KR0145826B1 - 자전거 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거 구동장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자전거 구동장치는 페달구동을 크랭크축 회전에 기여하는 구간만 수행하도록 하여 효율적으로 자전거를 구동하도록 된 것으로, 체인기어 림(rim)을형성하고 크랭크축에 상기 림을 접촉구동하는 구동하는 구동부와, 회전축의 부시상에 회전자재하게 장착된 제1기어장치를 지니며, 중간기어장치를 통하여 상기 제1기어장치가 연동하는 제2기어장치가 회전축의 일단부에 제공되어 일측의 크랭크축을 시계방향으로 회전시키면 체인기어가 구동됨과 함께 제2기어장치가 반대방향으로 구동되어 반대측 크랭크축이 상승위치로 올라가도록 되어있으며, 크랭크축은 100-200°의 범위에서 동작하도록 구성되어 있다.

Description

자전거 구동장치

제1도는 본 발명에 따른 자전거 구동장치를 나타낸 분리 사시도

제2도는 본 발명의 결합사시도.

제3도는 본 발명에 따른 구동장치의 일부분인 제2베벨기어와 구동부를 나타낸 사시도

제4도는 본 발명에 따른 구동장치의 우측페달의 운동상태를 중심으로 나타낸 종단면도.

제5도는 본 발명에 따른 구동장치의 좌측페달의 운동상태를 중심으로 나타낸 종단면도.

제6도는 본 발명에 다른 제1베벨기어와 제2베벨기어 사이에 설치되는 고정몸체와 중간 베벨기어를 도시한 도면

제7도는 본 발명에 따른 구동장치의 결합상태를 도시한 전체 평 단면도.

제8도는 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타낸 결합사시도.

제9도는 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 좌, 우측페달과 베벨기어 및 래칫휘일간의 결합상태를 나타낸 결합도.

제10도는 제9도로부터 회전이동된 상태를 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2:부시 3:우측페달

3':좌측페달 4:우측페달대

4':좌측페달대 5:회전축

6:체인기어 7:림

8:체인기어니 9,9':구동부

10:제1베벨기어 11:제2베벨기어

12:고정몸체 12a:삽입공

14,14':중간베벨기어 15,15':구름베이링

17,17':가이드부재 17a,17'a:개구부

17b,17'b:수용공간부 17c,17'c:경사면

18,18':스프링지지부 19,19',22,22':스프링

20:래칫휘일 21,21':포올

30:지지대

본 발명은 자전거 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자전거의 후륜에 체인을 통해 연결된 체인 기어를 효율적으로 구동하기 위한 자전거 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자전거 구동장치는 크랭크축의 단부에 연결된 페달을 사용자가 밟아 회전력을 일으켜 체인기어를 회전시키며, 체인기어의 외주면에 형성된 톱니에 일단이 맞물리고, 타단은 후륜측에 고정된 휠에 결합되어 체인에 전달된 힘에 의해 후륜을 회전시키게 된다.

그런, 크랭크 축 회전운동의 상사점과 하사점 부근에서는 사용자가 페달에 가하는 힘이 크랭크축을 회전시키는데 기여하지 못하게 되어 힘의 낭비 및 효율적 전달이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

즉, 페달이 크랭크축의 상사점과 하사점에 있으며, 회전운동에 기여하지 못하고 많은 저항(바람, 언덕, 과중한 짐등)이 있을때에는 자전거는 속도가 저하되며, 이 저하된 속도를 높이기 위해서 더 많은 힘을 가해야 되고, 다시 회전운동에 기여하지 못하여 속도가 줄고하는 악순환이 끊임없이 연속되며, 결국, 저항이 심하면 정지하거나 힘이 지나치게 많이 소요된다는 것이다.

종래의 단점들을 개선하기 위해 한국 실용공고 제 88-859호, 제90-1366호, 제91-345호, 제91-891호에 개시된 바와 같이, 지렛대의 원리를 이용하거나 체인기어와 체인을 2쌍씩 이용하여 양측의 페달이 독립하여 동작하도록 하는 기술 및 크랭크 축의 역방향 회전시에도 자전거는 전진되도록 하는 기술등이 제안되었으나, 이들 선행기술들은 구조가 복잡하고, 소음이 크며, 실용적이지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 최소의 힘으로 최대의 구동력을 얻을 수 있도록 하는 자전거 구동장치를 제공함에 발명의 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 사용자의 페달구동을 크랭크축 회전에 기여하는 구간만 수행하도록 하여 효율적으로 자전거를 구동할 수 있는 자전거 구동장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 좌,우측페달을 좌,우측페달의 페달대의 단부에 갖추어진 부시 및 회전축을 관통하여 결합되는 체인기어와, 이 체인기어의 림 안쪽으로 구비되는 제1베벨기어와, 이 제1베벨기어의 상부에 위치하면서 상기 우측페달대에 고정되는 구동부와, 제1베벨기어 앞쪽에 배치도는 고정몸체와, 이 고정몸체의 다음에 갖추어지는 제2베벨기어와, 이 제2베벨기어의 하부에 지지대를 통해 연결,고정되는 구동부와, 상기 고정몸체와 양측에 형성된 삽입공에 끼워져 회전하는 중간 베벨기어로 구성되며, 상기 부시는 체인기어, 제1베벨기어 및 고정몸체에 삽입되어 있으며, 부시의 내부를 관통하는 회전축은 제2베벨기어까지 삽입되어 회전되도록 되어 있는 것으로, 좌측 또는 우측페달을 밟으면, 어는 한쪽의 페달이 소정의 각도로만 상하운동을 하도록 하여 자전거의 구동력이 발생되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 제1 및 제2베벨기어의 상부 및 하부에 갖추어지는 구동부 대신에 래칫휘일 및 포올을 이용하여 동력을 전달할 수 있도록 함을 다른 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 자전거 구동장치를 나타낸 분리 사시도로서, 도시된 바와 같이, 좌,우측페달(3)(3')을 좌,우측페달(3)(3')의 페달대(4)(4')의 단부에 갖추어진 부시(2) 및 회전축(5)을 관통하여 결합되는 체인기어(6)와, 이 체인기어(6)의 림(7) 안쪽으로 구비되는 제1베벨기어(10)와, 이 제1베벨기어(10)의 상부에 위치하면서 상기 우측페달대(4)에 고정되는 구동부(9)와, 제1베벨기어(10)의 앞쪽에 배치되는 고정몸체(12)와, 이 고정몸체(12)의 다음에 갖추어지는 제2베벨기어(11)와, 이 제2베벨기어(11)의 하부에 지지대(9'a)를 통해 연결,고정되는 구동부(9')와 상기 고정몸체(12)의 양측에 형성된 삽입공(12a)에 끼워져 상기 회전하는 중간베벨기어(14)(14')로 구성되어 있다.

상기 부시(2)는 체인기어(6), 제1베벨기어(10) 및 고정몸체(12)에 삽입되어 있으며, 부시(2)의 내부를 관통하는 회전축(5)은 제2베벨기어(11)까지 삽입되어 회전되도록 되어 있다.

또한, 상기 구동부(9)(9')는 체인기어(6)의 림(7)이 삽입되어 있는데, 그 구성을 살펴보면 제3도에 도시된 바와 같이, 사각을 이루는 가이드 부재(17)(17')의 일면에는 개구부(17a)(17'a)가 형성되고, 이 개구부(17a)(17'a)에 연하여 그 안쪽에 수용공간부(17b)(17'b)가 형성되고, 이 수용공간부(17b)(17'b)의 양측면에는 경사면(17c)(17'c)이 형성되며, 경사면(17c)(17'c)의 상부에는 스프링지지부(18)가 형성되어 스프링(19)(19') 및 그 하부에 구름베어링(15)(15')이 형성되어 있다.

또한, 상기 구동부(9)(9')의 배치상태는 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이, 반대로 배치되어 있다.

한편, 본 발명은 다른 실시예로서, 제8도에 도시된 바와 같이, 체인휘일(6)의 일면에 형성된 림(7)의 형태를 달리하여 래칫휘일(20)을 형성하고, 이 래칫휘일(20)의 양측에는 일측방향으로만 걸리도록 하는 포올(21)(21')이 형성되며, 한쪽 포올(21)은 페달대(4)에 연결되고, 다른쪽 포올(21')은 제2베벨기어(11)의 일면에 부착,고정된 지지대(30)를 통해 연결되어 있는 구조이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 먼저 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구동장치를 장착한 상태에서 우측페달(3)를 밟는 경우를 예를들어 설명한다.

즉, 우측페달(3)을 밟으면, 우측페달(3)이 하향 이동하게 되는데, 그러면 우측페달(3)과 연결된 우측 페달대(3')가 동시에 하향 이동하게 되고, 이때 상기 우측페달대(3')의 단부에는 각각 구동부(9) 및 제1베벨기어(10)가 연결되어 있어 구동부(9)가 회전이동한다.

상기 제1베벨기어(10)의 회전으로 중간에 개재된 고정몸체(12)의 삽입공(12a)을 통해 구비된 중간 베벨기어(14)가 맞물려 있어 이 중간 베벨기어(14)가 회전하게 된다.

그러면, 이 중간 베벨기어(14)의 반대편 측에 맞물려 있는 제2베벨기어(11)가 역회전하게 된다. 이 제2베벨기어(11)가 역회전하게 된다. 이 제 제2베벨기어(11)의 회전에 따라 일단에 지지대(9'a)를 통해 연결된 구동부(9')가 움직이게 된다. 이때, 제2베벨기어(11)의 하단부에 위치하고 있는 중간 베벨기어(14')도 동시에 맞물려 회전하게 된다.

여기서, 제2베벨기어(11)의 회전에 따라 그 중앙에 구비된 회전축(5)이 회전하게 되며, 그에따라 이 회전축(5)의 일단에 구비된 좌측페달대(4')가 회전이동하여 상승하게 된다.

상기 구동부(9)(9')의 움직임에 따라 체인기어(6)가 회전하게 되는데, 이는 제4도에 도시된 바와 같이, 구동부(9)의 개구부(17a)를 통해 체인기어(6)의 일면에 형성된 림(7)이 끼워져 있으며, 이 림(7)을 중심으로 좌,우에 각각 구름베이링(15) 및 스프링(19)이 설치되어 있다.

상기 구름베이링(15)은 스프링(19)의 탄지를 받으면서 수용공간부(17b)의 경사면(17c)에 지지되어 있으면서 이동하도록 되어 있다.

다시말해서, 우측페달(3)의 하향 이동에 따라 구동부(9)자체가 이동하는데, 이때 구동부(9)안에 개재된 림(7)과 구름베이링(15)이 경사면(17c)내에서 스프링(19)에 의해 림(7)에 밀착되어 있다. 따라서, 구동부(9)가 하향 이동함에 따라 상방향으로 좁게 경사면(17c)이 형성되어 있어 구름베이링(15)과 림(7)이 더욱 밀착되어 구동부(9)의 이동에 따라 림(7)도 동시에 회전,이동하게 되는 것이다.

따라서, 림(7)과 일체로 형성된 체인기어(6)도 동시에 회전,이동하게 되어 체인기어(6)의 체인기어니(8)을 통해 체인(미도시)이 자전거의 후륜(미도시)과 연결되어 구동력이 전달되므로써 자전거가 전진할 수 있는 것이다.

이러므로써, 운전자가 한쪽 페달을 밟으면, 그 반대편의 페달이 별도의 힘을 가하지 않더라도 상승하게 되므로 운전자는 단지 페달을 밟기만 하면 되기 때문에 종래에 비하여 자전거를 구동시키는데, 힘의 소모가 줄어든다. 즉, 페달의 구동동작시, 종래와 같이 회전식이 아니라 거의 수직 승하강작동으로 이루어지면서, 불필요한 부분에서의 힘의 소모를 제거하여 최적의 구동력만을 얻어 사용할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 다른 실시예로서, 제8도 및 제9도에 도시된 바와 같이, 체인휘일(6)의 일면에 형성된 림(7)의 형태를 달리하여 래칫휘일(20)을 형성하고, 이 래칫휘일(20)의 양측에는 일측방향으로만 걸리도록 하는 포올(21)(21')이 형성되며, 한쪽 포올(21)은 페달대(4)에 연결되고, 다른쪽 포올(21')은 제2베벨기어(11)의 일면에 부착, 고정된 지지대(30)를 통해 연결되어 있어 제9도에 도시된 바와 같이, 우측페달(3)을 밟으면, 우측페달대(4)에 연결된 포올(21)이 래칫휘일(20)을 따라 이동하는데, 래칫휘일(20)과 걸려있어 래칫휘일(20)을 회전이동시킨다. 따라서, 체인기어(6)가 동시에 회전이동하게 되는 것이다.

여기서, 제2베벨기어(11)에 일측에 연장되어 연결된 지지대(30)를 통해 다른 포올(21')이 구비되어 있어 이 포올(21')은 제1베벨기어(10) 및 중간에 개재된 고정몸체(12)를 매개로 하여 중간 베벨기어(14)(14')와 서로 맞물려 있어 우측페달(3)이 하향 이동함에 따라 제2베벨기어(11)의 회전에 의해 래칫휘일(20)을 따라 걸려 돌아가지 않고 동력전달이 이루어지지 않는 상태로 래칫휘일(20)의 원주방향으로회전이동하여 제10도에 도시된 바와 같이, 이동하게 되는 것이다. 여기서, 상기 포올(21)(21')에는 스프링(22)(22')이 탄설되어 있어 포올(21)(21')이 래칫휘일(20)을 따라 이동할 때, 복원력을 주도록 한다.

결국, 본 발명에 따른 자전거 구동장치는 우측페달대(4)의 하향 이동에 따라 반대편이 자리잡고 있는 좌측페달대(4')는 상향 이동하게되는 것이다. 상향 이동된 좌측페달대(4')를 다시 하향 이동시키는 경우에는 우선적으로 회전축(5)이 회전하게 되고, 이 회전력은 곧바로 제2베벨기어(11)를 회전시키는 힘으로 작용하며, 그에따라 상기 좌측페달(3)을 밟은 경우의 역순으로 각 부품이 회전이동하게 되어 결국, 좌측페달대(4')는 상승하게 되는 것이다.

위와 같이, 본 발명은 자전거를 구동함에 있어서 양쪽에 자리잡고 있는 페달중 어느 하나를 밟으면, 반대편의 페달은 반대방향으로 상승 또는 하강하게 되어 운전자가 작은 힘으로 자전거를 구동시킬 수 있는 것이다.

따라서, 종래와 같이 언덕길 등을 오를 때, 무리한 힘이 가해지지 않고, 간편하게 자전거를 구동시킬 수 있어 구동력이 매우 상승된 자전거가 구현되는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 통상의 자전거에 있어서, 좌,우측페달(3)(3')을 좌,우측페달(3)(3')의 페달대(4)(4')의 단부에 갖추어진 부시(2) 및 회전축(5)을 관통하여 결합되는 체인기어(6)와, 이 체인기어(6)의 림(7) 안쪽으로 구비되는 제1베벨기어(10)와, 이 제1베벨기어(10)의 상부에 위치하면서 상기 우측페달대(4)에 고정되는 구동부(9)와, 제1베벨기어(10)의 앞쪽에 배치되는 고정몸체(12)와, 이 고정몸체(12)의 다음에 갖추어지는 제2베벨기어(11)와, 이 제2베벨기어(11)의 하부에 지지대(9'a)를 통해 연결,고정되는 구동부(9')와 상기 고정몸체(12)의 양측에 형성된 삽입공(12a)에 끼워져 상기 회전하는 중간베벨기어(14)(14')로 구성되는 한편, 상기 구동부(9)(9')는 체인기어(6)의 림(7)이 삽입되어 있으면서 가이드 부재(17)(17')의 일면에는 개구부(17a)(17'a)가 형성되고, 이 개구부(17a)(17'a)에 연하여 그 안쪽에 수용공간부(17b)(17'b)가 형성되고, 이 수용공간부(17b)(17'b)의 양측에는 경사면(17c)(17'c)이 형성되며, 경사면(17c)(17'c)의 상부에는 스프링지지부(18)가 형성되어 스프링(19)(19') 및 그 하부에 구름베어링(15)(15')이 형성되어 있고, 상기 부시(2)는 체인기어(6), 제1베벨기어(10) 및 고정몸체(12)에 삽입되어 있으며, 부시(2)의 내부를 관통하는 회전축(5)은 제2베벨기어(11)까지 삽입되어 회전되도록 되어 있고, 상기 구동부(9)(9')의 배치상태는 서로 반대방향으로 배치되어 하나의 림(7)상에서 2개의 구동부(9)(9')가 동시에 역운동을 하여 추진되도록 한 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 체인휘일(6)의 일면에 형성된 림(7) 대신의 래칫휘일(20)을 형성하고, 이 래칫휘일(20)의 양측에는 일측방향으로만 걸리도록 하는 포올(21)(21')이 형성되며, 한쪽 포올(21)은 페달대(4)에 연결되고, 다른쪽 포올(21')은 제2베벨기어(11)의 일면에 부착, 고정된 지지대(30)를 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.