KR20090089520A - 자전거용 이륜구동형 구동구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거용 구동구조에 관한 것으로서, 주동 스프로킷의 회전력을 체인을 통해 전달받는 하나 이상의 종동 스프로킷과, 중심을 기준으로 등거리의 위치에서 외측방으로 돌출하는 다수의 구동돌기를 구비하는 좌우 한 쌍의 구동판이 장착되는 중앙구동축; 및 중앙구동축과 일렬로 정렬되도록 양측에 각각 배치되며, 중앙측 단부에 각각 이음부재를 경유하여 구동 래팃스프로킷이 장착되는 한 쌍의 바퀴구동축;을 포함하며, 중앙구동축과 한 쌍의 바퀴구동축은 서로 상대적인 회전이 가능하도록 연결베어링에 의해 간접적으로 연결되고, 회전력은 구동판과 구동 래칫 스프로킷 상호 간의 형상적 구속에 의해 전달함에 따라, 중앙구동축의 회전력을 차동방식으로 한 쌍의 바퀴구동축을 통해 두 구동바퀴에 전달하는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조를 제공함으로써, 동축선 상에 평행하게 배열되는 좌우 한 쌍의 구동바퀴를 장착한 구조이면서도 곡선주행이나 회전시에 좌우 구동바퀴의 회전속도가 각각의 회전반경에 따라 적절하게 조절될 수 있음에 따라, 자연스러운 코너링이 가능함과 더불어 전복사고의 위험이 현저히 감소하는 등 주행안정성을 현저히 개선하는 효과를 얻을 수 있도록 한다.

중앙구동축, 바퀴구동축, 구동판, 구동돌기, 구동 래칫스프로킷

Description

자전거용 이륜구동형 구동구조{two-wheel drive type driving mechanism for cycle}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 부분적으로 분해 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 중심부분을 도시한 분해사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 중심부분의 결합구조를 상세히 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 일측 구동바퀴 부분을 확대 도시한 분해사시도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 일측 구동바퀴 부분의 결합구조를 상세히 도시한 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 지지프레임 3: 페달

5, 5': 주동 스프로킷 10: 크랭크 축

20, 20': 체인 50: 구동바퀴

55: 허브 70: 동력발생수단

100: 중앙구동축 110, 110':종동 스프로킷

130: 구동판 135: 구동돌기

200: 바퀴구동축 210: 구동 래칫스프로킷

220, 220': 이음부재 225: 제동마찰부

230: 키 245: 베어링

250: 브레이크하우징 고정판 260: 브레이크하우징

270: 제동용 마찰패드 300: 연결베어링

310: 구동바퀴결합부재 320: 키

330: 내측 동심유지부재 340: 외측 동심유지부재

본 발명은 자전거용 구동구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동축선 상에 평행하게 배열되는 좌우 한 쌍의 구동바퀴를 구비하는 삼륜 또는 사륜 자전거에 적용되는 자전거용 이륜구동형 구동구조에 관한 것이다.

일반적으로, 자전거는 사다리꼴로 형성되는 지지프레임과, 지지프레임의 전방 상부에 선회가능하게 고정되는 핸들포스트와, 핸들포스트 상부에 대략 수평으로 배열되는 핸들과, 핸들포스트 하부에 포크를 통해 장착되는 하나의 앞바퀴와, 지지프레임의 후방 하부에 장착되는 하나의 뒷바퀴와, 지지프레임의 후방 상부에 고정되는 안장을 포함한 구성으로 이루어지며, 지지프레임의 전방 하부에 설치되는 페달 및 주동 스프로킷을 포함하는 크랭크축과 뒷바퀴에 설치되는 종동 스프로킷을 구비하여, 주동 스프로킷과 종동 스프로킷을 체인으로 연결하여 뒷바퀴에 회전 구동력을 제공할 수 있도록 하는, 앞바퀴와 뒷바퀴를 각각 하나씩 구비하는 인라인식 구조로 이루어진다.

그리고, 이와 같은 이륜 자전거의 구동구조는 사용자가 안장에 앉은 상태에서 발을 사용하여 페달에 힘을 가하여 크랭크축을 회전시킴으로써 크랭크축에 설치되는 주동 스프로킷이 함께 회전하도록 하고, 주동 스프로킷이 회전함에 따라 체인으로 연결된 종동 스프로킷 또한 회전하게 되어 뒷바퀴에 전진방향의 토크가 작용하도록 하는 구동구조로 자전거가 전진할 수 있도록 한다.

그러나, 이륜 자전거는 중심을 유지하기가 어렵고, 또한 중심을 유지하기 위해서는 최소한의 속도를 필요로 하며, 사용자가 탑승한 상태로 정지상태를 유지할 수 없는 등의 이유로 체력부담이 있는 노약자에게는 바람직하지 못한 여러 문제점이 있는 실정이다.

이와 같은 일반적인 이륜 자전거의 문제점을 해소하기 위하여, 지면과의 지지점이 3개 이상이 되도록 함으로써 중심을 유지하기 위한 숙련된 균형감각이나 일정 정도 이상의 속도를 필요로 하지 않는 삼륜 또는 사륜 자전거가 제공되어, 이륜 자전거와는 달리 노약자의 경우에도 보다 안정적이고 편안하게 자전거를 운행할 수 있도록 하고 있다.

종래 기술에 따른 삼륜 또는 사륜 자전거는, 크게 전륜구동 방식의 유아용 삼륜 자전거와, 후륜구동 방식의 성인용 삼륜 자전거 또는 사륜 자전거로 구분될 수 있다.

즉, 유아용 삼륜 자전거는 하나의 앞바퀴와 한 쌍의 뒷바퀴를 포함하며, 페달을 구비한 크랭크축이 앞바퀴와 함께 구비되어 앞바퀴를 직접적으로 구동하는 구조로 이루어진다. 그리고, 성인용 삼륜 자전거 또는 사륜 자전거는, 하나 또는 한 쌍의 앞바퀴 및 한 쌍의 뒷바퀴를 포함하는 자전거로서, 일반적인 이륜 자전거와 유사하게 페달 및 주동 스프로킷을 포함하는 크랭크축과, 한 쌍의 뒷바퀴가 설치되는 구동축에 종동 스프로킷을 구비하고, 주동 스프로킷과 종동 스프로킷을 체인으로 연결하여 구동축에 회전력을 제공함으로써 한 쌍의 구동바퀴가 전진방향으로 회전할 수 있도록 하는 구동구조로 이루어진다. 물론, 한 쌍의 앞바퀴를 구동축을 통해 연결하여 구동바퀴로 사용하고, 하나 또는 한 쌍의 뒷바퀴를 구비하는 삼륜 또는 사륜 자전거 또한, 구동축의 위치만 다를 뿐 동일한 구동구조로 이루어진다 할 수 있을 것이다.

그러나, 이상과 같은 종래기술에 따른 성인용 삼륜 자전거 또는 사륜 자전거의 구동구조는 방향전환 없이 똑바로 주행하는 경우에는 문제가 없을 수 있겠으나, 곡선 도로에 순응하는 주행을 하거나 방향전환을 위해 회전할 필요가 있는 경우에, 각각 한 쌍의 구동바퀴가 수평으로 배치되는 하나의 구동축 양단에 직접적으로 고정됨에 따라 원활한 회전이 어려운 문제점이 있는 실정이다.

즉, 곡선주행이나 방향전환시에는 구동축에 설치되는 좌우 구동바퀴가 평면상에서 서로 다른 회전반경으로 회전하게 되고, 따라서 각 구동바퀴의 회전속도가 각각의 회전반경에 따라 적절하게 조절되어야만 주행안정성을 확보할 수 있으나, 일반적인 후륜구동 자동차의 경우와 같이 좌우 구동바퀴의 회전속도를 각각의 회전반경에 따라 개별적으로 적절하게 조절할 수 있도록 하는 차동기어장치(differential gear system)와 같은 수단이 부재함에 따라 주행안정성이 저하됨은 물론 급회전시에는 쉽게 전복될 수 있는 등의 문제점이 있는 실정이다.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서,

본 발명은 동축선 상에 평행하게 배열되는 좌우 한 쌍의 구동바퀴를 구비하면서도, 회전시 좌우 구동바퀴의 회전속도가 각각의 회전반경에 따라 적절하게 조절될 수 있도록 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 구현하기 위한 본 발명은,

적어도 중앙의 제1직경부, 제1직경부보다 직경이 작은 제1직경부 양측의 제2직경부, 및 제2직경부보다 직경이 작은 제2직경부 양측의 제3직경부를 포함하는 형태로 형성되는 중앙구동축;

내륜과 외륜으로 구분되어 일 방향으로만 동력을 전달하며, 중앙구동축의 제1직경부에 설치되어 각각 주동 스프로킷의 회전력을 체인을 통해 전달받는 하나 이상의 종동 스프로킷;

중앙구동축의 양측 제2직경부에 각각 설치되며, 각각 중심을 기준으로 등거리의 위치에서 외측방으로 돌출하는 다수의 구동돌기를 구비하는 좌우 한 쌍의 구동판;

중앙구동축과 일렬로 정렬되도록 양측에 각각 배치되며, 양측단부에 각각 구동바퀴가 장착되는 한 쌍의 바퀴구동축;

바퀴구동축과 동일 직경의 외측 제1내경부 및 제1내경부 보다 큰 직경의 제2내경부를 구비하는 원통형으로 형성되어, 각 바퀴구동축의 중앙측 단부에 제1내경부만 중첩되는 상태로 결합되어 각 바퀴구동축과 일체화되는 이음부재; 및

각각 내륜과 외륜으로 구분되어 일 방향으로만 동력을 전달하며, 내륜이 상기 이음부재의 제2내경부측 외주면에 각각 결합되도록 설치되며, 각각의 외륜은 상기 한 쌍의 구동판에 각각 구비되는 구동돌기와 맞물리게 되는, 좌우 한 쌍의 구동 래칫스프로킷;을 포함하며,

상기 중앙구동축과 상기 한 쌍의 바퀴구동축은, 상기 중앙구동축 양측단의 제3직경부에 외륜이 각각 결합되고 상기 한 쌍의 바퀴구동축과 각각 일체화되는 상기 이음부재의 제2내경부에 내륜이 결합되는 한 쌍의 연결베어링에 의해 연결되어, 중앙구동축의 회전력을 차동방식으로 한 쌍의 바퀴구동축을 통해 두 구동바퀴에 전달하는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조를 제공한다.

그리고, 상기 한 쌍의 이음부재는 각각 축방향으로 삽입되는 키를 통해 대응하는 바퀴구동축에 결합되어 바퀴구동축에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일측의 바퀴구동축에 결합되는 상기 이음부재 중 어느 하나의 이음부재는 제1내경부측 외주면에서 방사형으로 연장되어 소정 폭의 원주면을 갖도록 형성되는 대직경의 제동마찰부를 더 구비하며,

내륜과 외륜으로 구분되는 베어링을 매개로 일측 바퀴구동축에 결합되는 브레이크하우징 고정판, 브레이크하우징 고정판과 결합되어 상기 제동마찰부를 수용하도록 배치되는 브레이크하우징, 및 상기 제동마찰부와 대면하는 브레이크하우징의 내주면 둘레에 배치되는 제동용 마찰패드를 포함하는 드럼브레이크 어셈블리;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 종동 스프로킷 중 적어도 하나의 종동 스프로킷은 다단변속형 래칫스프로킷인 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 구동바퀴는 허브를 포함하는 휠 및 타이어를 포함하고,

상기 바퀴구동축은 일정한 직경으로 연장되는 중앙측의 제1직경부, 제1외경부보다 직경이 작은 제2외경부, 제2외경부보다 직경이 작은 제2외경부 외측의 제3외경부, 제3외경부보다 직경이 작은 제3외경부 외측의 제4외경부를 구비하도록 형성되며,

각각 제2외경부와 직경이 동일한 중앙측의 제1내경부 및 상기 허브의 외경에 대응하는 직경의 외측의 제2내경부를 구비하는 원통형으로 형성되며, 각각의 제1내경부가 상기 바퀴구동축의 제2외경부에 중첩되도록 결합되고, 각각의 제2내경부에 상기 허브의 중앙측 부분이 부분적으로 중첩되도록 결합되도록 하여, 상기 한 쌍의 바퀴구동축에 각각 상기 구동바퀴를 결합하는 한 쌍의 구동바퀴결합부재; 및

각각 상기 허브의 측면측 내주면 형상에 대응하는 형상으로 형성되며, 상기 구동바퀴결합부재와 상기 허브의 결합시 상기 바퀴구동축과 상기 허브 내주면 사이에 발생하는 공간을 채워 허브의 중심과 바퀴구동축이 동심을 유지하도록, 상기 제3외경부에 각각 결합되는 한 쌍의 내측 동심유지부재 및 상기 제4외경부의 외측 단부에 각각 결합되는 한 쌍의 외측 동심유지부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 한 쌍의 구동바퀴결합부재는 각각 축방향으로 삽입되는 키를 통해 대응하는 바퀴구동축에 결합되어 바퀴구동축으로부터 회전력을 전달받는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 부분적으로 분해 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 중심부분을 도시한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 중심부분의 결합구조를 상세히 도시한 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 일측 구동바퀴 부분 을 확대 도시한 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 일측 구동바퀴 부분의 결합구조를 상세히 도시한 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조는, 일반적인 이륜 자전거의 구동구조와 마찬가지로, 지지프레임(1)에 설치되며 페달(3)과 주동 스프로킷(5)을 포함하는 크랭크 축(10)과, 체인(20)을 통해 주동 스프로킷(5)과 연동하게 되는 종동 스프로킷(110)을 포함한다. 다만, 종동 스프로킷(110)은 직접 구동바퀴(50)에 결합되지 않고, 지지프레임(1)에 좌우 한 쌍의 고정브라켓(30) 및 베어링(35)을 통해 회전가능한 상태에서 좌우방향으로 배열되도록 설치되는 구동축 어셈블리의 중앙구동축(100)에 설치된다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 구동축 어셈블리는 크게 중앙구동축(100) 및 이 중앙구동축(100)과 일렬로 정렬되도록 중앙구동축의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 바퀴구동축(200)으로 구성되며, 바퀴구동축(200)의 외측단부에 각각 구동바퀴(50)가 장착된다. 여기서, 각 바퀴구동축(200)과 구동바퀴(50)는 일체형으로 결합되어 함께 회전하는 구조이지만, 중앙구동축(100)과 한 쌍의 바퀴구동축(200)은 서로 직접적으로 결합되어 상호 간의 상대적인 회전이 불가능한 일체화된 구조가 아니며, 간접적으로 연결되어 회전력을 전달하되 상호 간의 상대적인 회전 또한 가능한 구조로 이루어진다.

이하, 구동축 어셈블리의 구조를 더욱 상세히 설명한다.

우선, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 중앙구동축(100)은 적어도 중앙의 제1직경부(101), 제1직경부(101)보다 직경이 작은 제1직경부 양측의 제2직경부(111), 및 제2직경부(111)보다 직경이 작은 제2직경부 양측의 제3직경부(121)를 포함하는 형태로 형성된다.

그리고, 중앙구동축(100)의 제1직경부(101)에 하나 이상의 종동 스프로킷(110)(110')이 설치되며, 각 종동 스프로킷(110)(110')은 주동 스프로킷(5)(5')의 회전력을 체인(20)(20')을 통해 전달받게 된다. 여기서, 종동 스프로킷(110)(110')으로는 내륜과 외륜으로 구분되어 일 방향으로만 동력을 전달하는 공지의 래칫스프로킷이 적용되는 것이 바람직하다. 이는 중앙구동축(100)이 역회전하는 경우에, 종동 스프로킷(110)이 함께 회전하여 주동 스프로킷(5)을 회전하도록 함으로써, 승차자가 의도하지 않는 가운데 크랭크 축(10)이 회전하게 되는 일이 발생하지 않도록 하기 위한 것이다. 그리고, 종동 스프로킷(110)(110')의 수는 승차정원이나 전동기나 원동기와 같은 별도의 동력발생수단(70)의 설치유무와 관련하여 필요한 수로 결정될 수 있다. 구체적으로, 한 사람의 인력에만 의존하여 자전거를 구성할 경우에는 하나의 종동 스프로킷(110)만 설치하면 되며, 두 개의 크랭크축을 구비하여 두 사람의 인력에 의해 구동하는 형태의 자전거를 구성할 경우 또는, 도 1에 도시된 바와 같은 실시예의 경우처럼, 한 사람의 인력과 더불어 전동기나 원동기와 같은 별도의 동력발생수단(70)을 구비하는 경우에는 두 개의 종동 스프로킷(110)(110')을 설치하게 된다.

또한, 이와 같은 종동 스프로킷(110)(110') 중 적어도 하나의 종동 스프로 킷(110)(110')은 필요에 따라 주동 스프로킷(5)(5')과 종동 스프로킷(110)(110') 간의 회전비를 조절할 수 있는 다단변속형 래칫스프로킷이 적용될 수 있을 것이며, 그 중에서도 인력에 의해 구동되는 종동 스프로킷(110)의 경우 특히 다단변속형 래칫스프로킷으로 구성하는 것이 바람직하다 할 수 있을 것이다. 참고로, 종동 스프로킷(110)(110')과 중앙구동축(100)의 제1직경부(101) 간의 결합은 나사결합방식으로 이루어질 수 있을 것이다.

또한, 중앙구동축(100)의 양측 제2직경부(111)에 각각 설치되는 좌우 한 쌍의 구동판(130)을 구비한다. 이 구동판(130)은 중심을 기준으로 등거리의 위치에서 외측방으로, 즉 축단부방향으로 돌출하는 다수의 구동돌기(135)를 구비한다. 구동판(130)에 구비되는 이와 같은 구동돌기(135)는, 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 각 바퀴구동축(200)에 결합되는 구동 래칫스프로킷(210)의 외륜과 맞물리게 되어, 중앙구동축(100)과 좌우 한 쌍의 바퀴구동축(200)이 일체형으로 구성되지 않음에도, 중앙구동축(100)의 회전력을 각 바퀴구동축(200)에 전달할 수 있도록 한다. 참고로, 구동판(130)과 중앙구동축(100)의 제2직경부(111) 간의 결합은 나사결합방식으로 이루어질 수 있을 것이다.

중앙구동축(100)과 바퀴구동축(200) 간의 간접적인 연결을 위해 바퀴구동축(200)의 중앙측 단부에는 각각 이음부재(220)(220')가 결합된다. 이 이음부재(220)(220')는 바퀴구동축(200)과 동일 직경의 외측 제1내경부(221) 및 제1내경부(221) 보다 큰 직경의 제2내경부(223)를 구비하는 원통형으로 형성되며, 각 바퀴구동축(200)의 중앙측 단부에 제1내경부(221)만 중첩되는 상태로 결합되어 각 바퀴 구동축(200)과 일체화된다. 이음부재(220)(220')와 바퀴구동축(200)은 정확한 회전력의 전달을 위해 축방향으로 삽입되는 키(230)를 통해 결합된다.

그리고, 각 이음부재(220)(220')의 제2내경부(223) 측, 즉 중앙구동축(100)에 결합되는 구동판(130)과 각각 대면하는 각 이음부재(220)(220')의 중앙측 외주면에 구동 래칫스프로킷(210)이 결합된다. 이 구동 래칫스프로킷(210)으로는, 종동 스프로킷과 마찬가지로, 내륜(211)과 외륜(213)으로 구분되어 일 방향으로만 동력을 전달하는 공지의 래칫스프로킷이 적용될 수 있다. 그리고, 조립상태에서, 상기한 바와 같이 구동 래칫스프로킷(210)의 외륜(213)은 각각 구동판(130)에 구비되는 구동돌기(135)와 맞물리게 되어 중앙구동축(100)의 회전력을 전달할 수 있는 상태가 된다. 좀더 상세히 설명하면, 구동판(130)에 구비되는 구동돌기(135)는 구동 래칫스프로킷(210)의 외륜(213)에 형성되는 이(tooth)와 이 사이의 골을 가로지르도록 배열됨에 따라, 구동 래칫스프로킷(210)의 외륜(213)과 각 구동판(130) 사이에 슬립이 발생하는 것을 형상적으로 차단하게 되고, 따라서 중앙구동축(100)의 회전력을 바퀴구동축(200)으로 정확하게 전달할 수 있게 된다. 참고로, 구동 래칫스프로킷(210)과 이음부재(220)(220') 간의 결합은 나사결합방식으로 이루어질 수 있을 것이다.

이상과 같은 중앙구동축(100)과 각 바퀴구동축(200) 간의 상대적 회전이 가능한 형태의 결합을 위해 연결베어링(300)이 결합된다. 구체적으로, 각 연결베어링(300)은 내륜(301)과 외륜(303)을 구비하며, 내륜(301)은 중앙구동축(100) 양측단의 제3직경부(121)에 각각 결합되고 외륜(303)은 바퀴구동축(200)과 각각 일체화 되는 이음부재(220)(220')의 제2내경부(223)에 각각 결합된다. 따라서, 중앙구동축(100)의 회전력을 차동방식으로 한 쌍의 바퀴구동축(200)을 통해 최종적으로 두 구동바퀴(50)에 전달할 수 있게 된다.

한편, 두 바퀴구동축(200)에 각각 결합되는 두 이음부재(220)(220') 중 하나의 이음부재(220')는 제1내경부(221) 측 외주면에서 방사형으로 연장되어 소정 폭의 원주면을 갖도록 형성되는 대직경의 제동마찰부(225)를 더 구비한다. 그리고, 제동마찰부(225)를 구비하는 이음부재(220')와 결합되는 일측 바퀴구동축(200)에 내륜과 외륜으로 구분되는 베어링(245)을 매개로 브레이크하우징 고정판(250)이 결합되며, 이 브레이크하우징 고정판(250)에 이음부재(220')의 제동마찰부(225)를 수용하도록 배치되는 브레이크하우징(260)이 결합된다. 한편, 제동마찰부(225)와 대면하게 되는 브레이크하우징(260)의 내주면 둘레에 위치하도록 제동용 마찰패드(270)가 배치된다. 즉, 이음부재(220')의 제동마찰부(225)와, 브레이크하우징 고정판(250), 브레이크하우징(260) 및 제동용 마찰패드(270)가 제동력을 작용시키기 위한 드럼브레이크 어셈블리를 구성하게 된다. 참고로, 브레이크하우징 고정판(250)과 브레이크하우징(260) 간의 결합은 볼트(261) 등과 같은 체결부재를 이용한 방식으로 이루어질 수 있을 것이다.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 바퀴구동축(200)에 각각 장착되는 구동바퀴(50)로는, 허브(55)를 포함하는 휠(60) 및 타이어(65)를 포함한 구성의 공지의 일반적인 자전거용 바퀴가 사용될 수 있다.

이와 같은 공지의 바퀴를 구동바퀴(50)로 사용하기 위하여, 본 발명의 바람 직한 실시예에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 구성하는 바퀴구동축(200)은, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 일정한 직경으로 연장되는 중앙측의 제1직경부(201), 제1외경부(201)보다 직경이 작은 제1외경부 외측의 제2외경부(203), 제2외경부(203)보다 직경이 작은 제2외경부 외측의 제3외경부(205), 제3외경부(205)보다 직경이 작은 제3외경부 외측의 제4외경부(207)를 구비하도록 형성될 수 있다.

그리고, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 각 바퀴구동축(200)에 구동바퀴(50)를 장착하기 위하여, 구동바퀴결합부재(310)가 바퀴구동축(200)에 각각 결합된다. 구동바퀴결합부재(310)는 바퀴구동축의 제2외경부(203)와 직경이 동일한 중앙측의 제1내경부(311) 및 허브(55)의 외경에 대응하는 직경의 외측의 제2내경부(313)를 구비하는 원통형으로 형성된다. 그리고, 제1내경부(311)가 바퀴구동축(200)의 제2외경부(203)에 중첩되도록 결합하고, 제2내경부(313)에 허브(55)의 중앙측 부분(56)이 부분적으로 중첩되도록 결합하여, 각 바퀴구동축(200)에 구동바퀴(50)를 결합하게 된다. 여기서, 구동바퀴결합부재(310)는 축방향으로 삽입되는 키(320)를 통해 바퀴구동축(200)에 결합되는 것이 바람직하며, 따라서 바퀴구동축(200)으로부터 정확하게 회전력을 전달받을 수 있게 된다. 참고로, 구동바퀴결합부재(310)의 제2내경부(313)와 허브(55)의 중앙측 부분(56) 간의 결합은 나사결합방식으로 이루어질 수 있을 것이다.

한편, 구동바퀴결합부재(310)와 허브(55)가 결합된 상태에서, 바퀴구동축(200)의 제4외경부(207)는 허브(55)의 중심부를 관통하는 형태로 위치하게 되며, 이 상태에서 바퀴구동축(200)과 허브(55)가 서로 직접적으로 접촉하지 않는 가운데 동심을 유지하도록 하기 위해, 각 바퀴구동축(200)의 제3외경부(205)에 내측 동심유지부재(330)가 결합되고, 각 바퀴구동축(200)의 제4외경부(207)의 외측 단부에 외측 동심유지부재(340)가 결합된다. 내측 동심유지부재(330) 및 외측 동심유지부재(340)는 각각 허브(55)의 측면측 내주면 형상에 대응하는 형상으로 형성되는 것으로서, 구동바퀴결합부재(310)와 허브(55)의 결합시 바퀴구동축(200)과 허브(55)의 측면측 내주면 사이에 발생하는 허브 양단부 주변공간을 채워 허브(55)의 중심과 바퀴구동축(200)이 상호 직접적인 간섭없이 동심을 유지하도록 한다. 참고로, 바퀴구동축(200)의 제3외경부(205)와 내측 동심유지부재(330) 간의 결합 및 바퀴구동축(200)의 제4외경부(207)와 외측 동심유지부재(340) 간의 결합 또한 나사결합방식으로 이루어질 수 있을 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조의 동력전달방식을 설명하면 다음과 같다.

우선, 페달(3)에 사람의 발을 통한 힘이 작용하여 크랭크축(10)이 회전하면, 주동 스프로킷(5) 또한 회전하게 된다. 주동 스프로킷(5)이 회전하면 체인(20)을 통해 회전동력이 종동 스프로킷(110)에 전달되고, 종동 스프로킷(110)과 함께 중앙구동축(100)이 회전하게 된다. 여기서, 동력발생수단(70)이 구비되는 경우 동력발생수단의 출력축에 장착되는 주동 스프로킷(5')이 회전하면 역시 체인(20')을 통해 회전동력이 종동 스프로킷(110')에 전달되어 중앙구동축(100)이 회전하게 된다.

그리고, 중앙구동축(100)이 회전하게 되면 중앙구동축에 장착된 좌우 한 쌍 의 구동판(130)이 각각 회전하게 되고, 구동판(130)의 구동돌기(135)가 양측의 바퀴구동축(200)과 일체화된 구동 래칫스프로킷(210)과 맞물린 상태로 배치됨에 따라 구동 래칫스프로킷(210)이 회전하게 되며, 따라서 바퀴구동축(200) 또한 회전하게 된다. 정리하면, 정방향, 즉 전진하는 방향으로 중앙구동축(100)이 회전할 때, 구동판(130)과 구동 래칫스프로킷(210)이 연동하게 되어 바퀴구동축(200)이 함께 회전하게 되고, 따라서 바퀴구동축(200)에 각각 장착되는 좌우의 두 구동바퀴(50)에 전진방향의 회전구동력이 전달되어 자전거가 전진방향으로 주행할 수 있게 된다.

여기서, 구동판(130)에 구비되는 구동돌기(135)는 조립상태에서 구동 래칫스프로킷(210)의 외륜(213)에 형성되는 이(tooth)와 이 사이의 골을 가로지르도록 배열됨에 따라, 구동 래칫스프로킷(210)의 외륜(213)과 각 구동판(130) 사이에 슬립이 발생하는 것을 형상적으로 차단함으로써 정확한 동력전달이 가능하게 된다.

이와 같은 일련의 동력전달방식을 통해, 중앙구동축(100)이 회전함에 따라, 회전력이, 구동판(130)과 구동 래칫스프로킷(210) 상호 간의 형상적 구속에 의해, 바퀴구동축(200)을 경유하여 최종적으로 구동바퀴(50)에 전달되어 구동바퀴(50)가 회전하게 됨으로써, 자전거의 주행이 가능해지는 것이다.

한편, 이상과 같은 본 발명에 따른 구동구조를 이루는 구동축 어셈블리는 자동차에 적용되는 차동기어장치와 유사한 역할을 수행한다. 즉, 중앙구동축(100)과 각 바퀴구동축(200)은 연결베어링(300)을 통해 상대적인 회전이 가능한 상태로 간접적으로 결합되고, 회전력은 중앙구동축(100)에 장착되는 구동판(130)과 바퀴구동축(200)에 장착되는 구동 래칫스프로킷(210) 상호 간의 형상적 구속을 통해 전달하 게 되며, 구동 래칫스프로킷(210)은 상대적인 회전이 가능한 내륜(211)과 외륜(213)을 구비하여 일방향으로만 회전력을 전달하는 구조임에 따라, 두 바퀴구동축(200)이 항상 중앙구동축(100)과 동일한 회전속도로 회전하도록 구속되지 않는다. 즉, 바퀴구동축(200)은 중앙구동축(100)과 직접적으로 결합된 것이 아님에 따라, 각각 바퀴구동축(200)에 장착되는 두 구동바퀴(50)가 하나의 중앙구동축(100)에 의해 구동된다 하더라도 서로 다른 회전속도로 회전하는 것이 가능하다.

결과적으로, 본 발명에 따른 구동구조가 적용되었을 때, 코너링이나 방향전환시와 같이 좌우 두 구동바퀴(50)의 회전반경이 다르게 되는 경우에도 각 구동바퀴(50)의 회전속도가 회전반경에 따라 적절하게 조절될 수 있게 되고, 따라서 동축선 상에 평행하게 배열되는 좌우 한 쌍의 구동바퀴(50)를 장착한 구조의 삼륜자전거나 사륜 자전거라 할지라도 코너링이나 방향전환시 안정적으로 주행할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 자전거용 이륜구동형 구동구조를 제공함으로써, 본 발명은 동축선 상에 평행하게 배열되는 좌우 한 쌍의 구동바퀴를 장착한 구조이면서도 곡선주행이나 회전시에 좌우 구동바퀴의 회전속도가 각각의 회전반경에 따라 적절하게 조절될 수 있음에 따라, 자연스러운 코너링이 가능함과 더불어 전복사고의 위험이 현저히 감소하는 등 주행안정성을 현저히 개선하는 효과를 얻을 수 있도록 한다.

본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (9)

1. 적어도 중앙의 제1직경부, 제1직경부보다 직경이 작은 제1직경부 양측의 제2직경부, 및 제2직경부보다 직경이 작은 제2직경부 양측의 제3직경부를 포함하는 형태로 형성되는 중앙구동축;

   내륜과 외륜으로 구분되어 일 방향으로만 동력을 전달하며, 중앙구동축의 제1직경부에 설치되어 각각 주동 스프로킷의 회전력을 체인을 통해 전달받는 하나 이상의 종동 스프로킷;

   중앙구동축의 양측 제2직경부에 각각 설치되며, 각각 중심을 기준으로 등거리의 위치에서 외측방으로 돌출하는 다수의 구동돌기를 구비하는 좌우 한 쌍의 구동판;

   중앙구동축과 일렬로 정렬되도록 양측에 각각 배치되며, 양측단부에 각각 구동바퀴가 장착되는 한 쌍의 바퀴구동축;

   바퀴구동축과 동일 직경의 외측 제1내경부 및 제1내경부 보다 큰 직경의 제2내경부를 구비하는 원통형으로 형성되어, 각 바퀴구동축의 중앙측 단부에 제1내경부만 중첩되는 상태로 결합되어 각 바퀴구동축과 일체화되는 이음부재; 및

   각각 내륜과 외륜으로 구분되어 일 방향으로만 동력을 전달하며, 내륜이 상기 이음부재의 제2내경부측 외주면에 각각 결합되도록 설치되며, 각각의 외륜은 상기 한 쌍의 구동판에 각각 구비되는 구동돌기와 맞물리게 되는, 좌우 한 쌍의 구동 래칫스프로킷;을 포함하며,

   상기 중앙구동축과 상기 한 쌍의 바퀴구동축은, 상기 중앙구동축 양측단의 제3직경부에 외륜이 각각 결합되고 상기 한 쌍의 바퀴구동축과 각각 일체화되는 상기 이음부재의 제2내경부에 내륜이 결합되는 한 쌍의 연결베어링에 의해 연결되어, 중앙구동축의 회전력을 차동방식으로 한 쌍의 바퀴구동축을 통해 두 구동바퀴에 전달하는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 이음부재는 각각 축방향으로 삽입되는 키를 통해 대응하는 바퀴구동축에 결합되어 바퀴구동축에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.
3. 제 1항에 있어서,

   일측의 바퀴구동축에 결합되는 상기 이음부재 중 어느 하나의 이음부재는 제1내경부측 외주면에서 방사형으로 연장되어 소정 폭의 원주면을 갖도록 형성되는 대직경의 제동마찰부를 더 구비하며,

   내륜과 외륜으로 구분되는 베어링을 매개로 일측 바퀴구동축에 결합되는 브레이크하우징 고정판, 브레이크하우징 고정판과 결합되어 상기 제동마찰부를 수용하도록 배치되는 브레이크하우징, 및 상기 제동마찰부와 대면하는 브레이크하우징 의 내주면 둘레에 배치되는 제동용 마찰패드를 포함하는 드럼브레이크 어셈블리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.
4. 제 2항에 있어서,

   일측의 바퀴구동축에 결합되는 상기 이음부재 중 어느 하나의 이음부재는 제1내경부측 외주면에서 방사형으로 연장되어 소정 폭의 원주면을 갖도록 형성되는 대직경의 제동마찰부를 더 구비하며,

   내륜과 외륜으로 구분되는 베어링을 매개로 일측 바퀴구동축에 결합되는 브레이크하우징 고정판, 브레이크하우징 고정판과 결합되어 상기 제동마찰부를 수용하도록 배치되는 브레이크하우징, 및 상기 제동마찰부와 대면하는 브레이크하우징의 내주면 둘레에 배치되는 제동용 마찰패드를 포함하는 드럼브레이크 어셈블리;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 종동 스프로킷 중 적어도 하나의 종동 스프로킷은 다단변속형 래칫스프로킷인 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 구동바퀴는 허브를 포함하는 휠 및 타이어를 포함하고,

   상기 바퀴구동축은 일정한 직경으로 연장되는 중앙측의 제1직경부, 제1외경부보다 직경이 작은 제2외경부, 제2외경부보다 직경이 작은 제2외경부 외측의 제3외경부, 제3외경부보다 직경이 작은 제3외경부 외측의 제4외경부를 구비하도록 형성되며,

   각각 제2외경부와 직경이 동일한 중앙측의 제1내경부 및 상기 허브의 외경에 대응하는 직경의 외측의 제2내경부를 구비하는 원통형으로 형성되며, 각각의 제1내경부가 상기 바퀴구동축의 제2외경부에 중첩되도록 결합되고, 각각의 제2내경부에 상기 허브의 중앙측 부분이 부분적으로 중첩되도록 결합되도록 하여, 상기 한 쌍의 바퀴구동축에 각각 상기 구동바퀴를 결합하는 한 쌍의 구동바퀴결합부재;

   각각 상기 허브의 측면측 내주면 형상에 대응하는 형상으로 형성되며, 상기 구동바퀴결합부재와 상기 허브의 결합시 상기 바퀴구동축과 상기 허브 내주면 사이에 발생하는 공간을 채워 허브의 중심과 바퀴구동축이 동심을 유지하도록, 상기 제3외경부에 각각 결합되는 한 쌍의 내측 동심유지부재 및 상기 제4외경부의 외측 단부에 각각 결합되는 한 쌍의 외측 동심유지부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 한 쌍의 구동바퀴결합부재는 각각 축방향으로 삽입되는 키를 통해 대응하는 바퀴구동축에 결합되어 바퀴구동축으로부터 회전력을 전달받는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.
8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동바퀴는 허브를 포함하는 휠 및 타이어를 포함하고,

   상기 바퀴구동축은 일정한 직경으로 연장되는 중앙측의 제1직경부, 제1외경부보다 직경이 작은 제2외경부, 제2외경부보다 직경이 작은 제2외경부 외측의 제3외경부, 제3외경부보다 직경이 작은 제3외경부 외측의 제4외경부를 구비하도록 형성되며,

   각각 제2외경부와 직경이 동일한 중앙측의 제1내경부 및 상기 허브의 외경에 대응하는 직경의 외측의 제2내경부를 구비하는 원통형으로 형성되며, 각각의 제1내경부가 상기 바퀴구동축의 제2외경부에 중첩되도록 결합되고, 각각의 제2내경부에 상기 허브의 내측부분이 부분적으로 중첩되도록 결합되도록 하여, 상기 한 쌍의 바퀴구동축에 각각 상기 구동바퀴를 결합하는 한 쌍의 구동바퀴결합부재;

   각각 상기 허브의 측면측 내주면 형상에 대응하는 형상으로 형성되며, 상기 구동바퀴결합부재와 상기 허브의 결합시 상기 바퀴구동축과 상기 허브 내주면 사이에 발생하는 공간을 채워 허브의 중심과 바퀴구동축이 동심을 유지하도록, 상기 제3외경부에 각각 결합되는 한 쌍의 내측 동심유지부재 및 상기 제4외경부의 외측 단 부에 각각 결합되는 한 쌍의 외측 동심유지부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 한 쌍의 구동바퀴결합부재는 각각 축방향으로 삽입되는 키를 통해 대응하는 바퀴구동축에 결합되어 바퀴구동축으로부터 회전력을 전달받는 것을 특징으로 하는 자전거용 이륜구동형 구동구조.

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