KR200273495Y1

KR200273495Y1 - 전기자전거의 구동부 자동탈착장치

Info

Publication number: KR200273495Y1
Application number: KR2020020001401U
Authority: KR
Inventors: 홍석기
Original assignee: 홍석기
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2002-04-26

Abstract

본 고안은 전기자전거의 구동부 자동탈착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자전거의 차륜에 동력을 전달하는 마찰기어를 구동부 회전수단을 통해 원활하고 확실하게 탈착시켜 안정하게 출력의 가변을 이룰 수 있는 전기자전거의 구동부 자동탈착장치에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 전기자전거의 전륜 또는 후륜에 접촉하여 자전거에 작용하는 부하의 증감에 따라 선택적으로 출력을 가변을 이룰 수 있으며, 액셀레이터의 작동에 따라 인가된 전기적 신호로 작동되는 구동부 회전수단에 의해 마찰기어가 차륜에 접촉되어 정확하게 동력을 전달하거나, 차륜으로부터 확실하게 이격되므로, 마찰기어가 차륜과 접촉함에 따라 구동부에 충격이 전달되는 것을 최소화시킬 수 있고, 이동체인 마찰기어가 상대적으로 경량이어서 동작이 원활하게 이루어질 수 있어 작동신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 구동부의 수명이 장시간 지속될 수 있는 전기자전거의 구동부 자동탈착장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 구동유닛을 보호하며 상기 전기자전거의 후륜 상부에 장착되는 소정크기의 베이스하우징과, 상기 베이스하우징 내벽에 고정되며 내부의 상기 구동유닛이 장착된 구동부하우징과, 상기 구동유닛의 일측이 소정의 전기적신호에 의해 차륜에 접촉하여 동력을 전달하는 전기자전거에 있어서, 상기 구동부하우징(11)의 소정위치에 볼트로 고정될 수 있도록 일측에 브라켓(22)이 구비됨과 아울러 소정의 회전력을 발생시키는 구동모터(21)와; 상기 구동모터(21)의 타측에 구비된 피니언(23)과 결착되어 회전하는 연결기어(25)와; 상기 연결기어(25)와 동축상에 구비되어 동일하게 회전되며 상기 차륜(3)과 소정부분이 접촉되어 동력을 전달하는 마찰기어(27)와; 상기 구동모터(21)의 외측과 상기 마찰기어(27)의 양측을 감싸도록 구비됨과 아울러 회전이 가능한 로테이트 럼프(30)와; 상기 로테이트 럼프(30)의 외측과 상기 베이스 하우징(10)의 내측에 각각 고정되어 상기 구동모터(21) 종단부의 중심축(24b)을 기준축으로 상기 로테이트 럼프(30)를 회전시키는 구동부 회전수단과; 상기 로테이트 럼프(30)의 회전시 상기 마찰기어(27)의 종단부에 구비된 구동부 이동축(26b)이 이동될 수 있도록 상기 베이스 하우징(10) 내면의 소정위치에 형성된 이동홈(12)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기자전거의 구동부 자동탈착장치{Automatic connection and seperation device of driving unit in an electric bicycle}

종래의 전기자전거는 주행중 발생하는 운동마찰력과 정지상태에서 발생하는 정지마찰력의 증·감에 따라 즉각적인 출력의 조정뿐만 아니라, 수동 또는 전자 장치에 의한 출력을 조정을 했으므로 도로의 상황에 따른 즉각적인 출력의조정이 어려웠으며, 혹한 또는 우천시에 전자장치의 오동작 및 충격에 약한 문제점이 있었다.

그리고, 큰 기어 비를 이용한 구동 방식을 택하므로서 다수개의 기어와 체인을 구비하고 있으며, 상기 구성에 따른 부하의 손실이 상대적으로 증가했으며, 부피와 중량의 증가에 따른 부착의 어려움이 있어 기존의 일반자전거에 설치의 어려움이 있었다.

상기의 문제점을 개선하기 위해 본 출원인은 특허출원 제1998-33849호(출원일: 1998년 8월 17일)의 "정속 주행장치를 구비한 부하감응식 전기자전거" 를 출원한 바 있다.

상기 부하감응식 전기 자전거는 도 7, 도 8, 도 9에 도시된 바와 같이, 자전거의 차륜(191)과 일정 압력상태로 접촉을 유지하여 동력을 상호간 주고받는 마찰기어(105)가 일측에 구비되고, 상기 마찰기어(105)와 연결되어 자전거 주행모드시 상기 마찰기어(105)에 기 충전된 동력을 공급하고, 자전거의 인력주행시 주행모드가 정지됨과 동시에 자전거 차륜(191)으로부터 마찰기어(105)로 전달되는 여분의 동력을 충전하는 충전모드로 변환되는 것이다.

상기 전기자전거의 구동장치(190)는 상기 모터(140), 피니언기어(185), 동력전달부재와 마찰기어(105)를 수용하는 구동하우징(130)이 형성되고, 상기 구동 하우징(130)의 외면 소정 위치에 돌출 되어 설치되어진 구동부 이동축(181)이 설치되어, 베이스 하우징(165)의 내면의 소정 위치에 성형되어진 이동홈(194)에 끼워져 구동부 이동축(181)의 이동이 이루어지므로, 베이스 하우징(165)과 구동하우징(130)이 공유하는 중심축(195)을 기준 축으로 하여 상기한 이동홈(194)내 구동부 이동축(181)의 이동이 이루어지게 된다.

또한, 구동하우징(130)의 외면과 베이스하우징(165)의 내면에 결착되어지는 스프링(134)의 탄성작용으로 구동 하우징(130)의 오르막길 주행후 자동적인 평상주행모드 상태(초기모드)로 이동이 가능하게 구성되어 있다.

그러나, 상기 구동장치(190)의 이동은 상기 마찰기어(105)의 동축에 형성된 중심축(195)을 기준축으로 중량감이 있는 상기 모터(140), 피니언기어(185), 동력전달부재가 상기 구동부 이동축(181)이 이동홈(194)을 따라 주행모드로 이동되므로, 이동 동작이 원활하지 못했던 문제점과, 평상모드로 복귀시키는 스프링(134)이 쉽게 이완되는 문제점이 있었다.

그리고, 주행모드시나 평상모드시 마찰기어(105)가 차륜(191)에 항상 접촉하고 있는 상태로 노면(路面)의 이물체에 차륜(191)이 부딪힐 경우, 차륜(191)과 마찰기어(105)를 통해 상기 구동장치(190)에 충격이 전달되어 파손될 우려가 있었다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 전기자전거의 전륜 또는 후륜에 접촉하여 자전거에 작용하는 부하의 증감에 따라 선택적으로 출력을 가변을 이룰 수 있으며, 액셀레이터의 작동에 따라 인가된 전기적 신호로 작동되는 구동부 회전수단에 의해 마찰기어가 차륜에 접촉되어 정확하게 동력을 전달하거나, 차륜으로부터 확실하게 이격되므로, 마찰기어가 차륜과 접촉함에 따라 구동부에 충격이 전달되는 것을 최소화시킬 수 있고, 이동체인 마찰기어가 상대적으로 경량이어서 동작이 원활하게 이루어질 수 있어 작동신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 구동부의 수명이 장시간 지속될 수 있는 전기자전거의 구동부 자동탈착장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 구동유닛을 보호하며 상기 전기자전거의 후륜 상부에 장착되는 소정크기의 베이스하우징과, 상기 베이스하우징 내벽에 고정되며 내부의 상기 구동유닛이 장착된 구동부하우징과, 상기 구동유닛의 일측이 소정의 전기적신호에 의해 차륜에 접촉하여 동력을 전달하는 전기자전거에 있어서, 상기 구동부하우징(11)의 소정위치에 볼트로 고정될 수 있도록 일측에 브라켓(22)이 구비됨과 아울러 소정의 회전력을 발생시키는 구동모터(21)와; 상기 구동모터(21)의 타측에 구비된 피니언(23)과 결착되어 회전하는 연결기어(25)와; 상기 연결기어(25)와 동축상에 구비되어 동일하게 회전되며 상기 차륜(3)과 소정부분이 접촉되어 동력을 전달하는 마찰기어(27)와; 상기 구동모터(21)의 외측과 상기 마찰기어(27)의 양측을 감싸도록 구비됨과 아울러 회전이 가능한 로테이트 럼프(30)와; 상기 로테이트 럼프(30)의 소정위치에 일측이 고정되고, 타측이 상기 베이스 하우징(10)의 소정위치에 고정되어 상기 구동모터(21) 종단부의 중심축(24b)을 기준축으로 상기 로테이트 럼프(30)를 회전시키는 구동부 회전수단과; 상기 로테이트 럼프(30)의 회전시 상기 마찰기어(27)의 종단부에 구비된 구동부 이동축(26b)이 이동될 수 있도록 상기 베이스 하우징(10) 내면의 소정위치에 형성된 이동홈(12)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 전기자전거의 사시도,

도 2는 도 1의 "A-A"에서 바라본 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 전기자전거의 구동유닛을 도시한 부분확대사시도,

도 4 및 도 5는 본 고안에 따른 전기자전거의 구동부 자동탈착장치의 작동상태를 도시한 단면도,

도 6은 본 고안에 따른 부하감응식 전기자전거의 회로도,

도 7은 종래의 부하감응식 전기자전거의 구동장치가 차륜에 접촉한 상태를 도시한 평면도,

도 8은 종래의 부하감응식 전기자전거의 구동장치를 도시한 단면도,

도 9는 종래의 부하감응식 전기자전거의 스프링 작동상태를 도시한 구성도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 전기자전거 2 : 배터리

3 : 차륜 10 : 베이스하우징

11 : 구동부하우징 12 : 이동홈

20 : 구동유닛 21 : 구동모터

22 : 브라켓 23 : 피니언

24a : 구동모터 회전축 24b : 중심축

25 : 연결기어 26a : 마찰기어 회전축

27 : 마찰기어 30 : 로테이트 럼프(rotate lump)

31 : 솔레로이드 32 : 탄성스프링

33 : 걸림턱 40 : 전원

41 : 키 스위치 42 : 브레이크

43 : 엑셀레이터 44 : 릴레이

45 : 부하감응부

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 전기자전거의 사시도이고, 도 2는 도 1의 "A-A"에서 바라본 단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 전기자전거의 구동유닛을 도시한 부분확대사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 고안에 따른 전기자전거의 구동부 자동탈착장치의 작동상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 고안에 따른 부하감응식 전기자전거의 회로도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안의 전기자전거(1)는 구동유닛(20)을 보호하며 상기 전기자전거(1)의 후륜 상부에 장착되는 일정크기의 베이스하우징(10)과, 상기 베이스하우징(10) 내벽에 고정되며 내부의 상기 구동유닛(20)이 장착된 구동부하우징(11)이 구비되어 있다.

그리고, 본 고안의 특징 부분인 상기 구동유닛(20)은 상기 구동부하우징(11)의 내벽에 볼트로 고정될 수 있도록 일측에 브라켓(22)이 구비됨과 아울러, 회전력을 발생시키는 구동모터(21)와, 상기 구동모터(21)의 타측에 구비된 피니언(23)과 결착되어 회전하는 연결기어(25)와, 상기 연결기어(25)와 동축상에 구비되어 동일하게 회전되며 상기 전기자전거(1)의 차륜(3)과 접촉되어 동력을 전달하는 마찰기어(27)와, 상기 구동모터(21)의 외측과 상기 마찰기어(27)의 양측을 감싸도록 구비됨과 아울러 회전이 가능한 로테이트 럼프(rotate lump,30)와, 상기 로테이트 럼프(30)의 외측과 상기 베이스 하우징(10)의 내측에 각각 고정되어 상기 구동모터(21) 종단부의 중심축(24b)을 기준축으로 상기 로테이트 럼프(30)를 회전시키는 구동부 회전수단과, 상기 로테이트 럼프(30)의 회전시 상기 마찰기어(27)종단부의 구동부 이동축(26b)이 이동될 수 있도록 상기 베이스 하우징(10) 내면의 소정위치에 형성된 이동홈(12)으로 구성된다.

상기 구동부 회전수단은, 상기 전기자전거(1)의 엑셀레이터(43) 작동시, 전원(40)에 인가된 전기적 신호에 의해 상기 구동모터(21)의 중심축(24b)을 기준축으로 상기 로테이트 럼프(rotate lump,30)의 외주면상에 구비된 걸림턱(33)을 당겨 상기 마찰기어(27)를 상기 차륜(3)에 밀착시키는 솔레로이드(31)와, 상기 엑셀레이터(43)에 상기 전원(40)을 인가하지 않을 경우, 상기 마찰기어(27)를 상기 차륜(3)으로 부터 이격될 수 있도록 소정의 탄성복원력에 의해 상기 로테이트 럼프(30)를 원위치시키는 다수개의 탄성스프링(32)으로 구성된다.

상기 마찰기어(27)를 포함한 로테이터 럼프(rotate lump,30)가 일체형으로 연결되어 있어 이동의 축이 되는 구동부 이동축(26b)은 마찰기어 회전축(26a)의 종단부로 부터 연장되어 상기 베이스 하우징(10)의 내면의 소정위치에 성형되어진 상기 이동홈(12)에 끼워진 상태로 이동하게 되는데, 결국 상기 솔레로이드(31) 및 탄성스프링(32)에 의해 상기 구동부 이동축(26b)이 상기 구동모터(21)의 중심축(24b)을 기준축으로 상기 이동홈(12)을 따라 이동되면서 회전하도록 구성되어 있다.

상기 구동유닛(20)을 구동시키는 신호체계는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 구동유닛(20)에 전원(40)을 공급하기 위하여 키 스위치(41)와 브레이크(42) 및 엑셀레이터(43)에서 보내온 전기적 신호를 제어하는 릴레이(44)와, 상기 릴레이(44)에서 제어된 전기적 신호를 토대로 정속주행을 위한 부하감응을 이룰수 있는 부하감응부(45)와, 상기 부하감응부(45)로부터 제어된 전기적신호에 의해 상기 구동모터(21)를 구동시키는 구조이다.

또한, 상기 엑셀레이터(43)에서 보내온 전기적 신호에 의해 상기 솔레로이드(31)가 동시에 작동되며, 상기 솔레로이드(31)가 상기 걸림턱(33)을 당김에 따라 상기 마찰기어(27)를 포함한 상기 로테이트 럼프(30)가 회전하게되며, 이와 동시에 상기 탄성스프링(32)이 압축되면서 탄성복원력이 저장된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면, 본 고안의 부하감응식 전기자전거(1)의 출발 및 주행을 행하기 위해서 전기자전거(1)의 배터리(2)에 충전된 전원(40)을 키 스위치(41)에서 인가한 후, 핸들 또는 페달 등에 설치되어 자동적으로 전원을 단락 시키는 엑셀레이터(43)를 작동시켜 출력의 가감을 이루게 되는 구조이다.

상기 엑셀레이터(43)의 작동이 이루어지지 않는 경우는 대기모드의 상태로 도 4와 같이, 로테이트 럼프(rotate lump,30)에 연결된 다수개의 탄성스프링(32)에 의해 지지되며 상기 로테이트 럼프(30)의 하부에 위치한 마찰기어(27)가 차륜(3)으로 부터 이격된 "A"상태이다.

상기 대기모드 상태에서 상기 엑셀레이터(43)를 작동시키게 되면, 상기 전원(40)으로부터 상기 로테이트 럼프(30)의 걸림턱(33)에 종단부가 안착된 솔레로이드(31)에 전기적 신호가 인가되고, 이로 인해 상기 솔레로이드(31)가 상기 로테이터 럼프(30)를 당겨 회전시키게 된다.

이때, 상기 구동모터(21)의 중심축(24b)을 기준축으로 상기 마찰기어(27)의 양측을 감싸고 있는 상기 로테이트 럼프(rotate lump,30)가 일체형으로 연결된 구동부 이동축(26b)이 베이스하우징(10)에 형성된 이동홈(12)을 따라 대기모드로 이동하게 되면서 상기 차륜(3)에 상기 마찰기어(27)가 접촉하게 된다.

그리고, 상기 솔레로이드(31)에 의해 상기 로테이트 럼프(30)가 당겨질때, 탄성스프링(32)은 압축되면서 탄성복원력을 저장하게 된다.

여기서, 상기 로테이트 럼프(30)의 상부 내측에 구비된 상기 구동모터(21)는 브라켓(22)에 의해 구동부하우징(11)에 고정된 상태이며, 상기 마찰기어(27)를 포함한 로테이트 럼프(30)가 일체형으로 회전하게 된다.

따라서, 상기 마찰기어(27) 및 상기 로테이트 럼프(30)가 원활하게 이루어질 수 있도록 소정의 강도를 갖되, 경량의 소재로 구비함으로써 구동부 회전수단인 상기 솔레로이드(31)에 걸리는 부하를 감소시키는 것이 바람직할 것이다.

상기와 같이 마찰기어(27)가 상기 차륜(3)에 접촉함에 따라 상기 구동모터(21)의 회전력이 전달되어 상기 전기자전거(1)는 주행개시모드 상태로 주행을 시작하게 된다.

이때, 상기 마찰기어(27)는 시계방향으로 회전되면서 상기 차륜(3)을 반시계 방향으로 회전시키려고 하지만, 상기 차륜(3)에 작용하는 하중과 마찰력에 의해 반작용이 발생하여 상기 마찰기어(27)가 상기 차륜(3)의 우측방향으로 이동하게 된다.

즉, 도 5와 같이 주행개시모드인 "B"상태로 상기 구동부 이동축(26b)이 상기 중심축(24b)을 기준축으로 상기 이동홀(12)을 따라 회전되어 이동되는 것이다.

여기서, 상기 주행개시모드 및 주행모드에서의 전원(40)은 상기엑셀레이터(43)의 초기 OFF상태로부터 ON상태로 전환되어 순차적인 전원의 강도조절이 가능하게 되므로 속도의 가감을 이루는 주전원제어(MAIN)를 수행하게 되며, 상술한 부하감응부(45)응 상기 엑셀레이터(43)에서 1차적으로 제어된 전원(40)을 정속주행을 위하여 재 조절하는 부 전원제어(SUB)를 이루게 된다.

상기 주행모드 상태로 상기 부사감응부(45)에 의해 정속주행을 행하다가 인력주행을 하거나 내리막길에 접어들게 되면, 사용자는 상기 엑셀레이터(43)를 작동시키지 않게 되는데, 이때 상기 솔레로이드(31)에 전기적 신호가 차단됨과 동시에 상기 탄성스프링(32)에 저장된 탄성복원력에 의해 상기 구동부 이동축(26b)이 상기 중심축(24b)을 기준축으로 대기모드인 "A"상태로 회전되어 상기 마찰기어(27)를 포함한 로테이트 럼프(30)는 최초 위치로 복귀되어 진다.

이와 같이, 본 고안은 상기 솔레로이드(31)와 탄성스프링(32)에 의해 중량감 있는 상기 구동모터(21)의 중심축(24b)을 기준축으로 경량인 상기 마찰기어(27)를 포함한 로테이트 럼프(30)를 원활하게 회전시킬 수 있어 상기 차륜(3)에 착탈되는 동작이 간단하면서 정확하게 이루어질 수 있다.

이로 인해, 종래와 같이 차륜과 구동유닛의 마찰기어가 항상 접촉된 경우에, 노면(路面)의 상태에 따라 구동유닛에 충격이 전달되어 구동유닛이 손상되었던 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 중량감이 있는 구동유닛을 이동시키는 탄성체가 쉽게 이완되었던 문제점을 해결할 수 있는 신규 기술이다.

그러므로, 본 고안의 범위는 상술한 실시예에 한정되지 않고, 후술하는 실용신안등록청구범위 뿐만 아니라, 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 액셀레이터의 작동에 따라 인가된 전기적 신호로 작동되는 구동부 회전수단에 의해 마찰기어가 차륜에 접촉되어 정확하게 동력을 효율적으로 전달하거나, 차륜으로부터 확실하게 이격되므로, 마찰기어가 차륜과 접촉함에 따라 구동부에 충격이 전달되는 것을 최소화시킬 수 있어 구동부의 수명을 오래 지속시킬 수 있다.

그리고, 이동체인 마찰기어가 상대적으로 경량이어서 동작이 원활하게 이루어질 수 있어 작동신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 구동부의 구성요소가 간단하여 제조원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 내구성이 우수한 장점이 있다.

또한, 전기자전거에 작용하는 부하의 증감에 따라 기계적인 작동만으로 정속주행을 위한 출력의 가변을 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims

구동유닛을 보호하며 상기 전기자전거의 후륜 상부에 장착되는 소정크기의 베이스하우징과, 상기 베이스하우징 내벽에 고정되며 내부의 상기 구동유닛이 장착된 구동부하우징과, 상기 구동유닛의 일측이 소정의 전기적신호에 의해 차륜에 접촉하여 동력을 전달하는 전기자전거에 있어서,

상기 구동부하우징(11)의 소정위치에 볼트로 고정될 수 있도록 일측에 브라켓(22)이 구비됨과 아울러 소정의 회전력을 발생시키는 구동모터(21)와;

상기 구동모터(21)의 타측에 구비된 피니언(23)과 결착되어 회전하는 연결기어(25)와;

상기 연결기어(25)와 동축상에 구비되어 동일하게 회전되며 상기 차륜(3)과 소정부분이 접촉되어 동력을 전달하는 마찰기어(27)와;

상기 구동모터(21)의 외측과 상기 마찰기어(27)의 양측을 감싸도록 구비됨과 아울러 회전이 가능한 로테이트 럼프(30)와;

상기 로테이트 럼프(30)의 외측과 상기 베이스 하우징(10)의 내측에 각각 고정되어 상기 구동모터(21) 종단부의 중심축(24b)을 기준축으로 상기 로테이트 럼프(30)를 회전시키는 구동부 회전수단과;

상기 로테이트 럼프(30)의 회전시 상기 마찰기어(27)의 종단부에 구비된 구동부 이동축(26b)이 이동될 수 있도록 상기 베이스 하우징(10) 내면의 소정위치에 형성된 이동홈(12)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 구동부 자동탈착장치.
제 1항에 있어서, 상기 구동부 회전수단은,

상기 전기자전거(1)의 엑셀레이터(42) 작동시, 전원(40)에 인가된 전기적 신호에 의해 상기 구동모터(21)의 중심축(24b)을 기준축으로 상기 로테이트 럼프(30)의 외주면에 돌출된 걸림턱(33)을 당겨 상기 마찰기어(21)를 상기 차륜(3)에 밀착시키는 솔레로이드(31)와;

상기 엑셀레이터(43)에 상기 전원(40)을 인가하지 않을 경우, 상기 마찰기어(21)를 상기 차륜(3)으로 부터 이격될 수 있도록 소정의 탄성복원력에 의해 상기 로테이트 럼프(30)를 원위치시키는 다수개의 탄성스프링(32)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 구동부 자동탈착장치.