KR20130018874A - 자전거 - Google Patents

Abstract

차체의 주요 구조부분을 공통화 하고 또한 주요 구조부분간의 용접을 실시하지 않고 조립함으로써 부품수의 삭감, 제조공정의 간소화 또한 각종 안전부품, 부대부품의 탈착을 간단하게 하는 것을 가능하게 한다. 일체성형 구조의 압출재 또는 성형재를 필요한 길이로 잘라내고, 차체의 주요 구조부분으로서 서로 나사체결 함으로써, 주요 구조부분 자체의 용접을 하지 않고 차체를 만들고, 동시에 메인 프레임을 접합부를 가지지 않는 단일화된 구조체로 함으로써 하중을 분산되게 하여, 트러스 구조를 사용하지 않는 차체를 실현시킨다. 또한 일체성형 구조재에 오목형의 홈을 형성하고, 이 홈을 이용하여 안전부품/부대부품을 나사로 고정하거나 또는 삽입함으로써 탈착이 간단하게 이루어지도록 한다.

Description

자전거{BICYCLE}

본 발명은, 제조, 분해/조립 및 부품의 추후부착이 용이한 자전거에 관한 것이다.

자전거는 20세기부터 널리 사용되고 있는 친근한 이동수단이다. 따라서 용도에 따라 다양한 종류의 자전거가 제조되고 있다. 그러한 자전거의 주요부분은 전체를 지탱하는 기초가 되는 메인 프레임(main frame)이며, 이것에 인간이 걸터앉는 안장(saddle) 부분, 이동방향을 변화시키는 전륜(前輪)과 핸들(handle)이 접속된 프론트 포크(front fork), 일반적으로는 발에 의하여 회전되는 페달(pedal)과 그 동력을 후륜(後輪)에 전달하는 체인과 기어 및 전륜과 후륜 등으로 구성된다.

도1에, 자전거 프레임을 측면에서 보았을 때의 지지점(支持點)의 관련도를 나타낸다. 기본적으로는 전륜축(91), 후륜축(92) 및 착좌점(着座點)(94)이 자전거나 자전거를 타는 사람의 중량을 지탱하고 있다. 이것에 자전거를 주행시키기 위한 크랭크축(93)과 조타축(95)이 더해진다. 따라서 기본적으로는 도1(a)에 나타나 있는 바와 같이 이들을 1개의 봉상(棒狀)의 것에 의하여 연결하면 좋지만, 하중이 걸렸을 때에 응력이 크랭크축에 연결된 봉과의 접점(C)에 집중하여, 강도면(强度面)에서 구조적인 약점이 된다.

따라서 현실적인 자전거의 대부분은 도1(b)에 나타나 있는 것 같이, 착좌점(94)과 후륜축(92)의 사이 및 착좌점(94)과 조타축(95)의 사이에 구조체를 걸쳐서, 소위 다이아몬드 트러스 구조의 프레임을 형성하여 전체의 강도를 높이고 있다. 착의(着衣)와의 접촉을 피하기 위해서나, 타고 내림을 쉽게 하기 위하여 착좌점(94)과 조타축(95) 사이의 구조체를 생략하는 경우가 있지만, 그 경우에는 크랭크축(93)과 조타축(95) 사이의 강도를 높이기 위한 대책, 예를 들면 당해 구조체를 굵게 하거나 혹은 2개로 하는 등의 방책을 채용하지 않으면 안된다.

자전거는 인력(人力)에 의하여 이동시키기 때문에 경량인 것이 바람직하다. 그러나 경량이면서 또한 강성을 높이기 위하여 널리 채용되는 다이아몬드 트러스 구조의 프레임을 제조하기 위해서는, 도1에 나타나 있는 바와 같이 많은 부재를 접속하기 위하여 용접하거나, 많은 볼트/너트를 사용하여 조립할 필요가 있어, 제조공정의 복잡화나 장시간화가 저렴한 제조비용화의 장애가 되고 있다. 또한 다양한 안전부품/부대부품을 부착하는 데에도 특정한 볼트/너트 등을 사용하지 않으면 안되어, 전용공구나 숙련된 작업이 필요하기 때문에 전문 기술자의 존재가 불가결한 것이 많아, 누구나가 부착작업을 할 수 없다. 따라서 안전부품/부대부품의 탈착 및 보급의 장애가 되고 있었다.

특허문헌1:일본국 공개특허 특개2002-106521호

비특허문헌1:정촌오랑(井村五郎) 외 저 「자전거 기계의 요소」 ＩＮＡＸ출판

해결하려고 하는 문제점은, 자전거 제조에 많은 부품수가 필요한 것과, 용접 등의 접착작업이 많기 때문에 더 한 층의 제조비용의 삭감이 곤란한 것과, 안전부품/부대부품의 부착에 전용공구/숙련작업이 필요하다는 것이다.

본 발명은, 차체(車體)의 주요부분에 전부 혹은 대부분 동일한 단면을 가지는 일체성형 구조재를 사용하고 또한 이들의 주요부분이 나사에 의하여 조립되는 것, 또한 이 일체성형 구조재에 안전부품 혹은 부대부품을 용이하게 부착되는 것을 가장 주요한 특징으로 한다.

도2에, 자전거 프레임을 측면에서 본 본 발명의 개념을 간단하게 나타낸다. 조타축(95)과 후륜축(92)의 사이를 1개의, 기본적으로는 직선 모양의 막대, 즉 메인 프레임(1)으로 연결하고, 착좌점(94)과 크랭크축(93)은 이 메인 프레임(1)에 연결한다. 이에 따라 착좌점(94)이나 크랭크축(93)으로부터 메인 프레임(1)에 힘이 작용하더라도, 메인 프레임(1)은 전체로서 응력을 받아, 도2에 점선으로 나타낸 것과 같은, 특히 응력집중이 없는 휨이 발생한다. 이것을 실현시키기 위해서, 메인 프레임(1)은 다양한 구조의 부품을 용이하게 탈착할 수 있는 구조로 한다.

차체의 주요부분이, 대부분 동일한 단면을 가지는 일체화한 성형 구조재이므로, 대폭적인 부품수의 삭감을 할 수 있고 또한 용접 등의 접착작업을 하지 않고 나사에 의하여 조립할 수 있기 때문에, 제조, 수송 및 재고관리가 용이하여 저비용화에 기여한다. 동시에, 메인 프레임이 접합장소를 가지지 않는 일체화된 봉상이기 때문에 주행시의 하중이 1군데에 집중하지 않고 분산되어진다. 이 때문에 트러스 구조를 사용하지 않고 경량이며 또한 내구성이 높은 차체를 제조할 수 있다. 또한 전용공구가 불필요하여 누구나 보수/분해가 용이하고 또한 안전부품 혹은 부대부품을 삽입식 또는 나사 체결식에 의하여 부착하기 때문에, 작업의 대폭적인 간략화가 가능하다고 하는 이점이 있다. 따라서 자전거 구입후에 주요 구조부분의 부착위치를 변경 또는 다른 부품으로 교환함으로써 사용자의 체격 혹은 원하는 변화에 따라 재구성 할 수 있다.

도1은 종래의 자전거의 기본구조의 설명도이다.
도2는 본 발명의 자전거의 기본구조를 나타내는 설명도이다.
도3은 본 발명의 실시 방법을 나타내는 설명도로서, (a)는 좌측면도, (b)는 우측면도, (c)는 정면도이다(실시예1).
도4는 본 발명의 메인 프레임의 1실시예를 나타내는 설명도로서, (a)와 (b)는 사시도, (c)와 (d)는 단면도이다.
도5는 본 발명의 슬라이드 조인트의 1실시예를 나타내는 설명도이다.
도6은 본 발명의 시트 조인트의 1실시예를 나타내는 설명도이다.
도7은 본 발명의 프레임 단부의 1실시예를 나타내는 설명도이다.
도8은 본 발명의 단부삽입 조인트의 1실시예를 나타내는 설명도이다.
도9는 본 발명의 삽입 클램프의 고정법의 1실시예를 나타내는 설명도이다.
도10은 본 발명의 삽입 조인트의 1실시예를 나타내는 설명도이다.
도11은 본 발명의 헤드 조인트의 1실시예를 나타내는 설명도로서, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도12는 본 발명의 스냅인 조인트의 1실시예를 나타내는 설명도이다.
도13은 본 발명의 1실시예인 접이식 자전거를 나타내는 설명도이다(실시예2).
도14는 본 발명의 접이식 자전거의 접기 조인트를 나타내는 설명도이다.
도15는 본 발명의 1실시예인 유아용 자전거를 나타내는 설명도이다(실시예4).
도16은 본 발명의 1실시예인 스포츠형 자전거를 나타내는 설명도이다(실시예5).
도17은 본 발명의 1실시예인 분할형 자전거를 나타내는 설명도이다(실시예3).

프레임을 서로 용접 등을 하지 않는 주요 구조부품으로 구성하여 제조공정을 단축하고 또한 안전부품/부대부품의 탈착이 용이하여 보수가 간단한 자전거를 제조한다고 하는 목적을, 휨이나 비틀림에 충분한 강도를 가지는 알루미늄 등의 금속 혹은 합성수지의 압출재(壓出材) 또는 섬유강화 합성수지의 성형재를 나사에 의하여 합체(合體)한다고 하는 수단에 의하여 실현시켰다. 또한 이 압출재에 홈을 형성하면, 안전부품/부대부품의 탈착이 더 용이한 것을 실현시켰다.

[실시예1]

도3은 본 발명의 구체적인 전체상을 나타내는 구성도로서, 메인 프레임(1), 프론트 포크(2) 및 시트 파이프(3)는 모두 도4에 측면과 단면을 나타낸 일체성형 구조재, 구체적으로는 알루미늄 등의 금속 혹은 합성수지의 압출재 또는 섬유강화 합성수지의 성형재를 사용한다. 도4(a), (c)에는 압출재에 홈이 없는 경우, 도4(b), (d)에는 홈이 있는 경우를 나타낸다.

도3에 나타낸 실시예에서는, 메인 프레임(1)에는 후륜(6)과, 삽입 조인트(40)를 통하여 프론트 포크(2)가 접합되어 있다. 메인 프레임(1)의 상측에 시트 파이프(3)가 접합되고, 하측에 크랭크(12)의 회전축을 지지하는 보텀 브래킷(4)이 접합되어 있다.

또한 도3에 나타내는 실시예에서는, 메인 프레임(1)과 프론트 포크(2)는 전체의 길이, 굴곡부의 위치가 완전히 같아서, 동일부품으로 한 것을 나타냈다. 동일부품으로 할 수 있을 경우에, 부품수의 삭감에 효과가 있다. 또 시트 파이프(3)도 같은 일체성형 구조재이지만, 굴곡부(20)는 필요 없으므로 이를 형성하고 있지 않다.

바퀴를 외팔보 지지로 하기 위하여 도3에 나타낸 자전거에서는 굴곡부(20)를 형성하고 있지만, 원리적으로는 일직선의 프레임으로도 가능하다. 그 경우에는, 사람과 차의 일체(一體)의 무게중심의 위치가 바퀴와 지면의 접점의 수직상이어도 좋고, 프론트 포크는 반드시 지면과 수직으로 되어 있지 않지만, 실용상의 문제는 적다.

또한, 프론트 포크의 명칭의 유래는, 식기(食器)의 포크(fork)와 같이 선단이 분기되어 있는 것에 의한 것이라고 생각되지만, 본 발명의 프론트 포크(2)는 분기되지 않은 형상으로서, 엄밀하게 말하면 이 명칭에는 어울리지 않다. 그러나 전륜을 지지하는 파이프를 일반적으로 프론트 포크라고 부르므로, 편의상 본 발명의 설명에는 프론트 포크를 사용하기로 한다.

기타의 부품, 예를 들면 전, 후륜(5, 6), 페달(9), 체인(10), 크랭크(12)에 의한 구동장치, 핸들(8), 브레이크(11) 등 주행에 불가결한 부품류는 일반적으로 널리 보급되고 있는 자전거와 같다.

또한 일체성형 구조재는 도4의 (c)와 (d)에 나타내는 바와 같이, 중공부(22)를 구비한다. 또 양단에 밖을 향한 개구부(23)를 구비한 오목형의 홈을 형성하는 실시예도 동시에 나타낸다. 메인 프레임(1), 프론트 포크(2) 및 시트 파이프(3)는, 홈의 유무에 관계 없이 나사에 의하여 합체된다. 중공부(22)는 반드시 불가결한 것은 않지만, 일반적으로 동일중량에서는 중공으로 하여 파이프 지름을 굵게 하는 것이 휨이나 뒤틀림에 대한 강도가 늘어나므로, 중공 파이프가 널리 사용된다.

또한 이 중공부(22)는 다양한 부품을 수용하는 용도로 사용할 수 있다. 예를 들면, 다양한 전기부품에 전력을 공급하는 전지 혹은 내버게이션 시스템(navigation system), 라디오 등의 전자장치 등을 수용하게 되면, 요철이 적고, 따라서 예기하지 않는 충격에 의한 고장의 우려가 적은 구조가 실현된다.

메인 프레임(1)과 시트 파이프(3) 및 보텀 브래킷(4)을 높은 강도로 하여 서로 접속하기 때문에, 주로 도5에 나타낸 슬라이드 조인트를 사용한다. 도5(a)에는 압출재에 홈이 없는 경우, 동(同) (b)에는 홈이 있는 경우를 나타낸다. 홈이 있는 경우에, 메인 프레임(1)의 홈에 내측 플레이트 볼트(30)가 슬라이딩 하여 들어가게 하고, 메인 프레임(1)의 외측으로부터 베이스(31)를 씌워서 접속나사(32)로 서로 체결하여 합체시킨다. 이 베이스(31)의 부분에 시트 파이프(3)의 일단을 접합시키면 도3에 나타내는 구조를 실현할 수 있다. 또한 접속나사(32)를 풀어 베이스(31)를 슬라이딩 하여 이동시키는 것이 가능하게 되어, 체격 등에 따라 고정위치를 변경할 수 있다. 동시에, 베이스(31)에는 메인 프레임(1)을 보강하는 효과도 기대할 수 있다.

도5의 내측 플레이트 볼트(30)는 또한 홈의 상부로부터 삽입할 수 있기 때문에, 자전거 전체를 조립한 후라도 홈의 어느 부분에서도 안전/부대부품을 합체할 수 있다. 따라서 안전/부대부품의 탈착에 있어서의 자유도가 늘어나고, 작업시간도 대폭적으로 단축할 수 있다.

또한 안장(7)의 부착에는 일반적으로 유통되고 있는 시트 포스트(34)를 사용하는 것도 가능하기 때문에 도4에 나타낸 일체성형 구조재의 시트 파이프(3)의 중공부(22)에 삽입하여 주위로부터 체결하면, 타는 사람의 신장에 맞추어 안장(7)의 높이를 자유롭게 변화시킬 수 있다.

시트 파이프(3)에 중공부(22)가 있을 경우의 안장(7)의 부착방법을 도6에 나타낸다. 안장(7)으로부터 연장되는 시트 포스트(34)를 시트 파이프(3)의 중공부에 삽입하고, 시트 파이프(3)에 부착된 시트 클램프(82)상의 안장고정나사(35)를 체결하여 고정한다.

메인 프레임(1)이나 프론트 포크(2)의 단부가 일체성형 구조재를 절단한 단면이 노출하고 있으면, 쓰레기가 들어가거나 더러워지거나 할 가능성이 있으므로, 도7에 나타나 있는 바와 같은 엔드캡(36)을, 캡체결구멍(38)을 통하여 캡체결나사(37)로 고정한다. 캡체결나사(37)는 프레임에 형성된 관통구멍(33)에 나사산을 파괴하여 체결된다. 또한 이 엔드캡(36)에는 변속기나 반사판 등 다른 기능을 가진 부대부품을 프레임 단부에 부착하기 위하여 대좌(臺座)라고 하는 기능을 갖게 할 수 있다.

또한 메인 프레임(1)이나 프론트 포크(2) 및 시트 파이프(3)에 오목형 홈(21)이 형성되어 있는 경우에, 옥외에서의 사용경과에 따라 쓰레기가 들어가 쌓일 우려가 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따라, 홈에 고무나 합성수지 등 연질재료의 홈커버(60)를 씌움으로써 이 문제를 해결하였다. 이 홈커버(60)에는 삽입돌기(61)를 형성하고, 이 돌기가 도7에 나타내는 커버삽입홈(39)에 삽임됨으로써 강한 힘이 가해지지 않는 한 자연적으로 탈락하지 않도록 되어 있다. 오목형 홈(21)이 없는 경우에는 이 홈커버는 불필요하다.

이상, 본 발명의 설명에 사용한 메인 프레임(1)은, 기본적으로는 어떤 단면을 가지는 경우에도 본 발명은 실현되지만, 이하에 설명하는 바와 같이 오목형의 홈을 형성하면, 보다 더 본 발명의 취지가 용이하게 실현된다.

또한 여기까지의 설명에서는 오목형 홈은 개구부보다 속의 부분이 넓은 경우로 설명하였다. 속이 넓은 경우에, 나사가 풀리거나 하는 불측의 사태에서도, 접속부품이 탈락할 위험성이 없으므로 우수하지만, 원리적으로 개구부와 속이 같은 넓이, 또한 속이 좁은 경우에도 본 발명을 실시할 수 있다. 이 경우에, 보다 간단하게 제조할 수 있지만, 충분한 고정력을 발휘하기 위한 연구가 필요하게 되고, 또한 나사가 풀어지거나 하는 불측의 사태에 대처하기 위하여, 일상의 점검을 충실히 해야만 하여야 한다.

프레임의 단부에 부착되는 안장(7)이나 핸들(8) 등의 부품의 고정에는, 도8(a)에 나타나 있는 단부삽입 조인트(80)를 사용한다. 단부삽입 조인트(80)는 고정나사(81)에 의하여 메인 프레임(1)에 고정되어 있다. 단부삽입 조인트(80)의 오목형 홈(21)에 삽입되는 부위에 고정나사(81)를 넣는 나사구멍이 있고, 당해 나사를 체결함으로써 메인 프레임(1)을 압박하여 고정력을 발휘한다. 또한 고정나사(81)를 두부(頭部)가 있는 나사로 하여, 탈락방지를 위하여 메인 프레임(1)을 관통시키는 것도 가능하다. 도면에서는 메인 프레임(1)의 경우를 나타냈지만, 대신에 프론트 포크(2) 혹은 시트 파이프(3)로 치환하면 본 발명을 마찬가지로 실시할 수 있다. 본 구조를 기본으로 하여 선단형상을 변경하여 도8(b)에 나타나 있는 바와 같이 시트 포스트(34)를 고정하기 위한 시트 클램프(82), 도8(c)에 나타나 있는 바와 같이 핸들(8)을 부착하기 위한 핸들 클램프(83) 등을 제작할 수 있다.

한편, 시트 포스트(34) 등 주요부품 혹은 부대부품을 고정하는 데에 있어서, 주위로부터 체결하는 것 같은 구조가 아니라, 본 발명의 하나의 실시예로서 도9에 나타나 있는 바와 같은 삽입 클램프(84)를 사용할 수 있다. 이것은, 삽입 클램프(84)가 삽입될 수 있도록, 노치부(89)를 형성한 메인 프레임(1) 등에 삽입 클램프(84)를 삽입하고, 삽입 클램프(84)에 형성된 고정나사구멍(85)을 통하여 고정나사(87)를 체결함으로써 삽입 클램프(84)의 일부분인 가압부(88)가 삽입된 시트 포스트(34)나 그 밖의 부착부품(90)을 눌러 마찰력에 의하여 고정하는 것이다.

당해 구조의 경우에, 고정나사구멍(85)의 반대측에는 고정나사구멍(86)을 형성하고, 고정나사(81)를 체결함으로써 시트 포스트 등 주요부품 혹은 부대부품 등의 부착부품(90)의 탈락을 방지할 수 있다. 또한 고정나사구멍(86) 대신에 같은 고정나사구멍(85)을 형성하여, 좌우 혹은 상하로부터 체결할 수도 있다. 어느 쪽의 방법을 사용할지는, 부착하는 부품의 부착강도의 필요성에 의하여 선택하면 좋다.

프론트 포크(2)와 메인 프레임(1)을 접속하기 위해서는, 도10에 나타내는 삽입 조인트(40)를 사용한다. 삽입 조인트(40)는 접속나사(32)로 고정되어 있다. 삽입 조인트(40)에 있어서 메인 프레임(1)의 오목형 홈(21)과 중공부(22)에 삽입된 부분이, 접속나사(32)와 체결됨으로써 서로 가까이 당겨 메인 프레임(1)을 압박함으로써 고정력을 발휘한다. 또한 메인 프레임(1)의 단부는 직각으로 절단한 상태이면 좋고, 큰 부품의 용접 등은 불필요하여 작업성도 향상될 뿐만 아니라, 표준품으로서 공통화 함으로써 부품수를 삭감하여 재고관리가 용이하게 된다.

도11에 나타내는 헤드 클램프(70)는 프론트 포크(2)와 접속나사(32)로 연결되고, 동시에 헤드 조인트(71)를 관통하는 스티어링축(72)과 연결되어 있다. 스티어링축(72)이 헤드 조인트(71)내에서 회전함으로써 프론트 포크(2)를 움직여 주행시에 스티어링 조작을 가능하게 되어 있다. 또 헤드 클램프(70)는, 프론트 포크(2)에 오목형 홈(21)이 형성되어 있는 경우에 상기 홈에 걸리는 형상으로 함으로써, 만약 접속나사(32)가 느슨해진 경우에도 탈락할 위험성은 낮다.

프론트 포크(2)와 헤드 클램프(70)는 접속나사(32)로 고정되어 있지만, 프론트 포크(2)에 형성된 부착구멍 뿐만아니라, 가이드홈(62)을 이용하여 임의의 부위에 부착구멍을 형성하는 것이 가능하기 때문에 체격이나 사용목적으로 맞는 부착위치변경이 가능하다. 뒤에 나사구멍을 뚫는 경우에도, 드릴의 가이드가 되는 가이드홈(62)이 성형되어 있기 때문에, 중심을 벗어날 위험성은 낮다. 또한 프론트 포크(2) 대신에 일반적으로 유통하고 있는 자전거용 프론트 포크를 헤드 조인트(71)에 부착하여 차체를 구성할 수도 있다.

또한 헤드 조인트(71)와 메인 프레임(1) 혹은 헤드 클램프(70)와 프론트 포크(2), 어느 한 조를 나사를 사용하지 않고 용접 등에 의하여 접착한 경우에서도, 타방을 접속나사(32)에 의하여 탈착 가능하기 때문에, 차체의 주요부분을 나사에 의하여 분해/조립할 수 있다고 하는 본 발명의 효과를 발휘할 수 있다.

통상, 사람이 타고 주행하였을 경우에 때로는 큰 진동이나 돌발적인 힘이 작용하므로, 메인 프레임(1), 프론트 포크(2) 및 시트 파이프(3)의 접속에는 충분한 강도가 필요하게 된다. 그 때문에, 이미 도5, 도8 및 도11에 나타낸 접속부품이 필요하게 되지만, 인체에 비하면 힘이 걸리는 것이 경미한 안전부품이나 부대부품을 오목형 홈을 형성한 프레임에 부착하는 경우에는, 더 간편한 방법이 이 홈을 이용하여 실현된다.

그들은 도12에 나타내는 손톱형 스냅인 조인트(41)와 와이어형 스냅인 조인트(42)이다. 손톱형 스냅인 조인트(41)는 돌기 모양의 폴(pawl)로서 오목형 홈(21)에 걸리도록 설계되어 있고, 위로부터 압입함으로써 장착할 수 있다. 하중에 충분히 견딜 수 있는 크기로 제작하면, 헤드라이트, 흙받이, 각종 홀더 등 다양한 응용이 생각된다.

와이어형 스냅인 조인트(42)는, 와이어의 굵기와 삽입부의 길이를 사용목적에 맞게 제작함으로써 다양한 응용이 생각된다. 특히 짐바구니나 짐받이와 같이 일반적으로 금속 와이어에 의하여 제조되어 있는 부품의 부착에 효과를 발휘한다.

이들 홈의 치수가 표준화되면, 제3자에 의한 다양한 손톱형 스냅인 조인트나 와이어형 스냅인 조인트에 준거한 악세사리(accessories)의 판매를 기대할 수 있는 것도 파급효과로서 열거할 수 있다. 단지, 하중이 큰 부품인 경우에, 도5에 나타낸 내측 플레이트 볼트(30) 등을 사용한 나사체결을 병용하는 것이 바람직하다. 또한 손톱형 스냅인 조인트(41)나 와이어형 스냅인 조인트(42)의 삽입장소로서 메인 프레임(1)을 사용한 예를 나타냈지만, 같은 홈이 있는 다른 부분, 예를 들면 프론트 포크(2)나 시트 파이프(3)에도 삽입할 수도 있다.

[실시예2]

도13에 본 발명을 적용한 접이식 자전거를 나타낸다. 메인 프레임(1) 및 프론트 포크(2)가 단순한 일체성형 구조재이므로, 이것을 중간 정도에서 절단하고, 도14에 나타내는 접기 조인트(50)와 접속나사(32)로 접속하면, 도13에 나타나 있는 바와 같이 이 부분에서 접을 수 있는 자전거가 실현된다. 이 실시예의 설명에는 홈이 있는 프레임을 사용했지만, 홈이 없는 경우에도 마찬가지로 본 실시예를 적용할 수 있다. 홈이 있는 프레임의 경우에, 접기 조인트(50)는 도10에 나타낸 삽입 조인트(40)의 구조를 응용함으로써 용이하게 제작이 가능하다. 도13에서는, 핸들(8)도 접은 예를 나타냈지만, 필요에 따라 핸들의 접기의 유무를 선택하면 좋다.

본 발명의 이점은, 이미 구입한 본 발명에 의한 접기식이 아닌 자전거를, 구입후에 필요에 따라 접기식으로 간단하게 개조할 수 있는 점에도 있다. 메인 프레임(1) 및 프론트 포크(2)를 통상의 금속 커터에 의하여 절단하고, 접기 조인트(50)와 접속나사(32)를 사용하여 접속하면 좋다. 또 접속나사(32)를 통과시키는 구멍을 뚫을 때에, 가이드홈(62)을 이용하면 중심을 벗어날 위험성이 적어진다. 이것도, 용접 등의 전문적인 기술, 설비를 필요로 하지 않는 본 발명의 큰 이점의 하나이다.

[실시예3]

본 발명의 다른 실시예를 도17에 나타낸다. 차체의 주요 연결부분, 메인 프레임(1)과 프론트 포크(2) 또는 메인 프레임(1)과 시트 파이프(3)의 연결부의 어느 일방 또는 양방을 공구를 사용하지 않고 분할 가능한 분할 조인트(51)로 치환함으로써 간단하게 차체를 분할하여 컴팩트 하게 수납, 운반한다고 하는 접이식과 같은 효과를 실현할 수 있다. 각부 조인트는 실시예1에 기술한 나사에 의한 프레임재와 조인트의 연결구조를 이용함으로써 간단하게 분할 조인트(51)로 치환할 수 있다.

[실시예4]

본 발명의 다른 실시예를 도15에 나타낸다. 이것은 유아용에 페달과 체인에 의한 구동장치를 생략한 것으로서, 발로 차서 주행하는 것이다. 구조는 더 간단하여, 주요 구조체는 메인 프레임(1)과 프론트 포크(2)의 두 개이다. 이 실시예의 설명에는 오목형 홈이 달린 프레임을 사용했지만, 홈이 없는 경우에도 마찬가지로 본 실시예를 적용할 수 있다.

핸들을 도6에 나타나 있는 바와 같은 안장과 같은 삽입식으로 하면 높이를 자유롭게 변경할 수 있으므로, 아이의 성장에 따라 순차적으로 높게 할 수 있을 뿐만 아니라, 페달과 체인에 의한 구동장치도 후에 부착할 수 있으므로, 통상의 밟기식 자전거로 개조할 수 있다. 또한 삽입 조인트(40)를 전용하여 메인 프레임(1) 및 프론트 포크(2)를 크기가 큰 것으로 교환함으로써 체격의 변화에 대응할 수도 있다. 이것도, 용접 등을 사용하지 않고, 나사와 접속부품 만으로 구성할 수 있는 본 발명의 이점의 하나이다.

[실시예5]

본 발명은, 극히 단순한 프레임을 나사에 의하여 접속하는 것으로 구성되므로, 미리 치수가 서로 다른 프레임을 준비하여 두고, 요구에 따라 선택, 조립함으로써 다양한 용도에 대응할 수 있다. 재고관리의 면에서도 큰 이점이다. 예를 들면, 도16에 스포츠형 자전거를 나타낸다. 이 스포츠형 자전거로서는 페달이나 체인 등으로 구성되는 구동장치의 지상고(地上高)를 유지하면서, 바퀴의 지름을 크게 함으로써 보다 고속주행에 적당한 자전거를 구성할 수 있다. 이 실시예의 설명에는 오목형 홈이 있는 프레임을 사용했지만, 지금까지 설명하여 온 것 같이 홈이 없는 경우에도 마찬가지로 본 실시예를 적용할 수 있다.

[실시예6]

이상, 본 발명의 설명에는 전륜, 후륜을 가지는 2륜차를 사용하였지만, 전륜 혹은 후륜의 어느 하나를 2륜으로 하면, 3륜차를 구성할 수 있다. 또한 전륜, 후륜을 모두 2륜으로 하면, 4륜차를 구성할 수 있다. 이 경우에, 2륜 부분의 차축을 연장하여 그 양단에 2륜을 접속하거나 또는 메인 프레임(1)을 바탕으로 구성되는 차체부를 2개 좌우로 나란하게 연결함으로써 실현된다. 따라서 본 발명은 2륜차에 한정하지 않는다. 또한 이들의 경우에, 나중에 차축과 전륜, 후륜의 일방 혹은 양방을 부착하면 좋으므로, 메인 프레임, 시트 파이프, 프론트 포크는 전용할 수 있다.

다만, 어떤 차축에 2륜을 장착하였을 경우에, 그 축은 항상 지면과 평행하기 때문에, 회전할 때에 그 차축이 기우는 것 같은 구조 혹은 유연성을 갖게 할 필요가 있다.

[실시예7]

이상 본 발명의 실시예에, 사람의 힘에 의하여 페달을 밟는 자전거를 열거하였지만, 본 발명의 다른 실시예로서 외부동력장치로서 전동모터에 의한 동력지원(動力支援)이 있다. 보텀 브래킷(4)을 통하여 전동모터의 동력을 가할 수 있는 기구를 메인 프레임(1)에 부착하고, 페달에 대한 답력(踏力)을 검출하는 토크 센서의 신호를 처리하여 답력에 따른 전동력을 크랭크축, 체인(10)을 통하여 후륜에 전달하면 전동지원 자전거가 된다.

전동모터 이외에, 적어도 모터에 전력을 보내는 전지, 전원의 온/오프를 하는 스위치, 그리고 모터에 대한 전력공급 및 전지의 충방전을 제어하는 전자회로가 필요하고, 이들은, 본 발명의 취지를 활용하여 메인 프레임(1)이나 프론트 포크(2), 시트 파이프(3) 등의 적절한 장소에 부착하거나 또는 프레임이 중공부를 가질 경우에 그 중공부에 내장할 수도 있다.

[실시예8]

실시예7에서는 전동지원 자전거를 들었지만, 지원이 아니라 전동동력(電動動力) 만으로 움직이면 전동 자전거가 된다. 이 경우에 페달은 불필요하지만, 전지가 모두 방전할 경우를 상정하여 비상용으로 페달을 붙여 두는 것이 편리하다. 한편 자전거가 원래 인력에 의하여 움직이는 차라는 의미에서 본다면, 이 실시예8은 전동 2륜차라고 불러야 하지만, 본 발명은 취지는 변경되지 않는다.

[실시예9]

실시예7에서는 전동모터에 의한 동력지원, 실시예8에서는 전동 2륜차를 열거하였지만, 동력원으로서 내연기관을 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 핸들의 우측의 그립에 전동 2륜차와 같은 액셀레이터를 부가하여 엔진의 회전을 제어하는 것이 편리하다.

[실시예10]

이상, 전동모터 혹은 내연기관에 의하여 동력지원의 실시예를 열거하였지만, 본 발명은 동력장치를 용이하게 장착할 수 있음과 아울러 또한 탈착도 용이해서, 이들의 외부동력장치가 도난될 우려가 있다. 따라서 이것을 방지하기 위해서, 열쇠 등의 기구를 설치하여 소유자 혹은 그 위탁을 받은 자 이외에는 탈착할 수 없도록 한다.

[실시예11]

이상 본 발명은, 구동력 전달장치로서 체인 구동에 의한 경우를 사용하여 설명했지만, 고무 벨트 구동이나 베벨기어를 이용하여 샤프트 드라이브를 하는 경우에도 완전히 마찬가지로 본 발명을 실시할 수 있다.

(산업상 이용 가능성)

압출재 또는 성형재에 의한 일체성형 구조재와, 그 구조재에 형성한 오목형 홈에 대한 부품의 탈착에 의한, 다양한 용도에 대응할 수 있는 구조체는 다른 다양한 기기에도 적용할 수 있다.

1 : 메인 프레임
2 : 프론트 포크
3 : 시트 파이프
4 : 보텀 브래킷
5 : 전륜
6 : 후륜
7 : 안장
8 : 핸들
9 : 페달
10 : 체인
11 : 브레이크
12 : 크랭크
20 : 굴곡부
21 : 오목형 홈
22 : 중공부
23 : 오목형홈 개구부
30 : 내측 플레이트 볼트
31 : 베이스
32 : 접속나사
33 : 관통구멍
34 : 시트 포스트
35 : 안장 고정나사
36 : 엔드캡
37 : 캡체결나사
38 : 캡체결 구멍
39 : 커버 삽입홈
40 : 삽입 조인트
41 : 손톱형 스냅인 조인트
42 : 와이어형 스냅인 조인트
50 : 접기 조인트
51 : 분할 조인트
60 : 홈커버
61 : 삽입돌기
62 : 가이드홈
70 : 헤드 클램프
71 : 헤드 조인트
72 : 스티어링축
80 : 단부삽입 조인트
81 : 고정나사
82 : 시트 클램프
83 : 핸들 클램프
84 : 삽입 클램프
85 : 고정나사구멍
86 : 고정나사구멍
87 : 고정나사
88 : 가압부
89 : 노치부
90 : 부착부품
91 : 전륜축
92 : 후륜축
93 : 크랭크축
94 : 착좌점
95 : 조타축
96 : F접합점
97 : G접합점

Claims (16)

1. 메인 프레임(main frame) 전체 또는 대부분이 동일한 단면형상을 가지는 분기(分岐)가 없는 봉상(棒狀)의 일체성형 구조재(一體成型 構造材)로서, 상기 메인 프레임에 바퀴를 외팔보(cantilever)로 지지(支持)하는 것을 특징이라고 하는 자전거.
   
2. 제1항에 있어서,
   프론트 포크(front fork), 메인 프레임 및 시트 파이프(seat pipe)의 주요 3구조체의 적어도 두개 이상이 같은 단면을 가지는 상기 일체성형 구조재인 것을 특징으로 하는 자전거.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 자전거는 나사를 사용하여 상기 3개의 일체성형 구조재의 주요부분을 조립한 강성체(剛性體)인 것을 특징으로 하는 자전거.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 일체성형 구조재는 중공구조로 하는 것을 특징으로 하는 자전거.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 일체성형 구조재에 오목형상의 홈을 형성하고, 상기 홈을 이용하여 주요부품 및 부대부품의 일부 혹은 전부를 조립한 것을 특징으로 하는 자전거.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 일체성형 구조재의 상기 오목형상의 홈의 외측에 면한 개구부는, 홈의 내측의 속보다 좁은 것을 특징으로 하는 자전거.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 일체성형 구조재의 상기 오목형상의 홈에 부대부품을 삽입하여, 상기 일체성형 구조재에 고정하는 것을 특징으로 하는 자전거.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 부대부품을 내측 플레이트 볼트 및 나사의 일방 혹은 양방을 사용하여 상기 일체성형 구조재에 고정하는 것을 특징으로 하는 자전거.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 주요부품 및 혹은 부대부품을 단부삽입 조인트(端部揷入 joint)와 고정나사(set screw)에 의하여 상기 일체성형 구조재에 고정하는 것을 특징으로 하는 자전거.
   
10. 제5항에 있어서,
    상기 주요부품 및 혹은 부대부품을 삽입 클램프(揷入 clamp)와 고정나사에 의하여 상기 일체성형 구조재에 고정하는 것을 특징으로 하는 자전거.
    
11. 제5항에 있어서,
    상기 일체성형 구조재의 상기 오목형상의 홈의 하부에, 부착구멍을 형성하는 데에 위치결정을 쉽게 하는 가이드홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 자전거.
    
12. 제2항에 있어서,
    상기 일체성형 구조재에 외부동력장치(外部動力裝置)를 설치한 것을 특징으로 하는 자전거.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 일체성형 구조재에 오목형상의 홈을 형성하고, 상기 홈을 이용하여 상기 프론트 포크, 메인 프레임, 시트 파이프 및 상기 외부동력장치 중에서 적어도 두개 이상을 나사를 사용하여 조립한 강성체인 것을 특징으로 하는 자전거.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 외부동력장치는 전동모터, 전지 및 제어장치로 구성하는 것을 특징으로 하는 자전거.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 전동모터와 전지의 일방 혹은 양방에 자물쇠를 설치하고, 열쇠에 의하여 상기 전동모터와 전지의 일방 혹은 양방을 탈착하는 것을 특징으로 하는 자전거.
    
16. 제14항에 있어서,
    전지 및 제어장치의 어느 일방 혹은 양방의 일부 혹은 전부를 상기 일체성형 구조재에 내장하는 것을 특징으로 하는 자전거.

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