KR20090028176A - 동력 저장용 헬스 자전거 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동력 저장용 헬스 자전거에 관한 것으로서, 자전거 주행시 안장을 전후진 방향으로 반복하여 슬라이딩 운동 시키게 되면 하체운동과 함께 운동 에너지가 저장되어지게 되고, 필요시에는 저장된 동력을 후륜측으로 전달시킴으로서 자전거의 주행이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
이러한 본 발명은, 자전거 프레임(1)에는 유동브라켓(20)이 전후 방향으로 슬라이딩 유동 가능하게 구비된 가이드 프레임(10)이 장착되어지되, 상기 유동브라켓(20)에는 안장(25)이 결합 구성되어져 있으며; 상기 안장(25)의 직선방향 유동에 따른 유동브라켓(20)의 유동력이 별도의 전달체인(32)에 의해 전달되어 회동되어지는 피니언 스프로킷(34)이 가이드 프레임(10) 후단측에 설치되었으며; 상기 피니언 스프로킷(34)의 회동축(30')상에는 회동에 따른 일방향 회동력 에너지가 전달되어 저장되어질 수 있도록 회동축(30')을 감싸는 형태로 연결되어진 동력 스프링(37)을 포함하는 구성을 이루는 동력 저장부가 구성되었고; 상기 동력 저장부 일측에는 동력에 의해 감겨진 동력 스프링(37)의 풀림 제어를 위한 브레이크 제어부가 설치되었으며; 상기 동력 저장부에 저장된 에너지를 선택적으로 후륜(4)으로 전달하기 위한 구동스프로킷(35)이 상기 회동축(30')상에 구성된 것을 특징으로 한다.
자전거, 동력 저장, 헬스, 에너지, 운동

Description

동력 저장용 헬스 자전거{HEALTH BICYCLE FOR POWER SAVED}
본 발명은 자전거에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자전거 운행시 필요에 따라 하체 운동과 함께 운동에 따라 발생된 힘이 자전거 동력으로 저장이 가능하도록 하기 위한 것이다.
일반적으로 자전거는 안장에 앉은 사용자의 두 발을 이용하여 전륜 및 후륜을 구동시켜 전방으로 이동하는 것으로, 이러한 자전거는 핸들, 안장, 페달이 구비된 프레임과, 상기 프레임의 전,후방에 각각 설치되는 전륜 및 후륜과, 상기 페달의 크랭크축 및 후륜의 후륜축에 설치되어 체인으로 연결된 페달스프로킷 및 후륜스프로킷으로 구성된다.
상기와 같은 종래의 자전거는 평지에서 큰 힘을 들이지 않고 페달을 밟아 이동할 수 있지만, 경사진 언덕을 이동할 때는 큰 구동력을 필요로 하게 되므로, 사용자가 페달을 밟아 이동할 수 있는 거리도 짧을 뿐만 아니라, 쉽게 지쳐 피로하게 되며, 페달스프로킷 및 후륜스프로킷에 걸리는 부하로 인해 사용자의 하체관절에 무리를 주어 손상이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 장거리 이동시 일정한 거리 이후에는 사용자가 피로로 인해 페달을 밟 을 수 없게 되며, 이에 따라 이동하는 중간에 충분한 휴식을 가져야 하므로 신속한 이동이 어려운 문제점이 있었다.
한편, 이러한 문제를 개선하기 위해 본 출원인이 선등록한 국내등록실용 제20-0408298호에서는 자전거 주행 중 나타나는 안장의 상하진동을 이용하여 동력에너지를 스파이럴 스프링의 수축력에 의해 저장하고 사용자의 필요에 따라 적절한 시기에 저장된 에너지를 후륜측으로 전달하여 사용할 수 있도록 한 기술이 나타나 있다.
그러나, 상기한 종래 기술은 동력을 발생시키기 위한 구동원이 되는 안장의 상하 이동거리가 극히 제한되어 있기 때문에 많은 량의 에너지 저장을 위해서는 장시간 상하 진동력이 작용해야 하기 때문에 효율성 측면에서 실제 제품에 적용하기에 어려움이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 종래 본 출원인이 개발한 자전거 동력저장 장치로의 동력 전달 방식을 변경하여 자전거 운행 과정에서 다리 운동이 가능하도록 함과 동시에 다리 운동으로 인해 발생되는 운동력을 단시간에 자전거 동력에너지로 저장시킬 수 있도록 함으로 자전거의 운행 효율성을 극대화 할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적은, 방향 조절을 위한 핸들이 전방측에 구비되어져 있는 프레임의 전,후방으로 전륜 및 후륜이 각각 장착되고, 프레임 하단측에는 후륜으로 동력을 전달하기 위한 페달이 구성된 통상의 자전거에 있어서, 상기 프레임에는 유동브라켓이 전후 방향으로 슬라이딩 유동 가능하게 구비된 가이드 프레임이 장착되어지되, 상기 유동브라켓에는 안장이 결합 구성되어져 있으며; 상기 안장의 직선방향 유동에 따른 유동력이 별도의 전달체인에 의해 전달되어 회동되어지는 피니언 스프로킷이 가이드 프레임 후단측에 설치되었으며; 상기 피니언 스프로킷의 회동축상에는 회동에 따른 일방향 회동력 에너지가 전달되어 저장되어질 수 있도록 스프링을 포함하는 구성을 이루는 동력 저장부가 구성되었고; 상기 동력 저장부 일측에는 동력에 의해 감겨진 스프링의 풀림 제어를 위한 브레이크 제어부가 설치되었으며; 상기 동력 저장부에 저장된 에너지를 선택적으로 후륜으로 전달하기 위한 구동스프로킷이 상기 회동축상에 구성된 것을 특징으로 하는 동력 저장용 헬스 자전거를 통해 이룰 수 있게 된다.
본 발명의 헬스 자전거는, 동력저장부 측으로 동력을 전달하는 방식을 기존의 안장 승하강 방식에서 안장을 전후진 시키는 동작으로 전환시킴으로서 자전거 운행 중에도 보다 많은량의 에너지를 단시간에 효율적으로 저장할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 종래에는 안장을 승하강 동작시킴으로 인한 요추부위로의 충격력이 전달되어 신체에 통증을 유발시킬 수 있었으나, 본 발명은 발을 발 받침부에 올려놓은 상태에서 안장을 슬라이딩 동작시킴으로 신체에 무리를 주지 않는 가운데 하체 근육에 대한 헬스 기능이 추가되는 이점을 갖는다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저, 본 실시 예에 따른 자전거의 전체적인 구성을 살펴보면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전륜(3)과 후륜(4), 핸들(2) 그리고 페달(5)이 프레임(1)에 장착되어져 있는 통상의 자전거 구조를 이룸에 있어, 유동브라켓(20)에 일체로 결합되어져 있는 안장(25)의 전후방향 직선유동이 가능하도록 별도의 가이드 프레임(10) 수평형태로 고정 설치되었으며, 가이드 프레임(10) 선단부 양측에는 발받침대(13)가 구비되어져 있다.
즉, 유동브라켓(20)에는 도 3에서와 같이 안내 베어링(14)이 설치되어 있어 가이드 프레임(10)을 따라 슬라이딩 유동이 용이하게 이루어질 수 있게 되는데, 후단측에는 안장(25) 뒷쪽으로 허리받침대(26)가 소정 높이로 형성되어 있으며, 선단측에는 인장와이어(31)가 연결되는 연결구(23)가 구성됨과 함께 스토퍼(21)가 힌지축(21a)을 중심으로 회동 가능하게 구비되어져 있다. 상기 스토퍼(21) 선단에는 레버 와이어(43a)가 연결 되어져 있어 핸들(2) 측에 구성된 안장 브레이크 레버(43) 조작에 의해 스토퍼(21)를 회동 조작하여 필요에 따라 유동브라켓(20)의 유동이 가능하도록 할 수 있게 되며, 가이드 프레임(10) 상면에는 다수의 걸림홈(12)이 일정 간격으로 형성되어져 있어 스토퍼(21)에 의한 유동브라켓(20)의 유동이 방지되어질 수 있도록 하였다.
또한, 가이드 프레임(10) 후단에는 걸림턱(11)이 돌출 형성되어 있어 유동브라켓(20)의 후진시 이탈을 방지하게 된다.
한편, 상기 인장와이어(31)는 안내로울러(24)에 의해 안내되어지는 가운데 후단측에는 동력 저장부의 피니언 스프로킷(34)에 유동력을 전달하기 위한 전달체인(32)이 연결되어져 있으며, 전달체인(32)에는 단부에 연결된 장력조절 스프링(33)에 의해 일정 탄성력이 작용하는 상태가 유지되는 구조를 이룬다.
본 실시 예에서의 동력 저장부는 종래 기술에서 언급된 본 출원인의 선출원 기술과 동일한 구성을 이루고 있으므로 구체적인 구성설명은 생략하는 가운데, 그 구조를 간략히 살펴보기로 한다.
즉, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 동력부 하우징(30) 내부의 회동축(30')상에 유동브라켓(20)의 유동력을 전달체인(32)을 통해 전달받는 피니언 스 프로킷(34)과, 내부에 저장된 동력을 구동체인(36)을 통해 피동 스프로킷(36') 및 후륜축(6)으로 전달하는 구동 스프로킷(35), 그리고 동력 스프링(37)의 풀림을 방지하는 역회전방지 스프로킷(50)이 회동 가능하게 설치되어져 있다.
상기 동력 스프링(37)은 일단이 회전드럼(35b)에 고정되고 타단은 회동축(30')에 연결되어 태엽형태로 권선된 상태에서 피니언 스프로킷(35)의 일방향 회전시 회전드럼(35b)이 함께 회전함으로 인해 발생된 동력에 의해 수축되면서 동력에너지 저장이 이루어지게 되는 것이다.
그리고 역회전방지 스프로킷(50)은 동력 스프링(37)의 풀림을 방지하도록 회전드럼(35b)의 보스(35a)에 결합되는 가운데, 디텐드(미도시)에 의해 역회전이 방지되어지는 구조를 이루고 있음을 종래 기술에서 확인할 수 있다.
또한, 피니언 스프로킷(35)에는 래칫휠(R) 및 이 래칫휠(R)을 단속하도록 폴(P)이 구비되어져 있어 피니언 스프로킷(35)의 일방향 회전력 만이 선택적으로 일체로 결합된 회전드럼(35b)으로 전달되어 동력스프링(37)을 수축시킬 수 있도록 구성되었다.
한편, 본 발명의 동력부 하우징(30) 일단에는 구동스프로킷(35)의 구동을 단속하기 위한 브레이크 제어부가 구성되어져 있는데, 이는 도 6에 도시된 바와 같이 브레이크 판(38)에는 브레이크 패드(39)가 회동축(30')과 핀체결 구조에 의해 결합되어진 디스크(45)를 잡아주기 위한 원형의 형상을 이루며 구성되었는데, 브레이크 패드(39)는 일단이 브레이크 판(38)에 고정되어짐과 함께 타단은 지지스프링(42)에 의해 탄성 지지되는 가운데 힌지축(41)에 의해 회동 가능하게 설치된 회동핀(40)의 단부와 연결되어져 있으며, 회동핀(40)에는 동력 조절레버(44)에 의해 조절되는 조절 와이어(44a)가 연결 되어져 있어 선택적을 디스크(45)의 회동을 단속할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 도면에서 전륜(3) 및 후륜(4)의 제어를 위한 통상의 브레이크 레버는 핸들(2)에 함께 설치되거나, 또는 별도의 핸들을 장착하여 구비할 수 있는 것으로서 도면상의 도시를 생략하였다.
도면 중 미설명 부호 46은 구동체인(36)의 장력을 일정하게 조절하기 위한 장력조절 스프로킷을 나타낸다.
이와 같은 구조를 이루는 본 발명 헬스 자전거의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.
통상의 자전거 주행시에는 스토퍼(21)가 가이드 프레임(10)의 적정 위치에 형성된 걸림홈(12)에 걸려진 상태를 이루고 있어 유동브라켓(20)의 슬라이딩 유동이 방지된 고정 상태를 이루게 되며, 평지 또는 내리막길 주행 과정에서 동력 저장을 필요로 할 경우 사용자는 안장 브레이크 레버(43)를 당겨서 레버 와이어(43a)에 의해 스토퍼(21) 걸림력을 해제시킨 상태에서 슬라이딩 운동을 실시하게 된다.
즉, 이때에는 사용자가 발을 발받침대(13)에 올려놓고 도 7a에서와 같은 상태로 상체를 전진시키게 되면 유동브라켓(20)이 전진하게 되면서 전달체인(32)은 장력조절 스프링(33)에 의해 당겨지면서 피니언 스프로킷(34)을 역방향으로 회전시키게 된다.
이때, 피니언 스프로킷(34)과 역회전방지 스프로킷(50)은 각각에 구비된 래 칫휠(R) 및 폴(P)로 인해 회전드럼(35b)은 함께 회전되지 않기 때문에 동력 스프링(37)에는 영향을 미치지 않게 되고, 따라서 피니언 스프로킷(34) 만이 역방향으로 헛도는 형태가 되는 것이다.
그리고, 계속하여 사용자가 하체에 힘을 가하여 도 7b에서와 같이 안장(25)을 뒤로 후진시키게 되면 전진하였던 유동브라켓(20)이 후진되어지면서 전달체인(32)의 이동방향으로 피니언 스프로킷(34)이 정방향 회동 되어지게 된다.
이러한 피니언 스프로킷(34)의 정방향 회동력은 회전드럼(35b)으로 전달되어 회전드럼(35b)이 함께 회전하게 되고, 이에 따라 내부에 스파이럴 형태로 감겨져 있는 동력 스프링(37)이 수축되어지면서 동력에너지 저장이 이루어지게 된다.
이때, 역회전방지 스프로킷(50)과 구동 스프로킷(35)은 디텐드(미도시)와 브레이크 제어부에 의해 각각 고정된 상태를 이루게 되기 때문에, 동력에너지 저장상태는 계속적으로 유지되어지게 된다.
따라서, 자전거 주행 과정에서 상기와 같은 전/후 운동을 천천히 반복하게 되면 동력 스프링(37)이 계속적으로 수축 작용 하면서 점차 많은 량의 동력에너지가 저장되어질 수 있게 된다.
그리고, 이와 같이 저장된 동력에너지는 구동 스프로킷(35)을 구속하고 있는 브레이크 제어부의 필요에 따른 구속력 해제에 의해 사용되어지게 된다.
즉, 자전거의 주행 상황에 따라 보다 많은 량의 구동력을 필요로 하는 경우, 사용자가 동력 조절레버(44)를 당겨주게 되면 조절 와이어(44a) 가 당겨지면서 회동핀(40)이 회동되어지면서 브레이크 패드(39)에 의한 디스크(45) 구속력이 해제되 어지고, 이때 동력 스프링(37)의 강한 탄성력이 작용되는 회동축(30')이 회동되면서 구동 스프로킷(35)을 회전시키게 된다.
이에 따라, 피동 스프로킷(36')은 구동 스프로킷(35)으로 부터 구동체인(36)을 통해 동력을 전달받아 후륜(4)을 회동시키게 되는 것이다.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 자전거 동력 저장 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.
그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자전거의 측면도.
도 2는 본 발명 자전거의 정면도.
도 3은 본 발명의 안장 구동부 상세 단면 구조도.
도 4는 본 발명에서의 후륜 동력전달 구조도.
도 5는 본 발명의 동력 저장부 구성 사시도.
도 6은 본 발명의 브레이크 제어부를 나타낸 것으로서,
6a는 브레이크 동작시 상태도.
6b는 브레이크 해제시 상태도.
도 7은 본 발명 자전거의 사용상태를 나타낸 것으로서,
7a는 안장 전진 동작시 상태도.
7b는 안장 후진 동작시 상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 프레임 2 : 핸들
3 : 전륜 4 : 후륜
5 : 페날 6 : 후륜축
10 : 가이드 프레임 11 : 걸림턱
12 : 걸림홈 13 : 발받침대
14 : 안내 베어링 20 : 유동브라켓
21 : 스토퍼 21a: 힌지축
23 : 연결구 24 : 안내로울러
25 : 안장 26 : 허리받침대
30 : 동력부 하우징 30': 회동축
31 : 인장와이어 32 : 전달체인
33 : 장력조절 스프링 34 : 피니언 스프로킷
35 : 구동 스프로킷 35a: 보스
35b: 회전드럼 36 : 구동체인
36': 피동 스프로킷 37 : 동력 스프링
38 : 브레이크 판 39 : 브레이크 패드
40 : 회동핀 41 : 힌지축
42 : 지지스프링 43 : 안장 브레이크 레버
43a: 레버 와이어 44 : 동력 조절 레버
44a: 조절 와이어 45 : 디스크
46 : 장력조절 스프로킷 50 : 역회전방지 스프로킷
P : 폴 R : 래칫휠

Claims (7)

  1. 방향 조절을 위한 핸들(2)이 전방측에 구비되어져 있는 프레임(1)의 전,후방으로 전륜(3) 및 후륜(4)이 각각 장착되었고, 프레임(1) 하단측에는 후륜(4)으로 동력을 전달하기 위한 페달(5)이 구성된 통상의 자전거에 있어서,
    상기 프레임(1)에는 전후 방향으로 일정 길이를 이루는 가이드 프레임(10)이 장착되어지되, 상기 가이드 프레임(10)에는 안장(25)이 일체로 결합되어져 있는 유동브라켓(20)이 슬라이딩 유동 가능하게 구비되어져 있으며;
    상기 유동브라켓(20) 에는 전달체인(32)이 연결되어지되, 전달체인(32)의 일정 범위에서는 피니언 스프로킷(34)이 치합 구비되어져 있고;
    상기 피니언 스프로킷(34)의 회동을 지지하는 회동축(30')상에는 회동에 따른 일방향 회동력 에너지가 전달되어 저장되어질 수 있도록 회동축(30')을 감싸는 형태로 하여 일단이 연결되어진 동력 스프링(37)을 포함하는 구성을 이루는 동력 저장부가 구성되었고;
    상기 회동축(30') 일측에는 동력 저장부에 저장된 에너지를 선택적으로 후륜(4)으로 전달하기 위한 구동스프로킷(35)과, 피니언 스프로킷(34)의 역회전을 방지하기 위한 역회전방지 스프로킷(50), 및 구동스프로킷(35)의 구동을 단속하기 위한 브레이크 제어부가 각각 구성된 것을 특징으로 하는 동력 저장용 헬스 자전거.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전달체인(34) 일단에는 인장와이어(31)가 연결되어지되, 인장와이어(31)는 선단이 유동브라켓(20)의 연결구(23)와 연결 구비되어져 있으며, 전달체인(34) 타단에는 장력조절 스프링(33)이 연결 구비된 것을 특징으로 하는 동력 저장용 헬스 자전거.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드 프레임(10) 선단에는 사용자의 발을 올려놓을 수 있는 발받침대(13)가 구성되었으며, 후단에는 유동브라켓(20)의 후진을 제한하기 위한 걸림턱(11)이 구성된 것을 특징으로 하는 동력 저장용 헬스 자전거.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동브라켓(20) 선단에는 스토퍼(21)가 힌지축(21a)을 중심으로 회동 가능하게 구성되어지되, 가이드 프레임(10) 상면에는 상기 스토퍼(21)가 걸려질 수 있도록 다수의 걸림홈(12)이 형성되어져 있으며, 상기 스토퍼(21) 선단에는 스토퍼(21)를 선택적으로 상승 회동시키기 위해 안장 브레이크 레버(43)에 의해 구동되어지는 레버와이어(43a)가 연결 구비된 것을 특징으로 하는 동력 저장용 헬스 자전거.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유동브라켓(20)에는 안장(25)의 후면측에서 돌출 구비되어 이용자의 허 리부분을 받쳐주기 위한 허리받침대(26)가 수직방향으로 연장 구성된 것을 특징으로 하는 동력 저장용 헬스 자전거.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력저장부는, 피니언 스프로킷(34)이 장착되는 보스(35a)와, 상기 보스(35a)에 장착된 피니언 스프로킷(34)의 일방향 회전력만을 선택적으로 전달하여 동력 스프링(37)을 수축시키도록 동력 스프링(37)의 타단이 결합 되어진 회전드럼(35b), 그리고 상기 회전드럼(35b)이 일방향으로만 회동되어질 수 있도록 회동축 보스(35a)의 외주상에 구비된 폴(P) 및 상기 폴(P)과 대향되도록 피니언 스프로킷(34)의 내주상에 구비된 래칫휠(R)을 포함하는 구성을 이룸을 특징으로 하는 동력 저장용 헬스 자전거.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 브레이크 제어부는 회동축(30')을 통해 구동 스프로킷(35)과 결합 되어진 디스크(45)와, 상기 디스크(45)의 외주면을 감싸는 형태로 밀착 구비된 브레이크 패드(39)와, 상기 브레이크 패드(39)의 일단에 연결되고 힌지축(41)에 의해 회동 가능하게 구비된 회동핀(40)과, 상기 브레이크 패드(39)가 디스크(45)에 밀착되도록 회동핀(40)을 탄성력으로 당겨 지지하는 지지스프링(42)과, 상기 브레이크 패드(39)의 디스크(45) 밀착력을 해제시키기 위해 동력 조절레버(44)에 의해 구동 되어지도록 회동핀(40)의 일단에 연결된 조절와이어(44a)가 브레이크 판(38)에 구성 된 것을 이룸을 특징으로 하는 동력 저장용 헬스 자전거.
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