KR20100035930A - 자전거의 구동구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페달을 밟아서 구동하는 자전거의 동력전달장치에 대한 것이다.

본 발명에서 중요한 부분은 중간기어에 대한 것으로서, 이 중간기어는 페달기어(주 기어)와 뒷바퀴 측 기어(피동기어)의 사이에 1개 이상, 필요에 따라 다수의 중간기어를 구비하여 속력을 향상시킨 자전거에 대한 것이다.

페달을 밟아서 구동하는 자전거의 구동효율을 높이게 하기 위하여, 일반적으로 설치되는 기어의 사이에 중간기어를 설치하여 동력을 전달하게 하여 기어의 회전효율을 높이는데, 페달을 밟아서 구동하는 자전거의 구동효율을 높이게 하기 위하여 각기 직경이 다른 크기의 2개의 기어가 1조로 고정된 중간 기어를 1개(1조) 이상 페달기어와 후륜 기어와의 사이에 적절한 숫자로 설치하였다.

중간기어, 평치자 기어, 스프라킷 기어, 페달 기어, 후륜 기어

Description

자전거의 구동구조{The bicycle powered devices}

1. 본 발명은 자전거의 구동장치에 대한 것이다.

본 발명에서 중요한 부분은 중간기어를 이용하여 자전거의 바퀴의 회전을 빨리하기 위한 기술이다. 이 중간기어는 페달기어(주 기어)와 뒷바퀴측 기어(피동기어)의 사이에 1개 이상, 필요에 따라 다수의 중간기어를 구비하여 자전거의 속력을 향상시킨 자전거에 대한 것인데, 여기서는 도면과 설명의 편의를 위하여 도면(도 1)에 한정하여 설명한다. 중간기어를 구비하는 방법에서는 체인을 배제한 방법과 체인을 구비한 방법이 있는데, 본 발명은 체인을 부분적인 체인 사용을 하는 자전거에 대한 것이다. 이는 자전거의 페달기어(2)와 뒷바퀴측 기어(5)의 사이에 중간기어를 추가로 설치하는 것으로, 기어와 기어의 연동방법에 있어 일부는 체인으로 연동하고 일부분은 기어의 맞물림으로 연동하게 하는 것인데, 체인으로 연동되는 기어는 스프라킷으로 하고 무체인으로 연동되는 기어는 평치자형으로 한다.

구체적으로는 자전거의 페달(1)을 밟아 뒷바퀴에 동력을 전달하는 방식과 구조개선을 통하여 효율을 극대화하기 위하여 중간기어를 이용하고, 이 중간기어는 직경이 각각 다른 평치자형 기어와 스프라킷 기어 2개를 일체화한 기어와(도 4), 직경이 각각 다른 평치자형 기어 2개를 일체화한 기어(도5)와, 평치자형 기어(도6,도7)와 스프라킷 기어(도8,도9)를 체인과 기어의 맞물림 등으로 각 기어를 연동하고, 기어의 적절한 배치를 통하여 자전거의 구동효율을 높이게 하는 것이다.

종래의 자전거는 일반적으로 사용자가 페달을 밟아서 페달을 돌리면 페달 축에 연결되어 있는 기어(페달 기어)가 회전하게 되고, 그 기어와 연결된 체인이 후 륜쪽에 있는 기어를 회전시켜 돌아가게 함으로써 후륜이 회전하게 하며, 그에 의해 자전거가 앞으로 전진하게 되어있다.

자전거의 달리는 속도는 페달 기어의 크기와 후륜쪽 기어의 크기, 그리고 사람의 페달을 돌리는 속도에 비례하여 결정되는데, 기존의 자전거는 페달기어와 후륜쪽 기어의 2개가 체인으로 직접 연결되어 사용자가 페달을 밟아서 자전거를 운행하기 때문에 페달기어의 직경과 후륜쪽 기어의 직경의 비례로 인한 바퀴의 회전속도에 한계가 있어서 자전거의 고속운행과 오르막길 주행에 많은 어려움이 있었다.

본 발명은 자전거의 페달을 밟아 후륜에 전달하는 방식과 구조개선을 통하여 효율을 극대화하기 위하여 중간기어를 이용하고, 이 중간기어는 직경이 각각 다른 기어 2개를 일체화하여 큰 기어와 작은 기어의 적절한 배치를 통하여 자전거의 구동효율을 높이게 하였다.

기존의 자전거는 페달을 회전하여 발생시킨 동력을 뒷바퀴에 전달하기 위하여 체인을 사용하여 동력을 직접 전달하는데. 자전거를 구동할 시에 페달을 밟아 페달 기어(주 기어)를 돌림으로써 체인이 회전하게 되고, 그 체인과 연결된 뒤쪽의 기어(후륜기어)를 회전시킴으로써 뒷쪽의 기어와 연동된 뒷바퀴를 회전시켜 자전거가 전진하게 되는데, 페달기어의 둘레와 뒷쪽 기어의 둘레의 비율 등의 상관관계 등으로 보아 기존의 방법으로는 자전거의 운행 속도 향상에 한계가 있었다.

그러므로, 뒷 바퀴의 고속회전이 가능하게 하기 위한 방법으로 중간기어를 이용하고, 이 중간기어는 직경이 각각 다른 기어 2개를 일체화하여 큰 기어와 작은 기어의 적절한 배치를 통하여 자전거의 구동효율을 높이는 방법을 사용하였다.

본 발명은 중간기어를 이용하여 자전거의 구동효율을 높이는데, 이 중간기어는 페달기어(주 기어)와 뒷바퀴측 기어(피동기어)의 사이에 1개 이상, 필요에 따라 다수의 중간기어를 둘 수 있으나, 여기서는 도면과 설명의 편의를 위하여 도면 (도 1)을 놓고 설명한다.

1. 자전거를 구동하기 위하여 사용자가 자전거의 페달을 돌리면, 페달축에 연동된 기어(페달 기어)(2)를 회전시키고, 이 페달 기어는 1개 이상의 중간 기어(도 3) 로 연동 되고, 중간기어는 후륜 기어와 연동되어 후륜 기어가 회전하므로 연동된 뒷바퀴를 구동하여 자전거가 전진하게 한다.

구체적으로는, 페달(1)에 힘을 가하면 페달기어(2)가 회전하여 체인으로 연동된 2번째 기어(3,3-1)를 회전시키고, 2번째 기어는 맞물린 3번째 기어(4,4-1)를 회전시키고, 3번째 기어는 맞물린 5번 기어(후륜 기어)를 회전시켜, 결국에는 후륜을 회전시켜 자전거가 전진하는 것이다.

중간기어(2번째 기어, 3번째 기어 등 2개의 기어는 도4, 도5와 같이 직경이 각각 다른 기어의 합체로 되어 있으며 기어의 축과 기어 고정축(프레임)에 다른 기어와 함께 고정된다.)

기어가 연동되는 순서(힘의 전달 순서)를 도 2에 의하여 번호대로 보면 (2) →(3-1)→(3)→(4-1)→(4)→(5)로 된다. 여기에서는 기어(2)와 기어(3-1)의 연동수단을 체인으로 하였고 나머지는 기어의 맞물림으로 연동 되게 하였으나, 체인 연동과 맞물림 연동은 목적에 따라 순서와 방법을 달리할 수 있다.

기어(2)와 기어(3-1)은 스프라킷기어로, 나머지 기어는 평치자형 기어로 하였으나 이 평치자형 기어는 동일 목적을 위해 변형하여 사용할 수도 있다. 그리고, 앞에서도 기술한 것 같이 중간기어 (3,3-1)과 (4,4-1)은 기어가 합체되거나 다른 수단으로 고정되어 기어의 회전비율을 상승하도록 한다.

이러한 기어의 배치로 인하여 최후에 후륜의 구동시에 가해지는 회전력은 기하급수적으로 상승하게 된다.

예를 들면: 도 10에서 예시한 바와 같이 기존의 자전거의 페달기어의 둘레의 길이를 3으로 보고, 후륜쪽 기어의 둘레의 길이를 1로 보았을 때, 페달을 1회전 했을때, 후륜쪽 기어의 회전은 3회전이 되는 반면, 본 발명에 의한 자전거의 페달기어의 둘레의 길이를 기존의 자전거와 동일한 3으로 보고, 후륜쪽 기어의 둘레의 길이를 기존의 자전거와 동일한 1로 보고, 페달 기어와 후륜쪽 기어와의 사이에 2개(조) 중간기어를 배치하였을 시에는 페달을 1회전 했을 때, 후륜쪽 기어의 회전은 27회전이 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 상기의 실시 예에 한하여 설명하였지만, 반드시 여기에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

기존의 방법, 즉, 페달기어와 뒷바퀴의 기어가 직접 체인이나 다른 방법으로 연동된 자전거에 비해, 본 발명에 의한 일체형 중간 기어를 사용한 자전거의 뒷바퀴 회전이 월등히 높으므로, 더욱, 성능이 우수한 자전거의 생산이 가능하다.

1개 이상의 중간기어( 2개의 평치자형 기어가 일체로 가공된 기어, 1개의 평치자형 기어와 1개의 스프라킷 기어가 일체로 가공된 기어)를 사용하거나, 1개 이상의 중간기어( 2개의 평치자형 기어가 일체로 고정된 기어, 1개의 평치자형 기어와 1개의 스프라킷 기어가 일체로 고정된 기어)를 사용하되, 페달 기어와 전측의 1개의 중간기어를 체인으로 연동하고, 후측의 중간기어와 뒷바퀴측 기어가 맞닫게 하거나, 페달과 전측의 1개의 중간기어가 맞닫게 하여 연동하고 후측의 1개의 중간기어와 뒷바퀴기어가 체인으로 연동하게 하여 구동하게 한다.(일체형 중간기어를 이용하되, 스프라킷 기어와 평치자형 기어를 혼용하여, 자전거의 일부분에 체인을 구비한 자전거)

일체형 중간기어를 이용하여, 3륜 자전거, 4륜 자전거, 페달을 사용하는 보트, 풍력을 이용하는 선박, 풍력 발전 등

도 1은 본 발명에 의한 자전거의 측면도

도 2는 본 발명에 의한 자전거의 기어의 배치도

도 3은 본 발명에 의한 자전거의 기어의 투시도

도 4는 본 발명에 의한 자전거의 기어의 전면도(평치자형과 스프라킷의 일체형)

도 5는 본 발명에 의한 자전거의 기어의 전면도(평치자형과 평치자형의 일체형)

도 6은 본 발명에 의한 자전거의 기어의 전면도(평치자형)

도 7은 본 발명에 의한 자전거의 기어의 전면도(평치자형)

도 8은 본 발명에 의한 자전거의 기어의 전면도(스프라킷형)

도 9는 본 발명에 의한 자전거의 기어의 전면도(스프라킷형)

도 10은 본 발명에 의한 자전거와 기존의 자전거의 실시 대비의 예시

Claims (1)

1개 이상의 중간기어( 2개의 평치자형 기어가 일체로 가공된 기어, 1개의 평치자형 기어와 1개의 스프로킷 기어가 일체로 가공된 기어)를 사용하거나, 1개 이상의 중간기어( 2개의 평치자형 기어가 일체로 고정된 기어, 1개의 평치자형 기어와 1개의 스프로킷 기어가 일체로 고정된 기어)를 사용하되, 페달 기어와 중간기어, 후륜기어를 일부는 체인으로 연동하고, 일부는 맞닫게 하여 연동하게 하여 구동하게 하는 자전거

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