KR20110067919A - 자전거의 보조동력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자전거에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행시 보조동력을 자전거의 뒷바퀴에 저장하여 운전자가 주행환경에 따라 보조동력을 선택적으로 사용할 수 있는 자전거의 보조동력 장치에 관한 것이다.
본 발명의 자전거의 보조동력 장치는, 상부에는 핸들과 안장이 구비되고 하부 전후단에는 앞바퀴와 뒷바퀴가 결합된 프레임과, 상기 프레임의 중앙 하부에 페달이 결합되고 상기 페달의 구동력이 체인을 매개로 상기 뒷바퀴로 전달되도록 하여 뒷바퀴를 회전시키는 자전거에 있어서,
상기 뒷바퀴에 구비되어 뒷바퀴와 함께 회전하는 구동기어;
상기 프레임에 장착되며 상측에는 개구부가 구비된 하우징과, 상기 하우징의 내측에 양단의 중심으로부터 편심되도록 회동가능하게 결합된 회동플레이트와, 상기 회동플레이트의 일단에 회전가능하게 결합되어 상기 구동기어와 맞물리는 입력기어와, 상기 회동플레이트의 타단에 상기 입력기어와 치합된 상태로 회전가능하게 결합되어 상기 구동기어와 맞물리는 출력기어와, 상기 출력기어의 일면에 장착되어 출력기어의 회전에 의해 조여지거나 풀리면서 보조동력을 저장 또는 출력시키는 태엽으로 이루어진 보조동력수단;
상기 회동플레이트의 일측과 연결되어 상기 입력기어와 상기 출력기어를 상기 구동기어에 선택적으로 치합시키는 조작수단; 및
상기 회동플레이트의 타측에 장착되어 상기 태엽의 조임 또는 풀림을 제어하 는 제어수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
위와 같은 구성을 가진 본 발명의 자전거의 보조동력 장치는, 주행중 자전거의 출력을 높이고자 하는 경우 상기 보조동력수단을 이용한 보조동력을 선택적으로 입/출력하면서 자전거의 주행성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
자전거, 기어, 플레이트, 스톱퍼, 돌기, 태엽

Description

자전거의 보조동력 장치{assist drive device for bicycle}
본 발명은 자전거에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행시 보조동력을 자전거의 뒷바퀴에 저장하여 운전자가 주행환경에 따라 보조동력을 선택적으로 사용할 수 있는 자전거의 보조동력 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자전거는, 운전자의 하체 힘에 의해 바퀴를 회전시켜 주행이 이루어지도록 하는 2륜차를 말하는 것으로, 운전자가 밟는 페달을 통해 페달 → 크랭크 축 →큰 스프로킷 → 체인 →작은 스프로킷 → 뒷 허브 →뒷바퀴가 회전하면서 주행이 이루어지는 구조이다.
상기 자전거는 운동에 많은 도움을 주며, 환경오염을 방지한다는 취지에서 그 이용자가 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다.
그러나, 상기 자전거는 운전자의 하체 힘 만을 통해 뒷바퀴를 구동하여 추진력을 얻기 때문에 장시간 주행이 이루어지거나 또는 오르막길을 오르게 되는 경우 상당한 체력소모가 이루어지게 되고, 이로 인해 쉽게 지치게 되는 문제가 있다.
상기의 문제를 해결하기 위한 수단으로 자전거에 모터를 장착하여 주행중 모터를 이용하는 다양한 방식의 자전거가 제시되었다.
그러나, 상기 모터를 이용하는 자전거는 모터 및 배터리가 장착되어야함에 따라 상대적으로 자전거의 전체적인 중량이 커지게 되어 주행중 모터를 사용하지 않는 경우 중량에 의해 주행이 더 힘들어지는 문제가 있다.
또한, 고가의 모터 및 배터리가 사용됨에 따라 상대적으로 자전거의 제조단가가 상승하게 되는 문제가 있다.
또한, 전력을 계속적으로 배터리에 충전해야 하는 등의 불편함과 함께, 모터의 구동을 통해 자전거의 뒷바퀴를 회전시킴에 따라서 주행중 심한 소음이 발생되는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 자전거는 페달을 밟아서 추진력을 얻도록 되어있는 것이기 때문에 한정된 페달의 구동력만 가지고서는 오르막길을 오르게 될 때나 장시간 주행이 이루어지는 운전자는 경우 상대적으로 체력이 소모되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점 및 기술적 편견을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 장시간 주행 또는 오르막길을 오르게 되는 경우 자전거의 보조동력을 이용하여 주행함으로써 운전자의 체력소모를 방지하는 자전거의 보조동력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상부에는 핸들과 안장이 구비되고 하부 전후단에는 앞바퀴와 뒷바퀴가 결합된 프레임과, 상기 프레임의 중앙 하부에 페달이 결합되고 상기 페달의 구동력이 체인을 매개로 상기 뒷바퀴로 전달되도록 하여 뒷바퀴를 회전시키는 자전거에 있어서,
상기 뒷바퀴에 구비되어 뒷바퀴와 함께 회전하는 구동기어; 상기 프레임에 장착되며 상측에는 개구부가 구비된 하우징과, 상기 하우징의 내측에 양단의 중심으로부터 편심되도록 회동가능하게 결합된 회동플레이트와, 상기 회동플레이트의 일단에 회전가능하게 결합되어 상기 구동기어와 맞물리는 입력기어와, 상기 회동플레이트의 타단에 상기 입력기어와 치합된 상태로 회전가능하게 결합되어 상기 구동기어와 맞물리는 출력기어와, 상기 출력기어의 일면에 장착되어 출력기어의 회전에 의해 조여지거나 풀리면서 보조동력을 저장 또는 출력시키는 태엽으로 이루어진 보조동력수단; 상기 회동플레이트의 일측과 연결되어 상기 입력기어와 상기 출력기어를 상기 구동기어에 선택적으로 치합시키는 조작수단; 및 상기 회동플레이트의 타 측에 장착되어 상기 태엽의 조임 또는 풀림을 제어하는 제어수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자전거의 보조동력 장치를 제공한다.
이 경우, 상기 제어수단은, 상기 출력기어의 타면에 형성되어 출력기어와 연동되게 회전하는 래칫기어; 상기 회동플레이트의 타측에 탄성부재를 통해 회동가능하게 결합되어 상기 래칫기어의 회전을 일 방향으로만 제어하는 스톱퍼; 상기 스톱퍼의 하단에 상기 래칫기어의 반대방향으로 돌출된 회동돌기; 및 상기 하우징 내측면으로부터 상기 회동돌기 방향으로 대향되게 돌출되어 상기 회동돌기가 접촉됨으로써 상기 스톱퍼를 회동시켜 상기 래칫기어의 일 방향회전이 해제되도록 하는 가이드부;로 구성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 조작수단은, 상기 회동플레이트의 단부에 일단이 고정된 와이어; 및 상기 자전거의 핸들에 장착되며, 상기 와이어의 타단이 고정된 상태로 상기 와이어의 조절을 통해 상기 입력기어와 상기 출력기어를 상기 구동기어에 선택적으로 치합시키는 조작부;로 구성된 것이 바람직하다.
이때, 상기 탄성부재는 토션바스프링 인 구성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 조작부는, 외주면에 장공이 형성된 본체; 상기 와이어가 고정된 상태로 상기 본체 내부에 회전가능하게 구비되고, 그 외주면에는 상기 본체의 장공을 통해 본체 외부로 노출되는 레버가 형성된 회전부재; 상기 회전부재와 접촉된 상태로 회전부재를 지지하며, 상부표면에는 소정의 궤적을 따라 다수개의 요홈이 형성된 고정부재; 및 상기 회전부재에의 내부에는 상기 각 요홈에 선택적으로 삽입되는 로킹부가 구비되되, 상기 록킹부는 상기 회전부재의 내부에 형성된 수용부와, 상기 수용부에 삽입되는 탄성부재와, 상기 탄성부재의 탄성력을 받으며 상기 요홈에 삽입되는 볼로 구성된 것이 바람직하다.
이때, 상기 하우징 내부 일측에는 상기 와이어가 상기 출력기어와 간섭되지 않도록 와이어의 경로를 변경하는 간섭 방지부재가 구비된 것이 바람직하다.
한편, 상기 태엽에는 상기 출력기어의 회전을 통해 상기 태엽이 조여지도록 상기 태엽의 일단부를 고정하는 고정돌기가 구비되고, 상기 하우징에는 상기 회동 플레이트에 의해 상기 출력기어가 회동될 때 상기 고정돌기를 가이드하는 가이드공이 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 하우징의 외측에는 상기 하우징이 상기 자전거의 프레임에 고정되도록 하는 고정브라켓이 더 구비된 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 자전거의 보조동력 장치에 의하면, 자전거의 뒷바퀴에 장착된 보조동력수단을 통해서 생성되는 보조동력을 장시간주행 또는 오르막길과 같은 주행환경에 따라 운전자가 선택적으로 사용할 수 있도록 함으로써 운전자의 체력 소모를 방지함과 동시에 주행성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 종래와 같이 고가의 모터 및 배터리가 사용되지 않아 자전거의 중량이 커지는 것을 방지할 수 있고, 이에 따른 소음저감과 함께 저렴한 가격의 자전거를 공급할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 바람직한 실시예를 통해 보다 상세 히 설명한다. 본 실시예 및 도면은 본 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적범위를 이에 한정하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 보조동력수단이 자전거에 장착된 상태를 나타낸 참고도이고, 도 2는 본 발명의 보조동력수단의 구성중 하우징의 일측을 분해하여 나타낸 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 보조동력수단의 구성중 하우징의 타측을 분해하여 나타낸 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 "A'부를 나타낸 요부확대도이며, 도 5는 본 발명의 보조동력수단이 결합된 상태를 나타낸 요부횡단면도이며, 도 6은 본 발명의 보조동력수단이 결합된 상태를 나타낸 요부종단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 조작수단을 나타낸 요부단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 자전거(1)는 상부에는 핸들(10)과 안장(20)이 구비되고 하부 전후단에는 앞바퀴(30)와 뒷바퀴(40)가 결합된 프레임(70)과, 상기 프레임(70)의 중앙 하부에 페달(50)이 결합되고 상기 페달(50)의 구동력이 체인(60)을 매개로 상기 뒷바퀴(40)로 전달되도록 하여 뒷바퀴(40)를 회전을 통해 추진력을 얻는 것이다.
본 발명의 자전거(1)의 보조동력 장치는 구동기어(100)와, 보조동력수단(200)과, 조작수단과, 제어수단으로 구성된다.
도 2 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 자전거(1)의 뒷바퀴(40)에는 구동기어(100)가 구비된다. 상기 구동기어(100)는 상기 뒷바퀴(40)의 회전축에 결합되어 상기 뒷바퀴(40)가 회전할 때 뒷바퀴(40)와 함께 연동한다.
보조동력수단(200)은 상기 자전거(1)의 뒷바퀴(40)를 지지하는 상기 프레 임(70)에 장착되어 뒷바퀴(40)를 통해 보조동력을 저장하거나 또는 저장된 보조동력을 뒷바퀴(40)를 통해 출력한다.
상기 보조동력수단(200)은 하우징(210a,210b)과, 회동플레이트(220)와, 입력기어(230)와, 출력기어(240)와, 태엽(250)으로 구성된다.
상기 하우징(210a,210b)은 상기 자전거(1) 프레임(70)에 장착되어 있으며, 상측에는 개구부(213)가 구비되어 있다. 상기 하우징(210a,210b)은 하우징(210a,210b) 내부에 장착되는 회동플레이트(220)와, 입력기어(230)와, 출력기어(240)와, 태엽(250) 등을 외부로부터 보호하게 된다.
이때, 상기 하우징(210a,210b)의 외측에는 상기 하우징(210a,210b)이 상기 자전거(1)의 프레임(70)에 견고하게 고정되도록 하는 고정브라켓(280)이 더 구비된 것이 바람직하다. 이는, 상기 자전거(1)의 주행에 따른 충격으로부터 상기 하우징(210a,210b)의 유동이 방지되도록 하기 위함이다.
상기 회동플레이트(220)는 상기 하우징(210a,210b)의 내측에 양단의 중심으로부터 편심되도록 상기 하우징(210a,210b)을 관통하여 고정되는 고정핀(223)에 의해 회동가능하게 결합되어 있다.
따라서, 상기 회동플레이트(220)는 편심된 상태를 유지하기 때문에 항상 어느 일측으로 기울어지게 된다.
상기 입력기어(230)는 상기 회동플레이트(220)의 일단에 회전가능하게 고정핀(223)에 의해 결합되어 있으며, 상기 조작수단에 의해 상기 구동기어(100)와 선택적으로 맞물린다.
상기 출력기어(240)는 상기 회동플레이트(220)의 타단에 상기 입력기어(230)와 치합된 상태로 고정핀(223)에 의해 회전가능하게 결합되어 있으며, 상기 조작수단에 의해 상기 구동기어(100)와 선택적으로 맞물린다.
도 3과 같이, 상기 태엽(250)은 상기 출력기어(240)의 일면에 장착되어 있으며, 출력기어(240)의 회전에 의해 조여지면서 보조동력을 생성하여 저장하거나 또는 풀리면서 저장된 보조동력을 출력시키도록 구성되어 있다.
이때, 상기 태엽(250)에는 상기 출력기어(240)의 회전을 통해 상기 태엽(250)이 조여지도록 상기 태엽(250)의 일단부를 고정하는 고정돌기(253)가 구비되어 있으며, 상기 고정돌기(253)와 대향되는 상기 하우징(210a,210b)에는 상기 회동플레이트(220)에 의해 상기 출력기어(240)가 회동될 때 상기 고정돌기(253)가 끼워진 상태로 상기 고정돌기(253)를 가이드하는 가이드공(290)이 형성되어 있다.
상기 제어수단은 상기 회동플레이트(220)의 타측에 장착되어 상기 태엽(250)의 조임 또는 풀림을 제어한다.
상기 제어수단은, 래칫기어(243)와, 스톱퍼(260)와, 회동돌기(263)와, 가이드부(215)로 구성되어 있다.
상기 래칫기어(243)는 상기 출력기어(240)의 타면에 형성되어 출력기어(240)와 연동되게 회전한다. 이때, 래칫기어(243)의 기어 형상은 상기 출력기어(240)의 회전을 통해 상기 태엽(250)이 감겨질 때 태엽(250)의 풀림이 방지되도록 일면은 경사면을 갖지 않도록 형성된 것이 바람직하다.
상기 스톱퍼(260)는 도 4와 같이, 상기 회동플레이트(220)의 타측에 탄성부 재를 통해 회동가능하게 결합되어 있으며, 상기 래칫기어(243)의 회전을 일 방향으로만 제어한다.
이때, 상기 탄성부재는 토션바스프링(261) 인것이 바람직하다. 이는, 상기 스톱퍼(260)가 상기 출력기어(240)의 회전에 의해 상기 래칫기어(243)를 넘어설 때 상기 토션바스프링(261)이 비틀리면서 강성(剛性)에 의해 원래 위치로 복원하려는 복원력이 작용하기 때문이다.
상기 회동돌기(263)는 상기 스톱퍼(260)의 하단에 상기 래칫기어(243)의 반대방향으로 돌출되어 있다.
상기 가이드부(215)는 도 2와 같이, 상기 하우징(210a,210b) 내측면으로부터 상기 회동돌기(263) 방향으로 대향되게 돌출되어 상기 회동돌기(263)가 접촉됨으로써 상기 스톱퍼(260)를 회동시켜 상기 래칫기어(243)의 일 방향회전이 해제되도록 형성되어 있다.
상기 조작수단은 상기 회동플레이트(220)의 일측과 연결되어 상기 입력기어(230)와 상기 출력기어(240)를 상기 구동기어(100)에 선택적으로 치합시킨다.
도 7과 같이 상기 조작수단은, 상기 회동플레이트(220)의 단부에 일단이 고정된 와이어(310)와, 상기 자전거(1)의 핸들(10)에 장착되며 상기 와이어(310)의 타단이 고정된 상태로 상기 와이어(310)의 조절을 통해 상기 입력기어(230)와 상기 출력기어(240)를 상기 구동기어(100)에 선택적으로 치합시키는 조작부(300)로 구성되어 있다.
상기 조작부(300)는 본체(320)와, 회전부재(330)와, 고정부재(340)와, 로킹 부(350)로 구성되어 있다.
상기 본체(320)는 원형의 형상을 유지하고 있으며, 상부와 하부로 구성되고 상부에는 외주면을 따라 장공(320a)이 형성되어 있다.
상기 회전부재(330)는 상기 본체(320)의 형상과 대응되는 형상으로 상기 와이어(310)가 고정된 상태로 상기 본체(320)상부의 내부에 회전가능하게 구비되어 있으며, 그 외주면에는 상기 본체(320)의 장공(320a)을 통해 본체(320) 외부로 노출되는 레버(333)가 형성되어 있다.
상기 고정부재(340)는 상기 회전부재(330)와 대응되는 형상으로 상기 회전부재(330)와 접촉된 상태로 회전부재(330)를 지지하며, 상부표면에는 소정의 궤적을 따라 다수개의 요홈(340a)이 형성되어 있다.
상기 회전부재(330)의 내부에는 상기 각 요홈(340a)에 선택적으로 삽입되는 로킹부(350)가 구비되되, 상기 로킹부(350)는 상기 회전부재(330)의 내부에 형성된 수용부(351)와, 상기 수용부(351)에 삽입되는 탄성부재와, 상기 탄성부재의 탄성력을 받으며 상기 요홈(340a)에 삽입되는 볼(355)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 탄성부재는 코일스프링(353)인 것이 바람직하다. 이는, 상기 코일스프링(353)이 상기 볼(355)에 계속적인 가압력을 부여하기 때문이다.
따라서, 상기 로킹부(350)의 볼(355)은 상기 회전부재(330)의 회전을 따라 이동하면서 상기 레버(333)의 설정위치에 형성된 상기 고정부재(340)의 요홈(340a)에 선택적으로 삽입된다.
한편, 상기 하우징(210a,210b) 내부 일측에는 상기 조작부(300)의 조작에 의 해 상기 와이어(310)의 위치가 가변될 때 상기 와이어(310)가 상기 출력기어(240)와 간섭되지 않도록 와이어(310)의 경로를 변경하는 간섭 방지부재(270)가 구비되어 있다.
이하, 본 발명의 자전거(1)의 보조동력 장치의 작동관계를 상세하게 설명하기로 한다.
도 8a는 본 발명의 보조동력수단을 "B"에서 본 평상시 주행중 상태를 나타낸 참고도이고, 도 8b는 주행중 뒷바퀴의 구동력을 보조동력수단에 저장하는 상태를 나타낸 참고도이며, 도 8c는 보조동력수단에 저장된 구동력을 뒷바퀴에 전달하는 상태를 나타낸 참고도이다.
먼저, 상기 자전거(1)를 주행하는 운전자가 상기 페달(50)을 굴리면서 자전거(1)를 주행시킨다.
도 8a는 상기 자전거(1)의 평상시의 주행상태를 나타내고 있으며, 상기 조작부(300)의 레버(333)는 I 위치에 설정된 상태이기 때문에 상기 와이어(310)의 길이 가변이 일어나지 않은 상태이므로 상기 입력기어(230)와 상기 출력기어(240)는 상기 구동기어(100)로부터 소정간격 이격되어 회전되지 않는 상태이다.
이때, 상기 로킹부(350)의 상기 볼(355)은 코일스프링(353)에 의해 가압된 상태로 상기 고정부재(340)의 I 위치에 형성된 상기 요홈(340a)에 삽입된 상태이다.
상기의 상태에서는 상기 자전거(1)의 평상시 주행이 이루어진다.
이후, 운전자가 상기 보조동력수단(200)을 통해 보조동력을 저장하고자 하는 경우, 도 8b에 나타낸 바와 같이 운전자가 상기 레버(333)를 II 위치로 조작하여 이동시킨다.
이렇게 되면, 상기 회전부재(330)는 상기 레버(333)의 이동에 의해 회전하면서 상기 와이어(310)를 상기 하우징(210a,210b)의 내부로 인입시키게 된다.
이때, 상기 로킹부(350)의 볼(355)은 코일스프링(353)에 의해 가압된 상태로 상기 고정부재(340)의 I 위치에서 II 위치로 이동하여 상기 요홈(340a)에 삽입된다.
상기 와이어(310)의 인입으로 상기 회동플레이트(220)는 편심되게 고정된 상기 고정핀(223)을 중심으로 상기 출력기어(240)의 자중에 의해 도면상 우측하방으로 회동이 이루어지게 되고, 이때 상기 입력기어(230)는 도면상 좌측상방으로 상승하면서 상기 구동기어(100)와 치합을 이루게 된다.
이 상태에서, 상기 자전거(1)의 주행이 계속 이루어지면 상기 구동기어(100)의 회전력을 받아 상기 입력기어(230)가 회전되고, 입력기어(230)와 치합된 상기 출력기어(240)도 함께 회전하게 된다.
이때, 상기 출력기어(240)의 이면에 장착된 상기 태엽(250)에는 태엽(250)이 출력기어(240)의 회전에 의해 조여지게 지면서 보조동력이 저장된다.
이후, 상기 태엽(250)에 보조동력이 저장된 상태에서는 태엽(250)에 더 이상의 조임력이 발생되지 않기 때문에 상기 출력기어(240)의 회전은 멈추게 되고, 이로 이해 출력기어(240)와 치합된 상기 입력기어(230)도 함께 회전이 멈춰지게 된다.
이렇게 되면, 상기 구동기어(100)와 치합된 상기 입력기어(230)는 더 이상의 회전이 이루어지지 않기 때문에 구동기어(100)의 회전력에 의해 구동기어(100)로부터 밀려나게 되면서 구동기어(100)와의 치합이 해제된다.
이때, 상기 회동플레이트(220)의 타측에 결합된 상기 스톱퍼(260)는 상기 출력기어(240)의 타면에 형성된 상기 래칫기어(243)에 맞물린 상태로 래칫기어(243)를 제어하면서 상기 출력기어(240)를 통해 보조동력이 저장된 태엽(250)의 풀림을 방지한다.
이때, 상기 조작부(300)의 레버(333)는 상기 입력기어(230)가 상기 구동기어(100)로부터 밀리는 순간 II 위치에서 I 위치로 이동하여 최초의 상태로 원상복구가 되고, 상기 회동플레이트(220) 또한 최초의 상태로 원상복구가 이루어지게 된다.
아울러, 상기 보조동력수단(200)에는 상기의 작동을 통해 보조동력이 저장된 상태이고 상기 자전거(1)는 보조동력을 저장한 상태로 주행이 이루어지게 된다.
이후, 운전자가 필요에 따라 상기 보조동력장치에 저장된 보조동력을 사용하고자 하는 경우, 도 8c에 나타낸 바와 같이 상기 레버(333)를 III 위치로 조작하여 이동시킨다.
이렇게 되면, 상기 회전부재(330)는 상기 레버(333)의 이동에 의해 회전하면서 상기 와이어(310)를 당기게 되고, 이로 인해 와이어(310)는 상기 하우징(210a,210b)의 외부로 인출된다.
이때, 상기 로킹부(350)의 볼(355)은 코일스프링(353)에 의해 가압된 상태로 상기 고정부재(340)의 I 위치에서 III 위치로 이동하여 상기 요홈(340a)에 삽입된다.
이후, 상기 와이어(310)는 상기 고정핀(223)을 중심으로 편심되게 고정된 회동플레이트(220)의 일측(도면상 좌측)을 당기게 되고, 이로 인해 상기 회동플레이트(220)는 도면상 좌측하방으로 회동이 이루어지게 된다.
이때, 상기 출력기어(240)는 도면상 우측상방으로 상승하면서 상기 구동기어(100)와 치합을 이뤄 상기 태엽(250)의 풀림을 통해 태엽(250)에 저장된 보조동력을 구동기어(100)로 출력하게 된다.
이때, 상기 회동플레이트(220)의 타측에 결합된 상기 스톱퍼(260)는 상기 태엽(250)의 보조동력이 상기 구동기어(100)로 출력되도록 상기 출력기어(240)의 타면에 형성된 상기 래칫기어(243)의 제어를 해제한다.
이는, 상기 스톱퍼(260)가 상기 회동플레이트(220)의 회동에 의해 상승하면서 스톱퍼(260)의 하단에 돌출된 상기 회동돌기(263)가 상기 하우징(210a,210b) 내측면에 형성된 가이드부(215)와 접촉되면서 스톱퍼(260)의 하단을 누르게 되어 스톱퍼(260)의 회동에 의해 상기 래칫기어(243)의 제어가 해제되기 때문이다.
이 상태에서, 상기 자전거(1)는 상기 구동기어(100)로 출력되는 보조동력을 부여받으면서 주행이 이루어지게 된다. 따라서, 상기 구동기어(100)에 태엽(250)의 풀림 구동력이 인가됨으로써 뒷바퀴(40)의 회전 출력을 최대로 향상시킬 수 있는 것이다.
이후, 상기 태엽(250)의 보조동력 출력이 완료되면 태엽(250)의 풀림방향으 로 상기 출력기어(240)의 회전이 발생하지 않기 때문에 상기 출력기어(240)의 회전은 멈추게 된다.
이렇게 되면, 상기 구동기어(100)와 치합된 상기 출력기어(240)는 더 이상의 회전이 이루어지지 않기 때문에 구동기어(100)의 회전력에 의해 상기 출력기어(240)가 구동기어(100)로부터 밀려나게 되면서 구동기어(100)와의 치합이 해제된다.
이때, 상기 조작부(300)의 레버(333)는 상기 출력기어(240)가 상기 구동기어(100)로부터 밀리는 순간 III 위치에서 I 위치로 이동하여 최초의 상태로 원상복구가 되고, 상기 회동플레이트(220) 또한 최초의 상태로 원상복구가 이루어지게 된다.
이때, 스톱퍼(260)는 상기 회동플레이트(220)의 회동에 의해 상기 하우징(210a,210b) 내측면에 형성된 가이드부(215)와의 접촉이 해제되면서 원상태로 복귀되어 상기 출력기어(240)의 타면에 형성된 상기 래칫기어(243)를 다시 제어하게 된다.
상기에서 서술된 바와 같이, 주행중 자전거(1)의 출력을 높이고자 하는 경우 상기 보조동력수단(200)을 이용한 보조동력을 선택적으로 입/출력하면서 자전거(1)의 주행성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 자전거(1)의 보조동력 장치를 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 이해를 돕고자 하는 목적이며 본 발명의 기술적범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아니다.
본 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고도 다양한 변형이나 개조가 가능함을 이해할 것이다.
예를 들어, 입력기어(230)와 출력기어(240)의 배치, 하우징(210a,210b)의 형상 및 고정방법, 회동플레이트(220)의 형상 및 재질, 스톱퍼(260)의 형상 및 회동방법, 간섭 방지부재(270)의 위치, 래칫기어(243)의 형상, 탄성부재의 종류 등은 본 발명의 기술적범위를 정하는 기준이 될 수 없고, 오로지 특허청구범위에 의해서만 정해짐은 말할 나위가 없다.
도 1은 본 발명의 보조동력수단이 자전거에 장착된 상태를 나타낸 참고도.
도 2는 본 발명의 보조동력수단의 구성중 하우징의 일측을 분해하여 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명의 보조동력수단의 구성중 하우징의 타측을 분해하여 나타낸 분해사시도.
도 4는 도 2의 "A'부를 나타낸 요부확대도.
도 5는 본 발명의 보조동력수단이 결합된 상태를 나타낸 요부횡단면도.
도 6은 본 발명의 보조동력수단이 결합된 상태를 나타낸 요부종단면도.
도 7은 본 발명에 따른 조작수단을 나타낸 요부단면도.
도 8a는 본 발명의 보조동력수단을 "B"에서 본 평상시 주행중 상태를 나타낸 참고도.
도 8b는 주행중 뒷바퀴의 구동력을 보조동력수단에 저장하는 상태를 나타낸 참고도.
도 8c는 보조동력수단에 저장된 구동력을 뒷바퀴에 전달하는 상태를 나타낸 참고도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 자전거 10 : 핸들
20 : 안장 30 : 앞바퀴
40 : 뒷바퀴 50 : 페달
60 : 체인 70 : 프레임
100 : 구동기어 200 : 보조동력수단
210a, 210b : 하우징 213 : 개구부
215 : 가이드부 220 : 회동플레이트
223 : 고정핀 230 : 입력기어
240 : 출력기어 243 : 래칫기어
250 : 태엽 253 : 고정돌기
260 : 스톱퍼 261 : 토션바스프링
263 : 회동돌기 270 : 간섭 방지부재
280 : 고정브라켓 290 : 가이드공
300 : 조작부 310 : 와이어
320 : 본체 320a : 장공
330 : 회전부재 333 : 레버
340 : 고정부재 340a : 요홈
350 : 로킹부 351 : 수용부
353 : 코일스프링 355 : 볼

Claims (8)

  1. 상부에는 핸들(10)과 안장(20)이 구비되고 하부 전후단에는 앞바퀴(30)와 뒷바퀴(40)가 결합된 프레임(70)과, 상기 프레임(70)의 중앙 하부에 페달(50)이 결합되고 상기 페달(50)의 구동력이 체인(60)을 매개로 상기 뒷바퀴(40)로 전달되도록 하여 뒷바퀴(40)를 회전시키는 자전거(1)에 있어서,
    상기 뒷바퀴(40)에 구비되어 뒷바퀴(40)와 함께 회전하는 구동기어(100);
    상기 프레임(70)에 장착되며 상측에는 개구부(213)가 구비된 하우징(210a,210b)과, 상기 하우징(210a,210b)의 내측에 양단의 중심으로부터 편심되도록 회동가능하게 결합된 회동플레이트(220)와, 상기 회동플레이트(220)의 일단에 회전가능하게 결합되어 상기 구동기어(100)와 맞물리는 입력기어(230)와, 상기 회동플레이트(220)의 타단에 상기 입력기어(230)와 치합된 상태로 회전가능하게 결합되어 상기 구동기어(100)와 맞물리는 출력기어(240)와, 상기 출력기어(240)의 일면에 장착되어 출력기어(240)의 회전에 의해 조여지거나 풀리면서 보조동력을 저장 또는 출력시키는 태엽(250)으로 이루어진 보조동력수단(200);
    상기 회동플레이트(220)의 일측과 연결되어 상기 입력기어(230)와 상기 출력기어(240)를 상기 구동기어(100)에 선택적으로 치합시키는 조작수단; 및
    상기 회동플레이트(220)의 타측에 장착되어 상기 태엽(250)의 조임 또는 풀림을 제어하는 제어수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자전거(1)의 보조동력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 출력기어(240)의 타면에 형성되어 출력기어(240)와 연동되게 회전하는 래칫기어(243);
    상기 회동플레이트(220)의 타측에 탄성부재를 통해 회동가능하게 결합되어 상기 래칫기어(243)의 회전을 일 방향으로만 제어하는 스톱퍼(260);
    상기 스톱퍼(260)의 하단에 상기 래칫기어(243)의 반대방향으로 돌출된 회동돌기(263); 및
    상기 하우징(210a,210b) 내측면으로부터 상기 회동돌기(263) 방향으로 대향되게 돌출되어 상기 회동돌기(263)가 접촉됨으로써 상기 스톱퍼(260)를 회동시켜 상기 래칫기어(243)의 일 방향회전이 해제되도록 하는 가이드부(215);로 구성된 것을 특징으로 하는 자전거(1)의 보조동력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조작수단은,
    상기 회동플레이트(220)의 단부에 일단이 고정된 와이어(310); 및
    상기 자전거(1)의 핸들(10)에 장착되며, 상기 와이어(310)의 타단이 고정된 상태로 상기 와이어(310)의 조절을 통해 상기 입력기어(230)와 상기 출력기어(240)를 상기 구동기어(100)에 선택적으로 치합시키는 조작부(300);로 구성된 것을 특징 으로 하는 자전거(1)의 보조동력 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부재는 토션바스프링(261) 인 것을 특징으로 하는 자전거(1)의 보조동력 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 조작부(300)는,
    외주면에 장공(320a)이 형성된 본체(320);
    상기 와이어(310)가 고정된 상태로 상기 본체(320) 내부에 회전가능하게 구비되고, 그 외주면에는 상기 본체(320)의 장공(320a)을 통해 본체(320) 외부로 노출되는 레버(333)가 형성된 회전부재(330);
    상기 회전부재(330)와 접촉된 상태로 회전부재(330)를 지지하며, 상부표면에는 소정의 궤적을 따라 다수개의 요홈(340a)이 형성된 고정부재(340); 및
    상기 회전부재(330)에의 내부에는 상기 각 요홈(340a)에 선택적으로 삽입되는 로킹부(350)가 구비되되,
    상기 록킹부는 상기 회전부재(330)의 내부에 형성된 수용부(351)와, 상기 수용부(351)에 삽입되는 탄성부재와, 상기 탄성부재의 탄성력을 받으며 상기 요홈(340a)에 삽입되는 볼(355)로 구성된 것을 특징으로 하는 자전거(1)의 보조동력 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(210a,210b) 내부 일측에는 상기 와이어(310)가 상기 출력기어(240)와 간섭되지 않도록 와이어(310)의 경로를 변경하는 간섭 방지부재(270)가 구비된 것을 특징으로 하는 자전거(1)의 보조동력 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 태엽(250)에는 상기 출력기어(240)의 회전을 통해 상기 태엽(250)이 조여지도록 상기 태엽(250)의 일단부를 고정하는 고정돌기(253)가 구비되고, 상기 하우징(210a,210b)에는 상기 회동 플레이트에 의해 상기 출력기어(240)가 회동될 때 상기 고정돌기(253)를 가이드하는 가이드공(290)이 형성된 것을 특징으로 하는 자전거(1)의 보조동력 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(210a,210b)의 외측에는 상기 하우징(210a,210b)이 상기 자전거(1)의 프레임(70)에 고정되도록 하는 고정브라켓(280)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 자전거(1)의 보조동력 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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