KR20080064859A - 자전거 프레임 - Google Patents

Abstract

사변형 섹션의 대각선 튜브(1)로 구성되는 타입의 자전거 프레임에 있어서, 자전거 바퀴를 향하는 적어도 대각선 튜브(1)의 중간-상부 영역(11)에서 사변형 섹션의 외부 측면(10)은 오목하게 형성되고, 상기 외부 측면(10)의 크기(a)는 대략 상부 섹션(A:A)으로부터 대각선 튜브(1)의 중앙 섹션(C:C)까지 증가된다.

Description

자전거 프레임{BICYCLE FRAME}

본 발명은 사변형 섹션의 대각선 튜브로 구성되는 타입의 자전거 프레임에 관한 것으로, 자전거 바퀴를 향하는 적어도 대각선 튜브의 중간-상부 영역에서 사변형 섹션의 외부 측면은 오목하게 형성되고, 상기 외부 측면의 크기는 대략 상부 섹션으로부터 대각선 튜브의 중앙 섹션까지 증가된다.

자전거 분야에서 강력한 힘을 구현하고 나타내는 신규한 재료들로 인해(복합 재료, 내열성 섬유, 신규한 금속 합금, 등등) 신규한 자전거 프레임 제조 방법이 제공되어져 왔다.

이와 같은 방식으로, 현재의 기술에 따르는 제한 사항으로 인해 이를 넘기 전까지 다양한 목적을 구현할 수 있는 설계자와 제조자는 다양한 옵션을 공개하여 왔다.

본 명세서에서 본 발명의 목적인 자전거 프레임이 제공되며, 여기서 대각선 튜브는 이중 효과를 가진다. 이의 특정 형태/섹션은 다음의 2가지의 목적을 가진다.

1. 상당한 관성 모멘트를 가진 메인 튜브(대각선 튜브에 경우 필수적인)를 포함하고 초-강성의 구조물을 통해 최대 성능을 수행하는 프레임을 제공하기 위함.

2. "진흙받이" 기능을 수행하는, 진흙과 느슨한 토양의 바람직하지 못한 상태에서 사이클리스트를 보호하는 기능. 이러한 방식으로 대각선 튜브는, 명확한 장점을 가진 종래의 진흙받이를 대체하여, 상당한 정도로 다수의 입자가 사이클리스트와 충돌하는 것을 방지한다.

자전거의 역사를 통해, 고-성능 모델의 제조자들의 목적들 중 한 목적은 강성/중량 비율을 최적화시키는 것이다. 즉 최소의 중량으로 최대의 강성을 얻는 것이다.

상대적으로 작은 중량은 동일하게 가해진 힘에 대해 보다 큰 가속도를 제공하기 때문에(F=m*a), 사이클리스트가 가속을 하는 데 도움이 되고 양의 고도 차이에서 올라가야 함으로 인해 질량을 감소시키기 위해 중량을 최소화시켜야 한다.

그러나, 최소 중량을 추구하다 보면 종종 프레임의 강성이 저하된다. 이는 차량의 안정성과 제어를 보장하기 위한 기본적인 특징일 뿐만 아니라 사이클리스트의 에너지에도 장점이 된다. 충분하지 못한 강성으로 인해 프레임은 사이클리스트가 페달 힘을 가할 때 변형이 일어나며, 전체 가해진 에너지를 충분히 이용할 수 없다. 이러한 에너지 손실은 구조물의 변형에 비례한다(에너지1/2 * 강성 구조물 * 변형 ²).

따라서 자전거의 성능을 최적화시키기 위해 중량을 감소켜야 할 뿐만 아니라 강성을 높은 수준으로 유지시켜야 한다.

대각선 튜브는 횡방향 및 비틀림 하중 하에서 필요한 강성을 가진 자전거 프레임을 제공하는 기본적인 기능을 한다.

다수의 이론적인 예측과 다양한 연구에도 불구하고, 출원인은 대각선 튜브의 중간-상부 영역이 강성에 대한 임계 영역임을 발견했으며, 따라서 우리는 이의 생성 함수(generating function)에 대해 가장 큰 강성 모멘트를 제공해야 한다. 이러한 한계점은 최대 중량의 한계점에 의해 그리고 우발적 충돌 시 구조물의 일체성을 보장하는 최소 안전 두께에 의해 설계되어야 한다.

본 발명의 목적은 하기 언급된 2가지의 문제점을 해결하는 데 있다.

-최소 중량을 가진 대각선 튜브의 최대 강성.

-사용자에 대해 전방 바퀴로부터 돌이 튀는 것(splashing)에 대한 보호.

특히 본 발명의 목적인 자전거 프레임은 사변형 섹션의 대각선 튜브로 구성되며, 다음을 특징으로 한다. a)적어도 자전거 바퀴를 향하는 대각선 튜브의 중간-상부 영역에서 상기 사변형 섹션의 외부 측면은 오목하게 형성되며, b) 상기 외부 측면의 크기는 대략 상부 섹션으로부터 대각선 튜브의 중앙 섹션까지 증가된다.

본 발명에 따라서 물, 진흙, 나석(loose stone) 또는 이러한 상태의 조합물과 같은 불리한 상태에서 진흙받이 및 대각선 튜브에 고정된 보호 플레이트와 같은 부속품의 이용에 상당한 도움이 되고 이론적인 계산의 결과인 대각선 튜브의 하측 단부 상에 2개의 립이 제공된다. 그러나 이는 보호뿐만 아니라 조립과 지지에 있어서 복잡성(complication)을 수반한다.

본 발명의 목적인 자전거 프레임은 특정의 정도로 프레임 자체 내에서 부속품에 의해 수행되는 작업으로 통합된다. 단일-부분의 탄소 섬유 프레임을 제조하는 특정 방법의 장점에 따라서, 대각선 튜브는 중량, 기능 또는 조립에 부정적인 영향을 미치지 않고 작은 진흙받이의 보호 기능을 제공하는 섹션이 제공된다.

본 발명의 목적을 보다 잘 이해하기 위하여, 특징들이 도면에 도시되며, 추가 변경 사항들 본 발명의 목적을 가변시키기 위함은 아니다.

도 1은 본 발명의 기초가 되는 이중-효과의 대각선 튜브(1)의 중간-상부 영역(11)에서 자전거 프레임을 도시하는 도면.

도 2는 도 1의 상세도.

도 3은 도 2에 해당하는 프로파일의 도식적인 도면.

도 4, 5 및 도 6은 도 1과 2의 각각 A:A, B:B 및 C:C에 해당하는 중간-상부 영역(11)에서의 대각선 튜브(diagonal tube, 1)의 섹션을 도시하는 도면.

하기 기술 내용은 본 발명을 제한하기 위함은 아니다.

종래의 자전거 프레임에서는 대각선 튜브(1)는 일정한 섹션(section)을 가지 도록 구성된다. 이로 인해, 전체 튜브의 섹션은 도 1 및 도 2에 도시된 중간-상부 영역에 위치된 임계 영역(critical zone)에서 지지하기 위해 필요한 저항력(resistance)/강성(rigidity)을 포함하기 위해 가장 커야한다.

신규하게 공개된 자전거 프레임 내에서, 본 발명의 목적에 따르는 대각선 튜브(1)는 도 4 내지 6에 도시된 바와 같이 중간-상부 영역(11)의 상이한 부분에서 상이한 가변 섹션을 가진다.

저항력/강성에 대한 임계 영역은 중간-상부 영역(11)이다. 본 발명의 목적인 자전거 프레임에 따라서, 대각선 튜브(1)는 중간-상부 영역(11)에 가변 섹션이 형성되며, 이러한 섹션은 이의 생성 함수(generating function)에 대해 상대적으로 큰 관성 모멘트를 제공하고, 상기 섹션이 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 오목하고 볼록한 하나 이상의 측면(10)을 가지며 다각형인 특정 특징을 포함하고, 상기 영역(11)에서 대각선 튜브(1)가 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 자전거의 전방 바퀴의 타이어의 폭보다 큰 폭(a)을 가지는 특징으로 구성되고, 이에 따라 상기 영역은 상기 튜브(1)에 의해 배제되지(reject) 않은 입자(particle)들의 흐름이 사이클리스트의 머리와 충돌되지 않는 경로(trajectory)를 가지도록 상대적으로 우수한 보호 기능을 제공한다. 사이클리스트가 직선 경로를 유지하는 가상의 경우, 모든 입자들이 사이클리스트의 얼굴을 타격하며(차량을 제어하기 위한 가장 위험한 영역), 이러한 영역에서 대각선 튜브(1)의 특정 형상으로 인해 입자들은 중지된다.

대각선 튜브(1)의 전방 폭(a), 후방 폭(a) 및 두께(b) 사이의 관계는 다양한 섹션에서 가변될 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 섹션들이 둥근 정점(blunt vertex)으로 구성되고, 두께(b)는 대각선 튜브(1)의 중간-상부 영역(11)의 섹션(C:C)에서 도 6에 도시된 최하부의 최소값으로부터 대각선 튜브(1)의 중간-상부 영역(11)의 가장 높은 섹션(A:A)에서 도 4에 도시된 최대값 c=a 사이의 후방 폭(c)을 가변시키도록 일정하게 유지된다.

전방 폭(a)은 대각선 튜브(1)의 중간-상부 영역(11)에서 보다 크다. 특히 이러한 영역(11)에서 폭(a)은 타이어의 폭보다 크며, 이의 프로파일은 만곡된 오목한 형태이고, 대각선 튜브(1)는 진흙받이(mudguard)로서 기능을 한다.

Claims (2)

1. 사변형 섹션의 대각선 튜브(1)로 구성되는 타입의 자전거 프레임에 있어서, 자전거 바퀴를 향하는 적어도 대각선 튜브(1)의 중간-상부 영역(11)에서 사변형 섹션의 외부 측면(10)은 오목하게 형성되고, 상기 외부 측면(10)의 크기(a)는 대략 상부 섹션(A:A)으로부터 대각선 튜브(1)의 중앙 섹션(C:C)까지 증가되는 것을 특징으로 하는 자전거 프레임.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중간-상부 영역(11)의 적어도 일부분에서 대각선 튜브(1)의 폭(a)이 자전거의 전방 바퀴의 타이어의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 자전거 프레임.

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