KR101175910B1

KR101175910B1 - 교육용 자전거 발전 장치

Info

Publication number: KR101175910B1
Application number: KR1020110137071A
Authority: KR
Inventors: 강영진
Original assignee: 강영진
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-08-22

Abstract

본 발명은 시공 및 설치가 간편하면서 상대적으로 적은 공간에 설치될 수 있어 시공 및 설치상의 불편함이 해소되도록 하고 구조적으로 안정성이 있고 작동 시에 흥미와 재미가 유발되도록 하는 교육용 자전거 발전 장치에 관한 것으로, 상기 발전 장치는 지면에 지지되는 베이스판과; 상기 베이스판의 상면에 설치되고, 상호 대응되고 하단이 연결되게 한 쌍으로 구비되며, 상부 일측에 안장이 설치되고, 상부 타측에 핸들이 설치되는 원형 프레임과; 상기 안장의 하부로 상기 원형 프레임의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 양측 중앙에 페달이 설치되는 내측휠과; 상기 원형 프레임의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 내주면이 상기 내측휠의 외주면에 맞닿아 상기 내측휠의 회전에 따라 회전되며, 상기 원형 프레임에 회전 가능하게 설치되는 다수의 지지롤러에 의해 회전 가능하게 지지되는 투명한 재질의 외측휠과; 상기 원형 프레임의 내측에 설치되고, 상기 페달의 조작에 따라 상기 내측휠과 외측휠의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전부와; 상기 외측휠에 대응하여 상기 원형 프레임의 내측을 따라 장착되는 설치부재와, 상기 설치부재의 외측 둘레를 따라 설치되고 상기 발전부로부터 공급되는 전원에 의해 점등되는 다수의 엘이디를 가지는 발광부를; 포함한다.

Description

교육용 자전거 발전 장치{BICYCLE ELECTRICITY GENERATION APPARATUS FOR EDUCATION}

본 발명은 교육용 자전거 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시공 및 설치가 간편하면서 상대적으로 적은 공간에 설치될 수 있어 시공 및 설치상의 불편함이 해소되도록 하고 구조적으로 안정성이 있고 작동 시에 흥미와 재미가 유발되도록 하는 교육용 자전거 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 일상 생활에서 누구나 전기를 사용하지만, 그 중요성을 잘 알지 못하며 학생들의 경우 눈에 보이지 않는 전기의 존재를 이해하기 힘든 면이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 한국공개특허 제2011-0052202호 "교육용 자전거 발전 시스템"이 있으며, 이를 도 13에 도시하여 그 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 13에 도시된 바와 같이, 종래의 교육용 자전거 발전 시스템은 발전원리를 경험할 수 있는 교육용 자전거 발전 시스템으로서, 판상의 베드(100)와, 상기 베드(100) 위에 설치되어 페달을 돌려 회전력을 생성하도록 하는 자전거(200)와, 상기 자전거(200)의 회전축과 연결되며 발전기 및 축전기를 포함하여 구성되어 전기를 생산 및 저장하게 되는 발전세트(300)와, 상기 축전기와 연결되어 전기를 공급받아 동작되는 프로펠러, 조명등, 물레방아, 모형자동차 등의 전기소비장치(400)와, 상기 베드(100) 위에 설치되어 사용자가 자전거에 탑승 전후의 체중을 측정할 수 있도록 하는 체중계(500)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 종래의 자전거 발전 시스템은 사용자가 상기 자전거(200)에 탑승하고 페달을 돌려서 회전력을 발생시키면 상기 발전세트(300)에 전기가 발생되고 발생된 전기는 상기 전기소비장치(400)에 공급되어 전기를 소비하는 모습을 관찰하거나 사용자가 직접 생산한 전기의 활용예를 경험하게 된다. 아울러, 상기 체중계(500)는 전기 생산을 위한 운동에 따른 체중 감량을 체크할 수 있도록 하는 것이다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

상기한 종래의 자전거 발전 시스템은 주요 구성요소들이 분산되게 설치되어 시공 및 설치 시에 상대적으로 많은 공간이 소요되면서 시공 및 설치가 매우 불편한 문제점이 있었다.

또한, 종래의 자전거 발전 시스템은 단순히 페달을 통한 회전력을 발생시키는 단순한 작동 구조로 이루어져 사용 시에 흥미와 재미를 유발하지 못하고, 그에 따라 학습용 혹은 교육용 교구로써의 본연의 역할을 충실히 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 자전거 발전 시스템은 사용자가 발전 과정을 육안으로 볼 수 없어 발전과정에 대한 학습효과가 저하되면서 쉽게 흥미를 잃게 되는 문제점이 있었다.

한국공개특허 제2011-0052202호(박수호) 2011. 05. 18.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 시공 및 설치가 간편하면서 상대적으로 적은 공간에 설치될 수 있어 시공 및 설치상의 불편함이 해소되도록 하고 구조적으로 안정성이 있고 작동 시에 흥미와 재미가 유발되도록 하며 내부를 투명하게 하여 발전 과정을 시각적으로 인지할 수 있도록 하며 사용자의 의도에 따라 자체를 좌우로 요동시킬 수 있도록 하여 작동 시에 흥미와 재미가 보다 향상되도록 하는 교육용 자전거 발전 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 간단하면서 견고한 구조로 발전부를 설치하여 발전부의 조립 및 설치가 간편하면서 발전부의 수명이 향상되도록 하는 교육용 자전거 발전 장치를 제공함에 있다.

삭제

또한, 본 발명의 다른 목적은, 간단한 구조로 좌우 요동 작동 시에 탄성적인 지지가 안정적으로 이루어지도록 하는 교육용 자전거 발전 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 게임장치부를 통해 생성된 전기로 게임을 할 수 있도록 하여 흥미가 유발되면서 교육 효과가 향상되도록 하는 교육용 자전거 발전 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 게임장치부에 조명부를 설치하여 사용자에 의한 흥미의 유발이 보다 향상되도록 하면서 장치 자체의 심미감이 향상되도록 하는 교육용 자전거 발전 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "교육용 자전거 발전 장치"는, 지면에 지지되는 베이스판과; 상기 베이스판의 상면에 설치되고, 상호 대응되고 하단이 연결되게 한 쌍으로 구비되며, 상부 일측에 안장이 설치되고, 상부 타측에 핸들이 설치되는 원형 프레임과; 상기 안장의 하부로 상기 원형 프레임의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 양측 중앙에 페달이 설치되는 내측휠과; 상기 원형 프레임의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 내주면이 상기 내측휠의 외주면에 맞닿아 상기 내측휠의 회전에 따라 회전되며, 상기 원형 프레임에 회전 가능하게 설치되는 다수의 지지롤러에 의해 회전 가능하게 지지되는 투명한 재질의 외측휠과; 상기 원형 프레임의 내측에 설치되고, 상기 페달의 조작에 따라 상기 내측휠과 외측휠의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전부와; 상기 외측휠에 대응하여 상기 원형 프레임의 내측을 따라 장착되는 설치부재와, 상기 설치부재의 외측 둘레를 따라 설치되고 상기 발전부로부터 공급되는 전원에 의해 점등되는 다수의 엘이디를 가지는 발광부와; 상기 베이스판과 상기 원형 프레임의 사이에 설치되고, 상기 베이스판에 대응하여 상기 원형 프레임을 좌우로 요동 가능하게 하는 좌우 요동부를; 포함하고, 상기 좌우 요동부는, 상기 원형 프레임의 하단에 형성되는 한 쌍의 돌출턱과, 상기 돌출턱의 일면에 밀착되게 상기 베이스판의 상면에 형성되는 대응턱과, 상기 돌출턱의 사이에 장착되고 상기 대응턱에 회전 가능하게 결합되는 힌지축과, 상기 힌지축의 하부로 상기 베이스판의 상면에 설치되고 상기 원형 프레임의 좌우 요동을 탄성적으로 지지하는 탄성지지부를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "교육용 자전거 발전 장치"의 상기 발전부는, 상기 외측휠을 따라 그 내부에 일정한 간격으로 설치되는 다수의 영구자석과, 상기 외측휠의 내주면 일부에 대응하여 상기 원형 프레임의 내측면에 설치되는 원호형의 절연지지체와, 상기 영구자석에 의해 유도되어 전기를 발생시키도록 코일이 감긴 상태로 상기 절연지지체에 내장되는 다수의 코일부재를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 본 발명에 따른 "교육용 자전거 발전 장치"의 상기 탄성지지부는, 상기 힌지축에 장착되고 상기 힌지축의 하부로 돌출되는 설치턱과, 상기 설치턱에 수평으로 부착되는 걸림바와, 상기 걸림바의 하면에 밀착되게 구비되고 수평으로 구비되는 링크판과, 상기 링크판의 상면에 부착되고 상기 걸림바의 양측면을 지지하는 지지턱과, 상기 링크판의 일단에 일측이 힌지 결합되고 타측이 상기 베이스판에 힌지 결합되는 제1 각이동부재와, 상기 제1 각이동부재에 대응되고 상기 링크판의 타단에 일측이 힌지 결합되며 타측이 상기 베이스판에 힌지 결합되는 제2 각이동부재와, 상기 제1 각이동부재와 제2 각이동부재의 전면에 밀착되고 상기 베이스판의 상면에 슬라이딩 가능하게 구비되는 슬라이딩부재와, 상기 슬라이딩부재에 대응하여 상기 대응턱의 일면에 장착되는 고정부재와, 상기 슬라이딩부재와 고정부재의 사이에 설치되는 스프링을, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "교육용 자전거 발전 장치"는, 상기 발전부와 연결되어 전원을 공급받아 작동되고, 상기 좌우 요동부에 따른 요동에 따라 움직임이 제어되는 게임장치부를; 더 포함하고, 상기 게임장치부는, 상기 핸들에 대응하여 구비되는 본체와, 상기 본체에 설치되고 상면이 노출되며 외부면을 따라 장애물이 설치되는 컨베이어벨트와, 상기 본체의 내부에 설치되고 상기 컨베이어벨트를 구동시키는 모터구동부와, 상기 본체의 끝단에 노출되게 설치되고 상기 발전부로부터 공급되는 전원을 증폭시켜 상기 모터구동부로 공급하는 전원증폭부와, 상기 전원증폭부를 둘러싸도록 상기 본체에 설치되는 투명커버와, 상기 본체의 선단으로 노출된 상기 컨베이어벨트의 상면에 배치되는 모형자동차와, 상기 본체의 선단에 설치되고 상기 모형자동차와 연결되며 상기 좌우 요동부에 의한 상기 원형 프레임의 좌우 요동에 따라 상기 모형자동차를 좌우로 이동시키는 모션컨트롤러를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "교육용 자전거 발전 장치"의 상기 게임장치부는, 상기 본체에 설치되는 조명부를 더 포함하고, 상기 조명부는, 상기 컨베이어벨트의 양측으로 상기 본체의 양측 상면에 각각 장착되는 투명한 재질의 투명프레임과, 상기 본체에 설치되고 상기 발전부로부터 전원을 공급받아 상기 투명프레임의 끝단에서 수평으로 발광하는 제1 보조엘이디와, 상기 전원증폭부의 양측으로 상기 투명커버의 내부에 수직으로 설치되고 상기 발전부로부터 전원을 공급받아 상부측으로 향해 발광을 하는 제2 보조엘이디와, 상기 제2 보조엘이디의 상면에 수직으로 설치되는 투명판을, 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 시공 및 설치가 간편하면서 상대적으로 적은 공간에 설치될 수 있고, 시공 및 설치상의 불편함이 해소되며, 구조적으로 안정성이 있고, 작동 시에 흥미와 재미가 유발되어 교육 효과가 향상되며, 내부를 투명하게 하여 발전 과정을 시각적으로 인지할 수 있어 학습 효과가 보다 향상되고, 사용자의 의도에 따라 자체를 좌우로 요동시킬 수 있도록 하여 작동 시에 흥미와 재미가 보다 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 간단하면서 견고한 구조로 발전부를 설치하여 발전부의 조립 및 설치가 간편하고, 발전부의 수명이 향상되는 효과를 갖는다.

삭제

또한, 본 발명은, 간단한 구조로 좌우 요동 작동 시에 탄성적인 지지가 안정적으로 이루어져 작동 상의 안정성이 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 게임장치부를 통해 생성된 전기로 게임을 할 수 있도록 하여 흥미가 유발되면서 교육 효과가 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 게임장치부에 조명부를 설치하여 사용자에 의한 흥미의 유발이 보다 향상되고, 장치 자체의 심미감이 향상되는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 자전거 발전 장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 자전거 발전 장치의 개략적인 측단면도,
도 3은 도 2에 따른 A 부분의 확대도,
도 4는 도 2의 요부 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 자전거 발전 장치의 개략적인 요부 확대 종단면도,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 좌우 요동부의 작동 전후의 상태를 보인 개략적인 요부 확대 종단면도,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 탄성지지부의 작동 전후의 상태를 보인 개략적인 요부 확대 평단면도,
도 10은 본 발명에 따른 자전거 발전 장치의 다른 실시예를 보인 개략적인 사시도,
도 11은 도 10에 따른 실시예의 요부 확대 사시도,
도 12는 도 10에 따른 실시예의 개략적인 요부 확대 측단면도,
도 13은 종래의 자전거 발전 장치의 일예를 보인 사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자전거 발전 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자전거 발전 장치의 개략적인 측단면도이며, 도 3은 도 2에 따른 A 부분의 확대도이고, 도 4는 도 2의 요부 확대도이며, 도 5는 본 발명에 따른 자전거 발전 장치의 개략적인 요부 확대 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 교육용 자전거 발전 장치는 베이스판(10)과, 상기 베이스판(10)의 상면에 설치되는 원형 프레임(20)과, 상기 원형 프레임(20)의 내측에 설치되는 내측휠(30)과, 상기 내측휠(30)에 맞물려 회전되는 외측휠(40)과, 상기 외측휠(40)의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전부(50)와, 상기 베이스와 원형 프레임(20)의 사이에 설치되는 좌우 요동부(70)를 포함한다.

상기 베이스판(10)은 판상으로 구비되고, 상기 원형 프레임(20)을 지면에 지지된 상태로 고정시키는 역할을 한다.

상기 원형 프레임(20)은 상기 베이스판(10)의 상면에 설치되고 상호 대응되고 하단이 연결되게 한 쌍으로 구비되며 상부 일측에 안장(21)이 설치되고 상부 타측에 핸들(22)이 설치되는 것으로, 상기 내측휠(30)을 포함하는 제반 부품들이 설치되는 장소를 제공하는 역할을 한다. 상기 안장(21)은 사용자가 탑승하는 부위이고, 상기 핸들(22)은 사용자가 손으로 잡고 상체를 지지할 수 있도록 하는 공지의 것이다.

이와 같은 역할을 하는 상기 원형 프레임(20)은 한 쌍의 대응되게 구비되고, 상기 원형 프레임(20)의 내측에 상기 내측휠(30)과 외측휠(40)을 포함하는 제반 부품들이 회전 가능하게 설치된다. 아울러, 상기 원형 프레임(20)의 구조에 따라 사용자가 탑승한 상태로 상기 원형 프레임(20)의 내측에 설치되는 상기 발전부(50)를 볼 수 있어 발전과정을 손쉽게 인지할 수 있게 된다.

상기 내측휠(30)은 상기 안장(21)의 하부로 상기 원형 프레임(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되고 양측 중앙에 페달(31)이 설치되는 것으로, 사용자가 상기 페달(31)을 밟아서 상기 내측휠(30)을 회전시켜 회전력을 발생시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기 페달(31)은 단방향 베어링에 의해 상기 내측휠(30)에 설치됨으로써, 사용자가 상기 페달(31)을 밟아 작동시킬 때 상기 페달(31)이 상기 내측휠(30)에 일방향으로, 즉 시계방향으로만 걸리고 타방향으로, 즉 반시계방향으로는 걸리지 않아 사용자가 상기 페달(31)을 정지할 때도 상기 내측휠(30)이 안정적으로 회전하게 된다.

상기 외측휠(40)은 상기 원형 프레임(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 그 내주면이 상기 내측휠(30)의 외주면에 맞닿아 상기 내측휠(30)의 회전에 따라 회전되며 상기 원형 프레임(20)에 회전 가능하게 설치되는 다수의 지지롤러(41)에 의해 회전 가능하게 지지되는 것이다. 상기 지지롤러(41)는 도시된 바와 같이 대략 120도 간격으로 3개가 설치되어 상기 원형 프레임(20)의 내측에서 상기 외측휠(40)을 회전 가능하게 지지한다.

상기 외측휠(40)은 투명 아크릴과 같은 투명한 소재로 형성됨으로써, 사용자가 원형 프레임의 내측으로 상기 외측휠(40)을 통해 그 내부를 볼 수 있게 되고, 그에 따라 사용자는 상기 외측휠(40)을 통해 그 내측으로 설치되는 상기 발전부(50)를 볼 수 있게 된다.

상기 발전부(50)는 상기 원형 프레임(20)의 내측에 설치되는 것으로, 상기 페달(31)의 조작에 따라 상기 내측휠(30)과 외측휠(40)의 회전에 의해 전기를 발생시키는 역할을 한다. 아울러, 상기 발전부(50)는 사용자가 상기 페달(31)을 빠르게 밟아 상기 내측휠(30)과 외측휠(40)의 회전속도를 높일수록 유도전류의 세기가 커져 높은 전압의 전기가 발생된다. 이와 같이 상기 발전부(50)에 의해 전압이 높아지면 상기 발광부(60)에서 유발되는 광이 상대적으로 더 밟아져 사용자가 느끼는 재미와 흥미가 더욱 커지게 된다.

이와 같은 역할을 하는 상기 발전부(50)는 상기 외측휠(40)을 따라 그 내부에 일정한 간격으로 설치되는 다수의 영구자석(51)과, 상기 외측휠(40)의 내주면 일부에 대응하여 상기 원형 프레임(20)의 내측면에 설치되는 원호형의 절연지지체(52)와, 상기 영구자석(51)에 의해 유도되어 전기를 발생시키도록 상기 절연지지체(52)에 구비되는 코일부재(53)를 포함한다.

상기 영구자석(51)은 자기장을 띠는 공지의 것으로, 상기 코일부재(53)의 외측을 통과하면서 상기 코일부재(53)에 유도전류를 발생시키는 역할을 한다. 상기 절연지지체(52)는 다수의 상기 코일부재(53)가 내장되게 설치되는 장소를 제공하는 역할을 하며, 전기 절연이 되는 재질로 형성된다. 상기 코일부재(53)는 철심의 둘레에 3백회 이상으로 코일이 감겨 전자석과 같이 형성되는 것으로, 상기 영구자석(51)에 직교되게 설치됨으로써 상기 영구자석(51)의 회전에 따라 유도되어 전기장을 형성하면서 전기를 발생시키는 역할을 한다.

이와 같이 구성되는 상기 발전부(50)는 상기 외측휠(40)의 회전과 함께 상기 영구자석(51)이 상기 절연지지체(52)에 구비된 코일부재(53)의 주변을 따라 연속하여 이동하게 되고, 이와 같이 상기 영구자석(51)이 상기 코일부재(53)의 주변을 통과하면서 상기 영구자석(51)과 상기 코일부재(53) 사이에 유도 기전력이 발생하여 전기가 발생하게 된다. 아울러, 상기 영구자석(51)이 상기 코일부재(53)의 주변을 단시간에 많이 통과할수록, 즉 상기 외측휠(40)이 더 빨리 회전될수록 발전량이 늘어나면서 보다 강한 전압을 발생시키게 된다.

상기 발광부(60)는 상기 외측휠(40)에 대응하여 상기 원형 프레임(20)의 내측을 따라 장착되는 설치부재(61)와, 상기 설치부재(61)의 외측 둘레를 따라 설치되고 상기 발전부(50)로부터 공급되는 전원에 의해 점등되는 다수의 엘이디(62)를 가지는 것으로, 상기 발전부(50)에 의해 생성된 전기를 공급받아 상기 엘이디(62)가 점등되면서 상기 원형 프레임(20)의 외측 둘레로 발광하여 상기 외측휠(40)의 내부로 조명하면서 상기 외측휠(40) 자체도 발광되고, 그에 따라 사용자가 상기 발전부(50)를 통해 전기가 생성된 것을 인지할 수 있도록 하는 것이다.

아울러, 상기 발광부(60)는 사용자의 의도에 따라 상기 외측휠(40)의 회전속도에 조절을 통해 리듬감 있게 발광의 세기가 조절되어 흥미와 재미를 더욱 유발하게 된다.

상기 엘이디(62)는 LED(light-emitting diode)라 불리는 것으로, 저전력으로 높은 조도로 발광되며 수명이 긴 발광다이오드이다. 여기서, 상기 엘이디(62)는 청색 혹은 적색 등의 색깔이 있는 광이 발광되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 좌우 요동부(70)는 상기 베이스판(10)과 상기 원형 프레임(20)의 사이에 설치되는 것으로, 사용자가 상기 안장(21)에 탑승한 상태에서 상체를 움직임으로써 상기 베이스판(10)에 대응하여 상기 원형 프레임(20)을 좌우로 요동시킬 수 있도록 하는 것이다.

이와 같은 역할을 하는 상기 좌우 요동부(70)는 상기 원형 프레임(20)의 하단에 형성되는 한 쌍의 돌출턱(71)과, 상기 돌출턱(71)의 일면에 밀착되게 상기 베이스판(10)의 상면에 형성되는 대응턱(72)과, 상기 돌출턱(71)의 사이에 장착되고 상기 대응턱(72)에 회전 가능하게 결합되는 힌지축(73)과, 상기 힌지축(73)의 하부로 상기 베이스판(10)의 상면에 설치되는 탄성지지부(74)를 포함한다.

상기 돌출턱(71)은 상기 원형 프레임(20)의 하단이 상기 힌지축(73)에 회전 가능하게 결합될 수 있도록 하는 것이고, 상기 대응턱(72)은 상기 베이스판(10)이 상기 힌지축(73)에 회전 가능하게 결합될 수 있도록 하는 것이며, 상기 힌지축(73)은 상기 돌출턱(71)과 대응턱(72)을 회전 가능하게 힌지 결합시키는 역할을 한다.

상기 탄성지지부(74)는 상기 베이스판(10)에 대한 상기 원형 프레임(20)의 좌우 요동을 탄성적으로 지지하여 상기 원형 프레임(20)의 급격한 요동을 방지시키는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 탄성지지부(74)는 상기 힌지축(73)에 장착되고 상기 힌지축(73)의 하부로 돌출되는 설치턱(741)과, 상기 설치턱(741)에 수평으로 부착되는 걸림바(742)와, 상기 걸림바(742)의 하면에 밀착되게 구비되고 수평으로 구비되는 링크판(743)과, 상기 링크판(743)의 상면에 부착되고 상기 걸림바(742)의 양측면을 지지하는 지지턱(744)과, 상기 링크판(743)의 일단에 일측이 힌지 결합되고 타측이 상기 베이스판(10)에 힌지 결합되는 제1 각이동부재(745)와, 상기 제1 각이동부재(745)에 대응되고 상기 링크판(743)의 타단에 일측이 힌지 결합되며 타측이 상기 베이스판(10)에 힌지 결합되는 제2 각이동부재(746)와, 상기 제1 각이동부재(745)와 제2 각이동부재(746)의 전면에 밀착되고 상기 베이스판(10)의 상면에 슬라이딩 가능하게 구비되는 슬라이딩부재(747)와, 상기 슬라이딩부재(747)에 대응하여 상기 대응턱(72)의 일면에 장착되는 고정부재(748)와, 상기 슬라이딩부재(747)와 고정부재(748)의 사이에 설치되는 스프링(749)을 포함한다.

상기 설치턱(741)은 상기 힌지축(73)에 설치되어 상기 돌출턱(71)의 좌우 요동, 즉 상기 원형 프레임(20)의 좌우 요동에 따라 요동되면서 상기 걸림바(742)가 부착되는 장소를 제공하는 역할을 한다. 상기 걸림바(742)는 상기 설치턱(741)에 부착되어 상기 설치턱(741)의 좌우 요동과 함께 요동되면서 상기 지지턱(744)에 의해 지지된 상태로 상기 링크판(743)을 좌우로 이동시키는 역할을 한다.

상기 링크판(743)은 상기 걸림바(742)에 의해 좌우로 밀리면서 이에 링크된 상기 제1 각이동부재(745)와 제2 각이동부재(746)를 평면상에서 각이동시키는 역할을 한다. 상기 지지턱(744)은 상기 링크판(743)의 상면에 상기 걸림바(742)를 회전 가능한 상태로 지지하는 역할을 한다.

상기 제1 각이동부재(745)와 제2 각이동부재(746)는 상기 링크판(743)에 의해 각이동되면서 상기 슬라이딩부재(747)를 일측으로 밀어 상기 고정부재(748)에 의해 지지되는 상기 스프링(749)을 가압하여 탄성지지력을 생성시키는 역할을 한다. 상기 슬라이딩부재(747)는 상기 제1 각이동부재(745)와 제2 각이동부재(746)에 의해 일측으로 슬라이딩되면서 상기 스프링(749)을 가압시키는 역할을 한다.

상기 고정부재(748)는 상기 스프링(749)의 일측을 지지하는 역할을 하고, 상기 스프링(749)은 상기 고정부재(748)에 의해 일측이 지지된 상태로 타측이 상기 슬라이딩부재(747)에 의해 가압되어 상기 슬라이딩부재(747)를 탄성적으로 지지하는 역할을 한다. 아울러, 상기 스프링(749)은 그 대신에 가스식 업소버를 설치하여도 무방하다.

이와 같이 구성되는 본 교육용 자전거 발전 장치는 시공 및 설치가 간편하면서 상대적으로 적은 공간에 설치될 수 있어 시공 및 설치상의 불편함이 해소되도록 하고 구조적으로 안정성이 있고 작동 시에 흥미와 재미가 유발되도록 하는 유용한 발명이다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 좌우 요동부의 작동 전후의 상태를 보인 개략적인 요부 확대 종단면도이고, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 탄성지지부의 작동 전후의 상태를 보인 개략적인 요부 확대 평단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 좌우 요동부(70)의 작동 상태를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 사용자가 상체를 기울여 상기 원형 프레임(20)을 일측으로 기울이면, 상기 원형 프레임(20)이 기울어지면서 상기 힌지축(73)이 각이동되고, 그에 따라 상기 힌지축(73)에 연결된 상기 걸림바(742)가 상기 힌지축(73)을 중심으로 각이동된다.

상기 걸림바(742)가 각이동되면, 상기 걸림바(742)를 상기 지지턱(744)으로 지지하고 있는 상기 링크판(743)이 일측으로 이동하게 되고, 그에 따라 상기 링크판(743)의 일측에 힌지 결합된 상기 제1 각이동부재(745)가 외측으로 각이동되면서 상기 링크판(743)의 타측에 힌지 결합된 상기 제2 각이동부재(746)가 내측으로 각이동된다(도 9 참조).

이때, 외측으로 각이동되는 상기 제1 각이동부재(745)가 상기 슬라이딩부재(747)를 일측으로 밀게 되고, 그에 따라 상기 슬라이딩부재(747)가 상기 고정부재(748)에 의해 고정된 상기 스프링(749)을 가압하게 된다.

이와 같이 상기 스프링(749)이 가압되면서 탄성지지력이 생성되어 상기 원형 프레임(20)이 일측으로 기울어질 때 급격하게 이동되지 않고 서서히 이동되다가 어느 정도 기울어지면 정지하게 된다.

상기 원형 프레임(20)이 반대로 기울어질 때는 상기 제1 각이동부재(745)가 내측으로 각이동되면서 상기 제2 각이동부재(746)가 외측으로 각이동되어 상기 제2 각이동부재(746)가 상기 슬라이딩부재(747)를 일측으로 이동시켜 상기 스프링(749)에 의한 탄성지지력을 유발하게 된다.

결과적으로, 사용자게 의해 상기 원형 프레임(20)이 좌우로 요동될 때, 상기 스프링(749)의 탄성지지력에 의해 천천히 부드럽게 기울어지고 반대방향으로 손쉽게 탄성 복원되어 상기 원형 프레임(20)의 좌우 요동이 간편하면서 안정적으로 이루어지게 된다.

도 10은 본 발명에 따른 자전거 발전 장치의 다른 실시예를 보인 개략적인 사시도이고, 도 11은 도 10에 따른 실시예의 요부 확대 사시도이며, 도 12는 도 10에 따른 실시예의 개략적인 요부 확대 측단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 교육용 자전거 발전 장치는 상기 발전부(50)와 연결되어 전원을 공급받아 작동되고 상기 좌우 요동부(70)에 따른 요동에 따라 움직임이 제어되는 게임장치부(80)를 더 포함한다.

이와 같은 상기 게임장치부(80)는 상기 핸들(22)에 대응하여 구비되는 본체(81)와, 상기 본체(81)에 설치되고 상면이 노출되며 외부면을 따라 장애물(821)이 설치되는 컨베이어벨트(82)와, 상기 본체(81)의 내부에 설치되고 상기 컨베이어벨트(82)를 구동시키는 모터구동부(83)와, 상기 본체(81)의 끝단에 노출되게 설치되고 상기 발전부(50)로부터 공급되는 전원을 증폭시켜 상기 모터구동부(83)로 공급하는 전원증폭부(84)와, 상기 전원증폭부(84)를 둘러싸도록 상기 본체(81)에 설치되는 투명커버(85)와, 상기 본체(81)의 선단으로 노출된 상기 컨베이어벨트(82)의 상면에 배치되는 모형자동차(86)와, 상기 본체(81)의 선단에 설치되고 상기 모형자동차(86)와 연결되는 모션컨트롤러(87)를 포함한다.

상기 본체(81)는 상기 컨베이어벨트(82)를 포함하는 제반 부품들이 설치되는 장소를 제공하는 역할을 한다. 상기 컨베이어벨트(82)는 상기 장애물(821)이 설치되는 장소를 제공하면서 상기 장애물(821)을 상기 모형자동차(86)를 향해 이동시키는 역할을 한다.

상기 모터구동부(83)는 전원의 공급에 의해 구동되면서 다수의 롤러에 의해 지지되는 상기 컨베이어벨트(82)를 무한궤도로 회전시키는 역할을 한다. 상기 전원증폭부(84)는 상기 발전부(50)에 의해 공급되는 전압을 증폭시키는 공지의 것으로, 증폭된 전원을 상기 모터구동부(83)에 공급하여 높은 전압으로 상기 모터구동부(83)가 안정적으로 구동될 수 있도록 하는 것이다.

아울러, 사용자가 상기 외측휠(40)을 빠르게 회전시켜 상기 발전부(50)를 통해 상대적으로 높은 전압을 발생시키면 이런 전압을 공급받은 상기 모터구동부(83)는 상대적으로 빠르게 구동되고, 그에 따라 상기 컨베이어벨트(82)가 빠르게 회전되어 사용자가 게임 속도를 빠르게 할 수 있다. 즉, 사용자는 상기 외측휠(40)의 회전속도의 조절에 따라 발전량을 다르게 하여 게임 속도를 빠르게 하거나 느리게 할 수 있고, 그에 따라 발전 과정에 대한 흥미와 재미를 더욱 유발할 수 있게 된다.

상기 투명커버(85)는 사용자가 상기 전원증폭부(84)의 내부로 원활히 볼 수 있도록 하여 흥미를 유발하면서 교육 효과를 상승시키는 역할을 한다. 상기 모형자동차(86)는 게임에 사용되는 것으로, 상기 모션컨트롤러(87)에 의해 좌우로 이동될 수 있는 것이다.

상기 모션컨트롤러(87)는 상기 좌우 요동부(70)에 의한 상기 원형 프레임(20)의 좌우 요동에 따라 상기 모형자동차(86)를 좌우로 이동시키는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 상기 모션컨트롤러(87)는 도시된 바와 같이 상기 모형자동차(86)에 연결되는 너트하우징과 상기 너트하우징에 결합되고 모터(M)에 의해 회전되면서 상기 너트하우징의 이동시키는 볼스크류로 구성되는 공지의 장치이다.

즉, 상기 모션컨트롤러(87)는 사용자에 의해 상기 원형 프레임(20)이 좌우로 요동되면 이를 감지하여 상기 모터(M)를 정회전 또는 역회전시켜 상기 볼스크류를 정회전 또는 역회전시킴으로써 상기 볼스크류를 따라 상기 너트하우징으로 일측 또는 타측으로 이동시켜 상기 너트하우징에 연결된 상기 모형자동차(86)를 일측 또는 타측으로 이동시킬 수 있도록 하는 것이다.

이와 같이 구성되는 상기 게임장치부(80)의 작동 상태를 설명하면 다음과 같다. 우선 사용자가 상기 페달(31)을 밟아 상기 내측휠(30)과 외측휠(40)을 회전시켜 전기를 발생시키면, 생성된 전기가 상기 전원증폭부(84)를 통해 증폭된 상태로 상기 모터구동부(83)에 공급되어 상기 모터구동부(83)가 가동되면서 상기 컨베이어벨트(82)가 무한궤도로 회전하게 된다.

상기 컨베이어벨트(82)의 회전에 따라 상기 모형자동차(86)를 향해 상기 장애물(821)이 이동하게 되고, 사용자는 상기 장애물(821)을 피하기 위해 상기 원형 프레임(20)을 일측 또는 타측으로 기울이게 된다.

상기 원형 프레임(20)의 기울임에 따라 사용자에 의해 생성된 전기가 공급되어 작동되는 상기 모션컨트롤러(87)에 의해 상기 모형자동차(86)가 일측 또는 타측으로 이동하게 됨으로써, 사용자의 의도에 따라 상기 모형자동차(86)가 상기 장애물(821)을 피하는 게임을 할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발전 장치는 사용자가 상기 내측휠(30)과 외측휠(40)을 회전시켜 전기를 생성하고 생성된 전기로 상기 게임장치부(80)를 작동시켜 전기 발생 과정에 대한 교육을 재미있고 흥미롭게 할 수 있는 유용한 장치이다.

또한, 상기 게임장치부(80)는 상기 본체(81)에 설치되고 상기 발전부(50)로부터 공급되는 전원으로 점등되는 조명부(88)를 더 포함한다. 이와 같은 상기 조명부(88)는 상기 모터구동부(83)와 마찬가지로 상기 발전부(50)에 의해 점등됨으로써, 사용자가 상기 외측휠(40)을 빠르게 회전시켜 상기 발전부(50)를 통해 상대적으로 높은 전압을 발생시키면 이런 전압을 공급받은 상기 조명부(88)에 의해 발광되는 빛의 세기가 상대적으로 커지게 된다. 즉, 사용자는 상기 외측휠(40)의 회전속도의 조절에 따라 발전량을 다르게 하여 상기 조명부(88)에 의한 조명의 세기를 상기 외측휠(40)의 회전에 맞춰 리듬감 있게 조절할 수 있고, 그에 따라 발전 과정에 대한 흥미와 재미를 더욱 유발할 수 있게 된다.

상기 조명부(88)는 상기 컨베이어벨트(82)의 양측으로 상기 본체(81)의 양측 상면에 각각 장착되는 투명한 재질의 투명프레임(881)과, 상기 본체(81)에 설치되고 상기 발전부(50)로부터 전원을 공급받아 상기 투명프레임(881)의 끝단에서 수평으로 발광하는 제1 보조엘이디(882)와, 상기 전원증폭부(84)의 양측으로 상기 투명커버(85)의 내부에 수직으로 설치되고 상기 발전부(50)로부터 전원을 공급받아 상부측으로 향해 발광을 하는 제2 보조엘이디(883)와, 상기 제2 보조엘이디(883)의 상면에 수직으로 설치되는 투명판(884)을 포함한다.

상기 투명프레임(881)은 상기 제1 보조엘이디(882)에 의해 조명이 되어 발광되면서 상기 본체(81)의 상면 양측을 조명하는 역할을 하고, 상기 제1 보조엘이디(882)는 공지의 발광다이오드로서 사용자에 의해 생성된 전기의 공급에 의해 발광되어 상기 투명프레임(881)을 전체적으로 발광시키는 역할을 한다.

상기 제2 보조엘이디(883)는 공지의 발광다이오드로서 사용자에 의해 생성된 전기의 공급에 의해 발광되어 상기 투명판(884)을 전체적으로 발광시키는 역할을 한다. 상기 투명판(884)은 상기 제2 보조엘이디(883)에 의해 발광되면서 상기 투명커버(85)의 내부에서 상기 전원증폭부(84)를 조명하는 역할을 한다.

상기 제1 보조엘이디(882)와 제2 보조엘이디(883)는 LED(light-emitting diode)라 불리는 것으로, 저전력으로 높은 조도로 발광되며 수명이 긴 발광다이오드이다. 여기서, 상기 제1 보조엘이디(882)와 제2 보조엘이디(883)는 청색 혹은 적색 등의 색깔이 있는 광이 발광되도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.

10 : 베이스판
20 : 원형 프레임
21 : 안장 22 : 핸들
30 : 내측휠
31 : 페달
40 : 외측휠
41 : 지지롤러
50 : 발전부
51 : 영구자석 52 : 절연지지체
53 : 코일부재
60 : 발광부
61 : 설치부재 62 : 엘이디
70 : 좌우 요동부
71 : 돌출턱 72 : 대응턱
73 : 힌지축
74 : 탄성지지부
741 : 설치턱 742 : 걸림바
743 : 링크판 744 : 지지턱
745 : 제1 각이동부재 746 : 제2 각이동부재
747 : 슬라이딩부재 748 : 고정부재
749 : 스프링
80 : 게임장치부
81 : 본체
82 : 컨베이어벨트 821 : 장애물
83 : 모터구동부 84 : 전원증폭부
85 : 투명커버 86 : 모형자동차
87 : 모션컨트롤러
88 : 조명부
881 : 투명프레임 882 : 제1 보조엘이디
883 : 제2 보조엘이디 884 : 투명판

Claims

지면에 지지되는 베이스판(10)과;
상기 베이스판(10)의 상면에 설치되고, 상호 대응되고 하단이 연결되게 한 쌍으로 구비되며, 상부 일측에 안장(21)이 설치되고, 상부 타측에 핸들(22)이 설치되는 원형 프레임(20)과;
상기 안장(21)의 하부로 상기 원형 프레임(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 양측 중앙에 페달(31)이 설치되는 내측휠(30)과;
상기 원형 프레임(20)의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 내주면이 상기 내측휠(30)의 외주면에 맞닿아 상기 내측휠(30)의 회전에 따라 회전되며, 상기 원형 프레임(20)에 회전 가능하게 설치되는 다수의 지지롤러(41)에 의해 회전 가능하게 지지되는 투명한 재질의 외측휠(40)과;
상기 원형 프레임(20)의 내측에 설치되고, 상기 페달(31)의 조작에 따라 상기 내측휠(30)과 외측휠(40)의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전부(50)와;
상기 외측휠(40)에 대응하여 상기 원형 프레임(20)의 내측을 따라 장착되는 설치부재(61)와, 상기 설치부재(61)의 외측 둘레를 따라 설치되고 상기 발전부(50)로부터 공급되는 전원에 의해 점등되는 다수의 엘이디(62)를 가지는 발광부(60)와;
상기 베이스판(10)과 상기 원형 프레임(20)의 사이에 설치되고, 상기 베이스판(10)에 대응하여 상기 원형 프레임(20)을 좌우로 요동 가능하게 하는 좌우 요동부(70)를; 포함하고,
상기 좌우 요동부(70)는,
상기 원형 프레임(20)의 하단에 형성되는 한 쌍의 돌출턱(71)과,
상기 돌출턱(71)의 일면에 밀착되게 상기 베이스판(10)의 상면에 형성되는 대응턱(72)과,
상기 돌출턱(71)의 사이에 장착되고 상기 대응턱(72)에 회전 가능하게 결합되는 힌지축(73)과,
상기 힌지축(73)의 하부로 상기 베이스판(10)의 상면에 설치되고 상기 원형 프레임(20)의 좌우 요동을 탄성적으로 지지하는 탄성지지부(74)를,
포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 자전거 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 발전부(50)는,
상기 외측휠(40)을 따라 그 내부에 일정한 간격으로 내장되는 다수의 영구자석(51)과,
상기 외측휠(40)의 내주면 일부에 대응하여 상기 원형 프레임(20)의 내측면에 설치되는 원호형의 절연지지체(52)와,
상기 영구자석(51)에 의해 유도되어 전기를 발생시키도록 코일이 감긴 상태로 상기 절연지지체(52)에 내장되는 다수의 코일부재(53)를,
포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 자전거 발전 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 탄성지지부(74)는,
상기 힌지축(73)에 장착되고 상기 힌지축(73)의 하부로 돌출되는 설치턱(741)과,
상기 설치턱(741)에 수평으로 부착되는 걸림바(742)와,
상기 걸림바(742)의 하면에 밀착되게 구비되고 수평으로 구비되는 링크판(743)과,
상기 링크판(743)의 상면에 부착되고 상기 걸림바(742)의 양측면을 지지하는 지지턱(744)과,
상기 링크판(743)의 일단에 일측이 힌지 결합되고 타측이 상기 베이스판(10)에 힌지 결합되는 제1 각이동부재(745)와,
상기 제1 각이동부재(745)에 대응되고 상기 링크판(743)의 타단에 일측이 힌지 결합되며 타측이 상기 베이스판(10)에 힌지 결합되는 제2 각이동부재(746)와,
상기 제1 각이동부재(745)와 제2 각이동부재(746)의 전면에 밀착되고 상기 베이스판(10)의 상면에 슬라이딩 가능하게 구비되는 슬라이딩부재(747)와,
상기 슬라이딩부재(747)에 대응하여 상기 대응턱(72)의 일면에 장착되는 고정부재(748)와,
상기 슬라이딩부재(747)와 고정부재(748)의 사이에 설치되는 스프링(749)을,
포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 자전거 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 발전부(50)와 연결되어 전원을 공급받아 작동되고, 상기 좌우 요동부(70)에 따른 요동에 따라 움직임이 제어되는 게임장치부(80)를; 더 포함하고,
상기 게임장치부(80)는,
상기 핸들(22)에 대응하여 구비되는 본체(81)와,
상기 본체(81)에 설치되고 상면이 노출되며 외부면을 따라 장애물(821)이 설치되는 컨베이어벨트(82)와,
상기 본체(81)의 내부에 설치되고 상기 컨베이어벨트(82)를 구동시키는 모터구동부(83)와,
상기 본체(81)의 끝단에 노출되게 설치되고 상기 발전부(50)로부터 공급되는 전원을 증폭시켜 상기 모터구동부(83)로 공급하는 전원증폭부(84)와,
상기 전원증폭부(84)를 둘러싸도록 상기 본체(81)에 설치되는 투명커버(85)와,
상기 본체(81)의 선단으로 노출된 상기 컨베이어벨트(82)의 상면에 배치되는 모형자동차(86)와,
상기 본체(81)의 선단에 설치되고 상기 모형자동차(86)와 연결되며 상기 좌우 요동부(70)에 의한 상기 원형 프레임(20)의 좌우 요동에 따라 상기 모형자동차(86)를 좌우로 이동시키는 모션컨트롤러(87)를,
포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 자전거 발전 장치.
제5항에 있어서,
상기 게임장치부(80)는,
상기 본체(81)에 설치되는 조명부(88)를 더 포함하고,
상기 조명부(88)는,
상기 컨베이어벨트(82)의 양측으로 상기 본체(81)의 양측 상면에 각각 장착되는 투명한 재질의 투명프레임(881)과,
상기 본체(81)에 설치되고 상기 발전부(50)로부터 전원을 공급받아 상기 투명프레임(881)의 끝단에서 수평으로 발광하는 제1 보조엘이디(882)와,
상기 전원증폭부(84)의 양측으로 상기 투명커버(85)의 내부에 수직으로 설치되고 상기 발전부(50)로부터 전원을 공급받아 상부측으로 향해 발광을 하는 제2 보조엘이디(883)와,
상기 제2 보조엘이디(883)의 상면에 수직으로 설치되는 투명판(884)을,
포함하는 것을 특징으로 하는 교육용 자전거 발전 장치.