KR20150062184A - 무체인 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무체인 자전거에 관한 것이다. 본 발명에 따른 무체인 자전거는, 수평으로 배치된 센터프레임; 상기 센터프레임의 전단에 수직되게 결합된 조향축의 상부에 형성된 핸들; 상기 조향축의 하부에 결합되며 전륜이 결합되는 전륜 포크; 상기 센터프레임의 후단에 형성되며 후륜이 결합되도록 삽입부가 형성되며 양측으로 갈라져서 "Y"자 형상으로 이루어진 후륜 포크; 상기 후륜의 중심부에 결합된 중심축의 양단에 각기 일단이 결합되는 좌,우측 크랭크축; 상기 좌,우측 크랭크축의 타단에 회전 가능하게 결합되는 좌,우측 페달을 포함하고, 상기 중심축에는 일방향으로만 회전되며 좌,우측 크랭크축에 대응되는 체인기어가 구비되고, 상기 체인기어는, 상기 후륜의 허브에 형성된 홈에 삽입되어 이루어진 것으로, 상기 좌,우측 페달이 회전되어 후륜이 전진만 실행될 수 있고, 좌,우측 페달이 역회전시 체인기어가 아이들링되어 후진이 방지되도록 한다.
이에 따르면, 주동 바퀴인 후륜을 좌,우측 페달을 밟아 교대로 회전시켜 주행이 가능해지게 되며, 체인이나 베벨기어조합과 같은 동력전달수단이 필요없어 구조가 훨씬 간결해질 수 있고, 아울러 안장이 없이 서서 주행을 위해 다리에 힘을 주게 되므로 자연히 하체 운동의 효과가 배가될 수 있다.

Description

무체인 자전거{chainless Bicyle}

본 발명은 무체인 자전거에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체인을 사용하지 않고 주행될 수 있고, 하체 운동을 극대화할 수 있는 무체인 자전거 및 킥보드와 같은 주행기구에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 환경오염, 고유가 등의 문제에 적극적으로 대처할 수 있는 친환경 교통수단으로 각광받고 있으며 운동량이 부족한 현대인들이 쉽게 접근할 수 있는 운동수단이다.

종래의 일반적인 자전거는 페달측 스프라켓과 후륜측 스프라켓을 연결하는 체인에 의해 동력전달이 이루어지는 구조를 갖는다. 이와 같은 체인식 자전거는 페달측 및 후륜측 스프라켓을 다단으로 구성하고, 체인을 스프라켓상에서 이동시킴으로써 변속비를 조절하게 된다.

그러나, 체인식 자전거는 체인에 도포된 기름이 옷이나 신체에 묻게 되어 위생적이지 못하고, 체인이 스프라켓으로부터 이탈되어 잦은 수리를 요하는 문제점이 있었다. 또한, 체인식 자전거는 스프라켓과 체인의 맞물림에 따른 마찰손실이 커서 동력전달 효율이 저하되고, 소음 발생이 큰 문제점이 있다. 또한, 체인식 자전거는 주행중에 변속이 순차적으로 이루어지기 때문에 정지시에는 변속할 수 없고, 원하는 변속 단수를 얻기 위해 다소의 시간이 걸리는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위해 체인을 사용하지 않고서도 효율적인 동력전달이 가능한 무체인 자전거가 개발되고 있다. 대표적으로 베벨기어를 이용한 무체인 자전거가 있다.

국내 등록특허 10-1053764호에는 무체인 자전거가 개시되어 있다.

이러한 무체인 자전거는 동력전달축이 기존의 체인을 대신하게 된다. 즉, 페달축의 회전력이 베벨기어에 의해 직교 변환되어 동력전달축에 전달되고, 동력전달축의 회전력이 다시 베벨기어에 의해 직교 변환되어 후륜을 구동시키게 된다.

이와 같은 종래의 무체인 자전거는 기존의 체인식 자전거에 비해 동력전달 구조가 단순하고, 기어와 동력전달축의 마찰손실을 줄임으로써 동력전달 효율을 개선할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 종래의 무체인 자전거는 후륜과 연결되어 동력을 전달하는 크랭크 및 베벨기어 조합이 요구되고 있는 바 고장 발생시 부품의 수리 및 교체가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 주동 바퀴를 직접 회전시킬 수 있도록 페달이 장착되고, 조향바퀴에는 핸들만 구비됨으로써 일상적인 저속 주행이 가능하고, 체인이나 베벨기어조합과 같은 동력전달수단이 필요없어 구조가 월등히 간결해질 수 있으며, 운동 효과를 병행할 수 있도록 한 무체인 자전거 및 킥보드와 같은 주행기구를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 수평으로 배치된 센터프레임; 상기 센터프레임의 전단에 수직되게 결합된 조향축의 상부에 형성된 핸들; 상기 조향축의 하부에 결합되며 전륜이 결합되는 전륜 포크; 상기 센터프레임의 후단에 형성되며 후륜이 결합되도록 삽입부가 형성되며 양측으로 갈라져서 "Y"자 형상으로 이루어진 후륜 포크; 상기 후륜의 중심부에 결합된 중심축의 양단에 각기 일단이 결합되는 좌,우측 크랭크축; 상기 좌,우측 크랭크축의 타단에 회전 가능하게 결합되는 좌,우측 페달을 포함하고, 상기 중심축에는 일방향으로만 회전되며 좌,우측 크랭크축에 대응되는 체인기어가 구비되고, 상기 체인기어는, 상기 후륜의 허브에 형성된 홈에 삽입되어 이루어진 것으로, 상기 좌,우측 페달이 회전되어 후륜이 전진만 실행될 수 있고, 좌,우측 페달이 역회전시 체인기어가 아이들링되어 후진이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 무체인 자전거에 의해 달성될 수 있다.

상기 중심축은 외주에 베어링이 결합되고, 상기 베어링은 후륜 포크에 형성된 베어링홈에 일부분이 삽입되며, 상기 베어링의 외측을 덮도록 베어링캡이 결합되어 베어링의 노출된 타부분을 가리도록 하여 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 자전거 및 킥보드와 같은 주행기구주동 바퀴인 후륜을 좌,우측 페달을 밟아 교대로 회전시켜 주행이 가능해지게 되며, 체인이나 베벨기어조합과 같은 동력전달수단이 필요없어 구조가 훨씬 간결해질 수 있고, 아울러 안장이 없이 서서 주행을 위해 다리에 힘을 주게 되므로 자연히 하체 운동의 효과가 배가될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무체인 자전거를 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 무체인 자전거의 일부분을 나타낸 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 무체인 자전거의 일부분을 나타낸 정면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무체인 자전거를 나타낸 평면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 무체인 자전거를 나타낸 정면도, 도 2는 본 발명에 따른 무체인 자전거의 일부분을 나타낸 평면도, 도 3은 본 발명에 따른 무체인 자전거의 일부분을 나타낸 정면도, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무체인 자전거를 나타낸 평면도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무체인 자전거는, 수평으로 배치된 센터프레임(2); 센터프레임(2)의 전단에 수직되게 결합된 조향축(6)의 상부에 형성된 핸들(3); 조향축(6)의 하부에 결합되며 전륜(7)이 결합되는 전륜 포크(4); 센터프레임(2)의 후단에 형성되며 후륜(8)이 결합되는 후륜 포크(5);를 포함하여 구성된다.

본 발명은 안장이 없되 안정적으로 탈수 있고 넘어져도 다치지 않도록 전륜과 후륜의 크기는 대략 15∼20cm로 한정됨이 바람직하다.

후륜 포크(5)는 후륜(8)이 끼워지도록 삽입부가 형성되며 양측으로 갈라져서 "Y"자 형상으로 이루어진다.

갈라진 후륜 포크(5)의 사이에 후륜(8)이 삽입되고, 후륜 포크(5)와 후륜(8)의 허브(82)를 관통하여 중심축(9)이 결합된다.

후륜(8)은 공지된 바와 같이, 중심에 허브(82)가 형성되고, 튜브(83)가 장착된 림(84)이 외주에 형성되며, 림(84)과 허브(82)를 연결하는 다수개의 스포크(85)를 포함하여 구성된다.

후륜(8)의 중심축(9)의 양단에는 각기 좌,우측 크랭크축(10,11)의 일단부가 결합된다. 좌,우측 크랭크축(10,11)은 각기 상반되게 결합됨이 바람직하다.

좌,우측 크랭크축(10,11)의 결합은 주행방향과 반대되는 방향으로 나사가 형성되어 결합되는 왼나사 결합과, 크랭크축의 단부에 결합되어 중심축(9)까지 압착되는 핀볼트 결합을 보조적으로 취한다.

좌,우측 크랭크축(10,11)의 타단에는 회전 가능하게 좌,우측 페달(12,13)이 회전 가능하게 베어링(미도시)을 매개로 하여 결합된다.

한편 본 발명의 주요 특징으로서, 후륜(8)의 중심부에 형성된 허브(82)에는 중심축(9)을 일방향으로만 회전시킬 수 있도록 체인기어(원웨이 클러치) 세트가 결합되는데 바람직하게는 좌,우측 크랭크축(10,11)에 대응되도록 체인기어(15)가 한세트로 구비된다.

체인기어(15)는 상기 후륜(8)의 허브(82)에 형성된 홈(820)에 삽입되어 결합되며, 바람직하게는 억지끼움으로 결합됨으로써 이탈이 방지되도록 한다.

체인기어(15)는 중심축(9)의 외주에 견고하게 결합될 수 있으면서 일체로 거동될 수 있도록 키 결합이나 스플라인 결합이 바람직하다.

중심축(9)은 외주에 베어링(18)이 억지끼움으로 결합되는데, 상기 베어링(18)은 후륜 포크(5)에 형성된 베어링홈(52)에 일부분이 삽입되며, 상기 베어링(18)의 외측을 덮도록 베어링캡(19)이 결합되어 베어링(18)의 노출된 타부분을 가리도록 하여 결합된다.

베어링홈(52)은 대략 반원형으로 오목하게 형성됨으로써 베어링(18)의 일부분이 삽입될 수 있고, 베어링캡(19)은 이와 반대되는 볼록한 형상(그 이면에는 베어링의 타부분이 삽입되도록 오목한 형상임.)으로 형성되고, 양단부에는 나사(20)를 체결하기 위한 체결부(192)가 형성된다.

상술한 체인기어(15)는 일방향 클러치로서 일방향, 즉 전진되는 방향으로 회전될때는 중심축(9) 및 그에 결합된 후륜(8)을 회전시키는 힘을 발휘하게 되고, 반대로 후진되는 방향으로 회전될때는 내재된 베어링볼()의 구동에 의해 아이들링(idling)되도록 하는 것이다.

따라서 상기 좌,우측 페달(12,13)이 회전되어 후륜이 전진만 실행될 수 있고, 좌,우측 페달(12,13)이 역회전시 체인기어(15)가 아이들링되어 후진이 방지된다.

한편 다른 실시예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 체인기어(15)가 크랭크축(10)에 매설되고, 중심축(9)의 단부에 결합되는 것으로도 변형될 수 있다.

즉, 크랭크축(10)의 일단부에 형성되어 중심축(9)이 결합되는 결합공의 주변에 체인기어(15)가 매설되는 홈(102)이 형성되고, 이 홈(102)에 체인기어()가 억지끼움으로 결합된 후 중심축(9)이 체인기어(15)에 관통되어 결합된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

핸들(3)을 잡은 후 좌,우측 페달(12,13) 중 어느 하나를 먼저 밟고 하방으로 가압하면 후륜(8)이 앞으로 굴러 전진하게 되고, 이후 곧바로 나머지 페달을 밟고 다시 하방으로 가압하는 방식으로 좌,우측 페달(12,13)을 연속해서 번갈아 밟아 전진하게 된다.

따라서 좌,우측 페달(12,13)을 계속 밟아 전진하게 되고, 페달을 밟지 않으면 곧 정지하게 되며, 이러한 전진 작동은 고속 주행 보다는 저속으로 주행됨이 바람직하고, 특히 아이들의 운동에 효과적으로 활용될 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

2 : 센터프레임 3 : 핸들
4 ; 전륜 포크 5 : 후륜 포크
7 : 전륜 8 ; 후륜
9 : 중심축 10,11 : 좌,우측 크랭크축
12,13 : 좌,우측 페달 15 : 체인기어
18 : 베어링 19 : 베어링캡

Claims (3)

1. 수평으로 배치된 센터프레임;
   상기 센터프레임의 전단에 수직되게 결합된 조향축의 상부에 형성된 핸들;
   상기 조향축의 하부에 결합되며 전륜이 결합되는 전륜 포크;
   상기 센터프레임의 후단에 형성되며 후륜이 결합되도록 삽입부가 형성되며 양측으로 갈라져서 "Y"자 형상으로 이루어진 후륜 포크;
   상기 후륜의 중심부에 결합된 중심축의 양단에 각기 일단이 결합되는 좌,우측 크랭크축;
   상기 좌,우측 크랭크축의 타단에 회전 가능하게 결합되는 좌,우측 페달을 포함하고,
   상기 중심축에는 일방향으로만 회전되며 좌,우측 크랭크축에 대응되는 체인기어가 구비되고,
   상기 체인기어는,
   상기 후륜의 허브에 형성된 홈에 삽입되어 이루어진 것으로,
   상기 좌,우측 페달이 회전되어 후륜이 전진만 실행될 수 있고, 좌,우측 페달이 역회전시 체인기어가 아이들링되어 후진이 방지되도록 한 것을 특징으로 하는 무체인 자전거.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 중심축은 외주에 베어링이 결합되고, 상기 베어링은 후륜 포크에 형성된 베어링홈에 일부분이 삽입되며, 상기 베어링의 외측을 덮도록 베어링캡이 결합되어 베어링의 노출된 타부분을 가리도록 하여 결합되는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 체인기어는 크랭크축의 일단에 매설되고, 상기 중심축의 단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 무체인 자전거.

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