KR20170054690A - 외발 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외발 자전거로서 발구름 동작에 페달을 사용하지 않고 누름 발판을 이용하는데 무게의 중심을 바퀴 하단부에 발생 하도록하여 쉽게 넘어지는 것을 보안 하였고;
페달, 수프라켓, 체인을 사용하지 않아 저가로 제작함은 물론 가볍우며, 핸들을 좌우 양측으로 하지 않고 중앙 에만 배치하여 탑재에 용이 하도록 하는 특징이 있으며;
발판 누름 동작으로 일차 동력을 얻고, 사람의 몸무게를 합성한 누름 동작만을 쉽게 할수있어 스프링에 저장된 누름의 힘을 이용하여 누른 동작이 끝나는 순간에 속도를 높여주는 2차 동작을 하는 특징이 있다.

Description

외발 자전거{Unicycle}

본 발명은 외발 자전거에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 바퀴의 중앙 축 양측에 크러치 베어링에 지렛대를 직각으로 부착하여 끼우고,

바퀴의 중앙에서 하측으로 이동되는 누름 발판이 하강시의 힘을 저장 했다가 지렛대가 서로 교차 이동하여 크러치 작용에 바퀴가 전진 이동을 하는데 무게의 중심이 바퀴의 하단부에 위치해서 잘 넘어지지 않도록 한다.

일반적인 페달 축의 길이 보다 긴 지렛대 동작과 사람의 무게를 합성한 누름 발판의 힘을 스프링에 저장을 하였다가 다음 누름 동작을 쉽게 하여 속도를 높여주어 언덕도 쉽게 오를 수 있으며;

버스 와 전철이나 기차 등의 탑승 시에 부피가 납작한 구성으로 교통 수단이나 운동에 즐겨 이용할 수 있도록 하는 목적도 있다.

종래의 외발 자전거는 쉽게 잘 넘어져 배우기 또한 어려운 단점이 있으나 가벼우며 취급하기가 편하고 가격도 저렴한 장점들이 있는데;

아직도 교통 수단으로 사용하기에는 수효가 너무 부족한 상태인데 외발 자전거를 배우는 사람들이 많이 늘어나고 있는 상태이다.

본 발명에서는 외발 자전거의 저변 확대를 위해서 여러 가지 문제점들을 없애는데 중점을 두고 연구를 하였는데 차후 국민 건강에 많은 애호 품이 되기를 바라는 목적도 있다.

종래의 외발 자전거는 체인, 스프라켓, 페달, 플라이휠등이 있어 고가이며, 무게의 중심이 바퀴의 중앙에 있는 것이 대부분으로 쉽게 넘어져 타기에 어려운 문제점이 있다.

또한 언덕을 오르는데 속도가 느려지면 쉽게 넘어져 언덕을 오르기가 일반 자전거 보다 어려운 문제점이 있어 대중화가 되기에는 어려운 상태이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서;

우선 일반 자전거나 외발 자전거는 모두가 페달을 이용하여 반 시계방향으로 좌우 페달을 서로 반대의 위치에서 원의 외각을 회전하여 동력을 얻고 있는데;

페달을 시계로 본 1시반에서 10시반의 90도 위치에서와 7시반에서 4시반의 90도 위치에서 바퀴를 전진하는 동력 전달의 힘은 사람의 몸무게를 이용하지 못하고 큰 힘을 들여야 하는 어려움이 있는데;

종래 페달은 지렛대 작용을 하는 페달축 길이가 16Cm로 성인용 자전거의 공통된 길이인데 다단 스프라켓을 이용하여 7~9단 으로 사용하고 있으나 언덕을 오르는 데는 저단으로 하여도 언덕을 쉽게 오르기가 힘겨운 문제점이 있다.

그러나 본 발명에서는 지렛대 역할을 하는 바퀴 축 좌우에 끼워진 크러치 베어링에 접속한 지렛대의 길이를 25Cm(더 길수도 있음) 정도로 하여 동력 발생을 쉽게 하며;

본 발명에서는 바퀴의 중앙에서 하측으로 이동하는 누름 발판의 동작은 내려가는 동안에 사람의 몸무게와 누름의 힘이 합성되고 눌려진 힘을 스프링에 보관을 하였다가 다 눌려진 순간부터 스프링의 힘이 풀리며 다음 누름을 쉽게 하거나 그 순간에 반대편의 누름 동작을 하지 않아도 바퀴를 전진 시키는 동작을 함으로서 빠른 속도로 달릴 수 있고, 누름 발판을 구르는 한 순간을 쉴 수 도 있는데 발판을 누를 때마다 효율이 높은 동작을 할 수 있어 경사가 큰 언덕도 쉽게 오를 수 있는 특징이 있다.

그리고 초보자도 쉽게 자전거를 배울 수 있는데;

그 유는 발판의 누름 동작이 힘과 무게가 되어 하중을 갖는데 바퀴의 중앙에서 아래 측으로만 누르기 때문에 쉽게 넘어 지지 않으며 안장에서 사람의 무게에 의해 눌려진 무게의 중심도 하중 이동판이 바퀴 중앙에서 하측부에 위치하여 무게의 중심이 바퀴 축 하측으로 이동 되는 작용을 하기 때문이다.

또한 자전거에서 고가가 되는 부분이 스프라켓, 체인이고 이들은 기름을 쳐주어야 하는 취약점이 있기도 한데 본 발명에서는 이들을 사용하지 않는다.

본 발명은 무게의 중심이 바퀴의 중앙 바로 아래 하단부가 됨으로 잘 넘어지지 않아 좌우 양측의 핸들이 요구되지 않고 중앙에서 안장 측으로 구부러진 외 핸들로 할 수 있는데 이 또한 콤팩트화를 하는데 일석이조의 역할을 한다.

고로 부피의 좌우 면적이 적어서 폭이 좁은 상자에 넣어 탑재를 하기가 쉬워 장거리 여행에도 가지고 다니기 좋고 어디 어느 곳에서도 쉽게 꺼내어 탈 수 있어 여행에 필수품이 될 수 있는 장점도 있다.

구조 부품들의 숫자가 적고 무게가 낮고 가격도 낮아 구매하는데 부담이 적어서 많은 수효가 요구되는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 기술이 적용된 외발 자전거의 외형도.
도 2는 본 발명의 기술의 동작 원리를 쉽게 이해 할 수 있도록 한 구성도.
도 3은 본 발명의 누름 발판의 이동 동작에 바퀴의 축이 회전을 할 수 있는 구성도.
도 4는 본 발명의 누름 발판의 동작에 늘어난 스프링의 동작에 회전하는 바퀴 축 구성도.
도 5는 일반 페달의 동작과 본 발명의 누름 발판 동작 비교도.
도 6은 일반 플라이휠에 사용되는 크러치와 본 발명의 크러치 베어링의 비교도.
도 7은 본 발명의 누름 발판의 동작 각도를 크게 하여 속도를 높이는 구성도.
도 8은 본 발명의 바퀴 축에 끼워진 각 부품들의 배치도.
도 9는 본 발명의 쾌속 달리기 동작부 중 좌측을 도시함(우측부도 동일함).
도 10, 11은 종래의 연구 제품으로 보안이 필요한 자전거의 도면들.
* 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 *
10 : 안장 11 : 안장 축 12 : 안장 고정레버 13 : 핸들
14 : 브레이크 레버 15 : 브레이크 16 : 부져 17 : 핸들 고정부
20 : 프레임 21 : 포크(Fork) 22 : 고정홀 1 23 : 고정홀 2
24 : 걸쇠 회동홀 25 : 누름 발판 26 : 좌누름 발판 27 : 우누름 발판
28 : 이동봉 고정부 29 : 스프링 볼트 30 : 발판 이동봉 31 : 좌발판 이동봉
32 : 우발판 이동봉 33 : 발판 연결부 34 : 좌발판 연결부 35 : 우발판 연결부
36 : 발판 연결볼트(또는 스프링 조임부) 37 : 발판힘 전달판 38 : 좌발판 힘전달판
39 : 우발판 힘전달판 40 : 운동 전달대 41 : 좌운동 전달대 42 : 우운동 전달대
43 : 지렛대 44 : 좌지렛대 45 : 우지렛대 46 : 크러치 베어링
47 : 좌크러치 베어링 48 : 우크러치 베어링 50 : V 벨트 51 : V 벨트 링
52 : V 벨트 축 53 : 벨트 고정링 54 : 좌벨트 고정링 55 : 우벨트 고정링
56 : 벨트 고정링축 57 : 벨트 좌고정링축 58 : 벨트 우고정링축 60 : 하중 전달대
61 : 좌하중 전달대 62 : 우하중 전달대 63 : 직각 운동대 64 : 좌직각 운동대
65 : 우직각 운동대 66 : 직각 운동고정부 67 : 좌직각 운동고정부 68 : 우직각 운동고정부
70 : 걸쇠 풀기면 71 : 좌걸쇠 풀기면 72 : 우걸쇠 풀기면 73 : 걸쇠
74 : 좌걸쇠 75 : 우걸쇠 76 : 걸쇠 핀 77 : 좌걸쇠 핀
79 : 우걸쇠 핀 80 : 직각 스프링 81 : 직각 좌스프링 82 : 직각 우스프링
83 : 하중 전달대 84 : 하중 좌전달대 85 : 하중 우전달대 86 : 하중 지렛대
87 : 하중 좌지렛대 88 : 하중 우지렛대 90 : 하중 스프링 91 : 하중 좌스프링
92 : 하중 우스프링 93 : 하중 크러치 94 : 좌하중 크러치 95 : 우하중 크러치
96 : 바퀴 97: 바퀴 축 98 : 허브 99 : 바퀴살
100 : 하중 이동판 101 : 좌하중 이동판 102 : 우하중 이동판 110: 하중 이동홀
111 : 좌하중 이동홀 112: 우하중 이동홀
200 : 쾌속 크러치 201 : 쾌속 좌크러치 202 : 쾌속 우크러치 203 :쾌속 지렛대
204 : 쾌속 좌지렛대 205 : 쾌속 우지렛대 206 : 쾌속 원판 207 : 쾌속 좌원판
208 : 쾌속 우원판 210 : 쾌속 원판홀 211 : 쾌속 좌원판홀 212 : 쾌속 우원판홀
213: 쾌속 자극 214 : 쾌속 좌자극 215 : 쾌속 우자극 220 : 바퀴살 지지판
221 : 바퀴살 좌지지판 222 : 바퀴살 우지지판 230 : 쾌속 걸쇠핀 231 : 쾌속 좌걸쇠핀
232 : 쾌속 우걸쇠핀 233 : 쾌속 스라이드부 234 : 쾌속 좌스라이드부 235 : 쾌속 우스라이드부
240 : 쾌속 풀림자극 241 : 쾌속 좌풀림자극 242 : 쾌속 우풀림자극 243 : 쾌속 당김자극
244 : 쾌속 좌당김자극 245 : 쾌속 우당김자극 250 : 쾌속 걸쇠대 251 : 쾌속 좌걸쇠대
252 : 쾌속 우걸쇠대 253 : 걸쇠대 회동핀 254 : 걸쇠대 좌회동핀 255 : 걸쇠대 우회동핀
260 : 쾌속 고정부 261 : 쾌속 좌고정부 262 : 쾌속 우고정부 270 : 쾌속 스프링
271 : 쾌속 좌스프링 272 : 쾌속 우스프링 273 : 쾌속 끌기핀 274 : 쾌속 좌끌기핀
275 : 쾌속 우끌기핀 ***상기 부품의 명칭에 좌우 표기가 없는 것들은 명칭의 대표임을 나타낸다.***

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 도면으로 안전하고 쉽게 빠른 속도로 달릴 수 있는 외발 자전거의 외형도 인데;

누름 발판이 타는 사람의 몸무게를 합성한 누름 작용을 최대로 활용하는 구성을 하며 누름의 힘이 넘어짐을 방지하기 위하여 바퀴 축의 하단부가 무게의 중심이 되여 바퀴를 회전 하도록 구성을 하였는데;

좌우의 누름 발판(26, 27)이 교대로 서로 언제나 누르는 작용을 할 수 있도록 발판 이동봉(30)을 상하로 수직 슬라이드 동작을 하도록 하고 상측의 안장 아래 측에 V 벨트 링(51)을 배치하여 V 벨트(50)를 끼워 좌우 발판 연결부(34, 35)로 연결 하여 양측의 누름 발판이 서로 반대 이동 동작을 할 수 있도록 양측을 같은 구조로 하였다.

누름 발판의 상하 이동 작용이 바퀴 축(97)의 하측부 에서만 이동 함으로서 넘어짐을 방지 할 수 있는데 만약 무게의 중심이 바퀴 축 상부에서 작용 한다면 더욱 쉽게 넘어지며 바퀴 축에서 무게의 중심이 있다면 빠른 속도로 달리지 않으면 동물적인 감각으로 사람의 몸이 제어를 하는 숙달이 요구된다.

누름 발판 이동의 힘은 발판힘 전달판(37) 좌측에서 아래로 연결된 운동 전달대(40)에 회동(회전하여 움직임) 연결하여 누름 발판의 힘이 운동 전달대로 전달 되는데;

운동 전달대 하측은 바퀴 축(97)에 끼워진 크러치 베어링(46)에 직각으로 접속된 지렛대(43)에 회동 연결 됨으로 누름 발판의 상하 이동의 힘이 지렛대 작용과 크러치 작용으로 바퀴가 회전 하는데 좌우의 누름 발판이 교대로 누름 작용에 바퀴가 빠르게 굴러가는 동작을 하게 된다.

타는 사람의 몸무게를 이용한 누름 발판의 작용시 긴 지렛대를 이용한 감속 동작으로 쉽게 눌러진 발판의 힘을 하중 스프링(91)에 저장을 하였다가 누름 동작이 끝나는 순간에 걸쇠(73)가 발판 연결부(33)의 우측면 걸쇠 풀기면(71)이 하강하는 동작에 걸쇠(73)의 걸쇠 핀(76)이 풀리면서 늘어난 스프링이 원위치 되여 줄어들어서 하중 전달대(60)는 하측으로 내려가고 직각 운동대(63) 하부가 앞으로(좌측) 당기며 하중 전달대(83)도 앞쪽으로 당겨져 바퀴 축(97)에 끼워진 하중 크러치(93) 베어링에 직각 접속된 하중 지렛대(87)를 앞쪽으로 당겨 크러치 베어링의 크러치 동작에 바퀴는 약간 빠르게 전진 되고 다음의 누름 발판을 동작을 쉽게 함은 물론 약간 더 빠르게 달릴 수 있는 장점이 있다.

다시 정리를 하면;

바퀴 축(97) 양측에 상하로 삽입 홀이 있는 좌우 하중 이동판(101, 102)의 상측홀을 끼워 회동 연결하고 좌우 하중 이동판의 하측 홀은 상측에 있는 안장 축(11)에 결합된 프레임(20) 하측에 수직으로 결합된 포크(21)의 하단 거꾸로 된 "U" 자 모양의 양측에 회동 연결하여 탑승한 사람과 안장의 무게 중심이 바퀴 축(97)의 하단부가 되도록 하는 구성의 외발 자전거.

상기 포크(21)의 양 외측에 상하로 슬라이드 하며 이동할 수 있는 좌우발판 이동봉(31, 32)을 설치하여 하측에는 좌우 누름 발판(26, 27)을 직각으로 양 외측에 볼트 조임하고;

프레임(20) 상부 뒤 측에는 V 벨트 링(51)을 안장 하측에 안장과 평행으로 배치하여 외측에 V 벨트(50)를 감아 V 벨트 양끝을 좌우 발판 연결부(34,35)로 좌우 발판 이동봉(31, 32)에 볼트 조임으로 연결하여 누름 발판을 누를 때 누름 발판이 서로 반대로 상하 이동을 할 수 있도록 구성하고;

양측 2개의 누름 발판 이동봉의 중앙부 외측에 직각으로 좌우 발판 힘전달판(38,39)를 볼트로 결합하여 발판 힘전달판 앞 측인 좌측에는 상하로 배치된 좌우 운동 전달대(41, 42)의 상측부를 회동 연결하고;

바퀴 축(97) 양측에 끼워진 좌우 크러치 베어링(47, 48)에 직각으로 삽입된 좌우 지렛대(44, 45) 외측 끝에는 좌우 운동 전달대의 하측이 회동 연결 되여 누름 발판의 상하 이동 작용에 지렛대와 크러치 베어링의 작용에 바퀴 축(97)이 회전을 하여 바퀴가 전진을 하는 외발 자전거.

도 2는 본 발명의 기술의 동작 원리를 쉽게 이해 할 수 있도록 한 구성도인데;

2개의 누름 발판(25)인 좌발판(26)과 우발판(27)을 서로 반대로 오르 내리면 V 벨트(50)가 좌우로 이동되는데, V 벨트 링(51)을 시계로 본 12시 출력부에 비스듬히 배치 되여 좌지렛대에 회동 연결된 좌발판 힘전달판(38)이 좌우로 이동 되여 좌크러치 베어링(47)의 크러치 작용에 바퀴축(97)이 회전하고,

V 벨트 링의 6시 방향 출력부의 우발판 힘전달판(39)도 우지렛대(45)를 좌우로 이동하여 출력축에 끼워진 우크러치 베어링(48)의 크러치 작용으로 바퀴 축을 회전시켜 자전거는 전진하게 된다.

무게의 하중을 바퀴 축 하측으로 이동하는 구성은 바퀴축의 양측에 상하로 배치된 좌하중 이동판(101)과 우하중 이동판(102)상측의 홀은 바퀴 축 양측에 삽입하여 회동 연결을 하고 하측의 홀은 세로 방향으로 배치된 포크(Fork)) 하부 양측에 하중 이동판 하측 홀들을 회동 조임으로 사람의 몸무게와 안장의 하중이 바퀴 축 하부측로 이동 하도록 하였다.

도 3은 본 발명의 누름 발판의 이동 동작에 바퀴의 축이 회전을 할 수 있는 구성도인데;

좌 누름 발판(26)을 하측으로 누르면 좌발판 이동봉(31)이 하로 이동되며 안장(10) 하측에 있는 V 벨트 링(51)에 끼워진 V 벨트가 좌발판 연결부(34)에 연결 되여 같이 하측으로 내려올 때 우측의 우발판(27), 우발판 이동봉(32)들은 상측으로 올라오는 동작을 하며;

발판 연결볼트(36)에 연결된 좌발판 힘전달판(38)도 하측으로 내려올 때 좌발판 힘전달대(41)는 수직으로 발판 힘전달대에 회동 연결 되여 바퀴의 출력 축에 끼워진 좌크러치 베어링(47)에 직각 접속된 좌지렛대(44)를 하측으로 이동하여 크러치 베어링의 크러치 작용으로 바퀴를 전진 회전을 시킨다.

반대로 우누름 발판(27)을 누르면 좌 누름 발판과 좌발판 이동봉이 올라가고,

우누름 발판을 누르면 우발판 힘전달판(39), 우운동 이동대(42), 우지렛대(45)는 하로 이동되며 우크러치 베어링(48)의 크러치 작용으로 바퀴 축을 회전 시켜 바퀴를 전진 회전 시킨다.

도 4는 본 발명의 누름 발판의 동작에 늘어난 스프링의 동작에 회전하는 바퀴축 구성도로서;

좌 누름 발판(26)을 누르면 좌발판 이동대(31)가 하측으로 이동되며 하중 우스프링(92)이 늘어 나는데 좌발판 힘전달대(61)는 하측으로 이동되지 않는데 이유는 좌걸쇠(74)가 좌걸쇠 핀(77)을 잡아 걸고 있기 때문 인데;

좌발판 연결판(34)의 옆면 걸쇠 풀기면(71)이 내려오며 좌걸쇠(74)의 하단부가 좌로 이동 되여 좌걸쇠 핀(77)이 풀리면서 하중 좌스프링(91)이 늘어난 생태에서 원워치로 줄어들으면서 좌발판 힘전달대(61)가 하측으로 이동 되고:

좌직각 운동대(64)의 하단부는 좌로 이동되어 하중 좌전달대(84)도 좌로 이동되고 바퀴축에 끼워진 좌하중 크러치(94)에 접속된 하중 좌지렛대(87)도 좌로 이동되어 좌하중 좌크러치(94)의 크러치 작용에 바퀴축이 회전된다.

반대로 우발판(27)를 누르면 상기와 같은 동작으로 하중 우지렛대(88)가 좌로 이동되며 상기와 반대로 우측부 우하중 크러치(95)의 작용에 바퀴축이 회전되고 바퀴가 회전되여 자전거는 전진하게 된다.

다시 설명을 하면;

발판 이동봉(30) 하측부에 연결된 발판 연결볼트(36)로 하중 스프링(90)의 하측을 연결하고;

스프링의 상부는 핸들(13)의 하부의 직각 운동고정부(66)에 회동 연결된 직각 운동대(63)의 상측인 안장축(17)측에 회동 연결된 하중 전달대(60)의 하부에 스프링 볼트(29)로 연결하여 누름 발판이 하측으로 이동될 때 스프링이 늘어난 힘을 저장 하고;

걸쇠(73)는 프레임 하측에 좌우로 관통 되는 걸쇠 회동 홀(24)에 걸어 걸쇠 핀(76)을 걸수 있는 구성에;

걸쇠 핀의 고리는 바퀴 축 외측에 끼우진 하중 크러치(93) 베어링에 직각으로 삽입된 하중 지렛대(86) 상단과 하중 전달대(83)가 연결된 우측 걸쇠핀(76)에 걸리고 하중 전달대 좌측은 직각 운동대(63) 하단에 회동 연결 되여;

누름 발판을 누르면 스프링 상측에 있는 발판 연결부(33)의 좌측면 걸쇠 풀기면(70)이 걸쇠(73)의 우측 하부를 밀어서 걸쇠 핀(76)의 고리가 풀여 스프링의 당기는 힘이 작용 하는데;

스프링의 당기는 힘에 하중 전달대(60)가 하측으로 내려오며 직각 운동대(63)의 하측부가 좌로 이동되여 하중 전달대(83)도 같이 좌로 이동 되여 바퀴 축(97)의 하중 크러치(93) 베어링에 직각으로 삽입된 하중 지렛대(86)도 좌로 이동되며 하중 크러치 베어링의 크러치 작용에 바퀴 축이 회전하여 바퀴가 전진하는 외발 자전거.

도 5는 일반 페달의 동작과 본 발명의 누름 발판 동작 비교도 인 데;

일반적인 자전거는 좌우의 페달을 발구름 동작에 체인과 스프라켓의 감속 동작에 의하여 바퀴를 전진 회전하는데 페달이 360도 회전하는데 바퀴는 1~2회전을 하는데 페달의 회전 운동을 시계 방향으로 보면,

1시 반에서~ 10시 반 90도,그리고 7시 반에서~ 4시 반 부분에서의 90도 발구름 동작이 어려운데 이는 사람의 몸 무게를 같이 이용하기 어렵고 힘을 이용해야 되기 때문 이다.

즉, 수직으로 누르는 부분에서 사람의 몸 무게를 이용하기 쉽다는 것을 알 수 있는데;

본 발명에서는 어느 누름의 순간에서도 수직으로 누르는 동작을 할 수 있어 동작 효율이 높고 누름 동작이 끝이 남과 동시에 저장된 하중 스프링이 늘어난 힘이 원위치 되면서 발판을 누른 동작에 거리에 가까운 거리의 동작을 할 수 있는 보조 동작으로 쉽게 달리는데 일반적인 자전거 보다는 페달의 회전 만큼의 거리 이동은 되지 않고 있으나 누름 발판의 동작이 쉽게 이루어 짐으로 약간 빠른 발 누름 동작을 하면 언덕도 쉽게 빠르게 오를 수 있다.

도 6은 일반 플라이휠에 사용되는 크러치와 본 발명의 크러치 베어링의 비교도 인데;

일반적인 자전거는 스프라켓의 내측 중앙부에 도6 (ㄱ) 처럼 내측 톱니부에 걸리는 동작을 함으로서 초기 동작으로 발구름 동작을 할 때마다 순간의 걸림 동작에 덜커덩 하고 걸리는 소음과 함께 약간의 슬립 순간이 있는데 본 발명의 크러치 베어링은 슬립 하는 순간이 없어 걸리는 소음이 없고 반대로 돌여도 일반 베어링 처림 소리 없이 잘 돌아가는 동작을 하여 자전거의 크러치 동작으로 사용하는데 최상이다.

도 7은 본 발명의 누름 발판의 동작 각도를 크게하여 속도를 높이는 구성도 인데;

도 1 에서의 구성 보다 빠른 속도로 달리고자 할때로 직각 지렛대의 증속비를 1:3 정도 이상 인데;

핸들의 우하측부의 직각 운동 고정부(66)를 우측으로 3Cm 정도 이동하고, L1 지렛대 측은 짧게 하며 L2는 길게 하여 L1 측은 좌우 하중 전달대(61, 62)의 상부에 회동 접속하고, L2 측은 수평으로 배치된 좌우 운동 전달대(41, 42)를 접속하는데, 좌우 지렛대(44, 45)는 짧게 하여 동작 시킨다.

3배의 증속된 증속 지렛대로 이동거리가 길어진 동작을 보면;

바퀴 축(97)에 끼워진 좌우 크러치 베어링(47, 48)에 직각으로 삽입된 좌우 지렛대(44, 45)의 이동 각도도 같이 커져 바퀴 축의 회전도 2배 이상으로 늘어나는데 누름 발판이 내려갈 때 저장된 하중 스프링의 늘어남의 원위치 되는 스프링의 동작과 함께하여 더욱 빠른 속도로 달리기를 할수 있다.

다시 정리를 하면;

2배 이상으로 달리기 위한 구성으로;

직각 운동 고정부(67)를 우측으로 이동하고, 직각 운동대의 입력 측 L1과 출력 측 L2의 비를 1:3 이상으로 하고 좌우 지렛대(44, 45)를 짧게 하여 바퀴 축의 크러치 이동 각을 크게 하여;

좌우 누름 발판을 교대로 누르면 바퀴 축의 이동각이 큰 회전에 바퀴가 빠른 전진을 하는 외발 자전거.

도 8은 본 발명의 바퀴 축에 끼워진 각 부품들의 배치도 인데;

바퀴 축(97) 중앙에 삽입된 허브(98) 양측에 쾌속 좌우 크러치(201, 202) 베어링을 축에 끼워 배치하고,

쾌속 좌우 크러치 베어링에는 직각으로 쾌속 좌우 지렛대(204, 205)를 직각으로 부착하여 외측에는 쾌속 좌우 스프링(271, 272)을 연결한다.

본 도면의 상태에서 바퀴 축을 시계방향으로 돌리면 축은 아무런 방해도 없이 일반 베어링 처럼 잘 돌아 가는데, 그 이유는 우크러치 베어링(48), 쾌속 우크러치(202) 베어링, 쾌속 좌크러치(201) 베어링, 좌크러치 베어링(47)이 모두 같은 방향으로 끼워져 있으며, 허브(98) 또한 크러치 작용을 하는데 같은 방향으로 끼워져 있기 때문에 걸리는 크러치 작용은 하지 않기 때문이다.

쾌속 지렛대(203)는 쾌속 원판(206)과 같이 회전을 하는데 8개의 쾌속 원판홀(210)에 쾌속 스프링(270)이 늘어나는 순간 정지를 하였다가 쾌속 걸쇠대(250)의 쾌속 걸림핀(230)이 풀릴때 전진한다.

도 9는 본 발명의 쾌속 달리기 동작부 중 좌측부를 도시 한 것으로(우측부도 동일함);

본 발명에서 바퀴는 좌우 누름 발판(26, 27)의 발누름 동작이 바퀴 축 하부에서 상하 이동에 의하여 지렛대 원리와 크러치 베어링의 작용에 바퀴 축이 회전 함으로서 외발 자전거가 달리게 되는데;

바퀴살(99)의 중간에서 축측으로 4개씩 좌우측 2조로 90도 간격으로 좌우가 반대 자극으로 병렬로 45도 간격에 쾌속 좌우 자극(214, 215)을 부착하여 바퀴의 회전에 따라서 같이 회전을 하는데;

쾌속 좌우 자극을 감지하기 위한 쾌속 좌우 걸쇠대(251, 252)를 포크(21)와 15도 정도 기울게 바퀴 축에서 쾌속 자극 거리까지 배치하는데 쾌속 좌우 자석 측에는 같은 자극을 부착하여 자극 쾌속 자극이 가까이 오면 쾌속 좌우 걸쇠대 자극은 외측으로 밀여 나와서 쾌속 걸쇠대의 중앙 우측에 배치된 포크의 구멍에 가로로 배치된 쾌속 좌우 걸쇠핀(231, 232)을 약간 빼어내어 쾌속 좌우 원판홀(211, 212)의 걸림을 풀어준다.

쾌속 걸쇠대(250)는 바퀴살에 90도 간격으로 배치 되여 회전하는 쾌속 자극(213)이 가까이 다가오면 쾌속 걸쇠대 끝에 배치된 동극의 자극은 밀려 나오는데 바퀴 축측의 걸쇠대 회동핀(253)자리가 고정 되여 중앙 우측의 쾌속 걸쇠핀(230)이 빠져 나오며 쾌속 지렛대(203)의 끝 쾌속 스프링(270)은 늘어난 당김의 힘에 쾌속 지렛대는 45도 정도를 전진 하전하며 쾌속 크러치(200) 베어링을 회전시켜 크러치 작용으로 바퀴 축을 45도 정도 회전 시켜 자전거는 전진을 한다.

쾌속 스프링의 뒤쪽은 쾌속 지렛대가 쾌속 걸쇠핀에 걸려 고정 되고 앞쪽은 바퀴의 회전과 함께 쾌속 끌기 핀에 전진하여 쾌속 스프링을 늘여 내는데 45도 정도 늘여나 쾌속 지렛대와 90도 각도 정도가 되면 쾌속 풀림 자극(240)에 바퀴의 쾌속 자극이 가까이 와서 동극끼리 만나서 쾌속 걸쇠대는 밀여나 쾌속 걸쇠핀이 빠져나와서 쾌속 스프링은 원위치로 45도 간격으로 되여 쾌속 지렛대가 바퀴 축에 끼워진 쾌속 크러치 베어링의 크러치 작용으로 바퀴가 회전을 한다.

이때 쾌속 스프링과 쾌속 지렛대는 전방으로 45도 전진을 하는데 쾌속 스프링을 당겨준 바퀴도 같이 전진을 하는데 관성에 의해 더 전진을 할 수도 있다.

여러 개의 같은 방향의 크러치 베어링이 축을 회전 시키는 크러치 동작을 할 때에는 가장 빠르게 이동하는 것에 의한 동작으로 축이 회전을 하며 이들중 거꾸로 움직이는 것이 있어도 축의 회전에는 영향을 주지 않는 단방향 크러치 베어링을 사용 하였다.

도면으로는 쉽게 알수 있도록 좌측면을 도시 했으나 우측도 같은 구성을 하였으며 쾌속 스프링과 쾌속 지렛대는 균형 밸런스를 맞추기 위하여 바퀴 축에서 180도 위치에 같은 구조로 하는데 이때 스프링의 경을 줄일 수 있는 장점도 있다.

구조상 포크의 하단 조임부의 폭이 일반 자전거 보다 폭이 커질 것으로 예상되나 브레이크부와 스프라켓이 사용되지 않아 오히려 미소하게 폭이 좁은 상태의 조임이 된다.

도면에서 자석이 유관으로 보이도록 되였으나 실제로는 쇠부치가 달라붙지 않고 미관상 보기 좋게 하기 위하여 계철과 보빈으로 감싸지도록 하였다.

동작을 보면 발 구름에 좌우 누름 발판(26, 27)의 누름 작용에 좌우 발판 이동봉(31, 32)이 상하로 이동 하고, 좌우 발판 힘전달판(38, 39)와 좌우 운동전달대(41, 42)도 따라서 상하 이동을 하며, 좌우 지렛대 끝도 상하 이동을 하여 지렛대에 연결된 좌우 크러치 베어링(47, 48)의 크러치 작용으로 바퀴 축이 회전을 하여 자전거가 달리게 되는데;

더욱더 빠른 속도로 달리는 구성을 도 8,9에서 구성을 했는데;

바퀴의 회전에 바퀴살 중간에 고정된 쾌속 끌기핀(273)에 연결된 쾌속 스프링(270)을 당겨 탄력을 얻는데 쾌속 지렛대(203) 상부에 연결된 쾌속 스프링은 고정이 되여 끌여가지 않고 멈추어 있는데;

바퀴살 지지판 외측에 부착된 쾌속 원판(206)에는 외측에 8개의 쾌속 원판홀(210) 중 하나가 쾌속 걸쇠핀(230)이 끼위지고 쾌속 원판 중앙부는 쾌속 크러치(200)베어링이 바퀴 축에 끼워있어 바퀴는 돌아가도 쾌속 스프링은 끌려가지 않는다.

바퀴의 회전에 바퀴살에 8개의 쾌속 자극(213)이 회전하여 이중 하나가 쾌속 걸쇠대(250) 상측의 쾌속 풀림자극(240) 이 가까이 와서 동극 끼리의 밀림 동작에 쾌속 걸쇠대(250)가 밀여 나올 때 바퀴 축 측의 걸쇠대 회동핀 측은 회전만 하여 중간 우측의 쾌속 걸쇤(230)이 반만큼 쾌속 걸쇠핀(230)과 나와서 쾌속 원판홀(210)에서 완전히 빠져나 와 걸림 동작이 끝난 쾌속 스프링은 원위치로 된다.

쾌속 스프링의 늘어남이 원위치 되여 쾌속 지렛대(203)은 늘어난 스프링이 이동각이 45도로 줄어들어 쾌속 크러치 베어링의 크러치 작용으로 바퀴 축이 회전하여 자전거는 전진을 하는데;

바퀴가 도는 동작에 따라 스프링의 원위치 동작도 같이 탄력을 가지고 풀리는데 적당한 스프링을 사용하여 갑자기 동작하지 않고 약간 느리게 동작 하는 것을 선정 한다.

다음 순간 45도의 바퀴 회전에 대한 동작은 다른 편이 동작을 한다.

상기와 같은 동작에 좌우가 번 갈아서 동작을 하여 빠른 속도로 주행을 할 수 가 있는데;

일반 적인 자전거는 페달이 한 바퀴 돌 때 저속~고속일 때 한 바퀴 ~ 두 바퀴 바퀴가 도는데 본 발명 에서는 좌우 발판의 누름에 바퀴가 15~20도 회전을 하고 누름의 작용이 최상동작을 하여 속도는 느리나 발 구름 동작이 쉬워 빠른 속도로 발 구름 동작을 할 수 있다.

바퀴가 적은 자전거 페달은 빠르게 밟아 주는데 이는 어려운 동작이다.

그러나 본 발명에서 빠른 속도의 발 구름 동작이 어렵지는 않으나 약간 느리게 발 구름 동작을 하여 달리는 순간 바퀴 1회전에 8번의 빠른 보상 동작으로 쾌속 질주를 하기 위한 목적을 두는데 있다.

다시 정리를 하면;

바퀴 축(97)에 삽입된 바퀴살 좌우 지지판( 221, 222) 바로 옆 외측에 쾌속 좌우 크러치(201, 202) 베어링을 바퀴 축에 끼우고, 그 외측에 쾌속 좌우 지렛대(204, 205)를 직각 접속하여 바퀴 축에서 바퀴살(99)의 반의 길이로 배치하고, 바로 옆에 쾌속 좌우 원판((207, 208)를 바퀴 축을 중앙으로 하여 부착 하며;

쾌속 지렛대 반정의 반지름인 쾌속 좌우원판 외측에는 8개씩의 쾌속 원판홀(210)을 배치하고;

쾌속 원판홀 위치에서 1Cm 정도 외측인 바퀴 측으로 바퀴살의 좌우측에 90도 간격으로 4개씩의 쾌속 자극(213 )을 좌우 서로 반대극이 되도록 부착 하며;

바퀴 축 측에서 30도 좌로 기우러진 쾌속 걸쇠대(250)의 걸쇠대 회동핀(253)은 바퀴 축측에, 쾌속 걸쇠대 상측은 쾌속 풀림자극(240)을 부착해 쾌속 자극을 검지하는 바퀴 축에서 본 11시 방향에 배치 하며;

쾌속 걸쇠대 중간 우측의 직각 이음부에는 포크에 홀을 뚫어 쾌속 슬라이드부(233)를 배치하여 쾌속 걸쇠핀(230)을 이동 시키는데;

쾌속 지렛대(203) 끝 쪽과 바퀴살 중간의 쾌속 끌기핀(273) 사이에 쾌속 스프링(270)을 바퀴 축에서 본 약 45도 정도 길이로 배치 하여 바퀴의 전진에 의해 쾌속 스프링에서 탄력을 얻는데;

바퀴가 회전 시 8개의 쾌속 좌우 원판홀(211, 212) 중 하나가 바퀴 축에서 본 12시로 위치할 때 쾌속 걸쇠핀(230)이 쾌속 원판홀에 끼워져서 정지해 쾌속 스프링(270)의 뒤쪽은 정지 하고;

바퀴가 전진하여 쾌속 스프링이 바퀴 축에서 본 45도 정도 늘어날 때, 쾌속 풀림 자극에 쾌속 자극이 다가와 쾌속 걸쇠대의 쾌속 풀림 자극은 동극에 밀려나와 쾌속 걸쇠핀이 빠져나오며 쾌속 원판홀의 걸림이 풀리고;

걸림이 풀린 쾌속 스프링은 원위치로 줄어들며 쾌속 지렛대(203)를 좌측으로 바퀴 축에서 본 45도 당겨 쾌속 크러치(200) 베어링이 바퀴 축을 좌로 크러치하며 회전해 달리는 자전거 관성에 합성해 바퀴는 45도 이상을 전진 시키는데 타측 쾌속부도 같은 동작을 하여 빠른 회전으로 달리는 외발 자전거.

도 10, 11은 종래의 연구 제품으로 보안이 필요한 자전거의 도면들 인데;

누름 발판의 길이가 60Cm로 너무 길어서 너무 빠르게 발 구름 동작을 하여야 하기 때문에 생산 제품으로 제작을 하지 못한 연구 제품들이다.

또한 누름 발판을 짧게 하면 발 구름 위치가 나쁘며 긴 발판 바디가 좌우로 안정된 고정이 문제가 있어서 연구에 중단한 제품들이다.

크러치 베어링과 지렛대를 이용하여 감속 기로서 사용할 수 있는데 작은 부피에 저가로 천대의 일(1000:1) 이상의 감속기도 쉽게 만들 수 있는데 다단으로 만들면 된다.

도면의 간단한 설명에 첨부 되었음.
도면에 좌우 양측이 구비된 부품들 모두를 표기 할 때에는 좌우라는 표기를 생략 할 수 있는데;
예로서 누름 발판(25)는 좌 누름 발판(26)과 우 누름 발판(27)를 뜻하는 것이 된다.

Claims (5)

1. 바퀴 축(97) 양측에 상하로 삽입 홀이 있는 좌우 하중 이동판(101, 102)의 상측홀을 끼워 회동 연결하고 좌우 하중 이동판의 하측 홀은 상측에 있는 안장 축(11)에 결합된 프레임(20) 하측에 수직으로 결합된 포크(21)의 하단 거꾸로 된 "U" 자 모양의 양측에 회동 연결하여 탑승한 사람과 안장의 무게 중심이 바퀴 축(97)의 하단부가 되도록 하는 구성의 외발 자전거.
2. 제 1 항에 있어서;
   상기 포크(21)의 양 외측에 상하로 슬라이드 하며 이동할 수 있는 좌우발판 이동봉(31, 32)을 설치하여 하측에는 좌우 누름 발판(26, 27)을 직각으로 양 외측에 볼트 조임하고;
   프레임(20) 상부 뒤 측에는 V 벨트 링(51)을 안장 하측에 안장과 평행으로 배치하여 외측에 V 벨트(50)를 감아 V 벨트 양끝을 좌우 발판 연결부(34,35)로 좌우 발판 이동봉(31, 32)에 볼트 조임으로 연결하여 누름 발판을 누를 때 누름 발판이 서로 반대로 상하 이동을 할 수 있도록 구성하고;
   양측 2개의 누름 발판 이동봉의 중앙부 외측에 직각으로 좌우 발판 힘전달판(38,39)를 볼트로 결합하여 발판 힘전달판 앞 측인 좌측에는 상하로 배치된 좌우 운동 전달대(41, 42)의 상측부를 회동 연결하고;
   바퀴 축(97) 양측에 끼워진 좌우 크러치 베어링(47, 48)에 직각으로 삽입된 좌우 지렛대(44, 45) 외측 끝에는 좌우 운동 전달대의 하측이 회동 연결 되여 누름 발판의 상하 이동 작용에 지렛대와 크러치 베어링의 작용에 바퀴 축(97)이 회전을 하여 바퀴가 전진을 하는 외발 자전거.
3. 제 2 항에 있어서;
   발판 이동봉(30) 하측부에 연결된 발판 연결볼트(36)로 하중 스프링(90)의 하측을 연결하고;
   스프링의 상부는 핸들(13)의 하부의 직각 운동고정부(66)에 회동 연결된 직각 운동대(63)의 상측인 안장축(17)측에 회동 연결된 하중 전달대(60)의 하부에 스프링 볼트(29)로 연결하여 누름 발판이 하측으로 이동될 때 스프링이 늘어난 힘을 저장 하고;
   걸쇠(73)는 프레임 하측에 좌우로 관통 되는 걸쇠 회동 홀(24)에 걸어 걸쇠 핀(76)을 걸수 있는 구성에;
   걸쇠 핀의 고리는 바퀴 축 외측에 끼우진 하중 크러치(93) 베어링에 직각으로 삽입된 하중 지렛대(86) 상단과 하중 전달대(83)가 연결된 우측 걸쇠핀(76)에 걸리고 하중 전달대 좌측은 직각 운동대(63) 하단에 회동 연결 되여;
   누름 발판을 누르면 스프링 상측에 있는 발판 연결부(33)의 좌측면 걸쇠 풀기면(70)이 걸쇠(73)의 우측 하부를 밀어서 걸쇠 핀(76)의 고리가 풀여 스프링의 당기는 힘이 작용 하는데;
   스프링의 당기는 힘에 하중 전달대(60)가 하측으로 내려오며 직각 운동대(63)의 하측부가 좌로 이동되여 하중 전달대(83)도 같이 좌로 이동 되여 바퀴 축(97)의 하중 크러치(93) 베어링에 직각으로 삽입된 하중 지렛대(86)도 좌로 이동되며 하중 크러치 베어링의 크러치 작용에 바퀴 축이 회전하여 바퀴가 전진하는 외발 자전거.
4. 제 3 항에 있어서;
   2배 이상으로 달리기 위한 구성으로;
   직각 운동 고정부(67)를 우측으로 이동하고, 직각 운동대의 입력 측 L1과 출력 측 L2의 비를 1:3 이상으로 하고 좌우 지렛대(44, 45)를 짧게 하여 바퀴 축의 크러치 이동 각을 크게 하여;
   좌우 누름 발판을 교대로 누르면 바퀴 축의 이동각이 큰 회전에 바퀴가 빠른 전진을 하는 외발 자전거.
5. 제 3 항에 있어서;
   바퀴 축(97)에 삽입된 바퀴살 좌우 지지판( 221, 222) 바로 옆 외측에 쾌속 좌우 크러치(201, 202) 베어링을 바퀴 축에 끼우고, 그 외측에 쾌속 좌우 지렛대(204, 205)를 직각 접속하여 바퀴 축에서 바퀴살(99)의 반의 길이로 배치하고, 바로 옆에 쾌속 좌우 원판((207, 208)를 바퀴 축을 중앙으로 하여 부착 하며;
   쾌속 지렛대 반정의 반지름인 쾌속 좌우원판 외측에는 8개씩의 쾌속 원판홀(210)을 배치하고;
   쾌속 원판홀 위치에서 1Cm 정도 외측인 바퀴 측으로 바퀴살의 좌우측에 90도 간격으로 4개씩의 쾌속 자극(213 )을 좌우 서로 반대극이 되도록 부착 하며;
   바퀴 축 측에서 30도 좌로 기우러진 쾌속 걸쇠대(250)의 걸쇠대 회동핀(253)은 바퀴 축측에, 쾌속 걸쇠대 상측은 쾌속 풀림자극(240)을 부착해 쾌속 자극을 검지하는 바퀴 축에서 본 11시 방향에 배치 하며;
   쾌속 걸쇠대 중간 우측의 직각 이음부에는 포크에 홀을 뚫어 쾌속 슬라이드부(233)를 배치하여 쾌속 걸쇠핀(230)을 이동 시키는데;
   쾌속 지렛대(203) 끝 쪽과 바퀴살 중간의 쾌속 끌기핀(273) 사이에 쾌속 스프링(270)을 바퀴 축에서 본 약 45도 정도 길이로 배치 하여 바퀴의 전진에 의해 쾌속 스프링에서 탄력을 얻는데;
   바퀴가 회전 시 8개의 쾌속 좌우 원판홀(211, 212) 중 하나가 바퀴 축에서 본 12시로 위치할 때 쾌속 걸쇠핀(230)이 쾌속 원판홀에 끼워져서 정지해 쾌속 스프링(270)의 뒤쪽은 정지 하고;
   바퀴가 전진하여 쾌속 스프링이 바퀴 축에서 본 45도 정도 늘어날 때, 쾌속 풀림 자극에 쾌속 자극이 다가와 쾌속 걸쇠대의 쾌속 풀림 자극은 동극에 밀려나와 쾌속 걸쇠핀이 빠져나오며 쾌속 원판홀의 걸림이 풀리고;
   걸림이 풀린 쾌속 스프링은 원위치로 줄어들며 쾌속 지렛대(203)를 좌측으로 바퀴 축에서 본 45도 당겨 쾌속 크러치(200) 베어링이 바퀴 축을 좌로 크러치하며 회전해 달리는 자전거 관성에 합성해 바퀴는 45도 이상을 전진 시키는데 타측 쾌속부도 같은 동작을 하여 빠른 회전으로 달리는 외발 자전거.

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