KR200246082Y1 - 중차축의쌍방향변속기 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 중차축(中車軸)의 쌍방향변속기(雙方向變速器)에 관한 것으로, 외측 링(outer ring), 베어링 링(bearing ring), 성형 휠(starwheel), 자유륜 나선컵 (freewheel screw cup), 자유륜 판(freewheel plate), 중심 톱니(core teeth), 톱니멈춤쇠(pawl), 체인휠(chainwheel)을 포함하며,
상기 외측 링(1)의 내측에 두 개의 볼홈(ball race) 및 내부 톱니(inner teeth)를 가지며, 상기 외측 링의 외주연에 체인휠(B)이 나사 또는 나사구멍을 통해 그 링에 고정되고; 베어링 링(2)의 내주연과 외주연에 볼홈이 있고, 외주연에 톱니멈춤쇠 톱니(pawl teeth), 내주연에 소축(9)(small hub)이 있고, 내부 톱니멈춤쇠(4) 및 성형 휠(8)이 각각 상기 소축(9)에 고정되며; 중차축(10), 오른쪽 크랭크(A), 자유륜 판(6), 중심 톱니(5) 및 자유륜 나선컵(3)이 함께 결합되며; 외부 톱니멈춤쇠(7)가 하단 브라켓통(botton bracket case)(C)에 고정된 톱니멈춤쇠 축 (pawl hub)(11)에 장착되는 것을 특징으로 하는 중차축의 쌍방향작동 다단변속기를 제공한다.
본 고안의 변속기를 사용하여 크랭크를 정방향 또는 역방향으로 회전시켜서 간단히 주행중에 바로 그대로 변속을 실현할 수 있다.
Description
본 고안은 일종의 다단변속기(multi-speed shifting gear)에 관한 것으로, 특히, 각종 발디디차(脚踏車; pedal cycle)에 사용하는 중차축 쌍방향 이단변속기(巾車軸 雙方向 三段變速器)에 관한 것이다.
보통 사용하는 발디디차(예, 자전거)의 주동축(主動軸)인 중차축(middleaxle)에는 변속기능이 없다. 그러한 발디디차에 변속기능을 부여하기 위하여 일반적으로 변속장치를 부착해야 하는데, 예들 들어, 2-5개 서로 다른 크기의 체인휠로 구성된 변속장치세트를 자전거의 중차축에 부착한다. 이러한 종류의 변속장치로써 구동 체인의 체인휠을 선택적으로 변경함으로써 자전거의 변속을 얻는다는 것을 잘 알려진 사실이다. 그러나, 그러한 구동기구는 중차축의 회전방향이 오직 한 방향으로만 제한된다.
본 발명자는 일찍이 일종의 쌍방향 2단변속 프로펠러(飛輪)(중국실용신안 85202575) 및 일종의 쌍방향 3단변속프로펠러(중국발명특허 90105171.3)을 설계한 바 있다. 이 종류의 프로펠러는 보통의 프로펠러와 같은 전동(傳動)작용을 일으키는 것을 제외하고도 변속작용을 충분히 가질 수 있다. 동시에 프로펠라의 정,반 쌍방향 운동에 의하여 발디디차의 전방의 힘을 받는데도 사용이 가능하다. 그러므로 이 종류의 변속프로펠러로 단지 변속기를 만들 수만 있는 것이 아니라, 보통 발디디차에 장치할 수가 있으며, 또 체육기(건강기)를 위해서도 사용할 수 있다.
본 고안의 목적은 구조가 간단하고 특히 정방향 또는 역방향 모두에서, 즉 두 방향에서, 발디딤(pedalling)하여 변속을 할 수 있는 특징을 갖는, 중차축 변속장치를 제공하는 것이다.
본 고안의 중차축 쌍방향변속기는, 외측 링, 베어링 링, 성형 휠, 자유륜 나선컵, 자유륜 판, 중심 톱니, 내,외부 톱니멈춤쇠 및 체인휠 등으로 이루어진다.
본 고안의 특징은, 외측 링(1) 내측에 두 개의 볼홈(ball race) 및 내부 톱니(inner teeth)를 갖는다는 데 있다. 이 외측 링의 외주연(outer circumcircle)에체인휠(B)이 나사 또는 나사구멍을 통해 그 링에 고정되고; 베어링 링(2)의 내주연과 외주연예도 볼홈이 있고, 외주연에는 톱니멈춤쇠 톱니(pawl teeth), 내측에는 소축(9)(small hub)이 있고, 내부 톱니멈춤쇠(4) 및 성형 휠(8)이 상기 소축(9)에 각각 고정되며; 베어링 링(2)의 내주연(inner circumcircle)에 소축(9)이 2 또는 그 이상이 고정되며, 소축(9)에는 하나 또는 그 이상의 내부 톱니멈춤쇠(4) 및 성형 휠이 설치되며; 중차축(10)은 자유륜판(6), 중심 톱니(5) 및 자유륜 나선컵(3)을 관통하여 오른쪽 크랭크(A) 안으로 결합되는 바 즉, 상기 5개 부분들이 서로 고정된다. 그런 다음, 이렇게 결합된 중차축(10)을 오른쪽 크랭크(A)가 하단 브라켓통(botton bracket case)(C)의 오른쪽 바깥에 놓이도록 하여 사이클 프레임(cycle frame)의 하단 브라켓통 안에 설치한다. 외부 톱니멈춤쇠(7)는 하단 브라켓통(C)에 고정된 톱니멈춤쇠 축에 장착한다.
제 1도는 본 고안의 중차축 쌍방향변속기의 단면 구성도이며, 제 2도는 제 1도의 N-N면 반단면도이다. 이 때, 도면에서 부호들은 1. 외측 링(outer ring), 2. 베어링 링(bearing ring), 3. 자유륜 나선컵(freewheel screw cup), 4. 내부 톱니멈춤쇠(inner pawl), 5. 중심 톱니(core teeth), 6. 자유륜판(freewheel plate), 7. 외측 톱니멈춤쇠, 8. 성형(星形) 휠(starwheel), 9. 소축(small hub), 10. 중차축(middle axle), 11. 톱니 멈춤쇠 축(pawl hub), A. 중차축 크랭크, B. 체인 구동 체인휠(chainwheel), C. 사이클 프레임(cycle frame)의 하단 브라켓통(bottom bracket case)을 각각 나타낸다.
제 1도 및 제 2도에 나타낸 변속기는 본 고안에 따르는 바람직한 일실시예로서, 이하, 본 고안을 상세히 설명하지만, 본 고안이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1도 및 제 2도로부터 알 수 있는 바, 본 고안의 중차축의 쌍방향변속기에 있어서, 베어링 링(2) 및 자유륜 나선컵(3)이 일측면에 위치하고, 자유륜 판(6)이 상대측면에 위치하여 외측 링(1)을 지지한다. 성형 휠(8)과 내부 톱니멈춤쇠(4)는 외측 링(1)과 중심 톱니(5)의 사이에 장착된다. 중차축에 부하(load)를 균일하게 분배하고 구성을 간단하게 하기 위하여 성형 휠(8)과 내부 톱니멈춤쇠(4)를, 소축(9)에 의해 베어링 링(2)에 대칭으로 장착되도록 하여 각각 3개 또는 그 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 크랭크(A)는 중차축(10)에 고정되는 한편, 자유륜 판(6)은 크랭크(A)에 장착된다. 외부 톱니멈춤쇠(7)는 하단 브라켓통(C)에 그 위에 있는 톱니멈춤쇠 축(11)에 의해 고정된다. 체인휠(B)은 외측 링(1)에 있는 나사 또는 나사구멍에 의해 그 외측 링에 고정된다.
본 고안의 중차축 쌍방향변속기의 작동은 각각 다음과 같다.
1. 정방향 가동 평속 주행
크랭크(A)를 발로 돌려서 중차축(10)을 정방향(순시방향)으로 회전시키면, 중차축(10)에 장착된 중심톱니(5)도 같이 회전한다. 중심 톱니(5)는 매개 휠인 성형 휠(8)을 경유하여 외측 링(1)을 정방향으로 구동시킬 것이다. 즉, 외측 링(1)은 내부 톱니멈춤쇠(4)에 의해 잠긴 상태(lock)이기 때문에 역방으로보다는 오직 정방향으로만 회전하게 되는 바, 즉, 외측 링(1)은 중심 톱니(5)와 같은 방향으로 동기로(synchronously) 회전할 것이다. 한편, 외부 톱니멈춤쇠(7)는 베어링 링(2)의 톱니멈춤쇠 톱니와 같은 방향으로 운동하고 있으며, 베어링 링(2)의 회전을 제지하지않는다. 외측 링(1)은 또한 그 링(1)에 장착된 체인휠(B)을 회전시키고, 따라서 체인휠(B)은 체인을 가동시킬 것이다. 이러한 경우 이 변속기의 중차축의 작동은 일반적인 발디디차의 중차축의 작동과 같다.
2. 역방향 가동 저속 주행
중차축(10)이 역방향으로 회전하면, 외부 톱니멈춤쇠(7)가 베어링 링(2)을 잠그므로 베어링 링(2) 그 자체는 정방향으로만 회전하도록 허용되며, 다만 성형 휠(8)이 정지상태에 있을 때만 역방향으로 회전할 수 있다. 이 때 성형 휠(8)은 정지 매개 휠이된다. 이러한 중차축의 운동에 따라 중심톱니(5)는 역방향으로 회전할 것이며 이에 의해 성형 휠(8)은 외측 링을 정방향으로 가동시킬 것이다. 이 때, 내부 톱니멈춤쇠(4)는 정방향으로, 외측 링(1)은 정방향으로 즉, 중심 톱니의 방향과는 반대로 회전할 것이다. 다시 말하면, 중차축(10)이 역방향으로 회전하여 체인휠 (B)을 가동시키면 체인 자체는 외측 링(1)과 같은 방향으로 운동한다. 한편, 외측 링(1)이 중심 톱니(5)와 반대방향으로 회전하고 있을 때 중심 톱니(5)의 바깥 지름이 외측 링(1)의 안쪽 구경의 지름보다 작기 때문에 외측 링(1)의 회전수는 중심 톱니(5)의 회전수, 즉 크랭크(A)의 회전수보다 많이 작을 것이다. 이 상태에서는 즉 저속운동이 된다.
3. 미끄러짐 주행(Sliding running)
크랭크(A)가 멈출 때, 중심 톱니(5)는 정지상태일 것이고, 뒷축 체인휠(rear hub chainwheel)에 의해 가동되는 외측 링(1)은 정방향으로 회전할 것이며, 그 때 성형 휠(8)은 강제로 따라서 회전하게 되고 베어링 링(2)을 외측 링(1)과 같은 방향으로 회전하도록 가동시킬것이다. 이 때, 외부 톱니멈춤쇠(7) 및 내부 톱니멈춤쇠(4)는 또한 정방향으로 운동하며, 베어링 링(2)의 회전을 제지하지 않을 것이다. 그러므로 외측 링(1)과 베어링 링(2) 모두 중심 톱니(5)에 대하여 반대로 회전하게 되어 체인휠(B)이 미끄러짐 주행을 하게 된다.
위에 설명한 바와 같이, 본 고안의 중차축 쌍방향변속기는 지금 있는 기술보다 구조가 더 간단하고, 부착과 사용도 더 간편하고 안전하다. 아울러, 체인휠이 크랭크에 대하여 미끄럼짐 주행을 할 수 있으며 그러한 경우 뒤쪽 휠에 고정된 자유륜이 통상의 체인휠로 대체될 수 있어서 발디디차(pedal cycle)의 비용을 절감할 수 있으며 그럼에도 종래와 같은 기능을 제공할 수 있다. 게다가, 변속기의 외측 링(1)에 2조 이상의 체인휠을 조립할 수 있으므로, 발디디차의 변속단계를 효율적으로 증가시킬 수 있는 바, 즉, 하나의 체인휠을 뒤쪽 자유륜 조(set)에 추가하면 두 단계의 변속이 증가되는 결과를 낳는다. 이 발디디차에 그러한 형태의 다단변속기를 설비하는 것은 현재 발디디차에 있어서 통상의 기술과 장비로서 쉽게 수행할 수 있음은 물론이다.
제 1도는 본 고안의 중차축 쌍방향변속기의 단면 구성도이며,
제 2도는 제 1도의 N-N선 반단면도이다.
* 도면의 주요 부호의 설명.
1. 외측 링(outer ring), 2. 베어링 링(bearing ring), 3. 자유륜 나선컵 (freewheel screw cup), 4. 내부 톱니멈춤쇠(inner pawl), 5. 중심 톱니(core teeth), 6. 자유륜판(freewheel plate), 7. 외측 톱니멈춤쇠, 8. 성형(星形) 휠 (starwheel), 9. 소축(small hub), 10. 중차축(middle axle), 11. 톱니멈춤쇠 축 (pawl hub), A. 중차축 크랭크, B. 체인 구동 체인휠(chainwheel), C. 사이클 프레임(cycle frame)의 하단 브라켓통(bottom bracket case).
Claims (2)
- 외측 링(outer ring), 베어링 링(bearing ring), 성형 휠(starwheel), 자유륜 나선컵(freewheel screw cup), 자유륜 판(freewheel plate), 중심 톱니(core teeth), 톱니멈춤쇠(pawl), 체인휠(chainwheel)을 포함하며,상기 외측 링(1)의 내측에 두 개의 볼홈(ball race) 및 내부 톱니(inner teeth)를 가지며, 상기 외측 링의 외주연에 체인휠(B)이 나사 또는 나사구멍을 통해 그 링에 고정되고;베어링 링(2)의 내주연과 외주연예 볼홈이 있고, 외주연에 톱니멈춤쇠 톱니 (pawl teeth), 내주연에 소축(9)(small hub)이 있고, 내부 톱니멈춤쇠(4) 및 성형 휠(8)이 각각 상기 소축(9)에 고정되며;중차축(10), 오른쪽 크랭크(A), 자유륜 판(6), 중심 톱니(5) 및 자유륜 나선컵(3)이 함께 결합되며;외부 톱니멈춤쇠(7)가 하단 브라켓통(botton bracket case)(C)에 고정된 톱니멈춤쇠축(pawl hub)(11)에 장착되는 것을 특징으로 하는,중차축 쌍방향변속기.
- 제 1항에서 있어서,상기 외측 링(1)에 2조 이상의 체인휠을 부착하여 변속단계를 증가시키는 것을 특징으로 하는 중차축 쌍방향변속기.
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