KR19990068826A

KR19990068826A - 전기자전거

Info

Publication number: KR19990068826A
Application number: KR1019990024438A
Authority: KR
Inventors: 황병덕
Original assignee: 황병덕
Priority date: 1999-06-26
Filing date: 1999-06-26
Publication date: 1999-09-06
Also published as: KR100332831B1

Abstract

본 발명은 일반 자전거와 같이 페달에 가하는 답력(踏力)으로 주행할 수 있으면서 사용자의 선택에 따라 전동모터의 동력으로 주행할 수 있는 전기자전거에 관한 것으로서, 독립적으로 설계/제작되는 전동기구(傳動機構)가 사용되어 이 전동기구를 축전지 및 전동모터와 함께 일반 자전거에 장착할 경우 별도의 개조작업없이 일반 자전거를 답력 및 전기력을 겸용하여 사용할 수 있는 자전거로 쉽게 전환하여 사용할 수도 있게 하는 전동기구를 구비하고, 구성이 단순하여 경량이면서 제조원가도 저렴한 전기자전거를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 트러스 구조의 프레임과; 상기 프레임의 전,후에 장착되는 전,후륜과; 상기 전륜의 방향을 조종할 수 있게 하는 조종바(핸들); 상기 프레임의 중앙 하부에 설치되는 구동축; 상기 구동축 양단에 결합되는 좌,우 아암 및 그 선단의 좌,우 페달; 상기 구동축에 상기 아암의 회전에 따른 구동축의 회전력을 정방향(자전거가 전진하는 방향)으로만 전달하는 제 1 정방향클러치를 개재하여 결합되는 구동스프로킷과; 그리고, 상기 후륜 회전축을 상기 구동스프로킷에 동력적으로 연결하는 피동스프로킷를 포함하는 자전거에 있어서, 상기 구동스프로킷과 상기 제 1 정방향클러치 사이에 개재되는 제 2 정방향 클러치와, 상기 프레임에 장착되는 축전지와, 상기 축전지의 상기 전동모터의 전원단속용 모드스위치와, 상기 모드스위치 조작에 의해 상기 축전지 전원에 의해 전동되는 전동모터와, 상기 제 1 정방향클러치에 역방향클러치를 개재한 채로 결합되어 상기 전동모터의 전동축과 동력적으로 연결되는 전동스프로킷을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전기자전거{Electric Bicycle}

본 발명은 일반 자전거와 같이 페달에 가하는 답력(踏力)으로 주행할 수 있으면서 사용자의 선택에 따라 전동모터의 동력으로 주행할 수 있는 전기자전거에 관한 것으로서, 특히, 독립적으로 설계/제작되는 전동기구(傳動機構)가 사용되어 이 전동기구를 축전지 및 전동모터와 함께 일반 자전거에 장착할 경우 별도의 개조작업없이 일반 자전거를 전기자전거로 쉽게 전환하여 사용할 수도 있게 하는 전동기구를 구비하는 전기자전거에 관한 것이다.

최근 자전거는 차량의 보급대수가 급격히 증가하면서 교통문제 및 환경오염의 문제가 날로 심각해지고 있고 현대인의 각종 질환이 운동부족에 기인하고 있다는 점 때문에 교통수단으로서 보다는 건강을 위한 운동기구로써 또는 대중교통수단을 이용하기 위한 교통보조수단으로써 그 용도가 변화되고 있으며, 이용범위도 점차 확대되고 있다.

자전거는 여가가 부족한 현대인에게 쉽게 운동과 접할 수 있는 여건을 제공하고 자가용의 사용을 억제하여 교통체증을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 환경오염까지 억제할 수 있는 매우 유용한 교통수단임에도 불구하고 그 이용범위가 확대될 수 없는 근본적인 한계를 가지고 있었다.

즉, 자전거는 사용자가 같은 거리를 이동함에 있어 달리는 것보다 체력을 적게 소모하면서 짧은 시간내에 이동할 수 있으므로 노약자 등도 무리없이 이용할 수 있으나, 지형적으로 언덕 길이 많은 경우에는 걷거나 달리는 것보다 오히려 더 큰 체력을 필요로 하고 또 목적지까지 거리가 먼 경우에는 지나치게 많은 체력을 소진해야 하기 때문에 오히려 사용자의 건강을 해치는 문제점을 가지고 있었다. 이러한 문제 때문에 종래의 자전거는 출발지로부터 목적지까지의 사이에 언덕 길이 많거나 또는 그 거리가 상당한 경우 간편한 이동수단으로서의 역할을 할 수 없었으므로 그 이용범위가 제약받게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 많은 연구들이 있어온 바, 예컨대, 미국특허 제 4,871,042 호, 미국특허 제 5,375,676 호, 미국특허 제 5,865,267 호, 그리고, 한국특허공개 제 1998-087674 호 등에는 환경에 전혀 해를 주지 않는 전기력으로 주행할 수 있는 전기자전거들이 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래 전기자전거들은 모두 전동모터의 동력이 언덕 길을 오를 때나 또는 페달력이 아주 미약할 때에 페달력을 보조할 수 있는 단지 보조동력원으로 사용되는 것에 불과하여 원거리 이동수단으로서의 역할까지는 하지 못하는 문제점을 가지고 있었다. 뿐만 아니라 상당히 복잡한 전동기구를 가지고 있어서 자전거의 중량을 과중하게 하고 또 제조원가도 너무 높다는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 종래 전기자전거들은 바퀴에 전동모터의 전동축을 직접 연결하는 동력전달방식을 채택하고 있어 흙이나 먼지 등에 쉽게 오염될 뿐만 아니라 노면의 굴곡에 따른 충격도 직접적으로 받기 때문에 전동모터의 고장발생율이 아주 높고 비포장도로에서는 바퀴에 묻는 흙에 의해 미끄러짐 현상이 발생하여 아예 사용조차 할 수 없다는 문제점을 가지고 있었다. 아울러, 주행동력으로서 전동모터의 동력을 사용하는 경우 그 동력이 페달까지 전달되어 페달이 함께 회전되기 때문에, 주행에 따른 동력을 전동모터에 의존하여 페달을 구를 필요가 없는 경우에도 페달이 따라 돌아 그 페달과 함께 다리를 쉽없이 회전하여야 하므로 다리를 편안히 둘 수 없다는 문제점도 가지고 있었다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 전기자전거들이 가진 문제점들을 일소할 수 있는 것으로서, 구성이 극히 단순하여 경량이면서 제조원가도 낮고 독립적인 설계 및 제작이 가능한 전동기구를 제공하여, 별도 제작된 상기 전동기구를 전동모터 및 축전기와 함께 자전거에 손쉽게 장탈착할 수 있게 함으로써 기존 일반 자전거를 구조변경없이 전기자전거로 변환하여 전기력을 겸용으로 사용할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 사용자 임의로 전동모터의 동력을 보조동력이 아닌 주동력으로 사용하여 원거리 이동시 편리하고, 전동기구가 노면의 상태에 직접적으로 영향을 받지 않음으로써 비포장도로에서도 무리없이 사용할 수 있으며, 뿐만 아니라, 전동모터 구동시 페달이 따라돌지 않음으로써 전동모터 구동시에는 다리를 편안한 상태로 하여 쉬게 할 수 있는 전기자전거를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거 측면도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거의 전동기구 확대분해사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거의 수동모드시 전동기구 작동도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거의 전동모드시 전동기구 작동도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 프레임 11 : 구동축

12 : 제 1 정방향클러치 13 : 구동스프로킷

14 : 피동스프로킷 15 : 제 2 정방향클러치

16 : 역방향클러치 17 : 전동스프로킷

20 : 축전지 21 : 전동모터

22 : 모드스위치 23 : 감속기어

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 트러스 구조의 프레임(1)과; 상기 프레임의 전,후에 장착되는 전,후륜(2)(3)과; 상기 전륜(2)을 좌,우방향으로 회전가능하게 상기 프레임(1)에 고정하며 그 상단에 조종바(Handle)(4)가 일체화된 포크(5)와; 상기 프레임(1)의 중앙 하부에 회전가능하게 지지되는 구동축(11)과; 상기 프레임(1) 좌,우에서 상기 구동축(11) 양단에 일단이 결합되며 상기 구동축에서 서로 대향하는 방사방향으로 연장된 좌,우 아암(6)(7) 및 그 선단에 결합되는 좌,우 페달(8)(9)과; 상기 구동축(11)에 상기 아암(6)(7)의 회전에 따른 구동축(11)의 회전력을 정방향(자전거가 전진하는 방향)으로만 전달하는 제 1 정방향클러치(12)를 개재하여 결합되는 구동스프로킷(13)과; 상기 후륜(3)의 회전축(31)에 결합되어 상기 구동스프로킷(13)에 동력적으로 연결되는 피동스프로킷(14)을 포함하여 이루어지는 자전거에 있어서, 상기 구동스프로킷(13)과 상기 제 1 정방향클러치(12) 사이에 개재되는 제 2 정방향 클러치(15)와; 상기 프레임(1)에 장착되는 축전지(20)와; 상기 프레임에 장착되어 상기 축전지로부터 전원을 공급받아 전동되는 전동모터(21)와; 상기 프레임(1)에 장착되어 상기 축전지(20)로부터 전원을 공급받아 전동되는 전동모터(21)와; 상기 구동축(11)에 역방향클러치(16)와 상기 제 1 정방향클러치(15)를 개재하고 결합되어 상기 전동모터(21)의 전동축(미도시)과 동력적으로 연결되는 전동스프로킷(17)과; 상기 축전지(4)의 상기 전동모터(21)에 대한 전원을 단속할 수 있는 모드스위치(22)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전동모터(21)의 전동축(미도시)에서 상기 전동스프로킷(17)으로 이어지는 동력전달경로상에서 전동축의 회전비를 조정하여 전동스프로킷(17)에 전달하는 감속기어(23)를 더 포함하여 이루어진다.

또, 상기 구동스프로킷(13)과 제 1 정방향클러치(12), 그리고, 상기 전동스프로킷(13)과 상기 역방향클러치(16)는 모두 일체화된 조립체로서 상기 구동축(11)에 대하여 일체로 탈착되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전동모터(21)와 상기 감속기어(23)는 일체화된 기어드 모터(21)(23)인 것이 바람직하다.

아울러, 바람직하게는, 상기 구동스프로킷(13)과, 상기 전동스프로킷(17), 그리고, 상기 피동스프로킷(14)은 각각 다단형 스프로킷으로서 복수의 변속단을 가지며, 상기 구동스프로킷(13)과 상기 피동스프로킷(14) 사이의 변속단을 조정할 수 있는 제 1 변속기구(18)와; 상기 전동스프로킷(17)과 상기 감속기어(23) 사이의 변속단을 조정할 수 있는 제 2 변속기구(미도시)를 더 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부도면으로 제시된 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 이상의 각 구성들의 기능과 작용을 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 도면을 살펴보면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이며, 도 3은 도 2의 분해사시도이다. 그리고, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 전기자전거의 전동기구 모드별 작동도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거는, 프레임(1)과, 프레임(1) 전,후의 전,후륜(2)(3); 상기 전륜(2)을 좌,우방향으로 회전가능하게 상기 프레임(1)에 고정하며 그 상단에 조종바(4)가 일체화된 포크(5); 상기 프레임(1) 좌,우에서 프레임(1)에 회전가능하게 지지되는 상기 구동축(11) 양단에 결합되는 좌,우 아암(6)(7)과 좌,우 페달(8)(9); 상기 구동축(11)에 상기 아암들(6)(7)의 회전에 따른 회전력을 정방향(자전거가 전진하는 방향)으로만 전달하는 제 1 정방향클러치(12)를 개재하여 결합되는 구동스프로킷(13); 그리고, 상기 후륜(3)의 회전축(31)에 결합되어 상기 구동스프로킷(13)에 동력적으로 연결되는 피동스프로킷(14) 등의 일반적인 자전거가 갖는 구성을 모두 포함하여 이루어지며, 여기에, 상기 구동스프로킷(13)과 상기 제 1 정방향클러치(12) 사이에 개재되는 제 2 정방향 클러치(15); 상기 프레임(1)에 장착되는 축전지(20); 상기 축전지(20)의 상기 전동모터(21)에 대한 전원을 단속할 수 있는 모드스위치(22); 상기 프레임(1)에 장착되어 상기 모드스위치(22) 조작에 의해 상기 축전지(20)로부터 전원을 공급받아 전동되는 전동모터(21); 상기 전동모터(21)에 일체화되어 상기 전동모터(21)의 회전속도를 감속하여 회전비를 조정하는 감속기어(23); 상기 제 1 정방향클러치(12)에 역방향클러치(16)를 개재하여 결합되어 상기 전동모터(21)의 감속기어(23) 출력축(230)에 동력적으로 연결되는 전동스프로킷(17); 그리고, 전동모터(21)에 대한 축전지(20)의 전원을 단속할 수 있게 하는 모드스위치(22) 등과 같은 추가구성들을 더 포함하여 이루어진다.

이들 각 구성들에 있어서 일반적인 자전거와 공통적인 구성들에 대한 설명은 생략하고 본 발명의 전기자전거에서만 볼 수 있는 특유한 구성들의 특징과 작용에 대해서만 설명한다.

먼저, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 좌,우 아암(6)(7)을 연결하는 구동축(11)을 프레임(1)에 대하여 지지하는 제 1 정방향클러치(12)는 구동축(11) 또는 역방향클러치(16)를 통해 전달되어오는 회전력 중 자전거 우측면에서 볼 때 시계방향의 회전력(이하, 정방향으로 약칭한다)만을 선택적으로 제 2 정방향클러치(15)에 전달한다(구동축(11) →제 2 정방향클러치(15)).

상기 제 2 정방향클러치(15)는 상기 제 1 정방향클러치(12)과 구동스프로킷(13) 사이에 개재되어 제 1 정방향클러치(12)의 정방향회전력만을 구동스프로킷(13)에 전달한다.

도 1에서 볼 수 있는 상기 전동모터(21)는 사용자에 의한 모드스위치(22) 선택(On)에 따라 축전지(20)로부터 전원을 공급받아 회전력을 발생하여 감속기어(23)에 전달하고, 감속기어(23)는 그 회전력을 회전비 조정을 통해 회전수를 감속하여 전동스프로킷(17)에 전달한다.

전동스프로킷(17)은 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 역방향클러치(16)를 개재하여 제 1 정방향클러치(12)에 결합되어 있어서, 역방향클러치(16)를 통해 제 1 정방향클러치(12)에 정방향(구동축(11) 기준으로 볼 때는 역방향)의 회전력을 전달한다(역방향클러치(16) →제 1 정방향클러치(12)). 한편, 이 전동스프로킷(17)은 도 2에서는 1 단형 스프로킷으로 구성되어 있으나, 필요에 따라서는 도 3에 도시된 바와 같이 전동모터의 회전토크와 속도비를 조정할 수 있게 2 단형 스프로킷 또는 그 이상의 다단형 스프로킷으로 구성될 수도 있다.

이상과 같은 각 구성들로 이루어진 동력전달기구의 유기적 동력전달작용에 의해 전기자전거는 사용자의 선택에 따라 일반자전거와 같이 사용자 스스로 페달에 가하는 구동력으로 주행할 수 있고 또 전동모터(21)의 동력으로 주행할 수도 있는 바, 그 동력 선택은 앞서 설명한 바와 같이 구동스프로킷(13), 전동스프로킷(17)과 일체화되어 한 단위의 전동기구를 이루는 세 개의 일방향클러치(12)(15)(16)들, 즉, 제 1 정방향클러치(12)와, 상기 제 1 정방향클러치(12)에 나란히 결합된 제 2 정방향클러치(15) 및 역방향클러치(16)들의 상호 유기적인 동력전달작용에 의해 가능하게 되었다.

즉, 상기 제 2 정방향클러치(15) 및 역방향클러치(16)가, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 정방향클러치(12)에 결합되어 있으면서 각각 구동스프로킷(13)과 전동스프로킷(17)을 제 1 정방향클러치(12)에 동력적으로 연결하고, 다음과 같은 동력전달경로를 통해 페달(8)(9) 답력에 의한 회전력 또는 전동모터(21)의 회전력을 선택적으로 구동스프로킷(13)에 전달함으로써 자전거 사용자는 자전거 주행동력으로써 페달의 답력 또는 전동모터의 동력을 선택적으로 사용할 수 있다.

도 4와 도 5는 상술한 바와 같은 전동기구의 동력전달경로를 각 모드별로 구분하여 보인 작동도이다.

먼저, 도 4는 모드스위치(22)가 오프(Off)된 수동모드시로서, 전동모터(21)가 정지된 상태에서 사용자에 의한 페달(8)(9) 답력에 의해서만 자전거가 주행하게 되는 경우의 전동기구 작동를 보인 것이다.

도시된 바와 같이, 페달 답력으로 정방향으로 회전되는 구동축(11)의 회전력은 제 1 정방향클러치(12)와 제 2 정방향클러치(15)를 통해 구동스프로킷(13)으로 전달되어 후륜측으로 전달된다. 이 때 제 1 정방향클러치(12)의 정방향 회전력은 역방향회전력만 전달하는 역방향클러치(16)에서 차단되어 전동스프로킷(17)은 정지된 상태로 유지된다. 따라서, 모드스위치가 오프인 상태에서 도 1의 페달(8)(9)에 가해지는 답력은 좌,우 아암(6)(7)에 의해 구동축(11) 회전력으로 전환된 후, 제 1 정방향클러치(12) → 제 2 정방향클러치(15) → 구동스프로킷(13) → 피동스프로킷(14) → 후륜(3)의 순서로 전달되며, 구동스프로킷(13)측에는 역방향클러치(16)의 차단에 의해 페달(8)(9)의 답력에 따른 회전력이 전혀 전달되지 않는다. 결과적으로 모드스위치가 오프된 수동모드에서, 자전거는 페달(8)(9) 답력에 의존해서만 주행할 수 있고, 그 페달(8)(9)답력에 따른 회전력은 전동모터(21)측에 전혀 영향을 주지 않는다.

도 5는 모드스위치(22)가 온(On)으로 되어 전동모터(21)의 작동에 따른 회전력으로 주행하는 전동모드의 경우로서, 도시된 바와 같이, 전동모터(21)에서 발생된 회전력은 감속기어(도 1의 부호 23)에서 감속되어 전동스프로킷(17)에 전달된 후 역방향클러치(16)로 전달되는데, 이 역방향클러치(16)는 제 1 정방향클러치(12) 기준으로 볼 때 역방향인 전동스프로킷(17)의 회전력을 제 1 정방향클러치(12)로 전달하고, 제 1 정방향클러치(12)는 그 회전력을 제 2 정방향클러치(15)를 거쳐 구동스프로킷(13)에 전달한다. 이에 구동스프로킷(13)과 체인(19)으로 연결된 피동스프로킷(14)에 구동스프로킷(13) 회전력이 전달되어 그 회전력으로 후륜(3)이 회전하게 된다. 이 때, 역방향클러치(16)와 구동축(11) 사이의 상대운동방향을 보면 역방향클러치(16)가 구동축(11)에 대하여 역방향으로 회전하므로 제 1 정방향클러치(12)는 구동축(11)에 대하여는 회전력을 전달하지 않는다. 따라서, 전동모터(21)가 작동하는 경우 그 회전력은 감속기어(23) → 전동스프로킷(17) → 역방향클러치(16) → 제 1 정방향클러치(12) → 제 2 정방향클러치(15) → 구동스프로킷(13) → 피동스프로킷(14) → 후륜(3)의 순서로 전달되어 자전거가 주행한다. 이 때, 구동축(11)에는 제 1 정방향클러치(12)의 차단에 의해 전동모터(21)의 회전력이 전혀 전달되지 않아 페달(8)(9)이 자유로운 상태로 있으므로, 전동모터(21)에 의해 자전거가 주행하는 동안 사용자는 정지된 페달(8)(9)에 발을 올려놓고 휴식을 취할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 전기자전거는, 제 1, 2 정방향클러치(12)(15) 및 역방향클러치(16)들의 동력단속작용에 의해, 전동모터(21)의 출력으로 주행되는 동력자전거로 사용될 수 있으며, 또한, 일반 자전거와 같이 페달(8)(9)의 답력에 의존하여 주행하는 자전거로도 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 수동모드와 전동모드를 구별하여 동력을 후륜(3)측 피동스프로킷(14)에 전달하는 전동기구는 하나의 단품조립체로도 제작이 가능하기 때문에 이 전동기구를 축전지(20) 및 전동모터(21) 등과 함께 일반 자전거에 추가로 장착하면, 그 일반자전거를 전기힘으로 주행할 수 있는 전기자전거로 변환하여 사용할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 프레임(1)에 고정된 전동모터(21)에는 감속기어(23)가 일체화되어 있으며, 이들은, 그 전동모터(21)의 케이스 전방에 일체로 성형된 전방브래킷(미도시)과 감속기어(23) 하부에 일체로 성형된 후방브래킷(미도시)이 고정밴드(210)와 고정구(231)에 의해 각각 프레임(1)의 상부 수평 파이프(1a)와 전방 경사 파이프(1b) 사이 그리고 전방 경사 파이프(1b)에 고정됨으로써 프레임(1)에 장착된다. 특히, 감속기어(23)측 후방브래킷(미도시)은 전방 경사 파이프(1b) 상면에 얹어진 후 그 양측이 전방 경사파이프(1b)와 함께 고정구(231)에 의해 탄성적으로 감싸진 후 고정구(231)와 전방 경사파이프(1b)를 하부에서부터 관통하여 후방브래킷(미도시)에 체결되는 볼트(232)에 의해 고정된다.

아울러, 본 발명에 따른 전기자전거는, 바람직한 구성으로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다단형 구동스프로킷(13)(3 단 스프로킷)과 다단형 피동스프로킷(14)(3 단 스프로킷) 사이 회전비를 조정할 수 있는 제 1 변속기구(18)와, 감속기어(23)와 구동스프로킷(13) 사이의 회전비를 조정할 수 있는 제 2 변속기구(미도시)를 포함하게 한다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구동스프로킷(13)과, 상기 피동스프로킷(14)이 각각 3 단의 다단형 스프로킷(13)(17)으로서 복수의 변속단을 가지고, 일반적인 자전거에 장착되는 것과 같은 종류의 상기 구동스프로킷(13)과 상기 피동스프로킷(14) 사이 변속단 조정용 제 1 변속기구(18)와, 상기 구동스프로킷(13)과 상기 감속기어(23) 사이 변속단 조정용 제 2 변속기구(미도시), 그리고, 흔히 핸들이라 부르는 조종바(4)에 그 변속조정레버(미도시)가 설치된다. 이에, 자전거 사용자는 변속조정레버(미도시)를 조작하여 제 1 변속기구(18) 또는 제 2 변속기구(미도시)로서 구동스프로킷(13) 또는 피동스프로킷(14)의 변속단을 조정함으로써, 자전거의 후륜(3)의 회전력과 회전속도를 임의로 일정범위내에서 단계적으로 조정할 수 있다. 따라서, 자전거 사용자는 주행시 기존 일반 자전거의 변속기구로써 페달(8)(9)의 답력 또는 전동모터(21)의 회전력이 노면이 경사에 따라 후륜(3)에 적정한 회전비 및 회전속도로 전달되게 할 수 있으며, 이에, 노면 경사도에 따라 무리하지 않는 적정한 속도 또는 토크로서 주행할 수 있다.

참고로, 상술한 바와 같은 구성들로 이루어지는 본 발명에 따른 전기자전거에 있어서 특히 동력전달기구는 현재 실용화된 축전지의 동력은 물론 현재 축전지 보다 월등한 성능을 가질 것으로 예측되는 미래 축전지 동력까지도 커버할 수 있도록 설계되었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 전기자전거는 전동모터의 동력 또는 페달에 가해지는 답력을 구동스프로킷에 전달하는 전동수단으로써 단지 세 개의 일방향클러치(제 1, 2 정방향클러치 및 역방향클러치)로 이루어져 그 구성이 극히 단순하고 경량인 전동기구가 사용되기 때문에 제조원가가 아주 저렴하며 경량이라는 장점을 가지고 있다.

뿐만 아니라 상기 전동기구는 독립적인 설계제작이 가능하고 또 그 탈착도 아주 용이하므로, 이 전동기구를 별도 제작하여 전동모터 및 축전기와 함께 기존의 일반자전거에 장착할 경우 일반 자전거를 전기자전거로 변환하여 사용할 수 있게 한다. 따라서, 본 발명에 따르면 아주 저렴한 비용으로 일반 범용(汎用) 자전거를 전기동력을 주행할 수 있는 전기자전거로 전환하여 사용할 수 있다는 종래 전기자전거에 비할 수 없는 특유한 효과가 있다. 아울러, 본 발명에 따른 전동기구가 사후적으로 장착되는 일반 범용자전거가 이미 변속기구를 구비한 자전거일 경우에는, 변속기구를 전동모터 힘으로 주행하는 동안에 이용할 수 있으므로 축전지의 효율적 이용을 도모할 수 있다는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기자전거는, 전동모터의 동력이 페달 답력을 보충하는 보조동력원으로서가 아닌 다른 동력의 보충없이 자전거를 주행시킬 수 있는 주동력원으로서 사용되므로, 운동수단으로서는 물론, 원거리 이동시 사용하는 교통수단으로서도 적극적으로 활용될 수 있다.

또, 본 발명에 따른 전기자전거는 전동모터의 회전력이 후륜에 직접 전달되지 않고 구동스프로킷과 피동스프로킷을 통하여 후륜에 전달되므로, 후륜에 직접 동력을 전달하는 종래 전기자전거와 달리 노면의 상태에 제약받지 않고 예컨대 비포장 도로에서도 무리없이 사용할 수 있다. 또한, 전동모터 구동시에는 상기 전동기구의 동력차단에 의해 페달이 따라돌지 않음으로써 전동모터의 동력에 의존하여 자전거가 주행하는 경우에는 다리를 편안하게 하여 쉴 수 있다는 장점도 가지고 있다.

Claims

트러스 구조의 프레임과; 상기 프레임의 전,후에 장착되는 전,후륜과; 상기 전륜을 좌,우방향으로 회전가능하게 상기 프레임에 고정하며 그 상단에 조종바가 일체화된 포크와; 상기 프레임의 중앙 하부에 회전가능하게 지지되는 구동축과; 상기 프레임 좌,우에서 상기 구동축 양단에 일단이 결합되며 서로 대향하는 상기 구동축의 방사방향으로 연장된 좌,우 아암 및 그 선단에 결합되는 좌,우 페달과; 상기 구동축에 상기 아암의 회전에 따른 구동축의 회전력을 정방향(자전거가 전진하는 방향)으로만 전달하는 제 1 정방향클러치를 개재하여 결합되는 구동스프로킷과; 상기 후륜의 회전축에 결합되어 상기 구동스프로킷에 동력적으로 연결되는 피동스프로킷를 포함하여 이루어지는 자전거에 있어서,

상기 구동스프로킷과 상기 제 1 정방향클러치 사이에 개재되는 제 2 정방향 클러치와,

상기 프레임에 장착되는 축전지와,

상기 프레임에 장착되어 상기 축전지로부터 전원을 공급받아 전동되는 전동모터와,

상기 구동축의 상기 제 1 정방향클러치에 역방향클러치를 개재한 채로 결합되어 상기 전동모터의 전동축과 동력적으로 연결되는 전동스프로킷과,

상기 축전지의 상기 전동모터에 대한 전원을 단속할 수 있는 모드스위치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자전거.
제 1 항에 있어서,

상기 전동모터의 전동축에서 상기 전동스프로킷으로 이어지는 동력전달경로상에서 전동축의 회전비를 조정하여 전동스프로킷에 전달하는 감속기어를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자전거.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 구동스프로킷과 제 2 정방향클러치, 그리고, 상기 전동스프로킷과 상기 역방향클러치는 상기 제 1 정방향클러치에서 일체화된 독립된 조립체로서 상기 구동축에 대하여 일체로 탈착되는 것을 특징으로 하는 전기자전거.
제 2 항에 있어서,

상기 전동모터와 상기 감속기어는 일체화된 기어드 모터인 것을 특징으로 하는 전기자전거.
제 3 항에 있어서,

상기 구동스프로킷과, 상기 전동스프로킷, 그리고, 상기 피동스프로킷은 각각 다단형 스프로킷으로서 복수의 변속단을 가지며,

상기 구동스프로킷과 상기 피동스프로킷 사이의 변속단을 조정할 수 있는 제 1 변속기구와,

상기 전동스프로킷과 상기 감속기어 사이의 변속단을 조정할 수 있는 제 2 변속기구와, 그리고,

상기 제 1, 2 변속기구의 변속단을 조정하는 변속조정레버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자전거.