KR101685820B1 - 외발자전거 - Google Patents

Abstract

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 중앙에 일정 크기의 공간이 구비된 바퀴와, 상기 바퀴를 구성하는 림의 내경과 접하는 복수개의 로라가 일정간격 이격되게 구비되어, 상기 바퀴의 회전축을 이루고, 바퀴의 외경 상단 일정부위에 구동부를 구성하는 페달축과 다단기어가 구비되고, 상기 페달축의 일단에는 1단기어, 타단에는 2단기어가 삽입 구비되고, 페달축과 이격 거리에 평행으로 구비된 다단기어에는 상기 1단기어와 2단기어에 대응 치합하는 두 개의 종속기어와 프리휠이 구비되어, 페달에서 형성된 구동력을 1단과 2단을 선택, 변환 전달하여 바퀴를 구르게 하며, 상기 바퀴의 림 양단과 상기 구동부를 보호하는 일정크기의 차체, 상기 차체의 외벽 하단에 구비된 발판, 상기 차체의 상단에 각도와 높이를 조절할 수 있는 손잡이와 안장 등이 구비되어 주행여건에 따라 속도가 변환되고, 안정된 자세에서 직립주행과 좌식주행을 안정적으로 구현할 수 있어 완구형을 뿐만 아니라 장거리 주행에도 쉽게 이용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

외발자전거{Cycle with single wheel}

본 발명은 휴대 간편한 외바퀴 자전거에 관한 것으로, 승차자의 무게중심을 바퀴의 중심 아래로 분산 전달하여 안정성을 확보하고 페달위치를 바퀴의 중심보다 앞에 두어 구동력의 전달을 용이하게 하며, 쉽게 배울 수 있는 구조를 구비하고, 바퀴의 회전비를 변화시킬 수 있도록 하여 승차와 주행을 용이하게 하는 외바퀴 자전거에서 주행환경에 따라 1단과 2단을 선택 변환할 수 있는 변속장치를 구현하는 기술이다.

바퀴의 회전축을 확장하여 승차자의 무게중심을 바퀴의 중심보다 아래로 분산하여 전달하고, 바퀴의 중심보다 앞쪽에 페달축을 위치시켜 페달의 구동을 원활하게 하며, 바퀴의 크기 줄여 휴대성을 향상시키고, 주행 환경에 따라 바퀴의 회전비를 변화시킬 수 있는 변속 장치를 구비한 외발자전거에 관한 기술로 등록특허;10-1363173(2014.2.7), 10-1516473(2015.4.23)와 출원번호; 10-2013-0072728(2013. 6. 24)의 구조와 출원번호;10-2013-0148323(2013.12.2), 10-2015-0062818(2015. 5. 5)에 구현된 변속장치의 기능을 조합하여 단순하고 확실한 결합으로 에너지 손실을 최소화한 변속 외발자전거를 구현하는 기술.

본 발명은 상술한 기술을 구현하기 위해 다수의 로라에 의해 형성된 회전축 내부의 한정된 공간에서 승차자의 무게 중심을 안정 위치로 분산시키며, 주행 조건에 따라 회전비를 바꿀 수 있도록 변속 가능한 장치를 제공하는 것으로

첫째, 상기 확장된 회전축에서 승차자의 무게중심을 바퀴의 중심보다 아래로 분산시켜 승차의 안정성을 확보하는 최적의 위치를 제공하는 것과,

둘째, 상기 장치의 휴대성을 향상시키기 위해 바퀴의 직경을 최소화시키기 위하여, 승차자가 페달의 회전을 원활하게 할 수 있는 위치에서 페달을 회전시키도록 페달축의 위치를 제공하는 것과,

셋째, 페달에서 형성된 회전력을 바퀴에 전달함에 있어 승차자가 안정된 자세를 유지할 수 있는 시간적 여유와 주행시 평지에서 뿐 만 아니라 오르막길에서도 작은 힘으로 주행이 가능한 회전비를 제공하며, 장거리 주행시 페달의 회전을 멈추어도 관성주행이 가능한 환경을 제공하는 것이다.

넷째, 상기 목적을 달성함에 있어 주행시 에너지 소모를 최소한으로 하고 확실한 효과를 달성할 수 있는 조건을 제공하는 것이다.

다섯째, 또한 상기 목적을 달성함에 있어 장치 외부로부터의 간섭이나 저항을 최소화하는 것이다.

여섯째, 쉽게 배울 수 있는 구조를 제공하는 것이다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 중앙에 일정 크기의 공간이 구비된 바퀴와, 상기 바퀴를 구성하는 림의 내경과 접하는 복수개의 로라가 일정간격 이격되게 구비되어 회전축을 이루고, 바퀴의 외경 상단 일정부위에 구동부를 구성하는 페달축과 다단기어축이 구비되고, 상기 페달축에는 두 종의 장반경 동력전달기어 즉, 1단기어와 2단기어가 삽입 구비되고, 상기 다단기어축의 일측에는 프리휠과 상기 1단기어와 치합하는 종속 1단기어와 상기 2단기어와 치합하는 종속 2단기어가 구비되고, 상기 차체를 관통하도록 상기 차체의 양측 소정 위치에 형성된 구멍에 삽입, 결합되는 페달축, 상기 페달축에 삽입된 상기 1단기어의 몸체 일단에 형성된 커플링에 2단기어A의 몸체 일단에 구비된 상대 커플링이 결합, 1단모드를 형성하고, 오르막길 주행시 1단기어의 회전에 저항하는 힘이 상기 커플링의 결합력보다 클 때 양 커플링의 결합이 풀리면서 커플링은 2단기어A를 밀쳐내어 다단기어의 일측에 구비된 종속 2단기어와 치합하여 2단모드를 형성, 평지 주행과 오르막길 주행 시 주행환경에 따라 자동으로 1단과 2단으로 변환되어 구동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 외발자전거를 제공한다.

기존 외발자전거에 비하여 안정된 구조를 제공하는 것과 증속구조에 의해 균형유지를 위한 시간적 여유를 제공하게 되며, 또한 페달의 회전축이 바퀴의 중심보다 앞에 있어 토크 증대와 효율적 구동이 가능하게 되고, 프리휠의 적용으로 관성주행이 가능하며, 핸들의 적용으로 수동 조향성이 향상되고, 페달축이 앞쪽에 있어 족동 조향성이 향상되는 효과가 있으며, 더하여 본 발명으로 아래 열거한 목적을 달성하게 된다.

첫째, 평상 주행시 1단, 오르막에서 2단 주행으로 효율적인 주행을 가능하게 하는 효과가 있다

둘째, 1단과 2단의 변환이 단순하여 확실한 변환이 가능하다.

셋째, 바퀴의 크기를 작게 할 수 있어 휴대성이 향상된다.

넷째, 균일하고 안정적인 회전축이 형성되어 확실한 구동 환경을 제공하는 효과가 있다.

다섯째, 구동부의 노출을 최소화되고 바퀴부분과 구동부 사이가 격벽으로 구분되므로 이물질 유입이 차단되어 승차 안전성과 원활한 구동환경을 제공하게 된다.

여섯째, 승차자의 무게중심을 낮은 위치로 전달할 수 있어 구조적인 안정 효과가 있다.

일곱째, 상기 열거한 기능을 구현하는 동시에 직립주행과, 쉽게 배울 수 있는 환경을 제공하므로 외발자전거의 대중화를 가능하게 하는 효과가 있다.

대표도는 본 발명을 구현한 휴대 간편한 완구형 자동변속외발자전거의 분해사시도.
도 1은 본 발명의 구조와 부품의 위치가 표시된 측면 투영도와 단면, 사시도에서 명칭을 연결하는 번호 표시.
도 2는 본 발명을 구현한 1단모드의 측면투영도와 단면도.
도 3은 본 발명의 1단모드 사시도.
도 4는 본 발명의 2단모드의 측면투영도와 단면도.
도 5는 본 발명의 2단모드 사시도.
도 6은 본 발명의 2단모드로 변환되는 현상을 설명하는 커플링 부위의 단면과 커플링의 결합이 풀리면서 2단기어b와 결합되는 현상의 힘의 벡타와 구동축의 사시도.
도 7은 본 발명의 회전축을 형성하는 측면투영도와 로라부위의 단면도.
도 8은 본 발명의 휴대 간편한 완구용 외발자전거를 직립으로 주행하다가 자연스럽게 페달구동으로 변환하는 과정의 도시.
도 9는 본 발명에 적용 가능한 브레이크 실시 일예.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발명의 내용을 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 외바퀴자전거는 차체, 바퀴, 동력발생부로 이루어진다.

상기 바퀴(2)에는 바퀴의 외경과 동심원의 림(4)이 구비된다. 상기 림(4)의 외경 일단에는 림측기어부(5)가 구비고 내경은 바퀴의 회전축을 구성하는 볼록형의 단면이 바퀴의 동심원상에, 최소한 후술하는 다수의 로라(6)가 조립될 수 있는 원형의 공간을 형성한다.

상기 차체(1)에는 하단 중앙에 상기 바퀴(2)가 회전할 수 있는 공간이 형성되고, 상기 바퀴의 회전공간 즉 림(4)의 내경을 관통하는 최소 3개 이상의 로라축(7)과 로라(6)가 구비된다.

상기 로라(6)는 승차자의 무게를 바퀴의 중심보다 아래로 나누어 전달할 수 있도록 복수의 로라(6)가 바퀴의 중심 아래쪽에 대칭으로 구비되고, 상기 림(4)의 위쪽에는 최소 한 개 이상의 로라(6)가 바퀴의 회전면에 도 7의 단면과 같이 요철면으로 내접하게 구비되어 바퀴의 회전축을 형성한다.

상기 차체(1)에서 상단, 바퀴(2) 부분의 상부에는 흙막이(1b)를 격벽으로 동력발생부를 구성하는 페달축(21)과 다단기어축(40)이 구비된다.

상기 흙막이(1b)는 본 발명의 이동장치를 이용할 때 발생 되는 흙먼지 등의 이물질이 구동장치로 유입되는 것을 방지하며, 차체(1)의 내부 강도를 보강하게 된다.

상기 차체(1)의 외벽 좌우 하단에는 발판(1a)이 구비되어 도 8과 같이 직립주행시 승차자가 균형 잡기 좋은 위치를 제공한다.

상기 발판(1a)은 상기 위치에 차체(1)와 일체로 결합되거나 분리된 부품으로 조립될 수 있고, 간편한 휴대를 위하여 접을 수 있는 형태로 조립될 수도 있다.

상기 차체(1)에서 페달축(21)과 다단기어축(40)을 구성하는 구동부 상측에는 손잡이와 안장이 구비되는데, 손잡이와 안장은 그 높이와 각도를 조절할 수 있는 구조로 제공될 수 있다.

상기 페달축(21)의 일측에는 1단기어A(31)가, 타측에는 2단기어A(32)와 탄성재(33a), 부싱(33)이 삽입된다.

상기 2단기어A(32)의 일측 몸체에는 상기 1단기어A(31)에 형성된 커플링과 요철결합하는 2단커플링부(32a)와 가이드홈(32b)이 구비되어 페달에서 형성된 구동력을 상기 페달축(21)에 수직으로 삽입된 핀(22)을 통하여 다단기어(41)에 전달하게 된다.

상기 탄성재(33a)는 도 2와 같이 2단기어A(32)를 밀어 커플링 결합으로 페달에서 발생된 회전력을 1단기어A(31)를 통하여 다단기어(41)에 구비된, 1단기어b(41a)에 전달되고, 상기 다단기어(41)의 일 측에 결합된 프리휠(42)을 통하여 바퀴(2)에 전달하게 된다.

상기 1단기어A(31)의 직경은 상대적으로 2단기어A(41)보다 크므로 평지나 내리막길에서 유효하지만, 오르막길에서 상기 커플링의 결합력에 대응하는 저항력이 1단기어A(31)에 전달될 때, 커플링의 결합 부위에 도 6과 같은 벡터가 형성되어 상기 커플링의 결합이 풀리면서 상기 2단기어A(32)는 탄성재(33a)를 누르고 다단기어(41)의 2단기어b(41b)와 치합하게 되고, 상기 다단기어(41)의 일단에 결합된 프리휠(42)을 통하여 상대적으로 작은 회전비의 구동력을 바퀴에 전달하게 된다.

상기 부싱(33)은 상기 탄성재(33a)를 보호하고 동시에 구동부와 차체(1)의 내벽면과의 마찰을 최소화하는 구조를 제공하게 된다.

상기 커플링의 결합력은 탄성재(33a)의 탄성과 가이드홈(32b)의 경사각에 의해 결정되는데 경사각이 클수록 1단에서 2단으로의 변환조건이 되는 저항력의 크기가 커지게 된다.

상기 다단기어(41)는 페달축(21)의 회전방향과 같은 방향으로 바퀴가 회전할 수 있도록 회전방향을 동일 방향으로 복원시켜주며 동시에 페달축(21)에 삽입된 1, 2단의 기어와 치합하는 종속기어와 바퀴에 구동력을 직접 전달하는 프리휠(42)을 구비하게 된다.

상기 다단기어(41)의 일단에 결합되는 프리휠(42)은 페달축(21)에서 전달된 회전력을 바퀴에 형성된 림측기어(5)에 전달하여 바퀴를 구르게 하며, 그 기능은 페달을 돌리지 않을 때에도 관성주행을 가능하게 한다.

상기 프리휠은 단순 기어로만 형성되어 전후진이 가능한 구조로 제공될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 완구형 자동변속 외바퀴 자전거에 관한 발명이지만 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 기어의 증감이나, 또는 차체의 형상을 변형하거나 바퀴가 1개 이상인 자전거로 자명한 변형실시가 가능하며 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

1; 차체, 1a; 발판, 1b; 흙막이, 2; 바퀴, 3; 페달, 4; 림, 5; 림측기어부, 6; 로라, 7; 로라축
21; 페달축, 22; 핀,
31; 1단기어A, 32; 2단기어A, 32a;2단커플링부, 32b; 가이드홈, 33;부싱, 33a;탄성재,
40; 다단기어축, 41; 다단기어, 41a; 1단기어부b, 41b; 2단기어부b, 42; 프리휠.

Claims (4)

1. 휴대 간편한 외발자전거에 있어서,
   내경 동심원 상에 림(4)이 구비된 바퀴(2);
   상기 림(4)의 측면 일단에 상기 바퀴(2)와 동심원을 이루는 림기어부(5)가 후술하는 프리휠(42)과 치합하도록 구비되고,
   상기 림(4)의 내경을 관통하는 복수 개의 로라축(7)과 로라(6)가 구비되어 바퀴(2)의 회전축을 형성하고,
   상기 림(4)의 양단을 감싸는 차체(1);
   상기 차체(1)에서 바퀴(2)의 회전부위 상단 일정 위치에, 형성된 흙막이(1b)를 격벽으로 하고, 최소 한 개 이상의 축과 다수개의 기어가 작동할 수 있는 상당 크기의 공간과, 두 개의 축이 일정거리 이격하여 동작할 수 있는 구멍이 구비되고, 및 림(4)의 양단을 감싸는 차체(1)의 외측면 하단 일정 위치에 발판(1a)이 구비되며,
   상기 차체(1)의 일정 위치에 형성된 공간과 양단에 구비된 구멍을 관통하는 페달축(21)과 다단기어축(40); 및 상기 페달축(21)의 일측에 1단기어A(31), 타측에 2단기어A(32)가 삽입 구비되고,
   상기 다단기어축(40)의 일측에 림측기어부(5)와 치합하는 프리휠(42)과 1단기어부b(41a)가 구비되고, 타측에 2단기어부b(41b)가 구비되어,
   페달에서 형성된 구동력을 1단기어A(31)와 1단기어부b(41a)가 치합, 프리휠(42)을 거쳐 림측기어부(5)와 치합하여 바퀴에 전달하거나, 2단기어A(32)의 일측에 구비된 커플링이 풀리면서 2단기어A(32)가, 2단기어부b(41b)와 치합하여 상기 프리휠(42)을 거쳐 바퀴에 구동력을 전달, 바퀴를 구르게 하는 것을 특징으로 하는 외발자전거.
   
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