KR102552017B1 - 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조 - Google Patents

Abstract

폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조는 설정된 형태로 성형된 양측 패널이 서로 접합되어 폐구간을 갖는 것으로서, 양측 패널의 가장자리 부분에 서로 겹쳐지며 용접될 수 있는 플랜지를 형성하고, 그 양측 패널의 플랜지는 크로스 포인트를 중심으로 서로 엇갈리게 겹쳐지며 그 겹침 부분이 용접 접합된 구조로 이루어질 수 있다.

Description

폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조 {WELDING STRUCTURE OF FRAME HAVING CLOSED SECTION}

본 발명의 실시 예는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 좌우 패널을 각각 스탬핑 성형하고 이를 접합하여 튜브 형태의 자전거 프레임으로 구성할 수 있는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차체 프레임이나 자전거 프레임 등은 판재를 설정된 형상으로 성형하고, 그 판재를 좌우로 접합(용접)하는 공정으로 제조하고 있다. 특히, 자전거 프레임을 제작하기 위해 최근에 들어서는 판재를 스탬핑 성형하고, 그 판재를 좌우로 접합하여 프레임의 생산성을 향상시키는 연구가 진행되고 있다.

예를 들어, 자전거 프레임은 헤드 튜브, 시트 튜브, 탑 튜브, 다운 튜브, 시트 스테이, 및 체인 스테이로 구성된다. 헤드 튜브는 상단에 조향 핸들 연결체가 연결되고, 하단에는 앞 바퀴 회전 연결체가 연결된다. 시트 튜브는 상단에 안장 연결체가 연결되고, 하단에 체인 구동체가 연결된다. 탑 튜브 및 다운 튜브는 헤드 튜브와 시트 튜브를 연결하여 지지하게 된다. 시트 스테이 및 체인 스테이는 뒷바퀴 회전 연결체와 시트 튜브를 연결하여 지지하게 된다.

한편, 이와 같은 자전거 프레임은 스탬핑 성형된 판재를 좌우로 용접하여 폐구간을 갖는 형태의 프레임으로 제작되는데, 이러한 폐구간을 갖는 프레임의 용접 방법은 크게, 플러그 용접 방법, CO2 용접 방법 및 편 방향 스폿 용접 방법을 예로 들 수 있다.

더 나아가, 종래 기술에서 폐구간을 갖는 형태의 프레임을 용접하기 위해서는 서로 용접될 판재의 가장자리 부분에 플랜지를 성형하고, 이들 판재의 플랜지를 맞대기 용접 또는 겹치기 용접으로 접합하고 있다.

그런데, 종래 기술에서는 판재의 플랜지를 겹치기 용접하는 경우, 즉, 한쪽 패널의 플랜지를 다른 패널의 플랜지 내측으로 삽입하여 이들 플랜지를 용접하는 경우, 플랜지들 간의 깊이 규제가 어렵기 때문에, 플랜지들의 오버 삽입으로 폐구간을 갖는 프레임의 용접 품질이 저하될 수 있다.

또한, 종래 기술에서는 패널의 플랜지를 전체적으로 규제하기 위한 지그의 수량이 증가하게 되고, 이로 인해 설비 투자비가 증가하게 되며, 작업성이 저하될 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 양측 패널 사이에 폐구간을 형성하는 자전거 프레임의 폐구간 용접 시, 양측 패널의 용접 부분에 대한 깊이 규제를 도모할 수 있도록 한 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조는, 설정된 형태로 성형된 양측 패널이 서로 접합되어 폐구간을 갖는 것으로서, 상기 양측 패널의 가장자리 부분에 서로 겹쳐지며 용접될 수 있는 플랜지를 형성하고, 상기 양측 패널의 플랜지는 크로스 포인트를 중심으로 서로 엇갈리게 겹쳐지며 그 겹침 부분이 용접 접합된 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 플랜지는 양측 패널의 가장자리에서 서로 마주하는 방향으로 절곡되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 양측 패널 중 일측 패널의 플랜지에는 상기 크로스 포인트로서 다른 일측 패널의 플랜지와 점 접촉하는 적어도 하나의 점 접촉부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 일측 패널의 플랜지는 상기 점 접촉부를 기준으로 하여 한쪽 구간과 다른 한쪽 구간으로 구획될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 한쪽 구간은 다른 일측 패널의 플랜지 외측에 겹쳐지며, 상기 다른 한쪽 구간은 다른 일측 패널의 플랜지 내측에 겹쳐질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 점 접촉부는 상기 양측 패널의 서로 겹쳐지는 부분의 내측 삽입 깊이를 제한할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 점 접촉부는 상기 일측 패널의 플랜지에 "V" 형상의 홈으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 양측 패널의 플랜지는 상기 점 접촉부를 사이에 두고 서로 겹쳐지는 부분의 겹침 방향이 반대방향일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 양측 패널의 플랜지는 상기 점 접촉부를 기준으로, 외측에 위치하는 겹침 부분에 용접 단차부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 용접 단차부는 내측에 위치하는 겹침 부분을 지지할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조는, 설정된 형태로 성형된 양측 패널이 서로 접합되어 상기 양측 패널 사이에 폐구간을 갖는 것으로서, 상기 프레임은 헤드 튜브, 탑 튜브, 다운 튜브, 시트 튜브, 체인 스테이 및 시트 스테이를 포함하는 자전거 프레임으로 구비되되, 상기 자전거 프레임은 상기 양측 패널의 가장자리 부분에 서로 겹쳐지며 용접될 수 있는 플랜지를 형성하고, 상기 플랜지는 크로스 포인트를 중심으로 서로 엇갈리게 겹쳐지며 그 겹침 부분이 용접 접합된 이중 겹치기 용접부(Cross Lap Welding)를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 자전거 프레임은 상기 헤드 튜브, 탑 튜브, 다운 튜브 및 시트 튜브를 포함하는 메인 프레임과, 상기 체인 스테이 및 시트 스테이를 포함하며 상기 메인 프레임에 연결되는 스테이 프레임을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 이중 겹치기 용접부는 상기 스테이 프레임에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 이중 겹치기 용접부에서 상기 양측 패널 중 일측 패널의 플랜지에는 상기 크로스 포인트로서 다른 일측 패널의 플랜지와 점 접촉하는 적어도 하나의 점 접촉부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 점 접촉부는 상기 메인 프레임과 연결되는 상기 스테이 프레임의 일측 패널 양 단부, 및 상기 양 단부 사이에서 라운드 형태로 굴곡된 부분의 플랜지에 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 점 접촉부는 상기 일측 패널의 플랜지에 "V" 형상의 홈으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조에 있어서, 상기 일측 패널의 플랜지는 상기 점 접촉부를 기준으로 하여 한쪽 구간과 다른 한쪽 구간으로 구획되되, 상기 한쪽 구간은 다른 일측 패널의 플랜지 외측에 겹쳐지며, 상기 다른 한쪽 구간은 다른 일측 패널의 플랜지 내측에 겹쳐질 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 점 접촉부에 의하여 스테이 아웃터 패널 및 스테이 인너 패널의 플랜지에 대한 깊이 규제를 도모할 수 있기 때문에, 이들 패널의 폐구간 용접 시 플랜지의 오버 삽입을 방지할 수 있고, 이로 인해 자건거 프레임의 폐구간 용접 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 스테이 아웃터 패널 및 스테이 인너 패널의 플랜지를 규제하기 위한 지그의 수량을 감소시킬 수 있기 때문에, 설비 투자비의 절감 및 작업성/생산성의 향상을 도모할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 적용되는 프레임을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 적용되는 프레임을 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 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.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 적용되는 프레임을 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 적용되는 프레임을 도시한 일부 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 적용되는 프레임(1)은 설정된 형태로 스탬핑 성형된 각각의 양측 패널을 좌우로 용접하여 폐구간을 갖는 형태로 구비될 수 있다. 이러한 프레임(1)은 본 발명의 실시 예에서 자전거 프레임을 적용될 수 있다.

여기서, 자전거 프레임으로서의 본 발명의 실시 예에 의한 상기 프레임(1)은 예를 들어 헤드 튜브(10), 시트 튜브(20), 탑 튜브(30), 다운 튜브(40), 시트 스테이(50), 그리고 체인 스테이(60)로 구성될 수 있다. 이러한 자전거 프레임은 좌우 패널을 설정된 형태로 각각 스탬핑 성형하고 그 스탬핑 성형된 좌우 패널을 접합한 튜브 형태의 스탬핑 프레임으로 구성될 수 있다.

상기 프레임(1)은 하나의 프레임 또는 둘 이상으로 구획된 프레임으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 프레임(1)에는 공지기술의 자전거 부품들을 장착하기 위한 각종 브라켓, 칼라, 리브 및 블록 등과 같은 부속요소들을 포함할 수 있다.

하지만, 상기한 각종 부속요소들은 프레임(1)에 각종 자전거 부품을 장착하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 프레임(1)으로 통칭한다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서 상기 자전거 프레임의 헤드 튜브(10), 시트 튜브(20), 탑 튜브(30) 및 다운 튜브(40)는 당 업계에서 메인 프레임(MF)이라고도 하며, 이러한 메인 프레임(MF)은 설정된 형태로 스탬핑 성형된 각각의 양측 패널을 좌우로 용접하여 폐구간을 갖는 형태로 구비될 수 있다.

그리고, 상기 자전거 프레임에서의 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)는 시트 튜브(20)와 뒷바퀴 회전 연결체를 연결하여 지지하는 기능을 하게 된다.

이러한 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)는 메인 프레임(MF)과 마찬가지로, 설정된 형태로 스탬핑 성형된 각각의 양측 패널을 좌우로 용접하여 폐구간을 갖는 형태로 구비될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)를 스테이 프레임(SF)으로 통칭하는데, 이러한 스테이 프레임(SF)은 당 업계에서 좌우 측 스테이라고도 하며, 메인 프레임(MF)에 연결된다.

이하에서는 상기 스테이 프레임(SF)에서, 각 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)의 외측에 배치되는 일측 패널을 스테이 아웃터 패널(71)이라고 하며, 각 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)의 내측에 배치되며 그 스테이 아웃터 패널(71)의 내측에 접합되는 다른 일측 패널을 스테이 인너 패널(72)이라고 한다.

그리고, 이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조(100)로서, 상기와 같이 스테이 아웃터 패널(71)과 스테이 인너 패널(72)을 접합하여 폐구간을 갖는 스테이 프레임(SF)의 용접 구조를 예로 들어 설명하기로 한다.

여기서, 상기 스테이 프레임(SF)의 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)를 구성하는 각각의 스테이 아웃터 패널(71)은 도면에 도시된 바와 같이, 서로 하나로 합쳐져서 메인 프레임(MF)과 접합되거나, 각각 분리된 상태로 메인 프레임(MF)과 접합됨과 아울러 서로 접합될 수도 있다.

그리고, 상기 스테이 프레임(SF)의 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)를 구성하는 각각의 스테이 인너 패널(72)은 도면에 도시된 바와 같이, 서로 하나로 합쳐져서 메인 프레임(MF)과 접합되거나, 각각 분리된 상태로 메인 프레임(MF)과 접합됨과 아울러 서로 접합될 수 있고, 스테이 아웃터 패널(71)의 내측에 접합될 수 있다.

대안으로서, 상기한 각각의 스테이 아웃터 패널(71)과 스테이 인너 패널(72)은 상호 용접되며, 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)의 스테이 프레임(SF)으로 구성될 수 있고, 그 스테이 프레임(SF)이 메인 프레임(MF)에 접합될 수도 있다.

한편, 본 발명의 보호범위가 상기와 같이 자전거 프레임에서의 스테이 프레임(SF) 용접 구조에 반드시 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 자전거 프레임에서의 메인 프레임(MF), 나아가서는 설정된 형태로 성형된 양측 패널이 서로 접합되어 폐구간을 갖는 다양한 종류 및 용도의 프레임 구조체라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에서는 서로 용접된 양측 패널 사이에 폐구간을 형성하는 자전거 프레임에서 폐구간 용접 시, 양측 패널의 용접 부분에 대한 깊이 규제를 도모할 수 있는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조(100)를 제공한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2와 함께 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조(100)는 기본적으로, 스테이 프레임(SF)에서 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 가장자리 부분에 형성된 플랜지(75)와, 서로 겹쳐진 플랜지(75) 부분이 용접 접합된 이중 겹치기 용접부(81)를 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 플랜지(75)는 스테이 프레임(SF)을 구성하는 양측 패널로서 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 가장자리 부분에 절곡 형성된다.

상기 플랜지(75)는 서로 접합되는 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 용접 부분으로, 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 마주하는 방향으로 서로 겹쳐지게 용접되면서 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72) 사이에 폐구간을 형성할 수 있다.

여기서, 상기한 플랜지(75)는 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 가장자리 부분에서 서로 마주하는 방향으로 절곡되게 형성되고, 서로 겹쳐지며 용접될 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시 예에서 상기 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)는 크로스 포인트를 중심으로 이들 패널(71, 72)의 가장자리 방향을 따라 서로 엇갈리게 겹쳐질 수 있다.

이를 위해 상기 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72) 중 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)에는 크로스 포인트로서 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)와 점 접촉하는 적어도 하나의 점 접촉부(77)를 형성하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 점 접촉부(77)는 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)에 "V"자 형상의 홈으로 형성되는 바, 예를 들면 복수 개로서 스테이 아웃터 패널(71)의 가장자리 방향을 따라 설정된 간격으로 이격되게 형성될 수 있다.

더 나아가, 상기 점 접촉부(77)는 스테이 아웃터 패널(71)에서, 메인 프레임(MF)과 연결되는 양 단부 및 그 양 단부 사이에서 라운드 형태로 굴곡된 부위의 플랜지(75)에 형성될 수 있다.

상기에서 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)는 점 접촉부(77)를 기준으로 하여 한쪽 구간(A1)과 다른 한쪽 구간(A2)으로 구획될 수 있다. 이 경우 상기 한쪽 구간(A1)은 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 외측에 겹쳐지며, 다른 한쪽 구간(A2)은 스테이 인너 패널(72)의 내측에 겹쳐질 수 있다. 상기에서 외측이라 함은 스테이 인너 패널(72)의 내측 공간 외부를 의미하며, 내측이라 함은 스테이 인너 패널(72)의 내측 공간 내부를 의미한다.

즉, 상기 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)는 점 접촉부(77)를 사이에 두고 그 점 접촉부(77)에 의하여 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 가장자리 방향을 따라 서로 반대되는 겹침 방향(내측/외측 방향)으로 엇갈리게 겹쳐질 수 있다.

이와 같은 상기 점 접촉부(77)는 본 발명의 실시 예에서 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 서로 겹쳐지는 플랜지(75)의 내측 삽입 깊이를 제한할 수 있게 된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 이중 겹치기 용접부(81)는 점 접촉부(77)에 의해 크로스 포인트를 중심으로 스테이 아웃터 패널(71)과 스테이 인너 패널(72)의 서로 엇갈리게 겹쳐진 플랜지(75)의 겹침 부분이 용접 접합된 부분으로 구비된다.

상기 이중 겹치기 용접부(81)는 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)를 기준으로, 점 접촉부(77)에 의하여 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 외측에서 겹쳐지는 한쪽 구간(A1)에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 이중 겹치기 용접부(81)는 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)의 점 접촉부(77)에 의하여 그 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)의 다른 한쪽 구간(A2)이 내측에서 겹쳐지는 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 부분에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 이중 겹치기 용접부(81)는 서로 엇갈리게 겹쳐지는 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 겹침 부분에 CO2 용접, 레이저 용접, 편 방향 스폿 용접 등에 의해 형성될 수 있다.

더 나아가, 상기 점 접촉부(77)에 의하여 서로 엇갈리게 겹쳐진 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 부분에서, 외측에 위치하는 플랜지(75) 부분에는 용접 단차부(85)를 형성하고 있다.

이러한 용접 단차부(85)는 상기 점 접촉부(77)에 의하여 서로 엇갈리게 겹쳐진 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 부분에서, 내측에 위치하는 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 부분을 지지할 수 있다.

도면에서 미 설명된 도면 참조부호 91은 스테이 인너 패널(72)에서 굴곡 부위의 내측 면에 접합된 복수 개의 웰드 너트들을 나타내며, 도면 참조부호 93은 웰드 너트(91)들에 대응하게 형성되는 볼트 홀을 나타낸다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같은 스테이 아웃터 패널(71)에 스테이 인너 패널(72)을 접합하여 스테이 프레임(SF)을 구성할 수 있고, 그 스테이 프레임(SF)에는 드롭아웃(도면에 도시되지 않음)을 장착할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 드롭아웃의 관통 홀을 관통한 볼트(도면에 도시되지 않음)를 스테이 인너 패널(72)의 볼트 홀(92)을 통하여 웰드 너트(91)에 체결함으로써, 드롭아웃을 스테이 프레임(SF)에 장착할 수 있다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 폐구간을 갖는 프레임(1)의 용접 방법을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 도면에서와 같이, 메인 프레임(MF)의 시트 튜브(20)와 연결된 스테이 아웃터 패널(71)을 제공하고, 그 스테이 아웃터 패널(71)과 용접 접합될 스테이 인너 패널(72)을 제공한다.

이러한 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 가장자리 부분에는 서로 마주하는 방향으로 절곡된 플랜지(75)를 형성하고 있다. 그리고, 상기 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)에는 크로스 포인트로서 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)와 점 접촉하는 점 접촉부(77)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 점 접촉부(77)는 메인 프레임(MF)과 연결되는 스테이 아웃터 패널(71)의 양 단부 및 그 양 단부 사이에서 라운드 형태로 굴곡된 부위의 플랜지(75)에 형성될 수 있다.

상기한 바와 같은 스테이 아웃터 패널(71)과 스테이 인너 패널(72)을 제공한 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 점 접촉부(77)를 크로스 포인트로 하여, 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)를 엇갈리는 방향으로 상호 겹쳐지게 결합한다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 점 접촉부(77)의 크로스 포인트를 중심으로, 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)의 한쪽 구간(A1)을 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 외측에 겹쳐지게 결합하고, 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)의 다른 한쪽 구간(A2)을 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 내측에 겹쳐지게 결합한다.

이에, 본 발명의 실시 예에서는 상기 점 접촉부(77)에 의하여 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)를 서로 반대되는 겹침 방향으로 겹쳐지게 결합함에 따라, 그 스테이 아웃터 패널(71)과 스테이 인너 패널(72) 사이에 폐구간을 형성할 수 있다.

상기에서와 같은 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)의 겹침 구조에서, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 점 접촉부(77)는 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 서로 겹쳐지는 플랜지(75)의 내측 삽입 깊이를 제한할 수 있다.

그리고, 상기에서와 같은 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)의 겹침 구조에서, 외측에 위치하는 플랜지(75) 부분의 용접 단차부(85)는 내측에 위치하는 플랜지(75) 부분을 지지할 수 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 점 접촉부(77)에 의해 크로스 포인트를 중심으로 스테이 아웃터 패널(71)과 스테이 인너 패널(72)의 서로 엇갈리게 겹쳐진 플랜지(75)의 겹침 부분을 CO2 용접, 레이저 용접 또는 편 방향 스폿 용접하며, 그 플랜지(75)의 겹침 부분에 이중 겹치기 용접부(81)를 형성한다.

본 발명의 실시 예에서는 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)에 있어, 점 접촉부(77)에 의하여 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 외측에서 겹쳐지는 한쪽 구간(A1)에 이중 겹치기 용접부(81)를 형성한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)의 다른 한쪽 구간(A2)이 내측에서 겹쳐지는 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75) 부분에 이중 겹치기 용접부(81)를 형성한다. 더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 점 접촉부(77)를 중심으로 서로 나뉘어진 용접 구간의 이중 겹치기 용접부(81)를 형성할 수 있다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 상기 스테이 아웃터 패널(71)의 내측에 용접 접합된 스테이 인너 패널(72)을 메인 프레임(MP)에 접합한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같은 일련의 과정을 통하여 메인 프레임(MF)에 연결된 시트 스테이(50) 및 체인 스테이(60)로서의 스테이 프레임(SF)을 조립할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조(100)에 의하면, 자전거 프레임의 폐구간 용접 시, 스테이 아웃터 패널(71)의 플랜지(75)에 형성된 점 접촉부(77)에 의하여 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)를 엇갈리는 방향으로 상호 겹쳐지게 결합할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 점 접촉부(77)에 의하여 스테이 아웃터 패널(71)과 스테이 인너 패널(72)의 서로 엇갈리게 겹쳐진 플랜지(75)의 겹침 부분을 용접하며 그 플랜지(75)의 겹침 부분에 이중 겹치기 용접부(81)를 형성할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 점 접촉부(77)에 의하여 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)에 대한 깊이 규제를 도모할 수 있기 때문에, 이들 패널의 폐구간 용접 시 플랜지(75)의 오버 삽입을 방지할 수 있으며, 폐구간 용접 품질을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)를 규제하기 위한 지그의 수량을 감소시킬 수 있기 때문에, 설비 투자비의 절감 및 작업성/생산성의 향상을 도모할 수 있다.

나아가, 본 발명의 실시 예에서는 스테이 아웃터 패널(71) 및 스테이 인너 패널(72)의 플랜지(75)에 대한 깊이 규제를 도모할 수 있기 때문에, 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 점 접촉부(77)를 중심으로 서로 나뉘어진 용접 구간의 이중 겹치기 용접부(81)를 형성함에 따라, 용접 열 변형으로 인한 프레임의 뒤틀림 현상을 줄일 수 있고, 프레임의 상품성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1: 프레임 10: 헤드 튜브
20: 시트 튜브 30: 탑 튜브
40: 다운 튜브 50: 시트 스테이
60: 체인 스테이 71: 스테이 아웃터 패널
72: 스테이 인너 패널 75: 플랜지
77: 점 접촉부 81: 이중 겹치기 용접부
85: 용접 단차부 91: 웰드 너트
92: 볼트 홀 A1: 한쪽 구간
A2: 다른 한쪽 구간 MF: 메인 프레임
SF: 스테이 프레임

Claims (15)

1. 설정된 형태로 성형된 양측 패널이 서로 접합되어 상기 양측 패널 사이에 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조로서,
   상기 양측 패널의 가장자리 부분에 서로 겹쳐지며 용접될 수 있는 플랜지를 형성하고,
   상기 양측 패널의 플랜지는 크로스 포인트를 중심으로 서로 엇갈리게 겹쳐지며 그 겹침 부분이 용접 접합되고,
   상기 양측 패널 중 일측 패널의 플랜지에는 상기 크로스 포인트로서 다른 일측 패널의 플랜지와 점 접촉하는 적어도 하나의 점 접촉부가 형성되되, 상기 점 접촉부는 상기 일측 패널의 플랜지에 "V" 형상의 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 플랜지는 양측 패널의 가장자리에서 서로 마주하는 방향으로 절곡되게 형성되는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   상기 일측 패널의 플랜지는 상기 점 접촉부를 기준으로 하여 한쪽 구간과 다른 한쪽 구간으로 구획되되,
   상기 한쪽 구간은 다른 일측 패널의 플랜지 외측에 겹쳐지며, 상기 다른 한쪽 구간은 다른 일측 패널의 플랜지 내측에 겹쳐지는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 점 접촉부는,
   상기 양측 패널의 서로 겹쳐지는 부분의 내측 삽입 깊이를 제한하는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   상기 양측 패널의 플랜지는,
   상기 점 접촉부를 사이에 두고 서로 겹쳐지는 부분의 겹침 방향이 반대방향인 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 양측 패널의 플랜지는 상기 점 접촉부를 기준으로, 외측에 위치하는 겹침 부분에 용접 단차부를 형성하며,
   상기 용접 단차부는 내측에 위치하는 겹침 부분을 지지하는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
9. 설정된 형태로 성형된 양측 패널이 서로 접합되어 상기 양측 패널 사이에 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조로서,
   상기 프레임은 헤드 튜브, 탑 튜브, 다운 튜브, 시트 튜브, 체인 스테이 및 시트 스테이를 포함하는 자전거 프레임으로 구비되되,
   상기 자전거 프레임은 상기 양측 패널의 가장자리 부분에 서로 겹쳐지며 용접될 수 있는 플랜지를 형성하고,
   상기 플랜지는 크로스 포인트를 중심으로 서로 엇갈리게 겹쳐지며 그 겹침 부분이 용접 접합된 이중 겹치기 용접부(Cross Lap Welding)를 형성하며,
   상기 이중 겹치기 용접부에서 상기 양측 패널 중 일측 패널의 플랜지에는 상기 크로스 포인트로서 다른 일측 패널의 플랜지와 점 접촉하는 적어도 하나의 점 접촉부가 형성되되, 상기 점 접촉부는 상기 일측 패널의 플랜지에 "V" 형상의 홈으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 자전거 프레임은,
    상기 헤드 튜브, 탑 튜브, 다운 튜브 및 시트 튜브를 포함하는 메인 프레임과,
    상기 체인 스테이 및 시트 스테이를 포함하며 상기 메인 프레임에 연결되는 스테이 프레임
    을 포함하는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 이중 겹치기 용접부는 상기 스테이 프레임에 구비되는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
12. 삭제
13. 제10 항에 있어서,
    상기 점 접촉부는,
    상기 메인 프레임과 연결되는 상기 스테이 프레임의 일측 패널 양 단부, 및 상기 양 단부 사이에서 라운드 형태로 굴곡된 부분의 플랜지에 형성되는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.
14. 삭제
15. 제9 항에 있어서,
    상기 일측 패널의 플랜지는 상기 점 접촉부를 기준으로 하여 한쪽 구간과 다른 한쪽 구간으로 구획되되,
    상기 한쪽 구간은 다른 일측 패널의 플랜지 외측에 겹쳐지며, 상기 다른 한쪽 구간은 다른 일측 패널의 플랜지 내측에 겹쳐지는 폐구간을 갖는 프레임의 용접 구조.

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