WO2020111569A1 - 회전력을 증가시키기 위한 크랭크 가변속 기어장치 - Google Patents

회전력을 증가시키기 위한 크랭크 가변속 기어장치 Download PDF

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WO2020111569A1
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latch
gear
disposed
sun gear
housing
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한장영
서달원
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주식회사 스피드텍
한장영
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    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot

Definitions

  • the present invention relates to a crank variable speed gear device for increasing the rotational force, and more specifically, through a gear assembly and a latch assembly, the gear ratio can be accelerated to 1.6 to 1.8 times while simultaneously changing the gear ratio to 1 times as necessary. Therefore, the present invention relates to a crank variable speed gear device that is excellent in shift efficiency, convenient in operation, and enables miniaturization and weight reduction of a bicycle.
  • the basic principle of a bicycle is a driving principle that transmits a person's foot stepping force through a pedal, a crank mechanism, and a chain to the rear wheel.
  • bicycles made to enable more efficient driving by changing the transmission ratio according to the driving speed and the state have been generalized.
  • the sprocket formed on one side of the bicycle crankshaft or the sprocket formed on the rear wheel drive wheel is composed of multi-stage sprockets with different diameters to change the position of the power transmission chain chain. A transmission that can be applied is being installed.
  • Republic of Korea Patent Registration No. 10-0921178 discloses a power transmission device for a bicycle. This patent was developed so that the rotational radius of the pedal arm of a bicycle can be reduced to obtain the same rotational force as before with a small force.
  • a separate rotating drum 310 for supporting the ring gear 311 is provided to obtain such an effect, and a plurality of planet gears 323 and 324 are provided between the disk-shaped installation plates 321 and 322. Since it has a separate sprocket wheel in which the driven gear 332 is disposed on one side in a fixed arrangement, the power transmission structure is relatively complicated and there is a problem in that the power transmission effect is lowered due to friction between components. In addition, there is a problem that the gear ratio shifting structure is complicated and it is difficult to achieve a desired gear ratio conversion.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a crank variable speed gear device having excellent gear ratio acceleration and shift effect, simple power transmission structure, convenient shift operation, and miniaturization and weight reduction of a bicycle.
  • crankshaft rotatably supported by a celebratory housing in a shell provided on a frame structure of a bicycle, and a pair of crankarms symmetrically formed so that phases thereof are opposite to each other at opposite ends of the crankshaft, and each inner end fixedly mounted.
  • crank variable speed gear device for a bicycle In the crank variable speed gear device for a bicycle,
  • latch assembly disposed inside the housing and coupled to the second side of the housing, wherein the latch assembly includes a latch body having a plurality of latch sites formed on a radially inner surface, and a plurality of agents disposed at each of the latch sites.
  • 1 latch a latching ring disposed inside the latch body and having a second latch catch on a radial inner surface, a second latch insert groove formed on a radial outer surface of the sun gear, and an upper end of the second latch catch It includes a second latch arranged to catch, a latch guide disposed in the latch body, a lock ring mounted on a radial outer surface of the latch body, and a ring-shaped fastening bracket fixedly mounted on one side of the latch body -; provides a crank variable speed gear device for a bicycle characterized in that it comprises a.
  • Splines and spline grooves are formed at both ends of the crankshaft, respectively, and correspondingly, a rotation preventing portion having a spline groove and a spline fitted with the spline and spline grooves is provided at the inner end of the crank arm, respectively. It is characterized in that a plurality of planetary gear rotation shafts protrude a predetermined length in one direction in a radially outer position of the first rotation preventing part of the rotation preventing parts on one side of the inner end of the first crank arm among the arms.
  • the sun gear has a cylindrical sun gear body, and when the sun gear is mounted on the radial outer surface of the circumferential housing, the first side of the sun gear is positioned closer to the first rotation preventing part, and the second side of the sun gear is the It is positioned relatively far away from the first rotation preventing part, and a first gear tooth shape is formed at a position near the first side on a radial outer surface of the sun gear, and the first free end of the sun gear and the first gear
  • a first bearing is disposed on a radially outer surface of the sun gear at a position between teeth, and a first latch catch is formed on a second outer radial surface of the sun gear.
  • the first latch is elastically supported by a first latch spring disposed adjacent to an inner end of the first latch on a radially inner surface of the housing, and is located at a position between the first gear tooth type and the first latch engaging hole.
  • a spring insertion groove is formed on the radial outer surface of the sun gear body, and a plurality of second latch insertion grooves are formed on the radial outer surface of the sun gear body at an intermediate position of the spring insertion groove, and the second latch is inserted in the second latch insertion groove
  • a second latch spring for elastically supporting a lower portion of the second latch is disposed in the spring insertion groove
  • a second bearing is provided on a radially outer surface of the sun gear body at a position near the second latch insertion groove. It is characterized by being arranged.
  • the latch guide includes a ring-shaped latch guide flange and a latch guide extension formed by extending a predetermined length in a lateral direction from one side surface of the latch guide flange, and the latch guide extension is in contact with the first latch to form the first
  • the latch ring and the latch guide are disposed in the latch body to be positioned adjacent to the first latch so as to control the operation of the latch
  • the latch ring is fitted to the outside of the latch guide extension. It is arranged, characterized in that the latch control lever is formed to protrude a predetermined length radially outward on one side of the outer periphery of the latch guide flange.
  • the latch body has an annular latch flange and a ring-shaped latch extension extending a predetermined length from one side of the latch flange in a lateral direction, and when assembling the latch assembly, the latch control lever is in the middle of the latch flange.
  • the outer end of the latch adjustment lever is characterized by being mechanically connected to the shift lever installed on the handle of the bicycle via a separate wire.
  • the first and second chainrings of different diameters are mounted on the radial outer surface of the chainring mounting portion, and the third chainrings of different diameters from the first and second chainrings are mounted on the radial outer surface of the lock ring. It is characterized by.
  • the gear ratio is accelerated to 1.6 to 1.8 times through the gear assembly and the latch assembly based on the power transmitted by the bicycle pedal of the front wheel, and at the same time, the gear ratio is increased to 1 times as necessary. Since it can be shifted, it is excellent in shifting efficiency, is easy to operate, and can make the crank variable speed gear device small, so that it is possible to downsize and lighten the bicycle.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a crank variable speed gear device for increasing rotational force according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view showing the structure of the housing shown in FIG. 1 and a gear assembly coupled to one side thereof;
  • FIG. 3 is a view showing the structure of the housing shown in FIG. 1 and the latch assembly coupled to the other side thereof;
  • Figure 4 is a cross-sectional view of the crank variable speed gear device shown in Figure 1;
  • FIG. 6 and 7 are operation state diagrams of the crank variable speed gear device shown in FIG. 1, which shows the operation state of the first latch.
  • crank variable speed gear device for a bicycle for increasing the rotational force according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • FIG. 1 shows the overall structure of a crank variable speed gear device for a bicycle according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a combined state of the crank variable speed gear device as a cross-sectional view.
  • the crank variable speed gear device 100 for a bicycle for increasing the rotational force is rotatable by a concave housing 110 in a shell S provided in the frame structure F of the bicycle
  • the supported crankshaft 112 and a pair of crank arms 114 and 116 in which the disc-shaped inner ends 114a and 116a are fixed and mounted symmetrically so as to have opposite phases at both ends of the crankshaft 112 are respectively installed.
  • Pedals (not shown) are provided on the outer ends 114b and 116b corresponding to the free ends of the crank arms 114 and 116 so as to be freely rotatable around the pedal shaft.
  • crank arms 114, 116 For fixed mounting of the crank arms 114, 116, splines (sp) and spline grooves (sp/h) are formed at both ends of the crank shaft 112, respectively, and correspondingly, the inner ends 114a of the crank arms 114, 116 , 116a) are provided with rotation prevention parts 115a and 115b having spline grooves (not shown) and splines (not shown) to which the splines (sp) and spline grooves (sp/h) are fitted. , Thereby forming a structure in which mutual rotation is prevented.
  • the second rotating connection piece 212 with a bearing is embedded on the exposed side of the second rotation preventing portion 115b formed by protruding by a predetermined length from the second inner end portion 116a of the second crank arm 116 in one direction.
  • One side of the is mounted to be able to contact the cloud, the other side of the second rotary connecting piece 212 is mounted by inserting it on one side of the shell (S) of the frame structure (F).
  • one side of the first rotating connecting piece 211 is inserted and mounted on the other side of the shell S of the frame structure F, and the other exposed surface of the first rotating connecting piece 211 is a latch assembly to be described below. It is in rolling contact with one side of the fastening bracket 220.
  • a plurality of planetary gear rotation shafts 152 are formed to protrude a predetermined length in one direction in a radially outer position of the first rotation preventing portion 115a from the first inner end portion 114a of the first crank arm 114. .
  • the planetary gear rotation shafts 152 are arranged concentrically around the crank shaft 112.
  • Each planetary gear rotation shaft 132 is fitted with a planetary gear 150 having a through hole formed inside the center.
  • FIG. 2 shows the structure of the housing 120 mounted on the crankshaft 112 and a gear assembly (not shown) coupled to one side thereof.
  • the gear assembly is disposed inside and on one side of the housing 120 in which the central opening 121 is formed, and in detail, the sun gear 140 is disposed in the central opening 121.
  • a plurality of planet gears 150 and ring gears 160 are accommodated and arranged in the recess 122 formed in a multi-step structure in a step shape on one side of the housing 120.
  • the sun gear 140 is mounted on the radial outer surface of the celebration housing 110 of the crankshaft 112 within the housing 120.
  • the sun gear 140 has a cylindrical sun gear body 144, and when the sun gear 140 is mounted on the radial outer surface of the celebration housing 110 of the crankshaft 112, the first side of the sun gear 140 is first
  • the crank arm 114 is positioned close to the first rotation preventing portion 115a, and the second side of the sun gear 140 is relatively far away from the first rotation preventing portion 115a of the first crank arm 114. Will be located.
  • a first gear tooth type 143 is formed at a position near the first side on a radial outer surface of the sun gear 140.
  • the first gear tooth type 143 is arranged to revolve around the sun gear 140 while one radial side of the planet gears 150 is engaged.
  • the other radial side of the planetary gears 150 is engaged with the second gear tooth type 162 formed on the radial inner surface of the ring gear 160 disposed on the outside thereof.
  • the first bearing 231 is disposed on the radially outer surface of the sun gear 140 at a position between the free end of the sun gear 140 and the first gear teeth 143.
  • a first latch latch 145 in the form of a thread inclined in one direction is formed.
  • a plurality of first latches 118 are disposed on the radially outer side of the first latch catching hole 145, the first latch 118 being the first latch 118 on the radially inner surface of the housing 120. While being elastically supported by the first latch spring 119 (see FIG. 3) disposed adjacent to the inner end of the, the outer end may be caught by the first latch catching hole 145 or may come into contact with the end thereof as if rubbing. So that it is placed.
  • a spring insertion groove 146 is formed on a radially outer surface of the sun gear body 144 at a position between the first gear tooth type 143 and the first latch engaging hole 145, and a plurality of intermediate positions of the spring insertion groove 146 are formed.
  • the second latch insertion groove 147 is formed.
  • Second latches 176 (see FIG. 5) are respectively disposed in the second latch insertion grooves 147.
  • a second latch spring (not shown) for elastically supporting the lower portion of the second latch 176 is disposed in the spring insertion groove 146.
  • the second bearing 232 is disposed on a radially outer surface of the sun gear body 144 at a position near the second latch insertion groove 147.
  • the sun gear 140, the plurality of planetary gears 150, and the ring gear 160 formed as described above constitute a gear assembly for increasing the rotational force of the crank arms 114 and 116 applied by the bicycle occupant at a constant ratio.
  • FIG 3 shows the structure of the housing 120 mounted on the crankshaft 112 and the latch assembly (not shown) coupled to the other side.
  • the other side of the housing 120 is provided with a chainring mounting portion 123, wherein the chainring mounting portion 123 protrudes a predetermined length from the other side of the housing 120 to have a stepped multi-step structure. It is formed of.
  • a cog carrier (not shown) is mounted on a radial outer surface of the chainring mounting portion 123, and a plurality of chainrings 131 and 132 (see FIG. 4) having different diameters are disposed thereon, and a spacer (not shown) therebetween Is not placed).
  • the first and second chainrings 131 and 132 of different diameters are mounted on the radial outer surface of the chainring mounting portion 123.
  • the chainrings 131 and 132 are arranged to be integral with the chainring mounting portion 123 and configured to shift as an optional engagement of a chain (not shown) connected to a shifting chain gear (not shown) according to gear shifting. It is.
  • a housing flange 124 having a generally annular shape is formed to protrude radially outwardly at an intermediate position between the recess 122 and the chainring mounting portion 123 in the housing 120.
  • a plurality of first fastening holes 125 are formed through the housing flange 124.
  • the latch body 170 is mounted on the radial outer surface of the sun gear body 144 in the state where the gear assembly is mounted in the recess 122 and the central opening 121 provided on one side of the housing 120.
  • the latch body 170 includes an annular latch flange 171 and a ring-shaped latch extension 174 extending in a lateral direction from one side of the latch flange 171.
  • the latch flange 171 has a plurality of second fastening holes 172 formed therethrough at equal intervals along the circumferential direction. Between the second fastening holes 172, third fastening holes 173 are formed through the latch flange 171.
  • one surface of the latch flange 171 is the housing flange Separate fastening bolts (not shown) that are in close contact with one surface of 124 and penetrate the first fastening hole 125 of the housing flange 124 and the second fastening hole 172 of the latch flange 171 in this state.
  • the latch body 170 is fixed to the other side of the housing 120 by a nut (not shown) and a nut (not shown).
  • a plurality of latch sites 175 formed of a pair of valleys and valleys are formed on the radial inner circumferential surface of the latch extension 174.
  • a pair of first latches 118 and a first latch spring 119 for elastically supporting the first latch 118 are disposed at the latch sites 175.
  • the latch ring 180 and the latch guide 190 are disposed in the latch body 170 configured as described above.
  • a second latch engaging hole 182 in the form of a thread inclined in one direction is formed on the radial inner surface of the latch ring 180. The protruding upper portion of the second latch 176 as described above is caught in the second latch locking hole 182 (see FIG. 5 ).
  • the latch guide 190 includes a ring-shaped latch guide flange 192 and a latch guide extension 194 formed to extend a predetermined length in a lateral direction from one side of the latch guide flange 192.
  • the latch guide extension 194 contacts the first latch 118 located at the latch sites 175 of the latch body 170 as necessary to control the operation of the first latch 118. It is placed in the adjacent position of the latch (118).
  • the latch ring 180 and the latch guide 190 are disposed in the latch body 170, the latch ring 180 is disposed in the latch guide extension 194 of the latch guide 190.
  • a latch control lever 196 is formed to protrude radially outward by a predetermined length.
  • the latch control lever 196 of the latch guide 190 is positioned in the guide groove 178 formed by cutting a portion in the middle of the latch flange 171 of the latch body 170.
  • the outer end of the latch adjustment lever 196 is mechanically connected to a shift lever (not shown) installed on the handle of the bicycle via a separate wire (not shown).
  • the latch control lever 196 of the latch guide 190 moves left and right within the guide groove 178 of the latch body 170.
  • the latch guide extension 194 contacts the first latch 118 to change the posture of the first latch 118 to change the first latch 118. )
  • the first latch 118 has its inner end elastically fixed on the radial inner surface of the latch body 170 by the first latch spring 119, and its outer end is the main latch catch of the sun gear 140 ( 145).
  • the latch guide extension 194 serves to guide the locking operation and the release operation of the first latch 118.
  • the locking ring 200 is mounted on the radially outer surface of the latch extension portion 174 of the latch body 170 in a state in which the latching ring 180 and the latch guide 190 are disposed therein, and the locking ring 200 is radially mounted.
  • a third chainring 133 is mounted on the outer surface.
  • a ring-shaped fastening bracket 220 is fixedly mounted on the exposed surface of the latch flange 171 of the latch body 170.
  • a plurality of fourth fastening holes 222 are formed through the fastening bracket 220.
  • the fastening bracket 220 is a separate fastening bolt (not shown) and a nut (not shown) penetrating through the fourth fastening hole 222 and the third fastening hole 173 formed in the latch flange 171 of the latch body 170. Is not fixed) to the exposed surface of the latch flange 171.
  • crank variable speed gear device 100 for a bicycle according to a preferred embodiment of the present invention configured as described above will be briefly described.
  • FIG. 6 and 7 are operation state diagrams of the crank variable speed gear device 100 shown in FIG. 1 and are views showing an operation state of the first latch 118.
  • the bicycle occupant manipulates the shift lever (not shown) to shift the speed of the bicycle from 1.6 to 1.8 times using the crank variable speed gear device 100 and then pedals the bicycle.
  • the latch control lever 196 of the latch guide 190 moves left and right within the guide groove 178 of the latch body 170, and the latch guide 190 is moved by such movement.
  • the latch guide extension 194 contacts the first latch 118 to change the posture of the first latch 118 so that the first latch 118 has an outer end of the sun gear ( 140) to protrude radially inward so as to face the first latch fastener 145 firmly.
  • the planetary gears 150 engaged with the first gear tooth type 143 of the sun gear 140 around the sun gear 140 while the sun gear 140 is fixed on the crank 112 axis are the first gear tooth type. It rotates while orbiting along (143), and the ring gear 160 meshing with the planetary gears 150 continues to rotate.
  • FIG. 5 is an operational state diagram of the crank variable speed gear device 100, and is a view showing an operational state of the second latch 176.
  • the second latch 176 disposed on the radial outer surface of the sun gear latch body 144 of the sun gear 140 is the second latch spring It is in a state that is not elastically supported by (not shown) and is caught in the second latch catching hole 182 formed on the radial inner surface of the latching ring 180 so as not to deviate outward concentrically, smooth driving is achieved. .
  • the acceleration effect of 1.6 to 1.8 times which is created by the gear assembly composed of the sun gear 140, the planetary gear 150 and the ring gear 160, is disposed on the chainrings 131,132,133 of the housing 120. It is transmitted through the bicycle chain (not shown) to the rear wheel of the bicycle.
  • a bicycle rider uses a crank variable speed gear device 100 to operate a shift lever (not shown) to shift the speed of the bicycle to 1x speed, and then pedals the bicycle (shown)
  • the latch control lever 196 of the latch guide 190 moves left and right within the guide groove 178 of the latch body 170, and the latch guide 190 is moved by such movement.
  • the latch guide extension 194 contacts the first latch 118 to change the posture of the first latch 118 to cause the first latch 118 to have the outer end thereof a sun gear 140. It will not be caught in the first latch catching hole 145, so that the sun gear 140 rotates in one direction in a state where the first latch 118 rubs against the end of the first latch catching hole 145. do.

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Abstract

기어 어셈블리와 래치 어셈블리를 통해서 기어비를 1.6배속 내지 1.8배속으로 가속함과 동시에 필요에 따라 기어비를 1배속으로 변속할 수 있으므로, 변속 효율이 우수하고 조작이 편리하며 자전거의 소형화 및 경량화를 가능하게 하는 크랭크 가변속 기어장치(100)가 개시되어 있다. 크랭크 가변속 기어장치(100)의 하우징(120)의 내부와 그 일측에는 기어 어셈블리가 배치되고, 하우징(120)의 내부와 그 타측에는 래치 어셈블리가 배치된다. 상기 기어 어셈블리는, 일측 방사상 외부면상에 제1 래치 걸림부(145)가 형성된 선기어(140), 유성기어들(150), 및 링기어(160)를 포함한다. 상기 래치 어셈블리는, 방사상 내면상에 다수의 래치 사이트들(175)이 형성된 래치 몸체(170), 상기 래치 사이트(175)에 각각 배치된 다수의 제1 래치(118), 상기 래치 몸체(170) 내부에 삽입하여 배치되며 방사상 내면상에 제2 래치 걸림구(182)가 형성된 래치링(180), 상기 선기어(140)의 방사상 외면상에 형성된 제2 래치 삽입홈(147)에 배치되고 상기 제2 래치 걸림구(182)에 상단부가 걸리도록 배치된 제2 래치(176), 상기 래치 몸체(170) 내에 배치되는 래치 가이드(190), 상기 래치 몸체(170)의 방사상 외면상에 장착되는 로크링(200), 및 상기 래치 몸체(170)의 일측면상에 고정 장착되는 링형상의 체결 브래킷(220)을 포함한다.

Description

회전력을 증가시키기 위한 크랭크 가변속 기어장치
본 발명은 회전력을 증가시키기 위한 크랭크 가변속 기어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기어 어셈블리와 래치 어셈블리를 통해서 기어비를 1.6배속 내지 1.8배속으로 가속함과 동시에 필요에 따라 기어비를 1배속으로 변속할 수 있으므로, 변속 효율이 우수하고 조작이 편리하며 자전거의 소형화 및 경량화를 가능하게 하는 크랭크 가변속 기어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자전거는 사람이 발로 밟는 힘을 페달·크랭크기구·체인을 거쳐 뒷바퀴에 전달하는 구동원리가 기본적인 형태이다. 최근에는 주행속도와 상태에 따라 변속비를 변경하여 보다 효율적인 주행이 가능하게 만들어진 자전거가 일반화되어 있다.
자전거의 회전력을 향상시켜서 주행속도를 개선하기 위해서는 자전거 크랭크축의 일측에 형성되는 스프라켓이나 후륜 구동바퀴 측에 형성되는 스프라켓을 직경이 각기 다르게 설정된 다단의 스프라켓로 구성하여 동력전달매체인 체인의 위치를 변경할 수 있는 변속장치가 적용 설치되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0921178호(등록일자: 2009년 10월 5일)에는 자전거의 동력전달장치가 개시되어 있다. 이 특허는 자전거의 페달 암의 회전반경이 줄어들 수 있게 하여 적은 힘으로도 기존과 동일한 회전력을 얻도록 개발한 것이다.
그런데, 상기 특허에서는 그러한 효과를 얻기 위해서 링기어(311)를 지지하기 위한 별도의 회전드럼(310)을 구비하고 있고 디스크 형태의 설치판들(321,322) 사이에 복수의 유성기어들(323,324)을 고정 배치하며 일측면상에 종동기어(332)가 배치된 별도의 스프로킷 휠을 구비하고 있기 때문에, 동력전달구조가 상대적으로 복잡하고 구성부품들간의 마찰로 인해 동력전달효과가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 기어비의 변속구조가 복잡하고 원하는 기어비 변환을 달성하기가 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기어비 가속 및 변속 효과가 우수하고 동력전달구조가 간단하며 변속조작이 편리하고 자전거의 소형화 및 경량화를 가능하게 하는 크랭크 가변속 기어장치를 제공하려는 것이다.
전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,
자전거의 프레임 구조체에 마련된 쉘 내에서 축하우징에 의해 회전 가능하게 지지되는 크랭크축, 및 상기 크랭크축의 양단부에서 상호 위상이 반대가 되도록 대칭을 이루어 내측단부가 각각 고정 장착되는 한쌍의 크랭크암을 포함하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치에 있어서,
(a) 상기 크랭크축 상에 장착되는 하우징 - 상기 하우징의 내부에는 중앙 개구부가 관통하여 형성되고, 상기 하우징의 제1 측 방사상 내부에는 리세스가 형성되며, 상기 하우징의 제2 측에는 체인링 장착부가 상기 하우징의 타측으로부터 일정길이만큼 돌출하여 형성됨 -;
(b) 상기 하우징의 내부와 상기 리세스에 배치되는 기어 어셈블리 - 상기 기어 어셈블리는, 상기 하우징 내에서 상기 축하우징 방사상 외면상에 장착된 선기어, 방사상 일측을 통해서 상기 선기어와 맞물리면서 상기 선기어를 중심으로 공전하도록 배치된 유성기어들, 및 상기 유성기어들의 방사상 타측과 맞물리도록 상기 유성기어들의 외부에 배치되고 방사상 내면상에 제2 기어치형이 형성된 링기어를 포함함 -; 및
(c) 상기 하우징의 내부 및 상기 하우징의 제2 측에 결합하여 배치되는 래치 어셈블리 - 상기 래치 어셈블리는, 방사상 내면상에 다수의 래치 사이트들이 형성된 래치 몸체, 상기 래치 사이트에 각각 배치된 다수의 제1 래치, 상기 래치 몸체 내부에 삽입하여 배치되며 방사상 내면상에 제2 래치 걸림구가 형성된 래치링, 상기 선기어의 방사상 외면상에 형성된 제2 래치 삽입홈에 배치되고 상기 제2 래치 걸림구에 상단부가 걸리도록 배치된 제2 래치, 상기 래치 몸체 내에 배치되는 래치 가이드, 상기 래치 몸체의 방사상 외면상에 장착되는 로크링, 및 상기 래치 몸체의 일측면상에 고정 장착되는 링형상의 체결 브래킷을 포함함 -;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치를 제공한다.
상기 크랭크축의 양측 단부에는 스플라인과 스플라인홈이 각각 형성되고, 이에 대응하여 상기 크랭크암의 내측단부에는 상기 스플라인과 스플라인홈이 부합하여 끼워지는 스플라인홈과 스플라인을 갖는 회전 방지부가 각각 제공되며, 상기 크랭크암들중 제1 크랭크암의 내측단부 일측면상에서 상기 회전방지부들중 제1 회전방지부의 방사상 외측 위치에는 다수의 유성기어 회전축이 일측방향으로 일정길이만큼 돌출하여 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 선기어는 원통형의 선기어 몸체를 구비하고, 상기 선기어를 상기 축하우징 방사상 외면상에 장착하는 경우에 상기 선기어의 제1측은 상기 제1 회전방지부에 가깝게 위치하게 되고, 상기 선기어의 제2측은 상기 제1 회전방지부에 대하여 상대적으로 먼쪽에 위치하게 되며, 상기 선기어의 방사상 외면상에서 상기 제1측 근처위치에는 제1 기어치형이 형성되고, 상기 선기어의 상기 제1측 자유단부와 상기 제1 기어치형의 사이 위치에서 상기 선기어의 방사상 외면상에는 제1 베어링이 배치되며, 상기 선기어의 제2측 방사상 외면상에는 제1 래치 걸림구가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 래치는 상기 하우징의 방사상 내면에서 상기 제1 래치의 내측단부에 인접하여 배치된 제1 래치스프링에 의해서 탄력적으로 지지되고, 상기 제1 기어치형과 상기 제1 래치 걸림구의 사이 위치에서 상기 선기어 몸체의 방사상 외면상에는 스프링 삽입홈이 형성되고, 상기 스프링 삽입홈의 중간위치에서 상기 선기어 몸체의 방사상 외면상에는 다수의 제2 래치 삽입홈이 형성되며, 상기 제2 래치 삽입홈에는 상기 제2 래치가 각각 배치되고, 상기 스프링 삽입홈에는 상기 제2 래치의 하부를 탄력적으로 지지하기 위한 제2 래치 스프링이 배치되며, 상기 제2 래치 삽입홈의 근처위치에서 상기 선기어 몸체의 방사상 외면상에는 제2 베어링이 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 래치 가이드는 링형상의 래치가이드 플랜지 및 상기 래치가이드 플랜지의 일측면으로부터 측방향으로 일정길이만큼 연장하여 형성된 래치가이드 연장부를 구비하고, 상기 래치 가이드 연장부는 상기 제1 래치와 접촉하여 상기 제1 래치의 동작을 제어할 수 있도록 상기 제1 래치의 인접위치에 놓이며, 상기 래치 몸체 내에 상기 래치링과 상기 래치 가이드가 배치되는 경우, 상기 래치가이드 연장부의 외부에 상기 래치링이 끼워지는 방식으로 배치되며, 상기 래치가이드 플랜지의 외주부 일측에는 래치 조종레버가 방사상 외부로 일정길이만큼 돌출하여 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 래치 몸체는 환형상의 래치 플랜지 및 상기 래치 플랜지의 일측에서 측방향으로 일정 길이만큼 연장된 링형상의 래치 연장부를 구비하고, 상기 래치 어셈블리를 조립하는 경우에, 상기 래치 조종레버는 상기 래치 플랜지 중간에 일부분을 절개하여 형성된 가이드홈 내에 위치하며, 상기 래치 조정레버의 외측단부는 별도의 와이어를 거쳐서 자전거 손잡이쪽에 설치된 변속레버에 기계적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 체인링 장착부의 방사상 외면상에는 각기 다른 직경의 제1 및 제2 체인링들이 장착되고, 상기 로크링의 방사상 외면상에는 상기 제1 및 제2 체인링들과는 다른 직경의 제3 체인링이 장착된 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 앞바퀴의 자전거 페달에 의해서 전달되는 동력을 기초로 기어 어셈블리와 래치 어셈블리를 통해서 기어비를 1.6배속 내지 1.8배속으로 가속함과 동시에 필요에 따라 기어비를 1배속으로 변속할 수 있으므로, 변속 효율이 우수하고 조작이 편리하며 크랭크 가변속 기어장치를 작게 구성할 수 있어서 자전거의 소형화 및 경량화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 회전력을 증가시키기 위한 크랭크 가변속 기어장치의 분해 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 하우징 및 그 일측에 결합되는 기어 어셈블리의 구조를 보여주는 도면;
도 3은 도 1에 도시된 하우징 및 그 타측에 결합되는 래치 어셈블리의 구조를 보여주는 도면;
도 4는 도 1에 도시된 크랭크 가변속 기어장치의 결합상태 단면도;
도 5는 도 1에 도시된 크랭크 가변속 기어장치의 동작 상태도로서, 제2 래치의 동작 상태를 보여주는 도면; 그리고
도 6 및 7은 도 1에 도시된 크랭크 가변속 기어장치의 동작 상태도로서, 제1 래치의 동작 상태를 보여주는 도면.
본 출원의 도면과 그 상세한 설명은 단지 본 발명의 실시 예에 관한 것이다. 여기에서 발표한 기구 및 방식들의 장점 및 다른 특징들은 본 발명의 대표적인 실시 예를 나타낸 첨부도면을 참조한 상세한 설명을 통해서 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 보다 명백해질 것이다.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 회전력을 증가시키기 위한 자전거용 크랭크 가변속 기어장치에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자전거용 크랭크 가변속 기어장치의 전체적인 구조가 도시되어 있고, 도 4에는 크랭크 가변속 기어장치의 결합상태가 단면도로서 도시되어 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 회전력을 증가시키기 위한 자전거용 크랭크 가변속 기어장치(100)는, 자전거의 프레임 구조체(F)에 마련된 쉘(S) 내에서 축하우징(110)에 의해 회전 가능하게 지지되는 크랭크축(112), 및 상기 크랭크축(112)의 양단부에서 상호 위상이 반대가 되도록 대칭을 이루어 디스크 형상의 내측단부(114a,116a)가 각각 고정 장착되는 한쌍의 크랭크암(114,116)을 포함한다. 크랭크암(114,116)의 자유단부에 해당하는 외측단부(114b,116b)에는, 통상의 자전거에서와 같이, 페달(도시되지 않음)이 페달축을 중심으로 자유롭게 회전 가능하게 설치된다.
크랭크암들(114,116)의 고정 장착을 위해서 크랭크축(112)의 양측 단부에는 스플라인(sp)과 스플라인홈(sp/h)이 각각 형성되고, 이에 대응하여 크랭크암(114,116)의 내측단부(114a,116a)에는 상기 스플라인(sp)과 스플라인홈(sp/h)이 부합하여 끼워지는 스플라인홈(도시되지 않음)과 스플라인(도시되지 않음)을 갖는 회전 방지부(115a,115b)가 각각 제공되며, 이에 의해 상호 회전이 방지되는 구조를 이루게 된다. 크랭크축(112)의 스플라인(sp)과 스플라인홈(sp/h), 및 이에 대응하는 크랭크암(114,116)의 회전 방지부(115a,115b) 결합구조에 의해서 크랭크축(112)의 양측 단부상에 크랭크암(114,116)이 결합된 상태에서 크랭크암(114,116)을 관통하여 크랭크축(112)에 삽입되는 체결볼트(B)에 의해 그 결합 상태가 안정적으로 유지된다.
제2 크랭크암(116)의 제2 내측단부(116a)에서 일측방향으로 일정길이만큼 돌출하여 형성된 제2 회전 방지부(115b)의 노출된 일측면상에는 베어링이 내장된 제2 회전연결편(212)의 일측이 구름접촉 가능하게 장착되며, 제2 회전연결편(212)의 타측은 프레임 구조체(F)의 쉘(S)의 일측에 삽입하여 장착된다. 이에 대향하여 프레임 구조체(F)의 쉘(S)의 타측에는 제1 회전연결편(211)의 일측이 삽입하여 장착되고, 제1 회전연결편(211)의 타측 노출면은 하기에서 설명하게될 래치 어셈블리의 체결 브래킷(220)의 일측과 구름접촉하게 된다.
한편, 제1 크랭크암(114)의 제1 내측단부(114a)에서 제1 회전 방지부(115a)의 방사상 외측 위치에는 다수의 유성기어 회전축(152)이 일측방향으로 일정길이만큼 돌출하여 형성된다. 유성기어 회전축들(152)은 크랭크축(112)을 중심으로 동심원으로 배치된다. 각각의 유성기어 회전축(132)에는 중앙 내부에 관통공이 형성된 유성기어(150)가 끼움 장착된다.
첨부도면 도 2에는 크랭크축(112) 상에 장착되는 하우징(120) 및 그 일측에 결합되는 기어 어셈블리(참조부호 생략)의 구조가 나타나 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 기어 어셈블리는 내부에 중앙 개구부(121)가 형성된 하우징(120)의 내부 및 일측에 배치되는데, 상세하게는 상기 중앙 개구부(121) 내에 선기어(140)가 배치되고, 하우징(120)의 일측에 계단모양의 다단구조로 형성된 리세스(122) 내에 다수의 유성기어들(150) 및 링기어(160)가 수용하여 배치된다.
선기어(140)는 하우징(120) 내에서 크랭크축(112)의 축하우징(110) 방사상 외면상에 장착된다. 선기어(140)는 원통형의 선기어 몸체(144)를 구비하는데, 선기어(140)를 크랭크축(112)의 축하우징(110) 방사상 외면상에 장착하는 경우에 선기어(140)의 제1측은 제1 크랭크암(114)의 제1 회전방지부(115a)에 가깝게 위치하게 되고, 선기어(140)의 제2측은 제1 크랭크암(114)의 제1 회전방지부(115a)에 대하여 상대적으로 먼쪽에 위치하게 된다.
선기어(140)의 방사상 외면상에서 상기 제1측 근처위치에는 제1 기어치형(143)이 형성된다. 제1 기어치형(143)에는 상기 유성기어들(150)의 방사상 일측이 맞물리면서 선기어(140)를 중심으로 공전하도록 배치된다. 유성기어들(150)의 방사상 타측은 그 외부에 배치된 링기어(160)의 방사상 내면상에 형성된 제2 기어치형(162)에 맞물리게 된다. 선기어(140)의 자유단부와 제1 기어치형(143)의 사이 위치에서 선기어(140)의 방사상 외면상에는 제1 베어링(231)이 배치된다.
선기어(140)의 제2측 방사상 외면상에는 일방향으로 기울어진 나사산 형태의 제1 래치 걸림구(145)가 형성된다. 제1 래치 걸림구(145)의 방사상 외측에는 다수의 제1 래치(118)(도 3 참조)가 배치되는데, 제1 래치(118)는 하우징(120)의 방사상 내면에서 제1 래치(118)의 내측단부에 인접하여 배치된 제1 래치스프링(119)(도 3 참조)에 의해서 탄력적으로 지지되면서 그 외측단부가 제1 래치 걸림구(145)에 걸리거나 그 끝단부에 스치듯이 접촉할 수 있도록 배치된다.
제1 기어치형(143)과 제1 래치 걸림구(145)의 사이 위치에서 선기어 몸체(144)의 방사상 외면상에는 스프링 삽입홈(146)이 형성되고, 스프링 삽입홈(146)의 중간위치에는 다수의 제2 래치 삽입홈(147)이 형성된다. 제2 래치 삽입홈(147)에는 제2 래치(176)(도 5 참조)가 각각 배치된다. 스프링 삽입홈(146)에는 제2 래치(176)의 하부를 탄력적으로 지지하기 위한 제2 래치 스프링(도시되지 않음)이 배치된다. 제2 래치 삽입홈(147)의 근처위치에서 선기어 몸체(144)의 방사상 외면상에는 제2 베어링(232)이 배치된다.
이와 같이 형성된 선기어(140)와 다수의 유성기어들(150) 및 링기어(160)는 자전거 탑승자에 의해서 가해지는 크랭크암(114,116)의 회전력을 일정비율로 증가시키기 위한 기어 어셈블리를 구성하게 된다.
첨부도면 도 3에는 크랭크축(112) 상에 장착되는 하우징(120) 및 그 타측에 결합되는 래치 어셈블리(참조부호 생략)의 구조가 나타나 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 하우징(120)의 타측에는 체인링 장착부(123)가 제공되는데, 체인링 장착부(123)는 하우징(120)의 타측으로부터 일정길이만큼 돌출하여 계단모양의 다단구조로 형성된다. 체인링 장착부(123)의 방사상 외면상에는 코그 캐리어(도시되지 않음)가 장착되고, 그 위에는 직경이 서로 다른 복수의 체인링들(131,132)(도 4 참조)이 배치되며, 이들사이에는 스페이서(도시되지 않음)가 배치된다. 바람직하게는, 서로다른 직경의 제1 및 제2 체인링(131,132)이 체인링 장착부(123)의 방사상 외면상에 장착된다. 체인링들(131,132)은 체인링 장착부(123)와 일체를 이루도록 배치되고, 기어변속에 따라서 변속 체인기어(도시되지 않음)에 연결된 체인(도시되지 않음)의 선택적인 치합으로서 변속시킬 수 있도록 구성되어 있다. 하우징(120)에서 리세스(122)와 체인링 장착부(123)의 중간 위치에는 대체적으로 환형상을 갖는 하우징 플랜지(124)가 방사상 외부로 돌출하여 형성된다. 하우징 플랜지(124)에는 다수의 제1 체결공(125)이 관통하여 형성된다.
앞서 설명한 바와 같이 하우징(120)의 일측에 제공된 리세스(122)와 중앙 개구부(121) 내에 상기 기어 어셈블리가 장착된 상태에서 선기어 몸체(144)의 방사상 외면상에는 래치 몸체(170)가 장착된다. 래치 몸체(170)는 환형상의 래치 플랜지(171) 및 상기 래치 플랜지(171)의 일측에서 측방향으로 일정 길이만큼 연장된 링형상의 래치 연장부(174)를 구비한다. 래치 플랜지(171)에는 다수의 제2 체결공들(172)이 원주방향으로 따라서 등간격으로 관통하여 형성되어 있다. 제2 체결공들(172) 사이에는 제3 체결공들(173)이 래치 플랜지(171)를 관통하여 형성되어 있다. 하우징(120)의 중앙 개구부(121) 내로 래치 연장부(174)가 삽입되도록 래치 몸체(170)를 선기어 몸체(144)의 방사상 외면상에 장착하는 경우, 래치 플랜지(171)의 일면이 하우징 플랜지(124)의 일면과 밀착 접촉되고, 이러한 상태에서 하우징 플랜지(124)의 제1 체결공(125)과 래치 플랜지(171)의 제2 체결공(172)을 관통하는 별도의 체결볼트(도시되지 않음)와 너트(도시되지 않음)에 의해서 래치 몸체(170)가 하우징(120)의 타측에 고정된다.
래치 연장부(174)의 방사상 내주면상에는 골과 마루의 쌍으로 이루어진 다수의 래치 사이트들(latch sites)(175)이 형성되어 있다. 래치 사이트들(175)에는 제1 래치(118) 및 상기 제1 래치(118)를 탄성적으로 지지하기 위한 제1 래치 스프링(119)이 쌍을 이루어 배치된다.
이렇게 구성된 래치 몸체(170) 내에는 래치링(180)과 래치 가이드(190)가 배치된다. 래치링(180)의 방사상 내면상에는 일방향으로 기울어진 나사산 형태의 제2 래치 걸림구(182)가 형성된다. 제2 래치 걸림구(182)에는 앞서 설명한 바 있는 제2 래치(176)의 돌출된 상부가 걸리게 된다(도 5 참조).
래치 가이드(190)는 링형상의 래치가이드 플랜지(192) 및 상기 래치가이드 플랜지(192)의 일측면으로부터 측방향으로 일정길이만큼 연장하여 형성된 래치가이드 연장부(194)를 구비한다. 래치 가이드 연장부(194)는 래치 몸체(170)의 래치 사이트들(175)에 위치하고 있는 제1 래치(118)와 필요에 따라 접촉하여 제1 래치(118)의 동작을 제어할 수 있도록 제1 래치(118)의 인접위치에 놓이게 된다.
래치 몸체(170) 내에 래치링(180)과 래치 가이드(190)가 배치되는 경우, 래치 가이드(190)의 래치가이드 연장부(194)에 래치링(180)이 끼워지는 방식으로 배치된다. 상기 래치가이드 플랜지(192)의 외주부 일측에는 래치 조종레버(196)가 방사상 외부로 일정길이만큼 돌출하여 형성된다. 래치 어셈블리를 조립하는 경우에, 래치 가이드(190)의 래치 조종레버(196)는 래치 몸체(170)의 래치 플랜지(171) 중간에 일부분을 절개하여 형성된 가이드홈(178) 내에 위치하게 된다. 래치 조정레버(196)의 외측단부는 별도의 와이어(도시되지 않음)를 거쳐서 자전거 손잡이쪽에 설치된 변속레버(도시되지 않음)에 기계적으로 연결된다.
자전거의 속도를 변속하기 위해서 상기 변속레버(도시되지 않음)를 조종하게 되면, 래치 가이드(190)의 래치 조종레버(196)가 래치 몸체(170)의 가이드홈(178) 내에서 좌우로 움직이게 되고, 이러한 움직임에 의해서 래치 가이드(190)가 좌우로 회전하게 되면, 래치가이드 연장부(194)가 제1 래치(118)와 접촉하여 제1 래치(118)의 자세를 변화시켜서 제1 래치(118)로 하여금 선기어(140)의 메인레치 걸림구(145)에 걸리거나 걸림이 해제되게 한다.
한편, 제1 래치(118)는 그 내측단부가 제1 래치 스프링(119)에 의해서 래치 몸체(170)의 방사상 내면상에 탄력적으로 고정되고 그 외측단부가 선기어(140)의 메인레치 걸림구(145)에 걸리거나 그 끝단부에 스치듯이 접촉할 수 있도록 배치된다. 이때, 래치가이드 연장부(194)는, 앞서 언급한 바와 같이, 제1 래치(118)의 걸림동작과 풀림동작을 안내하는 역할을 수행하게 된다.
내부에 래치링(180)과 래치 가이드(190)가 배치된 상태에서 래치 몸체(170)의 래치 연장부(174) 방사상 외면상에는 로크링(200)이 장착되고, 상기 로크링(200)의 방사상 외면상에는 제3 체인링(133)이 장착된다. 래치 몸체(170)의 래치 플랜지(171) 노출면에는 링형상의 체결 브래킷(220)이 고정 장착된다. 체결 브래킷(220)에는 다수의 제4 체결공(222)이 관통하여 형성된다. 체결 브래킷(220)은 제4 체결공(222)과 래치 몸체(170)의 래치 플랜지(171)에 형성된 제3 체결공(173)을 관통하는 별도의 체결볼트(도시되지 않음)와 너트(도시되지 않음)에 의해서 래치 플랜지(171)의 노출면에 고정된다.
하기에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자전거용 크랭크 가변속 기어장치(100)의 작동과정을 간략하게 설명한다.
도 6 및 7은 도 1에 도시된 크랭크 가변속 기어장치(100)의 동작 상태도로서, 제1 래치(118)의 동작 상태를 보여주는 도면이다.
먼저, 도 1 및 도 6을 참조하면, 자전거 탑승자가 크랭크 가변속 기어장치(100)를 사용하여 자전거의 속도를 1.6배속 내지 1.8배속으로 변속하고자 변속레버(도시되지 않음)를 조작한 후 자전거의 페달(도시되지 않음)을 정방향으로 돌릴 경우, 래치 가이드(190)의 래치 조종레버(196)가 래치 몸체(170)의 가이드홈(178) 내에서 좌우로 움직이게 되고, 이러한 움직임에 의해서 래치 가이드(190)가 좌우로 회전하게 되면, 래치가이드 연장부(194)가 제1 래치(118)와 접촉하여 제1 래치(118)의 자세를 변화시켜서 제1 래치(118)로 하여금 그 외측단부가 선기어(140)를 향하도록 방사상 내측방향으로 돌출하여 제1 래치걸림구(145)에 견고하게 걸리게 한다.
그러면, 선기어(140)가 크랭크(112)축상에 고정된 상태에서 선기어(140)를 중심으로 선기어(140)의 제1 기어치형(143)에 맞물리는 유성기어들(150)이 제1 기어치형(143)을 따라서 공전하면서 회전하게 되고, 계속해서 유성기어들(150)에 맞물리는 링기어(160)가 회전하게 된다.
첨부도면 도 5는 크랭크 가변속 기어장치(100)의 동작 상태도로서, 제2 래치(176)의 동작 상태를 보여주는 도면이다.
전술한 바와 같이 제1 래치(118)가 동작할 때, 도 5에 나타낸 바와 같이, 선기어(140)의 선기어 래치 몸체(144) 방사상 외면상에 배치된 제2 래치(176)는 제2 래치 스프링(도시되지 않음)에 의해서 탄력적으로 지지되는 상태로 래치링(180)의 방사상 내면상에 형성된 제2 래치 걸림구(182)에 걸려서 동심원상 외측으로 이탈되지 않는 상태가 되어 원활한 주행이 이루어지게 된다.
결과적으로, 선기어(140), 유성기어(150) 및 링기어(160)로 구성된 기어 어셈블리에 의해서 조성되는 1.6배속 내지 1.8배속의 가속효과가 하우징(120)의 체인링들(131,132,133)에 배치된 자전거 체인(도시되지 않음)을 거쳐서 자전거 뒷바퀴 쪽으로 전달되는 것이다.
이와는 달리, 도 1 및 도 7을 참조하면, 자전거 탑승자가 크랭크 가변속 기어장치(100)를 사용하여 자전거의 속도를 1배속으로 변속하고자 변속레버(도시되지 않음)를 조작한 후 자전거의 페달(도시되지 않음)을 정방향으로 돌릴 경우, 래치 가이드(190)의 래치 조종레버(196)가 래치 몸체(170)의 가이드홈(178) 내에서 좌우로 움직이게 되고, 이러한 움직임에 의해서 래치 가이드(190)가 좌우로 회전하게 되면, 래치가이드 연장부(194)가 제1 래치(118)와 접촉하여 제1 래치(118)의 자세를 변화시켜서 제1 래치(118)로 하여금 그 외측단부가 선기어(140)의 제1 래치걸림구(145)에 걸리지 않게 되며, 이에 따라 제1 래치(118)가 제1 래치걸림구(145)의 끝단부에 스치듯이 접촉하는 상태로 선기어(140)가 일방향으로 회전하게 된다.
앞서 도 5를 참조하여 언급한 바와 같이, 선기어 래치 몸체(144)의 방사상 외면상에 배치된 제2 래치(176)가 제2 래치 스프링(도시되지 않음)에 의해서 탄력적으로 지지되는 상태로 래치링(180)의 방사상 내면상에 형성된 제2 래치 걸림구(182)에 걸려 있기 때문에, 선기어(140)는 자체의 회전방향으로 유성기어들(150)을 밀면서 링기어(160)와 함께 1:1의 회전비로 회전하게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 하기 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 자전거의 프레임 구조체(F)에 마련된 쉘(S) 내에서 축하우징(110)에 의해 회전 가능하게 지지되는 크랭크축(112), 및 상기 크랭크축(112)의 양단부에서 상호 위상이 반대가 되도록 대칭을 이루어 내측단부가 각각 고정 장착되는 한쌍의 크랭크암(114, 116)을 포함하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치(100)에 있어서,
    (a) 상기 크랭크축(112) 상에 장착되는 하우징(120) - 상기 하우징(120)의 내부에는 중앙 개구부(121)가 관통하여 형성되고, 상기 하우징(120)의 제1 측 방사상 내부에는 리세스(122)가 형성되며, 상기 하우징(120)의 제2 측에는 체인링 장착부(123)가 상기 하우징(120)의 타측으로부터 일정길이만큼 돌출하여 형성됨 -;
    (b) 상기 하우징(120)의 내부와 상기 리세스(122)에 배치되는 기어 어셈블리 - 상기 기어 어셈블리는, 상기 하우징(120) 내에서 상기 축하우징(110) 방사상 외면상에 장착된 선기어(140), 방사상 일측을 통해서 상기 선기어(140)와 맞물리면서 상기 선기어(140)를 중심으로 공전하도록 배치된 유성기어들(150), 및 상기 유성기어들(150)의 방사상 타측과 맞물리도록 상기 유성기어들(150)의 외부에 배치되고 방사상 내면상에 제2 기어치형(162)이 형성된 링기어(160)를 포함함 -; 및
    (c) 상기 하우징(120)의 내부 및 상기 하우징(120)의 제2 측에 결합하여 배치되는 래치 어셈블리 - 상기 래치 어셈블리는, 방사상 내면상에 다수의 래치 사이트들(175)이 형성된 래치 몸체(170), 상기 래치 사이트(175)에 각각 배치된 다수의 제1 래치(118), 상기 래치 몸체(170) 내부에 삽입하여 배치되며 방사상 내면상에 제2 래치 걸림구(182)가 형성된 래치링(180), 상기 선기어(140)의 방사상 외면상에 형성된 제2 래치 삽입홈(147)에 배치되고 상기 제2 래치 걸림구(182)에 상단부가 걸리도록 배치된 제2 래치(176), 상기 래치 몸체(170) 내에 배치되는 래치 가이드(190), 상기 래치 몸체(170)의 방사상 외면상에 장착되는 로크링(200), 및 상기 래치 몸체(170)의 일측면상에 고정 장착되는 링형상의 체결 브래킷(220)을 포함함 -;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 크랭크축(112)의 양측 단부에는 스플라인(sp)과 스플라인홈(sp/h)이 각각 형성되고, 이에 대응하여 상기 크랭크암(114,116)의 내측단부(114a,116a)에는 상기 스플라인(sp)과 스플라인홈(sp/h)이 부합하여 끼워지는 스플라인홈과 스플라인을 갖는 회전 방지부(115a,115b)가 각각 제공되며, 상기 크랭크암들(114,116)중 제1 크랭크암(114)의 내측단부 일측면상에서 상기 회전방지부들(115a,115b)중 제1 회전방지부(115a)의 방사상 외측 위치에는 다수의 유성기어 회전축(152)이 일측방향으로 일정길이만큼 돌출하여 형성된 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선기어(140)는 원통형의 선기어 몸체(144)를 구비하고, 상기 선기어(140)를 상기 축하우징(110) 방사상 외면상에 장착하는 경우에 상기 선기어(140)의 제1측은 상기 제1 회전방지부(115a)에 가깝게 위치하게 되고, 상기 선기어(140)의 제2측은 상기 제1 회전방지부(115a)에 대하여 상대적으로 먼쪽에 위치하게 되며, 상기 선기어(140)의 방사상 외면상에서 상기 제1측 근처위치에는 제1 기어치형(143)이 형성되고, 상기 선기어(140)의 상기 제1측 자유단부와 상기 제1 기어치형(143)의 사이 위치에서 상기 선기어(140)의 방사상 외면상에는 제1 베어링(231)이 배치되며, 상기 선기어(140)의 제2측 방사상 외면상에는 제1 래치 걸림구(145)가 형성된 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 래치(118)는 상기 하우징(120)의 방사상 내면에서 상기 제1 래치(118)의 내측단부에 인접하여 배치된 제1 래치스프링(119)에 의해서 탄력적으로 지지되고, 상기 제1 기어치형(143)과 상기 제1 래치 걸림구(145)의 사이 위치에서 상기 선기어 몸체(144)의 방사상 외면상에는 스프링 삽입홈(146)이 형성되고, 상기 스프링 삽입홈(146)의 중간위치에서 상기 선기어 몸체(144)의 방사상 외면상에는 다수의 제2 래치 삽입홈(147)이 형성되며, 상기 제2 래치 삽입홈(147)에는 상기 제2 래치(176)가 각각 배치되고, 상기 스프링 삽입홈(146)에는 상기 제2 래치(176)의 하부를 탄력적으로 지지하기 위한 제2 래치 스프링이 배치되며, 상기 제2 래치 삽입홈(147)의 근처위치에서 상기 선기어 몸체(144)의 방사상 외면상에는 제2 베어링(232)이 배치된 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 래치 가이드(190)는 링형상의 래치가이드 플랜지(192) 및 상기 래치가이드 플랜지(192)의 일측면으로부터 측방향으로 일정길이만큼 연장하여 형성된 래치가이드 연장부(194)를 구비하고, 상기 래치 가이드 연장부(194)는 상기 제1 래치(118)와 접촉하여 상기 제1 래치(118)의 동작을 제어할 수 있도록 상기 제1 래치(118)의 인접위치에 놓이며, 상기 래치 몸체(170) 내에 상기 래치링(180)과 상기 래치 가이드(190)가 배치되는 경우, 상기 래치가이드 연장부(194)의 외부에 상기 래치링(180)이 끼워지는 방식으로 배치되며, 상기 래치가이드 플랜지(192)의 외주부 일측에는 래치 조종레버(196)가 방사상 외부로 일정길이만큼 돌출하여 형성된 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 래치 몸체(170)는 환형상의 래치 플랜지(171) 및 상기 래치 플랜지(171)의 일측에서 측방향으로 일정 길이만큼 연장된 링형상의 래치 연장부(174)를 구비하고, 상기 래치 어셈블리를 조립하는 경우에, 상기 래치 조종레버(196)는 상기 래치 플랜지(171) 중간에 일부분을 절개하여 형성된 가이드홈(178) 내에 위치하며, 상기 래치 조정레버(230)의 외측단부는 별도의 와이어를 거쳐서 자전거 손잡이쪽에 설치된 변속레버에 기계적으로 연결된 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 체인링 장착부(123)의 방사상 외면상에는 각기 다른 직경의 제1 및 제2 체인링들(131,132)이 장착되고, 상기 로크링(200)의 방사상 외면상에는 상기 제1 및 제2 체인링들(131,132)과는 다른 직경의 제3 체인링(133)이 장착된 것을 특징으로 하는 자전거용 크랭크 가변속 기어장치.
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