KR101242092B1 - 운동 기구를 이용한 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운동 기구를 이용한 발전 장치에 관한 것으로, 운동 기구의 조작에 따른 회전 속도를 2단계로 가속시켜 발전기를 회전 구동하도록 구성함으로써, 상대적으로 느리게 운동 기구를 회전 조작하더라도 발전기의 전기 에너지 생산에 요구되는 충분한 회전 속도를 얻을 수 있고 이에 따라 안정적이고 원활하게 전기 에너지를 생산할 수 있으며, 양팔과 양발로 동시 조작이 가능한 운동 기구를 통해 상대적으로 더 큰 회전력을 얻을 수 있도록 함으로써, 발전기의 회전 구동시에 발생하는 발전기의 부하에도 불구하고 더욱 용이하게 운동 기구를 조작할 수 있고 이에 따라 더욱 용이하게 전기 에너지를 생산할 수 있는 운동 기구를 이용한 발전 장치를 제공한다.

Description

운동 기구를 이용한 발전 장치{Electric Generating Apparatus Using Training Machine}

본 발명은 운동 기구를 이용한 발전 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 운동 기구의 조작에 따른 회전 속도를 2단계로 가속시켜 발전기를 회전 구동하도록 구성함으로써, 상대적으로 느리게 운동 기구를 회전 조작하더라도 발전기의 전기 에너지 생산에 요구되는 충분한 회전 속도를 얻을 수 있고 이에 따라 안정적이고 원활하게 전기 에너지를 생산할 수 있으며, 양팔과 양발로 동시 조작이 가능한 운동 기구를 통해 상대적으로 더 큰 회전력을 얻을 수 있도록 함으로써, 발전기의 회전 구동시에 발생하는 발전기의 부하에도 불구하고 더욱 용이하게 운동 기구를 조작할 수 있고 이에 따라 더욱 용이하게 전기 에너지를 생산할 수 있는 운동 기구를 이용한 발전 장치에 관한 것이다.

최근 들어 사람들은 건강한 삶을 영위하기 위해 많은 시간을 투자하여 여러 가지 운동을 한다. 사람들이 주로 하는 운동으로는 특별한 운동 기구를 사용하지 않는 걷기나 달리기 등과 같은 운동과 러닝머신이나 덤벨 등과 같은 각종 운동 기구를 이용하는 운동 등이 있다.

이러한 운동 중 걷기나 달리기 등은 대부분 실외에서 이루어지고 별도의 운동 기구를 이용하지 않기 때문에 전원을 필요로 하지 않지만 러닝머신과 같은 각종 운동 기구를 이용하는 경우에는 해당 운동 기구를 구동시키기 위한 전원을 필요로 하는 경우가 많으며, 특히 공원과 같은 야외에 설치된 운동 기구의 경우에는 운동 기구의 주변을 환하게 밝히기 위해 별도의 조명 시설을 가동해야 하는 등의 이유로 부가적인 전원 공급이 필요하다.

따라서, 최근에는 이러한 운동 기구에 발전기를 결합하여 전기 에너지를 생산하고, 생산된 전기 에너지를 이용하여 운동 기구의 구동에 필요한 전원을 공급하거나 별도의 충전 장치를 통해 전기 에너지를 충전 사용하는 방식의 장치들이 개발되고 있는 추세이다.

그러나, 종래 기술에 따른 일반적인 운동 기구를 이용한 발전 장치들은 단순히 운동 기구의 조작에 따른 회전력을 발전기에 그대로 전달하여 전기 에너지를 생산하는 단순한 방식으로 구성되기 때문에, 발전기 구동시에 발생하는 부하에 의해 에너지 생산 효율이 높지 않다는 문제가 있었다. 특히, 단순히 손이나 발을 이용하는 운동 기구의 경우 발전기를 구동하는데 너무 많은 힘이 요구되어 운동 기구를 조작하기가 너무 어렵거나 또는 발전기를 구동하는데 필요한 회전 속도에 도달하기가 매우 어렵다는 등의 문제가 있었다. 따라서, 이러한 운동 기구를 이용한 발전 장치는 발전기에 의해 생산되는 전기 에너지 또한 매우 작아 실질적으로 거의 활용되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 운동 기구의 조작에 따른 회전 속도를 2단계로 가속시켜 발전기를 회전 구동하도록 구성되어 상대적으로 느리게 운동 기구를 회전 조작하더라도 발전기의 전기 에너지 생산에 요구되는 충분한 회전 속도를 얻을 수 있고, 이에 따라 안정적이고 원활하게 전기 에너지를 생산할 수 있는 운동 기구를 이용한 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 양팔과 양발로 동시 조작이 가능한 운동 기구를 통해 상대적으로 더 큰 회전력을 얻을 수 있어 발전기의 회전 구동시에 발생하는 발전기의 부하에도 불구하고 더욱 용이하게 운동 기구를 조작할 수 있고 이에 따라 더욱 용이하게 전기 에너지를 생산할 수 있는 운동 기구를 이용한 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 발전기의 구동을 위해 요구되는 운동 기구의 조작력을 변속 유닛을 통해 다양하게 조절할 수 있도록 함으로써, 사용자의 체력에 따라 다양한 강약 선택 조절이 가능하여 남녀 노소 더욱 다양한 사람들이 이용할 수 있고, 한 사람이 오랜 시간 동안 사용하는 경우에도 체력 안배 등을 고려하여 다양한 강약 모드를 선택 적용할 수 있는 운동 기구를 이용한 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용자가 운동 기구를 전진 방향 또는 후진 방향 등 어느 방향으로 회전 조작하더라도 항상 동일한 방향의 회전력을 발전기에 전달할 수 있도록 구성함으로써, 다양한 운동 조작에도 연속적으로 전기 에너지를 생산할 수 있어 전기 에너지 생산 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 운동 기구를 이용한 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 장착되며 상호 이격되게 배치되는 메인 샤프트 및 서브 샤프트; 상기 메인 샤프트를 회전 구동하도록 상기 메인 샤프트에 연결 결합되는 운동 기구; 상기 메인 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 메인 샤프트에 결합되는 메인 구동 스프라켓; 상기 서브 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 서브 샤프트에 결합되며, 상기 메인 구동 스프라켓과 메인 구동 체인을 통해 연결되어 회전 구동되는 메인 종동 스프라켓; 상기 서브 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 서브 샤프트에 결합되는 서브 구동 스프라켓; 상기 서브 구동 스프라켓과 서브 구동 체인을 통해 연결되어 회전 구동되는 서브 종동 스프라켓; 및 상기 서브 종동 스프라켓과 결합되어 상기 서브 종동 스프라켓의 회전에 따라 전기를 생산하는 발전기를 포함하고, 상기 메인 구동 스프라켓 및 서브 구동 스프라켓의 직경은 상기 메인 종동 스프라켓 및 서브 종동 스프라켓의 직경보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 운동 기구를 이용한 발전 장치를 제공한다.

이때, 상기 운동 기구는 지지대와, 상기 지지대에 회동 가능하게 결합되어 양팔로 조작하는 아암 로드와, 양발로 조작하며 상기 아암 로드와 연동하여 작동되도록 상기 아암 로드와 회동 가능하게 결합되는 발판 프레임을 포함하고, 상기 발판 프레임의 작동에 따라 상기 메인 샤프트가 회전하도록 상기 발판 프레임은 상기 메인 샤프트와 페달 링크로 연결될 수 있다.

또한, 상기 메인 구동 스프라켓은 상기 메인 샤프트의 축방향을 따라 이격되게 다수개 배치되고, 각각의 메인 구동 스프라켓은 직경이 서로 다르게 형성되며, 상기 베이스 프레임에는 상기 메인 구동 체인이 서로 다른 메인 구동 스프라켓에 연결되어 구동 속도가 변속될 수 있도록 상기 메인 구동 체인의 이동 경로를 변경시킬 수 있는 변속 유닛이 장착될 수 있다.

또한, 상기 베이스 프레임에는 상기 메인 구동 체인의 텐션을 일정하게 유지시킬 수 있도록 별도의 텐셔너가 장착될 수 있다.

한편, 상기 운동 기구를 이용한 변속 장치는 상기 메인 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 메인 샤프트에 결합되는 구동 기어; 상기 서브 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 서브 샤프트에 결합되며, 상기 구동 기어와 맞물림되어 회전 구동되는 종동 기어; 및 상기 메인 구동 스프라켓과 구동 기어 사이에 위치하고 상기 메인 샤프트에 축방향으로 이동 가능하게 결합하며 상기 메인 샤프트와 일체로 회전하는 이동 블록을 더 포함하고, 상기 이동 블록이 이동하며 상기 메인 구동 스프라켓 또는 상기 구동 기어에 결합함에 따라 상기 메인 구동 스프라켓 또는 상기 구동 기어가 선택적으로 상기 메인 샤프트와 함께 회전하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 베이스 프레임에는 상기 이동 블록을 이동시키도록 작동하는 작동 로드가 장착되고, 상기 작동 로드는 사용자에 의해 선택 조작되는 작동 레버와 케이블로 연결되어 상기 작동 레버의 조작에 의해 작동하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 운동 기구의 조작에 따른 회전 속도를 2단계로 가속시켜 발전기를 회전 구동하도록 구성함으로써, 상대적으로 느리게 운동 기구를 회전 조작하더라도 발전기의 전기 에너지 생산에 요구되는 충분한 회전 속도를 얻을 수 있고 이에 따라 안정적이고 원활하게 전기 에너지를 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 양팔과 양발로 동시 조작이 가능한 운동 기구를 통해 상대적으로 더 큰 회전력을 얻을 수 있도록 구성함으로써, 발전기의 회전 구동시에 발생하는 발전기의 부하에도 불구하고 더욱 용이하게 운동 기구를 조작할 수 있고 이에 따라 더욱 용이하게 전기 에너지를 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발전기의 구동을 위해 요구되는 운동 기구의 조작력을 변속 유닛을 통해 다양하게 조절할 수 있도록 함으로써, 사용자의 체력에 따라 다양한 강약 선택 조절이 가능하여 남녀 노소 더욱 다양한 사람들이 이용할 수 있고, 한 사람이 오랜 시간 동안 사용하는 경우에도 체력 안배 등을 고려하여 다양한 강약 모드를 선택 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 사용자가 운동 기구를 전진 방향 또는 후진 방향 등 어느 방향으로 회전 조작하더라도 항상 동일한 방향의 회전력을 발전기에 전달할 수 있도록 구성함으로써, 다양한 운동 조작에도 연속적으로 전기 에너지를 생산할 수 있어 전기 에너지 생산 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 정면도,
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치의 메인 구동 스프라켓과 변속 유닛의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치의 동력 전달 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 구성에 대한 동작 전환 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치의 구성을 개략적으로 도시한 정면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치는 양팔과 양발로 조작하는 운동 기구의 회전력을 발전기에 적용하여 상대적으로 용이하게 전기 에너지를 생산할 수 있는 발전 장치로서, 베이스 프레임(100), 메인 샤프트(200) 및 서브 샤프트(300), 운동 기구(400), 메인 구동 스프라켓(510), 메인 종동 스프라켓(520), 서브 구동 스프라켓(610), 서브 종동 스프라켓(620) 및 발전기(700)를 포함하여 구성된다.

베이스 프레임(100)은 각 구성 요소들을 고정 지지할 수 있는 프레임으로, 야외 또는 실내 등 발전 장치의 설치 장소에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았으나 베이스 프레임(100)에 다른 구성 요소들이 장착된 상태에서 베이스 프레임(100)의 외부를 감싸는 형태로 별도의 외부 케이스(미도시)가 장착되어 내부 공간을 차단하는 형태로 마감될 수 있다.

메인 샤프트(200) 및 서브 샤프트(300)는 베이스 프레임(100)에 회전 가능하게 장착되는데, 각 샤프트는 길이 방향에 대한 직각 방향으로 상호 이격되게 배치된다. 메인 샤프트(200)는 운동 기구(400)의 조작에 따라 발생하는 회전력에 의해 회전 구동되도록 구성되고, 서브 샤프트(300)는 메인 샤프트(200)의 회전에 연동하여 회전하도록 구성된다. 이때, 메인 샤프트(200) 및 서브 샤프트(300)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 베어링(P)을 통해 베이스 프레임(100)에 회전 가능하게 결합되는데, 각 베어링(P)은 일방향 회전력만 샤프트에 전달하는 원웨이 클러치 베어링이 사용될 수도 있다. 이와 같이 원웨이 클러치 베어링이 사용되는 경우에는 운동 기구(400)를 통해 메인 샤프트(200)를 전진 방향으로 회전시키는 경우에만 회전력이 전달되도록 하고, 후진 방향으로 회전시키는 경우에는 회전력이 전달되지 않도록 구성될 수 있다. 이와 같은 구성은 예시적인 것으로, 베어링(P)은 후진 방향의 회전력만 전달되도록 구성될 수도 있고, 일반적인 양방향 베어링이 사용될 수도 있는 등 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

운동 기구(400)는 사용자가 운동 조작하며 회전력을 발생시킬 수 있는 구조로 구성되며, 사용자의 조작에 따라 발생되는 회전력에 의해 메인 샤프트(200)가 회전 구동되도록 메인 샤프트(200)에 연결 결합된다. 이러한 운동 기구(400)는 예를 들어 양발로 조작하는 단순한 사이클, 양팔로 조작하는 단순 회전 손잡이 등의 구조로 구성될 수도 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따라 양팔 및 양발로 동시에 조작할 수 있는 일립티컬(elliptical) 운동 기구와 같은 구조로 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조의 운동 기구(400)는 양팔 및 양발로 동시 조작하기 때문에, 상대적으로 적은 힘으로 조작할 수 있어 후술하는 발전기(700)의 부하에도 불구하고 상대적으로 용이하게 회전력을 발생시킬 수 있다.

메인 구동 스프라켓(510)은 메인 샤프트(200)와 함께 회전할 수 있도록 메인 샤프트(200)에 결합되며, 메인 종동 스프라켓(520)은 서브 샤프트(300)와 함께 회전할 수 있도록 서브 샤프트(300)에 결합된다. 이때, 메인 구동 스프라켓(510)과 메인 종동 스프라켓(520)은 메인 구동 체인(500)을 통해 서로 연결되고, 이에 따라 메인 구동 스프라켓(510)이 회전하면 이와 동시에 메인 종동 스프라켓(520)이 회전하도록 구성된다.

한편, 서브 샤프트(300)에는 서브 구동 스프라켓(610)이 서브 샤프트(300)와 함께 회전할 수 있도록 결합되며, 이러한 서브 구동 스프라켓(610)은 별도의 서브 구동 체인(600)을 통해 서브 종동 스프라켓(620)과 연결되고, 이에 따라 서브 구동 스프라켓(610)이 회전하면 이와 동시에 서브 종동 스프라켓(620)이 회전하도록 구성된다. 이때, 서브 종동 스프라켓(620)은 전기 에너지를 생산하는 발전기(700)의 회전축(710)과 결합된다. 따라서, 서브 종동 스프라켓(620)의 회전과 함께 발전기(700)의 회전축(710)이 회전하며 전기 에너지를 생산할 수 있도록 구성된다.

즉, 운동 기구(400)를 조작하게 되면, 운동 기구(400)와 연결 결합된 메인 샤프트(200)가 회전하게 되고, 메인 샤프트(200)가 회전하면, 메인 샤프트(200)에 결합된 메인 구동 스프라켓(510)이 동시에 회전하게 되며, 메인 구동 스프라켓(510)이 회전하면, 메인 구동 스프라켓(510)과 메인 구동 체인(500)으로 연결된 메인 종동 스프라켓(520)이 동시에 회전하게 된다. 메인 종동 스프라켓(520)이 회전하면, 메인 종동 스프라켓(520)이 결합된 서브 샤프트(300)가 함께 회전하므로, 서브 샤프트(300)에 결합된 서브 구동 스프라켓(610) 또한 동시에 회전하게 된다. 서브 구동 스프라켓(610)이 회전하면, 서브 구동 스프라켓(610)과 서브 구동 체인(600)으로 연결된 서브 종동 스프라켓(620)이 동시에 회전하고, 서브 종동 스프라켓(620)이 회전하면, 이와 결합된 발전기(700)의 회전축(710)이 회전하며 발전기(700)로부터 전기 에너지가 생산된다.

이때, 생산된 전기 에너지는 별도의 축전지(미도시)를 통해 충전하여 필요한 경우에 사용할 수 있도록 구성될 수도 있고, 인버터(미도시)를 통해 전원 단자함에 연결하여 가정 등에서 직접 사용할 수 있도록 구성될 수도 있는 등 다양한 방식으로 사용될 수 있도록 구성될 수 있다.

이와 같은 방식으로 전기 에너지를 생산하는 본 발명에 따른 발전 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 메인 구동 스프라켓(510) 및 서브 구동 스프라켓(610)의 직경이 메인 종동 스프라켓(520) 및 서브 종동 스프라켓(620)의 직경보다 모두 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

좀 더 자세히 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 장치는 운동 기구(400)와 발전기(700)를 직접 연결하지 않고, 메인 샤프트(200) 및 서브 샤프트(300)를 통해 2단계의 연결 방식으로 운동 기구(400)와 발전기(700)를 연결하고 있는데, 이를 통해 각 단계의 연결 과정을 거치며 발전기(700)의 회전축(710)을 구동하는 회전 속도가 증가하게 되고, 이에 따라 더욱 안정적이고 원활하게 전기 에너지가 생산될 수 있다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 메인 구동 스프라켓(510)의 직경이 메인 종동 스프라켓(520)의 직경보다 크면, 메인 종동 스프라켓(520)과 결합된 서브 샤프트(300)의 회전 속도는 메인 샤프트(200)의 회전 속도보다 더욱 빨라지게 되고, 마찬가지로 서브 구동 스프라켓(610)의 직경이 서브 종동 스프라켓(620)의 직경보다 크면, 서브 종동 스프라켓(620)과 결합된 발전기(700) 회전축(710)의 회전 속도는 서브 샤프트(300)의 회전 속도보다 더욱 빨라지게 된다.

예를 들어, 메인 구동 스프라켓(510)과 메인 종동 스프라켓(520)의 직경비가 10:1 이라면, 메인 샤프트(200)가 1회전할 때 서브 샤프트(300)는 10회전하게 되고, 또한, 서브 구동 스프라켓(610)과 서브 종동 스프라켓(620)의 직경비가 마찬가지로 10:1 이라면, 서브 샤프트(300)가 10회전할 때 발전기(700)의 회전축(710)은 100회전하게 된다. 즉, 사용자가 운동 기구(400)의 조작을 통해 메인 샤프트(200)를 1회전시키면, 발전기(700)의 회전축(710)은 100회전하게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치는 운동 기구(400)의 조작에 따른 회전 속도를 2단계로 가속시켜 발전기(700)를 회전 구동하도록 구성되기 때문에, 상대적으로 느리게 운동 기구(400)를 회전 조작하더라도 발전기(700)의 전기 에너지 생산에 요구되는 충분한 회전 속도를 얻을 수 있고, 이에 따라 안정적이고 원활하게 전기 에너지를 생산할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구(400)는 사용자가 양팔과 양발로 조작하며 더 많은 회전력을 발생시킬 수 있는 구조로 형성되며, 기본 지지 구조를 이루는 지지대(410)와, 지지대(410)에 회동 가능하게 결합되어 양팔로 조작하는 아암 로드(420)와, 양발로 조작하며 아암 로드(420)와 연동하여 작동되도록 아암 로드(420)와 회동 가능하게 결합되는 발판 프레임(430)을 포함하여 구성된다. 이때, 발판 프레임(430)은 메인 샤프트(200)와 페달 링크(440)로 연결 결합되어 발판 프레임(430)의 작동에 따라 메인 샤프트(200)가 회전하도록 구성된다.

즉, 본 발명에 적용되는 운동 기구(400)는 아암 로드(420)와 이와 연동하여 작동하는 발판 프레임(430)을 통해 양팔과 양발로 동시에 조작 가능하여 상대적으로 더 많은 회전력을 발생시킬 수 있는 구조로, 전술한 바와 같이 일반적인 일립티컬 운동 기구와 같은 구조로 형성된다. 일립티컬 운동 기구는 일반적으로 헬스 클럽 등에서 널리 사용되는 운동 기구이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치는 2단계의 동력 전달 구성을 통해 발전기(700)의 회전 구동 속도를 가속시킬 뿐만 아니라 양팔과 양발로 동시 조작이 가능한 운동 기구를 통해 상대적으로 더 큰 회전력을 얻을 수 있어 발전기(700)의 회전 구동시에 발생하는 발전기(700)의 부하에도 불구하고 더욱 용이하게 운동 기구(400)를 조작할 수 있고 이에 따라 더욱 안정적으로 전기 에너지를 생산할 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치의 메인 구동 스프라켓과 변속 유닛의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 메인 구동 스프라켓(510)이 다수개 구비되고, 메인 구동 체인(500)의 연결 위치를 변경시켜 서브 샤프트(300)에 대한 회전 구동 속도를 변속시킬 수 있는 변속 유닛(530)이 더 구비된다.

즉, 메인 구동 스프라켓(510)은 메인 샤프트(200)의 축 방향을 따라 이격되게 다수개 배치되며, 각각의 메인 구동 스프라켓(510,510a,510b)은 그 직경이 서로 다르게 형성된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 서로 다른 직경의 메인 구동 스프라켓(510,510a,510b)이 메인 샤프트(200)에 이격되게 장착될 수 있다. 3개의 메인 구동 스프라켓(510,510a,510b)은 일측 방향으로 갈수록 그 직경이 더 작은 종류가 장착되도록 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 베이스 프레임(100)에는 메인 구동 체인(500)이 서로 다른 메인 구동 스프라켓(510,510a,510b)에 연결될 수 있도록 메인 구동 체인(500)의 연결 위치를 변경시킬 수 있는 변속 유닛(530)이 장착된다.

변속 유닛(530)은 메인 구동 체인(500)의 이동 경로를 메인 구동 스프라켓(510,510a,510b)의 배치 방향을 따라 시프트 이동시킴으로써, 메인 구동 체인(500)이 서로 다른 메인 구동 스프라켓(510,510a,510b)에 연결되도록 하는 방식으로 구성될 수 있다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 베이스 프레임(100)에 고정 결합되는 메인 블록(532)과, 메인 블록(532)에 회전 가능하게 결합되며 메인 구동 체인(500)의 이동 경로를 가이드하는 가이드 플레이트(531)를 포함하여 구성될 수 있으며, 가이드 플레이트(531)의 위치 조정을 통해 메인 구동 체인(500)의 이동 경로를 시프트 이동시킴으로써, 메인 구동 체인(500)이 각각 서로 다른 메인 구동 스프라켓(510,510a,510b)에 연결되도록 할 수 있다. 이때, 가이드 플레이트(531)의 위치 조정은 별도의 변속 조작 레버(미도시)와 연결되는 케이블(C)을 통해 이루어지도록 구성될 수 있다. 즉, 사용자가 변속 조작 레버를 예를 들어 1단, 2단, 3단으로 조작하게 되면, 변속 조작 레버에 연결된 케이블(C)이 가이드 플레이트(531)를 당기며 메인 블록(532)으로부터 회전 조작되도록 구성되고, 이에 따라 메인 구동 체인(500)의 이동 경로가 변경되도록 구성될 수 있다.

이와 같이 변속 유닛(530)에 의해 메인 구동 체인(500)의 이동 경로가 서로 다른 메인 구동 스프라켓(510,510a,510b)으로 변경되면, 예를 들어, 메인 구동 체인(500)의 연결 위치가 직경이 가장 큰 메인 구동 스프라켓(510)으로부터 직경이 중간 크기인 메인 구동 스프라켓(510a)으로 변경되면, 상대적으로 메인 구동 스프라켓(510a)과 메인 종동 스프라켓(520)의 직경비가 감소하게 되므로, 서브 샤프트(300)의 회전 속도가 감소하게 된다. 반면, 운동 기구(400)를 통해 메인 샤프트(200)를 회전시키기 위해 필요한 회전력은 메인 구동 스프라켓(510a)의 직경 감소에 따라 상대적으로 감소하게 된다. 즉, 변속 유닛(530)을 통해 서브 샤프트(300)에 대한 회전 구동 속도를 상대적으로 변경시킬 수 있으며, 아울러 운동 기구(400)를 조작하기 위해 사용자가 가해야하는 힘의 정도를 조절할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 사용자의 체력에 따라 운동 기구(400)를 조작하기가 힘들거나 어려운 경우에는 변속 유닛(530)을 통해 운동 기구(400)를 적은 힘으로도 조작할 수 있도록 조절할 수 있고, 사용자의 체력 상태가 좋아 더 강한 운동을 요구하는 경우에는 변속 유닛(530)을 통해 운동 기구(400)를 더 강한 힘으로 조작할 수 있도록 조절할 수도 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치는 사용자에 따라 다양한 강약 선택 조절이 가능하여 더욱 다양한 사람들이 이용할 수 있고, 한 사람이 오랜 시간 동안 사용하는 경우에도 체력 안배 등을 고려하여 다양한 강약 선택 모드로 사용할 수 있다.

한편, 이와 같이 변속 유닛(530)이 장착되는 경우에는 메인 구동 체인(500)의 이동 경로가 변경되더라도 메인 구동 스프라켓(510)과 메인 종동 스프라켓(520) 사이를 연결하는 메인 구동 체인(500)의 텐션이 일정하게 유지될 수 있도록 별도의 텐셔너(590)가 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 텐셔너(590)는 베이스 프레임(100)에 장착되어 탄성 스프링의 형태로 메인 구동 체인(500)의 일측 부위를 탄성 가압하는 구조로 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치의 동력 전달 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 구성에 대한 동작 전환 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치는 운동 기구(400)의 조작에 따른 회전 방향이 전진 방향 또는 후진 방향으로 형성되는 경우에도 동일한 방향으로 발전기(700)의 회전축(710)을 회전 구동시킬 수 있도록 구성된다.

즉, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발전 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 메인 샤프트(200)와 함께 회전할 수 있도록 메인 샤프트(200)에 결합되는 구동 기어(540)와, 서브 샤프트(300)와 함께 회전할 수 있도록 서브 샤프트(300)에 결합되며 구동 기어(540)와 맞물림되어 회전 구동되는 종동 기어(550)와, 메인 구동 스프라켓(510)과 구동 기어(540) 사이에 위치하고 메인 샤프트(200)에 축 방향으로 이동 가능하게 결합하며 메인 샤프트(200)와 일체로 회전하는 이동 블록(560)을 더 포함하여 구성된다. 이때, 이동 블록(560)이 직선 이동하며 메인 구동 스프라켓(510) 또는 구동 기어(540)에 결합함에 따라 메인 구동 스프라켓(510) 또는 구동 기어(540)가 선택적으로 메인 샤프트(200)와 함께 회전하도록 구성된다.

좀 더 자세히 살펴보면, 메인 샤프트(200)에는 고정키(570)가 형성되어 이동 블록(560)이 메인 샤프트(200)와 일체로 회전함과 동시에 축 방향 이동 가능하게 결합되고, 구동 기어(540) 및 메인 구동 스프라켓(510)의 상호 마주보는 면에는 이동 블록(560)이 삽입 결합될 수 있도록 각각 돌출 중공관 형태의 블록 결합부(511,541)가 형성된다. 이동 블록(560)의 외주면과 블록 결합부(511,541)의 내주면에는 각각 스플라인 돌기(S)가 형성되며, 이에 따라 이동 블록(560)이 각 블록 결합부(511,541)에 결합되면 이동 블록(560)과 블록 결합부(511,541)는 스프라인 돌기(S)를 통해 상호 맞물림되어 일체로 회전하게 된다.

이러한 구조에 따라 도 5에 점선으로 도시된 바와 같이 이동 블록(560)이 메인 샤프트(200) 상에서 축방향으로 직선 이동하며 메인 구동 스프라켓(510)의 블록 결합부(511) 또는 구동 기어(540)의 블록 결합부(541)에 선택적으로 결합되면, 메인 구동 스프라켓(510) 또는 구동 기어(540) 둘 중 어느 하나는 이동 블록(560) 및 메인 샤프트(200)와 함께 일체로 회전하게 된다. 따라서, 운동 기구(400)의 회전 조작 방향이 예를 들어 전진 방향인 경우에는 이동 블록(560)이 메인 구동 스프라켓(510)과 결합되도록 하여 메인 구동 스프라켓(510)을 회전 구동시키고, 반대로 후진 방향인 경우에는 이동 블록(560)이 구동 기어(540)와 결합되도록 하여 구동 기어(540)를 회전 구동시키는 방식으로 모드 선택 가능하게 구성될 수 있다.

이동 블록(560)의 선택 결합에 의해 메인 구동 스프라켓(510)이 전진 방향으로 회전하는 경우는 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이 메인 구동 체인(500)을 통해 메인 종동 스프라켓(520) 및 서브 샤프트(300)가 전진 방향으로 회전하고, 서브 구동 스프라켓(610) 및 서브 종동 스프라켓(620)을 통해 발전기(700)가 전진 방향으로 회전하게 된다.

반면, 이동 블록(560)의 선택 결합에 의해 구동 기어(540)가 후진 방향으로 회전하는 경우에는 구동 기어(540)와 맞물림되는 종동 기어(550)가 서로 반대 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 종동 기어(550)와 함께 회전하는 서브 샤프트(300)는 메인 샤프트(200) 및 구동 기어(540)의 회전 방향과 반대 방향인 전진 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 서브 샤프트(300)에 결합된 서브 구동 스프라켓(610)이 전진 회전하게 되므로, 서브 구동 체인(600) 및 서브 종동 스프라켓(620)을 통해 발전기(700)가 전진 방향으로 회전하게 된다.

이러한 구조에 따라 사용자가 운동 기구(400)를 전진 방향으로 회전 조작하며 운동하는 경우에는 이동 블록(560)이 메인 구동 스프라켓(510)과 결합하도록 함으로써, 발전기(700)에 전진 방향의 회전력을 전달하여 전기 에너지를 생산할 수 있고, 반대로 사용자가 운동 기구(400)를 후진 방향으로 회전 조작하며 운동하는 경우에는 이동 블록(560)이 구동 기어(540)와 결합하도록 함으로써, 반대 방향의 회전력, 즉 전진 방향의 회전력을 발전기(700)에 전달하여 연속적으로 전기 에너지를 생산할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 서로 다른 방향의 운동 조작에도 항상 동일한 방향의 회전력이 발전기(700)에 전달되도록 함으로써, 발전기(700)를 통한 전기 에너지 생산이 연속적으로 가능하도록 구성될 수 있다.

이때, 이동 블록(560)은 베이스 프레임(100)에 이동 가능하게 장착된 별도의 작동 로드(580)를 통해 메인 샤프트(200)의 축 방향을 따라 이동하도록 구성될 수 있으며, 작동 로드(580)는 사용자에 의해 선택 조작되는 작동 레버(미도시)와 케이블(C)로 연결되어 작동 레버의 조작에 따라 작동하도록 구성될 수 있다. 즉, 사용자가 작동 레버를 전진 운동 모드로 선택한 경우 케이블(C)에 의해 작동 로드(580)가 작동하며 이동 블록(560)이 메인 구동 스프라켓(510)과 결합되고, 반대로 사용자가 작동 레버를 후진 운동 모드로 선택한 경우 케이블(C)에 의해 작동 로드(580)가 반대로 작동하며 이동 블록(560)이 구동 기어(540)와 결합되도록 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 운동 기구를 이용한 발전 장치는 사용자가 운동 기구(400)를 어느 방향으로 회전 조작하더라도 모드 선택을 통해 항상 동일한 방향의 회전력을 발전기(700)에 전달함으로써, 다양한 운동 조작에도 항상 연속적으로 전기 에너지를 생산할 수 있어 전기 에너지 생산 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 구조이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 베이스 프레임 200: 메인 샤프트
300: 서브 샤프트 400: 운동 기구
500: 메인 구동 체인 510: 메인 구동 스프라켓
520: 메인 종동 스프라켓 530: 변속 유닛
540: 구동 기어 550: 종동 기어
560: 이동 블록 580: 작동 로드
590: 텐셔너 600: 서브 구동 체인
610: 서브 구동 스프라켓 620: 서브 종동 스프라켓
700: 발전기

Claims (6)

1. 베이스 프레임;
   상기 베이스 프레임에 회전 가능하게 장착되며 상호 이격되게 배치되는 메인 샤프트 및 서브 샤프트;
   상기 메인 샤프트를 회전 구동하도록 상기 메인 샤프트에 연결 결합되는 운동 기구;
   상기 메인 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 메인 샤프트에 결합되는 메인 구동 스프라켓;
   상기 서브 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 서브 샤프트에 결합되며, 상기 메인 구동 스프라켓과 메인 구동 체인을 통해 연결되어 회전 구동되는 메인 종동 스프라켓;
   상기 서브 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 서브 샤프트에 결합되는 서브 구동 스프라켓;
   상기 서브 구동 스프라켓과 서브 구동 체인을 통해 연결되어 회전 구동되는 서브 종동 스프라켓; 및
   상기 서브 종동 스프라켓과 결합되어 상기 서브 종동 스프라켓의 회전에 따라 전기를 생산하는 발전기
   를 포함하고, 상기 메인 구동 스프라켓 및 서브 구동 스프라켓의 직경은 상기 메인 종동 스프라켓 및 서브 종동 스프라켓의 직경보다 더 크게 형성되며,
   상기 메인 구동 스프라켓은 상기 메인 샤프트의 축방향을 따라 이격되게 다수개 배치되고, 각각의 메인 구동 스프라켓은 직경이 서로 다르게 형성되며, 상기 베이스 프레임에는 상기 메인 구동 체인이 서로 다른 메인 구동 스프라켓에 연결되어 구동 속도가 변속될 수 있도록 상기 메인 구동 체인의 이동 경로를 변경시킬 수 있는 변속 유닛이 장착되는 것을 특징으로 하는 운동 기구를 이용한 발전 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 운동 기구는
   지지대와, 상기 지지대에 회동 가능하게 결합되어 양팔로 조작하는 아암 로드와, 양발로 조작하며 상기 아암 로드와 연동하여 작동되도록 상기 아암 로드와 회동 가능하게 결합되는 발판 프레임을 포함하고, 상기 발판 프레임의 작동에 따라 상기 메인 샤프트가 회전하도록 상기 발판 프레임은 상기 메인 샤프트와 페달 링크로 연결되는 것을 특징으로 하는 운동 기구를 이용한 발전 장치.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스 프레임에는 상기 메인 구동 체인의 텐션을 일정하게 유지시킬 수 있도록 별도의 텐셔너가 장착되는 것을 특징으로 하는 운동 기구를 이용한 발전 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 메인 샤프트에 결합되는 구동 기어;
   상기 서브 샤프트와 함께 회전할 수 있도록 상기 서브 샤프트에 결합되며, 상기 구동 기어와 맞물림되어 회전 구동되는 종동 기어; 및
   상기 메인 구동 스프라켓과 구동 기어 사이에 위치하고 상기 메인 샤프트에 축방향으로 이동 가능하게 결합하며 상기 메인 샤프트와 일체로 회전하는 이동 블록
   을 더 포함하고, 상기 이동 블록이 이동하며 상기 메인 구동 스프라켓 또는 상기 구동 기어에 결합함에 따라 상기 메인 구동 스프라켓 또는 상기 구동 기어가 선택적으로 상기 메인 샤프트와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 운동 기구를 이용한 발전 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 베이스 프레임에는 상기 이동 블록을 이동시키도록 작동하는 작동 로드가 장착되고, 상기 작동 로드는 사용자에 의해 선택 조작되는 작동 레버와 케이블로 연결되어 상기 작동 레버의 조작에 의해 작동하는 것을 특징으로 하는 운동 기구를 이용한 발전 장치.
   
   

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