KR101957609B1 - 공기의 흐름을 이용하여 추진력을 갖는 보조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페달의 구동으로 주행하는 자전거에 장착되는 보조장치에 관한 것으로, 특히 자전거가 전방으로 주행할 때 발생되는 바람(공기)을 추진력으로 전환시켜 사용자의 체력소모를 현저하게 줄일 수 있도록 하는 보조장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 자전거가 전방으로 주행할 때 발생되는 바람을 추진력으로 전환시킬 수 있는 보조장치를 포함하여 이루어지고, 상기 보조장치는 공기의 흐름을 이용할 수 있는 날개와, 상기 날개를 자전거에 장착토록 한 장착수단을 포함한 구성으로 이루어지고, 상기 날개는 날개본체와 그 날개본체의 상면과 하면에 돌출된 가이드 돌부가 형성되고, 상기 가이드 돌부 양측으로 가이드 면이 형성되고, 상기 날개본체는 곡면을 이루는 선단과, 그 선단에서 후단으로 점점 얇게 이루어지고, 상기 장착수단은 날개의 위치를 조절할 수 있는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 자전거의 프레임에 탈착토록 한 클램프를 포함한 구성으로 이루어지고, 상기 가이드 홈에 가이드 돌부가 삽입된 상태에서 조임구에 의해 고정결합됨으로써 자전거가 전방으로 주행할 때 발생되는 바람을 추진력으로 하여 용이하게 이동토록 한 것이다.
또한, 상기 날개는 날개본체와 연동구와 복원부재를 포함한 구성으로 이루어지고, 상기 날개본체의 상하면에 수용부가 형성되고, 상기 수용부의 바닥면에 복원부재의 일단이 결합되고, 그 복원부재의 타단은 수용부의 선단에 결합된 연동구의 삽입축 밑면에 결합됨으로써 보조장치의 옆에서 불어오는 바람의 반대 방향으로 날개가 젖혀져 더욱 추진력을 갖도록 하고 이에 젖혀진 날개를 원위치로 복원토록 한 것이다.
또한 상기 장착수단은 가이드 레일과 클램프를 힌지축에 의해 연결됨으로써, 굽혀진 자전거 프레임에 클램프를 설치하여도 상기 날개는 바닥면과 수평을 이루도록 한 것이다.

Description

공기의 흐름을 이용하여 추진력을 갖는 보조장치{A Propulsion assisting device using air flow}

본 발명은 페달의 구동으로 주행하는 자전거에 장착되는 보조장치에 관한 것으로, 특히 자전거가 전방으로 주행할 때 발생되는 바람(공기)을 추진력으로 전환시켜 사용자의 체력소모를 현저하게 줄일 수 있도록 하는 보조장치에 관한 것이다.

일반적으로 최근 차량의 보급수가 급격히 증가함에 따라 교통문제 및 환경오염이 날로 심각하게 야기되고 있어 친환경적인 이동수단으로 자전거가 있었다.

이러한 이동수단은 인력으로 페달을 밟아 이동시키는 것이기 때문에 많은 체력소모가 발생하게 된 것이다.

따라서 최근에는 체력소모를 줄이기 위하여 전동이 구비된 자전거 또는 킥보드와 같은 제품이 출시된 것이다.

그러나 이러한 전동이 구비된 자전거 또는 킥보드는 그 동력을 생성할 수 있도록 하는 모터와 그 모터를 구동시키기 위한 베터리 등을 포함하여 이루어지기 때문에 가격이 모터사이클에 비교할 만큼 비싸게 이루어진 것이다.

또한, 상기 모터를 구동시키기 위한 연료 또는 배터리를 충전하여야 하기 때문에 관리가 요구되고, 이동시에 방전된 경우에는 무게가 증가됨과 더불어 모터의 저항에 의해 더욱 체력소모가 증가되는 문제점이 있는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가격이 저렴하면서 일반 자전거에 탈부착하여 전기 자전거처럼 사용자가 용이하게 탈 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자전거가 전방으로 주행할 때 발생되는 바람을 추진력으로 전환시킬 수 있는 보조장치를 포함하여 이루어지고,

상기 보조장치는 공기의 흐름을 이용할 수 있는 날개와, 상기 날개를 자전거에 장착토록 한 장착수단을 포함한 구성으로 이루어지고,

상기 날개는 날개본체와 그 날개본체의 상면과 하면에 돌출된 가이드 돌부가 형성되고, 상기 가이드 돌부 양측으로 가이드 면이 형성되고,

상기 날개본체는 곡면을 이루는 선단과, 그 선단에서 후단으로 점점 얇게 이루어지고, 상기 장착수단은 날개의 위치를 조절할 수 있는 가이드 레일과, 상기 가이드 레일을 자전거의 프레임에 탈착토록 한 클램프를 포함한 구성으로 이루어지고, 상기 가이드 레일에 가이드 돌부가 삽입된 상태에서 조임구에 의해 고정결합됨으로써 자전거가 전방으로 주행할 때 발생되는 바람을 추진력으로 하여 용이하게 이동토록 한 것이다.

또한, 상기 날개는 날개본체와 연동구와 복원부재를 포함한 구성으로 이루어지고,

상기 날개본체의 상하면에 수용부가 형성되고, 상기 수용부의 바닥면에 복원부재의 일단이 결합되고, 그 복원부재의 타단은 수용부의 선단에 결합된 연동구의 삽입축 밑면에 결합됨으로써 보조장치의 옆에서 불어오는 바람의 반대 방향으로 날개가 젖혀져 더욱 추진력을 갖도록 하고 이에 젖혀진 날개를 원위치로 복원토록 한 것이다.

또한 상기 장착수단은 가이드 레일과 클램프를 힌지축에 의해 연결됨으로써, 굽혀진 자전거 프레임에 클램프를 설치하여도 상기 날개는 바닥면과 수평을 이루도록 한 것이다.

따라서 본 발명은, 자전거가 주행할 때 발생되는 바람 또는 측방이나 후방에서 불어오는 바람을 보조장치로 인해 자전거의 추진력으로 전환시켜 사용자의 체력소모를 현저하게 줄일 수 있도록 한 것이다.

또한 상기 보조장치는 탈부착 가능토록 함으로써 일반자전거를 전기자전거처럼 용이하게 탈 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 전체적인 모습을 나타낸 사시도.
도 2는 클램프와 가이드 레일 사이에 구비된 힌지축으로 인하여 자전거의 굽혀진 프레임에 설치하여도 날개가 수평으로 구비된 모습을 나타낸 상태도.
도 3은 본 발명의 보조장치의 분해도.
도 4는 자전거 프레임에 장착된 모습을 나타낸 사시도.
도 5는 보조장치가 자전거에 장착된 상태에서 사용되는 모습을 나타낸 상태도.
도 6은 보조장치의 주위의 공기 흐름을 나타낸 상태도.
도 7은 보조장치의 또 다른 일 실시 예를 나타낸 상태도.
도 8은 도 7의 보조장치의 또 다른 일 실시 예의 분해도.
도 9는 날개본체가 일측 방향으로 젖혀진 상태를 나타낸 단면상태도.
도 10은 측방에서 불어오는 바람이 보조장치의 주위의 공기 흐름을 나타낸 상태도.
도 11은 젖혀진 날개본체로 인해 복원부재가 비틀린 상태를 나타낸 상태도.

이하 첨부도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 페달의 구동으로 주행하는 자전거에 장착되는 보조장치에 관한 것으로, 특히 자전거가 전방으로 주행할 때 발생되는 바람(공기)을 추진력으로 전환시켜 사용자의 체력소모를 현저하게 줄일 수 있도록 하는 보조장치에 관한 것이다.

상기와 같은 효과를 갖기 위하여 보조장치의 구성은, 바람을 추진력으로 전환 시킬 수 있는 날개와 상기 날개를 자전거에 탈부착토록 하는 장착수단으로 이루어진 것이다.

도 1은 보조장치의 전체적인 모습을 나타낸 도면이고, 도 2는 장착수단의 클램프와 가이드 레일 사이에 구비된 힌지축으로 인하여 자전거의 굽혀진 프레임에 설치하여도 날개가 수평으로 구비된 모습을 나타낸 도면이다.

이를 참고하여 설명하면, 상기 장착수단(20)은 자전거(1)의 프레임에 탈착할 수 있는 클램프(21)와, 상기 클램프(21)의 후단에 가이드 레일(24)을 포함하는 구성으로 이루어진 것이다.

이때 상기 클램프(21)의 일측은 개구부(22)가 구비되고, 상기 개구부(22)의 끝단에 조임수단(23)이 구비됨으로써 보조장치를 자전거(1) 프레임에 탈착할 수 있도록 한 것이다.

또한 상기 클램프(21)의 후단으로 가이드 레일(24)이 구비되고, 상기 가이드 레일의 내측으로 날개본체(10)의 상하면에 구비된 가이드 돌부(13)가 삽입되는 것이다.

또한 상기 가이드 돌부(13)의 양측면에 일정한 면적을 갖는 가이드 면(13a)이 구비되고, 상기 가이드 면(13a)은 가이드 레일(24)의 내면에 밀착됨으로써 날개본체(10)가 좌측 또는 우측으로 회전되지 않토록 함과 더불어 가이드 레일(24)을 따라서 전후방향으로 이동될 수 있도록 한 것이다.

또한 상기 가이드 레일(24)과 클램프(21)는 힌지축(25)에 의해 연결토록 함으로써, 굽혀진 자전거 프레임에 클램프(21)를 설치하여도 상기 날개는 바닥면과 수평을 이룰 수 있도록 할 수 있는 것이다.

도 3은 보조장치를 분해한 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 보조장치가 자전거에 장착된 상태를 나타낸 도면이고, 도 5는 보조장치가 자전거에 장착된 상태에서 사용되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 6은 보조장치의 주위의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.

이를 참고하여 설명하면, 상기 날개는 날개본체(10)와 그 날개본체(10)를 장착수단(20)에 연결토록 하기 위한 가이드 돌부(13)로 이루어지고, 상기 가이드 돌부(13)는 가이드 레일(24)에 결합된 상태에서 회전되지 않토록 하는 가이드 면(13a)이 양측면에 형성된 것이다.

또한 날개본체(10)는 곡면을 이루는 선단(10a)과, 그 선단(10a)에서 후단(10b)으로 점점 얇아지는 유선형 형태로 이루어진 것이다.

따라서 자전거(1)가 전방으로 주행할 때 공기의 흐름은 날개본체(10)의 선단(10a) 곡면을 따라서 느리게 흐르다가 후단(10b)방향으로 점점 얇아지는 구간부터 공기의 흐름이 급격하게 빠르게 흐르도록 전환되어 날개의 주위로 저기압이 발생되고, 이로 인해 자전거(1)의 주위에 머물고 있던 공기가 저기압이 발생된 날개로 이동되면서 상기 날개의 경사면을 누르게 되어 이로 인하여 자전거(1)는 전방으로 나아가는 추진력이 갖게 되는 것이다.

또한 공기의 흐름으로 인해 사용자의 뒤로 발생된 맴돌이는 상기 날개의 경사면을 따라서 빠르게 뒤로 흘려보냄으로써 상술한 바와 같은 효과를 가질 수 있는 것이다.

도 7은 보조장치의 또 다른 일 실시 예를 나타낸 도면이고, 도 8은 또 다른 보조장치의 분해된 모습을 나타낸 도면이다.

이를 참고하여 설명하면, 날개는 날개본체(10)와 연동구(12)와 복원부재(17)를 더 포함한 구성으로 이루어진 것이다.

상기 날개본체(10)는 상면과 하면에 복원부재(17)를 수용토록 하는 수용부(11)가 형성되고, 상기 수용부(11)에 결합된 연동구(12)는 복원부재(17)로 인해 연동되도록 한 것이다.

또한 상기 복원부재(17)는 날개본체(10)가 좌측 또는 우측으로 젖혀지는 설정값을 동일하게 설정할 수 있도록 판 스프링(17a)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 9는 날개본체가 일측 방향으로 젖혀진 상태를 나타낸 도면이고, 도 10은 측방에서 불어오는 바람이 보조장치의 주위의 공기 흐름을 나타낸 도면이다.

이를 더 구체적으로 설명하면, 상기 판 스프링(17a)의 일단은 수용부(11)의 바닥면에 형성된 결합홈(11a)에 고정되고, 타단은 연동구(12)의 삽입축(14) 밑면에 형성된 결합홈(14a)에 고정됨으로써 바람이 옆에서 불어올 때 날개는 바람이 불어오는 반대 방향으로 젖혀지게 되어 자전거(1)가 옆으로 넘어지지 않토록 함과 더불어 날개본체(10)의 경사면에 부딪힌 바람은 자전거(1)의 추진력으로 사용될 수 있는 것이다.

또한 상기 연동구(12)는 날개본체(10)의 수용부(11)에 삽입되는 삽입축(14)과, 가이드 레일(24)에 결합되는 가이드 돌부(13)와, 상기 삽입축(14)과 가이드 돌부(13) 사이로 외측으로 돌출형성된 후렌지(15)가 형성되고, 상기 후렌지(15)는 삽입축(14)이 수용부(11)에 삽입될 때 그 수용부(11)의 상면에 단속됨으로써 연동구(12)가 더 이상 수용부(11)의 내측으로 삽입되지 않도록 한 것이다.

또한 상기 연동구(12)의 삽입축(14)의 직경은 날개 수용부(11)의 직경과 대응되는 직경으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 11은 젖혀진 날개본체로 인해 복원부재가 비틀린 상태를 나타낸 도면이다.

이를 참고하면, 상기 날개는 날개본체(10)와 연통구(12)로 이루어짐으로써 보조장치의 옆에서 불어오는 바람의 반대 방향으로 상기 날개본체(10)가 젖혀져 더욱 추진력을 갖도록 하고, 그 젖혀졌던 날개본체(10)는 복원부재(17)로 인해 원위치로 복원토록 한 것이다.

또한, 도 12는 솔라셀이 형성된 날개본체의 모습을 보여주는 것으로써, 이를 참고하면, 상기 날개본체(10)는 바람이 이동하기 용이하도록 매끄러운 표면으로 이루어지고, 특히 상기 날개본체의 일측면과 타측면에는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지(30)가 설치되고, 상기 태양전지는 자전거의 지지프레임에 탈부착되는 휴대용 배터리(31)와 연결되어, 부하쪽에 연결된 스마트폰(32)의 전원을 충전시켜 주도록 한다.

이때의 태양전지(30)은 날개본체(10)에 내입홈을 형성하고, 상기 내입홈 안쪽으로 보드 위에 솔라셀이 형성된 태양전지 패널이 장착된 것일 수도 있지만,

상기 날개본체(10)에 플렉서블한 필름형 염료감응 태양전지(DSSC: DYE-SENSITIZED SOLAR CELL)이 부착된 것일 수도 있다. 즉, 도전층이 형성되어 있는 PET 필름 또는 PI필름 또는 PEN필름으로 이루어진 제1기판 및 제2기판을 중심으로, 이들 사이에 감광성 염료가 흡착되어 조사된 태양광을 흡수하는 다공질막과, 산화환원액체 전해질로 이루어져 액체전해질층을 포함하여 이루어져, 플렉서블하면서 용이하게 날개본체(10)에 부착되는 것일 수도 있는 것이다.

그리고 상기 태양전지(30)는 자전거의 지지프레임에 탈부착되는 휴대용 배터리(31)와 연결되고, 상기 휴대용 배터리(31)는 태양전지로부터 인가된 전원에 의해 휴대용 배터리가 과충전되거나 혹은 부하쪽으로 과방전되는 것을 보호하기 위한 보호회로를 형성하고 있고, 상기 휴대용 배터리(31)는 자전거의 핸들에 거치된 스마트폰(32)과 연결되어 전원을 충전시켜 사용 가능하게 한다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예들을 중심으로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예시들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태로 변경 또는 변형된 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

1:자전거
10:날개본체 10a:선단
10b:후단 11:수용부
11a:결합홈 12:연동구
13:가이드 돌부 13a:가이드 면
14:삽입축 14a:결합홈
15:후렌지 16:조임구
17:복원부재 17a:판 스프링
20:장착수단 21:클램프
22:개구부 23:조임수단
24:가이드 레일 25:힌지축
30:솔라셀 31:휴대용 배터리
32:스마트폰

Claims (7)

1. 페달의 구동으로 주행하는 자전거(1)의 후방 어느 일측 프레임에 장착되는 보조장치가 공기의 흐름을 이용할 수 있는 날개본체(10)와 상기 날개본체(10)를 자전거(1)에 장착할 수 있는 장착수단(20)로 이루어지고,
   상기 날개본체(10)는 선단(10a)이 곡면으로 형성되면서 후단(10b)으로 점점 얇게 이루어짐으로써 자전거(1)가 전방으로 주행할 때 공기의 흐름은 날개본체(10) 선단(10a)의 곡면을 따라서 느리게 흐르면서 후단(10b)방향으로 점점 얇아지는 구간부터 공기의 흐름이 빠르게 전환되어 날개 주위에 발생된 저기압으로 인해 고기압을 이루는 자전거(1) 주위의 공기가 날개로 이동되면서 추진력을 갖도록 한편,
   상기 보조장치의 장착수단(20)은, 자전거(1)의 프레임에 탈착할 수 있도록 클램프(21)가 구비되고, 상기 클램프(21)의 후단으로 가이드 레일(24)을 포함하는 구성으로 이루어지고,
   상기 가이드 레일(24)에 결합된 날개본체(10)는 가이드 돌부(13)에 의해 전후방향의 슬라이드 이동되면서 위치를 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공기의 흐름을 이용하여 추진력을 갖는 보조장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 날개본체(10)의 선단(10a) 상면 및 하면에 가이드 돌부(13)가 구비되고, 상기 가이드 돌부(13)는 장착수단(20)에 결합된 상태에서 날개본체(10)가 좌우측으로 회전되지 않도록 가이드 면(13a)이 구비된 것을 특징으로 하는 공기의 흐름을 이용하여 추진력을 갖는 보조장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 날개본체(10)의 선단(10a) 상면과 하면에 수용부(11)를 구비하고, 상기 수용부(11)에 복원부재(17)의 일단이 고정되고, 타단은 가이드 돌부(13)와 상기 가이드 돌부(13)의 타측에 형성된 삽입축(14)의 밑면에 고정되어 상기 날개본체(10)의 측방향에서 바람이 불어올 때 바람의 방향이 자전거(1)의 후단방향으로 전환될 수 있을 만큼 날개본체(10)가 젖혀지면서 자전거(1)의 추진력이 더욱 향상토록 한 것을 특징으로 하는 공기의 흐름을 이용하여 추진력을 갖는 보조장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 복원부재(17)는 판 스프링(17a)으로 이루어짐으로써 날개본체(10)가 좌측 또는 우측으로 젖혀지는 설정값을 동일하게 설정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공기의 흐름을 이용하여 추진력을 갖는 보조장치.
6. 제 1항에 있어서,
   장착수단(20)의 클램프(21)와 가이드 레일(24)은 힌지축(25)으로 연결되고, 상기 힌지축(25)으로 인해 자전거(1)의 굽혀진 프레임에 클램프(21)를 설치하여도 가이드 레일(24)에 결합된 날개는 수평을 이룰 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공기의 흐름을 이용하여 추진력을 갖는 보조장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 날개본체는 일측면과 타측면에는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지가 설치되고, 상기 태양전지는 자전거의 지지프레임에 탈부착되는 휴대용 배터리와 연결되어 충전되게 하는 한편, 휴대용 배터리는 부하쪽으로 충전된 전원을 인가하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 공기의 흐름을 이용하여 추진력을 갖는 보조장치.

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