KR100254596B1 - 자전거의 제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거의 브레이크 레바작동시 바퀴가 급제동 되는 것을 방지하여 제동거리를 단축시킬 수 있도록 함은 물론 제동시 발생되는 바퀴의 관성력을 이용하여 자전거의 출발동작시 추진구동력을 얻을 수 있도록 하는 자전거의 제동장치에 관한 것이다.

종래의 자전거 제동장치는 탄성체가 관성력을 보유하였다가 이를 추진력으로 사용시 자전거 급출발을 이루게 되어 안정적이지 못하고 그 충격으로 인하여 부품의 내구성이 떨어지게 되는 문제점이 있었던 바, 본 발명은 자전거의 제동시 발생되는 관성력을 저장하는 탄성체의 풀림회전력을 완충시켜 바퀴에 전달시킬 수 있도록 하고, 일반적인 운행시에는 바퀴의 회전에 제약을 전가하지 못하게 클러치장치를 설치하여 구성함으로써, 급격한 추진력으로 인한 안전사고의 문제점과 부품의 파손을 방지할 수 있도록 하며 자전거의 후진동작시에는 바퀴의 회전력이 스프링에 전달되지 않도록 하여 원할한 후진동작을 이룰 수 있게 하는 효과가 있는 것임.

Description

자전거의 제동장치

본 발명은 자전거의 브레이크 레바작동시 바퀴가 급제동 되는 것을 방지하여 제동거리를 단축시킬 수 있도록 함은 물론 제동시 발생되는 바퀴의 관성력을 이용하여 자전거의 출발동작시 추진구동력을 얻을 수 있도록 하는 자전거의 제동장치에 관한 것으로 본 출원인의 선출원 발명인 특허출원 제97-10166호의 개량에 관한 것이다.

선출원 발명 제97-10166호는 도 1 에서 도시되는 바와 같이, 바퀴와 동일하게 회전하는 허브(14)일 측에 마찰드럼(401)이 고정 설치되고, 상기 마찰드럼(401)에 다수의 래칫(402)과 내주연으로 케이블(403)과 연결되는 밴드블레이크(404)를 구비하는 드럼(405)이 삽입설치되며, 드럼(405)의 일 측면에는 스프링(406)의 일단이 걸리는 돌기(407)가 형성되고, 드럼(405)의 또다른 측면에 내치기어(408)가 형성된다.

상기 내치 기어(408)의 중심에는 통공이 형성되고, 통공내로 회전 방향 변환 장치(420)의 샤프트(421)가 관통설치되며, 상기 샤프트(421)에 스프링(406)의 또다른 단부가 연결된다. 이때 상기 샤프트는 바퀴의 허브(14)가 축설되는 자전거 뒤바퀴의 축이 연장된 것이다.

회전 방향 변환 장치(420)는 상기 드럼(405)에 구비된 내치 기어(408)와 치합되는 다수의 유성 기어(422)와, 유성 기어(422)와 치합되어 회전하는 태양 기어(423)로 구성되며, 태양 기어(423)의 내부에는 래칫(424)이 형성되고 마찰드럼(401)에는 상기 래칫(424)에 걸리어지는 래칫발톱(425)이 설치된다.

또한 상기 드럼(405)의 외주연에 형성되는 래칫(402)에도 래칫발톱(411)이 설치되어 드럼(405)의 회전을 제어할 수 있도록 구성되는 것이다.

이와 같이 구성되는 선출원 발명의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.

통상의 방법으로 페달을 밟아 자전거를 주행시키다가 자전거를 정지시키고자 블레이크 레바를 당기게 되면 브레이크 레바와 연결된 케이블(403)이 당기어지면서 드럼(405)의 내부에 설치된 밴드 블레이크(404)가 마찰드럼(401)의 외주연에 압착되어 마찰드럼(401)의 회전력을 드럼(405)에 전달시키게 된다.

이에 의해 드럼(405)이 회전됨에 따라 돌기(407)에 걸리어진 스프링(406)이 권회되면서 탄성력을 보유하게 되며, 스프링의 또다른 단부가 연결된 샤프트(421)는 자전거 후레임에 고정된 상태를 이룸에 따라 스프링이 권회동작을 이루게 되는 것이다.

회전되는 드럼은 3/4정도 회전을 이루는 시점에서 스프링(406)의 일단부가 걸리어진 돌기(407)가 자전거의 후레임에 걸리어 더이상의 회전 동작은 이루어지지 않게 되며, 케이블(403) 또한 드럼을 따라 회전된다.

이때 케이블(403)을 튜브에 삽입되고, 여분의 길이를 이루어 케이블은 당겨지면서도 드럼(405)의 회전 방향을 따라 권회될 수 있는 것이다. 이와 같은 원리는 통상의 자전거 브레이크 케이블 동일한 원리인 것이다.

이와 같이 돌기가 후레임에 걸리어 더 이상 회전되지 않는 상태에서도 바퀴(1)에 결합된 허브(14)가 계속 회전하는 경우에는 드럼의 내부에 설치된 밴드 브레이크(404)와 마찰드럼(401)과의 사이에 미끄럼이 발생되면서 마찰력에 의하여 제동을 이루는 것으로 이와 같은 브레이크 동작은 통상의 자전거 브레이크 동작과 동일한 것이다.

이어 브레이크 레바를 놓아주게 되면 케이블(403)이 이완되면서 마찰드럼(401)에 압착되었던 밴드 브레이크(404)가 이격되어 바퀴의 허브(14)는 자전거의 진행 방향으로 자유롭게 회전될 수 있지만 드럼(405)은 외주연에 형성된 래칫(402)에 래칫발톱(411)이 걸리어지는 상태를 이룸에 따라 스프링의 탄성력을 보유한 상태로 정지상태를 유지하게 된다.

이와 같은 상대에서 주행을 이루다가 자전거의 주행속도를 감속시키거나 정지하기 위하여 브레이크 레바를 당기게 되면 케이블(403)이 밴드 브레이크(404)를 당기어 마찰드럼(401)에 압착시키어 드럼(405)을 회전시키려고 하지만 드럼(405)에 형성된 돌기(407)가 후레임에 걸리어 더이상의 회전 동작을 이를 수 없음에 따라 마찰드럼(401)과 밴드 브레이크(404) 사이에서 발생되는 마찰력에 의하여 감속 및 제동이 이루어지는 것이다.

자전거의 추진력을 얻고자 하는 경우에는 핸들에 설치된 추진력 작동그립(도면에는 도시되지 않음)을 회동시킴에 따라 그립과 연결된 케이블이 당기어 지면서 드럼(405)의 래칫(402)에 걸리어진 래칫발톱(411)이 해제 되면서 스프링(406)의 복원력에 의하여 드럼(405)이 자전거의 진행 방향과 반대의 방향으로 회전하게 되고, 드럼의 내치 기어(408)에 치합된 유성 기어(422) 또한 자전거의 진행 방향과 반대의 방향으로 회전하게 된다.

이에 의해 태양 기어(423)는 자전거의 진행 방향과 동일한 방향으로 회전되면서 태양 기어의 내부에 형성된 래칫(424)이 마찰드럼(401)에 설치된 래칫발톱(425)을 걸고 돌아감에 따라 허브(14)를 회전시켜 추진력을 얻게 되는 것이다.

그러나 본 출원인은 상술한 바와 같은 선출원 발명을 시험작동하여 본 바, 자전거의 추진력을 얻고자 탄성회전력을 보유하는 드럼의 래칫으로 부터 리칫발톱을 해제시키는 순간 스프링이 급격하게 풀리면서 그 회전력이 바퀴에 전달됨에 따라 자전거가 급출발을 이루게 되어 안전에 문제점이 있는 것을 알게 되었다. 또한 강한 탄발력을 가지는 스프링이 급격하게 풀리면서 그 회전력이 각각의 부품에 강하게 전달됨에 따라 각 부품의 내구수명이 단축되는 문제점도 있음을 알게 되었다. 그리고 선출원 발명은 자전거의 후진동작시 바퀴의 회전력이 스프링에 전단됨에 따라 회전에 이 이루어지지 않게 되어 불가피하게 자전거의 뒤바퀴를 들어올린상태에서 후진을 하여야만 되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 자전거의 브레이크 동작시 바퀴가 급격하게 제동되면서 발생되는 미끄러짐을 방지하고, 추진력을 얻고자 하는 경우에는 스프링이 보유한 회전탄발력을 완충시키며 바퀴에 전달되게 하여 급격한 추진력으로 인한 안전사고의 문제점과 부품의 파손을 방지할 수 있도록 하며 자전거의 후진동작시에는 바퀴의 회전력이 스프링에 전달되지 않도록 하여 원활한 후진동작을 이룰 수 있게 하는 자전거의 제동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 다음과 같이 구성된다. 즉, 바퀴와 동일하게 회전하는 허브의 일 측에 마찰드럼을 고정 설치시키고, 상기 마찰드럼에 다수의 래칫과 내주연에 케이블과 연결되는 밴드 브레이크를 구비하는 드럼을 설치시키며, 드럼의 일 측면에는 스프링의 일단이 걸리는 돌기를 형성시키고, 드럼의 또다른 측면에 내치 기어를 형성시키며, 상기 내치기어의 중심을 관통하는 샤프트에 스프링의 또다른 단부가 연결되고, 상기 드럼에 구비된 내치 기어와 치합되는 다수의 유성 기어와, 상기 유성 기어와 치합되며 회전력을 허브에 전달시키는 태양 기어로 구성되는 것에 있어서, 상기 드럼의 내측에 설치되는 내치기어를 회전가능하게 설치시키고, 내치기어의 외주연에 다수개의 스프링받이를 형성시키고, 드럼의 내측면에도 스프링받이를 돌출형성시키며, 상기 각각의 스프링받이 사이에 완충스프링을 탄설시켜 구성되는 것에 특징 둔 것이다.

제1도는 종래의 자전거의 제동장치를 도시한 분리 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 자전거의 제동장치를 도시한 분리 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

3 : 클러치 장치 5 : 완충스프링

6 : 푸시암 7 : 래칫로드

14 : 허브 30 : 마찰판

31 : 돌기 33 : 클러치

35 : 복귀스프링 36 : 밀대

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 자전거의 제동장치를 도시한 분리 사시도 이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명은 바퀴와 동일하게 회전하는 허브(14)의 일 측에 마찰드럼(401)을 고정 설치시키고, 상기 마찰드럼(401)에 다수의 래칫(402)과 내주연으로 케이블(403)과 연결되는 밴드 브레이크(404)를 구비하는 드럼(405)을 설치시키며, 드럼(405)의 일 측면에는 스프링(406)의 일단이 걸리는 돌기(407)를 형성시키고, 드럼(405)의 또다른 측면에 내치 기어(408)를 형성시키며, 상기 내치기어의 중심을 관통하는 샤프트(421)에 스프링(406)의 또다른 단부가 연결되고, 상기 드럼(405)에 구비된 내치 기어(408)와 치합되는 다수의 유성 기어(422)와, 상기 유성 기어(422)와 치합되며 회전력을 허브(14)에 전달시키는 태양 기어(423)로 구성되는 것에 있어서, 상기 드럼(405)의 내측에 설치되는 내치기어(408)를 회전가능하게 설치시키고, 내치기어(408)의 외주연에 다수개의 스프링받이(408a)를 형성시키고, 드럼(405)의 내측면에도 스프링받이(405a)를 돌출 형성시키고, 상기 각각의 스프링받이(408a)(405a) 사이에 완충스프링(5)을 탄설시켜 구성되는 것이다.

상기 스프링은 코일스프링 뿐만 아니라 압축스프링, 우레탄 탄성체등과 같은 여타의 탄성체를 설치시켜 구성할 수 있는 것이다.

그리고 상기 태양기어(423)와 마찰드럼(401)과의 사이에 스프링(406)의 회전탄발력을 바퀴에 전달시키거나 차단시키는 클러치장치(3)를 설치시키되, 상기 클러치 장치는 태양기어(423)의 내주연에 다수의 홈(425)을 형성시키고, 상기 홈(425)에 끼워진 상태에서 좌우로 이동되는 다수의 돌기(31)를 가지는 클러치판(30)을 설치시키며, 클러치판(30)의 일측면에 허브(14)에 형성된 클러치(140)와 치합되는 클러치(33)를 형성시키고, 클러치판(30)과 허브(14)사이에는 클러치판(30)을 태양기어(423)에 밀착되게 하는 복귀스프링(35)을 설치시키며, 클러치판(30)이 삽입설치되는 태양기어(423)에 상기 클러치판(30)을 허브쪽으로 밀어주는 다수의 밀대(36)를 관통설치시키고, 밀대(36)의 후단에는 드럼(405)의 회전동작을 제어하는 케이블(71)과 연결되어 회전동작에 의하여 상기 밀대(36)를 밀어주는 푸시암(6)을 설치시켜 구성되는 것으로 상기 푸시암(6)은 케이블(71)의 당김 동작에 의한 회전동작시에만 밀대(36)를 밀어줄 수 있도록 밀대(36)와의 접촉면이 경사를 이루는 경사면(61)으로 형성시키고, 푸시암(6)과 케이블(71)의 사이에는 래치로드(7)를 개재설치시키고, 래칫로드(7)에 장공(70)을 형성시키고 이 장공에 래칫발톱(411)의 작동봉을 삽입설치시켜 푸시암(6)과 래칫발톱(411)이 순차적으로 연동되도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 통상의 방법으로 페달을 밟아 자전거를 주행시키다가 자전거를 정지시키고자 블레이크 레바를 당기게 되면 브레이크 레바와 연결된 케이블(403)이 당기어지면서 드럼(405)의 내부에 설치된 밴드 블레이크(404)가 마찰드럼(401)의 외주연에 압착되어 마찰드럼(401)의 회전력을 드럼(405)에 전달시키게 된다.

이에 의해 드럼(405)이 회전됨에 따라 돌기(407)에 걸리어진 스프링(406)이 권회되면서 탄성력을 보유하게 되며, 스프링의 또다른 단부가 연결된 샤프트(421)는 자전거 후레임에 고정된 상태를 이룸에 따라 스프링이 권회동작을 이루게 되는 것이다.

회전되는 드럼은 3/4정도 회전을 이루는 시점에서 스프링(406)의 일단부가 걸리어진 돌기(407)가 자전거의 후레임에 걸리어 더이상의 회전 동작은 이루어지지 않게 되며, 케이블(403) 또한 드럼을 따라 회전된다.

이때 케이블(403)을 튜브에 삽입되고, 여분의 길이를 이루어 케이블은 당겨지면서도 드럼(405)의 회전 방향을 따라 권회될 수 있는 것이다. 이와 같은 원리는 통상의 자전거 브레이크 케이블 동일한 원리인 것이다.

이와 같이 돌기가 후레임에 걸리어 더 이상 회전되지 않는 상태에서도 바퀴(1)에 결합된 허브(14)가 계속 회전하는 경우에는 드럼의 내부에 설치된 밴드 브레이크(404)와 마찰드럼(401)과의 사이에 미끄럼이 발생되면서 마찰력에 의하여 제동을 이루는 것이다.

이와 같은 브레이크 동작은 급격하게 브레이크를 잡더라도 그 제동력이 스프링을 권회시키면서 바퀴에 전달됨에 따라 바퀴가 노면에 마찰되면서 타이어의 고무가 노면에 코팅되어 제동거리를 길게하는 문제점을 해결할 수 있는 것으로 이는 자동자의 ABS(앤티록 브레이크 시스템)브레이크와 동일한 기능을 발휘하는 것이다.

이어 브레이크 레바를 놓아주게 되면 케이블(403)이 이완되면서 마찰드럼(401)에 압착되었던 밴드 브레이크(404)가 이격되어 바퀴의 허브(14)는 자전거의 진행 방향으로 자유롭게 회전될 수 있지만 드럼(405)은 외주연에 형성된 래칫(402)에 래칫발톱(411)이 걸리어지는 상태를 이룸에 따라 스프링의 탄성력을 보유한 상태로 정지상태를 유지하게 된다. 이때 클러치판은 복귀스프링에 의하여 태양기어에 밀착된 상태를 이루고 있어 허브 즉, 바퀴가 어느방향으로 회전되더라도 아무런 제약을 전가하지 않게 되는 것이다.

이와 같은 상대로 주행을 이루다가 자전거의 주행속도를 감속시키거나 정지하기 위하여 브레이크 레바를 당기게 되면 케이블(403)이 밴드 브레이크(404)를 당기어 마찰드럼(401)에 압착시키어 드럼(405)을 회전시키려고 하지만 드럼(405)에 형성된 돌기(407)가 후레임에 걸리어 더이상의 회전 동작을 이룰 수 없음에 따라 마찰드럼(401)과 밴드 브레이크(404) 사이에서 발생되는 마찰력에 의하여 감속 및 제동이 이루어지는 것이다.

자전거의 추진력을 얻고자 하는 경우에는 핸들에 설치된 추진력에 작동그립(도면에는 도시되지 않음)을 회동시킴에 따라 그립과 연결된 케이블(71)이 당기어 케이브후단에 연결된 래칫로드(70가 푸시암(6)을 회동시키게 되고 이에 의하여 푸시암의 경사면에 접촉되어있던 밀대가 전진되면서 마찰판을 허브쪽으로 이동시켜 마찰판의 클러치와 허브의 클러치를 치합시켜 스프링의 회전력을 허브에 전달시킬 수 있는 준비동작을 이루게 된다. 이어 계속적이 케이블(71)의 당김동작에 의하여 래칫로드의 장공이 래칫발톱의 작동봉을 당김에 따라 래칫이 드럼(405)의 래칫(402)으로 부터 해제 되면서 스프링(406)의 복원력에 의하여 드럼(405)이 자전거의 진행 방향과 반대의 방향으로 회전하게 되고, 그 회전력은 완충스프링을 거쳐 내치기어에 전달되면서 스프링의 급격한 풀림에 따른 충격이 흡수완충된다.

이어 내치기어가 회전되고, 내치 기어(408)에 치합된 유성 기어(422) 또한 자전거의 진행 방향과 반대의 방향으로 회전하게 되고 이와 치합된 태양 기어(423)는 자전거의 진행 방향과 동일한 방향으로 회전되면서 태양 기어의 홈에 삽입설치된 클러치판을 회전시키게 되고 클러치판은 허브에 회전력을 전달시켜 추진력을 얻게 되는 것이다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 자전거의 브레이크 동작시 바퀴가 급격하게 제동되면서 발생되는 미끄러짐을 방지하고, 추진력을 얻고자 하는 경우에는 스프링이 보유한 회전탄발력을 완충시키며 바퀴에 전달되게 하여 급격한 추진력으로 인한 안전사고의 문제점과 부품의 파손을 방지할 수 있도록 하며 자전거의 후진동작시에는 바퀴의 회전력이 스프링에 전달되지 않도록 하여 원할한 후진 동작을 이를 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 바퀴와 동일하게 회전하는 허브(14)의 일 측에 마찰드럼(401)을 고정 설치시키고, 마찰드럼(401)에 다수의 래칫(402)과 내주연으로 케이블(403)과 연결되는 밴드 브레이크(404)를 구비하는 드럼(405)을 설치시키며, 드럼(405)의 일 측면에는 스프링(406)의 일단이 걸리는 돌기(407)를 형성시키고, 드럼(405)의 또다른 측면에 내치 기어(408)를 형성시키며, 상기 내치기어의 중심을 관통하는 샤프트(421)에 스프링(406)의 또다른 단부가 연결되고, 상기 드럼(405)에 구비된 내치 기어(408)와 치합되는 다수의 유성 기어(422)와, 상기 유성 기어(422)와 치합되며 회전력을 허브(14)에 전달시키는 태양 기어(423)로 구성되는 것에 있어서, 상기 드럼(405)의 내측에 설치되는 내치기어(408)를 회전가능하게 설치시키고, 내치기어(408)의 외주연에 다수개의 스프링받이(408a)를 형성시키고, 드럼(405)의 내측면에도 스프링받이(405a)를 돌출형성시키고, 상기 각각의 스프링받이(408a)(405a) 사이에 완충스프링(5)을 탄설시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 자전거의 제동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 태양기어(423)와 마찰드럼(401)과의 사이에 스프링(406)의 회전탄발려을 바퀴에 전달시키거나 차단시키는 클러치장치(3)를 설치시키되, 상기 클러치 장치는 태양기어(423)의 내주연에 다수의 홈(425)을 형성시키고, 상기 홈(425)에 끼워진 상태에서 좌우로 이동되는 다수의 돌기(31)를 가지는 클러치판(30)을 설치시키며, 클러치판(30)의 일측면에 허브(14)에 형성된 클러치(140)와 치합되는 클러치(33)를 형성시키고, 클러치판(30)과 허브(14)사이에는 클러치판(30)을 태양기어(423)에 밀착되게 하는 복귀스프링(35)을 설치시키며, 클러치판(30)이 삽입설치되는 태양기어(423)에 상기 클러치판(30)을 허브쪽으로 밀어주는 다수의 밀대(36)를 관통설치시키고, 밀대(36)의 후단에는 드럼(405)의 회전동작을 제어하는 케이블(71)과 연결되어 회전동작에 의하여 상기 밀대(36)를 밀어주는 푸시암(6)을 설치시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 자전거의 제동장치.

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