KR20120063156A - 전륜 구동이 가능한 자전거 - Google Patents

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KR20120063156A
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Abstract

본 발명은 전륜 구동이 가능한 자전거에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거는 페달을 이용한 후륜 구동도 가능하며, 탑승자가 핸들을 좌우로 반복하여 회전시킴으로써 전륜 구동도 가능하다. 핸들의 좌우 회전 운동은 전륜 구동부를 통해 전륜에 전달되어 전륜을 전진 방향으로 회전시킨다. 또한 핸들축과 전륜 지지부의 결합과 분리를 통해 핸들의 조작을 전륜 구동에 이용하거나 방향 전환에 이용하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면 별도의 보조 구동 장치 없이도 전륜 구동이 가능하며, 전륜 구동을 위한 핸들 조작과 방향 전환을 위한 핸들 조작이 서로 독립적으로 가능하다.

Description

전륜 구동이 가능한 자전거 {Bicycle capable of being driven by front wheel}
본 발명은 전륜 구동이 가능한 자전거에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 탑승자가 핸들을 좌우로 반복하여 회전시키면 핸들의 좌우 회전 운동이 전륜 구동부를 통해 전륜에 전달되어 전륜이 전진 방향으로 구동되는 전륜 구동이 가능한 자전거에 관한 것이다.
자전거는 사람이 안장에 앉아 두 손으로 핸들의 손잡이를 잡고 두 발로 페달(pedal)을 밟아 바퀴를 돌려 이동하는 탈 것이다. 일반적으로 자전거의 바퀴는 전륜과 후륜 2개이지만, 어린이나 노약자를 위한 바퀴가 셋 또는 넷인 자전거도 있다.
종래의 자전거는 페달을 밟는 운동에너지가 체인 등과 같은 동력 전달 수단을 통해 후륜에 전달되고, 후륜이 구동하면서 전진하게 되는 후륜 구동 방식이다. 그러나 후륜 구동 방식의 자전거는 탑승자가 다리 근력만을 사용하므로 하체만 운동하게 되어, 장시간 타는 경우 탑승자가 다리에 심한 피로감을 느끼게 되는 문제점이 있다. 또한 최근에는 탑승자들의 취향이 다양해지면서 후륜 구동만 가능한 자전거에는 싫증을 느끼게 되었다. 이에 따라 전륜 구동이 가능한 자전거에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나 전륜 구동 자전거는 핸들에 전륜을 구동하기 위한 별도의 보조 구동 장치를 부가하여야 하므로, 자전거의 외형이 깔끔하지 못하며 자전거가 무겁고 핸들 조작이 불편한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 전륜 구동을 위한 별도의 보조 구동 장치를 구비하지 않아 종래의 후륜 구동 자전거와 외형 및 무게의 차이가 거의 없으면서 전륜 구동이 가능한 자전거를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전륜 구동을 위한 핸들 조작에 영향을 받지 않으면서 방향 전환이 가능한 전륜 구동이 가능한 자전거를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거는 몸체, 핸들, 전륜 지지부, 전륜 구동부를 포함한다. 몸체는 전방에 핸들 결합부가 위치하며 후방에는 후륜이 회전 가능하게 결합된다. 핸들은 핸들축과 손잡이를 구비한다. 핸들축은 몸체의 핸들 결합부를 관통하여 핸들 결합부에 회전 가능하게 결합되고, 손잡이는 핸들축의 상단에서 양측으로 분기되어 형성된다. 전륜 지지부는 핸들 결합부의 하부에 위치하며 핸들축이 관통한다. 전륜 구동부는 핸들의 좌우 회전을 전륜 포크를 통해 전륜의 전진 방향 회전으로 변환한다.
본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거의 전륜 포크는 상단이 전륜 지지부에 회전 가능하게 결합되고 하단이 전륜의 중심축에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 전륜 구동부는 구동부, 제1 전동기어, 제2 전동기어, 전륜기어, 일방향 클러치를 구비한다. 구동부는 핸들축의 하단에 결합된다. 제1 전동기어는 전륜 포크의 상부에서 구동부와 연결된다. 제2 전동기어는 전륜 포크의 하부에 연결된다. 전륜 기어는 제2 전동기어와 연결되며 전륜을 구동한다. 일방향 클러치는 구동부의 회전의 회전을 전륜을 전진 방향으로만 회전시키도록 전달한다.
본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거의 전륜 포크는 전륜의 양측에 각각 하나씩 위치할 수 있다. 전륜 구동부는 한 쌍의 제1 전동기어, 제2 전동기어, 일방향 클러치, 전륜 기어를 구비하여 각각의 전륜 포크에 장착된다. 핸들의 좌측 회전시 한 쌍의 일방향 클러치 중 일측 일방향 클러치만이 동력을 전달하고, 핸들의 우측 회전시 한 쌍의 일방향 클러치 중 타측 일방향 클러치만이 동력을 전달한다.
본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거에서 구동부는 제1 전동기어와 체인 또는 벨트를 통해 연결될 수 있으며, 또는 구동부가 기어 형상으로 형성되어 제1 전동기어와 직접 맞물려 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거는 핸들축과 전륜 지지부를 결합 또는 분리시키는 연결 변환부를 더 포함할 수 있다. 핸들축과 전륜 지지부가 결합되는 경우 핸들의 좌우 회전을 통해 방향 조정이 가능하며, 핸들축과 전륜 지지부가 분리되는 경우 핸들의 좌우 회전을 통해 전륜의 구동이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거는 핸들축이 연결 변환부와 연결선으로 연결되어 연결 변환부에서 위치 조정이 가능한 방향 조정부를 구비할 수 있으며, 방향 조정부의 위치 이동에 따라 핸들축과 전륜 지지부가 결합되거나 분리된다.
본 발명의 전륜 구동이 가능한 자전거는 핸들의 좌우 회전에 의해 전륜을 구동할 수 있으므로 전륜 구동을 위한 별도의 보조 구동 장치를 구비하지 않는다. 따라서 종래의 후륜 구동 자전거와 외형이 거의 유사해 기존의 탑승자들도 쉽게 탈 수 있으며, 자전거의 무게가 가볍다.
또한 본 발명의 전륜 구동이 가능한 자전거는 핸들축에 구비된 방향 조정부가 상하로 이동하면서 전륜 지지부의 상단에 형성된 결합홈과 결합되거나 분리가 가능하므로, 전륜 구동을 위한 핸들 조작과 방향 전환을 위한 핸들 조작이 서로 독립적으로 가능하다. 따라서 탑승자가 방향 전환을 편리하게 할 수 있어 주행 효율 및 주행 편의성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일방향 클러치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동부와 제1 전동기어가 벨트로 연결된 것을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방향 조정부가 결합홈과 이격된 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방향 조정부가 결합홈과 결합된 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방향 조정부가 핸들축과 결합된 형태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 일방향 클러치를 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거(1000)는 몸체(1100), 핸들(1200), 전륜 지지부(1300), 전륜 포크(1400), 전륜 구동부(1500)를 포함한다.
몸체(1100)는 자전거(1000)의 전체적인 틀을 형성하는 것으로, 전방에는 핸들 결합부(1110)가 위치하고 후방에는 후륜(1800)이 회전 가능하게 결합되며 상측에는 안장(1120)이 위치한다. 탑승자가 안장(1120)에 앉아 발로 페달(1130)을 밟으면 페달(1130)과 연결된 스프로킷(sprocket, 1131)이 회전하게 되고, 체인(1140) 등과 같은 동력 전달 수단을 통해 스프로킷(1131)의 회전력이 후륜(1600)에 전달되어 후륜(1600)이 구동된다.
핸들(1200)은 핸들축(1210)과 손잡이(1220)를 구비한다. 핸들축(1210)은 몸체(1100)의 핸들 결합부(1110)를 관통하여 위치하며, 핸들 결합부(1110)에 회전 가능하게 결합된다. 손잡이(1220)는 탑승자가 자전거(1000) 운전을 위해 손으로 파지하는 부분으로 핸들축(1210)의 상단에서 양측으로 분기되어 형성된다. 즉 손잡이(1220)는 오른쪽과 왼쪽 두 개가 될 수 있다. 손잡이(1220)에는 브레이크 레버(1221), 연결 변환부(1222) 등과 같은 운전을 위한 다양한 부품들이 위치할 수 있다.
전륜 지지부(1300)는 핸들 결합부(1110)의 하부에 위치한다. 전륜 지지부(1300)는 중앙에 핸들축(1210)이 관통하며, 하부가 양측으로 분기된다. 또한 본 실시예에서는 전륜 지지부(1300)의 상단에 결합홈(1310)이 형성될 수 있다.
전륜 포크(1400)는 전륜 지지부(1300)와 전륜(1600)을 연결한다. 전륜 포크(1400)는 전륜 지지부(1300)의 양측으로 분기된 하부에 각각 하나씩 결합된다. 본 실시예에서 전륜 포크(1400)는 상단이 전륜 지지부(1300)에 회전 가능하게 결합되고, 하단이 전륜(1600)의 중심축(1610)에 회전 가능하게 결합된다. 따라서 전륜 포크(1400)는 전륜 지지부(1300) 및 전륜(1600)의 중심축(1610)에 대해 독립적으로 회전이 가능하다.
전륜 구동부(1500)는 핸들(1200)의 좌우 회전을 전륜 포크(1400)를 통해 전륜(1600)의 전진 방향 회전으로 변환한다. 본 실시예에서 전륜 구동부(1500)는 구동부(1510), 제1 전동기어(1520), 제2 전동기어(1530), 전륜 기어(1540), 일방향 클러치(1550)를 구비한다. 다른 실시예에서는 전륜 구동부가 다른 방식으로 핸들(1200)의 좌우 회전을 전륜(1600)의 전진 방향 회전으로 변환할 수 있다. 또한 제1 전동기어(1520), 제2 전동기어(1530), 전륜 기어(1540)는 기어라는 용어를 사용하고 있기는 하지만, 기어 형상으로 한정되는 것은 아니다.
구동부(1510)는 핸들축(1210)의 하단에 결합된다. 따라서 핸들(1200)이 좌우로 회전하면 구동부(1510)도 좌우로 회전하게 된다. 본 실시예에서 구동부(1510)는 기어 형상으로 형성되지만 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 전동기어(1520)는 전륜 포크(1420)의 상부에서 구동부(1510)와 연결된다. 구동부(1510)와 제1 전동기어(1520)가 원활하게 연결되도록 하기 위해 구동부(1510) 및 제1 전동기어(1520)의 이(tooth)를 세로로 수직하게 형성할 수 있다. 구동부(1510)가 회전하면 제1 전동기어(1520)를 통해 전륜 포크(1400)가 회전하게 된다.
제2 전동기어(1530)는 전륜 포크(1400)의 하부에 위치하여 전륜 기어(1540)와 맞물린다. 따라서 제2 전동기어(1530)는 전륜 포크(1400)의 회전을 전륜(1600)에 전달하여 전륜(1600)이 전진 방향으로 구동되도록 한다. 이를 위해 제2 전동기어(1530)와 전륜 기어(1540)는 베벨 기어(bevel gear) 또는 하이포이드 기어(hypoid gear)의 형태로 맞물릴 수 있다.
전륜 기어(1540)는 제2 전동기어(1530)와 맞물리며 전륜의 중심축(1610)을 구동한다. 따라서 전륜의 중심축(1610)은 전륜 기어(1540)를 관통하는 형상이 될 수 있다.
일방향 클러치(1550)는 한 방향으로만 동력을 전달하고 역방향으로는 동력을 전달하지 않는 것으로, 본 실시예에서는 일방향 클러치(1550)가 전륜 기어(1540)와 전륜의 중심축(1610)을 연결하며 전륜 기어(1540)의 회전이 전륜(1600)을 전진 방향으로 회전시키는 경우에만 전륜의 중심축(1610)을 구동한다. 일방향 클러치(1550)는 다양한 형태가 될 수 있으며, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같은 형태의 일방향 클러치(1550)가 될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일방향 클러치(1550)는 기어 형성부(1551), 탄성 지지부(1552)를 구비한다. 기어 형성부(1551)는 기어의 이(tooth)가 형성되는 부분으로, 본 실시예에서는 기어 형성부(1551)에 전륜 기어(1540)가 형성된다.
기어 형성부(1551)의 내측에는 탄성 지지부(1552)가 내측면에 대해 일정한 각도를 유지하면서 결합된다. 본 실시예에서는 탄성 지지부(1552)가 시계 방향으로 돌출된 형상이지만, 사용 목적에 따라 반시계 방향으로 형성될 수도 있다. 즉, 일방향 클러치(1550)가 전륜(1600)의 양측에 장착되는 경우, 장착되는 위치에 따라 탄성 지지부(1552)의 형성 방향이 달라진다.
탄성 지지부(1552)는 내부에 스프링 등과 같은 탄성 부재가 장착되어 있다. 따라서 탄성 지지부(1552)는 일방향 클러치(1550)의 내부를 관통하는 축(1555)과 접하게 되면 압축되며, 축(1555)과 이격되면 다시 원래 길이로 늘어난다.
기어 형성부(1551)가 시계 방향으로 회전하면, 탄성 지지부(1552)도 시계 방향으로 회전한다. 탄성 지지부(1552)는 시계 방향으로 회전하면서 축(1555)에 형성된 돌기를 밀게 되고 따라서 축(1555)이 시계 방향으로 회전하게 된다. 이와 같은 과정을 통해 일방향 클러치(1550)는 축(1555)에 동력을 전달하게 되다.
그러나 기어 형성부(1551)가 반시계 방향으로 회전하면, 탄성 지지부도(1552)도 반시계 방향으로 회전한다. 이 경우 기어 형성부(1551)가 축(1555)에 형성된 돌기를 밀지 못하므로, 축(1555)은 전혀 회전하지 않는다. 따라서 일방향 클러치(1550)는 축(1555)에 동력을 전달하지 못한다.
본 실시예에서는 일방향 클러치(1550)가 전륜 기어(1540)와 전륜의 중심축(1610)을 연결하며, 전륜 기어(1540)가 일방향 클러치(1550)의 기어 형성부(1551)에 형성되고, 전륜의 중심축(1610)이 일방향 클러치(1550)의 내부를 관통한다. 그러나 다른 실시예에서는 일방향 클러치(1550)가 전륜 포크(1400)와 제2 전동기어(1530)를 연결하며, 제2 전동기어(1530)가 일방향 클러치(1550)의 기어 형성부(1551)에 형성되고, 전륜 포크(1400)가 일방향 클러치(1550)의 내부를 관통할 수 있다. 이 경우 일방향 클러치(1550)는 전륜 포크(1400)의 회전이 전륜(1600)을 전진 방향으로 회전시키는 경우에만 제2 전동기어(1530)를 구동한다. 제2 전동기어(1530)가 구동되면 전륜 기어(1540)를 통해 전륜(1600)이 구동된다. 또 다른 실시예에서는 일방향 클러치(1550)가 제1 전동기어(1520)와 전륜 포크(1400)를 연결할 수도 있다.
또한 일반적으로 전륜 포크(1400)는 전륜(1600)의 양측에 각각 하나씩 위치하는 한 쌍인 경우가 많다. 이 경우 전륜 구동부(1500)는 한 쌍의 제1 전동기어(1520), 제2 전동기어(1530), 전륜 기어(1540), 일방향 클러치(1550)를 구비하여, 각각의 전륜 포크(1400)에 장착되거나 전륜 포크(1400)와 연결된다. 핸들(1200)이 좌측으로 회전시키면 한 쌍의 일방향 클러치 중 일측 일방향 클러치만이 동력을 전달하고, 핸들(1200)을 우측으로 회전시키면 한 쌍의 일방향 클러치 중 타측 일방향 클러치만이 동력을 전달한다. 이는 일방향 클러치(1550)가 한 방향으로만 동력을 전달하기 때문에 발생하는 현상으로, 일방향 클러치(1550)가 전륜의 양측에 구비됨으로써 핸들(1200)을 어느 방향으로 회전시켜도 전륜(1600)을 구동할 수 있게 된다. 한 쌍의 일방향 클러치(1550)가 서로 반대 방향으로 회전할 때 동력을 전달하도록 설치되면, 비탈길을 내려가거나 페달을 밟아 전륜이 굴러갈 때 양측에 각각 위치한 한 쌍의 일방향 클러치(1550)에 동력이 전달되지 않아서 핸들(1200)이 움직이지 않게 된다.
탑승자는 안장(1120)에 앉아 페달(1130)을 밟아 후륜(1700)을 구동하여 자전거(1000)를 앞으로 전진시킨다. 전륜(1600)을 구동하여 자전거(1000)를 전진시키고자 하는 경우에는, 탑승자는 손으로 핸들(1200)을 좌우로 회전시키는 것을 반복한다. 핸들(1200)의 회전에 의해 핸들축(1210)이 회전하게 되고, 이에 따라 전륜 구동부(1500)가 전륜(1600)을 전진 방향으로 회전시켜 자전거를 전진시킨다.
구체적으로는 핸들축(1210)의 좌우 회전에 의해 핸들축(1210)의 하단에 결합된 구동부(1510)가 좌우로 회전하게 되고, 구동부(1510)와 맞물린 제1 전동기어(1520)가 회전하게 된다. 제1 전동기어(1520)의 회전에 의해 전륜 포크(1400)가 회전하게 되고, 따라서 제2 전동기어(1530)가 회전한다. 제2 전동기어(1530)가 회전하면 제2 전동기어(1530)와 맞물린 전륜 기어(1540)가 회전하게 된다. 전륜 기어(1540)의 회전은 일방향 클러치(1550)를 통해 전륜(1600)을 전진 방향으로 회전시키는 경우에만 전륜(1600)을 구동하게 된다. 본 실시예에서는 전륜(1600)의 좌우 양측에 각각 전륜 포크(1400)와 전륜 기어(1540)가 장착되므로, 핸들(1200)을 좌측 방향으로 회전시키든 우측 방향으로 회전시키든 각각의 경우 모두 전륜(1600)을 구동시키는 동력으로 사용할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 자전거(1000)는 전륜 구동을 위한 외부에서 보이는 별도의 보조 장치를 구비하지 않아 종래의 자전거와 외형이 거의 유사하다. 따라서 기존의 탑승자들에게 거부감이 없으며, 자전거의 무게도 가볍다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동부와 제1 전동기어가 벨트로 연결된 것을 개념적으로 나타내는 도면이다.
구동부와 제1 전동기어는, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동부가 기어 형상으로 형성되어 제1 전동기어와 직접 맞물려 연결될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 도 3에 도시된 바와 같이, 구동부(2510)가 체인(2511)을 통해 제1 전동기어(2520)와 연결될 수 있다. 이 경우 구동부(2510)는 기어 형상으로 형성될 필요가 없어 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 구동부(2510)를 길게 형성하여 핸들축(2210)이 조금만 회전하여도 체인(2511)이 많이 회전하게 된다. 체인(2511)이 많이 회전하면 제1 전동기어(2520)와 결합된 전륜 포크가 많이 회전하게 되므로 더 많은 동력을 전달할 수 있게 된다. 구동부(2510)와 제1 전동기어(2520)의 연결은 체인(2511) 이외에 벨트(belt) 등 다양한 연결수단으로도 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방향 조정부가 결합홈과 이격된 것을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방향 조정부가 결합홈과 결합된 것을 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방향 조정부가 핸들축과 결합된 형태를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 전륜 구동이 가능한 자전거(3000)는 핸들축(3210)과 전륜 지지부(3300)를 결합시켜, 핸들의 좌우 회전을 전륜 구동이 가능한 자전거(3000)의 방향 조정에 이용할 수 있다. 이를 위해 전륜 구동이 가능한 자전거(3000)가 핸들축(3210)과 전륜 지지부(3300)를 결합시키는 연결 변환부(3222)를 더 포함할 수 있다.
핸들축(3210)과 전륜 지지부(3300)를 결합시키거나 분리시키는 것은 다양한 방법으로 가능하다. 본 실시예에서는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 핸들축(3210)은 방향 조정부(3800)를 구비하여 방향 조정부(3800)를 통해 핸들축(3210)과 전륜 지지부(3300)의 결합과 분리가 가능하도록 한다. 방향 조정부(3800)는 핸들축(3210)에 결합되어 핸들축(3210)의 길이 방향을 따라 상하로 이동 가능하다. 또한 방향 조정부(3800)는 핸들축(3210)과 일체로 회전이 가능하다. 즉, 방향 조정부(3800)는 핸들축(3210)의 상하로는 독립적으로 자유롭게 이동이 가능하고, 핸들축(3210)이 회전하는 경우에는 핸들축(3210)과 일체로 회전한다.
이를 위해, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 방향 조정부(3800)의 측면에는 가이드홈(3810a)이 형성되고 핸들축(3210)의 측면에는 가이드 돌기(3211a)가 형성될 수 있다. 방향 조정부(3800)가 상하로 이동하는 경우 가이드홈(3810a)이 핸들축(3210)에 형성된 가이드 돌기(3211a)를 따라 이동하므로, 방향 조정부(3800)가 상하로 자유롭게 이동한다. 핸들축(3210)이 회전하는 경우 핸들축(3210)의 측면에 형성된 가이드 돌기(3211a)가 회전하게 되고, 가이드 돌기(3211a)가 가이드홈(3810a)에 맞물려 회전하게 되므로, 방향 조정부(3800)가 핸들축(3210)과 일체로 회전하게 된다. 본 실시예에서는 방향 조정부(3800)에 가이드홈(3810a)가 형성되고 핸들축(3210)에 가이드 돌기(3211a)가 형성되지만, 다른 실시예에서는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 방향 조정부(3800)에 가이드 돌기(3810b)가 형성되고 핸들축(3210)에 가이드홈(3211b)이 형성될 수 있다.
방향 조정부(3800)의 상하 위치는 핸들에 부착된 연결 변환부(3222)를 통해 조정될 수 있다. 이를 위해 연결 변환부(3222)는 와이어 등과 같은 연결선(3222a)을 통해 방향 조정부(3800)와 연결될 수 있다. 본 실시예에서는 연결선(3222a)이 핸들축(3210)의 내부에 위치하지만, 다른 실시예에서는 핸들축(3210)의 외측면을 따라 위치할 수 있다. 이 경우 연결선(3222a)을 고정하기 위한 고정부가 형성될 수도 있다.
방향 조정부(3800)는 하단에 결합돌기(3820)가 형성되고, 전륜 지지부(3300)는 상단에 결합홈(3310)이 형성된다. 방향 조정부(3800)가 아래로 이동하면 결합돌기(3820)가 결합홈(3310)에 삽입되어 방향 조정부(3800)가 전륜 지지부(3300)에 결합된다. 방향 조정부(3800)가 위쪽으로 이동하면 결합돌기(3820)가 결합홈(3310)으로부터 이격되어 방향 조정부(3800)가 전륜 지지부(3300)와 분리된다.
방향 조정부(3800)의 상하 이동을 원활하게 하기 위해서 방향 조정부(3800)와 핸들 결합부(3110) 사이에 탄성부(3900)가 위치할 수 있다. 본 실시예에서 탄성부는 스프링(3900)이지만, 이에 한정되지 않고 탄성을 지닌 다양한 부재가 될 수 있다.
방향 조정부(3800)를 상측으로 이동시키기 위해서는 연결 변환부(3222)에서 연결선(3222a)을 당겨 방향 조정부(3800)를 끌어 올린다. 다른 실시예에서는 연결선(3222a)이 아닌 다른 방식으로 방향 조정부(3800)를 이동시킬 수도 있다. 방향 조정부(3800)가 위쪽으로 이동하면 스프링(3900)은 압축된다.
방향 조정부(3800)를 하측으로 이동시키기 위해서 연결 변환부(3222)에서 연결선(3222a)을 풀어 주면, 스프링(3900)의 탄성에 의해 방향 조정부(3800)는 아래쪽으로 이동한다. 스프링(3900)이 없는 경우에도 방향 조정부(3800)는 중력에 의해 자연스럽게 하측으로 이동하지만, 스프링(3900)을 구비함으로써 방향 조정부(3800)가 보다 빠르게 이동하여 방향 조정부(3800)와 전륜 지지부(3300)가 신속하게 맞물리게 된다.
핸들의 좌우 회전을 전륜을 구동하는데 이용하기 위해서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 변환부(3222)의 조작을 통해 방향 조정부(3800)를 위쪽으로 이동시켜 방향 조정부(3800)가 전륜 지지부(3300)로부터 분리되도록 한다. 탑승자가 핸들을 좌우로 회전시키면, 핸들축(3210)이 회전하고 따라서 방향 조정부(3800)와 구동부(3510)가 회전하게 된다. 이 경우 방향 조정부(3800)가 전륜 지지부(3300)로부터 분리되어 있으므로, 방향 조정부(3800)의 회전은 전륜 지지부(3300)에 영향을 미치지 않고 구동부(3510)의 회전이 전륜에 전달된다. 따라서 핸들을 좌우로 회전시키면 자전거(3000)의 진행 방향에는 영향을 미치지 않으면서 전륜을 구동할 수 있게 된다.
핸들의 회전을 방향 전환에 이용하기 위해서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 연결 변환부(3222)의 조작을 통해 방향 조정부(3800)를 아래쪽으로 이동시켜 방향 조정부(3800)가 전륜 지지부(3300)와 결합되도록 한다. 탑승자가 핸들을 좌우로 회전시키면, 핸들축(3210)이 회전하고 따라서 방향 조정부(3800)와 구동부(3510)가 회전하게 된다. 이 경우 방향 조정부(3800)가 전륜 지지부(3300)와 결합되어 있으므로 방향 조정부(3800)의 회전에 의해 전륜 지지부(3300)도 함께 회전하게 된다. 전륜 지지부(3300)가 회전하게 되면 전륜 지지부(3300)와 전륜 포크(3400)를 통해 연결되어 있는 제1 전동기어(3520)와 구동부(3510)가 함께 움직이게 되므로, 구동부(3510)의 회전이 제1 전동기어(3520)를 회전시키지 못한다. 즉, 구동부(3510)의 회전이 전륜에 전달되지 못하며, 전륜 지지부(3300)의 회전에 의해 자전거의 진행 방향이 바뀌게 된다. 따라서 핸들을 좌우로 회전시키면 전륜의 구동에는 영향을 미치지 않으면서 자전거(3000)의 진행 방향을 조작할 수 있다.
이와 같이 방향 조정부(3800)의 위치를 조정하여 핸들 조작이 전륜 구동을 위해 이용되거나 방향 전환을 위해 이용되는지를 결정할 수 있다. 따라서 탑승자가 자전거(3000)의 구동 및 방향 전환을 편리하게 할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1000, 3000 : 자전거 1100 : 몸체
1110 : 핸들 결합부 1200 : 핸들
1210, 3210 : 핸들축 1220 : 손잡이
1300, 3300 : 전륜 지지부 1400, 3400 : 전륜 포크
1500 : 전륜 구동부 1510, 2510 : 구동부
1520, 2520 : 제1 전동기어 1530 : 제2 전동기어
1540 : 전륜 기어 1550 : 일방향 클러치
1600 : 전륜 1700 : 후륜
3800 : 방향 조정부 3900 : 탄성부

Claims (5)

  1. 전방에 핸들 결합부가 위치하며 후방에는 후륜이 회전 가능하게 결합되는 몸체;
    상기 몸체의 핸들 결합부에 관통하여 회전 가능하게 결합되는 핸들축과 상기 핸들축의 상단에서 양측으로 분기되어 형성된 손잡이를 구비하는 핸들;
    상기 핸들 결합부의 하부에 위치하며 상기 핸들축이 관통하는 전륜 지지부; 및
    상기 핸들의 좌우 회전을 전륜 포크를 통해 전륜의 전진 방향 회전으로 변환하는 전륜 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전륜 구동이 가능한 자전거.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전륜 포크는 상단이 상기 전륜 지지부에 회전 가능하게 결합되고 하단이 전륜의 중심축에 회전 가능하게 결합되며,
    상기 전륜 구동부는 상기 핸들축의 하단에 결합된 구동부와, 상기 전륜 포크의 상부에서 상기 구동부와 연결되는 제1 전동기어와, 상기 전륜 포크의 하부에 연결된 제2 전동기어와, 상기 제2 전동기어와 연결되며 상기 전륜을 구동하는 전륜 기어와, 상기 구동부의 회전을 상기 전륜을 전진 방향으로만 회전시키도록 전달하는 일방향 클러치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전륜 구동이 가능한 자전거.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전륜 포크는 상기 전륜의 양측에 각각 하나씩 위치하고,
    상기 전륜 구동부는 한 쌍의 제1 전동기어, 제2 전동기어, 일방향 클러치, 전륜 기어를 구비하며,
    상기 핸들의 좌측 회전시 상기 한 쌍의 일방향 클러치 중 일측 일방향 클러치만이 동력을 전달하고, 상기 핸들의 우측 회전시 상기 한 쌍의 일방향 클러치 중 타측 일방향 클러치만이 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 전륜 구동이 가능한 자전거.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸들축과 상기 전륜 지지부를 결합 또는 분리시키는 연결 변환부를 더 포함하며,
    상기 핸들축과 상기 전륜 지지부가 결합되는 경우 상기 핸들의 좌우 회전을 통해 방향 조정이 가능하며, 상기 핸들축과 상기 전륜 지지부가 분리되는 경우 상기 핸들의 좌우 회전을 통해 전륜의 구동이 가능한 것을 특징으로 하는 전륜 구동이 가능한 자전거.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 핸들축은 상기 연결 변환부와 연결선으로 연결되어 상기 연결 변환부에서 위치 조정이 가능한 방향 조정부를 구비하며,
    상기 방향 조정부의 위치 이동에 따라 상기 핸들축과 상기 전륜 지지부가 결합되거나 분리되는 것을 특징으로 하는 전륜 구동이 가능한 자전거.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3696064A4 (en) * 2017-10-12 2020-11-18 Na, Pil Su BICYCLE DRIVE DEVICE

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