KR101734965B1 - 가변형 변속장치 - Google Patents

Abstract

가변형 변속장치가 개시된다. 본 발명에 따른 가변형 변속장치는, 일단에 축이 형성되고, 타단에는 회전판이 형성되며, 상기 회전판의 일면에는 나선형의 나선돌기가 형성된 스프로킷; 상기 스프로킷의 외부에 결합되도록 중공을 가지며 양측이 개구되고, 일단면에는 원주방향으로 제1끼움축과 제2끼움축이 교호 형성된 하우징; 상기 하우징의 일측 개구부에 결합되고, 상기 스프로킷의 축이 관통되게 결합되는 캡; 상기 제2끼움축에 일단이 회전 가능하도록 끼움 결합되며 원주방향으로 경사지게 배열되는 복수의 제1커넥터; 중간부위에 상기 제1끼움축에 결합되는 끼움부가 형성되고, 상기 끼움부의 일측에 상기 제1커넥터와 동일한 방향으로 경사지게 제2커넥터가 형성되며, 상기 끼움부의 타측에는 상기 제2커넥터와 대칭되게 경사 형성되는 슬릿부로 구성되는 링크체; 상기 링크체의 슬릿부와 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 스프로킷의 나선돌기에 결합되는 작동체; 상기 하우징의 타측에 결합되며, 제1,2끼움축과 결합되는 리테이너; 상기 리테이너에 결합되는 덮개; 상기 제2커넥터의 단부에 힌지 결합되며, 원주방향으로 배치되는 복수의 기어편체;를 포함하여 이루어진다.
이에 따르면, 구성이 간결하면서 변속충격이 없어 사용이 편리하고 내구성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

Description

가변형 변속장치{Variable transmission}

본 발명은 가변형 변속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전거, 동력기계 등의 변속과정에서 체인이 권취되는 직경을 가감시켜서 변속되도록 하여 구성이 간결하면서 변속충격이 없도록 하는 가변형 변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 프레임의 전방에 형성된 헤드 튜브에 회전 가능케 설치된 스템의 상부에는 핸들을 설치하고, 스템의 하부에는 앞바퀴를 설치하며, 프레임의 후방 단부에는 뒷바퀴를 설치하여, 안장의 하단부에 형성된 시트포스트를 프레임의 시트튜브에 삽입 설치한 후 안장에 앉은 운전자가 핸들을 잡고 프레임의 하부에 설치된 크랭크기구와 연결된 페달을 발로 밟아 크랭크기구에 연결된 체인스프로킷을 회전시키면 그 회전력은 체인스프로킷에 물려 있는 체인을 통해 뒷바퀴에 설치된 뒷차축스프로킷에 전달됨으로써 뒷바퀴가 구동하여 자전거의 주행이 이루어지게 된다.

한편, 체인스프로킷과 뒷차축스프로킷의 치수비(齒數比)를 기어비 또는 변속비라고 부르며, 이 변속비에 따라 페달의 회전과 뒷바퀴와의 회전비 및 토크비가 달라지게 된다.

과거에는 체인스프로킷과, 뒷차축스프로킷이 각각 하나로 된 것으로 사용함으로써 회전비와 토크비가 단일값으로 정해져 있었으나, 자전거용 다단변속기가 개발되면서, 뒷차축스프로킷은 치수가 다른 4∼8개를 일정한 간격으로 겹쳐 설치하고, 체인스프로킷 역시 치수가 다른 2~4개를 일정한 간격으로 겹쳐 설치함으로써 체인스프로킷과 뒷차축스프로킷(A2)은 8~32 속도 단으로 조합되는 변속 장치를 사용하는 것이 일반화된 실정이다.

따라서 운전자는 변속 장치를 조작하여 도로의 경사도,주행상황,풍속,주행속도 등 다양한 주행조건에 가장 적합한 변속비를 선택함으로써 평지에서의 고속 주행이나, 오르막길에서 적은 힘으로도 효과적인 등판능력을 발휘할 수 있게 되는 것이다.

그런데 위와 같은 종래의 자전거용 변속 장치는 핸들 일측에 변속레버가 설치되고, 체인스프로킷과 뒷차축스프로킷 일측에 변속기가 설치되어 변속레버와 변속기와 와이어로 연결됨으로써 운전자가 변속레버를 손으로 조작하면 와이어에 의해 변속기의 위치가 변경되어 체인스프로킷과 뒷차축스프로킷에 동시에 물려있는 체인의 위치가 변경되어 변속이 이루어지게 된다.

따라서 운전자는 자전거 주행 중 변속을 위해서 핸들 일측의 변속레버를 조작해야 하는데 변속레버를 조작하는 과정에서 핸들을 잡고 운전자의 그립력이 순간적으로 저하될 뿐만 아니라, 변속레버를 조작하게 되면 변속레버와 와이어로 연결된 변속기의 위치가 변경되면서 변속이 이루어지는 과정을 반복적으로 수행하는 과정에서 변속레버와 변속기를 연결하는 와이어의 장력이 늘어나는 경우에는 원만한 변속이 이루어지지 않는 경우도 빈번한 문제점이 있었다.

한편 국내 특허출원 10-2010-0078211호에는 "자전거용 가변디스크 및 이를 이용한 자전거 무단변속기"가 개시된 바 있다.

그러나 종래 기술은 형상이 복잡하고, 구조가 난해하여 잔고장이 잦고, 기능 불능에 빠지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 자전거, 동력기계 등의 변속과정에서 체인이 권취되는 직경을 가감시켜서 페달축의 회전방향을 이용하여 변속되도록 하여, 구성이 간결하면서 변속충격이 없도록 하는 가변형 변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 일단에 축이 형성되고, 타단에는 회전판이 형성되며, 상기 회전판의 일면에는 나선형의 나선돌기가 형성된 스프로킷; 상기 스프로킷의 외부에 결합되도록 중공을 가지며 양측이 개구되고, 일단면에는 원주방향으로 제1끼움축과 제2끼움축이 교호 형성된 하우징; 상기 하우징의 일측 개구부에 결합되고, 상기 스프로킷의 축이 관통되게 결합되는 캡; 상기 제2끼움축에 일단이 회전 가능하도록 끼움 결합되며 원주방향으로 경사지게 배열되는 복수의 제1커넥터; 중간부위에 상기 제1끼움축에 결합되는 끼움부가 형성되고, 상기 끼움부의 일측에 상기 제1커넥터와 동일한 방향으로 경사지게 제2커넥터가 형성되며, 상기 끼움부의 타측에는 상기 제2커넥터와 대칭되게 경사 형성되는 슬릿부로 구성되는 링크체; 상기 링크체의 슬릿부와 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 스프로킷의 나선돌기에 결합되는 작동체; 상기 하우징의 타측에 결합되며, 제1,2끼움축과 결합되는 리테이너; 상기 리테이너에 결합되는 덮개; 상기 제2커넥터의 단부에 힌지 결합되며, 원주방향으로 배치되는 복수의 기어편체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 자전거, 동력기계 등의 변속과정에서 체인이 권취되는 직경을 가감시켜서 페달축의 회전방향을 이용하여 변속되도록 하여, 구성이 간결하면서 변속충격이 없어 사용이 편리하고 내구성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가변형 변속장치를 나타낸 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 가변형 변속장치의 작동 예를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 가변형 변속장치에서 '스프로킷'을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 가변형 변속장치에서 '하우징'을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 가변형 변속장치에서 작동체의 결합구조를 보여주는 정면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.

첨부된 도면중에서, 도 1은 본 발명에 따른 가변형 변속장치를 나타낸 사시도, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 가변형 변속장치의 작동 예를 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 가변형 변속장치에서 '스프로킷'을 나타낸 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 가변형 변속장치에서 '하우징'을 나타낸 사시도, 도 6은 본 발명에 따른 가변형 변속장치에서 작동체의 결합구조를 보여주는 정면도이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변형 변속장치는, 스프로킷(2), 하우징(3), 캡(4), 제1커넥터(5), 링크체(6), 작동체(7), 리테이너(8), 덮개(82), 기어편체(9)를 포함하고, 스프로킷(2)의 정,역회전을 제어하는 변속모터(미도시)와 이 변속모터(미도시)의 온오프를 제어하는 변속스위치(미도시)를 포함한다.

스프로킷(2)은 일단에 축(22)이 형성되고, 타단에는 회전판(24)이 형성되며, 상기 회전판(24)의 일면에는 나선형의 나선돌기(26)가 형성된다.

나선돌기(26)는 회전판(24)의 일면에 동심원 형상으로 형성된다.

하우징(3)은 스프로킷(2)의 외부에 결합되도록 중공을 가지며 양측이 개구되고, 일단면에는 원주방향으로 제1끼움축(31)과 제2끼움축(32)이 교호 형성된다.

캡(4)은 상기 하우징(3)의 일측 개구부에 결합되고, 상기 스프로킷(2)의 축(22)이 관통되게 결합된다.

제1커넥터(5)는 제2끼움축(32)에 일단이 회전 가능하도록 끼움 결합되며 원주방향으로 경사지게 배열되며 복수개 형성된다.

링크체(6)는 중간부위에 상기 제1끼움축(31)에 결합되는 끼움부(61)가 형성되고, 끼움부(61)의 일측에 상기 제1커넥터(5)와 동일한 방향으로 경사지게 제2커넥터(62)가 형성되며, 끼움부(61)의 타측에는 상기 제2커넥터(62)와 대칭되게 경사 형성되는 슬릿부(64)로 구성된다.

슬릿부(64)는 일정한 길이를 갖는 장공(640)이 형성되고, 장공(640)에 작동체(7)의 일단부가 핀으로 결합되어 장공(640)을 따라 슬라이딩될 수 있도록 한 것이다.

작동체(7)는 링크체(6)의 슬릿부(64)와 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 스프로킷(2)의 나선돌기(26)에 결합된다.

작동체(7)는 일면에 요철부(72)가 형성되어 나선돌기(26)에 결합된다.

리테이너(8)는 하우징(3)의 타측에 결합되며, 제1,2끼움축(22)과 결합된다.

덮개(82)는 리테이너(8)에 결합된다.

기어편체(9)는 제2커넥터(62)의 단부에 힌지 결합되며, 원주방향으로 배치되며 복수개로 형성된다.

기어편체(9)는 호형이며, 외주연에 기어치가 형성되는 것이며, 복수의 기어편체(9)가 모여서 원형의 링 형태로 이루어진다.

상기 기어편체(9)에는 제1커넥터(5)의 일단과 제2커넥터(62)의 일단이 각기 힌지 결합된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

변속스위치(미도시)를 온시켜 변속모터가 회전되면, 스프로킷(2)이 회전되고, 나선돌기(26)가 회전됨에 따라 그에 종동되어 작동체(7)가 회전판(24)의 외주연으로 이동하게 된다.

작동체(7)가 외주연으로 이동하면서 제2커넥터(62)가 외측으로 벌어지게 되므로 이에 종동되어 기어편체(9)들이 외향 벌어지게됨으로써 도 2에 나타낸 바와 같이 고단기어로 변속될 수 있다.

이 고단기어는 힘은 적게 소모하면서 고속 회전이 가능하므로 자전거인 경우 언덕길을 오를때 사용할 수 있다.

한편 스프로킷(2)이 반대 방향으로 회전되면, 작동체(7)가 중심부를 향해 이동하게 된다.

작동체(7)가 중심측으로 이동하면서 제2커넥터(62)가 내측으로 회전하게 되고, 이에 종동되어 기어편체(9)들이 오므려지면서 도 3에 나타낸 바와 같이 저단기어로 변속된다.

이 저단기어는 평지에서 주로 사용되며 힘은 다소 많이 소요되지만 빠른 속도로 주행할 수 있게 된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

2 : 스프로킷 3 : 하우징
4 : 캡 5 : 제1커넥터
6 : 링크체 7 : 작동체
8 : 리테이너 9 : 기어편체
26 : 나선돌기 31 : 제1끼움축
32 : 제2끼움축 62 : 제2커넥터
64 : 슬릿부

Claims (6)

1. 일단에 축이 형성되고, 타단에는 회전판이 형성되며, 상기 회전판의 일면에는 나선형의 나선돌기가 형성된 스프로킷;
   상기 스프로킷의 외부에 결합되도록 중공을 가지며 양측이 개구되고, 일단면에는 원주방향으로 제1끼움축과 제2끼움축이 교호 형성된 하우징;
   상기 하우징의 일측 개구부에 결합되고, 상기 스프로킷의 축이 관통되게 결합되는 캡;
   상기 제2끼움축에 일단이 회전 가능하도록 끼움 결합되며 원주방향으로 경사지게 배열되는 복수의 제1커넥터;
   중간부위에 상기 제1끼움축에 결합되는 끼움부가 형성되고, 상기 끼움부의 일측에 상기 제1커넥터와 동일한 방향으로 경사지게 제2커넥터가 형성되며, 상기 끼움부의 타측에는 상기 제2커넥터와 대칭되게 경사 형성되는 슬릿부로 구성되는 링크체;
   상기 링크체의 슬릿부와 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 스프로킷의 나선돌기에 결합되는 작동체;
   상기 하우징의 타측에 결합되며, 제1,2끼움축과 결합되는 리테이너;
   상기 리테이너에 결합되는 덮개;
   상기 제2커넥터의 단부에 힌지 결합되며, 원주방향으로 배치되는 복수의 기어편체;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 변속장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스프로킷은 회전판의 일면에 동심원 형상으로 나선돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 가변형 변속장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 슬릿부는 일정한 길이를 갖는 장공이 형성되고,
   상기 장공에 작동체의 일단부가 핀으로 결합되어 슬라이딩될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 가변형 변속장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 작동체는 일면에 요철부가 형성되어 나선돌기에 결합되는 것을 특징으로 하는 가변형 변속장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 기어편체는 호형이며, 외주연에 기어치가 형성되는 것이며,
   복수의 기어편체가 모여서 원형의 링 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 가변형 변속장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 기어편체에는 제1커넥터의 일단과 제2커넥터의 일단이 각기 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 가변형 변속장치.

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