀴살이 끼워져 고정된 고정브라켓(310)을 양측에 대칭으로 구성한 본체(380)를 구성시켜 원활한 바퀴 회전이 이루어지도록 작동되며,
상기 본체(380)의 편 측에 구성된 회전판(390)은 모터유닛(60)의 회전동력을 외전기어(395)를 통해 전달하여 바퀴가 전동으로 회전될 수 있도록 작동되고,
상기 회전판(390)과 외전기어(395) 사이에는 회전 및 공회전이 이루어질 수 있도록 클러치(700)을 구성시켜 상기 클러치(700)에 의해 모터(660) 작동 정지에도 무저항 운행이 가능하도록 작동된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
A: 드라이브 구동장치 C: 체인지지대
S: 안장지지대 H: 바퀴통
10: 라쳇유닛 20: 탈부착용 덮개판
30: 허브 40: 탈착형 베터리
50: 내장케이스 60: 모터유닛
70: 보호판 215; 수용블럭
302: 나사 결합홈 301: 고정홈
310: 고정브라켓 410: 제1 베터리
420: 제2 베터리 660: 모터

Claims (11)

  1. 자전거의 후 측 체인지지대(C)와 안장지지대(S)가 서로 교차 되는 양측 바퀴통(H)을 구성하는 것과,
    상기 바퀴통(H) 사이에는 공기압이 유지된 타이어가 림에 끼워져 수개의 바퀴살이 고정되어 결합되는 허브(30)를 구성하는 것과,
    상기 허브(30)의 내부에는 전기에 의해 바퀴를 회전시킬 수 있도록 전동 모터를 포함하는 드라이브 구동장치(A)가 내장된 것과,
    상기 드라이브 구동장치(A)에는 전동모터 구동에 필요한 베터리를 탈부착형태로 구성되는 것과,

    상기 드라이브 구동장치(A)는,
    상기 자전거 페달의 정·역회전 작동 신호 검출 및 작동 신호 입력을 수행하는 라쳇유닛(10)을 구성하고,

    상기 라쳇유닛(10)의 내측은 덮개판(20)의 수용블럭(215)에 끼워져 회전 되도록 작동되되, 탈착형 베터리(40)를 탈부착형으로 설치할 수 있도록 개폐가 용이하도록 덮개판(20)을 구성하며,

    상기 덮개판(20)의 내측에는 제1 베터리(410),제2 베터리(420)로 이루어진 탈착형 베터리(40)와 제어모듈기판(510)이 수용되는 내장케이스(50)를 구성하고,

    상기 내장 케이스(50)의 편측에는 라쳇유닛(10)의 작동 신호를 감지하여 모터(660)를 통제 및 제어할 수 있도록 하는 제어프로그램이 세팅된 제어모듈기판(510)을 구성하며,

    상기 내장 케이스(50)의 일측에는 중심에 끼워져 감속, 정지, 증속 등과 같은 모터(660)의 동력이 발생되고 전달되는 모터유닛(60)을 구성하고,

    상기 모터유닛(60)이 설치된 내장 케이스(50)의 전 측에는 상기 라쳇유닛(10)이 설치된 덮개판(20)이 결합되되,
    상기 내장 케이스(50)의 후 측에는 공회전용 클러치(700)가 수용된 본체(380) 내부에 모터유닛(60)과 맞물려 회전되는 외전기어(395)가 구성된 허브(30)가 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 라쳇유닛(10)은,
    양측이 통공된 관통홈(151)을 형성한 라쳇블럭(102)을 구성하고,
    상기 라쳇블럭(102)의 편 측에는 스프라켓(101)이 고정설치되며,
    상기 스프라켓(101)의 내 측 외주면에는 작동홈(118)을 구비한 삽입홈(111)을 대칭으로 하나이상 구성하고,
    상기 삽입홈(111)에는 탄성판(112)과 폴(113)이 서로 교차 되도록 구성하며,
    상기 스프라켓(101)의 내 측 중심으로는 무접점 전기신호 변환유닛(104)을 삽입 구성하고,
    상기 폴(113)에 끼워져 상기 폴(113)과 선택적 걸림이 이루어지는 라쳇기어 쉘(103)을 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 덮개판(20)은,
    상기 라쳇유닛(10)의 라쳇기어 쉘(103)을 수용하는 수용블럭(215)을 구성하는 회전판(250)을 구성하고,
    상기 회전판(250)의 외측 테두리면에는 나사부(204)을 구성하며,
    상기 나사부(204)의 중심 편 측에는 탈부착홈(209)을 구성하되, 상기 탈부착홈(209)에는 걸림턱(207)과 걸림레바(203)를 구성하고,
    상기 걸림턱(207)과 걸림레바(203)에는 탈부착형 베터리 보호뚜껑(201)이 걸림고정 되도록 구성한 것을 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 일체형 내장케이스(50)는,
    제어모듈기판(510)이 수용되어 이탈 및 흔들림 방지용 구획판(504)을 대칭으로 구성하고,
    상기 구획판(504)의 타 측에는 탈착형 베터리(40)가 수용되어 이탈 및 흔들림 방지용 고정판(503)을 대칭으로 구성하며,
    상기 양측 고정판(503)의 중심에는 탈착형 베터리(40)의 이탈 방지용 고정 브라켓(501)(502)을 일측 또는 편측에 최소 하나 이상 구성하며,
    상기 구획판(504)의 반대측에는 냉각공간홈(520)을 구성하고,
    상기 냉각공간홈(520)의 벽면(521)에는 수개의 방열구멍(522)을 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 라쳇블럭(102)에는,
    자전거 페달의 정·역회전 운동에 따라 드라이브 구동장치(A)의 제어모듈기판(510)에 의해 전동 모터(660)의 작동 신호로 지시할 수 있도록 하기 위해,
    상기 라쳇블럭(102)의 관통홈(151) 내부에는 원형 테두리 내주면에 영구자석 블럭 형태로 N극과 S극이 서로 교차 되도록 일정한 간격으로 배치된 무접점 전기신호 변환유닛(104)을 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 무접점 전기신호 변환유닛(104)은,
    사용환경과 작동 요건에 따라 광센서, 초음파센서, 또는 근접센서를 통해 작동, 정지, 감속, 가속신호를 제어모듈기판(510)에 변환신로를 전달할 수 있는 것을 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어모듈기판(510)은,
    전동 모터유닛(60)에 의해 회전되는 허브(30)의 구동을 제어를 위한 모터 제어유닛(미도시)을 구성하고,
    모터유닛(60)의 작동상태 및 제어모듈기판(510) 작동정보를 원격 근거리 블루투스, 와이파이 형태로 작동정보를 전달하는 통신용 무선통신유닛(미도시)을 구성하며,
    상기 모터 제어유닛, 무선통신유닛의 점검 및 상태 진단 프로그램(미도시)이 모듈 형태로 구성하고,
    상기 무선통신유닛(미도시)을 통해 모바일 또는 태블릿에 의해 무선환경에서 별도로 모터 제어유닛,무선통신유닛,점검 및 상태 진단 프로그램을 제어할 수 있도록 구성하는 것을 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 모터유닛(60)은,
    양측이 관통된 지지축봉(601)을 구성하되, 상기 지지축봉(601)의 편측에는 단 턱을 형성하는 회전축(602)을 구성하고,
    상기 회전축(602)의 타 측에는 음각부(603)로 이루어진 센서 고정홈(604)에 관통구멍(604a)을 구성하며,
    상기 관통구멍(604a)에는 배선(611)으로 연결된 홀센서(610)가 끼워지도록 구성하고,
    상기 홀센서(610)에 끼워진 배선(611)은 지지축봉(601)의 관통구멍(604a)을 따라 제어모듈기판(510)에 연결되도록 구성하며,
    상기 지지축봉(601)의 일측 끝단에는 모터(660)가 구성되고,
    상기 모터(660)의 중심에는 회전기어(605)가 구성되며,
    상기 회전기어(605)의 외측 원형으로 하나 이상의 유성기어(630)가 설치되고,
    상기 유성기어(630)의 외측으로 고정설치되는 고정축봉(640)을 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 지지축봉(601)의 일측 또는 양측에는,
    상기 내부에 설치된 탈착형 베터리(40)를 외부전원에 의해 충전이 이루어 질 수 있도록 한 베터리 충전단자(미도시)와,
    상기 제어모듈기판(510)의 외부 원격제어용 모바일 또는 태블릿 연동을 위한 무선통신부 안테나(미도시)와,
    상기 모터유닛(60)의 상태 진단 및 프로그램 입출력 단자(미도시)를 구비한 외부연결단자(800)를 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 허브(30)는,
    상기 덮개판(20)의 회전판(250) 외측 테두리면의 나사부(204)와 체결되는 형태의 결합홈(302)을 구성하고,
    상기 결합홈(302)의 외측으로는 바퀴살 고정홈(301)을 원형으로 수개이상 양측으로 형성한 고정브라켓(310)으로 이루어진 본체(380)를 구성하며,
    상기 본체(380)의 편측에는 회전판(390)을 구성하되, 상기 회전판(390)의 내측에는 하나 이상의 롤러(701)가 안내레일(702)을 따라 이동하는 클러치(700)가 축삽 고정되도록 구성하고,
    상기 클러치(700)의 외주 면에는 모터유닛(60)의 유성기어(605)와 동력을 전달하는 외전기어(395)기 끼워져 회전 또는 공회전 되도록 포함하는 전동 자전거의 베터리 일체형 드라이브 구동장치.
  11. 삭제
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