KR200334621Y1 - 가변식 자전거 페달구동장치의 크랭크샤프트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 페달축과 페달결합부 간의 거리가 주행시 가변되게 함으로서 최소의 구동에너지로 최대의 주행에너지를 발휘할 수 있도록 한 자전거의 가변식 자전거 페달구동장치에 있어서, 보다 원활하고 안정된 작동성을 보장하고 변형의 우려를 일소한 가변식 자전거 페달구동장치의 크랭크샤프트의 개랑에 관한 것으로,

페달축(10)의 고정기어(20)에 유성기어(30)가 맞물림 결합되고, 유성기어(30)이 연결바아(40)와 연결된 구동케이스(50)의 크랭크샤프트(1)가 출몰작동되면서 페달축(10)과 페달결합부(2)간의 거리가 가변 작동되는 가변식 자전거 페달구동장치에 있어서,

단면이 원형(圓形)인 2개의 바아(Bar)(1a,1b)로 크랭크샤프트(1)를 구성하되, 상기 각 원형바아(1a,1b)는 동일 직경의 동일 길이로서 형성하고, 양 원형바아(1a,1b) 사이에 소정 간격을 둔 나란한 형태로 구성하며, 일단에는 페달을 결합할 수 있도록 페달결합부(2)를 일체로 형성하여 구성한 것에 요지가 있다.

Description

가변식 자전거 페달구동장치의 크랭크샤프트{Assembly for the adjustable crank shaft of bike}

본 고안은 페달축과 페달결합부 간의 거리가 주행시 가변되게 함으로서 최소의 구동에너지로 최대의 주행에너지를 발휘할 수 있도록 한 자전거의 가변식 자전거 페달구동장치에 있어서, 보다 원활하고 안정된 작동성을 보장하고 변형의 우려를 일소한 가변식 자전거 페달구동장치의 크랭크샤프트의 개랑에 관한 것이다.

기존의 자전거는 페달축과 페달결합부간의 크랭크샤프트 거리가 일정하게 고정되어 상기 크랭크샤프트에 결합된 페달의 구동력만으로 주행력을 제공하게 되는 바, 이와 같은 자전거의 구동구조(주행력 제공구조)는 페달축으로부터 페달의 회전력이 일정한 회전반경내에서 이루어지므로 특히 상향 등반길 등에서 당연히 보다 많은 구동에너지를 필요로 하게 되는 것이며, 이를 개선, 보다 합리적인 구동에너지를 얻기 위해 변속기어를 설치하여 주행에너지를 극대화할 수 있게 한 것이 가장 널리 일반화되어 있다.

그러나, 이 역시 주행력의 동력원이 되는 페달의 회전반경이 일정하여 항시 동일한 구동에너지가 제공되므로 보다 근본적이고 효율적인 구동력의 제공을 기대하기 곤란함으로서 페달의 회전반경을 가변화시켜 보다 적은 구동에너지 소모로 주행력을 극대화할 수 있는 수단의 개발이 요구되었던 것이다.

이러한 요구에 따라 최소의 에너지 소모로 최대의 주행에너지를 발휘할 수 있는 자전거의 가변식 자전거 페달구동장치가 이미 다수 선고안되어 있다.

특히, 본 고안은 페달이 결합되는 크랭크샤프트(구동바아, 이하 크랭크샤프트라 함.)가 페달축의 고정기어와 맞물림결합되어 구동력을 전달하는 유성기어와 연결되어 추진력을 제공하는 가변식 자전거 페달구동장치(발명특허 제0386851호 외)와 관련하는 바, 상기한 가변식 자전거 페달구동장치는 유성기어와 연결되는 크랭크샤프트가 주로 원형이나 마름모 꼴 등으로 되어 나름대로 단점과 문제점을 가지고 있는 것이었다.

주로 원형 등으로 된 크랭크샤프트는 크랭크샤프트가 구동케이스를 출몰 왕복운동하는 작동상의 원활성은 어느 정도 달성되는 것이나, 상대적으로 페달을 밟아서 구동하는 과정에서 발생되는 작동부하에 의한 휨 강도 등이 비교적 약하여 변형될 우려가 높은 것이었다.

그리고, 마름모 꼴로 이루어진 크랭크샤프트는 휨강도가 우수하여 작동부하에 의한 변형의 우려 등을 해소되는 것이나 구동케이스 내를 출몰작동하는 작동성이 상대적으로 저조할 수 밖에 없는 단점을 안고 있는 것이었다.

특히, 마름모꼴 크랭크샤프트의 경우에 있어서는 가공성이 좋지 못할 뿐만 아니라 마찰면적이 넓어 베어링을 필수적으로 이용하여 슬라이드 작동되게 하는 까다로운 구조를 취하게 되어 제작이 용이치 않고 고가의 제작비가 요구되는 것이었다.

또한, 마름모꼴은 다면체로 인한 마찰면적의 증가로 전술한 가공성의 까다로움과 함께 작동성이 불량하고, 제조원가가 많이 요구되어 이러한 단점들을 모두 보완하여 제작상의 용이성과 제작비 절감을 동시에 도모할 수 있는 새로운 크랭크샤프트의 개발이 요구되었다.

이에 본 고안에서는 주행시 페달축으로부터 페달의 회전반경 거리가 확장되는 가변구조로 구성하여 최소한의 구동에너지 소모로 주행에너지의 극대화를 도모하는 자전거의 가변식 페달구동장치에 있어서, 크랭크 샤프트를 2중의 원형바아로 구성하여 제작이 용이하게 하고 베어링 등이 필요없게 함으로서 제작코스트를 크게 절감할 수 있게 하며, 마찰력의 최소화로 보다 원활하고 안정된 작동성을 보장토록 하고, 회전구동시의 작동부하에 대응하는 휨 강도 등이 우수하게 하여 변형 등의 제반 문제를 해결함으로서 내구성 향상과 품질 향상에 기여코자 하는 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일실시예를 보인 구성도

도 1a는 본 고안의 요부 발췌 확대 단면도

도 2는 본 고안의 요부 발췌 단면도

도 3은 본 고안의 크랭크샤프트의 구성을 보인 정면도 및 평면도

도 4는 본 고안의 일부 다른 실시예를 보인 구성도

☞ 도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명 ☜

1;크랭크샤프트 2;페달결합부

3;결합공 4,4';조립공

5;연결부재 6,7; 외, 내부 캡

8;고정볼트 10;페달축

20;고정기어 30;유성기어

40;연결바아 50;구동케이스

60;실린더 70;작동실

자전거프레임의 페달축(10)에 고정기어(20)가 결합되고, 고정기어(20)와 맞물림 결합된 유성기어(30)는 연결바아(40)로 크랭크샤프트(1)와 연결되어 크랭크샤프트(1)가 구동케이스(50)로부터 출몰작동되면서 페달축(10)으로부터 페달결합부(2) 간의 거리가 가변확장되게 한 자전거의 가변식 자전거 페달구동장치에 있어서,

본 고안은 상기한 가변식 자전거 페달구동장치를 이중 바아(BAR) 구조의 크랭크샤프트(1)로 구성한 것에 특징이 있는 바, 이하에 본 고안의 구성에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일실시예를 보인 구성도, 도 2는 본 고안의 요부 발췌 단면도, 도 3은 본 고안의 크랭크샤프트의 구성을 보인 정면도 및 평면도로서,

자전거프레임의 축공에 결합된 페달축(10)에는 고정기어(20)가 형성되고, 고정기어(20)에는 유성기어(30)가 맞물림결합되어 페달을 구동하여 구동케이스(50)를 크랭크샤프트(1)로 회전구동함으로서 크랭크샤프트(1)가 페달축(10)으로부터 그 거리가 가변 운동면서 회전운동함에 따라 유성기어(30)와 맞물림결합된 고정기어(20)의 페달축(10)을 회전시켜 자전거에 추진력(동력)을 전달하게 되는 것으로, 이러한 가변식 자전거 페달구동장치는 공지의 것이다.

본 고안은 유성기어(30)의 연결바아(40)와 연결되어 상기 구동케이스(50)로부터 출몰작동되는 크랭크샤프트(1)에 요지가 있다.

도 3과 같이 크랭크샤프트(1)는 단면이 원형(圓形)인 2개의 바아(Bar)로 구성하되, 상기 각 원형바아(1a,1b)는 동일 직경의 동일 길이로서 형성하고, 양 원형바아(1a,1b) 사이에 소정 간격을 둔 형태로 나란하게 동일 수평선상으로 형성하며, 일단은 페달을 결합할 수 있도록 페달결합부(2)를 일체로 형성한다.

물론, 상기 페달결합부(2)에는 페달을 결합키 위한 결합공(3)이 구비된다.

그리고, 상기 페달결합부(2)가 형성된 반대측 원형바아(1a,1b)의 끝단에는 유성기어(30)에 결합된 연결바아(40)와 연결하는 연결부재(5)를 조립하여 결합시킬 수 있도록 조립공(4,4')을 형성한다.

상기 연결부재(5)는 체결볼트(9,9')로서 크랭크샤프트(1)의 양 끝단 조립공(4,4')에 체결할 수 있게 체결공(5a,5a')과, 유성기어(30)의 연결바아(40)가 아이들(Idle) 상태로 연결되는 연결공(5b)이 형성된다.

한편, 상기 크랭크샤프트(1)는 구동케이스(50)의 실린더(60) 내측에 슬라이드결합되어 출몰작동되는 바, 상기 실린더(60) 내측에는 도 2와 같이 크랭크샤프트(1)의 양 원형바아(1a,1b)가 슬라이딩 작동되게 가이드관(G)이 내입, 결합되고 가이드관(G) 내면에는 그리이스(Grease) 등의 윤활제가 충진된다.

구동케이스(50)의 실린더 외측에는 상기 가이드관(G)을 내측으로 결합하는 외부 캡(6)이 조립피스 등으로 고정되어 결합되며, 크랭크샤프트(1)의 양 원형바아(1a,1b)가 접촉하는 외부 캡(6)의 내측에는 주로 비철류의 금속제 패킹(6a)과 고무패킹(6b)이 각각 결합된다.

또한, 상기 실린더(60)의 내측에는 외부 캡(6)과 같이 금속제 패킹(7a)과 고무패킹(7b)을 구비한 내부 캡(7)이 결합되고, 상기 내부 캡(7)은 구동케이스(50)의 작동실(70) 내측에 고정볼트(8) 등으로 체결하여 고정시킨다.

도 4는 본 고안의 일부 다른 실시예를 보인 것으로, 구동케이스(50)의 실린더(60) 내측에 가이드관(G)의 결합을 생략하여 크랭크샤프트(1)가 실린더(60) 내에 직접 슬라이드 결합하여 구성한 것이다.

전술한 예도 역시 실린더(60) 양측에 외부 캡(6)과 내부 캡(7)이 각각 결합된다.

도면중 미설명 부호 80은 구동케이스(50)를 자전거 프레임에 고정시키기 위한 브라켓을 도시한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 고안은 페달축(10)과 페달결합부(2)간의 거리가 주행시 주행방향으로 확장 가변되어 최소의 소모에너지로 최대의 주행에너지를 제공하게 되는 가변식 자전거 페달구동장치에 있어서, 크랭크샤프트(1)를 원형의 이중 바아 구조로 형성하여 원활하고 안정된 작동성을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 2개의 바아로 구성되어 회전구동시의 작동부하에 따른 휨 등의 변형을 효과적으로 방지할 수있는 등의 잇점을 도모하는 것으로, 이하에 본 고안이 가지는 특징적인 작용에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

우선, 조립과정에 대해 간력히 언급하면; 구동케이스(50)의 실린더(60) 내측에 가이드관(G)을 결합하고, 양측에 외부 캡(6)과 내부 캡(7)을 각 결합하고 고정브라켓(8)으로 고정시킨 후 크랭크샤프트(1)를 구동케이스(50)의 내측으로부터 실린더(60)내에 결합하여 연결부재(5)를 양 원형바아(1a,1b) 끝단에 결합하여 유성기어(30)와 연결바아(40)로서 연결한다.

상기한 구성의 본 고안 크랭크샤프트(1)는 원형(圓形)의 바아로 형성되어 구동케이스(50)의 실린더(60)로부터 출몰작동될 시에 최소한의 마찰면적으로 작동이 이루어져 매우 적은 마찰력으로 무리없이 슬라이딩작동되므로 매우 원활하고 안정된 작동성을 보장하게 된다.

그리고, 2개의 원형 바아(1a,1b)에 의한 이중 구조로 구성됨으로서 페달을 구동하여 크랭크샤프트(1)를 회전작동할 시에 발생되는 작동부하에 크랭크샤프트(1)에 작용하게 되더라도 2개의 분할된 원형 바아(1a,1b)로 이루어진 크랭크샤프트(1)는 페달을 밟아 회전구동시킬 시에 발생하는 부하와 이에 대한 응력이 집중되지 않고, 분산됨으로서 휨 등의 변형이 발생되지 않는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 자전거의 주행에너지를 제공하는 페달과 페달축(10)간의 거리가 주행방향으로 최대 확장되어 최소의 구동에너지 소모로 최대의 주행에너지를 발휘하는 가변식 자전거 페달구동장치에 있어서, 구동력을 전달하는 크랭크샤프트(1)를 원형의 이중 바아 구조로 개량함으로서 제작상의 용이성과 제작코스트 절감에 기여하고, 마찰면적(마찰력)의 최소화로 더욱 원활하고 안정된 작동성을 보장하며, 우수한 휨 강도 등으로 기존의 변형 우려를 해소함으로서 자전거의 내구성 향상과 보다 고품질의 제품을 공급할 수 있는 등의 잇점을 도모하는 것이다.

Claims (3)

1. 페달축(10)의 고정기어(20)에 유성기어(30)가 맞물림 결합되고, 유성기어(30)이 연결바아(40)와 연결된 구동케이스(50)의 크랭크샤프트(1)가 출몰작동되면서 페달축(10)과 페달결합부(2)간의 거리가 가변 작동되는 가변식 자전거 페달구동장치에 있어서, 단면이 원형(圓形)인 2개의 바아(Bar)(1a,1b)로 크랭크샤프트(1)를 구성하되, 상기 각 원형바아(1a,1b)는 동일 직경의 동일 길이로서 형성하고, 양 원형바아(1a,1b) 사이에 소정 간격을 둔 나란한 형태로 구성하며, 일단에는 페달을 결합할 수 있도록 페달결합부(2)를 일체로 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 가변식 자전거 페달구동장치의 크랭크샤프트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 크랭크샤프트(1)는 구동케이스(50)의 실린더(60)에 가이드관(G)을 결합하여 가이드관(G)에 안내작동되게 결합하고, 구동케이스(50)의 실린더(60) 양측에는 금속제 패킹(6a)(7a)과 고무패킹(6b)(7b)을 가진 외, 내부캡(6)(7)을 결합하고, 크랭크샤프트(1) 끝단에는 유성기어(30)의 연결바아(40)와 연결되는 연결부재(5)를 결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 가변식 자전거 페달구동장치의 크랭크샤프트.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 크랭크샤프트(1)는 구동케이스(50)의 실린더(60) 내에 직접 슬라이드결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 가변식 자전거 페달구동장치의 크랭크샤프트.