KR101172345B1

KR101172345B1 - 자전거용 무단 변속장치

Info

Publication number: KR101172345B1
Application number: KR1020120059364A
Authority: KR
Inventors: 한휴
Original assignee: 한휴
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-08-14
Also published as: WO2013180397A1

Abstract

본 발명은 자전거용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자전거 후륜의 중심축에 장착되며, 중심축에서 일정간격 이격되어 방사형으로 복수개의 제 1 가이드레일이 형성되는 제 1 회전 플레이트와, 상기 제 1 회전 플레이트와 대응되는 형상으로 상기 제 1 회전 플레이트와 일정간격 이격되어 상기 자전거 후륜의 중심축에 장착되며, 상기 제 1 가이드레일과 대응되는 위치에 연속된 톱니형상의 요철부가 형성되는 제 2 가이드레일을 포함하는 제 2 회전 플레이트와, 상기 제 1 회전 플레이트와 상기 제 2 회전 플레이트 사이에 위치하며 자전거 구동체인이 물리는 기어편과, 상기 기어편과 일체로 결합되고 상기 제 1,2 가이드레일상을 전후진하는 이동몸체부와, 상기 제 2 가이드 레일상에 위치하며 상기 이동몸체부의 일측에 회동가능하도록 결합되어 상기 요철부에 걸림 또는 걸림해제되는 회동걸림부를 포함하는 복수개의 기어변속용 이동부와, 일측이 상기 후륜의 중심축에 결합되는 스테이 프레임과, 상기 스테이 프레임상에 결합되어, 상기 후륜과 일체로 회전되는 기어변속용 이동부의 일측면이 차례로 접촉되면서 상기 기어변속용 이동부가 상기 가이드레일상에 전후진 슬라이딩되는 기어변속용 가이드부와, 일측이 상기 기어변속용 가이드부에 결합되고 타측이 자전거 핸들에 결합되어 사용자의 조작에 의해 상기 기어변속용 가이드부가 상기 스테이 프레임상에 전후진구동되도록 하는 와이어 조작부를 포함하여 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 다단기어 방식이 아닌 무단변속으로 구동체인이 기어에서 이탈되지 않고 점차적으로 변속이 이루어져 진동과 떨림이 발생되지 않아 주행성능 및 승차감이 뛰어난 효과가 있다.
또한, 가이드 레일에 형성된 요철의 개수를 더 많이 형성하는 것으로 종래의 변속장치보다 정밀한 변속을 구현할 수 있어 구조가 매우 간단하면서도 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 일반 다단기어 방식의 자전거에 변속장치만 교체하여 사용할 수 있어, 사용의 폭이 넓은 효과가 있다.
또한, 자전거의 전진구동뿐만 아니라 후진과정에서도 정밀한 기어변속이 가능한 효과를 가진다.

Description

자전거용 무단 변속장치{Auto Trans Device For Bicycle}

본 발명은 자전거용 무단 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 후륜과 일체로 회전되는 회전 플레이트에 방사형의 가이드 레일을 형성하고, 구동체인이 맞물리는 기어변속용 이동몸체를 가이드 레일상에 결합시켜 기어변속용 이동몸체가 가이드 레일상을 이동하면서 변속이 이루어지는 자전거용 무단 변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거의 변속 장치는 두 축의 한쪽에서 다른 쪽으로 회전력을 전달할 때, 두 축 사이의 각속도(角速度)를 일정 범위 내에서 변경하는 것을 목적으로 한다.

이러한 변속 장치는 변속원리에 따라 기계적, 유체적, 전기적인 것 등이 있고, 변속 때 각속도의 변화를 단계적으로 변화시키는지 연속적으로 변화시키는지에 따라 단계 변속 장치, 무단 변속 장치로 구분한다. 단계 변속 장치로는 단차(段車)를 사용한 벨트전동, 미끄럼 기어, 클러치, 미끄럼 키 등이 있고, 무단 변속 장치로는 마찰전동 장치, 감기 전동 장치 등이 있다.

전술된 변속 장치는 주로 자동차용으로 사용되고 있으며, 자전거용 변속 장치는 통상 오르막길 또는 평탄한 길에서 속도를 조절하기 위해 18단, 24단 등의 다단기어 형태로 구성된다.

도 1은 종래 기술에 의해 다단기어 형태의 변속 장치를 갖는 자전거를 설명하기 위한 측면도이다.

도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 자전거용 변속 장치는 페달(100)과 중심부가 고정된 구동 기어부(200), 자전거 후륜(500)과 결합된 종동 기어부(300), 동력전달용 구동 체인(400)을 포함하여 구성되었다.

이같은 구성에 의하면, 사용자에 의해 자전거의 페달(100)이 회전하면 페달(100)과 결합된 구동 기어부(200)가 일방향으로 회전한다. 이때, 구동 기어부(200)에 맞물려 있는 구동 체인(400)에 의해 동력이 전달되면서 자전거 후륜(500)의 허브에 결합된 종동 기어부(300)가 회전하여 자전거의 후륜(500)이 회전하게 된다.

여기서, 상기 구동 기어부(200) 및 종동 기어부(300)는 자전거의 속도 조절을 위해 직경이 다른 여러 개의 기어(스프로켓)로 다단 구성되어 있다. 따라서, 자전거의 속도를 빠르게 하고자 할 경우에는, 중계 와이어(미도시됨)에 의해 구동 체인(400)을 움직여 구동 기어부(200)의 직경이 큰 기어에 물리고 종동 기어부(300)에서는 직경이 작은 기어에 물리면 된다. 이같은 상태에서는 구동 기어부(200) 및 페달(100)의 회전수에 대한 종동 기어부(300) 및 자전거 후륜(500)의 회전수가 증가하면서 빠른 속도를 내는 데 적당하다.

반대로, 오르막길과 같이 많은 힘이 요구되는 상황에서는 구동 체인(400)을 구동 기어부(200)의 직경이 작은 기어에 물리고 종동 기어부(300)에서는 직경이 큰 기어에 물리면 된다. 이같은 상태에서는 구동 기어부(200) 및 페달(100)의 회전수에 대한 종동 기어부(300) 및 후륜(500)의 회전수가 감소하면서 속도는 줄어들지만 보다 적은 힘으로 자전거를 운행하기 적당하다.

그러나 종래 기술에 의한 자전거용 변속 장치는 변속시 구동 체인(400)이 다단 기어들을 타고 이동하면서 쉽게 이탈되는 문제점이 있었다.

또한, 변속시 자전거 페달(100)과 후륜(500) 간에 동력전달이 이루어지지 않는 상태로 시간이 지연되고, 구동 체인(400)의 기어간 이동으로 인한 진동과 떨림이 발생하는 등 주행성능 및 승차감 저하를 야기하였다.

또한, 종래의 변속 장치는 보다 정밀한 변속을 구현하기 위해서는 구동 기어부(200)와 종동 기어부(300)에 보다 많은 단의 기어들을 구비해야 하는 관계로 구성이 복잡해지고 자전거 전체 무게가 상당히 증가하는 문제도 야기되었다.

따라서, 이러한 종래 다단기어 형태의 변속장치의 불합리한 점을 극복하고 구동 체인이 기어에서 쉽게 이탈되지 않고 변속과정에서 동력전달이 지연되지 않고 승차감이 뛰어난 변속장치에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속시 체인이 기어에서 쉽게 이탈되지 않으며, 변속 과정 중에 동력이 단절되지 않고, 기어변속 과정에서 승차감이 우수한 무단 변속장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 자전거 후륜의 중심축에 장착되며, 중심축에서 일정간격 이격되어 방사형으로 복수개의 제 1 가이드레일이 형성되는 제 1 회전 플레이트와, 상기 제 1 회전 플레이트와 대응되는 형상으로 상기 제 1 회전 플레이트와 일정간격 이격되어 상기 자전거 후륜의 중심축에 장착되며, 상기 제 1 가이드레일과 대응되는 위치에 연속된 톱니형상의 요철부가 형성되는 제 2 가이드레일을 포함하는 제 2 회전 플레이트와, 상기 제 1 회전 플레이트와 상기 제 2 회전 플레이트 사이에 위치하며 자전거 구동체인이 물리는 기어편과, 상기 기어편과 일체로 결합되고 상기 제 1,2 가이드레일상을 전후진하는 이동몸체부와, 상기 제 2 가이드 레일상에 위치하며 상기 이동몸체부의 일측에 회동가능하도록 결합되어 상기 요철부에 걸림 또는 걸림해제되는 회동걸림부를 포함하는 복수개의 기어변속용 이동부와, 일측이 상기 후륜의 중심축에 결합되는 스테이 프레임과, 상기 스테이 프레임상에 결합되어, 상기 후륜과 일체로 회전되는 기어변속용 이동부의 일측면이 차례로 접촉되면서 상기 기어변속용 이동부가 상기 가이드레일상에 전후진 슬라이딩되는 기어변속용 가이드부와, 일측이 상기 기어변속용 가이드부에 결합되고 타측이 자전거 핸들에 결합되어 사용자의 조작에 의해 상기 기어변속용 가이드부가 상기 스테이 프레임상에 전후진구동되도록 하는 와이어 조작부를 포함하여 제공된다.

여기서 상기 기어변속용 이동부는 내측에 상기 기어편이 고정결합되어 상기 제 1 가이드 레일상을 이동하는 이동몸체와, 상기 이동몸체와 고정결합되며, 상기 기어변속용 가이드부에 접촉되어 슬라이딩 이동되는 경사진 슬라이딩면을 포함하는 접촉몸체와, 상기 이동몸체와 상기 접촉몸체간 상기 접촉몸체의 일측에 회동가능하도록 결합되며, 상기 기어변속용 가이드부에 접촉되어 회동되는 회동날개부재와, 상기 제 2 가이드 레일상에 위치하며 상기 회동날개부재에 고정결합되어 상기 회동날개부재와 일체로 회동되어 상기 요철부에 걸림 또는 걸림해제되는 걸림부재를 포함하여 제공된다.

아울러, 상기 제 2 가이드 레일은 상호 대향되는 요부와 철부가 연속적으로 형성된다.

또한, 상기 이동몸체와 상기 접촉몸체 사이에 결합되어 상기 제 2 가이드 레일상을 이동하면서 상기 요부에서는 탄성변형되며, 상기 철부에서는 다시 탄성복원되어 상기 제 2 가이드 레일상에 지지되는 탄성지지부재가 더 포함되어 제공된다.

아울러, 상기 기어변속용 가이드부는 상기 스테이 프레임에 고정결합되고 길이방향을 따라 복수개의 안착홈이 형성되는 결합부와, 상기 결합부의 내측에 수용되며 일측에 상기 안착홈에 탄성적으로 삽입되는 안착돌기가 형성되어 상기 결합부의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동하는 이동바와, 상기 이동바의 양측에 경사지도록 결합되어 상기 자전거 후륜과 일체로 회동되는 접촉몸체의 슬라이딩면 또는 상기 회동날개부재의 일측면이 차례로 접하는 접촉부재를 포함하여 제공된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 다단기어 방식이 아닌 무단변속으로 구동체인이 기어에서 이탈되지 않고 점차적으로 변속이 이루어져 진동과 떨림이 발생되지 않아 주행성능 및 승차감이 뛰어난 효과가 있다.

또한, 가이드 레일에 형성된 요철의 개수를 더 많이 형성하는 것으로 종래의 변속장치보다 정밀한 변속을 구현할 수 있어 구조가 매우 간단하면서도 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 일반 다단기어 방식의 자전거에 변속장치만 교체하여 사용할 수 있어, 사용의 폭이 넓은 효과가 있다.

또한, 자전거의 전진구동뿐만 아니라 후진과정에서도 정밀한 기어변속이 가능한 효과를 가진다.

도 1은 종래 기술에 의해 다단기어 형태의 변속 장치를 갖는 자전거를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2은 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치가 설치된 상태의 자전거 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치의 전면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치의 후면 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 기어변속용 이동부의 전면 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 기어변속용 이동부의 후면 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치의 횡단면 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 기어변속용 이동부의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 기어변속용 가이드부가 스테이 프레임상에 결합된 상태의 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 기어변속용 가이드부의 분해 사시도이다.
도 11에서 도 13은 본 발명에 따른 무단 변속장치가 저속에서 고속으로 변속되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 14에서 도 16은 본 발명에 따른 무단 변속장치가 고속에서 저속으로 변속되는 과정을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치가 설치된 상태의 자전거 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치의 전면 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치의 후면 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 기어변속용 이동부의 전면 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 기어변속용 이동부의 후면 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치의 횡단면 구조를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 기어변속용 이동부의 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치는 자전거 후륜(500)의 중심축에 장착되는 제 1 회전 플레이트(10)와, 제 1 회전 플레이트(10)와 일정간격 이격되어 후륜(500) 중심축에 장착되는 제 2 회전 플레이트(20)와, 자전거 구동체인(400)이 체결되며 제 1,2 회전 플레이트에 방사형으로 복수개 형성된 제 1,2 가이드 레일(11,21)상을 이동하여 후륜(500) 중심축으로부터 구동체인(400)의 회전반경이 변경되도록 하는 이동몸체부(32) 및 회동걸림부(33)를 포함하는 복수개의 기어변속용 이동부(30)와, 일측이 후륜(500)의 중심축에 결합되는 스테이 프레임(600)과, 스테이 프레임(600)상에 결합되어 후륜(500)과 일체로 회전되는 기어변속용 이동부(30)가 차례로 접촉되면서 기어변속용 이동부(30)가 가이드레일상에 전후진 이동되도록 하는 기어변속용 가이드부(40) 및 기어변속용 가이드부(40)를 스테이 프레임(600)상에서 전후진 구동되도록하는 와이어 조작부(50)를 포함하여 구성된다.

제 1 회전 플레이트(10)는 원판형상으로 원판의 중심축이 후륜(500) 중심축에 고정결합되어 후륜(500)과 일체로 회전되며, 제 1 회전 플레이트(10)의 중심축에서 일정간격 이격되어 방사형으로 절개된 복수개의 제 1 가이드 레일(11)이 형성된다. 여기서 복수개의 제 1 가이드 레일(11)은 후륜(500)의 중심축으로부터 동일한 각도로 형성됨이 바람직하다.

제 2 회전 플레이트(20)는 제 1 회전 플레이트(10)와 동일한 형상으로 제 1 회전 플레이트(10)와 일정간격 이격되어 후륜(500) 중심축에 고정결합되며, 복수개의 제 1 가이드 레일(11)과 대응되는 위치에 방사형으로 절개된 제 2 가이드 레일(21)이 형성된다.

제 2 가이드 레일(21)에는 연속된 톱니형상의 요철부(22)가 형성되며, 요철부(22)는 상호 대향되는 요부(22a)와 철부(22b)로 이루어져 요부(22a)에서는 절개된 폭이 좁으며, 철부(22b)에서는 절개된 폭이 넓어지도록 형성된다.

기어변속용 이동부(30)는 제 1 회전 플레이트(10)와 제 2 회전 플레이트(20) 사이에 위치하여 자전거 구동체인(400)이 맞물리는 기어편(31)과, 내측에 기어편(31)이 고정결합되어 제 1 가이드 레일(11)상을 이동하는 이동몸체(32a)와, 일부분이 이동몸체(32a)의 일측에 결합되어 제 2 가이드 레일(21)상을 이동하며 일측면이 기어변속용 가이드부(40)에 접촉되는 경사진 슬라이딩면(32d)을 가지는 접촉몸체(32b)와, 접촉몸체(32b) 내측면에 회동가능하도록 결합되며 기어변속용 가이드부(40)에 접촉되어 회동되는 회동날개부재(33a)와, 제 2 가이드 레일(21)상에 위치하며 회동날개부재(33a)에 고정결합되며, 회동날개부재(33a)와 일체로 회동되어 요철부(22)에 걸림 또는 걸림해제되는 걸림부재(33b)를 포함하는 회동걸림부(33)로 구성된다.

기어편(31)은 일반적인 자전거 기어의 중심축을 기준으로 일정간격 등분된 형상으로서 자전거 구동체인(400)에 맞물리기 위한 요철이 형성되어 있다. 그리고 기어변속용 이동부(30)가 후륜(500) 중심축측 제 1,2 가이드 레일(11,21) 말단부에 위치하였을 때에 각 기어편(31)은 외측으로 연속된 원형으로 이루어짐이 바람직하다.

그리고 이동몸체(32a)의 일측은 제 1 가이드 레일(11)의 절개된 폭과 대응되는 크기로 이루어져 제 1 가이드 레일(11)의 상하부에 밀착되면서 슬라이딩 이동된다. 이때에 이동몸체(32a)가 제 1 가이드 레일(11)상에서 이탈되지 않도록 제 1 가이드 레일(11)의 절개된 폭보다 더 큰 길이를 가지는 고정편(38)을 이동몸체(32a)에 결합시킬 수도 있다.

접촉몸체(32b)의 일측에는 제 2 가이드 레일(21)상을 관통하여 이동몸체(32a)와 결합되는 돌출부(32c)가 형성된다.

그리고 도면에서와 같이 접촉몸체(32b)는 8각형 형상으로 측면으로 경사진 4개의 슬라이딩면(32d)이 형성됨이 바람직하다.

아울러 접촉몸체(32b)의 내측에 결합되는 회동날개부재(33a)와 걸림부재(33b)는 접촉몸체(32b)에서 이동몸체(32a)까지 일직선상으로 연장되는 하나의 결합공(36)에 회전축(37)을 삽입시켜 일체로 결합됨이 바람직하다.

회동날개부재(33a)는 반원형상으로 접촉몸체(32b)의 일측면에 상하 2 개로 접촉몸체(32b) 내측에서 외측으로 일정부분 돌출되어, 돌출된 원호면이 기어변속용 가이드부(40)에 접하도록 접촉몸체(32b)에 결합된다. 그리하여 기어변속용 가이드부(40)에는 접촉몸체(32b) 외측으로 돌출된 회동날개부재(33a)의 원호면이 먼저 접하며, 그 다음에 접촉몸체(32b)의 슬라이딩면(32d)에 접하게 된다.

걸림부재(33b)는 회동날개부재(33a)와 같이 상하 2개로 회동날개부재(33a)측으로 연장된 턱(33c)이 형성되어 회동날개부재(33a)가 회동되면 걸림부재(33b)의 턱(33c)부분이 회동날개부재(33a)에 맞물려 같이 회전된다.

그리고 걸림부재(33b)가 결합되는 회전축을 중심으로 톱니(33d)가 형성되고, 상,하측에 위치하는 걸림부재(33b)의 톱니(33d)가 상호 맞물려서 동시에 회전되도록 한다.

더욱 자세히 설명하자면, 상,하부에 위치하는 회동날개부재(33a)중 어느 하나의 회동날개부재(33a)가 기어변속용 가이드부(40)에 접하게 되면 회동날개부재(33a)가 회동되면서 상,하부에 위치하는 걸림부재(33b)가 톱니(33d)에 의해 벌어진 각도가 좁혀지며 기어변속용 가이드부(40)에서 밀착해제되면, 다시 회동날개부재(33a)가 반대방향으로 회동되면서 상,하부에 위치하는 걸림부재(33b)의 벌어진 각도가 원상태로 복원된다. 그리하여 상,하측에 위치하는 걸림부재(33b)가 제 2 가이드 레일(21)상의 요부(22a)와 철부(22b)를 이동되면서 걸림 또는 걸림해제된다.

또한, 회동날개부재(33a)는 접촉몸체(32b)와 연결된 탄성부재(33e)의 반발력에 의해 반대방향으로 회동될 수 있으며, 도면에서와 같이 상,하부에 위치하는 걸림부재(33b) 사이에 결합된 탄성부재(33e)에 의해 원상태로 복원될 수 있다.

그리고 이동몸체(32a)와 접촉몸체(32b) 사이에는 복수개의 고정핀(35)이 결합되며, 이러한 고정핀(35)의 내측에는 원통형상의 탄성체가 수용되어 제 2 가이드 레일(21)상을 이동하면서 가이드 레일의 요부(22a)의 좁은 공간을 통과하기 위해 탄성변형되며, 철부(22b)에서는 다시 탄성복원되어 제 2 가이드 레일(21)상에 이동몸체(32a)가 요철부(22b)(22)의 유격에 의해 좌우로 요동되지 않도록 지지하는 탄성지지부재(34)가 더 포함된다.

도 9는 본 발명에 따른 기어변속용 가이드부(40)가 스테이 프레임(600)상에 결합된 상태의 사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 기어변속용 가이드부(40)의 분해 사시도이다.

도면을 참조하면 기어변속용 가이드부(40)는 후륜(500)측 스테이 프레임(600)상에 고정결합되는 결합부(41)와, 결합부(41) 내측에 수용되어 결합부(41)의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동되는 이동바(42)와, 이동바(42)의 양측에 경사지도록 결합되어 접촉몸체(32b)의 슬라이딩면(32d) 또는 회동날개부재(33a)의 일측면이 접하는 접촉부재(43)를 포함한다.

결합부(41)는 제 1,2 가이드 레일(11,21)이 위치한 스테이 프레임(600)상에 고정결합됨이 바람직하며, 결합부(41)에는 길이방향을 따라 복수개의 안착홈(41a)이 형성되고 내측에 이동바(42)를 수용할 수 있는 수용부가 형성된다. 그리고 안착홈(41a)의 간격은 제 2 가이드 레일(21)에 형성된 요철의 간격과 대응되는 간격으로 형성된다.

이동바(42)는 수용부에 수용되어 슬라이딩 이동하며, 이동바(42)의 일측에는 안착홈(41a)에 탄성적으로 삽입되는 안착돌기(42a)가 형성된다.

이러한 안착돌기(42a)는 이동바(42)에 가해지는 외력에 의해 탄성변형되어 안착홈(41a)에서 이탈되어 이동방향의 바로 옆에 위치되는 안착홈(41a)에 다시 삽입된다. 이때에 외력이 지속적으로 작용되면 안착돌기(42a)는 다음번의 안착홈(41a)으로 재차 이동된다.

접촉부재(43)는 접촉몸체(32b)에 형성된 슬라이딩면(32d)과 대응되는 경사면을 가지고 경사진 두 개의 바가 연결된 '<' 형상으로 후륜(500) 중심축에 근접한 제 1 접촉부재(43a)와 반대측의 제 2 접촉부재(43b)로 이루어진다.

아울러 제 1 접촉부재(43a)에 접하는 접촉몸체(32b)의 회전반경이 제 2 접촉부재(43b)에 접하는 접촉몸체(32b)의 회전반경보다 작아서 제 1 접촉부재(43a)의 벌어진 각도가 제 2 접촉부재(43b)의 벌어진 각도보다 더 작아지도록 형성됨이 바람직하다.

그리고 제 2 접촉부재(43b)에는 와이어(51)가 결합되고, 와이어(51)는 자전거 핸들(700)과 연결되어 사용자의 조작에 의해 와이어(51)를 당겨 이동바(42)가 길이방향을 따라 이동되도록 외력을 제공한다.

또한, 제 1 접촉부재(43a)와 후륜(500) 중심축에 근접한 스테이 프레임(600)에 탄성부재(52)를 결합시켜 제 1 접촉부재(43a)를 당기는 탄성력과 제 2 접촉부재(43b)를 당기는 와이어(51)의 외력에 의해 안착돌기(42a)가 안착홈(41a)에서 쉽게 이탈되지 않도록 한다.

아래에서는 본 발명에 따른 자전거용 무단 변속장치의 작동관계에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 11에서 도 13은 본 발명에 따른 무단 변속장치가 저속에서 고속으로 변속되는 과정을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 사용자가 자전거 운행중에 저속에서 고속으로 변속하고자 할 경우, 사용자가 먼저 핸들(700)을 조작하여 와이어(51)가 구동되면서 제 2 접촉부재(43b)에 외력이 작용되고, 이동바(42)가 후륜(500) 회전축 방향으로 슬라이딩 이동되면서 안착돌기(42a)가 기존에 고정되어 있던 안착홈(41a)에서 이탈되어 바로 옆의 안착홈(41a)에 다시 삽입고정된다.

그리고 후륜(500)이 회전되면서 순차적으로 기어변속용 이동부(30)가 제 2 접촉부재(43b)에 접하면서 가이드 레일을 따라 후륜(500) 중심축 방향으로 이동된다.

더욱 자세히 설명하자면, 이동바(42)가 이동된 상태에서 도 11에서와 같이 먼저 회동날개부재(33a)가 제 2 접촉부재(43b)에 접하면서 회동되고, 이에 따라 걸림부재(33b)의 벌어진 각도가 좁아지면서 제 2 가이드 레일(21)상에서 걸림해제된다. 그런 다음 접촉몸체(32b)의 슬라이딩면(32d)이 제 2 접촉부재(43b)에 슬라이딩되면서 기어변속용 이동부(30)가 가이드 레일상에서 후륜(500) 중심축 방향으로 이동된다.

그리고 도 12에서와 같이 걸림부재(33b)가 요부(22a)를 통과하고 탄성지지부재(34)가 그 다음에 위치한 요부(22a)에 걸려 탄성변형된다.

그런 다음 도 13과 같이 탄성지지부재(34)가 요부(22a)를 지나 복원되어 제 2 가이드 레일(21)상에 지지되며, 걸림부재(33b)도 탄성부재(33e)에 의해 기존의 벌어진 각도로 복원되어 제 2 가이드 레일(21)면에 접하면서 고정된다.

그리고 후륜(500)의 회전에 의해 다음 차례의 기어변속용 이동부(30)가 상기와 같이 후륜(500) 중심축 방향으로 이동되어 기어편(31)에 물려지는 구동체인(400)의 회전반경이 점차적으로 작아지게 되어 고속으로 변속된다.

여기서 제 2 접촉부재(43b)에 접하게 되는 기어변속용 이동부(30)는 기어편(31)에 구동체인(400)이 물려진 상태가 아니어서 회전력에 의한 구동체인(400)의 외력이 기어편(31)에 전혀 작용되지 않아 기어변속용 이동부(30)가 용이하게 이동하게 된다.

도 14에서 도 16은 본 발명에 따른 무단 변속장치가 고속에서 저속으로 변속되는 과정을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 사용자가 자전거 운행중에 고속에서 저속으로 변속하고자 할 경우, 상기의 고속변속 과정과는 반대로 와이어(51)가 구동되면서 제 2 접촉부재(43b)에 외력이 작용되어 이동바(42)가 슬라이딩 이동되면서 안착돌기(42a)가 기존에 고정되어 있던 안찬홈(41a)에서 이탈되어 후륜(500) 중심축에서 멀어지는 방향의 안착홈(41a)에 삽입고정된다. 그리고 후륜(500)이 회전되면서 순차적으로 기어변속용 이동부(30)가 제 2 접촉부재(43b)에 접하면서 후륜(500) 중심축에서 멀어지는 방향으로 이동된다.

더욱 자세히 설명하자면, 이동바(42)가 이동된 상태에서 도 14에서와 같이 접촉몸체(32b)의 슬라이딩면(32d)이 제 1 접촉부재(43a)에 슬라이딩되면서 기어변속용 이동부(30)가 가이드 레일상에서 후륜(500) 중심축에서 멀어지는 방향으로 이동된다.

그리고 도 15에서와 같이 걸림부재(33b)가 요부(22a)면에 접히면서 통과되고 탄성지지부재(34)가 그 다음에 위치한 요부(22a)에 걸려 탄성변형된다.

그런 다음 도 16과 같이 탄성지지부재(34)가 요부(22a)를 지나 복원되어 제 2 가이드 레일(21)상에 지지되며, 걸림부재(33b)도 탄성부재(33e)에 의해 기존의 벌어진 각도로 복원되어 제 2 가이드 레일(21)면에 접하면서 고정된다.

그리고 후륜(500)의 회전에 의해 다음 차례의 기어변속용 이동부(30)가 상기와 같이 후륜(500) 중심축에서 멀어지는 방향으로 이동되고, 기어편(31)에 물려지는 구동체인(400)의 회전반경이 점차적으로 커지게 되어 저속으로 변속된다.

상기한 도 11 ~도 16은 자전거가 전진구동에 따른 변속과정을 설명하였으나, 이러한 변속은 제 1,2 접촉부재(43a,43b)가 '<' 형상으로 이루어져 접촉몸체(32b)가 전진구동에서는 접촉부재의 상부측에 접촉되고, 후진구동에서는 하부측에 접촉되어 전진구동뿐만 아니라, 자전거 후진과정에서도 상기와 같이 전진구동에서의 기어변속 과정과 동일한 방법으로 기어변속이 가능한 장점을 가진다.

또한, 정밀한 기어변속을 위해 가이드 레일에 요철의 개수를 더 많이 형성하여 더욱 세분화된 변속을 구현할 수 있으며, 일반 다단기어 변속방식의 자전거에 변속장치만 교체하여 사용할 수 있으므로 그 사용의 폭이 매우 넓다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 제 1 회전 플레이트 11 : 제 1 가이드 레일
20 : 제 2 회전 플레이트 21 : 제 2 가이드 레일
22 : 요철부 22a : 요부
22b : 철부 30 : 기어변속용 이동부
31 : 기어편 32 : 이동몸체부
32a : 이동몸체 32b : 접촉몸체
32c : 돌출부 32d : 슬라이딩면
33 : 회동걸림부 33a : 회동날개부재
33b : 걸림부재 33c : 턱
33d : 톱니 33e : 탄성부재
34 : 탄성지지부재 35 : 고정핀
36 : 결합공 37 : 회전축
40 : 기어변속용 가이드부 41 : 결합부
41a : 안착홈 42 : 이동바
42a : 안착돌기 43 : 접촉부재
43a : 제 1 접촉부재 43b : 제 2 접촉부재
50 : 와이어 조작부 51 : 와이어
52 : 탄성부재

Claims

자전거 후륜의 중심축에 장착되며, 중심축에서 일정간격 이격되어 방사형으로 복수개의 제 1 가이드 레일이 형성되는 제 1 회전 플레이트와;
상기 제 1 회전 플레이트와 대응되는 형상으로 상기 제 1 회전 플레이트와 일정간격 이격되어 상기 자전거 후륜의 중심축에 장착되며, 상기 제 1 가이드레일과 대응되는 위치에 연속된 톱니형상의 요철부가 형성되는 제 2 가이드 레일을 포함하는 제 2 회전 플레이트와;
상기 제 1 회전 플레이트와 상기 제 2 회전 플레이트 사이에 위치하며 자전거 구동체인이 물리는 기어편과, 상기 기어편과 일체로 결합되고 상기 제 1,2 가이드레일상을 전후진하는 이동몸체부와, 상기 제 2 가이드 레일상에 위치하며 상기 이동몸체부의 일측에 회동가능하도록 결합되어 상기 요철부에 걸림 또는 걸림해제되는 회동걸림부를 포함하는 복수개의 기어변속용 이동부와;
일측이 상기 후륜의 중심축에 결합되는 스테이 프레임과;
상기 스테이 프레임상에 결합되어 상기 후륜과 일체로 회전되는 기어변속용 이동부의 일측면이 차례로 접촉되면서 상기 기어변속용 이동부가 상기 가이드레일상에 전후진 슬라이딩되는 기어변속용 가이드부와;
일측이 상기 기어변속용 가이드부에 결합되고 타측이 자전거 핸들에 결합되어 사용자의 조작에 의해 상기 기어변속용 가이드부가 상기 스테이 프레임상에 전후진구동되도록 하는 와이어 조작부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 무단 변속장치.
제 1항에 있어서,
상기 기어변속용 이동부는
내측에 상기 기어편이 고정결합되어 상기 제 1 가이드 레일상을 이동하는 이동몸체와,
상기 이동몸체와 고정결합되며, 상기 기어변속용 가이드부에 접촉되어 슬라이딩 이동되는 경사진 슬라이딩면을 포함하는 접촉몸체와,
상기 이동몸체와 상기 접촉몸체간 상기 접촉몸체의 일측에 회동가능하도록 결합되며, 상기 기어변속용 가이드부에 접촉되어 회동되는 회동날개부재와,
상기 제 2 가이드 레일상에 위치하며 상기 회동날개부재에 고정결합되어 상기 회동날개부재와 일체로 회동되어 상기 요철부에 걸림 또는 걸림해제되는 걸림부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 무단 변속장치.
제 2항에 있어서,
상기 제 2 가이드 레일은 상호 대향되는 요부와 철부가 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거용 무단 변속장치.
제 3항에 있어서,
상기 이동몸체와 상기 접촉몸체 사이에 결합되어 상기 제 2 가이드 레일상을 이동하면서 상기 요부에서는 탄성변형되며, 상기 철부에서는 다시 탄성복원되어 상기 제 2 가이드 레일상에 지지되는 탄성지지부재가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 자전거용 무단 변속장치.
제 2항에 있어서,
상기 기어변속용 가이드부는
상기 스테이 프레임에 고정결합되고 길이방향을 따라 복수개의 안착홈이 형성되는 결합부와,
상기 결합부의 내측에 수용되며 일측에 상기 안착홈에 탄성적으로 삽입되는 안착돌기가 형성되어 상기 결합부의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동하는 이동바와,
상기 이동바의 양측에 경사지도록 결합되어 상기 자전거 후륜과 일체로 회동되는 접촉몸체의 슬라이딩면 또는 상기 회동날개부재의 일측면이 차례로 접하는 접촉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 무단 변속장치.