KR930010447B1 - 자동다단변속기어장치 시프터 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

자동다단변속기어장치 시프터

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 따라 상대적으로 장력이 가하여 지지않은 상태와 가하여진 상태에서의 자전거 체인의 상부열을 보여주는 자전거 변속기용 자동다단변속기어장치 시프터의 부분 측면도.

제2도는 실질적으로 직선의 상태에 있는 체인의 상부열과 토오크가 걸려진 자전거 체인과의 부품의 배열을 보여주는 제1도와 유사한 부분 측면도.

제3도는 다단변속기어장치에 겹쳐진 자동다단변속기어장치 시프터의 확대 전개된 사시도.

제4도는 다단변속기어장치에 겹쳐진 본 발명의 자동다단변속기어장치 시프터의 확대 사시도.

제5도는 안정실린더의 확대된 단면도.

제6도는 제5도의 안정장치의 분해 사시도.

제7a도와 제7b도는 자전거 체인이 제1도의 눌려진 상태이고 기어군이 연결을 위하여 도시된 대로 일때 부품의 배열을 보여주는 자동시프터의 확대된 부분 평면도.

제8a도와 8b도는 자전거 체인이 실제적으로 제2도의 직선상태이고, 기어군이 연결을 위하여 도시된 대로일때 부품의 배열을 보여주는 제7a도 및 7b도와 유사한 자동시프터의 확대된 부분 평면도.

제9도는 자동다단변속기어장치 시프터의 작동부품을 나타내는 다이아그램도.

제10a도는 이동가능한 시프터 아암이 시계반대방향으로 가압되어질때 안정 유압실린더의 작동을 보여주는 확대된 부분 개략도.

제10b도는 이동가능한 시프터 아암이 시계회전방향으로 가압되어 질때 안정 유압실린더의 작동을 보여주는 확대 단면도.

[발명의 상세한 설명]

[발명의 배경]

1. 본 발명의 분야

본 발명은 일반적으로 자전거변속기에 관한 것이며, 더욱 상세히는 구동기어와 피동기어 사이의 기어비가 요구되는 힘에 상응하여 자동적을 변하는 자동다단변속기어장치 시프터 분야에 관한 것이다.

2. 선행기술의 설명

자전거 탑승자에 의하여 가해지는 노력에 상승하여 기어비가 수축가능하고 확장가능한 대직경의 체인기어 구조를 통해 자동적으로 변경되는 자전거변속기는 알려져 있다. 소위 10단 속도변속기로서 사용하기 위하여 개발된 이러한 형태의 장치에 있어서 구동하는 대직경 체인기어 조립체가 복수의 협동스프로킷 기어를 제공하고 스프로킷기어의 반경위치를 변경함으로써 변하여져 왔다.

스프로킷기어의 반경위치의 결정은 입력토오크의 자동적인 기능이며, 부품들은 토오크를 증가시킴에 의하여 체인기어 구성요소들의 유효직경이 작동스프링 또는 스프링의 가압에 대하여 감소되어지도록 설치되어 있다.

역으로, 페달에 가해지는 입력토오크의 감소에 의하여 연속적으로 작동하는 스프링은 스프로킷기어의 유효직경을 자동적으로 증가시키기 위하여 기능한다. 이러한 방식으로 구동기어와 피동기어 사이의 기어비는 유효하게 자동적으로 변경될 수 있다.

변속기의 다양한 대직경 체인기어 형태에 있어서 구동체인을 후방의 소형 기어군중의 하나에 영원히 놓는 것과 그 제어케이블과 레버에 함께 후방다단변속기어장치를 분리 및 제거하는 것은 통상의 관행이다.

따라서 자전거변속기의 각각의 기어비에서의 변화는 대직경 구동기어의 유효직경을 바꿈에 의하여 달성되었다.

그러나 종래의 이러한 모든 형태의 자동변속기는 체인기어 조립체의 유효직경의 증감이 원활하게 이루어지지 않고 구동스프로킷과 구동체인의 맞물림이나 풀림은 항상 바라지 않고 어쩔 수 없는 덜거덕거리는 소음이나 충격을 수반하고, 이들은 자전거변속기를 작동할때 항상 방해가 되고, 특히 주행시에 문제가 된다는 일반적인 문제점을 겪어왔다. 또한, 종래 설계의 대부분은 번거로우며, 복잡하고, 어느정도는 외관상 보기가 좋지 않다.

당해기술의 다른 기술자들이 기어변경 목적을 위하여 다단변속기어장치로 기능하기 위하여 기어군주위나 또는 기어군주위에 특별한 구조를 가함으로서 기어비의 변경방식을 개선하려고 시도하여 왔다. 종래기술 구조중의 어떤 것들은 전기변속기, 공기압변속기, 또는 다른 기구학적인 장치를 써서 다단변속기어장치를 원격작동하고자 하고 있다. 알려진 바로는 종래기술의 기어변경장치의 대부분 또는 거의 모두가 자전거 탑승자에 입장에서 보면 매우 정교한 노력이 소망의 기어변경을 위해 요구하고 있다.

종래기술의 자동기어비 변경구조는 매우 복잡하고 설계상 번거로우며 그에 따라서 증가된 생산비가 요구되고 유지비가 증가하고, 계속 고장이 나거나 마모되기 쉬운 상호 작용하는 복수의 부품과 무게의 증가를 요구한다.

따라서 간단하면서도 가볍고 탑승자의 입장에서 보아서 큰 노력없이 부드럽게 자전거변속기의 기어비를 쉽게 바꿀 수 있게 설계된 자동작동 기구를 제공하는 필요성은 여전히 잔존한다.

[본 발명의 요약]

본 발명의 일반적으로 자전거 자동변속기에 관한 것이며, 더욱 상세히는 변경되는 구역에서 최적 작동효율을 위하여 체인을 적절한 크기의 기어군으로 자동적으로 이동시키기 위하여 구동체인상의 입력토오크에 응답하는 다단변속기어장치 시프터 기구로서 특징지어지는 개선된 기어비 변경조립체에 관한 것이다.

본 발명은 자전거 조립과정에서 자전거 제작자에 의하여 장착되어진 원래의 장착물로서 또한 사용되던 자전거의 경우에는 자전거 소유주나 자전거점에서의 개장으로서 실질적으로 5단변속, 10단변속 및 12단변속 형태의 모든 자전거에 사용하기 적합하다.

본 발명의 자동다단변속기어장치 시프터는 최소의 상호작용 부품을 가지고 자전거 프레임에 후방 차축주위에 견고하게 간단히 부착할 수 있고 제위치에서 부착되는 아암에 연결되는 제1프레임을 가진다.

이동가능한 시프터 아암이 프레임 연결아암에 피벗적으로 상호연결되어 있고 그 주위에서의 피벗이동을 위하여 설치되어 있다. 이동가능한 시프터 아암은 입력토오크를 감지하기 위한 체인롤러나 피동차(follower)를 회전가능하게 지지한다.

피동차는 자전거 체인의 상부열상에서 아래로 누르도록 장착되어 있고 체인이 팽팽하게 되지 않을때 초기 상태를 만들기 위하여 체인의 상부열을 충분히 누르게 되어 있다. 초기 위치에서 자전거 체인은 다단변속기어장치에 의하여 체인이 기어군의 가장 작은 기어와 맞물려지는 위치로 기어군을 가로질러서 걸려 있으며 그에 의하여 본 시스템의 최적 기어비능력을 제공한다.

짧은 탄력성 있는 케이블은 이동가능한 시프터 아암과 종래 다단변속기어 장치의 케이블 연결구 사이에 상호연결되어 있으며, 이 케이블은, 다단변속기어장치를 체인이 팽팽하지 않을때 체인이 기어군의 가장 작은 기어상에 있게 되는 위치로 이동시키도록 조정되어 지며, 이동가능한 시프터 아암은 그 초기위치에 피벗 고정된다.

자동시프터 스프링은 이동가능한 시프터 아암과 체인 피동차를 초기의 체인 누름위치에 가압시키기 위하여 프레임 연결아암의 부분과 이동가능한 시프터 아암 사이에서 상호 연결되어 있다. 유압, 또는 다른 실린더나 이동안정장치가 또한 이동가능한 시프터 아암의 피벗이동을 시계방향으로 초기 위치쪽으로 제어하고 지연시키기 위하여 고정된 아암과 이동가능한 시프터 아암 사이에서 상호 연결되어 있다. 안정장치는 실제적으로 존재하는 다단변속기어장치의 모든 대중적인 형태와 함께 장치의 원활한 자동기능을 제공한다는 놀라운 사실이 발견되어 졌다.

장력이 자전거 체인에 가하여 졌을때, 에를들면, 언덕이나 경사길을 올라갈때 페달에 가하여져야 하는 부가적인 토오크는 체인을 팽팽하게 하고 회전피동차에 의하여 부여되는 체인누름의 양을 감소시킴에 의하여 체인의 상부열을 직선화시키려고 하는 경향이 있다. 자전거 체인의 상부열의 직선화는 체인롤러 또는 피동차를 자동시프터 스프링의 가압에 대항하여 위로 향하게 하고 그에 따라 이동가능한 시프터 아암에 부착된 롤러를 고정아암에 대하여 시계반대방향으로 회전하게 한다. 이동가능한 시프터 아암의 시계반대방향 회전이 유압실린더 또는 안정장치에 의하여 완전히 반대가 되지는 않는다.

본 시스템의 형상은 이동가능한 시프터 아암의 시게반대반향의 회전은 짧게 신축가능한 케이블에 인장력을 부과하여 그에 따라 다단변속기어장치 5각형 링크장치가 체인이동 휘일 또는 스프로킷을 기어군의 큰 기어쪽으로 내부의 횡방향으로 이동하도록 한다. 언덕이나 오르막길이 더 경사가 커지면 부가적인 토오크가 페달에 탑승자에 의하여 상방향으로 계속하기 위하여 부가되어져야 하며 그에 따라서 자전거 체인의 상부열을 직전적으로 펼려고 하는 경향이 커진다.

부가적인 상부열 체인의 직선화는 자전거 체인이 작은 기어군의 가장 큰것에 올려갈 때까지 기어군을 가로질러서 다단변속기어장치의 지지안내가 증가하게 된다. 이 위치에서는 다단속 자전거변속기의 최대의 기계적 잇점은 자동적으로 이루어지게 될 것이다.

경사지역을 완전히 통과하고 탑승자가 내리막길을 내려가기 시작할때, 최대 토오크를더이상 페달에 가할 필요가 없고, 자전거 체인은 더이상 그 최대의 장력을 받을 필요가 없다. 이러한 조건하에서, 자동 시프터 스프링을 자전거 체인의 토오크나 장력을 극복하여 하고, 체인의 상부열을 누르기 시작할 것이다.

이 누름은 피동차가 체인의 상부열을 누르려 하는 경향이 증가함에 따라서 차례로 이동가능한 시프터 아암의 회전을 시계방향으로 야기시킨다. 체인의 상부열의 누름은 고정된 아암에 대하여 이동가능한 시프터 아암의 시게방향회전을 발생시키고 신축성 있는 케이블을 다단변속기어장치쪽으로 미는 것에 의하여 짧은 신축성 케이블의 가해진 장력을 풀 수 있다.

장력이 풀려진 신축성 있는 케이블은 통상의 방법으로 체인이 적절히 기어군의 가장 작은 기어에 위치하게 될때까지 기어군을 가로질러 횡으로 체인을 체인이동 스프로킷이 안내하게 하기 위하여 오각형 링크장치를 기존의 다단변속기어장치 스프링이 작동하게 한다. 이 위치에서 변속기 설계의 최대 속도 기어비가 달성된다.

본 발명의 부품의 배열이 언덕의 정상을 갑자기 통과할때의 다단변속기어장치의 급격한 변동을 발생하고 그에 따라서 자전거 체인이 고도의 장력상태에서 상대적으로 느슨한 상태로의 전이를 겪게 된다는 것을 중요한 사실이다.

그러한 상황하에서 더이상의 자동시프터 스프링은 고정아암 주위에서 시게방향으로 회전하게 이동가능한 시프터 아암을 빨리 당기기 위하여 작동하고 그에 따라 큰 기어군으로부터 작은 기어군으로의 방향으로 다단변속체인 이동스프로킷의 원치않는 빠른 안내를 야기시킨다.

그러한 급격하고 제어되지 아니한 이동을 방지하기 위하여 유압실린더 또는 다른 방해장치 또는 안전장치가 제공되어져 왔으며 자동시프터 스프링의 작동을 제어하고 원활하게 하기 위하여 이동가능한 시프터 아암과 고정된 아암 사이에 연결되어 있다.

실린더내의 유압흐름은 토오크가 자전거 체인에 가해지는 동안 회전가능한 시프터 아암의 실질적으로 제한되지 않는 반시계방향의 회전을 허용하기 위하여 또한 토오크가 자전거 체인으로부터 제거될때 이동가능한 시프터 아암의 회전을 시계방향으로 상당히 제한하기 위하여 설계되어 있다.

체인에서의 처짐이 피동차에 의하여 감지되어질때 이동가능한 시프터 아암의 시계방향의 회전속도를 지연시킴에 의하여 체인을 기어군의 가장 큰것으로부터 기어군의 가장 작은 것으로의 이동을 위한 다단변속기어 장치의 지시안내는 완만하고도 안정된 제어속도로 이루어질 것이다. 지연장치는 또한 자동시프터의 폐달의 정상적인 회전동작을 통한 작동을 안정화시키고 자전거의 본질적인 작동의 특성은 자전거가 추진되어짐에 따라서 체인상의 토오크를 꾸준히 가하는 것보다는 주기적인 것이 된다.

다단속도형태의 자전거변속기를 위한 개선된 자동다단변속기어장치 시프터를 제공하는 것은 본 발명의 또 하나의 목적이다.

고정된 프레임 연결아암, 고정된 아암에 대하여 이동가능한 시프터 아암, 자전거 체인과의 회전맞물림하여 피동차를 지지하는 이동가능한 시프터 아암, 피동차를 가압하여 체인을 누르기 위해 2개의 아암 사이에서 가압하는 스프링 , 및 피동차에 의하여 감지된 체인 장력 변화에 응답하여 다단변속기어장치를 자동적으로 이동하기 위하여 다단변속기어장치와 이동가능한 시프터 아암 사이에 상호연결된 케이블을 포함하는 자전거변속기를 위하여 새로운 자동다단변속기어장치 시프터를 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.

자전거 체인의 장력을 감지하기위한 롤러장치, 롤러장치를 지지하고 롤러장치에 의하여 감지된 체인 장력의 변화에 응답하여 피벗적으로 이동하는 이동가능한 아암장치, 이동가능한 아암장치가 피벗적으로 이동되어질때 다단변속기어장치를 이동시키기 위하여 이동가능한 아암장치와 다단변속기어장치 사이에 있는 케이블장치, 롤러장치를 체인에 대하여 정상적으로 가압시키기 위한 스프링장치, 롤러장치를 자전거 체인쪽으로 이동시키기 위하여 시계방향으로 이동가능한 아암장치의 이동을 지연시키기 위한 안정장치로 이루어진 자전거변속기를 위하여 새로운 자동다단변속기어장치 시프터를 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적이다.

본 발명의 다른 목적과 더 자세한 이해는 수반한 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 청구범위 및 아래의 설명을 참조함으로써 이루어질 것이며, 여기에서 동일한 관련부호는 여러 도면에서, 동일한 부품을 지시한다.

[본 발명의 바람직한 실시예의 설명]

도면과 관련하여 제1도 및 제2도에 일반적으로 프레임(38)과 하나 또는 그 이상의 대직경 구동기어(16)에 의하여 회전구동하는 자전거 체인(14)를 포함하는 자전거(10)의 부분이 도시되어 있다.

한쌍의 오른쪽과 왼쪽 페달(18, 20)은 통상의 방법으로 체인을 회전시킬 목적으로 대직경 구동기어(16)에 회전에너지를 공급하도록 배열되어 있다. 도시되어 있는 실시예에서 한쌍의 대직경 기어가 종래의 방법대로 통상의 10단 또는 12단 변속자전거에 변속을 제공하기 위하여 사용되어 진다.

그러나, 단일의 대직경 구동기어(16)가 본 발명의 자동다단변속기어장치 시프터(12)를 기능시키는데 필요하게 되는 것이 바람직하며 앞으로 이에 대하여 상세히 설명할 것이다.

잘 알려진 방식대로, 작은 기어군(22, 24, 26, 28, 30)의 복수개가 통상의 다단변속기어장치(32)의 지시안내 기능에 의하여 제어되는 바와 같이 자전거 체인(14)에 의하여 선택적으로 물려지기 위하여 통상의 방법대로 후방자전거 차축(34)에 회전가능하게 부착되어 있고 다단변속기어장치는 종래의 방식대로 후방차측(34) 부근에 고정되어 진다.

제1도 및 2도, 참고로 제3도 및 제4도와 관련하여 본 발명의 자동다단변속기어장치 시프터(12)는 일반적으로 정지해 있고 자전거의 프레임(38)에 고정되는 프레임 연결 아암(42)을 포함하고 있다. 제3도와 4도에서 가장 잘 보여지듯이 프레임 연결 아암(42)은 자전거 프레임(38)의 후방에 위치하는 지주상에 편리하게 부착하기 위하여 구부려진 연결핑거(46)를 포함한다.

프레임 연결아암(42)은 자전거 후방차축(34)상에 끼워 맞추고 고정시키기에 적절한 크기의 후방으로 열려진 차축 슬롯(slot)(48)에서 그끝이 끝난다.

프레임 연결아암(42)은 후방 차축(34)이 후방 차축 슬롯(48)내에 위치되게 하기 위하여 후방 차축 너트(36)를 먼저 느슨하게 함에 의하여 자전거 프레임(38)에 용이하게 고정되어질 수 있다. 차축(34)이 후방 차축 슬롯(48)내에 위치되어 있고 구부려진 연결핑거(46)가 자전거 프레임(38)의 부분에만 맞물려 있으므로, 너트(36)는 종래 방식대로 자동시프터를 제자리에 고정시키기 위하여 다시 조여질 수 있다.

다시 제3도, 및 제4도를 참조하면 이동가능한 시프터 아암(44)이 강하고, 평면이며 상대적으로 가벼운 철편이나 알루미늄편과 같은 재료로 만들어지는 것이 바람직하고 고착된 피벗핀(50)을 통하여 프레임 연결아암(42)과 피벗적으로 상호연결된다. 프레임 연결아암은 중간와셔(52)를 통하여 피벗핀(50)을 수용하여 프레임 연결아암(42)에 대해 이동가능한 시프터 아암(44)의 시계방향 및 시계반대방향의 회전을 도모하기 위하여 제위치에서 피벗개구(54)를 구비하고 있다.

만일 원한다면, 폐쇄덮개(56)가 마무리 외관을 제공 위하여 와셔(52)와 피벗핀(50)위에 채택되어질 수 있다.

선택적인 설계에 의해 자동시프터 스프링은 덮개(56)내에 끼워지게 설계되어질 수 있고 이동가능한 시프터 아암(44)을 고정된 프레임 연결아암에 대하여 시계회전방향으로 가압시키기 위하여 설치되어질 수 있다.

이동가능한 시프터 아암(44)은 체인롤러나 피동차(58)가 회전가능하게 장착된 롤러축(60)을 전방으로 지지하고 있다. 바람직하게는 롤러축(60)은 그 길이에 있어서 체인피동차(58)의 폭보다 길며, 이에 따라 체인 피동차는 이후에 자세히 설명되어질 바와 같이 다단변속기어장치(32)의 체인지시안내 작동에 응답하여 롤러축(60)을 따라서 체한된 축 이동거리를 제공할 것이다.

바람직하게는 피동차의 체인접촉부분은 극히 강인하고 마모에 잘 견디고도 체인마모 없이 오랜사용을 제공하여 주는 적절한 조성물의 합성고무로 만들어진다. 바람직한 구성에서는 종래의 고정클립(62)은 체인피동차(58)을 롤러축(60)상에 쉽게 대체 가능한 방식으로 고정시키기 위하여 롤러축단부흠(63)내에 놓여져 있다.

제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 체인롤러나 피동차(58)는 아래에서 더욱 자세히 설명되는 방식으로 토오크감지 목적을 위하여 자전거의 무한체인(14)의 상부열에 대하여 아래방향으로 가압하도록 위치되어 있다. 피벗핀(50)에 대하여 공간이 띄워진채, 이동가능한 시프터 아암(44)이 자동시프터 스프링(64)의 일단(70)을 수용하기 위하여 구멍 또는 개구(72)를 구비하고 있다.

제3도 및 제4도에 가장 잘보여지는 바와 같이, 코일스프링(64)의 타단(66)이 구멍(72)으로부터 공간이 띄워진채 프레임 연결아암(42)에 의하여 고정된 방식으로 지지되어 있는 핀(68)상에 맞물려 있다. 선택적인 설계에 의하여 위에서 설명한 바와 같이 코일스프링(도시되지 않음)은 프레임 연결아암(42)에 대하여 이동 가능한 시프터아암을 가압시키기 위하여 피벗핀(50) 주위에 위치되어질 수 있다.

시스템의 형상은 코일스프링(64)이 계속적으로 피벗핀(50) 주위의 이동가능한 시프터 아암(44)을 시계방향으로 가압시켜서 그에 따라 체인피동차(58)를 자전거 체인(14)의 상부열과 맞물리게 하도록 하는 형태이다.

체인(14)이 비교적 평행하지 않을 경우, 예를들어 자전거나 수평면이나 내리막길을 달릴때에는 스프링(64)은 피동차(58)를 체인(14)의 상부열에 대하여 가압하여 체인을 누르게 하고 시스템에 있는 체인의 처짐을 없애도록 기능한다(제1도 참고).

자전거(10)가 오르막길을 폐달을 밟아 올라갈때 탑승자는(도시되지 않음 더많은 에너지를 자전거페달(18, 20)에 가하여야 하고, 추가된 토오크는 직접 체인(14)에 자전거를 추진시킬 목적으로 전달되고, 체인의 상부열의 처짐은 시스템내의 추가적인 포오크에 의하여 제거되어 진다.

이것은 부가적인 토오크가 폐달(18, 20)에 가해짐에 따라서 체인의 상부열의 처짐을 곧게 퍼주고 거의 선형에 가깝게 해준다. 부가적인 토오크가 체인의 상부열을 거의 직선화시킴에 따라 이것은 체인피동차(58)를 코일스프링(64)의 가압에 대항하여 올려주는 기능을 수행한다. 체인피동차(58)가 체인에 가해진 추가적인 토오크에 의하여 올려질때, 이것은 동시에 이동가능한 시프터 아암(44)에 부착된 피동차의 프레임 연결아암(42) 주위에서의 시계반대방향회전을 야기시킨다.

제3도, 제4도, 제5도 및 제6도에서 안정장치 또는 실린더(88)가 설치되어 있다. 예시된 실시예에 있어서 안정장치(88)는 유입실린더로 도시되어 있다. 그러나 본 발명은 그러한 구조뿐만 아니라 자전거프레임(38)에 대하여 이동가능한 시프터 아암(44)의 시계방향회전을 금지하도록 설계된 다른 안정장치가 똑같은 효과를 내면서 채택되어질 수 있다.

예시된 실시예에 도시된 바와 같이 유압실린더(88)는 일반적으로 중공실린더 몸체(116)를 포함하며, 이 중공실린더 몸체는 종래의 나사가 형성된 끝(93)을 가지는 구부려진 하부코넥터(92)에서 아래쪽으로 연장이 끝난다.

나사가 형성된 끝(93)은 프레임 연결아암에 있는 개구(100)를 통하여 수용되고 실린더(88)의 하부끝은 프레임 연결아암에 종래의 나사가 형성된 너트(97)와 적당한 스페이서(97)에 의하여 고정되어 진다.

중공실린더 몸체(116)의 상부끝은 피스톤로드(120)가 왕복이동가능한 캡(118)으로 폐쇄되어 있다. 적당한 상부 끼움부재나 부싱(134)이 피스톤로드(120)를 적절히 안내하기 위하여 내부나사(138)에 끼워져 있다.

복수의 0링(136)이 종래의 방법대로 유압유체(140)의 부싱(134)의 주위에서의 누출을 방지하기 위하여 채택되어 진다.

피스톤로드(120)는 종래의 방식대로 나사산(91)을 가질 수 있는 구부러진 상부코넥터(90)에서 그 끝이 나있다.

상부 코넥터(90)는 종래의 너트(94)와 적당한 스페이서(95)를 사용함으로 코넥터개구(98)에서 이동가능한 시프터 아암(44)에 고착되어 진다.

따라서 실린더(88)는 앞으로 상술한 안정장치에서 이동가능한 시프터 아암의 시계방향회전을 하기 위하여 방해물로써 작동하도록 이동가능한 시프터 아암(44)과 프레임 연결아암(42) 사이에 상호 연결되어 있는 것이 보인다.

제5도 및 제6도를 참조하면, 피스톤로드(120)는 너트(132)와 고정와셔(131)르 나사로 고정하기 위하여 나사가 형성된 끝(130)에서 그 아래쪽이 끝난다.

피스톤(122)은 피스톤로드(120)의 하부끝에 고정되어지고, 중공실린더몸체(116)의 내부에서 비교적 헐렁하게 끼워지게 적당한 직경으로 제조되며, 그에 따라 피스톤이 몸체에 대하여 이동할때 제한된 양의 유압유체(140)가 피스톤(122)의 외주와 중공실린더몸체(116)의 내부원주표면 사이에 제공된 여유공간(124)내에서 외주로 흐르도록 한다.

유압포트(126)는 상방으로 피스톤이 이동하는중, 유압유체(140)의 유동을 도모하기 위하여 피스톤(122)을 드릴 가공하여 만들어지거나 또는 이 피스톤을 꿰뚫어서 만들어진다. 밀봉와셔(128)가 고정와셔(121)의 피스톤(122)의 바닥부 사이에서 비교적 느슨하게 끼워지며, 이에 따라 와셔(128)는, 피스톤(122)과 피스톤아암(120)이 중공실린더몸체(116)(제10a도 참고)에 대하여 상방으로 이동할때, 포트(126)을 통하여 유압유체의 자유로운 흐름 허용한다. 피스톤아암(120)과 피스톤(122)이 중공 실린더몸체(116) 내에서 아래방향으로 가압되면 밀봉와셔(128)는 유압포트(126)의 하부 단면에 대항하여 상방으로 가압하며 그에 따라 포트를 밀봉하게 되고 거기를 통하여서의 유압유체 흐름을 방지하게 된다(제10b도 참조).

제1도, 제2도, 제3도 및 제4도를 참조하면 종래의 다단변속기어장치(32)가 잘 알려진 방식으로 후방차축(34)에 인접하여 자전거 프레임(38)에 고정되고 예를들면 종래의 방식의 나사가 형성된 고정구(150)을 사용하여 고정한다. 다단변속기어장치(32)는 종래의 다단변속기어장치 구조원리와 동일하게 구성되어 있고 일반적으로 종래의 방식으로 체인안내부(152)가 피벗적으로 설치되는 피벗연결된 평행사변형 링크장치(146, 148)를 가진다. 체인안내부(152)는 당해 기술분야의 기술자에게 공지된 종래방식대로 체인을 이동시키고 체인탄성유지를 위하여 상부 및 하부접촉 스프로킷(142, 144)을 회전하게 지지한다. 다단변속기어장치(32)는 그 구조에서 종래의 것과 완전히 일치하여 본 발명의 부분을 구성하고 있지 않는다.

오히려 본 발명의 자동시프트(12)가 실제적으로는 대중적이고 기존의 다단변속기어장치(32)와 함께 작동하도록 되어 있고 복수의 기어군이나 피동스프로킷(22, 24, 26, 28, 30)을 가로질러서 체인을 이동시키기 위하여 다단변속기어장치를 수동작동하는데에 사용되어진 기존의 제어케이블과 수동조작레버(도시되지 않음)의 자동작동 대체를 제공하여 준다.

도시된 바와같이 통상의 케이블 피복부(78)내의 제어케이블(74)은 고정아암(42)에 대하여 이동가능한 시프터아암(44)의 회전이동함에 따라 자동적으로 다단변속기어장치의 횡방향이동을 지지하기 위하여 이동가능한 시프터아암(44)과 다단변속기어장치 사이에 상호연결되어 있다.

기존의 다단변속기어장치의 제어케이블(도시되지 않음)의 제거에 있어서 신축성 있는 제어케이블(74)의 일단(77)이 기존의 터미널코넥터(79)를 사용함에 의하여 기존의 터미널케이블 구조에서 다단변속기어장치(32)에 고착된다. 따라서 시프터아암(44)의 피벗이동에 의하여 제어되는 신축성 있는 케이블(74)의 축방향 이동에 있어서, 기존의 다단변속기어장치(32)는 종래의 방식대로 가능하게 된다. 케이블 피복부(78)의 타단은 기존의 방식대로 프레임 연결아암(42)에 고정되는 피복연결 블록(82)에 고착되어 질수 있다. 바람직하게는 피복부 스프링(80)은 다단변속기어장치(32)가 복수의 기어군을 가로 질러서 횡방향 이동함에 따라 피복부(78)와 제어케이블(74) 사이에서의 길이변화를 수용하기 위하여 피복부(78)의 끝과 코넥터블록(82) 사이에 끼워진다.

자동시프터(12) 부근의 제어케이블(74)의 끝에는 종래의 케이블 터미널(76)이 제공되어 질수 있고 이 터미널은 피벗핀(50)으로 부터 공간이 띄워진채 이동가능한 시프터아암(44)의 한부분에 제공되어진 케이블 코넥터(84)에 있는 개구(86)내에 적절히 맞물릴수 있다(제3, 4도 참조).

이동가능한 시프터아암(44)이 체인롤러나 피동차(58)에 의하여 감지되는 체인장력의 변화에 응답하여 피벗핀(50) 주위에서 고정된 프레임 연결아암(42)에 대해 회전하게 될때, 그에 따라서 발생한 이동가능한 시프터아암(44)의 회전이동은 고정된 제어케이블(74)의 축이동을 발생시키고, 그에 따라서 횡방향의 다단변속 기어장치의 이동을 직접 이동가능한 시프터아암(44)의 회전이동에 응답하게 한다.

제3도에 가장 잘 보여지듯이 바람직한 구성에서 이동가능한 시프터아암(44)은 피동차(58)의 후방에 있는 전방조정에지 또는 캠표면(102)에 위치되어 있다.

그 후방끝에 형성된 조절노치(104)를 가지는 강도조정 피스톤(103)은 프레임 연결아암(42)에 의하여 고정 되게 지지되는 정지배럴(106)내에서 왕복 가능하다. 제어스프링(110)이 조정피스톤(103)을 후방으로 가압시키거나 제3도의 좌측으로 가압시키기 위하여 제공되어 있다. 도시된 바와 같이 중공레벨(106)은 나사조절을 가능하게 하기 위하여 깔쭈기가 설치된 부분(104)을 가지는 조정노브를 수용하기 위하여 나사가 형성된 끝(108)에서 그 앞부분이 끝난다.

조정노브(112)를 배럴(106)에 대하여 나사방향으로 회전시키면, 코일스프링(110)은 조정피스톤(103)에 대하여 증가된 스프링력을 가하여 되고 그에 의하여 이동가능한 시프터아암(44)의 캠표면(102)과 마찰접촉상태로 피스톤(103)를 가압할 수 있다. 바람직하게는 조정노치(104)는 작동부품의 확실한 맞물림을 보장한다. 스프링(110) 가압의 증감에 따라서 조정피스톤(103)의 캠표면(102)에 대한 마찰접속은 그에 따라 피벗핀(50) 주위에서 고정된 프레임 연결아암에 대하여 이동가능한 시프터아암(44)의 회전을 용이하게 하거나 어렵게 한다. 이러한 방식으로 자동시프터(12)는 힘, 중량, 개인적 느낌 같은 탑승자의 개인적 특성이나 필요성을 보상하기 위하여 필요한 대로 정밀하게 조정되어 질 수 있다.

이제 제7a도, 제7b도, 제8a도, 제8b도, 제9도, 제10a도 및 제10b도를 참조하여 자동다단변속기어장치 시프터의 작동이 설명되어질 것이다. 자전거체인(14)이 비교적 느슨하여 지면 작동스프링(64)은 체인피동차(58)를 체인(14)에 대하여 가압하기 위하여 이동가능한 시프터아암(44)을 피벗핀(50) 주위에서 시계방향 회전을 시키고 그에 따라 체인의 상부열을 제1도와 9도에서 보여진 방식대로 누르게 된다. 그러한 이동가능한 시프터아암(44)의 시계방향회전은 다단변속기억장치(32)쪽으로의 방향으로 제어케이블(74)의 축방향 이동을 동시에 야기시키며, 그에 따라서 가장 작은 기어군(22)과 다단변속기어장치의 상부스프로킷(142)을 나란히 배열시킴에 의하여 그 최대 속도위치로 자전거를 변속시키기 위하여 다단변속기어장치를 오른쪽으로 이동하게 한다. 이 배열은 최대 기어비를 만들고 내리막길 아래로나 순탄한 길을 위하여 최대 속도를 만든다(7a, 7b도 참조). 자전거 탑승자가 폐달(18, 20)에 부가적인 힘을 가하여야 하는 오르막길에 도달하면, 체인(14)은 부가적으로 팽팽하게 되고, 그에 따라서 체인의 상부열이 제2도에 설명한 바와 동일하게 거의 직선이 된다. 이러한 팽팽하게 된 상태에서 체인자동차(58)는 피벗핀(50) 주위에서 시계반대방향으로 이동가능한 시프터아암(44)을 회전시키기 위하여 가압될 것이다.

제9도에 가장 잘 보여지듯이, 이동가능한 시프터아암(44)은 제어케이블을 축방향으로 당기고, 그에 따라 다단변속기어장치(32)가 체인(14)이 기어군(22, 24, 26, 28, 30)을 가로질러서 횡으로 지시하게 한다. 증가된 다단변속기어장치의 편향은 다단변속기어장치의 상부 스프로킷(142)이 복수의 기어군의 대직경 기어군(30)의 제8a도 및 제8b도에 도시된 바와같이 배열되게 하고, 그에 따라 자전거 기어시스템에 의하여 제공되는 최대의 기계적 이점을 제공한다.

더 이상의 자전거체인(14)에 가해진 토오크가 제거되지 않으면 예를들어 언덕의 정상에 도달하였을때, 작동스프링(64)은 즉시 이동가능한 시프터아암(44)를 피벗핀(50) 주위에서 시계방향으로 당기게 된다. 이 작동은, 이러한 급작스런 스프링력의 적용이 제어되지 않는 상태에서 가장 큰기어(30)와의 배열로 부터 가장 작은 기어(22)와의 배열상태로 다단변속기어장치의 상부스프로킷(142)의 빠른 횡방향 이동을 발생시키기 때문에, 변속함에 있어서 상당한 충격과 소음을 발생시킬 수 있다.

그러한 급작스럽고도 제어되지 아니한 다단변속기어장치의 이동을 방지하기 위하여, 안전장치 또는 방해 장치(88)는 피벗핀(50) 주위에서 이동가능한 시프터아암(44)의 시계방향 회전속도를 제한한다.

특히 제10a도에서 체인피동차(58)가 이동가능한 시프터아암(44)을 피벗핀(50) 주위에서 시계반대방향으로 회전시키기 위하여 무한체인(14)에 가해진 장력이 충분한 것이면, 피스톤아암(120)은 동시에 중공실린더 몸체(116)에 대하여 위로 당겨지고 그에 따라 피스톤(122)을 실린더내에서 화살표(154)에 의하여 표시되는 방향으로 위로 이동하게 한다. 피스톤(122)의 상방이동은 밀봉와셔(128)가 유압포트(126)로부터 밀려나게 하여 하부와셔(131)와 맞물림상태로 되게 한다.

피스톤(122)의 상방이동으로 유압유체(140)는 유압포트(126)를 통하여 자유롭게 통하게 하며, 이동가능한 시프터아암(44)의 시계반대방향의 회전을 최소한 제한하기 위하여 피스톤(122)의 외부와 중공실린더몸체(116)의 내주 사이에 제공되어 있는 원주여유공간(124)을 통하여 자유롭게 흐른다.

무한체인(14)에의 장력이 제거되면, 예를들어 언덕의 정상에 오르게되면, 체인피동차(58)는 체인의 상부열을 누르기 위하여 스프링(64)의 가압에 의하여 스프링작동되어지며, 그에 따라서 이동가능한 시프터아암(44)의 시계방향 회전을 시킨다. 피벗핀(50) 주위에서의 이동가능한 시프터아암(44)의 시계방향회전은 화살표(156)로 표시된 바와 같이 피스톤로드(120)의 아래방향으로의 이동을 동시에 야기시킨다.(제10b도 참조). 피스톤로드(120)와 고정피스톤(122)의 아래방향이동은 밀봉와셔(128)가 유압로드(126)의 하부단면에 겹쳐물리며 밀봉하게 되며 그에 따라서 유압유체(140)의 통로로의 포트를 유효하게 폐쇄한다.

유압포트(126)가 밀봉와셔(128)에 의하여 덮여지기 때문에 유압유체는 피스톤(122)의 외주와 중공실린더 몸체(116)의 내부원주면 사이에 제공되어진 원주여유공간(124)만을 통과하게 된다. 이것은 중공실린더몸체(116)에 대하여 피스톤(122)의 수직상방이동을 엄격히 제한하는 유압통로를 제한하며, 그에 따라서 피벗핀(50) 주위에서의 이동 가능한 시프터아암(44)의 시계방향의 전속도를 안정시키거나 지연시킨다. 이 제한효과는 다단변속기어장치가 정교하게 이동하게 하고 제8b도의 위치로 부터 제7b도의 위치로 까지 복수의 기어군을 천천히 가로질러서 이동하게 하며 극단적으로 부드럽고 완전한 다단변속기어장치 이동배열을 수행해낸다.

부가적으로, 상승하였듯이 탑승자에 의하여 회전구동됨에 따라 힘이 페달(18,20)에 골고루 전달되어 지는 것은 아님을 주의하여야 한다. 오히려, 회전아크의 정상부를 지난 위치에서 그 회전아크의 바닥부 가까운 위치로 회전 구동되어 짐에 따라서 힘은 각 페달에 주기적으로 가하여 진다. 페달(18, 20)의 회전에 의한 체인(14)상에 토오크가 주기적으로 가하여지는 특성 때문에, 체인에 가해진 토오크에서의 급격한 변동이 있으며 체인장력상의 변동은 변동이 체인피동차(58)에 의하여 감지됨에 따라서 피벗핀(50) 주위에서 이동가능한 시프터아암(44)의 원호상의 왕복운동을 야기시킨다. 그러한 조건은 통상의 민감함 탑승자에게는 느껴지지 않는 것이다. 원주여유공간(124) 내에서의 유압유체(140)의 제한된 이동은 부가적으로 체인장력에서의 급격한 변동이 있을지라도 그러한 원치않는 이동가능한 아암 왕복을 방해하도록 작용한다.

Claims (20)

1. 대직경 구동기어, 무한구동체인, 후방차축과 피동기어군을 가지는 형태의 자전거의 프레임에 고정된 다단변속기어장치를 위한 자동시프터에 있어서 상기 자동시프터는, 다단변속기어장치로부터 공간이 띄워진채 프레임에 고정된 피벗아암장치와, 프레임에 대하여 이동하기 위하여 피벗아암장치 피벗적으로 고정된 시프터아암장치, 시프터 아암장치에 부착되어 있으며, 구동체인의 장력의 변화에 응답하여 시프터아암장치를 회전이동시키기 위하여 무한구동체인과 접촉하고 있는 피동차장치와, 피동차장치를 구동체인과 접촉상태를 계속해서 가압하기 위하여 피벗아암장치와 시프터아암 장치 사이에 상호연결된 가압장치와, 가압장치의 가압을 지연시키기 위하여 피벗아암장치와 시프터아암장치 사이에 상호 연결된 안정장치와; 시프터아암장치의 피벗이동에 응답하여 피동기어군을 가로질러서 체인을 안내하기 위하여 시프터아암장치의 부분과 다단변속 기어장치를 상호연결시키는 케이블장치를 포함하는 것을 특지으로 한는 자동시프터.
2. 제1항에 있어서, 피벗아암장치는 프레임에 확고히 고정된 프레임 연결아암을 포함하고 있으며, 프레인 연결아암은 후방으로 열려진 슬롯을 가지고, 슬롯은 후방차축을 수용하기에 적합한 것을 특징으로 하는 자동시프터.
3. 제1항에 있어서, 피벗아암장치는 프레임에 고정된 프레임 연결아암을 포함하고 있으며, 프레임 연결 아암은 조정피스톤을 더 포함하고, 피스톤은 시프터 아암장치와 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
4. 제3항에 있어서, 시프터 아암장치는 캠표면을 포함하고 있으며 피스톤은 캠표면과 마찰맞물림하고 있는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
5. 제4항에 있어서, 조정장치는 마찰맞물림 힘을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
6. 제1항에 있어서, 피동차 장치는 체인접촉롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
7. 제6항에 있어서, 롤러는 내마모성의 합성고무재료로 만들어진 몸체를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
8. 제6항에 있어서, 피동차 장치는 시프터아암장치에 고정된 롤러축을 더 포함하고, 롤러축은 롤로의 폭보다 더 길고 롤러는 롤러축을 따라서 축방향 이동을 제한 하는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
9. 제1항에 있어서, 가압장치는 코일스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
10. 제1항에 있어서, 안정장치는 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
11. 제10항에 있어서, 실린더는 몸체, 몸체내에서 이동가능한 피스톤, 몸체내의 유압유체, 및 한방향으로의 유압유체를 통하여 피스톤의 이동을 제한하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
12. 제11항에 있어서, 제한하기 위한 장치는 피스톤내에서의 유압포트와, 유압포트를 밀봉하기 위하여 이동가능한 밀봉와샤를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동시프터.
13. 다단기어 자전거의 구동체인을 횡으로 이동시켜 작은 기어군 중의 하나와 접속시키기 위하여 자전거 변속기용 다단변속기어장치를 자동적으로 이동시키는 방법에 있어서, 상기 방법은, 다단변속기어장치와 공간이 띄워진 채로 자전거에 피벗아암장치를 고정하는 단계, 피벗아암장치에 이동가능한 시프터아암을 피벗적으로 고정하는 단계, 이동가능한 시프터 아암에 체인 피동차를 고정하고 체인피동차를 자전거 체인에 대향하게 하는 단계, 계속 체인의 부분을 누르려하는 방향으로 체인피동차를 계속해서 가압하는 동안 토오크를 가함에 의하여 자전거체인을 회전시키는 단계, 체인에 가해진 변화에 응답하여 체인에 의하여 이동가능한 시프터아암을 피벗이동 하는 단계, 체인을 누르려는 방향으로 피벗아암장치에 대하여 이동가능한 시프터아암의 피벗이동을 지연하는 단계, 체인피동차에 의하여 감지된 체인장력의 변라에 응답하여 기어군을 가로질러서 다단변속기어장치가 체인을 안내하게 하고 다단변속기어장치와 이동가능한 시프터아암을 중개하는 신축성 있는 케이블을 상호연결하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징로 하는 자동이동방법.
14. 제13항에 있어서, 계속적으로 가압하는 단계는 체인에 대하여 체인피동차를 가압시키는 스프링을 포함하는 특징으로 하는 자동이동방법.
15. 제14항에 있어서, 계속적으로 가압하는 단계는 피벗아암장치와 이동가능한 시프터아암장치 사이에 상호연결하는 스프링을 가지는 것을 특징으로 하는 자동이동방법.
16. 제13항에 있어서, 회전시키는 단계는 체인피동차의 회전을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동방법.
17. 제13항에 있어서, 지연하는 단계는 피벗아암장치와 이동가능한 시프터아암을 중개하는 상호연결하는 방해장치를 가지는 것을 특징으로 하는 자동이동방법.
18. 제17항에 있어서, 방해장치는 유압실린더를 포함하고 있으며 지연하는 단계는 한방향으로의 유압유체의 흐름의 제한을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동방법.
19. 제13항에 있어서, 피벗아암장치의 한부분과 이동가능한 시프터아암을 마찰맞물림하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동이동방법.
20. 제19항에 있어서, 이동가능한 시프터아암과 상기 피벗아암장치의 부분의 마찰맞물림을 변화시키는 단계를 더 가지는 것을 특징으로 하는 자동이동방법.

Images