KR102327380B1 - 자전거용 프레임의 제조방법 - Google Patents

Abstract

구조적 강도를 보강하면서 뒷바퀴 축의 정렬을 보정할 수 있는 자전거용 프레임의 제조방법을 개시한다.
그러한 자전거용 프레임의 제조방법은, 내측 및 외측 프레임을 준비하는 단계;
상기 내측 프레임에 구멍이 뚫려진 홈부를 형성하고 이 홈부에 보정패널을 고정하는 단계;
상기 보정패널이 고정된 내측 프레임에 상기 외측 프레임을 용접하여 프레임을 일체화하는 단계;
상기 일체화된 프레임의 상기 보정패널을 연삭작업 또는 절삭작업하는 보정단계;
상기 보정단계 이후에 드랍아웃 행거를 상기 내측 프레임 측에 결합하는 단계로 행하여진다.

Description

자전거용 프레임의 제조방법{A frame for bicycle and a method of manufacturing the same}

본 발명은 자전거에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자전거의 뒷바퀴가 장착되는 부분의 구조적 강도를 향상시키면서 뒷바퀴 축의 정렬도를 높일 수 있는 자전거용 프레임의 제조방법에 관한 것이다.

근자에 이르러 자전거는 이동수단으로 사용할 뿐만 아니라 레저, 운동 및 레저수단으로 사용이 많아지고 있다.

자전거는 이와 같이 복합 기능의 수단으로 사용되면서 다양한 디자인으로 설계되고 있으며 강도나 무게 등도 설계시 고려요인으로 하고 있다.

자전거는 프레임의 전후에 휠이 회전가능하게 설치되고, 프레임의 중앙부분에 사용자가 앉을 수 있는 시트가 설치되며, 이 시트에 앉아서 페달링을 할 수 있는 위치에 페달이 설치되고, 또한 방향의 전환을 위하여 핸들이 설치된다.

이러한 구성요소들이 프레임에 고정되어 결합됨으로서 자전거로서의 기능을 하게 되는데, 자전거의 프레임은 공개번호 20-2010-0007786호에 개시된 바와 같은 로드형태의 구조가 주로 사용되고 있다.

이러한 로드 형태의 프레임은 디자인을 변화시키는데 많은 제약이 따르며 중량도 무겁다는 단점이 있다.

이러한 단점을 개선하기 위한 수단으로 프레임을 패널 타입의 일체형 프레임으로 하는 것이 제안되어 있다. 이러한 일체형 프레임은 동일한 형상의 좌우 패널이 용접에 의하여 일체화된다.

본 출원인에 의해 제안된 공개번호 10-2016-0064586에 개시된 바와 같은 파널 타입의 일체형 프레임은 사용자들의 다양한 디자인 요구에 적절히 대처할 수 있으며 박판 형태로 제조되므로 중량을 줄일 수 있는 장점도 있다.

이러한 패널 타입의 일체형 프레임은 페달과 연결되는 크랭크 축을 회전가능하게 하기 위한 수단으로 바텀 브라켓이 프레임에 장착되고, 뒷바퀴를 장착하기 위한 수단으로 드랍아웃 행거(dropout hanger)를 프레임에 장착하게 된다.

특히 좌우로 분할된 패널을 용접하여 이루어지는 프레임에서는, 프레임의 뒷 부분이 좌우로 분할되어 있기 때문에 프레임의 앞 부분에 비하여 길이가 길게 형성된다.

따라서 자전거의 뒷바퀴가 장착되는 드랍아웃 행거는 패널타입의 프레임과 재질이 다르고 두께도 다르고 길이도 길기 때문에 이들 구성요소를 용접작업으로 일체화하는 경우에 특히 프레임에 열변형이 발생하게 된다.

이와 같이 프레임에 열변형이 발생하게 되면, 뒷바퀴 축이 위치하는 드랍아웃 행거의 좌우 축 삽입부분의 정렬위치가 어긋나는 상태가 발생한다.

특히 일체형 자전거용 프레임의 두께가 약 1mm 정도의 구조에서는 더욱 열변형이 일어나는 문제점이 있기 때문에 이를 보정하기 위한 수단으로 페이싱(facimg) 공정을 통하여 열변형으로 틀어져 있는 뒷바퀴 축 장착 좌우측 부분을 평행하게 만들어야 한다.

그러나 프레임의 두께가 너무 얇기 때문에 페이싱 작업을 하게 되면 프레임에 구멍이 뚫리는 문제점이 있다.

정밀한 페이싱 작업으로 프레임에 구멍이 뚫리지 않는다고 하더라도 페이싱 작업으로 인하여 프레임의 두께가 너무 얇게 되기 때문에 프레임의 구조적 강성이 현격히 저하되는 문제점이 있다.

이와 같이 뒷바퀴 축을 장착하는 부분의 정렬도가 틀어진 상태에서 뒷바퀴를 장착하게 되면 앞 바퀴 축과 뒷 바퀴 축은 평행상태가 되지 않기 때문에 이런 자전거는 주행시 직진성이 떨어지게 된다.

게다가 뒷 바퀴 허브의 내구성이 저하될 뿐만 아니라 변속기가 장착된 자전거의 경우에는 변속이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수도 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조적 강성을 높이면서 뒷바퀴 축의 장착 상태가 앞 바퀴 축과 평행상태를 이룰 수 있는 자전거 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 실현하기 위한 자전거용 프레임은,

내측 프레임;

상기 내측 프레임에 제공되는 뒷 바퀴축 장착보정수단;

상기 내측 프레임의 내측 부분에 고정되는 너트;

상기 내측 프레임과 용접되어 일체화되는 외측 프레임;

상기 내측 프레임에 제공되는 드랍아웃 행거;를 포함하며,

상기 뒷 바퀴축 장착보정수단은,

상기 내측 프레임에 형성되는 홈부;

상기 홈부에 고정되는 보정패널;을 포함한다.

상기 보정패널은 보정돌출부를 형성하고 있으며 상기 홈부는 구멍이 뚫려진 도출부가 형성되는 자전거용 프레임이다.

본 발명에 따른 자전거용 프레임 제조방법은,

내측 및 외측 프레임을 준비하는 단계;

상기 내측 프레임에 구멍이 뚫려진 홈부를 형성하고 이 홈부에 보정패널을 고정하는 단계;

상기 보정패널이 고정된 내측 프레임에 상기 외측 프레임을 용접하여 프레임을 일체화하는 단계;

상기 일체화된 프레임의 상기 보정패널을 연삭작업 또는 절삭작업하는 보정단계;

상기 보정단계 이후에 상기 드랍아웃 행거를 상기 내측 프레임 측에 결합하는 단계로 행하여진다.

본 발명의 실시 예에 따른 자전거용 프레임은 보정패널이 내측 프레임에 부착되기 때문에 프레임의 구조적 강성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 내측 프레임과 외측 프레임을 용접할 때 발생하는 열변형을 상기 보정패널로 보정할 수 있기 때문에 자전거의 뒷바퀴 축 정렬도를 향상시킬 수 있다.

자전거의 뒷바퀴 정렬도를 향상시킬 수 있으므로 뒷바쿠의 구름을 원활하게 할 수 있으며 내구성 및 승차감을 향상시킬 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자전거의 측면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자전거용 프레임의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자전거용 프레임의 주요부 결합 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자전거용 프레임의 주요부 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 자전거용 프레임의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 내측 프레임과 보정패널의 분해 상태를 보여준다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 자전거용 프레임의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 내측 프레임과 보정패널의 결합 상태를 보여준다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 자전거용 프레임의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 내측 프레임에 결합된 보정패널의 절삭 상태를 보여 준다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자전거용 프레임의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 보정패널을 통하여 얼라인먼트가 완료된 상태를 보여준다.

아래 실시 예를 설명함에 있어서, "...부" 또는 "...수단"이라고 지칭하는 구성요소는 특정한 작동이나 기능을 위하여 결합되어 있는 다수개의 구성요소들의 집합체를 의미하며, "...를 포함한다."라는 의미는 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

또한 도면 부호는 작동의 설명이 필요치 않은 구성요소나 일반적으로 잘 알려진 기술적 구성이나 수단들에 대해서는 생략을 하고 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 패널 타입의 일체형 프레임(2)이 적용된 자전거와 프레임을 각각 도시하고 있다.

본 실시 예에 적용되는 패널 타입의 일체형 프레임은 모든 구조의 프레임이 적용될 수 있다.

상기 프레임(2)는 동일한 구조의 좌측 분할 프레임(4)과 우측 분할 프레임(6)으로 이루어지며 이들 좌우측 분할 프레임은 길이방향을 따라 용접되면서 일체형으로 이루어지게 된다.

이들 좌우측 분할 프레임(4)(6)은 일체화 되면서 시트가 장착되는 시트부(8), 스티어링 휘일(10)이 장착되는 헤드튜브(12)를 포함한다.

상기 좌우측 분할 프레임(4)(6)은 각각 뒷 부분이 뒷 바퀴(14)를 중심으로 좌우로 벌려진 형상으로 이루어지는데, 이들 뒷 부분의 좌우측 분할 프레임(4)(6)은 각각 내측 프레임(16)(18)과 외측 프레임(20(22)으로 이루어진다.

상기 내측 프레임(16)과 외측 프레임(20)은 일측면이 개구된 단면의 구조로 이루어지면서 이들 개구부측이 길이방향으로 용접되고, 동일한 방식으로 상기 내측 프레임(18)과 외측 프레임(22)도 길이 방향으로 용접되면서 구조적 강성을 향상시키는 구조로 이루어진다.

상기 내측 프레임(16)(18)에는 각각 뒷 바퀴의 중심에 고정된 뒷 바퀴 축을 장착하기 위한 드랍아웃 행거(24)(26)가 고정된다. 본 실시 예에서 설명되는 드랍아웃 행거(24)(26)는 뒷바퀴 축이 위치하는 축지지부(S)가 형성되는 일반적인 구조가 사용될 수 있다.

도 3 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 드랍아웃 행거를 도시하고 있다. 2개의 드랍아웃 행거(24)(26)는 동일한 구조이므로, 도면에서는 1개의 드랍아웃 행거(24)를 도시하고 있다.

상기 내측 프레임(18)은 상기 드랍아웃 행거(24)가 장착되는 부분에 뒷바퀴 축의 자세를 보정하기 위한 뒷바퀴 축 장착보정수단을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 뒷 바퀴축 장착보정수단은, 상기 내측 프레임(18)에 형성되는 홈부(28)를 포함한다.

상기 홈부(28)에는 복수개의 돌출부(30)가 형성되면서 이들 돌출부(30) 주위와 돌출부 사이에 홈부가 형성되는 것이다.

상기 복수개의 돌출부(30)는 표면이 평면을 이루고 있으며 이 평면에는 구멍(32)들이 각각 뚫려 있는데, 실질적으로 이 돌출부(30)는 상기 내측 프레임(18)에 홈부(28)가 형성되면서 형성되는 것이다.

따라서 상기 돌출부(30)의 표면은 실질적으로 상기 내측 프레임(18)의 표면과 동일한 표면을 이루게 될 것이지만, 홈부(28)를 기준으로 보면 이 돌출부(30)는 돌출한 형상이다.

본 실시 예에서 상기 뒷 바퀴축 장착보정수단은, 상기 홈부(28)의 내측으로 위치할 수 있는 크기의 보정패널(compensation panel)(34)을 더 포함한다. 이 보정 패널(34)의 두께는 1.5mm - 3mm 정도의 것이면 족하다.

상기 보정패널(34)은, 상기 홈부(28)에 위치하면서 상기 돌출부(30) 표면으로 삽입되는 크기의 보정 돌출부(36)를 형성하고 있다.

상기 보정 돌출부(36)는 상기 돌출부(30) 위에 포개어지는 상태로 면접촉을 이루며 위치하게 된다. 이 보정 돌출부(36)에는 상기 구멍(32)과 일치하는 위치에 구멍(38)이 뚫려 있는데, 상기 구멍(32)(38)의 중심과 드랍아웃 행거(24)의 체결구멍(40)을 일치시킨 후, 볼트(42)가 결합될 수 있는 너트(44)를 상기 내측 프레임(18) 내측면에 용접 등으로 고정한다.

그리고 상기 내측 프레임(18)과 외측 프레임(22)을 용접하여 일체화 시킨 후, 상기 볼트(42)를 이용하여 상기 드랍아웃 행거(24)와 보정패널(34)를 고정하는 것이다.

이와 같은 방식으로 또 다른 내측 프레임(16)에도 상기 외측 프레임(20)과 용접되어 일체화되고 드랍아웃 행거(26)가 장착될 수 있는데, 상기 내측 프레임(16)(18)과 상기 외측 프레임(20)(22)을 용접하는 과정에서 이들 프레임에 열변형이 발생하게 되므로 다음과 같은 보정작업을 행하게 된다.

즉, 상기 보정패널(34)을 스폿 용접 등을 통하여 내측 프레임(16)(18)에 고정하고, 상기 보정패널(34)이 고정된 내측 프레임(16)(18)에 상기 외측 프레임(20)(22)을 용접고정한다.

본 실시 예에서는 2개의 내측 프레임(16)(18) 중에서 상기 내측 프레임(18)에 장착된 보정패널(34)을 정렬하는 것으로 설명한다.

즉 도 5에 도시한 바와 같이 내측 프레임(18)과 보정패널(34)을 준비하여 상기 준비된 내측프레임(18)에 형성된 홈부(28)에 보정패널(34)을 위치시킨다. 이때 상기 내측 프레임(18)에 뚫려진 구멍(32)과 보정패널(34)에 뚫려진 구멍(38)의 중심이 일치하도록 한다.
상기 구멍(32)의 중심과 상기 구멍(38)의 중심이 일치한 상태가 되면, 도 6에 도시한 바와 같이 용접작업을 통하여 상기 홈부(28)에 상기 보정패널(34)이 고정되도록 한다.

그리고 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 홈부(28)에 고정된 보정패널(34)의 표면을 통상적인 연삭작업이나 절삭작업으로 갈아내게 되는데, 연삭이나 절삭작업은 상기 구멍(32)(38)의 중심선과 보정패널(34)의 표면이 직각상태가 될때까지 행하여진다. 즉 앞바퀴축과 뒷바퀴축이 평행될 수 있도록 연삭이나 절삭작업을 하면된다.

그리고 상기 연삭된 보정패널(34)에 상기 드랍아웃 행거(24)를 면접촉시키고, 이 상태에서 상기 볼트(42)를 이용하여 상기 너트(44)에 체결하게 되면 도 8에 도시한 바와 같이 상기 내측 프레임(18)에 고정될 것이다.

상기 보정패널(34)을 도 8에 도시한 바와 같이 연삭한 상태에서 이 연삭된 부분에 드랍아웃 행거(24)를 장착하게 되면, 이 드랍아웃 행거(24)에 형성된 축 지지부(S)의 위치가 정렬되는 효과를 기대할 수 있다.

이와 같이 상기 외측 프레임(22)과 일체로 형성된 내측 프레임(18)에 장착된 보정패널(34)의 보정이 완료되면, 이 보정패널(34) 측에 상기 드랍아웃 행거(24)를 볼트(42)와 너트(44)를 이용하여 고정한다. 상기 보정패널(34)를 연삭한 후, 연삭된 보정패널(34)의 표면에 상기 드랍아웃 행거(24)를 고정하게 되므로 결과적으로는 드랍아웃 행거의 자세가 조정되는 것이다.

도 8을 통하여 알 수 있듯이 보정패널(34)의 좌측 부분을 연삭한 것으로 표시하고 있으나, 보정위치에 따라 보정패널(34)의 우측부분의 연삭을 행할 수도 있다.

이러한 보정패널의 보정작업은, 상기 내측 프레임(16)에도 동일하게 행하여질 수 있다. 따라서 2개의 내측 프레임(16)(18)에 각각 설치된 드랍아웃 행거(24)(26)의 자세를 보정할 수 있게 될 것이다.

이러한 방식으로 드랍아웃 행거의 자세를 조정할 수 있기 때문에 자전거의 앞바퀴 축과 뒷 바퀴 축의 정렬을 조정할 수 있고, 보정패널을 덧대기 때문에 내측 프레임의 구조적 강도도 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 내측 및 외측 프레임을 준비하는 단계;
   상기 내측 프레임에 구멍이 뚫려진 홈부를 형성하고 이 홈부에 보정패널을 고정하는 단계;
   상기 보정패널이 고정된 내측 프레임에 상기 외측 프레임을 용접하여 프레임을 일체화하는 단계;
   상기 일체화된 프레임의 상기 보정패널을 연삭작업 또는 절삭작업하는 보정단계;
   상기 보정단계 이후에 드랍아웃 행거를 상기 내측 프레임 측에 결합하는 단계로 행하여지는 자전거용 프레임 제조방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 홈부에 돌출부를 형성하는 자전거용 프레임 제조방법
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 보정패널은 보정돌출부를 형성하는 자전거용 프레임 제조방법.
   

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