KR100341543B1 - 자전거용 상하 승강식 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거의 구동장치에 관한 것으로, 특히 구동용 페달을 상하 수직방향으로 승강되게 하여 그 추진력을 극대화시킴은 물론 한쪽 다리에 장애가 있는 장애인도 안전 주행할 수 있고, 일반 자전거에도 결합 또는 분리될 수 있게한 자전거용 상하 승강식 구동장치에 관한 것으로, 핸들에 의해 조향되는 앞바퀴와, 페달의 회전력에 의해 회전되는 뒷바퀴가 수평프레임 및 경사프레임등에 의해 구성된 자전거에 있어서, 수평프레임에 고정되고, 가이드공을 갖는 수직승강관과, 슬라이딩 베어링이 장착되어 승강관 내부에서 승강되는 승강구와, 그 승강구에 장착되어 링크에 의해 가이드공 외부로 돌출된 페달과, 스프로켓 휠의 회전축에 일방향 클러치 베어링으로 결합된 구동풀리와, 승강관의 상하부 및 중간부에 장착된 방향 전환풀리와, 전기한 승강구에 고정되어 각 방향 전환 풀리와 구동풀리를 순환되게 연결된 와이어로 구성된 것이다.

Description

자전거용 상하 승강식 구동장치{Up-and-Down elevating type driving device for Bicycles}

본 발명은 자전거의 구동장치에 관한 것으로, 특히 구동용 페달을 상하 수직방향으로 승강되게 하여 그 추진력을 극대화시킴은 물론 한쪽 다리에 장애가 있는 장애인도 안전 주행할 수 있고, 일반 자전거에도 결합 또는 분리될 수 있게 한 자전거용 상하 승강식 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 앞바퀴와 뒷바퀴가 수평, 수직 지지간에 연결 설치되고, 뒷바퀴와 체인으로 연결되는 회전축으로는 발로 밟아 돌릴 수 있는 페달의 링크가 대칭되게 축설되며, 조향 핸들 및 사용자의 안장 그리고 필요에 따라 보조 안장, 짐받이 등이 설치된다.

그리고 1896년 제1회 국제올림픽에서 사이클이 정식 종목으로 채택되고, l900년에는 국제 사이클 연맹이 창설된 것으로, 이러한 자전거는 현대인에게 없어서는 안될 운송, 레저, 스포츠 및 생활체육으로 정착되고 있다.

종래의 자전거는 페달을 발로 밟아 주행하는 족동식으로 몸의 중심이 안장을 기준으로 분배되고 또한 페달의 반지름과 체인에 연결된 뒷바퀴 기어의 반지름의 비율이 대략 4:1 정도에 기준하여 제작되고 있는 실정으로, 이러한 경우 회전축을 중심으로 그 링크를 반지름으로 하는 원주를 따라 회전 운동하는 양 페달을 양발로 페달의 회전방향을 따라 번갈아 가면서 밟아 줌으로써, 회전축을 연속 회전시켜 그 회전축의 스프로켓기어와 체인 연결된 뒷바퀴를 회전시켜 자전거가 주행되는 젓이다.

그러나 전기한 회전시 페달의 경우 무릎의 상하 운동과 동시에 발의 전후 운 동이 동시에 이루어져야 되므로 2중의 에너지가 소모되고, 또한 무릎의 상하 운동이 발의 전후 운동에 비해 상대적으로 큰 근력을 갖고 있으나, 회전식 페달이 그 원운동 과정에서 페달의 위치가 상하 정점 부위에 다다를 경우 상하 운동력이 페달에 전혀 미치지 아니하므로 상대적으로 근력이 약한 발의 전후 운동에 의존하여 구동되므로 힘의 극대화가 이루어지지 않고, 에너지 낭비가 많아지는 것이며, 언덕의 오르막길 경우에는 페달이 정점 부위를 지날 때 힘의 공백이 발생하여 자전거가 정지되는 문제점이 있다.

또, 한쪽 다리에 장애가 있는 장애인의 경우에는 한쪽 다리로는 페달을 회전시킬 수 없으므로 자전거의 주행이 불가능한 문제가 있다.

본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자전거의 구동장치를 상하 승강식으로 개선하여 상대적으로 근력이 강한 다리의 상하운동에 의해 자전거가 추진력을 얻게 함은 물론 다리의 상하운동에 체중을 싣게 하므로서 자전거 추진력이 증대되게 하고, 한쪽 다리에 장애가 있어 족답능력이 부족한 장애인 또는 정상인 모두가 편리하고 안전하게 주행할 수 있게 하는 한편,

오르막길에서 페달이 수직 선상에 위치했을 때 추진력이 단절되어 자전거가 쓰러지는 것을 최소화하고, 추진력을 극대화할 수 있음과 아울러 기존의 자전거에도 편리하게 결합하여 사용할 수 있도록 하는 자전거용 구동장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

도 1 은 본 발명의 구동장치가 설치된 자전거의 측면도

도 2 는 본 발명 구동장치의 요부 사시도

도 3 은 본 발명 직선운동 베어링을 분리도시한 승강관의 확대 사시도

도 4 는 본 발명 구동장치의 평면설명도

도 5 는 본 발명 구동장치의 정면설명도

도 6 은 본 발명 구동장치의 타실시예의 정면 설명도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 상부고정판 110, 110' : 수직승강관

111 : 가이드공 120, 120' : 승강구

121, 121' : 직선운동 베어링 130, 130' : 페달

131 : 페달레버 140, 140' : 구동풀리

150 : 중간의 방향전환풀리 151 : 고정브라켓

152 : 장력 조절볼트 160, 160' : 상부 방향 전환 풀리

170, 170' : 하부의 방향전환풀리 180 : 와이어

190 : 복원스프링

전기한 발명의 목적을 이루기 위한 기술수단으로는, 자전거의 수평 프레임에 고정되고, 가이드공을 갖는 수직 승강관과, 직선운동 베어링이 장착되어 승강관 내부에서 상하 승강되게 내입된 승강구와, 그 승강구에 장착되어 가이드공 외부로 돌출된 페달과, 스프로켓휠의 회전축에 일방향 클러치 베어링으로 결합된 구동풀리와, 승강관의 상하부 및 중간부에 장착된 방향전환 풀리와, 전기한 승강구에 고정되어 방향 전환 풀리와 구동풀리를 순환되게 연결된 와이어로 구성한 상하 승강식 구동장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 의한 구동장치가 설치된 자전거의 전체 설명도이다.

자전거는 핸들에 의해 조향되는 앞바퀴(200)와, 페달에 의해 회전되는 뒷바퀴(210)가 수평프레임(220) 및 경사프레임(230)으로 지지 구성되어 있다.

본 발명의 구동장치는 전기한 수평프레임(220)과 경사프레임(230) 및 스프로켓휠(240)의 회전축(241)에 장착된다.

도 2 는 본 발명 구동창치의 요부 사시도이고, 도 3 은 직선운동 베어링을 분리도시한 승강관의 확대사시도이다.

수평프레임(200)에 상부고정판(100)을 결합하고, 이에 상하 수직 방향으로 가이드공(111)이 절결 형성된 수직승강관(110)(110')을 좌우로 장착하고, 그 중간 부와 하단부를 경사프레임(230)에 클램핑한다.

그 승강관(110)(110')의 내부에는 와이어(180)가 삽입된 직선운동 베어링(121)(121')이 각기 장착된 승강구(120)(120')를 내입하여 상하 승강이 가능하게 하되, 이에 페달 레버(131)를 장착하되 이를 가이드공(111)의 외부로 돌출시켜 페달(130)(130')을 장착한다.

스프로켓 휠(240)의 회전축(241)의 양측에는 일방향으로만 동력전달이 가능한 일방향 클러치 베어링에 의해 구동풀리(140)(140')를 장착한다.

승강관(110)(110')의 상단 및 하단에 방향 전환용 풀리(160)(160')(170)(170')를 축설하고, 그 중간부위의 중앙에도 방향전환용 풀리(150)를 축설한다.

전기한 승강관(110)(110')내의 승강구(120)(120')에 와이어(180)를 관통되게 결합하여 그 상측을 상부의 방향 전환 풀리(160)(160')에 의해 서로 연결되게 하고, 하측은 하부의 방향 전환 풀리(170)(170')와 구동용 풀리(140)(140') 및 중간의 방향 전환풀리(150)를 거쳐 순환되게 연결 구성한다.

여기에서, 방향 전환 풀리는 와이어의 진행 방향으로 설치하는 것인데, 즉 상부의 방향 전환 풀리(160)(160')는 서로 동일 방향으로 회전하게끔 승강관(110)(110')의 내측 방향으로 대향 설치하고, 하부 방향 전환풀리(170)(170')는 후측의 구동풀리(140)(140')와 동일한 방향으로 회전하게끔 설치하며, 중간 방향 전환 풀리(150)는 구동풀리(140)(140')와 직각 방향으로 설치하되, 그 직경을 양측구동풀리(140)(140')의 간격과 동일하게 형성하고, 장력조절이 가능하게끔 고정브라켓(151)에 장력조절볼트(152)로 나삽하여 전후진이 가능하게 장착한다.

도 6 은 본 발명 타실시예의 정면설명도이다.

일측페달(130')의 레버(131')와 그 승강관(110') 하부를 복원스프링(190)에 의해 연결하고, 그 구동풀리(140)(140')를 스프로켓휠(240)의 회전축(241)과 양방향으로 회전하는 일반베어링으로 설착한다.

이상과 같은 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명에 의한 자전거는 사용자가 안장에 앉아 좌우측의 수직승강관(110)(110')의 가이드공(111) 외부로 돌출된 페달(130)(130')을 상하로 밟아 주므로서 자전거가 추진력을 얻는 것이다.

예컨데 도 5의 도시와 같이 오른쪽 페달(130)을 밟게 되면 페달(130)이 승강관(110)내에 유삽된 승강구(120)가 승강관(110)을 따라 수직 하강하면서 그 승강구(120)에 결착된 와이어(180)를 밑으로 당기게 되어 그 와이어(180)가 상부의 방향전환풀리(160)(160')를 거쳐 반대측 승강구(120')를 올리면서 하부방향전환풀리(170)와 반대측 구동풀리(140') 및 중간방향전환풀리(150)를 거쳐, 그 방향의 구동풀리(140)를 와이어(180)의 당김에 의해 회전시키게 되어, 구동풀리(140)와 일방향 클러치 베어링로 결합된 스프로켓휠(240)의 회전축(241)을 정방향으로 회전시키게 되어, 스프로켓휠(240)과 체인 연결된 뒷바퀴(210)가 추진력을 얻는 것이다.

이 때, 반대측 구동풀리(140')가 스프로켓휠(240)의 회전방향과 반대방향으로 회전케 되나, 그 회전축(241)과 결합된 일방향 클러치 베어링에 의해 역방향으로 운동되는 경우에는 동력이 전달되지 않고 공회전되므로 전기한 구동력에 간섭을주지 않는 것이다.

이와 같이 한쪽의 페달(130)이 최상점에서 최하점으로 하강하면서 직선운동에너지를 회전 운동 에너지로 변환시키는 순간 타측의 페달(130')은 반대로 최하점에서 최상점으로 이동되어 일측의 페달이 최하점에 도달하는 순간 다시 반대측 페달을 밟아 그 운동력이 연속될 수 있는 것이며, 반대측 페달의 하강시에도 와이어(180)가 전기한 경우와 반대방향으르 이동되면서 반대측 구동풀리를 정방향으로 회전시켜 뒷바퀴의 연속적인 회전력을 얻을 수 있는 것이다.

이와 같이 좌우페달의 상하 운동만으로 뒷바퀴의 추진력을 얻을 수 있는 것이므로 다리의 회전 또는 전후 운동이 필요없이 상대적으로 근력이 큰 무릎의 상하운동 및 체중을 싣게 되므로 자전거의 추진력을 극대화시킬 수 있음은 물론 회전식페달의 최상점 부위에서 발생되는 힘의 공백이 없게 되어 자전거의 주행이 부드럽고 오르막길의 언덕등에서도 자전거가 넘어질 우려가 없이 안전한 주행을 도모할 수 있는 것이다.

또한, 승강관(110)(110')의 상부고정판(100)과 클램프등으로 자전거의 수평프레임(220) 및 경사프레임(230)에 착탈 가능하게 결합하는 것이므로 기존의 자전거에 적용 사용할 수 있어 경제적인 사용이 가능함은 물론 사용자의 체격이나 용도에 따라 적당한 위치에 변경 사용할 수 있고, 사용중 와이어(180)의 인장력이 달라지는 경우에는 그 중간의 방향 전환풀리(150)를 장력 조절볼트(152)의 회전에 의해 전후 이동시키므로서 장력 조절이 가능하고, 그 방향 전환 풀리(150)의 직경을 양측 구동풀리(140)(140')간의 간격과 일치시키므로서 와이어(180)가 이탈될 우려를없앤 것이다.

또한, 도 6의 도시와 같이 일측 페달(130')의 레버(131')에 복원스프링(190)을 연결하고, 그 구동풀리(140')를 양방향으로 회전하는 일반베어링으로 설착하는경우, 한쪽 페달의 조작만으로도 자전거의 주행이 가능하여 한쪽 발이 장애를 갖는 장애인의 경우에도 자전거의 주행이 가능한다.

예컨데, 왼쪽발이 불편한 장애인의 경우 도 6의 도시와 같이 왼쪽레버(131')의 하부에 복원스프링(190)을 탄설하고, 그 구동풀리(140')에 양방향 베어링을 장착하면 정상인 오른쪽 발에 의해 오른쪽 페달(130)을 밟게 되면, 전기한 경우와 마찬가지로 그 승강구(120)가 하강하면서 와이어(180)를 이동시켜 그 구동풀리(140)를 회전시켜 자전거의 추진력을 얻는 동시에 복원 스프링(190)에 탄설된 반대측 페달(130')을 상승시키는 것이다.

이와 같이 최상점에서 최하점으로 이동된 오른쪽 페달(130)에 대하여 힘을 풀면 반대쪽에 상승된 페달(130')이 양방향 베어링에 의해 저항을 받지 않는 상태에서 그 스프링(190)의 복원력에 의하여 하강하면서 오른쪽 페달(130)을 상승시키므로 오른쪽 페달(130)을 다시 밟을 수 있게 되므로서 연속적인 운동이 가능하여 한쪽의 페달 운동만으로도 자전거를 주행시킬 수 있어 다리장애인의 경우에도 자전거를 탈 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 자전거용 상하승강식 구동장치는 기존의 자전거에 적용할 수 있으므로 경제적인 사용이 가능하면서도, 구동용 페달의 상하 수직 방향만의 운동으로도 이를 뒷바퀴의 회전운동으로 전환시킬 수 있이 상대적으로 강한 근력의 다리의 상하 운동 및 체중을 싣게 되므로 이에 의해 자전거를 주행되게 하므로서 그 추진력을 극대화시킬 수 있는 효과가 있고, 회전운동시 최상점 부근에서 발생하는 힘의 공백을 없애 자전거의 운행이 부드럽고 안전한 효과도 있다.

또한, 일측 페달의 조작만으로도 자전거의 주행이 가능하여 한쪽 다리가 불편한 장애인도 자전거를 탈 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 핸들에 의해 조향되는 앞바퀴와, 페달의 회전력에 의해 회전되는 뒷바퀴가 수평프레임 및 경사프레임등에 의해 구성된 자전거에 있어서, 수평프레임에 고정되고, 가이드공을 갖는 수직승강관과, 직선운동 베어링이 장착되어 승강관 내부에서 승강되는 승강구와, 그 승강구에 장착되어 링크에 의해 가이드공 외부로 돌출된 페달과, 스프로켓 휠의 회전축에 일방향 클러치 베어링으로 결합된 구동풀리와, 승강관의 상하부 및 중간부에 장착된 방향 전환 풀리와, 전기한 승강구에 고정되어 각 방향 전환 풀리와 구동풀리를 순환되게 연결된 와이어로 구성됨을 특징으로 하는 상하 승강식 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 일측페달의 링크와 그 승강관의 하부를 복원스프링으로 연결하고, 그 방향의 구동풀리를 스프로켓휠의 회전축과 양방향으로 회전하는 베어링으로 결합함을 특징으로 하는 상하 승강식 구동장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   중간의 방향 전환 풀리를 구동풀리와 직각 방향으로 설치하되, 그 직경을 양측 구동풀리간의 간격과 동일하게 하고 브라켓과 볼트의 조절에 의해 전후 이동 가능하게 함을 특징으로 하는 상하 승강식 구동장치.