KR19990070882A - 유압 구동식 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압 구동식 자전거에 관한 것이다.

종래에는 사람이 발로 페달을 회전시키면 페달의 축에 설치된 스프로킷이 회전하여 체인을 회전시키고 체인은 다시 뒷바퀴축에 설치된 스프로킷을 회전시켜 뒷바퀴가 회전되어 자전거가 전진하도록 되어 있다. 그러나 이러한 종래의 자전거는 체인의 자체 마찰 및 체인과 스프로킷간의 마찰에 의해 동력이 손실 및 소음이 발생하며, 마모로 인해 체인이 헐거워지거나 늘어나 스프로킷으로부터 이탈되는 고장이 자주 발생하고, 특히 체인과 스프로킷이 비나 습기에 완전 노출되어 있기 때문에 산화부식이 빠르기 때문에 수명이 더욱 짧아지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 페달축의 회전력에 의해 작동되는 유압발생장치와, 상기 전륜 또는 후륜축에 설치되어 유압발생장치에 의해 발생된 유압을 받아 회전력을 발생시키는 유압모터와, 상기 유압펌프와 유압모터간에 유압펌프로부터 유체를 유압모터로 압출하는 유체압출관과, 유압모터에 압출된 유체를 다시 유압펌프로 회수시키는 유체회수관으로 구성된 유압 구동식 자전거를 구비하여 페달의 구름력을 바퀴에 유체로 전달시켜 마찰저항에 의한 동력손실 방지, 유체에 의한 윤활작용으로 부품의 마모 및 부식을 방지, 소음방지로 인한 정숙한 주행 및 보다 큰 토크를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Description

유압 구동식 자전거

본 발명은 저전거에 페달에 의해 작동되는 유압펌프 및 이 유압펌프에 의해 구동되는 유압모터를 설치하여 유압에 의해 작동되는 유압 구동식 자전거에 관한 것이다.

종래의 자전거는 페달축과 뒷바퀴의 축에 각각 크기가 다른 스프로킷을 설치하고 이에 체인을 걸어 동력을 전달하도록 된 것은 누구나 다 알고 있는 공지된 기술이다.

이러한 구조의 자전거는 사람이 발로 페달을 회전시키면 페달의 축에 설치된 스프로킷이 회전하여 체인을 회전시키고 체인은 다시 뒷바퀴 축에 설치된 스프로킷을 회전시켜 뒷바퀴가 회전되어 자전거가 전진하는 것이다. 이때 스프로킷의 지름 크기에 변화를 주어 고속 및 저속의 속도변화를 줄 수 있다.

그러나 이러한 종래의 자전거는 여러 마디로 이루어진 체인의 자체 마찰 및 체인과 스프로킷간의 마찰에 의해 동력이 손실되기 때문에 자전거주행에 힘이 들고 특히 짐을 운반할 때나 오르막 등척시에는 더더욱 힘이 많이 든다. 또 체인과 스프로킷의 마찰에 의하여 자전거 주행시 소음이 발생하거나 체인 및 스프로킷이 마모되어 자전거의 수명이 단축되는 단점이 있으며, 체인과 스프로킷의 마모에 의해 체인이 헐거워지거나 늘어나 스프로킷으로부터 이탈되는 고장이 자주 발생한다. 특히 체인과 스프로킷이 비나 습기에 완전 노출되어 있기 때문에 산화부식이 빠르기 때문에 수명이 더욱 짧아지게 된다. 따라서 윤활유를 자주 공급해주어야하는 불편함이 있다.

또 이와 같이 체인의 마모 및 부식을 방지하기 위해 공급해주는 윤활유는 운전자의 다리피부 또는 바지에 묻게 되는 폐단이 있다.

그리고 동력이 체인과 스프로킷에 의한 기계적인 동력전달에 의해서만 이루어지게 되므로 조향기능을 수행하는 전륜에는 동력을 전달시킬 수가 없고 항상 후륜에만 동력을 전달하는 구조를 갖는다.

따라서 본 발명은 이러한 종래의 폐단을 해소하고자 안출된 것으로, 그 목적은 자전거의 동력을 유압펌프 및 유압모터에 의한 유압을 통해 동력을 전달하도록 하므로써 기계적인 마찰저항 없이 동력전달이 이루어지도록 하여 자전거의 주행이 보다 쉽게 이루어질 수 있도록 하고, 아울러 유압을 발생시키는 유체의 윤활작용에 의해 마찰에 의한 부품의 마모를 방지하여 수명을 연장시키고, 또 전륜 또는 후륜에 관계없이 동력을 전달할 수 있도록 하는데 있다.

또한 본 발명은 유압터어빈에 무단변속기능을 부여하고 3륜자전거의 후륜에는 유압식 차동장치를 설치하며 고갯길 등척시 후퇴방지장치 등을 구비한 자전거를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명 유압구동식 2륜자전거의 측면도,

도 2는 도 1의 A-A'선 단면확대도,

도 3은 도 1의 B-B'선 단면확대도,

도 4는 도 3의 C-C'선 단면도,

도 5는 본 발명 자전거의 유압모터의 요부를 확대한 사시도,

도 6은 동 자전거(3륜)의 측면도,

도 7은 동 자전거(3륜)의 요부 평면도,

도 8은 동 3륜 자전거 후륜차동장치 설명도,

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1,1' - 페달축 2 - 구동기어 3 - 종동기어

4 - 크랭크축 5,6,6',7,7' -프레임 8 - 메달

9,10 - 브래킷 11,12 - 실린더 11',12' - 피스톤로드

13,14 - 피스톤 15,16 - 압출파이프 15'16' - 역류방지밸브

17 - 공기압축탱크 18 - 압출관 19 - 개폐콕

19' - 개폐레버 20 - 케이블 21 - 레버

22,22',22 - 압출관 23 - 유압모터 24,24'24 - 회수관

25 - 보충유조 25',25 - 유출관 26 - 로터

27 - 아암 27' - 저반 28 - 관축

29 - 좌측벽 29',29 - 고정날개 30 - 우측벽

31 - 이동간벽 31' - 이동날개 31 - 유통공

32 - 외측원반 33 - 횡핀 34 - 변속풀리

35 - 관축 36,37 - 나선홈 38 - 변속링

39 - 내측돌기 40 - 원반 41 - 횡핀

42 - 외측돌기 43 - 요홈 44 - 관축

45 - 유통공 46 - 하우징 46' - 브래킷

46 - 고정부재 47 - 윤형테 48 - 관축

48' - 볼트 49 - 고정클러치 50 - 후륜축

50' - 후륜 51 - 후륜관축 51' - 연장부

51 - 접동키 52 - 관축 53 - 너트

54 - 래칫휠 55 - 관축 56 - 핀

57,57',5757' - 래칫 58 - 이빨 59 - 걸림턱

60 - 치단 61 - 이동클러치 62 - L간

63 - 케이블 63' - 레버 64 - 프레임

65 - 장축 66 - 좌후륜 66' - 우후륜

67 - 좌측유압모터 67' - 우측유압모터 68,68' - 좌우변속풀리

70 - 좌우합류밸브 71 - 좌우분기밸브 72 - 수직축

73 - 개폐판 74 - 좌측아암 75 - 우측아암

76 - 핸들축 77 - 좌측아암 77' - 우측아암

78 - 좌측케이블 78' - 우측케이블

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유압 구동식 자전거는, 자전거에 있어서, 자전거 페달축의 회전력에 의해 작동되는 유압발생장치와, 상기 전륜 또는 후륜축에 설치되어 유압발생장치에 의해 발생된 유압을 받아 회전력을 발생시키는 유압모터와, 상기 유압펌프와 유압모터간에 유압펌프로부터 유체를 유압모터로 압출하는 유체압출관과, 유압모터에 압출된 유체를 다시 유압펌프로 회수시키는 유체회수관으로 구성되어 달성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

(제1실시예)

도 1은 본 발명 유압구동식 2륜자전거의 측면도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면확대도로서, 도시된 바와 같이 페달축(1)의 좌측단부(우측도 가능함)에 구동기어(2)를 설치하고, 페달축(1)을 지지하는 좌우메달(8)을 연장하여 이에 브래킷(9)(10)을 상향되게 설치하여 그 상단에 구동기어에 맞물리는 종동기어(3)를 설치하였다. 종동기어(3)의 축은 일측단이 우측으로 연장되어 크랭크축(4)을 형성한다. 크랭크축(4)은 반향된 두 개의 절곡부를 갖는다. 두 개의 절곡부에는 각각 피스톤(13)(14)을 피스톤로드(11')(12')를 통해 연결하였다. 또한 프레임(5)(6)(7)에 피스톤(13)(14)의 직경을 갖는 두개의 실린더(11)(12)를 나란하게 고정 결합시키고 이 실린더에 피스톤(13)(14)을 각각 결합하여 페달의 회전력을 크랭크축(4)을 통해 피스톤(13)(14)이 교호로 작동되게 하여 직선왕복운동으로 바꿀 수 있도록 하였다. 실린더(11)(12)의 상부에는 후술될 유압모터(23)에서 유체를 회수하는 유체회수관(24')(24)이 각각 연결되어 있다. 각 유체회수관의 단부에는 피스톤(13)(14)의 흡입행정시에는 개방되고 압축행정시에는 닫혀져 유체가 역류되지 않도록 하는 역류방지밸브가 설치되어 있다.

또한 실린더(11)(12)의 상부에는 공기압축탱크(17)를 설치하였다. 공기압축탱크(17)는 투명한 합성수지제로 되어 프레임(6)에 견고하게 고정되며 실린더(11)(12)의 상부와 압출파이프(15)(16)로 연결되어 피스톤(13)(14)의 왕복운동에 의해 실린더(11)(12)로부터 압출되는 유체를 저유하도록 되어 있다. 공기압축탱크(17)의 내부에 위치한 각 압출파이프(15)(16)의 단부에는 피스톤(13)(14)의 압축행정시에는 개방되고 흡입행정시에는 닫혀지는 역류방지밸브(15')(16')가 설치되어 있다.

공기압축탱크(17)의 저면 중앙에 하방향으로 형성된 압출관(18)이 형성되어 있고, 이 압출관(18)의 단부에는 개폐콕(19)이 설치되어 있고, 상부 프레임에는 개폐콕(19)을 작동시키는 레버(19')가 구비되어 케이블(20)로 연결되어 있다. 그리고 개폐콕(19)에는 유체를 압출하는 압출관(22)을 연결하여 후술될 유압모터(23)와 연결시켰다. 공기압축탱크(17)의 상부에는 공기압축탱크(17)의 압력을 나타내는 압력계(17')를 설치하여 압력상태를 알 수 있도록 하고, 또 비정상적인 압력의 발생시 사고를 방지하는 안전밸브(17)를 설치하였다.

공기압축탱크(17)의 상부에는 보충유조(25)가 프레임(6)에 견고하게 고정 설치된다. 이 보충유조(25)는 실린더(11)(12)로 유체를 보충해주기 위한 것으로, 하부에 유출관(25')(25)을 연결하여 각 실린더와 연결되어 있다. 이때 유출관(25')(25)의 일단은 하사점에 위치한 피스톤(13)(14)의 상면과 나란한 위치에 노출되어 있도록 실린더(11)(12)에 연결되어 있다.

후륜에는 전술한 바와 같이 유압펌프의 유압을 받아 바퀴를 회전시켜 추진력을 얻는 유압모터(23)가 설치된다. 그리고 유압모터(23)에는 무단변속장치가 설치된다. 이 무단변속장치는 유압모터(23)에 공급되는 오일을 수용하는 공간의 크기 변화에 따라 토크변화를 갖도록 한 것이다. 즉, 유체에 일정한 힘을 가하여 관로로 통과시킬 때 관로의 내경을 크게 하면 유속은 느려지는 반면 압력은 높아지고, 관로의 내경을 좁게하면 압력은 떨어지지만 유속은 빨라지는 자연현상을 이용한 것이다.

먼저 유압모터에는 일정한 길이를 갖는 원통의 내부 중앙에 후륜축(50)에 회전이 자유롭게 결합된 로터(26)가 구비된다. 로터(26)는 자전거 후륜축(50)에 회전 자유롭게 설치된 축관(28)과, 이 축관(35)의 일단 또는 외주에 축관과 직각을 이루는 원판(27)과, 원판(27)의 외주연에 일체를 이루는 원통, 그리고 원통의 양측에 외주연에 원통의 면과 직각을 이루는 원반형 좌우측벽(29)(30)으로 구성된다. 이들은 서로 일체로 형성되어 있다. 그리고 좌측벽(29)의 내측면에는 원통폭의 1/2정도의 길이를 갖고 바닥에서 좌측벽(29)높이로된 고정날개(29')(29)가 방사형태로 일정간격 다수개 돌출형성되어 있다. 이때 고정날개(29')(29)는 소정의 간격으로 이격된 두 개의 판으로 이루어져 있다.

좌우측벽(29)(30)의 사이에는 좌우측벽(29)(30)의 지름을 가지면서 원통의 외측면 즉 저반(27')에 슬라이딩되는 이동간벽(31)이 설치된다. 그리고 좌측벽(29)을 바라보는 이동간벽(31)면에는 이격된 각 고정날개(29')(29)의 틈사이에 삽입되는 이동날개(31')가 설치되어 각각 독립된 공간을 이루고 있다. 이동날개(31') 사이의 이동간벽(31)에는 유체가 유통되는 유통공(31)이 뚫려있다. 또 이동날개(31')의 반대측 이동간벽(31)면에는 우측벽(30)을 관통한 다수의 횡핀(33)의 일단과 결합되어있으며, 횡핀(33)의 다른 일단은 후술될 외측원반(32)의 측면과 연결되어 이동간벽(31)과 외측원반(32)은 일체로 축방향으로 수평이동 한다.

또 좌우측벽(29)(30)의 둘레에는 하우징(46)이 기밀하게 씌워져 결합되어 있으며, 하우징(46)의 일측에는 고정날개(29)(30) 및 이동날개(31')들이 이루는 공간사이로 오일을 공급하는 유체압출관(24')이 로터(26)를 회전시키는 방향으로 방향성을 갖고 연결되어 있으며, 다른 일측에는 유체회수관(22)이 연결되어 있다. 그리고 하우징(46)은 측단부에 브래킷(46)을 형성하고 이와 고정부재(46)로 자전거의 포오크프레임(34)에 견고하게 고정시켰다.

또한 브래킷(46')이 연결된 면의 반대측 하우징(46)면에는 측면 상하부를 지지하는 윤형테(47)를 결합 고정하고 이 윤형테(47)의 축관(48)을 후술될 고정클러치(49)외주면에 회전자유롭게 결합하여 하우징(46)을 지지하였다. 이때 고정클러치(49)의 외주면 둘레에 홈을 형성하고 축관(48)의 외부에서 다수의 볼트(48')를 일정한 간격으로 조여 그 단부가 윤형테(47)의 홈에 슬라이딩되게 삽입시켰다. 따라서 하우징(46)의 내부에서 로터(26)가 자유롭고 안정되게 회전되도록 하면서 축방향으로는 이동하지 않도록 되어 있다. 또한 후륜축관(50)의 우측을 연장한 연장부(51')를 구비하고, 고정클러치(49)의 좌측면 중앙부에 연장부(51')를 삽입시키는 홈부를 형성하고 이 홈부에 후륜축(50)과 함께 회전되면서 축방향으로 이동이 가능하도록 접동키(51)를 설치하였다. 이 구조에 의해 후륜축(50)으로부터 후륜을 분해할 때 후륜축관(51)이 용이하게 분리됨으로 휴륜(50')을 수리하거나 교체가 쉽도록 하였다.

또한 로터(26)의 일측에는 변속풀리(34)가 설치된다. 이 변속풀리(34)는 외주에 케이블(34')(34)이 감겨져 있으며, 이 케이블은 도 1에서와 같이 자전거의 전방 프레임에 설치된 변속레버(34')와 연결되어 있다.

변속풀리(34)의 중심부에 로터(26)쪽으로 연장된 축관(35)이 구비되어 있으며, 이 축관(35)은 로터(26)의 축관(28) 둘레에 회전이 자유롭게 설치된다. 또한 변속풀리(34)의 축관(35) 표면 둘레에는 간격이 넓은 나선형요홈(36)(37) 2줄이 각각 형성되어 있다. 또한 변속풀리(34)의 관축(35) 둘레에는 변속풀리(34)의 정역회전에 따라 좌우로 이동하여 외측원반(32)을 축방향으로 이동시키는 변속링(38)이 유설되어 있다. 이 변속링(38)에는 내경에 나선형요홈(36)(37)에 치합되는 내측돌기(39)가 형성되어 있으며, 외측면 둘레에도 내측돌기(39)와 동일한 외측돌기(42)가 형성되어 있다. 또한 변속링(38)에 횡형 구멍을 형성하고, 변속풀리(34)의 관축(35)외주에 프레임(6')에 고정되는 원반(40)을 설치하고, 이 원반(40)에 변속링(38)의 횡형 구멍에 삽입되는 횡핀(41)을 설치하여 변속링(38)이 횡핀(41)을 타고 축방향으로 이동하도록 되어 있다.

또한 변속링(38)의 둘레에는 외측원반(32)의 축관(44)이 유설되어 있다. 외측원반(32)의 축관(44)의 내주면에는 변속링(38)의 외주면에 돌출형성된 외측돌기(42)가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 링형상의 요홈(43)이 형성되어 변속링(38)이 수평이동할 때 외측원반(32)과 함께 이동시키도록 되어 있다.

한편, 본 발명의 유압 구동식 자전거에는 오르막 등척시 뒤로 밀리지 않고 이미 등척한 위치를 확보할 수 있도록 하는 후퇴방지장치가 설치되어 있다. 이 후퇴방지장치는 도 4에서 도시된 바와 같이 로터(26)의 바퀴쪽 원판(27)면과 가깝게 후륜축(50)위에 래칫휠(54)을 설치하고, 원판(27)에는 래칫휠(54)의 이빨(58)과 맞물리는 적어도 하나이상의 래칫(57)을 설치하였다. 즉, 래칫휠(54)의 중앙부에 일체로된 축관(55)을 구비하여 후륜축(50)의 둘레에 회전이 자유롭도록 유설하고, 원판(27)에 핀(56)을 다수개 설치하여 이 핀(56)에 래칫(57)을 한쪽방향으로만 향하도록 설치하였다. 그리고 래칫(57)이 항상 래칫휠(54)의 이빨(58)에 접촉된 상태를 갖도록 도 4에서와 같이 스프링이 탄력 설치하였다. 이 때 래칫휠(54)의 이빨(58)을 촘촘하게 형성할 수록 제동동작이 예민해지게 된다.

특히 래칫(58)의 배열은 원판을 2등분하여 4개의 래칫(58)을 한조로하여 대칭되는 2개의 조를 갖도록 구성하되, 한 조를 이루는 4개의 래칫(58)중 첫 번째 래칫(57')이 래칫휠(54)의 이빨에 완전히 물려 있을 때 두 번째 래칫(57')은 래칫휠(54)의 이빨에 겨우 언쳐있도록 하고, 세번째 래칫(57)은 래칫휠(54)의 이빨길이의 2/4지점에 있도록 하고, 네 번째 래칫(57')은 3/4위치에 위치하도록 하여 제동동작이 신속하게 이루어지도록 하였다.

또한 본 발명의 유압 구동식 자전거에는 후퇴방지장치를 풀어 후진이 가능하도록 하는 클러치장치가 설치된다.

이 클러치장치는 후륜축(50)에 고정클러치(51)를 회전이 자유롭도록 설치하였다. 그리고 래칫휠(54)의 축관(55)을 좌측으로 연장하고, 그 외주에 축방향으로 접동키(52)를 통해 축방향으로 이동이 가능하면서 래칫휠(54)과 함께 회전하는 이동클러치(61)가 설치되어 있다. 이때 이동클러치(61)와 래칫휠(54)의 사이에는 스프링이 탄력 설치되어 있어 이동클러치(61)는 고정클러치(49)에 접촉되어 있다.

또한 상술한 바 있는 하우징(46)의 측면에 결합된 윤형테(47)에 클러치를 단속하는 케이블(63)을 안내하는 관을 결합시키고, 윤형테(47)의 내측면에 축결합에 의해 회동되는 L형 레버(62)의 일단에 연결시켰다. 그리고 L형 레버(62)의 타측단은 이동클러치(61)의 외주면에 슬라이딩홈을 형성하고 이에 슬라이딩되게 결합시켜 이동클러치(61)가 회전이 자유롭도록 하면서 케이블(63)에 의해 축방향으로 이동시킬 수 있도록 하였다. 그리고 케이블(63)의 다른 일단은 운전석에 연장하여 레버(63')에 연결하였다.

이러한 유압모터의 구조는 유압펌프로부터 유압압출 및 회수관만 연결하면 작동되기 때문에 후륜뿐만 아니라 전륜 및 전,후륜 각각에도 설치가 가능하다.

(제2실시예)

본 발명의 유압 구동식 자전거는 3륜자전거에도 실시가 가능하다. 3륜자전거에 유압구동식 자전거를 실시할 때 원리는 동일하다. 그러나 후륜에는 각각 각각의 좌우 후륜을 구동시키는 좌우측 유압모터(67)(67')가 설치되어 있는 관계로 직선주행시에는 관계없으나 좌우방향전환시에는 좌우후륜의 회전반경이 다르게 나타남으로 원활한 방향전환을 위해 도 8과 같은 차동장치가 설치된다.

우선 3륜자전거는 적재함을 지지하는 프레임(64)이 설치되어 있고 그 하부에 횡방향의 장축(65)이 설치되어 있다. 이러한 장축(65)의 양단에 변속풀리가 내측으로 위치하도록 상술한 유압모터(67)를 각각 설치하여 좌우유압모터(67)(67')를 구성하고, 그 외측에 좌우후륜(66)(66')을 조립시켜 이루어진다.

공기압축탱크(17)에 연결되어 유압을 전달하는 유체압출관(22)은 좌우분기밸브(71)를 통해 좌우측 유체압출관(22')(22)으로 양분하여 좌우유압모터(67)(67')에 연결되고, 좌우유압모터(67)(67')에서 인출된 좌우측 유체회수관(24')(24)은 좌우합류밸브(25)를 통해 하나의 유체회수관(24')(24)으로 합류시켜 전술한 바와 같이 실린더(11)(12)와 연결되어 있다.

이와 같이 설치된 좌우합류밸브(25)와 좌우분기밸브(71)를 수직으로 중첩시킨 후 각각의 내부에는 수직축(72)과 연동되어 양측으로 분기된 좌우측 유체회수관(24')(24) 및 좌우압출관(22')(22)의 유로를 개폐시키는 개폐판(73)이 설치되어 있다.

또 수직축(72)의 상단은 양측으로 좌우아암(74)(75)을 개폐판(73)과 직각이되도록 설치하고, 핸들축(76)에도 좌우측아암(74)(75)을 설치하여 서로 동일한 방향의 아암에 케이블(78)(78')을 연결하였다. 따라서 핸들의 조향방향에 따라 좌우로 회동되는 좌우측아암(77)(77')에 의해 케이블(78)(78')이 당겨지고 풀어주는 동작을 하게 되어 좌우측아암(74)(75)은 a'-b'의 구간내에서 회동된다. 이때 수직축(72)에 설치된 개폐판(73)또한 회동되면서 양측 유로중 어느 유로를 개폐시키게 된다.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 유압 구동식 자전거 작동상태를 보면 다음과 같다.

운전자가 페달을 굴리면 페달축에 결합된 구동기어가 회전하게 되고, 구동기어(2)와 맞물린 종동기어(3) 회전하여 크랭크축(4)을 회전시킨다. 크랭크축(4)의 회전에 의해 피스톤로드(11')(12')로 연결된 피스톤(13)(14)은 실린더(11)(12) 내에서 교호로 수직왕복운동을 하여 회전운동을 직선왕복운동으로 바꾸어 준다. 이 작동에 의해 유체가 흡인 및 압출된다.

일측 피스톤(13)(14)이 하강하면 흡인력이 발생하여 유압모터(67)(67')로부터 유체를 실린더(13)(14)내로 유입시키고, 다시 상승하게 되면 유입된 유체를 밀어 압출파이프(15)(16)를 통해 공기압축탱크(17)로 압송한다. 이때 피스톤(13)(14)의 압출동작시에는 압출파이프(15)(16)에 설치된 역류방지밸브(15')(16')를 개방시킴과 동시에 유체회수관(24')(24)에 설치된 역류방지밸브는 닫혀있게 된다. 흡입행정시에는 그 반대가 된다.

한편, 교호로 작동하는 피스톤(13)(14)에 의해 유체가 공기압축탱크(17)에 압송되면 일단 공기를 압축시킨다. 이와 같이 공기를 압축시키도록 한 이유는 피스톤(13)914)의 작동이 비연속적이므로 작동하기 때문에 이를 균일한 압력으로 바꾸어주지 않게 되면 피스톤(13)(14)의 순간적인 압력의 고저에 따라 자전거가 요동하기 때문에 정숙한 주행을 이룰 수가 없다. 따라서 순간적이면서 주기적으로 작용하는 피스톤(13)(14)의 힘을 균일하게 유지할 수 있도록 하기 위해서이다.

이와 같이 압축된 공기의 압력은 유체를 균일한 압력으로 정류시켜 유체압출관(22)을 통해 유압모터(23)로 압송한다. 유압모터(23)로 압송된 유체는 로터(26)를 회전시킨다.

즉, 유압모터(23)의 내부에는 전술한 바와 같이 로터(26)가 구비되고 이 로터의 외주에 형성된 고정날개(29')(29)와 이동날개(31)에 의해 이루어지는 다수개의 공간이 구비되어 있는바, 이 공간으로 유체를 압출시킨다. 이 압출된 유체는 그 압력으로 로터(26)를 회전시킨 후 유체회수관(24)을 통해 다시 유압펌프에 회귀된다. 이러한 작동이 이루어지면서 유압모터의 로터(26)는 연속적으로 회전하게 되고, 로터(26)는 클러치를 회전시켜 결국 바퀴를 회전시킴으로 추진력을 발생시킨다.

제2실시예와 같이 3륜자전거일 경우 방향전환을 할 때에는 차동장치가 작동하여 방향전환이 원활해진다. 즉, 핸들의 조향각도가 왼쪽으로 주어지게 되면, 핸들축(76)은 주어진 조향각도만큼 왼쪽으로 회동하게 됨과 동시에 핸들축(76)에 설치된 좌우아암(77)(77')또한 회전하게 된다. 이 작동에 의해 연결된 케이블(78)(78')중 우측케이블(78')은 인장되게 되고 좌측케이블(78)은 풀어지게 된다. 따라서 우측케이블(78')과 연결된 좌우합류밸브(70)와 좌우분기밸브(71)의 우측아암(75)은 당겨지게 되어 수직축(72)을 좌측으로 회동시키고, 수직축(72)에 설치된 개폐판(73)이 좌측회수관(25') 및 좌측압출관(26')의 유로를 차단하고 우측회수관(24) 및 우측압출관(22)의 유로를 개방시킨다. 유압은 개방된 유로를 따라 우측 유압모터(67')를 구동시키고 좌측 유압모터(67)의 유압공급이 차단시켜 좌측 후륜(66)의 회전을 자유롭게 한다. 이 작용에 의해 좌측으로의 방향전환이 원활하게 이루어진다.

또한, 핸들을 우측으로 회동시키면 상술한 것과 반대의 현상이 발생하므로 결국 우측 후륜(66')은 회전이 자유롭게 되므로 우측으로의 방향전환이 원활하게 이루어지게 된다.

또한 자전거가 주행하다가 오르막이거나 평지 또는 내리막에 따라 변속할 필요가 있다.

이때에는 변속레버(34)를 조작하여 자전거의 속도를 조절한다. 즉, 변속레버(34)를 전진시키거나 후퇴시키면 변속풀리(34)가 회전되게 되고 이 회전에 의해 변속링(38)이 나선형요홈(36)(37)을 타고 좌측 또는 우측으로 이동하게 되어 있다. 그리고 변속링(38)의 외측돌기(42)에 슬라이딩되게 삽입된 링형요홈(43)에 의해 외측원반(32) 또한 좌측 또는 우측으로 이동하게 되며, 외측원반(32)에 횡핀(33)으로 연결된 이동간벽(31)이 좌측 또는 우측으로 이동하게 된다. 만약 좌측으로 이동하게 되면 로터(26)의 좌측벽쪽으로 이동간벽(31)이 이동하게 되고 이동간벽(31)의 이동날개(31')가 고정날개(29')(29)속으로 삽입되면서 유체가 채워지는 공간이 좁아진다. 이와 같이 되면 적은 양의 유체로도 공간이 빨리 채워지기 때문에 로터(26)는 빠른 속도로 회전하게 된다. 그렇지만 토크가 떨어진다.

또한 상술한 것과는 반대로 변속레버(34)에 의해 변속풀리(34)가 역으로 회전하게 되고 변속링(38)이 우측으로 이동하게 되면, 변속링(38)과함께 외측원반(32)과 이동간벽(31)이 우측으로 이동하여 결국 유체가 충진되는 로터(26)의 외부공간이 커지게 되므로 유체가 많이 채워진다. 이 때문에 유체가 공간에 채워지는 시간이 오래 걸리기 때문에 로터(26)의 회전속도가 떨어진다. 그렇지만 큰 토크를 얻을 수 있다. 이와 같은 동작에 의해 적정속도로 변속이 되면 탄설키를 조작하여 변속레버를 고정시킴으로 변속된 속도를 유지시킨다.

한편, 자전거로 오르막을 오르게 될 때 오르막의 경사가 심하면 힘이 많이 들뿐만 아니라 더욱이 짐을 싫었을 경우에는 페달을 구르는 힘이 부족하여 자전거가 후퇴하게 된다. 특히 비탈진 곳에 자전거를 세워둘 경우에도 후퇴하게 된다. 이때 후퇴방지장치가 작동하여 자전거의 후퇴를 방지한 다. 즉, 자전거가 후퇴하여 바퀴가 역회전하게 되면 클러치로 연결되어 바퀴와 함께 회전하는 래칫휠이 후퇴하게 되는데 이때 래칫휠(54)의 둘레에 설치된 래칫(57)(57')(57)(57')이 래칫휠의 이빨(58)에 물리게 되어 역회전이 방지된다. 따라서 자전거가 후퇴하게 되는 것이 방지된다. 일단 자전거가 후퇴하지 않기 때문에 페달을 계속 밟게 되면 유체는 계속 로터(26)에 압송되어 압축력이 더해지기 때문에 자전거는 조금씩이라도 전진하게 된다.

특히, 공기압축탱크(17)에는 공기의 압축에 의해 유압이 축척되어 있기 때문에 페달의 구름력과 더불어 공기압축탱크(17)에 축척된 유압이 합해져 오르막 등척을 더욱더 쉽게 할 수 있다. 또한 자전거를 세워둘 때 공기압축탱크(17)의 하부에 설치된 개폐콕(19)을 케이블로 연결된 레버(21)를 조작하여 잠그게 되면 압축된 압력이 공기압축탱크(17)에 축척된 상태로 있기 때문에 다음 주행시 개폐콕(19)을 풀게 되면 다음 주행을 좀더 쉽게 할 수 있다. 이와 아울러 주행중 브레이크를 잡게 되면 후륜이 정지하기는 하지만 정지 후 브레이크를 놓게 되면 공기압축탱크에 축척되어있던 유압이 지속적으로 작용하기 때문에 또다시 후륜이 구동될 수도 있다. 이러한 것을 방지하기 위해 개폐콕(19)이 브레이크와 연동되도록 하여 브레이크의 조작시 자동으로 개폐콕(19)이 닫혀질 수 있도록 하는 것이 좋다.

이와 같이 후퇴방지장치에 의해 자전거가 후퇴하지 않게 되어 있으나 필요에 따라서는 후퇴시켜야 할 때가 있다. 이때에는 케이블(63)을 당겨 고정클러치(49)로부터 이동클러치(61)를 분리시킨다. 이와 같이 되면 래칫(57)으로부터 후륜축관(51)이 자유롭게 되므로 후퇴가 자유롭게 된다.

그리고 자전거의 제동은 공지의 브레이크장치에 의해 제동된다.

한편, 페달과 함께 소형엔진을 탑재하여 이를 통해 유압펌프를 작동시키면 보다더 편리하게 자전거를 탈수가 있다.

이러한 유압구동식동력전달 장치는 비록 자전거에 실시하여 설명하였으나 이는 오토바이 3륜오토바이, 싸이드카 각종소형 승용물 또는 자동차 등에 적용시킬 수 있으며, 대형트럭에 적용시킬 때에는 더욱더 큰 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 유압 구동식 자전거는 페달의 구름력을 유체를 통하여 바퀴에 전달하기 때문에 마찰저항이 발생하지 않으므로 동력손실이 없는 장점이 있고, 또 유체에 의해 유압을 발생되는 기능과 더불어 각 부품에 골고루 윤활작용을 하기 때문에 부품의 마모 및 부식을 방지하는 효과가 있다. 특히 소음이 발생하지 않기 때문에 보다더 정숙한 주행을 할 수 있고 또 유압에 의해 보다 큰 토크를 얻을 수 있기 때문에 체인으로 동력이 전달되는 종래의 자전거보다 힘이 덜 들게 되는 장점이 있다. 아울러 공기압축탱크에 유압을 축척시키게 되므로 오르막 등척시 페달구름력에 축척된 압축력이 합세하기 때문에 경사가 심한 오르막이더라도 쉽게 오를 수 있는 장점이 있다. 그리고 내리막길의 주행시에는 레버를 당겨서 개폐콕을 잠그고 페달을 피로하지 않은 범위내에서 밟아 공기압축탱크내의 압을 축척시켰다가 오르막길에서 개폐콕을 개방시키면 더욱더 쉽고 빠르게 오를 수 있다.

또한 본 발명은 무단변속장치에 의해 지형에 따라 고속 및 저속으로의 변속이 가능하다. 특히 이 변속장치의 구조가 간단하고 부피가 작아 설치가 간단하면서도 뛰어난 변속효과를 갖는다.

또한 역회전방지장치가 설치되어 있기 때문에 경사가 심한 오르막을 오르다가 특히 무거운 짐을 싣고 오르다가다 힘이 부쳐 더이상 오르지 못할 때는 역회전방지장치가 작동하여 자전거가 후퇴하지 못하도록 하기 때문에 더욱더 안전하고 편리하다.

Claims (9)

1. 자전거에 있어서, 페달축의 회전력에 의해 작동되는 유압발생장치와, 상기 전륜 또는 후륜축에 설치되어 유압발생장치에 의해 발생된 유압을 받아 회전력을 발생시키는 유압모터와, 상기 유압펌프와 유압모터간에 유압펌프로부터 유체를 유압모터로 압출하는 유체압출관과, 유압모터에 압출된 유체를 다시 유압펌프로 회수시키는 유체회수관으로 구성된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유압발생장치는 페달축에 동력전달장치로 연결된 크랭크축과,

   상부에 역류방지밸브가 장착된 압출파이프와 유체회수관이 연결된 적어도 하나이상의 실린더 및 상기 크랭크축에 피스톤로드로 연결되어 상기 실린더내부를 왕복운동하여 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 유압을 발생시키는 피스톤과,

   상기 실린더의 상부에 압출파이프와 연결되고 일측에 유체압출관이 연결되어 실린더로부터 압송되는 유체를 받아 공기를 압축시키면서 유체압출관을 통해 유압모터에 유압을 공급하는 공기압축탱크로 구성된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤의 하사점에 위치했을 때 실린더내부에 노출되는 유체유출구를 갖고 이 유체유출구에 유출관으로 연결되어 유체를 보충하는 보충유조가 구비된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 공기압축탱크의 하부에 연결된 유체압출관에 개폐콕이 설치된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 유압모터는 일정한 길이를 갖는 원통의 내부 중앙에 전륜축에 회전이 자유롭게 결합된 로터를 갖되, 상기 로터는 자전거 후륜축에 회전자유롭게 설치된 축관과 이 축관의 일단 또는 외주에 축관과 직각을 이루는 원판과 원판의 외주연에 일체를 이루는 원통 그리고 원통의 양측에 외주연에 원통의 면과 직각을 이루는 원반형 좌우측벽으로 구성되고, 좌측벽과 우측벽의 사이에 고정날개를 일정한 간격으로 다수개 구비하고, 좌우측벽의 둘레에는 하우징이 기밀하게 씌워져 고정부재로 자전거의 전륜 또는 후륜을 지지하는 포오크프레임에 견고하게 고정하고, 상기 하우징의 일측에는 고정날개 및 이동날개들이 이루는 공간사이로 오일을 공급하는 유체압출관이 연결됨과 동시에 다른 일측에는 유체회수관이 연결되고, 고정부재가 연결된 면의 반대측 하우징면에는 윤형테를 고정클러치 외주면에 회전자유롭게 결합하여 된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 로터의 좌우측벽의 사이에 원통의 저반에 밀착되어 슬라이딩되는 이동간벽과, 상기 좌측벽을 바라보는 이동간벽면에는 이격된 각 고정날개의 틈사이에 삽입되는 이동날개가 설치되어 각각 독립된 공간을 이루고, 상기 이동날개 사이의 이동간벽에는 유체가 유통되는 유통공을 구비하고, 상기 이동날개의 반대측 이동간벽면에는 우측벽을 관통한 다수의 횡핀으로 외측원반과 연결되어 외측원반과 함께 축방향으로 수평이동하고, 상기 로터의 축관 둘레에 회전이 자유롭게 설치된 변속풀리와 상기 변속풀리의 축부를 연장한 축관 표면 둘레에 간격이 넓은 나선형요홈을 각각 형성하고, 내측에 나선형요홈에 치합되는 내측돌기 및 외측주면에 외측돌기를 구비하여 변속풀리의 정역회전에 따라 좌우로 이동하면서 상기 외측원반을 축방향으로 이동시키는 변속링을 구비하고, 상기 외측원반의 축관의 내주면에는 변속링의 외주면에 돌출형성된 외측돌기가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 링형의 요홈이 형성된 변속장치가 구비된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.
7. 제 1 항에 있어서, 3륜자전거의 좌우합류밸브와 좌우분기밸브를 수직으로 중첩되게 위치시킨 후 중심부에 공통으로 갖는 수직축을 회동가능하게 설치하고, 각각의 내부에는 수직축과 연동되어 양측으로 분기된 좌우회수관 및 좌우압출관의 유로를 개폐시키는 개폐판이 설치되고, 상기 수직축의 상단에 양측으로 좌우아암이 설치되고, 핸들축에 핸들의 조향방향에 따라 좌우로 회동되는 좌우아암을 설치하고 이들 좌우아암들이 각각 케이블로 연결된 차동장치가 더 구비된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.
8. 제 7 항에 있어서, 자전거 차륜축에 회전이 자유로우면서 후륜축과 결합되어 휴륜과 함께 회전되도록 한 고정클러치와, 상기 래칫휠의 축관의 외주에 축방향으로 이동이 가능하면서 래칫휠과 함께 회전하는 이동클러치를 구비하고, 상기 하우징의 측면에 결합된 원반륜에 클러치를 단속하는 케이블을 결합시키고, 상기 케이블의 단부를 원반륜의 내측면에 축에 의해 회동되는 L형 레버의 일단에 연결시키고, 타측단은 이동클러치의 외주면에 슬라이딩홈을 형성하고 이에 슬라이딩되게 결합시켜 이동클러치가 회전이 자유롭도록 하면서 케이블에 의해 축방향으로 이동시킬 수 있도록 한 클러치장치가 더 구비된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 로터를 이루는 원판과 근접된 후륜축에 래칫휠을 설치하고, 상기 원판에는 일정한 방향을 향하면서 스프링에 의해 래칫휠에 항상 접촉된 상태를 갖아 역회전시 래칫휠의 이빨과 맞물리는 적어도 하나 이상의 래칫을 설치한 후퇴방지장치가 더 구비된 것을 특징으로 하는 유압 구동식 자전거.