KR20070010027A - 자전거 프레임용 새들 튜브 - Google Patents

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Abstract

자전거 프레임용, 특히 경주용 자전거 프레임용 새들 튜브에서, 새들 튜브의 보텀 브래킷 단부(22)는 프레임의 길이 방향(24)보다 프레임의 길이 방향(24)에 교차하는 방향으로 넓혀져 있다. 본 발명에 따르면, 새들 튜브(18)는 체인 링 단부에서 평탄부(32)를 갖는다.
자전거 프레임, 보텀 브래킷 단부, 새들 튜브, 새들 포스트부

Description

자전거 프레임용 새들 튜브{SADDLE TUBE FOR A BICYCLE FRAME}
본 발명은 자전거 프레임용 새들 튜브, 특히 경주용 자전거 프레임용 새들 튜브에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 새들 튜브를 갖는 자전거 프레임, 특히 경주용 자전거 프레임에 관한 것이다.
통상적인 자전거 프레임은 포크 수용 요소(fork receiving element)를 통해 상호연결된 상부 튜브 및 하부 튜브를 포함한다. 또한, 자전거 프레임은 상기 자전거 프레임의 후부에 배치되어 상부 튜브 및 하부 튜브와 연결되는 새들 튜브를 포함한다. 새들 튜브와 하부 튜브 사이의 연결은 보텀 브래킷 수용 요소(bottom bracket receiving element)에 의해 이루어질 수도 있다. 새들을 유지하는 새들 포스트(saddle post)는 상부로부터 새들 튜브 속으로 미끄러져 들어간다. 특히, 경주용 자전거에 있어서는, 고(高) 굽힘 하중(bending load)이 새들 튜브에 발생한다.
CH 26 65 40으로부터, 단면이 보텀 브래킷을 향해 테이퍼(taper)지도록 새들 튜브를 구성하는 것이 공지되어 있다. 또한, 새들 튜브는 새들 튜브의 보텀 브래킷 단부에서 새들 튜브의 폭이 프레임의 길이 방향보다 프레임의 길이 방향에 교차하는 방향에서 크도록 가로 타원 형상으로 이루어진다. 그로 인해, 발생하는 힘과 모멘트가 보다 잘 흡수 또는 전달될 것으로 기대된다. 보텀 브래킷 단부에서의 새들 튜브의 최대 폭이 체인 링, 및 디레일러(derailer)를 위해 필요한 피벗 공간(pivot space) 때문에 특히 제한되기 때문에, CH 26 65 40에 기술된 새들 튜브는 프레임의 길이 방향으로만 치수가 감소되고, 프레임의 길이 방향에 교차하는 방향으로는 통상적인 자전거보다 더 크지 않다. 특히, 새들 튜브의 보텀 브래킷 단부에서의 굽힘 하중의 발생에 관하여, CH 26 65 40에 도시된 가로방향의 타원 디자인은 그와 같은 면에 있어 조금도 개선되어 있지 않다.
연구에 의하면 굽힘 하중은 새들 튜브의 보텀 브래킷 단부에서, 즉 보텀 브래킷 수용 요소와 통상적으로 연결되어 있는 보텀 브래킷과 직면하는 새들 튜브의 단부에서 가장 크다는 점을 밝혀준다. 굽힘 하중은 상부, 즉 새들 포스트 단부 또는 상부 튜브를 향해 꾸준하게 감소한다. 새들 튜브에서 발생하는 굽힘 하중은 보텀 브래킷 수용 요소로 전달되어, 보텀 브래킷의 강성이 영향을 받는다. 따라서, 새들 튜브는 가능한 큰 직경을 가져야 한다. 하지만, 충분한 공간이 체인 디레일러를 피봇하기 위해 제공되어야 하기 때문에 직경은 보텀 브래킷 단부에서 제한된다. 새들 튜브의 중심부에서도 직경은 마찬가지로 제한되는데, 그렇지 않으면 후륜이 새들 튜브에서 드래그(drag)하기 때문이다. 그리하여, 그러한 부위에서 새들 튜브 직경을 증가시키는 것은 자전거의 구동 동작에 부정적인 영향을 미치는, 후부의 신장을 필요로 한다. 따라서, 공지된 새들 튜브는 35 ㎜의 최대 외경을 갖는다.
본 발명의 목적은 보텀 브래킷의 강성을 향상시킬 수 있는 새들 튜브를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구 범위 제 1 항의 특징에 의해 달성된다.
새들 튜브의 보텀 브래킷 단부에서, 본 발명의 새들 튜브는 길이 방향보다는 프레임의 길이 방향 또는 이동 방향에 교차하는 방향에서 더 넓다. 바람직하게는, 새들 튜브는 적어도 부분적으로 그것의 보텀 브래킷 단부에서 가로 타원 형상으로 디자인된다. 프레임의 길이 방향에 교차하는 방향으로 새들 튜브를 넓힘으로써, 새들 튜브의 굽힘 강성률(flexural rigidity)을 향상시킬 수 있다. 이것은 보텀 브래킷의 강성 향상을 또한 야기한다. 본 발명에 따르면, 새들 튜브는 프레임의 길이 방향에 대해 교차하는 방향으로만 넓혀져 있고, 바람직하게는 프레임의 길이 방향에서 공통의 폭을 가지므로, 후부 구조의 재배열을 하지 않더라도 후륜은 새들 튜브에서 드래그하지 않는다.
체인 링의 위치 및 체인 디레일러의 위치를 유지하기 위해, 새들 튜브는 체인 링 측에, 즉 장착된 경우 체인 링과 직면하는 측에 평탄부를 갖는다. 평탄부 없이 프레임의 길이 방향에 교차하는 방향으로 45 내지 55 ㎜, 바람직하게는 48 내지 52 ㎜의 폭을 갖는 새들 튜브는 35 내지 40 ㎜, 바람직하게는 36.5 내지 38.5㎜의 폭으로 평평해진다.
프레임의 길이 방향에서의 새들 튜브의 폭은 바람직하게는 30 내지 40 ㎜, 특히 바람직하게는 32.5 내지 37.5 ㎜이다.
새들 튜브의 본 구성은 이동 방향 또는 프레임의 길이 방향에서의 새들 튜브의 폭이 유지되어 감소되지 않고, 또한, 새들 튜브가 프레임의 길이 방향에 교차하는 방향으로 넓도록 선택되기 때문에, 상당히 큰 힘 및 모멘트가 특히 보텀 브래킷의 영역에서 새들 튜브에 의해 흡수될 수 있다. 여기서, 본 구성, 특히 체인 측에서의 새들 튜브의 평탄화에 의해, 후부 구조의 디자인 등과 같은 통상적인 프레임 기하학적 구조가 유지될 수 있다는 점이 보장된다. 이것은 구동 동작을 위해 상당히 중요하다. 새들 튜브의 보텀 브래킷 단부에서의 본 평탄부로 인해, 체인 링과 디레일러의 구조, 특히 변속 시스템의 구조에 어떠한 변경도 이루어지지 않는다. 따라서, 새들 튜브의 본 구성은 힘과 모멘트의 더 좋은 흡수력을 얻도록 허용할 뿐만 아니라, 다른 구성 요소의 필수적인 재구성에 의해 야기되는 필연적인 비용 또는 부정적인 효과를 수반하지 않고 보텀 브래킷 강성이 증가하도록 허용한다.
바람직하게는, 새들 포스트 단부, 즉 새들 포스트가 미끄러져 들어가는 새들 튜브의 단부는 원형의 실린더 형상으로 이루어진다. 여기서, 새들 튜브의 직경은 새들 포스트 단부 부분에 걸쳐 일정한 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이와 같은 부분은 적어도 8 ㎝, 바람직하게는 적어도 10 ㎝, 특히 바람직하게는 적어도 12 ㎝의 길이를 갖는다. 새들 포스트 단부 부분에서 새들 튜브의 외경은 바람직하게는 32 내지 38 ㎜이다. 내경은 새들 포스트, 바람직하게는 큰 직경을 가지고 사용되고 있는 새들 포스트의 외경에 맞춰지고, 최대 직경을 갖는 현재 가장 통상적인 새들 포스트는 약 31.6 ㎜의 외경을 갖는다. 이와 같은 부분에서의 새들 튜브의 원형 형상에 의해, 새들 포스트의 간단하고 저비용의 클램핑(clamping)이 가능하다.
보텀 브래킷 단부 부분에서는, 새들 튜브가 길이 방향에서 일정한 단면을 갖는 것이 또한 바람직하다. 단면은 8 ㎝이상, 특히 바람직하게는 12 ㎝이상, 가장 바람직하게는 15 ㎝이상의 길이에서 일정한 것이 바람직하다. 보텀 브래킷 단부 부분 및 새들 튜브의 새들 포스트 단부 부분 사이의 전환은 연속적일 수도 있다. 바람직하게는, 전환부는 실질적으로 원뿔형이다. 새들 튜브의 보텀 브래킷부에 제공된 평탄부는 바람직하게는 전환부 내로 연장한다. 바람직하게는, 평탄부는 전환부와 새들 튜브의 새들 포스트부 사이의 경계까지 연장한다. 여기서, 전환부와 새들 포스트부 사이의 매끄러운 전환이 이루어지도록 구성된 평탄부를 갖는 것이 가장 바람직하다.
상술한 새들 튜브의 바람직한 치수와 관련 없이, 본 새들 튜브의 폭은 보텀 브래킷으로부터 새들 포스트 단부를 향해 감소된다. 여기서, 외부 치수는 연속적으로 또는 개별 단계별로 감소하여, 이동 방향에 교차하는 방향의 외부 치수가 보텀 브래킷부에서 일정하고, 전환부에서 연속적으로 감소하고, 새들 포스트부에서 다시 일정할 수 있다. 바람직하게는, 새들 포스트 튜브의 외부 치수는 보텀 브래킷으로부터 시작하여 결코 증가하지 않는다. 각 부위에서 외부 치수가 일정한 경우에, 본 발명은 이와 같은 부위들 사이의 전환이 바람직하게 매끄럽게 되도록 제공한다. 또한, 이와 같은 부위는 그들 부위에서 증대되는 굽힘 하중을 피하도록 에지(edge)를 포함하지 않는다.
본 새들 튜브는 플라스틱 재료, 특히 섬유 보강 플라스틱 재료, 가장 바람직하게는 탄소로 이루어지고, 제조는 대응하는 몰드(mold)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 새들 튜브는 금속 재료, 바람직하게는 알루미늄으로 이루어진다. 여기서, 보텀 브래킷부보다 새들 포스트부에서 소경을 갖는 통상적인 튜브가 사용된다. 예를 들어, 새들 포스트부에서 새들 튜브의 직경은 35 ㎜이고, 보텀 브래킷부에서 새들 튜브의 직경은 42.5 ㎜이다. 원뿔형의 전환부가 사이에 제공된다. 그와 같은 튜브는 일정한 외경을 갖는 원통형의 튜브를 플레어링(flaring)하여 제조하는 것이 바람직하다. 이것은 튜브 속으로 대응하는 다이(die)를 삽입 또는 박아 넣어서 이루어질 수 있다. 상기 구성에 따르면, 다이는 원뿔형이거나 전환부에 대응하는 원뿔형부 및 보텀 브래킷부에 대응하는 실린더부를 가질 수도 있다. 선택된 직경과 관계없이, 새들 튜브의 보텀 브래킷부에는 다음의 제조 단계, 예컨대 프레싱(pressing)에 의해 타원 형상이 부여된다. 예를 들어, 부여된 타원 형상은 50 ㎜의 큰 폭 및 35 ㎜의 작은 폭을 갖는다. 그 후, 다음의 제조 단계에서는, 평탄부가 대응면을 프레싱하여 형성된다. 보텀 브래킷부에서의 새들 튜브의 길이 방향 축선과 평탄부 사이의 거리가 새들 포스트부에서의 새들 튜브의 반지름 또는 반경에 대응하도록 평탄부를 프레싱하는 것이 바람직하다. 따라서, 이 거리는 새들 포스트 단부에서의 외경이 35 ㎜인 경우 총 17.5 ㎜가 된다.
연구가 나타낸 바와 같이, 35 ㎜의 일정 직경을 갖는 종래의 새들 튜브와 비교하여 본 새들 튜브의 근본적인 이점은, 본 발명에 따른 새들 튜브가 사용되는 경우, 보텀 브래킷 강성이 약 20% 정도 증가할 수 있다는 것이다. 이것은 동일한 중량에 대해서, 원주의 증가 때문에 보텀 브래킷부에서 새들 튜브의 벽 두께가 감소하는 경우에도 적용된다.
본 발명에 따라 제공된 체인 링 측의 평탄부로 인해, 새들 튜브가 알루미늄 등의 금속 재료로 이루어진 경우, 재료 조밀화가 이 영역에서 발생된다. 이것은 디레일러를 고정하는데 특히 유리하다. 따라서, 플라스틱 재료로 본 새들 튜브를 제조하는 경우, 더 큰 벽 두께가 평탄부의 영역에 또한 제공된다. 플라스틱 재료, 특히 탄소로 이루어진 새들 튜브에 있어서는, 디레일러가 접착에 의해 고정될 수도 있다. 접착에 부가하여 또는 접착 대신에, 체인 디레일러는 리벳(rivet) 결합에 의해 부착될 수도 있다. 이것은 금속 새들 튜브에 또한 바람직하다.
또한, 본 발명은 상부 튜브 및 포크 수용 요소를 통해 상부 튜브에 연결되는 하부 튜브를 포함하는 자전거 프레임, 특히 경주용 자전거 프레임에 관한 것이다. 새들 튜브는 상부 튜브 및 하부 튜브 사이에 제공되고, 새들 튜브 및 하부 튜브는 보텀 브래킷 수용 요소에 의해 연결 가능하다. 상술한 바와 같이, 새들 튜브는 본 발명에 의해 구성되거나 또는 발전된다.
이하, 바람직한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세하게 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 새들 튜브를 갖는 자전거 프레임의 개략 측면도.
도 2는 도 1에 대응하는 새들 튜브의 확대 개략 측면도.
도 3은 도 1의 새들 튜브의 후부 측의 개략 측면도.
도 4는 도 2에서 화살표 Ⅳ의 방향에서 본 새들 튜브의 개략 측면도.
도 5는 도 2에서 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 개략 단면도.
도 6은 도 2에서 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 개략 단면도.
도 7은 도 2에서 Ⅶ-Ⅶ 선에 따른 개략 단면도.
자전거 프레임은 포크 수용 요소(12)를 통해 하부 튜브(14)에 연결된 상부 튜브(10)를 갖는다. 도시된 본 실시예에서, 하부 튜브(14)는 보텀 브래킷 수용 요소(16)를 통해 새들 튜브(18)에 연결된다. 새들 튜브(18)는 상부 튜브(10)에 연결된 새들 튜브(18)의 새들 포스트 단부(20), 즉 새들을 유지하는 새들 포스트가 삽입될 수 있는 새들 튜브(18)의 단부를 갖는다. 도시된 본 실시예에서, 새들 튜브(18)는 반대측 단부인 보텀 브래킷 단부(22)에서 브래킷 수용 요소(16)와 연결된다. 보텀 브래킷 단부(22)는 하부 튜브(14)에 또한 연결될 수 있다. 또한, 하부 튜브(14) 및 보텀 브래킷 수용 요소(16)와의 연결이 또한 가능하다. 본 발명에 따르면, 보텀 브래킷 단부(22)에서, 새들 튜브(18)는 프레임의 길이 방향(24)에서의 폭(a)보다 큰, 프레임의 길이 방향(24)에 교차하는 방향의 폭(b)을 갖는다(도 7). 나타낸 본 실시예에서, 이것은 부분적인 가로 타원 부위이다.
새들 포스트 단부(20)에서, 새들 튜브(18)는 새들 포스트부(26)를 갖고, 새들 튜브(18)의 보텀 브래킷 단부(22)에서 보텀 브래킷부(28)를 갖는다. 전환부(30)는 양 부위(26, 28) 사이에 제공된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 보텀 브래킷부(28)는 전체 길이에 걸쳐 일정한 단면을 갖는다. 새들 포스트부(26) 또한 전체 길이에 걸쳐 일정한 단면을 갖고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 둥글게 형성된다. 전환부(30)는 실질적으로 원뿔형이고 보텀 브래킷부(28)로부터 새들 포스트부(26) 를 향해 테이퍼진다.
도시된 본 실시예에서는, 새들 튜브(18)의 보텀 브래킷부(28)에서의 작은 폭(a)이 새들 포스트부(26)의 직경에 대응한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 새들 튜브(18)는 적어도 보텀 브래킷부(28)에서 평탄부(32)를 구비하여 체인 링 및 디레일러 레버를 위한 충분한 공간을 제공한다. 나타낸 본 실시예에서, 완전 타원에 비교하여 평탄부가 7.5 ㎜이다. 이는, 새들 튜브의 길이 방향 축선(34)에 대하여, 거리(B1)(도 7)가 25 ㎜이고, 거리(b2)가 17.5 ㎜, 즉 새들 포스트부(26)(도 5)에서의 새들 튜브의 반경임을 의미한다. 바람직하게는, 평탄부는 5 내지 9 ㎜의 범위 내에 있다. 평탄부는 보텀 브래킷부(28) 및 전환부(30) 양쪽에 걸쳐 연장하는 것이 바람직하다. 여기서, 평탄부는 새들 튜브의 전체 길이의 절반 이상에 걸쳐 연장하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 도 4의 측면도의 평탄부는 전환부(30)로 또한 연장하여 새들 포스트부(26)로 매끄럽게 지나간다. 체인 링 측에서, 새들 포스트부(26)의 길이 방향으로 연장하는 표면 라인은 편평부의 면 내에 놓인다.

Claims (11)

  1. 새들 튜브(18)의 보텀 브래킷 단부(22)가 프레임의 길이 방향(24)보다 프레임의 길이 방향(24)에 교차하는 방향으로 더 넓은(b) 자전거 프레임용, 특히 경주용 자전거 프레임용 새들 튜브로서,
    상기 새들 튜브(18)는 체인 링(chain ring) 측에 평탄부(32)를 갖는 새들 튜브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보텀 브래킷 단부(22)는 적어도 부분적으로 가로 타원(transverse oval) 형상인 새들 튜브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 새들 튜브(18)는 상기 새들 튜브(18)의 새들 포스트 단부(20)에서 원형의 실린더 형상인 새들 튜브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보텀 브래킷부(28)에서, 상기 새들 튜브(18)의 단면은 상기 새들 튜브의 길이 방향으로 일정한 새들 튜브.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    새들 포스트부(26)에서, 상기 새들 튜브(18)의 단면은 상기 새들 튜브의 길이 방향으로 일정한 새들 튜브.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 새들 튜브(18)는 상기 보텀 브래킷부(28) 및 상기 새들 포스트부(26) 사이에 실질적으로 원뿔형의 전환부(30)를 갖는 새들 튜브.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 평탄부(32)는 상기 변환부(30)로 연장하는 새들 튜브.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄부(32)는 상기 새들 포스트부(26)로 매끄럽게 지나가도록 구성되는 새들 튜브.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 평탄부(32)는 상기 새들 튜브의 상기 보텀 브래킷부(22)로부터 상기 새들 포스트부(26)로 연장하는 새들 튜브.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보텀 브래킷 단부(22)에서 상기 새들 튜브의 길이 방향 축선(34)과 상기 평탄부(32) 사이의 거리(b2)는 상기 새들 포스트 단부에서의 상기 새들 튜브의 반경에 대응하는 새들 튜브.
  11. 상부 튜브(10)와, 포크 수용 요소(12)를 통해 상기 상부 튜브(10)에 연결된 하부 튜브(14), 및
    상기 상부 튜브(10)와 상기 하부 튜브(14)에 연결된 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 새들 튜브를 포함하는 자전거 프레임, 특히 경주용 자전거 프레임.
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