KR20160109456A - 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트에 관한 것으로서, 폭의 증감에 따라 풀리의 경사벨트홈에서 끼움위치가 변위되면서 풀리에서의 회전반경이 변경되는 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트에 있어서, 상단에서부터 하단으로 갈수록 내측방향으로 경사진 경사부가 각각의 외측면에 대칭으로 형성되는 좌우 한쌍의 체인플레이트와, 상기 한쌍의 체인플레트 사이에 삽입되어 링크 결합되는 링크플레이트와, 상기 링크플레이트를 관통하여 회전 가능하게 설치되면서 한쌍의 체인플레이트 각각의 경사부 쪽으로 연장되는‘ㄷ’자 형태의 회동아암과, 상기 회동아암의 양쪽 선단에 형성되어 회동아암에 의해 지지되며, 상기 경사부를 따라 상하 위치변동이 되면서 가변체인벨트 전체의 폭을 증감시키는 한쌍의 폭가변체를 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면, 장시간 안정적인 무단변속작동이 가능함과 함께, 구조가 간단하고 제조가 용이하여 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

자전거 무단변속장치의 가변체인벨트{Variable chain velt of gearless trans device for bicycle}

본 발명은 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트에 관한 것으로서, 특히 폭 가변이 원활하게 이루어지면서도 휨이 발생하지 않아 장시간 안정적인 무단변속작동이 가능함과 함께, 구조가 간단하고 제조가 용이하여 제조원가를 절감할 수 있는 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트에 관한 것이다.

일반적인 변속장치가 설치된 자전거는 대부분 다양한 직경과, 그 직경에 따라 잇수를 달리하는 다단의 체인기어를 설치하여 상기 다단의 체인기어 중 원하는 단수의 체인기어에 체인을 치합시킴에 의해 변속이 이루어지도록 구성되어 있다.

그런데, 이러한 다단 체인기어를 통한 변속은 근본적으로 무단변속이 불가능하고, 변속을 위한 체인기어의 변경시 큰 소음이 발생하고 체인의 이탈이 빈번하게 발생하여 고장률이 높으며 제조비용이 증가되는 여러 가지 문제점이 있었으며, 그에 따라 이러한 체인기어의 문제점 해결을 위해 종래에도 무단변속장치에 관한 여러가지 기술들이 제시되어 왔는데, 대부분 원활한 변속작동이 어려운 구성이었다.

이에, 본 출원인은 가변체인벨트의 폭 증감을 통해 무단으로 원활한 변속이 가능한 자전거 무단변속장치를 개발하였으며, 이를 2012년 7월 23일 특허출원하여 2013년 9월 5일자에 특허를 받았다.(등록특허 제10-1307691호)

그런데, 본 출원인에 의한 상기 선행특허의 경우에, 무단변속장치에 포함된 가변체인벨트가 중앙의 체인프레서를 중심으로 하여 양쪽으로 체인부재가 배치된 구성으로 이루어져 있어, 폭 가변시에 체인프레서의 회전 가압에 의해 양쪽의 체인부재가 벌어졌다 좁혀졌다를 반복하면서 휨이 발생하게 되고, 이러한 반복적인 휨에 의해 장시간 사용시에는 체인부재가 변형되면서 원활한 변속작동이 이루어지지 못하는, 즉 고장이 발생할 수 있는 한계가 발견되었다.

또한, 상기 선행특허의 경우에는, 양쪽의 체인부재 자체가 풀리의 경사벨트홈과 밀착되면서 맞물리는 구조이므로, 체인부재의 외측면과 경사벨트홈의 경사각도가 정밀하게 가공되어야만 했으며, 따라서 그만큼 체인부재나 경사벨트홈의 가공이 어렵고 공정이 복잡해져 제조가 용이하지 못함과 함께, 체인부재가 양쪽에 한쌍으로 형성되어야만 하므로 재료비까지도 증가되어, 전체적으로 제조가 어렵고 제조원가가 상승되는 한계가 있었다.

등록특허 제10-1307691호(공고일자 : 2013년09월12일) : 자전거 무단변속장치

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 본 발명의 목적은 폭 가변시 휨이 발생하지 않으면서 경사벨트홈과의 밀착도 용이하도록 구조를 개선하여 고장의 염려없이 장시간 안정적이고 원활한 변속작동이 가능함과 함께, 정밀한 가공이 불필요하고 재료비도 줄일 수 있어 전체적으로 제조가 용이하고 비용을 절감할 수 있는 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,

폭의 증감에 따라 풀리의 경사벨트홈에서 끼움위치가 변위되면서 풀리에서의 회전반경이 변경되는 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트에 있어서, 상단에서부터 하단으로 갈수록 내측방향으로 경사진 경사부가 각각의 외측면에 대칭으로 형성되는 좌우 한쌍의 체인플레이트와, 상기 한쌍의 체인플레트 사이에 삽입되어 링크 결합되는 링크플레이트와, 상기 링크플레이트를 관통하여 회전 가능하게 설치되면서 한쌍의 체인플레이트 각각의 경사부 쪽으로 연장되는‘ㄷ’자 형태의 회동아암과, 상기 회동아암의 양쪽 선단에 형성되어 회동아암에 의해 지지되며, 상기 경사부를 따라 상하 위치변동이 되면서 가변체인벨트 전체의 폭을 증감시키는 한쌍의 폭가변체를 포함하는 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트가 개시된다.

여기서, 상기 폭가변체의 양쪽 측면은 유선형태로 볼록하게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트에 의하면,

가변체인벨트의 폭 증감을 통해 원활하고 안정적인 무단 변속이 가능하면서, 특히, 폭의 가변이 종래와 같이 양쪽에 위치된 체인부재를 벌리거나 좁히는 구조가 아니라 중앙의 체인플레이트를 중심으로 양쪽의 폭가변체가 경사부를 따라 상하 위치변경이 되면서 폭을 가변하는 것이므로, 종래와 같이 체인부재에 휨과 같은 변형이 발생할 가능성이 최소화되며, 그에 따라 고장의 염려없이 장시간 안정적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 체인부재가 풀리의 경사벨트홈에 밀착되는 종래의 구조와 달리 체인플레이트 양쪽의 폭가변체가 경사벨트홈에 밀착되면서 끼움위치를 형성하게 되므로, 변위가 더욱 용이함과 함께 종래와 같이 경사각도 등을 정밀하게 가공하지 않아도 원활한 밀착이 가능하여 그만큼 제조가 단순하고 용이해지는 장점이 있다.

또한, 체인플레이트 및 링크플레이트는 중앙에 한 줄로만 배치되고 그 양쪽에 폭가변체가 구비되는 구성이므로, 구성하는 부품의 수가 감소되어 재료비를 대폭 줄일 수 있으며, 이를 통해 제조원가를 절감할 수 있는 장점도 있다.

아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.

도 1은 본 발명에 따른 가변체인벨트의 구성을 예시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 가변체인벨트의 구성을 분해하여 예시한 도면이며,
도 3은 폭가변체의 위치변동에 따른 가변체인벨트의 폭 증감을 예시한 도면이고,
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 가변체인벨트의 폭 증감에 따른 풀리에서의 회전반경의 변화를 각각 예시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 첨부된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 축소되거나 과장되어 표현될 수 있음을 유의하여야 한다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “형성되어”있다거나 “결합되어”있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 형성되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다

아울러, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 가변체인벨트(100)는 자전거 무단변속장치의 풀리(200)에 끼워져 회전력을 전달하는 동력전달요소로서 기능을 수행하게 되는 바, 본 발명에 따른 가변체인벨트(100)의 실시예를 설명함에 앞서, 본 출원인의 선행특허에 자세히 설명되어 있는 무단변속장치의 풀리(200)에 대해 간단하게 살펴보기로 한다.

상기 풀리(200)는 자전거의 페달축(Pedal Shaft)에 고정 결합되는 구동풀리와 자전거의 뒷바퀴축(Wheel Shaft)에 고정 결합되는 종동풀리로 구분된다.

그리고 상기 구동풀리는 탑승자에 의해 페달축에 회전력이 발생하게 되면 그 회전력에 의해 회전이 이루어지고, 상기 종동풀리는 상기 구동풀리의 회전력이 본 발명에 따른 가변체인벨트(100)를 통해 전달되면 그 회전력에 의해 뒷바퀴축을 회전시키게 된다.

이러한 구동풀리와 종동풀리에는 도 4와 도 5에 예시된 것처럼 그 외주부로부터 중심부를 향해 폭이 점감하는 동일한 형태의 경사벨트홈(210)이 각각 형성되는데, 본 발명에 따른 가변체인벨트(100)는 폭의 증감에 따라 상기 풀리(200)의 경사벨트홈(210)에서의 끼움위치를 변위해가면서 회전이 이루어지게 된다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변체인벨트(100)가 예시되어 있는 바, 상기 예시된 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변체인벨트(100)는 체인플레이트(10)와, 링크플레이트(20)와, 회동아암(30)과, 폭가변체(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 체인플레이트(10)는 좌우 한쌍으로 이루어지며, 이러한 한쌍의 체인플레이트(10) 사이로는 후술하는 상기 링크플레이트(20)가 삽입된다.

상기 한쌍의 체인플레이트(10)는 일정한 길이를 가지면서 길이방향의 양단은 반원 형태로 형성된다. 그리고 상기 반원형의 양단 중심에는 각각 링크플레이트(20)의 링크핀(21)이 끼워질 수 있는 핀공(11)이 형성된다.

또한, 상기 한쌍의 체인플레이트(10) 각각의 외측면에는, 도 3에 예시된 것처럼 상단에서부터 하단으로 갈수록 내측방향으로 경사진 경사부(12)가 상호 대칭으로 형성되며, 이러한 경사부(12)를 따라 후술하는 폭가변체(40)의 상하 위치가 변경됨으로써 가변체인벨트(100)의 폭 증감이 이루어지게 된다.

상기 링크플레이트(20)는 일단이 상기 한쌍의 체인플레이트(10) 사이에 삽입되어 링크 결합된다.

이러한 링크플레이트(20)도 상기 체인플레이트(10)처럼 일정한 길이를 가지면서 길이방향의 양단은 반원 형태로 형성된다.

그리고, 상기 반원형의 양단 중심에는 각각 한쌍의 체인플레이트(10)의 상기 핀공(11)에 끼워져 결합되는 링크핀(21)이 돌출 형성된다.

상기한 한쌍의 체인플레이트(10)와 이에 링크 결합되는 링크플레이트(20)는 본 발명의 가변체인벨트(100)를 구성하는 하나의 구성단위체가 되며, 이러한 구성단위체가 전후 연속하여 체인처럼 연결됨으로써 본 발명의 가변체인벨트(100)를 이루게 된다.

즉, 도 1에 예시된 것처럼, 상기 한쌍의 체인플레이트(10)가 전후로 연속하여 배열이 되고, 상기 링크플레이트(20)가 이웃하는 전후 한쌍의 체인플레이트(10) 사이에 양단이 삽입되어 각각 링크 결합됨으로써 한쌍의 체인플레이트(10)와 링크플레이트(20)가 연속적으로 배열 결합된 가변체인벨트(100)가 되는 것이다.

상기 회동아암(30)은 대략 ‘ㄷ’자 형태로 이루어지며, 상기 링크플레이트(20)를 관통하여 링크플레이트(20)에 회전 가능하게 설치된다.

그리고 회동아암(30)의 양단은 상기 한쌍의 체인플레이트(10) 각각의 경사부 (12) 쪽으로 연장되며, 연장된 선단에는 후술하는 한쌍의 폭가변체(40)가 형성된다.

이러한 회동아암(30)은 링크플레이트(20)를 관통한 부분을 축으로 하여 상하방향으로 회전하면서 후술하는 폭가변체(40)가 상기 경사부(12)를 따라 상하 위치가 변동될 수 있도록 지지하게 되며, 여기서, 폭가변체(40)가 형성된 양단이 폭가변체(40)의 상하 위치변동에 따라 미세하게 벌어지고 좁혀질 수 있도록 회동아암(30)은 일정한 탄성력을 가질 수 있다.

상기 폭가변체(40)는 한쌍으로 이루어져 상기 회동아암(30)의 연장된 양단의 선단에 각각 형성되며, 이 때 폭가변체(40)에 외력을 가하기 위한 무단변속장치의 변속작동수단(미도시)과 간섭되지 않도록 외측방향으로 편심된 위치에서 상기 회동아암(30)의 선단에 형성될 수 있다.

그리고 상기 폭가변체(40)의 양쪽 외측면은 상기 체인플레이트(10)의 경사부(12)와 풀리(200)의 경사벨트홈(210)에 각각 밀착되는 부분이므로, 밀착이 잘되면서도 쉽고 용이하게 가공을 할 수 있도록 유선형태로 볼록하게 형성될 수 있다.

이러한 한쌍의 폭가변체(40)는 외력이 가해지면 상기 회전 가능한 회동아암(30)에 의해 지지된 상태에서 상기 한쌍의 체인플레이트(10) 각각의 외측면쪽 경사부(12)를 따라 상하로 위치변동이 되면서 본 발명에 따른 가변체인벨트(100)의 폭을 증감시키는 작용을 하게 된다.

즉, 도 3에 예시된 것처럼, 회동아암(30)에 지지된 한쌍의 폭가변체(40)가 한쌍의 체인플레이트(10) 각각의 경사부(12)를 따라 위쪽으로 상승되면 본 발명의 가변체인벨트(100)는 최대의 폭(max.w)으로 증가되고, 반대로 한쌍의 폭가변체(40)가 한쌍의 체인플레이트(10) 각각의 경사부(12)를 따라 아래쪽으로 하강되면 가변체인벨트(100)는 최소의 폭(min.w)으로 감소가 되는 것이다.

상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 가변체인벨트(100)의 작동을 도 4와 도 5를 참조하여 간단하게 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 가변체인벨트(100)는 무단변속장치의 구동풀리와 종동풀리를 경유함으로써 구동풀리의 회전력을 종동풀리로 전달하는 기능을 수행하는 바, 일예로서 가속상태로 변속되는 것을 살펴본다.

가속상태가 되기 위해서는 가변체인벨트(100)가 구동풀리에서는 최대 회전반경으로 회전되고 종동풀리에서는 최소 회전반경으로 회전되어야 한다.

따라서, 이 때 구동풀리로 진입하는 부분의 가변체인벨트(100)에 있어서는, 무단변속장치의 변속작동수단을 통해 한쌍의 폭가변체(40)에 상측으로 외력이 가해지도록 해주며, 그에 따라 회동아암(30)이 상향 회전되면서 한쌍의 폭가변체(40)는 한쌍의 체인플레이트(10) 각각의 경사부(12)을 따라 상측으로 위치가 변경된다.

이렇게 한쌍의 폭가변체(40)의 위치가 상측으로 변경되면 가변체인벨트(100)의 폭이 최대폭(max.w)으로 증가된 상태에서 구동풀리로 진입하게 되며, 그에 따라 도 4에 예시된 것처럼 가변체인벨트(100)는 그 최대폭(max.w)에 대응하는 위치(즉, 경사벨트홈(210)의 외주부 측)에 끼워져 최대 회전반경(max.r)으로 구동풀리를 회전하게 된다.

물론, 이 때, 종동풀리로 진입하는 부분의 가변체인벨트(100)에서는 상기와 반대로 한쌍의 폭가변체(40)에 하측으로 외력이 가해지도록 해주며, 그에 따라 한쌍의 폭가변체(40)가 한쌍의 체인플레이트(10) 각각의 경사부(12)를 따라 하측으로 위치가 변경되고, 도 5에 예시된 것처럼 가변체인벨트(100)는 그 최소폭(min.w)에 대응하는 위치(즉, 경사벨트홈(210)의 중심부 측)에 끼워져 최소 회전반경(min.r)으로 구동풀리를 회전하게 된다.

이와 같이 가변체인벨트(100)가 구동풀리에서는 최대 회전반경으로 회전하고 종동풀리에서는 최소 회전반경으로 회전이 되므로 종동풀리에 결합된 뒷바퀴축은 가속상태로 변속이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 감속으로 변속하는 경우에는, 상술한 가속으로 변속하는 것과 정반대로 즉, 구동풀리에서는 가변체인벨트(100)가 최소 회전반경으로 회전되고 종동풀리에서는 최대 회전반경으로 회전되도록 한쌍의 폭가변체(40)의 상하위치를 조정해주면 되는 것이다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.

첨부된 도면들의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
10: 체인플레이트
12: 경사부
20: 링크플레이트
30: 회동아암
40: 폭가변체

Claims (2)

1. 폭의 증감에 따라 풀리(200)의 경사벨트홈(210)에서 끼움위치가 변위되면서 풀리(200)에서의 회전반경이 변경되는 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트(100)에 있어서,
   상단에서부터 하단으로 갈수록 내측방향으로 경사진 경사부(12)가 각각의 외측면에 대칭으로 형성되는 좌우 한쌍의 체인플레이트(10);
   상기 한쌍의 체인플레트(10) 사이에 삽입되어 링크 결합되는 링크플레이트(20);
   상기 링크플레이트(20)를 관통하여 회전 가능하게 설치되면서 한쌍의 체인플레이트(10) 각각의 경사부(12) 쪽으로 연장되는‘ㄷ’자 형태의 회동아암(30);
   상기 회동아암(30)의 양쪽 선단에 형성되어 회동아암(30)에 의해 지지되며, 상기 경사부(12)를 따라 상하 위치변동이 되면서 가변체인벨트(100) 전체의 폭을 증감시키는 한쌍의 폭가변체(40);를 포함하는 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 폭가변체(40)의 양쪽 측면은 유선형태로 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 무단변속장치의 가변체인벨트.

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