자전거의 구조와 부품 명칭

자전거는, 앞바퀴는 조향, 뒷바퀴가 구동식이고 탄 사람의 발의 힘을 크랭크기구로 회전력으로 바꾸어 

큰 스프라켓에 물려 있는 체인으로 뒷바퀴에 전달하며, 앞뒤 바퀴에 독립적으로 작동되는 수동식 브레이크가 있다. 

자전거의 차체를 형성하는 프레임은 마름모(또는 다이아몬드) 형상이며 크로몰리, 티타늄, 알루미늄, 카본 등의 

재질로 만들어진다. 

프레임은 자전거의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소로 헤드튜브(Head Tube), 탑튜브(Top Tube), 다운튜브(Down Tube), 시트스테이(Seat Stay), 체인스테이(Chain Stay)로 구성되며 형태와 길이 모양, 굵기 등은 각 차체의 프레임 지오메트리에 따라 달라진다. 최근 전문용 자전거는 가볍고 강도가 높은 카본 재질의 프레임을 사용하는데 매우 고가라는 단점이 있다.

과거에는 안장이 설치되는 시트 포스트 부분의 길이를 프레임치수라 부르고 자전거의 크기를 나타내는 기준이였지만 최근에 생산되는 자전거는 높이 조절이 가능하고 용도, 크기가 이미 구분되어 그 의미가 약하다. 오히려 타는 사람의 팔과 핸들까지의 길이를 두고 Large, Medium, Small로 크기를 구분하여 자전거의 크기를 결정한다.

헤드튜브의 경사각(카스터각)에 따라 노면에 마찰하는 앞바퀴타이어의 복원력·안정성·조향성이 좌우된다. 앞포크의 2개의 다리 사이에 앞바퀴가 지지되는데 이때 베어링을 좌우에 둔 허브(hub)가 있으며 자전거 성능에 영향을 미친다.

타이어가 끼워지는 림은 알루미늄, 카본 등의 재질로 만들어지는데 알루미늄이 대세를 이룬다. 허브의 바깥둘레에 있는 구멍에 접선방향으로 끼워진 와이어스포크(wire spoke)에 의해 조립되며 숙련된 기술이 요구되는 부분이다. 이 림의 바깥둘레에는 타이어가 끼워지고, 림과 타이어는 반드시 동일 형식·치수의 것을 조합하여 사용하여야 한다. 

조합방식에 따라 형식이 다르며, 스포츠용을 비롯하여 널리 사용되고 있는 것은 비드와이어식 타이어와 림이며 W/O형이라고 부른다. 

실용, 생활형 자전거의 일부에서는 중량이 큰옛날식의 타이어와 림을 사용하고 있다. 이 형식은 B/E형이라고 부른다. 

앞뒤 바퀴의 허브축은 각각 앞포크와 뒤포크의 앞끝에 고정되며, 차체·탄사람·화물중량 등은 이 2개의 축에 의해 지지된다. 타이어는 그 트레드패턴(tread pattern)이 각각의 용도에 맞도록 여러 가지로 되어 있으며 스포츠용에는 매우 가볍고 고압타이어를 사용하고 있다. 자전거 타이어에는 튜블리스 타이어가 없다.

조향핸들의 크기는 타는 사람의 어깨 폭에 맞는것이 바람직하다. 조향핸들은 앞포크의 스템(stem)의 내부에 끼워지고 견고하게 고정된다. 일반적인 자전거에서는 조향성능이 뛰어난 일자형인 '플랫 바(Flat Bar)'를 사용하며, 험지를 달리는 산악자전거에서도 플랫 바를 가장 많이 사용한다. 

빠른 속도를 내는 로드바이크(or 싸이클)는 경사자세를 취할 수 있는 모양의 것이 좋으며, 이런 형태를 '드롭 바(Drop Bar)'라고 부른다. 그외 하이브리드 형의 자전거에서는 플랫 바 또는 양끝이 활처럼 살짝 휘어진 라이저 바(Riser Bar)등이 사용된다. 하지만 그 모양과 규칙이 정해진 것이 아니기 때문에 목적과 용도에 선택할 수 있다.

자전거에는 유효하게 작동되는 브레이크가 필요하다. 보통의 자전거 브레이크는 림의 안쪽 또는 옆쪽에서 브레이크 블록이 림을 압착하는 방식의 림브레이크를 사용하고 있다. 브레이크 제어에는 로드식과 케이블식이 있는데 어느 것이나 하나를 사용한다. 또 스포츠용에 사용되고 있는 캘리퍼브레이크(caliper brake)는 바퀴를 착탈하기가 쉽고, 케이블식이어서 조향핸들의 교환이나 위치 조정을 쉽게 할 수 있는 이점이 있다. 브레이크레버는 사용되는 조향 핸들에 따라 그 형상이 다르다.

안장은 자전거의 구조에서 큰 비중을 두지 않는 경우가 많지만 오래시간 자전거를 이용하거나, 스포츠용에서는 매우 중요하게 취급해야할 부품이다. 가벼운 생활용은 스피링 구조또는 푹신한 스폰지로 만들어진 안장이 많이 이용되고, 스포츠용으로는 얇고 단단한 안장이 주를 이룬다. 처음 엉덩이가 아프지만 점차 적응하게 된다. 안장은 엉덩이뼈가 닿는 부분을 세심하게 고려하거나 안장 가운데 홈을 파서 혈류를 방해하지 않기 때문에 오랜시간 자전거를 타도 피로도가 적다.

페달은 사용하는 신의 폭에 맞도록 하는 것이 원칙이나 차종에 따라 모양과 치수가 다르다. 일상용은 고무가 붙어 있는 것, 스포츠용은 금속제의 것, 경주용에는 폭이 좁은 것이 사용된다. 왼쪽 페달은 헐거워지는 것을 막기 위해 왼나사로 크랭크에 고정되어 있다. 크랭크는 단조의 강제 또는 경합금제이고 크랭크축에 코터핀으로 고정되어 있다. 그 길이는 다리 길이에 맞는 것이 바람직하며, 너무 길면 근육의 수축 운동, 뼈의 움직임으로 보아 오히려 좋지 않다. 보통 165mm의 것이 사용되나 실용형에는 178mm의 것이 쓰인다.

체인스프라켓과 뒤차축스프라켓의 치수비(齒數比)를 기어비라고 부르며, 이 비에 따라 페달의 회전과 뒷바퀴와의 회전비 및 토크비가 달라진다. 뒤차축 스프라켓은 강 또는 경합금제이고, 1개로 된 것과 치수가 다른 2∼3개를 적당한 간격을 두고 겹치게 한 더블스프라켓·트리플스프라켓 등이 있고, 이들은 멀티플프리휠과 조합하여 8∼15 속도단의 변속기구로 하여 스포츠용에 사용되기도 한다. 자전거용 체인으로는 롤러 체인, 호칭 치수 1/2×1/8이 사용되고, 8∼15 속도단의 변속기구가 있는 스포츠용에는 이보다 폭이 좁은 1/2×3/32의 것이 사용된다. 

변속기구는 도로의 경사도·상황·풍속·속도 등 그 때의 주행조건에 가장 적합한 기어비를 선택하여 가장 효율 좋게 주행하기 위해 기어비를 바꾸는 장치이며, 뒷바퀴의 프리휠에 치수가 다른 스프라켓(Sprocket) 6∼10개를 설치하고 체인을 옮겨 변속한다. 스프라켓의 크기는 T로 표시하는데 이는 톱니의 갯수를 표현한 것이다. 변속기의 구조는 조작을 위한 레버(Lever)와 앞 드레일러(Deraileur), 뒷 드레일러, 크랭크로 이루어진다. 주행중에 빠르게 변속하여 동력의 손실을 최소화하는 것이 중요하다.

[네이버 지식백과] 자전거의 구조 (두산백과)