KR20160011385A

KR20160011385A - 자세 조절이 가능한 자전거용 페달

Info

Publication number: KR20160011385A
Application number: KR1020140092388A
Authority: KR
Inventors: 이승진; 이호남
Original assignee: (주) 더디브랜드; 이승진
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2016-02-01
Also published as: WO2016013865A1; KR101708027B1

Abstract

본 발명은 자세 조절이 가능한 자전거용 페달에 관한 것으로, 특히 자전거가 곡선 경로를 주행시 운행자의 자세에 동기하여 페달 플랫폼의 자세(각도) 역시 조절되게 하는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달에 관한 것이다.

Description

자세 조절이 가능한 자전거용 페달{Position adjusted pedal for bicycle}

본 발명은 자세 조절이 가능한 자전거용 페달에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자전거가 곡선 경로를 주행시 운행자의 자세에 동기하여 페달 플랫폼의 자세(각도) 역시 조절되게 하는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 몸체, 조향 손잡이, 바퀴 및 페달을 포함하여 구성되는 것으로, 운행자가 페달(pedal)을 밟아 발생한 동력을 체인을 통해 바퀴에 전달하도록 되어 있다.

이때, 페달은 운행자의 발을 지지하는 페달 플랫폼이 페달 샤프트에 회전 가능하게 조립되어 있고, 페달 샤프트는 크랭크 샤프트에 연결되어 있어서 페달을 밟으면 자전거가 운행된다.

그러나, 이상과 같은 종래의 자전거용 페달은 그 페달 플랫폼이 자전거 몸체의 좌우측에 각각 구비되되, 항상 자전거 몸체와 평행한 방향으로 고정된 자세를 유지한다.

따라서, 직선 경로를 주행시에는 문제가 없지만, 곡선 경로를 주행시에도 페달 플랫폼의 자세가 계속 고정되어 있어서 운행자의 발 부상을 유발하는 문제점이 있다.

특히, 곡선 경로의 주행시에도 페달 플랫폼의 자세가 고정되어 있기 때문에, 원심력을 이기는 방향 혹은 힘 전달 효율을 극대화시킨 방향으로 힘을 가하지 못하므로, 랩 타입(lap time)의 단축을 어렵게 하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 페달 플랫폼의 자세가 조절되기 때문에 페달에 효과적으로 힘들 가할 수 있는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 페달 플랫폼의 자세가 운행자의 자세에 동기하여 조절되기 때문에 발 부상을 방지함은 물론, 자전거와 운행자가 일체가 되게 하여 코너 주행 능력을 향상시키는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달을 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달은 자전거 몸체에 연결되며 자전거 페달을 회전가능하게 지지하는 페달 샤프트와; 상기 페달 샤프트가 끼워지며, 상기 페달 샤프트의 외측 단부를 회동 원점으로 하여 전후 방향으로 각각 일정 각도 움직이도록 자세조절 이동통로가 형성된 페달 플랫폼; 및 상기 페달 샤프트의 외측 단부를 상기 페달 플랫폼에 회동 가능하게 결합시키는 회동 결합구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 페달 플랫폼에 형성된 자세조절 이동통로는 부채꼴 형상으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동 결합구는 상기 페달 플랫폼의 내부에 회전 가능하게 조립된 피봇(pivot)이고, 페달 샤프트의 외측 단부는 상기 피봇에 회전 가능하게 연결되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 페달 플랫폼은 상측 반부 플랫폼 및 하측 반부 플랫폼이 서로 상하 결합된 것으로, 상기 상측 반부 플랫폼 및 하측 반부 플랫폼에는 각각 상기 피봇이 안착되는 조립홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 페달 샤프트와 상기 페달 플랫폼의 전방측 사이에 있는 상기 자세조절 이동통로에는 전방측 자세복귀 스프링이 삽입되고, 상기 페달 샤프트와 상기 페달 플랫폼의 후방측 사이에 있는 상기 자세조절 이동통로에는 후방측 자세복귀 스프링이 삽입되어 있는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 페달 플랫폼이 페달 샤프트를 기준으로 좌우 방향으로 움직이도록 구성된다. 따라서, 직선 주행에서의 성능을 저감시키지 않으면서도 곡선 주행에서는 페달에 더욱 효과적으로 힘들 가하게 한다.

또한, 본 발명은 이상과 같이 코너 주행시 운행자의 발 자세에 적합하도록 페달 플랫폼의 자세 역시 조절된다. 따라서, 운행자의 발 부상을 방지하고, 자전거와 운행자가 일체가 되게 하므로 코너 주행 능력을 향상시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달을 나타낸 평단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달의 페달 샤프트를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달의 페달 플랫폼을 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달의 회동 결합구(피봇)를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달의 곡선 주행 상태를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달의 일측 자세 변경 상태를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달의 타측 자세 변경 상태를 나타낸 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2와 같이 본 발명에 따른 자세 조절이 가능한 자전거용 페달(100)은 페달 크랭크에 연결되는 페달 샤프트(110)와, 운행자의 발을 지지하는 페달 플랫폼(120) 및 페달 플랫폼(120)을 페달 샤프트(110)에 결합시키는 회동 결합구(130)를 포함한다.

이때, 페달 샤프트(110)는 일반적인 경우와 마찬가지로 페달 플랫폼(120)의 내부로 끼워지되, 페달 플랫폼(120)이 자전거 몸체를 기준으로 전방 혹은 후방으로 360°회전(제1방향 회전)하도록 회전축 역할을 한다. 따라서, 페달을 밟아 회전시키는 동안 운행자의 발이 동일한 자세를 유지할 수 있게 한다.

특히, 본 발명은 페달 샤프트(110)의 단부가 회동 결합구(130)에 연결되며, 회동 결합구(130)는 페달 플랫폼(120)의 수평면(즉, 답면)을 바라볼 때 시계 또는 반시계 방향으로 회전한다. 따라서, 도 6 내지 도 8과 같이 곡선 주행시 페달 플랫폼(120)의 자세가 일정 각도 내에서 회전(제2방향 회전)하게 된다.

이와 같이 본 발명은 페달 플랫폼(120)이 페달 샤프트(110)의 외측 단부를 회전의 원점으로 하여 좌우 방향으로 일정 각도 회전(제2방향 회전)하기 때문에 직선 주행에서의 성능을 저감시키지 않으면서도 곡선 주행에서는 페달에 더욱 효과적으로 힘들 가할 수 있다.

또한, 본 발명은 이상과 같이 코너 주행시 운행자의 발 자세에 적합하도록 페달 플랫폼(120)의 자세 역시 조절되므로 운행자의 발 부상을 방지하고, 자전거와 운행자가 일체가 되게 하여 코너 주행 능력을 향상시킨다.

좀더 구체적으로, 페달 샤프트(110)는 일단이 자전거 몸체에 연결(구체적으로는 페달 크랭크에 연결)된 상태에서 페달 플랫폼(120)을 회전가능하게 지지하는 것으로, 대표적으로는 스핀들(spindle)이 사용된다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 페달 샤프트(110)는 일 예로 외측으로 갈수록 직경이 작아지는 형상의 것이 사용되는데, 이는 외측이 회전 중심점이 되기 때문이다.

이때, 페달 샤프트(110) 중 자전거 몸체와 가까운 내측부에는 내측 결합부(111)가 형성되어 있다. 내측 결합부(111)는 일 예로 암 나사산을 갖는 결합구로 이루어지며 자전거의 크랭크 축에 연결된다.

또한, 페달 샤프트(110) 중 자전거 몸체와 먼 외측부에는 외측 결합부(112)가 형성되어 있다. 외측 결합부(112)는 회동 결합구(130)에 연결되는 부분으로써 일 예로 끼움 돌기가 사용된다.

또한, 페달 샤프트(110) 중 내측 결합부(111)에서 외측으로 이격된 부분에는 테이퍼진 형상의 스프링 결합구(113)가 구비되어 있다. 스프링 결합구(113)는 후술할 자세복귀 스프링(S-F, S-B)을 고정하는 역할을 한다.

도 3의 (b)는 페달 샤프트(110)에 구형(sphere type) 회동 결합구(130')가 일체로 연결된 것을 일 예로 도시한 것으로, 원통형 회동 결합구(130)에 페달 샤프트(110)를 끼워 결합한 것과 차이가 있는 다른 실시예를 도시한 것이다. 이에 대한 설명은 아래에서 다시 상세히 한다.

다음, 페달 플랫폼(120)은 도 4와 같이 자전거 운행자의 발이 닿는 부분으로 운행자는 페달 플랫폼(120)의 수평면(즉, 답면)을 밟아 페달 크랭크를 회전시키고, 그에 따라 자전거가 전방으로 움직인다.

페달 플랫폼(120)은 알려진 바와 같이 운행자의 신발에 고정되는 고정형과 고정되지 않는 비고정형을 포함하며, 비고정형의 경우에는 그 표면에 걸림핀을 돌출시킴으로써 신발이 미끄러지지 않게 한다.

한편, 페달 플랫폼(120)에는 페달 샤프트(110)가 끼워지는데, 일반적인 경우 페달 플랫폼(120)의 내측 측면 중심부에서 시작하여 외측을 향하도록 끼워진다. 다만, 본 발명은 그 외 다른 여러 방식에도 적용될 수 있다.

또한, 페달 플랫폼(120)에는 페달 샤프트(110)의 외측 단부를 회동 원점으로 하여 당해 페달 플랫폼(120)이 제2방향으로 회전될 수 있게 하는 자세조절 이동통로(121)가 형성되어 있다.

자세조절 이동통로(121)는 페달 플랫폼(120)이 페달 샤프트(110)를 기준으로 시계 혹은 반시계 방향으로 각각 일정 각도 움직이는 경로(혹은 범위)에 형성된 빈 공간을 의미한다.

도 4에 도시된 바와 같이 자세조절 이동통로(121)는 페달 플랫폼(120)의 내측 측면 중 일부분에 형성된 것은 물론 페달 플랫폼(120)의 중심부에 형성된 것도 있을 수 있으며, 어느 것이든 서로 연결되어 전체가 이동통로를 구성한다.

이때, 자세조절 이동통로(121)의 전체 형상은 페달 플랫폼(120)의 이동 경로에 대응하여 대략 부채꼴 형상이 되게 함으로써 페달 플랫폼(120)의 이동을 안내하고, 페달 플랫폼(120)의 과도한 자세 변경을 방지하는 것이 바람직하다.

다만, 도 4에 도시된 바와 다르게 본 발명이 고정형 페달에 적용되는 경우에는 페달 플랫폼(120)의 테두리를 따라 신발과의 고정을 위한 고정부(미도시)를 더 포함하는 경우가 있다.

따라서, 고정형 페달의 경우에는 필요시 고정부에도 역시 자세조절 이동통로(121)를 형성하면 된다. 이를 통해 본 발명을 고정형 페달 및 비고정형 페달 모두에 적용 가능하게 된다.

한편, 본 발명은 페달 플랫폼(120)의 제작을 용이하게 하도록, 상측 반부 플랫폼(120a) 및 하측 반부 플랫폼(120b)을 상하 조립하여 페달 플랫폼(120)을 구성하는 것이 바람직하다.

따라서, 각각 제작된 상측 반부 플랫폼(120a) 및 하측 반부 플랫폼(120b) 사이에 페달 샤프트(110) 및 회동 결합구(130)를 배치한 후 상측 반부 플랫폼(120a) 및 하측 반부 플랫폼(120b)을 서로 조립하게 한다.

또한, 페달 플랫폼(120) 내부에 회동 결합구(130)가 배치되므로, 상측 반부 플랫폼(120a)과 하측 반부 플랫폼(120b)의 내측면에 각각 조립홈(122a, 122b)을 형성하여 회동 결합구(130)가 조립되게 한다.

예컨대, 회동 결합구(130)로서 원통 형상의 피봇(pivot)을 사용하는 경우, 상측 반부 플랫폼(120a)에는 단면이 원형이고 원통 높이의 절반에 해당하는 깊이를 갖는 상부 조립홈(122a)을 성형하고, 마찬가지로 하측 반부 플랫폼(120b)에는 하부 조립홈(122b)을 성형한다.

따라서, 원통형 피봇으로 이루어진 회동 결합구(130)의 상하부가 각각 상부 조립홈(122a)과 하부 조립홈(122b)에 끼워져 조립됨으로써, 아래에서 좀더 상세히 설명하는 바와 같이 회동 결합구(130)가 그 자리에서 제2방향으로 회전되게 한다.

다음, 회동 결합구(130)는 페달 샤프트(110)와 페달 플랫폼(120)을 서로 회동 가능하게 결합시키는 중계체인 피봇(pivot) 역할을 하는 것으로, 그 자체가 페달 플랫폼(120) 내부에 회전 가능하게 조립된다.

페달 샤프트(110)의 단부 즉, 외측 결합부(112)는 회동 결합구(130)에 연결되고, 페달 샤프트(110)는 회동 결합구(130)에 의해 회전 가능하도록 조립됨에 따라 페달 플랫폼(120)이 '제1방향'으로 360°회전된다.

특히, 회동 결합구(130)는 페달 플랫폼(120)의 수평 답변을 바라볼 때 시계 또는 반시계 방향으로 회전하도록 조립되어 있어서 페달 플랫폼이 '제2방향'으로 일정 각도 회전되게 한다.

따라서, 곡선 주행시 페달 플랫폼(120)이 페달 샤프트(110)의 외측 단부를 회동 원점으로 하여 좌우 방향으로 일정 각도 범위 이내에서 회전되면서 그 자세가 조절된다.

다만, 본 발명의 회동 결합구(130)는 페달 플랫폼(120)을 제2방향으로 회전시킬 수 있으면 어떤 방식의 것이든 사용될 수 있으며, 대표적으로 적용될 수 있는 회동 결합구(130)가 도 5에 도시되어 있다.

예컨대, 도 5와 같이 회동 결합구(130)는 그 높이가 페달 플랫폼(120)의 두께보다 얇은 원통 형상으로 이루어져 있어서, 페달 플랫폼(120) 내에서 그 축심을 중심으로 원주 방향으로 회전하는 피봇의 역할을 한다.

물론, 원통형 회동 결합구(130)의 높이가 다소 높아서 회동 결합구(130)의 상하면이 페달 플랫폼(120)을 상하면을 관통하여 외부로 노출되는 등 그 크기에 특별한 제한이 있는 것이 아니다.

또한, 회동 결합구(130)에는 그 측방향으로부터 페달 샤프트(110)가 끼워지도록 끼움공(131)이 형성되어 있어서 페달 샤프트(110)의 외측 단부에 있는 외측 결합부(112)가 회동 결합구(130)에 회전 가능하게 연결된다.

이와 같이 본 발명은 회전축 역할을 하는 페달 샤프트(110)가 회동 결합구(130)의 끼움공(131)에 회전축 결합되어 페달 플랫폼(120)이 제1방향으로 회전된다. 그와 동시에 회동 결합구(130)가 원주 방향으로 회전하여 페달 플랫폼(120)이 제2방향으로 회전된다.

한편, 제1방향 및 제2방향 회전이 가능하다면 회동 결합구(130)의 타입에 특별한 제한은 없으므로 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 페달 샤프트(110)의 단부에 일체로 구비된 구형 볼(ball)을 회동 결합구(130')로 사용할 수도 있다.

페달 샤프트(110)의 외측 단부에 볼 형상의 회동 결합구(130')를 일체로 구비한 경우에는 페달 플랫폼(120)에 구형 조립홈(미도시)을 형성하고, 볼 형상의 회동 결합구(130')를 구형 조립홈 내에 안착시켜 볼 조인트(ball joint) 결합시킨다.

따라서, 페달 샤프트(110)의 단부가 회동 결합구(130')를 통해 페달 플랫폼(120)에 볼 조인트 방식으로 결합되면 페달 플랫폼(120)이 제1방향으로 회전함과 동시에 제2방향으로도 회전할 수 있게 된다.

다음, 도 1 및 도 2로 다시 돌아가 자세복귀 스프링(S-F, S-B)에 대해 살펴보면, 자세복귀 스프링(S-F, S-B)은 페달 샤프트(110)를 기준으로 그 좌우에 각각 1개씩 구비된다.

각 자세복귀 스프링(S-F, S-B)은 그 일단부는 자세가 고정(회전은 가능)된 페달 샤프트(110)에 지지되고, 타단부는 자세 변환되는 페달 플랫폼(120)에 탄성력을 가한다.

구체적으로, 페달 샤프트(110)와 페달 플랫폼(120)의 전방측 사이에 있는 자세조절 이동통로(121)에는 전방측 자세복귀 스프링(S-F)이 삽입되고, 페달 샤프트(110)와 페달 플랫폼(120)의 후방측 사이에 있는 자세조절 이동통로(121)에는 후방측 자세복귀 스프링(S-B)이 삽입된다.

또한, 이탈을 방지하도록 페달 플랫폼(120)에는 걸림턱(121a)이 형성되고, 페달 샤프트(110)에는 테이퍼진 형상의 스프링 결합구(113)가 형성되어 있으며, 자세복귀 스프링(S-F, S-B)은 이들 사이에 각각 끼움 결합된다.

따라서, 곡선 주행시 자세가 변경되었던 페달 플랫폼(120)은 직선 주행시 혹은 발로 밟은 힘을 제거시 페달 샤프트(110)의 양측에서 탄성력을 가하는 자세복귀 스프링(S-F, S-B)에 의해 페달 플랫폼(120)의 정중앙으로 이동하는 복귀가 이루어진다.

이상과 같은 구성에 의하면 본 발명은 자전거를 타고 주행시 직선 구간에서는 일반적인 경우와 마찬가지로 페달의 자세 변경 없이 수평을 유지하는 반면, 곡선 구간(즉, 코너)에서는 좌우 페달의 자세가 각각 일정 각도로 변경된다.

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 자전거가 좌측으로 도는 곡선 구간을 주행시 좌측 페달(120-L)은 페달 샤프트(110)를 경계로 후방부가 자전가 몸체에 가까워지고, 우측 페달(120-R)은 페달 샤프트(110)를 경계로 전방부가 자전거 몸체에 가까워지게 자세가 변경된다.

즉, 반시계 방향으로 도는 곡선 구간 주행시 좌측 페달 플랫폼(120) 및 우측 페달 플랫폼(120) 역시 각각 반시계 방향으로 일정 각도 움직여 자세가 변경된다. 페달 플랫폼(120)의 자세 변경은 힘이 전달됨에 따라 자연스럽게 이루어진다.

따라서, 본 발명은 자전거의 곡선 주행시 외측으로 밀려나가려는 원심력에 대항하여 최적의 방향으로 힘을 가할 수 있게 함은 물론, 페달 플랫폼(120)에 힘을 가하는 방향이 자전거 몸체를 바라보는 내측을 향하도록 함으로써 곡선 주행시 더욱 효과적으로 페달에 힘을 전달한다.

또한, 곡선 주행시 운행자의 발 자세에 적합하도록 페달 플랫폼(120)의 자세 역시 조절되므로 운행자의 발 부상을 방지하고, 자전거와 운행자가 일체가 되게 하여 코너 주행 능력을 향상시킨다.

페달 플랫폼(120)의 자세 변경은 시계 방향 변경 및 반시계 방향 변경이 있는데, 반시계 방향 자세 변경은 도 7을 통해 좀더 상세히 알 수 있고, 시계 방향 자세 변경은 도 8을 통해 좀더 상세히 알 수 있다.

물론, 직선 구간에서는 페달 플랫폼(120)이 페달 샤프트(110)를 기준으로 어느 한쪽으로 치우침이 없이 중심을 유지하며, 이와 같은 원상 복귀는 상술한 자세복귀 스프링(S-F, S-B)에 의해 자동으로 이루어진다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

110: 페달 샤프트
111: 내측 결합구
112: 외측 결합구
113: 스프링 결합구
120: 페달 플랫폼
121: 자세조절 이동통로
121a: 걸림턱
122a, 122b: 조립홈
130, 130': 회동 결합구
S-F, S-B: 자세복귀 스프링

Claims

자전거 몸체에 연결되며 자전거 페달을 회전가능하게 지지하는 페달 샤프트(110)와;
상기 페달 샤프트(110)가 끼워지며, 상기 페달 샤프트(110)의 외측 단부를 회동 원점으로 하여 전후 방향으로 각각 일정 각도 움직이도록 자세조절 이동통로(121)가 형성된 페달 플랫폼(120); 및
상기 페달 샤프트(110)의 외측 단부를 상기 페달 플랫폼(120)에 회동 가능하게 결합시키는 회동 결합구(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달.
제1항에 있어서,
상기 페달 플랫폼(120)에 형성된 자세조절 이동통로(121)는 부채꼴 형상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달.
제1항에 있어서,
상기 회동 결합구(130)는 상기 페달 플랫폼(120)의 내부에 회전 가능하게 조립된 피봇(pivot)이고, 페달 샤프트(110)의 외측 단부는 상기 피봇에 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달.
제3항에 있어서,
상기 페달 플랫폼(120)은 상측 반부 플랫폼(120a) 및 하측 반부 플랫폼(120b)이 서로 상하 결합된 것으로, 상기 상측 반부 플랫폼(120a) 및 하측 반부 플랫폼(120b)에는 각각 상기 피봇이 안착되는 조립홈(122a, 122b)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달.
제1항에 있어서,
상기 페달 샤프트(110)와 상기 페달 플랫폼(120)의 전방측 사이에 있는 상기 자세조절 이동통로(121)에는 전방측 자세복귀 스프링(S-F)이 삽입되고, 상기 페달 샤프트(110)와 상기 페달 플랫폼(120)의 후방측 사이에 있는 상기 자세조절 이동통로(121)에는 후방측 자세복귀 스프링(S-B)이 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 자세 조절이 가능한 자전거용 페달.