KR20110090572A

KR20110090572A - 인력 구동형 동력전달장치

Info

Publication number: KR20110090572A
Application number: KR1020100010436A
Authority: KR
Inventors: 박찬호; 이광원
Original assignee: 박찬호; 이광원
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-08-10
Also published as: KR101169139B1

Abstract

본 발명은 인력 구동형 이동수단의 구동대상을 인력으로 구동시키는 인력 구동형 동력전달장치에 관한 것으로서, 전방 영역의 크랭크축결합부와, 후방 영역에 상호 인접하게 마련된 체인기어축결합부 및 구동기어허브축결합부를 갖는 프레임과; 상기 크랭크축결합부에 회전 가능하게 결합되는 크랭크스프라켓과, 상기 크랭크스프라켓을 회전시키는 한 쌍의 페달을 갖는 크랭크셋과; 상기 구동기어허브축결합부에 회전 가능하게 결합된 후륜구동기어와, 상기 체인기어축결합부에 회전 가능하게 결합되며 상기 후륜구동기어에 비해 큰 기어비를 가지고 상기 크랭크스프라켓으로부터 전달되는 회전력으로 상기 후륜구동기어를 회전시키는 후방체인기어와, 상기 크랭크스프라켓의 회전력을 상기 후방체인기어로 전달하는 구동력전달부재를 갖는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 가속과 언덕 오름 등에서 적은 힘으로 페달링이 쉽게 이루어질 수 있는 인력 구동형 동력전달장치가 제공된다.
또한, 구성이 간단하고 이에 의한 제조 비용이 절감되는 인력 구동형 동력전달장치를 제공된다.

Description

인력 구동형 동력전달장치{HUMAN POWER DRIVING TYPE POWER DEVICE}

본 발명은 인력으로 크랭크셋을 회전시켜서 이 회전력으로 후방휠셋을 회전시키는 자전거 등과 같은 인력 구동형 이동수단 등에 마련되는 동력전달장치에 관한 것이다.

자전거나 유원지의 관광용 오리배 등의 인력 구동형 이동수단 등은 자체에 마련된 동력전달장치를 인력으로 구동시켜서 움직이도록 되어 있는데, 일반적인 인력 구동형 이동수단 등의 동력전달장치는 사용자가 페달링하여 구동된다.

이러한 인력 구동형 이동수단 등의 동력전달장치를 사용하는 대표적인 예로 일상에서 널리 이용되는 자전거가 도 1에 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 자전거(201)는 일반적으로 차체를 형성하며 방향조절을 위해 전방 상부에 핸들바아(220)가 마련되어 있는 프레임(210)과, 프레임(210)의 전후방에 회전 가능하게 설치되는 전,후방휠셋(230,250)과, 인력을 이용하여 후방휠셋(250)을 회전시키는 인력 구동형 동력전달장치(101)를 구비하고 있다.

이 중 인력 구동형 동력전달장치(101)는 사용자가 페달링하는 크랭크조립체(110)와, 크랭크조립체(110)의 회전력을 전달받아 후방휠셋(250)을 회전시키는 구동스프라켓(120)과, 크랭크조립체(110)의 회전력을 구동스프라켓(120)으로 전달하는 체인(130)으로 구성된다.

여기서, 크랭크조립체(110)는 프레임(210)의 전방휠셋(230)과 후방휠셋(250) 사이의 프레임(210) 하부에 회전 가능하게 결합되어 있는 크랭크축(111)과, 프레임(210)을 사이에 두고 크랭크축(111) 양단부에 상호 반대방향으로 결합된 크랭크아암(113)과, 양 크랭크아암(113)의 자유단부에 결합된 페달(115)과, 프레임(210)의 일측에서 크랭크축(111)에 결합된 적어도 하나의 크랭크스프라켓(117)을 포함한다. 이 크랭크조립체(110)의 크랭크스프라켓(117)이 구동스프라켓(120)과 체인(130)으로 연결되어 있다.

이러한 인력 구동형 동력전달장치(101)는 사용자가 양쪽 발로 양측 페달(115)을 밟고 크랭크아암(113)을 회전시키면, 크랭크스프라켓(117)이 크랭크축(111)을 중심으로 회전하게 되고, 이 회전력이 체인(130)을 통해 구동스프라켓(120)으로 전달된다. 그러면, 후방휠셋(250)의 축에 결합된 구동스프라켓(120)의 회전에 따라서 구동대상인 후방휠셋(250)이 회전하여 자전거(201)가 전방으로 움직이게 되는 것이다.

자전거(201) 외에도 유원지의 오리배 등과 같은 인력 구동형 이동수단에 있어서도, 인력 구동형 동력전달장치(101)로서 상기 크랭크조립체(110)와 체인(130) 및 구동스프라켓(120)의 구성을 이용하여 수중프로펠러 등의 구동대상을 구동시킴으로써, 이동수단을 움직이도록 하고 있다.

그런데, 이러한 종래 인력 구동형 동력전달장치에 있어서는 자전거 등의 이동수단을 가속하기 위해서는 사용자가 더 많은 힘을 들여서 페달을 더 빠르게 회전시켜야 하므로 사용자의 피로가 가중되는 문제점이 있었다.

특히, 자전거에 이용되는 인력 구동형 동력전달장치의 경우, 자전거로 언덕을 오를 때, 페달링이 매우 힘들게 이루어지기 때문에 사용자의 피로는 더욱더 가중되는 문제점이 있었다.

한편, 자전거 등과 같은 인력 구동형 이동수단에서 가속과 언덕 오름을 보다 편리하게 할 수 있도록 크랭크스프라켓과 구동스프라켓을 다단 스프라켓으로 설치하고, 크랭크스프라켓과 구동스프라켓에 변속기를 마련한 기어변속타입의 인력 구동형 동력전달장치가 널리 이용되고 있다.

그러나, 이 경우에는 다단 스프라켓의 구성과 변속기 구성 및 변속조작수단 등의 복잡한 구성을 포함해야하므로 인력 구동형 동력전달장치의 구성이 매우 복잡해지고, 구성 부품 증가에 따른 비용이 동반 상승하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 가속과 언덕 오름 등에서 적은 힘으로 페달링이 쉽게 이루어질 수 있는 인력 구동형 동력전달장치를 제공하는 것이다.

또한, 구성이 간단하고 이에 의한 제조 비용이 절감되는 인력 구동형 동력전달장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 인력 구동형 이동수단의 구동대상을 인력으로 구동시키는 인력 구동형 동력전달장치에 있어서, 전방 영역의 크랭크축결합부와, 후방 영역에 상호 인접하게 마련된 체인기어축결합부 및 구동기어허브축결합부를 갖는 프레임과; 상기 크랭크축결합부에 회전 가능하게 결합되는 크랭크스프라켓과, 상기 크랭크스프라켓을 회전시키는 한 쌍의 페달을 갖는 크랭크셋과; 상기 구동기어허브축결합부에 회전 가능하게 결합된 후륜구동기어와, 상기 체인기어축결합부에 회전 가능하게 결합되며 상기 후륜구동기어에 비해 큰 기어비를 가지고 상기 크랭크스프라켓으로부터 전달되는 회전력으로 상기 후륜구동기어를 회전시키는 후방체인기어와, 상기 크랭크스프라켓의 회전력을 상기 후방체인기어로 전달하는 구동력전달부재를 갖는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인력 구동형 동력전달장치에 의해 달성된다.

여기서, 후방체인기어는 그 내주면에 후륜구동기어와 맞물림 회전하는 내경기어가 형성되어 있고, 외측에 크랭크스프라켓과 구동력전달부재로 연결된 후방스프라켓이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이때, 후륜구동기어와 내경기어 간의 기어비는 적어도 2:1 내지 8:1인 것이 효과적이다.

또한, 후륜구동기어는 라쳇기어인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 따르면, 가속과 언덕 오름 등에서 적은 힘으로 페달링이 쉽게 이루어질 수 있는 인력 구동형 동력전달장치가 제공된다.

또한, 구성이 간단하고 이에 의한 제조 비용이 절감되는 인력 구동형 동력전달장치를 제공된다.

도 1은 종래 인력 구동형 동력전달장치가 설치된 자전거의 측면도,
도 2는 본 발명의 인력 구동형 동력전달장치가 설치된 자전거의 측면도,
도 3은 도 2의 인력 구동형 동력전달장치의 구동부 부분 확대도,
도 4는 도 2 및 도 3의 인력 구동형 동력전달장치의 구동부 분해사시도.

이하에서는 상기 도 2 내지 도 4의 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 이때. 본 발명에 따른 인력 구동형 동력전달장치가 인력 구동형 이동수단의 대표적인 예인 자전거에 설치되어 있는 것으로 설명하되, 인력 구동형 동력전달장치가 설치되는 자전거의 프레임을 제외한 자전거의 나머지 일반적인 구성에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 인력 구동형 동력전달장치는 인력 구동형 이동수단(1)의 일 예인 자전거의 몸체를 형성하는 프레임(10)과, 프레임(10)의 전방 영역에 설치되며 사용자의 인력으로 회전시키는 크랭크셋(20)과, 크랭크셋(20) 후방 영역에 설치되어 크랭크셋(20)으로부터 전달되는 회전력으로 자전거의 후방휠셋을 회전시키는 구동부(30)를 포함한다.

프레임(10)은 일반 자전거의 프레임과 거의 유사한 구조를 가지고 있으며, 그 하부 전방영역에 크랭크셋(20)이 회전 가능하게 결합되는 크랭크축결합부(미도시)가 마련되어 있고, 그 하부 후방영역에 후방체인기어(33)와 후륜구동기어(31)의 중심 회전축이 각각 상호 인접하여 회전 가능하게 결합되는 체인기어축결합부(미도시)와 구동기어허브축결합부(15)가 마련되어 있다. 이때, 구동기어허브축결합부(15)의 중심 축선은 자전거의 후방휠셋 중심 축선과 동일 축선상에 위치한다. 그리고, 후방휠셋의 허브는 구동기어허브축결합부(15) 내측에 회전 가능하게 결합된다.

크랭크셋(20)는 일반적인 자전거의 크랭크셋(20)과 마찬가지로 프레임(10)의 크랭크축결합부(미도시)에 회전 가능하게 결합되는 크랭크축(21)과, 크랭크축(21)의 일측에 결합되는 크랭크스프라켓(23)과, 크랭크축(21) 양측에서 상호 180도 반대측 반경 방향으로 결합된 한 쌍의 크랭크아암(25)과, 양 크랭크아암(25)의 자유단부에 결합된 페달(27)을 가지고 있다.

한편, 구동부(30)는 후방휠셋의 허브축과 동일 축선상에 연결된 구동기어허브축(32)에 결합되는 후륜구동기어(31)와, 크랭크셋(20)으로부터 전달되는 회전력으로 후륜구동기어(31)를 회전시키는 후방체인기어(33)와, 크랭크셋(20)의 회전력을 후방체인기어(33)로 전달하는 구동력전달부재(37)를 포함한다.

후륜구동기어(31)는 후술할 후방체인기어(33)의 내경기어(34)에 비해 작은 기어비를 가지고 후방체인기어(33)의 내경기어(34)에 맞물림 회전할 수 있도록 구동기어허브축(32)에 결합되어 있다.

후방체인기어(33)는 그 내주면에 후륜구동기어(31)와 맞물림 회전하는 내경기어(34)가 형성되어 있고, 외측에 크랭크스프라켓(23)과 구동력전달부재(37)로 연결된 후방스프라켓(35)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있으며, 중심에 체인기어축(36)이 마련되어 있는 구조를 가지고 있다. 이 후방체인기어(33)는 체인기어축(36)이 프레임(10)의 체인기어축결합부(미도시)에 회전가능하게 결합되어 있다.

여기서, 후륜구동기어(31)와 후방체인기어(33)의 내경기어(34) 간의 기어비는 적어도 2:1 내지 8:1 범위 내에서 선택 제작할 수 있는데, 이는 사용자가 평지나 언덕에서 페달링을 편하게 할 수 있으면서 페달링을 할 때, 헛도는 느낌이 들지 않는 정도의 기어비를 선택하여 제작하는 것이 바람직하다.

한편, 구동력전달부재(37)는 일반적인 자전거와 마찬가지로 체인으로 마련되어 크랭크스프라켓(23)과 후방스프라켓(35)을 폐루프상으로 연결하여 크랭크스프라켓(23)에서 발생하는 구동력을 후방스프라켓(35)으로 전달하여 후방체인기어(33)를 회전시키고, 이 후방체인기어(33)의 내경기어(34)와 맞물린 후륜구동기어(31)를 회전시킴으로써, 자전거의 후방휠셋을 회전시킨다.

여기서, 크랭크스프라켓(23)과 후방스프라켓(35)은 단일 부품으로 마련될 수도 있으나, 경우에 따라서는 보다 빠르고 편리한 가속과 언덕 등의 등판 성능을 향상시키기 위해서 변속 기능을 부여할 수 있는 다단 스프라켓 구조로 마련될 수도 있다. 이 경우 별도의 전,후방변속기(미도시)와 이 전,후방변속기(미도시)를 조작할 수 있는 전,후방변속레버 등의 변속수단이 마련된다.

그리고, 후륜구동기어(31)는 일반적인 자전거에서 사용되는 라쳇기어로 마련될 수 있다. 이에 의해, 후방체인기어(33)가 회전하다가 멈추더라도 후방휠셋은 계속 자유 회전할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 인력 구동형 동력전달장치의 구동에 의한 자전거의 구동에 대해 설명한다.

사용자가 크랭크셋(20)의 양 페달(27)을 회전시키면 크랭크스프라켓(23)이 회전된다. 그러면, 이 회전력이 구동력전달부재(37)인 체인을 통해 후방체인기어(33)의 후방스프라켓(35)으로 전달하여 후방체인기어(33)를 회전시키고, 이에 의해, 후방체인기어(33)의 내경기어(34)와 맞물린 후륜구동기어(31)를 회전시킴으로써, 자전거의 후방휠셋을 회전시킨다.

이때, 후방체인기어(33)가 1회전하면 전술한 후륜구동기어(31)와 후방체인기어(33)의 내경기어(34) 간의 기어비에 따라서 후륜구동기어(31)가 2회전 내지 8회전하게 된다.

즉, 사용자는 적은 힘을 들여 크랭크스프라켓(23)을 1회전시킴으로써, 후방휠셋을 다수회 회전시킬 수 있는 것이다.

이에 의해, 자전거는 사용자가 많은 힘을 들이지 않고 저속으로 페달링하더라도 가속이 증가되므로 사용자는 피로를 느끼지 않고 간편하게 자전거를 운행할 수 있다. 또한, 자전거로 언덕을 오를 때에도 페달링이 매우 쉽게 이루어지면서도 힘들지 않게 언덕을 오를 수 있다.

또한, 크랭크스프라켓(23)과 후방스프라켓(35)을 다단 스프라켓의 변속기어형식으로 설치하지 않더라도 전술한 바와 같이, 자전거의 가속과 언덕 오름이 쉽게 이루어지므로 인력 구동형 동력전달장치의 구성이 매우 간단해지면서 제작 비용이 현격히 절감된다.

물론, 장치의 구성과 제작비용의 부담을 감수하고 전술한 바와 같이, 크랭크스프라켓(23)과 후방스프라켓(35)을 다단 스프라켓의 변속기어형으로 적용하면, 자전거의 가속과 언덕 오름이 보다 현격하게 쉬워지면서 사용자의 피로도를 최소화 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 가속과 언덕 오름 등에서 적은 힘으로 페달링이 쉽게 이루어질 수 있는 인력 구동형 동력전달장치가 제공된다.

또한, 구성이 간단하고 이에 의한 제조비용이 절감되는 인력 구동형 동력전달장치가 제공된다.

전술 및 실시 예에서는 본 발명에 따른 인력 구동형 동력전달장치를 자전거에 적용하는 것으로 설명하고 있지만, 본 발명의 기술적 사상에 따르면 본 인력 구동형 동력전달장치는 유원지의 오리배 등의 다양한 인력 구동형 이동수단의 동력전달장치로 이용될 수 있음은 물론이다.

10 : 프레임 20 : 크랭크셋
21 : 크랭크축 23 : 크랭크스프라켓
25 : 크랭크아암 27 : 페달
30 : 구동부 31 : 후륜구동기어
33 : 후방체인기어 34 : 내경기어
35 : 후방스프라켓 37 : 구동력전달부재

Claims

인력 구동형 이동수단의 구동대상을 인력으로 구동시키는 인력 구동형 동력전달장치에 있어서,
전방 영역의 크랭크축결합부와, 후방 영역에 상호 인접하게 마련된 체인기어축결합부 및 구동기어허브축결합부를 갖는 프레임과;
상기 크랭크축결합부에 회전 가능하게 결합되는 크랭크스프라켓과, 상기 크랭크스프라켓을 회전시키는 한 쌍의 페달을 갖는 크랭크셋과;
상기 구동기어허브축결합부에 회전 가능하게 결합된 후륜구동기어와, 상기 체인기어축결합부에 회전 가능하게 결합되며 상기 후륜구동기어에 비해 큰 기어비를 가지고 상기 크랭크스프라켓으로부터 전달되는 회전력으로 상기 후륜구동기어를 회전시키는 후방체인기어와, 상기 크랭크스프라켓의 회전력을 상기 후방체인기어로 전달하는 구동력전달부재를 갖는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인력 구동형 동력전달장치.
제1항에 있어서,
후방체인기어는 그 내주면에 후륜구동기어와 맞물림 회전하는 내경기어가 형성되어 있고, 외측에 크랭크스프라켓과 구동력전달부재로 연결된 후방스프라켓이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 인력 구동형 동력전달장치.
제2항에 있어서,
후륜구동기어와 내경기어 간의 기어비는 적어도 2:1 내지 8:1인 것을 특징으로 하는 인력 구동형 동력전달장치.
제2항에 있어서,
후륜구동기어는 라쳇기어인 것을 특징으로 하는 인력 구동형 동력전달장치.