KR200328321Y1 - 전기 자전거의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기자전거의 구동장치에 관한 것이다. 본 고안은 자전거 프레임(1)에 장착되는 고정구(10)와, 상기 고정구(10)에 장착되어 구동력을 제공하는 모터(20)와, 상기 모터(20)의 구동력을 감속하여 전달하는 감속부와, 상기 감속부를 통한 모터(20)의 구동력과 사용자의 답력을 자전거의 구동륜으로 전달하는 동력전달기구를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성의 본 고안에 의하면 기존의 일반 자전거의 프레임과 부품을 그대로 사용하고 구동장치만 추가하여 전기자전거를 구성할 수 있어 전기자전거의 제조원가가 낮아진다. 그리고 기존 자전거의 구동륜에 구비되는 변속장치를 그대로 이용할 수 있어 전기자전거의 변속비가 다양하게 되는 이점도 있다.

Description

전기 자전거의 구동장치{Driving apparatus for electric bicycle}

본 고안은 전기 자전거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반 자전거에 장착하여 사람의 답력에 더해 모터의 구동력으로 자전거를 주행시킬 수 있도록 하는 전기 자전거의 구동장치에 관한 것이다.

자전거는 사용자의 답력을 이용하여 주행하는 것이다. 따라서 평지에서는 그 주행에 큰 어려움이 없으나, 언덕 등의 경사로를 올라갈 때에는 많은 힘이 필요하게 되는 문제점이 있다.

이를 해소하기 위해, 최근에는 사용자의 답력에 더해 모터의 구동력을 사용하여 주행할 수 있도록 한 전기 자전거가 제시되었다. 하지만, 현재까지 출시된 전기 자전거는 제작시부터 그 프레임과 기타 구성부품들이 전용으로 제작되고 있다. 따라서, 생산자는 일반 자전거와는 별도로 프레임과 구성 부품들을 생산하여야 하므로 제조원가가 높아지는 문제점이 있다.

그리고, 현재까지 출시된 전기자전거는 감속비가 일정한 속도비로 고정되어 있어 평지주행에는 적합하나 경사로나 언덕이 많은 국내 지형에서는 원활한 주행이 힘든 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 자전거에 설치할 수 있는 구동장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 기존의 변속장치를 이용하여 다양한 속도비를 낼 수 있는 전기 자전거의 구동장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예의 구동장치가 채용된 전기자전거의 구성을 보인 측면도.

도 2는 본 고안 실시예의 구성을 보인 측면도.

도 3은 본 고안 실시예의 요부 구성을 보인 배면도.

도 4는 본 고안의 다른 실시예의 구성을 보인 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 프레임 3: 전륜

5: 후륜 7: 핸들

8: 안장 9: 짐받이

10: 고정구 12: 하우징

13: 조임볼트 20: 모터

21: 회전축 23: 제1구동스프라켓

25: 제1체인 27: 고정축

28: 제1감속스프라켓 29: 제2감속스프라켓

30: 제2체인 32: 제1종동스프라켓

34: 제2구동스프라켓 38: 일방향클러치베어링

40: 크랭크 42: 페달

45: 제3체인 47: 제2종동스프라켓

50: 배터리 및 컨트롤러부

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 자전거 프레임에 장착되는 고정구와, 상기 고정구에 장착되어 구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 구동력을 감속하여 전달하는 것으로, 상기 프레임의 일측에 설치되고 다수개의 감속용 스프라켓이 고정축에 동축으로 구비되고 상기 감속용 스프라켓과 모터가 체인으로 연결되는 감속부와, 상기 감속부 및 구동륜과 체인으로 연결되고 상기 감속부를 통한 모터의 구동력과 사용자의 답력을 자전거의 구동륜으로 전달하는 동력전달기구를 포함하여 구성된다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 본 고안은 상기 감속부는자전거 프레임에 장착되는 고정구와, 상기 고정구에 장착되어 구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 구동력을 감속하여 전달하는 것으로, 상기 프레임의 일측에 설치되고 다수개의 감속용 스프라켓이 고정축에 동축으로 구비되고 상기 감속용 스프라켓과 모터가 체인으로 연결되는 감속부와, 상기 감속부 및 구동륜과 체인으로 연결되고 상기 감속부를 통한 모터의 구동력과 사용자의 답력을 자전거의 구동륜으로 전달하는 동력전달기구를 포함하여 구성되고, 상기 모터와 감속용 스프라켓은 제1체인으로 연결되고, 상기 감속용 스프라켓 중 하나와 상기 동력전달기구의 구동스프라켓 및 구동륜의 종동스프라켓에는 제2체인이 걸어감아진다.

상기 동력전달기구의 구동측 회전중심에는 일방향 클러치베어링이 설치되어 모터의 구동력과 사용자의 답력을 동시에 또는 선택적으로 전달받을 수 있도록 된다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 전기자전거의 구동장치는 일반 자전거의 프레임에 설치하여 사용하는 것이 가능하므로 제조원가가 낮아지고, 일반 자전거의 변속장치를 그대로 이용할 수 있으므로 전기 자전거에서 다양한 변속이 가능하여 경사지 주행이 원활하게 되는 이점도 있다.

이하 본 고안에 의한 전기자전거의 구동장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 고안의 바람직한 실시예의 구동장치가 채용된 전기자전거의 구성이 측면도로 도시되어 있고, 도 2에는 본 고안 실시예의 구성이 측면도로 도시되어 있으며, 도 3에는 본 고안 실시예의 구성이 배면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 자전거의 프레임(1)의 선단에는 전륜(3)이 구비되고, 후단에는 후륜(5)이 구비된다. 상기 후륜(5)은 일반적으로 구동륜이 된다. 상기 프레임(1)의 선단 상부에는 핸들(7)이 구비되어 상기 전륜(3)의 주행방향을 제어할 수 있게 한다. 상기 프레임(1)의 상부 일측에는 사용자가 앉을 수 있는 안장(8)이 구비된다. 상기 안장(8)의 후방에는 짐받이(9)가 설치된다.

상기 프레임(1)의 일측에는 고정구(10)가 설치된다. 상기 고정구(10)는 프레임(1)을 구성하는 파이프를 감싸는 하우징(12)을 구비한다. 상기 하우징(12)은 그 길이방향으로 절개되어 있는 것으로, 상기 절개된 부분은 조임볼트(13)와 조임너트(14)에 의해 죄어진다.

상기 고정구(10)에는 모터(20)가 설치된다. 상기 모터(20)의 회전축(21)은상기 고정구(10)가 설치되는 프레임(1)을 구성하는 파이프의 길이방향에 직교하는 방향으로 연장된다. 상기 회전축(21)에는 제1구동스프라켓(23)이 구비된다. 상기 제1구동스프라켓(23)에는 제1체인(25)이 걸어감아져 모터(20)의 동력을 전달한다.

상기 프레임(1)의 일측에는 고정축(27)이 설치된다. 상기 고정축(27)은 상기 프레임(1)에 대해 회전가능하게 설치된다. 상기 고정축(27)에는 제1 및 제2 감속스프라켓(28,29)이 동축으로 설치된다. 상기 제1 감속스프라켓(28)은 상기 제1체인(25)이 걸어감아지는 부분으로, 상기 제2 감속스프라켓(29)에 비해 상대적으로 큰 직경을 갖는다. 상기 제2 감속스프라켓(29)에는 제2체인(30)이 걸어감아진다.

이와 같이 상기 고정축(27)에 제1 및 제2 감속스프라켓(28,29)을 설치하여 동력을 전달하는 것은 상기 모터(20)의 동력을 감속하여 전달하기 위한 것이다. 따라서, 상기 모터(20)의 출력측에 별도의 감속기를 설치하게 되면 상기와 같은 감속스프라켓(28,29)을 사용하지 않고 직접 모터(20)와 아래에서 설명될 제2구동스프라켓(34)을 체인으로 직접 연결할 수 있다.

한편, 상기 프레임(1)에는 제1종동스프라켓(32)이 설치된다. 상기 제1종동스프라켓(32)에는 상기 제2체인(30)이 걸어감아진다. 상기 제1종동스프라켓(32)과 동축으로 제2구동스프라켓(34)이 상기 프레임(1)에 설치된다. 상기 제1종동스프라켓(32)과 제2구동스프라켓(34)의 회전중심은 페달축(36)이 된다. 상기 제1 종동스프라켓(32) 및 제2구동스프라켓(34)과 상기 페달축(36)의 사이에는 일방향클러치베어링(38)이 구비된다. 따라서, 상기 일방향클러치베어링(38)에 의해상기 페달(42)측에서 제공되는 답력이 상기 제2구동스프라켓(34)으로 전달되고 그 반대로는 전달되지 않게 한다.

상기 페달축(36)에는 크랭크(40)가 설치되어 있고, 상기 크랭크(40)의 일단부에는 페달(42)이 구비된다. 상기 페달(42)은 사용자의 답력을 전달받는 부분으로, 일반적인 자전거의 그 것과 동일하다.

자전거의 구동륜인 상기 후륜(5)의 회전중심에는 제2 종동스프라켓(47)이 설치되고, 상기 제2구동스프라켓(34)과 제2 종동스프라켓(47)에는 제3체인(45)이 걸어감아져 동력을 전달한다. 상기 제2 종동스프라켓(47)은 서로 다른 직경을 가지는 것이 동축으로 구비되어 변속이 가능하게 구성된다.

한편, 상기 짐받이(9)에는 배터리와 컨트롤러부(50)가 구비된다. 상기 배터리는 충전된 전기에너지를 제공하는 것이고, 상기 컨트롤러부는 상기 모터(20)의 구동을 제어하는 역할을 한다. 물론 상기 모터(20)의 회전을 제어하기 위한 스위치는 상기 핸들(7)에 구비되는 것이 가장 바람직하다.

다음으로, 도 4에는 본 고안의 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 제3체인(45)이 제2 감속스프라켓(29)과 제2구동스프라켓(34) 및 제2종동스프라켓(47)에 걸어감아져 구성된다. 이와 같이 되면 제2 체인을 사용하지 않고도 모터(20)의 구동력을 감속하여 상기 후륜(5)으로 전달할 수 있게 된다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 전기자전거의 구동장치의 작용을 상세하게 설명한다.

본 고안에서는 모터(20)에서 제공되는 구동력을 제2구동스프라켓(34)으로 감속하여 전달하여 사용자의 답력과 함께 또는 선택적으로 사용하여 자전거의 주행이 이루어지도록 하고 있다. 따라서, 구동륜인 후륜(5)은 기존의 자전거와 동일한 구성을 가질 수 있어, 기존의 변속장치를 그대로 사용할 수 있게 된다.

이와 같은 본 고안에서 모터(20)를 사용하지 않고 주행하는 것을 먼저 설명한다. 사용자가 답력을 페달(42)에 제공하면 일방향클러치베어링(38)을 통해 동력이 전달되어 기존 자전거의 구동방식과 같이 구동된다. 즉, 페달(42), 크랭크(40), 제2구동스프라켓(34), 제3체인(45) 및 제2종동스프라켓(47)을 통해 후륜(5)으로 동력이 전달된다.

여기서, 상기 제2구동스프라켓(34)이 회전되면 상기 제1종동스프라켓(32)도 함께 회전된다. 따라서 상기 제2체인(30)에 의해 상기 감속스프라켓(28,29)이 회전되고, 상기 제1체인(25)이 구동되어 상기 모터(20)의 회전축(21)에 구비된 제1구동스프라켓(23)도 회전한다. 하지만, 상기 모터(20)에는 전원이 연결되지 않은 상태에서 무부하상태여서, 상기 제1체인(25) 및 제2체인(30)이 구동되는데는 큰 토크가 걸리지 않게 된다.

한편, 모터(20)의 구동력은 사용자의 조작에 의해 상기 콘트롤러부가 동작되면서 제공된다. 상기 모터(20)의 구동력은 상기 회전축(21), 제1구동스프라켓(23), 제1체인(25), 제1감속스프라켓(28), 제2감속스프라켓(29), 제2체인(30)을 통해 제1종동스프라켓(32)으로 전달된다. 상기 제1종동스프라켓(32)으로 전달된 동력은 상기 제2구동스프라켓(34)에서 위에서 설명된 바와 같은 경로를 상기 후륜(5)으로 전달된다.

이와 같이, 모든 동력은 상기 제2구동스프라켓(34)에서 제3체인(45)을 통해 제2종동스프라켓(47)을 거쳐 구동륜인 후륜(5)으로 전달되므로, 상기 후륜(5)의 제2종동스프라켓(47)에 변속장치를 구비하면 다양한 변속이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 제1종동스프라켓(32) 및 제2구동스프라켓(34)으로 전달된 동력은 일방향클러치베어링(38)에 의해 더 이상 크랭크(40)와 페달(42)로 전달되지 않는다. 만약, 모터(20)의 동력이 크랭크(40)와 페달(42)까지 그대로 전달된다면 사용자의 의지와 상관없이 크랭크(40)와 페달(42)이 회전하게 되어 사용자가 부상을 입을 위험이 존재한다. 하지만, 본 고안에서는 일방향클러치베어링(38)을 사용하여 이를 미연에 방지하고 있다.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

예를 들어 본 고안에서는 충분한 토크를 내기위해 2단계의 감속과정을 통해 동력을 전달하지만 고성능 모터를 장착하면 1단계감속과정을 통해서 충분한 토크를 사용할 수 있게 된다.

그리고, 본 고안에서는 체인을 이용하여 동력을 전달하고 있지만, 체인이 아닌 기어 등을 사용하여도 동력을 전달할 수 있고 이외에도 다양한 동력전달기구를 사용할 수 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 고안에 의한 전기자전거의 구동장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저, 본 고안에서는 기존의 자전거의 프레임과 부품 등을 그대로 이용할 수 있고 구동장치만 추가로 구입하면 되므로 전기자전거의 제조원가를 크게 낮출 수 있다.

그리고, 기존의 일반 자전거의 기능을 그대로 유지하면서 전기자전거의 기능을 추가하므로 사용자가 수동자전거로 또는 전기자전거로의 선택적 사용이 가능한 효과가 있다.

다음으로 본 고안에서는 기존 자전거 후륜의 변속장치를 그대로 이용할 수 있어 다양한 변속단계의 동력을 제공할 수 있어 다양한 변속비를 가지고 주행할 수 있게 되어 특히 경사로에서 탁월한 주행능력을 발휘할 수 있게 된다.

또한 본 고안에서는 급경사로에서 모터의 구동력만으로 주행이 힘들 경우 사용자가 모터의 구동력에 더해 답력을 제공하여 주행하면 되므로 급경사로의 등판능력이 크게 향상되는 이점도 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 자전거 프레임에 장착되는 고정구와,

   상기 고정구에 장착되어 구동력을 제공하는 모터와,

   상기 모터의 구동력을 감속하여 전달하는 것으로, 상기 프레임의 일측에 설치되고 다수개의 감속용 스프라켓이 고정축에 동축으로 구비되고 상기 감속용 스프라켓과 모터가 체인으로 연결되는 감속부와,

   상기 감속부 및 구동륜과 체인으로 연결되고 상기 감속부를 통한 모터의 구동력과 사용자의 답력을 자전거의 구동륜으로 전달하는 동력전달기구를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전기 자전거의 구동장치.
3. 자전거 프레임에 장착되는 고정구와,

   상기 고정구에 장착되어 구동력을 제공하는 모터와,

   상기 모터의 구동력을 감속하여 전달하는 것으로, 상기 프레임의 일측에 설치되고 다수개의 감속용 스프라켓이 고정축에 동축으로 구비되고 상기 감속용 스프라켓과 모터가 체인으로 연결되는 감속부와,

   상기 감속부 및 구동륜과 체인으로 연결되고 상기 감속부를 통한 모터의 구동력과 사용자의 답력을 자전거의 구동륜으로 전달하는 동력전달기구를 포함하여 구성되고,

   상기 모터와 감속용 스프라켓은 제1체인으로 연결되고, 상기 감속용 스프라켓 중 하나와 상기 동력전달기구의 구동스프라켓 및 구동륜의 종동스프라켓에는 제2체인이 걸어감아짐을 특징으로 하는 전기 자전거의 구동장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 동력전달기구의 구동측 회전중심에는 일방향 클러치베어링이 설치되어 모터의 구동력과 사용자의 답력을 동시에 또는 선택적으로 전달받을 수 있도록 됨을 특징으로 하는 전기자전거의 구동장치.