KR20220047111A - 자전거 및 킥보드 겸용 거치대 - Google Patents

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Abstract

하나의 장치로 자전거와 킥보드 모두 거치 가능한 자전거 및 킥보드 겸용 거치대가 제공된다. 자전거 및 킥보드 겸용 거치대는, 지면으로부터 상부를 향하여 연장 형성되어 평행하게 이격배치된 한 쌍의 지지부재와, 지지부재에 결합되는 회전축과, 한 쌍의 지지부재 사이에 개재되어 회동 가능하도록 회전축에 축결합되는 거치부재와, 자전거 또는 킥보드와 마주하는 거치부재의 전면으로부터 이격 배치되며, 양끝단부가 거치부재를 향하여 굴절되어 거치부재에 고정되는 돌출부재를 포함한다.

Description

자전거 및 킥보드 겸용 거치대{Holder for bicycle and kick-board}
본 발명은 자전거 및 킥보드 겸용 거치대에 관한 것으로, 하나의 장치로 자전거와 킥보드 모두 거치 가능한 자전거 및 킥보드 겸용 거치대에 관한 것이다.
기존의 공공재용 거치대로는 자전거만 거치할 수 가 있었다. 하지만 대도시들을 중심으로 점차 전동킥보드의 시장이 커지면서 자전거 거치대에는 자리가 남고 전동킥보드는 전용 공간이 아닌 길거리에 주차되어 있는 문제가 있다. 하지만 이는 엄연히 불법이며 보행자의 진로를 방해하는 문제가 발생하였다.
전동킥보드는 도난에 취약하여 전용 거치대가 기존의 사용되고 있는 자전거 거치대는 전동킥보드를 거치할 수 없고 이로 인해 공간 효율성이 떨어지는 문제가 있다. 자전거 거치대에는 공간이 남으나 이미 기존에 설치된 자전거 거치대로 인해 공간이 남지 않아, 그 외의 공간에 전동킥보드를 거치해야 하므로 공간이 이중으로 낭비되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 전동킥보드 스탠딩은 단방향으로 반대 방향에서 가해지는 힘에 취약하여 기존의 자전거 거치대에 보관할 수도 없는 문제가 있다. 아울러, 기존의 전동킥보드 관련 특허는 정형화된 자전거와 달리 바퀴, 핸들의 높이, 폭 등이 기종마다 너무 달라 특정 킥보드만 거치가 가능하였다.
따라서, 위와 같은 문제를 해결하기 위해 자전거 및 킥보드를 모두 거치 가능한 겸용 거치대를 필요로 하였다.
대한민국 등록특허공보 제10및1078815호(“자전거 거치대 및 이를 이용한 대여 시스템”, 이영철, 2011.10.26)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 하나의 장치로 자전거와 킥보드 모두 거치 가능한 자전거 및 킥보드 겸용 거치대에 관한 것이다.
본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대는, 지면으로부터 상부를 향하여 연장 형성되어 평행하게 이격배치된 한 쌍의 지지부재와, 상기 지지부재에 결합되는 회전축과, 한 쌍의 상기 지지부재 사이에 개재되어 회동 가능하도록 상기 회전축에 축결합되는 거치부재와, 자전거 또는 킥보드와 마주하는 상기 거치부재의 전면으로부터 이격 배치되며, 양끝단부가 상기 거치부재를 향하여 굴절되어 상기 거치부재에 고정되는 돌출부재를 포함한다.
상기 거치부재가 미리 설정된 기준위치로 이동하도록 상기 거치부재에 탄성력을 가하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 거치부재에 상기 자전거가 거치되면, 미리 설정된 거치 위치로 상기 거치부재가 회동 가능한 탄성을 가질 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 거치부재를 상기 지면과 수직한 중심축으로부터 전면을 향하여 기울어진 상기 기준위치로 회동하도록 상기 거치부재에 탄성력을 제공할 수 있다.
상기 거치부재는 상기 탄성부재에 의해 상기 중심축으로부터 상기 전면을 향하여 7° 기울어진 상태를 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 거치부재의 무게중심은 상기 회전축과 상기 돌출부재 사이에 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 회전축에 고정되어 상기 거치부재의 회전반경을 제한하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 거치부재의 길이는 450mm 내지 800mm로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대는 자전거와 전동 킥보드를 동시에 거치할 수 있어 기존 자전거 거치대의 공간 활용 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명은 전동킥보드 무단 거치로 인해 발생했던 주차, 도난, 도보 점거와 같은 사회적 문제를 해결할 수 있다. 아울러, 개인이 사용하는 전동 킥보드 뿐만 아니라 공유 킥보드도 주차 가능하여 범용성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자전거 및 킥보드 겸용 거치대의 사시도이다.
도 2는 도 1의 거치부재의 사시도이다.
도 3은 도 2의 거치부재의 측면도이다.
도 4 내지 도 6은 거치부재의 작동도이다.
도 7은 탄성부재의 모멘트와 회전축의 위치를 설정하기 위한 수렴 그래프이다.
도 8은 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대의 사용 상태도이다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 명세서 상에서의 ‘전면’은 거치부재가 자전거 또는 킥보드와 마주하는 면을 의미하며, ‘후면’은 ‘전면’과 대향되는 면을 의미한다. 구체적으로, 도 1을 기준으로 ‘전면’은 -x축 방향을 나타내며, ‘후면’은 x축 방향을 나타낼 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)에 관하여 구체적으로 설명하도록 한다.
본 발명의 자전거와 킥보드 모두 거치하여 보관 가능한 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)에 관하여 설명하도록 한다. 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 거치부재(30)의 회동이 가능하여 거치부재(30)가 수직한 각도와 유사한 각도로 세워져 있을 때는 킥보드(K)를 거치할 수 있으며, 거치부재(30)를 지면과 평행한 각도와 유사한 각도로 회동 시켰을 때 자전거(B)의 앞바퀴를 거치부재(30)에 거치하여 보관할 수 있다. 특히, 본 발명은 거치부재(30)가 자전거 및 킥보드와 마주하는 면으로부터 돌출 형성된 돌출부재(40)를 포함하여, 자전거(B) 또는 킥보드(K)를 거치할 경우 자전거(B) 또는 킥보드(K)가 기울어지거나 넘어지는 현상을 방지하고 안정적으로 거치할 수 있는 특징이 있다.
본 발명은 자전거(B) 또는 킥보드(K)를 거치하는 거치부재(30)가 회동 가능한 구조로 형성되고, 자전거(B)를 거치하지 않을 경우 수직상태로 위치한 상태를 유지하도록 하여 사용하지 않을 때 외부로 돌출되어 있는 상태로 위치하는 것을 방지하여 공간 활용도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대의 구조에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대의 구조에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자전거 및 킥보드 겸용 거치대의 사시도이고, 도 2는 도 1의 거치부재의 사시도이고, 도 3은 도 2의 거치부재의 측면도이다.
본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 지지부재(10)와, 회전축(20)과, 거치부재(30)와 돌출부재(40)를 포함한다. 구체적으로, 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 지면으로부터 상부를 향하여 연장 형성되어 평행하게 이격 배치된 한 쌍의 지지부재(10)와, 지지부제에 결합되는 회전축(20)과, 한 쌍의 지지부재(10) 사이에 개재되어 회동 가능하도록 회전축(20)에 축결합되는 거치부재(30)와, 자전거 또는 킥보드와 마주하는 거치부재(30)의 전면으로부터 이격 배치되며, 양끝단부가 거치부재(30)를 향하여 굴절되어 거치부재(30)에 고정되는 돌출부재(40)를 포함한다.
지지부재(10)는 자전거(도 7b의 B참조) 또는 킥보드(도 7a의 K참조)를 거치하는 거치부재(30)를 지면에 회동 가능하게 설치하기 위한 것으로, 지면으로부터 상부를 향하여 연장 형성된 한 쌍을 포함한다. 지지부재(10)는 가늘고 길게 형성된 막대와 같은 형상으로 형성되거나 판판하고 넒은 판자와 같은 형상으로 형성될 수 있다. 지지부재(10)는 거치부재(30)가 거치하는 자전거(B) 또는 킥보드(K)를 지지할 수 있을 정도의 강성을 가진 단단한 재질로 이루어질 수 있다. 상기와 같이 형성되는 지지부재(10)는 도시한 바와 같이 한 쌍이 지면에 안착된 지지판(P)으로부터 연장 형성될 수 있으며, 지지판(P)으로부터 연장 형성되지 않고 지면에 평행하게 이격 배치될 수도 있다. 지지부재(10)는 한 쌍 사이에 거치부재(30)가 개재되며 적어도 일부에 회전축(20)이 결합될 수 있다.
회전축(20)은 거치부재(30)를 한 쌍의 지지부재(10)에 회동 가능하도록 결합시키기 위한 중심 축으로, 지지부재(10)에 결합되어 회동 가능할 수 있다. 회전축(20)은 가늘고 긴 막대 모양의 기계 부품으로 이루어질 수 있으며, 지지부재(10)에 지면과 평행하도록 축 결합될 수 있다. 회전축(20)은 한 쌍의 지지부재(10)에 각각 결합될 수 있으며, 지면과 평행한 방향으로 연장 형성되어 양 끝단부가 한 쌍의 지지부재(10)에 결합될 수도 있다. 다만, 본 명세서 상에서 회전축(20)은 한 쌍을 포함하며, 한 쌍의 지지부재(10)에 각각 결합되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.
회전축(20)은 외주면에 스토퍼(도시하지 않음), 탄성부재(도시하지 않음) 등이 결합될 수 있으며 이에 대해서는 거치부재(30)를 설명한 후에 보다 구체적으로 후술하도록 한다. 아울러, 회전축(20)이 거치부재(30)에 형성되는 위치는 거치부재(30)가 연장 형성된 길이방향의 중심부에 형성되는 것처럼 보일 수 있다. 그러나, 회전축(20)은 탄성부재의 탄성력, 거치부재(30)에 자전거가 거치되었을 때 거치부재(30)의 양 끝단부(P1, P2)에 가해지는 자전거의 하중(F1, F2) 등의 여러가지 고려사항 통해 거치부재(30)에 형성되는 위치가 정해질 수 있다. 이에 대해서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 후술하도록 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 거치부재(30)는 자전거 및 킥보드를 안정적으로 거치하기 위한 것으로, 한 쌍의 지지부재(10)에 사이에 개재되어 회동 가능하도록 회전축(20)에 축결합될 수 있다. 거치부재(30)는 한 쌍이 평행하게 이격 형성된 거치바를 포함할 수 있으며, 서로 마주하는 한 쌍의 거치바의 양 끝단부가 서로 굴곡지게 연결되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 거치부재(30)는 '0'와 같은 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 직사각형, 반원형상 등 자전거 또는 킥보드를 거치할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 거치부재(30)는 거치바에 길이방향과 수직한 방향으로 관통되는 관통공(31)이 형성될 수 있으며, 관통공(31)에 회전축(20)이 결합되어 지지부재(10)에 결합될 수 있다.
거치부재(30)는 한 쌍의 거치바 사이에 자전거(B)의 전륜 타이어를 거치할 수 있다. 한 쌍의 거치바는 자전거(B)의 전륜 타이어를 거치할 수 있을 정도의 간격을 두고 이격 형성될 수 있으며, 서로 마주하는 끝단부가 굴곡지게 연결되어 자전거(B)의 전륜 타이어를 안정적으로 거치 및 지지할 수 있다. 아울러, 거치부재(30)의 전체길이 L은 자전거(B)가 거치 가능한 수준 내외로 형성될 수 있으며, 본 명세서 상에서는 거치부재(30)의 전체길이 L이 450mm 내지 800mm로 형성되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다. 거치부재(30)의 전체길이 L을 상기와 같이 형성하여 사용자들이 일반적으로 사용하는 공용 또는 개인 자전거(B)를 안정적으로 거치할 수 있다.
이와 같이 형성되는 거치부재(30)는 지지부재(10)에 결합되어 기준위치에 위치할 수 있다. 기준위치는 후술할 탄성부재로부터 거치부재(30)에 탄성력이 가해져 거치부재(30)가 일정각도 기울어진 상태를 유지하는 위치이다. 보다 구체적으로, 기준위치는 거치부재(30)의 미리 설정된 위치로, 거치부재(30)가 지면과 수직한 중심축으로부터 전면을 향하여 7° 기울어진 상태를 유지하는 위치이다. 거치부재(30)가 중심축으로부터 전면을 향하여 기울어진 7°를 기준각도로 정의할 수 있다. 중심축은 도 3에 도시된 지면과 수직인 축을 의미할 수 있다. 거치부재(30)는 전면을 향하여 7° 기울어져 별도의 외력이 가해지지 않더라도 킥보드(K)와 밀착 고정될 수 있다.
탄성부재는 거치부재(30)에 자전거(B)가 거치되면 미리 설정된 거치위치로 거치부재(30)가 회동 가능한 탄성을 가지는 일종의 토션스프링이다. 탄성부재는 회전축의 외주면에 개재되어 양 끝단부가 지지부재(10)와 스토퍼 또는 거치부재(30)에 고정된다. 탄성부재는 거치부재(30)를 지면과 수직한 중심축으로부터 전면을 향하여 기울어진 기준위치로 회동하도록 거치부재(30)에 탄성력을 제공할 수 있다. 거치부재(30)는 탄성부재에 의해 중심축으로부터 전면을 향하여 7° 기울어진 상태를 유지할 수 있다. 아울러, 탄성부재는 거치부재(30)에 탄성력을 가하여 거치부재(30)가 일측면에 가해지는 외력에 의해 일정 각도 회동하더라도 거치부재(30)를 기준위치로 이동시킬 수 있다.
거치부재(30)의 무게중심은 회전축(20)과 돌출부재(40) 사이에 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것이 아니며, 돌출부재(40)의 형상, 모양, 재질 등에 변화에 따라 회전축(40)과 제1 끝점 사이(P1)에 어디라도 위치할 수 있다.
거치부재(30)는 자전거(B)의 전륜 타이어가 거치되는 전면에 돌출부재(40)가 형성될 수 있다.
돌출부재(40)는 자전거(B)와 킥보드(K)를 안정적으로 거치 및 고정시키기 위한 것으로, 거치부재(30)로부터 돌출 형성될 수 있다. 돌출부재(40)는 자전거(B) 또는 킥보드(K)와 마주하는 거치부재(30)의 전면으로부터 이격배치되며, 양 끝단부가 거치부재(30)를 향하여 굴절되어 거치부재(30)에 고정되는 한 쌍을 포함할 수 있다. 돌출부재(40)는 자전거 또는 킥보드와 마주하는 거치부재(30)의 전면으로부터 이격배치되는 막대부(41)와, 막대부(41)의 양 끝단부로부터 굴절되어 거치부재(30)에 고정되는 제1 굴절부(42) 및 제2 굴절부(43)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 굴절부(42)와 제2 굴절부(43)는 거치부재(30)와 수직하도록 일단부가 거치부재(30)로부터 돌출되어 연장 형성될 수 있으며, 서로 이격 형성된 타단부에 막대부(41)의 양끝단부가 연결되어 형성될 수 있다. 막대부(41)는 지면에 수직한 방향으로 연장 형성될 수 있다.
본 명세서 상에서의 돌출부재(40)는 설명의 편의를 위해 막대부(41), 제1 굴절부(42) 및 제2 굴절부(43)로 구성을 나누어 설명하나, 막대부(41), 제1 굴절부(42) 및 제2 굴절부(43)의 각 구성은 일체로 형성될 수 있다. 아울러, 본 명세서 상에서 거치부재(30)와 돌출부재(40)를 별도의 구성요소로 설명하나, 거치부재(30)와 돌출부재(40)는 분리 형성되거나 일체로 형성될 수 있으며, 서로 분리 가능하게 결합 형성될 수도 있다.
계속해서 돌출부재(40)는 막대부(41)와 제1 굴절부(42) 및 제2 굴절부(43)를 포함하여 ‘ㄷ’자와 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 돌출부재(40)는 막대바(41)를 지면에 수직하게 위치시키기 위해 제1 굴절부(42)와 제2 굴절부(43)의 길이가 다르게 형성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 돌출부재(40)의 양 끝단부가 굴절되어 형성된 제1 굴절부(42)와 제2 굴절부(43)는 서로 다른 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 제2 굴절부(43)의 길이는 제1 굴절부(42)와 막대바(41)의 길이를 고려하여 형성될 수 있으며, 제2 굴절부(43)의 길이
Figure pat00001
는 다음과 같이 형성될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00002
수학식 (1)에서
Figure pat00003
는 제2 굴절부(43)의 길이이고,
Figure pat00004
는 제1 굴절부(42)의 길이이고,
Figure pat00005
는 막대바(41)의 길이이고,
Figure pat00006
는 default 상태에서 거치부재(30)와 중심축의 각도이다.
Default 상태는 기준위치 상태를 의미하는 것으로, 거치부재(30)가 중심축으로부터 7° 기울어진 상태를 유지하는 위치이다. 이때, default 상태에서 막대바(41)는 지면과 수직하도록 설정하였다. 도면에는 막대바(41)가 지면과 약간 기울어진 상태로 도시되어 있지만, 막대바(41)는 지면과 수직하게 형성되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.
Figure pat00007
의 값은 일반적으로 사용되고 있는 브랜드의 전동 킥보드(K) 치수를 조사하였을 때, 킥보드(K)의 본체가 지면과 수직한 중심축으로부터 기울어진 평균 값을 의미한다. 본 명세서 상에서
Figure pat00008
의 값은 7°를 예로 들도록 한다.
한편, 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 스토퍼(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
스토퍼는 거치부재의 회전반경을 제한하는 것으로, 회전축(20)에 고정 형성될 수 있다. 스토퍼는 거치부재(30)가 기준위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있으며 기준각도 내에 위치하도록 제한할 수 있다. 거치부재(30)는 스토퍼에 의해 수평과 유사한 각도에서 전면을 향하여 7° 기울어진 각도 내에서 회전할 수 있다. 이 각도를 제한된 각도 또는 제한된 회동 반경으로 정의할 수 있다. 또한, 스토퍼는 거치부재(30)가 미리 결정된 제한된 각도 내에서 회동하도록 할 수 있으며, 제한된 각도와 기준위치를 이탈하는 것을 제한 및 방지할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 거치부재에 형성되는 회전축의 위치와 관련하여 구체적으로 설명하도록 한다. 도 4 내지 도 6에서는 탄성부재를 고려하지 않았을 때 자전거의 거치가 가능한 회전축의 위치와, 자전거가 원상복구 되기 위한 탄성부재의 조건을 고려하여 자전거의 거치가 가능한 회전축의 위치와 관련하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4 내지 도 6은 거치부재가 회동하여 작동하는 도면을 나타내는 도면으로, 도 4는 거치부재가 탄성부재 없이 수평상태에서 자전거를 거치하기 위한 조건을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 자전거가 제거되고 거치부재가 자동으로 원상복구되기 위한 탄성부재의 조건을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 탄성부재를 고려하여 거치부재에 자전거를 거치 가능 조건을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 도 1을 기준으로 -z축 방향에서 바라보았을 때, 거치부재(30)가 시계 반대방향으로 회전해야 자전거를 안정적으로 거치할 수 있다. 거치부재(30)가 시계 방향으로 회전하면 자전거를 안정적으로 거치할 수 없으며, 이에, 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 회전축(20)을 기준으로 양 방향의 모멘트를 다르게 설정할 수 있다.
도 4는 스프링 없이 수평상태에서 자전거가 거치 가능한 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 거치부재(30)가 수평과 유사한 각도로 회전하여 거치부재(30)에 자전거(B)의 전륜 타이어가 거치되어 자전거의 하중(F1, F2)이 가해지는 도면을 도시하고 있다. 거치부재(30)가 수직과 유사한 상태에서 수평과 유사한 상태로 회전하고, 상부에 자전거(B)의 전륜 타이어가 거치하였을 때, 거치부재(30)의 제1 끝점(P1)과 제2 끝점(P2)에 가해지는 하중을 F1과 F2로 표시할 수 있다. 도 4의 회전축(20)을 기준으로 거치부재(30)의 우측 모멘트와 좌측 모멘트를 구하면 다음과 같다.
[수학식 2]
Figure pat00009
수학식 (2)에서 F1은 P1에 가해지는 자전거(B)의 하중이고, F2는 P2에 가해지는 자전거(B)의 하중이고, x는 P1에서 회전축(20)까지 거리이고, m은 거치부재(30)의 무게이고, xG는 P1에서 G까지 거리이고, L은 거치부재(30)의 전체 길이이다.
본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 거치부재(30)의 좌측 모멘트가 우측 모멘트보다 크게 형성된다. 자전거의 하중 F1과 F2를 19.30과 24.85로 거치부재(30)의 무게 m(프로그램을 통해 계산된 값)을 13.58로, 거치부재(30)의 전체 길이 L을 625로, 제1 끝점 P1으로부터 무게중심 G 까지의 거리 xG(프로그램을 통해 계산된 값)를 165 가정하면 다음과 같을 수 있다.
Figure pat00010
Figure pat00011
상기 식에서 같이, 회전축의 길이 x를 307.87 이상으로 설정하여 스프링을 고려하지 않았을 때 자전거(B)를 거치 가능할 수 있다. 또한, 회전축(20)을 기준으로 좌측 모멘트가 우측 모멘트보다 크게 설정하여 스프링 없더라도 거치부재(30)가 시계 반대방향으로 회전하여 수평 상태에서 자전거(B)의 전륜 타이어를 안정적으로 지지할 수 있다.
도 5는 거치부재(30)에 거치된 자전거의 전륜 타이어가 제거된 후, 거치부재(30)가 기준위치에 회동되기 위한 탄성부재를 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 자전거(B)의 전륜 타이어를 거치하여 수평과 유사한 각도로 유지하고 있는 상태의 거치부재(30)에서 자전거(B)의 전륜 타이어가 제거된 후, 거치부재(30)는 탄성부재의 탄성력에 의해 기준위치로 원상 복구될 수 있다. 거치부재(30)에 가해지는 외력이 제거되고 거치부재(30)가 원상복구되기 위한 탄성부재의 모멘트는 다음과 같다.
[수학식 3]
Figure pat00012
수학식 (3)에서 m은 거치부재(30)의 무게이고, x는 P1에서 회전축(20)까지 거리이고, xG는 P1에서 G까지 거리이고, T는 토크 값이다.
즉, 탄성부재는 거치부재가 기준위치로 회동 가능하도록 거치부재의 회전 토크를 제공하는 기능을 수행하며, 탄성부재의 탄성력은 상기 수학식 (3)과 같이 무게중심과 회전중심의 거리에 따라 달라질 수 있다.
다만, 설계적인 편의를 고려하여, 탄성부재의 탄성력을 고정하되, 회전축의 위치가 변경될 수 있다. 탄성부재의 토크 값 T는 0에서 가까운 값에서 시작하여 거치부재(30)의 무게중심 xG와 회전축(20)의 위치 x의 차이가 커짐에 따라 비례하여 커질 수 있다. 즉, 토크 값 T는 x의 값에 비례하며 x의 값이 수렴함에 따라 함께 수렴한다. 예컨대, 탄성부재의 토크 값이 작아지면 P1에서 회전축(20) 까지의 거리는 짧아지고, 탄성부재의 토크 값이 커지면 P1에서 회전축(20) 까지의 거리는 길어질 수 있다. 이와 같이, 거치부재(30)의 무게(m)와 무게중심의 위치(xG)를 고려하여 회전축(20)의 위치를 결정할 수 있다.
수식을 통해 수렴한 토크 값 T는 이론상 거치부재(30)를 원위치 시키기 위한 최소 모멘트이나, 탄성부재는 실제 사용 시 자전거를 빼는 과정에서 거치부재(30)의 하단 부분을 눌러 추가 모멘트를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제품 설계에 있어서는 수식을 통해 산출된 토크 값 T보다 높은 토크 값을 가지는 토션 스프링이 탄성부재로 채택될 수 있다.
바람직하게는, 탄성부재은 수식을 통해 수렴한 토크 값 T값보다 크고, 토크 값 T의 110%의 사이의 토크값을 가지도록 가질 수 있으며, 이와 같이 토션 스프링의 토크를 높게 함으로써, 장기 사용으로 인한 토크 값 감소에 선재적으로 대응하고, 기준위치에서 거치부재(30)의 쓰러짐을 방지할 수 있다.
본 발명의 탄성부재의 모멘트의 토크 값 T는 m(x-xG) 보다 크게 형성되며, 앞서 설명한 무게중심 m의 값인 13.85와 제1 끝점에서 무게중심까지 거리인 xG에 165를 대입하면 다음과 같다.
Figure pat00013
계속해서, 도 6을 참조하면, 탄성부재를 고려하여 거치부재에 자전거(B)를 거치 가능 조건을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다. 도 6을 참조하면, 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)가 탄성부재를 포함하여 수평 상태로 회전 시 자전거를 거치할 수 있는 조건은 다음과 같다.
[수학식 4]
Figure pat00014
수학식 (2)에서 F1은 P1에 가해지는 자전거(B)의 하중이고, F2는 P2에 가해지는 자전거(B)의 하중이고, x는 P1에서 회전축(20)까지 거리이고, m은 거치부재(30)의 무게이고, xG는 P1에서 G까지 거리이고, L은 거치부재(30)의 전체 길이고, T는 토크 값이다.
상기 식에 수를 대입하면 다음과 같을 수 있다.
Figure pat00015
상기의 수학식 (3)과
Figure pat00016
수학식 (4)의 반복을 통해 얻어진 x의 수렴 값으로, 거치부재(30)에 형성되는 회전축(20)의 위치를 선정할 수 있다.
도 8을 참조하면, 회전축(20)의 위치와 탄성부재의 모멘트의 수렴 그래프를 도시하고 있다. 도 8의 그래프에서와 같이, 도 4 내지 도 6에서의 수학식 (3)과 수학식 (4)에 수를 대입한 x값이 351.8로 수렴하여 회전축(20)의 위치를 351.5로 설정하는 것을 예로 들 수 있다. 아울러, 탄성부재의 모멘트 M은 2.536으로 수렴하여 2536
Figure pat00017
M
Figure pat00018
2547Nmm로 이루어지는 것을 예로 들 수 있다.
본 발명은 도 4 내지 도 7에서와 같이 자전거가 제거된 후 거치부재(30)가 자동으로 원상복구 되기 위한 탄성부재의 조건과, 탄성부재를 고려한 자전거(B) 거치 가능 조건의 수렴값으로 회전봉의 위치를 선정한다. 아울러, 본 발명의 거치부재(30)의 무게중심은 돌출부재(40)와 회전축(20) 사이에 형성된다. 이에, 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대는 자전거를 안정적으로 거치하고, 자전거의 거치 후에 거치부재(30)를 기준위치로 회동 시킬 수 있다. 단, 본 발명에서 탄성부재의 토크 값과 T가 비정상적으로 큰 경우, 자전거의 거치를 불가능하게 함으로, 탄성부재의 토크 값 T의 성능을 수렴으로 얻어진 T의 +10%로 제한할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 사용상태와 관련하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대의 사용 상태도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명은 하나의 거치 장치로 자전거(B)와 킥보드(K)를 모두 거치할 수 있다. 도 8a는 본 발명에 킥보드(K)가 거치되어 있는 도면으로, 별도의 부가적인 장치를 필요로 하지 않고 공용 또는 개인으로 사용하는 킥보드를 보관할 수 있다. 본 발명은 거치부재(30)가 킥보드(K)와 마주하는 전면을 향하여 약 7° 기울어져 있어 킥보드(K)에 외력을 가하지 않고 안정적으로 거치할 수 있다. 특히, 본 발명은 거치부재(30)로부터 돌출 형성된 돌출부재(40)를 포함하여, 거치부재(30)에 거치된 킥보드(K)가 좌우로 쓰러지거나 기울어지는 현상을 방지하여 안정적으로 거치할 수 있으며, 돌출부재(40)에 자물쇠 등과 같은 잠금부재(도시하지 않음)를 채워 킥보드(K)를 도난사고 없이 보관할 수 있는 특징이 있다.
본 발명은 도 8b에 도시된 바와 같이 킥보드를 거치하는 장치로 자전거 또한 함께 거치할 수 있다. 도 8b는 본 발명에 자전거가 거치되어 있는 도면으로, 킥보드를 거치하는 거치대의 거치부재(30)를 회동하여 자전거(B)를 거치할 수 있다. 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)의 거치부재(30)가 도 8a에 도시된 바와 같이 위치하고 있을 경우, 자전거(B)의 전륜 타이어를 한 쌍 거치바 사이에 끼우고, 자전거를 전륜 타이어의 방향을 향하여 힘을 가하여 도 8a에 도시된 상태와 같이 거치부재(30)를 회동시켜 자전거(B)를 거치할 수 있다. 아울러, 본 발명은 돌출부재(40)에 의해 자전거가 좌우로 쓰러지거나 기울어지는 현상을 방지할 수 있으며. 돌출부재(40)에 자물쇠 등과 같은 잠금부재를 채워 자전거(B)를 도난사고 없이 보관할 수 있다. 특히, 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 거치부재(30)가 수평방향과 유사한 각도로 회전한 후에 시계 반대방향으로 더 이상 회전하는 것을 방지하여 자전거를 안정적으로 거치할 수 있다. 또한, 본 발명에 자전거(B)를 제거한 후에 거치부재(30)가 도 8a에 도시된 바와 같이 원위치로 자동으로 위치하 사용하지 않을 경우 지지부재(10)의 외측으로 돌출된 상태로 위치하는 것을 최소화하여 자전거(B)를 거치하지 않을 경우 공간 활용도가 높은 특징이 있다.
더욱이, 본 발명의 자전거 및 킥보드 겸용 거치대는 탄성부재의 조건과, 탄성부재를 고려한 자전거(B) 거치 가능 조건의 수렴값으로 회전봉의 위치를 선정하고, 돌출부재(40)와 회전축(20) 사이에 무게중심을 형성하여 자전거(B)를 안정적으로 거치하고, 자전거(B)의 거치 후에 거치부재(30)를 원위치 시킬 수 있다.
본 발명은 자전거 및 킥보드 겸용 거치대(1)는 전동 킥보드(K)의 무단 거치로 인해 발생했던 주차, 도난, 도보 점거와 같은 사회적 문제를 해결할 수 있다. 아울러, 개인이 사용하는 전동 킥보드(K) 뿐만 아니라 공유 킥보드(K)도 주차 가능하여 범용성을 증대시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 자전거 및 킥보드 겸용 거치대
10: 지지부재 20: 회전축
30: 거치부재 31: 관통공
40: 돌출부재 41: 막대바
42: 제1 굴절부 43: 제2 굴절부
B: 자전거 K: 킥보드
P1: 제1 끝점 P2: 제2 끝점

Claims (8)

  1. 지면으로부터 상부를 향하여 연장 형성되어 평행하게 이격배치된 한 쌍의 지지부재;
    상기 지지부재에 결합되는 회전축;
    한 쌍의 상기 지지부재 사이에 개재되어 회동 가능하도록 상기 회전축에 축결합되는 거치부재; 및
    자전거 또는 킥보드와 마주하는 상기 거치부재의 전면으로부터 이격 배치되며, 양끝단부가 상기 거치부재를 향하여 굴절되어 상기 거치부재에 고정되는 돌출부재;
    를 포함하는 자전거 및 킥보드 겸용 거치대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거치부재가 미리 설정된 기준위치로 이동하도록 상기 거치부재에 탄성력을 가하는 탄성부재를 포함하는 자전거 및 킥보드 겸용 거치대.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 거치부재에 상기 자전거가 거치되면, 미리 설정된 거치위치로 상기 거치부재가 회동 가능한 탄성을 가지는 자전거 및 킥보드 겸용 거치대.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 거치부재를 상기 지면과 수직한 중심축으로부터 전면을 향하여 기울어진 상기 기준위치로 회동하도록 상기 거치부재에 탄성력을 제공하는 자전거 및 킥보드 겸용 거치대.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 거치부재는 상기 탄성부재에 의해 상기 중심축으로부터 상기 전면을 향하여 7° 기울어진 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 자전거 및 킥보드 겸용 거치대.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 거치부재의 무게중심은 상기 회전축과 상기 돌출부재 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 및 킥보드 겸용 거치대.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전축에 고정되어 상기 거치부재의 회전반경을 제한하는 스토퍼를 더 포함하는 자전거 및 킥보드 겸용 거치대.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 거치부재의 길이는 450mm 내지 800mm로 형성되는 것을 특징으로 하는 자전거 및 킥보드 겸용 거치대.
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