KR101469163B1 - 페달을 이용한 동력전달장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 조작수단에 의해 방향전환수단을 이동시켜 서로 다른 전동수단에 선택적으로 결합되도록 하여, 구동수단이 서로 동일 방향으로 회전되게 하거나 서로 반대 방향으로 회전되게 함으로써, 페달링 구동방식과 스텝퍼 구동방식을 모두 편리하게 구현할 수 있는 페달을 이용한 동력전달장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 페달을 이용한 동력전달장치는, 본체프레임(10) 및 상기 본체프레임(10)의 전방과 후방에 각각 회전 가능하게 결합되는 전륜(40)과 후륜(50)을 포함한 페달구동장치에 결합되어 상기 후륜(50)에 동력을 전달하는 것으로, 상기 본체프레임(10)의 일측에 회전되게 장착되며, 제1페달(120)을 가진 제1구동수단(100); 상기 본체프레임(10)의 타측에 회전되게 장착되며, 제2페달(220)을 가진 제2구동수단(200); 상기 본체프레임(10)에 상기 제1구동수단(100)과 연동하여 회전되게 장착되는 제1전동수단(300); 상기 본체프레임(10)에 상기 제2구동수단(200)과 연동하여 회전되게 장착되며, 상기 제1전동수단(300)과 동심을 이루는 제2전동수단(400); 상기 본체프레임(10)에 상기 제1전동수단(300)과 편심되게 장착되고, 상기 제1구동수단(100)과 연동하여 회전되는 제3전동수단(500); 상기 제2전동수단(400)에 함께 회전됨과 동시에 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 장착되고, 상기 제1전동수단(300) 또는 상기 제3전동수단(500) 중 어느 하나와 선택적으로 결합되는 방향전환수단(600); 상기 본체프레임(10)과 상기 방향전환수단(600) 사이에 개재되며, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향으로 이동되도록 조절하는 조작수단(700); 을 포함하되, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제1전동수단(300)에 결합된 경우, 상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)은 상호 같은 방향으로 회전되고, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제3전동수단(500)에 결합된 경우, 상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)은 서로 반대 방향으로 회전된다.
본 발명의 페달을 이용한 동력전달장치는, 본체프레임(10) 및 상기 본체프레임(10)의 전방과 후방에 각각 회전 가능하게 결합되는 전륜(40)과 후륜(50)을 포함한 페달구동장치에 결합되어 상기 후륜(50)에 동력을 전달하는 것으로, 상기 본체프레임(10)의 일측에 회전되게 장착되며, 제1페달(120)을 가진 제1구동수단(100); 상기 본체프레임(10)의 타측에 회전되게 장착되며, 제2페달(220)을 가진 제2구동수단(200); 상기 본체프레임(10)에 상기 제1구동수단(100)과 연동하여 회전되게 장착되는 제1전동수단(300); 상기 본체프레임(10)에 상기 제2구동수단(200)과 연동하여 회전되게 장착되며, 상기 제1전동수단(300)과 동심을 이루는 제2전동수단(400); 상기 본체프레임(10)에 상기 제1전동수단(300)과 편심되게 장착되고, 상기 제1구동수단(100)과 연동하여 회전되는 제3전동수단(500); 상기 제2전동수단(400)에 함께 회전됨과 동시에 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 장착되고, 상기 제1전동수단(300) 또는 상기 제3전동수단(500) 중 어느 하나와 선택적으로 결합되는 방향전환수단(600); 상기 본체프레임(10)과 상기 방향전환수단(600) 사이에 개재되며, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향으로 이동되도록 조절하는 조작수단(700); 을 포함하되, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제1전동수단(300)에 결합된 경우, 상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)은 상호 같은 방향으로 회전되고, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제3전동수단(500)에 결합된 경우, 상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)은 서로 반대 방향으로 회전된다.
Description
본 발명은 페달을 이용한 동력전달장치에 관한 것으로서, 특히 외부 조작에 의해 양측 페달이 서로 동일방향 또는 반대방향으로 회전되게 전환되도록 하여 다양한 주행 방식을 구현하기 위한 것이다.
자전거는 주로 페달의 회전력을 이용하는 동력전달장치에 의해 구동된다.
도 1 은 종래의 페달을 이용한 동력전달장치로 구동되는 자전거의 구조도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 종래의 페달을 이용한 동력전달장치가 구비된 자전거는, 전후방에 각각 전륜(1)과 후륜(2)이 회전 가능하게 장착되는 본체프레임(3)과, 상기 본체프레임(3)의 상단에 구비되는 탑승자의 착석을 위한 안장(4)과, 상기 전륜(1)과 상기 후륜(2) 사이에 배치되며 상기 본체프레임(3)에 장착되는 동력전달장치(5)로 이루어진다.
상기 동력전달장치(5)는 페달(6)과 크랭크(7)에 의해 회전 구동되게 구성되며, 상기 크랭크(7)와 연결되어 회전되는 구동스프로킷(8)을 갖는다.
상기 구동스프로킷(8)은 상기 후륜(2)에 장착된 종동스프로켓(9)과 체인으로 연결되어 상기 후륜(2)에 회전력을 전달한다.
위 구성으로 이루어진 종래의 동력전달장치는 양측 페달이 동시에 동일 방향으로 360도 회전되는 페달링 구동 방식만으로 작동된다.
그러나, 이러한 종래의 동력전달장치를 구비한 자전거는 항문질환이나 골반질환이 있는 환자는 타기 어렵고, 오십견이 있는 환자는 상체가 숙여지는 MTB같은 종류의 자전거를 타다가 악화될 수 있으며, 허리통증이 있는 환자의 경우 허리를 숙이는 자세를 오래 취하다 보면 허리통증이 더 악화될 수도 있다.
또한, 종래 자전거의 동력전달장치의 구동 방식은 원형운동이기 때문에 서서 타기에는 쉽게 피로해 지는 단점이 있다.
또한, 경사가 가파른 언덕 등을 오를 때, 한가지 방식으로만 구동되는 종래의 동력전달장치는 같은 동작을 반복하기 때문에 다리에 큰 부담을 주게 되는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 종래에는 스텝퍼 형식이거나 일렙티컬과 같은 타원운동, 혹은 유럽에서 개발한 드림슬라이드의 APS같은 페달링 시스템을 이용한 자전거들이 제작되었다.
그러나 종래의 스텝퍼 형식과 같이 서서 타는 자전거들의 단점은 본래 자전거 페달의 구동방식을 구현할 수 없으며, 안장이 없기 때문에 장거리 이동이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 조작수단에 의해 방향전환수단을 이동시켜 서로 다른 전동수단에 선택적으로 결합되도록 하여, 구동수단이 서로 동일 방향으로 회전되게 하거나 서로 반대 방향으로 회전되게 함으로써, 페달링 구동방식과 스텝퍼 구동방식을 모두 편리하게 구현할 수 있는 페달을 이용한 동력전달장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 페달을 이용한 동력전달장치는, 본체프레임(10) 및 상기 본체프레임(10)의 전방과 후방에 각각 회전 가능하게 결합되는 전륜(40)과 후륜(50)을 포함한 페달구동장치에 결합되어 상기 후륜(50)에 동력을 전달하는 것으로, 상기 본체프레임(10)의 일측에 회전되게 장착되며, 제1페달(120)을 가진 제1구동수단(100); 상기 본체프레임(10)의 타측에 회전되게 장착되며, 제2페달(220)을 가진 제2구동수단(200); 상기 본체프레임(10)에 상기 제1구동수단(100)과 연동하여 회전되게 장착되는 제1전동수단(300); 상기 본체프레임(10)에 상기 제2구동수단(200)과 연동하여 회전되게 장착되며, 상기 제1전동수단(300)과 동심을 이루는 제2전동수단(400); 상기 본체프레임(10)에 상기 제1전동수단(300)과 편심되게 장착되고, 상기 제1구동수단(100)과 연동하여 회전되는 제3전동수단(500); 상기 제2전동수단(400)에 함께 회전됨과 동시에 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 장착되고, 상기 제1전동수단(300) 또는 상기 제3전동수단(500) 중 어느 하나와 선택적으로 결합되는 방향전환수단(600); 상기 본체프레임(10)과 상기 방향전환수단(600) 사이에 개재되며, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향으로 이동되도록 조절하는 조작수단(700); 을 포함하되, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제1전동수단(300)에 결합된 경우, 상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)은 상호 같은 방향으로 회전되고, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제3전동수단(500)에 결합된 경우, 상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)은 서로 반대 방향으로 회전된다.
상기 제1구동수단(100)에는 제1구동기어(130)가 구비되고, 상기 제2구동수단(200)에는 제2구동기어(230)가 구비되며, 상기 제1전동수단(300)은 상기 제1구동수단(100)의 외측에 배치되며, 상기 제1구동기어(130)와 맞물리는 제1전동기어(310)가 구비되고, 상기 제2전동수단(400)은 상기 제2구동수단(200)의 외측에 배치되며, 상기 제2구동기어(230)와 맞물리는 제2전동기어(410)가 구비되고, 상기 제3전동수단(500)에는 상기 제1구동수단(100) 방향 단부에 상기 제1구동기어(130)와 맞물리는 제3전동기어(510)가 구비되고, 상기 방향전환수단(600) 방향 단부에 제4전동기어(520)가 구비되며, 상기 방향전환수단(600)의 외측에는 상기 조작수단(700)에 의해 상기 제1구동수단(100) 방향으로 이동시 상기 제4전동기어(520)와 맞물리는 제5전동기어(630)가 구비된다.
상기 제1전동기어(310), 상기 제2전동기어(410) 및 상기 제3전동기어(510)는 상호 동일한 기어비로 이루어지고, 상기 제4전동기어(520) 및 상기 제5전동기어(630)는 상호 동일한 기어비로 이루어지며, 상기 제1전동기어(310), 상기 제2전동기어(410), 상기 제3전동기어(510)는 상기 제4전동기어(520) 및 상기 제5전동기어(630) 보다 기어비가 작다.
상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400)은 제1베어링수단(B1)을 통해 상호 독립적으로 회전되게 결합된다.
상기 방향전환수단(600)은 상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400) 사이에 개재되며, 상기 제2전동수단(400)의 외측을 감싸도록 형성되되, 상기 제1전동수단(300)의 상기 방향전환수단(600) 방향 외주면에는 길이 방향으로 긴 제1결합홈(320)이 형성되고, 상기 제2전동수단(400)의 상기 방향전환수단(600) 방향 외주면에는 길이 방향으로 긴 제2결합홈(420)이 형성되며, 상기 방향전환수단(600)의 상기 제1전동수단(300) 방향 내주면에는 상기 제1결합홈(320)에 삽입되어 길이 방향으로 이동되는 제1결합돌기(610)가 형성되고, 상기 방향전환수단(600)의 상기 제2전동수단(400) 방향 내주면에는 상기 제2결합홈(420)에 삽입되어 길이 방향으로 이동되는 제2결합돌기(620)가 형성된다.
상기 조작수단(700)은, 상기 방향전환수단(600)에 장착되는 연결부재(710); 상기 본체프레임(10)에 고정 장착되며, 상기 연결부재(710)를 상기 제1구동수단(100) 방향으로 배치되도록 탄성 지지하는 탄성부재(720); 외부 조작에 의해 상기 연결부재(710)를 상기 제2구동수단(200) 방향으로 이동시키는 조작와이어(730); 를 포함하되, 상기 방향전환수단(600)의 외측에는 상기 연결부재(710)가 삽입 배치되는 장착홈이 형성되고, 상기 장착홈과 상기 연결부재(710) 사이에는 상기 연결부재(710)를 상기 방향전환수단(600)과 독립적으로 회전되게 하는 제2베어링수단(B2)이 장착되는 것을 특징으로 하는 페달을 이용한 동력전달장치
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 페달을 이용한 동력전달장치는 다음과 같은 효과가 있다.
상기 방향전환수단(600)이 상기 제1전동수단(300) 또는 상기 제3전동수단(500) 중 어느 하나와 선택적으로 결합됨으로써, 페달링 또는 스텝퍼 구동방식을 탑승자가 선택적으로 구현할 수 있도록 하며, 이로 인해 탑승자가 페달구동장치에 장시간 탑승할 경우 다리에 가중되는 부담을 감소시킬 수 있고, 탑승자의 취향 또는 몸 상태에 따라 편리한 구동방식을 선택하여 사용을 편리하게 하는 효과를 발생시킨다.
상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400)이 상기 연결축(330)에 의해 상호 독립적으로 회전되게 결합됨으로써, 상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400)의 중심이 틀어지는 것을 방지하여 내구성 및 품질이 향상되는 효과를 발생시킨다.
도 1은 종래기술에 따른 페달을 이용한 동력전달장치가 장착된 자전거의 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치가 장착된 자전거의 정면 구조도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 페달링 구동방식일 때의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 페달링 구동 방식일 때의 단면 구조도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 스텝퍼 구동방식일 때의 사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 스텝퍼 구동방식일 때의 단면 구조도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치와 자전거 후륜 사이의 동력전달구조를 나타낸 개요도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치가 장착된 자전거의 정면 구조도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 페달링 구동방식일 때의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 페달링 구동 방식일 때의 단면 구조도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 스텝퍼 구동방식일 때의 사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 스텝퍼 구동방식일 때의 단면 구조도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치와 자전거 후륜 사이의 동력전달구조를 나타낸 개요도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치가 장착된 자전거의 정면 구조도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 페달링 구동방식일 때의 사시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 페달링 구동 방식일 때의 단면 구조도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 스텝퍼 구동방식일 때의 사시도, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치의 스텝퍼 구동방식일 때의 단면 구조도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치와 자전거 후륜 사이의 동력전달구조를 나타낸 개요도이다.
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치는, 페달구동장치에 설치되는 것으로, 구체적으로, 제1구동수단(100), 제2구동수단(200), 제1전동수단(300), 제2전동수단(400), 제3전동수단(500), 방향전환수단(600) 및 조작수단(700)으로 이루어진다.
상기 페달구동장치는 페달을 사용하여 동력을 발생시키는 이륜차, 삼륜차, 레일바이크 및 운동기기 등을 모두 의미하며, 본 발명의 실시예에서의 상기 페달구동장치는, 도 2에 도시된 바와 같이 이륜 자전거이다.
이륜 자전거인 상기 페달구동장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 본체프레임(10), 안장(20), 핸들(30), 전륜(40), 후륜(50) 및 상기 후륜(50)에 동력을 전달하는 본 발명의 페달을 이용한 동력전달장치(60)로 구성되며, 상기 동력전달장치(60)를 제외한 나머지 구성은 통상적인 이륜 자전거와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제1구동수단(100)은 상기 본체프레임(10)의 하부 중간 부근 일측에 회전되게 장착되며, 구체적으로 제1크랭크(110), 제1페달(120), 제1구동기어(130) 및 제1구동스프로켓(140)으로 이루어진다.
상기 제1크랭크(110)는 대략 긴 막대 형상이며, 일단이 상기 본체프레임(10)의 일측에 회전되게 장착되고, 타단에 상기 제1페달(120)이 장착된다.
또한, 상기 제1크랭크(110)의 일단에는 상기 제1구동기어(130) 및 상기 제1구동스프로켓(140)이 고정 장착된다.
상기 제2구동수단(200)은 상기 본체프레임(10)의 하부 중간 부근 타측에 회전되게 장착되며, 구체적으로 제2크랭크(210), 제2페달(220), 제2구동기어(230) 및 제2구동스프로켓(240)으로 이루어진다.
상기 제2크랭크(210)는 대략 긴 막대 형상이며, 일단이 상기 본체프레임(10)의 타측에 회전되게 장착되고, 타단에 상기 제2페달(220)이 장착된다.
또한, 상기 제2크랭크(210)의 일단에는 상기 제2구동기어(230) 및 상기 제2구동스프로켓(240)이 고정 장착된다.
위 구성으로 이루어진 상기 제1구동수단(100)과 상기 제2구동수단(200)은 각각 일단이 서로 동심되게 배치되며, 상기 본체프레임(10) 사이에 개재된 베어링수단에 의해 각각 독립적으로 회전된다.
한편, 상기 제1전동수단(300)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 대략 원통형 형상이며, 상기 본체프레임(10)에 상기 제1구동수단(100)과 연동하여 회전되게 장착된다.
또한, 상기 제1전동수단(300)은, 도면에 상세히 도시되지 않았지만 일측에는 축이 형성되어 상기 본체프레임(10)의 일측에 회전되게 결합된다.
또한, 상기 제1전동수단(300)은 상기 제1구동수단(100)의 외측에 배치되며, 상기 제1구동수단(100) 방향 단부에는 상기 제1구동기어(130)와 맞물리는 제1전동기어(310)가 구비되고, 상기 제1전동수단(300)의 상기 제2구동수단(200) 방향 단부의 외주면에는 제1결합홈(320)이 형성된다.
상기 제1결합홈(320)은 상기 제1전동수단(300)의 길이 방향으로 길게 형성되며, 다수개로 이루어져 외주면을 따라 일정 간격 이격 배치된다.
이러한 상기 제1결합홈(320)에는 후술할 방향전환수단(600)의 제1결합돌기(610)가 삽입 장착된다.
상기 제2전동수단(400)은 상기 제1전동수단(300)과 동일한 원통형 형상이며, 상기 본체프레임(10)에 상기 제2구동수단(200)과 연동하여 회전되게 장착된다.
또한, 상기 제2전동수단(400)은, 도면에 상세히 도시되지 않았지만, 일측에 축이 구비되어 상기 본체프레임(10)의 타측에 회전되게 결합된다.
또한, 상기 제2전동수단(400)은 상기 제2구동수단(200)의 외측에 배치되며, 상기 제2구동수단(200) 방향 단부에는 상기 제2구동기어(230)와 맞물리는 제2전동기어(410)가 구비되고, 외주면에는 길이 방향으로 중간 부근에 제2결합홈(420)이 형성된다.
상기 제2결합홈(420)은 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향으로 길게 형성되며, 다수개로 이루어져 외주면을 따라 일정 간격 이격 배치된다.
이러한 상기 제2결합홈(420)에는 후술할 방향전환수단(600)의 제2결합돌기(620)가 삽입 장착된다.
또한, 상기 제2전동수단(400)은 상기 제1전동수단(300)과 동심되게 배치되며, 상기 제1전동수단(300)과 제1베어링수단(B1)을 통해 상호 독립적으로 회전되게 결합된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2전동수단(400)은 상기 제1전동수단(300)과 동일한 가상의 중심축 상에 배치되며, 상기 제1전동수단(300)에는 상기 제2전동수단(400)에 삽입되는 연결축(330)이 돌출 형성되고, 상기 연결축(330)과 상기 제2전동수단(400) 사이에는 상기 제1베어링수단(B1)이 개재된다.
물론, 경우에 따라 상기 연결축(330)은 상기 제2전동수단(400)에 형성될 수도 있다.
이와 같이, 상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400)이 상기 연결축(330)에 의해 상호 독립적으로 회전되게 결합됨으로써, 상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400)의 중심이 틀어지는 것을 방지하여 내구성 및 품질이 향상되는 효과를 발생시킨다.
한편, 상기 제3전동수단(500)은 대락 원통형 형상이며, 상기 제1구동수단(100)의 외측에 배치되되 상기 제1전동수단(300)과 편심되게 배치되고, 상기 본체프레임(10)에 상기 제1구동수단(100)과 연동하여 회전되게 장착된다.
즉, 상기 제3전동수단(500)은 상기 제1전동수단(300)의 가상의 중심축과 나란하게 이격 배치된 다른 가상의 중심축 상에 배치된다.
여기에서, 도면에 상세히 도시되지 않았지만, 상기 제3전동수단(500)의 일측에는 축이 구비되어 상기 본체프레임(10)의 일측에 회전되게 장착된다.
또한, 상기 제3전동수단(500)의 상기 제1구동기어(130) 방향 단부에는 제3전동기어(510)가 형성되고, 그 반대 방향 단부에는 제4전동기어(520)가 형성된다.
한편, 상기 방향전환수단(600)은, 상기 제2전동수단(400)에 함께 회전됨과 동시에 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 장착되고, 상기 제1전동수단(300) 또는 상기 제3전동수단(500) 중 어느 하나와 선택적으로 결합된다.
구체적으로, 상기 방향전환수단(600)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 중공을 갖는 원통형 형상이며, 상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400) 사이에 개재되며, 상기 제2전동수단(400)의 외측을 감싸도록 형성된다.
또한, 상기 방향전환수단(600)의 제1전동수단(300) 방향 내주면에는 상기 제1결합홈(320)에 삽입되는 제1결합돌기(610)가 형성되고, 상기 제2전동수단(400) 방향 내주면에는 상기 제2결합홈(420)에 삽입되는 제2결합돌기(620)가 형성된다.
상기 제1결합돌기(610) 및 상기 제2결합돌기(620)는 각각 다수개로 이루어지며, 상기 방향전환수단(600)의 내주면을 따라 다수개 이격 배치된다.
이러한 상기 제1결합돌기(610)는 상기 방향전환수단(600)이 상기 제1전동기어(310) 방향으로 이동할 경우 상기 제1결합홈(320)에 삽입되며, 상기 방향전환수단(600)을 상기 제1전동수단(300)과 함께 회전되도록 결합시키고, 상기 제1결합홈(320)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 가이드하는 기능을 한다.
상기 제2결합돌기(620)는 항상 상기 제2결합홈(420)에 삽입되며, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제2전동수단(400)과 함께 회전되도록 결합시키고, 상기 제2결합홈(420)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 가이드하는 기능을 한다.
여기에서, 상기 제2결합홈(420)의 길이는 상기 방향전환수단(600)의 이동거리와 같거나 더 길게 형성되며, 이로 인해 상기 방향전환수단(600)이 항상 상기 제2전동수단(400)에 결합된 상태를 유지하게 된다.
또한, 상기 방향전환수단(600)의 상기 제1전동수단(300) 방향 단부에는 제5전동기어(630)가 장착된다.
상기 제5전동기어(630)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 방향전환수단(600)이 상기 제2전동수단(400) 방향으로 이동할 경우 상기 제4전동기어(520)와 선택적으로 맞물리게 결합된다.
여기에서, 상기 제1전동기어(310), 제2전동기어(410) 및 제3전동기어(510)는 상호 동일한 기어비로 이루어지며, 상기 제4전동기어(520) 및 상기 제5전동기어(630)는 상호 동일한 기어비로 이루어진다.
즉, 상기 제1전동기어(310), 제2전동기어(410) 및 제3전동기어(510)는 동일한 직경이며, 외주면에 동일한 갯수의 치차가 형성되고, 상기 제4전동기어(520) 및 상기 제5전동기어(630)는 동일한 직경이며, 외주면에 동일한 갯수의 치차가 형성된다.
또한, 상기 제4전동기어(520) 및 제5전동기어(630)는 상기 제1전동기어(310), 제2전동기어(410) 및 제3전동기어(510) 보다 기어비가 크다. 즉, 상기 제4전동기어(520) 및 제5전동기어(630)는 상기 제1전동기어(310), 제2전동기어(410) 및 제3전동기어(510) 보다 직경이 크며 더 많은 수의 치차를 갖는다.
이와 같이 상기 제4전동기어(520) 및 제5전동기어(630)가 상기 제1전동기어(310), 제2전동기어(410) 및 제3전동기어(510) 보다 기어비가 크게 형성됨으로써, 상기 제1전동기어(310)와 상기 제3전동기어(510)가 편심되게 이격 배치된 상태에서 상기 제4전동기어(520)가 상기 제5전동기어(630)와 맞물리게 결합되도록 배치할 수 있게 된다.
또한, 상기 방향전환수단(600)의 길이 방향 중간부분의 외주면에는 링 형상의 고정홈(640)이 형성된다. 상기 고정홈(640)에는 후술할 상기 조작수단(700)의 연결부재(710)가 삽입 장착된다.
상기 조작수단(700)은, 상기 본체프레임(10)과 상기 방향전환수단(600) 사이에 개재되며, 상기 방향전환수단(600)과 연결되어 상기 방향전환수단(600)을 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향으로 이동되도록 조절한다.
좀더 구체적으로, 상기 조작수단(700)은, 연결부재(710), 탄성부재(720) 및 조작와이어(730)로 이루어진다.
상기 연결부재(710)는 상기 방향전환수단(600)의 외주면을 감싸게 원형의 링 형상으로 형성되며, 상기 방향전환수단(600)의 외주면에 형성된 상기 고정홈(640)에 삽입 장착된다.
여기에서, 상기 고정홈(640)과 상기 연결부재(710) 사이에는 제2베어링수단(B2)이 개재된다.
상기 제2베어링수단(B2)은 상기 방향전환수단(600)과 상기 연결부재(710)를 상호 독립적으로 회전되게 하며, 이로 인해 상기 연결부재(710)와 상관없이 상기 방향전환수단(600)이 상기 제1전동수단(300) 또는 상기 제2전동수단(400)과 함께 회전될 수 있도록 한다.
상기 탄성부재(720)는 압축스프링으로 이루어지며, 일단이 상기 본체프레임(10)에 고정 장착되고, 타단이 상기 연결부재(710)에 고정 장착된다.
이러한 상기 탄성부재(720)는 상기 연결부재(710)를 상기 제1구동수단(100) 방향으로 배치되도록 탄성 지지한다.
상기 조작와이어(730)는 상기 연결부재(710)를 중심으로 상기 탄성부재(720) 반대편에 배치되며, 일단은 상기 연결부재(710)에 결합되고, 타단은 상기 본체프레임(10)에 설치된 조작레버(미도시)와 연결된다.
여기에서 상기 조작레버는, 사용자의 조작에 의해 작동되는 통상적인 자전거에 장착되는 조작레버이며, 사용자가 상기 조작레버를 누를 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 조작와이어(730)가 상기 본체프레임(10) 방향으로 당겨지면서 상기 연결부재(710)를 상기 제2구동수단(200) 방향으로 이동시키게 된다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 본체프레임(10)에는 상기 제1구동수단(100)과 상기 후륜(50) 사이에 종동축(810)이 장착되며, 상기 종동축(810)의 양단에는 상기 제1구동스프로켓(140) 및 상기 제2구동스프로켓(240)과 각각 체인(C)에 의해 연동되게 결합되는 제1종동스프로켓(820) 및 제2종동스프로켓(830)이 각각 장착되고, 가운데에는 상기 후륜(50)과 체인(C)에 의해 연동되게 결합되는 변속기어(840)가 장착된다.
여기에서, 상기 제1종동스프로켓(820) 및 상기 제2종동스프로켓(830)과 상기 종동축(810) 사이에는 래칫기어(미도시)가 개재되며, 이로 인해, 상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)이 서로 반대방향으로 회전될 때, 전진 방향 회전, 즉 반시계방향 회전력만이 상기 종동축(810)에 전달되도록 한다.
위 구성으로 이루어진 본 발명의 페달을 이용한 동력전달장치는, 상기 제1구동수단(100)과 상기 제2구동수단(200)이 동일한 방향으로 회전되는 페달링 구동방식과, 상기 제1구동수단(100)과 상기 제2구동수단(200)이 서로 반대 방향으로 회전되는 스텝퍼 구동방식으로 작동된다.
도 3 및 도 4는 페달링 구동방식일 경우를 나타낸 것으로, 상기 방향전환수단(600)은 상기 탄성부재(720)의 탄성력에 의해 상기 제1전동수단(300) 방향으로 배치되고, 상기 제1전동수단(300) 및 상기 제2전동수단(400)과 모두 결합되어 함께 회전된다.
따라서, 도 3에 도시된 화살표 방향과 같이, 자전거의 탑승자가 상기 제1구동수단(100)을 반시계방향으로 회전시키면, 상기 제1전동수단(300), 상기 방향전환수단(600) 및 상기 제2전동수단(400)은 시계방향으로 회전되며, 상기 제2구동수단(200)은 반시계방향으로 회전된다.
또한, 상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)의 회전력은 상기 제1구동스프로켓(140) 및 상기 제2구동스프로켓(240)을 통해 상기 제1종동스프로켓(820) 및 상기 제2종동스프로켓(830)으로 각각 전달되고, 상기 종동축(810) 및 상기 변속기어(840)를 통해 상기 후륜(50)에 전달된다.
도 5 및 도 6은 스텝퍼 구동방식일 경우를 나타낸 것으로, 상기 방향전환수단(600)은 상기 조작수단(700)에 의해 상기 제2전동수단(400) 방향으로 이동되면서, 상기 제1전동수단(300)과는 분리되고, 상기 제3전동수단(500)에 결합된다.
즉, 상기 제5전동기어(630)가 상기 제4전동기어(520)와 맞물리게 결합된다.
이 상태에서, 도 5에 도시된 화살표 방향과 같이, 자전거의 탑승자가 상기 제1구동수단(100)을 시계방향으로 회전시키면, 상기 제3전동수단(500)은 반시계방향으로 회전되며, 상기 방향전환수단(600) 및 상기 제2전동수단(400)은 시계방향으로 회전되고, 상기 제2구동수단(200)은 반시계방향으로 회전된다.
여기에서 상기 제1구동수단(100)의 회전력은 상기 제1구동스프로켓(140)을 통해 상기 제2종동스프로켓(830)으로 전달되지만, 상기 래칫기어에 의해 상기 종동축(810)까지 전달되지 않으며, 상기 제2구동수단(200)의 회전력만이 상기 제2구동스프로켓(240)을 통해 상기 제2종동스프로켓(830)으로 전달되고, 상기 제2종동스프로켓(830)의 회전력은 상기 종동축(810) 및 상기 변속기어(840)를 통해 상기 후륜(50)으로 전달된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 페달을 이용한 동력전달장치는, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제1전동수단(300) 또는 상기 제3전동수단(500) 중 어느 하나와 선택적으로 결합됨으로써, 페달링 또는 스텝퍼 구동방식을 탑승자가 선택적으로 구현할 수 있도록 하며, 이로 인해 탑승자가 페달동력장치에 장시간 탑승할 경우 다리에 가중되는 부담을 감소시킬 수 있고, 탑승자의 취향 또는 몸 상태에 따라 편리한 구동방식을 선택하여 사용을 편리하게 하는 효과를 발생시킨다.
본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구 범위의 사상 및 영역을 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 형태로 변형 실시될 수 있으며, 따라서 이와 같은 변형은 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 해석해야 할 것이다.
100 : 제1구동수단, 130 : 제1구동기어,
200 : 제2구동수단, 230 : 제2구동기어,
300 : 제1전동수단, 310 : 제1전동기어,
320 : 제1결합홈, 330 : 연결축,
400 : 제2전동수단, 410 : 제2전동기어,
420 : 제2결합홈, 500 : 제3전동수단,
510 : 제3전동기어, 520 : 제4전동기어,
600 : 방향전환수단, 610 : 제1결합돌기,
620 : 제2결합돌기, 630 : 제5전동기어,
640 : 고정홈, 700 : 조작수단,
710 : 연결부재, 720 : 탄성부재,
730 : 조작와이어.
200 : 제2구동수단, 230 : 제2구동기어,
300 : 제1전동수단, 310 : 제1전동기어,
320 : 제1결합홈, 330 : 연결축,
400 : 제2전동수단, 410 : 제2전동기어,
420 : 제2결합홈, 500 : 제3전동수단,
510 : 제3전동기어, 520 : 제4전동기어,
600 : 방향전환수단, 610 : 제1결합돌기,
620 : 제2결합돌기, 630 : 제5전동기어,
640 : 고정홈, 700 : 조작수단,
710 : 연결부재, 720 : 탄성부재,
730 : 조작와이어.
Claims (6)
- 본체프레임(10) 및 상기 본체프레임(10)의 전방과 후방에 각각 회전 가능하게 결합되는 전륜(40)과 후륜(50)을 포함한 페달구동장치에 결합되어 상기 후륜(50)에 동력을 전달하는 동력전달장치로서,
상기 본체프레임(10)의 일측에 회전되게 장착되고 제1페달(120)과 제1구동기어(130)가 구비된 제1구동수단(100);
상기 본체프레임(10)의 타측에 회전되게 장착되고 제2페달(220)과 제2구동기어(230)가 구비된 제2구동수단(200);
상기 본체프레임(10)에 회전가능하게 장착되고 상기 제1구동기어(130)와 맞물려 연동하는 제1전동기어(310)가 구비된 제1전동수단(300);
상기 제1전동수단(300)과 동일축을 이루도록 상기 본체프레임(10)에 회전가능하게 장착되고, 상기 제2구동기어(230)와 맞물려 연동하는 제2전동기어(410)가 구비된 제2전동수단(400);
상기 본체프레임(10)에 상기 제1전동수단(300)과 편심되면서 상기 제1구동수단(100)과 연동가능하게 장착되고, 선단에 각각 제3전동기어(510)와 제4전동기어(520)가 구비된 제3전동수단(500);
상기 제2전동수단(400)과 함께 회전됨에 따라 그 제2전동수단(400)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 장착되어 상기 제1전동수단(300) 또는 상기 제3전동수단(500) 중 어느 하나와 선택적으로 결합되고, 상기 제2구동수단(200) 방향으로 이동시 상기 제4전동기어(520)와 맞물려 연동하는 제5전동기어(630)가 구비된 방향전환수단(600);
상기 본체프레임(10)과 상기 방향전환수단(600) 사이에 개재되며, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제2전동수단(400)의 길이 방향으로 이동되도록 조절하는 조작수단(700);을 포함하고,
상기 제1구동수단(100) 및 상기 제2구동수단(200)은 상기 방향전환수단(600)이 상기 제1전동수단(300)에 결합된 경우 상호 같은 방향으로 회전하는 한편, 상기 방향전환수단(600)이 상기 제3전동수단(500)에 결합된 경우 서로 반대 방향으로 회전되고,
상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400)은 제1베어링수단(B1)을 통해 상호 독립적으로 회전가능하게 결합되며,
상기 방향전환수단(600)과 조작수단(700)은 제2베어링수단(B2)을 통해 독립적으로 회전가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 페달을 이용한 동력전달장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1전동기어(310), 상기 제2전동기어(410) 및 상기 제3전동기어(510)는 상호 동일한 수의 치차를 갖고,
상기 제4전동기어(520) 및 상기 제5전동기어(630)는 상호 동일한 수의 치차를 갖으며,
상기 제1전동기어(310), 상기 제2전동기어(410), 상기 제3전동기어(510)는 상기 제4전동기어(520) 및 상기 제5전동기어(630) 보다 작은 수의 치차를 갖는 것을 특징으로 하는 페달을 이용한 동력전달장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 방향전환수단(600)은 상기 제1전동수단(300)과 상기 제2전동수단(400) 사이에 개재되며, 상기 제2전동수단(400)의 외측을 감싸도록 형성되되,
상기 제1전동수단(300)의 상기 방향전환수단(600) 방향 외주면에는 길이 방향으로 긴 제1결합홈(320)이 형성되고,
상기 제2전동수단(400)의 상기 방향전환수단(600) 방향 외주면에는 길이 방향으로 긴 제2결합홈(420)이 형성되며,
상기 방향전환수단(600)의 상기 제1전동수단(300) 방향 내주면에는 상기 제1결합홈(320)에 삽입되어 길이 방향으로 이동되는 제1결합돌기(610)가 형성되고,
상기 방향전환수단(600)의 상기 제2전동수단(400) 방향 내주면에는 상기 제2결합홈(420)에 삽입되어 길이 방향으로 이동되는 제2결합돌기(620)가 형성되는 것을 특징으로 하는 페달을 이용한 동력전달장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 조작수단(700)은,
상기 방향전환수단(600)에 장착되는 연결부재(710);
상기 본체프레임(10)에 고정 장착되며, 상기 연결부재(710)를 상기 제1구동수단(100) 방향으로 배치되도록 탄성 지지하는 탄성부재(720);
외부 조작에 의해 상기 연결부재(710)를 상기 제2구동수단(200) 방향으로 이동시키는 조작와이어(730); 를 포함하고,
상기 방향전환수단(600)의 외측에 상기 연결부재(710)가 삽입 배치되는 장착홈이 형성되고,
상기 장착홈과 상기 연결부재(710) 사이에 상기 제2베어링수단(B2)이 장착되는 것을 특징으로 하는 페달을 이용한 동력전달장치.
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