KR20110013851A - 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치에 관한 것으로, 이 구동장치는 페달의 회전력을 전달받는 구동축과, 이 구동축의 정역 회전력을 전달하는 구동 스프로킷 및 구동 스퍼어기어와, 이 구동 스프로킷 및 구동 스퍼어기어의 내측에 각각 설치되어 상기 구동축의 회전방향에 따라 선택적으로 동력을 전달할 수 있도록 된 제 1 일방향 클러치 베어링 및 제 2 일방향 클러치 베어링과, 상기 구동 스프로킷에 체인을 매개로 연결설치되어 구동 스프로킷의 회전력을 체인을 통해 전달받는 종동 스프로킷 및, 이 종동 스프로킷과 종동축을 매개로 연결설치됨과 아울러 상기 구동 스퍼어기어의 외측에 치합되어 종동 스프로킷 및 구동 스퍼어기어의 회전력을 전달받는 종동 스퍼어기어로 이루어진다.

따라서, 자전거의 의료 및 헬스 기능이 향상되어 사용자의 건강증진 및 치료효과를 향상시킬 수 있고, 체인을 이용하여 기어의 모듈값을 높여줌으로써 소음 및 기어 마모율을 저하시킬 수 있으며, 구동장치의 단가를 낮추어 결국 의료 및 헬스용 자전거의 제품 단가를 낮추어줄 수 있는 것이다.

의료, 헬스, 자전거, 구동장치, 스프로킷, 체인

Description

의료 및 헬스용 자전거의 구동장치{A bicycle driving gear for health care and health fitness}

본 발명은 자전거의 구동장치에 관한 것으로, 특히 자전거의 페달을 정회전 뿐만 아니라 역회전시키는 경우에도 그 구동력이 균일하게 전달되어 자전거를 통한 사용자의 운동력을 증대시킴과 아울러 체인으로 구동력을 전달함으로써 소음 및 기어 마모율을 감소시킬 수 있도록 한 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 현대인들은 최근 건강에 관심이 높아지면서 비만 및 몸매에 대한 염려로 인하여 다이어트의 열풍이 불고 있으며, 특히 좁은 공간에서 단시간내에 적은 운동하중으로 하체를 단련시킴과 더불어 유연성 등을 증대시키기 위한 수단으로 헬스용 자전거를 많이 이용하고 있다.

즉, 도 1에 도시된 것과 같이 종래의 헬스용 자전거(100)는 지지프레임(101)의 상부측에 설치된 손잡이(102)와, 계기판(103)과, 안장(104) 및, 손잡이(102)와 안장(104) 사이에 구비되면서 페달(105)과 연계되는 구동장치(106)로 구성되어, 상기 페달(105)에 의한 구동장치(110)를 통해 운동하는 기구이다.

따라서, 상기 헬스용 자전거(100)의 안장(104)에 앉은 상태에서 페달(105)에 발을 맞대고 정방향으로 회전시키면, 상기 페달(105)에 연계되는 구동장치(110)의 회전과정에서 하체의 단련이 가능하므로, 운동이 부족한 현대인에게 좁은 운동장소에서 단시간내에 운동효과를 줄 수 있는 것이다.

그런데, 상기 헬스용 자전거(100)는 페달(105)에 연결된 구동장치(110)를 작동시키는 구성으로서, 상기 페달(105)이 정회전하는 경우 하체의 단련운동이 가능하지만 역회전하는 과정에서는 상기 구동장치(110)가 공회전하기 때문에 상기 헬스용 자전거(100)를 이용하여 다양한 운동효과를 기대하기 어려웠다.

한편, 상기 헬스용 자전거(100)의 구동장치(110)를 도 2를 참조로 설명하면, 상기 페달(105)이 그 좌우 양단에 설치되어 페달(105)의 회전력을 전달받는 회전축(111)과, 이 회전축(111)의 일측부에 연결되어 회전축(111)의 회전력을 외부로 표출하도록 회전하는 스플라인(112)과, 상기 회전축(111)의 외주면에 설치되어 회전축(111)의 회전력을 전달하는 구동기어(113)와, 이 구동기어(113)의 외측에 치합되어 구동기어(113)의 회전력을 상기 스플라인(112)에 전달하는 유성기어(114)로 구성된다.

상기 구동기어(113)와 유성기어(114)는 기어 하우징(115) 내부에 설치되어 상기 스플라인(112)과 연결된다.

그러므로, 상기 헬스용 자전거(100)의 페달(105)이 회전하면서 상기 회전축(111)을 회전시키고, 상기 회전축(111)의 회전에 의해 연결된 다수의 기어들이 동작하여 상기 스플라인(112)을 회전시킨다. 상기 스플라인(112)의 회전을 통해 그 운동력이 측정된다.

그런데, 종래 헬스용 자전거(100)의 구동장치(110)는 상기 구동기어(113)와 유성기어(114)를 통해 회전축(111)의 회전력을 전달하는 과정에서 과도한 소음이 발생되는 문제가 있고, 상기 구동기어(113)와 유성기어(114)가 쉽게 마모되어 구동장치(110)의 내구성이 저하되는 등의 문제가 있었다.

또한, 종래의 구동장치(110)는 다수의 기어로 구성됨과 아울러 이들을 수용하는 하우징이 필요하기 때문에 그 단가가 높아 결국 헬스용 자전거(100)의 제품가격이 상승함으로써 소비자에게 부담을 주는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 종래 헬스용 자전거의 구동장치가 갖는 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 자전거의 페달을 정회전 뿐만 아니라 역회전시키는 경우에도 그 구동력이 균일하게 전달되어 자전거를 통한 사용자의 운동력을 증대시키도록 한 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 자전거의 구동장치를 체인으로 구성하여 그 구동력을 전달함으로써 소음 및 기어 마모율을 감소시킬 수 있도록 한 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치를 제공함에 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자전거의 페달이 좌우 양단에 설치되어 페달의 회전력을 전달받는 구동축과, 이 구동축의 양단부 각각 설치되어 구동축의 정역 회전력을 전달하는 구동 스프로킷 및 구동 스퍼어기어와, 이 구동 스프로킷 및 구동 스퍼어기어의 내측에 각각 설치되어 상기 구동축의 회전방향에 따라 선택적으로 동력을 전달할 수 있도록 된 제 1 일방향 클러치 베어링 및 제 2 일방향 클러치 베어링과, 상기 구동 스프로킷에 체인을 매개로 연결설치되어 구동 스프로킷의 회전력을 체인을 통해 전달받는 종동 스프로킷 및, 이 종동 스프로킷과 종동축을 매개로 연결설치됨과 아울러 상기 구동 스퍼어기어의 외측에 치합되어 종동 스프로킷 및 구동 스퍼어기어의 회전력을 전달받는 종동 스퍼어기어를 포함하여 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치를 구성한다.

또한, 상기 체인을 통해 연결된 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷의 간격을 조절하여 기어의 모듈값을 조절할 수 있도록 된 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치에 의하면, 자전거의 의료 및 헬스 기능이 향상되어 사용자의 건강증진 및 치료효과를 향상시킬 수 있고, 체인을 이용하여 기어의 모듈값을 높여줌으로써 소음 및 기어 마모율을 저하시킬 수 있으며, 구동장치를 구성하는 기어의 갯수를 줄임과 아울러 구동장치의 하우징이 필요없기 때문에 구동장치의 단가를 낮추어 결국 의료 및 헬스용 자전거의 제품 단가를 낮추어줄 수 있는 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정 확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

본 발명에 따른 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치를 도 3을 참조로 설명하면, 상기 구동장치(1)는 자전거의 프레임(2) 내부에 설치되어 자전거 페달의 회전력을 전달받도록 된 것으로, 상기 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치(1)는 크게 구동축(10)과, 구동 스프로킷(20), 구동 스퍼어기어(30), 제 1 일방향 클러치 베어링(25), 제 2 일방향 클러치 베어링(35), 체인(40), 종동 스프로킷(50), 종동축(60) 및 종동 스퍼어기어(70) 등의 부품으로 구성된다.

그리고, 상기 구동장치(1)는 직접 자전거의 프레임(2)에 내장 설치되기 때문에 별도의 하우징을 구성할 필요가 없고, 이와 같이 하우징이 삭제되기 때문에 제품의 단가를 낮추어줄 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치(1)가 갖는 특징은 체인(40)을 이용하여 상기 구동 스프로킷(20)과 종동 스프로킷(50)을 회전시키는 것으로, 이를 통해 상기 구동장치(1)를 구성하는 기어의 갯수를 절감시킬 수 있기 때문에 구동장치(1)의 단가를 낮추어줄 수 있는 것이다.

여기서, 상기 구동장치(1)의 상세한 구조를 도 4와 도 5를 참조로 설명하면, 상기 구동장치(1)를 구성하는 구동축(10)은 자전거의 페달이 좌우 양단에 설치되어 페달의 회전력을 전달받는 부품이고, 상기 구동 스프로킷(20) 및 구동 스퍼어기어(30)는 구동축(10)의 양단부 각각 설치되어 구동축(10)의 정역 회전력을 전달하는 부품이며, 상기 제 1 일방향 클러치 베어링(25) 및 제 2 일방향 클러치 베어링(35) 은 구동 스프로킷(20) 및 구동 스퍼어기어(30)의 내측에 각각 설치되어 상기 구동축(10)의 회전방향에 따라 선택적으로 동력을 전달할 수 있도록 된 부품이고, 상기 종동 스프로킷(50)은 구동 스프로킷(20)에 체인(40)을 매개로 연결설치되어 구동 스프로킷(20)의 회전력을 체인(40)을 통해 전달받는 부품이며, 상기 종동 스퍼어기어(70)는 종동 스프로킷(50)과 종동축(60)을 매개로 연결설치됨과 아울러 상기 구동 스퍼어기어(30)의 외측에 치합되어 종동 스프로킷(50) 및 구동 스퍼어기어(30)의 회전력을 전달받는 부품이다.

그리고, 상기 구동 스퍼어기어(30)의 외측에 부싱(80)이 고정설치되어 상기 구동축(10)의 정회전 또는 역회전시 구동 스퍼어기어(30)의 회전에 따라 정회전할 수 있도록 된 것이다.

즉, 상기의 구조로 이루어진 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치(1)는 상기 구동 스퍼어기어(30)와 종동 스퍼어기어(70)의 조립체가 상기 구동축(10)의 정방향 회전에 의해 그 동력을 정방향으로 전달하고, 상기 구동 스프로킷(20)과 종동 스프로킷(50) 및 체인(40)으로 이루어진 조립체가 상기 구동축(10)의 역방향 회전에 의해 그 동력을 역방향으로 전달하도록 된 것이다.

그러므로, 사용자가 자전거의 페달을 정방향으로 회전시키면 상기 구동축(10)이 정방향으로 회전하면서 이와 결합된 상기 구동 스퍼어기어(30)를 구동하게 되며, 반대로 사용자가 자전거의 페달을 역방향으로 회전시키면 상기 구동축(10)이 역방향으로 회전하면서 이와 결합된 상기 구동 스프로킷(20)을 구동하게 되는 것이다.

또한, 상기 체인(40)을 통해 연결된 상기 구동 스프로킷(20)과 종동 스프로킷(50)의 간격을 조절하여 기어의 모듈값을 조절할 수 있도록 된 것으로, 상기 구동장치(1)는 모듈값을 높여 큰 기어를 사용할 수 있기 때문에 소음이나 기어 마모율을 감소시킴으로써 구동장치(1)의 수명을 장기간 연장할 수 있는 것이다.

한편, 상기 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치(1)를 구성하는 조립상태를 도 6을 참조로 설명하면, 상기 구동장치(1)가 내장되는 자전거 프레임(2)에 상기 구동축(10)이 설치되고, 상기 구동축(10)의 일단부에 구동 스프로킷(20)이 설치됨과 아울러 구동축(10)의 타단부에 구동 스퍼어기어(30)가 설치되며, 상기 구동 스프로킷(20)과 구동 스퍼어기어(30)의 내측에는 각각 제 1 일방향 클러치 베어링(25)과 제 2 일방향 클러치 베어링(35)이 각각 삽입설치되고, 상기 제 1 일방향 클러치 베어링(25)은 제 2 일방향 클러치 베어링(35)의 길이 보다 짧은 것을 사용하게 되며, 상기 구동 스퍼어기어(30)의 일측에는 상기 자전거 프레임(2)의 외측에 조립되는 부싱(80)이 브라켓(90)을 매개로 고정설치된다.

그리고, 상기 구동 스프로킷(20)은 체인(40)을 매개로 종동 스프로킷(50)과 조립설치되고, 상기 구동 스퍼어기어(30)에는 종동 스퍼어기어(70)가 치합되며, 상기 종동 스프로킷(50)과 종동 스퍼어기어(70)는 종동축(60)을 통해 서로 연결설치되는 것으로, 상기 종동 스프로킷(50)과 종동 스퍼어기어(70)는 키홈을 이용하여 상기 종동축(60)에 고정시키는 것이다.

그러므로, 상기 구동장치(1)의 구동축(10)이 정회전할 경우 상기 구동 스퍼어기어(30)에 물린 제 2 일방향 클러치 베어링(35)이 힘을 받고, 상기 체인(40)의 구동 스프로킷(20)에 물린 상기 제 1 일방향 클러치 베어링(25)이 풀려 상기 부싱(80)과 함께 구동 스퍼어기어(30)가 정회전하게 되는 것이다.

또한, 상기 구동장치(1)의 구동축(10)이 역회전할 경우 상기 구동 스퍼어기어(30)의 제 2 일방향 클러치 베어링(35)이 풀리고, 상기 구동 스프로킷(20)에 물린 상기 제 1 일방향 클러치 베어링(25)이 힘을 받아 상기 종동 스프로킷(50) 및 종동축(60)에 상기 체인(40)의 회전방향을 그대로 전달하며, 이에 따라 상기 종동축(60)의 회전력이 상기 종동 스퍼어기어(70)에 전달되고 이 종동 스퍼어기어(70)가 상기 구동 스퍼어기어(30)로 힘을 전달하면서 회전방향이 바뀌어 상기 부싱(80)에 적용되는 회전은 그대로 정회전이 되는 것이다.

따라서, 상기와 같이 자전거의 페달을 정회전시킬 경우 상기 구동 스퍼어기어(30)에 의해 그 회전력을 전달하고, 상기 페달을 역회전시킬 경우 상기 구동 스프로킷(20)에 의해 그 회전력을 전달함으로써 페달의 정역회전에 따라 그 구동력을 모두 전달할 수 있는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 종래의 기술에 따른 헬스용 자전거를 나타낸 사시도,

도 2는 종래의 기술에 따른 헬스용 자전거의 구동장치를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치를 나타낸 상태도,

도 4는 본 발명에 따른 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치를 나타낸 사시도,

도 5는 도 4의 분해 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치가 갖는 구조를 개략적으로 나타낸 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 구동장치 2 : 프레임

10 : 구동축 20 : 구동 스프로킷

25 : 제 1 일방향 클러치 베어링 30 : 구동 스퍼어기어

35 : 제 2 일방향 클러치 베어링 40 : 체인

50 : 종동 스프로킷 60 : 종동축

70 : 종동 스퍼어기어 80 : 부싱

90 : 브라켓

Claims (2)

1. 자전거의 페달이 좌우 양단에 설치되어 페달의 회전력을 전달받는 구동축(10)과,

   상기 구동축(10)의 양단부 각각 설치되어 구동축(10)의 정역 회전력을 전달하는 구동 스프로킷(20) 및 구동 스퍼어기어(30)와,

   상기 구동 스프로킷(20) 및 구동 스퍼어기어(30)의 내측에 각각 설치되어 상기 구동축(10)의 회전방향에 따라 선택적으로 동력을 전달할 수 있도록 된 제 1 일방향 클러치 베어링(25) 및 제 2 일방향 클러치 베어링(35)과,

   상기 구동 스프로킷(20)에 체인(40)을 매개로 연결설치되어 구동 스프로킷(20)의 회전력을 체인(40)을 통해 전달받는 종동 스프로킷(50) 및,

   상기 종동 스프로킷(50)과 종동축(60)을 매개로 연결설치됨과 아울러 상기 구동 스퍼어기어(30)의 외측에 치합되어 종동 스프로킷(50) 및 구동 스퍼어기어(30)의 회전력을 전달받는 종동 스퍼어기어(70)를 포함하여 구성된 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 체인(40)을 통해 연결된 상기 구동 스프로킷(20)과 종동 스프로킷(50)의 간격을 조절하여 기어의 모듈값을 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 의료 및 헬스용 자전거의 구동장치.

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