KR0161226B1 - 자전거 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양측 패달을 반복적으로 회전시키지 않고 소정 각도로 피보팅시켜 구동력을 향상시킬수 있도록 이루어진 구동부와 변속부 및 종동부로 구성된 자전거 구동장치에 관한 것으로, 좌측패달대와 우측패달대 사이에 상호 대향하여 회전운동을 하도록 구성되는 구동부에 두 개의 로울러를 장착하여 벨트나 체인으로 연결시키고, 또한 상기 구동부에서 전달된 구동력을 후륜부에 전달하기 위해 상기 구동부에서 연결된 구동체인을 두 개의 종동기어 및 로울러로 구성된 종동부에 서로 어긋나지 않도록 치합하여 연결함으로써 전반적으로 자전거 구동장치의 구성을 간단하게 형성하여 제작 비용을 줄이는 동시에 동일한 힘으로 구동력을 증가시킬 수 있고, 또한 차량에 부하가 많이 걸리게 되더라도 속도 감소의 폭이 크지 않게 되며, 변속 단수를 폭넓게 조정할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

자전거 구동장치

제1도는 본 발명에 따른 자전거 구동장치를 나타낸 개략적인 정면도.

제2도의 (a)는 제1도의 구동부를 나타낸 평면도.

(b)는 (a)의 우측패달어셈블리를 나타낸 우측정면도.

(c)는 (b)의 A측에서 본 개략적인 후측면도.

(d)는 (a)의 좌측패달어셈블리를 나타낸 개략정면도.

제3도는 제2도 (d)의 다른 실시예를 나타낸 좌측면도.

제4도의 (a)는 당김대 및 보조당김대가 없을 경우에 패달 및 체인의 상대적인 이동 거리를 도식적으로 나타낸 도면.

(b)는 당김대 및 보조당김대가 있을 경우 패달 및 체인의 상대적인 이동 거리를 도식적으로 나타낸 도면.

제5도의 (a)는 종동부를 나타낸 확대우측면도.

(b)는 (a)의 개략평면도.

제6도는 제5도 (b)의 다른 실시예를 나타낸 평면도.

제7도의 (a)는 변속부를 나타낸 측면도.

(b)는 (a)의 A 방향 부분측면도.

(c)는 상기 변속판의 변속상태를 나타낸 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 핸들 20 : 전륜

30 : 후륜 100 : 구동부

101a,101b,101c,101d,101e,101f : 지지프레임 102 : 구동축

103 : 구동체인 103a : 타이밍벨트

104 : 지지하우징 105 : 지지베어링

106 : 고정핀 110 : 변속판

111 : 변속홀 112 : 변속판원축

140 : 우측 패달어셈블리 141 : 우측패달원축

142 : 우측패달대 143 : 우측패달

144 : 고정볼트 145 : 고정카버

146 : 고정볼트 150 : 제 1당김대

151 : 제 2당김대 150a,151a : 조정기

150b,151b : 링부 150c,151c : 조정부

150d,151d : 고정핀 160 : 제 1보조당김대

161 : 제 2보조당김대 160a,161a : 보조조정기

160b,160b : 링부 160c,161c : 접촉부

160d,161d : 고정핀 162 : 비틀림스프링

170 : 좌측 패달어셈블리 171 : 좌측패달대

172 : 좌측패달 173,174 : 로울러

175 : 고정볼트 176 : 벨트

177 : U자형 볼트 178,178a : 보조로울러

179 : 보조프레임 180 : 볼트

200 : 종동부 201 : 종동축

202 : 후륜허브 203 : 지지베어링

204,205 : 종동기어 204a,205a : 타이밍로울러

27 : 체인조정편 208 : 체인조정대

209,210 : 힌지부 211,212 : 지지볼트

213 : 완충로울러 214,215 : 완충스프링

216 : 로울러지지판 217 : 고정볼트

300 : 변속부 301 : 변속레버

302 : 변속와이어 302a :변속 겉줄

303 : 레버휠 304 : 래칫휠

305 : 레버하우징 306 : 레버스틱

307 : 스틱가이드 308 : 레버래칫

308a,308b : 레버래칫 단부 309 : 비틀림스프링

310 : 힌지부 311,314 : 고정볼트

312 : 이탈방지커버 313 : 이송로울러

314 : 레버중심축 315 : 고정커버

316 : 고정볼트

317a,317b,317c : 레버하우징 조립축

본 발명은 자전거 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양측 패달을 반복적으로 회전시키지 않고 소정 각도로 피보팅시켜 구동력을 향상시킬 수 있도록 구동부와 변속부 및 종동부로 구성된 자전거 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거 구동장치는 전,후륜 사이에 구비된 양측 패달로 원을 그리는 운동으로 구동하게 되는데, 상기 패달이 최상단 및 최하단에 위치하는 순간에 순간적인 무부하 상태에 도달하게 되므로 이때에는 구동력이 순간적으로 전달되지 못하게 되어 주행 속도가 감속되고, 이로 인해 상기 자전거가 많은 저항 예를 들어, 바람이나 큰 적재하중 또는 언덕길을 주행할 경우에 패달의 회전 운동에 의해 속도 감속이 반복되면서 최대의 구동력을 필요로 하게 된다.

이와 같은 상술한 문제점을 개선하기 위하여 한국 실용공보 제 88-859 호, 제 90-1366 호,제 91-891 호, 제 91-7855 호, 제 91-345 호에 게시된 바와 같이, 지렛대의 원리를 이용하거나 두쌍의 체인기어와 체인을 사용하여 양측의 패달에 독립하여 동작하도록 하는 기술 및 크랭크대의 역방향 회전시에도 자전거는 전진되도록 하는 기술등이 제안되었으나, 이러한 선행기술들은 실용적이지 못한 단점이 있었고, 이러한 단점을 해소하기 위하여 또한 본 출원인의 선출원한 특허 출원 제 95-22352 호에 게시된 바와 같이, 최대의 구동력을 얻을 수 있도록 구동장치가 구비되는 바, 상기 자전거 구동장치는 지지프레임에 제공된 지지하우징 속에 좌,우측패달대의 각기 안쪽 단부에 베벨기어를 제공하고, 그 사이 중간부에 공회전 기어를 두어 상호 치합하도록 구성하여 양측의 패달대가 서로 반대방향으로 피보팅되도록 하고, 우측패달대 단부에 변속판 및 2개의 당김대와 보조당김대를 일체로 형성하여 변속판과 함께 연합하여 동작되도록 하고, 상기 양 당김대에 고정된 구동체인이 양 보조당김대에 가이드되어 후륜측의 다수개의 기어들로 구성된 종동기어에 치합되도록 하여 상기 구동장치에 의해 발생한 힘은 체인을 통하여 뒷바퀴의 종동기어로 전달되고, 이때 체인의 진행방향과 관계 없이 자전거를 전진시킬 수 있도록 구성된다.

그러나 이러한 구동장치는 상기 좌측패달대와 우측패달대 사이에 형성된 베벨기어의 구성이 복잡하고, 종동부의 구성 또한 다수개의 기어들로 이루어져 치합 형성이 복잡하여 제작비가 많이 들게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 지렛대식 자전거 구동장치의 단점을 해소하는 동시에 구성을 간단하게하여 최소의 힘으로 최대의 구동력을 얻을 수 있는 자전거 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 좌측패달대와 우측패달대 사이에 상호 대향하여 회전운동을 하도록 구성되는 두개의 로울러를 장착하여 벨트나 체인으로 연결시키고, 또한 상기 구동부에서 전달된 구동력을 후륜부에 전달하기 위해 구동부에서 연결된 구동체인을 두개의 종동기어 및 로울러의 구성된 종동부에 서로 어긋나지 않도록 치합하여 연결함으로써 전반적으로 자전거 구동장치의 구성을 간단하게 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 자전거 구동장치를 나타낸 것으로, 핸들(10)과 전, 후륜(20,30) 사이에 다수개의 지지프레임(40a,40b,40c,40d,40e,40f)이 형성되고, 상기 전류(20)과 후륜(30) 사이에는 구동장치가 형성되는데, 상기 구동장치는 전체적으로 각 패달에 의해 구동력을 발생하도록 형성된 구동부(100)와, 상기 구동부(100)와 체인으로 연결되어 후륜(30)에 구동력을 전달하도록 형성된 종동부(200)와, 상기 구동부(100)의 변속을 위한 변속부(300)로 이루어지게 되는데, 상기 구동부(100)에는 상기 변속부(300)의 작동에 의해 변속되는 변속판(110)이 구비된다.

제2도의 (a)는 구동부(100)의 평면도를 나타낸 것으로, 중앙의 지지하우징(104) 및 양측의 패달어셈블리 사이로 구동축(102)이 관통하게 되는데, 상기 우측패달어셈블리(140)는 구동축(102)과 밀착, 고정되어 축방향의 이동이 없도록 고정되고, 상기 지지하우징(104) 및 좌측패달어셈블리(170)의 양측으로는 구동축(102)이 슬라이딩 가능하도록 지지베어링(105)이 삽입되고, 상기 지지하우징(104)의 전, 후방에는 다수개의 지지프레임(40c,40d)이 고정되어 있고, 상기 우측패달어셈블리(140)의 외측으로는 원판 형상으로 4 개의 나선형 변속홀(111)이 형성된 변속판(110)이 밀착되어 회전할 수 있으며, 상기 구동축(102)의 양단부는 고정핀(106)에 의해 고정,지지되게 된다.

이때, 상기 좌측패달어셈블리(170)에 형성된 좌측패달대(171)의 축방향 이동을 고정시키기 위해 상기 두 로울러(173,174) 사이의 구동축(102)에 링 또는 베어링을 삽입시켜 상기 두 로울러(173)와 좌측패달대(171)가 일체화 된 것이 구동축(102)의 단부 고정핀(106)에 의해 축방향 이동없이 회전할 수 있다.

또한, 상기 변속판(110)의 변속홀(111)의 구성은 시계방향으로 안쪽방향에 집중하도록 원호로 구성하고, 변속홀(111)의 외경이 같은 위치에서 변속홀(111)의 길이가 짧게되면, 변속이 급하게 이루어지고, 반대로 길이가 길어지면 변속에 각도가 완만하게 이루어짐으로 변속이 부드럽게 이루어질 수 있으나 변속컨트롤의 범위가 많아진다는 단점도 있으므로 적당한 길이로 이루어져야 한다.상기 변속홈(111)에 조립되는 당김대(150,151) 및 보조당김대(160,161)의 각도가 어긋나지 않게 일치하도록 변속판(110)의 형상을 구성를 하게 된다.

제2도의 (b) 및 (c)는 상기 구동부(100) 중 우측패달어셈블리(140)를 나타낸 것으로, 상기 우측패달어셈블리(140)의 중앙부는 우측패달원축(141)이 상기 구동축(102)에 볼트(144)로 고정,형성되어 있고, 상기 우측패달원축(141)에서 반경방향으로 우측패달대(142) 및 2개의 당김대(150,151)와 2개의 보조당김대(160,161)가 일체로 형성되게 되는데, 상기 우측패달대(142)를 기점으로 당김대(150)와의 간격은 90°로 하고, 당김대(151)와의 간격은 45°로 하며, 상기 당김대(150)와 보조당김대(160) 및 (151)와 (161)의 사이 간격은 67.5°로 하고, 상기 보조당김대(160,161)의 사이간격은 90°로 가장 적절한 간격을 이루어 전체가 360°를 유지하도록 하고, 이들 각도의 차이는 다소 있을 수 있다.

상기 당김대(150,151) 및 보조당김대(160,161)는 상기 변속판(110)의 변속홀(111)에 슬라이딩이 가능하도록 고정되게 되며, 상기 우측패달대(142)의 일단에는 우측패달(143)이 형성되어 있다. 상기 각 당김대(150,151)의 단부에는 상기 당김대(150,151)를 슬라이딩 가능하도록 하는 조정기(150a,151a)가 형성되고, 상기 조정기(150a,151b)의 일측면에는 구동체인(103)을 고정시킬 수 있도록 고정부(150c,151c)가 형성되며, 상기 조정기(150a,151a)의 우측단에는 상기 변속판(110)의 변속홀(111)에 삽입되어 슬라이딩 가능하도록 링부(150b,151b)가 형성되고, 상기 링부(150b,151b)가 변속홀(111)에 조립되면 지지,고정시키도록 고정핀(150d,151d)이 상기 링부(150b,151b)에 삽입되게 된다.

또한, 상기 보조당김대(160,161)의 단부에는 상기 보조당김대(160,161)를 슬라이딩 가능하도록 보조조정기(160a,161a)가 형성되고, 상기 보조조정기(160a,161a)의 일측면에는 구동체인(103)을 가이드할 수 있도록 접촉부(160c,161c)가 형성되며, 상기 보조조정기(160a,161a)의 우측단에는 상기 변속판(110)의 변속홀(111)에 삽입되어 슬라이딩 가능하도록 하는 링부(160b,161b)가 형성되고, 상기 링부(160b,161b)가 변속홀(111)에 조립되면 지지,고정시키도록 하는 고정핀(160d,161d)이 상기 링부(160b,161b)에 삽입되게 된다.

이때, 상기 우측패달원축(141)과 변속판(110) 사이의 요홈부에 형성된 구동축(102)에는 비틀림스프링(162)을 삽입하여 상기 우측패달원축(141)과 변속판(110)에 양쪽으로 고정시킨 다음, 상기 변속판(110)의 변속홀(111)에 상기 조정기(150a,151a) 및 보조조정기(160a,161a)의 링부(150b,151b,160b,161b)를 고정시키기 위하여 변속판(110)을 반시계방향으로 1∼3회전시킨 후에 상기 링부(150b,151b,160b,161b)에 고정핀(150d,151d,160d,161d)을 삽입,고정시키게 되면, 상기 비틀림스프링(162)이 비틀림을 받게 되므로 소정의 복원력을 가지게 되고, 이로 인해 상기 변속판(110)이 항시 시계방향으로 움직이려고 하며, 이것은 속도가 증가하는 방향이기도 하며, 변속홀(111) 끝에 닿게 되어 더 이상 회전하지 못하고 정지하게 된다.

또한, 상기 구동체인(103)은 상기 각 조정기(150a,151a)에 상,하부로 변속홀(111)에 의해 고정되어 각 보조조정기(160a,161a)의 접촉부(160c,161c)의 상부면으로 가이드된 후, 후륜(30)에 형성된 종동부(200)까지 연결되게 된다.

제2도의 (d)는 좌측패달어셈블리(170)를 나타낸 것으로, 상기 좌측패달어셈블리(170)의 좌측패달대(171)의 일단은 좌측패달(172)이 고정되어 있으며, 상기 지지하우징(104)과 좌측패달대(171) 사이에는 두개의 브이벨트식 로울러(173,174)가 장착되는데, 상기 로울러(173,174) 중의 한 쪽 로울러(173)는 좌측패달대(171)의 안쪽 방향으로 삽입되어 상기 좌측패달대(171)와 일체로 회동 가능하고, 나머지 한 쪽 로울러(174)는 고정볼트(175)에 의해 상기 구동축(102)에 삽입,고정되어 구동축(102)과 일체로 회동 가능하게 구성되며, 상기 각 로울러(173,174)의 후방에는 보조로울러(178)가 눕혀진 상태로 보조프레임(179)에 고정볼트로 장착되게 되고, 상기 보조프레임(179)은 지지프레임(40b,40d) 사이에 용접,장착되게 된다.

이때, 상기 벨트(176)을 각 로울러(173,174)에 상호 수평이 되도록 보조로울러(178)까지 연결,고정시키기 위하여 먼저, 상기 좌측패달대(171)가 수평에서 22°∼23° 각도로 하향된 상태에서 벨트(176)의 일단은 로울러(173)의 반회전한 지점에서 U 자형 고정볼트(177)에 의해 고정되고, 상기 벨트(176)의 타단은 우측상향으로 감기면서 수평으로 가이드한 된 후, 보조로울러(187)에 측면으로 감기도록 하고, 다시 역으로 수평으로 로울러(174)까지 가이드하여 상기 우측패달대(142)가 수평에서 22°∼23° 각도로 하향된 상태에서 로울러(174)를 반회전한 지점까지 하향하게 한 다음, U 자형 고정볼트(177)로 고정시키게 된다. 상기 보조로울러(178)는 상기 지지프레임(40b)와 (40d) 사이에 형성된 ┌자 형상의 보조프레임(179)에 의해 회동 가능하도록 볼트(180)로 힌지,고정되게 된다.

또한, 상기 보조로울러(178)에 돌아가는 벨트(176) 쪽 및 양 로울러(173,174)의 간격이 일치해야 되므로 가능한 보조로울러(178)의 직경이 적을수록 패달(172)에 지지하우징(104)에 가까이 접근할 수 있게 되는 것이 바람직하다.

이때, 제3도에 도시된 바와 같이, 상기 보조로울러(178)의 직경은 크게 할 수 있도록 하였는 바, 상기 보조로울러(178a)가 로울러(173,174)의 후측에 세워진 상태로 장착되고, 이때, 각 로울러(173,174)에 수평으로 연결된 벨트(176)를 상부에서 가이드할 수 있도록 보조로울러(178a)의 상단은 로울러(173)와 일치하고, 그 하단은 로울러(174)와 일치하도록 하여 상기 보조로울러(178a)가 보조프레임(179)과 함께 각 로울러(173,174)에 대해 소정 각도로 비스듬하게 힌지, 고정되게 장착되어져 있다.

이때, 상기 밸트(176)가 각 로울러(173,174)에 고정되는 방법은 제2도의 (d)에서 설명한 바와 동일하지만, 벨트(176)의 가이드되는 상태는 달라지게 되는데, 상기 보조로울러(178a)비스듬하게 세워진 상태이므로 벨트(176)는 로울러(174)의 상부면에서 보조로울러(178a)의 상부면을 따라 좌측 하향회전하여 보조로울러(178a)의 하부면을 거쳐 상향하여 로울러(173)의 상부면을 따라 가이드되게 된다. 이때, 상기 로울러(173)에 가이드되어 고정되기까지의 벨트(176)의 접촉길이는 상기 로울러(173)의 반회전한 길이만큼이 되도록 하여 양 패달대(142,171)를 수평해서 22°∼23° 하향 조정한 다음, 벨트(176)의 양 끝을 나란히 각 로울러(173,174)에 고정시킨다.

이와 같이 구성된 구동부(100)는 먼저, 좌측패달(172)을 밟게 되면, 상기 좌측패달대(171)가 로울러(173)와 함께 시계방향으로 하향 회동하면서 로울러(173)의 하부에 고정된 벨트(176)가 아래로 당겨지게 되고, 이로 인해 벨트(176)가 보조로울러(178)에 의해 가이드되면서 상기 구동축(102)에 고정된 로울러(174)를 반시계방향으로 상향 회동시키게 되며, 상기 구동축(102)에 고정된 우측패달대(142)는 상기 로울러(174)의 방향과 동일한 반시계방향으로 상향 회동하게 된다. 마찬가지로 우측패달(143)을 밟게 되면, 구동축(102)과 로울러(174)가 시계방향으로 하향 회동하게 되고, 상기 로울러(174)에 하부에 하향 고정 벨트(176)가 아래로 당겨지면서 좌측패달(172)의 로울러(173)의 하부에 고정된 벨트(176)를 위로 당기게 되므로 상기 좌측패달대(171)는 반시계방향으로 상향 회동하게 되는 것이다.

이때, 상기 변속판(110)은 각 당김대(150,151) 및 보조당김대(160,161)는 우측패달대(142)와 각 패달을 밟을시에 우측패달대(142)의 회동과 동일한 방향으로 움직이게 되고, 상기 각 당김대(150,151) 및 보조당김대(160,161)에 의해 상,하부로 나뉘어져 고정,가이드되는 구동체인(103)은 회전운동이 아니라 수평으로 전,후 양방향으로 상대적인 직선운동을 하면서 상기 종동부(200)에 구동력을 전달하게 되고 이때, 상기 좌,우측패달대(142) 사이의 피보팅각도는 앉은 상태에서는 90°내외이고, 선 상태에서는 135°내외이다. 즉, 상기 패달이 직하 상태에 있을 때, 나머지 패달과의 최대 사이각도가 135° 인 것이다.

제4도는 패달(143,172)의 이동거리에 대한 구동체인(103)의 이동거리를 나타낸 것으로, 만약 당김대(150,151) 및 보조당김대(160,161)가 없다고 가정한 상태에서 점선으로 도시된 것처럼, 당김대(150)의 조정기(150a)가 E에서 G까지의 원주방향으로 이동하게 되면, 구동체인(103)은 수평으로 이동한 거리이므로 L에서 G까지의 수평거리가 된다. 즉 운전자가 패달(143,172)을 밟을 거리에 비해 실제 자전거의 이동거리인 구동체인(103)의 이동거리는 겨우 1/3정도밖에 안되는 것이다.

이러한 이유로 보조당김대(160,161)를 장착하게 되는데, 상기 당김대(150,151)가 동일하게 E에서 G까지 움직이면, 보조당김대(160,161)는 B에서 D까지 움직이게 되고, 실제 체인(103)이 이동한 거리는 보조당김대(160,161)가 이동한 B에서 D까지 움직인 거리가 되고, 이때, 상기 B에서 D까지의 거리는 E에서 G까지의 거리와 동일한 거리가 되므로 패달(143,172)을 밟는 힘이 그대로 구동체인(103)을 통해 종동부(200)에 전달되어 힘의 손실을 막게 된다.

이때, 상기 변속판(110)에 형성된 변속홀(111)은 시계방향으로 안쪽으로 들어가면서 회전하는 나선형으로서, 변속홀(111)의 안쪽으로 들어갈수록 속도가 줄어들게 되는데, 이는 변속판(110)의 회전 반경이 R에서 r로 줄어들게 되므로 상기 체인이 이동하는 거리 또한 E∼G 에서 E'∼G' 로 줄어들게 되어 변속하게 되는 것이다.

제5도의 (a) 및 (b)는 종동부(200)를 나타낸 것으로 후륜(30) 중앙에는 종동축(201)의 양쪽이 나사형상으로 되어 있고, 이 종동축(201)에 지지베어링허브(202)에 의해 회전하도록 후륜 허브(202)가 삽입 고정되어 있고, 상기 후륜 허브(202)에는 일측으로 후륜(30)이 작설되며, 타측에는 역시 나사형상으로 되어있는 내측 종동기어(204)와 또다른 외측 종동기어(205)를 연속해서 시계방향으로 돌려서 결합한다.

이 종동기어(204,205)는 외측에 구동체인(103)과 결합되어 움직이는 기어니가 형성되고, 내부에는 리칫휠과 래칫 및 판스프링으로 이루어진 일방향 종동기어(204, 205)로 형성된다.

따라서 외측에 형성된 기어니가 반시계 방향으로 회전하면 후륜허브(202)와 슬라이딩되고, 시계방향으로 회전하면 후륜허브(202)와 치합되어 자전거가 앞으로 전진하는 것이다.

또 종동축(201)의 양단에는 지지프레임(40e) 및 (40d)가 일체로 삽입되며, 다음은 로울러지지판(216)을 삽입시켜 종동축(201)의 너트와 고정볼트(217)로 체결시키며, 여기에 체인조정편(207)과 체인조정대(208)가 순차적으로 힌지부(209, 210)에 힌지되어 회전가능하도록 장착하고, 상기 조정대(208)의 하부끝쪽에 완충로울러(213)의 직경 끝 부분 양면이 일면은 종동기어(204)에 타면은 종동기어(205)에 일치하도록 장착하여 회동하도록 하고, 상기 각 힌지부(209, 210)에는 완충스프링(214, 215)이 삽입되있는데 상기 완충스프링(214, 215)은 비틀림 스프링으로서, 비틀림 복원력을 가지도록 힌지,고정되고, 상기조정편(207) 및 체인조정대(208)에 형성된 힌지부(209, 210)의 회동을 제한하기 위하여 각각의 지지볼트(211, 212)가 삽입된다.

이때 상기 구동부(100)의 우측패달어셈블리(140) 측에서 상하의 당김 조정기(150a, 151a)의 고정부(150c,151c)에 고정된 구동체인(103)은 보조조정기(160a,161a)의 접촉부(160c,161c)에 가이드되면서 종동부(200)의 두 종동기어(204,205)에 각각 위로 돌아 내려와 최종적으로 완충로울러(213)에 걸리게 되는데 이 때 상기 구동체인(103) 소정의 비틀린 상태로 완충로울러(213)에 걸리게 되므로 이를 최소화할 수 있도록 하기 위하여 완충로울러(213)의 직경을 크게하여 각도를 적게하거나 구동체인(103)이 적정길이 만큼 연장되어 있어야 한다.

상기 구동체인(103)의 길이는 변속레버(301)를 최고단에 놓고 당김 조정기(150a, 151a) 및 보조조정기(160a, 160a)가 서로 수직선상으로 대향하게 회동시킨 다음 구동체인(103)의 일단을 당김 조정기(150a)의 고정부(150c)에 조립하고, 또 다른 일단은 보조조정기(160a)의 접촉부(160c) 위로 가이드되고, 후륜 종동기어(205) 위로 돌아 내려가 완충로울러(213) 앞으로 돌아서 뒤로 올라와 종동기어(204) 위로 돌아서 보조조정기(161a)의 접촉부(161c) 아래로 가이드되면서 체인조정대(208)가 지지볼트(212)에 지지되는 상태로 구동체인(103)을 당겨서 당김조절기 (15a)의 고정부(151a)에 조립되면 상기 구동체인(103)의 요구길이가 되는 것이며, 운전중이나 변속중에 발생하는 구동체인(103)의 당기고 쳐지는 현상을 힌지부(209, 210)에 삽입되어 있는 완충스프링(214, 215)의 비틀림스프링 작용에 의해서 구동체인(103)의 장력을 언제나 적정하게 유지시켜 준다.

제6도는 제5도(b)의 종동기어의 다른 실시예를 나타낸 것으로서 종동기어(204,205)에 구동체인(103) 대신에 타이밍벨트(103a)를 연결할 수 있도록 두개의 타이밍로울러(204a, 205a)가 후륜허브(202)의 일단에 치합되어 있는 구조로서 상기 타이밍벨트(103a)에 형성된 각 돌기부가 타이밍로울러(204a, 205a)에 형성된 걸림홀에 치합할 수 있도록 구성한다.

이와 같이 구성된 양패달(143, 172)은 좌측패달어셈블리(170)에 의해서 피보팅되고, 이것은 다시 우측패달어셈블리(140)의 상하로 조립된 당김조정기(150a,151a)의 고정부(150c, 151c)에 구동체인(103)의 양단부가 조립되어 양 종동기어 (204, 205)에 같은 방향으로 돌아 완충로울러(213)에 걸리게 되므로써 좌측패달(172)을 밟아 우측패달(143)이 상향되어도 당김조정기(151a)가 구동체인(103)을 끌어당기게 되고, 여기에 연결된 종동기어(204)가 정회전을 하므로 자전거는 앞으로 전진되는 것이다.

결과적으로 상기 두 개의 종동기어(204, 205) 중에 하나만 전진하게 되어도 상기 허브는(202) 전진하는 방향으로 구동하게 되고, 나머지 종동기어는 슬라이딩만 하게 되므로 상기 허브(202)에 장착된 후륜(30)은 체인(103)이 어떤 방향으로 움직이든 자전거는 전진할 수 있는 것이다.

제7도의 (a) 및 (b)는 변속부(300)를 나타낸 측면도로서 레버하우징(305)에는 레버중심축(314)과 레버하우징커버(305)가 조립될 수 있는 조립축(317a, 317b, 317c)이 일체로 형성되어 있고, 다음은 레버하우징(305)에서 약 5∼10mm 떼어놓은 상태로 래칫휠(304)을 볼트나 용접으로 레버하우징(305)과 일체화시키고 다음 변속레버(301) 일측에는 레버스틱(306)이 장착되어 스틱가이드(307)로 가이드되고, 그 하부로 레버래칫(308)는 비틀림스프링(309)이 삽입된 상태에서 힌지부(310)에 힌지되어 형성되는데, 상기 레버래칫(308)의 각 단부(308a,308b)는 서로 대향하여 반대방향으로 절곡된 형상으로 구성되어 그 일단(308a)은 상기 레버스틱(306)의 하부에 접근하여 위치하고, 그 타단은 (308a)은 상기 래칫휠(304)의 기어니 사이에 비틀림스프링(309)의 힘으로 걸리게 위치하게 되며, 상기 래칫휠의 기어니수는 변속단수를 의미한다. 이렇게 완성된 변속레버(301)는 브이벨트식 래칫휠(303)에 변속와이어(302)가 탈선되지 않도록 중심을 맞추어 변속겉줄(302a)을 고정커버(315)로 씌워 고정볼트(316)로 고정시킨다.

이 때 변속와이어(302)는 레버휠(303)의 하단부에 볼트(311)로 고정되어 레칫휠(303)을 우측상향으로 가이드되며, 상기 레버하우징(305)의 일축에 고정되어 있는 변속겉줄(302a) 속을 통과하게 된다.

변속레버(301)의 단부가 레버휠(303)의 중심부에서 상향 형성된 것은 변속판(110)에 형성된 변속홀(1110이 변속판(110)의 중심에 대해 동일한 거리로 형성되는 원주가 아니기 때문에 변속판(110)이 상기 변속레버(301)에 의해 변속을 하게 될 경우에 변속레버(301)를 동일한 각도 만큼 회동시키더라도 변속홀(111)의 중심쪽이 바깥쪽 보다 회전각도가 크게되며, 저속변속시는 고속변속시보다 변속판(110)이 많이 돌아가게 되는 이유로 변속단수의 간격을 넓게 책정해야 되므로 상기 변속홀(111)의 각 위치에서 중심부와의 거리를 보상할 수 있도록 상기 변속레버(301)를 상향형성하였는 바, 고,저속에 관계없이 변속레버(301)를 일정각도로 이동하여도 동일한 범위의 변속효과가 있게 한 것이다.

다음 변속눈금과 단수가 표시된 레버하우징(305)커버를 덮고 레버 중심축(314)과 조립축(317a,317b,317c)에 볼트로 고정시킨다.

다음은 제7도 (a)는 우측패달원축(141)으로 당김대(150)와 보조당김대(160)사이에서 위치한 레버하우징(305)에 고정된 일단의 변속겉줄(302a)과 타단의 변속겉줄(302a)이 우측패달원축(141)에 고정된 모양을 나타낸 것이다.

제7도 (b)는 상기 우측 패달원축(141)을 화살표 A방향에서 본 측면도이다.

제7도 (c)의 변속판(110) 부분에서 도시된 것과 같이 우측패달어셈블리(140)에서 변속판(110)이 최고단인 상부에 조립된 상태에서 변속겉줄(302a)끝이 우측패달원축(141)에 고정커버(145)와 볼트(146)로 고정되고, 여기서 나온 변속와이어(302)는 상기 변속겉줄(302a)앞에 고정된 이탈방지커버(312) 내의 이송로울러(313)를 통해 우측으로 가이드되고, 우측패달원축(141)과 밀착된 변속판 원축(112)을 약 반회전 가이드 한 다음 변속판원축(314) 일단에 고정된다.

만약 우측팬달원축(141)과 변속판원축(112)이 조립시 그 사이에 틈새가 생기게 된다면, 상기 변속와이어(302)가 틈새로 들어가 변속판(110)의 회전을 방해할 수 있으므로 밀착조립해야 한다.

여기서 변속겉줄(302a)과 이송로울러(313)가 고정될 수 있는 곳은 비단 이곳뿐만 아니라 우측패달원축(141)의 보조당김대(160,161) 사이 또는 당김대(150)와 패달대(142)의 사이 어느 곳이든 가능하고, 따라서 변속와이어(103)끝을 고정시키는 변속판원축(112)에 위치만 바뀌게 된다.

또한 우측패달원축(141)은 최대 135°까지 피보팅되는 것으로 이곳에 고정된 변속겉줄(302a)이 지지프레임 어느 곳에서 연결되듣 여유가 충분하게 있어야 한다.

다음은 변속레버(301)를 고단 쪽으로 이동시킨 다음 레버하우징(305)의 일면에 고정된 변속겉줄(302a) 속을 통과한 변속와이어(302)는 레버휠(303)에 1/3쯤 감기도록 하여 레버휠 중심쪽으로 끌어내려 변속와이어(302)를 당기면 우측 어셈블리(140)의 변속판(110)이 약간 움직였을 때 볼트(311) 1~3개로 고정시킨다.

이것이 변속곁줄(302a)과 변속와이어(302)적정길이이다.

다음 고단에서 저단으로 변속하고 싶을 때 변속레버(301)를 레버 하우징조립축(317b)쪽으로 밀면 레버휠(303)이 변속화이어(302)를 당기게 되며, 이 와이어(302)는 우측패달원축(141)에 고정되어 있는 이송로울러(313)를 통해 끊어지지 않는 한 당기게 되며, 결국은 변속판(110)이 반시계 방향으로 회전하게되므로 4개의 조정기(150a,151a,160a,161a)들의 반경이 적어지고 계속해서 변속레버(301)를 밀면 변속판은 계속돌아 반경이 아주 적어져서 1단이 되는 것이다.

다시 저단으로 고단으로 변속할 때는 레버스틱(306)을 손바닥이나 엄지로 누르고 변속레버(301)를 레버하우징 조립축(317a)쪽으로 당겨 원하는 단수에서 손을 놓기만 하면 우측패달원축(141)과 변속판원축(112)사이에 삽입 고정되어 있는 비틀림 스프링(162)의 복원력 때문에 원하는 변속단수에서 정지하는 것이다.

따라서 자전거가 주행중은 물론 정지해 있는 상태에서도 변속이 가능하게 되는 잇점이 있다.

위와 같이 본 발명에 따른 자전거 구동장치는 상기 구동부와 종동부의 구조를 간단하게 하여 제작비용을 줄이는 동시에 동일한 힘으로 구동력을 증가시킬 수 있고 또한 자전거에 부하가 많이 걸리게 되더라도 속도감소의 폭이 크지않게 되며, 변속단수를 폭넓게 조정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 다수개의 지지프레임(101 a∼f) 및 전,후륜 사이에 형성되어 자전거의 후륜을 구동시키기 위해서 좌우패달 어셈블리(170,140)에 의해 구동력을 발생하도록 형성된 구동부(100)와 상기 구동부(100)와 구동체인(103)으로 연결되어 후륜에 구동력을 전달하도록 형성된 종동부(200)와, 구동력의 변속을 조정하기 위한 변속부(300)로 이루어진 자전거 구동장치에 있어서, 상기 구동부(100)에는 구동축(102)이 삽입된 지지하우징(104)의 좌,우측으로 좌,우패달어셈블리(170,140) 및 상기 우측패달어셈블리의 외측으로는 원판 형상으로 4개의 나선형 변속홀(111)이 형성된 변속판(110)이 상기 구동축(102)에 삽입되고, 상기 종동부(200)에는 구동부에서 연결된 구동체인(103)에 치합되는 두 개의 종동기어(204) 및 상기 종동기어(205)에서 연결된 체인을 가이드하도록 완충로울러(173,174)가 형성되고, 상기 변속부(300)는 상기 변속판(110)의 변속을 위해 지지프레임(101) 또는 핸들(10)의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 좌측패달어셈블리에는 상기 지지하우징과 좌측패달대 사이에 두 개의 브이벨트식 로울러가 넓이와 각도에 맞추어 장착되어 상기 로울러 중의 하나는 좌측패달대의 안쪽 방향으로 삽입되어 상기 죄측패달대와 일체로 회동 가능하고, 상기 로울러 중의 나머지는 고정볼트에 의해 상기 구동축에 삽입, 고정되어 상기 구동축과 일체로 회동 가능하도록 하여 상기 각 로울러의 하단에 벨트의 양단을 각각 고정시키고, 상기 각 로울러에서 연결된 벨트를 중앙에서 가이드하도록 보조로울러가 형성되고, 상기 보조로울러를 지지, 고정하도록 보조프레임이 상기 지지프레임의 일측에 고정되는 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 종동부에는 후륜 중앙으로 종동축이 돌출, 형성되고, 상기 종동축에는 후륜허브가 삽입되며, 상기 후륜허브의 일단으로 후륜이 착설되고, 상기 후륜허브의 타측에는 두 개의 종동기어가 일방향 회동만 가능하도록 상기 허브와 치합되며, 상기 종동부에서 연결된 구동체인은 각 종동기어의 하단에 형성된 완충로울러를 통해 가이드되고, 상기 종동축의 일단에 형성된 체인조정대의 힌지부에 완충로울러가 회동가능하도록 장착시켜 상기 각 종동기어가 구동체인에 의해 독립적으로 구동되도록 하여 후륜허부가 전진운동만을 하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 각 종동기어에 타이밍벨트를 연결할 수 있도록 두 개의 타이밍로울러가 상기 종동축 허브의 일단에 치합되도록 형성된 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 지지프레임 또는 핸들의 일측에 변속레버가 장착되고, 상기 변속레버 일측에는 레버스틱이 길게 장착되어 스틱가이드로 가이드되며, 상기 레버스틱 하부에 형성된 레버래칫은 비틀림스프링이 삽입된 상태에서 힌지부에 힌지되도록 형성되고, 상기 변속레버의 우측으로는 변속와이어를 가이드하도록 레버휠이 변속레버 단부의 중심부와 일체로 형성되며, 상기 변속레버 단부의 좌측으로는 래칫휠이 장착되고, 상기 레버휠과 래칫휠의 외측으로는 레버하우징이 양측으로 형성되어 상기 지지프레임 또는 핸들부위에 고정되며, 상기 레버래칫의 각 단부는 서로 대향하여 반대 반향으로 절곡된 형상으로 구성되어 그 일단은 상기 레버스틱의 단부에 근접하여 위치하고, 그 타단은 상기 래칫힐의 기어니 사이에 걸리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 구동체인은 상부 당김대의 조정기에 고정되어 상부 보조조정기의 접촉부를 거치면서 상측으로 가이드된 후, 후륜측의 내측 종동기어의 상면으로 치합되어 하향한 다음 완충로울러를 거쳐 다시 상향하여 외측 종동기어의 상면과 치합하여 하부 보조조정기의 접촉면을 거치면서 하부 조정기에 고정되도록 하는 개방된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.