KR20180127233A - 자전거용 다단기어 변속모터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자전거용 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리를 이용한 모터의 구동력을 모터 자체에서 다단으로 변속한 후 출력하여 바퀴에 전달할 수 있는 자전거용 다단기어 변속모터에 관한 것이다.
본 발명에 의한 자전거용 다단기어 변속모터는 크랭크축과 평행하게 구비되는 입력축; 배터리의 전원을 공급받아 상기 입력축을 회전시키는 모터부; 상기 입력축이 중심을 관통하고, 서로 다른 기어잇수를 갖는 복수의 구동기어; 상기 구동기어들과 각각 치합하며, 서로 다른 기어잇수를 갖고, 상호 결합되어 동일한 속도로 회전하는 복수의 피동기어; 상기 구동기어들 중 어느 하나와 결합되어 상기 구동기어와 피동기어에 의해 변속된 회전력을 출력하는 출력축; 상기 출력축과 결합되어 회전하는 구동스프로켓; 및 상기 입력축의 회전력을 선택된 어느 하나의 상기 구동기어에 전달하는 콘트롤러;을 포함한다.

Description

자전거용 다단기어 변속모터{MOTOR WITH TRANSMISSION FOR BICYCLE}
본 발명은 자전거용 모터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리를 이용한 모터의 구동력을 모터 자체에서 다단으로 변속한 후 출력하여 바퀴에 전달할 수 있는 자전거용 다단기어 변속모터에 관한 것이다.
일반적으로 자전거는 페달을 밟아 구동스프로켓을 회전시키면, 그 회전력이 체인을 통해 후륜에 구비되는 종동스프로켓에 전달되어 후륜을 회전시킴으로써 주행하게 된다.
이러한 일반 자전거는 평지에서의 짧은 주행에는 큰 어려움이 없으나, 장거리 주행이나 경사로에서는 많은 힘이 소요되어 체력적 한계가 느껴진다.
이를 해소하기 위하여 최근에는 탑승자의 페달링과 병행하여 모터의 구동력을 병행할 수 있는 전기자전거가 보급되고 있다.
전기 자전거용 모터는 장착 위치에 따라 바퀴 중심에 있는 허브 위치에 장착되는 허브방식과, 크랭크 위치에 장착되는 센터방식이 있다.
상기 센터방식은 크랭크축이 모터와 일체로 되어 있는 것으로서, 보다 구체적으로 설명하면, 양측에 크랭크가 결합되는 크랭크축에 설치되어 있는 구동스프로켓을 페달링과 모터의 병행으로 출력된 구동력으로 회전시켜 종동스프로켓으로 전달하는 것이다.
이와 같이 후륜측에 전달된 구동력은 복수의 종동스프로켓을 이용하여 변속하여 후륜을 구동하는 것이다.
그러나 페달링과 모터의 병행으로 출력된 구동력을 후륜측에서 변속하는 경우, 동력전달 효율이 떨어지고, 특히, 복수로 구성된 변속용 종동스프로켓을 반드시 구비해야 한다.
무엇보다, 정차시에는 변속을 못하고 반드시 주행중에만 변속해야 하는 문제가 있다.
또한 전기자전거가 아닌 일반 자전거에 탈부착이 가능한 자전거용 변속모터의 필요성도 대두된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리를 이용한 모터의 구동력을 모터 자체에서 다단으로 변속한 후 출력하여 바퀴에 전달할 수 있는 자전거용 다단기어 변속모터를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기 자전거가 아닌 일반 자전거에 장착하여 사용할 수 있는 자전거용 다단기어 변속모터를 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 자전거용 다단기어 변속모터는 크랭크축과 평행하게 구비되며, 외주에 안착홈이 형성되는 입력축; 상기 안착홈에 구비되어 상기 입력축과 함께 회전하며, 상기 입력축의 외주면에서 출몰하는 복수의 폴(pawl); 상기 폴들의 출몰을 제어하는 콘트롤러; 배터리의 전원을 공급받아 상기 입력축을 회전시키는 모터부; 상기 입력축이 중심을 관통하고, 서로 다른 기어잇수를 갖는 복수의 구동기어; 상기 구동기어들과 각각 치합하며, 서로 다른 기어잇수를 갖는 복수의 피동기어; 변속된 회전력을 출력하는 출력축; 및 상기 출력축과 결합되어 회전하는 구동스프로켓;을 포함한다.
또한 상기 콘트롤러는, 일단은 상기 폴과 결합되고 타단은 상기 입력축의 외주면에서 출몰하는 돌출부가 구비되는 복수의 변속바; 상기 폴 또는 돌출부의 하부에서 탄성적으로 지지하는 스프링; 상기 입력축이 중심을 관통하고, 상기 입력축의 축방향을 따라 왕복이동하여 상기 돌출부를 상기 입력축의 외주면에서 출몰시키는 이너링; 및 상기 이너링을 상기 입력축의 축방향을 따라 이동시키는 이동부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 이동부는 상기 이너링의 외측을 감싸고, 회전을 통해 상기 이너링을 상기 입력축의 축방향을 따라 이동시키는 아우터링인 것이 바람직하다.
또한 상기 이너링과 아우터링 중 어느 하나에는 가이드핀이 돌출형성되고, 상기 이너링과 아우터링 중 다른 하나에는 상기 가이드핀을 안내하는 가이드홀이 원주방향에 대하여 사선방향으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 이너링의 내주면에는 상기 돌출부가 돌출되어 도피되도록 원주방향으로 링홈이 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 돌출부에는 회전되는 구형(球形) 돌기가 돌출되도록 구비되고, 상기 링홈은 상기 구형 돌기가 도피되도록 단면이 반원형태인 것이 바람직하다.
또한 상기 크랭크축과 입력축을 연결하는 동력전달부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 피동기어들은 상호 결합되어 동일한 속도로 회전하는 것이 바람직하다.
또한 상기 크랭크축의 회전력을 상기 입력축에 전달하되, 상기 입력축의 회전력은 상기 크랭크축에 전달되지 않도록 차단하는 제1클러치수단이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 모터부의 전원이 오프된 상태에서 크랭크축에 의해 회전하는 상기 입력축의 회전력이 상기 모터부에 전달되지 않도록 차단하는 제2클러치수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 모터의 구동력을 모터 자체에서 다단으로 변속한 후 출력하여 바퀴에 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한 모터 전원의 온(on) 상태에서 모터부의 회전력이 크랭크에 전달되지 않고 헛돌게 구성하여 양발이 모터의 회전속도에 따라 빠르게 도는 것을 방지함으로써 사고를 예방할 수 있다.
또한 모터 전원의 오프(off) 상태에서도 페달링이 용이하다.
특히, 본 발명에 의한 변속모터를 전기 자전거가 아닌 일반 자전거에 장착하여 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 실시예가 적용된 자전거를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 의한 실시예의 조립도 및 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 실시예의 평단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 실시예의 일부 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 피동기어세트를 도시한 것이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 의한 콘트롤러 및 구동기어를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 의한 실시예의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 자전거용 다단기어 변속모터(이하, '실시예'라고 한다)가 적용된 자전거(1)를 도시한 것이다. 도시된 자전거(1)는 전기 자전거가 아닌 일반 자전거이며, 본 발명에 의한 실시예(100)를 장착하여 전기 자전거로 이용할 수 있게 되는 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예(100)는 키트(KIT)형태로 제작되며, 구동스프로켓(181)을 제외한 모든 구성부품은 하우징(110)에 내장된다. 본 실시예(100)는 자전거(1)의 크랭크축(40)의 전방에 결합한다.
자전거는 크랭크축(40)이 프레임(10)을 관통하여 구비되고, 상기 크랭크축(40)의 양측에 크랭크(20)가 결합되고, 상기 크랭크(20)에는 페달(30)이 결합된다. 그러나, 일반자전거에는 크랭크축(40)에 구동스프로켓이 결합되는데, 본 실시예에서는 구동스프로켓(181)이 하우징(110)의 일측에 구비되어 있음을 알 수 있다.
모터에 의한 구동력 또는 페달링에 의한 구동력은 하우징(110)의 일측에 구비된 구동스프로켓(181)을 통해 출력되고, 구동스프로켓(181)의 회전력은 체인(50)을 통해 종동스프로켓(60)에 전달되어 후륜(70)이 회전하는 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 실시예(100)는 자전거의 프레임에 장착되는 하우징(110)에 모터부(120)와 감속부(121)가 내장되고, 상기 모터부(120)와 감속부(121)의 중심에는 입력축(140)이 설치된다.
또한 상기 입력축(140)이 중심을 관통하는 구동기어(150)들과, 상기 구동기어들과 외접으로 치합되는 피동기어(160)들을 포함한다.
또한 상기 입력축(140)은 크랭크축(40)과 평행하게 구비된다.
또한 상기 크랭크축(40)의 회전력을 상기 입력축(140)으로 전달하는 동력전달부(130)가 구비된다.
본 실시예에서는 동력전달부(130)를 복수의 기어(131~133)들로 구성하였으나, 이와 달리 벨트나 체인 등을 이용하여 입력축(140)과 크랭크축(40)을 연결할 수 있는 것은 당연하다.
도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 의한 실시예(100)의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
상기 모터부(120)는 배터리(미도시)의 전원을 공급받아 구동하는 공지의 구동원이다. 배터리와 연결되는 케이블(122)이 구비된다.
본 실시예에서는 모터부(120)는 고정자인 코일(120a)과, 회전자인 자석(120b)이 링형태로 구비된다. 따라서 배터리에서 전원이 공급되면 자석(120b)이 회전하면서 모터회전축(120c)이 회전하게 되는데, 본 실시예에서 모터회전축(120c)은 감속부(121)와 연결된다.
따라서 모터부(120)의 구동력은 감속부(121)를 통해 감속된 후 감속축(121a)을 통해 출력된다. 상기 감속축(121a)의 회전력은 제2클러치수단(C2)을 통해 상기 입력축(140)으로 전달된다.
상기 감속부(121) 역시 공지의 수단으로서, 다양한 방법으로 필요에 따라 감속비율을 선택할 수 있다. 또한 경우에 따라서는 감속부(121)를 배제하는 구성도 가능하다. 이 경우, 제2클러치수단(C2)은 모터회전축(120c)과 입력축(140) 사이에 구비된다.
상기 입력축(140)에는 안착홈(도 8(a)의 '141'참조)이 형성되고, 상기 안착홈(141)에 안착되는 폴(171)이 복수개 구비되는데, 특히 안착홈(141)에는 스프링(142)이 장착되어 외력이 작용하지 않는 상태에서 상기 폴(171)이 상기 입력축(140)의 외측으로 돌출되도록 탄성적으로 지지된다.
또한 상기 입력축(140)이 축방향으로 관통하는 복수의 구동기어(150)가 구비되는데, 상기 구동기어(150)는 내주면에 상기 폴(171)이 걸려 회전력이 전달되도록 래칫(도 7의 '150a'참조)이 형성되어 있다.
또한 상기 구동기어(150)들과 각각 외접하면서 치합하는 복수의 피동기어(160)가 구비된다.
본 실시예(100)에서는 서로 다른 기어잇수를 갖는 3개의 구동기어(150)가 구비되고, 이와 마찬가지로 서로 다른 기어잇수를 갖는 3개의 피동기어(160)가 구비된다.
또한 폴(171)도 구동기어들(150)과 각각 대응되도록 3개가 구비된다.
또한 상기 구동기어(150) 중 가장 바깥쪽에 있는 제1구동기어(151)와 결합되는 출력축(180)이 상기 입력축(140)의 외측에 구비된다.
상기 출력축(180)에는 구동스프로켓(181)이 결합되고, 구동스프로켓(181)은 체인(50)에 의해 종동스프로켓(도 1의 '60')으로 구동력을 전달하여 후륜을 구동한다.
또한 크랭크축(40)과 동력전달부(130)인 제1연결기어(131) 사이에는 제1클러치수단(C1)이 구비된다.
상기 제1클러치수단(C1)은 상기 크랭크축(40)의 회전력을 상기 입력축(140)에 전달하여 페달링에 의한 주행이 가능하게 하되, 상기 모터부(120)의 구동에 의한 입력축(140)의 회전력은 상기 크랭크축(40)에 전달되지 않도록 차단하는 것이다.
상기 제1클러치수단(C1)은 페달링에 의해 발생하는 상기 크랭크축(40)의 회전력을 상기 입력축(140)에 전달하지만, 이와 반대방향 즉, 상기 입력축(140)의 회전력이 상기 크랭크축(40)에 전달되지 않도록 차단하는 것이다. 이것은 상기 모터부(120)의 구동에 의한 입력축(140)의 회전력이 페달링에 의한 상기 크랭크축(40)의 회전속도보다 빠를 경우, 상기 크랭크축(40)을 헛돌게 함으로써 양발이 크랭크축(40)을 따라 빠르게 도는 것을 방지함으로써 사고를 예방하고자 하는 것이다. 본 실시예에서 상기 제1클러치수단(C1)은 폴과 래칫으로 구성되어 있다.
한편, 상기 제2클러치수단(C2)은 상기 모터출력축(120d)과 입력축(140) 사이에 단방향으로 동력을 전달하기 위한 것이다. 즉, 제2클러치수단(C2)은 상기 모터출력축(120d)의 회전력을 상기 입력축(140)으로 전달하지만, 역방향으로는 동력전달을 하지 않는다.
이것은 모터부(120)의 전원 off상태에서 탑승자의 페달링만을 통해 자전거를 구동할 때, 페달링에 의한 구동력이 모터부(120) 또는 감속부(121)를 회전시키는 것을 차단하여 탑승자의 힘의 소모를 방지하기 위한 것이다.
따라서 페달링시 입력축(140)의 회전에도 불구하고 감속부(121)나 모터부(120)에는 회전력이 전달되지 않고, 회전력은 구동기어(150)와 피동기어(160) 및 출력축(180)을 통해 구동스프로켓(181)을 회전시키게 된다.
상기 제1클러치수단(C1)과 제2클러치수단(C2)은 단방향으로만 동력을 전달하는 수단으로서, 니들클러치베어링이나 폴 등 공지의 수단을 적용할 수 있다.
도 6은 본 실시예의 피동기어세트를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예는 각각 구동기어와 외접으로 치합하며 기어잇수가 서로 다른 3개의 피동기어(161~163)가 구비되는데, 특히, 본 실시예에서는 3개의 피동기어(160)는 서로 결합되어 있다. 예를 들어 제2피동기어(162)가 이와 맞물려 있는 제2구동기어(도 5의 '152')의 회전력을 전달 받아 회전하게 되면, 다른 2개의 피동기어(161,163)들도 제2피동기어(162)와 동일한 회전속도로 회전하게 되는 것이다.
또한 본 실시예는 3개의 피동기어(161~163)가 3세트 구비되고, 이들은 각각 기어박스(164)에 축결합되어 피동기어세트를 이룬다.
도 7을 참조하면, 입력축(140)의 외주면에 3개의 구동기어(150)가 구비되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 상기 구동기어(150)의 내주면에 래칫(150a)이 형성되고, 입력축(140)의 외주면에는 안착홈(141)이 형성되며, 상기 안착홈(141)에는 폴(171)이 구비되어 있는 것도 확인된다.
한편, 콘트롤러(170)에 의해 입력축(140)에 구비된 복수의 폴(171) 중 어느 하나를 돌출시키고, 돌출된 폴(171)이 래칫(150a)에 걸려 어느 하나의 구동기어(151~153)가 입력축(140)의 회전력이 전달되어 회전되는 것이다.
도 8을 참조하면, (a)는 상기 입력축(140)의 외주면에는 안착홈(141)이 형성되어 있고, 상기 안착홈(141)에는 폴(171)이 안착된다. 또한 본 실시예는 상기 변속바(172)도 안착되도록 입력축(140)의 외주면에 안착홈이 형성된다. 특히, 상기 폴(171)이 안착되는 안착홈(141)에는 스프링(도 5의 '142'참조)이 구비되어 외력이 작용하지 않을 때에는 상기 폴(171)은 입력축(140)의 외주면으로부터 돌출되도록 탄성적으로 지지된다.
(b)는 폴(171)과, 상기 폴(171)에 일체형성되어 결합된 변속바(172)를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 변속바(172)는 일단은 돌출부(172b)가 형성되고, 상기 돌출부(172b)의 상면에 구형(球刑) 돌기(172a)가 회전가능하게 구비된다. 상기 구형 돌기(172a)는 볼베어링과 같은 금속구로 형성되고, 상기 돌출부(172b)의 상면에는 반구 형태의 장착홈이 형성되어 있어 구형 돌기(172a)가 회전가능하게 안착되는 것이다.
상기 구형(球刑) 돌기(172a)를 가압하면 상기 폴(171)도 안착홈(141)의 내부에서 스윙하여 하강하게 된다. 따라서 스프링(142)에 의해 안착홈(141)으로부터 돌출되어 있던 폴(171)은 스윙하여 안착홈(141)으로 도피되어 더 이상 입력축(140)의 외주면으로부터 돌출되지 않는다. 이 경우, 폴(171)은 래칫(도 7의 '150a'참조)과 맞물리지 않기 때문에 입력축(140)이 회전을 하더라도 구동기어(150)는 회전을 하지 않는 것이다.
또한 상기 구형(球刑) 돌기(172a)에 작용하는 외력이 제거되면, 상기 폴(171)의 하부에서 탄성적으로 압축되어 있는 스프링(142)의 탄성복원력에 의해 상기 폴(171)은 스윙하면서 상기 입력축(140)의 외주면으로부터 돌출되게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 폴(171)이 입력축(140)의 외주면으로부터 돌출되면 상기 폴(171)은 래칫(150a)과 맞물려 구동기어(150)를 회전시키게 되는 것이다.
상기 스프링은 폴의 하부가 아니라 돌출부(172b)의 하부에 구비되는 것도 가능하다.
(c)는 입력축(140)의 외주면에 이너링(173)이 삽입된 상태를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 이너링(173)에는 가이드핀(173a)이 돌출형성된다. 또한 상기 이너링(173)의 내주면에는 상기 변속바의 구형 돌기(172a)가 도피할 수 있는 도피홈(도 9의 '173b' 참조)이 형성되어 있다. 본 실시예에서 상기 도피홈(173b)은 상기 이너링(173)의 내주면에 띠형태로 형성된다.
(d)는 상기 이너링(173)의 외주면에 아우터링(174)이 결합된 상태를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 아우터링(174)에는 가이드홀(174a)이 형성되는데, 상기 가이드홀(174a)은 원주방향에 대하여 사선방향으로 형성되어 있다. 또한 상기 가이드핀(173a)은 상기 가이드홀(174a)에 구속되도록 조립되는데, 그에 따라 상기 아우터링(174)이 회전을 하게 되면, 상기 이너링(173)은 상기 가이드핀(173a)이 가이드홀(174a)을 따라 이동하기 때문에 아우터링(174)의 내부에서 이너링(173)이 전진 또는 후진하게 되는 것이다.
이와 같이 이너링(173)이 전진 또는 후진하면 도피홈(173a)이 전진 또는 후진하게 되고, 그에 대응되는 위치에 있는 상기 복수의 변속바(172) 중 어느 하나의 변속바의 구형 돌기(172a)가 도피홈(173b)에 도피되면서 폴(171)이 입력축(140)의 외주면으로부터 돌출되는 것이다.
상기 이너링(173)을 전진 또는 후진시키기 위해서는 상기 아우터링(174)이 회전을 해야 하고, 이를 위해 상기 아우터링(174)의 일측에는 변속스프로켓(175)이 결합되어 있다. 상기 변속스프로켓(175)은 와이어(176,본 실시예에서는 체인)가 구비되어 탑승자가 와이어(176)를 잡아당겨 아우터링(174)을 회전시킬 수 있고, 그에 의해 이너링(173)이 전진 또는 후진되며, 이너링(173)의 전후진에 의해 폴(171)이 돌출 또는 안착홈(141)으로의 안착을 제어하는 것이다.
본 발명은 본 실시예와 달리 와이어와 변속스프로켓 대신 모터 등 다양한 구동원에 의해 상기 아우터링을 회전시키는 것도 가능하다.
도 9는 폴(171)이 안착홈(141)에 안착되지 않고 돌출된 상태, 즉, 입력축(140)의 외주면으로부터 돌출된 상태를 도시한 것이다. 변속바의 구형 돌기(172a)가 도피홈(173b)에 도피되면 폴(171)은 입력축(140)의 외주면으로부터 돌출되어 안착홈(141)으로부터 돌출된다.
즉, 상기 아우터링(174)이 회전을 하면 상기 이너링(173)이 전진 또는 후진하여 상기 도피홈(173b)이 상기 돌기(172a)의 상부로 위치되면 상기 폴(171)의 저부에 구비되는 스프링의 탄성력에 의해 돌기(172a)가 도피홈(173b)으로 도피되면서 폴(171)이 상승하여 입력축(140)의 외주면으로부터 돌출되고, 그로 인해 입력축(140)의 회전력이 해당 구동기어(150)로 전달되어 구동기어가 회전되는 것이다.
이하, 본 발명에 의한 실시예의 작동상태를 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 페달링에 의해 크랭크축(130)이 회전하게 되면, 제1클러치수단(C1)과 동력전달부(130)를 통해 입력축(140)이 회전하게 된다.
만약, 모터부(120)의 전원이 off상태라면, 제2클러치수단(C2)에 의해 입력축(140)의 회전력은 감속축(121a)으로 전달되지 않아 모터부(120) 또는 감속부(121)를 회전시키지 않기 때문에 탑승자의 힘의 손실을 방지한다는 것은 앞서 설명한 바와 같다.
이와 같이 페달링에 의해 입력축(140)이 회전하게 되면 탑승자는 콘트롤러(170)의 와이어(176)를 통해 어느 하나의 폴(171)을 입력축(140)으로부터 돌출시킴으로써 그에 대응되는 구동기어(150)를 구동시킨다. 예를 들어 탑승자가 2단으로의 변속을 위하여 와이어(176)를 잡아당기면, 아우터링(174)이 회전하면서 이너링(173)이 전진(또는 후진)하게 된다. 이러한 동작으로 2단에 해당하는 변속바의 구형 돌기(172a)가 이너링의 도피홈(173b)에 도피되어 2단에 해당하는 제2구동기어(152)의 래칫(도 7의 '150a')에는 폴(171)이 맞물리게 된다.
따라서 입력축(140)의 회전력은 제2구동기어(152)를 회전시키고, 이와 치합되어 있는 제2피동기어(162)를 회전시킨다. 비록 제2피동기어(162)에만 구동력이 전달되지만, 피동기어(160)들은 모두 결합되어 있기 때문에 제1 및 제3피동기어(161,163)도 제2피동기어(162)와 동일한 회전속도로 회전하게 되고, 제1피동기어(161)와 치합되어 있는 제1구동기어(151)도 제2피동기어(162)의 회전속도로 변속되어 회전하는 것이다.
또한 제1구동기어(151)와 직접 결합되어 있는 출력축(180)을 통해 변속된 회전력이 출력되는 것이다. 이와 같이 변속되어 출력된 회전력은 출력축(180)과 결합된 구동스프로켓(181)이 회전되고, 체인을 통해 종동스프로켓 및 후륜이 회전된다.
한편, 모터부(120)의 전원을 on상태로 하게 되면, 모터부(120)의 회전자인 자석(120b)와 연결된 모터회전축(120c)이 회전을 하게 되고, 상기 모터회전축(120c)과 결합된 감속부(121)를 통하여 감속축(121a)으로 구동력이 출력된다. 감속축(121a)의 구동력은 제2클러치수단(C2)을 통해 입력축(140)을 회전시킨다. 이와 같이 입력축(140)이 회전하게 되면, 탑승자는 와이어(176)를 조작하여 원하는 단으로 변속하여 출력축(180)을 통해 출력하게 된다. 출력축(180)을 통해 출력된 회전력은 구동스프로켓(40)과 체인(50)을 통해 후륜으로 전달된다.
이 때, 모터부(120)의 출력을 높여 입력축(140)의 회전속도가 크랭크축(40)의 회전속도보다 빠르게 되더라도, 제1클러치수단(C1)에 의해 입력축(140)의 회전속도가 크랭크축(40)에 전달되는 것을 차단한다. 따라서 양발이 크랭크축(40)을 따라 빠르게 도는 것을 방지할 수 있다.
100: 실시예
110: 하우징
120: 모터부
121: 감속부
130: 동력전달부
140: 입력축
150: 구동기어
160: 피동기어
170: 콘트롤러
180: 출력축
181: 구동스프로켓

Claims (8)

  1. 크랭크축과 평행하게 구비되며, 외주에 안착홈이 형성되는 입력축;
    상기 안착홈에 구비되어 상기 입력축과 함께 회전하며, 상기 입력축의 외주면에서 출몰하는 복수의 폴(pawl);
    상기 폴들의 출몰을 제어하는 콘트롤러;
    배터리의 전원을 공급받아 상기 입력축을 회전시키는 모터부;
    상기 입력축이 중심을 관통하고, 서로 다른 기어잇수를 갖는 복수의 구동기어;
    상기 구동기어들과 각각 치합하며, 서로 다른 기어잇수를 갖는 복수의 피동기어;
    변속된 회전력을 출력하는 출력축; 및
    상기 출력축과 결합되어 회전하는 구동스프로켓;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 다단기어 변속모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 콘트롤러는,
    일단은 상기 폴과 결합되고 타단은 상기 입력축의 외주면에서 출몰하는 돌출부가 구비되는 복수의 변속바;
    상기 폴 또는 돌출부의 하부에서 탄성적으로 지지하는 스프링;
    상기 입력축이 중심을 관통하고, 상기 입력축의 축방향을 따라 왕복이동하여 상기 돌출부를 상기 입력축의 외주면에서 출몰시키는 이너링; 및
    상기 이너링을 상기 입력축의 축방향을 따라 이동시키는 이동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 다단기어 변속모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동부는 상기 이너링의 외측을 감싸고, 회전을 통해 상기 이너링을 상기 입력축의 축방향을 따라 이동시키는 아우터링인 것을 특징으로 하는 자전거용 다단기어 변속모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이너링과 아우터링 중 어느 하나에는 가이드핀이 돌출형성되고,
    상기 이너링과 아우터링 중 다른 하나에는 상기 가이드핀을 안내하는 가이드홀이 원주방향에 대하여 사선방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거용 다단기어 변속모터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 이너링의 내주면에는 상기 돌출부가 돌출되어 도피되도록 원주방향으로 링홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거용 다단기어 변속모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 돌출부에는 회전되는 구형(球形) 돌기가 돌출되도록 구비되고,
    상기 링홈은 상기 구형 돌기가 도피되도록 단면이 반원형태인 것을 특징으로 하는 자전거용 다단기어 변속모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 크랭크축과 입력축을 연결하는 동력전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 다단기어 변속모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피동기어들은 상호 결합되어 동일한 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 자전거용 다단기어 변속모터.
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