KR102237461B1

KR102237461B1 - 사용자의 상체 및 하체로 구동되는 전신 운동 자전거

Info

Publication number: KR102237461B1
Application number: KR1020190146114A
Authority: KR
Inventors: 임영규
Original assignee: 임영규
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-04-06

Abstract

본 실시예에 의한 전신 운동 자전거는 사용자의 상체 및 하체로 구동하는 자전거로, 자전거는: 핸들 바와, 핸들 바와 결합되는 스템을 포함하며, 사용자가 상체로 스템을 회전축으로 핸들 바를 회전시켜 제공하는 구동력을 일 방향 회전으로 변환하는 회전 변환부를 포함하는 구동력 제공부와, 구동력 제공부가 제공한 구동력을 자전거의 구동륜에 전달하는 구동력 전달부 및 구동력 제공부와 구동력 전달부를 연결하는 체인을 포함한다.

Description

사용자의 상체 및 하체로 구동되는 전신 운동 자전거{FULL BODY EXERCISE BICYCLE DRIVEN BY THE USER'S UPPER AND LOWER BODY}

본 기술은 사용자의 상체 및 하체로 구동되는 전신 운동 자전거에 관한 것이다.

자전거는 다양한 형태와 구동 방식이 있으나 가장 일반적인 것은 두 개의 바퀴가 앞뒤에 달려있고 발로 돌리는 페달과 뒷바퀴가 체인으로 연결된 형태이다. 일반적으로 자전거라 하면 이 이륜 페달차를 의미한다.

자전거는 기본적으로 걷거나 달리는 속도에 비해 월등히 빠르고 실제로 도심에선 차보다 빠른 경우도 많다. 비교적 힘이 덜 들기 때문에, 단거리 교통 수단으로 매우 유용하게 이용되고 있다.

동력과 자전거에 탑재된 기계 부품들이 소음을 거의 내지 않고 무게가 가볍고 비교적 저렴하며, 사람보다 훨씬 빨리 움직이기 때문에 예전부터 널리 보급된 교통 수단이다.

특히, 건강에 대한 대중의 관심이 증폭된 요즈음에는 자전거에 대한 관심이 커지고 있으며, 자전거로 주행할 수 있는 자전거 도로 등이 전국적으로 보급되고 있다. 자전거로 평탄한 도로를 달릴 때와 사람이 도로를 달리는 것과 비교하면, 자전거로 이동할 때 같은 시간에 약 4~10배의 거리를 이동할 수 있다. 조깅 4km와 자전거 40km를 비교했을 때 칼로리 소모량은 자전거 쪽이 더 높지만 무릎과 발에 가해지는 충격이 거의 없어 피로가 누적되는 정도가 자전거 쪽이 훨씬 적어 건강에 큰 도움을 준다.

종래의 자전거는 사용자의 하체로 구동된다. 따라서, 장거리, 고속, 오르막 주행시 주행 효율이 낮다. 나아가, 운동 효과의 측면에서 하체는 유난히 발달하는 반면, 상체는 고정 경직이 심하고 피로도가 크며 발달이 낮다.

몸 전체 체중과 힘을 사용하여 주행하는 자전거가 하체만을 사용하여 주행하는 자전거보다 장거리, 고속, 오르막, 주행에서 주행효율이 뛰어나다는 사실과, 전신운동이 된다는 사실은 사이클 선수의 하체가 상체보다 더 발달한 것을 보면서 상체와 하체를 고르게 발달시키는 운동효과를 내는 자전거의 필요성에 많은 사람이 주목하였지만, 양손으로 방향전환을 하면서 주행 구동에 기여하는 역할이 적어 상용화에 제약이 되고 있었다.

본 기술로 해결하고자 하는 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것이다. 즉, 본 기술은 사용자의 하체뿐만 아니라 상체로도 자전거의 구동력을 제공하여 장거리, 고속, 오르막 주행에서 주행효율을 높이고, 상체로 전진 구동하는 과정에서 상체 운동 효과를 발생시키고, 상체를 하체와 같이 발달시킬 수 있는 자전거를 제공하는 것이 본 기술로 해결하고자 하는 과제 중 하나이다.

본 실시예에 의하면, 사용자의 하체 뿐만 아니라 상체를 이용하여 자전거를 구동할 수 있어서 보다 높은 구동 효율을 가진다. 또한, 사용자의 하체 뿐만 아니라 상체를 이용하여 자전거를 구동하므로 사용자의 하체 뿐만 아니라 상체의 운동 및 발달에 기여할 수 있다는 장점이 제공된다.

도 1은 본 실시예에 의한 전신 운동 자전거의 측면도이다.
도 2는 본 실시예에 의한 전신 운동 자전거를 위에서 바라본 상면도이다.
도 3은 회전 변환부의 개요를 도시한 개요도이다.
도 4는 제1 베벨 기어와 제2 베벨 기어의 개요를 도시한 사진이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 회전 변환부의 동작을 설명하기 위한 개요도이다.
도 6은 구동력 전달부의 개요를 도시한 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

본 개시의 실시예들을 설명하기 위하여 참조되는 도면은 설명의 편의 및 이해의 용이를 위하여 의도적으로 크기, 높이, 두께 등이 과장되어 표현되어 있으며, 비율에 따라 확대 또는 축소된 것이 아니다. 또한, 도면에 도시된 어느 구성요소는 의도적으로 축소되어 표현하고, 다른 구성요소는 의도적으로 확대되어 표현될 수 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예에 의한 전신 운동 자전거(100)를 설명한다. 도 1은 본 실시예에 의한 전신 운동 자전거(100)의 측면도이고, 도 2는 본 실시예에 의한 전신 운동 자전거(100)를 위에서 바라본 상면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 전신 운동 자전거(100)는 사용자의 상체 및 하체로 구동하는 자전거로, 자전거는: 핸들 바(4)와, 핸들 바(4)와 결합되는 스템(24)을 포함하며, 사용자가 상체로 스템(24)을 회전축으로 핸들 바(4)를 회전시켜 제공하는 구동력을 일 방향 회전으로 변환하는 회전 변환부(6)를 포함하는 구동력 제공부와, 구동력 제공부가 제공한 구동력을 자전거의 구동륜(16)에 전달하는 구동력 전달부 및 구동력 제공부와 구동력 전달부를 연결하는 체인(11)을 포함한다.

사용자는 스템(24)을 회전축으로 핸들 바(4)를 회전시켜 구동력을 제공한다. 사용자가 스템(24)을 회전축으로 핸들 바(4)를 회전시킴에 따라 핸들 바(4)와 결합된 구동 베벨 기어(3)도 스템(24)을 회전축으로 하여 회전한다.

일 실시예로, 사용자는 포스트(1)를 회전축으로 핸들 바(4)를 회전시켜 자전거(100)를 조향할 수 있다. 포스트(1)는 포크(22)와 연결되어 있으며, 포스트(1)가 헤드 튜브(21)내에서 회전함에 따라 자전거(100)의 앞바퀴가 포스트(1)를 기준으로 회전하여 사용자가 목적하는 대로 자전거를 조향할 수 있다.

사용자가 상체로 구동력을 제공하여 구동 베벨 기어(3)가 회전함에 따라 구동 베벨 기어(3)와 맞물린 유성 베벨 기어(2)도 포스트(1)를 회전축으로 회전하며, 유성 베벨 기어(2)가 회전함에 따라 유성 베벨 기어(2)와 연결된 회전 변환부(6)에 구동력이 제공된다.

도 3은 회전 변환부(6)의 개요를 도시한 개요도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 회전 변환부(6)는 유성 베벨 기어(2)와 맞물려 구동력이 전달되는 회전 변환부 구동 제1 베벨 기어(5)와, 회전 변환부 구동 제1 베벨 기어(5)와 헛돌지 않게 결합되는 구동축(26)과 구동축(26)에 형성되는 회전 변환부 구동 제2 베벨 기어(30)와, 회전 변환부 구동 제2 베벨 기어(30)로부터 구동력을 전달받는 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8)를 포함한다. 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8)는 동일한 회전축(9)에 결합되어 회전하며, 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8) 중 어느 하나가 회전하여 상기 체인을 통해 구동력을 전달하면 다른 하나는 헛돈다.

도 4는 제1 베벨 기어(7)와 제2 베벨 기어(8)의 개요를 도시한 사진이다. 도 4를 참조하면, 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8)는 각각 기어 이(gear teeth)가 형성된 기어 몸체(30)와, 단방향 베어링(32, 33)이 각각 제1 베벨 기어(7)의 기어 몸체(30)와 제2 베벨 기어(8)의 기어 몸체(30)에 결합되어 형성된다. 단방향 베어링(32, 33)은 회전축(9)과 키(key)로 결합된다.

이하에서는 도 4와 같이 제1 베벨 기어(7) 및 제2 베벨 기어(8)의 기어 이(gear teeth)가 상면을 향할 때, 기어가 반 시계 방향으로 회전하는 방향을 일 방향(27)이라 하고, 기어가 시계 방향으로 회전하는 방향을 타 방향(28)이라고 한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

제1 베벨 기어(7)가 일 방향(27)으로 회전할 때, 단방향 베어링(32)은 회전축(9)를 일 방향(27)으로 회전시켜 구동력을 전달한다. 그러나, 제1 베벨 기어(7)가 타 방향(28)으로 회전할 때, 단방향 베어링(32)은 회전축(9)를 헛돌게 하여 구동력을 전달하지 않는다.

제2 베벨 기어(8)가 일 방향(27)으로 회전할 때, 단방향 베어링(33)은 회전축(9)에 대하여 헛돌아서 구동력을 전달하지 않는다. 그러나, 제2 베벨 기어(8)가 타 방향(28)으로 회전할 때, 단방향 베어링(33)은 회전축(9)을 타 방향(28)로 회전시켜 구동력을 전달한다.

스템(24)을 회전축으로 사용자가 왼쪽으로 핸들 바(4)를 회전시키는 경우와 오른쪽으로 핸들 바(4)를 회전시키는 경우에는 구동 베벨 기어(3)와 유성 베벨 기어(2)의 회전 방향이 서로 상이하다. 회전 변환부(6)는 유성 베벨 기어(2)와 맞물려 서로 다른 방향으로 회전하는 회전을 단일 방향으로 변환하여 체인(11)을 통해 구동력을 구동륜(16)에 전달한다.

도 5(a) 및 도 5(b)는 회전 변환부(6)의 동작을 설명하기 위한 개요도이다. 도 5(a)를 참조하면, 사용자가 자전거(100)에 오른쪽 핸들 바(4)를 누르고 및/또는 왼쪽 핸들 바(4)를 들어올려 회전력을 제공하면 회전 변환부 구동 제1 베벨 기어(5)는 해당 방향으로 회전하여 회전 변환부 구동 제2 베벨 기어(30)에 회전력을 전달한다.

회전 변환부 구동 제2 베벨 기어(30)는 제2 베벨 기어(8)를 일 방향(27)으로 회전시키므로 제2 베벨 기어(8)는 회전축(9)에 대하여 헛돈다. 그러나, 회전 변환 구동 제2 베벨 기어(30)는 제1 베벨 기어(7)을 일 방향(27)으로 회전시키므로 헛돌지 않고 구동력을 전달한다. 따라서, 회전 변환 구동 제2 베벨 기어(30)로 전달된 구동력은 스프로켓(10)을 회전시키고, 스프로켓(10)은 체인(11)을 통해 구동력을 전달한다.

도 5(b)를 참조하면, 사용자가 왼쪽 핸들 바(4)를 누르고 및/또는 오른쪽 핸들 바(4)를 들어 올려 회전력을 제공하면 회전 변환부 구동 제1 베벨 기어(5)는 해당 방향으로 회전하여 회전 변환부 구동 제2 베벨 기어(30)에 회전력을 전달한다.

회전 변환부 구동 제2 베벨 기어(30)는 제1 베벨 기어(7)를 타 방향(28)으로 회전시키므로 제1 베벨 기어(7)는 회전축(9)에 대하여 헛돈다. 그러나, 회전 변환 구동 제2 베벨 기어(30)는 제2 베벨 기어(8)을 타 방향(28)으로 회전시키므로 헛돌지 않고 구동력을 전달한다. 따라서, 회전 변환 구동 제2 베벨 기어(30)로 전달된 구동력은 스프로켓(10)을 회전시키고, 스프로켓(10)은 체인(11)을 통해 구동력을 전달한다. 즉, 도 5(a) 및 도 5(b)로 예시된 바와 같이, 사용자가 핸들 바(4)를 양 방향으로 회전시켜 제공된 회전력은 회전 변환부(6)에 의하여 단일한 방향의 회전으로 변환된다.

도 6은 구동력 전달부의 개요를 도시한 도면이다. 도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 구동력 전달부는 크랭크 축(12), 크랭크 축(12)과 연결된 크랭크(13) 및 크랭크(13)와 결합되어 체인(11)으로부터 구동력을 전달받아 크랭크 축(12)을 회전시키는 프리휠(14)을 포함한다.

크랭크(34)에는 크랭크 축(12) 및 프리휠(freewheel, 14)과 결합하는 결합부(40)가 형성된다. 도 6(a)로 예시된 결합부(40)의 내부에는 크랭크 축(12)이 삽입되어 결합되는 홀이 형성되며, 결합부(40)의 외부에는 프리휠(14)과 결합하는 나사가 형성될 수 있다.

도 6(b)는 프리휠(14)의 개요를 도시한 도면이고, 도 6(c)는 크랭크(34)와 프리휠(14)이 결합한 상태를 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 프리휠(14)은 피동축이 구동축보다 더 빨리 돌때 동력을 끊는다. 따라서, 사용자가 하체로 페달을 밟아 크랭크 축(12)을 회전시켜 구동할 때, 회전 변환부(6)가 체인(11)을 통해 제공하는 구동력은 차단될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 회전 변환부(6)의 회전축(9)과 결합된 스프로켓(10)과 구동력 전달부의 프리휠(14)는 체인(11)을 통해 결합될 수 있다. 프리휠(14)이 결합된 프리휠 크랭크(13)는 크랭크 축(12)의 일 단부에 위치할 수 있으며, 크랭크 축의 타 단부에는 크랭크 축(12)의 회전력을 자전거(100)의 구동륜(16)에 전달하는 구동력 전달부 스프로켓(51)이 위치할 수 있다.

구동력 전달부 스프로켓(51)은 제2 체인(52)를 통하여 자전거의 구동륜(16)과 연결되고, 사용자가 상체 및/또는 하체로 제공한 구동력을 구동륜(16)에 제공할 수 있다.

본 발명의 전신 운동 자전거(100)는 사용자의 상체와 사용자의 하체로 자전거 크랭크 축(12)을 회전구동 하게하여 주행 효율을 높일 수 있다는 장점이 제공됨과 동시에 상체와 하체를 이용하여 자전거에 구동력을 제공하므로 사용자의 상체와 하체를 고르게 발달시키는 운동효과를 제공한다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 전신 운동 자전거 1: 포스트
3: 구동 베벨 기어 4: 핸들 바
5: 회전 변환부 구동 제1 베벨 기어 6: 회전 변환부
7: 제1 베벨 기어 8: 제2 베벨 기어
9: 회전축 10: 스프로켓
11: 체인 12: 크랭크 축
13: 크랭크 14: 프리휠
16: 구동륜 21: 헤드 튜브
22: 포크 24: 스템
27: 일 방향 28: 타 방향
30: 기어 몸체 32, 33:단방향 베어링
16: 구동륜 51: 구동력 전달부 스프로켓
52: 제2 체인 2: 유성 베벨 기어

Claims

사용자의 상체 및 하체로 구동하는 자전거로, 상기 자전거는:
핸들 바와, 상기 핸들 바와 결합되는 스템을 포함하며, 상기 사용자가 상체로 상기 스템을 회전축으로 상기 핸들 바를 회전시켜 제공하는 구동력을 일 방향 회전으로 변환하는 회전 변환부를 포함하는 구동력 제공부;
상기 구동력 제공부가 제공한 구동력을 상기 자전거의 구동륜에 전달하는 구동력 전달부 및
상기 구동력 제공부와 상기 구동력 전달부를 연결하는 체인을 포함하고,
상기 회전 변환부는,
상기 스템으로부터 구동력이 전달되는 회전 변환부 구동 제2 베벨 기어와,
상기 회전 변환부 구동 제2 베벨 기어로부터 구동력을 전달받고, 서로 기어이가 마주 보도록 배치된 제1 베벨 기어 및 제2 베벨 기어 및
상기 제1 베벨 기어 및 상기 제2 베벨 기어에 의하여 구동력이 제공되는 회전 변환부 회전축를 포함하며,
상기 제1 베벨 기어는 상기 제1 베벨 기어가 일 방향으로 회전할 때, 상기 회전 변환부 회전축을 상기 일 방향으로 회전시켜 구동력을 전달하는 제1 단방향 베어링을 포함하고,
상기 제2 베벨 기어는 상기 제2 베벨 기어가 상기 일 방향과 반대 방향인 타 방향으로 회전할 때, 회전축을 상기 타 방향으로 회전시켜 구동력을 전달하는 제2 단방향 베어링을 포함하며,
상기 제1 베벨 기어 및 상기 제2 베벨 기어 중 어느 하나가 회전하여 구동력을 전달하면 다른 하나는 헛도는 전신 운동 자전거.
제1항에 있어서,
상기 구동력 제공부는,
상기 핸들 바가 회전함에 따라 상기 스템을 회전축으로 회전하는 구동 베벨 기어와,
상기 구동 베벨 기어로부터 구동력을 제공받고, 상기 스템이 결합된 포스트를 회전축으로 회전하는 유성 베벨 기어를 더 포함하는 전신 운동 자전거.
삭제
제1항에 있어서,
상기 회전 변환부는 하우징에 수납되는 전신 운동 자전거.
제1항에 있어서,
상기 구동력 전달부는,
크랭크 축과,
상기 크랭크 축의 일측에 연결된 크랭크 및
상기 크랭크와 결합되고 상기 체인으로부터 구동력을 전달받아 상기 크랭크 축을 회전시키는 프리휠을 포함하는 전신 운동 자전거.
제5항에 있어서,
상기 구동력 전달부는,
상기 크랭크 축의 타측에 연결된 제2 크랭크와,
상기 크랭크 축과 연결되어 상기 구동륜에 구동력을 전달하는 구동력 전달부 스프로켓 및
상기 구동륜과 상기 구동력 전달부 스프로켓을 연결하는 체인을 포함하는 전신 운동 자전거.