KR101290970B1 - 자전거용 자동변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치는, 연결된 와이어가 당겨지거나 풀어짐에 따라 자전거의 기어단을 변경시키는 드레일러를 동작시키기 위한 자전거용 자동변속장치에 있어서, 인출되는 방향으로 탄성력을 받는 로드를 구비하도록 구성되어, 자전거의 프레임에 결합되는 실린더; 상기 체인이 걸쳐지며, 자전 가능한 구조로 상기 로드에 연결되어, 상기 체인의 장력이 증가됨에 따라 상기 실린더에 가까워지는 방향으로 이동됨으로써 로드를 인입시키는 회전스프로킷; 상기 로드가 인입 및 인출되는 힘을 이용하여 드레일러를 동작시키는 동력전달 제어유닛;을 포함하여 구성된다.

Description

자전거용 자동변속장치{AUTOMATIC TRANSMISSION FOR BICYCLE}

본 발명은 자전거용 자동변속장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 주행 중 체인에 인가되는 장력에 의해 기어가 자동으로 변속되며, 상기와 같은 자동 변속 모드가 사용자의 조작에 의해 선택되도록 구성되는 자전거용 자동변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 레저, 스포츠, 대체 교통수단 등 다양한 용도로 이용되며, 특히 근래에 들어 자전거를 타고 출, 퇴근하는 사람들의 증가와 함께 주택가 주변의 환경 개선으로 자전거를 타고 다닐 수 있는 공원이나 자전거용 도로가 증대되어 보급률이 증대되는 추세이다.

자전거에는 도로의 여건, 속도 등 주행 조건에 가장 적합한 기어비를 선택하여 주행하도록 하는 변속장치가 장착되는데, 이하 첨부된 도면을 참조하여 가장 일반적인 종래의 자전거용 변속장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 자전거용 변속장치의 구성을 도시한다.

자전거는 기본적으로 프레임(10)에 장착되는 전륜(미도시) 및 후륜(40)과, 페달(20)과 결합된 크랭크 안쪽을 향해 지름이 점차 작아지는 복수의 체인링이 조합된 체인링 결합체(30)와, 후륜(40) 허브의 바깥쪽을 향해 지름이 점차 작아지는 복수의 스프로킷이 조합된 스프로킷 결합체(50)와, 상기 체인링 결합체(30)의 어느 한 체인링과 상기 스프로킷 결합체(50)의 어느 한 스프로킷에 양 단이 각각 감아 걸리는 체인(60)과, 자전거의 후륜 측에 구비되어 상기 체인(60)을 스프로킷 결합체(50)의 어느 한 스프로킷에 감기도록 이동시키는 드레일러(70)와, 자전거의 손잡이 부위에 장착된 레버(미도시)와 드레일러를 연결하는 와이어(80)를 포함한다.

즉, 자전거는 탑승자가 페달(20)을 밟아 체인링 결합체(30)를 회전시키면 회전력이 체인(60)을 통해 스프로킷 결합체(50)로 전달되어 후륜(40)을 회전시면서 주행하며, 주행 중 레버를 조작하면 와이어(80)가 당겨지고 풀려지면서 리어 드레일러(70)가 작동되면서 체인(60)이 스프로킷 결합체(50)의 어느 한 스프로킷에 선택적으로 감겨져 주행 조건에 맞게 변속이 이루어지게 된다.

그러나 상기한 종래의 자전거용 변속장치는, 탑승자가 현재 상태에서 기어를 고단으로 올릴지 또는 저단으로 내릴지를 판단하여, 레버를 위로 밀거나 아래로 내리는 조작을 적절하게 해야 하는데, 자전거용 변속장치에 익숙하지 아니한 초보자나 어린이, 노인의 경우에는 기어를 고단으로 올려야할지 또는 저단으로 내려야할지를 정확하게 판단하기 어려우므로, 사용이 불편하다는 단점이 있다. 즉, 주행 조건에 맞는 변속 단을 탑승자가 직접 선택해야하는데, 최적의 기어단을 적절히 선택하지 못하면 주행이 더 어려워지는 문제점이 있었던 것이다.

또한, 자전거의 변속은 주행 중에 이루어져야 하는데, 레버를 위로 밀어야 되는지 아래로 내려야 되는지를 고민하고 갈등하는 과정에서 주위가 분산되므로, 사고의 위험이 커진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기어단을 사용자가 직접 선택하지 아니하더라도 현재 주행상태에 맞춰 적절하게 자동 변속되며, 자동변속 여부가 사용자의 조작에 의해 선택될 수 있고, 종래의 자전거를 개조하지 아니하고서도 그대로 적용될 수 있는 자전거용 자동변속장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치는, 연결된 와이어가 당겨지거나 풀어짐에 따라 자전거의 기어단을 변경시키는 드레일러를 동작시키기 위한 자전거용 자동변속장치에 있어서, 인출되는 방향으로 탄성력을 받는 로드를 구비하도록 구성되어, 자전거의 프레임에 결합되는 실린더; 체인이 걸쳐지며, 자전 가능한 구조로 상기 로드에 연결되어, 상기 체인의 장력이 증가됨에 따라 상기 실린더에 가까워지는 방향으로 이동됨으로써 로드를 인입시키는 회전스프로킷; 상기 로드가 인입 및 인출되는 힘을 이용하여 드레일러를 동작시키는 동력전달 제어유닛;을 포함하여 구성된다.

상기 동력전달 제어유닛은, 길이방향 일측이 상기 로드에 연결되어 상기 로드의 인입 및 인출에 따라 당겨지거나 풀어지는 실린더와이어와, 길이방향 일측이 상기 실린더와이어의 타측과 연결되고 길이방향 타측이 자전거의 드레일러에 연결되어 상기 실린더와이어가 당겨지거나 풀어짐에 따라 상기 드레일러를 동작시키는 변속와이어를 포함하여 구성된다.

상기 동력전달 제어유닛은, 자전 가능한 구조로 장착되며 자전축을 중심으로 상기 실린더와이어와 변속와이어가 상호 반대방향으로 감겨지는 권취롤러와, 사전에 설정된 각도만큼 일측 및 타측으로 회동 가능한 구조로 장착되며 회동 방향에 따라 상기 권취롤러의 자전을 간섭 및 간섭 해제하는 회동블록과, 일측으로 회동되는 방향으로 상기 회동블록에 탄성력을 인가하는 탄성체와, 상기 회동블록에 연결되어 사용자의 조작에 의해 당겨졌을 때 상기 회동블록을 타측으로 회동시키는 레버와이어를 더 포함한다.

상기 권취롤러가 자전 가능한 구조로 장착되고 상기 회동블록이 회동 가능한 구조로 장착되며 자전거의 프레임에 결합되는 케이스를 더 포함한다.

상기 권취롤러의 외주면에는 롤러톱니가 형성되고, 상기 롤러톱니와 대응되는 지점의 회동블록에는 블록톱니가 형성되어, 상기 회동블록이 일측으로 회동되었을 때에는 상기 블록톱니는 상기 롤러톱니에 물리게 되고, 상기 회동블록이 타측으로 회동되었을 때에는 상기 블록톱니와 상기 롤러톱니와의 물림이 해제된다.

내부공간을 갖도록 형성되어 상기 케이스 내에 고정되는 베이스블록을 더 포함하며, 상기 권취롤러는 상기 베이스블록의 내부공간을 관통하도록 장착되고, 상기 회동블록은 상기 베이스블록의 내부공간에 회동 가능한 구조로 결합된다.

상기 실린더와이어와 변속와이어는 상기 권취롤러 중 상기 베이스블록의 외부로 노출된 양측에 각각 권취된다.

일측이 자전거의 프레임에 힌지결합되고, 타측이 상기 로드의 끝단이 회전 가능한 구조로 결합되는 회전바를 더 포함하고, 상기 회전스프로킷은 상기 회전바에 자전 가능한 구조로 결합된다.

상기 회전바는 2절 링크 구조로 구성된다.

본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치를 이용하면, 기어단을 사용자가 직접 선택하지 아니하더라도 현재 주행상태에 맞춰 적절하게 자동 변속되므로 사용이 매우 편리하며, 자동변속 여부가 사용자의 조작에 의해 선택될 수 있으므로 변속을 원하지 아니하는 경우 기어단을 고정시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치는, 종래의 자전거를 개조하지 아니하고서도 그대로 장착 가능하므로, 활용성이 매우 높다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 자전거용 변속장치의 구성을 도시한다.
도 2는 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치의 구성을 도시한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치에 포함되는 동력전달 제어유닛의 사시도 및 단면도, 평면도이다.
도 6은 기어 자동변속이 가능하도록 동작된 동력전달 제어유닛의 구성을 도시한다.
도 7은 체인의 장력에 의해 로드가 인입되는 형상을 도시한다.

일반적으로 자전거는 도 1에 도시된 바와 같이, 체인(60)이 걸쳐지는 위치가 변경됨에 따라 즉, 직경이 다른 여러 개의 스프로킷 중 체인(60)이 걸쳐지는 스프로킷이 변경됨에 기어가 변경되며, 이와 같이 체인(60)이 걸쳐지는 위치를 변경시키는 동작은 드레일러(70)에 의해 이루어진다. 통상적으로 드레일러(70)에는 와이어(80)가 연결되며, 상기 와이어(80)의 반대편 끝단은 자전거의 손잡이 부근에 장착되는 변속레버에 연결된다. 따라서 사용자가 변속레버를 조작함에 따라 와이어(80)가 당겨지거나 풀어지게 되고, 드레일러(70) 와이어가 당겨지거나 풀어짐에 따라 상기 드레일러(70)는 자전거의 기어를 변경시키도록 구성된다. 이와 같이 연결된 와이어(80)가 당겨지거나 풀어짐에 따라 기어단을 올리거나 내리도록 구성되는 드레일러(70)는 이미 자전거 분야에서 널리 사용되고 있는바, 상기 드레일러(70)의 구성 및 동작원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이때, 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치는 상기와 같은 드레일러(70)를 동작시킴으로써 자전거의 기어단을 변경시키도록 구성되는 장치로서, 사용자가 일일이 현재 상태에 맞는 기어단을 선택하지 아니하더라도 현재 상태에 맞는 단으로 기어를 자동 변경시킬 수 있도록 구성된다는 점에 가장 큰 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치의 구성을 도시하고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치에 포함되는 동력전달 제어유닛의 사시도 및 단면도, 평면도이다.

본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 인출되는 방향으로 탄성력을 받는 로드(102)를 구비하도록 구성되어 자전거의 프레임(10)에 결합되는 실린더(100)와, 자전 가능한 구조로 상기 로드(102)에 연결되며 상기 체인(60)이 걸쳐지는 회전스프로킷(110)과, 상기 로드(102)가 인입 및 인출되는 힘을 이용하여 드레일러(70)를 동작시키는 동력전달 제어유닛(200)을 포함하여 구성된다.

상기 회전스프로킷(110)은 체인(60)이 회전됨에 따라 자전하도록 체인(60)과 체결되므로, 도 2에 도시된 상태에서 체인(60)에 인가된 장력이 증가하여 회전스프로킷(110)에 걸쳐진 체인(60)부위가 수평으로 펴지는 경우 상기 회전스프로킷(110)은 상기 체인(60)에 의해 하향(실린더(100)에 가까워지는 방향)으로 이동되고, 이에 따라 상기 회전스프로킷(110)과 연결된 로드(102)는 내부로 인입된다. 한편 상기 실린더(100)는 로드(102)가 인출되는 방향으로 상기 로드(102)에 탄성력을 인가하는 구조로 구성되는바, 체인(60)에 인가된 장력이 감소하여 체인(60)이 느슨해지면 상기 로드(102)는 회전스프로킷(110)에 걸쳐진 부위의 체인(60)을 위로 밀면서 상승하게 된다.

또한, 동력전달 제어유닛(200)은, 길이방향 일측이 로드(102)에 연결되어 상기 로드(102)의 인입 및 인출에 따라 당겨지거나 풀어지는 실린더와이어(220)와, 길이방향 일측이 실린더와이어(220)의 타측과 연결되고 길이방향 타측이 자전거의 드레일러(70)에 연결되어 실린더와이어(220)가 당겨지거나 풀어짐에 따라 드레일러(70)를 동작시키는 변속와이어(230)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 실린더와이어(220)와 변속와이어(230)는, 와이어커버(본 실시예에서 검은색 튜브 형상으로 표현됨)와, 상기 와이어커버의 내부를 관통하는 내부와이어로 구성되며, 외력이 인가될 때 와이어커버는 고정된 상태를 유지하고 내부와이어만이 당겨지거나 풀어지게 된다. 즉, 실린더와이어(220)와 변속와이어(230)에 외력을 가했을 때, 실린더와이어(220)와 변속와이어(230) 전체가 당겨지거나 풀어지는 것이 아니라, 명확하게는 실린더와이어(220) 및 변속와이어(230)에 포함된 내부와이어가 당겨지거나 풀어지는 것이지만, 이하에서는 설명의 편의상 실린더와이어(220) 및 변속와이어(230)가 당겨지거나 풀어진다고 기재하도록 한다. 이와 같은 실린더와이어(220) 및 변속와이어(230)의 구성 및 작동원리는 도 1에 도시된 와이어(80)와 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 실시예에서는 실린더와이어(220) 및 변속와이어(230)가 와이어커버와 내부와이어로 구성되는 경우만을 도시하고 있으나, 실린더와이어(220) 및 변속와이어(230)는 와이어커버 없이 내부와이어로만 이루어질 수도 있다. 물론, 이와 같은 경우 상기 내부와이어는 외력이 인가될 때 당겨지거나 풀어지는 동작이 즉각적으로 이루어질 수 있도록 직선으로 팽팽하게 인장된 상태를 유지해야 할 것이다. 그러나 내부와이어가 외부로 노출되면 동작 과정에서 이물질이 끼어 동작불량이 발생되거나 손상될 우려가 있으므로, 본 실시예에 도시된 바와 같이 와이어커버 내부를 관통하도록 장착됨이 바람직하다.

또한,

오르막을 올라갈 때와 같이 페달(20)에 큰 힘이 인가되어 체인(60)에 큰 장력이 발생되는 경우, 실린더(100)의 로드(102)는 내부로 인입되고, 로드(102)와 연결된 실린더와이어(220)는 당겨지게 된다. 실린더와이어(220)가 당겨지게 되면 상기 변속와이어(230) 역시 당겨지게 되고, 이에 따라 자전거의 기어는 낮은 단수로 변경되는바, 사용자는 보다 편하게 페달(20)을 구를 수 있게 된다. 반대로, 내리막을 내려갈 때와 같이 페달(20)에 힘이 인가되지 아니하여 체인(60)에 장력이 발생되지 아니하는 경우, 실린더(100)의 로드(102)는 외부로 인출되고, 로드(102)와 연결된 실린더와이어(220)는 풀어지게 된다. 이와 같이 실린더와이어(220)가 풀어지게 되면 상기 변속와이어(230) 역시 풀어지게 되고, 이에 따라 자전거의 기어는 높은 단수로 변경되는바, 사용자는 자전거의 속도를 높일 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치는, 페달(20)을 구르는데 큰 힘이 소요되는 경우(더 정확하게는 체인(60)의 장력이 커지는 경우) 기어의 단수를 자동으로 낮추고, 페달(20)을 구르는데 큰 힘이 소요되지 아니하는 경우(더 정확하게는 체인(60)의 장력이 작아지는 경우) 기어의 단수를 자동으로 높이도록 구성되는바, 사용자는 기어의 단수를 낮춰야하는지 또는 높여야하는지를 고민할 필요가 없어진다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 의한 자전거용 자동변속장치는, 사용자가 기어 변경을 원하지 아니하는 경우, 상기 설명한 자동 기어변경이 이루어지지 아니하도록 구성된다는 점에 또 다른 특징이 있다. 이때, 실린더와이어(220)와 변속와이어(230)가 직접 일체로 연결되면 체인(60)에 인가되는 장력이 변경됨에 따라 기어가 항상 변경될 수밖에 없다. 즉, 사용자가 기어변경을 원하지 아니하더라도, 기어가 자동으로 변경된다는 문제점이 있다.

따라서 기어의 자동변경은 사용자가 원하는 경우에 한해서만 이루어질 수 있도록 상기 동력전달 제어유닛(200)은, 자전 가능한 구조로 장착되며 자전축을 중심으로 상기 실린더와이어(220)와 변속와이어(230)가 상호 반대방향으로 감겨지는 권취롤러(210)와, 사전에 설정된 각도만큼 일측 및 타측으로 회동 가능한 구조로 장착되며 회동 방향에 따라 상기 권취롤러(210)의 자전을 간섭 및 간섭 해제하는 회동블록(240)과, 일측으로 회동되는 방향으로 상기 회동블록(240)에 탄성력을 인가하는 탄성체(260)와, 상기 회동블록(240)에 연결되어 사용자의 조작에 의해 당겨졌을 때 상기 회동블록(240)을 타측으로 회동시키는 레버와이어(250)를 포함하여 구성됨이 바람직하다. 또한, 권취롤러(210)의 외주면에는 롤러톱니(212)가 형성되고, 상기 롤러톱니(212)와 대응되는 지점의 회동블록(240)에는 블록톱니(242)가 형성되는바, 상기 회동블록(240)이 일측(본 실시예에서는 권취롤러(210)와 가까워지는 방향)으로 회동되었을 때에는 상기 블록톱니(242)는 상기 롤러톱니(212)에 물리게 되어 권취롤러(210)가 자전하지 못하는 상태가 되고, 상기 회동블록(240)이 타측(본 실시예에서는 권취롤러(210)와 멀어지는 방향)으로 회동되었을 때에는 상기 블록톱니(242)와 상기 롤러톱니(212)와의 물림이 해제되어 권취롤러(210)가 자전 가능한 상태가 된다.

동력전달 제어유닛(200)이 상기 언급한 구성요소를 포함하도록 구성되면, 사용자가 레버와이어(250)를 당기지 아니하는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 회동블록(240)은 탄성체(260)의 힘에 의해 일측(본 실시예에서는 반시계방향)으로 회동하여, 블록톱니(242)가 롤러톱니(212)에 물려지게 되는바, 실린더와이어(220)가 아무리 큰 힘으로 당겨지더라도 블록톱니(242)나 롤러톱니(212)가 파손되지 아니하는 한 권취롤러(210)는 자전되지 아니하게 된다. 권취롤러(210)가 자전되지 아니하면, 권취롤러(210)에 감겨진 변속와이어(230)가 당겨지지 아니하게 되고 이에 따라 드레일러(70)가 동작되지 아니하게 되므로, 결국 자전거의 기어 단수가 변경되지 아니하게 된다.

반대로, 사용자가 레버와이어(250)를 당기는 경우에는 회동블록(240)이 타측(본 실시예에서는 시계방향)으로 회동하여 권취롤러(210)가 자전 가능하게 되는바, 체인(60)에 인가되는 장력의 크기에 따라 기어의 단수가 적절하게 자동 변경된다. 이와 같이 레버와이어(250)가 당겨졌을 때 권취롤러(210)가 자전 가능하게 되는 과정에 대해서는 이하 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

한편, 권취롤러(210)와 회동블록(240)은 자전축 및 회동축이 일정한 위치에 고정되어야 하는바, 상기 동력전달 제어유닛(200)은 자전거의 프레임(10)에 고정 결합되는 케이스(280)를 더 포함하고, 권취롤러(210)는 자전 가능한 구조로 상기 케이스(280)에 장착되고 회동블록(240) 역시 회동 가능한 구조로 상기 케이스(280)에 장착됨이 바람직하다.

또한, 롤러톱니(212)와 블록톱니(242)가 상호 물리는 부위로 이물질이 유입되면, 상기 롤러톱니(212)와 블록톱니(242)가 정상적으로 물리지 아니하여, 레버와이어(250)를 당기지 아니하였음에도 불구하고 권취롤러(210)가 자전되거나, 레버와이어(250)를 당겼음에도 불구하고 권취롤러(210)가 자전되지 아니하는 경우가 발생될 수 있다. 따라서 상기 동력전달 제어유닛(200)은, 내부공간을 갖도록 형성되어 상기 케이스(280) 내에 고정되는 베이스블록(270)을 더 포함하여, 상기 권취롤러(210)는 상기 베이스블록(270)의 내부공간을 관통하도록 장착되고, 상기 회동블록(240)은 상기 베이스블록(270)의 내부공간에 회동 가능한 구조로 장착되도록 구성될 수 있다. 이와 같이 롤러톱니(212)와 블록톱니(242)가 베이스블록(270)의 내부공간에서 상호 물리도록 구성되면, 롤러톱니(212)와 블록톱니(242)가 물리는 공간으로 이물질이 유입되는 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 권취롤러(210)의 자전 가능 여부가 정확하게 제어될 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 언급한 바와 같이 권취롤러(210)가 베이스블록(270)을 관통하도록 장착되는 경우, 상기 실린더와이어(220)와 변속와이어(230)는 권취롤러(210) 중 베이스블록(270)의 외부로 노출된 양측에 각각 권취됨이 바람직하다. 이와 같이 실린더와이어(220)와 변속와이어(230)가 베이스블록(270)의 외부로 노출된 권취롤러(210)에 감겨지도록 구성되면, 실린더와이어(220) 및 변속와이어(230)가 권취롤러(210)에 감겨지고 풀어지는 과정이 반복되더라도 롤러톱니(212)와 블록톱니(242)가 물리는 공간으로 유입되어 엉키는 현상이 발생되지 아니하게 된다는 장점이 있다.

한편, 실린더와이어(220)가 실린더(100)의 로드(102)에 직접 연결되면, 로드(102)가 인입되어 실린더와이어(220)가 당겨질 때 상기 로드(102)가 측방향(본 실시예에서는 좌측방향)으로 힘을 받아 휘어질 우려가 있을 뿐만 아니라, 실린더와이어(220)가 회전스프로킷(110)에 엉키게 될 우려도 있다. 따라서 로드(102)가 인입됨에 따라 실린더와이어(220)가 당겨질 때 상기 로드(102)가 측방향으로 힘을 받는 현상이 발생되지 아니하고 실린더와이어(220)가 회전스프로킷(110)에 엉키는 현상이 발생되지 아니하도록, 일측이 자전거의 프레임(10)에 힌지결합되고 타측이 상기 로드(102)의 끝단이 회전 가능한 구조로 결합되는 회전바(120)가 추가로 구비되고, 상기 회전스프로킷(110)은 상기 회전바(120)에 자전 가능한 구조로 결합됨이 바람직하다.

이와 같이 실린더와이어(220)와 회전스프로킷(110)이 로드(102)에 직접 연결되지 아니하고 회전바(120)를 매개체로 연결되면, 실린더와이어(220)가 당겨질 때 발생되는 인장력이 1차적으로 회전바(120)에 인가되므로 로드(102)가 측방향으로 휘는 현상이 발생되지 아니하고, 실린더와이어(220)와 회전스프로킷(110) 간의 거리를 일정수준 이상으로 유지할 수 있으므로 실린더와이어(220)가 회전스프로킷(110)에 엉키는 현상이 발생되지 아니하게 된다는 장점이 있다. 이때, 로드(102)가 인입 및 인출될 때 실린더와이어(220)가 당겨지거나 풀어지는 거리를 최대한 크게 확보할 수 있도록, 상기 실린더와이어(220)의 일측은 상기 회전바(120) 중 로드(102)가 결합된 측에 연결됨이 바람직하다.

한편, 상기 회전바(120)가 하나의 막대 형상으로 형성되면, 상기 로드(102)와 결합된 지점은 자전거의 프레임(10)에 결합된 지점을 중심으로 원호방향의 이동경로를 갖게되므로, 상기 로드(102)가 수직방향으로 직선운동을 할 수 없다. 물론, 상기 로드(102)에 길이방향을 따라 장공을 형성하고, 상기 장공에 로드(102)의 끝단을 슬라이딩 가능한 구조로 결합시키면, 회전바(120)가 회전될 때 로드(102)가 직선운동을 할 수 있지만, 회전바(120)와 로드(102) 간의 결합부위에 유격이 발생되어 진동 및 소음이 발생된다는 문제가 있다.

따라서 상기 회전바(120)는 본 실시예에 도시된 바와 같이 중단이 절곡 가능한 2절 링크 구조로 구성되고 양단이 각각 자전거의 프레임(10)과 로드(102)에 힌지 결합됨이 바람직하다. 이와 같이 회전바(120)가 2절 링크 구조로 구성되면, 회전바(120)에 장공을 형성하지 아니하더라도 회전바(120)의 회전 및 로드(102)의 직선운동이 가능해지므로, 상기 언급한 진동 및 소음 발생을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

본 실시예에서는, 실린더(100)와 회전바(120)와 동력전달 제어유닛(200)이 개별적으로 자전거의 프레임(10)에 결합되는 구조만을 도시하고 있으나, 실린더(100)와 회전바(120)와 동력전달 제어유닛(200)이 장착되며 상기 자전거의 프레임(10)에 결합되는 별도의 베이스브라켓(미도시)이 추가로 구비될 수 있다. 이와 같이 별도의 베이스브라켓이 추가로 구비되면, 자전거의 프레임(10)에 실린더(100)와 회전바(120)와 동력전달 제어유닛(200)을 결합 및 분리시키는 공정을 한 번에 수행할 수 있으므로, 본 발명에 의한 자전거용 변속장치의 설치 및 탈거가 매우 용이해진다는 장점이 있다.

도 6은 기어 자동변속이 가능하도록 동작된 동력전달 제어유닛(200)의 구성을 도시하고, 도 7은 체인(60)의 장력에 의해 로드(102)가 인입되는 형상을 도시한다.

도 2 내지 도 5에 도시된 상태에서 탄성체(260)가 회동레버를 당기는 힘보다 더 큰 힘으로 사용자가 레버와이어(250)를 당기는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 회동블록(240)은 타측(본 실시예에서는 시계방향)으로 회동하여, 블록톱니(242)가 롤러톱니(212)로부터 이격되는바, 권취롤러(210)는 자전 가능한 상태가 된다.

이와 같이 회동블록(240)이 자전 가능한 상태가 되었을 때 체인(60)에 인가되는 장력이 증가하게 되면, 도 7에 도시된 바와 같이 로드(102)는 체인(60)의 장력에 의해 인입되고 실린더와이어(220)는 당겨지게 된다. 권취롤러(210) 실린더와이어(220)가 풀리는 방향(본 실시예에서는 시계방향)으로 자전되면, 실린더와이어(220)와 반대 방향으로 권취롤러(210)에 감겨진 변속와이어(230)는 권취롤러(210)에 더 감겨지게 되고, 이에 따라 당겨지게 된다. 상기 변속와이어(230)가 당겨지면 드레일러(70)가 동작되는바, 결국 자전거의 기어 단수가 자동으로 낮은 단수로 변경되고, 사용자는 적은 힘으로 페달(20)을 쉽게 구를 수 있게 된다.

또한 도 7에 도시된 상태에서 체인(60)에 인가되었던 장력이 해제되면, 로드(102)는 실린더(100)의 내부 탄성압에 의해 상승하면서 체인(60)을 위로 밀게 되며, 실린더와이어(220)와 변속와이어(230)를 당기고 있던 힘이 해제된다. 변속와이어(230)를 당기고 있던 힘이 해제되면 드레일러(70)에 내장된 스프링에 의해 기어단수가 높은 단수로 리턴 변경되어, 사용자는 페달(20)을 천천히 구르더라도 자전거의 속력을 쉽게 높일 수 있게 된다. 이와 같이 드레일러(70)에 연결된 와이어를 당겨 기어의 단수를 변경하고, 상기 와이어에 인가되어있던 힘을 해제시켰을 때 기어의 단수가 이전 상태로 리턴되는 기어변속 원리는 현재 상용화되어 있는 자전거용 변속장치에도 동일하게 적용되고 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 도 6에 도시된 상태에서 레버와이어(250)를 당기고 있던 힘을 해제시키면, 회동블록(240)은 탄성체(260)에 의해 반시계방향으로 회전되어 도 4에 도시된 상태로 복귀되는바, 체인(60)에 인가되는 장력의 크기가 변경되더라도 기어가 변경되지 아니하는 상태가 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10 : 프레임 20 : 페달
30 : 체인링 결합체 40 : 후륜
50 : 스프로킷 결합체 60 : 체인
70 : 드레일러 100 : 실린더
102 : 로드 110 : 회전스프로킷
120 : 회전바 200 : 동력전달 제어유닛
210 : 권취롤러 212 : 롤러톱니
220 : 실린더와이어 230 : 변속와이어
240 : 회동블록 242 : 블록톱니
250 : 레버와이어 260 : 탄성체
270 : 베이스블록 280 : 케이스

Claims (9)

1. 삭제
2. 연결된 와이어가 당겨지거나 풀어짐에 따라 자전거의 기어단을 변경시키는 드레일러를 동작시키기 위한 자전거용 자동변속장치에 있어서,
   인출되는 방향으로 탄성력을 받는 로드를 구비하도록 구성되어, 자전거의 프레임에 결합되는 실린더;
   체인이 걸쳐지며, 자전 가능한 구조로 상기 로드에 연결되어, 상기 체인의 장력이 증가됨에 따라 상기 실린더에 가까워지는 방향으로 이동됨으로써 로드를 인입시키는 회전스프로킷;
   상기 로드가 인입 및 인출되는 힘을 이용하여 드레일러를 동작시키는 동력전달 제어유닛;
   을 포함하며,
   상기 동력전달 제어유닛은, 길이방향 일측이 상기 로드에 연결되어 상기 로드의 인입 및 인출에 따라 당겨지거나 풀어지는 실린더와이어와, 길이방향 일측이 상기 실린더와이어의 타측과 연결되고 길이방향 타측이 자전거의 드레일러에 연결되어 상기 실린더와이어가 당겨지거나 풀어짐에 따라 상기 드레일러를 동작시키는 변속와이어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자전거용 자동변속장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 동력전달 제어유닛은, 자전 가능한 구조로 장착되며 자전축을 중심으로 상기 실린더와이어와 변속와이어가 상호 반대방향으로 감겨지는 권취롤러와, 사전에 설정된 각도만큼 일측 및 타측으로 회동 가능한 구조로 장착되며 회동 방향에 따라 상기 권취롤러의 자전을 간섭 및 간섭 해제하는 회동블록과, 일측으로 회동되는 방향으로 상기 회동블록에 탄성력을 인가하는 탄성체와, 상기 회동블록에 연결되어 사용자의 조작에 의해 당겨졌을 때 상기 회동블록을 타측으로 회동시키는 레버와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 자동변속장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 권취롤러가 자전 가능한 구조로 장착되고 상기 회동블록이 회동 가능한 구조로 장착되며 자전거의 프레임에 결합되는 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 자동변속장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 권취롤러의 외주면에는 롤러톱니가 형성되고, 상기 롤러톱니와 대응되는 지점의 회동블록에는 블록톱니가 형성되어, 상기 회동블록이 일측으로 회동되었을 때에는 상기 블록톱니는 상기 롤러톱니에 물리게 되고, 상기 회동블록이 타측으로 회동되었을 때에는 상기 블록톱니와 상기 롤러톱니와의 물림이 해제되는 것을 특징으로 하는 자전거용 자동변속장치.
   
6. 제4항에 있어서,
   내부공간을 갖도록 형성되어 상기 케이스 내에 고정되는 베이스블록을 더 포함하며,
   상기 권취롤러는 상기 베이스블록의 내부공간을 관통하도록 장착되고, 상기 회동블록은 상기 베이스블록의 내부공간에 회동 가능한 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 자전거용 자동변속장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 실린더와이어와 변속와이어는 상기 권취롤러 중 상기 베이스블록의 외부로 노출된 양측에 각각 권취되는 것을 특징으로 하는 자전거용 자동변속장치.
   
8. 연결된 와이어가 당겨지거나 풀어짐에 따라 자전거의 기어단을 변경시키는 드레일러를 동작시키기 위한 자전거용 자동변속장치에 있어서,
   인출되는 방향으로 탄성력을 받는 로드를 구비하도록 구성되어, 자전거의 프레임에 결합되는 실린더;
   체인이 걸쳐지며, 자전 가능한 구조로 상기 로드에 연결되어, 상기 체인의 장력이 증가됨에 따라 상기 실린더에 가까워지는 방향으로 이동됨으로써 로드를 인입시키는 회전스프로킷;
   상기 로드가 인입 및 인출되는 힘을 이용하여 드레일러를 동작시키는 동력전달 제어유닛;
   일측이 자전거의 프레임에 힌지결합되고, 타측이 상기 로드의 끝단이 회전 가능한 구조로 결합되는 회전바;
   를 포함하고,
   상기 회전스프로킷은 상기 회전바에 자전 가능한 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 자전거용 자동변속장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 회전바는 중단이 절곡 가능한 2절 링크인 것을 특징으로 하는 자전거용 자동변속장치.

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