KR19990015683A - 자전거의 자동 변속장치 - Google Patents

Abstract

[청구범위에 기재된 발명이 속하는 분야]

바퀴의 회전 속도에 의한 원심력에 의해 디레일러가 작동되어 자전거의 속도에 따라 자동으로 변속되는 다단 변속 자전거의 자동 변속장치에 관한 것이다.

[발명이 해결하려고 하는 기술적 과제]

구조가 간단하고 제작이 용이하며 제작비가 적게 소요될 뿐만 아니라, 자전거의 구동시 동력 손실을 작게 한 자전거의 자동 변속장치를 제공하여, 용이하게 실용화하고자 하는 것이다.

[발명의 해결방법의 요지]

통상의 다단 변속 자전거에 있어서 바퀴의 살(spoke)에 림(rim) 방향 및 바퀴의 중심 방향으로 이동이 가능하게 원심추를 설치하고, 레버 등으로 구성된 원심력 전달 수단에 의해 원심추의 원심력이 디레일러(derailleur)에 전달되고, 이에 따라 디레일러가 연동되어 자동으로 변속되도록 구성되어 있다.

[발명의 중요한 용도]

자동으로 다단 변속하는 자전거에 사용한다.

Description

자전거의 자동 변속장치

본 발명은 자전거의 자동 변속 장치에 관한 것으로, 특히 바퀴의 회전 속도에 의한 원심력에 의해 디레일러가 작동되어 자전거의 속도에 따라 자동으로 변속되는 다단 변속 자전거의 자동 변속장치에 관한 것이다.

자전거의 자동 변속장치에 관한 종래의 기술은 다음과 같다. 대한민국 특허 공개번호 94-14071 호는 페달구동축허브에 위치하고 구동페달에 가해지는 답력 및 구동페달허브의 회전속도에 의해 작동되는 자전차용 자동 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 93-701314 호는 슬리이브내의 나사를 통하여 체인셋트로부터 허브로 가해지는 토오크의 변화가 변속장치셋트를 움직임에 의하여 기어의 변속을 작동시키는 자동변속 변위기에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 93-700329 호는 내부에 대향한 톱니형 구조를 가지며 원주상에 격설되고 반경방향으로 연장되는 복수개의 길다란 트랙들을 구비한 회전가능하게 장착된 구동장치를 이용한 가변 감속비 구동 시스템에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 93-21483 호는 유성기어, 아이들기어 등을 이용한 자전거의 자동 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 96-34003 호는 동력전달을 체인이 아닌 커넥팅샤프트로 행하는 자전거의 자동 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 94-2128 호는 행거레버에 유성기어를 갖춘 기어박스를 사용하는 자전거의 자동 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 94-700962 호는 외부로부터 또는 변속기에 의해 구동되는 제1부재에 연결된 일단부 및 제2부재를 작동하는 다른 단부를 갖는 수개의 아암을 구비한 연속 조절 변속기에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 93-21484 호는 크랭크축에 유성기어 등을 갖춘 기어박스를 축삽시킨 자전거의 자동 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 92-4232 호는 내면에 톱니를 가진 V벨트, 아웃 풋 톱니를 가진 풀리, 시이브(sheave)요소가 있는 가변 피치 풀리, 바이어스 수단 등을 이용하는 변속 자전거의 자동 토오크 콘버어터 트랜스미션에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 97-15400 호는 동력축에서 회전되는 기어 본체와 동력전달부재의 회전속도에 의한 원심력에 의해 작동레버부재의 걸림, 해제 작동으로 자동 변속하는 자전거용 자동 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 97-6112 호는 크랭크 심보박스 속에 베벨기어를 형성하고 변속판과 크랭크축과의 각도변경을 통해 구동기어의 회전반경이 작아지고 커질 수 있게 하여 변속되는 자전거 구동장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 97-26805 호는 유성기어 등을 사용한 운반용 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 94-23745 호는 행거레버(bracket shell)에 유성기어 등을 갖춘 기어박스를 사용하는 체인 장력을 이용한 자전거의 무단 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 특허 공개번호 93-5539 호는 구동축과 후륜축에 부동 마찰판과 가동 마찰판을 각각 설치한 2륜 차량용 무단 변속장치에 관한 것이다.

대한민국 실용신안 공고번호 95-798 호는 유성기어 조립체를 스프로켓에 조합시킨 자전거용 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 실용신안 공개번호 96-31296 호는 위성기어, 베벨기어 등을 사용한 페달내장형 링콘무단변속 및 위성기어변속 하이포이드구동 자전거에 관한 것이다. 대한민국 실용신안 공개번호 96-17375 호는 체인 휘일에 내치기어를 이용한 감속기어를 장착한 자전거용 체인 휘일에 관한 것이다. 대한민국 실용신안 공개번호 96-4926 호는 삼단 변속 체인 스프로켓의 내면에 변속홈을 설치하여 변속키이가 변속홈에 결합되는 동작에 의해서 변속되는 자전거용 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 실용신안 공개번호 96-14352 호는 페달링콘, 베벨기어 등을 사용하는 질량(추의 무게)에 의한 자동 무단변속 축동력 전달 방식의 자전거에 관한 것이다. 대한민국 실용신안 공개번호 95-27347 호는 페달에 부하가 걸리면 기어크랭크의 회전둘레의 크기가 자동으로 축소 조절되는 자정차용 자동 변속장치에 관한 것이다. 대한민국 실용신안 공개번호 95-27348 호는 페달의 족답력의 변화에 따라서 자동으로 체인이 걸리는 스프로켓부재의 거리가 가감되어 변속되는 자전거의 자동 변속장치에 관한 것이다.

전술한 종래의 기술은 유성기어, 베벨기어 등의 다수개의 기어를 사용하고 복잡한 구조로 구성되어 있기 때문에 제작이 어렵고 제작비가 많이 소요되는 결점이 있다. 그리고 다수개의 기어의 사용으로 인하여 자전거의 구동시 동력 손실이 크다는 단점이 있다. 이러한 이류로 인하여 종래의 기술에 의한 자전거의 자동 변속장치는 실용화가 잘 이루어지지 못하는 실정이다.

본 발명은 구조가 간단하고 제작이 용이하며 제작비가 적게 소요될 뿐만 아니라, 자전거의 구동시 동력 손실을 작게 한 자전거의 자동 변속장치를 제공하여, 용이하게 실용화하고자 하는 것이다.

제 1 도는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 변속장치를 장착한 자전거의 개략도.

제 2 도는 본 발명의 일 실시예에 의한 원심력 전달 수단의 개략도로서,

(가)는 우측면도이고,

(나)는 일부를 절개한 후측면도.

제 3 도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 원심력 전달 수단의 실린더 부분의 개략도로서,

(가)는 일부를 절개한 사시도이고,

(나)는 사시도.

제 4 도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디레일러 안내링을 사용하는 원심력 전달 수단의 개략도로서,

(가)는 우측면도이고,

(나)는 좌측면도이고,

(다)는 후측면도.

제 5 도는 본 발명의 일 실시예에 의한 변환 레버의 작동 원리도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 앞바퀴2 : 뒷바퀴

3 : 프론트 스프로켓4 : 리어 스프로켓

5 : 체인6 : 핸들

7 : 브레이크 레버8 : 프론트 디레일러

9 : 리어 디레일러10,10a : 원심추

11 : 제 2 바12 : 제 2 레버

13 : 제 1 바14 : 핀

15 : 제 1 레버16 : 핀

17 : 실린더18 : 피스톤

19 : 스프링20 : 디레일러 안내링

21 : 실린더 지지판22 : 레버 지지판

30 : 플레시블 와이어31 : 변환 레버

32 : 변환 와이어33 : 자동변속 와이어

34 : 수동변속 와이어35 : 회전 베어링

본 발명의 구성은 다음과 같다. 통상의 다단 변속 자전거에 있어서 바퀴의 살(spoke)에 림(rim) 방향 및 바퀴의 중심 방향으로 이동이 가능하게 원심추를 설치하고, 레버 등으로 구성된 원심력 전달 수단에 의해 원심추의 원심력이 디레일러(derailleur)에 전달되고, 이에 따라 디레일러가 연동되어 자동으로 변속되도록 구성되어 있다.

본 발명의 작용은 다음과 같다. 자전거가 가속됨에 따라 바퀴의 살에 설치된 이동 가능한 원심추는 림 방향으로 이동하게 된다. 이 때 원심추의 변위가 레버 등으로 구성된 원심력 전달 수단에 의해 프론트 디레일러 및 리어 디레일러에 각각 전달되어 자동으로 고속기어로 변속된다. 그리고 가속된 자전거가 감속되면 원심추는 바퀴의 중심 방향으로 이동하고, 디레일러에 구비된 스프링의 복원력에 의해 자동으로 저속기어로 변속된다.

첨부한 도면에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 제 1 도는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동 변속장치를 장착한 자전거의 개략도이다. 레버의 선택적 조작에 의해 수동으로 변속되는 통상의 다단 변속 자전거와 기본적인 구성 요소는 같다. 1 내지 복수개의 원심추(10,10a)를 앞바퀴(1) 및 뒷바퀴(2)의 살에 각각 설치하되, 림 방향 및 바퀴의 중심 방향으로 이동이 가능하게 하고, 복수개의 레버를 통하여 원심력을 전달하되, 뒷바퀴(2)에 도시한 경우처럼 디레일러 안내링(20)을 작동시켜 리어 디레일러(9)가 연동되어 변속되거나, 앞바퀴(1)에 도시한 경우처럼 자동변속 와이어(33)를 통하여 프론트 디레일러(8)가 연동되어 변속되도록 구성되어 있다.

또한 프론트 디레일러(8)에 의한 변속 조작은 변환 레버(31)의 선택적 조작에 의해 수동 및 자동이 가능한 구조로 구성되어 있다.

제 2 도는 본 발명의 일 실시예에 의한 원심력 전달 수단의 개략도로서, (가)는 우측면도이고, (나)는 일부를 절개한 후측면도이다. 원심추(10)를 제 2 바(11)로 제 2 레버(12)와 연결하고 제 1 바(13)로 제 1 레버(15)와 연결하여, 원심추(10)의 원심력이 플렉시블 와이어(30)를 통하여 리어 디레일러(9)에 전달되도록 구성되어 있다.

제 2 도의 (나)는 뒷바퀴(2)의 경우를 도시한 것인데, 앞바퀴(1)의 경우도 동일한 방법으로 원심력 전달 수단을 설치하여, 원심추(10a)의 원심력이 프론트 디레일러(8)에 전달되도록 구성한다. 또 다른 실시예로는 앞바퀴(1)의 원심추(10a)를 앞바퀴(1)에 설치하지 않고 뒷바퀴(2)에 함께 설치하되, 자동변속 와이어(33)를 리어 스프로켓(4)의 축으로부터 프론트 디레일러(8)에 연결하여 원심력이 전달되도록 구성하기도 한다.

자전거가 가속됨에 따라 바퀴의 살에 설치된 이동 가능한 원심추(10,10a)는 림 방향으로 이동하게 된다. 이 때 원심추(10,10a)의 변위가 레버(12,15) 등으로 구성된 원심력 전달 수단에 의해 프론트 디레일러(8) 및 리어 디레일러(9)에 각각 전달되어 자동으로 고속기어로 변속된다. 그리고 가속된 자전거가 감속되면 원심추(10,10a)는 바퀴의 중심 방향으로 이동하고, 프론트 디레일러(8) 및 리어 디레일러(9)에 구비된 스프링의 복원력에 의해 자동으로 저속기어로 변속된다.

제 3 도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 원심력 전달 수단의 실린더 부분의 개략도로서, (가)는 일부를 절개한 사시도이고, (나)는 사시도이다. 원심추(10)를 제 2 바(11)로 제 2 레버(12)와 연결하고 제 1 바(13)로 제 1 레버(15)와 연결하여, 원심추(10)의 원심력에 의해 실린더(17)내에 있는 피스톤(18)이 작동되도록 구성되어 있다.

제 4 도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 디레일러 안내링을 사용하는 원심력 전달 수단의 개략도로서, (가)는 우측면도이고, (나)는 좌측면도이고, (다)는 후측면도이다. 상기의 피스톤(18)이 디레일러 안내링(20)을 작동시키고 이에 따라 리어 디레일러(9)가 연동되어 자동으로 변속되는 구조로 되어 있다.

자전거가 가속됨에 따라 바퀴의 살에 설치된 이동 가능한 원심추(10)는 림 방향으로 이동하게 된다. 이 때 원심추(10)의 변위가 레버(12,15), 실린더(17), 피스톤(19), 디레일러 안내링(20) 등으로 구성된 원심력 전달 수단에 의해 리어 디레일러(9)에 전달되어 자동으로 고속기어로 변속된다. 그리고 가속된 자전거가 감속되면 원심추(10)는 바퀴의 중심 방향으로 이동하고, 리어 디레일러(9)에 구비된 스프링의 복원력에 의해 자동으로 저속기어로 변속된다.

제 5 도는 본 발명의 일 실시예에 의한 변환 레버의 작동 원리도이다. 핸들(6)에 설치된 변환 레버(31)의 선택적 조작에 의해 변환 와이어(32)가 자동변속 와이어(33)를 팽팽하게 당기고 이 때 수동변속 와이어(34)는 느슨하게 되거나, 자동변속 와이어(33)는 느슨하게 되고 이 때 수동변속 와이어(34)를 팽팽하게 당길 수 있도록 변환 와이어(32)와 수동변속 와이어(34)가 변환 레버(31)를 중심으로 서로 대향되게 배치된 구조로 되어 있다.

변환 레버(31)를 A위치로 조작하면 변환 와이어(32)가 자동변속 와이어(33)를 팽팽하게 당기고 수동변속 와이어(34)는 느슨하게 되어 수동변속 와이어(34)는 작동되지 않고 자동변속 와이어(33)가 작동되게 한다. 이러한 상태가 되면 원심추(10a)의 원심력이 팽팽해진 자동변속 와이어(33)를 통하여 프론트 디레일러(8)에 전달되어 자동으로 변속된다. 변환 레버(31)를 M위치로 조작하면 변환 와이어(32)가 수동변속 와이어(34)를 팽팽하게 당기고 자동변속 와이어(33)는 느슨하게 되어 자동변속 와이어(33)는 작동되지 않고 수동변속 와이어(34)가 작동되게 한다. 이러한 상태가 되면 수동변속 와이어(34)는 팽팽하게 당겨져서 프론트 디레일러(8)를 작동시키게 되어 수동으로 변속된다.

그리고 N위치에서 A위치로 선택하는 조작에 있어서 N과 A 사이의 간격의 대소에 따라 자동변속 와이어(33)의 팽팽한 정도가 달라지게 된다. 이에 따라 동일한 회전 속도에서 원심력이 프론트 디레일러(8)를 빨리 또는 서서히 작동시키게 된다. 이와 같은 작용에 의하여 저속기어로부터 고속기어로의 변속의 완급이 조절되는 기능을 갖게 된다.

제 1 도 내지 제 5 도에 의거하여 설명한 상기와 같은 작용이 원활하게 수행되기 위하여 리어 스프로켓(4)의 축에는 일방향 클러치(one-way clutch, one-way bearing)를 사용하지 않고 프론트 스프로켓(3)의 축에 일방향 클러치(one-way clutch, one-way bearing)를 사용하는 것이 바람직하다.

제 1 도 내지 제 5 도에 나타낸 것은 본 발명을 이에 국한하는 것이 아니고, 단지 바람직한 일 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 요지내에서 여러 가지로 변형이 가능하다.

종래의 기술의 문제점인 복잡한 구조로 인한 제작의 곤란함, 고가의 제작비, 자전거의 구동시 동력 손실 등을 적극적으로 해결한 본 발명은 구조가 간단하고, 제작이 용이하며 제작비가 적게 소요되는 탁월한 효과가 있기 때문에 실용화가 가능한 매우 우수한 발명이다.

Claims (4)

1. 통상의 다단 변속 자전거에 있어서, 바퀴의 살(spoke)에 림(rim) 방향 및 바퀴의 중심 방향으로 이동이 가능하게 원심추를 적어도 1개 이상 설치하고, 원심력 전달 수단에 의해 원심추의 원심력이 디레일러(derailleur)에 전달되어 자동으로 변속되도록 구성됨을 특징으로 하는 자전거의 자동 변속장치.
2. 제 1 항에 있어서, 원심력 전달 수단이 적어도 1개 이상의 레버와 플렉시블 와이어로 구성됨을 특징으로 하는 자전거의 자동 변속장치.
3. 제 1 항에 있어서, 원심력 전달 수단이 적어도 복수개의 레버, 실린더 및 피스톤으로 구성됨을 특징으로 하는 자전거의 자동 변속장치.
4. 제 1 항에 있어서, 변환 레버의 선택적 조작에 의해 변환 와이어가 자동변속 와이어를 팽팽하게 당기는 동시에 수동변속 와이어는 느슨하게 되거나, 자동변속 와이어는 느슨하게 되는 동시에 수동변속 와이어를 팽팽하게 당길 수 있도록 변환 와이어와 수동변속 와이어가 변환 레버를 중심으로 서로 대향되게 배치된 구조로 됨을 특징으로 하는 자전거의 자동 변속장치.