KR20100043003A - 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페달의 회전반경의 중심점이 구동스프로켓의 중심으로부터 일정 거리 전방에 위치되도록 하여 페달에 걸리는 모멘트 힘을 증대시켜 구동력이 향상되도록 한 자전거를 제공하고자 한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 구동스프로켓과 상기 구동스크로켓에 동력을 전달하는 페달을 구비한 자전거에 있어서, 상기 페달의 회전시 이루는 궤적의 중심이 상기 구동스프로켓의 중심보다 전방에 위치되도록 하여 페달에 동력을 가하는 궤적의 전방측에서 구동력의 전달이 더 크게 이루어지도록 한 페달 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거를 제공한다.

자전거, 구동스크로켓, 페달

Description

구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거{Bicycle Having Pedel Unit For Increasing Driving Force}

본 발명은 자전거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동력을 증대시킬 수 있는 페달 유닛을 구비한 자전거에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 자전거는 도 1에 도시된 바와 같이, 자전거의 전체 외관을 형성하는 메인 프레임(1)과, 핸들을 이루는 포크부(9) 및 전방휠(11)과 후방휠(10)을 구비한다.

그리고, 상기 후방휠(10)의 회전축에는 종동스프로켓(4)이 구비되며, 상기 메인 프레임(1)에는 구동스프로켓(3)이 상기 종동스프로켓(4)과 체인(5)에 의하여 연결된다.

즉, 상기 구동스프로켓(3)의 구동에 의하여 상기 종동스프로켓(4)이 회전하게 된다.

한편, 상기 구동스프로켓(3) 및 종동스프로켓(4)이 메인 프레임(1)에 고정되도록 하는 고정 브라켓(2)을 구비하며 상기 구동스크로켓(3)의 회전축에는 크랭크암(7)과 페달(6)이 구비된다.

상기와 같이 구성된 종래의 자전거는 상기 페달(6)을 발로 밀면서 힘을 가하게 되면 상기 크랭크암(7)을 통하여 구동스크로켓(3)에 동력이 전달되어 회전하게 되고, 이때 체인(5)에 의하여 종동스크로켓(4) 및 후방휠(10)이 회전하여 자전거가 전진하게 된다.

그런데, 종래의 경우는 주행력의 동력원이 되는 페달의 회전반경이 일정하여 항시 동일한 구동에너지가 제공되므로 보다 근본적으로 효율적인 구동력 제공을 기대하기 곤란하였다.

그러므로, 페달의 회전반경을 가변화하여 보다 구동력을 증대시킬 수 있는 수단이 요구되었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점 및 제결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

페달의 회전궤적을 전방으로 이동시켜 자전거의 구동 에너지를 극대화하여 상향 등반길이나 장거리 운행 시 피로도를 최소화할 수 있는 등의 잇점이 있는 자전거를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 구동스프로켓과 상기 구동스크로켓에 동력을 전달하는 페달을 구비한 자전거에 있어서, 상기 페달의 회전시 상기 페달이 이루는 원궤적의 중심이 상기 구동스프로켓의 중심보다 전방에 위치되도록 하여 상기 페달에 동력을 가하는 부분에서 구동력의 전달이 더 크게 이루어지도록 한 페달 유닛(pedal unit)이 구비된 것을 특징으로 하는 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거를 제공한다.

여기서, 상기 페달 유닛은 상기 구동스프로켓의 양측에 위치되는 한쌍의 고정프레임, 일측부로 상대회전 가능하게 상기 페달이 연결되는 연결부재, 일단은 상기 고정프레임에 상대회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 연결부재의 타측부에 상대회전 가능하게 연결되는 보조암 및 일단은 상기 페달에 힘을 가할 시 상기 구동스프로켓이 회전되도록 구동스프로켓의 중심에 연결되며 타단은 상기 페달의 연결부위와 상기 보조암의 연결부위 사이로 상기 보조암과 간섭되지 않고 상대회전이 가능하도록 연결되는 크랭크암을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 페달 유닛은 상기 구동스프로켓을 중심으로 좌,우 양측 대칭으로 구비될 수 있다.

여기서, 상기 연결부재는 상기 페달이 회전가능하게 연결되는 부위와 상기 크랭크암이 연결되는 부위 사이의 길이가 길게 형성됨이 바람직하다.

한편, 상기 페달 유닛은 제1평행부재 및 제2평행부재가 수직절곡된 형상으로 이루어지며 제1평행부재는 상기 구동스프로켓에 동력을 전달하도록 고정 연결되며 제2평행부재는 상기 구동스프로켓와 평행하게 배치되는 제1암, 상기 제1평행부재의 중앙을 관통하며 고정된 상태로 구비되는 제1기어, 상기 제2평행부재에 있어서 상기 제1평행부재가 연결된 반대단에 상대회전 가능하게 관통되어 연결되는 관통부와 상기 제2평행부재의 외측으로 상기 관통부에 수직 절곡하게 형성되는 평행부로 이 루어지는 제2암, 상기 제2암에 잇어서 상기 제2평행부재의 내측으로 상기 제1기어와 평행하게 상기 관통부에 구비되는 제2기어, 상기 평행부에 있어서 상기 관통부가 연결된 반대단 측으로 상대회전 가능하게 연결되는 페달 및 상기 제1기어와 상기 제2기어를 연결하는 체인을 포함하여 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명 자전거는 페달의 회전시 이루는 궤적의 중심이 상기 구동스프로켓의 중심보다 전방에 위치되도록 하여 페달에 동력을 가하는 궤적의 전방측에서 동력전달이 더 크게 이루어지도록 하여 주행을 위한 구동력 전달을 극대화할 수 있는 효과를 가져올 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 페달의 회전 시에 페달이 이루는 궤적에 있어서 그 반지름은 종전과 같도록 하여 다리에 무리를 주지 않으면서도 구동력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 가전거의 기본 구조는 이미 널리 알려진 공지된 기술이고, 종래기술에 서도 설명하였으므로 이하에서는 본 발명 페달 유닛을 중심으로 하여 설명한다.

도 2는 본 발명 자전거의 가변형 페달의 일실시예에 따른 설치구조 및 작동원리를 나타낸 도면이다.

도시된 것처럼, 본 발명 자전거는 구동스프로켓(30)과 상기 구동스크로켓(30)에 동력을 전달하는 페달(60)을 구비한다.

그리고, 상기 페달(60)의 회전시 상기 페달이 이루는 원궤적의 중심이 상기 구동스프로켓(30)의 중심(30c)보다 전방에 위치되도록 하여 상기 페달(60)에 동력을 가하는 부분에서 구동력의 전달이 더 크게 이루어지도록 한 페달 유닛(pedal unit)이 구비된다.

다음으로는 상기 페달 유닛에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 동력전달 가변유닛을 구비한 가변형 페달을 나타낸 측면도이고, 도 4는 상기 도 3의 평단면도이다.

상기 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 페달 유닛은 상기 구동스프로켓(30)의 양측에 위치되는 한쌍의 고정프레임(20)과 일측부로 상대회전 가능하게 상기 페달(60)이 연결되는 연결부재를 구비한다.

그리고, 도시된 것처럼 일단은 상기 고정프레임(20)에 상대회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 연결부재(50)의 타측부에 상대회전 가능하게 연결되는 보조암(80) 및 일단은 상기 페달(60)에 힘을 가할 시 상기 구동스프로켓(30)이 회전되도록 구동스프로켓(30)의 중심에 연결되며 타단은 상기 페달(60)의 연결부위(61)와 상기 보조암(80)의 연결부위(82) 사이로 상기 보조암(80)과 간섭되지 않고 상대회 전이 가능하도록 연결되는 크랭크암(70)을 구비한다.

여기서, 각각 상기회전되는 부재들 사이에는 베어링(미도시)이 구비되어 회전이 보다 원활이 이루어지도록 함이 바람직하다.

그리고, 상기 페달 유닛은 상기 구동스프로켓(30)을 중심으로 좌,우 양측 대칭으로 구비됨은 물론이다.

상기와 같이 구성된 본 발명 가변형 페달을 구비한 자전거의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

사용자가, 자전거에 앉아서 상기 페달(60)에 외력을 가하게 되면 상기 크랭크암(70)을 통하여 동력이 전달되어 상기 구동스크로켓(30)이 회전을 하게 된다.

이때, 도시되지는 않았으나 종래 자전거와 마찬가지로, 상기 구동스크로켓(30)은 체인을 통하여 종동스프로켓(미도시) 및 후방휠(미도시)을 회전시키게 된다.

한편, 본 발명에 있어서 상기 페달(60)은 상기 구동스프로켓(30)이 결합된 부위로부터 상기 연결부재(50)의 일측부에 결합되어 있으며, 상기 연결부재(50)의 타측부에는 보조암(80)이 그리고, 상기 페달(60)과 보조암(80)이 연결된 부위 사이에는 크랭크암(70)이 연결되어 있으므로, 상기 페달(60)이 이루는 궤적이 첨부된 도 2와 같은 원궤적을 이루게 된다.

즉, 상기 연결부재(50)는 계속 평면을 기준으로 동일한 각도를 유지하며 회전하게 되고, 상기 페달(60)은 측면에서 보아, 상기 구동스크로켓(30)의 전방측에서는 상기 연결부재(50)의 전방으로 연장 노출된 상태를 이루며, 상기 구동스프로 켓(30)의 후방측에서는 상기 연결부재(50)와 중첩된 상태를 이루게 된다.

다시 말해, 상기 페달(60)의 회전시 상기 페달이 이루는 원궤적의 중심이 상기 구동스프로켓(30)의 중심보다 전방에 위치되게 된다.

이렇게 되면, 상기 페달(60)에 구동력이 최대로 가해지는 상기 구동스프로켓(30)의 전방 지면과 페달이 평행을 이루는 부위에서 구동스프로켓의 중심과 페달의 중심 사이의 거리(l1)보다 본 발명에 페달 유닛에 의한 페달의 경우의 구동스프로켓의 중심과 페달의 중심 사이의 거리(l2)가 더 길게 된다.

즉, 힘과 모멘트의 공식에 의하면 본 발명 페달 유닛을 구비한 자전거의 경우 보다 큰 구동력을 얻을 수 있게 되며, 이는 페달에 힘을 가하는 구동스프로켓의 전방부에서 모두 동일한 효과를 거둘 수 있게 된다.

여기서, 상기 연결부재(50)는 상기 페달이 회전가능하게 연결되는 부위와 상기 크랭크암이 연결되는 부위 사이의 길이(l3)가 길게 형성됨이 보다 많은 구동력을 얻기에 바람직하게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 5에서와 같이, 상기 페달 유닛은 제1평행부재(101) 및 제2평행부재(102)가 수직절곡된 형상으로 이루어지며 상기 제1평행부재(101)는 상기 구동스프로켓(30)에 동력을 전달하도록 고정 연결되며 상기 제2평행부재(102)는 상기 구동스프로켓(30)와 평행하게 배치되는 제1암(100), 상기 제1평행부재(101)의 중앙을 관통하며 상기 메인 프레임(20)에 고정된 상태로 구비되는 제1기어(91), 상기 제2평행부재(102)에 있어서 상기 제1평행부재(101)가 연결된 반대단에 상대회전 가능하게 관통되어 연결되는 관통부(201)와 상기 제2평행부재(102)의 외측으로 상기 관통부(201)에 수직 절곡하게 형성되는 평행부(202)로 이루어지는 제2암(200), 상기 제2암(200)에 잇어서 상기 제2평행부재(102)의 내측으로 상기 제1기어(91)와 평행하게 상기 관통부(201)에 구비되는 제2기어(92), 상기 평행부(202)에 있어서 상기 관통부(201)가 연결된 반대단 측으로 상대회전 가능하게 연결되는 페달(60) 및 상기 제1기어(91)와 상기 제2기어(92)를 연결하는 체인(300)을 포함하여 구성될 수 있다.

이 경우에도 페달(60)을 회전시키면 상기 서술한 본 발명의 일실시예에서와 마찬가지로 제1암(100)에 구비된 제1기어(91)와 상기 제2암(200)에 구비된 제2기어(92)가 체인(300)에 의하여 연결되어 있으므로, 도 2에 도시된 바와 같이 페달의 회전시 이루는 원궤적의 중심이 상기 구동스프로켓(30)의 중심(30c)으로부터 전방으로 이동하여 위치하게 되어 구동력의 증대를 얻을 수 있게 된다.

한편, 상기 실시예들에 있어서, 구동스프로켓의 중심과 페달의 중심이 멀어지도록 하기 위해서는 크랭크암의 길이를 늘려 같은 효과를 가지도록 할 수 있으나, 이러한 경우에는 페달의 회전 시 페달의 원궤적에서 그 반경이 커지게 되어 발에 피로가 쉽게 쌓이게 되나 본 발명의 실시예들에 따른 경우에는 종전의 페달의 궤적 시 이루는 반경과 같은 반경으로 구동력을 증대시키는 효과를 가져올 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

예를 들면, 정교한 설계를 통한 다양한 기어방식 또는 다른 체인방식에 의하여도 본 발명과 같은 페달 유닛을 구현할 수도 있을 것이다.

도 1은 종래 자전거의 외관을 개략적으로 나타낸 측면도;

도 2는 본 발명 구동력 증대를 위한 페달 유닛을 구비한 자전거에 있어서 구동력 증대원리를 설명하기 위한 도면;

도 3은 본 발명 구동력 증대를 위한 페달 유닛을 구비한 자전거에 있어서 페달 유닛이 설치된 모습을 나타낸 요부측면도; 및

도 4는 본 발명 구동력 증대를 위한 페달 유닛을 구비한 자전거에 있어서 페달 유닛이 설치된 모습을 나타낸 요부평면도이다.

도 5는 본 발명 구동력 증대를 위한 페달 유닛을 구비한 자전거의 다른 실시예에 있어서 페달 유닛이 설치된 모습을 나타낸 요부평면도이다 (도 6, 7, 8, 9)

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

20: 고정프레임 30: 구동스프로켓

50: 연결부재 60: 페달

70: 크랭크암 80: 보조암

90: 기아

Claims (5)

1. 구동스프로켓과 상기 구동스크로켓에 동력을 전달하는 페달을 구비한 자전거에 있어서,

   상기 페달의 회전시 상기 페달이 이루는 원궤적의 중심이 상기 구동스프로켓의 중심보다 전방에 위치되도록 하여 상기 페달에 동력을 가하는 부분에서 구동력의 전달이 더 크게 이루어지도록 한 페달 유닛(pedal unit)이 구비된 것을 특징으로 하는 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거.
2. 제1항에 있어서,

   상기 페달 유닛은,

   상기 구동스프로켓의 양측에 위치되는 한쌍의 고정프레임;

   일측부로 상대회전 가능하게 상기 페달이 연결되는 연결부재;

   일단은 상기 고정프레임에 상대회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 연결부재의 타측부에 상대회전 가능하게 연결되는 보조암; 및

   일단은 상기 페달에 힘을 가할 시 상기 구동스프로켓이 회전되도록 구동스프로켓의 중심에 연결되며 타단은 상기 페달의 연결부위와 상기 보조암의 연결부위 사이로 상기 보조암과 간섭되지 않고 상대회전이 가능하도록 연결되는 크랭크암;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거.
3. 제2항에 있어서,

   상기 페달 유닛은 상기 구동스프로켓을 중심으로 좌,우 양측 대칭으로 구비된 것을 특징으로 하는 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거.
4. 제2항에 있어서,

   상기 연결부재는,

   상기 페달이 회전가능하게 연결되는 부위와 상기 크랭크암이 연결되는 부위 사이의 길이가 길게 형성된 것을 특징으로 하는 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거.
5. 제1항에 있어서,

   상기 페달 유닛은,

   제1평행부재 및 제2평행부재가 수직절곡된 형상으로 이루어지며 제1평행부재는 상기 구동스프로켓에 동력을 전달하도록 고정 연결되며 제2평행부재는 상기 구동스프로켓와 평행하게 배치되는 제1암;

   상기 제1평행부재의 중앙을 관통하며 고정된 상태로 구비되는 제1기어;

   상기 제2평행부재에 있어서 상기 제1평행부재가 연결된 반대단에 상대회전 가능하게 관통되어 연결되는 관통부와 상기 제2평행부재의 외측으로 상기 관통부에 수직 절곡하게 형성되는 평행부로 이루어지는 제2암;

   상기 제2암에 있어서 상기 제2평행부재의 내측으로 상기 제1기어와 평행하게 상기 관통부에 구비되는 제2기어;

   상기 평행부에 있어서 상기 관통부가 연결된 반대단 측으로 상대회전 가능하게 연결되는 페달; 및

   상기 제1기어와 상기 제2기어를 연결하는 체인;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 구동력 증대용 페달 유닛을 구비한 자전거.

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