KR100342973B1 - 내연기관이 부착된 자전거 - Google Patents

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가와모토 노부히코
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Abstract

본 발명은, 내연기관과 뒷바퀴 사이에 머플러를 설치한 내연기관이 부착된 자전거에 있어서, 양호한 배기효율을 확보하는데에 충분한 배기관의 길이를 얻을 수 있는 내연기관이 부착된 자전거를 제공하는 것을 목적으로 한다.
인력주행이 가능하게 페달이 구비되는 동시에, 메인 프레임과 시트 포스트에 의해 대략 V자 형상을 형성한 차체 프레임의 하부에 내연기관이 설치된 저전거에 있어서, 상기 내연기관과 뒷바퀴 사이에 머플러(50)가 설치되고, 상기 내연기관의 배기포트로부터 연장되어 나온 배기관(45)이 상기 내연기관의 아래쪽에서 전후 방향으로 꺾어진 후에 머플러(50)에 접속된 내연기관이 부착된 자전거이다.

Description

내연기관이 부착된 자전거{Bicycle Mounted with an Internal Combustion Engine}
본 발명은 내연기관이 부착된 자전거에 관한 것으로, 특히 머플러의 배치에관한 것이다.
차체 프레임의 하부에 내연기관을 배치한 내연기관이 부착된 자전거는 도 7에 도시한 일본공개특허공보 8-108875호 공보에 기재된 예에 도시하는 바와 같이, 차체 프레임이 헤드 파이프(01)로부터 연장되어 나온 메인 프레임(02)과 시트 포스트(03)에서 V자 형상으로 형성되어 있고, 그 차체 프레임의 하부에 내연기관(04)이 설치되어 있다.
메인 프레임(02)과 시트 포스트(03)의 V자형의 굴곡부에 내연탱크(05)가 장착되고, 시트 포스트(03) 뒤쪽의 뒷바퀴(06) 사이에 상하로 길이가 긴 캐리어 바스켓(07)이 배치되어 있다.
그리고 내연기관(04)과 뒷바퀴(06) 사이에 머플러(08)가 설치되고, 내연기관(04)의 배기포트로부터 연장되어 나온 배기관(09)이 내연기관 아래의 뒤쪽으로 대략 수평으로 연장되어 상기 머플러(08)에 접속되어 있다.
내연기관이 부착된 자전거는 기본적으로 자전거의 형상을 하고 있고, 차체폭이 좁아서 각 기기도 좁은 차체폭 내에 수납되어 자전거의 경쾌한 외관을 유지하는 것이 요구되기 때문에, 머플러(08)는 내연기관(04)과 뒷바퀴(06) 사이의 공간을 이용하여 설치되어 있지만, 그 때문에 머플러(08)는 내연기관(04)에 접근하여 배기관(09)이 짧아지고, 양호한 배기효율을 확보하는데에 충분한 배기관의 길이를 얻을 수 없다.
본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 그 목적으로 하는 것은 내연기관과뒷바퀴 사이에 머플러를 설치한 내연기관이 부착된 자전거에 있어서, 양호한 배기효율을 확보하는데에 충분한 배기관의 길이를 얻을 수 있는 내연기관이 부착된 자전거를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 인력주행이 가능하게 페달이 구비되는 동시에, 메인 프레임과 시트 포스트에 의해 대략 V자 형상을 형성한 차체 프레임의 하부에 내연기관이 설치된 자전거에 있어서, 상기 내연기관과 뒷바퀴 사이에 머플러가 설치되고, 상기 내연기관의 배기포트로부터 연장되어 나온 배기관이 상기 내연기관의 아래쪽에서 전후 방향으로 꺾어진 후에 상기 머플러에 접속된 내연기관이 부착된 자전거로 했다.
내연기관과 뒷바퀴 사이에 설치된 머플러에 대해 배기관이 내연기관의 아래쪽에서 전후방향으로 꺾어진 후에 접속되기 때문에, 양호한 배기효율을 확보하는데에 충분한 배기관의 길이를 얻을 수 있다.
청구항2에 기재된 발명은 청구항1에 기재된 내연기관이 부착된 자전거에 있어서, 상기 배기관의 꺾임부는 상기 페달폭의 좌우폭 내에 있는 것을 특징으로 한다.
배기관이 페달에 간섭하는 것을 피할 수 있는 동시에, 차체폭 방향으로 튀어나와서 차체의 경쾌한 외관을 손상하는 것을 막을 수 있다.
청구항3에 기재된 발명은 청구항1 또는 청구항2에 기재된 내연기관이 부착된 저전거에 있어서, 상기 머플러가 반으로 나뉜 양 반체를 칸막이를 사이에 두고 합체하여 구성되고, 어느 한쪽 반체에 배기관과 테일 파이프가 설치된 것을 특징으로한다.
한쪽 반체에만 배기관과 테일 파이프를 설치하고, 다른쪽 반체에는 아무것도 장착할 필요가 없어서 조립이 용이하게 된다.
청구항4에 기재된 발명은, 청구항3에 기재된 내연기관이 부착된 자전거에 있어서, 상기 머플러가 상기 반으로 나뉜 상측 반체와 하측 반체를 칸막이를 사이에 두고 합체하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
배기관이 머플러에 삽입되는 차체폭 방향 위치를 설정하는 자유도가 크기 때문에 배기관의 설계가 용이해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 내연기관이 부착된 자전거의 전체 측면도,
도 2는 에어 클리너 및 그 근방의 측면도,
도 3은 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라서 절단한 단면도,
도 4는 도 2에서 Ⅳ-Ⅳ선을 따라서 절단한 단면도,
도 5는 배기관 및 머플러의 일부를 단면으로 한 상면도,
도 6은 도 5에서 Ⅵ-Ⅵ선을 따라서 절단한 단면도,
도 7은 종래의 내연기관이 부착된 자전거의 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 내연기관이 부착된 자전거 25 : 체인
2 : 차체 프레임 26 : 페달 아암
3 : 헤드 파이프 27 : 페달
4 : 메인 파이프 30 : 에어 클리너
5 : 시트 포스트 31 : 배터리
6, 7 : 백 스테이 32 : 수납 케이스
8 : 뒷바퀴 베어링부 33 : 뚜껑부재
9 : 뒷바퀴 34 : 나사
10 : 후부 펜더 35, 36 : 볼트·너트
11 : 전부 포크 37 : 흡입 덕트
12 : 앞바퀴 38 : 커넥팅 튜브
13 : 전부 펜더 40 : 기화기
14 : 핸들 45 : 배기관
15 : 내연탱크 50 : 머플러
16 : 시트 51 : 상측 케이스
17, 18 : 브래킷 52 : 하측 케이스
19 : 스탠드 53 : 세퍼레이터
20 : 내연기관 54 : 연통관
21 : 변속 기어 케이스 55 : 테일 파이프
22 : 페달 크랭크 축 56 : 장착편
23 : 구동 스프로켓 57 : 볼트·너트
24 : 피동 스프로켓 58 : 지지 스테이
이하 본 발명에 관한 제1 실시형태에 대해 도 1 내지 도 6에 도시하여 설명한다.
본 실시형태의 내연기관이 부착된 자전거(1)의 전체 측면도를 도 1에 도시한다.
차체 프레임(2)은 헤드 파이프(3)로부터 뒤쪽의 경사진 약간 아래쪽으로 메인 파이프(4)가 연장되어 나오고, 그 후부에 약간 뒤쪽으로 기울어서 위쪽으로 연장되는 시트 포스트(5)가 설치되어 측면에서 보면 대략 V자 형상을 하고 있다.
시트 포스트(5)는 메인 파이프(4)와의 결합부보다 조금 아래쪽으로 연장되어 나와 있고, 그 하단부로부터 좌우 한쌍의 백 스테이(6)가 뒤쪽의 경사진 아래쪽으로 연장되어 나와서 도중에 수평으로 굴곡하여 뒤쪽으로 수평으로 연장되고, 또 시트 포스트(5)의 상부로부터 다른 좌우 한쌍의 백 스테이(7)가 뒤쪽의 경사진 아래쪽으로 연장되어, 양 백 스테이(6, 7)의 후단이 뒷바퀴 베어링부(8)에 결합되어 있다.
이 뒷바퀴 베어링부(8)에 뒷바퀴(9)가 축 지지되어 있고, 뒷바퀴(9)의 상측을 후부 펜더(10)가 덮고 있다.
그리고 뒷바퀴 베어링부(8)에는 스탠드(19)가 요동자유롭게 장착되어 있다.
한편, 헤드 파이프(3)에 회동자유롭게 축 지지된 전부 포크(11)의 하단에 앞바퀴(12)가 축 지지되고, 상단에 핸들(14)이 장착되어 있다.
앞바퀴(12)의 상측을 전부 팬더(13)가 덮고 있다.
상기 메인 파이프(4)의 헤드 파이프(3)와의 결합부로부터 중앙부에 걸쳐서 내연탱크(15)가 걸치도록 설치되고, 시트 포스트(5)의 상단에는 시트(16)가 장착되어 있다.
V자 형상을 한 차체 프레임(2)의 아래쪽에 4사이클 1기통의 소형 내연기관(20)이 매달려 있다.
메인 파이프(4)와 시트 포스트(5)의 결합부에 고착되어 브래킷(17)이 아래쪽으로 늘어뜨려 설치되고, 그 하단에 내연기관(20)의 크랭크 케이스(20a) 상부의 앞측 마운트 브래킷이 지축(17a)을 통해서 지지되고, 상기 백 스테이(6)의 전부에 돌출설치된 브래킷(18)에 내연기관(20)의 뒤쪽측 마운트 브래킷이 지축(18a)을 통해서 지지되고 있다.
내연기관(20)은 실린더(20b)가 크랭크 케이스(20a)로부터 경사진 앞쪽에 세워져 있고, 크랭크 케이스(20a)의 뒤쪽에 변속 기어 케이스(21)가 일체로 설치되어있다.
변속 기어 케이스(21)로부터 좌우로 돌출설치한 출력축(21a)에 일방향 클러치를 통해서 페달 크랭크 축(22)과 구동 스프로켓(23)이 설치되고, 상기 뒷바퀴 베어링부(8)에 설치된 피동 스프로켓(24) 사이에 체인(25)이 걸쳐 있다.
페달 크랭크 축(22)에는 좌우단에 각각 페달 아암(26)이 끼워서 장착되고, 그 선단에 페달(27)이 회전자유롭게 축 지지되어 있다.
따라서 내연기관(20)의 구동에 의해 변속 기어를 통해서 구동 스프로켓(23)을 회전하고, 체인(25)을 통해서 뒷바퀴(9)를 회전하여 주행할 수 있는 동시에, 페달(27)을 인력으로 밟아서 역시 체인(25)을 통해서 뒷바퀴(9)를 회전하여 주행할 수도 있다.
그리고 시트 포스트(5)의 뒤쪽에서 뒷바퀴(9) 사이의 공간에 에어 클리너(30)와 배터리(31)가 공통의 케이스(32)에 수납되어 설치되어 있다.
케이스(32)는 상하로 분할되어 있고 상부의 편평한 상자체가 에어 클리너 케이스(32a)를 구성하고, 하부의 편평한 상자체가 배터리 수납 케이스(32b)가 되며, 우측에 공통의 직사각형 개구를 가지며, 뚜껑부재(33)가 동 개구를 막고, 뚜껑부재(33)는 케이스(32)에 두군데 나사(34, 34)에 의해 나사식으로 붙여진다.
도 2를 참조하면, 케이스(32)는 측면에서 보면 대략 직사각형을 하고 있고, 전후를 시트 포스트(5)와 뒷바퀴(9)에, 상하를 백 스테이(6, 7)에 둘러싸인 직사각형 공간에 끼워져 만들어진다.
케이스(32)의 전면과 하면에 각각 장착편(32c, 32d)이 돌출설치되어 있고,앞측의 장착편(32c)이 시트 포스트(5)에 돌출설치된 브래킷(5a)에 볼트·너트(35)에 의해 나사식으로 붙여지고(도 3 참조), 하측의 장착편(32d)이 하측 백 스테이(6)에 돌출설치된 브래킷(6a)에 볼트·너트(36)에 의해 나사식으로 붙여지며(도 4 참조), 케이스(32)는 차체 프레임(2)에 장착된다.
도 3, 도 4에 도시하는 바와 같이 에어 클리너(30)는 에어 클리너 케이스(32a)와 뚜껑부재(33)가 사이에 에어 클리너 엘리멘트(30a)를 끼워서 합체하여 구성되고, 내부는 에어 클리너 엘리멘트(30a)에 의해 우측의 오염측(30b)과 좌측의 청결측(30c)으로 구분되어 있다.
시트 포스트(5)는 그 에어 클리너(30)의 전면 중앙을 상하방향으로 연장하고 있고, 에어 클리너(30)의 전면으로부터 우측의 흡입덕트(37)와 좌측의 커넥팅 튜브(38)가 시트 포스트(5)를 사이에 두고 앞쪽으로 연장되어 있다.
시트 포스트(5)의 우측의 흡입덕트(37)는 뚜껑부재(33)를 관통하여 오염측(30b) 내에 삽입되고, 시트 포스트(5) 좌측의 커넥팅 튜브(38)는 에어 클리너 케이스(32a)를 관통하여 청결측(30c)에 삽입되고 있다.
에어 클리너 케이스(32a)의 전면 좌측으로부터 앞쪽으로 연장되어 나온 커넥팅 튜브(38)는 시트 포스트(5)의 좌측면을 따라서 아래쪽으로 굴곡한 후, 다시 앞쪽으로 굴곡하여 브래킷(17)의 좌측면을 따라서 연장되어 선단의 접합부(38a)가 크랭크 케이스(20a)의 위쪽으로 배치된 기화기(40)에 접합되고 있다.
그리고 커넥팅 튜브(38)는 좌측 페달 아암(26)보다는 우측에 있으며, 브래킷(17)과의 사이에 있다.
그리고 비스듬하게 앞쪽으로 기운 실린더(20b)로부터 뒤쪽의 경사진 위쪽으로 연장되어 나온 흡기관(39)이 실린더(20b)보다 경사진 위쪽으로 위치하는 기화기(40)에 연결되어 있다.
기화기(40)는 차체 중앙보다 약간 좌측으로 접근하여 배치되고, 에어 클리너(30)와 연결하는 커넥팅 튜브(38)가 시트 포스트(5)의 좌측면을 따르고 있기 때문에, 커넥팅 튜브(38)는 전후 방향으로 똑바로 연장되어 있고, 흡기저항을 감소시키고 있다.
그리고 에어 클리너(30)와 배터리(31)는 공통의 케이스(32)에 설치되고, 우측의 공통의 개구를 뚜껑부재(33)가 막는 구성이기 때문에, 부품수가 적고 조립효율이 좋은 동시에, 상기 뚜껑부재(33)를 열어서 에어 클리너 엘리멘트(30a)의 교환 등의 메인터넌스 및 배터리(31)의 교환 등의 작업을 용이하게 행할 수 있다.
배터리(31)는 배터리 수납 케이스(32b)에 차체 우측으로부터 삽입하고, 뚜껑부재(33)에서 덮어져서 외부에서는 보이지 않는다.
중량물인 배터리(31)는 에어 클리너(30)의 아래쪽에 설치하도록 했기 때문에, 중심을 낮게 할 수 있다.
그리고 변속 기어 케이스(21)의 만곡한 후면과 뒷바퀴(9) 사이의 아래쪽에 끝이 넓게 열린 공간에 머플러(50)가 설치되어 있다.
변속 기어 케이스(21)의 만곡후면으로부터 돌출설치된 브래킷(21b)에 머플러(50)의 상측 케이스(51)에 세워져 설치된 장착편(56)이 볼트·너트에 의해 나사식으로 붙여져 있고, 머플러(50)가 매달려 설치되어 있다.
실린더(20b)의 앞측 배기포트로부터 연장되어 나온 배기관(45)은 비스듬하게 앞쪽으로 기운 실린더(20b)의 하면을 따라서 뒤쪽의 경사진 아래쪽으로 연장되고, 또한 크랭크 케이스(20a)의 아래쪽에서 대략 수평으로 굴곡하여 뒤쪽으로 연장되며, 머플러(50)와의 사이에서 한번 전후로 S자 형태로 하여 머플러(50)에 연결되고 있다.
도5에 도시하는 바와 같이, 배기관(45)은 차체 중앙선 L-L'보다 약간 우측에 있는 배기포트로부터 연장되어 나와서 뒤쪽의 경사진 아래쪽으로 연장되는 경사부(45a)에서 좌측으로 이행하고, 대략 수평으로 굴곡한 굴곡부(45b)에서 차체 중앙선 L-L'에 평행하게 되어 뒤쪽으로 연장되어 제1 직선부(45c)를 형성하고, 머플러(50)의 가까운 쪽에서 우측에 U자 형상으로 만곡한 만곡부(45d)를 거쳐서 앞쪽으로 연장되어 제2 직선부(45e)를 형성하고, 상기 굴곡부(45b)와 같은 앞쪽 위치에서 다시 우측에 U자 형상으로 만곡한 만곡부(45f)를 거쳐서 뒤쪽으로 연장되어 제3 직선부(45g)를 형성하고, 제3 직선부(45g)가 뒤쪽으로 연장되어 그대로 머플러(50)에 삽입된다.
배기관(45)의 제1, 제2, 제3 직선부(45c, 45e, 45g)는 모든 크랭크 케이스(20a)와 변속 기어 케이스(21)의 하면을 따른 동일 수평면 상에 있고, 만곡부(45d, 45f)는 머플러(50)의 좌우폭 내에서 전체의 좌우폭을 좁게 하여 좌우의 페달 아암(26, 26) 사이에 수납되어 있다.
도5 및 도6에 도시하는 바와 같이 머플러(50)는, 상면에서 보면 직사각형을 하고 있고, 상측 케이스(51)와 하측 케이스(52)가 세퍼레이터(53)를 사이에 두고동시에 용접되어 합체되고 있으며, 세퍼레이터(53)에서 나눠진 상측 공간이 제1 팽창실(51a)이고, 하측 공간이 제2 팽창실(52a)이다.
상측 케이스(51)는 전면이 변속 기어 케이스(21)의 만곡 후면을 따라서 후면이 뒷바퀴(9)를 따르는 형상을 하고 있으며 양자 사이에 수납되어 있다.
배기관(45)은 상기 머플러(50)의 하측 케이스(52) 내의 제2 팽창실(52a)에 삽입되고, 그 연장관부(45h)는 내부를 뒤쪽으로 연장하여 U자 형상으로 만곡하여 지지 스테이(58)에 지지되어 조금 앞쪽으로 연장된 후, 위쪽으로 만곡하여 세퍼레이터(53)를 관통하고, 상단을 세퍼레이터(53)로부터 상측의 제1 팽창실(51a) 내로 개구하고 있다.
세퍼레이터(53)에는 별도로 연통관(54)이 관통하여 설치되어 제1 팽창실(51a)과 제2 팽창실(52a)을 연결하여 통하게 하고 있으며, 하측 케이스(52)의 후벽을 관통하여 설치된 테일 파이프(55)가 제2 팽창실(52a)과 외부를 연결하여 통하게 하고 있다.
따라서 내연기관(20)의 배기가스는 전후로 S자 형태로 하여 소요거리를 확보한 배기관(45)을 통해서 먼저 제1 팽창실(51a)로 들어가고, 제1 팽창실(51a)로부터 연통관(54)을 통해서 제2 팽창실(52a)로 들어가서, 테일 파이프(55)로부터 외부로 배출된다.
머플러(50)는 상측 케이스(51)에는 아무것도 설치하지 않고 하측 케이스(52)에 배기관(45) 및 테일 파이프(55)를 설치하고 있기 때문에, 조립이 간단하고지그(jig)수도 적어서 매우 접착성이 좋다.
또 상측 케이스(51)와 하측 케이스(52)가 세퍼레이터(53)를 사이에 두고 동시에 용접되기 때문에, 기밀유지가 확실하게 이루어진다.
또한 머플러(50)가 상하 반으로 나누어져 상하로 제1 팽창실(51a)과 제2 팽창실(52a)을 설치하는 구성이기 때문에, 배기관(45)이 머플러(50)에 삽입되는 차체 좌우폭 방향 위치를 설정하는 자유도가 커서 전후 방향으로 S자 형태로 하여 배기관(45)의 설계가 용이해진다.
본 내연기관이 부착된 자전거(1)는 기본적으로 자전거의 형상을 하고 있고, 차체폭이 좁기 때문에, 각 기기도 좁은 차체폭 내에 수납하여 자전거의 경쾌한 외관을 유지하는 것이 요구된다.
그래서 머플러(50)는 뒷바퀴(9)의 옆쪽에 배치하지 않고, 또한 앞쪽의 변속 기어 케이스(21)와 뒷바퀴(9) 사이의 공간을 이용하여 좌우 중앙 위치에 배치하고 있고, 그 때문에 실린더(20b)의 배기 포트와 머플러(50)와의 거리가 가까워지고 배기관이 짧아지는 것을 크랭크 케이스(20a)와 변속 기어 케이스(21)의 아래쪽에서 배기관을 전후로 S자 형태로 하여 양호한 배기효율을 확보하는데에 충분한 배기관의 길이를 확보하고 있다.
또한 S자 형태로 한 배기관(45)은 만곡부(45d, 45f)가 페달폭 내에서 전체의 좌우폭을 좁게 하여 좌우의 페달 아암(26, 26) 사이에 수납되어 있기 때문에, 배기관(45)이 차체폭 방향으로 튀어나와서 자전거의 경쾌한 외관을 손상하는 것을 막을 수 있다.
그리고 에어 클리너(30) 및 배터리(31)도 시트 포스트(5)와 뒷바퀴(9) 사이의 데드 스페이스를 이용하여 좌우폭 방향 중앙 위치에 설치되어 있다.
시트 포스트(5)의 뒤쪽에 설치된 에어 클리너(30)의 시트 포스트(5)를 사이에 두고 좌우로부터 흡입덕트(37)와 커넥팅 튜브(38)가 연장되어 나오고 있기 때문에, 흡입덕트(37)와 커넥팅 튜브(38)는 시트 포스트(5)와 간섭하지 않고 소요 좌우폭 내에 수납할 수 있다.

Claims (4)

  1. 인력주행이 가능하게 페달이 구비되는 동시에, 메인 프레임과 시트 포스트에 의해 대략 V자 형상을 형성한 차체 프레임의 하부에 내연기관이 설치된 자전거에 있어서,
    상기 내연기관과 뒷바퀴 사이에 머플러가 설치되고,
    상기 내연기관의 배기 포트로부터 연장되어 나온 배기관이 상기 내연기관의 아래쪽에서 전후방향으로 꺾어진 후에, 상기 머플러에 접속된 것을 특징으로 하는 내연기관이 부착된 자전거.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기관의 꺾임부는 상기 페달폭의 좌우폭 내에 있는 것을 특징으로 하는 내연기관이 부착된 자전거.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 머플러는 반으로 나뉜 양 반체를 칸막이를 사이에 두고 합체하여 구성되고, 어느 한쪽 반체에 배기관과 테일 파이프가 설치된 것을 특징으로 하는 내연기관이 부착된 자전거.
  4. 제3항에 있어서, 상기 머플러는 상하 반으로 나뉜 상측 반체와 하측 반체를 칸막이를 사이에 두고 합체하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관이 부착된 자전거.
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