WO2017135572A1 - 자전거 크랭크 변속장치 - Google Patents

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    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/30—Chain-wheels

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle transmission, and more particularly, to a built-in gear type transmission that is installed in a crank of a bicycle.
  • the bicycle's crank and rear wheel axle are generally equipped with a transmission.
  • the conventional bicycle crank transmission device 100 is coupled to the chain (F) of the chain ring 110 and the frame (F) of different sizes installed on the bottom bracket of the bicycle, any one chainring 110 Connected to the front derailleur 120 and the front derailleur 120 and the wire 130 to move the chain located in the other chainring 110 is mounted on the handlebar of the bicycle, the front derailleur 120 can be operated. It is configured to include a shift lever 140.
  • the conventional bicycle crank transmission device 100 has a problem that the chain is frequently separated from the chainring 110 during the shifting process due to a shift mechanism (Mechanism) of forcibly shifting the position of the chain. Reattaching the detached chain to the chainring 110 is a difficult task for women and children. In addition, in the process of mounting the chain, a user's hand or clothes may be contaminated by the lubricant applied to the chain.
  • Mechanism Mechanism
  • the conventional bicycle crank transmission 100 is provided with a plurality of chainrings 110 are stacked in a stack, the shift lever 140 for operation is connected to the front derailleur 120 and the wire 130 is provided separately.
  • the shift lever 140 for operation is connected to the front derailleur 120 and the wire 130 is provided separately.
  • Bicycle crank transmissions are proposed that can implement a shifting mechanism with a single chainring.
  • the shaft member is formed hollow;
  • a base plate having one side coupled to the shaft member and the other side fixed to a bottom bracket having a spindle;
  • a chain ring housing rotatably coupled to the shaft member and having a ring gear fixed therein;
  • Reduction gear unit disposed in the center of the ring gear-The reduction gear unit is fixed to the shaft member, the eccentric guide disposed in the center of the ring gear, and is provided to rotate along the outer peripheral surface of the eccentric guide, A tooth formed of an eccentric gear extending to one side, wherein an outer side of the tooth portion of the eccentric gear, which is far from the eccentric hole of the eccentric guide, meshes with the ring gear;
  • Direct connection ratchet unit installed on the ring gear-The direct connection ratchet unit is installed in the outer circumferential surface of the ring gear at equal intervals along the circumferential direction and is deployed in a radial direction, and a plurality of direct connection ratchets having an operation protrusion formed
  • Crank cover is formed in parallel in the height direction; And a sun gear installed on the coupling shaft so as to rotate only in a clockwise direction and engaged with an inner side of the tooth portion formed by the extension of the eccentric gear close to a distance from the eccentric hole of the eccentric guide.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the configuration of a conventional bicycle crank transmission.
  • Figure 2 is a perspective view of a bicycle crank transmission according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3a is an exploded perspective view of a bicycle crank transmission according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is an exploded perspective view of FIG. 3A when viewed from another angle.
  • Figure 4 is a view showing a state provided with a reverse rotation prevention unit between the base plate and the chainring housing of the present invention.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a coupling relationship between a reduction gear unit and a ring gear of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the configuration of a direct connection unit of the present invention.
  • FIG. 7 is a view schematically showing the operating principle of a direct connection unit of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a configuration of a crank cover of the present invention.
  • FIG. 9 is a view schematically showing a shift mechanism of the bicycle crank transmission according to an embodiment of the present invention.
  • the bicycle crank transmission 200 includes a shaft member 210, a base plate 220, a chainring housing 230, and a reduction gear unit 240. , And a direct connection unit 250, a crank cover 260, and a sun gear 270.
  • the shaft member 210 has a disk shape having a predetermined thickness in which the hollow 212 is formed.
  • One side of the shaft member 210 is fixedly coupled to the base plate 220 to be described later, the other side is fixed to the eccentric guide 242 to be described later.
  • One side of the base plate 220 is coupled to the shaft member 210, and a hole 222 having the same diameter as that of the hollow 212 formed in the shaft member 210 is formed at the center thereof.
  • the center of the hole 222 preferably has the same axis as the center of the hollow 212 formed in the shaft member (210).
  • the other side of the base plate 220 is fixedly coupled to the bottom bracket (B) mounted on the bicycle frame (F).
  • the other side surface of the base plate 220 is preferably provided with a removable holder 224.
  • Bebe holder 224 is made of a shape corresponding to the end of the bottom bracket (B), which is easy through the replacement of the bee holder 224, the present invention to a variety of bottom bracket (B) of different specifications according to the manufacturer This is to make the installation possible.
  • the chainring housing 230 is rotatably coupled to the shaft member 210.
  • the internal ring gear 234 is fixedly installed on one side of the chainring housing 230, and a plurality of chainring coupling parts 232 coupled to the chainring C are circumferentially arranged on the outer circumferential surface thereof. It is formed spaced apart.
  • the chain ring housing 230 is formed to be separated from the chain ring C, but it is also possible to configure the chain ring housing 230 integrally with the chain ring C according to the user's intention. Do.
  • the reverse rotation prevention unit 280 is provided between the base plate 220 and the chainring housing 230.
  • the reverse rotation prevention unit 280 allows the chainring housing 230 to rotate freely in a clockwise direction with the shaft member 210 as a reference axis, and not to rotate within a predetermined rotational force in the counterclockwise direction.
  • the reverse rotation prevention unit 280 is constituted by an internal ratchet gear 282, an external ratchet gear 284, and a reverse rotation prevention ring 286.
  • the internal ratchet gear 282 is formed to be laminated at the edge of the base plate 220, and the external ratchet gear 284 is formed to be stacked at the center of the chainring housing 230.
  • the teeth formed in the internal ratchet gear 282 and the external ratchet gear 284 are composed of first inclined portions 282a and 284a and second inclined portions 282b and 284b.
  • the first inclined portions 282a and 284a forming the pitch surface have an acute angle with the pitch circle.
  • the anti-rotation preventing ring 286 is disposed between the internal ratchet gear 282 and the external ratchet gear 284, and a plurality of elastic catching holes 286a are provided on the outer circumferential surface and the inner circumferential surface at equal intervals.
  • FIG. 4 is prepared based on the back of the present invention
  • the operation principle of the reverse rotation prevention unit 280 will be briefly described.
  • crank cover 260 When the user rotates the crank cover 260 counterclockwise for shifting, there is no portion where the crank cover 260 and the chainring housing 230 directly engage, but because the contact is in close contact with the chainring housing ( 230).
  • the elastic latching opening 286a of the anti-rotation preventing ring 286 meshed with the first inclined portions 282a and 284a of the internal gearing gear 282 and the external gearing gear 284 is pressed inward by a strong rotational force. Forcibly rides over the first inclined portions 282a and 284a.
  • the reverse rotation prevention unit 280 prevents the chainring housing 230 from rotating in the counterclockwise direction with respect to the shaft member 210 when shifting, so that the shifting mechanism can be made smoothly, and the reverse of the bicycle is performed. At the time, the chain ring housing 230 is rotated counterclockwise to prevent damage to the bicycle.
  • the reduction gear unit 240 includes an eccentric guide 242 and an eccentric gear 244.
  • the eccentric guide 242 has a cylindrical shape, and an eccentric hole 242a is formed at a position away from the center by a predetermined distance.
  • the eccentric guide 242 is fixed to the other side of the shaft member 210, is disposed in the center of the ring gear 234. At this time, the centers of the hollow 212 and the eccentric hole 242a coincide.
  • the eccentric gear 244 is provided to rotate along the outer circumferential surface of the eccentric guide 242.
  • the eccentric gear 244 is partly engaged with the ring gear 234, and the other part facing the part is engaged with the sun gear 270 which will be described later.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a coupling relationship between the reduction gear unit 240 and the ring gear 234. Referring to FIG. 5, the reduction gear unit 240 receives the rotational force of the crank cover 260 from the sun gear 270 to rotate the ring gear 234 at a reduced speed.
  • the reduction gear unit 240 is rotated in the same direction as the sun gear 270, unlike a general planetary gear (not shown), thereby transmitting the reduced rotational force to the ring gear 234.
  • the reduction gear unit 240 has a significantly lower risk of wear or breakage than planetary gears (not shown).
  • the reverse rotation force which may be unnecessarily applied to the chainring housing 230, is not generated, the durability of the device can be increased.
  • the direct coupling unit 250 is composed of a plurality of direct coupling 252 and the direct coupling clutch 254.
  • the direct coupling 252 is installed on the outer circumferential surface of the ring gear 234, and is radially deployed by a mechanical element such as a spring 252b having elasticity.
  • the developed direct coupling 252 is engaged with the direct coupling tooth 266 when the crank cover 260 is rotated clockwise.
  • One side of the direct coupling 252 is provided with a working projection (252a).
  • the direct coupling clutch 254 is installed on one side of the ring gear 234.
  • an accommodating part 254a is accommodated along the circumferential direction, and a support 254b for supporting the actuating protrusion 252a is alternately formed.
  • a plurality of elastic ratchets 254c are provided at equal intervals along the circumferential direction. The plurality of elastic ratchets 254c mesh with the clutch ratchet teeth 264 when the crank cover 260 is rotated counterclockwise.
  • the crank cover 260 has a cup lid (Drinking Lid) shape.
  • a coupling shaft 262 coupled to the spindle BS of the bottom bracket B is vertically provided at the center thereof.
  • the clutch ratchet teeth 264 and the directly ratchet teeth 266 meshed with the direct ratchet unit 250 are laminated in the height direction.
  • the directions of the clutch ratchet tooth 264 and the direct ratchet tooth 266 are opposite to each other.
  • the crank arm 268 is formed at a predetermined position on the outer circumferential surface of the crank cover 260.
  • crank cover 260 is seated on one side of the chainring housing 230. At this time, the coupling shaft 262 is coupled to the spindle (BS) through the hollow 212 of the shaft member (210).
  • the sun gear 270 is installed to rotate only in a clockwise direction on the coupling shaft 262 of the crank cover 260.
  • the one-way ratchet unit is preferably provided inside the sun gear 270.
  • a portion of the sun gear 270 is engaged with a portion of the reduction gear unit 240 as described above.
  • the direct clutch clutch 254 is rotated at a predetermined angle, the actuating projection 252a abutting on the inner circumferential surface of the direct clutch clutch 254 is accommodated in the receiving portion 254a or the support 254b. Supported by, the direct connection 252 is developed or folded.
  • the direct coupling 252 is deployed out of the ring gear 234 by a mechanical element having elasticity, and the deployed direct coupling 252 is developed. Is directly engaged with the sawtooth 266.
  • the ring gear 234 may be directly connected to the crank cover 260 and rotated at the same rotational speed.
  • the direct coupling 252 is pressed and folded, and the engagement with the direct coupling tooth 266 is released.
  • the ring gear 234 is connected to the sun gear 270 through the reduction gear unit 240 may be rotated at a lower rotation speed than the crank cover 260.
  • crank cover 260 is rotated clockwise (forward direction) in a state where the direct coupling 252 is deployed in the ring gear 234.
  • the direct coupling teeth 266 mesh with the direct coupling 252, and the crank cover 260 directly rotates the ring gear 234 at the same rotational speed.
  • the sun gear 270 receives the rotational force of the ring gear 234 to the reverse through the reduction gear unit 240 and idling at a faster speed than the crank cover 260.
  • the present invention operates the direct gear unit 250 by rotating the crank cover 260 counterclockwise, so that the ring gear 234 is directly rotated at the same rotational speed as the crank cover 260 (driven).
  • the ring gear 234 may be rotated (dried) at a reduced speed through the sun gear 270 and the reduction gear unit 240.
  • the present invention implements a shift mechanism through a gear unit connected directly with a reduction gear unit, thereby eliminating the need for multiple chainrings and a separate shift lever, and thus, miniaturization and light weight of the product are possible.
  • the chain does not leave the chainring in the shifting process.
  • the present invention has the effect of shifting the gear quickly and intuitively.

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Abstract

본 문건은, 단일 체인링으로 변속 메커니즘을 구현할 수 있는, 자전거 크랭크 변속장치를 개시한다. 전술한 자전거 크랭크 변속장치의 실시예는, 중공이 형성된 축부재; 일측면이 상기 축부재와 결합되고, 타측면이 스핀들을 구비한 바텀브라켓에 고정 설치되는 베이스 플레이트; 상기 축부재에 회전 가능하게 결합되고, 내부에 링기어가 고정 설치된 체인링 하우징; 상기 링기어의 중심에 배치된 감속기어 유닛; 상기 링기어에 설치된 직결라쳇 유닛; 중앙에 상기 스핀들과 결합되는 결합축이 수직하게 구비되고, 내측 벽면에 클러치라쳇 톱니와 직결라쳇 톱니가 병렬적으로 높이 방향으로 형성된 크랭크 커버; 및, 상기 결합축 상에 시계방향으로만 회전되게 설치되는 선기어;를 포함한다.

Description

자전거 크랭크 변속장치
본 발명은 자전거 변속장치에 관한 것으로, 특히 자전거의 크랭크에 설치되는 내장기어형 변속장치와 관련된다.
자전거의 효율적인 주행을 위해, 일반적으로 자전거의 크랭크와 뒷 바퀴축에는 변속장치가 구비된다.
도 1에는 종래의 자전거 크랭크 변속장치가 도시되어 있다.
이를 참조하면, 종래의 자전거 크랭크 변속장치(100)는 자전거의 바텀브라켓에 설치되는 크기가 서로 다른 여러 장의 체인링(110)과, 프레임(F)에 결합되어, 어느 하나의 체인링(110)에 위치된 체인을 다른 체인링(110)으로 이동시키는 프론트 드레일러(120)와, 프론트 드레일러(120)와 와이어(130)로 연결되어 자전거의 핸들바에 장착되고, 프론트 드레일러(120)를 조작할 수 있는 변속 레버(140)를 포함하여 구성된다.
그러나 종래의 자전거 크랭크 변속장치(100)는 체인의 위치를 강제적으로 이동시키는 시프트 방식의 변속 메커니즘(Mechanism)으로 인하여, 변속과정에서 체인이 체인링(110)에서 빈번히 이탈되는 문제가 있다. 이탈된 체인을 체인링(110)에 다시 장착하는 것은 여성과 아이들에는 힘든 작업이다. 또한, 체인을 장착하는 과정에서, 사용자의 손이나 옷 등이 체인에 도포된 윤활유로 인해 오염되기도 한다.
아울러, 종래의 자전거 크랭크 변속장치(100)는 여러 장의 체인링(110)이 적층으로 배치되고, 조작을 위한 변속 레버(140)가 프론트 드레일러(120)와 와이어로(130)로 연결되어 별도로 구비되기 때문에 장치를 소형화 및 경량화시키는 일정 한계가 있는 실정이다.
단일 체인링으로 변속 메커니즘을 구현함으로써, 소형화 및 경량화가 가능하고, 변속과정에서 체인이 체인링에서 이탈될 우려가 없는 일체형 자전거 크랭크 변속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
단일 체인링으로 변속 메커니즘을 구현할 수 있는, 자전거 크랭크 변속장치가 제시된다.
전술한 자전거 크랭크 변속장치의 실시예는, 중공이 형성된 축부재; 일측면이 상기 축부재와 결합되고, 타측면이 스핀들을 구비한 바텀브라켓에 고정 설치되는 베이스 플레이트; 상기 축부재에 회전 가능하게 결합되고, 내부에 링기어가 고정 설치된 체인링 하우징; 상기 링기어의 중심에 배치된 감속기어 유닛-상기 감속기어 유닛은, 상기 축부재에 고정 설치되고, 상기 링기어의 중심부에 배치되는 편심가이드 및, 상기 편심가이드의 외주면을 따라 회전되게 구비되며, 톱니가 일측면으로 연장 형성된 편심기어로 구성되고, 상기 편심가이드의 편심홀에서 거리가 먼 상기 편심기어의 톱니부 외측은 상기 링기어와 치합됨-; 상기 링기어에 설치된 직결라쳇 유닛-상기 직결라쳇 유닛은 상기 링기어의 외주면에 원주방향을 따라 등 간격 이격되게 설치되어 반경방향으로 전개되며, 일측면에는 작동돌기가 형성된 다수개의 직결라쳇 및, 상기 링기어의 일측면에 적층 설치되며, 내주면에는 원주방향을 따라 상기 작동돌기가 수용되는 수용부와, 상기 작동돌기를 지지하는 지지구가 번갈아가며 등 간격 이격되게 형성되고, 외주면에는 다수개의 탄성라쳇이 등 간격 이격되게 구비된 직결라쳇 클러치로 구성됨-; 중앙에 상기 스핀들과 결합되는 결합축이 수직하게 구비되고, 내측 벽면에 상기 직결라쳇 클러치의 탄성라쳇과 치합되는 클러치라쳇 톱니와 상기 링기어의 반경방향으로 전개된 상기 직결라쳇과 치합되는 직결라쳇 톱니가 병렬적으로 높이 방향으로 형성된 크랭크 커버; 및, 상기 결합축 상에 시계방향으로만 회전되게 설치되고, 상기 편심가이드의 편심홀에서 거리가 가까운 상기 편심기어의 연장 형성된 톱니부의 내측과 치합되는 선기어;를 포함한다.
전술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 내부에 구비된 감속기어 유닛과 직결라쳇 유닛을 통해 변속 메커니즘을 구현함으로써, 여러 장의 체인링과 별도의 변속 레버가 필요치 않으며, 이로 인해, 제품의 소형화 및 경량화가 가능한 효과가 있다.
또한, 변속과정에서 체인이 체인링에서 이탈되지 않는 효과가 있다.
아울러, 크랭크 암을 반시계방향으로 회전시켜, 기어를 신속하고 직관적으로 변속시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 자전거 크랭크 변속장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 크랭크 변속장치의 사시도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 크랭크 변속장치의 분해 사시도.
도 3b는 도 3a를 다른 각도에서 바라봤을 때의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 베이스 플레이트와 체인링 하우징 사이에 역회전 방지 유닛이 구비된 모습을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 감속기어 유닛과 링기어의 결합관계를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 직결라쳇 유닛의 구성을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 직결라쳇 유닛의 작동원리를 개략적으로 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 크랭크 커버의 구성을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예 따른 자전거 크랭크 변속장치의 변속 메커니즘을 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명>
100 : 종래의 자전거 크랭크 변속장치
200 : 자전거 크랭크 변속장치
210 : 축부재
212 : 중공
220 : 베이스 플레이트
222 : 홀
224 : 비비홀더
230 : 체인링 하우징
232 : 체인링 결합부
234 : 링기어
240 : 감속기어 유닛
242 : 편심가이드
242a : 편심홀
244 : 편심기어
250 : 직결라쳇 유닛
252 : 직결라쳇
252a : 작동돌기
252b : 스프링
254 : 직결라쳇 클러치
254a : 수용부
254b : 지지구
254c : 탄성라쳇
260 : 크랭크 커버
262 : 결합축
264 : 클러치라쳇 톱니
266 : 직결라쳇 톱니
268 : 크랭크 암
270 : 선기어
280 : 역회전 방지 유닛
282 : 내접라쳇 기어
282a : 제1 경사부
282b : 제2 경사부
284 : 외접라쳇 기어
284a : 제1 경사부
284b : 제2 경사부
286 : 역회전 방지링
286a : 탄성걸림구
C : 체인링
F : 프레임
B : 바텀브라켓
BS : 스핀들
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여, 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
도 2 내지 도 9을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 크랭크 변속장치(200)는 축부재(210), 베이스 플레이트(220), 체인링 하우징(230), 감속기어 유닛(240), 직결라쳇 유닛(250), 크랭크 커버(260) 및 선기어(270)를 포함하여 이루어진다.
축부재(210)는 중공(212)이 형성된 소정 두께의 디스크(Disk) 형상으로 이루어진다. 축부재(210)의 일측면은 후술되는 베이스 플레이트(220)에 고정 결합되고, 타측면에는 후술되는 편심가이드(242)가 고정 설치된다.
또한, 축부재(210)에는 후술되는 체인링 하우징(230)이 회전 가능하게 결합된다.
베이스 플레이트(220)는 일측면이 축부재(210)에 결합되고, 중심부에는 축부재(210)에 형성된 중공(212)과 직경이 동일한 홀(222)이 형성된다.
이때, 홀(222)의 중심은 축부재(210)에 형성된 중공(212)의 중심과 동일축을 갖는 것이 바람직하다.
베이스 플레이트(220)의 타측면은 자전거 프레임(F)에 장착된 바텀브라켓(B)에 고정 결합된다.
또한, 베이스 플레이트(220)의 타측면에는 비비홀더(224)가 탈부착 가능하게 구비되는 것이 바람직하다. 비비홀더(224)는 바텀브라켓(B)의 단부에 대응되는 형상으로 이루어지는데, 이는 비비홀더(224)의 교체를 통해, 본 발명을 제조사에 따라 규격이 상이한 다종의 바텀브라켓(B)에 용이하게 설치할 수 있게 하기 위함이다.
체인링 하우징(230)은 축부재(210)에 회전 가능하게 결합된다. 이러한, 체인링 하우징(230)의 일측면에는 인터널 타입의 링기어(234)가 고정 설치되고, 외주면에는 체인링(C)과 결합되는 다수개의 체인링 결합부(232)가 원주방향으로 등 간격 이격되게 형성된다.
아울러, 상술한 바와 같이 체인링 하우징(230)이 체인링(C)과 분리형으로 이루어지는 것으로 되어 있으나, 사용자의 의도에 따라 체인링 하우징(230)을 체인링(C)과 일체로 구성하는 것도 가능하다.
베이스 플레이트(220)와 체인링 하우징(230) 사이에는 역회전 방지 유닛(280)이 구비된다.
이러한, 역회전 방지 유닛(280)은 체인링 하우징(230)이 축부재(210)를 기준축으로 하여 시계방향으로는 자유롭게 회전되게 하고, 반시계방향으로는 소정의 회전력 이내에서는 회전되지 않게 하는 기능을 한다.
도 4를 참조하면, 역회전 방지 유닛(280)은, 내접라쳇 기어(282), 외접라쳇 기어(284) 및 역회전 방지링(286)으로 구성된다.
내접라쳇 기어(282)는 베이스 플레이트(220)의 가장자리에 적층되게 형성되고, 외접라쳇 기어(284)는 체인링 하우징(230)의 중앙에 적층되게 형성된다.
내접라쳇 기어(282)와 외접라쳇 기어(284)에 형성된 톱니는 제1 경사부(282a, 284a)와, 제2 경사부(282b, 284b)로 이루어진다. 이때, 피치면을 형성하는 제1 경사부(282a, 284a)는 일반적인 라쳇과 달리 피치원과의 사잇각이 예각을 이룬다.
역회전 방지링(286)은 내접라쳇 기어(282)와 외접라쳇 기어(284) 사이에 배치되고, 외주면과 내주면에는 원주방향을 따라 다수개의 탄성걸림구(286a)가 등 간격 이격되게 구비된다.
본 발명의 정면을 기준(도 4는 본 발명의 배면을 기준으로 작성됨)으로, 역회전 방지 유닛(280)의 작동원리를 간략히 설명하기로 한다.
사용자가 변속을 위해 크랭크 커버(260)를 반시계방향으로 회전시킬 경우, 크랭크 커버(260)와 체인링 하우징(230)이 직접적으로 치합되는 부분은 없으나, 밀착되어 있으므로 약한 회전력이 체인링 하우징(230)으로 전달된다.
이때, 역회전 방지링(286)의 탄성걸림구(286a)가 내접라쳇 기어(282)와 외접라쳇 기어(284)의 제1 경사부(282a, 284a)에 맞물리면서, 체인링 하우징(230)의 회전이 차단된다.
이와 더불어, 사용자가 자전거를 후진시킬 경우, 자전거의 뒷바퀴가 회전되면서 체인을 통해 강한 회전력이 체인링 하우징(230)으로 전달된다.
이때, 내접라쳇 기어(282)와 외접라쳇 기어(284)의 제1 경사부(282a, 284a)에 맞물린 역회전 방지링(286)의 탄성걸림구(286a)가 강한 회전력에 의해 내부로 가압되면서, 제1 경사부(282a, 284a)를 강제적으로 타고 넘어간다.
결론적으로, 역회전 방지 유닛(280)은 변속시에는 체인링 하우징(230)이 축부재(210)를 기준으로 반시계방향으로 회전되는 것을 차단하여 변속 메커니즘이 원활히 이루어질 수 있도록 하고, 자전거의 후진시에는 체인링 하우징(230)을 반시계방향으로 회전되게 하여, 자전거의 파손을 방지한다.
감속기어 유닛(240)은 편심가이드(242)와, 편심기어(244)로 구성된다.
편심가이드(242)은 원기둥 형상으로, 중심에서 소정 거리 빗겨난 위치에 편심홀(242a)이 형성된다. 편심가이드(242)는 축부재(210)의 타측면에 고정되게 설치되어, 링기어(234)의 중심부에 배치된다. 이때, 중공(212)과 편심홀(242a)의 중심은 일치한다.
편심기어(244)는 편심가이드(242)의 외주면을 따라 회전되게 구비된다. 편심기어(244)는 일부분이 링기어(234)와 치합되고, 일부분과 마주하는 다른 부분이 후술되는 선기어(270)와 치합된다.
도 5는 감속기어 유닛(240)과 링기어(234)의 결합관계를 도시하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 감속기어 유닛(240)은 선기어(270)로부터 크랭크 커버(260)의 회전력을 전달받아 감속된 회전수로 링기어(234)를 회전시키는 기능을 한다.
감속기어 유닛(240)은 일반적인 유성기어(미도시)와 다르게 선기어(270)와 동일 방향으로 회전됨으로써, 감속된 회전력을 링기어(234)로 전달한다. 이로 인해, 감속기어 유닛(240)은 유성기어(미도시)에 비해 마모되거나 파손될 위험이 현저히 낮다. 또한, 체인링 하우징(230) 등에 불필요하게 가해질 수 있는 역방향 회전력을 발생시키지 않으므로 장치의 내구성이 높일 수 있다.
직결라쳇 유닛(250)은 다수개의 직결라쳇(252)과 직결라쳇 클러치(254)로 구성된다.
구체적으로, 직결라쳇(252)은 링기어(234)의 외주면 상에 설치되어, 탄성을 지닌 스프링(252b) 등의 기계요소에 의해 반경반향으로 전개된다. 전개된 직결라쳇(252)은 크랭크 커버(260)가 시계방향으로 회전될 때, 직결라쳇 톱니(266)와 치합된다. 직결라쳇(252)의 일측면에는 작동돌기(252a)가 구비된다.
직결라쳇 클러치(254)는 링기어(234)의 일측면에 설치된다. 직결라쳇 클러치(254)의 내주면에는 원주방향을 따라 작동돌기(252a)가 수용되는 수용부(254a)와, 작동돌기(252a)를 지지하는 지지구(254b) 번갈아가며 형성된다. 외주면에는 다수개의 탄성라쳇(254c)이 원주방향을 따라 등 간격 이격되게 구비된다. 다수개의 탄성라쳇(254c)은 크랭크 커버(260)가 반시계방향으로 회전될 때, 클러치라쳇 톱니(264)와 치합된다.
크랭크 커버(260)는 컵 뚜껑(Drinking Lid) 형상으로 이루어진다. 중앙에는 바텀브라켓(B)의 스핀들(BS)과 결합되는 결합축(262)이 수직하게 구비된다. 내측 벽면에는 직결라쳇 유닛(250)과 치합되는 클러치라쳇 톱니(264)와 직결라쳇 톱니(266)가 높이 방향으로 적층 형성된다.
클러치라쳇 톱니(264)와 직결라쳇 톱니(266)의 방향은 서로 반대된다. 크랭크 커버(260)의 외주면 소정 위치에는 크랭크 암(268)이 형성된다.
크랭크 커버(260)는 체인링 하우징(230)의 일측면에 안착된다. 이때, 결합축(262)은 축부재(210)의 중공(212)을 관통하여 스핀들(BS)과 결합된다.
선기어(270)는 크랭크 커버(260)의 결합축(262) 상에 시계방향으로만 회전되게 설치된다. 이를 위해 선기어(270)의 내부에는 일방향 라쳇 유닛이 구비되는 것이 바람직하다. 선기어(270)의 일부분은 전술한 바와 같이 감속기어 유닛(240)의 일부분과 치합된다.
전술한 구성으로 이루어진 본 발명의 변속 메커니즘을 도 7 및 도 9를 참조하여, 설명하기로 한다.
먼저, 직결라쳇 유닛(250)의 작동을 도 7을 참조하여 살펴보면, 크랭크 커버(260)를 반시계방향으로 회전시킬 경우, 클러치라쳇 톱니(264)가 탄성라쳇(254c)과 치합되며, 크랭크 커버(260)는 직결라쳇 클러치(254)를 반시계방향으로 회전시킨다.
이때, 체인링 하우징(230)은 역회전 방지 유닛(280)에 의해 역회전이 차단된다. 이로 인해, 직결라쳇 클러치(254)는 고정된 링기어(234)에서 슬라이딩 회전된다.
계속해서, 직결라쳇 클러치(254)가 소정 각도로 회전될 때 마다, 직결라쳇 클러치(254)의 내주면에 맞닿아 있는 작동돌기(252a)가 수용부(254a)에 수용되거나, 지지구(254b)에 지지되어, 직결라쳇(252)이 전개되거나 접혀진다.
보다 구체적으로, 작동돌기(252a)가 수용부(254a)에 수용되면, 직결라쳇(252)이 탄성을 갖는 기계요소에 의해 링기어(234)의 외부로 전개되고, 전개된 직결라쳇(252)은 직결라쳇 톱니(266)와 치합된다. 이 경우, 링기어(234)는 크랭크 커버(260)와 직결되어 동일한 회전수로 회전될 수 있다.
작동돌기(254b)가 지지구(254b)에 지지되면, 직결라쳇(252)이 가압되어 접혀지고, 직결라쳇 톱니(266)와의 치합이 해제된다. 이 경우, 링기어(234)는 감속기어 유닛(240)을 통해 선기어(270)와 연결되어 크랭크 커버(260) 보다 낮은 회전수로 회전될 수 있다.
본 발명의 변속 메커니즘이 고단인 경우를 도 9의 (a)를 참조하여 설명하면, 링기어(234)에서 직결라쳇(252)이 전개되어 있는 상태에서 크랭크 커버(260)를 시계방향(정방향)으로 회전시킬 경우, 직결라쳇 톱니(266)가 직결라쳇(252)과 치합되며, 크랭크 커버(260)는 링기어(234)를 동일한 회전수로 직결 회전시킨다.
이때, 선기어(270)는 링기어(234)의 회전력을 감속기어 유닛(240)을 통해 역으로 전달받아 크랭크 커버(260)보다 빠른 회전수로 공회전한다.
변속 메커니즘이 저단인 경우를 도 9의 (b)를 참조하여 설명하면, 링기어(234)에서 직결라쳇(252)이 접혀 있는 상태에서 크랭크 커버(260)를 시계방향(정방향)으로 회전시킬 경우, 선기어(270)가 감속기어 유닛(240)과 치합되며, 크랭크 커버(260)는 링기어(234)를 감속된 회전수로 회전시킨다.
간략하게 정리하면, 본 발명은 크랭크 커버(260)를 반시계방향으로 회전시켜 직결라쳇 유닛(250)을 조작함으로써, 링기어(234)를 크랭크 커버(260)와 동일한 회전수로 직결 회전(구동)시키거나, 링기어(234)를 선기어(270)와 감속기어 유닛(240)을 통해 감속된 회전수로 회전(구동)시킬 수 있다.
본 발명은 감속기어 유닛과 직결라쳇 유닛을 통해 변속 메커니즘을 구현함으로써, 여러 장의 체인링과 별도의 변속 레버가 필요치 않으며, 이로 인해, 제품의 소형화 및 경량화가 가능한 효과가 있다. 또한, 변속과정에서 체인이 체인링에서 이탈되지 않는 효과가 있다. 마지막으로 본 발명은 기어를 신속하고 직관적으로 변속시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 중공이 형성된 축부재;
    일측면이 상기 축부재와 결합되고, 타측면이 스핀들을 구비한 바텀브라켓에 고정 설치되는 베이스 플레이트;
    상기 축부재에 회전 가능하게 결합되고, 내부에 링기어가 고정 설치된 체인링 하우징;
    상기 링기어의 중심에 배치된 감속기어 유닛-상기 감속기어 유닛은, 상기 축부재에 고정 설치되고, 상기 링기어의 중심부에 배치되는 편심가이드 및, 상기 편심가이드의 외주면을 따라 회전되게 구비되며, 톱니가 일측면으로 연장 형성된 편심기어로 구성되고, 상기 편심가이드의 편심홀에서 거리가 먼 상기 편심기어의 톱니부 외측은 상기 링기어와 치합됨-;
    상기 링기어에 설치된 직결라쳇 유닛-상기 직결라쳇 유닛은 상기 링기어의 외주면에 원주방향을 따라 등 간격 이격되게 설치되어 반경방향으로 전개되며, 일측면에는 작동돌기가 형성된 다수개의 직결라쳇 및, 상기 링기어의 일측면에 적층 설치되며, 내주면에는 원주방향을 따라 상기 작동돌기가 수용되는 수용부와, 상기 작동돌기를 지지하는 지지구가 번갈아가며 등 간격 이격되게 형성되고, 외주면에는 다수개의 탄성라쳇이 등 간격 이격되게 구비된 직결라쳇 클러치로 구성됨-;
    중앙에 상기 스핀들과 결합되는 결합축이 수직하게 구비되고, 내측 벽면에 상기 직결라쳇 클러치의 탄성라쳇과 치합되는 클러치라쳇 톱니와 상기 링기어의 반경방향으로 전개된 상기 직결라쳇과 치합되는 직결라쳇 톱니가 병렬적으로 높이 방향으로 형성된 크랭크 커버; 및,
    상기 결합축 상에 시계방향으로만 회전되게 설치되고, 상기 편심가이드의 편심홀에서 거리가 가까운 상기 편심기어의 연장 형성된 톱니부의 내측과 치합되는 선기어;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자전거 크랭크 변속장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에는 비비홀더가 탈부착 가능하게 구비되고, 상기 비비홀더는 상기 베이스 플레이트를 상기 바텀브라켓에 용이하게 결합시키는 것을 특징으로 하는 자전거 크랭크 변속장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트와 상기 체인링 하우징 사이에는 역회전 방지 유닛이 구비되어, 소정의 회전력 이내에서는 상기 체인링 하우징이 상기 축부재를 기준으로 반시계방향으로 회전되지 않는 것을 특징으로 하는 자전거 크랭크 변속장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 역회전 방지 유닛은,
    상기 베이스 플레이트에 형성된 내접라쳇 기어; 상기 체인링 하우징에 형성된 외접라쳇 기어; 및, 외주면과 내주면에 각각 다수개의 탄성걸림구가 구비되고, 상기 내접라쳇 기어와 상기 외접라쳇 기어 사이에 배치되는 역회전 방지링;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자전거 크랭크 변속장치.
PCT/KR2016/015275 2016-02-05 2016-12-26 자전거 크랭크 변속장치 Ceased WO2017135572A1 (ko)

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