KR102495338B1 - 유성기어장치와 자석의 자력을 이용한 자전거 - Google Patents

Abstract

페달중심축(13) 양끝단 좌,우에 결합되는 한 쌍의 크랭크암(12), 크랭크암에 결합된 페달(11)과, 상기 페달중심축과 치합하는 페달측회전자(16) 및 원통허브의 자력조절기관통구(35)와 나사의 결합으로 고정자자력조절기(37)의 고정자자석(38)으로 구성된 동력입력부;
상기, 페달중심축상에 위치하는 다수의 유성기어(23), 링기어(28), 유성기어캐리어(21), 다수의 유성기어를 결합시키는 2개의 유성기어조합 동심원판과 동심원판의 핀공에 축핀으로 유성기어를 결합시킨 유성기어캐리어로 구성된 동력변속부;
상기, 페달중심축상에 위치하여 유성기어와 치합결속되어 가속출력을 얻는 태양기어(24)와 상기 태양기어의 사각부(25)와 체인링결합기사각구(45)가 치합되어 체인을 매개로 후륜구동장치에 회전동력을 연결시키는 체인링(42), 태양기어가 회전시 이격되지 않고 회전력이 감소되지 않도록 조력하는 레이디얼베어링(26)과 스러스트니들롤러베어링으로 구성된 동력출력부 및
원통허브(31) 몸통 안쪽에 기어산이 만들어진 가속동력구동장치의 링기어(28), 원통허브 내경안에 링기어(28)와 일정거리 이격되어 자력조절기(37)가 설치되고, 자전거 프레임에 고정·지지역할을 하는 원통허브(31), 원통허브커버(32), 원통허브커버동공구에 결속되어 페달중심축이 원활하게 회전하게 돕는 레이디얼베어링(34)으로 이뤄진 동력고정부로 구성되어 자전거프레임에 용접으로 고정되는 것을 특징으로 하는 가속동력구동장치 자전거.

Description

유성기어장치와 자석의 자력을 이용한 자전거{planetary gears and magnet using bicycle}

본 발명은 자전거 페달과 연관된 부분에 유성기어장치와 자석의 자력을 이용한 가속동력구동장치를 설치하여 페달과 연관된 체인링의 회전수와 회전력을 증가시킴으로, 결과적으로 구동바퀴의 주행속도를 향상시키고 자전거 이용자의 폐달 밟는 힘을 절약하는 것을 특징으로한 자전거에 관한 것이다.

자전거는 교통수단으로 주로 이용되지만 최근에는 레저활동 및 운동을 통한 신체단련 목적으로도 많이 사용되고 있다.

일반적으로 자전거는 페달을 돌려 중심축이 회전함으로써 동력원이 발생되고 중심축에 연결된 체인링을 통해 뒷바퀴구동축에 체인을 매개로 동력이 전달되어 추진력을 얻는다. 즉, 자전거 이용자의 폐달링에 의한 힘을 이용하여 주행하는 것으로 평지에서는 주행에 큰 어려움이 없으나 경사지등을 주행시에는 많은 힘을 필요로 하게 된다.

최근에는 자전거의 속도를 증가시키기 위해 일반자전거는 페달측 구동체인링 및 구동뒷바퀴측에 각각 직경이 다른 다단의 체인기어를 두어 변속기로, 체인의 위치를 변경할 수 있도록 하여, 다양한 속도를 낼 수 있도록 하고. 전기자전거는 밧데리의 동력을 사용하여 전기모터를 구동시킴으로서, 속도를 낼 수 있도록 하고 있다.

속도를 증가시키기 위해서는 페달을 빨리 밟아 신속하게 회전시켜 줘야하고, 페달에 접한 체인링은 크고 뒷바퀴 체인기어는 작아야 한다. 또한, 언덕이나 경사진 길을 주행하기 위해서는 페달 쪽 체인링은 작고 뒷바퀴 체인기어는 커야 힘이 덜 소모된다.

이럴 경우, 똑같은 거리를 주행 시 기존 자전거는 잦은 변속작용을 해야 하는 불편과, 변속트러블이 발생하기 쉬우며, 전기자전거 동력전달장치는 전기코일, 감속기 등으로 허브가 커지고, 밧데리등으로 무게가 증가된다는 점, 충전이 필요하다는 점, 충전시 전기를 필요로 한다는 면에서, 가장 친환경적인 교통수단에 어긋난다는 점이다.

이러한, 상기 문제점들을 해결하고자, 유성기어장치와 자석의 자력을 활용한 가속동력구동장치에 관한 것으로 본 발명의 출원인은 국내 특허출원번호 10-2018-0069930(2018,05,29)를 출원하여 2020년 5월 22일 특허 제10-2116349호의 특허를 취득한 바 있다. 그러나, 상기의 특허건에서 구현한 페달측 구동장치 기술 구성은 유성기어장치와 자석의 척력과 인력을 이용한 것으로, 설치되는 유성기어장치인 링기어, 유성기어캐리어의 유성기어, 태양기어가 치합되어 회전키 위해서는 기어 상호간 기어공차를 주어야하는데 기어공차로 인해 페달중심축을 발구룸작용으로 회전시키면, 기어공차로 각각의 기기들이 미세하게 이격되어 태양기어가 페달측 원통허브커버에 접촉되어 회전을 방해하고, 이와 연결된 체인링도 미세하게 움직이는 작용이 발생하여 체인링과 후륜다단체인기어간 동력전달장치이 체인이 일직선이 안되어 페달링시 힘의 소모를 크게하고 체인이 쉽게 닳고, 체인링, 후륜다단체인기어를 깎아먹는 현상과 페달측회전자와 고정자에 결합되는 자석의 자력작용으로 조립시 페달중심축을 원통허브커버에 결합된 베어링의 내륜 안쪽으로 치합시키기 어려운 문제점과, 한번 설치되면 회전자와 고정자의 자력작용을 조절하기 힘든 문제점이 있었다

상기 문제점을 해결하고자 하는 본 발명의 주목적은 페달측 허브내에 결합된 유성기어캐리어,태양기어,페달중심축이 페달링시 이격되지 않고, 각각의 기기들이 접촉으로 회전력을 감소시키지 않도록, 베어링 설치 위치 및 베어링 종류를 추가하고, 페달중심축에 치합되는 페달측회전자와 허브내경에 고정되는 페달측 고정자의 결합방식을 보완하여 조립을 쉽게하고 자전거 이용자의 신체조건에 맞게 자력조절을 할 수 있게 함으로서, 더 빠르고, 더 증가된, 회전력이 발생되는 가속동력구동장치를 구현시켜 기 특허받은 발명의 단점을 보완하고 개선코자 한다.

기존 자전거의 경우 페달의 1회전 시 중심축에 결합된 체인링도 1회전뿐이나 상기과제를 달성하기 위한 본 발명의 가속동력구동장치는, 링기어를 고정시키고 회전 중심축과 치합된 유성기어를 이용한 캐리어를 회전시키면 유성기어와 태양기어의 기어비 조합에 의해 회전이 증가한 다양한 회전출력을 얻을 수 있다. 태양기어의 회전축력의 끝단 사각부에 체인링을 연결하면 체인을 매개로 뒷바퀴 구동장치에 증가한 회전력이 전달된다.

상기, 과제를 해결키 위한 본 발명의 자전거는 페달중심축 양끝단 좌,우에 결합되는 한쌍의 크랭크암(12)과 크랭크암에 결합된 페달(11)과, 상기 페달중심축과 치합하는 페달측회전자(16)및 원통허브(31)와 치합되는 페달측고정자(37)로 구성된 동력입력부;

상기, 페달중심축상에 위치하는 다수의 유성기어, 링기어, 유성기어캐리어, 다수의 유성기어를 결합시키는 2개의 유성기어조합 동심원판과 동심원판의 핀공에 축핀으로 유성기어(23)를 결합시킨 유성기어캐리어(21)로 구성된 동력변속부;

상기, 페달중심축상에 위치하여 유성기어와 치합결속되어 가속출력을 얻는 태양기어와 상기 태양기어의 사각부(25)와 체인링연결기 동공사각구(45)가 치합되어 체인을 매개로 후륜구동장치에 회전동력을 연결시키는 체인링(42), 태양기어가 회전시 이격되지 않고 회전력이 감소되지 않도록 조력하는 태양기어 동공구내에 치합되는 레이디얼베어링(26)과 스러스트니들롤러베어링(27)으로 구성된 동력출력부 및

원통허브 안쪽에 기어산이 만들어져 가속동력구동장치의 링기어역할, 몸통 내경안에 링기어(28)와 일정거리 이격되어 페달측고정자가 설치되고, 자전거 프레임에 고정·지지역할을 하는 원통허브(31), 원통허브커버(32), 커버동공구에 결속되어 페달중심축(13)이 원활하게 회전하게 돕는 하우징커버 레이디얼베어링(34)으로 이뤄진 동력고정부로 구성된다.

유성기어를 이용한 주가속동력구동장치와, 영구자석의 자력힘을 이용한 보조가속동력구동장치를 자전거 동력원으로 사용함으로서, 특히, 영구자석간 이격거리를 조절할 수 있는 자력조절기(37)를 이용하여, 회전자자석과 고정자자석 상호간의 자력세기를 다르게 할 수 있어 지역도로특성, 이용자의 이용목적에 맞는 속력이 증가되고 힘이 큰 토크로 똑같은 거리를 주행할 시 시간이 절약되고 힘이 덜 들게 되어, 자전거를 이용한 레저 취미 생활의 즐거움을 얻을 수 있고, 체인링이 크랭크암에 결합되지 않고 체인링결합기(41)에 결합되는 관계로 크랭크암(12)이나, 체인링(42)의 교체시 모두를 교체하지 않아도 됨으로서 경제적으로 유리한 점이 있다.

제 1도 본 발명의 자전거용 페달측 가속동력구동장치의 페달중심축 결합상태를 나타낸 사시도.
제 2도 본 발명의 자전거용 페달측 가속동력구동장치의 원통허브,원통허브커버,자력조절기 결합상태를 나타낸 사시도.
제 3도 본 발명의 자전거용 가속동력구동장치의 동력변속부 결합상태를 나타낸 사시도.
제 4도 본 발명의 자전거용 페달측 가속동력구동장치의 동력출력부 결합상태를 나타낸 사시도.
제 5도 본 발명의 자전거용 페달측 가속동력구동장치의 동력입력부 자력 작용 작동 사시도.
제 6도 본 발명의 자전거용 페달측 가속동력구동장치의 베어링 결합 사시도.
제 7도 본 발명의 자전거용 페달측 가속동력구동장치의 동력고정부 결합 사시도.

상기 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로 권리범위는 실시예에 한정하지 아니하고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도1은 가속동력구동장치인 동력입력부의 페달중심축 결합 사시도로서, 페달중심축 가운데 부위상의 외경에 별모양의 스퍼기아인 유성기어캐리어접속부기어(15)가 만들어져, 유성기어캐리어 한쪽 동심원판 중공상 내경에 만들어진 별모양의 스퍼기어(22)와 치합되어 페달중심축이 회전하면 유성기어캐리어도 동일방향으로 회전하게 되고, 페달중심축 직경이 큰쪽으로 스퍼기어의 단부턱이 형성되어 있어, 유성기어캐리어가 왼쪽으로 이격됨을 방지한다. 단부턱 왼쪽으로 페달중심축을 관통하는 직사각형관통구(14)가 만들어져 두극으로 형성된 2개의 직사각형자석이 관통구에 삽입되어 페달측회전자(16) 역할을 수행하는데 원통허브의 고정자자력조절기(37)에 결합된 한극으로 구성된 페달측고정자와 어울려 회전시 밀고 당기는 자력작용을 하게 된다.

스퍼기어를 중심으로 페달중심축 좌,우 직경이 다른 이유는 관통구에 삽입되는 직사각형자석이 회전중 움직이지 않도록함과 더불어, 단부턱으로 페달중심축과 유성기어캐리어가 이격하지 않고 조립시 페달중심축의 작은 직경부분을 캐리어 중공구를 지나 관통시키기 위해서이다.

페달중심축 양옆으로 2개의 레이디얼베어링이 치합되는데 왼쪽방향에는 원통허브커버(32)가운데 동공구에 베어링(34)이 물리고 오른쪽방향에는 태양기어 가운데 동공구에 베어링(26)이 결합되어 양쪽 2개의 베어링 내륜 안쪽으로 페달중심축(13)이 치합되어 페달링시 페달중심축과 태양기어가 원활히 회전토록 한다. 페달중심축 양끝단으로 크랭크암이 결합된다. 페달중심축의 스퍼기어(15) 왼쪽은 자석의 자력작용을 오른쪽은 유성기어장치를 이용하여, 가속동력구동역활을 하게 된다.

페달중심축 양끝단 사각면에는 크랭크암(12)이 치합되고 크랭크암 하단부에 페달이 결합되며, 페달링시 크랭크암이 이격되지 않도록 페달중심축 고정너트(17)로 조여준다.

도2는 본 발명의 가속동력구동장치인 동력고정부의 원통허브, 원통허브커버, 페달측고정자의 결합상태를 나타낸 사시도이다(원통허브에 용접으로 결합되는 시트튜브, 다운튜브, 체인스테이 도식생략).

원통허브는 최종적으로 자전거의 프레임과 용접으로 결합되며, 원통허브는 2가지 종류로 만들수있다. 하나는 원통허브(31)와 링기어(28)가 하나로 만들어지는 일체형이고, 하나는 열처리되는 쇠로 만들어지는 링기어와 자전거프레임이 알루미늄인 경우 하나로 치합시키기 위해 링기어 외경에 나사산을 새기고 알루미늄 원통허브 내경에 링기어 폭만큼 나사산을 새겨 조여서 일체화시키는, 원통허브와 링기어가 분리된 분리형이다. 프레임이 알루미늄이 아닌 철강으로 만들어질 경우도 링기어를 재활용하기 위해 분리형으로 제작할 수도 있다.

원통허브커버(32)는 원통허브 양쪽 끝단부분에 2군데 만들어지며, 체인링(42) 반대쪽은 원통허브 끝단 내경에 새겨진 나사산과 원통허브커버 외경에 새겨진 나사산을 조여 치합시키며, 커버 가운데 동공구에는 레이디얼베어링(34)이 삽입되어 베어링 외륜쪽은 원통허브커버와 내륜쪽 동공구는 페달중심축과 치합되도록 함과, 원통허브 안쪽으로 페달중심축, 회전자,고정자자석. 유성기어캐리어,태양기어가 조립된 후에 원통허브커버(32)를 최종적으로 조립하도록 한다.

그리고, 체인링쪽 원통허브커버(32)도 2가지 방법으로 제작될 수 있다. 첫째는 원통허브 끝단에 용접으로 결합시키는 경우와 둘째로는 원통허브 내경 끝단부위에 스냅링이 결합될 수 있는 파인홈을 만든후 커버(32)를 결합시킨후 스냅링(33)을 끼워 고정시키는 방법이다.

체인링쪽 원통허브커버의 안쪽에는 스러스트니들롤러베어링(35)이 치합되도록 살짝 파인홈이 만들어지고 파인홈에 스러스트니들롤러베어링이 위치하여. 태양기어의 측면과 체인링쪽 원통허브커버가 회전중 접촉으로 회전력이 감소되지 않도록하고, 태양기어가 오른쪽으로 이격되지 않도록 한다. 커버가운데는 동공구가 만들어져 동공구안으로 태양기어(24)와 체인링결합기(41)가 결합될 수 있도록 태양기어사각부(25)가 돌출되도록 한다.

원통허브에는 1개, 또는 2개의 고정자자력조절기(37)가 결합되는데 허브외경에서 내경쪽으로 관통구를 만들고 관통구에는 나사산을 새기고 자력조절기에 새겨진 나사산을 조여 결합시키되 자력조절기가 원통안쪽으로 인입되도록하고 자력조절기 끝단부 위에 동공이난 고정자자석(38)을 끼워 고정자자석과 페달중심축에 결합된 회전자자석(16)이 회전시 자력작용을 하도록한다. 원통허브 바깥으로 나온 자력조절기에는 사각부나 동공을 내어 자력조절시에 사각부는 렌치로 동공은 송곳을 넣어 조이거나 풀수 있도록 함으로서 회전자자석과 이격거리를 조절할 수 있도록 한다

도3은 본 발명의 가속동력구동장치인 동력변속부의 결합상태를 나타낸 사시도이다.

동력변속부는 페달중심축상에 위치하며, 유성기어캐리어 동심원판의 핀공에 축핀을 이용하여 결합된, 3개내지 4개의 유성기어(23)는 원통허브에 설치된 링기어(28)와 기어간 결합으로 치합되며, 캐리어동심원판 중공구에 설치된 스퍼기어(22)는 페달중심축에 만들어진 스퍼기어(15)와 치합되며, 유성기어캐리어의 핀공구에 축핀으로 결합된 다수의 유성기어(23)와 태양기어(24)는 기어잇수간 결합으로 치합되며 태양기어 중공구 안쪽으로 레이디얼베어링(26)이 끼워져 베어링 내륜 안쪽으로 페달중심축이 결합되어 페달링시 중심축이 흔들리지 않도록하며, 유성기어캐리어 동심원판 중공구 외경과 태양기어의 측면이 회전시 접촉되어 회전력이 감소되지 않도록 스러스트니들롤러베어링(27)이 끼워진다.

도4는 본 발명의 가속동력구동장치의 동력출력부의 태양기어, 태양기어와 체인링결합기, 체인링의 결합상태를 나타낸 사시도이다.

동력출력부는 페달중심축(13)의 중공상에 위치하며 태양기어의 기어부분은 동력변속부의 유성기어와 치합되어 최종 동력원을 출력하며 유성기어와 맞닿지 않는 태양기어의 한쪽 끝단 사각부(25)는 원통허브커버의 중공구를 관통하여 체인링결합기(41) 중공구의 사각면과 치합되어 고정되며, 일반자전거의 경우에는 체인링이 크랭크암에 일체화되어 결합되어, 크랭크암을 페달중심축에서 분리하거나, 크랭크암에 결합된 페달을 결합하거나 분리시 나사산이 뭉개질시에는 크랭크암과 체인링 모두를 교체해야 하는 문제점이 있으나 본 발명은 체인링이 크랭크암에 결합되지 않고 태양기어의 사각부와 치합되는 관계로 자동차의 타이어를 좌,우로 바꿔서 사용하 수 있듯이 좌,우 크랭크암이 모두 같아, 좌,우 크랭크암 위치 변경이 가능하고, 한쪽 크랭크암이 부셔져도 한쪽만 구입해도 되는 이점이 있다.

체인링결합기는 태양기어와 체인링을 결합시켜주는데, 도4에서는 BCD(bolt circle diameter)가 같은 4볼트와 5볼트의 체인링결합기(41)를 도시한 것으로 대부분의 체인링이 체인링의 볼트사이의 거리를 나타내는 BCD(bolt circle diameter)가 같을 경우 호환되는 관계로 4볼트체인링, 또는 5볼트체인링에 1단,2단,3단 볼트(44)로 기어수가 다른 체인링(42)을 결합시키되 본 발명품의 경우 체인링이 크랭크암과 결합되지 않고 체인링결합기(41)에 결합된다는 점이다.

이 경우 자전거이용자가 크랭크암의 길이치수가 다른 크랭크암을 교체하거나, 체인링의 기어잇수변경시 기존자전거보다 경제적으로 유리한 이점이 있다.

도5는 본 발명의 가속동력구동장치인 동력입력부의 페달측회전자, 페달측고정자의 작동상태를 나타낸 상태도로서 페달중심축이 회전하면 페달중심축의 직사각형관통구에 결합된 2개의 직사각형자석의 페달측회전자(16)가 원통허브에 설치된 자력조절기(37)에 결합된 1개극으로 구성된 페달측고정자(38)와 자석의 자력작용으로 가속회전력이 발생되는 현상을 도시한 것이다.

자전거 이용자가 페달링시 중요하게 여기는 것은 쭉쭉 잘 나가면서 힘이 덜드는 것이다. 이 경우에 자전거이용자가 안장에서 다리근육으로 페달링시 힘을 주는 각도는 안장에서 시계방향으로 체인링쪽 크랭크암은 1시에서 3시사이에, 반대쪽 크랭크암의 위치는 7시에서 9시사이에 위치할 때 오른발,왼발다리 근육을 사용 페달을 밟아줄 경우이다. 이 경우와 같이 회전자자석과 고정자자석의 상호 자력작용이 가장 큰 위치에 자석이 위치하게 하여 다른 위치에 놓일때보다 효율적으로 회전력을 높이면서 힘의 소모를 줄이고자 하는 것이다. 이 상황을 만들기위해 페달중심축에 양끝단부에 결합되는 크랭크암과 중심축에 취합되는 회전자자석이 같은시계 방향에 놓이게 직사각형관통구를 만들고 조립시에 이 위치에 놓이게 설치되며 자전거 이용자의 페달밟는 위치 특성에 따라 유성기어캐리어의 스퍼기어와 중심축의 스퍼기어의 취합위치, 회전자와 고정자의 자력조절기의 거리조절등을 동해 크랭크암의 위치가 1시에서 ~ 3시사이에 놓이게 하는 역할을 하게된다.

도5의 도면처럼, 자력조절기에 설치된 자석의 극을 N극으로 하고 2개의 직사각형자석으로 구성된 회전자 자석의 극을 N,S,N,S극으로 중심축의 회전방향으로 배치하면 자석의 인력작용이 최대인 부분에서 고정자의 N극과 회전자의 S극이 서로간 자력작용으로 떨어지지 않으려는 성질, 즉, 서로간 떨어지지 않으려는 자력응력이 쌓이게 되는데 크랭크암의 무게와 발힘의 페달링으로 응력한계를 넘어서면, 1시~3시사이 부분에서 고정자의 N극과 회전자의 N극의 자력간 척력작용이 발생하여 순간적으로 자석이 멀어지려는 가속력이 발생한다. 이 순간의 가속력이 회전력을 일으킨다. 그런데 페달을 밟아주는 크랭크암의 위치가 자전거이용자의 신체조건에 맞지않는 3시에서 7시방향에 있게된다면 자력의 자력작용힘을 이용할 수 없게되고, 이 응력을 극복하는데 힘만 소비하게 된다. 이러한 이유로 기 특허받은 제10-2116349호에서는 페달중심축과 유성기어캐리어를 치합시키기 위해서 사각면을 이용하였으나 사각면은 90｀각도로 결합됨으로서 조립시에 자전거이용자의 신체조건에 맞게 조절하기 힘든 점이 있어, 이번에 페달중심축과 유성기어캐리어가 별모양의 스퍼기어로 치합되도록 제작함으로서 크랭크암의 치수가 크거나 작거나, 자전거이용자의 다리길이가 길거나 짧든 상관없이 응력이 쌓이는 위치인 1시에서 3시사이에 크랭크암을 결합시키기가 쉬워지는 장점이 있다.

도6은 본 발명의 자전거용 가속동력구동장치의 베어링 결합 사시도이다. 유성기어,링기어,태양기어의 기어공차로 페달링시 페달중심축의 좌,우이격 태양기어의 좌,우이격을 방지하고, 중심축(13)을 지지하는 허브커버(32) 유성기어캐리어와 태양기어간 측면부의 접촉으로 회전력을 감소시키지 않도록 2개의 레이디얼베어링과 2개의 스러스트니들롤러베어링이 설치된다. 중심축 가운데 외경에 설치된 스퍼기어와 유성기어캐리어 중공구에 새겨진 별모양의 스퍼기어가 치합되어 중심축의 회전력이 유성기어캐리어에 전달되는데 회전중 기어간 공차로 좌측으로 유성기어캐리어가 쏠리는 이격 현상이 발생치 않도록 중심축 직경이 큰쪽으로 단부턱이 새겨지며 원통허브커버 중공구에 삽입된 베어링 내륜이 중심축 단부턱으로부터 중심축이 왼쪽으로 이격되는 현상을 방지키 위해 중심축 직경이 스퍼기어(15)를 중심으로 좌,우가 다르게 된다.

유성기어캐리어 중공구상 캐리어측면에 끼워지는 스러스트니들롤러베어링은 캐리어와 태양기어가 회전중 측면접촉으로 회전력이 감소되는 현상을 방지하며, 태양기어 중공구에 치합된 레이디얼베어링(26)과 중심축 좌측 원통허브커버에 결합된 레이디얼베어링(34)은 태양기어가 중심축과 원활하게 회전하도록 하고, 중심축과 태양기어가 이격되는 현상을 방지하며, 태양기어측면과 체인링쪽에 위치한 원통허브커버안측면에 위치한 스러스트니들롤러베어링(35)은 회전중 태양기어가 우측으로 이격되는 현상을 방지하고 태양기어측면부와 원통허브커버내측면부가 회전중 접촉되어 회전력이 감소되는 현상을 방지한다.

도7은 가속동력구동장치의 동력고정부 결합사시도이다.(용접으로 결합되는 다운튜브등 자전거프레임 도식 생략).

동력고정부는 다수의 유성기어와 연접되어 유성기어가 구동할 수 있도록 허브몸통(31)안 내경 일정부분에 기어산이 새겨져 링기어 역할을 하며, 허브커버는 다른 동력구동장치들이 안으로 인입될 수 있도록 허브와 같은 직경으로 만들되 태양기어의 끝단 사각부(25)에 체인링(42)이 결합되도록 태양기어 중심회전축 직경보다 크게 원형구멍을 낸 동심원판 허브몸통커버(32)로 이뤄지며, 원통허브 외경에서 내경으로 자력조절기가 결합될 수 있도록 관통구가 1개 또는 2개 설치되며, 나사산이 새겨져 자력조절기(37)의 나사산과 나사간 결합으로 치합된다. 커버 (32)끝 외경부분은 수나사를 새겨 허브(31) 끝단 내경에 새겨진 암나사와 결합되어 고정되도록 한다.

원통허브는 내경안에 링기어(28)와 일체화되어 제작되는 일체형과 링기어 외경에 난 나사산과 허브 내경 측면 일정부위에 새겨진 나사산을 조여 결합되도록 하는 분리형으로 제작될 수 있고, 허브커버도 체인링쪽 부분 커버는 일체형, 또는 스냅링(33)으로 결합시키는 분리형으로 제작 가능하나, 체인링쪽 반대쪽 허브 커버는 중심축, 자력조절기, 유성기어캐리어가 인입되도록 분리형으로 제작된다.

11.페달 12.크랭크암 13.페달중심축 14,페달중심축관통구
15.페달중심축스퍼기어 16.페달중심축회전자자석 17. 너트
21.유성기어캐리어 22. 유성기어캐리어중공구(스퍼기어) 23.유성기어 24.태양기어
25.태양기어사각부 26. 태양기어동공구레이디얼베어링 27.유성기어캐리어측면스러스트니들롤러베어링 28. 링기어
31.원통허브 32. 원통허브커버 33. 하우징커버(분리형)고정스냅링 34.하우징커버레이디얼베어링 35.하우징커버스러스트니들롤러베어링 36. 자력조절기관통구(허브외경)
37.고정자자력조절기 38. 고정자자석
41.체인링결합기 42. 체인링 43.체인링결합BCD구 44.체인링결합볼트
45. 체인링결합기사각구 46.체인링결합기스냅링

Claims (9)

1. 페달중심축(13) 양끝단 좌,우에 결합되는 한 쌍의 크랭크암(12), 크랭크암에 결합된 페달(11)과, 상기 페달중심축과 치합하는 페달측회전자(16) 및 원통허브의 자력조절기관통구(36)와 나사의 결합으로 고정자자력조절기(37)의 고정자자석(38)으로 구성된 동력입력부;
   상기, 페달중심축상에 위치하는 다수의 유성기어(23), 링기어(28), 유성기어캐리어(21), 다수의 유성기어를 결합시키는 2개의 유성기어조합 동심원판과 동심원판의 핀공에 축핀으로 유성기어를 결합시킨 유성기어캐리어로 구성된 동력변속부;
   상기, 페달중심축상에 위치하여 유성기어와 치합결속되어 가속출력을 얻는 태양기어(24)와 상기 태양기어의 사각부(25)와 체인링결합기사각구(45)가 치합되어 체인을 매개로 후륜구동장치에 회전동력을 연결시키는 체인링(42), 태양기어가 회전시 이격되지 않고 회전력이 감소되지 않도록 조력하는 레이디얼베어링(26)과 스러스트니들롤러베어링으로 구성된 동력출력부 및
   원통허브(31) 몸통 안쪽에 기어산이 만들어진 가속동력구동장치의 링기어(28), 원통허브 내경안에 링기어(28)와 일정거리 이격되어 자력조절기(37)가 설치되고, 자전거 프레임에 고정·지지역할을 하는 원통허브(31), 원통허브커버(32), 원통허브커버동공구에 결속되어 페달중심축이 원활하게 회전하게 돕는 레이디얼베어링(34)으로 이뤄진 동력고정부로 구성되어 자전거프레임에 용접으로 고정되는 것을 특징으로 하는 자전거.
2. 제 1항에 있어서 페달중심축(13)에는 유성기어캐리어(21)의 중공구 별모양의 스퍼기어(22)와 치합되어 페달링시 페달중심축 회전력이 유성기어캐리어에 전달되도록 별모양의 스퍼기어(15)로 제작되고 기어끝부분에는 유성기어캐리어가 이격되지 않도록 단부턱이 만들어지며, 단부턱 왼쪽으로 회전자자석이 치합될 수 있도록 직사각형사각관통구(14)가 새겨지는 것을 특징으로 하는 자전거.
3. 제 2항에 있어서 페달중심축 직사각형사각관통구(14)에 결합되는 페달측회전자 자석은 직사각형 형태의 2개의 극으로 구성된 2개의 자석으로 이뤄져 페달측회전자(16)역활을 수행하는 것을 특징으로 하는 자전거.
4. 제 1항에 있어서 원통허브상의 동공구에는 나사형태로 결합되는 고정자자력조절기(37)가 설치되며 원통허브 바깥방향에는 자력조절기를 조이고 풀수 있도록 사각머리 또는 관통구멍을 뚫어 렌치나 송곳으로 돌릴 수 있도록 하고, 원통허브안쪽에는 자력조절기에 동공이 난 원형자석(38)이 결합되어 중심축상의 회전자와 자력작용이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 자전거.
5. 제 1항에 있어서 페달측회전자는 페달중심축상의 페달중심축관통구(14)에 N,S극을 가진 두 개의 직사각형자석(16)을 결합시켜 이뤄지며, 관통구(14)의 폭의 크기에 따라 자력세기를 달리할 수 있으며, 페달측고정자는 원통허브내경에 인입된 자력조절기의 끝단에 동공이 난 원형자석을 끼워 결합시켜 자력작용중 이탈을 방지하고, 180｀ 각도로 2군데 또는 1군데만 설치 할 수 있으며, 나사로 만들어진 자력조절기를 조이고 풀어서 회전자자석과 자력조절을 할 수 있는 것을 것을 특징으로하는 자전거.
6. 제1항에 있어서 페달링시 중심축의 회전을 원활히 하기 위해 원통허브커버동공구와 태양기어동공구에 각각의 레이디얼베어링이 설치되고, 링기어,유성기어,태양기어 상호간의 기어공차로 인해 발생하는 이격 및 흔들림을 방지키위해 유성기어캐리어 중공구 내측면 접촉부위와 태양기어 좌측면 접촉부위, 태양기어 우측면 접촉부위와 우측 허브커버 내측면 사이에 각각의 스러스트니들롤러베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 자전거
7. 제1항에 있어서 일반자전거의 경우 체인링이 크랭크암에 결합되어 있는 관계로,크랭크암의 조립,분리시, 또는 크랭크암의 페달결합의 나사산이 뭉개질 경우, 크랭크암과 체인링 모두를 교체해야 하는 불편과 경제적 부담이 수반되나, 본 자전거는 체인링결합기의 중공 사각면이 태양기어사각부(25)와 치합되어 체인링(42)이 결합되는 관계로, 좌,우 크랭크암의 호환이 가능하고, 크랭크암의 치수를 변경코자 할 경우도, BCD(bolt circle diameter)가 같은 체인링이면, 기존 체인링 제품을 사용할 수 있는 특징을 가진 자전거
8. 제1항에 있어서 원통허브는 허브내에 링기어가 하나로 제작된 일체형, 링기어 외경에 나사산을 만들고 허브 내경 일정부위에 나사산을 만들어 나사산의 결합으로 제작되는 분리형 2가지 형태로, 체인링쪽 원통허브커버도 원통허브 끝단 내경부위에 커버가 끼워진 후 스냅링(33)으로 결합되는 원통허브와 커버의 분리형과 원통허브제작시 일체형으로 제작될 수 있는 특징을 가진 자전거.
9. 제 1항에 있어서 회전력의 증가와 페달링시 힘의 소모를 적게하기 위해 자전거이용자의 신체조건에 맞게, 안장을 기준으로 1시에서 3시사이에 크랭크암의 위치가 놓이게 조정할 수 있도록 페달중심축과 유성기어캐리어가 치합되는 것을 사각모양보다 별모양의 스퍼기어로 제작되고 원통허브상에 자력조절기를 설치하여 조정을 보조할 수 있는 것을 특징으로 하는 자전거.

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