KR102487167B1 - 자전거 휠 및 그 제조방법 - Google Patents

자전거 휠 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

자전거 휠 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 자전거 휠은 림과 허브가 다수개의 스포크에 의해 연결되어 타이어가 장착되는 자전거 휠에 있어서, 상기 타이어의 일측과 대응되는 제1림부, 상기 허브의 일측과 연결되는 제1허브장착단 및 상기 제1림부와 상기 제1허브장착단을 연결하는 제1스포크부가 형성된 제1패널부재; 및 상기 타이어의 타측과 대응되는 제2림부, 상기 허브의 타측과 연결되는 제2허브장착단 및 상기 제2림부와 제2허브장착단을 연결하는 제2스포크부가 형성된 제2패널부재를 포함하되, 상기 제1패널부재와 제2패널부재를 상호 대칭으로 접합하여 형성된다.

Description

자전거 휠 및 그 제조방법{BICYCLE WHEEL AND MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 자전거 휠 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산성 및 상품성을 향상시키는 자전거 휠 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자전거는 몸체를 이루는 프레임, 핸드, 안장 및 프레임의 전방과 후방에 각각 설치되는 전륜과 후륜(이하, 통칭하여 '휠'이라 함)으로 구성된다.
여기서 상기 휠은 자전거의 무게, 사용자의 무게 또는 필요 시, 운반물의 무게 등으로부터 하중을 지지하기 위하여 소정의 강성을 갖도록 이루어진다.
예를 들어, 상기 휠은 외면에 타이어가 설치되는 금속 재질의 림(rim)과, 상기 휠의 회전축이 결합되느 허브(hub) 및 상기 허브와 림을 연결하는 스포크(spoke)로 구성된다.
그러나 상기한 바와 같은 허브와 림을 연결하는 스포크는 소정의 텐션을 갖도록 림과 허브를 연결하는 복수의 강선으로 구성됨에 따라 설치의 어려움 및 제조시간이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 상기 스포크는 금속 재질로 이루어짐에 따라 요구되는 강성을 낮출 수는 있으나, 비용이 증가하는 문제점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 제1패널부재와 제2패널부재를 프레스 성형한 후, 헤밍 성형을 통해 클린칭부를 제작함으로써, 디자인성을 향상시킬 수 있는 자전거 휠 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 간단한 제조방법으로 제조공정 및 조립공정을 단축할 수 있는 자전거 휠 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 림과 허브가 다수개의 스포크에 의해 연결되어 타이어가 장착되는 자전거 휠에 있어서, 상기 타이어의 일측과 대응되는 제1림부, 상기 허브의 일측과 연결되는 제1허브장착단 및 상기 제1림부와 상기 제1허브장착단을 연결하는 제1스포크부가 형성된 제1패널부재; 및 상기 타이어의 타측과 대응되는 제2림부, 상기 허브의 타측과 연결되는 제2허브장착단 및 상기 제2림부와 제2허브장착단을 연결하는 제2스포크부가 형성된 제2패널부재를 포함하되, 상기 제1패널부재와 제2패널부재를 상호 대칭으로 접합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 휠을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1림부와 제2림부가 서로 접합되어 상기 림을 형성하고, 상기 제1허브장착단과 제2허브장착단이 서로 접합되어 회전중심에 배치되는 상기 허브와 연결되며, 상기 제1스포크부와 제2스포크부가 서로 접합되어 상기 스포크를 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1패널부재는 외주단을 절곡하여 상기 타이어의 일측이 걸리도록 제1클린칭부를 형성하고, 상기 제2패널부재는 외주단을 절곡하여 상기 타이어의 타측이 걸리도록 제2클린칭부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1클린칭부와 제2클린칭부는 상호 마주보도록 각 내측으로 돌출될 수 있다.
또한, 상기 제1패널부재는 외주단을 절곡하여 상기 제1림부를 이중 패널구조로 형성한 상태로, 상기 이중 패널구조의 설정된 영역에 설정된 간격을 두고 이격된 제1보강부를 형성하고, 상기 제2패널부재는 외주단을 절곡하여 상기 제2림부를 이중 패널구조로 형성한 상태로, 상기 이중 패널구조의 설정된 영역에 설정된 간격을 두고 이격된 제2보강부를 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1림부 및 상기 제1스포크부 사이와, 상기 제2림부 및 상기 제2스포크부 사이에 상기 제1패널부재와 제2패널부재를 상호 접합하는 림 접합부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 림과 허브 사이에는 상기 제1패널부재와 제2패널부재를 접합하는 패널 접합부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 패널 접합부는 상기 림과 허브 사이의 설정된 위치에서 직선구간으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 제1패널부재와 제2패널부재를 각각 프레스 성형한 후, 접합하여 림과 스포크를 형성함으로써, 디자인성이 향상되며, 제조시간 및 조립시간을 단축할 수 있어 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 기존의 카본 등을 이용하여 캐스팅 성형을 통해 제작되는 기술에 비하여 금형비 및 제작 단가를 절감할 수 있는 효과도 있다.
이 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 자전거 휠의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 기본으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 자전거 휠의 단면도이다.
도 3은 도 1의 A-A선을 기본으로 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자전거 휠의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 자전거 휠의 제조공정을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 자전거 휠의 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 기본으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 자전거 휠의 단면도이며, 도 3은 도 1의 A-A선을 기본으로 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자전거 휠의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 자전거 휠은 림(1)과 허브(3)가 다수개의 스포크(5)에 의해 연결되어 외주측에 타이어가 장착된다.
이러한 자전거 휠은 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)를 상호 대칭으로 접합하여 형성된다.
먼저, 상기 제1패널부재(10)는 외주단을 따라 상기 타이어의 일측과 대응되는 제1림부(11)가 일정구간 형성된다.
또한, 상기 제1패널부재(10)는 중심에 상기 허브(3)의 일측과 연결되는 제1허브장착단(13)이 형성된다.
이때, 상기 제1허브장착단(13)은 허브(3)의 외주단과 연결될 수 있도록 일정구간 평평한 면으로 형성된다.
또한, 상기 제1패널부재(10)는 상기 제1림부(11)와 제1허브장착단(13)을 연결하는 제1스포크부(15)가 형성된다.
또한, 상기 제1패널부재(10)는 상기 제1림부(11)의 선단을 절곡하여 상기 타이어의 일측이 걸리도록 제1클린칭부(17)가 형성된다.
그리고 제2패널부재(20)는 외주단을 따라 상기 타이어의 타측과 대응되는 제2림부(21)가 일정구간 형성된다.
또한, 상기 제2패널부재(20)는 중심에 상기 허브(3)의 타측과 연결되는 제2허브장착단(23)이 형성된다.
이때, 상기 제2허브장착단(23)은 허브(3)의 외주단과 연결될 수 있도록 일정구간 평평한 면으로 형성된다.
또한, 상기 제2패널부재(20)는 상기 제2림부(21)와 제2허브장착단(23)을 연결하는 제2스포크부(25)가 형성된다.
또한, 상기 제2패널부재(20)는 상기 제2림부(21)의 선단을 절곡하여 상기 타이어의 타측이 걸리도록 제2클린칭부(27)가 형성된다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자전거 휠은 상기와 같이 형성되는 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)를 상호 접합 하여 형성된다.
즉, 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)는 제1림부(11)와 제2림부(21)가 서로 대응되어 림(1)을 형성한다.
또한, 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)의 제1허브장착단(13)과 제2허브장착단(23)이 도면에서와 같이, 회전중심에서 허브(3)와 연결된다.
이때, 상기 허브(3)는 중심에 휠샤프트(3a)를 감싸는 허브 베어링(3b)과 함께 설치된다.
이러한 허브(3)는 널리 알려진 공지기술로 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)는 제1스포크부(15)와 제2스포크부(25)가 서로 대응되어 스포크(5)를 형성한다.
이때, 상기 스포크(5)는 상기 림(1)과 허브(3) 사이에 6개가 형성되는 것을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 스포크(5)의 개수는 변경 가능하다.
또한, 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)는 제1클린칭부(17)와 제2클린칭부(27)가 상호 마주보도록 각 내측으로 돌출되도록 접합된다.
상기와 같이 구성되는 자전거 휠은 상기 제1림부(11) 및 제1스포크부(15) 사이와, 상기 제2림부(21) 및 제2스포크부(25) 사이에 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)를 상호 접합하는 림 접합부(7)가 형성된다.
이때, 상기 림 접합부(7)에는 CO2용접 접합방법이 적용된다.
그리고 상기 자전거 휠은 상기 림(1)과 허브(3) 사이에 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)를 접합하는 패널 접합부(9)가 형성된다.
이때, 상기 패널 접합부(9)는 림(1)과 허브(3) 사이에 설정된 위치에서 직선구간으로 형성된다.
이러한 패널 접합부(9)에는 볼팅, 리벳팅, 스폿용접 중, 적어도 어느 하나의 접합방법이 적용된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자전거 휠은 도 2를 기본으로 하면서 제1패널부재(10) 및 제2패널부재(20)의 제1림부(11) 및 제2림부(21)와 인접한 위치에 각각 제1보강부(19) 및 제2보강부(29)를 더 포함한다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자전거 휠은 제1패널부재(10)의 외주단을 절곡하여 제1림부(11)를 이중 패널구조로 형성한 상태로, 상기 이중 패널구조의 설정된 영역에 설정된 간격을 두고 이격된 제1보강부(19)를 형성한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자전거 휠은 제2패널부재(20)의 외주단을 절곡하여 제2림부(21)를 이중 패널구조로 형성한 상태로, 상기 이중 패널구조의 설정된 영역에 설정된 간격을 두고 이격된 제2보강부(29)를 형성한다.
이러한 제1보강부(19)와 제2보강부(29) 각각은 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)에 일정공간을 형성하여 강성을 보강하기 위하여 적용된다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 자전거 휠의 제조공정을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자전거 휠의 제조방법은 제1패널부재(10)에 프레스 성형을 통해 제1림부(11), 제1허브장착단(13) 및 제1스포크부(15)를 형성한다.
또한, 상기 제2패널부재(20)는 프레스 성형을 통해 제2림부(21), 제2허브장착단(23) 및 제2스포크부(25)가 형성된다(S1).
이때, 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)에 적용되는 프레스 성형은 열과 압력을 가하여 패널의 형상을 변형시키는 일반적인 방법이 적용된다.
이어서 상기 제1패널부재(10)는 선단이 절곡되어 외측 둘레를 따라 일측으로 돌출된 제1클린칭부(17)가 형성된다.
또한, 상기 제2패널부재(20)에는 선단이 절곡되어 외측 둘레를 따라 일측으로 돌출된 제2클린칭부(27)가 형성된다(S2).
이때, 제1클린칭부(17)와 제2클린칭부(27)는 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20) 각각에 캠 프레스 성형, 프레스 컬 헤밍 성형, 롤 헤밍 성형 중, 적어도 어느 하나의 성형 방법을 통해 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다른 성형 방법을 통해 형성될 수 있다.
다음으로 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)는 상호 접합된다(S4).
이때, 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)는 상호 접합되어 제1림부(11)와 제2림부(21)에 의해 림이 형성된다.
여기서 상기 제1클린칭부(17)와 제2클린칭부(27)는 내측을 향하여 각각 돌출되도록 배치된다.
또한, 상기 제1허브장착단(13)과 제2허브장착단(23)은 상호 접합되어 휠샤프트(3a)와 허브 베어링(3b)과 함께 허브(3)가 장착된다.
마찬가지로, 상기 림(1)과 허브(3) 사이에는 상기 제1스포크부(15)와 제2스포크부(25)로 이루어진 스포크(5)가 형성된다.
여기서 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)는 상호 접합 시, 상기 림(1)의 하단부에 형성된 림 접합부(7)를 통해 1차적으로 접합된다.
이때, 상기 림 접합부(7)에는 CO2용접 접합방법이 적용된다.
그리고 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)는 림(1)과 허브(3) 사이의 설정구간에 형성된 패널 접합부(9)를 통해 최종적으로 접합이 이루어진다.
이때, 상기 패널 접합부(9)에는 볼팅, 리벳팅, 스폿용접 중, 적어도 어느 하나의 접합방법이 적용된다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자전거 휠의 제조방법은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자전거 휠의 제조방법을 기본으로 하면서, 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20) 각각에 제1클린칭부(17)와 제2클린칭부(27)를 형성한 후, 상기 제1클린칭부(17) 및 제2클린칭부(27)와 각각 인접한 위치에 제1보강부(19) 및 제2보강부(29)를 형성하는 단계를 더 포함한다(S3).
즉, 상기 제1패널부재(10)는 외주단을 따라 제1클린칭부(17)가 형성된 상태로, 연장 절곡되어 일정간격 이격된 공간으로 이루어진 제1보강부(19)가 형성된다.
또한, 상기 제2패널부재(20)는 외주단을 따라 제2클린칭부(27)가 형성된 상태로, 연장 절곡되어 일정간격 이격된 공간으로 이루어진 제2보강부(29)가 형성된다.
이때, 상기 제1보강부(19)와 제2보강부(29)는 림(1)에 대응되는 일측에 형성되어 강성을 보강한다.
따라서 본 발명의 실시 예들에 따른 자전거 휠은 상기 제1패널부재(10)와 제2패널부재(20)를 각각 프레스 성형한 후, 상호 대칭으로 접합하여 림(1)과 스포크(5)를 형성함으로써, 간단한 제조공정으로 디자인성이 향상되며, 제조시간 및 조립시간을 단축할 수 있다.
또한, 상기 자전거 휠은 기존의 카본 등을 이용하여 캐스팅 성형을 통해 제작되는 기술에 비하여 금형비 및 제작단가를 절감할 수 있어, 생산성이 향상된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 림 3: 허브
3a: 휠샤프트 3b: 허브 베어링
5: 스포크 7: 림 접합부
9: 패널 접합부 10: 제1패널부재
11: 제1림부 13: 제1허브장착단
15: 제1스포크부 17: 제1클린칭부
19: 제1보강부 20: 제2패널부재
21: 제2림부 23: 제2허브장착단
25: 제2스포크부 27: 제2클린칭부
29: 제2보강부

Claims (16)

  1. 림과 허브가 다수개의 스포크에 의해 연결되어 타이어가 장착되는 자전거 휠에 있어서,
    상기 타이어의 일측과 대응되는 제1림부, 상기 허브의 일측과 연결되는 제1허브장착단 및 상기 제1림부와 상기 제1허브장착단을 연결하는 제1스포크부가 형성된 제1패널부재; 및
    상기 타이어의 타측과 대응되는 제2림부, 상기 허브의 타측과 연결되는 제2허브장착단 및 상기 제2림부와 제2허브장착단을 연결하는 제2스포크부가 형성된 제2패널부재; 를 포함하되,
    상기 제1패널부재와 제2패널부재를 상호 대칭으로 접합하여 형성되고,
    상기 제1패널부재는, 외주단을 절곡하여 상기 타이어의 일측이 걸리도록 제1클린칭부를 형성하며, 외주단을 절곡하여 상기 제1림부를 이중 패널구조로 형성한 상태로, 상기 이중 패널구조의 설정된 영역에 설정된 간격을 두고 이격된 제1보강부를 형성하고,
    상기 제2패널부재는, 외주단을 절곡하여 상기 타이어의 타측이 걸리도록 제2클린칭부를 형성하며, 외주단을 절곡하여 상기 제2림부를 이중 패널구조로 형성한 상태로, 상기 이중 패널구조의 설정된 영역에 설정된 간격을 두고 이격된 제2보강부를 형성하며,
    상기 제1림부 및 상기 제1스포크부 사이와, 상기 제2림부 및 상기 제2스포크부 사이에 상기 제1패널부재와 제2패널부재를 상호 접합하는 림 접합부가 형성되고, 상기 제1보강부와 상기 제2보강부는 상기 림 접합부 내측으로 연장되어 결합되는 것을 특징으로 하는 자전거 휠.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1림부와 제2림부가 서로 접합되어 상기 림을 형성하고,
    상기 제1허브장착단과 제2허브장착단이 서로 접합되어 회전중심에 배치되는 상기 허브와 연결되며,
    상기 제1스포크부와 제2스포크부가 서로 접합되어 상기 스포크를 형성하는 것을 특징으로 하는 자전거 휠.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1클린칭부와 제2클린칭부는
    상호 마주보도록 각 내측으로 돌출되는 자전거 휠.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 림과 허브 사이에는
    상기 제1패널부재와 제2패널부재를 접합하는 패널 접합부가 형성되는 자전거 휠.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패널 접합부는
    상기 림과 허브 사이의 설정된 위치에서 직선구간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 휠.
  9. 제1패널부재에 프레스 성형을 통해 제1림부, 제1허브장착단 및 제1스포크부를 형성하고, 제2패널부재에 프레스 성형을 통해 제2림부, 제2허브장착단 및 제2스포크부를 각각 형성하는 제1단계;
    상기 제1패널부재와 제2패널부재의 선단부를 절곡시켜 외측 둘레를 따라 일측으로 돌출된 제1클린칭부 및 제2클린칭부를 각각 형성하는 제2단계; 및
    상기 제1패널부재와 제2패널부재를 상호 접합하여 제1림부와 제2림부에 의해 림을 형성하고, 제1허브장착단과 제2허브장착단에 의해 허브가 장착되며, 상기 림과 허브 사이에 제1스포크부와 제2스포크부로 이루진 스포크를 형성하는 제3단계; 를 포함하고,
    상기 제2단계는, 상기 제1패널부재의 외주단을 따라 제1클린칭부를 형성한 상태로, 연장 절곡되어 일정간격 이격된 공간으로 이루어진 제1보강부를 형성하고, 상기 제2패널부재의 외주단을 따라 제2클린칭부를 형성한 상태로, 연장 절곡되어 일정간격 이격된 공간으로 이루어진 제2보강부를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제3단계는, 상기 림의 하단부에 형성된 림 접합부를 통해 상기 제1패널부재와 제2패널부재를 접합하는 단계와, 상기 림과 허브 사이의 설정구간에 형성된 패널 접합부를 통해 제1패널부재와 제2패널부재를 접합하는 단계를 포함하고,
    상기 림 접합부는 상기 제1패널부재와 제2패널부재를 상호 접합하도록 상기 제1림부 및 상기 제1스포크부 사이와, 상기 제2림부 및 상기 제2스포크부 사이에 형성되며, 상기 제1보강부와 상기 제2보강부는 상기 림 접합부 내측으로 연장되어 결합되는 자전거 휠의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1보강부와 제2보강부는
    상기 림에 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 휠의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2단계는
    상기 제1패널부재와 제2패널부재 각각에 캠 프레스 성형, 프레스 컬 헤밍 성형, 롤 헤밍 성형 중, 적어도 어느 하나의 성형 방법으로 제1클린칭부 및 제2클린칭부를 형성하는 자전거 휠의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제3단계는
    상기 제1패널부재와 제2패널부재를 상기 제1클린칭부와 제2클린칭부가 내측을 향하여 각각 돌출되도록 배치하여 접합하는 단계인 자전거 휠의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1패널부재와 제2패널부재는
    상기 림 접합부에 대응하여 CO2용접을 통해 접합되는 것을 특징으로 하는 자전거 휠의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제1패널부재와 제2패널부재는
    상기 패널 접합부에 대응하여 볼팅, 리벳팅, 스폿용접 중, 어느 하나의 접합방법을 통하여 접합되는 것을 특징으로 하는 자전거 휠의 제조방법.
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