KR101289817B1

KR101289817B1 - 페달의 회전 제어장치

Info

Publication number: KR101289817B1
Application number: KR1020130058059A
Authority: KR
Inventors: 양순구
Original assignee: 양순구
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2013-07-26

Abstract

본 발명은 양방향 모두 자유롭게 도는 자전거 페달의 축회전을 한쪽방향으로만 돌도록 임의로 제어하여, 페달에 가해지는 답력(踏力)의 힘점이 페달 축에서 페달발판 앞쪽 끝으로 옮겨가게 하는 방식으로 사점(死點)을 극복하여, 일정량 이상의 회전력이 꾸준히 요구되는 오르막길 주행에서도 사점으로 인한 힘의 공백을 없앰으로써 오르막길 주행을 수월하게 하는 것이다. 그러나 상기한 바와 같이 파워-업을 위하여 축회전을 한쪽방향으로만 고정시키게 되면 안전주행에 필수불가결한 역페달링(back stroke)이 방해를 받아 사고 위험과 불편을 초래하게 되기 때문에 사용하기가 곤란한바, 이 문제를 해결하기 위하여 페달 내부에 축회전을 제어하는 장치를 설비하여 페달의 축회전을 주행자 임의로 손쉽게 조정할 수 있게 하였다. 이로 말미암아, 파워-업이 필요한 구간에서는 축회전이 한쪽방향으로만 되게 하고, 평상시나 그밖에 역페달링이 필요한 경우에는 한쪽방향으로만 돌도록 제어된 축회전을 즉각 해제하여, 파워-업이 되면서도 편리하고 안전한 주행을 할 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 구성은, 페달발판 중앙에 페달축 형성되고 페달축 길이 방향 전후방에 축받이를 갖추어 페달발판(11)이 페달축(21)을 중심으로 양방향으로 축회전을 할 수 있도록 구성되는 자전거 페달의 회전 제어장치에 있어서, 상기 페달축(21) 몸체 중앙에 형성되는 래칫기어부(22)와, 상기 래칫기어부(22)의 외주를 둘러싼 형상에 페달발판(11) 외부로 돌출하는 부싱돌리기(52)를 갖는 래칫제어부싱(51)과, 래치제어부싱(51) 안으로 출입 가능하게 설치되는 래칫멈치(31)와, 래칫멈치(31)를 둘러싸는 멈치받침대(41)와, 상기 래칫멈치(31)를 인장하는 스프링(34)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 래칫제어부싱(51)은 몸체에 통공으로 이루어지는 멈치삽입구(53)가 형성되어, 부싱돌리개(52)의 전후 이동에 의해 멈치삽입구(53)가 래칫멈치(31)에 대하여 개방되거나 폐쇄되는 것에 의한 작동으로, 래칫기어부(22)에 대한 래칫동작이 이루어지게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 래칫멈치(31)에는 스프링(34)이 연결되어 스프링(34)의 장력을 받도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 래칫멈치(31)는 선단부가 뾰죽하고, 후방은 호 형상으로 이루어져, 후방이 상기 멈치받침대(41)에 의해 둘러 감싸도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 멈치받침대(41)는 멈치고정판(42)과 일체형으로 조립되어져 래칫멈치(31)가 멈치받침대(41)에 고정되도록 하고, 래칫멈치(31)가 멈치받침대(41)에 끼워진 채로 자유롭게 진퇴를 반복할 수 있도록 래칫멈치(31)의 작동공간을 두며, 래칫멈치(31)가 고부하 상태에서도 부하를 충분히 지탱하면서 원활하게 작동할 수 있도록 래칫멈치(31)의 밑부분과 대응되게 멈치받침대(41)의 내부를 원형으로 형상한 것을 특징으로 한다.

Description

페달의 회전 제어장치{Device to control the rotation of the pedal}

본 발명은 자전거 페달의 축회전 제어장치에 관한 것으로, 페달축을 중심으로 회전하는 페달발판(pedal body)의 축회전을 주행자 임의로 한쪽 방향으로만 회전되도록 억제하여, 페달축으로 귀착되던 힘점을 실제로 힘이 가해지는 페달발판 앞쪽 끝으로 이동시킴으로써 사점을 해소시켜 파워-업을 시키다가, 축 회전의 억제가 불필요한 평지 주행 때나 장애물 등을 피하기 위한 역페달링이 필요할 때에, 한쪽방향으로만 돌게끔 제어된 축회전을 해제하여 안전모드(mode)로 주행할 수 있게 한 자전거 페달의 사점 해소를 위한 축회전 제어장치이다.

페달에 가해지는 페달링 힘(踏力)의 힘점 이동은, 힘의 방향이 힘점과 힘의 작용점에 일직선상에 놓일 때 발생하는 사점(死點)을 즉각적으로 해소시켜 버림으로써, 직선운동에너지(페달링 힘)가 회전운동에너지(회전력)로 전환되지 않는 힘의 공백지대인 사점에서도 페달링 힘이 회전력으로 바뀌게 한 것이다.

이로써 종래의 페달을 장착한 자전거가 오르막길을 주행하다가 페달링 힘이 무용지물이 되는 사점에 걸려 회전력을 잃고 멈춰버리는 구조적인 문제를 근본적으로 해결하여 오르막길에서 회전력이 증가(파워-업) 되도록 하였다.

그러나 파워-업을 위한 축회전의 제어는 자전거 크랭크를 거꾸로 회전시키는 역페달링을 방해하여 불편과 위험을 초래하게 되는 바, 이런 안전 저해요인을 해결하기 위하여 축회전 제어장치를 개발하여 어떤 상황에서도 즉각적으로 페달 축회전을 억제 해제를 반복할 수 있게 함으로써, 파워-업 성능을 가지면서도 종래의 일반페달처럼 편리하고 안전한 양방향 축회전 모드(mode)로 주행할 수 있게 하였다.

[문헌 1] 특허출원 10-2010-0030767 호 : 사점 해소를 위한 페달의 회전 제어시스템.

[문헌 2] 특허출원번호 10-2006-0018023 호 : 자전거용 회전력 증대 페달.

[문헌 3] PCT/NO 1992/000130(19920814) Bicycle Pedal.

[문헌 4] US 특허공개번호 000004398434(1983. 08. 16) Force- saving high speed pedal.

[문헌 5] US 특허공개번호 000004815333(1989. 03. 28) Integrated bicycle pedal with self centering and lateral release capabilities.

[문헌 6] US 특허공개번호 000004922786(1990. 05. 08) Device for preventing the rotation of a bicycle pedal relative to its pin.

[문헌 7] US 특허공개번호 000004898048 (1990.02.06) Self contained braking system for bicycle pedals.

[문헌 8] US 공개번호 000006050154(2000.04.18) bicycle pedal

[문헌 9] US 공개번호 000004625580(1986.12.02) Bicycle pedal mechanism.

[문헌 10] US 공개번호 000004103563(1978.08.01) Method and structure for orienting a bicycle pedal.

[문헌 11] 특허등록 10-0164274 조상현(한국) 자전거의 크랭크로드.

[문헌 12] 공개특허 10-2007-0087986 박동관(한국) 자전거용 회전력 증대 페달.

자전거는, '사람이 타고 앉아 두 다리의 힘으로 바퀴를 돌려서 가게 된 탈것. 안장에 올라앉아 두 손으로 핸들을 잡고 두 발로 페달을 교대로 밟아 체인으로 바퀴를 돌리게 되어 있다.'라고 정의되어 있다.

상기 동력 전달과정을 좀 더 구체적으로 설명하자면, 자전거는 사람이 두발을 교차하여 좌우 양쪽 페달을 교대로 밟아 크랭크를 축 회전시키고 이렇게 전환된 회전운동에너지가 체인을 통해 뒷바퀴를 돌려 앞으로 나가게 만든 기계로써, 크랭크 장치를 통해서만이 직선운동에너지(페달링 힘)가 원운동에너지(회전력)로 바뀌어 지는데 이 크랭크 장치는 불가피하게도 사점이라는 힘의 공백지대가 발생하게 되어있어 회전력을 얻지 못하는 등 여러 가지 문제를 야기시킨다.

그럼에도 불구하고 우리가 사점 문제를 간과하고 있었던 것은, 평지를 달리고 있는 자전거의 경우 가속도에 의해 생성된 관성(관성에너지)이 주행자가 사점을 의식할 겨를도 없이 사점 구간을 넘겨주기에 사점에 대해 별로 문제를 갖지 않고 있었다.

그러나 연이은 오르막길이나 맞바람주행(정면으로 불어오는 맞바람을 맞으며 달림) 등과 같이 가속도의 소멸로 관성이 없는 상황이 되면, 오로지 사람의 다리 힘만으로 페달을 밟아 크랭크를 돌려야 하는데, 이때 페달이 사점구간에 걸리게 되면 페달에 아무리 힘을 가해도 페달에 가해진 힘이 회전력으로 전환되질 못하므로 더 이상 전진하지 못하고 넘어져 버리는 것이다. 이는 오르막길을 올라가던 자전거가 회전력이 부족하여 더 이상 전진하지 못하고 멈추는 순간의 페달 위치가 상사점과 하사점에 위치하고 있음이 이를 실증하고 있다.

특히 오르막길을 주행하기 위해서는 주행자의 체중과 자전거 자체의 무게를 합친 큰 중량을 경사로를 거슬러 밀어 올릴 수 있는 최소한의 임계토크(criticality torque) 이상의 회전력이 필요한데, 이때 페달이 사점구간에 걸리면 오르막길을 계속 주행할 수 있는 최소한의 회전력조차도 얻을 수 없기에 오르막길 주행이 힘들고 어려우며, 이 때문에 많은 사람들이 자전거타기를 꺼리는 주요 원인이 되고 있다.

설상가상으로 이런 문제를 가진 사점이 크랭크 1회전마다 4번(좌우 각각 상사점, 하사점)씩 반복적으로 발생하기에, 그때마다 경사로를 거슬러 오를 수 있는 임계토크 이상의 힘을 계속적으로 출력시킨다는 것은 참으로 힘든 것이다.

이를 극복하기 위해 여러 가지 대안들이 시도되어 왔으며, 가장 널리 쓰이는 방법으로는 변속기어장치(기어비;gear ratio를 조절하여 지렛대가 길어지거나 짧아지게 하는 원리를 응용한 변속장치)가 있으며, 등판주행이나 고속주행 등에 이를 활용하고 있으나 사점을 해소하지는 못하고 있다.

사점은 직선운동을 회전운동으로 전환하는 과정에서 힘의 방향이 힘점과 작용점을 잇는 힘선과 동일 방향일 때 발생하는 것으로써 힘의 크기를 늘리거나 지렛대의 길이를 크게 하는 방법으로 해결할 수 있는 것이 아니다.

직선 왕복운동(양 다리로 페달을 번갈아 밟는 페달링 힘)을 원회전운동(크랭크축회전)으로 바꾸는 과정에서 불가결하게 생기는 사점을 해소하기 위해서는 사점이 발생하는 근본적인 원인을 해결하여야 만이 가능하며, 본 발명은 사점에 걸려있는 페달의 축회전을 억제하여 사점에 갇혀있는 힘점을 사점지대 밖으로 이동시킴으로써 사점을 해소하였다.

사이클 선수와 같이 고도의 훈련을 거친 마니아들은 사점을 극복하기 위해, 사점구간에서의 페달링을 위에서 아래로 밟는 다운스트로크(down stroke) 대신에 앵클링(ankling; 원회전 페달링)을 함으로써 힘의 방향이 크랭크암과 일정각을 유지되게 하는 방식으로 사점을 해소하여 힘의 효율성을 높이고 있으나, 이러한 고난도의 앵클링 기술을 습득하지 못한 일반인들은 따라할 수가 없다.

뿐만 아니라 앵클링 동작 자체가 페달을 앞뒤로 밀고 당기는 것이기에 종종 페달발판에서 발이 미끄러져 정강이를 다치거나 실족하여 넘어지는 등의 안전사고를 초래하고 있어, 이를 방지하고자 토클립을 사용하여 페달에 신발을 묶거나 페달과 신발을 결합시킨 클립페달을 개발하여 사용하고 있으나, 이 또한 양발을 페달에 붙들어 매는 것이어서 주행 중 돌발적인 상황에서 반사적으로 땅을 디뎌야 할 긴박한 찰나에 즉각적으로 발을 빼지 못해 넘어지고 다치는 등의 또 다른 문제를 유발하고 있고, 클립페달과 전용신발을 구비해야 하는 등의 경제적인 부담을 가중시킨다.

이러한 사점 문제를 해결하기 위하여 양방향으로 자유롭게 축회전하는 페달을 한쪽방향으로만 축회전이 되도록 고정한 선행기술이 있었으나, 이는 주행 중 순간적으로 맞닥뜨리는 노상(路上) 장애물을 피하거나, 인코너링을 하기 위한 역페달링을 방해하여 안전사고를 유발하고 있으며, 정지된 자전거를 출발하기 위해 크랭크 암의 회전각을 최유효각으로 벼르기 위해서나, 축회전의 제어가 주행에 방해가 되는 경우에도 축회전이 한쪽으로 고정되어 있기에 불편하고 사용이 부담스러운 위험한 페달이 되고 말았다.

본 발명은 역페달링이 어려워 위험모드가 되어버리는 선행기술의 문제를 해결하기 위하여 축회전 제어장치를 개발하여, 평상시에는 래칫장치가 작동되지 못하게 하여 축회전이 자유로운 안전모드가 되게 하다가, 오르막길 주행과 같이 사점에서도 회전력을 얻어야만 하는 경우에만 래칫장치를 작동시켜서 파워-업 모드가 되도록 하였으며, 한발 더 나아가 파워-업 모드로 주행하고 있을 때라도 갑자기 맞닥뜨리는 위험스런 상황에 주행자 임의로 그때그때 축회전 억제를 즉각 해제하여 종래의 페달처럼 안전모드로 전환할 수 있게 한, 오르막길에서 파워-업 되는 안전페달의 회전 제어장치에 관한 것이다.

본 발명은 양방향으로 자유롭게 축회전하는 종래의 페달에서 발생하는 사점을 해소하기 위한 래칫장치를 설비하여 페달의 축회전이 한쪽 방향으로만 되도록 억제함으로써, 힘점을 사점지대 밖으로 끌어내서 사점 문제를 해소하는 방식으로 사점에서도 회전력을 얻을 수 있게 하여 오르막길 주행이 수월하게 하면서도, 돌발적으로 맞닥뜨리는 예기치 못한 노면의 장애물을 피해야 할 때나, 페달이 노면에 부딪칠 수 있는 인코너링 때와 같이 역페달링이 필요할 때와, 평지주행 등과 같이 페달축 회전제어가 주행에 방해가 될 때에는, 억제되어 있는 페달의 축회전을 즉각 해제하여 양방향으로 자유롭게 축회전 되는 안전모드로 주행할 수 있도록 한 것에 목적이 있다.

특히, 본 발명은 상기 문헌1의 문제점을 더욱 개선한 발명에 관한 것으로, 래칫동작의 정확성과 안전성 그리고 사점 해소를 위한 페달링 시의 무게 하중을 충분히 견딜 수 있는 구조의 페달장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여, 페달을 밟는 힘의 방향과 페달축(힘점)과 크랭크축(힘의 작용점)이 일직선상에 놓일 때 발생하는 사점구간에서 페달축회전이 크랭크 회전과 반대 방향으로만 되도록 래칫장치를 설비하여 작동시킴으로써, 상사점에서는 페달발판(pedal body)이 크랭크 암과 "ㅜ" 모양의 각을 이루게 하고 하사점에서는 "ㅗ" 모양의 각이 되게 함으로써, 양방향으로 자유롭게 축회전하던 페달발판을 뒤쪽방향으로만 축회전이 되게 하였다.

이로 인하여 양방향으로 자유롭게 축회전하는 종래의 페달에서 항상 페달축에 걸리던 힘점을 주행자의 힘이 실제로 가해지는 페달발판 앞쪽 모서리로 이동시킴으로써 사점에 걸려있는 힘점을 사점 밖으로 빼내서 사점선 상을 벗어나게 하였다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 구성은, 페달발판 중앙에 페달축이 형성되고 페달축 길이 방향 전후방에 축받이를 갖추어 페달발판(11)이 페달축(21)을 중심으로 양방향으로 축회전을 할 수 있도록 구성되는 자전거 페달의 회전 제어장치에 있어서, 상기 페달축(21) 몸체 중앙에 형성되는 래칫기어부(22)와, 상기 래칫기어부(22)의 외주를 둘러싸고 있는 래칫제어부싱(51)으로 구성되며 , 래치제어부싱(51) 안으로 출입 가능하게 설치되는 래칫멈치(31)와, 래칫멈치(31)를 둘러싸는 멈치받침대(41)와, 상기 래칫멈치(31)를 인장하는 스프링(34)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 래칫제어부싱(51)은 몸체에 통공으로 이루어지는 멈치삽입구(53)가 형성되어, 부싱돌리개(52)의 전후 이동에 의해 멈치삽입구(53)가 래칫멈치(31)에 대하여 개방되거나 폐쇄되는 것에 의한 작동으로, 래칫기어부(22)에 대한 래칫동작이 이루어지게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 래칫멈치(31)에는 스프링(34)이 연결되어 스프링(34)의 장력을 받도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 래칫멈치(31)는 선단부가 뾰죽하고, 후방은 호 형상으로 이루어져, 후방이 상기 멈치받침대(41)에 의해 둘러 감싸도록 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 멈치받침대(41)는 멈치고정판(42)과 일체형으로 조립되어져 래칫멈치(31)가 멈치받침대(41)에 고정되도록 하고, 래칫멈치(31)가 멈치받침대(41)에 끼워진 채로 자유롭게 진퇴를 반복할 수 있도록 래칫멈치(31)의 작동공간을 두며, 래칫멈치(31)가 고부하 상태에서도 부하를 충분히 지탱하면서 원활하게 작동할 수 있도록 래칫멈치(31)의 밑부분을 원형으로 형상하고 그것과 대응되게 멈치받침대(41)의 내부를 원형으로 형상한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 페달발판과 페달축 사이에 래칫을 설비하고, 그 사이에 래칫을 제어하는 부싱을 설비하여 페달의 축회전을 제어하는 장치로써, 사점구간에 놓여 진 힘점을 사점구간 밖으로 이동시켜서 사점에서 이용할 수 없게 된 답력을 되살려 내는 방식으로 파워-업 시킴으로써, 일정한 임계토크 이상의 힘을 요구하는 경사로 등판주행이나 맞바람 주행을 수월하게 해준다.

이것은 종래의 사점 해소 방법인 크랭크 암의 변형이나 크랭크 암의 회전각 조작의 방식에 비해 힘점의 이동구간이 큰 만큼 회전력의 증가가 훨씬 크고, 종래의 기존 크랭크 제품과 호환시 크랭크 암만 교체하는 것이 아닌 크랭크 셋 전체(crank set assembly)를 교환해야 되기에 생산비 및 제품가격이 비싸질 수밖에 없는 것에 비해, 본 발명 페달은 어떤 자전거라도 스패너 하나로 누구라도 손쉽게 페달만 갈아 끼우면 호환되므로 경제적이다.

본 발명은 또한 양방향 축회전하는 페달을 기본으로 하여 페달축 회전 억제가 필요할 때에만 최소한으로 제어하게 하여, 평상시에는 종래의 페달처럼 양쪽 방향으로 자유롭게 축회전되는 안전주행 모드로 설정되어져 부드러운 스트로크를 할 수 있게 하다가, 오르막길 주행 등과 같이 큰 회전력이 요구될 때에만 래칫제어부싱의 부싱돌리개를 뒤로 당겨줌으로써 축회전을 한쪽방향으로만 억제하여 파워-업이 되게 했고, 파워-업 모드로 주행 중 일지라도 언제 맞닥뜨릴지 모르는 긴박한 돌발 상황에 신속하게 대응하기 위해 페달에 돌출되어 있는 래칫제어부싱의 부싱돌리개를 앞쪽으로 밀어줌으로써 축회전 제어를 원터치로 해제하여 안전모드로 주행할 수 있도록 했다.

본 발명은 또한 종래 크랭크를 변형하여 사점을 해소하는 선행기술에 비해 힘점의 이동거리가 월등히 크며 그만큼 파워-업 성능이 큼은 물론 상사점과 하사점 모두에서 정(正)의 효과가 있고, 크랭크 셋이 아닌 페달만 교체하면 되므로 생산비용과 가격 등 경제적인 면에서도 유리하고 호환성 문제가 없어 시장성이 큰 장점이 있으며, 또한 축회전 제어로 페달발판이 앞쪽방향으로는 돌지 않은 점을 활용하여 상사점에 위치한 페달을 앞쪽방향으로 밀 때(앵클링)에도 페달발판이 크랭크암과의 경사각을 유지해주기 때문에 페달발판에서 발이 미끄러지지 않는 부가적 기능이 있어서, 토클립이나 클릿페달이 부담스러운 산악주행 등과 같은 경우에 그 대용품으로 사용할 수 있어 편리하면서도 경제적이고 안전한 이점이 있다.

본 발명은 본 출원의 발명자가 이전에 출원한 사점 해소를 위한 페달의 회전 제어시스템(출원번호 10-2010-0030767)보다 더 큰 부하를 감당할 수 있도록 축회전 제어장치의 구조를 변경하고, 래칫멈치 등의 크기와 강도를 보강하여 축회전 제어가 용이하면서도 파워-업 성능과 안전성을 제고한 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 페달의 사시도
도 2 및 도 3 은 래칫의 작동 상태도
도 4 는 페달축의 사시도이고,
도 5 는 래칫멈치의 사시도,
도 6 는 멈치받침대 및 멈치고정판의 사시도이고,
도 7 는 래칫제어부싱의 사시도이다.

자전거는, 페달을 밟으면 그 힘에 의하여 크랭크가 회전하게 되고 그렇게 얻어진 회전력이 바퀴를 돌려 앞으로 나가게 설계되어 있다. 그러므로 직접적으로 사람의 힘이 가해지는 페달은 직선 왕복운동인 사람의 답력을 원회전운동으로 전환시키는 크랭크 암의 손잡이 기능을 한다.

만약 우리가 이 페달을 발이 아닌 손으로 돌린다면 힘의 방향이 크랭크축과 수직방향이 되게 돌릴 수 있으므로 힘의 효율을 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 근본적으로 사점도 발생하지 않아 페달에 가하는 힘만큼의 회전력을 항상 얻을 수 있을 것이다. 그러나 사람의 발은 손과 달라 회전운동을 하기에는 구조적으로 부적합하며, 특히 힘을 크게 하기 위해 페달에 체중을 얹어서 페달링을 할 경우에는 답력의 방향이 더욱 상하 직선운동이 될 수밖에 없어 사점구간이 커지게 되고, 페달이 이 사점구간에 위치할 때에는 페달에 아무리 큰 힘을 가해도 크랭크가 축회전을 하지 않기에 필요한 만큼의 회전력을 얻을 수 없어 고전하게 된다.

이와 같은 사점 현상은, 종래의 페달이 양방향으로 자유롭게 축회전을 하기 때문에 페달의 어느 부분을 밟더라도 페달에 가해진 답력의 힘점이 항상 페달축에 걸리게 되고, 이렇게 페달축으로 귀착되는 힘점이 힘의 작용점인 크랭크축과 일직선상에 이르렀을 때 발생하는 것으로써, 이 사점에서는 페달에 아무리 큰 힘을 가할지라도 회전력을 얻을 수가 없게 되는 것이다.

이러한 힘의 증발지대인 사점의 함정을 피하기 위해서 사점 구간에서 종래의 전후방 양방향으로 자유롭던 페달의 축회전을 한쪽 방향으로만 돌도록 억제하면, 종래의 양방향 페달 축회전으로 인해 페달축에 걸려있던 답력의 힘점이 페달발판 끝부분으로 이동되고, 이동된 힘점으로부터 새로운 힘의 작용선이 생기게 되며, 새로운 힘의 작용선에 의하여 답력이 회전력으로 즉각 전환된다.

예를 들어, 크랭크 암의 길이가 17cm이고 페달발판의 앞뒤길이가 12cm일 경우 페달축으로부터 이동된 힘점의 거리는 약 6cm가 되며, 힘의 작용선은 사점으로부터 약 6cm (회전각도 : 약 10도)를 벗어난 것과 같은 효과가 있어 회전력(토크)을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 페달의 축회전이 제어되어 있는 파워-업 모드에서, 크랭크가 전진방향으로 축회전함에 따라 뒤쪽방향으로만 도는 페달발판(11) 내부에 부착된 래칫멈치(31)가 래칫기어(22)를 타고 넘은 다음 연속적으로 바로 바로 래칫기어(22)와 원활하게 맞물릴 수 있도록 페달발판(11) 내부에 고정시켜서 래칫멈치(31)를 밀어주는 스프링(34) 등을 포함한 탄성부재와, 페달발판(11)이 크랭크의 축회전에 따라 래칫멈치(31)가 페달축(21)에 돌기되어 있는 래칫기어(22)를 타고 넘을 때 뒤로 밀려날 수 있는 충분한 공간을 구비한 멈치받침대(41) 및 래칫멈치(31)가 멈치받침대(41)를 이탈하지 못하도록 고정시켜줄 멈치힌지(32) 삽입구를 가진 멈치고정판(42)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 래칫제어부싱(51)은 페달축(21)에 형성된 래칫기어(22)와 래칫멈치(31)의 맞물림을 제어할 수 있도록 래칫제어부싱(51)의 양쪽 옆 부분을 장방향으로 오려낸 멈치삽입구(53)를 두며, 멈치삽입구(53)의 개폐를 조정하는 부싱돌리개(52)를 페달발판(11) 외부까지 돌출시킨 것을 특징으로 하며, 상기한 래칫멈치(31)는 부싱돌리개(52)의 후방 슬라이딩에 개방된 래칫제어 부싱(51)의 멈치삽입구(53)를 통하여 래칫기어(22)와 꼭 맞게 맞물릴 수 있도록 멈치날(33)의 형상을 래칫기어(22)에 대응되도록 하여 접합면을 크게 하고, 상기한 멈치받침대(41)는 부싱돌리개(52)의 전후 슬라이딩에 의해 래칫기어(22)에 맞물려진 래칫멈치(31)가 큰 부하가 걸린 상태에서도 원활하게 교합과 분리가 될 수 있도록 래칫멈치(31)의 받침부분을 원형으로 둥글게 형성한 것과 대응되게 둥근 홈을 형성한 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 작동이 가능하도록 하는 본 발명의 구성을 첨부 도면에 의거 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 1 의 본 발명에 따른 페달(pedal assembly)의 사시도에서 도시한 바와 같이, 페달발판(11)의 중앙부를 관통하여 페달축(21)이 설비되어 있고, 페달발판(11)과 페달축(21) 사이에, 도 2 에 보듯이, 래칫멈치(31)와 멈치받침대(41)와 래칫제어부싱(51)을 설비하고. 페달의 축회전을 조정하는 래칫제어부싱(51)의 부싱돌리개(52)를 페달발판(11) 외부로 돌출시켜서 주행자가 아무 때나 임의로 축회전을 제어하도록 하였다.

즉, 도 2 의 페달의 요부 단면도에 도시된 바와 같이, 페달축(21)이 관통하고 있는 페달발판(11) 중앙부의 양 옆에 래칫멈치(31)와 멈치받침대(41)를 설비하여 페달축(21)에 형성된 래칫기어부(22)에 멈치날(33)이 교합이 될 수 있도록 하였으며, 평상시 일반주행 때와 파워-업 주행 중 역페달링이 필요한 상황일 경우에, 래칫멈치(31)가 래칫기어부(22)와 교합되지 않도록 래칫제어부싱(51)을 그 사이에 설비하여 종래의 일반 페달처럼 안전하고 편리하게 사용토록 하였다.

도 1 에서 미설명부호 60 은 페달축(21)의 외주를 감싸 보호하며 페달발판(11)에 고정 장착되는 커버링이다.

도 2 및 도 3 은 래칫 작동 관계를 나타낸다.

도 2 은 래칫장치가 제어되어 있는 상태이다.

래칫제어부싱(51)의 멈치삽입구(31) 부분이 래칫멈치((31)에 개방되어 래칫멈치(31)가 돌출하여 래칫기어부(22)에 걸린 상태이다.

그러면 페달축(21)의 축회전이 한쪽 방향으로만 돌게 된다. 즉, 페달발판(11) 외부로 돌출되어 있는 부싱돌리개(52)를 후방으로 끌어 당겨 래칫기어부(22)와 래칫멈치(31)가 상호 교합되게 한 도면이다.

그리고 도시한 바와 같이, 도 2 의 상태에서 부싱돌리개(52)를 우측으로 밀면 부싱돌리개(52)와 일체로 이루어지는 리챗제어부싱(51)이 우측으로 회전하게 되어, 멈치삽입구(53)(도 3 및 도 7 참조)가 우회전하여 래칫멈치(31)와의 소통을 폐쇄하여 페달축(21)의 회전이 정역 양 방향 자유롭게 된다.

도 4 는, 페달축(21)의 사시도로써, 종래의 일반페달의 페달축과 달리 페달축(21) 중앙부에 한쪽으로만 걸릴 수 있는 래칫기어부(22)를 형성하여, 래칫제어부싱(51)의 터닝에 의하여 열리는 멈치삽입구(53)를 통과한 래칫멈치(31)와 교합할 수 있도록 하였다.

도 5 는 래칫멈치(31)의 사시도로써, 래칫멈치(31)가 주행자의 체중이 실린 충격하중까지 충분히 감당할 수 있도록 멈치날(33)을 래칫기어(22)와 밀착되게 경사각으로 형성하였고, 래칫멈치(31)에 걸린 하중을 멈치받침대(41)에 전달하면서도 래칫멈치(31)가 원활하게 작동할 수 있도록 래칫멈치(31)의 뒷부분을 호 형상으로 형성하였다.

도 6 에서의 멈치받침대(41)는 래칫멈치(31)로부터 전해진 부하를 흡수하여 페달발판(11)에 무리가 가지 않도록 하는 역할을 하며, 멈치고정판(42)은 래칫멈치(31)가 페달발판(11)에 고정되어 있는 멈치받침대(41)에 결착되게 하는 기능을 한다. 특히 래칫멈치(31)와 맞닿은 멈치받침대(41)의 내부를 래칫멈치(31)의 뒷부분과 일치되게 원형으로 형성하여 전해지는 하중을 고루 분산시킴은 물론 래칫멈치(31)의 작동을 원활하게 하였다.

도 7 은 래칫제어부싱(51)의 구조를 도시한 사시도로써, 페달축(21)과 페달발판(11)사이에 설비하며, 래칫제어부싱(51)의 양옆을 장방형으로 오려내서 래칫멈치(31)가 래칫기어부(22)와 교합될 수 있는 멈치삽입구(53)를 설비했고, 멈치삽입구(53)의 위치를 변동시키기 위한 부싱돌리개(52)를 페달발판(11)외부로 돌출시켜서 언제라도 원터치로 발로 밀고 당김으로써 조정할 수 있도록 하였다.

본 발명에 따른 상기 축회전 제어장치는 평페달에만 국한되는 것이 아니라 페달 축회전을 하게 되어 있는 모든 페달에 적용할 수 있으며, 특히 주행시 페달에서 발을 뗄 수 없는 토우클립페달이나 클립리스 페달에도 적용이 용이하여 더욱 유용하고, 페달의 페달축 회전을 제어하여 사점을 해소하기 때문에 크랭크 암을 변형하여 사점을 회피하는 크랭크 제품보다 성능면에서도 월등하게 유리하고, 페달의 상사점과 하사점 모두에서 효율적으로 힘을 가할 수 있는 효과가 있으며, 크랭크 어셈블리가 아닌 페달만 교체하면 되므로 생산비용면에서 유리하고 호환성 문제가 없어 시장성이 크다는 장점이 있다.

상기 발명의 실시를 위한 구체적인 내용설명은 본 발명의 원리를 응용한 일례로써, 본 발명은 상기한 도면과 이의 설명에만 국한 되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 첨부된 청구항에 기재된 본 발명의 기술사상 및 기술 영역을 벗어나지 않은 범위 내에서 변형하여 실시할 수 있는 모든 변형 실시 예를 포함한다.

11 페달발판 12 부싱돌리개홈
13 스프링 삽입구 21 페달축
22 래칫기어 23 크랭크암 체결나사
24 탭너트 나사 25 축베어링 설비부
31 래칫멈치 32 멈치힌지
33 멈치날 34 스프링
35 스프링고정볼트 41 멈치받침대
42 멈치고정판 43 멈치받침부
51 래칫제어부싱 52 부싱돌리개
53 멈치삽입구

Claims

페달발판 중앙에 페달축 형성되고 페달축 길이 방향 전후방에 축받이를 갖추어 페달발판(11)이 페달축(21)을 중심으로 양방향으로 축회전을 할 수 있도록 구성되는 자전거 페달의 회전 제어장치에 있어서,
상기 페달축(21) 몸체 중앙에 형성되는 래칫기어부(22)와,
상기 래칫기어부(22)의 외주를 둘러싼 형상으로 구성되어 페달발판(11) 외부로 돌출하는 부싱돌리기(52)를 갖는 래칫제어부싱(51)과,
래칫제어부싱(51) 안으로 출입 가능하게 설치되는 래칫멈치(31)와,
래칫멈치(31)를 둘러싸는 멈치받침대(41)와,
상기 래칫멈치(31)를 인장하는 스프링(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 페달의 회전 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 래칫제어부싱(51)은 몸체에 통공으로 이루어지는 멈치삽입구(53)가 형성되어, 부싱돌리개(52)의 전후 이동에 의해 멈치삽입구(53)가 래칫멈치(31)에 대하여 개방되거나 폐쇄되는 것에 의한 작동으로, 래칫기어부(22)에 대한 래칫동작이 이루어지게 구성한 것을 특징으로 하는 자전거 페달의 회전 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 래칫멈치(31)에는 스프링(34)이 연결되어 스프링(34)의 장력을 받도록 구성한 것을 특징으로 하는 자전거 페달의 회전 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 래칫멈치(31)는 선단부가 뾰쪽하고, 후방은 호 형상으로 이루어져, 후방이 상기 멈치받침대(41)에 의해 둘러 감싸도록 구성한 것을 특징으로 하는 자전거 페달의 회전 제어장치.
제 1 항에 있어서,
상기 멈치받침대(41)는 멈치고정판(42)과 일체형으로 조립되어져 래칫멈치(31)가 멈치받침대(41)에 고정되도록 하고, 래칫멈치(31)가 멈치받침대(41)에 끼워진 채로 자유롭게 진퇴를 반복할 수 있도록 래칫멈치(31)의 작동공간을 두며, 래칫멈치(31)가 고부하 상태에서도 부하를 충분히 지탱하면서 원활하게 작동할 수 있도록 래칫멈치(31)의 밑부분과 대응되게 멈치받침대(41)의 내부를 원형으로 형상한 것을 특징으로 하는 페달의 회전 제어장치.