KR101081703B1

KR101081703B1 - Bike type exercising apparatus

Info

Publication number: KR101081703B1
Application number: KR1020050093790A
Authority: KR
Inventors: 김남균; 홍철운; 권대규; 정성환
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2011-11-09
Also published as: KR20070038636A

Abstract

본 발명은 페달에 가해지는 힘에 따라 바퀴부재에 가해지는 회전부하를 가변시키는 자전거형 운동장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 자전거형 운동장치는 핸들부와 안장부를 구비하는 본체와, 서로 독립적으로 회전하며 그 회전축이 일직선상에 위치하도록 본체에 설치된 한 쌍의 바퀴부재와, 한 쌍의 바퀴부재 각각에 연결되어 사용자의 발을 지지하며 사용자의 다리 운동에 의해 한 쌍의 바퀴부재를 각각 회전시키는 한 쌍의 페달부재와, 한 쌍의 페달부재 각각에 설치되며 사용자의 다리에 의해 가해지는 힘을 측정하는 한 쌍의 힘센서와, 한 쌍의 바퀴부재 각각에 설치되며 바퀴부재의 회전을 각각 독립적으로 간섭하는 한 쌍의 브레이크유닛, 및 한 쌍의 힘센서를 통해 한 쌍의 페달부재 각각에 가해지는 힘을 인식하고 인식된 힘에 대응하여 한 쌍의 바퀴부재의 각각이 회전하도록 한 쌍의 브레이크유닛을 제어하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to a bicycle type exercise apparatus for varying the rotating load applied to the wheel member in accordance with the force applied to the pedal. Bicycle type exercise apparatus according to the present invention is connected to each of the main body having a handle portion and the saddle portion, a pair of wheel members and a pair of wheel members installed on the main body to rotate independently of each other and the rotation axis is in a straight line A pair of pedal members that support the user's feet and rotate the pair of wheel members respectively by the user's leg movement, and a pair installed on each of the pair of pedal members and measure the force exerted by the user's legs A force sensor, a pair of brake units installed on each of the pair of wheel members and interfering with rotation of the wheel members independently, and a pair of force sensors to recognize the force applied to each pair of pedal members. And a control unit for controlling the pair of brake units such that each of the pair of wheel members rotates in response to the recognized force.

힘센서, 간섭유체, 코일부재, MR유체, 전자기장, 실내자전거 Force sensor, interference fluid, coil member, MR fluid, electromagnetic field, indoor bicycle

Description

Bike type exercising apparatus

도 1은 본 발명에 의한 자전거형 운동장치를 나타낸 사시도,1 is a perspective view showing a bicycle-type exercise apparatus according to the present invention,

도 2는 도 1의 자전거형 운동장치의 페달부재를 나타낸 사시도,Figure 2 is a perspective view of the pedal member of the bicycle exercise apparatus of Figure 1,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 절단한 단면도,3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2;

도 4는 본 발명에 의한 자전거형 운동장치의 기능 블록도이다.4 is a functional block diagram of a bicycle type exercise apparatus according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100; 자전거형 운동장치 110; 본체100; Bicycle exercise device 110; main body

117,118; 베어링 120; 안장부117,118; Bearing 120; Saddle

130; 핸들부 150; 디스플레이부130; A handle part 150; Display part

155; 입력부 160; 제어부155; An input unit 160; Control

161,163; 속도센서 211,213; 바퀴부재161,163; Speed sensors 211,213; Wheel member

215,216; 회전축 220,225; 페달부재 215,216; Axis of rotation 220,225; Pedal member

221,226; 페달 223,228; 링크221,226; Pedals 223,228; link

224,229; 힘센서 231,235; 브레이크유닛224,229; Force sensor 231,235; Brake unit

232,236; 하우징 233,234; 코일부재232,236; Housings 233,234; Coil member

본 발명은 운동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자가 페달을 밟으면 정지상태에서 바퀴만 회전하도록 함으로써 실내에서 자전거를 타는 것과 같은 운동효과를 얻을 수 있는 자전거형 운동장치에 관련된 것이다. The present invention relates to an exercise device, and more particularly, to a bicycle-type exercise device that can obtain the exercise effect such as riding a bicycle in the room by allowing the user to rotate only the wheel in a stationary state when the user presses the pedal.

통상적으로 자전거형 운동장치는 실내에서도 자전거를 탈 때와 유사한 운동효과를 얻기 위한 운동기구로서, 본체 상에 자유롭게 회전할 수 있도록 설치되는 회전체(이하, 바퀴부재라 함)와, 사용자의 발을 지지하도록 설치되어 사용자의 다리운동에 의해 바퀴부재를 회전시키는 페달부재를 포함한다. In general, a bicycle type exercise apparatus is an exercise apparatus for obtaining a similar exercise effect when riding a bicycle indoors, and supports a user's foot and a rotating body (hereinafter referred to as a wheel member) installed to rotate freely on a main body. It is installed to include a pedal member for rotating the wheel member by the user's leg movement.

이러한 종래의 자전거형 운동기구는 한 개의 바퀴부재를 그 회전축의 양측에 설치된 한 쌍의 페달부재의 조작을 통해 회전시키도록 구성된다. 따라서, 종래의 자전거형 운동장치는, 한 쌍의 페달부재에 동일한 힘을 가하여 한 개의 바퀴부재를 회전시키는 것을 기본으로 하고 있다. 그러므로, 재활치료를 받는 환자들과 같이 어느 한 쪽 다리의 근력이 다른 쪽에 비해 약한 사용자의 경우, 거의 한쪽 다리로만 바퀴부재를 회전시키기 때문에 사용이 힘들고, 근력이 저하된 다리의 재활효과도 낮은 문제점이 있다. This conventional bicycle-type exercise device is configured to rotate one wheel member through the operation of a pair of pedal members provided on both sides of the rotary shaft. Therefore, the conventional bicycle type exercise apparatus is based on rotating one wheel member by applying the same force to the pair of pedal members. Therefore, users who have weak muscle strength of one leg, such as patients undergoing rehabilitation, are difficult to use because the wheel member is rotated only by one leg, and the rehabilitation effect of the lowered leg is also low. There is this.

또한, 종래의 자전거형 운동장치는 사용자가 페달부재를 밟는 힘에 대응하여 바퀴부재에 걸리는 부하를 실시간으로 변화시킬 수 없기 때문에, 사용자가 자기에 맞는 적절한 부하로 운동을 하기가 불편하였다. 따라서, 그 재활효과 및 운동효과가 크지 않다는 문제점도 있다. In addition, the conventional bicycle-type exercise device is inconvenient because the user can not change the load on the wheel member in real time in response to the force to step on the pedal member, it is inconvenient for the user to exercise with the appropriate load to fit. Therefore, there is also a problem that the rehabilitation effect and exercise effect is not great.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 좌우의 페달부재에 가해지는 힘에 따라 좌우의 바퀴부재에 가해지는 회전부하를 독립적으로 자동으로 적절하게 변화시킴으로써, 재활효과 및 운동효과를 높일 수 있는 자전거형 운동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, by automatically and appropriately changing the rotational load applied to the left and right wheel members in accordance with the force applied to the left and right pedal members, to increase the rehabilitation effect and exercise effect The purpose is to provide a bicycle-type exercise apparatus that can be.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 핸들부와 안장부를 구비하는 본체; 서로 독립적으로 회전하며, 그 회전축이 일직선상에 위치하도록 상기 본체에 설치된 한 쌍의 바퀴부재; 상기 한 쌍의 바퀴부재 각각에 연결되어 사용자의 발을 지지하며, 사용자의 다리 운동에 의해 상기 한 쌍의 바퀴부재를 각각 회전시키는 한 쌍의 페달부재; 상기 한 쌍의 페달부재 각각에 설치되며, 사용자의 다리에 의해 가해지는 힘을 측정하는 한 쌍의 힘센서; 상기 한 쌍의 바퀴부재 각각에 설치되며, 상기 바퀴부재의 회전을 각각 독립적으로 간섭하는 한 쌍의 브레이크유닛; 및 상기 한 쌍의 힘센서를 통해 상기 한 쌍의 페달부재 각각에 가해지는 힘을 인식하고, 인식된 힘에 대응하여 상기 한 쌍의 바퀴부재의 각각이 회전하도록 상기 한 쌍의 브레이크유닛을 제어하는 제어부;를 포함하는 자전거형 운동장치를 제공함으로써 달성된다.An object of the present invention as described above, the main body having a handle portion and a saddle; A pair of wheel members which are rotated independently of each other and installed in the main body such that their rotation axes are located in a straight line; A pair of pedal members connected to each of the pair of wheel members to support the user's feet, and rotating the pair of wheel members respectively by a user's leg movement; A pair of force sensors installed on each of the pair of pedal members and measuring a force applied by a user's leg; A pair of brake units installed on each of the pair of wheel members and interfering with rotation of the wheel members independently of each other; And recognizing a force applied to each of the pair of pedal members through the pair of force sensors, and controlling the pair of brake units to rotate each of the pair of wheel members in response to the recognized force. It is achieved by providing a bicycle-type exercise apparatus including a control unit.

여기서, 한 쌍의 브레이크유닛 각각은, 상기 바퀴부재의 외주면 일부를 감싸도록 설치되는 하우징; 상기 하우징의 일측에 설치되며, 상기 바퀴부재에 작용하는 전자기장을 발생시키는 코일부재; 및 상기 하우징과 상기 바퀴부재의 외주면으로 둘러싸인 공간에 충전되며, 상기 전자기장의 세기에 대응하여 점성이 가변되는 간섭유체;를 포함한다.Here, each of the pair of brake units, the housing is installed to surround a portion of the outer peripheral surface of the wheel member; A coil member installed at one side of the housing and generating an electromagnetic field acting on the wheel member; And an interference fluid charged in a space surrounded by the outer circumferential surface of the housing and the wheel member, the viscosity of which varies in viscosity corresponding to the strength of the electromagnetic field.

이때, 상기 제어부는 상기 코일부재에 인가되는 전압 또는 전류를 조절함으로써 상기 전자기장의 세기를 조절하는 것이 바람직하다.In this case, the control unit preferably adjusts the strength of the electromagnetic field by adjusting the voltage or current applied to the coil member.

또한, 본 발명에 의한 자전거형 운동장치는 한 쌍의 바퀴부재 각각의 회전속도를 검출하는 한 쌍의 속도센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 한 쌍의 속도센서의 신호에 따라 상기 한 쌍의 브레이크 유닛을 각각 제어하는 것이 바람직하다.In addition, the bicycle-type exercise apparatus according to the present invention further comprises a pair of speed sensors for detecting the rotational speed of each of the pair of wheel members, the control unit according to the signal of the pair of speed sensors the pair of brakes It is desirable to control each unit.

또한, 상기 자전거형 운동장치는 한 쌍의 바퀴부재의 회전속도, 상기 한 쌍의 페달부재에 걸리는 압력을 디스플레이하는 디스플레이부가 더 포함하는 것이 좋다.In addition, the bicycle-type exercise device may further include a display unit for displaying the rotational speed of the pair of wheel members, the pressure applied to the pair of pedal members.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 자전거형 운동장치의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the bicycle-type exercise apparatus according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 자전거형 운동장치(100)는, 본체(110)와, 바퀴부재(211,213)와, 브레이크 유닛(231,235)과, 제어부(160)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the bicycle type exercise apparatus 100 according to the present invention includes a main body 110, wheel members 211 and 213, brake units 231 and 235, and a controller 160.

본체(110)는, 사용자가 앉은 상태에서 운동을 할 수 있도록 하는 안장(120)과, 사용자가 손으로 잡을 수 있도록 마련되며 실제 주행용 자전거의 핸들부와 동일한 형태로 형성된 핸들부(130)를 구비한다. 참고로, 미설명 부호 111,112,113은 사용자의 운동시 발생되는 충격을 완화해주기 위한 탄성체를 나타내며, 미설명 부호 119는 본체(110)를 고정 지지하는 지지체를 나타낸다. The main body 110 includes a saddle 120 for allowing a user to exercise in a seated state, and a handle part 130 provided to be held by a user and formed in the same shape as a handle part of an actual driving bicycle. Equipped. For reference, reference numerals 111, 112, and 113 denote elastic bodies for mitigating impact generated when a user moves, and reference numeral 119 denotes a support for fixing and supporting the main body 110.

바퀴부재(211,213)는 본체(110)에 대해 각각 독립적으로 회전할 수 있도록 한 쌍으로 마련되며, 자전거형 운동장치(100)가 설치되는 바닥으로부터 소정 거리 이격되어 설치된다. 즉, 한 쌍의 바퀴부재(211,213)는 좌우의 바퀴부재(213,211)가 서로 독립적으로 회전하며, 그 회전축(216,215)이 일직선상에 위치하도록 상기 본체(110)에 설치된다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 상술한 한 쌍의 바퀴부재(211,213)는 본체(110)에 별도로 마련된 지지체(115)의 양측에 상호 대칭되게 설치된다. 지지체(115)에는 한 쌍의 바퀴부재(211,213) 각각의 회전축(215,216)이 회전할 수 있도록 지지하는 한 쌍의 베어링 부재(117,118)가 마련된다. 한 쌍의 바퀴부재(211,213)의 일측에는 각각의 바퀴부재(211,213)의 회전속도를 검출할 수 있는 속도센서(161,163)가 설치된다.The wheel members 211 and 213 are provided in pairs so as to be able to independently rotate with respect to the main body 110, respectively, and are spaced apart from the floor on which the bicycle type exercising apparatus 100 is installed. That is, the pair of wheel members 211 and 213 are mounted on the main body 110 such that the left and right wheel members 213 and 211 rotate independently of each other, and the rotation shafts 216 and 215 are positioned in a straight line. 2 and 3, the pair of wheel members 211 and 213 described above are installed symmetrically on both sides of the support body 115 separately provided in the main body 110. The support member 115 is provided with a pair of bearing members 117 and 118 for supporting the rotation shafts 215 and 216 of the pair of wheel members 211 and 213 to rotate. One side of the pair of wheel members 211 and 213 is provided with speed sensors 161 and 163 for detecting the rotational speed of each wheel member 211 and 213.

또한, 한 쌍의 바퀴부재(211,213) 각각의 회전중심에는 사용자의 발에 의해 회전되는 한 쌍의 페달부재(220,225)가 설치되어 있다. 한 쌍의 페달부재(220.225)는 각각 사용자가 발로 누르는 페달(221,226)과, 페달(221,226)과 바퀴부재(211,213)를 연결하는 링크(223,228)로 구성된다. 따라서, 사용자가 페달(221,226)을 밟으면, 바퀴부재(211,213)가 회전하게 된다. 이때, 페달(221,226)은 회전 중의 어떤 위치에서도 사용자의 발과 떨어지지 않고 밀착되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 페달(221,226)의 일면, 즉 사용자가 발로 누르는 부분에는 사용자가 페달(221,226)에 가하는 힘을 측정할 수 있는 힘센서(224,229)가 설치된다. 힘센서(224,229)는 제어부(160)와 전기적으로 연결되며, 사용자에 의해 페달(221,226)에 가해지는 힘을 측정하여 제어부(160)로 전송한다. 이때, 힘센서(224,229)로는 페달(221,226)에 가해지는 압력을 측정할 수 있는 압력센서를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, a pair of pedal members 220 and 225 which are rotated by the user's feet are installed at each rotation center of the pair of wheel members 211 and 213. The pair of pedal members 220 and 225 are each composed of pedals 221 and 226 which the user presses with their feet, and links 223 and 228 connecting the pedals 221 and 226 and the wheel members 211 and 213, respectively. Therefore, when the user presses the pedals 221 and 226, the wheel members 211 and 213 rotate. At this time, the pedals 221 and 226 are preferably configured to be in close contact with the user's foot at any position during rotation. In addition, one surface of the pedals 221 and 226, that is, the portion pressed by the user, is provided with force sensors 224 and 229 capable of measuring the force applied by the user to the pedals 221 and 226. The force sensors 224 and 229 are electrically connected to the controller 160, and measure the force applied to the pedals 221 and 226 by the user and transmit the measured force to the controller 160. At this time, it is preferable to use a pressure sensor that can measure the pressure applied to the pedals (221, 226) as the force sensors (224, 229).

브레이크 유닛(231,235)은 한 쌍의 바퀴부재(211,213) 각각에 대해 서로 다른 크기의 회전부하를 가함으로써 사용자의 좌우 다리에 서로 다른 크기의 운동부하를 제공하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 실시예에서의 브레이크 유닛(231,235)은 한 쌍의 바퀴부재(211,213) 각각에 대응되도록 좌우측 한 쌍으로 마련되며, 그 각각은 하우징(232,236)과, 간섭유체(F)와, 코일부재(233,235)를 포함한다.The brake units 231 and 235 apply rotation loads of different sizes to each of the pair of wheel members 211 and 213 to provide exercise loads of different sizes to the left and right legs of the user. To this end, the brake units 231 and 235 in the present embodiment are provided in a pair of left and right to correspond to each of the pair of wheel members 211 and 213, each of the housings 232 and 236, the interference fluid F and the coil. Members 233 and 235.

하우징(232,236)은 바퀴부재(211,213)의 일부를 둘러싸도록 설치된다. 본 실시예에서, 하우징(232,236)은 바퀴부재(211,213)의 테두리 전체를 둘러싸도록 환형으로 형성되며, 그 내주면에는 바퀴부재(211,213)가 삽입될 수 있도록 환형홈이 형성된다. 환형홈에는 후술될 간섭유체(F)의 누출을 억제하기 위한 실링부재(S)가 설치된다. The housings 232 and 236 are installed to surround a part of the wheel members 211 and 213. In the present embodiment, the housings 232 and 236 are formed in an annular shape to surround the entire edge of the wheel members 211 and 213, and an annular groove is formed in the inner circumferential surface thereof so that the wheel members 211 and 213 can be inserted. The annular groove is provided with a sealing member (S) for suppressing the leakage of the interference fluid (F) to be described later.

코일부재(233,234)는 하우징(232,236)에 설치되며, 전원이 인가되면 하우징(232,236)에 충전된 간섭유체(F)에 작용하는 전자기장(B)을 발생시킨다. 이러한 코일부재(233,234)는 제어부(160)에 의해 인가되는 전원의 전압 또는 전류가 가변되도록 설치된다. 따라서, 제어부(160)에 의해 코일부재(233,234)에 인가되는 전원의 전압 또는 전류가 변화하면, 코일부재(233,234)에 의해 간섭유체(F)에 작용하는 전자기장의 크기가 가변된다. 이러한 코일부재(233,234)에 인가되는 전원은 외부상용전원 또는 본체(110)에 마련된 별도의 배터리(미도시) 등을 통해 공급할 수 있다. The coil members 233 and 234 are installed in the housings 232 and 236. When the power is applied, the coil members 233 and 234 generate an electromagnetic field B acting on the interference fluid F charged in the housings 232 and 236. The coil members 233 and 234 are installed to vary the voltage or current of the power applied by the controller 160. Therefore, when the voltage or current of the power applied to the coil members 233 and 234 by the controller 160 changes, the magnitude of the electromagnetic field acting on the interference fluid F is changed by the coil members 233 and 234. The power applied to the coil members 233 and 234 may be supplied through an external commercial power source or a separate battery (not shown) provided in the main body 110.

한편, 간섭유체(F)는 하우징(232,236) 내부에 위치한 바퀴부재(211,213)의 외주면과 접촉되도록 하우징(232,236) 내부에 수용된다. 또한, 간섭유체(F)는 바퀴부재(211,213)의 회전시 회전부하를 부여할 수 있도록 소정의 점성을 가진다. 간섭 유체(F)는 상기 회전부하를 필요에 따라 조절할 수 있는 자기유동유체(Magneto-Rheological Fluid:이하 MR유체라 함)를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 MR유체는 자기장의 변화에 따라 항복응력, 즉, 점성이 가변되는 특성을 가지는 유체이다. MR유체에서 이러한 점성의 변화는 자기장의 변화와 거의 동시에 변화할 정도로 빠르게 이루어진다. 본 실시예에서의 간섭유체(F)는 코일부재(233,234)에 의해 발생되는 전자기장(B)의 크기가 커질수록 점성이 커지는 MR유체로 형성된다. 따라서, 코일부재(233,234)에 의해 발생하는 전자기장(B)이 세지면, 바퀴부재(211,213)에 걸리는 회전부하가 커지게 되고, 사용자가 페달부재(220,225)로 바퀴부재(211,213)를 돌리는 것이 힘들게 된다. Meanwhile, the interference fluid F is accommodated in the housings 232 and 236 to be in contact with the outer circumferential surfaces of the wheel members 211 and 213 located in the housings 232 and 236. In addition, the interference fluid F has a predetermined viscosity to impart a rotational load when the wheel members 211 and 213 rotate. As the interference fluid F, it is preferable to use a magneto-Rheological Fluid (hereinafter referred to as MR fluid) which can adjust the rotational load as necessary. The MR fluid is a fluid having a characteristic that the yield stress, that is, the viscosity varies according to the change of the magnetic field. In MR fluids, these changes in viscosity occur so rapidly that they change almost simultaneously with changes in the magnetic field. In the present embodiment, the interference fluid F is formed of an MR fluid whose viscosity increases as the size of the electromagnetic field B generated by the coil members 233 and 234 increases. Therefore, when the electromagnetic field B generated by the coil members 233 and 234 is counted, the rotation load applied to the wheel members 211 and 213 becomes large, and it becomes difficult for the user to turn the wheel members 211 and 213 to the pedal members 220 and 225. .

이러한 간섭유체(F) 및 코일부재(233,234)의 구성에 의하면, 제어부(160)에 의해 전자기장(B)의 크기가 가변될 경우, 간섭유체(F)의 점성이 가변되어 바퀴부재(211,213)에 가해 지는 회전부하의 크기를 가변시킬 수 있게 된다. 즉, 바퀴부재(211,213)의 회전을 방해하는 저항의 크기를 가변시킬 수 있게 됨으로써, 사용자에게 부여할 수 있는 운동부하량을 조절할 수 있다. According to the configuration of the interference fluid F and the coil members 233 and 234, when the size of the electromagnetic field B is changed by the controller 160, the viscosity of the interference fluid F is changed to the wheel members 211 and 213. The magnitude of the rotating load applied can be varied. That is, it is possible to vary the size of the resistance that interferes with the rotation of the wheel members (211,213), it is possible to adjust the amount of exercise load that can be given to the user.

제어부(160)는 좌우측 페달(226,221)에 설치된 좌우 힘센서(229,224)로부터 전송된 신호로부터 각각의 페달(226,221)에 인가되는 힘을 인식하고, 그 힘에 대응되는 회전부하가 발생되도록 좌우측 브레이크유닛(235,231)을 제어한다. 제어부(160)는 바퀴부재(211,213)의 회전부하를 크게 할 경우에는 코일부재(233,234)에 의해 발생되는 전자기장(B)의 세기가 커지도록 코일부재(233,234)에 인가되는 전압 또는 전류의 크기를 제어한다. 만일 회전부하를 작게 할 필요가 있는 경우에는 코 일부재(233,234)에 의한 전자기장(B)의 세기가 적어지도록 코일부재(233,234)에 인가되는 전압 또는 전류의 크기를 제어한다. 이때, 제어부(160)가 힘센서(224,229)로부터 수신된 힘에 대응하여 바퀴부재(211,213)의 회전부하를 어느 정도의 크기로 할 것인가에 관한 데이터는 프로그램하여 메모리(157)에 저장하는 것이 바람직하다. 따라서, 사용자의 한 쪽 다리의 근력이 다른 쪽 다리에 비해 약한 경우에, 제어부(160)는 저장된 프로그램에 따라 한 쌍의 바퀴부재(211,213) 각각에 걸리는 회전부하를 서로 다르게 제어함으로써, 사용자가 다른 힘으로 좌우측의 바퀴부재(213,211)를 돌릴 수 있도록 한다.The control unit 160 recognizes the force applied to the respective pedals 226 and 221 from the signals transmitted from the left and right force sensors 229 and 224 installed on the left and right pedals 226 and 221, and the left and right brake units so that a rotating load corresponding to the force is generated. Control (235,231). When the rotational load of the wheel members 211 and 213 is increased, the controller 160 measures the magnitude of the voltage or current applied to the coil members 233 and 234 so as to increase the strength of the electromagnetic field B generated by the coil members 233 and 234. To control. If it is necessary to reduce the rotation load, the magnitude of the voltage or current applied to the coil members 233 and 234 is controlled so that the strength of the electromagnetic field B by the nose part materials 233 and 234 is reduced. At this time, it is preferable that the controller 160 programs and stores data on the size of the rotation load of the wheel members 211 and 213 in response to the force received from the force sensors 224 and 229 in the memory 157. Do. Therefore, when the strength of one leg of the user is weaker than the other leg, the controller 160 controls the rotational load applied to each of the pair of wheel members 211 and 213 differently according to the stored program, thereby allowing the user to Force the left and right wheel members (213, 211) to turn.

메모리(157)에는 다리 근력을 키우는 목적에 따라, 힘센서(224,229)의 측정값과 바퀴부재(211,213)에 걸리는 회전부하의 관계를 다양하게 정한 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 회전센서(161,163)로 측정한 바퀴부재(211,213)의 회전속도에 따라 브레이크유닛(231,235)이 바퀴부재(211,213)에 가하는 회전부하를 변경하도록 하는 프로그램이 저장될 수도 있다. 또는, 힘센서(224,229)와 회전센서(161,163)로 측정된 값을 전부 이용하여 바퀴부재(211,213)에 걸리는 회전부하를 변경하는 프로그램이 저장될 수 있다. The memory 157 may store a program in which the relationship between the measured values of the force sensors 224 and 229 and the rotational load applied to the wheel members 211 and 213 is variously stored according to the purpose of increasing leg muscle strength. In addition, a program may be stored to change the rotation load applied to the wheel members 211 and 213 by the brake units 231 and 235 according to the rotation speeds of the wheel members 211 and 213 measured by the rotation sensors 161 and 163. Alternatively, a program for changing the rotation load applied to the wheel members 211 and 213 using all the values measured by the force sensors 224 and 229 and the rotation sensors 161 and 163 may be stored.

또한, 제어부(160)에는 현재 바퀴부재(211,213)의 회전속도나 페달(221,226)에 가해지는 압력, 바퀴부재(211,213)의 회전부하 등을 표시하는 디스플레이부(150)가 연결되는 것이 바람직하다. 이러한, 디스플레이부(150)는 도 1에 도시된 바와 같이 핸들부(130)에 디스플레이 패널로 설치될 수 있다. 또, 제어부(160)에는 사용자가 특정 프로그램을 선택할 수 있도록, 입력부(155)를 연결하는 것이 바람직 하다. 입력부(155)는 터치패널 형태의 디스플레이 패널(151)의 조작을 통해 조작신호를 입력할 수 있도록 구성될 수 있을 뿐만 아니라 별도의 조작키(미도시)를 통해 사용자의 조작신호를 입력할 수 있도록 구성할 수 있음은 당연하다.In addition, the control unit 160 is preferably connected to the display unit 150 for displaying the current rotational speed of the wheel members (211, 213), the pressure applied to the pedals (221, 226), the rotation load of the wheel members (211, 213). Such a display unit 150 may be installed as a display panel on the handle unit 130 as shown in FIG. 1. In addition, it is preferable to connect the input unit 155 to the controller 160 so that a user can select a specific program. The input unit 155 may be configured not only to input an operation signal through an operation of the display panel 151 of a touch panel type, but also to input a user's operation signal through a separate operation key (not shown). Naturally, it can be configured.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 자전거형 운동장치의 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the operation of the bicycle-type exercise apparatus according to the present invention.

좌우 다리의 근력을 단련할 사용자는 우선 본체(110)의 안장(120)에 앉아 좌우 페달(226,221)에 발을 올려놓는다. 사용자가 양다리로 좌우 페달(226,221)을 돌리면, 좌우 페달(226,221)에 각각 일정한 압력이 걸리게 된다. 이때, 사용자의 좌우 다리의 근력이 상이하므로, 좌우 페달(226,221)의 힘센서(229,224)에 의해 측정된 힘의 세기는 서로 상이하다. The user who will train the strength of the left and right legs first sits on the saddle 120 of the body 110 and puts his feet on the left and right pedals 226 and 221. When the user rotates the left and right pedals 226 and 221 with both legs, a constant pressure is applied to the left and right pedals 226 and 221, respectively. At this time, since the muscle strength of the left and right legs of the user is different, the strength of the force measured by the force sensors 229 and 224 of the left and right pedals 226 and 221 are different from each other.

좌우 힘센서(229,224)는 측정한 힘의 세기에 대응되는 신호를 제어부(160)로 전송한다. 그러면, 제어부(160)는 그 신호에 따라 좌우측 페달(226,221)에 걸리는 힘을 인식하고, 인식된 좌우 측 힘의 세기에 대응되는 전압 또는 전류를 좌우 브레이크유닛(235,231)의 각 코일부재(234,233)에 인가한다. 그러면, 좌우 브레이크유닛(235,231)의 간섭유체(F)의 점성이 변화하여 좌우 바퀴부재(213,211)에 가해지는 회전부하가 변화하게 된다. 즉, 좌우 페달(226,221)에 가해지는 힘에 따라 좌우 바퀴부재(213,211)의 회전부하가 독립적으로 변화하게 된다. 예를 들면, 사용자의 다리 근력이 좌측이 세고 우측이 약한 경우에는, 좌측의 바퀴부재(213)는 큰 회전부하가 걸리도록 하고, 우측의 바퀴부재(211)는 적은 회전부하가 걸리도록 하여 좌우측의 바퀴부재(213,211)가 거의 동일한 속도로 회전하도록 제어할 수 있다. 이때, 간섭유체(F)인 MR유체의 점성이 변화하는 속도는 전자기장(B)의 변화와 거의 동일하므로, 바퀴부재(213,211)에 걸리는 회전부하는 좌우 페달(226,221)에 가해지는 힘에 따라 거의 실시간으로 변동하게 된다. 따라서, 사용자는 효과적으로 다리의 근력을 키울 수 있게 된다.The left and right force sensors 229 and 224 transmit a signal corresponding to the measured strength of the force to the controller 160. Then, the controller 160 recognizes the force applied to the left and right pedals 226 and 221 according to the signal, and controls each coil member 234 and 233 of the left and right brake units 235 and 231 to apply a voltage or current corresponding to the recognized strength of the left and right forces. To apply. Then, the viscosity of the interference fluid F of the left and right brake units 235 and 231 is changed, and the rotational load applied to the left and right wheel members 213 and 211 is changed. That is, the rotational loads of the left and right wheel members 213 and 211 independently change according to the force applied to the left and right pedals 226 and 221. For example, when the user's leg strength is strong left and weak right, the left wheel member 213 takes a large rotational load, the right wheel member 211 takes a small rotational load to the left and right The wheel members 213 and 211 can be controlled to rotate at almost the same speed. At this time, the speed at which the viscosity of the MR fluid, which is the interference fluid F, changes is almost the same as the change in the electromagnetic field B, so that the rotational load applied to the wheel members 213 and 211 is almost in real time according to the force applied to the left and right pedals 226 and 221. Will fluctuate. Therefore, the user can effectively increase the strength of the leg.

또는, 제어부(160)는 힘센서(224,229)의 신호에 따라 좌우측의 바퀴부재(213,211)에 사용자의 다리 근력을 향상시키는데 가장 적절한 회전부하가 걸리되, 좌우의 바퀴부재(213,211)의 회전속도는 서로 다르도록 제어할 수도 있다.Alternatively, the control unit 160 is the most appropriate rotational load is applied to the left and right wheel members (213, 211) according to the signal of the force sensors (224, 229) to improve the user's leg muscle strength, the rotational speed of the left and right wheel members (213, 211) It can also be controlled to be different.

또한, 사용자의 좌우 다리의 근력이 동일하여 좌우 페달(226,221)에 가해지는 힘이 거의 동일하다면, 제어부(160)는 좌우 바퀴부재(213,211)에 인가되는 회전부하를 거의 동일하게 하여 종래의 자전거형 운동장치와 마찬가지로 좌우 바퀴부재(213,211)가 하나의 바퀴부재처럼 회전하도록 한다.In addition, if the strength of the left and right legs of the user is the same and the force applied to the left and right pedals (226, 221) is almost the same, the control unit 160 makes the rotational load applied to the left and right wheel members (213, 211) almost the same bike type Like the exercise device, the left and right wheel members 213 and 211 rotate like one wheel member.

본 실시예에서는 바퀴부재(211,213)의 회전부하를 간섭유체(F) 및 코일부재(233,234)를 사용하여 가변시키는 브레이크유닛(231,235)을 구비하는 자전거형 운동장치(100)를 일례로 들어 설명하였다. 하지만, 사용자의 좌우측 다리에 대응하여 각각 독립된 회전속도로 회전할 수 있는 바퀴부재가 제공되기만 한다면, 상술한 브레이크유닛의 기술구성은 꼭 본 실시예의 경우에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 브레이크유닛이 좌우 바퀴부재의 회전부하를 조절할 수 있다면, 예를 들어 모터와 브레이크 패드 등을 구비하는 형태로도 구성될 수 있는 것이다. 하지만, 본 실시예와 같은 브레이크유닛(231,235)은 모터와 같은 별도의 구성요소를 필요로 하지 않기 때문에 운동장치의 소형화 및 비용절감을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 자전거형 운동장치의 설치 및 유지 측면을 고려한다면 간섭유체를 사용하는 본 실시예의 경우가 보다 바람직하다고 할 수 있다. In the present embodiment, the bicycle type exercise apparatus 100 including the brake units 231 and 235 for varying the rotational load of the wheel members 211 and 213 using the interference fluid F and the coil members 233 and 234 has been described as an example. . However, as long as the wheel members capable of rotating at independent rotational speeds corresponding to the left and right legs of the user are provided, the technical configuration of the above-described brake unit is not necessarily limited to the present embodiment. That is, if the brake unit can adjust the rotational load of the left and right wheel members, for example, it may be configured in the form having a motor and a brake pad and the like. However, since the brake units 231 and 235 as in the present embodiment do not require a separate component such as a motor, it is possible to reduce the size and cost of the exercise device. Therefore, in consideration of the installation and maintenance aspects of the bicycle-type exercise apparatus, it can be said that the present embodiment using the interference fluid is more preferable.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자전거형 운동장치는 좌우의 페달에 가해지는 힘에 따라 좌우 바퀴부재의 회전부하가 독립적으로 자동으로 적절하게 변동되므로 재활효과 및 운동효과를 높일 수 있다.As described above, the bicycle-type exercise apparatus according to the present invention can increase the rehabilitation effect and the exercise effect because the rotational load of the left and right wheel members is automatically and appropriately changed depending on the force applied to the left and right pedals.

본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 후술하는 청구범위에 기재된 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 행할 수 있는 단순한 구성요소의 치환, 부가, 삭제, 변경은 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 속하게 된다.The present invention is not limited to the specific embodiments described above, but can be performed by a person skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention described in the claims below. Substitutions, additions, deletions, and alterations fall within the scope of the claims.

Claims

A main body having a handle portion and a saddle portion;

A pair of wheel members which are rotated independently of each other and installed in the main body such that their rotation axes are located in a straight line;

A pair of pedal members connected to each of the pair of wheel members to support the user's feet, and rotating the pair of wheel members respectively by a user's leg movement;

A pair of force sensors installed on each of the pair of pedal members to measure a force applied to the pair of pedal members;

A pair of brake units installed on each of the pair of wheel members and interfering with rotation of the wheel members independently of each other;

A pair of speed sensors detecting a rotational speed of each of the pair of wheel members;

A controller for controlling the rotational load applied to the pair of wheel members by using all the values measured by the pair of force sensors and the pair of speed sensors; And

And a display unit configured to display a rotational speed of the pair of wheel members and a pressure applied to the pair of pedal members.

Each of the pair of brake units,

A housing installed to surround a portion of an outer circumferential surface of the wheel member;

A coil member installed at one side of the housing and generating an electromagnetic field acting on the wheel member; And

And an interference fluid charged in a space surrounded by the outer circumferential surface of the housing and the wheel member, the viscosity of which varies in viscosity in response to the strength of the electromagnetic field.

The control unit is a bicycle-type exercise device, characterized in that for controlling the strength of the electromagnetic field by adjusting the voltage or current applied to the coil member.

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