KR101307691B1

KR101307691B1 - 자전거 무단변속장치

Info

Publication number: KR101307691B1
Application number: KR1020120080141A
Authority: KR
Inventors: 강상각
Original assignee: 강상각
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2013-09-12
Also published as: WO2014017730A1

Abstract

본 발명은 자전거 무단변속장치에 관한 것으로서, 페달축과 뒷바퀴축에 각각 고정 결합되며, 외주부로부터 중심부를 향해 폭이 점감하는 동일 형태의 제1경사벨트홈과 제2경사벨트홈이 각각 형성된 제1 및 제2풀리와, 상기 제1경사벨트홈과 제2경사벨트홈에 끼워져 회전하되, 자체 폭의 증감에 따라 제1경사벨트홈과 제2경사벨트홈에서의 끼움위치가 변위되면서 제1풀리와 제2풀리에서의 회전반경이 각각 변경되는 가변체인벨트와, 상기 제1경사벨트홈과 제2경사벨트홈으로 각각 진입하기 직전 위치에 구비되어 상기 가변체인벨트의 폭을 상호 반대로 증감시키는 제1 및 제2벨트폭가변부를 포함하여, 상기 가변체인벨트의 회전반경이 제1풀리와 제2풀리에서 상호 반대로 변경되면서 변속이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 안정적인 무단 변속이 가능하여 자전거의 운행조건에 따라 다양한 속도비로 자건거를 운행할 수 있는 장점이 있다.

Description

자전거 무단변속장치 {Gearless trans device for bicycle}

본 발명은 자전거 무단변속장치에 관한 것으로서, 특히 가변체인벨트의 폭 증감을 통하여 원활하고 안정적인 무단 변속이 가능한 자전거 무단변속장치에 관한 것이다.

일반적인 변속장치가 설치된 자전거는 대부분 다양한 직경과, 그 직경에 따라 잇수를 달리하는 다단의 체인기어를 설치하여 상기 다단의 체인기어 중 원하는 단수의 체인기어에 체인을 치합시킴에 의해 변속이 이루어지도록 구성되어 있다.

그런데, 이러한 다단 체인기어를 통한 변속은 근본적으로 무단변속이 불가능하고, 변속을 위한 체인기어의 변경시 큰 소음이 발생하고 체인의 이탈이 빈번하게 발생하여 고장률이 높으며 제조비용이 증가되는 여러 가지 문제점이 있었다.

이에, 이러한 문제해결을 위해 여러 가지 기술들이 제시되어 왔는데, 그 중 대한민국 등록특허 제10-0767461호를 통하여 회전력에 따라 상호 이격간격의 변경이 가능한 가변형 폴리와 벨트를 이용한 자동무단변속장치가 제시되기도 했는데, 이러한 장치는 원동기를 이용한 오토바이 등에는 적용 가능할지 모르나 사람의 힘으로 회전력을 가하는 자전거에서는 변속 자체가 거의 불가능하기 때문에 자전거에는 적용되지 못하고 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 본 발명의 목적은 풀리에 형성된 경사홈과 폭 증감이 가능한 가변체인벨트를 이용하여 회전속도비를 다양하게 변화시킴으로써 보다 안정적이고 원활한 무단변속이 이루어질 수 있는 자전거 무단변속장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,

페달축과 뒷바퀴축에 각각 고정 결합되며, 외주부로부터 중심부를 향해 폭이 점감하는 동일 형태의 제1경사벨트홈과 제2경사벨트홈이 각각 형성된 제1 및 제2풀리와, 상기 제1경사벨트홈과 제2경사벨트홈에 끼워져 회전하되, 자체 폭의 증감에 따라 제1경사벨트홈과 제2경사벨트홈에서의 끼움위치가 변위되면서 제1풀리와 제2풀리에서의 회전반경이 각각 변경되는 가변체인벨트와, 상기 제1경사벨트홈과 제2경사벨트홈으로 각각 진입하기 직전 위치에 구비되어 상기 가변체인벨트의 폭을 상호 반대로 증감시키는 제1 및 제2벨트폭가변부를 포함하여, 상기 가변체인벨트의 회전반경이 제1풀리와 제2풀리에서 상호 반대로 변경되면서 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자전거 무단변속장치가 개시된다.

여기서, 상기 가변체인벨트는, 전후 연속하여 링크 연결이 되는 고정체인부재와, 상기 고정체인부재와 평행하게 전후 연속하여 링크 연결되며, 측방으로의 탄성적인 벤딩이 가능한 가변체인부재와, 상기 고정체인부재와 가변체인부재 사이에 회동 가능하게 구비되며, 폭이 하향 점증하는 경사진 단면 형상을 갖는 체인프레서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 가변체인부재는, 측방으로의 탄성적인 벤딩이 가능한 커넥팅바와, 상기 커넥팅바의 일단에 상호 이격되어 나란하게 연결되는 인너판 및 아우터판과, 상기 커넥팅바의 타단에 연결되며 상기 인너판과 아우터판의 사이에서 링크 결합되는 센터판을 포함하되, 상기 센터판의 중심에는 링크핀이 양방향으로 돌출됨과 함께 상기 인너판과 아우터판의 중심에는 상기 링크핀이 위치변경 가능하게 삽입되는 슬릿 형태의 핀홈이 각각 형성되며, 서로 대향하는 상기 아우터판의 내측면과 센터판의 외측면에는 상호 대칭으로 경사지게 돌출된 돌출경사면이 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 벨트폭가변부는, 지지아암과, 상기 지지아암에 링크 결합되며 상기 가변체인벨트가 내부를 통과하는 케이스채널과, 상기 케이스채널의 내부에 구비되어 와이어에 의해 상승되거나 탄성 복원되면서 상기 체인프레서를 상하측으로 가압하는 탄성가압체를 포함하되, 상기 제1벨트폭가변부의 지지아암은 그 일단이 상기 제1풀리에 자유 회전 가능하게 결합되고, 상기 제2벨트폭가변부의 지지아암은 그 일단이 상기 제2풀리에 자유 회전 가능하게 결합되며, 상기 탄성가압체는, 볼록한 유선 형태로 형성되어 상하측에 대칭으로 구비되는 한 쌍의 누름편과, 상기 한 쌍의 누름편을 서로 연결하는 연결편과, 상기 한 쌍의 누름편을 탄성 지지하는 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 무단변속장치에 의하면,

가변체인벨트의 폭 증감을 통하여 보다 원활하고 안정적인 무단 변속이 가능하여 오르막길이나 내리막길 등과 같은 자전거의 운행조건에 따라 다양한 속도비로 자건거를 운행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래와 같은 변속시 체인이 기어를 이동하면서 발생하는 변속소음을 억제할 수 있으며, 변속시 체인이 이탈되는 현상 등을 방지하여 작동성이 향상되는 장점이 있다.

또한, 다단기어를 사용하지 않고 페달축과 뒷바퀴축에 하나의 풀리만이 결합되므로 보다 경량의 자전거를 제공할 수 있음과 함께 제조비용을 절감할 수 있는 장점도 있다.

아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 무단변속장치의 개략적인 전체구성을 나타내는 도면이고,
도 2는 제1 및 제2풀리를 나타내는 도면이며,
도 3은 가변체인벨트의 측면 및 평면구성을 나타내는 도면이고
도 4는 가변체인벨트의 정면구성을 나타내는 도면이며,
도 5는 가변체인부재의 아우터판과 센터판을 나타내는 도면이고,
도 6과 도 7은 제1벨트폭가변부를 나타내는 도면들이며,
도 8과 도 9는 제2벨트폭가변부를 나태는 도면들이고,
도 10은 감속상태로 변속된 것을 나타내는 작동예시도이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자전거 무단변속장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 첨부된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 축소되거나 과장되어 표현될 수 있음을 유의하여야 한다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “결합되어” 있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다

아울러, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 무단변속장치를 나타내는 도면들로서, 상기한 도면들을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 무단변속장치는 제1풀리(100) 및 제2풀리(200)와, 가변체인벨트(300)와, 제1벨트폭가변부(400) 및 제2벨트폭가변부(500)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

상기 제1풀리(100)는 자전거의 페달축(P, Pedal Shaft)에 고정 결합이 되며, 따라서 자전거의 탑승자가 페달을 회전시켜 페달축(P)에 회전력이 발생하게 되면 그 회전력에 의해 회전이 이루어지게 된다.

상기 제1풀리(100)에는 도 2에 도시된 것처럼 그 외주부로부터 중심부를 향해 폭이 점감하는 형태의 제1경사벨트홈(110)이 형성된다.

상기 제1경사벨트홈(110)의 폭 변화량은 확인 가능한 표시를 위해 상기 도 2에는 과장하여 도시되어 있으나, 실질적으로는 대략 1∼2㎜ 정도로 설계될 수 있다.

이러한 제1경사벨트홈(110)에는 후술할 가변체인벨트(300)가 그 폭의 증감에 따라 끼움위치를 변위해가면서 회전하게 된다.

또한, 상기 제1경사벨트홈(110)의 하단부에는 아암홈(120)이 형성될 수 있다. 이러한 아암홈(120)에는 후술할 제1벨트폭가변부(400)의 지지아암(410)이 자유 회전 가능하게 결합된다.

상기 제2풀리(200)는 자전거의 뒷바퀴축(W, Wheel Shaft)에 고정 결합이 되며, 따라서 상기 제1풀리(100)의 회전력이 전달되면 그 회전력에 의해 뒷바퀴축(W)을 회전시키게 된다.

이러한 제2풀리(200)는 상기 제1풀리(100)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다.

즉, 제2풀리(200)에도 그 외주부로부터 중심부를 향해 폭이 점감하는 형태의 제2경사벨트홈(210)이 형성되는바, 상기 제2경사벨트홈(210)은 제1경사벨트홈(110)과 동일한 형태로 이루어지며, 마찬가지로 제2경사벨트홈(210)에도 후술할 가변체인벨트(300)가 끼워져 그 위치를 변위하면서 회전하게 된다.

또한, 상기 제2경사벨트홈(210)의 하단부에도 아암홈(220)이 형성되는 바, 이러한 아암홈(220)에는 후술할 제2벨트폭가변부(500)의 지지아암(510)이 자유 회전 가능하게 결합된다.

전술한 것처럼 제1풀리(100)와 제2풀리(200)는 동일한 구성으로 이루어지지만, 상기 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)의 크기 및 형태만 동일하면 되고, 제1풀리(100)와 제2풀리(200) 자체의 크기까지 완전히 동일할 필요는 없다.

예컨대, 제1풀리(100)의 전체 반경은 10cm이고 제2풀리(100)의 전체 반경은 7cm와 같이 그 크기 자체는 상이할 수 있는 것이며, 이 때, 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)은 그 상단부와 하단부의 간격이 예컨대 4cm와 같이 동일하면 되는 것이다.

상기 가변체인벨트(300)는 상기 제1풀리(100)의 회전력을 상기 제2풀리(200)로 전달하는 동력전달요소로서 기능한다.

이를 위해, 상기 가변체인벨트(300)는 상기 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)에 끼워져 제1풀리(100)와 제2풀리(200)를 경유하면서 회전하게 된다.

특히, 상기 가변체인벨트(300)는 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)에 끼워져 회전할 때 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)의 경사진 폭을 따라 그 끼움위치가 변위되면서 제1풀리(100)와 제2풀리(200)에서의 회전반경이 각각 변경될 수 있도록 자체 폭의 증감이 가능하게 구성된다.

이를 위하여, 상기 가변체인벨트(300)는 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼, 고정체인부재(310)와, 가변체인부재(320)와, 체인프레서(330)가 하나의 단위구성체를 형성하고, 이러한 단위구성체가 전후 연속하여 체인식으로 링크 연결이 되는 구성으로 이루어질 수 있다.

상기 고정체인부재(310)와 가변체인부재(320)는 각각 전후 연속하여 링크 연결이 되면서 상호 평행하게 배열이 되며, 각각 커넥팅바(311, 321)와, 인너판(312, 322) 및 아우터판(313, 323)과, 센터판(314, 324)을 포함하는 구성을 가질 수 있다.

상기 인너판(312, 322)과 아우터판(313, 323)은 원판 형태로 이루어지며, 상기 커넥팅바(311, 321)의 일단에 상호간 일정간격 이격이 되어 나란하게 연결된다.

상기 센터판(314, 324)도 원판 형태로 이루어지며, 상기 커넥팅바(311, 321)의 타단에 연결된다.

그리고, 상기 센터판(314, 324)의 중심에는 링크핀(315, 325)이 양방향으로 돌출되며, 상기 인너판(312, 322)과 아우터판(313, 323)에는 상기 링크핀(315, 325)이 회전 가능하게 삽입되는 핀홈(316, 326)이 형성된다.

이러한 구성에 의해 앞쪽 단위구성체의 센터판(314, 324)이 이어지는 뒷쪽 단위구성체의 인너판(312, 322)과 아우터판(313, 323)의 사이에서 링크핀(315, 325)이 핀홈(316, 326)에 끼워져 링크 결합이 됨으로써 전후 연속하여 연결이 이루어지게 된다.

상기 체인프레서(330)는 상기 고정체인부재(310)와 가변체인부재(320) 사이에 구비되는데, 역시 원판 형태를 가지면서 상기 링크핀(315, 325)에 회동 가능하게 지지되는 한 쌍의 지지판(331)에 연결되어 상기 고정체인부재(310)와 가변체인부재(320) 사이에서 상하방향 회동이 된다.

이러한 체인프레서(330)는 도 4에 도시된 것처럼, 그 폭이 하향 점증하는 경사진 단면 형상을 가지며, 이러한 형상적 특징에 의해 상기 고정체인부재(310)와 가변체인부재(320) 사이에서 상하 회동함에 따라 상기 고정체인부재(310)와 가변체인부재(320)를 벌리거나 좁히는 가압력을 제공하게 된다.

여기서, 상기 체인프레서(330)가 가압할 때 상기 고정체인부재(310)는 강성을 가짐으로써 고정상태를 유지하고 상기 가변체인부재(320)가 탄성을 가짐으로써 벌어지거나 좁혀지도록 할 수 있다.

이를 위해, 상기 가변체인부재(320)의 커넥팅바(321)는 상기 체인프레서(330)의 가압력에 따라 측방으로 벤딩되거나 복원이 가능하게 소정의 탄성을 갖도록 구성된다.

이에 따라, 상기 체인프레서(330)가 상향 회동되면 가변체인부재(320)에 가압력이 제공되므로 커넥팅바(321)가 외측방으로 벤딩되면서 가변체인벨트(300)의 폭이 증가되고 하향 회동되면 케넥팅바(321)가 복원이 되면서 가변체인벨트(300)의 폭이 감소되는 폭의 증감작용이 이루어지게 된다.

한편, 상기 체인프레서(330)의 가압에 의한 폭의 증감작용과 별도로 상기 가변체인부재(320)의 링크 연결부분에서도 폭의 변화가 가능하도록 구성할 수 있다.

이를 위해, 도 5에 도시된 것처럼, 서로 대향하는 상기 아우터판(323)의 내측면과 센터판(324)의 외측면에는 대칭으로 경사지게 돌출되어 서로 맞물려 있는 돌출경사면(327)이 각각 형성되며, 인너판(322)과 아우터판(323)에 형성된 핀홈(326)은 삽입된 링크핀(325)의 위치변경이 가능하도록 슬릿의 형태로 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따라, 링크 연결된 2개의 가변체인부재(320)가 일직선을 이루고 있을 때는 돌출경사면(327)이 서로 맞물려 있게 되지만, 가변체인벨트(300)가 제1경사벨트홈(110)이나 제2경사벨트홈(210)에 끼워져 일정한 회전반경으로 회전을 하게 될 때에는 링크 연결된 2개의 가변체인부재(320) 사이에 일정한 각이 형성되어야 하므로 그 링크 연결부분에서 회전이 발생하게 되는 바, 이 때 상기 아우터판(323)과 센터판(324)의 상대적인 회전에 따라 서로 맞물려 있던 돌출경사면(327)이 어긋나면서 아우터판(323)이 센터판(324)으로부터 벌어지는 현상이 발생하게 되며, 그에 따라 가변체인벨트(300)의 전체 폭 또한 그 만큼 증가하게 된다.

이와 같이 가변체인벨트(300)가 제1경사벨트홈(110)이나 제2경사벨트홈(210)에 끼워져 회전할 때 그 폭이 증가되면 그만큼 가변체인벨트(300)와 제1경사벨트홈(110) 또는 제2경사벨트홈(210)과의 밀착력이 증가하게 되므로 가변체인벨트(300)의 끼움위치가 더욱 고정됨으로써 보다 정확한 회전반경으로 회전을 할 수 있게 된다.

도 6 내지 도 9에는 상기 제1벨트폭가변부(400)와 제2벨트폭가변부(500)가 각각 도시되어 있는 바, 이러한 제1벨트폭가변부(400)와 제2벨트폭가변부(500)는 상기와 같이 구성된 가변체인벨트(300)의 폭을 각각 증감시키는 기능을 수행한다.

상기 제1벨트폭가변부(400)는 도 1에 도시된 것처럼 상기 가변체인벨트(300)가 상기 제1경사벨트홈(110)으로 진입하기 직전 위치에 구비되어 가변체인벨트(300)의 폭을 증감시키게 되고, 상기 제2벨트폭가변부(500)는 가변체인벨트(300)가 상기 제2경사벨트홈(210)으로 진입하기 직전 위치에 구비되어 가변체인벨트(300)의 폭을 상기 제1벨트폭가변부(400)와는 반대로 증감시키게 된다.

이러한 제1벨트폭가변부(400)와 제2벨트폭가변부(500)는 위치만 상이할 뿐 동일한 구성으로 이루어지는데, 각각 지지아암(410, 510)과, 케이스채널(420, 520)과, 탄성가압체(430, 530)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1벨트폭가변부(400)의 지지아암(410)은 상기 제1풀리(100)의 아암홈(120)에 외삽되어 제1풀리(100)에 자유 회전 가능하게 결합이 되고, 상기 제2벨트폭가변부(500)의 지지아암(510)은 상기 제2풀리(200)의 아암홈(220)에 외삽되어 제2풀리(200)에 자유 회전 가능하게 결합이 된다.

상기 케이스채널(420, 520)은 상기 가변체인벨트(300)가 그 내부를 통과하게 되는데, 제1벨트폭가변부(400)의 케이스채널(420)은 상기 지지아암(410)의 타단에 링크 결합이 되면서 제1경사벨트홈(110)으로 진입하기 직전의 가변체인벨트(300)가 통과를 하도록 설치되고, 제2벨트폭가변부(500)의 케이스채널(520)은 상기 지지아암(510)의 타단에 링크 결합이 되면서 제2경사벨트홈(210)으로 진입하기 직전의 가변체인벨트(300)가 통과를 하도록 설치가 된다.

그리고, 상기 케이스채널(420, 520)의 내부 상하측의 좌우편에는 후술할 탄성가압체(430, 530)와는 간섭되지 않으면서 통과하는 가변체인벨트(300)를 지지하는 벨트레일부(421, 521)가 각각 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의해서, 회전반경의 변화에 따라 가변체인벨트(300)의 진행경로가 변경되면 지지아암(410, 510)이 자유롭게 회전이 되면서 각 케이스채널(420, 520)의 위치도 가변체인벨트(300)와 연동하여 변경이 이루어질 수 있게 된다.

상기 탄성가압체(430, 530)는 상기 케이스채널(420, 520)의 내부에 승강 가능하게 구비됨과 함께 와이어(600)와 연결되어 케이스채널(420, 520) 내부를 통과하는 가변체인벨트(300)의 체인프레서(330)를 상하측으로 가압하는 기능을 수행한다.

이러한 탄성가압체(430, 530)는 볼록한 유선 형태로 형성된 한 쌍의 누름편(431, 531)이 좌우측의 연결편(432, 532)으로 각각 연결되어 상하측에 대칭으로 구비되고, 상기 한 쌍의 누름편(431, 531)이 와이어(600)와 연결됨과 함께 스프링(433, 533)에 의해 탄성 지지되도록 구성이 될 수 있다.

한편, 상기 와이어(600)는 제1벨트폭가변부(400)와 제2벨트폭가변부(500)를 동일하게 작동시키도록 하나의 선에서 양쪽으로 분기되어 각각 상기 탄성가압체(430, 530)와 연결되도록 할 수 있으며, 이러한 와이어(600)는 자건거의 핸들 등에 장착되면서 와이어를 당기거나 당겨짐을 해제할 수 있는 조작레버(도면 미도시)와 연결되도록 설치될 수 있다.

이러한 구성에 의해서, 와이어(600)가 당겨짐에 따라 탄성가압체(430, 530)는 상승하면서 누름편(431, 531)이 체인프레서(330)를 상향 가압하게 되고, 와이어(600)의 당겨짐이 해제됨에 따라 탄성가압체(430, 530)는 스프링(433, 533)에 의해 복원 하강하면서 누름편(431, 531)이 체인프레서(330)를 하향 가압하는 작용을 하게 된다.

이 때, 상기 가변체인벨트(300)는 상기 제1벨트폭가변부(400)와 제2벨트폭가변부(500)를 통과할 때, 도 7과 도 9에 각각 도시된 것처럼, 상하 위치가 상호 반대로 전환되기 때문에 와이어(600)의 조작에 따라 상기 탄성가압체(430, 530)의 동일한 작용이 이루어지는 경우 가변체인벨트(300)의 폭은 제1벨트폭가변부(400)와 제2벨트폭가변부(500)에서 서로 반대로 증감이 되고, 그에 따라 가변체인벨트(300)는 제1풀리(100)와 제2풀리(200)에서 상호 반대로 회전반경의 변경이 이루어지게 됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 무단변속장치의 변속작동에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 자전거가 가속상태로 변속되는 것을 살펴보면, 가속상태가 되기 위해서는 도 1에 도시된 것처럼 가변체인벨트(300)가 제1풀리(100)에서는 최대 회전반경으로 회전이 되고 제2풀리(200)에서는 최소 회전반경으로 회전이 되도록 하여야 한다.

따라서, 와이어(600)를 당겨주게 되면, 제1벨트폭가변부(400)에서는 탄성가압체(430)가 상승하면서 하측의 누름편(431)이 그 지점을 통과하는 가변체인벨트(300)의 체인프레서(330)를 가압하여 상향 회동을 시키게 되며, 상기 체인프레서(330)가 상향 회동됨에 따라 가변체인부재(320)가 측방으로 가압되면서 벤딩이 이루어지게 되고, 그에 따라 제1벨트폭가변부(400)를 통과한 가변체인벨트(300)는 최대로 폭이 증가된 상태로 제1경사벨트홈(110)으로 진입된다.

그리고, 그 폭의 증가로 인해 가변체인벨트(300)는 제1경사벨트홈(110) 내에서 그 폭에 대응하는 위치(즉, 외주부 측)에 끼워져 최대 회전반경으로 제1풀리(100)를 회전하게 된다.

이와 반대로, 제2벨트폭가변부(500)에서는 탄성가압체(530)가 상승하면서 하측의 누름편(531)이 그 지점을 통과하는 가변체인벨트(300)의 체인프레서(330)를 가압하여 상향 회동을 시키게 되며, 이 때의 상기 체인프레서(330)는 상하가 반대로 된 상태이므로 체인프레서(330)가 상향 회동됨에 따라 가변체인부재(320)는 복원이 되고, 그에 따라 제2벨트폭가변부(500)를 통과한 가변체인벨트(300)는 최소로 폭이 감소된 상태로 제2경사벨트홈(210)으로 진입된다.

그리고, 그 폭의 감소로 인해 가변체인벨트(300)는 제2경사벨트홈(210) 내에서 그 폭에 대응하는 위치(즉, 중심부 측)에 끼워져 최소 회전반경으로 제2풀리(200)를 회전하게 된다.

이와 같이 가변체인벨트(300)가 제1풀리(100)에서는 최대 회전반경으로 회전하고 제2풀리(200)에서는 최소 회전반경으로 회전이 되므로 제2풀리(200)에 결합된 뒷바퀴축(W)은 가속상태로 변속이 이루어지게 된다.

한편, 자전거가 감속상태로 변속되는 것을 살펴보면, 감속상태가 되기 위해서는 도 10에 도시된 것처럼, 가속상태와는 반대로 가변체인벨트(300)가 제1풀리(100)에서는 최소 회전반경으로 회전이 되고 제2풀리(200)에서는 최대 회전반경으로 회전이 되도록 하여야 한다.

따라서, 와이어(600)의 당김이 해제되면, 제1벨트폭가변부(400)에서는 탄성가압체(430)가 하강 복원되면서 상측의 누름편(431)이 그 지점을 통과하는 가변체인벨트(300)의 체인프레서(330)를 가압하여 하향 회동을 시키게 되며, 상기 체인프레서(330)가 하향 회동됨에 따라 가변체인부재(320)가 복원되면서 제1벨트폭가변부(400)를 통과하는 가변체인벨트(300)는 그 폭이 감소하게 된다.

그리고, 그 폭의 감소로 인해 가변체인벨트(300)는 제1경사벨트홈(110) 내에서 그 폭에 대응하는 위치(즉, 중심부 측)에 끼워져 최소 회전반경으로 제1풀리(100)를 회전하게 된다.

이와 반대로, 제2벨트폭가변부(500)에서는 탄성가압체(530)가 하강하면서 상측의 누름편(531)이 그 지점을 통과하는 가변체인벨트(300)의 체인프레서(330)를 가압하여 하향 회동을 시키게 되며, 그에 따라 체인프레서(330)가 가변체인부재(320)를 가압하여 측방으로 벤딩을 시킴으로써 제2벨트폭가변부(500)를 통과하는 가변체인벨트(300)는 그 폭이 증가하게 된다.

그리고, 그 폭의 증가로 인해 가변체인벨트(300)는 제2경사벨트홈(210) 내에서 그 폭에 대응하는 위치(즉, 외주부 측)에 끼워져 최대 회전반경으로 제2풀리(200)를 회전하게 된다.

이와 같이 가변체인벨트(300)가 제1풀리(100)에서는 최소 회전반경으로 회전하고 제2풀리(200)에서는 최대 회전반경으로 회전이 되면서 제2풀리(200)에 결합된 뒷바퀴축(W)은 감속상태로 변속이 이루어지게 되는 것이다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.

첨부된 도면들의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
100: 제1풀리 110: 제1경사벨트홈
200: 제2풀리 210: 제2경사벨트홈
300: 가변체인벨트 310: 고정체인부재
320: 가변체인부재 330: 체인프레서
400: 제1벨트폭가변부 500: 제2벨트폭가변부

Claims

페달축(P)과 뒷바퀴축(W)에 각각 고정 결합되며, 외주부로부터 중심부를 향해 폭이 점감하는 동일 형태의 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)이 각각 형성된 제1 및 제2풀리(100, 200);
상기 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)에 끼워져 회전하되, 자체 폭의 증감에 따라 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)에서의 끼움위치가 변위되면서 제1풀리(100)와 제2풀리(200)에서의 회전반경이 각각 변경되는 가변체인벨트(300);
상기 제1경사벨트홈(110)과 제2경사벨트홈(210)으로 각각 진입하기 직전 위치에 구비되어 상기 가변체인벨트(300)의 폭을 상호 반대로 증감시키는 제1 및 제2벨트폭가변부(400, 500);를 포함하여,
상기 가변체인벨트(300)의 회전반경이 제1풀리(100)와 제2풀리(200)에서 상호 반대로 변경되면서 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자전거 무단변속장치.
제 1항에 있어서,
상기 가변체인벨트(300)는,
전후 연속하여 링크 연결이 되는 고정체인부재(310)와, 상기 고정체인부재(310)와 평행하게 전후 연속하여 링크 연결되며, 측방으로의 탄성적인 벤딩이 가능한 가변체인부재(320)와, 상기 고정체인부재(310)와 가변체인부재(320) 사이에 회동 가능하게 구비되며, 폭이 하향 점증하는 경사진 단면 형상을 갖는 체인프레서(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 무단변속장치.
제 2항에 있어서,
상기 가변체인부재(320)는,
측방으로의 탄성적인 벤딩이 가능한 커넥팅바(321)와, 상기 커넥팅바(321)의 일단에 상호 이격되어 나란하게 연결되는 인너판(322) 및 아우터판(323)과, 상기 커넥팅바(321)의 타단에 연결되며 상기 인너판(322)과 아우터판(323)의 사이에서 링크 결합되는 센터판(324)을 포함하되,
상기 센터판(324)의 중심에는 링크핀(325)이 양방향으로 돌출됨과 함께 상기 인너판(322)과 아우터판(323)의 중심에는 상기 링크핀(325)이 위치변경 가능하게 삽입되는 슬릿 형태의 핀홈(326)이 각각 형성되며,
서로 대향하는 상기 아우터판(323)의 내측면과 센터판(324)의 외측면에는 상호 대칭으로 경사지게 돌출된 돌출경사면(327)이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 무단변속장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 벨트폭가변부(400, 500)는,
지지아암(410, 510)과, 상기 지지아암(410, 510)에 링크 결합되며 상기 가변체인벨트(300)가 내부를 통과하는 케이스채널(420, 520)과, 상기 케이스채널(420, 520)의 내부에 구비되어 와이어(600)에 의해 상승되거나 탄성 복원되면서 상기 체인프레서(330)를 상하측으로 가압하는 탄성가압체(430, 530)를 각각 포함하되,
상기 제1벨트폭가변부(400)의 지지아암(410)은 그 일단이 상기 제1풀리(100)에 자유 회전 가능하게 결합됨과 함께, 상기 제2벨트폭가변부(500)의 지지아암(510)은 그 일단이 상기 제2풀리(200)에 자유 회전 가능하게 결합되고,
상기 탄성가압체(430, 530)는, 볼록한 유선 형태로 형성되어 상하측에 대칭으로 구비되는 한 쌍의 누름편(431, 531)과, 상기 한 쌍의 누름편(431, 531)을 서로 연결하는 연결편(432, 532)과, 상기 한 쌍의 누름편(431, 531)을 탄성 지지하는 스프링(433, 533)을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 무단변속장치.