KR20040091351A

KR20040091351A - 자전거의 동력 전달장치

Info

Publication number: KR20040091351A
Application number: KR1020030025164A
Authority: KR
Inventors: 황칠성
Original assignee: 주식회사 바이크밸리
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-10-28
Also published as: WO2004094220A1; CN1539700A; JP4418371B2; US20040209726A1; DE60322441D1; EP1620307A1; AU2003224485A1; EP1620307A4; ATE402066T1; EP1620307B1; KR100491743B1; JP2006513923A; US6878084B2; CN100341745C

Abstract

본 발명은 자전거에서 동력을 전달하던 체인을 생략하고, 변속구동부와 변속종동축부를 구비하여 자전거를 적은 답단력으로 쉽게 구동하여 사용할 수 있게 하기 위하여;

자전거의 페달부 선기어축에 가해진 답단력으로 발생한 회전력을 유성기어부로 구성된 메인변속부를 통해 변속하게 하면서 크라운스프라켓기어를 통해 뒷바퀴로 동력을 전달하게 설치되는 변속구동부와,

상기 변속구동부로부터 프론트 롤러치차부를 통해 뒷바퀴 허브축의 허브 크라운 스프라켓기어에 보조변속부를 2차적으로 가변시켜 증속시킨 변속 회전력을 리어 롤러치차부를 통해 전달하게 종동축으로 연결 설치된 변속종동축부를 포함한 구성으로 이루어져 회전력을 전달하므로서 큰힘들이지 않고 자전거의 주행을 가능하게 한 뛰어난 효과가 있다.

Description

자전거의 동력 전달장치{THE MOMENT OF AFORCE TRANSMISSION APPARATUS FOR BICYCLE }

본 발명은 자전거의 동력 전달장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전거에서 동력을 전달하던 체인을 생략하고, 변속구동부와 변속종동축부를 구비하여 자전거를 적은 답단력으로 쉽게 구동하여 사용할 수 있게 한 자전거의 동력 전달장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 후레임의 전, 후방에 구름자유롭게 설치되는 전,후륜과, 탑승자의 발에 의해 동력을 발생시키는 페달과, 이 페달의 회전으로 후륜측으로 동력을 전달하기 위한 동력전달부재로 구성되고 있다.

이때, 동력전달부재로는 페달측에 구동스프라켓이, 그리고 후륜측에 일방향으로만 동력이 전달되도록 래칫수단을 갖는 종동스프라켓, 그리고 이 구동스프라켓과 종동스프라켓을 연결하는 체인으로 구성되어 있다.

종동스프라켓에는 후륜과 일방향으로만 물림이 이루어 지도록 하는 래칫기구가 구비되어 있다.

이와같이 구성된 통상의 자전거는 페달을 일방향, 즉 전진하는 방향으로 회동시킬 때 주동스프라켓과 종동스프라켓을 연결하는 체인에 의해 후륜측으로 회전력이 전달되어 자전거가 전진방향으로만 주행이 이루어 진다.

따라서, 반드시 페달을 전진이 이루어 지는 일방향으로만 회동시켜야 되므로 특히, 장시간 주행시에는 다리의 근육이 불균형적으로 발달된다.

또, 동일성의 운동반을 반복하므로 싫증을 쉽게 느낄 뿐만 아니라, 피로가 쉽게 누적되고, 주행중 근육의 피로를 풀어주는 것이 불가능하다.

이때, 종래의 주행장치에 의하면 페달의 회전을 정지하거나 역으로 회전할 경우에는 주동스프라켓 및 체인이 역회전되기는 하나, 종동스프라켓의 내부에 구비되는 일방향 래칫수단에 의해 동력전달은 차단된 상태에서 종동스프라켓이 역으로 헛회전하는 결과를 갖게 되어 있다.

또, 자전거의 동력전달장치를 개선한 속도변환장치가 알려지고 있는데, 이는 경우에 따라서 휠체어, 및 페달을 이용하는 장난감 차동차등에도 속도변환장치가장착되고 있다.

최근에는 앞바퀴와 뒷바퀴의 축에 여러 직경을 갖는 기어를 구성하고, 이 기어들사이에서 동력을 매개하는 체인의 위치를 변경하여 속도를 변환하는 일반적인 속도변환장치 외에 자전거등의 뒷바퀴 허브의 내부에 설치되는 방식의 속도변환장치가 개발되어 사용되고 있는데, 이는 허브내에 소형의 기ㅐ어들을 배열하여 기어이수비율에 의하여 속도를 변환하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 자전거의 속도변환장치는 그 구성요소가 복잡하여 전체적인 무게와 부피가 증가하는 단점이 있으며, 그에 따라 전체적인 내구성에도 문제가 발생할 수 있는 소지가 있다.

또, 대부분의 종래 자전거들이 체인에 의해 동력을 뒷바퀴에 전달하는 방식으로 되어 있기 때문에 사용중 탑승자의 바지나 치마를 손상시키는 문제점이 있다.

장기간 사용된 자전거들은 자주 체인이 벗겨지는 사고가 발생하며, 이로 인해 탑승자는 직접 작업을 통해 스프로켓기어에 체인을 걸어 주여야 하므로서 시간 낭비와 손과 옷을 더럽히게 되는 문제점도 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 제안된, 본 발명의 목적은 자전거에서 동력을 전달하던 체인을 생략하고, 변속구동부와 변속종동축부를 구비하여 자전거를 적은 답단력으로 쉽게 구동하여 사용할 수 있게 한 자전거의 동력 전달장치를 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은

자전거의 페달부 선기어축에 가해진 답단력으로 발생한 회전력을 유성기어부로 구성된 메인변속부를 변속레버로 조작시 변속하게 하면서 크라운스프라켓기어를 통해 뒷바퀴로 동력을 전달하게 설치되는 변속구동부와,

상기 변속구동부로부터 프론트 롤러치차부를 통해 뒷바퀴 허브축의 허브 크라운 스프라켓기어에 보조변속부를 2차적으로 가변시켜 증속시킨 변속 회전력을 리어 롤러치차부를 통해 전달하게 종동축으로 연결 설치된 변속종동축부를 포함한 구성으로 이루어지는 자전거의 동력전달장치를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명은 변속구동부의 자전거의 페달을 답단하여 페달축의 선기어를 통해 회전력을 발생시키면 메인변속부의 유성기어의 기어잇수차에 의해 변속되어 크라운스프라켓기어를 통해 프론트 롤러치차부를 통해 변속종동축부에 회전력을 전달하게 된다.

변속종동축부에 회전력이 전달되면 종동축상의 보조변속부를 선택적으로 가변 변속한 후 리어 롤러치차부를 통해 뒷바퀴 허브축의 허브크라운 스프라켓기어를 통해 회전력을 전달하므로서 큰힘들이지 않고 자전거의 주행을 가능하게 한다.

도1은 본 발명으로 자전거의 동력 전달장치를 도시한 사시도.

도2는 본 발명에 따른 자전거의 동력 전달장치의 변속구동부와 변속종동축부를 도시한 측단면도.

도3은 본 발명에 적용되는 유성기어부를 도시한 도면.

도4는 본 발명에 따른 변속종동축부의 다른 실시예를 도시한 도면.

도5는 본 발명의 변속구동부에 체인 채용시를 도시한 도면.

도6은 본 발명에 따른 자전거의 동력 전달장치가 자전거 프레임에 적용되는 예를 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2:자전거의 동력전달장치 4:변속구동부

6:변속종동축부 8:선기어

10:페달축 12:유성기어부

14:메인변속부 16:변속레버

18:크라운스프라켓기어 20:변속핀부

22:다단캐리어 24,26,28: 1,2,3군 유성기어

30:핀홈 32,34,36:제1,2,3링기어

38:핀홀 40:하우징

42:래치 44:래치기어

46,48,50:제1,2,3변속핀 52:프론트 롤러치차

54:후륜 허브축 56:허브 크라운 스프라켓기어

58:보조변속부 60:리어 롤러치차

62:종동축 64:보조선기어

66:베어링스톱퍼 68:보조캐리어

70:보조유성기어 72:치합턱

74:보조링기어 76:보조변속홀

78:보조하우징 80:보조변속바

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명으로 자전거의 동력 전달장치를 도시한 사시도이고, 도2는 본 발명에 따른 자전거의 동력 전달장치의 변속구동부와 변속종동축부를 도시한 측단면도이다.

그리고 도3은 본 발명에 적용되는 유성기어부를 도시한 도면이며, 도6은 본 발명에 따른 자전거의 동력전달장치가 프레임에 장착됨을 도시한 도면이다.

자전거의 동력전달장치(2)는 크게 변속구동부(4)와, 변속종동축부(6)로 구성되어 이루어지고 있다.

상기 변속구동부(4)는 자전거의 선기어(8)를 형성한 페달축(10)에 가해진 답단력으로 발생한 회전력을 유성기어부(12)로 구성된 메인변속부(14)를 변속레버(16)로 조작시 변속하게 하면서 크라운스프라켓기어(18)를 통해 후륜으로 동력을 전달하게 설치되고 있다.

상기 변속구동부(4)는 메인변속부(14), 크라운 스프라켓기어(18), 변속핀부(20)로 구성되어 이루어지고 있다.

메인변속부(14)는 도시생략한 페달의 답단에 의해 회전하게 설치된 선기어(8)를 형성한 페달축(10)과, 이 페달축(10)의 선기어(8) 외주면에 치합하게 일체형의 다단캐리어(22)에 의해 다수 배치되고 축방향에 대해 다수열로 설치된 1,2,3군 유성기어(24)(26)(28)와, 상기 다단캐리어(22)의 외주면에 1,2,3군 유성기어(24)(26)(28)를 내주면에서 치합하게 두께를 달리하여 각각 조립되고 외주면에 핀홈(30)을 형성한 제1,2,3링기어(32)(34)(36)로 이루어지는 유성기어부(12)와, 이 유성기어부(12)를 내장하면서 제1,2,3링기어(32)(34)(36)의 핀홈(30) 선상에 위치하는 핀홀(38)을 뚫어 고정 설치되는 하우징(40)으로 구성되어 이루어지고 있다.

상기 크라운 스프라켓기어(18)는 메인변속부(14)의 유성기어부(12) 다단캐리어(22)의 일측 내주면에 스플라인 결합하고, 일측 페달축(10)에 설치된 래치(42)와내주면에 형성된 래치기어(44)에 저속시 물리게 하여 일방향 회전하게 설치되고 있다.

상기 변속핀부(20)는 통상의 기술로 하우징(40)의 핀홀(38)에 대해 전후진하게 일측에 변속레버(16)의 조작으로 연동하는 제1,2,3변속핀(46)(48)(50)을 구비하여 이루어지고 있다.

상기 변속종동축부(6)는 변속구동부(4)로부터 프론트 롤러치차(52)를 통해 후륜 허브축(54)의 허브 크라운 스프라켓기어(56)에 보조변속부(58)를 2차적으로 가변시켜 증속시킨 변속 회전력을 리어 롤러치차(60)를 통해 전달하게 종동축(62)으로 연결 설치되어 이루어지고 있다.

변속종동축부(6)는 프론트 롤러치차(52), 종동축(62), 보조변속부(58), 리어롤러치차(60)로 구성되어 이루어지고 있다.

상기 프론트 롤러치차(52)는 변속구동부(4)의 크라운스프라켓기어(18)와 치합하여 회전하게 일정 각도로 설치되고 있다.

상기 종동축(62)은 프론트 롤러치차(52)에 일정 길이로 형성되면서 일부 외주면에 보조선기어(64)를 형성하고 있다.

상기 보조변속부(58)는 종동축(62)의 일부 외주면에 형성한 보조선기어(64)에 일정 간격을 두고 다수 치합하게 양측에서 베어링스톱퍼(66)로 지지되는 보조캐리어(68)에 의해 배치되어 회전하는 보조유성기어(70)와, 이 보조캐리어(68)의 외주면에 보조유성기어(70)와 치합하여 회전하게 조립되면서 일측 가장자리에 돌출되는 치합턱(72)을 형성한 보조링기어(74)와, 이 보조링기어(74) 보조변속부(58)를내장하게 종동축(62)에 조립 설치되면서 보조변속홀(76)이 뚫린 보조하우징(78)의 외주면에 변속레버(16)의 조작으로 회동하여 치합턱(72)과 결합하게 보조변속바(80)를 설치하여 이루어지고 있다.

리어롤러치차(60)는 보조변속부(58)의 보조캐리어(68) 일측에 스플라인 기어 결합하여 후륜 허브축(54)의 허브 크라운 스프라켓기어(56)와 결합하게 설치하여 이루어지고 있다.

상기한 자전거의 동력전달장치(2)는 프레임(F)에 장착되고 있으며, 이 프레임의 형태나 형상은 한정되지 않으며, 다양하게 변경 가능하다.

그리고 자전거의 동력전달장치(2)는 하우징이나 커버에 의해 내장되어 설치되므로서 외관을 깔금하게 마무리하며, 설계 사양에 따라 다양하게 변경하다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명하면, 먼저 변속이 걸리지 않은 상태에서는 탑승자가 도시생략한 페달을 밟게 되면 페달축(10)의 일측에 일방향으로만 회전하게 장착된 래치(42)가 클라운 스프라켓기어(18)의 래치기어(44)에 걸리게 되어 답단력이 이를 통해 변속종동축부(6)의 프론트 롤러치차(52)에 1속으로 전달되어 자전거를 주행하게 된다.

그리고 나서 탑승자가 변속레버(16)를 조작 변속핀부(20)의 제1변속핀(48)으로 하여금 하우징(40)의 핀홀(38)을 통해 제1링기어(32)의 핀홈(30)에 결합 가압하게 되면 제1링기어(32)가 멈추게 되며, 이에 페달축(10)을 통한 회전력은 선기어(8)를 거쳐 제1군유성기어(24)를 회전시키게 된다.

상기 제1군유성기어(24)의 회전으로 회전력은 선기어(8)의 회전력보다 증속된 상태로 선기어(8)를 축으로 하여 회전하게 되는데 이 증속된 회전력은 다단캐리어(22)에 전달되면서 다단캐리어(22)를 회전시키게 된다.

이에 따라 다단캐리어(22)를 통해 전달된 회전력은 일측에 스플라인 기어 결합되고 있는 크라운 스프라켓기어(18)에 전달되어 이를 회전시키게 되어 페달축(10)에 설치된 래치(42)가 크라운 스프라켓기어(18)의 래치기어(44)의 회전보다 저속으로 회전하기 때문에 걸리지 않게 되어 있어 간섭을 받지 않고 회전하게 된다.

한편 제1군유성기어(24)의 회전력은 크라운 스프라켓기어(18)를 통해 변속종동축부(6)의 프론트롤러치차(52)에 전달되어 종동축(62)을 회전시키게 된다.

상기한 바와 같이 증속된 회전력은 탑승자가 변속레버(16)를 조작 보조변속바(80)를 선택적으로 작동시킬 수 있는데, 보조변속바(80)의 작동이 이루어지면 보조링기어(74)의 치합턱(72)과 결합하여 보조링기어(74)를 고정하게 된다.

이에 따라 보조유성기어(70)가 보조선기어(64)를 축으로 하여 회전하게 되므로서 보조캐리어(68)도 따라서 회전하여 스플라인기어 결합된 리어롤러치차(60)에는 제1군유성기어(24)의 1차증속 회전력과 보조유성기어(70)에 의한 2차 증속 회전력이 전달되어 출력하게 된다.

상기한 바와 같이 1,2차에 걸쳐 증속된 회전력이 리어롤러치차(60)를 통해 후륜 허브축(54)의 허브크라운 스프라켓 기어(56)에 최종 전달되므로서 자전거는 증속된 회전력으로 주행하게 되어 탑승자는 큰 답단력을 부여하지 않고서도 속도감이나 안정된 주행을 실현하게 된다.

도4는 본 발명에 따른 변속종동축부의 다른 실시예를 도시한 도면으로, 종동축(62)에 보조변속부(58)를 생략하고 양단에 프론트, 리어 롤러치차(52)(60)만을 장착하여 회전력을 전달하게 이루어질 수 있다.

그리고 도5는 본 발명의 변속구동부에 체인 채용시를 도시한 도면으로, 변속구동부(4)의 크라운 스프라켓 기어(18)를 개선하여 체인스프라켓 기어(82)를 채용하고, 후륜 허브축(54)에도 체인스프라켓기어(84)를 채택하면 체인(86)을 사용 자전거의 후륜에 회전력을 전달할 수 있게 하고 있다.

상기한 바와 같이 종동축(62)에 프론트, 리어롤러치차(52)(60)만의 적용이나 체인스프라켓기어(82)(84)를 채용하여 체인(86)을 통한 회전력의 전달로 주행하는 기술에 따른 작전거의 주행작용은 동일하게 이루어지기 때문에 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 탑승자의 의도에 따른 속도 변환 조작이 용이하며, 변속에 따른 속도비의 확장폭이 커서 속도감의 만끽과 정확한 변속으로 주행의 안정성을 도모하게 되는 효과가 있다.

그리고 유성기어를 채택하여 소음을 저감하여 쾌적하게 자전거를 이용할 수 있으며, 이에 따라 탑승자에 의한 적은 답단력의 작용으로도 주행성이 향상되는 효과가 있는 등 레져산업이나 자전거 제조 산업에 유용한 기술이다.

Claims

자전거의 페달부 선기어축에 가해진 답단력으로 발생한 회전력을 유성기어부로 구성된 메인변속부를 변속레버로 조작시 변속하게 하면서 크라운스프라켓기어를 통해 뒷바퀴로 동력을 전달하게 설치되는 변속구동부와,

상기 변속구동부로부터 프론트 롤러치차부를 통해 뒷바퀴 허브축의 허브 크라운 스프라켓기어에 보조변속부를 2차적으로 가변시켜 증속시킨 변속 회전력을 리어 롤러치차부를 통해 전달하게 종동축으로 연결 설치된 변속종동축부를 포함한 구성으로 이루어지는 자전거의 동력전달장치
제1항에 있어서, 상기 변속구동부는 도시생략한 페달의 답단에 의해 회전하게 설치된 선기어를 형성한 페달축과, 이 페달축의 선기어 외주면에 치합하게 일체형의 다단캐리어에 의해 다수 배치되고 축방향에 대해 다수열로 설치된 1,2,3군 유성기어와, 상기 다단캐리어의 외주면에 1,2,3군 유성기어를 내주면에서 치합하게 두께를 달리하여 각각 조립되고 외주면에 핀홈을 형성한 제1,2,3링기어로 이루어지는 유성기어부와, 이 유성기어부를 내장하면서 제1,2,3링기어의 핀홈 선상에 위치하는 핀홀을 뚫어 고정 설치되는 하우징으로 구성된 메인변속부와,

상기 메인변속부의 유성기어부 다단캐리어의 일측 내주면에 스플라인 결합하면서 페달축의 래치와 래치기어에 의해 일방향 회전하게 설치된 크라운 스프라켓기어와,

상기 하우징의 핀홀에 대해 전,후진하게 일측에 변속레버의 조작으로 연동하는 제1,2,3변속핀을 구비한 변속핀부를 포함한 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 동력 전달장치.
제1항에 있어서, 상기 변속종동축부는 변속구동부의 크라운스프라켓기어와 치합하여 회전하게 일정 각도로 설치되는 프론트 롤러치차와, 이 프론트 롤러치차에 일정 길이로 형성되어 조립된 종동축과, 이 종동축의 일부 외주면에 형성한 보조선기어에 일정 간격을 두고 다수 치합하게 양측에서 베어링스톱퍼로 지지되는 보조캐리어에 의해 배치되어 회전하는 보조유성기어와, 이 보조캐리어의 외주면에 보조유성기어와 치합하여 회전하게 조립되면서 일측 가장자리에 돌출되는 치합턱을 형성한 보조링기어와, 이 보조링기어 보조변속부를 내장하게 종동축에 조립 설치되면서 보조변속홀이 뚫린 보조하우징의 외주면에 변속레버의 조작으로 회동하여 치합턱과 결합하게 보조변속바를 설치하여 이루어지는 보조변속부와,

상기 보조변속부의 보조캐리어 일측에 스플라인 기어 결합하여 후륜 허브축의 허브 크라운 스프라켓기어와 결합하게 설치한 리어롤러치차를 포함한 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 동력전달장치.