KR20140038057A - 전기자전거용 구동 유닛 - Google Patents

전기자전거용 구동 유닛 Download PDF

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김일용
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Abstract

전기자전거용 구동 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기자전거용 구동 유닛에 있어서, 상기 전기자전거의 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 로터와 스테이터를 구비하는 모터; 상기 로터와 함께 회전하는 회전축과 연결되어 회전력을 감속하는 복수의 기어를 갖춘 감속기어유닛; 및 상기 모터의 회전력을 일방향으로만 전달하는 원-웨이 클러치;를 구비하고, 상기 원-웨이 클러치는 상기 감속기어유닛을 통해 감속된 회전력을 출력하는 출력단에 설치된 전기자전거용 구동 유닛이 제공될 수 있다.

Description

전기자전거용 구동 유닛{Drive unit for electric bicycle}
본 발명은 전기자전거에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터를 통해 휠로 전달되는 구조가 개선된 전기자전거용 구동 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 자전거는 근거리 이동수단의 하나로서, 최근에는 건강 등의 목적으로 운동 또는 취미용으로 널리 이용되고 있다.
최근에는 먼거리를 이동하거나 사용자의 체력소모를 줄이고자 모터의 구동력으로 주행하도록 모터를 설치한 전기자전거가 개발되고 있다.
구동력을 제공하기 위해 전기자전거에 장착되는 모터는 전기자전거의 전륜 또는 후륜(이하, 통칭하여 '휠'이라 함)에 장착되어 휠을 회전시킴으로써 전기자전거가 주행되도록 한다. 이러한 모터의 회전력을 휠에 전달하기 위하여, 구동원인 모터와, 모터의 회전력을 감속하는 감속기 등으로 구성된 구동 유닛을 통하여 보다 안정적이고 용이하게 동력을 전달할 수 있도록 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 배경하에 창안된 것으로서, 휠을 구동시키기 위한 동력을 전달하는 구조가 개선된 전기자전거용 구동 유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기자전거용 구동 유닛에 있어서, 상기 전기자전거의 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 로터와 스테이터를 구비하는 모터; 상기 로터와 함께 회전하는 회전축과 연결되어 회전력을 감속하는 복수의 기어를 갖춘 감속기어유닛; 및 상기 모터의 회전력을 일방향으로만 전달하는 원-웨이 클러치;를 구비하고, 상기 원-웨이 클러치는 상기 감속기어유닛을 통해 감속된 회전력을 출력하는 출력단에 설치된 전기자전거용 구동 유닛이 제공될 수 있다.
또한, 상기 감속기어유닛은 회전력을 전달받아 회전하는 선기어와, 상기 선기어의 주변에 배치되어 선기어와 치합되는 복수의 유성기어와, 상기 복수의 유성기어의 각 중심축과 연결되는 캐리어, 및 상기 복수의 유성기어와 치합되도록 상기 복수의 유성기어를 감싸는 링 기어를 각각 구비하는 제1 및 제2 유성기어조립체를 갖추고, 상기 원-웨이 클러치는 제1 유성기어조립체의 출력단에 설치되어 상기 제2 유성기어조립체의 입력단과 연결될 수 있다.
또한, 상기 로터의 중앙에는 수용공간이 형성되고, 상기 제1 유성기어조립체는 상기 수용공간에 배치되어 상기 로터와 연결되고, 상기 제2 유성기어조립체는 상기 모터의 외측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 전기자전거의 휠에 설치되어 상기 모터와 감속기어유닛을 수용하는 모터 하우징을 더 구비하고, 상기 제2 유성기어조립체로부터 감속된 회전력은 상기 링기어를 통하여 출력되되, 상기 링기어는 상기 모터 하우징과 함께 회전하도록 상기 모터 하우징에 설치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전기자전거용 구동 유닛에 있어서, 상기 전기자전거의 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 로터와 스테이터를 구비하는 모터; 상기 로터와 함께 회전하는 회전축과 연결되어 회전력을 감속하는 복수의 기어를 갖춘 감속기어유닛; 및 상기 모터의 회전력을 일방향으로만 전달하는 원-웨이 클러치;를 구비하고, 상기 원-웨이 클러치는 상기 회전축에 설치되어 상기 감속기어유닛의 입력단에 연결된 전기자전거용 구동 유닛이 제공될 수 있다.
또한, 상기 감속기어유닛은 회전력을 전달받아 회전하는 선기어와, 상기 선기어의 주변에 배치되어 선기어와 치합되는 복수의 유성기어와, 상기 복수의 유성기어의 각 중심축과 연결되는 캐리어, 및 상기 복수의 유성기어와 치합되도록 상기 복수의 유성기어를 감싸는 링 기어를 각각 구비하는 제1 및 제2 유성기어조립체를 갖추고, 상기 제1 및 제2 유성기어조립체는 순차적으로 배치되어 상기 제2 유성기어조립체로부터 감속된 회전력을 출력하는 최종 출력기어는 상기 링기어를 통하여 출력하도록 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전기자전거의 휠에 설치되어 상기 모터 및 감속기어유닛을 수용하는 모터 하우징을 더 구비하고, 감속된 회전력을 출력하는 상기 링기어는 상기 모터 하우징과 함께 회전하도록 상기 모터 하우징에 설치될 수 있다.
또한, 상기 로터의 중앙에는 수용공간이 형성되고, 상기 제1 유성기어조립체는 상기 수용공간에 배치되어 상기 로터와 연결되고, 상기 제2 유성기어조립체는 상기 모터의 외측에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 전기자전거용 구동 유닛은 일방향으로 회전력을 전달하는 클러치를 구비함으로써 휠을 통한 회전력이 모터로 전달되는 것을 차단함은 물론, 모터와 감속기어유닛의 구조를 개선함으로써 안정적이고 콤팩트한 구조를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 모터의 회전력이 감속된 출력이 모터 하우징에 직접 전달되어 모터 하우징을 회전시키고, 모터 하우징이 휠에 설치됨에 따라 휠을 구동시키기 위한 구조가 단순화됨으로써 구동 유닛의 조립성이 향상될 수 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자전거를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기자전거용 구동 유닛을 나타내는 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 조립 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전기자전거용 구동 유닛을 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 전기자전거용 모터 구조체에 특징이 있다. 이에, 본 발명의 특징을 설명하기 앞서서 전기자전거에 대해 간략히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자전거는 전륜(10) 및 핸들부(20)가 마련되는 프론트 프레임(100)과, 페달(30) 및 안장(40)이 마련되는 센터 프레임(200)과, 후륜(50)이 마련되는 리어 프레임(300)을 포함한다. 이러한 각 프레임(100,200,300)은 센터 프레임(200)의 힌지결합부(400)를 중심으로 서로 회동 가능하게 결합된다.
프론트 프레임(100)은 내부 공간을 가지며 바 형태로 마련된다. 프론트 프레임(110)의 일단에는 핸들튜브(110)가 마련되고, 타단에는 센터 프레임(200)이 회전 가능하게 결합된다. 핸들튜브(110)는 중공 형태로 마련되어 핸들스템(21)이 회전 가능하게 결합된다. 핸들스템(21)은 핸들튜브(110) 하측으로 전륜고정프레임(22)을 구비하고, 상측으로 핸들고정프레임(23)을 구비한다. 전륜고정프레임(22)은 전륜(10)과 후륜(50)이 동일선(도 2의 A 참조) 상에 위치할 수 있도록 핸들스템(21)을 중심으로부터 측면으로 일부 밴딩하여 마련된다. 핸들고정프레임(23)은 바 형태의 핸들(24) 중심을 지지하며, 핸들바(24)의 양 끝단에는 그립(25)과, 전륜(10) 및 후륜(50)의 제동을 위한 브레이크 레버(26)가 각각 마련된다. 핸들바(24)의 일측에는 전기 자전거의 변속, 배터리 등의 정보를 표시하는 디스플레이장치(27)가 착탈 가능하게 설치되며, 타측에는 변속을 위한 레버(28)가 설치된다.
센터 프레임(200)은 내부 공간을 가지며 바 형태로 마련된다. 센터 프레임(200)의 일단에는 페달(30) 이 마련되고, 타단에는 프론트 프레임(100)과 리어 프레임(300)이 양 측면에 회전 가능하게 결합된다. 한 쌍의 페달(30)은 센터 프레임(200)에 마련되는 페달결합부(210)를 중심으로 회전하도록 마련된다. 페달결합부(210)의 내부에는 발전기(미도시)가 마련되어 페달(30)의 회전력을 전기적 에너지로 변환되며, 전기적 에너지는 발전기와 전기적으로 연결되어 있는 배터리(60)를 충전한다. 센터 프레임(200) 내부 공간에는 발전기와 다른 전장 부품간의 전기적 연결 및 제어를 위해 ECU(70)가 마련된다.
또한, 센터 프레임(200)은 안장(40)를 설치할 수 있도록 새들 프레임(220)을 포함할 수 있다. 새들 프레임(220)은 안장(40)을 설치할 수 있는 안장튜브(42)를 후방에 구비한다. 안장튜브(42)에는 안장(40)의 높이를 조절할 수 있는 새들봉(미도시)이 결합된다.
리어 프레임(300)은 내부 공간을 가지며 바 형태로 마련되어 일단에는 후륜(50)이 회전 가능하게 설치되고, 타단에는 센터 프레임(200)이 회전 가능하게 설치된다.
리어 프레임(300)의 내부 공간에는 배터리(60)와, 배터리 관리 시스템(Battery Management System)(미도시) 등이 마련된다. 이들은 센터 프레임(200)에 마련되는 ECU(70)와 전기적으로 연결된다. 후륜(50)에는 리어 프레임(300)에 설치된 모터(도 4의 '500' 참조)가 마련되며, 이 모터(500)는 후륜(50)에 설치된 모터 하우징(530)에 수용되어 ECU(70)의 제어 시 배터리(60)로부터 동력을 전달받아 후륜(50)을 회전시킨다.
이러한 각 프레임(100,200,300)은 전술된 바와 같이, 힌지결합부(400)에 의하여 센터프레임(200)을 중심으로 프론트 프레임(100)과 리어 프레임(300)이 회동되는 접이식 구조를 갖는다.
이하에서는 본 발명에 따른 전기자전거용 구동 유닛에 대해 자세히 설명한다. 상기 구동 유닛은 후륜(50)에 설치되어 휠을 구동시키는 역할을 한다. 이때, 구동 유닛은 전륜에 설치되어 사용될 수 있으나, 도시된 바와 같이, 이해를 돕기 위하여 구동 유닛이 후륜(50)에 마련된 것으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기자전거용 구동 유닛을 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 조립 단면도이다.
도면을 참조하면, 구동 유닛은 휠(50)을 구동하기 위한 회전력을 발생시키는 로터(501)와 스테이터(506)를 구비하는 모터(500)와, 모터(500)의 회전력을 감속하는 감속기어유닛과, 모터의 회전력을 일방향으로만 전달하는 원-웨이 클러치(540), 및 감속기어유닛과 모터(500)를 수용하는 모터 하우징(530)을 구비한다. 이때, 모터 하우징(530)은 휠(50)에 설치되어 모터(500)로부터 발생된 구동력에 의해 휠(50)과 함께 회전하도록 이루어진다.
모터(500)는 볼트(507)에 의해 조립되는 전방 하우징(508)과 후방 하우징(509)을 갖추고, 전방 하우징(508)과 후방 하우징(509)의 조립에 의해 내부에 형성된 공간에 로터(501)와 스테이터(506)가 마련된다.
로터(501)는 원형의 링 형상을 갖추어 그 외주면을 따라 소정 간격으로 마그네트(502)가 설치된다. 또한, 로터(501)의 중심에는 소정의 수용공간(503)이 형성되는데, 이 수용공간(503)에는 후술할 감속기어유닛의 제1 유성기어조립체(510)가 배치된다. 또한, 로터(501)의 양측면 중 어느 일면에는 로터(501)와 함께 회전하는 회전축(504)이 마련된다. 회전축(504)은 로터(501)로부터 발생된 회전력을 전달하는 입력축의 역할을 수행한다. 도시된 바에 따르면, 전방 하우징(508)과 대향하는 로터(501)의 일면에 회전축(504)이 마련되고, 이 회전축(504)에는 전방 하우징(508)에 회전 가능하게 지지되도록 베어링(505)이 설치된다. 이에, 회전축(504)이 로터(501)와 함께 용이하게 회전하게 된다.
스테이터(506)는 로터(501)와 일정간격 이격되어 로터(501)를 감싸도록 형성된다. 이러한 스테이터(506)에는 코일(미도시) 권선되며, 후방 하우징(509)의 내주면에 설치된다. 이러한 코일에 전원이 인가되면, 마그네트(502)와 코일 사이에 척력 및 인력이 작용하여 로터(501)가 회전하게 된다.
한편, 전방 하우징(508)의 전면(前面)에는 리어 프레임(도 1의 '300' 참고)에 모터(500)를 고정시키기 위한 고정유닛(550)이 설치된다. 이 고정유닛(550)은 모터(500)를 수용하는 모터 하우징(530)의 개방된 일측을 폐쇄하도록 결합되는 모터 커버(535)를 관통하여 리어 프레임(300)과 설치된다. 구체적으로, 고정유닛(550)은 전방 하우징(508)에 설치된 샤프트(552)와, 샤프트(552)에 설치되어 리어 프레임(300)에 볼팅 결합되는 마운터(554)를 구비한다. 이러한 고정유닛(550)에 의해 리어 프레임(300)에 고정되면, 전방 하우징(508)과 결합된 후방 하우징(509) 및 후방 하우징(509)의 내주면에 설치된 스테이터(506)는 회전이 제한된 상태로 고정된다. 이에, 코일에 전원이 인가되면 로터(501)만 회전하도록 이루어지게 된다.
감속기어유닛은 복수의 기어로 구성된 유성기어 조립 구조를 갖는다. 이러한 감속기어유닛은 도시된 바와 같이, 2단 감속구조를 갖도록 제1 유성기어조립체(510) 및 제2 유성기어조립체(520)로 구성된다. 이때, 감속기어유닛이 2단 감속구조를 갖는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 요구되는 감속비에 따라 1단 감속구조 또는 3단 이상의 감속구조를 갖도록 구성될 수 있다.
제1 유성기어조립체(510)는 로터(501)의 회전력을 감속하는 역할을 한다. 전술한 바와 같이, 제1 유성기어조립체(510)는 로터(501)의 수용공간(503)에 배치된다. 보다 구체적으로, 제1 유성기어조립체(510)는 회전축(504)에 설치된 제1 선기어(511)와, 제1 선기어(511)의 주변에 배치되어 제1 선기어(511)와 치합되는 복수의 제1 유성기어(512)와, 제1 유성기어들(512)의 중심에 각각 설치된 제1 중심축(512a)과 연결되어 회전력을 출력하는 제1 캐리어(513) 및 복수의 제1 유성기어(512)의 둘레에 외접된 상태로 후방 하우징(509)에 고정되는 제1 링기어(514)를 구비한다.
이러한 제1 유성기어조립체(510)는 로터(501)의 회전력에 의해 회전축(504)과 결합된 제1 선기어(511)가 함께 회전하며 제1 유성기어들(512)로 회전력을 전달하게 된다. 제1 유성기어들(512)은 그 외주면에 고정된 제1 링기어(514)에 의하여 공전하게 된다. 이에, 각 제1 유성기어(512)의 제1 중심축(512a)과 연결된 제1 캐리어(513)는 제1 유성기어(512)의 공전운동에 의하여 함께 회전하며 감속된 회전력을 출력하게 된다.
이때, 제1 캐리어(513)는 제1 중심축(512a)과 결합되는 제1 플랜지부(513a)와, 제1 플랜지부(513a)의 중심에 형성된 제1 축부(513b)를 구비한다. 이때, 제1 축부(513b)는 회전축(504)과 동일선상에 배치되어 후방 하우징(509)을 관통하여 모터(500)의 외측으로 돌출되도록 이루어진다. 또한, 제1 축부(513b)의 끝단은 후술할 제2 캐리어(523)와 함께 베어링(515,525)에 의해 회전 가능하도록 모터 하우징(530)에 지지된다.
제2 유성기어조립체(520)는 제1 축부(513b)에 설치되는 제2 선기어(521)와, 제2 선기어(521)의 주변에 배치되어 제2 선기어(521)와 치합되는 복수의 제2 유성기어(522)와, 제2 유성기어들(522)의 중심에 각각 설치된 제2 중심축(522a)과 연결되는 제2 캐리어(523) 및 복수의 제2 유성기어(522)의 둘레에 외접된는 제2 링기어(524)를 구비한다. 이때, 제2 링기어(524)는 제2 유성기어조립체(520)에 의해 감속된 회전력을 출력하도록 이루어진다.
이러한 제2 유성기어조립체(520)는 모터(500)와 모터 하우징(530) 사이에 마련된다. 이때, 제2 유성기어들(522)의 중심에 설치된 제2 중심축(522a)은 볼 베어링(522b)에 끼워져 제2 유성기어(522)의 중심에 마련된다. 또한, 제2 중심축(522b)의 일측은 후방 하우징(509)과 결합되고, 타측은 제2 캐리어(523)와 결합된다. 이에, 제2 유성기어들(522)은 제2 선기어(521)의 회전력에 의하여 자전운동을 하게 된다.
제2 링기어(524)는 모터 하우징(530)에 결합된다. 즉, 도시된 바와 같이, 제2 링기어(524)는 모터 하우징(530)의 내경과 대응하는 직경을 갖추어 모터 하우징(530)의 내주면에 장착된다. 이에, 제2 링기어(524)가 회전력을 출력함에 따라 모터 하우징(530) 및 모터 하우징(530)과 결합된 휠(50)이 함께 회전하게 된다.
상기와 같은 제2 유성기어조립체(520)는 제1 축부(513b)와 함께 회전하는 제2 선기어(521)를 통하여 제2 유성기어들(522)로 회전력을 전달하면, 제2 유성기어들(522)의 중심축(522a)에 의해 지지되며 자전운동을 하게 된다. 이에, 제2 유성기어들(522)과 외접된 제2 링기어(524)가 제2 유성기어(522)의 자전운동에 의하여 모터 하우징(530)과 함께 회전하며 감속된 회전력을 출력하게 된다. 이에, 모터 하우징(530)과 결합된 휠(후륜 : 50)이 회전하여 전기자전거의 주행이 이루어진다.
한편, 제2 캐리어(523)는 제2 중심축(522a)과 결합되는 제2 플랜지부(523a)와, 제2 플랜지부(523a)의 중심에 형성된 제2 축부(523b)를 구비한다. 이때, 제2 축부(523b)는 회전축(504) 및 제1 축부(513b)와 동일선상에 배치되어 후방 하우징(530)에 지지된다. 전술한 바와 같이, 제2 축부(523b)에는 모터 하우징(530)과의 사이에 배치되는 베어링(525)이 설치되어 상기 제2 링기어(524)와 함께 회전하는 모터 하우징(530)의 회전력에 영향을 받지 않도록 이루어진다.
본 발명에 따른 구동 유닛은 일방향 회전을 허용하는 원-웨이 클러치(540)를 구비한다. 원-웨이 클러치(540)는 어느 한 방향으로만 회전이 가능하도록 하는 체결요소이다. 이러한 원-웨이 클러치(540)는 제1 유성기어조립체(510)의 출력단에 설치된다. 즉, 제1 유성기어조립체(510)로부터 감속된 회전력을 출력하는 제1 캐리어(513)에 설치된다. 보다 구체적으로, 원-웨이 클러치(540)는 내륜(미도시)과, 외륜(미도시) 및 락킹롤러(미도시)로 구성된다. 락킹롤러는 내륜과 외륜 사이에 배치되어 내륜의 회전을 어느 한 방향으로만 가능하게 하는 역할을 한다. 이러한 원-웨이 클러치(540)는 내주면(내륜)이 제1 캐리어(513)의 제1 축부(513b)에 결합되고, 외주면(외륜)이 제2 유성기어조립체(520)의 입력단인 제2 선기어(521)의 내주면과 결합된다. 따라서, 제1 축부(513b)의 회전방향이 원-웨이 클러치(540)가 허용하는 회전방향일 경우에는 제1 축부(513b)의 회전이 제2 선기어(521)에 전달되어 제2 선기어(521)가 회전된다. 이러한 원-웨이 클러치(540)는 전기자전거의 구동시 발생된 회전력에 의하여 휠(50)을 회전시키며 주행하게 되는데, 모터(500)의 회전력보다 휠(50)의 회전력이 커지는 경우 즉, 내리막 길에서 휠(50)이 모터(500)로부터 전달된 회전력보다 큰 회전력을 발생할 경우 원-웨이 클러치(540)에 의하여 휠(50)의 회전력이 역으로 모터(500)로 전달되는 것을 방지하는 역할을 한다. 만약, 휠(50)의 회전에 따라 모터(500)가 회전되며 역전류가 발생하여 모터(500)의 손상이 발생되기 때문에, 본 발명의 원-웨이 클러치(540)에 의하여 모터의 손상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 전기자전거용 구동 유닛에 따르면, 휠(50)의 회전력이 모터(500)로 전달되는 것을 방지하도록 원-웨이 클러치(540)의 설치위치가 변경될 수 있는데, 그러한 실시예 중의 하나가 도 6에 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동 유닛은 모터(500)와 함께 회전하는 입력단인 회전축(504)에 설치되는 원-웨이 클러치(640)를 구비한다. 이러한 원-웨이 클러치(640)는 어느 한 방향으로만 회전이 가능하도록 하는 체결요소로서, 내륜(미도시)과, 외륜(미도시) 및 락킹롤러(미도시)로 구성된다. 즉, 상기 원-웨이 클러치(640)는 앞선 실시예에 원-웨이 클러치(540)와 동일한 구조를 갖는다. 이러한 원-웨이 클러치(640)의 내주면(내륜)은 모터(500)의 입력단인 회전축(504)과 결합되고, 외주면(외륜)은 제1 유성기어조립체(540)의 입력단인 제1 선기어(511)의 내주면과 결합된다. 따라서, 회전축(504)의 회전방향이 원-웨이 클러치(640)가 허용하는 회전방향일 경우에는 회전축(504)의 회전이 제1 선기어(511)에 전달되어 제1 선기어(511)가 회전되어 회전력을 전달하는 구조를 갖는다.
결과적으로, 상기와 같은 구동 유닛은 로터(501)의 내부에 제1 유성기어조립체(510)를 배치함으로써 종래에 비하여 모터(500)의 크기를 콤팩트화 시킬 수 있게 된다. 또한, 원-웨이 클러치(540,640)에 의하여 모터(500)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다. 아울러, 감속된 회전력을 휠(50)로 전달하기 위한 별도의 동력전달유닛이 불필요하여 종래에 비하여 구조가 단순해지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 전륜 20 : 핸들부
30: 페달 40 : 안장
50 : 후륜 60 : 배터리
100 : 프론트 프레임 200 : 센터 프레임
300 : 리어 프레임 400 : 힌지결합부
500 : 모터 501 : 로터
503 : 수용공간 506 : 스테이터
508 : 전방 하우징 509 : 후방 하우징
510 : 제1 유성기어조립체 513 : 제1 캐리어
520 : 제2 유성기어조립체 524 : 제2 링기어
530 : 모터 하우징 535 : 모터 커버
540, 640 : 원-웨이 클러치 550 : 고정유닛

Claims (8)

  1. 전기자전거용 구동 유닛에 있어서,
    상기 전기자전거의 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 로터와 스테이터를 구비하는 모터;
    상기 로터와 함께 회전하는 회전축과 연결되어 회전력을 감속하는 복수의 기어를 갖춘 감속기어유닛; 및
    상기 모터의 회전력을 일방향으로만 전달하는 원-웨이 클러치;를 구비하고,
    상기 원-웨이 클러치는 상기 감속기어유닛을 통해 감속된 회전력을 출력하는 출력단에 설치된 전기자전거용 구동 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감속기어유닛은 회전력을 전달받아 회전하는 선기어와, 상기 선기어의 주변에 배치되어 선기어와 치합되는 복수의 유성기어와, 상기 복수의 유성기어의 각 중심축과 연결되는 캐리어, 및 상기 복수의 유성기어와 치합되도록 상기 복수의 유성기어를 감싸는 링 기어를 각각 구비하는 제1 및 제2 유성기어조립체를 갖추고,
    상기 원-웨이 클러치는 제1 유성기어조립체의 출력단에 설치되어 상기 제2 유성기어조립체의 입력단과 연결된 전기자전거용 구동 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로터의 중앙에는 수용공간이 형성되고,
    상기 제1 유성기어조립체는 상기 수용공간에 배치되어 상기 로터와 연결되고, 상기 제2 유성기어조립체는 상기 모터의 외측에 배치되는 전기자전거용 구동 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전기자전거의 휠에 설치되어 상기 모터와 감속기어유닛을 수용하는 모터 하우징을 더 구비하고,
    상기 제2 유성기어조립체로부터 감속된 회전력은 상기 링기어를 통하여 출력되되, 상기 링기어는 상기 모터 하우징과 함께 회전하도록 상기 모터 하우징에 설치되는 전기자전거용 구동 유닛.
  5. 전기자전거용 구동 유닛에 있어서,
    상기 전기자전거의 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 로터와 스테이터를 구비하는 모터;
    상기 로터와 함께 회전하는 회전축과 연결되어 회전력을 감속하는 복수의 기어를 갖춘 감속기어유닛; 및
    상기 모터의 회전력을 일방향으로만 전달하는 원-웨이 클러치;를 구비하고,
    상기 원-웨이 클러치는 상기 회전축에 설치되어 상기 감속기어유닛의 입력단과 연결된 전기자전거용 구동 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 감속기어유닛은 회전력을 전달받아 회전하는 선기어와, 상기 선기어의 주변에 배치되어 선기어와 치합되는 복수의 유성기어와, 상기 복수의 유성기어의 각 중심축과 연결되는 캐리어, 및 상기 복수의 유성기어와 치합되도록 상기 복수의 유성기어를 감싸는 링 기어를 각각 구비하는 제1 및 제2 유성기어조립체를 갖추고,
    상기 제1 및 제2 유성기어조립체는 순차적으로 배치되어 상기 제2 유성기어조립체로부터 감속된 회전력을 출력하는 최종 출력기어는 상기 링기어를 통하여 출력하도록 이루어진 전기자전거용 구동 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전기자전거의 휠에 설치되어 상기 모터 및 감속기어유닛을 수용하는 모터 하우징을 더 구비하고,
    감속된 회전력을 출력하는 상기 링기어는 상기 모터 하우징과 함께 회전하도록 상기 모터 하우징에 설치되는 전기자전거용 구동 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 로터의 중앙에는 수용공간이 형성되고,
    상기 제1 유성기어조립체는 상기 수용공간에 배치되어 상기 로터와 연결되고, 상기 제2 유성기어조립체는 상기 모터의 외측에 배치되는 전기자전거용 구동 유닛.
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KR20170003027U (ko) * 2016-02-19 2017-08-29 한양대학교 에리카산학협력단 전기자전거 휠

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