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KR102342311B1 - 스포크 휠용 니플 조립체 및 이를 포함하는 스포크 휠 - Google Patents

스포크 휠용 니플 조립체 및 이를 포함하는 스포크 휠 Download PDF

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KR102342311B1
KR102342311B1 KR1020210040729A KR20210040729A KR102342311B1 KR 102342311 B1 KR102342311 B1 KR 102342311B1 KR 1020210040729 A KR1020210040729 A KR 1020210040729A KR 20210040729 A KR20210040729 A KR 20210040729A KR 102342311 B1 KR102342311 B1 KR 102342311B1
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spoke
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Abstract

본 개시에 따른 스포크 휠용 니플 조립체는, 스포크 휠에 구비된 스포크의 적어도 일단에 결합되는 니플 조립체로서, 니플 헤드와, 상기 니플 헤드보다 더 작은 직경을 가지며 상기 니플 헤드로부터 일측으로 길게 연장된 기둥부를 포함하는 메인 바디, 제1 관통홀을 구비하며, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워지는 니플 베이스, 및 제2 관통홀을 구비하며, 상기 제2 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워져 상기 니플 헤드와 상기 니플 베이스 사이에 위치하는 진동 감쇠부재를 포함한다.

Description

스포크 휠용 니플 조립체 및 이를 포함하는 스포크 휠{NIPPLE ASSEMBLY FOR SPOKED WHEEL AND SPOKED WHEEL INCLUDING THE SAME}
본 개시는 스포크 휠용 니플 조립체 및 이를 포함하는 스포크 휠에 관한 것이다.
고성능 자전거 휠을 평가하는 기준들 중 반응성과 안락성은 매우 중요한 요소들로 간주된다. 그런데 반응성과 안락성은 서로 다른 이율배반적인 성질을 띠고 있다. 반응성(또는 가속 성능, reactivity)은 가속 주행 시 얼마나 즉각적으로 반응하는지에 대한 평가 기준이고, 안락성(comfort)은 장거리를 주행했을 때 얼마만큼 신체에 피로가 적은지에 대한 평가 기준이다.
휠의 외형 디자인과 사용된 소재, 무게(point mass), 관성모멘트(moment of inertia)가 동일하다는 가정하에서 휠의 반응성은 휠의 강성(stiffness)이 커질수록 증가하지만, 휠의 강성이 증가하면 휠에서 노면 충격을 흡수할 수 있는 성질이 감소하여 안락성이 상대적으로 저하된다.
마찬가지로, 휠의 노면 충격 흡수 능력(충격량에 대응할 수 있는 변위 displacement)을 증가시키기 위해 휠의 강성을 낮추면, 그만큼 가속 주행 시 자전거 페달에서 전달되는 토크가 휠 회전 방향으로 순수하게 전달되지 않고 휠 변형 에너지로 소모되어, 결국 해당 휠이 장착된 자전거의 반응성이 저하된다.
실제로, 대부분의 자전거 휠 제조사들은 서로 대립하는 반응성(강성)과 안락성을 소재의 선정으로 적당히 절충한 시제품을 출시하고 있다. 예를 들어, 일례의 휠은 고가의 고강성(high modulus) 카본 섬유 소재를 적용하므로 가볍고 뛰어난 반응성을 가지지만 장거리 주행 시 누적되는 신체의 피로로 인하여 안락성을 저하시킨다. 다른 일례의 휠은 상대적으로 강성이 낮은 저가의 소재를 사용하므로 무겁고 낮은 반응성을 가지지만 장거리 주행 시 누적되는 피로의 적음으로 인하여 안락성을 높일 수 있다. 또 다른 일례의 휠은 상기 두 휠의 중간 성격을 취하므로 극단적으로 뛰어난 반응성과 안락성을 보이지는 않지만 반응성과 안락성이 전체적으로 우수한 성능을 가질 수 있다. 따라서, 고성능 자전거 휠의 성능 향상을 위하여, 휠의 반응성(강성)을 떨어뜨리지 않으면서 안락성을 향상시키는 방법의 고안이 필요하다.
본 개시의 일 측면은 반응성과 안락성을 향상시키는 스포크 휠용 니플 조립체를 제공하고자 하는 것이다. 또한 본 개시의 다른 측면은 상기 니플 조립체를 포함하는 스포크 휠을 제공하고자 하는 것이다.
그러나 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스포크 휠용 니플 조립체는, 스포크 휠에 구비된 스포크의 적어도 일단에 결합되는 니플 조립체에 있어서, 니플 헤드와, 상기 니플 헤드보다 더 작은 직경을 가지며 상기 니플 헤드로부터 일측으로 길게 연장된 기둥부를 포함하는 메인 바디, 제1 관통홀을 구비하며, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워지는 니플 베이스, 및 제2 관통홀을 구비하며, 상기 제2 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워져 상기 니플 헤드와 상기 니플 베이스 사이에 위치하는 진동 감쇠부재를 포함한다.
상기 니플 베이스는 상기 기둥부의 연장 방향으로 테이퍼지게 형성된 볼록면을 갖을 수 있다.
상기 진동 감쇠부재의 직경은 상기 니플 헤드의 최대 직경 또는 상기 니플 베이스의 최대 직경과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 니플 베이스와 상기 메인 바디는 금속으로 형성되고, 상기 진동 감쇠부재는 폴리머로 형성될 수 있다.
상기 니플 베이스와 상기 메인 바디는 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 황동, 티타늄 및 그 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나로 형성되고, 상기 진동 감쇠부재는 폴리에틸에틸케톤(PolyEtherEtherKetone; PEEK) 또는 폴리아미드이미드(Polyamide-imide, PAI)로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스포크 휠용 니플 조립체는, 상기 니플 베이스와 상기 진동 감쇠부재의 일면 사이 및 상기 메인 바디와 상기 진동 감쇠부재의 다른 일면 사이에 구비되어 양자를 서로 부착하는 박막의 점착성 필름 또는 접착제를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 바디의 상기 기둥부와 상기 진동 감쇠부재의 제2 관통홀 사이 및 상기 메인 바디의 상기 기둥부와 상기 니플 베이스의 제1 관통홀 사이에 공차(tolerance)가 설정될 수 있다.
상기 진동 감쇠부재는 상기 제2 관통홀 주위에서 적어도 축방향을 따라 일측으로 연장하여 돌출되는 돌출부를 구비하고, 상기 니플 베이스와 상기 니플 헤드 중 적어도 하나는 상기 기둥부 주위에서 상기 돌출부에 결합되는 오목부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스포크 휠은, 림(rim)과 허브(hub)를 복수의 스포크(spoke)로 연결하는 스포크 휠에 있어서, 상기 스포크의 적어도 일단에 결합되는 니플 조립체를 포함하고, 상기 니플 조립체는, 상기 림 또는 상기 허브에 구비되는 스포크 홀의 관통 방향 일측에 위치하는 니플 헤드와, 상기 니플 헤드로부터 다른 일측으로 연장되며 상기 스포크 홀을 관통하여 상기 스포크에 나사 결합되는 기둥부를 포함하는 메인 바디, 제1 관통홀을 구비하고, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워지며, 상기 스포크 홀의 관통 방향 일측에 배치되어 상기 림 또는 상기 허브에 지지되는 니플 베이스, 및 제2 관통홀을 구비하며, 상기 제2 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워져 상기 니플 헤드와 상기 니플 베이스 사이에 위치하는 진동 감쇠부재를 포함한다.
상기 니플 베이스는 상기 기둥부의 연장 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.
상기 스포크 홀은 상기 림에 구비되고, 상기 니플 베이스는 상기 림의 스포크 홀의 가장자리에 지지되며 안장될 수 있다.
상기 스포크 홀은 상기 허브에 구비되고, 상기 니플 베이스는 상기 허브의 스포크 홀의 가장자리에 지지되며 안장될 수 있다.
상기 니플 베이스와 상기 메인 바디는 금속으로 형성되고, 상기 진동 감쇠부재는 폴리머로 형성될 수 있다.
상기 니플 베이스와 상기 메인 바디는 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 황동, 티타늄 및 그 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나로 형성되고, 상기 진동 감쇠부재는 폴리에틸에틸케톤(PolyEtherEtherKetone; PEEK) 또는 폴리아미드이미드(Polyamide-imide, PAI)로 형성될 수 있다.
상기 메인 바디의 상기 기둥부와 상기 진동 감쇠부재의 제2 관통홀 사이 및 상기 메인 바디의 상기 기둥부와 상기 니플 베이스의 제1 관통홀 사이에 공차(tolerance)가 설정될 수 있다.
이와 같이 일 실시예에 따른 스포크 휠용 니플 조립체는 니플 베이스, 진동 감쇠부재 및 메인 바디를 구비하여 림이나 허브에 스포크를 장착하므로 림 또는 허브와 스포크 사이에서 미세 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있다. 따라서 스포크 휠용 니플 조립체는 미세 진동의 감쇠로 인하여 휠의 반응성과 안락성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 휠용 니플 조립체를 포함하는 한 스포크 휠을 도시한 부분 사시도이다.
도 2는 도 1에 적용되는 스포크 휠용 니플 조립체의 헐거운 결합 상태의 사시도이다.
도 3은 도 1에 적용되는 스포크 휠용 니플 조립체의 완전한 결합 상태의 사시도이다.
도 4는 도 3의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스포크 휠용 니플 조립체에 적용되는 스포크 휠용 니플 조립체의 헐거운 결합 상태의 사시도이다.
도 6은 도 5에 적용되는 스포크 휠용 니플 조립체의 완전한 결합 상태의 사시도이다.
도 7은 도 6의 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 스포크 휠용 니플 조립체를 포함하는 다른 스포크 휠을 도시한 정면도이다.
도 9는 도 8에 적용되는 니플 조립체와 허브의 결합 상태를 도시한 부분 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스포크 휠용 니플 조립체를 포함하는 한 스포크 휠을 도시한 부분 사시도이다. 도 1을 참조하면, 스포크 휠(100)은 림(rim)(10)과 림(10)의 중심에 배치되는 허브(hub)(20, 도 8 참조) 및 이들을 반경 방향으로 연결하는 복수의 스포크(spoke)(30)를 포함한다. 스포크 휠(100)은 스포크(30)의 적어도 일단에 결합되는 니플 조립체(40)를 포함한다.
니플 조립체(40)는 림(10)에 구비되는 스포크 홀(11) 또는 허브(20)에 구비되는 스포크 홀(21)에 결합 설치되고 스포크(30)에 나사 결합될 수 있도록 구성된다. 설명의 편의상, 허브(20)의 스포크 홀(21)에 대한 설명을 생략하고, 림(10)의 스포크 홀(11)에 대하여 설명한다.
스포크 휠(100)에서, 림(10)에 복수의 스포크 홀들(11)이 구비되고, 니플 조립체(40)는 스포크 홀들(11) 각각에 결합 설치된다. 즉 니플 조립체(40)는 림(10)의 반경방향 외측에서 내측으로 스포크 홀(11)을 관통하여 배치되어, 반경 방향 내측에서 외측으로 제공되는 스포크(30)의 일단에 나사 결합된다.
이 스포크(30)의 다른 일단은 허브에 구비되는 스포크 홀에 결합된다(미도시). 따라서 스포크(30)는 림(10)과 허브 사이에서 압축 강도와 충격 하중 및 인장력을 받는다. 즉 강한 압축 강도와 내충격성 및 내연성이 스포크(30)와 니플 조립체(40)에 요구된다. 스포크(30)는 강체로써 강한 압축 강도를 가지므로 니플 조립체(40)는 내충격성 및 내연성을 담당한다.
도 2는 도 1에 적용되는 스포크 휠용 니플 조립체의 헐거운 결합 상태의 사시도이고, 도 3은 도 1에 적용되는 스포크 휠용 니플 조립체의 완전한 결합 상태의 사시도이며, 도 4는 도 3의 종단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 니플 조립체(40)는 니플 베이스(41), 진동 감쇠부재(42) 및 메인 바디(43)를 포함한다.
니플 베이스(41)는 림(10)에 구비되는 스포크 홀(11)의 외측, 즉 림(10)의 반경방향 외측에 배치되어 스포크 홀(11)에 볼록면(411)으로 안장되고, 니플 조립체(40)의 축방향 중심으로 제1관통홀(H1)을 구비한다.
즉 니플 베이스(41)는 스포크 홀(11)에 볼록면(411)으로 결합되어 스포크(30)의 방향 변화에 대응하므로 스포크 홀(11)에서의 결합 상태를 안정적으로 가변시킬 수 있게 된다. 또한 볼록면(411)은 축방향으로 절단한 단면상에서 직선을 이루는 원추대를 형성하며, 단면상에서 볼록하거나 오목한 곡선을 이룰 수도 있다.
진동 감쇠부재(42)는 제1관통홀(H1)에 상응하며, 니플 조립체(40)의 축방향 중심으로 제2관통홀(H2)을 구비하여 니플 베이스(41)의 외측, 즉 림(10)의 반경방향 외측에 구비된다. 진동 감쇠부재(42)는 니플 조립체(40)의 축방향, 즉 스포크(30)의 길이방향에서 니플 베이스(41)와 메인 바디(43) 사이에 개재되어, 길이방향의 진동을 감쇠시킬 수 있도록 구성된다.
메인 바디(43)는 허브에 일단으로 설치되는 스포크(30)의 다른 일단을 림(10)에 설치하도록 기둥부(432)와 니플 헤드(431)를 포함한다. 기둥부(432)는 니플 헤드(431)보다 더 작은 직경을 가지며 니플 헤드(431)로부터 일측으로 길게 연장된다. 기둥부(432)는 진동 감쇠부재(42)의 외측, 즉 림(10)의 반경방향 외측에서 제2관통홀(H2)과 제1관통홀(H1)로 삽입되어 스포크 홀(11)을 관통한다. 기둥부(432)는 제1, 제2관통홀(H1, H2)에 공차(tolerance)를 가지고 결합된다.
니플 헤드(431)는 진동 감쇠부재(42)의 외측에 위치한다. 기둥부(432)와 니플 헤드(431)는 그 내면에 관통구와 나사홀을 구비하여, 스포크 홀(11)의 다른 외측, 즉 반경방향 다른 일측에서 스포크(30)가 상기 관통구로 삽입되어 스포크(30)의 끝에 형성되는 나사산이 상기 나사홀에 나사 결합된다.
도시된 바와 같이, 니플 베이스(41)에서 볼록면(411)은 기둥부(432)의 연장 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다. 따라서 니플 베이스(41)는 림(10)의 스포크 홀(11)의 가장자리에 지지되며 안장된다.
메인 바디43)에서, 니플 헤드(431)는 림(10)에 구비되는 스포크 홀(11)의 관통 방향 일측에 위치하고, 기둥부(432)는 니플 헤드(431)로부터 다른 일측으로 연장되며 스포크 홀(11)을 관통하여 스포크(30)에 나사 결합된다. 니플 베이스(41)는 제1 관통홀(H1)을 통해 기둥부(432)에 끼워지며, 스포크 홀(11)의 관통 방향 일측에 배치되어 림(10)에 지지된다. 진동 감쇠부재(42)는 제2 관통홀(H2)을 통해 기둥부(432)에 끼워져 니플 헤드(431)와 니플 베이스(41) 사이에 위치하여 진동을 감쇠한다.
상기 공차(tolerance)는 메인 바디(43)의 기둥부(432)와 진동 감쇠부재(41)의 제2 관통홀(H2) 사이에 설정되고, 메인 바디(43)의 기둥부(432)와 니플 베이스(41)의 제1 관통홀(H1) 사이에 설정되어, 진동 감쇠부재(42)에 의한 진동 감쇠를 가능하게 한다.
진동 감쇠부재(42)의 직경은 니플 헤드(431)의 최대 직경 또는 니플 베이스(41)의 최대 직경과 동일하게 형성된다. 따라서 진동 감쇠부재(42)는 니플 헤드(431)와 니플 베이스(41) 사이에서 충분한 진동 감쇠를 가능하게 한다.
예를 들면, 니플 베이스(41)는 림(10)의 스포크 홀(11)에 안장되고, 메인 바디(43)는 스포크(30)에 결합되므로, 금속으로 형성된 니플 베이스(41)와 메인 바디(43)는 압축 강도에 대응하고, 폴리머로 형성된 진동 감쇠부재(42)는 내충격성과 내연성에 대응할 수 있다.
더 구체적으로 보면, 니플 베이스(41)와 메인 바디(43)는 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 황동, 티타늄 및 그 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 진동 감쇠부재(42)는 일례로 폴리에틸에틸케톤(PolyEtherEtherKetone; PEEK) 또는 폴리아미드이미드(Polyamide-imide, PAI)로 형성될 수 있다.
진동 감쇠부재(42)는 요구되는 강한 압축 강도와 내충격성 및 내연성을 가진다. 압축 강도(Compressive Strength at Yield)는 소성 변형이 시작되는 압축 강도를 의미한다. 자전거가 주행 중 충격 하중으로 인하여 휠의 스포크(30)가 파손되는 상황에서도 스포크(30)를 고정하는 니플 조립체(40)는 안정된 형상을 유지해야 한다.
일례로써, 고성능의 자전거 휠에 사용되는 버티드(butted) 스포크는 개당 최대 300~350kgf의 파괴 강도를 갖고 있으므로 니플 조립체(40)에 적용되는 진동 감쇠부재(42)는 최대 350kgf의 압축 하중에서도 소성변형을 일으키지 않을 것이 요구된다.
일례로써, 일반적인 자전거 휠에 사용되는 림은 니플을 삽입하기 위해 직경 7.6~8.0mm 가량의 스포크 홀(11)이 만들어져 있으므로, 니플 조립체(40)의 최대 직경, 즉 기둥부(432)의 최대 직경은 가조립성을 위해 7.4mm(1/2=rout=3.7)로 제한할 수 있다. 기둥부(432) 중심축의 직경은 4.0mm(1/2=rin=2.0)이므로, 진동 감쇠부재(42)의 최대 접촉 면적(A)은 수학식 1과 같다.
Figure 112021036937667-pat00001
A=π(3.72 - 2.02)= 30.44mm2
진동 감쇠부재(42)에 요구되는 최소 압축 강도는 수학식 2와 같다.
Figure 112021036937667-pat00002
Figure 112021036937667-pat00003
폴리머의 압축강도(compressive strength)는 인장강도(tensile strength)에 비하여 20% 가량 높은 값을 가진다. 압축강도가 114.98MPa 또는 인장강도가 95.8MPa 이상인 고성능(high performance) 폴리머에는 ULTEM, PEEK, PAI 등이 있다.
회전하는 자전거의 스포크 휠(100)에 사용되는 니플 조립체(40)에는 충격 하중이 주기적으로 발생하기 때문에 진동 감쇠부재(42)는 높은 압축강도 및 높은 내충격성을 동시에 요구한다. 높은 내충격성의 판단 기준으로 샤르피 충격 시험을 고려했을 때, 진동 감쇠부재(42)의 형상은 노치가 없는 조건이다. 따라서 노치 없는 샤르피 충격 시험(Unnotched Charpy Impact Test)에서 파손이 일어나지 않는 폴리머는 PEEK와 PAI로 좁혀진다.
PEEK와 PAI는 유사한 기계적 성질을 가지고 있으나 PAI가 고온에서 좀더 기계적 강성이 우수한 반면, PEEK는 연신율(Elongation rate at break)이 40%로서, PAI의 12%보다 매우 높아 소성변형이 발생하는 고하중에서도 파손이 쉽게 일어나지 않는다.
결론적으로 PEEK와 PAI는 높은 압축강도와 높은 내충격성이 요구되는 니플 조립체(40)의 진동 감쇠부재(42)로 가장 적합한 소재로 선정될 수 있다. 이중 PEEK는 연신율이 매우 높아 통상적인 충격 하중으로는 파괴에 도달하기가 어렵다. 따라서 자전거 스포크휠(100)의 주행 안전성을 극대화하기 위해서는 PAI에 비하여 PEEK를 최적의 소재로 선택할 수 있다.
한편, 니플 조립체(40)는 박막의 점착성 필름(44, 45) 또는 접착제(미도시)를 더 포함할 수 있다. 점착성 필름(44, 45) 또는 접착제는 니플 베이스(41)와 진동 감쇠부재(42)의 일면 사이 및 메인 바디(43)와 진동 감쇠부재(42)의 다른 일면 사이에 구비되어 양자를 서로 부착할 수 있다.
점착성 필름(44, 45) 또는 접착제는 니플 베이스(41), 진동 감쇠부재(42) 및 메인 바디(43) 각각의 압축 변형량을 무시할 수 있는 정도의 박막 점착성 필름(thin adhesive film) 또는 접착 물질로 이루어질 수 있다. 니플 조립체(40)는 축방향 중심을 기준으로 상하 미세 운동이 가능하도록 니플 베이스(41)와 진동 감쇠부재(42) 사이에 적절한 공차(tolerance)를 가질 수 있다.
또한, 니플 조립체(40)는 림(10)과 스포크(30) 사이에서 발생한 미세 진동을 효과적으로 감쇠시키는 절연체(isolator) 역할을 한다. 따라서 기존 스포크 휠용 니플을 본 실시예의 니플 조립체(40)로 단순 교체하는 것으로도 스포크 휠의 반응성(강성)을 떨어뜨리지 않으면서 미세 진동의 감쇠로 안락성을 크게 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 제1실시예와 비교하여 서로 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 비교 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 스포크 휠용 니플 조립체에 적용되는 스포크 휠용 니플 조립체의 헐거운 결합 상태의 사시도이고, 도 6은 도 5에 적용되는 스포크 휠용 니플 조립체의 완전한 결합 상태의 사시도이며, 도 7은 도 6의 종단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 니플 조립체(240)에서, 진동 감쇠부재(242)는 제2관통홀(H22)의 주위에서 축방향 일측(미도시) 또는 양측으로 연장하여 돌출되는 돌출부(243, 244)를 구비한다. 니플 베이스(241)와 니플 헤드(531)는 기둥부(432) 주위에서 돌출부(243, 244)에 결합되는 오목부(61, 62)를 각각 구비한다. 도시하지 않았으나 오목부는 일측에 형성되는 돌출부에 대응하여 니플 베이스와 니플 헤드 중 일측에 구비될 수 있다.
돌출부(243, 244)는 오목부(61, 62)에 각각 억지끼워맞춤(interference fit)으로 체결된다. 따라서 니플 베이스(241), 진동 감쇠부재(242) 및 니플 헤드(531)가 단일 조립체를 구성하여 니플 조립체(240)의 축방향의 미세 진동을 감쇠시킨다. 또한, 돌출부(243, 244)와 오목부(61, 62)는 니플 조립체(240)에서 축방향 이외의 방향으로 가해지는 미세 진동을 더 감쇠시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 스포크 휠용 니플 조립체를 포함하는 다른 스포크 휠을 도시한 정면도이고, 도 9는 도 8에 적용되는 니플 조립체와 허브의 결합 상태를 도시한 부분 사시도이다. 도시의 편의상, 제1 실시예의 니플 조립체(40)를 예로 들어 도시하고 설명하지만, 제2 실시예의 니플 조립체(240)도 마찬가지로 적용될 수 있음은 물론이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예의 스포크 휠(200)에서 니플 조립체(40)는 허브(20)에 구비되는 스포크 홀(21)에 결합 설치되고 스포크(230)에 나사 결합될 수 있다. 스포크 휠(200)에서, 허브(20)에 복수의 스포크 홀(21)이 구비되고, 니플 조립체(40)는 스포크 홀들(21) 각각에 결합 설치된다. 이를 위하여, 일례로써, 허브(20)는 축(미도시)이 장착되는 플레이트부(221)와 플레이트부(221)의 외곽에서 허브(20)의 축방향으로 돌출되는 플랜지부(222)를 포함한다. 이 플랜지부(222)에 복수의 스포크 홀(21)이 구비되어 있다.
즉 니플 조립체(40)는 림(10) 및 허브(20) 각각의 반경방향 내측에서 외측으로 스포크 홀(21)을 관통하여 배치되어, 반경방향 외측에서 내측으로 제공되는 스포크(230)의 일단에 나사 결합된다. 이 스포크(230)의 다른 일단은 림(10)에 구비되는 스포크 홀(11)에 결합된다. 즉 니플 조립체(40)는 도 1과 도 4의 휠 스포크 휠(100)에서 설치되는 방향에 반대하는 방향으로 도 8과 도 9의 스포크 휠(200)에 설치된다.
따라서 니플 베이스(41)가 플랜지부(222)의 내측에서 스포크 홀(21)에 배치되고, 진동 감쇠부재(42)가 니플 베이스(41)의 내측에 배치되며, 메인 바디(43)가 진동 감쇠부재(42) 및 니플 베이스(41)를 관통하고 스포크 홀(21)을 내측에서 외측으로 관통하여 배치되어 스포크(230)의 끝에 형성된 나사산이 상기 나사홀에 나사 결합된다.
도시된 바와 같이, 니플 베이스(41)에서 볼록면(411)은 기둥부(432)의 연장 방향으로 테이퍼지게 형성될 수 있다. 따라서 니플 베이스(41)는 허브(20)의 스포크 홀(21)의 가장자리에 지지되며 안장된다.
이 스포크(230)의 다른 일단은 림(10)에 구비되는 스포크 홀(11)에 결합된다(도 8 참조). 따라서 스포크(230)는 허브(20)와 림(10) 사이에서 압축 강도와 충격 하중 및 인장력을 받는다. 즉 강한 압축 강도와 내충격성 및 내연성이 스포크(230)와 니플 조립체(40)에 요구된다.
또한, 니플 조립체는 스포크의 양단에 구비되어 스포크의 일단과 림 사이에 구비되고, 스포크의 다른 일단과 허브 사이에 구비될 수도 있다. 이 경우, 하나의 스포크에 2개의 니플 조립체가 구비되므로 미세 진동의 감쇠 효과가 더 상승될 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 림(rim) 11, 21: 스포크 홀
20: 허브(hub) 30, 230: 스포크(spoke)
40, 240: 니플 조립체 41: 니플 베이스
42, 242: 진동 감쇠부재 43: 메인 바디
44, 45: 점착성 필름 61, 62: 오목부
100, 200: 스포크 휠 221: 플레이트부
222: 플랜지부 243, 244: 돌출부
411: 볼록면 431: 니플 헤드
432: 기둥부 H1: 제1관통홀
H2, H22: 제2관통홀

Claims (15)

  1. 스포크 휠에 구비된 스포크 홀에 스포크를 고정하도록 상기 스포크의 적어도 일단에 결합되는 니플 조립체에 있어서,
    니플 헤드와, 상기 니플 헤드보다 더 작은 직경을 가지며 상기 니플 헤드로부터 일측으로 길게 연장된 기둥부를 포함하는 메인 바디;
    제1 관통홀을 구비하며, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워지는 니플 베이스;
    제2 관통홀을 구비하며, 상기 제2 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워져 상기 니플 헤드와 상기 니플 베이스 사이에 위치하는 진동 감쇠부재; 및
    상기 니플 베이스와 상기 진동 감쇠부재의 일면 사이 및 상기 메인 바디와 상기 진동 감쇠부재의 다른 일면 사이에 구비되어 양자를 서로 부착하는 박막의 점착성 필름 또는 접착제
    를 포함하며,
    상기 니플 베이스는
    원추대를 형성하여 상기 스포크 홀에 결합되도록 구성된, 스포크 휠용 니플 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 니플 베이스는 상기 기둥부의 연장 방향으로 테이퍼지게 형성된 볼록면을 갖는, 스포크 휠용 니플 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 감쇠부재의 직경은 상기 니플 헤드의 최대 직경 또는 상기 니플 베이스의 최대 직경과 동일하게 형성된, 스포크 휠용 니플 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 니플 베이스와 상기 메인 바디는 금속으로 형성되고,
    상기 진동 감쇠부재는 폴리머로 형성되는 스포크 휠용 니플 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 니플 베이스와 상기 메인 바디는 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 황동, 티타늄 및 그 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나로 형성되고,
    상기 진동 감쇠부재는 폴리에틸에틸케톤(PolyEtherEtherKetone; PEEK) 또는 폴리아미드이미드(Polyamide-imide, PAI)로 형성되는 스포크 휠용 니플 조립체.
  6. 스포크 휠에 구비된 스포크의 적어도 일단에 결합되는 니플 조립체에 있어서,
    니플 헤드와, 상기 니플 헤드보다 더 작은 직경을 가지며 상기 니플 헤드로부터 일측으로 길게 연장된 기둥부를 포함하는 메인 바디;
    제1 관통홀을 구비하며, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워지는 니플 베이스; 및
    제2 관통홀을 구비하며, 상기 제2 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워져 상기 니플 헤드와 상기 니플 베이스 사이에 위치하는 진동 감쇠부재
    를 포함하며,
    상기 니플 베이스와 상기 진동 감쇠부재의 일면 사이 및 상기 메인 바디와 상기 진동 감쇠부재의 다른 일면 사이에 구비되어 양자를 서로 부착하는 박막의 점착성 필름 또는 접착제를 더 포함하는 스포크 휠용 니플 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 바디의 상기 기둥부와 상기 진동 감쇠부재의 제2 관통홀 사이 및 상기 메인 바디의 상기 기둥부와 상기 니플 베이스의 제1 관통홀 사이에 공차(tolerance)가 설정되는 스포크 휠용 니플 조립체.
  8. 스포크 휠에 구비된 스포크의 적어도 일단에 결합되는 니플 조립체에 있어서,
    니플 헤드와, 상기 니플 헤드보다 더 작은 직경을 가지며 상기 니플 헤드로부터 일측으로 길게 연장된 기둥부를 포함하는 메인 바디;
    제1 관통홀을 구비하며, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워지는 니플 베이스; 및
    제2 관통홀을 구비하며, 상기 제2 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워져 상기 니플 헤드와 상기 니플 베이스 사이에 위치하는 진동 감쇠부재
    를 포함하며,
    상기 진동 감쇠부재는
    상기 제2 관통홀 주위에서 적어도 축방향을 따라 일측으로 연장하여 돌출되는 돌출부를 구비하고,
    상기 니플 베이스와 상기 니플 헤드 중 적어도 하나는
    상기 기둥부 주위에서 상기 돌출부에 결합되는 오목부를 구비하는, 스포크 휠용 니플 조립체.
  9. 림(rim)과 허브(hub)를 복수의 스포크(spoke)로 연결하는 스포크 휠에 있어서,
    상기 스포크의 적어도 일단에 결합되는 니플 조립체를 포함하고,
    상기 니플 조립체는,
    상기 림 또는 상기 허브에 구비되는 스포크 홀에 상기 스포크를 고정하도록 상기 스포크 홀의 관통 방향 일측에 위치하는 니플 헤드와, 상기 니플 헤드로부터 다른 일측으로 연장되며 상기 스포크 홀을 관통하여 상기 스포크에 나사 결합되는 기둥부를 포함하는 메인 바디;
    제1 관통홀을 구비하고, 상기 제1 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워지며, 상기 스포크 홀의 관통 방향 일측에 배치되어 상기 림 또는 상기 허브에 지지되는 니플 베이스; 및
    제2 관통홀을 구비하며, 상기 제2 관통홀을 통해 상기 기둥부에 끼워져 상기 니플 헤드와 상기 니플 베이스 사이에 위치하는 진동 감쇠부재
    를 포함하며,
    상기 진동 감쇠부재는
    상기 제2 관통홀 주위에서 적어도 축방향을 따라 일측으로 연장하여 돌출되는 돌출부를 구비하고,
    상기 니플 베이스와 상기 니플 헤드 중 적어도 하나는
    상기 기둥부 주위에서 상기 돌출부에 결합되는 오목부를 구비하며,
    상기 니플 베이스는
    원추대를 형성하여 상기 스포크 홀에 결합되도록 구성된, 스포크 휠.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 니플 베이스는 상기 기둥부의 연장 방향으로 테이퍼지게 형성된 볼록면을 갖는, 스포크 휠.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스포크 홀은 상기 림에 구비되고,
    상기 니플 베이스는 상기 림의 스포크 홀의 가장자리에 지지되며 안장되는 스포크 휠.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 스포크 홀은 상기 허브에 구비되고,
    상기 니플 베이스는 상기 허브의 스포크 홀의 가장자리에 지지되며 안장되는 스포크 휠.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 니플 베이스와 상기 메인 바디는 금속으로 형성되고,
    상기 진동 감쇠부재는 폴리머로 형성되는 스포크 휠.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 니플 베이스와 상기 메인 바디는 스틸, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 황동, 티타늄 및 그 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나로 형성되고,
    상기 진동 감쇠부재는 폴리에틸에틸케톤(PolyEtherEtherKetone; PEEK) 또는 폴리아미드이미드(Polyamide-imide, PAI)로 형성되는 스포크 휠.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 메인 바디의 상기 기둥부와 상기 진동 감쇠부재의 제2 관통홀 사이 및 상기 메인 바디의 상기 기둥부와 상기 니플 베이스의 제1 관통홀 사이에 공차(tolerance)가 설정되는 스포크 휠.
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