KR100479872B1 - 6가지의 페달 링 동작을 하는 자전거 드라이브 유닛(각도형) - Google Patents

Abstract

본 발명은 360도 원회전으로 구동되는 기존 자전거 형태의 구동축을 좌.우 및 중앙의 3개의 구동축으로 각각 나누어 분리시킨 후, 일정양으로 편심 가공된 베어링 하우징 내의 베어링 내륜에 좌측의 구동축을 삽입 배치시키고, 중앙 구동축의 양단에는 1방향 클러치의 내륜을 각각 삽입 고정시키며 1방향 클러치의 외륜에는 좌.우 분리된 구동축을 각각 연결. 고정시킨다. 1방향 클러치 외륜과 연결된 구동축의 외주면에는 1방향으로 구동력을 갖게 한 래치가 부착되어 있다. 래치와 맞물릴 수 있도록 원주에는 래치기어(1)와 함께 체인스프로켓이 위치되어져 있다. 이에 좌.우 구동축의 양 끝단에 페달크랭크를 연결하고 발등으로도 페달크랭크를 들어 올릴 수 있도록 새들이 부착된 페달을 부착하여 구동시키면, 좌.우 페달이 서로 따로 작동할 수 있게 되며 이는 6가지의 페달 링 동작을 갖는다. 여기서 자전거가 전진할 수 있는 실제 구동력은 일정의 편심을 갖는 구동축의 지정된 각도에서만 실제 구동력이 전달될 수 있게 한다. 이는 다리에 무리가 가지 않고 재미있고 효과적인 자전거 타기가 가능하도록 한 기능을 갖는 자전거의 고안이다.

Description

6가지의 페달 링 동작을 하는 자전거 드라이브 유닛 ( 각도형 ){MULTIFORM PEDALING UNIT(FULCRUM POSITION)}

본 발명은 좌.우의 페달이 제각기 따로 움직여 지므로 여러 가지 페달 링 동작을 사용하여, 자전거 페달을 밟아 자전거가 주행되도록 하되 페달 링 시에는 시계방향으로 1시에서 4시 사이에서만 페달의 구동 토오크가 전달되어지게 한 자전거 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 정방향의 360도 원회전 페달 링에 의해 구동되어지며 항시 일정형태의 구동 자세를 유지하여야 한다. 이는 운동량에 비해 쉽게 피로감이 상승되고, 그 효과가 줄어들게 되며, 누구나 재미있게 운동 효과를 높이거나, 자전거를 장시간 주행할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 단조로움을 해결하기 위한 것으로, 자전거 구동축을 3개로 나누고 편심 가공된 베어링 하우징 내에서 편심된 각도에서만 작동할 수 있는 래치를 좌. 우 구동축 외륜에 부착시키고 1방향 클러치 내륜을 중앙축 양단에 부착시킨 후 각각의 외륜에 구동축을 고정시키면, 좌.우 구동축이 각기 따로 회전하는 것이 가능하게 되며 이에 연계하여 페달크랭크와 발등으로도 페달을 들어올릴 수 있는 새들이 부착된 페달을 부착후 구동할 때 정해진 편심량 내에서만 실제 자전거를 운전시킬 수 있는 구동력이 발생되며, 기존의 자전거와 같이 페달을 360도 원회전 시키는 동작은 물론 두 발로 동시에 페달을 360도 원 회전 시키기, 한발씩 따로 원 회전 시키기, 두 발을 교대로 상.하 걷기 동작, 두 발을 동시에 상.하 반복동작, 한발씩 따로따로 상.하 동작을 할 수 있도록 하여, 골고루 근육을 사용하게 하여 운동량을 증가시키고, 피로감은 줄어들며 특히 실제 구동력을 1시에서 4시 사이에서만 발생하게 하여 필요한 곳에서만 힘이 소모되며 다리에 심한 무리를 가하지 않고 자전거를 주행시킬 수 있다.

이하, 상기 목적을 달성하기 위한 6가지 페달 링 구동방식의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면,

도 1내지 도 2에 도시한 바와 같이 구동축(S1,S2,S3)을 3개로 하고, 중앙구동축(S3)에는 1방향 클러치(B1 = B2) ≪ 외륜을 정방향으로 회전시키면, 외륜의 회전력에 의해 내륜이 따라서 정방향으로 회전하고, 외륜을 역방향으로 회전시키면, 외륜은 내륜에 대해 공회전하여 내륜에 회전력을 전달시키지 못하며, 이 때 내륜 자체는 정방향으로 공회전이 가능한 통상의 1방향 클러치 구조 ≫ 의 내륜을 좌.우 양쪽으로 각각 묻힘키이(3)및 멈춤링(8)으로 고정시키고 상호 간섭을 피하기 위한 칼라 부싱(7)을 1방향 클러치(B1 = B2)사이에 삽입하여 조립한다.

중앙 구동축(S3)에 끼워져 고정된 1방향 클러치(B1 =B2)2개의 외륜에는 일측 구동축(S1)및 타측 구동축(S2)이 묻힘키이(3)및 멈춤링(8)으로 하여금 각각 고정 결합된다.

여기서, 일측 구동축(S1)및 타측 구동축(S2)의 외주면에는 도2-b 에서와 같이 한 방향으로만 래치기어(1)를 정방향으로 회전시킬 수 있도록 1방향 래치(R1=R2)가 각각 부착되어져 있다.

또, 1방향 래치(R1,R2)에 맞물려 회전될 수 있는 래치기어(1)는 2개의 1방향 래치(R1,R2)와 공동으로 맞물릴 수 있는 구조이며 또, 래치기어(1)의 내주면에는 지지 베어링(4)을 삽입하여 베어링 하우징(5)의 일단 외주면과 조립되어져 원활한 회전과 안정성을 확보하며, 래치기어(1)의 외주면에는 체인스프로켓(2)이 부착되어져 래치기어(1)와 같이 회전하여 체인스프로켓(2)에 연결된 구동체인에 의해 자전거 뒷바퀴를 돌려 자전거가 전진하도록 구성된다.

여기서, 도2-a 에서와 같이 일정량의 편심으로 내부가 가공된 베어링 하우징(5)내에 구동축(S1, S2, S3)들이 동일 축 선상으로 원활이 회전되도록 돕는 베어링(6)이 삽입되고 그 베어링(6)내에 타측 구동축(S2)한편을 삽입시키고 이를 기준하여 동일 축 선상으로 타 구성품들이 삽입 배치되도록 구성된다.

그리고, 타측 구동축(S2)와 일측 구동축(S1)의 양 끝단에는 페달크랭크(C1, C2)가 고정되어지며, 발등으로도 페달 크랭크(C1, C2)를 들어올려 회전시킬 수 있는 새들이 부착된 페달(P1, P2)들을 부착하여 구동시키면 좌.우의 페달크랭크(C1,C2)는 각각 독립적으로 서로 따로 작동할 수 있게되며 특히 도2-b에서 보여지듯이 자전거의 페달 링시 실제 구동력을 갖는 페달을 내려 밟을 때의 각도인 1시에서 4시 사이에서만 1방향 래치(R1, R2)가 편심량, 편심각, 래치의 크기 등에 의해 래치기어(1)에 맞물려 체인스 프로켓(2)을 정방향으로 회전시킬 수 있게 특징지어져 있어, 기타의 각도에서는 편심량 이내에서 벗어나 공회전 상태로 페달크랭크(C1, C2)가 회전한다.

따라서, 다리에 무리가 가지 않는 구조로 구성된다. 이 때의 구동은 1방향 클러치(B = B2)의 특성상 6가지의 페달 링 동작으로 다양하게 구동되어진다. 여기서, 일련의 구동력을 갖는 6가지의 페달 링 동작에 관해 실시 예를들어 설명하면,

첫째 ; 좌. 우 한발씩으로만 360도 원회전시켜 자전거를 주행시킬 때

새들이 부착된 일측페달(P1)을 발등으로 들어올리면, 일측 페달크랭크(C1)는 역방향으로 회전되고, 이와 고정된 일측 구동축(S1)도 역방향으로 회전되며 묻힘키이(3)로 고정된 일측 1방향 클러치(B1)의 외륜도 따라서 역방향으로 회전된다.

그러나, 일측 1방향 클러치(B1)의 외륜은 내륜에 대해 외륜이 역방향으로 회전시에는 공회전하므로 내륜은 회전력을 전달받지 않아 움직이지 않는다. 따라서 중앙축(S3)역시 움직이지 않고 일측 1방항 클러치(B1)외륜과 이에 묻힘키이(3)로 고정된 일측 구동축(S1)만 역방향으로 공회전된다.

이 때, 일측 구동축(S1) 외주면에는 일측 1방향 래치(R1)가 부착되어져 있으나 이 역시 역방향으로 회전시에는 도2-b에서 보듯이 역방향으로 회전시는 회전력을 전달시키지 못하고 공회전하는 상태이므로, 래치기어(1)와 체인스프로켓(2)은 회전력을 전달받지 못해 움직이지 않는다.

따라서, 타측 구동축(S2)및 타측 페달 크랭크(C2)역시 움직이지 않는다. 그러나, 내려밟기 적당한 위치에서 부터 새들이 부착된 일측 페달(P1)을 내려밟아 일측 페달 크랭크(C1)및 일측 구동축(S1)을 정방향으로 회전시키며, 계속해서 한발로 360도 원회전 시키면 일정의 편심량만큼 위치된 1시방향에서부터 도2-b에서와 같이 일측 1방향 래치(R1)는 래치기어(1)와 4시 방향까지 맞물리며 이때 맞물린 회전력은 일측 구동축(S1)의 정방향 회전과 동일하므로 체인스프로켓(2)을 회전시켜 자전거를 전진시킬 수 있다.

그러나 일정의 편심량을 지나 5시 방향 이후부터는 일측 1방향 래치(R1)가 래치기어(1)와 맞물릴 수 있는 한계를 벗어나 회전력을 전달시키지 못하고 공회전하다가 다시 1시 방향에서 맞물리기 시작한다.

따라서, 편심량과 편심각도, 1방향 래치(R1, R2)와 래치기어(1)의 치형크기 등에 의해 실제 회전력이 발생되어지는 구동각도는 12시 방향에서 6시 방향사이에서 조정될 수 있음을 특징으로 한다.

한편, 일측 구동축(S1)이 정방향으로 회전하며 래치기어(1)와 이에 맞물린 체인스프로켓(2)을 정방향으로 회전시킬 때, 타측 1방향 래치(R2)는 래치기어(1)에 대해 맞물려 돌릴 수 없게 회전되고 있으므로 움직이지 않으며 이는 타측 구동축(S2)과 일체 이므로 타측 구동축(S2)역시 움직이지 않는다. 또한, 일측 1방향 클러치(B1)의 외륜이 정방향으로 회전되어 일측 1방향 클러치(B1)내륜에 회전력을 전달시켜 중앙구동축(S3)도 정방향으로 회전되나, 타측 1방향 클러치(B2)의 내륜에 고정된 중앙구동축(S3)의 정방향 회전력은 타측 1방향 클러치(B2)의 외륜에 대해 공회전함으로 타측 1방향 클러치(B2)외륜에는 정방향의 회전력을 전달시키지 못하고 공회전한다.

따라서 타측 구동축(S2)및 타측 페달크랭크(C2)는 움직이지 않는다.

이러한 이유로 어느 한쪽 발로만 동작하여도 좌.우 페달이 제각기 독립적으로 서로 따로 따로 작동하고 일정의 지정된 각도에서만 구동력을 발생시켜 자전거를 주행시킬 수 있다. 따라서 타측 페달 크랭크(C2)를 정회전 시켜 타측 구동축(S2)을 정방향 회전시켜도 결과는 같다.

둘째 ; 좌.우 한발씩 상/하 동작을 시켜 주행시킬 때

첫째의 실시 예와 같이 좌.우 페달이 제각각 따로 동작하는 특성 상 어느 한쪽 발로만 상/하 페달 링 동작을 할 때, 새들이 부착된 페달(P1, P2)을 발등으로 들어올리면 역방향으로 구동축(S1, S2)을 공회전 시키고, 일정 위치에서 내려밟아 정방향으로 구동축(S1, S2)를 회전시켜 정회전 1방향래치(R1,R2)에 의해 래치기어(1)와 체인스프로켓(2)을 정방향으로 회전시키기를 반복하여도 자전거는 주행한다.

셋째 ; 두 발을 동시에 상/하 동작시켜 자전거를 주행시킬 때

두 발을 동시에 들 때, 일측 및 타측 구동측(S1, S2)을 역방향으로 공회전 시키고 두 발을 동시에 내려밟으면 일측 및 타측 클러치(B1 = B2)의 외륜들과 연결된 일측 및 타측 구동축(S1, S2)을 정방향으로 회전시키며, 여기에 부착된 정회전 1방향 래치(R1, R2)들이 공동으로 래치기어(1)와 체인스프로켓(2)을 정방향 회전시켜 자전거는 전진한다. 이 때, 일측 및 타측의 1방향 클러치(B1 = B2)의 내륜들과 연결된 중앙 구동축(S3)역시 외륜의 회전력에 의해서 정방향으로 회전된다. 그러나 외부에 연결된 것이 없어 아무런 간섭이 없으며, 일측 구동축(S1)과 일측 1방향 클러치(B1)들이 동일 축 선상에 있도록 오히려 균형을 유지시키고 회전을 돕는다.

넷째 ; 두 발을 동시에 360도 원회전 동작을 시켜 자전거를 주행시킬 때 상기의 셋째 실시 예와 동일하게 구동축(S1, S2, S3)들이 정방향 회전되어 자전거가 전진하며, 1방향 래치(R1, R2)들이 공동의 래치기어(1)를 구동시키는 실제의 각도는 제작 시 설정된 임의의 각도, 즉 실제 구동력을 전달시키는 페달을 내려밟으며 회전시킬 때의 1시에서 4시 사이 내에서 정방향으로 1방향 래치(R1, R2)가 래치기어(1)를 정방향 회전시키고 나머지 각도에서는 1방향 래치(R1, R2)가 정해진 편심량의 범위를 벗어남으로 구동력을 전달시키지 못한다.

다섯째 ; 기존 자전거와 동일하게 360도 원회전 시켜 주행시킬 때

일측 구동축(S1)과 타측 구동축(S2)를 연속하여 정방향으로 360도 원회전시킬 때, 첫째의 실시예와 같이 일측 구동축(S1)이 정회전 하며 일측 1방향 클러치(B1)의 외륜을 돌리고 이때의 회전력이 내륜에 전달되어져 일측 1방향 클러치(B1)의 내륜과 연결된 중앙 구동축(S3)도 정방향 회전을 하고 타측 1방향 클러치(B2)의 내륜과도 연결되어 있어 동시에 타측 1방향 클러치(B2)의 내륜을 정회전시키나, 이때는 외륜에 대해 내륜이 공회전함으로 외륜은 움직이지 않으며 반대로 타측 구동축(S2)을 정방향 회전시켜도 동일한 동작을 하며 기존의 자전거와 같이 동일하게 360도 정방향으로 원회전 시켜도 아무런 간섭없이 주행이 가능하다. 단, 이때도 1방향 래치(R1, R2)는 정해진 일정한 각도에서만 실제 자전거를 주행시키는 구동력을 전달한다.

여섯째 ; 두 발을 교대로 상/하 동작하여 걷는 운동으로 주행시킬 때

상기의 실시 예들과 같이 좌.우의 페달은 제각기 따로 동작하며 어느 한쪽 페달이 동작하여도 다른쪽 페달은 움직이지 않게 구동축(S1, S2, S3)을 분리시키고, 1방향 클러치(B1, B2)의 특성을 살려 배치된 구조이므로, 자연스러운 걷기 동작으로 페달 링 하여도 페달을 각각 내려밟을 때의 지정된 각도에서만 모든 회전력이 정방향 회전하여 무리하지 않고 걷는 동작의 주행이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자전거는 6가지의 페달링 방식에 의해 자전거를 운전함으로써, 운전자의 다리 근육을 운전자가 원하는 부위에 맞춰 효과적으로 사용할 수 있으며 또 다리 근육을 골고루 사용하게 되어 운동량이 증가되고, 장시간 단조로운 기존의 페달 링 방식에서 벗어나 재미있고 피로감 없이 다양한 페달 링 동작을 정해진 각도에서만 연속적으로 응용하여 각기 자전거 타기를 즐길 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 드라이브 유닛 요부에 대한 단면도

도 2는 본 발명에 따른 드라이브 유닛 구조를 도시한 단면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

S1 : 일측 구동축 S2 : 중앙 구동측 S3 : 타측 구동측

P1 : 새들이 부착된 일측 페달 P2 : 새들이 부착된 타측 페달

C1 : 일측 페달 크랭크 C2 : 타측 페달 크랭크

B1 : 일측 1방향 클러치 B2 : 타측 1방향 클러치

R1 : 일측 1방향 래치 R2 : 타측 1방향 래치

1 : 래치 기어 2 : 체인스프로켓

3 : 묻힘 키이 4 : 지지 베어링

5 : 베어링 하우징 6 : 베어링

7 : 칼라 부싱 8 : 멈춤 링

9 : 멈춤 나사 10 : 커버

Claims (1)

1. 구동축(S1, S2, S3)를 3개로 나누어 일측 구동축(S1), 중앙 구동축(S3), 타측 구동축(S2)로 각각 구분한 것과,

   1방향 클러치(B1 = B2)2개를 중앙축(S3)에 좌.우 양쪽으로 묻힘키이(3), 멈춤링(8)으로 견고히 고정한 것과, 상기의 1방향 클러치(B1 = B2)의 외륜들과 일측 구동축(S1)과 타측 구동축(S2) 내주면을 각각 묻힘키이(3)으로 연결.고정시킨 것과,

   일측 구동축(S1)및 타측 구동축(S2)의 외주에 각각 1방향 래치(R1, R2)를 부착한 것과,

   1방향 래치(R1, R2)에 공동으로 맞물릴 수 있게 하고 일단의 내주면에 지지베어링(4)을 삽입시킨 후, 베어링 하우징(5)외주에 끼워져 안정적으로 원활히 회전되는 래치기어(1)및 이에 부착된 체인스프로켓(2)과,

   일정의 편심량으로 내부가 설계되어 실 구동력이 1시에서6시사이에서 발휘되도록 내부가 가공되는어지는 베어링 하우징(5)및 여기에 삽입되는 베어링(6)을 특징으로 하여 좌.우 페달을 각자 따로 동작시켜 6가지 페달 링 동작이 가능하며, 편심량 및 편심각 만큼의 실제 구동력이 발생되는 것을 특징으로 하는 자전거 드라이브 유닛.