KR20100070476A - 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 가스 엔진 하이브리드(hybrid) 자전거는 프레임 또는 뒤 짐받이에 2행정 공랭식 가스 엔진을 설치하고 프레임에는 액화 가스 유입 도관에 의해 가스 엔진에 연결되는 부탄가스통 홀더가 고정되며, 상기한 가스 엔진의 엔진 축에 원심 클러치를 경유하여 구동 기어가 설치된 구동축이 연결되고, 상기한 후의 허브에는 스프로켓이 장착되고, 상기한 구동 기어와 스프로켓이 체인에 의해 연결되며, 상기한 구동기어:스프로켓의 기어비가 1:4∼1:10으로 구성되고, 핸들에는 스로틀 레버가 설치되어 있어서, 오르막 주행이나 장거리 주행 또는 속도 주행이 필요할 경우 가스 엔진 구동력을 전적으로 이용하거나 또는 원할 경우 사람의 답력(踏力)에 의한 페달 구동력을 함께 이용할 수가 있는 가스엔진 장착 하이브리드 자전거에 관한 것으로서, 구조가 간단하고 경량이며, 자전거 본래의 이동 기능을 충실하게 유지함과 아울러, 조작이 쉽고 수리도 용이하며, 1회용 부탄가스통을 이용함으로써 연료의 보충 및 취급이 간단하고 편리하고, 클린 에너지 사용으로 인한 대기 오염의 우려가 거의 없으며, 1회용 부탄가스 1통에 의해 약 35∼45km의 속력으로 약 40∼50분간 연속 주행이 가능하므로 사용 편의성이 매우 높다.

자전거, 하이브리드, 가스엔진, 부탄가스, 원심 클러치, 스프로켓, 허브

Description

가스 엔진 구동 하이브리드 자전거{GAS ENGINE LOCOMOTIVE HYBRID BICYCLE}

본 발명은 가스 엔진 하이브리드(hybrid) 타입의 새로운 자전거에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 인력(人力)으로 주행하는 통상의 자전거에 연료로서 부탄가스를 이용하는 2행정의 초경량 공랭식 가스 엔진을 장착함으로써 오르막 주행이나 장거리 주행 또는 속도 주행이 필요할 경우 가스 엔진 구동력을 전적으로 이용하거나 또는 원할 경우 사람의 답력(踏力)에 의한 페달 구동력을 함께 이용할 수가 있는 가스엔진 장착 하이브리드 자전거에 관한 것으로서, 구조가 간단하고 경량이며, 자전거 본래의 이동 기능을 충실하게 유지함과 아울러, 조작이 쉽고 수리도 용이하며, 1회용 부탄가스통을 이용함으로써 연료의 보충 및 취급이 간단하고 편리하며, 클린 에너지 사용으로 인한 대기 오염의 우려가 거의 없고, 1회용 부탄가스 1통으로 가스 엔진 구동력만을 이용하더라도 약 20∼45km의 속력으로 약 40∼50분간 연속 주행이 가능하므로 사용 편의성이 매우 높다.

자전거는 사람의 힘으로 바퀴를 회전시켜 이동하는 2륜차를 총칭하며, 발로 밟는 힘(답력: 踏力)을 페달과 크랭크 기구 및 체인을 거쳐 후륜의 회전력으로 변환 시키는 구조로 이루어지고, 대부분의 경우 주행 상태에 따라 변속비를 변환할 수 있는 기어를 장착한 것이 널리 보급되고 있다.

근래 들어, 고유가 시대의 도래와 생활수준의 향상에 따른 건강 및 레저에 대한 관심 고조와, 도시 생활에서의 교통 정체 및 환경 문제 등으로부터 교통수단 및 웰빙(wellbeing)의 한 수단으로서 자전거에 대한 관심이 증대되고 있다.

자전거는 주행이 경제적이며 환경친화적일 뿐만 아니라 교통 체증의 우려가 없고 어느 곳이든 비용 지불 없이 파킹 가능하며, 조깅에 비하여 관절에 무리를 주지 않으면서도 유산소 운동이 되므로 다이어트나 하체 및 허리 근육 강화에 좋으며, 전방 차폐 유리가 존재하지 않으므로 시야가 넓고 상쾌한 드라이브가 가능하며 좁은 길도 주행 가능하다는 장점이 있어 그 이용 빈도가 증가되는 추세에 있다.

도 10에 우리에게 친숙한 종래의 전형적인 자전거(1′)의 예시적인 구조를 나타내며, 크게 보아 프레임(10)과 전륜(20) 및 후륜(30), 그리고 구동 어셈블리(40)로 구성된다.

프레임(10)의 형태는 구조 강성을 고려한 다양한 형태의 디자인적 변형예가 존재하지만, 전형적인 프레임(10)은 도시된 예에서와 같이 헤드 튜브(12) 및 시트 튜브(14)와 각기 연결되는 탑 튜브(11) 및 다운 튜브(13)와 시트 스테이(15)(후륜 포크) 및 체인 스테이(17)로 구성되며, 상기한 헤드 튜브(12)의 하방에는 포크(16)(전륜 포크)가 연결된다.

상기한 헤드 튜브(12)의 상단에는 핸들(19)이 부착된 핸들 포스트(18)가 장착되고 그 하단에 장착되는 포크(16)의 말단부는 전륜(20)의 허브(21)에 장착되며, 상기한 시트 스테이(15)의 말단부는 후륜(30)의 허브(31)에 장착된다.

또한 안장(50)은 높이 조절 가능한 구조로 시트 튜브(14)의 상단부에 협지(挾止)된다.

상기한 전륜(20) 및 후륜(30)은 각각 방사상으로 배치된 다수의 스포크(22),(32)에 의해 타이어(24),(34)가 끼워진 림(23),(33)과 허브(21)(31)를 연결하는 것에 의해 경량이면서도 견고한 구조적 형태를 갖게 된다.

그리고 상기한 구동 어셈블리(40)는 다운 튜브(13)와 시트 튜브(14)가 합류되는 부분에 설치되는 체인 스프로켓(41)과 그 좌우로 엇갈리게 대향하는 한 쌍의 크랭크(42)에 의해 연결되는 페달(45), 그리고 후륜의 허브(31)의 일측에 장착되는 프리 휠(도면부호 미부여)과, 상기한 체인 스프로켓(41)과 상기한 프리 휠(도면부호 미부여)을 연결하는 체인(44)으로 구성되며, 미설명 부호 45은 변속기이다.

여기서 경우에 따라서는 체인(44)의 적어도 일부를 수납하는 체인 케이스(미도시)를 설치한 것도 통상적이며, 구경이 서로 다른 복수의 스프로켓 조립체로 구성되는 외부 노출형 프리휠(도 5에서의 도면부호 35 참조)을 이용하는 가장 일반적인 변속 방식 대신에, 후륜 허브(31)를 제거하고 그 부분에 설치되는 공지의 상업적으로 입수 가능한 허브 내장 기어(미도시)를 채택한 경우도 있다.

한편, 스탠드는 도시 생략하였다.

또한, 전후륜 브레이크(도면부호 미부여)에는 핸들(19)의 핸들 그립(도면부호 미부여)에 인접한 영역으로부터 연장되는 전륜 제동 케이블(51)과 후륜 제동 케이블(52)이 연결되며, 마찬가지로 변속 레버(미도시)와 변속기(45) 사이에는 변속 케이블(53)이 연결된다.

도시하지는 않았지만 후륜 브레이크(도면부호 미부여)는 클램핑형 대신에 허브(31)의 축에 장착되는 디스크 브레이크를 채택하고 있는 경우도 있고, 경우에 따라서는 흙받이나 짐받이, 램프, 벨, 앞 바스켓 등을 설치한 경우도 많으며, 쇼크 업쇼바(미도시)를 포크(16), 시트 튜브(14) 및 다운 튜브의 적어도 1개소에 설치한 형태도 통상적이다.

그러나 전술한 바와 같은 기본적인 형태의 종래의 자전거는 주행 시 전적으로 인력에만 의존하므로, 우리나라와 같이 산지가 많아 경사도가 비교적 높은 오르막길이 반복되는 지형에서의 주행이나 장거리 주행, 또는 상대적인 고속 주행에 있어서는 많은 육체적 피로를 수반하게 되므로 그 광범위한 이용에 제한적인 요소로 작용하고 있음이 현실이다.

따라서, 이러한 자전거의 제한적 요소를 제거하기 위한 종래의 방안으로서 도 11에 예시한 바와 같은 형태의 자전거와 스쿠터를 결합한 배기량 50cc 미만의 모페드(moped)(1″)가 시판되고 있다.

도시된 바와 같은 일반적인 모페드(1″)의 구조는 견고한 바디 하우징(110)과, 그 하방에 장착되는 원동기 엔진(112)과, 페달(143)이 부착된 크랭크(142)가 기어(미도시)에 장착되는 스프로켓(113) 및 클러치(미도시)와 감속기(미도시)가 내장된 구동부 하우징(116)과, 상기한 바디 하우징(110)의 전단부에 장착되며 상단부에는 핸들(119)이, 그리고 하단부에는 전륜(120)이 장착되는 헤드 튜브(112)와, 상기한 바디 하우징(110)의 후방부에 견고한 체인 스테이(114)(후륜 서포트)에 의해 지지되는 후륜(130)과, 상기한 바디 하우징(110)의 후방 상부에 장착되는 안 장(150)으로 구성된다.

도면 중 미설명부호 111은 주유구 캡을, 118은 핸들 서포트를, 그리고 136은 짐받이이다.

그러나 상기한 바와 같은 모페드(1″)는 2행정 또는 4행정의 휘발유 엔진을 사용하며, 감속기, 다단 변속기, 클러치, 엔진 스타트 모터를 채택하고 있는 관계로 상대적으로 자전거에 비하여 전체 중량이 매우 크고(통상 60∼75㎏ 정도), 특히 구조 특성상 앞뒤 스프로켓 사이의 기어비가 작아서 연료 고갈 시 등에 있어서의 부득이한 인력에 의한 주행이나 운동 목적의 주행에 지나친 체력 소모를 초래하게 되므로 자전거 본연의 기능인 전적으로 인력에 의존하는 주행은 현실적으로 결코 용이하지 않다는 점에서 하이브리드 자전거로 볼 수 없으며, 자전거에 비하여 상대적으로 매우 고가이다.

따라서 모페드(1″)는 전술한 바와 같은 자전거 본연의 기능에 충실하지 못하고 오히려 오토바이나 스쿠터에 유사하나 이들 보다 저성능이라는 점에서, 일반소비자들은 아예 자전거를 선택하거나 아니면 오토바이나 스쿠터를 선택하게 되는 주요인이 되어 왔으며, 이로 인해 우리나라에서는 모페드(1″)가 널리 보급되고 있지 못한 실정이다.

상기한 문제점을 해소하기 위한 종래의 다른 방안으로서 전기력을 이용한 하이브리드 자전거가 제안되어 시판되고는 있으나, 이들 모터에 의해 구동되는 전기 자전거는 소음 및 진동이 없고 환경친화적이며, 비교적 자전거 본연의 기능에 충실하다는 장점은 있으나, 전기 모터와 배터리의 무게가 크고 고가이며, 충전에 5∼6 시간 정도의 장시간을 필요로 하며 사용 편의성이 열등하고 최근 개발된 경량의 리튬 배터리의 경우 재충전 가능 회수가 400∼700회 정도에 불과하여 수명이 충분히 길지 못하다는 심각한 문제점이 있다.

따라서 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 효과적으로 해결한 새로운 형태의 하이브리드 자전거에 대한 개발이 당업계에 오랜 기간 요망되어 왔다.

따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 자전거 모드(bicvcle mode), 페달 보조 모드(PAS mode: pedal assistant system mode) 및 크루징 모드(cruising mode)를 간단한 조작에 의하여 용이하게 선택 가능하게 함으로써, 자전거 본연의 기능에 충실하면서도 오르막길 주행이나 장거리 주행, 또는 상대적인 고속 주행에 있어 엔진의 구동력을 적절히 이용함으로써 육체적 피로를 효과적으로 제거 내지 경감시킬 수가 있도록 한 조작 간편성 및 사용 편의성이 높은 하이브리드 자전거를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 두 번째 목적은 상기한 첫 번째 목적에 더하여 경량이면서도 그 구조가 간단하여 고장의 우려가 거의 없어서 양호한 이동 주행성과 내구성 및 유지성을 보유한 하이브리드 자전거를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 세 번째 목적은 전술한 목적에 더하여 기존의 통상적인 자전거 구조에 본질적인 변화를 수반함이 전혀 없이 기존의 자전거 구조를 그대로 채택하여 활용할 수가 있는 하이브리드 자전거를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 네 번째 목적은 전술한 목적에 부가하여 연료의 구입과 보충 및 취급이 간단하고 편리하며 대기 오염의 우려가 거의 없어서 보다 친환경적인 하이브리드 자전거를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다섯 번째 목적은 전술한 목적에 더하여 연료의 구입과 보충 및 취급이 간단하고 편리하며 대기 오염의 우려가 거의 없어서 보다 친환경적인 하이 브리드 자전거를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 여섯 번째 목적은 전술한 목적에 더하여 타인에게 소음으로 인한 불쾌감을 주지 않도록 정숙한 주행을 할 수가 있는 하이브리드 자전거를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일곱 번째 목적은 전술한 제반 목적에 더하여 간단하고도 효율적인 감속 시스템에 의해 엔진 회전수를 적절한 기어비로 선택하여 용이하게 감속시킴으로써 지형 상황에 부합되는 쾌적한 주행을 가능케 하는 하이브리드 자전거를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 여덟 번째 목적은 부수적으로 엔진 동력을 전달하는 체인의 늘어짐을 방지함과 아울러 체인의 인장 장도를 용이하게 보정할 수가 있어서 체인 벗겨짐 현상을 효과적으로 방지할 수가 있는 하이브리드 자전거를 제공하기 위한 것이다.

상기한 본 발명의 첫 번째 내지 다섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 첫 번째 양태(樣態)에 따르면, 프레임과, 상기한 프레임에 연결되는 전륜 및 후륜과 핸들 및 안장, 그리고 답력(踏力)에 의한 구동 어셈블리를 구비한 자전거에 있어서, 상기한 자전거가 가스 엔진 구동 어셈블리를 더욱 포함하며, 상기한 가스 엔진 구동 어셈블리가 프레임 또는 뒤 짐받이에 고정되는 2행정 공랭식 가스 엔진과, 액화 가스 유입 도관에 의해 상기한 가스 엔진과 연결되며 프레임에 고정되는 부탄가스통 홀더와, 상기한 가스 엔진의 엔진 축에 원심 클러치를 경 유하여 탈착 가능하게 연결되는 구동축에 장착되는 구동 기어와, 상기한 후륜의 허브에 장착되는 스프로켓과, 상기한 구동 기어와 스프로켓을 연결하는 체인과, 상기 가스 엔진의 출력 제어를 위하여 핸들에 설치되는 스로틀 레버로 구성되며, 상기한 구동기어:스프로켓의 기어비가 1:4∼10으로 형성되는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 내지 다섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 두 번째 양태에 따르면, 전술한 첫 번째 및 두 번째 양태에 있어서 상기한 핸들에 엔진 파워 오프 케이블이 연결된 엔진 파워 오프 스위치가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 내지 다섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 세 번째 양태에 따르면, 전술한 첫 번째 및 두 번째 양태에 있어서 상기한 구동 기어와 스프로켓을 연결하는 체인이 위치하는 영역에 안전을 위한 체인 케이스가 설치되는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 내지 다섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 네 번째 양태에 따르면, 전술한 제반 양태에 있어서 상기한 후륜에 디래일러(derailleur) 기어 변속기 또는 허브 내장 변속기가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

상기한 본 발명의 첫 번째 내지 다섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다섯 번째 양태에 따르면, 상기한 네 번째 양태에 있어서 크랭크축에 디래일러 기어 변속기 또는 크랭크 축 내장형 기어 변속기가 더욱 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

상기한 본 발명의 여섯 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, 상기한 가스 엔진의 배기구에 외장형 머플러가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

상기한 본 발명의 일곱 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태에 따르면, 상기한 후륜에 디래일러 기어 변속기 조합형 허브 내장 변속기가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

상기한 본 발명의 일곱 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 일 양태에 따르면, 상기한 양태에 있어서 상기한 크랭크축에 디래일러 기어 변속기가 더욱 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

상기한 본 발명의 여덟 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 일 양태에 따르면, 상기한 가스 엔진의 구동축과 스프로켓을 연결하는 체인의 인장력을 향상시키기 위하여 선단부에 기어가 장착된 텐셔너가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거가 제공된다.

본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거는 연료로서 부탄가스를 이용하는 2행정의 초경량 공랭식 가스 엔진을 장착하고 있으며, 간단한 조작에 의해 자전거 모드, 페달 보조 모드 및 크루징 모드를 선택 가능하므로 자전거 본연의 기능에 충실하면서도 오르막길 주행이나 장거리 주행, 또는 상대적인 고속 주행에 있어 엔진의 구동력을 적절히 이용하여 육체적 피로를 효과적으로 제거 내지 경감 시킬 수가 있어서 조작 간편성 및 사용 편의성이 높으며, 기존의 통상적인 자전거 구조를 그대로 채택하여 활용할 수가 있어 경제성 및 생산성이 높고, 경량이면서도 그 구조가 간단하여 고장의 우려가 거의 없으며, 양호한 이동 주행성과 내구성 및 유지성을 보유하고 있고, 일회용 부탄가스통에 충전된 부탄가스를 연료로 사용하므로 연료의 구입과 보충 및 취급이 간단하고 편리하며 청정 연료를 사용하는 관계로 대기 오염의 우려가 거의 없어 보다 친환경적이고, 간단하고도 효율적인 감속 시스템에 의해 엔진 회전수를 적절한 기어비로 선택하여 용이하게 감속시킴으로써 지형 상황에 부합되는 쾌적한 주행이 가능하며, 선택적으로 소음이 심하지 않은 정숙한 주행이 가능함과 아울러, 체인의 벗겨짐 현상을 효과적으로 방지할 수가 있다.

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구체예에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1)의 측면도로서, 그 구성 요소를 대별하면 프레임(10)과, 상기한 프레임(10)에 연결되는 전륜(20) 및 후륜(30)과 핸들(19) 및 안장(50)과, 답력(踏力)에 의한 구동 어셈블리(40)와, 엔진에 의한 구동 어셈블리(도면부호 미부여)와, 선택적 구성 요소로서의 변속부(도면부호 미부여)로 구성된다.

본 발명의 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1)의 프레임(10) 형태는 구조 강성을 고려한 다양한 형태의 임의의 선택적인 디자인으로 할 수 있음은 물론이며, 도시된 예에서의 프레임(10)은 전형적인 것만을 나타낸 것이다.

도시된 예에서는 헤드 튜브(12) 및 시트 튜브(14)와 각기 연결되는 탑 튜 브(11) 및 다운 튜브(13)와 시트 스테이(15)(후륜 포크) 및 체인 스테이(17)로 구성되고, 상기한 헤드 튜브(12)의 하방에는 포크(16)(전륜 포크)가 연결되며, 상기한 헤드 튜브(12)의 상단에는 핸들(19)이 부착된 핸들 포스트(18)가 장착되고, 그 하단에 장착되는 포크(16)의 말단부는 전륜(20)의 허브(21)에 장착되며, 상기한 시트 스테이(15)의 말단부는 후륜(30)의 허브(31)에 장착되고, 안장(50)은 높이 조절 가능한 구조로 시트 튜브(14)의 상단부에 협지 고정된다.

상기한 전륜(20) 및 후륜(30)은 방사상으로 배치된 다수의 스포크(22),(32)에 의해 타이어(24),(34)가 끼워진 림(23),(33)과 허브(21)(31)를 연결하는 것에 의해 경량이면서도 견고한 구조적 형태를 갖게 됨은 종래의 자전거와 완전히 동일하다.

또한 구동 어셈블리(40)는 다운 튜브(13)와 시트 튜브(14)가 합류되는 부분에 설치되는 체인 스프로켓(41)과 그 좌우로 엇갈리게 대향하는 한 쌍의 크랭크(42)에 의해 연결되는 페달(45), 그리고 후륜의 허브(31)의 일측에 장착되는 프리 휠(도 5에서의 도면부호 35 참조)과, 상기한 체인 스프로켓(41)과 상기한 프리 휠을 연결하는 체인(44)으로 구성되는 것도 종래의 자전거와 본질적으로 동일하다.

그리고 변속부(도면부호 미부여)는 직경이 서로 다른 복수의 스프로켓 조립체로 구성되는 외부 노출형 프리휠(도 5에서의 도면부호 35 참조)을 이용하는 가장 일반적인 변속 방식 또는 허브 내장 변속기를 이용하는 일반적인 변속 방식으로 구성될 수 있음은 물론이며, 필요하다면 크랭크축에 직경이 서로 다른 복수의 스프로켓 조립체로 구성되는 크랭크 스프로켓(미도시)을 채택하여 전후 변속 기어 구조로 채택할 수도 있음은 물론이며, 바람직하게는 선택적으로 후륜에 공지의 디래일러 기어 변속기(미도시)와 그에 조합 가능한 형태의 공지의 허브 내장 변속기(미도시)를 함께 사용할 수 있으며, 이에 대해서는 관련 부분에서 후술하기로 한다.

또한 전후륜 브레이크(도면부호 미부여)에는 핸들(19)의 핸들 그립(도면부호 미부여)에 인접한 영역으로부터 연장되는 전륜 제동 케이블(51)과 후륜 제동 케이블(52)이 연결되며, 마찬가지로 변속 레버(미도시)와 변속기(46) 사이에는 변속 케이블(53)이 연결된다.

필요에 따라서는 쇼크 업쇼바(미도시)를 포크(16), 시트 튜브(14) 및 다운 튜브의 적어도 1개소에 설치할 수도 있음은 물론이며, 도시된 예에서는 스탠드, 뒤 짐받이, 램프 등은 생략하였다.

본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1)의 엔진 구동 어셈블리(도면부호 미부여)는 프레임(10)에 고정되는 2행정 공랭식 가스 엔진(60)과, 액화 가스 유입 도관(74)에 의해 상기한 가스 엔진(60)과 연결되며 프레임(10)에 고정되는 부탄가스통 홀더(70)와, 상기한 가스 엔진(60)의 엔진 축(도 6a의 도면부호 151 참조)에 원심 클러치(도 6a의 도면부호 66 참조)를 경유하여 탈착 가능하게 연결되는 구동축(도 6a의 도면부호 191 참조)에 장착되는 구동 기어(도 6a의 도면부호 192 참조)와, 상기한 후륜(30)의 허브 축(도 5에서의 도면부호 31a 참조)에 장착되는 스프로켓(35a)과, 상기한 구동 기어(도 6a의 도면부호 192 참조)와 스프로켓(35a)을 연결하는 체인(45)과, 상기 가스 엔진(60)의 출력 제어를 위하여 핸들(19)에 설치되는 스로틀 레버(도 8 및 9에서의 도면부호 54a 참조)로 구성되며, 상기한 구동기어:스프로켓의 기어비가 1:4∼10, 바람직하게는 1:6∼1:8로 형성된다.

여기서 상기한 구동기어:스프로켓의 기어비가 1:10을 초과하게 하는 것은 스프로켓(35a)의 직경이 지나치게 커져서 중량 증가가 현저하게 되므로 바람직하지 아니하고, 1:4 미만인 경우에는 감속 효과에 만족스럽지 못하게 되므로 바람직하지 못하다.

한편, 상기한 엔진 구동 어셈블리(도면부호 미부여) 부분에는 안전을 위한 보호용 체인 케이스(81)를 설치할 수 있으며, 답력에 의한 구동 어셈블리(40) 부분에도 마찬가지의 체인 케이스(미도시)를 설치할 수도 있음은 물론이며, 상기한 가스 엔진(60)에는 정숙성 향상을 위해서 머플러(80)가 장착될 수 있고, 상기한 머플러(80)의 위치는 화상으로부터의 안전을 담보할 수 있는 개소라면 어떠한 개소라도 무방하나 탑승자의 발이 미치지 않는 다운 튜브(13)의 하방에 경사지게 배치하거나 또는 체인 케이스(미도시) 내에 수용할 수도 있다.

도시된 예에서는 상기한 가스 엔진(60)이 다운 튜브(13) 및 시트 튜브(14)에 클램프(13a)에 의해 견고하게 2점지지 고정되고, 부탄가스통 홀더(70)가 탑 튜브(11)에 클램프(11a)에 의해 수평으로 지지 고정된 예를 나타내고 있으나, 그 고정 위치 및 고정 수단은 본 발명에 있어 임의 선택적이며 제한적이지 아니하다.

상기한 고정은 안전을 위하여 용접 및/또는 볼팅이나 리벳팅과 같은 견고한 고정수단에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 엔진 구동 어셈블리(도면부호 미부여)의 체인(45)은 가스 엔진(60)에 의한 강한 구동력을 받아 늘어질 경우 벗겨질 우려가 있으므로 체인 스테이(17)에 텐셔너(95)를 설치하여 체인(45)을 무한궤도 내측으로 밀어 줌으로써 적절한 체인(45)의 인장력을 유지할 수 있도록 함이 바람직하다.

한편, 가스 엔진(60) 및 부탄가스통 홀더(70)에 대해서는 후술하는 도 4a 및 도 4b에 관한 부분에서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 다른 바람직한 일구체에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1a)의 측면도로서, 도 1의 경우에 비하여 가스 엔진(60)이 프레임(10)에 설치되지 않고 뒤 짐받이(36) 상에 설치된 점을 제외하고는 실질적으로 동일한 구성이므로 그 차이점에 대해서만 주로 설명하기로 하며 중복 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 예에서의 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1a)는 서포트(36a)와 시트 스테이(15)에 의해 뒤 짐받이(36)가 안장(50)의 후방에 지지되며, 가스 엔진(60)은 상기한 뒤 짐받이(36) 상에 서포트(36a)에 의하여 견고하게 지지 고정된다.

상기한 고정은 용접 및/또는 볼팅이나 리벳팅과 같은 견고한 고정수단에 의해 이루어지는 것이 바람직함은 물론이다.

한편, 도시된 예에서는 부탄가스통 홀더(70)는 클램프(11a)에 의하여 시트 튜브(14)에 고정된 경우를 나타내고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 탑 튜브(11) 상에 고정되거나 또는 뒤 짐받이(36) 상의 임의의 일 개소에 고정될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 일구체에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1b)의 측면도로서, 도 1의 경우에 비하여 변속부(도면부호 미부여)가 직경이 서로 다른 복수의 스프로켓 조립체로 구성되는 외부 노출형 프리휠(도 5에서의 도면부호 35 참조) 및 변속기(46)를 이용하는 것이 아니라, 공지의 허브 내장 변속기를 이용하고 있는 점을 제외하고는 본질적으로 동일하므로 이에 관한 더 이상의 부연 설명은 생략하기로 한다.

이어서, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 1 내지 도 3의 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1,1a,1b)에 동력을 제공하기 위한 가스 엔진(60)의 예시정면도 및 예시배면도로서, 설명의 편의상 함께 언급하기로 한다.

이러한 가스 엔진(통칭, 'LPG 엔진' 또는 '부탄가스 엔진')(60)은 농업용 소형 엔진으로서 상업적으로 입수 가능하며, 구체적으로는 미쓰비시중공업의 상품명 'TL231FG', 'TL231e', TL231FG-900'등을 들 수 있다.

여기서, 예컨대 'TL231FG'에 대하여 설명하면 공랭식 2행정의 피스톤 밸브식 가스 엔진으로서, 총배기량 22.5cc이고, 최대 출력은 0.81kW(1.1PS)이며, 사용 연료는 휴대용 가스레인지용 LPG(액화 부탄가스) 250g/캔이고, 윤활유는 2행정 전용 오일(JASO FC급, ISO EGC급)을 사용하며 윤활비 50:1로서 분리 급유 방식으로 공급되고, 시동은 리코일 스타터((recoil starter)를 채택하며, 에어클리너로서는 반습식 폴리우레탄 발포체가 사용되고, 중량은 3.0㎏이며, 전장, 전폭 및 전고가 각각 약 174㎜, 235㎜, 190㎜ 정도이며, 부탄가스통 홀더(70)의 전장, 전폭 및 전고는 각각 약 105㎜, 235㎜, 90㎜ 정도이다. 참고로 상기한 'TL231e'는 배기량 23cc, 출력 1.7 PS이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하여 상기한 가스 엔진(60) 및 부탄가스통 홀더(70)에 대하여 간단히 설명하기로 한다.

먼저 도시된 가스 엔진(60)은 점화 플러그(61a)가 설치된 실린더헤드 하우징(61)과 이에 일체로 형성되는 실린더블록 하우징(62)을 가지며, 상기한 실린더블록 하우징(62)에는 코일 스프링이 내장된 리코일 스타터(68)가 취부(取附)되고, 상기한 실린더블록 하우징(62)의 일측에는 오일 탱크(67)가 부착되고, 상기한 오일 탱크(67) 배후에는 에어 클리너 하우징(65)이 부착된 레귤레이터(67)가 상기한 실린더블록 하우징(62)에 설치되어 있으며, 상기한 레귤레이터(67)로부터는 스로틀 와이어(67a)가 외부로 길게 연장된다.

상기한 실런더헤드 하우징(61)과 실린더블록 하우징(62)은 방열을 위한 냉각용의 다수의 슬릿(62b)이 형성된 보호 하우징(62a)이 외부를 에워싸고 있다.

도면 중 미설명 부호 63은 엔진 파워 오프 플러그를, 69는 배기구를, 그리고 66은 원심 클러치를 나타내며, 여기서 배기구(69)는 소형 내장 머플러(미도시)의 외부로 노출되어 있으나, 필요할 경우 그 외부로 길게 인출된 별도의 머플러(예컨대, 도 1에서의 도면부호 80 참조)를 다시 설치하여 정숙성을 더욱 높일 수도 있다.

첨언하면, 리코일 스타터(68)는 외부로 힘을 가하여 인출하는 것에 용이하게 시동을 걸 수 있으며, 시동 시 원심 클러치(66)가 아이들링 상태에 놓이게 되므로 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1,1,a,1b)가 급출발하는 일은 물론, 출발 자체를 하지 않게 되므로 안정성이 제고된다.

이어서, 도시된 부탄가스통 홀더(70)에 대하여 설명하면, 부탄가스통 홀더(70)는 복수개의 개구부(71c)와 쇼올더(71b)를 갖는 원통형 본체(71)와, 거버너(governer) 수납 헤드(71a)와, 상기한 쇼올더(71b) 내측에 압압(壓壓) 체결되는 홀더 캡(72)으로 구성되며, 상기한 거버너(governer) 수납 헤드(71a) 내의 거버너(미도시)에 의해 일정한 압력으로 제어되어 토출되는 액화 부탄가스는 기밀(氣密) 너트(73)에 연결된 액화 가스 유입 도관(74)을 통하여 엔진 내로 도입된다.

휴대용 가스레인지용 부탄가스통(250g/1캔)은 상기한 홀더 캡(72)을 손으로 압압한 상태에 돌려 열은 다음 정위치로 삽입한 후, 상기한 홀더 캡(72)을 손으로 압압한 상태에 돌려 닫는 것에 의하여 안전하게 장착된다.

한편, 도시를 생략하였지만, 상기한 부탄가스통 홀더(70)의 거버너 수납 헤드(71a)의 외측에는 부탄가스통 잠금 및 열림 노브(knob)가 설치되어 있어서 안전을 위해 미사용 시에는 부탄가스통으로부터 부탄가스의 인출을 원천 차단할 수 있는 구조이다.

상기한 바와 같은 가스 엔진(60)의 장점으로서는, 2행정 공랭식 엔진으로서 콤팩트한 치수를 가지며 불과 3㎏ 정도의 경량이고, 배기량에 비해 파워가 크며, 일반 가정용으로 사용되는 부탄가스통을 연료로서 사용하므로 편의점 등에서 손쉽게 구입하여 간단히 장착하는 것만으로 연료 보급 및 교환이 이루어지므로 손을 더럽힐 염려가 전혀 없고, 엔진 오일을 연료에 혼합하는 일 없이 별도의 전용 오일 탱크(64)에 급유하면 되므로 간단하고 용이하게 사용할 수가 있고, 부탄가스는 열 화(劣化)되지 않으므로 부식에 의한 엔진 트러블을 일으키지 않으며, 클린 에너지로서 배출가스가 적어 친환경적이고, 시동 시 모터 조작이 불필요한 간단한 구조이며, 연료 노브(미도시)를 개방한 상태에서 리코일 스타터를 잡아당기는 것만으로 간단히 시동이 걸리고 시동 상태에서는 아이들링(idling) 상태를 유지하므로 보다 안전하다는 장점이 있다.

지금까지 배기량 22.5cc의 'TL231FG'를 들어 예시적으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 가스엔진 구동 하이브리드 자전거(1,1a,1b)에 적용 가능한 가스 엔진(60)으로서는 배기량 50cc 이하의 것이라면 어느 것이나 적용 가능하며, 예컨대 보다 큰 파워를 필요로 하는 경우에는 최대 출력이 2.0 PS 정도에 달하는 것을 선택하여 사용할 수도 있음은 물론이다.

도 5는 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1a)에 있어서의 후륜(30)의 스프로켓(35,35a)을 나타내는 일부 절결(切缺) 평면도로서, 후륜(30)은 중앙의 허브축(31a)에 의하여 연결된 허브(31)(또는 전체적으로 '허브(31)'라 통칭되기도 함)의 일측에는 직경이 서로 다른 복수의 스프로켓 조립체로 구성되는 외부 노출형 프리휠 또는 체인 스프로켓(35)(즉, 디래일러(derailleur) 기어 변속기)이 체인(44)에 의해 연결되어 답력에 의한 구동 어셈블리(도 2에서의 도면부호 40 참조)를 구성하는 한편, 타측에는 스프로켓(35a)에 체인(45)이 연결되어 엔진 구동 어셈블리(도면부호 미부여)를 구성한다.

따라서 가스 엔진(도 2에서의 도면부호 60 참조)을 구동시키지 아니하고 정지시킨 통상의 자전거로 이용할 경우에는 답력에 의한 구동 어셈블리(도 2에서의 도면부호 40 참조)가 회전하여 전진하며, 이때 스프로켓(35a)의 회전에 의해 체인을(45) 통하여 구동 기어(후술하는 도 6a에서의 도면부호 192 참조)도 회전하나 원심클러치(도 6a에서의 도면부호 66 참조)와는 단락된 상태로 유지된다.

한편, 가스 엔진(도 2에서의 도면부호 60 참조)을 구동시켜 크루징 모드(엔진의 힘만을 이용한 주행)에서는 원심클러치(도 6a에서의 도면부호 66 참조)에 의해 구동 기어(후술하는 도 6a에서의 도면부호 192 참조)가 가스 엔진의 힘에 의해 회전하므로 스프로켓(35a)이 체인(45)에 의해 종동되어 후륜(30)을 회전시키게 되며, 이때 페달(미도시)을 돌리지 않을 경우에는 자전거 고유의 크랭크축 구조에 의해 후륜(30)이 가스 엔진의 힘으로 회전하더라도 페달(미도시)은 회전되지 않는 상태를 유지하게 되며, PAS 모드(페달 보조 모드: 엔진의 힘과 페달의 힘을 함께 이용하는 주행)에서는 가스 엔진에 의한 구동력과 인력에 의해 페달(미도시) 회전을 위한 답력이 합하여진 상태로 후륜(30)을 회전시켜 주행하게 된다.

이러한 구조의 채택으로 인하여 본 발명에 따른 가스엔진 구동 하이브리드 자전거(1,1a,1b)는 통상의 자전거에 비하여 변속 기어의 채택 종류에 따라 차이는 있지만 불과 3.5㎏∼5.5㎏ 정도의 중량 추가가 이루어질 뿐이므로 통상의 자전거로 사용하기에도 전혀 무리가 없을 정도의 경량화가 가능하게 된다.

또한, 후술하겠지만 후륜(30)의 허브(31) 및 허브축(31a)을 허브 내장 변속기(미도시로서 형태 동일) 구조를 채택할 수도 있다.

도면 중 미설명 부호 33은 타이어를, 33은 림을, 그리고 32는 스포크를 나타낸다.

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1,1a,1b)에 적용되는 가스 엔진(60)의 원심 클러치(66)와 결합된 구동 기어(192) 구조를 나타내는 측단면도 및 평면도로서, 편의상 함께 설명하기로 하며, 이것은 전술한 도 4b에서의 도면부호 66에 체결되어 형성되는 구조이다.

먼저 엔진 축(151)의 단부는 돌출 림(152)과 중앙의 오목부(153)로 형성되고, 실린더 블록(150)의 개구(도면부호 미부여)를 통하여 외부로 노출되며, 상기한 실린더 블록(150)의 외부에는 실린더블록 하우징(62)이 위치하며 상기한 개구 부분에 더 넓은 직경의 개구(도면부호 미부여)가 형성된다.

상기한 엔진 축(151)의 돌출 림(152)에는 한 쌍의 상호 대향하는 반원형 갈고리 형상의 디스크(160)가 환형 베어링(165)을 개재(介在)하여 고정나사(166)에 의해 피벗 운동 가능하게 고정되며, 상기한 한 쌍의 상호 대향하는 디스크(160)의 각각의 상면(161) 외측에는 높이가 높게 형성된 쇼올더(162)를 가지며 상기한 쇼올더(162)의 외주연에는 제동 쐐기(shoe)(163)가 형성되고 홀(164)을 통하여 상호 대향하는 한 쌍의 상기한 디스크(160)는 오목부(153) 내에 위치하는 리턴 스프링(168)에 의하여 결속된다.

따라서 엔진 축(151)의 회전수가 일정치 이하, 즉 아이들링 상태에서는 디스크(160)의 회전에 의한 원심력이 리턴 스프링(168)의 탄성력을 이기지 못하여 상기한 제동 쐐기(163)가 구동기어(192)가 연결된 회전 캡(170)의 내주면과 이격된 상태로 유지되므로 구동기어(192)는 회전하지 않게 되며, 엔진 회전수가 증가하여 디스크(160)의 회전에 의한 원심력이 리턴 스프링(168)의 탄성력을 이기게 되면 상기 한 제동 쐐기(163)가 구동기어(192)가 연결된 회전 캡(170)의 내주면과 당접(當接)한 상태로 압압하므로 회전 캡(170)과 구동기어(192)를 회전시키게 되며, 경우에 따라서는 반클러치 상태로 슬립을 허용하는 상태로 유지 가능하게 된다.

부연하면, 상기한 회전 캡(170)에는 구동 유니트(190)가 결합되며, 상기한 회전캡(170)의 외주연부는 베어링(172)에 의해 상기한 실린더블록 하우징(62)의 개구(도면부호 미부여)의 내주연과 회전 가능하게 지지되며, 상기한 회전 캡(170)의 중앙에는 고정 나사(141)에 의하여 플랜지(191a)가 회전 캡(170)에 고정된 구동축(191)이 위치하며, 상기한 구동축(191)의 선단부에는 고정볼트(193)에 의해 구동 기어(192)가 고정된다.

한편, 고정 캡(180)은 고정 나사(140)에 의해 실린더블록 하우징(62)에 고정되며 복수개의 방열용 개구부(183)가 형성된 경사부(181)로 형성되고 중앙에는 상기한 구동 축(191) 관통용 중앙공(182)이 형성된다.

도면 중 미설명부호 167은 안착 돌기이다.

본 발명에 있어서 전술한 바와 같은 원심클러치에 의한 결합 구조는 도시된 예에 한정되지 않으며 다양한 수정 및 변화가 가능함은 물론이다.

이어서, 도 7은 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1,1a,1b)에 적용될 수 있는 선택적 구성 요소로서의 텐셔너(tensioner)(95)에 대한 예시도로서, 도 1 및 도 3의 경우와 같이 가스 엔진(60)이 프레임(10)에 장착되는 경우에는 체인 스테이(17)에 고정될 수 있고, 도 2의 경우와 같이 가스 엔진(60)이 뒤 짐받이(36)에 장착되는 경우에는 그 서포트(36a)에 장착될 수 있다.

가스 엔진(60)의 구동력을 전달하는 체인(45)은 강한 인장력을 받게 되므로 체인(45)의 늘어짐에 따른 동력 전달 불량이나 체인(45)의 벗겨짐을 방지함과 아울러 체인의 인장 장도를 적정하게 보정할 수가 있도록 텐셔너(95)를 설치하는 것이 보다 효과적일 수 있다.

텐셔너(95)는 한 쌍 또는 하단부가 접혀져 겹쳐진 하나의 고정 플레이트(99)와 그 상단부 또는 선단부에 고정된 기어 축 고정 너트(97)에 의해 회전 가능하게 장착된 기어(96)로 구성되며, 상기한 고정 플레이트(99)는 예컨대 체인 스테이(17)에 고정 나사(99a,99b)로 견고하게 고정되며, 슬릿(98)이 종방향으로 형성되어 있어서 상기한 기어 축 고정 너트(97)의 위치를 체인(45)의 늘어진 정도에 따라 상기한 슬릿(98)의 상하로 높이 조절하여 고정시키는 것에 의해 체인(45)의 인장력을 용이하게 적절히 조정 가능하다.

상기한 텐셔너(95)에 의해 체인(45)은 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 스프로켓(35a)에 인접한 위치에서 무한궤도 내측으로 밀려 넣어지므로 가스 엔진(60)의 강한 구동력에 의해서도 스프로켓(35a)으로부터 체인(45)이 벗겨져 이탈되는 일을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 8은 도 1 및 도 2에 도시한 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1,1a)의 핸들(19)을 도시한 평면도로서, 상기한 핸들(19)의 양단부에 위치하는 핸들 그립(19a)에 인접한 적당한 영역에 공지의 전륜 및 후륜 브레이크 그립(51a)(51b)이 장착되는 한편, 일측에는 엔진 회전수 조절을 위한 스로틀 레버(54a)가 장착되고 타측에는 엔진 파워 오프 스위치(55a)가 장착된 예를 나타내 며, 도시하지는 않았지만 공지의 변속기 기어 레버가 장착될 수 있음은 물론이다.

상기한 스로틀 레버(54a)와 엔진 파워 오프 스위치(55a)는 핸들(19)의 동일 측에 설치될 수도 있음은 물론이며, 상기한 스로틀 레버(54a)는 내측으로 당길 수록 rpm이 증가된다.

도면 중 미설명부호 51은 전륜 제동 케이블을, 52는 후륜 제동 케이블을, 54는 스로틀 레버 케이블을, 그리고 55는 엔진 파워 오프 케이블을 나타낸다.

이어서, 도 9는 도 3에 도시한 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거(1b)의 핸들(19)을 도시한 평면도로서, 상기한 핸들(19)의 양단부에 위치하는 핸들 그립(19a)에 인접한 적당한 영역에 공지의 전륜 및 후륜 브레이크 그립(51a)(51b)이 장착되는 한편, 일측에는 엔진 회전수 조절을 위한 스로틀 레버(54a)가 장착되고 타측에는 엔진 파워 오프 스위치(55a)와 허브 내장 변속기에 대한 변속 레버(53a)가 장착된 예를 나타낸다.

도면 중 미설명 부호 51은 전륜 제동 케이블을, 52는 후륜 제동 케이블을, 54는 스로틀 레버 케이블을, 53은 변속 케이블을, 54는 스로틀 레버 케이블을, 그리고 55는 엔진 파워 오프 케이블을 나타낸다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시한 본 발명에 따른 가스엔진 구동 하이브리드 자전거(1,1a)는 직경이 서로 다른 복수의 스프로켓 조립체로 구성되는 외부 노출형 프리휠 또는 체인 스프로켓(35)으로 된 디래일러(derailleur) 타입의 기어 변속기를 채택한 경우를 나타내고 있고, 도 3에 도시한 본 발명에 따른 가스엔진 구동 하이브리드 자전거(1b)는 후륜에 허브 내장형 변속기(미도시)를 채택한 경우를 나타 내고 있으나, 본 발명에 있어서 바람직한 예로서는 후륜(30)에 허브 내장형 변속기를 채택한 경우로서 이에 의해 구동 기어(192)에 의해 종동되는 스프로켓(35a):허브 회전 기어의 기어비를 0.17∼4의 범위에 이르기까지 콤팩트하고 내구성 있는 구성으로 달성할 수 있으며, 특히 1 미만의 기어비, 0.17∼0.65 정도의 기어비를 선택함으로써 오르막길에서도 원심클러치를 사용함에도 불구하고 엔진 부조나 정지 현상 없이 안정적으로 등판할 수가 있게 된다.

예컨대, 스로틀 레버(54a)를 당겨서 가스 엔진(60)의 회전수를 7500rpm으로 할 경우 초당 125회 회전수를 가지게 되며, 구동 기어(192)와 스프로켓(35a)의 기어비를 1:6으로 채택할 경우 스프로켓(35a)의 회전수는 초당 약 20.8 정도가 되므로 원심 클러치(66)의 슬립에 의한 반클러치 효과와 지면과의 마찰력과 자중 및 탑승자의 체중에 의한 부하 등을 감안하더라도 회전수가 높아서 언덕과 같은 오르막 지형에서는 엔진 부조나 정지와 같은 현상이 나타날 우려가 있으나, 전술한 바와 같이 후륜(30)에 허브 내장형 변속기를 채택하여 0.17∼0.65 정도의 기어비를 병행 채택하면 후륜의 회전수를 초당 3.5∼13.5 정도로 제어할 수 있으며, 이 정도의 이론치는 원심 클러치(66)의 슬립에 의한 반클러치 효과와 지면과의 마찰력과 자중 및 탑승자의 체중에 의한 부하, 경사도 등을 고려할 때 오르막에서의 안정적이고 쾌속한 등판에 매우 효과적이다.

상기한 바와 같은 허브 내장형 변속기는 공지로서 다양한 기어비 범위를 갖는 제품을 다양한 회사로부터 상업적으로 구입 가능하며, 단 수도 3단, 6단, 8단, 9단, 10단, 14단 등 다양한 종류가 시판되고 있다.

그 전형적인 예로서는 Shimano사의 LX 허브 시리즈, FH 허브 시리즈, XT 시리즈, Rohloff사의 스피드허브 시리즈, Brompton사의 SRAM 시리즈(iMOTION 시리즈) 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어 더욱 바람직할 수 있는 예로서는, 전술한 바와 같은 허브 내장형 변속기(미도시)를 후륜에 채택함과 동시에, 통상의 자전거 모드에 있어서도 불편함이 없도록 통상적인 자전거와 마찬가지로 직경이 서로 다른 복수의 스프로켓 조립체로 구성되는 외부 노출형 프리휠 또는 체인 스프로켓으로 된 디래일러(derailleur) 타입의 기어 변속기를 동시에 채택한 경우이며, 이 경우 바람직하게는 디래일러 조합 가능형의 허브 내장형 변속기(허브 양단에 각각 스프로켓이 설치)를 전술한 시리즈로부터 선택하여 상업적으로 구입하여 적용하는 것이며, 허브 일측에만 스프로켓이 형성된 허브 내장 변속기를 사용할 경우에는 허브 내장 변속기의 허브 외주연 또는 그 외주연 연장부를 설치하고 그에 스프로켓을 장착할 수 있다.

또한 원한다면, 통상적인 자전거의 경우와 마찬가지로 크랭크축에 공지의 디래일러 기어 변속기(예컨대 3조의 스프로켓 부착형) 또는 공지의 크랭축 기어 변속기 또는 공지의 전륜 허브 기어 변속기를 더욱 설치할 수도 있음은 물론이다.

이상 본 발명을 바람직한 일 구체예인 도면을 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 정신 및 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 본 명세서에 기재된 사항으로부터 다양한 변화와 수정이 가능할 것이며 이 또한 본 발명의 영역 내이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일구체예에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거의 측면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 바람직한 일구체에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 또 다른 바람직한 일구체에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거의 측면도이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 도 1 내지 도 3의 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거에 동력을 제공하기 위한 가스 엔진의 예시정면도 및 예시배면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거에 있어서의 후륜 체인 스프로켓을 나타내는 일부 절결(切缺) 평면도이다.

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거에 적용되는 가스 엔진의 원심 클러치와 결합된 구동 스프로켓 구조를 나타내는 측단면도 및 평면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거에 적용될 수 있는 텐셔너(tensioner)에 대한 예시도이다.

도 8은 도 1 및 도 2에 도시한 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거의 핸들부를 도시한 평면도이다.

도 9는 도 3에 도시한 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거의 핸들부를 도시한 평면도이다.

도 10은 종래의 전형적인 자전거에 대한 예시 측면도이다.

도 11은 종래의 모페드에 대한 예시 측면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1,1a,1b: 본 발명에 따른 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거

10: 프레임(frame)

11: 탑 튜브(top tube) 11a: 클램프(clamp)

12: 헤드 튜브(head tube) 13: 다운 튜브(down tube)

13a: 클램프 14: 시트 튜브(seat tube)

15: 시트 스테이(seat stay) 16: 포크(fork)

17: 체인 스테이(chain stay) 18: 핸들 포스트(handle post)

19: 핸들 19a: 핸들 그립(handle grip)

20: 전륜

21: 허브(hub) 22: 스포크(spoke)

23: 림(rim) 24: 타이어

30: 후륜

31: 허브 31a: 허브 축

32: 스포크 33: 림

34: 타이어

35: 프리휠 또는 체인 스프로켓(freewheel or chain sprocket)

35a: 스프로켓 36: 뒤 짐받이(rear carrier)

36a: 서포트(support)

40: 구동 어셈블리

41: 체인 스프로켓 42: 크랭크(crank)

43: 페달(pedal) 44,45: 체인

45: 변속기

50: 안장

51: 전륜 제동 케이블 51a: 전륜 브레이크 그립

52: 후륜 제동 케이블 52a: 후륜 브레이크 그립

53: 변속 케이블 53a: 변속 레버

54: 스로틀 레버 케이블 54a: 스로틀 레버

55: 엔진 파워 오프 케이블

55a: 엔진 파워(power off) 오프 스위치

60: 가스 엔진

61: 실린더헤드 하우징(housing) 61a: 점화 플러그

62: 실린더 블록 하우징 62a: 보호 하우징

62b: 슬릿(slit) 63: 엔진 파워 오프 플러그

64: 오일 탱크 64a: 캡(cap)

65: 에어 클리너 하우징 66: 원심 클러치

67: 레귤레이터(regulator) 67a: 스로틀(throttle) 와이어

68: 리코일 스타터(recoil starter) 69: 배기구(exhaust outlet)

70: 부탄가스통 홀더(holder)

71: 원통형 본체 71a: 거버너(governer) 수납 헤드

71b: 쇼올더(shoulder) 71c: 개구부

72: 홀더 캡 73: 기밀(氣密) 너트

74: 액화 가스 유입 도관

80: 머플러 81: 체인 케이스

95: 텐셔너(tensioner) 96: 기어

97: 기어 축 고정 너트 98: 슬릿

99: 고정 플레이트 99a,99b: 고정 나사

140: 고정 나사 141: 고정 나사

150: 실린더 블록 151: 엔진 축

152: 돌출 림 153: 오목부

160: 원심 디스크 161: 상면

162: 쇼올더 163: 제동 쐐기(슈: shoe)

164: 홀 165: 베어링

166: 고정나사 167: 안착 돌기

168: 리턴 스프링(return spring) 170: 회전 캡

171: 경사부 172: 베어링

180: 고정 캡 181: 경사부

182: 중앙공(中央孔) 183: 개구부

190: 구동 유니트 191: 구동축

191a: 플랜지(flange) 192: 구동 기어

193: 고정 볼트

Claims (12)

1. 프레임과, 상기한 프레임에 연결되는 전륜 및 후륜과 핸들 및 안장, 그리고 답력(踏力)에 의한 구동 어셈블리를 구비한 자전거에 있어서,

   상기한 자전거가 가스 엔진 구동 어셈블리를 더욱 포함하며;

   상기한 가스 엔진 구동 어셈블리가

   프레임 또는 뒤 짐받이에 고정되는 2행정 공랭식 가스 엔진과;

   액화 가스 유입 도관에 의해 상기한 가스 엔진과 연결되며 프레임에 고정되는 부탄가스통 홀더와;

   상기한 가스 엔진의 엔진 축에 원심 클러치를 경유하여 탈착 가능하게 연결되는 구동축에 장착되는 구동 기어와;

   상기한 후륜의 허브에 장착되는 스프로켓과, 상기한 구동 기어와 스프로켓을 연결하는 체인과;

   상기 가스 엔진의 출력 제어를 위하여 핸들에 설치되는 스로틀 레버로 구성되며:

   상기한 구동기어:스프로켓의 기어비가 1:4∼10으로 형성되는

   가스 엔진 구동 하이브리드(hybrid) 자전거.
2. 제1항에 있어서, 상기한 핸들에 엔진 파워 오프 케이블이 연결된 엔진 파워 오프 스위치가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
3. 제1항에 있어서, 상기한 구동 기어와 스프로켓을 연결하는 체인이 위치하는 영역에 안전을 위한 체인 케이스가 설치되는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
4. 제1항에 있어서, 상기한 후륜에 구동 기어에 의해 종동되는 스프로켓:허브 회전 기어의 기어비가 0.17∼4의 허브 내장 변속기가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
5. 제1항에 있어서, 상기한 후륜에 디래일러(derailleur) 기어 변속기가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
6. 제1항에 있어서, 상기한 가스 엔진의 배기구에 외장형 머플러가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
7. 제1항에 있어서, 상기한 후륜에 구동 기어에 의해 종동되는 스프로켓:허브 회전 기어의 기어비가 0.17∼4인, 디래일러 기어 변속기 조합형의 허브 내장 변속기가 설치되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
8. 제1항에 있어서, 상기한 가스 엔진의 구동축과 스프로켓을 연결하는 체인의 인장력을 향상시키기 위하여 선단부에 기어가 장착된 텐셔너(tensioner)가 설치되 어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
9. 제8항에 있어서, 상기한 텐셔너에 기어 장착 위치 조절용 슬릿이 형성되어 있는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
10. 제1항에 있어서, 상기한 가스 엔진이 배기량 20∼45cc인 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
11. 제10항에 있어서, 상기한 가스 엔진이 엔진 오일 분리 급유 방식이 엔진인 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.
12. 제11항에 있어서, 상기한 가스 엔진이 리코일 스타터에 의해 시동되며, 시동 시의 아이들링 상태에서 원심 클러치가 구동 기어가 이격 분리 상태를 유지하는 가스 엔진 구동 하이브리드 자전거.

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