KR102446130B1 - 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치는, 한쌍의 체인스테이(161)와 한쌍의 시트스테이(162)를 포함하여 구성되는 프레임을 가지는 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치로서, 상변 링크(210)와, 상기 상변 링크(210)와 이격된 하변 링크(220)와, 상측 일지점에서 상기 상변 링크(210)와 회동가능하게 결합하고 하측 일지점에서 상기 하변 링크(220)와 회동가능하게 결합하는 센터 포스트(260)와, 상기 센터 포스트(260)에 대하여 직각으로 입설되는 한쌍의 스테이 고정축(271)을 포함하여 구성되는 틸팅 프레임(200);을 구비하며, 상기 틸팅 프레임(200)의 틸팅 각도에 상관없이 상기 상변 링크(210)와 상기 하변 링크(220)는 서로 평행이 되도록 유지되며, 상기 한쌍의 스테이 고정축(271)은 상기 한쌍의 체인스테이의 후방에 구비되는 드롭아웃(164)에 고정되는 것을 특징으로 한다.

Description

일반자전거에 적용가능한 틸팅장치{Tilting apparatus applicable to general bicycle}

본 발명은 자전거용 틸팅장치에 관한 것으로, 특히 일반적인 자전거에 손쉽게 적용가능한 자전거용 틸팅장치에 관한 것이다.

한개의 전륜과 한쌍의 후륜으로 구성된 삼륜 자전거에 있어서 한쌍의 후륜에 틸팅기능을 제공하는 기술이 알려져 있으며, 예를 들면, 본 출원의 발명자에 의한 특허문헌의 기술이 있다.

틸팅 기술이 적용된 삼륜 자전거는 초보자도 쉽게 자건거를 탈 수 있도록 해주면서도 코너 선회특성이 좋으며 후륜이 2개로 구성되므로 높은 하중을 견딜 수 있어서 다인승이나 화물 운송용으로도 좋은 장점을 가진다.

그런데, 본 발명자에 의한 특허문헌등의 기술은 삼륜 자전거에 틸팅기능을 부여하기 위하여 전용의 프레임 등을 설계하여 사용할 수 밖에 없으므로, 제조 단가가 비싸고 소비자가 선호하는 다양한 기존 자전거 모델에 적용하는 것이 어려운 문제가 있다.

대한민국 특허 제1951901호, 2019. 2. 19. 등록, "차륜 틸팅장치"

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 일반적인 이륜 자전거에 손쉽게 적용가능한 틸팅장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 저비용으로 일반적인 이륜 자전거를 틸팅 가능한 삼륜 자전거로 변경할 수 있도록 하는 틸팅 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치는, 한쌍의 체인스테이(161)와 한쌍의 시트스테이(162)를 포함하여 구성되는 프레임을 가지는 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치로서, 상변 링크(210)와, 상기 상변 링크(210)와 이격된 하변 링크(220)와, 상측 일지점에서 상기 상변 링크(210)와 회동가능하게 결합하고 하측 일지점에서 상기 하변 링크(220)와 회동가능하게 결합하는 센터 포스트(260)와, 상기 센터 포스트(260)에 대하여 직각으로 입설되는 한쌍의 스테이 고정축(271)을 포함하여 구성되는 틸팅 프레임(200);을 구비하며, 상기 틸팅 프레임(200)의 틸팅 각도에 상관없이 상기 상변 링크(210)와 상기 하변 링크(220)는 서로 평행이 되도록 유지되며, 상기 한쌍의 스테이 고정축(271)은 상기 한쌍의 체인스테이의 후방에 구비되는 드롭아웃(164)에 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기한 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치에 있어서, 일단은 상기 스테이 고정축(271)보다 아래에서 상기 센터 포스트(260)와 결합하여 고정되며, 타단은 상기 체인 스테이(161)의 전방에서 상기 일반자전거의 프레임에 결합하여 고정되는 회동방지 로드(500);를 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 틸팅 프레임(200)이 상기 드롭아웃(164)을 중심으로 회동되는 것을 방지할 수 있다.

상기한 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치에 있어서, 상기 회동방지 로드(500)의 타단은 상기 일반 자전거의 센터 스탠드용 고정편(163)을 이용하여 상기 일반자전거의 프레임에 결합하여 고정될 수 있다.

상기한 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치에 있어서, 상기 틸팅 프레임(200)은, 일지점에서 상기 상변 링크(210)의 좌측단과 회동가능하게 결합하고 타지점에서 상기 하변 링크(220)의 좌측단과 회동 가능하게 결합하는 좌변 링크(230); 일지점에서 상기 상변 링크(210)의 우측단과 회동가능하게 결합하고 타지점에서 상기 하변 링크(220)의 우측단과 회동 가능하게 결합하는 우변 링크(240);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치에 있어서, 제 1 후륜(171)의 회전축은 상기 좌변 링크(230)에 축설되고 제 2 후륜(172)의 회전축은 상기 우변 링크(240)에 축설되되, 상기 제 1 후륜(171)의 회전축과 상기 제 2 후륜(172)의 회전축은 상기 스테이 고정축(271) 보다 후방에 위치하도록 축설될 수 있다.

상기한 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치에 있어서, 상기 좌변 링크(230)는, 일단이 상기 하변 링크(220)의 좌측단과 회동 가능하게 결합하는 제 1 일자형 파이프(232); 및 상기 제 1 일자형 원평파이프(232)의 중간에 일단이 고정되고 타단이 상기 상변 링크(210)의 좌측단과 회동가능하게 결합하는 제 1 꺽임형 파이프(231); 및 상기 제 1 꺽임형 파이프(231)의 수직 부분에 고정되고 제 1 후륜(171)의 회전축이 축설되는 제 1 회전축 체결부(233);를 포함하여 구성되며, 상기 우변 링크(240)는, 일단이 상기 하변 링크(220)의 우측단과 회동 가능하게 결합하는 제 2 일자형 파이프(242); 및 상기 제 2 일자형 원평파이프(242)의 중간에 일단이 고정되고 타단이 상기 상변 링크(210)의 우측단과 회동가능하게 결합하는 제 2 꺽임형 파이프(241); 및 상기 제 2 꺽임형 파이프(241)의 수직 부분에 고정되고 제 2 후륜(172)의 회전축이 축설되는 제 2 회전축 체결부(243);를 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치에 있어서, 상기 틸팅 프레임(200)은, 좌측단은 상기 제 1 일자형 파이프(232)의 타단에 회동가능하게 결합하며, 우측단은 상기 제 2 일자형 파이프(242)의 타단에 회동가능하게 결합하는 보조 링크(280);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기한 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치에 있어서, 'ㄷ'자 모양의 중앙부분이 상기 센터포스트(260)의 상단과 용접되고 'ㄷ'자 모양의 양쪽 날개부분이 하방을 향해 있으며, 상기 틸팅 프레임(200)의 틸팅시 상기 상변 링크(210)를 가이드하는 제 1 가이드 슬릿(281a)이 형성되는 상변링크 보강가이드(281); 'ㄷ'자 모양의 중앙부분이 상기 센터포스트(260)의 하단과 용접되고 'ㄷ'자 모양의 양쪽 날개부분이 상방을 향해 있으며, 상기 틸팅 프레임(200)의 틸팅시 상기 하변 링크(220)를 가이드하는 제 2 가이드 슬릿(282a)이 형성되는 하변링크 보강가이드(282);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 틸팅장치에 따르면, 저비용으로도 일반적인 이륜 자전거를 틸팅기능을 가진 삼륜 자전거로 변경할 수 있으며, 사용자가 선호하는 상용 이륜 자전거를 틸팅 삼륜 자전거로 변경하는 것이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 틸팅장치에 따르면, 삼륜 자전거로의 변형을 위하여 기존 이륜 자전거의 프레임과 같은 주요 구조물과 부품을 대부분을 그대로 이용하고, 나아가 비가역적인 변형을 요하지 않으므로, 틸팅 삼륜 자전거로부터 다시 이륜 자전거로 변경하는 것이 용이하게 가능한 장점이 있다. 이에 따라 자전거를 배우는 단계에서는 틸팅 삼륜 자전거로 사용하고, 학습 단계가 종료되면 다시 이륜 자전거로 변경하는 것이 가능하게 된다. 나아가, 사용자가 선호하는 이륜 자전거 모델을 선택하여 틸팅 삼륜 자전거로 이용할 수 있으므로, 학습 단계가 종료된 이후 본격 이용할 자전거 모델로써 자전거 학습이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 틸팅장치에 따르면, 보다 경량의 틸팅 삼륜 자전거를 가능하게 하는 장점이 있다. 종래의 틸팅 삼륜 자전거는 장대한 프레임 길이와 틸팅 프레임의 무게로 인해서 그 이점이 퇴색되었으나, 본 발명에 따르면 보다 짧은 프레임 길이를 가능하게 하고 틸팅 프레임의 경량화 구조로 인해서, 보다 경량의 틸팅 삼륜 자전거를 제공할 수 있는 장점이 있다.

삼륜 자전거는 2개의 후륜을 가지므로 자전거를 이용한 배달 또는 수송 등에 있어서 상대적으로 무거운 화물을 실을 수 있고, 자전거에 익숙하지 않는 사용자의 이용을 용이하게 하는데, 다만 틸팅 기능이 없는 경우 회전 반경이 커서 골목길 코너등 작은 회전반경이 필요한 곳에서의 주행이나 보다 민첩한 주행이 어려운 문제가 있었다. 종래에는 저비용이고 실용적인 틸팅 삼륜 자전거가 없어서 널리 이용되지 못한 측면이 있는데, 본 발명의 틸팅장치에 따르면 저비용이고 실용적인 틸팅 삼륜 자전거를 비로서 가능하게 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 틸팅장치를 채용한 삼륜 자전거(1)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일반 자전거의 프레임에 본 발명의 실시예에 따른 틸팅장치가 결합된 상태를 도시한 것으로서, 이해의 편의상 후륜등이 제거된 상태로 도시된 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 틸팅장치가 결합된 상태를 다른 각도에서 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 프레임(200)을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 프레임(200)의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 프레임(200)에 틸팅록킹유닛, 연동 회전축 및 종동 회전축 등이 설치된 상황을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 틸팅장치가 적용된 자전거를 도시한 도면으로서, 이해의 편의상 제 2 후륜등이 제거한 상태를 도시한 것이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 첨부 도면에 있어서, 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 틸팅장치를 채용한 삼륜 자전거(1)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 일반 자전거의 프레임에 본 발명의 실시예에 따른 틸팅장치가 결합된 상태를 도시한 것으로서, 이해의 편의상 후륜등이 제거된 상태로 도시된 것이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 틸팅장치가 결합된 상태를 다른 각도에서 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 틸팅장치를 채용한 삼륜 자전거(1)는 일반적인 이륜 자전거의 프레임을 그대로 이용하는 데, 통상의 프레임은 탑튜브(167), 다운튜브(165), 시트튜브(166), 시트스테이(162) 및 체인스테이(161)를 포함하여 구성되며, 탑튜브(167), 다운튜브(165) 및 시트튜브(166)으로 구성되는 삼각형과 시트튜브(166), 시트스테이(162) 및 체인스테이(161)로 구성되는 삼각형이 시트튜브(166)를 중심으로 결합됨로써 구조적으로 견고한 구성이 되며, 승하차의 편리를 위하여 탑튜브(164)는 생략되거나 보다 아래에 구성되기도 한다.

그 외에도 일반적인 이륜 자전거는, 전륜(120)에 연동되어 전륜(120)의 조향방향을 조절하는 핸들(130), 시트튜브(166)의 상방에 구성되어 사용자의 착석을 돕는 시트(140), 사용자로부터 추진력을 받고 전달하기 위하여 페달(181), 기어(183), 체인(182) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 틸팅장치를 채용한 삼륜 자전거(1)는 기존 이륜 자전거의 프레임(161,162,165,167 등으로 구성됨), 핸들(130), 시트(140), 페달(181), 기어(183), 브레이크(184) 및 전륜(120) 등을 그대로 이용할 수도 있으며, 특히 기존 이륜 자전거의 프레임(이하 '자전거 프레임'이라고도 한다)을 그대로 이용할 수 있도록 한다.

그리고, 일반적인 이륜 자전거의 단일 후륜 대신에, 또는 후륜 하나를 더 추가하여 한쌍의 후륜(171,172)을 구성한다(후방에서 보아 제 1 후륜(171)은 좌측의 후륜이며 제 2 후륜(172)는 우측의 후륜으로 한다).

자전거 프레임의 후방 양측에 한 쌍의 후륜(171,172)이 배치되며, 틸팅 프레임(200)은 자전거 프레임의 후방에서 핸들의 조향방향에 따라 한쌍의 후륜(171,172)을 틸팅가능하게 링크결합한다. 본 발명에서는 틸팅 프레임(200)을 구속하거나 구속 해제하는 틸팅 록킹유닛(300)을 추가로 구비할 수 있으며, 이러한 틸팅록킹유닛(300)의 상태를 사용자가 조작 제어하기 위하여 핸들(130)에 틸팅레버(370)를 구비하고 틸팅레버(370)로터의 조작 제어는 와이어를 통하여 틸팅록킹유닛(300)으로 전달되는데, 틸팅록킹유닛(300)의 구조 및 동작에 대한 구체적인 사항은 전술한 특허문헌의 내용과 동일하며 본 발명과는 직접적인 관련성이 없으므로 그 설명이 대폭 생략된다.

본 발명은 틸팅 프레임(200)을 수단으로 하여 한쌍의 차륜, 구체적으로 한쌍의 후륜(171,12)이 지면에 안정적으로 접지된 상태를 유지할 수 있도록 일정각도로 틸팅가능하도록 설계되어 있다. 아울러, 프레임의 하부에 축설된 페달(181)의 회전에 의해 체인(182), 기어(183), 제 1 회전축(171a) 및 제 1 후륜(171)으로 추진력을 전달한다. 일반적인 자전거 프레임은 길이방향을 따라 후방으로 길이연장된 한쌍의 체인 스테이(161)와, 체인 스테이(161)의 상측에서 길이방향을 따라 일측으로 길이연장된 시트스테이(162)를 구비하는데, 시트스테이(161) 및 체인스테이(161)는 후방의 삼각형 꼭지점에서 만나며, 양자가 만나는 부위에 통상 일반적 이륜 자전거의 후륜용 회전축을 탈장착할 수 있도록 드롭아웃(164)이 구성되어 있는데, 이러한 드롭아웃(164)에 본 발명에 따른 틸팅장치(200)의 스테이 고정축(271)이 탈장착되도록 한다. 한쌍의 스테이 고정축(271)은 틸팅 프레임(200)의 센터 포스트(260)에 대하여 직각으로 입설되며, 예를 들면 나사산을 가진 전산볼트를 천공된 센터 포스트(260)를 가로지르게 하고 양자를 용접함으로써 형성할 수 있으며, 한쌍의 스테이 고정축(271)은 한쌍의 체인스테이의 후방에 구비되는 드롭아웃(164)에 탈장착가능하게 고정된다.

덧붙여서, 본 발명에 따른 틸팅장치는 센터 포스트(163)를 토대로 하여 틸팅 프레임(200)이 회동가능하게 결합되는데, 틸팅 프레임(200)에서 수직배치된 한쌍의 링크(좌변 링크 및 우변 링크이며, 이에 대해서는 후술한다)에 각각의 후륜(171,172)을 회전가능하게 결합하여 삼륜 자전거(1)를 전방으로 진행시키는 한편 방향 전환시, 예컨대 코너링시 센터 포스트(260)와 수직배치된 한쌍의 링크가 수직으로부터 일정 각도로 기울어지며, 동시에 한쌍의 후륜(171,172)도 기울어지면서 지면에 접지된 상태에서 틸팅시켜 안정적으로 주행할 수 있도록 돕는다.

한편, 본 발명의 틸팅장치(틸팅프레임)은 자전거 프레임의 드롭아웃(164)에 스테이 고정축(271)을 이용하여 장착되는 방식이므로, 만약 사용자가 탑승하는 경우 하중에 의하여 도 3의 A로 표시된 바와 같이, 틸팅장치(틸팅프레임)의 전체가 드롭아웃(164)을 중심으로 돌아가 버릴 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 회동방지로드(500)를 구비토록 함으로써 하중에 의한 회동을 방지한다.

회동방지 로드(500)의 일단은 스테이 고정축(271)보다 아래에서 센터 포스트(260)의 홀을 관통하여 너트등을 이용하여 센터 포스트(260)와 결합하여 고정되며, 회동방지 로드(500)의 타단은 체인 스테이(161)의 전방에서 자전거 프레임에 결합하여 고정된다. 예를 들어, 회동방지 로드(500)의 타단은 일반 자전거에서 센터 스탠드를 설치하기 위하여 마련되어 있는 센터 스탠드용 고정편(163)을 이용하여 상기 일반자전거의 프레임에 결합하여 고정되도록 한다. 또한 센터 스탠드용 고정편(163)이 없는 경우, 한쌍의 체인스테이(161) 사이의 간격이 좁아진 곳에 브라켓을 설치하고 브라켓(미도시)을 이용하여 회동방지 로드(500)의 타단과 결합 고정되도록 할 수도 있다. 예를들어, 이러한 브라켓은 한쌍의 체인스테이(161)를 감싸는 형태로서 상하 2개로 분리가능한 상부 브라켓과 하부 브라켓이 볼팅방식으로 결합하며, 상부 브라켓 또는 하부 브라켓에 회동방지로드(500)와 볼팅방식으로 결합하는 것으로 해도된다.

회동방지 로드(500), 센터 포스트(260) 및 체인 스테이(161)은 대략 삼각형 구조를 형성하게 되며, 사용자가 탑승하게 되는 등의 상황에서 회동방지 로드(500)에 걸리는 힘은 인장력이므로, 인장력에 버틸수 있는 비교적 간단한 구조로도 틸팅 프레임등의 회동을 용이하게 방지할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 프레임(200)을 도시한 사시도이며, 도 5는 그 분해사시도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 프레임(200)에 틸팅록킹유닛, 제 1 회전축 및 제 2 회전축 등이 설치된 상황을 도시한 사시도이다.

틸팅 프레임(200)은, 상변 링크(210)와, 이러한 상변 링크(210)와 이격된 하변 링크(220)와, 상측 일지점에서 상기 상변 링크(210)와 회동가능하게 결합하고 하측 일지점에서 상기 하변 링크(220)와 회동가능하게 결합하는 센터 포스트(260)와, 일지점에서 상기 상변 링크(210)의 좌측단과 회동가능하게 결합하고 타지점에서 상기 하변 링크(220)의 좌측단과 회동 가능하게 결합하는 좌변 링크(230)와, 일지점에서 상기 상변 링크(210)의 우측단과 회동가능하게 결합하고 타지점에서 상기 하변 링크(220)의 우측단과 회동 가능하게 결합하는 우변 링크(240)와, 상기 센터 포스트(260)에 대하여 직각으로 입설되는 한쌍의 스테이 고정축(271) 등을 포함하여 구성된다.

상변 링크(210)와 하변 링크(220)는 수평방향으로 뻗어 있으며, 틸팅 프레임(200)의 틸팅 각도에 상관없이 상변 링크(210)와 하변 링크(220)는 서로 평행이 되도록 유지된다. 상변 링크(210)의 좌측과 하변 링크(220)의 좌측에서 회동가능하게 결합된 좌변 링크(230)와, 상변 링크(210)의 우측과 하변 링크(220)의 우측에서 회동가능하게 결합된 우변 링크(240)를 포함하여 구성된 4개의 변(邊)을 통해 틸팅 프레임(200)의 골격을 구성한다.

상변 링크(210)는 프레임의 후방 상부에서 프레임의 길이방향과 직교되게 배치되는 바형태의 금속막대로서 중앙 및 양단에 관통공을 구비한다. 마찬가지로 하변 링크(220)는 프레임의 후방 하부에서 프레임의 길이방향과 직교되게 배치되는 바형태의 금속막대로서 중앙 및 양단에 관통공을 구비한다.

좌변 링크(230)는, 일단이 하변 링크(220)의 좌측단과 회동 가능하게 결합하는 제 1 일자형 파이프(232); 상기 제 1 일자형 원평파이프(232)의 중간에 일단이 용접으로 고정되고 타단이 상변 링크(210)의 좌측단과 회동가능하게 결합하는 제 1 꺽임형 파이프(231); 및 제 1 꺽임형 파이프(231)의 수직 부분에 고정되고 제 1 후륜(171)의 회전축(171a)('연동 회전축'이라고 한다)이 축설되는 제 1 회전축 체결부(233)를 포함하여 구성된다.

그리고 우변 링크(240)는, 일단이 하변 링크(220)의 우측단과 회동 가능하게 결합하는 제 2 일자형 파이프(242); 상기 제 2 일자형 원평파이프(242)의 중간에 일단이 용접으로 고정되고 타단이 상변 링크(210)의 우측단과 회동가능하게 결합하는 제 2 꺽임형 파이프(241); 및 제 2 꺽임형 파이프(241)의 수직 부분에 고정되고 제 2 후륜(172)의 회전축(172a)('종동 회전축'이라고도 한다)이 축설되는 제 2 회전축 체결부(243)를 포함하여 구성된다.

제 1 볼트는 상변 링크(210)의 중앙 관통공을 관통한후 센터 포스트(260)의 상부에 구성된 너트홀에 볼팅방식으로 장착되며, 제 2 볼트는 하변 링크(220)의 중앙 관통공을 관통한후 센터 포스트(260)의 하부에 구성된 너트홀에 볼팅방식으로 장착된다. 이때 상변링크와 센터 포스트 사이의 회동과, 하변링크와 센터 포스트 사이의 회동이 가능하도록 하기 위하여 상변링크와 센터 포스트 사이, 그리고 하변링크와 센터 포스트 사이에 유격을 허용하면서 장착되도록 할 수 있다.

제 3 볼트는 상변 링크(210)의 좌측 관통공을 관통한후 좌변링크(230)의 제 1 꺽임형 파이프(231)의 자유단에 구성된 너트홀에 볼팅방식으로 장착되며, 제 4 볼트는 상변 링크(210)의 우측 관통공을 관통한후 우변링크(240)의 제 2 꺽임형 파이프(241)의 자유단에 구성된 너트홀에 볼팅방식으로 장착된다. 그리고, 제 5 볼트는 하변 링크(220)의 좌측 관통공을 관통한후 좌변링크(230)의 제 1 일자형 파이프(232)의 일단에 구성된 너트홀에 볼팅방식으로 장착되며, 제 6 볼트는 하변 링크(220)의 우측 관통공을 관통한후 우변링크(240)의 제 2 일자형 파이프(242)의 일단에 구성된 너트홀에 볼팅방식으로 장착된다. 그리고 이때 상변링크와 좌변링크 또는 우변링크 사이, 그리고 하변링크와 좌변링크 또는 우변링크 사이에는 유격을 허용하면서 장착됨으로써 각 상대방과의 회동을 허용한다.

상변 링크, 하변 링크, 좌변 링크 및 우변 링크는 대략 사각형의 꼭지점에서 서로 회동 가능하게 결합하며, 틸팅이 없을 때에는 직사각형을 이루지만 틸팅이 있을 때에는 대략 평형사변형이 된다. 틸팅이 있을 때 상변 링크 및 하변 링크는 수평을 유지하지만, 센터 포스트, 좌변 링크 및 우변 링크는 수직으로부터 동일 각도를 가지면서 기울어진다. 틸팅 프레임(200)은 전술된 바와 같이 상변 링크(210), 하변 링크(220), 좌변 링크(230) 및 우변 링크(240) 간의 각 접점 부위에서 회동가능하게 결합되어 직사각형 또는 평행사변형으로 변형될 수 있다.

그리고, 틸팅 프레임(200)은 보조 링크(280)를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 보조 링크(280)의 좌측단은 제 1 일자형 파이프(232)의 타단에 회동가능하게 결합하며, 우측단은 제 2 일자형 파이프(242)의 타단에 회동가능하게 결합함으로써, 상변 링크 및 하변 링크에 대한 구조적 보강기능을 수행한다.

제 1 후륜(171)의 회전축(171a)은 체인(182) 및 기어(183)을 통하여 구동력을 전달받는 연동 회전축으로서 좌변 링크(230)에 축설되는데, 구체적으로 보면 좌변 링크(230)에 용접등의 방식으로 고정된 제 1 회전축 체결부(233)에 회전축(171a)을 감싸는 베어링모듈(171b)이 고정되는 방식으로 구성될 수 있다. 제 2 후륜(172)의 회전축(172a)은 우변 링크(240)에 축설되되, 구체적으로 보면 우변 링크(240)에 용접등의 방식으로 고정된 제 2 회전축 체결부(243)에 제 2 회전축(172a)에 형성된 나사산과 너트등을 이용하여 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 틸팅장치에서, 제1 후륜(171)이 틸팅 활성화 상태에서 소정의 각도로 틸팅하게 되는데, 제1 후륜(171)의 제 1 회전축(171a)이 허용된 범위 내, 예컨대 틸팅을 위한 이동을 제외한 다른 방향으로의 이동을 제한하는 한편 틸팅각도를 한정할 수 있도록 제 1 회전축(171a)의 끝단에 인접하게 롤러 가이드(291)를 구비한다. 롤러 가이드(291)는 센터 포스트(260)에 일단이 고정되어 센터 포스트(260)로부터 연장하는 연장바(292)에 결합한다.

그리고 본 발명의 틸팅장치는 틸팅 프레임, 더욱 구체적으로 좌변 링크(230)의 틸팅각도와 동일하게 제 1 후륜을 틸팅가능하게 하면서 제 1 후륜의 제 1 회전축(171a)을 회전가능하게 지지보유하는 그립부(295)를 추가로 구비할 수 있다. 그립부(295)의 고정단은 제 1 회전축 체결부(233)에 위치고정되고 그립부(250)의 자유단은 제 1 회전축(171a)의 내측을 파지할 수 있는 형상으로 형성될 수 있다.

상변 링크(210) 및 하변 링크(220)는 비교적 얇은 두께의 바형상을 가지는 데, 이러한 상변 링크(210) 및 하변 링크(220)의 구조적 보강을 위하여 상변링크 보강가이드(281) 및 하변링크 보강가이드(282)를 더 구비한다. 상변링크 보강가이드(281) 및 하변링크 보강가이드(282)는 타공된 슬릿을 가지는 직사각 금속판재를 대략 'ㄷ'자 모양으로 절곡한 것이다.

상변링크 보강가이드(281)는 'ㄷ'자 모양의 중앙부분이 센터포스트(260)의 상단과 용접되고, 절곡된 'ㄷ'자 모양의 양쪽 날개부분이 하방을 향해 있으며, 틸팅 프레임(200)의 틸팅시 상변 링크(210)를 가이드하는 제 1 가이드 슬릿(281a)이 양쪽에 형성되어 있다. 제 1 가이드 슬릿(281a)은 이를 통하여 상변 링크(210)의 정상적 틸팅을 보장하면서도 전후 방향의 원지않는 요동을 억제하는데, 상변 링크(210)의 최대 틸팅각도에 상응하도록 그 길이가 정해진다.

하변링크 보강가이드(282)는 'ㄷ'자 모양의 중앙부분이 센터포스트(260)의 하단과 용접되고, 절곡된 'ㄷ'자 모양의 양쪽 날개부분이 상방을 향해 있으며, 틸팅 프레임(200)의 틸팅시 하변 링크(220)를 가이드하는 제 2 가이드 슬릿(282a)이 양쪽에 형성되어 있다. 제 2 가이드 슬릿(282a)은 이를 통하여 하변 링크(220)의 정상적 틸팅을 보장하면서도 전후 방향의 원지않는 요동을 억제하는데, 하변 링크(220)의 최대 틸팅각도에 상응하도록 그 길이가 정해진다.

틸팅 록킹유닛(300)은 틸팅을 하지 않도록 록킹할 때 틸팅 프레임(200)의 하변 링크(220)와 접촉 상태를 유지하여 한쌍의 차륜(171,172)을 지면에 대해 고정 직립되게 한다. 이러한 상태를 틸팅 비활성화 상태로 지칭하며, 틸팅 프레임(200)은 핸들의 조향방향에 무관하게 한쌍의 차륜을 직립 상태를 유지할 수 있도록 직사각형을 유지하게 된다. 그리고 틸팅 록킹유닛(300)의 하측이 들어올려져 틸팅 프레임(200)의 하변 링크(220)와 비접촉 상태로 되면 한쌍의 후륜(171,172)은 지면에 대해 동일한 각도로 틸팅가능하게 한다. 이러한 상태를 틸팅 활성화 상태라고 지칭하며, 틸팅 프레임(200)은 핸들의 조향방향에 따라 한쌍의 차륜을 다양한 각도로 틸팅될 수 있게 한다.

틸팅 록킹유닛(300)은 틸팅 프레임(200)의 하변 링크(220)의 상단 가장자리와의 접촉 및/또는 비접촉 상태에 따라 틸팅 프레임(200)의 틸팅 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해서, 틸팅 록킹유닛(300)의 회동중심축을 감싸는 허브(294)는 틸팅 프레임(200)의 센터 포스트(260)상에 용접등의 방법으로 위치고정된다.

전술한 틸팅 레버(370)에서 틸팅 록킹유닛(300)의 샤프트(360)까지 와이어(W)로 연결되어 있으며, 예컨대 사용자가 틸팅 레버를 조작하여 와이어(W)를 느슨하게 하면, 결합 샤프트(360)는 토션 스프링의 힘에 의해 회동제한편(350)이 제한하는 각도까지 하방으로 이동하며 틸팅 록킹유닛(300)이 틸팅 프레임(200)의 변위를 구속하여 틸팅기능을 불허하게 된다. 반대로 작동 레버를 조작하여 와이어(W)를 당기면, 결합 샤프트(360)는 상방으로 이동하며 틸팅 프레임(200)의 변위를 구속하지 않아서 틸팅기능을 허용하게 된다.

도 7은 본 발명의 틸팅장치가 적용된 자전거를 도시한 사시도로서, 이해의 편의상 제 2 후륜등이 제거한 상태를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 틸팅장치는 제 1 후륜(171)의 회전축과 제 2 후륜(172)의 회전축이 스테이 고정축(271) 보다 후방에 위치하도록 축설된다.

이에 대비되어 본 출원의 발명자에 의한 선출원인 특허문헌의 기술에서는 지지 프레임(160; 특허문헌에서의 도면부호임)과 틸팅 프레임(200)이 상호 결합하는 지점보다 전방으로 회전축(171a,172a)이 설치되었다. 즉, 자전거 프레임과 틸팅 프레임 사이의 결합 지점 보다 앞쪽(핸들쪽)으로 회전축이 설치되었다. 이에 따라 탑승자가 구동하는 페달의 회전 반경내에 후륜이 걸리지 않도록 하기 위해서는 자전거 프레임의 길이를 대폭 증대시켜야 하고 이에 따라 전용의 장대 프레임을 채용할 수밖에 없었다.

그러나, 본 발명에 따른 틸팅장치에서는 자전거 프레임과 틸팅 프레임 사이의 상호 결합지점보다 후륜의 회전축을 후방에 배치하였는데(도 6의 화살표 B 참조), 이에 따라 일반적인 자전거 프레임을 채용하면서도 페달의 회전반경과 후륜 사이에 충분한 이격거리(도 6의 D 참조)를 확보한다. 이러한 아이디어는 탑승자의 하중등으로 인해 틸팅 프레임과 후륜등이 스테이 고정축을 중심으로 회동해 버리고 말 것이라는 우려(달리보면, 탑승시 체인 스테이 고정축과 그 주변이 아래로 처지면서 틸팅 자전거가 이를 중심으로 꺽이는 현상을 일으킬 것으로 예상되는 것임)로 인해 처음에는 주저되는 방식이었으나, 보다 심층적 연구에 의한 회동방지로드(500)의 채택으로 인한 상승효과로 이러한 우려를 해결하였는데, 이에 따라 일반적인 자전거 프레임의 이용을 가능하게 하고 페달과 휠 사이의 간섭 문제와 자중에 의한 회동 문제(꺽임 문제)를 동시에 해결하였다.

이상 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 틸팅장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

200 : 틸팅 프레임 210 : 상변 링크
220 : 하변 링크 230 : 좌변 링크
240 : 우변 링크 260 : 센터 포스트
271 : 스테이 고정축 300 : 틸팅 록킹유닛

Claims (8)

1. 한쌍의 체인스테이(161)와 한쌍의 시트스테이(162)를 포함하여 구성되는 프레임을 가지는 일반자전거에 적용가능한 틸팅장치로서,
   상변 링크(210)와,
   상기 상변 링크(210)와 이격된 하변 링크(220)와,
   상측 일지점에서 상기 상변 링크(210)와 회동가능하게 결합하고 하측 일지점에서 상기 하변 링크(220)와 회동가능하게 결합하는 센터 포스트(260)와,
   상기 센터 포스트(260)에 대하여 직각으로 입설되는 한쌍의 스테이 고정축(271)을 포함하여 구성되는 틸팅 프레임(200);을 구비하며, 상기 틸팅 프레임(200)의 틸팅 각도에 상관없이 상기 상변 링크(210)와 상기 하변 링크(220)는 서로 평행이 되도록 유지되며,
   상기 한쌍의 스테이 고정축(271)은 상기 한쌍의 체인스테이의 후방에 구비되는 드롭아웃(164)에 고정되는 것을 특징으로 하는,
   일반자전거에 적용가능한 틸팅장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   일단은 상기 스테이 고정축(271)보다 아래에서 상기 센터 포스트(260)와 결합하여 고정되며, 타단은 상기 체인 스테이(161)의 전방에서 상기 일반자전거의 프레임에 결합하여 고정되는 회동방지 로드(500);를 더 포함하여 구성됨으로써, 상기 틸팅 프레임(200)이 상기 드롭아웃(164)을 중심으로 회동되는 것을 방지하는,
   일반자전거에 적용가능한 틸팅장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 회동방지 로드(500)의 타단은 상기 일반 자전거의 센터 스탠드용 고정편(163)을 이용하여 상기 일반자전거의 프레임에 결합하여 고정되는,
   일반자전거에 적용가능한 틸팅장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 틸팅 프레임(200)은,
   일지점에서 상기 상변 링크(210)의 좌측단과 회동가능하게 결합하고 타지점에서 상기 하변 링크(220)의 좌측단과 회동 가능하게 결합하는 좌변 링크(230);
   일지점에서 상기 상변 링크(210)의 우측단과 회동가능하게 결합하고 타지점에서 상기 하변 링크(220)의 우측단과 회동 가능하게 결합하는 우변 링크(240);를 더 포함하여 구성되는,
   일반자전거에 적용가능한 틸팅장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   제 1 후륜(171)의 회전축은 상기 좌변 링크(230)에 축설되고 제 2 후륜(172)의 회전축은 상기 우변 링크(240)에 축설되되, 상기 제 1 후륜(171)의 회전축과 상기 제 2 후륜(172)의 회전축은 상기 스테이 고정축(271) 보다 후방에 위치하도록 축설되는,
   일반자전거에 적용가능한 틸팅장치.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 좌변 링크(230)는,
   일단이 상기 하변 링크(220)의 좌측단과 회동 가능하게 결합하는 제 1 일자형 파이프(232); 및
   상기 제 1 일자형 원평파이프(232)의 중간에 일단이 고정되고 타단이 상기 상변 링크(210)의 좌측단과 회동가능하게 결합하는 제 1 꺽임형 파이프(231); 및
   상기 제 1 꺽임형 파이프(231)의 수직 부분에 고정되고 제 1 후륜(171)의 회전축이 축설되는 제 1 회전축 체결부(233);를 포함하여 구성되며,
   상기 우변 링크(240)는,
   일단이 상기 하변 링크(220)의 우측단과 회동 가능하게 결합하는 제 2 일자형 파이프(242); 및
   상기 제 2 일자형 원평파이프(242)의 중간에 일단이 고정되고 타단이 상기 상변 링크(210)의 우측단과 회동가능하게 결합하는 제 2 꺽임형 파이프(241); 및
   상기 제 2 꺽임형 파이프(241)의 수직 부분에 고정되고 제 2 후륜(172)의 회전축이 축설되는 제 2 회전축 체결부(243);를 포함하여 구성되는,
   일반자전거에 적용가능한 틸팅장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 틸팅 프레임(200)은,
   좌측단은 상기 제 1 일자형 파이프(232)의 타단에 회동가능하게 결합하며, 우측단은 상기 제 2 일자형 파이프(242)의 타단에 회동가능하게 결합하는 보조 링크(280);를 더 포함하여 구성되는,
   일반자전거에 적용가능한 틸팅장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   'ㄷ'자 모양의 중앙부분이 상기 센터포스트(260)의 상단과 용접되고 'ㄷ'자 모양의 양쪽 날개부분이 하방을 향해 있으며, 상기 틸팅 프레임(200)의 틸팅시 상기 상변 링크(210)를 가이드하는 제 1 가이드 슬릿(281a)이 형성되는 상변링크 보강가이드(281);
   'ㄷ'자 모양의 중앙부분이 상기 센터포스트(260)의 하단과 용접되고 'ㄷ'자 모양의 양쪽 날개부분이 상방을 향해 있으며, 상기 틸팅 프레임(200)의 틸팅시 상기 하변 링크(220)를 가이드하는 제 2 가이드 슬릿(282a)이 형성되는 하변링크 보강가이드(282);를 더 포함하여 구성되는,
   일반자전거에 적용가능한 틸팅장치.
   

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