KR101541118B1

KR101541118B1 - 레일 바이크

Info

Publication number: KR101541118B1
Application number: KR1020150000780A
Authority: KR
Inventors: 김일용
Original assignee: 창원정공(주)
Priority date: 2015-01-05
Filing date: 2015-01-05
Publication date: 2015-07-31

Abstract

본 발명은 레일 바이크에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 선로를 따라 주행 중인 레일바이크의 휠에 가해지는 충격을 완화할 수 있는 레일바이크를 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 레일 바이크는 메인프레임과; 상기 메인프레임의 하부에서 좌우방향으로 연장되는 휠축과, 상기 휠축의 양단부에 설치되는 한 쌍의 휠을 갖는 휠어셈블리와; 상기 휠축을 회전지지하는 축지지부재와, 일단이 상기 휠축으로부터 전후 방향으로 이격된 위치에서 상기 메인프레임에 회동가능하게 연결되고 타단이 상기 축지지부재에 결합되는 스윙암과, 상기 스윙암의 양단부 사이에 마련된 스프링지지부와, 상기 스프링지지부에 지지되어 상기 스윙암과 상기 메인프레임 사이에 개재되는 압축스프링을 갖는 서스펜션유니트를 포함한다.

Description

레일 바이크{RAIL BIKE}

본 발명은 레일 바이크에 관한 것이다.

레일 바이크는 한 쌍의 레일이 연장된 선로를 따라 주행하는 이동장치로써, 사용자가 탑승할 수 있는 차체와 차체 하부에 설치되어 레일을 따라 주행하는 전후 측에 배치되는 한 쌍의 휠 어셈블리를 구비한다. 휠 어셈블리는 휠축과 휠축의 양단부에 설치되어 레일 상을 이동하는 휠로 구성된다.

종래의 레일바이크는 차체에 휠축이 직접 결합되어 레일을 따라 주행하는 휠에 외부 진동이나 충격이 가해질 경우 그 진동이나 충격이 탑승자에게 그대로 전달되어 승차감을 손상시키고 심한 경우 탑승자가 부상당하거나 차체가 파손되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0908934호 "레일바이크" (2009. 07. 23.)

본 발명의 목적은 선로를 따라 주행 중인 레일바이크의 휠에 가해지는 충격을 효과적으로 완화할 수 있는 레일바이크를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 레일 바이크는 선로를 따라 주행 중인 레일바이크의 휠에 가해지는 충격을 완화하기 위해 메인프레임과; 상기 메인프레임의 하부에서 좌우방향으로 연장되는 휠축과, 상기 휠축의 양단부에 설치되는 한 쌍의 휠을 갖는 휠어셈블리와; 상기 휠축을 회전지지하는 축지지부재와, 일단이 상기 휠축으로부터 전후 방향으로 이격된 위치에서 상기 메인프레임에 회동가능하게 연결되고 타단이 상기 축지지부재에 결합되는 스윙암과, 상기 스윙암의 양단부 사이에 마련된 스프링지지부와, 상기 스프링지지부에 지지되어 상기 스윙암과 상기 메인프레임 사이에 개재되는 압축스프링을 갖는 서스펜션유니트를 포함한다.

여기서, 상기 메인프레임에 지지되어 구동력을 전달받는 구동스프로켓과, 상기 휠축에 결합되는 종동스프로켓과, 상기 구동스프로켓과 상기 종동스프로켓을 상호연결하는 전동체인과, 상기 전동체인의 주행을 따라 회전하는 아이들스프로켓과,상기 아이들스프로켓을 상기 전동체인에 대해 미는 방향으로 탄성을 가하는 장력조절스프링을 갖는 전동부를 더 포함하는 것이 상기 구동스프로켓과 상기 종동스프로켓 사이 간격이 순간적으로 변경되더라도 상기 전동체인의 장력을 적절하게 유지할 수 있다.

그리고 상기 스프링지지부는 상기 압축스프링을 부분적으로 수용하는 포켓형상으로 형성되며, 상기 압축스프링은 각기 상이한 스프링상수를 갖는 복수의 부분으로 이루어지는 것이 상기 휠에 가해지는 충격의 정도에 대응하여 완충할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 스프링지지부 사이 간격을 조절할 수 있는 조절부를 더 포함하는 것이 탑승 인원에 따라 완충력을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 레일 바이크는 선로를 따라 주행 중인 레일바이크의 휠에 가해지는 충격을 효과적으로 완화하여 충격이 차체로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레일 바이크의 전체 사시도이고,
도 2는 차체 외측에서 서스펜션 유니트을 바라본 모습을 나타낸 측면도이고,
도 3은 메인프레임 하부 내측에서 서스펜션 유니트를 바라본 모습을 나타낸 분해사시도이고,
도 4는 전동체인 장력 유지 메커니즘을 설명하기 위한 설명도이고,
도 5 (A), (B)는 압축 스프링의 설치 구조를 나타난 단면도이며.
도 6 및 도 7은 다른 실시예에 따른 스프링 설치 구조를 나타낸 측단면도 및 정단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 레일 바이크의 전체 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 레일바이크는 차체를 구성하는 메인프레임(100)과, 메인프레임(100)의 하부에 배치되는 전륜 휠 어셈블리와 후륜 휠 어셈블리를 갖는다. 각 휠 어셈블리는 휠축(210, 도 2참조)과 휠축(210)의 양단부에 설치되는 한 쌍의 휠(230)로 이루어진다. 각 휠(230)은 지면으로부터 돌출된 레일 상을 따라 주행한다.

휠축(210)은 메인프레임(100)의 상부에 설치된 페달(510)과 연결되어 구동된다. 사용자는 메인프레임(100)의 상부에 설치된 좌석에 앉아 페달을 밟을 수 있다.

도 2는 차체 외측에서 서스펜션 유니트를 바라본 모습을 나타낸 측면도이고, 도 3은 메인프레임 하부 내측에서 서스펜션 유니트를 바라본 모습을 나타낸 분해사시도이다. 도 2는 서스펜션 유니트의 설명을 위해 후방 휠 어셈블리의 좌측 휠을 탈락시킨 상태를 나타난 것이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 휠축(210)은 서스펜션 유니트에 의해 메인프레임(100)에 대해 지지된다. 서스펜션 유니트는 휠축(210)의 좌우측 휠(230)에 대해 각각 설치된다.

서스펜션 유니트는 휠축(210)을 회전지지하는 축지지부재(310)를 갖는다. 축지지부재(310)는 휠축(210)에 장착된다. 축지지부재(310)의 전방 측 메인프레임(100) 하부에는 스윙암 지지부(110)가 형성된다. 축지지부재(310)와 스윙암 지지부(110)에는 스윙암(330)이 결합된다. 스윙암(330)의 일단부는 축공이 형성되며 회동축핀(332)에 의해 스윙암지지부(110)에 회동가능하게 결합되며 타단부는 복수의 체결핀(336)에 의해 축지지부재(310)에 결합된다. 회동축핀(332)으로부터 이격된 곳에는 멈춤핀(333)이 설치된다. 멈춤핀(333)은 스윙암(330)의 하방회동 반경을 제한한다.

스윙암(330)의 양단부 사이에는 포켓형상의 스프링지지부(340)가 마련된다. 스프링지지부(340)에는 높이방향을 따라 연장되는 압축스프링(345)의 하단부가 소정 깊이만큼 삽입된다. 압축스프링(345)의 상단부는 메인프레임(100)에 지지된다. 이때, 메인프레임(100)에는 압축스프링(345)의 상단부를 수용할 수 있는 포켓형상의 스프링 지지부(610, 도 5 참조)가 마련된다.

휠축(210)의 단부 측에는 자유단부 측을 따라 종동스프로켓(430), 축지지부재(310), 스윙암(330) 및 휠(230)이 순차적으로 설치된다. 축지지부재(310)와 스윙암(330)은 상호 복수의 체결핀(336)에 의해 결합된다.

종동스프로켓(430)은 메인프레임(100)의 상부에 설치된 구동스프로켓(410, 도 4참조)과 연동된다. 구동스프로켓(410)과 종동스프로켓(430)에는 전동체인(420)이 매개되어 구동스프로켓(410)의 구동력을 종동스프로켓(430)에 전달한다. 구동스프로켓(410)은 페달(510)에 의해 구동력을 제공받는다. 구동스프로켓(410)은 모터나 엔진 등으로부터 구동력을 제공받을 수도 있다.

도 4는 전동체인 장력 유지 메커니즘을 설명하기 위한 설명도이다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 메인프레임(100)의 상부에는 페달(510)과, 페달(510)과 연동되어 회전하는 구동스프로켓(410)이 설치된다. 구동스프로켓(410)은 메인프레임(100)으로부터 높이방향으로 연장된 지지프레임(415)에 의해 지지된다.

지지프레임(415)에는 전동체인(420)의 처짐을 방지하기 위한 아이들 스프로켓(450)이 설치된다. 아이들 스프로켓(450)은 막대상의 회동부재(453)의 일단부에 장착되며, 전동체인(420)에 접촉되어 전동체인(420)의 주행을 따라 회전한다. 회동부재(453)의 중앙부는 지지프레임(100)에 축선 결합하여 회동축(455)을 중심으로 회동 가능하다. 회동부재(453)의 타단부는 아이들 스프로켓(450)을 전동체인(420)에 대해 미는 방향으로 탄성을 가하는 장력조절스프링(451)이 설치된다. 장력조절스프링(451)은 일단부가 회동부재(453)에 결합되고, 타단부가 지지프레임(415)에 결합된다. 즉, 장력조절스프링(451)은 회동부재(453)의 타단부를 하방으로 당겨 아이들 스프로켓(450)이 전동체인(420)을 향하여 힘을 가하도록 한다.

이러한 아이들 스프로켓(450)은 휠(230)에 외력이 가해져서 종동스프로켓(430)이 승강함에 따라 발생하는 전동체인(420)의 출렁거림을 방지한다.

도 5 (A), (B)는 압축 스프링(345)의 설치 구조를 나타난 단면도이다. 도 5 (A), (B)에서 볼 수 있는 바와 같이, 압축스프링(345)은 스윙암(330)에 마련되는 스프링 지지부(340)와 메인프레임(100)에 마련되는 스프링 지지부(610) 사이에 개재된다. 한 쌍의 스프링지지부(340, 610)는 스프링(345)을 수용할 수 있는 포켓형상으로 마련된다.

한 쌍의 스프링 지지부(340, 610) 각각은 높이방향을 따라 관통된 삽입홀부(615, 343)를 가지며, 한 쌍의 삽입홀부(615, 343)에는 높이방향을 따라 연장되는 회전축부(600)가 삽입된다. 회전축부(600)의 상단부에는 축선방향에 대해 가로방향으로 연장되는 회전바아(605)가 설치된다. 사용자는 회전바아(605)를 잡고 회전축부(600)를 높이방향 축선을 중심으로 회전시킬 수 있다.

회전축부(600)는 메인프레임 스프링 지지부(610)의 삽입홀부(607)에 회전 가능하게 삽입된다. 회전축부(600)와 삽입홀부(607) 사이에는 베어링이 개재될 수 있다.

회전축부(600)의 하부 외경면에는 높이방향을 따라 소정 길이만큼 나사가 형성된다. 나사형성부(603)는 스윙암 스프링 지지부(340)의 삽입홀부(343) 내경면과 나사 결합한다. 이에 따라, 스윙암 스프링 지지부(340)는 회전축부(300)의 회전에 의해 승강될 수 있다. 이때, 회전축부(600)의 나사는 셀프 락킹(self locking)가능한 나사 피치로 형성되어 스프링지지부(340)가 임의로 승강하지 아니하도록 한다.

이러한 구조에 의해, 본 레일 바이크의 탑승 인원이 적을 경우에는 도 5 (A)와 같이 스프링 지지부(340)를 상승시켜 압축스프링(345)의 탄성범위를 축소하고, 탑승 인원이 많을 경우에는 도 5 (B)와 같이 스프링지지부(340)를 하강시켜 압축스프링(345)의 탄성범위를 확대시킬 수 있다. 탄성범위는 사용자 취향에 따라 선택될 수 있다.

압축스프링(345)은 구간(C, R)마다 각기 상이한 스프링상수로 이루어진다. 즉, 도 5에서 C구간은 스프링상수가 비교적 크고, R구간은 스프링상수가 비교적 작게 형성된다. 이에 따라, 압축스프링(345)은 휠(230)에 가해지는 충격을 가벼운 탄성력의 C구간으로부터 비교적 강한 탄성력의 R구간으로 전이시켜 외부 충격을 효과적으로 무마할 수 있다.

도 6 및 도 7은 다른 실시예에 따른 스프링 설치 구조를 나타낸 측단면도 및 정단면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 서스펜션유니트는 스윙암(330a)의 상부에 설치되는 메인 스프링(740)과, 메인스프링(740)의 하부에 설치되는 리바운드 스프링(770)을 가질 수 있다.

메인스프링(740)과 리바운드 스프링(770)은 내부 삽입홀을 형성하며, 이 내부 삽입홀들에는 높이방향을 따라 연장되는 샤프트(760)가 삽입된다. 이때, 메인 스프링(740)은 메인 프레임(100)에 고정 설치되는 컵 형상의 상부 스토퍼(730)와 스윙암(330a)의 상부에 결합되는 하부 스토퍼(750) 사이에 높이방향을 따라 연장되도록 개재된다. 리바운드 스프링(770)은 스윙암(330a)과 샤프트 머리(765)사이에 개재된다. 샤프트 머리(765)는 샤프트(760)의 하단부에서 반경방향 외측으로 확장된 형상을 가지고 샤프트(760)와 고정 결합된다. 샤프트 머리(765)는 스윙암(330a)으로부터 하방으로 연장된 한 쌍의 회전 방지 스토퍼(780)에 끼워져 높이방향 축선을 중심으로 한 회전이 이루어지지 않는다.

샤프트(760)의 상단부에는 단수조절너트(710)가 결합된다. 단수조절너트(710)와 샤프트(760)의 상단부는 상호 나사 결합한다. 샤프트(760)는 단수조절너트(710)의 회전에 의해 승강할 수 있으며, 이에 따라 메인스프링(740)의 압축 정도를 조절할 수 있다. 즉, 단수조절너트(710)가 풀림 방향으로 회전하면 상부 스토퍼(730)에 대한 메인스프링(740)의 탄성력이 하부 스토퍼(750)에 작용하여 메인스프링(740)의 높이방향 연장 길이가 늘어난다.

단수조절너트(710)의 하부 외주연은 원주방향을 따라 라운드 진 계단형상을 갖는다. 라운드 진 계단형상은 상부 스토퍼(730)로부터 상방으로 돌출한 단수조절스토퍼(720)와 접촉하여 그 회전 정도를 계단 단수에 맞게 조절할 수 있다.

이러한 구조에 따라, 본 서스펜션유니트는 휠에 충격이 가해지면 1차적으로 메인스프링(740)에 의해 충격이 흡수되고, 메인스프링(740)에 의한 스윙암(330a)의 하방이동은 리바운드 스프링(770)에 의해 흡수되어 안정적인 서스펜션 시스템이 가동될 수 있다.

100: 메인 프레임 110: 스윙암 지지부
200: 휠 어셈블리 210: 휠축
230: 휠 300: 서스펜션 유니트
310: 축지지부재 330, 330a: 스윙암
332: 회동축핀 333: 멈춤핀
336: 체결핀 340: 스프링지지부
343: 삽입홀부 345: 압축스프링
410: 구동스프로켓 415: 구동스프로켓 지지프레임
420: 전동체인 430: 종동스프로켓
455: 회동축 500: 케이싱
510: 페달 600: 회전나사축부
603: 나사형성부 605: 회전바아
610: 메인프레임 스프링지지부
615: 삽입홀부
710: 단수조절너트 720: 단수조절스토퍼
730: 상부 스토퍼 740: 메인스프링
750: 하부 스토퍼 760: 샤프트
765: 샤프트 머리 770: 리바운드 스프링
780: 샤프트 회전방지 스토퍼

Claims

레일바이크에 있어서,
메인프레임과;
상기 메인프레임의 하부에서 좌우방향으로 연장되는 휠축과, 상기 휠축의 양단부에 설치되는 한 쌍의 휠을 갖는 휠어셈블리와;
상기 휠축을 회전지지하는 축지지부재와, 일단이 상기 휠축으로부터 전후 방향으로 이격된 위치에서 상기 메인프레임에 회동가능하게 연결되고 타단이 상기 축지지부재에 결합되는 스윙암과, 상기 스윙암의 양단부 사이 상부에 마련된 스프링지지부와, 상기 스프링지지부에 지지되어 상기 스윙암의 상부와 상기 메인프레임 사이에 개재되는 메인스프링을 갖는 서스펜션유니트와;
상기 메인프레임에 지지되어 구동력을 전달받는 구동스프로켓과, 상기 휠축에 결합되는 종동스프로켓과, 상기 구동스프로켓과 상기 종동스프로켓을 상호연결하는 전동체인과, 상기 전동체인의 주행을 따라 회전하는 아이들스프로켓과, 상기 아이들스프로켓을 상기 전동체인에 대해 미는 방향으로 탄성을 가하는 장력조절스프링을 갖는 전동부를 포함하며,
상기 메인스프링은 각기 상이한 스프링상수를 갖는 복수의 부분으로 이루어지며,
상기 서스펜션유니트는,
상기 스윙암의 하부에 상기 메인스프링과 동축선 상에 배치되는 리바운드 스프링과, 상기 메인스프링 및 상기 리바운드 스프링의 내부에 삽입 지지되는 샤프트를 포함하며,
상기 샤프트는 상기 리바운드 스프링의 하부를 지지하기 위해 반경방향 외측으로 확장된 샤프트머리를 갖는 것을 특징으로 하는 레일바이크.
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