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▒ 톱니바퀴가 없는 첨단 볼베어링 변속기가 저단 기어와 고단 기어를 한 번에 자유롭게
넘나들 수 있도록 한다.
자전거의 변속기어는 심하게 경사진 언덕도 손쉽게 오를 수 있도록 도와준다.
하지만 자전거를 타 본 사람이라면 누구나 건널목 앞에서 정지한 뒤 다시 출발할 때 변속기어 때문에 당혹스런 경험을 해 보았을 것이다.
기어가 아직도 21단에 맞춰져 있는 탓에 제자리에서 한참동안 페달을 돌려야만 간신히 자전거가 앞으로 나가기 때문이다.
엘스워스(Ellsworth)사가 제작한「라이드(Ride)」는 이 같은 기어변속 문제를 완벽히 해결한 모델이다.
이 제품의 뒤쪽 기어박스에는 톱니바퀴가 없다. 대신 1490년경 그려진 레오나르도 다빈치의 스케치에서 영감을 얻은 볼베어링 방식의 ‘누빈치(NuVinci)’ 기어박스가 달려있다.
누빈치는 볼베어링을 제어해 기어 비(gear ratio)를 맞추므로 저단과 고단의 기어를 자유롭게 넘나들 수 있다.
체인이 톱니바퀴를 오르내리며 발생하는 굉음(?) 없이 정지 상태에서 곧바로 언덕주행 모드로 변속이 가능한 것이다. 운전자는 다이얼을 앞 또는 뒤로 돌리기만 하면 된다.
◈ 엘스워스의 라이드
기어 비 범위: 3.5:1
중량: 18kg
가격: 3,000달러(보급형),
5,000달러(맞춤형)
구입: ellsworthbikes.com
▒ HOW IT WORKS
- 누빈치 기어박스
폴브룩 테크놀러지스사가 개발한 누빈치 기어박스는 볼베어링을 사이에 두고 회전하는 두 개의 디스크로 구성돼 있다.
이 가운데 입력 디스크는 페달로부터 동력을 전달받고 출력 디스크는 자전거의 뒷바퀴를 구동시키는데, 베어링 구슬의 축을 기울여 입·출력 디스크와의 접촉 각도를 바꾸는 방법으로 기어변속이 가능하다.
예를 들어 저단 기어 쪽으로 다이얼을 돌리면 베어링의 축이 입력 디스크 쪽으로 기울어짐으로서 베어링볼의 넓은 면[A]은 입력 디스크가, 좁은 면[B]은 출력 디스크가 돌리는 형태가 된다.
이렇게 넓은 면에서 좁은 면으로 힘이 전달되면 페달을 한번만 돌려도 뒷바퀴는 1회 이상 회전하게 돼 언덕을 손쉽게 오를 수 있다.
기존 톱니바퀴형 자전거에서 뒷바퀴의 체인을 가장 큰 톱니바퀴 쪽으로 이동시키는 것과 동일한 이치다.
반면 다이얼이 고단 기어를 가리키면 베어링의 축도 반대로 바뀌어[C] 페달을 수차례 돌려야만 뒷바퀴가 1회전하는 낮은 기어 비가 만들어진다.
레오나르도 다빈치는 1490년경 나선형 톱니바퀴를 이용해 기어 비(gear ratio)를 바꾸는 방법을 제안했다.[아래] 엘스워스는 톱니 대신 원형 베어링을 사용하는데, 계기판[위]을 통해 현재 기어의 상태를 볼 수 있다.
◈ IN RELATED NEWS
- 자동변속기어 자전거 트랙 라임
자전거의 자동변속기어는 새로운 기술이 아니다. 하지만 시마노 코스팅사의 3단 자동변속자전거 「트랙 라임(Trek lime)」은 다리를 혹사시킬 필요도, 기존 수동변속 모델과 비슷한 구석도 전혀 없는 제대로 된 첫 번째 자동변속 자전거다.
시마노는 기어변속이 이루어지는 시점을 혁신적으로 개선, 운전자가 페달을 훨씬 쉽게 밟을 수 있도록 트랙 라임을 설계했다. 사용자가 본인의 취향에 맞게 변속지점을 수동으로 지정할 수 있음은 물론이다.
시마노의 자동변속기어는 자이언트사와 롤리사의 자전거에도 장착돼 있다.
구입: 580 달러, trekbikes.com
Leonardo da Vinci Variable Transmission System c.1490
<출처> 파퓰러사이언스, 7월호 기사 |
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