WO2018034542A1 - 자전거 동력발생장치 - Google Patents

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WO2018034542A1
WO2018034542A1 PCT/KR2017/009032 KR2017009032W WO2018034542A1 WO 2018034542 A1 WO2018034542 A1 WO 2018034542A1 KR 2017009032 W KR2017009032 W KR 2017009032W WO 2018034542 A1 WO2018034542 A1 WO 2018034542A1
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WO
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gear
bicycle
power
crank
chain
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/009032
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English (en)
French (fr)
Inventor
강병남
김정숙
강다래
강모래
Original Assignee
강병남
김정숙
강다래
강모래
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/003Combination of crank axles and bearings housed in the bottom bracket
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M2003/006Crank arrangements to overcome dead points

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle power generating device, and more particularly, by using a force applied to the pedals of both passengers at the same time, the bicycle to increase the power transmitted to the pedals by the reaction force as little as possible with a small force It relates to a power generating device.
  • the bicycle power generating device for the first generation of the power of the bicycle using the chain has a structure in which the pedal arm is connected to both ends of the drive shaft in a state where one end of the drive shaft passes through the center of the drive sprocket.
  • the driving force generated while turning the pedal arm is the product of the length of the pedal arm and the force applied to the initial pedal arm. That is, the driving force output from the driving sprocket relative to the magnitude of the force initially input through the pedal arm is determined by the length of the pedal arm and the magnitude of the force applied to the pedal, and the driving force depends on the diameter of the driving sprocket. It is delivered. Accordingly, when the pedal arm is rotated, the driving shaft is rotated, and as the driving shaft is rotated by the driving sprocket, the driving force is transmitted to the driven sprocket of the rear wheel through the chain.
  • the position where the user should put the most force when pedaling the bicycle for rotating the pedal arm is a top dead center between 12 o'clock and 3 o'clock.
  • the top dead center because the user's legs are folded, the user must apply a lot of force to rotate the pedal arm.
  • the bottom dead center between 3 and 6 o'clock the user can rotate the pedal arm with less force at the top dead center.
  • the pedal arm is rotated at the bottom dead center, the leg is extended so that the length of the leg from the saddle to the pedal is lengthened, thereby allowing the user to rotate the pedal arm with little force at the top dead center.
  • the pedal arm can be rotated only when the maximum force among the forces that the user must put in order to rotate the pedal arm is generated. Therefore, even a user who has enough power to use the bicycle cannot use the bicycle because the pedal arm cannot be rotated unless the maximum force to be generated at the top dead center is generated.
  • such a bicycle power generator is a structure that can not use the user's power to the maximum because the driving force is generated only by the force generated when the force of the user's one foot acts on the pedal.
  • An object of the present invention is to provide a bicycle power generator that allows a user to generate maximum power even with a small force when a user applies a force to a pedal by mounting a power generator by reaction to a bicycle.
  • an object of the present invention is to provide a bicycle power generating device that can run like a prime mover in a general automobile road by doubling the speed of an existing general bicycle by implementing a power generating device by reaction.
  • the reverse rotation gear means when the force is applied to one pedal installed in the center of a conventional crankshaft among the technical configurations of the power generator mounted on the bicycle, the reverse rotation gear means is configured so that the same force can be transmitted to the other pedal.
  • the technical features of the bicycle power generator are such that the force pushing and pulling the pedals with both feet can act simultaneously at the same time.
  • the present invention uses a longer crank because a change in force due to the simultaneous action of the action and the reaction occurs in the crank length of a conventional bicycle acting on the lever principle by mounting a power generator composed of a reverse rotary gear means to the bicycle.
  • a driving force of much greater force than that generated in a general bicycle can be generated, thereby greatly improving the speed of the bicycle.
  • FIG. 1 is a view showing the appearance of a bicycle equipped with a power generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing in three dimensions the configuration of the bicycle frame shown in FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a state in which the crank is assembled to the bicycle frame shown in FIG.
  • Figure 4 is an exploded view showing the assembled state of the power generator and the crank according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram three-dimensionally showing the technical configuration of the power generating device shown in FIG. 4; FIG.
  • FIG. 6 is an exploded view showing the technical configuration of the power generator shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a technical configuration of the power generator shown in FIG.
  • 8 to 11 are each view showing an operating state of the power generating apparatus according to the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing the appearance of a bicycle equipped with a power generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram three-dimensionally showing the configuration of the bicycle frame shown in FIG. 12;
  • FIG. 14 is a view showing a state in which the chain wheel is mounted on the power generating apparatus according to the present invention.
  • 15 is a view showing a state in which the crank is connected to the chain on the chain wheel mounted on the power generating apparatus according to the present invention.
  • Bicycle power generating device is equipped with a chain wheel connected to the chain on the outer ring of the central axis of the rotating device, a plurality of first gear and two gears are installed on both sides of the central axis of the rotating device, Mounting the cogwheel on the formed rotating shaft, assembling the power rotating device formed with the rotary gear gear to fit the crank with the pedal, coupling the rotary shaft square jaw of the central shaft of the rotating device to the hole formed in the bicycle frame, the center of the rotating device
  • the technical configuration is made by fastening and fixing the shaft and the frame with a fastening screw.
  • the present invention is a chain wheel is mounted on the outer ring of the central axis of the rotating device, and on both sides of the chain wheel to form a sawtooth hook groove to present a bicycle power generating device that can rotate the chain only in a certain direction during power operation. do.
  • the present invention is to form a crank gear in the connection portion of the crank, the crank gear and the rotary gear gear to engage, and to produce a reaction force when pedaling in the up / down direction by fastening the central axis of the rotary device to the frame square hole Present a bicycle power generator.
  • the present invention is equipped with a chain wheel that is equipped with a chain connected to the normal rear wheels on both rotary gears, the central axis of the rotary device is mounted on the bicycle frame, the crank gear of the crank passes through the frame hole to crank the chain wheel Attach the chain to the chain wheel mounted on the left power rotary gear and the chain wheel mounted on the left crank gear, and the chain wheel mounted on the right rotary gear and the chain mounted on the right crank gear.
  • a bicycle is generated by connecting a chain to a wheel and mounting a chain wheel connected to the rear wheel to an outer ring of the central axis of the rotating device so that power is transmitted to the rear wheel through the chain when the crank generates reaction power in an up / down direction. Present the device.
  • the crank is installed in the same direction to install the pedal in the same direction in order to enable the user to generate the maximum power with a small force when the force is applied to the pedal and the crank is not more than 90 ° when the user applies the force to the pedal It is intended to implement a bicycle power generator to increase the propulsion force by the reaction when the pedal moves crosswise.
  • FIG. 1 to 11 are views showing the technical configuration of the power generating device by the reaction installed in the bicycle according to an embodiment of the present invention.
  • the power generator (A) according to the present invention is largely composed of two power rotating devices (3,103), the power rotating device (3,103) implements the operation in the opposite direction to each other. Between the power rotating device (3,103) is a rotating device central shaft (1), the rotating device central shaft (1) is formed on both sides of the rotating shaft (1a, 1b) and the rotating shaft square jaw (101a, 101b) integrally do.
  • the power rotating device (3,103) is installed in the bicycle frame 14, two cranks (15, 150) are mounted on the frame 14, respectively, the crank gear (15a) at the end of the crank (15,150) And 150a are formed, respectively, and the crank gears 15a and 150a are assembled with the rotary gears 3a and 103a protruding from one side of the power rotating apparatuses 3 and 103.
  • Rotating shaft jaw 101a, 101b is fitted to both sides in the frame hole 14a, 140a formed in the frame 14 in the assembled state as shown in FIG. 3, and a fastening screw is attached to this rotation shaft jaw 101a, 101b. (4,104) are fastened and assembled respectively.
  • 5 to 7 are views showing in detail the technical configuration of the power generating device (A) according to the present invention.
  • the power generator A of the present invention is composed of two power rotary devices 3 and 103, which are connected to the chain wheel 2, respectively. It is assembled on both sides of the center, respectively, the rotary gears (3a, 103a) protrudingly formed in the center of both sides of the power rotating device (3,103), the crank gear (15a, 150a) in the rotary gears (3a, 103a) Are assembled together.
  • the rotating shaft jaw (101a, 101b) protrudes in the state of the rotary shaft (1a, 1b) is fitted in the center of the rotary gear gear (3a, 103a), the rotary shaft jaw (101a, 101b) is a frame square hole (14a) And 140a) to be fastened and fastened with the fastening screws 4 and 104.
  • the above-described rotating device center shaft (1) is formed by forming two pairs of holes, specifically two gear fastening holes (1d, 101d) is a pair, also two gear fastening holes (1e, 101e) ) Is a pair, and two gear fastening holes 1f and 101f are formed in a pair, respectively, and penetrate through the central axis of the rotating apparatus 1.
  • Two gears (5, 7, 9, 106, 108, 100) and one gear (6, 8, 10, 105, 107, 109) are fitted in both gear fastening holes (1d, 101d, 1e, 101e, 1f, 101f), respectively. They are mated with each other and then fastened with gear fastening nuts 11 respectively.
  • the second gear 5 and the first gear 105 coincide with each other
  • the second gear 7 and the first gear 107 coincide with each other
  • the second gear 106 and the first gear 6 is matched with each other
  • the second gear 108 and the first gear 8 is matched with each other
  • the second gear 100 and The first gear 10 is matched with each other.
  • each of the second gear and the first gear is meshed with each other to receive power
  • the second gear 5 and the first gear 6 is meshed with each other
  • the second gear 7 and the first gear ( 8) are meshed with each other
  • the second gear 9 and the first gear 10 are meshed
  • their gears are located on the left side (in Fig. 6) with respect to the central axis of the rotating device (1).
  • the second gear 106 and the first gear 105 are engaged with each other
  • the second gear 108 and the first gear 107 are engaged with each other
  • the second gear 100 and the first gear 109 are engaged with each other.
  • the second gear (5, 7, 9, 106, 108, 100) of each of the gears configured as described above is engaged with the rotary gear inner gear (3b, 103b) formed on the inner ring of the power rotating device (3,103) is to receive power.
  • the chain wheel 2 is fitted to the outer ring of the above-described rotor shaft 1, specifically, the chain wheel 2 is fitted to the central shaft surface 1n of the rotor shaft 1 so that the chain wheel inner wall ( 2c) and two gears (5, 6, 9, 106, 108, 100) already assembled and fastened to the rotating device central shaft (1) by pushing the power rotating devices (3,103) from both sides to the rotating device rotating shafts (1a, 1b). And the internal gears 3b and 103b of the rotary device formed on the inner ring of the power rotating device 3,103.
  • the jagged teeth (12,120,212) are inserted into the jagged non-groove (3d, 103d) formed on the contact surface of the power rotating device (3,103), respectively, and fixed by inserting the fixing pins (13,130,213) through the fixing pin holes (3e, 103e)
  • the cog teeth 12, 120 and 212 are allowed to span the cog teeth grooves 2b and 102b of the chain wheel 2.
  • the rotary shaft screw holes 1c are formed by inserting the rotary shaft square jaws 101a and 101b formed at both sides of the rotary shaft center shaft 1 into the frame square holes 14a formed in the bicycle frame 14 as shown in FIG.
  • the power generator A of the present invention is fixed to the bicycle frame 14 by fastening with the fastening screws 4 and 104 to. That is, since the chain wheel 2 is positioned in the center and the power rotating devices 3 and 103 are closely assembled, the power transmitted from the cranks 15 and 150 is transmitted to the power rotating devices 3 and 103 of the present invention in a clockwise / counterclockwise direction. During operation, propulsion is transmitted to the bicycle wheels through the chain wheel (2).
  • each of the two gears (5, 106) is engaged with the internal gears (3b, 103b) of the rotary gear, one of the two gears (5) in the internal gear (3b) ) Is engaged and the second gear (106a) is engaged with each other in the inner gear (103b) of the rotating device is configured to mesh with each other to rotate.
  • the crank 15 connected to the pedal exerts a force on the power rotating device 3, specifically, a rotating gear gear meshed with the crank gear 15a. (3a) is subjected to a force so that the power rotating device (3) is rotated while receiving a force in the counterclockwise direction. Subsequently, the second gears 5, 7, 9 engaged with the internal gear 3b of the rotating device rotate clockwise, and the first gears 6, 8 engaged with the second gear 5, 7, 9 are rotated clockwise. 10 is rotated counterclockwise.
  • the first gears 105, 107, and 109 which coincide with the second gears (5, 7, and 9), rotate in the same direction as the second gears (5, 7, and 9) and are also the first gear (6, 8, 10).
  • the second gears 106, 108, and 100 which are coincided with the second gears, rotate in the same direction as the first gears 105, 107, and 109.
  • the internal gear 103b of the rotating device 103 of the power rotating device 103 meshed with the second gears 106, 108, 100 rotates in a clockwise direction, and eventually the rotating device gear of the power rotating device 103 ( The frame gear 150a engaged with 103a rotates the frame 150 clockwise while rotating. At this time, even if the user puts a force on the right pedal to perform the same operation.
  • the driving force is generated while performing such a repetitive operation. Specifically, when power is first applied to the power rotating device 3 on the left side in FIG. 8, the jagged teeth 12 are the knurled teeth of the chain wheel 2. It is caught in the toothed groove 2b and is operated together as a unit in the direction in which power is applied (that is, the direction in which power is transmitted) until the operation stops.
  • the action of the cogwheel 12 is stopped, the cogwheel 212 of the opposite side is to act which power rotary device ( Even if the 3,103 acts, one of the jagged teeth (12,212) is to rotate the chain wheel (2) in a predetermined direction.
  • the power rotating device 103 on the opposite side is operated in the opposite direction at the same time, so that all gears are preferably two gears (5). 7,7,9,106,108,100 and the first gear (6,8,10,105,107,109) mesh with each other to generate the driving force in the reverse direction, so that the driving force is continuously transmitted to the chain wheel 2, and thus the chain connected to the chain wheel 2
  • the wheels mounted on the bicycle are rotated by receiving power.
  • the chain wheel inner gear 17b of the chain wheel 17 is different from the cranks 15 and 150 assembled to the rotary gears 3a and 103a of the power rotating apparatuses 3 and 103 according to the present invention. It is fitted to the rotary gears 3a and 103 with the chain 18 on the chain hanger teeth 17a and fastened to the nuts 4 and 104 in the frame square holes 19a and 19b, and to the cranks 20 and 200 on both sides. Even in the formed crank gears 20a and 200a, the chain wheels 17 are mounted to the frame holes 19c and 19d with the chains 18 through the crank gears 20a and 200a, respectively, to be fastened and fixed by the nuts 21. .
  • cranks 20 and 200 and the rotary gears 3a and 103a mounted in this way are directly transmitted to the power rotating apparatuses 3 and 103 simultaneously with the chain 18 and the power acting on the cranks 20 and 200, and the force generated therein It is a technical configuration to rotate the rear wheel 22 by transmitting to the wheel (2).
  • the power generator A according to the present invention can use a crank much longer than the existing crank length without changing the overall length of a general bicycle and obtain a large force by reaction.
  • the power generating apparatus according to the present invention can be applied to various types of bicycles, for example, a prime mover that operates by generating power using a chain.

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Abstract

본 발명은 자전거에 장착된 동력발생장치의 기술구성 중에서 통상적인 크랭크축의 중심부에 설치된 한쪽 페달에 힘이 작용할 때 그 반대편의 페달에도 동일하게 힘이 전달될 수 있도록 역방향 회전기어 수단을 구성하여, 사용자가 양쪽 발로 페달을 밀고 당기는 힘이 동시에 교차하게 작용될 수 있도록 하는 자전거 동력발생장치를 기술적 특징으로 한다.

Description

자전거 동력발생장치
본 발명은 자전거 동력발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탑승자의 두 발이 페달에 가해지는 힘을 동시에 사용함으로써 반작용에 의한 힘으로 자건거 페달에 전달되는 동력을 적은 힘으로 최대한 증가시킬 수 있도록 하는 자전거 동력발생장치에 관한 것이다.
통상적으로, 체인을 이용한 자전거 중 동력이 최초로 발생되는 자전거 동력발생장치는 구동축의 일단부가 구동스프라킷 중앙을 관통한 상태에서 구동축 양단부에 페달암이 연결된 구조로 이루어진다.
상기 페달암을 돌리면서 발생하는 구동력은 페달암의 길이와 최초 페달암에 가해지는 힘의 곱이 된다. 즉, 페달암을 통해 최초 입력되는 힘의 크기 대비 구동스프라킷으로부터 출력되는 구동력은 페달암의 길이와 페달에 가해지는 힘의 크기에 의해 결정되고, 이 구동력이 구동스프라킷의 직경에 따라 전달되는 것이다. 이에 따라 페달암을 회전시키면 구동축이 회전되고, 구동축이 구동스프라킷으로 회전시킴에 따라 체인을 통해 뒷바퀴의 종동스프라킷에 구동력이 전달된다.
한편, 페달암의 회전 위치를 시계로 비유할 때, 페달암을 회전시키기 위한 자전거 페달링시에 사용자가 가장 많은 힘을 들여야 하는 위치는 12시와 3시 사이의 상사점이다. 상사점에서는 사용자의 다리가 접혀져 있는 상태이기 때문에 사용자는 페달암을 회전시키기 위해 많은 힘을 들여야 한다. 3시와 6시 사이의 하사점에서는 사용자는 상사점에서 보다 적은 힘을 들이고도 페달암을 회전시킬 수 있다. 하사점에서 페달암을 회전시키는 경우에는 다리가 펴지는 상태이기 때문에 안장에서 페달까지의 다리의 길이가 길이지며, 이로 인해 사용자는 상사점에서 적은 힘을 들여 페달암을 회전시킬 수 있다.
즉, 사용자의 다리가 상사점에 위치해 있는 경우에는 페달암을 회전시키기 위해 사용자가 들여야 하는 힘들 중 최대힘이 발생되어야만 페달암이 회전될 수 있다. 따라서, 자전거를 충분히 이용할 수 있는 힘이 있는 사용자라 할지라도 상사점에서 발생시켜야할 최대 힘을 발생시키지 못한다면 페달암을 회전시키지 못해 자전거를 이용할 수 없다.
특히, 언덕을 오르는 경우와 같이 평지에서보다 더 많은 힘이 요구되는 경우에는 상사점에서 최대 힘의 크기도 더 커지기 때문에 사용자가 이러한 상사점에서 최대 힘을 발생시키지 못해 페달링을 멈추어야 할 경우가 발생되고 있다. 더구나 이러한 자전거 동력발생장치는 사용자의 한쪽 발의 힘이 페달에 작용할 때 발생하는 힘만으로 추진력이 생성되기 때문에 사용자의 동력을 최대한 사용할 수 없는 한계가 있는 구조이다.
본 발명은 반작용에 의한 동력발생장치를 자전거에 장착함으로써 사용자가 페달에 힘을 가할 때 적은 힘으로도 최대한의 동력을 발생시킬 수 있도록 하는 자전거 동력발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 반작용에 의한 동력발생장치를 구현함으로써 기존의 일반 자전거의 속도를 배가시켜 일반자동차 도로에서도 원동기와 같이 달릴 수 있도록 하는 자전거 동력발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 자전거에 장착된 동력발생장치의 기술구성 중에서 통상적인 크랭크축의 중심부에 설치된 한쪽 페달에 힘이 작용할 때 그 반대편의 페달에도 동일하게 힘이 전달될 수 있도록 역방향 회전기어 수단을 구성하여, 사용자가 양쪽 발로 페달을 밀고 당기는 힘이 동시에 교차하게 작용될 수 있도록 하는 자전거 동력발생장치를 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 역방향 회전기어 수단으로 구성된 동력발생장치를 자전거에 장착함으로써 지렛대 원리로 작용되는 통상적인 자전거의 크랭크 길이에서 작용과 반작용의 동시작용에 따른 힘의 변화가 발생하기 때문에 더욱더 길어진 크랭크를 사용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 일반적인 자전거에서 생성되는 추진력보다 훨씬 큰 힘의 추진력을 생성할 수 있어 자전거의 속도를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 동력발생장치가 장착된 자전거의 외형을 보여주고 있는 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 자전거 프레임의 구성을 입체적으로 보여주고 있는 도면.
도 3은 도 2에서 도시하고 있는 자전거 프레임에 크랭크가 조립된 상태를 보여주고 있는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 동력발생장치와 크랭크의 조립 상태를 분해하여 보여주고 있는 도면.
도 5는 도 4에서 도시하고 있는 동력발생장치의 기술구성을 입체적으로 보여주고 있는 도면.
도 6은 도 5에서 도시하고 있는 동력발생장치의 기술구성을 분해하여 보여주고 있는 도면.
도 7은 도 5에서 도시하고 있는 동력발생장치의 기술구성을 단면으로 보여주고 있는 도면.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 동력발생장치의 동작상태를 보여주고 있는 각 도면.
도 12는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 동력발생장치가 장착된 자전거의 외형을 보여주고 있는 도면.
도 13은 도 12에서 도시하고 있는 자전거 프레임의 구성을 입체적으로 보여주고 있는 도면.
도 14는 본 발명에 따른 동력발생장치에 체인휠이 장착된 상태를 보여주고 있는 도면.
도 15는 본 발명에 따른동력발생장치에 장착된 체인휠에 체인으로 크랭크가 연결된 상태를 보여주고 있는 도면.
본 발명에 따른 자전거 동력발생장치는 회전장치중심축의 외륜에는 체인과 연결되는 체인휠을 장착하고, 상기 회전장치중심축의 양측면에 복수의 1단기어와 2단기어를 설치하며, 상기 회전장치중심축에 형성된 회전축에 깔쭉톱니를 장착하고, 페달이 설치된 크랭크를 끼울 수 있도록 회전장치기어가 형성된 동력회전장치를 조립하며, 자전거 프레임에 형성된 구멍에 회전장치중심축의 회전축사각턱을 결합하고, 상기 회전장치중심축과 프레임을 체결나사로 체결 고정하여 이루어진 기술구성을 구현하고자 한다.
본 발명은 회전장치중심축의 외륜에 체인휠이 장착되며, 상기 체인휠의 양쪽 옆면에는 깔쭉톱니걸이홈을 형성하여 동력 작동시에 체인을 일정한 방향으로만 회전할 수 있도록 하는 자전거 동력발생장치를 제시한다.
본 발명은 크랭크의 연결부에 크랭크기어를 형성하고, 상기 크랭크기어와 상기 회전장치기어가 맞물리도록 하며, 상기 회전장치중심축을 프레임사각구멍에 체결하여 상/하 방향으로 페달링 시에 반작용 동력을 발생하는 자전거 동력발생장치를 제시한다.
본 발명은 통상의 뒷바퀴와 연결된 체인이 장착되는 체인휠을 양쪽의 회전장치기어에 장착하고, 자전거 프레임에 회전장치중심축을 장착하며, 크랭크의 크랭크기어를 프레임구멍에 통과시켜 상기 체인휠을 크랭크나사너트로 장착하고, 왼쪽의 동력회전기어에 장착된 체인휠과 왼쪽의 크랭크기어에 장착된 체인휠에 체인을 연결하며, 오른쪽의 회전장치기어에 장착된 체인휠과 오른쪽의 크랭크기어에 장착된 체인휠에 체인을 연결하며, 상기 회전장치중심축의 외륜에 상기 뒷바퀴와 연결된 체인휠을 장착하여서 상기 크랭크가 상/하 방향으로 반작용 동력이 발생될 때 체인을 통해서 동력이 뒷바퀴에 전달되도록 구성한 자전거 동력발생장치를 제시한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 사용자가 페달에 힘을 가할 때 적은 힘으로도 최대한의 동력을 발생시킬 수 있도록 하기 위해 페달이 설치되는 크랭크를 동일한 방향으로 설치하고 사용자가 페달에 힘을 가할 때 크랭크가 90°가 넘지 않도록 함으로써 페달이 교차로 움직일 때 반작용에 의한 추진력을 상승시킬 수 있도록 하는 자전거 동력발생장치를 구현하고자 한다.
아래에서는 상기와 같은 특징을 가지는 본 발명의 자전거 동력발생장치에 대한 구체적인 기술구성을 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명하고자 한다.
도 1 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 자전거에 설치된 반작용에 의한 동력발생장치의 기술구성을 보여주고 있는 각 도면이다.
상기 도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명에 따른 동력발생장치(A)는 크게 두 개의 동력회전장치(3,103)로 구성되며, 이 동력회전장치(3,103)는 서로 역방향으로 동작을 구현한다. 상기 동력회전장치(3,103) 사이에는 회전장치중심축(1)이 설치되고, 이 회전장치중심축(1)은 양측으로 회전축(1a,1b)과 회전축사각턱(101a,101b)이 일체형으로 형성된다.
즉, 상기 동력회전장치(3,103)는 자전거 프레임(14)에 설치되는데, 프레임(14)에는 페달이 장착되는 두 개의 크랭크(15,150)가 각각 설치되며, 이 크랭크(15,150)의 끝에는 크랭크기어(15a,150a)가 각각 형성되고, 상기 각 크랭크기어(15a,150a)에는 동력회전장치(3,103)의 일측면에 돌출 형성된 회전장치기어(3a,103a)가 맞물려 조립된다. 이와 같이 조립된 상태에서 프레임(14)에 형성된 프레임구멍(14a,140a)에는 도 3과 같이 회전축사각턱(101a,101b)이 양측으로 끼워지고, 이 회전축사각턱(101a,101b)에는 체결나사(4,104)가 각각 체결 조립한다.
이렇게 조립한 상태에서 오른쪽에 있는 크랭크(150: 도 3에서)에 장착된 페달에 힘을 가하게 되면(즉, 시계방향으로 작동하게 되면), 반대편에 있는 크랭크(15)는 반시계방향인 위쪽으로 작동하게 되어서 서로 반대방향으로 작용하면서 추진력을 발생하게 된다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 동력발생장치(A)의 기술구성을 구체적으로 보여주고 있는 도면이다.
상기 도 5,6,7을 참조하면, 위에서 보았듯이 본 발명의 동력발생장치(A)는 두 개의 동력회전장치(3,103)로 구성되는데, 이 동력회전장치(3,103)는 체인휠(2)을 중심으로 양측에 각각 조립되고, 상기 동력회전장치(3,103)의 양측 중심에는 회전장치기어(3a,103a)가 각각 돌출 형성되며, 이 회전장치기어(3a,103a)에는 크랭크기어(15a,150a)가 맞물려 조립된다. 이때 상기 회전장치기어(3a,103a)의 중심에는 회전축(1a,1b)이 끼워진 상태에서 회전축사각턱(101a,101b)이 돌출되는데, 이 회전축사각턱(101a,101b)은 프레임사각구멍(14a,140a)에 끼워져 체결나사(4,104)로 체결 고정된다.
한편, 전술한 회전장치중심축(1)에는 두 개의 구멍이 한쌍을 이루면서 형성되는데, 구체적으로는 두 개의 기어체결구멍(1d,101d)이 한쌍을 이루고, 역시 두 개의 기어체결구멍(1e,101e)이 한쌍을 이루며, 두 개의 기어체결구멍(1f,101f)이 각각 한쌍을 이루면서 회전장치중심축(1)에 관통 형성된다. 상기 각 기어체결구멍(1d,101d, 1e,101e, 1f,101f)에는 2단기어(5,7,9, 106,108,100)와 1단기어(6,8,10, 105,107,109)가 각각 양측에서 끼워지며, 이들은 서로 합치된 다음에 기어체결너트(11)로 각각 체결된다. 즉, 상기 2단기어(5)와 1단기어(105)가 서로 합치되고, 2단기어(7)와 1단기어(107)가 서로 합치되며, 2단기어(9)와 1단기어(109)가 서로 합치되고, 2단기어(106)와 1단기어(6)가 서로 합치되며, 2단기어(108)와 1단기어(8)가 서로 합치되고, 2단기어(100)와 1단기어(10)가 서로 합치된다.
이때, 상기 각 2단기어와 1단기어는 서로 맞물려 동력을 전달받게 되는데, 바람직하게는 2단기어(5)와 1단기어(6)가 서로 맞물려 있고, 2단기어(7)과 1단기어(8)가 서로 맞물려 있으며, 2단기어(9)와 1단기어(10)가 맞물려 있으며, 이들의 기어들은 회전장치중심축(1)을 기준으로 왼쪽(도 6에서)에 위치에 있다. 또한, 2단기어(106)와 1단기어(105)가 서로 맞물려 있고, 2단기어(108)와 1단기어(107)가 서로 맞물려 있으며, 2단기어(100)와 1단기어(109)가 서로 맞물려 있으며, 이들의 기어들은 회전장치중심축(1)을 기준으로 오른쪽(도 6에서)에 위치에 있다. 한편, 상기와 같이 구성된 각 기어들 중에서 2단기어(5,7,9,106,108,100)는 각 동력회전장치(3,103)의 내륜에 형성된 회전장치내부기어(3b,103b)에 맞물려서 동력을 전달받게 된다.
전술한 회전장치중심축(1)의 외륜에는 체인휠(2)이 끼워지는데, 구체적으로는 체인휠(2)은 회전장치중심축(1)의 중심축면(1n)에 끼워져서 체인휠내부벽(2c)과 맞추고 회전장치회전축(1a,1b)에 동력회전장치(3,103)을 양쪽에서 밀어넣어서 밀착되게 하여서 회전장치중심축(1)에 이미 조립 체결된 양쪽 2단기어(5,6,9,106,108,100)와 동력회전장치(3,103)의 내륜에 형성된 회전장치내부기어(3b,103b)와 맞물리게 한다. 이때, 깔쭉톱니(12,120,212)는 동력회전장치(3,103)의 접촉면에 형성된 깔쭉톱비홈(3d,103d)에 각각 삽입되며, 고정핀구멍(3e,103e)으로 고정핀(13,130,213)을 삽입시켜서 고정시키고, 상기 깔쭉톱니(12,120,212)가 체인휠(2)의 깔쭉톱니걸이홈(2b,102b)에 걸쳐지게 한다.
이렇게 조립한 상태에서, 도 7과 같이 자전거 프레임(14)에 형성된 프레임사각구멍(14a)에 회전장치중심축(1)의 양쪽에 형성된 회전축사각턱(101a,101b)을 끼워서 회전축나사구멍(1c,101c)에 체결나사(4,104)로 체결함으로써 본 발명의 동력발생장치(A)는 자전거 프레임(14)에 고정되어진다. 즉, 체인휠(2)을 가운데 위치시키고 동력회전장치(3,103)가 각각 밀착 조립됨으로써 크랭크(15,150)로부터 전달되는 동력은 본 발명의 동력회전장치(3,103)에 전달되어 시계방향/반시계방향으로 작동하면서 추진력을 체인휠(2)을 통해서 자전거 바퀴에 전달하게 된다.
한편, 체인휠(2)에 형성된 체인휠톱니걸이홈(2b,102b)에는 동력회전장치의 깔쭉톱니홈(3d,103d)에 고정핀(13,130,213)으로 고정된 깔쭉톱니(12,120,212)가 서로 마주보면서 동일한 방향으로 장착되어져 있고, 회전장치중심축(1)에 서로 마주보면서 끼워져 조립된 1단기어(6)와 2단기어(106)가 있는데 이들의 기어(6,106)와 맞물려서 조립된 2단기어(5)와 1단기어(105)가 있으며, 이들 각각의 2단기어(5,106)에는 회전장치내부기어(3b,103b)가 맞물리는데 한쪽의 회전장치내부기어(3b)에는 2단기어(5)가 맞물리고 다른쪽 회전장치내부기어(103b)에는 2단기어(106a)가 서로 맞물려서 회전하도록 구성된 것이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 자전거 동력발생장치의 동작상태를 도 8 내지 도 11을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 각 도면을 참조하면, 사용자가 왼발로 페달에 힘을 가하면 페달과 연결된 크랭크(15)는 동력회전장치(3)에 힘을 가하게 되는데, 구체적으로는 크랭크기어(15a)와 맞물려 있는 회전장치기어(3a)는 힘을 받게 되고 이에 따라 동력회전장치(3)는 반시계방향으로 힘을 받으면서 회전하게 된다. 이어서 회전장치내부기어(3b)와 맞물려 있는 2단기어(5,7,9)는 시계방향으로 회전하게 되며, 상기 2단기어(5,7,9)와 맞물려 있는 1단기어(6,8,10)는 반시계방향으로 회전하게 된다. 이와 동시에 2단기어(5,7,9)와 합치되어 있는 1단기어(105,107,109)는 2단기어(5,7,9)와 동일한 방향으로 회전하고 역시 1단기어(6,8,10)와 합치되어 있는 2단기어(106,108,100)는 1단기어(105,107,109)와 동일한 방향으로 회전하게 된다.
이와 같은 회전동작에 따라, 상기 2단기어(106,108,100)와 맞물려 있는 동력회전장치(103)의 회전장치내부기어(103b)는 시계방향으로 회전하게 되면서 결국 동력회전장치(103)의 회전장치기어(103a)와 맞물려 있는 프레임기어(150a)는 회전하면서 프레임(150)을 시계방향으로 상승시키기 된다. 이때, 사용자가 오른쪽에 페달에 힘을 하게 되어도 동일한 동작을 수행하게 된다.
이와 같은 반복적인 동작을 수행하면서 추진력을 발생하게 되는데, 구체적으로는 도 8에서 왼쪽에 있는 동력회전장치(3)에 처음으로 동력이 작동될 때에는 깔쭉톱니(12)는 체인휠(2)의 깔쭉톱니걸이홈(2b)에 걸려 있어서 작동이 멈출 때까지는 동력이 작용하는 방향(즉, 동력이 전달되는 방향)으로 함께 일체가 되어서 작동하게 된다.
이때, 상기 동력회전장치(3)에 작용이 멈추거나 반대방향으로 동력이 작용하게 되면 깔쭉톱니(12)의 작용은 멈추게 되고, 반대편의 깔쭉톱니(212)가 작용하게 되어서 어느쪽 동력회전장치(3,103)가 작용하더라도 어느 한쪽 깔쭉톱니(12,212)는 일정한 방향으로 체인휠(2)을 회전시키게 된다.
이와 같은 동작을 수행함으로써 왼쪽에 있는 동력회전장치(3)가 어떤 방향이든지 작동하면 반대편에 있는 동력회전장치(103)가 동시에 반대방향으로 작동하게 되므로 모든 기어가, 바람직하게는 2단기어(5,7,9,106,108,100)와 1단기어(6,8,10,105,107,109)가 서로 맞물려서 역방향으로의 추진력이 발생하게 됨으로써 체인휠(2)에는 계속해서 추진력이 전달되고, 이에 따라 체인휠(2)에 연결된 체인을 통해 자전거에 장착된 바퀴는 동력을 전달받아 회전하게 된다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 자전거 동력발생장치의 기술구성을 보여주고 있는 도면이다.
상기 각 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 동력회전장치(3,103)의 회전장치기어(3a,103a)에 크랭크(15,150)가 조립되는 것과는 다르게 체인휠(17)의 체인휠내부기어(17b)가 체인걸이톱니(17a)에 체인(18)을 장착한 채로 회전장치기어(3a,103)에 끼워져서 프레임사각구멍(19a,19b)에서 너트(4,104)로 체결되며, 양쪽의 크랭크(20,200)에 형성된 크랭크기어(20a,200a)에도 체인휠(17)이 각각 크랭크기어(20a,200a)에 체인(18)을 걸친 채로 프레임구멍(19c,19d)에 장착되어서 너트(21)로써 체결 고정된 것이다.
이렇게 장착된 크랭크(20,200)와 회전장치기어(3a,103a)는 크랭크(20,200)에 작용되는 동력을 곧바로 체인(18)으로 동시에 동력회전장치(3,103)에 전달되고, 여기에서 발생하는 힘을 체인휠(2)에 전달시켜서 뒷바퀴(22)를 회전시키는 기술구성이다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 동력발생장치(A)는 일반적인 자전거의 전체길에는 변화를 주지않고 기존의 크랭크 길이보다 훨씬 긴 크랭크를 사용할 수 있게 되고 반작용에 의한 큰 힘을 얻을 수 있게 된다.
본 발명에 따른 동력발생장치는 체인을 이용하여 동력을 발생시켜 작동하는 원동기, 일 예로 다양한 형태의 자전거에 적용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 자전거 동력발생장치에 있어서,
    회전장치중심축의 외륜에는 체인과 연결되는 체인휠을 장착하고, 상기 회전장치중심축의 양측면에 복수의 1단기어와 2단기어를 설치하며;
    상기 회전장치중심축에 형성된 회전축에 깔쭉톱니를 장착하고, 페달이 설치된 크랭크를 끼울 수 있도록 회전장치기어가 형성된 동력회전장치를 조립하며;
    자전거 프레임에 형성된 구멍에 회전장치중심축의 회전축사각턱을 결합하고, 상기 회전장치중심축과 프레임을 체결나사로 체결 고정하여 구성된 것을 특징으로 하는 자전거 동력발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전장치중심축의 외륜에 체인휠이 장착되며, 상기 체인휠의 양쪽 옆면에는 깔쭉톱니걸이홈을 형성하여 동력 작동시에 체인을 일정한 방향으로만 회전할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자전거 동력발생장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 크랭크의 연결부에 크랭크기어를 형성하고, 상기 크랭크기어와 상기 회전장치기어가 맞물리도록 하며, 상기 회전장치중심축을 프레임사각구멍에 체결하여 상/하방향으로 페달링시에 반작용 동력을 발생하는 것을 특징으로 하는 자전거 동력발생장치.
  4. 자전거 동력발생장치에 있어서,
    통상의 뒷바퀴와 연결된 체인이 장착되는 체인휠을 양쪽의 회전장치기어에 장착하고, 자전거 프레임에 회전장치중심축을 장착하며;
    크랭크의 크랭크기어를 프레임구멍에 통과시켜 상기 체인휠을 크랭크나사너트로 장착하고, 왼쪽의 동력회전기어에 장착된 체인휠과 왼쪽의 크랭크기어에 장착된 체인휠에 체인을 연결하며;
    오른쪽의 회전장치기어에 장착된 체인휠과 오른쪽의 크랭크기어에 장착된 체인휠에 체인을 연결하며, 상기 회전장치중심축의 외륜에 상기 뒷바퀴와 연결된 체인휠을 장착하여서 상기 크랭크가 상/하 방향으로 반작용 동력이 발생될 때 체인을 통해서 동력이 뒷바퀴에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 하는 자전거 동력발생장치.
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