KR101973606B1

KR101973606B1 - 1개의 구동 휠을 포함한 2개의 뒷바퀴를 구비한 틸팅 삼륜자전거

Info

Publication number: KR101973606B1
Application number: KR1020180096624A
Authority: KR
Inventors: 유영호
Original assignee: 주식회사 트라익스
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2019-09-02

Abstract

본 발명은 2개의 뒷바퀴를 구비한 삼륜자전거로서, 크랭크와 체인 휠에서 발생한 추진력을 변속기와 카세트스프라켓을 통하여 변속되고, 이렇게 변속된 회전력을 이어받아 직접 구동되는 구동 뒷바퀴와, 동력을 받지 않고, 옆에 딸려서 균형을 잡아주는 보조 단독바퀴로 구성하였다. 이러한 2개의 뒷바퀴를 구비한 삼륜자전거에 있어, 본체의 기울기에 따라 틸팅 프레임의 기울기를 연동되게 함으로써, 뒷바퀴의 틸팅 각도가 제어되고, 틸팅 동작이 수행되도록, 틸팅 프레임을 구성하였다. 더불어 틸팅 프레임에 기울어짐 복원장치를 만들어서 본 삼륜자전거를 운행 중 자세를 바로 잡는 데 도움이 되게 하였다. 또한 틸팅 잠금장치를 달아서 틸팅 기능을 사용하거나 사용하지 않을 수도 있게 하여 주행 중 방향전환을 용이하게 하고 정지할 때 쓰러지지 않아 탑승자의 편의성을 높였다.
본 특허에 의한 삼륜자전거(100)를 구동하는 동력원으로 전기 모터를 추가하면, 인력의 힘으로도 탈수 있고, 모터의 힘으로도 주행할 수 있는, 틸팅 전기 삼륜자전거로 업그레이드된다.

Description

1개의 구동 휠을 포함한 2개의 뒷바퀴를 구비한 틸팅 삼륜자전거{Tilting tricycle with driving rearwheel and free rearwheel}

본 발명은 뒷바퀴가 2개인 삼륜자전거로서 추진력이 있는 구동후륜과 추진력이 없는 단독후륜으로 구성되고, 자전거가 기울어질 때 복원력을 가지도록 기울어짐 복원 장치(290)를 구비하며, 틸팅 모드를 사용하거나 사용하지 않을 수 있도록 틸팅잠금 장치를 구비하여 2개의 뒷바퀴가 틸팅이 되는 삼륜자전거에 관한 것이다.

공지의 이륜 자전거를 처음 배울 때 무게중심을 잡는 데 어려움이 많다.

아동들을 위해서는 뒷바퀴 좌, 우에 보조바퀴(도면생략)를 단 모양의 자전거가 있는데, 보조바퀴는 넘어지는 것을 방지하여 주긴 하지만 속도를 내면 소음이 발생하고, 속도가 붙은 상태에서 방향전환을 급히 하면 보조바퀴 때문에 더 크게 넘어지기도 한다. 또한 주행 중 보조바퀴로 남을 치거나 돌출물에 걸려서 사고의 원인이 되기도 한다.

또한 앞바퀴가 2개, 뒷바퀴가 1개인 역삼륜 자전거가 보급되기도 하였는데, 앞바퀴들이 틸팅이 되는 기능이 있는 편리함에도 대중적이지 못하다. 그리고 앞바퀴가 1개, 뒷바퀴가 2개이지만 틸팅기능이 없는 삼륜자전거들도 보급되어 있다. 그런데 이들은 바퀴 폭이 좌, 우로 넓어서 안정감은 있지만, 뒷바퀴가 틸팅되지 않으므로 속도가 붙은 상태에서의 방향전환 시에는 넘어질 위험성이 크다. 속도를 내면 전도될 위험 때문에, 빠른 속도를 요하지 않는, 어르신 자전거, 신체가 불편한 사람들을 위한 자전거, 정도로 인식되어 대중성을 외면 받고 있다.

보조 단독바퀴가 달려있으면서도 안정감은 삼륜자전거이고 주행 중 틸팅기능이 작용하여 이륜자전거처럼 탈 수 있는 날렵한 삼륜자전거가 필요한 이유이다.

한국 등록특허 10-1255608 한국 등록특허 10-1212300 한국 등록특허 10-0931524 US 특허 D642096 S1 US 특허 3843145 A US 특허 6817617 B2 US 특허 8066089 B2 US 특허 4159752 A

유튜브 동영상 Munzo tilting trike 유튜부 동영상 Tilting Trike - testing video (Final year college project) 유튜브 동영상 [SBC=시사주간TV이코노믹포스트소비자고발뉴스]바이젠 트라이젠, 자전거인구 저변확대 큰 기여 전망

본 발명은 선행 삼륜자전거의 문제점을 해결하기 위해 고안한 것으로, 본 발명의 목적은 1개의 앞바퀴와 2개의 뒷바퀴로 구성되는 삼륜자전거에 있어, 뒷바퀴들 중 1개는 추진력을 직접 전달받아 구동되는 구동륜이고, 1개는 추진력을 받지 않는 독립륜으로 구성하되, 본체의 기울어짐에 따라 본체와 같은 기울기를 가지도록 연동되는 프레임을 구성하여, 뒷바퀴들이 틸팅되는 삼륜자전거를 만들고자 함이다. 또한 탑승자가 틸팅 기능을 채택할 수도 있고 틸팅 기능을 잠가서 사용하지 않는 모드로 운용할 수도 있게 하고자 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 삼륜자전거는 뒷바퀴가 둘이다. 2개의 뒷바퀴(251, 252)들은 방향전환 시 틸팅이 되는 기능을 갖는다. 뒷바퀴들 중 1개의 바퀴는 추진력을 받는 구동바퀴이고, 나머지 바퀴는 추진력을 받지는 않지만, 베어링을 설치하여 잘 구르고, 브레이크로 제동이 되는 단독바퀴로 구성된다.

이러한 상기 목적의 삼륜자전거(100)를 구현하는 한 방법을 예시하기 위하여, 편의상 일반적인 자전거의 다이아몬드형 본체(105) 프레임으로 설명하고자 한다.

도 1, 도 2에서 도시된 공지의 다이아몬드형 본체(105) 프레임의 앞 삼각형 부분은 남겨둔 채, 시트스테이(126)를 체인스테이(125)와 뒷바퀴 축(110, 120)에서 만나는 것을 분리하여 아래, 위로 평행하게 구성하였다.

도 3에서 나타난 것처럼 틸팅 프레임(200)은, 정면 또는 후면에서 보았을 때의 각 변은 4개로 구성하는 것이 바람직하다. 따라서 프레임을 구성하는 변을 이어서 모양을 만들면, 사각형 모양을 이룬다. 상기 틸팅 프레임(200)을 옆에서 보았을 때의 단면의 모양은 기둥, 파이프, 봉 형태의 직선과 곡선을 포함하며, 삼각형, 사각형, 다각형, 또는 원형의 모양으로도 구성이 가능하며, 전체적인 외관은 이러한 도형들로 구성된 박스 형태이다.

각 변의 모서리가 만나는 부분에는 경첩 또는 관절 형태로 이어지게 하였고, 경첩에는 회전이 잘 되게 공지의 베어링(389, 390)을 설치하였다.

틸팅 프레임(200)의 상변 가이드(230)와 하변 가이드(240)는 틸팅 프레임(200)의 좌, 우 간격을 유지하며, 본체(105)의 틸팅 동작을 전달하는 역할을 하고, 좌변 발(210)과 우변 발(220)은 뒷바퀴(251, 252)를 달고 틸팅 동작을 수행하는 역할을 한다.

틸팅 프레임(200)의 상변 가이드(230)와 하변 가이드(240)에는, 도 3, 도 4와 같이 가운데와 양 끝에 3개의 축 홀(301, 501, 301), (301, 601, 301)이 있으며, 상기 축 홀(301, 501, 301), (301, 601, 301)들은 베어링 홀을 겸하고 있다. 상기 축 홀(301, 501, 301), (301, 601, 301)에는 베어링이 이탈하지 않게 베어링 턱(302, 502, 302), (302, 602, 302)을 만들었다. 가이드의 중간 부분에는 주장축(600)과 틸팅축(500)을 만들어서 베어링(389)으로 잘 회전되게 한 다음, 주장축(600)은 시트스테이(126)에 연결하였으며, 틸팅축(500)은 체인스테이(125)에 연결하였다.

좌변 발(210)과 우변 발(220)의 아래 위에는 도 4의 303과 같은 까치발을 형성하였다. 까치발(303)에는 가이드 체결 홀(304)을 만들었다. 가이드 체결 홀(304)과 축 홀(301)을 일치시킨 다음 슬리브(392)를 끼우고, 슬리브(392)에 프레임 축 겸용 볼트(305)를 관통시켜서 너트((306)로 프레임(200)의 조립을 완성한다. 베어링((389, 390)들은 빠지지 않도록 스냅링(387, 391)들을 채운다.

도 1에 표현된 뒷바퀴(251, 252)는 틸팅 프레임(200)의 좌변 발(210)과 우변 발(220)에, 뒷바퀴축 홀(201, 202)을 형성하고, 여기에 구동축(110)과 보조 뒷바퀴축(120)을 설치하고 뒷바퀴(251, 252)들을 장착하였다.

이렇게 틸팅 프레임(200)을 구성함으로써, 탑승자가 본체(105)를 좌, 또는 우측으로 기울이면 틸팅 프레임(200)이 하변 가이드(240)의 틸팅축(500)을 중심축으로 하여 본체(105)의 기울기에 따라 연동되어 틸팅 됨으로써, 뒷바퀴(251, 252)들의 틸팅 각도를 제어하는 동시에 틸팅 동작을 수행하게 된다.

또한, 본 삼륜자전거의 프레임(200)에 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9에 도시된 틸팅잠금 장치(300)를 설치하여 틸팅축(500) 또는 주장축(600)을 제동할 수 있게 함으로써 틸팅 기능을 선택하거나 선택하지 않을 수 있게 하였다. 이렇게 한 이유는 자전거에 올라타거나 내릴 때 틸팅 동작이 수행되면서 한쪽으로 쓰러지는 현상을 방지하기 위함이다. 틸팅 기능의 작동 모드와 작동금지 모드를 선택하는 것은 와이어 레버(119)를 당기는 동작으로 주행 중에도 수시로 간편하게 바꿀 수 있다.

이를 위하여 틸팅 잠금장치(300)를 만들었다. 틸팅 잠금장치(300)의 실시예로서 도 5, 도 6의 버팀쇠 회전식 틸팅 잠금장치를 사용할 수 있고, 도 7, 도 8, 도 9의 자동잠금 장치를 사용할 수도 있다.

틸팅 프레임(200)에는 기울어짐 복원장치(290))를 만들어서 본 삼륜자전거(100)의 운행 중 자세를 바로 잡는 데 도움이 되게 하였다.

자전거의 특성상 앞으로 구르는 관성에 의한 자체 복원력도 있지만 프레임(200)에 인위적인 장치를 더하여 복원력을 높임으로써 더욱 확실한 복원동작을 유도하는 것이 바람직하다. 기울어짐 복원장치(290)는 설치 모양에 따라 X 자형, l 자형, Ⅱ 자형 등으로 다양하게 구성할 수 있으며, 작동 방식에 따라 스프링식, 공기압식, 유압식, 혼합식 등의 다양한 채택이 가능하다.

이와같이 틸팅 프레임(200)을 틸팅 동작이 수행되며, 복원력을 갖도록 구성한 다음, 이 프레임에 두 개의 뒷바퀴(251, 252)를 장착하였다. 좌측 뒷바퀴(251)에는 카세트스프라켓(112)을 설치하고 체인(111)을 연결하여 체인휠(102)과 크랭크(103)에서 오는 추진력을 전달받아 구동되게 하였다. 우측 뒷바퀴(252)는 구동력을 전달받지 않지만 브레이크(미도시)로 제동되게 하였고, 좌측에 구동되는 뒷바퀴(251)와 일정 간격을 유지하여 균형을 잡아주기 때문에, 안정적인 주행이 가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 삼륜자전거(100)는 한 쌍으로 구비된 뒷바퀴(251, 252)들이 본체(105)의 기울기에 따라 틸팅 됨으로써 방향을 틀거나 회전 시에도 주행에 안정감을 주는 효과가 있다.

초보자들이 자전거를 처음 배울 때 무게중심을 잡는 어려움 때문에 넘어지고 일어서는 시행착오를 수없이 반복한 끝에 자전거 타기를 습득할 수 있다. 본 발명에 따른 삼륜자전거(100)는 균형을 잡는 것이 쉬워 초보자라도 타는 것을 쉽게 익힐 수 있다. 나아가 본 삼륜자전거로 자전거 타기를 배우면 이륜식 자전거를 타는 것도 쉽게 터득이 된다는 장점이 있다.

또한 정지 시에도 앞바퀴와 뒷바퀴 두개의 접지 포인트가 삼각형 꼭짓점을 이루기 때문에, 탑승자가 넘어지지 않게 균형을 잡는 것이 수월하여, 바닥이 지저분하거나 젖어있으면 발을 땅에 대지 않은 상태로 정지하여 대기할 수 있다는 것도 장점이며, 뒷부분에 짐받이를 설치할 경우 이륜자전거에 비해 훨씬 많고 중량이 큰 물건을 안전하게 적재할 수 있기 때문에 배달 또는 영업용으로도 탁월한 성능을 발휘할 수 있다.

본 삼륜자전거는 와이어가 연결된 레버를 당기는 것만으로 틸팅 기능을 채택하거나 해제할 수 있게 하였다. 저속으로 주행할 때에는 틸팅 동작보다는 자세 안정이 더 요구되며, 자전거에 올라타거나 내리는 동작을 수행할 때 틸팅 동작이 이루어지면 넘어질 위험성도 있기 때문에, 탑승자가 레버를 당길 때 틸팅모드가 활성화되고, 레버를 놓는 즉시 틸팅 축이 잠기면서 틸팅기능이 작동되지 않게 하였다. 본 삼륜자전거는 기본적으로 틸팅 기능이 잠긴 상태에서 주행을 시작하고, 틸팅 레버를 당길 경우에만 한정적으로 틸팅기능을 사용할 수 있도록 하여 주행의 안정성을 확보하였다.

또한 본 삼륜자전거(100)에 전기 모터(도면생략)를 탑재하면 틸팅이 되는 전기 삼륜자전거로 업그레이드된다.

도 1은 본 발명에 따른 삼륜자전거를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명에 따른 본체와 프레임의 좌측 사시도
도 3은 본 발명에 따른 틸팅 프레임을 나타낸 사시도
도 4는 본 발명에 따른 틸팅 프레임 분해도
도 5는 본 발명에 따른 버팀쇠 회전식 틸팅 잠금 장치의 잠긴 모양도
도 6은 본 발명에 따른 버팀쇠 회전식 틸팅 잠금 장치의 잠김 해제 모양도
도 7은 본 발명에 따른 자동잠금 장치의 잠긴 모양도
도 8은 본 발명에 따른 자동잠금 장치의 해제된 모양도
도 9는 본 발명에 따른 자동잠금 장치의 (a) 실린더 결합 상태, (b) 덮개 (c) 덮개를 결합한 모양
도 10은 본 발명에 따른 래치 홈 모양
도 11은 본 발명에 따른 복원 스프링과 자동잠금 장치를 장착한 모양도
도 12는 본 발명에 따른 복원 스프링
도 13은 본 발명에 따른 완성차
도 14는 디자인 맵에 적용된 자전거 프레임의 분류표

본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 삼륜자전거(100)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 본체(105)와 틸팅 프레임(200)을 장치한 좌측 사시도이다.

본 삼륜자전거(100)를 적절하게 구현하기 위한 본체(105) 프레임의 모양은, 전통적인 다이아몬드형 프레임을 포함하여, 도 14의 디자인 맵에 표시된 자전거 프레임의 분류표에 해당하는 대부분의 디자인에 적용할 수 있다. 즉, 도 1, 도 2의 본체(105) 프레임 외에도 다양한 프레임의 시도가 가능하다. 본 삼륜자전거(100)의 특징은 이러한 다양한 본체(105)의 프레임에 틸팅 기능을 수행하는, 틸팅 프레임(200)을 만들어 적용한 데 있다.

이러한 상기 목적의 삼륜자전거(100)를 구현하는 한 방법을 예시하기 위하여, 편의상 공지의 일반적인 자전거의 다이아몬드형 본체(105) 프레임으로 설명하고자 한다.

일반적인 자전거의 다이아몬드형 본체(105) 프레임의 앞 삼각형 부분은 남겨둔 채, 도 1, 도 2와 같이, 시트스테이(126)를 체인스테이(125)와 뒷바퀴 축에서 하나로 만나는 삼각형을 분리하여 아래, 위로 평행하게 구성하였다. 또한, 시트스테이(126)와 체인스테이(125)가 뒷바퀴 축(110. 120)에서 만나는 것을 분리하지 않고 그대로 둔 채, 시트포스트(107) 상단, 혹은 본체(105)의 상단 쪽과 틸팅 프레임(200)의 주장축(600)을 연결봉(미도시)으로 연결하여, 틸팅 프레임(200)을 좌, 우로 흔들어 주는 장치를 만들어도 된다. 틸팅축(500)의 위치는, 틸팅 프레임(200)의 하변 가이드(240)에 포함하여 위치시킬 수도 있고, 틸팅 프레임(200)의 하변 가이드(240)의 아래쪽, 또는 하변 가이드(240)의 위쪽에 위치시킬 수도 있다. 즉, 틸팅축(500)의 위치와 뒷바퀴 축(110, 120)이 존재하는 위치가 동일선 상에 있을 수도 있고, 틸팅축(500)이 뒷바퀴축(110, 120) 보다 높거나 낮은 위치에 있도록 구성할 수도 있다. 틸팅 프레임(200)의 작동 원리는 지렛대의 원리와 같다. 본체(105) 또는 시트포스트(107) 방면에서 시트스테이(107)를 통하여 틸팅 프레임(200)에 기울어지는 각도와 힘을 가하는 주장축(600)은 힘점에 해당하고, 틸팅축(500)은 받침점에 해당하며, 뒷바퀴축(110, 203)의 위치는 작용점에 해당한다. 즉, 본체(105)와 연결된 주장축(600)이 틸팅 프레임의 힘점에 해당하는 부위이며, 이곳에 본체(105)의 기울기와 방향을 전달하면, 틸팅 프레임(200)은 틸팅축(500)을 받침점으로 삼아 기울기와 방향을 갖게 되고, 이때 작용점에 해당하는 뒷바퀴축(110, 120)을 롤링 시키게 되고, 마침내 뒷바퀴(251, 252)가 틸팅 되는 연쇄동작으로 이어지는 것이다.

이렇게 구성한 본체(105) 뒤에 도 2, 도 3, 도 4와 같은 틸팅 프레임(200)을 만들어 도 2와 같이 연결하였다.

틸팅 프레임(200)을 정면, 또는 후면에서 보았을 때의 단면은, 4개의 각 변으로 구성되며, 이러한 4개의 변들을 이어서 모양을 만들면, 좌우 대칭의 사각형을 이룬다. 상기 틸팅 프레임(200)을 옆에서 보았을 때의 단면의 모양은 기둥, 파이프, 봉 형태의 직선과 곡선을 포함하며, 삼각형, 사각형, 다각형, 또는 원형의 모양으로도 구성이 가능하며, 전체적인 외관은 이러한 도형들로 구성된 박스 형태이다.

틸팅 프레임(200)의 상변 가이드(230)와 하변 가이드(240)는 상기 틸팅 프레임(200)의 좌, 우 간격을 유지하며, 틸팅 동작을 전달하는 역할을 한다. 좌변 발(210)과 우변 발(220)은 뒷바퀴(251, 252)를 매달고, 틸팅 동작을 수행하는 역할을 한다.

본 삼륜자전거(100)를 구성하기 위한 틸팅 프레임(200)의 옆 단면은, 세워진 직선과 곡선 형태의 봉이나 파이프, 쇠막대 등의 기둥 형태를 포함하여, 삼각형, 사각형, 다각형 및 원형의 모양으로도 구현할 수 있다.

틸팅 프레임(200)은 각 단면들이 이러한 선, 또는 도형으로 구성되는 좌우대칭의 박스 모양이며, 한 가지 모양으로 특정할 수 없음을 밝혀둔다. 또한, 여기서는 설명의 편의성을 위하여, 체인스테이(125)와 평행한 모양으로 시트스테이(126)를 배치하고 도면을 작성하여, 예시한 것에 지나지 않음을, 환기해 두고자 한다. 즉, 체인휠(102)의 위치와 카세트스프라켓(112)의 높낮이를 인위적으로 얼마든지 차이 나게 할 수 있으며, 이에 대응하는 체인스테이(125)와 시트스테이(126)의 위치 또한 평행한 모양을 포함하여 얼마든지 다른 각도로 배열하여서도 틸팅 프레임(200)을 롤링시킬 수 있는 것이다. 예를 들어 틸팅 프레임(200)의 옆 단면이 삼각형 모양이라고 할 때, 아랫변을 체인스테이(125)와 연결된 연장선이라고 가정하고, 위쪽의 빗변을 비스듬하게 설치한 시트스테이(126)에 연결된 연장선으로 가정하여, 각 변에 순응하는 방향으로 베어링을 설치한다면, 아랫변을 축으로 하여 기울기가 있는 윗변을 롤링 시키는 것은 쉬운 일이다. 즉, 체인스테이(125)와 시트스테이(126)의 배치가 반드시 평행이어야 할 이유가 없으므로, 본 삼륜자전거(100)의 틸팅 프레임(200)의 모양을 한 가지 모양만으로 한정할 수는 없다. 따라서 여기에 도시한 것은, 설명의 편의를 위한 일 예임을 다시 한 번 환기해 두고자 한다.

틸팅 프레임(200)의 상변 가이드(230)와 하변 가이드(240)에는, 도 3, 도 4와 같이 가운데와 양 끝에 3개씩의 축 홀(301, 501, 301), (301, 601, 301))을 구성하였으며, 상기 축 홀(301, 501, 301), (301, 601, 301)들은 베어링 홀을 겸하고 있다. 상기 축 홀(301, 501, 301), (301, 601, 301))에는 베어링(389, 390)들이 이탈하지 않게 베어링 턱(302, 502, 302), (302, 602, 302)들을 만들었다. 상변과 하변 가이드의 중간 부분에는 주장축 홀(601)과 틸팅축 홀(501)을 만들어서 베어링(389)으로 잘 회전되게 한 다음, 주장축(600)은 시트스테이(126)에 연결하였고, 틸팅축(500)은 체인스테이(125)에 연결하였다.

좌변 발(210)과 우변 발(220)의 아래 위에는 도 4의 303과 같은 까치발을 형성하였다. 까치발(303)에는 가이드 체결 홀(304)을 만들었다. 가이드 체결홀(304)과 축 홀(301)을 일치시킨 다음 슬리브(392)를 끼우고, 슬리브(392)에 프레임 축 겸용 볼트(305)를 관통시켜서 너트((306)로 프레임(200)의 조립을 완성한다. 베어링((389, 390)들은 빠져나오지 않도록 스냅링(387, 391)을 채운다.

뒷바퀴(251, 252)는 틸팅 프레임(200)의 좌변 발(210)과 우변 발(220)에, 뒷바퀴축 홀(201, 202)을 형성하고, 여기에 구동축(110)과 보조 뒷바퀴축(120)을 설치하고 뒷바퀴(251, 252)들을 장착하였다.

이렇게 틸팅 프레임(200)을 구성함으로써, 탑승자가 본체(105)를 좌, 또는 우측으로 기울이면 틸팅 프레임(200)이 하변 틸팅축(500)을 중심축으로 하여 본체(105)의 기울기에 따라 연동되어 틸팅됨으로써, 뒷바퀴(251, 252)들의 틸팅 각도를 제어하는 동시에 틸팅 동작을 수행하게 된다.

또한, 본 삼륜자전거의 프레임(200)에 틸팅잠금 장치(300)를 설치하였다.

틸팅잠금 장치(300)는 틸팅축(500) 또는 주장축(600)의 움직임을 제동하거나 풀어줄 수 있도록 틸팅축(500) 또는 주장축(600)과 연관되게 설치한다.

틸팅잠금 장치(300)는 도 5, 도 6의 버팀쇠 회전식과 도 7, 도 8, 도 9의 자동잠금 장치를 실시예로 도시하였다.

도 5와 도 6의 버팀쇠(410) 회전식은 고정판(399) 위에 토션축 홀더(402)와, 내측 고리 누름쇠(404)와, 누름쇠 홀더(405)와, 도르래(420)를 설치하고, 버팀쇠 체결홈(411)을 틸팅축(500) 또는 주장축(600)에 만들고, 상기 토션축 홀더(402)에 토션축(400)을 고정시킨다. 토션축(400)에 토션 스프링(401)과 버팀쇠(410)를 도 5, 도 6 과 같이 설치한다. 버팀쇠(410)의 고리(407) 부분과 토션축(400)이 결합되는 곳의 모양은, 공지의 경첩(미도시) 모양으로 형성하는 것이 바람직하다. 경첩 모양으로 형성하면 버팀쇠(410)의 회전 동작시에 유격과 오차를 최소화할 수 있다.

이어서, 토션 스프링(401)의 내측 고리(403)를 내측 고리 홀더(404)에 끼워서 고정판(399) 위에 고정시킨다. 버팀쇠(410)는 버팀쇠의 둥그런 고리(407)에 부싱(408)을 끼워서 토션축(400)에 고정시킨다. 부싱(408)은 버팀쇠가 움직일 때의 유격을 최소화하는 역할을 한다. 그리고 토션 스프링(401)의 외측 고리(406)를 버팀쇠(410)에 걸어서 토션스프링(401)이 작동하도록 장치한다. 버팀쇠(410)의 당김 고리(412)에 와이어(333)를 걸어서 도르래(420)의 홈(421)을 타고 와이어 홀(334)을 통과시켜 핸들 쪽의 와이어 레버(119)에 연결한다.

와이어 레버(119)를 당기면, 버팀쇠(410)의 당김 고리(412)가 와이어(333)에 견인되면서, 버팀쇠(410)가 들린다. 이 때, 잠금 상태가 해제되면서 본 삼륜자전거(100)는 틸팅 모드로 전환된다.

와이어 레버(119)에는 공지의 푸시 풀 기능이 있는 스위치(미도시)를 달아서, 와이어를 당기는 상태가 유지되게 할 수 있다. 틸팅 해제가 필요한 순간에 와이어 레버를 당겨서 일시적으로 해제했다가, 와이어 레버(119)의 당기는 동작을 멈추면, 잠김 상태로 복귀하도록 하는 모드를 필요에 따라 선택할 수 있다.

도 6은 와이어(333)를 당겨서 버팀쇠(410)를 틸팅축(500) 또는 주장축(600)에서 이탈시킴으로써, 틸팅 잠금 상태가 해제된 것을 보여주고 있다.

상기와 같은 틸팅잠금 장치의 잠금 기능을 개량한 것이 도 7, 도 8, 도 9의 자동잠금 장치이다. 문을 밀었는데 문이 저쪽에 가서 잠겼다. 이것을 자동 잠김으로 볼 것이냐 하는 것은 약간의 해석의 차이는 있겠지만, 잠기도록 선택하는 최소한의 의지와 최소한의 초기 동작은 필요한 것이므로 넓은 의미에서 자동 잠김으로 볼 수 있는 것이다.

자동잠금 장치를 위하여 고정박스(425)를 구성한다. 고정박스(425)의 바닥에 실린더 홀더(427)를 만들고, 실린더 안에 래치 단속 스프링(432)에 받쳐서 래치(430)를 설치하였다. 래치(430)는 래치단속바(428)와 한 몸으로 움직이게 연결하였다. 래치단속바(428)의 중간 부분에 단차를 두고 가공하여 걸림턱(433)을 구성하였다.

걸림턱(433)에서부터 단차를 두고 구경을 달리하여 셔틀바(426)를 형성하고, 셔틀(434)을 셔틀바(426)에 끼워진 상태로 일정 구간 유동할 수 있게 장치한다. 셔틀 스프링(435)으로 셔틀(434)을 받치고 셔틀바(426)의 끝에 캡너트(437)로 걸림판(436)을 고정시킨다. 셔틀(434)에 U자 형태의 셔틀당김 고리(438)를 만들고, 셔틀당김고리(438)는 걸림판(436)을 통과하여 셔틀(434)이 당겨지거나 놓여지게 하였다.

셔틀(434)이 유동하는 구간을 포함하여 래치단속바(428)의 아래 위에 한 쌍의 버클(450)을 마주 보게 설치하였다. 버클(450)은 버클축(451)과 버클코(452)와 버클배(453)로 구성된다. 버클(450)은 버클 스프링(455)으로 눌려서 버클배(453)가 튀어나오도록 설치하였다. 버클(450)은 버클축(451)을 중심으로 하여 일정부분 원운동을 한다.

자동잠금장치의 래치 단속 스프링(432)과 셔틀 스프링(435)의 탄성은 서로 다르게 구성하되 셔틀 스프링(435)의 탄성을 약하게 구성한다.

고정박스(425)에 와이어(333)가 작동하는 동선을 고려하여 롤러(332)를 설치하였다. 셔틀당김고리(438)에 와이어(333)를 걸고 롤러(332)를 타고 넘어서, 와이어 홀(335)에 통과시킨 상태로 본 삼륜자전거의 와이어 레버(119)에 연결시킨다.

틸팅축(500) 또는 주장축(600)에는 래치홈(431)을 구성한다. 래치홈(431)은 도 10과 같이 결합되는 입구는 둥글게 가공하였다. 래치와 결합되는 결합 홈은 안쪽의 일정부분을 제외하고는 입구 쪽으로 벌어진 경사각을 가지도록 가공하여 결합이 쉽게 이루어지게 유도한다.

도 7과 같이, 와이어(333)를 당기지 않은 상태에서는 래치(430)가 축에 형성한 래치 결합 홈(431)에 결합되어 있으므로 틸팅 모드가 작동되지 않는다.

와이어(333)를 당기면, 제일 먼저 셔틀 당김 고리(438)가 당겨진다. 이때 래치(430)를 받치고 있는 래치 단속 스프링(432)의 힘 보다 셔틀 스프링(435)의 힘이 약하므로 셔틀(434)이 먼저 당겨진다. 셔틀(434)이 당겨지면, 버클배(453)를 누르고 있던 셔틀(434)이 빠져나가면서, 버클배(453)는 버클 스프링(454)의 힘으로 튀어나오게 되고, 동시에 버클코((452)는 걸림판(436)을 물고 있다가 놓게 된다. 이어서 셔틀 스프링(435)의 눌리는 한계점에 도달하면서 셔틀(434)이 걸림판(436)을 밀고 래치단속바(428)를 당기게 된다. 래치단속바(428)가 당겨지면서 래치 단속 스프링(432)을 누르고 래치(430)가 래치 결합 홈(431)에서 빠져나와 틸팅축(500) 또는 주장축(600)이 자유로운 상태로 해제된다. 축이 자유롭게 되면 본 삼륜자전거(100)는 틸팅모드로 전환되는 것이다.

와이어(333)를 당기는 힘을 해제하면, 래치 단속 스프링(432)이 래치(430)를 래치홈(431)으로 밀면서 팽창한다. 래치(430)는 틸팅축(500) 또는 주장축(600)이 회전하는 순간에는 래치 결합 홈(431) 언저리에 래치(430)의 머리 부분이 래치 단속 스프링(432)의 힘에 받쳐져 있다가 본 삼륜자전거(100)가 틸팅 동작에서 틸팅 잠금 위치로 복원되는 순간, 래치(430)가 래치 결합 홈(431)에 결합된다. 이때 셔틀(434)이 버클배(453) 쪽으로 끌려 들어오면서 버클배(435)를 누르게 되고, 버클코(452)가 걸림판(436)을 물고 래치(430)가 빠져나오지 못하도록 잠그게 된다.

틸팅 해제가 필요한 순간에 와이어 레버(119)를 당겨서 틸팅 잠금 모드를 일시적으로 해제했다가, 와이어 레버(119)의 당기는 동작을 멈추면, 잠김 상태로 자동 복귀된다. 와이어 레버(119)에는 공지의 푸시 풀 기능이 있는 스위치(미도시)를 달아서, 와이어(333)를 당기는 상태가 유지되도록 함으로써 틸팅 모드로 설정 할 수 있다.

본 삼륜자전거(100)의 틸팅 모드와 틸팅 잠금 모드를 선택하는 것은 주행 중에도, 와이어 레버(119)를 당기거나 풀어주는 동작으로 간편하게 바꿀 수 있다. 이렇게 한 이유는 자전거에 올라타거나 내릴 때 틸팅 동작이 수행되면서 한쪽으로 쓰러지는 현상을 방지하기 위함이다,

틸팅 잠금 장치(300)는 버팀쇠 회전식을 포함하여 자동잠금 장치도 가로 방향 뿐 아니라 세로 방향으로 설치할 수도 있다.

본 삼륜자전거(100)의 중심이 좌, 또는 우로 기울어 질 때 바로 서는 복원력을 갖도록 하기 위하여 도 11의 290와 같이 복원장치를 구성하였다.

리어 튜브(151)의 아래쪽에 접합하면서 틸팅축(500)의 위쪽에 가로 방향으로 복원스프링 지지대(152)를 설치하고, 상기 복원 스프링 지지대(152)를 받치도록 보강쇠(153)를 구성하였다. 복원스프링 지지대(152)의 좌 우 끝단에 복원스프링 고정 볼트(154)를 설치하여 복원스프링(288)의 한 쪽 고리를 고정하였다. 복원스프링(288)의 반대쪽 고리(289)는 틸팅프레임(200)의 상변 가이드(230)의 프레임축 겸용볼트(301)에 채워서 고정하였다.

복원스프링(288)은 압축되거나 인장될 때 양 방향으로 탄성을 유지하도록 제작하여 설치하였다.

복원 스프링(288)은 틸팅 프레임(200)이 좌 또는 우로 밀렸을 때, 즉 틸팅 프레임(200)이 틸팅 동작을 수행하고 있을 때, 기울어진 틸팅 프레임(200)을 원상으로 복귀시키는 복원력을 갖도록 함으로써, 본체(105)를 바로 서게 한다.

본 삼륜자전거(100)의 틸팅 프레임(200)에 적용할 수 있는 기울어짐 복원장치(290)는, 설치 모양에 따라 X 자형, l 자형, Ⅱ 자형 등으로 다양한 방법으로 구성할 수 있으며, 작동 방식에 따라 스프링식, 공기압식, 유압식, 혼합식 등의 채택이 가능하다.

좌측 뒷바퀴(251)에는 카세트스프라켓(112)을 설치하고 체인(111)을 연결하여 체인휠(102)과 크랭크(103)에서 오는 추진력을 전달받아 구동되게 하였다. 우측 뒷바퀴(252)는 구동력을 전달받지 않지만 베어링(미도시)을 설치하여 잘 구르게 하였고, 브레이크(미도시)로 제동되게 하였으며, 좌측에 구동되는 뒷바퀴(251)와 근접하여 본체(105)의 균형을 잡아주기 때문에 안정적인 주행이 가능하다.

100 삼륜자전거 101 크랭크 축
102 체인휠 103 크랭크
104 페달 105 본체 프레임
106 앞바퀴 107 시트포스트
108 안장 109 카세트스프라켓 홀더
110 구동축 111 체인
112 카세트 스프라켓 119 틸팅 레버
120 보조바퀴 축 125 체인스테이
126 시트스테이 131 헤드 튜브
132 탑 튜브 133 다운 튜브
151 리어튜브 152 복원스프링 지지대
153 보강쇠 200 틸팅 프레임
201 구동축 홀 202 보조바퀴축 홀
210, 220 좌변 발, 우변 발 230, 240 상변 가이드, 하변 가이드
251, 252 뒷바퀴 288 복원 스프링
289 복원 스프링 고리 290 기울어짐 복원 장치
300 틸팅잠금 장치 301, 501, 601 축 홀
302, 502, 602 베어링 턱 303 까치발
304 가이드 체결 홀 305 프레임 축 겸용 볼트
306 너트 332 롤러
333 와이어 334, 335 와이어 홀
336 롤러 축 337 롤러 축 홀더
389, 390 베어링 387, 391 스냅링
392 슬리브 399 고정판
400 토션 축 401 토션 스프링
402 토션축 홀더 403 내측 고리
404 누름쇠 405 누름쇠 홀더
406 외측 고리 407 버팀쇠 고리
408 부싱 410 버팀쇠
411 버팀쇠 체결홈 412 버팀쇠 당김 고리
420 도르래 421 도르래 홈
425 고정 박스 426 셔틀 바
427 실린더 홀더 428 래치 단속 바
429 실린더 430 래치
431 래치 결합 홈 432 래치 단속 스프링
433 걸림턱 434 셔틀
435 셔틀 스프링 436 걸림판
437 캡 너트 438 셔틀 당김 고리
450 버클 451 버클 축
452 버클 코 453 버클 배
454 버클 스프링 455 버클 스프링 홀더
456 버클 축 홀더 460 체결 홀
461 렌치 볼트 or 6각 볼트 500 틸팅 축
501 틸팅 축 홀 600 주장 축
601 주장 축 홀

Claims

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틸팅 기능을 가진 삼륜자전거(100)에 있어서,
시트스테이(126)와 체인스테이(125)를 구비하는 본체(105) 프레임; 및
틸팅 기능을 수행하기 위해 상기 본체(105) 프레임에 연결되는 틸팅 프레임(200);를 포함하여 구성되며,
상기 틸팅 프레임(200)은, 좌변발(210), 우변발(220), 상변 가이드(230) 및 하변 가이드(240)로써 좌우 대칭의 사각형 모양을 이루며, 상기 체인스테이(125)에 연결되는 틸팅축(500)과 상기 시트스테이(126)에 연결되는 주장축(600)을 구비하며,
상기 틸팅 프레임(200)에 장착되는 뒷바퀴는 2개로 구성되되, 1개의 뒷바퀴는 추진력을 갖는 구동바퀴이고, 다른 1개의 뒷바퀴는 추진력을 전달받지 않고 프리 상태로 달려있는 단독바퀴이며,
상기 틸팅축(500) 또는 상기 주장축(600)에 만들어진 버팀쇠 체결홈(411); 및
상기 버팀쇠 체결홈(411)으로부터 이탈가능한 버팀쇠(410);를 구비하여 틸팅 기능을 잠글 수 있는 틸팅잠금장치(300)를 더 포함하되,
와이어(333)로써 상기 틸팅잠금장치(300)의 상기 버팀쇠(410)를 당기면 상기 버팀쇠(410)가 들려서 상기 버팀쇠 체결홈(411)으로부터 상기 버팀쇠(410)가 이탈하는 방식으로 잠금 해제되고,
상기 와이어(333)를 당기는 상태를 해제하면, 토션 스프링(401)의 힘으로 상기 버팀쇠(410)가 상기 버팀쇠 체결 홈(411)에 박힘으로써 틸팅 기능이 잠기며,
상기 와이어(333)는 와이어 당김 레버(119)의 조작으로 당겨진 상태를 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 삼륜자전거.
틸팅 기능을 가진 삼륜자전거(100)에 있어서,
시트스테이(126)와 체인스테이(125)를 구비하는 본체(105) 프레임; 및
틸팅 기능을 수행하기 위해 상기 본체(105) 프레임에 연결되는 틸팅 프레임(200);를 포함하여 구성되며,
상기 틸팅 프레임(200)은, 좌변발(210), 우변발(220), 상변 가이드(230) 및 하변 가이드(240)로써 좌우 대칭의 사각형 모양을 이루며, 상기 체인스테이(125)에 연결되는 틸팅축(500)과 상기 시트스테이(126)에 연결되는 주장축(600)을 구비하며,
상기 틸팅 프레임(200)에 장착되는 뒷바퀴는 2개로 구성되되, 1개의 뒷바퀴는 추진력을 갖는 구동바퀴이고, 다른 1개의 뒷바퀴는 추진력을 전달받지 않고 프리 상태로 달려있는 단독바퀴이며,
상기 틸팅축(500) 또는 상기 주장축(600)에 만들어진 래치홈(431); 및 상기 래치홈(431)에 결합가능한 래치(430); 상기 래치(430)와 한 몸으로 연결된 래치단속바(428); 상기 래치단속바(428)로부터 단차를 두고 구경을 달리하여 형성되는 셔틀바(426); 상기 셔틀바(426)에 끼워진 상태로 일정 구간 유동할 수 있는 셔틀(434); 상기 래치단속바(428)의 아래 위에서 마주 보고 설치되는 한 쌍의 버클(450); 상기 셔틀바(426)의 끝에 고정되는 걸림판(436)을 구비하는 틸팅잠금장치(300)를 더 포함하되,
와이어(333)로써 상기 셔틀(434)을 당기면 상기 셔틀(434)이 셔틀 스프링(435)을 누르면서 상기 버클(450)의 버클배(453) 사이에 끼어 있다가 빠져나오며, 동시에 상기 버클(450)의 버클코(452)에 걸려있던 상기 걸림판(436)이 풀려나면서 상기 래치(430)가 래치단속 스프링(432)을 누르고 상기 래치홈(431)에서 이탈되는 동작으로 틸팅 잠금 모드에서 틸팅 모드로 전환되며,
상기 와이어(333)를 당기는 힘을 해제하면, 상기 래치 단속 스프링(432)이 상기 래치(430)를 상기 래치홈(431)으로 밀면서 팽창하고 삼륜자전거의 자세가 바로 서는 위치로 복원될 때 상기 래치(430)가 상기 래치홈(431)에 결합되며, 상기 셔틀(434)이 상기 버클배(453)쪽으로 끌려들어오면서 상기 버클배(453)를 누르게 되고, 동시에 상기 걸림판(436)이 상기 버클코(452)에 물리는 동작으로써, 상기 래치(430)가 자동으로 잠기게 되는 것을 특징으로 하는 삼륜자전거.
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