KR101709140B1 - 앞바퀴 굴림 안전 자전거 - Google Patents

Abstract

앞바퀴 굴림 안전 자전거에 관하여 개시한다. 차체; 앞바퀴의 회전 중심축에 결합 되어 페달링으로 회전하는 구동 스프라켓; 구동 스프라켓을 돌리는 페달이 달려 있는 크랭크 암; 조향축에 회전축을 통해 결합 되어 구동 스프라켓에 연동하는 피동 스프라켓; 조향축에 일단이 회전 가능하도록 결합 되고 타단은 지지 프레임과 제1 힌지축으로 연결되어 제1 힌지축을 중심으로 접혀지고 펼쳐지는 다운 프레임; 다운 프레임과 지지 프레임을 연결하는 힌지편; 힌지편과 지지 프레임을 접고 펼칠 수 있도록 연결하는 제2 힌지축; 지지 프레임의 상부 쪽에 안착된 시트 및 시트를 뒷바퀴를 중심으로 지지하는 시트 스테이;를 포함함으로써, 페달링 동력을 앞바퀴에 직접 전달하거나 구동모터의 동력으로 주행 가능하고 자전거 전체 길이를 짧게 하여 접고 펼치기 용이하며 앉은 자세의 중심을 낮추어 넘어짐을 줄여 안전성이 높은 자전거를 제공한다.

Description

앞바퀴 굴림 안전 자전거{FRONT-WHEEL DRIVE TYPE SAFTY BICYCLE}

본 발명은 앞바퀴 굴림 안전 자전거에 관한 것으로 더 상세하게는 발구름에 의한 구동력을 앞바퀴에 직접 전달함으로써 전체 자전거 길이를 짧게 하고 접고 펼치기 용이하며 앉은 자세의 중심을 낮추어 넘어짐을 줄이는 앞바퀴 굴림 안전 자전거에 관한 것이다.

자동차 등의 탈것은 배기가스에 의한 대기 및 환경 오염, 도로 수요를 충당하기 위한 산야의 개발 등에 따른 녹지의 축소 등 환경을 악화시켰다. 자동차 운행을 줄이고 목적지에 빠르게 도착할 수 있는 수단으로서 자전거에 대한 활용과 관심이 높아져 왔고, 더 많은 이용이 필요한 실정이다.

일반적으로 자전거는, 앞바퀴는 조향, 뒷바퀴가 구를 수 있는 구동부로 되어 있다. 탄 사람이 발의 힘을 크랭크기구로 옮겨 이를 회전력으로 바꾸어 큰 스프로킷에 물려 있는 체인으로 뒷바퀴에 전달하여 구동된다.

자전거의 차체를 형성하는 프레임은 마름모 또는 다이아몬드 형상이고 성능을 결정하는 중요한 요소로서 보통의 경우 헤드튜브(Head Tube), 탑 튜브(Top Tube), 다운 튜브(Down Tube), 시트 스테이(Seat Stay), 체인 스테이(Chain Stay)로 구성되며 형태와 길이 모양, 굵기 등은 각 차체의 프레임 지오메트리에 따라 달라진다.

헤드 튜브의 경사각(카스터각)에 따라 노면에 마찰하는 앞바퀴 타이어의 복원력, 안정성, 조향성이 좌우된다. 앞 포크의 2개의 다리 사이에 앞바퀴가 지지 되는데 이때 베어링을 좌우에 둔 허브(hub)가 있으며 자전거 성능에 영향을 미친다.

앞뒤 바퀴의 허브 축은 각각 앞 포크와 뒤 포크의 앞 끝에 고정되며, 차체, 탄사람, 화물 중량 등은 이 2개의 축에 의해 지지 되고, 변속기구는 도로의 경사도, 속도 등 그때의 주행조건에 적합하게 맞출 수 있도록 되어 있다.

자전거가 넘어지지 않고 주행할 수 있는 이유는 탄 사람이 무의식중에 평형을 잡기 때문이다. 기구적으로는 앞 바퀴부의 카스터각, 타이어의 사이드포스를 비롯하여 앞바퀴의 중량효과 등을 포함하여 자전거의 안정성이나 진로 유지성 등의 역할에 따른 것이지만 탄 사람의 피드백이 가장 크다.

종래의 자전거는 바로 선 상태로 주행하기 위해서는 탄 사람의 피드백에 의존하여 평형을 유지, 주행하도록 되어 있어 탄 사람의 숙련도가 중요하며, 숙련도가 떨어지는 사람이 운전하는 경우 상대적으로 넘어질 가능성이 커지는 단점이 있고, 구동력이 뒷바퀴를 돌리는 힘에 의존하도록 되어 있어 오르막길이나 눈길 등에서 주행력이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 페달 축이 시트와 거의 하방 수직 방향 쪽에 위치하고 있어 시트에 편안하게 앉은 자세로 자전거를 타기가 어렵다.

그리고, 시트에 걸터앉아 페달을 밟아서 회전력을 얻는 것 또한 다리 힘의 전달에 제한이 있었고, 핸들 구조가 허리를 구부리도록 되어있어 자세의 불편함과 장시간 주행으로 인한 허리 통증의 문제가 있었다.

그리고, 자전거를 보관하거나 운반 및 휴대할 때 불편하다. 접거나 펼칠 수 있는 접이식 자전거가 제안되어 있으나 구조가 복잡하다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0086606호에는 앞바퀴 굴림 자전거가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 특허출원 제10-2003-0051564호에는 앞바퀴를 구동하는 전륜 구동모터 자전거가 기재되어 있고, 대한민국 공개특허 제10-2007-0121932호 및 10-2010-0035997호에는 접이식 자전거가 기재되어 있다.

특허문헌 1. 대한민국 특허출원 제10-2003-0051564호(공고일.2004.11.12) 특허문헌 2. 대한민국 공개특허 제10-2007-0121932호(공개일.2007.12.28) 특허문헌 3. 대한민국 공개특허 제10-2010-0035997호(공개일.2010.04.07)

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로 본 발명의 목적은, 시트에 편안하게 앉은 상태에서 발구름으로 앞바퀴를 구동시켜 주행하고 전체 자전거 길이를 짧게 하면서도 접고 펼치기 용이하며 앉은 자세의 중심을 낮추어 넘어짐을 줄일 수 있는 앞바퀴 굴림 안전 자전거를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 앞바퀴를 지지하는 포크 및 포크와 결합된 조향축 그리고 뒷바퀴를 지지하는 지지 프레임을 포함하는 차체; 상기 앞바퀴의 회전 중심축에 결합 되어 페달링으로 회전하는 구동 스프라켓; 상기 회전 중심축을 따라 회전하고 상기 구동 스프라켓을 돌리는 페달이 달려 있는 크랭크 암; 상기 구동 스프라켓과 거리를 두고 떨어져 있고 핸들이 달린 조향축에 회전축을 통해 결합 되어 상기 구동 스프라켓에 연동하는 피동 스프라켓; 상기 조향축에 일단이 회전 가능하도록 결합 되고 타단은 상기 지지 프레임과 제1 힌지축으로 연결되어 제1 힌지축을 중심으로 접혀지고 펼쳐지는 다운 프레임; 상기 다운 프레임과 상기 지지 프레임을 연결하는 힌지편; 상기 힌지편과 지지 프레임을 접고 펼칠 수 있도록 연결하는 제2 힌지축; 상기 지지 프레임의 상부 쪽에 안착된 시트 및 상기 시트를 뒷바퀴를 중심으로 지지하는 시트 스테이;를 포함하는 앞바퀴 굴림 안전 자전거를 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 구동 스프라켓과 피동 스프라켓은, 원주면이 체인을 걸 수 있는 치면으로 형성된 체인 휠로서, 구동 스프라켓의 직경이 피동 스프라켓에 비해 더 크고, 상기 구동 스프라켓은 제1 체인 휠과 제2 체인 휠로 이루어지며, 상기 피동 스프라켓은 상기 구동 스프라켓의 제1 체인 휠과 제2 체인 휠에 대응되는 체인 휠을 구비하여 각각 체인을 통해 연결된 앞바퀴 굴림 안전 자전거를 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 뒷바퀴의 회전 중심축을 따라 구동모터를 설치하고, 시트의 하부에는 상기 구동모터에 전원을 공급하는 배터리팩이 내장되며, 시트가 핸들의 후방부에 위치하고 등받이가 뒷바퀴 쪽으로 기울어지는 경사도를 갖도록 설치된 앞바퀴 굴림 안전 자전거를 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 다운 프레임은, 상부가 조향축과 회전 가능하게 결합 되는 커플링 하우징으로 구성되고, 하부는 상기 힌지편과 제1 힌지축으로 결합 되는 체결편으로 구성되며, 무게 감량을 위한 공간부가 형성된 앞바퀴 굴림 안전 자전거를 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 시트의 상부에 눈과 비나 햇볕을 가려주는 가리개 수단;이 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 가리개 수단은, 시트의 등받이 일단부에 설치된 권취드럼; 상기 권취드럼을 중심으로 감겨 지거나 풀려지는 가리개; 상기 가리개의 일단을 차체에 고정하는 고정부;를 포함하는 앞바퀴 굴림 안전 자전거를 특징으로 한다.

본 발명에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 의자형으로서 시트에 앉은 자세를 기준으로 몸 중심이 낮아 숙련도가 떨어지는 사람이 운전하는 경우에도 넘어질 염려가 없어 안전한 주행이 가능한 효과가 있다.

본 발명에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 시트에 편안한 자세로 앉은 상태에서 페달을 밟아서 앞바퀴를 굴릴 수 있으므로 허리를 구부리지 않은 채로 핸들을 잡고 조향이 가능하여 주행 자세의 불편함을 개선하고 장시간 주행으로 인한 허리 통증을 줄이고 피로를 낮추는 효과가 있다.

본 발명에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 뒷바퀴 구동축에 구동모터를 설치하고 필요에 따라 앞바퀴와 뒷바퀴 동시 구동 또는 앞뒤 바퀴의 선택적 구동이 가능하여 언덕 등의 오르막길과 눈길 등과 같은 미끄러운 길을 쉽게 가게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 개략도.
도 2는 도 1의 A-A'선 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 사용 참고도.

이하, 본 발명의 실시 예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 앞바퀴(F)는 포크(100)에 의해 지지 되고 뒷바퀴(R)는 지지 프레임(110)으로 지지 되며, 시트(220)는 시트 스테이(250)에 의해 지지 된다. 여기서, 포크(100) 및 지지 프레임(110) 그리고 시트 스테이(250) 들은 차체로 분류되는 구성부로서 전체 형태와 길이 모양, 굵기 등은 각 차체의 프레임 지오메트리에 따라 다르게 설계될 수 있으므로 도 1에 도시한 차체 형상은 대표적인 예시이며, 앞바퀴(F)를 지지하는 포크(100)에는 상부에 핸들(190)이 장착된 조향축(180)이 결합된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 구동 스프라켓 및 피동 스프라켓 그리고 크랭크 암 부분을 발췌하여 나타낸 단면도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 도 1 및 도 2를 참조하면, 앞바퀴(F)의 회전 중심축(120)에 결합 되어 페달링으로 회전하는 구동 스프라켓(130)이 구성된다.

그리고, 앞바퀴(F)의 회전 중심축(120)을 따라 회전하고 구동 스프라켓(130)을 돌리는 페달(140)이 달려 있는 크랭크 암(150)이 구성된다.

그리고, 구동 스프라켓(130)과 거리를 두고 떨어져 있고 핸들(190)이 달린 조향축(180)에 회전축(160)을 통해 결합 되어 구동 스프라켓(130)에 연동하는 피동 스프라켓(170)이 구성된다.
여기서, 상기 구동 스프라켓(130), 크랭크 암(150), 피동 스프라켓(170)의 구성은 앞바퀴를 굴리기 위한 실시 예 중의 하나이다. 이와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0086606호의 앞바퀴 굴림 자전거가 개시되어 있다. 어느 경우이거나 페달링의 발구름에 의한 구동력을 앞바퀴(F)에 전달할 수 있다.

본 발명은 조향축(180)에 일단이 회전 가능하도록 결합 되고 타단은 지지 프레임(110)과 제1 힌지축(210)으로 연결되어 제1 힌지축(210)을 중심으로 접혀지고 펼쳐지는 다운 프레임(200)으로 구성된다.

그리고, 다운 프레임(200)과 지지 프레임(110)을 연결하는 힌지편(220), 힌지편(220)과 지지 프레임(110)을 접고 펼칠 수 있도록 연결하는 제2 힌지축(230), 지지 프레임(110)의 상부 쪽에 안착된 시트(240), 시트(240)를 뒷바퀴(R)를 중심으로 지지하는 시트 스테이(250)로 구성된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 구동 스프라켓(130)과 피동 스프라켓(170)은, 원주면이 체인을 걸 수 있는 치면으로 형성된 체인 휠로 구성될 수 있다. 여기서, 구동 스프라켓(130)의 직경이 피동 스프라켓(170)에 비해 더 크게 하는 것이 바람직하다. 구동 스프라켓(130)은 제1 체인 휠(131)과 제2 체인 휠(132)로 구성될 수 있다. 피동 스프라켓(170)은 구동 스프라켓(130)의 제1 체인 휠(131)과 제2 체인 휠(132)에 대응되는 체인 휠(171)(172)을 구비하여 각각 체인(173)(174)을 통해 연결되어 구성된다.

피동 스프라켓(170)은 회전축(160)을 따라 역진 구동을 차단하는 라체트 휠(미도시)로 구성될 수 있으며, 구동 스프라켓(130)의 페달링에 소요되는 힘의 크기를 조절하기 위해 직경이 다른 복수의 체인 휠들을 조합한 변속기구(미도시)를 적용하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 뒷바퀴(R)의 회전 중심축(260)을 따라 구동모터(270)를 설치하고, 시트(240)의 하부에는 구동모터(270)에 전원을 공급하는 배터리팩(280)을 내장하며, 시트(240)가 핸들(190)의 후방부에 위치하고 등받이(290)가 뒷바퀴 (R)쪽으로 기울어지는 경사도를 갖도록 설치된다.

뒷바퀴(R)의 회전 중심축(260)을 따라 구동모터(270)를 설치하여 운용하는 경우 전기 자전거의 특성을 얻을 수 있으며, 페달링이 여의치 않거나 피로도가 높을 때, 또는 언덕 등의 오르막길과 눈길 등과 같은 미끄러운 길을 갈 때 앞바퀴(F)와 뒷바퀴(R)를 동시에 구동시켜 좀더 쉽게 갈 수 있도록 할 수 있다. 시트(220)의 하부에서 구동모터(270)에 전원을 공급하는 배터리팩(280)은 시트(240)를 직접 받쳐줄 수 있으므로 별도의 시트 지지대를 설치하지 않아도 된다.

그리고, 시트(240)는 핸들(190)의 후방부에 두고 등받이(290)가 뒷바퀴 쪽으로 기울어지는 경사도를 갖도록 설치하는 것이 바람직한데 이 경우 시트(240)에 앉으면 의자에 앉은 것과 유사하고 양다리를 앞으로 뻗어 페달(140)에 발을 올려놓고 양발을 이용하여 편안한 자세로 페달링이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거의 다운 프레임(200)은, 상부가 조향축(180)과 회전 가능하게 결합 되는 커플링 하우징(201)으로 구성되고, 하부는 힌지편(220)과 제1 힌지축(210)으로 결합 되는 체결편(202)으로 구성되며, 무게 감량을 위한 공간부(203)를 둘 수 있다.

다운 프레임(200)은 조향축(180)을 구속하지 않고 회전 가능한 상태로 커플링 하우징(201)을 통해 조향축(180)에 결합 된다. 그리고, 제1 힌지축(210)을 중심으로 간단히 접혀지거나 펼쳐진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 시트(240)의 상부에 눈과 비나 햇볕을 가려주는 가리개 수단을 설치할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거에 가리개 수단을 설치하여 운용하는 예를 나타낸 참고도이다.

가리개 수단은, 시트(240)의 등받이(290) 일단부에 권취드럼(300)을 설치하고, 그 권취드럼(300)을 중심으로 감겨 지거나 풀려 지는 가리개(310)로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 가리개(310)의 일단을 차체에 고정하는 고정부(320)를 두어 눈과 비나 햇볕 차양 등이 필요할 때 권취드럼(300)으로부터 가리개(310)를 빼내서 간단히 사용할 수 있다. 한편, 가리개 수단은, 4여기에 제한되지 않고 자유롭게 설치하여 운용될 수 있다. 가리개(310)는 천이나 플렉시블 필름 수지 등을 이용할 수 있으며 사용하지 않을 때 감아놓고 필요할 때 꺼내서 쓸 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 페달링의 발구름에 의한 구동력을 앞바퀴(F)에 직접 전달하여 주행한다. 뒷바퀴(R)는 구동모터(270)의 동력으로 주행하는 구동축을 둘 수 있으므로 필요에 따라 구동모터(270)의 동력으로 주행할 수 있으며, 언덕 오르막길 등이나 눈길 등에서는 앞바퀴(F)와 뒷바퀴(R)를 동시에 구동하여 쉽게 목적지로 갈 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 앞바퀴 굴림 안전 자전거는, 전체 자전거 길이를 짧게 할 수 있고 접고 펼치기가 용이하다. 다운 프레임(200)은 힌지편(220)과 제1 힌지축(210)으로 결합 되어 있어 자유롭게 움직이고 힌지핀을 중심으로 접혀질 수 있으며, 지지 프레임(110) 또한 힌지편(220)을 중심으로 접히고 제2 힌지축(230)의 힌지핀을 중심으로 접혀지거나 펼쳐진다.

이에 따라, 다운 프레임(200)과 지지 프레임(110)을 힌지편(220)과 제1 및 제2 힌지축(210)(230)을 중심으로 간단히 접어 크기를 줄일 수 있으므로 운반과 보관할 때 편리하다.

시트(240)는 의자형 구조로서 시트(240)에 앉은 자세를 기준으로 몸 중심이 낮아 숙련도가 떨어지는 사람이 운전하는 경우에도 넘어질 염려가 없어 안전하며, 핸들(190)을 잡을 때 허리를 구부리지 않고 잡고 조정할 수 있으므로 장시간 주행에서도 불편함이 없으며 허리 통증을 줄이고 피로를 줄인다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 실시 예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.

100: 포크 110: 지지 프레임
120: 회전 중심축 130: 구동 스프라켓
131: 제1 체인 휠 132: 제2 체인 휠
140: 페달 150: 크랭크 암
160: 회전축 170: 피동 스프라켓
180: 조향축 190: 핸들
200: 다운 프레임 210: 제1 힌지축
220: 힌지편 230: 제2 힌지축
240: 시트 250: 시트 스테이
260: 회전 중심축 270: 구동모터
280: 배터리팩 290: 등받이
300: 권취드럼 310: 가리개
320: 고정부

Claims (6)

1. 앞바퀴를 지지하는 포크 및 포크와 결합된 조향축, 그리고 뒷바퀴를 지지하는 지지 프레임을 포함하는 차체, 상기 앞바퀴의 회전 중심축에 결합 되어 페달링으로 회전하는 구동 스프라켓, 상기 회전 중심축을 따라 회전하고 상기 구동 스프라켓을 돌리는 페달이 달려 있는 크랭크 암, 상기 구동 스프라켓과 거리를 두고 떨어져 있고 조향축에 회전축을 통해 결합 되어 상기 구동 스프라켓에 연동하는 피동 스프라켓을 포함하는 앞바퀴 굴림 안전 자전거에 있어서,
   상기 앞바퀴 굴림 안전 자전거는,
   조향축에 일단이 회전 가능하도록 결합 되고 타단은 상기 지지 프레임과 제1 힌지축 및 힌지편에 의하여 연결되어 상기 제1 힌지축을 중심으로 접혀지고 펼쳐지는 다운 프레임; 상기 다운 프레임과 상기 지지 프레임을 연결하는 힌지편; 상기 힌지편과 지지 프레임을 접고 펼칠 수 있도록 연결하는 제2 힌지축; 상기 지지 프레임의 상부 쪽에 안착된 시트 및 상기 시트를 뒷바퀴를 중심으로 지지하는 시트 스테이; 상기 뒷바퀴의 회전 중심축을 따라 설치된 구동모터; 상기 시트의 하부에 내장 설치되어 상기 구동모터에 전원을 공급하는 배터리팩; 및 핸들의 후방부에 위치하고 등받이가 뒷바퀴 쪽으로 기울어지는 경사도를 갖도록 설치된 시트;를 포함하는 앞바퀴 굴림 안전 자전거.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 다운 프레임은, 상부가 조향축과 회전 가능하게 결합 되는 커플링 하우징으로 구성되고, 하부는 상기 힌지편과 제1 힌지축으로 결합 되는 체결편으로 구성되며, 무게 감량을 위한 공간부를 포함하는 앞바퀴 굴림 안전 자전거.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 시트의 상부에는 눈과 비나 햇볕을 가려주는 가리개 수단;이 설치된 앞바퀴 굴림 안전 자전거.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 가리개 수단은, 시트의 등받이 일단부에 설치된 권취드럼; 상기 권취드럼을 중심으로 감겨 지거나 풀려지는 가리개; 상기 가리개의 일단을 차체에 고정하는 고정부;를 포함하는 앞바퀴 굴림 안전 자전거.

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