KR100283133B1

KR100283133B1 - 자전거구동장치

Info

Publication number: KR100283133B1
Application number: KR1019980036931A
Authority: KR
Inventors: 박준신
Original assignee: 박준신
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2001-03-02
Also published as: KR20000019025A

Abstract

본 발명은 자전거 구동장치에 관한 것으로, 차체의 헤드 파이프에 고정된 케이싱의 내부에 구동기어가 양측부에 일방향 클러치를 개재하여 고정되는 축으로 축착되며, 상기 차체의 주파이프 양측부에는 페달이 후단부에 구비되는 작동레버가 배치되어 선단부가 상기 축의 양단부에 고정됨과 아울러 하측부가 상기 주파이프에 연결부재로 연결되어 교대로 승강가능하게 결합되고, 상기 차체의 헤드 파이프의 하단부에는 상기 구동기어의 회전력을 전달받아 회전하는 중간 헤드기어가 고정되고, 헨들 포스트의 상기 중간 헤드기어 하측부에 고정된 회동판에는 상기 중간 헤드기어에 맞물려 회전하는 중계기어가 축착되고, 앞후크의 일측면 하단부에는 상기 중계기어의 회전력을 출력하는 출력기어가 결합되고, 앞바퀴의 허브의 단부에는 상기 출력기어에 맞물려 회전하는 허브기어가 결합되어 구성되어 있다.

이러한 본 발명은 자전거의 차체를 간단화, 소형화시키고, 바퀴의 크기를 극대화할 수 있어 주행력과 주행속도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

자전거 구동장치(DRIVING MECHANISM OF A BICYCLE)

본 발명은 자전거 구동장치에 관한 것으로, 특히 한 쌍의 작동레버를 교대로 상,하로 회동시켜 구동력을 발생시키고, 이 회전력을 차체의 헤드 파이프 하단부에 고정된 중간 헤드기어를 통하여 앞바퀴에 전달하여 주행시키도록 한 자전거 구동장치에 관한 것이다.

종래 자전거의 구동장치는 발을 360도로 회전시키면서 구동시키도록 되어 있으므로 인체공학적으로 다리의 운동에 적합하지 않아 구동시키기가 불편하였고, 발이 회전시 상측부와 후방부로 향하는 경우에는 구동력이 발생하지 않게 되어 주행동력이 저하되는 문제점이 있었다.

또, 종래 자전거는 차체의 중간부에 설치되었던 크랭크 기구 및 중간부에서 뒷바퀴로 연장되는 체인기구로 인하여 차체의 구조가 복잡하고, 길이가 길게 될 뿐아니라, 바퀴의 직경이 한정되어 도시형 자전거에서 바퀴의 직경을 확대시켜 주행속도를 향상시키고자 하는 경우에도 설계에 제한이 따르게 되어 주행속도를 향상시킬 수 없고, 산악지형이나 경사진 오르막 길에서는 주행이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 차체가 마름모형으로서 승차자가 승차할 때에 다리가 상측 파이프에 걸리게 됨으로써 승차하기가 불편한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 한 쌍의 작동레버를 교대로 상,하로 회동시켜 구동력을 발생시키고, 이 회전력을 차체의 헤드 파이프 하단부에 고정된 중간 헤드기어를 통하여 앞바퀴에 전달하여 주행시키도록 제작함으로써 자전거의 차체를 간단화, 소형화시키고, 주행력을 향상시키고, 주행속도를 향상시킬 수 있어 경사가 심한 오르막 길에서도 쉽게 주행할 수 있는 자전거 구동장치를 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차체의 헤드 파이프에 고정된 케이싱의 내부에 구동기어가 양측부에 일방향 클러치를 개재하여 고정되는 축으로 축착되며, 상기 차체의 주파이프 양측부에는 페달이 후단부에 구비되는 작동레버가 배치되어 선단부가 상기 축의 양단부에 고정됨과 아울러 하측부가 상기 주파이프에 연결부재로 연결되어 교대로 승강가능하게 결합되고, 상기 차체의 헤드 파이프의 하단부에는 상기 구동기어의 회전력을 전달받아 회전하는 중간 헤드기어가 고정되고, 헨들 포스트의 상기 중간 헤드기어 하측부에 고정된 회동판에는 상기 중간 헤드기어에 맞물려 회전하는 중계기어가 축착되고, 앞후크의 일측면 하단부에는 상기 중계기어의 회전력을 출력하는 출력기어가 결합되고, 앞바퀴의 허브의 단부에는 상기 출력기어에 맞물려 회전하는 허브기어가 결합되어 구성된다.

도 1 내지 도 5는 본 발명 자전거 구동장치에 관한 것으로,

도 1은 전체 사시도.

도 2는 동력전동부 사시도.

도 3은 구동부를 발췌하여 보인 부분사시도.

도 4는 동력전동부 횡단면도.

도 5a는 동력전동부 부분 확대 횡단면도.

도 5b는 주전동기어 종단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 차체 10a : 후단후크

11 : 주파이프 11a : 헤드 파이프

12 : 받침 파이프 12a : 하측 후크

13 : 지지간 14 : 안장 포스트

15 : 안장 16 : 헨들 포스트

19 : 앞후크 20 : 앞바퀴

22 : 허브 31 : 작동레버

32 : 선단부 33 : 페달

40 : 안내부재 42 : 연결부재

43 : 연결부재 111 :케이싱

120 : 구동기어 121 : 일방향 클러치

122 : 축 124 : 내륜

125 : 외륜 125a : 클러치홈

126 : 니들 130 : 중간기어

131 : 작은기어 132 : 큰기어

140 : 중간기어 141 : 외측기어

142 : 내측기어 150 : 중간 헤드기어

151 : 상측기어 152 : 하측기어

161 : 회동판 162,163 : 중계기어

164 : 축지편 165 : 축

166 : 출력기어 167 : 허브기어

이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5는 본 발명 자전거 구동장치에 관한 것으로, 도 1에는 전체 사시도 및 도 2에는 동력전동부 사시도가 각각 도시되고, 도 3에는 구동부를 발췌하여 보인 부분사시도, 도 4에는 동력전동부 횡단면도, 도 5a에는 동력전동부 부분 확대 횡단면도가 각각 도시되어 있으며, 도 5b에는 주전동기어의 종단면도가 도시되어 있다.

도면에서 10은 차체를 보인 것으로, 주파이프(11)의 선단부에 헤드 파이프(11a)가 고정되어 있으며, 헤드 파이프(11a)에 핸들 포스트(16)가 회전 가능하게 삽입되고, 핸들 포스트(16)의 상단부에 핸들(17)이 고정됨과 아울러 핸들(17)의 양단부에 손잡이(18)가 결합되어 있다.

핸들 포스트(16)의 후크(19)에는 앞바퀴(20)의 허브(22)가 축착되고, 주파이프(11)의 후단 후크(10a)와 받침 파이프(12)의 하측 후크(12a)에 뒷바퀴(21)의 허브(23)가 축착되어 있다.

상기 받침 파이프(12)는 상기 주파이프(11)에 지지간(13)으로 연결되고, 상기 받침 파이프(12)의 상단부에 고정된 안장 포스트(14)에는 안장(15)이 고정되어 있다.

상기 차체(10)의 양측부에는 한 쌍의 작동레버(31)의 승강운동에 의해 동력을 발생시키는 입력수단(30)과, 상기 입력수단(30)의 동력을 전달하여 앞바퀴(20)를 회전시키는 구동수단(100)으로 구성된다.

상기 구동수단(100)은 입력수단(30)에 의해 회전되고 회전력을 전달하는 구동기어(120)와 중간기어(130),(140)가 케이싱(111)의 내부에 결합된 구동부(110)와, 상기 헤드 파이프(11a)의 하단부에 핸들 포스트(16)의 외측으로 회전가능하게 결합되어 상기 구동부(110)의 동력을 회전하는 중간 헤드기어(150)와, 상기 핸들 포스트(16)의 후크(19) 상부에 고정되는 회동판(161)에 결합되어 중간 헤드기어(150)의 회전력을 상기 앞바퀴(20)의 허브(22)에 전달하는 회동 전동부(160)로 이루어져 있다.

상기 구동기어(120)는 중간 분리부(120a)의 양측에 일방향 클러치(121)를 개재하여 축(122)이 고정되고, 이 축(122)으로 케이싱(111)의 양측판에 베어링(123)을 개재하여 축착되어 있다.

상기 입력수단(30)의 작동레버(31)는 그의 선단부(32)가 상기 축(122)의 양단부에 각각 고정되고, 하단부에 페달(33)이 형성되어 있으며, 상기 주파이프(11)에는 롤러(41) 또는 스프로켓과 같은 안내부재(40)가 회전가능하게 결합되고, 이 안내부재(40)에 권회된 와이어 또는 체인과 같은 연결부재(42)의 양단부가 상기 작동레버(31)의 하측부에 연결부재(43)로 연결되어 있다. 상기 페달(33)은 승차자의 발을 편하게 삽입하고 뺄 수 있도록 형성되어 있으며, 앞부분은 트여지게 형성되어 있다.

상기 중간기어(130)는 구동기어(120)에 맞물리는 작은기어(131)와 큰기어(132)로 이루어지고 동일축으로 케이싱(111)의 양측판에 축착되어 있다.

상기 중간 헤드기어(150)는 상측기어(151)와 하측기어(152)로 일체로 형성되고, 상기 중간기어(140)는 중간기어(130)의 큰기어(132)에 맞물리는 외측기어(141)와 상기 상측기어(151)에 맞물리는 외측기어(142)로 형성되고, 동일축으로 케이싱(111)의 양측판에 축착되어 있다.

상기 회동 전동부(160)의 회동판(161)에는 중계기어(162),(163)가 서로 맞물리고, 중계기어(162)가 중간 헤드기어(150)의 하측기어(152)에 맞물리게 각각 축착되고, 후크(19)의 측면에 고정된 축지편(164)에 지지되어 하측으로 길게 연장된 축(165)의 하단부와 상기 허브(22)의 단부에 출력기어(166)와 허브기어(167)가 각각 고정되어 맞물려 있다.

상기 일방향 클러치(121)에는 일방향 베어링이 이용되며, 이 일방향 클러치(121)는 축(122)이 내경부에 압입되는 내륜(124)과 구동기어(120)의 내경부에 압입되는 외륜(125)이 구비되고, 외륜(125)에 형성된 복수개의 클러치홈(125a)에 니들(126)이 각각 삽입되어 내륜(124)의 외면에 접촉되어 있으며, 내륜(124)에 축(122)이 고정되어 있다.

이 일방향 클러치(121)는 상기 작동레버(31)를 회동시킴에 의해 축(122)이 시계방향으로 회전하게 되면, 축(122)이 내륜(124)에 압입되어 있으므로 내륜(124)이 함께 시계방향으로 회전하고, 이에 따라 외륜(125)의 클러치홈(125a)에 삽입되어 내륜(124)의 외면에 접촉된 니들(126)이 클러치홈(125a)의 협소한 공간으로 압착되어 구속되므로 내륜(124)의 회전력이 외륜(125)에 전달되어 내륜(124)과 외륜(125)이 함께 회전하게 되며, 반대로 축(122)이 반시계방향으로 회전하게 되면 니들(126)이 클러치홈(125a)의 확장부로 이동하여 자유롭게 해방되므로 내륜(124)의 회전력 전달이 차단되어 외륜(125)이 회전하지 않게 된다.

그리고, 상기 기어열에서 일부 기어(142),(151),(166),(167)는 베벨기어이고, 나머지 기어(120),(131),(132),(141),(162),(163)은 스퍼기어이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명 자전거 구동장치는 승차자가 승차하여 양쪽 작동레버(31)의 페달(33)에 발을 삽입하고, 양쪽 작동레버(31)를 위, 아래로 교대로 밟아 누르면 양쪽 작동레버(31)가 선단부(32)에 고정된 축(122)과 함께 축점을 중심으로 회전하며, 양쪽 작동레버(31)가 와이어와 같은 연결부재(42)에 의해 연결되어 있으므로 승차자가 밟은 힘에 의해 일측 작동레버(31)가 아래측으로 회동하면 양쪽 작동레버(31)가 위로 올라가게 된다.

도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 승차가가 밟은 힘에 의해 예를 들어 좌측의 일측 작동레버(31)가 하측으로 회동하면, 축(122)이 작동레버(31)와 함께 시계방향으로 회전하고, 축(122)의 회전력이 일방향 클러치(121)에 의해 동력이 전달되어 구동기어(120)가 회전하게 된다.

그리고, 구동기어(120)의 회전력이 중간기어(130),(140)에 의해 전달되어 중간 헤드기어(150)가 시계방향으로 회전하고, 이 중간 헤드기어(150)의 회전력이 중계기어(162),(163)에 의해 전달되어 단부 출력기어(166)가 시계방향으로 회전하며, 이에 맞물린 허브기어(167)가 반시계방향으로 회전하고, 앞바퀴(20)가 반시계방향으로 회전하여 자전거가 주행하게 된다.

또, 일측 작동레버(31)가 위로 올라가는 경우에는 작동레버(31)와 축(122)이 반시계방향으로 회전하게 되며, 이때에는 일측 작동레버(31)의 회전력은 일방향 클러치(121)에 의해 차단되어 전달되지 않으며, 이와 같이 양쪽 작동레버(31)의 구동력은 일방향 클러치(121)의 작용에 의해 일방향의 회전력만 전달된다. 이에 따라 구동기어(120)가 양쪽 작동레버(31)의 회전력에 의해 계속 시계방향으로만 회전하고, 이 구동력을 나머지 기어열이 한방향의 회전력만을 전달하여 앞바퀴(20)가 계속 일방향의 회전 구동력을 전달받게 되므로 계속 전진 주행할 수 있게 된다.

한편, 주행 중 핸들(17)을 좌측 또는 우측으로 꺽어 방향 전환을 하는 경우에는 헤드 파이프(11a)에 회전가능하게 삽입되어 있는 헨들 포스트(16)가 좌,우로 회전하고, 헨들 포스트(16)에 고정된 회동판(161)이 헨들 포스트(16)와 함께 좌,우로 회전하며, 회동판(161)에 축착된 중계기어(162)가 중간 헤드기어(150)를 따라 공전하면서 일방향으로 회전하여 동력을 전달하며, 이 회전력이 중계기어(163), 출력기어(166) 및 허브기어(167)에 의해 전달되어 앞바퀴(20)가 전진방향으로 계속 회전하게 된다.

종래 자전거의 구동장치는 발을 360도로 회전시켜 동력을 얻게되어 있어서 인체공학적으로 다리의 운동에 적합하지 않아 불편하고, 발이 회전시 상측부와 후방부로 향하는 경우에는 구동력이 발생하지 않게 되어 주행동력이 저하되는 문제점이 있었으나, 본 발명의 구동장치는 한 쌍의 작동레버를 한정된 회동각 범위에서 상하로 작동하여 동력을 발생시켜 주행하도록 되어 있으므로 편하게 구동시킬 수 있을 뿐아니라, 양쪽 작동레버를 양쪽 발로 교대로 내려 누를 때에 체중을 실어 발생되는 강한 구동력으로 주행시키도록 되어 있으므로 보다 빠른 속도로 주행할 수 있으며 경사가 심한 오르막이나 산악지에서도 쉽게 주행할 수 있는 이점이 있다.

또, 종래 자전거에서 차체의 중간부에 설치되었던 크랭크 기구 및 중간부에서 뒷바퀴로 연장되는 체인기구를 설치할 필요가 없으므로 차체의 구조를 간단화함과 아울러 길이를 축소할 수 있고, 필요에 따라 도시형 자전거에서 바퀴의 직경을 크게 제작하여 주행속도를 증대시킬 수 있고, 특히 앞바퀴를 구동 시키므로 산악지역이나 오르막 길에서 더욱 쉽고 편하게 주행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 차체가 경사진 주파이프와 받침 파이프 및 지지간으로 이루어져 상측부가 트여져 있으므로 승차자가 승차할 때에 다리가 차체에 걸리는 일이 없이 편하게 승차할 수 있는 이점이 있다.

이와 같은 본 발명 자전거 구동장치는 자전거의 차체를 간단화, 소형화시키고, 주행력을 향상시키고, 주행속도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Claims

차체(10)의 헤드 파이프(11a)에 고정된 케이싱(111)의 내부에 구동기어(120)가 양측부에 일방향 클러치(121)를 개재하여 고정되는 축(122)으로 축착되며, 상기 차체(10)의 주파이프(11) 양측부에는 페달(33)이 후단부에 구비되는 작동레버(31)가 배치되어 선단부(32)가 상기 축(122)의 양단부에 고정됨과 아울러 하측부가 상기 주파이프(11)에 연결부재(42)로 연결되어 교대로 승강가능하게 결합되고, 상기 차체(10)의 헤드 파이프(11a)의 하단부에는 상기 구동기어(120)의 회전력을 전달받아 회전하는 중간 헤드기어(150)가 고정되고, 헨들 포스트(16)의 상기 중간 헤드기어(150) 하측부에 고정된 회동판(161)에는 상기 중간 헤드기어(150)에 맞물려 회전하는 중계기어(162)가 축착되고, 앞후크(19)의 일측면 하단부에는 상기 중계기어(162)의 회전력을 출력하는 출력기어(166)가 결합되고, 앞바퀴(20)의 허브(22)의 단부에는 상기 출력기어(166)에 맞물려 회전하는 허브기어(167)가 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.
제 1 항에 있어서, 상기 케이싱(111)에 중간기어(130),(140)가 축착되어 상기 구동기어(120)에는 중간기어(130)의 작은기어(131)가 맞물리고, 상기 중간기어(130)의 큰기어(132)에는 상기 중간기어(140)의 외측기어(141)가 맞물리며, 상기 중간기어(140)의 내측기어(142)는 상기 중간 헤드기어(150)의 상측기어(151)에 맞물리는 한편, 상기 회동판(161)에 중계기어(162),(163)가 서로 맞물리게 축착되어 상기 중계기어(162)가 상기 중간 헤드기어(150)의 하측기어(152)에 맞물리고, 상기 앞후크(19)의 측면에 고정된 축지편(164)에 지지되어 하측으로 연장되는 중계기어(163)의 축(165) 하단부에 상기 출력기어(166)가 고정되어 상기 허브기어(167)에 맞물리게 구성된 것을 특징으로 하는 자전거 구동장치.
제 1 항에 있어서, 상기 주파이프(11)에는 안내부재(40)가 회전가능하게 결합되고, 이 안내부재(40)에 상기 연결부재(42)의 중간부가 권회되며, 상기 연결부재(42)의 양단부가 상기 작동레버(31)의 하측부에 연결부재(43)로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 자건거 구동장치.