KR20000076415A

KR20000076415A - 전기 차량용 단일 동력 모듈

Info

Publication number: KR20000076415A
Application number: KR1019997008519A
Authority: KR
Inventors: 메이어리차드에이.; 위드맨브루스에스.; 테르세쓰에이.; 뱅크데빈에스.; 커리에말콤알.
Original assignee: 말콤 알. 커리에; 커리에 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 1997-03-18
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 2000-12-26
Also published as: TW402570B; EP0968113B1; BR9808403A; EP0968113A4; CN1096376C; EP0968113A1; DE69831485T2; AU6757398A; US5937964A; DE69831485D1; WO1998041438A1; ATE303935T1; CN1242747A

Abstract

프레임을 구비한 전기 자전거는 추진 제어부와 허브 스포크 후방 휠을 갖는다. 배터리와, 피니언 스프로켓(242)을 갖는 전기 모터(230)를 포함하는 단일 동력 모듈(200)이 사용된다. 동력 모듈은 타겟 스프로켓(202)과 장착 프레임(204)을 포함하며, 타겟 스프로켓은 단일 부재가 휠 액슬 주위에 위치되도록 허용하기 위해 중심 개구를 갖는 디스크형 조립체로 구성된다. 장착 프레임(204)은 휠 액슬을 중심으로 타겟 스프로켓(202)의 정렬식 회전을 허용하도록 타겟 스프로켓(202)과 정렬되어 회전식으로 부착된다. 장착 프레임은 단일 부재(200)에 부착되고, 후방 휠을 회전시키기 위해 피니언 스프로켓이 타겟 스프로켓과 결합할 수 있게 하는 전기 모터를 수용하는 개구를 갖는다.

Description

전기 차량용 단일 동력 모듈 {UNITARY POWER MODULE FOR ELECTRIC VEHICLES}

배경 정보로서 도면을 참조하면, 도19a는, 신속 분리 유니트(105)에 의해 프레임에 부착될 수도 있는 전방 조향 휠(102) 및 후방 휠(104)을 통상 포함하는 2 휠 차량인 표준형 자전거(100)(또는, 자전거)를 도시한다. 표준형 자전거(100)는 자전거(100)의 탑승자가 핸들 바아(109)에 의해 조향하도록 전방 포크(110)를 저널링하는 헤드 튜브(108)를 갖는 프레임 조립체(106)를 포함한다. 도19b에 도시된 바와 같이, 후방 휠(104)은 한 쌍의 후방 스테이(또는, "드롭아웃")(112)에 의해 프레임(106)의 후방 단부에 저널링된다. 시트 튜브(111)는 안장형 시트(115)가 탑승자를 수용하도록 위치되는 시트 포스트(113) 및 후방 휠(104)에 인접한 프레임(106)에 의해 수반된다.

표준형 자전거(100)에서, 수평 배향 저널(또는, 크랭크 저널)(117)이, 탑승자 "추진" 구동 기구(120)를 지지하는 시트 튜브(111) 아래에 위치된다. 구동 기구(120)는 크랭크 저널(117)에 저널링된 크랭크(123)를 통상 포함하며, 크랭크는 다수의 치를 갖는 체인 스프로켓(129)을 포함하며, 크랭크(123)는 페달(125)이 크랭크(123)의 각 단부(127)에 회전 가능하게 저널링되면서 크랭크 저널 내에 위치된다.

각 휠은 강성 림(116) 상에 장착된 타이어(114)와, 액슬(118)과, 허브 기구(또는 허브)(122)와, 허브(122)에 강성 링(116)을 연결하여 액슬/허브 조립체(121)를 형성하는 스포크(124)를 통상 포함한다. 허브(122)는 액슬(118)을 둘러싸며, 베어링 조립체(126)(도시되지 않음)를 통해 액슬(118)에 대해 자유로이 회전된다. 타이어/림 조립체(128)는 휠/허브 조립체(140)를 형성하도록 직조(woven) 패턴(130)으로 조립된 스포크(124) 조립에 의해 허브(122)에 부착된다. 이러한 스포크의 직조 패턴(130)은 상대적으로 거의 변형되지 않으며, 기존의 많은 자전거 휠이 동일하거나 또는 유사한 36개의 또는 34개의 스포크의 직조 패턴(130)을 사용한다는 점에서 공통점이 있다. 타겟 "체인" 스프로켓(150)은 후방 휠(104)에 장착되며, 체인(152)에 의해 크랭크 스프로켓(129)에 연결되며, 그에 의해, 페달(125) 상에 탑승자의 동력을 가하면 자전거(100)가 추진된다. 드레일러(154)는 통상 하나의 타겟 스프로켓(또는 타켓 스프로켓)(150)으로 통상 대체되며, 다수의 스프로켓(156, 158, 160, 162, 164 및 166)(도9)을 가져서 시동시 또는 언덕을 오를 때 탑승자의 안락감을 위한 또는 탑승자의 효율성을 위한 가변 기어변속을 가능하게 한다.

자전거의 특징 중 하나는 발판(flat) 수리와 같은 유지보수를 위해 휠이 제거될 수 있다는 점이다. 상술된 바와 같이, 통상의 자전거 휠은 일련의 직조식 스포크에 의해 허브에 연결된 타이어/림 조립체로 구성된다. 허브는 베어링 조립체를 사용하여 휠의 액슬에 대해 회전된다. 액슬/허브 조립체는 통상 느슨한 제조 공차를 가지며, 이는 종래의 시스템의 추진 요소를 위한 불량한 기준 프레임을 제공한다. 이는 자전거가 통상적으로 저렴한 비용으로 높은 속도로 제조된 소비재이므로 부품의 공차는 높은 품질의 기구에서와 같이 높지 않기 때문에 발생한다. 세계에서 팔리고 사용중인 자전거의 대부분은 보다 낮은 또는 느슨한 공차 범위를 갖는다. 또한, 휠(또는 타이어)이 수리되어 프레임의 드롭아웃에서 교환될 때, 액슬은 프레임에 대해 약간 콕킹(cocked)될 수 있다. 그러면, 휠 액슬의 장착 슬롯에 대한 공차에 의해 넓은 범위의 조립이 가능하다. 액슬 및 액슬/허브 베어링의 느슨한 제조 공차는 이러한 저렴한 기구의 특징이다. 휠 및 자전거 프레임 부품의 이러한 큰 공차는 시스템의 여러 가지 부품이 자전거의 다른 부분에 (즉, 프레임, 액슬, 등에) 장착되는 신뢰성 있는 직접 구동 추진 시스템의 설계시 큰 문제점을 야기한다.

서로에 대해 느슨한 공차를 갖는 추진 시스템의 여러 가지 부품이 자전거 부품 상에 장착되면, 추진 시스템은 거친 사용에 의해 이러한 동일한 열악한 정렬 공차의 문제점을 갖는다. 이러한 느슨한 공차로 인한 과도한 마모, 효율 감소 및 성능 저하를 방지하기 위해, 효율적인 추진 시스템은 이상적으로는 프레임에 대해 변경되는 공차뿐만 아니라 자전거의 액슬/허브 조립시 이러한 느슨한 공차와 관계없는 구조를 사용하여야 한다. 이것이 본 발명을 구성하는 설계 개념이다.

종래에는, 자전거를 위한 전기 추진 시스템은 자전거 추진시 탑승자 구동 기구 위에 추가하거나 또는 그를 대체하는 전기 모터 동력을 사용하는 여러 가지 방법에 의해 수행되었다. 예를 들어, 이러한 방법으로는 마찰 롤러 구동부, 벨트 구동부, 기어 구동부 및 체인 구동부를 들 수 있다. 예를 들어, 마찰 구동부는 전기 모터 또는 휠에 대한 "구동원" 또는 롤러 기구를 통한 "타겟 기구"를 적용하는 것을 통상 포함한다. 롤러는 구동원에 직접 또는 클러치 기구를 통해 부착될 수 있다. 롤러는 각 면 사이의 마찰을 통해 타겟 휠 상의 롤러의 접촉을 통해 구동원 에너지를 전달한다. 이러한 종류의 구동 시스템은 고무 타이어를 압박하기에 필요한 에너지로부터 그리고 감소된 마찰의 결과로 타겟 휠과 롤러 기구 사이의 미끄럼과 관련된 기계적인 손실의 문제점을 갖는다. 습기, 비, 눈 및 진흙에서의 성능은 가장 좋아야 최저한도일 것이다.

다른 예에 의해, 벨트 기어 및 체인 구동부와 같은 직접 구동 시스템을 갖는 전기 자전거는 롤러 마찰 구동 시스템보다 높은 에너지 결합 효율을 제공한다. 그러나, 이러한 시스템은 구동 부품의 기하학적 형상에서 높은 정도의 기계적인 완전성을 요구한다. 예를 들어, 기어 구동 시스템의 적절한 정렬 또는 결합 및 벨트 및 체인 구동 시스템의 벨트 및 체인에 적절한 장력이 있을 필요가 있다. 충격에서 그리고 유니트의 수명을 연장시키기 위한 많은 타이어 및 휠 교환에서 적절하고 정확한 기계적인 정렬이 충실하게 유지되어야 한다.

자전거 후방 휠 및 휠의 액슬에 외부 장착된 전기 모터 사이의 직접 결합을 제공할 수 있는 많은 설계가 있었다. 예를 들어, 모터는 프레임의 대각선 또는 수평 후방 부재(또는 "스테이") 상에 장착될 수 있다. 이러한 경우 직접 결합은 모터의 샤프트와 액슬 허브 조립체 사이에 90도 베벨 기어에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 외부 충격이 기어의 마모를 야기할 것이다. 또한, 수리를 위해 후방 휠을 제거하는 것이 어렵다. 양호하지만 여전히 기계적으로 복잡하고 동일한 종류의 문제점을 갖는 체인에 의해 구동이 수행될 수 있다. 통상 10:1 내지 25:1의 통상의 모터의 RPM과 후방 휠의 RPM 사이의 감속비를 달성하는 것도 어렵다. 모터는 후방 휠 위로 장착되어 거의 휠 직경만큼 큰 직경의 매우 큰 "스프로켓"을 구동할 수 있다. 이러한 시스템이 설명되었지만, 이들은 조잡하고 상부가 무겁고 요소의 상대적인 탈구(dislocation)를 쉽게 하기 때문에 수용할 수 없었다.

다른 직접 구동부는 페달 크랭크의 옆에 모터가 장착되면서 실시되도록 축소되었다. 이들은, 크랭크 하우징 내에 적절한 클러치를 갖는 기어 구동부에 의해 따라서 후방 휠 상의 별도의 스프로켓으로 통상의 자전거 체인에 의해 또는 별도의 긴 체인을 통해 후방 휠에 결합될 수 있다. 또한, 이들은 긴 샤프트 및 베벨 기어를 통해 후방 횔에 결합될 수 있다. 이들 중 몇몇은 작동 가능하며 실용적이지만, 원하는 것보다 값비쌀 수 있는 주문형 자전거 설계를 필요로 한다.

모터가 후방 휠에 외부 장착된 설계에서, 메이어 등에 의해 1997년 2월 20일 출원된 발명의 명칭이 "자전거용 동력 보조 장치를 위한 정밀 직접 구동 기구"인 미국 특허 출원 08/803,067호에서 개선된 장치가 기술되어 있다. 상기 특허의 개념에서는, 모터는 후방 휠의 액슬에 별도로 인덱싱된(separately indexed) 판 상에 장착된다. 모터 장치는 후방 휠의 액슬에 별도로 인덱싱된 피니언 기어(또는 피니언 스프로켓)를 구동하며, 피니언 기어는 결합된 기어, 체인 또는 벨트를 통해 타겟 기어(또는 스프로켓)를 구동하며, 타겟 기어는 베어링 또는 프리휠 클러치 장치를 통해 액슬에 부착된다. 즉, 타겟 기어(스프로켓)는 실제로 허브로부터 인덱싱되면서, 장착 프레임 및 타겟 기어(또는 스프로켓)을 갖는 모터 피니언 조립체는 액슬에 별도로 인덱싱 분리된다.

따라서, 시작 환경에서 이들 요소는 서로에 대해 정확히 정렬되며, 모든 요소는 추정된 공통의 그리고 동심 지점으로부터 인덱싱된다. 그러나, 이러한 개선된 그리고 보다 컴팩트한 형상에서는, 실제 사용할 때, 대부분의 자전거에 대해 액슬 베어링 공차 및 허브 베어링 공차가 실제 거친 사용 및 충격에 의해 매우 가변적이라는 것이 발견되었다. 보다 상세하게는, 피니언 스프로켓(또는 기어)과 타겟 스프로켓(또는 기어) 사이의 결합이 액슬로부터 긴 레버리지 암에서 발생되면, 베어링의 느슨함은 피니언/타겟 기어 결합 또는 정렬을 변화시켜, 결과적으로 기어 마모, 치 파손, 또는 스프로켓의 오정렬을 야기한다. 다른 문제점은 시간이 경과하면서 통상의 거친 사용에서 (모터, 또는 타겟 휠의 샤프트와 같은) 샤프트의 정렬 및 부품의 제조 공차를 달성하는 데 어려움이 있다는 점이다.

다른 종류의 직접 구동 시스템은 전방 또는 후방 휠의 휠 허브 내에 설계된 "허브 모터"에 기초한다. 이러한 종류의 구동부는 자체의 가격 문제점 및 성능 특성을 갖는다.

상술된 것 중 어느 것도 충격 및 거친 사용 하에서도 구동 부품의 정렬의 기하학적 형상에서 높은 정도의 기계적인 완전성을 갖는 전기 자전거 추진 시스템을 위한 본 발명의 단일 동력 모듈의 중요한 장점을 제공하지 못한다. 이러한 장점은 구동원(또는, 전기 모터)과, (체인 스프로켓, 기어 또는 풀리 피니언 또는 그 조합물과 같은) 피니언 구동 결합 부품과, 타겟 기구 결합 부품(또는, 체인 스프로켓, 종동 기어 또는 벨트 스프로켓)과, 타겟 또는 타겟 휠로의 실제 기계적인 결합 기구와, (통상 후방 휠인) 타겟 또는 종동 휠을 포함하는 구동 부품을 갖는 신규한 형상의 단일 동력 모듈에 의해 달성된다. 또한, 단일 동력 모듈로 통합된 프리 휠 클러치의 사용에 의해, 자전거는 가해지는 동력이 없을 때 실질적으로 견인력 없이 완전히 자유로이 주행(wheeling)된다. 또한, 제조시, 단일 동력 모듈은 단일형 작동 유니트로서 조립되고 시험될 수 있으며, 따라서 자전거 프레임에 용이하고 간단하게 부착될 수 있다.

특히, 본 발명은 추진 요소가 휠 결합(또는, 구동) 커플러와 함께 장착되어 그와 정렬되는 장착 프레임 조립체를 가지며 허브 직경의 외부의 휠 액슬에 대해 타겟 커플러가 위치될 수 있게 하는 큰 중심 개구를 갖는 디스크형 조립체인 단일 동력 모듈을 사용함으로써 이러한 장점을 달성한다. 양호한 실시예에서, 타겟 커플러는 요소를 결합하여 직조 스포크 패턴과 결합에 의해 타겟 휠에 타겟 커플러가 동심 부착될 수 있게 하는 자전거 휠의 직조 스포크 패턴과 일치하는 홈 패턴을 갖는다. 장착 프레임은 프리 휠 클러치를 포함하는 베어링 등에 의해 타겟 커플러에 부착된다. 장착판은 전기 모터를 수납하기 위한 개구(또는, 요소)를 가져서, 전기 모터 상에 부착된 피니언 스프로켓 또는 기어가 스프로켓을 그리고 체인을 통해 타겟 스프로켓(또는, 기어)에 결합될 수 있게 하여, 자전거 상에 추진 제어부를 통해 탑승자에 의해 적절한 동력 적용시 타겟 자전거 휠을 회전시킨다.

따라서, 본 발명은 공통의 기준 프레임을 사용하여 구동원과 타겟 사이의 오정렬 문제를 극복하는 별도의 독립적인 자체 내장식 (그리고 자체 정렬식) 단일 동력 모듈을 갖는 장점을 제공한다. 그에 의해, 거친 지반에서 그리고 거친 충격에서 사용할 때에도 체인 정렬 또는 기어 결합의 완전성이 영구히 보장된다. 따라서, 본 발명은 중요한 장점들 중 하나가 종래 기술의 장치에 의해 야기되는 통상의 오정렬을 내재적으로 방지하기 때문에 체인 구동, 기어 구동 또는 벨트 구동 시스템을 사용하여 유리하게 수행될 수 있다. 본 발명은 신규한 별도로 기술된 기계적인 커플러에 의해 거의 대부분의 자전거 후방 휠 상에 용이하게 설치될 수 있는 다른 장점을 갖는다. 이는 효과적으로 그리고 프레임 및 액슬/허브 조립체와 휠 허브 공차에 무관하게 작동한다.

본 발명은 전기 모터 자전거에 관한 것이며, 특히, 전기 자전거 또는 다른 차량용의 단일형의 자체 내장식 직접 구동 동력 모듈("단일 동력 모듈")에 관한 것이다. 본 발명은 단일 동력 모듈을 사용하여 표준형 자전거를 전기 자전거로 전환하기 위한 키트를 또한 포함한다.

도1은 모터와 피니언 스프로켓과 체인과 타겟 스프로켓을 구비한 장착 프레임을 도시하는 단일 동력 모듈의 양호한 "체인-구동" 실시예를 도시한 본 발명의 내측면도이다.

도2는 도1의 모터 축을 따라 취한 단면도이다.

도3은 본 발명의 장착 프레임이 장착된 양호한 실시예로서 자전거 휠의 축을 따라 취한 단면도이다.

도4a 및 도4b는 본 발명의 다른 실시예의 장착 프레임이 장착된 자전거 휠의 축을 따라 취한 단면도이다.

도5a 및 도5b는 각각 모터가 장착되지 않은 기어 연결부를 사용하는 본 발명의 단일 동력 모듈의 장착 프레임의 외측면도 및 내측면도이고, 도5c는 자전거 휠의 36 스포크를 3개의 교차 휠에 결합시키기에 적절한 환형 타겟 커플러 패턴의 확대도이다.

도6a 및 도6b는 전기 모터, 피니언 기어 스프로켓, 타겟 스프로켓 및 전기 커넥터와 함께 체인 연결부를 사용하는 본 발명의 단일 동력 모듈의 장착 프레임의 내측면도 및 외측면도이다.

도7은 자전거 후방 휠 상에 장착된 본 발명의 단일 동력 모듈의 장착 프레임 및 타겟 커플러의 외측 사시도이다.

도8은 후방 휠에 부착된 체인 연결부를 사용하는 본 발명의 단일 동력 모듈의 외측 사시도이다.

도9는 자전거의 후방 휠에 부착된 체인 연결부를 사용하는 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓을 사용하는 단일 동력 모듈의 내측 사시도이다.

도10a 및 도10b는 모터의 분당 회전속도(RPM) 감속을 달성하기 위해 사용된 제2 스프로켓 및 샤프트를 사용하는 단일 동력 모듈의 다른 양호한 실시예의 단면도이다.

도11은 도10a의 단일 동력 모듈의 부분 단면도이다.

도12는 단일 동력 모듈에 동력을 제공하기 위해 피니언 기어를 구비한 제1 및 제2 모터를 갖는 단일 동력 모듈의 다른 실시예이다.

도13은 베벌 기어를 사용하는 장착 프레임 상에 모터를 장착하는 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

도14는 현존 자전거를 점선으로 도시된 상태에서 실선으로 도시된 본 발명의 전기 자전거를 위한 추진 시스템 키트의 측면도이다.

도15는 본 발명의 전기 자전거의 측면도이다.

도16a, 도16b 및 도1c는 타겟 스프로켓을 자전거 휠에 결합시키기에 적합한 타겟 커플러의 다른 실시예의 단면도이다.

도17은 기어 구동부를 사용한 단일 동력 모듈과 함께 사용될 수 있는 신속 연결 해제 모터 장착부의 단면도이다.

도18a, 도18b 및 도18c는 잠금 및 잠금 해제 위치에서 도17의 모터 장착 시스템을 더 도시한 도면이다.

도19a는 표준 자전거의 측면도이고, 도19b는 도19a의 후륜의 대향측의 확대도이다.

본 발명에 따르면, 자전거에 추진 시스템을 장착하기 위한 단일 동력 모듈은 장착 프레임에 일체로 장착된 타겟 스프로켓 및 모터를 갖는 장착 프레임을 포함한다. 타겟 스프로켓은 구동 스프로켓이 자전거의 휠 액슬에 대해 위치될 수 있게 하는 중심 구멍을 갖는 디스크형 부재를 한정한다. 구동 스프로켓은 클러치 및 타겟 커플러를 통해 자전거 휠과 결합되어, 스프로켓이 고정 요소에 의해 자전거의 휠 패턴과 결합에 의해 휠의 액슬에 대체로 동심 장착될 수 있게 한다. 장착 프레임은 타겟 스프로켓에 회전 부착되어, 휠 액슬에 대한 타겟 스프로켓의 "정렬된" 회전 및 전기 모터와의 적절한 정렬을 가능하게 한다. 장착 프레임은 전기 모터를 수납하는 요소를 가져서, 모터에 부착된 피니언 스프로켓이 타겟 스프로켓을 추진하고 자전거 휠을 회전시킬 수 있게 한다. 이 방식에서, 장착 프레임은 피니언 스프로켓을 타겟(target) 스프로켓과 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공함으로써, 단일 동력 모듈이 본질적으로 자전거에 독립해서 예컨대 벤치 상에서 스스로 작동하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 프레임과 전방 및 후방 휠을 갖는 표준형 자전거를 전기 자전거로 전환시키기 위한 추진 시스템 키트가 제공되며, 이때 후방 휠은 휠 패턴과 함께 액슬 및 허브를 갖는다. 키트는 자전거에 부착되기에 적절한 배터리와, 피니언 스프로켓(또는 기어)이 부착된 전기 모터를 가지며, 전기 모터는 배터리 케이블에 의해 배터리에 연결되기에 적절하다. 단일 부재는 타겟 스프로켓, 장착 프레임 및 서로 정밀하게 정렬된 기어 감속 또는 체인 기구를 포함한다. 타겟 커플러 스프로켓은 단일 부재가 허브 외측 액슬 둘레에 위치되도록 하는 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 조립체를 포함한다. 타겟 커플러는 타겟 스프로켓이 고정 요소에 의한 스포크(spoke) 패턴과의 결합에 의해 휠 스포크에 동심 상에 부착될 수 있도록 후방 휠의 패턴을 타겟 스프로켓에 맞추는 패턴을 갖는다. 장착 프레임은 베어링 등에 의해 단일 부재에 회전 가능하게 부착되며, 자전거에 부착된 전기 추진 제어기의 운전자에 의한 적용시 휠이 정렬되어 회전하도록 드라이버가 타겟 스프로켓과 결합하게 하는 전기 모터를 수납하기 위한 개구를 갖는다. 자유륜 클러치(free wheel clutch)는 모터 피니언 스프로켓 또는 휠 부착 기구에 장착될 수 있다. 따라서, 장착 프레임은 피니언 스프로켓을 타겟 스프로켓과 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 전기 자전거는 안장을 갖는 프레임 및 그 위에 위치된 추진 제어기를 포함한다. 조정 가능한 전방 휠은 상기 프레임의 전방부에 부착된 액슬을 가지며, 후방 휠은 휠 패턴이 프레임의 후방부에 부착된 액슬을 갖는다. 추진 시스템은 자전거에 부착된 배터리와, 드라이버가 부착된 전기 모터를 포함하며, 전기 모터는 배터리 케이블에 의해 배터리에 연결되기에 적합하다. 단일 동력 모듈은 타겟 커플러와 장착 프레임을 포함하며, 타겟 커플러는 구동 기구가 휠 액슬 둘레에 위치될 수 있도록 하는 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 부재를 포함한다. 타겟 커플러는 후방 휠에 부착되어서 타겟 스프로켓이 고정 요소에 의한 휠과의 결합에 의해 후방 휠에 동심 상에 부착될 수 있도록 한다. 장착 프레임은 토크를 전달하기 위해 프레임의 고정부에 고정되고 베어링 등을 거쳐 단일 부재에 부착되며, 전기 추진 제어기의 운전자에 의한 적용시 후방 휠이 정렬되어 회전하도록 드라이버가 타겟 스프로켓과 결합하게 하는 전기 모터 수납을 위한 개구를 갖는다. 따라서, 장착 프레임은 타겟 스프로켓과 피니언 스프로켓을 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공한다.

양호하게는, 본 발명에 따라서, 추진 시스템을 자전거에 장착시키기 위한 단일 동력 모듈은 타겟 커플러가 자전거의 휠 액슬 둘레에 위치되도록 하는 중심 개구를 갖는 디스크 형상 부재를 한정하는 타겟 스프로켓을 갖는다. 타겟 커플러는 타겟 스프로켓이 고정 요소에 의한 상기 직조 스포크(woven spoke) 패턴과의 결합에 의해 상기 휠에 사실상 동심 상에서 부착될 수 있도록 자전거 휠과 결합한다. 장착 프레임은 타겟 스프로켓이 휠 액슬 둘레에서 회전하도록 타겟 스프로켓에 회전 가능하게 부착되며, 모터에 부착된 드라이버 스프로켓이 장착 프레임 상에 위치한 제2 샤프트에 의해 장착된 제2 스프로켓과 결합하도록 하는 전기 모터의 수납에 적절한 구멍을 갖는다. 제2 스프로켓 샤프트는 타겟 커플러를 구동시키도록 위치되며 자전거 휠을 회전시킨다.

다른 양호한 실시예에서, 프레임과 전방 및 후방 휠을 갖는 표준형 자전거를 전기 동력 자전거로 전환시키기 위해 추진 시스템 키트가 제공되며, 이때 후방 휠은 각각 허브와 액슬 및 휠 스포크 패턴을 갖는다. 전기 모터에 동력을 주기에 적절한 배터리가 자전거에 부착되며, 전기 모터는 그 위에 부착된 드라이버를 갖는다. 전기 모터는 배터리 케이블을 거쳐 배터리에 연결되기에 적절하다. 추진 시스템을 자전거 상에 장착시키기 위한 단일 동력 모듈은 디스크 형상의 부재를 한정하는 타겟 스프로켓을 포함하며, 디스크 형상 부재는 스프로켓이 고정 요소에 의한 패턴과의 결합에 의해 휠에 사실상 동심 상에서 부착될 수 있도록 타겟 스프로켓이 자전거 휠과 결합한 상태로 타겟 스프로켓이 자전거 휠 액슬 둘레에 위치되도록 하는 중심 개구를 갖는다. 장착 프레임은 타겟 스프로켓과 정렬되고 회전 가능하게 부착되어서 타겟 스프로켓이 휠 둘레에서 정렬되어 회전하도록 하며, 드라이버가 그 위에 위치된 제2 스프로켓과 결합하도록 하는 전기 모터를 수납하기 위한 개구를 갖는다. 제2 스프로켓은 자전거 프레임 상에 위치된 추진 제어기의 운전자가 사용시 타겟 스프로켓을 추진시키고 상기 자전거 휠을 회전시키도록 타겟 스프로켓과 결합하는 제2 샤프트 상에 장착된다. 장착 프레임은 피니언 스프로켓을 타겟 스프로켓과 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공한다.

다른 양호한 실시예에서, 전기 자전거는 안장을 갖는 프레임 및 그 위에 위치된 추진 제어기를 포함한다. 자전거는 프레임의 전방부에 부착된 액슬을 갖는 조정 가능한 전방 휠을 포함하며, 후방 휠은 패턴이 프레임의 후방부에 부착된 액슬을 갖는다. 자전거용 추진 시스템은 자전거에 부착된 배터리와 드라이버가 부착된 전기 모터를 포함하며, 전기 모터는 배터리 케이블에 의해 배터리에 연결되기에 적합하다. 자전거 상에 추진 시스템을 장착시키기 위한 단일 동력 모듈은 타겟 스프로켓이 자전거의 휠 액슬 둘레에 위치되도록 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 부재를 한정하는 타겟 스프로켓을 포함한다. 타겟 스프로켓은 타겟 커플러가 고정 요소에 의한 휠과의 결합에 의해 후방 휠에 동심 상에 부착될 수 있도록 휠 커플러를 거쳐 자전거와 결합한다. 장착 프레임은 타겟 스프로켓과 정렬되어 회전 가능하게 부착되어 드라이버를 구비한 타겟 스프로켓이 휠 액슬 둘레에서 정렬 회전하도록 하며, 모터 상에 부착된 드라이버가 샤프트 상에 위치된 제2 스프로켓과 결합하도록 전기 모터를 수납하기 위한 구멍을 갖는다. 제2 스프로켓 샤프트는 전기 추진 제어기의 운전자가 사용시 타겟 스프로켓을 추진시키고 자전거 휠을 회전시키기 위해 타겟 스프로켓과 결합하도록 배치된다. 장착 프레임은 타겟 스프로켓과 피니언 스프로켓을 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공한다.

양호하게는, 제2 스프로켓 및 샤프트를 갖는 상술한 실시예들은 제2 샤프트와 함께 동심 상에 장착된 제3 스프로켓을 포함하며, 드라이버는 제2 스프로켓을 회전시키고 이것은 다시 타겟 스프로켓과 결합하도록 위치된 제3 스프로켓을 회전시킨다.

보다 상세하게, 그리고 한 예로서, 타겟 스프로켓은 양호하게는 베어링에 의해 장착 프레임에 부착된다. 또한, 일방(one-way) 클러치는 피니언 스프로켓과 모터 사이에 부착된다.

또한, 타겟 커플러(또는 타겟 스프로켓)는 자전거 휠의 직조 패턴과 결합하거나 단지 자전거 휠 상의 허브와 결합하도록 배치된 홈형 패턴을 포함할 수 있다.

또한, 피니언 스프로켓은 각각 구동 체인과 동력 결합하게 연결되기에 적합한 다수의 치형부를 갖거나, 각각 서로 결합되기에 적절한 다수의 기어 치형부를 갖거나, 각각 구동 벨트에 의해 결합되기에 적절한 표면을 갖는 타겟 스프로켓과 드라이버에 의해 타겟 스프로켓(또는 제2 스프로켓)과 적절한 것으로서 제3 스프로켓과 결합할 수 있다.

또한, 전기 모터는 기어 또는 스플라인 연결을 사용함으로써 단일 동력 모듈 샤프트와 모터 샤프트를 연결하거나 해제시키면서, 일련의 급속 해제 탭에 의해 장착 프레임과 신속하게 결합하거나 이로부터 해제될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전기 자전거 추진 시스템용 디스크 형상 부재는 양호하게는 타겟 스프로켓 부재가 휠 액슬 둘레에 위치되도록 중심 개구를 갖는 디스크 형상 조립체를 포함하는 타겟 스프로켓과, 스프로켓이 고정 요소에 의한 결합에 의해 허브 직경 외측의 휠에 동심 상에 부착되도록 하기 위해 타겟 스프로켓이 휠의 직조 패턴과 결합하도록 하는 직조 패턴을 포함한다.

또한, 전기 자전거 추진 시스템용 장착 프레임은 전기 모터를 수납하도록 배치된 제1 및 제2 개구와 타겟 스프로켓을 각각 포함한다. 타겟 스프로켓은 자전거 휠에 고전 가능하며 제2 개구 둘레에 고정된 베어링 둘레의 장착 프레임에 고정 가능하다.

후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 다수의 중요한 장점을 제공한다. 예컨대, 본 발명의 핵심은 공통 기준 또는 장착 프레임의 설정 및 모든 조건하에서 전체 추진 시스템에 대한 정밀 정렬을 보장하는 구조를 포함한다. 이 기준 프레임은 중공 연신 칼라 및 홈형 표면과 함께 디스크 또는 타겟 스프로켓에 의해 형성된다. 디스크는 중실형 장착 부착부에 휠 허브 및 스포크와 결합하는 홈형 표면을 거쳐 휠을 제공한다. 디스크는 휠 허브와 동심되도록 유지되지만, 큰 편심 정밀도를 요구하지 않는다. 스프로켓 기어는 자유륜형 클러치를 거쳐 기준 프레임 디스크에 부착되거나 기준 프레임 디스크에 직접적으로 부착된다. 모터 장착 프레임은 디스크의 중공 연신 칼라 상에 베어링을 통해 기준 프레임 디스크에 부착된다. 모터는 액슬 및 허브 베어링 공차에 독립해서 피동 및 타겟 스프로켓의 적절한 톱니 결합을 제공하도록 하는 방식으로 모터 장착 프레임에 부착된다. 드라이버 스프로켓(또는 기어)은 종동(또는 스프로켓) 기어가 자유륜 기어를 갖는 지에 따라 모터에 직접적으로 또는 일방 롤러 클러치를 거쳐 부착된다. 이 방식에서, 피니언 스프로켓, 타겟 스프로켓 및 임의의 중간 기어는 이들이 체인, 기어 또는 벨트에 의해 상호 연결되는지에 관련 없이 정밀하게 정렬된다. 모터 장착 프레임은 자전거 프레임에 클램프 연결되어서 장착 프레임의 회전을 방지해서, 자전거로 추진 토크를 전달한다.

본 발명은 전체 추진 시스템을 동일한 기준 프레임 내에 유지함으로써, 추진 시스템 공차를 추진 시스템 내로 억제한다. 이들 공차는 차량 제조 공차에 독립해서 설계된 추진 시스템 구성 요소의 제조 공차에 의해 결정된다. 이것은 추진 시스템의 완전성 및 성능을 유지하면서도 추진 시스템이 어떠한 차량에도 적용되도록 한다. 본 발명은 다른 목적 및 장점과 함께 첨부된 도면에 따라 취해진 다음의 상세한 설명을 참조해서 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.

이제 도1 내지 도3에서, 단일 동력 모듈(200)(또는 "단일 추진 모듈")의 중요한 태양은 피니언 스프로켓을 타겟 스프로켓에 정렬하도록 하나의 기준 프레임을 구비하는 것이다. 이는 (도3 및 도19에 도시된) 전기 모터(230)의 피니언 스프로켓(242)를 휠/허브 조립체(140)에 정확히 정렬하기 위하여 단일 동력 모듈(200)의 "장착 프레임(204)"을 사용함으로써 성취된다. 단일 동력 모듈의 모든 구동 및 목표 요소가 장착 프레임(204)에 장착될 때, 하나의 완전하고 독립적인 기준점은 이들의 적절한 정렬을 보장한다. 장착 프레임(204)을 허브/스포크 조립체(140)에 (그리고 자전거 프레임에) 부착시키는 것은 휠/허브 조립체(140)가 (단일 동력 모듈(200)의 목표 구동 기구인) 휠(104)의 타이어/림 조립체(128)에 직접 부착되기 때문에 안정된 기준 프레임을 고려에 넣는다. 다음에 기술되는 바와 같이, 이 기준 프레임은 휠/허브 조립체(140), 타이어/림 조립체(128), 액슬(118) 및 프레임 조립체(106)의 느슨하고 변화하는 공차를 제거하여, 그로 인해 이러한 구동 시스템에 존재하는 부수적인 충격 및 마모가 있어도 단일 동력 모듈(200)의 구동 및 목표 요소의 정확한 정렬을 제공한다.

도1로 돌아가서, 본 발명의 양호한 일 실시예에서, 장착 프레임(204)은 (도19에 도시된) 자전거 휠의 직조된 스포크 패턴(130)과 조화하는 (도5b에 도시된) 패턴(205)을 갖는 타겟 커플러(203)를 구비한 타겟 스프로켓(202)에 체인(211)을 거쳐서 상호 연결되는 모터 상에 장착된 피니언 스프로켓(242)을 갖는 모터에 연결된다. 공회전 스프로켓(288)(또는 기어, 풀리, 또는 유동 바퀴)은 피니언 스프로켓(242)과 타겟 스프로켓(202) 사이의 결합을 보장하기 위하여 체인 사이의 장력을 제공하는 데 사용될 수 있다. 공회전 스프로켓(288)은 체인이 피니언 스프로켓(242)의 더 많은 치와 결합하는 것을 허용하도록 사용될 수 있어서 피니언 스프로켓(242)과 타겟 스프로켓 사이의 더 근접한 이격을 허용한다. 장착 프레임(204)은, 링 베어링과 같은 베어링(206)을 통하여 타겟 스프로켓(202)에 직접 부착될 때, 타겟 스프로켓(202)의 기준 프레임이 장착 프레임(204)에 그의 기계적 부착을 유지하는 동안 허용 공차 내에서 자유롭게 회전하도록 허용한다. 더욱이, 장착 프레임(204)은 그 위에 위치될 모터(230)를 위하여 도2 및 도3에 도시된 모터 개구(224)(또는 부착을 위한 다른 기계적 요소)를 포함한다.

도2는 예를 들어, 5:1 또는 7:1 RPM 감속부터의 기어 감속에 적합한 유성 기어(246)와 결합하는 모터축(244)을 갖는 모터(230)의 위치를 도시한다. 이 중요한 형상의 사용에 의해, 모터축(244)과 피니언 스프로켓(242) 사이의 유성 기어 감속 시스템은 사용자가 높은 값의 넓은 범위에 걸쳐 조정될 수 있는 모터와 자전거 휠 사이의 양호한 전체 RPM 비를 선택하는 것이 가능하다. 유성 기어(246)는 체인에 의해 타겟 스프로켓에 상호 연결되는 피니언 스프로켓(242)과 차례로 결합한다. 단순한 형상은 일정한 적용예에서 최소 비용이 들 것이다. 모터(230)의 RPM과 자전거 휠(104)의 RPM 사이의 전체 감속비는 피니언 스프로켓(242)과 타겟 스프로켓(202) 사이의 치의 크기 또는 개수의 비에 의해 용이하게 조정된다. 모터(230)용 신속 연결 해제부(500)는 유성 기어 시스템(246)의 입력부에 부착한 모터축(244) 상에 스플라인(245)을 구비함으로써 제공된다. 물론, 더욱 단순한 형상에서 유성 기어 감속은 요구되지 않는다. 예를 들어, 모터(230)는 피니언 스프로켓에 직접 연결될 수 있고 모터(230)와 (도시되지 않은) 구동 휠(104) 사이의 전체 RPM 비는 더 작다. 이 경우, 낮은 RPM 모터가 필요하다.

도3에 더 도시된 바와 같이, 장착 프레임(204)은 장착 프레임(204)에 수직인 모터축(244)을 갖는 모터(230)를 수용한다. 도1에 도시된 바와 같은 기구를 통하여, 모터(230)는 피니언 스프로켓(242)에 동력을 제공하기에 적합하다. 타겟 스프로켓(202)는, 허브(122) 주위에 자전거 휠(104)의 스포크(124)와 결합하지만 허브(122) 외부의 스포크(124)에 장착하는 타겟 커플러(203)에 상호 연결된 중공 연장 칼라(207) (또는 회전 튜브) 등에 부착된다. 타겟 커플러(203)는 자전거 휠(104)의 동일한 스포크 패턴(205)을 갖고 도8b에 더 도시된 바와 같이 그에 부착된다. 이러한 전체 조립체의 내경은 사실상 모든 타입의 허브(122)에 걸쳐 끼워지기에 충분히 크게 만들어진다. 커플러는 스포크에 고정되고 그들의 가장 강한 위치에서 전형적인 16 또는 18개의 스포크에 걸쳐서 토크를 분산시킨다. 이러한 타겟 커플러(203)는 링 베어링(206) 때문에 장착 프레임(204)에 대해 회전할 수 있는 회전 튜브(207)(또는 그의 일부)에 견고하게 연결된다. 따라서, 서술된 바와 같이, 본 발명은 공차가 추진 구동 시스템 내에서 제어되는 것을 허용하는 직접 구동 시스템의 다양한 구성품을 위한 공통의 기준점을 구비할 뿐만 아니라 자전거 구성품의 공차로부터 분리된다. 단순히 예로서, 타겟 스프로켓(202) 및 타겟 커플러(203)(또는 "십자형 커플러")는 성형될 수 있는 알루미늄 또는 공업용 플라스틱의 어느 하나로 구성될 수 있고, 장착 프레임(204)은 경량 및 모터의 열을 방산하기 위한 비교적 높은 열전도성 둘 모두를 위하여 바람직하게는 알루미늄이다.

앞서 지적된 바와 같이, 양호하게는 피니언 스프로켓(242)으로부터 체인(211)에 의해 구동되는 타겟 스프로켓(202)은 회전 튜브(207)에 근접한 자재륜 클러치(277)를 통하여 장착된다. 전기 모터에 전력이 공급되지 않았을 때 자재륜 클러치는 휠이 전기 모터(230)의 끌림 없이 자유롭게 회전하는 것을 허용한다. 자재륜 클러치(277)는 자전거 탑승자에 대한 인식할 수 있는 영향인 휠 끌림을 상당히 감소시키고 자전거의 범위를 향상시킨다. 자재륜 클러치(277)는 피니언 스프로켓 기어 상의 롤러 클러치 또는 "자재륜"으로서 또는 타겟 스프로켓 상의 자재륜 클러치로서 수행될 수 있다. 이와 같이, 타겟 스프로켓이 후륜보다 빠르게 회전할 때, 이는 휠과 결합하여 휠을 구동한다. 모터가 오프된 채로 타력 주행시, 자재륜은 후륜이 결합 해제된 타겟 스프로켓(202)과 함께 회전하는 것을 허용한다.

단일 동력 모듈(200) 내에 통합될 수 있는 적절한 "자재륜" 또는 "일방 롤러"는 타이완 타오 유안(Tao Yuan)의 리다 머신어리 코., 엘티디.(Lida Machinery Co., Ltd.) 또는 딕타 코프.(Dicta Corp.)에서 만들어지고 이는 클러치 내의 멈춤쇠를 사용한 자재륜이다. 이는 후륜을 구동하는 타겟 스프로켓 내에 위치된다. 이는 기어 또는 스프로켓에 통합되고 기구의 일부로서 휠 액슬과 동축이다. 다른 적절한 유니트는 2단계 기어 감속 구성으로 2개의 스프로켓이 장착된 중간축 상에 통합될 수 있는 코넥티컷의 토링톤, 인크.(Torrington, Inc. of Connecticut)에 의해 만들어진 롤러 클러치이다. 이후에 설명되는 바와 같이, 추진 시스템용 일방 클러치 특징을 수행하기 위한 몇몇 방법이 있는데, 예를 들어, 한 방법은 모터와 피니언 기어 사이에 롤러 클러치를 놓도록 하는 것이다. 다른 기계화는 휠과 타겟 스프로켓 또는 기어 사이에 자재륜 클러치를 놓게 하는 것이다. 만일 자재륜 클러치가 휠과 구동 기어 사이에 놓여지면, 자재륜 클러치는 이미 서술된 기준 프레임 디스크의 중공 연장 칼라에 부착된다. 그렇지 않고, 만일 일방 클러치가 모터와 피니언 기어 사이에서 수행되면, 피동 기어는 디스크 및 중공 연장 칼라에 직접 견고하게 부착된다.

도시된 바와 같이, 링 베어링(206)은 장착 프레임이 회전 가능한 튜브 둘레를 회전하는 것을 허용한다. 회전 튜브(207)는 도시된 바와 같이, 중심에서 튜브(207)(또는 중공 칼라)와 함께 원형인 디스크 형상의 부재인 타겟 커플러(203)(또는 스포크 커플러)에 견고하게 부착된다. 베어링은 서로 동축인 타겟 스프로켓(202)의 중심에 위치된 개구(208)와 장착 프레임(204)의 개구(210)에서 중공 칼라(207)를 갖는 타겟 스프로켓(202)에 부착 및 상호 결합된다. 자전거 휠을 구동하는 타겟 커플러(203)는 중심 개구(208)와 외부 및 내부 표면(212, 214)을 갖는 디스크 형상의 부재이다. 본 실시예에서, 타겟 스프로켓(202)은 체인(211)을 결합하기에 적합한 다수의 체인 치(216)를 포함한다. 중공 칼라(207)는 휠(104) 액슬의 유극을 허용한다. 자재륜 클러치(또는 "자재륜")는 전술된 바와 같이 또는 스프로켓-커플러 기구 또는 유성 기어(246)의 출력축 상의 어느 하나에 또한 장착될 수 있다.

타겟 스프로켓(202)은 일방 클러치 또는 자재륜 클러치("자재륜")(277)에 의해 회전 튜브(207) 둘레에 장착된다. 자재륜(277)은 피니언 스프로켓(242)과 모터축(244) 사이에서 모터축(244) 상에 장착될 수 있다. 도시된 바와 같이, 모터(230)가 오프되고 축이 정지해 있을 때, 피니언 스프로켓(242)은 체인(211)과 함께 회전할 수 있다. 회전 튜브(207)는 후륜과 동축인 링 베어링(206) 등에 의해서 장착 프레임(204)에 정확히 장착된다. 장착 프레임(204)은 도14 및 도15에 도시된 바와 같이, 적절한 고정 요소(235)에 의해 자전거 프레임(106)에 장착된다. 예를 들어, 도14 및 도15로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 신속 연결 해제부(또는 "신속 연결 해제 클램프")는 고정 요소(235) 대신에 (수평 또는 대각 후방 지지물(112)의 어느 하나를 거쳐) 자전거 프레임(106)에 장착 프레임(204)을 부착할 수 있다. 이러한 방식으로, 추진 시스템으로부터의 토크는 장착 프레임(204)과 자전거 프레임(106) 사이의 어떤 회전도 당연히 제거시키는 후륜으로 전달된다. 모터가 오프되었을 때, 타겟 스프로켓(202)은 정지하고 튜브-커플러-자전거 휠은 자재륜(277)의 작동 때문에 회전할 수 있다. 모터가 온될 때, 즉 타겟 스프로켓(202)가 커플러-자전거 휠보다 빠르게 회전할 때, 자재륜(277)은 결합하고 타겟 스프로켓(202)는 튜브-커플러-자전거 휠 조립체를 구동한다.

도1 내지 도3에 설명된 바와 같이, 전체 단일 동력 모듈(200)은 예를 들어, 벤치 상에서 자전거 자체로부터 완전히 독립해 있는 데 이는 스스로 작동될 수 있을 때이다. 장착 프레임은 자전거-허브-액슬 공차로부터의 독립된 완전한 추진 모듈의 정확한 정렬을 제공 및 유지한다. 단일 동력 모듈은, 스포크에 부착되었을 때, 거의 눈에 띄지 않는 효과로 액슬에 대해 다소 중심에서 벗어날 수도 있다. 더욱이, 도14 및 도15에 도시된 바와 같이, 단일 동력 모듈(200)은 간단한 수리 또는 타이어나 모듈 자체의 교환을 보장하기 위하여 신속 연결 해제부(234)에 의해 프레임에 부착될 수 있다.

이제 도4a 및 도4b로 돌아가서, 본 발명은 타겟 커플러(203) 및 타겟 스프로켓(202)이 일체로 성형된 때 실행될 수 있다. 더욱이, 도4b에 도시된 바와 같이, 예를 들어 "V" 벨트(278)는 피니언 스프로켓(242)과 타겟 스프로켓(202)를 상호 연결하기 위하여 체인보다는 오히려 더 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, "V" 홈(284)은 "V" 벨트를 수용하기 위하여 피니언 스프로켓(242) 및 타겟 스프로켓(202) (그리고 공회전 스프로켓(288)) 모두에 형성된다. 유사하게, 타겟 스프로켓(202)는 "V" 벨트(278) 등을 수용하기 위하여 유사한 표면 홈(286)을 형성한다. 벨트 구성의 다른 형태는 이러한 벨트(278)를 수용하기 위하여 피니언 스프로켓(242) 및 타겟 스프로켓(202)를 변경함으로써 용이하게 사용될 수 있다.

단지 도면에 의해, 도5a 및 도5b는 자전거(100)의 "외부"로부터 보았을 때 (점선으로 된 피니언 기어를 갖는) 맞물린 기어를 사용하기에 적합한 단일 동력 모듈(200)의 다른 실시예를 도시한다. 맞물린 기어는, 체인 및 스프로켓과 대조를 이루어, 매우 소형인 장점을 가지며 장착 프레임(204)의 정확한 정렬 개념으로 매우 잘 작동할 수 있다. 본 실시예에서, (점선으로 도시된) 피니언 스프로켓(242) 또는 피니언 풀리는 적절한 결합이 피니언 기어와 타겟 스프로켓 사이에 유지되도록 액슬 구멍 쪽으로 반지름 방향으로 가깝게 위치되어야 한다. 또한, 모터는 체인 구동에 대해 반대 방향으로 회전한다. 서술된 바와 같이, 장착 프레임(204)과 타겟 스프로켓(202)은 이들 사이에 배치된 자재륜 클러치(277)와 함께 정렬된다. 장착 프레임(204)은, 아래에 서술되는 바와 같이 자전거 휠(104)에 장착된 타겟 스프로켓(202)의 중공 연장 튜브(207) 또는 칼라(207)("튜브(207)")에 부착하기 위하여 장착 프레임(204) 내의 개구(210)를 통하여 타겟 스프로켓(202)에 장착된다. 돌출부(209)는 (도시되지 않은) 프레임 조립체에 클램프 등을 통하여 장착판(204)을 고정시키기 위해 장착판(204) 상에 형성될 수 있다.

도5b로 돌아가서, 타겟 스프로켓(202)의 다른 측면의 (도시되지 않은) 내부 표면(214)은 스프로켓 개구(208) 상에 통상 동심으로 위치된 환형 영역(218)을 포함한다. 환형 영역은 (예를 들어, 허브(122)의 각 단부 상에 절반이 있는, 36 또는 34개 스포크의 통상의 형상과 같은) 표준 자전거 휠의 스포크 패턴을 끼우는 다수의 교차된 슬롯(220)을 포함한다. 다수의 탭 가공된 구멍(222)은 휠 스포크(124)에 타겟 커플러(203)를 고정시키기 위하여 (도시되지 않은) 스크류를 수용할 목적을 만족시키는 환형 영역(218) 둘레에 이격된다. 달리, (도시되지 않은) 스터드는 (보이지는 않지만 도6b에 도시된) 판을 결합하는 구멍을 대신할 수 있다. 장착 프레임(204)은 (도시되지 않은) 전기 모터를 수용하기 위하여 제2 개구를(224) 형성한다. 점선으로 도시된 바와 같이, 피니언 스프로켓(242)(S1)은 타겟 스프로켓(202)와 결합하도록 위치된다. 자전거 휠의 36 스포크 3 크로스 휠 패턴의 스포크(124)를 결합하기에 적합한 환형의 타겟 커플러 패턴의 확대도가 도5c에 도시된다. 도시된 바와 같이, 타겟 커플러(203)는 자전거 휠의 스포크(124)를 수용하도록 형성된 교차된 슬롯(224)을 포함하고, 그에 의해 (도시되지 않은) 자전거 휠에 타겟 커플러(203)를 기계적으로 견고하게 결합하는 것을 제공한다.

도5a 및 도5b는 맞물린 기어 구동 시스템을 도시하고 있지만 상술한 체인 구동 시스템은 피니언 스프로켓을 스프로켓(202)으로부터 멀어지게 이동시키는 것만을 포함하고 타켓 스프로켓(202) 상에 기어가 아닌 치를 사용할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 체인 구동 장치 내의 모터는 자전거 바퀴와 동일한 회전 방향을 부여하는 맞물린 기어 구동 장치와는 반대 반향으로 회전하게 된다.

도6a에 도시된 바와 같이, 단일 동력 모듈(200)은 (도시되지 않은) 바퀴에 부착된 경우에 있어서 자전거 바퀴의 "외측"에서 보았을 때 전기 모터(또는 모터)(230)를 갖는 상태로 도시되어 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 전기 모터(230)는 일체형 전자 제어 장치와 더불어 약 3000 rpm 내지 약 4000 rpm의 rpm 운전 속도를 갖는 무브러쉬(brushless) dc 모터이다. 각종 브러쉬 모터도 사용될 수 있다. 광범위한 운전 rpm을 갖는 기타 모터가 본 명세서에 교시된 각종 감속 기구에 채택될 수 있다. 모터(230)는 축전지에 상호 접속시키기 위해 모듈 커넥터(231) 내로 꽂아 넣기에 적합한 전기 케이블(232)을 갖는다. 상술한 바와 같이, 타켓 스프로켓(202)은 장착 프레임(204)의 내부에 마련된 제2 개구(224)에 장착된다. 장착 프레임(204)에 있는 대직경의 개구(210)는 이 개구가 전체 바퀴/허브 조립체(140) 위로 미끄러져 가기에 적합하다. 모터(230)는 신속 해제 탭(234)에 의해 장착 프레임(204)에 신속하게 부착될 수 있으며, 탭(234)의 회전 또는 기타 유사한 신속 분리 체결구에 의해 신속하게 제거될 수 있다. 도시된 바와 같이 피니언 스프로켓(242)은 체인(211)에 의해 타켓 스프로켓(202)과 연결된다.

이러한 방식으로, 모터(230)는 탭(234)을 해제시키는 것만으로 신속하게 제거 또는 교환되어 전기 케이블(232)을 모터(230) 내의 모듈 커넥터(231)로부터 분리시킬 수 있다. 이제 도6b를 참조하면, 타켓 스프로켓(202)은 장착 프레임(204)의 모터측과는 반대측에 장착된다. 이것은 "일체형 동력 모듈"이기 때문에 피니언 스프로켓(242, S1)은 모듈이 자전거 바퀴(104)에 정확하게 동심으로 부착되어 있는 지의 여부와는 상관없이 그리고 허브 또는 베어링의 허용오차의 변경 또는 임의의 이완 허용오차와는 독립적으로 서로 완벽하게 맞물리거나 정렬된 채로 남아 있게 된다.

더욱이, 자전거 바퀴가 왜곡된 경우나 기타 자전거 바퀴가 평면 형상이 아닌 경우에, 피니언 스프로켓(242)과 타겟 스프로켓간의 체인의 정렬이 확실하게 유지된다. 도6b는 또한 자전거 바퀴 허브(122)에 타켓 커플러(203)를 고정시키는 장착 링(236)의 사용을 도시하고 있다. 타겟 커플러(203)의 다른 쪽 내측면(214)은 타겟 스프로켓 개구(208)와 동심인 환형 영역(218)을 포함한다. 환형 영역은 (도시되지 않은) 표준 자전거 바퀴의 스프로켓 패턴(130)에 끼워지는 십자형 구멍 또는 슬롯(220)을 갖는다. 구멍(222)은 환형 영역(218)에 위치된다. 십자형 슬롯(220)은 도19의 뒷바퀴와 같이, 자전거 바퀴의 스포크 패턴(130)에 끼워진다.

도7에서, 타겟 모듈(204)은 자전거 바퀴의 36개의 스포크로 된 3개의 십자 바퀴 패턴에 맞물리는 (은선으로 표시된) 타겟 커플러(203)를 갖는 타겟 스프로켓(202)과 조합된 상태로 도시되어 있다. 타겟 커플러(203)의 구조에 적합한 재료로는 흑색 산화 피막 등을 갖는 Al 6061이거나, 또는 성형된 금속사 삽입체와 더불어 플라스틱으로 제조될 수 있다. 스포크 바퀴의 직조 패턴(130)을 정밀하게 구성함으로써 타겟 커플러(203)는 타겟 스프로켓(202) 상에 부여된 토크 부하를 수용하기에 적합한 거친 구조를 제공한다.

이제 도8을 참조하면, 타겟 스프로켓(202)을 구동시키기 위해 체인(211)을 사용하는 모터(230) 및 피니언 스프로켓(242)을 갖는 단일 동력 모듈(200)이 외측에서 보았을 때 자전거 바퀴(104)에 부착된 상태로 도시되어 있다. 자전거 바퀴(104)는 굴대(114), 허브(122), 굴대(118)[도16a, 도16b 및 도16c에도 도시되어 있음] 주위에 위치되어 타이어/림 조립체에 연결된 복수개의 스포크(124)를 포함한다. 장착 프레임(204)과 타겟 스프로켓(202)은 타겟 스프로켓(202)과 장착 프레임(204) 상의 타겟 스프로켓 개구(208)와 판 개구(210)를 통해 굴대(118) 주위에 각각 장착된다.

상술한 바와 같이, 단일 동력 모듈(200)은 탭(234)과 같은 복수개의 신속 해제 끼워 맞춤편(fitting)을 포함하므로 모터(230)는 장착 프레임으로부터 신속하게 해제될 수 있다. 이러한 특징은 용이한 수리(교환)와 자전거의 전기적 구성과 통상의 구성간의 변환에 둘다 유용하기 때문에 상당한 이점을 제공한다. 또한, 일방향 롤러 클러치(240)가 타겟 스프로켓(202) 및 베어링(206)과 동심이 될 수 있거나, 모터 상의 피니언 스프로켓(242) 상에 부착될 수 있다. 이는 자전거를 전기 자전거로 변환시키는 완벽한 추진 모듈 "키트(kit)"임이 명백하다. 즉, 전압이 모터에 인가되면 모터는 피니언 스프로켓을 구동시킬 수 있고, 이 피니언 스프로켓은 보다 큰 타켓 스프로켓(202)을 구동시킬 수 있으며, 이것은 단일의 자체 내장식 모듈로서 작용한다. 또한, 단일 동력 모듈(200)은 자전거 바퀴 허브(122)의 외경부에 부착될 수 있다. 장착 프레임(204)은 자전거 프레임 지지물(112, stay)과 간섭을 일으키지 않는 임의 위치에서 프레임(106)에 부착하기 위해 바퀴 굴대 둘레로 용이하게 회전된다.

도9의 "내측" 사시도에서 도시된 바와 같이, 모터(230) 및 피니언 스프로켓(242)을 갖는 단일 동력 모듈(200)은 장착 링(236)에 의해 스포크(124) 및 허브(122)를 갖는 자전거 바퀴(104)에 장착된다. 단순히 예시를 위해서 "내측"은 수동 기어 조정에 적합한 복수개의 스프로켓(156, 158, 160, 162, 164, 166)을 갖는 변속 장치 기어 클러스터(156)를 도시하고 있다. 상술한 바와 같이, 도9는 이하의 방식으로 자전거 바퀴(104)와 접속되거나 맞물린 타겟 커플러(203)(또는 타겟 스프로켓(202)의 부착을 도시하고 있다. 2개의 반원형편(238, 239)에 의해 형성된 장착 링(236)은 스포크(124)를 수용할 수 있게 위치되도록 타겟 스프로켓(202)에 대해 동일 높이로 끼워 맞추어져서 이 타겟 스프로켓을 고정시킨다. 복수개의 나사(249)[또는 구멍(222)이 스터드로 대체로 된 볼트] 등이 바퀴 스포크(124)를 통해 연장된 다음 타겟 스프로켓(202)을 자전거 바퀴(104)에 대한 유닛으로서 고정시킨다. 그 결과, 타겟 스프로켓(202)은 바퀴(104)의 바퀴/허브 조립체와 확실하고 정밀하게 부착된다. 타겟 스프로켓(202)은 홈을 통해 바퀴(104)에 정밀하게 보유되어 완벽한 동심은 요구되지 않지만 바퀴/허브 조립체와 동심을 유지한다. 장착 링(236)은 도5에 도시된 바와 같이 타겟 스프로켓(202)의 환형 영역(218)의 구멍(222)에 짝 결합하는 복수개의 구멍(270)을 포함한다.

단일 동력 모듈(200)은 상당히 긴밀한 허용오차로 자전거(100)의 굴대 상에서 적당하고 실용적인 허용오차로 자동적으로 중심 설정됨을 인지하는 것이 중요하다. 완벽한 중심 설정은 단일의 자체 내장식 모듈 상에 독립적으로 유지되는 완벽한 피니언 구동식 기어 정렬에 요구되지 않는다. 장착 프레임의 판 개구(210)는 바퀴 굴대 및 허브 직경보다 훨씬 더 크다는 사실은 주지하는 것이 중요하다. 따라서, 전체 유닛은 자전거 프레임(106)의 부재들에 대한 편리한 각 위치를 위해 굴대 둘레로 회전될 수 있다. 다음에, 장착 프레임(204)은 도14에 도시된 바와 같은 스트랩 또는 핀(235) 또는 (도시되지 않은) "C"자형 클램프와 같은 신속 해제 클램프에 의해 프레임에 접속된다. 이것은 프레임(106)에 대한 유닛의 위치를 유지하고 프레임에 토크를 전달하는데 필요하다. 이 접속체는 신속 해제 클램프일 수 있기 때문에 모듈(200)의 프레임(106)으로부터의 신속한 해제와 신속한 바퀴/타이어 교환을 조장한다.

이제 도10a, 도10b 및 도11을 참조하면, 본 발명의 단일 동력 모듈의 다른 양호한 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 단일 동력 모듈은 타겟 스프로켓(202)이 자전거의 바퀴 굴대(118) 둘레에 배치될 수 있게 해주는 중심 개구(210)를 갖는 디스크형 부재를 형성하는 타겟 스프로켓(202, S4)을 포함한다. 이전처럼, 타겟 스프로켓(202)은 상술한 바와 같은 타겟 커플러(203)와 고정 요소에 의한 직조 스포크 패턴(130)의 맞물림에 의해 타겟 스프로켓(202)이 바퀴에 사실상 동심으로 부착될 수 있도록 자전거 바퀴(104)와 짝결합된다. 장착 프레임(204)은 바퀴 굴대(118)를 중심으로 한 타겟 스프로켓(202, S4)의 회전을 허용하도록 타겟 스프로켓(202)과 정렬되고 그에 회전 가능하게 부착된다. 장착 프레임(204)은 모터(230)의 모터 축(244)을 통해 부착된 피니언 스프로켓(242, S1)이 체인(211)을 통해 제2 스프로켓(250, S2)과 맞물릴 수 있도록 전기 모터(230)를 수용하는 개구(224)를 갖는다. 장착 프레임(204)은 장착 프레임(204)이 프레임에 고정될 수 있게 해주는 돌기(209)를 포함한다. 제2 스프로켓(S2)은 장착 프레임(204) 상위 위치된 제2 축(252)에 의해 장착되고 피니언 스프로켓(242)과 정렬된다. 제3 스프로켓(264, S3)이 또한 스프로켓(S2)과 동일한 제2 축(252) 상에 장착되고 타겟 스프로켓(202)과 정렬된다. 제3 스프로켓(S3)은 체인(276) 등을 통해 타겟 스프로켓(202)과 맞물리도록 위치되며 타겟 스프로켓(202)을 회전시킴으로써 자전거 바퀴(104)를 회전시킨다.

이 "2개 체인" 실시예에서는 2개의 스프로켓(S2, S3)이 중간 축 상에 장착된다. 모터는 제1 체인(211)을 통해 피니언 스프로켓(242, S1)을 구동시킨다. 다음에는 통상적으로 스프로켓(S1)보다 큰 스프로켓(S2)이 제2 체인(276)에 의해 스프로켓(S3) 및 최종 타겟 스프로켓(202 또는 S4)을 구동시킨다. 스프로켓(S1, S2)이 장착 프레임(204)의 한 면 상에 있고 스프로켓(S3, S4)이 장착 프레임의 다른 면에 있는 것으로 예시되고 있지만, 스프로켓(S1, S2)(S3, S4) 쌍은 장착 프레임(204)에 대해 다양한 위치에 있을 수 있는데, 예를 들어 스프로켓(S1, S2)은 장착 프레임(204)에 대해 스프로켓(S3, S4)과 동일한 면 상에 있을 수 있다. 2개의 체인 구동 장치의 사용에 의해 전체 기어비는 스프로켓(S1, S2)(또는 기타 스프로켓) 상의 잇수를 조정함으로써 용이하게 조정될 수 있다. 또한, 유사한 방식으로 2개 이상의 벨트 구동 시스템이 사용될 수도 있다. 따라서, 이것은 상이한 비용, rpm 등을 갖는 각종 모터로서 큰 적응성 및 소형화를 제공하고, 동력원으로서 쉽게 개조될 수 있다. 설명된 바와 같이, 이러한 구성은 멋있고 아주 소형임이 명백하다. 또한, 이 경우에 자유 바퀴(free-wheel, 277)는 타겟 스프로켓(202)과 커플러(203) 사이에서 굴대와 동심으로 장착되거나 또는 예컨대 스프로켓(S1, S2)사이의 중간축 상에 장착될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 도12에 도시된 바와 같이 장착 프레임(204)은 부가적으로 제2 피니언 스프로켓(274)을 갖는 제2 전기 모터(272)를 수용하기에 적합한 (도시되지 않은) 제2 개구(27)를 포함할 수 있다. 제2 피니언 스프로켓(274)은 타겟 스프로켓(202)이 양 전기 모터(230, 272)에 의해 구동되는 방식으로 피니언 스프로켓(242)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 피니언 스프로켓(242)과 제2 피니언 스프로켓(274)은 타겟 스프로켓에 회전 동력을 제공하도록 체인(276)에 의해 접속 가능하고 서로 정렬된다. 또한, 모터(230)들 중 하나는 일방향 롤러 클러치(240)를 포함할 수 있고, 다른 전기 모터(272)는 롤러 클러치를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로 다른 모터가 레벨 라이딩(level riding)을 위해 작동 중인 동안에 한 모터는 차단될 수 있지만, 보다 급격한 경사도에서는 제2 모터가 가동되어 타겟 스프로켓 및 자전거 바퀴로의 이용 가능한 동력을 효과적으로 배가시킬 수 있다.

도13에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 모터(230)는 장착 프레임(204)의 주축에 대해 평행한(수평) 위치에서 장착 프레임(204) 상에 장착된다. 한 쌍의 베벨 기어(290, 292)의 사용에 의해 모터(230)로부터의 동력은 타겟 스프로켓으로 공급된다. 이러한 구성의 사용에 의해 그 축선이 장착 프레임의 평면과 평행한 원통형 모터(230)가 사용될 수 있다. 장착 프레임에 평행한 축의 회전을 판에 수직한 축에 전달하는 베벨 기어(290, 292)는 강성의 "단일" 조립체이기 때문에 충격 및 진동에 대해 신뢰성 있게 작용할 수 있다. 모든 다른 추진 요소들은 동일하다. 이것은 팬케이크(pancake) 디자인이 아닌 보다 긴 원통형 모터에 적응시키는 부가적인 능력을 제공한다. 이러한 방식으로 모터 돌기의 폭은 최소화될 수 있으며, 상당한 수평 거리만큼 돌출된 모터를 갖지 않고 신장된 원통형 형상을 갖는 다른 모터가 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 임의의 자전거로부터 용이하게 접속 및 분리될 수 있고, (은선으로 도시된) 표준 자전거를 전기 자전거로 변환시키기 위한 키트(299)를 도시한 도14에 도시되어 있다. 이것은 바퀴 및 타이어 교환을 위한 뒷바퀴의 간단한 탈착을 허용한다. 이 키트의 사용에 의해 단일 동력 모듈은 자전거 바퀴 허브의 외경부("OD")에 용이하게 장착 또는 부착될 수 있어서, 사실상 임의의 자전거에 끼워져서 그 자전거를 고성능 전기 자전거로 신속하게 변환시킬 수 있다. 보다 상세하게는, 추진 시스템 키트는 프레임(106) 및 앞바퀴(102)를 뒷바퀴(104)[뒷바퀴(104)는 바퀴 패턴(또는 직조 패턴)(130)과 더불어 굴대(118) 및 허브(122)를 가짐]를 갖는 표준 자전거를 전기 자전거로 변환시키기 위해 제공된다. 키트(299)는 자전거(100)에 부착되기에 적합한 축전지(300)와 피니언 스프로켓 기어(242)가 그 위에 부착된 전기 모터(230)를 포함하며, 전기 모터(230)는 축전지 케이블(232)에 의해 축전지(300)에 접속되기에 적합하다. 추진 제어 장치(328)가 속도 제어용 핸들 바아(109)에 부착된다. 이들 구성 요소 및 상술한 모든 구성 요소는 상기 단일 부재(200)와 더불어 임의의 표준 자전거를 고성능 전기 자전거로 변환시킬 수 있는 "키트"를 구성한다.

또한, 도14(및 상기 도6a, 도6b 및 도8)에 도시된 바와 같이, 키트(299)는 장착 프레임(204)에 부착되는 전기 모터(230)를 포함한 단일 동력 모듈의 구성 요소들을 제공한다. 모터(230)의 부착은 굴대 허용오차 및 허브 베어링 허용 오차와는 독립적으로 타겟 커플러(203)에 의해 임의의 표준 자전거의 바퀴에 부착된 타겟 스프로켓(202)에 피니언 기어(242)가 적절하게 맞물릴 수 있게 해준다. 장착 프레임 클램프(235)가 모터 장착 프레임(204)의 돌기(209)에 부착되어 장착 프레임(204)이 프레임 조립체(106)를 중심으로 회전하는 것을 방지함으로써 단일 동력 모듈에 대한 안정적인 장착점을 제공한다. 다르게는, 전체 후방 휠/단일 동력 모듈 휠이 타이어/휠 수리를 위해 신속히 떨어질 수 있도록 클램프(235)는 [도18a, 도18b 및 도18c에 도시된 신속 연결 해제부(234)와 같이] 미리 제안된 신속 단절 요소로 대체될 수 있다. 이러한 신속 연결 해제부는 자전거 프레임 상의 드롭아웃부에 자전거 휠을 체결하는 신속 단절 피팅과 유사하다.

전술한 바와 같이, 단일 동력 모듈(200)은 탭(234)과 같은 복수개의 신속 해제 피팅을 포함하고 모터(230)는 장착 프레임으로부터 신속히 탈거될 수 있다. 재결합될 때 정밀한 기어 정렬이 자동으로 이루어진다. 이러한 특징은 용이한 수리(교체)에 대해 그리고 전기적 구성과 종래의 구성 사이에서 자전거를 전환시키는 것에 대해 모두 유용하므로 상당한 이점을 제공한다. 또한, 일방 롤러 클러치(240)는 타겟 스프로켓(202) 및 베어링(206)과 동심일 수 있거나 모터 상의 피니언 스프로켓(242)에 부착될 수 있다. 명백한 바와 같이, 이것은 완전 추진 모듈이거나 자전거를 전기 자전거로 전환시키는 "키트"이다. 즉, 전압이 모터에 인가될 경우에 모터는 피니언 스프로켓을 구동시킬 수 있고 피니언 스프로켓은 차례로 큰 타겟 스프로켓(202)을 구동시킬 수 있으며, 단일 자체 내장식 모듈로서 작동한다. 또한, 이러한 단일 동력 모듈(200)은 자전거 휠 허브(122)의 외경에 부착될 수 있다. 장착 프레임(204)은, 자전거 프레임 지지체(112)를 방해하지 않는 프레임(106)에 부착되는 임의의 위치에 대해 휠 축을 중심으로 용이하게 회전된다.

도15에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 전기 자전거(400)는 안장(115)을 갖는 프레임(106)과 프레임 상에 위치된 추진 제어부(328)를 포함한다. 핸들(109)을 통해 조향 가능한 전방 휠(102)이 프레임(106)의 전방부에 부착된 축(118)을 가지며, 후방 휠(104)은 프레임의 후방부에 부착된 휠형을 구비한 축을 갖는다. 추진 시스템(400)은 자전거(400)에 부착된 배터리(300)와, 피니언 스프로켓(242)을 갖고 배터리 케이블(232)로 배터리(300)에 연결되기에 적절한 전기 모터(230)를 포함한다. 이러한 구성 요소는 전술한 단일 동력 모듈과 함께 본 발명에 따른 전기 자전거(400)를 구성한다.

도16a, 도16b 및 도16c에 도시된 바와 같이, 도15(도1 내지 도14)의 발명의 실시는 "십자형" 스포크를 갖는 타겟 커플러(203)로 제한되지 않으며, 후방 휠로 회전 동력을 전달하기 위한 타겟 커플러(203)의 다양한 실시예를 사용할 수 있고 독립된 자체 정렬 시스템을 제공할 수 있다. 이제 동일한 요소를 나타내는 동일한 부호를 갖는 도16a, 도16b 및 도16c를 참조하면, 허브(122)는 베어링 조립체(126) 둘레에서 회전한다. 허브(122)는, 타겟 스프로켓(202) 상의 또는 내의 짝을 이룬 복수개의 개구(522) 내에 위치된 스터드, 볼트, 나사 등의 고정 요소(518)를 수용하기 위해 플랜지(514) 둘레에 복수개의 개구(516)를 형성하기에 충분한 환형 연장부를 갖는 "연장된" 플랜지(514)를 갖는다. 이러한 방식으로, 요소(518)와 조합된 타겟 스프로켓(202)은 타겟 스프로켓(203)을 형성한다. 이러한 실시예에서, 자재륜 클러치(277)는 피니언 스프로켓(242) 상에 위치된다.

이제 도16b를 참조하면, 자재륜 클러치는 타겟 스프로켓(202)과 허브(122) 사이에 위치된다. 허브(122)는 타겟 스프로켓(202) 및 허브 플랜지(514)에 각각 근접한 또는 인접한 연장된 플랜지(532, 534)를 갖는다. 타겟 스프로켓(202) 상의 또는 내의 짝을 이룬 복수개의 개구(522) 내에 위치된 스터드, 볼트, 나사 등의 고정 요소(518)는 자재륜 플랜지(532) 내의 복수개의 개구(536)와 결합한다. 자재륜 플랜지(534) 상의 또는 내의 짝을 이룬 복수개의 개구(538) 내에 위치된 스터드, 볼트, 나사 등의 고정 요소(540)는 타겟 스프로켓 내의 복수개의 개구(522)와 결합한다. 이러한 방식으로, 타겟 스프로켓(202), 자재륜 클러치(277) 상의 플랜지(532, 534) 및 고정 요소(518, 540)의 조합은 타겟 커플러(203)를 형성한다.

도16b는 타겟 스프로켓(202)이 자재륜 클러치(277) 둘레의 환형부에 위치된 플랜지(122)의 각 연장된 허브 플랜지(514)의 외측 상에 자재륜 클러치(277)를 갖는 양단 허브(550)를 도시한다. 자재륜 클러치(277)는 클러치 상에 위치된 나삿니(552)의 사용으로 축에 부착된다. 이러한 방식으로, 타겟 스프로켓, 자재륜 클러치(277) 및 축 나삿니(552)의 조합이 타겟 커플러(203)를 형성한다.

이제 도17을 참조하면, 본 발명에 사용될 수 있는 신속 연결 해제 모터 장착부(500)는 도시된 바와 같이 체인 또는 벨트 구동을 사용한다. 예컨대, 모터(230)에 대한 "신속 연결 해제"의 특징은 절첩식 자전거와 같은 몇몇 적용에서 또는 모터(230)의 안전이 요구될 수 있는 영역에서 사용된다. "신속 연결 해제"의 특징은 모터 샤프트(502)가 스프로켓 또는 스프로켓들이 장착되는 샤프트의 내외로 활주하는 스플라인으로 종료되는 적용에 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 모터 샤프트는 장착 프레임(204) 상에서 멀리 이격된 2개의 베어링(510, 512)에 의해 지지되는 내부 스플라인(508)을 구비한 샤프트(506)와 결합하는 외부 스플라인(504)을 포함한다. 모터 하우징은 신속하게 이동될 수 있는 신속 해제 탭(234) 등을 포함함으로써 모터 샤프트(502)가 샤프트 내부 스플라인(508) 내에서 후퇴되거나 삽입되도록 된다.

이제 도18a, 도18b, 및 도18c를 참조하면, 신속 연결 해제 모터 장착부(600)는 기어 구동을 사용하는 본 발명에 사용될 수 있다. 피니언 스프로켓(242)과 타겟 스프로켓(202) 사이의 기어 대 기어 결합 때문에, 도18a, 도18b, 및 도18c에 도시된 바와 같은 탭(234)의 회전은 모터가 해제 위치로부터 잠금 위치로 각각 제거될 수 있게 한다. 명백한 바와 같이, 장착 프레임으로부터의 모터(230)의 결합 또는 결합 해제 시에 동력 모드로부터 비동력 모드로 모터 샤프트(244)를 결합 또는 결합 해제하기에 적절한 샤프트를 포함하는 장착 프레임(204)에 의해, 모터(230)는 필요에 따라 축전 및 보관을 위해 신속히 제거될 수 있다.

단지 예시를 위해, 이하의 예들은 토크 및 효율의 소정 성능을 성취하도록 전형적인 설계 인자를 설명한다.

〈예 1〉

본 발명의 단일 동력 모듈은 고RPM 모터의 RPM 수를 소정 속도로 자전거에 동력을 전달하기에 적절한 비교적 작은 RPM 수로 감소시킴으로써 토크 및 효율의 최적 자전거 성능을 제공할 수 있다. 예컨대, (단일 동력 모듈을 전체로서 적절히 작게 하는 데 필요한) 2.54 ㎝(1")의 적절한 직경의 피니언에 대해, 모터 RPM의 전체 속도 감소는 타겟 스프로켓의 선택에 의해 결정될 수 있다. 17.78 ㎝(7")의 타겟 스프로켓 직경과 2.54 ㎝(1")의 피니언 직경에 대해, 결과적인 감소비는 7:1이다. 피니언 기어가 사용될 경우에, 적어도 몇몇 톱니가 낮은 소음, 효율 및 응력을 위해 주어진 기어와 결합하도록 허용하는 것은 직경의 이러한 순서여야 한다. 66.04 ㎝(26") 휠 자전거에 대해 16 ㎞/h(10 mile/h, "MPH")의 속도에서, 휠 및 주어진 기어의 RPM은 155 RPM이다. 이것은 1085 RPM의 모터에 대해서이다.

〈예 2〉

대부분의 입수 가능한 모터가 3000 RPM 이상에서 가장 효율적으로 작동하기 때문에, 더 많은 감소비가 요구된다. 도10a와 도10b에 도시된 바와 같이, 요구되는 비율은 전술한 2-체인 단일 동력 모듈과 유성 기어 구성으로 용이하게 얻어질 수 있다. 약 3000 RPM의 최적 회전 용량을 갖는 전기 모터를 사용할 때, 약 12 MPH의 자전거 속도가 얻어질 수 있다. 도10a와 도10b를 참조하면, S1은 2.54 ㎝(1"), S2는 10.16 ㎝(4"), S3은 2.54 ㎝(1"), S4는 11.43 ㎝(4.5")이다. 따라서, 약 18 또는 20의 기어 감소비가 이루어지고 자전거 휠에 대한 상기 RPM 속도가 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 대한 변경이 가능하다는 것을 알아야 한다. 예컨대, 본 발명은 후방 휠에 대한 본 발명의 적용으로 설명된 것과 유사한 방식으로 자전거의 전방 휠에도 적용될 수 있다. 배터리로부터 적절하게 위치된 전력 케이블이 가요성이고 모터에 도달하여 결합하도록 용이하게 될 수 있기 때문에 이것은 용이하게 성취된다.

다른 변경예에서, 장착 프레임은 베어링에 의해 타겟 스프로켓의 내부에 부착될 수 있는 중공 연장 칼라를 가질 수 있고, 타겟 스프로켓은 중공 연장 칼라 둘레에서 자유롭게 회전한다.

다른 변경예에서, 본 발명은 본 발명의 실시의 이점이 얻어질 수 있는 다양한 적용, 즉 모페드, 스쿠터 및 모터사이클; 3바퀴 차량을 포함하는 3륜 차량; 휠 체어, 서리형 차량, 골프 카트형 차량, 운송형 차량을 포함하는 4륜 차량; 다륜 차량, 컨베이어와 픽 앤 플레이스형 시스템을 포함하는 제품 출하 시스템 및 로보틱스에 적용될 수 있다.

본 발명의 추가 변경예에서, 목표 휠은 스포크 휠을 지나 임의의 추진 시스템의 임의의 목표 휠로 연장될 수 있다. 스포크 직조 패턴 및 구성의 상대적인 공통성이 중요하지만 본 발명을 실시하는 것은 중요하지 않다. 예컨대, 중실 "디스크" 휠에서, 디스크는 휠과 동심을 유지하는 방식으로 휠에 부착된 장착 구멍들을 갖는다.

다른 변경예에서, 본 발명은 본 발명의 장착 프레임에 장착되기에 적절한 전기 모터, 가솔린 엔진 또는 다른 형태의 회전 구동원을 포함하는 다양한 구동원에 적용될 수 있다.

추가 변경예에서, 장착 프레임은 타겟 커플러가 장착 프레임에 정확하게 정렬되게 하는 수요 칼라, 스플라인 또는 다른 적절한 기계 연결체를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 장착판 내의 개구가 반드시 요구되는 것은 아니다.

전술한 실시예는 다수의 상당한 이점을 제공한다. 예컨대, 추진 시스템이 모터, 피니언 스프로켓, 클러치, 타겟 스프로켓 및 목표 휠로 구성되기 때문에 본 발명은 장착판에 의해 대표되는 동일한 기준 프레임 내의 전체 추진 시스템에 대한 것이고 추진 시스템의 허용 오차를 추진 시스템 내로 억제한다. 이러한 허용 오차는 차량 제조 허용 오차와는 무관하게 설계된 추진 시스템 구성 요소의 제조 허용 오차에 의해 결정된다. 이것은 추진 시스템이 임의의 차량에 적용 가능하게 하며, 추진 시스템의 성능을 유지한다.

이러한 기준 장착 프레임은 중공 연장 칼라 및 휠 패턴에 부합하는 홈이 있는 표면을 구비한 타겟 스프로켓 또는 디스크에 의해 형성된다. 이러한 디스크는 휠 허브 및 스포크와 결합하는 홈이 있는 표면을 통해 휠과의 중실 장착 연결 장치를 제공한다. 디스크는 휠 허브와 동심 상태로 유지된다. 스프로켓 기어는 자재륜 클러치를 통해 기준 프레임 디스크에 부착되거나 기준 프레임 디스크에 직접 부착된다. 모터 장착 프레임은 디스크의 중공 연장 칼라 상의 베어링을 통해 기준 프레임 디스크에 부착된다. 모터는 축 및 허브 베어링 허용 공차와는 무관하게 피니언 및 종동(또는 스프로켓) 기어의 적절한 맞물림을 제공하는 방식으로 모터 장착 프레임에 부착된다. 피니언 스프로켓은 종동(또는 스프로켓) 기어가 자재륜 클러치를 갖는 지의 여부에 따라 모터에 직접 또는 일방 롤러 클러치를 통해 부착된다. 모터 장착 프레임은 장착 프레임의 회전을 방지하기 위해 자전거 프레임에 체결된다. 이러한 방식으로, 구동 및 목표 요소는 단일 기준 프레임에 적절하게 정렬된다. 자체 내장식 추진 시스템의 단일 또는 조합된 특징은 손으로 전체 조립체를 마련하여 작동시킴으로써 설명될 수 있다. 본 발명은 휠의 축 조립체를 피하며 결과적으로 축 및 베어링과 관련한 허용 오차의 문제를 피한다는 것을 알아야 한다. 이것은 본 발명의 상당히 중요한 태양이고 다른 구동 시스템과 구별되는 점이다.

본 발명의 다른 중요한 이점은 추진 시스템의 허용 오차가 차량과는 무관하다는 사실이다. 피니언 스프로켓은 자전거 프레임의 축 또는 베어링의 허용 오차에 의해서라기보다는 추진 시스템의 허용 오차에 의해 종동 기어에 유지된다. 피니언 스프로켓 및 모터의 축은 추진 시스템, 특히 장착 프레임과 기준 타겟 스프로켓의 허용 오차에 의해 휠 및 타겟 스프로켓과 평행하게 유지된다. 기어를 사용하는 경우에, 피니언 스프로켓(또는 피니언)과 타겟 스프로켓 기어의 맞물림은 추진 시스템의 허용 오차로 유지된다. 따라서, 기준 프레임 디스크는 추진 조립체의 휠로의 안정된 부착을 제공한다.

물론, 광범위한 변화 및 변경이 전술한 양호한 실시예에 적용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 따라서, 본 발명의 범주를 한정하려는 이하의 청구 범위가 모든 등가물을 포함한다는 것을 알아야 한다.

Claims

휠식 차량의 단일 동력 모듈에 있어서,

차량의 프레임 상에 지지된 휠 액슬 주위에 위치할 수 있도록 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 부재를 형성하고 타겟 커플러를 갖는 타겟 스프로켓과 -상기 타겟 스프로켓은 타겟 스프로켓이 타겟 커플러와 휠과의 결합에 의해 상기 휠에 동심으로 부착될 수 있도록 차량의 휠을 결합하도록 구성되고-,

휠 액슬을 중심으로 한 타겟 스프로켓의 정렬식 회전을 허용하도록 상기 프레임에 고정되고 타겟 스프로켓의 신장에 의해 타겟 스프로켓에 정렬되어 이에 회전식으로 부착되고, 전기 모터 상에 부착된 피니언 스프로켓이 타겟 스프로켓을 추진시켜 휠을 회전시킬 수 있도록 하기 위해 전기 모터를 수납하도록 배치되고, 상기 피니언 스프로켓과 타겟 스프로켓을 정렬시키기 위해 단일 기준점을 제공하는 장착 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 장착 프레임에 부착된 피니언 스프로켓을 가지며 커넥터에 의해 배터리에 연결되도록 구성된 전기 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 타겟 스프로켓이 베어링에 의해 장착 프레임에 부착되는 중공 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제3항에 있어서, 중공 칼라가 타겟 스프로켓에 근접하게 위치한 자유 휠 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 자유 휠 클러치가 샤프트에 부착되고, 상기 샤프트 상에서 피니언 기어가 장착되고 피니언 스프로켓이 자유 휠 클러치에 인접하게 위치하여 이에 결합되는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 타겟 커플러가 타겟 스프로켓에 일체로 되고 휠의 허브 플랜지에 부착되게 배치된 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항 또는 제4항에 있어서, 타겟 커플러가 휠의 직조 스포크 패턴에 정합되도록 배치된 홈 패턴을 갖는 타겟 스프로켓에 일체로 된 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 타겟 커플러가 자전거 휠의 직조 스포크 패턴에 정합되도록 배치된 홈 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 타겟 스프로켓이 자전거 휠의 허브에 정합되는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 구동 체인에 의해 결합되도록 구성된 다수의 톱니를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 서로 결합되도록 구성된 다수의 톱니를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
제1항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 구동 벨트에 의해 결합되도록 구성된 표면을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
프레임과, 액슬을 갖춘 허브 및 휠 패턴을 취하는 전륜 및 후륜을 갖는 표준 자전거를 전동식 저전거로 변경하기 위한 단일 동력 모듈 키트에 있어서,

타겟 스프로켓 및 장착 프레임을 구비한 부재를 포함하고,

상기 타겟 스프로켓은, 상기 부재가 액슬을 중심으로 위치할 수 있도록 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 조립체를 포함하고, 타겟 스프로켓이 고정 요소들에 의해 휠과의 결합에 의해 휠에 동심으로 부착될 수 있도록 자전거의 휠중 하나에 결합되는 타겟 커플러를 갖고,

상기 장착 프레임은, 휠 액슬을 중심으로 한 타겟 스프로켓의 정렬식 회전을 허용하도록 타겟 스프로켓에 정렬되어 이에 회전식으로 부착되고, 전기 모터 상에 부착된 피니언 스프로켓이 타겟 스프로켓을 추진시켜 자전거 휠을 회전시킬 수 있도록 하기 위해 전기 모터를 수납하도록 구성된 요소를 갖고, 피니언 스프로켓과 타겟 스프로켓의 정렬을 위한 단일 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 장착 프레임에 연결되도록 배치된 피니언 스프로켓을 가지며 전기 커넥터에 의해 배터리에 연결되도록 구성된 전기 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제14항에 있어서, 전기 모터에 전력을 공급하는 배터리가 전기 커넥터에 연결되도록 배치된 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 장착 프레임에 부착된 피니언 스프로켓을 갖는 전기 모터를 더 포함하며, 상기 전기 모터는 커넥터에 의해 배터리에 연결되고 이의 속도를 조절하도록 전기 제어부에 연결된 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 타겟 스프로켓이 베어링에 의해 장착 프레임에 부착되는 중공 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제17항에 있어서, 중공 칼라가 타겟 스프로켓에 근접하게 위치한 자유 휠 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 자유 휠 클러치가 샤프트에 부착되고, 상기 샤프트 상에서 피니언이 장착되고 피니언 스프로켓이 자유 휠 클러치에 인접하게 위치하여 이에 결합되는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 타겟 커플러가 타겟 스프로켓에 일체로 되고 자전거 휠의 허브 플랜지에 부착되게 배치된 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항 또는 제19항에 있어서, 타겟 커플러가 휠의 직조 스포크 패턴에 정합되도록 배치된 홈 패턴을 갖는 타겟 스프로켓에 일체로 된 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 타겟 커플러가 자전거 휠의 직조 스포크 패턴에 정합되도록 배치된 홈 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 타겟 스프로켓이 자전거 휠의 허브에 정합되는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 구동 체인에 의해 결합되도록 구성된 다수의 톱니를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 서로 결합되도록 구성된 다수의 톱니를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
제13항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 구동 벨트에 의해 결합되도록 구성된 표면을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈 키트.
전기 자전거에 있어서,

액슬과 프레임의 일부에 부착된 허브를 갖춘 적어도 하나의 휠을 갖고, 배터리, 배터리와 모터를 연결하는 커넥터 및 모터의 속도를 제어하도록 구성된 제어기를 수납하도록 구성된 프레임과,

단일 부재를 구비한 단일 동력 모듈을 포함하고,

상기 단일 부재는 타겟 스프로켓과 장착 프레임을 구비하고,

상기 스프로켓은, 단일 부재가 액슬 주위에 위치할 수 있도록 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 조립체를 포함하고, 타겟 스프로켓이 휠과의 결합에 의해 후륜에 동심으로 부착될 수 있도록 하기 위해 자전거의 휠에 결합되는 타겟 커플러를 갖고,

상기 장착 프레임은, 장착 프레임과 타겟 스프로켓 사이의 정렬식 회전을 위해 베어링에 의해 단일 부재에 정렬되어 이에 회전식으로 부착되고, 승차자에 의한 추진력 제어가 이루어질 때 휠을 회전시키도록 타겟 스프로켓을 결합하도록 배치된 피니언 스프로켓을 갖는 전기 모터를 수납하도록 개구를 갖고, 피니언 스프로켓과 타겟 스프로켓의 정렬을 위한 단일 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
전기 자전거에 있어서,

승차 시트와 그 위에 위치한 추진 제어부를 갖는 프레임과,

프레임의 전방부에 부착된 액슬을 갖는 조향가능한 전륜과,

프레임의 후방부에 부착된 액슬을 갖는 후륜과,

전기 모터와 단일 부재를 구비한 단일 동력 모듈을 포함하고,

상기 전기 모터는 피니언 스프로켓이 자체에 부착되어 있고, 커넥터에 의해 배터리에 연결되고 모터 속도를 조절하도록 배터리 케이블에 의해 제어기에 연결되고,

상기 단일 부재는 타겟 스프로켓과 장착 프레임을 구비하고,

상기 스프로켓은, 단일 부재가 액슬 주위에 위치할 수 있도록 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 조립체를 포함하고, 타겟 스프로켓이 휠과의 결합에 의해 후륜에 동심으로 부착될 수 있도록 하기 위해 자전거의 휠에 결합되는 타겟 커플러를 갖고,

상기 장착 프레임은, 장착 프레임과 타겟 스프로켓 사이의 정렬식 회전을 위해 베어링에 의해 단일 부재에 정렬되어 이에 회전식으로 부착되고, 승차자에 의한 추진력 제어가 이루어질 때 휠을 회전시키도록 피니언 스프로켓이 타겟 스프로켓을 결합할 수 있도록 하기 위해 전기 모터를 수납하는 개구를 갖고, 자전거의 고정부에 고정되고, 피니언 스프로켓과 타겟 스프로켓의 정렬을 위한 단일 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 장착 프레임에 연결되도록 배치된 피니언 스프로켓을 가지며 전기 커넥터에 의해 배터리에 연결되도록 구성된 전기 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 전기 모터에 전력을 공급하는 배터리가 전기 모터에 연결되도록 배치된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 장착 프레임에 부착된 피니언 스프로켓을 갖는 전기 모터를 더 포함하며, 상기 전기 모터는 커넥터에 의해 배터리에 연결되고 이의 속도를 조절하도록 제어부에 연결된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 타겟 스프로켓이 베어링에 의해 장착 프레임에 부착되는 중공 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 중공 칼라가 타겟 스프로켓에 근접하게 위치한 자유 휠 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 자유 휠 클러치가 샤프트에 부착되고, 상기 샤프트 상에서 피니언 기어가 장착되고 피니언 스프로켓이 자유 휠 클러치에 인접하게 위치하여 이에 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 타겟 커플러가 타겟 스프로켓에 일체로 되고 자전거 휠의 허브 플랜지에 부착되게 배치된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 타겟 커플러가 휠의 직조 스포크 패턴에 정합되도록 배치된 홈 패턴을 갖는 타겟 스프로켓에 일체로 된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 모터 샤프트에 연결된 자유 휠 클러치를 더 포함하고, 상기 모터 샤프트 상에서 피니언 기어가 장착되고 피니언 스프로켓이 자유 휠 클러치에 인접하게 위치하여 이에 결합되고, 상기 타겟 커플러가 휠의 직조 스포크 패턴에 정합하도록 배치된 홈 패턴을 갖는 타겟 스프로켓에 일체로 된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 타겟 커플러가 자전거 휠의 직조 스포크 패턴에 정합하도록 배치된 홈 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 타겟 스프로켓이 디스크 형상의 자전거 휠에 접합되는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 구동 체인에 의해 결합되도록 구성된 다수의 톱니를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언이 서로 결합되도록 구성된 다수의 톱니를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제27항 또는 제28항에 있어서, 타겟 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 구동 벨트에 의해 결합되도록 구성된 표면을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
자전거 상에 추진 시스템을 장착하기 위한 단일 동력 모듈에 있어서,

자전거의 휠 액슬 주위에 배치되게 해주는 중심 구멍을 갖는 디스크 형상의 부재를 형성하는 타겟 스프로켓과 -상기 타겟 스프로켓은 고정 요소들에 의한 휠과의 결합에 의해 휠에 동심으로 부착될 수 있도록 자전거의 휠의 패턴에 정합되는 타겟 커플러를 갖고-,

휠 액슬을 중심으로 한 타겟 스프로켓의 회전을 허용하도록 타겟 스프로켓에 정렬되어 이에 회전식으로 부착된 장착 프레임을 포함하며,

상기 장착 프레임은 모터 상에 부착된 피니언 스프로켓이 장착 프레임 상에 위치한 제2 샤프트 상에 장착된 제2 스프로켓에 결합될 수 있도록 전기 모터를 수납하는 요소를 갖고, 상기 제2 샤프트 상에는 제3 스프로켓이 장착되고, 제2 스프로켓은 피니언 스프로켓에 정렬되어 이에 결합되고, 제3 스프로켓은 피니언 스프로켓의 회전시에 타겟 스프로켓을 추진시켜 자전거 휠을 회전시키도록 타겟 스프로켓에 정렬되어 이에 결합되고, 상기 장착 프레임은 자전거의 고정부에 고정되고 피니언 스프로켓과 제2 스프로켓 및 제3 스프로켓과 타겟 스프로켓을 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 단일 동력 모듈.
프레임과, 액슬을 갖춘 패턴을 취하는 후륜 허브 휠을 갖는 표준 자전거를 전기 저전거로 변경하기 위한 추진 시스템 키트에 있어서,

피니언 스프로켓 기어가 부착되어 있고 배터리 케이블에 의해 배터리에 연결되도록 구성된 전기 모터와,

타겟 스프로켓과 장착 프레임을 구비하고 자전거 상에 추진 시스템을 장착하기 위한 단일 동력 모듈을 포함하고,

상기 타겟 스프로켓은, 자전거의 휠 액슬 주위에 위치할 수 있도록 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 부재를 형성하고, 고정 요소와의 결합에 의해 휠에 동심으로 부착될 수 있도록 자전거의 휠 패턴에 정합되는 타겟 커플러를 갖고,

상기 장착 프레임은, 휠 액슬을 중심으로 한 타겟 스프로켓의 정렬식 회전을 허용하도록 타겟 스프로켓에 정렬되어 이에 회전식으로 부착되고, 모터 상에 부착된 피니언 스프로켓이 제2 샤프트에 의해 상기 피니언 스프로켓 상에 있는 제2 스프로켓에 결합될 수 있도록 전기 모터를 수납하는 개구를 갖고, 상기 제2 스프로켓 샤프트는 전기 모터를 거쳐서 일어나는 피니언 스프로켓의 회전시에 타겟 스프로켓을 추진시켜 자전거 휠을 회전시키도록 타겟 스프로켓과 결합되도록 구성된 제3 스프로켓을 갖고, 상기 장착 프레임은 피니언 스프로켓과 제2 스프로켓 및 타겟 스프로켓과 제3 스프로켓을 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 추진 시스템 키트.
전기 자전거에 있어서,

승차 시트와 그 위에 위치한 추진 제어부를 갖는 프레임과,

프레임의 전방부에 부착된 액슬을 갖는 조향가능한 전륜과,

프레임의 후방부에 부착된 패턴식 액슬을 갖는 후륜과,

피니언 스프로켓이 자체에 부착되어 있고 배터리 케이블에 의해 배터리에 연결되도록 구성된 전기 모터를 구비한 추진 시스템과,

타겟 스프로켓과 장착 프레임을 구비하고 자전거 상에 추진 시스템을 장착하기 위한 단일 동력 모듈을 포함하고,

상기 타겟 스프로켓은, 자전거의 휠 액슬 주위에 위치할 수 있도록 중심 개구를 갖는 디스크 형상의 부재를 형성하고, 타겟 스프로켓이 고정 요소들에 의한 휠 패턴과의 결합에 의해 휠에 동심으로 부착될 수 있도록 자전거의 휠 패턴에 정합되는 타겟 커플러를 갖고,

상기 장착 프레임은, 휠 액슬을 중심으로 한 타겟 스프로켓의 정렬식 회전을 허용하도록 타겟 스프로켓에 정렬되어 이에 회전식으로 부착되고, 모터 상에 부착된 피니언 스프로켓이 그 위에 위치한 제2 스프로켓을 결합할 수 있도록 하기 위해 전기 모터를 수납하는 개구를 갖고, 상기 제2 스프로켓 샤프트는 전기 모터를 거쳐 일어나는 피니언 스프로켓의 회전시에 타겟 스프로켓을 추진시켜 자전거 휠을 회전시키도록 타겟 스프로켓에 결합되기 위해 위치한 제3 스프로켓을 갖고, 상기 장착 프레임이 피니언 스프로켓과 제2 스프로켓 및 타겟 스프로켓과 제3 스프로켓을 정렬하기 위한 단일 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 장착 프레임에 연결되도록 배치된 피니언 스프로켓을 가지며 전기 커넥터에 의해 배터리에 연결되도록 구성된 전기 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 전기 모터에 전력을 공급하는 배터리가 전기 모터에 연결되도록 배치된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 장착 프레임에 부착된 피니언 스프로켓을 갖는 전기 모터를 더 포함하며, 상기 전기 모터는 커넥터에 의해 배터리에 연결되고 이의 속도를 조절하도록 제어부에 연결된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 타겟 스프로켓이 베어링에 의해 장착 프레임에 부착되는 중공 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 중공 칼라가 타겟 스프로켓에 근접하게 위치한 자유 휠 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 자유 휠 클러치가 샤프트에 부착되고, 상기 샤프트 상에서 피니언 기어가 장착되고 피니언 스프로켓이 자유 휠 클러치에 인접하게 위치하여 이에 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 타겟 커플러가 타겟 스프로켓에 일체로 되고 자전거 휠의 허브 플랜지에 부착되게 배치된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 타겟 커플러가 휠의 직조 스포크 패턴에 정합되도록 배치된 홈 패턴을 갖는 타겟 스프로켓에 일체로 된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 모터 샤프트에 연결된 자유 휠 클러치를 더 포함하고, 상기 모터 샤프트 상에서 피니언 기어가 장착되고 피니언 스프로켓이 자유 휠 클러치에 인접하게 위치하여 이에 결합되고, 상기 타겟 커플러가 휠의 직조 스포크 패턴에 정합하도록 배치된 홈 패턴을 갖는 타겟 스프로켓에 일체로 된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 타겟 커플러가 자전거 휠의 직조 스포크 패턴에 정합하도록 배치된 홈 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 하나의 평면이 피니언 스프로켓과 제2 스프로켓을 정렬하기 위한 단일 기준점을 제공하고, 제2 평면이 제3 스프로켓과 타겟 스프로켓을 정렬하기 위한 또 다른 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제44항 또는 제45항에 있어서, 타겟 스프로켓, 제2 스프로켓, 제3 스프로켓 및 피니언 스프로켓이 구동 체인에 의해 결합되도록 구성된 다수의 톱니를 각각 갖는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제43항, 제44항 또는 제45항에 있어서, 장착 프레임이 제2 스프로켓을 회전시키도록 피니언 스프로켓에 연결된 체인을 포함하고, 상기 제2 스프로켓의 회전에 의해서 제2 샤프트를 거쳐 제2 스프로켓을 회전시키고 제2 체인에 의해 타겟 스프로켓을 결합하여 타겟 스프로켓을 회전시키게 되는 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제43항, 제44항 또는 제45항에 있어서, 피니언 스프로켓, 제2 샤프트 및 타겟 스프로켓이 장착 프레임을 따라 직선으로 위치한 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
제1항, 제13항, 제27항, 제28항, 제43항, 제44항 또는 제45항에 있어서, 장착 프레임이 제2 피니언 스프로켓을 갖는 제2 전기 모터를 수납하도록 구성된 제2 개구를 더 포함하고, 상기 피니언 스프로켓 및 제2 피니언 스프로켓은 구동 모듈에 회전력을 제공하도록 배치된 각각의 모터에 연결되어 이에 정렬된 것을 특징으로 하는 전기 자전거.
타겟 스프로켓에 부착된 타겟 커플러가 자전거 휠 액슬 주위에 위치하게 허용하도록 개구를 갖는 디스크 형상의 부재를 포함하는 전기 자전거 추진 시스템용 타겟 스프로켓으로서, 상기 타겟 스프로켓은 고정 요소들의 결합에 의해 휠에 동심으로 부착될 수 있도록 자전거 휠에 결합되도록 구성되고, 상기 타겟 스프로켓은 자전거 휠 및 장착 프레임 상에 부착된 베어링 주위에서 장착 프레임에 고정되도록 결합 배치되고 이로써 장착 스프로켓에 부착된 모터의 피니언 스프로켓과 타겟 스프로켓을 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 타겟 스프로켓.
제61항에 있어서, 자유 휠 클러치가 타겟 스프로켓에 부착된 것을 특징으로 하는 타겟 스프로켓.
전기 자전거 추진 시스템용 장착 프레임으로서, 상기 장착 프레임은 피니언 스프로켓 및 타겟 스프로켓을 각각 갖는 전기 모터를 수납하도록 배치된 제1 및 제2 요소를 갖고, 상기 타겟 스프로켓은 자전거 휠에 고정가능하고 타겟 스프로켓을 수납하는 상기 요소중 하나의 요소 주위에 부착된 베어링 주위에서 장착 프레임에 고정가능하게 구성되고, 상기 장착 프레임은 피니언 스프로켓과 타겟 스프로켓을 정렬시키기 위한 단일 기준점을 제공하는 것을 특징으로 하는 장착 프레임.
제63항에 있어서, 제1 요소에 근접한 피니언 스프로켓과 제2 요소에 근접한 타겟 스프로켓을 갖는 전기 모터와의 조합체를 이루는 장착 프레임과.
제63항에 있어서, 피니언 스프로켓이 자유 휠 클러치에 근접 위치하여 이에 결합되는 것을 특징으로 하는 장착 프레임.
제13항, 제27항, 제28항, 제44항 및 제45항에 있어서, 전기 모터가, 장착 프레임에 연결되도록 배치된 피니언 스프로켓과, 상기 모터와 피니언 스프로켓 사이에 위치한 유성 기어를 갖는 것을 특징으로 하는 장착 프레임.
제66항에 있어서, 유성 기어가 모터의 RPM을 감소시켜서 피니언 스프로켓에 상기 감소된 RPM을 제공하는 것을 특징으로 하는 장착 프레임.