KR101024667B1 - 고속 저상 소형 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거의 주행에 있어 고속주행을 위해 인체 하지 3대 근육을 고르게 최적화하여 인체 하지근력을 최대한 이용하며, 고속주행을 돕기 위해 인체 지상고를 낮추고, 현대인의 생활에 부합하기 위해 소형화에 부합할 수 있도록 고속 저상 소형자전거에 관한 것이다.

본 발명은 이륜자전거(1)에 있어서, 안장(2)을 중심으로 전후 앞바퀴(3)와 뒷바퀴(4)를 축 고정하되, 앞바퀴(3)는 12인치에서 16인치로 소형화하고, 뒷바퀴(4)는 대략 12인치에서 24인치로 기본 설정을 소형화 하고, 패달궤적(17)과 앞바퀴(3)가 상호 간섭이 없도록 해드튜브(5) 후방에 지면에서 26∼45cm의 높이로 크랭크축(6)을 축 고정하고, 크랭크축(6)에서 안장(2) 중심까지 60∼98cm의 거리를 확보하고 안장(2) 중심에서 크랭크축(6)의 각도는 각도A(7)로 하고, 각도A(7)는 42도에서 70도이며, 안장(2)의 이동각도는 30도에서 50도의 각도로 구성되는 각도B(8)로 하고 인체 체간각도C(9)는 5도 이상 30도 이하의 구성을 위한 핸들(10)의 위치와 각도를 설정하여, 각도A(7)와 각도C(9)의 합은 60도 이상을 구성하므로, 인체 3대 하지근육인 대퇴사두근군, 슬곡근군, 둔근군의 협응을 이루도록하며, 최대 근력 적용 수단을 제공하고, 크랭크축(6)에서 각도A(7)의 영향으로 안장(2)의 위치가 저상을 제공하고, 핸들(10)의 위치의 각도C(9)로 인해 무게중심이 리컴번트 자전거와 다르게 골반을 중심으로 전방에 있고, 측면상에서 시트에서 높이 15cm 전후와 평면상에서 반지름 20cm에서 48cm의 라운드형 골반받이는 골반의 위치가 뒷바퀴(4)의 축 전후에 위치해도 전복의 우려가 없으므로 앞바퀴(3)와 뒷바퀴(4)의 휠베이스가 115cm 이하가 가능한 저상 소형화 수단을 제공하는 고속 저상 소형 자전거에 관한 것이다.

BCD, 리컴번트, 해드튜브, 타원기어, 골반받이

Description

고속 저상 소형 자전거 {High speed and a low small-sized bicycle}

도1은 본 발명의 대표도

도2는 본 발명의 측면도

도3ab는 본 발명의 라운드형 골반받이를 위한 평면도

도4ab는 본 발명의 타원기어 각도변이 사례도

도5ab는 본 발명의 타원기어 아답터 변경 사례도

도6ab는 본 발명의 타원기어 체인가드 사례도

도7ab는 본 발명의 뒷꿈치 패드 사례도

*도면의 주요부분에 대한 부호설명

1. 이륜자전거 2. 안장

3. 앞바퀴 4. 뒷바퀴

5. 해드튜브 6. 크랭크축

7. 각도A 8. 각도B

9. 체간각도C 10. 핸들

11. 제1시트튜브 12. 제2시트튜브

13. L자형시트프레임 14. 시트포스트

15. 쇽업쇼바 16. 골반받이

17. 패달궤적 18. 타원기어

19. 아답터 20. 5발크랭크

21. 체인링 22. 체인링연결천공

23. 4발크랭크아답터 24. 체인가드연결천공

25. ㄹ자형뒷꿈치걸쇠패달 26. 클립형뒷꿈치걸쇠

본 발명은 자전거의 주행에 있어 인체 3대 하지근육인 대퇴사두근군 슬곡근군 그리고 둔근군의 협응력을 최대한 끌어 올려, 자전거의 추력을 높이고자 하고 고속주행시 공기저항과 안전성을 위해 안장을 낮추고자하며, 이때 조향성과 신체 불편성을 낮추기 위해 인체 체간의 각도인 각도C(9) 5도이상 설정하도록 하는 고속 저상 소형 자전거에 관한 것이다.

현재까지 인체의 최대 하지근력은 각도A(7)가 15도에서 25도 사이로 설정이 되어 체간각도C(9)를 50도 전후까지 내려야만 하는 구조를 갖고 있으며, 그로 인해 전립선의 충격과 조향을 위한 시계성 그리고 요추부와 상지의 부담을 안고서 자전거 주행을 하여야 했다.

그 대안으로 리컴번트 자전거는 골반을 중심으로 무게중심이 후방으로 이동되어 뒷바퀴의 위치 또한 후방으로 이동되어야 휠베이스가 길어지는 단점이 있어 소형화가 불가능하며, 각도A와 체간각도C의 합이 50도 전후이어서 인체 하지근육의 협응을 안출하기에 부족하지만, 누워서 타는 장점으로 공기저항이 낮아 고속주행이 가능하나 장비의 가격이 너무나 고가여서 대중화는 불가능하다.

본 발명은 각도A(7)를 크게 하고 앞바퀴를 소형화 하여, 안장의 위치를 최대 40cm까지 낮출 수 있고 무게중심이 골반을 중심으로 전방에 있어 뒷바퀴의 위치를 최대한 전방으로 가져올 수 있어, 앞 뒤 바퀴의 휠베이스를 100cm 이하까지 가능하게해서 현대인의 주거생활 차량공간에 적절한 소형화로 꿰할 수 있다.

본 발명은 고속주행과 신체 편의성을 위한 인체의 착상각도와 함께, 고속주행에 따른 추돌 시 안전성과 공기저항을 위한 저중심 설계 그리고 현대인의 주거환경과 차량환경에 부합하는 최소전장과 전고를 갖추어, 고속 자전거의 프레임 구조 특성이 일체형 구조에서도 접이식 자전거의 수준의 공간성을 목표로 한다.

특히, 동력손실을 없애기 위한 구조에서 서스펜션의 위치가 무척 중요한 부분이며, 이와 함께 동력손실이 없는 특성은 곧 시트부의 강성과 차체의 강성이 높아야 하는 특성을 갖고 있으며, 타원기어를 장착해서 무릎의 보호와 토크증대를 높이고자 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 적용되는 고속 저상 소형자전거에 대해 상세히 설명한다.

도1과 도2는 본 발명의 대표도로써 이륜자전거(1)에 있어서, 안장(2)을 중심으로 전후 앞바퀴(3)와 뒷바퀴(4)를 축 고정하되, 앞바퀴(3)는 12인치에서 20인치 로 소형화하고, 뒷바퀴(4)는 대략 12인치에서 24인치로 기본 설정을 소형화 하고, 패달궤적(17)과 앞바퀴(3)가 상호 간섭이 없도록 해드튜브(5) 후방에 지면에서 26∼45cm의 높이로 크랭크축(6)을 축 고정하고, 크랭크축(6)에서 안장(2) 중심까지 60∼98cm의 거리를 확보하고 크랭크축(6)의 수직 중심선을 기준으로 전방에 핸들(10)의 범위가 구성되어 체간의 각도가 90도 또는 뒤로 눕는 자세가 아니도록 하며, 안장(2) 중심에서 크랭크축(6)의 각도는 각도A(7)로 하고, 각도A(7)는 42도에서 70도이며, 안장(2)의 이동각도는 30도에서 50도의 각도로 구성되는 각도B(8)로 하고 인체 체간각도C(9)는 5도 이상 30도 이하의 구성을 하며 제1시트튜브(11)와 제2시트튜브(12)는 각도B(8)로 평행하게 구성되고 L자형 시트프레임(13) 전측은 제1시트튜브(11)의 시트포스트(14) 상단과 축고정되고 제2시트튜브(12)의 시트포스트(14)의 상단은 쇽업쇼바(15)와 연결되어 L자형 시트프레임(13)의 하단과 연결되고, L자형 시트프레임(13)에 매립된 시트포스트(14)의 전후 이동으로 L자형 시트프레임(13)의 전후 이동이 이루어지고 L자형 시트프레임(13)의 후위에 반지름 20cm∼48cm 정도의 라운드형 골반받이(16)를 중심점 높이 12cm∼20cm 정도를 요추부에 간섭이 없는 높이로 고정되며, 골반받이(16)과 제1시트튜브(11)의 시트포스트(14)와 L자형 시트프레임(13)의 전측 시트포스트(14)의 축고정 위치는 패달궤적(17)의 접선에 일직선에 유사한 위치에 존재해야 한다.

도3a는 본 발명의 평면도이고, 도3b는 라운드형 골반받이(16)를 위한 평면도로써 그 라운드는 반지름이 20cm에서 48cm 정도로 하여 인체 골반에 밀착되어 인체의 패달 구동 시에 좌우 동력손실을 억제하고, 패달에서 발생하는 높은 토크의 반 작용을 흡수하기 위해 평면형이 아닌 라운드형과 같은 밀착식 패드구성이 필요하고, 일반인의 바지 구성에서 벨트 걸이 돌출부를 위해 좌우 분할 또는 일체형이라도 중심에 홈이 있어 돌출부에 의한 인체 국부충격을 제거해야 하는 구성을 갖는다.

도4a와 도4b는 본 발명의 타원기어 각도변이 사례도로써, 기존 타원기어(18)를 자전거에 응용함에 있어, 다양한 각도변이와 타원형상을 적용시키는 것에 있어 그 강성과 구성원리에 있어서 부족한 점이 많았다.

이와 같은 기존 타원기어(18)의 한계를 극복하기 위해 본 발명은 도4a와 같이 타원기어 아답터(19)를 5발크랭크(20)와 연결하고 아답터(19)를 체인링(21)과 연결함에 있어 체인링연결천공(22)을 두어 체인링과 연결시 각도 4∼10도 전후의 변이를 만들고, 도4b와 같이 아답터(19)를 뒤집거나 5발크랭크(20)를 72도 각도 변이를 할 경우 최소 18도에서 최대 4.5도 단위의 5발크랭크(20)의 각도변화를 만들 수 있고, 체인링연결천공(22)를 찢어서 설정할 경우 360도 모든 각도를 흡수할 수 있는 아답터를 구성할 수 있다.

도5a와 도5b는 체인링(21)과 4발크랭크아답터(23)의 사례도로써 도5a의 좌우 도면은 체인링(21)의 형상에 있어 타원의 긴변과 짧은변의 차이에 따를 변화에 아답터(19)의 대응을 보이기 위한 도면으로써 타원의 형상 변화를 다르게 하여, 인체 부담과 토크증대를 체인의 성향에 따라 변화를 줄 수 있고, 도5b는 4발크랭크아답터(23)가 4발크랭크의 적용시에 체인링(21)에 적용되는 사례도이다.

도6은 타원기어의 경우 대구경 기어를 적용하거나, 타원의 긴변과 짧은변의 비율이 클 경우, 체인의 이탈방지와 함께 타원기어의 취약한 비틀림을 위해 긴변 양측에 타원기어와 연결하는 체인가드연결천공(24)를 적용하는 타원기어 사례도이다.

도7ab는 측면상에 있어 크랭크축(6)에 축고정되는 패달에 ㄹ자형뒷꿈치걸쇠패달(25)을 적용하되, 뒷꿈치걸쇠 위치는 패달축에서 10cm∼15cm 정도의 거리를 두며, 패달에 탈부착하는 토우클립패달과 같이 탈부착이 가능한 천공부를 이용해 클립형뒷꿈치걸쇠(26)를 적용하는 것이다.

본 발명은 하지 3대 근육의 고른 활용을 목표로 해서 순발력을 증대시켜 자전거의 순간 가속도를 증대시킬 수 있으며, 근육의 배분으로 각 근육의 분담률이 평균적이어서 특정 근육 특히, 대퇴사두의 피로감이 낮아 지속적인 운행을 고속으로 할 수 있다.

뿐만 아니라, 한국에서 가장 작은 소형차의 뒷 좌석에도 접지 않고 들어 갈만큼 소형화를 이루었으며, 공기저항과 안전성을 위해 지상고를 낮추었다. 스포일러의 장착과 서스펜션의 동력손실절감 그리고 실내자전거의 응용성을 갖고 있다.

Claims (4)

1. 이륜자전거(1)에 있어서, 안장(2)을 중심으로 전후 앞바퀴(3)와 뒷바퀴(4)를 축 고정하되, 앞바퀴(3)는 12인치에서 20인치로 소형화하고, 뒷바퀴(4)는 12인치에서 24인치로 기본 설정을 소형화 하고, 패달궤적(17)과 앞바퀴(3)가 상호 간섭이 없도록 해드튜브(5) 후방에 지면에서 26∼45cm의 높이로 크랭크축(6)을 축 고정하고, 크랭크축(6)에서 안장(2) 중심까지 60∼98cm의 거리를 확보하고 크랭크축(6)의 수직 중심선을 기준으로 전방에 핸들(10)의 범위가 구성되어 체간의 각도가 90도 또는 뒤로 눕는 자세가 아니도록 하며, 안장(2) 중심에서 크랭크축(6)의 각도는 각도A(7)로 하고, 각도A(7)는 42도에서 70도이며, 안장(2)의 이동각도는 30도에서 50도의 각도로 구성되는 각도B(8)로 하고 인체 체간각도C(9)는 5도 이상 30도 이하의 구성을 하며 제1시트튜브(11)와 제2시트튜브(12)는 각도B(8)로 평행하게 구성되고 L자형 시트프레임(13) 전측은 제1시트튜브(11)의 시트포스트(14) 상단과 축 고정되고 제2시트튜브(12)의 시트포스트(14)의 상단은 쇽업쇼바(15)와 연결되어 L자형 시트프레임(13)의 하단과 연결되고, L자형 시트프레임(13)에 매립된 시트포스트(14)의 전후 이동으로 L자형 시트프레임(13)의 전후 이동이 이루어지고 L자형 시트프레임(13)의 후위에 반지름 20cm∼48cm 정도의 라운드형 골반받이(16)를 중심점 높이 12cm∼20cm 정도를 요추부에 간섭이 없는 높이로 고정되며, 골반받이(16)과 제1시트튜브(11)의 시트포스트(14)와 L자형 시트프레임(13)의 전측 시트포스트(14)의 축고정 위치는 패달궤적(17)의 접선에 일직선에 유사한 위치에 존재하도록 구성되는 고속 저상 소형 자전거
2. 제 1항에 있어서,

   크랭크축(6)에 축고정되는 패달에 ㄹ자형뒷꿈치걸쇠패달(25)을 적용하되, 뒷꿈치 걸쇠 위치는 패달축에서 10cm∼15cm 정도의 거리를 두며, 패달에 탈부착하는 토우클립패달과 같이 탈부착이 가능한 천공부를 이용해 클립형뒷꿈치걸쇠(26)를 적용하는 고속 저상 소형 자전거
3. 이륜자전거(1)의 타원기어(18)을 장착함에 있어,

   아답터(19)를 5발크랭크(20)와 연결하고 아답터(19)를 체인링(21)과 연결함에 있어 체인링연결천공(22)을 두어 체인링과 연결시 각도 4∼10도 전후의 변이를 만들고, 아답터(19)를 뒤집거나 5발크랭크(20)를 72도 각도변이를 할 경우 최대 18도에서 최소 4.5도 단위의 5발크랭크(20)의 각도변화를 만들 수 있고, 체인링연결천공(22)를 찢어서 설정할 경우 360도 모든 각도를 흡수할 수 있는 아답터를 구성할 수 있고 4발크랭크아답터(23)의 경우 체인링연결천공(22)를 5개로 설정하여 호환되며, BCD거리 변화에 대응하고, 체인링(21)의 타원 형상 변화에 아답터가 호환성을 확보하는 고속 저상 소형 자전거
4. 제 3항에 있어서,

   타원기어(18)의 형상에서 긴변의 길이가 길어질 경우, 긴변의 안전성을 위해 체인가드연결천공(24)를 두어 타원기어(18)의 강성을 높여주는 고속 저상 소형 자전거

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