KR101065348B1 - 수동 주행기구의 변속장치 - Google Patents

수동 주행기구의 변속장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동 주행기구의 변속장치에 관한 것으로서, 주행조건에 따라 수동 주행기구의 주행속도와 구동토크를 조절할 수 있고, 이로써, 수동 주행기구의 주행능력과 경사로에 대한 등판능력을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 프레임과, 앞바퀴와, 앞바퀴를 조향하는 핸들과, 뒷바퀴와, 사용자의 발로부터 입력된 답력으로 뒷바퀴를 구동시키는 페달장치를 포함하는 수동 주행기구의 변속장치에 있어서, 프레임에 설치되는 변속기하우징과; 페달장치의 구동력을 도입할 수 있도록 변속기하우징에 회전가능하게 설치되는 입력축과; 입력축과 일체로 회전운동함과 아울러 입력축을 따라 축방향 운동이 가능하게 설치되며, 외면 둘레에 서로 다른 이빨수를 갖는 다수의 구동기어들을 구비하는 슬리브와; 변속기하우징에 회전가능하게 설치되며, 외면 둘레에 슬리브의 구동기어들과 각각 쌍을 이루며 치합될 수 있는 서로 다른 이빨수를 갖는 다수의 변속기어들을 구비하는 변속축과; 구동기어들 중에 어느 하나가, 쌍을 이루는 변속축의 해당 변속기어와 치합될 수 있도록, 슬리브를 축방향으로 이동시키는 변속조작기구 및; 변속축의 변속기어들 중, 어느 하나와 치합되는 종동기어를 가지며, 변속축의 회전력을 전달받아 뒷바퀴로 출력하는 출력축을 구비한다.

Description

수동 주행기구의 변속장치{TRANSMISSION OF HUMAN-DRIVEN TRAVELING APPARATUS}
본 발명은 수동 주행기구의 변속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 주행조건에 따라 수동 주행기구의 주행속도와 구동토크를 조절할 수 있고, 이로써, 수동 주행기구의 주행능력과 경사로에 대한 등판능력을 향상시킬 수 있는 수동 주행기구의 변속장치에 관한 것이다.
최근 들어, "킥보드"라 불리는 "수동 주행기구"가 다양하게 개발되고 있다. 그 일례로서, 본 출원인이 출원한 바 있는 한국특허출원 제10-2009-0054863호가 있다.
이 기술은, 프레임과, 프레임의 앞부분에 설치되는 조향축과, 조향축에 설치되는 앞바퀴와, 앞바퀴를 조향할 수 있도록 조향축의 상단부에 설치되는 핸들과, 프레임에 설치되는 뒷바퀴와, 사용자의 양쪽발로부터 입력된 답력(踏力)으로 뒷바퀴를 구동시키는 페달장치 및, 앞바퀴를 제동하는 브레이크 장치를 포함한다.
특히, 뒷바퀴는, 프레임의 뒷부분에 나란하게 한 쌍이 설치되며, 이렇게 설치된 양쪽의 뒷바퀴들은 프레임의 뒷부분을 지면에 안정적으로 지지시킨다.
그런데, 이러한 종래의 수동 주행기구는, 페달장치의 구동력이 변속없이 뒷바퀴에 직접 전달되는 구조이므로, 도로 조건에 따라 주행속도의 조절이 어렵다는 단점이 있다.
특히, 경사진 도로나 오르막길을 주행할 경우, 오직 탑승자의 답력에만 의존해야 하므로, 등판능력이 현저하게 떨어진다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 경사진 도로나 오르막길을 주행하기 힘들다는 문제점이 지적되고 있다.
한편, 이를 감안하여, 자전거에 사용되는 일명 "드레일류어(Derailleure)"라 불리우는 체인휠식 다단(multi-speed) 변속기들을 채용할 수도 있다.
그러나 체인휠식 다단 변속기는, 변속 시에 체인휠로부터 체인이 이탈될 우려가 있고, 변속 시에 체인의 이동으로 인한 변속소음이 발생되며, 각종 오염물질로 인해 체인휠과 체인이 오염되기 쉽다는 단점이 있다. 그리고 이러한 단점 때문에 주행 안정성이 현저하게 떨어진다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은, 주행조건에 따라 수동 주행기구의 주행속도와 구동토크를 조절할 수 있는 수동 주행기구의 변속장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 주행조건에 따라 주행속도와 구동토크를 조절할 수 있도록 구성함으로써, 수동 주행기구의 주행능력을 향상시킬 수 있고, 경사로의 등판능력을 현저하게 향상시킬 수 있는 수동 주행기구의 변속장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고장 및 손상의 우려가 적고, 변속소음이 없으며, 각종 오염물질에 의한 오염이 없어서 내구성 및 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 수동 주행기구의 변속장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치는, 프레임과, 앞바퀴와, 상기 앞바퀴를 조향하는 핸들과, 뒷바퀴와, 사용자의 발로부터 입력된 답력으로 상기 뒷바퀴를 구동시키는 페달장치를 포함하는 수동 주행기구의 변속장치에 있어서, 상기 프레임에 설치되는 변속기하우징과; 상기 페달장치의 구동력을 도입할 수 있도록 상기 변속기하우징에 회전가능하게 설치되는 입력축과; 상기 입력축과 일체로 회전운동함과 아울러 상기 입력축을 따라 축방향 운동이 가능하게 설치되며, 외면 둘레에 서로 다른 이빨수를 갖는 다수의 구동기어들을 구비하는 슬리브와; 상기 변속기하우징에 회전가능하게 설치되며, 외면 둘레에 상기 슬리브의 구동기어들과 각각 쌍을 이루며 치합될 수 있는 서로 다른 이빨수를 갖는 다수의 변속기어들을 구비하는 변속축과; 상기 구동기어들 중에 어느 하나가, 쌍을 이루는 상기 변속축의 해당 변속기어와 치합될 수 있도록, 상기 슬리브를 축방향으로 이동시키는 변속조작기구 및; 상기 변속축의 변속기어들 중, 어느 하나와 치합되는 종동기어를 가지며, 상기 변속축의 회전력을 전달받아 상기 뒷바퀴로 출력하는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 쌍을 이루는 상기 슬리브의 구동기어와 상기 변속축의 변속기어는, 서로 다른 이빨수를 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 구동기어들은, 이빨수가 적은 것일수록, 상대적으로 많은 이빨수의 상기 변속기어와 서로 쌍을 이루는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 슬리브의 구동기어는, 가장 적은 이빨수의 1단 구동기어와, 중간 이빨수의 2단 구동기어와, 가장 많은 이빨수의 3단 구동기어로 구성되고, 상기 변속축의 변속기어들은, 가장 많은 이빨수의 1단 변속기어와, 중간 이빨수의 2단 변속기어와, 가장 적은 이빨수의 3단 변속기어로 구성되며, 상기 1단 구동기어는 상기 1단 변속기어와 쌍을 이루고, 상기 2단 구동기어는 상기 2단 변속기어와 쌍을 이루며, 상기 3단 구동기어는 상기 3단 변속기어와 쌍을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치는, 뒷바퀴로 전달되는 페달의 답력을 변속하는 구조이므로, 주행조건에 따라 수동 주행기구의 주행속도와 구동토크를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 주행조건에 따라 주행속도와 구동토크를 조절할 수 있으므로, 수동 주행기구의 주행능력을 향상시킬 수 있고, 경사로의 등판능력을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 경사로에 대한 등판능력을 향상시킬 수 있으므로, 험지나 경사진 오르막길을 손쉽게 주행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 변속기가 밀폐형으로 구성되므로, 외부의 오염물질로부터 오염되지 않는다. 따라서, 오염물질의 유입으로 인한 고정의 우려를 덜어준다.
또한, 기어형 변속구조를 가지므로, 고장 및 손상의 우려가 매우 적고, 변속소음이 없다. 따라서, 내구성과 주행 안정성이 매우 높다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치를 확대하여 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치를 구성하는 변속기를 확대하여 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치를 상세하게 나타내는 도 3의 평면도로서, 중속을 선택한 모습을 보여주는 단면도,
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치를 나타내는 단면도로서, 저속을 선택한 모습을 보여주는 단면도,
도 7은 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치를 나타내는 단면도로서, 고속을 선택한 모습을 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 1과 도 2를 참조하여 수동 주행기구의 일반적인 구성에 대해 간략하게 살펴본다.
수동 주행기구는, 프레임(10)을 구비한다. 프레임(10)의 앞부분에는 조향축(20)이 회전가능하게 설치된다.
조향축(20)은, 하단부의 앞바퀴(22)와 상단부의 핸들(30)을 갖추고 있다. 앞바퀴(22)는 지면을 따라 구름운동한다.
핸들(30)은, 조향축(20)에 연결되는 핸들축(32)과, 핸들축(32)의 상단에 가로방향으로 설치되는 핸들바(34)로 구성된다.
이러한 핸들(30)은, 사용자가 핸들바(34)를 회전 조작함에 따라 조향축(20)을 회전시킨다. 따라서, 조향축(20)에 설치되는 앞바퀴(22)를 조향한다.
그리고 수동 주행기구는, 프레임(10)의 뒷부분에 회전가능하게 설치되는 뒷바퀴(40)를 구비한다.
뒷바퀴(40)는, 지면을 따라 구름운동하는 것으로, 한 쌍으로 구성된다. 이들 한 쌍의 뒷바퀴(40)들은 프레임(10)에 설치되는 바퀴축(42)의 양쪽 끝부분에 나란하게 설치된다.
그리고, 수동 주행기구는, 사용자의 양쪽 발로부터 입력된 답력으로 양쪽의 뒷바퀴(40)들을 구동시키는 페달장치(50)를 구비한다.
페달장치(50)는, 사용자가 왼쪽 발로 밟을 수 있는 제 1페달(52)과, 오른 쪽 발로 밟을 수 있는 제 2페달(54)과, 제 1 및 제 2페달(52, 54)에 전달된 답력을 뒷바퀴(40)의 바퀴축(42)에 전달하는 동력전달수단(56)을 포함한다.
동력전달수단(56)은, 제 1 및 제 2페달(52, 54)과 작동적으로 연결되는 구동스프로킷(57)과, 바퀴축(42)에 설치되는 종동스프로킷(58) 및, 구동스프로킷(57)과 종동스프로킷(58)을 작동적으로 연결하는 체인(70b, 90b)들을 포함한다.
이러한 동력전달수단(56)은, 제 1 및 제 2페달(52, 54)에 전달된 답력을 양쪽의 바퀴축(42)에 전달한다. 따라서, 양쪽의 뒷바퀴(40)를 회전시킨다. 이로써, 본 발명의 수동 주행기구가 전방으로 주행할 수 있게 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 수동 주행기구의 변속장치를 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 변속장치는, 변속기(60)를 구비한다.
변속기(60)는, 변속기하우징(62)을 구비하며, 이 변속기하우징(62)은 프레임(10)에 고정적으로 설치된다. 여기서, 변속기하우징(62)은 밀폐형으로서, 외부의 이물질과 오염물질의 유입을 방지한다.
한편, 변속기하우징(62)은 내부의 변속실(64)을 구비하며, 이 변속실(64)에는 입력축(70)과 변속축(80)과 출력축(90)이 서로 나란하게 설치된다.
입력축(70)은, 변속기하우징(62)에 회전가능하게 설치되며, 그 일단이 변속기하우징(62)의 외면으로 돌출된다. 변속기하우징(62)의 외면으로 돌출된 입력축(70)에는, 입력스프로킷(70a)이 설치되며, 이렇게 설치된 입력스프로킷(70a)은 동력전달수단(56)의 구동스프로킷(57)과 체인(70b)에 의해 연결된다.
구동스프로킷(57)과 연결된 입력스프로킷(70a)은, 구동스프로킷(57)을 통해 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력을 도입하고, 도입된 답력을 입력축(70)에 입력시킨다.
한편, 입력축(70)의 외면에는 슬리브(Sleeve)(72)가 끼워져 설치된다. 슬리브(72)는, 서로 다른 직경과 이빨수를 갖는 복수의 구동기어(74)들을 갖추고 있다.
이러한 슬리브(72)는, 입력축(70)과 일체로 회전함과 아울러 입력축(70)의 축방향을 따라 이동이 가능하다. 특히, 입력축(70)의 축방향을 따라 "1단위치"(A)와 "2단위치"(B)와 "3단위치"(C)로 축방향 이동한다.
여기서, 슬리브(72)에 설치된 복수의 구동기어(74)들은 3개로 구성되며, 이렇게 구성된 구동기어(74)들은 슬리브(72)와 일체로 회전운동하면서 입력축(70)을 따라 축방향 운동한다.
바람직하게는, 슬리브(72)에 설치된 3개의 구동기어(74)들은, 직경의 크기와 이빨수에 따라 순차적으로 설치되는 것이 좋다.
이하에서는, 가장 작은 직경과 가장 적은 이빨수를 갖는 구동기어(74)를 "1단 구동기어(74a)"로 칭하기로 하고, 중간 직경과 중간 이빨수를 갖는 구동기어(74)를 "2단 구동기어(74b)"로 칭하기로 하며, 큰 직경과 가장 많은 이빨수를 갖는 구동기어(74)를 "3단 구동기어(74c)"로 칭하기로 한다.
변속축(80)은, 변속기하우징(62)에 회전가능하게 설치되며, 그 외면 둘레에는 서로 다른 직경의 변속기어(82)들이 일체로 설치되어 있다.
각 변속기어(82)들은, 슬리브(72)의 구동기어(74)들 각각과 쌍을 이루며 서로 대응되게 설치되며, 이렇게 설치된 변속기어(82)들은, 쌍을 이루는 구동기어(74)와 서로 치합될 수 있도록 구성된다.
특히, 슬리브(72)가 "1단위치"(A)와 "2단위치"(B)와 "3단위치"(C) 중, 어느 한 위치로 이동하였을 경우, 3개의 변속기어(82) 중에 어느 하나의 변속기어(82)가, 쌍을 이루는 해당 구동기어(74)와 치합될 수 있게 구성된다.
바람직하게는, 3개의 변속기어(82)들 중에, 가장 큰 직경과 가장 많은 이빨수를 갖는 변속기어(82)(이하, "1단 변속기어(82a)"라 칭함.)는, 슬리브(72)에 설치된 구동기어(74) 중에 가장 작은 직경과 가장 적은 이빨수를 갖는 1단 구동기어(74a)와 쌍을 이루는 것이 좋다.
이렇게, 1단 구동기어(74a)와 쌍을 이루는 1단 변속기어(82a)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 슬리브(72)가 "1단위치"(A)로 이동하였을 경우, 1단 구동기어(74a)와 치합된다. 따라서, 1단 구동기어(74a)의 회전속도를 감소시킨다. 이로써, 입력축(70)에 입력된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력을 저속으로 변속시킨다.
또한, 3개의 변속기어(82)들 중에, 중간 직경과 중간 이빨수를 갖는 변속기어(82)(이하, "2단 변속기어(82b)"라 칭함.)는, 슬리브(72)에 설치된 구동기어(74) 중에 중간 직경과 중간 이빨수를 갖는 2단 구동기어(74b)와 쌍을 이루는 것이 좋다.
이렇게, 2단 구동기어(74b)와 쌍을 이루는 2단 변속기어(82b)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 슬리브(72)가 "2단위치"(B)로 이동하였을 경우, 2단 구동기어(74b)와 치합된다. 따라서, 2단 구동기어(74b)의 회전속도를 중속으로 변속시킨다. 이로써, 입력축(70)에 입력된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력을 중속으로 변속시킨다.
또한, 3개의 변속기어(82)들 중에, 가장 작은 직경과 가장 적은 이빨수를 갖는 변속기어(82)(이하, "3단 변속기어(82c)"라 칭함.)는, 슬리브(72)에 설치된 구동기어(74) 중에 가장 큰 직경과 가장 많은 이빨수를 갖는 3단 구동기어(74c)와 쌍을 이루는 것이 좋다.
이렇게, 3단 구동기어(74c)와 쌍을 이루는 3단 변속기어(82c)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 슬리브(72)가 "3단위치"(C)로 이동하였을 경우, 3단 구동기어(74c)와 치합된다. 따라서, 3단 구동기어(74c)의 회전속도를 증가시킨다. 이로써, 입력축(70)에 입력된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력을 고속으로 변속시킨다.
출력축(90)은, 변속기하우징(62)에 회전가능하게 설치되며, 그 외면 둘레에는 단일의 종동기어(92)가 일체로 설치되어 있다.
단일의 종동기어(92)는, 변속축(80)에 설치된 변속기어(82) 중, 어느 하나와 상시 치합되도록 구성된다.
이렇게 구성된 종동기어(92)는, 변속축(80)의 회전력을 전달받는다. 특히, 입력축(70)의 구동기어(74)와, 이에 치합된 변속축(80)의 변속기어(82)를 거치면서 변속된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력을 전달받고, 전달받은 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력을 출력축(90)에 전달한다.
바람직하게는, 종동기어(92)가, 변속축(80)의 2단 변속기어(82b)와 치합되는 것이 좋다. 그리고 종동기어(92)는, 변속축(80)의 2단 변속기어(82b)와 동일한 이빨수를 갖는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 변속기어(82)를 통해 전달받은 변속축(80)의 회전력을 변속없이 출력축(90)에 그대로 전달하기 위함이다.
한편, 출력축(90)은, 그 일단이 변속기하우징(62)의 외면으로 돌출된다. 변속기하우징(62)의 외면으로 돌출된 출력축(90)에는, 출력스프로킷(90a)이 설치된다. 이렇게 설치된 출력스프로킷(90a)은 바퀴축(42)의 종동스프로킷(58)과 체인(90b)에 의해 연결된다.
바퀴축(42)의 종동스프로킷(58)과 연결된 출력스프로킷(90a)은, 출력축(90)에 전달된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력을 바퀴축(42)에 전달한다. 특히, 입력축(70)과 변속축(80)을 거치면서 적절하게 변속된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력을 바퀴축(42)에 전달한다.
따라서, 적절하게 변속된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력이, 양쪽의 뒷바퀴(40)에 전달될 수 있게 한다. 이로써, 양쪽의 뒷바퀴(40)가 적절한 회전력으로 구동되면서 수동 주행기구를 주행시킨다.
다시, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 변속장치는, 변속기(60)의 슬리브(72)를 "1단위치"(A)와 "2단위치"(B)와 "3단위치"(C) 중 어느 하나로 선택하기 위한 변속조작기구(100)를 구비한다.
변속조작기구(100)는, 핸들(30)에 회전가능하게 설치되는 변속레버(102)와, 변속레버(102)의 회전에 따라 당겨지거나 밀려지는 변속케이블(104)과, 당겨지거나 밀려지는 변속케이블(104)에 의해 회전운동하는 변속기(60)의 벨크랭크(106) 및, 벨크랭크(106)의 회전에 따라 변속기(60)의 슬리브(72)를 "1단위치"(A)와 "2단위치"(B)와 "3단위치"(C)로 밀어주는 시프트핑거(108)를 포함한다.
변속레버(102)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 핸들(30)의 핸들바(34)에 설치되며, 운전자의 조작에 따라 다단으로 회전된다. 특히, 1단 변속을 위한 "1단 회전위치"(X)와, 2단 변속을 위한 "2단 회전위치"(Y)와, 3단 변속을 위한 "3단 회전위치"(Z)로 회전된다.
변속케이블(104)은, 변속레버(102)의 회전운동에 따라 당겨지거나 밀려지며, 이렇게 운동하는 변속케이블(104)은, 말단에 연결된 변속기(60)의 벨크랭크(106)를 회전운동시킨다.
벨크랭크(106)는, 변속기(60)의 변속기하우징(62)에 회전가능하게 설치되며, 그 일단부(106a)가 변속케이블(104)과 연결된다. 이렇게 연결된 벨크랭크(106)는, 변속케이블(104)의 당김 또는 밀림에 따라 회전운동한다.
시프트핑거(108)는, 벨크랭크(106)의 타단부(106b)에 일체로 설치된다. 이렇게 설치된 시프트핑거(108)는, 벨크랭크(106)가 회전운동함에 따라 일체로 회전운동하면서 입력축(70)의 슬리브(72)를 밀어준다.
특히, 슬리브(72)를 "1단위치"(A)와 "2단위치"(B)와 "3단위치"(C) 중 어느 하나의 위치로 밀어준다. 따라서, 슬리브(72)가 "1단위치"(A)와 "2단위치"(B)와 "3단위치"(C) 중 어느 하나의 위치로 선택될 수 있게 한다.
이로써, 1단 구동기어(74a)와 1단 변속기어(82a) 쌍, 2단 구동기어(74b)와 2단 변속기어(82b) 쌍, 3단 구동기어(74c)와 3단 변속기어(82c) 쌍 중에, 선택된 어느 한 쌍이 치합될 수 있게 한다.
그 결과, 입력축(70)으로 도입된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력이, 서로 치합된 구동기어(74)와 변속기어(82)를 통해 변속될 수 있게 한다. 예를 들면, 저속 또는 중속 또는 고속으로 변속될 수 있게 한다.
한편, 슬리브(72)에는, 시프트핑거(108)가 수용될 수 있는 슬리브홈(72a)이 형성되어 있다. 슬리브홈(72a)에 수용된 시프트핑거(108)는, 슬리브(72)의 회전에 관계없이 상기 슬리브(72)를 축방향으로 자연스럽게 밀어서 운동시킨다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동예를 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 변속장치를 저속으로 선택할 경우를 설명한다. 도 1과 도 6을 참조하면, 운전자가 핸들(30)에 설치된 변속레버(102)를 저속의 "1단 회전위치"(X)로 회전시킨다.
그러면, 변속레버(102)에 연결된 변속케이블(104)이 당겨지면서 변속기(60)의 벨크랭크(106)를 회전시킨다.
그리고 벨크랭크(106)가 회전운동하면, 단부에 설치된 시프트핑거(108)도 일체로 회전운동하면서 입력축(70)의 슬리브(72)를 "1단위치"(A)로 운동시킨다.
한편, 슬리브(72)가 "1단위치"(A)로 운동하면, 슬리브(72)의 1단 구동기어(74a)와 변속축(80)의 1단 변속기어(82a)가 치합된다.
그리고 1단 구동기어(74a)와 1단 변속기어(82a)가 치합되면, 입력축(70)에 입력된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력이 저속으로 변속되고, 변속된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력은 출력축(90)에 전달되면서 최종적으로 양쪽의 뒷바퀴(40)까지 전달된다. 이로써, 양쪽의 뒷바퀴(40)는 저속으로 회전운동하면서 추진력을 제공한다.
한편, 저속으로 구동하는 뒷바퀴(40)는, 높은 구동토크를 갖게된다. 따라서, 등판능력이 좋아진다. 그 결과, 굴곡이 심하거나 경사진 오르막길에도 수동 주행기구가 손쉽게 주행할 수 있게 한다.
다음으로, 변속장치를 중속으로 선택할 경우를 설명한다. 도 1과 도 4를 참조하면, 운전자가 핸들(30)에 설치된 변속레버(102)를 중속의 "2단 회전위치"(Y)로 회전시킨다.
그러면, 변속레버(102)에 연결된 변속케이블(104)이 밀려지면서 변속기(60)의 벨크랭크(106)를 회전시킨다.
그리고 벨크랭크(106)가 회전운동하면, 단부에 설치된 시프트핑거(108)도 일체로 회전운동하면서 입력축(70)의 슬리브(72)를 "2단위치"(B)로 운동시킨다.
한편, 슬리브(72)가 "2단위치"(B)로 운동하면, 슬리브(72)의 2단 구동기어(74b)와 변속축(80)의 2단 변속기어(82b)가 치합된다.
그리고 2단 구동기어(74b)와 2단 변속기어(82b)가 치합되면, 입력축(70)에 입력된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력이 중속으로 변속되고, 변속된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력은 출력축(90)에 전달되면서 최종적으로 양쪽의 뒷바퀴(40)까지 전달된다. 이로써, 양쪽의 뒷바퀴(40)는 중속으로 회전운동하면서 추진력을 제공한다.
다음으로, 본 발명의 변속장치를 고속으로 선택할 경우를 설명한다. 도 1과 도 7을 참조하면, 운전자가 핸들(30)에 설치된 변속레버(102)를 저속의 "3단 회전위치"(Z)로 회전시킨다.
그러면, 변속레버(102)에 연결된 변속케이블(104)이 당겨지면서 변속기(60)의 벨크랭크(106)를 회전시킨다.
그리고 벨크랭크(106)가 회전운동하면, 단부에 설치된 시프트핑거(108)도 일체로 회전운동하면서 입력축(70)의 슬리브(72)를 "3단위치"(C)로 운동시킨다.
한편, 슬리브(72)가 "3단위치"(C)로 운동하면, 슬리브(72)의 3단 구동기어(74c)와 변속축(80)의 3단 변속기어(82c)가 치합된다.
그리고 3단 구동기어(74c)와 3단 변속기어(82c)가 치합되면, 입력축(70)에 입력된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력이 고속으로 변속되고, 고속으로 변속된 제 1 및 제 2페달(52, 54)의 답력은 출력축(90)에 전달되면서 최종적으로 양쪽의 뒷바퀴(40)까지 전달된다. 이로써, 양쪽의 뒷바퀴(40)는 고속으로 회전운동하면서 추진력을 제공한다.
한편, 고속으로 구동하는 뒷바퀴(40)는, 매우 빠르게 회전된다. 따라서, 수동 주행기구의 속력을 증진시킨다. 그 결과, 사용자에게 빠른 속도감을 즐길 수 있게 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들면, 본 발명의 구성이 수동으로 주행할 수 있는 장치라면, 어느 것이든 적용 가능하다. 예를 들면, 자전거 등에도 적용이 가능하다.
10: 프레임(Frame) 12: 헤드튜브(Head Tube)
20: 조향축 22: 앞바퀴
30: 핸들(Handle) 40: 뒷바퀴
50: 페달장치 52: 제 1페달
54: 제 2페달 56: 동력전달수단
57: 구동스프로킷 58: 종동스프로킷
60: 변속기 62: 변속기하우징(Housing)
70: 입력축 72: 슬리브(Sleeve)
74: 구동기어 74a: 1단 구동기어
74b: 2단 구동기어 74c: 3단 구동기어
80: 변속축 82: 변속기어
82a: 1단 변속기어 82b: 2단 변속기어
82c: 3단 변속기어 90: 출력축
92: 종동기어 100: 변속조작기구
102: 변속레버(Lever) 104: 변속케이블(Cable)
106: 벨크랭크(Bell Crank) 108: 시프트핑거(Shift Finger)

Claims (7)

  1. 프레임(10)과; 앞바퀴(22)와; 상기 앞바퀴(22)를 조향하는 핸들(30)과; 뒷바퀴(40)와; 사용자의 발로부터 입력된 답력으로 상기 뒷바퀴(40)를 구동시키는 페달장치(50)와; 상기 프레임(10)에 설치되는 변속기하우징(62)과; 상기 페달장치(50)의 구동력을 도입할 수 있도록 상기 변속기하우징(62)에 회전가능하게 설치되는 입력축(70)과; 상기 입력축(70)과 일체로 회전운동함과 아울러 상기 입력축(70)을 따라 축방향 운동이 가능하게 설치되며, 외면 둘레에 서로 다른 이빨수를 갖는 다수의 구동기어(74)들을 구비하는 슬리브(72)와; 상기 변속기하우징(62)에 회전가능하게 설치되며, 외면 둘레에 상기 슬리브(72)의 구동기어(74)들과 각각 쌍을 이루며 치합될 수 있는 서로 다른 이빨수를 갖는 다수의 변속기어(82)들을 구비하는 변속축(80)과; 상기 구동기어(74)들 중에 어느 하나가, 쌍을 이루는 상기 변속축(80)의 해당 변속기어(82)와 치합될 수 있도록, 상기 슬리브(72)를 축방향으로 이동시키는 변속조작기구(100) 및; 상기 변속축(80)의 변속기어(82)들 중, 어느 하나와 치합되는 종동기어(92)를 가지며, 상기 변속축(80)의 회전력을 전달받아 상기 뒷바퀴(40)로 출력하는 출력축(90)을 포함하는 수동 주행기구의 변속장치에 있어서,
    상기 입력축(70)은,
    상기 변속기하우징(62)의 외면 일측으로 돌출 형성된 입력스프로킷(70a)을 구비하여, 전방에 설치된 구동스프로킷(57)과 체인(70b)으로 연결되고,
    상기 출력축(90)은,
    상기 변속기하우징(62)의 외면 일측으로 돌출 형성된 출력스프로킷(90a)을 구비하여, 후방에 설치된 종동스프로킷(58)과 체인(90b)으로 연결되며,
    상기 변속조작기구(100)는,
    상기 핸들(30)에 회전가능하게 설치되는 변속레버(102)와;
    상기 변속레버(102)의 회전에 따라 당겨지거나 밀려지는 변속케이블(104)과;
    상기 변속기하우징(62)의 상부에 돌출되는 일단부(106a)와, 상기 일단부(106a)의 하측에서 직각방향으로 연장되어 변속기하우징(62)의 내부에 수용되는 타단부(106b)로 이루어져, 당겨지거나 밀려지는 상기 변속케이블(104)에 의해 일정 각도 내에서 회전운동하는 벨크랭크(106) 및;
    상기 벨크랭크(106)의 타단부(106b) 하부에 일체로 설치되어, 상기 벨크랭크(106)의 회전에 따라 상기 슬리브(72)를 축방향으로 밀어서 운동시키는 시프트핑거(108)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 주행기구의 변속장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    쌍을 이루는 상기 슬리브(72)의 구동기어(74)와 상기 변속축(80)의 변속기어(82)는, 서로 다른 이빨수를 갖는 것을 특징으로 하는 수동 주행기구의 변속장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 변속레버(102)는, 운전자의 조작에 따라 저속의 1단 회전위치(X)와 중속의 2단 회전위치(Y)와 고속의 3단 회전위치(Z)로 회전운동하고,
    상기 변속케이블(104)과 상기 벨크랭크(106)와 상기 시프트핑거(108)는, 상기 변속레버(102)의 회전위치에 따라 상기 슬리브(72)를 저속의 1단위치(A)와 중속의 2단위치(B)와 고속의 3단위치(C)로 운동시키며,
    상기 슬리브(72)는, 저속의 1단위치(A)에서 상기 1단 구동기어(74a)와 상기 1단 변속기어(82a) 쌍을 치합시키고, 중속의 2단위치(B)에서 상기 2단 구동기어(74b)와 상기 2단 변속기어(82b) 쌍을 치합시키며, 고속의 3단위치(C)에서 상기 3단 구동기어(74c)와 상기 3단 변속기어(82c) 쌍을 치합시키는 것을 특징으로 하는 수동 주행기구의 변속장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    서로 치합되는 상기 변속축(80)의 변속기어(82)와 상기 출력축(90)의 종동기어(92)는, 동일한 이빨수를 갖는 것을 특징으로 하는 수동 주행기구의 변속장치.
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