KR920002845B1 - 지렛대원리를 이용한 자전거용 페달 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

지렛대원리를 이용한 자전거용 페달

제1도는 본 발명의 일부절개 평면도.

제2도는 제1도의 A-A선 단면도.

제3도는 본 발명의 요부분해 사시도.

제4도는 본 발명의 페달위치를 설명한 개략도.

제5도는 제4도의 페달단면도를 표시한 것으로, 제5a도는 제4도의 (a)위치에서의 단면도, 제5b도는 제4도의 (c)위치에서의 단면도.

제6도는 본 발명의 베벨기어의 사시도.

제7도는 본 발명의 연결판 사시도.

제8도 및 제9도는 본 발명의 다른 실시예로서, 제8도는 본 발명의 다른 실시예의 일부절개 평면도.

제9도는 제8도의 B-B선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 페달축 3 : 고정베벨기어

4 : 유동베벨기어 5, 5a : 결합홈

6 : 축공 7 : 유동축

8, 8a : 베벨기어 9, 9a : 고정축

10, 10a : 캠홈 11, 11a : 안내간

13, 13a, 13b : 비틀림코일스프링 14 : 전달베벨기어

15 : 단턱 16, 16a, 16b : 돌기

본 발명은 자전거용 페달내의 페달축에 다수의 베벨기어를 서로 연동되게 축설하여 페달축에서 페달이 공회전되는 것을 방지 또는 공회전되게 함으로서 크랭크암의 길이(즉 구동암의 길이)를 길게하여 적은 힘으로도 높은 회전력을 얻을 수 있으므로 주행효율을 증진시킬 수 있는 지렛대원리를 이용한 자전거용 페달에 관한 것이다.

종래 자전거페달을 살펴보면, 크랭크암의 일측에 페달축을 고정하여 이 페달축에 페달을 회전자재하게 축설하고, 크랭크암의 타측에 직결된 큰 반경의 스프로켓을 하나 또는 2중, 3중으로 중첩시켜 이들 중 한 스프로켓과 후륜축의 스프로켓사이에 체인을 걸어 회전력을 전달하였던 것으로 이는 단순히 전방 스프로켓의 반경과 크랭크랭크암의 길이차에 의해 동력을 전달함으로서 전방 스프로켓과 후륜축 스프로켓의 치차수 차이에 의하여 원하는 증속비나 감속비를 얻을 수 있었던 것이다. 따라서 높은 증속비를 얻으려는 전방 스프로켓의 직경은 커져야 하고 후륜축의 스프로켓은 상대적으로 작은 치차수의 것이었으며, 또한 높은 감속비를 얻으려면 상기의 구조와 반대로 치차수의 전방 스프로켓과 후륜축이 많은 치차수의 스프로켓을 연동되게하여 높은 감속비를 얻을 수 있었다.

그런데 자전거의 크랭크축 위치는 일반적으로 지면으로부터 일정높이(약 20㎝ 정도)로 되어져 있고, 크랭크암은 크랭크축의 중심으로부터 약 16㎝로 규격화되어 있기 때문에 전방 스프로켓의 직경을 늘리는데 많은 제한이 따라 실제감속 및 증속에서도 한계가 있었고 특히 스프로켓의 중량이 무겁고 크랭크축 중심의 위치에서 전방 스프로켓의 직경이 크기 때문에 주행속도의 제한과 경사길은 물론 평지를 주행함에 있어서 불필요한 체력수모가 많았다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 불합리한 결점을 시정하고자 안출된 것으로서 페달내의 페달축에 다수의 베벨기어를 축설하여 페달축에서 페달이 공회전되는 것을 방지 또는 공회전되게 함으로서 크랭크암의 길이를 페달길이의 반만큼 더 길게 함으로써 후륜에 높은 구동력을 전달시킬 수 있게 한 것으로, 이하 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면중 제1도 내지 제7도는 본 발명의 한 실시예에 관한 것으로, 1은 자전가(도시되지 않았음)의 양측 크랭크암(2)에 고정시킨 페달축인데, 이 페달축(1)에는 일측에 일체로된 고정베벨기어(3)와 타측에 유동베벨기어(4)를 회전자재하게 축설시키되, 상기 고정베벨기어(3)와 유동베벨기어(4)사이의 페달축(1) 외주면에 서로 대응지게 결합홈(5)(5a)이 요설되고, 축방향으로 축공(6)을 천공시킨 유동축(7)이 삽입되어 회동자재하게 한 것이다. 8,8a은 상기 유동축(7)의 외주면에 서로 대응지게 요설된 결합홈(5)(5a)에 고정축(9)(9a)으로 회전자재하게 축설된 베벨기어인데, 이 베벨기어(8)(8a)의 일측 외주면에는 베벨기어(8)(8a)의 중심축에서 편심되게 캠홈(10)(10a)을 동일하도록 요설한다. 11,11a은 상기 베벨기어(8)(8a)의 외주면에 편심되게 요설함 캠홈(10)(10a)의 외주에 밀접하게 상하로 페달(12)에 고정한 안내간인데, 이 안내간(11)(11a)은 페달축(1)에 베어링(도시하지 않았음)이 축설된 페달(12)을 상하로 일정거리를 회동시키도록 한 것이다. 13,13a은 상기 고정축(9)(9a) 일단의 돌기(16)에 탄지시킨 비틀림코일스프링인데, 이 비틀림코일스프링(13)(13a)은 고정축(9)(9a)과 베벨기어(8)(8a)의 외주면에 권회하되, 상기 비틀림코일스프링(13)(13a)에 의해 베벨기어(8)(8a)가 역회전 하는 것(즉 페달(12)가 역회전하는 것)을 방지한 것이다.

또한 첨부도면중, 제8도 및 제9도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 것으로, 제1도 내지 제7도와 동일한 구조는 동일한 부호를 부여하였다.

14는 상기 페달축(1)의 일측 외주면에 단턱(15)을 형성하고, 고정베벨기어(3) 대신에 회전자재하게 삽입시킨 전달베벨기어인데, 이 전달베벨기어(14)의 외주면에 비틀림코일스프링(13b)을 권회하되, 이 비틀림코일스프링(13b)의 타단은 상기 페달축(1) 단턱(15)의 돌기(16b)에 탄지하여 페달(12)의 페달축(1)에서 역회전(즉 일반자전거와 같이)할 수 있도록 한 것이다. 미 설명부호 17은 페달(12)의 일측에 설치한 연결판인데, 이 연결판(17)은 페달축(1)에 열결판(17)의 선단까지의 길이를 더함으로서 높은 구동력을 얻을 수 있게 한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

특 일측에 고정베벨기어(3)를 일체로 형성한 페달축(1)을 크랭크암(2)에 고정시키되, 이 페달축(1)의 타측에서, 외주면에 서로 대응지게 결합홈(5)(5a)을 요설되고 축방향을 축공(6)을 천공시킨 유동축(7)를 회전자재하게 삽입한후, 이 페달축(1)에 유동베벨기어(4)를 회전자재하게 축설하며, 상기 유동축(7)의 결합홈(5)(5a)에 베벨기어(8)(8a)를 회동자재하게 삽입시킨 고정축(9)(9a)을 삽입고정하고, 이 베벨기어(8)(8a)의 회전방향과 반대방향으로 회전하지 못하도록 고정축(9)(9a)과 베벨기어(8)(8a)의 외주면에 비틀림코일스프링(13)(13a)을 권회하여 고정축(9)(9a)의 돌기(16)(16a)에 탄지한다. 또, 상기 베벨기어(8)(8a)의 외주면에, 즉 제6도에서와 같이 베벨기어(8)(8a)의 중심축에 일측으로 편심되게 요설함 캠홈(10)(10a)을 서로 대응지게 고정축(9)(9a)에 회전자재하게 축설하고, 상기 캠홈(9)(9a)의 상하에 밀접되게 안내간(11)(11a)을 설치하여 페달(12)의 일측에 고정하되, 이 페달(12)을 제4도의 (a) 및 제5b도와 같이 페달(12)이 경사지게 베벨기어(8)(8a)를 조절하여 조립하면 되는 것이다.

따라서 상기와 같은 상태에서 제4도와 같이 크랭크암(2)을 화살표방향으로 회전시키기 위해 제4도의 (a)와 같이 페달(12)을 화살표방향으로 힘을 가하면, 크랭크암(2)에 고정시킨 페달축(1)의 고정베벨기어(3)도 크랭크암(2)의 회전방향과 같이 제1도의 화살표방향으로 회전하게 되며, 이 회전력에 의하여 서로 연동된 베벨기어(8)(8a)도 같이 회전하는 것이다. 또한 페달축(1)에 회전자재하게 축설한 유동베벨기어(4)은 상기 고정베벨기어(3)와 베벨기어(8)(8a)의 작동을 정확하게 하기 위한 것이다. 그러므로, 베벨기어(8),(8a)의 캠홈(8)(8a)에 따라 안내되는 안내간(11)(11a)에 의해 페달(12)이 점차 제2도 및 제4도의 (b)와 같이 크랭크암(2)과 일직선상으로 되는데, 좀더 상세히 설명하면, 베벨기어(8)의 캠홈(10)위치와 서로 반대방향에 위치하므로 베벨기어(8a)의 캠홈(10a)에 설치된 안내간(11a)이 낮은측에 위치하여 페달(12)이 제4도의 (a) 및 제5a도와 같이 경사지게 된다. 따라서, 크랭크암(2)이 더 회전하면 베벨기어(8)(8a)가 서로 반대방향으로 회전하므로서 상기 베벨기어(8)(8a)의 캠홈(10)(10a)위치가 같아져 제4도의 (b) 및 제2도와 같이 크랭크암(2)과 일직선이 되며, 이 상태에서 더 회전하면 상기 베벨기어(8) 캠홈(10)의 낮은측에 안내간(11)이 위치하고, 베벨기어(8a) 캠홈(10a)의 높은측에 안내간(11a)이 위치하므로 페달(12)의 선단은 제4도의 (c) 및 제5b도와 같이 제일 낮게 위치하게 된다.

또한, 이 상태에서 더 회전하게 되면, 베벨기어(8)(8a)가 서로 반대방향을 회전하므로서 다시 베벨기어(8)(8a)의 캠홈(10)(10a)위치가 같아져 제4도의 (d) 및 제2도와 같이 크랭크암(2)과 일직선이 된다. 그러므로 상기 베벨기어(8)(8a)의 캠홈(10)(10a)에 의해 안내되도록 안내간(11)(11a)이 고정된 페달(12)은 페달축(1)에서 제4도와 같이 상하운동만 하고 공회전되는 것을 방지하므로 제1도에서 보는 바와 같이 ＂ℓ＂만큼(즉 페달길이의 반) 크랭크암의 길이가 길어져 적은 힘으로도 크랭크암을 회전시킬 수 있는 것이다. 따라서 상기 페달축(1)에 베어링(도시하지 않았음)으로 축설된 페달(12)은 상기 베벨기어(8)(8a)의 캠홈(10)(10a)에 밀접한 안내간(11)(11a)에 의해, 이 베벨기어(8)(8a)의 회전에 따라, 캠홈(10)(10a)에 밀접한 안내간(11)(11a)에 따라 상하운동만 하게 되며, 이로인해서 페달(12)을 저울시 힘을 가하는 부분이 페달축(1)이 아니라 페달(12)의 선단이 되므로서, 페달축(1)에서 페달(12)의 선단까지의 길이(즉 페달길이의 반=ℓ)만큼 길어지게 된다.

또한 제8도 및 제9도는 본 발명의 다른 실시예로 상기 페달축(1)의 일측외주면에 단턱(15)을 형성시키고 고정베벨기어(3) 대신에 회전자재하게 전달베벨기어(14)를 삽입하되, 이 전달베벨기어(14)와 단턱(15)의 외주면에 비틀림코일스프링(13b)을 권회하여 상기 단턱(15)의 돌기(16b)에 탄지시킨 것으로서, 이는 페달축(1)의 회전에 따라 단턱(15)의 돌기(16b)에 탄지되어 있는 비틀림코일스프링(13b)이 상기 전달베벨기어(14)의 외주면을 감싸아 잡고 같이 회전되게 하므로서 상기의 한 실시예에서 설명한 바와 같이 동일한 작용을 하는 것이며 또한 페달(12)을 역회전시킬때에는 상기 전달베벨기어(14)의 외주면을 감싸아 잡고 있던 비틀림코일스프링(13b)이 풀리므로 전달베벨기어(14)가 자유로이 회전하므로 상기 페달(12)을 역회전시킬 수 있는 것이다.

그리고 상기 페달(12)의 선단에 연결판(17)을 설치하므로 크랭크암의 길이가 앞에서 설명한 바와 같이 ℓ+ℓ(페달이 선단의 연결판의 선단까지)만큼 더 길어지므로 적은 힘으로 높은 회전력을 얻어 주행효율을 증진시킬 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 페달축(1)에 다수의 베벨기어를 서로 연동되게 축설하여 페달축(1)에서 페달(12)이 공회전되는 것을 방지 또는 공회전함으로서 크랭크암의 길이를 길게 하여 구동 스프로켓이 높은 회전력을 얻어 체인으로 후륜축 스프로켓에 전달되도록 된 것으로 종래에 비하여 적은 힘으로 평지에서의 고속주행과 가파른 경사길에서의 주행효율을 증진시킬 수 있도록 하고 구조가 비교적 단순하여 생산가가 저렴함은 물론 고장이 전무한 매우 획기적인 발명이다.

Claims (2)

1. 자전거의 양측 크랭크암에 고정시킨 페달축에 있어서, 상기 페달축(1)에 일체로 고정베벨기어(3)의 타측에 유동베벨기어(4)를 회전자재하게 축설하며, 이 고정베벨기어(3)와 유동베벨기어(4) 사이의 페달축(1)에는, 외주면에 서로 대응지게 결합홈(5)(5a)이 요설되고, 축방향으로 축공(6)을 천공시킨 유동축(7)을 회동자재하게 삽입하되, 상기 유동축(7)의 결합공(5)(5a)에 고정축(9)(9a)으로 회전자재하게 베벨기어(8)(8a)를 축설하고, 이 베벨기어(8)(8a)의 외주면에, 베벨기어(8)(8a)의 중심축에서 편심되게 캠홈(10)(10a)을 요설하며, 상기 캠홈(10)(10a)의 상하로 밀접시킨 안내간(13)(13a)을 페달(12)에 고정하고, 상기 고정축(9)(9a)의 돌기(16)(16a)에 탄지시킨 비틀림코일스프링(13)(13a)을 베벨기어(8)(8a)와 고정축(9)(9a)의 외주면에 권회하여서 된 것을 특징으로 한 지렛대원리를 이용한 자전거용 페달.
2. 제1항에 있어서, 상기 페달축(1)의 외주면에 단턱(15)을 형성하되, 이 페달축(1)에 전달베벨기어(14)를 회전자재하게 삽입시키며, 상기 전달베벨기어(14) 및 단턱(15)의 외주면에서는 비틀림코일스프링(13b)의 타단을 단턱(15)의 돌기(16b)에 탄지시켜 권회한 것을 특징으로 한 지렛대원리를 이용한 자전거용 페달.

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