KR20090118020A - 지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인 - Google Patents

지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인 Download PDF

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KR20090118020A
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Abstract

본 발명은 에너지절약을 위한 대체 교통수단과 건강을 위한 레저활동에 유용하게 이용되는 자전거용 변속장치에 관한것으로, 페달을 밟고 주행시 속도의 증감에 따라 레버 조작으로 스프로켓의 지름이 크기가 변하는 원리를 이용 기어비가 바뀌도록 하는 기계적 변속장치로 구성되어 있으며, 자전거의 주행속도와 변속단계를 이용자가 직접 조절할수 있도록하여 변속장치의 효율을 높이고 이용에 편리하도록 구성되어 있다.
즉, 기어변속시에 페달에 걸리는 하중의 변화가 급격하지 않도록 하기 위하여, 지지원판패널(140)의 중심에서 방사형으로 길게 구멍낸 5개의 조각기어 스프로켓 이동구(145)가 구비되고, 각 조각기어스프로켓이동구(145)에는 5개로 나누어져 구성된 조각기어 스프로켓(40)이 조각기어 스프로켓 반고정 샤프트(147)에 의해 반고정 되어지고, 내측에는 복원 탄성력을 제공하는 스프링(60)이 삽입되어져 원통형변속레버(210)를 놓았을때 기어비가 원위치로 복귀해 주며 상기, 조각기어스프로켓반고정샤프트(147)의 원통형 몸체 외주연에 체결되어 기어블록체인(110,250)과 연결되는 5개로 분리된 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 확대 또는 축소되어 페달쪽의 회전체와의 감속비가 변화되면서 변속되는 것이며 상기, 자전거의 핸들에 부착된 원통형 변속레버(210)의 와이어 케이블(120)가 당겨질때 기어블록체인(110,250)을 감싸고 있는 풀리기어 변속장치셋(70)이 조각기어스프로켓(40)에 연결된 기어블록체인(110,250)을 당겨주어 좁혀지면서 조각기어스프로켓(40)의 지름이 변화되는 것으로 원통형변속레버(210)를 풀어 주면 스프링(60) 작용에 의하여 다시 원위치로 복귀되어 자유롭게 무단변속이 되고 풀리기어박스 프레임(150)이 페달축기어를 변속해 주고 뒷바퀴축기어를 변속해주는 다리역할을 해주는 장치이며, 원을 정확히 그릴수 있어 정밀한 접촉이 가능한 기어블록체인(110,250)이 회전 동력을 확실히 변속해 전달해 주고 미관상에도 유리하도록 가볍고 녹이 쓸지않는 알류미늄 합금 재질의 체인가이드(10)를 부착하여 자전거 프레임(20)에 부착된 조각기어 스프로켓(40), 기어블록 체인(110,250), 풀리기어 변속장치셋(70) 등이 보이지 않도록 한것을 특징으로 한다.
Figure P1020090101985
조각기어스프로켓, 기어블록체인, 원통형변속레버, 풀리기어변속장치셋, 지지원판패널, 와이어케이블, 풀리기어박스프레임

Description

지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인 {Variable A Bicycle Gearshift And Gear Block Chain}
일반적으로 자전거의 기어 변속기는 주행상태에 따라 페달을 일정한 힘과 속도로 밟을수 있도록 하기 위하여 페달과 뒷바퀴 축에 서로 다른 톱니수를 갖는 스프로켓을 중첩 배치하는 방식으로 이루어져 있다. 이러한 자전거의 기어 변속기는 언덕에서는 자전거 체인을 페달축은 작은 스프로켓에 뒷바퀴 축은 큰 스프로켓에 걸리도록 하고, 평지에서 속도가 빨라지는 경우에는 자전거 체인을 페달축은 큰 스프로켓에 뒷바퀴 축은 작은 스프로켓에 걸리도록 하여 페달을 일정한 힘과 속도로 밟아도 자전거의 진행상태를 유지할수 있도록 하는것이다.
본 발명은, 지름가변식 무단변속장치에 관한것으로 피치원의 지름이 가변조절되는 조각기어 스프로켓과 길이가 가변 조절되는 기어블록체인을 사용하여 슬립이 발생치 않고 확실한 무단변속을 얻을수 있는것이다. 즉, 페달을 밟고 주행하는 자전거의 주행속도에 따라 조각기어 스프로켓을 조절하기 위한 풀리기어 변속장치셋이 와이어케이블로 연결된 기어블록체인을 이동시켜 기어비를 바꾸는 변속장치와 변속방법 이다.
상기에 있어서, 지지원판패널(140)의 중심에서 길게 방사형으로 구멍낸 5개의 조각기어 스프로켓 이동구(145)가 있고 조각기어 스프로켓(40)이 조각기어 스프로켓 반고정 샤프트(147)에 의해 반고정 되어지고 내측에는 스프링(60)이 삽입 되어져 원통형 변속레버(210)를 돌려 당기거나 놓았을때 기어비가 변화되고 원위치로 복귀해 주면서 회전체와의 감속비가 변화되면서 변속되는 것이며, 핸들에 부착된 원통형 변속레버(210)의 와이어 케이블(120)가 당겨질때 조각기어 스프로켓에 연결된 기어블록체인(110,250)을 풀리기어 변속장치셋(70)이 원통형 변속레버에 의해 와이어 케이블이 당겨지면서 기어블록체인(110,250)을 당겨주어 연속적으로 연결된 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 변화되고, 원통형 변속레버(210)를 풀어주면 스프링(60) 작용에 의하여 다시 원위치로 복귀되어 자유롭게 무단변속이 되고 풀리기어박스 프레임(150)이 페달축 기어를 변속해 주고 뒷바퀴축 기어를 변속해 주는 다리역할을 해주는 평기어 장치이며, 원을 정확히 그릴수 있어 정밀한 접촉이 가능한 기어블록 체인(110,250)이 회전동력을 확실히 변속해 전달해 주는것이다.
레저, 스포츠, 대체 교통수단 등 다양한 용도로 이용되는 자전거는 일상생활 속에서 이용하는 것만으로도 현대인이 필요로 하는 충분한 운동량과 운동효과를 얻을수 있기때문에 소득수준이 높은 국가일수록 레저와 생활문화 속에 널리 보급되어 있으며, 최근에는 자전거 이용의 편리성과 주행효율을 높이기 위한 방법으로 대부분의 자전거에 변속장치를 부착하고 있는 실정이다. 자전거용 변속장치는 도로의 여건, 속도등 주행조건에 가장 적합한 기어비를 선택하여 가장 효율적으로 주행하기 위한 장치이며, 변속장치는 보통 풀리를 이용하여 벨트를 감아걸어 걸림부분의 지름을 변화 시키도록 한것이 일반적이나 벨트의 슬라이딩에 의하여 동력의 전달효율이 저하되기 때문에 큰 동력을 전달하는 경우에는 변속기 전체가 대형화 된다는 단점이 있어 실용화가 곤란하였고 종래의 수동식, 자동식 변속기가 변속단수와 변속비가 제한되어 있어 이를 해결하기 위한 무단변속장치는 다수 개발되어 지고 있다.
이처럼, 자전거에는 페달축에 하나 또는 여러개의 스프로켓이 장착되고 뒷바퀴에는 직경이 다른 여러개의 종동 스프로켓이 장착되어 이들 사이에 연결되는 체인의 위치를 변경 시킴으로써 자전거의 속도를 변화시키는 변속장치가 설치되어
있다. 또는, 자전거의 뒷바퀴의 허브 내에 유성기어를 이용하여 3단 정도의 변속을 일으키는 내장변속기어가 사용되기도 한다. 상기와 같은 변속장치에서 변속을 시키기 위하여 체인을 제어하는 방법으로는 일반적으로 와이어를 이용하는 방법이 사용되며 와이어를 당기고 풀어줌에 따라 체인의 위치를 변경함으로써 스프로켓의 기어비의 변화에 의하여 고속단 및 저속단으로의 변속이 발생하게 되고 내장변속기어의 경우에는 변속링 등의 위치를 제어하여 폴을 제어함으로써 변속이 발생하게 된다. 이와같은 관련 특허로는, 자전거용 자동변속장치 (출원번호 10-1997-0000907), 자전거용 자동변속기 (출원번호 20-2007-0001494), 가변피치식 무단변속장치 (출원번호 특1993-0001705), 자전거용 변속장치의 변속방법 (출원번호 10-2007-0017213), 자전거의 자동변속장치 (출원번호 20-1999-0027040) 등이 있다.
오늘날 대부분의 자전거에는 변속장치가 설치되어 있어 고속으로 주행하거나 가파른 언덕을 올라갈때 변속장치를 적절히 이용해 보다 편리하게 자전거를 탈수 있게 되었으나, 기존의 변속장치는 핸들과 자전거 프레임에 변속레버를 설치하여 이 레버를 사용자가 적절한 위치에 옮기므로써 자전거의 기어가 바뀌게 되어있어 자주 기어를 변속하기가 번거로울 뿐만아니라 적절하지 못한 위치에 사용자가 레버를 정지시킬 경우 체인이 스프로켓과 비정상적으로 접속이 되어 주행시 소음이 발생되거나 부품이 비정상적으로 마모가 되고 변속시 시야 확보가 미흡해 안전사고가 발생되는 문제점도 없지않았다.
일반적으로 자전거의 변속장치는 페달축에 형성한 다단기어와 휠축에 형성한 다단기어 및 가이드기어로 구성되고 가이드기어의 위치를 조절하는 레버의 조작에 의해 체인으로 맞물리는 기어쌍이 정하여 짐으로서 변속되도록 구성되어 있는데, 이와같은 변속장치는 기어구성이 복잡하여 제작비용이 많이들고 무거우며 페달축기어와 후륜축 기어가 서로 상반되는 비율로 증감되어야 부드러운 변속이 이루어지나 가이드기어가 후륜 휠축 및 페달축에 각기 별도로 설치되어 있고 독립적으로 동작하기 때문에 기어비의 정확한 선택이 곤란하고 맞물리는 기어비가 맞지않을 경우에는 덜컥 거리거나 체인이 이탈되는 문제점을 갖게 된다. 따라서 페달축과 후륜축에 부착한 나선형 체인기어에 의한 무단변속기어가 개발되었으나 이는 나선형 체인기 어의 가공이 매우 어려워 생산성이 떨어지고 페달의 정회전시 에만 추진력이 부여되기 때문에 주행을 위해서는 동일 방향으로만 계속해서 페달을 밟아 주어야 하기에 다리에 피로가 오고 조절하는 순간에 페달에 급격한 하중의 변화가 생기는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 자전거 기어 자동변속기에 대한 많은 연구가 있어왔으나, 주로 뒷바퀴축의 스프로켓에 대한 것들이고 기존의 스프로켓을 충첩하여 구성하는 구조를 유지하고 있어 조절 순간에 페달에 걸리는 하중의 급격한 변화는 해결하지 못하는것이 대부분이다. 따라서, 본 발명은 변속기어를 다단계로 하지않고 단순화 하여 한개의 스프로켓 기어를 조각내어 스프링 작용에 의해 원위치로 복귀되고 핸들에 부착된 변속레버를 당기거나 풀어주면 무단 자율변속되는 무단변속기로 부드럽게 변속되어 승차감을 배가할수 있고 속도를 자유롭게 조절할수 있는것이다.
이러한 본 발명은, 자전거의 다단변속기어 측으로 와이어가 당겨질때 변속레버 장치에서 변속단이 해제되는 것을 방지하고 회전체의 지름를 변화시키는 구성에 있어서도 동력을 확실하게 전달할수 있는 변속기를 제공하는데 있으며, 조각기어 스프로켓(40)과 기어블록체인(110,250)을 사용하여 확실한 무단변속을 할수있고 알류미늄 합금재의 체인가이드(10)를 부착한 것이다.
즉, 자전거의 주행속도에 따라 조각기어 스프로켓(40)을 조절하기 위한 풀리 기어 변속장치셋(70)이 와이어 케이블(120)로 연결된 기어블록 체인(110,250)을 이동시켜 기어비를 바꾸는 변속장치로 주행속도의 증감에 따라 원통형 변속레버(210) 조작으로 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 크기가 변화되면서 기어비가 바뀌도록 하였으며 기어블록체인(110,250)을 사용해 접촉력을 높여 부드러운 주행이 가능 하도록 하였다.
상기에서, 기어변속시에 페달에 걸리는 하중의 변화가 급격하지 않도록 하기 위해 지지원판패널(140)의 중심에서 방사형으로 길게 구멍낸 5개의 조각기어스프로켓 이동구(145)가 구비되고 상기, 조각기어 스프로켓 이동구(145)에는 역시 5개로 나누어져 구성된 조각기어 스프로켓(40)이 조각기어 스프로켓 반고정 샤프트(147)에 의해 반고정으로 연결되어 지고 조각기어 스프로켓(40) 내측에는 스프링홀더 프레임(60a)과 조각기어 스프로켓 프레임(45)이 자전거 프레임(20)에 부착되어 지며 상기, 스프링홀더프레임(60a)에는 복원 탄성력을 제공하는 스프링(60)이 삽입되어져 와이어케이블(120)로 연결된 원통형 변속레버(210)를 풀었을때 기어비가 원위치로 복귀해주며 상기, 조각기어 스프로켓 반고정샤프트(147)가 지지원판패널(140)의 외주연에 체결되어 일반적인 원형의 스프로켓을 형성해주고 기어블록체인(110,250)과 연결되는 5개로 분리된 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 확대 또는 축소되어 페달스프로켓(30)의 감속비가 변화되면서 변속 되는것이다.
상기에서, 풀리기어변속장치셋(70)은 길게 풀리기어 이동구(70a)가 있고
풀리기어(80)가 상단과 하단에 각각 풀리기어 고정볼트(80a,80b)로 부착되어져 있으며, 풀리기어 고정볼트(80a,80b)에는 와이어 고정걸쇠(80c)가 있어 와이어 케이 블(120)이 연결 되어지고 풀리기어(80) 옆에는 와이어 풀리볼트(75)가 와이어케이블(120)의 방향을 전환해 주며 프레임 고정쇠(73)가 자전거의 프레임에 고정볼트(73a,73b)로 고정결합 되어진다.
상기에서, 원통형 변속레버(210)는 상단에 노출된 레버손잡이(210)가 위치하고 아래 내부에는 와이어 풀리(230)가 있고 당기면서 레버손잡이를 돌렸을때 원위치되도록 스프링(245)이 내장되어 있으며, 원통형변속레버(210) 하단 벽에는 나사산돌출벽(210a)이 있고 원통형변속레버(210) 샤프트축 끝에는 반고정 나사산(240)이 있어 와이어케이블(120)를 감았을때 되돌아 가지 못하도록 잡아주는 역할을 해주고 상기, 와이어풀리(230)에는 와이어 체결볼트(235)가 와이어케이블(120)을 연결할수 있도록 해주며 상기, 원통형변속레버(210) 끝부분에는 자전거의 핸들부에 부착할수 있도록 프레임고정걸쇠(220)가 고정볼트(220b)와 나사(220a)로 고정할수 있도록 되어있으며, 레버손잡이(200)를 당기면서 회전시켜 와이어케이블(120)를 감거나 풀어주어 놓으면 스프링(245) 작용에 의해 원통형변속레버(210)가 반고정 상태로 되면서 기어를 무단으로 변속해주는 작용을 해준다.
상기에서, 기어블록체인(110,250)은 직사각형 형태의 블록으로서 기어블록체인(110,250)을 상호연결 할수있도록 상호연결돌출면(250b,250c)은 곡선형으로 처리하여 꺽어짐이 유연해 원을 그리는데 지장이 없고 기어블록체인(110,250)은 각각 리벳볼트구멍(250a)과 고정 리벳볼트(260)가 있어 상호연속 연결되어 지며, 녹이 안쓰는 합금강의 재질로 하고 블록 하나의 길이가 짧아 정밀한 접촉이 가능해 체인이 빠지거나, 헐거워 지거나, 동력전달에 문제가 발생하지 않는다.
상기에서, 바퀴축의 기어변속과 페달축의 기어변속을 하기 위한 장치로 풀리기어박스 프레임(150)이 바퀴축의 조각기어 스프로켓(40)과 평기어(170)로 연결되고 사이에는 풀리기어 변속장치셋(70)이 위치하며, 마찬가지로 페달축의 기어변속도 풀리기어박스프레임(150)의 평기어(170)와 페달축의 조각기어스프로켓(40)과 연결되어 지고 중간에 풀리기어변속장치셋(70)에 의해 기어를 변속해준다. 상기, 풀리 기어박스 프레임(150)은 기어 블록 체인(110,250)을 연결하는 페달축 풀리기어(160,180)와 뒷바퀴축 풀리기어(160,180)로 구성되고 풀리기어(160,180) 한쪽면에는 평기어(170)가 구성되고, 풀리기어 고정볼트(153,155)로 풀리기어 박스 프레임(150)에 부착되어져 자전거의 프레임(20)과 일체가 되고 평기어(170)에 의해 동력을 페달스프로켓(30)과 조각기어스프로켓(40)에 상호 연결해 주어 페달축 기어변속과 바퀴축 기어변속을 가능하게 해준다.
상기, 지지원판패널(140)은 중심에서 방사형으로 길게 구멍낸 5개의 조각기어 스프로켓 이동구(145)가 구비되고 지지원판패널(140)의 표면은 가벼운 알류미늄합금 재질로 조각기어 스프로켓 이동구(145)의 주변부는 조금 두텁게 해주고 골격대를 두어 내구성을 높이도록 가공처리 하는것이 좋다.
이상에서 설명한 것과 같은 본 발명의 자전거용 무단변속기에 의하면, 자전거의 진행속도가 빨라지면 초승달 형태로 배치된 조각기어 스프로켓 간의 거리가 방사형으로 이동하면서 기어변속의 효과가 나타나는 구조를 구비함으로써 기어변속시에 페달에 걸리는 하중의 변화가 급격하지 않도록 하여 자전거 변속이 쉽고 효율 적으로 이루어진다.
상기에 있어서, 자전거의 주행속도가 증가될때 속도에 비례하여 피치원 지름을 달리하고 있는 조각기어 스프로켓에 체인이 자동적으로 이동할수 있게 함으로써 이용자가 필요로 하는 기어비에 따라 견인력을 증감시킬수 있는 편리성 향상과 함께 신뢰성을 회복시킬수 있는 효과가 있다. 즉, 자전거의 사용자가 주행속도의 변화나 도로의 여건에 대응하여 핸들바에 부착된 변속레버를 돌려주면 와이어가 감기면서 당겨져 당긴 만큼 조각기어 스프로켓의 지름이 변화되어 무단변속이 되어지면서 주행하게 되고, 변속레버를 다시돌려 풀어주면 와이어가 느슨해 지면서 스프링 작용에 의해 조각기어 스프로켓의 지름이 다시 원위치로 복귀하게 된다.
따라서, 본 발명의 자전거용 무단변속장치가 부착된 자전거는 정밀하고 손쉬워진 변속방법에 의해 도로의 경사면이나 언덕 또는 산악지형을 쉽게 오르내릴수 있으며, 기어비가 바뀌는 자전거의 주행속도와 변속단계를 이용자에게 적합하도록 조절할수 있기 때문에 변속장치의 효율과 이용의 편리성을 향상시키게 되고 자전거의 구조를 변경하지 않고 장착할수 있는 호환성과 대량생산이 가능한 기계적 구성으로 이루어져 자전거의 보급과 이용을 확대할수 있는 효과가 있습니다.
본 발명은 지름가변식 무단변속장치에 관한 것으로, 피치원의 지름이 가변조절되는 조각기어 스프로켓(40)과 길이가 가변 조절되는 기어블록체인(110,250)을 사용하여 슬립이 발생치 않고 확실한 무단변속을 얻을수 있고 미관상에도 유리하도 록 알류미늄합금 재질의 체인가이드(10)를 부착하여 자전거 프레임(20)에 부착된 조각기어 스프로켓(40), 기어블록 체인(110,250), 풀리기어 변속장치셋(70) 등이 보이지 않도록 한것이다.
즉, 페달을 밟고 주행하는 자전거의 주행속도에 따라 조각기어 스프로켓(40)을 조절하기 위한 풀리기어 변속장치셋(70)이 와이어 케이블(120)로 연결된 기어블록체인(110,250)을 이동시켜 기어비를 바꾸는 변속장치와 변속방법으로 페달을 밟으면 주행속도의 증감에 따라 원통형변속레버(210) 조작으로 조각기어스프로켓(40)의 지름이 크기가 변하는 원리를 이용 기어비가 바뀌도록 하는 기계적 변속장치로 구성되어 있으며, 자전거의 주행속도와 변속단계를 사용자가 직접 조절할수 있도록하여 자전거용 변속장치의 효율을 높이고 기어블록체인(110,250)을 사용해 부드러운 곡선을 그릴수 있어 체인과 톱니기어와의 접촉력을 높여 부드러운 주행이 가능 하도록 하였다.
상기에 있어서, 기어변속시에 페달에 걸리는 하중의 변화가 급격하지 않도록 하기위해, 지지원판패널(140)의 중심에서 방사형으로 길게 구멍낸 5개의 조각기어스프로켓 이동구(145)가 구비되고 상기, 조각기어 스프로켓 이동구(145)에는 역시 5개로 나누어져 구성된 조각기어 스프로켓(40)이 조각기어 스프로켓 반고정 샤프트(147)에 의해 반고정으로 연결되어 지고, 조각기어 스프로켓(40) 상단 표면에는 연결홈(50)이 있어 또다른 조각기어 스프로켓(40)이 접속이 되고 내측에는 스프링홀더 프레임(60a)과 조각기어 스프로켓 프레임(45)이 자전거 프레임(20)에 부착되어 지며 상기, 스프링홀더프레임(60a)에는 복원 탄성력을 제공하는 스프링(60)이 삽입되어져 와이어케이블(120)로 연결된 원통형 변속레버(210)를 풀었을때 기어비가 원위치로 복귀해주며 상기, 조각기어 스프로켓 반고정샤프트(147)가 지지원판패널(140)의 외주연에 체결되어 일반적인 원형의 스프로켓을 형성해주고, 기어블록체인(110,250)과 연결되는 5개로 분리된 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 확대 또는 축소되어 다른쪽의 회전체와의 감속비가 변화되면서 변속 되는것이다. 상기에서, 자전거의 핸들에 부착된 원통형 변속레버(210)의 와이어 케이블(120)이 당겨질때 기어블록 체인(110,250)을 감싸고 있는 풀리기어 변속장치셋(70)이 조각기어 스프로켓(40)에 연결된 기어블록체인(110,250)을 와이어 멀티연결장치(100)를 이용해 동시에 당겨주어 좁혀지면서 기어블록체인(110,250)의 길이를 조절 해주어 조각기어스프로켓(40)의 스프링(60)을 눌러주는 것으로 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 작게 변화되고, 다시 원통형변속레버(210)를 풀어주면 스프링(60)작용에 의하여 다시 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 원위치로 복귀되어 자유롭게 무단변속이 되어 부드러운 승차감과 속도감을 느낄수 있는것이다.
상기에서, 풀리기어 변속장치셋(70)은 길게 풀리기어 이동구(70a)가 있고
풀리기어(80)가 상단과 하단에 각각 풀리기어 고정볼트(80a,80b)로 부착되어져 있으며, 풀리기어 고정볼트(80a,80b)에는 와이어 고정걸쇠(80c)가 있어 와이어 케이블(120)이 연결 되어지고 풀리기어(80) 옆에는 와이어 풀리볼트(75)가 와이어 케이블(120)의 방향을 전환해주며 프레임 고정쇠(73)가 자전거의 프레임에 고정볼트(73a,73b)로 고정결합 되어진다.
상기에서, 원통형 변속레버(210)는 상단에 노출된 레버손잡이(210)가 위치하 고 아래 내부에는 와이어 풀리(230)가 있고, 당기면서 레버손잡이를 돌렸을때 원위치 되도록 스프링(245)이 내장되어 있으며, 원통형변속레버(210) 하단 벽에는 나사산돌출벽(210a)이 있고 원통형변속레버(210) 샤프트축 끝에는 반고정 나사산(240)이 있어 와이어케이블(120)를 감았을때 되돌아가지 못하도록 잡아주는 역할을 해주고 상기, 와이어풀리(230) 에는 와이어 체결볼트(235)가 와이어 케이블(120)를 연결할수 있도록 해주며 상기, 원통형변속레버(210) 끝부분에는 자전거의 핸들부에 부착할수 있도록 프레임고정걸쇠(220)가 고정볼트(220b)와 나사(220a)로 고정할수 있도록 되어있으며, 레버손잡이(200)를 당기면서 회전시켜 와이어케이블(120)를 감거나 풀어주고 놓으면 스프링(245) 작용에 의해 원통형변속레버(210)가 반고정 상태로 되면서 기어를 무단으로 변속해주는 작용을 해준다.
상기에서, 기어블록체인(110,250)은 직사각형 형태의 블록으로서 기어블록체인(110,250)을 상호 연결할수 있도록 상호연결돌출면(250b,250c)은 곡선형으로 처리하여 꺽어짐이 유연해 원을 그리는데 지장이 없으며, 기어블록체인(110,250)은 각각 리벳볼트구멍(250a)과 고정 리벳볼트(260)가 있어 상호연속 연결되어 지고 녹이 안쓰는 합금강의 재질로 하고 블록 하나의 길이가 짧아 정밀한 접촉이 가능해 체인이 빠지거나 헐거워 동력전달에 문제가 발생하지 않는다.
상기에서, 바퀴축의 기어변속과 페달축의 기어변속을 하기위한 장치로 풀리기어박스 프레임(150)이 바퀴축의 조각기어 스프로켓(40)과 평기어(170)로 연결되고 사이에는 풀리기어 변속장치셋(70)이 위치하며, 마찬가지로 페달축의 기어변속도 풀리기어박스프레임(150)의 평기어(170)와 페달축의 조각기어스프로켓(40)과 연 결되어 지고 중간에 풀리기어변속장치셋(70)에 의해 기어를 변속해준다. 상기, 풀리기어박스 프레임(150)은 기어블록 체인(110,250)을 연결하는 페달축 풀리기어(160,180)와 뒷바퀴축 풀리기어(160,180)로 구성되고, 풀리기어(160,180) 한쪽면에는 평기어(170)가 구성되어 풀리기어 고정볼트(153,155)로 풀리기어박스 프레임(150)에 부착되어져 자전거의 프레임(20)과 일체가 되고 평기어(170)에 의해 동력을 페달스프로켓(30)과 조각기어스프로켓(40)에 상호 연결해 주어 페달축 기어변속과 바퀴축 기어변속을 가능하게 해준다.
상기 구성에 있어서, 지지원판패널(140)의 중심에서 방사형으로 길게 구멍낸 5개의 조각기어 스프로켓 이동구(145)가 구비되고 상기, 조각기어 스프로켓 이동구(145)에는 역시 5개로 나누어져 구성된 조각기어 스프로켓(40)이 조각기어 스프로켓 반고정 샤프트(147)에 의해 반고정으로 연결되어 지고 조각기어 스프로켓(40) 내측에는 스프링홀더 프레임(60a)과 조각기어 스프로켓 프레임(45)이 구성되어 자전거의 바퀴와 함께 회전하게 된다. 상기, 스프링홀더프레임(60a)에는 복원 탄성력을 제공하는 스프링(60)이 삽입되어져 있으며 상기, 지지원판패널(140)의 표면은 가벼운 알류미늄합금 재질로 하여 지지원판 패널(140)의 조각기어 스프로켓 이동구(145)의 주변부는 조금 두텁게 해주고 골격대를 두어 내구성을 높이도록 가공처리 해주는 것이 좋다.
상기의 장치를 부착한 자전거는, 변속시에 전동부재의 장력이 변하는 일이 없이 간단한 구조에 의하여 확실한 변속동작을 얻을수 있고, 정밀한 접촉이 가능한 기어블록 체인이 회전동력을 확실히 변속 전달해 주어 실용화에 있어서 매우 유리 하며, 항상 안정된 변속동작을 행할수 있고 원을 정확히 그릴수 있기 때문에 정밀변속이 가능한 것이 특징이다.
에너지절약을 위한 대체 교통수단과 건강을 위한 레저활동에 유용하게 이용되는 자전거용 무단 변속기로 주행시에 속도의 증감에 따라 핸들에 부착된 변속레버 조작으로 간단히 무단으로 기어비가 바뀌는 기계적 변속장치로 구성되어 있으며, 자전거의 무단변속 기어장치인 조각기어 스프로켓에 연결된 기어블록 체인을 조여주는 풀리기어 변속장치셋과 연결된 와이어 케이블을 제어함으로써 자전거를 변속시키는 것으로, 자전거 핸들바에 설치된 변속레버를 회전시킬 때마다 와이어 케이블이 당겨지거나 풀어지면서 조각기어 스프로켓의 지름이 변화되어져 기어변속의 효과를 내주는 원리로 변속이 일어나도록 한다.
이처럼 기어비가 바뀌는 자전거의 주행속도와 변속단계를 이용자가 직접 조절할수 있도록하여 변속장치의 효율을 높이고 이용에 편리하도록 구성되어 있을 뿐만아니라 자전거의 종류나 구조를 변경하지 않고 장착할수 있는 호환성과 대량생산이 가능한 기계적 구성으로 이루어져 산업상 이용가능성이 매우 높다 할수 있습니다.
도 1은 지름가변식 무단변속장치의 전체의 평면도.
도 2는 지름가변식 무단변속장치의 페달축변속기와 뒷바퀴축변속기가 포함된 전체의 평면도.
도 3은 지름변형 조각기어스프로켓 기어장치의 저속상태의 평면도.
도 4는 지름변형 조각기어스프로켓 기어장치가 고속상태로 지름이 적어지게 접힌 상태의 평면도.
도 5는 지름변형 조각기어스프로켓 기어장치의 측면도와 분리된 지지원판패널의 평면도.
도 6은 변속을 해주는 풀리기어 변속장치셋의 측면도.
도 7은 변속을 해주는 풀리기어 변속장치셋의 평면도.
도 8은 페달축변속기와 뒷바퀴축변속기의 동력을 상호 연결해 주는 풀리기어박스프레임 장치의 측면도.
도 9는 기어변속 원통형변속레버 장치의 정면도와 측단면도.
도 10은 지름변형 조각기어스프로켓에 기어블록 체인이 연결된 상태의 사시도.
도 11은 기어블록 체인의 정면도와 평면도 그리고 단면도.
도 12는 지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인, 원통형변속레버를 장착한 상태의 자전거의 사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10:체인가이드덮게 20:자전거프레임 30:패달스프로켓 40:조각기어스프로켓 45:조각기어스프로켓프레임 50:연결홈 60:스프링 60a:스프링홀더프레임 65:스프링홀더캡 70:풀리기어변속장치셋 70a:풀리기어이동구 73:프레임고정쇠 73a,73b:고정볼트,너트 73c:프레임고정쇠나사구멍 73d:나사구멍 75:와이어풀리볼트 75a:나사산 80:풀리기어 80a,80b:풀리기어고정볼트,너트 80c:와이어고정걸쇠 85:풀리 90:완충스프링 100:와이어멀티연결장치 110,250:기어블록체인 120:와이어케이블 130:가이드고정나사구멍 140:지지원판패널 145:조각기어스프로켓이동구 147:조각기어스프로켓반고정샤프트 150:풀리기어박스프레임 153,155:풀리기어고정볼트,너트 157:와셔 160,180:풀리기어 170:평기어 200:레버손잡이 210:원통형변속레버 210a:나사산돌출벽 215:고정캡 220:프레임고정걸쇠 220a:고정나사구멍 220b:고정볼트구멍 230:와이어풀리 230a:고정나사산 235:와이어체결볼트 240:반고정나사산 245:스프링 250a:리벳볼트구 250b,250c:상호연결돌출면 255:기어스프로켓구 260:고정리벳볼트

Claims (5)

  1. 조각기어 스프로켓(40)과 기어블록체인(110,250)을 사용하여 확실한 무단변속을 할수있고 알류미늄 합금재의 체인가이드(10)를 부착한 지름가변식 무단변속장치에 있어서, 주행속도에 따라 조각기어 스프로켓(40)을 조절하기 위한 풀리기어 변속장치셋(70)이 와이어 케이블(120)로 연결된 기어블록 체인(110,250)을 원통형 변속레버(210) 조작으로 이동시키고, 조각기어 스프로켓(40)의 지름을 변화시켜 기어비가 바뀌도록 하여 변속하는 것으로 기어블록체인(110,250)을 사용해 부드러운 곡선을 그리면서 접촉력을 높여 원활한 주행이 가능하며, 상기, 지지원판패널(140)은 중심에서 방사형으로 길게 구멍낸 5개의 조각기어 스프로켓 이동구(145)가 구비되고 지지원판패널(140)의 표면은 가벼운 알류미늄합금 재질로 조각기어 스프로켓 이동구(145)의 주변부는 조금 두텁게 해주고 골격대를 두어 내구성을 높이도록 가공처리 하는것이 좋다.
    상기에서, 지지원판패널(140)의 중심에서 방사형으로 길게 구멍낸 5개의 조각기어 스프로켓 이동구(145)가 구비되고 상기, 조각기어 스프로켓 이동구(145)에는 조각기어 스프로켓 반고정 샤프트(147)가 끼워져 조각기어 스프로켓(40)이 연결되어 원형의 스프로켓을 형성해주고 조각기어 스프로켓(40) 표면에는 연결홈(50)이 있어 또다른 조각기어 스프로켓(40)이 접속 되어지고 중심부에는 스프링홀더 프레임(60a)과 조각기어 스프로켓 프레임(45)이 자전거 프레임(20)에 부착되어 지며, 상기, 스프링홀더프레임(60a)에는 복원 탄성력을 제공하는 스프링(60)이 삽입되어 지고 상기, 5개로 구성된 조각기어 스프로켓(40)에 기어블록 체인(110,250)이 연결되어져 동력전달 체계가 완성되며, 상기에서 핸들에 부착된 원통형 변속레버(210)를 돌려 기어블록 체인(110,250)을 감싸고 있는 풀리기어변속장치셋(70)이 와이어 멀티연결장치(100)를 이용해 동시에 와이어케이블(120)을 당겨 기어블록체인(110,250)이 좁혀지면서 조각기어 스프로켓(40)의 스프링(60)을 눌러 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 작게 변화되고, 다시 원통형변속레버(210)를 풀어주면 스프링(60)의 반작용에 의해 조각기어 스프로켓(40)의 지름이 원위치로 복귀되어 자유롭게 무단변속이 되어 부드러운 승차감과 속도감을 느낄수 있는것을 특징으로 하는, 지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인.
  2. 제 1항에 있어서,
    풀리기어 변속장치셋(70)은 프레임에 길게 풀리기어 이동구(70a)가 있고 풀리기어(80)가 상단과 하단에 각각 풀리기어 고정볼트(80a,80b)로 부착되어져 있으며, 풀리기어 고정볼트(80a,80b)에는 와이어 고정걸쇠(80c)가 있어 와이어 케이블(120)이 연결 되어지고, 풀리기어(80) 옆에는 와이어 풀리볼트(75)가 와이어케이블(120)의 방향을 전환해 주며, 프레임 고정쇠(73)가 자전거의 프레임에 고정볼트(73a,73b)로 고정결합 되어져 변속을 가능하게 해주는 것이 특징인, 지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인.
  3. 제 1항에 있어서,
    원통형 변속레버(210)는 상단에 노출된 레버손잡이(210)가 위치하고 아래 내부에는 와이어 풀리(230)가 있고 레버손잡이 샤프트에는 스프링(245)이 내장되어 있으며, 원통형 변속레버(210) 하단벽과 샤프트 끝에는 나사산돌출벽(210a)과 반고정 나사산(240)이 변속된 기어비를 유지해 주고 상기, 와이어풀리(230) 에는 와이어 체결볼트(235)로 와이어 케이블(120)를 연결해주고 상기, 원통형변속레버(210) 끝부분에는 자전거의 핸들에 부착할수 있는 프레임고정걸쇠(220)가 고정할수 있도록 해주며, 원통형 변속레버(210)를 당기면서 돌리면 스프링(245) 작용에 의해 반고정 상태로 되면서 기어를 무단으로 변속해주는, 지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인.
  4. 제 1항에 있어서,
    기어블록 체인(110,250)은 직사각형 형태의 녹이 안쓰는 합금강 재질의 블록으로서 기어블록 체인(110,250)을 연결해주는 상호연결 돌출면(250b,250c)은 곡선형으로 처리하여 꺽어짐이 유연하고, 리벳 볼트구멍(250a)에 고정 리벳볼트(260)로 상호 연속연결 되어지며, 기어블록체인 하나의 길이가 짧아 정밀한 접촉이 가능한 것을 특징으로 하는, 지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인.
  5. 제 1항에 있어서,
    풀리 기어박스 프레임(150)은 기어블록 체인(110,250)을 연결하는 페달축 풀리기어(160,180)와 뒷바퀴축 풀리기어(160,180)로 구성되고 풀리기어(160,180) 배 면에는 평기어(170)가 구성되며, 풀리기어 고정볼트(153,155)로 풀리기어 박스프레임(150)과 자전거의 프레임(20)이 부착되어 일체가 되고, 평기어(170)에 의해 동력을 페달스프로켓(30)과 조각기어 스프로켓(40)에 상호 연결해주어 페달축 기어변속과 바퀴축 기어변속을 가능하게 해주는, 지름가변식 무단변속장치와 기어블록체인.
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