KR200430469Y1 - 페달 구동 겸용 전동 자전거 - Google Patents

페달 구동 겸용 전동 자전거 Download PDF

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Abstract

본 고안은 모터의 회전력에 페달의 회전력을 부가하여 줌으로써 전동 자전거를 보다 안정되게 주행하도록 함은 물론 경사로 등 주행 여건이 열악한 조건에도 자전거 주행을 원활하게 하고자 하는 것으로, 모터 일측에 모터 스프라켓을 결합하고, 모터 스프라켓에서 발생된 동력을 전달하도록 뒷바퀴 회전축에 모터 구동스프라켓을 결합하여 상기 모터 스프라켓과 모터 구동스프라켓을 모터 체인으로 연결한 모터 동력전달장치와, 크랭크 암의 선단에 페달을 결합하고, 크랭크 암이 고정된 크랭크 스프라켓 일면에 원판형의 가변 저항기를 고정하며, 가변 저항기의 외측으로 연장된 가속기 레버를 고정하고, 크랭크 암에 감긴 코일 스프링의 양단을 크랭크 스프라켓에 고정하고, 크랭크 암 외측으로 연장되어 가변 저항기의 가속기 레버와 대응되는 크랭크 가속 레버를 고정하며, 크랭크 스프라켓과 상기 회전축의 페달 구동스프라켓을 페달 체인으로 연결한 페달 동력전달장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 고안은 사용자의 페달 동력전달장치에서 발생된 동력을 모터 동력전달장치에 부가하여 줌으로써 언덕길 등의 주행 여건이 불리한 여건에서도 전동 자전거를 용이하게 주행시킬 수 있으며, 페달 동력전달장치의 동력과 모터 동력전달장치의 동력이 일시적으로 동조화되므로 정숙한 주행이 가능하게 되고, 이에 따라 노약자, 여성, 어린이 등 신체 조건이 허약한 사용자도 전동 자전거 사용에 불편을 느끼지 않게 되는 유용한 효과가 있다.
전동 자전거, 모터 동력전달수단, 페달 동력전달수단, 가변 저항기

Description

페달 구동 겸용 전동 자전거{Bicycle driving Pedal or Motor}
도1은 종래의 전동 자전거를 보인 사시도.
도2는 본 고안의 페달 구동 겸용 전동 자전거의 요부를 보인 사시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 모터 동력전달장치 101: 모터
102: 모터 스프라켓 103: 회전축
104: 모터 체인 105: 모터 구동스프라켓
200: 페달 동력전달장치 201: 페달
202: 크랭크 암 202a: 크랭크 가속 레버
203: 크랭크 스프라켓 204: 가변 저항기
204a: 가속기 레버 204b: 전선
205: 볼트 206: 코일 스프링
206a: 코일 스프링 레버 206b: 코일 스프링 걸림고리
207: 스프링 고정핀 208: 크랭크 고정핀
209: 페달 구동스프라켓 210: 페달 체인
본 고안은 페달 구동 겸용 전동 자전거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동 자전거의 전동으로 인한 주행시 사용자가 페달을 회전시킴에 따라 페달의 구동력과 전동 구동으로 자전거를 주행하도록 하는 페달 구동 겸용 전동 자전거에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 자전거는 사용자가 페달을 회전시켜 얻어진 회전력으로 이동하는 이동수단의 일종이다.
이러한 자전거는 앞바퀴와 뒷바퀴를 프레임에 회전 가능하게 결합하고, 프레임의 전방에 핸들을 고정하며, 사용자가 앉을 수 있는 안장을 구비하고, 안장에 앉은 사용자가 발로 회전시키는 페달을 결합한다.
아울러 페달에는 크랭크 스프로킷을 결합하고, 뒷바퀴에는 크랭크 스프로킷과 체인으로 연결된 구동 스프로킷을 결합한다.
이와 같은 자전거는 사용자가 안장에 앉은 상태에서 페달을 회전시킴에 따라 페달의 회전력으로 크랭크 스프로킷이 회전되고, 크랭크 스프로킷의 회전력은 체인으로 전달되어 구동 스프로킷을 회전시킴에 따라 뒷바퀴를 회전시킨다.
이러한 자전거는 비교적 이동 거리가 짧은 경우에 이동의 편리성을 가지고 있으며, 경사도가 심한 도로 등에서는 자전거 주행이 힘들어 사용을 기피하게 되고, 장거리 주행시 피로감을 주므로 노약자나 여성들에게는 자전거 사용을 기피하게 되는 요인이 되고 있다.
이와 같은 자전거의 편리한 이동성을 가지면서 노약자, 여성 뿐만 아니라 피로감을 줄이도록 하는 전동 자전거가 개시되어 있다.
이러한 전동 자전거로서 대한민국 실용신안출원 제2004-27799호(이하 "종래기술"이라 함)로 "전동 자전거"가 개시되어 있으며, 이를 도1a 및 도1b에 도시하였다.
이에 도시된 바와 같이 종래기술의 전동 자전거는 자전거 프레임(10a)에 장착되는 제1, 2고정부재(21, 22)와, 상기 제1, 2고정부재(21, 22)에 장착되어 짐받이(17)에 형성된 배터리(40)의 전원으로 구동력을 제공하는 모터(20)와, 상기 모터(20)의 제1구동스프라켓(26) 구동력을 전달하게 상기 제1구동스프라켓(26)과 제1체인(25)과 연동되고 또는 제2체인(31)과 연동되도록 제2구동스프라켓(30)의 일측에 형성된 복수개의 제1종동스프라켓(27a, 27b)과, 상기 모터(20) 구동의 온/오프와 회전력을 핸들(11)의 일측에 형성된 조작 그립쉬프트(52)에 의해 제어되는 상기 짐받이(17)에 형성된 컨트롤부(41)를 구비한다.
이와 함께 상기 제1종동스프라켓(27a, 27b)과 함께 구동되는 제2구동스프라켓(30)과 상기 제2종동스프라켓(32)과 연동되는 제2체인(31)을 배터리(40)의 소진으로 모터(20)의 구동력 없이 사용자의 답력을 전달할 수 있도록 제1종동스프라켓(27b)과 제2구동스프라켓(32)을 선택적으로 맞물릴 수 있도록 상기 조작그립쉬프트(52)와 연접 형성된 선택레버(51)에 의해 좌우로 조작되는 프레임(10b)상에 형성되는 체인구동선택부(50)로 이루어져 있다.
이와 같은 전동 자전거는 핸들(11)에 형성된 선택레버(51)를 조절하여 체인 구동선택부(50)를 좌측으로 작동하여 제2체인(31)을 제1종동스프라켓(27b)에 맞물린 다음 모터(20)의 힘으로 구동되게 한 것으로서, 상기 배터리(40)의 전원을 조작 레버쉬프트(52)에 의해 인가된 상기 모터(20)의 회전축(24)에 형성된 제1구동레버(26)를 회전시켜주면, 상기 제1구동레버(26)와 제1종동스프라켓(27a)이 제1체인(25)에 의해 연동되어 구동된다.
또한 상기 제1종동스프라켓(27b)이 제2구동스프라켓(30)의 일측에 함께 연결되어 형성되어 있으므로 상기 제1종동스프라켓(27a)이 제1구동스프라켓(26)의 회전력에 의해 구동되면, 일측에 형성된 제1종동스프라켓(27b)이 함께 구동되고 이와 동시에 상기 제1종동스프라켓(27b)의 일측에 형성된 제2구동스프라켓(30)이 구동된다.
상기 제2구동스프라켓(30)과 제2종동스프라켓(32)이 제2체인(31)과 연동되어 구동되므로 상기 제2종동스프라켓(32)은 후륜(14)을 구동하여 상기한 전동자전거는 구동된다
이와 같은 종래기술의 전동 자전거는 모터의 구동으로 제1체인에 연결된 제1종동스프라켓을 회전시킴과 함께 페달에서 발생된 회전력을 제2구동스프라켓으로 회전시켜 모터의 동력과 사용자의 페달 회전력을 동시에 사용하고자 하는 것이나, 이는 모터로 구동되는 제2구동스프라켓의 회전 속도에 비하여 페달 회전력이 낮을 경우에는 페달 회전력이 전달된다 하더라도 페달 회전력이 제2종동스프라켓으로 전달되지 않아 페달 회전력을 전달할 수 없으며, 경사로 같은 주행이 힘든 도로 상황에서 페달을 회전시키면 제2종동스프라켓에 전달되는 회전력은 모터에서 발생된 회 전력 보다는 페달에서 발생된 회전력으로 주행되어 모터의 회전력을 사용할 수 없게 되는 문제점이 있다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 모터의 회전력에 페달의 회전력을 부가하여 줌으로써 전동 자전거를 보다 안정되게 주행하도록 함은 물론 경사로 등 주행 여건이 열악한 조건에도 자전거 주행을 원활하게 하는 페달 구동 겸용 전동 자전거를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 페달 구동 겸용 전동 자전거는 모터 일측에 모터 스프라켓을 결합하고, 모터 스프라켓에서 발생된 동력을 전달하도록 뒷바퀴 회전축에 모터 구동스프라켓을 결합하여 상기 모터 스프라켓과 모터 구동스프라켓을 모터 체인으로 연결한 모터 동력전달장치와,
크랭크 암의 선단에 페달을 결합하고, 크랭크 암이 고정된 크랭크 스프라켓 일면에 원판형의 가변 저항기를 고정하며, 가변 저항기의 외측으로 연장된 가속기 레버를 고정하고, 크랭크 암에 감긴 코일 스프링의 양단을 크랭크 스프라켓에 고정하고, 크랭크 암 외측으로 연장되어 가변 저항기의 가속기 레버와 대응되는 크랭크 가속 레버를 고정하며, 크랭크 스프라켓과 상기 회전축의 페달 구동스프라켓을 페달 체인으로 연결한 페달 동력전달장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.
도2는 본 고안의 페달 구동 겸용 전동 자전거의 요부를 보인 사시도이다.
도2에 도시된 바와 같은 본 고안의 전동 자전거는 모터(101)로부터 동력을 전달받는 모터 동력전달장치(100)와 페달(201)로부터 동력을 전달받는 페달 동력전달장치(200)로 이루어진다.
아울러 모터 동력전달장치(100)는 자전거의 소정 위치에 배터리(도면상 미도시됨)를 설치하고, 배터리로부터 인가된 전원으로 구동되는 모터(101)를 설치한다. 이러한 모터(101)에는 일측으로 연장된 모터 스프라켓(102)을 결합하고, 자전거의 뒷바퀴 중심축에는 회전축(103)을 결합한다.
또한, 회전축(103)에는 모터 동력전달장치(100)로부터 동력을 전달받는 모터 구동스프라켓(105)을 결합하고, 모터 스프라켓(102)과 모터 구동스프라켓(105)에는 모터 체인(104)을 연결하며, 모터 구동스프라켓(105)으로부터 떨어진 위치에 페달 동력전달장치(200)로부터 동력을 전달받는 페달 구동 스프라켓(220)을 결합한다.
아울러 페달 동력전달장치(200)는 양측 페달(201)의 크랭크 암(202)이 고정된 크랭크 스프라켓(203)에 설치한다. 이러한 페달(201)은 크랭크 암(202)에 회전 가능하게 고정하며, 크랭크 암(202)은 크랭크 스프라켓(203)에 고정하되, 크랭크 암(202)에는 가변 저항기(204)의 가속기 레버(204a)와 대응되는 크랭크 가속 레버(202a)를 돌출되게 고정한다.
또한, 크랭크 스프라켓(203) 일면에는 원판형으로 된 가변 저항기(204)를 다수개의 볼트(205)로 고정하며, 가변 저항기(204)의 소정 위치에는 외측으로 연장 돌출된 가속기 레버(204a)를 고정하고, 가변 저항기(204)의 외측에 크랭크 암(202)을 감싸는 코일 스프링(206)을 설치한다. 이와 같은 가속기 레버(204a)에는 핸들에 설치되어 모터(101) 동력을 조절하는 조절레버(도면상 미도시됨)에 전선(204b)을 연결한다.
이러한 코일 스프링(206)은 일측으로 코일 스프링 레버(206a)을 연장하고, 타측으로 코일 스프링 걸림고리(206b)을 연장한다. 즉, 코일 스프링(206)의 코일 스프링 레버(206a)는 크랭크 스프라켓(203)의 소정 위치에 스프링 고정핀(207)으로 고정하며, 코일 스프링 걸림고리(206b)는 크랭크 암(202)에 감긴 상태로 고정하고, 코일 스프링(206)은 크랭크 암(202)에 시계 방향으로 감긴다.
아울러 크랭크 암(202)의 일측에는 크랭크 고정핀(208)을 고정하는데, 크랭크 고정핀(208)은 코일 스프링 걸림고리(206b)와 대향된 위치에 고정한다.
또한, 크랭크 스프라켓(203)에는 페달(201)의 동력을 전달받도록 회전축(103)에 페달 구동스프라켓(209)을 결합하며, 크랭크 스프라켓(203)과 페달 구동스프라켓(209) 사이에는 페달 체인(210)을 연결한다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 고안은 사용자가 전동 자전거에 탑승하여 배터리로부터 모터(101)에 전원을 인가시키면, 모터(101)가 회전됨에 따라 모터 스프라켓(102)을 회전시킨다. 이러한 회전력은 모터 스프라켓(102)과 모터 구동스프라켓(105)에 연결된 체인(104)을 통하여 모터 구동스프라켓(105)으로 전달되어 모터 구동스프라켓(105)에 결합된 회전축(103)을 회전시킨다.
이와 같은 회전축(103)은 모터(101)의 동력을 전달받아 전동 자전거를 주행 하게 된다. 이와 같이 사용자가 전동 자전거를 탑승한 상태로 주행함에 따라 경사진 도로, 언덕길 등 모터(101) 동력만으로 주행하기에 어렵게 된다.
이러한 경사 도로, 언덕길 등에서는 사용자가 모터(101) 동력으로 주행시 보다 큰 동력을 얻어야 하므로, 페달(201)을 회전시킨다. 사용자가 페달(201)을 회전시키면, 크랭크 암(202)은 외주면에 감긴 코일 스프링(206)을 시계 방향으로 힘을 가하게 된다.
이렇게 크랭크 암(202)의 회전으로 코일 스프링(206)은 시계 방향으로 회전됨에 따라 페달(201) 가해진 힘이 코일 스프링 레버(206a)로 전달되어 크랭크 스프라켓(203)을 회전시킨다.
아울러 크랭크 암(202)에 돌출된 크랭크 가속 레버(202a)는 가변 저항기(204)의 가속기 레버(204a)와 변위가 발생하게 된다. 이러한 크랭크 가속 레버(202a)의 위치가 변화함에 따라 가속기 레버(204a)에서 가변 저항기(204)와 크랭크 스프라켓(203)의 회전수에 따른 저항값, 전류값 등을 변경하여 배터리에서 큰 동력을 얻도록 작동시킨다.
즉, 가변 저항기(204)에서는 전기 회로에 의한 가속력의 크기를 결정하게 되는데, 가변 저항기(204)의 동작 조건을 페달(201)의 회전력, 회전 속도에 종속적으로 연동시켜 모터(101)에 의한 가속력을 증가시킨다.
이러한 전동 자전거의 동력은 페달(201)의 회전력이 규정치 이상으로 코일 스프링(206)에 작용함에 따라 코일 스프링(206)과 크랭크 스프라켓(203)의 발생된 변위 만큼 가속기 레버(204a)가 가변 저항기(204)의 신호를 증가시킴에 따라 배터 리로부터 모터(101)에 증대된 전원 만큼 가속력이 일시적으로 증가된다.
이때, 모터(101)의 동력이 작용하는 모터 구동 스프라켓(105)과 별도로 페달(201)의 회전에 따라 페달 동력전달장치(200)의 페달 구동스프라켓(209)에도 동력이 가해진다. 즉, 페달(201)에서 발생된 동력은 크랭크 스프라켓(203)의 회전으로 이에 연결된 페달 체인(210)을 통하여 페달 구동스프라켓(209)으로 전달된다.
이와 함께 모터 구동스프라켓(105)에 가해지는 동력이 일시적으로 증대된 다음 주행 상태의 동력으로 떨어짐에 따라 모터 구동스프라켓(105)이 페달 구동스프라켓(209)과 동일한 회전수로 동작하게 되는 동조 상태가 이루어진다.
이와 같이 2개의 모터 구동스프라켓(105)과 페달 구동스프라켓(209)이 동일한 회전수로 회전하다가 모터 동력전달장치(100)에서 가해지는 동력 보다 페달 동력전달장치(200)의 페달(201)에서 발생된 동력이 강해지게 된다.
이에 따라 사용자는 모터(101)에서 발생된 동력과 함께 페달(201)에서 발생된 동력을 동시에 이용함으로써 경사진 도로, 언덕길 등에서도 수월하게 주행할 수 있게 된다.
이와 같은 본 고안은 사용자의 페달 동력전달장치에서 발생된 동력을 모터 동력전달장치에 부가하여 줌으로써 언덕길 등의 주행 여건이 불리한 여건에서도 전동 자전거를 용이하게 주행시킬 수 있으며, 페달 동력전달장치의 동력과 모터 동력전달장치의 동력이 일시적으로 동조화되므로 정숙한 주행이 가능하게 되고, 이에 따라 노약자, 여성, 어린이 등 신체 조건이 허약한 사용자도 전동 자전거 사용에 불편을 느끼지 않게 되는 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 모터 구동으로 주행하는 전동 자전거에 있어서,
    상기 모터 일측에 모터 스프라켓을 결합하고, 모터 스프라켓에서 발생된 동력을 전달하도록 뒷바퀴 회전축에 모터 구동스프라켓을 결합하여 상기 모터 스프라켓과 모터 구동스프라켓을 모터 체인으로 연결한 모터 동력전달장치와,
    크랭크 암의 선단에 페달을 결합하고, 크랭크 암이 고정된 크랭크 스프라켓 일면에 원판형의 가변 저항기를 고정하며, 가변 저항기의 외측으로 연장된 가속기 레버를 고정하고, 크랭크 암에 감긴 코일 스프링의 양단을 크랭크 스프라켓에 고정하고, 크랭크 암 외측으로 연장되어 가변 저항기의 가속기 레버와 대응되는 크랭크 가속 레버를 고정하며, 크랭크 스프라켓과 상기 회전축의 페달 구동스프라켓을 페달 체인으로 연결한 페달 동력전달장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 페달 구동 겸용 전동 자전거.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페달 동력전달수단의 코일 스프링은 대향되게 코일 스프링 레버와 코일 스프링 걸림고리를 연장하고, 코일 스프링 레버는 크랭크 스프라켓에 스프링 고정핀으로 고정하고, 코일 스프링 걸림고리는 코일 스프링 레버와 대향된 크랭크 암에 감아서 고정한 것을 특징으로 하는 페달 구동 겸용 전동 자전거.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가변 저항기의 가속기 레버는 크랭크 암에 고정된 크랭크 가속 레버의 위치 변화에 따라 가변 저항기의 저항값 변화로 모터 동력전달수단의 모터 동력이 증가되는 것을 특징으로 하는 페달 구동 겸용 전동 자전거.
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