KR102279636B1 - 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달 및 이를 포함하는 주행장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달 및 이를 포함하는 주행장치에 관한 것으로, 크랭크 암의 길이 연장없이 페달의 구조 및 상기 크랭크 암과의 연결 구조를 이용하여 크랭크 암을 연장한 것과 동일한 기능을 함으로써 큰 힘으로 자전거의 구동이 가능하고, 그러면서도 인체공학적 설계를 훼손하지 않는 범위 안에서 부담없는 페달링으로 출력을 극대화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달은, 크랭크 암(2)에 고정되는 페달 축(10)과; 상기 페달 축에 연결되며 운전자의 발로부터 가해지는 힘에 의해 상기 페달 축을 회전시키는 페달 판(20)과; 상기 페달 축과 페달 판의 사이에서 상기 페달 판의 일방향 회전을 구속하여 상기 페달 판과 페달 축을 연결함으로써 함께 회전시키거나 자유상태로 풀어주는 프리휠을 포함하며, 이에 의하여, 상기 페달 판 중에서 상기 구동축의 중심으로부터 상기 페달 축보다 먼 곳을 누르는 힘이 상기 페달 축을 통해 상기 크랭크 암에 전달되도록 한다.

Description

크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달 및 이를 포함하는 주행장치{Pedals that extend the length of the crank arm and Bicycle include this same}

본 발명은 자전거의 페달에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 페달 판과 페달 축의 회전을 구속 또는 해제하는 기술을 이용하여 크랭크 암의 길이를 연장하는 것과 동일한 효과를 도모하고 무리한 힘을 들이지 않고 자전거를 운전할 수 있는 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달 및 이를 포함하는 주행장치에 관한 것이다.

이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.

주행장치 예를 들어 자전거는 좌우 양쪽의 페달을 밟고 돌리는 페달링으로 바퀴를 회전시켜 주행하는 것으로, 서로 180도의 간격을 두고 있는 좌우 양쪽의 페달을 교대로 밟을 때 크랭크 암이 회전하여 바퀴를 회전시킨 방식이 일반적이다.

이와 같은 페달은 자전거의 크랭크 암에 연결되는 페달축 및 페달축에 연결되며 운전자의 발이 올려지는 페달 판으로 구성되며, 상기 페달 판은 상기 페달축에 자유회전 가능하게 연결된다.

이와 같은 구성의 페달을 갖는 종래 자전거를 구동하기 위해서는 페달축을 회전시켜야 하는데, 페달 판과 페달축의 연결 구조 상 페달 판은 발을 올려놓는 것일 뿐이기 때문에 페달 판의 면적 중에서 페달축이 있는 부분, 즉 페달 판의 중앙 부분을 밟아야 한다.

이러한 구조로 인하여 큰 동력을 얻기 위해서는 크랭크 암의 길이(구동축의 중심에서부터 페달이 연결되는 단부의 길이)를 연장하는 방법이 있지만, 이 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

페달이 지면에 닿지 않아야 하므로 크랭크 암의 길이를 연장하는데 한계가 있고, 즉, 페달이 지면에 닿지 않는 길이까지만 연장할 수밖에 없다.

또한, 크랭크 암의 길이가 길어지게 되면 운전자의 양발이 회전하는 궤적이 커지게 되어 운전자의 하체가 큰 원을 그리게 되므로 페달링이 매우 불편, 즉 인체공학적 설계를 무시한 제품으로 효용성이 매우 낮다.

또한, 발바닥의 중앙부를 페달 축에 맞춰 돌리기 때문에 비장근(종아리 근육)의 발달에 도움을 크게 주지 못한다.

공개실용신안 제20-2017-0003075호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크랭크 암의 길이 연장없이 페달의 구조 및 상기 크랭크 암과의 연결 구조를 이용하여 크랭크 암을 연장한 것과 동일한 기능을 함으로써 큰 힘으로 자전거의 구동이 가능하고, 그러면서도 인체공학적 설계를 훼손하지 않는 범위 안에서 부담없는 페달링으로 출력을 극대화하는 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달 및 이를 포함하는 주행장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달은, 크랭크 암에 고정되는 페달 축과; 상기 페달 축에 연결되며 운전자의 발로부터 가해지는 힘에 의해 상기 페달 축을 회전시키는 페달 판과; 상기 페달 축과 페달 판의 사이에서 상기 페달 판의 일방향 회전을 구속하여 상기 페달 판과 페달 축을 연결함으로써 함께 회전시키거나 자유상태로 풀어주는 프리휠을 포함하며, 이에 의하여, 상기 페달 판 중에서 구동축의 중심으로부터 상기 페달 축보다 먼 곳을 누르는 힘이 상기 페달 축을 통해 상기 크랭크 암에 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달 및 이를 포함하는 주행장치에 의하면, 종래 페달 축을 눌러 구동하는 것과 달리 구동축의 중심으로부터 페달 축보다 먼 곳을 눌러 자전거를 구동하여 적은 힘으로도 큰 출력을 낼 수 있으므로 운전이 매우 쉽고 부담을 줄일 수 있으며 경사지도 더 편하게 운전할 수 있는 효과가 있고, 크랭크 암의 길이를 연장할 때 발생하는 제약으로부터 자유롭기 때문에 제품화가 매우 우수하다.

그리고, 기성 자전거의 구조 변경없이 페달을 교체하는 것만으로도 적용되어 활발한 보급이 가능한 효과도 있다.

또한, 페달 판의 끝 부분을 발끝으로 눌러 돌리기 때문에 비장근(종아리 근육)의 발달에도 도움을 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달을 보인 자전거의 측면도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달의 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용된 페달 축의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용된 프리휠을 보인 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용된 프리휠의 래치폴을 보인 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용되는 프리휠의 예시도.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 의한 효과를 보인 도면.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용된 편심형의 페달 판을 보인 도면.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용된 연장판을 보인 도면.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용된 페달 축과 크랭크 암의 연결을 보인 예시도.
도 12와 도 13은 각각 본 발명의 실시예 2에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달을 보인 도면.
도 14와 도 15는 본 발명에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용되는 페달판 조작형 프리휠 해제수단을 보인 일부 절결 단면 사시도와 작동 상태 측면도.
도 16 내지 도 18은 본 발명에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달에 적용되는 해제핀 조작형 프리휠 해제수단을 보인 도면으로서,
도 16과 도 17은 상하로 뒤집어 사용할 수 있는 예를 보인 측면도이고,
도 18은 상부의 면만을 사용하는 예를 보인 측면도이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 페달은 주행장치(자전거)의 크랭크 암에 연결되며 운전자의 페달링으로 상기 크랭크 암을 회전시켜 자전거를 구동시키는 것이며 크랭크 암을 돌리기 위한 페달링의 위치가 크랭크 암을 기준으로 하여 크랭크 축보다 먼 곳이면서도 일방향 회전의 구속을 통해 페달을 지면과 수평하게 유지할 수 있도록 프리휠을 사용하는 구성의 특징이 있으며, 이 프리휠은 페달 판 내장형의 프리휠(실시예 1), 페달 판 외장형의 프리휠(실시예 2)로 구분되고 이하에서는 각 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명의 페달은 크랭크 암의 길이방향 양쪽 단부에 각각 적용되어 운전자의 좌우 발에 의한 페달링으로 자전거를 구동하는 것은 종래의 구동 방식과 동일하다.

<실시예 1>

본 실시예에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달(100)은, 주행장치로서 예컨대 자전거(1)의 크랭크 암(2)에 연결되는 페달 축(10), 페달 축(10)에 연결되며 운전자의 페달링을 페달 축(10)에 전달하는 페달 판(20), 페달 축(10)과 페달 판(20)의 사이에서 페달 판(20)의 일방향 회전을 구속하여 페달 판(20)의 일방향 페달링 시 페달 판(20)이 자유 회전없이 페달 축(10)과 함께 회전하도록 함으로써 그 출력으로 크랭크 암(2)이 회전되도록 하는 페달 판 내장형의 프리 휠(30)로 구성되며, 크랭크 암(2)의 중심으로부터 페달 축(10)보다 먼 곳 즉 페달 판(20)의 단부를 밟아 페달링하는 것이 페달 축(10)에 회전력으로 전달되도록 하고, 특히, 페달 축(10)과 페달 판(20) 및 페달 판 내장형의 프리 휠(30)은 조립체로서 모든 자전거의 크랭크 암(2)에 조립되어 사용된다. 본 발명에서 일방향 회전을 구속한다는 의미는 자전거의 구동을 위하여 페달 판(20)을 상사점에서 하사점으로 밟아 돌릴 때에는 페달 판(20)과 페달 축(10)을 서로 고정하여 함께 회전하도록 구속한다는 의미이고, 하사점에서 상사점으로 회전하는 구간에서는 자유상태를 의미한다.

도 2 내지 도 4에서 보이는 것처럼, 페달 축(10)은 둘레부가 원형인 것, 각형(예를 들어 사각형)인 것 모두 가능하고 바람직하게 길이방향의 일측 단부가 나사부(11)가 형성되어 크랭크 암(2)에 나사 체결된다. 페달(100)은 자전거의 좌측과 우측에 적용되는 것으로 나사부(11)는 좌측 페달로 사용되는 것과 우측 페달로 사용되는 것이 서로 반대 방향의 나사부(왼나사부, 오른나사부)로 구성된다.

페달 축(10)은 길이방향을 따라 전체적으로 균일한 외경도 가능하지만 그 보다는 외경 축소의 기능도 하면서 페달 판(20)에 안정적으로 조립하기 위하여 외경이 서로 다른 대경부(12)와 소경부(13)로 구성되는 것이 바람직하다.

대경부(12)는 페달 판(20)의 외부에 배치되고 소경부(13)는 페달 판(20)에 구멍으로 형성되는 페달축 삽입홀에 삽입되며, 따라서, 대경부(12)와 소경부(13) 사이의 턱이 페달 판(20)에 지지{도면에서는 베어링에 지지되는 것으로 도시)됨으로써 페달 축(10)과 페달 판(20)의 안정적인 조립이 가능하다.

이와 같은 구조의 페달 축(10)은 페달 판(20)의 페달축 삽입홀에 삽입, 바람직하게 하나 이상(도면에는 5개로 도시)의 베어링(14)을 통해 페달 판(20)에 회전 가능하게 지지되고, 그 고정은 페달 축(10)과 페달 판(20)을 관통하는 고정핀에 의한 고정 등 다양한 고정이 가능하다.

페달 판(20)은 운전자의 발이 안정적으로 지지되는 면적이며 페달 축(10)의 조립을 위하여 바람직하게 페달축 삽입홀(21)을 포함한다.

페달축 삽입홀(21)은 페달 판(20)의 일측에서 타측을 향해 횡단하는 방향으로 형성되며 페달 축(10)이 삽입되는 일측 또는 일측과 반대쪽의 타측 모두가 개방될 수 있다.

이러한 구조를 위하여 페달 판(20)은 2개의 판재가 페달 축(10)을 기준으로 하여 대칭으로 결합되는 조립형, 단일 제조 공정을 통해 제조되는 단일형이 가능하다.

페달 판 내장형의 프리휠(30)을 위하여 페달 축(10)은 둘레부에 외부를 향해 형성되는 래치폴 장착홈(15)이 형성된다.

한편, 페달 판(20)은 페달축(10)에 직접 연결되는 것으로 한정되지 아니하고 도 14에서 보이는 것처럼, 페달축 연결블록(50)을 매개로 하여 설치되는 것도 가능하며, 즉, 페달축 연결블록(50)은 페달축(10)에 고정되고, 페달 판(20)은 페달판 연결축(51)을 통해 페달축 연결블록(50)에 연결된다. 페달판 연결축(51)은 페달축(10)의 앞쪽에 배치되며 따라서 페달 판(20)은 편심 형태가 되는 것이다.

도 5에서 보이는 바와 같이, 페달 판 내장형의 프리휠(30)은 래치폴 장착홈(15) 안에 출몰 가능하게 삽입되는 래치폴(31), 페달 축(10)의 둘레부에 배치되도록 페달 판(20)의 페달축 삽입홀(21)에 고정되며 내주면에 래치폴(31)이 걸리는 래치부(33)가 형성된 래치휠(32)로 구성된다.

도 6에 도시된 것처럼, 래치폴(31)은 래치폴 장착홈(15) 안에 삽입되며 탄성부재(34)를 매개로 하여 래치부(33)로부터 멀어지는 방향(또는 반대로 래치부(33)에 걸리는 방향)으로 탄력 지지된다. 탄성부재(34)의 적용 예로서, 페달 축(10)의 외주면에는 원주방향을 따라 외부를 향해 개방되는 홈이 형성되고 탄성부재(34)는 대략 링의 형태로서 페달 축(10)에 형성된 상기 홈에 삽입 장착되면서 래치폴(31)을 래치부(33)에 걸리는 방향(또는 반대 구조를 통해 래치부(33)로부터 멀어지는 방향)으로 탄력 지지한다.

래치폴(31)은 페달 축(10)의 둘레부에 1개 또는 도면에서처럼 180도의 간격을 두고 2개(도 5) 또는 등간격을 두고 3개 이상이 적용된다.

래치폴(31)은 도면에서 보이는 것처럼, 래치폴 장착홈(15) 안에서 회전에 의한 출몰이 원활하도록 일측에 곡선부가 형성되는 한편 반대의 자유단부는 래치부(33)에 대한 견고한 걸림을 위하여 각형으로 형성된다.

래치 휠(32)은 내부에 페달 축(10)이 관통되는 홀이 구비된 링 형태로서 외형은 원형이다.

래치부(33)는 래치 휠(32)의 내주면에 원주방향을 따라 형성되며 일방향의 회전을 구속하기 위하여 일방향을 따라 경사지게 형성된다. 즉, 예를 들어 대략 직각부와 경사부(예각)에 의한 돌기가 원주방향을 따라 연속 형성되는 형태로서, 래치 휠(32)이 일방향으로 회전하여 직각부가 래치폴(31)을 향할 때 페달 판(20)의 페달링으로 페달 축(10)이 함께 회전하고 반대방향으로 회전하여 경사부가 래치폴(31)을 향할 때 페달 판(20)의 페달링으로 래치폴(31)이 래치폴 장착홈(15) 안에 삽입되어 페달 판(20)과 페달 축(10)은 서로 간섭없이 자유 회전한다.

이와 같이 페달 축(10)에 래치폴 장착홈(15)을 가공하여 여기에 래치폴(31)을 장착 및 그 둘레부에 래치휠(32)을 결합함으로써 기성품(내륜, 외륜, 이들 사이의 래치폴)의 프리 휠을 사용하는 것보다 크기(직경)를 줄이는 효과가 있다.

도 7은 프리휠(30)의 다른 예를 도시한 것이며, (A)는 래치폴(31)이 그 일측이 페달축(10)에 지지되면서 타측이 치(齒) 형태의 래치부(33)에 걸리는 형태이고, (B)는 래치폴(31)이 원형 핀 형태인 예를 도시한 것이다.

지금까지 설명한 것처럼, 본 실시예에 따르면 도 8에서 보이는 것처럼, 운전자가 자전거의 전진을 위하여 상사점에 위치한 페달(100)을 도 8 기준 반시계방향으로 밟게 되는데, 프리휠(30)의 구조를 통해 페달 판(20)이 자유회전하지 못하고 크랭크 암(2)과 고정된 상태를 유지하므로 종래처럼 페달 축(10) 부분을 밟지 않고 페달 판(20)의 끝부분{구동축의 중심(C)으로부터 먼 끝부분}을 밟더라도 페달축(10)이 회전하게 된다.

도 8에서 L1은 종래 크랭크 암(2)의 길이에 의하여 밟는 힘이 작용하는 곳인 페달축(10)까지의 거리이고, L2는 본 발명에 의해 밟는 힘이 작용하는 곳인 페달 판(20)의 끝부분까지의 거리이며, 따라서, 본 발명은 크랭크 암(2)의 길이 변화가 없지만 크랭크 암(2)의 중심으로부터 먼 곳에서 힘이 작용하게 되므로 크랭크 암(2)을 페달 판(20)의 끝부분까지 연장한 효과를 갖게 되는 것이다.

본 발명은 이와 같은 효과를 극대화하기 위하여 다음과 같은 추가 구성(편심형의 페달 판, 페달 판의 연장판)이 가능하다.

도 9는 편심형의 페달 판(20)을 도시한 것이며, 페달 판(20)은 페달 축(10)을 기준으로 하여 앞쪽이 뒤쪽보다 더 길게 형성되는 편심부(22)를 갖는다. 즉, 페달 축(10)은 페달 판(20)의 중앙에서 뒤쪽으로 치우치는 곳에 위치하는 것이다.

편심부(22)에 따르면, 편심부(22)만큼 크랭크 암(2)의 중심(C)으로부터 길이가 더 길어지는 것이기 때문에 편심부(22)가 없는 것보다 더 큰 출력이 가능하다.

도 10은 연장판을 도시한 것이며, 연장판은 회전식 연장판(23)(도 10의 A), 슬라이드식(출몰식) 연장판(24)(도 10의 B)이 가능하다.

회전식 연장판(23)은 페달 판(20)의 앞쪽 끝부분에 힌지 연결되어 평상 시 페달 판(20)의 위쪽 또는 아래쪽에 겹쳐져 있고 필요 시 회전되어 페달 판(20)의 앞쪽에 페달링을 위한 공간을 더 넓게 제공한다. 회전식 연장판(23)은 접고 펴는 조작을 용이하게 할 수 있도록 예를 들어 좌우 양측 중 일측 이상의 단부에 하나 이상의 돌기(23a)를 포함한다.

슬라이드식 연장판(24)의 슬라이딩을 위하여 페달 판(20)의 내부에 앞쪽을 향해 개방되는 홈이 형성되거나 페달 판(20)의 위나 아래에 전후진 방향의 레일이 형성되고, 슬라이드식 연장판(24)은 상기 홈이나 레일에 전후진 가능하게 장착되는 것으로, 평상 시 페달 판(20)으로부터 돌출되지 않도록 삽입 또는 겹쳐져 있고 필요 시 페달 판(20)의 앞쪽으로 돌출되어 페달링을 위한 공간을 더 넓게 제공한다.

슬라이드식 연장판(24)은 전진(돌출)과 후진(수납)을 위하여 하나 이상의 돌기(24a)가 포함되며 이 돌기(24a)는 상면에 형성되어 미끄럼방지용으로도 사용될 수 있다.

상기 연장판은 편심형의 페달 판(20)에도 적용 가능하고, 결국 편심부에 의한 길이 연장과 연장판에 의한 길이 연장 2가지의 길이 연장 효과가 가능한 것이다.

도 11은 페달 축(10)과 크랭크 암(2)의 연결을 보인 예로서, 나사부(11)는 각형(예를 들어 사각형){도 11의 (A)}, 원형{도 11의 (B)}이 가능하고, 크랭크 암(2)에 형성된 구멍을 관통한 후 반대쪽에 너트의 체결로 크랭크 암(2)에 연결된다.

본 실시예에 의한 작용을 설명하면, 크랭크 암(2)의 좌우 양쪽에는 각각 좌측 페달(100)과 우측 페달(100)이 설치되어 있으며, 앞서 도 8을 인용하여 설명한 것처럼, 예를 들어 좌측 페달의 페달 판(20)을 상사점에 배치한 상태에서 페달 판(20)의 앞쪽 끝을 밟고 누르게 되면 페달 판(20)과 함께 페달 축(10)이 자전거의 전진방향으로 회전하여 크랭크 암(2)을 회전시키게 되므로 자전거가 전진한다.

좌측 페달(100)이 상사점에서 하사점으로 이동하는 동안에는 좌측 페달(100)에 의해 자전거가 구동하며, 좌측 페달(100)이 하사점에서부터 다시 상사점으로 올라오는 동안은 반대쪽의 우측 페달(100)의 동작{좌측 페달(100)과 동일한 동작}에 의해 크랭크 암(2)이 회전하게 된다. 이와 같이 서로 180도의 간격을 두고 있는 좌우측 페달(100)을 교대로 밟는 것을 통해 자전거를 전진시키게 되고, 좌우측 페달(100) 모두 페달 판(20)의 앞쪽 끝을 밟아도 페달축(10)이 회전하게 되므로 큰 출력으로 자전거를 운전할 수 있다.

<실시예 2>

도 11과 도 12에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달(100)은, 페달 축(10), 페달 판(20) 및 페달 판 외장형의 프리휠(40)로 구성된다.

페달 축(10)은 크랭크 암(2)에 회전 가능하게 연결된다.

페달 판(20)은 페달 축(10)에 고정된다.

페달 판 외장형의 프리휠(40)은 페달 축(10) 중에서 페달 판(20)으로부터 돌출되는 부분에 고정되며 둘레부에 원주방향을 따라 다수의 래치부(41a)가 구비된 래치휠(41), 크랭크 암(2)에 일측이 회동 가능하게 연결되며 탄성부재(43)를 통해 래치휠(41)의 래치부(41a)에 걸려 래치휠(41)의 회전을 구속하는 방향으로 탄력 지지되는 래치폴(42)로 구성된다. 래치폴(42)은 래치휠(41)의 일방향 회전만 구속하도록 경사부를 갖는 형태이고 이는 통상의 래치로부터 실시 가능하다.

본 실시예에 따르면, 자전거를 구동하는 방향의 페달링 시 페달 판(20)과 페달 축(10) 및 크랭크 암(2)이 프리휠(40)에 의해 서로 고정 상태를 유지하며, 따라서, 운전자가 페달 판(20)의 앞쪽을 밟으면 크랭크 암(2)이 회전하게 된다. 이외의 작용은 실시예 1과 동일하다.

본 발명은 래치폴(42)이 크랭크 암(2)에 설치되지만 기성 자전거의 구조변경없이 적용할 수 있도록 별도의 래치폴 고정판(44)이 포함될 수 있으며, 래치폴(42)은 래치폴 고정판(44)에 회동 가능하게 조립되어 있고, 이 조립체를 크랭크 암(2)에 테이핑으로 붙여 기성 자전거에 적용하도록 한다.

<프리휠 해제수단>

지금까지 설명한 실시예들은 페달 판(20)이 프리휠(30 또는 40)에 의해 페달 축(10)에 항상 연결되어 있기 때문에 뒤로 돌릴 때 페달이 뒤집히는 현상이 발생하며, 이를 해결하기 위하여 프리휠 해제수단을 포함하는데 특징이 있다.

상기 프리휠 해제수단은 프리휠(30 또는 40)의 래치휠(32 또는 41)에 결합(치합)되어 있는 래치폴(31 또는 42)을 래치휠(32 또는 41)에서 이격시킴으로써 구속을 해제하는 모든 구성을 포함하며 이하 바람직한 예를 구체적으로 설명한다.

1. 외장형 프리휠 해제수단.

도 12와 도 13은 외장형 프리휠(40)에 적용된 프리휠 해제수단의 일 예를 보인 것이다.

상기 프리휠 해제수단은 예를 들어 래치폴 고정판(44)에 설치(회동, 슬라이드 등)되며 래치폴(42)을 래치휠(41)의 래치부(41a)로 떨어뜨려 구속을 해제하고, 반대로 래치폴(42)이 래치휠(41)의 래치부(41a)에 걸리도록 하는 해제수단으로서 해제핀(45)이다. 도 12는 해제핀(45)이 눕혀져 래치폴(42)이 래치휠(41)의 래치부(41a)에 걸린 상태이고, 도 13은 해제핀(45)이 세워져 래치폴(42)이 래치휠(41)의 래치부(41a)로부터 떨어져 구속을 해제한 상태이다.

상기 프리휠 해제수단은 전술한 실시예 1에도 적용 가능하고, 예를 들어, 페달 축(10)이나 페달 판(20)에 직선 왕복 이동하는 해제핀을 설치하여 상기 해제핀이 래치폴을 눌러 래치휠로부터 떨어뜨리는 방식 등이 가능하다.

그 이외의 구성은 실시예 1과 동일하게 적용된다.

2. 페달판 조작형 프리휠 해제수단.

도 14에서 보이는 것처럼, 페달 축(10)과 페달 판(20)을 연결하는 매개물로 페달축 연결블록(50)을 포함한다.

페달축 연결블록(50)은 대략 중심에 페달 축(10)이 관통되고, 페달 판(20)은 페달 축(10)의 앞쪽에 페달판 회전축(51)을 통해 회동 가능하게 연결된다.

래치 휠(32)은 페달 축(10)의 외주면에 구성되고, 래치 폴(31)은 페달축 연결블록(50)을 지지기반으로 하여 페달 축(10)의 뒤쪽에 설치된다.

래치 폴(31)의 구속 해제를 위하여 페달축 연결블록(50)에는 래치 폴(31)을 래치 휠(32)로부터 떨어뜨리는 해제핀(52)이 갖추어진다.

해제핀(52)은 페달축 연결블록(50)에 축을 통해 회동 가능하게 연결되어 있으면서 일측이 페달 판(20)과 연결되는 한편 타측이 래치 폴(31)과 연결되어 있으며, 탄성부재(53)(비틀림 코일 스프링 등)를 통해 평상 시 래치 폴(31)이 래치 휠(32)에 결합되는 상태를 유지하도록 한다.

해제핀(52)은 페달 판(20)의 회동에 의해 회동하도록 연결되는 것이며, 예를 들어, 페달 판(20)의 저부에 하부를 향해 돌출되는 누름돌기(25)가 삽입되는 홈(54)이 구비되어 연결된다. 홈(54)은 누름돌기(25)의 승강을 간섭하지 않도록 누름돌기(25)보다 크게 형성된다.

이 때, 래치 폴(31)은 탄성부재(35)를 통해 래치 휠(32)에 결합되는 방향으로 탄력 지지된다.

따라서, 래치 폴(31)은 해제핀(52)의 탄성부재(53)와 래치 폴(31)의 탄성부재(35)의 탄성력을 통해 래치 휠(32)에 결합된 상태가 안정적으로 유지된다.

해제핀(52)은 래치 폴(31)과 일체형으로 구성되는 것도 가능하다. 또한, 탄성부재(35,53)는 2개가 함께 있는 것으로 한정되지 아니하고 어느 하나만 구성되는 것도 가능하다.

페달 판(20)과 페달축 연결블록(50)에는 페달 판(20)이 일정 각도 이상으로 벌어지지 않고 페달축 연결블록(50)에서 이탈되지 못하도록 스토퍼가 구성될 수 있다. 상기 스토퍼는 예를 들어 페달축 연결블록(50)의 후단부에 둘레부를 향해 돌출 형성되는 걸림부 및 페달 판(20)에 상기 걸림부와 대응하도록 형성되며 상기 걸림부의 저부에 걸리는 턱이다.

이상의 구성에 따르면, 별도의 레버를 구성하지 않고 별도의 작업으로 상기 레버를 조작하는 불편함이 없어 사용이 편리한 이점이 있다.

이상의 구성에 따른 작용은 다음과 같다.

도 15의 (A)는 페달링 시이면서 평상 시이며, (B)는 해제 시 상태를 도시한 것이다.

(A) 상태와 같이, 래치 폴(31)의 탄성부재(35)와 해제핀(52)의 탄성부재(53)의 탄성력에 의해 래치 폴(31)은 래치 휠(32)에 치합되어 있으며, 따라서, 페달 판(20)이 페달 축(10)에 고정된 상태가 되어 페달 판(20)의 앞쪽 끝에서부터 힘이 발생하게 되며 즉, 페달의 길이 연장 효과가 나타난다. 이 때, 스토퍼에 의해 페달 판(20)은 뒤쪽이 젖혀지지 않는다.

한편, 페달 판(20)을 뒤로 돌릴 때 페달 판(20)의 뒤쪽 즉, 페달 축(10)을 기준으로 하여 뒤쪽으로 바람직하게 뒤쪽 끝을 아래로 누르게 되면, 누름돌기(25)에 의해 해제핀(52)의 일측이 시계방향을 따라 하측으로 눌리게 되고 이로 인하여 래치 폴(31)이 동일 방향을 따라 상측으로 올라가게 되면서 래치 휠(32)에서 떨어지게 된다.

따라서, 페달 판(20)은 페달 축(10)과 서로 구속되지 않고 자유상태로 전환되며, 결국 뒤로 돌릴 때 기존 자전거의 페달처럼 자연스럽게 돌아가게 된다.

이와 같이 페달 판(20)의 뒤쪽을 눌러 페달 판(20)을 돌리다가 페달 판(20)의 뒤쪽에서 발을 떼면 페달 판(20)이 페달판 회전축(51)의 안내를 받아 반시계 방향으로 회전하게 되어 누름돌기(25)가 해제핀(52)으로부터 떨어지게 되며, 이 때, 탄성부재(53,35)의 탄성력에 의해 해제핀(52)과 래치 폴(31)이 회전하면서 래치 폴(31)이 래치휠(32)에 치합된다.

3. 해제핀 조작형 프리휠 해제수단.

도 16에서 보이는 것처럼, 페달 판(20)은 페달 축(10)에 결합되고, 페달 축(10)의 외주면에 래치 휠(32)이 형성(결합 또는 일체 가공)되며, 래치 폴(31)은 해제 핀(52)과 함께 페달 판(20)에 회동 가능하게 장착되고, 전술한 페달판 조작형 프리휠 해제수단과 비교할 때 별도의 페달축 연결블록을 사용하지 않는 차이가 있다.

한편, 해제핀(52)은 상하 양쪽에 각각 누름부, 제1,2누름부(52-1,52-2)가 구성되어 페달 판(20)의 상하 양쪽 면 모두를 사용하도록 구성되는 것도 가능하고, 도 17은 페달 판(20)을 상하로 뒤집은 상태를 도시한 것으로 제2누름부(52-2)가 상부에 있는 것을 확인할 수 있다.

제1,2누름부(52-1,52-2)는 사용자가 발바닥으로 쉽게 누름 조작할 수 있도록 페달 판(20)의 면보다 더 돌출되는 부분을 갖도록 구성된다.

이와 같은 구성에 따르면, 해제핀(52)의 일측, 페달 판(20)의 아래쪽에만 누름부를 형성하여, 페달 판(20)을 뒤로 돌릴 때 페달 판(20)을 상하로 뒤집어 아래쪽에 있던 누름부를 상부에 배치한 후 사용하도록 구성되는 것도 가능하다.

도 16의 (A)는 페달의 길이 연장 효과를 얻는 상태이며, 페달 판(20)의 페달 축(10) 앞쪽을 누른 채로 돌리면 래치 폴(31)에 의해 페달 축(10)이 함께 회전하게 된다.

이 상태에서 뒤로 돌리려는 경우 페달 판(20)의 뒤쪽에 돌출된 제1누름부(52-1)를 누르면 (B)와 같이 해제핀(52)의 회전 및 래치폴(31)의 회전에 의해 래치폴(31)이 래치휠(32)에서 떨어지게 되어, 페달 판(20)과 페달 축(10)은 서로 분리된다.

도 18은 도 16의 예에서 해제핀(50)에 한쪽에만 제1누름부(52-1)를 구성하는 것을 도시한 것이며, 페달링 시 래치폴(31)이 탄성부재를 통해 래치휠(32)에 치합되는 상태를 유지하게 되므로 페달 판(20)의 앞쪽을 밟고 돌릴 때 페달 축(10)이 함께 회전하게 된다.

한편, 제1누름부(52-1)를 누르면 해제핀(52)과 래치폴(31)이 회전하면서 래치폴(31)이 래치휠(32)에서 떨어지게 됨으로 페달 축(10)은 자유상태가 된다.

본 발명에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달을 포함하는 자전거(1)는 도 1에서 보이는 것처럼, 프레임(3), 프레임(3)의 앞과 뒤에 각각 설치되는 전륜(4)(조향 바퀴)과 후륜(5)(구동 바퀴), 전륜(4)의 방향을 바꾸기 위한 조향 핸들(6), 본 발명의 페달(100), 페달(100)의 회전에 의해 회전하는 크랭크 암(2), 크랭크 암(2)의 회전을 후륜(5)에 전달하는 동력전달수단(7)으로 구성된다.

본 발명의 자전거는 전술한 구성으로 한정되지 아니하고 본 발명의 페달(100)을 포함하는 다양한 형태의 자전거(외륜 자전거 등)도 포함한다.

10 : 페달 축, 11 : 나사부
12 : 대경부, 13 : 소경부
14 : 베어링, 15 : 래치폴 장착홈
20 : 페달 판, 21 : 페달축 삽입홈
22 : 편심부, 23 : 회동식 연장판
24 : 슬라이드식 연장판, 25 : 누름돌기
30 : 페달판의 내장형 프리휠
31,42 : 래치폴, 32,41 : 래치휠
33 : 래치부, 34,35,43,53 : 탄성부재
40 : 페달판의 외장형 프리휠,
44 : 래치폴 고정판,
50 : 페달축 연결블록, 51 : 페달판 회전축
52 : 해제핀, 52-1,52-2 : 제1,2누름부

Claims (11)

1. 크랭크 암에 고정되는 페달 축과;
   상기 페달 축에 연결되며 운전자의 발로부터 가해지는 힘에 의해 상기 페달 축을 회전시키는 페달 판과;
   상기 페달 축과 페달 판의 사이에서 상기 페달 판의 일방향 회전을 구속하여 상기 페달 판과 페달 축을 연결함으로써 함께 회전시키거나 자유상태로 풀어주는 프리휠을 포함하며, 이에 의하여, 상기 페달 판 중에서 구동축의 중심으로부터 상기 페달 축보다 먼 곳을 누르는 힘이 상기 페달 축을 통해 상기 크랭크 암에 전달되도록 하며,
   상기 프리 휠은 래치부를 구비하며 상기 페달축의 외주면 또는 상기 페달축의 외주면과 대응되는 상기 페달 판에 형성되는 래치휠, 상기 래치휠의 래치부와 대응하도록 상기 페달판 또는 상기 페달축에 장착되어 상기 래치휠의 래치부에 치합되는 래치폴 및 상기 래치폴을 상기 래치휠로부터 떨어뜨리는 프리휠 해제수단을 포함하며 상기 페달판에 의해 외부로 노출되지 않는 페달판 내장형이고,
   상기 프리휠 해제수단은, 페달축에 고정되는 한편 상기 페달판이 페달판 회전축을 통해 연결되는 페달축 연결블록에 회동 가능하게 장착되며 상기 페달판의 누름 동작에 의해 상기 래치폴을 상기 래치휠로부터 떨어뜨리는 해제핀을 포함하며, 상기 페달판의 누름 조작에 의해 상기 해제핀이 상기 래치폴을 상기 래치휠로부터 떨어뜨리는 페달판 조작형인 것을 특징으로 하는 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달.
2. 삭제
3. 크랭크 암에 고정되는 페달 축과;
   상기 페달 축에 연결되며 운전자의 발로부터 가해지는 힘에 의해 상기 페달 축을 회전시키는 페달 판과;
   상기 페달 축과 페달 판의 사이에서 상기 페달 판의 일방향 회전을 구속하여 상기 페달 판과 페달 축을 연결함으로써 함께 회전시키거나 자유상태로 풀어주는 프리휠을 포함하여, 상기 페달 판 중에서 구동축의 중심으로부터 상기 페달 축보다 먼 곳을 누르는 힘이 상기 페달 축을 통해 상기 크랭크 암에 전달되도록 하고,
   상기 프리 휠은 상기 페달 판의 외부로 돌출된 상기 페달축의 둘레부에 결합되며 외주연에 일방향 경사의 래치부가 형성된 래치휠, 상기 페달축이 고정되는 크랭크 암에 장착되며 자유단부가 상기 래치휠의 래치부에 걸려 상기 래치휠을 통해 상기 페달축의 일방향 회전을 구속하는 래치폴 및 상기 래치폴을 상기 래치휠로부터 떨어뜨리는 프리휠 해제수단을 포함하는 페달 판 외장형이며,
   상기 프리휠 해제수단은, 페달축에 고정되는 한편 상기 페달판이 페달판 회전축을 통해 연결되는 페달축 연결블록에 회동 가능하게 장착되며 상기 페달판의 누름 동작에 의해 상기 래치폴을 상기 래치휠로부터 떨어뜨리는 해제핀을 포함하며, 상기 페달판의 누름 조작에 의해 상기 해제핀이 상기 래치폴을 상기 래치휠로부터 떨어뜨리는 페달판 조작형인 것을 특징으로 하는 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 페달 판은 상기 페달축에 연결되는 페달축 연결블록에 페달판 연결축을 매개로 하여 설치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서, 상기 페달 판은 구동축의 중심을 기준으로 하여 상기 페달축으로부터 먼 곳이 가까운 곳보다 긴 편심 형태인 것을 특징으로 하는 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 페달 판의 단부로서, 구동축의 중심을 기준으로 하여 상기 페달축으로부터 먼 곳의 단부에 슬라이딩이나 회전 가능하게 연결되어 구동축의 중심으로부터 거리가 멀어지는 연장판을 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달.
11. 청구항 1에 의한 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달과;
    상기 페달의 페달링에 의해 회전하는 크랭크 암과;
    상기 크랭크 암의 회전에 의해 회전하는 바퀴를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크 암의 길이 연장 기능을 하는 페달을 포함하는 주행장치.
    

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