JP2018507822A

JP2018507822A - 加速減速ギア装置

Info

Publication number: JP2018507822A
Application number: JP2017563901A
Authority: JP
Inventors: キュンパーク，ジュン; ウォンセオ，ダル
Original assignee: Fxgear Co ltd
Current assignee: Fxgear Co ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: JP6509384B2; KR101749896B1; CN107250605B; EP3263949A4; US20180045279A1; WO2016137051A1; CN107250605A; EP3263949A1; KR20160104889A

Abstract

変速ギアの支持力を強化し、部品間の結合力を増大する方式で内部構造を改善することで、自転車の後輪のハブ軸に設置されて自転車の走行速度と移動距離とを平均２倍以上増加させることができ、自転車の車輪とクランクを小さく構成することができ、自転車の小型化及び軽量化を可能にすることができる自転車用加速減速ギア装置が開示されている。自転車用加速減速ギア装置のリングギアの中央内周面上には、複数のラッチ係止具が歯車式で一方向に向かうように互いに連結されるように形成され、前記リングギアの相対的に直径の大きい一側内周面上にはギア歯形が形成され、前記ギア歯形には複数のピニオンギアが前記リングギアの放射状内径に沿って公転するように噛み合って配置され、これと共に、前記ピニオンギアの中心には前記サンギアが噛み合うように配置され、前記サンギアの一側放射状外面上には複数の第１ラッチ挿入溝が形成され、前記第１ラッチ挿入溝には第１ラッチと第１ラッチスプリングとが配置され、前記第１ラッチは前記リングギアの前記ラッチ係止具に選択的に係止されるように配置される。

Description

本発明は走行速度の向上のための加速減速ギア装置に関し、さらに詳しくは、変速ギアの支持力を強化し、部品間の結合力を増大する方式で内部構造を改善することで、自転車の後輪のハブ軸に設置されて自転車の走行速度と移動距離を平均２倍以上増加させることができ、自転車の車輪とクランクを小さく構成することができ、自転車の小型化及び軽量化を可能にすることができる自転車用加速減速ギア装置に関する。

一般的に、自転車は、人が足で踏む力をペダル・クランク機構・チェーンを経て後輪に伝達する駆動原理が基本的な形態である。最近には、走行速度と状態によって変速比を変更し、より効率的な走行が可能に作られた自転車が一般化している。

変速機を変更するための構造としては、自転車の走行場所及び自転車の速度を向上させるためにペダルが設置されるクランク軸の一側に形成されるスプロケットや後輪の駆動車輪側に形成されるスプロケットの直径が異なるように設定された多段のスプロケットを設置して動力伝達媒体であるチェーンの位置を変更することができる変速装置が適用設置されている。

前記のように変速装置の例として、本出願人が既登録した韓国登録実用新案第２０‐０４５３２４６号（登録日：２０１１年０４月０８日）の走行速度の向上のための自転車用加速減速ギア装置が挙げられる。

前記韓国登録実用新案に開示された自転車用加速装置１００は、自転車の駆動車輪が設置されたハブ軸１２の中心線上にサンギア１０１が一体に設けられ、ギアカバー１０６の一側面にはサンギア１０１と噛み合うピニオンギア１０３が一体に形成された固定軸１０４からそれぞれ個別的に回転可能に設置される。前記ハブ軸１２線上から貫通されながら、ハブブッシュ１０２の一側を収容する形態でギアハウジング１０８が設置される。ギアハウジング１０８の放射状内面上には、前記ピニオンギア１０３が内接されるようにリングギア１０７が設けられる。

このように構成された自転車用加速減速ギア装置は、ペダル側の駆動チェーンギアと駆動車輪側のギアだけでチェーンを通じて走行する一般自転車または比較的小さな直径の車輪が設置された小型自転車に適用設置することにより、自転車の効率的な走行速度を高めて利用者にとって速度に対する満足感を提供することができるようになる。すなわち、ペダルを１回転させるのに必要とする同一の力に比べて速度を二倍以上に向上させるだけに、自転車の利用者にとって、ペダルを軽く踏んで走行することができる利便性を提供することになる。

一方、本出願人が改良発明した韓国登録特許第１０‐１０８９６８３号（登録日：２０１１年１１月２９日）には、自転車の加速減速ギア装置が開示されている。

前記韓国登録特許に開示された自転車用加速減速ギア装置において、変速機カバー２３０の内周縁の周りに複数のラッチ係止具２３１が形成され、中央開口部の周りにはベアリング挿入溝２３２が設けられ、前記ラッチ係止具２３１と前記ベアリング挿入溝２３２との間にはピニオンギアキャリア挿入溝２３３が提供され、前記ベアリング挿入溝２３２と前記ピニオンギアキャリア挿入溝２３３との間には複数のベアリングボール１１２が安着される。前記ピニオンギアキャリア挿入溝２３３に挿入されるピニオンギアキャリア２１０の放射状外面上には複数のラッチ２１１を収容するためのラッチ挿入溝２１５が形成される。サンギア１０１とピニオンギア１０３が回転可能に設置されるピニオンギアキャリア２１０の外周縁に形成されるラッチ２１１はラッチスプリング２２０によりピニオンギアキャリア２１０に弾力的に固定されて、変速機カバー２３０のラッチ係止具２３１に係止されるように挿入されて使用者が自転車のペダルを回して走行する場合にラッチスプリング２２０が一方向に向かうように形成されているラッチ２１１を同心円上の外側へ離脱されないように膨張されて円滑な走行が可能となる。

しかしながら、前述のような韓国登録特許における自転車の加速減速ギア装置では、変速機カバーの内部にラッチ係止具を形成し、ピニオンギアキャリアを別途に設けて配置し、変速機カバーの内部でサンギアとピニオンギアとのギア結合構造を支持するようにすることで、変速ギアの支持力が弱く、部品間の結合力が低下するという問題点があった。

本発明が解決しようとする技術的課題は、変速ギアの支持力を強化し、部品間の結合力を増大する方式で内部構造を改善することで、自転車の後輪のハブ軸に設置されて自転車の走行速度と移動距離を平均２倍以上増加させることができ、自転車の車輪とクランクを小さく構成することができ、自転車の小型化及び軽量化を可能にすることができる自転車用加速減速ギア装置を提供しようとするものである。

前述のような技術的課題を解決するために、本発明は、自転車の駆動車輪が設置されたハブ軸の雄ねじ部に締結固定され、一方向に向かうほど直径が減少するように多段で形成された変速機胴体、前記変速機胴体内に収容されるリングギア、サンギア、複数のピニオンギア、前記変速機胴体の外側に結合される変速機カバーを含む自転車用加速減速ギア装置において、前記リングギアは、前記変速機胴体の内部に安着されるように前記変速機胴体の形状に合わせて多段で形成され、前記リングギアの中央内周面上には複数のラッチ係止具が歯車式で一方向に向かうように互いに連結して形成され、前記リングギアの相対的に直径の大きい一側内周面上にはギア歯形が形成され、前記ギア歯形には複数のピニオンギアが前記リングギアの放射状内径に沿って公転するように噛み合って配置され、これと共に、前記ピニオンギアの中心には前記サンギアが噛み合うように配置され、前記サンギアの一側放射状外面上には複数の第１ラッチ挿入溝が形成され、前記第１ラッチ挿入溝には第１ラッチと第１ラッチスプリングとが配置され、前記第１ラッチは前記リングギアの前記ラッチ係止具に選択的に係止されるように配置されることを特徴とする自転車用加速減速ギア装置を提供する。

前記サンギアの放射状内径には、前記ハブ軸の雄ねじ部とねじ結合方式で締結されるように雌ねじ部が形成される。

前記変速機カバーが装着される方に対向する前記変速機胴体の他側にはラッチ胴体及びリングストッパーが順に配置され、前記リングストッパーの内面上には板スプリングが配置されることを特徴としている。

前記ラッチ胴体の放射状外面上には複数の第２ラッチ挿入溝が形成され、前記第２ラッチ挿入溝にはリングギアラッチが挿入して配置され、前記ラッチ胴体の放射状胴体の一側には複数の挿入溝が形成され、前記第２ラッチ挿入溝にリングギアラッチが挿入して配置された状態で前記挿入溝にはコイルスプリングとストップリングとが嵌められ、その上にはチェンジラッチが配置され、前記板スプリングは一部分が前記チェンジラッチを囲むように嵌められる方式で配置されることを特徴とする。

以上の説明のように、本発明によれば、既存の変速機カバーの内部に配置していたラッチ係止具をリングギアの内部の放射状内面上に形成し、サンギアの外面上にラッチ挿入溝とギア歯形を形成し、サンギアと複数のピニオンギアをリングギア内に共に配置して変速支持するように構成することで、自転車の後輪のハブ軸に設置されて自転車の走行速度と移動距離を平均２倍以上増加させることができ、自転車の車輪とクランクを小さく構成することができ、自転車の小型化及び軽量化が可能な効果を得ることができる。

本発明の好ましい一実施例による自転車用加速減速ギア装置の分解斜視図である。図１に図示された自転車用加速減速ギア装置の結合状態の断面図である。図１に図示された自転車用加速減速ギア装置の動作状態図であって、サンギアの一側放射状外面上に配置される第１ラッチの動作状態を示す図である。図１に図示された自転車用加速減速ギア装置の動作状態図であって、ラッチ胴体の放射状外面上に配置されるチェンジラッチの動作状態を示す図である。図１に示された自転車用加速減速ギア装置の動作状態図であって、ラッチ胴体の放射状外面上に配置されるチェンジラッチの動作状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい一実施例による自転車用加速減速ギア装置について詳しく説明する。

図１には、本発明の好ましい一実施例による自転車用加速減速ギア装置が図示されている。

図１によれば、本発明の好ましい一実施例による自転車の加速減速ギア装置３００は、自転車の駆動車輪が設置されたハブ軸３０１の雄ねじ部３０２に締結固定され、一方向に向かうほど直径が減少するように多段で形成された変速機胴体３１０、前記変速機胴体３１０内に収容されるリングギア３２０、サンギア３３０、複数のピニオンギア３４０、前記変速機胴体３１０の外側に結合される変速機カバー３５０を含む。

前記リングギア３２０は、変速機胴体３１０の内部に安着されるように変速機胴体３１０の形状に合わせて多段で形成され、リングギア３２０の中央内周面上には複数のラッチ係止具３２１が歯車式で一方向に向かうように互いに連結して形成され、リングギア３２０の相対的に直径の大きい一側内周面上にはギア歯形３２２が形成される。

前記リングギア３２０の内部にはロックリング３２３、サンギアリング３２４、ベアリング３２５、サンギア３３０、第１ベアリングボール３２６、ピニオンギア３４０が配置される。前記リングギア３２０の内部でギア歯形３２２には複数のピニオンギア３４０がリングギア３２０の放射状内径に沿って公転するように噛み合って配置され、これと共に、ピニオンギア３４０の中心にはサンギア３３０が噛み合うように配置される。第１ベアリングボール３２６は放射状外径にボールガイド溝が形成されたブッシュリング３２７の外面上で転がり可能に装着される。前記リングギア３２０の放射状外面上には第２ベアリングボール３２８が転がり可能に装着される。

サンギア３３０の放射状内径にはハブ軸３０１の雄ねじ部３０２とねじ結合方式で締結されることができるように雌ねじ部３３５が形成される。サンギア３３０の一側放射状外面上には複数の第１ラッチ挿入溝３３１が形成される。第１ラッチ挿入溝３３１には、第１ラッチ３３２と第１ラッチスプリング３３３が配置される。第１ラッチ挿入溝３３１に第１ラッチ３３２が第１ラッチスプリング３３３によって固定支持される方式で挿入して配置される。

複数のピニオンギア３４０は、サンギア３３０と噛み合うようにサンギア３３０の外周縁に配置される。ピニオンギア３４０の内部にはベアリングニードル３４１がそれぞれ配置され、ベアリングニードル３４１には変速機カバー３５０の一側内部面から突出して形成されたピニオンギア回転軸３５１が挿入される。

前記変速機胴体３１０の放射状外面上にはコグキャリア３６０が装着され、その上には直径が互い異なる複数のチェーンギアＣ１〜Ｃ１０が配置され、これらの間にはスペーサＳ１〜Ｓ５が配置される。チェーンギアＰ１〜Ｐ１０は、ギア変速によって駆動チェーンギアからチェーンの選択的な噛み合いとして変速させることができるようになっている。

図２には、本発明の好ましい一実施例による自転車の加速減速ギア装置３００の結合状態が示されている。

図１及び図２によれば、前記変速機カバー３５０が装着される方に対向する変速機胴体３１０の他側にはラッチ胴体３８０及びリングストッパー３９０が順に配置される。リングストッパー３９０の内面上には板スプリング３９２が配置される。

ラッチ胴体３８０の放射状外面上には複数の第２ラッチ挿入溝３８２が形成され、第２ラッチ挿入溝３８２にはリングギアラッチ３８４が挿入して配置される。ラッチ胴体３８０の放射状胴体の一側には複数の挿入溝３８１が形成される。第２ラッチ挿入溝３８２にリングギアラッチ３８４が挿入して配置された状態で前記挿入溝３８１にはコイルスプリング３７０とストップリング３７２とが嵌められる。その上にはチェンジラッチ３８６が配置される。前記板スプリング３９２は一部分がチェンジラッチ３８６を囲むように嵌められる方式で配置される。リングストッパー３９０の中央には軸挿入孔３９１が貫通して形成され、軸挿入孔３９１にはハブ軸３０１の末端部３０３が挿入される。

下記では、前述のように構成された本発明の好ましい実施例による自転車用加速減速ギア装置３００の作動過程を簡略に説明する。

図３〜図５には、前述のように構成された本発明の好ましい実施例による自転車用加速減速ギア装置の動作状態が示されている。

図３〜図５によれば、自転車の運転者が自転車の走行を実施すると、自転車のペダルとアームとの有機的作用により自転車のハブ軸３０１が回転するようになり、それによりハブ軸３０１に結合されたサンギア３３０が回転するようになり、サンギア３３０に同心円上で噛み合うように結合されたピニオンギア３４０も回転するようになって、変速機胴体３１０上に装着されたチェーンギアＣ１〜Ｃ１０も回転して駆動される。

この時、ハブ軸３０１と直速で連結されたサンギア３３０は、ペダル側の駆動チェーンギアが１回転する時、駆動車輪を３倍速以上に徐々に速度を高めることができるようになる。ピニオンギア３４０はリングギア３２０の周りを公転しながら、ここで加えられる回転力をサンギア３３０に倍速で伝達してサンギア３３０と同一軸上に連携された駆動車輪のハブ軸３０１を速い速度で回転することができるようにする。

詳しく説明すれば、図３に示したように、使用者が正回転の際に自転車の変速比を３倍速に変速しようとして変速レバーを操作すると、サンギア３３０の外周縁の一側に配置される第１ラッチ３３２は第１ラッチスプリング３３３によってサンギア３３０の放射状外面上で弾力的に固定されて、リングギア３２０の一側放射状内面に一方向に形成される楔状のラッチ係止具３２１に係止されずにラッチ係止具３２１の末端部に擦れるように接触しながら、反時計回り方向に回転することになる。この時、図５に示されたように、チェンジラッチ３８６が移動することになり、それによって板スプリング３９２の延長部により支持されていたリングギアラッチ３８４が上に上がってリングギア３２０の一側放射状内面に一方向に形成されているラッチ係止具３２１に係止されることになる。リングギア３２０の一側放射状内面に一方向に形成されているラッチ係止具３２１は走行方向に高く形成されており、逆走行方向に低く形成されているため、リングギア３２０は正方向に円滑に回転が可能であり、２．８〜３倍速の迅速な走行ができるようになる。

一方、使用者が正回転の際に自転車の変速比を１：１に変速しようとして変速レバーを操作すると、図４に示したように、チェンジラッチ３８６が原位置に移動することになり、それによって板スプリング３９２の延長部により支持されていたリングギアラッチ３８４が下に下降してリングギア３２０の一側放射状内面に一方向に形成されているラッチ係止具３２１から離脱される。それにより、リングギアラッチ３８４はリングギア３２０の回転方向に沿って回転することになる。この時、サンギア３３０の外周縁の一側に配置される第１ラッチ３３２は、リングギア３２０の一側放射状内面に一方向に形成されている楔状のラッチ係止具３２１に係止されることになり、リングギア３２０とサンギア３３０とが互いに回らないようにしてピニオンギア３４０を押しながら回転させて、結局１：１の回転比で回転することになるものである。

一方、使用者が自転車のペダルを反対方向に回す場合には、第１ラッチ３２２は第１ラッチスプリング３３３により外側方向に離脱されてラッチ係止具３２１に堅固に係止されるされ、リングギア３２０は逆方向に回転するようになり、リングギア３２０とサンギア３３０とが互いに回らないようにしてピニオンギア３４０を押しながら回転させて、１：１の回転比で回転することになる。それにより、リングギア３２０を正方向や逆方向に自在に回転が可能であり、ペダルを正方向に回転したり、逆方向に回転しても引っ掛かりや衝撃がなく円滑に回転可能となる。

以上のように本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野において熟練した当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解すべきである。

Claims

自転車の駆動車輪が設置されたハブ軸（３０１）の雄ねじ部（３０２）に締結固定され、一方向に向かうほど直径が減少するように多段で形成された変速機胴体（３１０）、前記変速機胴体（３１０）内に収容されるリングギア（３２０）、サンギア（３３０）、複数のピニオンギア（３４０）、前記変速機胴体（３１０）の外側に結合される変速機カバー（３５０）を含む自転車用加速減速ギア装置（３００）において、
前記リングギア（３２０）は、前記変速機胴体（３１０）の内部に安着されるように前記変速機胴体（３１０）の形状に合わせて多段で形成され、前記リングギア（３２０）の中央内周面上には複数のラッチ係止具（３２１）が歯車式で一方向に向かうように互いに連結されるように形成され、前記リングギア（３２０）の相対的に直径の大きい一側内周面上にはギア歯形（３２２）が形成され、前記ギア歯形（３２２）には複数のピニオンギア（３４０）が前記リングギア（３２０）の放射状内径に沿って公転するように噛み合って配置され、これと共に、前記ピニオンギア（３４０）の中心には前記サンギア（３３０）が噛み合うように配置され、前記サンギア（３３０）の一側放射状外面上には複数の第１ラッチ挿入溝（３３１）が形成され、前記第１ラッチ挿入溝（３３１）には第１ラッチ（３３２）と第１ラッチスプリング（３３３）とが配置され、前記第１ラッチ（３３２）は、前記リングギア（３２０）の前記ラッチ係止具（３２１）に選択的に係止されるように配置されることを特徴とする自転車用加速減速ギア装置。
前記サンギア（３３０）の放射状内径には、前記ハブ軸（３０１）の雄ねじ部（３０２）とねじ結合方式で締結されることができるように雌ねじ部（３３５）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自転車用加速減速ギア装置。
前記変速機カバー（３５０）が装着される方に対向する前記変速機胴体（３１０）の他側にはラッチ胴体（３８０）及びリングストッパー（３９０）が順に配置され、前記リングストッパー（３９０）の内面上には板スプリング（３９２）が配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の自転車用加速減速ギア装置。
前記ラッチ胴体（３８０）の放射状外面上には複数の第２ラッチ挿入溝（３８２）が形成され、前記第２ラッチ挿入溝（３８２）にはリングギアラッチ（３８４）が挿入して配置され、前記ラッチ胴体（３８０）の放射状胴体の一側には複数の挿入溝（３８１）が形成され、前記第２ラッチ挿入溝（３８２）にリングギアラッチ（３８４）が挿入して配置された状態で前記挿入溝（３８１）にはコイルスプリング（３７０）とストップリング（３７２）とが嵌められ、その上にはチェンジラッチ（３８６）が配置され、前記板スプリング（３９２）は一部分が前記チェンジラッチ（３８６）を囲むように嵌められる方式で配置されることを特徴とする請求項３に記載の自転車用加速減速ギア装置。