KR100255224B1

KR100255224B1 - 자전거의 가변식 페달 구동장치

Info

Publication number: KR100255224B1
Application number: KR1019970058360A
Authority: KR
Inventors: 강병남; 박혜정; 김정숙
Original assignee: 강병남; 김정숙; 박혜정
Priority date: 1997-01-04
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2000-05-01
Also published as: KR19980033413A; CA2248012A1; AU5344898A; EP0886597A1; US6152471A; WO1998029295A1; CN1212662A

Abstract

본 발명은 후륜에 페달의 회전력을 전달하는 크랭크샤프트와 페달간의 길이가 주행시에 연장되게 함으로서 최소의 신체에너지 소모로 최대의 구동에너지를 얻을 수 있도록 한 자전거의 가변식 페달구동장치에 관한 것으로서, 본 발명은, 자건거 후레임(1) 축공(2)의 축관(3)에 축설된 주축(10)양측으로 설치되는 동력전달유니트(6,6′)와, 상기 동력전달유니트(6,6′)가 고정결합된 축관(3)양단에 회전가능하게 축설되는 회동레버(4,4′)의 고정축(42,42′)에 결합되며 페달(7,7′)이 설치되는 슬라이드관(8,8′)과, 상기 동력전달유니트(6,6′)의 회전축(61,61′)에 고정축설되고 회동레버(4,4′)에 결합된 슬라이드관(8,8′)의 슬라이드공(81,81′)에 슬라이드결합되는 크랭크샤프트(5,5′)로 구성되며, 상기 크랭크샤프트(5,5′)의 회전축(61,61′)과 주축(10)은 상호 연동구성되고, 상기 일측 동력전달유니트(6′)의 회전축(61′)은 후륜(15)과 체인(16)으로 연결되는 체인스프라켓(9)과 연동구성된 것에 요지가 있음.

Description

자전거의 가변식 페달 구동장치

기존 자건거는 크랭크샤프트와 페달간의 거리가 일정하게 고정되어 상기 크랭크샤프트에 결합된 페달의 구동력만으로 주행력을 제공하게 되는 바, 이와 같은 자전거의 구동구조는 페달축으로부터 페달의 회전력이 일정한 회전반경내에서 이루어지므로 상향등반길 등에서는 당연히 보다 많은 구동에너지를 필요로 하게 되는 것이며, 이를 개선하고 보다 합리적인 구동에너지를 얻기 위하여 변속기어를 설치하여 주행력을 극대화할 수 있도록 한 것이 가장 널리 일반화되어 있다.

그런, 이 역시 주행력의 동력원이 되는 페달의 회전반경이 일정하여 항시 동일한 구동에너지가 제공되므로 보다 근본적이고 효율적인 구동력 제공을 기대하기 곤란하여 페달의 회전반경을 가변화시켜 보다 적은 구동에너지 소모로 주행력을 극대화할 수 있는 수단이 요구되었던 것이다.

본 발명은 페달이 축설되는 크랭크샤프트의 구조를 개선하여 주행시 페달의 회전반경이 확대되는 가변구조로 구성함으로서 최소한의 신체에너지 소모로 구동에너지의 극대화효과를 얻을 수 있게 하며, 이에 따라 상향 등반길이나 장거리 운행시 등에 피로도를 최소화할 수 있는 등의 잇점을 득할 수 있는 새로운 개념의 자전거를 제공하고자 한다.

제1도는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보인 측면도.

제2도는 본 발명의 요부 발췌 사시도.

제3도는 본 발명의 단면도.

제4도는 본 발명의 분리 사시도.

제5(a),5(b),5(c)도는 본 발명의 작용상태 측면도.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 분리 사시도.

제7도는 제6도의 결합상태 단면도.

제8(a),8(b),8(c)도는 제6도의 작용상태 측면도.

제9(a),9(b)도는 제6도의 요부 발췌 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 후레임 2 : 축공

3 : 축관 31,31′: 암나사부

4,4′: 회동레버 41,41′: 결합공

42,42′: 고정축 5,5′: 크랭크샤프트

51,51′: 축공 52,52′: 고정너트

6,6′: 동력전달유니트 61,61′: 회전축

62,62′: 주동치차 63,63′: 차동치차

64,64′: 숫나사관 65,65′: 케이스

66,66′: 조립볼트 67,67′: 체인

7,7′: 페달 8,8′: 슬라이드관

81,81′: 슬라이드공 9 : 체인스프라켓

91 : 결합관부 10 : 주축

11 : 종동치차 12 : 회정치차

13 : 체인 14 : 전륜

15 : 후륜 16 : 체인

3a : 축관 10a : 주축

50,50′: 크랭크샤프트 501,501′: 축공

502,502′: 고정너트 60,60′: 동력전달유니트

601,601′: 원형디스크 602,602′: 요입부

603,603′: 가이드요구 604,604′: 가이더

605,605′: 볼베어링 605a,605a′: 슬라이드돌기

606,606′: 힌지축 607 : 주동치차

608 : 차동치차 609 : 종동치차

70,70′: 페달 80,80′: 슬라이드관

801,801′: 슬라이드공 90 : 체인스프라켓

901 : 회전치차

제1도는 본 발명의 바람직한 일실시예를 보인 측면도, 제2도는 본 발명의 요부 발췌 사시도, 제3도는 본 발명의 단면도, 제4도는 본 발명의 분리 사시도, 제5(a),(b),(c)도는 본 발명의 작용상태 측면도를 각각 도시한 것으로, 본 발명은 통상의 자전거 차체 후레임(1) 축공(2)상에 통상과 같이 상호 180。대향으로 축설되는 크랭크샤프트(5,5′)와 페달(7,7′)간의 거리가 구동시에 가변, 확장되게 구성한 것에 특징이 있다.

이하, 본 발명의 구성을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

후레임(1) 축공(2)상에 축관(3)이 결합되어 양측으로 회동레버(4,4′)의 결합공(41,41′)이 회전가능하게 결합되고, 상기 축관(3) 내측에는 주축(10)이 축설되어 양측으로 동력전달유니트(6,6′)와 크랭크샤프트(5,5′)가 각각 축설된다.

상기 축관(3)양측의 회동레버(4,4′)와 크랭크샤프트(5,5′)는 상호 대향으로 축설되며, 회동레버(4,4′)와 크랭크샤프트(5,5′)간의 동력전달유니트(6,6′)는 상호 동일 구조로 설치된다.

상기 축관(3)내측 주축(10) 양단은 회동레버(4,4′)의 결합공(41)을 경유하여 동력전달유니트(6,6′)의 차동치차(63,63′)가 축설되며, 상기 동력전달유니트(6,6′)는 분할형으로 양 케이스(65)(65′)가 조립볼트(66,66′)로서 상호 분리결합되고, 내부에 상기 주축(10)상의 차동치차(63,63′) 및 이와 연동되는 주동치차(62,62′)가 내설되는 바, 상기 차동치차(63,63′)와 주동치차(62,62′)는 상호 체인(67,67′)으로 연결된다.

그리고, 상기 주동치차(62,62′)는 케이스(65,65′)의 회전축(61,61′)상에 축설되고, 상기 회전축(61,61′)일단에는 크랭크샤프트(5,5′)가 고정너트(52,52′)로서 고정결합되며, 상기 회동레버(4,4′)선측 고정축(42,42′)에는 페달(7,7′)이 설치된 슬라이드관(8,8′)이 결합되어 상기 슬라이드관(8,8′)의 슬라이드공(81,81′)에 크랭크샤프트(5,5′)가 슬라이드끼움된다.

한편, 상기 축관(3)일측으로는 결합관부(91)를 형성하여 상기 결합관부(91)상에 자전거의 후륜(14)과 체인(17)으로 연결되는 체인스프라켓(9)을 일체적으로 회전축설시키되, 상기 체인스프라켓(9)에는 회진치차(12)를 고정결합하여 상기 회전치차(12)를 일측 케이스(65′)의 차동치차(63′)가 축설된 회전축(61′)의 종동치차(11)와 체인(13)으로 연결한다.

상기 동력전달유니트(6,6′)는 후레임(1) 축공(2)의 축관(3)상에 용착결합할수도 있겠으나 분해결합이 용해하도록 케이스(65,65′)내향으로 숫나사관(64,64′)을 돌출형성하여 회동레버(4,4′)의 결합공(41,41′)과 일측 체인스프라켓(9)의 결합관(10)을 경유시켜 축관(3)의 암나사부(31,31′)와 나사결합한다.

상기 동력전달유니트(6,6′)는 크랭크샤프트(5,5′)가 축설되는 회전축(61,61′)이 후륜(16)측으로 위치되게하여 슬라이드관(8,8′)에 결합된 페달(7,7′)을 진행방향으로 구동할 시에 슬라이드관(8,8′)의 슬라이드공(81,81′)에 끼움된 크랭크샤프트(5,5′)가 슬라이딩되면서 상기 회전축(61,61′)과 페달(7,7′)간의 거리가 최대로 확장되게 하고, 다시 후륜(16)측으로 회동되면 크랭크샤프트(5,5′)의 길이가 원복, 축소되도록 한다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 분리 사시도, 제7도는 제6도의 결합상태 단면도, 제8(a),(b),(c)도는 제6도의 작용상태 측면도를 도시한 것으로서, 통상의 자전거 후레임(1) 축공(2)상의 축관(3a) 내측에 축설된 주축(10a) 양측으로 동력전달유니트(60,60′)와 크랭크샤프트(50,50′)가 각각 축설된다.

상기 동력전달유니트(60,60′)는 축관(3a)외측 주축(10a)상에 원형디스크(601,601′)가 후륜(15)측으로 편심 축설되며, 상기 원형디스크(601,601′)에는 가이드요구(603,603′)가 요입형성되어 볼베어링(605,605′)이 내설된 가이더(604,604′)가 슬라이드결합되고, 상기 가이더(604,604′)의 힌지축(606,606′)에는 선측에 페달(70,70′)이 결합된 슬라이드관(80,80′)이 결합된다.

그리고, 상기 슬라이드관(80,80′)의 슬라이드공(801,801′)에는 주축(10a)양단에 고정결합된 크랭크샤프트(50,50′)가 선측으로부터 슬라이드끼움설치되고, 상기 크랭크샤프트(50,50′)는 주축(10a) 양단에 축공(501,501′)이 끼움되어 고정너트(502,502′)로서 고정결합된다.

그리고, 상기 원형디스크(601,601′)상에는 요입부(602,602′)가 형성되고, 상기 요입부(602,602′)의 주축(10a)상에는 주동치차(607)가 축설되어 일측의 자동치차(608)와 연동되며, 차동치차(608)와 원형디스크(601′)내측의 동축선상에는 종동치차(609′)가 연동되고, 상기 종동치차(609)는 축관(3a)에 결합된 체인스프라켓(90)의 회전치차(901,901′)와 연동된다.

상기 주축(10a)에 편심축설된 원형디스크(601,601′)의 주동치차(607)와 연동되는 차동치차(608)는 자전거 전륜(14a)측으로 설치되어 페달(70,70′)을 진행방향으로 구동할 시에 크랭크샤프트(50,50′)와 슬라이드결합된 슬라이드관(80,80′)의 페달(70,70′)과의 거리가 최대로 확장되게 하고, 다시 후륜(16)측으로 회동되면 크랭크샤프트(50,50′)의 길이가 원복, 축소되도록 한다.

상기 원형디스크(601,601′)의 요입부(602,602′)상에는 커버(C)를 결합하여 주축(10a) 및 주동치차(607)와 차동치차(608)를 보호토록 함이 바람직하다.

그리고, 상기 가이더(604,604′)에 내설되는 볼베어링(605,605′)은 제9(a),(b)도 등과 같이 다양하게 실시할 수 있는 것으로서, 제9(a)도와 같이 볼베어링(605,605′)를 가이더(604,604′)상에 수개 내설하여 볼베어링(605,605′)이 원형디스크(601,601′)의 가이드요구(603,603′)에 순환적으로 슬라이드결합되게 구성하거나 제9(b)도와 같이 볼베어링(605,605′)대신 슬라이드돌기(605a,605a′)를 가이더(604,604′)상에 일체로 형성하여 가이드요구(603,603′)에 슬라이드결합되도록 하는 등 다양하게 실시가능한 것이다.

도면중 미설명부호 92와 902는 체인스프라켓(9)(90)을 축관(3)(3a)상에 회전설치하는 베어링을 도시한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 통상과 같이 자전거에 탑승하여 페달(7,7′)(70,70′)을 구동하게되면 페달(7,7′)(70,70′)과 크랭크샤프트(5,5′)(50,50′)간의 길이가 구동시에 늘어나게 됨으로서 이로부터 주행에너지가 증대되는 효과를 얻을 수 있는 것으로서, 이하 본 발명의 작동과정을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 바람직한 일실시예를 보인 측면도, 제2도는 본 발명의 요부발췌 사시도, 제3도는 본 발명의 단면도, 제4도는 본 발명의 분리 사시도, 제5(a),(b),(c)도는 본 발명의 작용상태 측면도를 도시한 것으로, 자전거에 탑승하여 통상과 같이 페달(7,7′)을 밟아주게 되면, 이의 회전력으로 페달(7,7′)이 크랭크샤프트(5,5′)를 회전시키게 되고, 이때 페달(7,7′)이 결합된 슬라이드관(8,8′)은 크랭크샤프트(5,5′)를 타고 슬라이딩되면서 크랭크샤프트(5,5′)가 축설된 주축(10)과 페달(7,7′)간의 회전반경이 가변되므로 페달(7,7′)이 진행방향으로 회동할 시에 최대로 확장되는 것이다.

즉, 회동레버(4,4′)는 축관(3)에 결합되어 주축(10)을 중심으로 동일한 회전반경으로 회전되고, 회동레버(4,4′)선측에 결합된 슬라이드관(8,8′)의 페달(7,7′)은 크랭크샤프트(5,5′)가 축설된 회전축(61,61′)을 중심으로 회전됨으로서 당연히 이들간의 거리가 가변되어 진행방향으로 구동될 시에 페달(7,7′)과 회전축(61,61′)간의 거리가 최대로 확장되는 주행에너지의 극대화 효과를 득하게 된다.

이를 보다 상세히 살펴보면; 페달(7,7′)을 진행방향으로 밟아주게 되면, 상기 페달(7,7′)이 결합된 슬라이드관(8,8′)은 슬라이드공(81,81′)에 결합된 크랭크샤프트(5,5′)에 슬라이드안내되면서 전방으로 구동하게 되고, 이때, 회전축(61,61′)은 후륜(15)측에 고정설치되어 있으므로 상기 슬라이드관(8,8′)은 회동레버(4,4′)에 의해 유도되면서 전방의 주축(10)을 지나는 지점에서 최대한으로 확장된다.

그리고, 상기와 같은 페달(7,7′)의 구동으로 회전하게 되는 크랭크샤프트(5,5′)의 회전축(61,61′)은 케이스(65,65′)내의 주동치차(62,62′)를 회전시켜 체인(67,67′)으로 연결된 차동치차(63,63′)를 회전시킨다.

이와 같이 상기 차동치차(63,63′)는 주축(10)양단에 결합되어 양측 페달(7,7′)의 구동력을 후륜(15)에 작용하게 되고, 상기 일측 차동치차(63′)와 동축상에 축설된 종동치차(11)는 다시 체인(16)으로 연결된 체인스프라켓(9)의 회전치차(12)를 회전시켜 결과적으로 체인스프라켓(9)을 회전시키게 됨으로서 체인스프라켓(9)과 체인(16)으로 연결된 후륜(15)을 구동하게 되는 것이다.

상기와 같이 서로 다른 축을 중심으로 한 회동반경을 가지는 회동레버(4,4′)와 크랭크샤프트(5,5′) 및 상기 회동레버(4,4′)와 크랭크샤프트(5,5′), 크랭크샤프트(5,5′)의 회전축(61,61′)과 페달(7,7′)간의 회전반경이 페달(7,7′)의 최상사점으로부터 최하점까지에서의 진행방향 구동시에 확장되어 주행에너지가 증대되는 것이다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 분리 사시도, 제7도는 제6도의 결합상태 단면도, 제8(a),(b),(c)도는 제6도의 작용상태 측면도를 각각 도시한 것으로, 자전거에 탑승하여 페달(70,70′)을 밟아주면 페달(70,70′)과, 페달(70,70′)이 슬라이드 결합된 크랭크샤프트(50,50′)의 주축(10a)을 중심으로 한 회전반경이 가변되어 주행에너지의 극대화가 이루어진다.

즉, 페달(70,70′)을 구동하게 되면, 페달(70,70′)이 결합된 슬라이드관(80,80′)은 힌지축(66,66′)으로 원형디스크(601,601′)상에 결합되어 있으므로 주축(10a)상에 편심으로 축설된 원형디스크(601,601′)에 가이드되어 페달(70,70′)을 전방 진행방향으로 구동할 시에 이의 회전반경이 최대로 확장되는 것이다.

이를 더욱 상세히 살펴보면; 페달(70,70′)을 전방으로 구동하면 페달(70,70′)이 결합된 슬라이드관(80,80′)은 힌지축(606,606′)상의 가이더(604,604′)가 주축(10a)상에 편심결합된 원형디스크(601,601′)의 가이드요구(603,603′)를 따라 회전하게 되고, 상기 페달(70,70′)의 구동으로 가이더(604,604′)가 주축(10a)을 중심으로 하여 진행방향으로 구동될 시에 페달(70,70′)과 주축(10a)간의 거리가 최대한으로 확장되게 되는 것이다.

따라서, 원형디스크(601,601′)에 슬라이드결합된 가이더(604,604′)상의 페달(70,70′)이 최상사점에서 최하점으로 구동할 시에 페달(70,70′) 및 페달(70,70′)이 슬라이드결합된 크랭크샤프트(50,50′)와 주축(10a)간의 거리는 최대한으로 확장되어 구동에너지를 극대화하는 것이다.

그리고, 상기와 같은 페달(70,70′)의 회전력은 크랭크샤프트(50,50′)를 회전시켜 주축(10a)상의 주동치차(607)를 회전시키고, 이의 회전력은 차동치차(608)와, 상기 차동치차(608)와 동축상에 설치된 종동치차(609)에 전달되어 종동치차(609)와 접설된 회전치차(901)에 전달되므로 결과적으로 체인스프라켓(90)을 회전시켜 상기 체인스프라켓(90)과 체인(16)으로 연결된 후륜(15)을 구동시키게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 자전거의 주행에너지를 제공하는 페달(7,7′)(70,70′)과 회전력의 주동축이 되는 케이스(65,65′)의 회전축(61,61′)과 원형디스크(601,601′)의 주축(10a)간의 거리가 페달(7,7′)(70,70′)을 구동하여 진행방향으로 구동할 시에 회전방향이 최대로 확장되어 후륜(15)에 전달됨으로서 최소의 신체에너지소모로 효율적인 구동에너지 극대화효과를 얻게 되는 것이다.

본 발명은 자전거에 관한 것으로, 상세하게는 페달을 구동하여 주행하는 자전거에 있어서, 후륜에 페달의 회전력을 전달하는 크랭크샤프트와 페달간의 길이가 주행시에 연장되게 함으로서 최소의 신체에너지 소모로 최대의 구동에너지를 얻을 수 있도록 한 자전거의 가변식 페달구동장치에 관한 것이다.

Claims

자전거 주행시 페달축으로부터 페달(70,70′)의 거리가 최대로 확장 가변되게 한 공지의 자전거 페달구동장치에 있어서; 후레임(1) 축공(2)의 축관(3)에 축설된 주축(10) 양측에 후륜(15)측으로 고정결합된 케이스(65,65′)에 설치되어 크랭크샤프트(5,5′)의 회전축(61,61′)과 주축(10)을 상호 연동되게 구성함으로써 페달(70,70′)의 구동력을 주축(10)에 전달하는 동력전달유니트(6,6′)와, 축관(3) 양측의 회동레버(4,4′)에 결합된 슬라이드관(8,8′)에 결합되는 페달(7,7′)과, 동력전달유니트(6,6′)의 회전축(61,61′)에 축설되어 슬라이드관(8,8′)의 슬라이드공(81,81′)에 슬라이드 결합되는 크랭크샤프트(5,5′)와, 상기 일측 동력전달유니트(6,6′)의 회전축(61′)에 설치되어 후륜(15)과 체인(16)으로 연결되는 체인스프라켓(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자전거의 가변식 페달구동장치.
제1항에 있어서, 상기 동력전달유니트(6,6′)는 축관(3) 양측에 고정된 케이스(65,65′)의 주축(10)양단에 결합되는 주동치차(62,62′)와, 케이스(65,65′)의 후륜(15)측에 고정설치되어 크랭크샤프트(5,5′)가 축설되는 회전축(61,61′)상의 차동치차(63,63′)와, 상기 주동치차(62,62′)와 차동치차(63,63′)를 연결하는 체인(16)과, 상기 일측 차동치차(63′)의 회전축(61′)상에 축설되어 체인스프라켓(9)의 회전치차(12)와 체인(13)으로 연결되는 종동치차(11)로 구성된 것을 특징으로 하는 자전거의 가변식 페달구동장치.
자전거 주행시 페달축으로부터 페달(70,70′)의 거리가 최대로 확장 가변되게한 공지의 자전거 페달구동장치에 있어서, 자전거 후레임(1) 축공(2) 축관(3a)에 축설된 주축(10a) 양측의 동력전달유니트(60,60′)와, 상기 동력전달유니트(60,60′)의 원형디스크(601,601′)상에 결합된 슬라이드관(80,80′)의 슬라이드공(801,801′)에 슬라이드 결합되는 주축(10a) 양단의 크랭크샤프트(50,50′)와, 상기 슬라이드관(80,80′)에 결합되는 페달(70,70′)과, 상기 일측 동력전달유니트(60′)에 설치되어 후륜(15)과 체인(16)으로 연결되는 체인스프라켓(90)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거의 가변식 페달구동장치.
제3항에 있어서, 상기 동력전달유니트(60,60′)는, 크랭크샤프트(50,50′)가 축설된 주축(10a) 양측에 후륜(15)측으로 편심축설된 원형디스크(601,601′)와, 슬라이드관(80,80′)에 결합되어 원형디스크(601,601′)의 가이드요구(603,603′)에 슬라이드 결합되는 가이더(604,604′)와, 상기 주축(10a)상의 주동치차(607)와 결합되는 차동치차(608)와, 상기 차동치차(606)와 동축상에 결합되어 체인스프라켓(90)의 회전치차(901)와 결합되는 종동치차(609)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거의 가변식 페달구동장치.