KR200261776Y1 - 무체인식 자전거의 기어 변속장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무체인식 자전거의 기어 변속장치에 관한 것으로서, 회전축의 회전력을 동력전달축으로 직각되게 전달하기 위한 제1,2구동 베벨기어의 결합 구성이 상기 회전축에 고정된 각 고정기어 쪽인 안쪽을 향해 이루어지도록 하여 제1기어 하우징의 크기를 크게하지 않고도 각 고정기어가 배치될 수 있는 공간면적을 최대한 확보하고, 이로 인해 상기 각 고정기어의 수를 늘리면서도 직경 크기의 순서대로 배치할 수 있게 함은 물론 각 고정기어와 접촉될 각 이동기어 수도 늘리면서 직경 크기의 순서대로 배치할 수 있게 함에 따라 기어의 변속을 순서에 따라 안정적으로 수행할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 고안은, 제1기어 하우징(7) 내의 페달축(11)에 직경 크기의 순서에 따라 일측에서 타측으로 일정간격 이격되게 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)를 설치하여 상기 각 이동기어가 페달축(11)을 지지축으로 하여 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 페달축의 회전시에는 상기 페달축(11)과 같이 회전되도록 하고, 상기 제1기어 하우징(7) 내의 후방측에는 페달축과 나란한상태로 회전가능하게 회전축(211)을 설치하며, 상기 회전축에는 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)와 그 직경 크기의 순서가 반대되도록 일저간격 이격된 상태로 제1,2,3,4고정기어(212)(213)(214)(215)를 고정하여 각 이동기어(201)(202)(203)(204)가 좌,우측으로 이동할 때 상기 각 이동기어중 어느 하나의 이동기어가 각 고정기어(212)(213)(214)(215)중 어느 하나의 고정기어에 순서적으로 맞물리도록 하며, 상기 제4고정기어(215)의 제3고정기어(214) 반대부분에는 동력전달축(14)에 고정된 제2구동 베벨기어(15)가 고정기어 쪽인 안쪽에 위치되도록 상기 제2구동 베벨기어(15)와 맞물림되게 제1구동 베벨기어(216)가 고정된 것이다.

Description

무체인식 자전거의 기어 변속장치{speed change gear of chainless type cycle}

본 고안은 체인을 사용하지 않는 무체인식 자전거 분야에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 사용시 기어의 변속을 다단으로 수행할 수 있도록 한 무체인식 자전거의 기어 변속장치에 관한 것이다.

자전거는 이동수단의 하나로서, 사용자인 사람이 페달을 통해 인위적인 힘을 부여함에 따라 이 부여된 힘이 후륜으로 전달되어 상기 후륜과 함께 전륜이 회전하면서 자전거가 전진 이동하게 되는데, 상기 페달을 통해 부여된 인위적인 힘이 체인과 스프로킷을 통해 후륜으로 전달되는 자전거를 체인식 자전거라 하고, 페달을 통해 부여된 인위적인 힘이 동력전달축과 베벨기어를 통해 후륜으로 전달되는 자전거를 무체인식 자전거라 한다.

그럼 여기서 일반적인 무체인식 자전거에 대하여 참고적으로 살펴보기로 하면 다음과 같다.

메인 프레임(1)이 있고, 상기 메인프레임의 전방측 상단에는 대략 수직상태로 결합되어 상기 메인 프레임의 결합부분을 기준으로 회전가능하도록 핸들(2)이 설치되어 있으며, 상기 메인 프레임(1)의 후방측 상단에는 사용자가 탑승할 수 있도록 안장(3)이 고정되어 있고, 상기 핸들(2)의 메인 프레임(1) 결합축에는 전륜용 포크(4)가 대략 수직상태로 고정되어 있으며, 상기 전륜용 포크의 하단에는 전륜(5)이 회전가능하게 설치되어 있다.

또한 상기 메인 프레임(1)의 후방측 상부에는 후방으로 갈수록 하향 경사지게 후륜용 포크(6)가 고정되어 있고, 상기 메인 프레임(1)의 후방측 하부에는 제1기어 하우징(7)이 일체화되어 있으며, 상기 제1기어 하우징의 후방측에는 그 끝단이 후륜용 포크(6)의 끝단과 일치되게 파이프로된 한쌍의 보조 프레임(8)이 대략수평상태로 고정되어 있고, 상기 후륜용 포크(6)의 끝단에는 전륜(5)과 일자상태가 되도록 후륜(9)이 회전가능하게 설치되어 있으며, 상기 후륜용 포크(6)의 끝단 일측에는 제2기어 하우징(10)이 고정되어 있다.

그리고 제1기어 하우징(7)에는 양단이 바깥쪽으로 노출된 상태로 회전가능하게 페달축(11)이 설치되어 있고, 상기 페달축의 양단에는 각각 페달(12)이 고정되어 있으며, 상기 페달축(11)에는 제1기어 하우징(7) 내에 위치된 상태로 제1구동 베벨기어(13)가 고정되어 있고, 상기 한쌍의 보조 프레임(8)중 어느 하나의 보조 프레임 내에는 양단이 베어링 지지된 상태로 회전가능하게 동력전달축(14)이 설치되어 있으며, 상기 동력전달축의 전단에는 페달축(11)에 고정된 제1구동 베벨기어(13)와 맞물림된 상태에서 페달축(11)의 회전력을 동력전달축(14)으로 직각되게 전달하여 주도록 제2구동 베벨기어(15)가 고정되어 있고, 상기 동력전달축(14)의 후단에는 제2기어 하우징(10) 내에 위치된 상태로 제1종동 베벨기어(16)가 고정되어 있으며, 상기 후륜(9)의 허브축(9a)중 제2기어 하우징(10) 내에는 동력전달축(14)에 고정된 제1종동 베벨기어(16)와 맞물림된 상태에서 상기 동력전달축(14)의 회전력을 후륜(9)의 허브축(9a)으로 직각되게 전달하여 주도록 제2종동 베벨기어(17)가 고정되어 있다.

이와 같은 구조를 갖는 일반적인 무체인식 자전거의 사용 과정을 설명하면 다음과 같다.

사용자가 메인 프레임(1)의 후방쪽 상단에 고정되어 있는 안장(3)에 앉은 상태로 탑승한 다음 상기 메인 프레임(1)의 전방측 상단에 대략 수직상태로 결합되어있는 핸들(2)을 손으로 잡고 페달축(11)의 양단에 고정되어 있는 페달(12)을 발로 밟아 회전시키면 상기 메인 프레임(1)의 후방측 하단부에 일체화된 제1기어 하우징(7)에 회전가능하게 설치되어 있는 상기 페달축(11)이 회전하므로 페달축에 고정되어 있는 제1구동 베벨기어(13)가 제1기어 하우징(10) 내에서 함께 회전하는데, 이때에는 제1기어 하우징의 후방측에 고정되어 파이프로된 한쌍의 보조 프레임(8)중 어느 하나의 보조 프레임 내에는 양단이 베어링 지지된 상태로 회전가능하게 동력전달축(14)이 설치되어 있고, 상기 동력전달축의 전단에는 페달축(11)에 고정된 제1구동 베벨기어(13)와 맞물림된 상태로 제2구동 베벨기어(15)가 고정되어 있음을 감안할 때 상기 동력전달축(14)이 제1구동 베벨기어(13)와 제2구동 베벨기어(15)를 통해 페달축(11)의 회전력을 직각된 상태로 받아 회전한다.

이와 같이하여 동력전달축(14)이 회전하면, 상기 동력전달축의 후단에는 제1종동 베벨기어(16)가 고정되어 있고, 상기 메인 프레임(1)의 후방에 고정된 후륜용 포크(6)의 끝단에 회전가능하게 설치되어 있는 후륜(9)의 허브축(9a)에는 상기 제1종동 베벨기어(16)와 맞물림된 상태로 제2종동 베벨기어(17)가 고정되어 있음을 감안할 때 상기 후륜(9)의 허브축(9a)이 제1종동 베벨기어(16)와 제2종동 베벨기어(17)를 통해 동력전달축(14)의 회전력을 직각된 상태로 받아 회전하고, 이에 따라 후륜(9)이 회전하므로 인해 자전거가 전진 이동력을 갖게 되는데, 이때에는 핸들(2)의 메인 프레임(1) 결합축에 대략 수직상태로 전륜용 포크(4)가 고정되어 있고, 상기 전륜용 포크의 하단에는 회전가능하게 전륜(5)이 설치되어 있으므로 상기 후륜(9)과 함께 전륜(5)이 동일방향으로 회전함에 따라 실제로 자전거가 회전을 하게 된다.

한편 자전거가 전진을 하고 있는 상태에서 사용자가 핸들(2)을 좌측이나 우측으로 필요한 각도 만큼 회전시키게 되면 전륜용 포크(4)도 함께 회전하므로 결국 상기 전륜용 포크에 설치된 상태에서 전진방향으로 회전하고 있는 전륜(5)의 위치가 상기 핸들(2)의 회전방향 쪽으로 틀어지게 되어 자전거의 전진방향이 사용자가 원하는 쪽으로 바뀌게 되는 것이다.

그러나 이와 같은 일반적인 무체인식 자전거에 있어서는 기존의 체인식 자전거에 비해 동력전달구조가 간단하고, 동력전달율이 향상되는 등 많은 장점을 가지고는 있지만 별도의 기어 변속장치를 갖추고 있지 못한 상태임에 따라 주행도로의 상태(언덕길, 비탈길, 포장도로, 비포장도로 등)에 맞게 기어 변속을 임의로 수행할 수 없어 사용이 매우 단조롭고, 이로 말미암아 소비자로 하여금 그다지 큰 호응을 얻지 못하고 있는 실정에 있었다.

따라서 근래에는 무체인식 저전거에도 기어 변속장치를 갖추어 사용자가 자전거를 타고 가는 과정에서 주행도로의 상태에 따라 기어의 변속을 임의로 다단 변속할 수 있도록 하고 있는데, 그중 하나의 기술이 실용신안등록 제205998호(출원번호 제2000-19501호)이고, 그에 따른 도면을 도 4 내지 도 5에 나타내었다.

첨부된 도 4는 종래 기어 변속장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 5a 내지 5c는 종래 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 제1기어 하우징(7) 내의 페달축(11)에는 페달축에 지지된 상태에서 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축(11)의 회전시에는 같이 회전되도록 직경이 가장 큰 제1이동기어(21)가 설치되고, 상기 제1이동기어의 일측에는 페달축(11)에 지지된 상태에서 상기 제1이동기어(21)와 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 페달축(11)의 회전시에는 제1이동기어(21)와 같이 회전되도록 직경이 제1이동기어보다 더 작은 제2이동기어(22)가 고정되며, 상기 제1이동기어(21)의 다른 일측에는 페달축(11)에 지지된 상태에서 상기 제1,2이동기어(21)(22)와 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 페달축(11)의 회전시에는 제1,2이동기어(21)(22)와 같이 회전되도록 직경이 상기 제2이동기어(22)보다 더 작은 제3이동기어(23)가 고정되고, 상기 제3이동기어중 제1이동기어(21)와 반대되는 쪽의 일측면에는 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)의 회전시에는 같이 회전되지 않도록 하면서도 상기 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)의 축방향 이동시에는 같이 이동되도록 이동편(24)의 일단이 결합되며, 상기 제1기어 하우징(7) 내의 전방측에는 페달축(11)과 평행한 상태로 가이드축(25)의 양단이 고정되고, 상기 가이드축에는 제3이동기어(23)에 일단이 결합된 이동편(24)의 다른 일단이 좌,우로 이동가능하도록 지지되며, 상기 제1기어 하우징(7) 내의 후방측에는 페달축(11)과 평행한 상태로 양단이 회전가능하게 회전축(26)이 설치되고, 상기 회전축에는 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)가 페달축(11)에 지지된 상태에서 축방향을 따라 동시에 이동할 때 상기 제1이동기어(21)와 맞물림되도록 직경이 가장 작은 제1고정기어(27)가 형성되며, 상기 회전축(26)중 제1고정기어(27)와 일정간격 이격된 일측에는 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)가 페달축(11)에 지지된 상태에서 축방향을 따라 동시에 이동할 때 상기 제2이동기어(22)와 맞물림되도록 직경이 제1고정기어(27) 보다 큰 제2고정기어(28)가 고정되고, 상기 회전축(26)중 제1고정기어(27)와 일정간격 이격된 다른 일측에는 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)가 페달축(11)에 지지된 상태에서 축방향을 따라 동시에 이동할 때 상기 제3이동기어(23)와 맞물림되도록 직경이 제2고정기어(28) 보다 큰 제3고정기어(29)가 고정되며, 상기 제3고정기어의 제1고정기어(27) 반대쪽 부분에는 동력전달축(14)에 고정된 제2구동 베벨기어(15)와 맞물림된 상태로 제1구동 베벨기어(30)가 고정된다.

또한 메인 프레임(1)에 결합된 핸들(2)의 양측단부중 어느 일측단부에는 정,역회전이 가능하도록 회전손잡이(31)가 설치되고, 상기 회전손잡이에는 회전손잡이(31)의 회전방향에 따라 내부에서 서로 반대되게 감기거나 풀리도록 제1와이어(32) 및 제2와이어(33)의 일단이 고정되며, 제1기어 하우징(7) 내의 이동편(24)에는 제1,2와이어(32)(33)가 감기거나 풀릴 때 이동편(24)에 일측 및 다른 일측방향으로의 당김력을 부여하도록 상기 제1와이어(32) 및 제2와이어(33)의 다른 일단이 서로 마주보게 고정되고, 상기 제1기어 하우징(7)의 내부면에는 제1,2와이어(32)(33)의 최초 당김방향이 페달축(11)의 축방향인 직각방향으로 도중에 변형되면서 이동편(24)에 원활히 전달되도록 상기 이동편을 사이에 두고 서로 마주본 상태로 제1도르레(34) 및 제2도르레(35)가 설치된다.

이와 같이 구성된 종래 기어 변속장치를 갖는 무체인식 자전거의 사용 과정은 기 설명된 일반적인 무체인식 자전거의 사용 과정을 참고하면 대부분 이해 가능하리라 생각되어 생략하고, 이하에서는 자전거의 사용시 주행도로의 상태에 따라 기어를 변속하는 과정만을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

사용자가 페달축(11)의 양단에 고정된 페달(12)을 밟아 회전시키면 상기 페달축(11)이 회전하는데, 이때에는 제1기어 하우징(7) 내에 위치된 상태로 페달축(11)에 설치된 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)가 상기 페달축(11)과 함께 회전한다.

이와 같이하여 페달축(11)과 함께 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)가 회전하면, 상기 제1기어 하우징(7) 내의 후방측에는 페달축(11)과 평행한 상태로 양단이 회전가능하게 회전축(26)이 결합되어 있고, 상기 회전축에는 직경이 각기 다른 제1,2,3고정기어(27)(28)(29)가 축방향을 따라 서로 이격되게 고정되어 상기 제1,2,3고정기어중 어느 하나의 고정기어가 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)중 어느 하나의 이동기어와 서로 맞물려 있음을 감안할 때 상기 회전축(26)이 페달축(11)과 반대되는 방향으로 회전을 하게 되는데, 이때에는 상기 제3고정기어(29)중 제1고정기어(27)와의 반대쪽면에 고정된 제1구동 베벨기어(30)가 동력전달축(14)에 고정된 제2구동 베벨기어(15)와 맞물려 있으므로 상기 동력전달축(14)은 회전축(26)의 회전력을 제1구동 베벨기어(30) 및 제2구동 베벨기어(15)를 통해 직각된 상태로 받아 회전하고, 상기 동력전달축(14)의 회전력은 기 설명된 일반적인 무체인식 자전거에서와 동일한 과정을 거쳐 후륜(9)의 허브축(9a)으로 전달되므로 상기 후륜(9)이 회전함에 따라 자전거가 전진하게 되는 것이다.

이와 같이 종래 변속장치를 갖는 무체인식 자전거를 사용자가 사용하는 과정에서 주행도로의 상태에 따라 기어 변속을 하고자 할 경우에는 핸들(2)의 양측단부중 어느 일측단부에 정,역회전이 가능하도록 설치된 회전손잡이(31)를 필요한 회전량 만큼 정방향으로 회전시켜 주거나 역방향으로 회전시켜 주면 되는데, 이에 대한 설명을 구체화하면 다음과 같다.

첨부된 도 5a는 종래 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 1단 변속 상태도인데, 이때에는 페달축(11)에 설치된 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)중 직경이 가장 작은 제3이동기어(23)가 회전축(26)에 고정된 제1,2,3고정기어(27)(28)(29)중 직경이 가장 큰 제3고정기어(29)에 맞물림되어 있으므로 이 경우에는 페달축(11)과 회전축(26)의 회전비가 가장 작아 페달(12)을 이용한 페달축(11)의 회전수 대비 자전거의 속도가 느려지지만 후륜으로 전달되는 힘이 강해 경사가 심한 비탈길을 오를 때 매우 유리하게 적용된다.

상기 도 5a와 같은 상태에서 자전거의 핸들(2)에 설치된 회전손잡이(31)를 일방향인 정방향으로 회전시켜 주면 제2와이어(33)는 회전손잡이(31) 내부에 감겨지면서 계속적으로 잡아당겨짐과 동시에 제1와이어(32)는 회전손잡이(31) 내부에서 풀리면서 계속적으로 당김력이 해제되므로 이동편(24)이 상기 제2와이어(33)의 당김력으로 인해 가이드축(25)에 지지된 상태로 안내되면서 일측(도면상 후방쪽)으로 이동되는데, 상기 이동편(24)의 일측 이동시에는 이동편의 일단이 제3이동기어(23)에 결합되어 있음에 따라 상기 제3이동기어는 물론 제1,2이동기어(21)(22)도 이동편(24)과 함께 페달축(11)에 지지된 상태로 안내되면서 도면상 후방쪽인 일측으로 이동되고, 상기 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)가 일측으로 이동하는 과정에서는 그 이동거리에 따라 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)중 직경이 가장 큰 제1이동기어(21)가 제1,2,3고정기어(27)(28)(29)중 직경이 가장 작은 제1고정기어(27)에 먼저 맞물림되어 도 5c와 같이 기어의 변속이 3단으로 이루어진 상태가 된다.

상기 도 5c와 같이 기어의 변속이 3단으로 이루어진 상태에서는 페달축(11)에 설치된 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)중 직경이 가장 큰 제1이동기어(21)가 회전축(26)에 고정된 제1,2,3고정기어(27)(28)(29)중 직경이 가장 작은 제1고정기어(27)에 맞물림되어 있으므로 이 경우에는 페달축(11)과 회전축(26)의 회전비가 가장 커 페달(12)을 이용한 페달축(11)의 회전수 대비 자전거의 속도가 빨라지지만 후륜(9)으로 전달되는 힘이 약해 경사가 심한 비탈길 보다는 평지에서 매우 유리하게 적용된다.

한편 도 5c와 같은 상태에서도 계속해서 자전거의 핸들(2)에 설치된 회전손잡이(33)를 일방향인 정방향으로 회전시켜 제2와이어(33)를 계속적으로 잡아당겨줌과 동시에 제1와이어(32)의 당김력을 계속적으로 해제하여 주면, 이동편(24)의 일측 이동에 의해 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)가 일측으로 이동하는 어느 순간 상기 제1,2,3이동기어중 제1이동기어(21)보다 직경이 더 작으면서 제3이동기어(23)보다는 직경이 더 큰 제2이동기어(28)가 제1,2,3고정기어(27)(28)(29)중 제1고정기어(27) 보다 직경이 더 크면서 제3고정기어(30)보다 직경이 더 작은 제2고정기어(28)에 맞물림되어 도 5b와 같이 기어의 변속이 2단으로 이루어진 상태가 된다.

상기 도 5b와 같이 기어의 변속이 2단으로 이루어진 상태에서는 페달축(11)에 설치된 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)중 직경이 중간인 제2이동기어(22)가 회전축(26)에 고정된 제1,2,3고정기어(27)(28)(29)중 직경이 중간인 제2고정기어(28)에맞물림되어 있으므로 이 경우에는 페달축(11)과 회전축(26)의 회전비가 도 5a 보다는 작고 도 5c 보다는 커 페달(12)을 이용한 페달축(11)의 회전수 대비 자전거의 속도도 도 5a 보다는 빠르고 5c 보다는 느려지지만 후륜(9)으로 전달되는 힘은 도 5a 보다 약하고 도 5c 보다 강하다.

한편, 도 5b와 같이 기어의 변속이 2단으로 이루어진 상태에서 상기 기어의 변속을 3단으로 이루고자 할 경우 및 도 5c와 같이 기어의 변속이 3단으로 이루어진 상태에서 1단으로 이루고자 할 경우에는 핸들(2)에 설치된 회전손잡이(31)를 다른 일방향인 역방향으로 필요한 회전량 만큼 회전시키면 되는데, 이 경우에는 상기 회전손잡이의 역방향 회전량에 비례된 만큼 제1와이어(32)는 감김과 동시에 제2와이어(33)는 풀리므로 상기 제1와이어(32)에 의한 이동편(24)의 다른 일측방향 이동에 의해 제1,2,3이동기어(21)(22)(23)가 함께 도면상 전방쪽인 다른 일측방향으로 이동하고, 이에 따라 기어의 변속이 2단에서 3단으로 이루어지거나 3단에서 1단으로 이루어진다.

이상에서 설명된 종래 기어 변속장치에서 일단 기어가 특정단계로 변속이 된 후 사용자에 의해 다음 단계로 변속이되기 직전에는 먼저 상태의 기어변속이 일단 해제됨과 동시에 다음 상태의 기어변속은 아직 이루어지지 않는 상태인 중립상태를 거쳐야 하므로 회전축(26)에 고정된 각 제1,2,3고정기어(27)(28)(29)간의 간격이 상기 중립상태가 가능하게 설계됨은 이해 가능하다.

그러나 종래 이와 같은 기어 변속장치는 제1기어 하우징 내의 한정된 공간면적 범위내에서 제1,2,3이동기어의 이동량에 따른 기어의 변속이 다단계로 이루어져야 함을 전제로 할 때 회전축의 회전력을 동력전달축으로 직각되게 전달하기 위한 제1구동 베벨기어와 제2구동 베벨기어의 맞물림이 고정기어의 안쪽에서 이루어지지 못하고 바깥쪽에서 이루어지므로 상기 제1,2구동 베벨기어가 차지하는 공간 면적이 그 만큼 늘어나게 됨과 동시에 각 고정기어가 차지하는 공간 면적은 그 만큼 줄어들게 되어 결국 충분히 확보되지 못한 짧은 거리내에서 제1,2,3고정기어를 배치할려고 보니 상기 제1,2,3고정기어를 직경 크기의 순서대로 배치하지 못하고 가운데가 가장 직경이 작은 제1고정기어(3단 변속용)를 배치함과 함께 상기 제1고정기어 보다 순차적으로 더 큰 직경의 제2,3고정기어를 양측에 각각 배치할 수 밖에 없음은 물론 상기 각 고정기어의 배치에 비례하여 이동기어의 배치도 직경그키의 순서대로 배치되지 못함에 따라 기어의 1단 변속을 이루기 위한 제1이동기어와 제1고정기어의 맞물림이 가운데에서 행하여 지고, 기어의 2,3단 변속을 이루기 위한 제2이동기어와 제2고정기어의 맞물림 및 제3이동기어와 제3고정기어의 맞물림이 양측에서 행하여져 결국 기어 변속의 안전성이 확보되지 못하는 문제점이 있었다.

즉, 사용자가 1단 변속상태에서 2단 변속을 하고자 할 경우에는 일단 3단 변속을 한 다음 2단 변속을 할 수 밖에 없음은 물론 3단 변속상태에서 1단 변속을 하고자 할 경우에는 2단을 거치지 않고 곧바로 1단 변속을 하게 되므로 변속의 안전성이 확보되지 못하여 기어의 변속 과정에서 자전거의 속도가 갑자기 느려지거나 빨라지거나 함에 따라 안전사고가 발생되는 문제점이 있고, 기어 변속을 3단이상으로 하는데는 한계가 있어 제품의 고급화가 어려운 문제점도 있었다.

또한 기어변속을 위해 회전손잡이를 정,역회전할 때 그 회전량에 비례된 만큼 이동기어에 이동력을 부여하는 구조가 매우 복잡하므로 제작비가 증가됨과 함께 생산성도 떨어지는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 회전축의 회전력을 동력전달축으로 직각되게 전달하기 위한 제1,2구동 베벨기어의 결합 구성이 상기 회전축에 고정된 각 고정기어 안쪽에서 이루어지도록 하여 제1기어 하우징의 크기를 필요이상 크게하지 않고도 각 고정기어가 배치될 수 있는 공간면적을 최대한 확보하고, 이로 인해 상기 각 고정기어의 수를 늘리면서도 직경 크기의 순서대로 배치할 수 있게 함은 물론 각 고정기어와 접촉될 각 이동기어 수도 늘리면서 직경 크기의 순서대로 배치할 수 있게 함에 따라 기어의 변속을 순서에 따라 안정적으로 수행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 무체인식 자전거를 전체적으로 나타낸 사시도

도 2는 일반적인 무체인식 자전거의 동력전달구조를 나타낸 사시도

도 3은 일반적인 무체인식 자전거의 동력전달구조를 나타낸 요부 횡단면도

도 4는 종래 기어 변속장치를 나타낸 분해사시도

도 5a는 종래 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 1단 변속 상태도

도 5b는 종래 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 2단 변속 상태도

도 5c는 종래 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 3단 변속 상태도

도 6은 본 고안 기어 변속장치를 나타낸 분해사시도

도 7a는 본 고안 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 1단 변속 상태도

도 7b는 본 고안 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 2단 변속 상태도

도 7c는 본 고안 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 3단 변속 상태도

도 7d는 본 고안 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 4단 변속 상태도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

7. 제1기어 하우징 11. 페달축

14. 동력전달축 15. 제2구동 베벨기어

201. 제1이동기어 202. 제2이동기어

203. 제3이동기어 204. 제4이동기어

205. 이동편 206. 가이드축

207. 스프링 208. 회전손잡이

209. 와이어 210. 도르레

211. 회전축 212. 제1고정기어

213. 제2고정기어 214. 제3고정기어

215. 제4고정기어 216. 제1구동 베벨기어

217. 연결관

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안 형태에 따르면, 제1기어 하우징 내의 페달축에 지지된 상태로 일측 바깥측에 설치되어 상기 페달축을 지지축으로 하여 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 같이 회전되도록 하는 직경이 가장 작은 제1이동기어와, 상기 페달축에 지지된 상태로 제1이동기어와 일정간격 이격되게 설치되어 제1이동기어의 좌,우이동시 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 제1이동기어와 같이 회전되도록 하는 직경이 제1이동기어 보다 더 큰 제2이동기어와, 상기 페달축에 지지된 상태로 제2이동기어와 일정간격 이격되게 설치되어 제1,2이동기어의 좌,우이동시 같이 좌,우로 이동되도록함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 제1,2이동기어와 같이 회전되도록 하는 직경이 제2이동기어 보다 더 큰 제3이동기어와, 상기 페달축에 지지된 상태로 제3이동기어와 일정간격 이격되게 설치되어 제1,2,3이동기어의 좌,우이동시 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 제1,2,3이동기어와 같이 회전되도록 하는 직경이 제3이동기어 보다 더 큰 제4이동기어와, 상기 각 이동기어중 어느 한 이동기어와의 사이에 일단이 결합되어 제1,2,3,4이동기어의 좌,우이동시 같이 좌,우로 이동되도록 하는 이동편과, 상기 제1기어 하우징 내의 전방측에 페달축과 평행한 상태로 양단이 고정되어 이동편중 이동기어 결합부분과 반대되는 쪽의 다른 일단을 지지하면서 상기 이동편이 각 이동기어와 함께 좌,우로 이동할 때 가이드 역할을 하는 가이드축과, 상기 메인 프레임에 결합된 핸들의 양측단부중 어느 일측단부에 정,역회전가능하게 설치된 회전손잡이와, 상기 회전손잡이에 일단이 고정되고 제1기어 하우징 내의 이동편에 다른 일단이 고정되어 회전손잡이의 회전방향에 따라 감기거나 풀리면서 이동편에 당김력을 선택적으로 부여하는 와이어와, 상기 제1기어 하우징의 내부면에 설치되어 와이어에 의한 이동편의 당김력이 가이드축의 축방향으로 부여되도록 하면서 상기 와이어의 당김이 보다 원활해지도록 하는 도르레와, 상기 제1기어 하우징 내의 후방측에 페달축과 평행한 상태로 양단이 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축의 일측 바같측에 고정되어 제1,2,3,4이동기어가 같이 좌,우로 이동할 때 상기 제1이동기어와 선택적으로 맞물림되는 직경이 가장 큰 제1고정기어와, 상기 회전축에 제1고정기어와 일정간격 이격된 상태로 고정되어 제1,2,3,4이동기어가 같이 좌,우로 이동할 때 상기 제2이동기어와 선택적으로 맞물림되는 제1고정기어 보다 더 작은 직경의 제2고정기어와, 상기 회전축에 제2고정기어와 일정간격 이격된 상태로 고정되어 제1,2,3,4이동기어가 같이 좌,우로 이동할 때 상기 제3이동기어와 선택적으로 맞물림되는 제2고정기어 보다 더 작은 직경의 제3고정기어와, 상기 회전축에 제3고정기어와 일정간격 이격된 상태로 고정되어 제1,2,3,4이동기어가 같이 좌,우로 이동할 때 상기 제4이동기어어와 선택적으로 맞물림되는 제3고정기어 보다 더 작은 직경의 제4고정기어와, 상기 제4고정기어의 제3고정기어 반대 부분에 고정되어 동력전달축에 고정된 제2구동 베벨기어가 제1,2,3,4고정기어의 안쪽에 위치되도록 상기 제2구동 베벨기어와 맞물림되는 제1구동 베벨기어로 구성하여서 된 무체인식 자전거의 기어 변속장치가 제공된다.

이하 본 고안을 실시예로 도시한 첨부된 도 6 내지 도 7을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 6은 본 고안 기어 변속장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 7a,7b,7c,7d는 본 고안 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 본 고안 실시예는 제1기어 하우징(7) 내의 페달축(11)에 지지된 상태로 일측 바깥측에 직경이 가장 작은 제1이동기어(201)를 설치하여 상기 제1이동기어가 페달축(11)을 지지축으로 하여 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 같이 회전되도록 하고, 상기 페달축(11)에는 제1이동기어(201)와 일정간격 이격된 상태로 지지되면서 제1이동기어보다 더 큰 직경을 갖는 제2이동기어(202)를 설치하여 상기 제1이동기어(201)의 좌,우이동시에는 제2이동기어(202)가 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 제1이동기어(201)의 회전시에는 제2이동기어(202)가 같이 회전되도록 하며, 상기 페달축(11)에는 제2이동기어(202)와 일정간격 이격된 상태로 지지되면서 제2이동기어보다 더 큰 직경을 갖는 제3이동기어(203)를 설치하여 상기 제1,2이동기어(201)(202)의 좌,우이동시에는 제3이동기어(203)가 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 제1,2이동기어(201)(202)의 회전시에는 제3이동기어(203)가 같이 회전되도록 하고, 상기 페달축(11)에는 제3이동기어(203)와 일정간격 이격된 상태로 지지되면서 제3이동기어보다 더 큰 직경을 갖는 제4이동기어(204)를 설치하여 상기 제1,2,3이동기어(201)(202)(203)의 좌,우이동시에는 제4이동기어(204)가 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 제1,2,3이동기어(201)(202)(203)의 회전시에는 제4이동기어(204)가 같이 회전되도록 하며, 상기 제2이동기어(202)와 제3이동기어(203) 사이에는 이동편(205)의 일단을 결합하여 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)의 좌,우이동시 이동편(205)이 같이 좌,우로 이동되도록 하고, 상기 제1기어 하우징(7) 내의 전방측에는 페달축(11)과 평행한 상태로 가이드축(206)의 양단을 고정하여 이동편(205)의 이동기어 결합부분 반대쪽인 다른 일단이 상기 가이드축(206)에 지지되도록 하면서 상기 이동편(205)이 각 이동기어(201)(202)(203)(204)와 같이 좌,우로 이동할 때는 가이드축(206)이 가이드 역할을 하도록 하며, 상기 가이드축에는 스프링(207)을 끼워 상기 스프링이 가이드축(206)에 다른 일단이 끼워져 있는 이동편(205)을 항상 제1이동기어(201) 및 제1고정기어(211) 쪽인 일측방향으로 밀어주도록 하고, 메인 프레임(1)에 결합된 핸들(2)의 양측단부중 어느 일측단부에는 정,역회전가능하게 회전손잡이(208)를 설치하고, 상기 회전손잡이에는 와이어(209)의 일단을 고정함과 함께 제1기어 하우징(7) 내의 이동편(205)에는 와이어(209)의 다른 일단을 고정하여 회전손잡이(208)의 회전방향에 따라 와이어(209)가 내부에서 감기거나 풀리면서 이동편(205)에 당김력을 선택적으로 부여하도록 하며, 상기 제1기어 하우징(7)의 내부면에는 도르레(210)를 설치하여 와이어(209)에 의한 이동편(205)의 당김력이 상기 도르레(210)에 의해 가이드축(206)의 축방향으로 원활히 부여되도록 하고, 상기 제1기어 하우징(7) 내의 후방측에는 페달축(11)과 평행한 상태로 회전축(211)의 양단을 회전가능하게 설치하며, 상기 회전축의 일측 바깥측에는 직경이 가장 큰 제1고정기어(212)를 고정하여 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 동시에 좌,우로 이동할 때 상기 제1이동기어(201)가 제1고정기어(212)에 선택적으로 맞물리도록 하고, 상기 회전축(211)에는 제1고정기어(212)보다 직경이 더 작은 제2고정기어(213)를 상기 제1고정기어(212)와 일정간격 이격된 상태로 고정하여 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 동시에 좌,우로 이동할 때 상기 제2이동기어(202)가 제2고정기어(213)에 선택적으로 맞물리도록 하며, 상기 회전축(211)에는 제2고정기어(212)보다 직경이 더 작은 제3고정기어(214)를 상기 제2고정기어(213)와 일정간격 이격된 상태로 고정하여 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 동시에 좌,우로 이동할 때 상기 제3이동기어(203)가 제3고정기어(214)에 선택적으로 맞물리도록 하고, 상기 회전축(211)에는 제3고정기어(214)보다 직경이 더 작은 제4고정기어(215)를 상기 제3고정기어(214)와 일정간격 이격된 상태로 고정하여 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 동시에 좌,우로 이동할 때 상기 제4이동기어(204)가 제4고정기어(215)에 선택적으로 맞물리도록 하며, 상기 제4고정기어중 제3고정기어(214)와의 반대부분에는 동력전달축(14)에 고정된 제2구동 베벨기어(15)와 맞물림된 상태에서 상기 제2구동 베벨기어가 제1,2,3,4고정기어(212)(213)(214)(215)의 안쪽에 위치되도록 제1구동 베벨기어(216)를 고정하여 회전축(210)의 회전시 이 회전력이 제1구동 베벨기어(216)와 제2구동 베벨기어(15)를 통해 동력전달축(14)으로 직각되게 전달되도록 한다.

상기에서 페달축(11)에 설치된 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 서로 일정간격 이격되어 상기 각 이동기어중 어느 하나의 이동기어가 좌,우로 이동할 때 나머지 각 이동기어도 같이 좌,우이동되도록 하기 위해, 상기 페달축(11)에는 각 이동기어 사이에 위치된 상태로 연결링(217)을 끼우고, 상기 각 연결링의 양단을 각각 서로 마주보는 이동기어에 고정하였다.

이와 같이 구성된 본 고안 기어 변속장치를 갖는 무체인식 자전거의 사용 과정은 기 설명된 일반적인 무체인식 자전거의 사용 과정을 참고하면 대부분 이해 가능하리라 생각되어 생략하고, 이하에서는 자전거의 사용시 주행도로의 상태에 따라 기어를 변속하는 과정만을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

사용자가 페달축(11)의 양단에 고정된 페달(12)을 밟아 회전력을 부여하면 상기 페달축(11)이 회전하는데, 이때에는 제1기어 하우징(7) 내에 위치된 상태로 페달축(11)에 좌,우로 이동되도록 설치되어 그 직경의 크기가 일측 바깥측에서 부터 다른 일측을 향해 순서대로 배열된 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가동시에 상기 페달축(11)과 같이 회전한다.

상기에서 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 동시에 페달축(11)과 같이 회전하는 것은, 상기 각 이동기어 사이에 위치되도록 페달축(11)에 연결링(217)이 끼워져 상기 각 연결링의 양단이 각각 서로 마주보는 이동기어에 고정되어 있기 때문이다.

이와 같이하여 페달축(11)과 함께 제1,2,3이동기어(201)(202)(203)(204)가 회전하면, 상기 제1기어 하우징(7) 내의 후방측에는 페달축(11)과 평행한 상태로 양단이 회전가능하게 회전축(211)이 설치되어 있고, 상기 회전축에는 직경이 각기 다른 상태에서 각 이동기어(201)(202)(203)(204)의 직경 크기와 반대되는 직경 크기 순서대로 배열되어 있는 제1,2,3,4고정기어(212)(213)(214)(215)가 축방향을 따라 서로 이격되게 고정되어 상기 제1,2,3,4고정기어중 어느 하나의 고정기어가 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)중 어느 하나의 이동기어와 서로 맞물려 있음을 감안할 때 상기 회전축(211)이 페달축(11)과 반대되는 방향으로 회전을 하게 되는데, 이때에는 상기 제4고정기어(215)의 제3고정기어(213) 반대부분에 고정된 제1구동 베벨기어(216)가 동력전달축(14)에 고정된 제2구동 베벨기어(15)와 맞물려 있으므로 상기 동력전달축(14)은 회전축(211)의 회전력을 제1구동 베벨기어(216) 및 제2구동 베벨기어(15)를 통해 직각된 상태로 받아 회전하고, 상기 동력전달축(14)의 회전력은 기 설명된 일반적인 무체인식 자전거에서와 동일한 과정을 거쳐 후륜(9)의 허브축(9a)으로 전달되므로 상기 후륜(9)이 회전함에 따라 자전거가 전진하게 되는 것이다.

이와 같이 본 고안 기어 변속장치를 갖는 무체인식 자전거를 사용자가 사용하는 과정에서 주행도로의 상태에 따라 기어 변속을 하고자 할 경우에는 핸들(2)의 양측단부중 어느 일측단부에 정,역회전이 가능하도록 설치된 회전손잡이(208)를 필요한 회전량 만큼 정방향으로 회전시켜 주거나 역방향으로 회전시켜 주면 되는데, 이에 대한 설명을 구체화하면 다음과 같다.

첨부된 도 7a는 본 고안 기어 변속장치가 자전거에 적용된 상태를 나타낸 요부 종단면도로서, 1단 변속 상태도인데, 이때에는 가이드축(206)에 끼워진 이동편(205)이 상기 가이드축(206)에 끼워진 스프링(207)의 복원력을 받아 도면상 후방인 일측으로 완전히 밀려져 있으므로 페달축(11)에 끼워진 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204) 또한 도면상 후방인 일측으로 완전히 이동되어 있다.

한편 상기 도 7a와 같은 상태에서는 페달축(11)에 설치된 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)중 일측 바깥측에 있는 직경이 가장 작은 제1이동기어(201)가 회전축(211)에 고정된 제1,2,3,4고정기어(212)(213)(214)(215)중 일측 바깥측에 있는 직경이 가장 큰 제1고정기어(212)에 맞물림되어 있으므로 이 경우에는 페달축(11)과 회전축(211)의 회전비가 가장 작아 페달(12)을 이용한 페달축(11)의 회전수 대비 자전거의 속도가 느려지지만 후륜으로 전달되는 힘이 강해 경사가 심한 비탈길을 오를 때 매우 유리하게 적용된다.

상기 도 7a와 같은 상태에서 자전거의 핸들(2)에 설치된 회전손잡이(208)를 일방향인 정방향으로 회전시켜 주면 일단이 이동편(205)에 고정되어 있음과 함께다른 일단이 회전손잡이(208)에 고정되어 있는 와이어(209)는 당겨지면서 상기 회전손잡이(208)의 회전량에 비례된 만큼 내부에 감겨지는데, 이때 당겨지는 와이어(209)는 제1기어 하우징(7) 내에 설치된 도르레(210)에 의해 그 당겨지는 힘의 방향이 변형되면서 이동편(205)에 부여되므로 상기 이동편은 가이드축(206)에 지지된 상태에서 스프링(207)을 압축시키면서 안내되어 도면상 전방인 다른 일측으로 잡아당겨진다.

한편 이동편(205)의 다른 일측 이동시에는 이동편의 일단이 제2이동기어(202)와 제3이동기어(203) 사이에 위치된 상태로 페달축(11)에 결합되어 있고, 각 이동기어는 페달축(11)에 끼워진 연결관(217)에 의해 서로 연결되어 있음에 따라 상기 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)도 이동편(205)과 함께 페달축(11)에 지지된 상태로 안내되면서 도면상 전방쪽인 다른 일측으로 이동되고, 상기 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 다른 일측으로 이동하는 어느 순간 그 이동거리에 따라 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)중 직경이 가장 작은 제1이동기어(201)가 제1,2,3,4고정기어(212)(213)(214)(215)중 직경이 가장 큰 제1고정기어(212)에 맞물림되므로 7b와 같이 기어의 변속이 2단으로 이루어진 상태가 된다.

상기 도 7b와 같이 기어의 변속이 2단으로 이루어진 상태에서는 제1이동기어(201)보다 직경이 더 큰 제2이동기어(202)가 제1고정기어(212) 보다 직경이 더 작은 제2고정기어(213)에 맞물림되어 있으므로 페달축(11)과 회전축(211)의 회전비가 도 7a에서 보다 더 커 페달(12)을 이용한 페달축(11)의 회전수 대비자전거의 속도는 도 7a에서 보다 빨라지지만 후륜으로 전달되는 힘은 상기 도 7a에서 보다 더 약하게 된다.

또한 도 7b와 같은 상태에서 자전거의 핸들(2)에 설치된 회전손잡이(208)를 일방향으로 더 회전시켜 와이어(209)를 계속적으로 잡아당겨주면, 이동편(205)이 스프링(207)을 압축시키면서 가이드축(206)에 지지된 상태로 안내되어 도면상 전방인 다른 일측으로 더 이동되는데, 상기 이동편(205)의 다른 일측 이동시에는 이동편의 일단이 제2이동기어(202)와 제3이동기어(203) 사이에 위치된 상태로 페달축(11)에 결합되어 있고, 각 이동기어는 페달축(11)에 끼워진 연결관(217)에 의해 서로 연결되어 있음에 따라 상기 제1,2,3이동기어(201)(202)(203)(204)도 이동편(205)과 함께 페달축(11)에 지지된 상태로 안내되면서 도면상 전방쪽인 다른 일측으로 더 이동되고, 상기 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 다른 일측으로 이동하는 어느 순간에는 그 이동거리에 따라 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)중 직경이 제2이동기어(202)보다 크고 제4이동기어(204) 보다는 작은 제3이동기어(203)가 제1,2,3,4고정기어(212)(213)(214)(215)중 직경이 제2고정기어(213) 보다는 작고 제4고정기어(215) 보다는 큰 제3고정기어(214)에 맞물림되므로 7c와 같이 기어의 변속이 3단으로 이루어진 상태가 된다.

상기 도 7c와 같이 기어의 변속이 3단으로 이루어진 상태에서는 제2이동기어(202)보다 직경이 더 큰 제3이동기어(203)가 제2고정기어(213) 보다 직경이 더 작은 제3고정기어(214)에 맞물림되어 있으므로 페달축(11)과 회전축(211)의 회전비가 도 7b에서 보다 더 커 페달(12)을 이용한 페달축(11)의 회전수 대비 자전거의 속도도 도 7b에서 보다 빨라지지만 후륜으로 전달되는 힘은 상기 도 7b에서 보다 더 약하게 된다.

그리고 도 7c와 같은 상태에서 자전거의 핸들(2)에 설치된 회전손잡이(208)를 일방향으로 더 회전시켜 와이어(209)를 계속적으로 잡아당겨주면, 이동편(205)이 스프링(207)을 압축시키면서 가이드축(206)에 지지된 상태로 안내되어 도면상 전방인 다른 일측으로 더 이동되는데, 상기 이동편(205)의 일측 이동시에는 이동편의 일단이 제2이동기어(202)와 제3이동기어(203) 사이에 위치된 상태로 페달축(11)에 결합되어 있고, 각 이동기어는 페달축(11)에 끼워진 연결관(215)에 의해 서로 연결되어 있음에 따라 상기 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)도 이동편(205)과 함께 페달축(11)에 지지된 상태로 안내되면서 도면상 전방쪽인 다른 일측으로 더 이동되고, 상기 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)가 다른 일측으로 이동하는 어느 순간에는 그 이동거리에 따라 제1,2,3,4이동기어(201)(202)(203)(204)중 직경이 제3이동기어(203)보다 더 큰 제4이동기어(204)가 제1,2,3,4고정기어(212)(213)(214)(215)중 직경이 제3고정기어(214) 보다는 더 작은 제4고정기어(215)에 맞물림되므로 7d와 같이 기어의 변속이 4단으로 이루어진 상태가 된다.

상기 도 7d와 같이 기어의 변속이 4단으로 이루어진 상태에서는 제3이동기어(203)보다 직경이 더 큰 제4이동기어(204)가 제3고정기어(214) 보다 직경이 더 작은 제4고동기어(215)에 맞물림되어 있으므로 페달축(11)과 회전축(211)의 회전비가 도 7c에서 보다 더 커 페달(12)을 이용한 페달축(11)의 회전수 대비 자전거의 속도도 도 7c에서 보다 빨라지지만 후륜으로 전달되는 힘은 상기 도 7c에서 보다 더 약하게 되어 비탈길보다는 평지에서 매우 유리하게 적용된다.

상기한 작용에서 1,2,3,4단으로의 변속을 위한 회전손잡이(208)의 회전은 단계적으로 이루어지도록 상기 회전손잡이에 그 구조가 갖추어져 있고, 실제 사용자가 기어변속을 위해 회전손잡이(208)를 회전시킬 경우에는 외부에서 회전손잡이에 표시되어 있는 단계별 눈금 표시를 보고 회전시키게 됨은 이해 가능하다.

이상에서 설명된 본 고안에서 사용자가 4단에서 3단으로 기어변속을 하거나 아니면 3단에서 2단으로 기어변속을 하거나 아니면 2단에서 1단으로 기어변속을 하거나 할 때에는 그에 맞도록 회전손잡이(208)를 다른 일방향으로 회전시켜 줄 필요가 있는데, 상기 회전손잡이를 다른 일방향으로 회전시킬 경우에는 와이어(209)의 당김력이 해제되므로 그 해제된 량에 비례된 만큼 이동편(205)은 스프링(207)의 복원력을 받아 도면상 후방인 일측으로 이동되고, 이에 따라 회전손잡이(208)의 다른 일방향 회전량에 맞게 기어변속이 이루어지게 됨은 이해 가능하다.

한편 본 고안 기어 변속장치에서도 일단 기어가 특정단계로 변속이 된 후 사용자에 의해 다음 단계로 변속이되기 직전에는 종래와 같이 먼저 상태의 기어변속이 일단 해제됨과 동시에 다음 상태의 기어변속은 아직 이루어지지 않는 상태인 중립상태를 거쳐야 하므로 회전축(211)에 고정된 각 제1,2,3고정기어(212)(213)(214)(215)간의 간격이 상기 중립상태가 가능하게 설계됨은 이해 가능하다.

그러므로 본 고안 기어 변속장치는 제1기어 하우징 내의 한정된 공간면적 범위내에서 제1,2,3,4이동기어의 이동량에 따른 기어의 변속이 다단계로 이루어져야 함을 전제로 할 때 회전축의 회전력을 동력전달축으로 직각되게 전달하기 위한 제1구동 베벨기어와 제2구동 베벨기어의 맞물림이 각 고정기어 안쪽에서 이루어지므로 상기 제1,2구동 베벨기어가 차지하는 공간 면적이 그 만큼 줄어들게 됨과 동시에 각 고정기어가 차지하는 공간 면적은 그 만큼 늘어나게 되어 결국 충분히 확보된 거리로 인해 상기 고정기어를 직경의 크기 순서대로 4개 이상씩 배치할 수 있음은 물론 상기 각 고정기어의 배치에 비례하여 이동기어의 배치도 직경의 크기 순서대로 4개 이상씩 배치할 수 있음에 따라 여러가지 효과가 있다.

즉 기어의 1,2,3,4단 변속을 위한 이동기어와 고정기어의 맞물림이 일측에서 부터 다른 일측으로 순서대로 행하여져 결국 기어 변속의 안전성이 확보되므로 인해 기어의 변속 과정에서 자전거의 속도가 갑자기 느려지거나 빨라지는 일이 없어 안전사고의 위험성이 없게되는 효과가 있음은 물론 기어 변속의 단계가 더 늘어나게 되어 제품의 고급화가 가능해지는 효과도 있다.

또한 기어변속을 위해 회전손잡이를 정,역회전시킬 때 그 회전량에 비례된 만큼 이동기어에 이동력을 부여하는 구조가 매우 간단하므로 제작비를 줄어들게 됨과 함께 생산성도 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 제1기어 하우징 내의 페달축에 지지된 상태로 일측 바깥측에 설치되어 상기 페달축을 지지축으로 하여 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 같이 회전되도록 하는 직경이 가장 작은 제1이동기어와,

   상기 페달축에 지지된 상태로 제1이동기어와 일정간격 이격되게 설치되어 제1이동기어의 좌,우이동시 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 제1이동기어와 같이 회전되도록 하는 직경이 제1이동기어 보다 더 큰 제2이동기어와,

   상기 페달축에 지지된 상태로 제2이동기어와 일정간격 이격되게 설치되어 제1,2이동기어의 좌,우이동시 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 제1,2이동기어와 같이 회전되도록 하는 직경이 제2이동기어 보다 더 큰 제3이동기어와,

   상기 페달축에 지지된 상태로 제3이동기어와 일정간격 이격되게 설치되어 제1,2,3이동기어의 좌,우이동시 같이 좌,우로 이동되도록 함과 함께 상기 페달축의 회전시에는 제1,2,3이동기어와 같이 회전되도록 하는 직경이 제3이동기어 보다 더 큰 제4이동기어와,

   상기 각 이동기어중 어느 한 이동기어와의 사이에 일단이 결합되어 제1,2,3,4이동기어의 좌,우이동시 같이 좌,우로 이동되도록 하는 이동편과,

   상기 제1기어 하우징 내의 전방측에 페달축과 평행한 상태로 양단이 고정되어 이동편중 이동기어 결합부분과 반대되는 쪽의 다른 일단을 지지하면서 상기 이동편이 각 이동기어와 함께 좌,우로 이동할 때 가이드 역할을 하는 가이드축과,

   상기 메인 프레임에 결합된 핸들의 양측단부중 어느 일측단부에 정,역회전가능하게 설치된 회전손잡이와,

   상기 회전손잡이에 일단이 고정되고 제1기어 하우징 내의 이동편에 다른 일단이 고정되어 회전손잡이의 회전방향에 따라 감기거나 풀리면서 이동편에 당김력을 선택적으로 부여하는 와이어와,

   상기 제1기어 하우징의 내부에 설치되어 와이어에 의한 이동편의 당김력이 가이드축의 축방향으로 부여되도록 하면서 상기 와이어의 당김이 보다 원활해지도록 하는 도르레와,

   상기 제1기어 하우징 내의 후방측에 페달축과 평행한 상태로 양단이 회전가능하게 설치된 회전축과,

   상기 회전축의 일측 바같측에 고정되어 제1,2,3,4이동기어가 같이 좌,우로 이동할 때 상기 제1이동기어와 선택적으로 맞물림되는 직경이 가장 큰 제1고정기어와,

   상기 회전축에 제1고정기어와 일정간격 이격된 상태로 고정되어 제1,2,3,4이동기어가 같이 좌,우로 이동할 때 상기 제2이동기어와 선택적으로 맞물림되는 제1고정기어 보다 더 작은 직경의 제2고정기어와,

   상기 회전축에 제2고정기어와 일정간격 이격된 상태로 고정되어 제1,2,3,4이동기어가 같이 좌,우로 이동할 때 상기 제3이동기어와 선택적으로 맞물림되는 제2고정기어 보다 더 작은 직경의 제3고정기어와,

   상기 회전축에 제3고정기어와 일정간격 이격된 상태로 고정되어 제1,2,3,4이동기어가 같이 좌,우로 이동할 때 상기 제4이동기어어와 선택적으로 맞물림되는 제3고정기어 보다 더 작은 직경의 제4고정기어와,

   상기 제4고정기어의 제3고정기어 반대 부분에 고정되어 동력전달축에 고정된 제2구동 베벨기어가 제1,2,3,4고정기어의 안쪽에 위치되도록 상기 제2구동 베벨기어와 맞물림되는 제1구동 베벨기어로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 무체인식 자전거의 기어 변속장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   각 이동기어 사이에 위치되도록 페달축에 연결링을 끼우고, 상기 각 연결링의 양단을 서로 마주보는 이동기어에 고정함에 따라 페달축에 설치된 제1,2,3,4이동기어가 서로 일정간격 이격된 상태에서 어느 하나의 이동기어가 좌,우로 이동하더라도 나머지 모든 이동기어도 같이 좌,우로 이동하도록 한 것을 특징으로 하는 무체인식 자전거의 기어 변속장치.