KR100258785B1

KR100258785B1 - 자전거의 동력 변환장치

Info

Publication number: KR100258785B1
Application number: KR1019980001617A
Authority: KR
Inventors: 유문수
Original assignee: 마재열; 세계산업주식회사
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2000-06-15
Also published as: US5954614A; KR19990066025A; TW371645B

Abstract

본발명의 자전거는 항상 앞쪽으로 주행할 수 있으며, 공회전도 할 수 있는 동시에, 자전거를 뒤로 끌었을 때 기어의 이맞물림들이 페달축으로 구동력이 전달되어 역부하 없이 행할 수 있는 자전거의 동력 변환장치에 관한 것으로, 원주면에 대하여 일정깊이의 슬럿(21)이 다수형성된 제 1 로울핀유지둘레면(23)을 가지는 축하우징(20)과; 다수의 제 1 로울핀(31)들이 내,외면으로 노출되도록 장착된 제 1 로울핀레이스부(32)가 상기 축하우징(20)의 제 1 로울핀유지둘레면(23)에 구름운동 가능하게 결합되어 외부에서 조작가능한 변환레버(80)에 의하여 상기 제 1 로울핀유지둘레면(23)에서 위치변환이 가능하도록 된 제 1 변환링(30)과; 상기 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀레이스부(32)에 안쪽둘레면이 면접촉되게 결합되고, 바깥둘레면에는 다수의 제 2 로울핀(41)들이 내,외면으로 노출되도록 장착된 제 2 로울핀레이스부(42)가 형성된 제 2 변환링(40)과; 내경에 링기어(72)와 레이스링(71)이 형성되어, 상기 레이스링(71)이 상기 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀레이스의 바깥둘레면에 면접촉되게 결합되고 상기 페달축(10)에 회동가능하게 장착되는 스프로킷하우징(70)과; 일측은 상기 태양기어(60)와 상기 스프로킷하우징(70)의 링기어(72)에 이맞물림 구동가능한 유성기어(51)들이 등간격으로 장착되고, 타측은 원주면에 대하여 일정깊이의 슬럿(54)이 다수형성된 제 2 로울핀유지둘레면(56)이 형성되어 상기 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀레이스부(42)의 안쪽둘레면에 면접촉되게 결합되는 캐리어(50);로 구성되어 있다.

Description

자전거의 동력 변환장치

본발명은 자전거의 동력 변환장치에 관한 것으로. 자전거의 페달축 허브에 장착되어 변환래버의 조정에 의하여 자전거 페달을 앞 또는 뒤로 구동하더라도 자전거는 항상 앞쪽으로 주행할 수 있으며, 기존의 자전거와 같이 페달을 뒤로 구동하였을 경우 자전거 주행자의 선택에 따라 공회전도 할 수 있는 동시에, 자전거를 뒤로 끌었을 때 스프로킷의 구동력이 기어의 이맞물림에 의해 페달축으로 전달되도록 하여, 역부하 없이 행할 수 있는 자전거의 동력 변환장치에 관한 것이다.

본출원인이 앞서 제시한 양방향 구동 주행장치 특허출원 제 94-13391 호와 특허 출원 제 95-47910 호의 개량에 관한 것이다.

상기 전자의 발명은 페달축 일단과 구동스프로킷 사이에 일정한 폐쇄된 공간을 형성하고 그 공간 내부의 아래와 위쪽에 두개의 일 방향 래칫을 설치하는 한편 다수개의 유성기어가 회동가능하게 고정된 래칫휠 과 상기의 위쪽 일 방향 래칫을 잠금과 풀림조작을 할 수 있도록 된 변환래버를 설치한 구조로 되어 있다. 이 발명에 의하여 자전거가 양 방향으로 구동될 수 있는 작동은 다음과 같다.

페달을 앞쪽으로 구동할 경우에는 아래쪽 일방향 래칫에 의하여 페달과 래칫휠과 구동스프로킷이 일체로 회전하여 자전거를 앞으로 주행하게 되어 있다. 한편 페달을 뒤쪽으로 구동할 경우에는 변환래버의 조작에 의하여 위쪽 래칫을 걸어 주는 경우와 풀어주는 경우로 나누어 볼 수 있다. 위쪽 래칫을 걸어준 상태에서 페달을 뒤쪽으로 구동하게 되면 유성기어가 제자리에서 자전하게 된다. 그 결과 페달축의 회전방향을 바꾸어 구동 스프로킷에 전달하기 때문에 결국 자전거는 앞쪽으로 주행하게 된다. 그리고 위쪽 래칫을 풀어준 상태에서 페달을 뒤쪽으로 구동하게 되면 유성기어가 자전함과 동시에 페달축 주위를 래칫휠과 함께 공전하게 된다. 그 결과 페달축의 동력을 구동스프로킷에 까지 전달하지 못하여 결국 페달은 공회전하게 되어있다.

또한, 상기 후자의 발명에 개시된 예를 살펴보면, 페달축과 구동스프로킷 사이에 축하우징, 변환링, 캐리어, 태양기어 그리고 스프로킷하우징이 장착되어 있다.

상기 축하우징은 회동하는 페달축을 지지하여 주고 변환링과 캐리어 그리고 태양기어를 수용하는 동시에, 스프로킷하우징의 내면에는 다수의 역회전방지폴이 장착되어 페달을 뒤로 구동할 경우 캐리어를 단속하는 역할을 하고, 변환링은 페달을 뒤로 구동할 경우 축하우징내의 역회전방지폴을 개폐하는 역할을 하며, 캐리어는 그 내, 외측면의 일단에 각각 래칫이 형성되고 다른 일단에는 다수개의 유성기어가 회동 가능하게 부착되어 페달축으로 부터의 동력전달 방향을 동일하게 또는 바꾸어서 스프로킷에 전달 하여 주고, 태양기어는 페달축에 결합되어 페달축의 구동력을 캐리어에 전달하여 준다. 그리고 스프로킷하우징은 내면에 기어가 형성되어 캐리어로부터 동력을 전달받아 페달을 앞,뒤쪽 구동 방향에 상관없이 항상 앞쪽으로만 회동하게 하는 역할을 한다.

따라서, 자전거의 페달을 앞쪽으로 구동하면 자전거는 전진주행을 하게 되며, 뒤쪽으로 구동하여도 자전거는 전진주행을 행할 수 있고, 기존의 자전거와 같이 페달을 뒤로 구동하였을 경우 자전거 주행자의 선택에 따라 공회전도 할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 작동되는 상기 발명들은 다수개의 유성기어를 사용하여 방향전환에 따른 힘의 집중을 분산시켜 장시간 사용할 수 있고, 변환래버를 이용하여 페달축의 회전방향을 간편하게 변환시킬 수 있으며, 또한 부품을 소형화하고 정밀화하여 양 방향 주행장치가 원활히 작동될 수 있게 한 새로운 자전거 주행장치로 평가 된다.

그러나, 상기 발명들은 다량생산을 위하여서는 부품제작이 힘들고 또한 각 부품간의 조립작업이 어려우며, 기존의 자전거에 직접 설치할 수 없는 등 일부 구성부품을 개량할 필요성이 있다. 또한 자전거를 뒤로 끌 경우에 발생하는 역부하, 즉 래칫의 물림에 의하여 자전거가 끌리지 않는다는 문제점이 있다.

본발명은 상기 기술내용들을 개량하기 위한 것으로, 특히 구동스프로킷과 축하우징의 래칫수단과, 또한 캐리어와 태양기어 사이의 래칫수단들이 핀로울수단에 의하여 변환가능하도록 하므로써, 페달의 정, 역구동에 의하여 변환되는 변환부품들의 내마모성을 높일 수 있으며, 자전거를 뒤로 끌더라도 역부하에 의한 부품의 손상을 방지할 수 있는 자전거의 동력변환장치를 제공하고자 한다.

본발명은 통상의 자전거 동력전달 장치에 사용되고 있는 구성요소 즉 페달축과, 페달축에 형성되어 회동되는 구동스프로킷과, 구동스프로킷과 종동스프로킷을 연결하는 체인과, 구동스프로킷의 구동력을 뒷바퀴에 전달되도록 하는 종동스프로킷, 그리고 뒷바퀴 등은 자전거의 특성상 기본적으로 구비되어 있고, 특히 본발명은 페달축과 결합된 태양기어와 유성기어가 회동가능하게 고정된 캐리어와 링기어가 형성된 스프로킷하우징으로 이루어진 자전거의 양방향 전진 주행장치에 있어서, 원주면에 대하여 일정깊이의 슬럿이 다수형성된 제 1 로울핀유지둘레면을 가지는 축하우징과; 다수의 제 1 로울핀들이 내,외면으로 노출되도록 장착된 제 1 로울핀레이스부가 상기 축하우징의 제 1 로울핀유지둘레면에 구름운동 가능하게 결합되어 외부에서 조작가능한 변환레버에 의하여 상기 제 1 로울핀유지둘레면에서 위치변환이 가능하도록 된 제 1 변환링과; 상기 제 1 변환링의 제 1 로울핀레이스에 안쪽둘레면이 면접촉되게 결합되고, 바깥둘레면에는 다수의 제 2 로울핀들이 내,외면으로 노출되도록 장착된 제 2 로울핀레이스부가 형성된 제 2 변환링과; 상기 축하우징에 회동가능하게 장착되어 페달의 구동에 따라 회동되는 페달축과 일체로 회동하는 태양기어와; 내경에 링기어와 레이스링이 형성되어, 상기 레이스링이 상기 제 2 변환링의 제 2 로울핀레이스의 바깥둘레면에 면접촉되게 결합되고 상기 페달축에 회동가능하게 장착되는 스프로킷하우징과; 일측은 상기 태양기어와 상기 스프로킷하우징의 링기어에 이맞물림 구동가능한 유성기어들이 등간격으로 장착되고, 타측은 원주면에 대하여 일정깊이의 슬럿이 다수형성된 제 2 로울핀유지둘레면이 형성되어 상기 제 2 변환링의 제 2 로울핀레이스부의 안쪽둘레면에 면접촉되게 결합되는 동시에, 상기 제 2 변환링과 원주방향으로 유격을 두고 회동가능하게 장착되는 캐리어;로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 구성에 있어서, 상기 축하우징과 캐리어의 제 1, 2 로울유지둘레면들의 슬럿들은 원주면과 경사면으로 연결되어, 상기 제 1, 2 변환링들의 제 1, 2 로울핀들이 상기 슬럿과 경사면에 구름이동가능하게 장착되어서, 상기 제 1,2 변환링의 제 1, 2 로울핀들이 축하우징과 캐리어의 제 1, 2 로울유지둘레면의 경사면에서 대응되는 제 2 변환링, 캐리어 및 레이스링을 정지 및 일체로 유지할 수 있도록 되어 있고, 또한 상기 제 1,2 변환링의 제 1, 2 로울핀들이 축하우징과 캐리어의 제 1, 2 로울유지둘레면의 슬럿에서 대응되는 제 2 변환링, 캐리어 및 레이스링과의 물림이 해제되도록 되어 있으며, 또한 제 2 변환링과 캐리어가, 유격돌기와 유격홈으로 결합되어, 원주방향으로 유격을 두고 일체로 회동가능하게 장착되어 있다..

상기 본발명에 의하면 자전거의 페달을 앞쪽으로 구동하면 자전거는 전진주행을 하게 되며, 뒤쪽으로 구동하여도 자전거는 전진주행 및 공회전을 행할 수 있음은 물론, 스프로킷하우징에서 역회전, 즉 정지해 있던 자전거를 뒤로 끌게 되면, 상기 제 1, 2 변환링의 제 1 ,2 로울핀들이 상기 축하우징과 캐리어의 제 1, 2 로울유지둘레면들의 슬럿 및 경사면에 위치하여 캐리어가 고정된 상태로 유지되도록 하므로써, 스프로킷하우징의 링기어가 유성기어를 회전시키게 되고, 또 유성기어가 태양기어를 역시 회전시키어, 결국 페달축을 회전(공회전)시켜 역부하없이 자전거를 뒤로 끌 수 있도록 함에 특징이 있다.

도 1 은 본발명의 자전거의 동력 변환장치를 나타낸 단면도,

도 2a,b 는 본발명의 자전거의 동력 변환장치의 좌,우측에서본 분해 사시도,

도 3 는 도 1 에서 구동스프로킷과 스프로킷하우징을 생략한 A - A선 단면도로 써,

a 도는 변환레버가 작동되어 페달의 정구동의 예를 나타낸도,

b 도는 변환레버가 작동되어 페달의 역구동의 예를 나타낸도,

c 도는 변환레버가 해제되어 페달의 정구동의 예를 나타낸도,

d 도는 변환레버가 해제되어 페달의 역구동의 예를 나타낸도,

도 4 는 도 1 의 B - B 선 단면도.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

10 : 페달축 20 : 축하우징

21 : 슬럿 22 : 경사면

23 : 제 1 로울핀유지둘레면 30 : 제 1 변환링

31 : 제 1 로울핀 32 : 제 1 로울핀레이스부

33 : 기어부 40 : 제 2 변환링

41 : 제 2 로울핀 42 : 제 2 로울핀레이스부

43 : 유격돌기 50 : 캐리어

51 : 유성기어 54 : 슬럿

55 : 경사면 56 : 제 2 로울핀유지둘레면

57 : 유격홈 60 : 태양기어

70 : 스프로켓하우징 71 : 레이스링

72 : 링기어 80 : 변환레버

본발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명 하면 다음과 같다.

제 1 도 및 제 2a,b 도에 나타낸 바와 같이 본발명은 자전거 페달축(10)상에 축하우징(20), 제 1 변환링(30)과, 제 2 변환링(40), 캐리어(50), 태양기어(60) 그리고 스프로킷하우징(70)가 차례로 결합되고, 상기 축하우징(20)과 스프로킷하우징(70)은 베어링(11)들에 의하여 페달축(10)에 대하여 회동가능하게 장착되며, 그의 바깥쪽들에는 고정수단인 리테이너(12) 및 너트(13)등이 체결고정된다.

또한, 외부의 자전거의 핸들등에 장착된 조작레버(도시생략)의 조작에 의해 상기 제 1 변환링(30)을 변환시킬 수 있는 변환레버(80)가 상기 조작레버와의 와이어(도시생략)로 연결될 수 있도록 되어 있는데, 이 와이어를 안내하는 와이어가이드(81)가 와이어가이드브라켓트(82)를 통하여 브라겟트홀더(83)에 의하여 상기 축하우징(20)의 바깥둘레에 고정된다.

상기 축하우징(20)은 원통형상으로 형성되어 안쪽의 플랜지부에는 원주면에 대하여 일정깊이의 슬럿(Slot)(21)이 다수형성된 제 1 로울핀유지둘레면(23)을 구비하고 있다.

상기 제 1 로울핀유지둘레면(23)의 슬럿(21)은 도 3a ∼ 3d에 나타낸 바와 같이 제 1 로울핀유지둘레면(23)에 등간격으로 다수형성되어 있으며, 원주면과 경사면(22)으로 연결되어, 축하우징(20)의 중심점을 중심으로 하여 슬럿(21)은 원주면을 상사점으로 볼 때 요홈을 이루는 하사점을 이루고 있다.

또한, 상기 제 1 변환링(30)은 다수의 제 1 로울핀(31)들이 내,외면으로 노출되도록 장착된 제 1 로울핀레이스부(32)가 형성되고, 원주둘레면에 기어부(33)가 형성되어 있다.

상기 제 1 로울핀레이스부(32)에 제 1 로울핀(31)들은 등간격으로 회동가능하게 장착되어 상기 축하우징(20)의 제 1 로울핀유지둘레면(23)에 구름운동 가능하게 결합되어 있고, 상기 기어부(33)는 외부에서 조작가능한 변환레버(80)와 복원스프링(84)에 의하여 탄성력있게 구동가능한 기어(85)와 이맞물림 구동되도록 되어, 도 3a,b 에서 도 3c,d와 같이 상기 제 1 변환링(30)을 축하우징(20)의 제 1 로울핀유지둘레면(23)에서 위치를 변환시킬 수 있도록 되어 있다.

다음, 제 2 변환링(40)은 대략 2 단 플랜지를 가지는 원판형상으로 형성되어, 안쪽플랜지의 둘레면은 도 3 과 같이 상기 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀레이스부(32)에 면접촉되게 결합되고, 바깥쪽플랜지의 둘레면에는 다수의 제 2 로울핀(41)들이 내,외면으로 노출되도록 장착된 제 2 로울핀레이스부(42)가 형성되어 있다.

상기 제 2 로울핀레이스부(42)의 제 2 로울핀(41)들은, 상기 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀(31)들과 마찬가지로 레이스부에 등간격으로 회동가능하게 장착되어 있다.

그리고, 페달축(10)에 고정되는 태양기어(60)는 앞서 설명한 바와 같이 페달의 정,역방향의 구동에 따라 회동되는 페달축(10)과 함께 회동되며, 이 태양기어(60)는 페달축(10)과 일체로 결합되어 있으므로 페달축(10)의 회전방향과 항상 동일한 방향으로 회전하면서 페달축(10)의 동력을 캐리어(50)에 전달하는 역할을 한다.

또한, 스프로킷하우징(70)은 대략 큰 직경의 원통형상으로 상기 페달축(10)에 회동가능하게 장착되어 있고, 내경에 링기어(72)와 레이스링(71)이 억지맞춤되어 일체로 고정되어 있다.

상기 레이스링(71)은, 도 1 및 도 3과 같이 상기 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀레이스부(42)의 바깥둘레면에 면접촉되게 결합되어 있고, 또한 상기 링기어(72)는 캐리어(50)의 유성기어(51)와 이맞물림 구동되도록 되어 있다.

다음, 캐리어(50)는 페달축(10)으로 부터의 동력방향을 유지 또는 변환시켜 스프로킷하우징(70)에 전달하는 역할을 하는 것으로, 캐리어(50)에는 도 4 와 같이 상기 태양기어(60)와 상기 스프로킷하우징(70)의 링기어(72)에 이맞물림 구동가능한 유성기어(51)들이 고정축(52)에 의하여 회동가능하게 장착되고, 캐리어(50)의 유성기어(51)는 방향전환에 따른 힘의 집중을 분산 시켜주며 그 숫자는 8개가 바람직하다.

또한, 상기 캐리어(50)에는 원주면에 대하여 일정깊이의 슬럿(54)이 다수형성된 제 2 로울핀유지둘레면(56)이 연결축(53)에 의하여 일체로 고정되어 있다.

상기 슬럿(54)은, 앞서 설명한 축하우징(20)과 마찬가지로 도 3a ∼3d에 나타낸 바와 같이 제 2 로울핀유지둘레면(56)에 등간격으로 다수형성되어 있으며, 원주면과 경사면(55)으로 연결되어, 캐리어(50)의 중심점을 중심으로 하여 슬럿(54)은 원주면을 상사점으로 볼 때 요홈을 이루는 하사점을 이루고 있다.

그리고, 상기 제 2 로울핀유지둘레면(56)은 상기 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀레이스부(42)의 안쪽둘레면에 면접촉되게 결합되는 동시에, 상기 제 2 변환링과 원주방향으로 유격을 두고 회동가능하게 장착되어 있다.

즉, 캐리어(50)의 제 2 로울핀유지둘레면(56)가 제 2 변환링(40)에 회동가능하게 장착되어 있으면서, 도 3 과 같이 양자의 유격돌기(43)와 유격홈(57)으로 결합되어, 원주방향으로 유격을 두고 캐리어(50)와 제 2 변환링(40)이 함께 회동가능하게 장착되어 있다.

상기에 있어서의 상기 제 1,2 변환링(30),(40)의 제 1, 2 로울핀(31),(41)들은 축하우징(20)과 캐리어(50)의 제 1, 2 로울유지둘레면(23),(56)의 경사면(22),(55)에서 대응되는 제 2 변환링(40), 캐리어(50) 및 레이스링(71)과의 맞물림에 의해 정지 및 일체로 유지할 수도 있고, 상호 물림이 해제되도록 할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

설명의 편의상 본발명의 제 1 변환링(30)의 작동방법에 따라 기존의 자전거와 마찬가지로 "전진구동에 의한 전진주행"과 "후진구동에 의한 공회전"의 구동과, 제 1 변환링(30)의 작동을 해제한 상태에서 "전진구동에 의한 전진주행"과 "후진구동에 의한 전진주행"을 구분하여 설명한다.

상기에서 제 1 변환링(30)의 작동상태라 함은 변환레버(80)를 작동하여 도 3a 및 b 에 나타낸 바와 같이 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀(31)들이 축하우징(20)의 슬럿(21)에 위치하게한 상태를 말하며, 반대로 작동을 해제한 상태라 함은 변환레버(80)가 원래의 상태로 복원되어 도 3c 및 d 에 나타낸 바와 같이 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀(31)들이 축하우징(20)의 경사면(22)에 위치하게한 상태를 말한다.

먼저, 제 1 변환링(30)을 작동한 상태에서 "전진구동에 의한 전진주행"은 도 3a와 같이 페달축(10)을 반시계방향으로 구동했을 때, 자전거의 진행방향이 앞쪽으로 진행하는 경우를 말하며 본발명에 의한 동력의 전달과정은 다음과 같다.

페달축(10)을 구르게 되면, 태양기어(60)가 함께 동일방향으로 회전하게 되고, 태양기어(60)는 캐리어(50)의 유성기어(51)들과 이맞물림되어 구동되게 되는데, 이때 도 3a와 같이 태양기어(60)와 유성기어(51)의 구동력이 캐리어(50)를 도면에서 반시계방향으로 회전되도록 한다.

즉, 태양기어(60)의 회전구동력에 의하여 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀(41)들이 캐리어(50)의 제 2 로울핀유지둘레면(56)의 경사면(55)에 위치하여, 캐리어(50)와 제 2 변환링(40) 및 스프로킷하우징(70)의 레이스링(71)이 일체화되어 페달축(10)과 동일한 방향으로 회전된다.

이렇게 되면, 유성기어(51)가 그 스스로는 회전하지 않고 이와 맞물려 있는 스프로킷하우징(70)의 링기어(72)를 회전시키어어 결국 페달축(10)과 스프로킷하우징(70)는 같은 방향으로 회동하게 되어 자전거는 전진주행하게 된다.

다음, "후진구동에 의한 공회전"은 상기의 상태에서 페달축(10)을 반대로 구동했을 때 동력이 스프로킷하우징(70)에까지 전달되지 않는 경우를 말하며, 본발명에 의한 동력의 전달과정은 다음과 같다.

이와 같이 작동하기 위해서는, 도 3b 와 같이 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀(41)들이 캐리어(50)의 제 2 로울핀유지둘레면(56)의 슬럿(54)에 위치하여, 캐리어(50)와 스프로킷하우징(70)의 레이스링(71)이 제 2 변환링(40)을 매개체로 하여 상기와 반대로 연결되어 있지 않아야 한다.

페달축(10)을 상기의 반대 방향으로 구르게 되면, 태양기어(60)가 함께 동일방향으로 회전하게 되고, 태양기어(60)는 캐리어(50)의 유성기어(51)들과 이맞물림되어 구동되게 되는데, 이때 도 3b와 같이 태양기어(60)와 유성기어(51)의 구동력이 캐리어(50)를 도면에서 시계방향으로 회전되도록 한다.

즉, 태양기어(60)의 회전구동력에 의하여 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀(41)들이 도 3a에서 도 3b 으로 회전되어 캐리어(50)의 제 2 로울핀유지둘레면(56)의 슬럿(54)에 위치하여, 캐리어(50)와 제 2 변환링(40) 및 스프로킷하우징(70)의 레이스링(71)이 면접촉의 해제됨에 따라서 캐리어(50)는 자유상태가 되어, 태양기어(60)는 캐리어(50)에 동력을 전달할 수 없게 된다.

이렇게 되면, 유성기어(51)가 자전함과 동시에, 캐리어(50) 자체가 페달축(10)주위를 시계방향으로 공전하게 된다. 따라서 페달축(10)의 동력이 캐리어(50)까지만 전달되고 스프로킷하우징(70)까지는 전달되지 않아서 자전거를 주행시킬 수 없다.

다음, 제 1 변환링(30)의 작동을 해제한 상태에서 "전진구동에 의한 전진주행"은 도 3c와 같이 페달축(10)을 반시계방향으로 구동했을 때 자전거의 진행방향이 앞쪽으로 진행하는 경우를 말하며 본발명에 의한 동력의 전달과정은 다음과 같다.

페달축(10)을 구르게 되면, 태양기어(60)가 함께 동일방향으로 회전하게 되고, 태양기어(60)는 캐리어(50)의 유성기어(51)들과 이맞물림되어 구동되게 되고, 이때 도 3c와 같이 태양기어(60)와 유성기어(51)의 구동력이 캐리어(50)를 도면에서 반시계방향으로 회전되도록 하여, 결국 스프로킷하우징(70)이 반시계방향으로 회전되도록 하는 것은 앞서 설명한 바와 같이 제 1 변환링(30)을 작동시킨 상태에서 "전진구동에 의한 전진주행"시키는 작동과 동일하므로 설명을 생략한다.

다음, 상기 상태에서 "후진구동에 의한 전진주행"은 페달축(10)을 시계방향으로 구동했을 때 자전거의 진행방향이 앞쪽으로 진행하는 경우를 말하며 본발명에 의한 동력 전달과정은 다음과 같다.

변환레버(80)의 해제에 의하여 도 3d 와 같이 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀(31)들이 축하우징(20)의 경사면(22)에 위치하게 되어 제 2 변환링(40)이 축하우징(20)에 고정되고, 또한 캐리어(50)도 고정된 상태를 유지하게 된다.

이 상태에서 페달축(10)을 시계 방향으로 구르게 되면, 태양기어(60)는 함께 회전되어 캐리어(50)의 유성기어(51)에 동력을 전달하여 유성기어(51)를 반시계방향으로 자전시키게 된다.

이때, 유성기어(51)의 움직임은 이와 일체로 되어 있는 캐리어(50)를 시계 방향으로 회전시키려고 하는 힘을 받지만 앞서 설명한 바와 같이 제 1 변환링(30)이 잡고 있으므로 캐리어(50)는 시계방향으로 회전할 수 없게 된다.

따라서, 도 4 에서와 같이 유성기어(51)만 반시계방향으로 자전하면서 이와 맞물려 있는 스프로킷하우징(70)를 반시계방향으로 회전시키게 된다.

이러한 작용에 의하여 페달축(10)에 시계방향으로 입력된 구동력이 본 장치를 거치면서 동력전달 방향을 바꾸어 스프로킷하우징(70)쪽에 반시계방향으로 출력되게 하여 자전거를 전진 주행시킬 수 있다.

다음, 정지해 있는 자전거를 뒤로 끌었을 때, 본발명의 자전거의 동력 변환장치에서 역부하가 없이 각 구성부품의 파손을 방지할 수 있는 예의 작동에 설명한다.

우선, 변환레버를 작동한 상태에서 "전진구동에 의한 전진주행"과 "후진구동에 의한 공회전"상태에서 자전거를 뒤로 끝었을때의 예를 설명한다.

상기 변환레버(80)가 작동한 상태에서 자전거를 뒤로 끝게되면 뒷바퀴의 종동스프로킷과 체인으로 연결되는 구동스프로킷이 역구동하게 되며, 이 구동스프로킷에 의하여 스프로킷하우징(70)이 도 3 a(전진구동에 의한 전진주행시)에서 시계방향으로 회전되면, 스프로킷하우징(70)의 링기어(72)가 캐리어(50)의 유성기어(51)를 시계방향으로 구동시킴에 따라서, 캐리어(50)도 시계방향으로 회전되고, 상기 레이스링(71)은 제 2 변환링(40)과 캐리어(50)의 유격돌기(43) 및 유격홈(57)에 의하여 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀(41)들이 캐리어(50)의 슬럿(54)에 위치하게 되어 미끄럼회전이 일어난다.

이때, 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀(31)은 제 1 로울핀유지둘레면(23)의 슬럿(21)에 위치하게 되어 제 1 변환링(40)의 시계방향의 회전을 허용한다.

상기, 도 3 b(후진구동에 의한 공회전시)에서는 상기 제 2 로울핀(41)들이 캐리어(50)의 슬럿(54)에 위치한 상태에서 미끄럼회전이 일어난다.

따라서, 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀(31)은 제 1 로울핀유지둘레면(23)의 슬럿(21)에 위치하게 되어 제 1 변환링(40)의 시계방향의 회전을 허용하여 결국 자전거는 뒤로 끌리게 된다.

다음, 변환레버를 해제한 상태에서 "전진구동에 의한 전진주행"과 "후진구동에 의한 전진주행"상태에서 자전거를 뒤로 끝었을때의 예를 설명한다.

상기 변환레버(80)가 작동한 상태에서 구동스프로킷에 의하여 스프로킷하우징(70)이 도 3 c(전진구동에 의한 전진주행)에서 시계방향으로 회전되며, 스프로킷하우징(70)의 링기어(72)가 캐리어(50)의 유성기어(51)를 시계방향으로 구동시킨다.

이때, 상기 레이스링(71)은 제 2 변환링(40)과 캐리어(50)의 유격돌기(43) 및 유격홈(57)에 의하여 제 2 변환링(40)의 제 2 로울핀(41)들이 캐리어(50)의 슬럿(54)에 위치하게 되어 미끄럼회전이 일어난다.

상기, 도 3 d(후진구동에 의한 전진주행)에서는 상기 제 2 로울핀(41)들이 캐리어(50)의 슬럿(54)에 위치한 상태에서 미끄럼회전이 일어난다.

그리고, 도 3 c,d 에서는 제 1 변환링(30)의 제 1 로울핀(31)들이 축하우징(20)의 제 1 로울핀유지둘레면(23)의 경사면(22)에 위치하고 있기 때문에, 결국 축하우징(20)에 제 1 변환링(30)과, 제 2 변환링(40) 그리고 캐리어(50)가 고정된 상태가 된다.

따라서 상기 캐리어(50)가 고정된 상태에서 스프로킷하우징(70)의 링기어(72)는 유성기어(51)를 시계방향으로 회전시키게 되고, 이 유성기어(51)는 태양기어(60)를 반시계방향으로 회전시키어, 결국 페달축(10)을 회전(공회전)시켜 역부하없이 자전거는 뒤로 끌리게 된다.

이상과 같이 본발명은 자전거의 페달을 앞쪽으로 구동하면 자전거는 전진주행을 하게 되며, 뒤쪽으로 구동하여도 자전거는 전진주행 및 공회전을 행할 수 있음은 물론, 스프로킷하우징에서 역회전, 즉 정지해 있던 자전거를 뒤로 끌게 되면, 상기 제 1, 2 변환링의 제 1 ,2 로울핀들이 상기 축하우징과 캐리어의 제 1, 2 로울유지둘레면들의 슬럿 및 경사면에 위치하여 캐리어가 고정된 상태로 유지되도록 하므로써, 스프로킷하우징의 링기어가 유성기어를 회전시키게 되고, 또 유성기어가 태양기어를 역시 회전시키어, 결국 페달축을 회전(공회전)시켜 역부하없이 자전거를 뒤로 끌 수 있는 효과가 있다.

Claims

페달축과 결합된 태양기어와 유성기어가 회동가능하게 고정된 캐리어와 링기어 형성된 스프로킷하우징으로 이루어진 자전거의 양방향 전진 주행장치에 있어서,

원주면에 대하여 일정깊이의 슬럿이 다수형성된 제 1 로울핀유지둘레면을 가지는 축하우징과;

다수의 제 1 로울핀들이 내,외면으로 노출되도록 장착된 제 1 로울핀레이스부가 상기 축하우징의 제 1 로울핀유지둘레면에 구름운동 가능하게 결합되어 외부에서 조작가능한 변환레버에 의하여 상기 제 1 로울핀유지둘레면에서 위치변환이 가능하도록 된 제 1 변환링과;

상기 제 1 변환링의 제 1 로울핀레이스에 안쪽둘레면이 면접촉되게 결합되고, 바깥둘레면에는 다수의 제 2 로울핀들이 내,외면으로 노출되도록 장착된 제 2 로울핀레이스부가 형성된 제 2 변환링과;

상기 축하우징에 회동가능하게 장착되어 페달의 구동에 따라 회동되는 페달축과 일체로 회동하는 태양기어와;

내경에 링기어와 레이스링이 형성되어, 상기 레이스링이 상기 제 2 변환링의 제 2 로울핀레이스의 바깥둘레면에 면접촉되게 결합되고 상기 페달축에 회동가능하게 장착되는 스프로킷하우징과;

일측은 상기 태양기어와 상기 스프로킷하우징의 링기어에 이맞물림 구동가능한 유성기어들이 등간격으로 장착되고, 타측은 원주면에 대하여 일정깊이의 슬럿이 다수형성된 제 2 로울핀유지둘레면이 형성되어 상기 제 2 변환링의 제 2 로울핀레이스부의 안쪽둘레면에 면접촉되게 결합되는 동시에, 상기 제 2 변환링과 원주방향으로 유격을 두고 회동가능하게 장착되는 캐리어;로 구성됨을 특징으로 하는 자전거의 동력 변환장치.
제 1 항에 있어서, 상기 축하우징과 캐리어의 제 1, 2 로울유지둘레면들의 슬럿들은 원주면과 경사면으로 연결되어, 상기 제 1, 2 변환링들의 제 1, 2 로울핀들이 상기 슬럿과 경사면에 구름이동가능하게 장착됨을 특징으로 하는 자전거의 동력 변환장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1,2 변환링의 제 1, 2 로울핀들은 축하우징과 캐리어의 제 1, 2 로울유지둘레면의 경사면에서 대응되는 제 2 변환링, 캐리어 및 레이스링을 정지 및 일체로 유지할 수 있도록 됨을 특징으로 하는 자전거의 동력 변환장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제 1,2 변환링의 제 1, 2 로울핀들은 축하우징과 캐리어의 제 1, 2 로울유지둘레면의 슬럿에서 대응되는 제 2 변환링, 캐리어 및 레이스링과의 물림이 해제되도록 됨을 특징으로 하는 자전거의 동력 변환장치.
제 1 항에 있어서, 제 2 변환링과 캐리어는, 유격돌기와 유격홈으로 결합되어, 원주방향으로 유격을 두고 일체로 회동가능하게 장착됨을 특징으로 하는 자전거의 동력 변환장치.