KR100586565B1 - 스키형 세바퀴 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세 바퀴를 이용하여 스키를 타는 형태와 같은 자세로 평지 주행 및 비탈길을 활강할 수 있는 레저용 스포츠 자전거로써, 평지에서는 디딤식 페달링으로 고속 주행을 할 수 있으며, 양측 핸들을 좌우로 기울임으로서 세 바퀴 모두 같은 방향으로 기울어지고, 양측 핸들을 각각 서로 다른 방향으로 밀고 당김으로써 앞바퀴의 조향이 변화하는 형태를 갖추고 있으므로 급회전 시 무게중심을 회전의 안쪽 방향에 줄 수 있기 때문에 타이어의 지면 접지력을 향상시켜 고속회전을 할 수 있다.

디딤식 페달은 지면과 평행인 상태로 상하 운동을 하면서도 급회전 시에는 무게 중심의 변화에 따라 발판이 무게중심의 수직방향으로 작동함으로써 안정된 주행을 할 수 있는 특징이 있다.

몸체와 뒷바퀴의 지지대 사이에는 양측에 각각 두 개씩의 쇽업쇼바를 장착함으로써 완충작용을 할 수 있으며, 후 측의 양 바퀴는 각각 브레이크 장치가 되어있어 급제동을 향상시키고 회전 시에는 방향조절에도 영향을 주는 특징을 가지고 있다.

본 스키형 세 바퀴 자전거의 발명으로 인하여 스키어 및 일반인들이 겨울이 아닌 계절이나 스키장이 아닌 곳에서도 스키와 흡사한 주행을 할 수 있는 기구로써 또 하나의 새로운 레포츠 문화를 창출할 수 있는 효과가 있다.

자전거, 세 바퀴, 스키, 레저 스포츠, 디딤식 페달, 조향장치, 활강, 역회전 동력전달

Description

스키형 세바퀴 자전거{The tricycle of ski type.}

도 1은 스키형 세 바퀴 자전거의 전체 구조도

도 2는 스키형 세 바퀴 자전거의 핸들구조 및 작동 예시도

도 3은 뒷바퀴가 기울어질 수 있게 하는 동력전달 장치도

도 4는 체인 기어 박스 내부의 투시도 및 평면도와 동력전달 기어장치 구조도

도 5는 디딤식 페달 장치의 구조도

도 6은 동력전달 장치 및 뒷바퀴 기울기 장치의 구조도

도 7은 동력전달부의 외형도 및 후면도

도 8은 뒷바퀴의 구조도와 단면도

도 9는 브레이크 장치도

도 10은 좌우 회전 및 직진 주행과 내리막에서의 활강 예시도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 스키형 세바퀴 자전거의 본체 2 : 앞바퀴 핸들 장치

21 : 앞포크 22 : 우핸들 23 : 좌핸들 24 : 핸들조향 연결 대

25 : 핸들조향 연결 대 고정용 볼트(우레탄 고무체결)

26 : 핸들 하단부 고정 볼트 (우레탄 고무체결) 27 : 앞바퀴 메인 축

28 : 바퀴 회전용 기어 29 : 바퀴 회전용 보조기어

3 : 뒷바퀴의 기울임 전달 장치 30 : 뒷바퀴 기울임용 기어

31, 32 : 앞바퀴 메인 축 고정용 어댑터 베어링

33, 34 : 뒷바퀴 기울임 전달 샤프트

35 : 앞바퀴 메인 축의 좌우 기울임에 대한 한계 고정 핀

4 : 동력전달 및 체인기어 박스

41 : 앞 페달 축 체인기어 42 : 배속용 체인기어 43 : 텐션용 체인기어

44 : 양측 페달의 개별 동력전달 기어박스 45 : 한 방향 동력전달 기어세트

46, 47 : 베어링 48 : 센터 베어링 49 : 페달용 동력샤프트

5 : 디딤식 페달 51 : 디딤식 페달의 발판 52 : 좌측 앞 페달로드

52-1:우측 앞 페달로드 53 : 우측 뒤 페달로드 54, 57 : 페달 상하운동용 베어링

55,56 : 페달 발판의 좌우 기울임용 베어링

6 : 동력전달 체인기어박스 60 : 후미 체인기어 61 : 회전변환용 체인기어(동력축)

62 :가이드용 체인기어 63 :뒷바퀴 기울임 연결대 64 :뒷바퀴 기울임 샤프트

65 : 한 방향 동력전달 기어 66 : 뒷바퀴의 동력전달용 샤프트 및 유니버설 조인트

67 : 완충용 쇽업쇼바 68 : 회전변환기어의 양측 샤프트

7 : 뒷바퀴 71 : 뒷바퀴 고정 지지대 70 : 뒷바퀴 기울기용 푸시로드

72 : 안착대 베어링 73 : 뒷바퀴 안착 대 74 : 로드볼

75 : 브레이크 디스크 76 : 브레이크 라이닝 77 : 뒷바퀴 회전용 조인트

78 : 회전 샤프트의 간극 상쇄용 연결부 79 : 리데나

8 : 뒷바퀴 브레이크 시스템 82 : 브레이크 케이블 83 : 브레이크 동력전달 축

84 : 브레이크 라이닝 고정 핀 91 : 핸들 위치 조정 및 접이용 장치

92 : 자회전의 예시도 93 : 우회전의 예시도

94 : 우측 뒷바퀴용 브레이크 레버 95 : 좌측 뒷바퀴용 브레이크 레버

96 : 페달 상승용 스프링(페달을 밟지 않을 경우 페달이 항상 위로 올라있게 함)

97 : 직진 주행의 예시도 98 : 후미디딤판 99 : 내리막 활강의 예시도

100 : 페달 상하 간극 핀

본 발명은 세 바퀴를 이용하여 스키를 타는 형태와 같은 자세로 주행할 수 있는 레저용 자전거로서, 상세하게는 좌우측 핸들을 각각 서로 다른 방향으로 밀고 당김에 따라 앞바퀴를 조향할 수 있고 그 상태에서 두 핸들 전체를 좌측이나 우측방향으로 기울임으로써 세 바퀴 모두 같은 방향으로 기울어지는 형태를 가지고 있는 스키형 세 바퀴 자전거이며, 지면과 평행된 디딤식 페달의 상하 운동으로 인해 주행을 할 수 있고, 회전주행 시 무게중심의 변화에 따라 발판이 기울어지므로 원심력에 대항하여 급회전을 할 수 있는 신개념의 레저형 자전거이다.

예를 들어, 현재 대중화 되어있는 자전거의 경우 두 바퀴로 주행을 함으로써 바퀴의 접지력이 낮으며 앉아서 타는 형태이므로 무게중심이 높고 급회전이 불가능하다는 점이 있으며, 어린이용 세 바퀴 자전거의 경우 세 바퀴 모두 지면에 수직된 상태에서 앞바퀴의 조향만으로 회전을 하기 때문에 급회전 시 원심력에 의하여 바깥 방향으로 넘어지는 것을 볼 수 있다.

최근 유행하고 있는 "트라이크"라고 하는 레저용품은 평지에서 에스자 형태로 주행을 하고 급회전 시 불안한 주행을 하기 때문에 내리막의 활강에서는 스키와 전혀 다른 형태로 주행한다고 할 수 있다.

예컨대, 국내 출원등록 20-0240085-0000 의 "퀵보드"는 발판이 두 개의 페달로 되어있고 디딤식 페달로 바퀴를 직접 구동시켜 주행하는 형태를 갖추고 있지만 이는 주행 시 중심을 잡기 어려우며 속도가 너무 느리다는 점에서 문제점이 있다고 할 수 있다.

또한, 국내출원등록 10-0402552-0000 의 "자전거"는 두 개의 발판과 세 개의 바퀴 구조로 주행하는 특성을 취하고 있는데, 이는 스키의 주행보다는 스케이트에 가깝다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소할 수 있는 신 개념의 레저문화를 창출하기 위하여 가능한 한 스키의 운전방식과 가장 흡사한 형태를 갖춘 방식의 자전거 개발에 주력 하였으며, 몇 가지 전제조건을 충족해야만 가능한 것이다.

우선 무게중심이 낮고 급회전이 가능 하여야 하며, 급회전 시 회전궤도를 되도록 이탈하지 않아야 한다. 또, 스키와 같은 자세로 주행을 하기 위하여 세 바퀴의 형태를 갖추어야 하며, 급회전 시 원심력에 대응할 수 있기 위하여서는 세 바퀴가 모두 무게중심에 대해 수직으로 기울어야 한다. 발판 또한 스키와 같은 형태로 무게중심에 대해 직각을 이루어야 하며, 서서 타는 형태를 갖추고 있으므로 디딤식 페달을 사용 하여야 하고, 이로 인한 역회전 동력전달을 정 방향으로 변환 시킬 수 있는 방식의 기어가 필요하다.

본 발명은 상기의 조건들을 모두 충족할 수 있는 형태의 자전거를 개발하기 위하여 스키형 세 바퀴 자전거만의 특이한 형태의 구조를 가지고 있는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 그 구조 및 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 세바퀴 자전거의 전체구조도이다.

도 2에 있어서, 헤드튜브(20)에 앞 포크(21)가 연결된 상태에서 앞 포크(21)의 상단부에는 핸들 연결대(24)가 부착되어 있고 연결대의 좌우 끝에는 각각 좌우측핸들(22,23)의 중간부분과 좌우 회전할 수 있는 형태로 유격 있게 우레탄 고무를 끼운 볼트(25)가 체결되어 있고, 양측핸들(22,23)의 아랫부분은 헤드튜브(20)의 양 옆에 앞뒤 회전을 할 수 있는 형태로 유격이 있게 우레탄 고무를 끼운 볼트(26)가 체결되어 양측핸들(22,23)을 앞뒤로 각각 서로 다른 방향으로 밀고 당김으로써 핸들 연결대(24)와 앞 포크가 회전하여 앞바퀴를 조향할 수 있는 구조로 되어 있다.

도 3에 있어서, 앞바퀴의 메인 축(27)은 본체와 어댑터 베어링(31,32)으로서 두개소가 고정되어 양측핸들(22,23)을 동시에 좌측이나 우측으로 기울일 수 있는 구조로 되어 있으며, 앞바퀴 메인 축(27)의 끝단에 부착된 바퀴회전용 기어(28)의 회전과 보조기어(29)의 회전을 통하여 양측 뒷바퀴 기울임용 기어(30) 및 샤프트(33,34)를 회전시킴 으로써 세 바퀴 모두의 기울기 각도를 조절할 수 있는 기능을 한다. 또한 기울임 한계 고정 핀(35)을 메인 축(27)에 한 개소와 본체(1)의 바닥에 두 개소를 부착함으로서 과다한 기울기를 방지하는 역할을 한다.

도 4에 있어서, 디딤식 페달로드(52,52-1)에 연결된 동력샤프트(49)는 좌우 각각 분리되어 있는 상태에서 각각 두개의 베어링(46,47) 및 센터 베어링(48)에 장착된 상태에서 앞 페달 축 체인기어(41)와 페달용 동력샤프트(49)에 각각 장착된 한 방향 동력전달 기어(45)를 통하여 좌우 페달(52,52-1)이 번갈아서 페달 축 체인기어(41)에 동력을 전달할 수 있는 구조로 되어 있다. 이와 같은 동력은 배속용 체인기어(42)에서 속도를 증가시켜 텐션용 기어(41)를 통하여 후미 쪽으로 동력을 전달시킨다.

도 5에 있어서, 동력전달 축(52)과 평형 상하운동을 위한 축(53)에 지지된 발판(51)은 항상 지면과 평형을 이루어 상하운동을 하며, 급회전 시 에는 원심력에 의해 무개중심이 바뀔 때 그 무게중심에 대해 직각을 유지할 수 있도록 아랫방향 무게중심 형으로서 발판(51)이 좌우로 기울어질 수 있도록 베어링(55,56)을 장착한 구조로 되어 있다.

도 6에 있어서, 후미로 전달되는 역회전 동력은 후미 체인기어(60)를 거쳐 회전변환용 체인기어(61)로 정 방향으로 회전을 바꾸어 주며, 가이드용 체인기어(62)에 지지되어 정 방향으로 동력을 전달시킨다. 또 뒷바퀴 동력전달 회전축(61)으로부터 전달되는 정 방향의 동력은 좌우측 뒷바퀴 회전용 샤프트와 각각 분리되어 있는 상태(68)로 한 방향 동력전달 기어(65)가 장착 되어 있기 때문에 페달링에 의한 직진주행 시에는 좌우 뒷바퀴 모두 정 방향으로 동일속도 회전을 하여 동력을 전달하지만, 커브링을 하면서 페달링을 할 때는 회전의 안쪽 뒷바퀴가 바깥쪽 뒷바퀴에 비해 회전수가 적으므로 안쪽바퀴가 먼저 동력전달을 받아 추진력을 이루어 회전주행을 하게 되며, 이때 바깥쪽 뒷바퀴는 안쪽바퀴보다 더 많은 회전을 해야 하므로 굴러서 따라오는 형태를 취하게 된다.

에스자로 페달주행을 할 경우는 상기와 같은 형태로 좌우 번갈아서 추진력을 받게 되는 것이며, 무 페달링에 의한 활강의 경우 양측 뒷바퀴 모두 동력 축과 단절되어 있는 상태로 회전하기 때문에 어떤 주행에서도 안정성을 유지 시켜줄 수 있는 특징이 있다. 또한 뒷바퀴 기울임 전달 샤프트(33,34)로부터 전달되어 오는 회전력은 샤프트의 끝단에 각각 두 개씩 장착된 뒷바퀴 기울임 연결대(63)를 통하여 뒷바퀴 기울기용 푸시로드(70)를 직진운동 시켜 뒷바퀴 안착대(73)와 연결된 로드볼(74)로서 뒷바퀴의 기울기를 전달하는 구조로 이루어져 있다.

도 7에 있어서, 충격 완화용 쇽어쇼바(67)의 장착은 원활한 탑승을 하게하며 후미디딤판(98)은 뒷바퀴를 지탱하는 지지대(71)의 상호 간격을 고정할 수 있도록 탈부착이 가능한 볼트로서 체결하며 뒷바퀴 지지대(71)는 본체(1)에 상하운동을 할 수 있는 구조로 연결한다.

도 8에 있어서, 뒷바퀴의 고정 지지대(71)에 뒷바퀴 안착대(73)가 베어링(72)으로 연결되어 있고, 뒷바퀴 안착대(73)의 내면 측에 로드볼(74)이 장착된 형상을 갖추고 있어 푸시로드(70)의 직진운동으로서 뒷바퀴의 기울어짐을 조정할 수 있다.

또한 뒷바퀴의 기울어짐에 의한 회전샤프트의 길이가 변하되는 것을 조절 하 기 위하여 조인트(77)와 연결부(78)를 장착한 구조를 취한다.

또 브레이크 디스크(75)부분은 뒷바퀴 축과 동체가 되어 있고 샤프트에 리데나(79)와 베어링이 장착되어 있는 상태에서 디스크 판(75)은 바퀴의 휠에 볼트로서 연결하며 반대쪽 바퀴축도 축의 보스부분을 바퀴 휠에 볼트로서 고정 한다.

도 9에 있어서, 브레이크는 좌우 뒷바퀴에 각각 장착되어 서로 각기 작동을 시킬 수 있으며, 브레이크를 작동시키면 브레이크 동력전달 축(83)이 회전하고 브레이크 라이닝(76)을 당기어 브레이크 디스크(15)를 제동 시키는 구조로 되어있다.

도 10에 있어서, 좌우측으로의 회전 주행(92,93)시 양측핸들과 세 바퀴 모두 기울어지는 형상을 나타내고 있으며, 발판이 무게중심의 변화에 따라 기울어지는 것을 예시한 것과 비탈길의 활강을 표현한 예시도이다.

이상에서 상술한바와 같이 본 발명은 스키어들이 눈이 없는 시즌이나 스키장이 아닌 곳에서도 스키와 거의 흡사한 유형의 스포츠로 대신할 수 있으며, 스키를 타지 않는 일반인들도 즐길 수 있는 또 하나의 신 개념 레포츠를 창출할 수 있는 효과가 있다고 할 수 있다.

Claims (4)

1. 헤드튜브(20)에 앞 포크(21)가 연결된 상태에서 앞 포크(21)의 상단부에는 핸들연결대(24)가 부착되어 있고 연결대의 좌우 끝에는 각각 좌우측 핸들(22,23)의 중간부분과 좌우 회전할 수 있는 형태로 유격 있게 우레탄 고무를 끼운 볼트(25)가 체결되어 있고, 양측핸들(22,23)의 아랫부분은 헤드튜브(20)의 양 옆에 앞뒤 회전을 할 수 있는 형태로 유격이 있게 우레탄 고무를 끼운 볼트(26)가 체결되어 양측핸들(22,23)을 앞뒤로 각각 서로 다른 방향으로 밀고 당김으로써 핸들 연결대(24)와 앞 포크가 회전하여 앞바퀴를 조향할 수 있으면서, 동시에 앞바퀴의 메인 축(27)은 본체와 어댑터 베어링(31,32)으로서 두 개소가 고정되어 양측핸들(22,23)을 동시에 좌측이나 우측으로 기울일 수 있는 구조를 가진 핸들(22,23)과;

   양측핸들(22,23)의 좌우 기울임으로 인하여 앞바퀴 메인 축(27)이 회전하고 그 메인 축의 끝단에 부착된 바퀴회전용 기어(28)의 회전과 보조기어(29)의 회전을 통하여 양측 뒷바퀴 기울임용 기어(30) 및 샤프트(33,34)를 회전시킴 으로써 세 바퀴 모두의 기울기 각도를 조절할 수 있는 바퀴 기울임 장치(3)와;

   본체의 좌우측에 각각 장착된 디딤식 페달(5)은 앞뒤 페달로드(52,53)를 지지하여 발판 상승용 스프링(96)과 페달간극 핀(100)에 의해 평상시 페달이 상승 되어 있으면서 페달(5)작동 시 발판(51)이 지면과 평형을 이룬 상태에서 상하 운동을 함으로써 동력전달용 페달축(41)에 동력을 전달할 수 있는 디딤식 페달장치와;

   디딤식 페달방식으로 인해 발생되는 역회전 동력을 후미체인기어(60)와 가이 드용 체인기어(62)의 바깥방향에 회전변환용 체인기어(61)를 설치함으로써 정 방향으로 변환시켜주는 회전변환용 체인기어(61)의 구조를 특징으로 하는 스키형 세 바퀴 자전거.
2. 제 1항에 있어서,

   바퀴 기울임 장치(3) 내부의 뒷바퀴 기울기용 양측 샤프트(33,34)의 후미에 각각 뒷바퀴 기울임 연결대(63)가 두 개씩 장착되어 있고 거기에 각각 뒷바퀴 기울기용 푸시로드(70)가 뒷바퀴의 안착대(73)의 옆면과 로드볼(74)로 연결되어 있으면서 뒷바퀴는 바퀴 안착대(73)에 체결되어 안착대의 전후방에 각각 부착된 베어링(72)으로 뒷바퀴의 고정지지대(71)에 장착함으로써 뒷바퀴가 기울어질 수 있게 하는 구조를 특징으로 하는 스키형 세 바퀴 자전거.
3. 제 1항에 있어서,

   디딤식 페달로드(52,52-1)에 연결된 동력샤프트(49)는 각각 두 개의 베어링(46,47) 및 센터 베어링(48)에 장착된 상태에서 앞 페달 축 체인기어(41)와 페달용 동력샤프트(49)에 각각 장착된 한 방향 동력전달 기어(45)를 통하여 좌우 페달(52,52-1)이 번갈아서 페달 축 체인기어(41)에 동력을 전달할 수 있는 구조와;

   발판(51)의 앞뒤에 페달로드(52,53)와 연결된 베어링(55,56) 부분이 발판(51)의 바닥보다 높은 위치에 체결함으로서 발판(51)바닥이 무게중심의 직각방향으로 작동 할 수 있도록 저중심으로 구조한 디딤식 페달을 특징으로 하는 스키형 세 바퀴 자전거.
4. 제 1항에 있어서,

   회전변환용 체인기어(61)의 양측 샤프트(68)는 뒷바퀴를 돌려주는 회전샤프트(66)와 단절이 되어 있으면서 각각 한 방향 동력전달기어(65)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 스키형 세 바퀴 자전거.

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