KR20010106046A - 자전거용 무단변속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어떤 경우에도 동력이 단절되지 않으며 구조가 간단하여 고장이 적고, 변속기능이 통합되어 있어 매우 단순하고 숙련이 필요 없으며, 변속폭이 고속에서 저속까지 매우 넓어 편리하고 저속에 특히 강해서 급경사를 오를 때 매우 유리한 자전거용 무단변속기를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 페달(4)이 설치되는 페달부(2)와, 상기 페달(4)의 족답작동에 의하여 회전구동하는 후륜(46)이 설치되는 후륜축부(3)상에 각각 고정풀리(18,36)와 함께 벨트(21)의 변속을 제어하는 가동풀리(16,37)를 각각 슬라이드 조절이 가능한 샤프트(5)와 스핀들(33)상에 축설치하고, 상기 가동풀리(16,37)를 케이블(15,42)로 핸들(14)에 연결하여 핸들(14)의 정역방향으로의 회전조작만으로 작동편(13,41)을 스프링(23,43)의 탄성력 및 벨트(21)의 장력에 의하여 슬라이드 작동시키면서 가동풀리(16,37)에 의한 무단변속이 자유자재로 행하여 질 수 있도록 함으로써 탑승자가 원하는 변속을 신속하고 간편하게 수행할 수 있는 이점이 있으며, 주행중은 물론 변속시에도 동력이 단절되지 않아 험로주행시 등에도 변속으로 인한 제반 난점을 일소할 수 있고, 구조가 매우 간단하여 고장률을 현저히 줄일 수 있으며, 변속기능이 통합되어 있어 변속작업이 매우 단순하여 숙련된 탑승자가 아니더라도 간단히 조작할 수 있으며, 저속에서 특히 강해서 급경사나 험로 등을 등반주행시 더욱 편리한 이점을 제공할 수 있는 것이다.

Description

자전거용 무단변속기{A transmission having no shift for bicycle}

본 발명은 자전거용 무단변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 어떤 경우에도 동력이 단절되지 않으며 구조가 간단하여 고장이 적고, 변속기능이 통합되어 있어 매우 단순하고 숙련이 필요 없으며, 변속폭이 고속에서 저속까지 매우 넓어 편리하고 저속에 특히 강해서 급경사를 오를 때 매우 유리한 자전거용 무단변속기를 제공코자 하는 것이다.

통상 기존의 자전거용 무단변속기는 구조가 복잡하며, 고장이 잦다.

또한 관절부분이 많고 각 관절마다 조정용 볼트가 있어 수리를 위해 한번 풀면 조정하기가 매우 어렵고 민감하다.

그리고 핸들양측에 변속레버가 있어 각각 페달쪽과 후륜쪽의 변속기어를 따로 조작해야 하는데 운전자가 필요로 하는 변속을 그때 그때 얻기 위해서는 매우 숙련된 조작기술이 필요하다.

또한 운행중에 φ가 큰 기어로 변속하면서 페달을 밟으면 체인이 끊어지는 일이 종종 발생한다.

예를 들어 2단에서 3단으로 변속을 하면 체인이 2단기어와 3단기어 사이에 잠깐 걸쳐있게 되는데, 비스듬히 걸쳐 변속되는 과정에서 힘을 주어 밟으면 체인이 끊어지고 체인기어에도 무리가 간다.

특히 MTB 자전거는 변속중에라도 계속 힘을 가해야 하는데 현재 체인기어방식으로는 한계가 있는 것이다.

또 현재 체인기어 방식은 φ가 큰 기어에서 φ가 작은기어로 변속하게 되면 체인이 기어를 이동하는 과정에서 순간적으로 동력전달이 끊어지게되고, 이 경우페달이 잠깐 헛바퀴를 돌게 되는 문제점이 있었다.

결과적으로 자전거를 타고 오르막을 오를 때는 매우 숙련된 변속기술을 갖고 있지 않으면 오히려 힘이 더 많이 든다.

이에 본 발명에서는 어떤 경우에도 동력이 단절되지 않으며 구조가 간단하여 고장이 적고, 변속기능이 통합되어 있어 변속이 매우 단순하고 숙련이 필요 없으며, 변속폭이 고속에서 저속까지 매우 넓어 편리하고 저속에 특히 강해서 급경사를 오를 때 매우 유리한 자전거용 무단변속기를 제공함에 본 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1a는 본 발명이 적용되는 자전거용 무단변속기의 페달부 단면구성도

도 1b는 본 발명이 적용되는 자전거용 무단변속기의 후륜축부 단면구성도

도 1c는 본 발명이 적용되는 자전거용 무단변속기의 핸들부 단면구성 및 작동예시도

도 2는 본 발명의 무단변속기에 있어서 페달부를 발췌한 분해사시도

도 3은 본 발명의 무단변속기에 있어서 후륜축부를 발췌한 분해사시도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:(자전거용)무단변속기 2:페달부

3:후륜축부 4:페달

5:샤프트 6:샤프트하우징

7:베어링 8:프레임

9:케이싱 10:고정피스

11:안내공 12:끼움돌편

13:작동편 14:핸들

15:케이블 16:가동풀리

17:스플라인 18:고정풀리

19,20:보스 21:벨트

22:베어링 23:스프링

24:볼트 25:리어스윙아암

26:고정볼트 27:너트

28,29:베어링 30:허브

31:스플라인 32:숫나사

33:스핀들 33a:원웨이베어링

34,35:보스 36:고정풀리

37:가동풀리 38:케이싱

39:안내공 40:끼움돌편

41:작동편 42:케이블

43:스프링 44:베어링

도 1a, 1b, 1c는 본 발명이 적용되는 자전거용 무단변속기(1)의 단면 구성도이며, 도 2, 3은 페달부(2) 및 후륜축부(3)를 보인 분해사시도 등으로서, 이를 통하여 본 발명에서 제공하는 자전거용 무단변속기의 구체적인 구성에 대하여 상세히 설명키로 한다.

즉, 본 발명에서 제공하는 무단변속기(1)는 자전거의 페달부(2)와 후륜축부(3)에 각각 설치된다.

페달부(2)에는 도 1a 및 도 2에서 상세히 도시하였듯이 좌우로 페달(4)이 축고정되는 샤프트(5)가 샤프트하우징(6)상에 좌우 베어링(7)으로 축설치된다.

상기 샤프트하우징(6)의 외연부에는 자전거 프레임(8)과 고정되는 원통형의 케이싱(9)이 고정피스(10) 등으로 고정하되, 상기 케이싱(9)의 일측으로는 수개의 경사형 안내공(11)을 형성하고, 상기 경사형 안내공(11)상에 끼움돌편(12)을 가진 작동편(13)이 끼움식으로 결합된다.

상기 작동편(13)의 끼움돌편(12)은 핸들(14)에 일단이 연결되는 케이블(15)의 타단이 연결되어 상기 작동편(13)이 케이블(15)의 작동에 따라 좌우로 슬라이드 운동을 할 수 있도록 한다. 이러한 작동편(13)은 후술하는 가동풀리(16)의 슬라이드 운동을 제어하는 수단이다.

즉, 샤프트(5)의 일측으로는 스플라인(17)이 형성되어 상기 스플라인(17)상에 원판형의 고정풀리(18)를 중앙에 형성한 보스(19)부에 의하여 결합하고, 상기 고정풀리(18)와 연접하여 원판형의 가동풀리(16)를 중앙에 형성한 보스(20)부에 의하여 결합한다.

상기 고정풀리(18)와 가동풀리(16)는 보스(19,20) 부위에서는 상호 연접하지만 외연부로 갈수록 점차적으로 소정 간격을 갖도록 하여 양 풀리 상간에는 벨트(21)가 걸릴 수 있도록 한다.

그리고 상기 가동풀리(16)는 전기한 작동편(13)과 베어링(22)에 의해 연접하도록 설치되어 작동편(13)과 샤프트하우징(6) 상간에 탄력설치되는 스프링(23)의 탄성을 받을 수 있도록 설치되는 것이다.

도면중 부호 24는 페달(4)을 샤프트(5)에 고정하기 위한 볼트를 나타낸 것이다.

상기한 구성을 갖는 페달부(2)와 함께 후륜축부(3)는 도 1b와 도 3에서 도시하였듯이, 프레임(8)과 고정되는 리어스윙아암(25) 상에 고정볼트(26)를 너트(27)로 고정하고, 좌우에서 베어링(28,29)으로 회전가능하게 축설치하되, 도면상 좌측은 허브(30)가 베어링(28)으로 축설치되고, 우측은 외연부에 스플라인(31)과 숫나사(32)부를 갖는 스핀들(33)을 축설치하여 상기 허브(30)와 스핀들(33)을 외연에 연결너트를 가진 원웨이베어링(33a)으로 상호 연결토록 한다.

그리고 상기 스핀들(33)의 외연부상에 형성된 스플라인(31)상에는 중앙부에 보스(34,35)부를 가지며 원판형으로 이루어진 고정풀리(36)와 가동풀리(37)를 각각 설치한다. 상기 고정풀리(36)와 가동풀리(37)도 페달부(2)와 같이 보스(34,35) 부위에서는 상호 연접하지만 외연부로 갈수록 점차적으로 소정 간격을 갖도록 하여 양 풀리 상간에는 페달부(2) 측과 일측이 걸리는 무한궤도형의 벨트(21)가 권설되는 것이다.

한편, 고정볼트(26)의 일측에 너트(27)와 베어링(29) 상간에 개재되어 고정된 원통형 케이싱(38)에는 수개의 경사형 안내공(39)을 형성하고, 상기 경사형 안내공(39)상에 끼움돌편(40)을 가진 작동편(41)을 끼움식으로 결합하여 작동편(41)의 끼움돌편(40)은 역시 전기와 같이 핸들(14)에 일단이 연결되는 케이블(42)의 타단이 연결되어 상기 작동편(41)이 케이블(42)의 작동에 따라 좌우로 슬라이드 운동을 할 수 있도록 하고, 작동편(41)의 내부에는 스프링(43)을 개재시켜 베어링(44)으로 연접설치되는 가동풀리(37)를 탄력설치토록 한다.

그리고 페달부(2)의 케이블(15)과 후륜축부(3)의 케이블(42)은 각각핸들(14)에 연결하여 핸들(14)의 조작에 따라 무단변속이 이루어질 수 있도록 한다.

도면중 부호 45는 스포크, 46은 후륜을 도시한 것이다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명은 자전거용 무단변속기로 사용되는 것으로서, 이의 작용에 대하여 이하에 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도 1c와 같이 핸들(14)을 시계방향 또는 반시계방향으로 조작함에 따라 페달부(2)와 후륜축부(3)에 설치된 작동편(13,41)이 케이블(15,42)에 의해 동시에 역으로 슬라이드 이동함에 따라 변속을 신속하고 간편하며 자유자재로 행할 수 있는 것으로서, 우선 저속변속을 위해서는 핸들(14)을 반시계 방향(LOW 방향)으로 돌려 주면 되고, 고속 변속을 위해서는 시계 방향(HIGH 방향)으로 돌려주면 변속이 진행된다.

우선 도시한 고속(실선)상태에서 저속(가상선)으로 변속하는 과정부터 살펴 보기로 한다.

핸들(14)을 도 1c에서와 같이 저속방향으로 돌려주면 도 1a의 실선으로 도시된 위치에 있던 가동풀리(16)가 케이블(15)의 당김작동으로 인하여 도면상 가상선으로 도시된 위치로 이동을 하게 된다.

이는 가동풀리(16)의 경우 작동편(13)상에 탄력설치된 스프링(23)의 탄성에 의하여 고정풀리(18) 방향으로 탄력설치되어 있다가 핸들(14)과 연결된 케이블(15)의 작동에 의하여 작동편(13)의 끼움돌편(12)이 케이싱(9)에 형성된 경사형안내공(11)을 따라 슬라이드 이동하게 되어 작동편(13)의 스프링(23)이 압축되면서 가동풀리(16)가 고정풀리(18)로부터 간격이 넓어져 가동풀리(16)와 고정풀리(18) 상간에 권설된 벨트(21)가 가상선과 같이 샤프트(5)의 중심방향으로 이동을 하게 되어 후륜축부(3)와 무한궤도형으로 권설된 벨트(21)의 전후 직경차이에 의하여 저속으로 무단변속이 이루어지게 되는 것이다.

이러한 저속으로 변속이 이루어진 후 자전거 탑승자가 페달(4)을 족답하게 되면 페달(4)이 고정된 샤프트(5) 상에 상기 벨트(21)가 권설된 고정풀리(18)와 가동풀리(16)는 스플라인(17)과 보스(19,20)에 의하여 상호 축설치되어 있어 가동풀리(16)의 좌우 슬라이드 이동에도 불구하고 족답에 의한 회전구동력은 벨트(21)를 통하여 후륜축부(3)로 전달될 수 있게 되는 것이다.

그리고 페달부(2)와 함께 협조하여 고속, 저속 등으로 변속을 수행하는 후륜축부(3)의 작용을 살펴 보기로 한다.

후륜축부(3)는 핸들(14)을 고속, 저속 방향으로 회전시켜 줌에 따라 페달부(2)와 연동하여 변속을 수행하는 것으로서, 도 1b의 실선으로 도시된 위치에 있던 가동풀리(37)가 핸들(14)을 저속방향으로 돌리면 케이블(42)에 의해 가동풀리(37)는 도면상 가상선으로 도시된 위치로 이동을 하게 된다.

이 역시 페달부(2)의 가동풀리(16)가 슬라이드 이동을 하는 것과 동일한 작동으로서, 즉 작동편(41)과 연결된 케이블(42)이 핸들(14)에 연결되어 있어 가동풀리(37)를 압축상태로 탄력지지하고 있던 스프링(43)의 복원탄성과 벨트(21)의 장력에 의하여 가동풀리(37)를 고정풀리(36) 방향으로 슬라이드 이동시키게 되는 것이며, 이때 작동편(41)상의 끼움돌편(40)은 케이싱(38) 상에 형성된 경사형 안내공(39)을 따라 슬라이드 이동하게 된다.

상기 가동풀리(37)의 슬라이드 작동으로 가동풀리(37)가 고정풀리(36)로부터 간격이 좁아지면서 가동풀리(37)와 고정풀리(36) 상간에 권설된 벨트(21)가 가상선과 같이 고정볼트(26)의 중심방향에서 외연부측으로 이동을 하게 되어 페달부(2)와 무한궤도형으로 권설된 벨트(21)의 전후 직경차이에 의하여 저속으로 무단변속이 이루어지게 되는 것이다.

물론, 후륜축부(3)측의 변속이 가능한 것은 허브(30)와 축연결된 스핀들(33) 역시 스플라인(31)이 형성되어 있고 벨트(21)가 권설된 고정풀리(36)와 가동풀리(37)는 상기 스플라인(31)과 보스(34,35)에 의하여 상호 축설치되어 있어 가동풀리(37)의 좌우 슬라이드 이동에도 불구하고 회전구동력은 벨트(21)를 통하여 후륜축부(3) 및 페달부(2)로 연속적으로 전달될 수 있는 것이다.

그리고 상기 변속을 위한 작동, 즉 작동편(13,41)을 슬라이드 작동시키기 위하여 유압장치와 같은 수단을 사용치 않고도 핸들(14)의 조작과 같은 적은 힘으로도 변속이 이루어질 수 있는 것은 스프링(23,43)의 복원탄성과 함께 벨트(21)의 변속에 따른 이동장력에 의하여 이들의 힘이 서로 상쇄되므로 가능한 것이다.

이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 자전거용 무단변속기는 페달(4)이 설치되는 페달부(2)와, 상기 페달(4)의 족답작동에 의하여 회전구동하는 후륜(46)이 설치되는 후륜축부(3)상에 각각 고정풀리(18,36)와 함께 벨트(21)의 변속을 제어하는 가동풀리(16,37)를 각각 슬라이드 조절이 가능한 샤프트(5)와 스핀들(33)상에 축설치하고, 상기 가동풀리(16,37)를 케이블(15,42)로 핸들(14)에 연결하여 핸들(14)의 정역방향으로의 회전조작만으로 작동편(13,41)을 스프링(23,43)의 탄성력 및 벨트(21)의 장력에 의하여 슬라이드 작동시키면서 가동풀리(16,37)에 의한 무단변속이 자유자재로 행하여 질 수 있도록 함으로서 탑승자가 원하는 변속을 신속하고 간편하게 수행할 수 있는 이점이 있으며, 주행중은 물론 변속시에도 동력이 단절되지 않아 험로주행시 등에도 변속으로 인한 제반 난점을 일소할 수 있는 것이다.

그리고 본 발명은 그 구조가 매우 간단하여 고장률을 현저히 줄일 수 있으며, 변속기능이 통합되어 있어 변속작업이 매우 단순하여 숙련된 탑승자가 아니더라도 간단히 조작할 수 있고, 저속에서 특히 강해서 급경사나 험로 등을 등반주행시 더욱 편리한 이점을 제공할 수 있는 등 그 기대되는 효과가 매우 다대한 발명이다.

Claims (2)

1. 프레임(8)상에 페달(4)이 설치되는 페달부(2)와, 후륜(46)이 설치되는 후륜축부(3)를 갖는 통상의 자전거에 무단변속기(1)를 구성함에 있어서;

   상기 페달부(2)에는 베어링(7)으로 회전가능하게 페달(4)이 축고정되는 샤프트(5)가 샤프트하우징(6)상에 축설치되고, 상기 샤프트하우징(6)의 외연부에는 자전거 프레임(8)과 고정되는 원통형의 케이싱(9)을 고정하되, 상기 케이싱(9)의 일측으로는 수개의 경사형 안내공(11)이 형성되며;

   상기 경사형 안내공(11)상에는 작동편(13)의 끼움돌편(12)이 각각 끼움결합되고,

   상기 작동편(13)의 끼움돌편(12)은 핸들(14)에 일단이 연결되는 케이블(15)의 타단이 연결되며;

   상기 샤프트(5)의 일측으로는 스플라인(17)이 형성되어 원판형의 고정풀리(18)와 가동풀리(16)를 중앙에 형성한 보스(19,20) 부에 의하여 결합하며;

   상기 가동풀리(16)는 상기 작동편(13)과 베어링(22)에 의해 연접설치하되 작동편(13)과 샤프트하우징(6) 상간에 설치된 스프링(23)에 탄력설치되며;

   상기 후륜축부(3)에는 프레임(8)과 고정되는 리어스윙아암(25) 상에 고정볼트(26)를 너트(27)로 고정하고, 상기 고정볼트(26)의 좌우에서 베어링(28,29)으로 회전가능하게 허브(30)를 연결하며, 상기 허브(30)와 원웨이베어링(33a)으로 연결되며 스플라인(31)이 형성된 스핀들(33)을 고정볼트(26)상에 축설치하며;

   상기 스핀들(33)의 스플라인(31)에는 원판형의 고정풀리(36)와 가동풀리(37)를 중앙에 형성한 보스(34,35)부에 의하여 결합하며;

   상기 고정볼트(26) 일측에는 수개의 경사형 안내공(39)을 가진 케이싱(38)을 설치하여 상기 안내공(39)상에 끼움돌편(40)을 가진 작동편(41)을 끼움식으로 결합하고,

   상기 작동편(41)의 끼움돌편(40)은 핸들(14)에 일단이 연결되는 케이블(42)의 타단이 연결되며;

   상기 작동편(41)의 내부에는 스프링(43)을 개재시켜 베어링(44)으로 연접설치되는 가동풀리(37)를 탄력설치하고;

   상기 페달부(2)의 고정풀리(18)와 가동풀리(16), 그리고 후륜축부(3)의 고정풀리(36)와 가동풀리(37) 상간에는 무한궤도형의 벨트(21)를 권설한 것을 특징으로 하는 자전거용 무단변속기.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 페달부(2)와 후륜축부(3)상에 설치되는 작동편(13,41)은 핸들(14)에 일단이 고정된 케이블(15,42)과 연결되어 핸들(14)의 정역방향 조작에 따라 연동할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자전거용 무단변속기.