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1. (WO2019066154) LEVITATING BICYCLE HUB COUPLING STRUCTURE
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

9   10   11  

과제 해결 수단

12   13   14  

발명의 효과

15   16   17   18  

도면의 간단한 설명

19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35  

발명의 실시를 위한 형태

36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8  

도면

1   2   3   4  

명세서

발명의 명칭 : 공중부양식 자전거 허브 결합구조

기술분야

[1]
본 발명은 자전거 허브에 있어서, 비접촉식 구조를 가져 마찰을 줄이고, 사용자의 체중에 의해 내부 베어링부에 편하중이 가해지는 것을 사전에 방지하여, 구름성이 좋아져 더욱 원활한 자전거 운행이 가능토록 한 공중부양식 자전거 허브 결합구조에 관한 것이다.

배경기술

[2]
자전거는 이미 오랜 기간동안 사용된 교통수단이다. 에너지가 점차 고갈되면서 자전거 붐이 다시 일어날 조짐을 보이고 있고 또한 자전거는 친환경적이고 에너지를 소비하지 않는 장점 외에 운동을 통한 건강 증진의 효과도 있기에 자전거가 오랜 기간동안 도태되지 않는 이유이기도 하다.
[3]
또한, 자전거는 다양한 용도에 맞춰서 등산용 자전거, 산악 자전거, 경주 자전거 등 여러가지 스타일의 자전거가 개발되었다.
[4]
자전거에 있어 허브는 체인의 동력을 바퀴에 전달하는 기능을 하는 동력전달구조로서 가장 정밀하고 복잡한 구조로 구성되는 것으로서, 허브 어셈블리는 크게 프레임과 체인 스프로킷이 장착되는 어댑터와, 이 어댑터가 결합되는 레이서 및 허브축으로 구성되는 것으로 자전거의 페달에 하중이 걸리게 되면 체인에 의해 체인 스프로킷에 동력이 전달되고 일 방향 클러치방식으로 결합되는 어댑터와 레이서를 통해 바퀴가 설치되는 프레임에 동력을 전달하게 되는 것이다.
[5]
그러나 상기한 것과 같은 종래의 자전거용 허브는 하중과 충격이 허브의 중심부에 끼워지는 있는 축부재를 통해, 주변 볼 베어링에 집중되어 회전력이 떨어지게 되고 마찰력이 높아져서 자전거를 구동하는데 힘이 많이 들어가는 문제와 함께, 장시간 사용할 경우, 내부 부품들의 접촉회전으로 인한 부품의 마모심화 및 내구성의 저하와 동려전달에 문제를 유발하는 폐단이 있었다.
[6]
[선행기술문헌]
[7]
[특허문헌]
[8]
대한민국 등록실용신안공보 20-0447242호(2009.12.30.등록)

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[9]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자전거 허브구조에 있어서, 자전거 사용자의 편하중이 전달되는 허브 내 축부재 주변에 자석을 이용하여, 자전거 허브가 비접촉식 회전이 가능토록 하면서, 축부재에 전달되는 편하중을 자석의 척력이 지탱한 상태로 유지될 수 있도록 축부재의 위치를 조정후 고정이 가능토록 하여, 기존의 접촉식 구조에 비해 허브의 구름성이 좋아져 자전거 운행이 더욱 원활해질 수 있도록 한 공중부양식 자전거 허브 결합구조를 제공하는데 있다.
[10]
또한, 본 발명은 본 발명의 목적은 자전거 허브구조에 있어서, 자전거 휠과 연결되어 회전되는 하우징의 외주연에 양측에 제 1, 2내부자석부를 구성하고, 이러한 제 1, 2내부자석부와 척력을 가지는 제 1, 2외부자석부를 구비하여, 상호간의 척력에 의해, 사용자의 몸무게로 인해 축부재에 편하중이 전달되는 것을 방지하고, 사용자의 체중에 따라 이러한 제 1, 2내부자석부와 제 1, 2외부자석부의 사전설정간격을 다양하게 조절하여 척력의 정도를 조절하도록 구성하도록 함으로써, 기존의 접촉식 구조에 비해 허브의 구름성이 좋아져 자전거 운행이 더욱 원활해질 수 있도록 한 공중부양식 자전거 허브 결합구조를 제공하는데 있다.
[11]
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

과제 해결 수단

[12]
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,
[13]
자전거 허브에 장착되어, 양단이 자전거 프레임에 연결되는 축부재(10); 상기 축부재(10)의 외주연에서, 내, 외측이 상이한 자극을 가지도록 결합되어, 축부재(10)와 일체를 이루며 고정되는 내부자석부(20); 상기 내부자석부(20)의 외주연에 사전설정간격을 공극을 유지하도록 이격설치되며, 상기 내부자석부(20)의 외측과 동일한 자성이 내측에 형성되도록 하여 상기 내부자석부(20)와의 척력에 의해 상호간 마찰이 발생되지 않도록 하며, 내, 외측이 상이한 자극을 가지는 외부자석부(30); 외부자석부(30) 최외곽에 일체로 형성되며, 자건거 허브에 고정되는 하우징(40); 상기 내, 외부자석부(20, 30)의 양측에서, 축부재(10)의 양단에 대응되며 각각 끼워지며, 중앙의 장착홀(51)이 하부측으로 더 길게 천공형성되어, 상기 축부재(10)가 장착홀(51)내에서 상, 하로 장착위치가 변경되어, 하우징(40)의 중심축에서 하단으로 편심되는 위치에 고정되도록 하는 베어링부(50); 로 이루어지며, 상기 축부재(10)는 장착홀(51) 내에서 하강되며 위치가 사전설정위치로 변경고정될 시, 내부자석부(20)과 외부자석부(30)의 하단공극(G2) 너비가 상단공극(G1) 너비보다 상대적으로 좁아지면서 축부재(10)에 가해지는 척력이 강해져, 사용자의 체중이 실려 전달되는 축부재(10)의 편하중이 베어링부(50)에 가해지지 않도록 지탱되어, 공중부양형태로 비접촉되면서 사용자의 체중에 따른 편하중이 베어링에 전달되는것을 사전방지하여, 자전거 허브의 구름성이 향상되도록 한다.
[14]
또한, 본 발명은 자전거 허브에 장착되어, 양단이 자전거 프레임(10)에 연결되는 축부재(10); 상기 축부재(10)의 양단 외주연에 대응되며 회전가능하게 체결되는 베어링부(50); 상기 베어링부(50)의 외측에 대응설치되어, 축부재(10)가 내부 중앙을 관통하는 형태가 되도록 하며, 자전거 허브에 연결고정되는 하우징(40); 상기 하우징(40)의 양단 외주연 각각에 링 형태로 형성되되, 내, 외측이 상이한 자극을 가지도록 결합되어, 하우징(40)과 일체를 이루며 고정되는 제 1, 2내부자석부(71, 72); 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외주연 각각에 사전설정간격(D)을 유지하도록 이격설치되며, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외측과 동일한 자성이 내측에 형성되도록 하여 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와의 척력에 의해 상호간 마찰이 발생되지 않도록 하며, 내, 외측이 상이한 자극을 가지는 제 1, 2외부자석부(81, 82); 로 이루어지며, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 사용자의 체중에 맞춰 사전설정간격(D)이 조절됨으로써, 사용자에 따른 상이한 체중에 맞춰, 편하중이 베어링부(50)에 전달되지 않는 척력이 발생되도록 하여, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82)의 척력에 의해, 사용자의 체중이 실려 전달되는 축부재(10)의 편하중이 베어링부(50)에 가해지지 않도록 지탱되어, 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82) 상호간이 이격되어 비접촉되면서 사용자의 체중에 따른 편하중이 베어링에 전달되는것을 사전방지하여, 자전거 허브의 구름성이 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

[15]
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 자전거 허브에 있어서, 내부 접촉구조를 자석에 의해 공중부양타입의 비접촉식 구조를 가지도록 함으로써, 편하중에 의한 구름성 저하에 따른 회전에너지의 소모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
[16]
또한, 본 발명은 자전거 허브에 있어서, 회전되는 하우징의 양측 외주연 및 이러한 외주연과 대향되는 위치에, 상호간 척력을 발생시키도록 자석부를 형성하여, 상호간의 비접촉식 구조로, 편하중에 의한 구름성 저하에 따른 회전에너지의 소모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
[17]
또한, 본 발명은 자전거 허브에서 사용자의 체중에 따른 편하중이 전달되어 가해지는 축부재가, 자석의 척력에 의해 지지받으면서 위치고정됨에 따라, 기존에 주변 베어링부까지 전달 및 가해지던 편하중이 발생되지 않아, 구름성이 좋아지고, 이에 자전거 운행에 따른 힘이 덜 드는 효과가 있다.
[18]
또한, 본 발명은 자전거의 앞, 뒤 바퀴에 사용되어 에너지 소모가 적어 자전거 운행이 쉬워지고, 이에 따라 기존보다 동일사용자가 더욱 먼거리를 운행가능해지는 효과가 있다.

도면의 간단한 설명

[19]
도 1은 본 발명에 따른 공중부양식 자전거 허브 결합구조를 나타낸 첫번째 실시예의 도면.
[20]
도 2는 도 1의 A-A' 선도.
[21]
도 3은 본 발명에 따른 공중부양식 외장형 자전거 허브 결합구조를 나타낸 두번째 실시예의 도면.
[22]
도 4는 도 3의 일측면도.
[23]
<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>
[24]
1: 자전거 프레임 11: 자전거 휠
[25]
10: 축부재 20: 내부자석부
[26]
30: 외부자석부 40: 하우징
[27]
50: 베어링부 51: 장착홀
[28]
60: 고정부 61: 가변고정핀
[29]
62: 고정너트부 71: 제 1내부자석부
[30]
72: 제 2내부자석부 81: 제 1외부자석부
[31]
82: 제 2외부자석부 90: 고정부재
[32]
101: 제 1고정부 102: 제 2고정부
[33]
G1: 상단공극 G2: 하단공극
[34]
G3: 중심선
[35]

발명의 실시를 위한 형태

[36]
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도하지 않는다.
[37]
[38]
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
[39]
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
[40]
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
[41]
[42]
본 발명에 따른 첫번째 실시예를 살펴보면,
[43]
자전거 허브에 장착되어, 양단이 자전거 프레임에 연결되는 축부재(10); 상기 축부재(10)의 외주연에서, 내, 외측이 상이한 자극을 가지도록 결합되어, 축부재(10)와 일체를 이루며 고정되는 내부자석부(20); 상기 내부자석부(20)의 외주연에 사전설정간격을 공극을 유지하도록 이격설치되며, 상기 내부자석부(20)의 외측과 동일한 자성이 내측에 형성되도록 하여 상기 내부자석부(20)와의 척력에 의해 상호간 마찰이 발생되지 않도록 하며, 내, 외측이 상이한 자극을 가지는 외부자석부(30); 외부자석부(30) 최외곽에 일체로 형성되며, 자건거 허브에 고정되는 하우징(40); 상기 내, 외부자석부(20, 30)의 양측에서, 축부재(10)의 양단에 대응되며 각각 끼워지며, 중앙의 장착홀(51)이 하부측으로 더 길게 천공형성되어, 상기 축부재(10)가 장착홀(51)내에서 상, 하로 장착위치가 변경되어, 하우징(40)의 중심축에서 하단으로 편심되는 위치에 고정되도록 하는 베어링부(50); 로 이루어지며, 상기 축부재(10)는 장착홀(51) 내에서 하강되며 위치가 사전설정위치로 변경고정될 시, 내부자석부(20)과 외부자석부(30)의 하단공극(G2) 너비가 상단공극(G1) 너비보다 상대적으로 좁아지면서 축부재(10)에 가해지는 척력이 강해져, 사용자의 체중이 실려 전달되는 축부재(10)의 편하중이 베어링부(50)에 가해지지 않도록 지탱되어, 공중부양형태로 비접촉되면서 사용자의 체중에 따른 편하중이 베어링에 전달되는것을 사전방지하여, 자전거 허브의 구름성이 향상되도록 한다.
[44]
또한, 상기 베어링부(50)는 상기 베어링부(50)의 외측에 일체로 돌출형성되는 고정부(60); 상기 고정부(60)의 외측에서 내부를 향해 내입/토출이 가능하게 직립관통설치되어, 베어링부(50)의 장착홀(51) 내에서 사전설정위치에 배치된 축부재(10)의 외주연에 접촉되면서, 축부재(10)가 척력에 의해 상부로 상승되지 않도록 고정시키는 가변고정핀(61); 상기 축부재(10)에 끼워져 고정부(60)의 외곽에 고정설치됨으로써, 베어링부(50)의 외부이탈을 방지하는 고정너트부(62); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[45]
또한, 상기 베어링부(50)는 볼 베어링이나 카드리지 베어링에서 편심베어링이 사용되는 것을 특징으로 한다.
[46]
또한, 상기 내부자석부(20) 또는 외부자석부(30)는 단일개로 이루어지는 일체형 자석, 다수개의 자석이 조립되어 있는 분할자석, 링형태 자석, 'C'자형 자석 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
[47]
더불어, 본 발명의 두번째 실시예를 살펴보면,
[48]
자전거 허브에 장착되어, 양단이 자전거 프레임(1)에 연결되는 축부재(10); 상기 축부재(10)의 양단 외주연에 대응되며 회전가능하게 체결되는 베어링부(50); 상기 베어링부(50)의 외측에 대응설치되어, 축부재(10)가 내부 중앙을 관통하는 형태가 되도록 하며, 자전거 허브에 연결고정되는 하우징(40); 상기 하우징(40)의 양단 외주연 각각에 링 형태로 형성되되, 내, 외측이 상이한 자극을 가지도록 결합되어, 하우징(40)과 일체를 이루며 고정되는 제 1, 2내부자석부(71, 72); 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외주연 각각에 사전설정간격(D)을 유지하도록 이격설치되며, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외측과 동일한 자성이 내측에 형성되도록 하여 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와의 척력에 의해 상호간 마찰이 발생되지 않도록 하며, 내, 외측이 상이한 자극을 가지는 제 1, 2외부자석부(81, 82); 로 이루어지며, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 사용자의 체중에 맞춰 사전설정간격(D)이 조절됨으로써, 사용자에 따른 상이한 체중에 맞춰, 편하중이 베어링부(50)에 전달되지 않는 척력이 발생되도록 하여, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82)의 척력에 의해, 사용자의 체중이 실려 전달되는 축부재(10)의 편하중이 베어링부(50)에 가해지지 않도록 지탱되어, 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82) 상호간이 이격되어 비접촉되면서 사용자의 체중에 따른 편하중이 베어링에 전달되는것을 사전방지하여, 자전거 허브의 구름성이 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.
[49]
또한, 상기 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 상기 자전거 프레임(1)의 내측으로 연장설치되고 제 1, 2외부자석부(81, 82)를 각각 고정위치시키는 고정부재(90)의 고정위치를, 자전거 프레임(1)의 상, 하방향으로 위치조절함으로써, 제 1, 2내부자석부(71, 72)와의 사전설정간격(D)이 조절되는 것을 특징으로 한다.
[50]
또한, 상기 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외주연 상부에만 대응되도록, 반원 또는 반원보다 작은 원호단면의 형상으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
[51]
또한, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72) 또는 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 단일개로 이루어지는 일체형 자석, 다수개의 자석이 조립되어 있는 분할자석 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
[52]
[53]
[54]
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공중부양식 자전거 허브 결합구조를 상세히 설명하도록 한다.
[55]
본 발명에 따른 공중부양식 자전거 허브 결합구조의 첫번째 실시예는 축부재(10), 내부자석부(20), 외부자석부(30), 베어링부(50), 하우징(40)을 포함한다.
[56]
일반적으로 자전거 허브는 자전거 휠의 바퀴살이 모이는 중심부분으로써, 내부의 축부재(10)를 중심으로 자전기 휠과 함께 회전되도록 구성할 수 있으며, 사용자의 다양한 실시예에 따라, 휠과 별개로 이루어지거나 휠의 일부를 차지하도록 구성될 수 있으며, 자전기 프레임으로부터 자전거 휠의 회전을 가능하도록 구성할 수도 있음이다.
[57]
[58]
상기 축부재(10)는 자전거 허브의 중심에 삽입되어지는 원형단면의 축으로써, 보통 돌출되는 양단부에 자전거의 프레임이 연결되어, 회전되지 않게 고정되는 것이며, 사용자가 자전거의 안장에 올라 자전거를 타게되면, 자전거의 차체 무게 뿐만 아니라, 사용자의 체중에 따른 하중이 전달되는 부분이다.
[59]
[60]
상기 내부자석부(20)는 전술된 축부재(10)의 외주연 둘레에 일체로 형성되는 것으로, 내부자석부(20)의 내주연과 외주연은 상호간 상이한 자성을 가지고 있도록 한다.
[61]
예를 들어, 본 발명에서는 내주연 부분을 'S'극 자성을, 외주연 부분이 'N'극 자성을 가지도록 하였다. 이러한 내부자석부(20)는 내부가 관통되어 비어있는 링 단면을 가진다.
[62]
[63]
상기 외부자석부(30)는 전술된 내부자석부(20)의 외주연 둘레에 회전가능하게 배치되는 것으로서, 내부자석부(20)와 마찬가지로 내부가 길이방향으로 관통되어 비어있는 길 단면을 가진다.
[64]
이러한 외부자석부(30) 또한 내주연과 외주연은 상호간 상이한 자성을 가지도록 하되, 내부자석부(20)의 외주연 측 'N'극 자성과 척력이 발생하여, 상호간의 대향면에 공극이 유지될 수 있도록, 내주연은 'N'극 자성을, 외주연은 'S'극 자성을 가지도록 한다.
[65]
이로써, 상기 내부자석부(20)와 외부자석부(30)는 상호간 이중관 형태를 가지며, 상호간 밀착되지 않고 이격되어 있는 구조를 가지는 것이다.
[66]
다시말해, 자전거의 사용자가 안장에 올라타게 되면, 자전거 프레임과 연결되며 외주연에 내부자석부(20)가 형성되어 있는 축부재(10)의 양단에 하중이 전달되되, 이러한 축부재(10)의 외측에는 자전거 바퀴의 회전력이 전달되어 회전되는 외부자석부(30)가 위치되어, 상기 축부재(10)는 외부자석부(30) 내에서 척력에 의해 외부자석부(30)의 내주연에 밀착되지 않고, 외주연 전체가 외부자석부(30) 내주연과 이격되어 공극을 이루며, 공중부양형태의 비접촉식 구조로 떠있게 되는 것이다.
[67]
이에, 기존에 자석을 이용하지 않고 접촉식 구조를 가지게 되는 자전거 허브의 경우에 비해, 접촉마찰이 발생하지 않기에 회전에너지의 소모를 최소화할 수 있게 되는 것이다.
[68]
또한, 전술된 내부자석부(20) 또는 외부자석부(30)는 사용자의 실시예에 따라, 다양한 형태가 사용되어질 수 있는데, 단일개로 이루어지는 일체형 자석, 다수개의 자석이 조립되어 있는 분할자석, 링형태 자석, 'C'자형 자석 중 어느 하나가 사용되어질 수 있음이다.
[69]
[70]
상기 하우징(40)은 전술된 외부자석부(30)의 외측에 일체로 형성되는 것으로서, 상기 외부자석부(30)와 함께 자전거 휠 등과 연결됨으로서 회전되는 부분이다.
[71]
이러한 하우징(40)은 외부자석부(30)와 상대적으로 긴 길이를 가져, 외부자석부(30)의 양측으로 소정길이 더 연장형성되는 구조를 가진다.
[72]
[73]
상기 베어링부(50)는 상기 내, 외부자석부(20, 30) 양측에서 축부재(10)의 양단에 대응되며 끼워지는 것으로서, 축부재(10)를 중심축으로 하우징(40)과 외부자석부(30)의 원활한 회전을 위한 것이다.
[74]
본 발명에서의 이러한 베어링부(50)는 정중앙에 장착홀(51)에 천공형성되어 있되, 이러한 장착홀(51)은 정중앙에서 하단부으로 더 길게 형성되어 있도록 한다. 본 발명에서는 이러한 베어링부(50)로 가변 편심 베어링이 사용될 수도 있음이다.
[75]
이는 축부재(10)의 위치를 사용자의 다양한 실시예에 따라, 다양하게 변경고정할 수 있도록 하기 위한 것으로, 상기 축부재(10)가 장착홀(51) 내에서 상, 하로 수직 이동되면서 장착위치가 변경된 후 고정될 수 있도록 한 것이다.
[76]
이는 결국, 상기 축부재(10)가 장착홀(51) 내 최상단에 위치되어 하우징(40)의 중심과 동일중심축을 이루는 경우에는, 내부자석부(20)과 외부자석부(30)의 상단공극(G1)과 하단공극(G2)의 크기는 최초 동일하지만, 상기 축부재(10)가 장착홀(51) 내에서 하강되며 위치가 사전설정위치로 변경고정될 경우에는, 하단공극(G2) 너비가 상단공극(G1) 너비보다 상대적으로 좁아지면서 축부재(10)에 가해지는 척력이 강해지게 된다.
[77]
이는 기존에 사용자의 체중이 실려 전달되는 축부재(10)의 편하중을 받치게 되어, 이러한 자석부재나 자석부재를 이용한 척력이 적용되지 않을 기존에 경우에는 그 하중이 전부 베어링부(50)에 가해지게 되어, 소음발생 및 원활한 회전에 장애가 될 수 있지만, 본 발명에서는 축부재(10)를 하우징(40)의 중심부보다 하단으로 이동시킴에 따라, 축부재(10)가 하우징(40)의 중심축에서 하단으로 편심되는 위치에 고정관통되도록 하고, 더욱 좁하진 하단 공극 크기에 의해 하단공극(G2)의 척력은 더욱 강해지고, 이러한 척력은 베어링부(50)에 편하중이 가해지지 않도록 축부재(10)를 띄워 지탱됨으로써, 축부재(10)가 공중부양형태로 비접촉되면서 사용자의 체중에 따른 편하중이 베어링부(50)에 전달되는것을 사전방지하여, 자전거 허브의 구름성이 향상되도록 한 것이다.
[78]
이러한 구름성 향상은 자전거의 운행시 사용자의 소요되는 힘이 적게 드는 효과를 가지게 되고, 결국 자전거 운행이 더욱 손쉬워지면서 동일힘으로도 기존에 비해 더 많은 거리를 운행할 수 있는 효과를 가지게 되는 것이다.
[79]
더불어, 이러한 상기 베어링부(50)는 위치조절된 축부재(10)의 고정을 위해, 축부재(10) 양측 각 베어어링부 외측면에는 고정부(60), 가변고정핀(61), 고정너트부(62)가 더 구비된다.
[80]
상기 고정부(60)는 베어링부(50)의 외측에 일체로 돌출형성되되, 중앙이 천공된 형태이를 가지며, 후술될 가변고정핀(61)이 대응되며 상, 하로 이동가능하게 끼워질 핀홀이 상단부에 수직으로 중앙의 홀까지 천공형성되어 있도록 한다,
[81]
상기 가변고정핀(61)은 고정부(60)의 외측에서 내부를 향해 내입/토출이 가능하게 직립관통설치되어, 베어링부(50)의 장착홀(51) 내에서 사전설정위치에 배치된 축부재(10)의 외주연에 접촉되면서, 축부재(10)가 척력에 의해 상부로 상승되지 않도록 고정시키는 역할을 한다. 즉, 상기 가변고정핀(61)은 외주연에 수나사부를 형성하고, 고정부(60)의 핀홀에는 암나사부를 형성하여, 이러한 가변고정핀(61)의 승, 하강이 가능하게 할 수 있는 등, 다양한 방식이 사용될 수 있음이다.
[82]
상기 고정너트부(62)는 축부재(10)에 끼워져 고정부(60)의 외곽에 고정설치됨으로써, 베어링부(50)의 외부이탈을 방지하는 역할을 하는 것이다.
[83]
[84]
[85]
본 발명에 따른 공중부양식 자전거 허브 결합구조(외장형)의 두번째 실시예는 축부재(10), 베어링부(50), 하우징(40), 제 1, 2내부자석부(71, 72), 제 1, 2외부자석부(81, 82)를 포함한다.
[86]
일반적으로 자전거 허브는 자전거 휠(11)의 바퀴살이 모이는 중심부분으로써, 내부의 축부재(10)를 중심으로 자전거 휠(11)과 함께 회전되도록 구성할 수 있으며, 사용자의 다양한 실시예에 따라, 휠(11)과 별개로 이루어지거나 휠(11)의 일부를 차지하도록 구성될 수 있으며, 자전거 프레임(Seat Stay, Fork, 10)으로부터 자전거 휠(11)의 회전을 가능하도록 구성할 수도 있음이다.
[87]
[88]
상기 축부재(10)는 자전거 허브의 중심에 삽입되어지는 원형단면의 축으로써, 보통 돌출되는 양단부에 자전거의 프레임(1)이 연결되어, 회전되지 않게 고정되는 것이며, 사용자가 자전거의 안장에 올라 자전거를 타게되면, 자전거의 차체 무게 뿐만 아니라, 사용자의 체중에 따른 하중이 전달되는 부분이다.
[89]
[90]
상기 베어링부(50)는 후술될 하우징(40)의 원활한 회전을 위한 것으로서, 전술된 축부재(10)의 양단 외주연에 링 형태로 회전가능하게 체결된다.
[91]
이를 위해 상기 베어링부(50)는 중앙에 장착홀이 천공형성되어 있어야 함은 당연할 것이며, 이러한 베어링부(50)는 사용자의 다양한 실시예에 따라 볼베어링 등 다양한 베어링이 사용되어질 수 있음이다.
[92]
[93]
상기 하우징(40)은 전술된 축부재(10)의 양측 외주연에 베어링부(50)가 끼워진 후, 이러한 베어링부(50)의 외주연을 감싸는 원통형의 관체이다. 이러한 하우징(40)은 자전거 휠(11) 등과 연결됨으로서 회전되는 부분이다.
[94]
[95]
상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)는 전술된 하우징(40)의 양측 외주연 둘레에 외장형이 되도록, 링 형태로 각각 형성되는 자석이다. 실시예로 제 1내부자석부(71)는 하우징(40)의 왼측 단부, 제 2내부자석부(72)는 하우징(40)의 오른측 단부 외주연에 형성된다.
[96]
또한, 이러한 제 1, 2내부자석부(71, 72)는 상기 하우징(40)과 일체를 이루어 하우징(40)과 동시에 회전되는 것이며, 제 1, 2내부자석부(71, 72) 각각의 내주연과 외주연은 상호간 상이한 자성을 가지고 있도록 한다.
[97]
예를 들어, 본 발명에서는 예로써 내주연 부분을 'S'극 자성을, 외주연 부분이 'N'극 자성을 가지도록 하였다. 이러한 제 1, 2내부자석부(71, 72)는 내부가 관통되어 비어있는 링 단면을 가진다.
[98]
[99]
상기 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 전술된 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외주연에 둘레에 대응되어 외장형으로 배치되는 것으로서, 자전거 프레임(1)의 내측을 향해 수평으로 연장형성되는 고정부재(90)에 단부에 설치되어, 제 1, 2외부자석부(81, 82)에 대향위치되는 것이다.
[100]
이러한 제 1, 2외부자석부(81, 82) 각각의 내주연과 외주연도 상호간 상이한 자성을 가지고 있도록 하되, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 대향면에 척력이 발생하도록, 내주연 부분을 'N'극 자성을, 외주연 부분이 'S'극 자성을 가지도록 하였다.(물론, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82) 상호간의 척력이 발생하는 것이라면, 상호간 대향되는 면이 N극 또는 S극으로 상호간 동일한 극성이면 되는 것이다.)
[101]
예를 들어, 본 발명에서는 내주연 부분을 'S'극 자성을, 외주연 부분이 'N'극 자성을 가지도록 하였다. 이러한 제 1, 2내부자석부(71, 72)는 내부가 관통되어 비어있는 링 단면을 가진다.
[102]
즉, 축부재(10)에 일단이 연결되어, 사용자가 자전거가 탑승시 편하중을 전달하는 자전거 프레임(1)의 외주연에서, 상기 고정부재(90)가 제 1, 2내부자석부(71, 72)를 향해 각각 돌출형성되는 구조인 것이다. 이는 결국 제 1, 2외부자석부(81, 82)를 각각 고정위치시키는 고정부재(90) 고정위치를, 자전거 프레임(1)의 상, 하 길이방향으로 위치조절함으로써, 제 1, 2내부자석부(71, 72)와의 사전설정간격(D)이 조절되는 것이다. 물론, 상기 고정부재(90)에서 자전거 프레임(1)과 연결되어 있는 부분은, 자전거 프레임(1)과의 착탈이 가능하되, 한번 위치가 결정되면 탈거되지 않고 고정시킬 수 있는 집게 구조 또는 볼트/너트의 결합구조 등 다양한 형태가 사용자의 실시예에 따라 구성되어질 수 있음이다.
[103]
이로써, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 사용자의 체중에 맞춰 사전설정간격(D)이 조절이 가능하게 되는 것이고, 사용자마다 각기 다른 체중에 맞춰, 편하중이 베어링부(50)에 전달되지 않을 만큼의 척력이 발생하도록 상기 사전설정간격(D)을 조절만 하면 되는 것이다. 이에, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82)의 척력에 의해, 사용자의 체중이 실려 전달되는 축부재(10)의 편하중이 베어링부(50)에 가해지지 않도록 지탱되어, 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82) 상호간이 공중부양 형태로 이격되면서 비접촉되면서 사용자의 체중에 따른 편하중이 베어링에 전달되지 않아, 자전거 허브의 구름성이 향상되도록 한 것이다.
[104]
이러한 구름성 향상은 자전거의 운행시 사용자의 소요되는 힘이 적게 드는 효과를 가지게 되고, 결국 자전거 운행이 더욱 손쉬워지면서 동일힘으로도 기존에 비해 더 많은 거리를 운행할 수 있는 효과를 가지게 되는 것이다.
[105]
더불어, 이러한 제 1외부자석부(81)와 제 2외부자석부(82)는 자전거 프레임(1)을 통해 하부측으로 전달되는 편하중을 척력으로 지탱하는 것이기에, 상기 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외주연 상부측에만 대응되도록, 반원('∩')의 형상 또는 반원보다 작은 원호단면으로 형성되도록 한다.
[106]
또한, 전술된 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)(링형) 또는 제 1, 2외부자석부(81, 82)(원호형는 사용자의 다양한 실시예에 따라, 단일개로 이루어지는 일체형 자석, 다수개의 자석이 조립되어 있는 분할자석 중 어느 하나로 제작이 되어질 수 있음은 당연하다.
[107]
[108]
[109]
또한, 축부재(10)에서 자전거 프레임(1)이 결합된 자전거 프레임(1) 전, 후단에는 베어링부(50)의 외측이탈 및 축부재(10)와 자전거 프레임(1)의 고정을 위해, 제 1고정부(101)와 제 2고정부(102)가 설치될 수 있으며, 베어링부(50)의 외측이탈 및 축부재(10)와 자전거 프레임(1)의 고정을 위한 목적이라면 제 1고정부(101), 제 2고정부(102)는 와셔, 너트 등 다양한 수단이 사용되어 축부재(10)에 착탈가능하게 결합되어질 수 있음이다.
[110]
[111]
[112]
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
[113]

청구범위

[청구항 1]
자전거 허브에 장착되어, 양단이 자전거 프레임에 연결되는 축부재(10); 상기 축부재(10)의 외주연에서, 내, 외측이 상이한 자극을 가지도록 결합되어, 축부재(10)와 일체를 이루며 고정되는 내부자석부(20); 상기 내부자석부(20)의 외주연에 사전설정간격을 공극을 유지하도록 이격설치되며, 상기 내부자석부(20)의 외측과 동일한 자성이 내측에 형성되도록 하여 상기 내부자석부(20)와의 척력에 의해 상호간 마찰이 발생되지 않도록 하며, 내, 외측이 상이한 자극을 가지는 외부자석부(30); 외부자석부(30) 최외곽에 일체로 형성되며, 자건거 허브에 고정되는 하우징(40); 상기 내, 외부자석부(20, 30)의 양측에서, 축부재(10)의 양단에 대응되며 각각 끼워지며, 중앙의 장착홀(51)이 하부측으로 더 길게 천공형성되어, 상기 축부재(10)가 장착홀(51)내에서 상, 하로 장착위치가 변경되어, 하우징(40)의 중심축에서 하단으로 편심되는 위치에 고정되도록 하는 베어링부(50); 로 이루어지며, 상기 축부재(10)는 장착홀(51) 내에서 하강되며 위치가 사전설정위치로 변경고정될 시, 내부자석부(20)과 외부자석부(30)의 하단공극(G2) 너비가 상단공극(G1) 너비보다 상대적으로 좁아지면서 축부재(10)에 가해지는 척력이 강해져, 사용자의 체중이 실려 전달되는 축부재(10)의 편하중이 베어링부(50)에 가해지지 않도록 지탱되어, 공중부양형태로 비접촉되면서 사용자의 체중에 따른 편하중이 베어링에 전달되는것을 사전방지하여, 자전거 허브의 구름성이 향상되도록 하는 공중부양식 자전거 허브 결합구조.
[청구항 2]
제 1항에 있어서, 상기 베어링부(50)는 상기 베어링부(50)의 외측에 일체로 돌출형성되는 고정부(60); 상기 고정부(60)의 외측에서 내부를 향해 내입/토출이 가능하게 직립관통설치되어, 베어링부(50)의 장착홀(51) 내에서 사전설정위치에 배치된 축부재(10)의 외주연에 접촉되면서, 축부재(10)가 척력에 의해 상부로 상승되지 않도록 고정시키는 가변고정핀(61); 상기 축부재(10)에 끼워져 고정부(60)의 외곽에 고정설치됨으로써, 베어링부(50)의 외부이탈을 방지하는 고정너트부(62); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 공중부양식 자전거 허브 결합구조.
[청구항 3]
제 1항에 있어서, 상기 베어링부(50)는 볼 베어링이나 카드리지 베어링에서 편심베어링이 사용되는 것을 특징으로 하는 공중부양식 자전거 허브 결합구조.
[청구항 4]
제 1항에 있어서, 상기 내부자석부(20) 또는 외부자석부(30)는 단일개로 이루어지는 일체형 자석, 다수개의 자석이 조립되어 있는 분할자석, 링형태 자석, 'C'자형 자석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공중부양식 자전거 허브 결합구조.
[청구항 5]
자전거 허브에 장착되어, 양단이 자전거 프레임(1)에 연결되는 축부재(10); 상기 축부재(10)의 양단 외주연에 대응되며 회전가능하게 체결되는 베어링부(50); 상기 베어링부(50)의 외측에 대응설치되어, 축부재(10)가 내부 중앙을 관통하는 형태가 되도록 하며, 자전거 허브에 연결고정되는 하우징(40); 상기 하우징(40)의 양단 외주연 각각에 링 형태로 형성되되, 내, 외측이 상이한 자극을 가지도록 결합되어, 하우징(40)과 일체를 이루며 고정되는 제 1, 2내부자석부(71, 72); 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외주연 각각에 사전설정간격(D)을 유지하도록 이격설치되며, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외측과 동일한 자성이 내측에 형성되도록 하여 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와의 척력에 의해 상호간 마찰이 발생되지 않도록 하며, 내, 외측이 상이한 자극을 가지는 제 1, 2외부자석부(81, 82); 로 이루어지며, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 사용자의 체중에 맞춰 사전설정간격(D)이 조절됨으로써, 사용자에 따른 상이한 체중에 맞춰, 편하중이 베어링부(50)에 전달되지 않는 척력이 발생되도록 하여, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82)의 척력에 의해, 사용자의 체중이 실려 전달되는 축부재(10)의 편하중이 베어링부(50)에 가해지지 않도록 지탱되어, 제 1, 2내부자석부(71, 72)와 제 1, 2외부자석부(81, 82) 상호간이 이격되어 비접촉되면서 사용자의 체중에 따른 편하중이 베어링에 전달되는것을 사전방지하여, 자전거 허브의 구름성이 향상되도록 하는 것을 특징으로 하는 공중부양식 자전거 허브 결합구조.
[청구항 6]
제 5항에 있어서, 상기 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 상기 자전거 프레임(1)의 내측으로 연장설치되고 제 1, 2외부자석부(81, 82)를 각각 고정위치시키는 고정부재(90)의 고정위치를, 자전거 프레임(1)의 상, 하방향으로 위치조절함으로써, 제 1, 2내부자석부(71, 72)와의 사전설정간격(D)이 조절되는 것을 특징으로 하는 공중부양식 자전거 허브 결합구조.
[청구항 7]
제 5항에 있어서, 상기 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72)의 외주연 상부에만 대응되도록, 반원 또는 반원보다 작은 원호단면의 형상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 공중부양식 자전거 허브 결합구조.
[청구항 8]
제 5항에 있어서, 상기 제 1, 2내부자석부(71, 72) 또는 제 1, 2외부자석부(81, 82)는 단일개로 이루어지는 일체형 자석, 다수개의 자석이 조립되어 있는 분할자석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공중부양식 자전거 허브 결합구조.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]