KR100955892B1

KR100955892B1 - 복합 구동 자전거

Info

Publication number: KR100955892B1
Application number: KR1020090065606A
Authority: KR
Inventors: 김학윤
Original assignee: 김학윤
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2010-05-06
Also published as: WO2011008014A2; US20120104723A1; WO2011008014A3; US8876135B2; CN102498034A; CN102498034B

Abstract

본 발명은 주행속도를 증가시키고 운동 효과를 향상시키며 재미를 동시에 느낄 수 있는 복합 구동 자전거에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 복합 구동 자전거는 핸들 조립체, 페달 조립체 그리고 핸들 동력 전달부를 포함하여 이루어진다. 여기서, 핸들 조립체는 제1기어와 기어결합되어 회전하는 제2기어를 포함하여 구성되는 핸들 허브를 포함하여 이루어져 핸들 동력을 발생시키고, 앞바퀴가 조향되도록 한다. 페달 조립체는 핸들 동력과 페달 동력이 선택적으로 또는 동시에 뒷바퀴에 전달되도록 한다. 그리고, 핸들 동력 전달부는 일단부는 제2기어에 연결되고, 타단부는 페달 조립체에 연결되어 핸들 동력이 페달 조립체에 전달되도록 한다. 그리고, 페달 조립체는 베어링에 의해 페달 하우징의 내측에 지지되는 페달축, 페달축의 양단부에 각각 구비되는 제1로드 및 제2로드, 제1로드 및 제2로드에 각각 결합되는 페달을 포함하여 구성되고, 페달축이 회전하면서 페달 동력이 발생되도록 하는 페달부와, 핸들 동력 전달부의 타단부에 결합되어 핸들 동력에 의해 회전하는 제3기어, 외부에 베어링이 결합되어 페달 하우징의 내측에서 회전하도록 구비되되, 내측 지름이 페달축의 외측 지름보다 크게 형성되고 페달축의 외측에도 베어링 결합되어 페달축과는 독립적으로 회전하는 독립축, 그리고 독립축의 외부에 구비되고 제3기어와 결합되어 회전하면서 독립축에 핸들 동력을 전달하는 제4기어를 포함하여 구성되는 페달 허브와, 중앙에는 페달축이 관통하여 구비되고 뒷바퀴와 체인 결합되어 뒷바퀴에 동력을 제공하는 스프로킷과, 제1로드에 형성되는 제1결합부에 결합되어 제1로드와 함께 회전하는 제1외부휠, 제1외부휠의 내측에 결합되고 일측면에 형성된 제1플랜지가 스프로킷의 일측면에 결합되어 제1외부휠과 함께 선택적으로 회전하면서 스프로킷에 일방향으로 페달 동력을 전달하는 제1내부휠을 포함하여 구성되는 제1래칫, 그리고 독립축의 일단부에 형성되는 제2결합부에 결합되어 제4기어가 회전함에 따라 연동하여 회전되는 독립축과 함께 회전하는 제2외부휠, 제2외부휠의 내측에 결합되고 일측면에 형성된 제2플랜지가 스프로킷의 타측면에 결합되어 제2외부휠과 함께 선택적으로 회전하는 제2내부휠을 포함하여 구성되어 제1래칫과는 독립적으로 스프로킷에 일방향으로 핸들 동력을 전달하는 제2래칫을 포함하여 구성되는 스프로킷 유닛을 포함하여 이루어진다.

자전거, 핸들, 페달, 복합, 스프로킷

Description

복합 구동 자전거{hand-foot compound drive bicycle}

본 발명은 복합 구동 자전거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주행속도를 증가시키고 운동 효과를 향상시키며 재미를 동시에 느낄 수 있는 복합 구동 자전거에 관한 것이다.

일반적으로, 자전거는 사람이 타고 양발로 페달을 밟아 바퀴를 돌려서 앞으로 나아가고, 손으로 자세 및 방향을 제어하게 된다.

따라서, 자전거 탑승자의 운동의 측면에서 볼 때, 다리 운동의 효과는 크지만 팔 운동의 효과는 미미하였으며, 주행 속도 역시 한계가 있었다.

한편, 이러한 문제점을 극복하기 위해, 탑승자의 손과 발을 복합적으로 사용하여 구동할 수 있도록 자전거의 구조를 개선하는 노력이 있어 왔다.

그러나, 이와 같이 개선된 자전거라 할지라도 구조가 복잡하거나, 앞바퀴와 뒷바퀴에 속도 차이가 생겨 불편하거나, 팔의 구동이 부자연스럽게 이루어지는 문제점이 있었다.

또는, 팔과 다리에 의해 각각 회전하는 페달들이 서로 연동되어 움직임에 따라, 다리로 페달을 구동할 때에도 핸들의 페달축이 계속 회전하는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 구조가 간단하고, 기존의 자전거를 쉽게 변형하여 만들 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라 팔의 힘만으로 또는 다리의 힘만으로 구동하거나 팔과 다리의 힘을 동시에 이용하여 구동할 수 있으며, 탑승자의 팔과 다리의 움직임이 인체 역학적으로 매우 자연스럽고, 운동의 효과는 물론이거니와 주행속도를 증가시키고, 동시에 재미를 느낄 수 있는 자전거의 개발이 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주행속도를 증가시키고 운동 효과를 향상시키며 재미를 동시에 느낄 수 있는 복합 구동 자전거를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1기어와, 상기 제1기어와 기어결합되어 회전하는 제2기어를 포함하여 구성되는 핸들 허브를 포함하여 이루어져 핸들 동력을 발생시키고, 앞바퀴가 조향되도록 하는 핸들 조립체; 상기 핸들 동력과 페달 동력이 선택적으로 또는 동시에 뒷바퀴에 전달되도록 하는 페달 조립체; 그리고 일단부는 상기 제2기어에 연결되고, 타단부는 상기 페달 조립체에 연결되어 상기 핸들 동력이 상기 페달 조립체에 전달되도록 하는 핸들 동력 전달부를 포함하여 이루어지고, 상기 페달 조립체는 베어링에 의해 페달 하우징의 내측에 지지되는 페달축, 상기 페달축의 양단부에 각각 구비되는 제1로드 및 제2로드, 그리고 상기 제1로드 및 상기 제2로드에 각각 결합되는 페달을 포함하여 구성되고, 상기 페달축이 회전하면서 상기 페달 동력이 발생되도록 하는 페달부와, 상기 핸들 동력 전달부의 타단부에 결합되어 상기 핸들 동력에 의해 회전하는 제3기어, 외부에 베어링이 결합되어 상기 페달 하우징의 내측에서 회전하도록 구비되되, 내측 지름이 상기 페달축의 외측 지름보다 크게 형성되고 상기 페달축의 외측에도 베어링 결합되어 상기 페달축과는 독립적으로 회전하는 독립축, 그리고 상기 독립축의 외부에 구비되고 상기 제3기어와 결합되어 회전하면서 상기 독립축에 상기 핸들 동력을 전달하는 제4기어를 포함하여 구성되는 페달 허브와, 중앙에는 상기 페달축이 관통하여 구비되고 상기 뒷바퀴와 체인 결합되어 상기 뒷바퀴에 동력을 제공하는 스프로킷과, 상기 제1로드에 형성되는 제1결합부에 결합되어 상기 제1로드와 함께 회전하는 제1외부휠, 상기 제1외부휠의 내측에 결합되고 일측면에 형성된 제1플랜지가 상기 스프로킷의 일측면에 결합되어 상기 제1외부휠과 함께 선택적으로 회전하면서 상기 스프로킷에 일방향으로 상기 페달 동력을 전달하는 제1내부휠을 포함하여 구성되는 제1래칫, 그리고 상기 독립축의 일단부에 형성되는 제2결합부에 결합되어 상기 제4기어가 회전함에 따라 연동하여 회전되는 상기 독립축과 함께 회전하는 제2외부휠, 상기 제2외부휠의 내측에 결합되고 일측면에 형성된 제2플랜지가 상기 스프로킷의 타측면에 결합되어 상기 제2외부휠과 함께 선택적으로 회전하는 제2내부휠을 포함하여 구성되어 상기 제1래칫과는 독립적으로 상기 스프로킷에 일방향으로 상기 핸들 동력을 전달하는 제2래칫을 포함하여 구성되는 스프로킷 유닛을 포함하여 이루어지는 복합 구동 자전거를 제공한다.

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여기서, 상기 제1기어, 상기 제2기어, 상기 제3기어 및 상기 제4기어는 베벨 기어로 이루어지고, 상기 제1기어, 상기 제2기어, 제3기어 및 상기 제4기어의 회전비는 1:1:1:1임이 바람직하다.

그리고, 상기 핸들 조립체는 동심의 메인축을 가지도록 형성되는 핸들 스템; 상기 핸들 스템의 양단부에 구비되어 크랭크 회전하면서 상기 메인축이 회전되도록 하는 크랭크 핸들; 그리고 상기 메인축의 중앙부에 구비되어 상기 크랭크 핸들이 크랭크 회전시에 연동하여 회전하면서 핸들 동력이 상기 핸들 동력 전달부로 전달되도록 하는 상기 핸들 허브를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 핸들 동력 전달부는 플렉시블 샤프트로 이루어짐이 바람직하다.

본 발명에 따른 복합 구동 자전거의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 핸들 허브와 페달 허브가 핸들 동력 전달부에 의해 연결됨으로써, 크랭크 핸들의 회전에 따라 발생하는 핸들 동력이 페달축과는 독립적으로 구동하는 독립축으로 전달될 수 있다.

둘째, 스프로킷의 양측에 페달축과 독립축에 각각 결합되어 연동하는 제1래칫과 제2래칫이 구비됨으로써, 핸들 동력과 페달 동력이 선택적으로 또는 동시에 상기 스프로킷에 전달되도록 할 수 있다.

셋째, 핸들 허브의 제1기어, 제2기어와 페달 허브의 제3기어, 제4기어의 회전비가 1:1:1:1을 이루도록 형성됨으로써 크랭크 핸들의 1회전 시 스프로킷도 정확히 1회전을 할 수 있게 되며, 이를 통해, 탑승자는 상기 크랭크 핸들과 페달부의 회전비가 1:1이 되도록 팔과 다리를 자연스럽게 움직일 수 있어 상기 스프로킷에 핸들 동력과 페달 동력이 동시에 적용되도록 직관적인 운동이 용이하다.

상기의 기술적 과제를 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거를 나타낸 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 핸들 조립체 및 핸들 동력 전달부를 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 핸들 조립체 및 핸들 동력 전달부의 결합상태를 나타낸 평면예시도이다.

도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 복합 구동 자전거는 핸들 조립체(10), 페달 조립체(40) 그리고 핸들 동력 전달부(30)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 여기서, 상기 핸들 조립체(10)는 앞바퀴(93)가 조향되도록 할 뿐만 아니라 크랭크 핸들(13)이 크랭크 회전함에 따라 핸들 동력을 발생시킬 수 있다. 그리 고 이렇게 발생되는 상기 핸들 동력은 핸들 허브(20)를 통해 상기 핸들 동력 전달부(30)에 전달되고, 다시 상기 페달 조립체(40)로 전달될 수 있다. 한편, 상기 페달 조립체(40)는 페달 동력을 발생하도록 크랭크 회전하는 페달부(42)를 포함하여 이루어지며, 상기 페달 동력과 상기 핸들 동력이 선택적으로 또는 동시에 뒷바퀴(99)에 전달되도록 함이 바람직하다. 이를 통해, 상기 복합 구동 자전거는 탑승자의 팔의 힘 만에 의해 또는 다리의 힘 만에 의해 구동되거나 탑승자의 팔과 다리의 힘 모두에 의해 구동될 수 있다.

상세히, 앞바퀴(93)가 결합되는 조향축(94)의 상부에는 상기 핸들 조립체(10)가 결합됨이 바람직하며, 이를 통해, 상기 핸들 조립체(10)를 조작하여 상기 앞바퀴(93)의 방향을 변경할 수 있어 상기 복합 구동 자전거의 조향이 가능해진다.

여기서, 상기 핸들 조립체(10)는 핸들 스템(11), 크랭크 핸들(13) 그리고 핸들 허브(20)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

먼저, 동심을 가지는 상기 메인축(21)의 양단부에는 각각 한 쌍의 베어링(22)이 구비됨이 바람직하다.

그리고, 한 쌍을 이루는 상기 베어링(22)의 외측에는 상기 핸들 스템(11)이 결합됨이 바람직하다.

이를 통해, 탑승자가 양손으로 상기 핸들 스템(11)을 잡더라도, 상기 메인축(21)은 자유롭게 회전이 가능하게 된다.

그리고, 상기 메인축(21)의 양단부에는 크랭크 축(24)이 각각 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 크랭크 축(24)에도 각각 한 쌍의 베어링(25)이 구비됨이 바람직하며, 한 쌍의 상기 각 베어링(25)의 외측에는 상기 크랭크 핸들(13)이 결합됨이 바람직하다.

이에 따라, 탑승자가 양손으로 상기 크랭크 핸들(13)을 상기 핸들 스템(11)의 중심축 주위로 회전시키게 되면, 상기 크랭크 축(24)이 크랭크 회전하게 되며, 상기 크랭크 축(24)에 연결된 상기 메인축(21)도 연동하여 회전하게 된다.

한편, 상기 메인축(21)의 중앙부에는 상기 핸들 허브(20)가 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 핸들 허브(20)는 제1기어(26)와 제2기어(27)를 포함하여 이루어짐이 바람직하며, 상기 조향축(94)의 상부에 연결될 수 있다.

그리고, 상기 제1기어(26)는 상기 메인축(21)에 구비되어 상기 메인축(21)과 함께 회전함이 바람직하다.

또한, 상기 제1기어(26)에는 상기 제2기어(27)가 기어결합됨이 바람직하다.

이때, 상기 제1기어(26)와 상기 제2기어(27)는 베벨 기어로 이루어짐이 바람직하며, 이를 통해, 상기 제1기어(26)의 회전방향은 상기 제2기어(27)에 의해 바뀌게 된다.

또한, 상기 제1기어(26) 및 상기 제2기어(27)는 회전비가 1:1이 되도록 형성됨이 바람직하며, 이를 위해, 마이터(miter) 기어로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 복합 구동 자전거의 몸체 프레임(91)에는 상기 핸들 동력 전달부(30)가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 핸들 동력 전달부(30)의 일단부는 상기 핸들 허브(20)의 내측으로 연결되어 상기 제2기어(27)와 연결됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제2기어(27)가 회전함에 따라 상기 핸들 동력 전달부(30)도 연동하여 회전하게 되어 상기 제2기어(27)의 회전력은 상기 핸들 동력 전달부(30)를 통해 전달 될 수 있게 된다.

여기서, 상기 핸들 동력 전달부(30)는 플렉시블(flexible) 샤프트로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 플렉시블 샤프트는 외측에 구비되는 덮개(32)에 의해 보호됨이 바람직하며, 상기 덮개(32)의 일단부에는 연결구(34)가 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 연결구(34)는 상기 핸들 허브(20)에 결합 고정됨이 바람직한데, 예를 들면, 나사 결합이 가능하도록, 상기 연결구(34)의 일부 외측면 및 상기 핸들 허브(20)의 일부 내측면에는 각각 나사산(35)이 형성될 수 있다.

그리고 이를 통해, 상기 핸들 동력 전달부(30)가 상기 핸들 허브(20)와 견고히 고정된 상태에서 상기 핸들 조립체(10)는 상기 조향축(94)을 기준으로 원활하게 회전할 수 있게 된다.

한편, 상기 핸들 동력 전달부(30)의 타단부는 상기 페달 조립체(40)에 결합됨이 바람직하다.

따라서, 상기 크랭크 핸들(13)이 회전됨에 따라 발생되는 핸들 동력은 상기 메인축(21)과 상기 제1기어(26), 상기 제2기어(27) 및 상기 핸들 동력 전달부(30)를 통해 상기 페달 조립체(40)로 전달되게 된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 페달 조립체 및 핸들 동력 전달부를 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 페달 조립체 및 핸들 동력 전달부의 결합상태를 나타낸 평면예시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 페달 조립체를 나타낸 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 스프로킷 유닛을 나타낸 평면 조립도이다.

도 4 내지 도 7에서 보는 바와 같이, 상기 페달 조립체(40)는 페달부(42), 페달 허브(50) 그리고 스프로킷 유닛(70)을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

여기서, 상기 페달부(42)는 페달축(43), 제1로드(45), 제2로드(46) 그리고 페달(49)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 페달축(43)은 상기 페달 하우징(도 1의 41)의 중앙을 관통하여 구비되는데, 자세하게는 상기 페달 허브(50)를 관통하여 구비될 수 있다.

그리고, 상기 페달축(43)은 베어링(44)에 의해 상기 페달 하우징(41)의 내측에서 지지될 수 있다.

또한, 상기 페달축(43)의 양단부에는 상기 제1로드(45) 및 제2로드(46)가 각각 구비되며, 상기 각 로드(45,46)에는 상기 페달(49)이 결합된다.

상기 페달축(43)의 양단부와 상기 각 로드(45,46)에는 나사산(48)이 형성될 수 있으며, 이에 따라, 나사결합될 수 있다.

따라서, 탑승자가 발로 상기 페달(49)을 회전시키면 상기 페달축(43)은 회전하게 된다.

그리고, 상기 페달축(43)의 외측에는 상기 페달 허브(50)가 구비됨이 바람직하며, 상기 페달 허브(50)는 제3기어(51), 독립축(53) 그리고 제4기어(55)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

여기서, 상기 제3기어(51)는 상기 핸들 동력 전달부(30)의 타단부에 구비되어 상기 핸들 동력 전달부(30)와 함께 회전함이 바람직하다.

상기 핸들 동력 전달부(30)의 타단부에는 연결구(36)가 구비될 수 있으며, 상기 연결구(36)에는 나사산(35)이 형성되어 상기 페달 하우징(41)에 결합될 수 있다.

그리고, 상기 독립축(53)은 상기 페달축(43)의 외측에 구비되되, 상기 페달축(43)과는 독립적으로 회전하도록 구비됨이 바람직하다.

이를 위해, 상기 독립축(53)의 내측 지름은 상기 페달축(43)의 외측 지름보다 크게 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 독립축(53)의 외부에는 상기 제4기어(55)가 결합됨이 바람직하다.

여기서, 상기 제3기어(51)와 상기 제4기어(55)는 베벨 기어로 이루어짐이 바람직하며, 이를 통해, 상기 제3기어(51)의 회전방향은 상기 제4기어(55)에 의해 바뀌게 된다.

또한, 상기 제3기어(51) 및 상기 제4기어(55)는 회전비가 1:1이 되도록 형성될 뿐만 아니라, 상기 제1기어(26) 및 상기 제2기어(27)의 회전비와 동일한 회전비를 가지도록 형성됨이 바람직하다.

즉, 상기 제1기어(26), 상기 제2기어(27), 상기 제3기어(51) 및 상기 제4기어(55)는 회전비가 1:1:1:1을 이루도록 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 독립축(53)의 외부에는 상기 독립축(53)이 상기 페달 하우징(41)의 내측에서 회전되고 지지되도록 하기 위한 베어링(57)이 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 페달축(43)이 상기 독립축(53)의 내측에서 원활하게 회전할 수 있도록, 상기 독립축(53)과 상기 페달축(43)의 사이에도 베어링(58)이 더 구비될 수 있다.

이때, 상기 페달축(43)과 상기 독립축(53)의 사이, 상기 페달축(43)의 외부 그리고 상기 독립축(53)의 외부에 구비되는 베어링의 개수 및 설치 위치는 적절하게 조절될 수 있으며, 특별한 제한이 있는 것은 아니다.

이를 통해, 상기 독립축(53)과 상기 페달축(43)은 서로의 회전 여부와는 별도로 상기 핸들 동력에 의해 회전 및 정지가 가능해진다.

한편, 상기 스프로킷 유닛(70)은 스프로킷(71), 제1래칫(80) 그리고 제2래칫(85)을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 스프로킷(71)의 중앙에 형성되는 관통부(72)로는 상기 페달축(43)이 관통하여 구비되게 된다.

이때, 상기 관통부(72)에는 내측면은 상기 페달축(43)의 외측면에 결합되고, 외측면은 상기 관통부(72)에 결합되어 상기 페달축(43)과 상기 스프로킷(71)을 결합 지지하기 위한 베어링(미도시)이 더 구비될 수 있다.

상기 스프로킷(71)의 외주면에는 체인(95)이 결합되며, 상기 체인(95)은 상기 뒷바퀴(도 1의 99)에 구비되는 종동 스프로킷(도 1의 97)에 결합되어 상기 스프로킷(71)의 회전력이 상기 뒷바퀴(99)에 전달되도록 한다.

한편, 상기 스프로킷(71)의 일측면에는 상기 제1래칫(80)이, 타측면에는 상기 제2래칫(85)이 각각 구비됨이 바람직하다.

여기서, 상기 제1래칫(80)은 제1외부휠(81) 및 제1내부휠(82)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제1외부휠(81)은 상기 제1로드(45)에 형성되는 제1결합부(47)에 결합되어 고정될 수 있다.

그리고, 상기 제1내부휠(82)은 상기 제1외부휠(81)의 내측에 결합되어 상기 제1외부휠(81)이 회전함에 따라 연동되어 회전함이 바람직하다.

특히, 상기 제1내부휠(82)은 상기 제1외부휠(81)이 일방향(복합 구동 자전거가 전진하도록 상기 뒷바퀴를 회전시키기 위한 방향)으로 회전할 때에만 내부 링크(미도시)가 결합되어 상기 제1외부휠(81)과 함께 회전함이 바람직하다.

또한, 상기 제1외부휠(81)에 의한 회전력이 아닌 회전력에 의해 상기 제1내부휠(82)이 회전하게 되는 경우에는 상기 내부 링크가 해제되어 상기 제1외부휠(81)은 상기 제1내부휠(82)과 슬라이딩 회전됨이 바람직하다.

그리고, 상기 제1내부휠(82)의 일측면에는 제1플랜지(83)가 형성됨이 바람직하며, 상기 제1플랜지(83)는 상기 스프로킷(71)의 일측면에 결합됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제1로드(45)가 상기 일방향으로 회전함에 따라 발생하는 페 달 동력은 상기 제1로드(45)에 결합된 상기 제1외부휠(81)에 전달되어 상기 제1외부휠(81)이 연동하여 회전하게 된다.

그리고, 상기 제1외부휠(81)과 내부 링크가 연결된 상기 제1내부휠(82)이 회전함에 따라 상기 제1플랜지(83)가 회전하게 되면서 상기 스프로킷(71)도 회전하게 된다.

따라서, 상기 스프로킷(71)이 회전함에 따라 상기 체인(95)에 의해 연결된 상기 종동 스프로킷(97)이 회전하게 되어 상기 뒷바퀴(99)가 회전함으로써 결과적으로 페달 동력에 의해 상기 복합 구동 자전거가 구동할 수 있게 된다.

상기 제1내부휠(82)과 상기 페달축(43)의 사이에는 별도의 베어링(미도시)이 더 구비될 수 있다.

한편, 상기 제2래칫(85)은 제2외부휠(86) 및 제2내부휠(87)을 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 제2래칫(85)의 작동은 상기 제1래칫(80)과 동일하게 이루어짐이 바람직하다.

즉, 상기 제2내부휠(87)은 상기 제2외부휠(86)이 일방향(복합 구동 자전거가 전진하도록 상기 뒷바퀴를 회전시키기 위한 방향)으로 회전할 때에만 내부 링크(미도시)가 결합되어 상기 제2외부휠(86)과 함께 회전함이 바람직하다.

그리고, 상기 제2외부휠(86)에 의한 회전력이 아닌 회전력에 의해 상기 제2내부휠(87)이 회전하게 되는 경우에는 상기 내부 링크가 해제되어 상기 제2외부휠(86)은 상기 제2내부휠(87)과 슬라이딩 회전됨이 바람직하다.

또한, 상기 제2내부휠(87)의 타측면에는 제2플랜지(88)가 형성됨이 바람직하며, 상기 제2플랜지(88)는 상기 스프로킷(71)의 타측면에 결합됨이 바람직하다.

그리고, 상기 제2외부휠(86)은 상기 독립축(53)의 일단부에 형성되는 제2결합부(89)에 결합 고정됨이 바람직하다.

이에 따라, 상기 제3기어(51)와 상기 제4기어(55)에 의해 전달되는 상기 핸들 동력이 상기 독립축(53)을 상기 일방향으로 회전시키게 되면, 상기 제2외부휠(86)이 회전하게 되고 상기 제2내부휠(87)도 연동하여 회전하게 된다.

그리고, 상기 제2내부휠(87)이 회전함에 따라 상기 제2플랜지(88)와 연결된 상기 스프로킷(71)도 회전하게 되어, 결과적으로는 상기 스프로킷(71)이 상기 핸들 동력에 의해 회전할 수 있게 된다.

그런데, 상기 독립축(53)과 상기 페달축(43)은 각각 독립적으로 회전할 뿐만 아니라, 상기 제1래칫(80)과 상기 제2래칫(85) 또한 각각 독립적으로 회전하게 되므로, 상기 스프로킷(71)에는 상기 핸들 동력과 상기 페달 동력이 선택적으로 또는 동시에 전달될 수 있게 된다.

즉, 상기 페달 동력에 의한 상기 제1래칫(80)의 회전속도가 상기 핸들 동력에 의한 상기 제2래칫(85)의 회전속도보다 빠른 경우에는 상기 스프로킷(71)은 상기 제1래칫(80)에 의해 회전되게 된다.

그리고 이때, 상기 제2래칫(85)의 제2내부휠(87)과 제2외부휠(86)은 서로 슬라이딩 회전하게 된다.

반대로, 상기 페달 동력에 의한 상기 제1래칫(80)의 회전속도가 상기 핸들 동력에 의한 상기 제2래칫(85)의 회전속도보다 느린 경우에는 상기 스프로킷(71)은 상기 제2래칫(85)에 의해 회전하게 되며, 상기 제1래칫(80)의 제1내부휠(82)과 제1외부휠(81)은 서로 슬라이딩 회전하게 된다.

그리고, 상기 페달 동력에 의한 상기 제1래칫(80)의 회전속도와 상기 핸들 동력에 의한 상기 제2래칫(85)의 회전속도가 동일하여 1:1을 이루는 경우에는 상기 스프로킷(71)은 상기 페달 동력과 상기 핸들 동력 모두에 의해, 즉, 상기 제1래칫(80)과 상기 제2래칫(85)에 의해 회전되게 된다.

따라서, 상기 복합 구동 자전거의 주행 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 탑승의 발뿐만 아니라 손 운동의 효과도 제공할 수 있어 운동효과를 향상시킬 수 있다.

자세히, 상기 제1기어(26), 상기 제2기어(27), 상기 제3기어(51) 및 상기 제4기어(55)는 회전비가 1:1:1:1을 이루도록 형성됨으로써, 상기 핸들 동력으로 상기 스프로킷을 회전시키는 경우, 상기 크랭크 핸들(도 1의 13)의 1회전은 상기 스프로킷(71)의 1회전을 야기시게 된다.

그리고 이러한 경우, 탑승자가 상기 페달부(42)를 상기 크랭크 핸들(13)과 동일한 회전속도로 회전시키게 되는 경우, 상기 스프로킷(71)에는 상기 핸들 동력과 상기 페달 동력이 동시에 적용되는 것이 가능해진다.

즉, 탑승자는 직관적으로 팔과 다리의 회전 운동이 동일하도록 진행할 수 있으며, 이를 통해 용이하게 핸들 동력과 페달 동력으로 상기 스프로킷(71)을 회전시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 인체 역학적으로 자연스러운 팔 다리의 스윙동작(예를 들면, 걷거나 달릴 때 팔 다리의 스윙 동작)으로 상기 크랭크 핸들(13)과 상기 페달부(42)를 회전시킬 수 있으므로, 더욱 자연스러운 팔 다리의 운동이 가능하게 된다.

한편, 상기 페달 동력에 의한 상기 제1래칫(80)의 회전속도가 상기 핸들 동력에 의한 상기 제2래칫(85)의 회전속도보다 빠른 경우, 상기 제2래칫(85)의 제2내부휠(87)과 제2외부휠(86)은 서로 슬라이딩 회전하게 된다.

따라서, 탑승자는 작은 힘으로 상기 크랭크 핸들(도 1의 13)을 상기 페달축(43)의 회전속도보다 느린 속도로 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 역방향으로 회전시킬 수도 있게 된다.

이에 따라, 탑승자는 상기 트랭크 핸들을 돌릴 때 힘을 주는 위치를 직감적으로 선택하는 것이 가능해진다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 핸들 조립체의 작동예를 나타낸 예시도인데, 도 8에서 보는 바와 같이, 탑승자가 상기 크랭크 핸들(13)을 돌릴 때, A 또는 C의 위치에서 힘을 가하면 이 힘은 조향축(94)에 대해 모멘트를 발생시키므로, 상기 핸들 조립체(10)는 돌아가게 되다.

그러나, 탑승자는 상기 A 또는 C의 위치에서 힘을 가하는 것이 아니라 B의 위치에서 힘을 가하며, 상기 힘의 방향(F)은 상기 조향축(94)과 수평한 방향이므로 불안정한 핸들 회전 모멘트가 발생되지 않을 수 있다.

이는 페달을 밟는 것과 동일한 개념으로, 한쪽 페달을 밟은 후 페달축이 회 전 관성에 의해 돌아가고 이어서 반대쪽 페달을 밟는 것과 마찬가지이다.

즉, 탑승자의 한쪽 손에 의해 상기 크랭크 핸들(13)이 B의 위치에서 눌려지고 이어서 상기 메인축(21)이 회전 관성에 의해 돌아간 후 반대쪽 손으로 다른 크랭크 핸들(13)을 B의 위치에서 누르는 동작을 페달에서와 마찬가지로 자연스럽게 수행할 수 있게 된다.

따라서, 상기 크랭크 핸들(13)이 구동되더라도 상기 핸들 조립체(10)가 흔들리지 않도록 하면서 자세 제어를 할 수 있게 된다.

탑승자는 자세 제어가 필요할 때는 언제라도 상기 크랭크 핸들(13)을 멈추고 자세 제어를 할 수 있으며, 상기 크랭크 핸들(13)과 상기 페달부(도 4의 42)를 구동함에 있어 손, 발의 움직임을 조절하여 직관적으로 좌,우 손과 좌,우 발의 상대적인 위치를 선택할 수 있다.

좌,우 손발을 구동할 때 인체 역학적으로 가장 자연스러운 구동은 상기 메인축(21)과 상기 페달축(도 4의 43)과 같은 구동축의 1회전에 대하여 오른손-왼발 그리고 왼손-오른발이 연속적으로 적용되는 것인데, 상기 스프로킷 유닛(도 4의 70)이 전술한 바와 같은 작동 매커니즘을 가지기 때문에 탑승자는 자연스럽게 팔과 다리의 힘을 모두 구동에 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 팔을 쉬고 다리로만 구동하거나 다리는 쉬고 팔로만 구동하는 등의 자세 제어를 자유롭게 할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하 고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거를 나타낸 예시도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 핸들 조립체 및 핸들 동력 전달부를 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 핸들 조립체 및 핸들 동력 전달부의 결합상태를 나타낸 평면예시도.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 페달 조립체 및 핸들 동력 전달부를 나타낸 구성도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 페달 조립체 및 핸들 동력 전달부의 결합상태를 나타낸 평면예시도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 페달 조립체를 나타낸 분해 사시도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 스프로킷 유닛을 나타낸 평면 조립도.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 복합 구동 자전거의 핸들 조립체의 작동예를 나타낸 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 핸들 조립체 11: 핸들 스템

13: 크랭크 핸들 20: 핸들 허브

21: 메인축 24: 크랭크 축

26: 제1기어 27: 제2기어

30: 핸들 동력 전달부 40: 페달 조립체

42: 페달부 43: 페달축

45: 제1로드 46: 제2로드

50: 페달 허브 51: 제3기어

53: 독립축 55: 제4기어

70: 스프로킷 유닛 71: 스프로킷

80: 제1래칫 85: 제2래칫

Claims

제1기어와, 상기 제1기어와 기어결합되어 회전하는 제2기어를 포함하여 구성되는 핸들 허브를 포함하여 이루어져 핸들 동력을 발생시키고, 앞바퀴가 조향되도록 하는 핸들 조립체;

상기 핸들 동력과 페달 동력이 선택적으로 또는 동시에 뒷바퀴에 전달되도록 하는 페달 조립체; 그리고

일단부는 상기 제2기어에 연결되고, 타단부는 상기 페달 조립체에 연결되어 상기 핸들 동력이 상기 페달 조립체에 전달되도록 하는 핸들 동력 전달부를 포함하여 이루어지고,

상기 페달 조립체는 베어링에 의해 페달 하우징의 내측에 지지되는 페달축, 상기 페달축의 양단부에 각각 구비되는 제1로드 및 제2로드, 그리고 상기 제1로드 및 상기 제2로드에 각각 결합되는 페달을 포함하여 구성되고, 상기 페달축이 회전하면서 상기 페달 동력이 발생되도록 하는 페달부와,

상기 핸들 동력 전달부의 타단부에 결합되어 상기 핸들 동력에 의해 회전하는 제3기어, 외부에 베어링이 결합되어 상기 페달 하우징의 내측에서 회전하도록 구비되되, 내측 지름이 상기 페달축의 외측 지름보다 크게 형성되고 상기 페달축의 외측에도 베어링 결합되어 상기 페달축과는 독립적으로 회전하는 독립축, 그리고 상기 독립축의 외부에 구비되고 상기 제3기어와 결합되어 회전하면서 상기 독립축에 상기 핸들 동력을 전달하는 제4기어를 포함하여 구성되는 페달 허브와,

중앙에는 상기 페달축이 관통하여 구비되고 상기 뒷바퀴와 체인 결합되어 상기 뒷바퀴에 동력을 제공하는 스프로킷과, 상기 제1로드에 형성되는 제1결합부에 결합되어 상기 제1로드와 함께 회전하는 제1외부휠, 상기 제1외부휠의 내측에 결합되고 일측면에 형성된 제1플랜지가 상기 스프로킷의 일측면에 결합되어 상기 제1외부휠과 함께 선택적으로 회전하면서 상기 스프로킷에 일방향으로 상기 페달 동력을 전달하는 제1내부휠을 포함하여 구성되는 제1래칫, 그리고 상기 독립축의 일단부에 형성되는 제2결합부에 결합되어 상기 제4기어가 회전함에 따라 연동하여 회전되는 상기 독립축과 함께 회전하는 제2외부휠, 상기 제2외부휠의 내측에 결합되고 일측면에 형성된 제2플랜지가 상기 스프로킷의 타측면에 결합되어 상기 제2외부휠과 함께 선택적으로 회전하는 제2내부휠을 포함하여 구성되어 상기 제1래칫과는 독립적으로 상기 스프로킷에 일방향으로 상기 핸들 동력을 전달하는 제2래칫을 포함하여 구성되는 스프로킷 유닛을 포함하여 이루어지는 복합 구동 자전거.
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제1항에 있어서,

상기 제1기어, 상기 제2기어, 상기 제3기어 및 상기 제4기어는 베벨 기어로 이루어지고, 상기 제1기어, 상기 제2기어, 제3기어 및 상기 제4기어의 회전비는 1:1:1:1임을 특징으로 하는 복합 구동 자전거.
제1항에 있어서,

상기 핸들 조립체는

동심의 메인축을 가지도록 형성되는 핸들 스템;

상기 핸들 스템의 양단부에 구비되어 크랭크 회전하면서 상기 메인축이 회전되도록 하는 크랭크 핸들; 그리고

상기 메인축의 중앙부에 구비되어 상기 크랭크 핸들이 크랭크 회전시에 연동하여 회전하면서 핸들 동력이 상기 핸들 동력 전달부로 전달되도록 하는 상기 핸들 허브를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 복합 구동 자전거.
제1항에 있어서,

상기 핸들 동력 전달부는 플렉시블 샤프트로 이루어짐을 특징으로 하는 복합 구동 자전거.