KR200185862Y1 - 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치 - Google Patents

변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치 Download PDF

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Abstract

본 고안는 변속장치에 관한 것으로, 빗살형태의 살부(112)가 구비되고, 자전거의 원동축에 설치되는 고정측 원추차(110)와; 자전거의 원동축에 상기 고정측 원추차(110)와 소정 이격되어 설치되고, 상기 고정측 원추차(110)의 빗살무늬 살부(112)와 부채꼴 형상으로 엇갈리게 결합되어 벨트(250)가 수용되는 쇄기각(240)이 형성되는 빗살 형태의 살부(122)가 구비된 가변측 원추차(120)와; 상기 고정측 원추차(110)와 상기 가변측 원추차(120) 사이에 설치되어 탄성력을 제공하는 탄성스프링(150)과; 상기 탄성스프링(150)의 일측이 밀착되고, 조절용 볼트(201)에 의해 상기 고정측 원추차(110)에 설치되며 조절용 볼트(201)의 풀림/조임에 의해 탄성스프링(150)의 탄성력을 제어시키는 탄성조절부재(200)와; 상기 가변측 원추차(120)를 전진/후퇴 고정시켜 가변측 원추차(120)의 유동범위를 한정시킴에 의해 자전거의 변속범위를 제어시키는 변속부재(220); 그리고, 상기 쇄기각(240)에 결합되어 회전하는 벨트(250)의 텐션을 유지시키는 소정의 장력을 제공하는 다수개의 아이들러(210);를 포함하여 구성되는 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치를 기술적 요지로 한다. 이에따라 사용자의 힘의 정도에 따라 변속정도를 제어 할 수 있고, 노면상태 및 사용자의 사용상태에 따라 소정의 변속폭을 제어시키고, 부하정도에 따라 자전거의 변속이 자동으로 제어되는 이점이 있다.

Description

변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치{velocity transmission device of bicycle using transmission pulley}
본 고안은 변속풀리의 직경이 임의로 조절되는 자전거 변속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 페달의 회전에 의한 부하에 따라 원동축에 고정측 원추차와 가변측 원추차로 구성된 변속풀리의 외경이 자동으로 변화되어 부하가 해소되고, 변속풀리의 외경변화에 의해 피동측의 회전속도가 변화되는 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치에 관한 것이다.
일반적인 변속장치가 설치된 자전거는 사용자로부터 동력을 전달받는 페달 및 크랭크와 상기 페달 및 크랭크에 의해 발생된 동력을 체인에 전달하는 원동측 체인기어와, 이를 피동축 체인기어에 전달시키는 체인 그리고 체인의 힘을 받아 구동륜에 회전력을 전달시키는 피동측 체인기어로 구성된다. 여기서 상기 원동축 체인기어 및 피동축 체인기어에는 직경과, 그 직경에 따라 잇수를 달리하는 다단의 체인기어가 각각 설치된다. 상기 다단의 체인기어 중 원하는 단수의 체인기어에 체인을 치합시킴에 의해 변속이 이루어진다.
그러나 상기의 변속장치는 후술하는 문제점을 내포한다.
첫째, 변속이 이루어지는 도중에 체인과 체인기어와의 불안정한 치합에 의해 지속적인 동력전달이 어렵고 장치가 쉽게 파손된다는 문제점이 있다.
둘째, 자전거의 주행중에 노면상태에 따라 적절한 변속을 하여야 하는 바, 변속이 용이하게 이루어지지 못한 경우 동력의 손실 또는 과도한 부하 증가에 의하여 일시적인 주행불능 상태가 발생되고 그로 인하여 동력의 발생원인 사용자에게 과도한 부하가 가해진다.
셋째, 고속기어에 체인이 치합된 상태에서 출발되는 경우, 소정이상의 부하에 의해 소정의 회전이 이루어진 후에 저속으로의 변환이 가능하므로 출발시 힘이 든다는 문제점이 있다.
넷째, 변속을 하기 위해서는 구비된 다단의 체인기어 중 하나를 선택하여야 하는 바, 미세한 기어변속이 불가능하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 원동축에 빗살형태의 홈부가 형성된 고정측 원추차와 가변측 원추차를 설치하여, 상기 고정측 원추차와 가변측 원추차가 엇갈리게 결합됨에 의해 형성된 쇄기각에 벨트가 설치되어, 외부에서 전달되는 부하 정도에 따라 쇄기각이 오므라 들거나 벌어짐에 의해 자동으로 변속되는 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1 - 본 고안에 따른 변속풀리를 구성하는 원추차의 모습을 보인도.
도2 - 본 고안에 따른 고정측 원추차와 가변측 원추차의 결합형태를 보인도.
도3 - 변속풀리의 결합형상을 보인 분해도.
도4 - 변속풀리에 큰 부하가 작용될때의 변속풀리의 상태를 보인도.
도5 - 변속풀리에 적은 부하가 작용될때의 변속풀리의 상태를 보인도.
도6 - 고정측 원추차에 탄성조절부재가 설치된 형상을 보인도.
도7 - 탄성조절부재가 설치되는 형상을 보인 분해사시도.
도8 - 변속풀리에 큰 부하가 작용될때의 아이들러의 동작을 보인도.
도9 - 변속풀리에 적은 부하가 작용될때의 아이들러의 동작을 보인도.
도10 - 변속부재의 설치모습을 보인도.
도11 - 위치결정부의 형상을 보인도.
도12 - 누름쇠의 형상을 보인도.
도13 - 토크변화와 토크변화에 따른 교차점의 원주율 변화 및 원주율의 변화비율을 나타낸 도.
〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 변속풀리 110 : 고정측 원추차
111 : 홈부 112 : 살부
113 : 보스 114 : 고정핀
115 : 관통공 120 : 가변측 원추차
121 : 홈부 122 : 살부
123 : 보스 124 : 트러스트 베어링부
150 : 탄성스프링 200 : 탄성조절부재
201 : 조절용볼트 201a : 분할핀 결합공
201b : 돌출부 202 : 조절편
202a : 볼트결합용 통공 203 : 조절편 고정부
203a : 장석 203b : 리벳
204 : 조절너트 205 : 잠김너트
206 : 분할핀 207 : 체결너트
210 : 아이들러 220 : 변속부재
221 : 본체 221a : 회동축
222 : 변속레버 223 : 위치결정부
224 : 누름쇠 224a : 누름부
225 : 와이어 226 : 보호부재
226a : 압축스프링 받침판 227 : 압축스프링
230 : 결합용 링 240 : 쇄기각
250 : 벨트 260 : 돌출돌기
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 빗살형태의 살부가 구비되고, 자전거의 원동축에 설치되는 고정측 원추차와; 자전거의 원동축에 상기 고정측 원추차와 소정 이격되어 설치되고, 상기 고정측 원추차의 빗살무늬 살부와 부채꼴 형상으로 엇갈리게 결합되어 벨트가 수용되는 쇄기각이 형성되는 빗살 형태의 살부가 구비된 가변측 원추차와; 상기 고정측 원추차와 상기 가변측 원추차 사이에 설치되어 탄성력을 제공하는 탄성스프링과; 상기 탄성스프링의 일측이 밀착되고, 조절용 볼트에 의해 상기 고정측 원추차에 설치되며 조절용 볼트의 풀림/조임에 의해 탄성스프링의 탄성력을 제어시키는 탄성조절부재와; 상기 가변측 원추차를 전진/후퇴 고정시켜 가변측 원추차의 유동범위를 한정시킴에 의해 자전거의 변속범위를 제어시키는 변속부재; 그리고, 상기 쇄기각에 결합되어 회전하는 벨트의 텐션을 유지시키는 소정의 장력을 제공하는 다수개의 아이들러;를 포함하여 구성되는 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치를 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 탄성조절부재는 중앙부에 자전거의 원동축이 결합되고, 볼트결합용 통공에 삽입된 조절용 볼트의 나사작용에 의해 원동축상에서 소정 유동되어 탄성스프링을 압축/이완시키는 조절편과; 상기 조절편의 하단부에 회동가능하게 결합되고, 상기 고정측 원추차의 내측면에 고정되는 조절편 고정부와; 상기 조절편의 볼트결합용 통공 인접부에 설치되어, 상기 조절용 볼트와 조절편의 나사결합을 보조하는 조절너트와; 상기 조절용 볼트와 나사결합되어 상기 조절용 볼트를 소정위치에 고정시키는 잠김너트; 그리고, 상기 조절용 볼트에 결합되어 상기 조절편이 조절용 볼트로 부터 이탈되는 것을 방지시키는 분할핀;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 변속부재는, 본체와; 본체에 전,후로 회동되게 설치되는 변속레버와; 상기 회동되는 변속레버를 소정위치에 고정시키는 위치결정부와; 자전거의 원동축상에 형성된 자전거 본체에서 상측으로 돌출된 돌출돌기에 회동되게 연결되어 상기 가변측 원추차를 전진/후퇴시키는 누름쇠와; 일측은 상기 변속레버에 연결되고 타측은 상기 누름쇠에 연결되어 변속레버의 작용력을 상기 누름쇠에 전달시키는 와이어와; 상기 와이어의 외표면을 감싸는 형태로 구성되어 와이어를 보호시키는 보호부재; 그리고, 상기 와이어의 외표면을 감싸는 형태로 구성되고 상기 누름쇠에 원상복원력을 제공하는 압축스프링;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고정측 원추차와 가변측 원추차는, 고정측 원추차와 가변측 원추차의 살부의 변형을 방지시키고 두 원추차의 결합을 안정되게 유지시키는 환형상의 결합용 링을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이에따라, 고정측 원추차와 가변측 원추차의 결합부에 형성된 쇄기각이 벨트의 회전력에 의한 부하에 의해 탄성적으로 오므라 들거나 벌어짐에 의해 자동으로 회전속도가 변속되고, 변속범위가 제어되는 이점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 고안을 상세히 설명한다.
본 고안에 따른 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치는 크게 변속풀리(100)와, 탄성스프링(150)과, 탄성조절부재(200)와, 아이들러(210)와, 변속부재(220) 그리고 결합용 링(230)으로 구성된다.
도1내지 도5에 도시된 바와같이, 상기 변속풀리(100)는 고정측 원추차(110)와 가변측 원추차(120)로 구성된다. 상기 두 원추차(110)(120)는 대략 접시형상으로 구성되고, 원추차(110)(120)의 소정부위에서 가장자리 부분으로 연결형성된 홈부(111)(121)가 원추차의 상면에 방사상으로 형성된다. 즉 상기 원추차(110)의 대략 중앙부를 제외하고는 방사상의 살부(112)(122)가 형성된다. 그리고 상기 원추차(110)(120)의 중앙부에는 상기 원추차가 자전거의 원동축에 결합되도록 형성된 통공이 구비되어, 통공이 자전거의 원동축에 결합됨에 의해 자전거에 결합된다. 여기서 상기 원추차(110)(120)의 살부(112)(122)는 중앙부에서 가장자리 부분으로 갈수록 일정비율로 넓어지도록 구성된다. 또한 상기 고정측 원추차(110)의 중앙 인접부에는 후술하는 조절용볼트(201)가 결합되는 관통공이 형성된다.
상기 고정측 원추차(110)는 자전거의 원동축이 상기 고정측 원추차(110)에 형성된 통공에 삽입됨에 의해 자전거의 원동축 소정위치에 설치된다. 그리고 상기 고정측 원추차(110)의 통공부위에 형성된 보스(113)에 고정핀(114)이 결합됨에 의해 상기 고정측 원추차(110)가 자전거의 원동축 소정위치에 고정 결합된다.
상기 가변측 원추차(120)는 상기 고정측 원추차(110)가 결합되는 동일한 형상으로 자전거의 원동축에 결합되고, 가변측 원추차(120)는 상기 원동축 상에서 전진/후퇴를 하도록 구성된다. 즉 상기 가변측 원추차(120)는 자전거 원동축상에서 소정 유동된다. 또한 상기 가변측 원추차(120)의 통공 부위에는 보스(123)가 형성되어 상기 가변측 원추차(120)가 상기 자전거의 원동축상에서 안정되게 유동되도록 하고, 상기 보스(123)의 외표면에는 트러스트 베어링부(124)가 형성되어 후술하는 변속부재(220)가 트러스트 베어링부(124)에 접촉압력을 작용함에 의해 상기 가변측 원추차(120)가 유동되어 상기 고정측 원추차(110)와의 접근범위가 결정되며 자전거의 변속범위가 결정된다.
상기 자전거의 원동축에 끼워진 두 원추차(110)(120)는 원추차 상호간에 서로 결합되어 결합부 상측에 쇄기각(240)이 형성된다. 즉 고정측 원추차(110)의 살부(112)에 가변측 원추차(120)의 홈부(121)가 기워지고, 고정측 원추차(110)의 홈부(111)에는 가변측 원추차(120)의 살부(122)가 결합되는 형상으로 홈부(111)(1210와 살부(112)(122)가 결합되어 결합부 상측에 자연스런 쇄기각(240)이 형성된다. 여기서 상기 쇄기각(240)은 상기 가변측 원추차(120)가 고정측 원추차(110)로 접근하면 벌어지고, 가변측 원추차(120)가 고정측 원추차(110)에서 멀어지면 오므라드는 형상으로 형성된다.
상기 쇄기각(240)에 자전거의 피동축과 연결되어 변속풀리(100)의 변속동력을 피동축에 전달시키는 벨트(250)가 수용된다. 그리고 상기 두 원추차(110)(120)의 결합에 의한 쇄기각(240)에 수용되는 벨트(250)의 압력에 의해 상기 원추차(110)(120)의 살부(112)(122)가 소정 손상될 가능성이 있는 바, 상기 살부(112)(122)의 압력에 의한 손상을 방지시키기 위해 상기 두 원추차(110)(120)의 살부(112)(122)에 살부(112)(122)와 결합된 환형상의 결합용 링(230)을 설치하여 상기 원추차(110)(120)의 살부(112)122)를 지지하며 변형을 방지시킨다. 여기서 상기 피동축에 설치되는 피동풀리에는 벨트(250)가 피동풀리에 맞물려 회전하는 데 있어서 겉돔이 방지되도록 소정의 돌출조가 형성되도록 구성된다.
상기 탄성스프링(150)은 상기 자전거의 원동축의 외표면을 감싸는 형태로 구성되어 상기 고정측 원추차(110)와 가변측 원추차(120)의 사이에 설치되어 상기 원추차(110)(120) 사이에 탄성복원력을 제공하여 상기 벨트(250)의 부하에 따라 상기 원추차(110)(120)의 중심간격을 조절시킨다. 여기서 상기 탄성스프링(150)의 일측은 상기 가변측 원추차(120)의 일측에 접촉되고, 타측은 후술하는 탄성조절부재(200)의 조절편(202)에 접촉된다.
도6 및 도7에서, 상기 탄성조절부재(200)는 탄성스프링(150)의 타측이 접촉되어, 고정측 원추차(110)의 관통공(115)에 삽입되는 조절용 볼트(201)의 나사작용에 의해 전진/후퇴함에 의해 탄성스프링(150)의 압축정도를 제어시킨다. 상기 탄성스프링(150)은 크게 조절편(202)과, 조절편 고정부(203)와, 조절너트(204)와, 잠김너트(205) 그리고 분할핀(206)으로 구성된다.
상기 조절편(202)은 중앙부가 둥근 판형상으로 구성되어 중앙부가 상기 자전거의 원동축에 삽입됨에 의해 상기 자전거의 원동축과 결합된다. 그리고 상기 조절편(202)의 중앙부에는 상기 탄성스프링(150)의 타측이 밀착된다. 또한 상기 조절편(202)의 상측에는 볼트결합용 통공(202a)이 형성되고 상기 볼트결합용 통공(202a) 내부로 조절용 볼트(201)가 삽입된다.
상기 볼트결합용 통공(202a) 인접부에는 돌출부(202b)가 형성되어 상기 돌출부(202b)에 조절너트(204)가 결합된다. 상기 조절너트(204)는 중앙부에 상기 조절편(202)에 형성된 볼트결합용 통공(202a)과 연통된 관통공이 형성되고, 상기 조절편(202)에 형성된 돌출부(202b)에 결합되어 조절용 볼트(201)와 결합된 결합편(202)이 겉도는 것을 방지시킴과 동시에 결합용 볼트(201)의 회전에 의해 전진/후퇴하도록 보조한다.
상기 조절편 고정부(203)는 상기 조절편(202)과 장석(203a)에 의해 회동가능하게 결합된다.
그리고 상기 조절편 고정부(203)가 상기 고정측 원추차(110)의 내측에 리벳(203b)으로 결합됨에 의해 상기 조절편(202)을 상기 고정측 원추차(110)에 결합시킨다.
상기 잠김너트(205)는 상기 고정측 원추차(110)의 관통공(115) 내부로 삽입된 조절용 볼트(201)에 삽입되는 체결너트(207)와 접촉되어 상기 조절용 볼트(201)에 결합된다. 상기 잠김너트(205)는 상기 조절용 볼트(201)의 회전에 의해 상기 조절편(202)이 탄성스프링(150)의 압축정도를 제어하는 과정에서 탄성스프링(150)의 압축력에 의해 상기 조절용 볼트(150)가 고정측 원추차(110)쪽으로 후퇴하는 것을 방지시킴과 동시에, 회전되어 고정된 조절용 볼트(201)를 고정측 원추차(110)의 관통공(115) 소정위치에 안정되게 고정시킨다.
상기 분할핀(206)은 상기 조절용 볼트(201)의 단부 근처에 형성된 분할핀 결합공(201a)에 삽입되는 형태로 상기 조절용 볼트(201)에 결합된다. 상기 분할핀(206)은 상기 조절용 볼트(201)를 과도하게 회전시켜 조절편(202)이 상기 조절용 볼트(201)의 단부쪽으로 후퇴하는 경우, 더이상의 후퇴를 방지시켜 조절용 볼트(201)와 조절편(202)의 분리를 방지시킨다.
여기서 상기 탄성스프링(150)의 일측이 상기 조절편(202)의 일측면에 밀착되도록 설치되어 상기 조절용 볼트(201)를 회전시킴에 의해 상기 탄성스프링(150)의 압축 유동범위가 결정된다. 즉 조절용 볼트(201)를 왼쪽으로 회전시키면 나사작용에 의해 상기 조절편(202)이 상기 고정측 원추차(110)로 부터 소정 멀어지게 되어 탄성스프링(150)의 압축공간이 축소되고, 상기 조절용 볼트(201)를 우측으로 회전시키면 상기 조절편(2020이 상기 고정측 원추차(110)로 접근하게 되어 탄성스프링(150)의 압축공간이 확대된다.
도8 및 도9에서, 상기 아이들러(210)는 자전거의 원동측과 피동축을 연결시키는 벨트(250)의 장력을 조절시키도록 설치된다. 즉 상기 원동축의 변속풀리(100)에 의해 상기 변속풀리(100)의 쇄기각(240)에 수용되는 벨트(250)의 장력이 변화되는 바, 상기 벨트(250)의 장력을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 여기서 상기 아이들러(210)는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
도10 내지 도12에서, 상기 변속부재(220)는 상기 가변측 원추차(120)를 자전거의 원동축상에 상기 고정측 원추차(110)와의 최대 이격범위를 지정시킴에 의해, 즉 상기 가변측 원추차(120)와 상기 고정측 원추차(110)와의 최대이격거리를 제어시킴에 의해 소정의 자전거 변속을 제어시킨다.
여기서 상기 변속부재(220)는 크게 본체(221)와, 변속레버(222)와, 위치결정부(223)와, 누름쇠(224)와, 와이어(225)와, 보호부재(226) 그리고 압축스프링(227)으로 구성된다.
상기 본체(221)는 변속레버(222) 및 위치결정부(223)가 설치되는 공간이다.
상기 변속레버(222)는 대략 막대형상으로 구성되어 상기 변속레버(222)의 일측이 상기 본체(221)에 형성된 회동축(221a)을 중심으로 회동가능하게 설치된다. 그리고 상기 변속레버(222)의 단부에는 후술하는 와이어(225)의 일측이 결합된다.
그리고 상기 본체(221)에는 상기 변속레버(222)의 상단부가 끼워지는 위치결정부(223)가 설치된다. 상기 위치결정부(223)는 상기 변속레버(222)를 소정위치에 고정시킴에 의해 후술하는 누름쇠(224)의 위치를 제어시켜 상기 가변측 원추차(120)의 유동범위를 제한시킨다.
상기 누름쇠(224)는 상기 자전거의 원동축상에 형성된 자전거 본체에서 상측으로 소정돌출된 돌출돌기(260)에 회동가능하게 설치된다. 상기 누름쇠(224)의 일측에는 가지형상의 누름부(224a)가 형성되어 상기 누름부(224a)가 상기 가변측 원추차(120)의 보스(123)에 형성된 트러스트 베어링부(124)의 윤활을 받으며 접촉되는 형상으로 상기 가변측 원추차(120)에 소정의 압력을 가함에 의해 상기 가변측 원추차(120)와 고정측 원추차(110)와의 최대이격거리를 결정시킨다.
그리고 상기 와이어(225)는 일측은 상기 변속레버(222)의 하단부에 연결되고 타측은 상기 누름쇠(224)의 소정위치에 연결되어 상기 변속레버(222)의 유동력을 상기 누름쇠(224)에 전달시킨다.
상기 보호부재(226)는 상기 와이어(225)의 외표면을 감싸는 형태로 구성되고, 상기 자전거의 원동축에 형성된 자전거 본체와 연결된 형태로 자전거에 지지된다. 그리고 일측이 상기 변속부재(220) 본체(221)와 연결되어 본체(221)를 자전거의 본체에 결속시킨다. 그리고 타측에는 후술하는 압축스프링 받침판(226a)이 형성된다.
상기 압축스프링(227)은 상기 와이어(225)의 외표면을 감싸는 형태로 구성되고, 일단은 상기 압축스프링 받침판(226a)에 접촉되고 타단은 상기 누름쇠(224)에 접촉되어, 탄성복원력에 의해 상기 누름쇠(224)를 원상 복원시킨다. 즉 상기 변속레버(222)를 위치결정부(223)의 전단부 위치에서 후단부 위치로 이동시키면 상기 압축스프링(227)의 탄성복원력에 의해 상기 누름쇠(224)가 원위치로 원상 복귀된다.
상기의 구성에 의한 작동효과는 후술하는 바와같다.
자전거의 원동축에 결합된 고정측 원추차(110)와 가변측 원추차(120)의 결합에 의해 상기 결합부에 소정의 쇄기각(240)이 형성되고, 사용자는 상기 쇄기각(240)에 자전거의 피동축과 연결된 벨트(250)를 설치한다. 그리고 상기 고정측 원추차(110)에 설치되는 조절용 볼트(201)를 조정하여 상기 조절용 볼트(201)와 나사결합에 의해 상기 고정측 원추차(110)의 내측면에 접촉되는 조절편(202)을 조절하여 상기 고정측 원추차(110)와 상기 조절편(202)의 이격거리를 설정한다. 즉 사용자가 힘이있는 사람인 경우, 상기 조절용 볼트(201)를 좌측으로 회전시켜 상기 조절편(202)을 상기 고정측 원추차(110)로부터 멀어지게 함으로써 상기 조절편(202)에 접촉된 탄성스프링(150)을 압축하여 상기 탄성스프링(150)의 유동범위를 제한시킨다. 상기 탄성스프링(150)의 유동범위가 제한되면 변속풀리(100)를 기동시키기 위한 부하는 증가하게 되고, 소정의 변속을 거쳐 소정의 속도를 내는데 소요되는 시간이 짧아지는 반면에, 기동시 과도한 힘이 소요되므로 힘이 있는 사람인 경우는 탄성스프링(150)을 압축 조절하여 사용하면 된다.
반면에 사용자가 힘이 없는 사람인 경우에는, 조절용 볼트(201)를 우회전 시켜 상기 조절편(202)을 상기 고정측 원추차(110)로 접근시킴으로써 상기 조절편(202)에 밀착된 탄성스프링(150)을 이완시켜 탄성스프링(150)의 유동범위를 확대하여 사용하면 된다. 즉 탄성스프링(150)의 유동범위가 확대되면 탄성스프링(150)의 압축력은 소정 감소하게 되고, 사용자가 상기 변속풀리(100)를 기동시키는데는 약한 힘, 즉 적은 부하가 소요되는 반면에 사용자가 원하는 소정의 속력으로 변속시키는 시간은 증가하게된다. 따라서 힘이 없는 사람인 경우에는 탄성스프링(150)을 이완되도록 조절하여 사용하면 된다.
상기 이격거리 설정에 의해 상기 탄성스프링(150)의 압축력이 제어됨과 동시에 쇄기각(240)의 크기변화가 결정된다.
여기서, 자전거의 출발시 등과 같이 소정의 부하가 걸리면 가변측 원추차(120)가 고정측 원추차(110)에 접근됨과 동시에 쇄기각(240)이 늘어나므로 소정의 변속이 이루어 지도록 가변측 원추차(120)와 고정측 원추차(110)의 결합부 교차점의 원주율이 줄어들어 힘을 크게 전달시킨다. 그리고 부하가 해소되면 탄성스프링(150)의 복원력에 의해 고정측 원추차(110)와 가변측 원추차(120)의 이격거리가 멀어짐에 의해 쇄기각(240)은 오므라 들고, 즉 교차점의 원주율이 늘어나게 되어 자전거의 회전속도가 증가하는 변속이 이루어진다.
여기서, 자전거의 크랭크는 사람의 동력을 전달받아 회전운동으로 변화시키는 도중에 소정의 토크변화가 발생되는 바, 도13에서 원동측 변속풀리(100)의 토크 변화는 벨트의 긴장측에 장력변화를 가져오고 변속풀리(100)의 두 원추차(110)(120)의 결합부 교차점의 원주율값은 토크값의 반대곡선을 그리며 심하게 나타난다.
그러나 상기 토크의 변화에 따른 원주율 변화비율은 일정하게 유지되어야 하는 바, 고정측 원추차(110)와 가변측 원추차(120)에 형성된 홈부(111)(121)와 살부(112)(122)의 접촉에 의한 마찰저항, 즉 작용과 반작용에 의해 상기 토크의 변화에 따른 결합부의 교차점의 원주율은 변화되나 그 변화비율은 급속한 변동이 생기지 않고 완만하게 변화된다.
사용자는 상기 변속부재(220)의 변속레버(222)를 이용하여 자전거의 변속범위를 결정하는 바, 상기 변속레버(222)를 상기 위치결정부(223)의 소정위치에 결합시키면, 상기 변속레버(222)에 연결된 와이어(225)를 통하여 상기 변속레버(222)의 작용력이 상기 누름쇠(224)에 전달되어 상기 누름쇠(224)가 상기 가변측 원추차(120)에 압력을 가하여 가변측 원추차(120)를 소정위치로 이동시키며 가변측 원추차(120)와 고정측 원추차(110)와의 최대이격거리가 결정된다.
여기서 변속레버(222)는 통상 위치결정부의 D의 위치에 와 있다. 사용자의 필요에 따라 변속레버(222)를 1방향으로 밀면 상기 변속레버(222)가 회동축(221a)을 중심으로 회전하며 상기 변속레버(222)에 연결된 와이어(225)에 의해 상기 누름쇠(224)의 상측이 상기 본체(221)측으로 회동되며, 상기 누름쇠(224)의 누름부(224a)는 상기 가변측 원추차(120)에 소정의 압력을 가함에 의해 상기 가변측 원추차(120)를 상기 고정측 원추차(110)측으로 접근시킨다. 상기 고정측 원추차(110)와 가변측 원추차(120)의 접근에 의해 상기 가변측 원추차(120)와 고정측 원추차(110)의 결합에 의해 형성된 쇄기각(240)은 늘어난다. 즉 교차점 원주율이 작아지므로 정지된 자전거를 출발시키기가 용이하다. 즉 차량의 1단기어와 같은 효과를 낼 수 있다. 사용자는 필요에 따라 위치결정부(223)의 2,3 또는 D의 위치에 상기 변속레버(222)를 고정시킴에 의해 자전거의 변속폭이 소정만큼 제어된다.
상기의 구성에 의한 본 고안은, 자전거의 원동축에 설치된 고정측 원추차와 가변측 원추차의 결합에 의한 쇄기각이 부하에 따라 늘어나가나 오무러 들므로써 전달되는 부하에 따라 자전거의 변속이 자동으로 이루어지는 효과가 있다.
그리고 변속부재를 이용하여 자전거의 변속범위를 사용자가 원하는 만큼 임의로 조정가능 하므로 주행상태 및 노면의 상태에 따라 자전거의 변속이 적절하게 이루어지는 효과가 또한 있다.

Claims (4)

  1. 빗살형태의 살부(112)가 구비되고, 자전거의 원동축에 설치되는 고정측 원추차(110)와;
    자전거의 원동축에 상기 고정측 원추차(110)와 소정 이격되어 설치되고, 상기 고정측 원추차(110)의 빗살무늬 살부(112)와 부채꼴 형상으로 엇갈리게 결합되어 벨트(250)가 수용되는 쇄기각(240)이 형성되는 빗살 형태의 살부(122)가 구비된 가변측 원추차(120)와;
    상기 고정측 원추차(110)와 상기 가변측 원추차(120) 사이에 설치되어 탄성력을 제공하는 탄성스프링(150)과;
    상기 탄성스프링(150)의 일측이 밀착되고, 조절용 볼트(201)에 의해 상기 고정측 원추차(110)에 설치되며 조절용 볼트(201)의 풀림/조임에 의해 탄성스프링(150)의 탄성력을 제어시키는 탄성조절부재(200)와;
    상기 가변측 원추차(120)를 전진/후퇴 고정시켜 가변측 원추차(120)의 유동범위를 한정시킴에 의해 자전거의 변속범위를 제어시키는 변속부재(220); 그리고,
    상기 쇄기각(240)에 결합되어 회전하는 벨트(250)의 텐션을 유지시키는 소정의 장력을 제공하는 다수개의 아이들러(210);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성조절부재(200)는
    중앙부에 자전거의 원동축이 결합되고, 볼트결합용 통공(202a)에 삽입된 조절용 볼트(201)의 나사작용에 의해 원동축상에서 소정 유동되어 탄성스프링(150)을 압축/이완시키는 조절편(202)과;
    상기 조절편(202)의 하단부에 회동가능하게 결합되고, 상기 고정측 원추차(110)의 내측면에 고정되는 조절편 고정부(203)와;
    상기 조절편(202)의 볼트결합용 통공(202a) 인접부에 설치되어, 상기 조절용 볼트(201)와 조절편(202)의 나사결합을 보조하는 조절너트(204)와;
    상기 조절용 볼트(201)와 나사결합되어 상기 조절용 볼트(201)를 소정위치에 고정시키는 잠김너트(205); 그리고,
    상기 조절용 볼트(201)에 결합되어 상기 조절편(202)이 조절용 볼트(201)로 부터 이탈되는 것을 방지시키는 분할핀(206);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 변속장치를 이용한 자전거의 변속장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변속부재(220)는,
    본체(221)와;
    본체(221)에 전,후로 회동되게 설치되는 변속레버(222)와;
    상기 회동되는 변속레버(222)를 소정위치에 고정시키는 위치결정부(223)와;
    자전거의 원동축상에 형성된 자전거 본체에서 상측으로 돌출된 돌출돌기(260)에 회동되게 연결되어 상기 가변측 원추차(120)를 전진/후퇴시키는 누름쇠(224)와;
    일측은 상기 변속레버(222)에 연결되고 타측은 상기 누름쇠(224)에 연결되어 변속레버(222)의 작용력을 상기 누름쇠(224)에 전달시키는 와이어(225)와;
    상기 와이어(225)의 외표면을 감싸는 형태로 구성되어 와이어(225)를 보호시키는 보호부재(226); 그리고,
    상기 와이어(225)의 외표면을 감싸는 형태로 구성되고 상기 누름쇠(224)에 원상복원력을 제공하는 압축스프링(227);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고정측 원추차(110)와 가변측 원추차(120)는, 고정측 원추차(110)와 가변측 원추차(120)의 살부(112)(122)의 변형을 방지시키고 두 원추차(110)(120)의 결합을 안정되게 유지시키는 환형상의 결합용 링(230)을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 변속풀리를 이용한 자전거의 변속장치.
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