KR101160632B1 - 자전거 변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거 변속기에 관한 것으로, 더욱 더 상세하게는 체인으로 구동되는 자전거의 뒷바퀴 허브축에 설치되어, 페달을 한 바퀴 돌려 구동체인기어를 구동시켜 1배속의 회전과 3배속의 회전을 선택에 따라 간편하고 원활하게 변속시키기 위한 것에 관한 것이다.
이를 위해서 본 발명은 자전거의 구동바퀴가 설치된 허브축 상에 설치되어 페달측 구동체인기어로부터 체인을 매체로 체인기어가 설치된 구동바퀴를 3배속으로 회전시키기 위해 내부에 유성기어, 태양기어, 링기어가 조합 설치되는 장치에 있어서,
상기 링기어(61)가 형성된 기어하우징(60)의 외측에는 사방으로 일정한 간격을 유지하는 단턱부(10a)가 형성된 커버(10)가 삽입되고, 상기 커버(10)의 중앙부 일측에는 호형상의 호형장공(11)이 형성되며, 상기 커버(10)의 외측에는 와이어(20)와 스프링로드(24)를 서로 연결하는 연결구(21)가 형성되고, 상기 스프링로드(24)의 상부에는 가이드구(22)가 형성되며, 하부에는 이동편(25)이 형성되고 외부에는 코일스프링(23)이 형성되며, 상기 커버(10)의 내부에는 이동핀(31)이 구비된 이동래치(30)가 구비되고, 상기 이동핀(31)은 상기 커버(10)에 형성된 호형장공(11)에 삽입되어 상기 이동편(25)의 일측에 견고하게 결합되며, 상기 이동래치(30)의 외주연에는 힌지핀(41)에 의해 회전가능하고 코일스프링(42)에 의해 복귀가능한 다수개의 호형고정구(40)가 형성되고, 상기 호형고정구(40)의 말단은 상기 커버(10)의 단턱부(10a)의 말단에 견고하게 고정되게 형성되며, 상기 호형고정구(40)의 외주연에는 일측에 힌지핀(51)에 의해 회전하며 호형스프링(52)에 복귀되는 걸림구(50)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

자전거 변속기{The bicycle an transmission}

본 발명은 자전거 변속기에 관한 것으로, 더욱 더 상세하게는 체인으로 구동되는 자전거의 뒷바퀴 허브축에 설치되어, 페달을 한 바퀴 돌려 구동체인기어를 구동시켜 1배속의 회전과 3배속의 회전을 선택에 따라 간편하고 원활하게 변속시키기 위한 자전거 변속기에 관한 것이다.

일반적으로, 자전거는 교통수단이나 신체단련의 목적으로 많이 사용되고 있으며, 자전거는 바디 프레임으로부터 전륜과 후륜으로 이루어지고, 전륜과 후륜 사이에 페달이 설치되는 크랭크축을 중심으로 체인이 동력전달매체가 되어 후륜에 설치된 구동바퀴를 구동하여 자전거를 주행시키는 것이다.

최근에는 자전거의 주행 장소 및 자전거의 속도를 향상시키기 위해 페달이 설치되는 크랭크축의 일측에 형성되는 스프라켓이나 후륜인 구동바퀴 측에 형성되는 스프라켓의 직경이 달리 설정된 다단의 스프라켓을 설치하여 동력전달매체인 체인의 위치를 변경할 수 있는 변속장치가 적용 설치되어 다양한 속도를 즐길 수 있도록 되어 있다.

상기와 같이 변속장치를 이용한 자전거는, 본 출원인이 선 등록한 대한민국 등록실용신안 제20-0453246호(등록일자: 2011년04월08일)의 주행속도 향상을 위한 자전거용 가속장치로 알려져 있다.

따라서 대한민국 등록실용신안 제20-0453246호에서 본 발명의 자전거 가속 장치는, 자전거의 구동바퀴가 설치된 허브축 상에 설치되어 페달 측 구동체인기어로부터 체인을 매체로 체인기어가 설치된 구동바퀴를 배속으로 회전시키기 위해 내부에 유성기어, 태양기어, 링기어가 조합 설치된 가속장치, 구동바퀴가 설치된 허브축상에 관통되어 허브축의 기어타입의 결합턱에 체결 고정되며, 그 중심선상에 태양기어가 일체로 마련되고, 외경에는 선단부와 중간부에 베어링볼이 설치된 허브부쉬가 설치된다.

상기 허브부쉬의 설치를 기준으로 베어링볼을 수용하는 형태로 허브부쉬의 외경에 구름가능하게 설치되어 기어 하우징 내경에 형성된 볼가이드홈에 설치된다.

기어커버 일측면에는 태양기어와 치합되는 유성기어가 일체로 형성된 고정축으로부터 유성기어가 각각 개별적으로 회전가능하게 설치된다.

한편, 상기 허브축선상으로 부터 관통되면서 허브부쉬의 일측을 수용하는 형태로 기어하우징이 설치된다.

상기 기어하우징은 상기 유성기어가 내접되도록 내경에 링기어가 마련되고, 상기 허브 축을 관통하는 내경에는 기어타입의 결합턱이 배열 형성된 구조이다.

상기 허브축선 상에 마련되어 자전거 차체를 관통 설치하기 위한 기어타입의 결합턱에는 기어커버를 관통하여 허브부쉬 내경에 체결되어 기어하우징에 결합되어 허브너트의 외경에 형성된 수나사와 허브내측과 나사 결합되어 로커에 설치되며,

상기 로커는 상기 기어 하우징에 돌출성형된 결합돌부에 체결되도록 결합돌부가 내경에 형성되고, 원주상에는 상기 기어하우징 측 결합턱에 안내되어 결합되는 결합돌부 및 상기 태양기어가 형성된 허브부쉬의 내경에 안내되는 기어타입의 결합턱이 마련된 구조이다.

상기 로커의 결합돌부는 원주상에 기어형태와 같이 배열 형성된 것으로서, 이와 대응되게 형성된 결합턱 또한 기어의 배열과 같은 형태로 상호 끼워 맞춤식으로 최종적으로 허브축의 기어타입의 결합턱에 체결됨과 동시에, 상기 결합턱에 끼워 맞춤됨으로써, 허브축으로부터 가속장치를 최종적으로 설치할 수 있게 한다.

상기와 같이 가속장치가 설치된 이후 로커상의 고정걸이에 는 자전거 차체의 단부를 관통시킨 다음 너트의 체결로서 자전거의 조립을 완성한다.

상기와 같이 설치된 기어하우징을 수용하도록 단차부를 갖는 중공의 원통형상을 갖는 트랜스미션 몸체가 설치된다.

상기 트랜스미션 몸체은 외측둘레에 각 직경이 다른 체인기어가 다단으로 마련되고, 기어변속에 따라 구동 체인기어로부터 체인의 선택적인 치합으로서 변속시킬 수 있도록 되어 있고, 내경에는 후술하는 기어 커버와 결합 설치되는 구조이다.

로커와 기어하우징 사이 및 기어하우징과 트랜스미션 몸체 내에 개재되는 베어링을 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 고안인 자전거용 가속장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 자전거의 페달을 밞아 페달 측 체인으로서 구동 체인기어를 통해 구동바퀴 측 체인기어를 회전구동하는 통상적인 전진동작에서는 기본적으로 1대 3의 회전비율을 갖는다.

상기와 같은 회전비율은 큰 직경으로 이루어진 구동 체인기어와 작은 직경의 체인기어의 직경 차이에서 일차적으로 발생한다.

페달 측 구동 체인기어 및 구동바퀴 측 체인기어는 이를 연결하고 있는 체인을 매체로 각 기어 이수의 비율에 의해 페달의 1회전에 대해 구동바퀴의 회전을 3회전 할 수 있는 통상의 구동구조이다.

본 고안에 따른 가속장치는 오로지 구동바퀴측 허브축 상에 단독적으로 설치된 것으로 자전거 차체로부터 별도의 연결부재의 설치 없이 간단한 설치가 가능하다.

상기와 같은 회전비율로 동작되어 주행이 이루어지도록 한 통상의 자전거에 있어, 본 발명은 주요 요지는 구동바퀴의 속도를 페달 측 구동 체인기어의 1회전 시 구동바퀴는 3회전을 실시하여 구동바퀴의 회전속도를 적어도 두 배 이상으로 높일 수 있도록 한 것이다.

이는 허브부쉬에 일체로 마련된 태양기어의 기어 이수에 비해 기어커버 측 각 유성기어의 기어 이수를 많게 하여 태양기어의 회전수를 보다 더 높일 수 있는 것이다.

상기 유성기어의 기어이수가 증가됨으로써 이와 치합되는 링기어의 기어 이수는 더욱 많은 수로 증가되며, 결국 하우징 측 링기어로 부터 태양기어의 회전수에 따라 허브축과 직속으로 연결된 태양기어는 페달 측 구동 체인기어의 1회전 시 구동바퀴는 3배의 배속으로 점차 속도를 높일 수 있게 된다.

상기와 같은 구동바퀴의 배속 회전구동은 체인을 통해 구동바퀴 측 체인기어의 회전에서 이루어지고, 페달을 1회전 시킬 때마다 동일하게 들어가는 힘에 의해 자전거의 전진속도를 증강할 수 있게 한다.

상기 구동바퀴의 회전에 있어, 트랜스미션 몸체는 체인기어로서 몸체에 체결된 기어커버와 함께 회전이 이루어지진다.

상기 허브부쉬의 외경에 선단부와 중간부에 설치된 베어링 볼로 인해 허브축에 체결된 허브부쉬 측 태양기어의 회전에 대한 마찰을 줄이게 된다.

통상적으로 각 회전장치 등에 적용 설치되는 유성기어장치는 잘 알려진 바와 같이, 상기 체인기어가 마련된 기어커버의 일측 고정축으로 하여금 각각 자전운동하는 유성기어는 하우징측 링기어로부터 공전되면서 여기서 구가되는 회전력을 허브축과 함께 태양기어의 회전을 배속으로 동력 전달하는 것이며, 이때 태양기어와 동일축상으로 연계된 구동바퀴의 허브축를 빠른 속도로 회전할 수 있게 한다.

결국, 구동바퀴가 설치된 허브축은 일반 속도에 비해 배속으로 회전되어 구동바퀴에 회전력을 제공하여 페달이 1회전 할 때 얻어지는 자전거 구동바퀴의 전진속도는 그만큼 일반자전거에 비해 두 배 이상으로 회전이 빨라지는 효과를 갖는다.

상기와 같이 구동바퀴의 속도를 향상시킬 수 있는 가속장치는 상술한 바와 같이 페달 측의 구동 체인기어와 구동바퀴측 체인기어만으로 체인을 통해 주행하는 일반 자전거 또는 비교적 작은 직경의 바퀴가 설치된 소형 자전거에 적용 설치함으로써, 자전거의 효율적인 주행속도를 높여 이용자에게 속도에 대한 만족감을 제공 할 수 있게 된다.

상기와 같은 속도 향상은 페달을 1회전 시키는데 필요로 하는 동일한 힘에 비해 속도를 두 배 이상으로 향상시키는 만큼 자전거 이용자는 페달을 가볍게 밟아 주행할 수 있는 편리성을 제공하게 된다.

그러나 상기와 같이 3배속의 속력으로 주행을 하게 되면 자전거로 인한 운동효과를 볼 수 없는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 선택에 따라 1배속이나 3배속의 회전력을 얻을 수 있도록 함으로써, 운동을 목적으로 할 경우에는 1배속으로 선택하여 운동의 효과를 더욱 더 높이고, 운동의 효과를 본 다음 마무리 운동을 하거나 여유로운 주행을 원할 경우에는 3배속을 선택하여 보다 더 편안하고 즐거운 주행을 할 수 있게 하기 위한 것에 그 목적이 있다.

자전거의 구동바퀴가 설치된 허브축 상에 설치되어 페달측 구동체인기어로부터 체인을 매체로 체인기어가 설치된 구동바퀴를 3배속으로 회전시키기 위해 내부에 유성기어, 태양기어, 링기어가 조합 설치되는 장치에 있어서,

상기 링기어(61)가 형성된 기어하우징(60)의 외측에는 사방으로 일정한 간격을 유지하는 단턱부(10a)가 형성된 커버(10)가 삽입되고, 상기 커버(10)의 중앙부 일측에는 호형상의 호형장공(11)이 형성되며, 상기 커버(10)의 외측에는 와이어(20)와 스프링로드(24)를 서로 연결하는 연결구(21)가 형성되고, 상기 스프링로드(24)의 상부에는 가이드구(22)가 형성되며, 하부에는 이동편(25)이 형성되고 외부에는 코일스프링(23)이 형성되며, 상기 커버(10)의 내부에는 이동핀(31)이 구비된 이동래치(30)가 구비되고, 상기 이동핀(31)은 상기 커버(10)에 형성된 호형장공(11)에 삽입되어 상기 이동편(25)의 일측에 견고하게 결합되며, 상기 이동래치(30)의 외주연에는 힌지핀(41)에 의해 회전가능하고 코일스프링(42)에 의해 복귀 가능한 다수개의 호형고정구(40)가 형성되고, 상기 호형고정구(40)의 말단은 상기 커버(10)의 단턱부(10a)의 말단에 견고하게 고정되게 형성되며, 상기 호형고정구(40)의 외주연에는 일측에 힌지핀(51)에해 회전하며 호형스프링(52)에 복귀되는 걸림구(50)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명에 의한 자전거 변속기는 선택에 따라 자유롭고 간편하게 1배속이나 3배속의 회전력을 얻을 수 있어 사용자가 자신의 선택에 따라 운동을 즐길 경우에는 1배속의 회전력으로 운동효과를 얻을 수 있고, 또한 운동효과를 얻은 수 적은 하체의 힘으로 1배속의 속력을 느끼면서 편안하고 안전하게 주행을 원할 경우에는 간단한 조작으로 3배속의 회전력을 선택하여 적은 힘으로 즐겨운 라이딩을 할 수 있는 탁월한 효과가 있는 것이다.

도 1의 (가) 및 (나)는 본 발명에 따른 자전거 변속기를 도시한 설치상태도.
도 2a, 2b, 2c는 본 발명에 따른 자전거 변속기의 배속이 1:3에서 1:1의 배속으로 변환되는 상태를 도시한 단면도.
도 2d는 본 발명에 따른 자전거 변속기의 배속이 1:3의 배속을 얻을 수 있는 상태의 단면도.

이하, 본 발명에 따른 자전거 변속기는 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

자전거의 구동바퀴가 설치된 허브축 상에 설치되어 페달측 구동체인기어로부터 체인을 매체로 체인기어가 설치된 구동바퀴를 3배속으로 회전시키기 위해 내부에 유성기어, 태양기어, 링기어가 조합 설치되는 장치에 있어서,

상기 링기어(61)가 형성된 기어하우징(60)의 외측에는 사방으로 일정한 간격을 유지하는 단턱부(10a)가 형성된 커버(10)가 삽입되고, 상기 커버(10)의 중앙부 일측에는 호형상의 호형장공(11)이 형성된다.

상기 커버(10)의 외측에는 와이어(20)와 스프링로드(24)를 서로 연결하는 연결구(21)가 형성되고, 상기 스프링로드(24)의 상부에는 가이드구(22)가 형성되며, 하부에는 이동편(25)이 형성되고 외부에는 코일스프링(23)이 구비된다.

상기 커버(10)의 내부에는 이동핀(31)이 구비된 이동래치(30)가 구비되고, 상기 이동핀(31)은 상기 커버(10)에 형성된 호형장공(11)에 삽입되어 상기 이동편(25)의 일측에 견고하게 결합된다.

상기 이동래치(30)의 외주연에는 힌지핀(41)에 의해 회전가능하고 코일스프링(42)에 의해 복귀 가능한 다수개의 호형고정구(40)가 형성되고, 상기 호형고정구(40)의 말단은 상기 커버(10)의 단턱부(10a)의 말단에 견고하게 고정된다.

상기 호형고정구(40)의 외주연에는 일측에 힌지핀(51)에해 회전하며 호형스프링(52)에 복귀되는 걸림구(50)가 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태는 먼저, 도 1의 (나)에 도시된 바와 같이 와이어(20)가 상부로 당겨지면, 가이드구(22)를 기준으로 연결구(21)와 연결구(21)에 연결된 스프링로드(24)가 상승되고, 스프링로드(24)의 말단부에 고정된 이동편(25)이 이동편(25)의 일측에 견고하게 고정된 이동핀(31)을 이동시키게 된다.

상기와 같이 이동된 이동핀(31)은 도 2a에 도시된 바와 같이 이동래치(30)를 시계반대방향으로 회전시키게 되는 것이다.

상기와 같이 회전된 이동래치(30)의 회전전의 부분에 도 2b에 도시된 바와 같이 공간부(32)가 형성되는 데, 상기의 공간부(32)로 도 2c에 도시된 바와 같이 호형고정구(40)가 삽입되게 되는 것이다.

상기와 같이 공간부(32)에 삽입된 호형고정구(40)의 자리에 도 2d에 도시된 바와 같이 걸림구(50)가 이동되면서 1:3의 배속에서 해제되는 것이다.

물론, 1:3의 배속에서 1:1의 배속으로 전환할 경우에는 상기의 작동상태가 역순이 되어 간편하게 변환이 완료된다.

상기와 같이 변환이 완료될 때, 호형고정구(40)와 걸림구(50)의 일측에는 호형고정구(40)와 걸림구(50)가 자유롭게 회전을 할 수 있도록 힌지핀(41)(51)이 형성되어 있고, 또한 복귀가 가능하도록 하기위한 코일스프링(42)과 호형스프링(52)이 형성되어 간편하게 전환될 수 있게 되어 있는 것이다.

10 : 커버 10a : 단턱부
11 : 호형장공 20 : 와이어
21 : 연결구 22 : 안내구
23, 42 : 코일스프링 24 : 스프링안내축
25 : 이동편 30 : 이동래치
31 : 이동핀 32 : 공간부
40 : 호형고정구 41, 51 : 힌지핀
50 : 걸림구 52 : 호형스프링
60 : 기어하우징 61 : 링기어
70 : 구동체인기어

Claims (1)

1. 자전거의 구동바퀴가 설치된 허브축 상에 설치되어 페달측 구동체인기어로부터 체인을 매체로 체인기어가 설치된 구동바퀴를 3배속으로 회전시키기 위해 내부에 유성기어, 태양기어, 링기어가 조합 설치되는 장치에 있어서,
   상기 링기어(61)가 형성된 기어하우징(60)의 외측에는 사방으로 일정한 간격을 유지하는 단턱부(10a)가 형성된 커버(10)가 삽입되고, 상기 커버(10)의 중앙부 일측에는 호형상의 호형장공(11)이 형성되며,
   상기 커버(10)의 외측에는 와이어(20)와 스프링로드(24)를 서로 연결하는 연결구(21)가 형성되고, 상기 스프링로드(24)의 상부에는 가이드구(22)가 형성되며, 하부에는 이동편(25)이 형성되고 외부에는 코일스프링(23)이 형성되며,
   상기 커버(10)의 내부에는 이동핀(31)이 구비된 이동래치(30)가 구비되고, 상기 이동핀(31)은 상기 커버(10)에 형성된 호형장공(11)에 삽입되어 상기 이동편(25)의 일측에 견고하게 결합되며,
   상기 이동래치(30)의 외주연에는 힌지핀(41)에 의해 회전가능하고 코일스프링(42)에 의해 복귀가능한 다수개의 호형고정구(40)가 형성되고, 상기 호형고정구(40)의 말단은 상기 커버(10)의 단턱부(10a)의 말단에 견고하게 고정되게 형성되며,
   상기 호형고정구(40)의 외주연에는 일측에 힌지핀(51)에 의해 회전하며 호형스프링(52)에 복귀되는 걸림구(50)가 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 변속기.

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