KR200315578Y1 - 자전거 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자전거의 동력원인 후륜에 적은 힘으로 최대의 회전력을 전달함과 동시에 작동을 원활하게 하기 위한 자전거 동력전달장치에 관한 것이다.

본 고안의 전체적인 구성은 프레임의 중앙에 고정 설치되어 일측면에 원동스프로켓이 장착된 구동축을 갖는 자전거에 있어서, 상기 구동축에 편심되게 장착되는 편심고정판과; 상기 편심고정판의 외주연에 결합되어 크랭크샤프트와 연동되는 회전링과; 상기 구동축에 결합되어 크랭크샤프트의 작동을 안내하는 베어링하우징과; 상기 베어링 하우징에 결합되어 회전링과 함께 회전하면서 편심고정판의 편심차에 의해 신축되는 크랭크샤프트와; 상기 크랭크샤프트의 하단부에 결합되어 안내로울러에 의해 회전링과 연결되어 크랭크샤프트의 회전을 안내하는 유도부재로 구성된 것이다.

Description

자전거 동력전달장치{Power transmission apparatus for bicycle}

본 고안은 크랭크샤프트(crank shaft)가 신축되면서 동력원인 후륜에 적은 힘으로 최대의 회전력을 전달함과 동시에 회전운동이 원활하게 이루어지도록 한 자전거 동력전달장치에 관한 것으로서, 이를 좀더 구체적으로 설명하면, 프레임에 고정 설치된 구동축에 편심으로 장착된 편심고정판의 외주면을 따라 회전링과 함께 회전되면서 길이가 가변되는 크랭크샤프트를 일체로 결합하여 크랭크샤프트의 길이가 최대로 연장된 상태에서 페달에 힘이 가해지도록 한 자전거 동력전달장치에 관한 것이다.

근거리의 이동이나 레저용으로 널리 이용되고 있는 자전거의 동력전달장치는 원동스프로켓과 후륜에 장착된 종동스프로켓 상에 체인을 권취하여 상기 원동스프로켓을 회전시키는 크랭크샤프트에 인위적인 힘을 가함으로써 회전력이 체인에 의해 후륜에 전달되는 구조로 이루어진 것이다.

이에 최소의 힘으로 최대의 회전력을 얻기 위한 다양한 장치가 제안되고 있으며, 그 대표적인 예로서 본 고안자가 기 제안한 바 있는 1999년특허출원제40795호와 2000년특허출원제61258호를 들 수 있다.

상기의 기술요지는 크랭크샤프트의 하단부에 장착된 유도부재가 직경을 달리하는 편심캠의 내주면을 따라 360°회전하면서 크랭크샤프트의 길이가 신축되도록 함으로써 적은 힘으로 최대의 회전력이 후륜에 전달되도록 한 것이다.

본 고안은 상기의 장치를 개량, 보완한 것으로서, 본 고안은 크랭크샤프트의 길이가 가변되면서 고속회전이 원활하게 이루어지도록 하여 사용의 편리성을 향상시킨 자전거 동력전달장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 전체적인 구성은 프레임의 중앙에 고정 설치되어 일측면에 원동스프로켓이 장착된 구동축을 갖는 자전거에 있어서, 상기 구동축에 편심되게 장착되는 편심고정판과; 상기 편심고정판의 외주연에 결합되어 크랭크샤프트와 연동되는 회전링과; 상기 구동축에 결합되어 크랭크샤프트의 작동을 안내하는 베어링하우징과; 상기 베어링 하우징에 결합되어 회전링과 함께 회전하면서 편심고정판의 편심차에 의해 신축되는 크랭크샤프트와; 상기 크랭크샤프트의 하단부에 결합되어 안내로울러에 의해 회전링과 연결되어 크랭크샤프트의 회전을 안내하는 유도부재로 구성된 것이다.

상기 편심고정판은 로울러베어링이 안착되는 편심공과 외주면에 볼베어링이 결합된 베어링메탈을 설치하는 안치홈이 형성된 구조로 이루어진 것이다.

또한 상기 회전링은 내주면에 베어링메탈을 감싸는 요홈과 반분된 취부판의 중앙에 유도부재를 구성하는 안내로울러가 삽입되는 안내로울러 체결공이 형성된 것이다.

그리고 상기 베어링하우징은 안내봉을 삽입하기 위한 삽입공과, 상기 삽입공의 양측에 로울러를 설치하기 위한 로울러 설치홈과 일측면에 구동축에 결합되는 장착편이 일체로 구성된 것이다.

특히 상기 크랭크샤프트는 고정편의 외측단부에 페달이 결합되고 내측단부에는 양측면에는 로울러와 면 접촉되는 요홈이 형성된 안내봉이 일체로 결합된 구조로 이루어진 것이다.

또 상기 유도부재는 안내봉의 단부에 삽입되는 체결공과 일측에 안내로울러가 결합되는 지지편으로 구성된 것이다.

도 1은 본 고안의 전체적인 구성상태를 예시한 분해사시도

도 2는 본 고안을 결합한 상태의 사시도

도 3은 본 고안의 종단면도

도 4는 크랭크샤프트를 예시한 것으로서,

(a)는 일부를 절결한 상태의 사시도

(b)는 일부 절결 단면도이다.

도 5는 고정판에 회전링을 결합한 상태를 도시한 것으로서,

(a)는 일부를 절결한 상태의 사시도

(b)는 일부 절결 단면도이다.

도 6은 결합상태의 일부 절결한 상태의 정면도

도 7 (a)∼(d)는 본 고안의 작동상태도

도 8은 본 고안의 다른 실시예를 예시한 분해사시도

도 9는 도 8을 결합시킨 상태의 정면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3…원동스프로켓 5…구동축 6a…편심공 6b…통공

6c…안치홈 7…로울러 베어링 10…편심고정판 11…요홈

12…취부판 13…안내로울러체결공 14…볼트 15…회전링

16…삽입공 17…로울러 20…베어링 하우징 21…고정편

22…페달 23…안내봉 23a…슬라이드홈

27…안내로울러 30…유도부재

이하 본 고안의 전체적인 구성상태 및 이로부터 얻게되는 특유의 효과 등에 대하여 첨부도면을 이용하여 상세히 설명하면 하기와 같다.

도 1은 본 고안의 전체적인 구성상태를 예시한 사시도로서, 동 도면에 예시되어 있는 바와 같이, 본 고안의 전체적인 구성은 프레임(40)의 중앙에 고정 설치되어 일측면에 체인을 권취하는 원동스프로켓(3)이 고정 장착되는 구동축(5)과, 상기 구동축(5)의 양측에 설치되는 편심고정판(10)과, 상기 편심고정판(10)의 외주연에 회동 가능토록 결합되는 회전링(15)과, 상기 구동축(5)에 장착되어 수직선상으로 크랭크샤프트(25)를 구성하는 안내봉(23)이 삽입되는 베어링하우징(20)과; 상기 회전링(15)과 함께 360도 회전하면서 편심고정판(10)의 편심차에 의해 신축되는 크랭크샤프트(25)와; 상기 안내봉(23)의 단부에 고정되어 회전링(15)과 크랭크샤프트(25)를 연결하는 유도부재(30)로 구성된 것이다.

상기 구동축(5)에 장착되는 편심고정판(10)은 중앙에서 일측으로 편심된 대구경의 편심공(6a)과 타측에 소구경의 체결공(6b)이 형성되고, 외주면에는 후술하는 회전링(15)의 원활한 회전을 돕는 볼베어링(8a)이 배설된 베어링메탈(8)을 설치하기 위한 안치홈(6c)이 형성된 구성으로 이루어진 것이다.

상기 편심공(6a)에는 로울러베어링(7)을 고정시켜 이의 내측에 삽입되는 구동축(5)의 회동을 원활하게 도모하고, 타측의 체결공(6b)은 반대측에 장착된 동일한 구조를 갖는 편심고정판(10)과 일체로 결합하는 고정부재(9)를 결합하게 되는 것이다.

상기 편심고정판(10)의 외주연에 일체로 결합되어 회전되는 회전링(15)의 구성은 내주면에는 상기 편심고정판(10)의 안치홈(6c)에 설치되는 베어링메탈(8)의 외표면을 감싸기 위한 요홈(11)과, 일측에는 중앙이 반분된 취부판(12)이 일체로 형성된 것이다.

상기 취부판(12)의 중앙에는 안내로울러 체결공(13)이 형성되고, 이 안내로울러 체결공(13)의 상,하부에는 횡으로 2개의 통공(13a)이 형성되어 일측에서 볼트(14)를 체결하여 2개로 분할된 취부판(12)을 일체로 결합하게 되는 것이다.

또한 상기 편심고정판(10)의 외측으로 연장된 구동축(5)에 결합되어 크랭크샤프트(25)의 상,하 이동을 안내하는 베어링 하우징(20)은 수직선상으로 형성된 삽입공(16)과, 상기 삽입공(16)의 양측으로 안내봉(23)과 면 접촉되는 로울러(17)를 결합하기 위한 로울러 설치홈(18)이 형성되고, 일측면에는 구동축(5)을 결합하기 위한 통공(19a)이 형성된 장착편(19)이 일체로 형성된 것이다.

상기 로울러(17)는 양측으로 축(17a)이 돌출된 것으로서, 일측은 로울러 설치홈(18)의 측면에 형성된 요홈에 결합되고, 타측은 커버(C)의 내주면에 형성된 요홈에 회전 가능토록 삽입되는 것이다.

상기 베어링 하우징(20)에 형성된 삽입공(16)에 결합되는 크랭크샤프트(25)의 구성은 고정편(21)의 외측단부에 페달(22)이 결합되고 내측단부에는 봉 형상의 안내봉(23)이 일체로 결합된 구조로 이루어진 것이다.

상기 안내봉(23)의 양측면에는 베어링 하우징(20)에 안착되어있는 로울러(17)와 면 접촉이 이루어지도록 하기 위한 슬라이드홈(23a)이 배설된 구성으로 이루어진 것이다.

삽입공(16)을 관통하는 안내봉(23)의 외측단부에 결합되어 회전링(15)의 취부판(12)과 연결되는 유도부재(30)는 크랭크샤프트(25)의 안정적인 회전을 도모하게 되는 것이다.

이러한 기능을 갖는 유도부재(30)는 안내봉(23)의 단부에 삽입되는 체결공(26)과 외측으로 연장되어 일측에 안내로울러(27)가 결합되는 지지편(28)으로 구성된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 페달(22)에 힘을 가함으로써, 하부의 안내봉(25)이 베어링하우징(20)에 삽입된 크랭크샤프트(25)와 유도부재(30)에 의해 일체로 결합된 회전링(15)이 동시에 회동하게 되는 것이다.

본 고안의 다른 실시예로서 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 상술한 유도부재(30)를 생략하고, 크랭크샤프트(25)를 구성하고 있는 편심고정판(21)의 일지점에 안내로울러(27)를 결합하여 취부판(12)에 형성된 안내로울러 체결공(13)에 결합하여도 그 효과는 거의 동일한 것이다.

상술한 구성을 갖는 본 고안의 작동은 도7(a)~도7(d)에 예시되어 있는 바와 같이, 초기상태에서는 도 7 (a)와 같이 크랭크샤프트(25)의 길이가 기존 자전거의 크랭크샤프트와 같이 축소된 상태로서 이의 길이는 대략 17㎝ 정도로 유지하게 된다.

이러한 상태에서 고정편(21)에 장착된 페달(22)에 힘을 가하게 되면, 안내봉(23)의 하단부에 장착되어 있는 유도부재(30)를 구성하는 안내로울러(27)와 결합된 회전링(15)이 편심고정판(10)의 외주연을 따라 회전하면서 편심고정판(10)의 편심차에 의해서 그 길이가 점진적으로 늘어나게 것이다.

상기 도 7 (a)에서 도 7 (b)의 지점까지는 페달(22)에 힘을 가하는 구역으로서 크랭크샤프트(25)의 길이가 최대의 길이로 늘어나는 구간이다.

도 7 (b)에서 도 7 (c)의 구간은 크랭크샤프트(25)의 길이가 서서히 축소되면서 원위치로 복원되는 구간이며, 반대편의 크랭크샤프트는 이와는 반대로 페달에 힘을 가하는 최대의 길이로 늘어나게 되는 것이다.

이러한 상태에서 도 7 (c)에서 도 7 (d)까지는 크랭트샤프트(25)가 축소된 상태로 회동하여 도7(a)의 지점에 도달하면 페달(22)에 재차 힘을 가하여 연속 회전시키게 되는 것이다.

즉, 크랭크샤프트(25)가 360° 회전하는 동안에 페달(22)에 힘이 가해지는 구간에서는 길게 연장되고, 원위치로 복원되는 구간에서는 축소되는 구조로 적은 힘으로 최대의 회동력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안은 크랭크샤프트를 구성하는 안내봉에 베어링 하우징에 삽입되어 편심고정판을 따라 회전되는 회전링에 의해 그 길이가 가변되어 페달에 힘이 가해지는 지점에서 최대의 길이로 늘어나게 됨으로써 장거리를 주행하거나 경사지역을 오르는 경우에 적은 힘으로 주행이 가능한 유용한 고안인 것이다.

본 고안에서는 도면에 예시된 부분에 한정하여 설명하고 있으나, 본 고안의 핵심사상을 이용한 기술적 변경이나 변형은 누구나 용이하게 실현할 수 있는 것으로서, 이러한 변경 또는 변형은 당해업계에 종사하는 자라면 누구 나가 실현할 수 있는 것으로 본 고안의 권리범위에 속하는 것이라 할 것이다.

Claims (6)

1. 프레임의 중앙에 고정 설치되어 일측면에 원동스프로켓이 장착된 구동축을 갖는 자전거에 있어서, 상기 구동축에 편심되게 장착되는 편심고정판과; 상기 편심고정판의 외주면에 결합되어 크랭크샤프트와 연동되는 회전링과; 상기 구동축에 결합되어 크랭크샤프트의 작동을 안내하는 베어링하우징과; 상기 베어링 하우징에 결합되어 회전링과 함께 회전하면서 편심고정판의 편심차에 의해 신축되는 크랭크샤프트와; 상기 크랭크샤프트의 하단부에 결합되어 안내로울러에 의해 회전링과 연결되어 크랭크샤프트의 회전을 안내하는 유도부재로 구성된 것을 특징으로 하는 자전거 동력전달장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 편심고정판은 로울러 베어링이 안착되는 편심공과 외주면에 볼베어링이 배설된 베어링메탈을 결합하는 안치홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자전거 동력전달장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전링은 내주면에 베어링메탈을 감싸는 요홈과 반분된 취부판의 중앙에 유도부재의 안내로울러가 결합되는 안내로울러 체결공이 형성된 것을 특징으로 하는 자전거 동력전달장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 베어링하우징은 안내봉을 삽입하기 위한 삽입공과, 상 기 삽입공의 양측에 베어링을 배설하기 위한 로울러 설치홈과 일측면에 구동축에 결합되는 장착편이 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 자전거 동력전달장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 크랭크샤프트는 고정편의 외측단부에 페달이 결합되고 내측단부에는 양측면에 슬라이드홈이 형성된 안내봉이 일체로 결합된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 동력전달장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 유도부재는 안내봉의 단부에 삽입되는 체결공과 일측에 안내로울러가 결합되는 지지편으로 구성된 것을 특징으로 하는 자전거 동력전달장치.