KR200202695Y1 - 래칫 휠식 인력차 - Google Patents

Abstract

본 고안은 단말에 페달을 갖는 레바가 장착된 래칫 휠을 좌우 2개로 하고, 이들 레바의 교차 승강 운동 중 하방 압박 작동으로 1방향으로만 회동케 되는 구동스프로켓 등을 동축(同軸)으로 구성시킨 인력차(2륜 또는 3륜을 막론하고 인력차로 약칭) 추진 시스템과 기타에 관한 것이다.

Description

래칫 휠 식 인력차{CYCLE PROPELLED BY RATCHET WHEELS}

본 고안은 단말에 페달을 갖는 레바(LEVER)가 장착된 래칫 휠을 좌우 2개로 하고, 이들 레바의 교차 승강 운동 중 하방 압박 작동으로 1방향으로만 회동케 되는 구동 스프로켓 등을 동축(同軸)으로 구성시킨 인력차(2륜 또는 3륜을 막론하고 인력차로 약칭) 추진 시스템과 기타에 관한 것이다.

통상적인 인력차 추진시스템에 있어서, 변속장치, 동력 전달장치 등 지엽적인 것들의 개념을 소거하고 출력장치(추진력 발생기구), 즉 크랭크(구동)스프로켓 부분만을 관찰대상으로 하면, 힘(인력만으로서)의 확대(최대한) 목적을 위하여 지렛대 원리를 응용한 좌우 1조의 크랭크(스프로켓)암(ARM) 360도 회전운동식이라 정의 할 수 있겠다.

위와 같은 기본 및 기타 내용을 보다 상세히 살피는 한편, 비록 차체 구조상 여러 제약조건들을 감안하더라도 아쉬운 문제점(개선 필요성)을 지적하여 본다면,

첫째, 지렛대 원리 응용과 관련, 통상의 것들은 무게점(重點) 역할로서의 크랭크 스프로켓 반경(半徑) 길이의 2배 정도의 힘점(力點)역할로서의 크랭크 암(페달)길이가 보통 표준화되어 있는 점으로서, 이의 문제점은 인력 만으로 가동되는 온갖 기구, 장치들 중 힘의 확대가 최대한 요구되는 것의 대표격인 인력차에서 응용되는 지렛대 원리 상 힘점의 길이가 무게점의 그것에 비하여 길면 길수록 효율적임에도 통상의 경우 겨우 2배 정도인 사실은 크게 비효율적인 것으로 지적될 수 있는 것이고,

둘째, 추진력 발생기구로서의 크랭크(스프로켓)의 360도 회전운동 원리응용과 관련, 두가지 문제점을 지적한다면, 그 중 하나는 추진력의 핵심은 크랭크 암의 3시점(시계로 환산, 각도로는 90도)을 중심하여 대체로 2시점에서 4시점까지의 약 60도 간격, 즉 360도 회전(각도)중 불과 6분의 1정도 간격의 수직선상 하방압력 뿐이고 나머지 300도 간격의 회전운동은 비록 크랭크 회전중 사점(死點)극복의 짧은 간격도 포함되나 하여간 대부분의 간격은 추진력 핵심과는 관계없어, 결과적으로 이에 소요되는 힘등은 상당한 낭비임은 물론 이때 무의식적인 뒷다리의 하중(荷重)압력은 추진력 핵심인 앞다리의 하방 압력 작용에 큰 방해가 되는 역작용의 부담이 되는 점.

셋째, 상술한 두가지 문제점 중 나머지 또 하나는 탑승자 좌우 양쪽발의 페달 회전보폭(PACE-행정:STROKE과도 관련), 즉 좌우 양쪽 크랭크 암(페달) 양단 간 길이는 평균 신장 성인의 보폭의 반(2분의 1) 정도로서 부자연스럽게 짧다는 점과 또한 변환(조절) 불가능의 고정된 것이란 점들이 지적될 수 있는 바, 전자의 경우는 보도(步度:CADENCE)와도 관련되어, 고속주행, 경사도로 상승주행 목적등으로 직립(直立)구동을 강행할 때, 추진력(핵심) 부하(負荷)에 따른 직접적 체력소모, 피로이외에 부자연스럽게 짧은 보폭(대신에 강요되는 빠른 보도)으로 인한 별도의 체력 소모, 피로가 수반되는 문제점이 있으며, 후자의 경우는 예컨데 조향핸들 장악방법에 있어서 산악용, 도로경주용 모두 4-5가지 이상의 변환이 가능, 상체 전체는 비록 차체추진력의 보조격에 불과함에도 여러가지 자세변화가 가능, 근육경직, 피로누적등의 우회 예방이 성립됨에 반하여 차체추진력의 주임격인 하체 전체는 엄청난 운동량 부하를 거의 전담하면서도 변환(조절)불가능의 일정한 고정 보폭만이 지속적으로 강요됨에 따라 상체의 경우처럼 근육경직, 피로누적등을 우회 예방할 수 있는 여타 방법 선택이 원천적으로 불가능한 문제점이 있다고 할 수 있는 것이다.

넷째, 이상의 인력차 추진력 발생기구 자체에 관한 문제점들 이외 여타의 것으로서 조향 핸들 시스템에 관한 두가지 문제점(개선필요성)이 지적될 수 있는 바, 하나는 캐스터 휠 원리 응용상 기본 원칙에 반하여 차체 주행 방향의 역방향으로 설계, 구성된 것을 무비판적으로 수용함에 따른 여러문제점(조향 조작성, 주행 로면 마찰저항, 차체전복 위험성 등)이 지적될 수 있으며, 또 하나의 개선필요점은 조향 핸들이 고정식이어서, 비록 선택적이지만 보조핸들을 별도로 부착 사용하는 방법 등으로 변화를 추구하나, 이에는 제동장치의 장설이 거의 불가능, 여러가지로 사고발생 위험성이 매우 큰 문제점이 지적될 수 있는 것이다.

본 고안의 목적 및 그의 달성 방법은 아래와 같다.

첫째, 상술한 구동스프로켓의 보다 효율적인 회동 조작 목적 달성상, 통상의 좌우 1조 크랭크 암(페달) 360도 회전 운동방법 대신, 본 고안에서는 좌우 독립 2개의 래칫 휠 레바(페달)의 약 60도 미만 간격 간 근사 직선 교차 승강운동방법을 채택함으로써 달성된다.

둘째, 상술한 구동스프로켓 회동력(힘)의 확대를 위한 지렛대 원리의 보다 효율적 응용(즉, 무게점에 대한 힘점 길이의 확대 및 추가적 방법) 목적 달성상, 통상의 구조, 즉 구동스프로켓, 크랭크 암(페달)들 전부를 탑승자의 승마자세 발위치에 일체로 집중, 위치시키는 추진력 발생기구 일체 집중 방법 대신, 본 고안에서는 구동 스프로켓과 동축, 장착되는 좌우 랫칫 휠 몸체와 그의 래칫 휠 레바 페달을 최대한 원거리(차체 구조 허용범위내)로 격리, 연장시키기 위하여 페달은 탑승자의 승마자세 발위치에, 상기 래칫 휠 몸체는, 예컨데 페달위치에서 차체 후륜을 건너지른 대각선 위치에 각각 놓이게 하는 추진력 발생기구 분리, 격리연장방법을 기본으로 하고 나아가 후륜 회전축을 지지점으로 한 추가적인 지렛대 원리(일종의 이중 지렛대)를 응용하는 배력(倍力)장치화 방법을 채택함으로써 달성된다.

셋째, 본 고안에서는 좌우 독립 랫치 휠 레바의 정확한 교차 승강운동은 물론, 이의 고저길이(보폭: 행정) 조절목적을 위하여 시트 포스트 부에 장설된 상하 1조의 벨트 승강용(도르레) 고정차를 에둘러 승강하는 벨트(또는 와이어)의 좌우 적정 위치와, 역시 상기 좌우 래칫 휠 레바의 적정위치를 각각 완고하게 체결하는 한편, 상기 시트 포스트 상부에는 래크(RACK)를, 이의 하부에는 래칫 휠 레바 제어용 브록(BLOCK)을 각각 장설하고 시트 포스트 튜브(TUBE) 내부 하단에는 시트 포스트 밀어올림용 스프링을, 이의 벽면 일부에는 시트 포스트 래크 고정용 물림쇄를 각각 탄설하며, 상기 물림쇄는 조향 핸들 부위의 누름레바에 케이블로 연결시켜 작동케하는 일체의 시스템을 제공하는 방법을 채택함으로써 달성된다.

넷째, 상술한 통상의 조향 핸들 시스템의 두가지 문제점 개선 목적 달성 상 본 고안에서는 조향 핸들 포스트 하단의 후륜 포크(FORK)등 시스템 전체를 캐스터 휠 원리대로 차체 주행방향의 정방향으로 구성시키는 한편 상기 조향 핸들 시스템과 차체 프레임 간 연결 하우싱(HOUSING)에 상호 접촉면이 넓은 부채형 절첩부 및 이의 조절 고정용 핀(PIN)을 장설하고 이는 조향 핸들 부위의 또 다른 누름 레바와 케이블로 연결 이의 조작으로 주행중에도 조향 핸들의 수직 각도는 물론 이에 의한 전후륜간 축간 거리도 조절하는 방법을 채택함으로써 달성되는 것으로서, 본 고안의 경우, 차체 중량의 증가 및 도면 제 6도에서 배력장치화에 따른 레바들 연결부위등의 마모손상등의 문제점이 있겠으나, 극복 가능함은 물론 근본적으로 힘의 투입 대비 산출 효과의 큼으로 보상되고도 남는 것이다.

제 1도 본 고안의 전체 개략 단면도.

제 2도 구동 스프로켓 및 래칫 휠 부(部)(도면부호 1) 개략사시도.

제 3도 시트 포스트 부(도면부호 2) 개략 단면도.

제 4도 좌우 래칫 휠 레바 교차 승강운동 도시 개략 사시도.

제 5도 래칫 휠 레바(페달) 승강운동 원(原)형 도시 단면도.

제 6도 제 5도 래칫 휠 레바의 배력 장치화(化) 도시 단면도.

제 7도 제 6도의 변(變)형 도시 단면도.

제 8도 제 5도의 이중(二重) 변속기아 장착 도시 단면도.

제 9도 전륜(轉輪)부(도면부호 3) 및 조향핸들 정(正)위치 도시 단면도.

제 10도 제 9도의 조향핸들 변형위치 도시 단면도.

* 도면의 주요부분의 부호 설명

1 : 후륜, 구동 스프로켓 및 래칫 휠 부

1-1: 구동 스프로켓

1-2: 래칫 휠 몸체(우측, 1-2': 좌측)

1-3: 래칫 휠 레바(우측, 1-3': 좌측)

1-4: 래칫 휠 레바 페달(우측, 1-4': 좌측)

1-5: 구동 스프로켓과 좌우 래칫 휠 몸체 동축(同軸)구성 샤프트

1-6: 구동체인

1-7: 후륜

1-8: 후륜회전축

1-9: 후륜 프리 휠(FREE-WHEEL)

2: 시트 포스트 부

2-1: 시트(안장)

2-2: 시트 포스트(POST)

2-3: 시트 포스트 튜브(TUBE)

2-4: 시트 포스트 고저 조절용 래크(RACK)

2-5: 2-4 고정용 물림쇄

2-6: 2-5 탈착 조정용 누름 레바 간 연결 케이블

2-7: 래칫 휠 레바(승강운동) 제어용 브록(BLOCK)

2-8: 2-2(시트 포스트) 밀어올림용 스프링

2-9: 1-3, 1-3' 교차 승강운동 용 벨트

2-10:2-9 승강용 상부(도르레) 고정차

2-11:2-9 승강용 하부(도르레) 고정차

2-12:1-3, 1-3'와 2-9(벨트)간 결착구

3: 전륜 및 조향 핸들 부

3-1: 조향 핸들 바

3-2: 조향 핸들 포스트

3-3: 조향 핸들 수직 각도 조절용 경첩부

3-4: 전륜 포크(FORK)

3-5: 전륜

4: 차체 프레임 부

이하, 첨부도면에 따라 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

도면 제 1도 및 제 2도에서처럼 탑승자가 좌측 페달(1-4') 하방 압박으로 주행을 시작하면(설명 편의상 좌측을 택함), 이 압박은 좌측 레바(1-3')를 거쳐 좌측래칫 휠 몸체(1-2') 및 이와 동축된 구동 스프로켓(1-1)을 회동시키고, 이는 구동체인(1-6)을 경유, 후륜 프리 휠(1-9)에 전달된 추진력(차체)이 되어 후륜(1-7)을 구동시키게 된다.

도면 제 4도처럼 이 하방 압박되는 좌측레바(1-3')와 결착구(2-12')로 결착된 승강운동용 벨트(2-9)는, 상부(도르레) 고정차(2-10)와 하부 고정차(2-11)를 에둘러 승강되는 구조 상, 하강하게 되고 상기 벨트(2-9)의 반대쪽은 상승, 이에 결착된 우측레바(1-3)를 정확히 인양 상승시키는 한편, 이의 몸체(1-2)는 좌측 레바(1-2')나 구동 스프로켓(1-1)등 과는 전혀 무관하게 헛돌며 상승, 탑승자의 우측 발에 의한 우측 래칫 휠 레바페달(1-4) 하방 압박 대기상태가 되는 순간, 상술한 좌측 페달(1-4')의 동작순서를 재연, 결국 좌우 페달 교차 하방압박, 즉 승강운동의 1회 싸이클(CYCLE)을 성립시키며 이의 반복으로 차체는 전진구동이 계속되는 것이다.

상술한 좌우 페달 교차 승강 중 그 어떤 쪽의 페달, 그 어떤 높이에서도 반대쪽 하방 압박(이는 승강의 고저, 즉 보폭-행정)으로의 순간적 변환이 가능하나, 이를 완전하게 하기 위해서는 예컨데 직립구동 등의 경우, 하방 압박 쪽 발에 탑승자 체중(體重)까지 적재, 전력으로 하방 압박을 시도할 때 하방 압박 가능 최저점을 피봇(PIVOT)으로 하여 반대쪽 발로 하방 압박을 전환시키는 순간, 체중, 압박속도, 중력(重力)등 일체의 부하(負荷)를 해방시킴이 탑승자 체력 부담의 경감에 필요할 뿐 아니라 안전 제어목적으로도 레바 제어용 브록(2-7)이 필요하게 되는 바, 이 브록에 걸린 좌우 어느 쪽의 레바에게도 하방 압박 최저점, 반대쪽 레바는 인양상승 최고점의 위치를 각각 성립시키게 되는 것이다.

한편, 도면 제 2도, 제 3도, 제 4도에서 도시한 바와 같이 탑승자가 페달 위에 직립한 자세에서 양쪽 페달 중 선택한 보다 낮은 쪽 것의 높이를 목표로 하고 승강동작 정지 상태에서 조향 핸들 부위에 도시안된 통상의 누름 레바를 압박하면, 이의 연결 케이블(2-6)의 타단에 장설된 고정용 물림쇄(2-5)가 물어 고정 시켜둔 시트 포스트 래크(2-4)를 해방시키는 순간, 시트 포스트 스프링(2-8)의 팽창력으로 상기 레바 제어용 브록(2-7)을 장착한 시트 포스트(2-2)는 탄력상승하게되나, 상술한 높이 목표한 쪽 페달레바에 걸려 상승동작은 정지되며, 이때 상술한 누름 레바를 해방시켜 고정용 물림쇄(2-5)와 시트 포스트 래크(2-4)간 상술한 순서 역순으로의 동작이 성립, 시트포스트(2-2), 브록(2-7)등 전부를 목표한 높이에서 고정시키게 되고 따라서 좌우 레바 승강운동 고저간격, 즉 좌우페달간 보폭(행정)이 결정되어 지는 바, 이 과정의 탑승자 의도에 따른 변환 조절은 이 보폭과 보도(步度)의 컴비네이션 조절로 순간 순간 탑승자의 체력, 주행 조건등을 최적상태로 대비할 수 있게 함을 의미하는 것이다.

한편, 도면 제 6도는 제 5도에 도시한 제 1도에서의 부호(1), 즉 구동스프로켓 및 래칫 휠 부만 추상한 것을 보다 발전시킨 시스템인 바, 차체구조상 최적조건을 갖춘 후륜 회전축(1-8)을 지지점으로 한 지렛대 원리 응용의 이중(二重)효과를 목표한 배력(倍力)장치화로서, 이 때 산출되는 힘은 투입된 것에 비해 엄청나게 확대되는 것이고, 제 7도는 제 6도에서의 래칫 휠 몸체를 차체 구조 설계변경 필요시앞뒤로 위치를 교체한 것으로서 이의 효과나 효율은 동일한 것인 한편, 제 8도는 제 5도, 제 6도 및 제 7도 등에서 구동스프로켓(1-1)의 회동 힘은 막강하나 속도에 불만족일 경우, 이중 변속기아 장치의 장착 가능함을 도시한 것이다.

도면 제 9도 및 제 10도에 도시한 것은 통상의 조향 핸들 및 전륜시스템에서 지적될 수 있는 문제점들을 개선한 것으로서 상술한 것처럼 캐스터 휠 원리 응용의 기본 원칙대로 차체 주행방향의 정방향으로 구성시키어 조향 조작성 향상, 주행로면 마찰저항 감소화 등을 추구하는 한편, 주행중 탑승자 임의대로 상체 체위를 변화시킨 어떤 자세에서도 안전한 제동 레바 장악효과를 성립시키면서 부수적으로는 차체 축간 거리를 임의로 신축 변경시킬 수 있어, 예컨데 직선주행로를 전력 질주할 때는 축간거리를 최대로 신장시키고, 위험한 곡선주행로 등에서는 축간 거리를 최대로 축소시켜, 속도 보다 안전을 선택하는 효과를 획득하게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안은 통상의 조향 핸들 및 전륜시스템에서 지적될 수 있는 문제점들을 개선한 것으로서 상술한 것처럼 캐스터 휠 원리 응용의 기본 원칙대로 차체 주행방향의 정방향으로 구성시키어 조향 조작성 향상, 주행로면 마찰저항 감소화 등을 추구하는 한편, 주행중 탑승자 임의대로, 상체 체위를 변화시킨 어떤 자세에서도 안전한 제동 레바 장악효과를 성립시키면서 부수적으로는 차체 축간 거리를 임의로 신축 변경시킬 수 있어, 예컨데 직선주행로를 전력 질주할 때는 축간거리를 최대로 신장시키고, 위험한 곡선주행로 등에서는 축간 거리를 최대로 축소시켜, 속도 보다 안전을 선택하는 효과를 획득하게 되는 것이다.

Claims (5)

1. 전륜 및 후륜, 그리고 추진력 발생기구를 포함하는 인력차에 있어서,

   상기 추진력 발생기구가 좌우 독립 2개의 래칫휠을 포함하는 것을 특징으로 하는 인력차.
2. 제 1 항에 있어서,

   구동 스프로켓과 동축, 장착되는 좌우 래칫 휠 몸체와 그의 래칫 휠 레바 페달을 차체 구조 허용범위내에서 최대한 원거리로 격리, 연장시키기 위하여 패달은 탑승자의 승마자세 발위치에, 상기 래칫 휠 몸체는 페달위치에서 차체 후륜을 건너지른 대각선 위치에 각각 배치한 것을 특징으로 하는 인력차.
3. 제 1 항에 있어서,

   좌우 독립 래칫 휠 레바의 정확한 교차 승강운동 및 이의 행정길이를 조절하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인력차.
4. 제 1 항에 있어서,

   전륜을 캐스터 휠 원리의 원칙대로 구성한 것을 특징으로 하는 인력차.
5. 제 1 항에 있어서,

   핸들의 수직각도 및 전,후륜간 축간거리 조절수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인력차.