KR20090026528A - 전동 스쿠터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 의해 구동되는 전동 스쿠터에 관한 것으로, 모터와 구동륜 간의 동력전달이 경량화된 구조의 무단변속기를 통해 운행 조건에 따라 효율적으로 이루어지도록 하여 에너지 효율이 높고 모터 수명이 길며 험로 및 경사로 주행성능이 우수한 전동스쿠터를 제공하는 것에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동 스쿠터는, 배터리로부터 공급된 전력에 의해 구동되는 모터의 회전력을 기계적 동력전달수단을 통해 구동륜에 전달하여 주행이 이루어지고, 상기 동력전달수단은 무단변속기를 포함하며, 상기 무단변속기는, 상기 모터에 직접 또는 간접 연결된 구동축에 서로 근접 및 이격되는 방향으로 축방향 이동 가능하게 설치되고 서로 대향하는 면에 경사진 마찰면이 형성된 고정풀리 및 가동풀리로 이루어진 구동풀리; 상기 구동륜에 직접 또는 간접 연결된 종동축에 서로 근접 및 이격되는 방향으로 축방향 이동 가능하게 설치되고 서로 대향하는 면에 경사진 마찰면이 형성된 고정풀리 및 가동풀리로 이루어진 종동풀리; 상기 구동풀리와 종동풀리에 연결 설치되어 회전력을 전달하며 양측면이 상기 마찰면에 대응되도록 경사지게 형성된 벨트; 및 상기 구동풀리 및 가동풀리를 이루는 가동풀리를 회전속도에 따라 서로 반대방향으로 이동시켜 구동풀리와 가동풀리의 회전비를 변화시키는 이동수단을 포함하여 구성된다.

전동, 스쿠터, 무단변속기, 구동풀리, 종동풀리, 벨트

Description

전동 스쿠터 {ELECTRIC SCOOTER}

본 발명은 모터에 의해 구동되는 전동 스쿠터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 동력을 무단변속기를 통해 바퀴의 구동축에 전달하여 운전 상태에 따라 모터와 바퀴의 회전비가 적절히 변화되도록 함으로써 주행 연비 및 경사 등판능력을 향상시킬 수 있는 전동 스쿠터에 관한 것이다.

일반적으로 스쿠터는 상대적으로 작은 출력의 동력원을 구비한 이륜자동차를 지칭하는 것으로, 내연기관의 경우, 어느 정도 이상의 회전수가 확보되어야만 시동유지가 가능하고 출력도 발휘되는 특성이 있기 때문에, 내연기관을 동력원으로 하는 스쿠터에 있어서는 엔진 크랭크축과 바퀴 구동축 간의 동력전달계에 변속기의 설치가 필수적이었다.

그러나, 최근에 널리 사용되고 있는, 동력원으로 전동모터를 사용하는 전동 스쿠터는 모터에 공급되는 구동전류에 비례하여 토크와 출력이 증감되므로 기계적 변속기 없이 모터 공급 전류를 제어하는 ESC(Electric Speed Controller)에 의해 주행 속도를 조절하는 구동구조를 가졌다.

특히, 기존의 배터리 용량 문제 등으로 인해 전동 스쿠터의 출력은 엔진 스쿠터에 비해 출력이 제한될 수밖에 없어 경량화에 설계 촛점이 모아졌고, 이를 위해서는 중량이 많이 나가는 기계적 변속기가 배제될 수밖에 없었다.

이에 따라, 종래의 전동 스쿠터는 동력을 이용한 이동수단으로서의 기본적 기능은 만족시킬 수 있었으나, 모터와 구동륜 간의 회전비가 감속기어에 의해 일정 하게 고정되어 있기 때문에, 최고속이 떨어질 뿐 아니라, 고속 운행시에는 모터의 고속회전으로 인해 필요 이상의 전력이 소모되어 에너지 효율이 떨어지고 모터의 수명도 단축되며, 경사진 도로를 올라갈 때 등판력이 떨어져 주행이 어렵게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모터와 구동륜 간의 동력전달이 경량화된 구조의 무단변속기를 통해 운행 조건에 따라 효율적으로 이루어지도록 하여 에너지 효율이 높고 모터 수명이 길며 험로 및 경사로 주행성능이 우수한 전동스쿠터를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 배터리로부터 공급된 전력에 의해 구동되는 모터의 회전력을 기계적 동력전달수단을 통해 구동륜에 전달하여 주행이 이루어지고, 상기 동력전달수단은 무단변속기를 포함하며, 상기 무단변속기는, 상기 모터에 직접 또는 간접 연결된 구동축에 서로 근접 및 이격되는 방향으로 축방향 이동 가능하게 설치되고 서로 대향하는 면에 경사진 마찰면이 형성된 고정풀리 및 가동풀리로 이루어진 구동풀리; 상기 구동륜에 직접 또는 간접 연결된 종동축에 서로 근접 및 이격되는 방향으로 축방향 이동 가능하게 설치되고 서로 대향하는 면에 경사진 마찰면이 형성된 고정풀리 및 가동풀리로 이루어진 종동풀리; 상기 구동풀리와 종동풀리에 연결 설치되어 회전력을 전달하며 양측면이 상기 마찰면에 대응되도록 경사지게 형성된 벨트; 및 상기 구동풀리 및 종동풀리를 이루는 가동풀리를 회전속도에 따라 서로 반대방향으로 이동시켜 구동풀리와 종동풀리의 회전비를 변화시키는 이동수단을 포함하는 전동 스쿠터를 제공한다.

상기한 본 발명의 전동 스쿠터에서, 상기 이동수단은 구동풀리 및 종동풀리를 이루는 각 가동풀리에 서로 반대방향으로 경사지게 형성된 안내면과, 각 가동풀리의 안내면을 따라 반경방향으로 이동 가능하게 설치된 중량추와, 각 중량추를 각 가동풀리에 접촉 상태를 유지하도록 지지하는 안내판을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 이동수단은 구동풀리를 이루는 가동풀리에 경사지게 형성된 안내면과, 상기 가동풀리의 안내면을 따라 반경방향으로 이동 가능하게 설치된 중량추와, 상기 중량추를 가동풀리에 접촉 상태를 유지하도록 지지하는 지지판과, 상기 종동풀리를 이루는 가동풀리를 고정풀리를 향해 탄성지지하도록 설치된 스프링을 포함하여 구성될 수도 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 무단변속기를 동력전달부에 구비하여 별도의 조작 없이 주행 상태에 적합하게 모터와 구동륜의 회전비가 변화되도록 함으로써, 동일한 구동원을 이용할 때 초기 가속능력, 험로 주행능력, 경사로 등판능력, 모터 내구성 및 에너지 효율이 높은 전동 스쿠터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전동 스쿠터에 적합한 간단하고 경량화된 무단변속기 구조를 제공함으로써, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동 스쿠터의 일실시예를 구동계를 중심으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 요부인 무단변속기의 구성을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전동 스쿠터는 통상의 것과 유사하게 전방과 후방에 각각 전륜(101)과 후륜(155)이 구비된 차체(103), 후륜(155)을 구동하기 위한 모터(110), 이 모터(110)에 전력을 공급하는 배터리(미도시) 등을 포함하되, 상기 모터(110)와 후륜(155) 간의 동력 전달을 위한 수단으로서 기존의 감속기(미도시), 체인(153) 및 스프라켓(151, 152) 등 외에 무단변속기(100)를 더 포함하는 구조로 이루어진다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 무단변속기(100)는 모터(110) 또는 감속기(미도시)의 구동축(157)에 직접 또는 간접적으로 결합된 구동풀리(120)와, 구동측 체인(153)에 직접 또는 간접적으로 결합된 종동풀리(130)와, 상기 구동풀리(120)와 종동풀리(130)에 연결 설치된 벨트(140)로 이루어지며, 상기 구동풀리(120)와 종동풀리(130)는 각각 그 회전속도에 따라 그에 연접된 벨트(140)의 회전반경이 변화되도록 구성된다.

상기 구동풀리(120)는 모터(110) 또는 감속기와 연결된 구동축(157)에 고정 설치된 고정풀리(121)와, 이 고정풀리(121)와 간격이 달라지도록 구동축(157)에 축방향 이동 가능하게 설치되고 반경방향 외측이 고정풀리(121) 반대 방향으로 경사 진 안내면(123)이 형성된 가동풀리(122)와, 이 가동풀리(122)의 안내면(123)을 따라 반경방향으로 이동 가능하게 설치된 중량추(126)와, 이 중량추(126)를 가동풀리(122)에 접촉 상태를 유지하도록 지지하는 지지판(127)을 포함하여, 고정풀리(121)와 가동풀리(122)의 회전속도가 높아지면 상기 중량추(126)가 반경방향 외측으로 이동되면서 가동풀리(122)를 가압하여 가동풀리(122)가 고정풀리(121)를 향해 이동되고, 반대로 회전수가 낮아지면 중량추(126)가 반경방향 내측으로 이동되면서 가동풀리(122)가 고정풀리(121) 반대방향으로 이동되도록 구성된다.

상기 고정풀리(121)와 가동풀리(122)의 서로 대향하는 내향면은 일정한 경사의 마찰면(124, 125)을 이루며, 이 마찰면(124, 125)에 접촉되는 벨트(140)의 양측면 역시 상기 마찰면(124, 125)과 대응되도록 경사지게 형성된다.

상기 종동풀리(130)는 구동풀리(120)와 유사하되 구동풀리(120)의 작동 상태에 대응하여 반대로 동작이 이루어지도록 구성된다. 즉, 상기 종동풀리(130)는 상기 체인(153)과 연결된 종동축(157)에 고정 설치된 고정풀리(131)와, 이 고정풀리(131)를 향해 축방향 이동 가능하게 설치되고 반경방향 외측이 고정풀리(131) 방향으로 경사진 안내면(133)이 형성된 가동풀리(132)와, 이 가동풀리(132)의 안내면(133)에 접촉된 상태로 이동 가능하게 설치된 중량추(136)와, 이 중량추(136)를 접촉 지지하는 지지판(137)을 포함하여, 회전수가 높아지면 중량추(136)가 외측으로 이동하여 가동풀리(132)가 고정풀리(131)와 멀어지고 회전수가 낮아지면 중량추(136)가 내측으로 이동되면서 가동풀리(132)가 고정풀리(131)를 향해 이동되도록 구성된다. 이 종동풀리(130)를 이루는 가동풀리(132)와 고정풀리(131)의 대향면에 도 경사진 마찰면(134, 135)이 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 전동 스쿠터는 배터리로부터 전원이 인가되면 모터(110)가 구동되고, 모터(110) 구동축의 회전력이 상기 감속기, 무단변속기(100), 체인(153) 및 체인스프라켓(151, 152)을 통해 구동륜인 후륜(155)에 전달되어 주행이 이루어진다.

이와 같이 동력 전달이 이루어질 때, 모터(110)의 회전속도가 낮을 때에는 구동풀리(120)의 고정풀리(121)와 가동풀리(122)는 간격이 넓어지고 종동풀리(130)의 고정풀리(131)와 가동풀리(132)는 간격이 좁아지므로 구동풀리(120)에 연접하는 벨트(140)의 회전반경은 작고 종동풀리(130)에 연접하는 벨트(140)의 회전반경은 큰 상태가 되어 무단변속기(100)를 통해 전달되는 회전력은 증가되고 회전속도는 감소된다. 따라서, 스쿠터가 초기 기동할 때, 노면 상태가 좋지 않거나 경사로를 오르기 위해 큰 구동력이 필요할 때, 충분한 힘이 구동륜(155)에 전달되어 종래 전동 스쿠터에서 발휘될 수 없는 초기 스타트 가속 및 험로 주행능력, 경사로 등판능력이 발휘될 수 있다.

또한, 스쿠터가 가속되어 모터(110)의 회전속도가 높을 때에는 구동풀리(120)의 고정풀리(121)와 가동풀리(122)는 좁아지고 종동풀리(130)의 고정풀리(131)와 가동풀리(132)는 넓어져 무단변속기(100)를 통해 회전력은 감소되나 회전속도는 증가된다. 따라서, 모터(110)의 사용수명이 연장될 뿐 아니라, 평시 주행 시에는 모터(110)의 저속 회전만으로도 충분한 속도를 낼 수 있어 종래의 스쿠터에 비해 현저하게 향상된 최고속도를 낼 수 있고, 특히 고속 주행시 모터의 전력 소모 가 현저하게 감소되어 보다 적은 에너지로 보다 장거리 주행이 가능하게 된다.

뿐만 아니라, 전동 스쿠터의 경우 엔진 스쿠터와 같은 동력 차단 및 연결을 위한 클러치구조 등이 필요가 없으므로, 상기와 같이 간결하고 경량화된 구조를 갖는 전용의 무단변속기(100)를 통해 보다 향상된 성능을 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 전동 스쿠터의 요부인 무단변속기의 다른 실시예를 도시한 것으로, 출력이 작은 전동 스쿠터에 적합하게 적용될 수 있도록 구조를 더욱 경량화 및 간결화한 것이다. 즉, 도시된 전동 스쿠터는 전술한 실시예와 유사하게 각각 고정풀리(121, 131)와 가동풀리(122, 132)로 이루어진 구동풀리(120)와 종동풀리(130)가 벨트(140)에 의해 연결되고, 구동풀리(120)는 전술한 실시예와 실질적으로 동일하게 구동축(111)의 회전에 따라 작용되는 원심력에 의해 중량체(126)가 이동되면서 가동풀리(122)가 고정풀리(121)를 향해 이동되는 구조로 이루어지되, 종동풀리(130)는 가동풀리(132)가 스프링(146)에 의해 고정풀리(131)를 향해 탄성 지지되어 이 스프링(146)과 벨트(140)의 장력에 의해 가동풀리(132)가 고정풀리(131) 측으로 이동되는 구조로 이루어진다. 이러한 구조는 상기 종동풀리(130)의 구조를 상대적으로 간단하고 가볍게 할 수 있으므로, 제조비용이 저렴하게 될 뿐 아니라 특히 작은 출력의 스쿠터에 있어서 동력 손실을 줄이고 가속 응답성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 전술한 설명 및 도면에서는 본 발명의 바람직한 실시예로서, 전동 스쿠터에 적합하도록 구조를 간결화하여 경량화된 무단변속기(100)를 예시하였으나, 본 발명에서 상기 무단변속기(100)의 구성은 예시된 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 구동풀리(120)와 종동풀리(130)를 이루는 양측 풀리의 간격이 회전 속도 및 벨트 장력에 의해 변화되도록 하는 다양한 구조로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전동 스쿠터의 일실시예를 도시한 개략적 구성도이다.

도 2는 본 발명의 요부인 무단 변속기를 도시한 평단면도이다.

도 3은 본 발명의 요부인 무단 변속기의 다른 실시예를 도시한 평단면도이다.

Claims (3)

1. 배터리로부터 공급된 전력에 의해 구동되는 모터(110)의 회전력을 기계적 동력전달수단을 통해 구동륜에 전달하여 주행이 이루어지고, 상기 동력전달수단은 무단변속기(100)를 포함하며,

   상기 무단변속기(100)는

   상기 모터(110)에 직접 또는 간접 연결된 구동축(157)에 서로 근접 및 이격되는 방향으로 축방향 이동 가능하게 설치되고 서로 대향하는 면에 경사진 마찰면(124, 125)이 형성된 고정풀리(121) 및 가동풀리(122)로 이루어진 구동풀리(120);

   상기 구동륜에 직접 또는 간접 연결된 종동축(157)에 서로 근접 및 이격되는 방향으로 축방향 이동 가능하게 설치되고 서로 대향하는 면에 경사진 마찰면(134, 135)이 형성된 고정풀리(131) 및 가동풀리(132)로 이루어진 종동풀리(130);

   상기 구동풀리(120)와 종동풀리(130)에 연결 설치되어 회전력을 전달하며 양측면이 상기 마찰면(124, 125, 134, 135)에 대응되도록 경사지게 형성된 벨트(140); 및

   상기 구동풀리(120) 및 종동풀리(130)를 이루는 가동풀리(122, 132)를 회전속도에 따라 서로 반대방향으로 이동시켜 구동풀리(120)와 종동풀리(130)의 회전비를 변화시키는 이동수단을 포함하는 전동 스쿠터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이동수단은 구동풀리(120) 및 종동풀리(130)를 이루는 각 가동풀리(122, 132)에 서로 반대방향으로 경사지게 형성된 안내면(123, 133)과, 각 가동풀리(122, 132)의 안내면(123, 133)을 따라 반경방향으로 이동 가능하게 설치된 중량추(126, 136)와, 각 중량추(126, 136)를 각 가동풀리(122, 132)에 접촉 상태를 유지하도록 지지하는 지지판(127, 137)을 포함하는 전동 스쿠터.
3. 제1항에 있어서,

   상기 이동수단은 구동풀리(120)를 이루는 가동풀리(122)에 경사지게 형성된 안내면(123)과, 상기 가동풀리(122)의 안내면(123)을 따라 반경방향으로 이동 가능하게 설치된 중량추(126)와, 상기 중량추(126)를 가동풀리(122)에 접촉 상태를 유지하도록 지지하는 지지판(127)과, 상기 종동풀리(130)를 이루는 가동풀리(132)를 고정풀리(131)를 향해 탄성지지하도록 설치된 스프링(146)을 포함하는 전동 스쿠터.

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