KR20100002380U - 자전거용 크랭크 로드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자전거용 크랭크 로드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적은 힘으로도 크랭크 축의 회전력을 극대화하도록 한 개선된 구조의 자전거용 크랭크 로드에 관한 것이다.

이를 위해, 자전거의 크랭크 축이 결합된 축공을 포함하며, 크랭크 축에 대하여 수직한 방향으로 형성된 축 결합부;상기 축 결합부로부터 상방을 향해 라운드지게 형성된 호(arc)형태의 라운드부;상기 라운드부로부터 상방을 향해 기울어지도록 연장되며, 그의 단부에는 페달공이 형성된 곡선(曲線) 형태의 연장부:를 포함하되, 상기 페달공의 중심 위치는 상기 축공의 중심 위치에 비해 전방으로 벗어난 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 로드를 제공한다.

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Description

자전거용 크랭크 로드{crank rod for bicycle}

본 고안은 자전거용 크랭크 로드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크랭크 축으로의 회전력 전달을 극대화한 개선된 구조의 자전거용 크랭크 로드에 관한 것이다.

자전거는 사용자가 발을 이용해 페달을 구르는 힘으로 동력을 발생시켜 주행할 수 있도록 한 것으로서, 이동수단으로서 뿐만 아니라 운동기구로서도 널리 사용되고 있다.

상기 자전거는 골격을 구성하는 프레임과, 프레임의 상부 전방에 설치되어 방향을 조정하는 핸들과, 사용자의 승차를 위한 안장과, 자전거의 구름을 위한 바퀴로 구성된다.

이때, 바퀴는 프레임의 전,후방에 각각 앞바퀴와 뒷바퀴로 구성된다.

또한, 상기 프레임의 중간 위치와 뒷바퀴의 중심에는 주행에 필요한 동력을 발생시키기 위한 구동수단이 설치된다.

상기 구동수단은 프레임에 베어링을 개재하여 설치된 크랭크 축과, 이 크랭크 축에 고정된 구동체인기어와, 상기 크랭크 축의 양단에 설치된 크랭크 로드와, 뒷바퀴의 축에 설치된 피동체인기어로 구성된다.

이때, 크랭크 로드의 각 단부에는 페달이 설치되고, 뒷바퀴의 축에 설치된 피동체인기어는 일방향 클러치를 포함한다.

이때, 구동체인기어와 피동체인기어는 체인에 의해 연결된다.

이러한, 자전거의 구동수단 중, 크랭크 로드에 대해 살펴보면 다음과 같다.

크랭크 로드는 사용자의 페달 구름동작으로 인해 크랭크 축이 회전되게 하는 것으로서, 앞서 말한 바와 같이 크랭크 축의 양단에 고정된다.

크랭크 로드(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 사각 형태의 직선형으로 형성되며, 재질은 강철로 이루어진다.

이때, 크랭크 로드(10)의 일단부에는 페달결합공(11)이 형성되며, 크랭크 로드의 타단부에는 크랭크 축 결합공(12)이 형성된다.

이때, 크랭크 로드(10)는 페달결합공(11)으로부터 크랭크 축 결합공(12)으로 갈수록 너비가 점점 커지도록 형성된다.

상기한 크랭크 로드(10)는 페달결합공(11)에 페달이 결합된 상태로 자전거의 크랭크 축에 조립된다.

이와 같이, 크랭크 로드(10)가 설치된 자전거는, 사용자가 페달에 힘을 가하여 크랭크 로드(10)로 하여금 크랭크 축을 회전시키도록 하며, 크랭크 축의 회전에 의해 구동체인기어는 회전을 하게 된다.

이때, 구동체인기어의 회전력은 체인에 의해 피동체인기어에 전달되어 뒤바퀴를 회전시킴으로써 자전거가 앞으로 진행될 수 있는 것이다.

하지만, 상기한 종래의 자전거용 크랭크 로드(10)는 다음과 같은 문제가 발생하였다.

크랭크 로드(10)의 형태가 직선형으로 이루어짐으로써, 크랭크 축의 회전력을 극대화시키는 것에 대한 한계가 발생하였다.

이에 따라, 장거리나 비탈길 등의 경사지를 주행하는 경우, 사용자의 체력이 많이 소모되어 페달 구름의 효율성이 떨어지는 문제가 발생하였던 것이다.

본 고안은 상기한 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은적은 힘으로도 크랭크 축의 회전력을 극대화할 수 있도록 한 자전거용 크랭크 로드를 제공하고자 한 것이다.

이를 위해, 자전거의 크랭크 축이 결합된 축공을 포함하며, 크랭크 축에 대하여 수직한 방향으로 형성된 축 결합부;상기 축 결합부로부터 상방을 향해 라운드지게 형성된 호(arc)형태의 라운드부;상기 라운드부로부터 상방을 향해 기울어지도록 연장되며, 그의 단부에는 페달축이 결합된 페달공이 형성된 곡선(曲線) 형태의 연장부:를 포함하되, 상기 페달공의 중심 위치는 상기 축공의 중심 위치에 비해 전방으로 벗어난 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 로드를 제공한다.

이때, 상기 연장부는 라운드부로부터 연장부의 단부로 갈수록 축 결합부로부터 멀어지도록 휘어진 것이 바람직하다.

또한, 재질은 스캔디움 합금인 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 자전거용 크랭크 로드에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

축 결합부로부터 라운드진 라운드부와 이 라운드부로부터 곡선(曲線) 형태로 이루어진 연장부로 이루어짐으로써, 크랭크 로드의 회전 반경이 커지게 된다.

즉, 원심력이 크게 발생되어 적은 힘으로도 크랭크 축의 회전력을 극대화 시킬 수 있게 된다.

이에 따라, 페달 구름에 대한 사용자의 체력 소모가 저하되어 피로감이 최소화되는 효과가 있다.

이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 크랭크 로드(이하 '크랭크 로드'라 함)에 대해 설명하도록 한다.

크랭크 로드의 재질은 금속으로 이루어짐이 바람직하며, 스캔디움 합금으로 이루어진 것이 더욱 바람직하다.

스캔디움 합금은 알루미늄 재질에 비해 강도 및 탄성력이 뛰어난 성질을 가지고 있으며, 경량화가 가능하다.

따라서, 자전거의 크랭크 로드의 재료로서 가장 적합한 성질을 갖는다.

한편, 크랭크 로드는 도 2에 도시된 바와 같이, 일체형으로 이루어지며 축 결합부(100)와, 라운드부(200)와, 연장부(300)를 포함하여 구성된다.

축 결합부(100)는 자전거의 크랭크 축이 결합되는 부위이며, 크랭크 축에 대 하여 수직한 방향으로 배치된다.

이때, 축 결합부(100)에는 크랭크 축이 결합되기 위한 축공(110)이 형성된다.

다음으로, 라운드부(200)는 축 결합부(100)와 연장부(300)를 이어주는 부위이며, 축 결합부(100)로부터 상방을 향해 라운드지게 형성된다.

이때, 라운드부(200)는 호(arc)형태로 이루어지며, 라운드부(200)의 단부는 축 결합부(100)에 대하여 약 45°를 형성함이 바람직하다.

이는, 라운드부(200)의 단부로부터 연장되는 연장부(300)의 각도를 45°로 하여 페달에 대한 가압력을 최대화하기 위함이다.

이때, 라운드부(200)의 각도가 45°로 한정되지는 않는다.

다음으로, 연장부(300)는 페달의 구름으로 인한 가압력을 직접적으로 받는 부위이며, 라운드부(200)의 단부로부터 상방으로 연장된다.

이때, 연장부(300)는 라운드부(200)로부터 상방을 향해 연장되되 곡선 형태로 연장된다.

즉, 연장부(300)는 직선(直線) 형태가 아닌 볼록한 형태로 라운드진 곡선(曲線)의 형태로 이루어진 것이다.

이와 같이, 연장부(300)의 형태가 곡선으로 이루어짐으로써, 회전 반경은 커지게 되며, 페달 구름으로 인한 크랭크 축의 회전력은 극대화될 수 있는 것이다.

이와 같은 크랭크 로드의 기술적 특징은 실험을 통해 입증된 상태이며, 구체적인 실험값에 대한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 상기 연장부(300)는 라운드부(200)로부터 연장부(300)의 단부로 갈수록, 축 결합부(100)의 외측을 향해 점점 멀어지게 형성됨이 바람직하다.

이는, 크랭크 로드가 크랭크 축에 결합되었을 때, 연장부(300)가 구동체인기어와의 간섭을 피할 수 있도록 하기 위함이다.

그리고, 연장부(300)의 단부에는 페달이 결합되기 위한 페달공(310)이 형성된다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 크랭크 로드의 결합 및 작용에 대해 살펴보기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 구동체인기어(20)는 자전거의 크랭크 축(30)에 고정되고, 상기 크랭크 축(30)은 자전거의 프레임(미도시)에 결합된다.

이때, 크랭크 로드를 상기 크랭크 축(30)의 양단에 각각 결합시킨다.

또한, 페달(40)을 크랭크 로드의 페달공(310)에 각각 결합시킨다.

이와 같이, 크랭크 로드가 결합된 자전거의 안장에 사용자가 안착하여 페달(40)을 구르면, 페달(40)을 구르는 힘에 의해 연장부(300)의 단부는 하방으로 하강된다.

이때, 지면으로부터 최고점에 위치된 페달(40)의 위치는 크랭크 축(30)에 비해 전방으로 벗어난 위치가 된다.

이에 따라, 종래의 직선형으로 이루어진 크랭크 로드(10)에 비해 최고점의 위치에서 작용되는 회전력의 손실이 발생하지 않게 되어, 적은 힘으로도 크랭크 축의 회전력을 극대화시킬 수 있게 된다.

이와 같은 회전력의 극대화는 다음과 같은 실험을 통해 알 수 있으며, 그 실험값에 대한 그래프 및 결과표는 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.

본 고안에 따른 크랭크 로드의 회전력에 대한 실험은 영국의 BV(BUREAU VERITAS)연구소에 의뢰하였으며, 그 결과값은 도 4 및 도 5를 통해 알 수 있다.

즉, 도 4 및 도 5를 통해 알 수 있듯이, 본 고안에 따른 크랭크 로드의 회전력은 시속 8마일의 속도로 주행하였을 때, 종래의 크랭크 로드에 비해 16%의 회전력이 증가되었으며, 시속 10마일의 속도로 주행하였을 때에는 회전력이 21% 증가되었다.

이를 통해 알 수 있듯이, 본 고안에 따른 자전거용 크랭크 로드는 축 결합부(100)와 라운드부(200) 그리고 라운드부(200)로부터 연장되되 곡선(曲線)으로 연장된 연장부(300)를 포함하여 구성됨으로써 적은 힘으로도 회전력을 극대화 시킬 수 있는 기술적 특징이 있다.

도 1은 종래의 자전거용 크랭크 로드를 나타낸 사시도

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 크랭크 로드를 나타낸 사시도

도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 크랭크 로드가 자전거의 구동체인기어에 설치된 상태를 나타낸 측면도

도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 크랭크 로드의 회전력과 종래의 자전거용 크랭크 로드의 회전력을 대비한 그래프

도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 크랭크 로드의 회전력과 종래의 자전거용 크랭크 로드의 회전력에 대한 실험 결과에 대한 결과값을 나타낸 결과표.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

100 : 축 결합부 110 : 축공

200 : 라운드부 300 : 연장부

310 : 페달공

Claims (3)

1. 자전거의 크랭크 축이 결합된 축공을 포함하며, 크랭크 축에 대하여 수직한 방향으로 형성된 축 결합부;

   상기 축 결합부로부터 상방을 향해 라운드지게 형성된 호(arc)형태의 라운드부;

   상기 라운드부로부터 상방을 향해 기울어지도록 연장되며, 그의 단부에는 페달공이 형성된 곡선(曲線) 형태의 연장부:를 포함하되,

   상기 페달공의 중심 위치는 상기 축공의 중심 위치에 비해 전방으로 벗어난 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 로드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연장부는 라운드부로부터 연장부의 단부로 갈수록 축 결합부의 외측을 향해 멀어지도록 휘어진 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 로드.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   재질은 스캔디움 합금인 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 로드.

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