KR102625328B1 - 자전거용 허브리스 바퀴 - Google Patents

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KR102625328B1
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이재철
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Abstract

본 명세서는 자전거용 허브리스 바퀴를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거용 허브리스 바퀴는 자전거 바디프레임에 고정 장착된 고정휠(110) 및 상기 고정휠(110)의 외측에 회전가능하게 배치된 회전휠(120)을 포함하며 상기 회전휠(120)은 분리가능하게 결합된 좌측파트(120L) 및 우측파트(120R)로 구성된다.

Description

자전거용 허브리스 바퀴{A hubless wheel for bicycles}
본 발명은 허브리스(hubless) 바퀴에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 자전거용 허브리스 바퀴에 관한 것이다.
자전거에 사용되는 전통적인 바퀴는 바퀴중심에 배치된 허브(hub)와 복수의 바큇살을 갖는다.
이와 달리 허브리스 바퀴는 허브 및 바큇살이 없는 유형의 바퀴로서 자전거 바디에 고정된 고정휠과 그 외측에 배치되어 회전하는 회전휠을 포함하는 구조를 갖는다.
이와 같이 전체적으로 회전하는 구조의 전통적인 바퀴와 달리 허브리스 바퀴는 고정휠 등의 고정된 부품들과 회전휠 등의 회전하는 부품들이 조립되어 구성된다.
이러한 구조의 허브리스 바퀴는 허브와 바큇살이 없어서 외관이 깔끔하고 심플한 장점이 있다.
하지만 대부분의 허브리스 바퀴는 전통적인 바퀴에 비해 무겁고 소음이 많고 조립성이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위해 도출된 발명으로서 저중량화 및 저소음화에 부합되며 조립성이 개선된 자전거용 허브리스 바퀴를 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 자전거 바디프레임에 고정 장착된 고정휠(110) 및 상기 고정휠(110)의 외측에 회전가능하게 배치된 회전휠(120)을 포함하며 상기 회전휠(120)은 분리가능하게 결합된 좌측파트(120L) 및 우측파트(120R)로 구성된 자전거용 허브리스 바퀴를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 자전거용 허브리스 바퀴는 상기 상기 고정휠(110)과 상기 회전휠(120) 사이에 배치된 베어링(130)을 더 포함하며 상기 베어링(130)이 베어링 지지체(131) 및 복수의 베어링볼(132)로 구성되며 상기 베어링 지지체(131)가 단몸체(one body)의 링 형상이며 복수의 볼수용홀(131a)이 관통형성된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자전거용 허브리스 바퀴는 상기 베어링 지지체(131)가 고정되어 있지 않아서 상기 회전휠(120)이 회전할 때 상기 회전휠(120)의 회전속도보다 작은 회전속도로 상기 회전휠(120)을 따라 회전하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자전거용 허브리스 바퀴는 상기 고정휠(110)의 외주면에는 서로 반대방향으로 경사진 한 쌍의 베어링볼 접촉면(111, 112)이 형성되어 있고 및 상기 회전휠(120)의 내주면에는 서로 반대방향으로 경사진 한 쌍의 베어링볼 접촉면(125, 126)이 형성된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자전거용 허브리스 바퀴는 상기 회전휠(120)의 일측에 분리가능하게 장착된 브레이크 디스크(140)를 더 포함하며 상기 브레이크 디스크(140)가 상기 회전휠(120)의 중심에 동심으로 배치된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자전거용 허브리스 바퀴는 모터 또는 페달에 의해 회전구동되는 소형기어(170) 및 상기 소형기어(170)에 맞물려 회전하는 대형기어(180)를 포함하며 상기 대형기어(180)가 상기 회전휠(120)의 일측에 분리가능하게 장착된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자전거용 허브리스 바퀴는 상기 소형기어(170)가 결합된 축부(171)에 장착된 브레이크 디스크(190)를 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명은 자전거 바디프레임에 고정 장착된 고정휠(110), 상기 고정휠(110)의 외측에 회전가능하게 배치된 회전휠(120) 및 상기 회전휠(120)을 따라 회전가능하게 상기 상기 고정휠(110)과 상기 회전휠(120) 사이에 배치된 베어링(130)을 포함하는 자전거용 허브리스 바퀴를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 자전거용 허브리스 바퀴는 상기 베어링(130)이 베어링 지지체(131) 및 복수의 베어링볼(132)로 구성되며 상기 베어링 지지체(131)가 단몸체(one body)의 링 형상이며 복수의 볼수용홀(131a)이 관통형성된 것일 수 있다.
도 1 및 도 2는 제1 실시예의 허브리스 바퀴(100A)를 보이는 도면이다.
도 3은 허브리스 바퀴(100A)의 분해도이다.
도 4는 허브리스 바퀴(100A)의 단면도이다.
도 5는 허브리스 바퀴(100A)의 고정휠(110)을 보이는 도면이다.
도 6 및 도 7은 허브리스 바퀴(100A)의 회전휠(120)을 보이는 도면이다.
도 8은 허브리스 바퀴(100A)에 구비되는 베어링(130)을 보이는 도면이다.
도 9는 허브리스 바퀴(100A)의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 허브리스 바퀴(100A)의 조립순서를 보이는 도면이다.
도 11은 허브리스 바퀴(100A)의 분해순서를 보이는 도면이다.
도 12 및 도 13은 제2 실시예의 허브리스 바퀴(100B)를 보이는 도면이다.
도 14는 허브리스 바퀴(100B)의 단면도이다.
도 15 내지 도 17은 부품 일부를 제거하여 허브리스 바퀴(100B)를 보이는 도면이다.
도 18은 허브리스 바퀴(100B)에서 대형기어(180)를 분리하는 과정을 보이는 도면이다.
이하에서는 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
1. 본 발명에 따른 허브리스 바퀴의 제1 실시예
도 1 및 도 2는 제1 실시예의 허브리스 바퀴(100A)를 보이는 도면이고, 도 3은 허브리스 바퀴(100A)의 분해도이고, 도 4는 허브리스 바퀴(100A)의 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 제1 실시예의 허브리스 바퀴(100A)는 자전거(미도시)에 사용되는 바퀴로서 허브리스(hubless) 구조를 갖는다. 제1 실시예의 허브리스 바퀴(100A)는 전기자전거용으로 적합하게 사용 가능하며, 특히 전기자전거용 앞바퀴로 적합하게 사용 가능하다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 실시예의 허브리스 바퀴(100A)는 고정휠(110), 회전휠(120), 베어링(130), 브레이크 디스크(140), 타이어(150) 및 측면커버(160)를 포함한다.
고정휠(110)은 자전거 바디프레임(미도시)에 고정적으로 장착된다. 고정휠(110)은 자전거 바디프레임에 고정되어 있기 때문에 회전하지 않는다.
회전휠(120)은 고정휠(110)의 외측에 회전가능하게 배치된다. 고정휠(110)이 단일바디로 구성된 반면, 회전휠(120)은 2개의 파트로 구성된다. 즉 회전휠(120)은 좌측파트(120L) 및 우측파트(120R)로 구성된다. 좌측파트(120L)와 우측파트(120R)는 측면에서 채워지는 다수의 볼트에 의해 결합된다.
고정휠(110) 및 회전휠(120)은 금속 소재로 제작되며, 바람직하게는 알루미늄 소재로 제작된다.
베어링(130)은 고정휠(110)과 회전휠(120) 사이에 배치된다. 베어링(130)은 링 형상의 베어링 지지체(131) 및 다수의 베어링볼(132)로 구성된다. 베어링(130)은 회전휠(120)을 회전가능하게 지지하는 역할을 한다.
브레이크 디스크(140)는 회전휠(120)의 일측에 장착된다. 브레이크 디스크(140)는 브레이크 접촉패드(미도시)에 접촉되는 구성으로서, 브레이크 작동 시에 접촉패드가 밀착 접촉된다. 브레이크로는 유압브레이크가 적합하게 사용될 수 있다. 브레이크 디스크(140)는 중앙부가 비어있는 원형 디스크 형상을 가지며 회전휠(120)의 중심에 동심으로 배치된다. 브레이크 디스크(140)는 회전휠(120)에 볼트체결되며 필요 시에 손쉽게 분리된다.
타이어(150)는 회전휠(120)에 고정 장착된다. 타이어(150)는 탄성소재로 제작되며, 바람직하게는 고무 또는 플라스틱으로 제작될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 타이어(150)는 솔리드(solid) 구조를 가지며 튜브(tube)가 별도로 필요하지 않다. 도 4를 참조하면, 타이어(150)의 내주면에 한 쌍의 결합돌기부(151, 152)가 형성되고 회전휠(120)의 외주면에는 한 쌍의 결합돌기부(151, 152)가 결합되는 한 쌍의 결합홈부(121, 122)가 형성된다.
측면커버(160)는 허브리스 바퀴(100A)를 커버하는 구성으로서, 고정휠(110)의 일측면에 볼트체결된다.
도 5는 허브리스 바퀴(100A)의 고정휠(110)을 보이는 도면이고, 도 6 및 도 7은 허브리스 바퀴(100A)의 회전휠(120)을 보이는 도면이다.
도 5를 참조하면, 고정휠(110)의 외주면에는 한 쌍의 베어링볼 접촉면(111, 112)이 형성된다. 한 쌍의 베어링볼 접촉면(111, 112)은 서로 반대방향으로 경사져 있어서 V자 홈을 형성한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 회전휠(120)은 전술한 바와 같이 상호 볼트체결되는 좌측파트(120L) 및 우측파트(120R)로 구성된다. 회전휠(120)의 내주면에는 한 쌍의 베어링볼 접촉면(125, 126)이 형성된다. 한 쌍의 베어링볼 접촉면(125, 126)은 서로 반대방향으로 경사져 있어서 역 V자 홈을 형성한다.
고정휠(110)의 베어링볼 접촉면(111, 112)과 회전휠(120)의 베어링볼 접촉면(125, 126)은 서로 대향 배치된다. 자전거 운행 중에 베어링볼(132)은 이들 4개의 베어링볼 접촉면(111, 112, 126, 127)과 접촉하면서 회전운동을 한다.
도 8은 허브리스 바퀴(100A)에 구비되는 베어링(130)을 보이는 도면이다.
이를 참조하면, 전술한 바와 같이 베어링(130)은 링 형상의 베어링볼 지지체(131) 및 복수의 베어링볼(132)로 구성된다. 베어링볼 지지체(131)에는 복수의 볼수용홀(131a)이 구비된다. 도면에서 베어링볼(132)은 16개 구비되었지만 베어링볼(132)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 베어링볼 지지체(131)가 단순하게 링 형상의 단몸체(one body)로 이루어져 있기 때문에 그 중량이 매우 가벼운 장점이 있다. 또한 베어링볼 지지체(131)는 허브리스 바퀴(100A)에 고정되는 구성이 아니기 때문에 베어링볼 지지체(131)를 허브리스 바퀴(100A) 고정시키기 위한 어떠한 수단도 필요하지 않다. 따라서 베어링볼(132)의 구조는 매우 간단하다.
도 9는 허브리스 바퀴(100A)의 동작을 설명하기 위한 단면도이다.
이를 참조하면, 자전거 운행 중에 회전휠(120) 및 그에 부착된 타이어(150)가 회전한다. 이때, 고정휠(110)과 회전휠(120) 베어링(130)이 구비되어 있어서 회전하는 회전휠(120)이 안정적으로 지지된다. 이때, 베어링볼(132)은 전술한 경사진 베어링볼 접촉면(111, 112, 125, 126)에 접촉하면서 회전하는 움직임을 가지므로 소음이 최소한으로 발생된다. 이때, 베어링볼 지지체(131)는 고정되어 있지 않기 때문에 회전휠(120)에 비해 느린 각속도로 회전한다. 이와 같이 자전거 운행 중에 베어링볼 지지체(131)에 회전 움직임이 일어나는 구조이기 때문에, 베어링볼들(132)의 위치는 베어링볼 지지체(131)의 회전에 따라 가변되어진다. 베어링볼(132)의 위치가 한 곳에 고정된 경우에는 그 고정된 자리에서 고정휠(110)과 지속적으로 접촉하기 때문에 베어링볼 접촉면(111, 112)의 마모가 빠르게 진행되지만, 본 발명의 경우 베어링볼(132)의 위치가 가변되므로 베어링볼 접촉면(111, 112)의 마모 속도를 최대한 지연시킬 수 있다.
도 10은 허브리스 바퀴(100A)의 조립순서를 보이는 도면이다.
먼저, 고정휠(110) 외측에 베어링(130) 및 회전휠(120)의 우측파트(120R)를 순차적으로 배치한다(도 10-a).
다음으로, 우측파트(120R)에 타이어(150)를 끼운다(도 10-b).
다음으로, 회전휠(120)의 우측파트(120R)에 회전휠(120)의 좌측파트(120L)를 볼트조립하여 체결한다(도 10-c).
마지막으로, 브레이크 디스크(140) 및 측면커버(160)를 체결한다(도 10-d).
이와 같이 본 실시예의 허브리스 바퀴(100A)는 간편하게 조립된다. 특히, 회전휠(120)이 2개의 파트(120L, 120L)로 분할된 구조이므로, 고정휠(110)과 회전휠(120) 사이에 전술한 구조의 베어링(130)을 배치시키는 것이 가능하며, 타이어(150)의 장착이 손쉽게 수행될 수 있다.
도 11은 허브리스 바퀴(100A)의 분해순서를 보이는 도면이다.
먼저, 브레이크 디스크(140)를 분리시킨다(도 11-a).
다음으로, 회전휠(120)의 좌측파트(120L)를 분리시킨다(도 11-b).
다음으로, 타이어(150)를 분리시킨다(도 11-c).
마지막으로, 측면커버(160) 및 회전휠(120)의 우측파트(120R)를 분리시킨 후, 고정휠(110)로부터 베어링(130)을 분리한다(도 11-d).
이와 같이 본 실시예의 허브리스 바퀴(100A)는 간편하게 분해된다. 특히, 회전휠(120)이 2개의 파트(120L, 120L)로 분할된 구조이므로, 좌측파트(120L) 제거 후에 타이어(150)를 손쉽게 분리하는 것이 가능하다. 또한, 베어링(130)에 별도의 결합수단이 적용되지 않았기 때문에, 회전휠(120) 제거 후에 고정휠(110)로부터 베어링(130)을 간단히 분리시키는 것이 가능하다.
2. 본 발명에 따른 허브리스 바퀴의 제2 실시예
도 12 및 도 13은 제2 실시예의 허브리스 바퀴(100B)를 보이는 도면이고, 도 14는 허브리스 바퀴(100B)의 단면도이고, 도 15 내지 도 17은 부품 일부를 제거하여 허브리스 바퀴(100B)를 보이는 도면이다.
도 12 내지 도 17에 도시된 제2 실시예의 허브리스 바퀴(100B)는 자전거(미도시)에 사용되는 바퀴로서 허브리스(hubless) 구조를 갖는다. 제2 실시예의 허브리스 바퀴(100B)는 전기자전거용으로 적합하게 사용 가능하며, 특히 전기자전거용 뒷바퀴로 적합하게 사용 가능하다.
전술한 제1 실시예와 마찬가지로, 제2 실시예의 허브리스 바퀴(100B)는 고정휠(110), 회전휠(120), 베어링(130), 타이어(150) 및 측면버커(161, 162)를 포함한다.
추가적으로, 제2 실시예의 허브리스 바퀴(100B)는 모터(미도시) 또는 페달(미도시)에 의해 구동되어 회전하는 소형기어(170), 소형기어(170)에 맞물려 회전하는 대형기어(180) 및 소형기어(170)가 결합된 축부(171)에 장착된 브레이크 디스크(190)를 또한 포함한다.
대형기어(180)는 회전휠(120)과 거의 같은 지름을 가지며 회전휠(120)의 일측에 부착된다. 보다 구체적으로, 대형기어(180)는 회전휠(120)의 좌측파트(120L)의 외측면에 볼트체결로 부착된다.
모터(미도시) 또는 페달(미도시)이 가동되면 그에 연결된 소형기어(170)가 회전하고 그에 맞물린 대형기어(180)가 회전함으로써, 대형기어(180)가 장착된 회전휠(120) 및 그에 장착된 타이어(150)가 회전 구동된다.
브레이크 디스크(190)는 브레이크 접촉패드(미도시)에 접촉되는 구성으로서, 브레이크 작동 시에 접촉패드가 밀착 접촉된다. 브레이크로는 유압브레이크가 적합하게 사용될 수 있다. 브레이크 디스크(190)는 원형 디스크 형상을 가지며 소형기어(170)의 중심에 동심으로 배치된다. 브레이크 디스크(190)는 축부(171)에 볼트체결되어 있어서 필요 시에 손쉽게 분리시킬 수 있다.
도 18은 허브리스 바퀴(100B)에서 대형기어(180)를 분리하는 과정을 보이는 도면이다.
먼저, 브레이크 디스크(190) 및 좌측의 측면커버(161)를 분리시킨다.
다음으로, 회전휠(180)로부터 대형기어(180)를 분리시킨다. 이때, 대형기어(180)는 회전휠(180)에 볼트체결되어 있어서, 볼트체결을 해제하는 것만으로 대형기어(180)를 간단히 분리시킬 수 있다. 따라서 많이 마모된 대형기어(180)를 새것으로 쉽게 교체하는 것이 가능하다.
100A : 허브리스 바퀴(제1 실시예)
100B : 허브리스 바퀴(제2 실시예)
110 : 고정휠
111, 112 : 베어링볼 접촉면
120 : 회전휠
125, 126 : 베어링볼 접촉면
120L : 좌측파트
120R : 우측파트
121, 122 : 결합홈부
130 : 베어링
131 : 베어링볼 지지체
131a : 볼수용홀
132 : 베어링볼
140 : 브레이크 디스크
150 : 타이어
151, 152 : 결합돌기부
160, 161, 162 : 측면커버
170 : 소형기어
180 : 대형기어
190 : 브레이크 디스크

Claims (9)

  1. 자전거 바디프레임에 고정 장착된 고정휠(110) 및 상기 고정휠(110)의 외측에 회전가능하게 배치된 회전휠(120)을 포함하며 상기 회전휠(120)은 분리가능하게 결합된 좌측파트(120L) 및 우측파트(120R)로 구성되며,
    상기 고정휠(110)과 상기 회전휠(120) 사이에 배치된 베어링(130)을 더 포함하며, 상기 베어링(130)은 링 형상의 단몸체로 이루어진 단지 하나의 베어링 지지체(131) 및 복수의 베어링볼(132)로 구성되고, 상기 베어링 지지체(131)에는 상기 복수의 베어링볼(132)을 수용하는 복수의 볼수용홀(131a)이 관통형성되며, 상기 고정휠(110)의 외주면에는 제1 및 제2 베어링볼 접촉면(111, 112)이 형성되고 상기 회전휠(120)의 상기 좌측파트(120L) 및 상기 우측파트(120R)의 내주면에는 상기 제1 및 제2 베어링볼 접촉면(111, 112)에 대향배치되는 제3 및 제4 베어링볼 접촉면(125, 126)이 각각 형성되며, 상기 복수의 베어링볼(132) 각각은 상기 제1 내지 제4 베어링볼 접촉면(111, 112, 125, 126)과 접촉하도록 배치된 자전거용 허브리스 바퀴.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베어링 지지체(131)는 고정되어 있지 않아서 상기 회전휠(120)이 회전할 때 상기 회전휠(120)의 회전속도보다 작은 회전속도로 상기 회전휠(120)을 따라 회전하는 자전거용 허브리스 바퀴.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전휠(120)의 일측에 분리가능하게 장착된 브레이크 디스크(140)를 더 포함하며 상기 브레이크 디스크(140)는 상기 회전휠(120)의 중심에 동심으로 배치된 자전거용 허브리스 바퀴.
  6. 청구항 1에 있어서,
    모터 또는 페달에 의해 회전구동되는 소형기어(170) 및 상기 소형기어(170)에 맞물려 회전하는 대형기어(180)를 포함하며 상기 대형기어(180)가 상기 회전휠(120)의 일측에 분리가능하게 장착된 자전거용 허브리스 바퀴.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 소형기어(170)가 결합된 축부(171)에 장착된 브레이크 디스크(190)를 포함하는 자전거용 허브리스 바퀴.
  8. 삭제
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JP2010149792A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Tatsuji Hirata 自転車等における車輪の支持構造
JP2018510811A (ja) * 2015-04-08 2018-04-19 ユージェット ビークルズ ソシエテ ア レスポンサビリテ リミテ モータ駆動される車両、特に二輪車両
US20190263251A1 (en) * 2016-07-26 2019-08-29 Alan Rallings Centreless Wheel with Drive

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