KR20110037715A - 자전거용 프레임 - Google Patents

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KR20110037715A
KR20110037715A KR1020090095264A KR20090095264A KR20110037715A KR 20110037715 A KR20110037715 A KR 20110037715A KR 1020090095264 A KR1020090095264 A KR 1020090095264A KR 20090095264 A KR20090095264 A KR 20090095264A KR 20110037715 A KR20110037715 A KR 20110037715A
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박현석
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오양강업 주식회사
박현석
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Abstract

본 발명은 자전거용 프레임에 관한 것으로, 자전거의 프레임을 형성하는 튜브나 스테이의 용접부위 단부 내측에 보강관을 내장시킨 구조의 관체를 브라켓이나 튜브 및 다른 관체의 표면에 용접을 통해 일체화시킴으로써 두께가 얇은 구조의 튜브 및 스테이라 하더라도 보강관의 결합과 접촉면의 결합력 향상을 통해 튜브나 스테이 및 용접부위의 강성을 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명의 자전거용 프레임은 자전거용 프레임은 다수의 튜브와 브라켓 및 스테이를 용접을 통해 연결한 구성으로 이루어져 자전거의 골격을 이루는 자전거용 프레임에 있어서, 튜브나 스테이의 용접단 단부 내측에 보강관을 삽입 결합하되 보강관의 끝단이 외측으로 돌출되게 결합하여 관체를 구성하되 관체의 보강관 단부를 브라켓이나 다른 튜브 또는 다른 관체의 표면에 접촉시킨 상태에서 보강관을 포함한 튜브나 스테이 단부를 동시에 용접하여 고정한 구성으로 이루어진다.
자전거, 프레임, 용접, 고정, 보강관

Description

자전거용 프레임{Frame for bike}
본 발명은 자전거용 프레임에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 튜브와 브라켓 및 스테이를 용접을 통해 연결된 구성으로 이루어져 자전거의 골격을 이루는 자전거용 프레임에 관한 것이다.
일반적으로 자전거라 함은 보다 편리하게 이동할 수 있는 이동수단과 짐을 실어 나르는 운반수단의 기능을 하는 것으로, 이러한 자전거는 대체적으로 프레임, 핸들, 두 개의 바퀴, 시트, 두 개의 체인기어, 체인 및 페달의 구성으로 이루어진다.
도 1 은 일반적인 자전거를 보인 측면 구성도, 도 2 는 일반적인 자전거용 프레임을 보인 측면 구성도, 도 3 은 일반적인 자전거용 프레임의 용접에 의한 결합을 보인 단면 구성도이다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 자전거는 상단에 시트(11)가 설치되는 시트 튜브(10)가 마련되어 있고, 시트 튜브(10)의 상부 일측에는 탑 튜브(20)가 용접에 의해서 고정되어 있으며, 탑 튜브(20)의 단부에는 포크(40)가 삽입되는 헤드 튜브(30)가 용접에 의해서 고정되어 있다.
한편, 헤드 튜브(30)에는 전륜(42)이 회전 가능하게 설치되는 포크(40)가 삽입되어 있고, 그 포크(40)의 상단에는 핸들(41)이 설치되어 있으며, 헤드 튜브(30)와 시트 튜브(10)의 사이에는 강성을 유지하기 위한 다운 튜브(60)가 용접에 의해서 고정되어 있다.
그리고, 시트 튜브(10)의 상부 타측에는 시트 스테이(50)가 용접에 의해서 고정되어 있고, 시트 튜브(10)의 하부 타측에는 체인 스테이(51)가 용접에 의해서 고정되어 있으며, 시트 스테이(50)와 체인 스테이(51)의 단부는 상호 연결되어 후륜(52)이 설치된다.
또한, 시트 튜브(10)의 하단에는 버텀 브라켓(12)이 다운 튜브(60)와 체인 스테이(51)와의 용접에 의해서 고정되어 있고, 그 버텀 브라켓(12)에는 구동체인기어(70)가 결합된 회전축(71)이 설치되어 있으며, 회전축(71)의 양단에는 크랭크암(80)이 설치되어 있고, 크랭크암(80)에는 페달(81)이 설치되어 있다.
한편, 후륜(52)에는 종동체인기어(73)가 설치되어 있고, 그 종동체인기어(73)와 구동체인기어(70)는 체인(72)을 매개로 연결되어 있다.
전술한 바와 같은 자전거의 프레임은 최초에는 스틸 재질의 튜브(탑 튜브, 시트 튜브, 헤드 튜브, 버텀 브라켓, 다운 튜브, 시트 스테이 및 체인 스테이)로 제작되었으므로 자체 중량이 무거운 단점이 있었다.
그러나, 최근에는 합금기술의 발달에 힘입어 알루미늄 합금을 자전거 프레임에 적용시키게 되었는데, 이러한 알루미늄 합금을 사용한 튜브로 이루어진 자전거 프레임은 비록 경량화를 도모할 수는 있었으나, 각 튜브별로 한 가지 사이즈의 튜 브를 사용함으로써 하중과 충격을 덜 받는 부위는 보다 얇은 두께의 튜브를 사용할 수 있음에도 불구하고 더 이상의 프레임 무게를 줄일 수 없는 문제점이 있었다.
전술한 바와 같은 문제 즉, 프레임 전체 무게를 보다 더 가볍게 하기 위하여 도 3 에 도시된 바와 같이 튜브 내측을 2단계와 3단계로 확장되게 만들어 튜브의 두께를 얇게 만든 후 용접하고 있다.
그러나, 전술한 바와 같이 튜브의 내부를 2단계와 3단계로 확장시키기 위해서는 별도의 하이드로 포밍과 같은 가공공정을 반드시 수행하여야 하므로 비용의 증대나 작업시간의 증가 및 새로운 시설 추가 등의 번거로운 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자전거의 프레임을 형성하는 튜브나 스테이의 용접부위 단부 내측에 보강관을 내장시킨 구조의 관체를 브라켓이나 튜브 및 다른 관체의 표면에 용접을 통해 일체화시킴으로써 두께가 얇은 구조의 튜브 및 스테이라 하더라도 보강관의 결합과 접촉면의 결합력 향상을 통해 튜브나 스테이 및 용접부위의 강성을 향상시킬 수 있도록 한 자전거용 프레임을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 자전거의 프레임을 형성하는 튜브나 스테이의 용접부위 단부 내측에 보강관을 내장시켜 용접을 통해 일체화시키는 구조를 스틸, 알루미늄 및 마그네슘 등의 튜브에 적용함으로써 튜브의 내경을 확장시키는 별도의 가공 공정 없이도 자전거용 프레임의 전체적인 중량을 감소시킬 수 있도록 함에 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 자전거의 프레임을 형성하는 튜브나 스테이의 용접부위 단부 내측에 보강관을 내장시켜 용접을 통해 일체화시킨 구조의 관체를 통해 프레임을 제조함으로써 튜브나 스테이의 내경을 확장시키지 않아도 됨에 따른 제작비용의 절감은 물론, 불필요한 작업시간의 절감 및 시설추가의 배제 효과를 기대할 수 있도록 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 다수의 튜브와 브라켓 및 스테이를 용접을 통해 연결한 구성으로 이루어져 자전거의 골격을 이루는 자전거용 프레임에 있어서, 튜브나 스테이의 용접단 단부 내측에 보강관을 삽입 결합하되 보강관의 끝단이 외측으로 돌출되게 결합하여 관체를 구성하되 관체의 보강관 단부를 브라켓이나 다른 튜브 또는 다른 관체의 표면에 접촉시킨 상태에서 보강관을 포함한 튜브나 스테이 단부를 동시에 용접하여 고정한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 보강관은 브레이징 용접 또는 스폿 용접에 의해서 튜브나 스테이에 일체로 고정될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 보강관의 내주면 및 외주면에는 등간격의 요철이 더 형성된 구성으로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 구성에서 튜브와 브라켓 및 스테이는 철금속, 알루미늄 및 마그네슘 중 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 구성에서 튜브와 스테이는 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면 자전거의 프레임을 형성하는 튜브나 스테이의 용접부위 단부 내측에 보강관을 내장시킨 구조의 관체를 브라켓이나 튜브 및 다른 관체에 브레이징 용접으로 일체화시킴으로써 두께가 얇은 구조의 튜브 및 스테이라 하더라도 보강관의 결합과 접촉면의 결합력 향상을 통해 튜브나 스테이 및 용접부위의 강성을 향상시킬 수 있는 효과가 발현된다.
또한, 본 발명에 따르면 자전거의 프레임을 형성하는 튜브나 스테이의 용접부위 단부 내측에 보강관을 내장시켜 브레이징 용접으로 일체화시키는 구조를 스틸, 알루미늄 및 마그네슘 등의 튜브에 적용함으로써 튜브의 내경을 확장시키는 별도의 가공공정 없이도 자전거용 프레임의 전체적인 중량을 감소시킬 수가 있다.
아울러, 본 발명의 기술에 따르면 자전거의 프레임을 형성하는 튜브나 스테이의 용접부위 단부 내측에 보강관을 내장시켜 브레이징 용접으로 일체화시킨 구조의 관체를 통해 프레임을 제조함으로써 튜브나 스테이의 내경을 확장시키지 않아도 됨에 따른 제작비용의 절감은 물론, 불필요한 작업시간의 절감 및 시설추가의 배제 효과를 기대할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자전거용 프레임에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4 는 본 발명에 따른 자전거용 프레임을 보인 측면 구성도, 도 5 는 본 발명에 따른 자전거용 프레임 결합구조를 보인 분해 사시도, 도 6 은 본 발명에 따른 자전거용 프레임 결합구조를 보인 단면도, 도 7 은 도 6 의 "A-A"선 단면도이다.
도 4 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자전거용 프레임 역시 그 구성에 있어 시트 튜브(110), 탑 튜브(120), 다운 튜브(130), 헤드 튜브(140), 버텀 브라켓(150), 시트 스테이(160) 및 체인 스테이(170)의 구성으로 이루어지는 것은 일반적인 자전거용 프레임과 마찬가지이다.
다만, 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 헤드 튜브(140)와 버텀 브라켓(150) 및 시트 튜브(110)의 외주면에 용접되는 시트 튜브(110), 탑 튜브(120), 다운 튜브(130), 시트 스테이(160) 및 체인 스테이(170)의 양단 또는 일단의 용접부위 내경에 보강관(200)이 삽입되어 브레이징 용접 또는 스폿 용접에 의해 결합된 구조의 관체를 통해 제조된다는 점에서 일반적인 자전거용 프레임과는 상이하다.
다시 말해서, 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 튜브{시트 튜브(110), 탑 튜브(120) 및 다운 튜브(130)}나 스테이{시트 스테이(160)와 체인 스테이(170)}의 용접단 단부 내측에 보강관(200)을 삽입 결합하되 보강관(200)의 끝단이 외측으로 돌출되게 결합하여 관체를 구성하되 관체의 보강관(200) 단부를 버텀 브라켓(150)이나 다른 튜브인 헤드 튜브(140) 또는 다른 관체인 시트 튜브(110)의 표면에 접촉시킨 상태에서 보강관(200)을 포함한 튜브나 스테이 단부를 동시에 용접하여 고정한 구성으로 이루어진다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서와 같이 보강관(200)을 시트 튜 브(110), 탑 튜브(120), 다운 튜브(130), 시트 스테이(160) 및 체인 스테이(170)의 양단 또는 일단의 내경에 삽입 결합함으로써 튜브{시트 튜브(110), 탑 튜브(120) 및 다운 튜브(130)} 및 스테이{시트 스테이(160)와 체인 스테이(170)}의 강성이 향상됨은 물론, 용접부위의 결합력 또한 향상되기 때문에 일반적인 자전거용 프레임을 구성하는 튜브(시트 튜브, 탑 튜브 및 다운 튜브)나 스테이(시트 스테이와 체인 스테이)의 두께에 비해 얇은 두께의 튜브(110, 120, 130) 및 스테이(160, 170)를 사용한다는 점에서도 일반적인 자전거용 프레임과 상이하다.
따라서, 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 보강관(200)을 시트 튜브(110), 탑 튜브(120), 다운 튜브(130), 시트 스테이(160) 및 체인 스테이(170)의 양단 또는 일단의 내경에 삽입 결합한 구조의 관체를 헤드 튜브(140)와 버텀 브라켓(150) 및 시트 튜브(110)의 외주면에 용접하기 때문에 일반적인 자전거용 프레임의 구조에서 전체적인 중량을 감소시키기 위해 튜브나 스테이의 내부를 단계적으로 확장시키는 것과 같은 별도의 공정을 필요로 하지 않기 때문에 자전거용 프레임의 제조를 보다 용이하게 할 수 있음은 물론, 이에 따른 제조비용의 부담을 절감할 수가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 스틸 재질, 알루미늄 재질 및 마그네슘 재질의 모든 튜브와 스테이 제품에 적용이 가능하다는 점에서 일반적인 자전거용 프레임에 비해 전체적인 중량을 감소시키는데 용이하다는 것이다. 즉, 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 일반적으로 요구되는 두께보다 더 얇게 만들어진 각 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)에 보강관(200)을 보강재로 사용함으로 써 프레임의 전체적인 중량을 감소시킨다.
본 발명에 자전거용 프레임을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 본 발명에 따른 자전거용 프레임을 구성하는 튜브나 스테이의 단부에 보강관(200)이 결합된 구조를 하나의 관체라 하는 경우, 이러한 관체는 보강관(200)이 용접부위 단부에 결합된 상태의 시트 튜브(110), 탑 튜브(120), 다운 튜브(130), 시트 스테이(160) 및 체인 스테이(170)를 의미한다.
한편, 전술한 바와 같은 관체 중에서 시트 튜브(110)는 그 하단이 버텀 브라켓(150)의 외주면에만 결합되는 것이기 때문에 보강관(200)은 시트 튜브(110)의 하단 내측에만 결합되고, 탑 튜브(120)는 그 양단이 각각 헤드 튜브(140)와 시트 튜브(110)에 결합되기 때문에 탑 튜브(120) 양단 각각에 보강관(200)의 삽입 결합되며, 다운 튜브(130)는 그 양단이 각각 헤드 튜브(140)와 버텀 브라켓(150)에 결합되기 때문에 다운 튜브(130) 양단 각각에 보강관(200)이 삽입 결합된다.
그리고, 시트 스테이(160)는 그 상단이 시트 튜브(110)의 상단부 외주면 상에 결합되기 때문에 시트 스테이(160)의 경우에는 그 상단의 내측에만 보강관(200)이 삽입 결합되고, 체인 스테이(170)는 그 선단이 버텀 브라켓(150)의 외주면에 결합되기 때문에 체인 스테이(170)의 경우에는 그 선단의 내측에만 보강관(200)이 삽입 결합된 구조로 이루어진다.
전술한 바와 같이 본 발명에서 보강관(200)이 삽입 결합된 튜브나 스테이는 시트 튜브(110), 탑 튜브(120), 다운 튜브(130), 시트 스테이(160) 및 체인 스테이(170) 만을 의미하고, 헤드 튜브(140)는 보강관(200)이 삽입 결합되지 않는 구성 이기 때문에 관체의 범위에서는 제외된다.
한편, 전술한 바와 같이 튜브(110, 120, 130)와 스테이(160, 170)의 용접부위 단부 내측에 삽입 결합되는 보강관(200)은 브레이징 용접 또는 스폿 용접에 의해서 튜브(110, 120, 130)와 스테이(160, 170)의 단부 내측에 일체로 고정된다.
다시 말해서, 본 발명에 따른 자전거용 프레임을 구성하는 보강관(200)은 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 내부에 삽입된 상태에서 브레이징 용접에 의해서 일체화되는 것이므로 보강관(200)의 외경은 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 내경보다 작게 형성되어지되 그 차이는 브레이징 용접을 위한 용가제가 충입될 수 있는 정도를 유지하는 크기로 형성되어진다. 또한, 보강관(200)을 억지 끼움을 통해 결합하거나 스폿 용접에 의해서 고정하는 것도 가능하다.
아울러, 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 보강관(200)을 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 내부에 삽입 결합시 보강관(200)의 단부가 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 단부보다 돌출될 수 있도록 삽입 결합하여 도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 단부가 다단으로 형성되도록 한다.
전술한 바와 같이 보강관(200)이 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 단부 내측에 돌출되도록 다단으로 형성되는 경우 보강관(200)이 돌출되는 길이는 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 단부를 헤드 튜브(140)나 버텀 브라켓(150) 및 시트 튜브(110)의 표면에 용접할 때 도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 단부와 동시에 보강관(200)의 단부가 용접될 수 있는 길이로 형성되어진다.
그리고, 전술한 바와 같은 본 발명을 구성하는 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170) 및 보강관(200)의 단면 형상은 도면에 도시된 바와 같이 원형은 물론, 타원형 및 다각형으로 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 7 에 도시된 도면부호 110은 앞서의 설명에서와 같이 시트 튜브를 의미하는 것이기는 하지만, 본 발명에서의 도 5 내지 도 7 에 도시된 도면부호 110은 시트 튜브(110)이면서 동시에 탑 튜브(120), 다운 튜브(130), 시트 스테이(160) 및 체인 스테이(170) 일수도 있음은 당연하다 할 것이다.
도 8 은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 자전거용 프레임 결합구조를 보인 분해 사시도, 도 9 는 도 8 의 결합 사시도이다.
도 8 및 도 9 는 본 발명에 따른 기술의 다른 실시 예를 보인 것으로, 다른 실시 예에 따른 본 발명에 따른 자전거용 프레임 역시 도 4 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 튜브{시트 튜브(110), 탑 튜브(120) 및 다운 튜브(130)}나 스테이{시트 스테이(160)와 체인 스테이(170)}의 용접단 단부 내측에 보강관(200a)을 삽입 결합하되 보강관(200a)의 끝단이 외측으로 돌출되게 결합하여 관체를 구성하되 관체의 보강관(200a) 단부를 버텀 브라켓(150)이나 헤드 튜브(140) 또는 다른 관체인 시트 튜브(110)의 표면에 접촉시킨 상태에서 보강관(200a)을 포함한 튜브나 스테이 단부를 동시에 용접하여 고정한 구성으로 이루어지기는 마찬가지이다(도면 부호 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170은 도 4 참조).
다만, 다른 실시 예에 따른 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 이를 구성하는 보강관(200a)의 내주면 및 외주면에 등간격의 요철이 더 형성된 점이 도 4 내지 도 7 의 실시 예에 도시된 바와 같은 자전거용 프레임과 상이하다 할 수가 있다. 이처럼 도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이 보강관(200a)의 내주면 및 외주면에 등간격의 요철을 형성함으로써 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 휨 강성 특히, 용접부의 휨 강성을 향상시킬 수가 있다.
한편, 전술한 바와 같이 보강관(200a)의 내주면 및 외주면에 등간격의 요철을 형성하는 경우 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 휨 강성을 고려하여 보강관(200a)의 길이방향으로 길게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 자전거용 프레임은 일반적으로 요구되는 두께보다 더 얇게 만들어진 각 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)에 보강관(200)을 보강재로 사용함으로써 프레임의 전체적인 중량을 감소시킴은 물론, 튜브(110, 120, 130)나 스테이(160, 170)의 휨 강성을 향상시킬 수가 있고, 용접 단부의 결합력 역시 향상시킬 수가 있으며, 자전거용 프레임의 제조를 보다 용이하게 할 수가 있다.
본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1 은 일반적인 자전거를 보인 측면 구성도.
도 2 는 일반적인 자전거용 프레임을 보인 측면 구성도.
도 3 은 일반적인 자전거용 프레임의 용접에 의한 결합을 보인 단면 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 자전거용 프레임을 보인 측면 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 자전거용 프레임 결합구조를 보인 분해 사시도.
도 6 은 본 발명에 따른 자전거용 프레임 결합구조를 보인 단면도.
도 7 은 도 6 의 "A-A"선 단면도.
도 8 은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 자전거용 프레임 결합구조를 보인 분해 사시도.
도 9 은 도 8 의 결합 사시도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
110. 시트 튜브 120. 탑 튜브
130. 다운 튜브 140. 헤드 튜브
150. 버텀 브라겟 160. 시트 스테이
170. 체인 스테이

Claims (5)

  1. 다수의 튜브와 브라켓 및 스테이를 용접을 통해 연결한 구성으로 이루어져 자전거의 골격을 이루는 자전거용 프레임에 있어서,
    상기 튜브나 스테이의 용접단 단부 내측에 보강관을 삽입 결합하되 상기 보강관의 끝단이 외측으로 돌출되게 결합하여 관체를 구성하되 상기 관체의 보강관 단부를 상기 브라켓이나 다른 튜브 또는 다른 관체의 표면에 접촉시킨 상태에서 상기 보강관을 포함한 튜브나 스테이 단부를 동시에 용접하여 고정한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거용 프레임.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보강관은 브레이징 용접 또는 스폿 용접에 의해서 상기 튜브나 스테이에 일체로 고정됨을 특징으로 하는 자전거용 프레임.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보강관의 내주면 및 외주면에는 등간격의 요철이 더 형성된 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거용 프레임.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 튜브와 브라켓 및 스테이는 마그네슘 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거용 프레임.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 튜브와 스테이는 원형, 타원형 및 다각형 중 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거용 프레임.
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