WO2012081924A2 - 자전거 - Google Patents

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WO2012081924A2
WO2012081924A2 PCT/KR2011/009691 KR2011009691W WO2012081924A2 WO 2012081924 A2 WO2012081924 A2 WO 2012081924A2 KR 2011009691 W KR2011009691 W KR 2011009691W WO 2012081924 A2 WO2012081924 A2 WO 2012081924A2
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handle
front wheel
steering
bicycle
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Inventor
박경희
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Park Kyunghee
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Publication date
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    • B62K15/00—Collapsible or foldable cycles
    • B62K2015/003—Collapsible or foldable cycles having a foldable crank or pedal

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle, and more particularly, to a bicycle that is capable of low power and excellent in portability when a user uses and carries a bicycle.
  • FIG. 1A is unstable because there is no or insufficient means to steer only the front wheels separately;
  • FIG. 1B is a publication No. 16444 (2001.03.05), in which there is no means to be a support point for the steering when attempting to steer the front wheels, so that there is no choice but to twist the whole body or use recoil. Steering is difficult if not (user);
  • FIG. 1C is a Korean Utility Model No.19682 (September 23, 1993).
  • the steering wheel can be steered by the saddle support point, but at the same time, the power system such as a pedal rotates left and right along the steering wheel. It is difficult to continuously touch the user's foot to the pedal and to transmit an effective force in a direction that is displaced.
  • the present invention minimizes the structure of the bicycle body (frame), reduces weight, and uses less force in use and transportation; Maximizes portability by achieving minimum volume; At the same time comfortably position the pedaling foot; Do it.
  • Front wheel stem A saddle provided at an upper end of the front wheel stem; A front wheel provided at a lower end of the front wheel stem; A driving unit for driving the front wheels;
  • a front wheel part comprising: a handle part comprising a handle stem provided between the saddle and the front wheel stem and a handle provided at a front end of the handle stem;
  • Rear wheel stem A steering shaft support receiving the front wheel stem on an upper end of the rear wheel stem; Consists of a rear wheel portion including; the rear wheel provided at the bottom of the rear wheel stem,
  • Manipulating the handle is configured to turn the handle portion from side to side.
  • the front wheel portion is configured to steer the steering shaft support as a shaft.
  • the handle stem may be installed on the front wheel stem and the steering shaft bearing of the rear wheel stem may receive the rear end of the handle stem to be a steering shaft.
  • FIG. 3 is an exploded view showing a portion A of the first embodiment
  • 4A is a side view showing part of a second embodiment
  • FIG. 5 is a side view showing a portion A of the fourth embodiment; Example of enlarged view of part B (some components not shown)
  • FIG. 6 is a side view showing a portion A of the sixth embodiment; B partial exploded view; Figure showing motion from the bottom of C
  • Figure 7 is a side view showing part A; B operation diagram
  • 9A and B are folding operation views of the seventh embodiment.
  • 10A is a side view showing a portion of an eighth embodiment; Side view showing part of B ninth practice
  • FIG. 11 is a plan view showing another portion of the belt A as shown in FIG. An operation diagram showing a motion of the portion B in a plane view; Plan view showing the part of the C belt immediately wound
  • 16A is a side view of the folded example; Exploded view of B folding means 170; Exploded view dismantling C steering shaft support 220
  • 17A and 17B illustrate an upper and lower rotation s2 based on a steering shaft support 220.
  • 18A to 18C illustrate an example in which the angle (direction) of the steering shaft bearing 220 shaft or the housing frame F bearing the rear end of the handle stem 162 is different.
  • 20A to C are exemplary views showing various forms of folding means 170, including partial views of related components including steering operation means.
  • 21A is a partial side view of bending the front wheel stem 110 so that the folding means is configured outside the steering rotation s2 axis, and then matching the rotation directions of the front wheel stem and the saddle;
  • B A perspective view of a front wheel stem and its surrounding elements, illustrating another form of the front wheel stem.
  • 22A-C are side perspective views illustrating the configuration of various types of handle stem and steering control means
  • 23A to 23C are side views illustrating different inclinations of the front wheel portion 100 with respect to the normal line; D is a motion diagram of driving and steering (turning)
  • a handle part A front wheel stem connected to the rear end of the handle part and having a saddle at the top and a front wheel at the bottom thereof; And a rear wheel stem connected to the rear end of the handle portion or the front wheel stem and having a rear wheel at a lower end thereof.
  • the front wheel stem is steered to the left and right at the upper end of the rear wheel stem (including refractive).
  • the steering rotation may be performed by turning, bending, or moving the handle of the handle part or the handle stem itself to rotate left and right so that the front wheel stem can be steered relative to the rotation axis of the rear wheel stem. It is called steering control means.
  • the handle part When the rear end of the handle part and the upper end of the rear wheel stem are rotatably coupled, the handle part may be foldably coupled to the front wheel stem in an X shape.
  • FIG. 1A is a three-wheeled trike form in which a plurality of rear wheels are arranged in parallel.
  • the driving unit may be omitted when manufactured for the purpose of gravity riding down the slope, or when manufactured to mount a separate power unit.
  • a separate handle may be omitted when the handle stem itself serves as the handle.
  • the front wheel part and the rear wheel part cross each other in an X shape, and then the intersection point is hinged.
  • This configuration can be folded like Scissors.
  • the locking device may be configured by using a stop pin or the like to define a limit at which the X shape is fixed or spread.
  • the rotation of the handle is configured to rotate the front end of the rear wheel portion.
  • the front wheel stem 110 and the rear wheel stem 210 are usually made of metal, carbon fiber, synthetic resin, etc., and are provided in the form of a rod, and receive the front and rear wheels 130 and 230 at the bottom, respectively.
  • the steering shaft support 220 is provided on the upper end of the rear wheel stem 210 and takes the form of a tubular shape (pipe shape).
  • the front wheel stem 110 passes through the inside of the steering shaft support and is fixed to maintain a constant angle with the rear wheel stem 210.
  • the saddle 120 is usually made of a material such as synthetic resin, rubber, and the like to be seated by the user and to step on the pedal 142 of the driving unit 140.
  • FIG. 10A if the rotation axis of the front wheel stem 110 and the rotation axis of the user (rider) body center coincide with each other.
  • FIG. 10B when the back wheel is provided to retreat from the center of the front wheel stem 110, the center of the user's body is positioned at the rear of the rotation shaft s2 of the front wheel stem 110. At this time, the front wheel stem 110 is inclined rearward, and accordingly, the center of gravity of the user seated on the saddle 120 ′ rotated about the inclined rotary shaft s2 is raised. At this time, there is a property to automatically restore the original position by gravity. The steering can be attempted by rotating the handle s1.
  • the front and rear wheels 130 and 230 generally include tires 132 and 232 made of a material such as rubber and synthetic resin, and rotation shafts 131 and 231 of the tire, and in the case of the front wheel 130, steering (usually) It only plays the role of turning, but it also plays the role of driving that generates propulsion in all-wheel drive bicycles. If a driving device such as a motor is formed on the rear wheel side, rear wheel driving is also possible.
  • the drive unit 140 is usually a pedal 142; Drive sprocket 141; Chain 143; Driven sprocket 144; It is configured to include a transmission. It is also configured as a chainless chainless power transmission system using a combination of gears such as bevel gears. Of course, it is possible to apply other types of driving unit.
  • the handle part 160 when a user generates a steering force (direction force) by operating the handle 162 or the handle stem by hand, the handle part 160 is eventually transmitted to the front wheel 130 through the front wheel stem 110. Steering is possible.
  • the shape of the handle portion shown in the figure is one example and in addition to other types of handles, handle stems and combinations thereof may be added, and additional devices required for general bicycles such as brakes, speedometers, horns, etc. may be added.
  • the inclined shaft 159 is configured to be coupled to a shaft (a) with an inclined cam shape, and the inclined shaft 159 is rotated when the front wheel part 160 is rotated (s1). Due to the inclination of the front wheel 160 is left (right) to move to either side (s2).
  • the handle 161 is provided at the front end of the handle stem 162; A rear end of the handle stem 162 is fixed by bearing (a) to pivotally engage from the front wheel stem (110); Gears to be provided at the rear end of the handle stem 162 and gears to be provided at the upper end of the rear wheel stem 210 (or on the steering shaft support 220) are formed in the form of bevel gears 151 and 152 (tooth teeth of gears are engaged. )do.
  • the steering operation shown in Fig. 3B is possible.
  • the bevel gears 151 and 152 are operated to eventually steer the entire front wheel part 100 to the steering s2.
  • the bevel gears 151 and 152 may form teeth only in a local portion necessary for steering rotation as shown in FIG. 4A.
  • Figure 4B is configured by changing the up and down direction in this case, since the steering direction of the front wheel portion 100 is opposite to the steering rotation (s2) direction can be used for special purposes, such as performances, training.
  • the rear end of the handle stem 162 and the front wheel stem 110 are fixed to one body so as not to move.
  • the handle 161 may be operated or rotated separately at the tip of the handle stem 162.
  • One example is the configuration with the axis a.
  • the gear which is engaged to correspond to the gear of the shaft (a) becomes the bevel gear 153 on the front end side;
  • the direction of the power is changed to the front bevel gear 153 and is transmitted to the rear bevel gear 154 through the transmission shaft 155.
  • the bevel gear 154 configuration of the rear end side is configured by the gear at the rear end of the transmission shaft 155 and the gear at the upper end of the rear wheel stem 210 (or on the steering shaft support).
  • the front wheel portion 100 may be rotated to the left and right by the steering shaft support 220 of the rear wheel portion 200 as an axis.
  • the bevel gear can also be achieved by means of another type of gear or friction wheel that can be replaced by one example.
  • the front side belt pulley 156 is provided on the axis of rotation a of the handle 161; A rear end belt pulley 157 is formed at a rear end of the handle stem 162; The belt pulleys 156 and 157 are wound and connected to the belt 158.
  • the belt 158 is preferably stitched as shown in the example of the figure, and can be wound immediately.
  • the front side belt pulley 156 is removed and both ends of the belt 158 are fixed to the left and right sides of the handle 161. to be.
  • the steering wheel 161 is rotated about the rotation axis a and the steering operation s1
  • the steering wheel stem 162 is rotated about the steering shaft support 220 as shown in the drawing (s2). It is designed to steer the front wheel stem.
  • the rear end of the belt pulley 157 or the steering shaft support 220 may be fixed (f ⁇ ) to fix the belt.
  • the belt is wound as shown in Figure 11C the steering rotation in the other direction.
  • the reverse configuration of the rear end belt pulley 157 can be configured to remove.
  • the user operates the steering wheel unit 160 to steer and change the entire front wheel unit 100 and accordingly, the direction of the saddle 120 coincides with the steering direction, so that the riding direction of the user is controlled.
  • the direction coincides with the direction of the front wheels and the drive unit. Therefore, the user's legs are not caught (contacted) with the front wheels during driving (driving), and the driving direction, in particular, the direction of the pedal and the direction of movement of the legs coincide, so that an effective propulsion (drive) operation can be applied.
  • the front wheel drive bicycle of the present invention may be provided with a folding means to be folded for convenience of storage, movement, etc.
  • the folding means will be referred to since a wide variety of folding means, devices are known.
  • folding means 170 17.1, 172, 173
  • the folding means 170 (171, 172, 173) is a handle stem 160; Front wheel stem 110;
  • the rear wheel stem 210 may be selectively provided on all or a part of the rear wheel stem 210, and may be provided if necessary elsewhere, such as a handle.
  • the handle stem 162 and the rear wheel stem 210 may be provided.
  • sliding means (i) is illustrated to enable the length adjustment of each part.
  • the sliding means (i) can also be installed in the required part.
  • the shape of the handle 161 is not only a T shape as shown above, but also a flag rod shape, etc., and the operation form may be configured to operate by other methods such as refraction and expansion in addition to the rotation (diffraction) method.
  • a principle of operating the rear brake by holding the brake lever on the handle side with a grip force is used.
  • From the front wheel stem 110 can be configured to rotate.
  • it can be configured by citing the detailed description of the invention of the Patent Application No. 1020050101608 and the accompanying drawings.
  • gears and the bevel gears g1 and g2 can replace their roles, frictional differences, universal joints, linkages, and the like are applicable.
  • the handle stem is fixed to the front wheel stem and the steering shaft bearing of the rear wheel stem can be supported so that the rear end of the handle stem is a steering shaft,
  • the handle stem 162 and the front wheel stem 110 are combined by folding means 170 such as a pivot and a hinge; A case where the rear end (or bottom) of the handle stem and the front end (or top) of the rear wheel stem 210 are pivoted and hinged to configure the steering shaft support 220 will be described.
  • a handle stem rear end of the handle portion 160 is supported by the housing frame F to allow rotation or steering operation for steering;
  • the gear 151 fixed to the rear end of the handle stem 162 and the gear 152 formed at the upper end of the rear wheel stem 210 are engaged to form the bevel gears 151 and 152 and to receive a steering shaft from the housing frame F.
  • a steering operation means 150 by being supported by bearings, including 220;
  • Front wheel stem 110 is hinged to the housing frame (F) to form a folding means 170 that is folded to be folded in the form of scissors as shown in Figure 16 (A) at this time using the locking device State can be maintained or released.
  • the hinge rotation axis of the folding means 170 may be configured in the portion (e) extending from the housing frame (F) as shown in Figure 20 for the convenience of the folding means configuration.
  • the steering operation as shown in FIGS. 13 and 14 (B) is possible through the steering shaft support 220. That is, when steering the handle 161 and the handle stem 162 (s1), the power transmitted through the bevel gears 151 and 152 or the material joint j is directed to the steering shaft support 220 as an axis.
  • the rear wheel stem 210 of the rear wheel part 200 is rotated (s2 ′).
  • the front wheel stem of the front wheel part 100 rotates in reverse (s2), and the front wheel part 100 including the handle part 160, the saddle 120, and the front wheel 130 is rotated.
  • the direction is changed by rotating the whole. Looking at the exploded bar in Figure 15 (B) it is easy to distinguish the rear wheel portion 200.
  • the configuration of the steering operation means 150 can be achieved through the timing belt (including the chain) and the belt pulley (including the sprocket), which is provided on the handle 161 side.
  • the belt pulley 156 and the belt pulley 157 provided at the rear end of the handle stem 162 are wound and connected to the belt 158.
  • FIG. 14 the case of replacing the bevel gear by using a material joint (cross joint or universal joint) (j) is briefly displayed (the material joint is a common mechanical element, and thus not shown in detail). Change the direction of rotation in place of the bevel gear by combining one or more.
  • the material joint can also be replaced by a joint through a flexible material.
  • the bevel gear can be replaced by other known combinations of gears, other mechanical elements, such as a friction difference.
  • a steering operation transmission element is called a steering operation transmission element.
  • the angle of the axis of the steering shaft support 220 can be inclined as necessary, for example, as shown in Figure 18, the right angle (q) as shown in Figure 18 (A); 18 (B, C) can be configured by giving an inclination angle (r) or reverse inclination angle (r ⁇ ); In the case of steering shaft rotation of the handle stem, the inclination angle can be given.
  • the inclination angle may be used for the purpose of matching the ground contact point of the front wheel and the rotation axis of the saddle as shown in FIG. 17, for catching the caster angle, or for a special purpose such as a bicycle for extreme sports or the like. Can be.
  • the front wheel stem 110 may be bent to fold the folding means 170, and the rotation shaft of the front wheel stem and the saddle may coincide.
  • the above-described configuration methods may be used for other purposes in addition to the case of matching the rotation axis of the saddle with the front wheel ground point.
  • the rotation axis of the saddle and the rotation axis of the front wheel grounding point can be configured as a part, for convenience of configuration of the present invention; Give the caster angle to the front wheels; When the user's body leans forward when riding, the center of gravity of the user is formed in front so that the center of gravity is closer to the rotation axis to adapt to this; For convenience of steering operation; Affect the steering rotation of the handle stem through the weight of the user; Aesthetic appearance; For such purposes.
  • the front wheel stem is divided into two parts and provided so that the folding means 170 can be formed by inserting the handle stem therebetween. It can also be inserted in between.
  • FIG. 22 exemplifies various forms of handle stems and steering operation means
  • FIG. 22 (A, C) shows a case in which a bevel gear (or material joint) is added to the rotation axis of the handle 161;
  • FIG. 22B the housing frame F is extended to a position where the handle 161 is located to serve as a substantial handle stem 162. Therefore, referring to FIG. 22, it can be seen that the housing frame F is actually a member of the handle stem 162 or a replaceable element.
  • FIG. 23 illustrates the operation of the present invention
  • the inclination angle may be changed by a device capable of varying the inclined line to be changeable according to a user's disposition, use, trend, and the like.
  • Minimized bicycle body structure, light weight and minimized volume make it easy to use, transport and carry. Can contribute to the base of the bicycle.

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Abstract

본 발명은 자전거에 관한 것으로 특히, 사용자가 자전거를 사용, 운반함에 있어서, 적은힘으로 가능하고 휴대성이 뛰어난 자전거에 관한 것이다.

Description

자전거
본 발명은 자전거에 관한 것으로 특히, 사용자가 자전거를 사용, 운반함에 있어서, 적은힘으로 가능하고 휴대성이 뛰어난 자전거에 관한 것이다.
도 1 A는 전륜만을 별도로 조향할 수 있는 수단이 없거나 미비해서 불안정하고; 도 1 B는 공개특허 제16444호(2001.03.05)로서 전륜을 조향할려고 시도할 시에 상기 조향에 대한 힘의 받침점이 될 수단이 마련되지 않아서 몸체 전체를 뒤틀거나 반동을 이용하는 수 밖에 없으므로 뛰어난 운전자(사용자)가 아니라면 조향의 조작이 난해하고; 도 1 C는 공개실용신안 제19682호(1993.09.23)로서 안장을 받침점으로 조향 핸들을 조작하여 조향은 할 수 있으나 동시에 페달 등 동력체계가 상기 조향 핸들을 따라 같이 좌우 회전하므로 사용자의 몸체가 지향하는 방향과 어긋나 상기 페달에 사용자의 발을 지속적으로 접촉하기 힘들고 아울러 유효한 힘을 전달할 수 없다.
특히, 조향의 각이 크면 상기 페달을 밟는 것 자체가 불가능해진다.
본 발명은, 자전거의 차체(프레임)의 구조를 극소화하여 경량화를 이루어 사용, 운반에 있어서 적은 힘이 들고; 최소 부피를 이룰 수 있도록 하여 휴대성을 극대화 시키고; 동시에 페달을 밟는 발의 위치를 편안하게; 할 수 있도록 한다.
전륜스템; 상기 전륜스템의 상단에 구비되는 안장; 상기 전륜스템의 하단에 구비되는 전륜; 상기 전륜을 구동하는 구동부; 상기 안장과 상기 전륜스템 사이에 구비되는 핸들스템 및 상기 핸들스템의 전단에 구비되는 핸들로 구성되는 핸들부;을 포함하는 전륜부와,
후륜스템; 상기 후륜스템의 상단에 상기 전륜스템을 축받이하는 조향축받이; 상기 후륜스템의 하단에 구비되는 후륜;을 포함하는 후륜부로 구성되되,
상기 핸들을 조작하면 상기 핸들부가 좌우로 방향전환을 하도록 구성된다.
또, 상기 핸들을 조작하면 상기 조향축받이를 축으로 상기 전륜부가 조향동작 되도록 구성된다.
혹은 상기 핸들스템은 상기 전륜스템에 설치되고 상기 후륜스템의 조향축받이는 상기 핸들스템의 후단을 조향축이 되도록 축받이 할 수 있다.
본 발명에 따르면,
기존의 전륜구동 형태 자전거의 경우 전륜이 방향을 전환하면 크랭크 페달과 충돌을 피하기 위해서 크랭크 페달도 동일한 방향으로 전환을 해야하고, 이에 따라 운전자의 다리 운동궤적과 각이 생겨 제대로 된 구동력을 전달할 수 없는 바 이러한 단점을 해소한다.
또한, 방향전환을 하는 쪽으로 사용자의 몸을 틀거나 기울일 수 있어서 방향전환의 반대측으로 작용하는 원심력을 이겨내기에 용이하고 방향전환고 함께 몸을 틀고 기울이면서 보다 다이내믹한 라이딩의 맛을 즐길 수 있다.
본 발명에 있어서 그 범위는 예시된 실시 외에도 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 다른 실시의 것도 포함한다.
도 1 A 내지 C는 공지 기술의 자전거
이하, 본 발명의 실시
도 2 제1 실시의 측면도
도 3 상기 제1 실시의 A 부분을 보인 분해도; B 동작도
도 4 A 제2 실시의 부분을 보인 측면도; B 제3 실시의 부분을 보인 측면도
도 5 제4 실시의 A 부분을 보인 측면도; B 부분을 확대해서 보인 예시도(일부구성 도시 생략)
도 6 제6 실시의 A 부분을 보인 측면도; B 부분 분해도; C 저면에서 부분을 보인 동작도
도 7 A 부분을 보인 측면도; B 동작도
도 8 제7 실시의 측면도
도 9 A 및 B는 상기 제7 실시의 절첩 동작도
도 10 A 제8 실시의 부분을 보인 측면도; B 제9 실시의 부분을 보인 측면도
도 11은 상기 도6의 다른 실시로서, A 벨트를 엇감고 부분을 보인 평면도; B 부분의 동작을 평면에서 보인 동작도; C 벨트를 바로 감고 부분을 보인 평면도
이하, 본 발명 다른 형태의 실시
도 12 측면도
도 13 조향 동작도
도 14 A 벨트를 이용한 조향조작수단(150) 실시의 측면도; B 자재이음을 사용한 예시도
도 15 A 외형 측면도; B 부분 분해도
도 16 A 절첩된 예시의 측면도; B 절첩수단(170)을 해체한 분해도; C 조향축받이(220)를 해체한 분해도
도 17 A 및 B는 조향축받이(220)를 축으로 하는 상,하단의 회전(s2)을 예시
도 18 A 내지 C는 조향축받이(220) 축의 각도(방향) 또는 핸들스템(162) 후단을 축받이하는 하우징프레임(F) 축받이의 각도를 달리한 예시
도 19 A 조향조작수단을 포함한 관련 구성요소의 부분도: B 부분 투시도; C 종단면도
도 20 A 내지 C는 조향조작수단을 포함한 관련 구성요소의 부분도;를 포함하여 절첩수단(170)의 다양한 형태를 나타낸 예시도
도 21 A 전륜스템(110)을 절곡하여 절첩수단이 조향 회전(s2) 축의 밖에 구성되도록 한 후, 전륜스템 및 안장의 회전방향을 일치시키는 것을 보인 부분측면도; B 전륜스템의 다른 형태를 예시한 것으로 전륜스템 및 그 주변 요소의 사시도
도 22 A 내지 C는 다양한 형태의 핸들스템 및 조향조작수단의 구성형태를 예시한 측면 투시도
도 23 A 내지 C는 법선에 대한 전륜부(100)의 기울기를 다르게 하여 예시한 측면도; D는 주행 및 조향(방향전환)의 동작도
본 발명은,
핸들부; 상기 핸들부의 후단부에 연결되며, 상단에 안장을 구비하며 하단에 전륜을 구비하는 전륜스템; 상기 핸들부의 후단부 또는 상기 전륜스템에 연결되며, 하단에 후륜을 구비하는 후륜스템;을 포함하여 구성되며,
상기 핸들부를 동작시키면 상기 후륜스템의 상단부를 축으로 상기 전륜스템이 좌우로 조향 회전(굴절 포함)하도록 구성된다.
상기 조향 회전은 상기 핸들부의 핸들 또는 핸들스템 자체를 돌리거나 꺽거나 움직이거나 하여 조작하면 이 조작에 의한 동작이 상기 후륜스템 상단부의 회전 축에 대하여 상기 전륜스템이 조향 가능하도록 좌,우로 회전할 수 있도록 구성되며 이를 조향조작수단이라 한다.
상기 핸들부의 후단부과 상기 후륜스템의 상단이 회전 결합하는 경우에, 상기 핸들부는 상기 전륜스템과 X 형태로 절첩가능케 결합할 수 있다.
본 발명은 전,후륜을 포함하는 2륜 이상의 자전거를 대상으로 한다. 도 1 A는 복수의 후륜을 병렬배치하여 구성한 3륜 트라이크 형태이다.
전륜부(100)와 후륜부(200)로 구성되고,
상기 전륜부(100)는, 전륜스템(110); 상기 전륜스템(110)의 상단에 구비되는 안장(120); 상기 전륜스템(110)의 하단에 구비되는 전륜(130); 상기 전륜(130)을 구동하는 구동부(140); 상기 안장(120)과 상기 전륜스템(110) 사이에 구비되는 핸들스템(162) 및 상기 핸들스템(162)의 전단에 구비되는 핸들(161)을 포함하는 핸들부(160);을 포함한다.
한편, 비탈길을 내려오는 중력 라이딩 등의 목적으로 제작되거나, 별도의 동력장치 등을 장착하도록 제작되는 경우 등에는 상기 구동부가 생략될 수도 있다.
또한 상기 핸들스템 자체가 상기 핸들의 역할을 하는 경우 별도의 핸들은 생략될 수 있다.
상기 후륜부(200)는, 후륜스템(210); 상기 후륜스템(210)의 상단에 구비되며 상기 전륜스템(110)을 축받이하는 조향축받이(220); 상기 후륜스템(210)의 하단에 구비되는 후륜(230);을 포함한다.
그리고, 상기 전륜부와 후륜부를 X형태로 교차한 후 그 교차점을 힌지결합 시킨다. 이러한 구성으로 가위(Scissors)와 같이 절첩 가능하도록 할 수 있다. 물론, X형태가 고정되거나 벌리어지는 한계를 정하도록 멈춤핀 등을 사용하여 잠금장치를 구성할 수 있다. 또, 상기 핸들의 회전이 상기 후륜부의 전단을 회전 시키도록 구성한다.
상기 전륜스템(110) 및 후륜스템(210)은 보통 금속, 탄소섬유, 합성수지 등을 소재로 되어 봉상의 형태로 구비되고 하단에 전,후륜(130, 230)을 각각 축받이 하도록 된다.
상기 조향축받이(220)는 상기 후륜스템(210)의 상단에 구비되며 관상(파이프의 형상)의 형태를 취한다. 상기 조향축받이의 내부로 상기 전륜스템(110)이 통과하여 축받이 되며 상기 후륜스템(210)과 일정한 각을 유지하도록 고정한다.
상기 안장(120)은 보통 합성수지, 고무 등의 소재로 되어 사용자가 착석하고 구동부(140)의 페달(142)을 밟기 편한 형태를 취한다. 도 10 A와 같이 상기 전륜스템(110)의 정 상단에 위치하면 상기 전륜스템(110)의 회전축과 사용자(탑승자) 몸중심의 회전축이 일치하게 된다. 도 10 B와 같이 상기 전륜스템(110)의 중심에서 후방으로 물러서도록 구비하면 사용자의 몸중심이 상기 전륜스템(110)의 회전축(s2) 후방에 위치하게 된다. 이 때 상기 전륜스템(110)은 후방으로 기울여져 있고 이에따라 상기 경사진 회전축(s2)을 중심으로 회전되는 안장(120`)에 착석한 사용자의 무게 중심이 상향된다. 이 때 중력에 의해 원위치로 자동 복원할려는 성질이 발생한다. 상기 조향은 상기 핸들을 회전 조작(s1)하여 시도할 수 있다.
상기 전,후륜(130, 230)은 보통 고무, 합성수지 등의 소재로 된 타이어(132, 232)와 상기 타이어의 회전축(131, 231)을 포함하고, 상기 전륜(130)의 경우 보통은 조향(방향전환)의 역할만을 담당하지만 전륜구동 자전거에서는 추진력을 발생시키는 구동의 역할도 담당한다. 만일, 후륜 측에 모터와 같은 구동장치를 구성하면 후륜구동도 가능하다.
상기 구동부(140)는 보통, 페달(142); 구동스프라킷(141); 체인(143); 종동스프라킷(144); 변속기를 포함하여 구성된다. 또 베벨기어 등 기어의 조합을 이용하여 체인없는 무체인 동력전달 방식으로도 구성된다. 물론 이 외의 다른 형태의 구동부를 적용함이 가능하다.
상기 핸들부(160)에 관해서, 핸들(162) 또는 핸들스템을 사용자가 손으로 조작하여 조향력(방향전환하는 힘)을 발생시면 상기 전륜스템(110)을 통하여 종국에는 상기 전륜(130)에 전달되어 조향이 가능하다. 물론, 도면에 도시되는 핸들부의 형태는 하나의 예시이며 이 외에 기타 다른 형태의 핸들, 핸들스템 및 이들의 조합이 가능하고 또한 브레이크, 속도계, 경음기 등 일반적인 자전거에 필요한 부대 장치를 추가할 수 있다.
다음은 본 발명의 핵심 사항이라 할 수 있는 상기 핸들부(160) 및 조향조작수단(150)에 대해 살펴본다.
먼저, 도 7에서 조향조작수단(150)의 가장 간략한 형태의 일 실시를 살펴보면, 상기 핸들(161)을 조작할 때 상기 핸들부(160)만 독립적으로 좌우 또는 상하로 거동되도록 하는 구성이 도시된바, 이 때 사용자는 상기 핸들부(160)의 거동에 반대되는 측으로 힘을 발휘하여 상기 안장(120)을 통하여 상기 전륜스템(110)에 힘을 전달하고 결국 전륜부(130)의 조향을 달성할 수 있는 것이다. 도7 A 및 B에 도시된 일 실시를 보면 캠 형태로 경사를 두고 축(a)결합되는 경사축(159)이 구성되어 있으며, 전륜부(160)를 회전(s1)시키면 상기 경사축(159)의 경사로 인하여 상기 전륜부(160)가 좌,우 어느 일측으로 비켜나는 거동(s2)을 하게 된다. 이러한 구성은 핸들부(160)가 혼자 움직이기 때문에 안정감이 다소 부족하므로 사용자가 인위적으로 상기 핸들부(160)의 위치를 고정하여야 한다. 물론 상기 핸들부의 회전에 저항을 가할 탄성체를 구비하여 그 양 단부를 상기 경사축(159)의 양측에 걸어서 위치복원을 꾀할 수 있다.
다음, 상기 핸들(161)을 조작하면 상기 조향축받이(220)를 축으로 상기 전륜부(100) 전체가 좌우로 방향전환 되는 구성에 관하여 조향 효과가 확실하고 핸들부가 안정적인 실시를 살펴보면,
도 2 및 도3 A에서, 핸들스템(162)의 선단에(앞에) 핸들(161)이 구비되고; 상기 핸들스템(162)의 후단은 전륜스템(110)으로부터 피벗 결합되도록 축받이(a)되어 고정되며; 상기 핸들스템(162) 후단에 구비될 기어와 상기 후륜스템(210) 상단에 [또는, 조향축받이(220)에] 구비될 기어가 베벨기어(151, 152)의 형태로 결치(기어의 이가 맞물림)된다. 상기 구성에 의하여 도3 B에 도시된 조향동작이 가능하다. 사용자가 상기 핸들(161)을 회전시켜 조향조작(s1)하면 상기 베벨기어(151, 152)를 작동시켜 결국은 상기 전륜부(100) 전체가 조향회전(s2)된다.
상기 베벨기어(151, 152) 형태는 도4 A에 있어서와 같이 조향회전에 필요한 국소부분만 치형을 형성할 수 있다. 도4 B는 상하 방향을 바꾸어서 구성한 것으로서 이 경우 전륜부(100)의 조향방향이 상기 조향회전(s2)방향과 반대가 되므로 공연, 훈련 등의 특수목적으로 사용될 수 있다.
도5 A 및 B에 있어서는 핸들스템(162)의 후단과 전륜스템(110)이 한 몸체로 되어 움직이지 않게 고정된 형태이다. 이 때에는 핸들(161)이 상기 핸들스템(162)의 선단에서 별도로 동작하거나 회전할 수 있도록 한다. 축(a)을 두고 구성하는 경우가 한 예시이다. 상기 축(a)의 기어에 대응하도록 결치시킨 기어가 전단 측의 베벨기어(153)가 되며; 상기 핸들을 조향 조작하면 상기 전단 측 베벨기어(153)으로 동력의 방향이 전환되고 또 전달축(155)을 통하여 후단 측의 베벨기어(154)로 전달된다. 상기 후단 측의 베벨기어(154) 구성은 상기 전달축(155)의 후단에 있는 기어와 후륜스템(210)의 상단에 (또는 조향축받이에) 있는 기어가 결치되어 구성된다. 상기 후단 측으로 전달되는 조향조작에 의하여, 상기 후륜부(200)의 조향축받이(220)를 축으로 상기 전륜부(100)가 좌우로 조향 회전할 수 있다.
상기 베벨기어는 하나의 예시로서 그와 대치 가능한 다른 형태의 기어 또는 마찰차(friction wheel)를 통하여서도 달성될 수 있다.
도6에 도시된 바는 벨트와 벨트폴리(또는, 체인과 스프라킷)를 적용한 것이다. 상기 도5에 도시된 형태의 또 다른 실시의 하나로서, 핸들(161)의 회전 축(a)에 전단 측 벨트폴리(156)을 구비하고; 핸들스템(162)의 후단에 후단 측 벨트폴리(157)을 구성하고; 상기 벨트폴리들(156, 157)을 벨트(158)로 감아 연결한 것이다. 상기 벨트(158)는 도면의 예시와 같이 엇감기가 바람직하고, 이 외에 바로 감기를 할 수 있다.
도 11 A의 경우 상기 도6의 다른 예시로서, 상기 전단 측 벨트폴리(156)를 제거하고 상기 핸들(161)의 좌우양측에 상기 벨트(158)의 양 단부를 각각 고정(f)하도록 하는 구성이다. 이 때 도 11 B와 같이 상기 핸들(161)을 회전축(a)을 중심으로 회전시켜 조향 조작(s1)하면 도시된 바와 같이 핸들스템(162)이 조향축받이(220)를 중심으로 조향 회전(s2)되면서 전륜스템을 조향 회전하도록 되어 있다. 한편, 상기 후단 측 벨트폴리(157) 또는 상기 조향축받이(220)에는 상기 벨트를 고정하도록 고정(f`)할 수 있다. 한편, 도 11 C와 같이 벨트를 감게되면 다른 방향으로 조향 회전 한다. 물론, 전술한 구성의 역으로 후단 측 벨트폴리(157)를 제거하도록 구성 할 수 있다.
전술한 구성을 통하여 사용자는 핸들부(160)를 조작하여 전륜부(100)전체를 조향, 방향전환하며 이에 따라 안장(120)의 방향이 상기 조향의 방향과 일치되므로 사용자의 탑승방향이 조향의 방향과 일치되고 이에 따라 전륜 및 구동부의 방향과 일치하게 된다. 따라서, 주행(운전) 중에 사용자의 다리가 전륜에 걸리게 되는(접촉하는) 일이 일어나지 않으며, 구동부 특히 페달의 방향과 다리의 운동방향이 일치되어 유효한 추진(구동)동작을 가할 수 있다.
본 발명의 전륜구동자전거는 보관, 이동 등의 편의를 위하여 절첩이 되도록 절첩수단을 구비할 수 있으며, 상기 절첩수단은 매우 다양한 절첩수단, 장치가 공지되어 있으므로 이를 인용하기로 한다.
도8에서는 절첩수단(170)(171, 172, 173)을 구비하는 것을 도시하고 있다. 상기 절첩수단(170)(171, 172, 173)은 핸들스템(160); 전륜스템(110); 후륜스템(210)의 모두에 또는 어느 일부에 선택적으로 구비할 수 있으며 그 외에 핸들과 같이 다른 곳에도 필요하다면 구비할 수 있는바, 도9 A의 경우 핸들스템(162)과 후륜스템(210)에 상기 절첩수단(70)(71, 73)을 설치하는 예를 도시하고; 도9 B에 있어서는 전륜스템(110)에만 상기 절첩수단(70)(172)을 장치하는 예를 도시하고 있다.
또한 도9에서, 각 부분의 길이 조절이 가능하도록 슬라이딩수단(i)이 예시되어 있다. 상기 슬라이딩수단(i) 또한 필요한 부분에 설치할 수 있다.
본 발명에서 전술한 바의 구성 및 그 요소들은 몇가지 예시에 해당하는 것으로서, 전술한 바 외에 공지되었거나 또는 당업자라면 변경할 수 있는 모든 장치, 수단이 본 발명을 달성하기 위해 동원될 수 있는 바 예컨대,
상기 핸들(161)의 형태는 상기 도시된 것과 같은 T 형태는 물론 이 외의 것으로서 국기봉 형태 등도 가능하고, 그 작동형태는 상기 회전(회절) 방법 외에 굴절, 신축 등 다른 방법으로 작동하도록 하는 구성도 가능하다. 가령 자전거 브레이크 장치로 쓰이는 켈리퍼브레이크의 경우 핸들 측의 브레이크레버를 악력으로 파지하여 뒷 브레이크를 작동하는 원리가 사용되며 이와 같이 상기 핸들 측의 레버를 파지하여 상기 후륜스템(210)의 조향축받이(220)로 부터 상기 전륜스템(110)이 회전하도록 구성할 수 있는 것이다. 이와 관련해서 출원특허 제1020050101608호의 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면과 같은 것을 인용하여 구성할 수 있다.
상기 기어, 상기 베벨기어(g1, g2)에 있어서는 그것이 담당할 역할을 대치할 수 있는 것으로서, 마찰차, 자재이음(Universal Joint), 링크연결(Linkage) 등이 적용 가능하다.
또한, 본 발명에서,
상기 절첩수단(170)과 관련해서는 대한민국 출원특허/출원실용신안 제1019930002630호; 제2020010006196호; 제2019950000166호; 등이 있고,
상기 슬라이딩수단(i)과 관련해서는 제1019960027315호; 제2019970036108호; 제2020080008345호; 등이 있는 바 이를 인용할 수 있다.
전술한 바와 같이 전륜부와 후륜부가 X 형태로 교차되는 본 발명의 자전거에 있어서,
상기 핸들스템은 상기 전륜스템에 고정되고 상기 후륜스템의 조향축받이는 상기 핸들스템의 후단이 조향축이 되도록 축받이 할 수 있는바,
다음의 도 12부터는 핸들스템(162)과 전륜스템(110)이 피봇, 힌지 등의 절첩수단(170)으로 결합되고; 상기 핸들스템의 후단(혹은 하단)과 후륜스템(210)의 전단(혹은 상단)이 피봇, 힌지결합하여 조향축받이(220)를 구성하는 경우의 실시를 설명한다.
도 12 내지 도 16에 도시된 바를 도 19 및 도 20과 함께 설명하면,
핸들부(160)의 핸들스템 후단이 하우징프레임(F)으로부터 조향을 위한 회전, 혹은 핸들조작이 가능하도록 축받이되고; 상기 핸들스템(162) 후단에 고정되는 치차(151)와 후륜스템(210)의 상단에 형성된 치차(152)가 치합되어 베벨기어(151, 152)를 구성하고 상기 하우징프레임(F)으로부터 조향축받이(220)를 포함하여 축받이되므로써 조향조작수단(150)을 구성하고; 전륜스템(110)은 상기 하우징프레임(F)과 힌지결합하여 도 16 (A)에 도시된 바와 같이 가위형태로 접히도록 절첩되는 절첩수단(170)을 구성한바 이 때 록킹장치를 사용하여 상기 절첩상태를 유지, 해제할 수 있다.
이 때 상기 절첩수단(170)의 힌지 회전축은 절첩수단 구성의 편의를 위하여 도 20에 도시된 경우와 같이 상기 하우징프레임(F)으로부터 연장된 부위(e)에 구성할 수 있다.
상기한 구성을 통하여 상기 조향축받이(220)를 통하여 도 13 및 도 14 (B)와 같은 조향동작이 가능하다. 즉, 핸들(161), 핸들스템(162)을 조향 조작을 하면(s1) 상기 베벨기어(151, 152), 혹은 자재이음(j)을 통하여 전달되는 동력이 상기 조향축받이(220)를 축으로 후륜부(200)의 후륜스템(210)을 회전시키게 된다(s2`). 이 때, 상기 후륜스템이 방향 고정되어 있다고 한다면 역으로 전륜부(100)의 전륜스템이 회전하면서(s2) 핸들부(160), 안장(120) 및 전륜(130)을 포함한 전륜부(100) 전체를 회전시키는 방법으로 방향전환을 하게 된다. 도 15 (B)에 분해 도시된 바를 보면 후륜부(200)를 구분하기 용이하다.
도 14 (A)에서와 같이, 타이밍 벨트(체인 포함) 및 벨트폴리(스프라킷 포함)을 통하여서도 상기 조향조작수단(150)의 구성을 달성할 수 있는바, 핸들(161)측에 구비된 벨트폴리(156)와 핸들스템(162) 후단에 구비된 벨트폴리(157)를 벨트(158)로 감아 연결한다.
도 14 (B)에서는 자재이음(십자조인트 또는 유니버셜조인트)(j)를 사용하여 상기 베벨기어를 대신하는 경우를 간략표시(상기 자재이음은 공용되고 있는 기계요소이므로 자세한 도시 생략)한 것으로 자재이음을 1개 혹은 복수개를 조합하여 베벨기어를 대신하여 회전의 방향을 바꾼다. 상기 자재이음은 플렉시블(Flexible)한 재료를 통한 이음으로도 대치될 수 있다. 또 상기 베벨기어는 공지된 다른 형태의 기어의 조합, 다른 기계요소 예컨데 마찰차 등으로 대치가능함은 물론이다. 다시말하면 회전(굴절 포함)을 정,역으로 전달하거나 그 방향을 다른 각도로 바꾸어 전달하는 기계요소라면 공지, 공용된 것을 포함하여 여타의 것도 본 발명의 상기 구성에 사용될 수 있다. 본 발명에서 이러한 요소를 조향조작 전달요소라고 한다.
한편, 상기 조향축받이(220)의 축의 각은 필요에 따라 경사를 줄 수 있는데 예컨데 도 18에 도시된 바를 보면 도 18 (A)와 같은 정각(q); 도 18 (B, C)와 같이 경사각(r) 또는 역경사각(r`)을 주어 구성할 수 있으며; 상기 핸들스템의 조향 축회전 경우도 마찬가지로 경사각을 부여할 수 있다. 도 18에 있어서 상기 경사각은 도 17에서 알 수 있듯이 전륜의 지면접촉점과 안장의 회전축을 일치시켜야 하는 경우나, 캐스터각을 잡거나, 그 밖에 익스트림스포츠 등의 공연을 위한 자전거 등 특별한 목적 등을 위하여 사용될 수 있다.
또는 상기 핸들스템과 상기 전륜의 접지점을 일치시키기 위해서 상기 안장의 위치를 전방 혹은 후방으로 위치 이동하여 고정할 수 있으며; 도 21 (A)의 경우와 같이 전륜스템(110)을 휘게하여 절첩수단(170)을 비껴서 구성하고 전륜스템과 안장의 회전축을 일치시킬 수 있다.
여기서 전술한 구성방법들은 비단, 전륜 접지점과 안장의 회전축을 일치시키기 위한 경우 외에 다른 목적으로도 쓰일 수 있음은 물론이다.
반대로 안장의 회전축과 전륜 접지점의 회전축을 일부로 비껴서 구성할 수 있는바, 본 발명 구성의 편의상 또는; 전륜에 캐스터 각을 부여하거나; 승차시에 사용자의 몸을 전방으로 숙이는 경우 사용자의 무게중심이 전방에 형성되기 때문에 이에 적응하도록 상기 무게중심이 상기 회전축에 보다 근접시되도록 하기 위하거나; 조향조작의 편의를 위하거나; 사용자의 체중을 통하여 핸들스템의 조향회전에 영향을 미치게 하거나; 미관상; 등의 목적을 위함이다.
도 21 (B)에서는 전륜스템을 종으로 2분하여 제공하고 그 사이에 핸들스템을 끼워서 절첩수단(170)을 구성할 수 있도록 한 것으로 역으로 핸들스템을 종으로 2등분하여 제공하고 전륜스템을 그사이에 끼워 통과시킬 수도 있다.
도 22에서는 다양한 형태의 핸들스템 및 조향조작수단 등의 형태를 예시하며 도 22 (A, C))는 핸들(161)의 회전축에도 베벨기어(또는 자재이음)의 구성을 추가하는 경우이고; 도 22(B)의 경우에는 하우징프레임(F)을 핸들(161)이 있는 곳까지 연장시켜서 실질적인 핸들스템(162)의 역할을 하도록 구성하는 경우이다. 따라서 도 22를 참조할 때 사실상 하우징프레임(F)은 핸들스템(162)의 일원이거나 대치될 수 있는 요소임을 알 수 있다.
도 16 (B, C)에 도시된 바와 같이 각 부분을 분해, 조립가능 하도록 하므로써 정비, 보관, 운반의 편리성을 제고할 수 있다.
상기 조향조작수단(150) 등 모든 구성요소에 있어서 보다 구체적인 사항이나 전술한 구성 외에 다른 방법의 것들은 상기 도 1 내지 도 11에 예시된 것들을 인용한다.
도 23은 본 발명의 동작을 예시한 것으로서,
도 23 A의 경우 수직 법선(v)에 대하여 전륜스템(110) 또는 조향조작수단(150)/조향축받이(220)의 회전축의 기울기를 부여하지 않거나 매우 적은 경사각(3°)을 부여한 경우로서, 사용자(user)가 전방으로 전도할 우려가 있다.
도23 B의 경우 상기 기울기를 매우 크게 주어서 매우 큰 경사각(43°)을 부여한 경우서로, 전방으로 전도할 우려는 없으나 조금 후방으로 눕혀진(recumbent) 느낌이 있다.
도 23 C의 경우 중간 정도의 경사각(23°)을 부여한 경우이다.
상기 경사각은 사용자의 성향, 사용 용도, 트랜드 등에 따라 변경가능하도록 경사삭을 가변할 수 있는 장치에 의하여 변경될 수 있다.
본 발명에 따르면,
자전거 차체 구조가 극소화되고 무게가 경량화되고 부피가 최소화되어서 사용, 운반 및 휴대가 편하고 전륜구동시에 페달을 밟는 발이 전륜 회전의 방향과 일치되어 편안하게 페달링을 할 수 있어서, 사용자에게 편리함을 증진시켜서 자전거의 저변확대에 기여할 수 있다.

Claims (10)

  1. 핸들부;
    상기 핸들부의 후단부에 연결되며, 상단에 안장을 구비하며 하단에 전륜을 구비하는 전륜스템;
    상기 핸들부의 후단부 또는 상기 전륜스템에 연결되며, 하단에 후륜을 구비하는 후륜스템;을 포함하며,
    상기 핸들부를 동작시키면 조향조작수단을 통하여 상기 후륜스템의 상단부를 축으로 상기 전륜스템이 좌우로 조향 회전하는 것을 것을 특징으로 하는 자전거
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핸들부의 후단부과 상기 후륜스템의 상단이 회전 결합하며,
    상기 핸들부는 상기 전륜스템과 X 형태로 절첩가능케 결합되는 것을 특징으로 하는 자전거
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전륜스템의 몸체와 상기 후륜스템의 상단이 회전 결합하며,
    상기 핸들부, 상기 후륜스템 또는 상기 전륜스템 중에는 절첩가능한 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 자전거
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자전거에 구성될 조향조작수단은,
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자전거에 구성될 조향조작수단은,
  6. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    자전거
  7. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    자전거
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