KR20100036571A - Bicycle using flywheel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 관성회전체를 이용한 자전거에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관성회전체에 회전에너지를 저장하여 기동시에나 오르막길을 오르는 경우 저장된 회전에너지를 이용함으로써 운전자의 인력을 절감할 수 있는 자전거에 관한 것이다.The present invention relates to a bicycle using an inertial rotating body, and more particularly, to a bicycle that can reduce the manpower of the driver by storing the rotating energy in the inertial rotating body and using the stored rotating energy when starting or climbing uphill. .
일반적으로 자전거는 가격이 저렴하고 유지비가 거의 들지 않으며 유산소 운동에 효과적인 운행수단으로 일반인들에게 널리 이용되고 있다. 종래의 자전거는 프레임 상에 바퀴가 두 개 이상 체결되어 있고, 페달에 힘을 가함에 따라 회전하는 스프라켓과, 스프라켓에 체결되는 체인, 그리고 핸들 등이 부착된다. In general, bicycles are widely used by the public as low cost, low maintenance costs and effective means of aerobic exercise. In the conventional bicycle, two or more wheels are fastened on a frame, and a sprocket that rotates as a force is applied to a pedal, a chain fastened to the sprocket, and a handle are attached.
이러한 자전거는 사람의 다리로 페달을 밟아 근육수축운동을 계속하여 인체 에너지가 기계 에너지로 변화하는 힘으로 뒷바퀴를 돌려 움직이는 운동 역학적인 인력으로 운행된다.These bicycles are operated by kinetic manpower, which pedals human legs to continue muscle contraction movements, which rotates the rear wheels with the force that changes human energy into mechanical energy.
따라서 자전거는 별도의 동력 없이 순수한 인력으로 폐달을 밟아 움직이는 것으로서, 자전거와 인체의 하중이 걸려 있는 뒷바퀴를 기동시킴에 있어서 상당한 에너지를 필요로 한다. 또한 필요에 따라 제동하거나 감속시에도 바퀴의 운동에너 지가 열에너지로 변형되어 불필요한 힘의 낭비를 피할 수 없다. 뿐만 아니라 제동후 재기동 또는 과속시에도 기왕에 들인 에너지가 다시 소요되어 이중으로 에너지를 허비하는 문제점이 있다.Therefore, the bicycle moves by stepping on the moon with pure manpower without extra power, and requires considerable energy in maneuvering the rear wheel under the load of the bicycle and the human body. In addition, even when braking or decelerating as necessary, the kinetic energy of the wheel is transformed into thermal energy, thereby avoiding unnecessary waste of force. In addition, even after restarting or speeding up after braking, there is a problem in that energy is consumed again, and energy is wasted in duplicate.
이러한 에너지소모를 줄이고자 여러 가지 시도가 있었다. 대한민국 공고 특허 제 10-0254595호에는 마찰드럼과 2개의 유성기어, 탄성체로 구성된 제동장치가 개시되어 있다.Several attempts have been made to reduce this energy consumption. Korean Patent Publication No. 10-0254595 discloses a braking device consisting of a friction drum, two planetary gears, and an elastic body.
상기 제동장치는 탄성체를 이용하여 제동시에 탄성에너지가 탄성체에 축적되도록 하였다가 자전거를 출발할 때 탄성체로부터 탄성에너지를 보충받는 장치이다. 하지만 상기 제동장치는 방향전환장치로서 유성기어를 사용하고 작용점과 고정점이 항상 고정되어 있기 때문에 그 구조가 매우 복잡하다는 단점이 있다.The braking device is a device in which elastic energy is accumulated in the elastic body during braking using the elastic body and then replenishes the elastic energy from the elastic body when the bicycle is started. However, the braking device has a disadvantage in that the structure is very complicated because the planetary gear is used as the direction switching device and the working point and the fixed point are always fixed.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 간단한 구조로 초기 기동시나 오르막길 주행시 관성회전체에 저장된 회전에너지를 이용함으로써 인력을 절감할 수 있어 구동이 용이한 자전거를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, the object of the present invention is to provide a bicycle that can be easily driven by reducing the manpower by using the rotational energy stored in the inertial rotating body during the initial startup or driving uphill with a simple structure. .
본 발명의 다른 목적은 제동시에 마찰에 의한 열에너지로 소멸되는 에너지를 관성회전체에 회전에너지로 저장함으로써 재 기동 또는 가속시에 관성회전체에 저장된 에너지를 이용할 수 있는 자전거를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a bicycle that can use the energy stored in the inertial rotating body at the time of restart or acceleration by storing the energy dissipated by thermal energy due to friction during braking as the rotating energy in the inertial rotating body.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관성 회전체를 이용한 자전거는 프레임에 회전가능하도록 설치되며 폐달에 의해 구동되는 구동축과; 상기 프레임에 회전가능하도록 설치되며 상기 구동축과 제 1동력전달부에 의해 연결되는 제 1회전축과; 상기 제 1회전축에 설치되어 회전에너지를 저장하는 관성회전체와; 상기 프레임에 회전가능하도록 설치되며 구동바퀴가 장착되는 제 2회전축과; 상기 관성회전체의 동력을 상기 제 2회전축으로 전달하되 동력의 전달을 단속할 수 있는 제 1동력전달수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.A bicycle using the inertial rotating body of the present invention for achieving the above object is provided to be rotatable in the frame and driven by a closed moon; A first rotating shaft rotatably installed on the frame and connected to the driving shaft and a first power transmission unit; An inertial rotating body installed on the first rotating shaft to store rotational energy; A second rotating shaft rotatably mounted to the frame and having a driving wheel mounted thereon; And first power transmission means for transmitting power of the inertial rotating body to the second rotation shaft and intermittently transmitting power.
상기 제 1동력전달수단은 상기 관성회전체와 연결 또는 분리되며 상기 관성회전체와 연결시 제 1클러치축으로 동력을 전달하는 제 1클러치부와, 상기 제 1클러치축과 상기 제 2회전축을 연결하는 제 2동력전달부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The first power transmission means is connected to or separated from the inertial rotating body and connects the first clutch portion to transfer power to the first clutch shaft when connected to the inertial rotating body, and connects the first clutch shaft and the second rotating shaft. It characterized in that it comprises a second power transmission unit.
상기 제 1동력전달수단의 동력전달 방향과 반대 방향인 상기 제 2회전축으로부터 상기 관성회전체로 동력을 전달하되 동력의 전달을 단속할 수 있는 제 2동력전달수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.And a second power transmission means for transferring power from the second rotation shaft that is opposite to the power transmission direction of the first power transmission means to the inertial rotating body and intermittently transmitting power. .
상기 제 2동력전달수단은 상기 관성회전체와 연결 또는 분리되며 상기 관성회전체와 연결시 제 2클러치축으로부터 상기 관성회전체로 동력을 전달시키는 제 2클러치부와, 상기 제 2클러치축과 상기 제 2회전축을 연결하는 제 3동력전달부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The second power transmission means is connected to or separated from the inertial rotating body, and the second clutch portion for transmitting power from the second clutch shaft to the inertial rotating body when connected to the inertial rotating body, the second clutch shaft and the And a third power transmission unit connecting the second rotation shaft.
상기 제 1동력전달부는 상기 구동축에 설치되는 제 1스프라켓과, 상기 구동축과 상기 제 1회전축 사이에 위치하도록 상기 프레임에 회전가능하게 설치되는 보조구동축과, 상기 보조구동축의 일측에 설치되며 상기 제 1스프라켓과 제 1체인으로 연결되는 제 1보조 스프라켓과, 상기 보조구동축의 타측에 설치되는 제 2보조 스프라켓과, 상기 제 2보조스프라켓과 제 2체인에 의해 연결되며 상기 제 1회전축에 설치되는 제 2스프라켓과, 상기 제 1회전축과 상기 제 2스프라켓 사이에 설치되어 상기 구동바퀴가 전진하는 방향으로 상기 제 2스프라켓이 회전시에만 상기 제 2스프라켓에서 상기 제 1회전축으로 동력이 전달되는 제 1원웨이 클러치를 구비하는 것을 특징으로 한다.The first power transmission unit is provided with a first sprocket installed on the drive shaft, an auxiliary drive shaft rotatably installed on the frame so as to be located between the drive shaft and the first rotation shaft, and installed on one side of the auxiliary drive shaft. A first auxiliary sprocket connected to the sprocket and the first chain, a second auxiliary sprocket installed on the other side of the auxiliary driving shaft, and a second auxiliary sprocket connected to the second chain by the second chain and installed on the first rotating shaft. A first one-way installed between the sprocket and the first rotation shaft and the second sprocket, the power being transmitted from the second sprocket to the first rotation shaft only when the second sprocket rotates in a direction in which the driving wheel is advanced; It is characterized by including a clutch.
상기 제 2동력전달부는 상기 제 1클러치축 및 상기 제 2회전축에 각각 설치되는 제 3스프라켓 및 제 4스프라켓과, 상기 제 3스프라켓과 상기 제 4스프라켓을 연결하도록 장착되는 제 3체인과, 상기 제 1클러치축과 상기 제 3스프라켓 사이에 설치되어 상기 구동바퀴가 전진하는 방향으로 상기 제 1클러치축이 회전시에만 상 기 제 1클러치축에서 제 3스프라켓으로 동력이 전달되는 제 2원웨이 클러치를 구비하는 것을 특징으로 한다.The second power transmission unit includes a third sprocket and a fourth sprocket installed on the first clutch shaft and the second rotation shaft, and a third chain mounted to connect the third sprocket and the fourth sprocket, and the third sprocket. The second one-way clutch is installed between the first clutch shaft and the third sprocket, and the power is transmitted from the first clutch shaft to the third sprocket only when the first clutch shaft rotates in the direction in which the driving wheel moves forward. It is characterized by including.
상기 제 3동력전달부는 상기 제 2클러치축 및 상기 제 2회전축에 각각 설치되는 제 5스프라켓 및 제 6스프라켓과, 상기 제 5스프라켓과 상기 제 6스프라켓을 연결하도록 장착되는 제 4체인과, 상기 제 2클러치축과 상기 제 5스프라켓 사이에 설치되어 상기 구동바퀴가 전진하는 방향으로 상기 제 5스프라켓이 회전시에만 상기 제 5스프라켓에서 제 2클러치축으로 동력이 전달되는 제 3원웨이 클러치를 구비하는 것을 특징으로 한다.The third power transmission unit includes a fifth sprocket and a sixth sprocket installed on the second clutch shaft and the second rotation shaft, and a fourth chain mounted to connect the fifth sprocket and the sixth sprocket; And a third one-way clutch installed between the second clutch shaft and the fifth sprocket to transmit power from the fifth sprocket to the second clutch shaft only when the fifth sprocket rotates in the direction in which the driving wheel moves forward. It is characterized by.
상술한 바와 같이 본 발명의 관성회전체를 이용한 자전거는 초기기동시 부하가 걸려 있지 않은 관성회전체를 회전시켜 일정한 회전에너지를 저장하고 있다가 클러치의 조작에 의해 회전에너지를 뒷바퀴에 전달함으로써 뒷바퀴의 초기 기동을 위한 인력을 절감시킨다.As described above, the bicycle using the inertial rotating body of the present invention rotates the inertial rotating body that is not loaded at initial startup, stores constant rotational energy, and transfers rotational energy to the rear wheel by operating the clutch. Reduce manpower for initial maneuvers
그리고 주행 중 제동시에 마찰에 의한 열에너지로 소멸되는 에너지를 관성회전체에 회전에너지로 저장할 수 있다.The energy dissipated by thermal energy due to friction during braking during driving may be stored in the inertial rotating body as rotational energy.
또한, 오르막길 주행시에도 관성회전체에 저장된 회전에너지를 이용함으로써 주행을 용이하게 한다.In addition, even when driving uphill, the rotational energy stored in the inertial rotating body is used to facilitate the driving.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 관성회전체를 이용한 자전거에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a bicycle using an inertial rotating body according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자전거의 사시도이고, 도 2는 도 1에 적용된 제 1클러치부를 나타내는 관성회전체의 단면도이고, 도 3은 도 1의 자전거의 구성을 나타내는 개념도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자전거의 구성을 나타내는 개념도이다.1 is a perspective view of a bicycle according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the inertial rotating body showing the first clutch portion applied to Figure 1, Figure 3 is a conceptual diagram showing the configuration of the bicycle of Figure 1, Figure 4 is a conceptual diagram showing the configuration of a bicycle according to another embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 자전거(10)는 운전자의 다리로 페달을 밟아 인력에 의해 발생하는 구동력을 체인을 통해 뒷바퀴에 전달하는 통상적인 자전거와 달리 폐달(23)에서부터 발생한 구동력을 체인(37)(47)을 통해 관성회전체(110)(120)에 전달하고, 관성회전체(110)(120)의 회전력은 체인(87)에 의해 뒷바퀴인 구동바퀴(95)에 전달함으로써 주행하게 된다.Referring to Figures 1 to 3, the
또한, 본 발명의 자전거(10)는 구동바퀴(95)에서부터 관성회전체(110)(120) 방향으로 동력이 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.In addition, the
상기와 같은 본 발명의 자전거(10)를 구체적으로 살펴보면, 골격을 구성하는 프레임(5)의 전면에는 핸들(12)과, 핸들(12)의 조작에 의해 조향가능한 통상적인 앞바퀴(11)가 설치된다. 그리고 앞바퀴와 후방으로 일정거리 이격된 프레임(5)에는 구동축(31)이 회전가능하게 설치되며, 구동축(31)의 양 단부에는 크랭크(25)에 의해 연결된 폐달(23)이 장착된다. Looking specifically at the
구동축(31)으로부터 후방으로 이격된 프레임(5) 상에는 구동축(31)과 나란하도록 보조구동축(41)과, 제 1회전축(51), 제 2회전축(81)이 회전가능하도록 각각 설치된다. 제 2회전축(81)에는 구동바퀴(95)가 장착된다. On the
본 발명에서는 제 2회전축(81)의 양 단부에 2개의 구동바퀴(95)가 각각 설치 되는 삼륜 자전거를 도시하고 있는 데, 이와 달리 통상적인 이륜 자전거를 이용할 수 있음은 물론이다. In the present invention, there is shown a three-wheeled bicycle in which two
구동축(31)은 안장(21)에 앉은 운전자가 발로 폐달(23)을 굴림으로써 구동바퀴(95)가 구를 수 있는 구동력을 발생시킨다. 상기 구동축(31)에서 발생한 구동력은 제 1동력전달부에 의해 제 1회전축(51)에 전달된다. The
제 1동력전달부는 제 1스프라켓(35)과, 보조구동축(41)과, 제 1 및 제 2보조 스프라켓(43)(45)과, 제 1 및 제 2체인(37)(47)과, 제 2스프라켓(53)과, 제 1원웨이 클러치(미도시)로 구비된다. The first power transmission unit has a
제 1스프라켓(35)은 구동축(31)의 일측에 설치된다. 보조구동축(41)은 구동축(31)과 제 1회전축(51) 사이의 프레임(5)에 회전가능하도록 설치된다. 보조구동축(41)은 구동축(31)에서 발생한 동력을 큰 기어비로 제 1회전축(51)으로 전달하기 위함이다. 보조구동축(41)의 양측에는 제 1 및 제 2보조 스프라켓(43)(45)이 각각 장착되며, 제 1보조 스프라켓(43)은 제 1스프라켓(35)과 제 1체인(37)에 의해 연결된다. 제 2보조 스프라켓(45)은 제 2체인(47)에 의해 제 2스프라켓(53)과 연결된다. 제 1 및 제 2보조 스프라켓(43)(45)은 각기 다른 기어비를 가지는 다수의 기어가 다단으로 장착된 것으로서, 도시되지 않은 통상적인 변속장치에 의해 체인(37)(47)이 특정 기어와 결합하게 되어 기어비를 조절가능하게 한다. 이외에도 제 2스프라켓(53) 역시 마찬가지이고, 후술할 제 3 내지 제 6스프라켓 역시 마찬가지이다. 그리고 각 스프라켓들은 도시된 바와 달리 하나의 기어로만 이루어질 수 있음은 물론이다.The
한편, 본 발명의 자전거(10)는 보조 구동축(41)이 생략된 채 구동축(31)의 제 1스프라켓(35)이 제 1체인(37)에 의해 제 1회전축(51)의 제 2스프라켓(53)에 바로 연결될 수 있다.Meanwhile, in the
제 1원웨이 클러치는 제 1회전축(51)과 제 2스프라켓(53) 사이에 설치된다. 제 1원웨이 클러치는 구동바퀴(95)가 전진하는 방향으로 제 2스프라켓(53)이 회전시에만 제 2스프라켓(53)에서 제 1회전축(51)으로 동력을 전달한다. 이외에도 제 구동축(31)과 구동 스프라켓(35)사이에 제 1원웨이 클러치가 설치되거나 보조 구동축(41)과 제 1보조 스프라켓(43) 사이에 설치될 수 있다. 상기 제 1원웨이클러치는 통상적인 자전거에 적용되는 일 방향 클러치가 적용된다. The first one-way clutch is installed between the first
상기와 같이 제 1동력전달부에 의해 구동축(31)으로부터 발생한 동력이 제 1회전축(51)으로 전달된다. 제 1회전축(51)으로 전달된 동력은 제 1회전축(51)에 설치된 관성회전체(110)(120)를 회전시키게 된다. As described above, the power generated from the
도시된 예에서 제 1회전축(51)의 좌우측에 2개의 관성회전체(110)(120)가 각각 설치된다. 관성회전체(flywheel)(110)(120)는 구동축(31)으로부터 전달된 동력을 회전에너지로 저장하게 되어 필요할 경우 제 1동력전달수단에 의해 구동바퀴(95)로 전달하게 된다. 또한, 본 발명에서는 자전거(10)의 주행시 여유에너지가 발생되는 경우 상술한 동력전달 방향과 역방향으로 동력이 전달되어 회전에너지로 저장될 수 있다. 즉, 구동바퀴(95)가 구르면서 발생하는 동력이 제 2동력전달수단에 의해 관성회전체(110)(120)로 전달되는 것이다. 관성회전체(110)(120)는 일정한 중량을 가지는 금속재질의 원통형의 형상으로 형성된다. 관성회전체(110)(120)의 회전에너지는 각가속도와 질량에 비례하므로 비중이 큰 금속재질로 형성되는 것이 바람직하다. In the illustrated example, two inertial
관성회전체(110)(120)에 저장된 회전에너지를 구동바퀴(95)가 설치된 제 2회전축(81)으로 전달시키는 제 1동력전달수단에 대해서 살펴본다. It looks at the first power transmission means for transmitting the rotational energy stored in the inertial rotating body (110) (120) to the second
제 1동력전달수단은 제 1회전축의 좌측에 설치된 관성회전체(110)와 연결 또는 분리되며 관성회전체(110)와 연결시 제 1클러치축(79)으로 동력을 전달하는 제 1클러치부(70)와, 제 1클러치축(79)과 제 2회전축(81)을 연결하는 제 2동력전달부로 구비된다. 이 경우 제 1클러치축(79)의 일단은 프레임(5)에 회전가능하도록 설치된다.The first power transmission means is connected to or separated from the inertial
상기 제 1클러치부(70)는 통상적인 마찰 클러치의 구조를 가진다. 일 예로 핸들(12)에 설치된 클러치 레버(14)와 케이블(미도시)로 연결된 릴리스 포크(76)와, 릴리스 포크(76)의 조작에 의해 이동하는 릴리스 베어링(75) 및 릴리스 레버(74)에 의해 결합 또는 분리되는 압력판(72) 및 클러치판(71)으로 이루어져 제 1클러치축(79)에 동력을 전달 또는 차단시키게 된다. 운전자가 클러치 레버(14)를 당기면 압력판(72)이 클러치판(71)에서 분리되면서 동력이 차단되고, 클러치 레버(14)를 놓으면 스프링(73)의 장력에 의해 압력판(72)이 클러치판(71)을 관성회전체(110)에 압착시켜 동력이 제 1클러치 축(79)으로 전달된다. The first
제 1클러치축(79)의 동력을 제 2회전축(81)으로 전달시키기 위한 제 2동력전달부는 제 1클러치축(79)에 설치되는 제 3스프라켓(55)과, 제 2회전축(81)에 설치되는 제 4스프라켓(83)과, 제 3스프라켓(55)과 제 4스프라켓(83)을 연결하는 제 3 체인(87)과, 제 1클러치축(79)과 제 3스프라켓(55) 사이에 설치되어 구동바퀴(95)가 전진하는 방향으로 제 1클러치축(79)이 회전시에만 제 1클러치축(79)에서 제 3스프라켓(55)으로 동력이 전달되는 제 2원웨이 클러치(미도시)를 구비한다. 상기 제 2원웨이클러치는 통상적인 자전거에 적용되는 일 방향 클러치가 적용된다. The second power transmission unit for transmitting the power of the first
그리고 상기 제 1동력전달수단의 동력전달방향과 반대방향으로 동력이 전달되는 제 2동력전달수단에 대해 살펴본다.And it looks at with respect to the second power transmission means for transmitting power in a direction opposite to the power transmission direction of the first power transmission means.
제 2동력전달수단은 본 발명의 자전거(10)가 내리막길 주행과 같이 여유에너지가 발생하거나, 일정한 속도로 주행시 감속 또는 감속이 필요한 경우 구동바퀴(95)의 구동력을 관성회전체(110)(120)에 전달하여 회전에너지로 저장함으로써 자전거의 감속이 가능해진다. The second power transmission means generates an
제 2동력전달수단은 제 1회전축의 우측에 설치된 관성회전체(120)와 연결 또는 분리되며 관성회전체(120)와 연결시 제 2클러치축(69)으로부터 관성회전체(120)로 동력을 전달시키는 제 2클러치부(60)와, 제 2클러치축(69)과 제 2회전축(81)을 연결하는 제 3동력전달부를 구비한다. 이 경우 제 2클러치축(69)은 프레임(5)에 회전가능하도록 설치된다. 그리고 제 2클러치부(60)는 통상적인 마찰 클러치의 구조를 가지는 것으로 상술한 제 1클러치부(70)와 구성이 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 다만 제 2클러치부(60)와 제 1클러치부(70)는 클러치 레버(14)에 의해 선택적으로 작용될 수 있다. 즉, 제 1클러치부(70)가 동력연결상태면 제 2클러치부(60)는 동력 차단 상태가 되고, 제 1클러치부(70)가 동력차단 상태면 제 2클러치부(60)는 동력연결상태가 될 수 있다. 가령 운전자가 클러치 레버(14)를 놓은 상태 에서는 제 1클러치부(70)는 동력연결상태가 되고 제2클러치부(60)는 동력차단상태가 된다. 그리고 운전자가 클러치 레버(14)를 잡아당기면 제 1클러치부(70)는 동력차단상태가 되고 제 2클러치부(60)는 동력연결상태가 되는 것이다. The second power transmission means is connected to or separated from the inertial
제 3동력전달부는 제 2클러치축(69) 및 제 2회전축(81)에 각각 설치되는 제 5스프라켓(57) 및 제 6스프라켓(85)과, 제 5스프라켓(57)과 제 6스프라켓(85)을 연결하는 제 4체인(89)과, 제 2클러치축(69)과 제 5스프라켓(57) 사이에 설치되어 구동바퀴(95)가 전진하는 방향으로 제 5스프라켓(57)이 회전시에만 제 5스프라켓(57)에서 제 2클러치축(69)으로 동력이 전달되는 제 3원웨이 클러치(미도시)를 구비한다. 상기 제 3원웨이 클러치는 통상적인 자전거에 적용되는 일 방향 클러치가 적용된다. 제 3원웨이 클러치는 제 2원웨이 클러치와 상호 반대되는 방향으로 동력을 전달시키는 일방향 클러치다.The third power transmission unit is provided with the
도시되지 않았지만 제 2회전축(81)을 정지시키기 위한 제동수단으로서 제 2회전축(81)상에 설치되는 브레이크 드럼과, 브레이크 레버(15)와 케이블을 통해 연결되며 브레이크 드럼의 내부에 설치된 브레이크 밴드로 이루어진다. 그리고 급제동시 제동효율을 높이기 위해 브레이크 레버(15)는 제 1클러치부(70)와 연결되어 급제동시 제 1회전축(51)으로부터 제 2회전축(81)으로의 동력전달을 차단시키는 구조를 가질 수 있다.Although not shown, a brake drum provided on the
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 관성회전체를 이용한 자전거(10)의 작용에 대해서 간략하게 설명한다.The operation of the
먼저, 초기 기동시 운전자가 클러치 레버(14)를 당겨 제 1클러치 축(79)으로 동력이 전달이 되지 않는 상태, 즉 제 1클러치부(70)에 의해 관성회전체(110)와 제 1클러치축(79)을 분리시킴으로써 관성회전체(110)(120)에 부하가 걸리지 않도록 한다. 이 상태에서 운전자가 폐달(23)을 밟게 되면 구동축(31)에서 발생한 구동력은 제 1동력전달부에 의해 제 1회전축(51)에 전달된다. 제 1회전축(51)이 회전하게 됨에 따라 관성회전체(110)(120)도 회전하게 되어 최초 발생한 구동력은 관성회전체(110)(120)에 회전에너지로 저장되는 것이다. 이때 제 2클러치부(60)는 관성회전체(120)와 제 2클러치축(69)을 연결하는 상태가 되나 제 2원웨이 클러치에 의해 동력이 제 5스프라켓(57)으로 전달되지 않는다.First, when the driver starts to pull the
그리고 관성회전체(110)(120)가 일정속도로 회전하게 되어 일정량의 회전에너지를 가지고 있는 상태에서 운전자가 클러치 레버(14)를 놓게 되면 제1클러치부(70)는 동력연결상태가 되고 제 2클러치부(60)는 동력 차단상태가 된다. 따라서 관성회전체(110)(120)의 회전에너지는 제 1클러치축(79), 제 2원웨이클러치, 제 3스프라켓(55), 제 4체인(87), 제 4스프라켓(83), 제 2회전축(81)으로 차례로 전달되어 구동바퀴(95)에 기동력을 제공하게 된다. 이와 같이 본 발명은 정지상태에서 출발하기 위한 초기 기동시 운전자의 인력을 크게 줄일 수 있어 기동을 용이하게 한다. 이러한 효과는 노약자나 어린이와 같이 힘이 없는 운전자에게 특히 유용하게 이용될 수 있다. 이는 초기 기동시 자전거의 자체 중량과 운전자의 체중이 걸려있는 상태에서 바퀴를 기동시키는 통상의 자전거에 비해 인력을 크게 줄일 수 있는 것이다. When the driver releases the
상기와 같이 자전거(10)가 기동된 후 평지 주행시 동력은 구동축(31)에서부 터 제 1동력전달부, 제 1회전축(51), 관성회전체(70)를 통해 전달되면서 구동바퀴(95)를 굴린다. As described above, when the
그리고 일정한 속도로 주행 중 운전자가 폐달(23)을 밟지 않게 되면 관성에 의해 자전거(10)는 주행하게 된다. 이 경우 제 1원웨이 클러치에 의해 제 1회전축(51)의 회전력은 제 2스프라켓(53)에 전달되지 않는다. 또한, 제 2원웨이클러치에 의해 제 2회전축(81)으로부터 제 1클러치축(79)으로 동력은 전달되지 않는다.When the driver does not step on the
그리고 내리막길 주행시 감속을 위해서 클러치 레버(14)를 잡아 당기게 되면 제 2클러치부(60)가 동력연결상태가 된다. 따라서 구동바퀴(95)로부터 발생하는 동력은 제 2회전축(81), 제 6스프라켓(85), 제 4체인(89), 제 5스프라켓(57), 제 3원웨이클러치, 제 2클러치축(69)으로 차례로 전달되고, 제 2클러치부(60)에 의해 관성회전체(120)로 동력이 전달되어 관성회전체(110)(120)와 제 1회전축(51)을 회전시키게 된다. 이때 제 1클러치부(70)는 동력차단상태가 되므로 제 1동력전달수단에 의해 관성회전체(110)로 동력은 전달되지 않는다. 이와 같이 구동바퀴(95)로부터 발생하는 동력의 일부를 관성회전체(110)(120)에 회전에너지로 저장함으로써 일정 속도로 감속될 수 있다. 따라서 감속시 제동수단에 의해 동력의 일부를 열에너지로 소모하는 통상의 자전거와 달리 본 발명은 회전에너지로 저장하여 다시 이용할 수 있는 것이다. And when the
그리고 내리막길을 내려와 다시 평지나 오르막길에 접어드는 경우 클러치 레버(14)를 놓게 되면 제 2클러치부(60)는 동력차단상태가 되고 제 1클러치부(70)는 동력연결상태가 된다. 따라서 관성회전전체(110)(120)에 저장된 회전에너지는 제 1 동력전달수단을 통해 구동바퀴(95)로 전달됨으로써 그만큼 운전자의 인력을 절감시켜 준다. When the
그리고 급제동시에 브레이크 레버(15)를 당기게 되면 케이블을 통해 브레이크 드럼의 내부에 설치된 브레이크 밴드를 당기게 된다. 이 경우 브레이크 레버는 브레이크 드럼의 내주면에 압착되면서 제 2회전축(81)을 정지시킨다. 이와 동시에 브레이크 레버(15)는 제 1클러치부(70)를 조작하여 관성회전체(110)로부터 제 1클러치축(79)으로 동력전달을 차단시켜 제동효율을 높일 수 있다.When the brake lever 15 is pulled at the time of sudden braking, the brake band installed inside the brake drum is pulled through the cable. In this case, the brake lever is pressed against the inner circumferential surface of the brake drum to stop the second
상기에서 급제동만을 언급하였는데, 이는 급제동 외에는 클러치 레버(14)를 조작하여 제 2클러치부(60)가 관성회전체(120)와 제 2클러치축(69)을 연결되게 함으로써 본 발명은 충분한 감속효과를 가질 수 있기 때문이다. In the above, only the rapid braking is mentioned, which operates the
한편, 본 발명은 제1동력전달수단 및 제 2동력전달수단을 모두 구비한 실시예를 들어 설명하였지만, 제 1동력전달수단만을 가지는 자전거로 구현될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명은 관성회전체를 제 1회전축(51)에 하나만을 설치하고, 제 1회전축(51)의 좌우측에 제 1클러치부와 제 2클러치부를 설치할 수 있다.On the other hand, the present invention has been described with reference to the embodiment having both the first power transmission means and the second power transmission means, it can be realized that the bicycle having only the first power transmission means. In addition, according to the present invention, only one inertial rotating body may be provided on the first
그리고 본 발명의 또 다른 실시 예로서 체인과 베벨기어를 동력전달수단으로 이용한다. 이러한 자전거의 구성을 도 4에 개략적으로 나타내고 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 자전거는 구동축(231)으로부터 발생한 동력을 다수의 체인과 스프라켓, 그리고 베벨기어를 통해 구동바퀴(290)에 전달한다.In another embodiment of the present invention, the chain and the bevel gear are used as power transmission means. The configuration of such a bicycle is schematically shown in FIG. Referring to FIG. 4, the bicycle of the present invention transmits power generated from the
간단히 살펴보며, 본 발명은 뒷바퀴가 구동바퀴(290)로 작용하며, 프레임(205)의 좌우측에 회전가능하게 각각 설치되는 제 6회전축(206)에 앞바퀴(207)가 장착된다. 따라서 앞바퀴가 두개인 삼륜자전거를 예를 들어 설명한다.Briefly, in the present invention, the rear wheel acts as the
폐달(223)을 굴려 크랭크축(225)과 연결된 구동축(231)에서 발생한 구동력은 제 1스프라켓(235)과 제 1체인(236)을 통해 제 1회전축(243)에 설치된 제 2스프라켓(241)으로 전달한다. 구동축(231)과 제 1스프라켓(235) 사이에는 제 1원웨이클러치(미도시)가 설치되어 구동축(231)으로부터 제 1스프라켓(235) 방향으로만 동력을 전달한다. 제 1회전축(243)은 프레임(205)에 동축상으로 회전가능하게 설치된다. 제 1회전축(243)의 설치된 제 3스프라켓(245)은 제 2체인(247)으로 연결되고, 제 2체인(247)은 제 2회전축(251)에 설치된 제 4스프라켓(249)과 연결된다. 제 2회전축(251)은 프레임(205)에 동축상으로 회전가능하게 설치된다. The driving force generated in the driving
그리고 제 2회전축(251)의 타측에 제 1베벨기어(253)가 설치된다. 제 1베벨기어(253)는 제 2회전축(251)과 직각을 이루는 제 3회전축(257)에 설치된 제 2베벨기어(255)와 치합된다. 제 3회전축(257)은 프레임(205)에 동축상으로 설치된다. 제 3회전축(257)의 일단에는 관성회전체(210)가 결합되고, 관성회전체(210)는 제 1클러치부(215)에 의해 클러치축(217)과 연결 또는 분리된다. 클러치축(217)은 프레임(205)에 동축상으로 회전가능하게 설치된다. The
클러치축(217)에는 제 3베벨기어(261)가 설치되고, 제 3베벨기어(261)는 제 3회전축(257)과 직각을 이루는 제 4회전축(267)에 설치된 제 4베벨기어(263)와 치합된다. 제 4회전축(267)은 프레임(205)과 동축상으로 회전가능하게 설치된다. 제 4회전축(267)에 설치된 제 5스프라켓(265)은 제 6스프라켓(271)과 제 3체인(269)에 의해 연결된다. 제 6스프라켓(271)은 제 5회전축(270)에 설치된다. 제 5회전 축(270)은 프레임(205)에 회전가능하도록 지지되며, 제 5회전축(270) 중앙에는 구동바퀴(290)가 축결합되어 설치된다. 그리고 제 5회전축(270)과 제 6스프라켓(271) 사이에는 제 2원웨이클러치(미도시)가 설치되어 제 6스프라켓(271)으로부터 제 5회전축(270) 방향으로만 동력이 전달된다.The
그리고 제 5회전축(270)의 일측에는 제 5회전축(270)과 동축상으로 설치되어 좌우로 슬라이딩 이동하면서 제 5회전축(270)과 연결 및 분리되는 제 2클러치부(280)가 설치된다. 제 2클러치부(280)는 통상적인 맞물림클러치를 이용한다. 그리고 제 2클러치부(280)에는 제 7스프라켓(275)이 설치된다. 제 2클러치부(280)는 구동바퀴(290)에서 관성회전체(210) 방향으로 동력을 전달시에만 제 5회전축(270)과 연결된다. 상술한 구성 외에도 베벨기어를 사용하여 다양하게 동력전달을 구성할 수 있음은 물론이다.A
한편, 상술한 실시 예들에 있어서 발전시스템을 더 구비할 수 있다. 종래의 자전거는 특성상 발전에 필요한 충분한 회전력을 확보할 수 없어 발전시스템을 설치하더라도 효과가 거의 없었다. 하지만 본 발명은 관성회전체를 이용하여 발전에 필요한 충분한 고속 회전력을 확보할 수 있어 자전거에 자가 발전 시스템을 구축할 수 있는 것이다. 이러한 발전시스템에 의해 발전된 전기에너지는 자전거의 운행에 필요한 장치들, 예를 들어 전조등이나 방향지시등과 같은 전기장치를 구동시키는 데 이용 할 수 있다. 또한 구동바퀴를 굴리기 위한 보조 동력으로서 자전거에 설치된 전동모터를 구동하는 데 이용될 수 있다.On the other hand, in the above-described embodiments may further include a power generation system. Due to the characteristics of the conventional bicycle, sufficient rotational force required for power generation cannot be secured, and there is little effect even when a power generation system is installed. However, the present invention can secure a sufficient high-speed rotational force required for power generation using the inertial rotating body to build a self-powered system on the bicycle. The electric energy generated by this power generation system can be used to drive the devices necessary for the operation of the bicycle, for example, electric devices such as headlights and turn signals. It can also be used to drive an electric motor installed on a bicycle as an auxiliary power to roll the drive wheels.
발전시스템의 일 예로 프레임의 일측에 발전기가 설치되고, 발전기는 관성회 전체가 설치된 회전축과 벨트 등의 동력전달수단으로 연결되어 발전하게 된다. 그리고 발전기에서 발전된 전기는 프레임에 설치된 축전지에 저장된다. 이렇게 저장된 전기에너지는 전동모터나 전기장치들을 작동하는 데 이용된다.As an example of the power generation system, a generator is installed on one side of the frame, and the generator is connected to power generation means such as a rotating shaft and a belt in which the entire inertia is installed. The electricity generated by the generator is stored in a battery installed in the frame. The electrical energy stored in this way is used to operate electric motors or electric devices.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments thereof are possible.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자전거의 사시도이고,1 is a perspective view of a bicycle according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1에 적용된 제 1클러치부를 나타내는 관성회전체의 단면도이고,2 is a cross-sectional view of an inertial rotating body showing a first clutch part applied to FIG. 1;
도 3은 도 1의 자전거의 구성을 나타내는 개념도이고,3 is a conceptual diagram illustrating a configuration of the bicycle of FIG. 1;
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자전거의 구성을 나타내는 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a bicycle according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
23: 폐달 31: 구동축 23: closed moon 31: drive shaft
35: 제 1스프라켓 37: 제 1체인35: First Sprocket 37: First Chain
41: 보조 구동축 51: 제 1회전축 41: auxiliary drive shaft 51: first rotating shaft
60: 제 2클러치부 70: 제 1클러치부60: second clutch portion 70: first clutch portion
81: 제 2회전축 95: 구동바퀴81: second rotating shaft 95: drive wheel
110: 관성회전체 110: inertial rotating body
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