KR100196698B1 - 자전거 변속장치 - Google Patents

Abstract

자전거 주행속도가 고속과 저속의 2모드로 구분되어 각 모드가 복수단으로 변속되도록 한 자전거 변속장치에 관한 것이다.

본 발명의 구성은 내부 공간을 갖는 하우징(1)과, 상기 하우징(1)의 양측에 관통되어 각각 회전가능하게 설치된 입력축(2) 및 출력축(3)과, 상기 입력축(2)의 회전속도를 변속시켜 출력축에 전달하기 위한 것으로 고속 및 저속의 2모드로 이루어지고 각 모드가 복수의 변속단으로 변속되어지는 변속기어부(10)와, 상기 변속기어부(10)가 어느 하나의 고속 또는 저속모드로 선택되도록 구동시키는 모드전환구동부(20)와, 어느 하나의 모드로 선택된 상기 변속기어부(10)가 어느 하나의 변속단으로 선택되도록 구동시키는 변속기어구동부(50)로 이루어진다.

따라서 간단한 기구적인 동작에 의해 변속이 이루어져 변속시 잡음이 없고, 조작이 쉬워 원하는 변속단으로 쉽게 전환할 수 있으며, 체인이 항상 걸려 있는 상태에서 변속되므로 이탈될 염려가 없고, 자동변속을 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

자전거 변속장치

본 발명은 자전거 변속장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행속도가 고속과 저속의 2모드로 구분되어 각 모드가 복수단으로 변속되도록 한 자전거 변속장치에 관한 것이다.

종래의 자전거 변속장치는 적게는 5단, 많게는 21단 변속이 이루어지도록 되어 있다. 5단의 경우에는 후륜에 직경이 다른 종동스프로킷휘일을 병렬로 5개 설치하여 체인이 선택적으로 어느 하나에 걸리도록 함으로써 5단 변속이 이루어지도록 된 것이고, 21단의 경우에는 폐달측에 직경이 다른 원동스프로킷휘일을 병렬로 3개 설치하고, 후륜에는 직경이 다른 종동스르로킷휘일을 병렬로 7개 설치하여 체인인 선택적으로 어느 하나에 걸리도록함으로써 21단변속이 이루어지도록 된 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 변속장치는 변속시 체인이 원동스프로킷휘일 또는 종동스프로킷휘일 중 어느 하나에 선택적으로 옮겨가는 과정에서 소음이 심하게 발생되고, 21단의 경우 현재 주행중인 단수와 변속하고자 하는 단수의 인식이 매우 혼란스러워하는 단수로의 변속이 어려우며, 주행 중 체인에 무리한 장력이 가해진 상태에서 변속하는 경우 체인이 무리한 변속에 의해 자주 이탈하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 변속시 잡음이 없고, 체인이 이탈할 염려가 없으며, 변속이 자동으로 이루어질 수 있어 편리한 자전거 변속장치를 제공하는 데 있다.

제1도는 본 발명에 따른 변속장치를 나타낸 사시도이다.

제2도는 제1도의 부품분해사시도이다.

제3도는 제1도의 자전거 변속장치의 하우징 상부를 개방한 상태에서 두 개의 변속기어와 이 변속기어들 간의 동력전달 상태를 변화시켜 주는 상호 결합관계를 단면 도시한 개념도이다.

제4도는 제1도의 자전거 변속장치의 뚜껑을 개방한 상태에서 하우징의 일부를 절단하여 나타낸 정면도이다.

제5도는 (a)(b)는 4개의 모드전환기어조립체의 회전판의 회전에 따른 작동관계를 나타내는 제1도의 A∼A선 단면도로서,

제5도(a)는 회전판이 회전하지 않은 상태의 저속모드를 나타내는 단면도이고,

제5도(b)는 회전판이 회전한 상태에서 저속모드를 나타내는 단면도이다.

제6도는 본 발명의 변속장치에서 모드전환기어조립체를 나타낸 사시도이다.

제7도는 본 발명의 변속장치에서 모드전환부의 회전판을 나타낸 사시도이다.

제8도는 본 발명의 변속장치에서 변속기어조립체와 하우징과 조립상태를 나타낸 분리사시도이다.

제9도는 본 발명의 변속장치에서 변속기어조립체의 동작상태를 설명하기 위한 도면이다.

제10도는 제7도의 B∼B선 단면도이다.

제11도(a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 변속장치의 변속과정을 설명하기 위한 정면 개략도이다.

제12도는 본 발명에 따른 변속장치에서 모드전환동작부의 일 실시예를 나타낸 자전거의 요부 정면도이다.

제13도는 제12도와 유사한 도면으로 모드전환동작부의 다른 실시예를 나타낸 자전거의 요부 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 하우징 1a : 뚜껑

2 : 입력축 3 : 출력축

10 : 변속기어부 11 : 지지축

12, 13 : 변속기어 14∼16 : 변속기어조립체

20 : 모드전환구동부 21, 22 : 입력측 모드전환기어조립체

23, 24 : 출력측 모드전환기어조립체 25 : 회전판

38 : 모드전환조작부 40 : 모드조작레버

50 : 변속기어구동부 52 : 캠

56 : 캠원판 57 : 누름돌기

61 : 아이들러 62 : 체인

64 : 변속조작부

상기의 목적은 자전거의 일측 프레임에 고정되고, 내부 공간을 갖는 하우징과; 상기 하우징의 양측에 관통되어 회전가능하게 설치되고, 체인을 통해 자전거의 페달과 연결되어 상기 페달의 회전동력이 입력되는 입력축과; 상기 하우징의 양측에 관통되어 회전가능하게 설치되고, 자전거의 후륜에 연결되어 자건거의 후륜이 회전되도록 회전동력이 출력되는 출력축과; 상기 입력축 및 상기 출력축 사이에 설치되고, 고속 및 저속의 2모드로 이루어지도록 상기 입력축과 회전속도를 변속시켜 출력축에 전달하는 제1 및 제2 변속기어가 동일한 회전축상에 소정의 거리로 이격되어 자유회전이 가능하도록 설치되고, 각 모드가 복수의 변속단으로 변속되도록 이격된 상기 제1 및 제2 변속기어의 사이에 회전력을 전달하는 변속기어조립체를 이맞물림시켜 이루어지는 변속기어부와; 상기 입력축, 상기 변속기어부, 및 상기 출력축으로 연결되는 회전력의 전달 경로 상에 설치되고, 상기 회전력이 상기 변속기어부가 어느 하나의 고속 또는 저속모드로 선택되어 전달되도록 상기 츨력축을 상기 제1 및 제2 면속기어와 선택적으로 이맞물림시키는 모드전환구동부; 및 어느 하나의 모드로 선택된 상기 변속기어부가 어느 하나의 변속단으로 선택되도록 상기 변속기어조립체를 상기 제1 및 제2 변속기어와 선택적으로 이맞물림시키는 변속기어구동부;를 포함하여 됨을 특징으로 자전거 변속장치에의해 달성될 수 있다.

이 때 상기 변속기어부는, 하우징의 중심에 고정된 지지축과, 상기 지지축을 중심으로 회전가능하게 설치된 제1 및 제2 변속기어와, 상기 제1 및 제2 변속기어의 회전력을 상호 동일한 방향으로 전달하는 것으로 제1 변속기어에 내접하고 상기 제2 변속기어에 복수단으로 외접하여 선택적으로 이맞물림되는 변속기어조립체로 이루어진다.

또한 상기 모드전환구동부는. 입력축의 회전력을 제1 또는 제2 변속기어에 선택적으로 전달하는 2개 입력측 모드전환기어조립체와, 제1 또는 제2 변속기어의 회전력이 선택적으로 출력축에 전달되도록 하는 2개의 출력측 모드전환기어조립체와, 상기 2개의 입력측 및 출력측 모드전환기어 조립체와 제1 및 제2 변속기어가 선택적으로 이맞물림되어 연동하도록 입력측 및 출력측 모드전환기어조립체를 동작시키는 회전판으로 이루어진다.

또한 상기 변속기어구동부는, 하우징의 외측에 지지축을 중심으로 회전가능하게 설치되어 회전각도에 따라 복수개의 변속기어조립체중 어느 하나의 변속기어조립체를 동작시켜 제1 및 제2 변속기어가 연동되도록 이맞물림시키는 회전원판으로 이루어진다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 변속장치는, 자전거의 일측 프레임에 고정되고, 내부 공간 및 뚜껑(1a)를 갖는 하우징(1)과, 상기 하우징(1)의 양측에 관통되어 회전가능하게 설치되고, 체인을 통해 자전거의 패달과 연결되어 상기 패달의 회전동력이 입력되는 입력축(2) 및 상기 하우징의 양측에 관통되어 회전가능하게 설치되고, 자전거의 후륜에 연결되어 자전거의 후륜이 회전되도록 회전동력이 출력되는 출력축(3)을 구비하여 이루어진다.

또한, 제3도 및 제4도에 도시된 바와 같이 본 발명의 자전거 변속장치는 상기 입,출력축(2)(3) 사이에 입력축(2)의 회전속도를 변속하여 출력축(3)에 전달하는 변속기어부(10)가 구비되어 있다.

변속기어부(10)는 고속 및 저속의 2모드로 이루어지고 각 모드를 3단변속 할 수 있도록 된 것으로, 지지축(11)을 중심으로 회전하도록 나란하게 설치된 제1 및 제2 변속기어(12)(13)와, 이들 사이에 설치된 1단 내지 3단 변속기어조립체(14)∼(16)로 이루어진다.

제1 변속기어(12)에는 외측기어부(12a)와 내측기어부(12b)가 형성되어 있고, 제2 변속기어(13)에는 제1 변속기어(12)와 동일한 직경의 외측기어부(13a)와, 직경이 다른 1단 내지 3단기어부(13b)∼(13d)가 형성되어 있다.

이 때 상기 제2 변속기어(13)의 다단기어부 개수에 따라 변속할 수 있는 단수(段數)가 결정되는 것이므로 본 발명은 도시된 3단변속에 한정하는 것은 아니고 다단기어부의 수를 3단 이상으로 형성하여 그 3단변속 이상의 변속도 가능하다.

1단 내지 3단 변속기어조립체(14)∼(16)는 상기 제1 변속기어(12)의 내측기어부(12b)와, 제2 변속기어(13)의 1단 내지 3단기어부(13b)∼(13d)에 이맞물림되어 제1 및 제2 변속기어(12)(13)의 회전력을 상호간에 전달하는 것으로, 그 구조는 기어직경크기를 제외하고 모두 동일하므로 1단 변속기어조립체(14)를 대표로하여 설명한다.

즉 1단 변속기어조립체(14)는 브라켓(17)으로 연결되어 상호 이맞물림된 한쌍의 중계기어(18)(19)로 이루어지고, 이 중계기어(18)(19)는 제1 변속기어(12)의 내측기어(12b)와, 제2변속기어(13)의 1단기어부(13b)에 각각 선택적으로 이맞물림되는 구성이다. 따라서 제1 및 제2 변속기어(12)(13)의 t아호 회전력을 항상 동일한 방향으로 전달하게 된고, 이러한 1단 내지 3단 변속기어조립체(14)∼(16)는 대향 위치에도 대칭된 형태로 동일하게 설치되어 있다.

또한 본 발명은 상기와 같은 변속기어부(10)를 고속모드 또는 저속모드로 전환시키는 모드전환구동부(20)가 구비되어 있다. 모드전환구동부(20)는 제3도 내지 제5도(a)(b)에 도시된 바와 같이 입력축(2)의 회전력을 제1 변속기어(12) 또는 제2 변속기어(13)에 선택적으로 전달하는 한 쌍의 입력측 모드전환기어조립체(21)(22)와, 제1 변속기어(12) 또는 제2 변속기어(13)의 회전력을 출력축에 전달하는 한쌍의 출력측 모드전환기어조립체(23)(24)와, 상기 입력측 및 출력측 모드전환기어조립체(21)∼(24)를 구동하여 고속 또는 저속모드가 선택되어지도록 하는 회전판(25)으로 이루어진다.

상기 입력측 및 출력측 모드 전환기어조립체(21)∼(24)는 동일한 구성이므로 하나의 입력측 모드전환기어조립체(21)를 대표로 설명하고, 제4도에 도시하였다. 즉 입력측 모드전환기어조립체(21)는 입력측(2)에 고정되어 함께 회전하는 중간기어(26)(출력측 모드전환기어조립체(23)(24)의 경우 출력축(3)에 고정되는 것임)와, 상기 중간기어(26)의 양측에 이맞물림되도록 2개의 브라켓(27)(28)으로 각각 연결된 2개의 연결기어(29)(30)와, 하우징(1)에 고정된 지지바(31)로 이루어지고, 상기 2개의 브라켓(27)(28)에는 연결바(32)(33)의 일단이 회동가능하게 연결되며, 연결바(32)(33)의 다단은 핀(34)에 의해 함께 연결된 구성이다.

또한, 상기 입력축(2)은 지지바(31)에 관통되고, 2개의 연결자(32)(33)를 연결하는 핀(34)은 지지바(31)에 형성된 장방형구멍(31a)으로 안내되어지며, 상기 입력축(2)과 핀(34) 사이에 스프링(35)이 탄력설치되어 2개의 연결기어(29)(30)가 제1 및 제2 변속기어(12)(13)의 외측기어부(12a)(13a)로부터 이격되는 방향으로 탄력성을 제공하도록 되어 있다.

한편, 상기 일측 브라켓(27)은 연장부(27a)가 형성되어 있고, 이 연장부(27a)를 회전판(25)이 동작시킴으로써 연결기어(29)(30)가 선택적으로 제1 또는 제2 변속기어(12)(13)의 외측기어부(12a)(13a)에 이맞물림되도록 되어있다. 즉 제5도에 도시된 바와 같이 회전판(25)은 양쪽에 각가 누름부(25a)(25b)가 형성되어 있고, 이 누름부(25a)(25b)의 저면 끝단에 돌기(25c)(25d)가 각가 형성되어 있다.

따라서 제5도(a)(b)에 도시된 바와 같이 회전판(25)의 회전각도에 따라 돌기(25c)(25d)가 2개의 입력측 또는 출력측 모드전환기어조립체(21)∼(24)중 어느 하나의 연장부(27a)를 동작시켜 브라켓(27)을 회전시킴으로써 고속 또는 저속모드 선택이 가능하게 되어 있고, 이때 상기 회전판(25)의 회전은 회전판(25)의 중심에 고정된 축(36)이 하우징(1)을 관통하여 외부로 노출되어 있으며, 이 외부로 노출된 축(36)에 회전원판(37)이 고정되어 이 회전원판(37)을 모드전환조작부(38)가 회전시키도록 되어 있고, 하우징(1)과 회전원판(37) 사이에 토션스프링(39)이 설치되어 회전동작후 항상 원위치되도록 되어 있다.

모드 전환조작부(38)는 통상적인 것으로 제12도에 도시된 바와 같이 회전원판(37)과 모드조작레버(40)사이에 와이어(41)를 연결하고, 모드조작레버(40)를 전,후(화살표방향)로 조작하는 것에 의해 회전원판(37)이 소정각도로 회전되도록 구성한다.

또한 본 발명은 상술한 바와 같이 변속기어부(10)가 고속 또는 저속모드로 선택되어진 상태에서 3단변속할 수 있도록 하는 변속기어구동부(50)가 구비되어 있고, 그 구조는 1단 변속기어조립체(14)를 대표로 설명한다.

즉 제8도 내지 제10도에 도시된 바와 같이 1단 변속기어조립체(14)의 브라켓(17) 중심에 돌출된 핀(51)이 하우징(1)을 관통하여 외부로 돌출되고, 그 끝단에는 캠(52)이 형성되어 있다. 상기 핀(51)이 관통되어지는 하우징(1)의 관통구멍(54) 주변에는 스토퍼(53)가 형성되어 있고, 핀(51)과 스토퍼(53) 사이에는 캠(52) 항상 스토퍼(53)에 밀착되도록 탄성력을 제공하는 토션스프링(55)이 설치된 구성이다.

또한 하우징(1)의 외부에는 제3도에 도시된 바와 같이 캠원판(56)이 지지축(11)을 중심으로 소정각도 회전가능하게 설치되어 있고, 이 캠원판(56)의 내측에는 상기 캠(52)을 소정각도 회전시키는 누름돌기(57)가 형성되어 있다. 따라서 캠원판(56)의 회전각도에 따라 1단 내지 3단 변속기어조립체(14)∼(16)가 연동하여 제1 및 제2 변속기어(12)(13)에 선택적으로 이맞물림되어 회전력을 상호간에 전달하게 된다.

이 때 제11도(a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이 캠원판(56)의 누름돌기(57)는 가단 변속기어조립체(14)∼(16)를 동작시킬 수 있도록 각단의 캠(52)과 대향하는 위치에 각각 형성된 것으로, 일측의 1단 내지 3단 변속기어조립체(14)∼(15)는 누름돌기(57)이 캠(52)을 도면의 시계방향으로 회전시키돌고 되어 잇고, 다항측의 1단 내지 2단 변속기어조립체는 도면의 반시계방향으로 회전시킬 수 있도록 되어 있으며, 양측의 변속기어조립체를 대칭되게 형성한 것은 제1 또는 제2 변속기어(14)(15)의 회전방향에 관계없이 양측의 변속기어조립체중 어느 하나의 변속기어조립체에 의해 회전력이 정확하게 전달되도록 한 것이다.

상기와 같은 변속기어구동부(50)는 캠원판(56)의 회전각도에 따라 1단 내지 3단 변속기어조립체(14)∼(16)중 어느 하나를 동작시켜 3단변속이 가능하도록 된 것이고, 제12도 및 제13도에 도시된 바와 같이 캠원판(56)은 회전후 항상 원위치되도록 스프링(58)으로 탄력설치하고, 자전거 주행중 자동으로 회전되도록 하여 자동변속시키는 것이 바람직하며, 수동식으로 운전자가 직접 동작시켜 변속할 수도 있다.

즉 자동변속은 제13도에 도시된 바와 같이 일측을 중심으로 회동자유롭게 설치된 아암(60)의 일단에 아이들러(61)를 설치하고, 이 아이들러(61)는 체인(62)에 연동하도록 설치하고, 아암(60)의 다른 일단은 캠원판(56)에 연결하여 이루어진 것으로, 체인(62)의 구동에 따른 장력변화로 아이들러(61)가 가상선 상태와 같이 연동하여 아암(60)이 소정각도 회전하는 것에 의해 캠원판(56)의 회전각도가 조절되어 자동적으로 3단변속이 이루어지도록 구성된 것이다.

이 때 체인(62)의 인장력이 켜져 아이들러(61)가 가상선 상태로 하강함에 따라 하측 체인(62)의 인장력이 약해진느 것을 방지하기 위해 아이들러(61)와 함께 연동하는 인장조절기어(63)를 하측 체인(62)에 설치하는 것이 바람직하다.

또한 다른예로 수동벼속은 제13도에 도시된 바와 같이 캠원판(56)과 통상 변속조작부(64)를 와이어(65)로 연결하고, 변속조작부(64)를 조작하는 것에 의해 캠원판(56)의 회전각도를 조절하도록 한 구성이다.

본 발명의 자전거 졈속장치는 제12도 및 제13도에 도시된 바와 같이 입력축 (2)에 자전거의 종동스프로킷휘일(66)을 고정하여 체인(62)으로 연결하고, 출력축(3)을 후륜(67)의 회전중심에 설치하여 변속시킬 수 있고, 도시하지는 않았지만 입력축에 중계용 스프로킷휘일을 설치하여 체인과 연결하고, 입력축에도 중계용 스프로킷휘일을 설치하여 후륜측 종동스프로킷휘일에 다른 체인으로 연결하여 사용할 수도 있다.

이와 같이 구성된 자전거 변속장치의 작용을 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 고속모드와 저속모드를 선택할 수 있고, 어느 하나의 모드상태에서 3단변속이 가능하도록 되어 있다. 즉 제3도 내지 제5도(a) 에는 고속모드 1단상태로서, 이 때 제12도에서와 같이 모드조작레버(40)는 고속모드에 위치되어 있으며, 제5도(a)에 도시된 바와 같이 모드전환구동부(20)의 회전판(25)에 형성된 돌기(25c)(25d)가 입력측 모드전환기어조립체(21)와 출력측 모드전환기어조립체(24)의 연장부(27a)를 누르고 있는 상태이고, 제11도(a)에 도시된 바와 같이 변속기어구동부(50)의 캠원판(56)에 형성된 누름돌기(57)는 1단 변속기어조립체(14)의 캠(52)을 누르고 있는 상태이다.

따라서 입력축(2)의 회전력이 입력측 모드전환기어조립체(21)의 중간기어(26) 및 연결기어(29)(30)를 통해 제1 변속기어(12)로 전달되고, 제1 변속기어(12)의 회전력은 1단 변속기어조립체(14)의 중계기거(18)(19)를 통해 제2 변속기어(13)로 전달되며, 제2 변속기어(13)의 회전력은 출력측 모드전환기어조립체(24)의 중간기어 및 연결기어를 통해 출력축(3)으로 전달되는 것이다.

이러한 변속과정은 직경이 큰 제1 변속기어(12)와 내측기어부(12b)로부터 직경이 작은 제2 변속기어(13)의 1단 기어부(13b)로 회전력이 전달되므로 고속주행이 가능하게 되는 것이다.

상기 상태에서 본 발명의 변속장치는 자동으로 변속되는 것으로, 즉 제12도에 도시된 바와 같이 운전자가 페달을 힘껏 밟아 상측 체인(62)의 장력이 커지게 되면, 아이들러(61)가 가상선 상태와 같이 하방으로 이동하게 되고, 이로써 아암(60)으로 연결된 캠원판(56)이 소정각도 회전하게 되면, 제11도(b)(c)에 도시된 바와 같이 캠원판(56)의 회전각도에 따라 누름돌기(57)가 2단 변속기어조립체(15) 또는 3단 변속기어조립체(16)의 캠(52)을 누르게 되고, 1단 변소기어조립체(14)의 캠(52)은 누름돌기(57)로부터 눌림상태가 해제되어 원위치됨으로써 회전력을 전달할 수 업슨 것이며, 2단 또는 3단 변속기어조립체(15)(16)에 의해 제1 변속기어(12)의 회전력이 제2 변속기어(13)로 전달되어 변속이 가능하게 되는 것이다.

이번에는 운전자가 페달을 천천히 밟아 체인(62)의 장력이 약해지게 되면, 캠원판(56)에 설치된 스프링(58)의 복원력에 의해 캠원판(56)이 원위치되어 다시 1단으로 변속되는 것이고, 아이들러(61)도 체인(62)의 처짐을 방지하게 되며, 이와 같이하여 체인(62)의 장력에 의해 3단변속이 자동으로 이루어지는 것이다.

또한 본 발명은 상기와 같은 3단변속을 수동식으로 조작할 수 있다. 즉 제13도에 도시된 바와 같이 통상의 변속조작부(64)를 조작하는 것에 의해 캠원판(56)의 회전각도가 결정되는 것이므로 운전자가 주행중 변속조작부(64)를 조작하여 변속하는 것이 가능하게 된다.

한편, 상기와 같은 고속모드상태에서 저속모드로 전환하고자 하는 경우에는 제12도에 된 바와 같이 모드조작레버(40)를 고속모드위치에서 저속모드위치로 이동시키게 되면, 제5도(b)에 도시된 바와 같이 모드전환구동부(20)의 회전판(25)이 소정각도 회전하여 돌기(25c)(25d)가 입력측 모드전환기어조립체(22)와 출력측 모드전환기어조립체(23)의 연장부(27a)를 눌러 입력축(2)의 회전력이 입력측 모드전환기어조립체(22)를 통해 제2 변속기어(13)로 전달되고, 제1 변속기어(12)의 회전력이 출력측 모드전환기어조립체(23)를 통해 출력측(3)으로 전달되도록 전환된다.

따라서 입력축(2)의 회전력이 입력측 모드전환기어조립체(22)의 중간기어(26) 및 연결기어(29)(30)를 통해 제2 변속기어(13)의 외측기어부(13a)로 전달되고, 제2 변속기어(13)의 회전력은 1단 내지 3단 변속기어조립체(14)∼(16)중 어느 하나에 의해 제1 변속기어(12)의 내측이어부(12b)∼(12d)로 전달되며, 제1 변속기어(12)의 회전력은 출력측 모드전환기어조립체(23)의 중간기어(26) 및 연결기어(29)(30)를 통해 출력측(3)으로 전달되는 것이다.

이러한 변속과정은 직경이 작은 제2 변속기어(13)의 1단 내지 3단 기어부(13b)∼(13d)중 어느 하나로부터 직경이 큰 제1 변속기어(12) 내측기어부(12b)로 회전력이 전달되므로 저속주행이 가능하게 되는 것이고, 저속모드에서도 고속모드에서와 마찬가지로 캠원판(56)의 회전각도에 따라 3단변속이 이루어지게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 자전거 변속장치에 의하면, 와이어를 이용한 간단한 기구적인 동작에 의해 기어변속이 이루어지기 때문에 다단스프로킷휘일에 의한 종래의 체인변속에 비해 잡음이 없고, 와이에 대한 장력의 구분이 명확하여 조작이 쉽기 때문에 원하는 변속단으로 정확하고, 빠르게 전환할 수 있으며, 체인이 항상 스프로킷휘일에 걸려있는 상태에서 변속되기 때문에 종래와 같이 체인이 다단의 스프로킷휘일들 사이를 이동하다가 이탈도리 염려가 없고, 본 발명의 변속장치를 체인에 연결하여 상기 체인의 장력을 감지하도록 하는 경우에 상기 체인의 장력에 따라 소정의 각도로 회전하는 아이들러를 이용하여 캠원판을 회전시킴으로써 자전거의 자동변속을 가능하게 하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (11)

1. 자전거의 일측 프레임에 고정되고, 내부 공간을 갖는 하우징(1); 상기 하우징의 양측에 관통되어 회전가능하게 설치되고, 체인을 통해 자전거의 패달과 연결되어 상기 페달의 회전동력이 입력되는 입력축(2); 상기 하우징의 양측에 관통되어 회전가능하게 설치되고, 자전거의 후륜에 연결되어 자전거의 후륜이 회전되도록 회전동력이 출력되는 출력축(3);. 상기 입력축 및 상기 출력축 사이에 설치되고, 고속 및 저속의 2모드로 이루어지도록 상기 입력축(2)의 회전속도를 변속시켜 출력축(3)에 전달하는 제1 및 제2 변속기어(12)(13)가 동일한 회전축상에 소정의 거리로 이격되어 자유회전이 가능하도록 설치되고, 각 모드가 복수의 변속단으로 변속되도록 이격된 상기 제1 및 제2 변속기어(12)(13)의 사이에 회전력을 전달하는 변속기어조립체(14)(15)(16)를 이맞물림시켜 이루어지는 변속기어부(10); 상기 입력축(2), 상기 변속기어부(10), 및 상기 출력축(3)으로 연결되는 회전력의 전달 경로 상에 설치되고, 상기 회전력이 상기 변속기어부가 어느 하나의 고속 또는 저속모드로 선택되어 전달되도록 상기 입력축(2) 및 상기 출력축(3)을 상기 제1 및 제2 변속기어(12)(13)와 선택적으로 이맞물림시키는 모드전환구동부(20); 및 어느 하나의 모드로 선택된 상기 변속기어부가 어느 하나의 변속단으로 선택되도록 상기 변속기어조립체(14)(15)(16)를 상기 제1 및 제2 변속기어와 선택적으로 이맞물림시키는 변속기어구동부(50);를 포함하여 됨을 특징으로 자전거 변속장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 변속기어부(10)는, 하우징(1)의 중심에 고정된 지지축(11); 상기 지지축을 중심으로 회전가능하게 설치되고 외측기어부(12a) 및 내측기어부(12b)가 형성된 제1 변속기어(12); 상기 지지축을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 상기 제1 변속기어의 외측기어와 동일한 외측기어부(13b)가 형성되며, 상기 내측기어부(12b)보다 작은 직경의 다단 기어부(13c)∼(13d)가 형성된 제1 변속기어(13); 및 상기 제1 및 제2 변속기어의 회전력을 상호 동일한 방향으로 전달하는 것으로 제1 변속기의 내측기어부와 제2 변속기어의 다단 기어부에 선택적으로 이맞물림되는 복수개의 변속기어조립체(14)∼(16);로 구성됨을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 변속기어조립체(14)∼(16)는, 상기 제1 변속기어의 내측기어와 제2 변속기어의 다단 기어부에 각가 이맞물림되는 중계기어(18)(19)가 상호 이맞물림되도록 브라켓(17)으로 연결되어 이루어짐을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 모드전환구동부(20)는, 입력축(2)의 회전력을 제1 또는 제2 변속기어(12)(13)에 선택적으로 전달하는 입력측 모드전환기어조립체(21)(22); 제1 또는 제2 변속기어의 회전력이 선택적으로 출력축(3)에 전달되도록 하는 2개의 출력측 모드전환기어조립체(23)(24); 상기 2개의 입력측 및 출력측 모드전환기어조립체와 제1 및 제2 변속기어가 선택적으로 이맞물림되어 연동하도록 입력측 및 출력측 모드전환기어조립체를 동작시키는 회전판(25); 및 상기 회전판을 구동시켜 고속 또는 저속모드를 선택하기 위한 모드전환조작부(38);로 구성됨을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.
5. 청구항 4에 있어서. 상기 입력측 및 출력측 모드전환기어조립체(21)∼(24)는, 입력축 및 출력축에 고정되는 중간기어(26); 상기 중간기어에 이맞물림되도록 각각의 브라켓(27)(28)으로 연결된 2개의 연결기어(29)(30); 상기 2개의 브라켓(27)(28)에 일단이 회동가능하게 연결되고, 타단은 핀(34)에 의해 함께 연결된 2개의 연결바(32)(33); 상기 하우징(1)에 고정되어 입력축 또는 출력축이 회전가능하게 관통되고 그 하부에 핀이 안내되는 장방형구멍(31a)이 형성된 지지바(31); 및 상기 입력축 또는 출력축과 핀(34) 사이에 탄력설치되어 2개의 연결기어(29)(30)가 제1 및 제2 변속기어(12)(13)의 외측기어부(12a)(13a)로부터 이격되는 방향으로 탄성력을 제공하도록 된 스프링(35); 으로 구성됨을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 모드전환조작부(38)는, 회전판(25)에 와이어(41)의 일단을 연결하고, 이 와이어의 타단은 고속 및 저속으로 구분된 모드조작레버(40)에 연결하여 모드조작레버의 조작에 의해 회전판이 소정각도 회전되도록 구성함을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.
7. 청구항 3에 있어서, 상기 변속기어구동부(50)는, 하우징(1)의 외측에 지지축(11)을 중심으로 회전하능하게 설치되어 회전각도에 따라 복수개의 변속기어조립체(14)∼(16)중 어느 하나의 변속기어조립체를 동작시켜 제1 및 제2 변소기어(12)(13)가 연동되도록 이맞물림시키는 캠원판(56); 및 상기 캠원판을 소정각도 회전시키기 위한 변속조작수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 각 변속기어조립체(14)∼(16)의 브라켓(17)에 핀(51)을 캠원판(56)쪽으로 돌출시켜 형성하고, 이 핀의 끝단에 캠(52)을 형성하며, 캠원판에는 상기 캠을 선택적으로 연동시켜 핀이 소정각도 회전하도록 하는 복수개의 누름돌기(57)가 형성됨을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.
9. 청구항 7에 있어서, 상기 변속조작수단은, 일단에 아이들러(61)가 회전가능하게 아암(60)을 캠원판(56)에 고정하고, 상기 아이들러는 체인(62)에 탄력적으로 지지되도록 설치하여 체인(62)의 장력변화에 따라 아이들러(61)가 연동하는 것에 의해 캠원판(56)의 회전각도가 조절되어 변속되도록 구성함을 특징으로 하는 상기 자전거 및 변속장치.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 아이들러(61)와 함께 연동하는 인장조절기어(63)를 하측 체인(62)에 설치하여 됨을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.
11. 청구항 7에 있어서, 상기 변속조작수단은, 캠원판(56)에 와이어(65)를 고정하여 변속조작부(64)와 연결하고, 변속조작부(64)를 조작하는 것에 의해 캠원판(56)의 회전각도가 조절되어 변속되도록 구성함을 특징으로 하는 상기 자전거 변속장치.