KR20110059317A - 보행 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레임, 상기 프레임의 일측에 결합된 구동기어, 상기 프레임의 후방에 결합된 종동기어, 상기 종동기어에 결합되어 후륜의 역회전을 방지하는 래칫기어, 상기 구동기어의 구동축에 결합되어 회전하는 제1크랭크, 상기 프레임의 후방에 힌지결합되어 회동하는 제2크랭크 및 일단은 상기 제1크랭크에 결합되고 타단은 상기 제2크랭크에 결합된 발판을 포함하고, 상기 제2크랭크의 길이가 상기 제1크랭크의 길이보다 길게 구비되어 상기 발판의 전단은 회전운동하며 후단은 전후 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 보행 자전거를 제공한다.

자전거, 보행

Description

보행 자전거{walking bycycle}

본 발명은 보행 자전거에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전단은 회전운동을 하고 후단은 왕복운동을 하는 발판을 구비하여 평소 보행동작이 구동력을 발생시키는 보행 자전거에 관한 것이다.

일반적으로, 자전거는 페달에 발을 얹고 페달을 회전시켜 동력을 얻으며, 이 동력을 바퀴에 전달하여 자전거를 전진시키는 보편화된 이동수단의 일종이다. 이러한 자전거는 자동차의 보급과 더불어 그 이용자가 급격히 감소하였으나 최근 녹색성장과 더불어 친환경 교통수단으로서 새로이 각광받고 있다.

종래의 자전거는 페달을 발로 밟아 주행하는 족동식으로서 페달을 회전시키기 위해서는 무릎의 상하운동과 동시에 발의 전후 운동이 이루어져야 하므로 이중의 에너지가 소모된다. 또한, 사용자의 체중을 실은 무릎의 상하 운동이 발의 전후 운동에 비해 상대적으로 큰 근력을 갖고 있다. 그러나 회전식 페달이 원운동 과정에서 페달의 위치가 상하 정점 부위에 다다를 경우에는 상하 운동력이 페달에 전달되지 않아 상대적으로 근력이 약한 발의 전후 운동에 의존하여 구동되었다. 따라 서, 에너지 낭비가 많아지는 것은 물론 오르막길 경우에는 페달이 정점부위를 지날 때 힘의 공백이 발생하여 자전거가 정지되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 양발의 상하 왕복운동으로 동력을 생성하면서도 발바닥이 지면에 대하여 수평을 유지한 편안한 상태에서 평지를 걷는 동작으로 구동력을 발생시키는 보행 자전거를 제공하는 것이 목적이다.

본 발명은 프레임(18), 상기 프레임(18)의 일측에 결합된 구동기어(20), 상기 프레임(18)의 후방에 결합된 종동기어(22), 상기 종동기어(22)에 결합되어 후륜(16)의 역회전을 방지하는 래칫기어, 상기 구동기어(20)의 구동축(24)에 결합되어 회전하는 제1크랭크(30,32), 상기 프레임(18)에 힌지결합되어 회동하는 제2크랭크(40,42), 일단은 상기 제1크랭크(30,32)에 결합되고 타단은 상기 제2크랭크(40,42)에 결합된 발판(50,52)을 포함하고, 상기 제2크랭크(40,42)의 길이가 상기 제1크랭크(30,32)의 길이보다 길게 구비되어 상기 발판(50,52)의 전단은 회전운동하며 후단은 일정각도를 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 보행 자전거를 제공한다.

또한, 본 발명은 프레임(18), 상기 프레임(18)의 일측에 결합된 구동기어(20), 상기 프레임(18)의 후방에 결합된 종동기어(22), 상기 종동기어(22)에 결합되어 후륜(16)의 역회전을 방지하는 래칫기어, 상기 구동기어(20)의 구동축(24)에 결합되어 회전하는 제1크랭크(30,32), 상기 종동기어(22)에 결합된 후륜축(26), 일단이 상기 제1크랭크(30,32)에 힌지 결합된 발판(60,62)을 포함하고, 상기 발판(60,62)의 측면에는 가이드공(60a,62a)이 형성되어 있으며 상기 후륜축(26)은 상기 가이드공(60a,62a)에 삽입 결합된 보행 자전거를 제공한다.

상기 구동기어(20) 및 상기 종동기어(22)는 스프라켓일 수 있다.

본 발명은 인간의 동작 중에 가장 자연스럽고 편안하게 느끼는 보행 동작을 반복함으로써 구동력을 발생시키므로 편안한 자세로 운전을 할 수 있으며, 장시간 운전을 해도 피로감을 덜 느낄 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 보행 자전거의 사시도, 도 2는 일부 분해사시도, 도 3은 측면도, 도 4는 평면도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 보행 자전거는 핸들(12), 핸들바(10), 전륜(14), 프레임(18), 구동기어(20), 종동기어(22), 제1크랭크(30,32), 제2크랭크(40,42), 발판(50,52)을 포함한다.

먼저, 상기 핸들바(10)의 하단에는 전륜(14)이 결합된다. 상기 핸들바(10)는 프레임(18)에 형성된 핸들바 결합공에 회동가능하게 삽입결합된다. 사용자는 상기 핸들(12)을 좌우로 회전시켜 상기 전륜(14)의 방향을 회전시킴으로써 주행방향을 조정할 수 있다.

구동기어(20)는 상기 프레임(18)의 일측에 결합되며, 구동력을 후륜(16)에 전달한다. 상기 구동기어(20)는 상기 제1크랭크(30,32)의 회전력을 전달받아 회전한다. 상기 구동기어(20)는 스프라켓(sprocket)일 수 있다.

한편 상기 구동기어(20)에는 구동축(24)이 힌지 결합된다. 상기 구동축(24)은 상기 프레임(18)과 상기 구동기어(20)에 삽입되어 상기 두 부재를 결합시킨다. 또한, 상기 구동축(24)의 양단에는 제1크랭크(30,32)가 결합된다. 상기 제1크랭크(30,32)는 상기 발판(50,52)의 회전력을 상기 구동기어(20)에 전달하는 역할을 한다.

좀 더 구체적으로 상기 프레임(18)의 일측에는 구동기어(20)가 결합되며 상기 구동기어(20)의 외측에 하나의 제1크랭크(30)가 결합된다. 나머지 하나의 제1크랭크(32)는 상기 프레임(18)의 타측에 결합된다. 상기 구동축(24)과 상기 제1크랭크(30,32)는 고정결합된다. 따라서, 상기 제1크랭크(30,32)가 회전하면 상기 구동축(24)과 상기 구동기어(20)가 회전한다.

상기 프레임(18)의 양측에 결합되는 두 개의 제1크랭크(30,32)의 결합위치는 서로 대칭적이다. 즉, 상기 프레임(18)의 일측에 결합된 하나의 제1크랭크(30)가 전방을 향하도록 결합되었다면 상기 프레임(18)의 타측에 결합되는 나머지 제1크랭크(32)는 후방을 향하도록 결합된다.

상기 프레임(18)의 후방에는 후륜(16)이 구비된다. 상기 후륜(16)의 일측에는 상기 구동기어(20)와 연동된 종동기어(22)가 결합된다. 상기 종동기어(22)는 스프라켓일 수 있다. 상기 종동기어(22)는 상기 구동기어(20)와 체인(21)을 통하여 연결되어 있으며, 상기 구동기어(20)가 회전하면 상기 종동기어(22)가 회전한다. 또한, 상기 종동기어(22)에는 래칫기어(미도시)가 결합된다. 상기 래칫기어는 상기 종동기어(22)가 정회전하는 경우에는 회전력을 후륜(16)에 전달하여 후륜(16)을 구동시키지만, 상기 종동기어(22)가 역회전하는 경우에는 상기 종동기어(22)는 공회전하게 되고 회전력을 후륜(16)에 전달시키지 않는다. 한편, 상기 종동기어(22)와 상기 후륜(16)의 중앙에는 후륜축(26)이 힌지결합된다.

상기 프레임(18)의 양측에는 제2크랭크(40,42)가 힌지결합된다. 상기 제2크 랭크(40,42)는 상기 제1크랭크(30,32)의 길이보다 길게 형성된다. 상기와 같은 기하학적 구속조건에 따라 상기 제1크랭크(30,32)는 완전히 회전할 수 있지만 상기 제2크랭크(40,42)는 일정각도를 왕복운동한다.

발판(50,52)은 상기 프레임(18)의 양측에 하나씩 구비된다. 상기 발판(50,52)의 전단은 상기 제1크랭크(30,32)에 힌지 결합되며, 후단은 제2크랭크(40,42)에 힌지 결합된다. 상기 제2크랭크(40,42)의 길이는 제1크랭크(30,32)의 길이보다 더 길기 때문에 상기 제1크랭크(30,32)는 완전히 회전할 수 있지만 제2크랭크(40,42)는 일정각도를 왕복운동한다. 따라서, 상기 발판(50,52)의 전단은 회전하지만 상기 발판(50,52)의 후단은 일정각도를 왕복운동한다.

상기 구동축(24)과 상기 후륜축(26)에는 베어링(미도시)이 구비되어 회전시 구름저항을 최소화하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동기어(20)와 상기 종동기어(22)는 풀리로 구성될 수 있으며, 이 경우에는 상기 구동기어(20)와 종동기어(22)는 벨트로 연결될 수 있다.

이하, 도 3을 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 자전거의 작동과정을 상세히 설명한다.

사용자가 핸들(12)을 잡고 발판(50,52)의 상부에 양발을 각각 올려놓은 상태 에서 각 발에 교대로 체중을 이동시킨다. 즉, 프레임(18)을 중심으로 프레임(18)의 상부에 위치한 발판(52)으로 체중을 이동시키면 상기 발판(52)은 회전하면서 프레임(18)의 하부로 내려간다. 이때, 반대편 발판(50)은 회전하면서 프레임(18)의 상부로 올라온다. 즉, 사용자는 양 발판(50,52)에 위치한 발에 체중을 교대로 이동시키면서 상기 발판(50,52)의 전단에 결합된 제1크랭크(30,32)를 회전시킨다. 따라서, 상기 제1크랭크(30,32)에 결합된 구동기어(20)가 회전하게 되고 보행 자전거는 전진한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보행 자전거는 제1크랭크(30,32)의 길이가 제2크랭크(40,42)의 길이보다 짧게 형성되어 있어 발판(50,52)의 전단은 회전하고 발판의 후단(60,62)은 일정각도를 왕복운동한다. 따라서, 발판(50,52)의 전단과 후단 사이에 놓인 사용자의 발은 타원궤적을 그리게 된다. 사람이 일반적으로 보행할 때 발의 궤적은 타원을 이룬다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 자전거는 주행 시 발의 궤적이 평소 보행 시 발의 궤적과 동일하므로 장시간 운전을 해도 피로하지 않고 편하게 운전할 수 있다.

다음으로, 사용자가 보행 자전거의 속도를 조절하는 방법에 대해 설명한다. 사용자는 양 발에 교대로 체중을 이동시켜 상기 발판(50,52)을 회전시키게 되는데 이때 체중의 이동주기를 조절하여 보행 자전거의 속도를 조절할 수 있다.

또한, 발판(50,52)의 상부에 올려진 발의 위치를 조절하여 보행 자전거의 구동력을 조절할 수 있다. 힘이 많이 드는 오르막길을 주행할 경우에는 사용자의 발을 발판(50,52)의 전방으로 이동시키고, 힘이 적게 드는 평지 또는 내리막길을 주 행할 경우에는 사용자의 발을 발판(50,52)의 후방으로 이동시킨다. 즉, 제1크랭크(30,32)에 작용하는 모멘트가 구동기어(20)의 구동력이 되는데 상기 모멘트를 발생시키는 작용힘(사용자의 발에 실린 체중)의 모멘트 암(사용자의 발과 제1크랭크 사이의 거리)을 조절함으로써 상기 제1크랭크(30,32)에 작용하는 모멘트를 조절할 수 있다. 따라서, 별도의 기어장치 없이 발판(50,52)에서 사용자의 발 위치를 옮김으로써 구동기어(20)에 작용하는 토크를 간단하게 조절할 수 있다.

한편, 상기 종동기어(22)에는 역회전을 방지하는 래칫기어가 구비되어 있으므로, 상기 구동기어(20)가 역회전하더라도 보행 자전거는 후진하지 않는다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 보행 자전거를 설명한다.

이하에서는 상기 제1실시예에 다른 구성만을 설명하고 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 제1실시예와 동일한 부재는 동일한 도면부호를 사용하였다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 보행 자전거의 사시도, 도 6은 일부 분해사시도, 도 7은 측면도, 도 8은 평면도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 보행 자전거는 핸들(12), 핸들바(10), 전륜(14), 프레임(18), 구동기어(20), 종동기어(22), 제1크랭크(30,32), 발판(60,62) 을 포함한다.

제2실시예에 따른 보행 자전거가 제1실시예와 다른 점은 발판(60,62)의 후방 측면에 가이드공(60a,62a)이 형성되어 있다는 점이다.

상기 후륜(16)과 상기 종동기어(22)를 결합하는 후륜축(26)은 양측으로 돌출구비된다. 상기 후륜축(26)은 상기 발판(60,62)의 후방 측면에 형성된 가이드공(60a,62a)에 결합된다. 상기 후륜축(26)이 상기 가이드공(60a,62a)에서 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 후륜축(26)의 양단에는 이탈방지부재(70)가 결합되는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 보행 자전거의 사시도, 도 2는 일부 분해사시도, 도 3은 측면도, 도 4는 평면도이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 보행 자전거의 사시도, 도 6은 일부 분해사시도, 도 7은 측면도, 도 8은 평면도이다.

< 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 >

10 핸들바 12 핸들

14 전륜 16 후륜

18 프레임 20 구동기어

21 체인 22 종동기어

24 구동축 26 후륜축

30,32 제1크랭크 40,42 제2크랭크

50,52 발판 60,62 발판

60a,62a 가이드공 70 이탈방지부재

Claims (3)

1. 프레임(18);

   상기 프레임(18)의 일측에 결합된 구동기어(20);

   상기 프레임(18)의 후방에 결합된 종동기어(22);

   상기 종동기어(22)에 결합되어 후륜(16)의 역회전을 방지하는 래칫기어;

   상기 구동기어(20)의 구동축(24)에 결합되어 회전하는 제1크랭크(30,32);

   상기 프레임(18)에 힌지결합되어 회동하는 제2크랭크(40,42); 및

   일단은 상기 제1크랭크(30,32)에 결합되고 타단은 상기 제2크랭크(40,42)에 결합된 발판(50,52);을 포함하고,

   상기 제2크랭크(40,42)의 길이가 상기 제1크랭크(30,32)의 길이보다 길게 구비되어 상기 발판(50,52)의 전단은 회전운동하며 후단은 일정각도를 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 보행 자전거.
2. 프레임(18);

   상기 프레임(18)의 일측에 결합된 구동기어(20);

   상기 프레임(18)의 후방에 결합된 종동기어(22);

   상기 종동기어(22)에 결합되어 후륜(16)의 역회전을 방지하는 래칫기어;

   상기 구동기어(20)의 구동축(24)에 결합되어 회전하는 제1크랭크(30,32);

   상기 종동기어(22)에 결합된 후륜축(26); 및

   일단이 상기 제1크랭크(30,32)에 힌지 결합된 발판(60,62);을 포함하고,

   상기 발판(60,62)의 측면에는 가이드공(60a,62a)이 형성되어 있으며 상기 후륜축(26)은 상기 가이드공(60a,62a)에 삽입 결합된 보행 자전거.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구동기어(20) 및 상기 종동기어(22)는 스프라켓인 것을 특징으로 하는 보행 자전거.

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