KR200487048Y1 - 개선된 자전거 모터 축 - Google Patents

Abstract

본 고안은 개선된 자전거 모터 축에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 일반자전거를 전기 자전거로 변환해주는 전기 자전거 키트의 장착 또는 전기 자전거 모터를 프레임에 장착시 자전거 프레임과 모터 축부 간의 체결성과 장착 편의성을 높여 자전거 프레임의 파손, 너트의 풀림 등으로 발생할 수 있는 사고를 방지하고 장착의 편의성을 높여 생산성을 향상시킬 목적으로, 단부에 결속홈(11)이 형성된 자전거 프레임(10); 모터(22)의 일측에서 일정 두께로 돌출 형성된 축 플레이트(23) 상에 구비되며 외면에 나사산이 형성된 모터 축부(20); 상기 모터 축부(20)에 나사 체결되는 너트(30); 를 포함하여 구성되며, 상기 축 플레이트(23) 상에는 상기 결속홈(11)에 내입되도록 절삭된 한 쌍의 회전 방지턱(24)이 구비됨으로써 상기 모터 축부(20)의 변형을 가하지 않고 자전거 프레임에 결속 가능하게 된 자전거 모터 축에 관한 것이다.

Description

개선된 자전거 모터 축{IMPROVED AXLE OF MOTOR FOR BICYCLE}

본 고안은 개선된 자전거 모터 축에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 전기 구동 모터가 부설되어 자동으로 구동하는 자전거의 모터 축과 자전거 프레임 간 조립 구조를 개량한 자전거 모터 축에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 방향을 조절하는 전륜과 구동장치와 연결된 후륜이 프레임의 전후방에 일직선으로 배치되고, 탑승자가 후륜과 연결된 페달을 밟아 후륜을 회전시킴으로써 앞으로 전진하도록 구성된 이동 수단으로, 페달의 동력을 후륜까지 전달하기 위해 스프로킷과 체인 등의 동력전달장치가 설치된다.

즉, 자전거 탑승자가 발을 이용하여 페달을 밟으면, 이 페달과 일체로 설치된 구동 스프로킷이 회전하고, 동시에 체인에 의해 피동 스프로킷과 연결된 후륜이 회전하여 자전거를 앞으로 전진시키는 것이다.

그러나 이와 같은 전통적인 인력 자전거는 사용자의 페달 구동에 의한 답력을 이용하여 주행하기 때문에 장거리 이동시 또는 경사로를 올라갈 때 많은 힘이 필요하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 최근에는 전기 모터의 구동력을 사용하여 주행할 수 있도록 모터를 장착한 전동식 자전거가 개발되고 있으며, 일 예로 대한민국 등록특허 제10-1172307호(특허문헌 1)와 같이 자전거 프레임에 설치되는 중공축; 상기 중공축 상에 구성되며, 입력단의 선단은 피동 스프로킷이 설치된 상태로, 상기 중공축에 회전 가능하게 설치되는 변속부; 상기 변속부의 입력단 외측에 회전 가능하게 설치되며, 내주면은 상기 변속부의 출력단에 고정 연결되고, 외주면은 스포크를 통하여 휠에 연결되는 허브 하우징; 상기 중공축에 회전 가능하게 설치되어 상기 허브 하우징과 조립되는 허브 커버; 상기 허브 하우징의 내부에서 상기 중공축과 상기 변속부의 입력단에 사이에 구성되어 제어신호에 따라 상기 입력단을 통하여 동력을 제공하는 모터부; 및 상기 중공축 내부에 설치되는 변속축 상에 구성되어 상기 변속부를 조작하는 변속조작부를 포함하는 전기 자전거용 모터 유닛을 들 수 있다.

종래 자전거 모터 축 구조를 보인 도 1 내지 도 3을 참조하는 바와 같이, 종래 자전거 프레임(10)과 모터 축부(20)의 결속 구조는, 자전거 프레임(10) 하단에 형성된 '∩'자 형 결속홈(11)에 나사산이 형성된 자전거 모터 축부(20)를 끼운 후 너트(30)를 조여서 고정하였다.

이때 모터 축부(20)가 회전하는 것을 방지하기 위해 모터 축부(20)의 양쪽 측면을 잘라내어 수직한 절단면(21)을 형성한 후, 자전거 프레임(20)의 결속홈(11)을 끼우는 구조를 취하였다.

그러나 모터(22) 구동시 구동 반대 방향으로 모터 축부(20)가 회전하려는 힘이 작용하는데, 이 경우 모터 축부(20)의 외경 곡률과 결속홈(21)의 안쪽(상단면) 내접면(12)의 곡률 차이로 인해 결속홈(11)과 모터 축부(20) 사이의 접촉면이 면과 면이 만나지 못하고 점과 점으로 만나게 되어 자전거 프레임(10)의 특정 부위-예를 들면 결속홈(11)의 수직 부분과 원호 상의 내접면(12)이 만나는 부분-의 양쪽에 힘이 집중됨에 따라 자전거 프레임(10)이 파손될 우려가 있으며, 이와 같이 자전거 프레임(10)의 파손시 주행 중 바퀴가 분리되어 치명적인 안전사고를 유발할 수 있다.

또한, 모터 축부(20)의 절단면(21) 가공을 위해 원형 모터 축부(20)의 양쪽 나사산 부분을 커팅하는데, 이때 너트(30)와 체결시 모터 축부(20)와 너트(30) 간의 결합 면적이 감소하여 마찰계수가 낮아지므로 너트(30)가 쉽게 풀리는 등의 문제점이 있다.

더욱이 모터 축부(20)이 자전거 프레임(10) 안쪽으로 완벽하게 결합하지 못한다. 즉, 도 3과 같이 결속홈(11)의 내접면(12)과 모터 축부(20)의 상단이 서로 접촉하지 않고 공간을 형성하게 되어 모터(22) 장착 후 브레이크 패드의 위치 조정 등 별도의 작업 공수가 요구될 뿐 아니라, 자전거 프레임(10)의 결속홈(11) 폭에 맞추기 위해 직경이 큰 모터 축부(20) 양쪽을 절삭하여 줄이는 방식이므로 자전거 본래의 볼트에 맞는 와셔 및 너트 등 부품을 사용할 수 없고 모터 축부(20) 규격에 맞는 와셔나 너트 등을 별도로 구매해야 하는 등의 비경제적인 문제점이 있다.

1. 대한민국 등록특허 제10-1172307호

상기의 종래 기술이 내포한 문제점을 해결하기 위한 본 고안은, 일반 자전거를 전기 자전거로 변환해주는 전기 자전거 키트의 장착 또는 전기 자전거 모터를 프레임에 장착시 자전거 프레임과 모터 축부 간의 체결성과 장착 편의성을 높여 자전거 프레임의 파손, 너트의 풀림 등으로 발생할 수 있는 위험성을 방지하고 장착의 편의성을 높여 생산성을 향상하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 개선된 자전거 모터 축은, 단부에 모터 축부를 끼우기 위한 결속홈이 형성된 자전거 프레임; 모터와 연결되고 상기 모터의 일측에서 돌출 형성된 축 플레이트 상에 구비되며 외면에 나사산이 형성된 원형의 모터 축부; 상기 모터 축부에 나사 체결되는 너트; 를 포함하여 구성되며, 이때 상기 축 플레이트 상에는 상기 결속홈에 내입되도록 양측이 수직으로 절삭된 한 쌍의 회전 방지턱이 구비됨으로써 모터 축부에 변형을 가하지 않고 자전거 프레임이 축 플레이트 상의 회전 방지턱에 결속되게 한 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의하면, 모터 축부의 나사산을 원형 그대로 유지하여 너트 체결시 체결강도가 감소되지 않아 너트 풀림으로 인한 자전거 프레임 파손 및 휠의 이탈 사고를 예방할 수 있다.

또한, 모터 축부가 자전거 프레임의 결속홈 안쪽에 안정적으로 고정되어 브레이크 패드 위치조정 등이 필요 없고, 자전거의 본래 부품(와셔, 너트, 액세서리 등)을 그대로 사용할 수 있으며, 모터 축부가 자전거 프레임과 면 접촉으로 고정되어 자전거 프레임에 전달되는 힘을 분산시킴으로써 자전거 프레임의 고정력을 향상시킬 수 있다.

더욱이 자전거 프레임과 모터 축부가 넓은 면으로 닿게 되어 구동축의 회전력을 가장 넓은 면적으로 잡아주는 구조로서 모터 회전력에 의한 자전거 프레임 파손사고를 획기적으로 개선할 수 있을 뿐 아니라 자전거 프레임 보호장치로 쓰이는 스토퍼 와셔 부품을 배제할 수 있게 되어 원가절감 및 탈착 편의성을 향상시킬 수 있는 등의 이점이 있다.

도 1은 종래 자전거 모터 축 구조의 분리 사시도.
도 2는 종래 자전거 모터 축 구조의 조립 사시도.
도 3은 종래 자전거 모터 축 구조의 정면도.
도 4는 본 고안의 제1실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 분리 사시도.
도 5는 본 고안의 제1실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 조립 사시도.
도 6은 본 고안의 제1실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 정면도.
도 7은 본 고안의 제2실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 분리 사시도.
도 8은 본 고안의 제2실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 정면도.

본 고안은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 본 고안의 바람직한 형태의 방법을 예시하고 이에 기하여 본 고안을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 고안을 예시된 형태만으로 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위는 예시된 형태의 통상적인 변경이나 균등물 내지 대체물까지 포함한다.

도 4는 본 고안의 제1실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 분리 사시도이고, 도 5는 본 고안의 제1실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 조립 사시도이며, 도 6은 본 고안의 제1실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 정면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하는 바와 같이, 본 고안의 개선된 자전거 모터 축은, 단부에 대략 '∩'자 형태의 결속홈(11)이 형성된 자전거 프레임(10)과, 모터(22)에 구비된 모터 축부(20) 및 상기 모터 축부(20)에 나사 체결되는 너트(30)를 포함하여 구성된다.

본 고안의 제1실시예에 따른 상기 모터 축부(20)는 상기 모터(22)의 일측에서 일정 두께로 하여 측으로 돌출된 축 플레이트(23) 상에 구비되며 외면에는 나사산이 형성되어 있다.

상기 축 플레이트(23) 상에는 양측이 수직으로 절삭된 한 쌍의 회전 방지턱(24)이 구비되며, 상기 회전 방지턱(24)이 상기 결속홈(11)에 내입된 상태에서 양쪽 회전 방지턱(24)이 상기 결속홈(11)의 양쪽 수직 면에 접촉 가능하며, 이 경우 자전거 프레임(10)과 모터 축부(20) 간의 접촉 면적을 높일 수 있다.

더욱이 종래와 같이 모터 축부(20)의 일부분을 절단하는 등의 변형을 가하지 않고 모터 축부(20)를 원형 그대로 자전거 프레임(10)에 결속할 수 있다.

구체적인 예로, 상기 한 쌍의 회전 방지턱(24)을 절삭 가공할 때 각 회전 방지턱(24)의 이격 거리는 상기 모터 축부(20)의 외경과 동일하게 하는 것이 바람직하며, 이 경우 모터 축부(20)에 너트(30)가 체결되어 상기 자전거 프레임(10)을 죌 때 죄는 접촉 면이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

즉, 회전 방지턱(24)의 이격 거리가 모터 축부(20)의 외경보다 클 경우 너트(30)와 자전거 프레임(10)의 접촉 면적이 감소하여 체결력이 약하므로 바람직하지 않다.

또한, 상기 회전 방지턱(24)의 높이는 적어도 상기 자전거 프레임(10)의 두께와 같거나 자전거 프레임(10)의 두께보다 낮은 것이 바람직하며, 이렇게 설계할 경우 너트(30)가 모터 축부(10)에 체결되었을 때 자전거 프레임(10)을 강하게 죌 수 있다.

이와 달리 회전 방지턱(24)의 높이가 자전거 프레임(10)의 두께보다 높을 경우 너트(30)가 자전거 프레임(10)을 충분한 압력으로 죌 수 없다.

한편, 상기 회전 방지턱(24)의 각 상단을 연결하는 외접면(25)이 상기 결속홈(11)의 안쪽에 있는 내접면(12)에 접촉한 상태로 고정되면 자전거 프레임(10)과 모터 축부(20)의 접촉 면적을 더욱 넓힐 수 있다.

따라서 상기 외접면(25)의 형태는 상기 결속홈(11)의 내접면(12)과 동일한 형태로 제조하는 것이 바람직하다. 만약 예시한 것과 같이 상기 자전거 프레임(10)의 내접면(12)이 라운드 형태일 때 이에 접촉되는 상기 외접면(25) 역시 라운드 형태로 제조하여 외접면(25)과 내접면(12)이 상호 면으로 접촉되게 한다.

또한, 상기 외접면(25)은 상기 모터 축부(20)의 외면과 동일 선상에 배치될 수 있으며, 이를 위해 상기 외접면(25)의 곡률과 상기 모터 축부(20)의 곡률을 동일하게 하고, 동시에 그 중심점 역시 동일한 위치에 배치하면, 상기의 조건을 만족할 수 있다.

도 7은 본 고안의 제2실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 분리 사시도이고, 도 8은 본 고안의 제2실시예에 따른 자전거 모터 축 구조의 정면도이다.

외접면(25)의 위치를 제외한 나머지 구성요소들은 앞서 이미 설명된 구성요소들과 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

앞서 언급한 바와 같이 상기 모터 축부(20)의 회전 방지턱(24)과 상기 결속홈(11)의 접촉면이 넓을수록 유리하다.

다만, 자전거 프레임(10)의 크기는 자전거 제조시 이미 정해져 있기 때문에 안전상 및 경제적인 이유로 이를 변형하는 것은 바람직하지 않다.

따라서 회전 방지턱(24)의 길이를 길에 연장하는 것이 바람직하므로, 도 7 및 도 8을 참조하는 바와 같이 회전 방지턱(24)의 외접면(25)을 모터 축부(20)의 외면에서 상측으로 연장된 위치에 배치한다. 이 경우 회전 방지턱(24)의 길이를 연장할 수 있게 되어 상대되는 결속홈(11)과의 접촉 면적을 넓힐 수 있다. 이때 상기 외접면(25)의 곡률과 상기 모터 축부(20)의 곡률이 동일할 경우, 외접면(25)의 중심점이 상기 모터 축부(20)의 중심점보다 위에 위치한다.

상술한 설명은 본 고안의 기술 사상을 보인 한정된 실시 예에 따라 설명하였으나, 본 고안은 특정의 실시 예나 재질, 수치에 한정되지 아니하며, 실시 예들의 구성요소 일부를 변경, 혼합하는 등, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능하고, 그러한 변형 실시는 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

10... 자전거 프레임
11... 결속홈
12... 내접면
20... 모터 축부
22... 모터
23... 축 플레이트
24... 회전 방지턱
25... 외접면
30... 너트

Claims (5)

1. 단부에 결속홈이 형성된 자전거 프레임;
   모터의 일측에서 돌출 형성된 축 플레이트 상에 설치되고 외면에 나사산이 형성된 모터 축부;
   상기 모터 축부에 나사 체결되는 너트;
   를 포함하되, 상기 축 플레이트 상에는 상기 결속홈에 내입되도록 절삭된 회전 방지턱이 구비되고,
   상기 회전 방지턱은 한 쌍이 소정 거리 이격 설치되고, 이격 거리는 상기 모터 축부의 외경과 동일하게 마련됨으로써 상기 모터 축부에 변형을 가하지 않고 자전거 프레임과 결속 가능하게 되며,
   상기 회전 방지턱의 각 상단을 연결하는 외접면이 상기 결속홈의 내접면과 동일한 형태로 되어 상호 면 접촉 가능하게 되되,
   상기 외접면은 상기 모터 축부보다 상측에 배치하여 상기 자전거 프레임의 결속홈과 모터 축부의 회전 방지턱의 접촉 면적을 증가시킨 것을 특징으로 하는 자전거 모터 축.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전 방지턱의 높이는 상기 자전거 프레임의 두께와 같거나 낮은 것을 특징으로 하는 자전거 모터 축.
4. 삭제
5. 삭제

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