KR200146478Y1 - 자전거의 전진 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 레버의 조작이 없이도 페달의 역회전 구동시 자전거가 전진 구동되는 자전거의 전진 구동장치에 관한 것으로, 고정축(4)을 중심으로 회전가능하게 설치된 구동 스프로킷휘일(6)과, 상기 고정축(4)을 중심으로 회전가능하게 설치되고 외축에 후륜(2)이 고정되는 허브축(1)과, 상기 종동 스프로킷휘일(6)과 허브축(1) 사이에 설치된 제1 일방향클러치수단과, 상기 종동 스프로킷휘일(6)과 허브축(1) 사이에 설치된 복수개의 중계기어(8)와, 상기 고정축(4)에 설치되어 복수개의 중계기어(8)가 회전가능하게 고정지지되도록 하는 지지브라켓(9)과, 상기 지지브라켓(9)과 고정축(4) 사이에 설치된 제2 일방향클러치수단으로 구성된 것이다.

따라서 별도의 레버조작없이 페달의 역회전동작만으로 전진 구동되므로 운전이 매우 편리해지는 것이고, 이러한 기능을 구성하는 부품수가 극히 적고 구조도 매우 간단하므로 조립공수의 절감으로 생산성이 향상됨과 동시에 제조비용이 절감되는 것이며, 페달의 역회전시에도 정회전시와 동일한 전진주행속도가 유지되는 효과가 있다.

Description

자전거의 전진 구동장치

제1도는 본 고안에 따른 자전거의 전진 구동장치를 나타낸 단면구조도이다.

제2도는 제1도의 A-A선 부분 확대단면도이다.

제3도는 제1도의 B-B선 부분 확대단면도이다.

제4도는 본 고안에 따른 전진 구동장치에서 고정축을 중심으로 120°등간격으로 배치된 중계기어의 설치상태를 종동 스프로킷휘일측에서 바라본 측면도이다.

제5도는 본 고안에 따른 전진 구동장치를 나타낸 부품분해사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 허브축 1a : 수직돌출부

2 : 후륜 3 : 베어링

4 : 고정축 5,7 : 기어부

6 : 종동 스프로킷휘일 8 : 중계기어

9 : 지지브라켓 10,16 : 래칫휘일

11,17 : 래칫 12,18 : 스프링

13 : 고정핀 14 : 메탈베어링

15 : 고정원통

본 고안은 레버의 조작이 없이도 페달의 역회전 구동시 자전거가 전진구동되는 자전거의 전진 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페달의 역회전시 자전거를 전진구동시키는 구조가 극히 간단하게 이루어지도록 한 자전거의 전진 구동장치에 관한 것이다.

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

따라서 페달을 정방향(전진방향)으로 회전시키면, 회전력이 일방향클러치 수단에 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 게시된 자전거의 전진구동 주행장치는, 휠차가 설치되는 고정 브래킷이 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 절환레버부로 구성된 것이다.

따라서 자전거 운전자가 주행중 절환레버부의 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 때에 반드시 반전구동부가 구동주행부에 결합되도록 운전자가 절환레버부의 레버를 조작해야 하는 것이고, 다시 페달의 정회전으로 전진구동하고자 할 때에는 또 레버를 조작하여 반전구동부와 구동주행부의 결합을 해지해야 하는 것이므로 레버조작이 매우 번거로워 운전시 불편함이 따른다.

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

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

본 고안의 또 다른 목적은 페달의 역회전시에도 페달의 정회전시와 동일한 1 : 1의 회전비를 갖도록 하여 동일한 주행속도를 유지할 수 있는 자전거의 전진 구동장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적은 페달의 구동력을 체인을 통해 전달받아 회전하는 것으로 자전거의 후륜암에 고정되는 고정축을 회전중심으로 하여 체인에 의한 구동회전이 가능하게 설치된 종동 스프로킷휘일과; 상기 종동 스프로킷휘일과 소정의 간격을 두고 이격되게 형성되고, 상기 고정축을 회전중심으로 자유회전이 가능하게 설치되며, 후륜의 중심부에 고정되는 허브축과; 서로 이격된 상기 종동 스프로킷휘일과 허브축 사이에 설치되어 종동 스프로킷휘일의 정회전시 회전력이 허브축에 전달되도록 하고 종동 스프로킷휘일의 역회전시 공회전되도록 하는 제1방향클러치수단과; 상기 종동 스프로킷휘일과, 허브축의 일단부에 수직으로 돌출되어 형성된 수직돌출부 사이에 설치되어 상기 종동 스프로킷휘일 및 상기 수직돌출부의 측면에 소정의 간격을 두고 서로 대향하도록 각각 형성된 기어부와 외주면이 맞물림되어 종동 스프로킷휘일의 회전방향을 반대로 전환시켜 허브축에 전달하는 복수개의 상기 중계기어와; 상기 고정축과 소정의 간격을 두고 이격되고, 상기 고정축을 회전중심으로 하여 회전하도록 설치되며, 일측에 복수개의 중계기어가 회전지지되도록 고정되는 지지브라켓; 및 서로 이격된 상기 지지브라켓과 고정축 사이에 설치되어 종동 스프로킷휘일의 정회전시 지지브라켓이 동일방향으로 공회전하고 종동 스프로킷휘일의 역회전시 지지브라켓이 고정축에 고정되어 정지되도록 하는 제2 일방향클러치수단;을 포함하여 됨을 특징으로 하는 자전거의 전진 구동장치에 의해 달성될 수 있다.

이때 상기 제1 및 제2 일방향클러치수단은 종동 스프로킷휘일 및 지지브라켓에 형성된 래칫휘일과, 상기 허브축 및 고정축에 각각 출몰가능하게 설치되어 래칫휘일에 각각 맞물림되는 래칫으로 구성하는 것이 바람직하고, 제1 및 제2 일방향클러치수단으로서 일방향클러치베어링을 사용할 수도 있다.

또한 상기 중계기어는 120°등간격으로 3곳에 설치하고, 상기 종동 스프로킷휘일과 허브축의 회전비는 1:1이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다. 제1도는 본 고안에 따른 전진 구동장치가 자전거의 후륜에 적용된 상태를 나타낸 단면구조도로서, 허브축(1)에 고정된 후륜(2)이 양측의 베어링(3)으로 지지되어 고정축(4)을 중심으로 회전가능하게 설치되어 있고, 허브축(1)은 제1 일방향클러치수단에 의해 종동 스프로킷휘일(6)과 연결되어 있으며, 일측에 기어부(5)가 형성되어 있다.

상기 종동 스프로킷휘일(6)은 자전거 페달에 설치된 구동 스프로킷휘일과 체인(도시 안됨)으로 연결되어 페달의 구동력으로 회전되고, 상기 허브축(1)의 기어부(5)와 동일한 직경의 기어부(7)가 일측에 형성되어 있다.

상기 제1 일방향클러치수단은 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 허브축(1)과 구동 스프로킷휘일(6) 사이에 설치되는 것으로, 종동 스프로킷휘일(6)의 내경면에 형성된 래칫휘일(10)과, 허브축(1)에 출몰가능하게 설치되어 상기 래칫휘일(10)에 맞물림되는 래칫(11)으로 이루어지고, 상기 래칫(11)은 스프링(12)으로 탄력설치되어 항상 래칫휘일(10)에 맞물리는 방향으로 탄성력을 제공하게 되며, 종동 스프로킷휘일(6)이 정회전할 때 래칫(11)이 래칫화일(10)에 맞물림되어 허브축(1)으로 동력이 전달되고, 종동 스프로킷휘일(6)이 역회전할 때 래칫(11)이 래칫휘일(10)로부터 맞물림 해제되어 동력이 전달되지 않고 공회전하도록 되어 있다.

또한 상기 허브축(1)의 일단부에 수직으로 돌출된 수직돌출부(1a)의 기어부(5)와 종동 스프로킷휘일(6)의 기어부(7) 사이에는 종동 스프로킷휘일(6)의 역회전시 회전방향을 반대로 전환시켜 허브축(1)에 전달하기 위한 중계기어(8)가 설치되어 있다.

상기 중계기어(8)는 지지브라켓(9)에 구비된 고정핀(13)을 중심으로 회전가능하게 설치되고, 제4도에 도시된 바와 같이 120°등간격으로 3곳에 설치하여 안정적으로 동력이 전달되도록 되어 있으며, 중계기어(8)와 고정핀(13) 사이에는 메탈베어링(14)이 설치되어 중계기어(8)의 회전을 원할하게 한다. 또한 상기 허브축(1)과 종동 스프로킷휘일(6)의 기어부(5)(7) 직경을 동일하게 형성하여 회전비가 1:1이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 지지브라켓(9)은 고정축(4)에 고정설치된 고정원통(15)과 제2 일방향클러치수단으로 연결되는 것으로, 제1도 및 제3도에 도시된 바와 같이 제2 일방향클러치수단은 제1 일방향클러치수단과 마찬가지로 지지브라켓(9)의 내경면에 형성된 래칫휘일(16)과, 고정원통(15)에 출몰가능하게 설치되어 상기 래칫휘일(16)에 맞물림되는 래칫(17)으로 이루어지고, 상기 래칫(17)은 스프링(18)으로 탄력설치되어 항상 래칫휘일(16)에 맞물리는 방향으로 탄성력을 제공하게 된다.

이러한 제2 일방향클러치수단은 제1 일방향클러치수단과는 반대로 지지브라켓(9)이 역회전방향으로 회전력이 작용할 때 래칫(17)이 래칫휘일(16)에 맞물림되어 지지브라켓(9)이 고정원통(15)에 고정되어 회전되지 않도록 되고, 지지브라켓(9)이 정회전할 때 래칫(17)이 래칫휘일(16)로부터 맞물림 해제되어 동력이 전달되지 않고 공회전하도록 되어 있다.

본 실시예에서는 상기 제1 및 제2 일방향클러치수단을 래칫 및 래칫휘일로 구성였지만, 이에 한정하는 것은 아니고 일방향클러치베어링을 적용시킬 수도 있다.

이러한 구성의 본 고안은 자전거 주행시 페달을 정회전시킬 때는 물론 역회전시킬 때에도 전진주행하게 된다. 즉 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 페달의 정회전시에는 종동 스프로킷휘일(6)이 제2도에 실선으로 도시된 화살표방향(정방향)으로 회전하게 되므로 제1 일방향클러치수단의 래칫(11) 및 래칫휘일(10)에 의해 종동 스프로킷휘일(6)의 회전력이 허브축(1)으로 전달되는 것이고, 이로써 허브축(1)이 정회전하여 자전거는 전진주행하게 되는 것이다.

이때는 종동 스프로킷휘일(6)의 기어부(7)와 허브축(1)의 기어부(5)가 동일한 정방향으로 회전하는 것이고, 제1 일방향클러치수단과 반대로 설치된 제2 일방향클러치수단의 래칫(17) 및 래칫휘일(16)에 의해 지지브라켓(9)이 정방향으로 공회전가능한 것이므로 허브축(1) 및 종동 스프로킷휘일(6)의 기어부(5)(7)에 맞물림된 중계기어(8)도 동일한 정방향으로 회전하게 된다.

또한 페달의 역회전시에는 종동 스프로킷휘일(6)이 제2도의 점선으로 도시된 화살표방향(역방향)으로 역회전하게 되므로 제1 일방향클러치수단의 래칫(11) 및 래칫휘일(10)은 공회전하게 되어 허브축(1)으로 역회전력이 전달되지 않고, 제2 일방향클러치수단의 래칫(17) 및 래칫휘일(16)에 의해 지지브라켓(9)은 고정축(4)에 고정원통(15) 고정되므로 중계기어(8)도 제위치에 고정된다.

따라서 종동 스프로킷휘일(6)의 역회전력은 기어부(7)를 통해 위치고정된 중계기어(8)를 회전시키게 되고, 중계기어(8)는 회전방향을 역회전에서 정회전으로 전환하여 기어부(5)를 통해 허브축(1)으로 전달하게 된다.

여기서, 상기 중계기어(8)는 1개 이상 다수개가 설치되는 것이 가능하나, 경제성을 고려하고, 원주면이 상기 기어부(7)(5)에 각각 서로 접촉되어 균형있게 치합되어야 하는 것을 고려하여 상기 중계기어(8)의 동력전달지점에 서로 균등한 힘이 가해지도록 상기 고정축(4)을 중심으로 하여 120°등간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 방식은 자동차의 차동기어 원리를 이용한 것으로, 페달의 역회전시에도 중계기어(8)에 의해 회전방향이 전환되어 허브축(1)은 정회전되는 것이므로 자전거는 계속해서 전진주행할 수 있는 것이고, 이때 종동 스프로킷휘일(6)의 기어부(7) 직경과 허브축(1)의 기어부(5) 직경이 동일하여 회전비가 1:1인 것이므로 페달의 역회전시에도 페달의 정회전시와 동일한 주행속도를 유지할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 고안에 따른 자전거의 전진 구동장치에 의하면, 페달의 역회전에 의한 구동시 별도의 레버조작없이 페달의 역회전동작만으로 전진 구동되므로 레버조작에 따른 번거로움이 해소되어 운전이 매우 편리해지는 것이고, 이러한 기능을 구성하는 부품수가 극히 적고 구조도 매우 간단하므로 조립공수 절감으로 생산성이 향상됨과 동시에 제조비용이 절감되는 것이며, 페달의 역회전시에도 정회전시에도 정회전시와 동일한 전진주행 속도가 유지되는 효과가 있다.

이상에서 본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안 등록청구의 범위에 속함은 당연하다.

Claims (3)

1. 페달의 구동력을 체인을 통해 전달받아 회전하는 것으로 자전거의 후륜암에 고정되는 고정축(4)을 회전중심으로 하여 체인에 의한 종동회전이 가능하게 설치된 종동 스프로킷휘일(6); 상기 종동 스프로킷휘일(6)과 소정의 간격을 두고 이격되게 형성되고, 상기 고정축(4)을 회전중심으로 자유회전이 가능하게 설치되며, 후륜(2)의 중심부에 고정되는 허브축(1); 서로 이격된 상기 종동 스프로킷휘일(6)과 허브축(1) 사이에 설치되어 종동 스프로킷휘일(6)의 정회전시 회전력이 허브축(1)에 전달되도록 하고 종동 스프로킷휘일(6)의 역회전시 공회전되도록 하는 제1 일방향클러치수단; 상기 종동 스프로킷휘일(6)과, 허브축(1)의 일단부에 수직으로 돌출되어 형성된 수직돌출부(1a) 사이에 설치되어 상기 종동 스프로킷휘일(6) 및 상기 수직돌출부(1a)의 측면에 소정의 간격을 두고 서로 대향하도록 각각 형성된 기어부(7)(5)와 외주면이 맞물림되어 종동 스프로킷휘일(6)의 회전방향을 반대로 전환시켜 허브축(1)에 전달하는 복수개의 상기 중계기어(8)와; 상기 고정축(4)과 소정의 간격을 두고 이격되고, 상기 고정축(4)을 회전중심으로 하여 회전하도록 설치되며, 일측에 복수개의 중계기어(8)가 회전지지되도록 고정되는 지지브라켓(9); 및 서로 이격된 상기 지지브라켓(9)과 고정축(4) 사이에 설치되어 종동 스프로킷휘일(6)의 정회전시 지지브라켓(9)이 동일방향으로 공회전하고 종동 스프로킷휘일(6)의 역회전시 지지브라켓(9)이 고정축(4)에 고정되어 정지되도록 하는 제2 일방향클러치수단; 을 포함하여 됨을 특징으로 하는 자전거의 전진 구동장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 일방향클러치수단은, 종동 스프로킷휘일(6) 및 지지브라켓(9)에 형성된 래칫휘일(10)(16)과, 상기 허브축(1) 및 고정축(4)에 각각 출몰가능하게 탄력설치되어 래칫휘일(10)(16)에 각각 맞물림되는 래칫(11)(17)으로 구성됨을 특징으로 하는 자전거의 전진 구동장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 종동 스프로킷휘일(6)의 기어부(7)와 허브축(1)의 기어부(5) 회전비가 1:1인 것을 특징으로 하는 자전거의 전진 구동장치.