WO2014084560A1 - 자전거 변속장치 - Google Patents

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WO2014084560A1
WO2014084560A1 PCT/KR2013/010747 KR2013010747W WO2014084560A1 WO 2014084560 A1 WO2014084560 A1 WO 2014084560A1 KR 2013010747 W KR2013010747 W KR 2013010747W WO 2014084560 A1 WO2014084560 A1 WO 2014084560A1
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WO
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latch
unit
brake disc
interference
coupled
Prior art date
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PCT/KR2013/010747
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English (en)
French (fr)
Inventor
이경희
Original Assignee
Lee Gyeong Hui
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    • B62M9/10—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like involving different-sized wheels, e.g. rear sprocket chain wheels selectively engaged by the chain, belt, or the like
    • B62M9/12—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like involving different-sized wheels, e.g. rear sprocket chain wheels selectively engaged by the chain, belt, or the like the chain, belt, or the like being laterally shiftable, e.g. using a rear derailleur
    • B62M9/121—Rear derailleurs

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle transmission, and more particularly, to a bicycle transmission that can be shifted even in a stationary state.
  • the gear transmission of the bicycle is installed to be able to step on the pedal at a constant force and speed according to the driving state, it consists of a method of overlapping the sprocket (sprocket) having a different number of teeth on the pedal and the rear wheel shaft.
  • the gear transmissions of these bicycles have the chain chain on the hill, the pedal shaft on the small sprocket, the rear wheel shaft on the large sprocket, and when the speed is flat on the flat, the bicycle chain on the pedal shaft on the large sprocket and the rear wheel shaft on the small sprocket.
  • By pressing the pedal at a constant force and speed to keep the progress of the bike An example thereof is disclosed in the prior document (registered utility model No. 20-0274726, automatic transmission for bicycle).
  • the gear shift of the conventional bicycle as disclosed in the prior document can be adjusted only while driving the bicycle by stepping on the pedal, there is a limit that the gear shift can only be pressed by pedaling in the direction of the bicycle forward.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a bicycle transmission apparatus having an improved structure to allow a gear shift during a brake operation.
  • the sprocket support unit is coupled to the rotating shaft rotatably coupled to the hub shaft unit is coupled to the wheel of the bicycle, the plurality of sprockets are supported on the outside;
  • a latch unit provided between the rotary shaft and the hub shaft unit to suppress free rotation of the rotary shaft in one direction and enable free rotation in the other direction;
  • the sprocket support unit can be freely rotated with respect to the hub shaft unit in the one direction so that the gear shift can be performed in a reverse rotation state of the pedal and a stop state of the bicycle wheel.
  • a latch control unit comprising: a brake disc installed to have a rotational clearance relative to the hub shaft unit; A brake braking unit selectively contacting and separating the brake disc to selectively generate a braking force on the brake disc;
  • the brake disc is installed on the brake disc, and when the brake disc brakes, the brake disc moves independently of the hub shaft unit by the rotational gap and interferes with the latch unit to allow the rotation shaft to rotate freely in the one direction. It characterized in that it comprises a; latch control member to be.
  • the latch unit may include a latch interference member having a ring structure, coupled to the rotation shaft, and having an interference portion having peaks and valleys repeated along the circumferential direction on a surface facing the outer circumference or the inner circumference of the hub shaft unit;
  • a latch support member coupled to the hub shaft unit so as to face the latch interference member; It is installed to be changeable in the latch support member, one end is in contact with the valley of the latch interference member to suppress the free rotation of the rotary shaft in the one direction, to enable free rotation in the other direction, the brake disc It is preferable to include; a latch which is rotated to be separated from the valley of the latch interference member by the latch control member during the brake operation of the latch to enable free rotation in one direction of the rotation axis.
  • the brake disc may be rotatably coupled to the latch support member or the hub shaft unit independently of the latch support member by the rotational clearance.
  • an interference groove and an interference protrusion which are complementarily coupled to each other with the rotational gap, correspond to each other at positions corresponding to each other of the brake disc and the hub shaft unit or positions corresponding to each other of the brake disc and the latch support member. It is better to be formed correspondingly.
  • the outer periphery of the hub shaft unit is formed to protrude the interference projections
  • the inner periphery of the brake disc is formed an interference groove formed longer by the rotational gap than the length in the circumferential direction of the interference projections
  • the latch support A coupling groove having a size corresponding to the interference protrusion may be formed on the inner circumference of the member.
  • the gear shift can be performed while driving, and the gear shift is possible by releasing the latch unit while the brake is pressed.
  • the gear shift is possible even when the brake is applied while driving on a flat surface or downhill, and in this case, the gear is shifted by rotating the pedal in either the forward or reverse direction.
  • FIG. 1 and 4 is a cross-sectional view showing a bicycle transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the main portion of FIG.
  • Figure 3 is a side view showing a bicycle transmission device according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 7 are side views showing the state of the transmission in the brake operating state.
  • FIG. 6 is a view illustrating a state before brake operation.
  • FIG. 8 is a view for explaining a coupling state of the latch support member and the latch support.
  • FIG. 9 is a perspective view showing an extract of the latch unit.
  • FIG. 10 is a view showing a state before the latch is released.
  • 11 is a view showing a state in which the latch is released.
  • the bicycle transmission apparatus 10 includes a sprocket support unit 40, a latch unit 50, and a latch control unit 60.
  • the sprocket support unit 40 is coupled to the rotating shaft 30 rotatably coupled to the hub shaft unit 20 to which the wheels of the bicycle are coupled.
  • a plurality of sprockets 1 are coupled to the outside of the sprocket support unit 40.
  • the hub shaft unit 20 is provided with a hub shaft body 21, one end of the hub shaft body 21, the latch coupling portion 22 to which the latch unit 50 is coupled, a pair of plans A branch 23 is provided.
  • the flange portion 23 is installed at both sides of the hub shaft body 21, that is, at positions spaced apart from each other.
  • the latch coupling portion 22 extends to the outside of the flange portion 23, and the latch support member 53 of the latch unit 50 and the brake disc 61 to be described later are formed on the outer circumference of the latch coupling portion 22.
  • the hub shaft body 21 has a hollow shape, and the rotation shaft 30 is rotatably fitted in the center thereof.
  • the hub axis unit 20 is not a configuration characterizing the present invention, and various examples are possible, and thus, further description thereof will be omitted.
  • the rotating shaft 30 is installed to be rotatable in a state penetrating the center of the hub shaft unit 20, the bearing 31 is interposed between the hub shaft unit 20.
  • center axis 33 may be rotatably installed at the center of the rotation shaft 30, the bicycle frame may be connected to the center axis 33.
  • a bearing 33 is also provided between the rotary shaft 30 and the central shaft 33.
  • One end of the rotating shaft 30 is coupled to the sprocket support unit 40, it is installed to be rotated together.
  • a plurality of sprockets 1 are fitted to the outer circumference of the sprocket support unit 40 is coupled.
  • the chain 2 is connected to any one of the plurality of sprockets 1, and the gear shift is possible by moving the position of the chain 2. Since the structure and operation of shifting the chain 2 by shifting the position among the plurality of sprockets 1 are well known techniques, detailed description thereof will be omitted. However, in the present invention, the technical features of the configuration to enable the gear shifting by stepping on the pedal even in the state of not transmitting power to the bicycle wheel by releasing the power transmission between the rotating shaft 30 and the hub shaft unit 20 during the brake operation. have.
  • the latch unit 50 is installed at the other end of the rotary shaft 30, that is, on the opposite side of the sprocket support unit 20 with the hub shaft unit 20 interposed therebetween.
  • the latch unit 50 is installed between the rotary shaft 30 and the hub shaft unit 20 to suppress free rotation of the rotary shaft 30 in one direction A1 and to free the other direction A2. Enable rotation.
  • the latch unit 50 includes a latch interference member 51, a latch support member 53, and a latch 55.
  • the latch interference member 51 is coupled to the outer circumference of the rotation shaft 30, and the mount a1 along the circumferential direction on the inner circumference facing the outer circumference of the latch support member 53 coupled to the hub shaft unit 20.
  • the valley a2 has the repeated interference portion 51a.
  • the latch support member 53 is coupled to the hub shaft unit 20 so as to face the latch interference member 51. 9 to 11, the latch support member 53 is disposed to face the inner circumference of the interference member 51 and supports the latch 55 in a rotatable manner.
  • a latch mounting groove 53b in which the latch 55 is rotatably installed is formed in a part of the outer circumferential surface of the latch support member 53, and the latch mounting groove 53b is rotated while the latch 55 is seated in the latch mounting groove 53b.
  • Posture change The latch 55 is elastically pressed by the elastic ring 55c so that the outer end thereof is in contact with the valley a1 of the interference portion 51a of the latch interference member 51.
  • the latch support member 53 is fitted to the latch support 22 of the hub shaft unit 20 and coupled thereto, and rotates integrally with the hub shaft unit 20.
  • the hub shaft unit 20 has a locking protrusion 22a for determining the engagement position of the brake disc 61 and the latch support member 53 and restricting the independent rotation from the outer circumference.
  • the inner circumference of the latch support member 53 also becomes a coupling groove 53d corresponding to the locking projection 22a. Therefore, the latch support member 53 is coupled to the latch coupling portion 22 of the hub shaft unit 20 such that the coupling groove 53d is complementarily coupled to the locking projection 22a, and then the fixing bush 57 is followed. Is screwed to the latch engagement portion 22 to enable the latch support member 53 to be coupled to the hub shaft unit 20, so that the position of the brake disc 61 relative to the latch 55 can be determined and assembled. do.
  • latch support member 53 having the above configuration, various shapes and structures are possible, and the structure and shape of the latch support member 53 is not limited by the embodiment of the present invention.
  • the latch 55 is rotatably installed in the latch mounting groove 53b of the latch support member 53, and the outer end of the latch 55 protrudes outwardly by the elastic ring 53c. It is elastically pressurized.
  • the latch 55 has an outer end in contact with the valley a1 of the latch interference portion 51a according to the rotational position to suppress free rotation of the rotation shaft 30 in one direction A1, and the other direction A2. To allow free rotation. That is, in the state of FIG. 10, the latch 55 is pressed by the elastic ring 53c and maintained in contact with the valley a1 of the latch interference portion 51a.
  • the latch 55 interferes with the latch control member 65, the posture is changed as shown in FIG. 11 to be separated from the valley a1.
  • the latch 55 is changed in posture so that the elastic ring 53c is elastically deformed to the outside and expands. Therefore, when the latch control member 65 later moves to the original position, the latch 55 may be changed to the posture as shown in FIG. 10 by the elastic restoring force of the elastic ring 53c.
  • the latch 55 may be installed in contact with the latch mounting groove 53b of the latch support member 53 or may be rotatably connected by a pivot pin not shown. And the latch 55 has a slit (s1) is formed in the center of the elastic ring (53c) is supported, as shown in Figure 9, the elastic ring contact end contacting the elastic ring (53c) to the end of the slit (s) (s2) is formed.
  • the posture of the latch 55 may maintain the posture as shown in FIG. 10 by the elasticity of the elastic ring 53c due to the shape of the contact end s2.
  • the latch control unit 60 selectively controls the latch unit 50 to allow free rotation of the sprocket support unit 40 with respect to the hub shaft unit 20 even in the one direction A1. Control to allow gear shifting in reverse rotation.
  • the latch control unit 60 includes a brake disc 61, a brake braking portion 63, and a latch control member 65 that are provided to have a rotational clearance with respect to the hub shaft unit 20.
  • the brake disc 61 is coupled to the latch support 22 and is rotated together with the hub shaft unit 20 and the latch support member 53, and coupled to have the clearance as much as the rotation clearance, thereby providing as much as the rotation clearance G.
  • the rotation angle (rotation distance) may be independently rotated with respect to the hub shaft unit 20 and the latch support member 53.
  • the brake disc 61 is not relative to the latch support member 53, that is, the hub shaft unit 20, in the rotation range as much as the rotational gap G while being engaged with the latch coupling part 22. Will be able to.
  • the brake braking part 63 is for selectively generating a braking force on the brake disc 61 by selectively contacting and separating the brake disc 61.
  • the brake braking part 63 is a handle of the bicycle by an operation wire.
  • a brake operating lever (not shown) attached to the brake operating lever (not shown) is connected, and the brake operation of the brake operating lever is transmitted to the brake braking unit 63 through the operation wire to generate a braking force on the brake disc 61. Since the brake braking unit 63 can be easily understood from a known technology, a detailed description thereof will be omitted.
  • the latch control member 65 is installed on the brake disc 61, and the brake disc 61 is not restrained with respect to the hub shaft unit 20 by the rotational gap G during the braking operation of the brake brake 63. 5 and 11 interfere with the latch 55 of the latch unit 50 while being moved independently (relatively). Then, the latch 55 is separated from the latch interference portion 51a, and the rotation shaft 30 is allowed to be freely rotated even in the one direction A1.
  • the braking force is applied to the brake disc 61 by operating the brake braking portion 63 while the bicycle is running, the braking force is first generated on the brake disc 61, and the hub shaft unit 20 and the latch support member 53 are provided.
  • the braking force is applied after the rotational gap G is further rotated.
  • the latch control member 65 installed in the brake disc 61 is further moved by the rotational gap G to interfere with the latch 55.
  • the latch 55 is latched. It is separated from the interference
  • the latch interference member 51 and the rotation shaft 30 as well as the sprocket support unit 40 are both freely rotated in one direction A1 and the gear The pedal can be shifted by stepping forward on the bicycle pedal.
  • the gear shift can be performed by changing the position of the chain 2 by stepping on the pedal. Therefore, even when driving on a flat surface or driving downhill, the gear can be shifted in a state where the transmission of the brake force to the bicycle wheel 4 is blocked while the brake is operated, so that the bicycle can be more conveniently enjoyed. In particular, it can be used very useful in places where there are severe changes in downhill and uphill roads, such as mountain bikes.
  • the latch unit 50 is released, and the state can be shifted even in the stationary state.
  • the above-described shift function is further provided between the sprocket support unit 40 and the rotation shaft 30 even if an existing latch unit (a configuration that is constrained in one direction and does not transmit power in the other direction) is additionally installed. May be performed the same.

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Abstract

자전거의 바퀴가 결합되는 허브축 유닛에 회전 가능하게 결합되는 회전축에 결합되며 외측에 복수의 스프라켓이 지지되는 스프라켓 지지유닛, 회전축과 허브축 유닛 사이에 설치되어 회전축의 일방향으로의 자유회전을 억제하고 타방향으로의 자유회전을 가능하도록 하는 래치 유닛과, 래치 유닛을 선택적으로 제어하여 일방향으로도 허브축 유닛에 대해 스프라켓 지지유닛의 자유회전이 가능하도록 하여 페달의 역방향 회전 상태 및 자전거 바퀴의 정지상태에서 기어 변속이 가능하도록 하는 래치 제어유닛을 포함하며, 상기 래치 제어유닛은, 허브축 유닛에 대해 상대적인 회전유격을 갖도록 설치되는 브레이크 디스크와, 브레이크 디스크에 선택적으로 접촉 및 분리되어 브레이크 디스크에 선택적으로 제동력을 발생시키는 브레이크 제동부, 브레이크 디스크에 설치되며 브레이크 제동부의 제동시 브레이크 디스크가 회전유격만큼 허브축 유닛에 대해 독립적으로 이동되면서 래치유닛을 간섭하여 회전축이 일방향으로의 자유회전이 가능한 상태가 되도록 하는 래치 제어부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거의 변속장치가 게시된다.

Description

자전거 변속장치
본 발명은 자전거 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정지 상태에서도 변속이 가능한 자전거 변속장치에 관한 것이다.
일반적으로 자전거의 기어 변속기는 주행상태에 따라 페달을 일정한 힘과 속도로 밟을 수 있도록 하기 위하여 설치되는데, 페달과 뒷바퀴 축에 서로 다른 톱니 수를 갖는 스프로킷(sprocket)을 중첩배치하는 방식으로 이루어져 있다.
이러한 자전거의 기어 변속기는 언덕에서는 자전거 체인을 페달 축은 작은 스프로킷에, 뒷바퀴 축은 큰 스프로킷에 걸리도록 하고, 평지에서 속도가 빨라지는 경우에는 자전거 체인을 페달 축은 큰 스프로킷에, 뒷바퀴 축은 작은 스프로킷에 걸리도록 하여 페달을 일정한 힘과 속도로 밟아도 자전거의 진행상태를 유지할 수 있도록 하는 것이다. 그 일예가 선행문헌(등록 실용신안 제20-0274726호, 자전거용 자동변속장치)에 개시되어 있다.
그런데 상기 선행문헌에도 개시된 바와 같은 종래의 자전거의 기어 변속장치는 페달을 밟아서 자전거를 주행시키는 동안에만 변속조절을 할 수 있으며, 자전거가 전진하는 방향으로 페달을 밟아야만 기어변속이 가능한 한계가 있다.
즉, 페달을 밟지 않고 비탈길을 내려가거나, 페달을 밟지 않고도 가속에 의해 평지를 주행하는 동안에도 변속을 위해서는 자전거 바퀴에 회전력이 전달되도록 페달을 밟아야만 변속이 가능하므로 사용에 불편함이 있게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 브레이크 동작이 이루어지는 동안에 기어변속이 가능하도록 구조가 개선된 자전거 변속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자전거 변속장치는, 자전거의 바퀴가 결합되는 허브축 유닛에 회전 가능하게 결합되는 회전축에 결합되며, 외측에 복수의 스프라켓이 지지되는 스프라켓 지지유닛; 상기 회전축과 상기 허브축 유닛 사이에 설치되어, 상기 회전축의 일방향으로의 자유회전을 억제하고, 타방향으로의 자유회전을 가능하도록 하는 래치 유닛과; 상기 래치 유닛을 선택적으로 제어하여, 상기 일방향으로도 상기 허브축 유닛에 대해 상기 스프라켓 지지유닛의 자유회전이 가능하도록 하여 페달의 역방향 회전 상태 및 자전거 바퀴의 정지상태에서 기어 변속이 가능하도록 하는 래치 제어유닛;을 포함하며, 상기 래치 제어유닛은, 상기 허브축 유닛에 대해 상대적인 회전유격을 갖도록 설치되는 브레이크 디스크와; 상기 브레이크 디스크에 선택적으로 접촉 및 분리되어 상기 브레이크 디스크에 선택적으로 제동력을 발생시키는 브레이크 제동부; 상기 브레이크 디스크에 설치되며, 브레이크 제동부의 제동시 상기 브레이크 디스크가 상기 회전유격만큼 상기 허브축 유닛에 대해 독립적으로 이동되면서 상기 래치유닛을 간섭하여 상기 회전축이 상기 일방향으로의 자유회전이 가능한 상태가 되도록 하는 래치 제어부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 래치 유닛은, 링구조를 가지고 상기 회전축에 결합되며, 상기 허브축 유닛의 외주 또는 내주측에 마주하는 면에 원주 방향을 따라서 산과 골이 반복된 간섭부를 갖는 래치 간섭부재와; 상기 래치 간섭부재와 마주하도록 상기 허브축 유닛에 결합되는 래치 지지부재; 상기 래치 지지부재에 자세 변경 가능하게 설치되며, 일단이 상기 래치 간섭부재의 골에 접촉되어 상기 회전축의 상기 일방향으로의 자유회전을 억제하고, 타 방향으로의 자유회전이 가능하도록 하며, 상기 브레이크 디스크의 브레이크 동작시 상기 래치 제어부재에 의해 간섭되어 상기 일단이 상기 래치 간섭부재의 골에서 분리되도록 회동되어 상기 회전축의 일방향으로의 자유회전이 가능하도록 하는 래치;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 브레이크 디스크는 상기 래치 지지부재 또는 상기 허브축 유닛에 상기 회전유격만큼 상기 래치 지지부재에 대해 독립적으로 회전 가능하게 결합되는 것이 좋다.
또한, 상기 브레이크 디스크와 상기 허브축 유닛의 서로 대응되는 위치 또는 상기 브레이크 디스크와 상기 래치 지지부재의 서로 대응되는 위치에는 상기 회전유격을 두고 상호 대응되도록 상보적으로 결합되는 간섭홈과 간섭돌기가 서로 대응되게 형성되는 것이 좋다.
또한, 상기 허브축 유닛의 외주에는 상기 간섭돌기가 돌출되게 형성되고, 상기 브레이크 디스크의 내주에는 상기 간섭돌기의 원주방향으로의 길이보다 상기 회전유격만큼 더 길게 형성된 간섭홈이 형성되고, 상기 래치 지지부재의 내주에는 상기 간섭돌기에 대응되는 크기의 결합홈이 형성되는 것이 좋다.
본 발명의 자전거 변속장치에 따르면, 주행하는 동안에 기어 변속을 할 수 있는 것은 물론이고, 브레이크를 밟은 상태에서 래치유닛을 해제하여 기어 변속이 가능하다.
따라서, 평지를 주행하는 동안 또는 내리막길을 내려오는 동안에 브레이크를 잡은 상태에서도 기어 변속이 가능하게 되며, 이 경우 페달을 정방향 또는 역방향 어느 방향으로 회전시켜 기어 변속을 할 수 있게 된다.
도 1 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자전거 변속장치를 나타내 보인 단면 구성도이다.
도 2는 도 1의 요부를 발췌하여 보인 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자전거 변속장치를 나타내 보인 측면도이다.
도 5 및 도 7은 브레이크 동작상태에서의 변속장치의 상태는 나타내 보인 측면도이다.
도 6은 브레이크 작동 전의 상태를 나타내 보인 도면이다.
도 8은 래치 지지부재와 래치 지지부의 결합상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 래치유닛을 발췌하여 보인 사시도이다.
도 10은 래치가 해제되기 전의 상태를 나타내 보인 도면이다.
도 11은 래치가 해제된 상태를 나타내 보인 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자전거 변속장치를 자세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자전거 변속장치(10)는, 스프라켓 지지유닛(40), 래치 유닛(50), 래치 제어유닛(60)을 구비한다.
상기 스프라켓 지지유닛(40)은 자전거의 바퀴가 결합되는 허브축 유닛(20)에 회전 가능하게 결합되는 회전축(30)에 결합된다. 스프라켓 지지유닛(40)의 외측에는 다수의 스프라켓(1)이 결합된다.
여기서, 상기 허브축 유닛(20)은 허브축 몸체(21)와, 허브축 몸체(21)의 일단부에 마련되어 상기 래치유닛(50)이 결합되는 래치 결합부(22)와, 한 쌍의 플랜지부(23)를 구비한다. 허브축 몸체(21)의 양측 즉, 서로 이격되는 위치에 플랜지부(23)가 설치된다. 플랜지부(23)의 외측으로 래치 결합부(22)가 연장 형성되며, 이 래치 결합부(22)의 외주에는 래치유닛(50)의 래치 지지부재(53)와 후술할 브레이크 디스크(61)가 결합된다. 그리고 허브축 몸체(21)는 중공형상을 가지며, 그 중심에 회전축(30)이 회전 가능하게 끼워져 결합된다. 이러한 허브축 유닛(20)은 본 발명을 특징짓는 구성이 아니며, 다양한 예가 가능하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
상기 회전축(30)은 허브축 유닛(20)의 중심을 관통한 상태로 회전가능하도록 설치되며, 허브축 유닛(20)과의 사이에 베어링(31)이 개재된다.
또한, 회전축(30)의 중심에는 중심축(33)이 회전가능하게 설치될 수 있으며, 상기 중심축(33)에 자전거 프레임이 연결지지 될 수 있다. 회전축(30)과 중심축(33) 사이에도 베어링(33)이 설치된다.
상기 회전축(30)의 일단부에는 상기 스프라켓 지지유닛(40)이 결합되어, 함께 회전될 수 있도록 설치된다. 스프라켓 지지유닛(40)의 외주에는 복수의 스프라켓(1)이 끼워져 결합된다. 복수의 스프라켓(1) 중 어느 하나에 체인(2)이 연결되고, 체인(2)의 위치를 옮겨줌으로써 기어 변속이 가능하게 된다. 체인(2)을 복수의 스프라켓(1) 중에서 위치이동시켜 변속하는 구성 및 동작은 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 다만, 본 발명에서는 브레이크 동작시 회전축(30)과 허브축 유닛(20) 사이의 동력전달을 해제시켜서 자전거바퀴에 동력을 전달하지 않는 상태에서도 페달을 밟아서 기어변속이 가능하도록 하는 구성에 기술적 특징이 있다.
상기 회전축(30)의 타단부 즉, 허브축 유닛(20)을 사이에 두고 스프라켓 지지유닛(20)의 반대측에는 래치유닛(50)이 설치된다.
래치유닛(50)은 상기 회전축(30)과 상기 허브축 유닛(20) 사이에 설치되어, 상기 회전축(30)의 일방향(A1)으로의 자유회전을 억제하고, 타방향(A2)으로의 자유회전을 가능하도록 한다.
구체적으로 래치유닛(50)은, 래치 간섭부재(51)와, 래치 지지부재(53) 및 래치(55)를 구비한다.
래치 간섭부재(51)는 상기 회전축(30)의 외주에 결합되며, 상기 허브축 유닛(20)에 결합되는 래치 지지부재(53)의 외주와 마주하는 내주에 원주 방향을 따라서 산(a1)과 골(a2)이 반복된 간섭부(51a)를 가진다.
래치 지지부재(53)는 래치 간섭부재(51)와 마주하도록 허브축 유닛(20)에 결합된다. 도 9 내지 도 11을 참조하면, 래치 지지부재(53)는, 상기 간섭부재(51)의 내주와 상호 마주하도록 배치되며 상기 래치(55)를 회동 가능하게 지지한다. 래치 지지부재(53)의 외주면의 일부에 래치(55)가 회동 가능하게 설치되는 래치 장착홈(53b)이 형성되며, 그 래치 장착홈(53b)에 래치(55)가 안착된 상태로 회동(자세변경) 가능하다. 래치(55)는 탄성링(55c)에 의해 외측단부가 상기 래치 간섭부재(51)의 간섭부(51a)의 골(a1)에 접촉된 상태를 유지하도록 탄성가압된다.
이러한 래치 지지부재(53)는 허브축 유닛(20)의 래치 지지부(22)에 끼워져 결합되며, 허브축 유닛(20)과 일체로 회전된다. 여기서 허브축 유닛(20)에는 상기 브레이크 디스크(61)와 래치 지지부재(53)의 결합위치를 결정하고 독립적인 회전을 제한하기 위한 걸림돌기(22a)가 외주로부터 돌출형성된다. 래치 지지부재(53)의 내주에도 상기 걸림돌기(22a)에 대응되는 결합홈(53d)이 된다. 따라서 래치 지지부재(53)는 결합홈(53d)이 걸림돌기(22a)에 상보적으로 결합되도록 허브축 유닛(20)의 래치 결합부(22)에 결합되고, 뒤 이어서 고정용 부시(57)가 래치 결합부(22)에 나사 결합됨으로써 래치 지지부재(53)를 허브축 유닛(20)에 결합시킬 수 있게 되고, 래치(55)에 대한 브레이크 디스크(61)의 위치를 결정하여 조립할 수 있게 된다.
상기 구성을 가지는 래치 지지부재(53)는 이외에도 다양한 형상 및 구조가 가능하며, 본 발명의 실시예에 의해서 래치 지지부재(53)의 구조 및 형상이 제한되는 것은 아니다.
상기 래치(55)는 상술한 바와 같이, 래치 지지부재(53)의 래치 장착홈(53b)에 회동 가능하게 설치되고, 탄성링(53c)에 의해 래치(55)의 외측 단부가 외부로 돌출되도록 탄성가압된다. 이 래치(55)는 회동위치에 따라서 외측 단부가 래치 간섭부(51a)의 골(a1)에 접촉되어 회전축(30)의 일 방향(A1)으로의 자유회전을 억제하고, 타 방향(A2)으로의 자유회전이 가능하도록 한다. 즉, 도 10의 상태에서는 래치(55)가 탄성링(53c)에 의해 가압되어 래치간섭부(51a)의 골(a1)에 접촉된 상태를 유지한다. 그리고 래치(55)가 래치 제어부재(65)에 간섭되면 도 11과 같이 자세 변경되어 골(a1)에서 분리된다. 이때 래치(55)가 자세변경됨으로써 탄성링(53c)은 외측으로 탄성변형되어 확장된다. 따라서 추후에 래치 제어부재(65)가 원위치로 이동하면, 래치(55)는 탄성링(53c)의 탄성복원력에 의해 도 10과 같은 자세로 변경될 수 있다.
여기서, 상기 래치(55)는 래치 지지부재(53)의 래치 장착홈(53b)에 접촉된 상태로 설치될 수도 있고, 미도시된 회동핀에 의해 회동 가능하게 연결될 수도 있다. 그리고 래치(55)는 도 9와 같이, 그 중심에 탄성링(53c)이 끼워져 지지되는 슬릿(s1)이 형성되고, 슬릿(s)의 끝단에 탄성링(53c)이 접촉되는 탄성링 접촉단(s2)이 형성된다. 상기 접촉단(s2)의 형상에 의해 탄성링(53c)의 탄성에 의해 래치(55)의 자세가 도 10과 같은 자세를 유지할 수 있게 된다.
상기 래치 제어유닛(60)은 래치 유닛(50)을 선택적으로 제어하여, 상기 일방향(A1)으로도 상기 허브축 유닛(20)에 대해 상기 스프라켓 지지유닛(40)의 자유회전이 가능하도록 하여 페달의 역방향 회전 상태에서 기어 변속이 가능하도록 제어한다.
상기 래치 제어유닛(60)은, 허브축 유닛(20)에 대해 회전유격을 갖도록 설치되는 브레이크 디스크(61)와, 브레이크 제동부(63)와, 래치 제어부재(65)를 구비한다.
브레이크 디스크(61)는 래치 지지부(22)에 결합되어, 허브축 유닛(20) 및 래치 지지부재(53)와 함께 회전되되, 상기 회전유격만큼 유격을 갖도록 결합됨으로써, 회전유격(G) 만큼의 회전각(회전거리)에 대해서는 허브축 유닛(20) 및 래치 지지부재(53)에 대해 독립적으로 회전될 수 있다. 이를 위해 브레이크 디스크(61)에는 래치 결합부(22)에 형성된 걸림턱(22a)에 대응되는 유격홈(61a)이 내주로부터 인입 형성되며, 그 유격홈(61a)의 원주 방향으로의 길이(L2)는 걸림턱(22a)의 원주 방향으로의 길이(L1)와, 회전유격(G)을 더한 길이 즉, ' L2 = L1 + G' 가 된다.
따라서 브레이크 디스크(61)는 래치 결합부(22)에 결합된 상태에서 회전유격(G) 만큼의 회전범위에서는 래치 지지부재(53) 즉, 허브축 유닛(20)과는 일체 운동인 아닌 상대적 운동을 할 수 있게 된다.
상기 브레이크 제동부(63)는 브레이크 디스크(61)에 선택적으로 접촉 및 분리되어 상기 브레이크 디스크(61)에 선택적으로 제동력을 발생시키기 위한 것으로서, 브레이크 제동부(63)는 동작 와이어에 의해 자전거의 핸들(미도시)에 부착되는 브레이크 조작레버(미도시)의 연결되며, 브레이크 조작레버의 레버동작이 동작와이어를 통해 브레이크 제동부(63)로 전달됨으로써 브레이크 디스크(61)에 제동력이 발생하게 된다. 이러한 브레이크 제동부(63)는 공지의 기술로부터 쉽게 이해될 수 있는 것이므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
상기 래치 제어부재(65)는 브레이크 디스크(61)에 설치되며, 브레이크 제동부(63)의 제동동작시 브레이크 디스크(61)가 상기 회전유격(G)만큼 허브축 유닛(20)에 대해 구속되지 않고 독립적(상대적)으로 이동되면서 래치유닛(50)의 래치(55)를 도 5 및 도 11과 같이 간섭하다. 그러면, 래치(55)가 래치 간섭부(51a)에서 분리되고, 회전축(30)이 상기 일방향(A1)으로도 자유회전이 가능한 상태가 되도록 한다.
즉, 자전거의 주행시에는 도 3 및 도 10에 도시된 바와 같이, 래치(55)의 외측 단부가 간섭부(51a)의 골(a1)에 진입되어 걸린 상태로서, 일방향(A1)으로 회전축(30)의 회전력이 허브축 유닛(20)으로 그대로 전달된다. 따라서, 자전거 바퀴(4)로 페달의 회전력이 전달되어 자전거 바퀴(4)가 회전될 수 있다. 그리고 이 상태에서 페달을 역방향으로 회전시키면, 래치(55)는 타방향(A2)으로는 간섭부(51a)에 간섭되지 않고 타고 넘어가게 되어 회전축(30)이 허브축 유닛(20)에 대해 자유회전 가능하게 된다.
한편, 자전거 주행시에 브레이크 제동부(63)를 동작시켜 브레이크 디스크(61)에 제동력을 작용시키면, 브레이크 디스크(61)에 먼저 제동력이 발생하게 되고, 허브축 유닛(20)과 래치 지지부재(53)는 도 6의 상태에서 도 7과 같이 회전유격(G)만큼 더 회전된 뒤 제동력이 작용하게 된다. 따라서 브레이크 디스크(61)에 설치된 래치 제어부재(65)가 회전유격(G)만큼 더 이동되어 래치(55)를 간섭하게 되고, 도 5 및 도 11에 도시된 바와 같이, 래치(55)는 래치 제어부재(65)의 간섭에 의해 간섭부(51a)로부터 분리된다. 이와 같이 래치(55)가 간섭부(51a)로부터 분리되면, 래치 간섭부재(51)와 회전축(30)은 물론 스프라켓 지지유닛(40)이 모두 일방향(A1)으로도 자유회전 가능한 상태가 되어 기어 자전거 페달을 전진방향으로 밟아서 기어 변속을 할 수 있는 상태가 된다.
즉, 주행중에 자전거 바퀴(4)에 페달의 동력을 전달하지 않은 상태가 유지되도록 한 상태에서, 페달을 밟아서 체인(2)의 위치를 변경하여 기어변속을 할 수 있게 된다. 따라서 평지를 주행하거나, 내리막길을 주행하는 동안에도 브레이크를 동작시킨 상태에서 자전거 바퀴(4)로의 회전력 전달을 차단한 상태에서 기어변속을 할 수 있게 되어, 더욱 편리하게 자전거를 즐길 수 있게 되며, 특히 산악자전거 등과 같이 내리막길과 오르막길의 변화가 심한 곳에서 매우 유용하게 사용할 수 있게 된다.
또한, 정지 상태에서도 바퀴(4)를 한바퀴 이내로 움직이면서 브레이크를 동작시키면, 래치유닛(50)이 해제되어, 정지 상태에서도 변속할 수 있는 상태가 된다.
또한, 도시하지는 않았으나, 스프라켓 지지유닛(40)과 회전축(30) 사이에 기존의 래치유닛(일방향으로는 구속되고, 타방향으로는 동력전달이 되지 않는 구성)이 추가로 설치되어도 상술한 변속기능은 동일하게 수행될 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
[부호의 설명]
20..허브축 유닛 30..회전축
40..스프라켓 지지유닛 50..래치유닛
60..래치 제어유닛

Claims (5)

  1. 자전거의 바퀴가 결합되는 허브축 유닛에 회전 가능하게 결합되는 회전축에 결합되며, 외측에 복수의 스프라켓이 지지되는 스프라켓 지지유닛;
    상기 회전축과 상기 허브축 유닛 사이에 설치되어, 상기 회전축의 일방향으로의 자유회전을 억제하고, 타방향으로의 자유회전을 가능하도록 하는 래치 유닛과;
    상기 래치 유닛을 선택적으로 제어하여, 상기 일방향으로도 상기 허브축 유닛에 대해 상기 스프라켓 지지유닛의 자유회전이 가능하도록 하여 페달의 역방향 회전 상태 및 자전거 바퀴의 정지상태에서 기어 변속이 가능하도록 하는 래치 제어유닛;을 포함하며,
    상기 래치 제어유닛은,
    상기 허브축 유닛에 대해 상대적인 회전유격을 갖도록 설치되는 브레이크 디스크와;
    상기 브레이크 디스크에 선택적으로 접촉 및 분리되어 상기 브레이크 디스크에 선택적으로 제동력을 발생시키는 브레이크 제동부;
    상기 브레이크 디스크에 설치되며, 브레이크 제동부의 제동시 상기 브레이크 디스크가 상기 회전유격만큼 상기 허브축 유닛에 대해 독립적으로 이동되면서 상기 래치유닛을 간섭하여 상기 회전축이 상기 일방향으로의 자유회전이 가능한 상태가 되도록 하는 래치 제어부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거의 변속장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 래치 유닛은,
    링구조를 가지고 상기 회전축에 결합되며, 상기 허브축 유닛의 외주 또는 내주측에 마주하는 면에 원주 방향을 따라서 산과 골이 반복된 간섭부를 갖는 래치 간섭부재와;
    상기 래치 간섭부재와 마주하도록 상기 허브축 유닛에 결합되는 래치 지지부재;
    상기 래치 지지부재에 자세 변경 가능하게 설치되며, 일단이 상기 래치 간섭부재의 골에 접촉되어 상기 회전축의 상기 일방향으로의 자유회전을 억제하고, 타 방향으로의 자유회전이 가능하도록 하며, 상기 브레이크 디스크의 브레이크 동작시 상기 래치 제어부재에 의해 간섭되어 상기 일단이 상기 래치 간섭부재의 골에서 분리되도록 회동되어 상기 회전축의 일방향으로의 자유회전이 가능하도록 하는 래치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거의 변속장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 브레이크 디스크는 상기 래치 지지부재 또는 상기 허브축 유닛에 상기 회전유격만큼 상기 래치 지지부재에 대해 독립적으로 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 자전거의 변속장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 브레이크 디스크와 상기 허브축 유닛의 서로 대응되는 위치 또는 상기 브레이크 디스크와 상기 래치 지지부재의 서로 대응되는 위치에는 상기 회전유격을 두고 상호 대응되도록 상보적으로 결합되는 간섭홈과 간섭돌기가 서로 대응되게 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거의 변속장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 허브축 유닛의 외주에는 상기 간섭돌기가 돌출되게 형성되고,
    상기 브레이크 디스크의 내주에는 상기 간섭돌기의 원주방향으로의 길이보다 상기 회전유격만큼 더 길게 형성된 간섭홈이 형성되고,
    상기 래치 지지부재의 내주에는 상기 간섭돌기에 대응되는 크기의 결합홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거의 변속장치.
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