KR890004250B1 - 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치 - Google Patents

지렛대를 이용한 자전거의 추진장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

지렛대를 이용한 자전거의 추진장치
제 1 도는 본 발명에 따른 추진장치가 설치된 BMX가 자전거의 정면도.
제 2 도는 제 1 도에 도시한 자전거에 사용되는 변속장치를 상세히 보여주는 개략적 사시도.
제 3 도는 일방향 클러치중의 하나를 포함한 허브 조립체를 보여주는 분해도.
제 4a 도및 제4b도는 본 발명의 일에에 따른 일방향 클러치의 이중 포올과 래칫 장치의 전진 상태와 후진상태를 각각 보여주는 절개 측면도.
제 5 도는 부품의 단면을 설명하기 위하여 절개시킨 허브 조립체의 정면도.
제 6a도, 제6c도, 및 제6c도는 각각 1단, 2단, 및 3단 위치에서의 장치의 작동을 개략적으로 도시하기 위하여 측면을 절개시킨 변속장치의 개략도.
본 발명은 지렛대를 이용한 저전거의 추진장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 지렛대의 상하운동으로 인하여 힘이 체인과 체인기어(또한 스프로켓이라고도 함)를 통해 뒷바퀴에 전달됨과 동시에 지렛대상의 체인의 연결위치를 변화시킴으로써 지렛대아암 또는 기어비 변화(또한 변속이라고도 함)가 이루어지는 자전거에 사용하기에 적합하다. 본 명세서에서 사용되는 자전거라는 용어는 위와같은 방법으로 추진되며 상이한 바퀴수를 갖는 운반기구(에컨대 삼륜자전거)를 포함한다.
본 발명은 1983년 9월 14일 제0088448호로 공고된 본 발명자의 유럽특허출원과 1983년 2월 2일자 출원된 미국특허출원 제463085호에 기술된 자전거에 대한 개량이다. 본 발명은 충격진동과 역회전을 감소시키는 유연성있는 폐쇄 루우프 장치를 통해 폐달 지렛대의 상호연결에 대한 개량점을 제공하여준다. 본 발명은 또한 자전거가 끌리거나 간섭없이 후진가능하게하는 개량된 일방향 클러치를 제공하여 주며, 두 개의 포올(pawl)과 래칫(ratchet)장치의 조합을 각각의 일방향 클러치에 이용한다. 분리된 클러치는 각각 뒷 허브의 양쪽에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 개량된 변속장치를 제공함으로써 지렛대 아암길이 또는 기어비(속도)변화방법을 향상시켜 주는바, 이 경우 변속장치의 가변비는 체인 연결기가 이동되는 면에 대해 상이한 위치로 하우징에 있는 요동 포올(rocking pawl)에 의하여 선택되는 다수의 위치에 케이블을 연결시키므로서 지렛대 아암길이의 변화에 의해 얻어진다. 변속장치의 특징은 저렴한 비용과 소형크기로 제작할수 있어 주축의 같은쪽에서 페달 지렛대에 위치시킬수 있으므로 소형 크기의 지렛대 자전거를 공급하여 아동들이 사용할 수 있게 하며 또한 BMX 종류의 자전거에 사용할수 있다.
본 발명을 첨부도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 도와 제 2 도에는, 주축(45)를 갖는 허브가 형성된 프레임(11), 및 허브 조립체(14)를 수용하는 뒷부분을 갖는 자전거가 도시되어 있다. 추진 장치는 주축(45)의 같은쪽에 회전가능하게 설치된 폐달(1)과 폐달 지렛대(2)및 변속장치(3)을 갖는 지렛대 장치를 이용하고 있다.
제 1 도에서 보는 바와같이 변속장치(3)를 페달 지렛대(2)에 설치함으로써 적은 공간을 필요로하는 BMX 자전거에 이 기계 장치가 적합하다. 추진 지렛대 장치는 일체로 형성된 추진 지렛대와 변속장치의 조립체이다.
이 조립체의 부품의 수는 종래의 자전거보다 적으며, 그 구조는 간단하며 경제적이다. 종래의 자전거보다 월등한 또하나의 이점은 기어를 바꿔도 체인(9)의 길이가 변하지 않는다는 점이다. 변속장치(3)는 어떠한 기어비에 대하여도 체인(9)의 길이가 변하지 않게 고안되어 있다. 디레일러 시스템이 필요치 않다. 체인에 대한 측방향으로의 추력이 생기지 않는다. 지렛대 아암 길이 또는 기어비 변환장치로서 또한 언급될수 있는 변속장치(3)는 링크부재(41)가 종방향으로 이동할 수 있는 하우징을 갖고 있다. 링크부재(41)의 위치는 요동 포올(15 및 15')에 의하여 변화되며( 제 6 도 참조), 그의 회전위치는 스프링 핑거(spring finger)(37)가 지지되는 변속봉(36)으로 요동 포올을 캠운동시키므로서 정하여 진다. 이 변속 봉(36)은 스프링(35)을 하우징의 일단부로 향하게 함으로서 편중되며 블럭(4)에 상호 연결되고 연장케이블(34)을 통하여 프레임(11)에 설치된 변속 지렛대(6)(제 2 도)에 연결된 케이블에 의하여 상이한 위치와 상이한(세개의 상이한)기어비를 선정하도록 작동된다.
허브 조립체는 양측에 스프로켓(10)을 갖고있고 또한 통상의 방법으로 바퀴살(도시하지 않음)에 의하여 뒷바퀴가 연결되는 허브(28)를 갖고 있다. 허브(28)는 그의 단부드럼의 각각에 일방향 클러치를 포함하고 있다.
일방향 클러치는 자전거가 앞으로 나갈 수 있게 추진력이 뒷바퀴에 전달되게 한다. 또한 일방향 클러치는 자전거를 후진시킬당시 아무런 간섭이나 뒷바퀴에 걸림이 없도록 한다.
뒷바퀴 조립체는 가요성의 상호연결 체인으로 구성되는 루우프와 가용성 케이블 및 세개의 아이들 풀리(7,12,12a)를 갖는 풀리장치에 의하여 페달 지렛대(2)에 연결되어 있다. 루우프는 변속장치에서 이동하는 링크부재(41)에 연결된 연결링크(13)로부터 아이들 풀리(12)의 하나를 돌아 스프로켓(10)의 하나를 지나는 체인(9)을 통하여 연장되어 있다.
상기 체인의 단부는 프에임(11)에 의하여 아이들풀리(7)를 감고 도는 케이블(8)에 연결되어 있다. 아이들 풀리(12 및 12a)의 축은 체인 로울러가 결합되기 때문에 사실상 주축(45)의 축과 평행을 이루고 있다.
아이들 풀리(7)의 축은 사실상 뒷바퀴의 축(27), 즉 허브(28)의 축과 수직을 이루고 있다. 케이블(8)의 단부로 부터, 다른 체인이 다른하나의 스프로켓(10)과 다른 하나의 아이들 풀리(12a)를 돌아 다른 하나의 연결링크(13)를 통해 다른 하나의 변속장치(3)의 링크부재(41)에 까지 연장되어 있다.
체인(9)는 가는 철선으로 보강될 수 있으며 바람직하기로는 내부에 나일론이나 폴리우레탄이 성형된 경질 플라스틱의 로울러(벨트와 일체로 성형된 실린더)를 갖는 탄성(고무)벨트로 이루어진 가요성 체인이다. 이 체인(9)은 로보트(robotic)벨트라고도 하며 충분히 가요성 있는 정밀시한 체인을 공급하므로 추진장치에 있어서 어떠한 충격이나 진동을 흡수시킬 수 있다.
따라서, 자전거를 타는 사람이 보행시와 흡사한 움직임을 할때 아래로 향한 힘은 페달(1)에 가해지고 그 다음 페달 지렛대(2)를 통해 변속장치(3)에 전달되는 것이다.
요동 포올(15 및 15')은 연결링크(13)와 링크부재(41)가 변속 지렛대(6)에 의하여 세개의 기어위치중 어느한 선택된 위치에 위치되도록 작동하게 된다. 변속 지렛대(6)는 한손으로 수동적으로 조작할수 있는 단일 지렛대이다. 변속 장치까지 전달된 힘은 연결 링크(13)와 체인(9)을 통해 스프로켓(10)에 전달된 다음 허브조립체(14)에까지 전달됨으로써 자전거가 앞으로 추진된다. 각각의 페달이 교대로 상하왕복운동(시이소운동)이 이루어짐으로써 아이들 풀리(7)를 도는 체인(9)의 이동 방향이 바뀌어진다.
변속 장치는 제 6 도로부터 제일 이해하기가 쉽다. 각 변속장치의 하우징은 표면(42)에 의해 형성된 슬로트를 갖고있는 장방형 상자이다. 이 슬로트에서 링크부재(41)가 종방향으로 이동된다(제 2 도)
요동 포올(15 및 15')은 그의 중간부분 즉 대략 중심에서 추측된다. 각 요동 포올의 양측단부는 계단의 모양을 이루고 있다. 1단위치에서, 제 6a 도에 도시한 바와같이 링크부재(41)는 좌측에 위치되어 있다. 이는 제 6 도에서 보는 바와같이 변속봉(36)과 스프링 핑거(37과 37')가 요동 포올을 하우징에 연결시키는 피버트 핀(44 및 44')의 좌측에 위치되기 때문에 요동 포올을 동일한 방향으로 회동시키기 때문이다. 2단위치(제 6b 도)에 있어서, 케이블은 추측을 향하여 변속봉(36)을 편중시키는 스프링(35)이 변속봉(36)을 중간 위치로 이동되게 한다.
스프링 핑거(37)는 요동 포올(15)의 피버트 핀의 약간 우측에 위치되고, 스프링 핑거(37')는 요동 포올(15')의 피버트 핀의 좌측에 위치된다. 그러므로 요동 포올을 중간위치에 한정시킴으로 링크부재(41)을 포획할 수 있다. 2단위치에서 페달 지렛대의 아암길이(링크부재(41)의 위치에서 주축(45)까지)는 1단위치에 있을때보다 길다.
이는 유효한 세 기어비에서 둘째로 높은 기계적 이점을 부여하는 것이다. 3단위치에서, 요동 포올은 피버트 핀의 우측으로 맞물리며 링크부재(41)의 위치는 하우징에서 우측이다. 주지하는 바와 같이 요동 포올은 그 상측면이 경사져있어 스프링 핑거(37)의 미는 힘에 요동되어 링크부재(41)가 여러 위치로 이동하는 것을 허용한다. 그와 같은 이동은 제 6a 도, 제 6b 도및 제 6c 도에서 명백히 알수 있듯이 링크부재가 계단에 의하여 그 단부가 걸리어 포획될때까지 허용된다.
기어위치가 선택된 후, 힘은 변속장치(3)로부터 연결링크(13)를 통하여 전달된다. (제 2 도). 연결링크는 상향 연장되며 체인(9)에 연결되어 있다. 체인은 프레임에 부착된 아이들풀리(12)상으로 이동된다음 후방으로 연장되어 하나의 스프로켓(10)을 감는다. 체인은 상기 스프로켓을 지난후 전방으로 연장되어 케이블(8)에 연결된다. 케이블은 아이들풀리(7)를 돌아 연장되며, 이 아이들풀리(7)는 케이블의 반전방향 역할을 부여한다.
케이블은 아이들풀리(7)의 반대쪽으로 나온후 후방으로 연장되어 허브조립체(14)의 반대편에 있는 스프로켓(10)을 감는 체인(9)의 다른 부분까지 연장된다. 이 체인은 다른 아이들풀리(12a)까지 연장되어 다른 페달지렛대(2)의 변속장치(3)와 연결된 또하나의 연결링크(13)와 연결된다.
따라서, 페달 지렛대 사이에 가요성 체인과 풀리장치에 의하여 연속 루우프가 제공됨을 알수 있다. 보행시 사람의 다리가 땅에 닿을때와 유사하게 체인 관성에 의한 충격을 흡수시킨다. 체인(9)은 페달이 행정(stroke)의 상하점에 정지될때 완충기의 역할을 한다. 따라서, 변속장치(3)와 허브조립체(14)에 무리한 충격이 전달되지 않게 되므로, 그 결과 고장률이 감소하고 추진장치의 신뢰성이 증가하게된다. 페달 지렛대의 모든 상하 왕복운동이 자전거의 추진에 사용되므로 다리운동이 낭비되지 않는다. 본 발명에 따른 자전거는 기존 자전거보다 장시간동안 쉽고 편안하게 탈수 있다.
또한 변속장치의 하우징의 위치를 변경시킴으로써 행정의 각도를 변경할수 있다. 또한 자전거를 타는 사람은 주어진 전체 사용각도에서 마음놓고 행정의 길이를 조절할수 있다. 이는 페달 지렛대의 모든 상하왕복운동의 효율의 최저 손실하에 뒷바퀴에 전달되게 한다. 페달 지렛대의 상하왕복운동은 보행운동과 같으므로 자전거를 타는 사람이 특별한 기술없이도 쉽게 배워 탈수 있다. 진술한 바와같이 페달 지렛대가 행정의 상하점에서 정지할 경우 생기는 관성은 가요성 체인과 사람의 다리의 고유운동에의하여 충격이 흡수된다. 그 결과 최저의 무리한 충격이 추진장치에 전달된다.
기어 선정은 페달 지렛대가 정지된 상태나 또는 주행시 어느때나 할수 있다. 그러나 이들 각각의 경우에 일정한 조건이 존재한다. 제 1 의 경우, 지렛대가 정지된 상태에서 변속을 할수 있다. 제 1 도에서 보는 바와같이 페달 지렛대(2)가 수령보다 낮게 위치되어 있을때와 다른 기어가 선정된 경우, 이동하는 링크부재(41)와 연결링커(13)에 대한 중력으로 인하여 변속이 일어날수도 있다. 이와같이 기어의 재위치 설정은 간 부품들의 상대적인 위치, 마찰, 및 힘에 달려 있다. 위치 이동은 어느 기어위치에 잇던지 다른 기어 위치로 가능하다. 예를들면 1단위치에서 2단위치로, 2단위치에서 2단위치로, 또는 1단위치에서 3단위치로도 가능하다.
페달 지렛대(2)가 수평이하로 위치되면 반대쪽 지렛대는 수평이상으로 위치된다. 수평이상으로 위치되어있는 페달 지렛대에서 중력에 의한 변속이 일어날수 없다. 지렛대의 작동시 링크부재(41)는 선정된 기어에 대하여 정확히 위치된다.
주행시 변속하는 제 2 의 경우, 페달과 지렛대가 작동되고, 다른 기어가 선정되면, 이동하는 링크부재(41)가 하우징내에 있는 슬로트의 표면(42)을 따라 활주하며 선정된 기어위치에 포획된다. 이는 연결 링크(13)와 변속장치(3)사이의 각도가 이와같은 활주운동을 허용할때 일어난다. 좌측 및 우측의 이동하는 링크부재가 선정된 기어위치로 재위치설정하기 위하여는 한번의 완전주기가 요구된다. 기어선정은 1-2-3, 3-2-1 순서대로, 또는 1-3, 3-1 비순서대로 각각 이루어질수 있다.
각각의 기어 선정은 다음과 같이 달설될 수 있다.
a. 제 6a도에서 보는 바와같이 1단은 지렛대 장치의 최고의 기계적 이점을 제공한다. 변속 지렛대(6)는 외경에 연장 케이블(34)이 제일 많이 감겨지도록 위치된다. 연장 케이블은 케이블의 케이싱(5)안에서 활주하며 케이블의 게이싱이 연결되는 통로를 통해 변속봉(36)의 한쪽 끝까지 이어진다.
연장 케이블(34)은 스프링(35)을 통과한후 변속봉(36)에서 끝난다. 연장 케이블이 변속장치(3)의 하우징으로부터 제일 많이 당기어질때 스프링(35)이 제일 압축된 상태다. 이 스프링과 연장 케이블(34)의 조합이 변속봉(36)을 선정된 변속위치에 정확히 위치되게 한다(이 경우는 1단위치를 말함).
기어비 변화는 한손으로 조종할수 있는 변속 지렛대(6)를 순서대로 또는 비순서대로 움직임으로써 이루어진다. 변속은 주행중 페달에 어느 정도의 힘이 가해졌을때나 또는 정지된 상태에서 이루어 질수 있다. 변속봉(36)에 부착되어 있는 스프링 핑거(37 및 37')는 요동 포올(15)의 1단쪽에 힘을 가하여 이것이 피버트 핀(44)에 추축되어 링크부재(41)를 요동 포올과 변속장치(3)의 벽사이에 포획되게끔 한다. 이때에 스프링 핑거(37')는 2단쪽의 요동 포올(15')을 위치 조정하여 이동하는 링크부재가 2단에서 정지될 수 있는 위치를 마련한다.
이같은 과정은 타측 변속장치(3)에서도 페달과 지렛대가 작동될때 재현된다.
b. 제 6b도에서 보는 바와같이, 2단은 유효한 세개의 기어비중에서 두번째로 높은 기계적 잇점을 제공한다.
변속 지렛대(6)는 외경에 1단보다 짧은 길이의 연장 케이블(34)이 감겨지도록 위치된다.
스프링(35)은 변속봉(36)이 1단위치에서 2단위치로 가게끔 밀어준다. 스프링핑거(37)는 이때 요동 포올(15)이 2단쪽으로 회전되게 위치함으로서 정지벽이 제공된다. 스프링 핑거(37')는 요동 포올(15')의 1단위치로부터 피버트 핀(44')을 향하여 이동한다. 요동 포올(15')은 회전되지 않고 1단 에서의 상태와 같이 유지된다. 2단위치에서 이동하는 링크부재(41)를 위한 정확한 정지 위치가 제공된다. 이동하는 링크부재(41)가 표면(42)에서 활주하는 그러한 각도에서 페달과 지렛대가 작동될때, 링크부재(41)는 2단위치를 향하여 이동된다. 요동 포올(15)의 2단 위치는 링크부재(41)의 진로에 놓여있다.
링크부재(41)가 요동 포올(15)을 지나갈때 요동 포올(15)은 피버트 핀(44)에서 회전되어 이동하는 링크부재가 자유로이 지나가게한다. 링크부재가 요동 포올(15)을 통과하여 2단위치에서 정지되면 스프링 핑거(37)은 이동하는 링크부재(41)를 포획하는 위치로 요동 포올(15)를 회전시킨다. 스프링 핑거(37 및 37')는 요동 포올(15 와 15')을 각각 제외치에 유지시켜 이동하는 링크부재(41)가 표면(42)을 따라 더이상 활주 이동하는 것을 방지한다. 이 같은 과정은 타측 변속장치(3)에서도 페달과 지렛대가 작동될때 재현된다.
c. 제 6c도 에서 보는 바와 같이 3단은 유효한 세개의 기어중 최적의 기계적 잇점을 제공하지만, 페달 지렛대(2)의 각 행정마다 제일긴 주행거리를 제공한다. 변속 지렛대(6)는 외경에 연장 케이블(34)이 제일적게 감겼지도록 위치된다. 스프링(35)은 변속봉(36)을 2단 위치로부터 멀어지도록 민다. 스프링핑거(37)는 다시 위치조정되지만 요동 포올(15)을 2단위치에 있을때처럼 계속하여 위치되게 한다. 또한 요동 포올(15)의 이와 같은 위치는 이동하는 링크부재(41)가 1단위치로 복귀하는 것을 방지한다. 스프링핑거(37')는 피버트핀(44')을 지나 이동하여 요동 포올(15')이 3단위치로 회전하도록 밀어 정지벽을 제공한다. 하우징 내의 슬로트의 외측변부는 3단위치에 위치될때 이동하는 링크부재(41)를 포획하는 제 2 의 벽의 역할을 한다.
요동 포올(15')이 2단 위치로부터 회전되면 요동 포올(15')은 이동하는 링크부재(41)의 진로로부터 이동되기 때문에 하우징의 슬로트의 단부에서 정지벽만이 유지된다. 페달과 지렛대가 작동되면, 이동하는 링크부재(41)는 요동포올(15)에 의하여 1단위치로 이동하는 것이 방지된다.
따라서 이동하는 링크부재(41)는 표면(42)을 따라 3단위치를 향하여 활주한다. 이동하는 링크 부재(41)가 이동중 요동포올(15')의 경사표면과 접촉하게 된다. 이동하는 링크부재(41)는 이 경사표면을 밀어 요동 포올(15')을 이동하는 링크 부재(41)로부터 멀어지게 한다. 변속장치(3)의 하우징의 단부벽에 대해 이동하는 링크부재가 정지하면, 스프링핑거(37')는 이동하는 링크부재(41)에 대하여 제 2 정지벽을 제공하는 위치로 요동포올(15')을 민다. 비로소 이동하는 링크부재(41)는 3단 위치에 포획된다.
이같은 과정은 타측 변속장치(3)에서도 페달과 지렛대가 작동될때 재현된다.
상기의 내용은 1-2-3식의 순서적 이동을 예중한 것이다. 3-2-1의 저속이동 또는 1-3, 3-1의 비순서적이동도 가능하다. 위에서 예를 들어 설명한 순서 이외의 이동을 성취하기 위해서는, 대응하는 구성부품들이 서로 작용하여 이동하는 링크부재(41)가 선정된 기어에서 정확히 위치되게 하면된다.
다음으로 주시할것을 특히 제3-5에 도시한 허브조립체(14)이다. 이 조립체는 다음과 같은 기능을 부여하는 이중 포올-래칫 장치에 의하여 특징이 있다.
(1) 좌측 페달 지렛대를 내리 누를때 자전거가 앞으로 전진하고, (2) 우측 페달 지렛대를 내리누를때 앞으로 전진하며, (3) 우측 및 좌측의 구동장치를 둘다 해방하므로서 자전거가 후진되게 한다.
제 1 의 포올-래칫 장치는 뒷바퀴의 축(27)을 중심으로하여 자유롭게 회전하는 래칫 휘일(25) 및 스프로켓(10)과 함께 회전하는 드라이버 디스크(20)(스프로켓에 나사결합 되거나 또는 쐐기에 의해 연결됐음)에 있는 포올(21)에 의해 형성되어 있다. 제 2의 포올-래칫 장치는 허브(28)와 함께 회전할수 있는 클러치 디스크 부재(23) 및 피버트(43)에 의해 래칫 휘일(25)의 플랜지에 회전가능하게 설치되어있는 클러치 포올(26)에 의하여 형성되어 있다.
상기 제 2 의 포올-래칫 장치는 또한 허브(289와 함께 회전할수 없는 래칫 휘일(22), 및 클러치 포올(26)에 회전가능하게 설치되어 있는 포올(24)을 포함한다. 클러치 포올(26)과 포올(24)은 그리이스 문자 람다의 형상으로 되어 있다.
허브(28)의 단부에는 클러치장치를 유지하는 보올 베어링(18), 원뿔 조립체(17)및 너트(16)가 설치되어 있다.
작동에 대하여 설명하면, 페달하나를 밟아누르면, 체인(9)의 상측부분이 스프로켓(10)상에서 전방으로 당겨진다. 회전할수 있는 스프로켓 허브(19)및 드라이버 디스크(20)를 회전시킨다. 회전되는 드라이버 디스크(20)는 포올(21)중의 하나(모든 포올은 스프링(29)에 의해 허브의 중심으로부터 외측으로 편중돼있다)가 래칫 휘일(25)의 톱니의 하나에 걸리게 한다.
이들 톱니는 래칫 휘일(25)의 내주면에 있다. 주지하는 바와같이 이들 톱니는 포올에 걸리는 역할을 볼때 2 의 포올-래칫 휘일(22)의 톱니에 대하여 반대방향을 이루고 있다. 래칫 휘일(25)에 가해진 힘은 래칫 휘일의 플랜지에 부착되며 클러치 포올(26)이 회전가능하게 설치되는 피버트 핀(43)을 통하여 전달된다.
클러치 포올(26)은 래칫 휘일(25)의 플랜지위의 핀(31)에 설치된 헤어핀 스프링(30)에 의해 편중된다. 클러치 포올은 클러치 디스크 부재(23)의 노치의 하나에 고정된다. 클러치 디스크 부재는 허브(28)에 고정되어 있다. (즉 쐐기에 의하여 고정되어 있다)
허브가 회전하게 되면 힘이 바퀴살에서 바퀴테, 타이어 및 도로표면에 전달되어 전방으로 추진하게 된다.
한쪽페달이 내려눌리어지는 동안 반대편 페달은 상향 이동 중에 있다. 폐쇄 루우프의 체인과 풀리장치는 비구동측의 스프로켓(10)을 반대방향으로 자유로이 회전케한다. 체인(9)의 하측부분은 전방으로 당겨지고 비구동측의 스프로켓(10)은 구동 스프로켓의 반대방향으로 회전한다.
비구동 스프로켓 허브(19)와 드라이버 디스크(20)는 래칫 휘일(25)의 방향과 반대방향으로 이동된다. 그 다음, 포올(21)은 비구동 일방향 클러치 장치의 래칫 휘일의 톱니로 부터 이탈된다. 따라서 비구동 클러치장치의 드라이버 디스크, 허브 및 스프로켓은 비구동상태에 있을때 자유로이 회전된다. 일방향 클러치의 각각의 포올(21)은 페달이 상하로 작동될때 허브 조립체의 각측에서 교대로 결합하기도 하고 이탈하기도 한다.
제 2 의 클러치장치는 통상적인 사용을 위해 자전거가 후방으로 회전될 수 있도록 한다. 자전거에 손상을 주지않고 지렛대를 이용한 자전거가 후퇴하는 능력을 갖도록 하기 위하여, 제 2 의 포올-래칫 장치가 설치되어 있으나, 이 장치는 스프로켓(10)과 체인으로부터 뒷바퀴를 해방시키거나 이탈시킨다. 상기 해방장치는 전동장치의 다른 부품에 아무런 방해나 손상을 주지 않고 자전거가 후퇴할 수 있게한다.
제 2 의 포올-래칫 장치는 제4a도에서 보는 바와 같이 뒷 허브축이 자전거의 프레임상의 소정위치에 고정되고, 허브(28)가 전방으로 회전되는 전진구동시에 작용한다. 스프링(32)에 의해 편중되며 피버트핀(33)에서 회전되는 포올(24)은 래칫 휘일(22)로부터 이탈되어 그 주변을 따라 래칫작용을 한다. 래칫 휘일과 포올의 이탈은 클러치 포올(26)이 피버트 핀(43)에서 회전되게 하고 클러치디스크부재(23)와 맞물리게 한다.
따라서 구동장치가 완전히 맞물린 상태에서 허브가 전진상태로 된다.
뒷 허브축이 자전거의 프레임상의 소정위치에 고정되고, 허브가 후방으로 회전하고 있는 상태로 제4B도에 도시한 바와 같이 후진하기 위하여, 포올(24)은 래칫 휘일(22)과 맞물린다. 이는 클러치 포올(26)을 작동케하여 클러치 디스크부재(23)로부터 이탈되게 한다. 클러치디스크부재는 허브(28)에 직접 부착되어 있기 때문에, 허브는 전진구동 장치로부터 이탈되어 전동장치 및 페달 지렛대와 관련된 장치에 아무런 손상을 주지 않고 후방으로 자유로이 회전할 수 있다.
래칫 휘일(25)상의 래칫 톱니의 방향은 래칫 휘일(22)상의 래칫 톱니의 방향과 사실상 반대로 되어 있어, 포올(24)이 맞물리면 드라이버 디스크상의 포올(21)은 이탈되고, 포올(24)이 이탈되면 포올(21)은 맞물린다.
상술한바로부터, 지렛대를 이용한 자전거에 대한 개량된 추진 및 변속장치가 제공됨을 알 수 있다.
본 발명에 따라 제공되는 변속장치와 일방향 클러치장치는 지렛대를 이용한 자전거에 개별적으로 사용될 수 있다.

Claims (33)

  1. 주축(45)과 뒷바퀴축 수용부분이 형성된 프레임(11), 변속장치(3)를 포함하며 상기 주축부분에 추축되어 설치된 페달 지렛대 조립체, 상기 뒷바퀴축 수용부분에 설치된 뒷바퀴의 축(27), 상기 뒷바퀴의 축에 추축된 허브 조립체(14), 상기 뒷바퀴의 축에 또한 추축된 한쌍의 스프로켓(10), 상기 스프로켓을 허브(28)에 연결하기 위한 한쌍의 드라이버 디스크(20)를 갖는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치에 있어서, 페달 지렛대(2)가 페달에 가해진 힘에 의하여 상하로 진동할때 상기 페달 지렛대(2)가 시이소 운동을 하도록 유연성 재질의 체인(9)을 상기 지렛대 조립체의 각 변속장치(13)사이와 상기 스프로켓(10)둘레로 연장되게 설치하고 ; 한쌍의 포올(21)과 래칫 휘일(25)장치를 상기 각 드라이버 디스크(20)에 설치하여 그중 하나는 상기 페달 지렛대(2)가 아래쪽으로 내려 눌렸을때 전진이동을 부여하도록 클러치디스크부재(23)를 고정시키고 그중 다른 하나는 상기 클러치디스크부재를 이탈시켜 자전거가 후퇴하도록 하고 ; 상기 각 변속장치(3)는 상기 페달 지렛대 조립체의 지렛대 아암의 길이가 상기 주축(45)까지 한정되도록 상기 주축으로부터 멀리 연장하는 표면(42)을 갖는 하우징, 상기 표면(42)에 대하여 횡방향으로 이동되며 각각 상이한 지렛대 아암 길이로 다수의 위치를 한정하도록 상기 하우징에 주축되어 설치된 다수의 요동 포올(15,15') 상기 요동 포올을 추축시키기 위한 변속봉(36), 및 체인의 단부에 연결되며 상기 위치중 상이한 위치 사이에서 상기 표면(42)을 따라 이동할 수 있는 링크부재(41)로 구성시킨것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 체인을 세장된 유연성 체인(9)로 구성시키되, 상기 체인(9)에는 그를 따라 일정간격 이격된 로울러를 설치하고, 상기 로울러는 상기 스프로켓과 결합할 수 있도록 구성시킨것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 제1, 제2 및 제 3아이들풀리(12,7,12a)를 상기 프레임에 설치하고, 상기 체인(9)을 상기 조립체의 하나의 상기 변속장치(3)의 하나로부터 상기 제 1 아이들풀리(12), 상기 하나의 스프로켓(10), 상기 제 2아이들풀리(7), 상기 다른 하나의 스프로켓(10), 및 상기 제 3 아이들풀리(12a)를 돌아 상기 조립체이 다른 하나의 변속장치(3)까지 연장시킨것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 및 제 3 풀리(12,12a)를 서로 동축으로 설치하되 그 축선이 상기 주축(45)의 축선에 대하여 평행을 이루게하고, 상기 제 2 풀리(7)를 그 축선이 상기 뒷바퀴의축(27)의 축선과 대략 수직이 되게 상기 프레임에 설치한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 루우프는 상기 체인의 단부와 상기 변속장치(3) 사이의 연결 링크(13), 및 상기 제 2 풀리(7)를 돌아 상기 체인의 상기 단부에 대항하는 상기 체인부분의 단부에 연결된 체인(9)을 포함함을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 허브 조립체(14)는 상기 드라이버 디스크(20)의 상이한 하나를 각각 수용하기 위한 드럼을 갖고 있고 ; 제 1 의 상기 포올(21)과 래칫 휘일(25)은 드럼에서 상기 뒷바퀴의 축(27)을 중심으로하여 회전할 수 있는 래칫 휘일(25), 상기 래칫 휘일의 내측주연 둘레의 래칫, 상기 스프로켓(10)의 하나와 회전할 수 있는 드라이버 디스크(20), 상기 드라이버 디스크에 추축되어 설치되며 상기 래칫을 향하여 편중된 최소한 하나의 포올(21)을 포함하며 ; 제 2의 클러치 포올(26)과 래칫 휘일(25) 장치는 상기 허브(28)와 회전할 수 있으며 최소한 하나의 노치를 갖는 클러치디스크부재(23), 상기 제 1 클러치 포올(26)과 래칫 휘일 장치의 상기 래칫 휘일(25)에 추축되어 설치되며 상기 노치와 결합할 수 있는 제 1 클러치 포올(26)로 구성시켜, 전진 구동력이 상기 드라이버 디스크 및 상기 제 1 클러치 포올(26)과 래칫 휘일(25) 장치의 상기 포올(21)을 통하여 상기 하나의 스프로켓(10)으로부터 상기 래칫 휘일(25)까지 전달되고 또 래칫 휘일(25)로부터 상기 제 1 클러치 포올(26), 상기 클러치디스크부재(23) 및 상기 허브(28)까지 전달되게 한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2의 포올(24)과 래칫 휘일(25)을, 상기 허브(28)와 함께 회전할 수 없는 제 2 래칫 휘일(22), 및 상기 제 1 클러치 포올(26)을 추축시키며 상기 허브(28)가 반대방향으로 회전될때에는 상기 제1클러치 포올(26)을 상기 제 1 클러치디스크부재(23)로부터 해방시키도록 상기 제 1 클러치 포올에 추축되게 설치되며 제 2 래칫 휘일(22)의 래칫과 결합할 수 있는 제 2 포올(24)로 구성시킨것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 래칫 휘일(25)의 래칫과 상기 제 2 래칫 휘일(22)의 래칫을 상기 제 2 래칫 휘일(22)의 래칫과 결합할 수 있는 포올(24)이 결합될때 상기 제 1 클러치 디스크부재(23)와 결합할 수 있는 클러치 포올(26)이 그 클러치 디스크부재(23)상으로 미끄러져 넘어가도록 또는 그 반대로 되도록 서로에 대하여 정렬시킨것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 및 제 2 포올(26,24)과 래칫 휘일(25) 장치가 조립되면 그리스문자 람다의 형태를 이루도록 한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 변속장치(3)를 상기 아암과 동일한 상기 주축(45)의 측부에서 상기 조립체의 아암에 설치한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 조립체는 페달 지렛대(2)를 갖고 있고, 상기 변속장치(3)는 상기 조립체의 페달(1)과 상기 주축(45) 사이에서 상기 지렛대(2)에 설치한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 변속장치(3)의 상기 표면(42) 및 변속장치에는 종방향 슬로트를 형성시키고, 상기 슬로트에서 이동할 수 있는 링크부재(41)를 상기 체인의 일측단부에 연결시키고, 상기 변속봉(36)은 상기 종방향으로 이동할 수 있게하고, 상기 변속장치에서 상기 요동 포올(15,15')에는 그 양단부 중간에서 상기 요동 포올(15,15')을 위한 피벗 설치를 부여하는 추축을 형성시키고, 상기 체인에 연결되는 링크부재(41)가 포획되는 상기 다수의 위치가 상이하게 형성되도록 상기 요동 포올(15,15')을 반대방향으로 선택적으로 추축시키기 위하여 추축에 대하여 상이한 위치에서 상기 요동 포올(15,15')을 결합하기 위한 수단을 상기 변속봉(36)에 설치한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  13. 제12항에 있어서, 변속장치(3), 및 상기 변속봉(36)을 변속 지렛대(6)에 연결하는 수단을 또한 구성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 변속장치(3)의 단부중 하나를 향하여 상기 변속봉(36)을 종방향으로 편중시키는 수단을 또한 구성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 요동 포올(15,15')을 상기 요동 포올(15,15')이 상기 반대방향으로 회전되게 상기 요동 포올(15,15')을 캠운동시키는 상기 변속봉(36)에 연결된 스프링 핑거(37,37')로 구성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 요동 포올(15,15')에는 그의 양단부에 계단을 형성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 스프링 핑거(37,37')는 상기 변속봉(36)을 따라 종방향으로 이격된 캠식 손가락 모양의 부재이며, 상기 손가락 모양의 부재중 상이한 하나가 상기 요동 포올(15,15')의 각각에 제공되어 그와 함께 결합배치되어 있음을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 슬로트와 대향하는 상기 요동 포올(15,15')의 표면을 추축에 인접한 위치로부터 상기 슬로트를 향하여 경사시키되, 상기 추축에서 상기 요동 포올(15,15')은 그 양단부가 추축되게 한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  19. 주축(45)가 뒷바퀴축 수용부분이 형성된 프레임, 상기 주축부분에 추축되어 설치된 페달 지렛대 조립체, 상기 뒷바퀴축 부분에 설치된 뒷바퀴의 축(27), 상기 뒷바퀴의 축(27)에 추축된 허브(28), 상기 뒷바퀴의축에 또한 추축된 한쌍의 스프로켓(10), 상기 스프로켓을 상기 허브(28)에 연결하기 위한 한쌍의 드라이버디스크(20)를 갖는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치에 있어서, 한쌍의 포올(21)과 래칫 휘일(25) 장치를 상기 각 드라이버 디스크(20)에 설치하여 그중 하나는 상기 페달 지렛대(2)가 아래쪽으로 내려 눌렸을때 전진이동을 부여하도록 클러치디스크부재를 고정시키고 그중 다른 하나는 상기 클러치디스크부재를 이탈시켜 자전거가 후퇴하도록 구성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 허브(28)는 상기 드라이버 디스크(20)의 상이한 하나를 각각 수용하기 위한 드럼을 갖고 있고 ; 제 1 의 상기 클러치 포올(26)과 래칫 휘일(25) 장치는 드럼에서 상기 뒷바퀴의 축(27)을 중심으로하여 회전할 수 있는 래칫 휘일(25), 상기 래칫 휘일의 내측 주연둘레의 래칫, 상기 스프로켓(10)의 하나와 회전할 수 있는 드라이버 디스크(20), 상기 드라이버디스크(20)에 추축되어 설치되며 상기 래칫을 향하여 편중된 최소한 하나의 포올(21)을 포함하며 ; 제 2 의 상기 포올(24)과 래칫 휘일(25) 장치는 상기 허브(28)과 회전할 수 있으며 최소한 하나의 노치를 갖는 클러치디스크부재(23), 상기 제 1 클러치 포올(26)과 래칫 휘일(25) 장치의 상기 래칫 휘일(25)에 추축되어 설치되며 노치와 결합할 수 있는 제 1 클러치 포올(26)로 구성시켜, 전진구동력이 상기 드라이버 디스크(20) 및 상기 제 1 클러치 포올(26)과 래칫 휘일(25) 장치의 상기 포올(21)을 통하여 상기 하나의 스프로켓(10)으로부터 상기 래칫 휘일(25)까지 전달되고 또 상기 래칫 휘일(25)로부터 상기 제 1 클러치 포올(26), 상기 클러치디스크부재(23) 및 상기 허브(28)까지 전달되게 한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제 2 의 포올(24)과 래칫 휘일(25) 장치를, 상기 허브(28)와 함께 회전할 수 없는 제 2 래칫 휘일(22), 및 상기 제1클러치 포올(26)을 추축시키며 상기 허브(28)가 반대방향으로 회전될때에는 상기 제 1 클러치 포올(26)을 상기 클러치디스크부재(23)로부터 해방시키도록 상기 제 1 클러치 포올(26)에 추축되게 설치되며 상기 제 2 래칫 휘일(22)의 래칫과 결합할 수 있는 제 2 포올(24)로 구성시킨 것을 특징으로 하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제 1 래칫 휘일(25)의 래칫과 상기 제 2 래칫 휘일(22)의 래칫을 상기 제 2 래칫 휘일(22)의 래칫과 결합할 수 있는 포올(24)이 결합될 때 상기 제 1 클러치디스크부재(23)와 결합할 수 있는 클러치 포올(26)이 그 클러치디스크부재상으로 미끄러져 넘어가도록 또는 그 반대로 되도록 서로에 대하여 정렬시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 제1 및 제 2 포올(26,24)과 래칫 휘일(25) 장치가 조립되면 그리스문자 람다의 형태를 이루도록 한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  24. 주축(45)과 뒷바퀴의 축 수용부분이 형성된 프레임, 지렛대 아암길이 변속장치(3)를 포함하여 상기 주축부분에 추축되어 설치된 페달 지렛대 조립체, 상기 뒷바퀴의 축부분에 설치된 뒷바퀴의 축(27), 상기 뒷바퀴의 축에 추축된 허브(28), 상기 뒷바퀴의 축에 또한 추축된 최소한 하나의 스프로켓(10), 상기 스프로켓을 돌아 변속장치로부터 추진력을 상기 허브(28)까지 전달하며 상기 페달 지렛대(2)가 페달(1)에 가해진 힘에 의하여 상하로 진동될때 상기 페달 지렛대(2)가 시이소 운동을 하게 하는 체인을 갖는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치에 있어서, 상기 각 변속장치(3)를, 상기 페달 지렛대 조립체의 지렛대 아암의 길이가 상기 주축(45)까지 한정되도록 상기 주축(45)으로부터 멀리 연장하는 표면(42)을 가진 변속장치(3), 상기표면(42)에 대하여 횡방향으로 이동되며 각각 상이한 지렛대 아암길이로 다수의 위치를 한정하도록 상기 변속장치에 추축되어 설치된 다수의 요동 포올(15,15') 상기 요동 포올(15,15')을 추축시키기 위한 변속봉(36), 및 체인의 단부에 연결되며 상기 위치중 상이한 위치 사이에서 상기표면(42)을 따라 이동할 수 있는 링크부재(41)로 구성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 변속장치(3)를 상기 아암과 동일한 상기 주축(45)의 축부에서 상기 조립체의 아암에 설치한 것 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  26. 제24항에 있어서, 상기 조립체는 페달 지렛대(2)를 갖고 있고, 상기 변속장치(3)는 상기 조립체의 페달(1)과 상기 주축(45) 사이에서 상기 지렛대(2)에 설치한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  27. 제23항에 있어서, 상기 변속장치(3)의 상기 표면(42) 및 상기 변속장치에는 종방향 슬로트를 형성시키고, 상기 슬로트에서 이동할 수 있는 링크부재(41)를 상기 체인의 일측단부에 연결시키고, 상기 변속봉(36)은 상기 종방향으로 이동할 수 있게하고, 상기 변속장치(3)에서 상기 요동 포올(15,15')에는 그 양단부 중간에서 상기 요동 포올을 위한 피벗 설치를 부여하는 추축을 형성시키고, 상기 체인에 연결되는 링크부재(41)가 포획되는 상기 다수의 위치가 상이하게 형성되도록 상기 요동 포올(15,15')을 반대방향으로 선택적으로 추축시키기 위하여 추축에 대하여 상이한 위치에서 상기 요동 포올(15,15')을 결합하기 위한 수단을 상기 변속봉(36)에 설치한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  28. 제26항에 있어서, 변속장치(3), 및 상기 변속봉(36)을 상기 변속 지렛대(6)에 연결하는 수단을 또한 구성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 변속장치(3)의 단부중 하나를 향하여 상기 변속봉(36)을 종방향으로 편중시키는 수단을 또한 구성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  30. 제27항에 있어서, 상기 요동 포올(15,15')을 상기 요동 포올(15,15')이 상기 반대방향으로 회전되게 상기 요동 포올(15,15')을 캠운동시키는 상기 변속봉(36)에 연결된 스프링 핑거(37,37')로 구성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  31. 제29항에 있어서, 상기 요동 포올(15,15')에는 그의 양단부에 계단을 형성시킨 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  32. 제29항에 있어서, 상기 스프링 핑거(37,37')는 상기 변속봉(36)을 따라 종방향으로 이격된 캠식 손가락 모양의 부재이며, 상기 손가락 모양의 부재중 상이한 하나가 상기 요동 포올(15,15')의 각각에 제공되어 그와 함께 결합배치되어 있음을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
  33. 제31항에 있어서, 상기 스로트와 대향하는 상기 요동 포올(15,15')의 표면을 추축에 인접한 위치로부터 상기 슬로트를 향하여 경사시키되, 상기 추축에서 상기 요동 포올(15,15')은 그 양단부가 추축되게 한 것을 특징으로하는 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치.
KR1019850009652A 1985-07-29 1985-12-20 지렛대를 이용한 자전거의 추진장치 KR890004250B1 (ko)

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