KR100217695B1 - 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달에 관한 것으로서, 페달이 동일한 회전운동을 하는 경우 종래의 페달과 동일한 길이의 크랭크아암을 이용하더라도 본 발명의 페달 회전시 유효변경이 종래의 페달에 의한 유효반경보다 액슬의 직경길이만큼 늘어나는 페달장치를 제공함으로서 페달이 동일한 회전운동을 하더라도 종래의 페달에 비하여 더 큰 회전반경으로 운동하게 되어 더 많은 토오크를 전달할 수 있다는 데 뛰어난 효과가 있다.

Description

크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달

본 발명은 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자전거뿐만 아니라 다른 동력을 이용한 운송장치에 부착하여 페달스트로크의 동력창출단계에서 크랭크아암의 유효길이를 증가시킴으로써 페달의 효율을 증가시키는 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달에 관한 것이다.

상기에서 크랭크아암의 유효길이란 크랭크아암중에 힘이 가해지는 위치의 크랭크아암이 회전되는 기준축까지의 거리를 말하는 것이다.

일반적으로 자전거나 크랭크로 동력을 전달하는 운송장치는 크랭크아암이 회전하여 그 추진력을 얻게 되는 바, 그 예로 가장 일반적인 체인을 이용하는 자전거의 크랭크아암은 구동축에 결합된 스프라켓(Sprocket)을 회전시키도록 구동축에 연결되어 있고, 주어진 힘이 상기 크랭크아암을 통해 토오크를 전달할 수 있게 된다.

실제로 통상 2.5mm씩 증가하는 165mm에서 185mm까지의 다양한 길이를 갖는 자전거용 크랭크아암이 판매되고 있고, 때때로 전문적인 자전거 주행자들은 언덕이나 평지를 주행할때 효과적으로 동력을 전달하기 위해서나 혹은 기록경기같은 계속적인 힘이 필요한 경우에 크랭크아암의 길이를 변화시키기도 한다.

그러나 상기와 같은 긴 크랭크아암은 구동부를 해체하기가 난해하므로 일반적인 자전거 주행자가 크랭크아암의 유효길이를 변화시킥 위해서 크랭크아암을 교체하기 쉽지 않을 뿐만 아니라, 긴 크랭크아암만을 계속해서 사용할 경우에는 크랭크아암으 길이가 길어지는 것에 상응하여 운동반경도 커지므로 주행중에 부상을 당할 확률이 증가하게 되는 문제점이 있다.

최근에는 페달스트로크의 동력창출단계에서 크랭크아암의 유효길이를 변화시킴으로써 유효한 크랭크아암의 회전운동을 전환하는데 주안점을 두고 크랭크아암의 유효길이를 증가시켜 왔다.

상기 시도중의 하는 버트의 미국특허 제4,625,580호로, 이 장치에서는 편평한 몸체부가 구비된 페달과 이 페달의 회전중에 선형경로를 따라서 페달의 몸체를 이동시키는 캠장치가 구비되고, 상기한 선형운동은 슬로트내에 편이 끼워져 페달의 회전중에 몸체부를 안내햐게 되는 슬로트와 핀의 조합으로 구성되는 바, 상기한 페달몸체부의 선형운동을 비트장치에 있어서 크랭크아암의 유효길이를 증가시켜주게 된다.

다른 하나는 트레비조의 미국특허 제4,882,945호로, 이 장치에서는 크랭크에 대한 페달의 회전운동을 크랭크아암의 유효길이가 증가된 선형운동으로 전환하는 장치가 장착되어 있는 바, 회전중에 트레비조의 크랭크아암부가 신장되어 크랭크아암의 유효길이를 증가시키도록 되어 있으며, 또 다른 하나인 체튼의 미국특허 제4,446,754호와 제4,519,271호 역시 페달의 회전운동에 신축이 자유로운 크랭크 아암을 사용하여 크랭크아암의 유효길이를 증가시킨 캠장치가 장착되어 있다.

또 다른 하나는 포이저의 미국특허 제1,714,134호로, 이 장치에서는 크랭크아암의 선단부에 길다란 슬로트가 형성된 크랭크아암이 장착되어 있는바, 상기 슬로트에는 페달스트로크의 중심액슬이 부착되는 일련의 회전부재가 끼워지고, 크랭크아암이 회전함에 따라서 페달이 길다란 슬로트를 따라 이동되어 크랭크아암의 유효길이를 증가시키게 되는 바, 이러한 포이저의 장치에 있어서 크랭크아암의 유효길이는 3식방향에 위치할 때 최대가 되고 6시 방향에 위치할 때가 최소가 된다.

또 다른 하나는 베한의 미국특허 제626,045호로, 이 장치에서는 단순히 회전운동만을 사용하여 크랭크아암의 유효길이를 증가시키려고 시도한 경우의 일례로서, 한 쌍의 회전하는 내부디스크가 포함된 외부고정하우징을 구비한 크랭크아암용 부착부를 갖추고서, 페달이 상기 회전하는 디스크에 부착되어져 크랭크아암의 회전중에 회전하게 되므로 사용중에 페달이 부착된 내부디스크가 자유롭게 회전하므로써, 크랭크아암의 12시 방향에 위치할 때 크랭크아암의 유효길이가 극소가 되고 6시 방향에서 극대가 된다.

그러나, 상기와 같이 크랭크아암의 유효길이를 증가시키는 장치는 장치 내에 선형운동이나 직선운동이 수행되는 경우에는 상기의 선형운동을 사용하여 크랭크아암의 유효길이를 증가시키게 되면 마찰력도 증가시키게 되고 이에 따라 마모가 유발되므로 인해서 전체적인 장치의 결함을 초래하게 될 뿐만 아니라, 포이저의 장치에 있어서는 3시 방향에서 크랭크아암의 유효길이가 최대가 되므로 12시 방향에 위치할 때부터 크랭크아암의 유효길이를 극대화시킴으로써 취해지는 장점을 살리지 못하게 되고, 또한 장치 내에 회전운동만이 수행되는 경우에는 페달스트로크의 동력이 발생되는 위상의 대부분에서 유효 크랭크아암의 길이가 최소가 되어 시승자와 크랭크아암 사이의 동력전달을 극대화하지 못한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명이 목적은 크랭크아암이 12시방향에 위치할 때 크랭크아암의 유효길이가 최대가 되고, 크랭크아암이 6시방향에 위치할 때 발이 발받침대에 놓이는 위치는 일반페달의 위치와 같으나, 이때 동력을 전달하는 부위는 강철볼이 없어 하우징과 일정한 간격을 두고 이격되어 있는 액슬의 상단부가 되지 않고 강철볼이 장착되어 있는 액슬의 하단부가 되므로 실제로 크랭크아암의 유효길이는 12시 방향에서와 같이 최대화되어 시승자로부터 창출된 동력을 극대화할 수 있는 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달은 크랭크아암에 편심되게 장착된 액슬을 갖추고 있고, 상기 액슬의 반원부분은 액슬외측면과 액슬내측면에 강철볼이 두 줄로 장착되고, 강철볼이 장착되지 않는 반언부분은 절개되거나 빈공간으로 하우징 회경체와 내경체는 상기 액슬과 접촉하지 않도록 되어 있으며, 상기 하우징은 크랭크아암에 의한 액슬의 회전궤적을 따라 회전하면서 볼에 의해서 액슬과 서로 상이하게 회전이 가능하도록 장착되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용을 첨부도면을 참조하여 실시예에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 일 실시예에 의한 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달의 크랭크아암이 12시 방향에 있을 때의 상태를 보인 측단면도.

제2도는 제1도의 S-S'선 단면도.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 의한 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달의 분해사시도.

제4도는 종래의 액슬전체에 강철볼이 장착된 페달이 180도 회전하는 동안의 다양한 위치에서의 작동상태를 도시한 측단면도.

제5도는 본 발명의 액슬의 반원부분만 강철볼이 장착된 페달이 180도 회전하는 동안의 다양한 위치에서의 작동상태를 도시한 측단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,2,3,4 : 강철볼 10 : 액슬

13 : 액슬고정 숫나사 14 : 액슬고정 암나사

15 : 크랭크아암 연결나사 20 : 하우징

23 : 발받침대 30 : 크랭크아암

31 : 사각홈 32 : 연결홈

40 : 크랭크아암의 방위기준점

제1도는 본 발명의 일 실시예에 의한 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달의 크랭크아암이 12시 방향에 있을 때의 상태를 보인 측단면도이고, 제2도는 제1도의 S-s'선 단면도이고, 제3도는 본 발명의 일 실시예에 의한 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달의 분해사시도이고, 제4도는 종래의 액슬전체에 강철볼이 장착된 페달이 180도 회전하는 동안의 다양한 위치에서의 작동상태를 도시한 측단면도이고, 제5도는 액슬의 반원부분만 강철볼이 장착된 페달이 180도 회전하는 동안의 다양한 위치에서의 작동상태를 도시한 측단면도이다.

제1도 내지 제3도 및 제5도에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달은 메달의 발받침대(23)와; 상기 발받침대(23)로부터의 힘을 구동축에 전달하기 위한 크랭크아암(30)과; 반원부분에 강철볼(1,2)이 장착되어 상기 발받침대(23)의 상기 크랭크아암(30)이 상호 회전이 가능하도록 하면서 힘을 전달하는 액슬(10)과; 상기 액슬(10)에 편심되게 설치되어 있으며 상기 액슬(10)과 상기 크랭크아암(30)을 연결하기 위한 크랭크아암 연결나사(15)와; 페달과 연결되어 있으며 상기 액슬(10)이 삽입되어 상기 액슬(10)이 회전시 같이 회전이 되는 하우징(20)과; 상기 액슬(10)에 상기 하우징(20)이 상호 회전이 가능하면서 연결이 되도록 하는 액슬고정 숫나사와 암나사(13,14)로 이루어진다.

상기 크랭크아암(30)은 상기 크랭크아암(30)의 일단에 차축과 연결하기 우한 사각홈(31)과 다른 일단에는 상기 크랭크아암(30)과 상기 액슬(10)을 연결하기 위한 연결홈(32)이 있도록 구성되어 있다.

상기 액슬(10)은 상기 크랭크아암 연결나사(15)가 있는 부위의 반대쪽 반원부분에 대해서 액슬 내측면(11)과 액슬 외측면(12)에 각가 두 줄씩 볼이 들어갈 수 있는 홈이 파여져 있고, 그 홈 안에는 하우징 내경체(21)에 접촉하는 강철볼(1)과 하우징 외경체(22)에 접촉하는 강철볼(2)을 구비하고 있으며, 상기 액슬(10)중 나머지 반원부분은 강철볼이 없으므로 상기 액슬(10)이 상기 하우징(20)안으로 삽입되어 있을 때 하우징 내경체(21) 및 하우징 외경체(22)와 일정한 간격을 두고 이격되도록 구성된다. 또한 상기 하우징(20)의 전면부(25)와 접촉하는 부분에도 강철볼(3)을 구비하고 있고 상기 액슬(10)에 편심되게 상기 크랭크아암의 연결나사(15)가 구성되어 있다.

상기 하우징(20)은 하우징 내경체(21)와 하우징 외경체(22)로 이루어져 있으며 그 사이로 상기 크랭크아암(30)과 연결된 상기 액슬(10)이 삽입되며, 또한 상기 액슬(10)을 페달과 연결하기 위한 액슬고정 숫나사(13)가 삽입되도록 구성되어 있다.

상기 액슬고정 숫나사(13)는 하우징 후면부(26)와 접촉하는 부분이 강철볼(4)이 장착되도록 구성되어 있다.

다음에, 상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 실시예에 의한 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달의 작용을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에 도시되어 있는 바와 같이, (L)은 크랭크아암(30)의 유효길이중 고정된 최소길이를 도시하는 바, 상기 고정된 최소유효길이는 상기 사각홈(31)의 중심으로부터 상기 연결홈(32)의 중심부까지의 거리이며, (X)는 상기 연결홈(32)의ㅣ 중심과 하우징 회전축(24) 사이의 거리이며, (Y)는 상기 하우징 회전축(24)에서 발받침대(23)까지의 거리를 표시하는데, 본 발명의 크랭크아암(30)의 유효길이는 최대로 (L)로 (X)와 (Y)를 합한 길이가 될 수 있다.

상기 페달로 인한 회전운동에 의해 동력이 창출되며, 상기 회전운동시 상기 크랭크아암(30)과 상기 액슬(10)로 이루어진 부분과 상기 페달과 상기 하우징(20)으로 이루어진 부분이 강철볼(1,2,3,4)에 의해 서로 상반된 회전운동을 하게 된다.

상기 회전운동에 의하여, 상기 연결홈(32)에 상기 크랭크아암의 연결나사(15)를 고정장착하여 페달로부터 상기 크랭크아암(30)으로 동력을 전달하게 되고, 상기 크랭크아암(30)의 사각홈(31)은 현재 제조되고 있는 자전거에 광범위하게 사용되는 일반적인 바닥브레킷상에서 볼 수 있는 스핀들(도시되지 않음)선단을 수용하게 되어 상기 크랭크아암(30)으로부터 구동축으로 동력을 전달하게 된다.

제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 페달은 상기 크랭크아암(30)이 12시 방향에 위치하였을 때에는 크랭크아암의 유효길이가 (L)과 (X)와 (Y)의 합이 되어 최대가 되나 상기 크랭크아암(30)이 6시 방향에 위치하였을 때에는 (L)의 길이로 크랭크아암의 유효길이가 줄어드는 것을 확인할 수 있다.

제5도에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 폐단은 시승자의 페달에 가하는 힘이 최대인 상기 크랭크아암(30)이 12시 방향에 위치하였을 때에는 크랭크아암의 유효길이는 (L)과 (X)와 (Y)의 합으로 최대가 되고, 또한 시승자의 페달에 가하는 힘이 최대인 상기 크랭크아암(30)이 6시 방향에 위치하였을 때에는 종래의 페달에서와 같이 발이 발받침대(23)에 놓이는 위치는 같으나 이때 동력을 전달하는 부위는 강철볼이 없어 하우징과 일정한 간격을 두고 이격되어 있는 상기 액슬(10)의 상단부 즉, 발받침대(23)부분으로 동력이 전달되는 것이 아니고 강철볼(1,2)이 장착되어 있는 상기 액슬(10)의 하단부로 동력이 전달되므로 실제로 크랭크아암의 유효길이는 (L)와 (X)와 (Y)의 합으로 12시 방향에서와 같이 최대가 된다. 이는 상기 액슬(10)의 반원부분만이 강철볼(1,2)이 장착되고, 상기 액슬(10)의 나머지 반원부분은 강철볼이 장착되어 있지 않고 상기 하우징(20)과 일정한 간격을 두고 이격되어 있기 때문으로 상기 크랭크아암(30)이 6시 방향에 위치하였을 때에는 발받침대(23)로 동력이 전달되지 않고 강철볼(1,2)이 있는 반원부분 즉, 상기 액슬(10)중 상기 크랭크아암의 연결나사(15)가 있는 부위의 반대쪽 반원부분에서 강철볼(1,2)에의해서 상기 액슬(10)과 상기 하우징(20)이 접촉하게 되는 발받침대(23)에서 상기 크랭크아암(30)의 축상으로 상기 액슬의 직경길이만큼 떨어진 곳(A)으로 동력이 전달되게 된다. 따라서, 6시 방향에서의 유효거리는 12시 방향에서와 길이 (L)과 (X)와 (Y)를 합한 길이거 되고, 결과적으로 12시 방향에 왔을 때 뿐만 아니라 6시 방향에 왔을 때에도 크랭크아암의 유효길이가 상기 크랭크아암(30)의 길이보다 상기 액슬(10)의 직경길이만큼 더 길어지게 함으로써 동일한 회전반경으로 운동을 하더라도 종래의 페달에 비하여 상기 액슬(10)의 직경길이만큼 더 큰 회전반경으로 운동하는 것과 같은 효과를 낼 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달에 의하면 크랭크로 구동되는 운송장치에 페달을 사용한 회전운동만을 이용하는 데 있어서 크랭크아암이 12시 방향에 왔을 때 뿐만 아니라 6시 방향에 왔을 때에도 크랭크아암의 유효길이가 크랭크아암보다 액슬의 지름만큼 더 길게 증가시켜 줌으로써 동일한 회전반경으로 회전운동을 하더라도 종래의 페달에 비하여 액슬의 지름만큼 더 큰 회전반경으로 운동하는 것과 같은 시승자로부터 창출된 동력을 극대화시킬 수 있다는 뛰어난 효과가 있으므로 기계부품산업성 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 페달의 발받침대(23)와; 상기 발받침대(23)로부터의 힘을 구동축에 전달하기 위한 크랭크아암(30)과; 반원부분에 강철볼(1,2)이 장착되어 상기 발받침대(23)와 상기 크랭크(30)이 상호 회전이 가능하도록 하면서 힘을 전달하는 액슬(10)과; 상기 액슬(10)에 편심되게 설치되어 있으며 상기 액슬(10)과 상기 크랭크아암(30)을 연결하기 위한 크랭크아암 연결나사(15)의; 페달과 연결되어 있으며 상기 액슬(10)이 삽입되어 상기 액슬(10)이 회전시 같이 회전이 되는 하우징(20)과; 상기 액슬(10)과 상기 하우징(20)이 상호 회전이 가능하면서 연결이 되도록 하는 액슬고정숫나사의 암나사(13,14)로 이루어진 것에 있어서, 상기 액슬(10)은 상기 액슬(10)에 편심되게 상기 크랭크아암의 연결나사(15)가 부착되고, 상기 크랭크아암 연결나사(15)가 있는 부위의 반대쪽 반원부분에 대해서 액슬 내측면(11)과 액슬 외측면(12)에 각각 두 줄식 볼이 들어갈 수 있는 홈이 파여져 있고, 그 홈 안에는 강철볼(1,2)을 구비하고 있으며, 상기 하우징(20)의 전면부(25)와 접촉하는 부분에도 강철볼(3)을 구비하고 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 크랭크아암의 유효길이가 가변적인 페달.