KR100201118B1 - Forward driving apparatus for a bicycle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 페달간이 축설된 크랭크축과, 상기 크랭크축상에 축설된 두 일방향 클러치와, 상기 두 일방향 클러치의 외주면에 축설된 제1, 2 선기어와, 상기 크랭크축의 외주에 설치되어 상기 크랭크축이 회전가능토록 중공을 갖고 프레임을 고정설치된 제3선기어와, 상기 선기어와 맞물리는 3단 유성기어와, 상기 유성기어가 회전자재토록 상기 유성기어의 중공에 끼워맞춤된 축봉과, 상기 축봉이 고정설치되고 회전하는 캐리어와, 상기 캐리어의 외측면에 고정설치된 스프로켓 휠로 구성되었다.The present invention is a crank shaft in which the pedal is built up, two one-way clutch built on the crank shaft, the first and second sun gear built on the outer circumferential surface of the two one-way clutch, and installed on the outer periphery of the crank shaft, the crank shaft is rotated A third sun gear having a hollow and fixed to the frame, a three-stage planetary gear meshing with the sun gear, a shaft rod fitted into the hollow of the planetary gear so that the planetary gear rotates, and the shaft rod is fixedly installed. It consists of a rotating carrier and a sprocket wheel fixed to the outer side of the carrier.
Description
제1도는 본 발명에 따른 자전거 전동장치가 표현된 단면도.1 is a cross-sectional view of a bicycle power transmission apparatus according to the present invention.
제2도는 본 발명에 따른 자전거 전동장치의 사시도.2 is a perspective view of a bicycle power transmission apparatus according to the present invention.
제3도는 제1, 2일방향 클러치 단면도.3 is a cross-sectional view of the first and second unidirectional clutches.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 페달 11 : 페달10: Pedal 11: Pedal
12 : 크랭크축 13 : 제1일방향 클러치12: crankshaft 13: first one-way clutch
14 : 제2일방향 클러치 15 : 제1선기어14: 2nd one-way clutch 15: 1st sun gear
16 : 제2선기어 17 : 제3선기어16: second sun gear 17: third sun gear
18A,18B,18C : 제1,2,3유성기어 19 : 캐리어18A, 18B, 18C: 1st, 2nd, 3rd planetary gear 19: Carrier
20 : 스프로켓 휠 21 : 구동체인20: sprocket wheel 21: drive chain
22 : 프레임 23 : 축봉22: frame 23: shaft
본 발명은 자전거 전동장치에 관한 것으로서, 특히 자전거의 크랭크축이 정,역의 어느 방향으로 회전하여도 자전거가 전진하도록 한 자전거 전동장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bicycle transmission, and more particularly, to a bicycle transmission in which the bicycle is advanced even when the crankshaft of the bicycle rotates in both directions.
종래 기술에 의한 통상적인 자전거 전동장치는 크랭크축이 정방향(자전거를 전진하게 하는 크랭크축의 회전방향)으로 회전할 때만 자전거가 전진하고, 역방향(정방향과 반대방향)으로 회전할 때는 크랭크축이 공회전하여 자전거가 움직이지 않도록 구성되어 있다.In the conventional bicycle transmission according to the prior art, the bicycle moves forward only when the crankshaft rotates in the forward direction (rotational direction of the crankshaft for advancing the bicycle), and when the crankshaft rotates in the reverse direction (the reverse direction of the forward direction), The bicycle is configured not to move.
그러나, 상기한 종래기술의 자전거 전동장치는 정방향으로만 크랭크축을 회전시켜야 전진하기 때문에 구동동작이 단조롭고, 또한 일부의 특정 근육만이 집중적으로 운동되어 빨리 피로해 지거나 무릎관절에 무리가 가는 등의 문제점이 있었다.However, the above-described conventional bicycle transmission device has a problem in that the driving motion is monotonous because the crankshaft is rotated only in the forward direction, and only a part of the specific muscles is concentrated so as to quickly get tired or get tired of the knee joint. There was this.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자전거의 크랭크축을 정,역의 어느 방향으로 회전운동시켜도 자전거가 전진할 수 있는 자전거 전동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a bicycle transmission apparatus capable of advancing a bicycle even when the crankshaft of the bicycle rotates in any direction.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 자전거 전동장치는 페달간이 축설된 크랭크축과, 상기 크랭크축상에 축설된 두 일방향 클러치(one way clutch)와, 상기 두 일방향 클러치의 외주면에 축설된 제1, 2선기어와, 상기 크랭크축의 외주에 설치되어 상기 크랭크축이 회전가능토록 중공을 갖고 프레임에 고정설치된 제3선기어와, 상기 선기어와 맞물리는 3단 유성기어(planetary gear)와, 상기 유성기어가 회전자재토록 상기 유성기어의 중공에 끼워맞춤된 축봉과, 상기 축봉이 고정설치되고 회전하는 캐리어와, 상기 캐리어의 측면에 고정설치된 스프로켓휠(sprocket wheel)로 구성된 것을 특징으로 한다.The bicycle transmission device of the present invention for realizing the above object is a crank shaft, which is built between the pedals, two one-way clutches built on the crank shaft, and the first, A second sun gear, a third sun gear installed on the outer periphery of the crankshaft, the crankshaft having a hollow so as to be rotatable, and fixed to the frame; a three-stage planetary gear meshing with the sun gear; The shaft is fitted to the hollow of the planetary gear, characterized in that it consists of a carrier fixed to the rotating rod and a sprocket wheel (sprocket wheel) fixed to the side of the carrier.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
제1도에 본 발명의 일실시예가 도시되어 있다. 상기한 실시예의 본 발명은 페달간(11)과, 페달간(11)이 축설된 크랭크축(12)과, 크랭크(12)상에 서로 반대방향으로 동력을 전달하도록 축설된 제1, 2일방향 클러치(13,14)와, 제1, 2일방향 클러치(13,14)의 외주면에 각각 축설된 제1, 2선기어(15,16)와, 크랭크축(12)의 외주에 설치되어 상기 크랭크축(12)이 회전가능토록 중공을 갖고 프레임(22)에 고정설치된 제3선기어(17)와, 일체로 되어 제1, 2, 3선기어(15,16,17)와 각각 맞물리는제1, 2, 3유성기어(18A,18B,18C)와, 일체로 된 제 1, 2, 3유성기어(18A,18B,18C)가 회전자재토록 각 유성기어의 중공에 끼워맞춤된 축봉(23)과, 축봉(23)이 고정설치되고 크랭크축(12)과 제3선기어(17)축의 외주상을 회전하는 캐리어(19)와, 캐리어(19)의 측면에 고정된 스프로켓휠(20)과, 스프로켓 휠(20)에 맞물리고 뒷바퀴를 구동하는 구동체인(21)으로 구성된 것을 특징으로 한다.One embodiment of the invention is shown in FIG. The present invention of the embodiment described above, the first and second one-way direction is arranged to transmit power in the opposite direction on the crank shaft 12, the crank shaft 12, the pedal between the pedal 11, and the crank 12, The crankshaft is provided on the outer periphery of the first and second sun gears 15 and 16 and the crankshaft 12 which are respectively arranged on the outer peripheral surfaces of the clutches 13 and 14, the first and second one-way clutches 13 and 14, respectively. First and second integrally engaged third and third sun gears 17, 16 and 17, respectively, integrally with third sun gear 17 fixed to frame 22 and having a hollow so that 12 is rotatable. , The three planetary gears 18A, 18B, and 18C, and the first and second planetary gears 18A, 18B, and 18C, which are integral with each other, and the shaft 23 fitted to the hollow of each planetary gear so as to rotate. The carrier 19 is fixed to the shaft rod 23 and rotates the outer circumference of the crankshaft 12 and the third sun gear 17 shaft, the sprocket wheel 20 fixed to the side of the carrier 19, the sprocket wheel Consisting of a drive chain 21 which meshes with 20 and drives the rear wheels It is characterized by.
본 발명에 의한 자전거 전동장치에서 제1선기어(15)에 대한 캐리어(19)의 속도비 R1은이고, 제2선기어(16)에 대한 캐리어(19)의 속도비 R2는이다. 여기서 ZS1, ZS2, ZS3는 각각 제1, 2, 3선기어(15,16,17)의 잇수를 나타내고, 또한 ZP1, ZP2, ZP3은 각각 제1, 2, 3유성기어(18A,18B,18C)의 잇수를 나타낸다.In the bicycle transmission according to the present invention, the speed ratio R 1 of the carrier 19 to the first sun gear 15 is And the speed ratio R 2 of the carrier 19 to the second sun gear 16 is to be. Here, Z S1 , Z S2 , and Z S3 represent the number of teeth of the first, second, and three-wire gears 15, 16, and 17, respectively, and Z P1 , Z P2 , and Z P3 are the first, second, and third planetary gears, respectively. The number of teeth of 18A, 18B, and 18C) is shown.
제1도에 도시된 것과 같이 ZS1ZS2ZS3, ZP2ZP3ZP1이면 ZP3ZS1-ZS3ZP10와 ZP3ZS2-ZS3ZP20가 성립되어 R1≥1, R2≤-1가 된다. 그러므로 제1선기어(15)의 회전(즉, 프랭크축의 회전)에 의한 캐리어(19)의 회전(즉, 스프로켓 휠의 회전)은 같은 방향으로 증속되어 회전하고, 제2선기어(16)의 회전 (즉, 크랭크축의 회전)에 의한 캐리어(19)의 회전 (즉, 스프로켓 휠의 회전)은 반대방향으로 증속되어 회전한다. 따라서 상기와 같은 조건하에서는 크랭크축이 정,역의 어느 방향으로 회전하여도 스프로켓 휠은 항상 정방향으로 회전하게 된다.As shown in FIG. 1, when Z S1 Z S2 Z S3 , Z P2 Z P3 Z P1, Z P3 Z S1 -Z S3 Z P1 0 and Z P3 Z S2 -Z S3 Z P2 0 are established and R 1 ≥1 , R 2 ≤ -1. Therefore, the rotation of the carrier 19 (that is, the rotation of the sprocket wheel) by the rotation of the first sun gear 15 (that is, the rotation of the frank shaft) is accelerated and rotated in the same direction, and the rotation of the second sun gear 16 ( That is, the rotation of the carrier 19 (that is, the rotation of the sprocket wheel) by the rotation of the crankshaft is increased in the opposite direction and rotated. Therefore, under the above conditions, the sprocket wheel always rotates in the forward direction even if the crankshaft rotates in either the forward or reverse direction.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다. 답력에 의해 페달(10), 페달간(11) 및 크랭크축(12)이 정방향으로 회전되면, 크랭크축(12)에 축설된 제1일방향 클러치(13)는 제1선기어(15)와 함께 정방향으로 회전하고, 제1선기어(15)는 제3선기어(17)와 외접하는 제3유성기어(18C)를 자전 및 공전시키면서 축봉(23)을 정방향으로 회전시킨다. 축봉(23)의 정방향 회전에 의해 캐리어(19)와 스프로켓 휠(20)이 정방향으로 회전하게 된다. 스프로켓 휠(20)에 의한 구동체인(21)의 정방향 회전에 의해 뒷바퀴가 전진하는 방향으로 회전하여 자전거가 전진하게 된다. 또한 제2유성기어(18B)는 제2선기어(16)를 역방향으로 회전시킨다.Referring to the effects of the present invention configured as described above are as follows. When the pedal 10, the pedal 11, and the crankshaft 12 are rotated in the forward direction due to the stepping force, the first one-way clutch 13 built on the crankshaft 12 moves in the forward direction together with the first sun gear 15. The first sun gear 15 rotates the shaft rod 23 in the forward direction while rotating and revolving the third planetary gear 18C that is external to the third sun gear 17. The carrier 19 and the sprocket wheel 20 rotate in the forward direction by the forward rotation of the shaft bar (23). By the forward rotation of the drive chain 21 by the sprocket wheel 20 is rotated in the direction in which the rear wheel is advanced to advance the bicycle. The second planetary gear 18B also rotates the second sun gear 16 in the reverse direction.
이때, 제2일방향 클러치(14)는 크랭크축(12)의 정방향 회전과 제2선기어(16)의 역방향 회전으로 동력을 전달하지 못하고 공회전하게 된다.At this time, the second one-way clutch 14 does not transmit power by forward rotation of the crankshaft 12 and reverse rotation of the second sun gear 16 to idle.
또한 답력에 의해 페달(10), 페달간(11) 및 크랭크축(12)이 역방향으로 회전하게 되면, 크랭크축(12)에 축설된 제2일방향 클러치(14)는 제2선기어(16)와 함께 역방향으로 회전하고, 제2선기어(16)는 제3선기어(17)와 외접하는 제3유성기어(18C)를 자전 및 공전시키면서 축봉(23)을 정방향으로 회전시킨다. 축봉(23)의 정방향 회전에 의해 캐리어(19)와 스프로켓 휠(20)이 정방향으로 회전하게 된다. 스프로켓 휠(20)에 의한 구동체인(21)의 정방향 회전에 의해 뒷바퀴가 전진하는 방향으로 회전하여 자전거가 전진하게 된다. 또한 제1유성기어(18A)는 제1선기어(15)를 역방향으로 회전시킨다.In addition, when the pedal 10, the pedal 11, and the crankshaft 12 rotate in the opposite directions due to the stepping force, the second one-way clutch 14 built on the crankshaft 12 is connected to the second sun gear 16. Together with rotation in the reverse direction, the second sun gear 16 rotates the shaft 23 in the forward direction while rotating and revolving the third planetary gear 18C, which is circumscribed with the third sun gear 17. The carrier 19 and the sprocket wheel 20 rotate in the forward direction by the forward rotation of the shaft bar (23). By the forward rotation of the drive chain 21 by the sprocket wheel 20 is rotated in the direction in which the rear wheel is advanced to advance the bicycle. The first planetary gear 18A also rotates the first sun gear 15 in the reverse direction.
이때, 제1일방향 클러치(14)는 크랭크축(12)의 역방향 회전과 제1선기어(15)의 정방향 회전으로 동력을 전달하지 못하고 공회전한다.At this time, the first one-way clutch 14 does not transmit power by the reverse rotation of the crank shaft 12 and the forward rotation of the first sun gear 15 is idling.
그리고 필요에 따라서는 정방향과 역방향 회전시에 회전비가 다르게 되도록 제1, 2, 3선기어(15,16,17)의 잇수와 제1, 2, 3유성기어(18A,18B,18C)의 각 잇수를 적절히 선택하면, 크랭크축(12)의 정,역 회전방향의 변환이 변속과 같은 효과를 가져오고, 이에 따라 정방향과 역방향의 회전속도와 전달토오크가 변화되어 오르막길 또는 변동심한 주행저항에 따라 정방향 또는 역방향으로 크랭크축(12)을 회전함으로서 다양하고 운행을 할 수 있게 된다.If necessary, the number of teeth of the first, second and third sun gears 15, 16 and 17 and the number of teeth of the first, second and third planetary gears 18A, 18B and 18C are different so that the rotation ratio is different at the time of forward and reverse rotation. If properly selected, the change of the forward and reverse rotational direction of the crankshaft 12 has the same effect as the shifting, and accordingly the rotational speed and the transmission torque of the forward and reverse directions are changed and the forward direction is changed according to the uphill road or the fluctuating running resistance. Or by rotating the crankshaft 12 in the reverse direction it is possible to operate a variety of.
그리고, 본 발명은 자전거가 오르막길을 오를 때 자동적으로 후진방향으로의 제동특성을 가지며, 이의 작용원리는 다음과 같다. 자전거가 오르막길을 올라 갈 때 자전거에 작용하는 총합력의 경사면 방향으로의 힘성분이 전진구동력에 의한 힘성분보다 크게 되며, 자전거가 후진하려고 한다. 그러면 뒷바퀴의 후진에 의해 구동체인(21)에는 뒷바퀴를 후진방향으로 회전시키는 장력이 작용하게 되고, 이 장력은 스프로켓 휠(20)과 캐리어(19)를 역방향으로 돌리려고 하며, 또한 제1선기어(15)와 제1일방향 클러치(13)를 역방향으로 회전시키려 하고 제1일방향 클러치(13)와 크랭크축(12)이 상호물림되어 크랭크축(12)을 역방향으로 회전시키려고 한다. 동시에 상기의 장력에 의한 구동력을 받는 상기 캐리어(19)에 의해 제2유성기어(18B)를 통해서 전달되는 구동력은 제2선기어(16)와 크랭크축(12)을 정방향으로 회전시키려고 한다.In addition, the present invention has a braking characteristic in the reverse direction automatically when the bicycle is going uphill, the principle of operation thereof is as follows. When the bicycle is going uphill, the force component of the total force acting on the bicycle in the direction of the inclined plane becomes larger than the force component due to the forward driving force, and the bicycle tries to reverse. As a result of the retraction of the rear wheels, a tension is applied to the drive chain 21 to rotate the rear wheels in the reverse direction. This tension attempts to turn the sprocket wheel 20 and the carrier 19 in the reverse direction, and the first sun gear ( 15) and the first one-way clutch 13 to rotate in the reverse direction, and the first one-way clutch 13 and the crankshaft 12 are intermeshed to rotate the crankshaft 12 in the reverse direction. At the same time, the driving force transmitted through the second planetary gear 18B by the carrier 19, which is driven by the tension, attempts to rotate the second sun gear 16 and the crankshaft 12 in the forward direction.
따라서 결과적으로 자전거의 후진시에는 제1일방향 클러치(13)에 의해 작용하는 구동력과 제2일방향 클러치(14)에 의해 작용하는 구동력이 서로 크기가 같고 작용방향이 반대로 동적으로 되어 평형상태를 유지하며 제1, 2, 3유성기어(18A,18B,18C)와 캐리어(19)가 정지하게 되어 스프로켓 휠(20)이 정지하게 된다.Therefore, as a result, when the bicycle is reversed, the driving force acting by the first one-way clutch 13 and the driving force acting by the second one-way clutch 14 are equal in size to each other and the operating direction is reversely dynamic to maintain an equilibrium state. The first, second, and third planetary gears 18A, 18B, and 18C and the carrier 19 stop, and the sprocket wheel 20 stops.
따라서 본 발명은 크랭크축(12)이 정,역의 어느 방향으로 회전하여도 자전거가 전진하고, 또한 자전거가 오르막을 오를 때 구조적 특징에 의해 자전거가 후진하지 않는다.Therefore, in the present invention, when the crankshaft 12 rotates in any of the forward and reverse directions, the bicycle moves forward, and the bicycle does not move backward due to structural features when the bicycle climbs uphill.
이와 같이, 본 발명은 페달간과 일방향 클러치가 축설된 크랭크축과 상기 일방향 클러치의 외주면에 축설된 선기어와, 선기어와 맞물리는 제1, 2, 3유성기어와, 제1, 2, 3유성기어가 회전자재토록 각 유성기어의 중공에 끼워맞춤된 축봉과, 축봉이 고정설치되고 회전하는 캐리어와, 캐리어의 측면에 고정설치된 스프로켓 휠로 구성된 자전거 전동장치에 있어서, 자전거의 크랭크축을 정,역의 어느 방향으로 회전시켜도 자전거가 전진하게 되어, 일방향 페달링으로 생기는 혈중젖산 농도, 에너지 소비량 및 분당 산소섭취량 등의 피로 누적수치의 증가와 일부 근육만의 과잉운동 등의 문제점과 빨리 피로해지거나 무릎관절 등에 무리가 가는 페달링 장애현상을 없앨 수 있고, 또한 자전거가 오르막길을 오를 때 자동적으로 후진방향으로의 제동을 걸어 자전거가 후진하지 못하게 하는 잇점을 갖는다. 그리고 제1, 2, 3선기어의 잇수와 제1, 2, 3유성기어의 각 잇수를 적절히 선택하여 정방향과 역방향의 회전속도와 전달토오크를 변화시켜 오르막길 또는 변동심한 주행저항에 따라 정방향 또는 역방향으로 크랭크축을 회전함으로써 다양하고 원활한 운행을 할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the present invention provides a crankshaft in which a pedal and a one-way clutch are arranged, a sun gear arranged on an outer circumferential surface of the one-way clutch, first, second and third planetary gears meshing with the sun gear, and first, second and third planetary gears. A bicycle transmission comprising a shaft fitted into the hollow of each planetary gear, a carrier on which the shaft is fixed and rotated, and a sprocket wheel fixed on the side of the carrier, wherein the crankshaft of the bicycle is in either a positive or reverse direction. The bicycle will move forward even if it is rotated, and the fatigue fatigue value such as blood lactate concentration, energy consumption, and oxygen intake per minute caused by one-way pedaling and excessive muscle movements, and fatigue will be quickly exhausted It can eliminate the pedaling obstacles and rotate automatically when the bike climbs uphill. It has the advantage of preventing reverse. Then, the number of teeth of the first, second, and three-wire gears and the number of teeth of the first, second, and three planetary gears are appropriately selected to change the rotational speed and the transmission torque in the forward and reverse directions so that the vehicle can move in the forward or reverse direction depending on the uphill road or the severe running resistance. Rotating the crankshaft has the advantage of being able to operate a variety of smoothly.
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|---|---|---|---|
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| KR980009034A KR980009034A (en) | 1998-04-30 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100407016B1 (en) * | 2000-07-13 | 2003-11-28 | 신영재 | Double one way driving apparatus for bicycle |
-
1996
- 1996-07-02 KR KR1019960027165A patent/KR100201118B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100407016B1 (en) * | 2000-07-13 | 2003-11-28 | 신영재 | Double one way driving apparatus for bicycle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR980009034A (en) | 1998-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |