KR101491653B1 - 자전거의 바디 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카본 소재를 사용하여 바디 프레임을 구성하는 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브, 체인 튜브 등의 외경을 클래식 타입 자전거에서의 바디 프레임 굵기로 얇게 제작하더라도 충분한 강성을 확보하고 바디 프레임의 무게를 상대적으로 낮출 수 있도록 하는 자전거의 바디 프레임에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 자전거 바디 프레임은 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브를 포함하여 구성되는 자전거의 바디 프레임에 있어서, 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브 중 적어도 어느 하나 이상의 튜브는 한쪽 끝부터 다른 쪽 끝까지 그 외경이 동일한 파이프 형상을 갖는 아웃터 튜브로 카본 소재로 성형되며, 아웃터 튜브의 전구간 또는 특정 구간의 내부에는 아웃터 튜브의 단면적에 비해 작은 단면적을 갖는 관형상으로 카본 소재로 성형된 인너 튜브가 고정 설치된 구조로 이루어질 수 있다.

Description

자전거의 바디 프레임{Body frame for bikes}

본 발명은 카본 소재를 사용하여 바디 프레임을 구성하는 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브의 외경을 클래식 타입 자전거에서의 바디 프레임을 구성하는 튜브의 굵기로 얇게 제작하더라도 충분한 강성을 확보하고 바디 프레임의 무게를 상대적으로 낮출 수 있도록 하는 자전거의 바디 프레임에 관한 것이다.

육상 운송 수단 중 하나인 자전거는 운전자의 구동력을 기반으로 동작될 수 있음에 따라 환경오염방지 및 에너지절약 등의 차원에서 매우 유용하다. 그 뿐 아니라 자전거는 운전자의 체력을 증강시켜줄 수 있고, 레저 활동의 도구로도 이용될 수 있는 측면에서도 인기가 많다. 즉, 자전거는 운송수단 뿐 아니라 스포츠 또는 레저 도구로도 많이 이용된다. 이에 자전거는 용도, 구조, 재질, 구동원리 등에 따라서 다양하게 구분될 수 있다.

사용자의 용도 관점에서 자전거는 일반용, 경기용, 산악용, 레저용 등으로 구분될 수 있다. 특히, 일반용 자전거의 경우는 운전자만 탑승할 수 있는 1인용, 2인 이상이 탑승할 수 있는 다인승용, 탑승자의 후방에 화물을 실을 수 있는 화물용 등이 있다.

자전거의 구조 측면에서는 구분 기준에 따라서 또 여러 형태로 구분될 수 있는데, 예를 들어, 자전거의 몸체가 접힐 수 있는지의 유무에 따라서 접이식 자전거와 비접이식 자전거로 구분될 수 있다.

또한, 자전거의 바디 프레임을 이루는 주요 재질이 내연강판, 스테인레스스틸, 크롬-몰리브덴강, 알루미늄, 티타늄, 마그네슘, 카본섬유 등인지에 따라서도 구분될 수 있다. 특히, 이와 같은 바디 프레임의 재질 차이에 따라서는 자전거 전체 중량에 미치는 영향이 매우 크다. 예를 들어, 크롬-몰리브덴강의 비중을 100으로 하였을 경우에, 티타늄의 비중은 50, 알루미늄의 비중은 34인데 비하여 카본은 18 수준으로, 카본 소재를 이용한 바디 프레임이 장착된 자전거는 다른 소재를 사용하여 제작한 자전거에 비하여 가볍게 되는 것이다.

위의 구분 예들에서와 같이 자전거는 그 구분 기준에 따라서 다양하게 구분될 수 있지만, 본 발명을 설명하기 위해서는 바디 프레임의 외관에 따른 기준으로 클래식 타입 자전거와 모던 타입 자전거로 구분할 필요가 있다. 이에 본 명세서의 전반에서는 자전거 바디 프레임의 외관에 따른 구분으로, 자전거의 바디 프레임을 이루는 헤드 튜브(head tube), 탑 튜브(top tube), 바텀 튜브(bottom tube), 시트 튜브(seat tube), 리어 튜브(rear tube), 체인 튜브(chain tube) 등 각각은 대체적으로 금속재질의 원형 파이프로 이루어지고, 각 튜브들의 연결부분은 서로 용접되거나 별도의 연결수단을 통해 연결된 구조에 대해서 클래식 타입 자전거로 구분하기로 한다. 반면에, 바디 프레임을 이루는 각각의 튜브들의 직경 또는 굵기가 클래식 타입 자전거의 그것들에 비해서는 상대적으로 크거나 두껍고, 각 튜브들이 원형 파이프로 이루어지기 보다는 다양한 형태로 디자인된 것들에 대해서는 모던 타입 자전거로 구분하기로 한다. 이러한 구분은 전통적인 스타일(classical style)의 자전거인 경우에는 주로 철을 주성분으로 한 금속의 원형 파이프로서 그 바디 프레임이 제작되었던 반면에, 현대적인 스타일(modern style)의 자전거는 주요한 사용 용도에 따라 카본 등 신소재로써 바디 프레임이 제작될 수 있음에 따라 더 다양하게 디자인되고 있는 현실을 반영한 것이다.

도 1 은 종래의 클래식 타입 자전거(10)의 한 예를 보인 도면으로, 바디 프레임(11)을 이루는 헤드 튜브, 탑 튜브(12), 바텀 튜브(13), 시트 튜브(14) 등이 서로 직경에는 차이가 있을 수 있지만 그 각 튜브들은 대체로 원형 파이프로 이루어진다. 이러한 클래식 타입 자전거(10)는 산악용 또는 레저용 자전거보다는 일반용 또는 경기용 자전거로 주로 사용되고 있다. 특히, 바디 프레임(11)이 스틸이나 알루미늄 등을 주성분으로 한 금속으로 제작된 자전거가 이에 해당될 것이다.

도 2 는 종래의 모던 타입 자전거(20)의 한 예를 보인 도면으로, 바디 프레임(21)을 이루는 헤드 튜브, 탑 튜브(22), 바텀 튜브(23), 시트 튜브(24) 등이 서로 다른 굵기로 이루어지는데, 각각의 튜브들은 원형 파이프를 연결하여 제작하기 보다는 그 전체가 일체로 성형이 되거나 또는 부분적으로 성형된 후 별도의 조립공정을 통해서 조립이 이루어진 구조이다. 특히, 바디 프레임(21)이 대체로 카본 소재로 이루어는 산악용 또는 레저용 자전거의 경우가 이에 해당될 수 있다.

도 1과 도 2를 예로 하여 구분한 클래식 타입 자전거(10)와 모던 타입 자전거(20)는 바디 프레임(11,21)을 이루는 각 튜브들의 외경(또는 굵기)에서 큰 특징적인 차이를 갖는다. 즉, 클래식 타입 자전거(10)의 각 튜브(12,13,14)들은 그에 대응하는 모던 타입 자전거(20)의 각 튜브들(22,23,24)에 비하여 외경(또는 굵기)이 상대적으로 작다. 이는 클래식 타입 자전거(10)의 바디 프레임(11)은 금속의 원형 파이프로 이루어지기 때문에 직경이 가늘더라도 강성이 큰데 비하여 모던 타입 자전거(20)의 바디 프레임(21)은 주로 카본 소재를 이용한 성형을 통해 제작되기 때문에 충분한 강성을 확보하기 위해서는 그 외경(또는 굵기)이 상대적으로 두꺼울 수밖에 없었다.

물론, 모던 타입 자전거(20)의 바디 프레임(21)을 이루는 각 튜브(22,23,24)들이 상대적으로 두껍게 형성된 이유는 그 재질 때문만은 아니다. 산악용 또는 레저용 자전거의 디자인을 보다 활동적이고 강하고 세련된 이미지의 제공을 위해서 굵게 한 측면도 있는 것이다.

한편, 클래식 타입 자전거의 바디 프레임은 도 1에 도시된 바와 같이 대체로 시트 튜브(14)를 기준으로 전방에는 탑 튜브(12)와 바텀 튜브(13)가 삼각형 형태를 이루고, 후방에는 리어 튜브(15)와 체인 튜브(16)가 삼각형 형태를 이뤄 전체적으로는 다이아몬드 형태를 이루는 구조가 많다. 이러한 구조의 바디 프레임(11)에서는 운전자가 페달을 밟으며 운전하는 과정에서는 탑 튜브(12)의 전방 부분(12a), 바텀 튜브(13)의 전방 부분(13a), 시트 튜브(14)의 하단 부분(14a) 등에 상대적으로 비틀림 응력이 집중된다. 이에 모던 타입 자전거의 바디 프레임은 도 2에서 보이는 바와 같이 탑 튜브(22)의 전방 부분(22a), 바텀 튜브(23)의 전방 부분(23a), 시트 튜브(24)의 하단 부분(24a)이 상대적으로 두껍게 형성되는 것이다.

종래의 클래식 타입 자전거는 주로 원형의 금속 파이프를 연결하는 방식으로 제작됨에 따라 바디 프레임을 이루는 각 튜브들은 그 전후 부분(또는 상하 부분)의 외경이 대략 동일하였던 것이다. 또한, 주로 카본 소재를 이용하여 바디 프레임을 제작하는 모던 타입 자전거의 경우에는 각 튜브들의 전후 부분(또는 상하 부분)의 굵기를 다르게 성형하는 것이 용이함에 따라서 다양한 디자인으로 설계될 수 있는 것이다.

그런데 종래에는 자전거의 바디 프레임을 이루는 각 튜브들의 디자인을 전통적인 구조로 유지하면서 그 재질을 카본 소재로 제작하는 시도가 없었다. 또한, 클래식 타입 자전거는 바디 프레임이 주로 금속으로 제작됨으로써 그 무게가 상당하여 사용자가 다루는데 불편한 점이 있었다.

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본 발명은 자전거의 바디 프레임을 이루는 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브 등을 제작하는 주요 재료로 카본 소재를 사용하고 각 튜브들의 외경을 클래식 타입 자전거의 바디 프레임에서와 같이 튜브의 굵기를 얇게 하더라도 충분한 강성이 확보될 수 있도록 하는 자전거의 바디 프레임을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 금속 소재를 주요 재료로 사용하여 제작되었던 전통적인 스타일의 자전거 외관을 유지하면서도 자전거 전체의 중량을 크게 낮출 수 있는 자전거의 바디 프레임을 제공하는 데 목적이 있다.

특히, 자전거의 바디 프레임을 이루는 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브 등에서 비틀림 응력이 집중되는 부분이 상대적으로 보강될 수 있는 자전거의 바디 프레임을 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 수단으로 본 발명은 다음과 같은 구성으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 바디 프레임은 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브를 포함하여 구성되는 자전거의 바디 프레임에 있어서, 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브 중 적어도 어느 하나 이상의 튜브는 한쪽 끝부터 다른 쪽 끝까지 그 외경이 동일한 파이프 형상을 갖는 아웃터 튜브로 카본 소재로 성형되며, 아웃터 튜브의 전구간 또는 특정 구간의 내부에는 아웃터 튜브의 단면적에 비해 작은 단면적을 갖는 관형상으로 카본 소재로 성형된 인너 튜브가 고정 설치된 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 바디 프레임에서 인너 튜브는 아웃터 튜브의 내면에 외면이 접합되는 원형 파이프 형상으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 바디 프레임에서 인너 튜브는 단면 형상이 다각형으로 형성되어 아웃터 튜브의 내면에 대하여 간격을 두고 다수 위치에 접합된 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 바디 프레임에서 인너 튜브는 아웃터 튜브의 내경보다 작은 외경을 갖는 3개 또는 4개의 관형상으로 형성되어 아웃터 튜브의 내면에 대해 간격을 두고 다수의 위치에 접합된 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 바디 프레임에서 인너 튜브는 아웃터 튜브의 내경 지름보다 작은 변을 갖는 복수의 삼각형상 또는 복수의 사각형상으로 형성되어 아웃터 튜브의 내면에 간격을 두고 접합된 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 바디 프레임에서 아웃터 튜브의 외경은 15mm ~ 35mm 범위 내로 성형될 수 있다.

본 발명에 따른 자전거 바디 프레임에서 아웃터 튜브는 어느 한쪽 끝에서 다른 한쪽 끝을 향할수록 내경이 점차 또는 단계적 작아지는 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 자전거의 바디 프레임은 기존의 클래식 타입 자전거의 바디 프레임과 같이 바디 프레임을 구성하는 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브 등이 각각 전단(또는 상단)부터 후단(또는 하단)까지 동일한 외경을 갖는 원형 파이프 형상으로 이루어지며, 그 외경은 클래식 타입의 자전거 바디 프레임을 구성하는 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브 등과 비교할 때 그 각각의 외경이 비슷한 크기로 형성되더라도 각 튜브들은 카본 소재로 구성됨에 따라서 기존 클래식 타입의 자전거에 비해서 상대적으로 가벼운 자전거를 제공할 수 있는 커다란 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 자전거의 바디 프레임은 기존 클래식 타입 자전거의 바디 프레임의 외관을 유지하면서 비틀림 응력이 집중되는 부분은 보강이 됨으로써 전체적인 구조의 안정성이 확보될 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 자전거의 바디 프레임은 클래식 타입 자전거의 바디 프레임은 주로 금속 소재의 원형 파이프로써 제작된다고 여겨졌던 패러다임을 전환시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래 한 예의 클래식 타입 자전거의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2 는 종래 한 예의 모던 타입 자전거의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자전거 바디 프레임의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 아웃터 튜브의 단면도.
도 5 는 도 4 에 표시된 A-A선 단면도.
도 6 과 도 7 은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인너 튜브의 단면도.
도 8 내지 도 10 은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 인너 튜브의 단면도.
도 11 및 도 12 는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 아웃터 튜브의 구성도.

이하에서는 본 발명에 따른 자전거의 바디 프레임에 대해서 몇 실시예를 보인 도면들을 참고하며 보다 구체적으로 설명한다. 도면 중에 표시되는 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 따른 바디 프레임을 지시하는 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 바디 프레임(100)은 도 3 에 도시된 바와 같이 탑 튜브(110), 바텀 튜브(120) 및 시트 튜브(130)가 대체로 삼각 형태로 배열되는 한편 각 튜브(110,120,130)들은 전단(또는 상단)에서 후단(또는 하단)까지 그 외경이 동일한 원형의 파이프 형상을 이루는 클래식 타입 자전거에 적용될 수 있도록 하기 위한 것이다. 탑 튜브(110), 바텀 튜브(120), 시트 튜브(130)는 도면에 보이는 바와 같이 리어 튜브(140) 및 체인 튜브(150)와 함께 대략 다이아몬드 형태를 이루도록 배열됨으로서 클래식 타입 자전거의 외관을 갖출 수도 있다. 그리고 탑 튜브(110)이 전단과 바텀 튜브(120)의 전단은 핸들과 포크를 연결하는 헤드 튜브(도면부호 없음)와 일체로 연결된다.

클래식 타입 자전거의 외관에 적합할 수 있도록 탑 튜브(110)는 거의 수평에 가깝게 배열되거나 또는 전단이 후단에 비해 높게 배열되고, 바텀 튜브(120)의 전단(상단)은 탑 튜브(110)의 전단과 예각을 갖도록 배열되며, 시트 튜브(130)의 후단(상단)은 탑 튜브(110)의 후단에 예각을 갖도록 배열되며, 바텀 튜브(120)의 후단(하단)은 시트 튜브(130)의 전단(하단)과 예각을 갖도록 배열될 수 있다. 즉, 바디 프레임(100)을 구성하는 각 튜브들은 시트 튜브(130)를 기준으로 탑 튜브(110)와 바텀 튜브(120)가 삼각 형태로 배열이 되는 한편 리어 튜브(140)와 체인 튜브(150)가 삼각 형태로 배열이 되어, 전체적으로는 다이아몬드 형태를 이루는 기존의 전통적 스타일의 자전거에서와 비슷한 구조를 이룰 수 있다.

특히, 본 발명의 실시 예에 따른 자전거 바디 프레임(100)을 구성하는 탑 튜브(110), 바텀 튜브(120), 시트 튜브(130)는 카본 소재를 주성분으로 성형 제작되는데, 기존의 모던 타입 자전거의 그것들과는 달리 각 튜브(110,120,130)의 전단(상단)부터 후단(하단)까지가 동일한 외경을 갖는 원형 파이프 형상으로 이루어진다. 또한, 바디 프레임(100)을 구성하는 각 튜브들(110,120,130)의 굵기는 기존의 클래식 타입 자전거에 적용되었던 튜브들의 굵기처럼 얇게 형성된다.

본 발명의 여러 실시 예에 적용될 수 있는 바디 프레임(100)을 구성하는 각 튜브들(110,120,130)은 전체적으로 클래식 타입 자전거에서의 바디 프레임의 외관으로 인식될 수 있도록 그 외경의 지름은 15mm ~ 35mm 범위 내에서 원형 파이프 구조로 이루어진다. 특히, 탑 튜브(110), 바텀 튜브(120), 시트 튜브(130)는 동일한 외경을 같는 구조로 이루어지는 것이 클래식 타입 자전거의 외형을 연출하는데 더 근접할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 바디 프레임(100)을 구성하는 각 튜브들(110,120,130)의 전체 또는 적어도 어느 하나의 내부 도중에는 카본 소재로 제작된 인너 튜브(300)가 더 설치됨으로써 외부 충격이나 비틀림 응력 등에 대한 강성이 확보될 수 있다.

인너 튜브(300)가 설치되는 구간은 도면에서 보이는 바와 같이 탑 튜브(110)의 경우에는 전단 구간(110a)에, 바텀 튜브(120)의 경우에는 전단 구간(120a)에, 시트 튜브(130)의 경우에는 하단 구간(130a)이 될 수 있다. 즉, 앞에서도 설명하였듯이, 각 튜브들(110,120,130)의 이 구간들은 상대적으로 비틀림 응력을 많이 받게 되기 때문에 카본 섬유와 에폭시 수지 등을 사용하여 튜브의 직경을 가늘게 성형하였을 경우에 보강이 필요한 부분이다. 예를 들어, 탑 튜브(110)의 특정 구간에만 본 발명에 따른 인너 튜브(300)가 적용될 경우에는, 인너 튜브(300)는 탑 튜브(110)를 4등분한 경우를 기준으로 전단부터 후단까지 길이의 전방 1/4 구간에 해당하는 전단구간(110a)에 위치되는 것이 바람직할 것이다. 바텀 튜브(120)의 경우에는 전단부터 후단까지 길이의 전방 1/4 구간에 해당하는 전단 구간(120a)에 인너 튜브(300)가 설치되고, 시트 튜브(130)의 경우에는 상단부터 하단까지 길이의 하단 1/4 구간에 해당하는 하단 구간(130a)에 인너 튜브(300)가 설치되는 것이 바람직할 것이다.

이하에서는 설명의 편의를 위해서 인너 튜브(300)가 설치되는 튜브들에 대해서는 "아웃터 튜브"라는 명칭을 함께 사용하기로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 자전거 바디 프레임(100)을 구성하는 탑 튜브(110), 바텀 튜브(120) 또는 시트 튜브(130)에 적용될 수 있는 아웃터 튜브(200)는 그 외경이 일정한 원형 파이프 형상으로 제작됨에 따라서 기존의 모던 타입 자전거에 적용되던 바디 프레임의 각 튜브에 비해서는 디자인이 단순하기 때문에 제작이 용이할 수 있다.

카본 소재를 이용하여 파이프 형상으로 제작하는 과정에서는 특정의 틀 또는 금형에 카본 시트를 필요한 두께로 적층하고 에폭시 수지와 함께 적당 온도에서 가압함으로써 원하는 디자인이 만들어질 수 있도록 하는 공정이 포함된다. 카본 시트를 이용하여 단면이 원형, 삼각형 또는 사각형인 파이프 형상으로 성형하는 방법은 기존에 카본 소재를 이용하여 특정 형상의 튜브를 제작하던 방법이 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아웃터 튜브(200) 또는 인너 튜브(300)는 각각의 한쪽 끝에서 다른 한쪽 끝을 향할 수록 살두께가 두꺼워지는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 카본 시트를 적층하여 카본 튜브를 성형하는 과정에서 카본 시트의 겹수, 카본 시트의 배열 방향, 카본 시트의 두께, 수지의 두께 등을 조절하는 방식으로 원하는 살두께를 설정할 수 있다.

또한, 아웃터 튜브(200)의 내부에 설치되는 인너 튜브(300)의 경우도 그 단면형상이 원형 또는 다각형(삼각형, 사각형 등)인 관형상으로 형성되기 때문에 제작이 상대적으로 용이하고, 대량 생산이 가능하다. 특히, 인너 튜브(300)의 구조가 간단하기 때문에 아웃터 튜브(200)와의 조립에 필요한 인너 튜브(300)들의 사전 제작이 용이하게 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 인너 튜브(300)는 상대적으로 비틀림 응력을 많이 받게 되는 각 튜브들(110,120,130)의 특정 구간에만 설치될 수도 있지만, 각 튜브들(110,120,130)의 한쪽 끝단에서 다른 한쪽 끝단에 이르는 전 구간에 설치될 수도 있다. 인너 튜브(300)가 설치되는 바람직한 위치는 도면에 표시된 바와 같이 비틀림 응력을 상대적으로 많이 받게 되는 부분인 탑 튜브(110)와 바텀 튜브(120)의 경우에는 전단 부분이며 시트 튜브(130)의 경우에는 하단 부분이다. 또한, 인너 튜브(300)는 탑 튜브(110), 바텀 튜브(120) 및 시트 튜브(130) 전체에 설치될 수도 있지만, 어느 특정 하나의 튜브 또는 두 개의 튜브에 설치될 수도 있는 것이다.

한편, 아웃터 튜브(200)의 성형 과정에서는 미리 성형된 인너 튜브(300)가 내부에 인서트되는 방식으로 제작될 수 있다. 또한, 별도로 성형 제작된 아웃터 튜브(200) 내에 인너 튜브(300)가 조립된 상태에서 별도의 접합과정을 통해서 상호 일체로 이루어질 수 있다.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거의 바디 프레임(100)을 구성하는 탑 튜브(110), 바텀 튜브(120) 또는 시트 튜브(130)로 적용될 수 있는 아웃터 튜브(200)의 단면도이다. 도 5 는 도 4 에 표시된 A-A선 단면도이다.

도 5 에 도시된 바와 같이 아웃터 튜브(200)의 내부에는 아웃터 튜브(200)의 내경에 대응하는 외경을 갖는 인너 튜브(300)가 더 설치된 상태이다. 즉, 카본 소재로 단면이 원형이며 관형상으로 제작된 인너 튜브(300)가 아웃터 튜브(200)의 성형 과정에서 내재되거나 또는 별도로 제작된 아웃터 튜브(200)의 내부에 인너 튜브(300)가 조립됨으로써 아웃터 튜브(200)의 내면에 인너 튜브(300)의 외면이 접한 상태가 된다.

도 6 과 도 7 은 아웃터 튜브의 내부에 위치하는 인너 튜브(300)의 단면이 다각형상으로 형성된 경우로서, 도 6 은 인너 튜브(300)의 단면이 삼각인 경우이고, 도 7 은 인너 튜브(300)의 단면이 사각인 경우이다. 도 6 에서 보이는 경우처럼 인너 튜브(300)의 단면이 삼각형상인 경우에는 아웃터 튜브(200)의 내부면에 대해서 삼각형의 변에 해당하는 부분은 접하지 않고 삼각형의 꼭지점에 해당하는 부분은 접하게 되는 구조로 이루어진다. 인너 튜브(300)의 단면이 사각형상인 경우에는 아웃터 튜브(200)의 내부면에 대하여 사각형의 변에 해당하는 부분은 간격을 접하지 않고 사각형의 꼭지점에 해당하는 부분은 접하게 되는 구조로 이루어진다.

도 8 내지 도 10 은 아웃터 튜브(200)의 내부에 설치되는 인너 튜브(300)가 복수로 배열된 경우들을 보인 예들이다.

우선, 도 8 은 다수의 인너 튜브(300)의 단면 형상은 원형으로 이루어지며, 소정이 간격을 두고 3개의 인너 튜브(300)가 배열됨으로써 아웃터 튜브(200)의 내면에 소정 간격을 두고 선접촉이 이루어진 경우를 보인 것이다.

도 9 에 도시된 다수의 인너 튜브(300)의 단면 형상은 삼각형으로 이루어지는데, 상호 이웃하는 인너 튜브(300)들 간에는 면접촉이 이루어진 상태이며, 아웃터 튜브(200)의 내면에는 간격을 두고 3곳의 위치에 각 인너 튜브(300)의 두 꼭지점이 선접촉이 된 상태이다. 도 9 에서는 인너 튜브(300)가 3개의 삼각 튜브들로 구성된 상태를 보이고 있으나, 복수의 삼각 튜브 또는 사각 튜브로도 적용될 수 있다.

도 10 은 아웃터 튜브(200)의 내부에 설치되는 다수의 인너 튜브(300)는 단면이 호형상으로 이루어진 경우이다. 인너 튜브(300)의 단면이 호형상을 이루는 경우는 도면에 보이는 바와 같이 아웃터 튜브(200)의 내면에는 곡면구간이 면접촉이 되는 한편 나머지 두 변의 면은 각각 이웃하는 인너 튜브(300)들의 면과 면접촉이 된다.

그리고 도면으로는 표현되지 않았지만, 인너 튜브(300)로 오각형 단면의 튜브, 벌집모양 단면을 갖는 튜브, 별모양 단면을 갖는 튜브 등도 적용될 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예를 보인 도 11 및 도 12 에서와 같이, 아웃터 튜브(200)는 어느 한쪽 끝단에서 다른 한쪽 끝단을 향할수록 내경이 점차 또는 단계적으로 감소하는 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 아웃터 튜브(200)의 살두께가 어느 한쪽에서 다른 한쪽을 향해 점차 또는 단계적으로 두꺼워지는 구조로 이루어질 수 있다.

도 11 에서와 같이 아웃터 튜브(200)는 어느 한쪽 끝단에서 다른 한쪽의 끝단에 이르기까지의 그 외경은 동일하나 그 내경은 점차 감소되는 형태로 이루어질 수도 있다. 또한, 도 12 에 도시된 바와 같이 아웃터 튜브(200)는 어느 한쪽을 향할수록 외경은 동일하나 내경이 점차 감소하는 구조로 이루어질 수도 있다. 이와 같은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 아웃터 튜브(200)에 적용되는 인너 튜브(300)는 어느 한쪽에서 다른 한쪽을 향할수록 그 살두께가 동일하게 형성될 수도 있고, 점차 또는 단계적으로 감소하거나 증가하는 구조로 이루어질 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 인너 튜브(300)는 바디 프레임(100)을 구성하는 탑 튜브(110), 바텀 튜브(120), 시트 튜브(130) 모두에 적용될 수도 있고, 어느 하나의 튜브 또는 두 개의 튜브에 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 바디 프레임(100)의 각 튜브들(110,120,130)은 카본 소재를 주로 사용하여 전단과 후단(또는 상단과 하단)의 외경은 동일하며 바디 프레임이 금속 재질의 파이프가 적용되었던 기존의 클래식 타입 자전거에서와 같이 그 굵기를 얇게 설정할 수 있는 것이다. 특히, 바디 프레임(100)을 구성하는 각 튜브들이 얇게 형성됨으로써 비틀림 응력을 상대적으로 많이 받아 강성에 문제가 될 수 있는 구간에는 인너 튜브(300)가 설치됨으로써 보강이 이루어질 수 있는 것이다.

이상에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 자전거 바디 프레임의 몇 실시예에 대해서 설명하였다. 이러한 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 것이다. 또한, 이러한 실시 예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 본 발명의 특허청구범위를 해석함에 있어 한정 해석해서는 아니 된다.

100 : 바디 프레임 110 : 탑 튜브
120 : 바텀 튜브 130 : 시트 튜브
200 : 아웃터 튜브 300 : 인너 튜브

Claims (7)

1. 헤드 튜브, 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브가 일체를 이루도록 여러 장의 카본 시트를 필요한 두께로 적층하고 에폭시 수지와 함께 가열 가압하는 공정을 포함하여 제작되는 자전거의 바디 프레임에 있어서,
   상기 탑 튜브, 바텀 튜브 및 시트 튜브는 그 외경이 각 튜브의 한쪽 끝단에서 다른 한쪽 끝단까지 15㎜ ~ 35㎜ 범위 내로 동일한 외경을 갖도록 형성되되,
   상기 탑 튜브의 전단에서 후단을 향하는 방향을 기준으로 1/4 구간, 상기 바텀 튜브의 전방에서 후방을 향하는 방향을 기준으로 전방 1/4 구간 및 상기 시트 튜브의 하단에서 상단을 향하는 방향을 기준으로 하부 1/4 구간의 내부에는 카본 소재로 제작된 인너 튜브가 고정 설치된 것을 특징으로 하는 자전거의 바디 프레임.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브 각각의 내경은 한쪽 끝에서 상기 각각의 인너 튜브가 위치된 쪽의 끝을 향해 점차 또는 단계적으로 작아지는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거의 바디 프레임.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 인너 튜브는 외경이 상기 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브의 내경에 대응하는 크기의 원형 파이프 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 자전거의 바디 프레임.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 인너 튜브는 외경이 상기 탑 튜브, 바텀 튜트, 시트 튜브의 내경보다 작은 복수의 원형 파이프로 형성된 것을 특징으로 하는 자전거의 바디 프레임.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 인너 튜브는 상기 탑 튜브, 바텀 튜브, 시트 튜브의 내부면에 꼭지점 부분이 접하는 다각 파이프 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 자전거의 바디 프레임.
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