KR101850878B1 - 자전거 - Google Patents

Abstract

페달을 젓기 쉽고, 워킹 감각으로 탈 수 있는 자전거의 제공을 목적으로 한다.
차체의 골조를 구성하는 프레임으로부터 좌우 양측에 설치한 한 쌍의 상하이동 링크와, 후륜을 구동하기 위한 구동부를 구비하며, 상기 한 쌍의 상하이동 링크는 전단측이 프레임측에 축부착되고, 후단측이 페달에 연결되어 있으며, 상기 구동부는 좌우방향의 구동축의 양측에 180˚ 대칭으로 배치된 크랭크 아암을 가지며, 좌우 한 쌍의 페달을 번갈아 상하방향으로 요동하도록 밟는 힘을 상하이동 링크를 통해 크랭크 아암에 전달하는 것이며, 상기 좌우의 페달은 상하이동 링크의 상하방향의 회동에 대해 대략 수평으로 유지하는 기구를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

자전거{CYCLE}

본 발명은, 자전거에 관한 것이며, 특히 페달을 상하방향으로 요동시킨 구동력의 전달 기구에 관한 것이다.

종래의 일반적인 자전거는, 탑승자가 새들(saddle)에 앉아서, 좌우의 다리로 크랭크 아암의 자유단(自由端)에 직접적으로 부착된 좌우의 페달을 젓는 것이다.

이와 같이 크랭크 아암의 자유단에 페달이 직접적으로 부착된 구조에서는 페달이 크게 원을 그리도록 저을 필요가 있어, 좌우의 무릎을 번갈아 크게 굽혔다 폈다 할 필요가 있었다.

특허문헌 1은 좌우의 페달을 상하방향으로 번갈아 요동시킴으로써 서서 저을 수 있는 자전거를 개시한다.

그러나, 상기 공보에 개시된 자전거는, 페달의 전방(前方)으로 연장된 아암의 선단측이 프레임에 축부착(軸着)되어 있기 때문에, 페달이 상승한 상태에서는 상기 페달의 후단(後端)이 비스듬히 상방(上方)을 향한 상태가 되어, 페달의 상면(上面)이 전방으로 기울어진 상태가 되기 때문에, 워킹 감각으로 페달을 밟을 수 있는 것은 아니었다.

또한, 특허문헌 2는, T자형상의 페달을 페달 아암의 자유단측에 페달 회전축을 통해 회동(回動)가능하게 연결시킨 구조를 개시하고 있으나, 페달을 수평으로 유지(保持)하는 것은 젓는 사람의 좌우의 발바닥의 감각에 의존하는 것이어서, 안정성이 부족한 동시에 체인에 의한 전달 기구가 복잡하여, 실용적이지 않았다.

일본 실용신안등록공보 제3144223호 일본 특허공개공보 제2010-260457호

본 발명은, 페달을 젓기 쉽고, 워킹 감각으로 탈 수 있는 자전거의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 자전거는, 차체의 골조(骨組)를 구성하는 프레임으로부터 좌우 양측에 설치한 한 쌍의 상하이동 링크와, 후륜을 구동하기 위한 구동부를 구비하며, 상기 한 쌍의 상하이동 링크는 전단(前端)측이 프레임측에 축부착(軸着)되고, 후단측이 페달에 연결되어 있으며, 상기 구동부는 좌우방향의 구동축의 양측에 180˚ 대칭으로 배치된 크랭크 아암을 가지며, 좌우 한 쌍의 페달을 번갈아 상하방향으로 요동하도록 밟는 힘을 상하이동 링크를 통해 크랭크 아암에 전달하는 것이며, 상기 좌우의 페달은 상하이동 링크의 상하방향의 회동에 대해 대략 수평으로 유지(保持)하는 기구를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 자전거의 차체의 골조를 구성하는 프레임은, 전륜과 후륜을 지지하기 위한 프레임을 말하며, 전륜 및 후륜이 하나씩인 자전거라도 무방하나, 타고 내리기가 용이하고 워킹 감각으로 서서 저을 수 있는 점에서 하나의 전륜과 두개의 후륜으로 이루어지는 삼륜 타입의 자전거에 적용하는 것이 바람직하다.

종래의 일반적인 자전거에 있어서는, 크랭크 아암의 자유단측에 부착된 페달을 좌우의 다리로 번갈아 젓는 것인 데 반해, 본 발명에 따른 자전거는 전후방향으로 연장되는 아암형상의 좌우 한 쌍의 상하이동 링크의 전단부를 프레임측에 축부착시키고, 상기 상하이동 링크의 후단측에 페달을 부착시킴으로써 좌우의 상하이동 링크를 번갈아 상하방향으로 요동시킨다.

자전거의 구동부에는 크랭크 기구를 설치하고, 좌우의 크랭크 자유단을 상기의 상하방향으로 요동하는 상하이동 링크의 하방으로의 가압력(押壓力)으로 좌우 번갈아 가압하여, 구동축을 회전시키는 것이다.

따라서, 상하이동 링크의 하방으로의 가압력이 구동부의 크랭크 아암에 의해 회전력으로 변환되므로, 좌우 한 쌍의 페달을 번갈아 상하방향으로 요동시키도록 좌우의 다리로 밟기만 하면 자전거가 전진한다.

이 경우에, 상하이동 링크는 전단의 축부착부를 회동 중심으로 하여 후단측이 원호를 그리도록 회동하나, 본 발명에서는 페달의 상면이 항상 대략 수평상태가 되도록 페달의 수평 유지 기구를 설치한 점에 특징이 있다.

여기서, 페달을 대략 수평으로 유지하는 기구는, 페달로부터 세워 설치(立設)된 페달 지지 링크와, 상기 페달 지지 링크의 도중에 상기 상하이동 링크의 후단측을 축부착시키고, 상기 페달 지지 링크의 상단측을 수평 유지 링크의 일단(一端)에 축부착시키고, 상기 수평 유지 링크의 타단측을 프레임에 축부착시킨 링크 기구를 예로 들 수 있다.

이러한 링크 기구로 하면, 페달 지지 링크가 핸들축 측으로 이동하도록 상하이동 링크와 수평 유지 링크를 접을 수 있고, 또한 수평 유지 링크는 신장(伸長)방향으로 가세(付勢, bias)되어 있는 동시에 신축가능하게 되어 있어, 페달이 상방(上方)으로 회동 및 접힘 가능하도록 할 수도 있다.

본 발명에 따른 자전거에 있어서는, 페달의 상하방향 요동시에 페달의 상면이 대략 수평으로 유지되어 있으므로, 워킹 감각으로 자전거를 저을 수 있다.

또한, 페달의 수평 유지 기구로서 링크 기구를 채용하면, 페달을 접을 수도 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자전거의 실시예 1의 구조를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 측방에서 본 자전거를 나타낸 것이다.
도 3은 자전거의 구동부의 설명도이다. (a)와 (b)는 페달을 번갈아 밟는 상태의 변화를 나타낸 것이다.
도 4는 후륜의 회전 기구의 설명도를 나타낸 것이다.
도 5(a) 및 (b)는 자전거를 측방에서 보았을 때 전측의 페달의 움직임을 나타낸 것이고, (c) 및 (d)는 후측의 페달의 움직임을 나타낸 것이다.
도 6(a) 및 (b)는 자전거를 측방에서 보았을 때 전측의 페달의 움직임을 나타낸 것이고, (c) 및 (d)는 후측의 페달의 움직임을 나타낸 것이다.
도 7(a)~(c)는 페달을 접는 절차의 설명을 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 2에 따른 자전거의 사시도를 나타낸 것이다.
도 9는 실시예 2에 따른 자전거의 측면도를 나타낸 것이다.
도 10은 상하이동 링크의 보조 기구를 나타낸 것이다.
도 11은 상하이동 링크 및 수평 유지 링크를 상방으로 접어, 페달을 핸들축측으로 이동시킨 상태를 나타낸 것이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 자전거(10)의 실시예를 도면에 기초하여 설명하겠으나, 본 실시예에 한정되는 것은 아니다.

자전거는 전륜 및 후륜이 하나씩인 이륜 타입의 자전거에도 본 발명의 구조를 적용할 수 있다.

도 1에 나타낸 실시예 1은 후륜이 두개 있는 삼륜차 타입의 예이다.

자전거(10)는, 상방에서 보았을 때 대략 U자형상인 프레임체(11)의 전부(前部)에 구동부(30)를 구비하는 동시에 세워 설치한 지지 프레임(22)을 통해 핸들축(12) 및 핸들(13)을 갖는다.

핸들축(12)은 지지 프레임(22)에 연결된 지지통(12a)에 삽입 지지시킨 예로 되어 있으나, 핸들축(12)의 부착 구조에 제한은 없으며 핸들축(12)의 하단측에 전륜(14)이 축부착되어 있다.

참고로, 브레이크 와이어 등은 도시를 생략하였다.

프레임체의 내측에 좌우 한 쌍의 좌측 페달(16) 및 우측 페달(17)을 배치하고, 좌우의 페달 위에 양 발을 올리고 서서 젓는다.

도 1에서는 구조를 쉽게 이해할 수 있도록 구동부나 체인 등의 전달 기구에 설치된 커버류가 벗겨져 있다.

먼저, 페달을 밟는 기구에 대해 설명한다.

좌측 페달(16)과 우측 페달(17)은 상하방향으로 번갈아 요동하도록 되어 있는데, 링크 기구는 공통되므로 동일 부호를 사용하였다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 페달의 전측 상면으로부터 측방에서 보았을 때 대략 L자형상으로 페달 지지 링크(21)가 세워 설치되어 있다.

페달 지지 링크(21)의 페달측 근원부(pedal-side base, 21c)와 상단측(21b) 사이의 도중에 상하이동 링크(23)의 후단측이 축부착부(21a)에서 축부착되고, 상기 상하이동 링크(23)의 전단측이 지지 프레임(22)에 축부착부(22a)에서 축부착되어 있다.

또한, 페달 지지 링크(21)의 상단측은 수평 유지 링크(23)의 후단측과 축부착부(21b)에서 축부착되고, 상기 수평 유지 링크(24)의 전단측은 통형상부를 갖는 브래킷(24b)을 통해 지지 프레임(22)의 축부착부(22b)에서 축부착되어 있다.

이로써, 수평 유지 링크(24)의 전단측은 브래킷(24b)의 통형상부에 삽입 통과되어, 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

수평 유지 링크(24)의 전단은 브래킷(24b)으로부터 빠지지 않도록 빠짐 방지 헤드부(24c)를 가지며, 스프링 등의 탄성부재(24a)에 의해 수평 유지 링크(24)가 후방을 향해 가세되어 있다.

따라서, 축부착부(22b)와 축부착부(21b)간의 간격으로서는 수평 유지 링크(24)가 신축가능하게 되어 있다.

구동부(30)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 좌우방향으로 설치한 크랭크축의 양측이 180˚ 대칭으로 배치된 크랭크 아암(31a, 32a)과, 크랭크 아암의 자유단으로부터 수평방향으로 배치된 크랭크 로드(31b, 32b)로 이루어지는 크랭크 기구로 되어 있다.

설명의 편의상, 이하에서는 좌측 페달(16)측을 좌측 크랭크(31), 우측 페달(17)측을 우측 크랭크(32)로 표현한다.

도 3, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 예컨대 좌측 페달(16)을 상승단(上昇端)의 위치로부터 하방을 향해 밟으면, 상하이동 링크(23)의 하면에서 상방에 위치하고 있던 좌측 크랭크(31)의 크랭크 로드(31b)가 아래를 향해 가압된다.

이때에는, 도 3(a) 및 도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 우측 크랭크(32)의 크랭크 로드(32b)는 하강단(下降端)에 위치하고 있다.

상하이동 링크(23)는 전단측의 축부착부(22a)를 회동 중심으로 하여 페달측이 회동하므로, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이 좌측 크랭크(31)는 후방 시계방향으로 회전한다.

더욱 회전하면, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 좌측 크랭크(31)의 크랭크 로드(31b)가 하강단에 위치한다.

이때는 우측 크랭크(32)가 도 6(c)에 나타낸 바와 같이 상승단에 위치하고 있다.

따라서, 이번에는 우측 페달(17)을 밟으면, 도 6(c) 및 (d)에 나타낸 바와 같이, 우측 크랭크(32)의 크랭크 로드(32b)가 아래를 향해 가압된다.

이를 반복함으로써, 상하이동 링크(23)의 상하방향의 요동이 구동부(30)의 크랭크 기구에 의해 회전력으로 변환된다.

이때, 페달로부터 세워 설치한 페달 지지 크랭크(21)의 상단과 지지 프레임(22) 사이를 수평 유지 링크(24)로 연결한 링크 구조(link structure)를 채용함으로써, 상하이동 링크(23)의 회동운동에 대해 좌우의 페달(16, 17)의 상면이 대략 수평으로 유지된다.

특히 본 실시예에서는, 수평 유지 링크(24)의 전단측을 브래킷(24b)을 통해 슬라이딩 가능하게 지지하는 동시에, 신장방향으로 탄성부재(24a)에 의해 가세하였으므로, 수평 유지 링크(24)는 연결 길이가 신축가능하게 되어 있다.

이로써, 좌우의 페달(16, 17)을 밟음에 따른 변동을 흡수하면서 페달을 수평으로 유지할 수 있으므로, 페달을 밟는 동작이 원활해진다.

또한, 이러한 링크 기구를 이용함으로써, 도 7에 나타낸 바와 같이 페달을 상방으로 회동시켜, 접을 수도 있다.

도 7(a)은 예로서 좌측 페달(16)을 상방으로 들어올린 상태를 나타내며, 이때에는 수평 유지 링크(24)는 탄성부재(24a)의 가세력에 대항하여 전방을 향해 이동하므로, 지지 프레임(22)과 페달 지지 링크(21)의 상단 간의 간격이 짧아지는 것을 허용한다.

다음으로 도 7(b)와 같이 수평 유지 링크(24)가 상하이동 링크(23)와 교차(cross)되도록 접힌다.

본 실시예에서는 추가로 상하이동 링크(23)의 전단측에 슬라이드 브래킷(51)을 부착하며, 상기 슬라이드 브래킷(51)에 전후방향의 긴 구멍(51a)을 설치하는 동시에, 푸셔(50)의 상단을 상기 긴 구멍(51a)을 따라 슬라이딩 가능하게 연결시켰다.

이에 따라, 도 7(c)에 나타낸 바와 같이 푸셔(50)의 로드(50a)를 신장시킴으로써 페달을 더욱 전방측으로 접을 수 있다.

구동부(30)의 크랭크에 의한 회전력은, 크랭크축에 고정 연결된 구동 스프로킷(33)으로부터 도 2에 나타낸 바와 같이 전달 스프로킷(34)에 구동 전달 체인(36) 등을 통해 전달된다.

또한, 필요에 따라 구동 전달 체인(36)의 장력을 조정하기 위한 조정 스프로킷(35)을 설치해도 된다.

전달 스프로킷(34)의 회전력은, 도 3 및 4에 나타낸 바와 같이 전달 샤프트(37a)를 통해 후륜 전달 스프로킷(37)에 전달된다.

이 경우에 상하이동 링크(23)의 후단측을 상하로 회동시켰으므로, 후륜 전달 스프로킷(37)은 화살표로 나타낸 바와 같이 후방 시계방향으로 회전하게 되므로, 그대로 후륜측으로 체인 등에 의해 전달하면 후륜이 전진방향과는 역방향으로 회전하게 되어버린다.

따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이 후륜 전달 스프로킷(37)과 종동 스프로킷(38) 사이에 후륜 전달 체인(39)을 인장 설치(張設)하면서, 체인의 상측의 측부에 후륜 스프로킷(40)을 맞물리게 하였다.

이에 따라, 후륜의 축지지(軸支)측에서 간단하게 자전거가 전진하는 방향으로 역회전시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자전거의 구동부(30)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전동 모터 등의 어시스트용 보조 동력(41)을 연결해도 된다.

도 8 ~ 도 11에 실시예 2에 따른 자전거의 예를 나타낸다.

실시예 1과 공통되는 부위는, 동일한 부호를 사용하였다.

본 실시예는, 구동부로부터 전달 스프로킷(34) 사이에 변속 기어 기구(34a)를 설치한 것이다.

또한, 페달을 핸들축측으로 이동시킴으로써, 자전거를 손으로 밀면서 보행할 수 있도록 한 것이다.

또한, 도 8 및 9는 체인의 커버류가 벗겨진 상태로 되어 있다.

상기 보조 기구는, 그 구조를 도 10에서 설명한다.

도 10은, 주로 프레임과 링크 기구만을 나타내고 있다.

측방에서 보았을 때 대략 L자형상, 상방에서 보았을 때 대략 삼각형상인 지지 프레임(22)의 하부로부터 전동 액추에이터(60)가 세워 설치되며, 그 피스톤부(61)와, 수평 보조 프레임(22c)의 내측에 설치된 보조 구동축(22b)이 제1 링크(63), 제2 링크(64)에 의해 대략 V자형상으로 링크 연결되어 있다.

또한, 피스톤부(61)의 상단부는, 서브 링크(sub-link, 65)에 의해 지지 프레임(22)의 상부와 링크 연결되어 있다.

보조 구동축(22b)에는, 좌우 한 쌍의 플립업(flip-up) 브래킷(66, 66)이 고정 연결되어 있다.

이로써, 전동 액추에이터(60)를 작동하여, 피스톤부(61)가 서브 링크(65)에 지지되면서 상승하면, 제2 링크(64)도 상승한다.

이에 따라, 도 10에서는 제1 링크(63)가 시계방향으로 회동하고, 보조 구동 축에 고정된 플립업 브래킷(66)이 시계방향으로 회동한다.

상기 플립업 브래킷(66)은, 상하이동 링크(23)를 하측으로부터 푸시하여, 도 11에 나타낸 바와 같이, 상하이동 링크(23) 및 수평 유지 링크(24)를 핸들축(12) 측으로 접는 것을 어시스트한다.

참고로, 보조 구동축(22b)은, 니들 베어링(needle bearing)을 통해 상하이동 링크(23)의 전단부와 연결되어 있으므로, 상하이동 링크(23)의 회동은 자유롭게 되어 있다.

도 11과 같이, 페달을 핸들축(12) 측으로 이동 수납시킴으로써, 프레임체(11) 사이에 발을 넣고, 핸들을 잡아 보행 이동할 수 있다.

[산업상 이용가능성]

본 발명은, 워킹 감각으로 타는 자전거로서 이동 수단뿐만 아니라, 레저용, 스포츠용 등, 널리 전개할 수 있다.

10 : 자전거
11 : 프레임체
12 : 핸들축
13 : 핸들
14 : 전륜
15 : 후륜
16 : 좌측 페달
17 : 우측 페달
21 : 페달 지지 링크
22 : 지지 프레임
23 : 상하이동 링크
24 : 수평 유지 링크
24a : 탄성부재
30 : 구동부
31 : 좌측 크랭크
31a : 크랭크 아암
31b : 크랭크 로드
32 : 우측 크랭크
33 : 구동 스프로킷
34 : 전달 스프로킷
36 : 구동 전달 체인
37 : 후륜 전달 스프로킷
38 : 종동 스프로킷
39 : 후륜 전달 체인
40 : 후륜 스프로킷
41 : 보조 동력

Claims (3)

1. 차체의 골조(骨組)를 구성하는 프레임으로부터 좌우 양측에 설치한 한 쌍의 상하이동 링크와, 후륜을 구동하기 위한 구동부를 구비하며,
   상기 한 쌍의 상하이동 링크는 전단(前端)측이 프레임측에 축부착(軸着)되고, 후단측이 페달에 연결되어 있으며,
   상기 구동부는 좌우방향의 구동축의 양측에 180˚ 대칭으로 배치된 크랭크 아암을 가지며,
   좌우 한 쌍의 페달을 번갈아 상하방향으로 요동하도록 밟는 힘을 상하이동 링크를 통해 크랭크 아암에 전달하는 것이며,
   상기 좌우의 페달은 상하이동 링크의 상하방향의 회동에 대해 수평으로 유지(保持)하는 기구를 갖고,
   상기 페달을 수평으로 유지하는 기구는, 페달로부터 세워 설치(立設)된 페달 지지 링크와, 상기 페달 지지 링크의 도중에 상기 상하이동 링크의 후단측을 축부착시키고, 상기 페달 지지 링크의 상단측을 수평 유지 링크의 일단(一端)에 축부착시키고, 상기 수평 유지 링크의 타단측을 프레임에 축부착시킨 링크 기구인 것을 특징으로 하는 자전거.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 수평 유지 링크는 신장(伸長)방향으로 가세(付勢, bias)되어 있는 동시에 신축가능하게 되어 있어, 페달이 상방(上方)으로 회동 및 접힘 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 자전거.

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