KR20050012420A

KR20050012420A - 동력 전달 장치

Info

Publication number: KR20050012420A
Application number: KR1020030051382A
Authority: KR
Inventors: 김준기
Original assignee: 김준기
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-02

Abstract

본 발명은 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 회전하는 구동축; 상기 구동축과 동심으로 설치된 단축과 장축을 가진 타원디스크; 상기 구동축에 수직으로 결합되며, 길이방향을 따라 한 쌍의 장공이 대칭적으로 형성된 장공바; 상기 장공에 삽입되어 움직이는 슬라이딩로드의 일단에 회전가능하게 결합되어 상기 타원디스크와 접촉을 유지한 채로 회전하는 롤러; 상기 구동축에 회전가능하게 장착되는 구동 스프로킷; 및 상기 슬라이딩로드와 상기 구동 스프로킷을 연결하는 커넥팅로드;를 포함하고, 상기 구동축이 회전할 때 상기 롤러가 상기 타원디스크와 접촉한 채로 회전함으로써 상기 슬라이딩로드가 상기 장공 내에서 왕복운동하게 되고, 그에 따라 상기 커넥팅로드에 결합된 상기 구동 스프로킷이 맥동적으로 회전하는 동력 전달 장치에 관한 것이다.

Description

동력 전달 장치 {apparatus for transferring driving force}

본 발명은 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타원체를 사용하여 구동축의 회전각도에 따라 토오크 변환을 수행함으로써 토오크 불균형을 해소하면서 동력을 전달할 수 있는 동력 전달 장치에 관한 것이다.

구동축과 피동축의 토오크 불균형은 예컨대, 자전거의 동력 전달 시스템에서 찾아볼 수 있다. 일반적인 자전거의 동력 전달 장치는 사용자가 페달을 발로 돌려 그 회전력을 체인이나 벨트를 통해 뒷바퀴로 전달하는 시스템을 이룬다. 또한, 평지 뿐만 아니라 언덕길에서도 자전거의 추진력을 얻기 위해 전형적인 다중기어 변속 시스템이 널리 채용되고 있다. 그와 같은 다중기어 변속 시스템에서, 체인을 적절한 톱니 바퀴로 옮겨 기어의 회전비율을 높이거나 낮추도록 함으로써 회전력을 얻는데 이러한 기능은 디레일러(derailer)에 의해 이루어진다. 예를 들어, 사용자는 뒷바퀴와 연결된 종동 스프로킷의 크기가 상대적으로 큰 것을 선택할수록 경사진 길에서도 적은 힘으로 추진력을 얻을 수 있다.

그러나, 종래의 다중기어 변속 시스템은 사용자가 발로 회전시키는 구동 스프로킷과 뒷바퀴에 결합된 종동 스프로킷의 상대적인 회전비를 기계적으로 조절할 뿐이며, 구동 스프로킷에 가해지는 사용자의 신체적인 힘의 특성을 전혀 고려하지는 못한다.

자전거의 동력 전달 장치의 기본적인 메카니즘은 사용자가 하나의 페달을 아래로 밟아 힘을 발생시키고, 반대편에 있는 다른 페달은 그 힘에 의해 위로 올라가게끔 하는 것이다. 따라서, 자전거를 추진시키는 주된 동력은 페달을 아래로 밟는 한정된 영역동안 발생하게 된다. 그럼에도 불구하고, 종래의 자전거 동력 전달 장치는 구동 스프로킷과 종동 스프로킷이 회전수만 달리한 채로 체인 등의 동력전달수단에 의해 링크되어 있으므로 위와 같은 동력 발생 특성을 적절히 반영하지 못하고 있다.

자전거 페달의 1회전 사이에 일어나는 구동토오크와 저항토오크 간의 불균형을 해소하기 위하여 두 개의 타원체를 맞물려 동력을 전달하도록 한 변속 장치가 특허공개 2002-70013에 개시되어 있다.

본 발명 역시 구동토오크와 저항토오크 간의 격차를 좁혀 동력을 원활하게 전달하기 위한 동력 전달 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 동력 전달 장치는 자전거와 같이 구동토오크가 일정하지 않은 시스템에 채용되어 효과적으로 동력을 전달할 수 있다.

동시에, 본 발명에 따른 동력 전달 장치는 일정한 구동토오크를 가지는 시스템의 동력을 맥동적으로 바꾸어 출력 및 전달하는데에도 채용된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 동력 전달 장치의 주요부를 도시한 일부 분해 사시도로서 구동스프로킷을 제외한 나머지 구성요소를 도시한 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 동작을 나타내는 도식적인 도면이다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 장공바에 가해지는 힘의 분포를 설명하기 위한 도면이다.

도 4b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 장공바에 형성된 장공의 모양을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 동력 전달 장치의 주요부를 도시한 일부 분해 사시도로서 구동스프로킷을 제외한 나머지 구성요소를 도시한 도면이다.

도 7은 도 5에 도시된 동력 전달 장치의 구동 스포로킷을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 롤러와 타원디스크의 결합 구조를 보여주는 단면도이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 11은 도 10에 도시된 동력 전달 장치의 결합 관계를 도시한 측면도이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에 따른 동력 전달 장치는, 회전하는 구동축; 상기 구동축과 동심으로 설치된 단축과 장축을 가진 타원디스크; 상기 구동축에 수직으로 결합되며, 길이방향을 따라 한 쌍의 장공이 대칭적으로 형성된 장공바; 상기 장공에 삽입되어 움직이는 슬라이딩로드의 일단에 회전가능하게 결합되어 상기 타원디스크와 접촉을 유지한 채로 회전하는 롤러; 상기 구동축에 회전가능하게 장착되는 구동 스프로킷; 및 상기 슬라이딩로드와 상기 구동 스프로킷을 연결하는 커넥팅로드;를 포함하고,

상기 구동축이 회전할 때 상기 롤러가 상기 타원디스크와 접촉한 채로 회전함으로써 상기 슬라이딩로드가 상기 장공 내에서 왕복운동하게 되고, 그에 따라 상기 커넥팅로드에 결합된 상기 구동 스프로킷이 맥동적으로 회전한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면,

회전하는 구동축; 상기 구동축에 수직으로 결합되며, 길이방향을 따라 한 쌍의 장공이 대칭적으로 형성된 한 쌍의 장공편을 포함하는 장공바; 상기 구동축과 동심이 되도록 상기 장공편 사이에 설치되며 단축과 장축을 가지는 타원디스크; 상기 장공에 삽입되어 움직이는 슬라이딩로드의 중심부에 회전가능하게 결합되어 상기 타원디스크와 접촉을 유지한 채로 회전하는 롤러; 상기 구동축에 회전가능하게장착되는 구동 스프로킷; 및 상기 슬라이딩로드와 상기 구동 스프로킷을 연결하는 커넥팅로드;를 포함하고,

상기 구동축이 회전할 때 상기 롤러가 상기 타원디스크와 접촉한 채로 회전함으로써 상기 슬라이딩로드가 상기 장공 내에서 왕복운동하게 되고, 그에 따라 상기 커넥팅로드에 결합된 상기 구동 스프로킷이 맥동적으로 회전하는 동력 전달 장치가 제공된다.

바람직하게, 일 실시예에 따르면 상기 롤러는 상기 타원디스크의 원주면과 접촉한 채로 회전한다.

바람직하게, 또 다른 실시예에 따르면, 상기 타원디스크의 원주부에는 적어도 하나의 가이드턱이 돌출형성되고, 상기 롤러는 상기 가이드턱의 내주면과 접촉하여 회전한다.

더욱 바람직하게, 상기 슬라이딩로드는 메인 슬라이딩로드와 상기 메인 슬라이딩로드로부터 분기되어 연장된 보조 슬라이딩로드를 포함하고. 상기 메인 슬라이딩로드에는 상기 타원디스크의 원주면과 접촉하여 회전하는 메인롤러가 결합되고, 상기 보조 슬라이딩로드에는 상기 타원디스크에 형성된 가이드턱의 내주면과 접촉하여 회전하는 보조롤러가 결합된다.

본 발명에 따르면, 상기 타원디스크는, 베이스에 형성된 부쉬의 단부에 형성되고, 상기 구동축은 상기 부쉬에 삽입되어 회전할 수 있다.

바람직하게, 상기 구동 스프로킷은, 상기 타원디스크, 롤러, 장공바, 슬라이딩로드 및 커넥팅로드의 결합을 둘러싸도록 원통형의 케이스이며, 체인에 의해동력을 전달하기 위한 톱니부를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 커넥팅로드의 일단은 상기 슬라이딩로드에 결합되고, 그 타단은 상기 구동 스포로킷의 내측면에 회전가능하게 결합된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면,

회전하는 구동축; 상기 구동축과 동심으로 설치된 고정기어; 상기 구동축에 수직으로 결합되는 적어도 하나의 회전바; 상기 고정기어보다 작은 구경을 가지고 상기 고정기어와 맞물리도록 상기 회전바의 자유단에 결합되는 회전기어; 상기 구동축에 회전가능하게 장착되는 구동 스프로킷; 및 상기 회전기어와 상기 구동 스프로킷을 연결하는 커넥팅로드;를 포함하고,

상기 구동축이 회전할 때 상기 회전바의 자유단에 결합된 회전기어가 상기 고정기어 주위를 공전 및 자전함으로써 상기 커넥팅로드에 결합된 상기 구동 스프로킷이 맥동적으로 회전하는 동력 전달 장치가 개시된다.

여기에서, 상기 고정기어는, 베이스에 형성된 부쉬의 단부에 고정되고, 상기 구동축은 상기 부쉬에 삽입되어 회전한다.

바람직하게, 상기 커넥팅로드는 상기 회전기어의 회전방향을 기준으로 전방 또는 후방에서 상기 구동 스프로킷과 결합된다.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.

아울러, 본 명세서 및 특허청구범위에 있어서 "수단"으로 명명된 구성요소는 그 구체적인 구조나 형상으로 특정되는 것이 아니라 그것이 달성하고자 하는 기능적 또는 작동적 의미로 정의되었고 그에 따라 그러한 기능과 작동을 달성하는 범위 내에서 다양한 균등물이 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 편의를 위해, 본 실시예는 자전거의 동력 전달 장치에 대해 도시되고 설명될 것이다. 그러나, 후술하는 바와 같이 본 발명은 자전거 뿐만 아니라 토오크의 불균형을 해소하기 위해 다양한 장치에 채용되어 구동력을 전달할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

도면들을 참조하면, 베이스(10)에는 부쉬(11)가 형성되며 상기 부쉬(11)의 단부에는 타원디스크(20)가 형성되어 있다. 상기 타원디스크(20)는 소정 두께를 가진 원반 형상으로서 장축과 단축을 가진다. 상기 타원디스크(20)의 중심에 있는 부쉬(11)의 중공 내부에는 구동축(30)이 삽입되어 회전가능하도록 결합된다. 상기 구동축(30)과 타원디스크(20)는 동심 구조를 이룬다. 본 실시예의 경우 상기 구동축(30)은 자전거의 페달축이며, 그 단부에는 크랭크아암(31)이 직각 방향으로 결합되고, 상기 크랭크아암(31)의 단부에는 사용자가 발을 굴려 동력을 발생하기 위한 페달(32)이 회전가능하게 부착되어 있다.

상기 구동축(30)에는 직각 방향으로 장공바(33)가 고정되어, 구동축(30)이 회전하는 경우 함께 회전한다. 상기 장공바(33)에는 길이 방향을 따라 장공(33a)(33b)이 대칭적으로 형성되어 있다. 상기 장공(33a)(33b)에는 슬라이딩로드(34a)(34b)가 삽입되어 장공(33a)(33b) 내부를 따라 슬라이딩하도록 되어 있다. 상기 슬라이딩로드(34a)(34b)의 일단에는 롤러(35a)(35b)가 각각 회전가능하게 설치되어 있으며, 상기 롤러(35a)(35b)는 타원디스크(20)의 원주면과 맞닿아 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이 구동축(30)이 회전하게 되면, 상기 롤러(35a)(35b)가 타원디스크(20)의 원주면과 접촉한 채로 회전하게 된다.

상기 슬라이딩로드(34a)(34b)의 타단에는 커넥팅로드(36a)(36b)의 일단이 결합된다. 상기 커넥팅로드(36a)(36b)의 타단은 결합축(37a)(37b)을 통해 구동 스프로킷(40)과 결합된다. 상기 구동 스프로킷(40)은 바람직하게 상기 타원디스크(20), 장공바(33), 롤러(35a)(35b), 및 커넥팅로드(36a)(36b)를 감싸는 원통형의 케이스 형상을 이루며, 그 내측면에 상기 결합축(37a)(37b)이 결합되어, 장공바(33)가 회전함에 따라 구동력을 전달받아 회전하게 된다. 상기 구동 스프로킷(40)은 회전이 맥동적으로 이루어지며, 그 원주면에는 예컨대, 톱니부(41)가 형성되어 여기에 체인(미도시)을 연결함으로써 또 다른 종동 스프로킷(미도시)으로 동력을 전달할 수 있다. 상기 구동 스프로킷(40)은 맥동적으로 구동력을 전달하는 구성요소로서 본 실시예의 체인구조에 한정되지 않으며 또 다른 예로서 기어트레인을 이용하여 동력을 전달할 수도 있다.

그러면, 상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력 전달 장치의 동작에 대해서 살펴보기로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 동력 전달 장치의 동작은 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다. 여기에서, 도 3a는 롤러(35a)(35b)가 타원디스크(20)의 단축선(20a)상에 위치할 때를 나타내고, 도 3b는 롤러(35a)(35b)가 타원디스크(20)의 장축선(20b) 상에 위치할 때를 나타낸다. 다만, 커넥팅로드(36a)(36b)는 도시의 편의를 위해 실선으로 도식화하여 표시하였다.

본 실시예에 따르면, 사용자가 자신의 발로 페달(32)을 밟아 구동축(30)을 일정하게 회전시키면 그에 따라 구동 스프로킷(40)이 맥동적으로 회전하면서 가속과 감속을 주기적으로 반복하게 된다.

구체적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 롤러(35a)(35b)들이 각각 타원디스크(20)의 단축선(20a) 상에 놓여서 접촉한 상태에서, 사용자가 페달(32)을 굴려 시계방향으로 구동축(30)을 회전시키게 되면, 장공바(33)가 구동축(30)과 함께 시계방향으로 회전하게 된다.

이때, 슬라이딩로드(34a)(34b)가 장공바(33)에 형성된 장공(33a)(33b)에 삽입되어 있고, 그 일단이 커넥팅로드(36a)(36b)에 의해 결합축(37a)(37b)을 통해 구동 스프로킷(40)과 결합되어 있으므로, 결국 구동 스프로킷(40)도 시계방향으로 회전하게 된다. 여기서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 장공바(33)에 의해 슬라이딩로드(34a)에 가해지는 구동힘(F_D)은 수평방향인데 비해, 커넥팅로드(36a)에 의해 가해지는 저항력(F_R)은 상대적으로 아래 방향이므로 슬라이딩로드(34a)는 장공바(33)의 중심부, 즉 구동축(30) 방향으로 바이어스되고, 이러한 힘의 균형에 따라 상기 롤러(35a)(35b)는 타원디스크(20)로부터 이탈되지 않고 그 원주면과 항상 접촉상태를 유지할 수 있게 된다. 더욱 바람직하게, 비록 도면에 도시되지 않았으나 상기 슬라이딩로드(34a)(34b)를 장공바(33)의 중심방향으로 바이어스하는 별도의 탄성수단을 구비할 수도 있다.

사용자가 페달(32)을 도 3a의 상사점에서 도 3b에 도시된 바와 같이 90도만큼 회전시킨 상태를 가정한다.

상기 장공바(33)가 구동축(30)과 함께 90도 회전하는 동안, 상기 롤러(35a)(35b)는 타원디스크(20)의 원주면과 접촉하여 회전하면서 단축선(20a) 상에서 장축선(20b) 상으로 이동하게 된다. 이 과정동안, 상기 롤러(35a)(35b)와 결합된 슬라이딩로드(34a)(34b)는 장공바(33)의 장공(33a)(33b) 내에서 바깥쪽으로 움직이게 되는데, 이러한 슬라이딩로드(34a)(34b)의 움직임은 결합축(37a)(37b)으로 결합되어 있는 구동 스프로킷(40)을 상대적으로 90도 이상 더 많이 회전시켜 가속시키는 결과를 가져오게 된다. 즉, 구동 스프로킷(40)은, 커넥팅로드(36a)(36b)에 의해 장공바(33)와 연결되어 있음으로 인한 회전량 즉, 90도만큼 회전하는 것에 더하여, 슬라이딩로드(34a)(34b)가 장공바(33)의 바깥쪽으로 이동하면서 커넥팅로드(36a)(36b)를 잡아당김으로써 가해지는 상대적인 회전량만큼을 더 회전하게 되는것이다.

결과적으로, 도 3b에서 보듯이, 페달(32)은 90도 회전하였지만, 구동 스프로킷(40)은 그 결합축(37a)이 최초 위치(P₁)에서 위치(P₂)까지 이동하는 만큼 회전하게 되어 회전각(θ)이 90도보다 크다.

상기 롤러(35a)(35b)가 타원디스크(20)의 장축선(20b) 상에서 단축선(20a)으로 이동할 때에는 상기와 정반대의 현상이 일어난다. 구체적으로, 구동축(30)의 회전에 따라 장공바(33)가 도 3b의 상태에서 90도 더 회전하면 롤러(35a)(35b)는 타원디스크(20)의 단축선(20a) 상에 놓이게 되고 이것은 도 3a에 도시된 상태와 동일하다.

상기 구동축(30)이 회전하는 동안, 상기 장공(33a)(33b) 내에 삽입된 슬라이딩로드(34a)(34b)는 이번에는 역방향, 즉 장공바(33)의 중심부를 향해 이동한다. 이 경우, 상기 커넥팅로드(36a)(36b)에 의해 연결된 구동 스프로킷(40)은 상대적으로 감속되는 효과를 가져온다. 즉, 구동 스프로킷(40)은 커넥팅로드(36a)(36b)에 의해 장공바(33)와 연결되어 있으므로 90도만큼 회전하게 되지만, 슬라이딩로드(34a)(34b)가 장공바(33)의 중심부로 이동하면서 커넥팅로드(36a)(36b)를 상대적으로 풀어줌으로써 회전량이 줄게된다.

결과적으로, 도 3b에서 보듯이, 페달(32)은 90도 회전하지만, 구동 스프로킷(40)은 그 결합축(37a)이 위치(P₂)에서 위치(P₃)까지 이동하는 만큼 회전하게 되어 그 회전각이 90도보다 작다.

이상과 같이, 구동축(30)을 회전시키면 상기 장공바(33)의 회전에 따라 슬라이딩로드(34a)(34b)가 장공(33a)(33b)을 따라 왕복 이동하면서 커넥팅로드(36a)(36b)로 연결된 구동 스프로킷(40)을 당기거나 풀어줌으로써 가속 및 감속을 주기적으로 번갈아 하도록 한다. 따라서, 상기 구동 스프로킷(40)은 가속 및 감속을 맥동적으로 반복하면서 회전하게 된다.

위와 같은 본 발명의 특징에 따르면, 상기 롤러(35a)(35b)가 타원디스크(20)의 단축(20a)에서 장축(20b)으로 이동하는 영역에서 구동축(30)은 90도 만큼만 회전하였지만 구동 스프로킷(40)의 회전 속도가 상대적으로 증가하였으므로 그에 따라 자전거가 진행한 주행거리 또한 증가하게 된다. 반면에, 롤러(35a)(35b)가 타원디스크(20)의 장축(20b)에서 단축(20a)으로 이동하는 영역에서는 구동축(30)이 90도 만큼 회전하는 동안 구동 스프로킷(40)의 상대적인 회전 속도가 감소하였으므로 결과적으로 자전거가 진행한 주행거리도 감소하게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 동력 전달 장치는 구동축(30)에 가해지는 토오크가 일정치 않을 경우에도 그 장치가 채용된 시스템의 최종 출력을 최적화할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 동력 전달 장치를 자전거 페달에 구현시킬 경우, 사용자가 페달(32)에 제대로 힘을 가할 수 있는 범위에서 상기 롤러(35a)(35b)가 단축(20a)에서 장축(20b)으로 이동하도록 설계될 수 있다. 바람직하게, 이것은 페달(32)과 장공바(33)의 상대적인 각도를 조절함으로써 가능하다. 더욱 바람직하게, 구동축(30)에 결합되는 크랭크아암(31)에 다각형의 홈(미도시)을 형성시키고 이것을 구동축(30)에 선택적으로 끼워서 결합시키면 사용자의 체형에 적합한 페달각도를 선택할 수 있다. 본 발명의 동력 전달 장치를 자전거에 채용함으로써 특히 자전거가 언덕길과 같이 큰 부하가 발생하는 코스를 주행할 때에도 자전거가 속도를 잃고 쉽게 쓰러지는 것을 방지할 수 있다.

상기 구동 스프로킷(40)의 가속 및 감속 가속도와 패턴은 타원디스크(20)의 단축(20a)과 장축(20b)의 상대적인 비율을 조정하거나 및/또는 도 4b의 장공바(33')에 도시된 바와 같이 장공(33a')(33b')을 곡선으로 형성함으로써 조절할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 동력 전달 장치가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

본 실시예에 따르면, 구동축(30)에 직각 방향으로 결합된 장공바(50)는 상호 이격되어 대향하는 한 쌍의 장공편(51)(52)을 포함한다. 상기 장공편(51)(52)에는 각각 길이방향으로 장공(51a)(51b)(51c)(51d)이 대칭적으로 형성되어 있다.

또한, 타원디스크(20)는 상기 한 쌍의 장공편(51)(52) 사이에 위치한다. 상기 장공편(51)(52)의 장공(51a)(51b)(51c)(51d)에는 각각 슬라이딩로드(134a)(134b)가 삽입되고, 상기 슬라이딩로드(134a)(134b)의 중심에는 롤러(135a)(135b)가 결합되어 상기 타원디스크(20)의 원주면과 접촉한 채로 회전한다.

상기 슬라이딩로드(134a)(134b)의 양단에는 각각 커넥팅로드(136a)(136b)(136c)(136d)의 일단이 결합되어 있으며, 상기커넥팅로드(136a)(136b)(136c)(136d)의 타단에는 결합공(137a)(137b)(137c)이 형성되어 있다.

상기 장공바(50)와 타원디스크(20)의 조립체는 도 7에 도시된 원통형의 구동 스프로킷(140)으로 둘러싸인다. 상기 구동 스프로킷(140)은 전술한 바와 같이 맥동적인 회전력을 발생시켜 또 다른 종동체로 동력을 전달하는 역할을 한다. 전형적으로 상기 구동 스프로킷(140)의 외주면에는 톱니부(141)가 형성되어 체인(미도시)등이 맞물려 동력을 전달할 수 있도록 되어 있다.

상기 구동 스프로킷(140)의 일측에는 구동축(30)이 삽입되는 관통공(140a)이 형성되어 있으며, 그 반대측에는 부쉬(11)가 삽입될 수 있는 또 다른 관통공(140b)이 형성되어 있다.

상기 구동 스프로킷(140)의 내측면에는 결합돌기(140a)(140b)(140c)(140d)가 형성되어 있고, 이 결합돌기는 상기 커넥팅로드(136a)(136b)(136c)(136d)의 결합공(137a)(137b)(137c)에 삽입됨으로써 커넥팅로드(136a)(136b)(136c)(136d)가 회동가능하게 결합된다.

상기와 같은 구조의 동력 전달 장치의 동작은 앞서 설명된 실시예의 동작과 동일하다. 다만, 본 실시에의 동력 전달 장치에서는 장공편(51)(52)이 타원디스크(20)의 양측에 대칭적으로 마련되고, 상기 장공편(51)(52) 사이에서 타원디스크(20)와 롤러(135a)(135b)가 접촉 회전하므로, 구동축(30)의 회전에 따라 동력 전달이 원활하고 롤러(135a)(135b)가 타원디스크(20)에 안정적으로 접촉상태를 유지할 수 있다.

도 8에는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 동력 전달 장치가 나타나 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도면을 참조하면, 부쉬(11)의 단부에 형성된 타원디스크(120)의 원주에는 가이드턱(120a)(120b)이 양측으로 돌출 형성되어 있다. 상기 가이드턱(120a)(120b)은 타원디스크(120)의 원주부 적어도 일측에 형성될 수 있다. 또한, 한 쌍의 장공편(51)(52)에 형성된 장공(51a)(51b)(51c)(51d)에 각각 삽입되어 운동하는 슬라이딩로드(234a)(234b)(234c)(234d)의 단부에는 롤러(235a)(235b)(235c)(235d)가 회전가능하게 결합되며, 상기 롤러(235a)(235b)(235c)(235d)는 상기 가이드턱(120a)(120b)의 내주면과 접촉한 채로 회전하도록 구성된다.

본 실시예에 따르면, 상기 롤러(235a)(235b)(235c)(235d)가 가이드턱(120a)(120b)의 내주면과 접촉하여 회전하므로 이탈될 염려가 없고 더욱 안정적으로 운동할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도 9를 참조하면, 타원디스크(120)의 원주면에는 메인 슬라이딩로드(334)에 결합된 메인롤러(135a')가 접촉하여 회전한다. 또한, 상기 메인 슬라이딩로드(334)로부터 분기되어 연장된 보조 슬라이딩로드(335)에는 보조롤러(235a')가 회전가능하게 설치되는데, 상기 보조롤러(235a')는 타원디스크(120)의 원주부에 형성된 가이드턱(120a)(120b)의 내주면과 접촉하도록 구성된다. 따라서, 본 실시예에서는 롤러들이 타원디스크의 외주면과 내주면에 모두 접촉하므로 롤러와 타원디스크가 서로 이탈되는 일 없이 원활하게회전할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 동력 전달 장치가 도 10 및 도 11에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 베이스(10)로부터 연장된 부쉬(11)의 단부에는 대구경의 고정기어(60)가 결합되어 있다.

상기 부쉬(11)에는 구동축(30)이 회전가능하게 삽입되며, 상기 구동축(30)에는 적어도 하나 이상의 회전바(70a)(70b)(70c)(70d)가 수직방향으로 결합되어 구동축(30)의 회전에 따라 함께 회전한다. 상기 회전바(70a)(70b)(70c)(70d)의 자유단에는 상기 고정기어(60)와 맞물리는 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d)가 회전축(71a)(71b)(71c)(71d)에 의해 회전가능하도록 결합된다. 상기 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d)의 구경은 고정기어(60)에 비해 작으며, 바람직하게 회전기어와 고정기어의 회전비율은 2:1이 되도록 설정될 수 있다.

상기 각각의 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d)에는 결합돌기(72a)(72b)(72c)(72d)가 편심된 위치에 돌출되어 있으며 상기 결합돌기(72a)(72b)(72c)(72d)에는 커넥팅로드(73a)(73b)(73c)(73d)의 일단이 결합된다. 또한 상기 커넥팅로드(73a)(73b)(73c)(73d)의 타단은 상기 고정기어(60)와 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d) 조립체를 감싸는 구동 스프로킷(240)에 형성된 결합축(74a)(74b)(74c)(74d)에 결합되어 있다.

상기와 같은 구조를 가진 본 실시예에 따른 동력 전달 장치의 동작에 있어서, 구동축(30)이 시계방향으로 회전하면 그와 결합된 회전바(70a)(70b)(70c)(70d)역시 시계방향으로 회전한다.

그러면, 상기 회전바(70a)(70b)(70c)(70d)의 자유단에 결합되어 있던 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d)가 고정기어(60)와 맞물려 자전하는 동시에 고정기어(60)를 중심으로 공전하게 된다. 상기 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d)가 시계방향으로 공전하게 되면, 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d)와 커넥팅로드(73a)(73b)(73c)(73d)에 의해 결합되어 있는 구동 스프로킷(240)도 시계방향으로 따라서 회전한다. 동시에, 상기 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d)가 스스로 자전하고 있으므로, 이러한 자전운동은 커넥팅로드(73a)(73b)(73c)(73d)의 왕복 운동으로 전환되면서 상기 구동 스프로킷(240)을 상대적으로 잡아당기거나 또는 풀어주게 된다. 따라서, 결과적으로 구동축(30)과 회전바(70a)(70b)(70c)(70d)가 일정한 속도로 회전하지만 구동 스프로킷(240)은 가속과 감속을 하면서 맥동적으로 회전하게 되는 것이다.

본 실시예에서, 상기 커넥팅로드(73a)(73b)(73c)(73d)는 구동 스프로킷(240)을 당기거나 풀어주도록 결합되어 있으나, 또 다른 예로서 커넥팅로드를 회전기어의 공전방향으로 전방에 위치시켜 구동 스프로킷을 밀거나 당기도록 설계될 수도 있다.

본 발명에 따르면 동력을 전달함에 있어서 토오크의 불균형이 발생하더라도 구동 스포로킷을 상대적으로 가속 및 감속시킴으로써 원활하게 동력을 전달할 수 있다. 본 발명의 동력 전달 장치를 자전거의 페달에 적용시킬 경우, 페달의 각도에 따라 전달되는 동력을 조절함으로써 사용자가 지치지 않고 주행을 할 수 있도록한다. 특히, 언덕길을 주행하는 것과 같이 부하가 큰 경우에도 자전거가 속도를 잃지 않음으로써 쓰러지지 않고 주행할 수 있도록 한다.

비록 본 발명은 자전거 동력 전달 장치로 도시되고 설명되었으나 이것에 한정되는 것은 아니며, 토오크의 불균형을 해소하거나 맥동적인 출력을 얻기 위한 임의의 장치에 다양하게 적용될 수 있는데, 예를 들어, 세탁기의 드럼회전, 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 전환시키는 구조, 낚시릴 등에 채용될 수 있다.

Claims

회전하는 구동축(30);

상기 구동축과 동심으로 설치된 단축과 장축을 가진 타원디스크(20);

상기 구동축에 수직으로 결합되며, 길이방향을 따라 장공(33a)(33b)이 형성된 장공바(33);

상기 장공에 삽입되어 움직이는 슬라이딩로드(34a)(34b)의 일단에 회전가능하게 결합되어 상기 타원디스크와 접촉을 유지한 채로 회전하는 롤러(35a)(35b);

상기 구동축에 회전가능하게 장착되는 구동 스프로킷(40); 및

상기 슬라이딩로드와 상기 구동 스프로킷을 연결하는 커넥팅로드(36a)(36b);를 포함하고,

상기 구동축(30)이 회전할 때 상기 롤러(35a)(35b)가 상기 타원디스크(20)와 접촉한 채로 회전함으로써 상기 슬라이딩로드(34a)(34b)가 상기 장공 내에서 왕복운동하게 되고, 그에 따라 상기 커넥팅로드(36a)(36b)에 결합된 상기 구동 스프로킷(40)이 맥동적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
회전하는 구동축(30);

상기 구동축에 수직으로 결합되며, 길이방향을 따라 장공(51a)(51b)(51c)(51d)이 형성된 한 쌍의 장공편(51)(52)을 포함하는장공바(50);

상기 구동축과 동심이 되도록 상기 장공편 사이에 설치되며 단축과 장축을 가지는 타원디스크(20);

상기 장공에 삽입되어 움직이는 슬라이딩로드(134a)(134b)의 중심부에 회전가능하게 결합되어 상기 타원디스크와 접촉을 유지한 채로 회전하는 롤러(135a)(135b);

상기 구동축에 회전가능하게 장착되는 구동 스프로킷(140); 및

상기 슬라이딩로드와 상기 구동 스프로킷을 연결하는 커넥팅로드(136a)(136b)(136c)(136d);를 포함하고,

상기 구동축이 회전할 때 상기 롤러가 상기 타원디스크와 접촉한 채로 회전함으로써 상기 슬라이딩로드가 상기 장공 내에서 왕복운동하게 되고, 그에 따라 상기 커넥팅로드에 결합된 상기 구동 스프로킷이 맥동적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 롤러는 상기 타원디스크의 원주면과 접촉한 채로 회전하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 타원디스크의 원주부에는 적어도 하나의 가이드턱(120a)(120b)이 돌출형성되고,

상기 롤러는 상기 가이드턱의 내주면과 접촉하여 회전하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
제4항에 있어서,

상기 슬라이딩로드는 메인 슬라이딩로드와 상기 메인 슬라이딩로드로부터 분기되어 연장된 보조 슬라이딩로드를 포함하고.

상기 메인 슬라이딩로드에는 상기 타원디스크의 원주면과 접촉하여 회전하는 메인롤러가 결합되고,

상기 보조 슬라이딩로드에는 상기 타원디스크에 형성된 가이드턱의 내주면과 접촉하여 회전하는 보조롤러가 결합된 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 타원디스크는, 베이스에 형성된 부쉬의 단부에 형성되고, 상기 구동축은 상기 부쉬에 삽입되어 회전하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 구동 스프로킷은, 상기 타원디스크, 롤러, 장공바, 슬라이딩로드 및 커넥팅로드의 결합을 둘러싸도록 원통형의 케이스이며, 체인에 의해 동력을 전달하기 위한 톱니부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
제7항에 있어서,

상기 커넥팅로드의 일단은 상기 슬라이딩로드에 결합되고, 그 타단은 상기 구동 스포로킷의 내측면에 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
회전하는 구동축(30);

상기 구동축과 동심으로 설치된 고정기어(60);

상기 구동축에 수직으로 결합되는 적어도 하나의 회전바(70a)(70b)(70c)(70d);

상기 고정기어보다 작은 구경을 가지고 상기 고정기어와 맞물리도록 상기 회전바의 자유단에 결합되는 회전기어(61a)(61b)(61c)(61d);

상기 구동축에 회전가능하게 장착되는 구동 스프로킷(240); 및

그 일단은 상기 회전기어에 편심되게 연결되고, 그 타단은 상기 구동 스프로킷에 연결된 커넥팅로드(73a)(73b)(73c)(73d);를 포함하고,

상기 구동축이 회전할 때 상기 회전바의 자유단에 결합된 회전기어가 상기 고정기어 주위를 공전 및 자전함으로써 상기 커넥팅로드에 결합된 상기 구동 스프로킷이 맥동적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
제9항에 있어서,

상기 고정기어는, 베이스에 형성된 부쉬의 단부에 고정되고, 상기 구동축은 상기 부쉬에 삽입되어 회전하는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.
제9항에 있어서,

상기 커넥팅로드는 상기 회전기어의 회전방향을 기준으로 전방 또는 후방에서 상기 구동 스프로킷과 결합되는 것을 특징으로 하는 동력 전달 장치.