KR20110026126A - 자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리 - Google Patents

자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자전거에 장착된 전동장치의 회전력을 후륜에 전달시키기 위한 벨트 풀리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전거의 후륜에 장착되는 벨트 풀리를 적어도 2분할 이상의 구조로 개선하되, 분할 형태의 벨트 풀리는 상호 간의 대응부에 체결수단을 형성하여 분리 상태에서 후륜에 장착한 후 이들 분할체 간의 체결을 통해 원형의 링 형태를 갖는 벨트 풀리로 완성될 수 있도록 함으로써,
자전거의 후륜에 벨트 풀리를 장착함에 있어 후륜 샤프트에 결합된 상태인 기존의 시트 스테이나 체인 스테이를 분리하지 않고 조립 완성 상태 그대로 간편하게 원형 링 형태의 벨트 풀리를 후륜에 견고하게 고정 장착할 수 있어 작업의 신속함은 물론 간편함을 제공하면서도, 후륜 스포크를 이용한 체결이 이루어지므로 견고하고 안정적인 체결 상태를 유지할 수 있으므로 효율적인 동력 전달 작용은 물론 다양한 안전 사고를 예방할 수 있는 효과를 갖는 것이다.
자전거, 발전, 전동기, 후륜, 벨트, 풀리, 분할, 고정수단, 체결수단

Description

자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리 {Belt pulley mounted on rear wheel of bicycle}
본 발명은 자전거에 장착된 전동장치의 회전력을 후륜에 전달시키기 위한 벨트 풀리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원형의 링 형태로 된 벨트 풀리를 구비하되, 상기 벨트 풀리를 적어도 2분할 이상의 분리구조로 형성하고, 상기 분할 형태의 벨트 풀리는 상호 간의 체결수단을 통해 원형의 링 형태로 후륜에 장착되도록 함으로써, 자전거의 후륜 샤프트에 고정되는 기존의 시트 스테이나 체인 스테이를 분리하지 않고도 조립상태의 자전거 후륜에 벨트 풀리를 간편하게 고정 설치할 수 있게 한 것이다.
자전거라 함은 운전자의 힘으로 추진되는 비교적 경량의 2륜차를 통칭하는 것으로서, 전륜과 후륜을 파이프에 의해 연결하고 상기의 후륜은 체인과 페달 및 체인 스프로킷의 연결 구성을 통해 운전자의 페달링이 후륜에 전달되게 하여 자전거의 추진력이 발생하도록 한 것이다.
특히, 상기와 같은 자전거는 헤드 파이프의 하단에 하향 결합된 앞 포크를 통해 전륜(앞바퀴)이 결합되어 있고, 안장이 결합된 고정파이프 및 뒷 포크를 통해 후륜(뒷바퀴)가 결합되어 있는 것이며, 상기 헤드 파이프와 고정 파이프는 주 파이프와 받침 파이프 및 다운 파이프의 결합을 통해 연결되는 것이다.
상기의 헤드 파이프 선단에는 횡방향의 핸들과 손잡이가 고정되고, 다운 파이프와 받침 파이프의 하단에는 체인 스프로킷과 페달이 회전 가능도록 결합되어 있으며, 상기 후륜의 샤프트에는 헤드 파이프와 연결된 시트 스테이의 하단과 체인 스테이가 동시에 결합 고정되어 있는 것이다.
이와 같은 일반적인 자전거는 사용자의 순수한 힘에 의존하여 추진력을 얻는 것이므로 장시간 자전거를 사용하거나 장거리를 이동하고자 하는 경우에는 극심한 피로감을 느끼게 되는 것이고, 초보자의 경우에는 장시간 및 장거리 운행이 불가능한 문제점을 갖고 있는 것이다. 또한, 오르막의 경우 자전거가 갖는 한계를 극복하기 위해 다단 변속기어 등을 채택함에 따라 언덕이나 오르막 등을 비교적 손쉽게 오를 수 있도록 하고 있으나, 이와 같은 다단 변속기어는 체인 스프로킷에 의해 전달되는 페달링의 회전수를 증대시켜 그에 비례하는 힘을 얻어 오를 수 있도록 하는 것이므로 그만큼의 체력을 소모하는 것에 불과하므로 여전히 많은 운동력을 요구하고 있는 것이다.
이에 따라 근자에 들어서는 상기의 자전거에 별도의 전동수단을 장착하고 전동수단으로부터 후륜의 회전력을 부여함에 따라 자동으로 추진력이 발생되게 한 전동 자전거가 출시되고 있는 추세이다. 이와 같은 전동 자전거는 가정용 전원을 이 용하여 축전시킬 수 있는 배터리와 상기 배터리의 전원을 인가받아 회전 작동하는 전동수단으로 이루어지고, 상기의 전동수단으로부터 발생하는 회전력은 동력전달장치를 통해 후륜으로 전달되게 하므로 사용자의 힘에 의존하지 않고서도 자전거의 사용이 가능하도록 제안되어 있는 것이다.
그러나, 상기와 같은 전동 자전거는 자전거의 주행을 마친 후 반드시 충전 작업을 수행하여야 사용이 가능한 것이고, 충전에 소요되는 과도한 전력의 소모는 물론 오랜 충전시간을 요구하므로 사용상의 많은 제한이 뒤따르는 문제점을 갖는 것이다. 또한, 장거리 혹은 장시간 전동 자전거를 이용하는 경우 배터리가 완전히 소진되어 더이상 전동 자전거의 기능을 상실하는 경우에는 종래의 일반적인 자전거와 같이 사용자의 힘에 의존하여 사용하게 되므로 더욱 극심한 피로감을 느끼게 됨은 물론 자전거의 중량에 배터리와 전동수단이 더해져 더욱 많은 운동량과 체력을 요하게 되므로 그다지 효율적이라 할 수 없는 것이다.
이에 따라 본 발명의 출원인은 2009년 특허출원 035298호에 의해 자전거에 장착 사용할 수 있는 발전 겸용 전동기를 안출한 바 있고, 2009년 특허출원 제0044268호와 같이 상기의 발전 겸용 전동기를 자전거에 응용하되, 상기 발전 겸용 전동기를 자전거 후륜 측부에 장착하고, 자전거의 주파이프 하측에는 충전지와 콘트롤박스를 장착하며, 자전거의 핸들에는 전환스위치와 변속스위치를 장착함으로써, 내리막이나 평지에서의 자전거 추진력이 발전 겸용 전동기를 통해 빠르고 효과 적으로 충전되게 하고, 충전이 이루어진 상태에서는 발전 겸용 전동기의 회전력이 후륜에 전달되게 하여 전동의 추진력이 발생되게 함에 따라 스스로 전동력의 생산과 저장 및 전동력을 이용한 자전거의 추진력을 얻을 수 있게 하므로 장시간 자전거의 편리하고 용이한 사용이 가능한 것이고, 장거리를 이동하는 경우라 할지라도 다리의 피로감이 크게 줄어들어 더욱 합리적인 특징을 갖는 발전 겸용 전동기에 의한 추진력을 갖는 자전거를 안출한 바 있다.
상기의 자전거는 발전 겸용 전동기를 자전거의 후륜 외측부에 장착한 상태에서 발전 겸용 전동기의 회전축과 자전거의 후륜 샤프트를 타이밍 벨트 등의 동력 전달수단을 통해 서로 연결 형성하되, 상기 회전축과 후륜 샤프트에는 상응하는 벨트 풀리를 장착하여 사용되게 한 것이다.
그러나, 상기 자전거의 후륜에 장착되는 벨트 풀리는 원형의 링 형태를 갖고 있으므로 자전거의 후륜에 그대로 장착할 수 없어 부득이 자전거 후륜 샤프트에 고정된 상태인 시트 스테이와 체인 스테이를 분리시킨 후, 상기의 벨트 풀리를 장착하여야 하는 번거로움이 있는 것이다.
즉, 상기의 벨트 풀리가 일반적인 자전거의 측부로 돌출되도록 장착되면 자전거의 주행 안전성을 보장할 수 없을 것이고 미관상으로도 보기 좋지 않을 것이며, 지나치게 자전거의 후측 폭이 넓어져 사용상의 불편함이 뒤따를 것이다. 이에 상기의 벨트 풀리를 장착하는데 가장 이상적인 위치로는 후륜 스포크와 시트 스테이 사이의 빈 공간이 될 것이다. 이에 따라 상기와 같은 이상적인 위치에 벨트 풀 리를 장착하고자 하는 경우에는 부득이하게 후륜 샤프트로부터 기존의 시트 스테이와 체인 스테이를 분리시킨 후 노출 상태인 후륜 샤프트로 벨트 풀리를 삽입한 후 벨트 풀리의 고정과 시트 스테이 및 체인 스테이의 고정 작업을 순차적으로 수행하여야 하는 것이다.
따라서, 상기와 같이 기존의 자전거에 벨트 풀리 하나만을 장착하기 위해서 기존의 조립 완성 상태인 후륜 샤프트 부분을 완전히 분리한 후 재조립하는 과정을 거치게 되어 작업이 매우 지연되는 문제점을 갖고 있는 것이다. 특히, 상기와 같은 분리와 재조립의 과정에서 샤프트 체결부에 대한 견고한 결합과 고정이 이루어지지 아니할 경우 자전거의 운행 중 샤프트 체결부위가 느슨해지거나 체결너트 등이 탈락할 수 있으므로 그에 따른 다양한 안전사고가 발생할 우려를 항상 내포하고 있는 것이다.
본 발명은 전기한 바와 같은 문제점을 개선한 것으로서, 자전거의 후륜에 장착되는 벨트 풀리를 적어도 2분할 이상의 구조로 개선하되, 분할 형태의 벨트 풀리는 상호 간의 대응부에 체결수단을 형성하여 분리 상태에서 후륜에 장착한 후 이들 분할체 간의 체결을 통해 원형의 링 형태를 갖는 벨트 풀리로 완성될 수 있도록 함으로써,
종래의 원형 링 형태로 된 벨트 풀리를 고정 장착하는 과정에서의 다양한 문제점을 일시에 해소할 수 있도록 한 자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자전거의 후측에 장착된 발전 겸용 전동기의 회전력을 상기 자전거의 후륜에 전달하기 위한 벨트 풀리에 있어서, 상기의 벨트 풀리는 독립 구성된 분할체 간의 결합에 의한 원형의 링 형태로 이루어지되, 상기 분할체 간의 대응 단부에는 상호 간의 체결수단을 형성하여 서로 분리 및 결합되게 하고, 조립 상태인 원형의 벨트 풀리 외면에 형성된 요홈부에는 벨트홈을 연속하여 형성하며, 상기 벨트 풀리의 일측면에는 후륜 스포크와 체결하기 위한 고정수단을 방사상으로 결합 형성하여 이루어지는 것이다.
본 발명은, 자전거의 후륜에 벨트 풀리를 장착함에 있어 후륜 샤프트에 결합된 상태인 기존의 시트 스테이나 체인 스테이를 분리하지 않고 조립 완성 상태 그대로 간편하게 원형 링 형태의 벨트 풀리를 후륜에 견고하게 고정 장착할 수 있어 작업의 신속함은 물론 간편함을 제공하면서도, 후륜 스포크를 이용한 체결이 이루어지므로 견고하고 안정적인 체결 상태를 유지할 수 있으므로 효율적인 동력 전달 작용은 물론 다양한 안전 사고를 예방할 수 있는 효과를 갖는 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 벨트 풀리가 장착된 자전거의 전체도이고, 도 2는 본 발명에 따른 벨트 풀리의 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 벨트 풀리의 고정수단에 대한 확대 사시도이다.
도시와 같이 본 발명에 따른 벨트 풀리(30)는 자전거(10)의 후륜(20)에 직접 고정 장착되는 것으로서, 자전거(10)의 후측 상부에 장착되는 발전 겸용 전동기(60)로부터의 회전력을 상기의 벨트 풀리(30)에 전달하게 되면 벨트 풀리(30)는 이와 같은 회전력을 자전거(10)의 후륜(20)에 전달하게 되므로 결국 상기의 자전거(10)는 전동력에 의해 스스로 전진방향으로의 주행이 이루어지는 것이다. 여기서, 상기 발전 겸용 전동기(60)와 벨트 풀리(30)는 통상적인 타이밍 벨트를 사용하는 것이 이상적인 것이고 상기의 타이밍 벨트는 표준 규격 중 S-8M 형태의 것을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
이와 같은 본 발명의 벨트 풀리(30)는 적어도 2분할 이상의 독립된 분할체(31)(31')의 상호 조립을 통해 원형의 링 형상으로 만들어지는 것인데, 상기와 같은 분할체(31)(31')의 끝단부를 서로 마주하여 체결하면 원형의 링 형상을 갖는 벨트 풀리(30)가 완성되는 것이다. 이러한 벨트 풀리(30)는 외면에 타이밍 벨트의 단면이 수용되기 위한 요홈부(32)가 형성되어 있고 상기 요홈부(32)의 바닥면에는 타이밍 벨트의 돌출부 형상과 대응하는 벨트홈(33)(33')이 연속하여 반복 형성되어 있는 것이다.
특히, 상기와 같은 분할 형태로 된 벨트 풀리(30)는 이들 각각의 분할체(31)(31')에 대한 체결수단(40)이 필수적으로 요구될 것인데, 바람직한 상기의 체결수단(40)으로는 분할체(31)(31')의 끝단부 양측면에 밀착되는 별도의 고정편(41)을 형성하고, 상기 고정편(41)의 외측으로부터 관통 삽입되는 고정볼트(42)를 분할체(31)(31')의 측면에 나사 체결함에 따라 분리 상태인 분할체(31)(31')의 끝단부를 하나의 고정편(41)에 의해 서로 연결 체결함으로써 상호 간의 견고한 체 결이 이루어질 수 있는 것이다.
또한, 상기의 벨트 풀리(30)를 자전거(10)의 후륜 스포크(21)에 결합하기 위한 고정수단(50)(50')은 중앙부에 요홈 형태로 된 안치부(51)를 갖는 탄성편(52)을 구비하고 상기 탄성편(52)의 양측에는 관통의 체결공(53)(53')을 형성한 상태에서 별도의 체결볼트(54)(54')를 상기 체결공(53)(53')으로 삽입하여 상기 체결볼트(54)(54')가 벨트 풀리(30)의 일측면에 나사 결합되게 함에 따라 상기 벨트 풀리(30)에 대한 후륜 스포크(21)와의 견고한 결합 고정이 이루어지는 것이다.
이에 따라 분할 상태인 분할체(31)(31')를 이용하여 자전거(10)의 시트 스테이(12)와 체인 스테이(13)가 샤프트(11)로부터 분리되지 않은 상태에서 상기의 분할체(31)(31')를 시트 스테이(12)와 후륜(20)의 일측 공간부 사이로 집어넣은 후 상기 분할체(31)(31')들을 체결수단(40)을 통해 견고하게 결합시켜 원형의 벨트 풀리(30)를 완성한 상태에서 벨트 풀리(30)의 측면에 후륜 스포크(21)를 밀착시키고 별도의 고정수단(50)(50')을 통해 상기 벨트 풀리(30)와 후륜 스포크(21)를 견고하게 결합시키면 장착이 완료되는 것이다.
이에 따라 도 4 및 도 5의 도시와 같이 자전거(10)의 후륜(20) 일측에는 후륜 스포크(21)에 견고하게 결합된 상태의 벨트 풀리(30)를 형성할 수 있는 것으로서, 상기의 벨트 풀리(30)는 필요에 따라 후륜(20)의 양측에 독립적으로 각각 고정 설치할 수도 있을 것이다. 또한, 상기의 벨트 풀리(30)는 후륜(20)의 샤프트(11)와 동일한 중심점을 갖도록 고정 설치하는 것이 바람직한 것인데 상기의 후륜 스포크(21)는 통상적으로 방사상의 확장 전개 구조를 갖고 있으므로 이들 후륜 스포 크(21)에 벨트 풀리(30)를 등간격으로 고정수단(50)(50')을 통해 고정하게 되면 자연스럽게 동심이 형성될 것이나 보다 정확한 중심을 얻기 위해서는 필요에 따라 별도의 게이지 등을 사용하여도 무방할 것이다.
또한, 상기 벨트 풀리(30)의 분할체(31)(31')를 서로 연결 조립하기 위한 체결수단(40)의 다른 실시예로서 도 6의 도시와 같이 분할체(31)(31')의 끝단부로부터 하향 돌출된 체결편(43)(43')을 상기 분할체(31)(31')에 각기 대응 형성한 상태에서 이들 분할체(31)(31')의 끝단을 서로 대응하여 밀착시키면 상기의 체결편(43)(43')이 서로 겹쳐지게 될 것이므로 겹쳐진 상태인 체결편(43)(43')의 측부로부터 별도의 고정볼트(42)를 나사 결합함에 따라 상기 분할체(31)(31') 간의 견고한 조립이 이루어지는 것이다.
또한, 상기 벨트 풀리(30)의 분할체(31)(31')를 서로 연결 조립하기 위한 체결수단(40)의 또 다른 실시예로서 도 7의 도시와 같이 서로 대향하는 분할체(31)(31') 중 일측 분할체(31)의 끝단부에는 타측 분할체(31')의 끝단부가 삽입되기 위한 확장부(44)를 돌출 형성함에 따라 서로 대향하는 분할체(31)(31')의 끝단부가 서로 겹쳐지도록 한 상태에서 이들 분할체(31)(31')의 중첩부 외면으로부터 별도의 고정볼트(42)를 나사 결합함에 따라 상기 분할체(31)(31') 간의 견고한 조립과 결합이 이루어지고 있는 것이다.
이에 따라 본 발명의 벨트 풀리(30)는 다수의 분할체(31)(31')를 통해 자전거(10)의 샤프트(11)에 결합된 기존의 시트 스테이(12)와 체인 스테이(13)를 분리하지 않고도 분할체(31)(31')를 이용하여 간편하게 삽입과 동시에 상호 간의 체결 을 통해 원형 링 형상의 벨트 풀리(30)를 후륜 스포크(21)에 견고하게 고정 장착할 수 있는 것이다.
이상과 같은 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 벨트 풀리가 장착된 자전거의 전체도
도 2는 본 발명에 따른 벨트 풀리의 분리 사시도
도 3은 본 발명에 따른 벨트 풀리의 고정수단에 대한 확대 사시도
도 4는 본 발명에 따른 벨트 풀리가 장착된 후륜의 일측면도
도 5는 본 발명에 따른 벨트 풀리가 장착된 후륜이 타측면도
도 6은 본 발명에 따른 벨트 풀리의 체결수단에 대한 다른 실시예도
도 7은 본 발명에 따른 벨트 풀리의 체결수단에 대한 또 다른 실시예도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 자전거 11 : 샤프트
12 : 시트 스테이 13 : 체인 스테이
20 : 후륜 21 : 후륜 스포크
30 : 벨트 풀리 31,31' : 분할체
32 : 요홈부 33,33' : 벨트홈
40 : 체결수단 41 : 고정편
42 : 고정볼트 43,43' : 체결편
44 : 확장부
50,50' : 고정수단 51 : 안치부
52 : 탄성편 53,53' : 체결공
54,54' : 체결볼트
60 : 발전 겸용 전동기

Claims (6)

  1. 자전거의 후측에 장착된 발전 겸용 전동기의 회전력을 상기 자전거의 후륜에 전달하기 위한 벨트 풀리에 있어서,
    벨트 풀리(30)는 독립 구성된 분할체(31)(31') 간의 결합에 의한 원형의 링 형태로 이루어지되, 상기 분할체(31)(31') 간의 대응 단부에는 상호 간의 체결수단(40)을 형성하여 서로 분리 및 결합되게 하고, 조립 상태인 원형의 벨트 풀리(30) 외면에 형성된 요홈부(32)에는 벨트홈(33)(33')을 연속하여 형성하며, 상기 벨트 풀리(30)의 일측면에는 후륜 스포크(21)와 체결하기 위한 고정수단(50)(50')을 방사상으로 결합 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리.
  2. 제 1항에 있어서,
    벨트 풀리(30)의 분할체(31)(31')는, 2분할 내지 4분할의 독립 구성체로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리.
  3. 제 1항에 있어서,
    체결수단(40)은, 끝단부가 서로 대응 밀착된 분할체(31)(31')의 양측면에 밀 착 결합되는 고정편(41)과 상기 고정편(41)을 관통하여 분할체(31)(31')에 나사 결합되는 고정볼트(42)로 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리.
  4. 제 1항에 있어서,
    체결수단(40)은, 서로 이웃하는 분할체(31)(31')의 끝단부로부터 하향 돌출된 체결편(43)(43')을 서로 겹쳐 별도의 고정볼트(42)로 상기 체결편(43)(43')이 밀착 고정되도록 나사 결합되도록 구성함을 특징으로 하는 자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리.
  5. 제 1항에 있어서,
    체결수단(40)은, 서로 이웃하는 분할체(31)(31') 중 일측 분할체(31)의 끝단부에 타측 분할체(31')의 끝단부가 삽입되게 한 확장부(44)를 돌출 형성하여, 상기의 확장부(44)와 타측 분할체(31')의 끝단부를 고정볼트(42)로 동시에 체결 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는 자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리.
  6. 제 1항에 있어서,
    고정수단(50)(50')은, 중간부에 후륜 스포크(21)가 삽입되는 반원형의 안치부(51)가 절곡 형성된 장방형의 탄성편(52)으로 이루어지고, 상기 탄성편(52)의 양측에는 체결공(53)(53')을 관통 형성하여 상기 체결공(53)(53')으로 삽입되는 체결볼트(54)(54')가 분할체(31)(31')의 일측면에 나사 결합되도록 구성함을 특징으로 하는 자전거의 후륜에 장착하기 위한 분할형 벨트 풀리.
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KR102062360B1 (ko) 2018-07-02 2020-01-03 서울과학기술대학교 산학협력단 전기자전거 변환용 조립 키트

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