KR20020009759A - 구동장치를 가진 자전거 - Google Patents

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이승희
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Abstract

본 발명은 자전거에 관한 것으로, 본 발명의 자전거는 차체, 차체의 전방 측에 설치된 전륜, 차체의 후방 측에 설치되되 페달과 체인에 의하여 전달된 동력으로 회전하는 후륜, 차체의 일측에 장착되며 후륜과 접한 롤러와 롤러를 구동시키는 구동모터와 구동모터에 전류를 제공하는 전원을 포함하고, 이 구동장치의 설치위치를 조절하도록 하는 위치조절수단을 구비한 것으로, 이러한 본 발명의 자전거는 후륜이 소정속도 내외에서 구동할 경우 후륜에 지속적인 전기 동력원에 의한 구동력이 제공되도록 함으로써 탑승자가 장거리 주행이나 언덕길 등의 주행시 보다 편리하게 운전을 수행할 수 있도록 하고, 또한 후륜의 크기에 따른 구동장치의 설치상태가 조절 가능하여 보다 다양한 형태와 크기의 자전거에도 적용이 가능한 이점이 있다.

Description

구동장치를 가진 자전거{A bicycle having driving unit}
본 발명은 자전거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전거의 후륜 측에 충전식 전기 구동장치를 장착하여 보다 편리한 자전거 주행이 가능하도록 한 구동장치를 가진 자전거에 관한 것이다.
일반적으로, 자전거는 별도의 외부 동력원 없이 사용자가 페달을 회전시켜 체인으로 뒷바퀴에 회전력을 가하여 구동력을 발휘하도록 하는 승용수단이다.
이러한 종래의 자전거는 단순히 사용자의 신체로부터 발휘되는 동력으로 구동하기 때문에 장시간 주행하거나 경사진 언덕 등을 주행할 경우 사용자의 계속적인 체력소모로 인한 피로감을 유발시킨다.
즉, 종래의 자전거는 단순히 사용자의 체력에 의존하여 구동하기 때문에 사용자의 체력조건에 따라 원활한 주행이 이루어지지 않을 수 있고, 더욱이 지속적인 동력원의 제공이 이루어지지 않으므로 장거리 운전에는 적절하지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 후륜 측에 별도의 전기적 구동장치를 설치하여 주행중 구동장치로부터 가해진 동력으로 보다 손쉽게 자전거의 운전 주행이 가능하도록 한 구동장치를 가진 자전거를 제공하기 위한 것이다.
전술한 목적과 관련된 본 발명의 또 다른 목적은 구동장치를 다양한 크기의자전거에 간편하고, 효율적으로 설치할 수 있도록 한 구동장치를 가진 자전거를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자전거를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자전거에 설치된 구동장치를 분해 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자전거에 설치된 구동장치의 설치상태를 조정하는 체결부재를 분해 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자전거에 설치된 구동장치의 설치상태를 조정하는 랙부재의 설치상태를 도시한 사시도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10...차체
40...후륜
100...구동장치
140...구동모터
150...구동롤러
200...안착랙
300...위치조절수단
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차체, 상기 차체의 전방 측에 설치된 전륜, 상기 차체의 후방 측에 설치되되 페달과 체인에 의하여 전달된 동력으로 회전하는 후륜, 상기 차체의 일측에 장착되며 상기 후륜과 접한 롤러와 상기 롤러를 구동시키는 구동모터와 상기 구동모터에 전류를 제공하는 전원을 포함한 구동장치를 구비한다.
그리고 상기 구동장치는 외관을 형성하는 케이스와 상기 후륜의 회전속도를 감지하여 상기 후륜이 소정속도 이상일 때 상기 구동모터에 구동시작 신호를 송신하고, 상기 후륜이 소정속도 이하일 때 구동정지 신호를 송신하는 컨트롤러를 구비한다.
또한, 상기 차체의 일측에는 상기 구동장치가 안착 지지되는 안착랙이 마련되고, 상기 안착랙의 하측에는 상기 안착랙의 승하강 위치조절을 위한 위치조절수단이 마련된다.
여기서 상기 위치조절수단은 상기 차체의 후륜 결합부분에 하단이 결합되며 다수의 제 1체결홀이 길이 방향으로 형성된 제 1체결부재와, 일단이 상기 제 1체결부재의 제 1체결홀에 볼트로 결합되고 타단이 상기 안착랙의 일단에 결합되는 다수의 제 2체결홀이 길이 방향으로 형성된 제 2체결부재와, 상기 제 2체결부재의 타단에 상기 안착랙과 함께 결합되되 상기 차체의 후륜 결합부의 상측으로 연장된 지지대를 따라 상하로 위치조절이 가능하게 결합된 중간체결부재를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하되, 후술할 설명에서 자전거의 전체적인 구성과 작용은 이미 공지된 기술이므로 후술되는 실시예의 설명에서는 본 발명의 기술적 사상과 관련된 구동장치에 대한 구성과 작용상태를 보다 중점적으로 설명할 것이다.
본 발명에 따른 자전거는 도 1에 도시된 바와 같이 외관을 형성하며 다수의 지지대(70)(80)로 되며 중간부에 안장이 마련된 차체(10)를 구비하고, 이 차체(10)의 전방 측에는 조향을 위한 핸들(30)과 이 핸들(30)에 의하여 조작되는 전륜(20)이 설치된다.
그리고 차체(10)의 후방 측에는 차체(10)의 중간부분에 설치된 체인(50)과 페달(60)에 의하여 동력을 전달받아 회전하는 후륜(40)이 설치된다. 이 후륜(40)은 차체(10)의 일부로 구성된 상부지지대(70)와 하부지지대(80)의 결합부분에 마련된 도 3에 도시된 바와 같은 고정브라켓(90)에 설치되도록 되어 있다.
한편, 차체(10)의 후방 측에는 후륜(40)에 동력을 전달하여 후륜(40)이 체인(50)에 의한 동력원 외에 별도의 구동력으로 구동하도록 하는 구동장치(100)가 설치된다.
이 구동장치(100)는 함체 형상으로 형성되며 중간부분에 하부로 개구되어 후륜(40)의 상측부가 삽입 위치하도록 된 터널 형상의 설치홈(116)이 형성된 케이스(110)를 구비하며, 케이스(110)의 상단에는 통상적인 후크 등의 구조로 된별도의 고정부재(115)가 마련된다.
이 케이스는 도 2에 도시된 바와 같이 전방 측을 형성하는 전방케이스(111)와 이 전방케이스(111)에 다수의 결합볼트(180)에 의하여 결합되며 케이스의 후방 측을 형성하는 후방케이스(112)로 구현되며, 내부 중의 설치홈(116)의 양측으로 두 개의 배터리(120)가 각각 내장된다. 또한 케이스(110)에는 이 배터리(120)의 외부 충전을 위한 충전 커넥터(130)가 설치된다.
그리고 이 배터리(120) 중의 일측 상부에는 동력을 발생시키는 구동모터(140)가 설치되며 구동모터(140)의 회전축에는 구동롤러(150)가 설치되는데, 이 구동롤러(150)는 설치홈(116)으로 노출되어 위치하며, 구동모터(140)와의 결합단부 외의 타단부에는 도시되지 않은 베어링 부재가 장착되어 있다.
또한, 배터리(120) 중의 다른 하나의 배터리(120)의 상부에는 이 구동장치(100)의 구동을 제어하는 각종 전장품이 배치된 프린터 회로기판으로 이루어진 컨트롤러(160)가 설치되는데. 이 컨트롤러(160)는 구동롤러(150)의 회전속도를 감지하는 회전속도감지센서(미도시)를 포함하고 있다.
이러한 구동모터(140)와 컨트롤러(160)는 케이스(110)의 내부에 설치된다. 이를 위하여 케이스(110)의 내부중 상측부에는 두 개의 함실(113a)(113b)이 형성되는데, 구동모터(140)의 경우는 양단에 장착된 고정판(141)이 케이스(110) 내부의 함실(113a)에 형성된 끼움홈(114)에 끼워져서 그 고정이 이루어지도록 되어 있고, 컨트롤러(160)의 경우는 별도의 장착브라켓(170)에 설치되어 장착브라켓(170)과 함께 함실(113b)에 내장되도록 되어 있다.
한편, 차체(10)의 후방 측에는 전술한 바와 같은 구동장치가 안착 설치되도록 하는 안착랙(200)이 장착되며, 이 안착랙(200)의 승하강 위치조절이 이루어지도록 하는 위치조절수단(300)이 마련된다.
먼저 안착랙(200)은 도 4에 도시된 바와 같이 상하 회동이 가능하도록 된 판상의 덮개(210)와 이 덮개(210)의 양측단에서 하측으로 연장되어 케이스(110)의 양측부를 받쳐서 지지하는 대략 "U" 자 형상으로 된 제 1안착랙(201)과 제 2안착랙(202)으로 구현된다. 이 제 1안착랙(201)과 제 2안착랙(202)의 하단에는 도 3에 도시된 바와 같은 다수의 사각형 결합홀(203)이 형성되어 있다.
그리고 덮개(210)와 안착랙(200)의 결합은 이 각각의 안착랙(201)(202)의 일단부들이 덮개(210)의 일단에 축 결합됨으로서 덮개(210)의 타측단이 상향 회동 가능하게 설치되고, 이 덮개(210)가 안착랙(201)(202)에 지지되었을 경우 덮개(210)의 설치상태를 견고히 유지하기 위한 통상적인 래치구조(220)가 마련된다.
다음으로 위치조절수단(300)은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 차체(10)의 후륜(40) 고정브라켓(90)에 하단이 볼트(230)로 결합된 제 1체결부재(310)와 이 제 1체결부재(310)와 다수의 볼트(230)로 결합되되 상단이 안착랙(200)의 하단과 결합되는 제 2체결부재(320)를 구비하고, 일단이 차체(10)의 상부지지대(70)에 결합되며 타단이 제 2체결부재(320)의 상단에 안착랙(200)과 함께 결합되는 중간체결부재(330)를 구비한다.
계속해서 전술한 각각의 체결부재(310)(320)(330)에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저 제 1체결부재(310)에는 고정브라켓(90)에 형성된 고정홀(91)에 볼트(230)로 결합되는 제 1체결홀(311)이 상하로 대략 10여 개 정도 형성되어 있다. 이 각각의 제 1체결홀(311)의 간격은 12mm 정도로 되어 있다.
다음으로 제 2체결부재(320)는 제 1체결부재(310)와 겹쳐지게 된 것으로, 제 1체결부재(310)와 마찬가지로 상하로 대략 20여 개의 제 2체결홀(321)이 9mm의 간격으로 형성되어 있다. 그리고 이 제 1체결부재(310)와 제 2체결부재(320)는 볼트(230)에 의하여 서로 결합되도록 되어 있다. 또한 제 2체결부재(320)의 상단에는 사각형 형상의 상단 체결홀(322)이 형성되어 있다.
여기서 제 1체결부재(310)와 제 2체결부재(320)의 체결홀(311)(321)들의 결합은 두 개의 볼트(230)에 의하여 결합되게 되어 있는데. 이의 결합은 최초 결합된 부분의 상측으로 두 번째 결합되는 부분이 제 1체결부재(310)와 제 2체결부재(320)에 형성된 체결홀(311)(321)의 배수의 위치에 결합된다.
즉, 제 1체결부재(310)의 경우 12의 배수, 제 2체결부재의 경우 9의 배수인 대략 36mm 위치에 있는 체결홀(311)(321)에 결합된다는 것이다. 다시 말하면 제 1체결부재(310)의 경우 최초 결합부분으로부터 상단 4번째 체결홀(311)에 제 2체결부재(320)의 경우 최초 결합부분으로부터 상단 5번째 체결홀(321)에 각각이 결합된다. 이러한 체결상태는 본 발명의 실시예에 따른 것으로 체결홀(311)(321)간의 간격은 여러 가지 실시예로 실현할 수 있다.
다음으로 중간체결부재(330)는 차체(10)의 후방 측에 설치된 상부지지대(70)에 상하 슬라이딩 위치 조절이 가능하도록 된 클램프(340)와 일단이 결합되고, 타단 측이 제 2지지부재(320)와 함께 안착랙(200)에 결합되며, 이러한 결합을 위하여 중간체결부재(330)에는 두 개의 장공(331)이 길이방향으로 형성되어 결합위치의 조절이 가능하도록 되어 있다.
이와 같은 본 발명의 자전거에 적용된 구성에서 각각의 체결부재(310)(320)(330)와 안착랙(200) 등의 결합은 다수의 육각볼트(230)와 치형와셔(240) 그리고 너트(250) 등에 의하여 그 체결이 이루어진다.
이하에서는 상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 자전거의 작동상태를 설명하기로 하되, 본 발명의 구동장치에 대한 작용상태를 먼저 설명하고, 후륜의 크기에 따른 안착랙의 위치조절에 대한 작용상태를 계속해서 설명하기로 한다.
본 발명의 자전거는 최초 운전상태에서 사용자가 페달을 밟아 체인(50)을 회전시킴으로써 주행이 수행되는데. 최초 주행 후 소정의 주행속도에 도달하게 되면 구동장치(100)가 작동하게 된다.
하나의 예로써 최초 주행후 주행속도가 약 8Km/h 의 속도에 이르게 되면 구동장치(100)가 구동하여 이후부터는 구동장치(100)에 의한 자전거의 주행이 이루어진다.
이러한 주행상태는 후륜(40)이 회전함으로써 이 후륜(40)의 속도를 도시되지 않은 감지센서가 감지하고, 이 감지된 속도가 소정속도 이상이면 구동모터(140)가 동력을 발생시키게 된다. 그리고 이때의 동력으로 구동롤러(150)는 회전구동을 수행하게 된다. 따라서 자전거는 사용자가 상당한 힘을 페달(60)에 가하지 않아도 주행이 이루어진다.
이와 같은 주행 중에 자전거의 후륜(40) 속도가 소정속도 이하로 떨어지면 컨트롤러(160)는 구동모터(140)의 구동을 멈추게 하여 구동력의 제공이 단절된다. 즉, 탑승자가 자전거를 정지시키고자 할 경우에 탑승자가 브레이크 장치를 작동시킴으로써 자전거의 속도가 감속되게 되고, 이 감속된 속도가 소정속도 이하이면 더 이상의 동력 제공이 이루어지지 않아 자전거의 정지가 가능하게 된다는 것이다.
한편, 이러한 구동장치(100)는 다른 크기의 자전거에도 적용이 가능할 것이다. 이때의 구동장치(100)의 설치는 먼저 제 1체결부재(310)의 하단을 고정브라켓(90)에 결합하고, 이와 별도로 구동장치(100)가 안착된 안착랙(200)을 자전거의 후륜(40) 상측에 안착시킨다. 이때 구동장치(100)의 구동롤러(150)가 후륜(40)과 접하도록 한다.
다음으로 제 2체결부재(320)의 상단과 중간체결부재(330) 그리고 안착랙(200)의 하단을 볼트(230)로 서로 결합시킨 후 제 2체결부재(320)에 형성된 제 2체결홀(321)과 제 1체결부재(310)에 형성된 제 1체결홀(311)을 서로 위치에 맞게 결합시킨다.
그리고 마지막으로 중간체결부재(330)를 클램프(340)에 결합시키면 전체적으로 구동장치(100)의 설치가 이루어진다. 이러한 결합방법에서 중간체결부재(330)를 일부 느슨하게 클램프(340)에 결합시킨 후 다른 결합공정을 수행할 수도 있다.
한편, 이상과 같은 실시예 외에 자전거의 구조에 따라 별도의 체결부재 없이 자전거와 구동장치가 일체로 구현된 자전거를 제공할 수 있고, 또 다르게는 구동장치를 후륜의 후방 측이나 전방 측으로 치우쳐서 설치할 수 있을 것이다.
그리고 전술한 실시예와 달리 구동모터에 보다 작은 부하가 작용하도록 하고, 자전거의 수동 운전이 쉽게 이루어지도록 롤러와 후륜이 서로 이격된 상태로 장착한 후 후륜과 롤러 사이에 별도의 스윙기어와 이 스윙기어를 회동시키는 모터 등을 장착한 후 컨트롤러에서 송신된 신호에 따라 롤러와 후륜이 서로 연동하도록 할 수 있다.
따라서 보다 다양한 실시예에 따른 본 발명의 기술적 사상의 적용이 가능할 것이며 이러한 변형된 실시예들이 기본적으로 전기적인 구동모터의 동력으로 후륜을 강제 구동시키고 그 설치상태의 가변 조절이 가능하도록 한 것이라면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 자전거는 후륜이 소정속도 내외에서 구동할 경우 후륜에 지속적인 전기 동력원에 의한 구동력이 제공되도록 함으로써 탑승자가 장거리 주행이나 언덕길 등의 주행시 보다 편리하게 운전을 수행할 수 있도록 하고, 또한 후륜의 크기에 따른 구동장치의 설치상태가 가변 조절 가능하므로 보다 다양한 형태와 크기의 자전거에도 적용이 가능한 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 차체,
    상기 차체의 전방 측에 설치된 전륜,
    상기 차체의 후방 측에 설치되되 페달과 체인에 의하여 전달된 동력으로 회전하는 후륜,
    상기 차체의 일측에 장착되며 상기 후륜과 접한 롤러와 상기 롤러를 구동시키는 구동모터와 상기 구동모터에 전류를 제공하는 전원을 포함한 구동장치를 구비한 것을 특징으로 하는 자전거.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구동장치는 외관을 형성하는 케이스와 상기 후륜의 회전속도를 감지하여 상기 후륜이 소정속도 이상일 때 상기 구동모터에 구동시작 신호를 송신하고, 상기 후륜이 소정속도 이하일 때 구동정지 신호를 송신하는 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 자전거.
  3. 제 1항 내지는 제 2항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 차체의 일측에는 상기 구동장치가 안착 지지되는 안착랙이 마련되고, 상기 안착랙의 하측에는 상기 안착랙의 승하강 위치조절을 위한 위치조절수단이 마련된 것을 특징으로 하는 자전거.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 위치조절수단은 상기 차체의 후륜 결합부분에 하단이 결합되며 다수의 제 1체결홀이 길이 방향으로 형성된 제 1체결부재와,
    일단이 상기 제 1체결부재의 제 1체결홀에 볼트로 결합되고 타단이 상기 안착랙의 일단에 결합되는 다수의 제 2체결홀이 길이 방향으로 형성된 제 2체결부재와,
    상기 제 2체결부재의 타단에 상기 안착랙과 함께 결합되되 상기 차체의 후륜 결합부의 상측으로 연장된 지지대를 따라 상하로 위치조절이 가능하게 결합된 중간체결부재를 구비한 것을 특징으로 하는 자전거.
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