KR101082139B1

KR101082139B1 - 전기자전거의 동력전달장치

Info

Publication number: KR101082139B1
Application number: KR1020110015931A
Authority: KR
Inventors: 안창덕
Original assignee: 안창덕
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2031-02-23

Abstract

본 발명은, 축 방향으로 연장되고 내부가 빈 중공 파이프 형상으로 구성되고, 축 회전하며, 내표면에 수납부를 구비하는 중공 회전자와; 상기 중공 회전자에 축 방향으로 삽입되어 양단에 페달이 결합되고, 상기 페달의 회전에 따라 상기 수납부에 결합하는 돌출부를 구비하는 크랭크 축을 포함하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

Description

전기자전거의 동력전달장치{Power transmission device in electric bicycle}

본 발명은 구동 모터의 구동력으로 동작할 수 있는 전기자전거의 동력전달장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 구동 모터가 크랭크 축 상에 구비되어 구동 스프라켓에 직접 회전력을 인가하도록 된 전기자전거의 동력전달장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 간단한 구조로 일반 자전거에 설치(탈부착)가 용이하며, 구동 모터의 회전력 또는 자전거 사용자가 페달을 밟음으로써 발생하는 회전력으로 각각 구동할 수 있도록 된 전기자전거의 동력전달장치에 관한 것이다.

일반적으로, 모터의 구동력을 이용하여 바퀴를 회전시키는 전기자전거가 공지되어 있다.

이러한 종래의 전기자전거(100)의 일례로서는, 도 8에 도시된 바와 같이, 내부에 구동 모터가 구비된 구동장치(110)와 이 구동장치에 동력을 제공하는 축전지(120) 및 상기 구동 모터의 제어를 위해서 통상 손잡이 부분에 구비되는 제어장치(도시 생략)를 포함하여 구성된다. 통상 상기 구동장치(110)는 하우징 내에 구동 모터와 함께 기어수단 및 롤러(111)를 포함하여 구성되며, 자전거의 전륜 또는 후륜에 인접한 자전거의 프레임에 부착되어, 직접 차륜에 동력을 인가하거나, 간접적으로 추가의 동력전달장치를 이용하여 차륜에 동력을 인가하거나 또는, 구동 스프라켓 또는 종동 스프라켓(140,150)에 동력을 인가하게 된다. 한편, 도 8에 따른 전기자전거의 경우, 구동장치(110) 내의 구동 모터가 회전하면 롤러(111)를 통해 후륜에 구동 모터의 회전력이 직접 인가되고, 이에 따라 후륜이 회전함으로써, 자전거가 동력 구동되도록 설계되어 있다.

그런데, 상기와 같이 구동 모터의 회전력을 후륜에 직접 인가하는 구성에 있어서는, 구동 모터의 롤러(111)가 후륜의 타이어와 직접 접촉함에 따라, 불규칙한 지면과의 충격이 직접 모터에 전달되어 모터를 손상시키거나, 타이어와의 마찰에 의해 롤러 및 타이어가 손상되는 문제점이 발생된다. 더욱이, 차륜의 회전에 따라 구동 스프라켓(140)이 회전하게 되면, 페달(170)과 크랭크 암(161)으로 연결된 크랭크 축(160)이 자동으로 회전하기 때문에, 통상 탑승자의 발이 올려지는 페달의 연동 회전을 방지하게 위해서 추가의 회전력 차단 장치 또는 회전력 차단 구성이 필요하게 된다.

한편, 도 8에 따른 구성 또는 종동 스프라켓(150)에 구동 모터를 설치하여 종동 스프라켓(150)에 회전력을 직접 인가하는 종래의 구성에 있어서는, 자전거의 후륜쪽에 편중되어(무게 중심이 편중되어) 대 중량의 전기 모터 또는 배터리가 위치됨에 따라, 중량 구배가 흐트러지므로 자전거의 안정성이 저해된다. 또한, 후륜으로부터 모터 또는 바퀴를 분리(교체)하는 작업이 어렵게 되는 문제점과 함께, 기어 설치 구조 및 변속 동작 등이 복잡해지는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 상황을 고려하여 발명된 것으로서, 구동 모터의 회전 축이 크랭크 축과 동축 상에 구비되어, 구동 스프라켓에 구동 모터의 회전력을 직접 인가하도록 된 전기자전거의 동력전달장치의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 간단한 구조로 구동 모터의 회전력 또는 자전거 사용자가 페달을 밟음으로써 발생하는 회전력으로 각각 구동할 수 있도록 된 전기자전거의 동력전달장치의 제공을 목적으로 한다. 더욱이, 구동 스프라켓이 축 회전하더라도 페달이 회전하지 않도록 된 전기자전거의 동력 전달장치의 제공을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 대 중량의 구동 모터가 구동 스프라켓 근방에 설치됨에 따라, 자전거의 중량 구배가 균일하게 되는 동시에, 간단한 구조로 일반 자전거에 설치(탈부착)가 용이하도록 된 전기자전거의 동력전달장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 축 방향으로 연장되고 내부가 빈 중공 파이프 형상으로 구성되고, 축 회전하며, 내표면에 수납부를 구비하는 중공 회전자와; 상기 중공 회전자에 축 방향으로 삽입되어 양단에 페달이 결합되고, 상기 페달의 회전에 따라 상기 수납부에 결합하는 돌출부를 구비하는 크랭크 축을 포함하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

또한, 상기 수납부는 톱니 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

또한, 상기 돌출부는 탄성부재인 리브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 돌출부는 상기 크랭크 축의 외표면에 형성된 홈에 삽입되는 스프링과, 일단이 상기 수납부의 톱니 형상에 대응되는 하나의 톱니 형상으로 이루어지고, 타단이 상기 스프링에 결합하는 제2톱니를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 중공 회전자와 상기 크랭크 축 사이에 베이링이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 중공 회전자는 구동 스프라켓이 축 결합되어 연동하도록 된 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 축 방향으로 연장되는 중공 파이프로서, 전자력에 의해 축 회전되는 중공 회전자와, 이 중공 회전자를 둘러싸는 고정자를 구비하여 구성되는 구동 모터와, 상기 중공 회전자의 중공부에 삽입되어 축 회전하는 크랭크 축을 포함하여 구성되며; 상기 중공 회전자의 내표면에는 수납부가 형성되고, 상기 크랭크 축의 상기 수납부와 대향하는 외표면에는, 상기 크랭크 축의 제1방향 회전 시 상기 수납부와 결합되고, 상기 중공 회전자의 제1방향 회전시 상기 수납부와의 결합이 해제되는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

또한, 본 발명은, 축 방향으로 연장되는 중공 파이프로서, 전자력에 의해 축 회전되는 중공 회전자와, 이 중공 회전자를 둘러싸는 고정자를 구비하여 구성되는 구동 모터와, 상기 중공 회전자의 중공부에 삽입되어 축 회전하는 크랭크 축을 포함하여 구성되며; 상기 중공 회전자의 내표면에는 수납부가 형성되고, 상기 크랭크 축의 상기 수납부와 대향하는 외표면에는, 상기 크랭크 축의 제1방향 회전 시 상기 수납부와 결합되고, 상기 중공 회전자의 제1방향 회전시 상기 수납부와의 결합이 해제되는 돌출부가 형성되며; 상기 중공 회전자에는 구동 스프라켓이 축 결합되어 연동하도록 된 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치를 제공한다.

상기와 같은 구성에 의하면, 구동 모터의 회전 축이 크랭크 축과 동축 상에 구비되는 동시에, 구동 모터의 회전 축(중공 회전자) 상에 구동 스프라켓이 축 결합므로써, 구동 모터의 회전력을 직접 구동 스프라켓에 인가시킬 수 있게 됨에 따라, 동력 인가를 위한 구성이 단순화되는 효과를 나타낸다.

또한, 자전거에 대한 동력전달장치의 설치(탈부착)가 용이하게 된다.

또한, 구동 모터로부터의 회전력이 인가될 때는 크랭크 축의 회전 없이도 중공 회전자를 통해 구동 스프라켓에 직접 회전력이 인가되도록 하고, 자전거 사용자가 페달을 밟음으로써 회전력이 인가될 때는 크랭크 축으로부터 중공 회전자를 통해 구동 스프라켓에 회전력이 인가되는 효과를 나타낸다.

또한, 추가의 회전력 차단장치 또는 구성을 제공하지 않고도, 중공 회전자의 회전에 따라 구동 스프라켓이 축 회전하더라도 페달이 회전하지 않도록 동작시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자전거를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 전기자전거의 동력전달장치를 나타낸 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전기자전거의 동력전달장치를 나타낸 결합 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 전기자전거의 동력전달장치의 결합상태를 나타낸 단면도,
도 5는 일실시예에 따른 크랭크 축과 중공 회전자의 결합 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 6은 다른 실시예에 따른 크랭크 축과 중공 회전자의 결합 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자전거의 동력전달장치를 나타낸 개략적인 분해 사시도,
도 8은 종래의 일반적인 전기자전거의 구성을 개략적으로 나타낸 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명은 일실시예로서 이해되어야 한다.

[실시예]

도 1은 본 발명에 따른 전기자전거를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 동력전달장치가 전기자전거에 설치되는 상태를 나타낸 분해사시도로, 도 1의 동력발생부 A를 확대해서 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 결합시시도이며, 도 4는 도 3의 I-I선 단면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 동력전달장치의 결합 관계를 설명하면, 본 발명에 따른 동력전달장치가 설치되는 상기 동력발생부 A는, 예를 들어 자전거의 전륜 연결 프레임(101)과 안장 지지프레임(102) 및 후륜 연결 프레임(103)이 교차하는 크랭크 축 결합 프레임(104)에 구현될 수 있다. 또한, 도 1에 있어서는 축전지(120)가 안장 지지프레임(102) 상에 구비되는 것으로 도시되어 있지만, 축전지(120)는 자전거의 다양한 위치에 구비될 수 있다.

여기서, 상기 크랭크 축 결합 프레임(104)은, 통상 내부가 중공인 원통형상으로 형성되며, 자전거의 전후 및 상하방향과 직교하는 축 방향 X(도 1 중 전후방 방향)로 연장된다. 이 축 결합 프레임(104)은, 도 2 및 도 3에 있어서는 원통 형상의 파이프로 도시되어 있지만, 다각형 형상의 파이프 또는 이하 설명되는 한쪽 측면이 개구된 원통 또는 다각형 형상의 파이프 제공될 수도 있다. 더욱이, 축 결합 프레임(104)은, 내부 중공부에 이하 설명되는 구동 모터를 수용하기 위해서 구동 모터의 하우징(15) 형상에 따라 대응하는 다양한 내표면 및 측면 형상을 가질 수 있으며, 따라서 구동 모터를 도시 생략된 체결수단으로 축 결합 프레임(104)의 내표면 또는 측면에 탈부착 가능하게 구성될 수 있다. 이에 따라, 구동 모터의 설치는 보다 용이하게 수행될 수 있다.

여기서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 축 결합 프레임(104)의 내부 중공부에는 구동 스프라켓을 회전시키기 위한 구동 모터(10)가 설치되고; 구동 모터(10)의 중공 회전자(11)의 내부 중공부에 크랭크 축(160)이 삽입되며; 크랭크 축이 삽입된 중공 회전자(11)의 외표면에 구동 스프라켓(140)이 설치되고; 상기 크랭크 축(160)의 양쪽 단부에 크랭크 암(161) 및 페달(170)이 체결되는 상태를 명확히 알 수 있다. 한편, 도 2 및 도 3은 중요 구성만을 개략적으로 도시한 도면으로 결합에 필요한 구성 및 부품의 기재를 생략하고 있다.

여기서, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전기자전거의 동력전달장치의 구동 모터(10)는, 상기 축 방향 X로 연장되는 중공 파이프로서, 전자력에 의해 축 회전되는 중공 회전자(11:정류자)와, 이 중공 회전자를 둘러싸는 자성체(예를 들어, 영구자석)인 고정자(13) 및, 상기 중공 회전자(11)가 중심 축을 관통하면서 연장되는 동시에, 중공 회전자(11)를 둘러싸면서 고정자(13)가 설치되는 하우징(15)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 구동 모터(10)의 하우징(15)은, 크랭크 축 결합 프레임(104)이 중공의 파이프 형태로 형성됨에 따라, 그 중공부에 끼워지거나 체결될 수 있도록 원통형상으로 형성되며, 그 중심 축 상에 상기 중공 회전자(11)가 축 방향 X를 중심으로 축 회전 가능하게 위치된다. 한편, 이 하우징(15) 역시 상기 축 결합 프레임(104)에 체결될 수 있는 다양한 외표면 및 측면 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중공 회전자(11)가 하우징(15)에 대해서 축 회전을 원활히 수행하기 위해서, 하우징(15)의 좌우측 단부 및 이와 대면하는 중공 회전자(11)의 외표면 간에는 베어링부재(17a)가 개재된다.

더욱이, 하우징(15)의 내면에 설치되는 고정자(13)는 영구자석으로 구성되며, 이에 대응해서 중공 회전자(11)의 외표면에는 코일(11a)이 연장되거나 감겨져서 구비되므로, 전류가 코일을 통해 흐를 때, 중공 회전자(11)가 고정자(13)에 대해서 회전하도록 된다. 한편, 고정자가 전류가 흐르는 코일로 구성되고, 중공 회전자(11)의 외측면에 영구자석이 설치될 수도 있다. 상기 하우징(15)에 대한 중공 회전자(11)의 조립 및 조립 해제를 용이하게 하기 위해서, 고정자(13)로서 코일이 제공되는 형태가 더 바람직하다.

더욱이, 도 3 및 도 4 중 우측으로 연장되어 하우징(15)으로부터 외측으로 노출된 중공 회전자(11)의 노출 부분에는 구동 스프라켓(140)이 도시 생략된 체결수단으로 축 결합되어 중공 회전자(11)의 회전과 함께 연동해서 축 회전할 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기 중공 회전자(11)의 내부 중공부에는 길이방향으로 연장된 로드로 구성될 수 있는 크랭크 축(160)이 삽입된다. 또한, 중공 회전자(11)에 대한 크랭크 축(160)의 축 회전을 원활히 수행하기 위해서, 중공 회전자(11)의 내표면과 크랭크 축(160)의 외표면 간에는 베어링부재(17b)가 개재된다.

더욱이, 상기 크랭크 축(160)의 양쪽 단부에는 크랭크 암(161) 및 페달(170)이 체결수단으로 체결된다.

또한, 상기 중공 회전자(11)의 내표면 및 크랭크 축(160)의 외표면 상에는, 크랭크 축(160)의 제1방향 회전 시(도 5 및 도 6 중 시계방향 회전 시) 상호 결합되어, 중공 회전자(11)를 제1방향 회전시키는 한편, 중공 회전자(11)의 제1방향 회전시 상호 결합이 해제되어 크랭크 축(160)을 자유 상태로 유지시키는 수단으로서, 수납부(18) 및 돌출부(19)가 각각 구비되어, 상호 간섭하도록 된다.

바람직하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 베어링부재(17b)는 X축 방향을 따라 소정 거리 이격되어 위치된 한쌍의 수납부(18) 및 돌출부(19) 간에 위치된다.

이에 따라, 자전거 탑승자가 페달을 밟아 회전시켜 크랭크 축(160)을 시계방향으로 회전시킬 경우, 수납부와 돌출부는 결합되어 중공 회전자(11)가 시계방향으로 회전하게 되며; 구동 모터(10)의 구동에 따라 중공 회전자(11)가 회전할 경우는 수납부와 돌출부가 결합 해제됨에 따라, 구동 스프라켓만이 중공 회전자(11)와 연동하게 되고, 페달이 연결되는 크랭크 축(160)에는 구동 모터의 회전력이 인가되지 않게 된다.

더욱이, 상기 수납부(18) 및 돌출부(19)는, 크랭크 축(160)의 제2방향 회전 시(도 5 및 도 6 중 반시계방향 회전 시) 상호 결합 해제되도록 구성된다. 즉, 자전거 탑승자가 페달을 반시계방향으로 돌려 회전시키더라도, 크랭크 축의 축 회전력이 중공 회전자(11)에 인가되지 않음에 따라, 중공 회전자의 시계방향 또는 반시계방향 회전에 영향을 미치지 않게 된다.

이하, 크랭크 축(160)과 중공 회전자(11)의 결합 및 결합 해제 상태에서의 운동을 도 5 및 도 6을 참조로 상세히 설명한다.

상기와 같은 수납부(18) 및 돌출부(19)는 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 일례로서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 중공 회전자(11) 및 크랭크 축(160)의 단면 형상이 축 방향의 중심점 X를 중심점으로 한 원형으로 형성될 때, 상기 수납부(18)는, 중공 회전자(11)의 내표면으로부터 중심점 X중심을 향해 연장되는 수직면(18a)과 이 수직면의 단부로부터 제1방향을 향하는 인접한 내표면을 향해 연장되는(즉, 도면 중 시계방향을 따라 오른쪽으로 경사져서 연장되는) 제1경사면(18b)을 갖는 적어도 하나의 제1톱니(18)로 구성될 수 있다.

또한, 상기 돌출부(19)는, 크랭크 축(160)의 외표면으로부터 대면하는 중공 회전자(11)의 내표면을 향해 반경방향을 따라 수직하게 연장되는 수직면(19a)과, 이 수직면(19a)의 단부로부터 상기 제2방향(반시계방향)을 향하는 인접한 외표면을 향해 연장되는(즉, 도면 중 반시계방향을 따라 왼쪽으로 경사져서 연장되는) 제2경사면(19b)을 갖는 제2톱니(19:제1형태의 돌출부)로 구성될 수 있다.

더욱이, 크랭크 축(160)의 외표면에는 복수의 홈(19c)이 외표면으로부터 중심점 X를 향해 복수 형성되며, 이 홈(19c) 내에 스프링(19d)을 삽입한 상태에서 제2톱니를 설치함으로써(즉, 일단이 제1톱니와 대응되는 제2톱니의 타단을 스프링(19d)에 결합시킴으로써, 홈(19c)으로부터 탄발되는 제2톱니(19)가 구성된다.

도 5에 따른 수납부 및 돌출부 구성에 있어서, 수직면(18a)과 수직면(19a)이 상호 접촉할 때, 예를 들어 크랭크 축(160)이 중공 회전자(11)에 대해서 제1방향으로 회전함에 따라 수직면(18a)과 수직면(19a)이 상호 접촉할 때(즉, 탑승자가 페달을 제1방향으로 회전시킬 때), 제2톱니(19)의 수직면(19a)은 제1톱니(18)의 수직면(18a)을 가압함에 따라 상호 결합되며, 가압된 제1톱니(18)는 제2톱니(19)와 함께 제1방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 중공 회전자(11)도 크랭크 축(160)과 함께 제1방향으로 회전하게 된다(도 5(a) 참조).

또한, 크랭크 축(160)이 중공 회전자(11)에 대해서 제2방향으로 회전함에 따라 제2톱니의 경사면(19b)과 반시계방향으로 인접한 제1톱니의 경사면(18b)이 상호 접촉할 때(즉, 탑승자가 페달을 제2방향으로 회전시킬 때), 제2톱니(19)의 경사면(19b)은 미끄러지면서 제1톱니(18)의 경사면(18b)을 가압하게 되고, 이에 따른 반작용으로 제2톱니(19)는 스프링을 가압하면서 홈(19c) 내로 수납되며, 이에 다라 결합이 해제되며, 따라서 크랭크 축(160)만이 제2방향으로 회전하게 된다.

한편, 제1톱니의 경사면(18b)과 제2톱니의 경사면(19b)이 상호 접촉할 때, 예를 들어 중공 회전자(11)가 크랭크 축(160)에 대해서 제1방향 회전함에 따라 경사면(18b)과 시계방향에서 인접한 경사면(19b)이 상호 접촉할 때(즉, 구동 모터(10)가 중공 회전자(11)를 제1방향으로 회전시킬 때), 제1톱니(18)의 경사면(18b)은 제2톱니(19)의 경사면(19b)을 따라 미끄러지면서 이동하는 동시에 경사면(19b)을 가압하게 되고, 가압된 제2톱니(19)는 스프링(19d)을 가압하면서 홈(19c) 내로 수납되며, 이에 따라 중공 회전자(11)만이 제1방향으로 회전하게 된다(도 5(b) 참조). 즉, 구동 모터에 의해 자전거가 전진하게 된다.

또한, 중공 회전자(11)가 크랭크 축(160)에 대해서 제2방향 회전함에 따라 수직면(18a)과 수직면(19a)이 상호 접촉할 때(구동 모터가 중공 회전자(11)를 제2방향으로 회전시킬 때), 제1톱니(18)의 수직면(18a)은 반시계방향에서 인접한 제2톱니(19)의 수직면(19a)을 가압함에 따라 상호 결합되며, 가압된 제2톱니(19)는 제1톱니(18)와 함께 제2방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 중공 회전자(11)도 크랭크 축과 함께 제2방향으로 회전하며, 따라서 페달도 제2방향으로 회전하게 된다.

여기서, 상기 수납부(18) 및 돌출부(19)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 수납부(18)는, 중공 회전자(11)의 내표면으로부터 중심점 X를 향해 연장되는 수직면(18a)과 이 수직면의 단부로부터 제1방향을 향하는 내표면을 향해 연장되는(즉, 도면 중 시계방향을 따라 오른쪽으로 경사져서 연장되는) 제1경사면(18b)을 갖는 적어도 하나의 제1톱니(18)로 구성되고; 상기 돌출부(19)는, 크랭크 축(11)의 외표면으로부터 제1톱니(18)를 향해 만곡되어 돌출하는 판스프링 등의 탄성부재인 리브(19':제2형태의 돌출부)로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 리브(19')의 만곡면은 그 만곡 돌출면(19p)이 도면 중 좌측인 제2방향을 향해 돌출되어 형성되고, 만곡 오목면이 도면 중 우측인 제1방향을 향해 형성된다.

이에 따라, 리브(19')와 제1톱니(18)가 접할 때, 리브(19')의 선단(19q)은 제1톱니의 수직면(18a)과만 접하게 되고, 리브의 만곡 돌출면(19p)은 제1톱니의 경사면(18b)과만 접하게 된다.

도 6에 따른 수납부 및 돌출부 구성에 있어서, 수직면(18a)과 리브의 선단(19q)이 상호 접촉할 때, 예를 들어 사용자가 페달을 돌려 크랭크 축(160)이 중공 회전자(11)에 대해서 제1방향 회전함에 따라 수직면(18a)과 리브의 선단(19q)이 상호 접촉할 때(즉, 탑승자가 페달을 제1방향으로 회전시킬 때), 리브의 선단(19q)은 제1톱니(18)의 수직면(18a)을 가압함에 따라 상호 결합되며, 가압된 제1톱니(18)는 리브와 함께 제1방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 중공 회전자(11)도 크랭크 축(160)과 함께 제1방향으로 회전하게 된다.

또한, 크랭크 축(160)이 중공 회전자(11)에 대해서 제2방향으로 회전함에 따라 리브(19')의 만곡 돌출면(19p)과 반시계방향으로 인접한 제1톱니(18)의 경사면(18b)이 상호 접촉할 때(탑승자가 페달을 제2방향으로 회전시킬 때), 리브의 만곡 돌출면(19p)은 제1톱니(18)의 경사면(18b)을 따라 미끄러지면서 경사면(18b)에 의해 가압되고, 이에 따라 판스프링인 만곡 돌출면이 제1방향으로 더욱 휘면서 제1톱니(18)를 통해 지나치게 된다. 따라서, 크랭크 축(11)만이 제2방향으로 회전하게 된다.

한편, 중공 회전자(11)가 크랭크 축(160)에 대해서 제1방향 회전함에 따라 경사면(18b)과 시계방향에서 인접한 만곡 돌출면(19p)이 상호 접촉할 때(구동 모터(10)가 중공 회전자(11)를 제1방향으로 회전시킬 때), 제1톱니(18)의 경사면(18b)은 리브의 만곡 돌출면(19p)을 가압하게 되고, 가압된 만곡 돌출면(19p)은 제1방향으로 더욱 휘게 되고, 제1톱니(18)의 경사면(18b)은 리브를 통해 지나가게 된다. 이에 따라, 크랭크 축(160)은 제1방향으로 회전하지 않고 중공 회전자(11)만이 제1방향으로 회전하게 된다(도 6(b) 참조). 즉, 구동 모터에 의해 자전거가 전진하게 된다.

또한, 중공 회전자(11)가 크랭크 축(160)에 대해서 제2방향 회전함에 따라 수직면(18a)과 리브의 선단(19q)이 상호 접촉할 때(구동 모터가 중공 회전자(11)를 제2방향으로 회전시킬 때), 제1톱니(18)의 수직면(18a)은 반시계방향에서 인접한 리브의 선단(19q)을 가압함에 따라 상호 결합되며, 가압된 리브(19')을 제1톱니(18)와 함께 제2방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 크랭크 축(160)도 제2방향으로 회전하며, 페달도 제2방향으로 회전하게 된다.

한편, 내표면 및 외표면에 구비되는 복수의 수납부(18) 및 복수의 돌출부(19) 간에는 이격 구간 s가 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 이격 구간 s의 길이를 조정함으로써, 돌출부로부터 수납부로 가해지는 가압력의 양 및 동력 전달 시간을 조정할 수 있게 된다.

극단적인 경우, 상기 이격 구간 s가 생략될 경우, 상기 수납부 및 돌출부는 복수의 연속적인 톱니로 형성될 수 있다.

[다른 실시예]

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자전거의 동력전달장치를 나타낸 개략적인 분해 사시도로, 본 발명에 따른 구동 모터(10)의 탈부착이 용이하도록 된축 결합 프레임(104')의 구성이 도시되고 있다. 즉, 도 5에 따른 전기자전거에 있어서는 구동 모터를 포함하여 구성되는 동력전달장치를 상하부로 이동시키면서 축 결합 프레임(104')에 대해서 탈부착 가능하도록 된다.

이를 위해, 상기 축 결합 프레임(104')은, 내부가 중공인 원통형상의 일측면, 즉 바닥 측면이 개구된 원통 형태(즉, 내부가 중공인 원호 기둥 형태)로 제공된다. 또한, 축 결합 프레임(104')의 일측 단부(도면 중 오른쪽) 또는 양단부에는 구동 모터(10)의 일측면(도면 중 오른쪽) 또는 양쪽 측면이 결합되는 결합 플랜지(104a)가 구동 모터(10)의 측면과 대향하도록 설치된다. 더욱이, 이 결합 플랜지(104a)의 표면에는 결합공이 형성된다.

또한, 구동 모터(10:구동 모터의 하우징)의 측면 또는 표면에는 상기 결합 플랜지(104a)와 대향하는 위치에 대응하는 결합 플랜지(15a)가 형성된다. 이 결합 플랜지(15a)에도 상기 결합공(104b)과 대응하는 결합공(15b)이 형성된다.

따라서, 예를 들어 볼트 및 너트로 구성되는 체결수단을 상기 결합공에 삽입함으로써, 구동 모터, 구동 스프라켓(140) 크랭크 암 및 페달로 구성되는 동력전달장치의 결합체가 축 결합 프레임(104')에 결합될 수 있다.

즉, 하단면이 개구된 축 결합 프레임(104') 구조에 있어서는, 축 결합 프레임(104')의 아래에서 상기 결합체를 상하부로 움직이면서 용이하게 체결할 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 사용되는 용어 "결합"은 수납부와 돌출부가 접해서 크랭크 축과 중공 회전자가 함께 운동하는 것을 의미하고, "결합 해제"는 수납부와 돌출부가 접하는 것에 관계없이, 수납부와 돌출부가 독자적으로 운동하는 것을 의미한다.

10 - 구동 모터, 11 - 중공 회전자,
13 - 고정자, 15 - 하우징,
16 - 크랭크 축, 104 - 축 결합 프레임.

Claims

축 방향으로 연장되고 내부가 빈 중공 파이프 형상으로 구성되고, 축 회전하며, 내표면에 수납부를 구비하는 중공 회전자와;
상기 중공 회전자에 축 방향으로 삽입되어 양단에 페달이 결합되고, 탄성부재인 리브로 이루어져 상기 페달의 회전에 따라 상기 수납부에 결합하는 돌출부를 구비하는 크랭크 축을 포함하는 전기자전거의 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 수납부는 톱니 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치.
제1항에 있어서,
상기 중공 회전자와 상기 크랭크 축 사이에 베이링이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치.
축 방향으로 연장되고 내부가 빈 중공 파이프 형상으로 구성되고, 축 회전하며, 내표면에 톱니 형상의 수납부를 구비하는 중공 회전자와;
상기 중공 회전자에 축 방향으로 삽입되어 양단에 페달이 결합되고, 탄성부재인 리브로 이루어져 상기 페달의 회전에 따라 상기 수납부에 결합하는 돌출부를 구비하는 크랭크 축을 포함하고,
상기 돌출부는 상기 크랭크 축의 외표면에 형성된 홈에 삽입되는 스프링과, 일단이 상기 수납부의 톱니 형상에 대응되는 하나의 톱니 형상으로 이루어지고, 타단이 상기 스프링에 결합하는 제2톱니를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치.
제4항에 있어서,
상기 중공 회전자와 상기 크랭크 축 사이에 베이링이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치.
제3항 또는 제5항에 있어서,
상기 중공 회전자는 구동 스프라켓이 축 결합되어 연동하도록 된 것을 특징으로 하는 전기자전거의 동력전달장치.