KR19980024945U - 자전거 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자전거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인력으로 주행시킬 수 있음과 동시에 필요에 따라 구동모터로 주행시킬 수 있도록 한 자전거에 관한 것이다.

본 고안의 자전거는, 구동모터와 연결된 것으로서, 상기 구동모터(20)의 기어(21)와 치합되도록 일측에 기어(31)가 설치된 감속기어1(32)과, 저속과 고속을 자동으로 기어변속시키는 변속기(33)와, 상기 변속기(33)의 회전력을 전동절환수단에 전달되도록 일측에 풀리(34)가 설치된 감속기어2(35)를 포함한 전동수단(30)과; 상기 전동수단(30)의 회전력을 전달받아 체인(2)을 통해 후륜에 전달시키도록 페달축(3)에 축설되는 것으로서, 상기 감속기2(35)의 풀리(34)와 벨트(36)로 연결되는 풀리(41)가 일측에 일체로 형성되어 페달축(3)에 공회전되는 상태로 축설되는 구동모터용 스프라켓(42)과, 인력용 1단스프라켓(43) 및 2단스프라켓(44)을 포함한 전동절환수단(40)과; 그리고, 핸들(4)상에 설치되어 구동모터(20) 및 전동절환수단(40)을 조작하는 것으로서, 구동모터(20)조작용 조작레버(50)와, 전동절환수단(40)조작용 조작레버(50')를 포함한 조작레버;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

자전거

본 고안은 자전거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인력으로 주행시킬 수 있음과 동시에 필요에 따라 구동모터로 주행시킬 수 있도록 한 자전거에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 페달축의 스프라켓과 후륜의 스프라켓을 체인으로 연결한 구성에 의해 상기 페달축의 양단에 설치된 페달을 발로 회전시키게 되면 체인을 통해 후륜이 회전됨으로써 주행이 가능하도록 되어 있다.

그런데 이러한 페달식 자전거는 오르막길을 오르거나 동승인이 있거나 또는 화물을 실을 경우 많은 힘이 들게 되어 쉽게 지치게 되는 폐단이 있다.

또한 노약자가 주행시키게 되거나 장거리주행일 경우에 있어서도 마찬가지이다.

이러한 문제점을 감안하여 별도의 기어변속장치를 설치하거나, 별도의 원동기나 구동모터를 설치하는 기술이 제안된 바 있다.

그러나 기어변속장치는 페달에 작용하는 힘을 감소시켜 여러 주행상황에 적합하도록 대처할 수 있는 효과가 있는 반면에, 많은 변속기어의 구성에 의해 자전거 자체의 무게를 증가시키고 구조가 복잡해지는 등의 문제점이 있었다.

또한 원동기나 구동모터를 설치한 자전거에 있어서는 인력구동용 페달을 아예 없앨 경우 필요에 따라 페달을 사용하는 것이 불가능하였고, 연료비가 많이 들며, 배기가스의 발생에 의해 대기오염을 유발시키게 되는 등의 문제점을 안고 있었다.

이러한 종래의 문제점을 감안하여 대한민국 실용신안공보(공고번호 제 96-2581)에는 충전밧데리를 전원으로 하는 구동모터를 이용하여 인력으로 페달을 밟아 주행시키거나 구동모터에 의해 자동으로 주행되게 하는 것을 선택적으로 할 수 있게 한 기술이 제안되어 있다.

이 기술을 보다 구체적으로 설명하면, 전원밧데리와, 상기 전원밧데리에 의해 작동하는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 페달축 스프라켓에 전달하는 전동수단과, 상기 전동수단의 전동상태와 비전동상태를 선택적으로 절환하는 전동절환수단과, 자전거의 전진방향에 관하여 상기 페달축 스프라켓에 대한 페달축의 상대회전속도가 높을 때에만 페달축과 페달축 스프라켓을 전동가능하게 연결하는 일방향 클러치를 포함한 구성에 의해, 구동모터에 의해 주행시킬 경우, 변환레버를 회전시키게 되면 이와 연결된 조작케이블이 당겨져 작동간이 사이드 브라켓에 설치된 핀을 중심으로 선회하여 절환기어를 축에 따라 이동시켜 페달축 스프라켓에 설치된 종동기어와 맞물리게 되고, 이 상태에서 변환레버를 더 밀게 되면 변환레버의 누름부가 절환스위치를 눌러 온상태로 되어 전원밧데리에 충전된 전원이 구동모터를 작동시키게 되며, 구동모터에 의해 회전축이 회전하게 되면 그 회전력이 스플라인과 감속기어, 상기 감속기어와 동축상에 설치된 절환기어 및 종동기어를 통하여 페달축 스프라켓을 회전시킴으로써 자전거를 구동모터의 회전력에 의해 주행시킬 수 있게 된다.

즉, 인력구동용 페달과 밧데리에 의하여 전기적으로 연결된 구동모터로 자전거를 주행시킬 수 있을 뿐만이 아니라 구동모터의 동력원은 전원밧데리이므로 배기가스가 전혀 발생하지 않아 공해문제를 해결할 수 있고, 또한 외부에서 별도의 에너지 공급없이 자가발전에 의하여 에너지를 공급하게 함으로써 유지비가 저렴하게 되는 등의 효과를 얻게 하였다.

그런데 이러한 기술 역시 다음과 같은 문제점이 노출되었다.

즉, 전원밧데리, 구동모터, 전동수단, 전동절환수단, 및 일방향 클러치를 구성하는 부품수가 많아 그 구조 및 전동동작의 경로가 복잡해지고 고장발생율이 높게 되며 원가상승이 있게 되는 문제점을 안게 된다.

또한 전원밧데리의 충전이 발전기에 의해 자가발전되는 까닭에 주행을 하지 않거나 속도가 없거나 할 경우에는 충분한 충전이 이루어지지 않게 되어 항상 일정한 전기를 유지할 수 없게 되고, 장치가 자전거의 페달축상에 구성됨으로써 탑승자의 몸동작에 지장을 주게 되며, 외관을 해치게 된다.

또한 기어변환장치의 삭제에 의해 인력으로 주행시 회전속도를 상황에 맞게 가감시킬 수가 없게 되는 폐단이 있게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 구조를 간단히 하고 부품수를 대폭 줄여 원가절감과 함께 용이한 조작이 이루어지도록 하고, 기존의 기어변환장치를 이용함으로써 속도조절이 자유스러우며, 탑승자의 동작에 지장을 초래하지 않으며 또한 외관을 크게 해치지 않는 자전거를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 자전거는, 전원밧데리와, 상기 전원밧데리에 의해 작동되는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 페달측 스프라켓에 전달하는 전동수단과, 상기 전동수단의 전동상태와 비전동상태를 선택적으로 절환하는 전동절환수단 등을 포함하여 필요시 자전거가 전동력으로 자동주행되도록 하는 자전거에 있어서, 감속기와 변속기를 포함한 전동수단과, 상기 전동수단의 회전력을 전달하도록 일측에 풀리부가 형성되어 페달축에 공회전되도록 설치되는 구동모터용 스프라켓, 및 1,2단기어로 형성되어 페달축에 고정설치되는 인력용 스프라켓을 포함한 구성을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 전체적인 구성을 나타내는 측면도,

도 2는 본 고안의 요부 구성도,

도 3은 본 고안의 다른 실시예를 나타내는 요부 구성도,

도 4는 본 고안의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 안장 2: 체인

3: 페달축 4: 핸들

5: 6: 프레임

7: 후륜 스프라켓 8,8': 페달

9,9': 바퀴 10: 전원밧데리

20: 구동모터 21: (스플라인)기어

22,33a: 센서 30: 전동수단

31: (스플라인)기어 32: 감속기어1

33: 변속기 34,41: 풀리

35: 감속기어2 36: 벨트

40: 전동절환수단 42: (구동모터용)스프라켓

43: (인력용)1단스프라켓 44: (인력용)2단스프라켓

45: (공회전)베어링 50,50': 조작레버

60: 건전지

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 자전거를 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 고안의 요부구성도이며, 도 3은 본 고안의 다른 실시예를 나타내는 요부 구성도이며, 도 4는 본 고안의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 고안의 자전거는, 전원밧데리(10)와, 상기 전원밧데리에 의해 작동되는 구동모터(20)와, 상기 구동모터의 회전력을 페달측 스프라켓에 전달하는 전동수단(30)과, 상기 전동수단의 전동상태와 비전동상태를 선택적으로 절환하는 전동절환수단(40)과, 상기 구동모터 및 전동절환수단을 조작하는 조작레버(50)를 포함한다.

상기 전원밧데리(10)는 12V용량의 충전용 밧데리로서 안장(1)내에 설치된다.

상기 구동모터(20)는 전원밧데리(10)와 스위치구조로 연결된 것으로서, 그 모터축의 일측에 스플라인 기어(21)가 설치되고 내부에 부하정도를 감지하는 센서(22)가 구비되어 있다.

상기 전동수단(30)은 구동모터(20)와 연결된 것으로서, 상기 구동모터(20)의 기어(21)와 치합되도록 일측에 기어(31)가 설치된 감속기어1(32)과, 저속과 고속을 자동으로 변속시키도록 내부에 센서(33a)를 구비한 변속기(33)와, 상기 변속기(33)의 회전력을 전동절환수단(40)에 전달되도록 일측에 풀리(34)가 설치된 감속기어2(35)로 구성된다.

상기 전동절환수단(40)은 상기 전동수단(30)의 회전력을 전달받기 위해 페달축(3)에 축설되는 것으로서, 감속기2(35)의 풀리(34)와 벨트(36)로 연결되는 풀리(41)가 일측에 일체로 형성된 구동모터용 스프라켓(42)과, 인력용 1단스프라켓(43)과 2단스프라켓(44)을 포함한다.

상기 구동모터용 스프라켓(42)은 공회전 베어링(45)에 의해 페달축(3)에 공회전되는 상태로 설치되고, 상기 인력용 1,2단 스프라켓(43)(44)은 페달축(3)에 고정되는 상태로 설치된다.

상기 조작레버(50)는 양 핸들(4)상에 설치되어 구동모터(20) 및 전동절환수단(40)을 조작하는 것으로서, 일측 핸들에 구동모터(20)조작용 조작레버(50)가 설치되고, 타측 핸들에 전동절환수단(40)조작용 조작레버(50')가 설치되며, 상기 양 조작레버(50)(50')는 각각 케이블(5)에 연결된다.

또한 감속기어2(35)에 설치되는 풀리(34) 및 구동모터용 스프라켓(42)에 일체로 형성된 풀리(41)는 도 3에 도시된 바와 같이, 기어(34')(41')로 형성되도록 하여 벨트를 사용하지 않은 체 직접 치합시킬 수도 있게 하였다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이 전원밧데리(10) 대신에 건전지(60)를 사용할 수 있게 하였으며, 이럴 경우 상기 건전지(60)는 파이프구조인 자전거 프레임(6) 내에 설치함으로써 외관을 해치지 않게 된다.

미설명 부호 7은 후륜 스프라켓이고, 8,8'는 페달이며, 9,9'는 바퀴이다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명한다.

먼저 페달(8)(8')에 의해 자전거를 주행시키고자 하는 경우, 핸들(4)에 설치된 전동절환수단(40)조작용 조작레버(50')를 조작시키게 되면, 케이블(5)의 작용에 의해 체인(2)이 인력용 1단 스프라켓(43) 또는 2단 스프라켓(44)에 걸어지게 된다.

이러한 상태에서 페달(8)(8')을 밟아 돌리게 되면 상기 1단 스프라켓(43) 또는 2단 스프라켓(44)의 회전력이 체인(2)에 의해 후륜 스프라켓(7)에 전해지게 되어 통상적인 인력의 주행이 가능하게 된다.

한편, 오르막길을 주행할 때와 같이 큰 힘이 필요한 경우나, 탑승자가 피곤하여 구동모터(20)에 의하여 자동으로 자전거를 주행시키고자 할 경우에는, 핸들에 설치된 구동모터(20)조작용 조작레버(50)를 조작시키게 된다.

그러면 상기 1단 스프라켓(43) 또는 2단 스프라켓(44)에 걸어진 체인(2)이 이제는 구동모터용 스프라켓(42)에 걸어지게 됨과 동시에 구동모터(20)를 작동시키게 된다.

즉, 전원밧데리(10)의 전원이 상기 구동모터(20)에 공급되어 그 스프라인 기어(21)를 회전시키게 되고, 이에 따라 상기 기어(21)에 치합된 감속기어1(32)의 기어(31)가 회전되어 변속기(33)를 통해 감속기어2(35)의 풀리(34)를 회전시키게 되며, 상기 풀리(34)의 회전력은 벨트(36)를 통해 구동모터용 스프라켓(42)의 풀리(41)를 회전시키게 된다.

풀리(41)가 회전되면 이에 일체로 형성된 구동모터용 스프라켓(42)이 회전하게 되고, 상기 스프라켓(42)의 회전력은 이에 걸어진 체인(2)을 통해 후륜의 스프라켓(7)을 회전시키게 됨으로써 자전거가 자동으로 주행하는 것이 가능하게 된다.

이 때 주행속도의 가감은 상기 구동모터(20) 및 변속기(33)에 의해 가능하게 된다.

즉, 구동모터(20)에 걸리는 부하가 크게 되면 센서(22)가 이를 감지하여 저속회전을 하게 되고, 반대로 부하가 적으면 고속회전을 하게 된다.

또한 변속기(33)에서도 센서(33a)의 부하감지에 의해 1단 저속과 2단 고속기어의 선택적인 변환이 가능하게 되어 주행속도의 가감이 이루어지게 된다.

한편, 전원밧데리(10)의 충전이 소모되어 약해질 경우 아답터를 사용하여 재충전시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 자전거는, 감속기와 변속기를 포함한 전동수단과, 상기 전동수단의 회전력을 전달하도록 일측에 풀리부가 형성되어 페달축에 공회전되도록 설치되는 구동모터용 스프라켓, 및 1,2단 기어로 형성되어 페달축에 고정설치되는 인력용 스프라켓을 포함한 구성에 의해, 인력으로 주행시킬 수 있음과 동시에 필요에 따라 구동모터를 이용한 자동으로 주행시킬 수 있는 것이 가능하게 되고, 구조가 간단하게 되어 부품수가 대폭 줄어 원가절감과 함께 용이한 조작이 이루어지게 되고, 기존의 기어변환장치를 이용함으로써 속도조절이 매우 자유스럽게 되며, 탑승자의 동작에 지장을 초래하지 않는 장착상태가 되어지며, 이에 따라 외관을 크게 해치지 않게 되는 등의 효과를 발휘한다.

본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 고안이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 실용신안등록청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (2)

1. 전원밧데리와, 상기 전원밧데리에 의해 작동되는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 페달측 스프라켓에 전달하는 전동수단과, 상기 전동수단의 전동상태와 비전동상태를 선택적으로 절환하는 전동절환수단 등을 포함하여 필요시 자전거가 전동력으로 자동주행되도록 하는 자전거에 있어서,

   상기 구동모터와 연결된 것으로서, 상기 구동모터(20)의 기어(21)와 치합되도록 일측에 기어(31)가 설치된 감속기어1(32)과, 저속과 고속을 자동으로 기어변속시키는 변속기(33)와, 상기 변속기(33)의 회전력을 전동절환수단에 전달되도록 일측에 풀리(34)가 설치된 감속기어2(35)를 포함한 전동수단(30)과;

   상기 전동수단(30)의 회전력을 전달받아 체인(2)을 통해 후륜에 전달시키도록 페달축(3)에 축설되는 것으로서, 상기 감속기2(35)의 풀리(34)와 벨트(36)로 연결되는 풀리(41)가 일측에 일체로 형성되어 페달축(3)에 공회전되는 상태로 축설되는 구동모터용 스프라켓(42)과, 인력용 1단스프라켓(43) 및 2단스프라켓(44)을 포함한 전동절환수단(40)과; 그리고,

   핸들(4)상에 설치되어 구동모터(20) 및 전동절환수단(40)을 조작하는 것으로서, 구동모터(20)조작용 조작레버(50)와, 전동절환수단(40)조작용 조작레버(50')를 포함한 조작레버;로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거.
2. 제 1항에 있어서, 상기 감속기어2(35)에 설치되는 풀리(34) 및 구동모터용 스프라켓(42)에 일체로 형성된 풀리(41)는 기어(34')(41')로 형성되어 직접 치합되는 것을 특징으로 하는 자전거.