KR101111977B1 - 자전거의 요동장치 - Google Patents

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KR101111977B1
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Abstract

본 발명은 자전거의 요동장치에 관한 것으로서, 자전거의 뒷바퀴에 마련되는 허브 회전 휠의 센터축보다 일측으로 편심된 위치에 마련되는 편심캠; 상기 편심캠 내에 결합되며, 자전거에 마련된 레버의 회전 동작에 기초하여 편심 샤프트를 축심으로 이동 가능한 삼각대; 상기 삼각대가 내부 영역으로 수용 가능하도록 상기 편심캠 내에서 상기 삼각대에 인접되게 마련되는 링; 및 상기 링에 결합되어 상기 허브 회전 휠과 선택적으로 결합되며, 상기 삼각대가 상기 링의 내주면에 접촉 가압되면 상기 편심 샤프트를 향해 접근되어 상기 허브 회전 휠과 분리되고, 상기 삼각대가 상기 링으로부터 분리되면 상기 편심 샤프트로부터 이격되어 상기 편심캠을 통해 상기 허브 회전 휠과 결합되는 핀(pin)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 간편한 조작만으로도 자전거의 정상 회전과 요동 회전을 선택적으로 변환시킬 수 있으며, 특히 핀과 삼각대 간의 소음 발생 문제와 마모에 따른 내구성 저하 문제를 해소할 수 있게 된다.
자전거, 요동, 삼각대, 링, 축, 허브, 캠

Description

자전거의 요동장치{Bicycle of shaking equipment}
본 발명은, 자전거의 요동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간편한 조작만으로도 자전거의 정상 회전과 요동 회전을 선택적으로 변환시킬 수 있으며, 특히 핀과 삼각대 간의 소음 발생 문제와 마모에 따른 내구성 저하 문제를 해소할 수 있는 자전거의 요동장치에 관한 것이다.
환경 에너지에 대한 관심이 높아지고 있는 현대 사회에 있어 자전거의 이용은 환경적인 측면 외에도 건강상으로 높은 관심을 끌고 있다.
통상의 자전거는 앞,뒷바퀴, 특히 뒷바퀴가 허브축을 중심으로 원 궤적을 형성하는 정상 회전을 수행한다.
하지만, 일부의 자전거 중에는 자전거 바퀴를 타원형으로 형성시켜 타원형 바퀴에 의해 정상 회전이 아닌 요동 회전을 수행하도록 한 것도 있다.
이러한 타입의 자전거에 의하면, 요동 회전에 의한 출렁임에 의하여 자전거의 또 다른 재미와 흥미를 유발시키기에 충분하고, 또한 운동의 효율도 높아지는 이점이 있다.
하지만, 이처럼 바퀴를 타원형으로 제작하게 되면, 타원형 바퀴가 불필요한 좌우 요동을 하게 될 뿐만 아니라 불완전한 주행을 하게 될 수 있으므로 실질적으로 제품에 적용하기에는 무리가 따르게 되며, 또한 정상 주행은 수행할 수 없는 단점을 가지게 된다.
이에 자전거에 요동 운동을 부가하기 위한 방안이 대한민국특허청 국내공개특허공보 특2001-0001555호(2001.01.05)에 개시된 바 있다.
상기 문헌의 기술은, 자전거 지지구멍을 형성시킨 허브와 바퀴축이 설치된 보조허브와 편심량을 조절하는 편심조정수단을 마련하여 이들의 유기적인 동작에 의해 자전거에 대한 요동 주행을 수행하도록 한 것이나, 장치의 구성이 복잡한 것에 비해 그 효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
이에 본 출원인은 종래의 문제점을 해소하고자 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 제10-653822호로서 자전거의 요동장치에 대한 기술을 등록 받은 바 있다.
다만, 상기 등록 기술의 경우, 핀이 삼각대에 항상 접촉된 상태에서 동작되기 때문에 소음이 발생되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 잦은 접촉에 따라 핀 또는 삼각대가 마모되어 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 간편한 조작만으로도 자전거의 정상 회전과 요동 회전을 선택적으로 변환시킬 수 있으며, 특히 핀과 삼각대 간의 소음 발생 문제와 마모에 따른 내구성 저하 문제를 해소할 수 있는 자전거의 요동장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 자전거의 뒷바퀴에 마련되는 허브 회전 휠의 센터축보다 일측으로 편심된 위치에 마련되는 편심캠; 상기 편심캠 내에 결합되며, 자전거에 마련된 레버의 회전 동작에 기초하여 편심 샤프트를 축심으로 이동 가능한 삼각대; 상기 삼각대가 내부 영역으로 수용 가능하도록 상기 편심캠 내에서 상기 삼각대에 인접되게 마련되는 링; 및 상기 링에 결합되어 상기 허브 회전 휠과 선택적으로 결합되며, 상기 삼각대가 상기 링의 내주면에 접촉 가압되면 상기 편심 샤프트를 향해 접근되어 상기 허브 회전 휠과 분리되고, 상기 삼각대가 상기 링으로부터 분리되면 상기 편심 샤프트로부터 이격되어 상기 편심캠을 통해 상기 허브 회전 휠과 결합되는 핀(pin)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거의 요동장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 핀에는 상기 핀이 상기 허브 회전 휠 쪽으로 결합되는 방향으로 탄성바이어스되는 탄성스프링이 연결될 수 있다.
상기 편심 샤프트에는 상기 삼각대를 원위치로 복귀시키는 복귀스프링이 결합될 수 있다.
상기 삼각대에는 상기 레버와 연결된 와이어의 통과를 위한 와이어 통과공이 더 형성될 수 있다.
상기 편심 샤프트의 외측에는 베어링 하우징이 결합되며, 상기 편심캠의 일측에는 자전거 변속 체인 고정 나사부가 연결되고, 상기 편심캠의 타측에는 자전거 브레이크 드럼 고정 나사부가 연결될 수 있다.
상기 삼각대, 상기 링 및 상기 핀은 상기 편심캠 내에 한 쌍씩 마련될 수 있 다.
상기 허브 회전 휠의 내면에는 서로 다른 위치에 배치되어 상기 핀이 결합되는 다수의 다단 회전 핀홀(pin hole)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 간편한 조작만으로도 자전거의 정상 회전과 요동 회전을 선택적으로 변환시킬 수 있으며, 특히 핀과 삼각대 간의 소음 발생 문제와 마모에 따른 내구성 저하 문제를 해소할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 실시예의 설명 중 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 요동장치가 적용된 자전거의 측면도이다.
이 도면을 참조할 때, 본 실시예의 자전거(1)는, 프레임 본체(10)와, 프레임 본체(10)의 앞쪽과 뒤쪽에 마련되어 구름 운동을 수행하는 앞바퀴(11) 및 뒷바퀴(12)와, 안장(13)과, 핸들(14)과, 핸들(14)에 결합되는 레버(15)를 구비한다.
이러한 자전거(1)의 구조에서, 뒷바퀴(12)에는 뒷바퀴(12)의 회전축을 형성하는 허브 회전 휠(18)이 마련되어 있다.
그리고 허브 회전 휠(18)의 내부에는 허브 회전 휠(18)의 센터축보다 일측으로 편심된 위치에 본 실시예의 자전거의 요동장치(20)가 결합되어 있다.
자전거의 요동장치(20)에 의해, 자전거(1) 운전자는 핸들(14)을 잡고 안 장(13)에 앉아 자전거(1)를 운행하는 도중에, 레버(15)의 조작만으로 간단하게 자전거(1)의 정상 회전과 요동 회전을 선택적으로 변환시킬 수 있다. 즉 정상 회전은 뒷바퀴(12)의 센터축과 일치되는 허브 회전 휠(18)의 센터축을 축으로 하여 뒷바퀴(12)의 회전을 도모하는 것이고, 요동 회전은 요동장치(20)의 센터축, 다시 말해 편심 샤프트(22)를 축으로 하여 뒷바퀴(12)의 회전을 도모하는 것이다.
이처럼 본 발명의 경우, 자전거(1)를 운행하는 도중이라도 레버(15)의 조작만으로 간단하게 자전거(1)의 정상 회전과 요동 회전을 선택적으로 변환시킬 수 있기 때문에, 종래보다 우수한 효과를 제공할 수 있다. 또한 아래의 구조와 같이, 본 발명은 간단하고 단순한 구조를 가지기에 설치 및 유지보수가 편리한 이점도 겸한다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 요동장치의 동작을 도시한 도면들이고, 도 4는 도 2의 요부 확대 절개 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 삼각대와 축의 결합 상태 사시도이고, 도 6은 삼각대의 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 요동장치(20)는, 편심캠(21), 삼각대(23), 링(24) 및 핀(25, pin)을 구비한다.
편심캠(21)은, 자전거(1)의 뒷바퀴(12)에 마련되는 허브 회전 휠(18)의 센터축보다 일측으로 편심된 위치에 마련된다. 편심캠(21)은 하나의 어셈블리(assembly) 구조물로 이루어질 수 있다.
이러한 편심캠(21)의 일측에는 자전거 변속 체인 고정 나사부(31)가, 타측에는 자전거 브레이크 드럼 고정 나사부(32)가 연결되어 있다.
삼각대(23)는, 편심캠(21) 내에 결합되며, 자전거(1)에 마련된 레버(15)의 회전 동작에 기초하여 편심 샤프트(22)를 축심으로 이동되는 구성이다. 대략 절두 원추형의 삼각뿔 형상을 이루고 있다.
전술한 바와 같이, 삼각대(23)의 내부에는 축을 형성하는 편심 샤프트(22)가 지나게 된다. 삼각대(23)의 일측에는 와이어 통과공(23a)이 더 형성되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 레버(15)와 연결된 와이어(16)는 와이어 통과공(23a)을 통해 통과될 수 있으며, 도 2 및 도 3과 같은 레버(15)의 조작 시 삼각대(23)가 편심 샤프트(22)를 축심으로 이동될 수 있다.
편심 샤프트(22)에는 삼각대(23)를 원위치로 복귀시키는 복귀스프링(26)이 더 결합되어 있다. 그리고 편심 샤프트(22)의 외측에는 베어링 하우징(27)이 결합되어 있다.
링(24)은, 도 2 및 도 3과 같이, 삼각대(23)가 내부 영역으로 수용될 수 있도록 편심캠(21) 내에서 삼각대(23)에 인접되게 마련된다. 삼각대(23)가 원추형 구조를 가지므로 링(24)의 내주면 역시 약간 경사진 형상을 가질 수 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이의 형상에 제한될 필요는 없다.
핀(25)은, 링(24)에 결합되어 허브 회전 휠(18)과 선택적으로 결합된다. 단부는 도시된 바와 같이, 원형의 볼(ball)로 이루어질 수 있으나 반드시 그러한 것은 아니다.
이러한 핀(25)은 도 2와 같이, 레버(15)의 일방향 동작 시 삼각대(23)가 링(24)의 내주면에 접촉 가압되면 편심 샤프트(22)를 향해 접근되어(하강되어) 허 브 회전 휠(18)과 분리된다. 즉 삼각대(23)가 링(24)의 내주면에 접촉 가압되면서 링(24)을 강제로 하강시키기 때문에 핀(25)은 편심 샤프트(22)를 향해 접근되어(하강되어) 허브 회전 휠(18)과 분리될 수 있다. 이 상태에서는 정상 회전이 수행된다.
하지만, 도 3과 같이, 레버(15)의 타방향 동작 시 삼각대(23)가 링(24)으로부터 분리되면 핀(25)이 편심 샤프트(22)로부터 이격되어(상승되어) 편심캠(21)을 통해 허브 회전 휠(18)과 결합된다. 이 상태에서는 자전거(1)의 요동 회전이 수행된다.
따라서 편심캠(21)에는 핀(25)의 통과를 위한 다수의 통공이 형성되고, 허브 회전 휠(18)에는 핀(25)이 결합되는 적어도 하나의 회전 핀홀(pin hole)이 형성되는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
핀(25)에는 핀(25)이 허브 회전 휠(18) 쪽으로 결합되는 방향으로 탄성바이어스되는 탄성스프링(28)이 더 연결된다. 탄성스프링(28)으로 인해 삼각대(23)가 링(24)으로부터 분리됨과 동시에 핀(25)은 편심 샤프트(22)로부터 이격(상승)될 수 있게 된다.
이러한 구성에 의해, 자전거(1)의 정상 회전을 수행하려면 자전거(1) 운전자가 안장(13)에 앉은 상태에서 핸들(14)을 잡고 레버(15)를 일방향으로 동작시킨다.
그러면, 레버(15)에 연결된 와이어(16)가 삼각대(23)를 편심 샤프트(22)를 축으로 당기게 되고, 이에 따라 삼각대(23)가 링(24)의 내주면에 접촉 가압됨에 따라 핀(25)은 편심 샤프트(22)를 향해 접근되어(하강되어) 허브 회전 휠(18)과 분리 된다. 따라서 자전거(1) 운전자는 정상 회전을 수행할 수 있다.
하지만, 정상 회전 중에 레버(15)를 타방향으로 동작시키면, 복귀스프링(26)의 동작과 더불어 핀(25)이 삼각대(23)가 링(24)으로부터 분리되면서 편심 샤프트(22)로부터 이격되어(상승되어) 편심캠(21)을 통해 허브 회전 휠(18)과 결합되기 때문에, 자전거(1)의 요동 회전이 가능해지게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 간편한 조작만으로도 자전거(1)의 정상 회전과 요동 회전을 선택적으로 변환시킬 수 있으며, 특히 종래에 발생되어 왔던 핀(25)과 삼각대(23) 간의 소음 발생 문제와 마모에 따른 내구성 저하 문제를 해소할 수 있게 된다.
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 자전거의 요동장치에 대한 동작 구조도이고, 도 9는 도 8의 정면 구조도이며, 도 10은 도 9의 배면 구조도이다.
이들 도면을 참조할 때, 본 실시예의 자전거의 요동장치(20')는, 전술한 하나의 편심캠(21) 내에 전술한 삼각대(23,23'), 링(24,24') 및 핀(25,25')이 각각 한 쌍씩 마련된다.
이 경우, 링(24,24') 및 핀(25,25')은 각각 한 쌍씩 마련될 수 있지만, 삼각대(23,23') 만큼은 일체형 구조물일 수도 있다. 즉 절두원추형의 구조물을 상호간 반대 방향으로 결합시켜 일체형으로 삼각대(23,23')를 구현할 수도 있다.
그리고 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 허브 회전 휠(18)의 내면에는 서로 다른 위치에 배치되어 핀(25,25')이 결합되는 다수의 다단 회전 핀홀(pin hole) 이 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 만약 도 7과 같이, 삼각대(23,23')가 오른쪽 화살표 방향으로 동작되어 오른쪽 링(24)의 내주면에 접촉 가압되면, 오른쪽 핀(25)은 하강되어 허브 회전 휠(18)과 분리되는 대신에 왼쪽 핀(25')은 상승되어 도 9에 도시된 1단 내지 3단 회전 핀홀 중 어느 하나에 결합된다. 이와 같은 결합에 기초하여 자전거(1)의 요동 회전이 진행된다.
하지만, 도 8과 같이, 삼각대(23,23')가 왼쪽 화살표 방향으로 동작되어 왼쪽 링(24')의 내주면에 접촉 가압되면, 왼쪽 핀(25')은 하강되어 허브 회전 휠(18)과 분리되는 대신에 오른쪽 핀(25)은 상승되어 도 10에 도시된 4단 내지 5단 회전 핀홀 중 어느 하나에 결합된다. 이와 같은 결합에 기초하여 자전거(1)의 요동 회전이 진행된다.
이와 같이, 편심캠(21) 내에 전술한 삼각대(23,23'), 링(24,24') 및 핀(25,25')을 한 쌍씩 마련한 본 실시예에 따르면, 삼각대(23,23')의 동작 시 핀(25,25')들이 1단에서부터 5단으로 구분된 다수의 회전 핀홀(pin hole)에 선택적으로 결합되면서 각기 서로 다른 형태의 요동 회전을 구현할 수 있어 요동 회전에 따른 운동 효율을 배가시킬 수 있는 이점이 있다.
물론, 본 실시예가 적용되더라도 종래에 발생되어 왔던 핀(25,25')과 삼각대(23,23') 간의 소음 발생 문제와 마모에 따른 내구성 저하 문제를 해소할 수 있음은 당연한 것이다.
이와 같은 구조를 가질 경우, 자전거의 정상 회전과 요동 회전을 보다 효과 적으로 수행할 수 있을 것인데, 이러한 경우, 허브 회전 휠(18)의 내면에는 서로 다른 위치에 배치되어 핀(25,25')이 결합되는 다수의 다단 회전 핀홀(pin hole)이 형성될 수 있다. 다수의 다단 회전 핀홀은 각각, 1단에서부터 5단 핀홀로 구분될 수 있으며, 핀(25,25')들은 이들에 각각 선택적으로 결합되면서 각기 서로 다른 형태의 요동 회전을 구현할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 요동장치가 적용된 자전거의 측면도,
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 요동장치의 동작을 도시한 도면들,
도 4는 도 2의 요부 확대 절개 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 삼각대와 축의 결합 상태 사시도,
도 6은 삼각대의 사시도,
도 7 및 도 8은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 자전거의 요동장치에 대한 동작 구조도,
도 9는 도 8의 정면 구조도,
도 10은 도 9의 배면 구조도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 자전거 12 : 뒷바퀴
15 : 레버 20 : 자전거의 요동장치
21 : 편심캠 22 : 편심 샤프트
23 : 삼각대 24 : 링
25 : 핀 26 : 복귀스프링
27 : 베어링 하우징 28 : 탄성스프링
31 : 자전거 변속 체인 고정 나사부
32 : 자전거 브레이크 드럼 고정 나사부

Claims (7)

  1. 자전거(1)의 뒷바퀴(12)에 마련되는 허브 회전 휠(18)의 센터축보다 일측으로 편심된 위치에 마련되는 편심캠(21);
    상기 편심캠(21) 내에 결합되며, 자전거(1)에 마련된 레버(15)의 회전 동작에 기초하여 편심 샤프트(22)를 축심으로 이동 가능한 삼각대(23);
    상기 삼각대(23)가 내부 영역으로 수용 가능하도록 상기 편심캠(21) 내에서 상기 삼각대(23)에 인접되게 마련되는 링(24); 및
    상기 링(24)에 결합되어 상기 허브 회전 휠(18)과 선택적으로 결합되며, 상기 삼각대(23)가 상기 링(24)의 내주면에 접촉 가압되면 상기 편심 샤프트(22)를 향해 접근되어 상기 허브 회전 휠(18)과 분리되고, 상기 삼각대(23)가 상기 링(24)으로부터 분리되면 상기 편심 샤프트(22)로부터 이격되어 상기 편심캠(21)을 통해 상기 허브 회전 휠(18)과 결합되는 핀(25, pin)을 포함하며,
    상기 삼각대(23), 상기 링(24) 및 상기 핀(25)은 상기 편심캠(21) 내에 한 쌍씩 마련되는 것을 특징으로 하는 자전거의 요동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀(25)에는 상기 핀(25)이 상기 허브 회전 휠(18) 쪽으로 결합되는 방향으로 탄성바이어스되는 탄성스프링(28)이 연결되는 것을 특징으로 하는 자전거의 요동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 편심 샤프트(22)에는 상기 삼각대(23)를 원위치로 복귀시키는 복귀스프링(26)이 결합되는 것을 특징으로 하는 자전거의 요동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 삼각대(23)에는 상기 레버(15)와 연결된 와이어(16)의 통과를 위한 와이어 통과공(23a)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거의 요동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 편심 샤프트(22)의 외측에는 베어링 하우징(27)이 결합되며,
    상기 편심캠(21)의 일측에는 자전거 변속 체인 고정 나사부(31)가 연결되고, 상기 편심캠(21)의 타측에는 자전거 브레이크 드럼 고정 나사부(32)가 연결되는 것을 특징으로 하는 자전거의 요동장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 허브 회전 휠(18)의 내면에는 서로 다른 위치에 배치되어 상기 핀(25)이 결합되는 다수의 다단 회전 핀홀(pin hole)이 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거의 요동장치.
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