KR100976609B1 - 자전거 크랭크암 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거 크랭크암에 관한 것으로, 일측에 페달 연결부와 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부가 형성되고, 양측부에 결합부가 형성되는 몸체부를 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조하고, 상기 몸체부의 결합부와 대응되도록 형성되는 제1 및 제2 부재를 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조하며, 상기 몸체부의 결합부에 제1 및 제2 부재를 결합하여, 상기 결합된 몸체부와 제1 및 제2 부재를 브레이징 공법으로 용융 접합하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 몸체부에는 복수의 공간부가 형성되며, 상기 결합부의 접합면에는 결합턱이 형성되고, 상기 제1 및 제2 부재에는 상기 결합턱과 대응되는 제1 및 제2 결합돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은 양측부에 결합부가 형성되는 몸체부와, 상기 결합부와 대응되도록 형성되는 제1 및 제2 부재를 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조하고, 상기 결합부에 제1 및 제2 부재를 결합하여 브레이징 공법으로 용융 접합함으로써, 크랭크암의 제조 공정 및 형태를 간소화하여 제조 시간을 줄이고, 적은 변형력과 내부 응력을 갖는 정밀하면서 고급스러운 크랭크암을 제공할 수 있게 된다.

자전거, 크랭크암, 체인링, 페달, 제조, 몸체부, 용융 접합, 브레이징, 응력

Description

자전거 크랭크암{BICYCLE CRANK ARM}

본 발명은 자전거 크랭크암에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페달을 통해 전달되는 힘을 체인링으로 전달하는 크랭크암의 제조 공정 및 형태를 간소화하고, 적은 변형력과 내부 응력으로 제조되는 자전거 크랭크암에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 사람의 힘으로 바퀴를 회전시켜 움직이는 이륜차로서, 사람의 발로 페달을 밟는 힘이 크랭크암을 통해서 체인링에 전달되어 체인링이 회전되고, 체인링과 연결되는 체인을 통해서 자전거 뒷바퀴에 전달되도록 구성된다.

또한, 상기 자전거는 골격을 이루는 프레임의 상부 전단부에 조향을 위한 핸들과 후단부에 승차를 위한 안장이 높이 조절이 가능하도록 구성된다.

최근 들어 비포장도로용 자전거로 바퀴의 지름이 20 ~ 27인치로 도로용 자전거보다 작고, 두께는 도로용보다 1.5 ~ 2.5배 두꺼우면서 주행상태에 따라 변속비 를 바꾸어 사용할 수 있는 산악자전거가 널리 보급되고 있다.

한편, 자전거의 페달을 통해 전달되는 힘을 체인으로 전달하는 구동수단은, 도 1에 도시된 바와 같이 자전거 프레임의 샤프트(3) 내측에 설치되는 바텀 브래킷(bottom-braket)과 바텀 브래킷(bottom-braket)을 통해 샤프트(3)에 고정되는 체인링(2)과 상기 샤프트(3)의 양측에 크랭크암(1)이 고정되고, 상기 크랭크암(1)의 일측에는 페달(4)이 페달 연결부(5)에 의해 고정된다.

상기 크랭크암(1)은 페달(4)을 통해 전달되는 힘을 체인링(2)으로 전달하기 위한 것으로, 크랭크암(1)의 구조는 막대형으로 사람의 체중과 주행시 발생하는 충격 하중을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.

상기 크랭크암(1)의 제조 공정은, 도 2의 (a) 내지 (e)에 도시된 바와 같이 일측이 개방되고 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket)과 연결되는 바텀 브래킷 연결부(6)가 형성된 크랭크암(1)의 기본 형상을 단조 공정을 통해 제조하고(a), 개방된 부위를 프레싱 공정(b)을 통해 일정부분 접합시키게 된다.

상기 프레싱 공정(b)후 접합 부위에 발생된 틈을 용접을 통해 메꾸는 작업(c)을 수행하고, 상기 접합 부위를 공구를 통해 다듬은 후, 페달(4)이 연결될 수 있도록 페달 연결부(5)를 뚫고, 그 내벽에 나사산 작업(d)을 수행한다.

또한, 접합 부위에 발생된 틈을 용접을 통해 메꾸는 작업(c)을 수행하는 과정에서 고온의 가스가 공간부(7)에 채워지게 되면, 크랭크암(1)의 형상이 변형될 우려가 있기 때문에, 크랭크암(1) 하부면 일측에 가스 배출구멍을 형성한다.

상기 모든 공정과 작업이 완료되면, 상기 가스 배출구멍으로 이물질이 유입 되지 않도록 리벳(8) 등을 통해 코킹(Caulking) 작업(e)을 수행한다.

이와 같이, 종래의 크랭크암(1)은 허용되는 공간내에 최대한 두껍게 제조되어 일정 강도를 확보할 수 있으나, 그 무게가 증가하여 사용자의 페달링 효율이 떨어지는 단점 등으로 크랭크암의 고급화를 꾀할 수 없게 된다.

또한, 종래의 크랭크암(1)은 제조하는 과정이 상술한 여러 단계의 공정으로 이루어지므로, 제조 과정이 복잡하여 제조 시간이 많이 소요됨은 물론, 에러율이 높아지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 장착된 것으로서, 예를 들어, 일측에 페달 연결부와 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부가 형성되고, 양측부에 결합부가 형성된 몸체부와, 상기 결합부에 결합되어 브레이징 공법으로 용융 접합되는 제1 및 제2 부재를 포함하되, 상기 몸체부에는 복수의 공간부가 형성되며, 상기 결합부의 접합면에는 결합턱이 형성되고, 상기 제1 및 제2 부재에는 상기 결합턱과 대응되는 제1 및 제2 결합돌기가 형성된 자전거 크랭크암을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 일측에 페달 연결부와 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부가 형성되고, 양측부에 결합부가 형성되는 몸체부를 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조하고, 상기 몸체부의 결합부와 대응되도록 형성되는 제1 및 제2 부재를 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조하며, 상기 몸체부의 결합부에 제1 및 제2 부재를 서로 결합하여, 상기 결합된 몸체부와 제1 및 제2 부재를 브레이징 공법으로 용융 접합하는 제조 방법을 통해 제조되는 자전거 크랭크암을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자전거 크랭크암은, 자전거 크랭크암에 있어서, 일측에 페달 연결부와 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부가 형성되며, 양측부에 결합부가 형성된 몸체부와, 상기 결합부에 결합되어 용융 접합되는 제1 및 제2 부재를 포함한다.

본 발명의 상기 몸체부에는 일측이 개방된 복수의 공간부가 형성되며, 상기 결합부의 접합면에는 결합턱이 형성되고, 상기 제1 및 제2 부재에는 상기 결합턱과 대응되는 제1 및 제2 결합돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 용융 접합은 브레이징 공법인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 관점은 자전거 크랭크암 제조 방법에 있어서, 일측에 페달 연결부와 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부가 형성되고, 양측부에 결합부가 형성되는 몸체부를 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조하는 단계와, 상기 몸체부의 결합부와 대응되도록 형성된 제1 및 제2 부재를 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조하는 단계, 상기 몸체부의 결합부에 제1 및 제2 부재를 결합하는 단계 및 상기 결합된 몸체부와 제1 및 제2 부재를 용융 접합하는 단계를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자전거 크랭크암은, 예를 들어 양측부에 결합부가 형성되는 몸체부와, 상기 결합부와 대응되도록 형성되는 제1 및 제2 부재를 CNC 공정 또는 단조 공정으로 제조하고, 상기 결합부에 제1 및 제2 부재를 결합하여 브레이징 공법으로 용융 접합함으로써, 크랭크암의 제조 공정 및 형태를 간소화하여 제조 시간을 줄이고, 적은 변형력과 내부 응력을 갖는 보다 정밀하면서 고급스러운 제품의 크랭크암을 제공할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 자전거 크랭크암의 부분 분해도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자전거 크랭크암의 몸체부 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 자전거 크랭크암의 배면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 스파이더가 연결된 자전거 크랭크암의 전면도이다.

먼저, 본 발명에 따른 자전거 크랭크암은, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 페달(4)을 통해 전달되는 힘을 체인링(2)으로 전달하기 위한 것으로, 일측에 페달 연결부(12)와 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부(14)가 형성되며, 양측부에 결합부(15)가 형성된 몸체부(10)와, 상기 결합부(15)에 결합되어 브레이징 공법으로 용융 접합되는 제1 및 제2 부재(20, 30)가 포함된다.

상기 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부(14)가 위치된 몸체부(10)의 양측 끝단부에는 바텀 브래킷(bottom-braket)을 고정하는 고정볼트 삽입홀(19)이 형성된다.

상기 몸체부(10)는 예를 들어, 알루미늄 재질로 내부에 일측이 개방된 복수의 공간부(16)가 형성되고, 상기 공간부(16)와 공간부(16) 사이에는 지지벽이 형성되므로 크랭크암(100)의 경량화 및 높은 비강도를 갖게 되며, 사용자의 페달링 효 율이 증대되어 크랭크암(100)의 고급화를 실현할 수 있게 된다.

상기 몸체부(10)의 결합부(15)에는 상기 제1 및 제2 부재(20, 30)와 결합 접합되는 접합면(15a)이 형성되고, 상기 접합면(15a)에는 몸체부(10)의 내부 중앙으로 단차지게 형성된 결합턱(18)이 위치된다.

상기 제1 및 제2 부재(20, 30)는 상기 몸체부(10)와 보다 효율적인 용융 접합을 위하여 상기 몸체부(10)의 재질과 동일한 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2 부재(20, 30)에는 상기 결합부(15)에 형성된 결합턱(18)과 대응되는 제1 및 제2 결합돌기(22, 32)가 접합면(20a, 30a) 중앙으로 돌출 형성되므로, 상기 몸체부(10)와 용융 접합시에 접합 면적이 넓어지게 된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자전거 크랭크암을 제조하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 자전거 크랭크암 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

우선, 본 발명에 따른 자전거 크랭크암 제조 방법은, 도 7에 도시된 바와 같이, 일측에 페달 연결부(12)와 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부(14)가 형성되며, 양측부에 결합부(15)가 형성되고, 상기 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부(14)가 위치된 몸체부(10)의 양측 끝단부에 고정볼트 삽입홀(19)이 형성되는 몸체부(10)를 CNC 또는 단조 공정을 통해 제조한다(S10).

여기서, 상기 몸체부(10)의 내부에는 일측이 개방된 복수의 공간부(16)가 형성되고, 상기 공간부(16)와 공간부(16) 사이에는 지지벽이 형성되며, 상기 결합부(15)에는 제1 및 제2 부재(20, 30)와 결합 접합되는 접합면(15a)이 형성되고, 상기 접합면(15a)에는 몸체부(10)의 내부 중앙으로 단차지게 형성된 결합턱(18)이 위치된다.

상기 몸체부(10)의 결합부(15)에 결합되며, 상기 결합부(15)에 형성된 결합턱(18)과 대응되는 제1 및 제2 결합돌기(22, 32)가 접합면(22a, 32a) 중앙으로 돌출 형성되는 제1 및 제2 부재(20, 30)를 CNC 또는 단조 공정을 통해 제조한다(S12). 여기서, 상기 제1 및 제2 부재(20, 30)는 상기 몸체부(10)와 보다 효율적인 용융 접합을 위하여 상기 몸체부(10)의 재질과 동일한 알루미늄을 사용한다.

상기 몸체부(10)의 양측부에 형성된 결합부(15)와 상기 제1 및 제2 부재(20, 30)를 서로 결합한다(S14).

상기 결합된 몸체부(10)와 제1 및 제2 부재(20, 30)에 예를 들어 150℃ 내지 200℃의 열을 가하여, 상기 결합부(15)의 접합면(15a)과 제1 및 제2 부재(20, 30)의 접합면(20a, 30a)이 브레이징(Brazing) 용융 접합한다(S16). 여기서, 상기 결합부(15)의 접합면(15a)과 제1 및 제2 부재(20, 30)의 접합면(20a, 30a)에는 접합 면적을 넓게 하기 위한 결합턱(18)과 제1 및 제2 결합돌기(22, 32)가 형성된다.

또한, 상기 결합부(15)의 접합면(15a)과 제1 및 제2 부재(20, 30)의 접합면(20a, 30a) 사이에 예를 들어, 용융 삽입재를 도포하여 상기 몸체부(15)와 제1 및 제2 부재(20, 30)가 보다 효과적으로 용융될 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같이, 몸체부와 제1 및 제2 부재를 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조하고, 상기 몸체부에 제1 및 제2 부재를 결합하여, 상기 결합된 몸체부와 제1 및 제2 부재에 일정온도의 열을 가하여 브레이징 용융 접합함으로써, 강한 접합강도와 연성(ductile)한 접합면, 미려한 접합면, 작업 및 자동화 용이성 등을 얻을 수 있으며, 크랭크암의 제조 공정 및 형태를 간소화하여 제조 시간을 줄이고, 적은 변형력과 내부 응력을 갖는 보다 정밀하면서 고급스러운 크랭크암을 제공할 수 있게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

도 1은 일반적인 자전거의 구동수단을 나타낸 도면.

도 2는 종래의 크랭크암을 제조하는 과정을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 자전거 크랭크암의 부분 분해도.

도 4는 본 발명에 따른 자전거 크랭크암의 몸체부 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 자전거 크랭크암의 배면도.

도 6은 본 발명에 따른 스파이더가 연결된 자전거 크랭크암의 전면도.

도 7은 본 발명에 따른 자전거 크랭크암 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 100 : 크랭크암 2 : 체인링

3 : 샤프트 4 : 페달

5, 12 : 페달 연결부 6, 14 : 바텀 브래킷 연결부

7, 16 : 공간부 8 : 리벳

10 : 몸체부 15 : 결합부

18 : 결합턱 19 : 고정볼트 삽입홈

20 : 제1 부재 22 : 제1 결합돌기

30 : 제2 부재 32 : 제2 결합돌기

40 : 스파이더

Claims (6)

1. 자전거 크랭크암에 있어서,

   일측에 페달 연결부와 타측에 바텀 브래킷(bottom-braket) 연결부가 형성되며, 양측부에 결합부가 형성되도록 CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조된 알루미늄 재질의 몸체부; 및

   CNC 공정 또는 단조 공정을 통해 제조되고, 상기 결합부에 결합되어 브레이징 공법에 의해 용융 접합되는 알루미늄 재질의 제1 및 제2 부재를 포함하되,

   상기 몸체부 내에는 복수의 공간부 및 상기 공간부 사이에 마련되는 지지벽이 형성되고,

   상기 결합부의 접합면에는 결합턱이 형성되며,

   상기 제1 및 제2 부재에는 상기 결합턱과 대응되는 제1 및 제2 결합돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 자전거 크랭크암.
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