KR101195751B1 - 기어를 이용한 접이식 자전거 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대와 보관의 편리를 위해 기어를 이용하여 접을 수 있도록 구성된 접이식 자전거를 개시한다. 이를 위하여 자전거 프레임의 일측에 설치되어 상기 자전거의 길이 방향에 따라 후륜을 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전시키는 기어를 하나 이상 포함하여 구성된 기어모듈이 구비된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거 을 제공한다. 본 발명은 자전거 프레임의 앞부분이나 뒷부분을 옆으로 젖히는 과정을 생략하고 안장을 상하방향으로 회전시켜 바퀴를 포개는 형태로 자전거를 접을 수 있도록 구성되어 자전거의 보관 및 운반이 용이한 크기로 신속하고 손쉽게 접을 수 있는 효과를 갖는다.

Description

기어를 이용한 접이식 자전거{FOLDABLE BICYCLE USING GEARS}
본 발명은 기어를 이용한 접이식 자전거에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대와 보관의 편리를 위해 기어를 이용하여 접을 수 있도록 구성된 접이식 자전거에 관한 것이다.
현대 사회는 현대 사회는 복잡한 도로사정으로 인하여 목적지까지 자전거로만 다닐 수 는 없다. 따라서 각 자전거 제조업체는 자동차 트렁크에 싣고 다니거나, 단시간에 접고 펴서 휴대가 가능한 다양한 접이식 자전거를 선보이고 있다.
이러한 접이식 자전거들은 몇 가지의 접이 방식 형태를 취하고 있는데, 그중에 가장 보편화 되어있는 접이 방식은 사이드 폴딩 방식이다. 이 방식은 도 1에 도시된 바와 같이 자전거 탑튜브(top tube)의 중간에 힌지(hinge) 타입의 고리를 만들어 잠금 고리를 풀면 도어처럼 자전거를 옆으로 접을 수 있는 방식이다.
또 다른 방식은 종 방향 축을 특정 지점에 설정하여 전ㅇ?? 후방 타이어가 비슷한 지점에서 중첩되는 방식이다. 이 방식은 사이드 폴딩 방식과 다른 방식으로 도 2에 도시된 바와 같이 차체를 들어 올리는 동작을 통해 타이어의 구름성을 이용할 수 있다.
하지만 종 방향으로 접을 시에 한 번의 접이로는 차체를 완전히 접을 수 없고, 싯포스트(안장 기둥) 등 구조물을 재차 접어야 하기 때문에, 대부분은 다중 접이식을 택하고 있다.
이와 같이 자전거의 접이 방식은 다양한 형태를 가지고 있으나, 모든 작동이 수동으로 이루어지기 때문에 접는 횟수에 따라 여러 번의 작동이 필요하며 또한 많은 시간이 많이 소요된다. 또한 숙련자가 아닌 이상, 자세한 설명이 없이 접힌 상태를 다시 원상태로 복구하는 것 또한 어렵다.
이러한 일예로서, 도 3에는 종래 기술에 의한 접이식 자전거의 구성이 측면도로 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 자전거의 골격은 프레임(1)이 형성한다. 상기 프레임(1)의 선단에 구비된 헤드튜브(3)를 관통하여서는 핸들스템(5)이 회전가능하게 설치되고, 상기 핸들스템(5)의 선단에는 핸들(7)이 구비된다. 상기 핸들(7)은 사용자의 조작에 의해 자전거가 주행하는 방향을 결정한다. 상기 핸들(7)에는 브레이크 손잡이(미도시)가 구비된다.
상기 핸들스템(5)의 상단에는 핸들(7)을 포함하는 핸들스템(5)을 상기 헤드튜브(3)에 착탈 가능하게 하는 고정기구(9)가 구비된다. 상기 고정기구(9)에는 잠금레버(10)가 구비되어 사용자가 손쉽게 핸들스템(5)을 헤드튜브(3)에서 분리할 수 있도록 한다.
또한, 상기 프레임(1)에는 힌지유니트(12)가 구비된다. 상기 힌지유니트(12)는 프레임(1)을 접고 펴는 동작을 위한 중심이 된다. 상기 힌지유니트(12)에는 잠금레버(13)가 구비되어 힌지유니트(12)가 잠금 또는 해제 상태가 되도록 하여 프레임(1)을 접고 펼 수 있도록 한다.
아울러, 상기 프레임(1)에는 안장(15)이 구비된다. 상기 안장(15)은 사용자가 앉는 부분이다. 상기 프레임(1)의 선단에 구비된 헤드튜브(3)에는 상기 핸들스템(5)과 연결되어 앞포크(17)가 설치된다. 이때, 앞포크(17)는 상기 핸들스템(5)과 일체로 회전된다. 이러한 앞포크(17)에는 앞바퀴(18)가 회전가능하게 지지된다. 또한, 프레임(1)의 후단에는 뒷바퀴(19)가 회전가능하게 설치된다.
사용자의 답력을 상기 뒷바퀴(19)로 전달하기 위한 페달(20)과 체인(22)이 상기 프레임(1)에 구비된다. 상기 체인(22)은 상기 페달(20)에 의해 회전되는 구동스프라켓(21)과 뒷바퀴(19)의 회전중심과 동축으로 설치되는 종동스프라켓(23)에 걸어 감아져 이들 사이에서 동력을 전달한다.
이와 같은 구성을 가지는 접이식 자전거는, 상기 힌지유니트(12)를 중심으로 프레임(1)의 선단과 후단이 서로 겹쳐지게 접히는 것이고, 상기 핸들스템(5)을 상기 헤드튜브(3)로부터 고정기구(9)의 잠금 상태를 해제하여 분리하게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 프레임(1)의 중간 일측에 구비되는 힌지유니트(12)를 중심으로 프레임(1)의 선단과 후단이 서로 겹쳐지게 접게 되면, 자전거를 접은 상태에서 그 폭이 상대적으로 두껍게 되는 문제점이 있다.
그리고 상기 프레임(1)을 평면도로 볼 때, 힌지유니트(12)를 중심으로 접히는 프레임(1)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 접는 방식에서는 사용자가 자전거의 일측에 서서, 힌지유니트(12)를 중심으로 프레임(1)의 일측을 고정시킨 상태에서, 프레임(1)의 타측을 회전시켜 프레임(1)이 겹쳐지게 회전시켜야 한다.
하지만, 상기 프레임(1)에는 힌지유니트(12)를 중심으로 양단에 각각 앞바퀴(18)와 뒷바퀴(19)가 달려 있는 등 회전이 번거롭게 되는 등의 문제점이 있다.
이와 같이 프레임(1)을 힌지유니트(12)를 중심으로 회전시키더라도 접혀진 상태의 프레임(1)을 고정시킬 수 있는 구성이 없어 접힌 상태로 자전거를 운반할 때 접힌 상태가 약간씩 펼쳐지는 등 운반이 번거롭게 되는 문제점이 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0276448호(2002.05.22 공고) 대한민국 등록실용신안 제20-0392225호(2005.08.19 공고)
따라서, 본 발명의 목적은 기존 접이식 자전거의 절첩 구조를 개선하여 접혀진 상태에서 그 부피를 최소화시킬 수 있도록 하되, 조작을 간편하게 하여 가정이나 사무실 및 차량의 앞, 뒤 좌석이나 트렁크 등의 좁은 공간에서도 휴대 및 보관이 용이하도록 하고, 사용 시에도 신속하고 간편하게 전개시켜 사용할 수 있도록 한 기어를 이용한 접이식 자전거를 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 접이식 자전거에 있어서, 자전거 프레임의 일측에 설치되어 상기 자전거의 길이 방향에 따라 후륜을 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전시키는 기어를 하나 이상 포함하여 구성된 기어모듈이 구비된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거를 제공한다.
본 발명에 의한 접이식 자전거는 절첩 상태에서 그 부피를 최소화시킬 수 있도록 하되, 조작을 간단하게 하여 가정이나 사무실 및 차량의 앞, 뒤 좌석이나 트렁크 등 그 이외의 좁은 공간에서도 간편히 휴대 및 보관할 수 있다.
또한, 본 발명은 순서와 방법에 크게 구애받지 않고 사용자가 신속하고 간단하게 전개시켜 사용할 수 있도록 구성되어 사용성을 향상시키고, 안전도, 자전거 차체의 내구성, 외관성 등에 대해 만족스러운 성능을 제공한다. 예컨대, 본 발명은 기어를 채용하고 있기 때문에 사용자가 안장에 힘을 가하면 기어의 반력으로 다른 기어가 자동으로 접혀져 후륜이 접혀지는 반자동 효과를 제공한다.
아울러, 본 발명은 사용모드 시 성인이 충분히 탈수 있는 크기를 유지하고, 보관모드 시 자전거의 전륜과 후륜이 서로 마주볼 수 있도록 하여 그 길이를 최소로 축소시키며 전륜 및 후륜의 구름성을 이용하여 운반할 수 있다. 그리고 본 발명은 최종 접이 완료 후 안장과 핸들바 사이와, 전륜과 후륜 사이 등에 서로 간섭이 발생되지 않는다.
더욱이, 본 발명은 안장을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 간단한 조작에 의해 자전거를 보관모드나 사용모드로 전환시킬 수 있어 모드 전환이 간편하다. 다시 말해, 프레임의 앞부분이나 뒷부분을 옆으로 젖히는 과정을 생략하고 안장을 상하방향으로 회전시켜 바퀴를 포개는 형태로 자전거를 접을 수 있도록 함으로써, 자전거의 보관 및 운반이 용이한 크기로 신속하고 손쉽게 접을 수 있다.
게다가, 본 발명은 종래의 사이드 폴딩 방식과 달리 좌우로 자전거가 꺾이지 않기 때문에 꺾임을 방지하는 잠금장치를 필요로 하지 않는다. 왜냐하면, 자전거는 주행 중에 모든 하중이 지면으로 작용하기 때문에 자전거가 상하 방향으로 접히는 일이 발생되지 않기 때문이다.
나아가, 본 발명에 적용된 폴딩 방식은 종 방향 접이가 적용된 다중 폴딩 방식과 비교하여도 접이 시간이 단축되고, 접이에 요구되는 힘이 감소된다. 또한, 본 발명은 접이에 사용되는 기어모듈이 복잡하지 않은 구성을 채용하기 때문에 자전거의 무게를 최소화시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 접이식 자전거의 접이 과정을 나타내는 외형도이다.
도 3은 종래의 접이식 자전거를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 자전거를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모듈을 나타내는 부분확대 사시도이다.
도 6은 도 5의 기어모듈을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 도 5의 기어모듈을 설명하기 위한 투과평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 자전거의 보관모드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 자전거의 접이 과정을 설명하기 위한 외형도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접이식 자전거를 나타내는 정면도이다.
도 11은 도 10의 접이식 자전거를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어모듈을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접이식 자전거의 보관모드를 설명하기 위한 정면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접이식 자전거의 보관모드를 설명하기 위한 측면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 기어를 이용한 접이식 자전거(이하, '접이식 자전거'라고 약칭함)을 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 자전거를 나타내는 정면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 접이식 자전거는 자전거 프레임의 일측에 설치되어 상기 자전거 길이 방향에 따라 후륜(280)을 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전시키는 하나 이상의 기어로 구성된 기어모듈(100)을 포함한다. 이러한 기어모듈(100)은 제 1 기어부(110) 및 제 2 기어부(120)로 구성될 수 있으며, 필요에 따라 상기 제 1 기어부(110) 및 제 2 기어부(120)의 설치 공간을 제공하는 커버 브라켓이나 보조프레임(160)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 접이식 자전거는 핸들바(210), 헤드튜브(220), 전륜(230), 포크(240), 차체(250), 안장(260), 시트튜브(270), 후륜(280), 스테이(310, 320), 바텀브라켓(미도시), 페달(330), 크랭크(340) 등이 포함되어 구성될 수 있으며, 설계 목적에 따라 전술한 구성요소들 중 일부가 생략되거나 새로운 구성이 추가될 수도 있다.
보다 구체적으로, 차체(250)는 탑튜브와 다운튜브를 포괄하는 명칭으로 프레임으로도 지칭된다. 그리고 탑튜브는 프레임의 앞쪽 삼각형 부분 중 위쪽 튜브를 의미하며, 다운튜브는 프레임 앞쪽 삼각형 부분 중 아래쪽 튜브로서 헤드튜브(220)와 탑튜브와 연결된다.
상기 헤드튜브(220)는 탑튜브와 다운튜브가 만나는 부분의 짧은 튜브로서 포크(240)가 삽입되는 곳이며, 상기 시트튜브(270)는 안장(260) 아랫부분의 튜브로 싯 포스트가 삽입되는 곳이다.
상기 스테이는 시트스테이(seat stay)와 체인스테이(chain stay)를 포괄하는 명칭이다. 여기서, 시트스테이(310)는 시트튜브(270) 위쪽에서 후륜(280)축으로 비스듬히 연결된 튜브이며, 체인스테이(320)는 시트튜브(270) 아래쪽에서 후륜(280)축으로 연결되는 튜브로서, 체인과 수평을 이루는 곳이다.
상기 바텀브라켓(bottom bracket)은 일명 B.B라고 약칭되는 것으로,크랭크(340)의 회전축이고, 크랭크(340)는 B.B에 연결되면서 체인링(3장의톱니바퀴)을 잡아주는 부품이며, 페달(330)은 크랭크(340) 끝부분에 연결되고 사용자가 발을 올려놓는 곳이며 클립리스페달이나 토클립페달 등이 사용된다.
이하, 도면을 참조하여 2가지 실시예로 나누어 기어모듈(100)의 각 구성요소를 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모듈(100)을 나타내는 부분확대 사시도이며, 도 6은 도 5의 기어모듈(100)을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모듈(100)은 제 1 커버 브라켓(140) 및 제 2 커버 브라켓(150)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 커버 브라켓(140)은 차체(250)와 안장(260)을 연결하도록 구비되어 제 1 기어부(110)의 설치 공간을 제공하는 것으로서, 차체(250)와 안장(260)의 사이, 바람직하게는 차체(250)와 시트튜브(270) 사이에 설치된다.
이러한 제 1 커버 브라켓(140)은 제 1 기어부(110)를 외부로부터 커버하여 옷이나 손가락이 제 1 기어부(110)에 끼이는 것을 방지하는 기능을 제공한다.
상기 제 2 커버 브라켓(150)은 차체(250)와 후륜(280)을 연결하도록 구비되어 제 2 기어부(120)의 설치 공간을 제공하는 것으로서, 차체(250)와 후륜(280)의 사이, 바람직하게는 차체(250)와 시트스테이(310) 사이에 설치된다.
이러한 제 2 커버 브라켓(150)은 제 2 기어부(120)를 외부로부터 커버하여 제 1 기어부(110)와 제 2 기어부(120) 사이에 옷이나 손가락이 끼이는 것을 방지하는 기능을 제공한다.
필요에 따라, 상기 제 1 커버 브라켓(140)과 제 2 커버 브라켓(150)의 접촉면에는 제 1 커버 브라켓(140)과 제 2 커버 브라켓(150)이 서로 접촉되는 경우 결합력을 제공하여 자전거의 사용 안정성을 제공할 수 있도록 자석(미도시)이 각각 구비될 수 있다. 여기서, 자석은 서로 인력이 작용하는 것으로, 평상시에는 접촉된 한 쌍의 자석에 강한 인력이 작용하여 제 1 커버 브라켓(140)과 제 2 커버 브라켓(150)이 서로 이격되지 않도록 작용하지만, 사용자에 의해 외력이 작용하는 경우 서로 분리되어 제 1 커버 브라켓(140)과 제 2 커버 브라켓(150)을 원활하게 이격시킬 수 있는 구조, 예컨데 버튼식 자석으로 구성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모듈(100)은 제 1 기어부(110)를 포함한다.
상기 제 1 기어부(110)는 차체(250)와 안장(260)에 연결된 시트튜브(270) 사이에 설치되어 자전거의 길이방향에 따라 안장(260)을 회전시키는 것으로서, 시계 방향 및 반 시계 방향의 회전을 통해 안장(260)이 접어지게 하는 기능을 제공한다.
구체적으로, 제 1 기어부(110)는 제 1 기어(111)와, 제 1 기어(111)의 중심에 구비되어 제 1 기어(111)에 회전력을 전달하는 제 1 기어핀(112), 및 일측이 제 1 커버 브라켓(140)과 연결되고 상기 일측에 대응되는 타측이 제 1 기어핀(112)에 연결되어 제 1 커버 브라켓(140)의 반시계 방향의 이동에 따라 상기 제 1 기어핀(112)의 중심축을 기준으로 제 1 기어핀(112)을 회전시키는 제 1 힌지(113)로 구성된다.
여기서, 제 1 기어(111)는 도 7에 도시된 바와 같이 자전거의 길이 방향 중심축을 기준으로 상기 중심축과 10.0° 이상, 바람직하게는 10.0° 내지 17.0°, 특정적으로는 약 13.5°의 내각을 형성하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이는, 사용자의 외력에 의해 반시계 방향으로 회전되는 안장(260)이 핸들바(210)와 서로 간섭없이 겹쳐지는 구조를 갖도록 하기 위함이다.
여기서, 자전거의 길이방향 중심축과 제 1 기어(111)의 사이에 형성된 내각이 10.0° 미만이면, 자전거의 전륜(230) 및 후륜(280)의 폭과 크기, 차체(250)와 시트스테이(310) 사이에 기어가 설치되는 본 발명의 구조 상 보관모드 시 전륜(230)과 후륜(280) 사이에 간섭이 발생될 수 있다. 또한, 내각이 17.0°를 초과하면 보관모드 시 겹쳐지는 전륜(230)과 후륜(280) 사이의 이격 거리가 증가되어 접혀진 자전거의 전체 부피가 증가되므로, 보관모드 시의 보관성이나 운반성이 떨어진다.
다시 말해, 제 1 기어(111)가 상기 중심축과 일정한 내각을 형성하지 않고 상기 중심축과 동일 선상에 설치되면, 회전되는 안장(260)이 핸들바(210)와 서로 충돌될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 자전거의 보관모드를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예 따른 제 1 기어부(110)는 사용자가 자전거를 사용모드에서 보관모드로 변환시키기 위해 안장(260)에 외력을 가하는 경우, 제 1 힌지(113)를 기준으로 안장(260)이 반시계 방향으로 회전, 바람직하게는 100° 내지 150° 회전, 보다 바람직하게는 약 125° 회전되어 안장(260)이 핸들바(210)에 겹쳐질 수 있도록 구성되는 것이 좋다.
또한, 제 1 기어부(110)는 사용자가 보관모드인 자전거를 사용모드로 변환시키기 위해 안장(260)에 외력을 가하는 경우, 제 1 힌지(113)를 기준으로 안장(260)을 시계 방향으로 회전시켜 안장(260)이 최초 위치로 복귀하도록 제어하는 기능을 제공한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모듈(100)은 제 2 기어부(120)를 포함한다.
상기 제 2 기어부(120)는 차체(250)와 후륜(280)에 연결된 시트스테이(310) 사이에 설치되어 자전거의 길이방향에 따라 후륜(280)을 회전시키는 것으로서, 시계 방향 및 반시계 방향의 회전을 통해 후륜(280)이 접혀지게 하는 기능을 제공한다. 이때, 제 2 기어부(120)는 접어진 자전거의 부피를 최소화시키기 위해 후륜(280)을 안장(260)의 반대 방향으로 회전시킨다.
구체적으로, 제 2 기어부(120)는 제 2 기어(121), 및 일측이 제 2 커버 브라켓(150)과 연결되고 상기 일측에 대응되는 타측이 제 2 기어(121)에 연결되어 제 2 기어(121)의 회전에 따라 제 2 커버 브라켓(150)을 시계 방향으로 회전시키는 제 2 힌지(123)로 구성된다. 이때, 제 2 기어(121)의 중심에는 제 2 기어핀(122)이 구비될 수도 있다.
보다 구체적으로, 제 2 힌지(123)는 도 5 내지 도 7과 같이 제 2 기어(121)의 테두리 일부에 결합되는 곡면판과, 일측이 상기 곡면판에 연결되고 상기 일측에 대응되는 타측이 자전거의 길이 방향의 중심축에 위치하도록 형성되는 제 1 연결판, 및 상기 제 1 연결판의 타측에 연결되며 제 2 커버 브라켓(150)에 결합되는 제 2 연결판으로 구성될 수 있다. 이때, 곡면판과 제 1 연결판 및 제 2 연결판은 일체형으로 형성될 수 있다.
필요에 따라, 제 2 기어부(120)는 도 8과 같이 사용자가 자전거를 보관모드로 변환시키기 위해 안장(260)에 외력을 가하는 경우, 제 2 힌지(123)를 기준으로 후륜(280)을 시계 방향으로 회전, 바람직하게는 80° 내지 130° 회전, 보다 바람직하게는 약 105° 회전시켜 후륜(280)이 전륜(230)에 겹쳐질 수 있도록 구성되는 것이 좋다.
또한, 제 2 기어부(120)는 사용자가 보관모드인 자전거를 사용모드로 변환시키기 위해 안장(260)에 외력을 가하는 경우, 제 2 힌지(123)를 기준으로 후륜(280)을 반시계 방향으로 회전시켜 후륜(280)이 최초 위치로 복귀하도록 제어하는 기능을 제공한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모듈(100)은 체결 브라켓(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 체결 브라켓(130)은 제 1 기어핀(112) 및 제 2 기어핀(122)이 삽입되는 관통홀이 형성되고 제 1 기어핀(112) 및 제 2 기어핀(122)에 결합되는 것으로서, 제 1 기어(111)와 제 2 기어(121)가 맞물려진 상태를 유지하도록 제 1 기어(111)와 제 2 기어(121)에 고정력을 제공한다. 이때, 관통홀은 제 1 기어핀(112)이 삽입되는 제 1 관통홀과 제 2 기어핀(122)이 삽입되는 제 2 관통홀로 이루어진다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 자전거의 접이 과정을 설명하기 위한 외형도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 자전거의 접이 과정을 위해서는 안장(260)을 들어 올리는 과정이 필요하다.
이와 같이, 사용자가 자전거의 안장(260)을 들어 올리면 안장(260)에 연결된 제 1 커버 브라켓(140)이 반시계 방향으로 회전된다.
상기 제 1 커버 브라켓(140)이 반시계 방향으로 회전되면, 제 1 커버 브라켓(140)에 연결된 제 1 힌지(113)가 제 1 기어핀(112)에 회전력을 제공하여 제 1 기어핀(112)이 회전되며, 이어서 제 1 기어핀(112)이 제 1 기어(111)에 회전력을 제공하여 제 1 기어(111)가 회전된다.
그리고 제 1 기어(111)가 회전되면, 제 1 기어(111)에 맞물려진 제 2 기어(121)가 제 1 기어(111)의 회전에 따라 제 1 기어(111)의 반대 방향을 회전되고, 이에 따라 제 2 기어(121)가 제 2 기어핀(122)에 회전력을 제공하여 제 2 기어핀(122)이 회전되며, 제 2 기어핀(122)이 제 2 커버 브라켓(150)에 회전력을 제공하여 제 2 커버 브라켓(150)이 시계 방향으로 회전된다.
결과적으로, 자전거의 사용자가 안장(260)을 들어 올려 상기 안장(260)을 핸들바(210)까지 이동시키면, 자전거에 설치된 기어모듈(100)이 상기 안장(260)의 회전력을 후륜(280)에 전달하여 후륜(280)이 전륜(230)과 겹쳐지도록 후륜(280)을 반자동으로 이동시킨다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접이식 자전거를 나타내는 정면도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접이식 자전거를 나타내는 사시도이며, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어모듈(100)을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 12을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어모듈(100)은 보조프레임(160)을 더 포함할 수 있다.
상기 보조프레임(160)의 차체(250)와 체인스테이(320) 사이에 구비되어 제 1 기어부(110) 및 제 2 기어부(120)의 설치 공간을 제공하는 것으로서, 바텀브라켓이 인접한 위치에 설치될 수 있다. 이러한 보조프레임(160)의 설치 위치는 자전거의 크기를 고려하여 결정되며, 설계목적에 따라 변경될 수 있다.
이러한 보조프레임(160)은 평판 구조로 형성될 수 있으며, 제 1 기어(111)와 제 2 기어(121)가 설치될 수 있도록 내부에 서로 이격된 위치로 제 1 결합홀 및 제 2 결합홀이 형성된다. 이때, 제 1 결합홀 및 제 2 결합홀은 원통형 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
여기서, 보조프레임(160)은 자전거, 예컨대 차체(250)의 길이 방향 중심축을 기준으로 상기 중심축과 13° 이상, 바람직하게는 13° 내지 21°, 특정적으로는 약 17°의 내각을 형성하도록 경사진 상태로 설치되는 것이 바람직하다. 이는, 사용자의 외력에 의해 반시계 방향으로 회전되는 안장(260)이 핸들바(210)와 서로 간섭 없이 겹쳐지는 구조를 갖도록 하기 위함이다. 또한, 사용자의 외력에 의해 시계 방향으로 회전되는 후륜(280)이 전륜(230)과 서로 간섭 없이 겹쳐지는 구조를 갖도록 하기 위함이다.
다시 말해, 보조프레임(160)이 상기 중심축과 일정한 내각을 형성하지 않고 상기 중심축과 동일 선상에 설치되면, 회전되는 안장(260)이 핸들바(210)와 서로 충돌될 수 있다.
이러한 보조프레임(160)에는 제 1 기어부(110), 보다 구체적으로 후술하는 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)가 구비되며, 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)는 보조프레임(160)과 동일한 경사각을 가지므로, 결과적으로 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)는 상기 중심축과의 사이에 13° 내지 21°의 내각이 형성되도록 자전거에 설치된다.
여기서, 자전거의 길이방향 중심축과 제 1 기어(111)의 사이에 형성된 내각이 13° 미만이면, 자전거의 전륜(230) 및 후륜(280)의 폭과 크기, 차체(250)와 체인스테이(320) 사이에 기어가 설치되는 본 발명의 구조 상 보관모드 시 전륜(230)과 후륜(280) 사이에 간섭이 발생될 수 있다. 또한, 내각이 21°를 초과하면 보관모드 시 겹쳐지는 전륜(230)과 후륜(280) 사이의 이격 거리가 증가되어 접혀진 자전거의 전체 부피가 증가되므로, 보관모드 시의 보관성이나 운반성이 떨어진다.
본 발명에 따른 자전거는 차체(250)와 체인스테이(320) 사이에 보조프레임(160)이 설치된 경우, 후륜(280)이 보조프레임(160)을 중심으로 회전될 수 있도록 차체(250)와 시트스테이(310) 사이가 분리 가능한 구조로 형성된다. 이때, 차체(250)와 시트스테이(310)의 접촉면에는 서로 인력을 작용되는 한 쌍의 자석이 설치될 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어모듈(100)은 제 1 기어부(110)를 포함한다.
상기 제 1 기어부(110)는 차체(250)에 인접한 보조프레임(160)에 설치되고, 안장(260)에 연결된 시트튜브(270)에 결합되어 자전거의 길이 방향을 따라 안장(260)을 회전시키는 것으로서, 시계 방향 및 반시계 방향의 회전을 통해 안장(260)이 보조프레임(160)을 중심으로 접어지게 하는 기능을 제공한다.
구체적으로, 제 1 기어부(110)는 서로 마주보는 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)와, 제 1 기어핀(112)과, 제 3 기어핀(116)과, 제 1 내부 기어핀(117)으로 구성된다.
상기 제 1 기어핀(112)은 제 1 기어(111)의 외측 중심에 구비되어 시트튜브(270)의 일단과 끼움결합되는 것이며, 상기 제 3 기어핀(116)은 제 3 기어(115)의 외측 중심에 구비되어 시트튜브(270)의 타단과 끼움결합되는 것이다.
또한, 제 1 내부 기어핀(117)은 제 1 기어(111)와 제 3 기어(115)를 연동시키기 위한 것으로서, 보조프레임(160)의 제 1 결합홀에 삽입되도록 보조프레임(160)에 설치되고, 그 양측 말단이 제 1 기어(111)의 내측면과 제 3 기어(115)의 내측면에 결합된다.
이러한 제 1 내부 기어핀(117)은 제 1 결합홀의 내경과 동일한 외경을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제 1 내부 기어핀(117)은 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)와 별도의 부품으로 사용 시에 결합을 통해 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)에 체결되는 구성을 채용할 수도 있지만, 제 1 기어(111)나 제 3 기어(115) 중 어느 하나의 내측면에 일체형 구조로 구비되는 구성을 채용할 수도 있다.
여기서, 제 1 기어부(110)는 제 1 기어핀(112)과 제 3 기어핀(116)이 각각 시트튜브(270)의 일단과 타탄에 끼움결합되어 있기 때문에, 시트튜브(270)의 일단과 제 1 기어핀(112)의 사이 및 시트튜브(270)의 타단과 제 3 기어핀(116)의 사이에 마찰력이 작용하여 시트튜브(270)에 연결된 안장(260)이 이동되면 상기 시트튜브(270)로부터 제공된 마찰력에 의해 제 1 기어핀(112)과 제 3 기어핀(116)이 회전하게 된다.
결과적으로, 제 1 기어핀(112)과 제 3 기어핀(116)이 회전되면, 제 1 기어핀(112)과 결합된 제 1 기어(111)와 제 3 기어핀(116)에 결합된 제 3 기어(115)도 회전하게 된다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기어모듈(100)은 제 2 기어부(120)를 포함한다.
상기 제 2 기어부(120)는 체인스테이(320)에 인접한 보조프레임(160)에 설치되고, 상기 제 1 기어부(110)에 맞물리도록 설치되며, 체인스테이(320)에 결합되어 안장(260)이 회전에 따라 후륜(280)을 안장(260)의 반대 방향으로 회전시키는 것으로서, 시계 방향 및 반시계 방향의 회전을 통해 후륜(280)이 보조프레임(160)을 중심으로 접어지게 하는 기능을 제공한다.
구체적으로, 제 2 기어부(120)는 서로 마주보며 체인스테이(320)의 일단과 결합되는 제 2 기어(121) 및 제 4 기어(125)와, 제 2 내부 기어핀(미도시)으로 구성된다. 필요에 따라, 제 2 기어부(120)는 제 2 기어핀(122)과, 제 4 기어핀(126)을 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 기어핀(122)은 제 2 기어(121)의 외측 중심에 구비되는 것이며, 상기 제 3 기어핀(116)은 제 3 기어(115)의 외측 중심에 구비되는 것이다.
또한, 제 2 내부 기어핀은 제 2 기어(121)와 제 4 기어(125)를 연동시키기 위한 것으로서, 보조프레임(160)의 제 2 결합홀에 삽입되도록 보조프레임(160)에 설치되고, 그 양측 말단이 제 2 기어(121)의 내측면과 제 4 기어(125)의 내측면에 결합된다.
이러한 제 2 내부 기어핀은 제 2 결합홀의 내경과 동일한 외경을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제 2 내부 기어핀은 제 2 기어(121) 및 제 4 기어(125)와 별도의 부품으로 사용 시에 결합을 통해 제 2 기어(121) 및 제 4 기어(125)에 체결되는 구성을 채용할 수도 있지만, 제 2 기어(121)나 제 4 기어(125) 중 어느 하나의 내측면에 일체형 구조로 구비되는 구성을 채용할 수도 있다.
여기서, 제 2 기어부(120)는 제 2 기어(121)와 제 4 기어(125)가 각각 제 1 기어(111)와 제 3 기어(115)에 맞물리도록 결합되어 있기 때문에, 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)의 회전에 따라 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)의 반력에 의해 반자동으로 회전하게 된다. 이때, 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)와 제 2 기어(121) 및 제 4 기어(125)의 회전 방향은 서로 반대 방향이다. 예컨대, 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)가 시계 방향으로 회전되면 제 2 기어(121) 및 제 4 기어(125)는 반시계 방향으로 회전된다.
결과적으로, 안장(260)이 시계 방향으로 회전되어 제 1 기어핀(112)과 제 3 기어핀(116)이 회전되면, 제 2 기어(121) 및 제 4 기어(125)에 의해 후륜(280)은 반시계 방향으로 회전하게 된다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어모듈(100)은 체결 브라켓(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 체결 브라켓(130)은 한 쌍의 제 1 체결 브라켓(131)과 제 1 체결 브라켓(136)으로 구성된다.
구체적으로, 제 1 체결 브라켓(131)은 제 1 기어(111)와 제 2 기어(121)가 맞물려진 상태를 유지하도록 제 1 기어(111)와 제 2 기어(121)에 설치되는 것으로서, 제 1 기어핀(112) 및 제 2 기어핀(122)이 삽입되는 관통홀(132, 133)이 형성된다.
또한, 제 2 체결 브라켓(136)은 제 2 기어(121)와 제 4 기어(125)가 맞물려진 상태를 유지하도록 제 2 기어(121)와 제 4 기어(125)에 설치되는 것으로서, 제 2 기어핀(122) 및 제 4 기어핀(126)이 삽입되는 관통홀이 형성된다.
필요에 따라, 제 1 체결 브라켓(131)과 제 2 체결 브라켓(136)은 시트튜브(270)의 일단과 타단이 상부에 삽입되도록 그 횡축 단면이 "∪"형 또는 "??"형 구조가 되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 접이식 자전거도 본 발명의 일 실시예에 따른 접이식 자전거와 마찬가지로 접이 과정을 위해서는 안장(260)을 들어 올리는 과정이 필요하다.
이와 같이, 사용자가 자전거의 안장(260)을 들어 올리면 안장(260)에 연결된 시트튜브(270)가 반시계 방향으로 회전된다.
상기 시트튜브(270)가 반시계 방향으로 회전되면, 시트튜브(270)의 일단 및 타단에 연결된 제 1 기어핀(112) 및 제 3 기어핀(116)에 회전력을 제공하여 제 1 기어핀(112) 및 제 3 기어핀(116)이 회전되며, 이어서 제 1 기어핀(112) 및 제 3 기어핀(116)이 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)에 회전력을 제공하여 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)가 회전된다.
그리고 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)가 회전되면, 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)에 맞물려진 제 2 기어(121) 및 제 4 기어(125)가 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)의 회전에 따라 제 1 기어(111) 및 제 3 기어(115)의 반대 방향을 회전되고, 이에 따라 제 2 기어(121) 및 제 4 기어(125)가 체인스테이(320)에 회전력을 제공하여 체인스테이(320)가 시계 방향으로 회전된다.
결과적으로, 도 13 및 도 14와 같이 자전거의 사용자가 안장(260)을 들어 올려 상기 안장(260)을 핸들바(210)까지 이동시키면, 자전거에 설치된 기어모듈(100)이 상기 안장(260)의 회전력을 후륜(280)에 전달하여 후륜(280)이 전륜(230)과 겹쳐지도록 후륜(280)을 반자동으로 이동시킨다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 기어모듈 110 : 제 1 기어부
111 : 제 1 기어 112 : 제 1 기어핀
113 : 제 1 힌지 115 : 제 3 기어
116 : 제 3 기어핀 117 : 제 1 내부 기어핀
120 : 제 2 기어부 121 : 제 2 기어
122 : 제 2 기어핀 123 : 제 2 힌지
125 : 제 4 기어 126 : 제 4 기어핀
127 : 제 2 내부 기어핀 130 : 체결 브라켓
131 : 제 1 체결 브라켓 136 : 제 2 체결 브라켓
140 : 제 1 커버 브라켓 150 : 제 2 커버 브라켓
160 : 보조프레임

Claims (10)

  1. 접이식 자전거에 있어서,
    자전거 프레임의 일측에 설치되어 상기 자전거의 길이 방향에 따라 후륜을 시계 방향이나 반시계 방향으로 회전시키는 기어를 하나 이상 포함하여 구성된 기어모듈이 구비되되,
    상기 기어는 상기 자전거의 길이 방향 중심축을 기준으로 상기 중심축과 10° 내지 21°의 내각을 형성하도록 설치된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기어모듈은
    차체와 안장에 연결된 시트튜브 사이에 설치되어 상기 자전거의 길이 방향을 따라 안장을 회전시키는 제 1 기어부와,
    상기 차체와 후륜에 연결된 시트스테이 사이에 설치되고, 제 1 기어에 맞물리며, 상기 안장의 회전에 따라 후륜을 안장의 반대 방향으로 회전시키는 제 2 기어부로 구성된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기어모듈은
    상기 제 1 기어부를 커버하며 차체 및 안장을 연결하는 제 1 커버브라켓, 및
    상기 제 2 기어부를 커버하며 차체와 시트스테이를 연결하는 제 2 커버브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 기어부는 제 1 기어와, 상기 제 1 기어의 중심에 구비되어 제 1 기어에 회전력을 전달하는 제 1 기어핀과, 일측이 상기 제 1 커버 브라켓과 연결되고 상기 일측에 대응되는 타측이 상기 제 1 기어핀에 연결되어 제 1 커버 브라켓의 반 시계 방향의 이동에 따라 제 1 기어핀을 회전시키는 제 1 힌지로 구성되고,
    상기 제 2 기어부는 제 2 기어, 및 일측이 상기 제 2 커버 브라켓과 연결되고 상기 일측에 대응되는 타측이 상기 제 2 기어에 연결되어 제 2 기어의 회전에 따라 제 2 커버 브라켓을 시계 방향으로 회전시키는 제 2 힌지로 구성되는 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 커버 브라켓과 제 2 커버 브라켓의 접촉면에는
    서로 인력이 작용하는 자석이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 기어모듈은
    상기 제 2 기어의 중심에 구비되는 제 2 기어핀과,
    상기 제 1 기어와 제 2 기어가 맞물려진 상태를 유지하도록 상기 제 1 기어핀 및 제 2 기어핀이 삽입되는 관통홀이 형성된 체결 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기어모듈은
    차체와 체인스테이 사이에 설치된 보조프레임과,
    상기 차체에 인접한 보조프레임에 설치되고, 안장에 연결된 시트튜브에 결합되어 상기 자전거의 길이 방향을 따라 안장을 회전시키는 제 1 기어부, 및
    상기 체인스테이에 인접한 보조프레임에 설치되고, 상기 제 1 기어부에 맞물리며, 상기 체인스테이에 결합되어 상기 안장의 회전에 따라 후륜을 안장의 반대 방향으로 회전시키는 제 2 기어부로 구성된 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보조프레임은 서로 이격된 제 1 결합홀과 제 2 결합홀이 형성되도록 구성되고,
    상기 제 1 기어부는 서로 마주보는 제 1 기어 및 제 3 기어와, 상기 제 1 기어의 외측 중심에 구비되며 시트튜브의 일단과 끼움결합되는 제 1 기어핀과, 상기 제 3 기어의 외측 중심에 구비되며 시트튜브의 타단과 끼움결합되는 제 3 기어핀과, 상기 제 1 결합홀에 삽입되고 양측 말단이 제 1 기어의 내측면과 제 3 기어의 내측면에 결합되는 제 1 내부 기어핀으로 구성되며,
    상기 제 2 기어부는 서로 마주보며 체인스테이의 일단과 결합되는 제 2 기어 및 제 4 기어와, 상기 제 2 결합홀에 삽입되고 양측 말단이 제 2 기어의 내측면과 제 4 기어의 내측면에 결합되는 제 2 내부 기어핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 기어모듈은
    상기 제 2 기어의 외측 중심에 구비되는 제 2 기어핀 및 상기 제 3 기어의 외측 중심에 구비되는 제 3 기어핀과,
    상기 제 1 기어와 제 2 기어가 맞물려진 상태를 유지하도록 상기 제 1 기어핀 및 제 2 기어핀이 삽입되는 관통홀이 형성된 제 1 체결 브라켓, 및
    상기 제 2 기어와 제 4 기어가 맞물려진 상태를 유지하도록 상기 제 2 기어핀 및 제 4 기어핀이 삽입되는 관통홀이 형성된 제 2 체결 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기어를 이용한 접이식 자전거.
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