(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダル軸１００上に設置されて、前記ペダル軸１００の回転速度を増加させて出力させる第１変速部２００と、
前記ペダル軸１００上に設置されて、前記第１変速部２００が出力する速度で回転する第１傘歯車３００と、
前記第１傘歯車３００と歯合される第２傘歯車４２０を一端に具備した動力伝達軸４００と、
前記動力伝達軸４００の他端に具備された第３傘歯車４４０と歯合される第４傘歯車５００と、
前記第４傘歯車５００の回転速度を増加させて出力させる第２変速部６００と、及び
前記第２変速部６００が出力する速度で回転する後輪軸７００と、を含んで、前記第１及び第２変速部２００、６００は、
前記ペダル軸１００と前記第４傘歯車５００にそれぞれ固定連結されたキャリア２１０、６１０と、
前記キャリア２１０、６１０の一面の仮想の円周上に少なくとも３個の支持台２１２、６１２を突出形成して、それぞれ独立的に自由回転が可能になるように少なくとも３対が設置されて、直径がお互いに異なる少なくとも３個の遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cでなされた遊星ギア群２２０、６２０と、
前記各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cとそれぞれ内接して歯合されて、それぞれ独立的に自由回転が可能なリングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cでなされたリングギア群２３０、６３０と、
前記各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cとそれぞれ外接して歯合されて、お互いに異なる直径で一体に形成された太陽ギア２４０a、２４０b、２４０c、６４０a、６４０b、６４０cでなされた太陽ギア群２４０、６４０と、
前記太陽ギア群２４０、６４０に固定連結された出力軸２５０、６５０及び
前記リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cのうちで何れか一つを選択的に固定する変速ロック手段２７０、６７０でなされ、
前記変速ロック手段２７０、６７０は、
前記第１及び第２ハウジング１０、２０に形成されたガイド溝１４、２４に沿って弾性支持を受けて動いて、前記各リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cに形成された何れか一つの係止突起２３２a、２３２b、２３２c、６３２a、６３２b、６３２cに選択的にロックキングされるストッパ２７２、６７２と、
前記ストッパ２７２、６７２が移動する軌跡を囲むように前記第１及び第２ハウジング１０、２０に形成されて、開閉可能な覆い２７５、６７５を具備した胴体２７４、６７４と、及び
前記ストッパ２７２、６７２の位置を調節するためのワイヤ２７６、６７６と、を含んでなされたことを特徴とする無チェーン自転車用動力伝達装置。
【請求項２】
前記第１変速部２００と前記第１傘歯車３００は、前記ペダル軸１００が支持される第１ハウジング１０に内設されて、
前記第４傘歯車５００と前記第２変速部６００は、前記後輪軸の軸心８００が支持される第２ハウジング２０に内設されて、
前記動力伝達軸４００は、前記第１ハウジング１０と前記第２ハウジング２０を連結するパイプ形状の水平フレーム３２に内設されて、
前記第１及び第２ハウジング１０、２０は、開閉可能な覆い１２、８１０が具備されたことを特徴とする請求項１に記載の無チェーン自転車用動力伝達装置。
【請求項３】
前記各太陽ギア２４０a、２４０b、２４０c、６４０a、６４０b、６４０cと前記各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cは、ギア比が１:０．２〜３であることを特徴とする請求項１に記載の無チェーン自転車用動力伝達装置。
【請求項４】
前記リングギア群２３０、６３０は、
前記各リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cの外周面の直径が等しくて、
前記各リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cの外周面には、複数の係止突起２３２、６３２が等間隔で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の無チェーン自転車用動力伝達装置。
【請求項５】
前記覆い２７５、６７５は、前記ストッパ２７２、６７２に挿入されて、前記ストッパ２７２、６７２がスライディング可能になるように案内するガイド２７５a、６７５aがさらに具備されたことを特徴とする請求項１に記載の無チェーン自転車用動力伝達装置。
【請求項６】
ペダル軸１００上に設置されて、前記ペダル軸１００の回転速度を増加させて出力させる第１変速部２００と、
前記ペダル軸１００上に設置されて、前記第１変速部２００が出力する速度で回転する第１傘歯車３００と、
前記第１傘歯車３００と歯合される第２傘歯車４２０を一端に具備した動力伝達軸４００と、
前記動力伝達軸４００の他端に具備された第３傘歯車４４０と歯合される第４傘歯車５００と、
前記第４傘歯車５００の回転速度を増加させて出力させる第２変速部６００と、及び
前記第２変速部６００が出力する速度で回転する後輪軸７００と、を含んで、前記第１及び第２変速部２００、６００は、
前記ペダル軸１００と前記第４傘歯車５００にそれぞれ固定連結されたキャリア２１０、６１０と、
前記キャリア２１０、６１０の一面の仮想の円周上に少なくとも３個の支持台２１２、６１２を突出形成して、それぞれ独立的に自由回転が可能になるように少なくとも３対が設置されて、直径がお互いに異なる少なくとも３個の遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cでなされた遊星ギア群２２０、６２０と、
前記各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cとそれぞれ内接して歯合されて、それぞれ独立的に自由回転が可能なリングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cでなされたリングギア群２３０、６３０と、
前記各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cとそれぞれ外接して歯合されて、お互いに異なる直径で一体に形成された太陽ギア２４０a、２４０b、２４０c、６４０a、６４０b、６４０cでなされた太陽ギア群２４０、６４０と、
前記太陽ギア群２４０、６４０に固定連結された出力軸２５０、６５０及び
前記リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cのうちで何れか一つを選択的に固定する変速ロック手段２７０、６７０でなされ、
前記第１変速部２００は、
前記各遊星ギア群２２０を支持する支持台２１２と前記ペダル軸１００が挿入固定されるペダル軸連結管２１４がキャリア２１０の一面に形成されて、
前記太陽ギア群２４０の一側に前記ペダル軸連結管２１４が挟まれて支持されるパイプ形状の前記出力軸２５０が形成されて、
前記支持台２１２と締結されて、前記各ギア群２２０、２３０、２４０の離脱を防止してお互いに歯合がよくなされるようにして、前記出力軸２５０を支持する出力軸支持板２６０がさらに具備されて、そして
前記第１傘歯車３００は、前記出力軸２５０に固定連結されたことを特徴とする無チェーン自転車用動力伝達装置。
【請求項７】
ペダル軸１００上に設置されて、前記ペダル軸１００の回転速度を増加させて出力させる第１変速部２００と、
前記ペダル軸１００上に設置されて、前記第１変速部２００が出力する速度で回転する第１傘歯車３００と、
前記第１傘歯車３００と歯合される第２傘歯車４２０を一端に具備した動力伝達軸４００と、
前記動力伝達軸４００の他端に具備された第３傘歯車４４０と歯合される第４傘歯車５００と、
前記第４傘歯車５００の回転速度を増加させて出力させる第２変速部６００と、及び
前記第２変速部６００が出力する速度で回転する後輪軸７００と、を含んで、前記第１及び第２変速部２００、６００は、
前記ペダル軸１００と前記第４傘歯車５００にそれぞれ固定連結されたキャリア２１０、６１０と、
前記キャリア２１０、６１０の一面の仮想の円周上に少なくとも３個の支持台２１２、６１２を突出形成して、それぞれ独立的に自由回転が可能になるように少なくとも３対が設置されて、直径がお互いに異なる少なくとも３個の遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cでなされた遊星ギア群２２０、６２０と、
前記各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cとそれぞれ内接して歯合されて、それぞれ独立的に自由回転が可能なリングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cでなされたリングギア群２３０、６３０と、
前記各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cとそれぞれ外接して歯合されて、お互いに異なる直径で一体に形成された太陽ギア２４０a、２４０b、２４０c、６４０a、６４０b、６４０cでなされた太陽ギア群２４０、６４０と、
前記太陽ギア群２４０、６４０に固定連結された出力軸２５０、６５０及び
前記リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cのうちで何れか一つを選択的に固定する変速ロック手段２７０、６７０でなされ、
前記第２変速部６００は、
前記各遊星ギア群６２０を支持する支持台６１２がキャリア６１０の一面に形成されて、前記第４傘歯車５００が固定連結される第４傘歯車固定部材６１４がキャリア６１０の他面に形成されて、前記支持台６１２と締結されて前記各ギア群６２０、６３０、６４０の離脱を防止してお互いに歯合がよくなされるようにして、前記出力軸６５０の他側を支持する出力軸支持板６６０がさらに具備されて、そして
前記第４傘歯車固定部材６１４の内側に挟まれて支持されるようにパイプ形状の前記出力軸６５０が前記太陽ギア群６４０に延長形成されたことを特徴とする無チェーン自転車用動力伝達装置。
【請求項８】
前記第１及び第２変速部２００、６００は、前記各遊星ギア群２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cが前記キャリア２１０、６１０の内側から半径が大きい順に配置されたことを特徴とする請求項６または７に記載の無チェーン自転車用動力伝達装置。
【請求項９】
前記ペダル軸１００は、電気モータまたは原動機と連結されたことを特徴とする請求項１乃至８のうちで何れか一つに記載の電気自転車または原動機装置自転車用動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無チェーン自転車に関するものであり、より詳細には、多重ギア列を有する遊星ギア装置を利用することで、多様な変速比を具現することができるし、変速が容易であるだけでなく、確かな動力伝達が可能で、また、後輪の脱付着が容易な無チェーン自転車用動力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自転車は、人力によって駆動可能な移動手段として交通手段、レジャー、スポーツなどの多様な用途で活用されている。自転車は、このごろになって環境汚染及び高油価などの問題に積極的に対処することができる親環境交通として再照明されている。また、自転車は運動量が絶対的に不足な現代人らが易しく近付くことができる運動手段である。
【０００３】
自転車は、一般的にペダル側スプロケットと後輪側スプロケットをチェーンで連結して、動力伝達がなされる構造を有する。このようなチェーン式自転車は、変速のためにペダル及び後輪側スプロケットを多段で構成して、スプロケットでチェーンを移動させることで多様な変速比を具現することができる。
【０００４】
しかし、従来のチェーン式自転車は、チェーンに塗布された油が服や身体につくようになって、衛生的ではない問題点がある。また、チェーンが垂れてスプロケットから離脱しやすくて、ひどい場合切れたりする。これにより安全事故がよく発生する問題点がある。また、チェーン式自転車は、チェーンとスプロケットのかみ合うによる摩擦損失が比較的大きいために動力伝達効率が落ちて、騷音発生が大きいという問題点がある。延いては、自転車の変速は走行中に連続的になされるために自転車の停止時には変速することができない問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解消しようとチェーンを使わなくても効率的な動力伝達が可能な無チェーン自転車が開発されている。代表的なものとして、傘歯車を利用した無チェーン自転車がある。このような傘歯車を利用した無チェーン自転車は、動力伝達軸がチェーンの役割を代わりにするようになる。すなわち、ペダル軸の回転力を、傘歯車を利用して直交変換して動力伝達軸に伝達して、再び動力伝達軸の回転力を、傘歯車を利用して直交変換することで後輪を駆動させるようになる。このような従来の無チェーン自転車は既存のチェーン式自転車と比べる時に動力伝達構造が比較的簡単で、傘歯車及び動力伝達軸の摩擦力を減らすことで動力伝達効率を改善することができる長所がある。
【０００６】
しかし、従来の無チェーン自転車は、既存のチェーン式自転車のように多様な変速比を具現することが容易ではないだけでなく、後輪の脱付着も容易ではなくて、後輪の入れ替えや修理が難しいという問題点がある。これは無チェーン自転車の大衆化に最大の問題点として指摘されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題を解決しようとするものであり、本発明の目的は比較的簡単な構造で多様な変速比を具現することができるし、変速が容易であるだけでなく、確かな動力伝達が可能であり、延いては、後輪の脱付着が容易な無チェーン自転車用動力伝達装置を提供するものである。
【０００８】
本発明のその外の目的、特定の長所ら及び新規な特徴らは、添付図面らと係わって説明される以下の詳細な説明と望ましい実施例からより明確になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上のような目的を達成するために本発明の一実施例による無チェーン自転車用動力伝達装置は、ペダル軸１００上に設置されて、ペダル軸１００の回転速度を増加させて出力させる第１変速部２００と、ペダル軸１００上に設置されて、第１変速部２００が出力する速度で回転する第１傘歯車３００と、第１傘歯車３００と歯合される第２傘歯車４２０を一端に具備した動力伝達軸４００と、動力伝達軸４００の他端に具備された第３傘歯車４４０と歯合される第４傘歯車５００と、第４傘歯車５００の回転速度を増加させて出力させる第２変速部６００と、及び第２変速部６００が出力する速度で回転する後輪軸７００と、を含んで、そして、第１及び第２変速部２００、６００はそれぞれペダル軸１００と第４傘歯車５００に固定連結されたキャリア２１０、６１０と、キャリア２１０、６１０一面の仮想の円周上に少なくとも３個の支持台２１２、６１２を突出形成して、それぞれ独立的に自由回転が可能になるように少なくとも３対が設置されて、直径がお互いに異なる少なくとも３個の遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cでなされた遊星ギア群２２０、６２０と、各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cとそれぞれ内接して歯合されて、それぞれ独立的に自由回転が可能なリングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cでなされたリングギア群２３０、６３０と、各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cとそれぞれ外接して歯合されて、お互いに異なる直径で一体に形成された太陽ギア２４０a、２４０b、２４０c、６４０a、６４０b、６４０cでなされた太陽ギア群２４０、６４０と、太陽ギア群２４０、６４０に固定連結された出力軸２５０、６５０及びリングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cのうちで何れか一つを選択的に固定する変速ロック手段２７０、６７０でなされたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による無チェーン自転車用動力伝達装置において、第１変速部２００と第１傘歯車３００は、ペダル軸１００が支持される第１ハウジング１０に内設されて、第４傘歯車５００と第２変速部６００は後輪軸の軸心８００が支持される第２ハウジング２０に内設されて、動力伝達軸４００は第１ハウジング１０と第２ハウジング２０を連結するパイプ形状の水平フレーム３２に内設されて、第１及び第２ハウジング１０、２０は開閉可能な覆い１２、８１０が具備される。
【００１１】
また、本発明による無チェーン自転車用動力伝達装置において、第１変速部２００は各遊星ギア群２２０を支持する支持台２１２とペダル軸１００が挿入固定されるペダル軸連結管２１４がキャリア２１０の一面に形成されて、太陽ギア群２４０の一側にペダル軸連結管２１４が挟まれて支持されるパイプ形状の出力軸２５０が形成されて、支持台２１２と締結されて各ギア群２２０、２３０、２４０の離脱を防止してお互いに歯合がよくなされるようにして、出力軸２５０を支持する出力軸支持板２６０がさらに具備されて、第１傘歯車３００は出力軸２５０に固定連結される。
【００１２】
また、本発明による無チェーン自転車用動力伝達装置において、第２変速部６００は各遊星ギア群６２０を支持する支持台６１２がキャリア６１０の一面に形成されて、第４傘歯車５００が固定連結される第４傘歯車固定部材６１４がキャリア６１０の他面に形成されて、支持台６１２と締結されて各ギア群６２０、６３０、６４０の離脱を防止して、お互いに歯合がよくなされるようにして、出力軸６５０の他側を支持する出力軸支持板６６０がさらに具備されて、第４傘歯車固定部材６１４の内側で挟まれて支持されるようにパイプ形状の出力軸６５０が太陽ギア群６４０に延長形成される。
【００１３】
そして、第１及び第２変速部２００、６００は、各遊星ギア群２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cがキャリア２１０、６１０の内側から半径が大きい順に配置される。そして、各太陽ギア２４０a、２４０b、２４０c、６４０a、６４０b、６４０cと各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cは、ギア比が１:０．２〜３であるものが望ましい。そして、リングギア群２３０、６３０は、各リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cの外周面の直径が等しくて、各リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cの外周面には複数の係止突起２３２、６３２が等間隔で形成される。
【００１４】
また、本発明による無チェーン自転車用動力伝達装置において、変速ロック手段２７０、６７０は、第１及び第２ハウジング１０、２０に形成されたガイド溝１４、２４に沿って弾性支持を受けて動いて、各リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cに形成された何れか一つの係止突起２３２a、２３２b、２３２c、６３２a、６３２b、６３２cに選択的にロックキングされるストッパ２７２、６７２と、ストッパ２７２、６７２が移動する軌跡を囲むように第１及び第２ハウジング１０、２０に形成されて、開閉可能な覆い２７５、６７５を具備した胴体２７４、６７４と、及びストッパ２７２、６７２の位置を調節するためのワイヤ２７６、６７６と、を含んでなされる。この時、覆い２７５、６７５はストッパ２７２、６７２に挿入されてストッパ２７２、６７２がスライディング可能になるように案内するガイド２７５a、６７５aがさらに具備される。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように説明したところのように本発明の一実施例による無チェーン自転車用動力伝達装置は、多重ギア列を有する遊星ギア装置を利用する第１及び第２変速部を具備することにより、既存のチェーン式自転車のように多様な変速比を容易に具現することができる利点がある。
【００１６】
また、自転車の停止時にも変速が可能であり、比較的単純な構造で耐久性が優秀であるだけでなく、確かな動力伝達が可能な利点がある。
【００１７】
また、後輪の脱付着が容易で、後輪の入れ替えや修理が容易であるという長所がある。
【００１８】
延いては、本発明の無チェーン自転車用動力伝達装置は、ペダル軸を回転させるためのバッテリーと電気モータ、または内燃機関が具備されることで電気自転車または原動機装置自転車としても活用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明の一実施例による動力伝達装置を具備した無チェーン自転車を示した斜視図である。
【図２】図２は無チェーン自転車用動力伝達装置のフレームを示した斜視図である。
【図３】図３は無チェーン自転車用動力伝達装置のペダル側を示した分解斜視図である。
【図４】図４は図３の組み立て状態を示した断面図である。
【図５】図５は無チェーン自転車用動力伝達装置の後輪側を示した分解斜視図である。
【図６】図６は図５の組み立て状態を示した断面図である。
【図７】図７は本発明の変速ロック手段を示した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の望ましい実施例を添付した図面らを参照して詳しく説明する。まず、各図面の構成要素らに参照符号を付け加えることにおいて、等しい構成要素らに対してはたとえ他の図面上に表示されてもできるだけ等しい符号を使用する。
【００２１】
[本発明の構成]
先ず、添付された図面を参考して、本発明の一実施例による無チェーン自転車用動力伝達装置の構成に対して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例による動力伝達装置を具備した無チェーン自転車を示した斜視図である。図１に示されたところのように本発明の一実施例による動力伝達装置２はペダル軸１００の回転速度を変換して後輪３を駆動させるようになる。この時、ペダル１０２は図１に示されたところのようにアーム１０１でペダル軸１００と連結されて、ペダル１０２を踏むことで動力伝達装置２のペダル軸１００を回転させるようになる。これとは他にペダル軸１００を回転させるためにバッテリー(図示せず)と電気モータ(図示せず)、または原動機(図示せず)を無チェーン自転車１に設置することも可能である。
【００２３】
すなわち、本発明の動力伝達装置２は電気自転車と原動機装置自転車に適用されることができる。この時、原動機装置自転車は自動車管理法第３条の規定による二輪自動車のうちで排気量１２５ｃｃ以下の二輪自動車(例:バイク、スクーターなど)を言う。
【００２４】
図２は、無チェーン自転車用動力伝達装置のフレームを示した斜視図である。本発明の一実施例による動力伝達装置は、図２に示されたところのようなフレーム上に設置される。本発明の一実施例によればフレームは、全体的に水平フレーム３２、３４及び傾斜フレーム４０、５０でなされる。この時、水平フレーム３２、３４はパイプ形状を有して、自転車１の左右側に位置するように一対が具備されることが望ましい。そして、第１水平フレーム３２と第１傾斜フレーム４０の連結部には円筒状の第１ハウジング１０が形成されて、第１水平フレーム３２と第２傾斜フレーム５０の連結部には円筒状の第２ハウジング２０が形成される。第１ハウジング１０にはペダル軸１００、第１変速部２００、第１傘歯車３００及び第２傘歯車４２０が設置されて、第２ハウジング２０には第３傘歯車４４０、第４傘歯車５００、第２変速部６００が設置される。そして、第１水平フレーム３２内部に動力伝達軸４００が設置される。また、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０はそれぞれ覆い１２、８１０が設置される。
【００２５】
図３は、無チェーン自転車用動力伝達装置のペダル側を示した分解斜視図であり、図４は、図３の組み立て状態を示した断面図であり、図５は、無チェーン自転車用動力伝達装置の後輪側を示した分解斜視図であり、図６は、図５の組み立て状態を示した断面図である。図３乃至図６に示されたところのように、本発明の一実施例による動力伝達装置は、おおよそペダル軸１００、第１変速部２００、第１傘歯車３００、第２及び第３傘歯車４２０、４４０を具備した動力伝達軸４００、第４傘歯車５００、第２変速部６００、そして後輪軸７００で構成される。
【００２６】
ペダル軸１００は、第１ハウジング１０に回転自在になるように設置される。
【００２７】
第１変速部２００は、第１ハウジング１０に設置されて、多重ギア列を有する遊星ギア装置を利用することでペダル軸１００の回転速度を増加させて出力させる役割をする。第１変速部２００は、図３に示されたところのように大きくキャリア２１０、遊星ギア群２２０、リングギア群２３０、太陽ギア群２４０、出力軸２５０、変速ロック手段２７０で構成される。
【００２８】
キャリア２１０は、全体的に円形板状体をなす胴体２１１を具備する。そして、キャリア２１０の中央にはペダル軸１００が挟まれて固定されるペダル軸連結管２１４が形成される。よって、キャリア２１０はペダル軸１００と共に回転するようになる。そして、キャリア２１０の一面にはペダル軸連結管２１４を中心にする仮想の円周上に遊星ギア群２２０を設置するための支持台２１２が突出形成される。この時、支持台２１２は少なくとも３個が等間隔で形成される。一方、ペダル軸連結管２１４とペダル軸１００との間には、一方向クラッチベアリング(図示せず)が具備されることができる。一方向クラッチベアリング(図示せず)は、ペダル軸１００を正回転させる場合のみにキャリア２１０を回転させて、ペダル軸１００が逆回転する場合にはキャリア２１０を回転させないで空回転をするようになる。よって、ペダル軸１００の正回転時のみに後輪３に動力を伝達する。
【００２９】
遊星ギア群２２０は、キャリア２１０の支持台２１２に回転自在になるように設置される。そして、遊星ギア群２２０はそれぞれ独立的に回転自在になるように少なくとも３対の遊星ギア２２０a、２２０b、２２０cが設置される。また、各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０cは、直径がお互いに異なるもので構成されて、各支持台２１２に装着時直径が大きいものから順番に挟まれて装着される。本実施例で遊星ギア群２２０は３個の遊星ギア２２０a、２２０b、２２０cで構成されたものを例で挙げているが、遊星ギアの数を４個または５個で構成して、第１変速部２００の変速段数を４段または５段で構成することも可能である。
【００３０】
リングギア群２３０は、３個のリングギア２３０a、２３０b、２３０cでなされる。この時、各リングギア２３０a、２３０b、２３０cは、各遊星ギア群２２０の各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０cと内接するように歯合されて独立的に回転自在である。すなわち、第１リングギア２３０aは第１遊星ギア２２０aに歯合されて、第２リングギア２３０bは第２遊星ギア２２０bに歯合されて、第３リングギア２３０cは第３遊星ギア２２０cに歯合される。また、各リングギア２３０a、２３０b、２３０cは、外周面に等間隔で係止突起２３２a、２３２b、２３２cが形成されている。特に、各リングギア２３０a、２３０b、２３０cは、後述されるストッパ２７２のチップ部２７３が円滑に歯合されるように外周面の直径が等しく形成されることが望ましい。
【００３１】
太陽ギア群２４０は、３対の遊星ギア群２２０と外接して歯合されることができるように３個の太陽ギア２４０a、２４０b、２４０cで構成されて、各太陽ギア２４０a、２４０b、２４０cは、お互いに異なる直径を有する。この時、各太陽ギア２４０a、２４０b、２４０cは一体に形成されて回転するようになる。
【００３２】
一方、前で説明した各太陽ギア２４０a、２４０b、２４０cと各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０cは、ギア比が１:０．２〜３の範囲を有するように構成される。これに対しては後から詳しく説明することにする。
【００３３】
出力軸２５０はパイプ形状を有して、太陽ギア群２４０の第３太陽ギア２４０cの一側に固定連結される。この時、出力軸２５０にはキャリア２１０のペダル軸連結管２１４が挟まれて支持されて、ベアリングＢにお互いに接触されないように設置される。
【００３４】
一方、出力軸支持板２６０は、中央に出力軸挿入ホール２６２が形成された円形板として、キャリア２１０の支持台２１２と締結されて、各ギア群２２０、２３０、２４０の離脱を防止してお互いに歯合がよくなされるように一面に各ギア群２２０、２３０、２４０と対応して突出形成されたリング形状の支持突起２６４が設けられて、出力軸２５０を支持するようになる。そして、出力軸２５０と出力軸挿入ホール２６２との間にはベアリングＢが設置される。
【００３５】
一方、第１変速部２００に具備される変速ロック手段２７０は、第２変速部６００に具備される変速ロック手段６７０と構成及び作用において等しいので、後からいっぺんに説明することにする。
【００３６】
第１傘歯車３００は、出力軸２５０の末端に固定連結されて、第１変速部２００が出力する速度で回転するようになる。
【００３７】
一方、第１ハウジング１０は、第１変速部２００及び第１傘歯車３００が外部に露出しないように覆い１２を具備する。
【００３８】
動力伝達軸４００は、両端に第２傘歯車４２０と第３傘歯車４４０を具備して、第２傘歯車４２０と第３傘歯車４４０がそれぞれ第１ハウジング１０と第２ハウジング２０に位置するように第１水平フレーム３２に設置される。この時、動力伝達軸４００と第１水平フレーム３２との間にベアリング(図示せず)を設置して、摩擦力によるエネルギー損失を最小化することが望ましい。そして、動力伝達軸４００の第２傘歯車４２０が第１傘歯車３００と歯合されることにより、第１傘歯車３００の回転力は直交変換される。
【００３９】
第４傘歯車５００は、第２変速部６００のキャリア６１０にキー結合されて、動力伝達軸４００の第３傘歯車４４０と歯合されることにより動力伝達軸４００の回転力を直交変換して第２変速部６００に提供する。
【００４０】
第２変速部６００は、第２ハウジング２０に設置されて、多重ギア列を有する遊星ギア装置を利用して、第４傘歯車５００の回転速度を増加させて出力させる役割をする。第２変速部６００のキャリア６１０、遊星ギア群６２０、リングギア群６３０、太陽ギア群６４０、出力軸６５０及び変速ロック手段６７０は、全体的に第１変速部２００の構成と等しい。以下、特徴部を主として説明することにする。
【００４１】
キャリア６１０は、胴体６１１の一面に各遊星ギア群６２０を支持する支持台６１２が形成されて、他面には第４傘歯車５００が固定連結される第４傘歯車固定部材６１４が形成される。そして、出力軸６５０はパイプ形状を有して、第４傘歯車固定部材６１４の内側に挟まれて支持されるように太陽ギア群６４０の一側に長く形成されて、他側では短く延長形成される。そして、出力軸支持板６６０は、中央に出力軸挿入ホール６６２が形成された円形板として、キャリア６１０の支持台６１２と締結されて、各ギア群６２０、６３０、６４０の離脱を防止してお互いに歯合がよくなされるように一面に各ギア群６２０、６３０、６４０と対応して突出形成されたリング形状の支持突起６６４が設けられて、出力軸６５０の他側を支持する役割をする。
【００４２】
一方、後輪軸７００は、後輪３のハブ軸(図示せず)に挟まれて後輪３と一体的に形成される。これによって出力軸６５０が後輪軸７００にキー結合されて回転するようになれば、第２変速部６００が出力する速度で後輪３が駆動するようになる。この時、後輪軸７００とハブ軸(図示せず)との間には一方向クラッチベアリング(図示せず)が設置されることが望ましい。これは後輪３が下り坂のような所で第２変速部６００の出力軸６５０回転速度よりさらに早く正回転する場合、空回転されるようにすることにより、第２変速部６００に影響を及ぼすことを防止するためである。
【００４３】
一方、図５に示されたところのように後輪軸の軸心８００は、第２ハウジング２０の他側を開閉する覆い８１０が一端に一体で形成されて、出力軸６５０に挟まれる。この時、後輪軸の軸心８００は出力軸６５０、後輪軸７００及び後輪３を支持して、後輪軸の軸心８００の末端は図２に示された締結孔６０に螺合されることにより、後輪３がフレームから離脱されないようにする。
【００４４】
したがって、第２変速部６００において、キャリア６１０の支持台６１２と締結される出力軸支持板６６０によって出力軸６５０を含む各ギア群６２０、６３０、６４０の装置らが一体化されることで後輪軸の軸心８００と併せてフレームから後輪３の脱付着が容易になる。
【００４５】
図７は、本発明の変速ロック手段を示した分解斜視図である。変速ロック手段２７０、６７０は、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０にそれぞれ設置されて、第１変速部２００と第２変速部６００の出力速度を調節する役割をする。第１変速ロック手段２７０と第２変速ロック手段６７０の構成及び作用は等しいので、以下第１変速ロック手段２７０に対してだけ説明する。第１変速ロック手段２７０は、図７に示されたところのように大きくストッパ２７２、胴体２７４及びワイヤ２７６を含んでなされる。
【００４６】
ストッパ２７２は、下端にチップ部２７３を具備して、チップ部２７３が第１ハウジング１０の幅方向に沿って形成されたガイド溝１４に沿って移動するように設置される。この時、チップ部２７３は、全体的に円錐形状を有して、下端部は円錐形状を有する。ストッパ２７２はチップ部２７３が第１変速部２００の第１乃至第３リングギア２３０a、２３０b、２３０cに形成された何れか一つの係止突起２３２a、２３２b、２３２cに選択的に係止されることで、該当リングギア２３０a、２３０b、２３０cが回転しないように固定させてくれる役割をする。
【００４７】
胴体２７４は、ストッパ２７２がガイド溝１４に沿って移動する軌跡を囲むように空間部を具備して、第１ハウジング１０の外側面に形成される。そして、胴体２７４の一側には開閉自在な覆い２７５が装着される。特に、覆い２７５にはストッパ２７２が挟まれて長さ方向にスライディング可能になるように少なくとも１個のガイド２７５aが形成される。この時、ガイド２７５aにはストッパ２７２を弾性支持するスプリング２７８が挟まれる。スプリング２７８は図４に示されたところのように弾性力が解除されればストッパ２７２が第１変速部２００のどのリングギア２３０a、２３０b、２３０cとも歯合されない状態、すなわち無段状態になって第１変速部２００は空回転するようになる。これは電気モータ、または原動機と連結された電気自転車、または原動機装置自転車においてより有用である。
【００４８】
ワイヤ２７６は、一端がストッパ２７２に固定されて、他端は覆い２７５を通じて自転車１のハンドルに設置される変速レバー(図示せず)と連結される。このようなワイヤ２７６は、変速レバー(図示せず)の操作によって、ストッパ２７２はスプリング２７８の弾性支持を受けながらガイド溝１４に沿って移動するようになる。
【００４９】
[無チェーン自転車用動力伝達装置の作動]
以下、添付された図面を参考して本発明の一実施例による無チェーン自転車用動力伝達装置の作動に対して説明することにする。
【００５０】
本発明の一実施例によれば、第１変速部２００と第２変速部６００は、多重ギア列を有する遊星ギア装置を利用して次のような変速作用を遂行する。
【００５１】
先ず、ペダル軸１００または第４傘歯車５００の回転速度で回転するキャリア２１０、６１０によって各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cは、ペダル軸１００または後輪軸の軸心８００を中心に回転するようになる。そして、各遊星ギア２２０a、２２０b、２２０c、６２０a、６２０b、６２０cと内接して歯合される各リングギア２３０a、２３０b、２３０c、６３０a、６３０b、６３０cのうちで何れか一つがストッパ２７２、６７２によって固定されて、これに対応される遊星ギアと太陽ギアが回転するようになる。この時、残りのリングギアは、空回転するようになる。結局、太陽ギア群２４０、６４０に固定された出力軸２５０、６５０が回転することにより、変速がなされる。
【００５２】
一方、第１変速部２００と第２変速部６００は、各太陽ギア２４０a、２４０b、２４０c、６４０a、６４０b、６４０c及びこれに歯合される遊星ギアのギア比によってペダル軸１００の回転速度を増加させて出力するようになる。例えば、第１太陽ギア２４０a、６４０aと第１遊星ギア２２０a、６２０aのギア比が１:１．５である場合出力軸２５０は、ペダル軸１００の４倍の回転速度で回転するようになる。そして、第２太陽ギア２４０b、６４０bと第２遊星ギア２２０b、６２０bのギア比が１:１である場合出力軸２５０はペダル軸１００の３倍の回転速度で回転するようになる。そして、第３太陽ギア２４０c、６４０cと第３遊星ギア２２０c、６２０cのギア比が１:０．５である場合出力軸２５０はペダル軸１００の２倍の回転速度で回転するようになる。よって、第１変速部２００と第２変速部６００は、それぞれ３段変速が可能である。この時、第１変速部２００と第２変速部６００は、動力伝達軸４００によって連結されるので、無チェーン自転車用動力伝達装置２は、総９段変速が可能である。また、第１変速部２００と第２変速部６００の遊星ギア群２２０、６２０、リングギア群２３０、６３０及び太陽ギア群２４０、６４０のギア数を増やすことによって９段以上の変速も具現することができる。
【００５３】
このように本発明の無チェーン自転車用動力伝達装置２は、遊星ギアを利用する第１及び第２変速部２００、６００を具備することで、既存のチェーン式自転車のように多様な変速比を具現することができるようになる。
【００５４】
また、変速ロック手段２７０、６７０を利用して無チェーン自転車１の停止時にも変速が可能である。そして、比較的単純な構造で耐久性が優秀であるだけでなく、確かな動力伝達が可能な利点がある。
【００５５】
また、第２変速部６００において、キャリア６１０の支持台６１２と締結される出力軸支持板６６０を通じて出力軸６５０を含んだ各ギア群６２０、６３０、６４０の装置らを一体化させることでフレームから後輪３の脱付着を容易にする利点がある。
【００５６】
たとえ、本発明が前記で言及した望ましい実施例と係わって説明されたが、本発明の要旨と範囲から脱することがなしに多様な修正及び変形が可能であることは、当業者なら容易に認識することができるはずだし、このような変更及び修正はすべて添付された特許請求の範囲に属することは自明である。
【符号の説明】
【００５７】
１  無チェーン自転車
２  動力伝達装置
３  後輪
１０  第１ハウジング
２０  第２ハウジング
１２、８１０  覆い
１４、２４  ガイド溝
３２  第１水平フレーム
３４  第２水平フレーム
４０  第１傾斜フレーム
５０  第２傾斜フレーム
１００  ペダル軸
１０１  アーム
１０２  ペダル
２００  第１変速部
６００  第２変速部
２１０、６１０  キャリア
２１１、６１１  胴体
２１２、６１２  支持台
２１４  ペダル軸連結管
６１４  第４傘歯車固定部材
２２０、６２０  遊星ギア群
２３０、６３０  リングギア群
２４０、６４０  太陽ギア群
２５０、６５０  出力軸
２６０、６６０  出力軸支持板
２６４、６６４  支持突起
２７０、６７０  変速ロック手段
２７２、６７２  ストッパ
２７３、６７３  チップ部
２７４、６７４  胴体
２７５、６７５  覆い
２７５a、６７５a  ガイド
２７６、６７６  ワイヤ
２７８、６７８  スプリング
３００  第１傘歯車
４００  動力伝達軸
４２０  第２傘歯車
４４０  第３傘歯車
５００  第４傘歯車
７００  後輪軸
８００  後輪軸の軸心
【図１】
0005716252.tif 000002
【図２】
0005716252.tif 000003
【図３】
0005716252.tif 000004
【図４】
0005716252.tif 000005
【図５】
0005716252.tif 000006
【図６】
0005716252.tif 000007
【図７】
0005716252.tif 000008