KR102385344B1 - 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치 - Google Patents

내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환경적인 요인에 영향받지 않도록 페어링의 내부에서 허리와 등을 시트에 기대 누운 편안한 자세에서 패달링하여 주행할 수 있는 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 프레임과, 상기 프레임의 후단에 구비되는 시트와, 상기 프레임의 선단 양측에 각각 구비되는 전륜과, 상기 프레임의 중간 상부 양측에 각각 구비되는 핸들과, 상기 프레임의 상부에 구비되어 상기 시트를 감싸는 페어링을 포함하는 벨로모빌에 구비되어, 사용자의 조작에 따른 상기 핸들의 좌우 회전에 따라 상기 전륜이 좌우로 회전되도록 하는 것으로서; 상기 핸들의 회전축에 고정되어 상기 핸들과 함께 좌우로 회전하는 회전브래킷; 상기 전륜의 바퀴축에 일단이 고정되는 연결암; 상기 회전브래킷의 양측에 각각 일단이 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 연결암의 타단에 회전 가능하게 연결되는 연결로드; 상기 프레임의 선단 양측에 일단이 각각 고정되는 연결브래킷; 상기 전륜의 바퀴축에 일단이 각각 고정되고 타단에 회전지지축이 설치되는 너클; 및 상기 연결브래킷의 타단에 각각 일단이 고정되고 타단이 상기 회전지지축에 외삽되며 타단 내부에 베어링이 내장되어 상기 핸들의 좌우 회전에 따라 상기 너클이 상기 연결브래킷의 타단 상에서 원활하게 회전되도록 지지하는 회전지지부재;로 구성되는 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치를 기술적 요지로 한다.

Description

내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치{Steering apparatus for velomobile with improved durability and steering performance}
본 발명은 환경적인 요인에 영향받지 않도록 페어링의 내부에서 허리와 등을 시트에 기대 누운 편안한 자세에서 패달링하여 주행할 수 있는 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치에 관한 것이다.
현재 유럽 선진국에서는 근거리 이동을 위한 용도나 취미 활동을 위한 목 등을 위해 자전거를 혁신적인 형태로 개량 발전시킨 벨로모빌(velomobile)을 사용하고 있다.
이러한 벨로모빌은 2개의 전륜과 1개의 후륜을 가지며 전륜에 패달이 구비된 역삼륜 리컴번트(recumbent) 자전거를 기본 프레임으로 한 것이고, 기본 프레임의 외측에 환경적인 요인을 보완하면서 공기저항을 줄일 수 있는 하우징이 설치된 형태를 가진 것이다.
즉, 벨로모빌은 프레임과, 프레임의 전방 하부에 구비되는 한 쌍의 전륜과, 프레임의 후방 하부에 구비되는 하나의 후륜과, 프레임의 전방 상부에 구비되어 전륜의 진행 방향을 조정하는 핸들과, 프레임의 후방 상부에 구비되는 시트와, 프레임의 상부에 구비되어 시트를 감싸고 후륜의 일부를 감싸며 유선형 형상을 가지는 페어링으로 구성될 수 있다.
상기와 같은 벨로모빌은 화석연료를 전혀 사용하지 않아 친환경 이동 수단으로 출퇴근, 마트장보기 등과 같은 생활형 근거리 이동수단으로 각광을 받을 수 있을 것으로 예상되고 있다.
그리고 벨로모빌은 반자세로 누워서 패달링이 가능하여 일반 이륜 자전거의 패달링 속도로도 50km/h 이상의 속도로 주행할 수 있고 오르막 도로에서도 중심이 흔들리지 않고 저속기어비로 쉽게 오를 수 있으며 환경적인 영향을 받지 않아 편안한 승차감을 제공할 수 있다.
한편, 벨로모빌은 전륜이 두 개로 구성됨에 따라 일반 자전거와 달리 핸들의 회전 조작을 통해 전륜의 진행 방향이 좌우 방향으로 조정되도록 하는 조향장치가 구비되어 있다.
상기한 벨로모빌용 조향장치는 핸들과, 프레임의 선단 양측에 각각 설치되는 지지브래킷과, 지지브래킷의 단부에 일단이 회전 가능하게 연결되고 타단이 전륜의 일측에 고정되는 너클과, 핸들과 전륜을 연결하여 핸들의 회전 각도에 대응되게 전륜을 좌우 방향으로 회전되도록 하는 타이로드로 구성되어 있다.
여기서 너클은 일측 단부가 전륜의 내측에 고정되고 타측 단부에 지지축이 구비되어 있다. 그리고 지지브래킷의 단부가 지지축에 회전 가능하게 연결되어 있다. 즉, 너클과 지지브래킷이 회전 가능하게 연결되도록 지지브래킷의 단부에 지지축이 관통하는 축공이 형성되고 지지브래킷의 축공에 너클의 지지축이 관통되어 있다.
그러나 너클의 지지축이 지지브래킷의 축공에 단순히 관통된 구조에 의해 너클의 지지축을 중심으로 전륜이 좌우로 회전 가능하게 되는 것이므로 이는 회전 기능에만 주안점을 둔 구조이고 주행 중에서 너클에 가해지는 상하방향 및 좌우방향으로의 하중이나 충격을 분산하기 위한 수단이 구비되지 않아 원활한 조향을 어렵게 할 뿐만 아니라 너클의 내구성도 떨어뜨리는 문제점이 있다.
따라서 원활한 조향을 보장하면서 너클의 내구성도 높일 수 있도록 벨로모빌용 조향장치의 구조 개선을 위한 노력이 필요하다.
대한민국 등록특허공보 제10-1693815호, 2017.01.09.자 공고. 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0005140호, 2012.01.16.자 공개.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 원활한 조향을 보장하면서 너클의 내구성을 높일 수 있도록 전륜의 좌우 회전을 원활하게 안내하면서 너클에 상하방향과 좌우방향으로 가해지는 하중과 충격을 고르게 분산시킬 수 있는 구조를 가지는 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않고, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 명확하게 이해될 수 있으면서 본 발명의 목적에 충분히 포함될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치는 프레임과, 상기 프레임의 후단에 구비되는 시트와, 상기 프레임의 선단 양측에 각각 구비되는 전륜과, 상기 프레임의 중간 상부 양측에 각각 구비되는 핸들과, 상기 프레임의 상부에 구비되어 상기 시트를 감싸는 페어링을 포함하는 벨로모빌에 구비되어, 사용자의 조작에 따른 상기 핸들의 좌우 회전에 따라 상기 전륜이 좌우로 회전되도록 하는 것으로서; 상기 핸들의 회전축에 고정되어 상기 핸들과 함께 좌우로 회전하는 회전브래킷; 상기 전륜의 바퀴축에 일단이 고정되는 연결암; 상기 회전브래킷의 양측에 각각 일단이 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 연결암의 타단에 회전 가능하게 연결되는 연결로드; 상기 프레임의 선단 양측에 일단이 각각 고정되는 연결브래킷; 상기 전륜의 바퀴축에 일단이 각각 고정되고 타단에 회전지지축이 설치되는 너클; 및 상기 연결브래킷의 타단에 각각 일단이 고정되고 타단이 상기 회전지지축에 외삽되며 타단 내부에 베어링이 내장되어 상기 핸들의 좌우 회전에 따라 상기 너클이 상기 연결브래킷의 타단 상에서 원활하게 회전되도록 지지하는 회전지지부재;로 구성될 수 있다.
상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치는 너클의 회전지지축에 상단과 하단에 테이퍼롤러베어링이 내장된 회전지지부재가 설치되어 너클에 가해지는 상하방향 및 수평방향으로의 하중과 충격을 고르게 분산 가능함에 따라 핸들의 조작을 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라 너클의 내구 수명을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치를 적용한 벨로모빌을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치를 적용한 벨로모빌에서 페어링을 제거한 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 상태를 도시한 정면도이다.
도 4는 도 2의 상태를 도시한 저면도이다.
도 5는 도 2의 상태에서 요부를 도시한 확대도이다.
본 발명은 삼륜 자전거의 형태를 개선하고 페어링을 추가하여 환경적인 요인에 영향받지 않고 허리와 등을 시트에 기대 누운 편안한 자세에서 패달링하여 주행할 수 있는 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치는 전륜의 좌우 회전을 원활하게 보장하고 너클의 회전지지축에 상하방향과 좌우방향으로 가해지는 하중과 충격을 고르게 분산하여 원활한 조향 성능을 발휘할 수 있고 너클의 내구성을 강화할 수 있는 것이 큰 특징이다.
이러한 특징은 너클의 회전지지축에 한 쌍의 테이퍼롤러베어링이 상단과 하단에 각각 내장된 회전지지부재가 설치된 구조에 의해 달성될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서 벨로모빌(100)은 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 프레임(110), 프레임(110)의 상부에 구비되는 시트(120), 프레임(110)의 선단 양측에 각각 구비되는 한 쌍의 전륜(130), 프레임(110)의 후단 중심에 구비되는 후륜(140)과, 프레임(110)의 상부에 구비되어 시트(120)를 감싸 보호하는 페어링(150), 프레임(110)의 선단 중심에 구비되는 패달(160), 패달(160)의 회전축과 후륜(140)의 바퀴축(141)에 각각 구비되는 제1,2스프로킷(170a, 170b), 제1,2스프로킷(170a, 170b)을 연결하여 서로 연동되게 하는 체인(180), 프레임(110)의 중간에 구비되어 전륜(130)을 좌우 회전하는 핸들(190)로 구성될 수 있다.
즉, 벨로모빌용 조향장치는 핸들(190)과 전륜(130)의 사이에 연결되어 사용자의 수부로 핸들(190)을 좌우로 회전 조작함에 따라 전륜(130)이 핸들(190)의 회전 방향과 동일한 각도로 회전하도록 하여 벨로모빌(100)의 주행 방향을 사용자가 손쉽게 전환할 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치(200)는 핸들(190)을 통한 전륜(130)의 안정적인 조향을 위해 벨로모빌(100)에 구비된 것으로서, 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이 회전브래킷(210), 연결암(220), 연결로드(230), 연결브래킷(240), 너클(250) 및 회전지지부재(260)로 구성될 수 있다.
먼저, 상기 회전브래킷(210)은 핸들(190)과 함께 회전하는 것으로 핸들(190)이 프레임(110) 상에서 좌우로 회전 가능하도록 핸들(190)을 프레임(110)에 회전 가능하게 연결하는 핸들(190)의 회전중심축(191)에 일체로 고정 설치될 수 있다.
즉, 회전브래킷(210)은 사용자가 핸들(190)을 좌우로 회전 조작할 때 핸들(190)과 일체로 회전될 수 있다.
다음으로, 상기 연결암(220)은 전륜(130)이 프레임(110)의 선단 양측에서 전후로 회전 가능하도록 전륜(130)을 전후로 회전 가능하게 축지하는 바퀴축(131)의 단부에 각각 일단이 고정 설치될 수 있다.
다음으로, 상기 연결로드(230)는 회전브래킷(210)의 양측에 각각 일단이 회전 가능하게 연결되고 타단이 연결암(220)의 타단에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
즉, 연결로드(230)는 사용자가 핸들(190)을 좌우로 회전 조작할 때 전륜(130)이 프레임(110)의 선단에서 핸들(190)의 좌우 회전 각도와 대응되는 각도로 회전되도록 회전브래킷(210)과 바퀴축(191)을 연결하는 것이다.
다음으로, 상기 연결브래킷(240)은 전륜(130)을 프레임(110)에 연결하고 전륜(130)의 바퀴축(191)을 지지하기 위한 것으로 프레임(110)의 선단 양측에 일단이 각각 고정될 수 있다.
다음으로, 상기 너클(250)은 연결브래킷(240)의 타단을 전륜(130)의 바퀴축(191)에 회전 가능하게 연결하기 위한 것으로, 일단이 전륜(130)의 바퀴축(191)에 각각 고정되고 타단에 회전지지축(251)이 기립되게 설치될 수 있다.
이때 회전지지축(251)은 핸들(190)을 보다 가벼운 힘으로 조향할 수 있도록 수직선을 기준으로 상단이 하단보다 더 내측에 위치하도록 10°정도의 캠버각을 가지도록 경사지게 설치될 수 있다.
마지막으로, 상기 회전지지부재(260)는 너클(250)을 연결브래킷(240)의 타단에 회전 가능하게 연결하면서 너클(250)에 가해지는 수직방향 및 수평방향으로의 하중과 충격을 고르게 분산하기 위한 것으로, 일단이 연결브래킷(240)의 타단에 고정되고 타단이 회전지지축(251)에 외삽될 수 있다.
즉, 회전지지부재(260)는 사용자가 핸들(190)을 좌우로 회전 조작할 때 전륜(130)이 프레임(110)의 선단에 핸들(190)의 좌우 회전 각도와 대응되는 각도로 회전되도록 회전지지축(251)을 중심으로 회전될 수 있다.
이를 위해 회전지지부재(260)는 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(261)와 축지홀(262)과 제1,2베어링수용홈(263a,263b)과 제1,2베어링(264a,264b)으로 구성될 수 있다.
상기 하우징(261)은 회전지지축(251)을 외측에서 감싸는 형태를 가지고 일측이 연결브래킷(240)의 타단에 고정 설치될 수 있다.
상기 축지홀(262)은 하우징(261)이 회전지지축(251)을 외측에서 감싸도록 하우징(261)의 타측에 관통 형성되어 회전지지축(251)이 삽입될 수 있다.
단, 축지홀(262)은 회전지지축(251)을 중심으로 하우징(261)이 원활하게 회전될 수 있도록 회전지지축(251)의 외경보다 상대적으로 더 큰 내경을 가질 수 있다.
상기 제1,2베어링수용홈(263a,263b)은 축지홀(262)의 상단과 하단에 각각 축지홀(262)의 내경보다 더 큰 내경을 가지도록 확대 형성될 수 있다.
상기 제1,2베어링(264a,264b)은 제1,2베어링수용홈(263a,263b)에 각각 수용되어 사용자가 핸들(190)을 좌우로 회전 조작할 때 하우징(261)과 회전지지축(251)의 사이에서 구름 운동하여 전륜(130)이 너클(250)의 회전지지축(251)을 중심으로 좌우로 원활하게 회전할 수 있도록 한다.
여기서 제1,2베어링(264a,264b)은 복수 개의 롤러가 서로 일정간격을 두고 경사진 각도로 서로 원형을 이루도록 배치되어 반경방향과 축방향으로 가해지는 하중과 충격을 견고하게 지지할 수 있는 테이퍼롤러베어링로 구성될 수 있다.
단, 제1베어링((264a)은 하방으로 작용하는 하중과 충격을 고르게 분산하여 원활한 조향이 가능하도록 하방으로 갈수록 내외경이 축소되는 방향으로 설치될 수 있다.
그리고 제2베어링((264b)은 상방으로 작용하는 하중과 충격을 고르게 분산하여 원활한 조향이 가능하도록 상방으로 갈수록 내외경이 축소되는 방향으로 설치될 수 있다.
여기서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치(200)는 사용자가 수부로 핸들(190)을 회전 조작한 후 수부에 힘을 빼면 전륜(130)이 전방을 향하도록 핸들(190)을 자연스럽게 원위치도록 복귀시키는 탄성복귀수단(미도시)이 구비될 수 있다.
즉, 탄성복귀수단은 자체 탄성을 가지고 일단이 연결브래킷(240)의 일측에 연결되고 타단이 연결로드(220)의 일측에 연결되어 연결브래킷(240)과 연결로드(220)를 일정장력으로 연결하는 구조로 이루어질 수 있다.
따라서 탄성복귀수단은 연결브래킷(240)과 연결로드(220)를 일정장력으로 연결함에 따라 핸들(190)의 회전 조작 후에 핸들(190)이 자연스럽게 원위치로 복귀되도록 유도할 수 있을 뿐만 아니라 핸들(190)의 급격한 회전 조작을 방지하여 급격한 회전으로 인한 낙상 사고를 방지할 수 있다.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.
100: 벨로모빌
110: 프레임
120: 시트
130: 전륜
131: 바퀴축
140: 후륜
150: 페어링
160: 패달
170a: 제1스프로킷
170b: 제2스프로킷
180: 체인
190: 핸들
191: 회전중심축
200: 벨로모빌용 조향장치
210: 회전브래킷
220: 연결암
230: 연결로드
240: 연결브래킷
250: 너클
251: 회전지지축
260: 회전지지부재
261: 하우징
262: 축지홀
263a: 제1베어링수용홈
263b: 제2베어링수용홈
264a: 제1베어링
264b: 제2베어링

Claims (3)

  1. 프레임과, 상기 프레임의 후단에 구비되는 시트와, 상기 프레임의 선단 양측에 각각 구비되는 전륜과, 상기 프레임의 중간 상부 양측에 각각 구비되는 핸들과, 상기 프레임의 상부에 구비되어 상기 시트를 감싸는 페어링을 포함하는 벨로모빌에 구비되어, 사용자의 조작에 따른 상기 핸들의 좌우 회전에 따라 상기 전륜이 좌우로 회전되도록 하는 것으로서;
    상기 핸들의 회전축에 고정되어 상기 핸들과 함께 좌우로 회전하는 회전브래킷; 상기 전륜의 바퀴축에 일단이 고정되는 연결암; 상기 회전브래킷의 양측에 각각 일단이 회전 가능하게 연결되고 타단이 상기 연결암의 타단에 회전 가능하게 연결되는 연결로드; 상기 프레임의 선단 양측에 일단이 각각 고정되는 연결브래킷; 상기 전륜의 바퀴축에 일단이 각각 고정되고 타단에 회전지지축이 설치되는 너클; 및 상기 연결브래킷의 타단에 각각 일단이 고정되고 타단이 상기 회전지지축에 외삽되며 타단 내부에 베어링이 내장되어 상기 핸들의 좌우 회전에 따라 상기 너클이 상기 연결브래킷의 타단 상에서 원활하게 회전되도록 지지하는 회전지지부재;로 구성되고,
    상기 회전지지부재는
    상기 연결브래킷의 타단에 일측이 고정되는 하우징과, 상기 하우징의 타측에 관통 형성되어 상기 회전지지축이 삽입되는 축지홀과, 상기 축지홀의 내측 상단과 하단에 각각 상기 축지홀의 내경보다 더 크게 확장 형성되는 제1,2베어링수용홈과, 상기 제1,2베어링수용홈에 각각 수용되고 상기 핸들의 좌우 회전에 따라 상기 하우징과 상기 회전지지축의 사이에서 구름 운동하는 제1,2베어링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1,2베어링은 복수 개의 롤러가 일정간격을 두고 경사진 각도로 서로 원형을 이루도록 배치되는 테이퍼롤러베어링으로 각각 구성되고,
    상기 제1,2베어링은 상기 회전지지축 상에서 서로 마주하는 방향으로 위치되도록 상기 제1베어링은 하방으로 갈수록 내외경이 축소되는 방향으로 설치되고 상기 제2베어링은 상방으로 갈수록 내외경이 축소되는 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 내구성과 조향성이 향상된 벨로모빌용 조향장치.
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