KR20160015754A

KR20160015754A - 전기 자전거의 동력전달장치

Info

Publication number: KR20160015754A
Application number: KR1020140098421A
Authority: KR
Inventors: 오명근; 윤태호
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-02-15
Also published as: EP2979969A1

Abstract

본 발명에 따른 전기 자전거의 동력전달장치는, 구동모터의 회전축으로 부터 동력을 전달받는 제1 종동 기어와, 상기 제1 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받는 제1 구동 기어와, 상기 제1 구동 기어가 장착된 제1 기어축에 장착되는 제2 종동 기어와, 상기 제2 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받는 제2 구동 기어와, 상기 제2 휠기어가 장착된 제2 기어축에 장착되는 제3 종동 기어와, 상기 제3 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받고, 페달축에 장착되는 제3 구동 기어를 포함한다.

Description

전기 자전거의 동력전달장치 {DRIVING TRANSMISSION UNIT OF ELETRICITY BIKE}

본 발명은 전기 자전거의 동력전달장치에 관한 것이다.

자전거는 조향륜인 전륜과 구동륜인 후륜이 프레임의 전후방에 일직선으로 배치되고, 탑승자가 후륜과 연동되는 페달을 밟아 후륜을 회전시킴으로써 앞으로 전진하도록 구성되어 있다. 이러한 자전거에는 페달에서 발생되는 동력을 후륜까지 전달하는 체인이나 기어 등의 동력전달장치가 설치된다.

특히, 체인방식의 동력전달장치는 페달의 일측에 설치되는 구동 스프라켓과, 이 구동 스프라켓 보다 직경이 작으면서 구동륜인 후륜에 설치되는 피동 스프라켓과, 구동 스프라켓과 피동 스프라켓을 연결하는 체인으로 이루어져 있다.

따라서, 이와 같은 구성에 의해 탑승자가 페달을 밟으면, 이 페달과 일체로 설치된 구동 스프라켓이 회전하고, 동시에 체인에 의해 피동 스프라켓과 연결되는 후륜도 회전하게 되어 자전거를 앞으로 전진시키는 것이다.

이와 같은 자전거는 사용자의 페달링에 의한 답력을 이용하여 주행하는 것으로서, 평지에서는 그 주행에 어려움이 없으나 언덕 등의 경사로를 올라갈 때에는 많은 힘을 필요로 하게 된다.

이러한 점을 해소하기 위하여, 최근에는 사용자의 답력에 더해 모터의 구동력을 사용하여 주행할 수 있도록 모터를 장착한 전기 자전거가 개발되었다.

즉, 전기 자전거에는 배터리(battery)로 구동되는 모터가 이용되며, 이러한 전동식 자전거는 사람이 페달을 밟는 힘만으로 주행하거나, 배터리로 구동되는 모터의 힘만으로 주행하거나, 둘 모두를 이용하여 주행하는 것을 선택할 수 있도록 구성되어 있다.

한국 공개특허 2012-0132593호

본 발명의 하나의 관점은 소형화, 경량화가 가능한 전기 자전거의 동력전달장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치는, 구동모터의 회전축으로 부터 동력을 전달받는 제1 종동 기어와, 상기 제1 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받는 제1 구동 기어와, 상기 제1 구동 기어가 장착된 제1 기어축(131)에 장착되는 제2 종동 기어와, 상기 제2 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받는 제2 구동 기어와, 상기 제2 휠기어가 장착된 제2 기어축에 장착되는 제3 종동 기어와, 상기 제3 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받고, 페달축에 장착되는 제3 구동 기어를 포함한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치가 사용되는 전기 자전거를 나타낸 예시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치가 수용되는 케이스를 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치를 나타낸 전면 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치를 나타낸 후면 사시도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 일방향 클러치가 장착된 구조를 나타낸 절개 사시도;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 일방향 클러치를 나타낸 사시도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 래쳇이 장착된 구조를 나타낸 사시도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 래쳇을 나타낸 사시도; 및
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 래쳇을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치가 사용되는 전기 자전거를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치가 수용되는 케이스를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치를 나타낸 전면 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치(100)는 제1 종동 기어(120)와, 제1 구동 기어(130)와, 제2 종동 기어(150)와, 제2 구동 기어(160)와, 제3 종동 기어(170) 및 제3 구동 기어(180)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치(100)는 제1 동력전달수단 및 제2 동력전달수단을 더 포함할 수 있다.

도 1을 참고하면, 전기 자전거(10)는 전륜(16) 및 후륜(17)이 프레임(11)으로 지지되고, 페달(14)의 답력 또는 구동모터(12)의 동력전달에 의해 회전되는 체인(15)이 후륜(17)과 맞물림 결합된다. 이때, 동력전달수단은 페달(14) 및 구동모터(12)로 이루어질 수 있다. 이때, 페달(14)은 사용자에 의해 힘이 가해지면 회전되어 회전되는 회전력을 체인(15)으로 전달한다. 또한, 구동모터(12)는 전원부(150)와 연결되어 전원이 공급되면 구동모터(12)의 회전축(11a)이 회전되며 회전력을 체인(15)으로 전달할 수 있다. 이때, 사용자에 의해 힘이 페달(14)에 힘이 가해져 전기 자전거(10)가 주행될 때 구동모터(12)가 어시스트하여 사용자가 적은 힘을 페달(14)에 가해도 언덕 등을 주행하기 용이하게 한다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치(100)는 내부에 수용공간이 수용되어 동력전달장치(100)의 부품들을 일부 또는 전부를 수용 및 보호하는 케이스(100)를 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치를 나타낸 후면 사시도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 제1 종동 기어(120)는 구동모터(12)의 회전축(11a)으로 부터 동력을 전달받는다. 여기서, 제1 종동 기어(120)는 회전축(11a)에 장착되어 회전축(11a)과 동회전된다. 이때, 제1 종동 기어(120)는 회전축(11a)의 단부에 결합될 수 있다.

또한, 제1 종동 기어(120)는 예를 들어 피니언(pinion)으로 이루어질 수 있다.

한편, 회전축(11a)에 회전축 베어링(12b)이 장착되어 회전축(11a)을 지지할 수 있다. 여기서, 회전축 베어링(12b)은 예를 들어 외주면이 케이스에 고정되고, 내주면이 회전축(11a)에 장착될 수 있다.

제1 구동 기어(130)는 제1 종동 기어(120)와 맞물림 기어결합되어 동력을 전달받는다.

여기서, 제1 구동 기어(130)는 제1 기어축(131)의 일측에 구비되어 제1 종동 기어(120)의 회전에 따라 회전된다. 또한, 제1 구동 기어(130)는 휠(wheel) 기로 이루어질 수 있다.

제2 종동 기어(150)는 제1 구동 기어(130)가 장착된 제1 기어축(131)에 장착되어 제1 기어축(131)과 동회전 된다. 여기서, 제2 종동 기어(150)는 제1 기어축(131)의 타측에 구비되고, 제1 구동 기어(130)가 회전함에 따라 동회전되어 동력을 전달받는다.

아울러, 제2 종동 기어(150)는 예를 들어 피니언으로 이루어질 수 있다.

제2 구동 기어(160)는 제2 종동 기어(150)와 맞물림 기어결합되어 동력을 전달받는다.

여기서, 제2 구동 기어(160)는 제2 기어축(161)의 일측에 위치되어 제2 종동 기어(150)의 회전에 따라 회전된다. 또한, 제2 구동 기어(160)는 휠 기어로 이루어질 수 있다.

제3 종동 기어(170)는 제2 구동 기어(160)가 장착된 제2 기어축(161)에 장착되어 제2 기어축(161)과 동회전 된다. 여기서, 제3 종동 기어(170)는 제2 기어축(161)의 타측에 구비되고, 제2 구동 기어(160)가 회전함에 따라 동회전되어 동력을 전달받는다.

또한, 제3 종동 기어(170)는 예를 들어 피니언으로 이루어질 수 있다.

제3 구동 기어(180)는 제3 종동 기어(170)와 맞물림 기어결합되어 동력을 전달받는다.

여기서, 제3 구동 기어(180)는 페달축(13)에 장착되어 제3 종동 기어(170)의 회전에 따라 회전된다. 또한, 제3 구동 기어(180)는 휠 기어로 이루어질 수 있다.

한편, 페달축(13)에 페달축 베어링(13b)이 장착되어 페달축(13)을 지지할 수 있다. 여기서, 페달축 베어링(13b)은 예를 들어 외주면이 케이스에 고정되고, 내주면이 페달축(13)에 장착될 수 있다.

한편, 제1 종동 기어(120) 및 제1 구동 기어(130)는 예를 들어 헬리컬 기어(helical gear) 형태로 이루어져 상호 맞물림될 수 있다. 또한, 제1 종동 기어(120)는 제1 구동 기어(130) 보다 작게 형성될 수 있다. 이때, 제1 종동 기어(120)는 제1 구동 기어(130) 보다 기어비가 1/2 이하로 형성될 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 제1 종동 기어(120) 및 제1 구동 기어(130)의 기어비가 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.

한편, 제2 종동 기어(150) 및 제2 구동 기어(160)는 예를 들어 헬리컬 기어 형태로 이루어져 상호 맞물림될 수 있다. 또한, 제2 종동 기어(150)는 제2 구동 기어(160) 보다 작게 형성될 수 있다. 이때, 제2 종동 기어(150)는 제2 구동 기어(160) 보다 기어비가 1/2 이하로 형성될 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 제2 종동 기어(150) 및 제2 구동 기어(160)의 기어비가 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.

한편, 제3 종동 기어(170) 및 제3 구동 기어(180)는 예를 들어 평기어 형태로 이루어져 상호 맞물림될 수 있다. 또한, 제3 종동 기어(170)는 제3 구동 기어(180) 보다 작게 형성될 수 있다. 이때, 제3 종동 기어(170)는 제2 구동 기어(160) 보다 기어비가 1/2 이하로 형성될 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 제3 종동 기어(170) 및 제3 구동 기어(180)의 기어비가 여기에 반드시 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 일방향 클러치가 장착된 구조를 나타낸 절개 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 일방향 클러치를 나타낸 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 제1 동력전달수단은 제1 구동 기어(130)와 제1 기어축(131)의 사이에 구비되어, 일방향으로만 동력을 전달한다.

여기서, 제1 동력전달수단은 일방향 클러치(clutch)(140)로 이루어져, 제1 구동 기어(130)에서 제1 기어축(131)으로만 동력을 전달할 수 있다. 이때, 일방향은 구동모터(12)의 회전축(11a)의 회전방향과 반대 방향으로 이루어질 수 있다. 그리고, 일방향은 예를 들어 시계 반대 방향일 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치(100)에서 일방향이 시계 반대 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

한편, 일방향 클러치(140)는 일례로 원통형 클러치로 이루어질 수 있다.

여기서, 일방향 클러치(140)를 통해 일방향으로 동력을 전달하는 기술은 공지된 기술로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 래쳇이 장착된 구조를 나타낸 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 래쳇을 나타낸 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치에서 래쳇을 나타낸 단면도이다.

도 7 내지 도 9를 참고하면, 제2 동력전달수단은 제3 구동 기어(180)와 페달축(13) 사이에 구비되어 일방향으로만 동력을 전달한다.

여기서, 제1 동력전달수단은 래쳇(ratchet)(190)으로 이루어져, 제3 구동 기어(180)에서 페달축(13)으로만 동력이 전달되도록 한다.

이때, 래쳇(190)은 제3 구동 기어(180)와 동회전되며 제3 구동 기어(180)의 일방향 회전력을 페달축(13)으로 전달하고, 페달축(13)에서 타방향으로 회전되는 회전력은 제3 구동 기어(180)로 전달하지 않는다. 즉, 래쳇(190)은 일방향 회전시 동력을 전달하며, 타방향 회전시 헛돌아 동력이 전달되지 않는다. 따라서, 래쳇(190)은 사용자가 페달(14)을 밟아 발생되는 답력에 의해 페달축(13)의 회전으로 체인(15)을 회전시키며 전륜(16) 및 후륜(17)을 회전시키는 방향으로 동력을 전달한다.(도 1 참고)

한편, 래쳇(190)은 내주면에 돌기가 형성된 지지부재(191)와, 상기 지지부재(191)의 내주면 사이에 위치되어 외주면에 돌기가 형성된 스프링(192) 및 상기 스프링(192)에 구비된 폴(pawl)(193)을 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자전거의 동력전달장치(100)는 3단 감속구조로 이루어져 소형화, 경량화가 가능하다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전기 자전거의 동력전달장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

또한, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 : 전기 자전거 11 : 프레임
12 : 구동모터 12a : 회전축
12b : 회전축 베어링 13 : 페달축
13b : 페달축 베어링 14 : 페달
15 : 체인 16 : 전륜
17 : 후륜 100: 동력전달장치
110 : 케이스 120 : 제1 종동 기어
130 : 제1 구동 기어 131 : 제1 기어축
140 : 클러치 150 : 제2 종동 기어
160 : 제2 구동 기어 161 : 제2 기어축
170 : 제3 종동 기어 180 : 제3 구동 기어
190 : 래쳇 191 : 지지부재
192 : 스프링 193 : 폴(Pawl)

Claims

구동모터의 회전축으로 부터 동력을 전달받는 제1 종동 기어;
상기 제1 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받는 제1 구동 기어;
상기 제1 구동 기어가 장착된 제1 기어축에 장착되는 제2 종동 기어;
상기 제2 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받는 제2 구동 기어;
상기 제2 구동 기어가 장착된 제2 기어축에 장착되는 제3 종동 기어;
상기 제3 종동 기어와 맞물려 동력을 전달받고, 페달축에 장착되는 제3 구동 기어
를 포함하는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 구동 기어와 상기 제1 기어축에 사이에 구비되며, 일방향으로만 동력을 전달하는 제1 동력전달수단을 더 포함하여,
상기 제1 구동 기어에서 상기 제1 기어축으로만 동력이 전달되는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 동력전달수단은 일방향 클러치로 이루어지는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 구동 기어와 상기 페달축 사이에 구비되어 일방향으로만 동력을 전달하는 제2 동력전달수단을 더 포함하여,
상기 제3 구동 기어에서 상기 페달축으로만 동력이 전달되는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 동력전달수단은 래쳇으로 이루어지는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 구동 기어와 상기 제1 기어축에 사이에 구비되며, 일방향으로만 동력을 전달하는 제1 동력전달수단; 및
상기 제3 구동 기어와 상기 페달축 사이에 구비되어 일방향으로만 동력을 전달하는 제2 동력전달수단을 더 포함하여,
상기 제1 구동 기어에서 상기 제1 기어축으로만 동력이 전달되고, 상기 제3 구동 기어에서 상기 페달축으로만 동력이 전달되는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 동력전달수단은 일방향 클러치로 이루어지고, 상기 제2 동력전달수단은 래쳇으로 이루어지는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 구동 기어와, 상기 제2 구동 기어 및 상기 제3 구동 기어는 휠 기어로 이루어지는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 종동 기어와, 상기 제2 종동 기어 및 상기 제3 종동 기어는 피니언으로 이루어지는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 종동 기어는 상기 회전축에 장착되어 상기 회전축과 동회전되는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 구동 기어는 상기 제1 기어축의 일측에 장착되고, 상기 제2 종동 기어는 상기 제1 기어축의 타측에 장착되어, 상기 제1 구동 기어 및 상기 제2 종동 기어는 상기 제1 기어축과 동회전되는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 구동 기어는 상기 제2 기어축의 일측에 장착되고, 상기 제3 종동 기어는 상기 제2 기어축의 타측에 장착되어, 상기 제2 구동 기어 및 상기 제3 종동 기어는 상기 제2 기어축과 동회전되는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 종동 기어 및 제1 구동 기어는 헬리컬 기어로 이루어지는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 종동 기어 및 제2 구동 기어는 헬리컬 기어로 이루어지는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 종동 기어 및 제3 구동 기어는 평기어로 이루어지는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 종동 기어와, 상기 제2 종동 기어 및 상기 제3 종동 기어는 각각 상기 제1 구동 기어와, 상기 제2 구동 기어 및 상기 제3 구동 기어 보다 작게 형성되는 전기 자전거의 동력전달장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 종동 기어와, 상기 제2 종동 기어 및 상기 제3 종동 기어는 각각 상기 제1 구동 기어와, 상기 제2 구동 기어 및 상기 제3 구동 기어 보다 기어비가 1/2 이하로 형성되는 전기 자전거의 동력전달장치.