KR20030016355A - 베벨기어열을 이용한 양구동 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페달링의 힘을 이용하는 일반적인 자전거 및 헬스용 기구(이하 "자전거"라 칭함)에서 양방향의 힘을 한 방향으로 전하는 동력전달장치(이하 "양구동기어"라 칭함)에 대한 것이다. 구체적으로 베벨기어열을 이용하여 페달의 정/역회전시에 출력수단(예: 스프라켓)이 정방향으로 회전하는 것이다. 본 발명의 동력전달장치는 자전거의 페달축이 지나는 프레임 내에 장착된다.

본 발명을 자전거에 장착할 경우에 역페달링을 통한 주행으로 보다 강력한 힘과 스피드를 낼 수 있다. 그리고 역페달링을 통한 다양한 근육의 사용으로 운동효과가 크다. 따라서 본 발명은 일반적인 자전거뿐만 아니라 페달링을 이용하는 운동기구(헬스용 자전거)에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

베벨기어열을 이용한 양구동 동력전달장치{Bi-Driving Pwoer Transmission Using a Bebel Gear Assembly}

양방향의 힘을 한 방향으로 전하는 동력전달장치(이하 "양구동 동력전달장치"라 칭함)는 대표적으로 유성기어를 이용한 방식이 있다. 유성기어를 이용한 양구동 동력전달장치는 흔히 3개의 베벨기어 및 주변장치로 이루어진다. 여기서 3개의 베벨기어는 좌우측에 각각 1개의 베벨기어가 있고, 그 중간에 동력을 전달하는베벨기어가 있다. 여기서 중간의 베벨기어는 통상적으로 베벨기어의 하단면(삼각형 모양의 베벨기어에서 넓은 면)이 외부의 고정부재에 고정된다. 그러나 이러한 베벨기어 장착방식은 차지하는 공간이 크고, 중간의 베벨기어가 확실하게 고정되지 않는 등의 문제가 있다. 따라서 기존의 베벨기어를 이용한 양구동 동력전달장치는 소형화의 어려움과 함께 자전거의 페달축이 지나는 허브 내에 장착하는 것이 어렵다.

본 발명은 먼저 중간의 베벨기어의 넓은면이 중앙의 페달축으로 향하게 하고, 고정역할을 하는 원형의 허브와 페달축 사이에 중판의 베벨기어를 고정장착하였다. 여기서 중간의 베벨기어는 나사로서 고정되는데, 나사의 일측면은 허브에 고정되고 다른 일측면은 페달축에 고정하였다. 그리고 양측면에 있는 베벨기어와 페달축이 만나는 부분에 일방향 전달수단을 장착하였다. 여기서 양측면에 있는 베벨기어의 일방향 전달수단의 방향은 반대이다. 따라서 양측면에 있는 베벨기어중에 하나가 작동할 경우에 다른 하나는 작동하지 않는다. 그리고 일측면에 있는 베벨기어의 외주면에 출력수단인 스프라켓을 장착하였다.

도 1은 본 발명의 양구동 동력전달장치의 단면도

도 2는 본 발명의 양구동 동력전달장치의 횡단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1. 페달축 2. 출력수단(스프라켓) 3. 제1베벨기어

3a. 일방향 전달수단 4. 제2베벨기어 5. 제3베벨기어

5a. 일방향 전달수단 6. 허브 6a. 나사선

7. 나사 7a. 숫나사 7b. 암나사

8. 베어링 9. 프레임 10. 링

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 양구동 동력전달장치의 단면도이고, 도 2는 양구동 동력전달장치의 A-A'면을 절개한 횡단면도이다. 자전거 페달축 부분의 프레임(9)의 빈 공간에 허브(6)가 나사방식으로 고정장착되고, 허브(6) 내에 베벨기어열이 장착된다. 허브(6)의 양측면이 프레임(9)에 나사방식으로 고정결합된다. 주요 구성요소는 "페달축(1), 페달축 우측면에서 회전가능한 제1베벨기어(3), 제1베벨기어(3)와 페달축 (1) 사이의 일방향 전달수단(3a), 제1베벨기어(3) 상의 우측면에 고정장착된 출력수단(2), 페달축(1) 중앙에 위치하는 제2베벨기어(4), 제2베벨기어(4)를 허브(6)에 고정하는 나사(7), 자전거의 프레임(9)에 고정되는 허브(6), 페달축 좌측면에서 회전가능한 제3베벨기어(5), 제3베벨기어(5)와 페달축(1) 사이의 일방향 전달수단 (5a)" 등이다.

동력전달과정을 중심으로 주요 구성요소를 자세히 살펴보면 다음과 같다. 페달축(1)의 정회전시에 제1베벨기어(3)의 하단면에 있는 일방향 전달수단(3a)이 작동하고, 페달축의 역회전시에 제3베벨기어(5)의 하단면에 있는 일방향 전달수단 (5a)이 작동한다. 여기서 일방향 전달수단(3a)에는 여러 가지가 가능하지만, 바람직하게는 최소한의 공간이 요구되는 일방향 래칫이 장착된다. 일방향 전달수단(3a, 5a)으로서 일방향 래칫은 페달축(1)에 홈을 내어 장착하고, 일방향 래칫과 맞물리는 제1베벨기어(3) 및 제3베벨기어(5)의 하단면에 래칫홈이 음각된다. 따라서 페달축(1)을 정회전할 경우에는 제3베벨기어(3)의 회전과 함께 제3베벨기어의 우측면에 있는 출력수단(2)이 정회전한다. 일반적인 자전거에서 출력수단(2)으로 스프라켓이 이용될 수 있으며, 동력전달수단으로 벨트를 이용할 경우에는 그에 상응하는 출력수단이 구비된다. 출력수단(2)의 정회전과 함께 체인 혹은 벨트를 통해서 동력이 뒤쪽으로 전달된다. 여기서 제1베벨기어(3)의 정회전과 함께 제2베벨기어(4)는 제자리에서 고정된 상태로 반시계방향으로 회전한다. 삼각형 모양의 제2베벨기어(4)에서 넓은 면이 페달축(1)으로 향하게 함으로서 공간이용을 최소화한다. 제2베벨기어(4)는 허브(6)에 나사(7)로서 고정되며, 나사의 하단면에 있는 암나사(7b)는 베어링(8)이 장착된 링(10)과 연결된다. 링(10)과 페달축(1) 사이의 베어링은 페달축의 회전시 마찰력을 최소화한다. 이러한 제2베벨기어(4)의 고정구조는 제2베벨기어를 보다 확실하게 고정하는데 도움이 된다. 그리고 제2베벨기어(4)의 회전과 함께 이와 맞물리는 제3베벨기어(5)가 역회전 한다. 이때 제3베벨기어(5)와 페달축(1) 사이에 있는 일방향 전달수단(5a)은 작동하지 않는다.

페달축(1)의 역회전시에는 앞서 설명한 바와 같이 페달축의 좌측면에 있는 제3베벨기어(5)가 작동한다. 따라서 페달축(1)의 역회전과 함께 제3베벨기어(5)가 역회전한다. 제3베벨기어(5)의 역회전과 함께 페달축(1)의 중앙에 있는 제2베벨기어(4)가 반시계방향으로 회전한다 제2베벨기어(4)의 회전과 함께 제1베벨기어(3)가 정회전하고, 제1베벨기어의 정회전과 함께 출력수단(2)이 정회전한다. 마지막으로 출력수단(2)의 정회전력은 체인 혹은 벨트를 통해서 뒤쪽으로 전달된다.

본 발명품은 베벨기어를 이용하여 양방향의 힘을 한 방향으로 전달하는 동력전달장치에서 기존의 방식에 비해 구조의 단순화와 함께 소형정밀기계로서 사용이 용이하다. 따라서 자전거의 페달축이 지나는 허브내에 본 발명을 장착함으로서 큰 무게의 증가없이 페달의 정/역회전시 자전거가 전진하게 할 수 있다. 따라서 본 발명은 자전거에서 기존의 유성기어열을 이용한 양구동 기어 및 다른 양구동 기어를 대체할 수 있을 것이다. 이러한 양구동 기어는 일반적인 자전거 및 페달링을 통해 운동을 하는 헬스용기구에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 페달링을 통해서 동력을 발생하는 일반적인 자전거 및 헬스용 기구에 있어서,

   페달이 장착된 회전가능한 페달축(1);

   페달축(1)의 우측면에 회전가능하도록 장착된 제1베벨기어(3);

   제1베벨기어(3)의 일측 외주면에 고정장착된 출력수단(2);

   제1베벨기어(3)와 페달축(1) 사이에 장착된 일방향전달수단(3a);

   페달축(1) 중앙에 넓은 면이 페달축으로 향해서 장착되는 제2베벨기어(4);

   제2베벨기어(4)를 허브(6)에 일측면이 고정되고, 다른 일측면이 페달축(1)에 고정되는 나사(7);

   나사(7)의 하단면파 페달축(1) 사이의 마찰력을 최소화하는 링(10);

   페달축(1) 좌측면에 회전가능하도록 장착된 제3베벨기어(5);

   베벨기어열을 감싸면서 나사(7)를 고정하는 허브(6); 등으로 구성되어,

   페달축(1)의 정회전 및 역회전시 출력수단(2)이 정회전하는, 베벨기어열를 이용한 양구동 동력전달장치