KR101667268B1 - 사이클 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라이더(11)에 의해 지형면(36) 위에서 사용하기 위한 사이클(1)에 관한 것이다. 사이클(1)은 전방부(3) 및 후방부(4)를 가진 프레임(2); 시트(13); 제1 축선(17)을 중심으로 회전가능하고 조향 부재(7)에 부착된 전방 휠(5); 상기 조향 부재(7)에 커플링된 사용자 조작 조향 기구(8); 후방 프레임부(4)에 회전가능하게 부착된 후방 휠(6); 전방 휠(5) 및/또는 후방 휠(6)에 작동가능하게 커플링된 구동 기구(38 또는 88); 전방 휠(5) 상의 적어도 하나의 발판(12, 92);을 포함하고 있다. 상기 조향 부재(7)는 상기 제1 축선(17)과 직교하는 제2 축선(18)을 중심으로 회전하도록 전방 프레임부(3)에 피벗운동 가능하게 부착되어 있다. 사이클(1)은 사이클(1)이 운행 중일 때 라이더(11)가 상기 조향 기구(8)와 조작가능한 접촉 상태로 시트에 착석할 수 있는 한편, 사이클(1)이 정지했을 때 시트에 착석한 라이더(11)의 양쪽 발이 지형면(36)에 닿는 것을 허용하도록 형성되어 있다.
Description
본 발명은 사이클에 관한 것이며, 보다 상세하게는 신규하면서 컴팩트성이 향상된 사이클에 관한 것이다.
사이클은 가장 보편적이고 효율적인 개인 교통수단의 한 형태이다. 사이클의 기원은 과대한 전방 휠과 작은 후방 보조 휠을 구비한 '페니 파딩(Penny Farthing)' 사이클에서 시작되었다. 페니 파딩은 전방 휠을 직접 구동시키는 것에서 비롯되는 속도/효율의 한계, 승하차의 어려움, 제한된 조종성을 포함하여 수많은 디자인상의 결점들을 나타냈다. 이러한 결점들이 오늘에까지 정착된 다이아몬드 프레임, 후방 휠 체인 구동식 사이클 형태를 낳게 하였다. 재료에 있어 그리고 브레이크, 서스펜션, 기어와 같은 부속 장비에 있어서 상당한 발전이 있어 왔지만, 이 기본적인 사이클 형태는 이후 120년이 넘도록 거의 진화하지 않았다.
현대의 사이클 디자인은 오프로드 라이딩 또는 스트릿/트랙 레이싱에 크게 영향을 받고 있으며, 그에 상응하는 사이클 디자인 요소들은 사이클 제조업자에 의해 시중에 판매되는 소비자 제품에 큰 영향을 미친다. 그와 같은 스포츠를 중심으로 최적화된 디자인에 치우쳐 있지만, 압도적 다수의 사이클은 도시 환경에서의 비경쟁용으로 통근이나 일반적인 교통수단으로 사용되고 있다. 도시용으로 최적화된 사이클도 생산되어 오고 있지만, 이러한 사이클은 도로용 타이어를 부착하고, 간소한 서스펜션을 부착하거나 서스펜션을 없애고, 레이싱/스포츠 사이클보다 더 직립적인 시트 위치를 가지도록 하여 산악용 바이크를 개조하는 경향을 띠고 있다. 이러한 사이클은 또한 정체되고 유행에 뒤떨어졌고 보다 역동적인 스포티하고/모험적인 활동에 대한 대안이 될 수 있을 것 같다는 신뢰성이 부족하다는 사회적 인식에 처해질 수 있다.
하지만, 증가하는 도시의 혼잡, 가혹한 연료비 증가 및 도시 지배적인 직장입지는 자동차 운송의 대안에 대한 큰 관심을 낳고 있다. 대중교통이 특히 통근에 있어 도시의 자동차 운송기관의 이러한 많은 단점들에 대한 매력적인 해결책을 제공하여야 하지만, 민정 기관을 곤경스럽게 하는 것은, 개인 교통수단에 의해 제공되는 이동의 자유를 상실하게 되는 개별 여행자들 사이에 심한 반감이 있다는 점이다. 이러한 반감은 그러한 지각된 자유(마음대로 선택할 수 있는 자유)를 지키기 위해 심한 교통 혼잡, 장기화되는 여행 시간 및 불편하고 및/또는 고가의 주차 선택을 감내하고자 하는 많은 개개인들에 깊이 박혀 있다.
사이클링은 도시 교통수단에 대한 아주 매력적인 대안을 제공하며, 교통 정체를 신경 쓸 필요가 없고, 연료비가 들지 않고, 최소한의 총유지비를 필요로 하고 최소한으로 환경에 영향을 미치는 등의 결과를 가져다 준다. 하지만, 여러 이유들로 인해 여전히 상당수의 잠재적 이용자들의 도시에서의 사이클 이용이 저해되고 있으며, 그러한 이유들로는:
1. 대중교통의 보충 없이는 긴 통근 거리로 인해 실시 불가능한 점;
2. 대다수 형태의 대중교통과 연계하여서는 실시 불가능한 점;
3. 타지 않을 때 및/또는 대중교통으로 이송할 때의 보관 및/또는 방범상의 문제;
4. 다중 교통수단 방식 여행을 위한 자동차와의 결합의 불편함;
5. 보조력이 없는 페달 사이클 여행에 필요한 육체적 수고; 등이 있다.
사이클 여행과 대중교통 또는 자가용 자동차의 조합은 양 교통수단 방식의 유리한 기여점의 다음과 같은 잠재적 상승효과를 제공한다.
또다른 이점은 대중교통 노선 및 시간표와의 성가신 연계 없이 이동의 자유를 제공하면서, 도시 생활의 효율성을 증대시킨다는 것이다.
불행하게도, 사이클은 또한 타고 주행하지 않을 때, 적재, 운반 또는 대개는 조작함에 있어 다루기 힘들고 성가신 물체이기도 하다. 게다가, 대부분의 대중교통은 기본적인 적재성/휴대성을 가진 최소의 수하물을 휴대한 이동성의 개개인을 위해 디자인되어 있다. 사이클은 버스, 기차 또는 전차의 승하차시에 사용자에게 상당한 취급 곤란성을 야기하고, 출입구/통로를 막을 수 있고, 다른 승객에 방해가 될 수 있으며, 수많은강성의 돌출부, 체인 등과의 접촉으로 인한 경미한 충격에 의한 상해 및/또는 의복의 오염을 야기할 수도 있다. 많은 대중적 형태의 교통수단은 종래의 사이클, 모터 스쿠터 또는 모터 바이크를 전혀 수용할 수 없거나, 이들을 특별한 화물칸에 적재하여야만 한다.
자동차보다는 훨씬 적은 공간을 차지하지만, 종래의 사이클은 사용하지 않을 때 방범상의 문제로 여행자를 어렵게 만든다. 도난을 방지하기 위해 다양한 잠금장치, 체인 등이 사이클리스트에 의해 일반적으로 사용되고 있다. 불행하게도, 조절가능하고, 신속 해체가능한 피팅부/액세서리(예컨대, 시트, 휠, 라이트, 짐바구니, 트립 컴퓨터 등)와 관련한 사이클의 바로 그 적응성 및 간단성이 때로는 라이더로 하여금 사이클의 각 피팅부를 부분적으로 떼어내거나 랙, 기둥 등에 고정된 사이클로부터 품목을 완전히 탈착시킬 것을 요구한다. 분명히, 방범 체인/잠금장치가 전방 휠과 후방 휠의 양자 모두를 통과할 수 있게 하기 위해 전방 휠을 탈착시켜 후방 휠에 인접 배치시켜야만 하고, 사이클 시트, 라이트 등을 휴대하고 가야만 하는 것과 같은 공공장소에서의 절차는 편리함이나 바라는 바와는 거리가 멀다.
대안으로서 종래의 사이클을 전형적인 사무실용 빌딩과 계단 통로, 승강기, 좁은 복도, 또는 사무실 칸막이 내로 진입시키는 것도 많은 어려움이 따른다.
사이클을 타는 육체적 수고는 또한 전문업 종사자, 고객 서비스 종사자 또는 좋은 외모를 요하는 환경에서 종사하는 사람에게 저해 요소가 될 수 있다. 허용가능한 직장내 외모 및 위생을 유지하기 위한 부가적인 샤워 및/또는 옷갈아입기에 필요한 부대 비용은 흔히 사이클 통근의 수고를 감수하기에 너무 적합하지 않은 것으로 생각된다. 라이더의 다리 근력을 보충하기 위해 전기 사이클 및 페달 보조 전기 사이클이 개발되어 왔다. 일반적으로, 전기 구동 기구의 부가는 앞서 열거한 바 있는 도시에서의 사이클 이용의 저해 이유들 중의 앞에서부터 3번째까지의 저해 이유를 자체적으로 해결함이 없이 사이클의 비용 및 중량을 상당히 추가시킨다.
따라서 전술한 곤란점들을 개선하기 위해 실용적인 접을 수 있는 접이식 또는 다른 방식의 컴팩트한 사이클을 생산하기 위한 통상적이고 협력적인 시도가 있어 왔음은 놀라운 일이 아니다.
종래의 바이사이클 프레임 디자인에 실용적인 접이식 시스템을 부여함에 있어서의 근원적으로 유발되는 문제점은 수많은돌출부, 대부분의 정향에 있어서의 안정성의 결여, 접기/펼쳐세우기 때의 구동 기구(특히 오일이 도포된 체인 구동기)를 분해하는 것을 회피하고자 하는 바람이 포함된다. 그러한 접이식 사이클은, 상기 결점들이 대안적인 도시 교통수단 옵션들이 직면하게 되는 더 큰 문제점들의 원인이 됨에도 불구하고, 혼잡한 도로, 제한된 주차 장소, 개인 작업장, 및 도시 가정에 이르는 도시 환경에 있어서의 공간상의 결정적인 특장점으로 인기가 높아지고 있다. 그에 따라, 타고 주행하지 않을 때, 개인에 의해 운송 및 보관도 용이할 수 있는 도시 교통수단을 제공할 수 있는 컴팩트한 바이사이클을 생산하는 것에는 분명한 이점이 있다.
하지만, 다음과 같은 여러 가지 요인들이 종래의 접이식 사이클의 보편적이고 대중적인 수용을 방해하고 있다.
기존의 접이식 사이클은 휠 직경에 따라 다음의 3가지 큰 범주로 분류될 수 있다.
1. 사이클을 절반으로 접는 단일의 프레임 힌지를 흔히 구비하고 있는 종래의 도로 사이클에 필적하는 휠 직경(즉, 26")을 가지는 대형 사이클. 접이식 사이클의 체적에 있어서의 감소 및 추가적인 비용이 있더라도, 최소의 비용으로 거의 제한없는 온로드성능을 발휘한다.
2. 보다 복잡한 접이 기구를 구비한 소형(24 - 16" 직경) 휠. 대표적으로 20" 직경 휠이 도로 연석, 과속 방지턱, 포트 홀 등과 같은 도시의 주행 장해물을 효과적으로 넘어가기 위한 한계로 여겨진다.
3. 온로드 성능보다는 접은 체적에 특장점을 두는 하위 16" 직경 휠. 흔히 복잡한 접이 기구를 포함하게 되면, 이런 사이클은 일반적으로 장거리 또는 급속도의 주행이 어렵고, 일반적으로 라이딩 기능, 효율 및 편안함의 성능을 제대로 발휘하지 못할 가능성을 높게 만든다.
이러한 3가지 사이클 타입의 목표 시장은 각각 다음의 사용자에 연결된다.
자명한 바와 같이, 가장 큰 잠재적 시장은 앞서의 3가지 분류 범주 중 2번째 범주에 속한 구매로 대표되는, 사이클 성능과 효과적인 접기의 양자 모두를 필요로 하는 규칙적인 도시의 통근자와 관련되어 있다. 이 범주에서의 대표적인 목적성 디자인형 접이식 바이사이클은 2개의 휠이 대략 근접하여 위치하도록 프레임의 2개의 반부들이 함께 포개질 수 있도록 해주는 힌지식 프레임을 편입하고 있다. 또한 접이식 기법은 종종 접이식 페달, 힌지식/탈착식 시트 등을 포함한다. 결과적인 이 접이식 사이클은 사용자 또는 외부 물체와 걸려 얽히게 될 수 있는 수많은 돌출부 및 기구를 구비하고 있는 큰 물체임에는 여전히 변함이 없다. 게다가, 그 휠 직경은 휠 자체를 어떻게 분리하지 않고서는 가능한 컴팩트화 정도에 기본적인 한계를 준다.
이상적인 도시형 사이클에 있어서의 바람직한 몇 가지 특징은 다음과 같다.
- 도시 환경에서, 일반적으로 고속(예컨대 20-30 km/h를 초과하는 속도)은 최소한으로 요구할지라도, 매우빠른 도보 속도를 지속할 수 있는 능력;
- 실용적인 데이 팩, 백 또는 작은 가방처럼 운반될 수 있을 정도로 충분히 컴팩트하고 다루기 쉬운 접이식 형태 및 치수;
- 접혀진 상태에서의 최소한의 돌출부 또는 돌기부;
- 최소한의 유지관리 필요성;
- 라이딩의 편안함과 도로 연석 및 포트 홀과 같은 도시의 장애물을 만났을 때 평이하게 타고 넘을 수 있는 능력을 위한 충분한 직경의 휠;
- 탁월한 높은 가시도의 라이더 착석 위치;
- 높은 조종성, 특히 저속에서의 높은 조정성;
- 낮은/평균의 신체적 능력의 라이더에 의한 라이딩에도 충분한 안정성;
- 안전한 정지 수단;
- 공구 없이도 가능한 신속한 접이성;
- 경량.
현대의 사이클 디자인(접이식 사이클을 포함하여)은 대개는 전방 휠 조향, 후방 휠 체인 구동(양쪽 휠 사이에 배치된 체인 구동식 오프셋 크랭크를 통해)의 정립된 형태를 정착시키고 있고, 라이더는 2개의 동일한 크기의 휠 사이에 위치되고, 핸들바 조향장치는 대략 동체의 중간부 높이에서 전방 휠에 부착된다. 대부분의 동력식 사이클 및 모터 사이클들도 같은 일반적인 형태를 채택하고 있다. 하지만, 이러한 형태는 상기한 많은 접이식 사이클의 바람직한 특징들과 양립할 수 없다. 일반적인 접이식 사이클은 대략 중심의 힌지점을 중심으로 대략 절반으로 접히는 프레임에 양쪽 휠을 부착시켜 유지한다. 결론적으로, 작은 직경의 양쪽 휠의 사용이 공통적으로 채택되어 접혀진 사이클의 체적을 감소시키며, 상술한 결과적인 결점을 수반한다.
또한, 감소된 휠 크기로 상당한 정도의 컴팩트화를 성취한 페달 구동식 사이클은 인체공학적으로 효율적인 사용에 비실용적으로 작은 페달 크랭크 길이를 야기하게 되거나 휠 바깥쪽에 페달 크랭크를 구비하는 종래의 체인 구동장치의 사용을 필요로 한다. 이 페달 구동식 사이클의 형태에서는, 성인용으로 맞춰진 치수의 크랭크를 사용한다면, 페달 젓기 동작시에 지면 접촉을 피하기 위해 페달축을 피구동 휠의 회전 축선보다 높은 수평방향 평면에 위치시키는 것이 요구된다.
체인이 노출되어 있으면 사용자의 의복을 오염시킬 위험성 없이 백팩 또는 작은 가방으로서 접혀진 사이클을 운반하는 것의 실현성을 더 감소시킨다. 휠에 대해 체인을 탈착하고 재부착하는 것과 관련된 복잡성은 체인 노출의 결점을 극복하기 위한 실제적이고 편리한 방법으로서의 동작으로는 여겨지지 않는다.
사이클의 양 휠 사이의 휠 베이스를 단축시킴으로써 사이클의 접혀진 크기를 감소시킬 수 있다. 하지만, 라이더의 높은 무게 중심으로 인한 안정성의 감소는, 제동시에 또는 장애물과 부딪혔을 때 전복의 취약성을 증가시킨다. 라이더의 전방 피칭(전방 쏠림)에 관한 위험성은 핸들바가 라이더의 앞쪽에 그리고 라이더의 무릎 위쪽에 위치하게 되는 종래의 핸들바의 배치에 의해 더 심화되어, 라이더가 핸들바에 부딪히거나 기계장치에 걸려 얽히고, 핸들바에 의해 구속되는 현상을 야기한다.
초창기의 바이사이클 디자인은 비대칭 휠 치수, 페달 크랭크 직접 구동(즉, 체인 및 기어장치가 없음), 매우 큰 전방 휠 직경을 취하는 '페니 파딩'의 형태를 포함하여 다양한 형태를 검토하였다. 하지만, 특히 정지로부터 출발할 때의, 전방 휠 직접 구동 및 전방 휠 조향의 이런 형식의 페달 사이클에 관한 난점들 중의 하나는 페달에 가해지는 압력이 조향을 불안정화시키는 효과를 발휘한다는 점이다. 전방 휠의 중심점을 중심으로 페달 크랭크샤프트를 구동시키는 것은 또한 인체공학적 차원에서 다음 사항에 제약을 주게 된다.
- 프레임 형태의 타입;
- 가능한 시트 위치;
- 지면 접촉의 위험성이 없이 가능한 최대 페달 크랭크 크기; 및
- 최대 및 최소 휠 직경.
동력식 사이클은 페달 동력을 보충하기 위해 보조 동력 장치를 사용하거나(예컨대, 경사지를 올라 이동할 때), 연소 엔진 또는 전기 구동장치와 같은 동력 장치에 의해서만 동력이 제공될 수 있다. 종래의 동력식 사이클은 전술한 페달 사이클의 결점에 더하여 접이식 사이클에 동력 장치를 편입하는 것과 관련한 추가적인 복잡성, 비용 및 중량으로 인한 어려움이 있다. 따라서, 상술한 단점들 중의 적어도 몇 가지를 감소시키면서도, 상술한 바람직한 특징들 중의 적어도 몇 가지를 구비한 컴팩트한 사이클에 대한 요구가 있음을 인식할 것이다. 특히, 보관 또는 운송을 위해 컴팩트한 패키지로의 접음성도 용이한 바이사이클을 제공하는 것이 유익할 것이다.
암파글라스(Ampaglas)에 의한 특허문헌 DE 28 04 993 A1호는 청구항 1의 전제부에 따른 사이클을 개시하고 있다.
삭제
본 발명의 한 가지 목적은 전술한 문제점들을 해소하거나 적어도 유용한 선택안을 대중에게 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 양태 및 장점들은 예시의 방법으로 주어지는 후속의 설명으로부터 명백해질 것이다.
삭제
'조향 부재' 및 '제2 축선' 이라는 용어는 이하에서 판독 용이성을 위해 각각 '조향 포크' 및 '조향 축선' 이라고도 한다는 것을 유의하여야 한다.
여기서 사용되는 용어로서:
하나의 양태에 따라, 본 발명은 지형면 위에서 라이더에 의해 사용되는 접이식 사이클로서, 상기 사이클은:
프레임으로서,
- 전방 프레임부,
- 후방 프레임부,
- 대체로 수직방향으로 배향된 제2 평면과 만나고, 사이클의 전후방 이동 방향으로 뻗어 있는 종방향 축선, 및
- 상기 종방향 축선과 직교하는 횡방향 축선을 구비하는 프레임;
프레임에 부착되는 시트;
조향 부재에 회전가능하게 부착되는 전방 휠로서, 상기 전방 휠은 제1 축선을 중심으로 제1 평면 내에서 회전가능하고, 상기 조향 부재는 상기 제1 축선과 직교하는 제2 축선을 중심으로 회전하도록 상기 전방 프레임부에 피벗운동 가능하게 부착되도록 구성되어 있는 전방 휠;
상기 조향 부재에 커플링되는 사용자 조작 조향 기구;
상기 후방 프레임부에 회전가능하게 부착되고, 제3 축선을 중심으로 제3 평면 내에서 회전가능한 후방 휠; 및
전방 휠 및/또는 후방 휠에 작동가능하게 커플링되는 구동 기구;를 포함하고 있고,
상기 조향 기구는 스템에 의해 상기 제2 축선으로부터 변위되어 있는 한 쌍의 핸들바를 포함하고 있고, 상기 스템은 상기 조향 부재로부터 후방으로 상기 시트 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클을 제공한다.
- 전방 프레임부,
- 후방 프레임부,
- 대체로 수직방향으로 배향된 제2 평면과 만나고, 사이클의 전후방 이동 방향으로 뻗어 있는 종방향 축선, 및
- 상기 종방향 축선과 직교하는 횡방향 축선을 구비하는 프레임;
상기 조향 기구는 스템에 의해 상기 제2 축선으로부터 변위되어 있는 한 쌍의 핸들바를 포함하고 있고, 상기 스템은 상기 조향 부재로부터 후방으로 상기 시트 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클을 제공한다.
현대의 통상적인 비와식(non-recumbent) 사이클의 라이딩 자세는 라이더를 하여금 머리를 낮추고 부분적으로 구부린 경사진 몸통 자세로 있도록 한다. 고속에 대해 보다 공기역학적으로 유리하긴 하지만, 이 자세는 라이더의 신체에 더 큰 부담을 주며, 라이더의 주위 지각력 및 다른 교통수단에 대한 도로에서의 존재성을 감소시킨다.
라이더의 발이 응력을 받지 않는 형태로 라이더의 히프 전방에 있는 상태에서의 자연스러운 직립의 착석 자세는 종래의 사이클 형태에서는 실행할 수 없다.
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바람직하게는, 사이클은 사이클이 운행 중일 때 상기 조향 부재 및 발판과 조작가능한 접촉 상태로 시트에 착석한 라이더가 실질적인 몸통 경사 없이 응력을 받지 않는 대략 직립 자세로 위치되는 한편, 사이클이 정지했을 때 시트에 착석한 라이더의 양쪽 발이 지형면에 동시에 닿는 것을 허용하도록 형성되어 있는 전방 휠 상의 적어도 하나의 발판을 포함하고 있다.
그에 따라, 라이더는 양 다리가 히프의 아래 및/또는 후방 쪽에 놓이는 것이 아니라 전방 휠 발판까지 전방으로 뻗어 있는 상태로 인체공학적으로 균형잡히고, 응력을 받지 않는 안정된 착석 자세로 상기 사이클을 타고 주행할 수 있다. 종래의 라이딩 자세와 비교하여, 이러한 직립 라이딩 자세는 도시 교통수단에 대해 이하의 장점을 포함한 수많은 장점을 제공한다.
이러한 라이딩 자세는 압도적 다수의 현대의 역사적인 사이클 디자인과 크게 다르다. 종래의 라이딩 자세는 라이더로 하여금 라이더의 등, 어께 및 팔을 통해 몸통 중량의 일부를 전방 핸들바에 지지토록 만든다. 속도에 있어서 최적화된 로드 레이싱 스타일 사이클은 라이더의 몸통과 머리가 거의 눕다시피 수그린 상태가 되도록 라이더를 위치시키도록 형성되어 있다. 그와 같은 라이딩 자세는 낮은 평균 속도 및 높은 시계성 및 조종성을 고려해 볼 때 도시의 라이딩/통근에는 전혀 적합하지 않다. 레이싱 사이클은 또한 효과적인 접이식/컴팩트성 디자인을 형성하기가 매우 어렵다.
산악용 바이크와 도시맞춤형 변형 사이클은 보다 직립적인 몸통 라이딩 자세를 가지지만, 라이더가 조향 기구 및 브레이크에 닿도록 하기 위해 라이더의 몸통은 여전히 경사지는 것이 요구된다. 인체 부분들의 구속과 결부되는 후방 휠 페달 크랭크 구동식의 종래의 사이클의 근본적인 동력학/인체공학적 요소를 고려해 볼 때, 얼마간의 경사진 몸통 자세 형태는 사이클 디자이너가 피해가기 어렵다.
구동 기구는 2가지 범주, 즉 인간 사용자/라이더에 의해 기동되는 기구(페달 크랭크와 같은)와, 사용자/라이더에 독립적인 또는 외부적인 동력원을 구비한 기구(전기 모터, 엔진 등과 같은)로 나누어질 수 있음을 이해할 것이며, 여기서는 '사용자 동력식' 및 '외부 동력식' 으로 각각 정의된다. 여기에 사용되는 "발판"이라는 용어는 타고 주행하는 동안 사용자가 발을 재치하게 해주도록 형성된 임의의 피팅부를 포함하며, 운동가능한 받침대(예컨대, 페달 크랭크), 케이지형 받침대, 접기가능한 받침대, 고정형 받침대를 포함한다.
바람직하게는, 상기 구동 기구는 전기 모터, 제너레이터, 페달 크랭크-체인 구동장치, 내연 또는 외연 엔진, 이들의 조합 중의 적어도 하나를 포함한다. 이러한 구동 기구는 후속 단락에서 보다 상세하게 따로 살펴보기로 한다.
따라서, 본 발명은 기존의 사이클 디자인과는 개념적으로 다른 프레임 형태/시트착석 형태를 제공하며, 가장 근접하게 비교해 볼만한 라이딩 자세는 지난 세기의 페니 파딩 디자인에서 보여진다. 하지만, 기존의 페니 파딩 디자인은 이하에 설명되는 본 발명에 대해 수많은 근본적인 차이점을 가지고 있다.
최초의 페니 파딩 사이클은 전방 휠 축선을 관통한 페달 크랭크에 의해 직접적으로 기동되었고, 따라서 크랭크의 단독 회전에 적정 속도를 제공하기 위해, 전방 휠이 상당히 큰 직경으로 이루어지는 것이 필요했다. 하지만, 대형화된 전방 휠 직경은 라이더가 지형면에 닿는 것과 함께 착석하는 것을 방해하였다. 게다가, 높은 라이딩 자세는 높은 무게 중심, 낮은 조종성 및 빈약한 제동 성능을 초래하였다. 페니 파딩의 라이딩 자세는 라이더를 다음의 취약성에 노출시킨다(특히, 급감속의 경우).
- 핸들바와 걸려 얽힘;
- 하차의 어려움;
- 높은 시트 위치 및 상대적으로 작은 휠 베이스에 의해 생기는 합성 모멘트에 의한 전방 휠 축선을 중심으로 하는 '캐터펄팅 효과(catapulting effect)';
- 다루기 힘든 크기의 전방 휠과 지형면 상에 발을 고정하여 사용할 수 없음의 양자의 이유에 의한 저속 주행시의 추락.
이와는 대조적으로, 시트에 착석한 라이더의 발이 지면과 접촉하는 거리에 놓이도록 형성하여 치수결정되었을 때, 본 발명의 특정 실시예는 상기 각각의 단점들을 경감시킨다. 이와 같은 형태는 '미니 파딩(Mini-Farthing)'의 효과를 만들어 내기 위한 특별한 사이클 프레임 기하형태/치수와 종래의 페니 파딩보다 상당히 작은 전방 휠 직경의 조합을 포함한다. 역사적인 종래기술의 페니 파딩 디자인과 본 발명의 실시예를 차별화하기 위해, '미니 파딩(Mini-Farthing)'이라는 용어는 전방 휠이 후방 휠보다는 더 크지만, 그래도 라이더는 사이클이 정지했을 때 발로 지면을 접촉할 수 있고, 주행시에는 발을 전방 휠 발판/페달 위에 올려 놓은 상태로 주행할 수 있는 본 발명의 실시예를 의미하는 것으로 사용될 것이다.
또한, '사용자 동력식' 기구와 '외부 동력식' 기구의 양자 모두에 대해, 주생시에는 라이더의 발을 전방 휠 발판 위에 재치하게 함으로써 다음의 이점을 제공한다.
라이더가 한쪽 또는 양쪽 발판을 통해 전방 휠에의 조향 입력에 조력할 수 있다는 것은 명백할 것이다. 경우에 따라서는, 사이클의 조향은 양쪽 발판을 통한 라이더 입력만으로도 실행될 수 있을 것이다. 양쪽 발판을 통한 라이더 입력만으로 사이클의 조향을 실행하는 것은 라이더의 손이 다른 일로 사용되고 있을 때 간헐적인 기간에 이루어질 수 있다. 또는, 하나의 실시예에 있어서는, 양쪽 발판을 통한 라이더 입력만으로 사이클의 조향을 실행하는 것이 주된 조향 방법으로서 실행될 수 도 있을 것이다. 즉, 이 경우 전방 휠 발판 자체가 상기 조향 부재에 커플링된 사용자 조작 조향 기구가 되는 것이다. 손에 의해 조작되는 조향 기구가 조정성, 운행감 및 사용의 용이성의 관점에서 더 우수할 수 있지만, 발에 의해서만 조향되는 실시예는 더 적은 체적으로의 컴팩트화될 수 있는 더 간단한 구조의 잠재성을 제공한다.
본 발명에서 실시될 수 있는 특별한 조향 기구 변형예들과 그 변형예들 각각의 성능 파라미터에 더 상세한 내용은 후속 단락에서 더 심도 있게 다루어진다. 조향 부재에 커플링되는 조향 기구의 위치는 라이딩 자세의 문제와 특별한 관련이 있다. 본 발명의 사이클 성능에 관련하여 영향을 미치는 것으로 확인된 다른 구성 파라미터로는 다음의 사항들로부터 확인가능하다.
인체는 갖가지 팔다리, 체형, 신체 요소들의 비율과 관련하여 어떤 상관성을 가진다는 사실은 보편적으로 성립되고 있다. 예를 들어, 양쪽으로 뻗은 양 팔의 손가락 끝들 사이의 거리는 대략 개인의 신장과 같은 한편, 양 손가락 끝을 서로 연결하면 손은 사타구니와 같은 높이에 있게 된다. 따라서, 사람의 체형과 크기의 자연적인 편차에도 불구하고, 이러한 상관성이 사이클 인체공학을 대부분의 인체 골격에 맞추기 위한 디자인 파라미터로서 이용될 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 전방 휠 발판을 이용하는 본 발명의 하나의 실시예의 경우, 시트의 위치와 발판 사이에 분명한 신체적 관련성이 있다. 후방 휠의 형태 및 위치는 사이클 성능 및 컴팩트성과 어떤 관련성을 가지지만, 전방 휠 발판 및 조향 기구와의 라이더의 인체공학적 상호작용에 직접적으로 연관되지 않는다. 관련성은 없다. 인간의 신장이 매우 다양하기 때문에, 사이클 형태/라이딩 자세가 특정 치수에 의해서만 정해지지 않고 비례비, 비율 및 각도와 관련하여 정해질 수 있는 본 발명의 진보적인 측면은 본 발명의 하나의 실시예의 장점이다. 그 결과, 어린이 또는 작은 신장의 성인과 같은 라이더에 적합화된 사이클이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 간단하게 적절한 비율 크기로 만들어질 수 있다. 이 외에, 폭넓은 범위의 신체 조건의 라이더가 사이클의 조정 없는 동일한 형태를 사용할 수 있다는 것은 본 발명의 또다른 측면의 장점이다.
최대 시트 높이가 라이더의 안쪽 다리 길이에 의해 제한된다는 점을 고려해 볼 때, 시트로부터의 발판의 간격은 라이더의 안쪽 다리 길이 이하의 반경의 원호 내에 있어야만 하는 것이 뒤따른다. 사이클의 전방 휠 조향과 라이더의 발의 전방 휠 상에의 재치의 결과적인 장점은 사이클의 동역학, 조향 및 반응성에 있어서의 보다 직접적이다. 종래의 프레임식 사이클에 있어서는, 전방 휠은 라이더의 발로부터 비교적 멀었고, 조향 축선을 중심으로 한 조향장치의 회전은 라이더의 무게 중심으로부터 이격된 축선을 중심으로 작용한다. 사실상, 대개의 종래기술의 사이클의 조향 축선은 라이더의 시트 착석 자세와 관련하여 배향되어, 라이더의 몸통과는 거의 교차되지 않는다.
이와는 대조적으로, 본 발명의 하나의 실시예는 라이더의 몸통이 상기 조향 축선 즉 상기 제2 축선과의 교차점에 있는 상태로, 라이더를 시트에 직립 착상시킨다. 바람직하게는, 상기 교차점은 대략 직립한 라이더의 어깨 근처에 생긴다. 또다른 실시예에 있어서는, 상기 조향 기구용 손 제어장치가 상기 조향 축선과 대략 수직으로 정렬된다. 또다른 실시예에 있어서는, 상기 발판도 상기 조향 축선에 수직방향으로 인접하여 대략 정렬되어 배치된다.
라이더의
- 전방 휠 발판 상의 발;
- 무릎;
- 조향 기구 상의 손; 및
- 어깨; 중의 하나 이상의 조향 축선을 중심으로 한 기본적인 정렬을 제공하는 형태는 높은 반응성, 제어가능성, 컴팩트성의 사이클을 생성하고, 조향 운동은 라이더 보디를 '통해' 또는 '중심으로 하여' 효과적으로 이루어진다. 조향 축선에 인접한 또는 조향 축선 상의 라이더 보디의 배치는 사이클 이동에 대한 라이더의 높은 즉시성 및 관여성을 가능하게 해주며, 라이더/사용자의 무게 중심에 근접한 축선을 중심으로 회전 운동이 실행되는 다른 역동적인 활동 또는 스포츠(예컨대, 스노우보딩 또는 스케이트보딩)와 흡사하다.
조향 축선 각도는 사이클 조향장치 기하학에 있어서 유력한 파라미터이며, 사이클 조향장치의 물리적 성능에 직접적인 영향을 미친다. 전방 휠 직경 및 조향 포크 오프셋과 함께 조향 축선 각도(바이사이클 용어로 '레이크(rake)'로도 알려져 있음)는 조향 안정성과 반응성 사이의 균형에 영향을 미치는 '트레일(trail)'의 정도를 정한다.
하나의 실시예에 있어서, 본 발명은 편평한 수평 지형면에서 측정했을 때 70(+/- 10)도 사이의 조향 축선 각도(θ)를 수용할 수 있음이 발견되었다.
따라서, 하나의 실시예에 있어서, 본 발명은 상기 제2 축선이 편평한 수평 지형면과 70(+/- 10)도의 각도를 이루고 있고, 바람직하게는 상기 라이더의 발, 라이더의 손 및 라이더의 어깨 중의 적어도 하나가 종축선과 수직축선이 이루는 평면에서 상기 조향 축선 둘레에 또는 실질적으로 인접하여 배치되도록 형성되는 전술한 바의 사이클을 제공한다. 라이더가 전방 휠 발판 상에 발을 재치할 수 있는 요건과 이 조향 각도 범위의 관계는 라이더의 착석 자세와 조향 축선에 대한 라이더의 근접도를 결정하기 때문에 중요하다. 종래기술의 사이클은 경사가 급한 조향 각도(조향 축선이 사용자의 팔다리/몸통을 통과하거나 인접하지 않는다)나 결과적으로 알맞은 발판 위치로부터 너무 멀리 배치되는 '쵸퍼-스타일(chopper style)'의 전방 휠 어셈블리를 야기하는 매우 완만한 조향 각도를 사용한다.
시트에 착석한 라이더가 전방 휠 상에 발을 재치할 수 있어야는 인체공학적 요건을 고려하면, 이는 시트에 착석한 라이더와 전방 휠 사이의 종방향 간격 및 그에 따른 조향 축선을 제약한다.
최대 시트 높이(Ymax)과 라이더의 안쪽 다리 길이 사이에는 직접적인 관계가 있다. 마찬가지로, 전방 휠 발판의 최대 간격과 시트 사이에(시트의 높이(Y) 측면과 시트 및 조향 축선의 수평 간격(X)의 양자의 측면에서) 상관성이 존재한다. 기준점으로서, 시트에 착석한 라이더의 위치는 라이더의 골반 및 척추를 통과하는 수직선 또는 선택적으로 후방 시트 에지에서의 수직선에 의해 나타내지는 것을 생각할 수 있다.
시트 높이(Y1), 및 조향 축선 각도(θ = 70°)가 주어지는 경우, 상기 수직선으로부터의 조향 축선의 수평 간격(X1)은 대략 0.24Y1과 같다. 따라서, 기하학적으로 조향 축선과의 교차점까지의 수직 높이(Y2)는 다음의 수식으로 주어지는 것으로 이어진다.
Y2 = 0.24Y1tanθ + Y1 1)
또한, 지형면과의 조향 축선의 교차점과 수직선 사이의 수평 거리(X3)는 다음의 수식으로 주어진다.
X3 = tanθ/(0.24Y1tanθ + Y1) 2)
따라서, 하나의 실시예에 따라, 본 발명은 70°(+/- 10°)의 제2 축선 각도, 및 Y1이 수직 시트 높이일 때 X3 = tanθ/(0.24Y1tanθ + Y1)로 주어지는 상기 제2 축선과 지형면의 교차점으로부터 수평 거리 X1(+/- 20%)에서 라이더의 직립 몸통을 지지하도록 위치된 사이클 시트를 구비한 사이클을 제공한다.
조향 축선과 라이더 착석 위치 사이의 상관성을 정하는 대안적 수단에 있어서는, 수직선이 시트의 후방 에지에서 취해질 수 있다. 라이더가 의도적으로 조향 축선의 더 후방쪽에 착석할 수 있지만, 라이더가 전방 휠 발판에 여전히 도달할 수 있더라도, 그렇게 함으로써 성능 저하가 존재한다. 조향 축선으로부터 더 멀리 착석하게 되면, 후방 휠에 증가된 중량을 부담시키게 되고, 그만큼 전방 휠 상의 부하를 줄이고, 이는 전방 휠 접지력과 선회 능력을 저하시킨다. 게다가, 조향 축선 상이나 조향 축선에 근접한 피벗 축선을 중심으로 프레임에 피벗운동하는 시트를 구비하여 구성된 사이클의 경우에는, 착석 위치의 후방쪽 이동을 증가시키면, 시트 피벗 상에 가해지는 토크를 증가시킨다. 그에 따라, 이러한 증가된 부하를 수용하기 위해 전체 사이클 중량에 있어서의 가능한 증가를 수반하는 적절한 강화가 요구될 수 있다. 그렇게 함으로써, 시트의 후방부가 라이더의 등, 척추 및 어께의 위치에 대한 적합한 기준점을 제공할 수 있다.
후방 시트 에지의 대안적인 기준점을 고려하면, 그에 상응하는 상기 시트 에지로부터의 조향 축선(18)의 수평 간격(X2)은 대략 0.28Y1과 같다.
따라서, 또다른 실시예에 따르면, 지형면과의 조향 축선의 교차점과 시트 후방 에지 사이의 사이의 수평 거리(X4)는 다음의 수식으로 주어진다.
X4 = tanθ/(0.28Y1tanθ + Y1)
여기서, θ는 조향 축선 각도이고, Y1은 수직 시트 높이이다.
라이더의 신장, 착석 위치 및 개인의 스타일의 변화를 감안하여, 또다른 실시예에 있어서는, 상기 지형면과의 조향 축선의 교차점과 수직선 사이의 수평 거리(X2)는 +/- 20%만큼 변경될 수 있다.
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페니 파딩 사이클 형태는 1세기가 넘도록 거의 완전히 주류에서 벗어나 있었다. 수많은 역사적인 사이클의 예들이 여전히 주행될 수 있지만, 현대적 모사품들은 실용적인 운송 수단, 특히 도시 교통수단/통근을 위해서가 아니라 신상품 및 오락용의 목적으로 생산되고 있다. 이러한 기호로부터의 탈락에도 불구하고, 후방 휠보다 상대적으로 큰 전방 휠의 페니 파딩 형태는 다음의 본 발명의 접기 관점들과 함께 적합화될 때 실용적인 도시 지향의 미니 파딩 사이클용으로 수많은 장점들을 제공한다.
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- 소정의 조향 기구;
- 외부 구동 기구; 및
- 허브리스 휠 구조.
이는 전방 휠과 같은 크기의 또는 심지어 전방 휠보다 큰 직경의 후방 휠과 같은 비 미니 파딩 형태를 적용하는 본 발명의 실시예(별도로 설명함)를 배제하는 것이 아니라는 사실을 이해할 것이다.
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바람직하게는, 상기 전방 휠은 상기 후방 휠의 직경을 초과하는 직경을 가질 수 있다.
상기 사이클은 양 휠을 서로 근접하도록 이동시킴으로써 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접혀질 수 있는 것을 특징으로 하는 사이클이 제공된다.
사이클을 컴팩트한 운반가능한 형태로 접기 위해, 여러 가지 방법들이 본 발명의 기술사상에서 벗어남이 없이 채용될 수 있으며, 이에 대해 아래에서 더 상세히 살펴보기로 한다. 미니 파딩 형태가 접이식 사이클의 컴팩트화를 용이하게 하는 데 특히 2개의 휠 간의 크기의 상대적인 차이를 이용할 수 있는 기회를 제공한다는 것은 명백하다.
대표적인 소형 휠의 접이식의 도시 통근/교통수단 사이클과 비교하여, 미니 파딩 형태는 다음의 여러 가지 잠재적인 장점적 특징을 제공한다.
하지만, 앞서 언급한 바와 같이, 컴팩트성이 미니 파딩 형태의 유일한 장점은 아니다.
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바람직하게는, 사이클은 다음의 세가지 요소:
- 라이더의 다리 전방에 실질적으로 장애 또는 방해가 없는 구역을 제공하도록 형성되어 위치되는 손에 의해 조작가능한 조향 기구;
- 적어도 하나의 허브리스 휠; 및
- 전방 휠 및/또는 후방 휠에 작동가능하게 커플링된 적어도 하나의 외부 동력식 구동 기구;중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
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전술한 바와 같이, 본 발명은 미니 파딩 형태를 허브리스 전방 휠, 외부 동력식 구동 기구 및/또는 후방 휠 구동 기구와 함께 유리하게 활용할 수 있다. 허브리스 전방 휠은 사이클의 요소들이 컴팩트화되어 수용될 수 있는 보관 공간을 제공하는 수단으로서 컴팩트한 사이클과 조합함에 있어 특히 유리하다. 반드시 그럴 필요는 없지만, 허브리스 전방 휠은 휠 중심부에 빈공간을 구비하여 형성될 수 있다. 보관성에 더하여, 휠 중심부 빈공간은 구동 기구 및 서스펜션 구성 부품 등이 휠 평면을 통과하는 것을 허용한다. 또한, 구동 기구로부터의 기동력의 적용은 종래의 휠 방식으로 중심 축을 통해 가해질 필요가 없다.
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구동 기구를 휠에 커플링시키는 이러한 배치 자유도는 편심 전방 휠 구동 기구와 관련한 후속 단락에서 보다 상세히 다루어진다. 마찬가지로, 본 발명의 미니 파딩 형태의 림 구동식 허브리스 전방 휠의 이점과 전방 휠 및/또는 후방 휠용 외부 동력식 구동 기구의 이용은 아래의 단락에서 보다 상세히 다루어진다.
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본 발명의 접이식 사이클은 접기 방법의 속도 및 간단성과 성취되는 컴팩트화의 정도를 포함하여 여러 가지 측면에서 종래기술의 접이식 사이클과 다르다.
종래기술의 사이클 컴팩트화는 다음의 여러 가지 넓은 범주들에 해당된다.
- 기본적으로 대향인 '종래의' 페달 구동식 종래기술의 사이클은 사이클이 기본적으로 절반으로 접혀지는 프레임 힌지를 통해 접혀지고, 길게 연장된 시트 포스트 및 가능하다면 핸들바의 텔레스코프식 컴팩트화가 이어진다. 이러한 사이클은 원래의 종방향 사이클 축선을 따른 사이클 치수는 감소시키지만, 이러한 사이클은 횡방향 치수에 있어서는 크게 감소시킬 수 없고, 흔히 종종 페달, 핸들바, 브레이크 케이블 등의 다루기 곤란한 돌출부가 수반된다. 그와 같은 접이식 사이클의 성가신 특성은 2개의 접혀지는 휠의 어셈블리의 초기 결합을 방해하는 부속된 체인/페달 구동 설비와 함께 종래의 사이클의 전방 및 후방 휠의 구조에 의해 심화된다.
- 대안적인 종래기술의 접이식 사이클은 접이식 유아용차/유모차와 유사한 방식으로 하나 이상의 힌지식 프레임 접기부를 중심으로 한 사이클 프레임에 연관되어져 왔다. 이러한 접이식 사이클도 사이클의 원래의 종방향 길이는 감소시키지만, 대표적으로 높이는 그만큼 증가하여, 사이클 체적의 상당한 감소보다는 사이클 체적 요소의 재분배를 야기한다.
- 텔레스코프식 프레임 컴팩트화도 종래기술에서 채용되고 있지만, 이는 중요한 프레임 수축성, 안정성 및 내구성의 문제점을 발생시킨다. 결론적으로, 컴팩트화를 통한 체적의 감소는 상당할 수 있지만, 펼쳐세워진 사이클은 완만한 평탄한 지형에서의 드물게 이루어지는 단거리 이동에만 적합할 뿐이다.
사이클의 펼쳐세운 라이딩 형태와 접혀진 형태에서 사이클이 차지하는 공간은 사이클의 말단부들과 접하는 평면의 변들로 이루어진 입방형 '상자' 체적으로 정해질 수 있다. 그에 상당하는 입방체 체적은 휠, 조향장치 및 프레임 어셈블리를 포함하는 각각의 주요한 사이클 구성요소에 대해 결정될 수 있다. 상자 변들을 형성하는 평면들의 위치에 있어서의 변화의 비교는 체적 변화뿐만 아니라 접혀진 사이클 형상의 특색도 결정한다.
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상기 사이클은, 상기 사이클이 똑바로 세워져 위치되었을 때, 상기 사이클 전체와 개별적인 전방 휠, 후방 휠, 및 프레임의 종방향 최외곽부들, 횡방향 최외곽부들 및 수직방향 최외곽부들에 각각 위치되는 대향하는 양쪽 종방향 경계 평면들, 대향하는 양쪽 횡방향 경계 평면들 및 대향하는 양쪽 수직방향 경계 평면들을 확정하는 서로서로 직교하는 평행 쌍의 수직방향 평면과 평행 쌍의 수평방향 평면에 의해 체적이 한정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 사이클은:
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하나의 실시예에 있어서, 상기 사이클은:
이와는 대조적으로, 많은 종래기술의 접이식 사이클은 사실상 서로 겹쳐지는 구성요소들의 부족을 큰 이유로 하여 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀졌을 때 큰 전체 입방체 체적을 만든다. 주요 사이클 프레임 구성요소들 중의 적어도 몇가지가 상호 짝을 이루도록 디지인이 특별히 최적화되더라도, 단지 2개 또는 3개의 구성요소가 접혀진 형태로 재배치된다면 사이클의 전체 체적은 감소되지 않는다.
경계 평면들(수직방향, 종방향 및 횡방향의)의 각각은 자체적인 방위가 아니라 사이클에 상대적인 그들의 공간적 위치와 관련한 의미라는 것을 유념해야 한다. 즉, 경계 평면들은 각각 사이클을 중심으로 한 공간의 수직방향, 종방향 및 횡방향이다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 조향 기구는 2개의 말단부를 구비하여 형성된 스템을 포함하고 있고, 상기 스템은 한쪽 말단부가 상기 조향 부재에 그리고 다른쪽 말단부가 한쌍의 핸들바에 부착되어 있다. 본 발명의 하나의 양태에 따라, 상기 스템은 조향 부재로부터 후방으로 배향되어 있다.
바람직하게는, 상기 스템 및/또는 핸들바는 사이클의 양 횡방향 경계 평면들 사이의 일정한 또는 감소된 간격을 유지하면서 프레임 및/또는 전방 휠과 서로 근접하도록 피벗식으로 재배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스템 및/또는 핸들바는 사이클의 양 종방향 경계 평면들 사이의 일정한 또는 감소된 간격을 유지하면서 프레임 및/또는 전방 휠과 서로 근접하도록 피벗식으로 재배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 한쌍의 핸들바는 상기 스템의 양쪽에 횡방향으로 대칭적으로 배치된 트윈 바(twin bars)로서 형성되고, 상기 트윈 바의 각각은 상기 프레임 내의 대응되는 결합 오목부 내로의 삽입에 의해 프레임과 서로 근접하도록 재배치될 수 있다.
따라서, 본 발명은 사이클의 특징 및/또는 프레임/휠의 기하학적 특징의 특정 요건에 따라 사이클을 접을 수 있도록 하는 다양한 선택지를 제공한다. 마찬가지로, 사이클 및 사이클의 다양한 구성요소들에 대한 경계 평면들의 위치를 결정하는 것은 접기 과정에 있어서의 구성요소들 간의 상호작용의 특질에 적합화될 수 있다.
한 예로서, 후방 휠의 횡방향 경계 평면들을 후방 휠 구조체가 아니라 후방 휠에 끼워진 타이어의 외주부 에지에서 결정함으로써, 후방 휠은 전방 휠 내의 오목부 내로 일부만이 삽입되더라도, 후방 휠에 끼워진 타이어는 전방 휠의 양 횡방향 경계 평면들 사이에 완전히 삽입되는 것으로서 확인될 수 있다.
각각의 휠에 끼워진 지형-당접 환형 타이어의 회전은 각 사이클 휠의 공통된 특징인 고유한 회전성에 의한다. 타이어는 고무 제질, 공압식 또는 심지어 가요성일 필요는 없다. 실시예에 따라서는, 타이어는 강성, 비탄성 또는 준-비탄성 재료로 형성될 수 있으며, 어떠한 빈공간, 가스 포켓, 통기구 등 없이 형성될 수도 있다. 마찬가지로, 도로-당접 타이어도 휠 림부로부터 제거가능한 분리형 품목으로서 형서될 수 있으며, 또는 선택적으로 일체형의 비분리형인 휠의 연속된 일부일 수도 있다. 타이어의 특별한 특성 및 구조와 상관없이, 균일한 회전 프로파일을 제공하는 것이 요구된다. 결론적으로, 타이어는 본 발명의 접기 과정에 있어서의 현저한 차이점을 설명함에 있어서 종래기술의 사이클과의 효과적인 비교의 보조 항목으로서 타이어의 경계 평면의 위치를 사용하는 것으로 충분하다.
바람직하게는, 프레임은 전방 휠, 후방 휠, 조향 기구 및/또는 시트의 적어도 부분적인 삽입을 수용할 수 있는 하나 이상의 오목부 또는 구멍부를 구비하여 형성될 수 있다.
사이클의 의미 있는 컴팩트화를 성취하기 위해, 아무튼 프레임 및 구성요소들(즉, 휠, 조향 기구 및 시트)는 서로의 내로 또는 사이클 형상이 재구성되는 경우에도 변하지 않고 유지될 사이클의 유효 공간 내로 삽입되어야만 한다. 구성요소는 2가지 주요한 방법, 즉 텔레스코프식 수축이나 힌지운동하는 부품들이 상호작용하는 얼마간의 형태를 가질 수 있는 상대 표면들을 구비하여 형성되게 해주는 힌지식/피벗식 배열을 통해 서로의 내부로 삽입될 수 있다. 접이식 사이클은 자연적으로 접혀진 사이클의 운반성을 향상시키기 위한 사이클 중량의 감소와 관련된다. 그에 따라, 접이식 사이클 프레임은 대형의 종래의 사이클과 비교하여 상대적으로 소형으로 만들어지는 한편, 시트, 페달 및 핸들바의 위치는 비교적 긴 튜브형 텔레스코픽 신장부에 의해 유지된다.
펼쳐세운 라이딩 형태에 있어서는, 그와 같은 텔레스코프식 신장부는 힌지식 프레임보다 변형되기 쉽고, 따라서 구조적 완전성이 떨어진다. 힌지식 구성요소들은 펼쳐세워졌을 때 튼튼한 구조를 형성할 수 있는 동시에, 구성요소들이 접혀진 형태와 펼쳐세운 형태 사이를 이동하기 위한 신뢰성 있고, 반복가능하고, 복귀가능한 제한된 경로를 제공한다. 하지만, 적절한 오목부나 구멍부 없이는, 힌지식 접기는 접혀진 사이클의 전체 체적의 감소를 성취할 수 없다. 한쪽 휠이 다른쪽 휠 내로 삽입되기 위해서는, 한쪽 휠이 다른쪽 휠보다 작을 직경을 가질 필요가 있다는 것은 자명하다. 이는 불가피하게 '쵸퍼' 스타일의 큰 후방 휠/작은 전방 휠 구성이나 전술한 바의 페니 파딩 형태를 야기한다. 그럼에도 불구하고, 휠의 중심부에 있어서의 잠재적으로 가용한 공간은 접이식 사이클 연구 및 개발 분야에서 거의 간과되어 왔다. 이러한 내측 휠 공간은 특히 작은 직경으로 제공되는 다른쪽 휠을 수용하는 데 적합하며, 큰쪽 휠은 허브리스 형태가 바람직하다.
바람직하게는, 상기 재배치하는 과정은 피벗, 힌지, 탈착 및 재부착, 텔레스코프식 기구, 장치, 부착, 피팅 및 조작을 포함하며, 이들에 한정되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 전방 휠 및 프레임은 전방 휠을 적어도 부분적으로 프레임 내의 오목부나 구멍부 내로 삽입하기 위해 함께 피벗운동될 수 있다.
바람직하게는, 사이클이 수직방향으로 직립 배향되어 있을 때, 상기 전방 휠의 재배치 과정은 전방 휠을 수직방향 평면 내에서 횡방향으로 배향된 제1 접이 축선을 중심으로 피벗운동시킴으로써 실행된다.
바람직하게는, 상기 후방 휠 재배치 과정은 후방 휠을 수평방향 평면 내에서 상기 제1 접이 축선과 직교하는 제2 접이 축선을 중심으로 피벗운동시킴으로써 실행된다. 하나의 변형된 실시예에 있어서는, 상기 후방 휠 재배치 과정은 수직방향 평면 내에서 제2 접이 축선을 중심으로 한 후방 휠의 피벗운동과 직선 병진운동의 조합에 의해 실행된다.
작은 직경의 전방 휠이 후방 휠 내의 구멍부나 오목부 내로 접혀지는 반대의 경우에는 그에 상응한 방식으로 성취될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 양쪽 휠 중의 하나가 접기 중에 다른쪽 휠 내로 삽입되는 모든 경우에 있어서는, 큰쪽 휠의 구멍부/오목부 둘레의 휠 외주부 둘레로 운동하도록 작은쪽 휠을 큰쪽 휠과 같은 평면 내외로 이동시키기 위해 작은쪽의 휠의 종방향 운동과 함께 어느 정도의 횡방향 운동도 요구된다.
하나의 실시예에 따라, 후방 휠은, 사이클이 직립 형태로 있을 때, 프레임 상에 위치되고 수직방향 평면 내에 배향된 제2 접이 축선을 가진 힌지를 중심으로 해제가능하게 피벗운동 가능하다.
하나의 실시예에 있어서, 조향 기구 및 시트는 모두 제3 접이 축선을 중심으로 피벗운동 가능하다. 선택적으로, 조향 기구 및 시트는 별개의 접이 축선을 중심으로 해제가능하게 피벗운동 가능하다. 바람직하게는, 제3 접이 축선은 제2 축선 즉 조향 축선 상이나 제2 축선 즉 조향 축선과 거의 근접 위치하여 제2 축선 즉 조향 축선과 직교한다.
바람직하게는, 전방 휠은 조향 기구 및/또는 전방 휠을 프레임 내의 각각의 대응되는 조향 기구 유지 오목부와 전방 휠 유지 오목부 내로 피벗운동시킴으로써 상기 제2 축선(즉, 조향 축선)을 중심으로 한 회전이 해제가능하게 구속된다. 전방 휠과 조향 부재가 조향 축선을 중심으로 자유롭게 회전하는 것이 허용되면, 접기 과정 중에 사이클의 안정성은 떨어진다. 조향 기구, 전방 휠 및/또는 조향 부재의 적어도 일부를 그에 상응하는 프레임 상의 대응되는 오목부 내로 삽입함으로써, 접기 과정 중의 그와 같은 원치 않는 회전으로부터 전방 휠을 고정시켜 사이클을 안정화시킨다.
선택적으로, 사이클은 조향 기구 및/또는 전방 휠을 각각의 조향 기구 유지 오목부와 전방 휠 유지 오목부 내에 해제가능하게 고정하기 위한 래치를 포함할 수 있다. 시트 및 조향 기구를 피벗운동시키는 것은 단일의 고정 래치의 사용을 가능하게 해준다. 바람직하게는, 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로의 상기 접기는 3개의 래치에 의해 해제가능하게 고정될 수 있다.
바람직하게는, 조향 기구 유지 오목부 및 전방 휠 유지 오목부는 각각 플레임 아래쪽의 종방향으로 기다란 부분 원호형 슬롯 및 프레임 위쪽 부분의 종방향 슬롯으로서 형성된다.
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본 발명은 매우 다양한 형태로 접혀지도록 구성될 수 있다는 것을 이미 설명하였지만, 방법과 순서에 따라 접기의 용이성, 속도 및/또는 간단성을 증가시킬 수 있다.
전술한 바의 사이클을 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접는 방법의 하나의 예는 사이클의 횡방향, 종방향 및 수직방향 경계 평면들 사이의 간격을 감소시키기 위한 4개의 단계를 포함하고 있다.
바람직하게는, 상기 4개의 단계는 조향 기구, 전방 휠, 후방 휠 및 시트를 프레임에 근접하도록 피벗운동시키는 단계를 포함한다.
종래기술의 접이식 사이클의 단점은:
바람직하게는, 본 발명은 전술한 바의 사이클을 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접는 방법은 다음의 순서:
1. 전방 휠의 적어도 하나의 횡방향 경계 평면이 상기 프레임의 양 횡방향 경계 평면 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되도록, 상기 전방 휠 및 프레임을 서로 근접하도록 제1 접이 축선을 중심으로 피벗운동시키는 단계;
2. 조향 기구의 적어도 일부가 프레임 내의 오목부, 엔클로저, 개구부, 하우징, 또는 만입부 내부에 위치되어, 조향 기구 및 부축된 조향 부재가 프레임에 대해 상기 제2 축선을 중심으로 회전하는 것을 방지하도록, 조향 기구 및 프레임을 서로 근접하도록 제3 접이 축선을 중심으로 피벗운동시키는 단계;
3. 후방 휠의 적어도 하나의 횡방향 경계 평면이 상기 프레임의 양 횡방향 경계 평면들 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되도록, 상기 후방 휠 및 프레임을 서로 근접하도록 제2 접이 축선을 중심으로 피벗운동시키는 단계;를 포함한다.
하나의 변경된 예에 따라, 본 발명은 전술한 바의 사이클을 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접는 방법은 다음의 순서:
1. 조향 기구의 적어도 일부가 프레임 내의 오목부, 엔클로저, 개구부, 하우징, 또는 만입부 내부에 위치되어, 조향 기구 및 부축된 조향 부재가 프레임에 대해 상기 제2 축선을 중심으로 회전하는 것을 방지하도록, 조향 기구 및 프레임을 서로 근접하도록 제3 접이 축선을 중심으로 피벗운동시키는 단계;
2. 전방 휠의 적어도 하나의 횡방향 경계 평면이 상기 프레임의 양 횡방향 경계 평면 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되도록, 상기 전방 휠 및 프레임을 서로 근접하도록 제1 접이 축선을 중심으로 피벗운동시키는 단계;
3. 후방 휠의 적어도 하나의 횡방향 경계 평면이 상기 프레임의 양 횡방향 경계 평면들 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되도록, 상기 후방 휠 및 프레임을 서로 근접하도록 제2 접이 축선을 중심으로 피벗운동시키는 단계;를 포함한다.
사이클이 프레임 오목부 내로 피벗운동시키거나 먼저 전방 휠을 프레임 오목부 내로 피벗운동시킴으로써 접기 중에 전방 휠이 조향 축선을 중심으로 회전하는 것을 고정하도록 형성될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
바람직하게는, 상기 방법은 또한 조향 기구 핸들바를 프레임과 서로 근접하도록 제4 접이 축선을 중심으로 피벗운동시키는 제4 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 핸들바는 상기 프레임 및/또는 상기 후방 휠 내의 대응되는 핸들바 오목부 내로 피벗운동된다. 하나의 실시예에 있어서, 상기 핸들바는 자석에 의해 상기 핸들바 오목부 내에 해제가능하게 유지된다. 바람직하게는, 상기 핸들바 오목부는 상기 핸들바가 프레임의 핸들바 오목부 내에 위치되어 있는 동안 후방 휠이 접혀진 위치로부터 해제되는 것이 방지되도록 형성된다.
바람직하게는, 전술한 접는 방법은 또한:
바람직하게는, 상기 발판을 재배치하는 단계는 피벗운동에 의해 실행된다. 바람직하게는, 한쌍의 발판들 중의 한쪽 발판을 피벗운동시키는 과정은 다른쪽 발판을 동시에 피벗운동시킨다.
상기 발판은 각각이 전방 휠의 평면과 거의 수직하게 펼쳐진 라이딩 위치로 전개되거나 전방 휠 표면과 거의 일치하는 직립으로 접혀질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 양쪽 발판은 또한 한쪽 발판을 운동시킴으로써 양쪽 발판이 모두 상승 및 하강하도록 함께 피벗식으로 기어운동될 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 방법은 시트의 적어도 일부가 프레임 내의 오목부, 엔클로저, 개구부, 하우징, 또는 만입부 내부에 위치되어, 조향 기구 및 부축된 조향 부재가 프레임에 대해 상기 제2 축선을 중심으로 회전하는 것을 방지하도록, 시트 및 프레임을 서로 근접하도록 제3 접이 축선을 중심으로 피벗운동시키는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 여러 가지 사이클 구성요소들의 텔레스코프식 또는 슬라이딩식 상호운동 없이 피벗 또는 힌지의 단독적 사용에 의해 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접혀지도록 용이하게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 다양한 사이클 구성요소들에 대한 경계 평면들의 적합한 위치결정은 구성요소들의 고유한 특성 및 다른 구성요소들과의 상호관계에 따라 정해질 수 있다. 한 예로서, 전방 및 후방 휠에 대한 앞서 주어진 결정은 여러 가지 어셈블리, 부 구성요소 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 휠의 종방향 경계 평면들을 회전 타이어의 횡방향 에지들에 위치시키는 것은 접기 시의 체적 감소 및 휠의 위치 이동의 식별을 용이하게 할 수 있다. 이는 본 발명이 한쪽 휠을 다른쪽 휠 내부에 및/또는 휠을 프레임 내부에 적어도 부분적으로 위치시킬 수 있는 방법을 용이하게 설명한다.
따라서, 하나의 실시예에 따라, 상기 종방향, 수직방향 및 횡방향 경계 평면들은 각각 상기 전방 및 후방 휠의 각각에 편입된 지형-당접 환형 타이어의 횡방향, 수직방향 및 종방향 말단부들을 결정한다.
바람직하게는, 사이클은 상기 전방 휠 조향 부재가 프레임을 향한 전방 휠의 피벗운동을 허용하도록 해제가능하게 힌지운동되어 있는 컴팩트화된 운반 형태로 접혀질 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 프레임은 전방 휠의 적어도 일부와 결합되도록 만곡형으로 형성되고 치수결정되어 있다. 바람직하게는, 프레임은 전방 휠의 외주부 및 선택적으로 구동 기구의 적어도 일부의 삽입을 수용할 수 있는 단면 U-자형이다.
하나의 실시예에 있어서, 사이클은 프레임의 후방부가 전방 휠 및/또는 프레임을 향한 후방 휠의 피벗운동을 허용하도록 해제가능하게 힌지운동되어 있는 컴팩트화된 운반 형태로 접혀질 수 있다. 바람직하게는, 후방 휠은 피벗운동되는 후방 휠이 전방 휠의 중심부 내부에 또는 전방 휠의 중심부에 인접하여 위치되는 것을 허용하도록 치수결정되어 있다. 하나의 변형된 실시예에 있어서는, 후방 휠은 탈착가능하고, 프레임으로부터 제거되어 전방 휠 내부에 끼워질 수 있다. 후방 휠이 종래의 체인 구동장치 및 관련 피팅부들을 구비할 필요가 없으므로, 후방 휠을 이동시킴으로써 사이클을 접는 전술한 수단은 용이하게 실시된다.
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조향은 사이클 성능의 중요한 파라미터이며, 1세기가 넘도록 중요한 주제가 되어 왔다는 것은 자명하다. 본 발명의 특별한 조향 기하학적 형태 및 관련한 프레임 형태를 이하에서 상세히 살펴보기로 한다. 광의의 용어로서, 사이클 조향은 다음의 큰 범주로 세분화될 수 있다.
기재 자체에서 알 수 있듯이, 상기 범주들은 각각 다음과 관련되어 있다.
본 발명의 다른 실시예들에서, 이러한 각각의 조향 범주가 활용될 수 있다. 위에서 두번째까지의 2가지 범주(시트 위식)는 종래의 사이클 조향 기구(첫번째 범주의 경우) 및 종래의 사이클 조향 기구에 있어서 더 복잡한 변형 형태를 반연한다.
시트 위 직접식 조향의 이용은 사용의 단순성,신뢰성 및 용이성의 잘 정립된 이점들을 제공한다. 대부분의 라이더들은 전방 휠 포크에 착된 핸들바와 같은 시트 위 직접 조향 장치에 익숙해져 있으며, 숙련된 기술을 다른 그와 비슷한 조향 기구에 쉽게 전용할 수 있다. 하지만, 라이더를 핸들바까지 전방으로 튀어나가게 하기에 충분한 충돌이나 급감속의 경우에 라이더에게 강도상으로, 걸려 얽힐 수 있는 점으로, 잠재적으로 상해를 입힐 있는 장애물이 존재한다는 단점이 있다. 라이더가 핸들바를 벗어나거나 핸들바로 던져지는 충돌이나 낙하는 여지없이 상해를 초래한다. 그러한 상해의 주요한 원인은 라이더가 전방으로 피칭운동을 하게 될 때(전방으로 쏠렸을 때) 라이더가 다리를 핸들바로부터 자유롭게 이동시킬 수 없다는 점이다. 핸들바와의 걸려 얽힘은 부속하는 기어, 브레이크의 레버, 케이블, 라이트, 벨 등의 존재에 의해 심화된다.
시트 위 간접식 조향의 이용은 사이클 프레임 형태가 조향 축선에 또는 조향 축선 근처에 위치된 핸들바를 효과적으로 조작하는 것을 방해하지 않는다면 크게 매력적이지 않은 선택이다. 간접식 조향은 라이더에 인접한 핸들바, 레버 등에 가해지는 라이더로부터의 조향 입력을 피벗가능한 조향 부재로 전달하는 어떠한 전동 형태를 포함한다. 전형적으로 긴 형태로 인해, 그와 같은 조향 기구는 흔히 와식 사이클에서 채용된다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 여러 가지 특징들은 특히 접이식 사이클로서 도시에서의 사용의 효율성을 향상시킨다. 하지만, 그와 같은 특징들은 와식 사이클에는 크게 적합하지 않다. 작고 컴팩트한 프레임, 돌출하지 않도록 에워싸여진 구동 기구, 높은 가시성의 라이딩 자세 및 신속한 조정성에 대한 요구는 와식 사이클의 특징들이 아니다. 반대로, 낮게 누운 시팅 자세, 고속 능력 및 장거리 적합성은 도시 용도로는 중요하지 않거나 심지어 위험하다. 결론적으로, 시트 위 간접식 조향은 접이식 도시 지향의 사이클에 대한 일차적 선택지가 아니다.
시트 아래 직접식 및 시트 아래 간접식 양자 모두의 조향은 도시 지향의 사이클 디자인, 특히 통근용 접이식 사이클에 대한 상당한 가능성을 제공한다. 도시에서의 라이딩은 높은 속도나 공기역학적 항력을 최소화 하기 위한 낮은 구부린 보디 자세에 대한 필연적인 요구를 수반하지 않는다. 긴 휠 베이스, 큰 전방 및 후방 휠, 양 팔에 의해 생기는 일부의 라이더의 중량을 수반하는 반쯤 구부려진 라이딩 자세는 모두 컴팩트한 조종성이 우수한 도시형 사이클을 형성하고 높은 가시성 및 지각성을 제공하는 데 역효과적이다.
라이더의 제동 및/또는 사고로 인해 라이더를 시트로부터 전방으로 튀어나가게 하기에 충분한 급감속의 경우에, 라이더가 조향 기구와 걸려 얽히지 않고 쉽게 하차할 수 있다는 것은 크게 유리한 점이다. 이는 기본적으로 기존의 직립식의 비와류식 사이클과는 다른 조향장치 형태를 필요로 한다. 라이더의 전방 경로를 벗어나게 조향 기구를 이동시키는 것은 조향 기구 및 바람직하게는 다른 잠재적 장애물이 라이더의 몸통과 다리 뒤쪽에 위치될 것을 요한다. 이는 조향 기구와 함께 구동 기구 및 프레임 디자인에 관련성을 가진다. 조향 기구와 관련하여, 장애 없는 전방 하차로 이어지는 사이클 형태의 바람직한 기준은:
- 라이더의 시트 아래에, 및/또는
- 라이더의 등 후방에, 및/또는
- 라이더의 허벅지 아래 및 라이더의 종아리/다리 하단부의 후방에, 및/또는
- 라이더의 몸통 폭 횡방향 외측에 위치하는 것;
- 발에서 쉽게 탈착가능하고,
- 발/다리 하단부의 아래 및/또는 후방에 위치되는 것을 포함한다.
조향 기구를 라이더의 폭의 황방향 외측에 배치하는 것은 도로 안정성 및 조종성의 결과로 이어지는, 전형적인 사이클보다 상당히 큰 폭의 다루기 힘든 구조를 야기할 것이다. 따라서, 그와 같은 형태에 대해 다루기 어려운 기술적 장애는 없겠지만, 여기서 설명하는 대안만큼 매력적이지 않다. 조향 기구를 라이더 뒤쪽에 배치하는 것도 사용자가 조향 운동의 전체 범위에 걸쳐 조향 기구에 쉽게 닿아 제어하기 위한 인체공학적 곤란성을 가진다. 발에 의해 조작되는 조향(손에 의한 조향의 도움이 없거나 손에 의한 조향과 조합된)이 본 발명에 대해 실행가능한 직접적인 제어 방법이긴 하지만, 비주류적인 도시 용도에 적합하다. 발에 의해 조작된 조향의 가능성 및 결점은 앞서 살펴보았다.
그러므로, 근본적으로 도시용 사이클을 위해서는, 조향 기구를 라이더의 정강이 및 라이더의 허벅지 뒤쪽에 배치시키는 것이 인체공학적, 기능적 및 형태적 장점들의 가장 큰 상승효과를 제공한다.
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따라서, 바람직하게는, 상기 조향 기구는 라이더의 다리 및/또는 라이더의 전방에 장애가 없는 즉 방해가 없는 구역을 제공하도록 형성되고 위치결정된다.
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하나의 실시예에 따라, 상기 조향 기구는 상기 시트의 아래에 및/또는 후방에 위치되어 있다.
바람직하게는, 상기 조향 기구는 상기 시트의 아래에 및/또는 후방에 위치된 한쌍의 핸들바를 포함하고 있다. 바람직하게는, 상기 핸들바는 제4 축선을 중심으로 회전하도록 상기 프레임의 중심에 장착되어 있다.
하나의 실시예에 있어서, 상기 제4 축선은 제2 축선(즉, 조향 축선)과 동축이다. 바람직하게는, 상기 핸들바는 스템에 의해 제2 축선으로부터 변위되어 있다. 스템은 예컨대 단일의 빔, 튜브, 바, 하우징, 로드, 요소, 프레임 등과 같은 소정의 형태로 형성될 수 있고, 인체공학적으로 보다 효과적인 조향 입력을 위해 핸들바의 위치를 제2 축선보다 라이더에 더 근접하게 이동시키는 작용을 가진다.
핸들바를 시트 바로 아래에 배치하는 것은 몸통의 어느쪽에도 응력을 받지 않는 상태로 라이더의 이완된 팔에 의해 조작하기에 매우 자연스러운 위치에 핸들바가 놓이게 한다. 이러한 핸들바의 배치는 전방 휠 발판 상에 라이더의 다리를 재치하는 것과 조합하여, 조향 기구를 라이더의 전체 보디 아래에 그리고 뒤쪽에 위치시킨다. 결론적으로, 급하게 하차할 필요가 있는 경우에, 라이더는 간단하게 조향 기구를 해제시킨 다음 조향 기구를 포함한 사이클의 어떤 부분과도 걸려 얽히는 일 없이 전방으로 또는 심지어 횡방향으로 하차할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 가능한 직립 라이딩 자세와 높은 가시성 및 인식성은 라이더를 신속한 하차 및 도보 이동으로의 전이를 위한 우수한 신체 배치 상태에 있게 한다.
핸들바(또는 상당 부재)를 라이더에 의한 접근에 이상적인 위치에 위치시키기 위해, 제2 축선으로부터 핸들바로 뻗어 있는 스템은 라이더의 회전 운동을 조향 부재/전방 휠에 전달하기 위한 간단하고 신뢰성 있는 구성을 제공한다. 앞서 명기된 바와 같이, 하나의 실시예에 있어서, 조향 기구의 스템은 2개의 말단부를 구비하여 형성되어 있고, 상기 스템은 한쪽 말단부가 상기 조향 부재에 부착되어 있고 다른쪽 말단부가 한쌍의 핸들바에 부착되어 있다. 스템이 조향 부재에 대한 직접적인 연결을 제공하기 때문에, 핸들바의 회전을 원하는 전방 휠 회전에 대응하도록 변경시킬 필요가 없다. 하지만, 필요한 정도의 전방 휠의 회전을 생성하기 위해, 스템의 말단부에서 핸들바에 의해 조향 축선에 외접하는 원호가 라이더에 따라 불편한 도달 거리일 수 있다. 결론적으로, 라이더의 허벅지 및/또는 엉덩이 둘레를 지나도록 배향된 바 단부 핸드그립 즉 팁을 각각의 핸들바의 외측 단부에 부가함으로써, 바 단부 핸드그립을 조향 운동 범위 전체에 걸쳐 라이더의 보디에 근접하도록 배치한다. 따라서, 본 발명이 하나의 양태에 따라, 상기 핸들바는 라이더의 허벅지 둘레로 연장되도록 배향된 외측 단부 부분을 포함하고 있다. 하나의 실시예에 있어서, 상기 핸들바의 외측 단부 부분은 거의 수평방향으로 상기 스템에 평행하게 배향되어 있다.
바의 외측 단부 부분을 구비한 핸들바의 각각의 형상은 연속적으로 만곡된 바에서 2개의 거의 직교하는 부분까지 이르도록 형성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 종래의 사이클을 따라, 핸들바의 단부는 브레이크, 쓰로틀(외부 동력식 실시예를 위한), 라이트 등과 같은 임의의 사이클 제어장치를 배치하기 위한 편리한 위치를 제공한다.
하나의 변형된 실시예에 있어서, 상기 제4 축선은 상기 조향 축선으로부터 이격되어 있다. 이와 같은 실시예에 있어서는, 조향 기구는 또한 상기 조향 기구의 회전 운동을 전달하여 상기 조향 기구의 운동과 동일한 방향의 제2 축선을 중심으로 한 조향 부재 및 전방 휠의 대응하는 회전 운동을 생성하기 위한 전달 커플링을 포함하고 있다.
전달 커플링 또한 하나 이상의 타이-로드, 풀리, 기어, 유니버설 조인트(예컨대, 한쌍의 후크 또는 초범 유니버설 조인트) 등을 포함하는 수많은 기구로 형성될 수 있다. 전달 커플링은, 본 발명의 하나의 양태에 따라, 상기 프레임의 일부에 의해 적어도 부분적으로 에워싸여질 수 있다. 하나의 실시예에 있어서, 상기 전달 커플링은 기계적 장점을 제공하도록 형성되어, 조향 기구의 주어진 회전 운동이 조향 부재의 감소된 회전 운동을 발생시킨다.
조향 기구는 핸들바에 더하여 레버, 풀리, 휠 등을 포함하는 임의의 편리한 기구로 형성될 수 있다. 하지만, 조향 기구는 반드시 종래의 핸들바와 같이 정해진 수평방향 평면 내에서 작동할 필요는 없으며, 프레임에 대칭적으로 부착될 필요도 없다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 손에 의해 조작되는 핸들에 부착된 케이블 및 풀리로 형성되는 조향 기구는 덤벨 들어올리기와 유사한 동작(주로 라이더의 팔뚝)의 범위에 걸쳐 운동될 수 있다. 또다른 실시예에 있어서, 조향 기구는 한 손으로 조작가능할 수 있다. 이는 라이더의 다리 사이 또는 선택적으로 사용자의 한쪽 옆구리에 위치된 조이스틱 타입의 제어장치의 형태를 취할 수 있다. 그와 같은 실시예는 라이더의 자유로운 손/팔이 다양한 스포츠 활동이나 예컨대 우편물 배달과 같은 다른 활동에 사용되는 허용할 수 있다.
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본 발명은 수많은 상이한 프레임 형태 및 구조가 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 채용되도록 해준다. 컴팩트한 휠 베이스, 신규한 시트 착석/조향 장치 및 미니 파딩 휠 배열의 실시예들은 종래의 사이클과 상이한 프레임 조건 및 구조를 생성한다.
하나의 실시예에 있어서, 프레임은 전방 휠의 외주부에 대응되는 오목부를 구비한 형상의 중심 부분을 가진 대략 만곡형이다. 바람직하게는, 프레임은 또한 조향 부재, 조향 기구 및/또는 후방 휠의 삽입을 수용할 수 있는 오목부들을 편입하고 있다. 전방 휠이 가장 큰 단일의 구성요소이기 때문에, 접기 시의 컴팩트화의 효율은 프레임 및 다른 구성요소들과 전방 휠 사이의 상호작용에 달려 있다. 만곡 형상의 프레임은 따라서 상호간의 결합을 돕기 위해 전방 휠의 외측 부분에 대해 기본적으로 유사한 프로파일을 형상을 제공한다.
하지만, 기본적으로 튜브형 골격 구조 또는 전방 및/또는 후방 휠이 프레임 내부에 삽입되기보다 프레임 옆으로 피벗운동되는 횡방향으로 비대칭형인 프레임을 포함하는 변형된 프레임 형상 및 구조가 가능하다.
또다른 변경 형태는 선형의 빔 및/또는 압출 성형된 프레임 단면 프로파일을 구비한 프레임을 포함한다.
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앞서 확인한 바와 같이, 구동 기구는 2가지 범주, 즉 '사용자 동력식' 기구 즉 사용자/라이더에 의해 동력이 공급되는 기구(페달 크랭크와 같은)와 독립적인 동력원을 구비한 '외부 동력식' 기구 즉 사용자/라이더 외에 전기 모터, 엔진 등과 같은 외부 동력식 기구로 나누어질 수 있다. 또한, '발판'이라는 용어는 주행 시에 사용자가 발을 재치하게 해주도록 형성된 임의의 피팅부를 포함하며, 가동부(예컨대, 페달 크랭크), 케이지, 접혀질 수 있는 받침대 및 고정형 받침대를 포함한다.
역시 앞서 확인한 바와 같이, 구동 기구는 전기 모터, 제너레이터, 페달 크랭크, 페달 크랭크 및 기어식 체인 구동장치, 내연 또는 외연 엔진 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 수많은 형태를 취할 수 있다.
전기 모터와 같은 '외부 동력식' 구동 기구를 살펴 보면, 여러 가지 변경 형태들이 종래기술의 사이클에서 조사되었지만, 대량의 사용자 동력식의 통상적인 페달 사이클과 비교하여 상업적인 성공은 미약하였다. 그와 같은 시장 반응의 원인은 복합적인 요인들에 의해 영향을 받는 것으로 구동 기구와는 직접적인 관련은 없다. 우선, 유효한 외부 구동장치가 되도록 하기 위해서는 적절한 주행 성능을 필요로 하고, 참을 수 있을 만큼 충분히 강력한 구동을 필요로 한다. 또한, 도시 용도에 초점을 맞추면, 앞서 살펴본 바와 같이, 도시에서의 사용은 사이클을 접는 효율성에 관련된다. 접이식 사이클의 사이클 성능과 운반성(및 그에 따른 실용성)은 모두 사이클 중량에 직접적인 영향을 받는다. 종래기술의 접이식 사이클 디자인은 변함없이 비접이식 사이클에 필적할만한 기능과 성능을 제공하는 중량의 접이식 사이클을 초래하기 때문에, 외부 구동장치(전기 모터와 같은)의 문제는 보충적인 기동력 보조에 초점이 맞춰져 왔다.
하지만, 본 발명에 의해 성취되는 컴팩트성, 경량 및 성능의 고유한 이점들은 배터리 동력원을 구비한 전기 구동장치에 의해 전적으로 동력이 공급되는 것을 가능하게 해준다. 구체적으로는, 접기가능한 미니 파딩 휠 형태와 조합한 허브리스 전방 휠의 장점은 특히 접혀진 휠-인-휠 형태와 결합하도록 구성될 수 있는 상당히 작은 프레임이 사용되는 것을 가능하게 해준다. 휠들 중의 하나(바람직하게는 전방 휠)의 외주부 내의 가용 공간의 활용은 허브리스 휠에 의해 가장 효과적으로 성취된다. 다른쪽 휠(예컨대, 후방 휠)이 실용적으로 가능한한 작게 만들어진다면, 구동 기구를 위해 가용한 필요 공간은 큰쪽 휠의 공간 내에서 쉽게 찾아질 수 있다. 이는 또한 접혀지는/피벗운동하는 구성요소들 사이의 구동 링크장치의 필요성을 제거한다. 결론적으로, 큰쪽 휠의 회전가능한 림부를 동일 휠 내에 배치된 구동 기구에 의해 구동시키는 것이 유리할 것이다. 이는 외부 동력식 구동 기구와 내부 동력식 구동 기구의 모두에 적용된다. 큰쪽 허브리스 휠의 가용한 내부 공간은 또한 배터리, 페달 장착부, 체인, 기어 등과 같은 구동 기구에서의 다른 ㅍ피팅부 및 기구가 적절한 커버링에 의해 에워싸여질 수 있게 해준다. 이는 매끈한 외면과 먼지 및 습기 침입으로부터의 보호를 제공할 뿐만 아니라, 라이더 또는 라이더의 의복과의 원치 않는 간섭을 방지한다.
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바람직하게는, 전방 휠은 회전가능한 외측 림부를 구비하고 있는 허브리스 전방 휠이고, 구동 기구는 전방 휠 회전을 일으키도록 상기 외측 림부에 작동가능하게 커플링되어 있다.
이와 같은 림 구동 형태는 전기 구동장치와 같은 외부 구동 기구와 페달 크랭크 기구와 같은 자가 동력식 구동장치 모두에 유리하다.
바람직하게는, 상기 구동 기구는 상기 제1 축선에 평행한 제3 축선을 중심으로 회전하도록 전방 휠에 작동가능하게 연결되어 있다.
바람직하게는, 상기 제3 축선은 상기 제1 축선으로부터 편심적으로 제1 휠 내에 위치된다.
바람직하게는, 상기 제3 축선은 제1 축선과 전방 휠의 후방 부분 사이에 위치된다.
하나의 실시예에 있어서, 구동 기구는 하나 이상의 기어, 벨트 구동장치, 체인 구동장치 등을 통해 외측 림부에 커플링되어 있다.
상기 사이클은 따라서 비교가능한 종래기술의 사이클보다 우수한 수많은 장점을 제공한다. 사이클의 전방 휠 구동은 종래의 외부 후방 휠 체인 구동장치가 생략될 수 있게 해주는 동시에, 프레임의 치수적, 구조적 및 기하학적 요구조건을 간단화시킨다. 하지만, 제1 축선에 구동 기구를 배치함으로써 전방 휠을 직접 구동하는 것은 최대의 실용적인 휠 크기, 착석 위치 및 조종성을 제한하게 한다. 구동 기구의 편심적인 배치는 이러한 단점들을 해결하고, 지면과 라이더에 대한 발판 및/또는 페달 크랭크의 가장 인체공학적으로 효율적인 배치 및 크기를 손상시킴이 없이 최적의 전방 휠 크기가 채용될 수 있게 해준다.
여러 가지 변경된 구동장치 형태가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 하나의 실시예에 있어서는, 단일의 외부 동력식 구동 기구가 전방 및 후방 휠 모두에 기동력을 가한다. 선택적으로, 개별의 외부 동력식 구동 기구가 전방 및 후방 휠을 개별적으로 구동시킨다. 이러한 실시예들은 사이클에 전륜 구동을 제공하여, 양쪽 휠 사이에 잠재적으로 기동력을 확대시켜 휠 공전의 가능성을 감소시키고 접지력을 향상시킨다. 후자의 실시예에 있어서는, 한쪽 구동장치가 작동불능 상태로 되는 경우에 어느 정도의 여분성도 제공한다. 또다른 실시예에 있어서는, 외부 동력식 기구에 의해 후방 휠에만 동력이 공급될 수도 있다.
앞서 확인한 바와 같이, '사용자 동력식' 구동 기구 즉 페달 크랭크와 '외부 동력식' 구동 기구 사이의 현저한 차이점은 라이더의 발 재치에 대한 조건이다. 페달 크랭크를 젓는 것은 라이더의 발이 가동의 페달 상에 위치되는 것을 필요로 하는 한편, '외부 동력식' 기구는 라이더의 발이 정적 형태의 발판 상에 위치되는 것을 가능하게 해준다. 인체공학적 고려사항으로 인해, 그와 같은 발판의 위치는 페달 크랭크의 바람직한 위치와 거의 일치할 수 있다. 또한, 각각의 경우에서 반복하지 않더라도, 판독성을 위해, 발판과 페달 크랭크의 기술은 특별한 언급이 있는 경우를 제외하고는 호환적으로 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.
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전방 휠 구동 사이클용 페달 동력식 구동 기구의 특정의 경우를 살펴 보면, 접이식 도시형 사이클의 최적의 휠 치수는 여러 가지 요인들에 좌우된다. 우수한 라이딩 성능은 일반적으로 특히 거친 도로면 위에서의 작은 직경 휠에 의해 손상된다. 하지만, 도시 환경에서는, 도로면은 포트 홀, 그리드 및 장해물로 인해 노면질이 가변적일 수 있지만, 일반적으로 오프로드면과 비교하면 높은 수준이다. 따라서, 도시에 특화된 페달 동력식 사이클은 다목적의 접이식 사이클보다 작은 휠 치수를 사용할 수 있다. 도시에서 사용하기 위한 최소 휠 치수에 대한 실질적인 제한은 휠이 라이더가 하차하는 일없이 도로 연석을 넘어갈 정도로 충분히 커야 한다는 것이다. 하지만, 페달 크랭크 구동 기구의 경우, 중심부에 장착된 페달 크랭크에 의해 직접적으로 구동되는 휠에 최소의 실용적인 직경을 이용하는 것은 불가능하다. 성인에 의한 유효한 페달젓기 동작에 필요한 크랭크 길이가 최소의 실용적인 휠 치수를 결정하고, 이 최소의 실용적인 휠 치수보다 작으면 특히 선회시에 페달이 지면과 접촉할 수 있다.
반대로, 큰 휠 직경을 구비하는 사이클 실시예가 요구되는 경우, 중심부 페달 크랭크는 또한 라이더가 페달을 효과적으로 작동시키는 것 및/또는 정지 시에 지면에 닿는 것을 방해함이 없이 가능한 최대 치수를 제한하게 된다.
본 발명에 있어서의 편심적 구동 기구 배치의 사용은 상기한 한계들을 모두 제거하고, 외부 동력식 구동 기구와 사용자 동력식 구동 기구의 모두에 대해 최적의 휠 직경이 선택되는 것을 가능하게 해준다. 페달 크랭크를 휠의 상부 4분의1 지점에 배치하는 것은 감소된 휠 직경이 채용될 수 있게 해주는 한편, 페달 크랭크를 휠의 하부 4분의1 지점에 배치하는 것은 페달젓기 효율을 손상시킴이 없이 큰 휠 직경의 사용을 가능하게 해준다.
구동 기구가 제1 축선 상에서 작동하는 기구를 통해 전방 휠을 회전시키도록 커플링될 수 있지만, 휠 직경의 중심 공간을 혼잡하게 한다. 혼잡하지 않다면 휠 직경의 중심 공간은 접이식 사이클의 컴팩트화를 최대화하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 구동 기구는 바람직하게는 페달 크랭크를 휠 림부에 커플링시켜, 특히 접혀진 형태에 있어서, 구동 기구가 라이더 또는 라이더의 의복을 붙잡을 수 있는 돌출부 등이 없이 하우징 내에 쉽게 에워싸여질 수 있게 해준다. 컴팩트화를 돕기 위해, 하나의 실시예에 있어서는, 페달 크랭크/발판은 구동 기구 하우징과 거의 일치하도록 배향되도록 제거가능하게 그리고/또는 피벗운동 가능하게 형성되어 있다.
구동 기구는 하나 이상의 사용자가 선택가능한 기어를 포함하거나 단일의 기어비를 가지고 간단하게 형성될 수도 있다. 사이클이 주로 도시 용도로 의도된다면, 단일의 기어비는 레이싱용 바이크 또는 산악용 바이크가 가지게 되는 것과 동일한 장애를 가질 필요가 없다. 도시용 사이클은 또한 작은 하우징 내에 에워싸여질 수 있는 경량의 간단한 구동 기구를 제공한다.
하나의 실시예에 있어서, 크랭크 기어에 부착되는 페달 크랭크와 같은 구동 기구는 상기 회전가능한 외측 림부를 구동시키도록 중간 기어를 통해 구동 기어에 회전가능하게 맞물림된다. 외측 림부와 구동 기어는 모두 치형 맞물림 접촉면 또는 완만한 마찰 접촉면을 구비하여 형성될 수 있다. 중간 기어에는 크랭크 페달의 회전 방향이 전방 휠의 회전 방향과 일치하는 것을 보장하는 것이 요구되지만, 만족스러운 기어비가 성취될 수 있다면 기어 크랭크로부터 직접적으로 림부를 구동시킴으로써 극단적으로 간단한 형태가 가능하다는 것을 이해할 것이다.
또한, 접이식 사이클이 체인, 기어 등이 노출되는 일 없는 매끈한 밀봉형 사이클을 제공하는 것을 보장하기 위해, 외측 림부(및 관련 구동 기구)는 환형 링으로서 전방 휠 둘레로 위치된 공통의 하우징 내에 에워사여질 수 있다. 바람직하게는, 조향 부재는 상기 하우징에 부착된다. 전방 휠에 대한 조향 부재 부착부는 휠의 양쪽으로 뻗어 있는 암들을 구비한 포크 형태 또는 전방 휠의 한쪽의 비대칭 부착부일 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 그에 따라 노출된 외부 체인 구동장치와 관련된 윤활유, 포집된 먼지 등은 라이더로부터 차단되어, 접혀진 사이클이 오염의 위험 없이 라이더의 등부 상에서 운반되는 것을 가능하게 해준다.
바람직하게는, 외측 림부는 대표적으로 공기 타이어 형태인 지면-당접 타이어부를 포함하거나 지면-당접 타이어부에 부착된다.
앞서 살펴본 바와 같이, 제1 축선을 통과하는 페달 크랭크를 구비한 전방 휠 구동 페달 사이클은 특히 정지상태로부터 출발할 때 토크 스티어 효과로 인한 ㅁ무문제점을 가지게 된다. 크랭크 페달을 제1 축선으로부터 후방으로 변위시킴으로써증가된 안정성(증가된 휠 베이스가 도움을 준다) 및 감소된 토크 스티어를 포함하는 여러 가지 중요한 이점들을 제공한다. 제1 축선을 통과하는 페달 크랭크를 구비한 전방 휠 페달 구동에 있어서의 인체공학적 제약은 라이더가 전방 휠의 정상부 위에 위치하는 것을 요구한다. 이는 직립한 라이딩 자세로 인한 높은 가시성을 제공하지만, 유니사이클과 유사한 사이클의 불안정감(및 실제의 불안정성)을 증가시킨다. 본 발명에 있어서의 제1 축선으로부터 후방으로의 페달 크랭크의 변위는 라이더의 착석 위치도 후방으로 이동하게 해주고, 그에 따라 바람직한 높은 가시성 및 프레임의 원뿔대 모양을 유지하면서 높은 안정성을 제공한다.
상기 실시예의 여러 가지 변형예가 본 발명의 기술사상으로부터 벗어남이 없이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 사이클은 예컨대 사용자 동력식 구동 기구와 외부 동력식 구동 기구의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 부가적인 구동 기구의 사용은 보충적인 구동 기구로서 사용하는 것으로, 예컨대, 외부 동력식 구동 기구가 주된 페달 동력식 구동 기구를 보충하거나 그 반대가 될 수 있다. 보충적인 외부 동력식 구동 기구는 전방 또는 후방 휠에 동력을 공급할 수 있고, 전기 구동장치(배터리 및 연료전지 동력식), 내연 엔진 등을 포함하는 임의의 편린한 기지의 동력식 구동 기구에서 선택될 수 있다. 그와 같은 보충적인 구동은 급경사에서 라이더를 도울 수 있고, 선택적으로 내리막 주행 및/또는 제동 시에 감속 및/또는 발전을 제공하도록 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 보충적인 구동 기구는 구동 기구 하우징 내부에 위치된다.
편심적인 크랭크 페달 배치에 의한 안정성 향상에도 불구하고, 컴팩트한 프레임 상에서의 직립한 라이딩 자세는 여전히 전방 브레이크의 강한 작동 시에 라이더의 전방으로의 피칭의 위험성을 발생시킨다. 종래의 라이더 전방의 핸들바의 배치는 라이더가 전방으로 피칭운동하는 경우에 장해물을 제공한다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 실시예는 라이더 아래 및/또는 뒤쪽의 핸들바의 배치에 의해 그와 같은 곤란점을 극복한다. 따라서, 라이더는 어떠한 방해물도 없는 사이클의 전방부를 통해 사이클로부터 쉽게 하차할 수 있다. 이러한 하차는 비상 제동시나 아주 느린 속도에서의 감속에서조차 발생할 수 있다. 그와 같은 감속 방법은 스케이트보드 및 스쿠터 라이더에게는 이미 일반적이다.
따라서, 사이클은 선택적으로 전방 및/또는 후방 브레이크가 설치될 수 있다. 사이클이 사람의 구보 속도 이하의 속도로 사용되고 속도 제어의 수단으로서 라이더의 하차가 이용되는 도시 용도라면, 브레이크가 없는 실시예가 가능하다. 하지만, 약간의 비용과 수고를 들여 후방 및/또는 전방 휠 상에 종래의 사이클의 브레이크를 설치함으로써 사이클의 실용성을 더한다는 것을 이해할 것이다.
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따라서, 본 발명은 사용자 또는 사용자의 의복과 걸려 얽히게 되는 위험성을 최소로 하여 운반 및 보관을 위해 컴팩트한 체적으로 접혀질 수 있는 편리한 도시 교통수단이 될 수 있는 접이식 사이클을 제공한다.
본 발명의 양태는 첨부도면을 참조하여 이루어지는 단지 예시로서 제공되는 하기의 실시예의 설명으로부터 명백해 질 것이며, 첨부도면을 간단히 설명하면:
도 1은 접이식 사이클 형태의 본 발명의 바람직한 실시예의 측면도이고;
도 2는 종래의 현대식 사이클과 비교하여 도 1의 사이클을 도시한 측면도이고;
도 3은 페니 파딩 사이클과 비교하여 도 1의 사이클을 도시한 측면도이고며;
도 4는 미니 페니 파딩('미니 파딩') 사이클과 비교하여 도 1의 사이클을 도시한 측면도이고;
도 5는 또다른 알려진 페니 파딩 사이클과 비교하여 도 1의 사이클을 도시한 측면도이고;
도 6은 도 1의 사이클과 사이클 차원을 도시한 측면도이고;
도 7은 도 1의 사이클과 조향 각도, 축선 및 레이크를 도시한 측면도이고;
도 8의 a) 및 b)는 각각 도 1-5에 도시된 라이더보다 작고 큰 라이더의 측면도이고;
도 9는 도 1의 사이클과 접이 축선들을 도시한 측면도이고;
도 10의 a) 및 b)는 각각 펼쳐세운 형태와 접혀진 형태의 조향 기구 및 시트를 구비한 사이클의 측면도이고;
도 11의 a)는 펼쳐세운 형태의 핸들바 및 발판을 구비한 도 1의 사이클의 측면도이고, 도 11의 b)는 접혀진 형태의 핸들바 및 발판을 구비한 도 1의 사이클의 측면도이고;
도 12는 펼쳐세운 형태와 접혀진 형태 사이에서 이동하는 전방 및 후방 휠을 구비한 도 1의 사이클의 측면도이고;
도 13은 접혀진 형태의 전방 및 후방 휠을 구비한 도 1의 사이클의 측면도이고;
도 14의 a) - e)는 각각 펼쳐세운 형태의 도 1의 사이클의 정면도, 후면도, 측면도, 평면도 및 저면도이고;
도 15의 a) - e)는 각각 접혀진 형태의 도 1의 사이클의 정면도, 후면도, 측면도, 평면도 및 저면도이고;
도 16의 a) 및 b)는 각각 접혀진 형태의 사이클을 운반하는 라이더의 측면도 및 후면도이고;
도 17의 a) - f)는 펼쳐세운 형태(도 17의 a))로부터 접혀진 형태(도 17의 e))까지 도 1의 사이클의 접기 순서의 측면도이고;
도 18의 a) - f)는 펼쳐세운 형태(도 18의 a))로부터 접혀진 형태(도 18의 e))까지 도 1의 사이클의 접기 순서의 평면도이고;
도 19 및 도 19a의 a) - f)는 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠의 수직방향 및 종방향 경계 평면들의 측면도이고;
도 19 및 도 19a의 g) - l)은 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠의 횡방향 및 종방향 경계 평면들의 평면도이고;
도 20 및 도 20a)의 a) - f)는 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠 그리고 프레임의 횡방향 및 종방향 경계 평면들의 평면도이고;
도 20 및 도 20a)의 g) - l)은 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠 그리고 프레임의 횡방향 경계 평면들의 평면도이고;
도 21 및 도 21a)의 a) - f)는 전방 및 후방 휠 그리고 프레임의 횡방향 경계 평면들과 함께 사이클의 접기 순서의 여러 단계에 있는 도 1의 사이클의 저면도이고;
도 21 및 도 21a)의 g) - l)은 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠 그리고 프레임의 종방향 경계 평면들의 후면도이고;
도 22의 a) - e)는 도 1의 사이클과 함께 사용하기 위한 다양한 조향 기구를 도시한 도면이고;
도 23의 a) - e)는 도 1에 도시된 사이클의 조향 기구와 비교하여 도시한 변경된 조향 기구의 위치의 측면도이고;
도 24의 a) 및 b)는 각각 도 1의 사이클과 함께 사용하기 위한 변경된 '수직방향' 조향 기구를 도시한 도면이고;
도 25의 a) 및 b)는 도 1의 사이클과 비교하여 본 발명의 2개의 또다른 실시예에 따른 사이클 프레임을 상징적으로 나타낸 도면이고;
도 26은 도 1의 사이클과 비교하여 본 발명의 또다른 실시예에 따른 사이클을 도시한 도면이고;
도 27의 a) - e)는 휠 치수가 변경되는 것을 예로 한 도 1의 사이클의 측면도이고;
도 28은 도 1의 사이클과 비교하여 본 발명의 또다른 실시예에 따른 사이클을 도시한 도면이고;
도 29는 도 1의 사이클의 전방 휠 베어링의 측면도이고;
도 30의 a) 및 b)는 각각 도 1의 사이클에 사용하기 위한 전방 휠의 측면도와 대응하는 단면도이고;
도 31의 a) - c)는 각각 도 1의 사이클에 사용하기 위한 외부 동력식 구동 기구, 사용자 동력식 구동 기구, 및 외부 동력식 기구와 사용자 동력식 기구의 조합을 도시한 도면이고;
도 32의 a) 및 b)는 각각 도 1이 사이클에 사용하기 위한 '페달 보조' 구동 기구의 측면도와 정면도이고;
도 33은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 접이식 사이클을 도시한 도면이고;
도 34의 a) - c)는 도 33의 사이클의 접기 순서의 측면도이고;
도 35의 a) - c)는 본 발명의 또다른 양태에 따른 사이클의 3가지 실시예를도시한 도면이고;
도 36의 a) 및 b)는 각각 도 33의 사이클에 사용하기 위한 사용자 동력식 구동 기구의 측면도 및 정면도이고;
도 37은 사이클의 사용자 동력식 구동 기구와 함께 사용하기 위한 기어장치 시스템의 한가지 가능한 실시예의 측면도이고;
도 1은 접이식 사이클 형태의 본 발명의 바람직한 실시예의 측면도이고;
도 2는 종래의 현대식 사이클과 비교하여 도 1의 사이클을 도시한 측면도이고;
도 3은 페니 파딩 사이클과 비교하여 도 1의 사이클을 도시한 측면도이고며;
도 4는 미니 페니 파딩('미니 파딩') 사이클과 비교하여 도 1의 사이클을 도시한 측면도이고;
도 5는 또다른 알려진 페니 파딩 사이클과 비교하여 도 1의 사이클을 도시한 측면도이고;
도 6은 도 1의 사이클과 사이클 차원을 도시한 측면도이고;
도 7은 도 1의 사이클과 조향 각도, 축선 및 레이크를 도시한 측면도이고;
도 8의 a) 및 b)는 각각 도 1-5에 도시된 라이더보다 작고 큰 라이더의 측면도이고;
도 9는 도 1의 사이클과 접이 축선들을 도시한 측면도이고;
도 10의 a) 및 b)는 각각 펼쳐세운 형태와 접혀진 형태의 조향 기구 및 시트를 구비한 사이클의 측면도이고;
도 11의 a)는 펼쳐세운 형태의 핸들바 및 발판을 구비한 도 1의 사이클의 측면도이고, 도 11의 b)는 접혀진 형태의 핸들바 및 발판을 구비한 도 1의 사이클의 측면도이고;
도 12는 펼쳐세운 형태와 접혀진 형태 사이에서 이동하는 전방 및 후방 휠을 구비한 도 1의 사이클의 측면도이고;
도 13은 접혀진 형태의 전방 및 후방 휠을 구비한 도 1의 사이클의 측면도이고;
도 14의 a) - e)는 각각 펼쳐세운 형태의 도 1의 사이클의 정면도, 후면도, 측면도, 평면도 및 저면도이고;
도 15의 a) - e)는 각각 접혀진 형태의 도 1의 사이클의 정면도, 후면도, 측면도, 평면도 및 저면도이고;
도 16의 a) 및 b)는 각각 접혀진 형태의 사이클을 운반하는 라이더의 측면도 및 후면도이고;
도 17의 a) - f)는 펼쳐세운 형태(도 17의 a))로부터 접혀진 형태(도 17의 e))까지 도 1의 사이클의 접기 순서의 측면도이고;
도 18의 a) - f)는 펼쳐세운 형태(도 18의 a))로부터 접혀진 형태(도 18의 e))까지 도 1의 사이클의 접기 순서의 평면도이고;
도 19 및 도 19a의 a) - f)는 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠의 수직방향 및 종방향 경계 평면들의 측면도이고;
도 19 및 도 19a의 g) - l)은 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠의 횡방향 및 종방향 경계 평면들의 평면도이고;
도 20 및 도 20a)의 a) - f)는 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠 그리고 프레임의 횡방향 및 종방향 경계 평면들의 평면도이고;
도 20 및 도 20a)의 g) - l)은 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠 그리고 프레임의 횡방향 경계 평면들의 평면도이고;
도 21 및 도 21a)의 a) - f)는 전방 및 후방 휠 그리고 프레임의 횡방향 경계 평면들과 함께 사이클의 접기 순서의 여러 단계에 있는 도 1의 사이클의 저면도이고;
도 21 및 도 21a)의 g) - l)은 도 1의 사이클의 접기 순서와 전방 및 후방 휠 그리고 프레임의 종방향 경계 평면들의 후면도이고;
도 22의 a) - e)는 도 1의 사이클과 함께 사용하기 위한 다양한 조향 기구를 도시한 도면이고;
도 23의 a) - e)는 도 1에 도시된 사이클의 조향 기구와 비교하여 도시한 변경된 조향 기구의 위치의 측면도이고;
도 24의 a) 및 b)는 각각 도 1의 사이클과 함께 사용하기 위한 변경된 '수직방향' 조향 기구를 도시한 도면이고;
도 25의 a) 및 b)는 도 1의 사이클과 비교하여 본 발명의 2개의 또다른 실시예에 따른 사이클 프레임을 상징적으로 나타낸 도면이고;
도 26은 도 1의 사이클과 비교하여 본 발명의 또다른 실시예에 따른 사이클을 도시한 도면이고;
도 27의 a) - e)는 휠 치수가 변경되는 것을 예로 한 도 1의 사이클의 측면도이고;
도 28은 도 1의 사이클과 비교하여 본 발명의 또다른 실시예에 따른 사이클을 도시한 도면이고;
도 29는 도 1의 사이클의 전방 휠 베어링의 측면도이고;
도 30의 a) 및 b)는 각각 도 1의 사이클에 사용하기 위한 전방 휠의 측면도와 대응하는 단면도이고;
도 31의 a) - c)는 각각 도 1의 사이클에 사용하기 위한 외부 동력식 구동 기구, 사용자 동력식 구동 기구, 및 외부 동력식 기구와 사용자 동력식 기구의 조합을 도시한 도면이고;
도 32의 a) 및 b)는 각각 도 1이 사이클에 사용하기 위한 '페달 보조' 구동 기구의 측면도와 정면도이고;
도 33은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 접이식 사이클을 도시한 도면이고;
도 34의 a) - c)는 도 33의 사이클의 접기 순서의 측면도이고;
도 35의 a) - c)는 본 발명의 또다른 양태에 따른 사이클의 3가지 실시예를도시한 도면이고;
도 36의 a) 및 b)는 각각 도 33의 사이클에 사용하기 위한 사용자 동력식 구동 기구의 측면도 및 정면도이고;
도 37은 사이클의 사용자 동력식 구동 기구와 함께 사용하기 위한 기어장치 시스템의 한가지 가능한 실시예의 측면도이고;
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도 1 내지 도 21은 본 발명의 바람직한 대표 실시예에 따른 사이클(1)을 도시하고 있다.
개괄적으로 말해서, 라이더(11)용 사이클(1)은 프레임(2)을 가지고 있고, 이 프레임(2)은
를 가지고 있다.
사이클(1)은 사용시에 자연스러운 배향상태를 가지고 있다. 즉, 프레임(2)이 수직방향 평면 내에서 직립하고, 종방향 축선(14)이 사이클의 전후방 이동 방향과 정렬되고, 횡방향 축선(15)이 상기 종방향 축선(14)과 직교하는 상태이다.
시트(13)는 시트 장착부를 통하여 전방 프레임부(3)에 부착되어 있다. 상기 도면에 도시되어 있는 바람직한 실시예에서는 시트(13)가 프레임(2)에 고정되어 있지만, 상기 시트는 현대의 사이클 시트 장치와 유사한 방식으로 시트 포스트 또는 장착부에 탈착가능하게 부착될 수도 있다.
본질적인 것은 아니지만, 도 1 내지 도 36에 도시되어 있는 실시예에서, 사이클(1)은 전방 휠(5)과 후방 휠(6)을 프레임(2)과 서로 근접하도록 재배치함으로써 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접을 수도 있다. 시트(13), 핸들바(9) 및 조향 포크(7)도 프레임(2)과 서로 근접하도록 재배치되어 사이클(1)이 차지하는 전체적인 체적을 줄일 수 있다. 사이클을 접는 여러가지 방법은 보다 상세하게 따로 설명한다.
전방 휠(5)은 조향 포크(7)의 형태로 설치되어 있는 조향 부재에 부착되어 있다. 전방 휠(5)은 제1 축선(17)을 중심으로 제1 평면에서 회전가능하고, 조향 포크(7)는 상기 제1 축선(17)과 직교하는 제2 축선(18)을 중심으로 회전하도록 전방 프레임부(3)에 피벗가능하게 부착되어 있다. 후방 휠(6)은 후방 프레임부(4)에 회전가능하게 부착되어 있으며 제3 축선(19)을 중심으로 제3 평면에서 회전가능하다. 프레임(2)은 또한 전방 휠(5)의 적어도 일부분과 맞물리도록 치수결정되어 있는 대체로 U자 형상의 단면을 가진 대체로 만곡부(20)를 가지고 있다. 후방 휠(6)은 전방 휠 구멍(39) 속으로 삽입될 수 있도록 전방 휠(5)보다 작은 직경을 가지고 있다.
전방 휠(5)은 지형-당접 환형 타이어(73) 및 상기 타이어(73)를 장착하는 회전가능한 림부(74)를 포함하고 있다.
사용자 조작식 조향 기구(8)가 설치되어 있으며 이 사용자 조작식 조향 기구(8)는 2개의 말단부를 가진 형태로 구성된 스템(10)을 통하여 조향 포크(7)에 연결되어 있는 한쌍의 핸들바(9)를 포함하고 있다. 상기 스템(10)은, 한 말단부에서는 조향 포크(7)에 부착되어 있으며 다른 말단부에서는 한 쌍의 핸들바(9)에 부착되어 있다. 운행하는 동안 라이더(11)의 조향 입력을 실행하기 위해 스템(10)을 통하여 조향 포크(7)에 연결된 핸들바(9)를 회전시키면 전방 휠(5)이 회전하게 된다. 한 쌍의 핸들바(9)는, 스템(10)의 양 측으로 횡방향으로 대칭적으로 배치된 트윈 바(twin bar)로 형성되어 있다.
구동 기구(38)는, 전기 모터(비록 도 1에서는 전방 휠 중심 하우징(76)에 의해 가려져 있지만, 도 31에 82로서 개략적으로 도시되어 있음)의 형태로 설치되어 있다. 전기 모터(82)는 기어 시스템을 통하여 전방 휠(5)에 작동가능하게 커플링된다.
사이클(1)이 운행 중에 있을 때 라이더의 발을 지지하기 위해 발판(12)이 전방 휠(5)의 양 측에 설치되어 있다.
사이클(1)은, 사이클이 운행 중에 있을 때에는 라이더가 핸들바(9) 및 발판(12)을 통하여 조향 포크(7)와 조작가능한 접촉 상태로 시트(13)에 착석할 수 있고, 사이클(1)이 정지되어 있을 때에는 시트에 착석한 라이더의 발(28)이 지형면에 닿을 수 있도록 구성되어 있다. 사이클이 정지해 있거나 운행하고 있는 동안 실질적인 몸통 경사없이 응력을 받지 않는 대체로 직립 자세로 라이더(11)를 지지하도록 사이클(1)이 구성되어 있다는 것은 자명하다.
직립의 응력을 받지 않는 라이더 자세는 전형적인 현대 사이클 및 과거의 사이클과는 현저하게 다르다. 종래기술의 사이클은 예외없이 라이더가 자신의 몸통을 기울이면서 자신의 중량의 일부를 조향 기구에서 지지하도록 되어 있다. 도 2 내지 도 5는 여러가지 대표적인 관련된 종래기술의 사이클 구성을 본 발명의 한 실시예의 가상선으로 표시된 그림 위에 겹친 상태를 나타내고 있다. 프레임 및 휠 배치의 차이점 뿐만아니라 치수적인 차이점의 대비상황을 나타내기 위해 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 라이더(11)는 도 1 및 (도 8을 제외한) 모든 도면에 걸쳐서 도시된 라이더와 동일하다.
비록 산악용 바이크, 투어용 바이크 및 다른 범주의 바이크는 라이더 자세에 있어서 약간 다르지만, 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 현대의 로드 레이싱 사이클(22)은 현대의 사이클 프레임 형태의 대표적인 형태이다. 비와식 사이클(non-recumbent cycle)에 대해서 도 2에 도시되어 있는 종래의 라이딩 자세는 라이더가 경사진 몸통 자세로, 머리를 낮추고 부분적으로 구부린 상태로 있게 한다. 도 1에 도시되어 있는 본 실시예의 라이딩 자세와 대비하여, 현대의 라이딩 자세(도 2)는 공기역학적 저항을 줄임으로써 빠른 속도를 내도록 최적화되어 있다. 하지만, 이러한 자세는 결과적으로 라이더의 신체에 보다 많은 부담을 주고 라이더의 주위 지각력 및 다른 교통수단에 대한 도로에서의 존재성을 감소시킨다. 이와는 대조적으로, 도 1에 도시된 사이클(1)의 라이더는 라이더의 다리가 사용자의 히프 아래쪽 및/또는 뒤쪽에 놓이기 보다는 전방 휠 발판(12) 또는 페달쪽으로 전방으로 뻗어 있는 상태로 인체공학적으로 밸런스를 유지하고 있으며, 응력을 받지 않는 안정적인 착석 자세로 있다. 종래의 라이딩 자세(도 2)와 대비하여, 이러한 직립의 라이딩 자세는
을 포함하는 도시 교통수단을 위한 수많은 장점을 제공한다.
사이클(1)은 후방 휠(6)보다 큰 전방 휠(5)을 가지고 있고, 이 점은 기존의 사이클 디자인과는 현저하게 다른 프레임/시트 형태이고, 가장 근접하게 비교해 볼만한 라이딩 자세는 20세기 초의 페니 파딩(Penny Farthing) 디자인에 의해 나타내지는 자세이다. 이러한 페니 파딩 사이클(23)의 한 예가 사이클(1)과 대비하여 도 3에 도시되어 있다. 하지만, 앞서 언급한 바와 같이, 기존의 페니 파딩 디자인에는, 현대의 사이클에서 페니 파딩 디자인을 계속 사용하는 것을 제한하고 있는 수많은 문제점이 내재되어 있다. 이와는 대조적으로, 사이클(1)은, 전방 휠 및 후방 휠(5, 6) 그리고 프레임(2)이 시트에 착석한 라이더의 발이 지면에 닿을 수 있도록 치수가 정해진 상태로 구성되어 있기 때문에, 페니 파딩 디자인에 내재된 상기한 문제점이 감소되거나 배제된다.
또한 발판(12)을 전방 휠(5)에 설치한 것에 의해 증가된 동적 안정성, 상호작용적 라이더 개입(interactive rider involvement) 및 촉감(tactile feedback)을 제공한다. 더우기, 발판(12)은 전방 휠(5)을 조향하는데 도움을 주도록 라이더(11)에 의해 사용될 수 있거나, 라이더가 자신의 손을 자유롭게 사용할 필요가 있는 경우 단독의 조향 입력으로서 사용될 수 있다.
페니 파딩 디자인의 소형화된 현대의 변형 디자인(24)이 사이클(1)과 대비하여 도 4에 도시되어 있는데, 이것은 라이더(11)가 자신의 양 발을 지면에 닿도록 하기 위해 전방 휠의 사이즈를 축소함으로써 종래의 페니 파딩 사이클에 내재된 문제점들 중의 몇 가지를 완화시키려는 시도이다. 하지만, 상기의 변형 디자인(24)의 단점은
을 포함하고 있다.
보다 현대의 다른 페니 파딩 변형 디자인(25)이 도 5에 도시되어 있는데, 이 변형 디자인은 보다 완만한 조향 축선 각도 및 풀 사이즈 페니 파딩보다 작은 전방 휠을 포함하고 있다. 하지만, 상기 변형 디자인은 정지하고 있을 때 라이더의 양 발이 지면에 닿을 수 없을 정도로 여전히 평균적인 라이더를 너무 높이 배치시키고 있고, 도 4에 도시되어 있는 사이클에 대해 상기한 단점 모두를 포함하고 있다.
을 포함한다.
전형적인 사람 신체는 팔다리(limb), 신체 부분 및 요소의 비율에 관하여 일정한 상관성을가진다는 사실이 널리 인정되어 있다. 사람의 체형 및 사이즈에 있어서의 자연스러운 차이에도 불구하고, 이러한 상관성은 대부분의 인체 골격에 적합하도록 사이클 인체공학을 최적화하기 위한 디자인 파라미터로서 사용될 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이, 전방 휠 발판을 이용하는 본 발명의 임의의 실시예에 대해서, 시트(13)와 발판(12)의 위치 사이에 명확한 신체적인 관련성이 있다.
도 6 내지 도 8은 라이더(11)와 사이클(1) 프레임-휠 상관성의 중요 파라미터 사이의 상관성, 특히 제2 축선의 위치, 또는 라이더(11) 및 시트(13)에 대한 조향 축선(18)의 위치를 나타내고 있다.
최대 시트 높이가 라이더의 안쪽 다리 길이에 의해 제한되는 점을 고려해 볼 때, 시트(13)로부터 발판(12)까지의 거리는 라이더의 안쪽 다리 길이 이하의 반경의 원호 내에 있어야 한다는 결론이 나온다. 본 발명은 조향 축선(18)이 라이더의 몸통(26) 및 팔다리를 효과적으로 통과하도록 조향 축선(18)을 일정한 각도로 충분히 근접하게 유리하게 놓이게 한다. 도 2 내지 도 5에 도시되어 있는 것과 같은, 종래기술의 사이클에서는, 조향 축선이 직립한 라이더의 몸통(26)으로부터 이격되어 위치되어 있다는 것을 쉽게 볼 수 있다. 조향 축선이 라이더의 머리(27) 또는 가슴 위쪽 부분 근처를 통과하도록 하기 위해 라이더(11)가 충분히 기울어지더라, 발(28), 무릎(29), 몸통(26)을 포함하는 라이더의 신체의 나머지 부분이 현저하게 변위된다. 응력을 받지 않는 척추 자세로 라이더(11)가 직립상태로 앉아 있는 경우에는, 조향 축선(18)이 라이더(11)와 교차하지 않는다.
도 6은 조향 축선(18)이 라이더의 발(28), 무릎(29), 손(30) 그리고 몸통(26)을 통과하고, 양 어깨(31)를 통과하여 뻗어 있을 때의 조향 축선(18)의 근접 상태의 측면도를 나타내고 있다. 도 8은 라이더가 현저하게 다른 자세를 취하더라도, 조향 축선(18)이 어떻게 라이더의 팔다리와 몸통(26)에 근접한 상태로 유지되는 지를 나타내고 있다. 도 8은 또한 고정된 높이의 시트(13) 상태어서도 어떻게 상이한 신체 사이즈를 가진 라이더가 조정할 필요없이 사이클(1)을 사용할 수 있게 되는지를 나타내고 있다.
조향 축선 각도(θ) 또한 사이클의 사이클 조향장치의 기하학적 구조에 있어서 중요한 파라미터이고, 사이클 핸들링, 안정성 및 반응성에 직접적인 영향을 미친다. 하나의 실시예에서, 요구되는 성능 및 핸들링 특징을 유지하기 위한 조향 축선 각도(θ) 의 허용가능한 범위는 편평한 수평 지형면으로부터 측정했을 때 70°(+/- 10°)의 후방 경사진 조향 축선 각도(θ)라는 사실을 알게 되었다. 도 7은 10°중분량으로 60°에서 80°까지의 θ의 조향 축선 각도값을 가지는 사이클(1)을 나타내고 있다.
시트에 착석한 라이더가 자신의 발(28)을 전방 휠 발판(12)에 놓이게 할 수 있어야 한다는 인체공학적 요건을 고려하면, 이것은 시트(13)와 전방 휠(5) 사이의 종방향 간격(X)과 그에 따른 조향 축선(18)을 제약한다.
최대 시트 높이와 라이더의 안쪽 다리 길이 사이에는 직접적인 관계가 있다. 마찬가지로, 전방 휠 발판(12)의 최대 간격과 시트(13) 사이에 상관성(시트(13)의 높이 그리고 시트(13)와 조향 축선(18)의 수평 간격의 양 측면에서)이 존재한다. 기준점으로서, 시트에 착석한 라이더의 위치가 라이더의 골반 및 척추를 통과하는 수직선(32), 또는 대체형태로서, 후방 시트 에지에서의 수직선(33)에 의해 나타내지는 것으로 생각할 수 있다.
시트 높이(Y1), 및 조향 축선 각도(θ = 70°)가 주어지는 경우, 상기 수직선(32)으로부터의 조향 축선(18)의 수평 간격(X1)은 대략 0.24Y1과 같다. 따라서, 기하학적으로 조향 축선(18)과의 교차점(34)까지의 수직선(32)의 수직 높이(Y2)는 다음의 식:
Y2 = 0.24Y1tanθ + Y1 1)
으로 주어지게 된다.
또한, 지형면(36)과의 조향 축선(18)의 교차점(35)과 수직선(32) 사이의 수평 거리(X3)는 다음의 식:
X3 = tanθ/(0.24Y1tanθ + Y1) 2)
으로 주어지게 된다.
따라서, 본 발명의 하나의 양태에 따라, 본 발명은 70°(+/- 10°)의 제2 축선 각도, 그리고 Y1이 수직 시트 높이일 때 X3 = tanθ/(0.24Y1tanθ + Y1)로 주어지는 상기 제2 축선(18)과 지형면(36)의 교차점으로부터 수평 거리 X3(+/- 20%)에서 라이더의 직립 몸통을 지지하도록 위치된 사이클 시트(13)를 구비한 사이클(1)을 제공한다.
후방 시트 에지의 대안적인 기준선(33)을 고려하면, 그에 상응하는 상기 시트 에지(33)로부터의 조향 축선(18)의 수평 간격(X2)은 대략 0.28Y1과 같다.
따라서, 지형면(36)과의 조향 축선(18)의 교차점(35)과 시트 후방 에지(33) 사이의 수평 거리(X4)는 다음의 식: X4 = tanθ/(0.28Y1tanθ + Y1)으로 주어지고, 상기 식에서, θ는 조향 축선 각도이고, Y1은 수직 시트 높이이다.
라이더의 신장, 착석 위치 및 개인적인 스타일의 차이를 감안하면, 다른 실시예에 있어서는, 상기 지형면과의 조향 축선의 교차점과 수직선(Y1) 사이의 수평 거리(X4)는 도 7에 예시되어 있는 바와 같이 +/- 20%만큼 변경될 수 있다.
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후방 휠보다 상대적으로 더 큰 전방 휠을 가진 페니 파딩 형태는 실용적인 도시 지향의 미니 파딩 사이클용으로 많은 장점들을 제공한다. 본 발명은 다음과 같은 특징:
- 접이식 사이클 형태;
- 소정의 조향 기구, 예를 들면, 하부 시트 조향장치;
- 전기 구동장치와 같은, 외부 구동 기구; 및
- 허브리스 휠 구조
와 함께 미니 파딩 형태를 유리하게 활용한다.
상기와 같은 특징 또는 능력의 각각은, 아래에 기술되어 있는 바와 같이, 도 9 내지 도 37에 걸쳐서 나타나 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전방 휠(5)의 직경이 상기 후방 휠(6)의 직경보다 사이클(1)로서:
- 상기 전방 휠(5)과 후방 휠(6)을 서로 근접하도록 이동시킴으로써 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접혀질 수 있는 것;
- 라이더의 다리(37) 전방에 실질적으로 장애 또는 방해가 없는 구역을 제공하도록 구성되어 있고 위치되어 있는 손에 의해 조작가능한 조향 기구(8) ;
- 적어도 하나의 허브리스 휠(5); 및/또는
- 전방 휠(5) 및/또는 후방 휠(6)에 작동가능하게 커플링된 적어도 하나의 외부 동력식 구동 기구
중의 적어도 하나를 포함하도록 구성되어 있는 사이클을 제공한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 미니 파딩 형태를 허브리스 전방 휠(5)(도 1에 도시되어 있음), 외부 동력식 구동 기구(38)(도 31에 도시되어 있음) 및/또는 후방 휠 구동 기구와 함께 유리하게 활용할 수도 있다. 허브리스 전방 휠(5)은 사이클의 요소들이 컴팩트화될 수 있는 보관 공간을 제공하는 수단으로서 컴팩트한 사이클과 조합함에 있어서 특히 유리하다. 반드시 그럴 필요는 없지만, 허브리스 전방 휠은 휠 중심부에, 예를 들면, 도 1 내지 도 37에 도시되어 있는 사이클(1)의 전방 휠(5)에 빈공간을 가진 형태로 형성될 수 있다.
보관성에 더하여, 휠 중심부 빈공간(39)은 구동 기구 및 서스펜션 구성 부품 등이 휠 평면을 통과하는 것을 허용한다.
본 명세서에 기술된 미니 파딩 실시예(후방 휠보다 큰 전방 휠을 가지고 있는 형태)의 각각은, 전방 휠(5)에 적어도 하나의 발판(12)을 가지도록, 및/또는 시트에 착석한 라이더(11)가 사이클이 정지했을 때에는 시트에 착석한 라이더의 양 발로 지형면(36)에 닿을 수 있고 사이클(1)이 운행 중일 때에는 조향 기구(8)와 발판(12)의 양쪽 모두에 닿을 수 있도록 구성될 수 있다.
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앞서 살펴본 바와 같이, 사이클(1)은 전방 휠(5), 후방 휠(6), 시트(13), 조향 기구(8), 발판(12) 및 조향 부재(7)를 프레임(2)과 서로 근접하도록 재배치함으로써 펼쳐세운, 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 변형될 수 있다.
도 8-13은 사이클(1)과, 접이 축선이 배치되어 있으며 펼쳐세운 형태와 접혀진 형태로 재배치함에 있어서 다양한 사이클 구성요소가 접혀지는 지점의 제2 바람직한 실시예를 나타내고 있다.
제1 접이 축선(40)(도 9에 도시되어 있음)은 전방 휠(5)이 조향 포크(7)에 피벗가능하게 연결되어 전방 휠(5)과 프레임(2)이 서로에 대해 상대적으로 피벗운동할 수 있는 위치에 배치되어 있다. 제1 접이 축선(40)은 전방 휠(5)의 기하학적 중심이 통과하고 전방 휠(5)의 회전 중심인 제1 축선(17)과 평행하다.
제2 접이 축선(41)은 후방 휠(6)과 프레임(2) 사이의 연결부)에 위치되어 있고 후방 휠(6)이 프레임(2) 및 전방 휠(5)과 서로 근접하도록 프레임(2)에 대해 피벗운동할 수 있게 한다. 제2 접이 축선(41)은 제1 접이 축선(40)과 평행하게 배향되어 있으며, 후방 휠의 재배치는 수직방향 평면에서의 제2 접이 축선(41)을 중심으로 하는 피벗운동과 후방 휠(6)의 직선 운동의 조합에 의해 수행된다.
제1 접이 축선(40) 및 제2 접이 축선(41)과 전방 휠(5) 및 후방 휠(6) 각각의 피벗 동작이 도 9 내지 도 13에 도시되어 있다. 시트(13)와 조향 기구(8)는 둘 다 시트(13)를 위한 마운트에 위치하는 제3 접이 축선(42) 둘레로 피벗가능한데, 제3 접이 축선은 시트(13)가 프레임(2)에 대해 피벗되도록 해주는 피벗 결합부를 포함한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 조향 기구(8)는 스템(10)이 그 둘레로 피벗할 수 있는 유니버셜 조인트(50)를 포함한다. 도 10은 시트(13)와 조향 기구(8)가 펼쳐세운 형태(도 10a))로부터 접혀진 형태(도 10b))로 재배치하는 것을 보여주고 있다.
제4 접이 축선(43)은 조향 기구의 핸들바(9)와 스템(10) 사이의 결합부에 위치하며 스템(10)의 종방향 축선과 실질적으로 평행하거나 동축으로 배향되어 있어 핸들바(9)가 펼쳐세운 형태(도 11a)에 도시)로부터 도 11b)에 도시된 바와 같이 접혀진 형태로 수직 평면 내에서 피벗되도록 한다. 도 11a) 및 도 11b)는 또한 발판(12)이 전방 휠(5)이 속한 평면 내에서 수평하게 배열된 제5 접이 축선(44) 각각의 둘레로 재배치되는 것을 도시하고 있다.
도 12는 펼쳐세운 사이클(1)이 가상선으로 나타나 있는 가운데 전방 휠(5) 내측으로 재배치된 후방 휠(6)을 도시하고 있다. 한편, 도 13은 사이클(1)이 접혀진 형태에서 전방 휠 및 후방 휠의 위치를 도시하고 있다.
도 9는 각각 전방 휠(5), 후방 휠(6), 사이클 시트(13)/조향 기구(8) 및 핸들바(9)를 펼쳐세운 형태로 각각 유지하며, 전방 휠(5), 후방 휠(6), 사이클 시트(13)/조향 기구(8) 및 핸들바(9)가 제1 접이 축선(40), 제2 접이 축선(41), 제3 접이 축선(42) 및 제5 접이 축선(43) 둘레로 각각 피벗할 수 있도록 해제될 수 있는 래치(45)의 대표적인 위치를 도시하고 있다. 움직이는 동안은 라이더의 답압이 발판(12)을 펼쳐세운 형태(도 11a))로 유지하기에 충분할 것이므로 발판(12)은 래치가 필요하지 않을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 시트(13)과 조향 기구(8)를 함께 피벗시키는 것에 의해 단일한 고정용 래치(45)를 사용하는 것이 가능해진다.
도 14a) 내지 도 14e) 및 도 15a) 내지 도 15e)는 사이클(1)의 제1 실시예의 펼쳐세운 형태(도 14a) 내지 도 14e)) 및 접혀진 형태(도 15a) 내지 도 15e))를 도시하고 있다. 도 1 내지 도 17의 제1 실시예의 접이 축선(40, 41, 42, 43, 44)은 대체로 도 8 내지 도 13에 도시된 제2 실시예와 유사하지만, 후방 휠(6)이 그 둘레로 접혀질 제2 접이 축선(41)이, 사이클(1)이 세워져 있을 때 수직방향 평면 내에서 수평에 대해 대략 60도의 각도로 배향되어 있다는 점에서만 차이가 있다. 이러한 제2 접이 축선(41)은 후방 휠(6)이 사이클(1)의 종방향 평면을 벗어나도록 피벗되고 난 뒤 사이클(1)이 속한 평면으로 복귀하여 전방 휠(5)의 구멍(9)에 삽입되는 방식으로 재배치되도록 한다. 이와 같은 제2 접이 축선(41)은 사이클(1)이 접혀진 형태인 도 15에서 더욱 명확히 도시되어 있다.
도 15에 도시한 접혀진 형태에 있을 경우, 사이클(1)은 매우 적은 체적을 차지하며, 따라서 라이딩에 사용되지 않을 때 보관하거나 운송하는 것이 더 용이하다. 성인 라이더(11)에 대비한 사이클(1)의 크기가 도 16에 도시된 전형적인 도면에 나타나 있는데, 도 16에서 라이더(11)는 기립해 있으며 사이클(1)에 부착된 스트랩(150)에 의해 사이클(10)을 운반하고 있는 것으로 도시되어 있다.
펼쳐세운 라이딩 형태와 접혀진 형태에서 사이클(1)이 차지하는 체적은, 측면들이 사이클의 최외곽들과 접하는 직육면체인 "상자"의 체적으로 정의될 수 있다. 비교가능한 직육면체의 체적들이 휠(5, 6), 조향 기구(8) 및 프레임(2) 어셈블리를 포함하는 주요 사이클 부품 각각에 대해 정의될 수 있다. 상자의 측면을 형성하는 평면들의 위치 변화를 비교하는 것은 체적 변화 뿐만 아니라 접혀진 사이클의 형태적 특성 또한 수량화시킨다. 도 17 내지 21에 도시된 바와 같이, 사이클(1)은, 사이클(1)이 똑바로 세워져 위치되었을 때, 사이클(1) 전체와 개별적인 전방 휠(5), 후방 휠(6), 조향 기구(8), 시트(13) 및 프레임(2)의 종방향 종방향 최외곽부들, 횡방향 최외곽부들 및 수직방향 최외곽부들에 각각 위치되는 대향하는 종방향 경계 평면들, 대향하는 횡방향 경계 평면들 및 대향하는 수직방향 경계 평면들을 한정하는 서로서로 직교하고 있는 평행 쌍의 수직방향 평면과 평행 쌍의 수평방향 평면에 의해 체적이 정해질 수 있다. 일 실시예에서, 전방 휠(5) 및 후방 휠(6)의 종방향 경계 평면들, 수직방향 경계 평면들 및 횡방향 경계 평면들은 전방 휠(5)과 후방 휠(6)의 각각에 구비되는 지형-당접 환형 타이어의 횡방향 최외곽들, 수직방향 최외곽들 및 종방향 최외곽들에 의해 각각 정해진다.
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사이클(1)이 바람직한 일실시예에 따라 펼쳐세운 형태에서 접혀진 형태로 형태변형되는 일련의 과정이 도 17 및 도 18에 각각 측면도 및 평면도로 도시되어 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 사이클(1)은 조향 기구(8), 전방 휠(5), 후방 휠(6), 시트(13) 및 프레임(2)을 상호 더 가까운 인접상태로 피벗시키는 것에 의해 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접혀지도록 구성된다.
각각의 사이클 부품들이 재배치되는 순차적인 순서는 바뀔 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나 사이클이 접혀지는 바람직한 일 방법은 도 17 내지 도 18에 도시된 바와 같이 다음과 같은 일련의 과정을 포함한다.
1) 발판(12)을 제5 접이 축선(44) 둘레로 피벗시키고 맞춤 오목부(16)로 삽입하여 전방 휠의 표면과 실질적으로 평평하게 놓이도록 한다. 그러나, 발판(12)을 접는 것은 라이더가 사이클(1)을 운반할 때 라이더와의 잠재적인 간섭을 제거하기는 하지만, 이 단계가 사이클(1)을 접기 위해 요구되지는 않는다는 것을 알아야 한다.
2) 전방 휠(5)과 프레임(2)을 제1 접이 축선(40) 둘레로 함께 피벗시켜 전방 휠(5)의 종방향 경계 평면(104)과 횡방향 경계 평면(106)이 각각 프레임의 횡방향 경계 평면(111)과 종방향 경계 평면(110) 사이의 구역과 중첩되도록 한다. 전방 휠(5)과 프레임(2)은 함께 피벗되어 전방 휠(5)의 일부가 프레임(2)의 하부에 마련된 아치형 오목부(69)에 삽입되도록 한다.
3) 후방 휠(6)과 프레임(2)을 제2 접이 축선(41) 둘레로 함께 피벗시켜 후방 휠(6)의 횡방향 경계 평면(109)과 종방향 경계 평면(107)이 각각 전방 휠의 횡방향 경계 평면(106)과 종방향 경계 평면(104) 사이의 구역과 중첩되게 하고, 이로써 프레임의 횡방향 경계 평면(103)과 종방향 경계 평면(101) 사이의 구역과도 중첩되게 한다.
4) 조향 기구(7)와 프레임(2)을 제3 접이 축선(42) 둘레로 함께 피벗시켜 조향 기구의 스템(10)이 프레임(2)의 종방향 슬롯(70) 안쪽에 위치함으로써 조향 기구(8) 및 그 부착된 조향 포크(7)가 제2 축선(18) 둘레로 프레임(2)에 대해 회전하는 것을 방지하도록 한다.
5) 조향 기구의 핸들바(9)를 제4 접이 축선(43) 둘레로 프레임(2)을 향해 피벗시킨다. 두 핸들바(9)는, 제4 접이 축선(43) 둘레로 피벗시키고 이에 짝맞춤된 프레임(2)의 핸들바 오목부(71) 안쪽으로 삽임함으로써 프레임(2)과 더 가까운 인접상태로 재배치될 수 있다. 핸들바(9)는 프레임의 핸들바 오목부(71)에 유지되며, 이로써 후방 휠(6)이 접혀진 위치로부터 해제되는 것을 방지한다.
이를 대신하여, 사이클은 단계 2와 3, 또는 단계 3과 4를 뒤바꾸는 것에 의해 접힐 수도 있다.
사이클(1)은, 조향 기구(8)를 오목부(70)로 먼저 피벗시키거나, 전방 휠(5)을 상응하는 프레임의 오목부(69)로 먼저 피벗시키는 것에 의해 전방 휠(5)이 조향 축선(18) 둘레로 회전하는 것을 차단하도록 구성되어 있다. 전방 휠(5)과 조향 포크(7)가 조향 축선(18) 둘레로 자유롭게 회전하지 못하게 되는 경우에는 접혀지는 과정에서 사이클(1)의 안정성이 손상된다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서 조향 기구(8) 및/또는 전방 휠(5)의 적어도 일부분을 프레임(2)의 상응하는 짝맞춤된 오목부(70)로 삽입함으로써 전방 휠(5)이 이와 같이 원하지 않게 회전하지 않도록 효과적으로 잠근다.
도 17 및 도 18에서 볼 수 있는 바와 같이, 사이클(1)을 접혀진 형태로 재배치하는 이러한 방법을 사용하면, 사이클의 횡방향 경계 평면(103), 종방향 경계 평면(101), 수직방향 경계 평면(102) 사이에서 일정하거나 감소된 이격상태를 유지하는 한편으로, 전방 휠(5), 후방 휠(6), 조향 기구(8) 및 프레임(2)이 모두 상호 더 가까운 인접상태로 재배치되게 된다. 또한, 전방 휠(5), 후방 휠(6), 조향 기구(8), 시트(13) 및 프레임(2)은 모두 상호 더 가까운 인접상태로 재배치되어 종방향 경계 평면(101), 횡방향 경계 평면(103) 및 수직방향 경계 평면(102)들이 감소된 체적의 직육면체를 형성하도록 한다.
발판(12)은 개별적으로 전방 휠(5)이 속한 평면에 실질적으로 수직하게 연장된 라이딩 위치로 전개되거나, 세워지도록 접히며 짝맞춤된 오목부(16)로 삽입되어 전방 휠 표면과 실질적으로 평평해질 수 있다. 발판(12)은 어느 한 발판(12)을 움직이는 것에 의해 둘이 동시에 상승되거나 하강되도록 피벗되게 기어가 함께 형성되어 있어서 개별적으로 발판을 접는 것에 비해 사이클(10)을 접는데 요구되는 단계의 수를 줄여준다.
이와 같이 사이클(1)은 다양한 사이클 부품들이 텔레스코픽 또는 슬라이딩 방식으로 상호 작동할 필요 없이 피벗이나 힌지만을 사용하여 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접히도록 구성되어 있는 것이다.
도 17은 또한 접는 과정의 각 단계에서 사이클(1)의 수직방향 경계 평면(102) 및 종방향 경계 평면(101) 쌍들을 도시하고 있다. 도 27a)로부터 도 17f)로의 전개를 통해 보이는 바와 같이, 사이클(1)이 펼쳐세운 형태(도 17a))로부터 접혀진 형태(도 17f))로 재구성될 때 수직방향 경계 평면(102) 사이의 거리와 종방향 경계 평면(101) 사이의 거리가 두드러지게 감소한다. 도 18a) 내지 도 18f)는 도 17a) 내지 도 17c)와 같은 순서를 평면도로 도시하고 있으며, 또한 횡방향 경계 평면(103) 사이, 그리고 종방향 경계 평면(101) 사이의 거리 감소도 보여주고 있다. 따라서 전방 휠(5), 후방 휠(6), 조향 기구(8), 시트(13) 및 프레임(2)을 각각의 접이 축선(40, 41) 둘레로 피벗시키는 것에 의해 상호 더 가까운 인접상태로 재배치시킴으로써 사이클의 종방향 경계 평면(101), 횡방향 경계 평면(103) 및 수직방향 경계 평면(102)들이 감소된 체적의 직육면체를 형성하게 된다는 것을 알 수 있다. 앞서 언급한 사이클 부품들 중 단지 두 개를 재배치시킴으로써, 사이클 경계 평면들에 의해 형성되어 결과적으로 나타나는 직육면체의 체적이 또한 감소한다는 것도 알 수 있을 것이다.
도 19a) 내지 도 19f)는 사이클 접기 과정에서 전방 휠(5)과 후방 휠(6)의 수직방향 경계 평면(105,108) 및 종방향 경계 평면(104,107)을 도시하고 있다. 사이클(10)은 접기의 결과로 후방 휠(6)의 수직방향 경계 평면(108)과 종방향 경계 평면(107)이 전방 휠의 수직방향 경계 평면(105)과 종방향 경계 평면(104) 사이의 구역에 각각 위치할 때 전방 휠(5)과 후방 휠(6)을 상호 더 가까운 인접상태로 재배치시키도록 구성되어 있다. 또한, 도 19g) 내지 도 19l)에서 볼 수 있는 바와 같이, 사이클(1)은 또한 전방 휠(5)과 후방 휠(6)을 상호 더 가까운 인접상태로 재배치한 결과로 후방 휠(6)의 두 횡방향 경계 평면들(109)이 전방 휠의 횡방향 경계 평면(106)들 사이의 구역에 위치되도록 구성되어 있기도 하다. 접혀진 형태에서 후방 휠(6)은 전방 휠(5)의 수직방향 경계 평면(105), 종방향 경계 평면(104) 및 횡방향 경계 평면(106)의 내측에 완전히 수용되어 있으며, 따라서 휠들(5, 6)은 집합적으로 전방 휠(5) 만으로 된 것과 같은 체적 직육면체를 형성한다.
도 20a) 내지 도 20f)는 접는 과정에서 사이클(1)의 설계도를 도시하고 있는 한편, 도 20g) 내지 20l)은 정면도를 도시하고 있다. 도 20g) 내지 도 20l)은 또한 전방 휠(5)과 프레임(2)의 횡방향 경계 평면(106, 111)도 도시하고 있다. 전방 휠(5)과 프레임(2)을 상호 더 가까운 인접상태로 재배치함으로써 전방 휠(5)의 두 횡방향 경계 평면들(106)이 프레임의 횡방향 경계 평면들(111) 사이의 구역에 중첩되게 된다는 것이 매우 명백할 것이다. 사실, 접는 과정의 각 단계에서 전방 휠의 횡방향 경계 평면들(106)은 프레임의 횡방향 경계 평면들(111) 사이의 구역에 중첩된다.
도 21a) 내지 도 21f)는 접는 과정에서 사이클(1)의 저면도를 도시하고 있는 한편, 도 21g) 내지 도 21l)은 배면도를 도시하고 있다. 도 21a) 내지 21l)과 유사한 방식으로, 도 22a) 내지 도 22l) 후방 휠의 횡방향 경계 평면들(109)이 프레임의 횡방향 경계 평면들(111) 사이의 구역과 중첩되는 것을 보여주고 있다.
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앞서 설명한 바와 같이, 사이클의 조향은 다음의 개괄적인 범주로 나뉘어질 수 있다.
시트의 상방 - 직접;
시트의 상방 - 간접;
시트의 하방 - 직접; 및
시트의 하방 - 간접.
도 2에 도시된 것과 같이 종래기술에 따른 현대의 사이클은 전방 휠 포크에 부착된 핸들바를 구비한 시트 상방 직접 조향을 활용한다.
이와는 대조적으로, 도 1 내지 21에 도시된 사이클의 제1 실시예와 제2 실시예에서, 사이클(1)은 시트(13)의 후방 하측에 위치한 핸들바(9)와 스템(10)을 포함하는 조향 기구(8)를 구비한 '시트 하방' '직접' 조향 특성을 갖고 있다. 그러나 전방 휠(5)의 필요한 회전각도를 얻기 위해 스템(10)의 말단부(46)에서 조향 축선(18)으로 핸들바(9)에 의해 그려지는 원호는 몇몇 라이더들에게는 불편할 수 있다. 따라서, 도 1-21에 도시된 바와 같은 실시예들에서는 핸들바(9)들이 각 핸들바(9)의 외측 단부로부터 연장되고 라이더의 대퇴부 및/또는 둔부의 바깥쪽을 둘러 지나도록 배향된 외측 단부 부분, 즉 '바 단부 핸드그립'(46)을 포함하도록 연장되어 있다. 이런 핸들바의 형태는 조향 동작의 전범위에 걸쳐 바 단부 핸드그립(46)을 라이더(11)에게 더 가까운 인접상태로 위치시킨다. 따라서 제1 실시예와 제2 실시예의 핸들바 형태는 폭넓은 범위의 라이더(11)의 신장으로서 접근하기에 이상적인 위치로 핸들바(9)를 위치시킨다.
종래의 사이클에 대한 보완적인 방식으로, 바 단부 그립(46)의 단부는 또한 브레이크, 스로틀(외부로부터 동력이 공급되는 예의 경우), 조명 등과 같은 임의의 사이클 제어장치를 배치하기에 편리한 위치를 제공한다.
조향 기구(8)에 길쭉한 스템(10)을 활용하는 것은 조향 축선(18)에 직접 부착되는 것에 비해 핸들바(9)의 위치를 라이더(11) 쪽으로 더 가깝게 이동시키는 효과를 가진다. 이것은 인체공학적으로 더욱 효율적인 조향 입력을 제공하는 한편, 라이더의 수동적인 조향 입력의 회전 동작을 조향 포크(7)와 전방 휠(5)로 전달하는 간단하고도 신뢰성 있는 특성을 제공한다. 따라서 사이클(1)이 운행 중인 동안 조향 포크(7)(핸들바(9)와 스템(10)을 통해) 및 발판(12)을 조작가능한 접촉상태로 시트(13)에 착석한 라이더(11)는 몸통(26)이 기울어지지 않은 채 실질적으로 직립 자세로 위치한다. 또한, 이러한 형태에서, 착석한 라이더의 양쪽 발(28)은 사이클(10)이 정지해 있을 때 지형면(36)에 동시에 도달할 수 있다.
핸들바(9)와 바 단부 그립(46)은 라이더의 손(30)이 쉽게 미치는 범위에 있으면서도 라이더의 몸통의 폭 바깥쪽으로 충분한 정도로 횡방향으로 연장되어 라이더가 스템(10)과 조향 포크(7)로 적절한 토크를 제공하여 사이클(1)을 조종하도록 해준다. 이러한 핸들바의 위치가 라이더의 몸통(26)의 어느 측면에서든 긴장되지 않은 자세에서 라이더의 이완된 팔에 의해 조작되기에 매우 자연스러운 자세를 제공한다는 점이 명확해질 것이다. 핸들바(9)는 또한 라이더의 정강이의 뒷편, 라이더의 대퇴부(48)의 하방에 위치하기도 한다. 이로써 조향 기구(8)는 실질적으로 라이더의 다리 전방에 장애물이 없는 구역을 사이클(1)에 제공한다. 따라서 라이더(11)가 발(28)을 발판(12)에 위치시키고 있을 때, 조향 기구(8)는 라이더의 전체 보디의 하방 및 후방에 위치하며, 이로써 라이더의 다리의 전방에서 사이클(1)의 탑승이나 하차를 방해하고 충돌이나 급감속하는 동안 걸려 얽히는 위험을 초래하는 장애나 지장이 없도록 보장한다.
앞서 설명한 바와 같이 조향은, 조향 입력을 제공하기 위해 발판(12) 및/또는 전방 휠(5)의 측면에 대한 라이더의 압박에 의해 부분적으로 또는 전적으로 영향을 받을 수 있다. 그러나, 조향을 위해 발판(12)만을 사용하는 것은 명백하게도 핸들바(9)를 사용하는 것에 비해 더 큰 기민성과 힘을 요구한다는 것을 쉽게 알아챌 수 있다.
핸들바(9), 스템(10) 및 시트(13)는, 도 14에 더욱 명확히 도시된 바와 같이, 조향 축선(18)로부터 떨어져 있는 제3 접이 축선(42) 둘레로 회전하도록 프레임(2)에 대해 중심에 장착되어 있다. 핸들바(9)는 조향 축선(18)으로부터 핸들바(9)까지 연장된 스템(10)에 의해 조향 포크(7)로 연결된다. 스템(10)은 프레임(2) 안에 에워싸인 유니버셜 조인트(50)에 의해 조향 포크(7)에 연결된다. 이 유니버셜 조인트(50)는 바 단부 그립(46), 핸들바(9) 및 스템(10)의 회전 동작을 조향 포크(7)로 전달하여 조향 포크(7)와 전방 휠(5)이 핸들바(9)와 같은 방향으로 제2 축선(18) 둘레로 상응하여 회전하는 동작을 초래한다.
스템(10)은 조향 포크(7)에 직접적인 결합을 제공하므로, 간접 조향 형태에서와 같이 목적하는 전방 휠 회전에 상응하도록 핸들바의 회전방향을 바꿀 필요가 없다. 유니버셜 커플링(50)은 또한 접히는 동안 스템(10)과 시트(13) 양쪽이 동일한 제3 접이 축선(42) 둘레로 피벗되도록 한다.
조향 기구 핸들 바(9)가 조향 축선(18)과 별개의 분리 축선을 중심으로 전하도록 구성되면, 전달 커플링이 별개의 피벗 축선의 회전 방향과의 사이에서 일치됨을 유지하면서 핸들바(9)의 회전 운동을 조향 포크(7)로 전달하기 위해 사용된다. 전달 커플링(51)의 3 가지 예가 도 22에 도시된다. 도 22a) 및 도 22b)는 조향을 달성하기 위해서 한 쌍의 핸들바(9)가 회전하는 중심인 제4 피벗 축선(49)에서 회전 가능한 칼라(54)의 대향면 상에 위치하는 스터브(53)에 부착되며 실질적으로 한 쌍의 평행한 매듭 로드(52)의 형태로서 전달 커플링(51)을 도시한다.
핸들바(9)의 회전 운동은 매듭 로드(52)를 거쳐서 전방 휠(5)에 전달되며, 매듭 로드(52)는 조향 포크(10)의 상부에 부착된 대응 스터브(52)의 대향 단부에 부착된다. 도 22c)-d)는 중앙 핀(57)을 중심으로 피봇하도록 구속되며 피봇 슬라이딩 피팅부(58)를 거쳐서 칼라(60) 및 조향 부재(7)에 부착된 스터브 샤프트(59)까지 양단부에 부착된 중앙 링크(56)로부터 형성된 관절 링크부(55)의 형태로서 전달 커플링(51)의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 22e)는 조향 축선(18), 중간 축선(65) 및 제4 피벗 축선(49) 각각에서의 회전을 위해 부착된 3개의 역회전 표면(62,63,64)의 형태로서 더 잘 구성된 전달 커플링을 도시한다. 이러한 역회전 표면(62,63,64)은 조향 장치에 기계적인 장점을 제공하며, 이로써 조향 기구의 제4 축선(49)을 중심으로 하는 주어진 회전 운동은 조향 포크(7)의 제2 축선(18)을 중심으로 하는 회전 운동의 감소를 초래한다.
조향 기구의 운동을 기어 샤프트, 유니버설 조인트, 벨트 및 풀리 등을 포함하는 전방 휠(5)의 대응 운동으로 변환하기 위해서 수많은 다른 대안적인 구성이 채택될 수 있음은 쉽게 이해될 것이다. 게다가, 조향 기구가 한 쌍의 핸들바(9)를 필수적으로 필요로 하는 것은 아니나, 레버, 풀리 및 케이블로부터 사용자 핸들 등과 함께 형성될 수도 있다. 그러한 단단하지 않은(non-rigid) 조향 기구는 사이클을 접을 때에 간결함(compaction)을 부여하는 반면, 충돌이나 비상 하차의 경우에는 장애나 뒤얽힌 위험을 최소화한다. 그러한 대안적인 조향 기구와 관련된 운동은 실질적으로 수평인 평면에서 종래의 핸들바의 운동과 비교하여 일련의 비전통적인 신체 운동을 탑승자에게 제공하도록 구성될 수 있다.
수많은 대안적인 핸들바(9) 구성이 사용될 수 있음은 또한 이해될 것이며, 5가지 예가 도 23a)-23e)에 도시되어 있으며, 도 23a)-23e)는 본 발명 사이클(1)의 바람직한 실시예를 비교 목적을 위해 가상선으로 중첩하여 도시한다.
도 23a)는 고정되며 시트 위에 있는 똑바른 핸들 바 구성(66)를 도시하며, 똑바른 핸들 바 구성(66)은 라이더(11)의 전방에 직교하는 핸들바 쌍(9)까지 연장된 중앙 스템(10)을 가지는 종래의 사이클 핸들바와 비교된다. 하지만 이러한 구성은 빠른 하차시에 전술한 종래의 사이클 핸들바 구성의 전술한 단점을 유발하는 점은 쉽게 이해될 것이다.
도 23b)는 시트(13)의 후방에 배치되며 스템(10)으로부터 직교하게 연장되는 한 쌍의 핸들바(9)를 도시한다. 이러한 구성은 더 단순한 소형 핸들바(9)와 함께 하부 시트 조향 장치의 많은 장점을 가진다. 그러나, 이것은 라이더의 팔 운동이 라이더의 몸통(26)에 의해 제한되기 때문에 가능한 조향 원호를 감소시킨다. 이와는 대조적으로, 제1 및 제2의 바람직한 실시예는 이러한 문제점을 피하기 위해서 핸들바(9)로부터 연장된 바 단부 핸드 그립(46)을 가진다. 라이더의 보디의 어느 한 측면을 연장시키는 바 단부 그립(46)의 제공은, 라이더의 각 손이 대응하는 바 단부 그립(46)을 잡으면서 몸통의 뒤에서부터 허벅지를 가로질러 사이클 프레임(2)의 종방향 축선을 넘어서 대향하는 측면까지 180°이상의 조향 원호를 그리는 것을 허용한다.
도 23c)는 짧은 바 단부 핸드그립(46)을 가지는 핸들바(9)를 도시한다. 이 핸드그립(46)은 라이더가 핸들바(9)를 도 23b)에 도시된 똑바른 핸들바(9) 보다 더 큰 원호를 중심으로 회전하는 것을 허용한다.
도 23d)는 도 23a)에 도시된 것과 유사한 접이식, 상부 시트, 똑바른 핸들바 구성(67)을 가지나 프레임(2)에 대해 피봇 가능하여 사이클 체적을 줄이기 위해서 핸들바(9)가 접혀진 형태로 아래쪽으로 포개어지는 것을 허용하는 핸들바 스템(10)을 가지는 실시예를 도시한다. 스템(10)은 접혀진 형태에서 프레임(2) 및 전방 휠(5)을 따라서 구부러지게 놓여진다. 하지만 이러한 핸들바 구성은 탑승 동안에 여전히 전술한 종래의 상부 시트 사이클 핸들바 구성의 단점을 가진다.
도 23e)는 시트(13)의 전방에 있는 라이더의 다리 사이에 위치하는 조이스틱(68)을 가지는 조향 기구의 다른 실시예를 도시한다. 대안적으로, 조이스틱(68)은 라이더의 한쪽 측면에 배치될 수 있다. 조이스틱(68)의 사용은 비록 복잡성의 증가에 따른 단점들을 수반하고 이용 가능한 기계적인 토크를 감소시킨다 하더라도 조향기구(8)가 한 손으로 조작되는 것을 허용한다.
또 다른 실시예, 즉 스템(10)에 부착된 핸들바(9)를 이용하는 조향기구(8)는 도 24에 도시된다. 스템(10)은 스템(10)의 종방향 축선과 동축인 제4 축선(49)을 중심으로 피봇 가능하다. 전달 커플링(미도시)은 스템(10)을 조향 포크(7)에 연결하도록 제공되며, 맞물린 기어 연결부를 가진다. 맞물린 기어 연결부는 핸들바 단부 그립(46)의 제4 축선(49)를 중심으로 하는 피봇 모멘트(도 24b) 참조)를 조향 포크(7)의 조향 축선(18)을 중심으로 하는 회전 운동으로 전달한다. 따라서 라이더는 조향 포크(7)를 회전시켜 휠(5)을 회전시키기 위해서 핸들바 단부 그립(46)을 프레임의 어느 한 측면 상에서 들어올리거나 누를 수 있다.
설명된 실시예는 단지 예시적이며 수많은 대안적인 실시예가 본원 발명의 진보성 측면을 구현하는데 구성될 수 있음은 다시금 이해될 것이다. 따라서, 대안적인 실시예(미도시)에서, 사이클(1)은 전방 휠(5) 및/또는 후방 휠(6) 상에 작용하는 조향 기구가 구비될 수 있다. 그러나 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게는 후방-휠 사이클 조향 장치가 만족스러운 안정도를 달성하도록 구성하기 어렵다는 점이 쉽게 이해될 것이다.
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앞서서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 및 제2의 바람직한 실시예는 실질적으로 아치형인 프레임(2)을 가진다. 아치형 프레임(2)은 전방 휠(5)의 외측 경계에 대응되는 오목부(69)(도 14에 도시됨)가 형성된 중앙부를 가진다. 전방 휠(5)은 또한 발판(12)을 유지하기 위한 발판 오목부(16)(도 14에 도시됨) 및 후방 휠(6)을 유지하기 위한 구멍(39)을 가진다. 프레임(2)은 또한 스템(10) 및 핸들바(9) 각각의 삽입을 각각 허용할 수 있는 오목부(70,71)(도 14에 도시됨)를 가진다.
아치형 프레임 형상은 협동 결합(co-operative mating)을 돕기 위해서 본질적으로 반사된 프로파일 형상을 전방 휠(5)의 외측 부분에 제공하기는 하지만, 대안적인 프레임 형상 및 구조는 또한 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서도 가능하다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 2가지 대안적인 프레임 형상은 도 25a) 및 25b)에 개략적은 도시되며, 본질적으로 관상인 골격(framework) 구조를 가진다. 따라서, 일 실시예에서, 접혀진 형태에서, 전방 휠(5) 및/또는 후방 휠(6)은 프레임(2)의 오목부에 삽입되기보다는 프레임(2)을 따라서 피봇하도록 구성된다.
도 26은 또 다른 대안적인 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 전방 휠(5) 및 후방 휠(6)은 동일한 크기로 되어 있고 프레임은 횡방향으로 비대칭이며, 전방 휠(5) 및/또는 후방 휠(6)은 프레임(2)에 삽입되기보다는 서로를 따라서 피봇 가능하다.
또한 휠 크기의 가능한 변형은 도 27a)-27e)에 도시되어 있다. 도 27a)-27e)는 각각 가상선으로 도시된 제2 사이클 실시예에 대해 휠 사이즈 변형을 도시한다. 제2 실시예와 비교하면, 이러한 변화는 각각 도시된다:
a) 더 작은 전방 휠(도 27a))
b) 더 큰 전방 휠(도 27b))
c) 두드러지게 더 작은 전방 휠(도 27c))
d) 더 작은 후방 휠(도 27d))
e) 더 큰 전방 휠(도 27e))
도 27에 도시된 전술한 각 실시예에서, 전방 휠(5)은 후방 휠(6) 보다 더 크며, 따라서 이전에 언급된 바와 같이 '미니-파딩(mini-farthing)' 휠 형태와 필적하는 것으로 간주될 수 있다. 그러나 반전 형태도 전방 휠(5) 보다 더 큰 후방 휠(6)에 또한 가능하다는 점은 이해되어야만 한다.
프레임 크기 및 휠 베이스는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 또한 변경될 수 있다. 프레임 변형의 2가지 예가 도 28a) 및 28b)에 도시되어 있으며, 이로써 사이클(1) 휠 베이스는 후방 프레임부(4) 및 전방 프레임부(3)를 각각 연장함으로써 커진다. 도 28b)는 사이클(1)의 일 실시예를 도시하며, 본 실시예는 비교 가능한 제2실시예(가상선으로 도시됨) 보다도 더 작은 각도로 눕혀지는 조향 축선(18) 및 상대적으로 길게 형성된 프레임(2)을 가진다. 따라서 이러한 구성은 더 긴 휠-베이스를 가지는 사이클(1)을 제공하며, 이러한 사이클은 더 고속인 용도나 미적인 이유로 적합할 수 있다. 그러나 사이클(1)의 더 긴 프레임은 접혀진 때에 더 큰 체적을 초래한다.
도 28b)는 도 28a)에 도시된 사이클(1)과 유사한 길이의 휠-베이스를 가지나 2개의 접이 축선을 거쳐서 프레임(2)에 연결되는 후방 휠(6)을 가지는 사이클(1)의 일 실시예를 도시한다. 이 사이클(1)은 비교 가능한 제2실시예(가상선으로 도시됨) 보다 더 긴 휠-베이스를 제공하는 반면, 접혀진 형태일 때에 차지하는 체적의 현저한 감소를 여전히 제공한다.
본 발명의 진보성 측면의 범주를 벗어나지 않고서도 프레임 및 휠 형태가 변경될 수 있다는 점은 분명할 것이다.
도면에 명확하게 도시되어 있지는 않으나, 사이클(1)은 감속을 달성하기 위해서 알려진 형태의 전방 브레이크 및/또는 후방 브레이크가 선택적으로 결합될 수있다.
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도 1-37에 도시된 본 발명의 실시예는 구멍(39)을 가지는 허브리스 전방 휠(5)을 구비하며, 후방 휠(6)은 접혀진 형태에서 구멍(39)에는 삽입된다. 수많은 허브리스 휠 디자인은 특히 더 큰 전방 휠(5)로서 채택되는 때에는 본 발명과 함께 사용될 수 있음은 이해될 것이다. 그러나 일반적으로 허브리스 전방 휠(5)은 타이어(73)를 가질 것이며, 타이어(73)는 조향 포크(7)에 연결된 전방 휠(5)의 중앙부(76) 둘레에 제공되는 베어링(75) 상에서 회전 가능한 환형 외측 휠 림부 (74) 근처까지 연장된다.
도 29 및 30은 허브리스 전방 휠(5)용 베어링 형태의 두 가지 대안적인 실시예를 도시한다. 도 29의 전방 휠(5)은 전방 휠 중앙부(76)의 둘레 부근에서 전방 휠(5)의 정상 전방 및 후방에 위치하는 5개의 롤러 베어링(77)을 가진다. 베어링 중 2개(77)는 전방 휠의 바닥에 위치하며, 전방 휠의 바닥에서 타이어(21)는 지형면과 맞물려서 휠 림의 이러한 부분(74)에서 경험되는 추가 로드에 적응한다. 따라서 림부(74) 및 타이어(73)는 제1 축선(17) 근처의 중앙부(76)를 중심으로 회전 가능하다.
도 30a) 및 30b)의 실시예에 도시된 허브리스 전방 휠(5)은 환형 림부(74)가 회전 가능하게 지지되는 4개의 링 베어링(78)을 가진다. 이러한 베어링(78)은 전방 휠(5)의 정상, 전방, 후방 및 바닥에 위치한다. 도 30b)는 전방 휠(5)의 부분의 수직 단면을 도시하며, 환형 링부(74)에 결합된 타이어(73)를 도시한다. 환형 림 휠부(74)는 중앙부 둘레에 있는 대응 환형 슬롯(80) 내에서 슬라이딩하고 맞물리는 2개의 횡방향 환형 플랜지(79)를 가진다. 유사하게, 중앙부 둘레 상의 환형 플랜지(81)는 림부(74) 상의 환형 슬롯과 맞물린다. 이러한 맞물리는 플랜지(79) 및 슬롯(80)은 림부(74)가 베어링(78)을 중심으로 회전함에 따라서 림부(74)를 중앙부(76) 근처에서 유지하고 가이드하는 역할을 한다. 따라서 림부(74)는 제1 축선(17) 주위로의 회전을 위해서 중앙부(76)에 회전 가능하며 슬라이딩 가능하게 결합된다.
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본 발명의 제1 및 제2실시예에서, 사이클(1)은 전방 휠(5)을 구동하여 사이클(1)을 추진하는 외부 동력식 구동 기구(38)를 가진다. 여기서 설명되는 바람직한 실시예에서, 구동 기구(38)는 구동 기구 하우징/전방 휠 중앙부(76)에 있는 전방 휠(5)에 설치되는 전기 모터(82)를 포함한다. 그러나, 내부 연소 엔진 또는 다른 충분하게 컴팩트한 운동 엔진이 또한 이용될 수 있음은 이해되어야만 한다.
사이클(1)과 함께 사용되는 구동 기구(38)는 도 31a)에 개략적으로 도시되며, 벨트(84)를 거쳐서 림-맞물림 구동 기어(85)에 연결되는 로터(83)를 가지는 전기 모터(82)를 포함한다. 림-맞물림 구동 기어(85)는 전기 모터(82)가 작동하는 때에 전방 휠 회전을 일으키도록 전방 휠 림부(74)에 커플링된다. 전기 모터(82)는 제1 축선(17)에 편심되게 위치하며, 전방 휠(5)은 제1 축선을 중심으로 회전한다. 전기 모터(82)는 제1 축선(17)에 평행하며 제1 축선(17)의 후방에 있는 축선을 중심으로 구동 기어(85)를 회전시키도록 연결된다. 대안적인 실시예(미도시)에서, 구동 기구(38)는 회전 가능한 외측 림을 구동하기 위해서 중간 기어를 통해서 구동 기어에 회전 가능하게 맞물릴 수 있다. 외측 림 및 구동 기어는 모두 기어 맞물림 인터페이스 또는 부드러운 마찰 접촉을 가지도록 형성될 수 있다.
접혀진 사이클이 노출된 체인, 벨트, 기어 등이 없이 매끄럽고 밀폐된 사이클을 제공하는 것을 추가적으로 보장하기 위해서, 외측 림부(74) 및 관련 구동 기구(38)는 조향 포크(7)를 가지는 전방 휠 어셈블리(5)의 중앙부(76)의 일부분으로서 형성되는 공통 하우징에 수납되며, 조향 포크(7)는 이 하우징(76)에 결합된다. 또한 각각 전기 모터(82)에 동력을 공급하며 전기 모터를 제어하기 위한 전기 동력원(86)(예를 들어 배터리나 연료전지) 및 제어 회로(87)는 하우징(76)에 수용된다. 제어 회로(87)는 라이더(11)에 의해 작동 가능한 액셀러레이터(선택적으로는 브레이크) 제어부(미도시)에 작동 가능하게 연결된다.
접이식 미니 파딩 휠 형태와 결합된 사이클(1)의 허브리스 전방 휠(5)은 현저하게 더 작은 프레임이 사용될 수 있게 하며, 그 프레임은 특히 접철된 휠-인-휠 형태와 결합하도록 구성된다. 게다가, 배터리 기술이나 소형화에서의 최근의 발전으로, 전기 모터(82)를 오랜 시간 동안 작동시키는 상당한 동력을 출력할 수 있는 전기 배터리가 나타났다. 따라서 컴팩트함, 가벼움 및 성능의 본래적인 이점과 함께, 본 발명의 특정 실시예는 배터리 동력원과 함께 전기 모터(82)에 의해 전적으로 동력을 공급받는 사이클(1)을 제공한다.
사이클(1)의 전방-휠 구동은 종래의 외부 후방-휠 체인 구동장치가 생략될 수 있게 하는 반면, 또한 프레임(2)용 치수 요건, 구조 요건 및 기하 요건을 단순화시킨다. 그러나 구동 기구(38)를 제1 축선(17) 상에 배치하여 전방 휠(5)을 직접 구동하는 것은 최대의 현실적인 휠 크기, 시트 위치 및 이동성에 제약을 가져온다.
따라서 구동 기구의 편심 배치는 이러한 단점을 시정하고, 지면 및 라이더와 관련하여 발판(12)의 인간 환경 공학적으로 가장 효과적인 배치 및 발판의 크기를 희생시키지 않고서도 최적화된 전방 휠 크기가 채택되는 것을 가능하게 한다.
그러나 대안적인 구동 기구가 또한 가능하다는 점은 이해되어야만 한다. 예를 들어, 사이클(1)은 기동력을 전방 휠(5) 및 후방 휠(6) 모두에 인가하는 단일의 외부 동력식 구동 기구를 가지도록 구성될 수 있으며, 또는 분리 구동 기구가 전방 휠(5) 및/또는 후방 휠(6)에 동력을 공급할 수 있다.
도 31b)는 제1 축선(17)에 편심인 축선을 중심으로 회전 가능한 페달 크랭크 기구(88)의 형태로 제공되는 구동 기구(38)를 가지는 사이클(1)의 일 실시예를 도시한다. 페달 크랭크 기구(88)는 환형 림부(74)에 이하에서 더욱 논의될 수많은 방식으로 결합될 수 있다.
도 31c)는 도 31a)의 전기 구동 기구(82) 및 도 31b)의 페달-크랭크 기구(88)의 결합을 가지는 사이클(1) 실시예를 도시한다. 본 구조는 라이더가 구동 기구(82,88) 중 어느 하나 또는 모두를 사용하여 사이클(1)에 동력을 공급하는 것을 허용한다. 전형적으로, 추가 구동 기구의 사용은 보충 구동 기구로서 존재할 수 있는데, 예를 들어 전기 구동 기구(82)가 페달-동력 구동 기구(88)를 보충하거나 그 반대일 수 있다. 그러한 보충 구동 기구는 가파른 오르막에서 라이더를 보조할 수 있으며, 선택적으로 하강 및/또는 제동 동안에 지체 및/또는 전기 기동력 발생을 제공하도록 구성될 수 있다.
또 다른 대안적인 구동 기구 구성은 도 32에 도시된다. 도 32는 전방 휠(5)로부터 횡방향으로 배치되며 상측 위치(89) 및 하측 위치(90) 사이에서 이동 가능한 발판(12)에 연결된 기다란 크랭크를 사용하는 페달 크랭크 기구(88) 및 전기 구동 기구(미도시)를 가지는 사이클(1)을 도시한다. 페달 크랭크(88)는 중앙 피봇(91)을 중심으로 피봇하며, 구동 기어(미도시)에 연결된 캠(미도시)를 왕복운동 시키며, 이로 인해 전방 휠 림(미도시)에 결합된다. 따라서 선형 발판 운동은 전방 휠(5)의 회전 운동으로 변환된다. 그러한 '페달-조력' 구성은 도 31c)에 도시된 것과 같은 커다란 돌출 페달 크랭크 기구를 필요로 하지 않으면서도 보충 기동력을 제공하도록 사용될 수 있다.
도 33에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사이클이 도시되어 있다. 이 사이클(1)은 라이더에 의해 페달에 의해 동력이 공급되고, 라이더가 페달 크랭크(88)를 회전시킴으로써 외측 림부(74)를 회전시킬 수 있도록, 페달 크랭크 어셈블리(88)가 전방 휠(5)의 외측 림부(74)에 커플링된 상태로 전방 휠(5)을 가지고 있다. 페달 크랭크 어셈블리(88)는 전방 휠(5)의 양측에 제1 축선(17)과 평행하면서 편심되어 있는 축선에 위치된 크랭크 샤프트(93)에 장착된 한쌍의 페달(92)로 구성되어 있다. 페달 크랭크 어셈블리(88)는 전방 휠 중앙부에 있는 환형 구동 기구 하우징(76)내에 수용되어 있는데, 환형 구동 기구 하우징은 라이더가 사이클을 타는 동안이나 사이클이 접혀진 때에도 페달 크랭크 어셈블리(88)와 관련된 어떠한 오일이나 오물이 라이더와 접촉하는 것을 방지한다.
라이더로부터의 조향 입력은 제4 축선(49)을 중심으로 해서 회전할 수 있도록 프레임에 피벗가능하게 부착된 핸들 바(9) 형태의 조향 기구를 통해 실행된다. 핸들 바(9)는 타이-로드(52) 형태로 전달 커플링을 통해서 조향 포크(7)에 커플링되어 있다. 조향 포크(7)는 전방 휠(5)의 한 측면에 부착된 포크(7)에 의한 비대칭 구성도 가능하지만, 조항 포크(7)는 조향 포크(7)의 아암이 전방 휠(5)의 양 측면을 통과하면서 환형 하우징(76)에 부착되어 있다.
후방 휠(6)은 제3축선(19)를 중심으로 해서 회전할 수 있도록 후방 프레임부(4)에 회전가능하게 부착되어 있다. .
조향 기구(도 33의 실시예로 도시된 것)를 포함시키면, 사이클의 방향전환, 사이클의 안정성 확보 및 사이클의 감속과 가속에 있어서 라이더가 보다 잘 컨트롤할 수 있게 된다. 전달 커플링(52)은 사이클의 외부 부착물과 사이클을 접어서 운반하는 데에 발생할 수 있는 거추장스러움을 최소화할 수 있도록 사이클(1)의 간결함을 더 향상시키기 위해, 프레임(2)의 일부내에서 작동하도록 구성될 수 있다(도시하지 않음). 직관적으로 조향할 수 있도록, 핸들 바(9)에 의한 회전 방향은 정반대의 회전을 초래하지 않고 조향 부재에 의해 전달되는 것이 중요하다.
도 34에는 도 33의 사이클 실시예의 접는 순서(sequence)가 도시되어 있는데, 여기에서 전방 휠(5)과 후방 휠(6)은 도 11 내지 12에 도시된 것과 동일한 순서로 피벗식으로 접혀져서 서로는 물론 프레임과도 근접하게 된다.
도 35a)-c)에는 본 발명의 또 다른 실시예들이 도시되어 있는데, 여기에서 프레임(2)은 관절식으로 연결되어 있어 전방 휠(5)과 후방 휠(6)이 관절점(94)을 중심으로 서로에 대해 운동한다.
도 35에 도시된 실시예들의 구성에 의하면 앞의 실시예에서 설명한 조향 기구와 이와 연결된 전달 커플링이 생략될 수 있어 단순한 구성으로 될 수 있다. 사용자의 발(28)과 무릎(29)으로부터 페달 크랭크(93) 위로 가해지는 입력과 함께 사용자의 체중 분포에 있어서의 대응하는 변화에 의해 조향동작이 제공된다.
동일한 조향 방법이 전기 모터와 같은 외부 구동 기구와 함께 채용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 도 35a)는 후방 휠(6)이 프레임(2)에 부착된 부분에 바로 인접해서 관절점(94)를 가지고 있는 사이클(1)을 도시하고 있는 한편, 도 35b)는 전방 휠(5)과 후방 휠(6) 사이의 프레임(2) 상의 중간 위치에 관절점(94)을 가지고 있는 실시예를 도시하고 있다. 도 35c)는 전방 휠 조향 부재(7)와 프레임(2) 사이에 관절점(94)를 가지고 있는 실시예를 도시하고 있다. .
설명한 실시예는 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 진보성 있는 실시태양을 포함하는 많은 변형 실시예가 구성될 수 있다. 따라서, 변형 실시예(도시되지 않음)에서 도 35a)-c)에 도시된 사이클(1)에 전방 휠(5) 또는 후방 휠(6)에 작용하는 조향 기구가 설치될 수 있다. 앞서 설명한 것처럼, 후방-휠 사이클 조향은 만족스러운 안정성을 달성하도록 구성하기가 매우 어렵고, 도 35a)의 구성이 가장 낮은 안정성을 제공하고 도 35c)의 구성이 가장 높은 안정성을 제공한다.
도 36의 실시예에서 페달 크랭크(93)의 축선은 전방 휠의 후방부에 위치되어 있고, 이에 의해 효과적으로 사이클(1)의 휠 베이스를 길게 할 수 있고, 전방 휠/크랭크 페달 어셈블리와 프레임(2) 및/또는 라이더의 다리(도시 되지 않음) 간의 간섭없이 수행될 수 있는 제2 조향 축선(18)을 중심으로 하는 조향 운동의 범위를 증가시킬 수 있다. 편심 크랭크 페달 배치는 또한 토크 스티어(torque steer)의 작용의 감소를 제공하며, 편심 크랭크 페달 배치가 아닐 경우, 토크 스티어가 특히 저속으로 운행하는 동안 및/또는 정지상태로부터 출발할 때 직접적으로 제1 회전 축선(17)을 통해 구동되는 휠에 영향을 미친다.
휠 베이스는 전방 휠 조향 부재(7)의 하우징에 대한 부착점을 보다 후방 위치로 함으로써 더욱 연장될 수 있다. 전방 휠(5)의 제1 회전 축선(17)의 후방을 통과하도록 제2 조향 축선(18)을 이동시키면 방향을 변경하기 위한 라이더의 수고가 더 요구되더라도 사이클(1)의 안정성은 증대된다.
앞서 살펴본 바와 같이, 제1 축선(17)을 통과하는 페달 크랭크를 가지고 있는 전방 휠 구동 페달 사이클은 특히 정지상태에서 출발할 때 토크 스티어의 영향으로 인한 문제점을 가지고 있다. 따라서, 도시한 실시예처럼 페달 크랭크(93)를 제1 축선(17)으로부터 후방으로 변위시키면 증대된 안정성(길이가 길어진 휠 베이스의 도움에 의한)과 감소된 토크 스티어와 같은 여러 가지 중요한 이점이 제공된다. 더욱이, 페달 크랭크(93)를 제1 축선(17)으로부터 후방으로 변위시키면 라이더의 착석 위치를 후방으로 이동시킬 수 있게 되어 바람직한 높은 가시성과 절두형 프레임을 유지하면서 높은 안정성이 제공된다.
도 36에 도시된 실시예에서, 전방 휠(5)은 제1 축선(17)을 중심으로 확대된 조향 포크(7)에 대해서 회전하도록 구성된 중앙 회전축(95)를 가지고 있는 휠이다. 이 조향 포크(7)는 전방 휠(5) 주위에 배치되어 페달 크랭크 기구(93)와 중앙 회전축(95)을 회전가능하게 유지한다. 페달 크랭크(93)는 구동 벨트(97)를 통해서 중앙 회전축(95)에 연결된 크랭크 기어(96)를 가지고 있어 크랭크 기어(96)를 통해서 중앙 회전축(95)의 회전을 통해 전방 휠(5)의 회전이 실행된다. 따라서, 도 36의 실시예는 전방 휠(5)의 중앙 회전축/허브(95)를 회전시킴으로써 구동되는 전방 휠(5)을 가지는 페니-파딩/미니-파딩형 구성을 제공한다. 그러나, 종래의 페니-파딩 구성과 대조적으로, 편심 페달 크랭크 기구(88)가 기어운동이 사용될 수 있도록 허용하고 편심으로 장착된 구동 기구의 많은 장점을 제공한다.
도 37에는 허브리스 휠(5)을 구동하는 기어가 형성된 페달 크랭크 기구(88)가 도시되어 있다. 도 37에는 이 구동 기구(88)의 한 측면만이 도시되어 있어 단일의 페달(92)과 페달 크랭크(93)를 참조할 수 있지만, 2개의 이와같은 페달과 페달 크랭크(93)가 제공된다는 것은 명백하다. 이 구동 기구(88)는 대응하는 페달 크랭크의 일단부에 회전가능하게 부착된 페달(92)을 가지고 있는데, 이 페달 크랭크(93)는, 라이더가 크랭크(93)의 타단부에 부착된 크랭크 기어(98)을 회전시키도록 자신의 발을 사용해서 작동시킬 수 있다. 이 크랭크 기어(98)는 작은 중간 기어(99)와 회전가능하게 맞물려 있고, 이 작은 중간 기어(99)는 구동 기어(100)와 회전가능하게 맞물려 있어 회전가능한 외측 림(74)이 구동될 수 있다.
외측 림(74)와 구동 기어(100)는 부드러운 마찰 접촉도 사용할 수 있지만, 톱니가 형성된 외측 원주부를 가지고 있는 구동 기어(100)와 톱니가 형성된 환형 내부 표면(101)을 가지고 있는 림부(74)에 의한 톱니 맞물림으로 구성되어 있다. 만족스러운 기어 비가 달성될 수 있다면, 극히 단순한 구성이 크랭크 기어(98)에 의해 직접 림 부(74)를 구동시킴으로써 가능하더라도, 크랭크 페달의 회전 방향과 전방 휠(5)의 회전 방향을 매칭하는 것을 보장하기 위해, 중간 기어(99)는 요구된다.
당분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 크랭크, 중간 및 구동 기어(98, 99, 100)에 의해 생성되는 기어 비를 변경해서 다양한 기어 비를 제공하는 것이 가능하다는 것은 당연할 것이다. 또한, 당업계에 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것처럼, 구동 기구를 전방 휠(5)의 외측 림(74)에 커플링하기 위한 많은 변형 수단(변형예)이 풀리, 벨트 등을 포함해서 가능하다. 구동 수단(88)을 커플링하는 수단은 크랭크 기어(98)와 휠 림(74) 간의 최종적인 구동비를 변경시키기 위하여 기어 변경 기구(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
도 33-36의 사이클 실시예는 주로 도시에서 사용하도록 의도된 접이식 사이클에 대해 많은 잇점을 제공한다. 종래 기술의 접이식 사이클은 접혀진 사이클의 부피를 최소화하기 위해 비교적 작은 휠을 종종 사용한다. 그러나, 종래 기술에서의 작은 휠을 사용하면 피구동 휠에 대해 외부에 위치된 체인 구동 기구와 페달 크랭크를 사용할 것이 요구된다. 이러한 페달식 사이클의 경우에는, 작은 크기의 휠이 페달이 지면에 충돌하는 일없이 페달 크랭크를 중앙에 위치시키는 것을 방해하기 때문에 체인 구동기의 바람직하지 않은 복잡성을 회피할 수 없었다.
따라서, 전방 휠 작동 구동 기구(예컨대 기하학적으로 휠 중앙에 위치된 페달 크랭크)를 가진 사이클에 의하면 사이클의 전체적인 복잡성을 감소시키고 사이클을 접었을 때 사이클의 유용한 컴팩트성이 향상되지만, 휠의 최소 크기에 대한 한계점에 봉착하게 된다. 더욱이, 이와같은 전방 휠 페달 구동기구는 또한 상부 휠의 크기에 대한 제한을 야기하고, 즉 라이더는 큰 휠의 페달 크랭크에 효과적으로 도달할 수 없거나 정지시에 자신의 발을 지면에 얹어 놓을 수 없는 한편, 작은 휠에는 특히 모퉁이를 도는 동안 지면과의 맞닿는 위험을 피하기 위해 작은 휠에 상응하는 작은 페달을 사용해야 한다는 제한이 있다. 이러한 불리한 점이 편심 페달 크랭크 기구(88)를 사용함으로써 본 발명의 페달-피구동식 실시예에 의해 해소되었다.
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다양한 프레임 구성, 휠의 크기의 선정, 조향 기구의 배치가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예컨대, 발명의 상세한 설명에 기재한 바람직한 실시예는 바이시클과 유니사이클 구성에 관한 것이지만, 본 발명의 사이클에 추가적인 휠을 제공해서 삼륜, 사륜 또는 오륜이상의 사이클을 구성할 수 있다. 따라서, 앞서 설명한 실시예는 단지 예시적인 것이고 다양한 번형 구성이 가능하다는 것은 물론이다.
본 발명의 실시태양은 단지 예로서 설명되었으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 구성에 대해 수정과 추가가 행해질 수 있다.
Claims (82)
- 지형면 위에서 라이더에 의해 사용되는 접이식 사이클로서, 상기 사이클은:
전방 프레임부 및 후방 프레임부를 가진 프레임으로서,
- 대체로 수직방향으로 배향된 제2 평면과 만나고, 사이클의 전후방 이동 방향으로 뻗어 있는 종방향 축선, 및
- 상기 종방향 축선과 직교하는 횡방향 축선을 구비하는 프레임;
프레임에 부착되는 시트;
조향 부재에 회전가능하게 부착되는 전방 휠로서, 상기 전방 휠은 제1 축선을 중심으로 제1 평면 내에서 회전가능하고, 상기 조향 부재는 상기 제1 축선과 직교하는 제2 축선을 중심으로 회전하도록 상기 전방 프레임부에 피벗운동 가능하게 부착되도록 구성되어 있는 전방 휠;
상기 조향 부재에 커플링되는 사용자 조작 조향 기구;
상기 후방 프레임부에 회전가능하게 부착되고, 제3 축선을 중심으로 제3 평면 내에서 회전가능한 후방 휠; 및
전방 휠 및/또는 후방 휠에 작동가능하게 커플링되는 구동 기구;를 포함하고 있고,
상기 사이클은, 상기 사이클이 똑바로 세워져 위치되었을 때, 상기 사이클 전체와 개별적인 전방 휠, 후방 휠, 및 프레임의 종방향 최외곽부들, 횡방향 최외곽부들 및 수직방향 최외곽부들에 각각 위치되는 대향하는 양쪽 종방향 경계 평면들, 대향하는 양쪽 횡방향 경계 평면들 및 대향하는 양쪽 수직방향 경계 평면들을 확정하는 서로서로 직교하는 평행 쌍의 수직방향 평면과 평행 쌍의 수평방향 평면에 의해 체적이 한정되고,
상기 사이클은 상기 전방 휠과 후방 휠을 서로 근접하도록 재배치시킴으로써, 펼쳐세운 라이딩 형태로부터 접혀진 형태로 접혀질 수 있고,
상기 조향 기구는 스템에 의해 상기 제2 축선으로부터 변위되어 있는 한 쌍의 핸들바를 포함하고 있고, 상기 스템은 상기 조향 부재로부터 후방으로 상기 시트 아래로 뻗어 있으며 상기 제2 축선을 중심으로 상기 조향 부재와 함께 회전 가능한 것을 특징으로 하는 접이식 사이클. - 제 1 항에 있어서, 상기 핸들바는 상기 시트 아래에 및/또는 후방에 위치되는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조향 부재의 제2 축선은 후방으로 경사져 있고, 상기 지형면과 60°에서 80°사이의 각도를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 휠은 회전가능한 외측 림부를 구비한 허브리스 휠이고, 상기 구동 기구는 휠 회전을 일으키도록 상기 외측 림부에 커플링되어 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전방 휠과 상기 프레임은 상기 전방 휠을 적어도 부분적으로 상기 프레임 내의 오목부나 구멍부 내로 삽입하기 위해 함께 피벗운동될 수 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 후방 휠은, 사이클이 직립 형태로 있을 때, 상기 프레임 상에 위치되고 수직방향 평면 내에 배향된 제2 접이 축선을 가진 힌지를 중심으로 피벗운동 가능한 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조향 기구 및 상기 시트는 모두 제3 접이 축선을 중심으로 피벗운동 가능한 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제3 접이 축선은 상기 제2 축선 상이나 상기 제2 축선과 근접하게 위치하고 상기 제2 축선과 직교하는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
- 상기 조향 기구를 상기 프레임 내의 대응되는 조향 기구 유지 오목부 내로 피벗운동시키는 것;과
- 상기 전방 휠을 상기 프레임 내의 대응되는 전방 휠 유지 오목부 내로 피벗운동시키는 것; 중의 하나 이상에 의해 상기 전방 휠은 상기 제2 축선을 중심으로 하는 회전이 해제가능하게 구속되는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 접혀진 형태에서, 종방향 사이클 경계 평면들, 횡방향 사이클 경계 평면들 및 수직방향 사이클 경계 평면들이 감소된 체적의 입방체를 한정하도록, 전방 휠, 후방 휠, 조향 기구, 시트 및 프레임이 중의 적어도 2개가 서로 더 근접하도록 재배치되는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 접혀진 형태에서, 종방향 사이클 경계 평면들, 횡방향 사이클 경계 평면들 및 수직방향 사이클 경계 평면들이 감소된 체적의 입방체를 한정하도록, 전방 휠, 후방 휠, 조향 기구, 시트 및 프레임이 서로 더 근접하도록 재배치되는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조향 기구의 적어도 일부가 상기 프레임 내의 오목부, 포위부, 개구부, 하우징, 또는 만입부 내부에 위치되도록, 상기 조향 기구와 상기 프레임이 서로 더 근접하도록 재배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조향 부재의 적어도 일부가 상기 프레임 내의 오목부, 포위부, 개구부, 하우징, 또는 만입부 내부에 위치되도록, 상기 조향 부재와 상기 프레임이 서로 더 근접하도록 재배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 시트의 적어도 일부가 상기 프레임 내의 오목부, 포위부, 개구부, 하우징, 또는 만입부 내부에 위치되도록, 상기 시트와 상기 프레임이 서로 더 근접하도록 재배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 접혀진 형태에서, 상기 전방 휠의 적어도 하나의 상기 횡방향 경계 평면이 상기 프레임의 횡방향 경계 평면들 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되거나, 또는 상기 전방 휠의 적어도 하나의 상기 종방향 경계 평면이 상기 프레임의 종방향 경계 평면들 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되도록, 상기 전방 휠과 상기 프레임이 서로 더 근접하도록 재배치되는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 접혀진 형태에서, 상기 후방 휠의 적어도 하나의 상기 횡방향 경계 평면이 상기 프레임의 횡방향 경계 평면들 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되거나, 또는 상기 후방 휠의 적어도 하나의 상기 종방향 경계 평면이 상기 프레임의 종방향 경계 평면들 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되도록, 상기 후방 휠과 상기 프레임이 서로 더 근접하도록 재배치되는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 접혀진 형태에서, 상기 후방 휠의 적어도 하나의 상기 횡방향 경계 평면이 상기 전방 휠의 횡방향 경계 평면들 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되거나, 또는 상기 후방 휠의 적어도 하나의 상기 종방향 경계 평면이 상기 전방 휠의 종방향 경계 평면들 사이의 구역과 적어도 부분적으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 접혀진 형태에서, 사이클의 양 횡방향 경계 평면들 사이에, 양 종방향 경계 평면들 사이에 및 양 수직방향 경계 평면들 사이에 일정한 또는 감소된 간격을 유지하면서, 상기 전방 휠, 상기 후방 휠 및 상기 프레임이 더 근접하도록 재배치되는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전방 휠 및 상기 후방 휠은, 접혀진 형태에서 한쪽 휠이 다른쪽 휠의 삽입을 적어도 부분적으로 수용할 수 있는 오목부 또는 구멍부를 구비하여, 상이한 직경으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전방 휠이 상기 후방 휠의 직경을 초과하는 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 접이식 사이클.
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