KR0160371B1 - 자전거용 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거의 페달회전에 의한 동력을 기어시스템에 의하여 앞차축에서 뒷차축으로 전달하는 자전거용 동력전달장치에 관한 것으로서, 체인에 의한 동력전달방식의 문제를 해결하며 변속이 가능한 자전거 동력전달장치를 얻기 위한 것인바, 본 발명의 자전거용 동력전달장치는 뒷차축으로 전달되는 회전비를 증가시키는 크기가 축소된 제1 베벨기어가 장착된 앞차축의 증속기어부와, 필요에 따라 자전거의 속력을 조정할 수 있는 제2 베벨기어가 장착된 뒷차축의 변속기어부와, 상기 증속기어부와 변속기어부사이에 설치되어 앞차축으로부터 뒷차축으로 동력을 전달 하도록 증속기어부의 제1 베벨기어와 변속기어부의 제2 베벨기어에 맞물리는 제1 및 제2 피니언기어가 전후에 장착된 샤프트를 구성 장착함으로써, 일반적인 체인동력전달방식 자전거의 전후 스프로킷 비율만큼 증속하면서도 크기가 작고 변속이 가능한 뛰어난 특징이 있다.

Description

자전거용 동력전달변속장치

본 발명은 자전거의 페달회전에 의한 동력을 기어시스템에 의하여 앞차축에서 뒷차축으로 전달하는 자전거용 동력전달장치에 관한 것이다.

종래에는 자전거의 페달을 회전시킴으로서 발생하는 동력을 스프로킷과 체인에 의해 뒷바퀴로 전달하고, 상기 뒷바퀴의 회전에 의해 자전거가 앞으로 추진되는 체인동력전달장치가 사용되어 왔다.

또한, 체인 안인 기어에 의해 동력을 전달하는 것으로 베벨기어를 이용시 페달과 일축으로 된 구동부인 베벨기어의 크기가 커야 빠른 회전속도를 뒷차축에 전달했다.

그러나, 상기와 같은 방식은 동력의 손실이 발생하게 되고, 체인에 묻은 먼지. 모래등이 상기 윤활유속에 함유되어 체인이 빨리 마모되며, 체인과 스프로킷에 사용되는 윤활유가 탑승자의 옷에 묻는 경우는 물론 상기 스프로킷에서 체인이 이탈되는 경우도 자주 발생하는 등의 문제점이 있었다.

기존의 기어식인 자전거 스프로킷의 크기 만한 베벨기어가 장착되므로 크기가 커지며, 주행시 페달에 걸리는 저항의 힘이 크므로 작은 턱이나 장애물에 걸려쉽게 저항을 이기지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 페달회전에 의한 동력을 손실없이 뒷바퀴로 전달할 뿐만 아니라 체인의 이탈 등 체인동력전달방식을 자전거의 전후 스프로킷 비율만큼 증속하면서도 크기가 작고 변속이 가능한 자전거용 돌력전달장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자전거용 동력전달장치는 베벨기어의 크기를 축소시킴과 함께 뒷차축으로 전달되는 회전비를 증가시키는 앞차축의 증속기어부와, 필요에 따라 자전거의 속력을 조정할 수 있는 뒷차축의 변속기어부와, 상기 증속기어부와 변속기어부사이에 설치되어 앞차축으로부터 뒷차축으로 동력을 전달하는 샤프트를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

제1도는 본 발명의 동력전달장치가 장착된 자전거의 측면도.

제2도는 본 발명의 실시예인 동력전달장치를 개략적으로 도시한 요부사시도.

제3도는 본 발명의 실시예에 있어서 페달에 연결된 증속기어부만을 분리하여 도시한 일부단면도.

제4도는 본 발명의 실시예에 있어서 뒷차축허브에 장착된 변속기어부만을 분리하여 도시한 일부단면도.

제5도 (a),(b),(c)는 제4도의 변속기어부 내부에 설치된 변속가이드가 중속, 고속 및 저속에 따라 작동되는 상태를 도시한 일부단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 페달 2 : 제1 베벨기어

3 : 제1피니언기어 4 : 샤프트

5 : 제2피니언기어 6 : 제2 베벨기어

7 : 래칫 8 : 앞차축

9 : 뒷차축 10 : 증속기어부

11 : 플랜지 12,70 : 우성기어

13 :실린더부 14 : 종단기어

15 : 내치차부 16,100 : 하우징

17 : 베어링 20 : 샤프트

21 : 핀 22 : 그루브

30 : 변속기어부 40 : 입력회전체

41,51,91 : 제1 접속부 42, 52 : 제2 접속부

50 : 변속가이드 53,81 : 제3 접속부

54,62 : 제4 접속부 60 : 내치차기어

63,93 : 제6 접속부 80 : 태양기어회전체

83,92 : 제5 접속부 90 : 출력회전체

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 동력전달장치가 장착된 자전거의 측면도이고, 제2도는 본 발명의 실시예인 동력전달장치를 개략적으로 도시한 요부사시도이고, 제3도는 본 발명의 실시예에 있어서 페달에 연결된 증속기어부만을 분리하여 도시한 일부단면도이고, 제4도는 본 발명의 실시예에 있어서 뒷차축허브에 장착된 변속기어부만을 분리하여 도시한 일부단면도이고,제5도 (a),(b),(c)는 제4도의 변속기어부 내부에 설치된 변속가이드가 중속, 고속 및 저속에 따라 작동되는 상태를 도시한 일부단면도이다.

제2도와 제3도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 자전거용 동력전달장치는 앞차축(8)에 장착된 제1 베벨기어(2)와, 뒷차축에 장착된 제2 베벨기어(6)와, 상기 제1 및 제2 베벨기어(2,6) 사이에 설치되어 앞차축(8)으로부터 뒷차축(9)으로 동력을 전달하도록 제1 및 베2 베벨기어(2,6)와 맞물리는 제1 및 제2피니언기어(3,5)가 전후에 장착된 샤프트(4)를 구비하고 있다.

상기 샤프트(4)의 제1 및 제2피니언기어(3,5)는 상기 제1 및 제2 베벨기어(2,6)가 동일방향으로 회전되도록 제1 및 제2 베벨기어(2,6)의 상호 반대면에 접촉된다.

상기 제2 베벨기어(6)와 뒷차축(9)사이에는 뒷차축(9)이 전방으로만 회전하도록 일방향 래칫(7)과 래칫기어(7')가 설치되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 제1실시예에 의한 자전거용 동력전달장치의 작용을 설명한다.

먼저, 자전거의 페달(1)을 밟음에 따라 종래의 스프로킷을 대체하여 설치된 제1 베벨기어(2)가 회전하게 되고, 그에 따라 상기 제1 베벨기어(2)에 연결된 샤프트(4)가 회전하여 뒷차축(9)에 장착된 제2 베벨기어(6)를 회전시킴으로서 뒷차축(9)을 구동시키므로 자전거가 전방으로 주행하게 된다.

여기서, 상기 제2 베벨기어(6)와 뒷차축(9) 사이에는 일방향 래칫(7)이 개재 되어 있어서, 상기 베벨기어(6)가 역회전을 할 경우에는 뒷차축(9)에 동력이 전달되지 않는다.

또한, 제1 및 제2 베벨기어(2,6) 사이에 설치되어 동력을 전달하는 샤프트(4 )와 접촉하는 제1 베벨기어(2)의 접촉면(2')과 제2 베벨기어(6)의 접촉면(6')은 반대측면이므로, 상기 제1 및 제2 베벨기어(2,6)의 회전방향은 동일하다.

상기의 실시예는 체인동력전달방식의 문제점을 해결한 기어동력전달장치이지만, 전후 베벨기어(2,6)의 기어비는 종래의 체인동력전달장치에 있어서 대략 2.5:1인 전후 스프로킷비와 같아야 하므로 제1 베벨기어(2)의 크기가 커지게 되고, 또한 평지를 주행하는 경우, 언덕길을 올라가는 경우, 내리막길을 내려가는 경우 등에 있어서 각각의 상황에 따라 저속, 고속, 중속등 변속이 필요하다.

따라서, 제2도 내지 제4도에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 자전거용 동력전달장치는 제1 베벨기어(2)의 크기를 축소시킴과 함게 뒷차축(9)으로 전달되는 회전비를 증가시키는 앞차측(8)의 증속기어부(10)와, 필요에 따라 자전거의 속력을 조정할 수 있는 뒷차축(9)의 변속기어부(30)와, 상기 증속기어부(10)와 변속기어부(30)사이에 설치되어 앞차축(8)으로부터 뒷차축(9)으로 동력을 전달하는 샤프트(4)를 구비하고 있다.

상기 증속기어부(10)는 앞차축(8)과 일체로 형성되고 외주부내면에 내치차부(15)가 형성된 플랜지(11)와, 상기 플랜지(11)의 내치차부(15)에 맞물리는 위성기어(12)와, 태양기어의 역할을 하는 종단기어(14)가 일측에 형성되고 샤프트(4)에 동력을 전달하는 제1 베벨기어(2)가 타측에 형성되어 상기 종단기어(14)가 상기 위성기어(12)와 맞물리도록 앞차축(8)에 회전가능하게 베어링(17)을 개재하여 삽입되는 실린더부(13)와, 상기 증속기어부(10) 전체를 보호 및 커버하는 하우징(16)으로 구성되어 있다.

상기 샤프트(4)는 제1 베벨기어(2)로부터 제2 베벨기어(6)로 동력을 전달하도록 제1 및 제2 베벨기어(2,6)와 맞물리는 제1 및 제2 피니언기어(3,5)의 축에 형성된 그루브(22)와 결합되는 핀(21)을 구비하고 있다.

상기 변속기어부(30)는 제2피니언기어(5)로부터 전달되는 동력을 전달받는 제2 베벨기어(6)와, 역회전시 동력전달을 단절시키도록 상기 제2 베벨기어(6)와의 사이에 래칫(7)을 구비하고 회전력을 타부재에 전달하도록 중앙과 일측에 제1 및 제2 접속부(41,42)를 구비하여 뒷차축(9)에 회전가능하게 삽입된 입력회전체(40)와, 상기 입력회전체(40)로부터 회전력을 전달받도록 일측과 내부에 제1 및 제2 접속부(51,52)를 구비하고 타부재에 동력을 전달하도록 내면과 타측에 제3 및 제4 접속부(53,54)를 구비하여 뒷차축(9)을 중심으로 회전 및 좌우이동이 가능한 원통형의 변속가이드(50)와, 상기 변속가이드(50)로부터 동력을 전달받도록 일측에 제3 접속부(81)를 구비하고 원통부 중앙에 태양기어부(82)를 구비하며 타부재에 동력을 전달하도록 타측에 제5 접속부(83)를 구비한 태양기어회전체(80)와, 상기 태양기어회전체(80)의 태양기어부(82)와 맞물리는 위성기어(70)와, 상기 위성기어(70)와 맞물리도록 내면에 치차부(61)를 구비하고 상기 변속가이드(50)로부터 동력을 전달받도록 외부에 제4 접속부(62)를 구비하며 타부재에 동력을 전달하도록 일측에 제6 접속부(63)를 구비한 원통형의 내치차기어(60)와, 상기 입력회전체(40)로부터 동력을 전달받도록 일측에 제1 접속부(91)를 구비하고 상기 태양기어회전체(80)로부터 동력을 전달받도록 타측에 제5 접속부(92)를 구비하며 상기 내치차기어(60)로부터 동력을 전달받도록 타측 제6 접속부(93)를 구비하여 뒷차축에 동력을 전달하는 원통형의 출력회전체(90)와, 상기 변속기어부(30) 전체를 보호 및 커버하는 하우징(100)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 실시예에 의한 자전거용 동력전달장치의 작용을 설명한다.

먼저, 페달(1)의 회전에 의해 앞차축(8)과 함께 일체로 형성된 플랜지(11)가 회전하게 되고, 상기 플랜지(11)내면에 형성된 내치차부(15)와 맞물려 있는 위성기어(12)를 매개로하여 태양기어역할을 하는 실린더부(13)의 종단기어(14)를 회전시키게 되며, 그에 따라 상기 실린더부(13)의 일측에 일체로 형성되어 있는 제1 베벨기어(2)를 회전시킨다.

여기서, 상기 플랜지(11)의 내치차부(15)와 위성기어(12)와 종단기어(14)의 기어비에 의하여 앞차축(8)과 뒷차축(9)사이의 필요회전비를 뒷차축(9)에 전달할수 있게 된다. 예를 들어, 내치차부(15)와 위성기어(12)와 종단기어(14)의 기어비를 5:1:2로 할 경우 앞차축(8)과 뒷차축(9)의 회전비는 1:2.5로 되어 체인동력전달 방식의 전후 스프로킷비와 유사하게 된다.

상기 제1 베벨기어(2)로부터 전달된 동력은 제1피니언기어(3), 샤프트(4) 및 제2피니언기어(5)를 통하여 제2 베벨기어(6)에 전달되고, 제2 베벨기어(6)와 입력회전체(40)사이에 개재된 래칫(7)에 의해 전진방향으로의 동력만이 뒷차축(9)에 전달되어 자전거가 앞으로 주행하게 된다.

다음에, 제4도와 제5도에 의하여 뒷차축(9) 장착되어 있는 변속기어부(30)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 중속으로 주행할 경우, 제5도(a)에서와 같이 변속가이드(50)를 중속위치인 우측으로 이동시키면 입력회전체(40)의 제1 접속부(41)와 출력회전체(90)의 제1 접속부(91)사이에 변속가이드(50)의 제1 접속부(51)가 접속되고 상기 입력회전체(40)의 제2 접속부(42)는 변속가이드(50)의 제2 접속부(52)와 분리되어 입력회전체(40)의 회전력이 출력회전체(90)에 직접 전달되므로, 회전비의 변화없이 제2 베벨기어(6)의 회전수가 그대로 뒷차축(9)에 전달된다. 이 때의 동력전달경로는 제5도(a)의 A선과 같이 입력회전체(40), 축력회전체(90)의 순서이다.

다음에, 고속으로 주행할 경우, 제5도(b)에서와 같이 변속가이드(50)를 고속위치인 중앙으로 이동시키면, 상기 변속가이드(50)의 제1 접속부(51)가 입력회전체(40)와 출력회전체(90)의 제1접속부(91)에서 이탈되고 입력회전체(40)의 제2 접속부(42)와 변속가이드(50)의 제2 접속부(52)가 접속되고 변속가이드(50)의 제4 접속부(54)와 내치차기어(60)의 제4 접속부(62)가 접속되고 상기 내치차기어(60)의 치차부(61)에 맞물린 위성기어(70)와 태양기어회전체(80)를 매개로 하여 제5 접속부(83,93)를 통해 출력회전체(90)를 회전시킨다.

여기서, 동력의 전달경로는 제5도(c)의 A선과 같이 입력회전체(40), 변속가이드(50), 내치차기어(60), 위성기어(70), 태양기어회전체(80), 그리고 출력회전체(90)의 순서이므로, 상기 앞차측(8)의 증속기어부(10)의 작동원리와 동일한 원리로 작동하여 상기 내치차기어(60)와 위성기어(70)와 태양기어회전체(80)의 기어비에 의해 출력회전체(90)의 회전수를 입력회전체(40)의 회전수보다 증가시켜서 주행속력을 증가시키게 된다.

다음에, 언덕길을 주행할 때와 같이 저속으로 주행할 경우, 제5도(c)에서와 같이 변속가이드(50)를 저속위치인 좌측으로 이동시키면, 입력회전체(40)의 제1 접속부(41)와 변속가이드(50)의 제4 접속부(54)는 분리되고, 변속가이드(50)의 제3 접속부(53)는 태양기어회전체(80)의 제3 접속부(81)와 접속되고, 상기 태양기어회전체(80)와 맞물린 위성기어(70)를 매개로하여 내치차기어(60)를 회전시키고, 상기 내치차기어(60)의 제6 접속부(63)를 통해 출력회전체(90)를 회전시킨다.

여기서, 동력전달경로는 제5도(c)의 A선과 같이 입력회전체(40), 변속가이드(50), 태양기어회전체(80), 위성기어(70), 내치차기어(60), 그리고 출력회전체(90)의 순서이므로, 상기 앞차축(8)의 증속기어부(10)의 작동원리를 역으로 작동시킨것과 동일하여, 상기 태양기어회전체(80)와 위성기어(70)와 내치차기어(60)의 기어비에 의해 출력회전체(90)의 회전수를 입력회전체(40)의 회전수보다 감소기키므로 주행속력이 감소된다.

본 발명은 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 자전거용 동력전달장치는 페달회전에 의한 동력을 손실없이 뒷바퀴로 전달할 뿐만 아니라 체인의 이탈 등 체인동력전달방식에 따른 문제점을 해결할 수 있고, 베벨기어의 크기를 축소시킴과 함께 뒷차축으로 전달되는 회전비를 증가시키는 앞차측의 증속기어부와 필요에 따라 자전거의 속력을 조정할 수 있는 뒷차축의 변속기어부와, 상기 증속기어부와 변속기어부사이에 설치되어 앞차축으로부터 뒷차축으로 동력을 전달하는 샤프트를 구비하고 있으므로, 일반적인 체인동력전달방식 자전거의 전후 스프로킷 비율만큼 증속하면서도 크기가 작고 변속이 가능한 뛰어난 효과가 있으므로 자전거산업발전상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 뒷차축(9)으로 전달되는 회전비를 증가시키는 크기가 축소된 제1 베벨기어(2)가 장착된 앞차축(8)의 증속기어부(10)와, 필요에 따라 자전거의 속력을 조종할 수 있는 제2 베벨기어(6)가 장착된 뒷차축의 변속기어부(30)와, 상기 증속기어부(10)와 변속기어부(30)사이에 설치되어 앞차축(8)으로부터 뒷차축(9)으로 동력을 전달하도록 증속기어부의 제1 베벨기어(2)와 변속기어부의 제2 베벨기어(6)에 맞물리는 제1 및 제2피니언기어(3,5)가 전후에 장착된 샤프트(4)를 구비하고 있고, 상기 증속기어부(10)는 앞차축과 일체로 형성되고 외주부내면에 내치차부(15)가 형성된 플랜지(11)와, 상기 플랜지(11)의 내치차부에 맞물리는 위성기어(12)와, 태양기어의 역할을 하는 종단기어(14)가 일측에 형성되고 샤프트(4)에 동력을 전달하는 제1 베벨기어(2)가 타측에 형성되어 상기 종단기어(14)가 상기 위성기어(12)와 맞물리도록 앞차축에 회전가능하게 베어링을 개재하여 삽입되는 실린더부(10)와, 상기 증속기어부 전체를 보호 및 커버하는 하우징(13)으로 구성되어 있고, 상기 변속기어부(30)는 제2피니언기어(5)로부터 전달되는 동력을 전달받는 제2 베벨기어(6)와의 사이에 역회전시 동력전달을 단절시키도록 래칫(7)을 구비하고, 회전력을 타부재에 전달하도록 중앙과 일측에 제1 접속부(41,51,91) 및 제2 접속부(42,52)를 구비하여 뒷차축(9)에 회전가능하게 삽입된 입력회전체(40)와, 상기 입력회전체(40)로부터 회전력을 전달받도록 일측과 내부에 제1 및 제2 접속부를 구비하고 타부재에 동력을 전달하도록 내면과 타측에 제3 접속부(53,81) 및 제4 접속부(54,62)를 구비하여 뒷차축(9)을 중심으로 회전 및 좌우이동이 가능한 원통형의 변속가이드(50)와, 상기 변속가이드(50)로부터 동력을 전달받도록 일측에 제3 접속부(53,81)를 구비하고 원통부 중앙에 태양기어부를 구비하며 타부재에 동력을 전달하도록 타측에 제5 접속부(83,92)를 구비한 태양기어회전체(80)와, 상기 태양기어회전체(80)의 태양기어부와 맞물리는 위성기어(70)와, 상기 위성기어와 맞물리도록 내면에 치차부를 구비하고 상기 변속가이드(50)로부터 동력을 전달받도록 외부에 제4 접속부(54,62)를 구비하며 타부재에 동력을 전달하도록 일측에 제6 접속부(63,93)를 구비한 원통형의 내치차기어(60)와, 상기 입력회전체(40)로부터 동력을 전달받도록 일측에 제1 접속부(41,51,91)를 구비하고, 상기 태양기어회전체(80)로부터 동력을 전달받도록 타측에 제5 접속부(83,92)를 구비하며 상기 내치차기어(60)로부터 동력을 전달받도록 타측에 제6 접속부(63,93)를 구비하여 뒷차축에 동력을 전달하는 원통형의 출력회전체(90)와, 상기 변속기어부(30) 전체를 보호 및 커버하는 하우징(100)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자전거용 동력전달장치.

Images