KR20050113119A

KR20050113119A - 무체인 자전거의 구동장치

Info

Publication number: KR20050113119A
Application number: KR1020040108580A
Authority: KR
Inventors: 민영희
Original assignee: 민영희
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2005-12-01
Also published as: KR100629615B1

Abstract

본 발명은 무체인 자전거의 구동장치에 관한 것으로서, 정역방향으로의 페달링에 의해 자전거를 전방으로 주행시킬 수 있는 주행수단, 계단오름페달링수단 및 페달위치결정수단을 구비하여 다양한 페달링을 구현시킬 수 있다.

Description

무체인 자전거의 구동장치{driving apparatus of chainless bicycle}

본 발명은, 무체인 자전거에 관한 것으로서, 다양한 모드의 페달링을 구현할 수 있는 무체인 자전거의 구동장치에 관한 것이다.

사이클링은 뛰어난 운동이다. 적당한 사이클링은, 다리의 근육에 다량의 혈액을 공급해 심박수를 증대시킨다는 점에서 일반적으로 신체의 건강에 좋다. 또, 조깅과 같이 다리부에 항상 충격이 더해질 것도 없다.

이후 설명에서, 전방으로 주행시 자건거의 전륜의 회전방향과 같은 방향은 정방향 그리고 그 역방향은 역방향으로 기재될 것이며, 자전거의 여러가지 구성요소의 회전 방향이 정방향, 또는 역방향으로서 설명될 것이다.

현재 사용되고 있는 통상적인 자전거들 중에는 정방향으로의 페달링에 의해 전방으로 주행가능할 뿐만 아니라 역방향으로의 페달링에 의해서도 전방으로 주행가능한 자건거는 미국특허 제5,918,894호의 체인식 자전거가 개시되어 있으나, 아직까지 무체인 자전거는 개시되어 있지 않다.

본 발명은, 정역방향으로의 페달링에 의해 자전거를 전방으로 주행시킬 수 있는 주행수단을 구비한 무체인 자전거의 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적에 더하여, 정역방향으로의 페달링에 의해 자전거를 전방으로 주행시킬 수 있는 주행수단의 구성요소들을 자전거의 후륜축의 우측 및 페달축 우측에 배치하고, 계단오름페달링수단 및 페달위치결정수단의 구성요소들을 자전거의 페달축 좌측 및 좌측 페달아암에 배치함으로써, 다양한 모드의 페달링을 자전거 운전자가 다리를 많이 벌리지 않고 용이하게 수행할 수 있게 하는 무체인 자전거의 구동장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 무체인 자전거의 구동장치는, 상기 목적을 달성하기 위해, 페달축의 구동력을 연결축을 경우하여 전달받아 서로 반대방향으로 회전하는 한쌍의 프리베벨기어, 한쌍의 프리베벨기어들의 정방향회전시에만 맞물려 후륜허브에 정방향 동력을 전달하는 2개의 일방향클러치를 포함하는 정방향주행수단을 구비하고 있다.

본 발명은 상기 구성에 더하여, 정역방향으로의 페달링에 의해 자전거를 전방으로 주행시킬 수 있는 주행수단의 구성요소들이 자전거의 후륜축의 우측 및 페달축 우측에 배치되어 있고, 계단오름페달링수단 및 페달위치결정수단의 구성요소들이 자전거의 페달축 좌측 및 좌측 페달아암에 배치되어 있는 것으로 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 자전거를 실시예를 참조하여 설명하면, 다음과 같다.

도 1에는 본 발명에 따른 무체인 자전거가, 페달축(6) 좌측 및 좌측 페달아암(4)에, 계단오름페달링수단(100) 및 페달(2, 3)들 간의 상대위치를 선택적으로 위치결정시킬 수 있는 페달상대위치결정수단(200)을 구비하고 그리고 상기 자전거의 후륜축(380)의 우측 및 페달축 우측에 정역방향으로의 페달링에 의해 자전거를 전방으로 주행시킬 수 있는 전방주행수단(300)을 구비하는 것으로 도시되어 있다.

좌측페달(2)과 우측페달(3)은, 종래와 같이, 각각 페달아암(4, 5)을 개입시켜 페달축(6)에 장착되어 있다. 도시되지 않은 전륜 및 후륜은 종래의 자전거와 같이 전륜허브 및 후륜허브에 각각 고정적으로 외접되어 장착되어 있고, 후륜허브(385)는 도시되어 있지만 부호로서 지시되지 않은 베어링들을 개재시켜 후륜축(380)에 대하여 정역방향으로 회전가능하게 외접되어 있다.

상기 전방주행수단(300)은 상기 페달축(6)을 회전가능하게 지지하고 있는 페달축하우징(310), 상기 후륜축(380)을 도시되지 않은 차체의 프레임과 함께 고정적으로 지지하고 있는 후륜축하우징(390), 그리고 상기 후륜축하우징(390)과 상기 페달축하우징(310)에 양단이 접속되어 연결축(350)을 회전가능하게 지지하고 있는 연결축하우징(360)을 포함하고 있다.

상기 페달하우징(310)은 상기 페달축(6)의 우측단부에 고정적으로 외접된 페달축베벨기어(311)와 상기 페달축베벨기어(311)와 맞물리는 피니언베벨기어(312)를 수용하고 있다.

상기 피니언베벨기어(312)는 일단에 연결축베벨기어(313)를 고정적으로 외접시켜 가지고 있는 상기 연결축(350)의 타단에 고정적으로 외접되어 있다.

상기 후륜축하우징(390) 내에는 후륜을 정방향으로만 운동시키는 정방향구동기구(330)가 구비되어 있다.

상기 정방향구동기구(330)은 상기 연결축베벨기어(313)의 양측에 배치되어 맞물리는 한쌍의 프리베벨기어(331, 332); 후륜허브(385)에 고정적으로 내접되어 있고, 상기 한쌍의 프리베벨기어들중 후륜허브측에 배치된 하나의 프리베벨기어(331)에 외접되어 정방향으로만 프리베벨기어(331)에 맞물려 정방향으로만 프리베벨기어(331)와 함께 회전되는 공지의 제 1일방향클러치(334); 상기 한쌍의 프리베벨기어들중 다른 하나의 프리베벨기어(332)에 외접되어 정방향으로만 상기 프리베벨기어(332)에 맞물려 정방향으로만 프리베벨기어(332)와 함께 회전되는 공지의 제 2일방향클러치(335); 그리고 일단이 상기 후륜허브(385)에 고정적으로 내접되어 있고, 타단이 상기 제 2일방향클러치(335)에 고정적으로 내접되어 있고, 상기 후륜축(380)에 회전가능하게 외접되어 있으며, 상기 한쌍의 프리베벨기어(331, 332)에 회전가능하게 내접되어 있는 기어축(333)을 포함하고 있다.

또한, 상기 제 2일방향클러치(335)는 상기 프리베벨기어(332)에도 회전가능하게 내접되어 있고, 상기 후륜축하우징(390)에 회전가능하게 결합되어 있다.

이와 같이 구성된 정방향 구동기구(330)는 정방향의 페달링 또는 역방향의 페달링에 의해, 한쌍의 프리베벨기어(331, 332)가 서로 반대방향으로 회전되게 되고, 이에 따라 상기 한쌍의 프리베벨기어(331, 332)중 어느 하나의 프리베벨기어가 정방향으로 구동되게 되면, 후륜허브(385)에 정방향 구동력을 전단시켜, 상기 후륜허브(385)에 고정적으로 외접된 후륜이 정방향으로 회전되게 된다.

이를 구체적으로 설명하면, 상기 한쌍의 프리베벨기어(331, 332)에서 하나의 프리베벨기어(331)가 정방향으로 회전되고, 다른 하나의 프리베벨기어(332)가 역방향으로 회전될 경우에, 다른 하나의 프리베벨기어(332)는 제 2일방향클러치(335)에 맞물림없이 상기 기어축(333)과 상기 제 2일방향클러치(335) 상에서 역방향으로 회전되게 되고, 하나의 프리베벨기어(331)은 상기 기어축(333) 상에서 정방향으로 회전되면서 제 1일방향클러치(334)와 맞물림되어 상기 제 1일방향클러치(334)를 정방향으로 구동시키고, 상기 제 1일방향클러치(334)에 고정적으로 외접된 후륜허브(385)를 정방향으로 구동시키게 되어, 결국 정방향으로 후륜을 구동시킨다.

또한, 상기 한쌍의 프리베벨기어(331, 332)에서 하나의 프리베벨기어(331)가 역방향으로 회전되고, 다른 하나의 프리베벨기어(332)가 정방향으로 회전될 경우에, 하나의 프리베벨기어(331)는 제 1일방향클러치(334)에 맞물림없이 상기 기어축(333) 상에서 역방향으로 회전되게 되고, 다른 하나의 프리베벨기어(332)는 제 2일방향클러치(335)와 맞물림되어 상기 제 2일방향클러치(335)를 정방향으로 구동시키고, 상기 제 2일방향클러치(335)에 고정적으로 내접된 기어축(333)을 정방향으로 구동시키고, 이 기어축(333)에 고정적으로 외접된 후륜허브(385)가 정방향으로 구동되게 되어, 결국 정방향으로 후륜을 구동시킨다.

이와 같은 구성에 의해, 자전거의 승객은 정역방향 중 어느 방향으로도 페달을 밟을 수가 있다. 이러한 구성에 의해 페달을 밟을 수가 있는 페달링 모드는 정방향 페달링, 역방향페달링, 좌측 가위지르기 페달링, 및 우측 가위지르기 페달링이다(도 2참조).

캥거루 스트로크

상기 실시예에서 페달아암(4, 5)의 위치만, 상이하고 나머지의 구성은 동일하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 페달아암(4, 5)은 서로 평행이고, 모두 자전거 상방을 향하고 있다. 페달아암(4, 5)은 각각 페달축(6)에 고정되어 있다.

본 실시예에서는 자전거의 승객의 구두가 페달(2, 3)에 확고히 고정되어야 하지만 용이하게 해제될 수 있어야 할 것이다. 상기 자전거의 승객의 구두를 페달에 고정시키는 구성의 실시예를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4에는 하나의 페달에 구비된 발걸이수단이 도시되어 있다.

이 발걸이수단(400)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 페달아암(4 또는 5)의 선단에 일단이 고정적으로 장착되어 바깥방향으로 돌출된 고정축(401)에 회전가능하게 장착된 전체적으로 장방형인 페달베이스(402)를 구비하고 있다.

상기 발걸이수단(400)은 상기 페달베이스(402)의 4개의 테두리면들중 이후에 설명될 스트랩(420)이 배치될 테두리면을 제외한 테두리면을 에워싸는 크기와 형상을 가지고서 일측부가 상기 고정축(401)에 회전가능하게 관통되어 있고, 타측부가 페달베이스(402)에 고정적으로 장착된 고정축(403)에 회전가능하게 관통되어 상기 고정축(401, 403)들에 의해 지지된 무거운 재질(예들 들면 강철)의 발걸이베이스(410)를 포함하고 있다.

여기에서, 상기 고정축(403)에는 스프링(403a)이 외접되어 있고, 상기 코일스프링(403a)은 일단이 상기 페달베이스(402)에 고정되어 있고, 타단이 상기 발걸이베이스(410)에 고정되어 있는 상태에서 상기 스트랩(420)과 상기 발걸이베이스(410)가 역페달링 방향으로 상기 고정축(403)을 중심으로 회전하도록 한다. 또한, 상기 페달베이스(402)의 바깥측 측벽에는 상기 스트랩(420)과 상기 발걸이베이스(410)의 역페달링 방향으로의 회전운동을 제한하여, 상기 발걸이베이스(410) 및 스트랩(420)이 도립자세에서 기립자세로 그리고 기립자세에서 도립자세로만 운동하도록 상기 발걸이베이스(410)의 상기 타측부의 운동을 제한하는 정지턱부(404)가 바깥방향으로 돌출되어 형성되어 있다.

상기 발걸이수단(400)은 고정축(401)이 관통된 측의 발걸이베이스(410)의 선단에 암수결합에 의해 일단이 장착되어 있고, 고정축(403)이 관통된 측의 발걸이베이스(410)의 선단에 페달링 운동에 관계가 없는 방향으로(본 도면에서는 발걸이베이스(410)의 기립시에서 볼 때 후륜측 방향으로) 신속하게 결합해제가능하게 타단이 장착되어 있고, 그 중앙에서 공지의 길이가변수단(425)에 의해 그 전체길이가 가변되어 페달을 밟은 발의 크기에 따라 그 길이를 맞출 수 있는 플라스틱 재질의 스트랩(420)을 포함하고 있다.

여기에서, 상기 스트랩(420)의 타단에 대하여 상기 고정축(403)이 관통된 측의 발걸이베이스(410)의 선단이 도 4에서 발걸이베이스(410)의 기립시에서 볼 때 후륜측 방향으로 신속하게 결합해제되게 하는 수단을, 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

상기 고정축(403)이 관통된 측의 발걸이베이스(410)의 선단은 도 4에서는 발걸이베이스(410)의 기립시에서 볼 때 후륜측 방향으로 개구되어 있고 그 반대방향으로는 막혀있는 수납부(411)가 형성되어 있고, 상기 수납부(411)에 바깥측 외벽부(411a)에 체결수단에 의해 고정되어 있는 판스프링(412)에 고정되어 압박을 받는 원통형부(413)가 상기 수납부(411)의 바깥측 벽부에 형성된 관통구멍(414)에 개재되어 수납부(411)의 내부공간 쪽으로 돌출되어 있고, 그리고 상기 스트랩(420)의 타단이 상기 수납부(411)의 내부공간과 상응하는 형상과 크기를 갖고 있어서, 상기 스트랩(420)의 타단이 발걸이베이스(410)의 기립시에서 볼 때 후륜측 방향으로 상기 고정축(403)이 관통된 측의 발걸이베이스(410)의 선단에 대하여 용이하게 신속하게 결합해제될 수 있다. 이와 같은 신속하게 해제하는 수단은 페달의 바깥방향으로의 작용힘에 의해서만 그 결합이 해제될 수 있는 공지의 스냅 록 수단도 가능하다.

또한, 상기 발걸이수단(400)은 상기 페달베이스(402)에 형성된 소정의 공동부(S)에 탄성적으로 돌출되어 상기 소정의 공동부(S)를 구획형성하는 페달베이스(402)의 외측벽을 관통하여서 상기 고정축(403)이 관통된 측의 상기 발걸이베이스(410)에 형성된 오목홈(405)에 걸음될 수 있는 발걸이베이스도립유지수단(430)을 포함하고 있다. 이 발걸이베이스도립유지수단(430)은 원통형부(431), 상기 원통형부(431)의 일측에 일단이 고정적으로 결합되어 있고, 타단이 상기 공동부(S)를 구획형성하고 있는 하나의 측벽을 관통하여 돌출되어 상기 하나의 측벽과 상기 원통형부(431) 사이에 개재된 스프링(433)을 관통하여 뻗어 있는 제 1로드부(432), 상기 원통형부(431)의 타측에 일단이 고정적으로 결합되어 있고, 타단이 상기 공동부(S)를 구획형성하고 있는 다른 하나의 측벽을 관통하여 돌출되어 있고, 상기 타단의 돌출량을 제한하기 위한 돌출제한편(436)이 일체로 형성되어 있는 제 2로드부(434), 그리고 상기 원통형부(431)의 중공부에 개재된 스프링(436)을 관통하여 상기 원통형부(431)를 상하로 관통하여 상하로 돌출되어 상하로 탄성적으로 출몰될 수 있는 돌출편(435)을 포함하고 있다. 또한, 상기 제 2로드부(434)의 선단은 발걸이베이스(410)의 기립상태에서 도립상태로의 전환시 상기 오목홈(405)을 구획형성하는 테두리부에 캠식으로 접촉하여 상기 제 2로드부(434)가 후퇴하여 상기 오목홈(405)으로부터 상기 제 2로드부(434)의 선단이 이탈되게 하는 형상과 크기를 가진 캠면(434a)을 가지고 있다.

이와 같은 발걸이수단(400)에 의하면, 자전거의 운전자는 발걸이베이스(410)의 도립상태에서 돌출편(435)을 페달아암(4, 5) 측을 향하여 발로 밀어서, 상기 제 2로드부(434)를 상기 오목홈(405)으로부터 이탈시키면, 발걸이베이스(410)가 고정축(403)을 중심으로 선회하여, 발걸이베이스(410)가 스프링(403a)이 힘에 의해 기립상태로 전환되면서 상기 정지턱부(404)와 상기 스프링(403a)의 조력에 의해 그 기립상태를 유지할 수 있게 되고, 그리고 자건거의 운전자는 발걸이베이스(410)의 기립상태에서 발걸이베이스(410)에 결합된 스트랩(420)을 발로 전륜측 방향으로 가압하면, 발걸이베이스(410)가 고정축(403)을 중심으로 선회하여 발걸이베이스(410)가 스프링(430A)의 힘에 저항하면서 도립상태로 전환되게 되고, 이 때 후퇴된 상기 제 2로드부(434)가 다시 스프링(433)의 가압력에 의해 전진되어서, 그 선단부가 상기 발걸이베이스(410)의 오목홈(405)에 삽입되게 되어, 그 도립상태가 유지되게 되며, 따라서 자건거의 운전자는 돌출편(435)을 누르고 있는 상태에서 페달을 밟게 되면, 안정적으로 페달베이스의 기립상태 또는 도립상태에서 페달링을 수행할 수 있다.

자전거의 운전자는 상기 발걸이수단(400)의 조력에 의해 페달(2, 3)을 동시에 눌러 내리고, 또 페달(2, 3)을 동시에 밀어 올릴 수 있다. 정방향 캥거루 페달링 및 역방향 캥거루 페달링에 의해 후륜에 동력이 전달된다. 특히, 자전거의 승객이 페달(2, 3)을 정방향으로 밟으면, 페달아암(4, 5)에 고정되어 있는 페달축(6)은 정방향으로 회전한다. 페달축(6)의 정방향 회전에 의해 후륜(10)은 정방향으로 회전한다. 자전거 운전자가 페달(2, 3)을 역방향으로 밟으면, 페달축(6)은 역방향으로 회전한다. 페달축(6)의 역방향 회전에 의해 후륜(10)은 정방향으로 회전한다.

본 실시예에 의하여 자전거 운전자는 도 5에 도시된 바와 같이 정방향 캥커루페달링, 역방향 캥거루 페달링, 요동하향 페달링과 같은 모드에 의해 자전거의 페달링이 가능하다.

계단오름

도 1 및 도 6은, 페달축(6) 우측에 배치된 도 1의 상기 전방주행수단(300)의 구성과 함께 작동하여, 상기 페달(2, 3)을 동시에 서로에 대하여 역방향으로 회전시켜, 페달을 교호왕복운동시킬 때, 자전거를 전진시킬 수 있는 계단오름페달링수단(100)에 대한 실시예를 도시하고 있다.

본 실시예에서, 상기 계단오름페달링수단(100)이 추가되도록 페달축(6)은 좌측방향으로 어댑터로서 확장되어 있다. 이 페달축(6)의 좌측에 추가되는 부품은 2개의 스프로킷(32, 34)이고 도시되지 않은 프레임에 추가되는 부품은 2개의 아이들롤러(40, 41)이다.

상기 아이들롤러(40, 41)는 하나의 엔드리스 체인(35)을 통하여 상기 2개의 스프로킷(32, 34)과 연동되어 있다. 이 아이들롤러(40, 41)는 도시되지 않은 프레임에 대하여 상하로 설치된 베어링(44, 45)내에서 회전하는 상하로 배치된 역전축(42, 43)상을 각각 회전한다. 상기 스프로킷(32)은 페달축(6)에 고정적으로 외접되고 스프로킷(34)은 베어링(36)상에서 페달축(6)에 대하여 자유롭게 회전한다.

또한, 상기 엔드리스 체인(35)은, 스프로킷(32)의 상부에서, 상기 상부 아이들롤러(40)의 하부 및 상부를 거쳐, 스프로킷(34)의 상부 및 하부를 거쳐서, 상기 하부 아이들롤러(41)의 상부 및 하부를 거쳐, 스프로킷(32)의 하부 및 상부로 되돌아오는 순으로 스프로킷(32, 34), 아이들롤러(40, 41)에 감겨져 있다. 이와 같이, 구성에 의해 스프로킷(32)과 스프로킷(34)은 서로 반대방향으로 회전한다.

또, 좌측 페달아암(4)은, 베어링(47)상에서 페달축(6)에 대하여 자유롭게 회전한다. 서로 반대방향으로 회전하는 스프로킷(32, 34)이 본 실시예에서 설치되어 있기 때문에, 페달(2, 3)은 서로에 대하여 역방향으로 회전시키지 않아도 어느 하나의 페달만 밟아도 다른 하나의 페달이 상기 페달 밟은 방향에 대하여 반대방향으로 회전하게 된다. 스프로킷(32)이 스프로킷(34)에 상기 하나의 엔드리스체인(35)을 경유하여 연동되어 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 스프로킷(34)이 걸음편(38)에 의해 상기 페달아암(4)에 고정되어 있으므로, 우측페달(3)은 페달축(6)과 같은 방향으로 회전하는 한편, 좌측페달(2)은 페달축(6)의 회전 방향과 역방향으로 회전한다.

상기와 같은 구성된 계단오름페달링수단(100)의 도움을 받아, 자전거는 교호페달왕복스트로크에 의해 전진될 수 있다. 이 실시예는, 다른 다리의 근육에 가세해 둔부 및 대슬건의 근육을 강화시키는 계단오름다리운동을 실시하는데 최적이다.

이 실시예에 의해, 자전거 승객은, 평행교호전방, 평행교호후방, 반달교호하향, 우측반대회전, 좌측반대회전, 전방계단오름, 후방계단오름, 우측쌍방향, 좌측 쌍방향(그림 7 참조)과 같은 모드들로 자전거의 페달 조작을 행할 수가 있다.

이를 상세하게 설명하면, 상기 도 1 및 도 3의 구성에 의해 페달축(6)에 고정된 페달아암(5)의 정역방향 회전으로 도시되지 않은 후륜이 정방향으로 회전하여 자전거는 전진한다.

도 1, 도 3 및 도 6에서 볼 때, 좌측 페달아암(4)이 정방향으로 회전할 때, 좌측 페달아암(4)과 스프로킷(34)을 서로 구동적으로 연결시키는 걸음편(38)을 통하여 좌측 페달아암(4)과 스프로킷(34)도 정방향으로 회전한다. 이 동작에 의해, 스프로킷(32)은 하나의 엔드리스 체인(35) 및 두개의 아이들롤러(40, 41)를 통하여 역방향으로 회전한다. 스프로킷(32)은 페달축(6)에 고정되어 있으므로, 페달축(6)은 스프로킷(32)과 함께 역방향으로 회전한다. 페달아암(4)은 베어링(47)상에서 페달축(6)에 대하여 회전하므로, 페달축(6)은 페달아암(4)과 반대로 회전한다. 페달축(6)의 역방향의 회전에 의해, 프리베벨기어(332)가 정방향으로 회전하게 되어 후륜이 정방향으로 구동되게 된다.

좌측 페달아암(4)이 역방향으로 회전할 때, 스프로킷(34)도 걸음편(38)을 통하여 역방향으로 회전한다. 이 동작에 의해, 스프로킷(32)은 상기 하나의 엔드리스 체인(35) 및 2개의 아이들롤러(40, 41)를 통하여 정방향으로 회전한다. 스프로킷(32)은 페달축(6)에 고정되고 있으므로, 페달축(6)은 정방향으로 회전한다. 페달축(6)의 정방향의 회전에 의해, 프리베벨기어(331)가 정방향으로 회전하게 되어 후륜이 정방향으로 구동되게 된다.

이와 같이 구성되어 있기 때문에, 자전거 승객은, 페달(2, 3)을 각각을 사용해 교대로 정역방향의 스트로크(계단오름식 페달링)로 자전거를 전진시킬 수가 있다.

페달의 상대 위치

당업자가 주의해야 할 것은, 상술의 본 발명의 실시예는 모두, 2개의 페달의 회전 방향이 서로 동일해도 역이어도, 2개의 페달은 동일 속도로 회전한다고 하는 것이다. 어느 쪽의 경우여도 상대적인 개시 위치가 중요하다. 이들의 개시 위치는, 페달아암(4, 5)을 페달축(6), 스프로킷(34) 상의 특정의 상대 위치에 고정시키는 것에 의해 여러가지 방법으로 결정할 수가 있다.

페달 상대 위치 및 페달 상대 회전의 원격 조작

도로에서 자전거를 타고 있는 동안, 자건거 운전자의 의지로 페달의 상대 위치 및 페달의 상대 회전을 선택할 수 있도록 하는 것은 바람직하다. 이것은, 도 1, 도 6 및 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이 페달위치결정수단(200)에 의해 가능하게 된다. 상기 페달상대위치결정수단(200)은 위치결정디스크(210), 클러치부(250), 상기 위치결정디스크(210)의 소정된 위치에 선택적으로 위치결정되는 상기 걸음편(38)을 3단으로 이송시키기 위한 쉬프트장치(280)를 포함하고 있다. 상기 위치결정디스크(210)는, 도 6 및 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 스프로킷(34)에 고정적으로 구비되어 페달축(6)상에서 자유롭게 회전한다.

상기 클러치부(250)는 페달아암(4)의 기부(4a)에 구비되어 있다. 상기 페달아암(4)은 이 클러치(250)를 통하여 페달축(6) 상에서 선택적으로 자유롭게 회전하거나 함께 회전한다. 페달아암(4)을 따르는 걸음편(38)의 움직임은, 페달아암(4)에 장착된 쉬프트장치(280)를 조작하는 것에 의해 행해진다.

상기 위치결정디스크(210)는, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 걸음편(38)이 삽입될 수 있는 수납공간부들을 상기 스프로킷(34)에 3개 가지고 있다. 상기 3개의 수납공간부는 상기 페달축(6)의 중심선과 동일한 중심선을 가지고서 방사상의 위치를 달리하고 있고, 그 둘레길이들이 서로 상이하다.

이를 구체적으로 언급하면, 상기 3개의 수납공간부는 페달축(6)의 중심선에 대하여 방사상 길이가 가장 작은 위치에 위치되어 있는 링형상의 제1수납공간부(211), 페달축(6)의 중심선에 대하여 방사상 길이가 가장 큰 위치에 위치되어 있고 상기 걸음편(38)의 크기와 형상에 상응하는 크기와 형상으로 되어 있는 제2수납공간부(212), 그리고 방사상의 위치에 있어서 상기 제1수납공간부(211)와 제2수납공간부(212) 사이에 위치되어 있고, 양단부들중 정방향측 있는 하나의 단부 선상에 있는 방사상의 선이 상기 제2수납공간부(212)를 방사상으로 이등분하는 이등분선에 대하여 정방향 페달링 방향으로 약 20도 및 다른 하나의 단부 선상에 있는 방사상의 선이 상기 제2수납공간부(212)를 방사상으로 이등분하는 이등분선에 대하여 역방향 페달링 방향으로 약 35도를 갖는 환형의 제3수납공간부(213)를 포함하고 있다.

또한, 상기 스프로킷(34)의 링형상의 뿌리부(214)에 기단이 고정되어 있고 그리고 선단이 상기 스프로킷(34)에 형성된 관통구멍을 통하여 볼(217, 218)을 상기 걸음편(38)측으로 돌출시켜 장착한 상태에서 방사상 바깥방향으로 뻗어서, 상기 제 3수납공간부(213)의 양단부 부근에 각각 위치되게 되는 2개의 평판스프링(S1, S2)을 상기 위치결정디스크(210)는 포함하고 있다.

상기 클러치부(250)는 베어링(47)을 개재시켜 페달축(6)에 회전가능하게 외접된 페달아암(4)의 기부(4a)에서 페달이 장착되는 반대방향으로 돌출되어 있는 돌출부(4b)에 구비되어 있다. 상기 기부(4a)의 내주부에는 스프링내장케이스(251)가 상기 페달축(6)에 외접되어 상기 기부(4a)와 스플라인식으로 결합되어 있다. 또한, 상기 스프링내장케이스(251)의 이탈을 방지하기 위해, 덮개편(252)이 상기 스프링내장케이스(251) 및 상기 기부(4a)에 내측에서 맞닿음하여 상기 기부(4a)에 체결수단에 의해 고정되어 베어링(253)을 개재시켜 상기 페달축(6)에 회전가능하게 외접되어 있다.

상기 스프링내장케이스(251)는 상기 페달(2)이 장착되는 반대방향 측에 있는 부위에 페달축(6)의 중심축선에 대하여 방사상으로 90도 절결된 절결부(254)가 형성되어 있고, 이 절결부(254)를 구획형성하는 양측면에는 스프링(255, 256)들이 서로 마주보게 돌출되어 내장된 보어들(257, 258)이 형성되어 있다.

또한, 상기 돌출부(4b)에는 상기 절결부(254)와 유통하는 수납부(259)가 형성되어 있고, 이 수납부(259)에는 잠금부(260)와 그리고 이 잠금부(260)를 상하로 이동시키도록 이 잠금부(260)와 선단이 맞닿음하고 있고 기단이 상기 수납부(259)의 내부공간과 외부를 유통시키기 위해 돌출부(4b)에 형성된 관통구멍(261)을 통하여 돌출된 로드(262)가 미끄럼이동가능하게 수납되어 있다.

또한, 상기 잠금부(260)와 상기 로드(262)의 이탈을 방지하기 위해, 상기 덮개편(252)에는 이탈방지편(263)이 외주부 일부에 방사상으로 돌출되어 형성되어 있다.

상기 잠금부(260)는 기단부들이 서로 협력하여 상기 로드(262)의 선단에 안착될 수 있는 시트부(264)가 형성되게 하는 크기와 형상으로 가지고 있고, 그리고 선단부들이 서로 협력하여 상기 페달축(6)의 외주부에 복수개 형성된 슬릿형 홈(A, B, C, D)들중 선택적으로 하나의 슬릿형 홈에 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가지고 있는 별개의 2개의 부분(260a, 260b)으로 되어 있다.

또한, 상기 관통구멍(261)을 관통하는 상기 로드(262)의 기단은 상기 돌출부(4b)에 회전가능하게 장착된 캠축(266)에 고정적으로 외접되어 있는 가압캠(265)에 맞닿음하고 있으며, 이 캠축(266)에는 상기 캠축(266)을 회전시킬 수 있는 L자형 손잡이(267)가 고정적으로 외접되어 있다.

상기 페달축(6)에 형성된 상기 복수개의 슬릿형 홈들은 본 실시예에서는 4개이다. 페달아암(4)을 길이방향으로 이등분하는 이등분선과 동일선상에 있는 대각선상의 양단에 2개의 슬릿형 홈들(A, C)이 배치되어 있고, 그리고 페달과 먼 측에 배치된 상기 슬릿형 홈(A)을 중심으로 해서 양측으로 약 35도의 각도를 갖고서 나머지 2개의 슬릿형 홈(B, D)들이 배치되어 있다.

이와 같은 구성된 상기 클러치부(250)는 상기 가압캠(265)이 로드(262)를 가압하지 않는 상태에서는 페달아암(4)이 자유롭게 페달축(6) 주위를 회전할 수 있게 하고, 그리고 먼저, 가압캠(265)이 가압작용하지 않는 상태에서 페달아암(4)을 돌려서 페달축(6) 주위에 형성된 상기 슬릿형 홈(A 내지 D)들중 어느 하나의 홈에 상기 잠금부(260)의 선단을 맞추어 놓고 나서, 그 다음 가압캠(265)을 작동시켜 로드(262)를 가압하고 이에 따라, 상기 잠금부(260)의 선단이 상기 어느 하나의 홈에 삽입되면, 페달아암(4)이 페달축(6)에 대하여 고정되어 페달축(6)과 함께 회전운동할 수 있게 한다.

따라서, 상기 클러치부(250)는 좌측페달을 상기 슬릿형 홈(A 내지 D)들에 상응하는 위치들에 위치결정될 수 있어, 하기되는 다양한 모드의 페달운동을 가능하게 한다.

즉, 상기 걸음편(38)이 상기 제 1수납공간부(211)에 삽입되어 있는 상태에서, 클러치부(250)에 의해 좌측페달이 상기 슬릿형 홈(A)에 위치결정되어 고정되게 되면, 좌우페달아암(4, 5)이 서로 180도의 각도를 이루게 되어, 도 2에 도시된 바와 같은, 정역페달링이 가능하게 되고, 상기 슬릿형 홈(C)에 위치결정되어 고정되어 있으면, 좌우페달아암(4, 5)이 서로 평행하게 되어, 도 5에 도시된 바와 같은, 정역페달링에 의한 캥거루 페달링이 가능하게 되고, 상기 슬릿형 홈(B 또는 D)에 위치결정되어 고정되게 되면, 언덕 오름 주행시 좌우측페달중 어느 하나의 페달이 아래방향으로 직립하고 있으며, 다른 하나의 페달이 위방향으로 직립하고 있는 것에 대하여 약 35도 전방 또는 후방으로 경사지게 되어 있어, 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 언덕오름용 정역페달링에 의한 좌측 또는 우측 가위지르기 페달링이 가능하게 되어, 언덕오름 주행을 용이하게 한다.

상기 쉬프트장치(280)는 페달아암(4)의 기부(4a)에 있어서 페달측에 배치되어 페달아암(4)을 따라 3단으로 전지 및 후진할 수 있게 페달아암(4)에 장착되어 있다.

이를 위해, 상기 쉬프트장치(280)는 상기 위치결정수단(210)의 소정된 위치에 선택적으로 위치결정되는 걸음편(38)과 함께 이동되는 캐리어(290) 그리고 이 캐리어(290)를 3단으로 이송시키기 위한 제어부(270)를 포함한다.

상기 쉬프트장치(280)는 상기 페달아암(4)의 기부(4a) 부근의 상기 페달아암의 일부분(4c)은 상기 쉬프트장치(280)의 캐리어(290)를 미끄럼가능하게 3단으로 이송시기 위해, 상기 위치결정디스크(210) 측으로 돌출되어 페달아암(4)의 길이방향으로 뻗어 있고 윗면 및 바닥면에 그 길이방향을 따라 길다란 오목홈(81)이 형성되어 있는 레일편(80)과, 상기 레일편(80)과 등을 지고 있는 페달아암의 일부분(4c)에 상기 캐리어(290)의 상한 및 하한 운동을 제한하기 위해 그리고 상기 캐리어(290)를 상기 페달아암(4)의 일부분(4c)에 탈착가능하게 장착하기 위해 형성된 절결부(82)와를 포함하고 있다.

또한, 상기 캐리어(290)는 상기 레일편(80)의 오목홈(81)에 미끄럼가능하게 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가진 돌출편(291)이 양 다리부(292, 292)의 내측면에 그 내측면 길이방향 전역에 걸쳐 형성되어 있고, 상기 레일편(80)의 선단면에 형성되어 가압스프링(83)을 페달측 방향으로 돌출시켜 수납하고 있는 수납홈(84)과 마주하는 홈(293)이 상기 레일편(80)의 선단면과 마주하는 기부(294)의 내면에 형성되어 상기 수납홈(84)과 상기 홈(293)이 협력하여 상기 가압스프링(83)을 가압상태에서 수납하고 있고, 상기 양 다리부(292, 292)의 간격을 유지시켜주고 상기 위치결정디스크(210) 측을 향한 면에 돌출되어 형성된 걸음편(38)을 지지하는 유지편(295)이 상기 양 다리부(292, 292)의 양 측부중 위치결정디스크(210)측에 있는 상기 양 다리부(292, 292)의 일측부 선단에 일체로 형성되어 있는 채널형상부(290a)를 포함하고 있다.

그리고 상기 캐리어(290)는 상기 채널형상부(290a)를 상기 레일편(80)에 장착 및 탈착하기 위해, 상기 채널형상부(290a)의 상기 양 다리부(292, 292)의 양측부중 위치결정디스크(210)측에 반대측에 있는 양 다리부(292, 292)의 타측부 선단에 양단이 도시되지 않은 체결수단에 의해 고정되고, 결합시 상기 절결부(82) 내에 소정 거리 범위 내에서 미끄럼이동가능하게 배치되는 스톱편(290b)을 포함하고 있다.

또한, 상기 제어부(270)는 상기 2개의 다리부(292, 292)들중 하나의 다리부(292)의 일측에 탈착가능하게 장착되어 상기 제어부(270)와 마주하는 상기 페달아암(4)의 윗면에 페달아암의 길이방향으로 소정 간격을 두고서 형성된 2개의 걸음홈(85, 85)에 선택적으로 걸음될 수 있게 되어 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 제어부(270)는 채널형상부(290a)의 다리부(292, 292)들중 하나의 다리부(292)에 윗면에 돌출되어 일체로 형성된 축받이부(296)에 회전가능하게 장착된 선회축(271), 상기 선회축(271)의 일단에 외접되어 상기 선회축(271)과 함께 회전하는 시소바아(272), 상기 선회축(271)의 축선에 수직한 방향으로 탄성적으로 승강 및 하강할 수 있도록 상기 축받이부(296)에 형성된 보어(296a)에 스프링(273)을 개재하여 일단이 삽입되어 있고 타단이 볼형상을 갖고서 상기 보어(296a)에 돌출되어 있는 스톱봉(274), 상기 하나의 다리부(292)에 탈착가능하게 장착된 케이스(270a), 상기 스톱봉(274)의 타단에 형성된 볼형상부(274a)가 탄성적으로 승강 및 하강가능한 상태로 돌출되게 하기 위한 절결부(275)와 그 절결부(275)의 양측의 케이스(270a) 부위에 상기 2개의 걸음홈(83, 85)의 간격보다 작은 간격을 갖고서 형성된 관통구멍(276, 276)들, 상기 페달아암(4)에 형성된 상기 2개의 관통구멍(276, 276) 간의 간격과 동일한 간격을 두고서 상기 관통구멍(276, 276)들 각각에 마주하게 위치되어 상기 하나의 다리부(292)에 형성된 2개의 관통구멍(297, 297), 일단과 타단 사이에는 단차부(278a, 278a)가 형성되어 있고, 상기 일단이 상기 페달아암(4)에 형성된 걸음홈(85, 85)에 걸음될 수 있게 상기 걸음홈(85, 85)과 동일한 크기와 형상을 가지고 있고 타단이 상기 단차부(278a, 278a)와 상기 케이스(270a) 사이에 배치된 스프링(279)에 외접되어 상기 케이스(270a)의 관통구멍(276, 276)을 관통하여 돌출되어 있고, 중앙부에 상기 시소바아(272)에 걸릴 수 있는 크기와 형상을 가진 리프트걸음편(278b, 278b)이 형성되어 있는 2개의 래치부(278, 278)를 포함하고 있다. 또한, 상기 제어부(270)는 상기 시소바아(272)를 선회축(271)을 중심으로 시소운동시키기 위해 상기 시소바아(272)의 중앙부에서 일체로 기립되어 있는 핸들(H)을 포함하고 있다. 상기 핸들(H)은 상기 핸들에 의해 시소바아(272)가 시소운동할 때마다 상기 스톱봉(274)의 볼형상부(274a)와 탄성적으로 가압접촉하여 상기 볼형상부(274a)를 타고 넘어갈 수 있는 미끄럼돌출편을 포함하고 있어서, 자전거 승객이 핸들(H)을 선회시키지 않으면, 항상 시소운동된 시소바아의 위치를 유지되게 한다.

이와 같은 구성에 의해, 자전거 승객이 핸들을 “O”의 위치에 위치시키면, 페달축(6) 측에 근접한 래치부(278)가 시소아암(272)에 의한 가압력이 해제되어 스프링(279)의 힘에 의해 그 선단이 페달축(6) 측에 있는 걸음홈(85)에 걸음되게 되고, 페달축(6) 측에서 멀리 배치된 래치부(278)가 시소아암(272)에 의한 가압력이 작용되어 그 선단이 페달축(6)에서 멀리 배치된 걸음홈(85)에서 걸음해제되게 된다. 이 때, 걸음편(38)은 위치결정디스크(210)의 제 1수납공간부(211)에 삽입되게 된다. 여기에서, 클러치부(250)에 있는 잠금부(260)의 선단이 상기 페달축(6)에 형성된 상기 슬릿형 홈(A 내지 D)들 중 어느 하나에 슬릿형 홈에 삽입되어 있으면, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같은 다양한 페달링이 가능하게 된다.

그리고, 자전거 승객이 핸들을 "P"의 위치에 위치시키면, 페달축(6) 측에 근접한 래치부(278)가 시소아암(272)에 의한 가압력이 작용되어 그 선단이 페달축(6)에 근접한 걸음홈(85)에서 걸음해제되게 됨과 동시에, 캐리어(290)가 페달아암(4)의 레일편(80)을 따라 가압스프링(83)에 의해 전진되게 되고, 이어서 페달축(6) 측에서 멀리 배치된 래치부(278)가 시소아암(272)에 의한 가압력이 해제되어 스프링(279)의 힘에 의해 그 래치부의 선단이 페달축(6) 측에서 멀리 배치된 걸음홈(85)에 걸음되게 되게 된다. 이 때, 걸음편(38)은 위치결정디스크(210)의 제 3수납공간부(213)에 삽입되게 된다. 여기에서, 클러치부(250)에 있는 잠금부(260)의 선단이 상기 페달축(6)에 형성된 상기 슬릿형 홈(A 내지 D)들 중 어느 하나의 슬릿형 홈에 도 삽입되어 있지 않으면, 도 7에 도시된 바와 같은 다양한 페달링 중에서 특히, 전방계단오름 및 후방계단오름의 페달링을 용이하게 한다.

또한, 자전거 승객이 핸들을 다시 "O"의 위치에 위치시키면, 양 래치부(278, 278)의 선단이 상기 양 걸음홈(85, 85)에서 걸음해제됨과 동시에, 캐리어(290)의 스톱편(290b)이 절결부(82)를 구획형성하고 있는 페달측 측벽에 탄성적으로 부딪칠 때가지 캐리어(290)가 페달아암(4)의 레일편(80)을 따라 가압스프링(83)에 의해 전진되어서, 걸음편(38)이 위치결정디스크(210)의 제 2수납공간부(212)에 삽입되게 된다. 여기에서, 클러치부(250)에 있는 잠금부(260)의 선단이 상기 페달축(6)에 형성된 상기 슬릿형 홈(A 내지 D)들 중 슬릿형 홈(A 내지 D)들중 어느 하나에도 삽입되어 있지 않으면, 도 7에 도시된 바와 같은 다양한 페달링이 가능하게 된다.

또한, 페달측 측벽에 탄성적으로 캐리어(290)가 부딪칠 때가지 전진된 상태에서, 자전거 승객은 캐리어(290)나 제어부(270)를 발로 페달축을 향하여 가압하여, 선택적으로 상기 걸음편(38)이 상기 3개의 수납공간부(211, 212, 213)들중 어느 하나에 위치시킬 수 있어, 상기된 다양한 페달링을 수행할 수 있게 된다.

상술의 설명에서는 많은 한정을 실시했지만, 이것들은 본 발명의 범위의 한정된다고 해석해야 하지 않고, 단지 본 발명의 바람직한 실시예의 예시에 지나지 않는다. 당업자는, 본 발명의 권리 범위에 있는 것에도 불구하고 많은 다른 실시예를 생각해낼 것이다.

따라서, 실시예는 아니고, 법적인 범위인 첨부의 특허 청구 범위에 의해 발명의 범위를 판단해야 한다.

본 발명에 따른 무체인 자전거는 사용자로 하여금 양다리를 많이 벌리지 않고도 사용자의 넙적다리, 장딴지, 하복부 등, 신체의 여러가지 상부 및 측면 근육의 상태를 정돈하기 위해서 폭넓은 운동을 제공하기에 적합하다.

도 1a는 본 발명의 실시예의 전체 사시도,

도 1b는 도 1의 전방주행장치의 상세도.

도 2는, 전방주행수단에 의해 실시될 수 있는 페달링 모드들을 예시한 도면,

도 3은 캥거루 스트로크를 수행할 수 있는 구성을 예시한 다른 실시예의 사시도.

도 4는 페달에 구비되는 발걸이수단에 대한 사시도로서 도 4a는 발걸이수단의 도립상태를 도시한 도면이고, 도 4b는 발걸이수단의 기립상태를 도시한 도면,

도 5는 캥거루 스트로크에 연관하여 실시될 수 있는 페달링 모드들을 예시한 도면,

도 6은 페달축의 좌측에 구비되는 구성요소들을 구체적으로 도시한 단면도,

도 7은 계단오름페달링수단 및 페달상대위치결정수단에 의해 실시될 수 있는 페달링 모드들을 예시한 도면,

도 8은 계단오름페달링수단 및 페달상대위치결정수단을 페달축과 연관하여 도시한 분해사시도,

도 9는 위치결정디스크에 형성된 수납공간부들을 도시한 사시도,

도 10은 계단오름페달링수단 및 페달상대위치결정수단을 내측에서 본 분해사시도,

도 11은 도 10의 계단오름페달링수단 및 페달상대위치결정수단을 도시한 일부결합 분해사시도,

도 12는 계단오름페달링수단 및 페달상대위치결정수단의 단면도.

Claims

좌측페달(2)과 우측페달(3)이 각각 페달아암(4, 5)을 개입시켜 페달축(6)에 장착되어 있고, 전륜 및 후륜이 전륜허브 및 후륜허브에 각각 고정적으로 외접되어 장착되어 있고, 후륜허브(385)는 베어링들을 개재시켜 후륜축(380)에 대하여 정역방향으로 회전가능하게 외접되어 있으며, 후륜축(380)의 우측 및 페달축 우측에 정역방향으로의 페달링에 의해 자전거를 전방으로 주행시킬 수 있는 전방주행수단(300)을 구비하고 있는 무체인 자전거의 구동장치로서,

상기 전방주행수단(300)은 상기 페달축(6)을 회전가능하게 지지하고 있는 페달축하우징(310), 상기 후륜축(380)을 도시되지 않은 차체의 프레임과 함께 고정적으로 지지하고 있는 후륜축하우징(390) , 그리고 상기 후륜축하우징(390)과 상기 페달축하우징(310)에 양단이 접속되어 연결축(350)을 회전가능하게 지지하고 있는 연결축하우징(360)을 포함하고 있고,

상기 페달하우징(310)은 상기 페달축(6)의 우측단부에 고정적으로 외접된 페달축베벨기어(311)와 상기 페달축베벨기어(311)와 맞물리는 피니언베벨기어(312)를 수용하고 있고,

상기 피니언베벨기어(312)는 일단에 연결축베벨기어(313)를 고정적으로 외접시켜 가지고 있는 상기 연결축(350)의 타단에 고정적으로 외접되어 있고,

상기 후륜축하우징(390) 내에는 후륜을 정방향으로만 운동시키는 정방향구동기구(330)가 구비되어 있으며,

상기 정방향구동기구(330)은 상기 연결축베벨기어(313)의 양측에 배치되어 맞물리는 한쌍의 프리베벨기어(331, 332); 후륜허브(385)에 고정적으로 내접되어 있고, 상기 한쌍의 프리베벨기어들중 후륜허브측에 배치된 하나의 프리베벨기어(331)에 외접되어 정방향으로만 프리베벨기어(331)에 맞물려 정방향으로만 프리베벨기어(331)와 함께 회전되는 공지의 제 1일방향클러치(334); 상기 한쌍의 프리베벨기어들중 다른 하나의 프리베벨기어(332)에 외접되어 정방향으로만 상기 프리베벨기어(332)에 맞물려 정방향으로만 프리베벨기어(332)와 함께 회전되는 공지의 제 2일방향클러치(335); 그리고 일단이 상기 후륜허브(385)에 고정적으로 내접되어 있고, 타단이 상기 제 2일방향클러치(335)에 고정적으로 내접되어 있고, 상기 후륜축(380)에 회전가능하게 외접되어 있으며, 상기 한쌍의 프리베벨기어(331, 332)에 회전가능하게 내접되어 있는 기어축(333)을 포함하고 있으며,

상기 제 2일방향클러치(334)는 상기 프리베벨기어(332)에도 회전가능하게 내접되어 있고, 상기 후륜축하우징(390)에 회전가능하게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 페달(2, 3) 각각에는 자전거 운전자의 구두를 고정시키는 발걸이수단이 구비되어 있으며,

상기 발걸이수단(400)은 페달아암(4 또는 5)의 선단에 일단이 고정적으로 장착되어 바깥방향으로 돌출된 고정축(401)에 회전가능하게 장착된 전체적으로 장방형인 페달베이스(402),

상기 페달베이스(402)의 4개의 테두리면들중 스트랩(420)이 배치될 테두리면을 제외한 테두리면을 에워싸는 크기와 형상을 가지고서 일측부가 상기 고정축(401)에 회전가능하게 관통되어 있고, 타측부가 페달베이스(402)에 고정적으로 장착된 고정축(403)에 회전가능하게 관통되어 상기 고정축(401, 403)들에 의해 지지된 무거운 재질의 발걸이베이스(410),

고정축(401)이 관통된 측의 발걸이베이스(410)의 선단에 암수결합에 의해 일단이 장착되어 있고, 고정축(403)이 관통된 측의 발걸이베이스(410)의 선단에 페달링 운동에 관계가 없는 방향으로 신속하게 결합해제가능하게 타단이 장착되어 있고, 그 중앙에서 공지의 길이가변수단(425)에 의해 그 전체길이가 가변되는 플라스틱 재질의 스트랩(420), 및

상기 페달베이스(402)에 형성된 소정의 공동부(S)에 탄성적으로 돌출되어 상기 소정의 공동부(S)를 구획형성하는 페달베이스(402)의 외측벽을 관통하여서 상기 고정축(403)이 관통된 측의 상기 발걸이베이스(410)에 형성된 오목홈(405)에 걸음될 수 있는 발걸이베이스도립유지수단(430)을 포함하고 있으며,

여기에서, 상기 고정축(403)에는 일단이 상기 페달베이스(402)에 고정되어 있고, 타단이 상기 발걸이베이스(410)에 고정되어 있는 스프링(403a)이 외접되어 있고, 상기 페달베이스(402)의 바깥측 측벽에는 정지턱부(404)가 바깥방향으로 돌출되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 2항에 있어서,

이 발걸이베이스도립유지수단(430)은

원통형부(431),

상기 원통형부(431)의 일측에 일단이 고정적으로 결합되어 있고, 타단이 상기 공동부(S)를 구획형성하고 있는 하나의 측벽을 관통하여 돌출되어 상기 하나의 측벽과 상기 원통형부(431) 사이에 개재된 스프링(433)을 관통하여 뻗어 있는 제 1로드부(432),

상기 원통형부(431)의 타측에 일단이 고정적으로 결합되어 있고, 타단이 상기 공동부(S)를 구획형성하고 있는 다른 하나의 측벽을 관통하여 돌출되어 있고, 상기 타단의 돌출량을 제한하기 위한 돌출제한편(436)이 일체로 형성되어 있는 제 2로드부(434), 및

상기 원통형부(431)의 중공부에 개재된 스프링(436)을 관통하여 상기 원통형부(431)를 상하로 관통하여 상하로 돌출되어 탄성적으로 상하로 출몰될 수 있는 돌출편(435)을 포함하고 있으며,

상기 제 2로드부(434)의 선단은 발걸이베이스(410)의 기립상태에서 도립상태로의 전환시 상기 오목홈(405)을 구획형성하는 테두리부에 캠식으로 접촉하여 상기 제 2로드부(434)가 후퇴하여 상기 오목홈(405)으로부터 상기 제 2로드부(434)의 선단이 이탈되게 하는 형상과 크기를 가진 캠면(434a)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 고정축(403)이 관통된 측의 발걸이베이스(410)의 선단은 발걸이베이스(410)의 기립시에서 볼 때 후륜측 방향으로 개구되어 있고 그 반대방향으로는 막혀있는 수납부(411)가 형성되어 있고,

상기 수납부(411)에 바깥측 외벽부(411a)에 체결수단에 의해 고정되어 있는 판스프링(412)에 고정되어 압박을 받는 원통형부(413)가 상기 수납부(411)의 바깥측 벽부에 형성된 관통구멍(414)에 개재되어 수납부(411)의 내부공간 쪽으로 돌출되어 있고, 그리고

상기 스트랩(420)의 타단이 상기 수납부(411)의 내부공간과 상응하는 형상과 크기를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 1항에 있어서,

페달축 좌측에는 계단오름페달링수단이 배치되어 있으며,

상기 계단오름페달링수단(100)은 상기 페달축(6)의 좌측에 외접된 2개의 스프로킷(32, 34), 자전거 프레임에 회전가능하게 장착된 2개의 아이들롤러(40, 41), 및 상기 아이들롤러(40, 41)와 상기 2개의 스프로킷(32, 34)들에 감겨져 있는 하나의 엔드리스 체인(35)을 포함하고 있으며,

여기에서, 상기 스프로킷(32)은 페달축(6)에 고정적으로 외접되고 상기 스프로킷(34)은 베어링(36)상에서 페달축(6)에 대하여 자유롭게 회전하며,

상기 엔드리스 체인(35)은, 스프로킷(32)의 상부에서, 상기 상부 아이들롤러40)의 하부 및 상부를 거쳐, 스프로킷(34)의 상부 및 하부를 거쳐서, 상기 하부 아이들롤러(41)의 상부 및 하부를 거쳐, 스프로킷(32)의 하부 및 상부로 되돌아오는 순으로 스프로킷(32, 34), 아이들롤러(40, 41)에 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

페달축 좌측 및 좌측 페달아암에는 페달위치결정수단의 구성요소들이 배치되어 있으며,

상기 페달위치결정수단(200)은

상기 스프로킷(34)에 고정적으로 구비되어 페달축(6)상에서 자유롭게 회전하는 위치결정디스크(210),

페달아암(4)의 기부(4a)에 구비되어 상기 페달아암(4)을 페달축(6) 상에서 선택적으로 자유롭게 회전하게 하거나 함께 회전하게 하는 클러치부(250), 및

상기 위치결정디스크(210)의 소정된 위치에 선택적으로 위치결정되는 상기 걸음편(38)을 페달아암(4)을 따라 3단으로 이송시키기 위해 페달아암(4)의 기부(4a)에 있어서 페달측에 배치되어 페달아암(4)에 장착된 쉬프트장치(280)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 6항에 있어서,

상기 위치결정디스크(210)는, 상기 걸음편(38)이 삽입될 수 있는 수납공간부들을 상기 스프로킷(34)에 3개 가지고 있고, 상기 3개의 수납공간부는 상기 페달축(6)의 중심선과 동일한 중심선을 가지고서 방사상의 위치를 달리하고 있고, 그 둘레길이들이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 7항에 있어서, 상기 3개의 수납공간부는 페달축(6)의 중심선에 대하여 방사상 길이가 가장 작은 위치에 위치되어 있는 링형상의 제1수납공간부(211), 페달축(6)의 중심선에 대하여 방사상 길이가 가장 큰 위치에 위치되어 있고 상기 걸음편(38)의 크기와 형상에 상응하는 크기와 형상으로 되어 있는 제2수납공간부(212), 그리고 방사상의 위치에 있어서 상기 제1수납공간부(211)와 제2수납공간부(212) 사이에 위치되어 있고, 양단부들중 정방향방향측 있는 하나의 단부 선상에 있는 방사상의 선이 상기 제2수납공간부(212)를 방사상으로 이등분하는 이등분선에 대하여 정방향 페달링 방향으로 15도 내지 25도 및 다른 하나의 단부 선상에 있는 방사상의 선이 상기 제2수납공간부(212)를 방사상으로 이등분하는 이등분선에 대하여 역방향 페달링 방향으로 상기 15도 내지 25도의 각도보다 크지만, 45도 보다 작은 각도를 갖는 환형의 제3수납공간부(213)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 7 또는 제 8항에 있어서,

상기 위치결정디스크(210)는

상기 스프로킷(34)의 링형상의 뿌리부(214)에 기단이 고정되어 있고 그리고 선단이 상기 스프로킷(34)에 형성된 관통구멍을 통하여 볼(217, 218)을 상기 걸음편(38)측으로 돌출시켜 장착한 상태에서 방사상 바깥방향으로 뻗어서, 상기 제 3수납공간부(213)의 양단부 부근에 각각 위치되게 되는 2개의 평판스프링(S1, S2)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 6항에 있어서,

상기 클러치부(250)는 베어링(47)을 개재시켜 페달축(6)에 회전가능하게 외접된 페달아암(4)의 기부(4a)에서 페달이 장착되는 반대방향으로 돌출되어 있는 돌출부(4b)에 구비되어 있고,

상기 기부(4a)의 내주부에는 스프링내장케이스(251)가 상기 페달축(6)에 외접되어 상기 기부(4a)와 스플라인식으로 결합되어 있으며,

상기 스프링내장케이스(251)의 이탈을 방지하기 위해, 덮개편(252)이 상기 스프링내장케이스(251) 및 상기 기부(4a)에 내측에서 맞닿음하여 상기 기부(4a)에 체결수단에 의해 고정되어 베어링(253)을 개재시켜 상기 페달축(6)에 회전가능하게 외접되어 있으며,

상기 스프링내장케이스(251)는 상기 페달(2)이 장착되는 반대방향 측에 있는 부위에 페달축(6)의 중심축선에 대하여 방사상으로 90도 절결된 절결부(254)가 형성되어 있고, 이 절결부(254)를 구획형성하는 양측면에는 스프링(255, 256)들이 서로 마주보게 돌출되어 내장된 보어들(257, 258)이 형성되어 있으며,

상기 돌출부(4b)에는 상기 절결부(254)와 유통하는 수납부(259)가 형성되어 있고, 이 수납부(259)에는 잠금부(260)와 그리고 이 잠금부(260)를 상하로 이동시키도록 이 잠금부(260)와 선단이 맞닿음하고 있고 기단이 상기 수납부(259)의 내부공간과 외부를 유통시키기 위해 돌출부(4b)에 형성된 관통구멍(261)을 통하여 돌출된 로드(262)가 미끄럼이동가능하게 수납되어 있고,

상기 잠금부(260)와 상기 로드(262)의 이탈을 방지하기 위해, 상기 덮개편(252)에는 이탈방지편(263)이 외주부 일부에 방사상으로 돌출되어 형성되어 있으며,

상기 잠금부(260)는 기단부들이 서로 협력하여 상기 로드(262)의 선단에 안착될 수 있는 시트부(264)가 형성되게 하는 크기와 형상으로 가지고 있고, 그리고 선단부들이 서로 협력하여 상기 페달축(6)의 외주부에 복수개 형성된 슬릿형 홈들중 선택적으로 하나의 슬릿형 홈에 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가지고 있는 별개의 2개의 부분(260a, 260b)으로 되어 있으며, 그리고

상기 관통구멍(261)을 관통하는 상기 로드(262)의 기단은 상기 돌출부(4b)에 회전가능하게 장착된 캠축(266)에 고정적으로 외접되어 있는 가압캠(265)에 맞닿음하고 있으며, 이 캠축(266)에는 상기 캠축(266)을 회전시킬 수 있는 손잡이(267)가 고정적으로 외접되어 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 10항에 있어서,

상기 페달축(6)에 형성된 상기 복수개의 슬릿형 홈들은 4개이며

여기에서, 2개의 슬릿형 홈들(A, C)은 페달아암(4)을 길이방향으로 이등분하는 이등분선과 동일선상에 있는 대각선상의 양단에 배치되어 있고, 그리고

나머지 2개의 슬릿형 홈(B, D)들은 페달과 먼 측에 배치된 상기 슬릿형 홈(A)을 중심으로 해서 양측으로 30도 내지 40도의 각도를 갖고서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 6항에 있어서,

상기 쉬프트장치(280)는 상기 위치결정수단(210)의 소정된 위치에 선택적으로 위치결정되는 걸음편(38)과 함께 이동되는 캐리어(290) 그리고 이 캐리어(290)를 3단으로 이송시키기 위한 제어부(270)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 12항에 있어서,

상기 페달아암(4)의 기부(4a) 부근의 상기 페달아암의 일부분(4c)은,

상기 위치결정디스크(210) 측으로 돌출되어 페달아암(4)의 길이방향으로 뻗어 있고 윗면 및 바닥면에 그 길이방향을 따라 길다란 오목홈(81)이 형성되어 있는 레일편(80), 및

상기 레일편(80)과 등을 지고 있는 페달아암의 일부분(4c)에 상기 캐리어(290)의 상한 및 하한 운동을 제한하기 위해 그리고 상기 캐리어(290)를 상기 페달아암(4)의 일부분(4c)에 탈착가능하게 장착하기 위해 형성된 절결부(82)를 포함하고 있으며,

상기 캐리어(290)는

상기 레일편(80)의 오목홈(81)에 미끄럼가능하게 삽입될 수 있는 크기와 형상을 가진 돌출편(291)이 양 다리부(292, 292)의 내측면에 그 내측면 길이방향 전역에 걸쳐 형성되어 있고, 상기 레일편(80)의 선단면에 형성되어 가압스프링(83)을 페달측 방향으로 돌출시켜 수납하고 있는 수납홈(84)과 마주하는 홈(293)이 상기 레일편(80)의 선단면과 마주하는 기부(294)의 내면에 형성되어 상기 수납홈(84)과 상기 홈(293)이 협력하여 상기 가압스프링(83)을 가압상태에서 수납하고 있고, 상기 양 다리부(292, 292)의 간격을 유지시켜주고 상기 위치결정디스크(210) 측을 향한 면에 돌출되어 형성된 걸음편(38)을 지지하는 유지편(295)이 상기 양 다리부(292, 292)의 양 측부중 위치결정디스크(210)측에 있는 상기 양 다리부(292, 292)의 일측부 선단에 일체로 형성되어 있는 채널형상부(290a)와 그리고

상기 채널형상부(290a)를 상기 레일편(80)에 장착 및 탈착하기 위해, 상기 채널형상부(290a)의 상기 양 다리부(292, 292)의 양측부중 위치결정디스크(210)측에 반대측에 있는 양 다리부(292, 292)의 타측부 선단에 양단이 체결수단에 의해 고정되고, 결합시 상기 절결부(82) 내에 소정 거리 범위 내에서 미끄럼이동가능하게 배치되는 스톱편(290b)을 포함하고 있으며,

상기 제어부(270)는

상기 2개의 다리부(292, 292)들중 하나의 다리부(292)의 일측에 탈착가능하게 장착되어 상기 제어부(270)와 마주하는 상기 페달아암(4)의 윗면에 페달아암의 길이방향으로 소정 간격을 두고서 형성된 2개의 걸음홈(85, 85)에 선택적으로 걸음될 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.
제 13항에 있어서,

상기 제어부(270)는

채널형상부(290a)의 다리부(292, 292)들중 하나의 다리부(292)에 윗면에 돌출되어 일체로 형성된 축받이부(296)에 회전가능하게 장착된 선회축(271),

상기 선회축(271)의 일단에 외접되어 상기 선회축(271)과 함께 회전하는 시소바아(272),

상기 선회축(271)의 축선에 수직한 방향으로 탄성적으로 승강 및 하강할 수 있도록 상기 축받이부(296)에 형성된 보어(296a)에 스프링(273)을 개재하여 일단이 삽입되어 있고 타단이 볼형상을 갖고서 상기 보어(296a)에 돌출되어 있는 스톱봉(274),

상기 하나의 다리부(292)에 탈착가능하게 장착된 케이스(270a),

상기 스톱봉(274)의 타단에 형성된 볼형상부(274a)가 탄성적으로 승강 및 하강가능한 상태로 돌출되게 하기 위한 절결부(275)와 그 절결부(275)의 양측의 케이스(270a) 부위에 상기 걸음홈(85, 85)들간의 간격보다 작은 간격을 가지고서 형성된 관통구멍(276, 276)들,

상기 페달아암(4)에 형성된 상기 2개의 관통구멍(276, 276) 간의 간격과 동일한 간격을 두고서 상기 관통구멍(276, 276)들 각각에 마주하게 위치되어 상기 하나의 다리부(292)에 형성된 2개의 관통구멍(297, 297),

일단과 타단 사이에는 단차부(278a, 278a)가 형성되어 있고, 상기 일단이 상기 페달아암(4)에 형성된 걸음홈(85, 85)에 걸음될 수 있게 상기 걸음홈(85, 85)과 동일한 크기와 형상을 가지고 있고 타단이 상기 단차부(278a, 278a)와 상기 케이스(270a) 사이에 배치된 스프링(279)에 외접되어 상기 케이스(270a)의 관통구멍(276, 276)을 관통하여 돌출되어 있고, 중앙부에 상기 시소바아(272)에 걸릴 수 있는 크기와 형상을 가진 리프트걸음편(278b, 278b)이 형성되어 있는 2개의 래치부(278, 278) 및

상기 시소바아(272)를 선회축(271)을 중심으로 시소운동시키기 위해 상기 시소바아(272)의 중앙부에서 일체로 기립되어 있는 핸들(H)을 포함하고 있으며,

여기에서, 상기 핸들(H)은 상기 핸들에 의해 시소바아(272)가 시소운동할 때 마다 상기 스톱봉(274)의 볼형상부(274a)와 탄성적으로 가압접촉하여 상기 볼형상부(274a)를 타고 넘어갈 수 있는 미끄럼돌출편(Ha)을 포함하고 있어서, 자전거 운전자가 핸들(H)을 선회시키지 않으면, 항상 시소운동된 시소바아의 위치를 유지되게 하는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거의 구동장치.