KR200141834Y1 - 자전거 전진 구동장치 - Google Patents

Abstract

페달의 역회전 구동시에도 자전거가 전진구동되는 자전거 전진 구동장치에 관한 것이다.

본 고안은 페달의 구동력을 전달받아 고정축을 중심으로 회전가능하게 설치된 종동 스프로킷휠과, 외측에 후륜이 고정되는 허브축과, 상기 허브축에 회전력을 전달하는 내측 스프로킷휠과, 상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠에 형성된 기어부와의 맞물림을 통해 상기 종동 스프로킷휠의 정회전(전진방향)시 상기 내측 스프로킷의 정회전을 유도하는 1차 및 2차 중계기어와, 상기 종동 스프로킷휠의 역회전(후진방향)시 상기 내측 스프로킷의 정회전을 유도하는 2차 및 3차 후진중계기어와, 상기 1차 중계기어의 기어축이 후진이동할 수 있는 기어축이동홀이 형성되고 상기 고정축에 고정되어 상기 종동 및 내측 스프로킷휠, 상기 1차 및 2차 중계기어, 상기 2차 및 3차 후진중계기어를 지지하는 고정브라켓으로 이루어짐을 특징으로 한다.

따라서 별도의 레버조작없이 페달의 정회전 및 역회전 동작만으로 전진구동이 가능하게 함으로써 운전을 편리하게 하는 효과를 갖는다.

Description

자전거 전진 구동장치

본 고안은 자전거 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페달의 역회전 구동시에도 자전거가 전진구동되는 자전거 전진 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거의 구동장치는 페달과 후륜축에 설치된 구동 및 종동 스프로킷휠과 이를 연결하는 체인으로 이루어져 있고, 후륜의 종동 스프로킷휠에는 일방향으로만 회전되도록 하는 일방향클러치수단이 설치되어 있다.

따라서 페달을 정방향(전진방향)으로 회전시키면, 회전력이 일방향클러치수단에 의해 후륜으로 전달되어 자전거가 전진구동되는 것이고, 페달의 회전을 멈추거나 역회전시킬 때에는 일방향클러치수단에 의해 회전력이 후륜으로 전달되지 않고 공회전되는 것이므로 자전거는 관성에 의해 계속 전진구동하게 된다.

이러한 종래 자전거의 전진구동장치는 페달의 정회전 구동에 의해서만 전진구동하는 것이므로 페달의 구름동작이 단조롭고, 페달을 한 방향으로만 계속 회전시키는 것이므로 장시간 주행시 다리에 피로가 쉽게 누적되었으며, 이로써 주행중 다리의 피로를 풀기 위해 때때로 페달의 구름동작을 정지하거나 역방향으로 회전시켰던 것으로, 페달의 역회전시에는 공회전하여 동력이 후륜에 전달되지 않기 때문에 동력손실의 문제가 있었다.

따라서 상기와 같은 단점을 보완하기 위하여 페달의 역회전시에도 자전거를 전진구동시킬 수 있는 장치가 개발되었다. 즉 국내특허공보 제95-13589호에 개시된 자전거의 전진구동 주행장치는, 휠차가 설치되는 고정브래킷이 체결되는 몸체틀과, 상기 몸체틀의 중심부에 회동가능하게 체결되는 페달축의 구동력을 구동스프로킷에 전달하는 구동주행부와, 상기 구동주행부에 착탈가능하게 체결되어 페달축의 역회전 및 공회전을 정회전으로 반전시켜 구동스프로킷에 전달되도록 하는 반전구동부와, 상기 반전구동부가 탑승자의 의도에 따라 구동주행부에 착탈되도록 하는 전환레버부로 구성된 것이다.

따라서 자전거 운전자가 주행중 전환레버부의 레버를 조작하게 되면, 반전구동부가 구동주행부에 결합되어 페달의 역회전시 회전방향이 반전구동부에 의해 전환되어 구동주행부가 정회전되는 것이므로 페달의 역회전으로도 전진구동이 가능하도록 된 것이다.

그러나 상기와 같은 전진구동 주행장치는 자전거 주행중 페달의 역회전으로 전진구동하고자 할 때 반드시 반전구동부가 구동주행부에 결합되도록 운전자가 전환레버부의 레버를 조작해야 하는 것이고, 다시 페달의 정회전으로 전진구동하고자 할 때나 또는 자전거의 위치를 이동시킬 때에 또 레버를 조작하여 반전구동부와 구동주행부의 결합을 해지해야 하는 것이므로 레버조작이 매우 번거로워 운전시 불편함이 따른다.

또한 상기 반전구동부를 통해 구동주행부로 회전력이 전달되는 과정에서 회전비가 감속되는 구조로 되어 있기 때문에 페달의 정회전시와 동일한 주행속도를 유지할 수 없으며, 상기 반전구동부 및 전환레버부는 구조가 매우 복잡하고 많은 수의 부품으로 이루어지기 때문에 조립공수의 증가로 생산성이 저하되고 제조비용이 상승하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 별도의 레버조작없이 페달의 정회전 또는 역회전 동작만으로 전진구동이 가능하게 함으로써 운전이 편리한 자전거 전진 구동장치를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 페달의 정회전 또는 역회전 동작에 의해 전진구동하는 기능이 극히 적은 수의 부품과 간단한 구조로 이루어지도록 함으로써 조립공수의 감소로 생산성을 향상시킴과 동시에 제조비용을 절감할 수 있는 자전거 전진 구동장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 후륜의 역회전이 자유로와 자전거의 위치이동이 용이한 자전거 전진 구동장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 전진 구동장치를 하나의 조립체로 구성하여 후륜의 허브축 또는 페달축에 착탈가능하게 함으로써 고장수리 및 교체가 용이하게 하고, 생산시에 부품관리 및 조립성을 향상시킬 수 있는 자전거 전진 구동장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 후륜암의 벌어짐을 방지하여 내구성을 향상시킨 자전거 전진 구동장치를 제공함에 있다.

도1은 본 고안에 따른 자전거 전진 구동장치를 허브축에 장착한 실시예를 나타낸 부분단면도이다.

도2는 도1의 자전거 전진 구동장치를 Ⅱ-Ⅱ선으로 회전절개하여 펼친 단면도이다.

도3은 도2의 후륜암 고정축을 나타낸 측면도이다.

도4는 본 고안에 따른 자전거 전진 구동장치를 페달축에 장착한 실시예를 나타낸 부분단면도이다.

도5는 도4의 자전거 전진 구동장치를 Ⅴ-Ⅴ선으로 회전절개하여 펼친 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 후륜암 2: 페달

10: 후륜 11: 허브축

12, 22: 내측 스프로킷휠 13, 23: 고정브라켓

14: 종동 스프로킷휠 15, 25: 1차 중계기어

15c, 25c: 1차 중계기어축 15h, 25h: 기어축이동홀

16, 26: 2차 중계기어 16c, 26c: 2차 중계기어축

17: 고정축 18: 돌출단턱

19, 29: 베어링 20: 프레임

21: 페달축 24: 구동 스프로킷휠

35, 45: 2차 후진중계기어 36, 46: 3차 후진중계기어

상기의 목적은 페달의 구동력을 전달받아 고정축을 중심으로 회전가능하게 설치된 종동 스프로킷휠과, 상기 고정축을 중심으로 회전가능하게 설치되고 외측에 후륜이 고정되는 허브축과, 상기 허브축에 착탈이 용이하도록 나사체결되어 상기 허브축에 회전력을 전달하는 내측 스프로킷휠과, 상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠 사이에 설치되어 상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠에 형성된 기어부와의 맞물림을 통해 상기 종동 스프로킷휠의 정회전(전진방향)시 상기 내측 스프로킷의 정회전을 유도하는 1차 및 2차 중계기어와, 상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠 사이에 설치되어 상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠에 형성된 기어부와의 맞물림을 통해 상기 종동 스프로킷휠의 역회전(후진방향)시 상기 내측 스프로킷의 정회전을 유도하는 2차 및 3차 후진중계기어와, 상기 종동 스프로킷휠의 역회전(후진방향)시 상기 1차 중계기어와 상기 2차 후진중계기어의 기어부가 맞물리어 상기 내측 스프로킷휠의 정회전이 유도되도록 상기 1차 중계기어의 기어축이 후진이동할 수 있는 기어축이동홀이 형성되고 상기 고정축에 고정되어 상기 종동 스프로킷휠, 상기 내측 스프로킷휠, 상기 1차 중계기어, 상기 2차 중계기어, 상기 2차 후진중계기어, 상기 3차 후진중계기어를 지지하는 고정브라켓으로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거 전진 구동장치에 의해 달성될 수 있다.

또한 상기의 목적은 상술된 허브축에 장착한 자전거 전진 구동장치와 같이 본 고안의 원리에 따른 페달축에 장착한 자전거 전진 구동장치에 의해서도 달성될 수 있다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명 한다.

도1은 본 고안에 따른 자전거 전진 구동장치를 허브축에 장착한 실시예를 나타낸 부분단면도이며, 도2는 도1의 자전거 전진 구동장치를 Ⅱ-Ⅱ선으로 회전절개하여 펼친 단면도이고, 도3은 도2의 후륜암 고정축을 나타낸 측면도이다.

도1을 참조하여 설명하면, 허브축에 장착한 자전거 전진 구동장치는 고정축(17)을 중심으로 회전하는 종동 스프로킷휠(14)과, 후륜(10)이 고정되는 허브축(11)과, 상기 허브축(11)에 나사체결되어 회전력을 전달하는 내측 스프로킷휠(12)과, 상기 종동 스프로킷휠(14)의 정회전(전진방향)시 상기 내측 스프로킷휠(12)의 정회전을 유도하는 1차 및 2차 중계기어(15)(16)와, 상기 종동 스프로킷휠(14)의 역회전(전진방향)시 상기 내측 스프로킷휠(12)의 정회전을 유도하는 2차 및 3차 후진중계기어(35)(36)와, 상기 종동 스프로킷휠(14)의 역회전(후진방향)시 상기 1차 중계기어(15)의 1차 중계기어축(15c)이 후진이동할 수 있는 도2의 기어축이동홀(15h)이 형성되고 상기 고정축(17)에 고정되어 상기 종동 스프로킷휠(14), 상기 내측 스프로킷휠(12), 상기 1차 중계기어(15), 상기 2차 중계기어(16), 상기 2차 후진중계기어(35), 상기 3차 후진중계기어(36)를 지지하는 편심형 고정브라켓(13)을 구비한다.

도면에 도시하지는 않았지만 상기 종동 스프로킷휠(14)에는 페달의 동력을 전달하는 체인이 연결되어 후륜(10)에 구동력을 전달하고 종동 스프로킷휠(14)과 고정브라켓(13)과 내측 스프로킷휠(12)의 접촉부에는 베어링(19)을 설치하여 마찰 및 동력손실을 최소화한다.

또한, 종동 스프로킷휠(14)에는 자전거의 다단구동이 가능하도록 직경이 다른 여러개의 종동 스프로킷휠(14)을 연결 설치된다.

상기 허브축(11)과 상기 내측 스프로킷휠(12)은 착탈이 용이하도록 전진방향으로 고정되는 나사끼워맞춤식의 나사체결을 하는 것이 바람직하고 도3에서와 같이 후륜암(1)의 벌어짐을 방지하는 반달형의 돌출단턱(18)을 고정축(17)의 일측 또는 양측에 형성하여 후륜암(1)을 끼워 볼트체결하는 것이 바람직하다.

이러한 허브축(11)에 설치한 자전거 전진 구동장치의 동작을 설명하면, 먼저 도2에 도시된 바와 같이 사용자가 페달을 정회전구동하여 체인의 구동력을 전달받은 종동 스프로킷휠(14)이 a 방향으로 정회전하면 종동 스프로킷휠(14)에 기어부로 맞물림된 1차 중계기어(15)의 1차 중계기어축(15c)은 종동 스프로킷휠(14)과 일정간격으로 형성된 고정브라켓(13)의 기어축이동홀(15h)을 따라 전진하고 2차 중계기어(16)에 도달하여 기어부가 맞물림되면 2차 중계기어(16)는 1차 중계기어(15)의 정회전을 역회전으로 변환하여 2차 중계기어축(16c)고정으로 항상 맞물림되어 있는 내측 스프로킷휠(12)에 다시 정회전으로 전달한다. 따라서 종동 스프로킷휠(14)의 a 방향 정회전시 내측 스프로킷휠(12) 및 허브축(11)의 정회전이 유도된다.

한편 사용자가 페달을 역회전구동하여 체인의 구동력을 전달받은 종동 스프로킷휠(14)이 b 방향으로 역회전하면 종동 스프로킷휠(14)에 기어부로 맞물림된 1차 중계기어(15)의 1차 중계기어축(15c)은 종동 스프로킷휠(14)과 일정간격으로 형성된 고정브라켓(13)의 기어축이동홀(15h)을 따라 후진하고 2차 후진중계기어(35)에 도달하여 기어부가 맞물림되면 1차 중계기어(15)는 1차 중계기어(15)의 역회전을 2차 후진중계기어(35)의 정회전으로 전달하고 2차 후진중계기어(35)는 기어물림된 3차 후진중계기어(36)의 역회전을 유도하여 3차 후진중계기어의 역회전은 다시 내측 스프로킷휠(12)의 정회전을 유도한다. 따라서 종동 스프로킷휠(14)의 b 방향 역전시에도 내측 스프로킷휠(12) 및 허브축(11)의 정회전이 유도된다.

또한 사용자가 자전거를 후진이동시키는 경우 후륜(10)에 연결된 허브축(11) 및 내측 스프로킷휠(12)의 c 방향 역회전이 편심형 고정브라켓(13)에 형성된 기어축이동홀(15h)의 1차 중계기어축(15c)에 영향을 주지 않으므로 아무런 기어부의 맞물림이 없기 때문에 허브축(11) 및 후륜(10)의 자유회전이 가능하다.

상술한 바와 같이 허브축에 설치한 본 고안의 원리를 이용하여 허브축에 설치하지 않고 페달축에 설치한 자전거 전진 구동장치는 도4 및 도5에서와 같이 페달축(21)을 중심으로 회전하는 구동 스프로킷휠(24)과, 상기 페달축(21)에 연결되어 회전력을 전달받는 내측 스프로킷휠(22)과, 상기 내측 스프로킷휠(22)의 정회전(전진방향)시 상기 구동 스프로킷휠(24)의 정회전을 유도하는 1차 및 2차 중계기어(25)(26)와, 상기 내측 스프로킷휠(22)의 역회전(후진방향)시 상기 구동 스프로킷휠(24)의 정회전을 유도하는 2차 및 3차 후진중계기어(45)(46)와, 상기 내측 스프로킷휠(22)의 역회전(후진방향)시 상기 1차 중계기어(25)의 1차 중계기어축(25c)이 후진이동할 수 있는 기어축이동홀(25h)이 형성되고 프레임(20)에 고정되어 상기 구동 스프로킷휠(24), 상기 내측 스프로킷휠(22), 상기 1차 중계기어(25), 상기 2차 중계기어(26), 상기 2차 후진중계기어(45), 상기 3차 후진중계기어(46)를 지지하는 고정브라켓(23)을 구비한다.

도면에 도시하지는 않았지만 상기 구동 스프로킷휠(24)에는 페달(2)의 동력을 전달하는 체인이 연결되어 종동 스프로킷휠에 구동력을 전달하고 구동 스프로킷휠(24)과 고정브라켓(23)과 내측 스프로킷휠(22)의 접촉부에는 베어링(29)을 설치하여 마찰 및 동력손실을 최소화한다.

또한, 구동 스프로킷휠(24)에는 자전거의 다단구동이 가능하도록 직경이 다른 여러개의 구동 스프로킷휠(24)이 연결 설치된다.

이러한 페달축(21)에 설치한 자전거 전진 구동장치의 동작을 설명하면, 먼저 도5에 도시된 바와 같이 사용자가 페달(2)을 정회전구동하여 페달축(21)의 구동력을 전달받은 내측 스프로킷휠(22)이 d 방향으로 정회전하면 내측 스프로킷휠(22)에 기어부로 맞물림된 1차 중계기어(25)의 1차 중계기어축(25c)은 내측 스프로킷휠(22)과 일정간격으로 형성된 고정브라켓(23)의 기어축이동홀(25h)을 따라 전진하고 2차 중계기어(26)에 도달하여 기어부가 맞물림되면 2차 중계기어(26)는 1차 중계기어(25)의 정회전을 역회전으로 변환하여 2차 중계기어축(26c)고정으로 항상 맞물림되어 있는 구동 스프로킷휠(24)에 다시 정회전으로 전달한다. 따라서 내측 스프로킷휠(22)의 d 방향 정회전시 구동 스프로킷휠(24)의 정회전이 유도된다.

한편 사용자가 페달(2)을 역회전구동하여 페달축(21) 및 내측 스프로킷휠(22)이 e 방향으로 역회전하면 내측 스프로킷휠(22)에 기어부로 맞물림된 1차 중계기어(25)의 1차 중계기어축(25c)은 내측 스프로킷휠(22)과 일정간격으로 형성된 고정브라켓(23)의 기어축이동홀(25h)을 따라 후진하고 2차 후진중계기어(45)에 도달하여 기어부가 맞물림되면 1차 중계기어(25)는 1차 중계기어(25)의 역회전을 2차 후진중계기어(45)의 정회전으로 전달하고 2차 후진중계기어(45)는 기어물림된 3차 후진중계기어(46)의 역회전을 유도하여 3차 후진중계기어의 역회전은 다시 구동 스프로킷휠(12)의 정회전을 유도한다. 따라서 페달축(21) 및 내측 스프로킷휠(22)의 e 방향 역전시에도 구동 스프로킷휠(24)의 정회전이 유도된다.

또한 사용자가 자전거를 후진이동시키는 경우 체인으로 연결된 구동 스프로킷휠(24)의 f 방향 역회전이 편심형 고정브라켓(23)에 형성된 기어축이동홀(25h)의 1차 중계기어축(25c)에 영향을 주지 않으므로 아무런 기어부의 맞물림이 없기 때문에 허브축 및 후륜의 자유회전이 가능하다.

이상에서와 같이 본 고안에 따른 자전거 전진 구동장치에 의하면, 별도의 레버조작없이 페달의 정회전 또는 역회전 동작만으로 전진구동이 가능하게 함으로써 운전이 편리하고 극히 적은 수의 부품과 간단한 구조로 이루어지도록 함으로써 조립공수의 감소로 생산성을 향상시킴과 동시에 제조비용을 절감할 수 있으며 후륜의 역회전이 자유로와 자전거의 위치이동이 용이하고 부품관리, 조립성, 고장수리 및 교체가 용이하며 후륜암의 벌어짐을 방지하는 효과를 갖는 것이다.

이상에서 본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (7)

1. 페달의 구동력을 전달받아 고정축을 중심으로 회전가능하게 설치된 종동 스프로킷휠;

   상기 고정축을 중심으로 회전가능하게 설치되고 외측에 후륜이 고정되는 허브축;

   상기 허브축에 착탈이 용이하도록 나사체결되어 상기 허브축에 회전력을 전달하는 내측 스프로킷휠;

   상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠 사이에 설치되어 상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠에 형성된 기어부와의 맞물림을 통해 상기 종동 스프로킷휠의 정회전(전진방향)시 상기 내측 스프로킷의 정회전을 유도하는 1차 및 2차 중계기어;

   상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠 사이에 설치되어 상기 종동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠에 형성된 기어부와의 맞물림을 통해 상기 종동 스프로킷휠의 역회전(후진방향)시 상기 내측 스프로킷의 정회전을 유도하는 2차 및 3차 후진중계기어; 및

   상기 종동 스프로킷휠의 역회전(후진방향)시 상기 1차 중계기어와 상기 2차 후진중계기어의 기어부가 맞물리어 상기 내측 스프로킷휠의 정회전이 유도되도록 상기 1차 중계기어의 기어축이 후진이동할 수 있는 기어축이동홀이 형성되고 상기 고정축에 고정되어 상기 종동 스프로킷휠, 상기 내측 스프로킷휠, 상기 1차 중계기어, 상기 2차 중계기어, 상기 2차 후진중계기어, 상기 3차 후진중계기어를 지지하는 고정브라켓;

   을 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 자전거 전진 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   자전거의 다단구동이 가능하도록 직경이 다른 복수개의 상기 종동 스프로킷휠을 연결하여 설치됨을 특징으로 하는 상기 자전거 전진 구동장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 1차 중계기어, 상기 2차 중계기어, 상기 2차 후진중계기어 및 상기 3차 후진중계기어는 180°등간격으로 2곳에 설치됨을 특징으로 하는 상기 자전거 전진 구동장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정축에 후륜암을 끼워 벌어지지지 않도록 고정하는 돌출단턱을 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 자전거 전진 구동장치.
5. 페달의 구동력을 전달받아 페달축을 중심으로 회전가능하게 설치된 구동 스프로킷휠;

   상기 페달축에 연결되어 상기 구동 스프로킷휠에 회전력을 전달하는 내측 스프로킷휠;

   상기 구동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠 사이에 설치되어 상기 구동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠에 형성된 기어부와의 맞물림을 통해 상기 내측 스프로킷휠의 정회전(전진방향)시 상기 구동 스프로킷휠의 정회전을 유도하는 1차 및 2차 중계기어;

   상기 구동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠 사이에 설치되어 상기 구동 스프로킷휠과 상기 내측 스프로킷휠에 형성된 기어부와의 맞물림을 통해 상기 내측 스프로킷휠의 역회전(후진방향)시 상기 구동 스프로킷휠의 정회전을 유도하는 2차 및 3차 후진중계기어; 및

   상기 내측 스프로킷휠의 역회전(후진방향)시 상기 1차 중계기어와 상기 2차 후진중계기어의 기어부가 맞물리어 상기 구동 스프로킷휠의 정회전이 유도되도록 상기 1차 중계기어의 기어축이 후진이동할 수 있는 기어축이동홀이 형성되고 프레임에 고정되어 상기 구동 스프로킷휠, 상기 내측 스프로킷휠, 상기 1차 중계기어, 상기 2차 중계기어, 상기 2차 후진중계기어, 상기 3차 후진중계기어를 지지하는 고정브라켓;

   을 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 자전거 전진 구동장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   자전거의 다단구동이 가능하도록 직경이 다른 복수개의 상기 구동 스프로킷휠을 연결하여 설치됨을 특징으로 하는 상기 자전거 전진 구동장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 1차 중계기어, 상기 2차 중계기어, 상기 2차 후진중계기어 및 상기 3차 후진중계기어는 180°등간격으로 2곳에 설치됨을 특징으로 하는 상기 자전거 전진 구동장치.