WO2014084532A1 - 팔의 휘두름(swing) 운동에 의해 구동되는 전륜 구동 자전거 - Google Patents

팔의 휘두름(swing) 운동에 의해 구동되는 전륜 구동 자전거 Download PDF

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WO2014084532A1
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handle
swing
spline
gear
boss
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PCT/KR2013/010477
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Inventor
이재규
Original Assignee
Lee Jaekyu
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/12—Rider propulsion of wheeled vehicles operated by both hand and foot power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/14—Rider propulsion of wheeled vehicles operated exclusively by hand power
    • B62M1/16—Rider propulsion of wheeled vehicles operated exclusively by hand power by means of a to-and-fro movable handlebar
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M17/00—Transmissions characterised by use of rotary shaft, e.g. cardan shaft

Definitions

  • the present invention relates to a two-wheeled bicycle, and more particularly, to a driving system for transmitting front and rear wheeling motions of an upper arm to front wheels of a bicycle in addition to rear wheel driving by a conventional foot-pedal motion.
  • the bicycle of the present invention includes a bevel gear (71) integrated with shafts at both ends of a central axis of a front wheel (16) for transmitting rotational driving force to a front wheel (16)
  • the planetary gear support bar 21 and the spline shaft support bar 20 are integrated with the handle bar 15 connected to the frame 11 so that the bevel gears
  • a swing handle assembly (30) in which clockwise and counterclockwise rotational driving forces are generated alternately
  • a stent drive assembly 60 that transmits a forward driving force to the bevel gear 71 of the front wheel 16 and also performs a suspension function
  • a spur gear 14 coupled to a handle bar 15 for transmitting the rotational driving force of the bevel gear 50 of the swing handle assembly 30 to the two left and right duplex gears 61 of the stance drive assembly 60 ) Or a spur gear of the duplex gear 61 on both the left and right sides; .
  • the swing handle assembly 30 includes a swing handle 31 having a brake handle 32 and a nipple 77 for fastening the handle in front;
  • a ball swivel (33) inserted into a lower portion of the swing handle (31) to allow a natural angle swing of the wrist when swinging an arm;
  • a handle swing spline shaft (34) having a shaft coupled to the hollow of the ball swivel (33);
  • the handle swing spline shaft 34 is inserted and the handle swing spline boss nipple 37 is fastened to the outer periphery of the body.
  • a rod end bearing casing 41 is coupled to the lower end of the front end, and a nipple 78 A handle swing spline boss (36); A spring 35 that serves as a buffer between the handle swing spline shaft 34 and the handle swing spline boss 36;
  • the handle swing spline boss 36 is inserted and a handle retainer 39 having a groove for guiding the handle swing spline boss nipple 37 and fixing the swing handle 31 is mounted,
  • a handle swing boss 38 into which the driving spline shaft 42 is inserted;
  • a dog clutch 43 which is slid on the handle driving spline shaft 42 and is engaged or disengaged with the rear groove of the carrier 45;
  • a bearing 44 integrated with the handle driving spline shaft 42 and coupled to the inside of the carrier 45;
  • a planetary gear 46 coupled to a support located in the vicinity of the circumference of the carrier 45 and a sun gear 47 coupled to the center support of the carrier 45, an internal gear 48 meshing with the planetary
  • the universal joint rod 54 is fastened by the shift fork 55 and the journal assembly 53
  • the handle swing spline shaft 34 performs a sliding motion in the handle swing spline boss 36 in accordance with the operation of swinging the swing handle 31 back and forth
  • the dog clutch 43 is separated from the carrier 45 by the shift fork 55 by imparting a clockwise and counterclockwise angular motion to the handle driving spline shaft 42 by the boss 38
  • the driving force is not transmitted to the carrier 45 and the dog clutch 43 is engaged with the carrier 45 by the shift fork 55
  • the driving force is transmitted to the carrier 45
  • the rotational driving force in the clockwise direction and the counterclockwise direction is generated at the intersection of the bevel gear 50 via the gear 47.
  • the stent drive assembly 60 is integrally coupled to the upper portion of the bevel gear and the lower portion of the spur gear.
  • a detent base 74, a detent 75 and an internal ratchet 76 are formed inside the spur gear.
  • a dummy gear 61 for transmitting rotational driving force only in one direction of the counterclockwise direction on the left side and clockwise direction on the right side;
  • a stance spline boss 62 which is integral with the detent base 74 of the duplex gear 61 and transmits the rotational driving force only in one clockwise direction on the left side in the counterclockwise direction;
  • a suspension spline shaft 64 inserted into a spline in the stance spline boss 62 to transmit a rotational driving force and at the same time sliding the stance spline boss 62 along the spline in the longitudinal direction according to the suspension;
  • a bevel gear 67 for transmitting rotational driving force only in one clockwise direction on the counterclockwise right side of the inner
  • the front wheel drive bicycle according to the present invention is configured such that the swing motion mode in which the driving force is transmitted to the front wheel 16 by the front and rear wheel motion of the arm and the driving force is transmitted only to the rear wheel 17 by the motion of the foot pedal 18, And a swing end mode.
  • the front and rear swing movements of the natural arms which are the same as the running posture, are transmitted to the front wheel 16 of the bicycle by the driving force, while the steering direction of the arm is controlled to the left and right, Since the brake lever 32 of the swing handle 31 is pulled, the front wheel 16 is driven by the motion of the natural running posture, and the steering and braking functions are also smooth, so that the upper body motion can be performed along with the lower body motion of the conventional bicycle, The effect is great. Since the driving force is generated in both the front wheel 16 and the rear wheel 17, the running stability and the maneuverability are superior to those of the conventional bicycle on sloping roads such as sloping slopes, slippery roads, and unpaved roads.
  • Swing motion mode The swing handle 31 is separated from the carrier 45 by twisting the swing handle 31 in the clockwise direction and the counterclockwise direction at any time during the bicycle travel to separate the dog clutch 43 from the handle retainer 39
  • the handle swing spline boss 36 is fixed to the handle swing spline boss retainer 13
  • the swing end mode is switched to the swing end mode, so that the front wheel only takes on the steering function in the same manner as the conventional bicycle.
  • the dog clutch 43 is coupled to the carrier 45 and the swing handle 31 is swung back and forth by twisting the swing handle 31 in the counterclockwise and clockwise directions in the reverse order of the above procedure.
  • the transition between swing motion mode and swing end mode is intuitive and simple.
  • the left and right swing handle assemblies 30 operate independently of each other so that one swing handle 31 transmits the driving force to the front wheel 16 by the swinging motion of the arm and the swing handle 31 on the opposite side moves the handle bar 15, So that it is possible to provide an attitude in which only the steering function is dedicated.
  • FIG. 1 is a perspective view of a front wheel drive bicycle to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view of a front-wheel drive bicycle to which the present invention is applied.
  • FIG 3 is an exploded perspective view of the front wheel drive bicycle to which the technique of the present invention is applied.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a left swing handle assembly of a front wheel drive bicycle to which the present invention technology is applied. (Symmetrical structure)
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of a suspension driving assembly of a front wheel drive bicycle to which the present invention is applied.
  • FIG. 6 is a perspective view of the carrier 45 of the front wheel drive bicycle to which the technique of the present invention is applied.
  • Fig. 7 is a perspective view of a left duplicate gear 61 of the front wheel drive bicycle to which the technique of the present invention is applied. (Symmetrical structure)
  • FIG 8 is a perspective view of a left bevel gear 67 of the front wheel drive bicycle to which the technique of the present invention is applied. (Symmetrical structure)
  • FIG 9 is an exemplary view showing an example of switching the swing mode of the swing handle 31 of the front wheel drive bicycle to which the technique of the present invention is applied.
  • FIG 10 is a plan view showing the structure of the detent assembly 80 as a background of the present invention.
  • the front-wheel drive bicycle driven by the swing motion of the arm has two modes of operation.
  • a swing motion mode in which a driving force is transmitted to the front wheels, and a swing end mode in which no driving force is transmitted (see Fig. 9).
  • the right and left hands are swung back and forth, as in the case of both hands holding the swing handle (31) or one hand in the running position.
  • the handle swing spline shaft 34 performs longitudinal sliding movement within the handle swing spline boss 36 and the handle swing boss 36 coupled with the handle swing spline boss 36 is moved in the vertical direction
  • the handle driving spline shaft 42 which is coupled in the transverse direction, is rotationally driven alternately in the clockwise direction and the counterclockwise direction.
  • a dog clutch 43 that is moved along the steering drive spline shaft 42 by the shift fork 55 transferred on the handle driving spline shaft 42 is engaged with the groove on the rear surface of the carrier 45, And transmits driving force.
  • the planetary gear 46 meshing with the inner teeth of the inner gear 48 coupled to the planetary gear support bar 21 integral with the handle bar 15 is supported by the carrier 45 around the sun gear 47 And the inner gear 48 is fixed by the planetary gear support bar 21, so that the carrier 45 transmits the rotational force to rotate the sun gear 47.
  • the rotational force transmitted to the sun gear 47 is sequentially transmitted to the duplex gear 61 via the bevel gear 50, the spur gear 14 or the belt integrated with the shaft of the sun gear 47.
  • a detent base 74, a detent 75 and an internal ratchet 76 are formed in the spur gear of the duplexer gear 61 so that the counterclockwise right side of the bicycle driver
  • the suspension duplex kit gear 61 transmits the rotational driving force to the stance spline boss 62 and the suspension spline shaft 64 inserted into the stance spline boss 62 in the longitudinal direction and the suspension spline shaft 64
  • a detent base 74, a detent 75 and an inner tooth ratchet 76 are integrally formed in the inner side and the counterclockwise right side of the left side is a bevel gear 67 for transmitting a driving force in one clockwise direction, Is sequentially transmitted to the bevel gear 71 of the center wheel of the front wheel engaged with the bevel gear 67 to generate a one
  • the hand holding the swing handle 31 is twisted in the outward direction (that is, clockwise on the left side and counterclockwise on the right side) from the center of the bicycle driver's torso.
  • the swing handle 31, the handle swing spline shaft 34 and the handle swing spline boss 36 are moved forward as the handle swing spline boss nipple 37 rotates along the groove of the handle swing boss 38 And moves forward.
  • the swing handle 31 and the handle swing spline boss 36 are advanced while rotating to be engaged with the handle retainer 39 and the handle swing spline boss 36
  • the front inclined surface of the swing handle 31 is inserted into the inner inclined surface of the handle retainer 39 and the forward inclined surface of the handle swing spline boss 36 is inserted into the handle swing spline boss retainer 13
  • the swing handle 31 is fixed to the handle bar 15 so that the front wheel 16 is in a swing end mode operation in which only the steering wheel functions as a steering wheel as in the conventional bicycle.
  • the swing handle 31 is separated from the handle swing spline boss retainer 13 by the handle swing spline boss 36 in the handle retainer 39 and then the dog clutch 43 is engaged with the back groove of the carrier 45
  • the bevel gear 50 of the swing handle assembly 30, the duplex gear 61 of the stent drive assembly 60, and the bevel gear 67 are finally engaged with the center shaft bevel of the front wheel 16 Way rotational driving force in the forward direction of the bicycle.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Abstract

스윙 핸들(31)을 잡고 팔을 앞뒤로 휘두르면(스윙 운동 모드), 스윙 핸들 조립체(30) 전단의 베벨기어(50)에 구동력이 시계 방향 및 반시계 방향으로 교차 발생하여 전륜(16)과 결합된 스텐션 구동 조립체(60) 상부의 듀플리킷 기어(61)에 전달된다. 듀플리킷 기어(61)는 일 방향 회전 구동력 만을 베벨 기어(67)(71)에 전달하여 전륜(16)에 구동력이 발생하고, 휘두르는 팔의 각도를 좌우로 틀어줌으로서 구동력 전달 중에도 조향이 원활하다. 스윙 운동 모드 자전거 주행 중, 스윙 핸들(31)을 비틀어 도그 클러치(43)를 캐리어(45)에서 분리하고 스윙 핸들(31)을 핸들 리테이너(39)에 또한, 핸들 스윙 스플라인 보스(36)를 핸들 스윙 스플라인 보스 리테이너(13)에 고정하면 스윙 종료 모드로 전환되어 종래의 자전거와 같이 전륜은 조향기능 만을 담당하게 된다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 16.12.2013]　팔의 휘두름(SWING) 운동에 의해 구동되는 전륜 구동 자전거
본 발명은 이륜 자전거에 대한 것으로 종래의 발페달 운동에 의한 후륜 구동에 추가하여 상체 팔의 앞뒤 휘두름 운동을 자전거의 전륜에 전달하는 구동체계에 대한 것이다.
기계 장비에는 회전을 통해 동력이 전달되는 경우가 많다. 종래의 자전거의 경우에도 발페달의 회전운동으로 후륜이 전진방향으로 구동되어 자전거가 전진하게 된다. 이때 발페달의 회전 방향을 반대로 할 경우에는 발 페달의 Crank 축에 결합된 멈춤쇠(82)가 내치 래칫(83) 위를 미끄러져 지나가고 회전력을 전달하지 못하기 때문에 자전거는 후진하지 않는다. 이와 동일한 원리를 응용하여 양팔의 자연스런 앞뒤 휘두름 운동을 전륜의 구동력으로 전달하는 장치에 대한 것이 본 고안이다.
기존의 대부분의 자전거는 발폐달(18)의 회전운동을 후륜(17)의 구동력으로 사용하고 손 핸들의 조작에 의한 전륜(16)은 조향기능 만을 담당하여 다리운동은 이루어지나 팔, 어깨, 허리 등 상체운동은 되지 않는 결점을 가지고 있다. 일부 출시되거나 출원된 발페달과 함께 손페달의 회전운동이나 손핸들의 전후 운동에 의해 구동되는 자전거는 손 발 동시 동작이 원활치 못하고 손발구동 운동 중 조향이나 제동이 어려우며 구조가 복잡하여 자전거의 외관이 조잡해지는 문제가 있어 보급이 잘 되지 못하고 있는 실정이다. 달리기 운동에서와 같은 자연스러운 양 팔의 앞뒤 휘두름(swing) 움직임을 자전거 전륜의 구동력으로 전환하여 하체 운동 뿐만 아니라 상체도 운동이 이루어지고 전륜과 후륜이 동시에 구동력을 지면에 전달 함으로서 탁월한 주행 기동성을 갖고 팔의 휘두름 방향에 의한 자연스러운 조향이 이루어지며, 주행 중 어느 순간에도 제동이 가능토록 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자전거는 전륜(16)에 회전 구동력을 전달하기 위하여 전륜(16) 중심 축의 양 끝단에 축과 일체화된 베벨 기어(71)와; 프레임(11)에 연결되는 핸들 바(15)에 유성 기어 서포트 바(21)와 스플라인 샤프트 서포트 바(20)를 일체화시켜, 스윙 핸들(31)을 잡은 양 손의 앞뒤 휘두르는 동작에 의해 베벨 기어(50)에 시계 방향과 반시계 방향의 회전 구동력이 교대로 발생하는 스윙 핸들 조립체(30)와; 전륜(16)의 베벨 기어(71)에 전진 방향의 구동력을 전달하며 서스펜션 기능도 수행하는 스텐션 구동 조립체(60)와; 상기 스윙 핸들 조립체(30)의 베벨 기어(50)의 회전 구동력을 스텐션 구동 조립체(60)의 좌우 2개의 듀플리킷 기어(61)에 전달하기 위한 핸들 바(15)에 결합된 평 기어(14) 또는 좌우 양측의 듀플리킷 기어(61)의 평 기어와 체결되는 벨트; 를 포함한다.
여기서, 상기 스윙 핸들 조립체(30)는 브레이크 손잡이(32) 및 전방에 핸들 체결 고정을 위한 니쁠(77)이 있는 스윙 핸들(31); 상기 스윙 핸들(31)의 몸체 하부에 삽입되어 팔의 스윙 운동시 손목의 자연스러운 각도 틀어짐을 가능하게 하는 볼 스위블(33); 상기 볼 스위블(33)의 중공에 결합된 샤프트를 가진 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34); 상기 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34)가 삽입되며 핸들 스윙 스플라인 보스 니쁠(37)이 몸체 외곽에 체결되며 전단하부에 로드엔드 베어링 케이싱(41)이 결합되고 전방에 핸들 체결 고정을 위한 니쁠(78)이 있는 핸들 스윙 스플라인 보스(36); 상기 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34)와 핸들 스윙 스플라인 보스(36)사이에서 완충 역할을 하는 스프링(35); 상기 핸들 스윙 스플라인 보스(36)가 삽입되며 상기 핸들 스윙 스플라인 보스 니쁠(37)을 가이드 하는 홈이 있고 스윙 핸들(31)을 고정하는 핸들 리테이너(39)가 장착되며 몸체 하부의 횡 방향 스플라인에 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)가 삽입되는 핸들 스윙 보스(38); 상기 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)위에 슬라이딩 운동을 하며 캐리어(45) 후방 홈에 결합되기도 하고 분리되기도 하는 도그 클러치(43); 상기 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)와 일체화 되어 상기 캐리어(45) 내부에 결합되는 베어링(44); 상기 캐리어(45)의 원주 부근에 위치한 서포트에 결합되는 유성 기어(46)와 캐리어(45)의 중심 서포트에 결합되는 태양 기어(47), 상기 유성 기어(46)와 맞물리는 내부 기어(48); 상기 내부 기어(48)에 결합되어 상기 태양 기어(47)의 중심 축을 지지하는 유성 기어 케이싱(49); 상기 태양 기어(47)와 일체화 되어 듀플리킷 기어(61)에 회전 구동력을 전달하는 베벨 기어(50); 상기 도그 클러치(43)를 상기 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)를 따라 가이드 하는 시프트 포크(55); 상기 시프트 포크(55)를 상기 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)를 따라 가이드 하기 위한 유니버설 조인트 로드(52)(54)와 저널 조립체(53);를 포함하며, 상기 유니버설 조인트 로드(52)가 핸들 스윙 스플라인 보스(36) 전단에 위치한 로드엔드 베어링 케이싱(41) 내부의 볼 스위블(51)에 체결되며, 상기 유니버설 조인트 로드(54)는 시프트 포크(55)와 상기 저널 조립체(53)에 의하여 체결되어, 스윙 핸들(31)을 잡고 앞뒤로 휘두르는 동작에 따라 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34)가 핸들 스윙 스플라인 보스(36)내에서 슬라이딩 운동을 하며, 스윙 핸들(31)을 잡은 손의 위치 각도에 의하여 핸들 스윙 보스(38)가 시계 및 반시계 방향의 교차 각도 운동을 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)에 주어, 도그 클러치(43)가 시프트 포크(55)에 의해 캐리어(45)와 분리된 경우에는 캐리어(45)에게 구동력이 전달되지 않고, 도그 클러치(43)가 시프트 포크(55)에 의해 캐리어(45)와 결합된 경우에는 캐리어(45)에게 구동력이 전달되어, 유성 기어(46), 태양 기어(47)를 거쳐 베벨기어(50)에 시계 방향 및 반시계 방향의 회전 구동력이 교차로 발생하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한 스텐션 구동 조립체(60)는 상부에 베벨 기어, 하부에 평 기어가 일체화 결합되며 평기어 내부에는 멈춤쇠 베이스(74), 멈춤쇠(75) 및 내치 래칫(76)이 구성되어 자전거 운전자 기준 좌측은 반시계 방향, 우측은 시계 방향의 일 방향으로만 회전 구동력을 전달하는 듀플리킷 기어(61); 상기 듀플리킷 기어(61)의 멈춤쇠 베이스(74)와 일체화 되어 좌측은 반시계 방향 우측은 시계 방향의 일 방향으로만 회전 구동력을 전달하는 스텐션 스플라인 보스(62); 상기 스텐션 스플라인 보스(62) 내부의 스플라인에 삽입되어 회전 구동력을 전달하며 동시에 서스펜션에 따라 스텐션 스플라인 보스(62)가 종 방향으로 스플라인을 따라 슬라이딩하는 서스펜션 스플라인 샤프트(64); 내치 래칫(66)이 내부에 일체화 결합되어 좌측은 반시계 방향 우측은 시계 방향의 일 방향으로만 회전 구동력을 전달하는 베벨 기어(67); 상기 서스펜션 스플라인 샤프트(64)와 상기 베벨 기어(67)는 일체화 결합되어 드롭아웃(69)의 서포트 중심축에 고정되어 중심축 기준 회전 자유도 만을 가지며; 상기 스텐션 스플라인 보스(62)와 상기 슬라이더(68) 사이에 위치하여 전륜(16)에 가해진 충격을 흡수하는 스프링(65); 상기 스텐션 스플라인 보스(62)가 내부에 삽입되어 회전과 종방향 슬라이딩 운동을 하는 슬라이더(68); 상기 스텐션 스플라인 보스(62)와 슬라이더(68)의 상대적인 회전 및 슬라이딩 운동을 지지하는 베어링(63);으로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전륜 구동 자전거는 팔의 앞뒤 휘두름 운동에 의해 전륜(16)에 구동력이 전달되는 스윙 운동 모드와 종래의 자전거와 동일하게 발 페달(18)의 운동에 의해서 후륜(17)에만 구동력이 전달되는 스윙 종료 모드의 2가지 작동 모드를 가진다.
스윙 운동 모드에서는 달리기 자세와 동일한 자연스러운 양 팔의 앞뒤 휘두름(swing) 움직임을 자전거 전륜(16)에 구동력으로 전달하는 동시에 팔의 휘두르는 방향을 좌우로 조종함으로서 조향이 이루어지고 제동이 필요한 경우에는 언제라도 스윙 핸들(31)의 브레이크 손잡이(32)를 당기면 되므로 자연스러운 달리기 자세의 운동으로 전륜(16) 구동이 이루어지며 조향과 제동 기능도 원활하여, 종래 자전거의 하체운동과 더불어 상체운동이 가능하여 전신운동 효과가 크다. 전륜(16)과 후륜(17)에서 모두 구동력이 발생하므로 경사진 언덕길, 빗길과 같이 미끄러운 도로 및 비포장 도로에서 종래의 자전거보다 주행 안정성 및 기동성이 탁월하다.
스윙 운동 모드 자전거 주행 중, 언제라도 스윙 핸들(31)을 좌우 각각 시계방향 및 반시계방향으로 비틀어 도그 클러치(43)를 캐리어(45)에서 분리하고 스윙 핸들(31)을 핸들 리테이너(39)에 또한, 핸들 스윙 스플라인 보스(36)를 핸들 스윙 스플라인 보스 리테이너(13)에 고정하면 스윙 종료 모드로 전환되어 종래의 자전거와 동일하게 전륜은 조향기능 만을 담당하게 되며, 전륜에 구동력의 전달이 필요한 경우에는 상기 과정의 역순으로 스윙 핸들(31)을 좌우 각각 반시계방향 및 시계방향으로 비틀어 도그 클러치(43)를 캐리어(45)에 결합하고 스윙 핸들(31)을 앞뒤로 휘두른다. 스윙 운동 모드와 스윙 종료 모드 사이의 전환은 직관적이고 간편하다.
좌우의 스윙 핸들 조립체(30)는 서로 독립적으로 작동됨으로 한쪽의 스윙 핸들(31)은 팔의 휘두름 동작에 의해 구동력을 전륜(16)에 전달하고 반대편의 스윙 핸들(31)은 핸들 바(15)에 고정하여 조향기능 만을 전담하게 하는 자세도 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 사시도-1.
도 2는 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 사시도-2.
도 3은 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 분해 사시도.
도 4는 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 좌측 스윙핸들(Swing Handle) 조립체의 분해 사시도. (좌우 대칭 구조)
도 5는 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 서스펜션(Suspension)구동 조립체의 분해 사시도.
도 6은 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 캐리어(45)의 사시도.
도 7은 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 좌측 듀플리킷 기어(61)의 사시도. (좌우 대칭 구조)
도 8은 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 좌측 베벨 기어(67)의 사시도. (좌우 대칭 구조)
도 9은 본 고안의 기술이 적용된 전륜 구동 자전거의 스윙 핸들(31)의 스윙모드 전환 예를 도시한 예시도.
도 10은 본 고안의 배경이 되는 멈춤쇠 조립체(80)의 구조를 도시한 평면도
본 발명, 팔의 스윙 운동에 의해 구동되는 전륜 구동 자전거에는 2가지 작동 모드가 있다. 전륜에 구동력이 전달되는 스윙 운동 모드와 구동력이 전달되지 않는 스윙 종료 모드의 2가지(도 9. 참조) 이다.
스윙 운동 모드에서는 스윙 핸들(31)을 잡은 양 손 또는 한 손을 달리기 자세의 경우와 같이 좌우의 손을 교차하여 앞뒤로 휘두른다. 손의 상하 움직임에 따라, 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34)가 핸들 스윙 스플라인 보스(36) 내에서 종방향 슬라이딩 운동을 하고 핸들 스윙 스플라인 보스(36)가 결합된 핸들 스윙 보스(38)는 몸체 하부에 횡방향으로 결합되는 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)를 시계 및 반시계 방향으로 교대로 회전 구동한다. 핸들 스윙 스플라인 보스(36) 전단하부의 로드엔드 베어링 케이싱(41)에 결합되는 볼 스위블(51)과 일체화된 유니버설 조인트 로드(52)에 결합되는 저널 조립체(53)와 유니버설 조인트 로드(54)에 의해 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)위에서 이송된 시프트 포크(55)에 의해 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)를 따라 이송된 도그 클러치(43)가 캐리어(45) 후면 홈에 결합되어 캐리어(45)에 회전 구동력을 전달한다. 핸들 바(15)에 일체화된 유성 기어 서포트 바(21)에 결합되는 내부 기어(48)의 내치(Inner Teeth)와 맞물리는 유성 기어(46)가 캐리어(45)에 의해 태양 기어(47) 주위를 공전하게 되고 내부 기어(48)는 유성 기어 서포트 바(21)에 의해 고정되어 있으므로 캐리어(45)는 태양 기어(47)를 자전 시키는 회전력을 전달한다. 상기 태양 기어(47)에 전달된 회전력은 태양 기어(47) 축과 일체화 된 베벨기어(50), 평 기어(14) 또는 벨트를 거쳐 듀플리킷 기어(61)에 순차적으로 전달된다. 듀플리킷 기어(61)의 평기어 내부에는 멈춤쇠 베이스(74), 멈춤쇠(75) 및 내치 래칫(76)이 구성되어, 자전거 운전자 기준으로 좌측은 반시계 방향 우측은 시계 방향의 일 방향으로만 듀플리킷 기어(61)가 회전 구동력을 스텐션 스플라인 보스(62)에 전달하고, 상기 스텐션 스플라인 보스(62) 내에 종방향으로 삽입된 서스펜션 스플라인 샤프트(64), 상기 서스펜션 스플라인 샤프트(64)와 일체화 결합되고 또한 내부에 멈춤쇠 베이스(74), 멈춤쇠(75) 및 내치 래칫(76)이 구성되어 좌측은 반시계방향 우측은 시계방향의 일방향으로 구동력을 전달하는 베벨 기어(67), 상기 베벨 기어(67)과 맞물리는 전륜 중심 축의 베벨 기어(71)에 순차적으로 전달되어 본 고안 자전거의 전륜(16)에 전진방향의 일방향 회전 구동력이 발생한다. 즉, 시계 및 반시계 방향으로 교차 회전하는 스윙 핸들 조립체(30)의 베벨 기어(50)에 의하여 전륜(16) 좌우의 베벨 기어(67)가 각각 교대로 전륜 중심 축의 베벨 기어(71)에 구동력을 전달한다.
스윙 운동 모드에서 스윙 종료 모드로 변환하기 위해서는, 스윙 핸들(31)을 잡은 손을 자전거 운전자의 몸통 중심으로부터 바깥 방향(즉, 좌측은 시계방향, 우측은 반시계방향)으로 비틀면서 전방으로 민다. 이 때, 스윙 핸들(31), 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34) 및 핸들 스윙 스플라인 보스(36)가 핸들 스윙 스플라인 보스 니쁠(37)이 핸들 스윙 보스(38)의 홈을 따라 회전하면서 전방으로 이동되는 것과 동일하게 회전하며 전방으로 움직인다. 상기 핸들 스윙 스플라인 보스(36)가 회전(좌측은 시계방향, 우측은 반시계방향)하며 전방으로 움직이면, 핸들 스윙 스플라인 보스(36) 전단 하부의 로드엔드 베어링 케이싱(41)도 회전(좌측은 시계방향, 우측은 반시계방향)하여 로드엔드 베어링 케이싱(41) 내부의 볼 스위블(51)과 결합된 유니버설 조인트 로드(52), 저널 조립체(53) 및 유니버설 조인트 로드(54)가 이어서 핸들 바(15)의 중앙기준 각각 좌우 양측방향으로 당겨져 시프트 포크(55)를 당기게 된다. 좌우측 시프트 포크(55)가 각각 좌우 양측방향으로 당겨지면 도그 클러치(43)가 이어서 당겨지므로 도그 클러치(43)가 캐리어(45)와 분리되어 유성 기어(46), 태양 기어(47) 및 베벨 기어(50)에 회전 구동력이 전달되지 않는다. 상기 스윙 핸들(31)과 핸들 스윙 스플라인 보스(36)가 회전하면서 전진하여 각각 핸들 리테이너(39)와 핸들 스윙 스플라인 보스 리테이너(13) 중앙의 구멍에 스윙 핸들(31)과 핸들 스윙 스플라인 보스(36) 전방의 니쁠(77)(78)을 삽입하여 스윙 핸들(31)의 전방 경사면을 핸들 리테이너(39)의 내부 경사면에 그리고 핸들 스윙 스플라인 보스(36)의 전방 경사면을 핸들 스윙 스플라인 보스 리테이너(13)의 내부 경사면에 밀착시키면 스윙 핸들(31)이 핸들 바(15)에 고정되어 종래의 자전거와 같이 전륜(16)은 조향기능 만을 담당하는 스윙 종료 모드 운전이 된다.
스윙 종료 모드 운전 중, 스윙 운동 모드 운전으로 자전거의 주행 모드를 변환하고자 할 때는 상기의 스윙 운동 모드 운전에서 스윙 종료 모드 운전으로 변환하는 과정의 역순으로 운전하면 된다. 즉, 스윙 핸들(31)을 잡은 손을 자전거 운전자의 몸통 중심 방향(좌측은 반시계방향, 우측은 시계방향)으로 비틀면서 후방으로 당긴다. 그러면, 스윙 핸들(31)이 핸들 리테이너(39)에서, 핸들 스윙 스플라인 보스(36)가 핸들 스윙 스플라인 보스 리테이너(13)에서 분리되며 이어서, 도그 클러치(43)가 캐리어(45) 후면 홈에 결합되어 상술한 바와 같이 스윙 핸들 조립체(30)의 베벨 기어(50), 스텐션 구동 조립체(60)의 듀플리킷 기어(61) 및 베벨 기어(67)을 거쳐 최종적으로 전륜(16)의 중심축 베벨 기어(71)에 자전거 전진 방향의 일방향 회전 구동력을 전달하게 된다.
(부호의 설명)
11: 프레임 (frame)
12: 핸들 바 플러그 (Handle Bar Plug)
13: 핸들 스윙 스플라인 보스 리테이너 (Handle Swing Spline Boss Retainer)
14: 평 기어 (Spur Gear)
15: 핸들 바 (Handle Bar)
16: 전륜 (Front Wheel)
17: 후륜 (Rear Wheel)
18: 발 페달 (Foot Pedal)
19: 크랭크 (Crank)
20: 스플라인 샤프트 서포트 바 (Spline Shaft Support Bar)
21: 유성 기어 서포트 바 (Planetary Gear Support Bar)
30: 스윙 핸들 조립체 (Swing Handle Assembly)
31: 스윙 핸들 (Swing Handle)
32: 브레이크 손잡이 (Brake Handle)
33: 볼 스위블 (Ball Swivel)
34: 핸들 스윙 스플라인 샤프트 (Handle Swing Spline Shaft)
35: 스프링 (Spring)
36: 핸들 스윙 스플라인 보스 (Handle Swing Spline Boss)
37: 핸들 스윙 스플라인 보스 니쁠 (Handle Swing Spline Boss Nipple)
38: 핸들 스윙 보스 (Handle Swing Boss)
39: 핸들 리테이너 (Handle Retainer)
40: 핸들 드라이빙 보스 플러그 (Handle Driving Boss Plug)
41: 로드엔드 베어링 케이싱 (Rod End Bearing Casing)
42: 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트 (Handle Driving Spline Shaft)
43: 도그 클러치 (Dog Clutch)
44: 베어링 (Bearing)
45: 캐리어 (Carrier)
46: 유성 기어 (Planetary Gear)
47: 태양 기어 (Sun Gear)
48: 내부 기어 (Internal Gear)
49: 유성 기어 케이싱 (Planetary Gear Casing)
50: 베벨 기어 (Bevel Gear)
51: 볼 스위블 (Ball Swivel)
52: 유니버설 조인트 로드 (Universal Joint Rod)
53: 저널 조립체 (Journal Assembly)
54: 유니버설 조인트 로드 (Universal Joint Rod)
55: 시프트 포크 (Shift Fork)
60: 스텐션 구동 조립체 (Stanchion Driving Assembly)
61: 듀플리킷 기어 (Duplicate Gear)
62: 스텐션 스플라인 보스 (Stanchion Spline Boss)
63: 베어링 (Bearing)
64: 서스펜션 스플라인 샤프트 (Suspension Spline Shaft)
65: 스프링 (Spring)
66: 내치 래칫 (Inner Teeth Ratchet)
67: 베벨 기어 (Bevel Gear)
68: 슬라이더 (Slider)
69: 드롭아웃 (Drop Out)
70: 전륜 샤프트 (Front Wheel Shaft)
71: 베벨 기어 (Bevel Gear)
72: 아치 (Arch)
73: 크라운 (Crown)
74: 멈춤쇠 베이스 (Pawl Base)
75: 멈춤쇠 (Pawl)
76: 내치 래칫 (Inner Teeth Ratchet)
77: 니쁠 (Nipple)
78: 니쁠 (Nipple)
80: 멈춤쇠 조립체 (Pawl Assembly)
81: 멈춤쇠 베이스 (Pawl Base)
82: 멈춤쇠 (Pawl)
83: 내치 래칫 (Inner Teeth Ratchet)

Claims (3)

  1. 자전거 프레임(11)의 전방과 후방에 각각 전륜(16)과 후륜(17)이 있고, 상기 전륜(16)의 중심 축 양 끝단에 축과 일체화된 베벨 기어(71)가 위치하며, 핸들 바(15)가 상기 프레임(11)에 연결되며, 상기 핸들 바(15)에 일체화된 유성 기어 서포트 바(21)와 핸들 바(15) 양 끝단에 결합된 스플라인 샤프트 서포트 바(20)에 의해 지지되며 스윙 핸들(31)을 잡은 양 손의 앞뒤 휘두르는 동작에 의해 베벨 기어(50)에 시계 방향과 반시계 방향의 회전 구동력이 교대로 발생하는 스윙 핸들 조립체(30), 전륜(16)의 베벨 기어(71)에 전진 방향의 구동력을 전달하고 서스펜션 기능도 수행하는 스텐션 구동 조립체(60)가 전륜(16)에 설치되며, 상기 스윙 핸들 조립체(30)의 베벨 기어(50)의 회전 구동력을 스텐션 구동 조립체(60)의 좌우 2개의 듀플리킷 기어(61)에 전달하기 위한 핸들 바(15)에 결합된 평 기어(14) 또는 좌우 양측의 듀플리킷 기어(61)의 평 기어와 체결되는 벨트가 설치되어, 양 손이 스윙 핸들 조립체(30)의 스윙 핸들(31)을 잡고 앞뒤로 휘두르는 동작에 의해 전륜(16)에 전진 구동력이 전달되는 것을 특징으로 하는 전륜 구동 자전거
  2. 청구항 1에 있어서, 브레이크 손잡이(32) 및 전방에 핸들 체결 고정을 위한 니쁠(77)이 있는 스윙 핸들(31), 상기 스윙 핸들(31)의 몸체 하부에 삽입된 볼 스위블(33), 상기 볼 스위블(33)의 중공에 결합된 샤프트를 가진 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34), 상기 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34)가 삽입되며 핸들 스윙 스플라인 보스 니쁠(37)이 몸체 외곽에 체결되며 전단하부에 로드엔드 베어링 케이싱(41)이 결합되고 전방에 핸들 체결 고정을 위한 니쁠(78)이 있는 핸들 스윙 스플라인 보스(36), 상기 핸들 스윙 스플라인 샤프트(34)와 핸들 스윙 스플라인 보스(36)사이에서 완충 역할을 하는 스프링(35), 상기 핸들 스윙 스플라인 보스(36)가 삽입되며 상기 핸들 스윙 스플라인 보스 니쁠(37)을 가이드 하는 홈이 있고 스윙 핸들(31)을 고정하는 핸들 리테이너(39)가 장착되며 몸체 하부의 횡 방향 스플라인에 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)가 삽입되는 핸들 스윙 보스(38), 상기 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42) 위에 슬라이딩 운동을 하며 캐리어(45)에 결합되기도 하고 분리되기도 하는 도그 클러치(43), 상기 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)와 일체화 되어 상기 캐리어(45) 내부에 결합되는 베어링(44), 상기 캐리어(45)의 원주 부근에 위치한 서포트에 결합되는 유성 기어(46)와 캐리어(45)의 중심 서포트에 결합되는 태양 기어(47), 상기 유성 기어(46)와 맞물리는 내부 기어(48), 상기 내부 기어(48)에 결합되어 상기 태양 기어(47)의 중심 축을 지지하는 유성 기어 케이싱(49), 상기 태양 기어(47)와 일체화 되어 듀플리킷 기어(61)에 회전 구동력을 전달하는 베벨 기어(50), 상기 도그 클러치(43)를 상기 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)를 따라 가이드 하는 시프트 포크(55), 상기 시프트 포크(55)를 상기 핸들 드라이빙 스플라인 샤프트(42)를 따라 가이드 하기 위한 유니버설 조인트 로드(52)(54)와 저널 조립체(53), 상기 유니버설 조인트 로드(52)가 핸들 스윙 스플라인 보스(36) 전단에 위치한 로드엔드 베어링 케이싱(41) 내부의 볼 스위블(51)에 체결되며, 상기 유니버설 조인트 로드(54)는 시프트 포크(55)와 상기 저널 조립체(53)에 의하여 체결되어, 스윙 핸들(31)을 잡고 앞뒤로 휘두르는 동작에 의하여 베벨기어(50)에 시계 방향 및 반시계 방향의 회전 구동력이 교차로 발생하게 하는 것을 특징으로 하는 스윙 핸들 조립체(30)
  3. 청구항 1에 있어서, 듀플리킷 기어(61), 상기 듀플리킷 기어(61)의 멈춤쇠 베이스(74)와 일체화 되어 자전거 운전자 기준 좌측은 반시계 방향 우측은 시계 방향의 일 방향으로만 회전 구동력을 전달하는 스텐션 스플라인 보스(62), 상기 스텐션 스플라인 보스(62) 내부의 스플라인에 삽입되어 회전 구동력을 전달하며 동시에 서스펜션에 따라 스텐션 스플라인 보스(62)가 종 방향으로 스플라인을 따라 슬라이딩하는 서스펜션 스플라인 샤프트(64), 내치 래칫(66)이 내부에 일체화 결합된 베벨 기어(67), 상기 서스펜션 스플라인 샤프트(64)와 상기 베벨 기어(67)는 일체화 결합되어 드롭아웃(69)의 서포트 중심축에 고정되어 중심축 기준 회전 자유도 만을 가지며, 상기 스텐션 스플라인 보스(62)와 상기 슬라이더(68) 사이에 위치하여 전륜(16)에 가해진 충격을 흡수하는 스프링(65), 상기 스텐션 스플라인 보스(62)가 내부에 삽입되어 회전과 종방향 슬라이딩 운동을 하는 슬라이더(68), 상기 스텐션 스플라인 보스(62)와 슬라이더(68)의 상대적인 회전 및 슬라이딩 운동을 지지하는 베어링(63)이 장착되는 것을 특징으로 하는 스텐션 구동 조립체(60)
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