KR20090132105A - 직진형 페달 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직진형 페달 자전거에 관한 것으로, 답력을 체인링에 전달하기 위하여, 체인링에 피니언이 고정설치되고, 피니언에 치합되게 직선으로 랙이 설치되며, 랙의 하단부에 페달이 일체로 설치구성됨으로써, 페달을 밟으면 랙이 직선으로 움직이면서 피니언을 회전시키고 이에 따라 체인링이 작동되어 구동력을 얻는 구조를 제공함으로써, 탑승자의 체중을 효과적으로 페달에 전달하여 큰 구동력을 얻을 수 있어 매우 편리한 직선형 페달 자전거에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 구동축에 고정설치된 체인링을 회전시키는 구동장치를 포함한 자전거를 구성함에 있어서, 상기 구동장치는 체인링의 양측에 각각 설치되되, 한쪽 방향으로만 힘을 받아 동력이 전달되는 피니언; 상기 각각의 피니언에 치합되되 연직 방향에 대하여 0~45도 각도로 설치되어 직선으로 왕복운동되는 랙; 상기 각각의 랙의 하단에 설치된 페달;을 포함하여 구성된 직진형 페달 자전거가 제공된다.

자전거, 랙, 피니언, 체중

Description

직진형 페달 자전거{Bicycle with straight pedals}

본 발명은 직진형 페달 자전거에 관한 것으로, 답력을 체인링에 전달하기 위하여, 체인링에 피니언이 고정설치되고, 피니언에 치합되게 직선으로 랙이 설치되며, 랙의 하단부에 페달이 일체로 설치구성됨으로써, 페달을 밟으면 랙이 직선으로 움직이면서 피니언을 회전시키고 이에 따라 체인링이 작동되어 구동력을 얻는 구조를 제공함으로써, 탑승자의 체중을 효과적으로 페달에 전달하여 큰 구동력을 얻을 수 있어 매우 편리한 직선형 페달 자전거에 관한 것이다.

자전거는 탑튜브(51)와 다운튜브(52) 및 시트튜브(53)로 역삼각형의 기본적인 골격을 구성하고, 이에 포크(54), 안장지지대(55), 체인지지대(56) 등이 설치되어 전체적인 프레임을 구성한다.

다운튜브(52)와 시트튜브(53) 및 체인지지대(56)가 연결되는 지점에 체인링(57)이 설치되고, 안장지지대(55)와 체인지지대(56)가 연결되는 지점인 뒷바퀴의 회전축에 스프로켓(58)이 설치된다. 상기 스프로켓(58)은 일방향으로만 힘을 전달할 수 있는 라쳇기어가 설치된 구조이다. 그리고 체인링(57)의 구동축(59)에 페달이 장착된 한쌍의 크랭크가 설치된다. 물론 상기 크랭크는 반대방향으로 대칭된 구조로써 양발을 번갈아 밟을 수 있는 구조이다. 또한 체인링(57)과 스프로켓(58)에는 구동체인(60)이 설치된다.

상기와 같은 종래의 구조에서, 탑승자는 양 발을 각각 대칭되게 설치된 크랭크의 말단에 설치된 페달에 올려놓고, 크랭크가 회전될 수 있도록 밟아서 추진력을 얻게 된다.

상기의 일반적인 자전거의 구조에서는 크랭크을 밟아 추진력을 얻는 구조로서, 탑승자가 시트에 앉아 페달을 밟는 자세는 다리를 앞으로 하여 체중이 작용하는 방향에서 일정 거리 떨어져 페달을 밟는 자세가 된다.

이와 같은 자세에서 페달을 밟게 되면, 발에 의해 페달에 전달되는 힘의 방향과 체중의 작용방향이 너무 떨어져 있고, 페달의 위치는 크랭크에 의해 회전되므로 하중 작용방향에 대하여 페달의 위치가 변하게 되어, 근력 운동으로 대부분의 추진력을 얻고 체중의 일부만이 페달에 작용하여 추진력을 얻게 된다.

따라서 종래의 경우는 페달을 밟아 추진력을 얻는데 매우 힘이 드는 불편함이 있었고, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로 체중이 페달의 추진력으로 모두 사용될 수 있도록 함에 구체적인 목적이 있다.

본 발명은 체중의 대부분을 페달에 작용하여 추진력을 얻을 수 있도록, 체중이 작용하는 연직 또는 그와 비슷한 방향으로 페달이 작동할 수 있도록 하는 구조를 제공한다. 따라서 본 발명은 체인링에 피니언이 설치되고, 상기 피니언에 랙이 치합되게 설치하되 랙의 운동 방향이 연직 방향이 되도록 하여 체중 작용 방향과 같게 한 구조를 제공한다.

상기와 같은 구조에서, 체중이 페달을 연직 방향으로 작동시킴으로써, 체중의 작용방향과 페달의 작용 방향이 같게 되어, 페달을 밟는 근력이 적어도 되므로, 자전거를 타는 것이 매우 용이하게 된다.

일반적인 자전거는 탑튜브(51)와 다운튜브(52) 및 시트튜브(53)로 역삼각형의 기본적인 골격이 구성되고, 이에 포크(54), 안장지지대(55), 체인지지대(56) 등이 설치되어 전체적인 자전거 프레임이 구성된다.

다운튜브(52)와 시트튜브(53) 및 체인지지대(56)가 연결되는 지점에 체인링(57)이 설치되고, 안장지지대(55)와 체인지지대(56)가 연결되는 지점에 스프로켓(58)이 설치된다. 상기 스프로켓(58)은 일방향으로만 힘을 전달할 수 있는 라쳇기어 또는 일방향 베어링이 설치된 구조이다. 그리고 체인링(57)이 고정설치된 구동축(59)에 페달이 장착된 한쌍의 크랭크가 설치된다. 물론 상기 크랭크는 반대방향으로 대칭된 구조로써 양발을 번갈아 밟을 수 있는 구조이다. 또한 체인링(57)과 스프로켓(58)에는 구동체인(60)이 설치된다.

상기의 종래 구조에서는 구동축(59)의 양단에 각각 설치된 크랭크와, 각각의 크랭크의 단부에 설치된 페달이 구동장치를 구성하게 된다. 즉 본 발명에서는 구동축(59)을 회전시키는 일련의 장치를 구동장치라 칭하기로 한다.

본 발명은 구동창치의 구조에 관한 것으로, 종래와 같은 크랭크기구를 이용 하지 않고, 랙(1)과 피니언(2)을 이용한 직진형 구동장치에 특징이 있다.

즉, 본 발명은 구동축(59)에 고정설치된 체인링(57)을 회전시키는 구동장치를 포함한 자전거를 구성함에 있어서, 상기 구동장치는 체인링(57)의 양측에 각각 설치되되, 한쪽 방향으로만 힘을 받아 동력이 전달되는 피니언(2); 상기 각각의 피니언(2)에 치합되되 연직 방향에 대하여 0~45도 각도로 설치되어 직선으로 왕복운동되는 랙(1); 상기 각각의 랙(1)의 하단에 설치된 페달(3);을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 랙(1)의 설치방향은 수직, 즉 연직방향에 가까울수록 바람직하나, 탑승자의 자세나 목적에 따라서 상기 범위 내에서 다양하게 제조될 수 있다. 물론 제조 후 사용시에 수시로 그 각도를 변경하여 사용할 수 있는 구조도 가능하다.

그리고 상기 각각의 랙(1)의 상단에 연동수단의 양단부가 체결되고, 연동수단은 탑튜브(51)에 설치된 방향전환수단에 체결되어, 연동수단은 "∩"의 형태로 왕복 운동되면서, 양측 페달(3)의 상하 운동방향에 따라 연동된다. 상기의 연동수단과 방향전환수단은 다양하게 실시될 수 있는데, 그 대표적인 것으로는 랙체인(4)과 체인기어(5) 또는 로프와 롤러이다.

그리고 상기 각각의 랙(1)에는 랙(1)의 운동 방향으로 길게 가이드홈(6)이 형성되고, 상기 가이드홈(6)에는 일정 간격으로 이격 되어 설치된 두 개의 가이드돌기(7)가 삽입되며, 상기 가이드돌기(7)는 자전거의 프레임에 고정되게 설치된 가이드프레임(8)에 형성된다.

이와 같은 본 발명의 일실시예가 도면에 도시되어 있는데, 이 경우는 연동수단과 방향전환수단으로 랙체인(4)과 체인기어(5)가 사용된 경우이다.

탑승자는 시트에 앉아 양발을 페달(3)에 올려 놓는다. 양측 페달(3)은 상하 교대로 움직이는 구조이다. 그리고 페달(3)의 운동방향은 연직 방향 또는 연직방향과 비슷한 경사를 가지도록 함이 바람직한데, 연직 방향에 대하여 0~45도 각도이면 된다.

연직 방향에 가까울수록 체중이 작용하는 방향과 같게 되어, 체중의 전부를 구동력으로 만들 수 있게 된다. 도 1에서는 탑승자가 시트에 앉아 있는 상태가 되므로, 전체 체중이 페달(3)에 작동하지 않게 되나, 탑승자가 페달(3)에 발을 딪고 일서 선 경우에는 체중 전체가 페달(3)에 작용하게 된다. 이는 종래의 크랭크 구조에서와 다른 것으로, 크랭크는 원운동을 하게 되므로 크랭크의 각도에 따라 체중이 작용하는 정도가 달라지게 된다. 그러나 본 발명은 수직 방향으로 페달(3)이 운동하므로, 체중 전체를 페달(3)에 작용하게 할 수 있게 된다.

페달(3)을 밟으면, 랙(1)이 하향하면서 피니언(2)을 회전시키게 된다. 이 때 반대편의 페달(3)과 랙(1)을 상향하게 되는데, 이는 연동수단에 의해 반대방향으로 운동하게 된다. 즉, 일측의 페달(3)이 하향하면, 랙체인(4)이 하향하면서 반대측의 랙체인(4)에 체결된 랙(1)과 페달(3)을 상향시키게 된다. 이는 탑튜브(51)에 회전되게 설치된 방향전환수단인 체인기어(5)에 의해 이루어진다.

그리고 피니언(2)은 구동축(59)에 일방향 베어링이나 라쳇기어 등으로 설치되어, 일측의 랙(1)이 피니언(2)을 작동시켜 체인링(57)을 회전시키는 동안, 반대 측의 랙(1)은 상향하면서 피니언(2)에 힘을 가하지 않는 상태가 된다.

상기와 같은 랙(1)의 작동은 직선으로 이루어지는데, 이는 자전거 프레임에 고정되게 설치된 가이드프레임(8)에 의해 직선으로 안내된다. 즉, 가이드프레임(8)에는 일정 간격으로 설치된 두 개의 가이드돌기(7)가 있고, 상기 두 개의 가이드돌기(7)가 랙(1)에 형성된 가이드홈(6)에 삽입된 구조이므로, 랙(1)은 두 개의 가이드돌기(7)에 의해 직선으로만 거동하게 된다.

상기와 같이 양측 페달(3)을 번갈아 밟게 되면, 양측의 피니언(2)이 회전되어 체인링(57)을 회전시키고, 체인링(57)에 체결된 구동체인(60)은 뒷바퀴에 설치된 스프로켓(58)을 회전시키게 된다.

상기와 같이 본 발명은 랙(1)이 직선으로 움직이기 때문에, 랙(1)이 수직 또는 수직에 가깝게 설치된 경우, 탑승자의 체중이 랙(1)의 운동방향과 같은 방향으로 작용하도록 페달(3)을 밟고 일어선 자세 등을 취하게 되면, 전체 체중을 구동력을 발생시키는 에너지로 이용할 수 있게 되어, 자전거의 추진력은 보다 용이하게 얻을 수 있게 된다.

도 1과 도 2는 랙의 설치 각도를 달리하여 실시한 예시도

도 3은 본 발명의 구동장치의 상세 사시도

도 4는 도 1의 "A-A"부 단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 랙 2 : 피니언

3 : 페달 4 : 랙체인

5 : 체인기어 6 : 가이드홈

7 : 가이드돌기 8 : 가이드프레임

51 : 탑튜브 52 : 다운튜브

53 : 시트튜브 54 : 포크

55 : 안장지지대 56 : 체인지지대

57 : 체인링 58 : 스프로켓

59 : 구동축 60 : 구동체인

Claims (4)

1. 구동축(59)에 고정설치된 체인링(57)을 회전시키는 구동장치를 포함한 자전거를 구성함에 있어서, 상기 구동장치는 체인링(57)의 양측에 각각 설치되되, 한쪽 방향으로만 힘을 받아 동력이 전달되는 피니언(2); 상기 각각의 피니언(2)에 치합되되 연직 방향에 대하여 0~45도 각도로 설치되어 직선으로 왕복운동되는 랙(1); 상기 각각의 랙(1)의 하단에 설치된 페달(3);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 직진형 페달 자전거.
2. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 랙(1)의 상단에 연동수단의 양단부가 체결되고, 연동수단은 탑튜브(51)에 설치된 방향전환수단에 체결되어 "∩"의 형태로 왕복 운동됨을 특징으로 하는 직진형 페달 자전거.
3. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 랙(1)에는 랙(1)의 운동 방향으로 길게 가이드홈(6)이 형성되고, 상기 가이드홈(6)에는 일정 간격으로 이격 되어 설치된 두 개의 가이드돌기(7)가 삽입되며, 상기 가이드돌기(7)는 자전거의 프레임에 고정되게 설치된 가이드프레임(8)에 형성된 것임을 특징으로 하는 직진형 페달 자전거.
4. 제 2항에 있어서, 상기 연동수단과 방향전환수단은 각각 랙체인(4)과 체인기어(5)이거나, 로프와 롤러임을 특징으로 하는 직진형 페달 자전거.

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