KR101075880B1

KR101075880B1 - 자전거의 동력전달 장치

Info

Publication number: KR101075880B1
Application number: KR1020110057388A
Authority: KR
Inventors: 이재환; 박성운
Original assignee: 충남대학교산학협력단
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2011-10-25

Abstract

본 발명은 자전거의 동력전달 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휨성을 주어 축방향 변경이 자유로운 플렉시블축을 이용한 자전거의 동력전달 장치에 관한 것이다.

Description

자전거의 동력전달 장치{Power transmission device of bicycle}

사람들이 많이 이용하는 이동수단은 다양하지만 환경오염이 심해지면서 자전거의 이용을 많이 권하고 있고, 운동용으로도 자전거를 많이 이용하기 때문에 자전거의 보급이 점차 늘어나고 있다.

이와 같은 자전거는 일반적으로 지지프레임, 안장, 핸들, 전륜, 후륜 및 페달을 포함하며, 상기 페달의 회전력을 후륜에 전달하기 위해 후륜과 페달을 체인으로 연결한다.

하지만, 체인을 적용한 자전거는 소음이 심하고 체인이 끊어지거나 벗겨져 수리하는데 상당히 번거로움 등의 많은 문제점을 갖고 있어 체인을 사용하지 않는 무체인 동력방식의 다양한 구동장치를 적용하는 자전거가 제안되고 있다.

자전거의 무체인 동력전달 장치에 관한 종래기술로써, 공개특허 제10-2010-0113431의 "자전거와 페달보트의 동력전달 장치 및 체인기어"가 있다.

도1을 참조하여 공개특허 제10-2010-0113431의 "자전거와 페달보트의 동력전달 장치 및 체인기어"의 무체인 자전거에 대하여 설명한다. 상기 무체인 자전거(1)는 페달기어(2)와 후륜기어(3)를 다단의 치형이 있는 페이스기어나 크라운기어, 또는 스프로킷기어의 형태로 하거나 기어의 치형의 열이 부채꼴형인 판형(디스크형)기어로 하고, 이를 연동하여 후륜(4)을 구동하기 위한 동력전달축(5)을 구성하는데, 동력전달축(5)의 일측(페달기어측)과 타측(후륜기어측)에는 각각 스프라인과 베어링 피니언기어가 위치한다.

상기와 같은 페이스기어, 크라운 기어 또는 스프로킷기어나 판형기어 등의 교차축기어를 사용하여, 상기 페달기어(2)가 축설되는 축과 상기 후륜기어(3)가 축설되는 축에 상기 동력전달축(5)을 수직으로 연결함으로써, 무체인 자전거(5)를 구성할 수 있다.

한편, 자전거의 보급이 늘어나면서 사람들의 기호에 맞게 일반적인 자전거와 달리 다양한 형태로 제작되는 특수 자전거가 개발되고 있다. 도2를 참조하면, 특수 자전거의 일예로 리컴번트 자전거(10)가 있으며 상기 리컴번트 자전거(10)는 누워서 타는 자전거로써, 평지에서 빠른 속도를 낼 수 있는 자전거이다. 상기 리컴번트 자전거(10)는 지지프레임(11), 안장(12), 핸들(13), 전륜(14), 후륜(15) 및 페달(16)을 포함하되, 상기 페달(16)이 상기 핸들(13)의 전측에 배치되어 누운 자세로 상기 페달(16)을 밟는 회전력을 후륜(15)에 전달하여 추진력을 발생시킨다. 이때, 상기 리컴번트 자전거(10)는 상기 핸들(13) 전방에 배치되는 상기 페달(16)의 회전력을 상기 후륜(15)까지 전달하기 위해 상기 페달(16)이 축설되는 축에 페달기어(17)를 축설하고, 상기 후륜(15)이 축설되는 축에 구동기어(18)를 축설하며, 상기 페달기어(17)와 구동기어(18)를 체인(20)으로 연결한다. 상기와 같은 리컴번트 자전거(10)는 상기 체인(20)이 사람의 탑승공간과 겹치지 않도록 상기 페달기어(17)와 구동기어(18)를 일직선으로 연결하지 않고 상기 페달기어(17)와 구동기어(18) 사이에 텐션기어(21)를 배치시키거나 상기 페달기어(17)와 구동기어(18) 사이에 상기 페달기어(17) 및 구동기어(18)와 각각 상기 체인(20)으로 연결되는 체인기어(22)가 축설된 축을 구비하여 연결한다.

한편, 상기 무체인 자전거(1)에 사용되는 교차축기어가 축설된 상기 동력전달축(5)은 상기 텐션기어(21)와 같은 부재를 이용하여 축의 방향을 바꿀 수 없으며, 축의 방향을 변경하기 위해서는 적어도 두개이상의 교차축기어가 축설된 축을 구비하여 연결하여야 한다.

따라서, 상기 리컴번트 자전거(10)와 같이 사람들의 기호에 맞게 다양한 형태로 제작되는 특수 자전거에 상기 체인(20)을 사용하지 않는 동력전달 장치를 적용하려면 동력전달 장치의 구조가 복잡해지고, 제작 원가 측면에서 불리하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 휨성을 주어 축방향 변경이 자유로운 플렉시블축을 사용하여 간단한 구조로 축방향을 변경하면서 페달의 회전력을 후륜에 전달할 수 있는 자전거의 동력전달 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 자전거의 동력전달 장치는, 안장, 페달, 핸들, 지지프레임, 전륜 및 후륜을 구비하며, 상기 페달이 상기 핸들의 전측에 배치되어 누운 자세로 상기 페달을 밟는 회전력을 후륜에 전달하여 추진력을 발생시키는 자전거의 동력전달 장치에 있어서, 상기 지지프레임에 설치되는 튜브의 내부에 휨성을 주어 축방향 변경이 자유로운 플렉시블축이 내설되고, 상기 플렉시블축의 양단이 상기 페달이 축설된 페달축과 상기 후륜이 축설된 후륜축이 상기 플렉시블축으로 연결되어 회전력을 전달하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 플렉시블축은 페달축 및 후륜축과 교차축기어로 연결되어 회전력을 전달할 수 있다.

또한, 상기 튜브는, 상기 플렉시블축이 회전하면서 상기 튜브의 내주면과 접촉을 방지하는 다수개의 베어링이 구비될 수 있다.

상기와 같은 튜브는, 상기 베어링과 베어링 사이에 간격을 유지시키는 슬리브가 구비될 수 있다.

본 발명의 자전거의 동력전달 장치는, 상기 페달축과 후륜축을 휨성을 주어 축방향 변경이 자유로운 플렉시블축으로 연결함으로써, 소음이 심하고 끊어지거나 벗겨져 수리하는데 상당히 번거로운 체인을 사용하지 않고, 간단한 구조로 축방향을 변경하면서 페달의 회전력을 상기 후륜에 전달할 수 있고, 사람들의 기호에 맞게 다양한 형태로 제작되는 모든 자전거에 적용이 가능하다.

도1은 종래의 무체인 자전거를 도시한 도면.
도2는 종래의 리컴번트 자전거를 도시한 도면.
도3은 본 발명의 자전거의 동력전달 장치를 적용한 실시예를 도시한 도면.
도4는 본 발명의 동력전달 장치를 도시한 도면.

본 발명은 자전거(1000)의 동력전달 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휨성을 주어 축방향 변경이 자유로운 플렉시블 축(700)을 이용한 자전거의 동력전달 장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도3은 본 발명의 자전거의 동력전달 장치를 적용한 실시예를 도시한 도면을, 도4는 본 발명의 동력전달 장치를 도시한 도면을 나타낸다.

도3 및 도4를 참조하면, 본 발명의 자전거(1000)의 동력전달 장치는 지지프레임(100), 안장(200), 핸들(300), 전륜(400), 후륜(500) 및 페달(600)을 포함한다. 상기 지지프레임(100)의 중심측 상단부에는 상기 안장(200)이 결합되며, 상기 핸들(300)은 상기 지지프레임의 전측에 좌우측으로 조향 가능하도록 상기 지지프레임(100)에 힌지 결합된다. 또한, 상기 전륜(400)은 상기 핸들(300)의 하단부에 전후방향으로 회전 가능하도록 힌지 결합되는 전륜축(410)에 축설되며, 상기 후륜(500)은 상기 지지프레임(100)의 후측 하단부에 전후방향으로 회전 가능하도록 힌지 결합되는 후륜축(510)에 축설된다. 이때, 상기 페달(600)은 상기 지지프레임(100)에 전후방향으로 회전 가능하도록 힌지 결합되는 페달축(610)에 축설된다. 상기와 같은 구조의 자전거(1000)는 페달을 밟는 회전력을 상기 후륜(500)에 전달하여 추진력을 발생시킨다.

도3 및 도4를 참조하면, 상기 자전거(1000)는, 상기 페달축(610)과 상기 후륜축(510)이 플렉시블축(700)으로 연결되어 동력을 전달한다. 상기 플렉시블축(700)은 휨성을 주어 축방향의 변경이 자유로운 유연한 동력전달축이다. 상기와 같은 플렉시블축(700)은 상기 지지프레임(100)에 설치되는 튜브(900)의 내부에 내설되고, 상기와 같은 튜브(900)는 상기 페달(600)과 후륜(500) 사이에 배치된다. 이때, 상기 자전거(1000)가 사람들의 기호에 맞게 다양한 형태로 제작되면서 상기 페달축(610)과 후륜축(510)을 일직선으로 연결하기 용이하지 못할 수 있으므로 상기 튜브(900)가 휘어진 형태로 형성될 수 있으며, 상기 튜브(900)의 내부에서 상기 페달축(610)과 후륜축(510)을 연결하여 동력을 전달할 수 있도록 축방향의 변경이 자유로운 상기 플렉시블축(700)이 내설될 수 있다.

도3 및 도4를 참조하면, 상기 자전거(1000)는, 상기 플렉시블축의 양단과 페달축(610) 및 후륜축(510)이 교차축기어(810)에 의해 연결되어 회전력이 전달될 수 있다. 상기 교차축기어(810)는 상기 페달축(610) 및 후륜축(510)과 축이 교차되는 상기 플렉시블축(700)을 연결하기가 용이하다.

상기 교차축기어(810)의 종류 중 베벨기어, 페이스기어 등 수직으로 교차되는 축에 동력을 전달할 수 있는 기어는 모두 사용이 가능하지만 베베로이드 기어와 같이 큰 하중을 전달할 수 없는 기어는 사람의 이동수단으로 사용되는 상기 자전거(1000)의 동력전달수단으로 적합하지 못하다.

도3 및 도4를 참조하면, 상기 교차축기어(800)는 기어박스(800)의 내부에 구비될 수 있다. 상기와 같은 자전거(1000)는 상기 플렉시블축(700)이 축방향이 변경되도록 휘어진 상태로 회전하기 때문에 상기 플렉시블축(700)의 양단에 결합되는 상기 교차축기어(810)가 유동이 발생하여 치합이 용이하지 못할 수 있기 때문에 상기 플렉시블축(700)의 양단과 상기 페달축(610) 및 후륜축(510)을 각각 연결하는 상기 교차축기어(810)는 기어박스(800)의 내부에 고정될 수 있다. 또한, 상기와 같은 기어박스(800)는 외부의 충격으로부터 상기 교차축기어(810)를 보호할 수 있다.

일반적인 자전거는 체인을 사용하여 동력을 전달한다. 하지만 체인은 소음이 심하고 끊어지거나 벗겨져 수리하는데 상당히 번거롭다는 문제점을 가지고 있기 때문에 상기 페달축(610)과 후륜축(510)에 교차축기어(810)에 의해 수직으로 연결되는 직선형의 동력전달축을 사용하여 상기 페달(600)의 회전력을 상기 후륜(500)에 전달하는 방법이 제안되고 있지만, 사람들의 기호에 맞게 다양한 형태로 제작되는 상기 자전거(1000)의 상기 페달(600)과 후륜(500)을 직선형의 동력전달축을 사용하여 수직으로 연결하기가 용이하지 못할 수 있다.

따라서 상기 자전거(1000)는, 휨성을 주어 축방향 변경이 자유로운 상기 플렉시블축(700)을 사용하여 간단한 구조로 상기 자전거(1000)의 페달(600)과 후륜(500)을 연결하여 회전력을 전달할 수 있으며, 체인을 대체할 수 있는 무체인 동력전달 장치를 구성할 수 있다.

도4를 참조하면, 상기 튜브(900) 내부에 내설되는 플렉시블축(700)이 회전되면서, 상기 튜브(900)의 내주면과 상기 플렉시블축(700)의 외주면과의 마찰에 의해 상기 튜브(900) 또는 상기 플렉시블축(700)이 마모되거나 파손될 수 있다. 따라서, 상기 튜브(900)의 내주면과 플렉시블축(700)의 외주면과의 마찰을 방지하기 위한 다수개의 베어링(910)이 구비될 수 있다. 상기 베어링(910)은 상기 튜브(900)의 내주면과 플렉시블축(700)의 외주면 사이에 설치된다.

도4를 참조하면, 상기 튜브(900)는 상기 베어링(910)과 베어링(910) 사이에 슬리브(920)가 구비될 수 있다. 상기 슬리브(920)는 길쭉한 통 모양의 부품으로써, 상기 베어링(910)과 베어링(910) 사이의 간격을 유지시킬 수 있다.

이때, 상기 베어링(910)은 오일리스 베어링을 사용할 수 있다. 오일리스 베어링은 다공질의 소결금속을 사용하여 금속에 기름을 침투시켜 사용하므로 오랫동안 급유를 하지 않아도 베어링으로서 사용이 가능하다. 따라서 상기 자전거(1000)의 유지 및 보수가 용이하도록 오일리스 베어링을 사용하는 것이 바람직하다.

도면에는 도시되지 않았지만, 상기 자전거(1000)는, 다단변속이 가능하도록 현재 사용되고 있는 교차축기어의 변속방법을 적용할 수 있다. 상기 핸들(300)에 구비되는 변속레버의 작동으로 상기 플렉시블축(700)의 양단에 축설되는 교차축기어(810)가 상기 페달축(610) 또는 후륜축(510)에 축설되는 교차축기어(810)의 내, 외측 치형에 선택적으로 치합하여 물림 직경에 따라 기어변속이 가능하다.

상기와 같은 본 발명의 자전거(1000)의 동력전달 장치는, 상기 페달축(610)과 후륜축(510)을 휨성을 주어 축방향 변경이 자유로운 상기 플렉시블축(700)으로 연결함으로써, 소음이 심하고 끊어지거나 벗겨져 수리하는데 상당히 번거로운 체인을 사용하지 않고, 간단한 구조로 축방향을 변경하면서 페달의 회전력을 상기 후륜에 전달할 수 있고, 사람들의 기호에 맞게 다양한 형태로 제작되는 모든 자전거(1000)에 적용이 가능하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1000 : 자전거
100 : 지지프레임
200 : 안장
300 : 핸들
400 : 전륜 410 : 전륜축
500 : 후륜 510 : 후륜축
600 : 페달 610 : 페달축
700 : 플렉시블축
800 : 기어박스 810 : 교차축기어
900 : 튜브 910 : 베어링
920 : 슬리브

Claims

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지지프레임(100), 안장(200), 핸들(300), 전륜(400), 후륜(500) 및 페달(600)을 포함하며, 상기 페달(600)을 밟는 회전력을 후륜(500)에 전달하여 추진력을 발생시키는 자전거(1000)의 동력전달 장치에 있어서,
상기 지지프레임(100)에 설치되는 튜브(900)의 내부에 휨성을 주어 축방향 변경이 자유로운 플렉시블축(700)이 내설되고, 상기 페달(600)이 축설된 페달축(610)과 상기 후륜(500)이 축설된 후륜축(510)이 상기 플렉시블축(700)으로 연결되어 회전력을 전달하며,
상기 플렉시블축(700)은 페달축(610) 및 후륜축(510)과 교차축기어(810)로 연결되어 회전력을 전달하고,
상기 교차축기어는 기어박스(800)의 내부에 고정되어 교차축기어의 유동이 방지되면서 외부로부터의 충격에 보호되도록 되어 있으며,
상기 튜브(900)는 플렉시블축(700)이 회전하면서 상기 튜브(900)의 내주면과 접촉을 방지하는 다수 개의 베어링(910)을 갖는 것이고, 상기 베어링(910)과 베어링(910) 사이에 간격을 유지시키는 슬리브(920)가 구비되어 있으며, 상기 베어링(910)은 다공질의 소결금속을 갖는 오일리스 베어링인 것을 특징으로 하는, 자전거의 동력전달 장치.