JP7002813B2

JP7002813B2 - 自転車駆動装置

Info

Publication number: JP7002813B2
Application number: JP2019571518A
Authority: JP
Inventors: グペク、ソン
Original assignee: Baek sung Koo
Current assignee: Baek sung Koo
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2039-11-08
Also published as: US10940914B1; GB202112458D0; DE112019007075T5; KR102034744B1; JP2021535856A; GB2599493B; DE112019007075B4; WO2021020654A1; GB2599493A

Description

本発明は、両側のペダルを交互に一方向に押すと自転車が前進するように構成された新しい構造の自転車駆動装置に関する。

一般的に、自転車に備えられる駆動装置は、図１に示すように、フレームに備えられた回転軸１と、前記回転軸１の両端に相互に反対方向に延長されるように備えられた左右側クランクアーム２、３と、前記左右側クランクアーム２、３の先端部に備えられた左右側ペダル４、５と、前記回転軸１に備えられた駆動スプロケット６と、後輪に備えられた従動スプロケット７と、前記駆動スプロケット６と従動スプロケット７を連結するチェーン８とで構成され、自転車に乗っている使用者が前記左右側ペダル４、５を持続的に一方向に回転させると、前記従動スプロケット７と後輪が一方向に回転されるとともに自転車を前進させるように構成される。

ところが、これらの自転車駆動装置は、使用者がペダルを円形を描くように踏まなければならないため、使用が非常に不便であるという問題点が発生した。

したがって、これらの問題点を解決できる新しい方法が必要となった。

本発明は、前記の問題点を解決するためのものであって、両側のペダルを交互に一方向に押すと自転車が前進するように構成された新しい構造の自転車駆動装置を提供することにその目的がある。

前述の目的を果たすための本発明は、両側面に第１および第２貫通孔１１、１２が形成され、自転車のフレームに固定される支持筒体１０と、前記支持筒体１０の内部に回転可能に備えられ、一側面には、前記第１貫通孔１１を介して前記支持筒体１０の外側に延長される延長部２１が形成され、他側面には、側方向に延長された延長管部２７が形成され、内側の周り面には、第１ねじ山２２が形成された回転筒体２０と、側方向に延長され、一端部は、前記延長管部２７を介して前記回転筒体２０の内部に延長され、他端部は、前記第２貫通孔１２を介して支持筒体１０の外側に延長された回転軸３０と、前記回転筒体２０の内部に位置するように前記支持筒体１０に側方向に延長されるように備えられた支持軸１３に回転可能に結合され、周り面が前記第１ねじ山２２に噛合ったプラネットギア４０と、前記支持筒体１０の内部に位置するように前記回転軸３０に固定結合され、前記プラネットギア４０に噛合うサンギア５０と、前記回転筒体２０の外側に位置するように前記回転軸３０の中間部の外側に備えられ、第１および第２ワンウエーベアリング７１、７２を介して前記延長管部２７と回転軸３０に駆動的に連結され、外周面には、第２ねじ山６１が形成された連動軸６０と、前記支持筒体１０の内部に側方向に延長されるように備えられた支持軸１３に回転可能に結合され、前記連動軸６０の第２ねじ山６１に噛合う変速ギア８０と、前記回転軸３０の周り部に回転可能に結合され、外周面には、前記変速ギア８０に噛合う第３ねじ山９１が形成され、一側は、前記第２貫通孔１２を介して支持筒体１０の外側に延長される延長部９２が形成された出力ギヤ９０と、前記支持筒体１０の外側に位置するように前記回転軸３０に回転可能に結合され、クラッチ機構１０１を介して前記出力ギヤ９０に連結される駆動スプロケット１００と、前記回転筒体２０の延長部２１と回転軸３０の端部に備えられ、先端部には、左右側ペダルが備えられた左右側クランクアーム１１１、１１２と、を含む自転車駆動装置が提供される。

本発明の他の特徴によると、前記回転筒体２０は、内周面に前記第１ねじ山２２が形成されたリングギア２３と、前記リングギア２３の一側面に結合され、中央部には前記延長部２１が形成された第１仕切板２４と、前記リングギア２３の他側面に結合され、中央部には前記延長管部２７が形成された第２仕切板２５と、を含み、前記延長部２１と延長管部２７は、同じ軸線上に位置するように備えられ、前記プラネットギア４０は、周り面が前記第１ねじ山２２に噛合う第１ギヤ部４１と、前記第１ギヤ部４１に比べて直径が小さく構成され、前記サンギア５０に噛合う第２ギヤ部４２とで構成される自転車駆動装置が提供される。

本発明のまた他の特徴によると、前記第１ギヤ部４１と第２ギヤ部４２の比率は、前記第１ねじ山２２の直径と前記サンギア５０の直径の比率に対応するように構成され、前記回転筒体２０が回転する場合、前記サンギア５０と回転軸３０が前記回転筒体２０の回転角度と同じ角度だけ反対方向に駆動される自転車駆動装置が提供される。

本発明のまた他の特徴によると、前記回転筒体２０の第１および第２仕切板２４、２５には、前記支持軸１３が通過する弧形状の貫通孔２６が形成され、前記回転筒体２０が一定の角度の範囲内で正逆方向に回転するように構成される自転車駆動装置が提供される。

本発明による自転車駆動手段は，使用者が左側ペダル１１３と右側ペダル１１４を繰り返して下側に踏むことにより、自転車を前進させ得るため、左側ペダル１１３と右側ペダル１１４を回転させなければならない従来の自転車駆動手段に比べて使用がより便利であるという利点がある。

従来の自転車駆動装置を示す側面図である。本発明による自転車駆動装置を示す側面図である。図２のＡ－Ａ線の断面を示す断面図である。本発明による自転車駆動装置の支持筒体を除去した状態を示す断面図である。本発明による自転車駆動装置の要部を示す拡大図である。本発明による自転車駆動装置の回転筒体を示す側面図である。本発明による自転車駆動装置の回転筒体を示す側面図である。本発明による自転車駆動装置の要部を示す拡大図である。図８のＢ－Ｂ線の断面を示す側断面図である。図８のＣ－Ｃ線の断面を示す側断面図である。本発明による自転車駆動装置の作用を示す断面図である。本発明による自転車駆動装置の作用を示す断面図である。

以下、本発明を添付された例示図面に基づいて詳しく説明する。
図２ないし図１２は、本発明による自転車駆動装置を示すものであって、両側面に第１および第２貫通孔１１、１２が形成され、自転車のフレームに固定される支持筒体１０と、前記支持筒体１０の内部に回転可能に備えられ、一側面には、前記第１貫通孔１１を介して前記支持筒体１０の外側に延長される延長部２１が形成され、他側面には、側方向に延長された延長管部２７が形成され、内側の周り面には、第１ねじ山２２が形成された回転筒体２０と、側方向に延長され、一端部は、前記延長管部２７を介して前記回転筒体２０の内部に延長され、他端部は、前記第２貫通孔１２を介して支持筒体１０の外側に延長された回転軸３０と、前記回転筒体２０の内部に位置するように前記支持筒体１０に側方向に延長されるように備えられた支持軸１３に回転可能に結合され、周り面が前記第１ねじ山２２に噛合ったプラネットギア４０と、前記支持筒体１０の内部に位置するように前記回転軸３０に固定結合され、前記プラネットギア４０に噛合うサンギア５０と、前記回転筒体２０の外側に位置するように前記回転軸３０の中間部の外側に備えられ、第１および第２ワンウエーベアリング７１、７２を介して前記延長管部２７と回転軸３０に駆動的に連結され、外周面には、第２ねじ山６１が形成された連動軸６０と、前記支持筒体１０の内部に側方向に延長されるように備えられた支持軸１３に回転可能に結合され、前記連動軸６０の第２ねじ山６１に噛合う変速ギア８０と、前記回転軸３０の周り部に回転可能に結合され、外周面には、前記変速ギア８０に噛合う第３ねじ山９１が形成され、一側は、前記第２貫通孔１２を介して支持筒体１０の外側に延長される延長部９２が形成された出力ギヤ９０と、前記支持筒体１０の外側に位置するように前記回転軸３０に回転可能に結合され、クラッチ機構１０１を介して前記出力ギヤ９０に連結される駆動スプロケット１００と、前記回転筒体２０の延長部２１と回転軸３０の端部に備えられ、先端部には、左右側ペダル１１３、１１４が備えられた左右側クランクアーム１１１、１１２とで構成される。

前記支持筒体１０は、図３に示すように、側方向に延長された円筒状で構成される。

前記第１貫通孔１１は、前記支持筒体１０の左側面の中央部に形成され、前記第２貫通孔１２は、前記支持筒体１０の右側面の中央部に形成される。

前記回転筒体２０は、内周面に前記第１ねじ山２２が形成されたリングギア２３と、前記リングギア２３の左側面に結合され、中央部には前記延長部２１が形成された第１仕切板２４と、前記リングギア２３の右側面に結合され、中央部には前記延長管部２７が形成された第２仕切板２５とで構成される。

このとき、第１および第２仕切板２４、２５には、図５および図６に示すように、前記支持軸１３が通過する弧形状の貫通孔２６が形成され、前記回転筒体２０が一定の角度の範囲内で正逆方向に回転するように構成される。

そして、前記延長部２１と延長管部２７は、同じ軸線上に位置するように備えられる。

前記プラネットギア４０は、図５に示すように、周り面が前記第１ねじ山２２に噛合う第１ギヤ部４１と、前記第１ギヤ部４１に比べて直径が小さく構成され、前記サンギア５０に噛合う第２ギヤ部４２とで構成される。

このとき、前記第１ギヤ部４１と第２ギヤ部４２の比率は、前記第１ねじ山２２の直径と、前記サンギア５０の直径の比率に対応するように構成され、前記回転筒体２０が回転する場合、前記サンギア５０と回転軸３０が前記回転筒体２０の回転角度と同じ角度だけ相互に反対方向に回転されるようにする。

前記支持軸１３は、中央部が前記回転筒体２０の貫通孔２６を通過して両端が前記支持筒体１０の両端に結合される。

前記連動軸６０は、図８に示すように、内径が前記回転筒体２０の延長管部２７と回転軸３０の外径に比べて大きく構成され、前記第２ねじ山６１は、前記連動軸６０の右側端の外周面に形成される。

前記第１および第２ワンウエーベアリング７１、７２は、図９および図１０に示すように、前記延長管部２７と回転軸３０の外周面にそれぞれ結合固定される内輪７３と、前記内輪７３の外側に回転可能に結合され、前記連動軸６０の内周面に結合固定される外輪７４と、前記内輪７３と外輪７４との間に備えられ、内輪７３の回転方向に応じて前記内輪７３と外輪７４を選択的に固定する固定キー７５とで構成され、前記内輪７３が時計回りに回転する場合にだけ、前記外輪７４が時計回りに回転するように構成される。

このために、前記外輪７４の内周面には、反時計回りに行くほど凹となる傾斜溝７４ａが形成され、前記固定キー７５は、側方向に延長された円棒形状で構成されて前記傾斜溝７３ａの内部に挿入されるように設置される。

したがって、前記内輪７３が反時計回りに回転する場合、前記固定キー７５は、傾斜溝７４ａの深い所に移動して内輪７３と外輪７４の結合を解除し、これに応じて、内輪７３が空回転されるようにする。

反対に、前記内輪７３が時計回りに回転する場合、前記固定キー７５は、傾斜溝７４ａの低い所に移動して内輪７３と外輪７４との間に挟まれ、これに応じて、内輪７３と外輪７４がともに時計回りに回転されるようにする。

これらのワンウエーベアリングは、一般的に使用されるものであるため、これについての詳細な説明は省略する。

前記変速ギア８０は、図８に示すように、前記第２ねじ山６１に噛合う第３ギヤ部８１と、前記第３ギア部８１に比べて直径が大きく構成され、前記第３ねじ山９１に噛合う第４ギヤ部８２とで構成され、前記連動軸６０の回転速度を増速させて前記出力ギヤ９０に伝達するように構成される。

前記駆動スプロケット１００は、周り部に結合されたチェーン８を介して自転車の後輪に備えられた従動スプロケット７に連結される。

したがって、前記駆動スプロケット１００が時計回りに回転すると、自転車の後輪が時計回りに回転して自転車が前進することになる。

前記クラッチ機構１０１は、前記支持筒体１０の外側に位置するように前記出力ギヤ９０の延長部９２に備えられたものであって、使用者が図示されていない調節手段を操作すると、前記出力ギヤ９０と前記駆動スプロケット１００を相互に連結するか、または連結を遮断するように構成される。

これらのクラッチ機構１０１は、様々な種類のものが開発されて使用されるため、これについての詳細な説明は省略する。

前記左右側クランクアーム１１１、１１２は、前記回転筒体２０の延長部２１と回転軸３０の端部に前方に延長されるように備えられ、使用者が前記左右側ペダル１１３、１１４を交互に下側に踏み、左右側クランクアーム１１１、１１２と回転筒体２０と回転軸３０を交互に時計回りに回転させ得るように構成される。

これらの自転車駆動装置の作用を図面に基づいて説明すると、次のようである。

このとき、図面で実線の矢印で表示された部分は、時計回りに回転される部分を示し、点線の矢印で表示された部分は、反時計回りに回転される部分を示す。

まず、図３に示すように、前記左側クランクアーム１１１が下側に回動し、右側クランクアーム１１２が上側に回動した状態で使用者が図１１に示すように、右側ペダル１１４を下側に踏んで右側クランクアーム１１２を時計回りに回転させると、前記回転軸３０が時計回りに回転されながら回転軸３０の駆動力が前記第２ワンウエーベアリング７２を介して前記連動軸６０に伝達されて連動軸６０を時計回りに回転させ、これによって、前記変速ギア８０が反時計回りに回転されて前記出力ギヤ９０を時計回りに回転させることにより、前記駆動スプロケット１００を時計回りに回転させる。

これと共に、前記回転軸３０が時計回りに回転されることによって、前記サンギア５０が時計回りに回転されるとともに、前記プラネットギア４０を反時計回りに回転させ、これによって、前記回転筒体２０と左側クランクアーム１１１が反時計回りに、すなわち、上側に回動する。

そして、前記左側クランクアーム１１１が上側に回動し、右側クランクアーム１１２が下側に回動した状態で、使用者が図１２に示すように、左側ペダル１１３を下側に踏んで左側クランクアーム１１１を時計回りに回転させると、前記回転筒体２０が時計回りに回転されながら回転筒体２０の駆動力が前記第１ワンウエーベアリング７１を介して前記連動軸６０に伝達されて連動軸６０を時計回りに回転させ、これによって、前記変速ギア８０が反時計回りに回転されて前記出力ギヤ９０を時計回りに回転させることにより、前記駆動スプロケット１００を時計回りに回転させる。

これと共に、前記回転筒体２０が時計回りに回転されることによって、前記プラネットギア４０が時計回りに回転されるとともに、前記サンギア５０を反時計回りに回転させ、これによって、前記回転軸３０と右側クランクアーム１１２が反時計回りに、すなわち、上側に回動する。

すなわち、使用者が左側ペダル１１３を下側に踏むと、右側ペダル１１４は上昇するとともに、駆動スプロケット１００は時計回りに回転され、使用者が右側ペダル１１４を下側に踏むと、左側ペダル１１３は上昇するとともに、駆動スプロケット１００は時計回りに回転される。

したがって、使用者が左側ペダル１１３と右側ペダル１１４を交互に下側に踏むと、前記駆動スプロケット１００が持続的に時計回りに回転されて自転車を前進させる。

このように構成された自転車駆動手段は、使用者が左側ペダル１１３と右側ペダル１１４を繰り返して下側に踏むことにより、３６０度ではない約１２０度の回転だけで自転車を前進させ得るため、左側ペダル１１３と右側ペダル１１４を回転させなければならない従来の自転車駆動手段に比べて使用がより便利であるという利点がある。

特に、一般的な自転車の場合、右側クランクアームと駆動スプロケットが一体化しているが、本発明の場合、駆動スプロケット１００と右側クランクアーム１１２がそれぞれ別に分離され、それぞれ別の駆動が可能となる特徴がある。

発明の実施のための形態は、前記の発明の実施のための最善の形態で一緒に記述された。

本発明は、自転車駆動装置に関するものであって、自転車に適用可能であり、繰り返し可能性があるため、産業上の利用可能性がある。

Claims

両側面に第１および第２貫通孔１１、１２が形成され、自転車のフレームに固定される支持筒体１０と、
前記支持筒体１０の内部に回転可能に備えられ、一側面には、前記第１貫通孔１１を介して前記支持筒体１０の外側に延長される延長部２１が形成され、他側面には、側方向に延長された延長管部２７が形成され、内側の周り面には、第１ねじ山２２が形成された回転筒体２０と、
側方向に延長され、一端部は、前記延長管部２７を介して前記回転筒体２０の内部に延長され、他端部は、前記第２貫通孔１２を介して支持筒体１０の外側に延長された回転軸３０と、
前記回転筒体２０の内部に位置するように前記支持筒体１０に側方向に延長されるように備えられた支持軸１３に回転可能に結合され、周り面が前記第１ねじ山２２に噛合ったプラネットギア４０と、
前記支持筒体１０の内部に位置するように前記回転軸３０に固定結合され、前記プラネットギア４０に噛合うサンギア５０と、
前記回転筒体２０の外側に位置するように前記回転軸３０の中間部の外側に備えられ、第１および第２ワンウエーベアリング７１、７２を介して前記延長管部２７と回転軸３０に駆動的に連結され、外周面には、第２ねじ山６１が形成された連動軸６０と、
前記支持筒体１０の内部に側方向に延長されるように備えられた支持軸１３に回転可能に結合され、前記連動軸６０の第２ねじ山６１に噛合う変速ギア８０と、
前記回転軸３０の周り部に回転可能に結合され、外周面には、前記変速ギア８０に噛合う第３ねじ山９１が形成され、一側は、前記第２貫通孔１２を介して支持筒体１０の外側に延長される延長部９２が形成された出力ギヤ９０と、
前記支持筒体１０の外側に位置するように前記回転軸３０に回転可能に結合され、クラッチ機構１０１を介して前記出力ギヤ９０に連結される駆動スプロケット１００と、
前記回転筒体２０の延長部２１と回転軸３０の端部に備えられ、先端部には、左右側ペダル１１３、１１４が備えられた左右側クランクアーム１１１、１１２と、を含む自転車駆動装置。
前記回転筒体２０は、
内周面に前記第１ねじ山２２が形成されたリングギア２３と、
前記リングギア２３の一側面に結合され、中央部には前記延長部２１が形成された第１仕切板２４と、
前記リングギア２３の他側面に結合され、中央部には前記延長管部２７が形成された第２仕切板２５と、を含み、
前記延長部２１と延長管部２７は、同じ軸線上に位置するように備えられ、
前記プラネットギア４０は、
周り面が前記第１ねじ山２２に噛合う第１ギヤ部４１と、
前記第１ギヤ部４１に比べて直径が小さく構成され、前記サンギア５０に噛合う第２ギヤ部４２で構成される請求項１に記載の自転車駆動装置。
前記第１ギヤ部４１と第２ギヤ部４２の比率は、前記第１ねじ山２２の直径と前記サンギア５０の直径の比率に対応するように構成され、
前記回転筒体２０が回転する場合、前記サンギア５０と回転軸３０が前記回転筒体２０の回転角度と同じ角度だけ反対方向に駆動される請求項２に記載の自転車駆動装置。
前記回転筒体２０の第１および第２仕切板２４、２５には、前記支持軸１３が通過する弧形状の貫通孔２６が形成され、
前記回転筒体２０が一定の角度の範囲内で正逆方向に回転するように構成される請求項２に記載の自転車駆動装置。