KR101317610B1 - 게임 기능을 갖는 헬스 자전거 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자가 발전에 의해 별도의 전원 연결이 불필요하면서 핸들에 게임기가 탑재되어 별도로 게임기를 연결할 필요가 없어 사용 및 설치상의 불편함이 해소되도록 하고 핸들의 입체 방향의 조작이 용이하게 이루어져 3차원 게임도 용이하게 운용할 수 있도록 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거에 관한 것으로, 상기 헬스 자전거는 상호 이격되게 설치되는 한 쌍의 지지대와; 상기 지지대의 사이에 장착되고, 상단에 안장이 설치되며, 양측면을 관통하여 회전축이 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축의 양단에 페달이 장착되며, 선단에 상부측으로 돌출되게 지지봉이 장착되는 차체와; 상기 차체의 내부로 상기 회전축의 둘레에 설치되고, 상기 회전축의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전부와; 상기 차체에 내장되고, 상기 발전부에 의해 발생된 전기를 충전하는 충전지와; 상기 지지봉의 상단에 구비되고, 양측에 돌출되게 핸들바를 가지는 핸들과; 상기 지지봉과 핸들의 하단 사이에 설치되고, 상기 핸들을 입체 방향으로 조작할 수 있도록 하면서 상기 핸들을 원위치로 탄성 복원시키는 입체방향 작동부와; 상기 핸들의 중앙 상단에 장착되고, 상기 안장에 대응하여 디스플레이가 설치되며, 내부에 중력센서가 내장되고, 상기 중력센서에 의해 감지되는 위치 정보에 따라 상기 디스플레이상에 시뮬레이팅되는 게임에서 캐릭터의 움직임을 제어하는 게임기를; 포함한다.

Description

게임 기능을 갖는 헬스 자전거{HEALTH CYCLE HAVING GAME FUNCTION}

본 발명은 운동을 하면서 게임을 즐길 수 있는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자가 발전에 의해 별도의 전원 연결이 불필요하면서 핸들에 게임기가 탑재되어 별도로 게임기를 연결할 필요가 없어 사용 및 설치상의 불편함이 해소되도록 하고 핸들의 입체 방향의 조작이 용이하게 이루어져 3차원 게임도 용이하게 운용할 수 있도록 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 교통수단으로써 활용되는 것이나 최근에는 운동을 위한 헬스 기구로써 많이 사용되고 있다. 이러한 헬스 자전거는 통상 앞 뒤 바퀴들을 모두 구비하는 대신에 회전 모멘트가 큰 하나의 휠만을 구비한다. 사용자의 체중이 휠에 직접 인가되지 않음에도 불구하고 휠의 모멘트가 크기 때문에, 휠을 회전시키기 위해서는 사용자가 페달에 큰 힘을 가해야만 하고 이에 따라 20∼30분간 운동을 하게 되는 경우 상당히 높은 운동 효과를 가져 올 수 있게 된다.

그런데 이러한 헬스 자전거는 사용자가 벽면을 쳐다보고 운동을 하게 되기 때문에 매일 20 ~ 30분 동안 운동을 하게 되는 경우 상당한 싫증을 느끼게 되고, 그에 따라 매일 운동을 지속하기가 어렵게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 자전거의 핸들 상부에 모니터를 설치하고 페달 움직임에 따라 모니터를 통해 영상을 표시해주는 자전거가 개발되어 시판되고 있다. 그렇지만, 이러한 영상 표시 기능을 가지는 자전거는 모니터를 통해 단순히 영상을 디스플레이함으로써, 이 또한 장시간 운동 시 또는 반복 운동 시에 싫증을 유발할 수 있는 문제점이 있었다.

한편, 전자오락실에는 오토바이나 자동차 운전을 시뮬레이션하는 레이싱(Racing) 게임들이 많이 보급되어 있다. 이러한 레이싱 게임들을 실행함에 있어서는, 스크린 전면에 놓여있는 오토바이형 좌석이나 자동차 시트형 좌석에 앉아 전방에 구비된 핸들을 조작하게 되고 핸들 조작에 따라 스크린 상에 표시되는 오토바이나 자동차가 움직이게 된다.

그런데, 레이싱 게임을 위시하여 일반적으로 전자오락실에 구비된 전자오락들은 단순한 오락에 불과하여 운동 효과를 전혀 기대할 수 없다는 문제점이 있다. 더욱이 잠깐 동안의 오락은 스트레스를 푸는데 도움이 될 수 있지만, 장시간의 오락은 시각을 피로하게 하고 두뇌에 대한 스트레스를 오히려 가중시키는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에 제안된 것으로, 한국공개특허 제2000-0056442호 "컴퓨터와 데이터 통신을 할 수 있는 헬스 자전거"(2000. 09. 15)가 있으며, 이를 도 5에 도시하여 그 구성과 작동 관계를 설명하면 다음과 같다.

도 5에 도시된 바와 같이 종래의 헬스 자전거(30)는 기구적인 측면에서 차체 프레임(32), 핸들(50), 휠 박스(70), 페달(80) 및 안장(90)을 포함한다. 상기 헬스 자전거(30)의 핸들 및 휠의 움직임 정보를 받아들이고 이들 정보에 따라 소정의 프로그램을 실행하는 컴퓨터(10)와, 컴퓨터(10)가 실행하는 프로그램에 의해 소정의 영상을 디스플레이해주는 모니터(12)가 구비된다.

차체 프레임(32)은 상단이 하단에 비해 약간 뒤쪽으로 기울어져 있는 전방 지지부(34)와, 상기 전방 지지부(34)의 대략 중앙으로부터 후방으로 연이어져 있는 수평 지지부(36) 및 상기 수평 지지부(36)의 후단에서 하방으로 연이어져 있는 후방 지지부(38)를 포함한다.

상기 핸들(50)은 좌우방향으로 연장되는 핸들 바(52)를 포함한다. 상기 핸들 바(52)의 좌우측 단부에는 고무 재질의 핸들 그립(54, 56)이 덮어씌워져 있다. 상기 핸들 바(52)의 중앙 하단에는 핸들 스템(64)이 하방으로 연이어져 있는데, 핸들 스템(64)의 하단부는 베어링(66)을 통해 차체 프레임의 전방 지지부(34)의 내측에서 회전 가능하도록 차체 프레임(32)에 결합된다.

상기 휠 박스(70)는 차체 프레임의 수평 지지부(36) 하부에 설치되어 있으며, 그 내측에 구동 휠(72)과 모멘트 휠(74)을 포함한다.

상기 핸들 스템(64)이 핸들 회전각 즉, 차체 프레임(32)에 대해 회전하는 각을 검출하기 위한 핸들 회전각 검출 부(100)와, 모멘트 휠(74)의 회전량을 검출하기 위한 휠 회전량 검출부(150)가 마련된다. 상기 핸들 회전각 검출부(100)는 헨들 스템(64)의 하부에 설치되며 상기 휠 회전량 검출부(150)는 휠 박스(70) 내부에 설치된다.

이와 같이 구성되는 종래의 헬스 자전거는 상기 컴퓨터(10)에 본 발명의 헬스 자전거를 인터페이스시킨 후 별도의 프로그램을 실행하여 화면에 동영상이 표시되도록 함으로써 지루하지 않게 운동을 즐길 수 있다. 이때 화면에 표시되는 동영상은 실제 영상이 될 수도 있고, 애니메이션 영상이 될 수도 있는데, 상기 페달(80)을 밟는 속도에 따라 화면의 진행 속도가 달라지게 할 수 있다. 아울러, 애니메이션 영상 내에 구불구불한 도로가 표시되고 이 도로 상에서 자전거가 표시되게 하되, 상기 헬스 자전거의 상기 핸들(50)의 조작 및 상기 페달(80)의 조작에 의해 화면상의 자전거 진행방향 및 속도가 달라지게 할 수도 있다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

종래의 헬스 자전거는 게임을 운용하기 위해 컴퓨터와 모니터를 별도로 설치 및 연결해야 하고 상기 컴퓨터와 모니터의 작동을 위해 별도의 전원을 연결해야 함으로, 사용 및 설치상의 불편함이 상존하는 문제점이 있었다.

또한, 핸들을 좌우 조작에 의해 게임 상의 캐릭터를 좌우로만 이동시킬 수 있어 운용될 수 있는 게임이 한정적이고 조작상의 지루함을 유발하는 문제점이 있었다.

특히, 3D(3차원) 게임이 주류를 이루는 최근의 게임 환경에는 전혀 부합되지 않아 핸들의 입체 방향의 조작에 의해 3D 게임도 자유롭게 운용할 수 있는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제2000-0056442호 "컴퓨터와 데이터 통신을 할 수 있는 헬스 자전거"(2000. 09. 15).

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

본 발명의 목적은, 자가 발전에 의해 별도의 전원 연결이 불필요하면서 핸들에 게임기가 탑재되어 별도로 게임기를 연결할 필요가 없어 사용 및 설치상의 불편함이 해소되도록 하고 핸들의 입체 방향의 조작이 용이하게 이루어져 3차원 게임도 용이하게 운용할 수 있도록 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 페달에 의해 회전축의 회전량에 따라 게임의 캐릭터의 이동 속도가 조절되어 게임에 대한 흥미의 유발이 향상되면서 운동 효과가 보다 상승되도록 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 간단하면서 견고한 구조로 발전부를 설치하여 발전부의 조립 및 설치가 간편하면서 발전부에 의한 전력 생산이 안정적으로 이루어지도록 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "게임 기능을 갖는 헬스 자전거"는, 상호 이격되게 설치되는 한 쌍의 지지대와; 상기 지지대의 사이에 장착되고, 상단에 안장이 설치되며, 양측면을 관통하여 회전축이 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축의 양단에 페달이 장착되며, 선단에 상부측으로 돌출되게 지지봉이 장착되는 차체와; 상기 차체의 내부로 상기 회전축의 둘레에 설치되고, 상기 회전축의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전부와; 상기 차체에 내장되고, 상기 발전부에 의해 발생된 전기를 충전하는 충전지와; 상기 지지봉의 상단에 구비되고, 양측에 돌출되게 핸들바를 가지는 핸들과; 상기 지지봉과 핸들의 하단 사이에 설치되고, 상기 핸들을 입체 방향으로 조작할 수 있도록 하면서 상기 핸들을 원위치로 탄성 복원시키는 입체방향 작동부와; 상기 핸들의 중앙 상단에 장착되고, 상기 안장에 대응하여 디스플레이가 설치되며, 내부에 중력센서가 내장되고, 상기 중력센서에 의해 감지되는 위치 정보에 따라 상기 디스플레이상에 시뮬레이팅되는 게임에서 캐릭터의 움직임을 제어하는 게임기를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "게임 기능을 갖는 헬스 자전거"의 상기 입체방향 작동부는, 상기 핸들의 하단에 장착되는 원판과, 상기 원판의 하면 중에 장착되는 연결로드와, 상기 연결로드의 하단에 부착되는 회전구체와, 상기 회전구체가 상면에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 홈지지부재와, 상기 지지봉의 상단에 부착되고 상기 홈지지부재가 상하로 슬라이딩 가능하게 끼워지며 하단이 폐쇄된 관형부재와, 상기 홈지지부재의 하면을 탄성적으로 지지하도록 상기 관형부재의 내부에 구비되는 지지스프링과, 상기 원판의 둘레에 대응하여 상기 관형부재의 하단 둘레에 형성되는 원형턱과, 상기 원판의 하면과 상기 원형턱의 상면 사이에 수직으로 연결되게 설치되고 상기 원판의 둘레를 따라 일정한 간격으로 다수개가 설치되는 탄성스프링과, 상기 관형부재의 둘레로 상기 탄성스프링이 외측을 둘러싸는 고무재질의 주름관을, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "게임 기능을 갖는 헬스 자전거"의 상기 입체방향 작동부는, 상기 탄성스프링의 대신에 구비되고 상단이 상기 원판의 하면에 입체 방향으로 회전 가능하게 결합되며 하단이 상기 원형턱의 상면에 입체 방향으로 회전 가능하게 결합되고 복원 가능한 유압실린더를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "게임 기능을 갖는 헬스 자전거"는, 상기 회전축의 일측으로 상기 차체의 내부에 설치되고, 상기 회전축의 회전량을 검출한 후에 검출된 정보를 상기 게임기에 입력하는 회전량 검출기를; 더 포함하며, 상기 게임기는, 상기 회전량 검출기에 의해 입력된 상기 회전축의 회전량에 따라 상기 캐릭터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "게임 기능을 갖는 헬스 자전거"의 상기 발전부는, 상기 회전축에 장착되고 상기 회전축과 함께 회전되는 회전휠과, 상기 회전휠에 외주면 둘레에 일정한 간격으로 장착되는 다수의 영구자석과, 상기 회전휠의 외주면에 대응하여 상기 차체의 내부에 설치되고 절연체로 구비되는 원형링과, 상기 원형링에 내주면에 돌출되게 일정한 간격으로 다수개가 장착되고 상기 영구자석에 의해 유도되어 전기를 발생시키도록 코일이 감긴 상태로 구비되는 코일부재를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 자가 발전에 의해 별도의 전원 연결이 불필요하고, 핸들에 게임기가 탑재되어 별도로 게임기를 연결할 필요가 없어 사용 및 설치상의 불편함이 해소되며, 핸들의 입체 방향의 조작이 용이하게 이루어져 3차원 게임도 용이하게 운용할 수 있고, 그에 따라 게임에 의한 운동 효과가 현저히 향상되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 페달에 의해 회전축의 회전량에 따라 게임의 캐릭터의 이동 속도가 조절되어 게임에 대한 흥미의 유발이 향상되고, 운동 효과가 보다 상승되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 간단하면서 견고한 구조로 발전부를 설치하여 발전부의 조립 및 설치가 간편하고, 발전부에 의한 전력 생산이 안정적으로 이루어지며, 그에 따라 유지관리의 편리성과 작동상의 안정성이 향상되는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 헬스 자전거의 개략적인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 헬스 자전거의 개략적인 요부 확대 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 헬스 자전거의 요부 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 헬스 자전거의 입체방향 작동부를 보인 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 헬스 자전거의 입체방향 작동부의 개략적인 결합 종단면도,
도 6은 도 5에 따른 입체방향 작동부의 작동 상태를 보인 종단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체방향 작동부의 개략적인 종단면도,
도 8은 도 7에 따른 입체방향 작동부의 작동 상태를 보인 종단면도,
도 9는 종래의 헬스 자전거의 일예를 보인 개략적인 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 헬스 자전거의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 헬스 자전거의 개략적인 요부 확대 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 헬스 자전거의 요부 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 게임 기능을 갖는 헬스 자전거는 한 쌍의 지지대(100)와, 상기 지지대(100)의 사이에 장착되는 차체(200)와, 상기 차체(200)의 내부에 설치되는 발전부(300)와, 상기 차체(200)의 내부에 구비되는 충전지(400)와, 상기 차체(200)의 상부에 장착되는 핸들(500)과, 상기 핸들(500)과 차체(200)의 사이에 설치되는 입체방향 작동부(600)와, 상기 핸들(500)에 장착되는 게임기(700)를 포함한다.

상기 지지대(100)는 한 쌍이 상호 이격되게 설치되는 것으로, 상기 차체(200)의 하부에 직교되게 설치되어 상기 차체(200)를 바닥면에 대해 지지하여 고정시키는 역할을 한다.

상기 차체(200)는 상기 지지대(100)의 사이에 장착되는 것으로, 상단에 안장(201)이 설치되며 양측면을 관통하여 회전축(202)이 회전 가능하게 설치되고 상기 회전축(202)의 양단에 페달(203)이 장착되며 선단에 상부측으로 돌출되게 지지봉(204)이 장착된다.

상기 차체(200)는 상기 안장(201)을 포함하는 제반 부품이나 기기가 설치되는 장소를 제공하는 역할을 한다. 상기 안장(201)은 사용자의 착석하는 공지의 것이고, 상기 회전축(202)은 사용자가 회전력을 발생시켜 운동과 발전을 수행할 수 있도록 하는 것이며, 이와 같은 상기 회전축(202)은 상기 차체(200)에 장착된 상태로 회전될 수 있도록 상기 차체(200)에 설치되는 베어링 등과 같은 축받침의 사이에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 페달(203)은 상기 차체(200)의 양측면으로 노출되는 상기 회전축(202)의 양단에 장착되는 것으로, 사용자가 상기 안장(201)에 착석한 상태로 두 발로 상기 회전축(202)을 회전시킬 수 있도록 하는 공지의 것이며, 상기 지지봉(204)은 상기 차체(200)에서 이격된 상태로 상기 핸들(500)이 설치될 수 있도록 하는 것이다.

상기 발전부(300)는 상기 차체(200)의 내부로 상기 회전축(202)의 둘레에 설치되는 것으로, 상기 회전축(202)의 회전에 의해 전기를 발생시키는 역할을 한다. 상기 발전부(300)에 의해 발생된 전기는 상기 게임기(700)를 포함하는 본 자전거에 설치되는 각종 전자기기에 공급되어 상기 게임기(700)를 포함하는 각종 전자기기가 자가 발전된 전기에 의해 작동된다.

이와 같은 역할을 하는 상기 발전부(300)는 상기 회전축(202)에 장착되고 상기 회전축(202)과 함께 회전되는 회전휠(301)과, 상기 회전휠(301)에 외주면 둘레에 일정한 간격으로 장착되는 다수의 영구자석(302)과, 상기 회전휠(301)의 외주면에 대응하여 상기 차체(200)의 내부에 설치되고 절연체로 구비되는 원형링(303)과, 상기 원형링(303)에 내주면에 돌출되게 일정한 간격으로 다수개가 장착되고 상기 영구자석(302)에 의해 유도되어 전기를 발생시키도록 코일이 감긴 상태로 구비되는 코일부재(304)를 포함한다(도 2 참조).

상기 회전휠(301)은 상기 회전축(202)의 외주면에 장착되어 상기 회전축(202)과 함께 회전되면서 상기 영구자석(302)을 회전시키는 역할을 한다. 상기 영구자석(302)은 자기장을 띠는 공지의 것으로, 상기 코일부재(304)의 외측을 통과하면서 상기 코일부재(304)에 유도전류를 발생시키는 역할을 한다.

상기 원형링(303)은 다수의 상기 코일부재(304)가 내주면에 돌출되게 설치되는 장소를 제공하는 역할을 하며, 전기적으로 절연되는 재질로 형성된다. 상기 코일부재(304)는 철심의 둘레에 3백회 이상으로 코일이 감겨 전자석과 같은 기능을 하도록 구비되는 것으로, 상기 영구자석(302)에 직교되게 설치됨으로써 상기 영구자석(302)의 회전에 따라 유도되어 전기장을 형성하면서 전기를 발생시키는 역할을 한다.

상기 발전부(300)는 상기 회전휠(301)과 원형링(303)의 사이에 상기 영구자석(302)과 코일부재(304)를 설치하는 구조로 이루어짐으로써, 상기 회전휠(301)과 원형링(303)을 상기 차체의 내부에 설치만하면 그 조립이 완료되고 상기 회전휠(301)과 원형링(303)의 교체만으로 유지관리를 간편하게 할 수 있게 된다.

상기 충전지(400)는 상기 차체(200)에 내장되는 것으로, 상기 발전부(300)에 의해 발생된 전기를 충전하는 역할을 한다. 이와 같이 상기 충전지(400)에 충전된 전기는 사용자가 상기 게임기(700)를 온시키면 상기 게임기(700)에 공급되어 상기 게임기(700)를 작동시키게 된다.

상기 게임기(700)에 공급되는 전압은 통상적으로 7V 내지 12V 정도로서 상기 충전지(400)에 저장된 전기가 상기 게임기(700)로 공급될 때는 변압기, 감압기, 정류기, 또는 승압기 등의 공지된 전기 장비를 거쳐 요구되는 전압이나 전류에 맞추어 공급되는 것이 바람직하며, 이는 통상의 전기 기술분야에서 이미 공지된 것이므로 그 설명을 생략한다.

상기 핸들(500)은 상기 지지봉(204)의 상단에 구비되고 양측에 돌출되게 핸들바(501)를 가지는 것으로, 사용자가 양손으로 잡을 수 있는 부분을 제공하는 역할을 하면서 상기 게임기(700)가 설치되는 장소를 제공하는 역할을 한다.

상기 핸들바(501)는 한 쌍으로 구비되어 사용자의 양손이 각각 파지되는 부위로서, 사용자가 상기 핸들바(501)를 잡고 힘을 가해 상기 핸들(500) 자체를 상하 좌우 기울임 등 입체 방향으로 변위시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기 입체방향 작동부(600)는 상기 지지봉(204)과 핸들(500)의 하단 사이에 설치되는 것으로, 상기 핸들(500)을 입체 방향으로 조작할 수 있도록 하면서 상기 핸들(500)을 원위치로 탄성 복원시키는 역할을 한다.

상기 입체방향 작동부(600)에 의해 사용자는 상기 핸들바(501)를 양속으로 파지한 상태로 상기 핸들(500)을 원하는 방향으로 자유자재로 움직일 수 있고, 그에 따라 상기 핸들(500)에 장착된 상기 게임기(700)가 사용자의 의도에 따라 특정 방향으로 움직일 수 있게 된다. 상기 입체방향 작동부(600)에 의해 가능한 방향은 상하, 좌우, 전후, 각회전 등 3차원적인 방향으로 일정 범위까지 움직일 수 있다.

상기 게임기(700)는 상기 핸들(500)의 중앙 상단에 장착되고 상기 안장(201)에 대응하여 디스플레이(701)가 설치되며 내부에 중력센서(702)가 내장되는 것으로, 상기 중력센서(702)에 의해 감지되는 위치 정보에 따라 상기 디스플레이(701)상에 시뮬레이팅되는 게임에서 캐릭터의 움직임을 제어하는 역할을 한다.

상기 디스플레이(701)는 상기 게임기(700)에 의해 운용되는 게임을 사용자가 시각적으로 인식할 수 있도록 영상으로 외부에 표출하는 역할을 하는 공지의 것으로, 통상적으로 LCD(액정 디스플레이)가 널리 사용된다.

상기 중력센서(702)는 상기 게임기(700)에 내장되는 것으로, 상기 게임기(700)의 이동, 회전, 전환, 위치 변화 등의 상태 또는 이런 상태와 관련하여 중력이 작용하는 방향을 감지하는 모든 종류의 센서를 포함한다. 상기 중력센서(702)는 무게추를 가변저항에 연결하고 위치 이동에 따른 저항의 변화로 현재 게임기(700)의 위치 상태를 감지하거나, 중심부에 도전성 물체를 두고, 위치 이동에 대응하여 도전성 물체가 접촉된 방향에 대응하여 위치 이동 상태를 감지할 수 있는 것이다.

이와 같이 구성되는 상기 게임기(700)는 사용자가 상기 핸들(500)을 3차원 방향(입체 방향)으로 움직임에 따라 상기 중력센서(702)에 의해 위치의 변화를 감지하고, 이와 같이 감지된 위치 변화에 따라 상기 디스플레이(701)에 구현되는 게임의 캐릭터의 위치를 이동하게 된다. 따라서, 사용자는 상기 핸들(500)의 움직임에 의해 상기 게임기(700)의 게임 상의 캐릭터의 움직임을 제어할 수 있어 게임을 흥미롭게 진행할 수 있게 된다.

즉, 사용자는 상기 안장(201)에 착석한 상태로 상기 페달(203)을 밟아 상기 발전부(300)를 통해 전기를 발생시키는 상태로 상기 핸들(500)을 움직이면서 상기 게임기(700)에서 작동되는 게임을 수행하게 된다.

이와 같은 상기 게임기(700)는 그 내부의 저장장치에 저장된 게임 프로그램을 실행할 수 있도록 메모리와 CPU 등을 가지는 공지의 게임용 멀티미디어 기기 혹은 소형 단말기이며, 상기 디스플레이(701)를 통해 동영상을 실행시키거나 각종 프로그램을 실행시킬 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 특히 상기 게임기(700)는 상기 디스플레이(701)에 터치 감지기를 설치하여 상기 디스플레이(701)를 터치스크린으로 활용함으로써 사용자가 손쉽게 상기 게임기(700)를 조작할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.

본 헬스 자전거는 상기 회전축(202)의 일측으로 상기 차체(200)의 내부에 설치되는 회전량 검출기(800)를 더 포함한다. 상기 회전량 검출기(800)는 상기 회전축(202)의 회전량을 검출한 후에 검출된 정보를 상기 게임기(700)에 입력하는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 상기 회전량 검출기(800)는 상기 회전축(202)의 둘레에 설치되는 광센서나 근접센서 등과 같은 공지의 감지기이며 이는 도면에 도시하지 않아도 당업자가 충분히 인지할 수 있는 기기이므로 그 도시를 생략한다.

상기 게임기(700)는 상기 회전량 검출기(800)에 의해 입력된 상기 회전축(202)의 회전량에 따라 상기 캐릭터의 속도를 제어하게 된다. 상기 회전축(202)의 회전량이 많으면 상기 캐릭터의 속도를 빠르게 하고, 상기 회전축(202)의 회전량이 적으면 상기 캐릭터의 속도를 느리게 하는 것이다. 즉, 사용자는 상기 페달(203)을 밟아서 상기 회전축(202)의 회전속도를 빠르게 하거나 느리게 함에 따라 상기 게임기(700)의 게임 상의 캐릭터의 속도가 빨라지거나 느려져 더욱 흥미진진하게 게임을 할 수 있게 된다.

이와 같이 구성되는 본 헬스 자전거는 자가 발전에 의해 별도의 전원 연결이 불필요하면서 상기 핸들(500)에 상기 게임기(700)가 탑재되어 별도로 상기 게임기(700)를 연결할 필요가 없어 사용 및 설치상의 불편함이 해소되도록 하고 상기 핸들(500)의 입체 방향의 조작이 용이하게 이루어져 3차원 게임도 용이하게 운용할 수 있도록 하는 유용한 발명이다.

도 4는 본 발명에 따른 헬스 자전거의 입체방향 작동부를 보인 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 헬스 자전거의 입체방향 작동부의 개략적인 결합 종단면도이며, 도 6은 도 5에 따른 입체방향 작동부의 작동 상태를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 입체방향 작동부(600)는 상기 핸들(500)의 하단에 장착되는 원판(601)과, 상기 원판(601)의 하면 중에 장착되는 연결로드(602)와, 상기 연결로드(602)의 하단에 부착되는 회전구체(603)와, 상기 회전구체(603)가 상면에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 홈지지부재(604)와, 상기 지지봉(204)의 상단에 부착되고 상기 홈지지부재(604)가 상하로 슬라이딩 가능하게 끼워지며 하단이 폐쇄된 관형부재(605)와, 상기 홈지지부재(604)의 하면을 탄성적으로 지지하도록 상기 관형부재(605)의 내부에 구비되는 지지스프링(606)과, 상기 원판(601)의 둘레에 대응하여 상기 관형부재(605)의 하단 둘레에 형성되는 원형턱(607)과, 상기 원판(601)의 하면과 상기 원형턱(607)의 상면 사이에 수직으로 연결되게 설치되고 상기 원판(601)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 다수개가 설치되는 탄성스프링(608)과, 상기 관형부재(605)의 둘레로 상기 탄성스프링(608)이 외측을 둘러싸는 고무재질의 주름관(609)을 포함한다.

상기 원판(601)은 연결로드(602)가 설치되는 장소를 제공하면서 상기 탄성스프링(608)의 상단이 연결되는 장소를 제공하는 역할을 한다. 상기 연결로드(602)는 상기 회전구체(603)를 하부측으로 돌출되게 연결하는 역할을 한다. 상기 회전구체(603)는 상기 홈지지부재(604)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되면서 상기 핸들(500)을 입체 방향으로 움직일 수 있도록 지지하는 역할을 한다.

상기 홈지지부재(604)는 상면에 형성되는 반구형의 홈을 통해 상기 회전구체(603)를 슬라이딩 가능하면서 상하로 이동 가능하게 지지하는 역할을 한다. 상기 관형부재(605)는 상기 홈지지부재(604)가 상하로 슬라이딩되는 공간을 제공하는 역할을 하면서 동시에 상기 지지스프링(606)이 설치되는 장소를 제공하는 역할을 한다. 상기 지지스프링(606)은 상기 홈지지부재(604)의 상하 이동을 탄성 복원 가능하게 지지하는 역할을 한다.

상기 원형턱(607)은 상기 탄성스프링(608)의 하단이 연결되는 장소를 제공하는 역할을 하며, 상기 탄성스프링(608)은 상기 원판(601)의 하면과 상기 원형턱(607)의 상면의 사이에 상단과 하단이 연결되어 상기 지지봉(204)과 상기 핸들(500) 사이를 탄성 복원 가능하게 지지하는 역할을 한다. 이와 같은 상기 탄성스프링(608)은 도 4에 도시된 바와 같이 네 개로 설치되는 것이 바람직하지만 이에 한정되지 않고 필요에 따라 그 개수가 둘 이상으로 변경될 수 있다.

상기 주름관(609)은 고무 재질로 형성되는 것으로, 상기 관형부재(605)의 둘레에 끼워져 상기 탄성스프링(608)을 보호하는 역할을 하면서 동시에 사용자의 신체가 상기 탄성스프링(608)에 끼이지 않도록 그 진입을 차단하는 역할을 한다.

이와 같이 구성되는 상기 입체방향 작동부(600)는 도 6에 도시된 바와 같이 사용자가 상기 핸들(500)을 원하는 방향으로 움직이도록 힘을 가하면 상기 회전구체(603)가 상기 홈지지부재(604)의 상면에서 회전되어 상기 핸들(500)이 사용자가 원하는 방향으로 이동되고, 이와 같은 상기 핸들(500)의 이동 방향에 따라 일측의 상기 탄성스프링(608)이 압축되면서 타측의 상기 탄성스프링(608)이 신장된다.

이런 상태에서 사용자가 상기 핸들(500)에 가하고 있던 외력을 해제하면 상기 탄성스프링(608)이 원래의 형태로 탄성 복원되면서 도 5에 도시된 바와 같이 상기 회전구체(603)가 원래의 위치로 이동되어 상기 핸들(500)이 원래의 위치로 이동되어 복원된다.

도 5와 도 6을 참조하여 상기 입체방향 작동부의 작동을 설명하면 다음과 같다. 사용자의 의도에 따라 상기 핸들(500)에 외력이 가해지면 상기 핸들(500)은 상하 좌우 전후 각회전 등 여러 방향으로 움직일 수 있으며, 이와 같은 움직임은 위에 설명된 바와 같이 상기 게임기(700)의 움직임을 유발하게 된다.

상기 핸들(500)의 각회전, 즉 평면상에서 일정한 각도로 회전은 상기 탄성스프링(608)의 신축에 따라 다양한 각도로 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 사용자가 상기 핸들(500)을 평면상에서 회전시키면 상기 회전구체(603)가 상기 홈지지부재(604)의 상면에서 회전되면서 상기 탄성스프링(608)이 일방향으로 비틀리게 되는 것이다.

또한, 사용자가 상기 핸들(500)을 상부에서 하부로 누르면 상기 핸들(500)과 함께 상기 회전구체(603)가 하부방향으로 외력을 받아 상기 홈지지부재(604)를 누르게 되고, 그에 따라 상기 핸들(500)이 상기 홈지지부재(604)와 함께 상기 관형부재(605)를 따라 하부방향으로 이동하게 된다.

이때, 상기 지지스프링(606)이 상기 홈지지부재(604)에 의해 가압되고 동시에 상기 원판(601)과 상기 원형턱(607)의 사이에 있는 상기 탄성스프링(608)이 가압되며, 사용자가 상기 핸들(500)에 가해지는 외력을 해제하면서 상기 지지스프링(606)과 탄성스프링(608)이 탄성 복원되면서 상기 홈지지부재(604)와 함께 상기 회전구체(603)를 포함하는 상기 핸들(500)이 원래의 위치로 상승된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 입체방향 작동부의 개략적인 종단면도이고, 도 8은 도 7에 따른 입체방향 작동부의 작동 상태를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 입체방향 작동부(600)는 상기 탄성스프링(608)의 대신에 구비되고 상단이 상기 원판(601)의 하면에 입체 방향으로 회전 가능하게 결합되며 하단이 상기 원형턱(607)의 상면에 입체 방향으로 회전 가능하게 결합되고 복원 가능한 유압실린더(608a)를 포함한다.

상기 유압실린더(608a)는 외력에 의해 신축되는 복원 가능한 실린더로서, 상기 탄성스프링(608) 대신에 사용된다. 이와 같이 상기 유압실린더(608a)가 설치된 상태에서 사용자의 의도에 따라 상기 핸들(500)에 외력이 가해지면, 상기 핸들(500)은 상하 좌우 전후 각회전 등 여러 방향으로 움직일 수 있으며, 이와 같은 움직임은 위에 설명된 바와 같이 상기 게임기(700)의 움직임을 유발하게 된다.

상기 핸들(500)의 각회전, 즉 평면상에서 일정한 각도로 회전은 상기 유압실린더(608a)의 신축에 따라 다양한 각도로 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 사용자가 상기 핸들(500)을 평면상에서 회전시키면 상기 회전구체(603)가 상기 홈지지부재(604)의 상면에서 회전되면서 상기 유압실린더(608a)가 일방향으로 기울어지게 되는 것이다.

또한, 사용자가 상기 핸들(500)을 상부에서 하부로 누르면 상기 핸들(500)과 함께 상기 회전구체(603)가 하부방향으로 외력을 받아 상기 홈지지부재(604)를 누르게 되고, 그에 따라 상기 핸들(500)이 상기 홈지지부재(604)와 함께 상기 관형부재(605)를 따라 하부방향으로 이동하게 된다.

이때, 상기 지지스프링(606)이 상기 홈지지부재(604)에 의해 가압되고 동시에 상기 원판(601)과 상기 원형턱(607)의 사이에 있는 상기 유압실린더(608a)가 가압되며, 사용자가 상기 핸들(500)에 가해지는 외력을 해제하면서 상기 지지스프링(606)과 유압실린더(608a)가 복원되면서 상기 홈지지부재(604)와 함께 상기 회전구체(603)를 포함하는 상기 핸들(500)이 원래의 위치로 상승된다.

상기 유압실린더(608a)는 그 로드가 압축된 후에 원래의 위치로 복원되는 오일 또는 공기 등을 작동유체로 하는 모든 유공압실린더를 포함한다.

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.

100 : 지지대
200 : 차체
201 : 안장 202 : 회전축
203 : 페달 204 : 지지봉
300 : 발전부
301 : 회전휠 302 : 영구자석
303 : 원형링 304 : 코일부재
400 : 충전지
500 : 핸들
501 : 핸들바
600 : 입체방향 작동부
601 : 원판 602 : 연결로드
603 : 회전구체 604 : 홈지지부재
605 : 관형부재 606 : 지지스프링
607 : 원형턱 608 : 탄성스프링
608a : 유압실린더 609 : 주름관
700 : 게임기
701 : 디스플레이 702 : 중력센서
800 : 회전량 검출기

Claims (5)

1. 상호 이격되게 설치되는 한 쌍의 지지대(100)와;
   상기 지지대(100)의 사이에 장착되고, 상단에 안장(201)이 설치되며, 양측면을 관통하여 회전축(202)이 회전 가능하게 설치되고, 상기 회전축(202)의 양단에 페달(203)이 장착되며, 선단에 상부측으로 돌출되게 지지봉(204)이 장착되는 차체(200)와;
   상기 차체(200)의 내부로 상기 회전축(202)의 둘레에 설치되고, 상기 회전축(202)의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전부(300)와;
   상기 차체(200)에 내장되고, 상기 발전부(300)에 의해 발생된 전기를 충전하는 충전지(400)와;
   상기 지지봉(204)의 상단에 구비되고, 양측에 돌출되게 핸들바(501)를 가지는 핸들(500)과;
   상기 지지봉(204)과 핸들(500)의 하단 사이에 설치되고, 상기 핸들(500)을 입체 방향으로 조작할 수 있도록 하면서 상기 핸들(500)을 원위치로 탄성 복원시키는 입체방향 작동부(600)와;
   상기 핸들(500)의 중앙 상단에 장착되고, 상기 안장(201)에 대응하여 디스플레이(701)가 설치되며, 내부에 중력센서(702)가 내장되고, 상기 중력센서(702)에 의해 감지되는 위치 정보에 따라 상기 디스플레이(701)상에 시뮬레이팅되는 게임에서 캐릭터의 움직임을 제어하는 게임기(700)를; 포함하고,
   상기 발전부(300)는,
   상기 회전축(202)에 장착되고 상기 회전축(202)과 함께 회전되는 회전휠(301)과,
   상기 회전휠(301)에 외주면 둘레에 일정한 간격으로 장착되는 다수의 영구자석(302)과,
   상기 회전휠(301)의 외주면에 대응하여 상기 차체(200)의 내부에 설치되고 절연체로 구비되는 원형링(303)과,
   상기 원형링(303)에 내주면에 돌출되게 일정한 간격으로 다수개가 장착되고 상기 영구자석(302)에 의해 유도되어 전기를 발생시키도록 코일이 감긴 상태로 구비되는 코일부재(304)를, 포함하는 것을 특징으로 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 입체방향 작동부(600)는,
   상기 핸들(500)의 하단에 장착되는 원판(601)과,
   상기 원판(601)의 하면 중에 장착되는 연결로드(602)와,
   상기 연결로드(602)의 하단에 부착되는 회전구체(603)와,
   상기 회전구체(603)가 상면에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 홈지지부재(604)와,
   상기 지지봉(204)의 상단에 부착되고 상기 홈지지부재(604)가 상하로 슬라이딩 가능하게 끼워지며 하단이 폐쇄된 관형부재(605)와,
   상기 홈지지부재(604)의 하면을 탄성적으로 지지하도록 상기 관형부재(605)의 내부에 구비되는 지지스프링(606)과,
   상기 원판(601)의 둘레에 대응하여 상기 관형부재(605)의 하단 둘레에 형성되는 원형턱(607)과,
   상기 원판(601)의 하면과 상기 원형턱(607)의 상면 사이에 수직으로 연결되게 설치되고 상기 원판(601)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 다수개가 설치되는 탄성스프링(608)과,
   상기 관형부재(605)의 둘레로 상기 탄성스프링(608)이 외측을 둘러싸는 고무재질의 주름관(609)을,
   포함하는 것을 특징으로 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 입체방향 작동부(600)는,
   상기 탄성스프링(608)의 대신에 구비되고 상단이 상기 원판(601)의 하면에 입체 방향으로 회전 가능하게 결합되며 하단이 상기 원형턱(607)의 상면에 입체 방향으로 회전 가능하게 결합되고 복원 가능한 유압실린더(608a)를,
   포함하는 것을 특징으로 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 회전축(202)의 일측으로 상기 차체(200)의 내부에 설치되고, 상기 회전축(202)의 회전량을 검출한 후에 검출된 정보를 상기 게임기(700)에 입력하는 회전량 검출기(800)를; 더 포함하며,
   상기 게임기(700)는, 상기 회전량 검출기(800)에 의해 입력된 상기 회전축(202)의 회전량에 따라 상기 캐릭터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 게임 기능을 갖는 헬스 자전거.
   
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