KR102282874B1 - 초경량 프레임을 갖는 자전거 - Google Patents

초경량 프레임을 갖는 자전거 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거는, 두 개의 시트가 좌우 방향으로 상호 조립되고, 확장된 구조를 갖는 상측 바디부와 하측 바디부, 그리고 그 사이에서 함몰된 구조로 상호 밀착된 상태에서 결합부재로 조립되는 함몰 바디부, 상측에 안장이 조립되는 안장 조립부, 앞쪽에 핸들 축이 결합되는 핸들 조립부, 후방으로 돌출되어 바닥물질이 탑승자 쪽으로 튀는 것을 방지하는 후방부 및 뒷바퀴가 조립되는 후륜 조립부를 포함하는 메인 프레임과; 상기 메인 프레임의 하부에 조립되는 페달 어셈블리를 포함하여 구성됨으로써, 프레임의 경량화를 실현하면서도 안정적인 강성을 갖고, 핸들, 페달, 안장 등도 용이하게 조립할 수 있다.

Description

초경량 프레임을 갖는 자전거{Bicycle with ultra-light frame}
본 발명은 건강과 이동 수단으로 이용되는 자전거 및 이에 구성되는 프레임에 관한 것이다.
일반적으로 자전거는 기본적인 교통수단으로 이용하는 기능 외에 레저, 운동 등의 복합 기능으로도 이용하고 있다.
특히, 자전거에서 뼈대 기능을 하는 프레임은 자전거를 경량화하기 위한 주요한 구성 부분으로서, 경량화를 실현하면서도 우수한 강도를 갖는 프레임의 개발이 요구되고 있다.
또한, 프레임에 조립되는 핸들, 페달 어셈블리, 안장 어셈블리의 조립도 보다 간편하고 용이하게 이루어질 수 있는 기술개발이 요구되고 있다.
한국 공개특허 제10-2016-0050583호 한국 등록특허 제10-1556382호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프레임의 경량화를 실현하면서도 안정적인 강성을 갖고, 핸들, 페달, 안장 등도 용이하게 조립할 수 있는 초경량 프레임을 갖는 자전거를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거는, 두 개의 시트가 좌우 방향으로 상호 조립되어 구성된 것으로, 내부에 공간을 갖도록 확장된 구조를 갖는 상측 바디부 및 하측 바디부와, 상기 상측 바디부와 하측 바디부 사이에 함몰된 구조로 상호 밀착된 상태에서 결합부재로 조립되는 함몰 바디부를 갖는 메인 프레임과; 상기 메인 프레임의 하부에 조립되는 페달 어셈블리를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 메인 프레임은, 상측에 안장이 조립되는 안장 조립부와, 앞쪽에 핸들 축이 결합되는 핸들 조립부와, 뒤쪽에 뒷바퀴가 조립되는 후륜 조립부를 갖는 것이 바람직하다.
상기 메인 프레임의 안장 조립부는 안장의 높이 조절이 가능하면서 일정 정도 틸팅이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 메인 프레임은, 상기 안장 조립부의 뒤쪽에 후방으로 돌출되어 바닥물질이 탑승자 쪽으로 튀는 것을 방지하는 후방부를 갖는 것이 바람직하다.
상기 메인 프레임은 카본 소재로 이루어져 두 개의 시트가 상호 접착되는 방식으로 조립될 수 있다.
이와는 달리, 상기 메인 프레임은 사출 성형된 합성수재 소재로 이루어져 두 개의 시트가 체결 부재에 의해 상호 조립될 수 있다.
상기 메인 프레임의 하측 바디부에는 상기 페달 어셈블리가 조립될 때 이를 지지하기 위해 수직 보강판 및 수평 보강판이 설치되어 구성될 수 있다.
상기 페달 어셈블리는, 상기 메인 프레임의 하측 바디부에 조립되는 페달 하우징과, 상기 페달 하우징에 지지되는 페달 축 및 페달 기어를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 페달 어셈블리는 하나의 세트로 조립되어 상기 메인 프레임의 하측 바디부에 조립되게 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 페달 어셈블리는, 상기 페달 하우징 내에 전동 모터에 의해 회전하면서 상기 페달 기어 측에 동력을 전달하는 구동 기어가 더 포함되어 구성될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.
본 발명에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거는 프레임의 경량화를 실현하면서도 안정적인 강성을 갖고, 핸들, 페달, 안장 등도 용이하게 조립할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거가 도시된 사시도들이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거가 도시된 측면도, 평면도, 정면도, 배면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거가 도시된 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거의 프레임이 도시된 구성도이다.
도 9는 도 8에서 페달 어셈블리가 도시된 상세도이다.
도 10은 도 7의 A-A 선 방향의 단면도이다.
도 11은 도 10의 프레임 부분 상세도이다.
도 12는 도 7의 B-B선 방향의 단면도이다.
도 13은 도 7의 C-C선 방향의 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 안장 부분 구성도이다.
도 15는 본 발명에서 뒷바퀴 조립 상태가 도시된 주요부 평면도이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거가 도시된 프레임의 단면도들이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거가 도시된 사시도들이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거가 도시된 측면도, 평면도, 정면도, 배면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거는 메인 프레임(100)과, 이 메인 프레임(100)에 조립되는 앞바퀴(11), 뒷바퀴(15), 핸들(20) 및 핸들 축(25), 안장(30), 페달 어셈블리(200) 등으로 이루어진다.
상기 메인 프레임(100)은, 경량 고강도 소재를 이용하여 제작되는 것이 바람직하고, 앞바퀴(11), 뒷바퀴(15), 핸들(20) 및 핸들 축(25), 안장(30), 페달 어셈블리(200) 등이 조립될 수 있도록 구성된다.
이러한 메일 프레임(100)에 대해서는 도 7 내지 도 12를 참조하여 아래에서 자세히 설명한다.
상기 앞바퀴(11)와 뒷바퀴(15)는, 통상의 자전거 바퀴와 같이 바퀴축을 포함하는 허브, 타이어가 장착되는 바퀴테, 그리고 허브와 바퀴테를 연결하는 바퀴살 등으로 구성될 수 있다.
상기 핸들(20) 및 핸들 축(25)은 자전거를 타고가면서 방향을 바꾸기 위한 것으로, 자전거를 조정할 수 있는 제동기 레버, 변속기 레버나 위치를 알리는 경음기등이 설치되어 구성될 수 있다.
상기 안장(30)은, 자전거 운전자가 앉을 수 있는 구성부분으로서, 공지의 안장을 이용하여 다양하게 구성할 수 있을 것이다.
상기 페달 어셈블리(200)는, 자전거 페달이 구성되어 이를 회전시킴으로써 자전거를 구동하기 위한 부분으로서, 하나의 세트로 구성되어 메인 프레임(100)의 하부에 조립될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 페달 어셈블리(200)에 대해 도 9 및 도 10을 참조하여 아래에서 다시 설명한다.
이제, 도 7 내지 도 12를 참조하여, 메인 프레임(100)에 대하여 상세히 설명한다.
메인 프레임(100)은 카본 등 경량 고강도 소재를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다.
메인 프레임(100)은 일정한 모양으로 성형된 두 개의 시트(110)를 상호 조립하여 구성할 수 있는데, 본 실시예에서는 좌우 시트(110)를 상호 접착하여 일체형으로 구성하는 방식으로 이루어진다. 즉, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 좌측 시트(111)와 우측 시트(112)가 여러 군데에서 상호 접합(B)되어 일체형 구조를 갖도록 구성되는 것이다.
또한 메인 프레임(100)은 하나의 시트(110)를 접어서(예를 들면 하측 부분) 양쪽 시트를 상호 결합하는 방식으로 구성하는 것도 가능하다.
이와 같은 메인 프레임(100)은 충분한 강성을 확보할 수 있도록 가운데 부분이 함몰되고 주변부는 확장된 구성을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.
즉, 메인 프레임(100)은, 확장되어 내부가 중공 구조로 이루어진 상측 바디부(102)와 하측 바디부(106), 그리고 상측 바디부(102)와 하측 바디부(106) 사이에서 함몰된 구조로 상호 밀착된 상태에서 볼트 등 결합 부재로 조립되는 함몰 바디부(104)로 이루어지는 것이 바람직하다.
메인 프레임(100)을 구성하는 상측 바디부(102)와 하측 바디부(106), 함몰 바디부(104)는 측면에서 보았을 때 전체적으로 U자형 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
메인 프레임(100)의 두 시트(111)(112) 사이에는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 수직 방향으로 배치되는 수직 보강판(120)과, 이 수직 보강판(120)의 하부에서 수평 방향으로 배치되는 수평 보강판(130)이 구성되는 것이 바람직하다.
수직 보강판(120)은 상부가 함몰 바디부(104) 쪽 두 시트(111)(112) 사이에 밀착되어 조립되고, 하부가 절곡되어 수평 보강판(130)의 상부에 밀착되게 조립될 수 있다.
수평 보강판(130)은 양측이 상측 방향으로 절곡되어 하측 바디부(106) 내부 하측에 조립되게 구성될 수 있다.
이러한 수직 보강판(120)과 수평 보강판(130)은 하측 바디부(106) 내측에서 역 'T'자 모양으로 조립되어 메인 프레임(100)의 하부에 페달 어셈블리(200)가 조립될 때 보다 안정된 지지력을 갖도록 구성된다.
그리고 메인 프레임(100)은, 상측 후방에 안장(30)이 조립되는 안장 조립부(105), 상측 전방에 핸들 축(25)이 결합되는 핸들 조립부(107), 후방에 자전거 주행 중에 바닥물질이 탑승자 쪽으로 튀는 것을 방지하는 후방 돌출부(108) 및 뒷바퀴(15)가 조립되는 후륜 조립부(109) 등이 추가로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 주요 구성 부분에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 12는 핸들 조립부(107)를 중심으로 하는 메인 프레임(100)의 단면도로서, 메인 프레임(100)의 내부에 핸들 축(25)을 지지하는 핸들 보강 브래킷(140)이 구성되고, 이 핸들 보강 브래킷(140)은 체결 부재(145)를 통해 메인 프레임(100)에 지지되도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 13 및 도 14는 안장(30)이 조립된 상태를 보인 도면들로서, 안장(30)의 높이를 조절함과 아울러 안장(30)을 일정 각도 회전시킬 수 있도록 구성된 것을 보여준다.
이를 위해 메인 프레임(100) 쪽에 고정된 지지 프레임(150)에 안장 프레임(35)이 삽입된 상태에서 상하 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 지지 프레임(150)은 상부가 개방된 구조로 이루어질 수 있고, 여기에 안장 프레임(35)이 삽입되게 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 안장 프레임(35)에는 상하로 길게 형성된 슬롯(36)이 나란히 형성되고, 이 슬롯(36)을 관통하는 체결 볼트(38)를 이용하여 안장(30)의 높이를 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 물론, 지지 프레임(150)에는 체결 볼트(38)가 끼워지는 홀이 형성된다.
특히, 양쪽 슬롯(36)의 길이 및 유격을 이용하여 안장(30)을 일정 각도 회전(또는 틸팅)시킬 수 있도록 구성될 수 있는데, 이를 위하여 도 14에서와 같이 양쪽 슬롯(36)의 전체 길이를 다르게 형성하고, 슬롯(36)의 폭도 체결 볼트(38)의 외경 보다 일정정도 크게 하여 안장(30)을 어느 정도 회전시킬 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 15는 뒷바퀴 설치부(109) 쪽 평면 구성도로서, 뒷바퀴 설치부(109)는 뒷바퀴(15)가 볼트(160) 등에 의해 조립될 수 있도록 도면에서와 같이 좌우로 갈라진 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.
뒷바퀴 설치부(109)가 좌우로 갈라지게 형성되기 위해 좌우 시트(111)(112) 사이에 중간 시트(113)가 추가되어 구성되는 것이 바람직하다.
중간 시트(113)는 평면에서 보았을 때 U자형 구조로 형성되어 끝단부가 좌우 시트(111)(112)의 끝단에 밀착된 상태로 조립되게 구성되는 것이 바람직하다.
다음, 도 9 및 도 10 등을 참조하여 메인 프레임(100)의 하부에 조립되는 페달 어셈블리(200)에 대하여 설명한다.
페달 어셈블리(200)는 전체가 하나의 세트로 이루어져 메인 프레임(100)의 하부에 간편하게 조립될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
즉, 페달 어셈블리(200)는 페달 하우징(210), 전동 모터에 의해 회전하는 구동기어(220), 페달 축(240)에 구비되어 구동 기어의 회전력을 전달받는 종동 기어(230), 그리고 페달 축(240)에 구성된 페달 기어(245), 페달 암(250), 페달(255) 등으로 이루어질 수 있다.
페달 하우징(210)은 내부에 공간을 갖도록 형성되어 메인 프레임(100)의 하측 바디부(106)의 하부 쪽에 조립된다. 페달 하우징(210) 역시 메인 프레임(100)과 같은 초경량 소재를 이용하여 구성할 수 있다.
구동기어(220) 및 종동 기어(230)는 페달 하우징(210) 내에 회전 가능하게 지지되도록 구성된다. 이러한 구동기어(220) 및 종동 기어(230)는 전동모터에 의한 전기 자전거를 구성할 때 필요한 구성 부분으로서, 실시 조건에 따라 삭제하여 구성하는 것도 가능하다. 도면에서는 배터리 및 전동모터가 설치된 상태를 예시하지는 않았으나 페달 하우징(210)의 내부 공간에 배치하여 구성하는 것이 바람직하다.
페달 기어(245), 페달 축(240), 페달 암(250), 페달(255) 등의 구성은 공지의 자전거 페달의 구성을 이용하여 구성할 수 있다.
도 10에서 240h는 페달 축(240)이 결합되는 홀을 나타낸다.
특히, 페달 어셈블리(200)는 메인 프레임(100)에 조립하기 위한 페달 조립부(260)가 구성되는데, 페달 조립부(260)는 조립 보강판(262)과, 이 조립 보강판(262)과 메인 프레임(100)의 수평 보강판(130)에 체결되는 볼트 등 체결 부재(264)로 이루어진다.
조립 보강판(262)은 판형 구조로 이루어질 수 있고, 일부분이 U자형 구조로 절곡되어 페달 축(240)을 지지하도록 구성되는 것이 바람직하다.
체결 부재(264)를 조립하기 위해 메인 프레임(100)의 하측 바디부(106) 또는 페달 하우징(210)의 일부를 개방시킨 구조를 형성하는 것도 가능하다. 물론, 개방된 부분은 마개 구조물 등을 이용하여 밀폐시키는 것이 바람직하다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거가 도시된 프레임의 단면도들이다.
앞서 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 초경량 프레임을 갖는 자전거는 메인 프레임(100)이 카본 등 고강도 경량 소재로 구성되어 양쪽 시트(111)(112)가 상호 접착되는 구성을 중심으로 설명하였으나, 본 실시예에서는 메인 프레임(100A)이 엔지니어링 플라스틱 등으로 이루어진 합성수지재로 제작된 양쪽 시트(111a, 112a)가 볼트 등으로 상호 조립되는 구성으로 이루어진다. 이때 양쪽 시트(110)는 사출 성형하여 제작되는 것이 바람직하다.
이를 위해 양쪽 시트(110)에는 보스 및 체결홀로 이루어진 시트 조립부(117)들이 다수 군데 형성되어 볼트 등 체결 부재로 상호 조립되는 구성으로 이루어진다.
이외의 구성 부분은 앞서 설명한 일실시예의 구성과 동일 유사하게 구성할 수 있으므로 도면에 동일한 도면 번호를 부여하고 반복 설명은 생략한다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
11 : 앞바퀴 15 : 뒷바퀴
20 : 핸들 25 : 핸들 축
30 : 안장 35 : 안장 프레임
36 : 슬롯 100 : 메인 프레임
102 : 상측 바디부 104 : 함몰 바디부
105 : 안장 조립부 106 : 하측 바디부
107 : 핸들 조립부 108 : 후방 돌출부
109 : 후륜 조립부 110, 111, 112, 113 : 시트
120 : 수직 보강판 130 : 수평 보강판
140 : 핸들 보강 브래킷 150 : 지지 프레임
200 : 페달 어셈블리 210 : 페달 하우징
220 : 구동 기어 230 : 종동 기어
240 : 페달 축 245 : 페달 기어
250 : 페달 암 255 : 페달
260 : 페달 조립부 262 : 조립 보강판

Claims (8)

  1. 두 개의 시트가 좌우 방향으로 상호 조립되어 구성된 것으로, 내부에 공간을 갖도록 확장된 구조를 갖는 상측 바디부 및 하측 바디부와, 상기 상측 바디부와 하측 바디부 사이에 함몰된 구조로 상호 밀착된 상태에서 결합부재로 조립되는 함몰 바디부를 갖는 메인 프레임과;
    상기 메인 프레임의 하부에 조립되는 페달 어셈블리를 포함하며,
    상기 메인 프레임의 하측 바디부에는 상기 페달 어셈블리가 조립될 때 이를 지지하기 위해 수직 보강판 및 수평 보강판이 설치된 것을 특징으로 하는 초경량 프레임을 갖는 자전거.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 프레임은, 상측에 안장이 조립되는 안장 조립부와, 앞쪽에 핸들 축이 결합되는 핸들 조립부와, 뒤쪽에 뒷바퀴가 조립되는 후륜 조립부를 갖는 것을 특징으로 하는 초경량 프레임을 갖는 자전거.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 메인 프레임의 안장 조립부는 안장의 높이 조절이 가능하면서 일정 정도 틸팅이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 초경량 프레임을 갖는 자전거.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 프레임은 카본 소재로 이루어져 두 개의 시트가 상호 접착되는 방식으로 조립된 것을 특징으로 하는 초경량 프레임을 갖는 자전거.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 프레임은 사출 성형된 합성수재 소재로 이루어져 두 개의 시트가 체결 부재에 의해 상호 조립된 것을 특징으로 하는 초경량 프레임을 갖는 자전거.
  6. 삭제
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페달 어셈블리는, 상기 메인 프레임의 하측 바디부에 조립되는 페달 하우징과, 상기 페달 하우징에 지지되는 페달 축 및 페달 기어를 포함하여 구성되고, 하나의 세트로 조립되어 상기 메인 프레임의 하측 바디부에 조립되게 구성된 것을 특징으로 하는 초경량 프레임을 갖는 자전거.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 페달 어셈블리는, 상기 페달 하우징 내에 전동 모터에 의해 회전하면서 상기 페달 기어 측에 동력을 전달하는 구동 기어가 더 포함된 것을 특징으로 하는 초경량 프레임을 갖는 자전거.
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