KR100359288B1 - 자전거용 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거의 주행을 위하여 구동시킬 수 있도록 한 자전거용 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자전거의 주행 구동시 페달의 회전운동에 의해 크랭크샤프트의 길이를 가변시켜 최소의 신체적 에너지로 최대의 구동효과를 얻을 수 있도록 함과 기존에 제작된 자전거에 구동장치를 간편 용이하게 장착하여 호환성 있게 사용할 수 있도록 한 자전거용 구동장치에 관한 것이다.

본 발명의 구동장치는 체인스프로켓이 축에 설치된 자전거의 양측에 고정되어 구동력을 가할 수 있는 구동장치에 있어서 상기 베어링이 고정되고 전후방에 간섭방지홈이 요설되어 결합된 직사각형의 상,하슬라이드관과, 상,하슬라이드관의 내부에 설치되어 슬라이딩 할 수 있도록 상부에 고정공이 천공된 크랭크샤프트와, 크랭크샤프트의 하부에 회동되게 설치되며 턴버클의 회동에 의하여 길이를 자유자재로 조절할 수 있도록 한 연결로드와, 연결로드의 끝단에 설치되어 회동하면서 슬라이드관으로 부터 크랭크샤프트를 길이방향으로 슬라이딩할 수 있도록 한 크랭크판과, 크랭크판의 일측에 회전되지 않는 상태로 축상에 설치된 페달축과, 상기 페달축에 구동력을 가할 수 있도록 상호 세레이션으로 맞물린 페달로 이루어져 진 것이 그 특징이다.

Description

자전거용 구동장치 {The operation system of bicycle}

본 발명은 자전거의 주행을 위하여 구동시킬수 있도록 한 자전거용 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 자전거의 주행 구동시 페달의 회전운동에 의해 크랭크샤프트의 길이를 가변시켜 최소의 신체적 에너지로 최대의 구동효과를 얻을 수 있도록 함과 기존에 제작된 자전거에도 구동장치를 간편 용이하게 장착하여 호환성 있게 사용할 수 있도록 한 자전거용 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 후륜을 구동시켜 주행할 수 있도록 후륜과 체인으로 연결된 체인스프로켓의 양측에 서로 대응되게 엇갈리는 상태로 크랭크샤프트를 직접고정하고 크랭크샤프트의 끝단에는 페달이 회동되는 상태로 볼팅고정한 후 탑승자가 페달에 힘을 가하면 구동장치의 크랭크샤프트에 고정된 페달이 일정한 회전반경 내에서 회전하고 이 회전력은 체인으로 연결된 후륜을 회전시켜 주행토록 하였던 것은 주지된 사실이다.

그러나, 종래의 구동장치는 자전거의 주행력을 얻을 수 있도록 체인스프로켓의 양측에 일정한 길이로 설정되어 제작된 크랭크샤프트를 고정하고 크랭크샤프트의 끝단에는 페달을 고정한 고정식 구동장치와, 선출원된 특허출원 제97 - 58360호와 같이 크랭크샤프트를 일정거리 가변할 수 있도록 한 가변식 구동장치가 있었으나, 상기와 같은 전자의 고정식 구동장치는 주행력이 동력원이 되는 페달의 회전반경이 일정하여 항상 동일한 구동에너지가 제공되므로 인하여 보다 근본적이고 효율적인 구동에너지를 기대하기가 곤란하여 신체적 에너지 소모에 비하여 최대의 구동에너지를 얻을 수 없게 되는 결점이 있었다.

한편, 후자와 같은 가변식 구동장치는 자전거 프레임 축공에 설치될 수 있도록 일정폭을 유지하는 상태로 체인스프로켓이 일체로된 축관의 양측에 주축과, 회전축을 이격시켜 편심되게 한 후 체인으로 회전력을 전달할 수 있도록 한 동력전달유니트를 고정하고, 상기 동력전달유니트의 외측으로는 축관 양측에 회동가능한 상태로 회동레버를 축에 설치하며, 외측으로는 끝단 외측에 페달이 고정된 슬라이드관과 결합된 크랭크샤프트를 주축과 일정거리 이격시켜 회동하는 회전축에 설치하여 고정하되, 상기 회동레버를 고정축에 의해 슬라이드관 내면과 회동자제케 설치하여 주행을 위한 구동시 페달을 회전시키면 회전반경 내에서 회동레버의 길이에 의해 페달이 고정된 슬라이드관과 크랭크샤프트가 180° 선상을 교호할때 즉, 페달을 밟을 때에는 최대의 길이로 가변되고, 페달을 올릴때에는 최소의 길이로 가변되어 적은 신체적 소모로 최대의 구동에너지를 얻어 주행력을 극대화 시킬수 있도록 하였긴 하나, 상기와 같은 가변식 구동장치는 별도의 체인스프로켓이 일체로된 축관의 양측에 동력전달유니트, 회동레버 및 가변가능 하도록 조립된 크랭크샤프트와 슬라이드관을 셋트화로 조립 제작함으로 인하여 구동장치의 크기가 비대해지고 구조가 복잡하여 조립하기가 난이하므로 생산력이 떨어져 결국 제품 코스트가 높아지게 되는 결점이 내재되어 있고, 또한 상기 가변식 구동장치는 셋트화된 구동장치에 알맞는 별도의 자전거를 제작하여 설치 사용할 수 밖에 없는 실정이어서 기존의 자전거와는 호환성이 전혀 없게되는 문제점등이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 제 결점 및 문제점등을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 그 주된 목적으로는 페달의 회전에 의해 크랭크판을 회전시켜 슬라이드관으로 부터 크랭크샤프트를 슬라이딩시키되 주행시 페달을 밟을 때에는 크랭크샤프트가 상사점까지 확장 가변되고 페달을 올릴때에는 하사점까지 축소 가변되어 최소의 신체적 에너지로 지레대 역활과 같은 힘을 얻어 구동 에너지의 극대화 효과를 낼 수 있도록 하고 구조를 간단하게 하여 콤펙트화한 자전거용 구동장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는 슬라이딩에 의해 가변이 용이하도록 직사각형으로된 슬라이드관과 크랭크샤프트를 조립한 구동장치를 기존의 자전거에 고정하여 사용할 수 있도록 하여 호환성있게 고정사용할 수 있도록 한 자전거용 구동장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적으로는 크랭크샤프트와 크랭크판 사이에 고정되는 연결로드를 턴버클로 연결 조립하여 신체조건에 따라 다양하게 가변조절하여 사용할 수 있도록 한 자전거용 구동장치를 제공하려는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 자전거의 일측면도.

도 2는 본 발명의 요부 분해 사시도.

도 3a, 도 3b는 본 발명의 가변상태를 보인 조립 단면도.

도 4a, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예를 보인 조립 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 구동장치 2 : 상슬라이드관

2' : 하슬라이드관 3 : 고정나사

4, 4' : 설치홈 5, 5' : 베어링

6, 6' : 간섭방지홈 7 : 크랭크샤프트

8 : 고정공 9, 9' : 크랭크판

10 : 축봉 11 : 회전축

12 : 가동공 13 : 연결로드

14 : 턴버클 15 : 페달축

16 : 페달 17 : 끼움공

18 : 와셔 19 : 볼트

20 : 눈금

상기의 목적을 달성할 수 있는 본 발명의 구동장치는 체인스프로켓이 설치된 자전거의 양측에 고정되어 구동력을 가할수 있는 구동장치에 있어서, 양측에 베어링이 고정되고 전후방에 간섭방지홈이 요설되어 결합된 직사각형의 상,하슬라이드관과, 상,하슬라이드관의 내부에 설치되어 슬라이딩 할 수 있도록 상부에 고정공이 천공된 크랭크샤프트와, 크랭크샤프트의 하부에 회동되게 설치되며 턴버클의 회동에 의하여 길이를 자유자재로 조절할 수 있도록 한 연결로드와, 연결로드의 끝단에 설치되어 회동하면서 슬라이드관으로 부터 크랭크샤프트를 길이방향으로 슬라딩할 수 있도록 한 크랭크판과, 크랭크판의 일측에 회전되지 않는 상태로 축에 설치된 페달축과, 상기 페달축에 구동력을 가할수 있도록 세레이션이 맞물린 페달로 이루워 진 것이 그 특징이다.

본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용된 자전거의 일측면도이고,

도 2는 본 발명의 요부 분해 사시도이며,

도 3a, 도 3b는 본 발명의 가변상태를 보인 조립 단면도이다.

도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 구동장치(1)는 직사각형의 상, 하슬라이드관(2)(2')을 고정나사(3)에 의해 나사식 결합하되, 상기 결합면 양측에는 설치홈(4)(4')을 형성하여 베어링(5)(5,)을 끼움 고정하고 결합면 전,후면에는 간섭방지홈(6)(6')을 형성하였다.

그리고, 상기 상,하슬라이드관(2)(2')의 내측으로는 길이방향으로 슬라이딩되고 체인스프로켓의 주축과 끼워 고정할 수 있는 고정공(8)을 천공하여 크랭크샤프트(7)를 끼움 결합한다.

이때 상기 고정공(8)은 주축과 끼움고정 후 공회전하는 것을 방지하기 위하여 사각 또는 다각형으로 형성함이 바람직하다.

상기 크랭크샤프트(7)의 끝단에는 축봉(10)에 의해 고정되고, 하부에 회전축(11)과 가동공(12)을 천공한 한 쌍의 크랭크판(9)(9')을 연결로드(13)로 연결설치하되, 상기 연결로드(13)의 중간부를 절단하여 신축조절이 용이한 턴버클(14)을 나사식 결합설치하고, 연결로드(13)의 상,하단부는 크랭크샤프트(7)의 끝단과 크랭크판(9)(9')의 축봉(10)에서 자유롭게 회전하는 상태로 연결 고정하며, 상기 일측의 크랭크판(9)의 회전축(11)은 슬라이드관(2)(2')에 끼움고정된 베어링(5)에 설치하고 타측의 크랭크판(9')의 가동공(12)은 세레이션 가공된 페달축(15)을 베어링(5')이 통과한 상태에서 끼움 고정하였다.

이때 상기 페달축(15)과 크랭크판(9')의 가동공(12)은 용접 고정하여도 무방하고, 각을 형성하여 공회전 하지 못하도록 고정하여도 무방하다. 또한 상기 크랭크샤프트(7)의 일면에는 탑승자의 신체조건에 따라 일정길이를 신축조절할 때 조절길이를 식별할 수 있도록 눈금(20))을 표시함이 바람직하다.

그리고 상기 페달축(15)에는 끼움 고정후 공회전함을 방지하기 위하여 끼움공(17)내면에 세레이션 가공된 페달(16)을 끼움 설치한 후 와셔(18)를 끼워 볼트(19)로 고정한다.

도 4a, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예를 조립 단면도의 구동장치(1)로서, 직사각형의 상, 하슬라이드관(2)(2')을 고정나사(3)에 의해 나사식 결합하되, 결합면 양측에는 설치홈(4)(4')을 형성하여 베어링(5)(5')을 끼움고정 하였다.

그리고, 상기 상, 하슬라이드관(2)(2')의 내측으로는 길이방향으로 슬라이딩되고 체인스프로켓의 주축과 끼워 고정할 수 있는 고정공(8)이 천공된 크랭크샤프트(7)를 끼움 결합한다.

그리고, 상기 설치홈(4)(4')에 끼움 결합된 베어링(5)(5') 내측으로는 세레이션 가공된 페달축(15)을 설치하여 고정하고 이 페달축(15)에 끼움공(17)내면에 세레이션 가공된 페달(16)을 끼움 고정한 후 와셔(18)를 끼워 볼트(19)로 고정한다.

한편, 상기 페달축(15)에는 크랭크판(9)의 일측과 용접고정한 상태에서 크랭크샤프트(7)와 크랭크판(9) 타측을 연결로드(13)로 연결설치하되, 상기 연결로드(13)의 중간부를 절단하여 신축조절이 용이한 턴버클(14)을 나사식 결합 설치하고 연결로드(13)의 상,하단부는 크랭크샤프트(7)의 상측과 크랭크판(9)의 타측을 자유롭게 회전할 수 있는 상태로 연결 고정하였다.

이때 상기 크랭크샤프트(7)의 일면에는 탑승자의 신체조건 여하에 따라 턴버클(14)을 이용하여 신축 조절거리를 식별한후 셋팅할 수 있도록 눈금(20))을 표시하였다.

미설명부호 50은 자전거의 프레임이고, 51은 체인스프로켓이며, 52는 주축 이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 자전거의 프레임(50) 중앙 하부의 축에 설치된 체인스프로켓(51)의 주축(52) 양측에 구동장치(1)의 크랭크샤프트(7) 상측에 형성된 고정공(8)과 공회전되지 않도록 페달(16)이 180° 선상에 위치되도록 끼움 결합고정한후 탑승자가 주행시 페달(16)을 밟아 구동력을 제공하면 구동장치(1)의 회전반경 내에서 구동을 위하여 페달(16)을 밟으면 슬라이드관(2)(2')이 크랭크샤프트(2)(2')로 부터 빠지면서 최대의 길이로 확장 가변되고 페달(16)이 회전되어 들어 올릴때에는 상기 역순에 의해 슬라이드관(2)(2')이 크랭크샤프트(7)로 부터 최소의 길이로 가변되어 최소의 신체적 에너지 소모로 최대의 구동효과를 극대화 할 수 있게 되는 것이다.

즉, 자전거의 주행을 위하여 구동력을 연속적으로 제공할 수 있도록 구동장치(1)의 페달(16)를 180° 선상에 위치하도록 고정하여 페달(16)를 밟아 구동력을 제공코자 할 경우에는 도3a에서와 같이 세레이션으로 맞물려 조립된 페달(16)이 구동방향으로 회전하여 베어링(5')에 설치된 페달축(15)을 회전시키고, 이 페달축(15)은 크랭크판(9')과 고정된 페달축(15)과 축봉(10)에 의해 일체로된 크랭크판(9)의 회전축(11)을 축으로 하여 회전하게 되는 것이다.

상기와 같이 크랭크판(9)(9')에 회동력을 제공하면 축봉(10)과 연결로드(13)에 의해 연결된 크랭크샤프트(7)가 최대의 길이로 상사점까지 확장 가변되어 적은 신체적 에너지로 최대의 구동효과를 극대화하게 되는 것이다.

이때 상기 연결로드(13)는 크랭크판(9)(9')사이의 축봉(10)과 크랭크샤프트(7) 하부에 회동자재케 설치되어 있기 때문에 크랭크판(9)(9')이 편심 회동하더라도 무리가 따르지 않고 원활히 회전운동을 직선운동으로 전달할 수 있는 것이다.

그리고, 탑승자가 운동량 조절이나 신체조건에 따라 구동장치(1)의 길이를 변환시킬 경우에는 탑승자가 직접 연결로드(13)의 중앙에 나사식 결합된 턴버클(14)을 회전시켜 크랭크샤프트(7)와 슬라이드관(2)(2')의 가변길이를 임의로 조절용이하게 하되 탑승자는 양측의 구동장치(1) 길이를 동일하게 크랭크샤프트(7)의 일면에 형성된 눈금(20))에 의해 정확하게 맞춘후 셋팅하는 것이다.

한편, 구동장치(1)의 페달(16)을 들어 올릴고자 할 경우에는 도3b에서와 같이 세레이션으로 치합된 페달(16)이 타측 구동장치(1)의 밟는 구동력에 의해 회전하면서 베어링(5')에 설치된 페달축(15)을 회전시키고 이 페달축(15)은 크랭크판(9')과 고정된 페달축(15)과 축봉(10)에 의해 일체로 고정된 크랭크판(9)의 화전축(11)을 축으로하여 회전한다.

상기와 같이 크랭크판(9)(9')에 회동력이 전달되면 축봉(10)이 하사점으로 회전방향에 따라 점차적으로 이동하여 크랭크샤프트(7)로 부터 슬라이드관(2)(2)이 이동되어 최소의 길이로 가변되어 회동되는 것이다.

이때 상기 크랭크판(9)(9')은 슬라이드관(2)(2)내부에서 회동하는 것이고 편심회전시에는 전,후면에 형성한 간섭방지홈(6)(6')으로 노출되는 상태로 회전하게 되는 것이다

그리고, 본 발명의 다른 실시예의 작동관계는 본 발명과 동일하게 작동되는 것으로서 페달(16)를 밟아 구동력을 제공하면 도4a에서와 같이 페달(16)이 구동방향으로 회전하면서 베어링(5')에 설치된 페달축(15)을 회전시키면 페달축(15)과 고정된 크랭크판(9)을 회전시켜 연결로드(13)와 연결된 크랭크샤프트(7)를 상사점까지 확장가변시켜 적은 신체적 에너지로 최대의 구동효과를 얻을 수 있는 것이고, 이와 역으로 페달(16)를 들어 올리면 도4b에서와 같이 확장가변의 역순동작에 의해 크랭크판(9)이 회전하여 하사점까지 축소가변 작용을 구동장치(1)의 회전반경내에서 연속반복 작동하게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 구동장치는 페달의 회전에 의해 크랭크판을 회전시켜 슬라이드관과 크랭크샤프트를 슬라이딩시키되 주행시 페달을 밟을때에는 크랭크샤프트가 상사점까지 확장 가변되고 페달을 올릴때에는 하사점까지 축소가변되어 최소의 신체적에너지로 지레대 역활과 같은 힘을 얻어 구동에너지의 극대화효과를 낼수 있도록 하고 구조를 간단하게 하여 콤펙트화한 자전거용 구동장치를 제공함은 물론 슬라이딩에 의해 가변이 용이하고 회동됨을 방지할 수 있도록 직사각형으로된 슬라이드관과 크랭크샤트를 조립한 구동장치를 기존의 자전거의 체인스프로켓 주축에 간편용이하게 고정하여 사용할 수 있도록 하여 호환성을 높일 수 있고, 크랭크샤프트와 크랭크판 사이에 고정되는 연결로드를 턴버클로 연결 조립하여 신체조건에 따라 다양하게 가변조절하되 조절길이를 탑승자가 용이하게 확인하면서 조절사용할 수 있는 특징이 있다.

Claims (4)

1. 상, 하슬라이드관(2)(2') 사이에 크랭크판(9)(9')을 축에 설치하고, 상슬라이드관(2)으로는 크랭크샤프트(7)를 결합하되, 상기 크랭크샤프트(7)와 크랭크판(9)(9')의 축봉(10)간에는 연결로드(13)를 연결하며, 상기 크랭크판(9)(9')의 일측으로는 세레이션으로 맞물린 페달(16)이 고정된 페달축(15)을 설치하여 자전거의 체인 스프로켓 양측에 고정한 후 구동력을 가할 수 있도록 한 구동장치에 있어서,

   상기 연결로드(13)의 중앙지점에는 가변길이를 임의 조절할 수 있는 턴버클(14)을 나사식 결합하고, 크랭크샤프트(7)의 일면에는 조절길이 식별 후 셋팅할 수 있는 눈금(20))을 표시하여 구성된 것을 특징으로 하는 자전거용 구동장치.
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