KR101534303B1

KR101534303B1 - 자가발전기가 구비된 운동기구

Info

Publication number: KR101534303B1
Application number: KR1020150043314A
Authority: KR
Inventors: 김요섭
Original assignee: (주)디자인파크개발
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-07-07

Abstract

본 발명은 자가발전기가 구비된 운동기구에 관한 것으로, 지지프레임; 상기 지지프레임에 결합되어 사용자의 운동을 통해 외력을 입력받는 운동입력부과, 상기 운동입력부를 통해 입력된 외력의 운동에너지를 전달하는 동력전달부에 연결설치되어 전기에너지를 발생시키는 발전기를 구성한 발전작동부; 상기 발전작동부의 발전기에서 발생되는 전기에너지를 충전하는 충전부; 부하선택기를 구성하여 충전부로 충전되는 전기에너지의 크기를 조절하는 운동부하조절부; 상기 발전작동부에 구성된 발전기의 동작 시 생성되는 신호를 설정시간동안 지연을 이룬 후 제1스위칭신호로 출력하는 지연부와, 상기 제1스위칭신호에 따라 동작하여 제2스위칭신호를 출력하는 제1스위치부와, 상기 제2스위칭신호에 의해 동작되어 운동부하조절부로 전기에너지를 입력시키는 제2스위치부를 구성한 기동부하조절부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자가발전기가 구비된 운동기구{The self-generator equipped exercise machine}

본 발명은 자가발전기가 구비된 운동기구에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 운동 초기시 운동부하가 최소화되는 것을 의해 사용자에게 맞는 적합한 운동부하로 쉽고 안전하게 운동을 즐기면서 비상전원을 구축할 수 있을 뿐만 아니라, 조절판과 가압고정수단을 이용하여 충전부의 탈부착과 견고한 고정설치를 이룰 수 있고, 조절판을 밟는 것을 통해 이동롤러와 핸들만을 사용하여 원하는 장소로 편리하게 이동배치할 수 있으며, 안장의 설치높이는 물론, 핸들과의 이격거리를 손쉽게 조절하는 것을 통해 사용자가 원하는 편리한 상태로 운동을 즐길 수 있는 자가발전기가 구비된 운동기구에 관한 것이다.

최근, 에너지의 부족으로 각 기업과 가정에서 소비전력을 줄이려는 노력이 계속 시도되고 있다. 그럼에도 불구하고 만성적인 에너지 부족현상으로 여름철에는 의도치 않은 정전에 대비해야 하는 필요성이 대두되고 있다.

그리고, 최근 들어서는 건강에 대한 관심이 높아지면서, 각 가정이나 기업에서 운동을 하기 위한 운동기구의 사용이 늘고 있는데, 대표적으로, 실내에서 손쉽게 하여 우수한 효과를 낼 수 있는 실내 자전거 형 운동기구가 많이 사용된다.

한편, 이러한 실내 자전거 등의 운동기구의 운동에너지를 이용하여 발전함으로써 별도의 전원 없이 운동기구에서 사용되는 전력을 자체 충당하거나 또는 배터리 등에 저장하여 비상시 또는 야외에서 전력을 사용할 수 있도록 하는 장치들이 등록실용신안공고 제20-0381106호인 "자가발전장치가 구비된 헬스기구"를 통해 소개되고 있다.

대한민국 등록신용신안공보 제20-0381106호 (2005.03.30) "자가발전장치가 구비된 헬스기구" - 이현주

그러나, 전술한 종래의 자가발전장치가 구비된 헬스기구는 운동기구의 운동에너지를 발전기의 회전력을 변환시켜 전기에너지를 발전하는 구조이므로, 발전기에서 발전이 이루어지는 발전부하가 운동기구의 운동부하로 작용하게 되어 사용자의 관절에 무리는 주는 문제점이 있었다.

한편, 이에 대한 해결책으로, 종래에는 변속장치를 구성하여 기어의 변속을 이루거나, 전류제어기를 구성하여 가변저항기의 저항값을 4단계로 가변시킬 수 있도록 구성하였으나, 상기 변속장치 및 전류제어기는 체력조건이 다른 여러 사람이 공용으로 이용할 수 있도록 기어 또는 저항 값을 단계적으로 가변조절하는 구성으로, 운동기구를 이용하는 도중에 가변조절하는 것이 어려웠으며, 이로 인해, 사용자는 운동의 시작점에서 항상 과도한 운동부하를 받는 문제점이 있었다.

즉, 전술한 변속장치 또는 전류제어기가 사용자의 체격조건에 맞게 설정되어 있다 하더라도, 발전기의 초기 기동시에는 운동기구에 관성력이 전혀 부여되어 있지 않은 상태이기 때문에, 운동기구의 초기 기동시 부터 충전이 이루어지도록 된 종래의 기술에서는 운동기구의 초기 기동에 있어 사용자가 큰 힘으로 폐달을 밟아야만 하였으며, 이로 인해, 페달을 밟는 사용자의 관절에 큰 운동부하가 걸리는 문제점이 있었던 것이다.

따라서, 초기에 크게 작용하는 운동부하에 의해 사용자는 부상을 당할 우려가 있었을 뿐만 아니라, 부상이 염려되어 운동을 기피하게 되는 원인이 되므로, 운동 및 자가발전을 위해 준비해둔 고가의 장치가 사용하지도 못하는 골칫거리로 전락하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 헬스기구에는 핸들과 안장사이의 간격을 조절하는 구성이 기재되어 있지 않아 사용자의 신체조건에 따라 사용에 불편을 겪는 이가 발생할 수도 있었으며, 이동배치시 헬스기구를 완전히 들어서 옮겨야 하므로 운반 및 이동배치에 따른 불편함도 있었다.

본 발명의 목적은 사용자가 운동하는 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 발전하도록 하여 운동효과와 더불어 전기를 절약하거나 또는 비상시 전기를 쓸 수 있게 할 수 있을 뿐만 아니라, 운동에너지가 전기에너지로 변환되는 발전부하를 조절하는 것을 통해 사용자가 적합한 운동부하로 운동을 즐길 수 있으며, 운동 초기에 운동부하가 최소화되도록 함으로써 쉽고 안전하게 운동을 즐길 수 있는 자가발전기가 구비된 운동기구를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 지지프레임에 구성된 핸들부의 핸들을 잡은 상태로 조절판을 밟는 것을 통해 지지프레임의 전면 하측에 구성된 이동롤러만 지면에 닿도록 용이하게 기울여 배치할 수 있고, 조절판과 가압고정수단을 이용하여 충전부의 탈부착은 물론, 견고한 고정설치를 이룰 수 있도록 함으로써 편리한 이동배치를 이룰 수 있는 자가발전기가 구비된 운동기구를 제공하는데 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 안장의 설치높이를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 안장이 설치된 안장간격조절구를 전후로 이동배치하는 것을 통해 안장과 핸들과의 이격거리를 조절할 수 있도록 함으로써 사용자가 원하는 편리한 상태로 운동을 즐길 수 있는 자가발전기가 구비된 운동기구를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지지프레임; 상기 지지프레임에 결합되어 사용자의 운동을 통해 외력을 입력받는 운동입력부과, 상기 운동입력부를 통해 입력된 외력의 운동에너지를 전달하는 동력전달부에 연결설치되어 전기에너지를 발생시키는 발전기를 구성한 발전작동부; 상기 발전작동부의 발전기에서 발생되는 전기에너지를 충전하는 충전부; 부하선택기를 구성하여 충전부로 충전되는 전기에너지의 크기를 조절하는 운동부하조절부; 상기 발전작동부에 구성된 발전기의 동작 시 생성되는 신호를 설정시간동안 지연을 이룬 후 제1스위칭신호로 출력하는 지연부와, 상기 제1스위칭신호에 따라 동작하여 제2스위칭신호를 출력하는 제1스위치부와, 상기 제2스위칭신호에 의해 동작되어 운동부하조절부로 전기에너지를 입력시키는 제2스위치부를 구성한 기동부하조절부;를 포함하는 자가발전기가 구비된 운동기구를 제공한다.

본 발명의 자가발전기가 구비된 운동기구를 이용하면, 사용자가 운동하는 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 발전하므로 운동효과와 더불어 전기를 절약하거나 또는 비상시 전기를 쓸 수 있을 뿐만 아니라, 운동에너지가 전기에너지로 변환되는 발전부하를 조절하는 것을 통해 사용자가 적합한 운동부하로 운동을 즐길 수 있으며, 운동 초기에 운동부하가 최소화되므로 쉽고 안전하게 운동을 즐길 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 지지프레임에 구성된 핸들부의 핸들을 잡은 상태로 조절판을 밟는 것을 통해 지지프레임의 전면 하측에 구성된 이동롤러만 지면에 닿도록 용이하게 기울여 배치할 수 있고, 조절판과 가압고정수단을 이용하여 충전부의 탈부착은 물론, 견고한 고정설치를 이룰 수 있어 이동배치를 편리하게 이룰 수 있는 장점이 있다.

아울러, 본 발명은 안장의 설치높이를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 안장이 설치된 안장간격조절구를 전후로 이동배치하는 것을 통해 안장과 핸들과의 이격거리를 조절할 수 있어 사용자가 원하는 편리한 상태로 운동을 즐길 수 있는 유용한 발명이다.

도 1, 2는 본 발명의 자가발전기구가 구비된 운동기구의 일실시 예를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 자가발전기구가 구비된 운동기구의 일실시 예를 분해하여 도시한 분해사시도.
도 4는 도 3의 A부분을 확대 도시한 확대도.
도 5는 본 발명의 지지프레임에 구성된 조절판을 이용하여 이동롤러를 사용하는 상태도.
도 6은 본 발명의 자가발전기구가 구비된 운동기구를 도시한 블록도.
도 7은 본 발명의 부하선택기를 통해 충전부로 전기에너지가 충전되는 부하를 조절하는 상태를 도시한 회로도.
도 8은 본 발명의 기동부하조절부를 도시한 회로도.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 자가발전기가 구비된 운동기구(1000)는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 사용자의 운동을 통해 외력을 입력받는 운동입력부(210)에 의해 운동을 즐김과 동시에, 자가발전으로 전력생산을 이루는 운동기구에 관한 것으로, 지지프레임(100)과, 발전작동부(200)와, 충전부(300)와, 운동부하조절부(400)와, 기동부하조절부(500)를 포함하여 구성된다.

첫째, 지지프레임(100)은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 사용자가 본 발명의 자가발전기구가 구비된 운동기구(1000)를 이용하기 위해 각각의 구성들이 설치되는 기본 프레임으로, 자가발전을 위한 발전작동부(200)가 결합설치되는 지지본체(110)를 구성하며, 상기 지지본체(110)의 전, 후에는 지지본체(110)를 지면에 설치하기 위한 제1, 2지지대(120, 130)가 설치된다.

여기서, 제1, 2지지대(120, 130)는 상술한 바와 같이 지지본체(110) 즉, 지지프레임(100)을 지면에 고정설치하기 위한 구성으로, 하부에는 지면에 받쳐지는 통상의 받침발(121, 131)이 각각 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 지지프레임(100)의 전, 후에 각각 볼트결합되는 것을 통해 조립가능하게 설치됨으로써 배송에 따른 부피의 감소와 더불어, 교체에 따른 유지보수의 용이성을 높이는 것이 바람직하다.

또한, 지지프레임(100)에는 제1지지대(120)의 전방 하측에 구성되는 이동롤러(140)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직한데, 상기 이동롤러(140)는 제1지지대(120)의 전방에 양측에 각각 즉, 한 쌍으로 설치됨으로써 본 발명이 균형을 잡을 수 있도록 구성되는 것이 더욱 바람직하며, 이와 같은 이동롤러(140)에 의하면, 본 발명을 전방으로 기울이는 것을 통해 제1, 2지지대(120, 130)에 구성된 받침발(121, 131)이 아닌 이동롤러(140)가 지면에 맞닿도록 할 수 있으므로, 다른 공간으로 이동배치를 보다 용이하게 이룰 수 있는 작용효과가 있다.

또한, 상기와 같이 제1지지대(120)의 전방 하측에 이동롤러(140)가 구성되었을 때에는, 상기 이동롤러(140)의 상측 즉, 이동롤러(140)가 결합되는 지지본체(110)의 전방 하부에 본 발명을 전방으로 손쉽게 기울일 수 있도록 하는 조절판(150)이 더 포함되어 구성되는 것이 바람직하며, 이때, 상기 조절판(150)은 상기 조절판(150)을 밟는 동작 만으로 지지본체(110)가 전방으로 기울여 질 수 있도록 상측방향으로 경사각을 형성하여 설치되어야 할 것이다.

또한, 상기 지지프레임(100)에는 전방 상측에 결합되는 통상의 핸들부(160)가 더 포함되어 구성되는데, 상기 핸들부(160)는 지지프레임(100)의 전방에 고정결합되는 핸들축(161)과, 상기 핸들축(161)에 결합되는 핸들(163)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 핸들(163)에는 이동배치시 부딪침에 의한 충격을 감소시킬 수 있도록 하는 커버(165)가 씌워져 구성될 수도 있는데, 상기 커버(165)는 사용자의 그립감 향상을 위하여 우레탄코팅재로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 핸들축(161)의 상부에는 계기판이나 USB포트 및 부하선택기(410)의 설치를 위한 통상의 브라켓(167)이 구비될 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 자가발전기가 구비된 운동기구(1000)가 자전거 타입으로 되어 있을 때에는, 상기 지지프레임(100)에는 후방 상측에 결합되어 사용자가 앉을 수 있도록 하는 안장부(170)가 더 포함되어 구성되는데, 상기 안장부(170)는 공지된 통상의 높이조절부(180)를 통해 안장의 높이를 조절할 수 있도록 하는 안장축(180a)과, 상기 안장축(180a)의 상부에 설치되는 안장(176a)을 포함하여 구성되며, 보다 바람직하게는, 사용자가 운동을 보다 편안한 자세에서 할 수 있도록 하는 간격조절수단(170a)이 더 포함되어 구성되는 것이 좋다.

그리고, 간격조절수단(170a)은 전술한 핸들부(160)의 핸들(163)과 안장부(170)의 안장(176a)의 이격거리를 조절하기 위한 구성으로, 간격조절브라켓(173)과, 안장간격조절구(177)와, 분리방지구(178)와, 간격조절볼트(179)로 구성되는 것을 특징으로 하며, 이하에서는, 상기 간격조절수단(170a)에 대해 보다 상세히 설명한다.

먼저, 간격조절수단(170a)의 간격조절브라켓(173)은 전, 후방 및 상부가 개구된 수납공간(171)을 형성하여 안장축(180a)의 상부에 고정설치되는 구성으로,

자 형상으로 형성되어 전후방향으로 길게 형성되며, 일측에는 간격조절볼트(179)의 결합을 위한 결합부(172)를 구성한 것을 특징으로 한다.

아울러, 간격조절수단(170a)의 안장간격조절구(177)는 상기 간격조절브라켓(173)의 수납공간(171)에 삽입 설치되어 안장(176a)을 전후방향으로 이동시켜 핸들과의 이격거리를 조절하는 구성으로, 결합부(172)에 대응되는 끼움홀(174)을 등 간격으로 다수 형성하여 전후방향으로 길게 형성되는 간격조절바(175)와, 상기 간격조절바(175)의 상부에 형성되어 안장(176a)이 결합되는 안장판(176)으로 구성된다.

더불어, 간격조절수단(170a)의 분리방지구(178)은 상기 간격조절브라켓(173)의 수납공간(171)에 삽입된 간격조절바(175)가 상부의 개구에 의해 분리되는 것을 방지하기 위해 간격조절바(175)에 결합고정되는 구성으로,

자 형상으로 형성되어 간격조절바(175)가 수납공간(171)의 상부 개구를 통해 간격조절브라켓(173)에서 분리되는 것을 방지하는 작용을 하며, 이로 인해, 상기 간격조절바(175)는 개구된 수납공간(171)의 전후방향으로만 이동될 수 있게 구성된다.

또한, 간격조절수단(170a)의 간격조절볼트(179)는 상기 간격조절브라켓(173)의 결합부(172)에 볼트결합된 상태로 간격조절바(175)의 끼움홀(174)에 끼워져 안장간격조절구(177)에 결합되는 안장(176a)과 핸들부(160)의 핸들 간격을 조절하는 구성이다.

따라서, 이와 같은 간격조절수단(170a)을 이용하면, 본 발명을 이용하는 사용자의 신체 구조에 적합하도록 본 발명의 핸들(163)과 안장(167a)의 이격거리까지 용이하게 조절할 수 있게 되므로 사용자가 보다 편안한 자세에서 운동을 안전하게 즐길 수 있게 된다.

둘째, 발전작동부(200)는 도 2, 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 외부에서 입력된 운동에너지를 발전기를 이용하여 전기에너지로 변환시키는 구성으로, 상기 지지프레임(100)에 결합되어 사용자의 운동을 통해 외력을 입력받는 운동입력부(210)를 구성함으로써 외부의 운동에너지를 본 발명에 입력할 수 있게 구성되며, 본 발명이 자전거 타입일 경우에는 상기 운동입력부(210)가 지지프레임(100)에 축(220a) 결합되어 회전되는 페달(220)로 이루어질 수 있을 것이다.

아울러, 상기 발전작동부(200)에는 운동입력부(210)를 통해 입력된 운동에너지를 전달하기 위한 동력전달부(230)가 발전기(240)에 연결설치되어 구동하도록 되어 있는데, 상기 동력전달부(230)는 공지된 통상의 구성으로 이루어질 수 있을 것이며, 본 발명이 자전거 타입일 경우에는 통상의 벨트풀리나 체인 등으로 용이하게 구성할 수 있다.

그리고, 상기 발전기(240)는 상기 동력전달부(230)의 인근에 구비되어 입력된 운동에너지를 전달받아 전기에너지를 발생시키는 장치로서, 발전기(240)에서 생성된 교류의 전기에너지를 직류의 전기에너지로 변환하도록 하는 변환기(SMPS(250) : Switched-mode power supply)가 발전작동부(200)에 더 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발전작동부(200)에는 USB 포트를 이용하여 핸드폰이나 다른 주변기기에 전기에너지를 제공하는 USB 충전단자(260)가 더 구비될 수 있는데, 상기 USB 충전단자(260)는 운동을 즐기는 사용자가 보다 용이하게 사용할 수 있도록 전술한 바와 같이 지지프레임(100)의 핸들축(161)에 구성되는 브라켓(167)에 구비되는 것이 바람직하며, 상기 변환기(250)와 USB 충전단자(260)의 사이에는 상기 변환기(250)에서 생성된 직류 전기에너지를 USB규격의 5V 직류 전기에너지로 변환하는 통상의 변압기(미도시)가 더 구비될 수 있을 것이다.

그리고, 상기 발전작동부(200)는 사용자 또는 주변인의 손이 닿지 않도록 보호되는 것이 바람직한데, 이와 같은 구성은 상기 지지프레임(100)에 결합되어 발전작동부(200)를 덮는 통상의 케이스(270)로 용이하게 구성할 수 있을 것이며, 이때에는 상기 케이스(270)에 운동입력부(210)를 지지프레임(100)에 연결하여 설치하기 위한 설치홀과, 발전기(240)의 전기에너지를 충전부(300)로 충전하도록 하는 충전커넥터가 구성되어야 할 것이다.

셋째, 충전부(300)는 도 1 내지 도 3 및 도 6, 7에 도시된 바와 같이 상기 발전작동부(200)의 발전기(240)에서 발생되는 전기에너지를 충전함으로써 실시간 전원 또는 비상전원으로 사용하기 위한 구성으로, 전기에너지를 충전 및 저장하는 통상의 배터리(310)와, 상기 배터리(310)에 연결되어 케이스(270)의 충전커넥터에 연결되는 연결케이블(320)로 구성될 수 있다.

한편, 상기 충전부(300)는 일반적인 설치와 마찬가지로 지면에 배치되는 구성으로 이룰 수도 있으나, 본 발명에서는, 상기 충전부(300)를 지지프레임(100)에 구성된 조절판(150)에 안착설치한 다음, 가압고정수단(190)을 통해 지지프레임(100)에 견고하게 고정설치함으로써 이동배치의 용이성이 높아지도록 할 수도 있으며, 이와 같은 구성은 상기 가압고정수단(190)을 지지프레임(100)의 지지본체(110)의 전면에 고정설치되는 고정브라켓(191)과, 상기 고정브라켓(191)에 나사결합되어 충전부(300)의 상부를 가압고정하는 가압볼트(192)로 구성하는 것을 통해 용이하게 이룰 수 있을 것이다.

넷째, 운동부하조절부(400)는 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 발전작동부(200)의 발전기(240)에서 발전된 전기에너지 중 상기 충전부(300)에 충전되는 전기에너지의 크기를 조절함으로써 운동입력부(210)에 가해지는 운동부하를 조절하는 구성요소로서, 사용자가 상기 충전부(300)에 충전되는 전기에너지의 크기를 조절하도록 구비되는 부하선택기(410)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 부하선택기(410)는 복수 개의 입력단자(411, 412, 413, 414)와, 출력단자(418)와, 부하선택스위치(416)를 포함할 수 있는데, 이때, 복수 개의 입력단자(411, 412, 413, 414)는 각기 다른 저항값을 가지도록 구비되어 기동부하조절부(500)로부터 출력된 전기에너지를 입력받도록 구성되고, 상기 출력단자(418)는 상기 충전부(300)의 배터리(310)와 연결될 수 있을 것이다.

그리고, 상기 부하선택스위치(416)는 상기 복수 개의 입력단자(411, 412, 413, 414) 중 어느 하나의 입력단자를 상기 출력단자(418)와 택일적으로 연결시키도록 구비될 수 있는데, 상기와 같은 부하선택스위치(416)는 버튼 형태로 구비되거나 또는 로터리 스위치 형태로 구비되어 사용자가 누르거나 돌리는 동작에 의해 상기 복수 개의 입력단자(411, 412, 413, 414) 중 어느 하나의 입력단자를 상기 출력단자(418)와 택일적으로 연결시키도록 구비된다.

또는, 상기 부하선택기(410)는 상기 기동부하조절부(500)로부터 출력된 전기에너지가 입력되는 입력단자(미도시)와 상기 충전부(300)와 연결되는 출력단자(미도시) 및 상기 입력단자(미도시)로부터 입력되는 전기에너지를 출력단자(미도시)로 출력하며, 사용자에 의해 저항값이 조절되는 가변저항부(미도시)를 포함할 수도 있다. 여기서, 상기 가변저항부(미도시)를 이용한 구조는 비록 도면에는 도시되지 않았으나, 통상의 기술자라면 자명하게 알 수 있는 내용이므로 자세한 설명 및 도면의 도시는 생략하기로 한다.

아울러, 상기 출력단자(418)에는 충전부(300)가 연결될 수 있으며, 상기 충전부(300)는 상기 부하선택기(410)에서 사용자가 선택한 경로에 따라 달리 입력되는 전기에너지를 배터리(310) 등에 충전하도록 구비될 수 있다.

따라서, 상기 사용자가 부하선택기(410)의 부하선택 스위치(416)를 조절하는 것으로서, 상기 충전부(300)에 충전되는 전기에너지의 크기인 충전부하를 조절할 수 있으며, 그에 따라 발전작동부(200)의 운동입력부(210)에 작용되는 운동부하를 조절할 수 있게 된다.

그리고, 상기 충전부(300)에는 충전된 전기에너지를 공급하는 출력부(600)가 구비될 수 있는데, 상기 출력부(600)에는 상기 충전부(300)에서 출력되는 직류의 전기에너지를 상용의 교류 전기에너지(예를 들어 AC 220V 등)로 변환시키는 인버터 및 플러그를 꼽는 콘센트(610)가 구비될 수도 있으며, 그 외에도, 공지된 다양한 구조로 이루어질 수도 있다.

다섯째, 기동부하조절부(500)는 도 6 또는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 발전작동부(200)의 동작이 시작되는 초기 시점부터 설정된 시간동안 상기 충전부(300)에 충전이 이루어지지 않도록 하여 상기 운동입력부(210)의 초기 기동시 충분한 관성을 얻도록 가해지는 운동부하를 설정된 시간 동안 최소화 시키는 구성요소로서, 사용자에 의한 운동입력부(210)의 회전력에 관성력이 충분히 발생될 수 있도록 시간을 확보하는 구성이다.

이와 같은 기동부하조절부(500)는 지연부(520)와 제1스위치부(540) 및 제2스위치부(550)를 포함하여 구성되는 것이 바람직한데, 여기서, 상기 지연부(520)는 운동입력부(210)에 의해 발전기(240)에서 발생되어 변환기(250)로부터 직류로 변환된 전기에너지가 공급되도록 되어 있으며, 저항(522)과 캐패시터(524)를 포함하여 구비된다.

여기서, 도 8의 도면에서 +15V라고 표기된 부분은 상기 발전기(240)에서 발생되어 상기 변환기(250)로부터 직류로 변환된 전기에너지가 공급되는 것을 뜻하며, 본 실시예에서는 상기 변환기(250)에서 15V의 전기에너지로 변환하는 것을 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 다양한 전압의 전기에너지로 변환이 가능할 것이다.

따라서, 상기 변환기(250)로부터 공급된 전기에너지는 지연부(520)의 저항(522)과 캐패시터(524)의 RC 시정수에 의해 설정된 시간동안 지연된 이후에 상기 제1스위치부(540)로 신호를 출력할 수 있게 된다.

그리고, 상기 지연부(520)에서 제1스위치부(540)로 출력되는 신호는 제1스위칭신호(510)라 칭하기로 하며, 상기 제1스위칭 신호(510)의 지연되는 시간은 상기 저항(522) 및 캐패시터(524)의 값의 조절로 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 상기 지연부(520)에서 제1스위칭신호(510)의 지연시간을 5초 정도를 예시하나, 이에 한정되지 않고 다양한 설정값이 가능할 수 있을 것이며, 상기 지연부(520)의 저항(522) 및 캐패시터(524)를 가변저항 및 가변 캐패시터(미도시)로 구성하여 사용자가 지연시간의 설정이 가능하도록 구비될 수도 있을 것이다.

아울러, 상기 제1스위치부(540)는 상기 운동입력부(210)에 의해 상기 발전기(240)에서 발생되어 상기 변환기(250)로부터 직류로 변환된 전기에너지 및 상기 지연부(520)에서 출력된 제1스위칭신호(510)가 입력되도록 되어 있고, 저항(542) 및 제1트랜지스터(546)를 포함하여 구성되는데, 이 때, 상기 제1트랜지스터(546)는 접합형 트랜지스터(BJT)로 이루어질 수 있다.

더불어, 상기 운동입력부(210)에 의해 상기 발전기(240)에서 발생되어 상기 변환기(250)로부터 직류로 변환된 전기에너지가 상기 제1트랜지스터(546)로 향하는 경로 상에 상기 제2스위치부(550)로 제2스위칭신호(530)를 출력하는 경로가 분기될 수도 있으며, 상기 지연부(520)에서 출력되는 제1스위칭신호(510)는 제1트랜지스터(546)로 입력될 수 있다.

그리고, 상기 제1트랜지스터(546)의 어느 일단은 접지단(548)에 접지될 수 있으며, 상기 변환기(250)로부터 직류로 변환된 전기에너지가 상기 제1트랜지스터(546)로 향하는 경로상의 상기 제2스위치부(550)로 분기된 지점에는 저항(544)이 구비될 수 있다.

따라서, 상기 지연부(520)로부터 제1스위칭신호(510)가 입력되지 아니하였을 때에는 상기 제1트랜지스터(546)가 턴온(turn-on)상태에 있어 상기 변환기(250)로부터 제1스위치부(540)로 직접 입력되는 전기에너지가 상기 제1트랜지스터(546)를 통해 접지단(548)으로 흐를 수 있다.

한편, 상기 지연부(520)로부터 제1스위칭신호(510)가 입력되면 상기 제1트랜지스터(546)가 턴오프(turn-off)상태가 되어 상기 변환기(250)로부터 제1스위치부(540)로 직접 입력되는 전기에너지가 상기 제2스위치부(550)로 분기된 지점으로 흘러 제2스위치부(550)로 신호가 출력될 수 있다. 이 때, 상기 제1스위치부(540)에서 상기 제2스위치부(550)로 출력되는 신호를 제2스위칭신호(530)라 칭하기로 한다.

또한, 상기 제2스위치부(550)는 상기 운동입력부(210)에 의해 상기 발전기(240)에서 발생되어 상기 변환기(250)로부터 직류로 변환된 전기에너지 및 상기 제1스위치부(540)에서 출력된 제2스위칭신호(530)가 입력되도록 되어 있는데, 상기 제2스위치부(550)에는 다이오드(552) 및 제2트랜지스터(554)가 포함되어 구성될 수 있으며, 상기 제2트랜지스터(554)는 전계효과 트랜지스터(FET)로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 다이오드(552)는 상기 운동입력부(210)에 의해 상기 발전기(240)에서 발생되어 상기 변환기(250)로부터 직류로 변환된 전기에너지가 상기 제2트랜지스터(554)로 향하는 경로상에 구비되며, 상기 제2트랜지스터(554)로부터 출력되는 전기에너지는 전술한 운동부하조절부(400)로 입력될 수 있다.

따라서, 상기 제1스위치부(540) 로부터 제2스위칭신호(530)가 입력되지 아니하였을 때에는 상기 제2트랜지스터(554)가 턴오프(turn-off)상태에 있어, 상기 변환기(250)로부터 제2스위치부(550)로 직접 입력되는 전기에너지가 운동부하 조절부(400)로 입력되지 않을 수 있게 된다.

한편, 상기 제1스위치부(540)로부터 제2스위칭신호(530)가 입력되었을 때에는 상기 제2트랜지스터(554)가 턴온(turn-on)상태가 되어 상기 변환기(250)로부터 제2스위치부(550)로 직접 입력되는 전기에너지가 상기 제2트랜지스터(554)를 통해 운동부하 조절부(400)로 입력될 수 있게 된다.

즉, 상기 운동입력부(210)에서 외력이 입력되면 상기 발전부(240)에서 발전이 시작되는데, 상기 기동부하조절부(500)의 지연부(520)에서 저항(522)과 캐패시터(524)의 RC 시정수에 의해 설정된 시간만큼 지연된 후에 상기 제1스위치부(540)로 제1스위칭신호(510)를 출력함과 동시에, 상기 제1스위치부(540)에서는 상기 제2스위치부(550)로 제2스위칭신호(530)를 출력하며, 그로 의해, 상기 제2트랜지스터(554)가 턴온(turn-on)상태가 되어 상기 변환기(250)로부터 제2스위치부(550)로 직접 입력되는 전기에너지가 상기 제2트랜지스터(554)를 통해 상기 운동부하조절부(400)로 입력되어 설정된 충전부하 만큼의 운동부하가 상기 운동입력부(210)에 작용될 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 지연부(520)에서 제1스위칭신호(510)의 출력이 지연된 동안에는 상술한 제1, 2스위칭신호(510, 550)의 출력이 이루어지지 않게 되므로, 상기 운동입력부(210)에는 충전부하에 따른 운동부하가 작용하지 않게 된다.

따라서, 상기 기동부하조절부(500)에 의하면, 운동기구의 초기 기동시 사용자의 관절에 부담을 주는 현상 없이 운동입력부(210)에 충분한 관성력을 줄 수 있게 되고, 이 후, 상기 운동입력부(210)에 충전부하에 따른 운동부하가 부하선택기(410)를 조절한 만큼만 가해지게 되어 운동에 따른 사용자의 부상의 염려 없이 안전한 운동을 즐길 수 있는 장점이 있게 된다.

그리고, 상술한 실시 예에서는 운동기구를 자전거 타입으로 하여 설명하였으나, 상기 운동기구가 스탭사이클이나 핸드사이클 및 런닝머신인 것에도 적용하여 사용할 수 있는 바와 같이, 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 할 것이며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있을 것이다.

100 : 지지프레임 110 : 지지본체 120, 130 : 제1, 2지지대 121, 131 : 받침발 140 : 이동롤러 150 : 조절판
160 : 핸들부 161 : 핸들축 163 : 핸들 165 : 커버 167 : 브라켓
170 : 안장부 170a : 간격조절수단 171 : 수납공간 172 : 결합부 173 : 간격조절브라켓 174 : 끼움홀 175 : 간격조절바 176 : 안장판 176a : 안장 177 : 안장간격조절구 178 : 분리방지구 179 : 간격조절볼트
180 : 높이조절부 180a 안장축
190 : 가압고정수단 191 : 고정브라켓 192 : 가압볼트
200 : 발전작동부 210 : 운동입력부 220 : 페달 220a : 축 230 : 동력전달부 240 : 발전기 250 : 변환기 260 : USB단자 270 : 케이스
300 : 충전부 310 : 배터리 320 : 연결케이블
400 : 운동부하조절부 410 : 부하선택기 411, 412, 413, 414 : 입력단자 416 : 부하선택스위치 418 : 출력단자
500 : 기동부하조절부 510 : 제1스위칭신호 520 : 지연부 522, 542, 544 : 저항 524 : 캐패시터 530 : 제2스위칭신호 540 : 제1스위치부 546 : 제1트랜지스터 548 : 접지단 550 : 제2스위치부 552 : 다이오드 554 : 제2트랜지스터
600 : 출력부 610 : 콘센트
1000 : 자가발전기가 구비된 운동기구

Claims

지지프레임(100);
상기 지지프레임(100)에 결합되어 사용자의 운동을 통해 외력을 입력받는 운동입력부(210)과, 상기 운동입력부(210)를 통해 입력된 외력의 운동에너지를 전달하는 동력전달부(230)에 연결설치되어 전기에너지를 발생시키는 발전기(240)를 구성한 발전작동부(200);
상기 발전작동부(200)의 발전기(240)에서 발생되는 전기에너지를 충전하는 충전부(300);
부하선택기(410)를 구성하여 충전부(300)로 충전되는 전기에너지의 크기를 조절하는 운동부하조절부(400);
상기 발전작동부(200)에 구성된 발전기(240)의 동작 시 생성되는 신호를 설정시간동안 지연을 이룬 후 제1스위칭신호(510)로 출력하는 지연부(520)와, 상기 제1스위칭신호(510)에 따라 동작하여 제2스위칭신호(530)를 출력하는 제1스위치부(540)와, 상기 제2스위칭신호(530)에 의해 동작되어 운동부하조절부(400)로 전기에너지를 입력시키는 제2스위치부(550)를 구성한 기동부하조절부(500);를 포함하는 자가발전기가 구비된 운동기구.
제 1항에 있어서, 상기 지지프레임(100)은,
발전작동부(200)가 결합설치되는 지지본체(110);
하측에 받침발(121, 131)을 각각 형성하여 지지본체의 전후 하측에 각각 결합되는 제1, 2지지대(120, 130);
상기 제1지지대(120)의 전방 하측에 한 쌍으로 구성되는 이동롤러(140);
상기 지지본체(110)의 전방 하측에 구성되는 조절판(150);
상기 지지본체(110)의 전방 상측에 결합되는 핸들부(160);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 자가발전기가 구비된 운동기구.
제 2항에 있어서, 상기 지지프레임(100)에는 높이조절부(180)를 구성하여 상기 지지본체(110)의 후방 상측에 결합되는 안장부(170)가 더 포함되어 구성되되,
상기 안장부(170)에는,
내부에 수납공간(171)을 형성되도록
자 형상으로 형성되어 전후방향으로 길게 형성되며, 결합부(172)를 구성한 간격조절브라켓(173);
상기 간격조절브라켓(173)의 수납공간(171)에 삽입되어 설치되되, 결합부(172)에 대응되는 끼움홀(174)을 등 간격으로 다수 형성하여 전후방향으로 길게 형성되는 간격조절바(175)와, 상기 간격조절바(175)의 상부에 형성되어 안장(176a)이 결합되는 안장판(176)으로 구성된 안장간격조절구(177);
수납공간(171)에 삽입된 간격조절바(175)의 분리방지를 위해
자 형상으로 형성되어 간격조절바(175)에 결합고정되는 분리방지구(178);
상기 간격조절브라켓(173)의 결합부(172)에 볼트결합된 상태로 간격조절바(175)의 끼움홀(174)에 끼워져 안장간격조절구(177)에 결합되는 안장(176a)과 핸들부(160)의 핸들 간격을 조절하는 간격조절볼트(179);로 이루어진 간격조절수단(170a)가 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 자가발전기가 구비된 운동기구.
제 2항에 있어서, 상기 지지프레임(100)에 구성된 조절판(150)에는 충전부(300)가 안착설치되고,
상기 지지프레임(100)의 전방에는 지지본체(110)의 전면에 고정설치되는 고정브라켓(191)과, 상기 고정브라켓(191)에 나사결합되어 충전부(300)의 상부를 가압고정하는 가압볼트(192)로 이루어진 가압고정수단(190)이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전기가 구비된 운동기구.
제 1항에 있어서, 상기 운동부하조절부(400)에 구성된 부하선택기(410)는,
상기 기동부하조절부(500)로부터 출력된 전기에너지가 입력되며, 각기 다른 저항 값을 가지는 복수 개의 입력단자(411, 412, 413, 414);
상기 충전부(300)와 연결되는 출력단자(418);
상기 복수 개의 입력단자(411, 412, 413, 414) 중 어느 하나의 입력단자를 상기 출력단자(418)와 택일적으로 연결시키는 부하선택스위치(416)를 포함하여 구성된 것에 특징이 있는 자가발전기가 구비된 운동기구.
제 1항에 있어서, 상기 기동부하조절부(500)는 지연부(520)에서 저항(522)과 캐패시터(524)의 RC 시정수에 의해 설정된 시간만큼 지연을 이룬 후에 상기 제1스위치부(540)로 제1스위칭신호를(510) 출력하도록 구성되되,
설정된 시간만큼 지연이 되기 전에는 제1스위치부(540)에 구성된 제1트랜지스터(546)의 턴온(turn-on)상태에 의해 변환기(250)에서 제1스위치부(540)로 직접 입력되는 전기에너지가 제1트랜지스터(546)를 통해 접지단(548)으로 흘러 접지되도록 구성되고, 설정된 시간만큼 지연된 이후에는 제1스위치부(540)에 구성된 제1트랜지스터(546)의 턴오프(turn-off)상태에 의해 변환기(250)로부터 제1스위치부(540)로 직접 입력되는 전기에너지가 상기 제2스위치부(550)로 분기된 지점으로 흘러 제2스위치부(550)로 제2스위칭신호(530)를 출력하도록 구성되며,
상기 제2스위치부(550)에는 변환기(250)로부터 직접 입력되어 제2트랜지스터(554)로 향하는 전기에너지의 경로상에 다이오드(552)를 구비하여 제2트랜지스터(554)로부터 출력되는 전기에너지를 운동부하조절부(400)로 입력되도록 함으로써,
상기 제1스위치부(540)로부터 제2스위치부(550)로 제2스위칭신호(530)가 입력되지 아니하였을 때에는 턴오프상태(turn-off)의 제2트랜지스터(554)에 의해 변환기(250)로부터 제2스위치부(550)로 직접 입력되는 전기에너지가 운동부하조절부(400)로 입력되지 않게 되고, 상기 제1스위치부(540)로부터 제2스위치부(550)로 제2스위칭신호(530)가 입력되었을 때에는 턴온상태(turn-on)로 변환되는 제2트랜지스터(554)에 의해 변환기(250)로부터 제2스위치부(550)로 직접입력되는 전기에너지가 제2트렌지스터(554)를 통해 운동부하조절부(400)로 입력되는 것을 특징으로 하는 자가발전기가 구비된 운동기구.