KR20100134470A - 자전거의 전륜 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거의 전륜구동장치에 관한 것으로, 핸들(3)과 안장(2)이 구비된 자전거 프레임(1)과, 상기 자전거 프레임(1)의 핸들측 직하로 형성된 앞호크(4)와, 상기 앞호크(4)에 중심의 허브(6)를 통해 축결합된 전방바퀴(5)와, 상기 자전거 프레임(1)의 다운큐브와 시트큐브 및 체인스테이가 만나는 접속부에 크랭크하우징(10)이 마련되고, 상기 크랭크 하우징(10)의 중심측에 크랭크축(20)이 내설되며, 상기 크랭크축(20)의 좌우양측에 결속되어 회동되도록 좌우 크랭크아암(30)이 구비되고, 상기 좌우 크랭크아암(30)의 각각의 일단에 사용자의 발구름에 의해 상기 크랭크축(20)이 회전되도록 페달(40)이 마련되며, 상기 크랭크축(20)의 축선상에 결합되어 상기 페달(40)의 발구름에 따라 구동스프로킷(50)이 회동되고, 상기 구동스프로킷(50)의 회동에 따라 체인(60)이 무한회동하며, 상기 체인(60)이 결속되고 후방바퀴(7)가 회전가능하게 카세트스프로킷(70)이 결합형성된 자전거의 동력전달 장치(8)와, 상기 자전거 프레임(1)의 후방측에 회전가능하도록 결합된 후방바퀴(7)를 포함하는 자전거에 있어서, 사용자가 페달(40)을 밟아 상기 크랭크아암(30)을 회전함에 따라 회전되는 크랭크축(20)에 축결합되고, 상기 크랭크축(20)의 회전에 의한 후방바퀴(7)의 구동력과 동시에 전방 바퀴(5)측으로 전달되는 일방향 회전구동력이 발생되는 동력발생부(100)와; 상기 허브(6)의 동일축선상 일면과 상기 앞호크(4) 일측으로 결합되고, 사용자에 의한 페달(40)의 발구름에 의해 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력이 전달되어 전방 바퀴(5)를 일방향 구 동하도록 마련된 전륜구동부(200)와; 상기 동력발생부(100)에 일단이 결합되고, 상기 전륜구동부(200)에 타단이 결합되어 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력을 상기 전륜구동부(200)로 전달하여 전방바퀴(5)가 후방바퀴(7)와 동시에 일방향 회전되도록 구비된 회전동력전달 와이어(300);를 포함하는 자전거의 전륜구동장치에 관한 것이다.

자전거, 전륜구동, 와이어, 동력전달.

Description

자전거의 전륜 구동장치{Front-Wheel driving apparatus of bicycle}

본 발명은 자전거의 전륜 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 발구름에 의한 후방 바퀴의 구동력을 전방 바퀴로 전달시킴으로써, 산악지역이 나 오르막길을 보다 용이하게 주행할 수 있으며, 간단한 구성 및 적은 중량으로도 후륜의 구동력을 원활하게 전달할 수 있어 사용상 편의성을 향상시킬 수 있는 자전거의 전륜 구동장치에 관한 것이다.

현대를 살아가는 사람들은 보다 빨리 필요로 하는 목적지에 도달하기 위한 이동수단으로 가자 획기적인 발명품의 하나인 자동차를 손꼽고 있다. 이러한 자동차는 전국을 일일생활권으로 가능하게 하였고, 현재 대다수의 사람들이 자동차 등의 빠른 이동수단을 이용하고 있다.

그러나, 이와 같은 빠른 이동수단을 요구에 따른 자동차의 급격한 증가로 인해 도로는 수많은 자동차로 인한 교통체증 등의 교통문제가 지속적으로 발생하고 있다. 따라서, 이러한 교통체증으로 인한 교통문제에 의해 사람들이 요구하는 보다 빨리 필요로 하는 목적지에 도달하고자 하는 근본적인 취지는 상당히 벗어나고 있는 실정이다.

더욱이, 이러한 자동차의 증가로 인해 탄소배출량 및 각종 오염물질의 배출이 증가하고, 이로 인해, 대기환경오염 및 수질환경오염 등의 환경오염의 문제가 날로 심각해지고 있다.

따라서, 이와 같은 교통문제와 환경오염문제를 해결하고, 현대인의 운동부족으로 인한 각종 질병으로부터 건강을 유지하기 위한 운동기구로써, 최근들어 자전거가 다시금 대두되고 있는 실정이다. 이와 같은 자전거는 전후방 바퀴와 전후방 바퀴를 지지하는 프레임 그리고, 상기 프레임의 중심 상부에 설치되어 운전자가 착석하여 체중을 지지하는 안장부 및 상기 안장부의 전방에 설치되어 전방 바퀴를 조향하는 조향부 등으로 구성된다.

이러한, 구성을 가진 자전거의 추진력을 얻기 위한 동력 전달 구조는 사용자가 안장에 착석하여 발의 구름을 통한 회전력을 후방 바퀴에 전달되도록 통상의 페달이 고정된 구동스프로킷이 안장 직하측의 프레임상에 형성된다. 그리고, 상기 구동스프로킷에 체인을 통해 연결하여 후방 바퀴가 회전하도록 후방바퀴의 중심부에 종동스프로킷이 구비된다. 따라서, 상기 구동스프로킷의 페달을 사용자가 발구름을 통해 회전하게 되면 구동스프로킷이 회전하고, 상기 구동스프로킷에 체인결합된 체 인이 구동하여 구동스프로킷의 회전력이 전달되어 종동스프로킷이 회전한다. 이후, 후방 바퀴에 고정결합된 종동스프로킷이 회전함에 따라 후방바퀴가 회전하여 자전거의 추진력을 발생하게 됨으로써, 자전거가 사용자의 발구름에 의해 앞으로 전진하게 되는 것이다.

이와 같은 구성의 종래 자전거는 보통 여가가 부족한 현대인에게 쉽게 운동과 접할 수 있는 여건을 제공하고 자가용의 사용을 억제하여 교통체증을 완화시킬 수 있을 뿐만 아니라 탄소배출량, 유해물질의 배출이 현저히 저감되어 환경오염까지 억제할 수 있는 매우 유용한 교통수단임에도 불구하고 그 이용범위가 제한적이였다.

즉, 자전거는 사용자가 같은 거리를 이동함에 있어 달리는 것보다 체력을 적게 소모하면서도 짧은 시간내에 이동할 수 있으나, 산악지형이 많은 우리나라에서는 지형적으로 언덕 길이 많아 경우에 따라서는 자전거로 주행하는 것이 걷거나 달리는 것보다 오히려 더 큰 체력을 필요로 하는 경우가 많고, 목적지까지 거리가 먼 경우에는 지나치게 많은 체력을 소진해야 하기 때문에 오히려 사용자가 더 많은 피로감으로 그 사용을 기피하는 문제점이 발생하였다.

이와같은 문제점을 해결하기 위해 전동모터에 의한 구동방식 및 오토바이식 구동방식이 개시되고 있으나, 전동모터 및 오토바이식 구동방식은 양자모두 사용시 소음이 심하고, 모터, 엔진 등 기타 구동에 필요로 하는 장치가 자전거에 외부에 돌출형성됨에 따라 외관이 미려하지 못하다. 또한, 모터, 엔진 등의 구동장치에 의해 자전거 자체 무게가 가중되어 통상의 자전거보다 상당한 무게를 가지게 되어 사용자가 실제 사용하기에 다소 어려운 점이 있고, 부피가 커 보관이 용이하지 못한 문제점이 있었다.

그리고, 이와 같은 전동모터 및 오토바이식 구동방식의 자전거는 가격이 통상의 자전거에 비해 고가(高價)로 소비자의 초기 구매비용에 상당한 부담을 주게 되고, 사용법이 숙지되지 않으면 사용이 불편한 문제점이 있었다. 더욱이, 전기모터에 의한 구동방식의 자전거는 매번 충전을 하여야만 사용이 가능하기 때문에 에너지 낭비를 초래하고, 오토바이식 구동방식의 자전거는 휘발유, 경우 등의 오일을 사용하여야 하기 때문에 이 역시 오염물질을 다량배출하게 되어 환경오염을 유발하는 문제점이 그대로 남게 되는 것이며, 전동모터 및 오토바이식 구동방식의 자전거 모두 사용자의 건강을 유지하는 운동효과는 전혀 기대할 수 없는 것은 자명한 것이다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 사용자의 패달을 밟는 일련의 동작에 의해 추진력을 얻는 자전거 후방 바퀴의 구동력을 회전동력전달 와이어를 통해 전방 바퀴에 전달시킴으로써 산악지역이나 오르막길을 사용자의 체력소모를 최소로 하여 용이하게 주행할 수 있는 자전거의 전륜구동장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 종래의 자전거에 간단한 구성 및 적은 중량으로도 자전거의 전후방 바퀴를 동시에 구동할 수 있도록 설치가 용이하고 제작비용이 절감될 뿐만 아니라, 자유롭게 변형설치가 가능한 와이어에 의해 후방바퀴의 구동력을 원활하게 전방바퀴로 전달 가능하여 핸들의 조향조작이 용이하고, 사용상 편의성을 향상시킬 수 있는 자전거의 전륜구동장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자전거의 전륜구동장치는 핸들(3)과 안장(2)이 구비된 자전거 프레임(1)과, 상기 자전거 프레임(1)의 핸들측 직하로 형성된 앞호크(4)와, 상기 앞호크(4)에 중심의 허브(6)를 통해 축결합된 전방바퀴(5)와, 상기 자전거 프레임(1)의 다운큐브와 시트큐브 및 체인스테이가 만나는 접속부에 크랭크하우징(10)이 마련되고, 상기 크랭크 하우징(10)의 중심측에 크랭크 축(20)이 내설되며, 상기 크랭크축(20)의 좌우양측에 결속되어 회동되도록 좌우 크랭크아암(30)이 구비되고, 상기 좌우 크랭크아암(30)의 각각의 일단에 사용자의 발구름에 의해 상기 크랭크축(20)이 회전되도록 페달(40)이 마련되며, 상기 크랭크축(20)의 축선상에 결합되어 상기 페달(40)의 발구름에 따라 구동스프로킷(50)이 회동되고, 상기 구동스프로킷(50)의 회동에 따라 체인(60)이 무한회동하며, 상기 체인(60)이 결속되고 후방바퀴(7)가 회전가능하게 카세트스프로킷(70)이 결합형성된 자전거의 동력전달 장치(8)와, 상기 자전거 프레임(1)의 후방측에 회전가능하도록 결합된 후방바퀴(7)를 포함하는 자전거에 있어서, 사용자가 페달(40)을 밟아 상기 크랭크아암(30)을 회전함에 따라 회전되는 크랭크축(20)에 축결합되고, 상기 크랭크축(20)의 회전에 의한 후방바퀴(7)의 구동력과 동시에 전방 바퀴(5)측으로 전달되는 일방향 회전구동력이 발생되는 동력발생부(100)와; 상기 허브(6)의 동일축선상 일면과 상기 앞호크(4) 일측으로 결합되고, 사용자에 의한 페달(40)의 발구름에 의해 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력이 전달되어 전방 바퀴(5)를 일방향 구동하도록 마련된 전륜구동부(200)와; 상기 동력발생부(100)에 일단이 결합되고, 상기 전륜구동부(200)에 타단이 결합되어 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력을 상기 전륜구동부(200)로 전달하여 전방바퀴(5)가 후방바퀴(7)와 동시에 일방향 회전되도록 구비된 회전동력전달 와이어(300);를 포함한다.

여기서, 상기 동력발생부(100)는 사용자가 페달(40)을 밟아 상기 크랭크아 암(30)을 회전함에 따라 회전하는 크랭크축(20)에 축결합되고, 상기 크랭크축(20)의 회전에 대해 일방향 회전하는 구동렛치기어(110)와; 상기 크랭크축(20) 직하로 나란히 평행하게 위치되어 상기 구동렛치기어(110)에 치차결합되도록 축결합되는 종동기어(120)와; 상기 종동기어(120)의 동일축선상 일측으로 연장형성되어 상기 회전전달용 와이어(300)의 일단이 결합되고, 상기 종동기어(120)의 회전구동력에 의해 상기 회전동력전달 와이어(300)가 회전하도록 마련된 회전구동력 전달부(130);를 포함하되, 상기 크랭크 하우징(10) 내측과 외측의 어느 하나의 위치에 상기 구동렛치기어(110)가 형성되고, 상기 구동렛치기어(110)가 상기 크랭크축(20)의 회전력을 상기 회전구동력 전달부(130)와 동일축선상에 위치한 상기 종동기어(120)로 전달하도록 마련된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 전륜구동부(200)는 자전거 프레임(1)의 전방측 앞호크(4) 일측에 회전가능하도록 결합되고, 상기 회전동력전달 와이어(300)의 타단이 결합되어 회전동력전달 와이어(300)의 구동회전력에 의해 일방향 회전하는 외치베벨기어(210)와; 상기 허브(6)의 동일축선상 일면에 고정결합되고, 상기 외치베벨기어(210)와 치차결합되어 상기 회전동력전달 와이어(300)의 구동회전력의 손실없이 전달받아 회전하도록 마련된 허브홀더 내치베벨기어(220);로 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 외치베벨기어(210)가 상기 허브홀더 내치베벨기어(220)에 결합 및 해제가 결정되도록 상기 회전동력전달 와이어(300)를 밀고당기는 클러치(500)가 앞호크(4) 일측에 구비되고, 상기 클러치(500)의 밀고당김을 제어하도록 클러치작동레버(600)가 자전거 프레임(1)의 전방측으로 더 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 클러치(500)는 원형으로 형성되어 좌우측에 상기 회전동력전달 와이어(300) 외연을 파지고정하도록 대칭형성된 와이어 이격판(510)과; 상기 와이어 이격판(500) 일측에 일단이 고정되고, 상기 와이어 이격판(500) 사이 외연을 따라 구비되며, 상기 와이어 이격판(500) 내측으로 폭이 협소해지도록 삼각형상의 단면을 가지도록 형성된 클러치고리(520)와; 중앙이 상기 자전거 프레임(1)상에 고정되고, 일단이 상기 클러치고리(520) 타단에 힌지결합되며, 타단이 상기 클러치작동레버(600)상에 힌지결합되는 "〈" 형상의 결합해제편(530);을 포함하되, 상기 클러치작동레버(600)의 작동에 따라 상기 결합해제편(530)이 선회작동되어 상기 클러치고리(520)가 상기 와이어 이격판(510) 외연 내외측으로 출몰됨으로써, 상기 와이어 이격판(510)에 의해 상기 회전동력전달 와이어(300)를 밀고당기도록 마련된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 회전동력전달 와이어(300)는 자유로운 절곡과 절곡된 상태에서 회전력의 전달이 가능하도록 와인딩된 코일 형상의 와이어(310)와; 상기 와이어(310)의 양단에는 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력을 상기 전륜구동부(200)로 회전구동력의 손실없이 전달되도록 마련된 회전구(320);가 형성된 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 회전구(320)는 길이방향으로 길게 형성 된 봉형상으로 형성되고, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 중 어느 하나로 선택적으로 형성된 것이 바람직하다.

본 발명은 사용자의 패달을 밟는 일련의 동작에 의해 추진력을 얻는 자전거 후방 바퀴의 구동력을 회전동력전달 와이어를 통해 전방 바퀴에 전달시킴으로써 산악지역이나 오르막길을 사용자의 체력소모를 최소로 하여 용이하게 주행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 종래의 자전거에 간단한 구성 및 적은 중량으로도 자전거의 전후방 바퀴를 동시에 구동할 수 있도록 설치가 용이하고 제작비용이 절감될 뿐만 아니라, 자유롭게 변형설치가 가능한 와이어에 의해 후방바퀴의 구동력을 원활하게 전방바퀴로 전달 가능하여 핸들의 조향조작이 용이하고, 사용상 편의성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전체사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전체분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 동력발생부 요부확대 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 동력발생부 요부확대 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 동력발생부 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 동력발생부 다른 실시예를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전륜구동부 요부확대 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전륜구동부 요부확대 분해사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전륜구동부 단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 클러치부의 요부확대 사시도이며, 도 11은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 클러치부의 요부확대 분해사시도이고, 도 12는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 클러치부의 요부확대 작동단면도이다.

본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치는 사용자가 페달(40)을 밟는 일련의 동작을 통해 후방바퀴(7)에 추진력을 발생하여 전진하도록 함과 함께, 전방바퀴(5)를 구동하도록 함으로써, 산악지형, 언덕 등에서 보다 효과적으로 자전거의 주행이 가능하도록 형성된 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 통상의 체인(60)을 통한 후륜구동방식의 자전거에 본 발명에 따른 전륜구동장치인 동력발생부(100), 전륜구동부(200), 회전동력전달 와이어(300), 클러치(500), 클러치작동레버(600)로 구성된다.

여기서, 통상의 자전거는 핸들(3)과 안장(2)이 구비된 자전거 프레임(1)과, 상기 자전거 프레임(1)의 핸들측 직하로 형성된 앞호크(4)와, 상기 앞호크(4)에 중심의 허브(6)가 베어링에 의해 회전가능하도록 축결합된 전방바퀴(5)와, 상기 자전거 프레임(1)의 다운큐브와 시트큐브 및 체인스테이가 만나는 접속부에 크랭크하우징(10)이 마련되고, 상기 크랭크 하우징(10)의 중심측에 크랭크축(20)이 내설되며, 상기 크랭크축(20)의 좌우양측에 결속되어 회동되도록 좌우 크랭크아암(30)이 구비되고, 상기 좌우 크랭크아암(30)의 각각의 일단에 사용자의 발구름에 의해 상기 크랭크축(20)이 회전되도록 페달(40)이 마련되며, 상기 크랭크축(20)의 축선상에 결합되어 상기 페달(40)의 발구름에 따라 구동스프로킷(50)이 회동되고, 상기 구동스프로킷(50)의 회동에 따라 체인(60)이 무한회동하며, 상기 체인(60)이 결속되고 후방바퀴(7)가 회전가능하게 카세트스프로킷(70)이 결합형성된 자전거의 동력전달 장치(8)와, 상기 자전거 프레임(1)의 후방측에 회전가능하도록 결합된 후방바퀴(7)를 포함한다.

이와 같은 통상의 자전거는 후방바퀴를 회전시켜 추진력을 얻는 것으로, 사용자가 페달(40)을 밟는 동작을 통해 페달(40)이 회전가능하도록 결합된 크랭크아암(30)이 크랭크축(20)을 기준으로 회전하고, 크랭크축(20)의 회전력은 크랭크축(20)선상에 결합된 구동스프로킷(50)이 회전하게된다. 이후, 구동스프로킷(50)과 후방바퀴(7)의 중심에 구비된 카세트스프로킷(70)에 결합된 체인(60)에 의해 구동 스프로킷(50)의 회전력이 체인(60)을 통해 카세트스프로킷(70)을 회전시킨다. 이후, 카세트스프로킷(70)과 일체로 마련된 후방바퀴(7)가 회전하면서 자전거가 전진할 수 있는 추진력이 발생되는 것이다.

따라서, 이와 같은 사용자의 발구름 동작을 통해 본 발명의 전륜구동장치가 별도의 전기, 화석연료 등의 에너지원을 사용하지 않고 동작이 가능하도록 형성된 것으로, 앞서 말한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 통상의 자전거의 구성은 본 발명의 구성을 명확히 설명하기 위해 상세한 설명은 전술한 자전거의 후륜구동방식을 통해 갈음한다.

상기 동력발생부(100)는 앞서 상술한 자전거의 후륜구동방식에서의 사용자가 추진력을 발생하기 위한 페달(40)을 밟는 동작을 통해 후방바퀴(7)의 추진력과 동시에 전방바퀴(5)의 추진력을 얻도록 동력을 발생하는 것으로, 사용자가 페달(40)을 밟아 상기 크랭크아암(30)을 회전함에 따라 회전되는 크랭크축(20)에 축결합되고, 상기 크랭크축(20)의 회전에 의한 후방바퀴(7)의 구동력과 동시에 전방 바퀴(5)측으로 전달되는 일방향 회전구동력이 발생된다.

이와 같은 상기 동력발생부(100)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 구동렛치기어(110), 종동기어(120), 회전구동력 전달부(130)로 구성된다. 여기서, 상기 구동렛치기어(110)는 사용자가 페달(40)을 밟아 상기 크랭크아암(30)을 회전함 에 따라 회전하는 크랭크축(20)에 축결합된다. 그리고, 상기 크랭크축(20)의 회전에 대해 일방향 회전하도록 구비된다. 여기서, 상기 구동렛치기어(110)는 도 3 내지 도 5에는 크랭크 하우징(10) 내의 크랭크축(20)상에 축결합된 형태이나, 도 6에 도시된 바와 같이, 크랭크하우징(10)과 구동스프로킷(50) 사이의 크랭크축(20) 상에 형성되어도 바람직하다. 즉, 크랭크 하우징(10)의 내외측 어느 일측에 선택적으로 상기 구동렛치기어(110)가 형성되어도 동일한 작동을 수행할 수 있는 것으로, 후술되는 종동기어(120)와 회전구동력 전달부(130)도 상기 구동렛치기어(110)와 동일하게 내외측 어느 일측에 선택적으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 종동기어(120)는 상기 크랭크축(20) 직하로 나란히 평행하게 위치되어 전술한 상기 구동렛치기어(110)에 치차결합되도록 축결합된다. 여기서, 상기 종동기어(120)는 후술되는 회전동력전달 와이어(300)를 회전하도록 동력을 발생하는 최초 단계에 있는 것으로, 후술되는 회전구동력 전달부(130)와 일체로 형성된다.

상기 회전구동력 전달부(130)는 상기 종동기어(120)의 동일축선상 일측으로 연장형성된다. 여기서, 상기 회전구동력 전달부(130)는 후술되는 상기 회전전달용 와이어(300)의 일단과 커플링되어 전술한 상기 종동기어(120)의 회전구동력을 전달하여 회전동력전달 와이어(300)가 회전하도록 마련된다.

즉, 앞서 상술한 바와 같이, 상기 크랭크축(20)이 크랭크 하우징(10)을 기준 으로 내외측 어느 하나의 위치에 상기 구동렛치기어(110)가 형성됨에 따라 종동기어(120)와 회전구동력 전달부(130)가 크랭크 하우징(10) 내외측 어느 하나의 위치가 결정되고, 이에 따라 상기 크랭크축(20)의 회전과 함께 동시 회전되는 상기 구동렛치기어(110)의 회전력이 상기 회전구동력 전달부(130)와 동일축선상에 위치한 상기 종동기어(120)로 전달하도록 마련되어 후술되는 회전동력전달 와이어(300)를 회전하도록 형성된 것이다.

상기 전륜구동부(200)는 상기 전방바퀴(5) 중심의 허브(6)의 동일축선상 일면과 상기 앞호크(4) 일측으로 결합되어 전방바퀴(5)로 사용자에 의한 페달(40)의 발구름에 의해 전술한 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력이 후술되는 회전동력전달 와이어(300)에 의해 전달되어 전방바퀴(5)가 일방향 구동하도록 마련된 것으로, 여기서, 상기 전륜구동부(200)는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 외치베벨기어(210), 허브홀더 내치베벨기어(220)으로 구성된다.

상기 외치베벨기어(210)는 자전거 프레임(1)의 전방측 앞호크(4) 일측에 회전가능하도록 결합된다. 그리고, 후술되는 회전동력전달 와이어(300)의 타단이 결합되어 회전동력전달 와이어(300)의 구동회전력에 의해 일방향 회전하도록 형성된다.

상기 허브홀더 내치베벨기어(220)는 상기 허브(6)의 동일축선상 일면에 결합 된다. 여기서, 종래 자전거의 전방바퀴의 경우 전방바퀴 중심의 허브(6)는 앞호크(4)에 고정되는 고정축상에 베어링에 의해 허브(6)가 회전하도록 구성됨으로써, 전방바퀴가 회전하도록 형성된 것으로, 허브(6)의 일면에 상기 허브홀더 내치베벨기어(220)를 부착함으로써, 종래 사용하고 있는 자전거를 전륜구동이 가능하도록 형성할 수 있는 것이다. 한편, 전술한 상기 외치베벨기어(210)와 치차결합되어 후술되는 회전동력전달 와이어(300)의 구동회전력의 손실없이 전달받도록 커플링결합되어 회전하도록 마련된다.

상기 회전동력전달 와이어(300)는 도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 길이방향으로 길게 형성되어 자전거 프레임(1)의 형상에 대응되도록 자유롭게 변형이 가능하도록 구비된다. 그리고, 전술한 상기 동력발생부(100)에 일단이 결합되고, 상기 전륜구동부(200)에 타단이 결합된다. 여기서, 상기 회전동력전달 와이어(300)는 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력을 상기 전륜구동부(200)로 전달하여 전방바퀴(5)가 후방바퀴(7)와 동시에 일방향 회전되도록 구비된 것으로, 와이어(310), 회전구(320)로 형성된다.

상기 와이어(310)는 자유로운 절곡과 절곡된 상태에서 회전력의 전달이 가능하도록 와인딩된 코일 형상으로 형성된다. 상기 회전구(320)는 상기 와이어(310)의 양단에 형성되는 것으로, 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력을 상기 전륜구동부(200)로 회전구동력의 손실없이 전달되도록 마련된다. 여기서, 상기 회전구(320)는 도 8에 도시된 바와 같이, 삼각형 형상으로 형성되어 구동회전력 손실을 최소화하도록 구비되되, 길이방향으로 길게 형성된 봉형상으로 형성되고, 사각형, 오각형, 육각형 중 어느 하나로 선택적으로 형성되어도 바람직하다.

상기 클러치(500)와 상기 클러치작동레버(600)는 사용자가 전륜구동방식이 필요로 할 경우 선택적으로 사용이 가능하도록 설치되는 것으로, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 클러치(500)는 전방바퀴(5)가 회전가능하도록 고정되는 상기 앞호크(4)의 어느 하나의 일측에 상기 외치베벨기어(210)와 허브홀더 내치베벨기어(220)의 결합 및 해제가 결정되도록 상기 회전동력전달 와이어(300)를 밀고당기도록 형성된다. 그리고, 상기 클러치(500)의 밀고당김을 제어하도록 클러치작동레버(600)가 상기 자전거 프레임상(1)에 더 구비되어도 좋다.

여기서, 상기 클러치(500)는 전방 바퀴(5)를 구동을 사용자가 원할 경우와 그렇지 않을 경우 선택적으로 사용이 가능하도록 구비된 것으로, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 와이어 이격판(510), 클러치고리(520), 결합해제편(530)으로 형성된다.

상기 와이어 이격판(510)은 좌우대칭형성된 원형의 판상으로 형성되어 좌우측 원판 중앙에 상기 회전동력전달 와이어(300) 외연을 파지고정하도록형성된다. 여기서, 상기 와이어 이격판(510)은 탄성력을 가지고 있어 계속적으로 좌우 와이어 이격판의 중앙으로 탄성력이 인가되도록 구비된다.

상기 클러치고리(520)는 전술한 상기 와이어 이격판(500) 일측에 일단이 고정되고, 상기 와이어 이격판(500) 사이 외연을 따라 구비된다. 여기서, 상기 클러치고리(520)는 상기 와이어 이격판(500) 내측으로 폭이 협소해지도록 삼각형상의 단면을 가지도록 형성된다.

상기 결합해제편(530)은 중앙이 상기 자전거 프레임(1)상에 고정되고, 일단이 상기 클러치고리(520) 타단에 힌지결합되며, 타단이 클러치작동레버(600)상에 힌지결합되는 "〈" 형상으로 구비된다.

이와 같은 상기 클러치(500)와 클러치작동레버(600)의 작동을 살펴보면 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 클러치작동레버(600)의 작동에 따라 상기 결합해제편(530)이 상하로 선회작동되고, 이에 따라 상기 클러치고리(520)가 상기 와이어 이격판(510) 외연 내외측으로 출몰됨으로써, 상기 와이어 이격판(510)의 이격 거리를 제어하게 되어 상기 와이어 이격판(510)의 이격거리에 따라 상기 회전동력전달 와이어(300)를 밀고당기도록 마련된다.

따라서, 회전동력전달 와이어(300)의 일단을 상기 와이어 이격판(510)이 밀고 당김에 따라 전방바퀴의 구동 및 해제가 결정되는 것으로, 상기 클러치작동레 버(600)를 작동하여 상기 결합해제편(530)을 당기게 되면 클러치고리(520)가 와이어 이격판(510) 사이에서 외부로 빠져나와 와이어 이격판(510) 사이 거리가 근접하게 되어 회전동력전달 와이어(300)는 최초 외치베벨기어(210)와 허브홀더 내치베벨기어(220)의 치차결합이 해제된다.

한편, 상기 결합해제편(530)을 밀게 되면 클러치고리(520)은 와이어 이격판(510) 사이로 클러치 고리(520)가 삽입되어 클러치 고리(520)의 최장거리만큼 상기 와이어 이격판(510)이 떨어지게 되어 회전동력전달 와이어(300)가 허브(6)측으로 밀리게 되고, 이에 따라 외치베벨기어(210)가 허브홀더 내치베벨기어(220)에 치차결합되어 회전동력전달 와이어(300)의 회전력을 전달받는다. 이후, 회전력을 전달받은 전륜구동부(200)의 회전에 따라 허브(6)와 전방바퀴(5)가 회전하여 전륜구동이 되는 것이다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명의 자전거의 전륜구동장치를 통해 사용자는 종전의 자전거를 타는 후륜구동방식에서의 페달(40)을 밟아 추진력을 얻는 과정만으로 간단하게 회전동력전달 와이어에 의해 전륜구동을 동시에 수행이 가능함으로써, 산악지형, 언덕 등의 주행이 용이하고, 사용자의 체력소모를 최소로 하여 용이하게 주행할 수 있는 것은 자명한 것이며, 복잡한 구성의 전기 자전거 및 화석연료를 에너지원으로 사용하는 엔진에 의한 자전거 등과 같이 장식성이 떨어지는 미감을 해결하여 더욱 미려한 장식성을 나타낼 수 있는 것이다.

또한, 전기 자전거, 엔진 자전거 등과 같은 복잡한 구성이 아닌 간단한 구성 및 적은 중량으로도 자전거의 전후방 바퀴를 동시에 구동할 수 있도록 구비함으로써, 설치가 용이하고 제작비용이 절감될 뿐만 아니라, 자유롭게 변형설치가 가능한 와이어에 의해 후방바퀴의 구동력을 원활하게 전방바퀴로 전달 가능하여 핸들의 조향조작이 용이하고, 사용상 편의성을 우수한 것은 자명한 것이다.

이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로서 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않고, 기술사상 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 수정이 가능함은 명백한 것이며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전체사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전체분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 동력부 요부확대 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 동력발생부 요부확대 분해사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 동력발생부 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 동력발생부 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전륜구동부 요부확대 사시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전륜구동부 요부확대 분해사시도이다.

도 9는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 전륜구동부 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 클러치의 요부확대 사시도이다.

도 11은 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 클러치의 요부확대 분해사시도이다.

도 12는 본 발명에 따른 자전거의 전륜구동장치의 클러치의 요부확대 작동단 면도이다.

*도면의 주요부호에 대한 설명*

1 : 자전거 프레임 2 : 안장

3 : 핸들 4 : 앞호크

5 : 전방바퀴 6 : 허브

7 : 후방바퀴 10 : 크랭크하우징

20 : 크랭크축 30 : 크랭크아암

40 : 페달 50 : 구동스프로킷

60 : 체인 70 : 카세트스프로킷

100 : 동력발생부 110 : 구동렛치기어

120 : 종동기어 130 : 회전구동력 전달부

200 : 전륜구동부 210 : 외치베벨기어

220 : 허브홀더 내치베벨기어 300 : 회전동력전달 와이어

310 : 와이어 320 : 회전구

500 : 클러치 510 : 와이어 이격판

520 : 클러치고리 530 : 결합해제편

600 : 클러치작동레버

Claims (7)

1. 핸들(3)과 안장(2)이 구비된 자전거 프레임(1)과, 상기 자전거 프레임(1)의 핸들측 직하로 형성된 앞호크(4)와, 상기 앞호크(4)에 중심의 허브(6)를 통해 축결합된 전방바퀴(5)와, 상기 자전거 프레임(1)의 다운큐브와 시트큐브 및 체인스테이가 만나는 접속부에 크랭크하우징(10)이 마련되고, 상기 크랭크 하우징(10)의 중심측에 크랭크축(20)이 내설되며, 상기 크랭크축(20)의 좌우양측에 결속되어 회동되도록 좌우 크랭크아암(30)이 구비되고, 상기 좌우 크랭크아암(30)의 각각의 일단에 사용자의 발구름에 의해 상기 크랭크축(20)이 회전되도록 페달(40)이 마련되며, 상기 크랭크축(20)의 축선상에 결합되어 상기 페달(40)의 발구름에 따라 구동스프로킷(50)이 회동되고, 상기 구동스프로킷(50)의 회동에 따라 체인(60)이 무한회동하며, 상기 체인(60)이 결속되고 후방바퀴(7)가 회전가능하게 카세트스프로킷(70)이 결합형성된 자전거의 동력전달 장치(8)와, 상기 자전거 프레임(1)의 후방측에 회전가능하도록 결합된 후방바퀴(7)를 포함하는 자전거에 있어서,

   사용자가 페달(40)을 밟아 상기 크랭크아암(30)을 회전함에 따라 회전되는 크랭크축(20)에 축결합되고, 상기 크랭크축(20)의 회전에 의한 후방바퀴(7)의 구동력과 동시에 전방 바퀴(5)측으로 전달되는 일방향 회전구동력이 발생되는 동력발생부(100)와;

   상기 허브(6)의 동일축선상 일면과 상기 앞호크(4) 일측으로 결합되고, 사용자에 의한 페달(40)의 발구름에 의해 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력이 전달되어 전방 바퀴(5)를 일방향 구동하도록 마련된 전륜구동부(200)와;

   상기 동력발생부(100)에 일단이 결합되고, 상기 전륜구동부(200)에 타단이 결합되어 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력을 상기 전륜구동부(200)로 전달하여 전방바퀴(5)가 후방바퀴(7)와 동시에 일방향 회전되도록 구비된 회전동력전달 와이어(300);를 포함하는 자전거의 전륜구동장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 동력발생부(100)는 사용자가 페달(40)을 밟아 상기 크랭크아암(30)을 회전함에 따라 회전하는 크랭크축(20)에 축결합되고, 상기 크랭크축(20)의 회전에 대해 일방향 회전하는 구동렛치기어(110)와;

   상기 크랭크축(20) 직하로 나란히 평행하게 위치되어 상기 구동렛치기어(110)에 치차결합되도록 축결합되는 종동기어(120)와;

   상기 종동기어(120)의 동일축선상 일측으로 연장형성되어 상기 회전전달용 와이어(300)의 일단이 결합되고, 상기 종동기어(120)의 회전구동력에 의해 상기 회전동력전달 와이어(300)가 회전하도록 마련된 회전구동력 전달부(130);를 포함하되,

   상기 크랭크 하우징(10) 내측과 외측의 어느 하나의 위치에 상기 구동렛치기어(110)가 형성되고, 상기 구동렛치기어(110)가 상기 크랭크축(20)의 회전력을 상 기 회전구동력 전달부(130)와 동일축선상에 위치한 상기 종동기어(120)로 전달하도록 마련된 것을 특징으로 하는 자전거의 전륜구동장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전륜구동부(200)는 자전거 프레임(1)의 전방측 앞호크(4) 일측에 회전가능하도록 결합되고, 상기 회전동력전달 와이어(300)의 타단이 결합되어 회전동력전달 와이어(300)의 구동회전력에 의해 일방향 회전하는 외치베벨기어(210)와;

   상기 허브(6)의 동일축선상 일면에 고정결합되고, 상기 외치베벨기어(210)와 치차결합되어 상기 회전동력전달 와이어(300)의 구동회전력의 손실없이 전달받아 회전하도록 마련된 허브홀더 내치베벨기어(220);로 형성된 것을 특징으로 하는 자전거의 전륜구동장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 외치베벨기어(210)가 상기 허브홀더 내치베벨기어(220)에 결합 및 해제가 결정되도록 상기 회전동력전달 와이어(300)를 밀고당기는 클러치(500)가 앞호크(4) 일측에 구비되고, 상기 클러치(500)의 밀고당김을 제어하도록 클러치작동레버(600)가 자전거 프레임(1)의 전방측으로 더 구비된 것을 특징으로 하는 자전거의 전륜구동장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 클러치(500)는 원형으로 형성되어 좌우측에 상기 회전동력전달 와이어(300) 외연을 파지고정하도록 대칭형성된 와이어 이격판(510)과;

   상기 와이어 이격판(500) 일측에 일단이 고정되고, 상기 와이어 이격판(500) 사이 외연을 따라 구비되며, 상기 와이어 이격판(500) 내측으로 폭이 협소해지도록 삼각형상의 단면을 가지도록 형성된 클러치고리(520)와;

   중앙이 상기 자전거 프레임(1)상에 고정되고, 일단이 상기 클러치고리(520) 타단에 힌지결합되며, 타단이 상기 클러치작동레버(600)상에 힌지결합되는 "〈" 형상의 결합해제편(530);을 포함하되,

   상기 클러치작동레버(600)의 작동에 따라 상기 결합해제편(530)이 선회작동되어 상기 클러치고리(520)가 상기 와이어 이격판(510) 외연 내외측으로 출몰됨으로써, 상기 와이어 이격판(510)에 의해 상기 회전동력전달 와이어(300)를 밀고당기도록 마련된 것을 특징으로 하는 자전거의 전륜구동장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 회전동력전달 와이어(300)는 자유로운 절곡과 절곡된 상태에서 회전력의 전달이 가능하도록 와인딩된 코일 형상의 와이어(310)와;

   상기 와이어(310)의 양단에는 상기 동력발생부(100)로부터 발생되는 일방향 회전구동력을 상기 전륜구동부(200)로 회전구동력의 손실없이 전달되도록 마련된 회전구(320);가 형성된 것을 특징으로 하는 자전거의 전륜구동장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 회전구(320)는 길이방향으로 길게 형성된 봉형상으로 형성되고, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 중 어느 하나로 선택적으로 형성된 것을 특징으로 하는 자전거의 전륜구동장치.

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