KR0165177B1

KR0165177B1 - 등척고속자전거

Info

Publication number: KR0165177B1
Application number: KR1019960016597A
Authority: KR
Inventors: 장익병
Original assignee: 장익병
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1998-12-01
Also published as: US5785336A; KR970074560A

Abstract

본 발명은 경사진 길을 쉽고 빠르게 오를 수 있게 한 자전거에 관한 것으로, 특히 자전거를 탈 때 특정 신체의 부분에 불필요하게 힘이 들어가는 힘을 효과적으로 이용하여 그 힘이 자전거의 주행에 사용되도록 한 자전거에 관한 것이다.

본 발명의 자전거는 오르막길을 오를 때에 탑승자가 레버(33)를 통해 포오크(31)(31')를 상부로 회동시켜 베벨기어(8)(8')를 경사축(17)(17')상단의 베벨기어(15)(15')에 치합시킴으로 핸들(3)을 회동시킬 때 발생하는 회전력을 페달축(20)에 전달함으로써 오르막 주행에 활용하게 되어 있다. 따라서 오르막길을 오를 때 좀더 쉽고 빠르게 오를 수 있는 장점이 있다. 또한, 평상시 주행할 때는 레버(33)를 통해 포오크(31)(31')를 하부로 회동시키면 베벨기어(15)(15')가 자중으로 하강하여 경사축(17)(17')의 베벨기어(18)(18')와의 떨어지기 때문에 핸들(3)을 좌우로 회동시켜 얻은 힘이 단절된다. 따라서 페달(20)의 힘과 변속장치의 작용만으로 자전거를 빠르게 질주할 수 있다.

Description

등척고속 자전거

본 발명은 경사진 길을 쉽고 빠르게 오를 수 있게 한 자전거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전거를 탈 때 특정 신체의 부분에 불필요하게 힘이 들어가는 힘을 효율적으로 이용하여 그 힘이 자전거의 주행에 사용되도록 한 자전거에 관한 것이다.

일반적으로, 자전거로 경사진 오르막길을 쉽게 오르기 위하여 다단의 변속장치가 설치된 자전거가 널리 보급되고 있다. 그러나 이러한 장치로는 오르막 주행속도가 느리고 많은 힘이 드는 부담감 때문에 오르막길을 좀더 쉽고 빠르게 오를 수 있는 자전거가 필요한 실정이다.

이러한 자전거를 타고 15도 이상의 오르막길을 오르려면 먼저 변속장치를 최저속기어 변속시켜 페달을 힘껏 밟아 주행하게 되는데 , 이때 탑승자의 체중은 앞으로 쏠리게 되고 그 반작용으로 핸들을 힘껏 뒤쪽으로 당기게 된다. 이러한 주행동작에 의해 때로는 앞바퀴가 번쩍 들리는 경우도 있으며, 이렇게 핸들을 끌어당기는 노력이 오르막 주행에 전혀 기여하지 못할 뿐만 아니라 신체의 피로만 가중된다.

또한, 오르막을 오르기 위해 페달을 밟을 때 그 힘을 증강시키기 위하여 페달을 밟는 쪽 다리에 힘을 주고 상체를 동일방향으로 숙이면서 체중을 페달에 집중시키게 되는데 이 또한 오르막 주행에 큰 기여를 못할 뿐만 아니라 피로 또한 가중된다. 이와 같은 까닭에 오르막 지형이 많은 지역에서는 교통수단으로서의 자전거를 기피하게 된다.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은 불필요하게 소모되는 인체에너지를 자전거의 오르막 주행에 활용되도록 하여 오르막을 좀더 쉽고 빠르게 오를 수 있도록 하는 자전거를 제공하는데 있다. 즉, 자전거로 오르막길을 오르기 위해 페달을 밟으면 그 페달에 무게 중심이 쏠리기 때문에 자전거는 그 무게 중심쪽으로 넘어지려고 한다. 이때 운전자는 자전거의 무게중심쪽 반대방향으로 자전거를 눕히면서 핸들을 무게 중심쪽으로 방향을 틀어 중심을 잡아 자전거가 넘어지지 않게 하므로써 전진하게 된다.

이와 같이 중심을 잡기 위해 회동운동을 하는 핸들의 회전력을 페달축 회전에너지에 합세하도록 구성하여 페달축 회전력을 강화시켜 결국 자전거의 오르막 주행에 기여를 하도록 함으로써 자전거의 오르막 주행을 쉽고 빠르게 할 수 있게 한것이다.

제1도는 본 발명에 따른 자전거의 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 자전거의 상기어 측면도.

제3도는 본 발명에 따른 자전거의 상기어의 요부를 절개 표시한 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 자전거 뒷바퀴의 체인기어 요부를 나타낸 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 자전거의 작동 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 핸들축 2 : 포오크

3 : 핸들 3' : 신축간

3'' : 손잡이 4 : 원형테

5 : 인터널기어 6,7 : 상기어

8,8' : 수직축 9 : 래칫휘일

10 : 키이 11,11' : 디텐트클릭

12,12' : 단축 13,13' : 스프링

14 : 래칫휘일박스 15,15' :베벨기어

16,16' : 키이 17,17' : 경사축

18,18' : 베벨기어 19,19',21,21' : 베벨기어

20 : 페달축 22 : 대기어

23 : 피니언기어 24 : 대기어

25 : 피니언기어 26 : 체인기어

27 : 뒷바퀴축 28 : 체인기어

29 : 체인 30,30' : 스러스트베어링

31,31' : 포오크 32 : 병간

33 : 레버 34 : 척간(脊杆)

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명 자전거의 핸들축(1)의 하단부를 이루면서 앞바퀴를 지지하는 포오크(2)의 완곡방향을 종래형과 반대로 후향 완곡되게 조립하고, 척간(34)을 앞으로 연장하여 핸들축(1)과 연결한다. 핸들축(1)의 상단에는 핸들이 설치되는데, 핸들의 내측에는 원형테(4)와 그 양측에 관축핸들(3)로 구성되어있다. 그리고, V형의 연결간(1')이 구비되어 벌어진 양단은 전방을 향하여 원형테(4)에 연결되어 있고, 그 중심 단부는 원형테(4)의 중심부에 위치하여 핸들축(1)에 결합되어 있으며, 원형태(4)의 후측 내주면에는 인터널기어(5)가 설치되어 있다. 또한, 관축 핸들(3)은 관축의 내부로 삽입되는 신축간(3')을 설치하여 핸들의 길이를 필요에 따라 신장시킬 수 있도록 하였다.

또한, 척간(34)과 핸들축(1)에 브래킷을 설치하고, 이 브래킷에 복수개의 수직축(8)을 설치하여 그 상단에 인터널기어(5)와 치합되는 상기어(6)(7)를 설치한다. 그리고 상기어(6)(7)의 하부에 도2와 같이 래칫휘일박스(14)를 설치한다. 래칫휘일박스(14)는 도2, 도3과 같이 상기어(6)(7)의 하부 수직축(8)에 래칫휘일(9)을 끼워서 키이(10)로서 수직축(8)에 고정시키고, 상기어(6)(7)의 저면에 디텐트클릭(11)(11')을 단축(12)(12')으로서 래칫휘일(9)의 이빨에 물리도록 탄설하여 수직축(8)을 일측방향으로 회전하도록 하여 결국 수직축(8)이 역회전방지되도록 하고, 래칫휘일(9)의 외부에 보호케이스를 씌워서 구성된다. 이때, 양측 상기어(6)(7)의 디텐트클릭(11)(11')의 설치방향은 반대로 되어 있다. 즉, 좌측 래칫기어박스(14)의 디텐트클릭(11)은 시계반대방향으로 설치되어 있고, 우측 래칫기어박스(14)의 디텐트클릭(11)은 시계방향으로 설치되어 있어 상기어(6)(7)가 시계방향으로 회전하면 우측 수직축(8')은 회전함과 동시에 좌측 수직축(8)은 회전하지 않고, 시계반대방향으로 회전하게 되면 회전하던 수직축(8')은 정지하고, 정지해있던 수직축(8)이 회전하도록 되어 있다. 물론 그 반대방향으로 설치될 수도 있다.

또한, 도1에 도시된 바와 같이 양측 수직축(8)(8')의 중간부에 베벨기어(15)(15')를 설치한다. 베벨기어(15)(15')는 수직축(8)(8')을 상하 슬라이딩 이동 가능하면서 주직축(8)(8')과 동일하게 회전되도록 스플라인식으로 조립하고 베벨기어(15)(15')의 하부에 베벨기어(15)(15')를 수직운동시키는 포오크(31)(31')를 설치하였다. 포오크(31)(31')는 수직축(8)(8')을 사이에 끼도록 복수개의 발로 구성하여 그 후측을 병간(32)으로 연결하며, 병간(32)의 후측에는 L형 레버(33)를 연결함과 동시에 척간(34)에 상하 회동가능하게 힌지결합하여 레버(33)를 당기게 되면 포오크(31)(31')를 들어올릴 수 있게 하였다. 이때, 척간(34)상부에 스톱기어를 설치하고, 레버(33)에 스톱퍼를 설치하여 레버(33)를 당기게 되면 스톱퍼가 스톱기어에 걸려 레버(33)의 회동을 방지하도록 하였다.

또한 포오크(31')와 베벨기어(15)(15')의 사이에는 슬러스트 베어링(30)(30')을 설치하 포오크(31)(31')가 베벨기어(15)(15')를 상부로 들어올려도 슬러스트 베어링(30)(30')에 의해 베벨기어(15)(15')의 회전에 지장이 없도록 하였다.

또한, 자전거의 차축과 수직축(8)(8')을 지지하고 있는 브래킷에 상하부로 베벨기어(18)(18')(19)(19')를 갖는 복수개의 경사축(17)(17')을 설치한다. 그리고 상부의 베벨기어(18)(18')는 수직축(8)(8')의 베벨기어(15)(15')와 맞물리게 하고, 하부의 베벨기어(19)(19')는 페달축(20)의 양측에 베벨기어(21)(21')를 설치하여 이에 각각 맞물리게 설치한다.

또한, 페달축(20)의 일측에는 대기어(22)를 설치하고, 그 후측에 맞물리는 지름이 작은 피니언기어(23) 및 피니언기어(23)와 동일축을 갖는 대기어(24)를 설치하고, 또 그 후측에 대기어(24)와 맞물리는 지름이 작은 피니언기어(25) 및 이 피니언기어(25)와 동일축을 갖는 체인기어(26)를 설치하여 제인기어(26)와 뒷바퀴축(27)에 설치된 체인기어(28)를 체인(29)으로 연결하여 페달축의 회전력이 뒷바퀴로 전달되도록 하였다. 체인기어(28)의 내부에는 도4에 도시된 바와 같이 래칫 및 래칫휘일이 설치되어 있다.

이러한 구조로된 자전거의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 자전거를 타고 15도 이상되는 오르막길을 오르려면 먼저, 척간(34)에 설치된 레버(33)를 당겨 포오크(31)(31')를 상부로 회동시킨다. 이 회동에 의해 스플라인식으로 조립된 베벨기어(15)(15')는 수직축(8)(8')을 타고 상승하여 경사축(17)(17')의상단에 설치된 베벨기어(18)(18')와 맞물리게 된다. 이러한 상태에서 힘껏 페달을 밝게 되면 힘을 가하는 쪽의 페달로 자전거의 무게중심이 이동하기 때문에 중심을 잡기 위해 무게중심의 반대방향으로 자전거를 눕힘과 동시에 핸들(3)을 무게중심 쪽으로 회동시켜 중심을 잡는다. 이때 핸들(3)의 방향이 도면상에 표시된 바와 같이 우측 A에서 좌측 B방향이라 하면 인터널기어(5)가 상기어(6)(7)를 시계방향으로 회전시킨다. 상기어(6)(7)가 회전하면 우측 상기어(7)의 하부에 설치된 래칫휘일박스(14)의 디텐트클릭(11')이 시계방향으로 회전될 때만 래칫휘일(9)과 맞물려 동력을 전달하게 되어 있으므로 핸들의 회전에 의해 발생된 회전력은 수직축(8'), 수직축의 베벨기어(15'), 이와 맞물린 경사축(17') 상단의 베벨기어(18'), 경사축(17'), 경사축하단의 베벨기어(19')및 페달축(2)의 베벨기어(21')순으로 회전력을 전달하여 페달축(20)을 전진하는 방향으로 회전시킨다. 이 회전력이 페달축(20)의 대기어(22)와 후속으로 맞물리는 종속기어블럭을 거쳐 체인(29)으로 뒷바퀴축(27)을 고속으로 회전시키게 됨으로 고속주행이 이루어진다. 한편, 좌측에 위치한 상기어(6)도 우측 상기어(7)와 같이 시계방향으로 회전은 하지만 그 하부에 설치된 기어박스의 디텐트클릭(11')이 시계반대방향으로 회전할 때만 동력을 래칫휘일(9)에 전달하기 때문에 수직축(8)에는 회전력이 전달되지 않는다. 오히려 페달축(20)의 베벨기어(21)가 전진방향으로 회전함에 따라 이와 맞물린 베벨기어(19)와 경사축(17) 그리고 경사축(17)의 상단에 구비된 베벨기어(18), 이 베벨기어(18)와 맞물린 수직축(8)의 베벨기어(15) 및 수직축(8)은 역으로 페달축(20), 베벨기어(15'), 경사축(17') 하단의 베벨기어(18'), 경사축(17'), 경사축 상단의 베벨기어(19'), 수직축(8')의 베벨기어(21') 및 수직축(8')과 반대로 회전하게 된다. 그렇지만 좌측 상기어(6)의 하부에 설치된 래칫휘일박스(14)에 디텐트클릭(11)에 의해 페달축(20)으로부터 전달되는 동력이 차단됨으로 상기어(6)는 시계방향으로 자유롭게 회전하게 되어 동력은 전달되지 않는다.

또한, 핸들(3)을 B에서 A방향으로 회전시키면 상술한 작동과 반대로 좌축 상기어(6)의 회전력이 페달축(20)에 전달되고, 우측의 상기어(7)는 헛돌게 된다.

이와 같이 작동되는 자전거를 타고 오르막길을 오르기 위해 체중을 실어 페달을 밟게되면 자전거의 중심을 잡기 위해 핸들(3)이 페달을 밟는 쪽으로 회전시켜 그 회전력이 상술한 바와 같이 페달축(20)에 전달됨으로 발로 페달을 밟는 힘과 합세하여 오르막길을 오를 때 좀더 쉽게 오를 수가 있다.

그렇지만 오르막길의 경사가 더 심해지면 페달축(20)의 회전력이 저하되기 때문에 페달축(20)이 핸들(3)의 조향운동에 저항으로 작용하게 되고, 또 페달축(20)을 회전시키기 위한 핸들(3)의 회전력에 더욱더 핸들(3)을 회전력이 필요하게 된다. 이때에는 손잡이(3)가 형성된 신축관(3')을 관축핸들(3)로부터 신장시켜 핸들(3)을 회전시킨다. 이와 같이 핸들(3)이 길어지게 되면 지렛대 원리에 의해 핸들(3)을 회전시키는 힘이 커지기 때문에 핸들(3)의 회전력을 더욱 증가시킬 수 있다.

한편, 평지를 주행할 때에는 레버(33)를 앞으로 밀어서 포오크(31)(31')를 하부로 회동시키면 베벨기어(15)(15')가 자중으로 수직축(8)(8')상에서 하강하여 경사축(17)(17')의 베벨기어(15)(15')가 자중으로 수직축(8)(8')상에서 하강하여 경사축(17)(17')의 베벨기어(18)(18')와 떨어져 핸들(3)과 페달간의 회전력이 단절되므로 핸들이 자유롭게 된다. 따라서 본 발명의 자전거는 일반자전거와 같이 페달(20)의 힘과 증속기어블럭의 작용만으로 평지를 질주할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 자전거는 오르막길을 오를 때에 탑승자가 레버(33)를 잡아당기어서 포오크(31)(31')를 상부로 회동시켜 슬러스트베어링(30)(30')을 상승시키어서 베벨기어(8)(8')를 경사축(17)(17') 상단의 베벨기어(15)(15')에 치합시켜서 자전거의 중심을 잡기 위해 핸들(3)을 회동시킬 때 발생하는 회전력을 페달축(2)에 전달하여 오르막 주행에 가세시킴으로 오르막길을 오르때 좀더 쉽고 빠르게 오를 수 있는 장점이 있다.

그리고 평상시 주행할 때는 레버(33)를 앞으로 밀어서 포오크(31)(31')를 하부로 회동시키면 베벨기어(15)(15')가 자중으로 수직축(8)(8')상에서 하강하여 경사축(17)(17')의 베벨기어(18)(18')와 떨어져 핸들(3)과 페달간의 회전력이 단절되므로 핸들이 자유롭게 된다. 따라서 본 발명의 자전거는 일반자전거와 같이 페달(20)의 힘과 증속기어블럭의 작용만으로 평지를 질주할 수 있는 특징이 있다.

Claims

내주연 후측에 인터널기어(5)가 형성된 원형테(4)의 양측에 신축간(3')이 신축가능하게 결합된 핸들(3)을 갖고, 자전거의 핸들축(1) 상단에 V형 연결간(1')의 후단을 직각으로 설치하고, 그 양측 선단을 원형테(4)의 내주연 앞쪽에 연결하여 핸들축(1)이 원형테(4)의 중심을 이루게 하고, 상기 자전거의 척간(34)과 핸들축(1)에 지지되는 복수개의 수직축(8)을 회전가능하게 설치하여 그 상단에 인터널기어(5)와 치합되는 상기어(6)(7)를 설치하고, 상기어(6)(7)의 하부에 수직축(8)에 래칫휘일(9)을 각각 설치하고, 상기어(6)(7)의 저면에 디텐트클릭(11)(11')을 래칫휘일(9)의 이빨에 물리도록 탄설하되. 양측 상기어(6)(7)의 디텐트클릭(11)(11')의 설치방향은 서로 반대로 구성한 래칫휘일박스(14)를 설치하고, 상기 수직축(8)(8')의 중단에 베벨기어(15)(15')를 수직축(8)(8')과 함께 회전하면서 상하이동되게 설치하고, 그 하부에 베벨기어(15)(15')를 승하강시키는 포오크(31)(31')를 설치하고 후측을 병간(32)으로 척간(34)에 회동가능하게 설치된 L형레버(33)와 연결시켜 레버(33)의 조작에 의해 포오크(31)(31')를 승하강 작동되게 하고, 상기 포오크(31')와 베벨기어(15)(15')의 사이에 포오크(31)(31')의 작동에 의해 베벨기어(15)(15')의 회전에 지장이 없도록 슬러스트 베어링(30)(30')을 설치하고, 상기 페달축(20)의 양측에 베벨기어(21)(21')를 설치하고, 상기 양측 베벨기어(15)(15')와 페달축(20)의 베벨기어(21)(21')를 설치하고, 상기 양측 베벨기어(15)(15')와 페달축(20)의 베벨기어(21)(21')를 연결하는 경사축(17)(17')을 회전가능하게 설치하고, 이 경사축(17)(17')의 상단에 베벨기어(18)(18')를 설치하여 상기 수직축(8)(8')에 설치된 베벨기어(15)(15')에 치합되게 함과 동시에 하단부 또한 베벨기어(19)(19')를 설치하여 페달축(20)의 좌우내향 베벨기어(21)(21')에 치합시켜 핸들(3)의 회전력이 페달축(20)에 전달되도록 하고, 상기 페달축(20)에 고정한 대기어(22)와 동력전달장치를 통해 뒷바퀴축(27)에 페달축(20)의 회전력이 전달되게 구성한 것을 특징으로 하는 등척고속자전거.