KR20160056732A - 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치에 관한 것으로, 전기자전거의 바퀴가 고정되는 허브 상에 설치되고, 편면에 링기어를 구비한 디스크로터; 상기 전기자전거의 전륜포크 또는 충격완충유닛 상에 고정된 퀵 릴리즈 마운트; 상기 퀵 릴리즈 마운트에 장,탈착되고, 구동모터를 포함하며, 구동모터의 동력을 다수의 기어조합을 통해 감속시켜 상기 링기어로 전달하도록 링기어와 기어결합되는 적어도 하나 이상의 기어를 갖는 구동유닛;을 구비한 것을 특징으로 하는 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 동력 전달장치를 장,탈착할 수 있어 사용상 편의성이 증대되고, 모터의 손상을 최소화시키므로 장수명화가 가능할 뿐만 아니라, 전기자전거를 다양한 형태로 활용할 수 있다.

Description

탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치{ELECTRIC BIKE POWERTRAIN DETACHABLE FREE}

본 발명은 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 필요에 따라 구동원을 자유롭게 탈부착시킬 수 있어 사용상 편의성을 증대시킨 전기자전거의 동력 전달장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 페달을 밟아 전방 스프로켓을 회전시키면, 그 회전력이 체인에 의해 후방 기어부에 전달되어 뒷바퀴를 회전시킴으로써 주행하게 된다.

이러한 일반 자전거는 평지에서의 짧은 거리 주행은 큰 어려움이 없으나, 장거리 주행이나 경사로를 오를때에는 힘이 많이 소요되므로 체력적인 한계가 느껴지게 된다.

이를 해소하기 위해 최근에는 탑승자의 페달링과 병행하여 전동모터의 구동력을 병행할 수 있도록 한 전기자전거가 개발된 바 있다.

이와 같은 전기자전거와 관련된 기술로는 등록특허 제0848138호, 공개특허 제2011-0125520호 등 다수가 개시되어 있다.

이러한 전기자전거는 구동원인 모터 등이 주로 전기자전거의 휠축, 허브, 또는 페달부 전방스프로켓등에 내장되어 동력을 발생시키고 전달하도록 구성되어 있다.

즉, 구동원이 전기자전거와 일체로 형성되어 있는 것이다.

때문에, 경우에 따라서는 구동원없이 자유롭게 운동삼아 자전거를 타고 싶거나 혹은 산악 바이킹을 하고 싶을 때 문제가 될 수 있다.

이를 테면, 모터를 구동하지 않아도 동력전달 경로상에 항상 모터가 회전되어야 하므로 그 만큼 부하가 많이 걸리고, 모터 및 감속기어를 강제로 회전시킴으로 인해 물리적손상이 올 수도 있다.

이에, 이를 개선하기 위한 일환으로, 상술한 특허기술을 포함한 다수의 특허기술에서 모터인 구동원 혹은 동력전달수단을 탈부착형으로 개시한 예들이 있다.

그런데, 이들은 대부분 스프라켓과 체인 또는 롤러의 면마찰등을 이용하여 전기자전거의 전륜 또는 후륜을 회동시키는 구조로서, 동력전달 구조가 복잡하고 동력전달효율저하 또한 부품이 많이 소요되며, 상대적으로 크기가 커서 탈착 후 보관하기가 어렵고, 탈부착 작업에 따른 시간도 많이 소요되어 개시되어 있기는 하지만 효용성이 매우 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 구동원인 동력전달 수단을 쉽고 빠르면서 편리하게 장탈착할 수 있어 사용상 편의성을 증진시킨 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 전기자전거의 바퀴가 고정되는 허브 상에 설치되고, 편면에 링기어를 구비한 디스크로터; 상기 전기자전거의 포크에 고정된 퀵 릴리즈 마운트; 상기 퀵 릴리즈 마운트에 장,탈착되고, 구동모터를 포함하며, 구동모터의 동력을 다수의 기어조합을 통해 감속시켜 상기 링기어로 전달하도록 링기어와 기어결합되는 적어도 하나 이상의 기어를 갖는 구동유닛;을 구비한 것을 특징으로 하는 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치를 제공한다.

이때, 상기 퀵 릴리즈 마운트에는 바퀴 브레이크 기능을 수행하는 브레이크 캘리퍼가 고정되고, 상기 브레이크 캘리퍼는 상기 디스크로터의 회전속도를 가감시키도록 설치된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 퀵 릴리즈 마운트는 하단면에 가이드홈이 형성되고; 일측면 하단부에는 체결구멍을 갖는 릴리즈홀더가 형성되며; 상기 구동유닛은 구동모터가 고정되는 마운트플레이트를 포함하되, 상기 마운트플레이트의 일측에는 각진 슬라이드프레임이 돌출되고; 상기 슬라이드프레임의 상면에는 상기 가이드홈에 끼워지는 슬라이드블록이 돌출되며; 상기 마운트플레이트와 슬라이드프레임의 경계면 상단에는 상기 릴리즈홀더와 대응되는 형상을 갖고 체결공이 구비된 마운트홀더가 형성되고; 상기 체결공과 체결구멍에는 고정부재가 끼워져 상호 결속시키는 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 구동유닛은 상기 구동모터가 고정되는 마운트플레이트와, 상기 구동모터의 회전축에 고정된 구동기어와, 상기 구동기어에 치결합되며 상기 마운트플레이트에 축고정된 제1종동기어 및 상기 제1종동기어의 편면에 더 작은 구경으로 일체화된 제2종동기어와, 상기 제2종동기어와 치결합하고 퀵 릴리즈 마운트에 마운팅되었을 때 링기어와 기어결합하는 출력기어를 포함하여 구성되는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 제1종동기어는 상기 구동기어보다 크고, 상기 출력기어는 상기 제2종동기어보다 크게 구성되어 1,2차에 걸친 감속기능이 구현되게 설계된 것에도 그 특징이 있다.

를 장착하고 전기자전거를 타면 되므로, 사용상 편리성이 증대된다.

둘째, 필요한 경우에만 구동원을 부착시킬 수 있으므로, 모터 및 감속기어의 물리적손상을 최소화시키므로 장수명화가 가능할 뿐만 아니라, 전기자전거를 다양한 형태로 활용할 수 있다.

셋째, 간단한 조작만으로 구동원을 탈부착시킬 수 있으므로, 누구든지 언제 어디서나 빠른 시간내로 탈부착이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치를 구성하는 디스크로터의 예시적인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치가 설치된 자전거 바퀴의 일부를 보인 예시적인 정면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 예시적인 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치를 구성하는 구동유닛의 예시적인 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치를 구성하는 퀵 릴리즈 마운트의 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 3a,b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치는 디스크로터(100)를 포함한다.

상기 디스크로터(100)는 원중심에 장착공(110)이 형성된 디스크 형상의 회전자로서, 상기 장착공(110)이 허브(10)에 고정되는 형태로 설치된다.

이때, 상기 허브(10)는 전기자전거 바퀴(20)의 회전축이 되는 부재이며, 상기 허브(10)의 양단에는 한 쌍의 포크(F)가 설치된다. 상기 포크(F)에는 필요에 따라서 충격흡수유닛(30), 즉 쇽업저버가 설치될 수 있고, 상기 포크(F)의 상단에는 핸들이 고정된다.

여기에서, 상기 디스크로터(100)는 전륜, 즉 전기자전거의 앞바퀴에 설치됨이 바람직하나, 반드시 이에 국한될 필요는 없고 후륜에도 설치될 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 디스크로터(100)의 일측면에는 상기 디스크로터(100)의 반경보다 작은 반경을 갖는 링기어(120)가 일체로 형성된다.

이때, 상기 링기어(120)는 상기 디스크로터(100)의 편면으로부터 일정 두께를 갖고 돌출된 원형상이며, 돌출된 원형상의 둘레를 따라 기어가 형성된 형태를 갖는다.

또한, 상기 링기어(120)는 후술될 출력기어(260, 도 4 참조)와 치결합되어 동력을 전달받도록 구성되며, 전달받은 동력에 의해 회전되면서 일체로 형성된 디스크로터(100)를 회전시키게 된다.

아울러, 상기 디스크로터(100)에는 다수의 중공부들이 존재하는데, 이는 경량화를 이루기 위한 목적이기도 하지만, 브레이크 캘리퍼(C)와의 마찰시 발생되는 열을 신속히 방열시켜 냉각하기 위함이다.

예컨대, 브레이크 캘리퍼(C)는 상기 디스크로터(100)의 외경과 접하면서 브레이크 기능을 수행하도록 구성되는데, 이는 공지된 사항이다.

한편, 상기 브레이크 캘리퍼(C)를 고정하기 위한 수단으로 도 2, 도 3a,b 및 도 5에 도시된 바와 같은 퀵 릴리즈 마운트(300)가 구비된다.

상기 퀵 릴리즈 마운트(300)는 포크(F)에 견고히 고정되며, 대략 'D'형상의 틀체로 이루어진다. 퀵 릴리즈 마운트(300)가 포크(F)에 고정되는 부분에는 디스크 브레이크 마운트(미도시)가 형성될 수도 있다.

그리하여, 상기 퀵 릴리즈 마운트(300)의 일측면, 즉 상기 포크(F)를 바라보게 설치되는 면 상단부에 블레이크 캘리퍼를 조립 고정하기 위한 조립공(310)이 형성되고, 상기 조립공(310)의 인접 하측에는 상기 퀵 릴리즈 마운트(300)를 상기 포크(F)에 고정하기 위한 고정공(320)이 형성된다.

아울러, 상기 조립공(310) 및 고정공(320)과 대략 대각을 이루는 퀵 릴리즈 마운트(300)의 반대단에는 후술할 구동유닛(200)의 마운트홀더(220)를 고정하기 위한 릴리즈홀더(330)가 구비되며, 상기 릴리즈홀더(330)에는 체결구멍(332)이 형성된다.

뿐만 아니라, 상기 퀵 릴리즈 마운트(300)의 하단면에는 입구에 비해 내측이 더 확경된 가이드홈(340)이 길게 형성된다.

그리하여, 마운트홀더(220)와 릴리즈홀더(330)가 서로 일치되게 면접배치된 상태에서 마운트홀더(220)에 형성된 체결공(222)과, 릴리즈홀더(330)에 형성된 체결구멍(332)을 관통하여 고정부재(P)가 끼워짐으로써 구동유닛(200)을 퀵 릴리즈 마운트(300) 상에 쉽고 빠르면서 편리하게 고정할 수 있게 된다.

이때, 상기 고정부재(P)는 핀 형태가 바람직하지만, 반드시 핀 형태로 한정할 필요는 없고, 볼트 등을 포함한 공지의 다양한 고정수단이 될 수 있음은 물론이다.

그리고, 구동유닛(200)은 마운트플레이트(210)를 포함한다.

상기 마운트플레이트(210)는 판상의 부재로서, 일측면에는 동력원인 구동모터(M)가 고정된다.

특히, 상기 구동모터(M)의 회전축은 상기 마운트플레이트(210)를 관통하여 배치되며, 관통된 회전축에는 구동기어(230)가 고정된다.

상기 구동기어(230)는 평기어로서, 구동력을 발생시키며, 상기 구동기어(230)에는 제1종동기어(240)가 치결합되어 1차 감속 기능을 수행한다.

이 경우, 상기 제1종동기어(240)는 상기 마운트플레이트(210) 상에 축 고정된다.

이때, 상기 1차 감속 기능은 초기 구동토크를 상승시키기 위한 것이다.

또한, 상기 제1종동기어(240)의 동축상에는 상기 제1종동기어(240)보다 상대적으로 작은 구경의 제2종동기어(240)가 제1종동기어(240)의 편면에 일체로 돌출 형성된다.

그리고, 상기 제2종동기어(240)에는 출력기어(260)가 치결합되는데, 상기 출력기어(260)도 상기 마운트플레이트(210) 상에 축 고정된다.

이를 통해, 2차 감속 기능이 수행되는데, 상기 2차 감속은 최종 구동토크를 결정하게 된다.

아울러, 상기 마운트플레이트(210)의 일측에는 대략 각진 형태로 슬라이드프레임(212)이 돌출되고, 상기 슬라이드프레임(212)의 상단면에는 상기 가이드홈(340)에 끼워지는 슬라이드블록(214)이 돌출된다.

이때, 상기 슬라이드블록(214)은 가이드홈(340)과 대응되는 형상을 갖기 때문에 길이방향으로는 끼워지지만 하방향으로 빠지지 않게 구성된다.

뿐만 아니라, 상기 슬라이드블록(214)의 단부, 즉 마운트플레이트(210)의 일측에는 상술한 마운트홀더(220)가 형성되고, 상기 마운트홀더(220)에는 체결공(222)이 천공 형성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같이 사용될 수 있다.

평상시 구동원없이 전기자전거를 주행하고 싶을 경우에는 구동유닛(200)을 탈착한 상태에서 가방 등에 담고 휴대한 상태로 전기자전거를 타면된다.

그러면, 전기자전거를 일반자전거처럼 탈 수 있게 된다.

그러다가, 구동원이 필요한 경우 사용자는 구동유닛(200)을 꺼낸 다음 장착하여 구동원을 이용한 전기자전거를 탈 수 있게 되는데, 장착 과정은 다음과 같이 쉽게 이루어진다.

즉, 꺼낸 구동유닛(200)의 슬라이드프레임(212)을 퀵 릴리즈 마운트(300)로 향하게 배치한다.

그런 다음, 슬라이드블록(214)을 퀵 릴리즈 마운트(300)의 하단면에 형성된 가이드홈(340)과 일치시킨 상태에서 마운트플레이트(210)를 밀게 되면 마운트플레이트(210)의 슬라이드블록(214)이 가이드홈(340)을 타고 슬라이딩되면서 삽입되어 서로 형합된다.

이렇게 하여, 마운트플레이트(210)를 끝까지 밀어 넣게 되면, 마운트플레이트(210)에 축 고정된 출력기어(260)와 디스크로터(100) 상에 구비된 링기어(120)가 서로 기어 결합되게 된다.

이 상태에 이르면, 마운트홀더(220)와 릴리즈홀더(330)는 서로 마주보고 면접된 상태를 유지하면서 체결공(222)과 체결구멍(332)이 서로 일치되게 되는데, 그때 고정부재(P)를 끼워 넣어 상호 체결시키면 상기 마운트플레이트(210)를 쉽고 빠르게 장착할 수 있게 된다.

그러면, 마운트플레이트(210)에는 구동원인 구동모터(M)가 구비되어 있으므로 이를 회전 구동시킴으로써 구동원을 이용한 전기자전거의 추진이 가능하게 된다.

반대로, 마운트플레이트(210)를 탈착하고자 할 때는 상술한 반대동작을 수행함으써 쉽고 빠르게 해체할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 동력 전달장치는 사용자가 필요에 따라 쉽게 장탈착시킬 수 있으므로 사용상 편의성이 증대된다.

100: 디스크로터 200: 구동유닛
300: 퀵 릴리즈 마운트

Claims (5)

1. 전기자전거의 바퀴가 고정되는 허브 상에 설치되고, 편면에 링기어를 구비한 디스크로터;
   상기 전기자전거의 포크에 고정된 퀵 릴리즈 마운트;
   상기 퀵 릴리즈 마운트에 장,탈착되고, 구동모터를 포함하며, 구동모터의 동력을 다수의 기어조합을 통해 감속시켜 상기 링기어로 전달하도록 링기어와 기어결합되는 적어도 하나 이상의 기어를 갖는 구동유닛;을 구비한 것을 특징으로 하는 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치.
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 퀵 릴리즈 마운트에는 바퀴 브레이크 기능을 수행하는 브레이크 캘리퍼가 고정되고, 상기 브레이크 캘리퍼는 상기 디스크로터의 회전속도를 가감시키도록 설치된 것을 특징으로 하는 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치.
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 퀵 릴리즈 마운트는 하단면에 가이드홈이 형성되고; 일측면 하단부에는 체결구멍을 갖는 릴리즈홀더가 형성되며; 상기 구동유닛은 구동모터가 고정되는 마운트플레이트를 포함하되, 상기 마운트플레이트의 일측에는 각진 슬라이드프레임이 돌출되고; 상기 슬라이드프레임의 상면에는 상기 가이드홈에 끼워지는 슬라이드블록이 돌출되며; 상기 마운트플레이트와 슬라이드프레임의 경계면 상단에는 상기 릴리즈홀더와 대응되는 형상을 갖고 체결공이 구비된 마운트홀더가 형성되고; 상기 체결공과 체결구멍에는 고정부재가 끼워져 상호 결속시키는 것을 특징으로 하는 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치.
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 구동유닛은 상기 구동모터가 고정되는 마운트플레이트와, 상기 구동모터의 회전축에 고정된 구동기어와, 상기 구동기어에 치결합되며 상기 마운트플레이트에 축고정된 제1종동기어 및 상기 제1종동기어의 편면에 더 작은 구경으로 일체화된 제2종동기어와, 상기 제2종동기어와 치결합하고 퀵 릴리즈 마운트에 마운팅되었을 때 링기어와 기어결합하는 출력기어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치.
5. 청구항 4에 있어서;
   상기 제1종동기어는 상기 구동기어보다 크고, 상기 출력기어는 상기 제2종동기어보다 크게 구성되어 1,2차에 걸친 감속기능이 구현되게 설계된 것을 특징으로 하는 탈부착이 자유로운 전기자전거 동력 전달장치.
   

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