KR100407015B1 - 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치 - Google Patents

무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무체인 자전거의 페달을 정회전 뿐만 아니라 역회전시키는 경우에도 일정한 방향으로 전진구동이 달성되도록 한 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무체인 자전거의 양방향 동력 전달장치는 페달과 연결되어 페달의 회전력을 전달하는 페달축과, 상기 페달축의 회전력을 전달하는 제 1베벨기어 세트와, 상기 제 1베벨기어 세트와 연동되어 상기 제 1베벨기어 세트의 회전력을 후륜까지 전달하는 구동축과, 상기 구동축의 회전력을 전달하는 제 2베벨기어 세트와, 상기 제 2베벨기어 세트의 회전력을 후륜으로 전달하는 후륜축으로 구성되는 무체인식 자전거의 동력 전달장치에 있어서, 상기 제 1베벨기어 세트는 상기 페달축 상에 대향되도록 배치되는 제1,2구동기어와, 상기 제1,2구동기어와 기어 물림되도록 상기 구동축에 설치된 종동기어와, 상기 제1,2구동기어와 페달축 사이에 설치되어 상기 페달의 정,역방향 회전력을 상기 후륜에 일방향으로 전달하는 일방향 동력전달수단으로 이루어져 무체인식 자전거의 경우 항상 전진 구동이 이루어지도록 한다.

Description

무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치 {both way power transmission apparatus of chainless type bicycle}
본 발명은 무체인 자전거의 페달을 정회전 뿐만 아니라 역회전시키는 경우에도 일정한 방향으로 전진구동이 달성되도록 한 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 무체인식 자전거의 동력 전달장치에 대한 개략적인 구성도이다.
종래의 무체인식 자전거의 동력 전달장치는 페달과 연결되어 페달의 회전력을 전달하는 페달축(2)과, 상기 페달측에 설치되어 페달축(2)의 회전력을 전달하는 제 1베벨기어 세트(4)와, 상기 제 1베벨기어 세트(4)와 연동되어 제 1베벨기어 세트(4)의 회전력을 후륜까지 전달하는 구동축(6)과, 상기 후륜측에 설치되어 상기 구동축(6)의 회전력을 전달하는 제 2베벨기어 세트(8)와, 상기 제 2베벨기어 세트(8)의 회전력을 후륜으로 전달하는 후륜축(10)으로 구성된다.
상기 제 1베벨기어 세트(4)는 상기 페달축(2)에 설치되어 회전력을 전달하는 구동기어(4a)와, 상기 구동기어(4a)와 기어물림되는 종동기어(4b)로 구성되어 상기 페달축(2)의 동력을 상기 구동축(6)에 전달한다.
상기 제 2베벨기어 세트(8)는 상기 구동축(6)과 연결되어 일체로 움직이게 되는 구동기어(8a)와, 상기 구동기어(8a)와 기어물림되는 동시에 상기 후륜축(10)에 설치되는 종동기어(8b)로 구성되어 상기 구동축(6)의 동력을 상기 후륜축(10)에 전달하게 되는데 일측에 가변장치 또는 원웨이 클러치가 설치되면 후륜축(10)의 허브(11)는 공회전하게 된다.
상기와 같이 구성된 종래 기술의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
페달이 정방향으로 회전되는 경우, 상기 페달축이 정회전함과 동시에 제 1베벨기어 세트와 제 2베벨기어 세트에 의해 후륜축도 정회전하여 전진구동이 가능하게 된다. 반면, 페달이 역방향으로 회전되는 경우에는 상기 페달축이 역회전하면 역회전력은 제 1베벨기어 세트와 구동축을 통해 제 2베벨기어 세트로 전해지는데 후륜축에 설치된 가변장치 또는 원웨이 클러치에 의해 역회전력은 후륜에 전달되지 않는다.
그러나, 종래의 무체인식 자전거의 동력 전달장치는 페달을 정방향으로 회전시키는 경우에는 구동축이 정회전하여 자전거가 전진구동 되도록 하지만 페달을 역방향으로 회전시키는 경우에는 가변장치 또는 원웨이 클러치에 의해 구동축이 공회전하여 자전거가 움직이지 못하게 구성되기 때문에 구동조작이 단조롭고, 특정 근육망이 집중적으로 운동되어 쉽게 피로해지거나 무릎관절에 무리가 올 뿐만 아니라, 구동력이 낭비되는 문제점 등이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무체인식 자전거의 페달을 역회전시키는 경우에도 전진구동이 가능하게 하여 사용자의 피로를 덜어줄 뿐만 아니라 구동력의 낭비를 줄여 동력전달 효율을 높일 수 있는 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 무체인식 자전거의 동력 전달장치에 대한 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 무체인 자전거의 양방향 동력 전달장치의 제 1실시예의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 제 1실시예의 정, 역회전시 작동도,
도 4는 본 발명에 따른 무체인 자전거의 양방향 동력 전달장치의 제 2실시예의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 제 2실시예의 정, 역회전시 작동도,
도 6은 본 발명에 따른 제 1실시예의 제 1구동기어 및 페달축의 조립단면도,
도 7은 본 발명에 따른 제 1실시예의 제 2구동기어 및 페달축의 조립단면도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
52 : 페달축 54 : 구동축
56 : 후륜축 60 : 제 1베벨기어 세트
66 : 제 1원웨이 클러치 68 : 제 2원웨이 클러치
70 : 제 2베벨기어 세트
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치는 페달과 연결되어 페달의 회전력을 전달하는 페달축과, 상기 페달축의 하우징에 설치되어 상기 페달축의 회전력을 전달하는 제 1베벨기어 세트와, 상기 제 1베벨기어 세트와 연동되어 상기 제 1베벨기어 세트의 회전력을 후륜까지 전달하는 구동축과, 후륜축의 하우징에 설치되어 상기 구동축의 회전력을 전달하는 제 2베벨기어 세트와, 상기 제 2베벨기어 세트의 회전력을 후륜으로 전달하는 후륜축으로 구성되는 무체인식 자전거의 동력 전달장치에 있어서, 상기 제 1베벨기어 세트는 상기 페달축 상에 대향되도록 배치되는 제1,2구동기어와, 상기 제1,2구동기어와 기어 물림되도록 상기 구동축에 설치된 종동기어와, 상기 제1,2구동기어와 페달축 사이에 설치되어 상기 페달의 정,역방향 회전력을 상기 후륜에 일방향으로 전달하는 일방향 동력전달수단으로 이루어진다.
이하, 본 발명의 제 1실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 본 발명에 따른 무체인 자전거의 양방향 구동장치의 제 1실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 자전거 몸체의 하측 프레임과 연결되는 페달축하우징(50)은 내측에 페달과 연결되는 페달축(52)이 설치되고, 상기 페달축(52) 상에 상기 페달축(52)의 회전력을 전달시키는 제 1베벨기어 세트(60)가 설치되는데, 상기 제 1베벨기어 세트(60)는 상기 페달축(52)에 대향되도록 설치되는 제 1,2구동기어(62a,62b)와, 상기 제 1,2구동기어(62a,62b)와 기어 물림되는 종동기어(64)와, 상기 제1,2구동기어(62a,62b)와 페달축(52) 사이에 설치되어 페달의 정,역방향 회전력을 후륜 측으로 일방향으로 전달하는 일방향 동력 전달수단으로 이루어진다.여기서, 상기 일방향 동력 전달수단은 상기 제 1구동기어(62a)와 페달축(52) 사이에 설치되는 제 1원웨이 클러치(66)와, 상기 제 2구동기어(62b)와 페달축(52) 사이에 설치되는 제 2원웨이 클러치(68)로 이루어진다.
구체적으로, 상기 페달축하우징(50)의 내측에는 페달축(52)이 삽입되고, 상기 페달축(52)의 일단부에 제 1원웨이 클러치(66)와 제 1구동기어(62a), 제 2원웨이 클러치(68)와 제 2구동기어(62b)가 체결되고 페달축커버(61)를 이용하여 페달축(52)의 단부가 돌출된 상태로 상기 페달축하우징(50)과 나사 결합하도록 구성된다. 상기 페달축의 타단에는 베어링, 풀림방지너트 및 링너트를 순서대로 체결된다.
여기서, 상기 제 1원웨이 클러치(66)는 제 1베벨기어 세트(60)의 제 1구동기어(62a)와 페달축(52) 사이에 설치되어 작동되고, 제 2원웨이 클러치(68)는 제 1베벨기어 세트(60)의 제 2구동기어(62b)와 페달축(52) 사이에 설치되어 상기 제 1원웨이 클러치(66)와 반대 방향으로 작동되게 구성되어 페달축(52)의 정, 역방향 회전력을 후륜과 연결된 후륜축(56)에 정방향 회전력으로 전달한다.
한편, 상기 페달축(52)과 후륜축(56) 사이에는 상기 페달축(52)의 동력을 상기 후륜축(56)으로 전달하는 구동축(54)이 설치되며, 상기 구동축(54)은 일단에 상기 제1베벨기어의 종동기어(64)가 설치됨과 아울러 타단에 상기 구동축(54)의 회전력을 상기 후륜축(56)으로 전달시키는 제2베벨기어 세트(70)가 설치되는데, 상기 제2베벨기어 세트(70)는 상기 구동축(54)의 타단에 설치되는 구동기어(72) 및 상기 후륜축(56) 상에 설치되는 종동기어(74)으로 이루어진다.
여기서, 상기 후륜축(56)은 둘레에 후륜을 결합할 수 있는 후륜허브(56a)가 형성되어 있으며, 상기 후륜축(56) 일단에는 상기 후륜축(56)에 결합된 종동기어(74)의 일부를 수용하면서 상기 후륜축하우징(58)의 절개면에 결합될 수 있는 하우징커버(59)가 구비된다.
특히, 상기 제 1원웨이 클러치(66)는 도 6에 도시된 바와 같이 스프래그 클러치(Sprag clutch)로써, 외측이 제 1베벨기어 세트(60)의 제 1구동기어(62a)에 끼워지는 외측 레이스(66a)와, 내측이 페달축(52)에 끼워지는 내측 레이스(66c)와, 상기 외측 레이스(66a)와 내측 레이스(66c) 사이에 끼워지는 스프래그(66b)로 이루어져 상기 스프래그(66b)가 페달축(52)이 정방향(P)으로 회전하면 페달축(52)의 회전력을 구동축(54)으로 전달하고, 페달축(52)이 역방향(Q)으로 회전하면 페달축(52)의 회전력을 구동축(54)으로 전달하지 않는다.
그리고, 상기 제 2원웨이 클러치(68)도 상기 제 1원웨이 클러치와 같은 구성으로 제 2구동기어(62b) 내측에 설치되되 스프래그(68b)의 방향이 제 1원웨이 클러치(66)의 스프래그(66b) 방향과 반대 방향으로 형성되어 페달축(52)이 정방향(P)으로 회전하면 페달축(52)의 회전력을 구동축(54)으로 전달하지 않고, 페달축(52)이 역방향(Q)으로 회전하면 페달축(52)의 회전력을 구동축(54)으로 전달한다.
또한, 상기 본 발명에 따른 무체인 자전거의 양방향 구동장치의 제 2실시예는 도 4에 도시된 바와 같이 페달과 연결되어 페달의 회전력을 전달하는 페달축(102)과, 상기 페달축의 하우징에 설치되어 페달축(102)의 회전력을 전달하는 제 1베벨기어 세트(110)와, 상기 제 1베벨기어 세트(110)와 연동되어 상기 제 1베벨기어 세트(110)의 회전력을 후륜까지 전달하는 구동축(104)과, 후륜축의 하우징에 설치되어 상기 구동축(104)의 회전력을 전달하는 제 2베벨기어 세트(120)와, 상기 제 2베벨기어 세트(120)의 회전력을 후륜으로 전달하는 후륜축(106)으로 구성되는 무체인식 자전거의 동력 전달장치에 있어서, 상기 제 2베벨기어 세트(120)는 상기 후륜축(106) 상에 대향되게 배치되는 제 1,2종동기어(124a,124b)와, 상기 제 1,2종동기어(124a,124b)와 기어물림되도록 상기 구동축(104)에 설치되는 구동기어(122)와, 상기 제 1,2종동기어(124a,124b)와 구동축(104) 사이에 설치되어 페달의 정, 역방향 회전력을 후륜에 일방향으로 전달할 수 있도록 일방향 동력전달수단으로 이루어진다.
여기서, 상기 일방향 동력 전달수단은 제 2베벨기어 세트(120)의 제 1종동기어(124a)와 후륜축(106) 사이에 설치되어 구동축(104)의 정회전력을 후륜축(106)에 정회전력으로 전달하는 제 1원웨이 클러치(126)와, 제 2베벨기어 세트(120)의 제 2종동기어(124b)와 후륜축(106) 사이에 설치되어 구동축(104)의 역회전력을 후륜축(106)에 정회전력으로 전달하는 제 2원웨이 클러치(128)로 구성된다.
상기 제 1원웨이 클러치(126)와 상기 제 2원웨이 클러치(128)의 역할은 반대가 되더라도 적용이 가능하다.
상기 후륜축(106)에 설치되는 제 1원웨이 클러치(126)와 제 2원웨이 클러치(128)도 제 1실시예에서 설명한 페달축(52)에 설치되는 제 1원웨이 클러치(66)와 제 2원웨이 클러치(68)와 같은 구성을 이루어 작동된다.
즉, 상기 페달축(102)에 정회전력이 입력되면 제 2원웨이 클러치(128)는 후륜축(106)상에서 공회전 작동되어 후륜축(106)으로 동력을 전달하지 못하는 반면 제 1원웨이 클러치(126)는 고정 작동되어 제 2종동기어(124b)와 후륜축(106)이 맞물리게 하여 후륜축(106)에 정회전력을 전달한다.
반면, 상기 페달축(102)에 역회전력이 입력되면 제 1원웨이 클러치(126)가 후륜축(106) 상에서 공회전 작동되어 후륜축(106)으로 동력을 전달하지 못하는 반면 제 2원웨이 클러치(128)는 고정 작동되어 제 1종동기어(124a)와 후륜축(106)이 맞물리게 하여 후륜축(106)에 정회전력을 전달한다.
따라서, 페달축에 정, 역회전력이 입력되더라도 후륜축에는 정회전력이 출력되기 때문에 무체인식 자전거에 항상 전진구동이 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1실시예의 동작을 도 3에서 살펴보면 다음과 같다.
상기 페달을 정회전(P)시키는 경우, 상기 페달축(52)에 연결된 제 1베벨기어 세트(60)의 제 2구동기어(62b)는 제 2원웨이 클러치(68)가 회전 작동되어 페달축(52)상에서 공회전하고, 제 1구동기어(62a)는 제 1원웨이 클러치(66)가 고정 작동되어 페달축(52)과 맞물리게됨과 동시에 구동축(54)과 연결된 제 1베벨기어 세트(60)의 종동기어(64)에 동력을 전달하고 상기 구동축(54)에 전달된 동력은 제 2베벨기어 세트(70)의 구동기어(72)와 종동기어(74)에 의해 후륜축(56)에 정방향 동력을 전달하게 된다.
반면, 상기 페달을 역회전(Q)시키는 경우, 상기 페달축(52)에 연결된 제 1베벨기어 세트(60)의 제 1구동기어(62a)는 제 1원웨이 클러치(66)가 회전 작동되어 페달축(52)상에서 공회전하고, 제 2구동기어(62b)는 제 2원웨이 클러치(68)가 고정 작동되어 페달축(52)과 맞물리게됨과 동시에 구동축(54)과 연결된 제 1베벨기어 세트(60)의 종동기어(64)에 동력을 전달하고 상기 구동축(54)에 전달된 동력은 제 2베벨기어 세트(70)의 구동기어(72)와 종동기어(74)에 의해 후륜축(56)에 정방향 동력을 전달하게 된다.
상기와 같이 작동하는 무체인식 자전거의 양방향 동력전달장치는 페달에 정, 역방향 회전력이 입력되더라도 후륜에는 정방향 회전력이 전달되므로 항상 전진구동을 가능하게 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치는 무체인식 자전거의 페달을 정회전 뿐만 아니라 역회전시키는 경우에도 전진구동이 가능하게 하여 사용자의 피로를 덜어줄 뿐만 아니라 구동력의 낭비를 줄여 동력전달 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 페달과 연결되어 페달의 회전력을 전달하는 페달축과, 상기 페달축의 하우징에 설치되어 상기 페달축의 회전력을 전달하는 제 1베벨기어 세트와, 상기 제 1베벨기어 세트와 연동되어 상기 제 1베벨기어 세트의 회전력을 후륜까지 전달하는 구동축과, 후륜축의 하우징에 설치되어 상기 구동축의 회전력을 전달하는 제 2베벨기어 세트와, 상기 제 2베벨기어 세트의 회전력을 후륜으로 전달하는 후륜축으로 구성되는 무체인식 자전거의 동력 전달장치에 있어서,
    상기 제 1베벨기어 세트는 상기 페달축 상에 대향되도록 배치되는 제1,2구동기어와, 상기 제1,2구동기어와 기어 물림되도록 상기 구동축에 설치된 종동기어와, 상기 제1,2구동기어와 페달축 사이에 설치되어 상기 페달의 정,역방향 회전력을 상기 후륜에 일방향으로 전달하는 일방향 동력전달수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일방향 동력전달수단은 상기 제 1구동기어와 페달축 사이에 설치되어 페달축의 회전력을 일방향으로 전달하는 제 1원웨이 클러치와, 상기 제 2구동기어와 페달축 사이에 설치되어 페달축의 회전력을 타방향으로 전달하는 제 2원웨이 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달 장치.
  3. 페달과 연결되어 페달의 회전력을 전달하는 페달축과, 상기 페달축의 하우징에 설치되어 상기 페달축의 회전력을 전달하는 제 1베벨기어 세트와, 상기 제 1베벨기어 세트와 연동되어 상기 제 1베벨기어 세트의 회전력을 후륜까지 전달하는 구동축과, 후륜축의 하우징에 설치되어 상기 구동축의 회전력을 전달하는 제 2베벨기어 세트와, 상기 제 2베벨기어 세트의 회전력을 후륜으로 전달하는 후륜축으로 구성되는 무체인식 자전거의 동력 전달장치에 있어서,
    상기 제 2베벨기어 세트는 상기 후륜축 상에 대향되도록 배치되는 제1,2종동기어와, 상기 제1,2종동기어와 기어 물림되도록 상기 구동축에 설치된 구동기어와, 상기 제1,2종동기어와 후륜축 사이에 설치되어 상기 페달의 정.역방향 회전력을 상기 후륜에 일방향으로 전달하는 일방향 동력전달수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 일방향 동력전달수단은 상기 제 1종동기어와 후륜축 사이에 설치되어 페달축의 회전력을 일방향으로 전달하는 제 1원웨이 클러치와, 상기 제 2종동기어와 후륜축 사이에 설치되어 페달축의 회전력을 타방향으로 전달하는 제 2원웨이 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 무체인식 자전거의 양방향 동력 전달 장치.
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