KR100776575B1 - 전륜구동수단이 구비된 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 별도의 전륜구동수단이 구비되어 전륜과 후륜을 동시에 회전 구동시킬 수 있는 자전거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 후방으로 비스듬히 경사진 프론트축의 상부 전면에 고정부착되며 조작부케이싱의 내측에서 상하 이동가능하도록 구비된 가변축이 핸들바의 가운데부분에 관통 삽입되어 있어 핸들부를 상하로 이동시켜 고정상태와 구동상태로 가변되게 조작하는 조작부와, 상기 조작부에 의해 상하이동되면서 핸들바의 하부 양측에 구비된 구동축 하단에는 기어구동부가 연결되어 있어 상기 기어구동부를 함께 상하이동시키도록 되어 있고 하강이동된 구동상태에서는 핸들바가 상기 가변축을 중심으로 상하 대각선방향으로 시소식 작동되도록 되어 있는 핸들부와, 회전축의 양끝단에 상기 구동축의 하단이 각각 연결장착되어 있어 상기 핸들바의 상하 대각선방향 왕복이동에 따라 상기 회전축이 회전되면서 기어구동부케이싱 내부에 구비된 기어부가 기어구동되어 하부 외측으로 돌출된 전륜구동휠을 회전시키도록 되어 있되 상기 전륜구동휠은 구동상태에서는 전륜의 상면부와 맞닿게 되면서 전륜을 회전구동시키도록 되어 있는 기어구동부와, 상기 프론트축 하단에 일체로 고정부착된 프론트포크의 상단면 전방에 구비되며 상부 후방쪽으로 비스듬히 경사진 가이드장착대에 기어구동부케이싱이 끼움 장착되어 상기 가이드장착대를 따라 기어구동부가 안정적으로 상하 이동되면서 완충작동되도록 하는 가이드장착부로 구성된 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거에 관한 것이다.

전륜구동수단, 자전거, 전륜, 조작부, 핸들부, 기어구동부

Description

전륜구동수단이 구비된 자전거{A bicycle having front wheel driving device}

도 1은 본 발명에 따른 전륜구동수단이 구비된 자전거의 전체 사시도

도 2는 본 발명에 따른 전륜구동수단이 구비된 자전거에서 전륜구동수단의 분해 조립도

도 3은 본 발명에 따른 전륜구동수단이 구비된 자전거의 전륜구동수단이 하강작동하는 상태의 사시개략도

도 4는 본 발명에 따른 전륜구동수단이 구비된 자전거의 전륜구동수단이 작동하여 전륜을 회전구동시키는 상태의 사시개략도

도 5는 본 발명에 따른 전륜구동수단이 구비된 자전거에서 핸들부와 조작부가 결합되는 상태의 분해 조립도

도 6은 본 발명에 따른 전륜구동수단이 구비된 자전거의 조작부에서 고정고리로 회전조작레버를 고정한 상태의 사시개략도

도 7은 본 발명에 따른 전륜구동수단이 구비된 자전거에서 전륜구동수단의 종단면개략도

도 8은 본 발명에 따른 전륜구동수단이 구비된 자전거에서 전륜구동수단의 기어구동부가 가이드장착부에 장착된 상태의 배면개략도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1. 자전거 2. 전륜구동수단

3. 전륜 4. 프론트축

5. 조작부 6. 조작부케이싱

7a, 7b. 측면관통공 8a, 8b. 가변축관통공

9. 가변축 10. 암나사공

11a, 11b. 돌출편 12. 숫나사봉

13. 회전조작레버 14. 고정고리

15. 핸들부 16. 핸들바

17a, 17b. 구동축 18a, 18b. 상부금속볼

19a, 19b. 하부금속볼 20a, 20b, 20c, 20d. 볼케스터형케이싱

21. 기어구동부 22. 기어구동부케이싱

23. 회전축 24a, 24b. 절곡부

25a, 25b. 회전링 26a, 26b. 볼베어링

27. 기어부 28. 제 1기어

29. 제 2기어 30. 제 3기어

31. 제 4기어 32a, 32b. 중간축

33a, 33b. 소기어 34a, 34b. 대기어

35. 하단축 36. 전륜구동휠

37a, 37b, 37c, 37d. 가이드봉삽입편 38. 가이드장착부

39. 프론트포크 40. 가이드장착대

41. 하단장착대 42a, 42b. 가이드봉

43a, 43b. 숫나사부 44a, 44b, 44c, 44d. 완충스프링

45a, 45b. 탄성력조절너트 46a, 46c. 와샤

47a, 47b. 고정너트 48. 체인

49. 후륜 50. 페달

본 발명은 별도의 전륜구동수단이 구비되어 전륜과 후륜을 동시에 회전 구동시킬 수 있는 자전거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전거의 전륜이 장착되는 프론트축의 전면부에 위치되어 핸들바의 상하 대각선방향 왕복이동에 따라 구동력을 얻어 회전되는 전륜구동휠이 전륜에 맞닿아 회전구동시키도록 하는 전륜구동수단이 구비되어 있는데, 상기 전륜구동수단은 후방으로 비스듬히 경사진 프론트축의 상부 전면에 고정부착되며 조작부케이싱의 내측에서 상하 이동가능하도록 구비된 가변축이 핸들바의 가운데부분에 관통 삽입되어 있어 핸들부를 상하로 이동시켜 고정상태와 구동상태로 가변되게 조작하는 조작부와, 상기 조작부에 의해 상하이동되 면서 핸들바의 하부 양측에 구비된 구동축 하단에는 기어구동부가 연결되어 있어 상기 기어구동부를 함께 상하이동시키도록 되어 있고 하강이동된 구동상태에서는 핸들바가 상기 가변축을 중심으로 상하 대각선방향으로 시소식 작동되도록 되어 있는 핸들부와, 회전축의 양끝단에 상기 구동축의 하단이 각각 연결장착되어 있어 상기 핸들바의 상하 대각선방향 왕복이동에 따라 상기 회전축이 회전되면서 기어구동부케이싱 내부에 구비된 기어부가 기어구동되어 하부 외측으로 돌출된 전륜구동휠을 회전시키도록 되어 있되 상기 전륜구동휠은 구동상태에서는 전륜의 상면부와 맞닿게 되면서 전륜을 회전구동시키도록 되어 있는 기어구동부와, 상기 프론트축 하단에 일체로 고정부착된 프론트포크의 상단면 전방에 구비되며 상부 후방쪽으로 비스듬히 경사진 가이드장착대에 상기 기어구동부케이싱이 끼움 장착되어 가이드장착대를 따라 기어구동부가 안정적으로 상하 이동되면서 완충작동되도록 하는 가이드장착부로 구성된 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거에 관한 것이다.

일반적으로 통상의 자전거는 후륜구동식으로, 사용자가 다리로 페달을 밟아 회전시키면 페달에 연결된 체인이 회전되면서 후륜을 회전구동시켜 자전거가 운행되도록 되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 자전거는 후륜구동식으로만 작동되어 사용자의 다리 힘에 의해서만 자전거가 구동되므로 경사진 언덕을 오르거나 자전거에 무거운 짐이 실려있는 경우에는 자전거의 운행이 원활하게 이루어지지 않으며, 또한 자전거를 운동의 목적으로 사용하는 경우에는 페달을 회전시키게 되는 사용자의 하체만 운동이 되고 사용자의 팔이나 상체는 함께 운동이 되지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하고자 한국 등록실용신안공보 등록번호 제 0418333호에서는 '메인프레임과, 상기 메인프레임의 후단에 구비되는 뒷바퀴를 구동시키는 후륜구동수단, 상기 메인프레임의 전단에 소정의 각도범위에서 전후방으로 회동가능하게 설치되는 핸들, 상기 핸들의 전방으로의 회동에 연동하여 상기 메인프레임의 전단에 구비되는 앞바퀴를 정방향으로 구동시키는 제1전륜구동수단, 그리고 상기 핸들의 후방으로의 회동에 연동하여 상기 앞바퀴를 정방향으로 구동시키는 제2전륜구동수단을 포함하여 구성되는 전륜구동장치가 구비되는 자전거'가 개시되었는데, 이 경우 전륜구동장치를 사용하여 자전거의 운행이 가능해지는 동시에 자전거를 운행하는 과정에서 상체를 운동시킬 수 있는 잇점은 있으나, 상기 제1전륜구동수단과 제2전륜구동수단에 구비된 다수개의 체인이 자전거의 전륜과 핸들사이에 상하방향으로 복잡하게 연결되어 있고 상기 다수개의 체인은 외부로 그대로 노출된 상태로 작동하도록 되어 있어 상기 다수개의 체인과 이를 구동시키기 위한 수단들이 사용자의 전면에 그대로 노출되어 작은 부주의에도 노출된 체인 등에 의해 사용자가 크게 다칠 수 있고, 또한 핸들의 양쪽 손잡이를 한꺼번에 전후방향으로 잡아당기거나 밀면서 전륜구동수단을 회전작동시키도록 되어 있어 신체구조상 페달을 발로 밟으면서 양손으로 핸들을 모두 잡아당기거나 미는 동작이 부자연스럽고 어려워 상체 및 하체의 운동이 제대로 이루어지지 않을 뿐 만 아니라 자전거 자체의 정상적인 운행도 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 종래 전륜구동장치에서 체인 등의 수단이 외부로 노출됨으로써 운전자가 위험에 노출되는 것을 방지하기 위하여 기어구동부케이싱 내부에 기어구동식으로 회전되는 전륜구동휠을 구비하여 사용자가 안전하게 전륜구동수단을 작동시킬 수 있도록 하며, 좌우번갈아 가면서 페달을 밟는 구조와 동일하게 핸들바의 좌우양쪽을 상하 대각선방향으로 눌러주어 신체구조와 리듬에 맞게 작동되면서 자연스럽게 상체 및 하체의 운동이 가능하도록 하고 자전거의 방향전환이 용이하게 이루어져 정상적인 운행이 이루어지도록 하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 후방으로 비스듬히 경사진 프론트축의 상부 전면에 고정부착되며 조작부케이싱의 내측에서 상하 이동가능하도록 구비된 가변축이 핸들바의 가운데부분에 관통 삽입되어 있어 핸들부를 상하로 이동시켜 고정상태와 구동상태로 가변되게 조작하는 조작부와, 상기 조작부에 의해 상하이동되면서 핸들바의 하부 양측에 구비된 구동축 하단에는 기어구동부가 연결되어 있어 상기 기어구동부를 함께 상하이동시키도록 되어 있고 하강이동된 구동상태에서는 핸들바가 상기 가변축을 중심으로 상하 대각선방향으로 시소식 작동되도록 되어 있는 핸들부와, 회전축의 양끝단에 상기 구동축의 하단이 각각 연결장착되어 있어 상기 핸들바의 상하 대각선방향 왕복이동에 따라 상기 회전축이 회전되면서 기어구동부케이싱 내부에 구비된 기어부가 기어구동되어 하부 외측으로 돌출된 전륜구동휠을 회 전시키도록 되어 있되 상기 전륜구동휠은 구동상태에서는 전륜의 상면부와 맞닿게 되면서 전륜을 회전구동시키도록 되어 있는 기어구동부와, 상기 프론트축 하단에 일체로 고정부착된 프론트포크의 상단면 전방에 구비되며 상부 후방쪽으로 비스듬히 경사진 가이드장착대에 상기 기어구동부케이싱이 끼움 장착되어 가이드장착대를 따라 기어구동부가 안정적으로 상하 이동되면서 완충작동되도록 하는 가이드장착부로 이루어진 전륜구동수단이 구비된 것에 본 발명의 특징이 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 페달을 밟아 후륜구동식으로 작동하는 자전거에 별도의 전륜구동수단을 구비하여 전륜과 후륜을 동시에 회전구동시킬 수 있는 자전거에 관한 것으로, 도 1 내지 8에 도시된 바와 같이 전륜구동수단(2)은 자전거(1)의 전륜(3)이 장착되는 프론트축(4) 전면부에 위치되며 조작부(5)와 핸들부(15)와 기어구동부(21)와 가이드장착부(38)로 구성되어 있어 상기 조작부(5)에 의해 핸들부(15)가 고정상태와 구동상태로 가변되면서 구동상태에서는 상기 핸들부(15)의 핸들바(16)가 상하 대각선방향으로 왕복이동함에 따라 구동력을 전달받는 기어구동부(21)의 전륜구동휠(36)이 자전거(1)의 전륜(3) 상면부에 맞닿아 회전되면서 전륜(3)을 회전구동시키도록 되어 있다.

상기 조작부(5)는 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이 후방으로 비스듬히 경사져 있는 프론트축(4)의 상부 전면에 고정부착되어 있으며 상기 핸들부(15)를 상하로 이동시켜 고정상태와 구동상태로 가변되게 조작하는 부분으로, 상기 프론트축(4)의 상부 전면에 비스듬히 경사진 상태로 고정부착된 조작부케이싱(6)이 구비되어 있고 상기 조작부케이싱(6)은 좌우 양측면에 각각 상하 대각선방향으로 길게 측면관통공(7a)(7b)이 천공되어 있어 핸들부(15)의 핸들바(16)가 횡방향으로 끼워진 상태에서 상하방향로 천공된 측면관통공(7a)(7b)을 따라 상하 이동가능하도록 되어 있고 상기 조작부케이싱(6)의 전후면 가운데부분에도 각각 상하방향으로 길게 가변축관통공(8a)(8b)이 천공되어 있어 가변축(9)이 가변축관통공(8a)(8b)에 전후방향으로 삽입되면서 상기 측면관통공(7a)(7b)에 끼워진 핸들바(16)의 가운데부분을 함께 관통된 상태로 삽입되어 있으므로 상기 가변축(9)이 가변축관통공(8a)(8b)을 따라 상하이동시 핸들바(16)도 함께 측면관통공(7a)(7b)을 따라 상하 대각선방향으로 이동되도록 되어 있고 상기 핸들바(16)가 하강이동되었을 때 가변축(9)을 중심으로 핸들바(16)의 양측이 시소(seesaw)식으로 상하 작동되도록 되어 있다.

상기 가변축(9)은 도 5에 도시된 바와 같이 선단부에 암나사공(10)이 천공되어 있으며 상기 암나사공(10)이 천공된 부분은 조작부케이싱(6)의 전면에 천공된 가변축관통공(8a)의 외측으로 돌출되어 있으며 상기 조작부케이싱(6)의 전면 가운데부분 상하에 각각 돌출 형성된 돌출편(11a)(11b)에 상하방향으로 관통 체결되어 회전되는 숫나사봉(12)이 상기 가변축(9)의 암나사공(10)에 관통된 상태로 나사결합되어 있고 상기 숫나사봉(12)의 상부에는 회전조작레버(13)가 연결되어 있어 상 기 회전조작레버(13)를 회전시켜 숫나사봉(12)을 회전시킴에 따라 나사결합되어 있는 가변축(9)이 숫나사봉(12)을 따라 핸들바(16)와 함께 상하이동되도록 되어 있다.

또한, 상기 측면관통공(7a)(7b)은 상부가 가변축관통공(8a)(8b)의 상부와 동일한 높이로 천공되어 있어 상기 가변축(9)이 가변축관통공(8a)(8b)의 상부쪽에 위치되면 핸들부(15)의 핸들바(16)가 측면관통공(7a)(7b)의 상면부에 밀착된 상태로 맞닿게 되어 핸들바(16)가 움직이지 않는 고정상태를 유지하도록 되어 있으며, 측면관통공(7a)(7b)의 하부는 가변축관통공(8a)(8b)의 하부보다 더 아래쪽으로 길게 천공되어 있어 상기 가변축(9)이 가변축관통공(8a)(8b)의 하부쪽에 위치되면 핸들부(15)의 핸들바(16)가 측면관통공(7a)(7b)의 하면부에 밀착되지 않은 구동상태로 유지되어 비스듬히 경사진 상태로 고정부착된 조작부케이싱(6)에 의해 상기 가변축(9)을 중심으로 상하 대각선방향으로 핸들바(16)의 양측이 시소식으로 상하 작동되도록 되어 있다.

한편, 상기 조작부케이싱(6)은 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 일측면 상부에 고정고리(14)가 힌지결합되어 있어 필요에 따라 상기 고정고리(14)이 힌지축을 중심으로 상부쪽으로 회전되면서 회전조작레버(13)를 감싼 상태로 고정시켜 숫나사봉(12)이 회전되지 않도록 하여 사용자가 핸들부(15)를 작동시 숫나사봉(12)이 회전되어 핸들부(15)가 고정상태 또는 구동상태에서 벗어나는 것을 방지하도록 되어 있다.

상기 핸들부(15)는 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이 조작부(5)에 의해 상하 대각선방향으로 이동되면서 하부에 연결된 기어구동부(21)를 함께 상하이동시키도록 되어 있고 하강이동된 구동상태에서는 핸들바(16)가 조작부(5)의 가변축(9)을 중심으로 하여 상하 대각선방향으로 시소식 작동되면서 기어구동부(21)를 구동시키도록 되어 있는 부분으로, 사용자가 자전거(1)를 운전시 파지 및 운전조작할 수 있도록 긴 바(bar)형상의 핸들바(16)가 구비되어 있되 상기 핸들바(16)는 조작부케이싱(6)의 측면관통공(7a)(7b)을 횡방향으로 관통하여 끼워진 상태에서 상기 가변축(9)이 핸들바(16)의 가운데 부분에 관통 삽입되어 있어 상기 핸들바(16)가 조작부(5)에 의해 상승이동된 고정상태에서는 상하 유동되지 않고 고정된 상태를 유지하여 전륜구동수단(2)이 작동하지 않게 되며 상기 핸들바(16)가 조작부(5)에 의해 하강이동된 구동상태에서만 상하 대각선방향으로 시소식으로 작동되어 핸들바(16)의 하부에 연결된 기어구동부(21)를 구동시키도록 되어 있다.

상기 핸들바(16)는 도 4, 5에 도시된 바와 같이 하부 양측에 기어구동부(21)와 핸들바(16)를 연결하는 한쌍의 구동축(17a)(17b)이 구비되어 있되, 상기 한쌍의 구동축(17a)(17b)은 긴 봉형상으로 핸들바(16)의 시소식 작동에 의해 발생되는 구동력을 하부에 연결된 기어구동부(21)에 전달하여 기어구동부(21)의 회전축(23)을 자전거(1)의 페달(50)을 밟는 방식으로 회전구동시키도록 되어 있으며 구동축(17a)(17b)의 상하 양끝단에는 각각 상부금속볼(18a)(18b)과 하부금속볼(19a)(19b)이 일체로 형성되어 있고 상기 상부금속볼(18a)(18b)은 핸들바(16)의 하단면 양측에 일정간격 이격된 상태로 고정부착된 한쌍의 볼케스터형케이싱(20a)(20b)에 삽입되어 통상의 볼케스터(ballcaster)와 같이 관절식으로 회전가능하도록 되어 있으며 상기 하부금속볼(19a)(19b)은 기어구동부(21)의 회전축(23) 양측 끝단에 구비된 볼케스터형케이싱(20c)(20d)에 각각 삽입된 상태로 통상의 볼케스터(ballcaster)와 같이 관절식으로 회전가능하도록 되어 있어 상기 핸들바(16)의 상하 대각선방향으로의 직선왕복운동이 회전축(23)에서 회전운동으로 전환될 때 힘을 전달하는 구동축(17a)(17b)에 무리한 힘이 가해지지 않고 자연스럽게 회전축(23)으로 힘이 전달될 수 있도록 되어 있다.

상기 기어구동부(21)는 도 1 내지 4, 7, 8에 도시된 바와 같이 핸들바(16)의 상하 대각선방향으로 시소식 작동에 의해 회전축(23)이 회전되면서 내부에 구비된 기어부(27)가 기어구동되어 하부 외측으로 돌출된 전륜구동휠(36)을 회전시켜 자전거(1)의 전륜(3)을 회전구동시키도록 되어 있는 부분으로, 가이드장착부(38)를 따라 안정적으로 가이드되면서 상하 대각선방향으로 이동되는 기어구동부케이싱(22)이 구비되어 있으며 상기 기어구동부케이싱(22)은 상부 내측에 횡방향으로 회전축(23)이 관통된 상태로 삽입되어 있으며 상기 회전축(23)은 기어구동부케이싱(22)의 외측으로 돌출된 양측 끝단에 각각 절곡부(24a)(24b)가 일체로 절곡형성되어 있되 상기 절곡부(24a)(24b)는 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 자전거(1)의 페달(50)과 같은 방식으로 회전작동되도록 일측의 절곡부(24a)는 "ㄱ"자 형상으로 회전축(23)의 일측 끝단에 일체로 절곡형성되어 "

"형상을 이루도록 되어 있고 타측 의 절곡부(24b)는 "ㄴ"자 형상으로 회전축(23)의 타측 끝단에 일체로 절곡형성되어 "

"형상을 이루도록 되어 있어 상기 절곡부(24a)(24b)가 회전축(23)을 기준으로 항상 엊갈려있는 상태로 위치되도록 되어 있으며, 상기 회전축(23)은 절곡부(24a)(24b)의 끝단에 각각 회전링(25a)(25b)이 끼워져 있고 상기 회전링(25a)(25b)의 상면부에는 볼케스터형케이싱(20c)(20d)이 고정부착되어 있으며 상기 볼케스터형케이싱(20c)(20d)에는 상기 구동축(17a)(17b)의 하부금속볼(19a)(19b)이 삽입되어 있어 상기 구동축(17a)(17b)이 상하 대각선방향으로 왕복이동될 경우 회전링(25a)(25b)과 볼케스터형케이싱(20c)(20d)의 내측에 삽입된 구동축(17a)(17b)의 하부금속볼(19a)(19b)이 관절식으로 자연스럽게 회전되어 자전거(1)의 페달(50)을 돌리는 것과 같이 회전축(23)의 절곡부(24a)(24b)가 서로 엊갈린 상태로 회전되면서 회전축(23)이 회전구동되도록 되어 있다.

한편, 상기 회전링(25a)(25b)은 도 7에 도시된 바와 같이 내측에 볼베어링(26a)(26b)이 삽입 개재(介在)되어 있어 회전축(23)의 절곡부(24a)(24b) 끝단과 회전링(25a)(25b)의 내주면 사이의 마찰을 감소시켜 구동축(17a)(17b)의 직선왕복운동이 회전축(23)의 회전운동으로 더욱 원활하게 전환되면서 회전되도록 할 수 있다.

또한, 상기 기어구동부케이싱(22)은 내측에 다수개의 기어들이 기어물림되어 있는 기어부(27)가 구비되어 있되 상기 기어부(27)는 제 1기어(28)와 제 2기어(29) 와 제 3기어와 제 4기어(31)가 상하로 차례로 맞물려 있어 회전축(23)의 회전에 따라 회전력이 제 1기어(28)에서 제 4기어(31)로 차례로 전달되도록 되어 있으며, 상기 제 1기어(28)는 회전축(23)의 가운데 부분에 일체로 축설되어 있어 회전축(23)의 회전에 따라 맞물려 있는 제 2기어(29)를 회전시키도록 되어 있고, 상기 제 2기어(29) 및 제 3기어(30)는 중간축(32a)(32b)에 각각 축설된 상태로 직경이 작은 소기어(33a)(33b)와 대기어(34a)(34b)가 일체로 형성되어 있는 기어로서, 직경이 큰 제 1기어(28)와 직경이 작은 제 2기어(29)의 소기어(33a)가 맞물려 있어 제 1기어(28)로부터의 회전력이 제 2기어(29)를 가속시키도록 되어 있고 상기 제 2기어(29)의 대기어(34a)는 제 3기어(30)의 소기어(33b)와 맞물려 있어 제 2기어(29)로부터의 회전력이 제 3기어(30)를 더욱 가속시키도록 되어 있으며 제 3기어(30)의 대기어(34b)는 제 4기어(31)와 맞물려 있되 상기 제 4기어(31)가 축설된 하단축(35)에는 가운데 부분에 전륜구동휠(36)이 축설되어 있어 가속된 제 4기어(31)의 회전에 의해 전륜구동휠(36)이 동시에 빠르게 회전되도록 되어 있으며, 상기 전륜구동휠(36)은 하부가 기어구동부케이싱(22)의 하부 외측으로 돌출되어 있으며 전체적인 재질이 탄력성과 마찰력이 강한 천연고무나 우레탄고무와 같은 합성고무재질로 되어 있고 상기 핸들부(15)의 핸들바(16)가 하강이동된 구동상태에서는 전륜(3)의 상면부와 맞닿아 회전되면서 전륜(3)을 회전구동시키도록 되어 있다.

한편, 필요에 따라서는 상기 기어부(27)의 제 2기어(29)나 제 3기어(30) 중 어느 하나를 제거하거나 또는 별도의 기어를 추가 장착하여 적절하게 가감속된 회 전력이 상기 전륜구동휠(36)로 전달되도록 할 수 있다.

또한, 상기 기어구동부케이싱(22)은 도 8에 도시된 바와 같이 배면부 양측에 상하로 한쌍을 이루는 가이드봉삽입편(37a)(37b)(37c)(37d)이 각각 돌출형성되어 있어 상기 가이드봉삽입편(37a)(37b)(37c)(37d)에 가이드장착부(38)의 가이드봉(42a)(42b)이 각각 상하로 관통 삽입되어 있으며 상기 핸들부(15)가 상하이동되면서 고정상태 또는 구동상태로 가변시 기어구동부(21)도 상기 가이드봉(42a)(42b)을 따라 안정적으로 가이드되면서 상하 대각선 방향으로 이동되도록 되어 있다.

상기 가이드장착부(38)는 도 1 내지 4 및 8에 도시된 바와 같이 자전거(1)의 프론트축(4) 하단에 일체로 고정부착된 프론트포크(39)의 상단면 전방에 구비되어 기어구동부케이싱(22)이 상하 안정적으로 이동되면서 완충작동되도록 하는 부분으로, 비스듬히 경사진 프론트축(4)과 동일한 각도로 상부쪽으로 비스듬히 경사진 가이드장착대(40)가 상기 프론트포크(39)의 상단면 전방에 고정부착되어 있되 상기 가이드장착대(40)는 하단장착대(41)의 양측 상면부에 긴 봉형상의 가이드봉(42a)(42b)이 일체로 돌출형성되어 있어 전체적으로 "U"자형상을 이루도록 되어 있으며, 상기 하단장착대(41)는 프론트포크(39)의 상단면 전방에 고정부착되도록 되어 있고 상기 가이드봉(42a)(42b)은 기어구동부케이싱(22)의 배면부 양측에 돌출형성되어 상하 한쌍을 이루는 가이드봉삽입편(37a)(37b)(37c)(37d)에 각각 상하로 관통 삽입된 상태에서 기어구동부케이싱(22)이 가이드봉(42a)(42b)을 따라 안정적 으로 가이드되면서 상하 대각선방향으로 이동되도록 되어 있다.

또한, 상기 가이드봉(42a)(42b)은 상부 외주면에 숫나사부(43a)(43b)가 형성되어 있고 기어구동부케이싱(22)의 배면 상부쪽에 형성된 가이드봉삽입편(37a)(37b)의 상부 외측으로 돌출된 부분의 가이드봉(42a)(42b)에는 완충스프링(44a)(44b)이 각각 삽입된 상태에서 숫나사부(43a)(43b)에 탄성력조절너트(45a)(45b)와 와샤(46a)(46b)와 고정너트(47a)(47b)가 차례로 나사체결되어 있어 상기 가이드봉삽입편(37a)(37b)과 탄성력조절너트(45a)(45b) 사이에 완충스프링(44a)(44b)이 개재(介在)된 상태로 상기 탄성력조절너트(45a)(45b)의 조절에 의해 기어구동부케이싱(22)에 일정한 탄성력을 부여하도록 되어 있으며 상기 기어구동부(21)가 하강이동된 구동상태에서는 전륜구동휠(36)과 전륜(3)이 맞닿아 회전되면서 울퉁불퉁한 지면위를 구르는 전륜(3)으로부터의 충격을 상기 완충스프링(44a)(44b)이 흡수하여 기어구동부(21)가 완충되어 탄성지지된 상태를 유지하도록 되어 있다.

한편, 필요에 따라서는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 기어구동부케이싱(22)의 배면 하부쪽에 형성된 가이드봉삽입편(37c)(37d)의 하부에 위치된 가이드봉(42a)(42b)에도 완충스프링(44c)(44d)이 각각 삽입되어 상기 가이드봉삽입편(37c)(37d)과 가이드장착대(40)의 하단장착대(41) 사이에 완충스프링(44c)(44d)이 개재(介在)된 상태로 상기 기어구동부(21)로부터의 충격을 흡수하여 기어구동부(21)가 더욱 효과적으로 완충되어 탄성지지된 상태를 유지하도록 되어 있다.

이하 본 발명에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 전륜구동수단(2)이 작동되지 않는 고정상태를 유지하기 위해서는 조작부(5)의 회전조작레버(13)를 회전조작하여 숫나사봉(12)이 일방향으로 회전되면 상기 숫나사봉(12)에 나사결합된 가변축(9)이 상승이동하게 되고 상기 가변축(9)에 가운데부분이 관통 삽입된 핸들바(16)가 함께 상승되어 조작부케이싱(6)의 양측면에 형성된 측면관통공(7a)(7b) 상면부에 밀착된 상태로 맞닿게 되어 상기 핸들바(16)가 가변축(9)을 중심으로 상하로 움직이지 않아 고정상태를 유지하며, 이때 상기 핸들바(16)의 하부에 연결된 기어구동부(21)도 가이드장착대(40)의 가이드봉(42a)(42b)을 따라 상승이동되어 전륜구동휠(36)이 전륜(3)에 맞닿아 있지 않은 상태를 유지하게 되며, 자전거(1)의 페달(50)을 발로 밟아 체인(48)에 의해 구동되는 후륜(49)을 회전시켜 자전거(1)를 운행하게 된다.

다음으로, 본 발명의 전륜구동수단(2)이 작동되는 구동상태를 유지하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 조작부(5)의 회전조작레버(13)를 반대방향으로 회전조작하여 상기 숫나사봉(12)이 반대방향으로 회전되면 상기 가변축(9)과 핸들바(16)가 함께 하강이동하게 되고 핸들바(16)의 하부에 연결된 기어구동부(21)도 가이드장착대(40)의 가이드봉(42a)(42b)을 다라 하강이동되어 전륜구동휠(36)이 전륜(3)에 맞닿아 있는 상태를 유지하게 된다.

상기와 같이 전륜구동휠(36)이 전륜(3)에 맞닿아 있는 상태에서 상기 핸들바(16)의 양측을 가변축(9)을 중심으로 하여 시소식으로 상하 작동시키게 되면 도 4에 도시된 바와 같이 비스듬히 경사지게 설치된 조작부케이싱(6)에 의해 핸들바(16)의 양측이 번갈아가면서 상하 대각선방향으로 직선왕복이동을 하게 되며 상기 핸들바(16)의 하부 양측에 관절식으로 유동가능하도록 구비된 구동축(17a)(17b)도 상하 대각선방향으로 번갈아가며 왕복이동하면서 구동축(17a)(17b)의 하부에 관절식으로 유동가능하게 연결된 회전축(23)의 절곡부(24a)(24b)가 자전거(1)의 페달(50)이 회전되는 것과 같은 방식으로 회전되고 상기 회전축(23)의 회전에 의해 기어구동부케이싱(22) 내측에 기어물림되어 있는 기어부(27)의 제 1기어(28)와 제 2기어(29)와 제 3기어(30)와 제 4기어(31)가 차례로 기어구동되어 가속 회전되면서 상기 제 4기어(31)와 함께 하단축(35)에 축설된 전륜구동휠(36)이 전륜(3)의 상면부에 맞닿은 상태로 회전되어 상기 전륜(3)을 회전구동시키게 된다.

또한, 상기 전륜구동휠(36)이 전륜(3)을 회전구동시키는 과정에서 자전거(1)가 울퉁불퉁한 지면위를 지나게 되면 전륜(3)으로부터의 충격을 가이드장착부(38)의 가이드봉(42a)(42b) 상하에 각각 개재(介在)된 완충스프링(44a)(44b)(44c)(44d)이 흡수하여 기어구동부(21)가 완충되면서 탄성지지된 상태를 유지하여 안정적인 운행이 이루어지게 된다.

한편, 상기 전륜구동휠(36)이 전륜(3)을 회전구동시켜 자전거(1)가 운전되는 과정에서 자전거(1)의 방향전환을 할 경우에는 핸들바(16)의 상하 대각선방향으로의 직선왕복운동을 잠시 멈추고 방향전환하고자 하는 방향쪽에 위치된 핸들바(16)의 일측을 후방으로 잡아당기게 되면 프론트축(4)과 전륜(3)이 함께 회전되면서 용 이하게 방향전환이 이루어지게 된다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 종래 전륜구동장치에서 체인 등의 수단이 외부로 노출되어 운전자가 위험에 노출되는 것을 방지하기 위하여 기어구동부케이싱 내부에 기어구동식으로 회전되는 전륜구동휠이 구비되어 있어 사용자가 안전하게 전륜구동수단을 작동시킬 수 있으며, 좌우번갈아 가면서 페달을 밟는 구조와 동일하게 핸들바의 좌우양쪽을 상하 대각선방향으로 눌러주어 신체구조와 리듬에 맞게 작동되면서 자연스럽게 상체 및 하체의 운동이 가능하고, 전륜구동수단을 사용하면서도 자전거의 방향전환이 용이하여 정상적인 운행이 이루질 수 있으며 울퉁불퉁한 지면위를 달리는 경우에도 가이드장착부의 완충스프링에 의해 충격이 흡수되어 안정적인 운행이 이루어지게 되는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 통상의 후륜구동식 자전거에 있어서, 후방으로 비스듬히 경사진 프론트축(4)의 상부 전면에 조작부케이싱(6)이 고정부착되어 있고 상기 조작부케이싱(6)에서 상하이동가능하게 구비된 가변축(9)이 핸들바(16)의 가운데부분에 관통 삽입된 상태로 핸들부(15)를 상하이동시켜 고정상태와 구동상태로 가변되게 조작하는 조작부(5)와, 상기 조작부(5)에 의해 상하이동되면서 핸들바(16)의 하부 양측에 구비된 구동축(17a)(17b) 하단에는 기어구동부(21)가 연결되어 있어 기어구동부(21)를 함께 상하이동시키도록 되어 있고 하강이동된 구동상태에서는 핸들바(16)가 상기 가변축(9)을 중심으로 상하 대각선방향으로 시소식 작동되는 핸들부(15)와, 회전축(23)의 양끝단에 상기 구동축(17a)(17b)의 하단이 각각 연결장착되어 있어 상기 핸들바(16)의 상하 대각선방향 왕복이동에 따라 회전축(23)이 회전되면서 기어구동부케이싱(22) 내부에 구비된 기어부(27)가 기어구동되어 하부 외측으로 돌출된 전륜구동휠(36)을 회전시키도록 되어 있되 상기 전륜구동휠(36)은 구동상태에서는 전륜(3)의 상면부에 맞닿게 되면서 전륜(3)을 회전구동시키도록 되어 있는 기어구동부(21)와, 상기 프론트축(4) 하단에 일체로 고정부착된 프론트포크(39)의 상단면 전방에 구비되며 상부 후방쪽으로 비스듬히 경사진 가이드장착대(40)에 기어구동부케이싱(22)이 끼움장착된 상태로 가이드장착대(40)를 따라 기어구동부(21)가 안정적으로 상하이동되면서 완충작동되도록 하는 가이드장착부(38)로 이루어진 전륜구동수단(2)이 구비된 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거.
2. 제 1항에 있어서, 상기 조작부케이싱(6)은 좌우 양측면에 각각 상하 대각선방향으로 길게 측면관통공(7a)(7b)이 천공되어 있어 핸들부(15)의 핸들바(16)가 횡방향으로 끼워진 상태에서 측면관통공(7a)(7b)을 따라 상하 대각선방향으로 이동가능하도록 되어 있고 상기 조작부케이싱(6)의 전후면 가운데부분에도 각각 상하방향으로 길게 가변축관통공(8a)(8b)이 천공되어 있어 가변축(9)이 가변축관통공(8a)(8b)에 전후방향으로 삽입되면서 상기 측면관통공(7a)(7b)에 끼워진 핸들바(16)의 가운데부분을 함께 관통된 상태로 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가변축(9)은 선단부에 암나사공(10)이 천공되어 있으며 상기 암나사공(10)이 천공된 부분은 조작부케이싱(6)의 전면에 천공된 가변축관통공(8a)의 외측으로 돌출되어 있으며 상기 조작부케이싱(6)의 전면 가운데부분 상하에 각각 돌출 형성된 돌출편(11a)(11b)에 상하방향으로 관통 체결되어 회전되는 숫나사봉(12)이 상기 가변축(9)의 암나사공(10)에 관통된 상태로 나사결합되어 있고 상기 숫나사봉(12)의 상부에는 회전조작레버(13)가 연결되어 있어 상기 회전조작레버(13)의 회전에 의해 가변축(9)이 숫나사봉(12)을 따라 핸들바(16)와 함께 상하이동되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비 된 자전거.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 조작부케이싱(6)은 일측면 상부에 고정고리(14)가 힌지결합되어 있어 상기 고정고리(14)가 힌지축을 중심으로 상부쪽으로 회전되면서 회전조작레버(13)를 감싸 고정시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거.
5. 제 1항에 있어서, 상기 핸들부(15)는 사용자가 자전거(1)를 운전시 파지 및 운전조작할 수 있도록 긴 바형상의 핸들바(16)가 구비되어 있되 상기 핸들바(16)는 조작부(5)에 의해 상승이동된 고정상태에서는 상하 유동되지 않고 고정된 상태를 유지하도록 되어 있고 상기 핸들바(16)가 조작부(5)에 의해 하강이동된 구동상태에서는 핸들바(16)의 양측이 상하 대각선방향으로 시소식으로 작동되어 핸들바(16)의 하부에 연결된 기어구동부(21)를 구동시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거.
6. 제 1항이나 제 2항 또는 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 핸들바(16)는 하부 양측에 기어구동부(21)와 핸들바(16) 사이를 연결하는 한쌍의 구동 축(17a)(17b)이 구비되어 있되 상기 구동축(17a)(17b)은 긴 봉형상으로 핸들바(16)의 시소식 작동에 의해 발생되는 구동력을 하부에 연결된 기어구동부(21)에 전달하여 기어구동부(21)의 회전축(23)을 자전거(1)의 페달(50)을 밟는 방식으로 회전구동시키도록 되어 있고 구동축(17a)(17b)의 상하 양끝단에는 각각 상부금속볼(18a)(18b)과 하부금속볼(19a)(19b)이 일체로 형성되어 있으며 상기 상부금속볼(18a)(18b)은 핸들바(16)의 하단면 양측에 일정간격 이격된 상태로 고정부착된 한쌍의 볼케스터형케이싱(20a)(20b)에 삽입되어 관절식으로 회전가능하도록 되어 있고 상기 하부금속볼(19a)(19b)은 기어구동부(21)의 회전축(23) 양측 끝단에 구비된 볼케스터형케이싱(20c)(20d)에 각각 삽입된 상태로 관절식으로 회전가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거.
7. 제 1항에 있어서, 상기 기어구동부(21)는 기어구동부케이싱(22)의 상부 내측에 횡방향으로 회전축(23)이 관통된 상태로 삽입되어 있고 상기 회전축(23)은 기어구동부케이싱(22)의 외측으로 돌출된 양끝단에 절곡부(24a)(24b)가 각각 일체로 절곡형성되어 있되 상기 절곡부(24a)(24b)는 자전거(1)의 페달(50)과 같은 방식으로 회전작동되도록 일측의 절곡부(24a)는 "ㄱ"자 형상으로 회전축(23)의 일측 끝단에 일체로 절곡형성되어 있고 타측의 절곡부(24b)는 "ㄴ"자 형상으로 회전축(23)의 타측 끝단에 일체로 절곡형성되어 있어 상기 절곡부(24a)(24b)가 회전축(23)을 기준으로 항상 엊갈려있는 상태로 위치되도록 되어 있으며, 상기 회전축(23)은 절곡 부(24a)(24b)의 끝단에 각각 회전링(25a)(25b)이 끼워져 있고 상기 회전링(25a)(25b)의 상면부에는 볼케스터형케이싱(20c)(20d)이 고정부착되어 있으며 상기 볼케스터형케이싱(20c)(20d)에는 구동축(17a)(17b)의 하부금속볼(19a)(19b)이 삽입되어 있어 상기 구동축(17a)(17b)의 상하 대각선방향으로 왕복이동에 의해 회전축(23)의 절곡부(24a)(24b)가 자연스럽게 서로 엊갈린 상태로 회전구동되어 기어구동부케이싱(22) 내측의 기어부(27)를 기어구동시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거.
8. 제 1항 또는 제 7항에 있어서, 상기 기어부(27)는 제 1기어(28)와 제 2기어(29)와 제 3기어와 제 4기어(31)가 상하로 차례로 맞물려 있어 회전축(23)의 회전에 따라 회전력이 제 1기어(28)에서 제 4기어(31)로 차례로 전달되도록 되어 있으며, 상기 제 1기어(28)는 회전축(23)의 가운데 부분에 일체로 축설되어 있어 회전축(23)의 회전에 따라 맞물려 있는 제 2기어(29)를 회전시키도록 되어 있고, 상기 제 2기어(29) 및 제 3기어(30)는 중간축(32a)(32b)에 각각 축설된 상태로 직경이 작은 소기어(33a)(33b)와 대기어(34a)(34b)가 일체로 형성되어 있는 기어로 직경이 큰 제 1기어(28)와 직경이 작은 제 2기어(29)의 소기어(33a)가 맞물려 있어 제 1기어(28)로부터의 회전력이 제 2기어(29)를 가속시키도록 되어 있고 상기 제 2기어(29)의 대기어(34a)는 제 3기어(30)의 소기어(33b)와 맞물려 있어 제 2기어(29)로부터의 회전력이 제 3기어(30)를 더욱 가속시키도록 되어 있으며 제 3기 어(30)의 대기어(34b)는 제 4기어(31)와 맞물려 있되 상기 제 4기어(31)가 축설된 하단축(35)에는 가운데 부분에 전륜구동휠(36)이 축설되어 있어 가속된 제 4기어(31)의 회전에 의해 전륜구동휠(36)이 동시에 빠르게 회전되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 저전거.
9. 제 1항에 있어서, 상기 가이드장착대(40)는 프론트포크(39)의 상단면 전방에 고정부착되는 하단장착대(41)의 양측 상면부에 긴 봉형상의 가이드봉(42a)(42b)이 일체로 돌출형성되어 있어 전체적으로 "U"자형상을 이루도록 되어 있으며 상기 가이드봉(42a)(42b)은 기어구동부케이싱(22)의 배면부 양측에 돌출형성되어 상하 한쌍을 이루는 가이드봉삽입편(37a)(37b)(37c)(37d)에 각각 상하로 관통 삽입된 상태에서 기어구동부(21)이 가이드봉(42a)(42b)을 따라 안정적으로 가이드되면서 상하이동되도록 되어 있으며, 상기 가이드봉(42a)(42b)은 상부 외주면에 숫나사부(43a)(43b)가 형성되어 있고 기어구동부케이싱(22)의 배면 상부쪽에 형성된 가이드봉삽입편(37a)(37b)의 상부 외측으로 돌출된 부분의 가이드봉(42a)(42b)에는 완충스프링(44a)(44b)이 각각 삽입된 상태에서 상기 숫나사부(43a)(43b)에 탄성력조절너트(45a)(45b)가 나사체결되도록 되어 있어 상기 탄성력조절너트(45a)(45b)의 조절에 의해 완충스프링(44a)(44b)으로부터 기어구동부케이싱(22)에 일정한 탄성력을 부여하여 전륜(3)으로부터의 충격을 상기 완충스프링(44a)(44b)이 흡수하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거.
10. 제 9항에 있어서, 상기 가이드봉(42a)(42b)은 기어구동부케이싱(22)의 배면 하부쪽에 형성된 가이드봉삽입편(37c)(37d)의 하부에 위치된 부분에 완충스프링(44c)(44d)이 각각 삽입되어 있어 상기 가이드봉삽입편(37c)(37d)과 가이드장착대(40)의 하단장착대(41) 사이에 완충스프링(44c)(44d)이 개재된 상태로 기어구동부(21)로부터의 충격을 흡수하여 기어구동부(21)가 탄성지지된 상태를 유지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전륜구동수단이 구비된 자전거.

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