핸들의 상하왕복운동에 의해 보조동력이 발생하는 자전거{A bicycle equipped auxiliary power unit by top-and-bottom motion}
본 발명은 핸들의 상하왕복운동에 의해 보조동력이 발생하는 자전거에 관한 것으로, 핸들의 양측에 설치된 각 손잡이가 서로 반대 되게 상하 왕복운동하여 발생시키는 보조동력을 페달에 직접 전달하는 구조와; 보조동력장치를 단속시키지 않고도 방향 변경이 가능한 구조와; 상체의 흔들림을 방지하는 구조를 가짐에 따라 주행동력을 증대시키고, 방향 변경이 용이하며, 상체와 하체의 운동을 균형 있게 할 수 있도록 한 핸들의 상하왕복운동에 의해 보조동력이 발생하는 자전거에 관한 것이다.
현대사회는 자동차의 무분별한 확대 보급으로 인하여 자동차의 운행에 필요한 에너지의 소비가 날로 증가하고 있으며, 자동차의 운행으로 인해 발생되는 매연 등에 의한 환경오염도 가중되고 있다. 그러나 상기한 자동차의 보급으로 인한 문제점을 해소하면서 건강 증진을 위한 목적으로, 오늘날에는 화석에너지, 전기에너지 등이 전혀 필요 없으며 환경오염도 전혀 유발하지 않는 자전거를 사용하자는 캠페인이 실시되어 자리를 잡아 가고 있는 추세이다. 게다가 자전거만을 위한 전용도로가 마련되고 자전거를 어디에나 주차할 수 있도록 한 자전거 주차대도 증대되고 있어 자전거 타기 캠페인은 더욱 활발하게 진행되고 있다. 따라서 가까운 거리는 자동차를 이용하지 않고 자전거를 이용함으로써 에너지 소비를 줄이고 환경오염을 예방하면서 건강도 유지할 수 있게 된다. 이러한 자전거는 통상적으로 앞바퀴와 뒷바퀴가 각각 전후에 설치된 프레임, 프레임의 전방에 설치된 핸들축, 핸들축에 축설되고 두 개의 손잡이로 구성된 핸들, 프레임의 하측에 설치되어 체인을 통해 뒷바퀴를 회전시키는 한 쌍의 페달, 프레임의 상측에 설치된 안장으로 구성된다. 따라서 사용자가 안장에 앉아 두 발로 페달을 구르면 체인이 회전하면서 체인과 연결된 뒷바퀴와 함께 앞바퀴가 회전되어 전진 주행하게 된다.
상기한 통상적인 구조를 가진 종래의 자전거는 사용자의 하체만을 사용하여 주행을 위한 동력이 발생함에 따라 장거리나 경사로에서의 체력 소모를 유발하는 문제점이 있었다. 또한 사용자의 하체에만 운동이 편중됨에 따라 사용자의 전신을 고르게 발달시키기 위한 운동이 이루어지지 않는다는 문제점도 있었다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 핸들을 구성하는 각 손잡이를 상하 반대로 움직이도록 하고, 이에 발생하는 상하운동을 페달로 전달할 수 있는 구조를 가진 핸들의 상하왕복운동에 의해 보조동력이 발생하는 자전거를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 앞바퀴와 뒷바퀴가 각각 전후에 설치된 프레임, 프레임의 전방에 설치된 핸들축, 핸들축에 축설되고 두 개의 손잡이로 구성된 핸들, 프레임의 하측에 설치되어 체인을 통해 뒷바퀴를 회전시키는 한 쌍의 페달, 프레임의 상측에 설치된 안장으로 구성된 통상적인 자전거에 있어서, 상기 핸들에는 핸들축에 축설되며 수평으로 회전되어 주행 방향을 제어하는 조향장치와, 조향장치와 페달에 연결되며 상하왕복운동을 통해 페달을 돌려 뒷바퀴를 회전시켜 보조동력을 제공하는 보조동력장치가 설치되고, 상기 조향장치와 안장의 사이에 위치한 프레임에는 사용자의 상체를 전방에서 지지하는 상체지지장치가 일정 높이로 기립 설치됨을 특징으로 한 핸들의 상하왕복운동에 의해 보조동력� � 발생하는 자전거를 제공한다.
본 발명은 자전거의 주행속도와 주행동력을 증가시켜, 오르막을 가볍게 오를 수 있게 하고, 무거운 짐의 운송을 용이하게 하며, 고속주행이 가능하도록 하고, 보조동력장치를 단속하지 않더라도 방향의 변경이 용이하며, 상체와 하체의 운동을 균형 있게 할 수 있을 뿐만 아니라 상체의 흔들림이 방지되어 보조동력의 발생이 용이하고 안전 주행이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예를 도시한 측면도.
도 2는 본 발명의 실시예를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예를 도시한 분해 사시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 핸들의 상하왕복운동에 의해 보조동력을 발생하는 자전거(100)는, 앞바퀴(F)와 뒷바퀴(B)가 각각 전후에 설치된 프레임(R), 프레임(R)의 전방에 설치된 핸들축(1), 핸들축(1)에 축설되고 두 개의 손잡이(2)로 구성된 핸들, 프레임(R)의 하측에 설치되어 체인을 통해 뒷바퀴(B)를 회전시키는 한 쌍의 페달(P), 프레임(R)의 상측에 설치된 안장으로 구성된 통상적인 자전거에 있어서, 상기 핸들에는 핸들축(1)에 축설되며 수평으로 회전되어 주행 방향을 제어하는 조향장치와, 조향장치와 페달(P)에 연결되며 상하왕복운동을 통해 페달(P)을 돌려 뒷바퀴(B)를 회전시켜 보조동력을 제공하는 보조동력장치가 설치되고, 상기 조향장치와 안장(S)의 사이에 위치한 프레임(R)에는 사용자의 상체를 전방에서 지지하는 상체지지장치가 일정 높이로 기립 설치됨을 특징 으로 한다. 상기 조향장치는, 프레임(R)의 전방 양측에 각각 설치된 지지대(3)와, 각 지지대(3)의 하측 단부에 각각 수평으로 회동되게 일측이 고정 설치되고 상부 타측에는 수평으로 회동하는 한 쌍의 핸들지지구(4)가 각각 설치된 한 쌍의 수평회동구(5)와, 각 핸들지지구(4)의 일단에 수직 회동되게 설치되되 각 핸들지지구(4)에 의해 수평 회동이 지지되며 서로 반대되게 수직 회동하고, 서로 평행한 한 쌍의 손잡이(2)와, 각 수평회동구(5)의 전측에 설치되되 각 수평회동구(5)가 일체로 회동되게 수평 연결하는 전방연결구(6)와, 전방연결구(6)의 하측에 회동되게 설치됨과 함께 핸들축(1)의 외주면에 고정설치되어 전방연결구(6)의 곡선이동방향에 따라 핸들축(1)을 회전시키는 축연결구(7)로 구성되며; 상기 보조동력장치는, 각 지지대(3)의 상측에 지지대(3)와 평행하게 각각 설치되되 전방에는 각 손잡이(2)와 수평으로 회동되게 연결되며 각 손잡이(2)의 상하왕복에 따라 수직회동는 한 쌍의 수직회동구(8)가 직교로 설치되고 후방에는 일정각도 기울어진 상태로 지지대(3)의 상측에서 페달(P)까지 링크(9)가 고정 설치되어 각 손잡이(2)의 상하 수직회동에 대응하여 회전하는 회전연결구(10)와, 각 링크(9)를 각각 내입하면서 각 페달(P)에 각각 축설되되 링크(9)의 상하왕복에 따라 링크(9)의 외주면을 타고 전방과 후방으로 왕복 슬라이딩하면서 페달(P)에 보조동력을 전달하는 슬라이딩연결구(11)로 구성된다. 상기 상체지지장치는 조향장치와 안장(S)의 사이에 위치한 프레임(R)에 기립 설치되되, 상단에 죔쇠(12)가 형성된 중공의 지지실린더(13)와; 지지실린더(13)의 상부에서 저부로 내입되되, 상기 죔쇠(12)를 통해 고정되는 내입축(14)과; 내입축(14)의 상부에 수직 회동되게 설치되되, 사용자의 상체를 전방에서 지지하는 쿠션(15)으로 구성되어 보조동력 발생에 따른 사용자의 상체 흔들림을 방지하여 보조동력의 발생을 용이하게 한다. 상기와 같이 구성된 본 발명은 레저나 이동 및 운송 수단의 목적으로 사용되는 것이다. 특히, 자전거(100)를 사용하여 무거운 짐을 운반하거나, 오르막길을 오르거나, 또는 고속으로 주행하고자 할 경우, 손잡이(2)를 통해 보조동력을 발생시켜 자전거(100)의 주행속도 및 주행동력 등을 증대시키는 구조와, 보조동력장치를 단속시키지 않고도 조향이 가능한 구조 및 보조동력 발생 중 사용자의 상체 흔들림을 방지하는 구조를 가진 것이 특징이다. 이는 도 1 내지 도 4에 도시된 자전거(100)의 손잡이(2)에 설치된 조향장치와 보조동력장치와 상체지지장치에 의해서 달성된다. 즉, 조향장치의 양측에 설치된 한 쌍의 손잡이(2)가 3차원으로 움직이는 구조를 통해 조향장치와 보조동력장치를 함께 작동할 수 있고, 보조동력장치의 작동 중 사용자의 상체 흔들림을 상체지지장치가 방지하여 보조동력의 발생을 용이하게 한다. 다시 말해, 한 쌍의 손잡이(2)가 핸들지지구(4)에 의해 지지되면서 서로 반대되게 상하 수직 회동함에 따라 발생하는 보조동력을 보조동력장치가 각 페달(P)에 전달하고, 상기와 같이 보조동력장치의 작동 중에 발생하는 상체의 흔들림을 상체지지장치가 방지하여 보조동력의 발생을 용이하게 한다. 또한 한 쌍의 손잡이(2)가 핸들지지구(4)와 수직회동구(5)에 의해 지지되면서 같은 방향으로 전후 수평 회동하면 조향장치가 앞바퀴(F)를 핸들축(1)을 중심으로 좌우 회전시켜 방향을 변경한다. 이때 보조동력장치는 페달(P)에 직접 보조동력을 전달하여 사용자의 하체에 의해 발생하는 주동력과 합쳐져 자전거(100)의 주행속도 및 주행동력을 증대시키게 된다. 즉, 각 손잡이(2)가 서로 반대되게 상하 수직 회동하면 각 손잡이(2)와 연결된 각각의 수직회동구(8)가 각 손잡이(2)와 함께 상하 수직 회동하고, 이 움직임이 다시 각 회동연결구(10)와 연결된 각 링크(9)를 상하로 수직 회동시키게 된다. 이에 따라 페달(P)에 축설된 슬라이딩연결구(11)가 링크(9)를 따라 왕복운동하여 페달(P)에 보조동력을 전달하게 된다. 다시 말해, 도 1과 같이 사용자의 하체에 의해 굴려지는 페달(P) 중 하나가 상부 전방에 위치할 때, 그 페달(P)과 연결된 손잡이(2)를 하향 수직 회동시키면 이에 대응하여 회동하는 링크(9)가 페달(P)을 아래 방향으로 굴리고, 페달(P) 중 나머지가 후방 하부에 위치할 때, 그 페달(P)과 연결된 손잡이(2)를 상향 수직 회동시키면 이에 대응하여 회동하는 링크(9)가 페달(P)을 윗 방향으로 굴리게 되면서 상체를 통해 발생하는 보조동력이 각 페달(P)로 전달되게 된다. 따라서 상체에 의해 발생하는 보조동력과 하체에 의해 발생하는 주동력이 합쳐져 자전거(100)의 주행속도와 주행동력을 증대시키게 된다. 또한 상기 보조동력장치의 작동 중 발생하는 사용자의 상체흔들림을 상체지지장치가 상부에 설치된 쿠션(15)을 통해 사용자의 상체를 지지하여 방지한다. 이에 따라 상체의 흔들림에 의해 발생하는 에너지 손실을 줄여 보조동력의 발생을 용이하게 할 수 있다. 또한 상체의 흔들림이 방지됨에 따라 전방으로 시선의 고정이 용이하고, 상체의 흔들림에 의해 균형을 잃을 문제가 없어 자전거(100)가 안전 주행할 수 있게 한다. 이 뿐만 아니라 상체지지장치는 죔쇠(12)가 상부에 형성된 지지실린더(13)에 내입축(14)이 사용자의 요구에 따른 깊이로 내입되면서 죔쇠(12)로 고정되는 구조를 가짐에 따라 높이 조절이 가능해 사용자의 다양한 신체조건에 대응할 수 있으며, 상기 쿠션(15)이 수직회동하는 구조를 가짐에 따라 사용자의 상체와 보다 견고히 밀착될 수 있어 자전거(100)의 승차감을 향상시킨다. 그리고 상기 조향장치는 각 손잡이(2)를 전후방으로 움직이면서 수평회동하여 방향이 변경되는 원리로, 각 손잡이(2)를 전후 반대로 수평 회동시키면 각 수평회동구(5) 또한 각 손잡이(2)의 전후 이동에 대응하여 회동하게 되고, 각 수평회동구(5)의 움직임에 따라 상기 전방연결구(6)가 좌우 방향 중 어느 하나의 방향으로 곡선이동하게 된다. 이에 따라 전방연결구(6)의 하측에 회동되게 설치된 축연결구(7)가 회동하게 되고, 축연결구(7)에 연결된 핸들축(1)이 축연결구(7)의 회동방향에 따라 좌우 방향 중 어느 한 방향으로 회전하여 앞바퀴(F)를 회전시켜 방향을 조절한다. 이때, 손잡이(2)와 연결된 보조동력장치가 방향전환을 위해 단속되는 것이 아니라 보조동력장치가 연결된 상태에서 방향을 전환하는 것으로 이는 손잡이(2)가 수직회동구(8)에 수평으로 회동가능하게 연결되기 때문이다. 따라서 보조동력장치를 단속시키기 위한 별도의 구조가 불필요하며, 보조동력을 발생시키면서도 방향전환을 용이하게 할 수 있다. 이와 같이 구성된 본 발명의 핸들의 상하왕복운동에 의해 보조동력이 발생하는 자전거(100)는 보조동력을 직접적으로 전달하는 구조를 통해 자전거의 주행속도와 주행동력이 증가하여 오르막을 가볍게 오를 수 있고, 무거운 짐의 운송이 용이하며, 고속주행 등이 가능하고, 보조동력장치를 단속하지 않더라도 방향의 변경이 용이하다. 또한 보조동력장치의 작동 중 발생할 수 있는 사용자 상체의 흔들림을 방지할 수 있어 보조동력을 용이하게 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 시선 고정이 용이하고, 흔들림에 의한 균형 상실을 방지함에 따라 안전 주행을 할 수 있다. 그리고 상체와 하체를 통해 주동력과 보조동력을 발생시킴에 따라 운동을 균형 있게 할 수 있다.
1 : 핸들축 2 : 손잡이
3 : 지지대 4 : 핸들지지구
5 : 수평회동구 6 : 전방연결구
7 : 축연결구 8 : 수직회동구
9 : 링크 10 : 회동연결구
11 : 슬라이딩연결구 12 : 죔쇠
13 : 지지실린더 14 : 내입축
15 : 쿠션 100 : 자전거
F : 앞바퀴 B : 뒷바퀴
P : 페달 R : 프레임
S : 안장 |
