KR101827306B1

KR101827306B1 - 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터

Info

Publication number: KR101827306B1
Application number: KR1020170095473A
Authority: KR
Inventors: 이중식
Original assignee: 이중식
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-02-08
Also published as: US20200230461A1; WO2019022331A1; EP3659679A4; CN111032162B; EP3659679A1; CN111032162A; US11266872B2; JP6958845B2; JP2021500192A

Abstract

가상노면 구현형 자전거시뮬레이터가 개시된다. 본 발명에 따른 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터는, 거치된 자전거의 후륜을 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 후륜지지부; 및 상기 후륜과 접촉하는 상기 후륜지지부의 외주면에서 다양한 높이로 돌출작동하는 다수의 요철부를 갖는 노면구현부를 포함하고, 가상적으로 설정된 다양한 노면상태를 자건거에 탑승한 라이더에게 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 다양한 높이로 가변되며 돌출작동하는 다수의 요철부를 갖는 노면구현부가 후륜과 접촉하는 후륜지지부의 외주면에 마련됨에 따라 자전거에 탑승한 라이더는 다양한 충격 특성을 후륜으로부터 전달받아 일반 포장도로, 비포장 임도, 산길 등과 같은 다양한 노면 상태를 가상적으로 체험할 수 있게 되고, 이로 인해 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩을 즐길 수 있게 된다.

Description

가상노면 구현형 자전거시뮬레이터{BIKE-SIMULATOR THAT CAN IMPLEMENT VIRTUAL ROAD SURFACE}

본 발명은 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실내공간에서 일반 포장도로, 비포장 임도, 산길 등 다양한 노면을 가상적으로 체험하며 운동효과를 누릴 수 있는 자전거시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로 자전거 트레이너 또는 자전거 롤러라는 명칭의 자전거 운동기구는, 러닝머신과 함께 가장 널리 사용되는 실내 운동용 헬스기구로서, 회전 롤러나 거치대에 안착된 자전거에 탑승한 라이더가 페달을 이용하여 회전저항력(자력 등)이 가해진 휠을 회전시키도록 하는 방식으로 하체근력의 강화를 도모하게 된다.

이러한 종래 자전거 운동기구는, 날씨에 구애받지 않고 휠에 가해지는 회전저항력의 조절을 통해 상대적으로 짧은 시간의 운동만으로도 라이더에게 상당히 높은 운동효과를 제공할 수 있는 장점이 있다.

그렇지만, 종래 자전거 운동기구는, 밀폐된 실내공간 내에서 벽면 등을 마주한 채 단순히 회전저항력이 가해진 페달링 운동만을 지속하기 때문에 실제 자전거 라이딩시의 즐거움을 라이더에게 전혀 제공하지 못함에 따른 무료함이나 싫증으로 인해 연속성 있는 페달링 운동을 지속하기 어려운 문제가 있었다.

위와 같은 문제점을 개선하기 위해 대한민국등록특허 제10-1677713호(공고일: 2016.11.23)는 사이클 운동 기구에 관한 기술을 개시하고 있다.

이러한 본 선행기술은 고정축(중심축)을 기준으로 회전하고 서로 상이한 외벽부 형상을 갖는 셋이상의 롤러부를 교체함으로써 실제 자전거 라이딩시와 유사하게 다양한 노면 상태에 대한 주행경험을 라이더에게 제공할 수 있게 되며, 이로 인한 흥미유발을 통해 라이더는 연속성 있는 페달링 운동을 지속할 수 있게 되는 장점이 있다.

그러나 이러한 선행기술에서 제시하는 사이클 운동 기구는 다음과 같은 점에서 여전히 개선이 요구되며, 꾸준한 개량이 이루어질 필요가 있다.

예컨대, 셋이상의 롤러부 자체를 전후로 회전시키며, 다양한 노면을 구현함으로 인해, 구조가 복잡하여 제조나 유지보수상의 어려움이 예상되며, 노면의 변경을 위해 롤러부를 회전하게 되면, 페달링 중인 자전거 자체가 상하방향으로 크게 이동할 수밖에 없어서 자전거에 탑승한 라이더의 안전을 크게 저해하는 한편, 노면의 자연스러운 변화를 구현하지 못하는 문제가 있다.

또한, 페달링을 통해 후륜을 회전시키는 경우 셋이상의 롤러부와 고정축(중심축)이 모두 함께 회전하는 구조로 인해 라이더에게 과도한 패달링 부하가 인가됨에 따라 다이나믹한 패달링 운동을 구현하기 어려운 문제가 있다.

대한민국등록특허 제10-1677713호(공고일: 2016.11.23)

본 발명의 목적은, 라이딩 중 느끼게 되는 다양한 노면 상태를 다수의 롤러가 아닌 하나의 롤러로 구현하여 구조와 부품 수를 단순화하는 한편, 이질감 없는 노면의 자연스러운 변화가 가능하고 탑승한 라이더의 안전을 확보할 수 있으며, 실제 라이딩 상황에 극히 유사한 다이나믹한 체험이 이루어질 수 있는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 거치된 자전거의 후륜을 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 후륜지지부; 및 상기 후륜과 접촉하는 상기 후륜지지부의 외주면에서 다양한 높이로 돌출작동하는 다수의 요철부를 갖는 노면구현부를 포함하고, 가상적으로 설정된 다양한 노면상태를 자건거에 탑승한 라이더에게 제공하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터에 의해 달성된다.

상기 후륜지지부는, 상기 후륜을 안정적으로 지지할 수 있도록, 상기 후륜의 아래쪽에서 전후로 지지하며 회전하는 제1 후방롤러 및 제2 후방롤러를 포함하고, 상기 제1,2 후방롤러에는, 동일한 형상 또는 서로 다른 크기의 상기 요철부를 갖는 상기 노면구현부가 각각 구비될 수 있다.

상기 자전거시뮬레이터는, 거치된 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 후륜지지부의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜지지부를 더 포함하고, 상기 전륜지지부에는, 상기 전륜과 접촉하며 다양한 높이로 돌출작동하는 다수의 상기 요철부를 갖는 상기 노면구현부가 구비될 수 있다.

상기 노면구현부는, 외곽을 이루고 다수의 표면공이 형성된 외측프레임; 일단부에 구비된 돌기가 상기 표면공을 통해 돌출작동하도록 상기 외측프레임의 안쪽에서 왕복운동하는 다수의 상기 요철부; 및 상기 요철부의 타단부에 대하여 유체의 압력이 가변적으로 제공되게 하여 상기 요철부를 왕복운동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 후륜지지부의 회전축을 이루는 중공형 샤프트와, 상기 요철부의 타단부와 상기 샤프트 간을 각각 연통시키는 분기실린더와, 회전조인트를 통해 상기 샤프트에 유체를 가변적으로 제공하는 펌프를 포함할 수 있다.

상기 노면구현부는, 외곽을 이루고 다수의 표면공이 형성되며, 외측으로 돌출작동하는 2 이상의 분할프레임으로 이루어지는 외측프레임; 상기 표면공에 대응하는 다수의 관통공이 형성된 내측프레임; 일단부에 구비된 돌기가 상기 표면공 및 관통공을 통해 돌출작동하도록 상기 내측프레임의 안쪽에서 왕복운동하는 다수의 상기 요철부; 및 상기 요철부와 상기 외측프레임의 타단부에 대하여 유체의 압력이 가변적으로 제공되게 하여 상기 요철부 및 상기 외측프레임 중 적어도 어느 하나를 왕복운동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 후륜지지부의 회전축을 이루는 중공형 샤프트와, 상기 요철부의 타단부와 상기 샤프트 간을 각각 연통시키는 제1 분기실린더와, 상기 외측프레임의 타단부와 상기 샤프트 간을 각각 연통시키는 제2 분기실린더와, 회전조인트를 통해 상기 샤프트에 유체를 가변적으로 제공하는 펌프와, 상기 제1,2 분기실린더 중 적어도 어느 한 측에 구비되어 유체의 유동을 선택적으로 제어하는 방향제어밸브를 포함할 수 있다.

상기 자전거시뮬레이터는, 상기 후륜지지부의 회전력을 상기 전륜지지부에 전달하여 상기 전륜을 회전시키는 동력전달부를 더 포함할 수 있다.

상기 자전거시뮬레이터는, 상기 자전거의 일측에 탈착결합되어 상기 자전거의 위치를 고정하고, 좌우로 슬라이드되며 상기 자전거의 좌우이동을 안내하는 자전거고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 자전거시뮬레이터는, 상기 후륜의 회전으로부터 주행속력을 산출하는 속도측정부 및 상기 속도측정부에서 산출된 주행속력에 따라 라이더에게 가변적인 바람을 제공하는 송풍장치를 더 포함할 수 있다.

상기 자전거시뮬레이터는, 라이더에게 소정의 주행환경을 시각적으로 제공하는 디스플레이장치 및 상기 디스플레이장치를 통해 실시간으로 제공되는 주행환경에 따라 상기 요철부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 자전거시뮬레이터는, 상기 후륜지지부의 회전에 연동하여 전기를 발생시키고 저장하는 전원저장장치 및 상기 디스플레이장치를 통해 실시간으로 제공되는 주행환경의 경사에 따라 자전거를 사방으로 기울어지게 하는 다수의 액추에이터를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 다양한 높이로 가변되며 돌출작동하는 다수의 요철부를 갖는 노면구현부가 후륜과 접촉하는 후륜지지부의 외주면에 마련됨에 따라 자전거에 탑승한 라이더는 다양한 충격 특성을 후륜으로부터 전달받아 일반 포장도로, 비포장 임도, 산길 등과 같은 다양한 노면 상태를 가상적으로 체험할 수 있게 되고, 이로 인해 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩을 즐길 수 있게 된다.

또한, 후륜지지부(및 전륜지지부)에 구비된 하나의 모듈화된 노면구현부에 의한 다양한 노면 상태의 제공으로 인해 자전거시뮬레이터 자체의 구조가 단순화됨으로써 제조 및 유지관리가 용이해짐은 물론, 특별한 충격 없이 노면 상태의 자연스러운 변화가 가능해짐에 따라 라이더의 안전이 확보될 수 있으며, 라이더의 흥미 내지 재미의 진작을 통해 운동효과의 극대화가 자연스럽게 이루어질 수 있게 된다.

나아가 전륜지지부, 동력전달부, 제어부, 자전거고정부, 속도측정부, 송풍장치, 디스플레이장치, 전원저장장치 및 다수의 액추에이터 등이 각각 유기적으로 결합되어 제어작동되는 경우, 라이더는 더욱 사실감 있고 흥미 넘치는 가상적 라이딩 환경을 제공받을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터의 정면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3a은 본 발명에 따른 후륜지지부와 제1 실시예에 따른 노면구현부를 도시한 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 절단선 A-A 및 B-B에 따른 후륜지지부와 노면구현부의 내부 구조를 각각 일례로서 도시한 단면도이다.
도 3c는 도 3a의 절단선 A-A 및 B-B에 따른 후륜지지부와 노면구현부의 내부 구조를 각각 다른예로서 도시한 단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 후륜지지부와 의 제2 실시예에 따른 노면구현부를 도시한 사시도이다.
도 4b는 도 4a 절단선 A-A 및 B-B에 따른 후륜지지부와 노면구현부의 내부 구조를 각각 일례로서 도시한 단면도이다.
도 4c는 도 4a의 절단선 A-A 및 B-B에 따른 후륜지지부와 노면구현부의 내부 구조를 각각 다른예로서 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 디스플레이장치와 연동되어 작동하는 노면구현부의 상태를 포장도로, 임도 및 코블스톤으로 각각 구별하여 도시한 작동상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터의 정면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이고, 도 3a은 본 발명에 따른 후륜지지부와 제1 실시예에 따른 노면구현부를 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 절단선 A-A 및 B-B에 따른 후륜지지부와 노면구현부의 내부 구조를 각각 일례로서 도시한 단면도이고, 도 3c는 도 3a의 절단선 A-A 및 B-B에 따른 후륜지지부와 노면구현부의 내부 구조를 각각 다른예로서 도시한 단면도이고, 도 4a는 본 발명에 따른 후륜지지부와 의 제2 실시예에 따른 노면구현부를 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a 절단선 A-A 및 B-B에 따른 후륜지지부와 노면구현부의 내부 구조를 각각 일례로서 도시한 단면도이고, 도 4c는 도 4a의 절단선 A-A 및 B-B에 따른 후륜지지부와 노면구현부의 내부 구조를 각각 다른예로서 도시한 단면도이고, 도 5a 내지 도 5c는 디스플레이장치와 연동되어 작동하는 노면구현부의 상태를 포장도로, 임도 및 코블스톤으로 각각 구별하여 도시한 작동상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.

본 발명에 따른 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터(100)는, 자전거(10)에 탑승한 라이더(R)가 다양한 충격 특성을 자전거(10)의 후륜(12)으로부터 전달받아 가상적으로 일반 포장도로, 비포장 임도, 산길 등과 같은 다양한 노면 상태를 사실감 있게 체험할 수 있게 하여 라이더(R)의 흥미 진작과 운동효과의 극대화를 자연스럽게 도모하는 한편, 이러한 기능의 구현을 최소화된 구조로 단순화하여 제조 및 유지관리의 용이성과 라이더(R)의 안전을 동시에 확보할 수 있는 발명이다.

위에서 언급한 자전거(10)는, 본 발명에 따른 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터(100)만을 위해 특별하게 제작된 것은 물론이고, 현재 다양한 제조회사에서 시판 중인 자전거(10)를 모두 포괄하는 개념이다. 이러한 자전거(10)는, 자전거(10)의 몸체를 이루는 자전거프레임(11)과, 자전거프레임(11)에 회전가능하게 장착되는 전륜(14) 및 후륜(12)과, 라이더(R)의 페달링을 후륜(12)의 회전력으로 변환하는 구동계(크랭크, 체인, 변속기 등)를 포함하게 된다.

본 발명에 따른 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터(100)는, 상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구현하기 위해, 후륜지지부(110) 및 노면구현부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.

이하에서는 상술한 각 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

후륜지지부(110)는, 자전거시뮬레이터(100) 상에 거치된 자전거(10)의 후륜(12)을 지지하며 후륜(12)의 회전에 따라 함께 회전하는 막대형상의 구성요소로서, 거치된 자전거(10)를 기준으로 전방 또는 후방으로 자유회전할 수 있도록 양단부는 자전거시뮬레이터(100)의 베이스프레임(102)과 축결합을 이루게 된다.

이러한 후륜지지부(110)는, 후륜(12)과 접촉한 상태로 후륜(12)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 무방하므로, 그 종단면은 다각형, 타원형 또는 원형 등일 수 있다. 또한, 자전거(10)의 전륜(14)이 자전거시뮬레이터(100)의 베이스프레임(102) 일측에 견고히 고정된 상태에서 후륜(12)을 지지하기만 하면 충분하므로, 도면에 도시된 바와 달리 하나의 후륜지지부(110)로 구성될 수도 있다.

다만, 본 발명에 따른 후륜지지부(110)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 후륜(12)을 회전시키는 라이더(R)에게 이질적인 주행감이 제공되지 않으면서도 후륜(12)의 회전에 따른 원활한 회전이 이루어질 수 있도록, 원형의 종단면을 갖도록 제작하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 후륜지지부(110)는, 후륜(12)의 안정적인 지지를 위해 후륜(12)의 아래쪽에서 전후로 지지하며 회전하는 2개의 후륜지지부(110), 즉 제1 후방롤러(112) 및 제2 후방롤러(114)로 구성될 수 있다.

위와 같이 배치된 제1,2 후방롤러(112,114)에 의해 후륜(12)이 안정적으로 지지된 상태에서 후술할 전륜지지부(130)에 의한 전륜(14)의 지지가 이루어지게 되면, 자전거(10)에 탑승한 라이더(R)는, 특별하게 구속되지 않고 자연스러운 페달링을 할 수 있게 된다.

노면구현부(120)는, 일반 포장도로, 비포장 임도, 산길 등과 같은 노면 상태에 따라 후륜(12)(및 전륜(14))에 전달되는 다양한 형태의 충격 특성을 페달링하는 라이더(R)에게 제공하기 위해 마련된 본 발명만의 기술적 특징부로서, 이로 인해 라이더(R)는 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩을 체험할 수 있게 된다.

위와 같은 노면구현부(120)는, 후륜(12)과 접촉하는 후륜지지부(110)의 외주면에서 다양한 높이로 돌출작동하도록 이루어진 다수의 요철부(124)를 통해 구현될 수 있는데, 요철부(124)의 가변적인 돌출작동 즉, 왕복운동은 전기적(솔레노이드 등) 또는 기계적 구동방식에 의해 이루어질 수 있다.

다만, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 노면구현부(120)는, 유체(F)의 압력을 이용한 기계적 방식으로 구현될 수 있는데, 이는 라이더(R)와 자전거(10)의 하중이 가해지는 상태에서도 요철부(124)의 돌출작동을 정확하고 신속하게 제어하고, 부품수와 구조의 간소화를 도모하기 위한 것이다.

노면구현부(120)는, 일례로서 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 외측프레임(122), 요철부(124) 및 구동부(126) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

외측프레임(122)은, 노면구현부(120)의 외곽을 이루게 되는 원통형상의 구성요소로서, 후술할 요철부(124)가 외측으로 돌출되지 않은 경우(도 5a 참조) 후륜(12)과 직접적인 접촉을 통해 콘크리트 포장도로, 아스팔스 포장도로, 벨로드럼(velodrome)의 트랙 등과 같은 평평한 노면의 느낌을 라이더(R)에게 제공할 수 있게 된다.

이러한 외측프레임(122)의 표면에는 후술할 요철부(124)의 돌기(124a)가 외측으로 돌출될 수 있도록 다수의 표면공(122a)이 형성되는데, 그 크기, 개수 및 배치 등은 모두 요철부(124)에 대응하도록 형성하게 된다.

요철부(124)는, 굵은 모래나 자갈로 이루어진 비포장 임도나 산길 등과 같은 울퉁불퉁한 노면의 느낌을 라이더(R)에게 제공(도 5b 참조)하기 위해 외측프레임(122)의 안쪽에서 왕복운동하는 구성요소로서, 상술한 표면공(122a)을 통해 다양한 높이로 돌출작동하는 돌기(124a)가 일단부에 구비되고, 타단부에는 후술할 구동부(126)로부터 유체(F)의 압력을 가변적으로 제공받는 피스톤이 구비된다.

위와 같은 구조의 요철부(124)는, 노면구현부(120)의 외주면 전체에 걸쳐 다수 개가 구비되도록 하되, 필요에 따라 규칙적 또는 불규칙적으로 이격배치될 수 있다. 이때, 요철부(124)의 개수 및 돌기(124a)의 크기는, 도 3a 및 도 4a에 도시된 바와 같이 후륜지지부(110)가 제1 후방롤러(112)와 제2 후방롤러(114)로 이루어진 경우 각각 서로 다르게 형성할 수 있다.

즉, 제1 후방롤러(112)에 구비되는 요철부(124)는, 자갈과 유사한 느낌이 라이더(R)에게 전달될 수 있도록, 상대적으로 요철부(124)의 개수를 적게 하면서 돌기(124a)의 크기를 크게 형성하는 한편, 제2 후방롤러(114)에 구비되는 요철부(124)는, 굵은 모래와 유사한 느낌이 라이더(R)에게 전달될 수 있도록, 상대적으로 요철부(124)의 개수를 많게 하면서 돌기(124a)의 크기를 작게 형성할 수 있는 것이다.

이렇게 서로 다른 요철부(124)가 구비된 제1,2 후방롤러(112,114)를 통해 라이더(R)는 자갈(제1 후방롤러(112)의 요철부(124)만이 돌출된 경우) 또는 굵은 모래(제2 후방롤러(114)의 요철부(124)만이 돌출된 경우)로 이루어진 노면의 느낌은 물론, 자갈과 굵은 모래가 혼재된 노면(제1,2 후방롤러(112,114)의 요철부(124) 모두가 돌출된 경우)의 느낌을 각각 체험할 수 있게 된다.

물론, 도시된 바와 달리 동일한 형상의 요철부(124)를 갖는 노면구현부(120)가 제1,2 후방롤러(112,114)에 각각 구비되도록 할 수 있다.

구동부(126)는, 요철부의 타단부(124b)에 대하여 유체(F)의 압력이 가변적으로 제공되게 하여 요철부(124)를 왕복운동시키는 구성요소로서, 도 3b에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1 실시예의 일례에 따르면, 중공형 샤프트(126a), 분기실린더(126b) 및 펌프(126c) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 유체(F)란, 유동이 가능한 부정형의 기체 또는 액체를 포괄하는 개념으로, 본 발명에 적용될 수 있는 유체(F)는 압력의 전달과 제어가 용이한 공기 또는 오일 등이 될 수 있으며, 특별하게 달리 설명하지 않는 한 이하 동일한 의미로 사용될 수 있다.

샤프트(126a)는, 후륜지지부(110)의 회전축을 이루는 한편, 내측에 유체(F)가 유동하게 되는 중공(126a1)이 형성된 파이프 형상의 구성요소로서, 양단부는 베이스프레임(102)에 대한 자유회전이 이루어지도록 베이스프레임(102)과 축결합된다.

분기실린더(126b)는, 요철부의 타단부(124b)(피스톤)와 샤프트(126a) 간을 각각 연통시켜 유체(F)에 의한 압력이 요철부의 타단부(124b)에 각각 전달되도록 하는 구멍형상의 구성요소로서, 요철부의 타단부(124b)와 밀폐상태를 유지하며 요철부(124)의 왕복운동을 안내하게 된다.

이러한 분기실린더(126b)는, 도 3b에 도시된 바와 달리 샤프트(126a)와 연통되는 하나의 유입구 및 요철부의 타단부(124b)와 각각 연통되는 다수의 유출구를 갖는 매니폴드 형태로 제작되거나 또는 샤프트(126a)와 요철부의 타단부(124b) 간을 연통시키는 가요성의 유압호스로 구현될 수 있음은 물론이다.

그리고 다수의 분기실린더(126b)에는 유체의 통과 유량을 가변시키는 유량제어밸브(미도시)가 각각 구비되어 후술할 제어부(140)를 통해 각각 개별제어됨으로써, 다수 개의 요철부(124)를 각각 서로 다르게 돌출시킬 수도 있다.

펌프(126c)는 샤프트(126a)의 양측단부 중 적어도 어느 한쪽에 구비되어 회전조인트(126d)를 통해 샤프트(126a)에 유체(F)를 가변적으로 제공하는 구성요소로서, 자전거(10)와 라이더(R)의 총중량(대략 120kg 내외)을 지지할 수 있는 사용 압력을 갖는 상용화된 소형의 유압펌프 또는 공압펌프로 구현될 수 있다.

이렇게 샤프트(126a)(중공(126a1))에 제공되는 유체(F)의 양을 조절하는 펌프(126c)에 의해 중공(126a1) 및 분기실린더(126b) 내측의 압력이 증감됨에 따라 요철부(124)의 돌출 정도가 자유자재로 가변될 수 있게 된다.(도 5a 및 도 5b 참조)

회전조인트(126d)는, 밀폐된 상태로 유체(F)를 유동(압력전달)시키면서도 상대회전하는 한 쌍의 관체형 부재로 이루어진 구성요소로서, 일측의 관체형 부재는 펌프(126c)와 연통되고 타측의 관체형 부재는 샤프트(126a)와 연통되도록 구비된다. 이러한 회전조인트(126d)를 통해 샤프트(126a)는 펌프(126c)로부터 유체(F)를 안정적으로 제공받을 수 있게 되며, 동시에 후륜(12)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있게 된다.

외측프레임(122)과 요철부(124) 사이에는, 외측프레임(122)에 대하여 요철부(124)를 내측으로 탄성지지하는 적어도 하나 이상의 탄성체(125)가 구비될 수 있는데, 이는 샤프트(126a)(중공(126a1)) 내로 유체(F)를 제공하지 않도록 펌프(126c)가 작동정지된 경우 요철부(124)의 돌기(124a)가 외측프레임(122)에 대하여 돌출되지 않도록 하기 위함이다.

한편, 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 노면구현부(120)는, 다른예로서 외측프레임(122), 요철부(124) 및 구동부(126) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이때의 요철부(124)는 일례의 경우와 달리 일단부에 다수 개의 돌기(124a)가 일체로 형성되고, 타단부(124b)에는 적어도 하나 이상의 피스톤이 구비되어 이루어지게 된다.

그리고 구동부(126)는 요철부의 타단부(124b)와 연결되어 요철부(124)를 왕복운동시키는 유압실린더(126e)와, 유압라인(126f)을 통해 유압실린더(126e)에 유체(F)를 가변적으로 제공하여 유압실린더(126e)를 구동시키는 펌프(126c)로 이루어지게 된다.

여기서 유압실린더(126e)는 유압라인(126f)의 간소화를 도모하기 위해 피스톤로드를 복귀시키는 스프링이 내부에 구비된 단동형 제품을 사용하되, 협소한 공간에서도 용이하게 장착될 수 있도록 피스톤로드의 길이가 비교적 짧은 박형(薄形,thin)의 제품을 사용하는 것이 바람직하다.

나아가 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 노면구현부(120)는, 일례로서 외측프레임(122), 내측프레임(123), 요철부(124) 및 구동부(126) 등을 포함하여 제1 실시예에 의한 다양한 노면은 물론, 코블스톤(Cobblestone)과 같은 노면까지도 구현할 수 있게 된다.

여기서의 외측프레임(122)은, 외측으로 돌출작동하는 2 이상의 분할프레임(단, 도 4a 내지 도 4c에서는 분할프레임(122-1 내지 122-4)을 4개로 구성)으로 이루어져 노면구현부(120)의 외곽을 이루게 되는 원통형상의 구성요소이다.

이렇게 돌출작동하는 외측프레임(122)에 의하면, 요철부(124) 및 외측프레임(122) 자체가 외측으로 돌출되지 않은 경우(도 5a 참조) 후륜(12)과 직접적인 접촉을 통해 콘크리트 포장도로, 아스팔스 포장도로, 벨로드럼(velodrome)의 트랙 등과 같은 평평한 노면의 느낌을 라이더(R)에게 제공하게 되고, 외측프레임(122)이 돌출되는 경우(도 5c 참조) 코블스톤(Cobblestone)과 같은 느낌을 라이더(R)에게 제공할 수 있게 된다.

이때, 코블스톤(Cobblestone)은, 울퉁불퉁한 벽돌형상의 돌을 촘촘하게 깔아서 만든 프랑스 루베 지역의 옛 포장도로를 말하는 것으로, 오랜 전통을 갖는 자전거 대회(Paris-Roubaix)의 일부 코스에 해당한다.

이러한 코블스톤(Cobblestone)은, 2 이상의 분할프레임(122-1 내지 122-4)이 필요에 따라 외측으로 돌출작동하면서 생기는 분할프레임(122-1 내지 122-4) 간 단차 내지 틈새를 통해 간접적으로 구현될 수 있게 된다.

외측프레임(122)의 표면에는 요철부(124)의 돌기(124a)가 외측으로 돌출될 수 있도록 다수의 표면공(122a)이 형성되는데, 그 크기, 개수 및 배치 등은 모두 요철부(124)에 대응하도록 형성하게 된다.

내측프레임(123)은, 상술한 외측프레임(122)의 내측면과 밀착되도록 구비되고, 외측프레임(122)의 표면공(122a)에 대응하는 다수의 관통공(123a)이 형성되는 구성요소이다.

요철부(124)는, 굵은 모래나 자갈로 이루어진 비포장 임도나 산길 등과 같은 울퉁불퉁한 노면의 느낌을 라이더(R)에게 제공하기 위해 내측프레임(123)의 안쪽에서 왕복운동하는 구성요소로서, 표면공(122a) 및 관통공(123a)을 통해 다양한 높이로 돌출작동하는 돌기(124a)가 일단부에 구비되고, 타단부(124b)에는 구동부(126)로부터 유체(F)의 압력을 가변적으로 제공받는 피스톤이 구비된다.

위와 같은 요철부(124)는 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 요철부(124)에 대응되므로, 요철부(124)의 구조 등에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

구동부(126)는, 요철부(124)와 외측프레임의 타단부(122b)에 대하여 유체(F)의 압력이 가변적으로 제공되게 하여 요철부(124) 및 외측프레임(122) 중 적어도 어느 하나를 왕복운동시키는 구성요소이다.

본 발명의 제2 실시예의 일례에 따른 구동부(126)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 중공형 샤프트(126a), 제1 분기실린더(126b1), 제2 분기실린더(126b2) 및 펌프(126c) 등을 포함하여 구성되고, 추가적으로 방향전환밸브(128) 등을 더 포함할 수 있다.

여기서의 샤프트(126a)는, 제1 분기실린더(126b1) 및 펌프(126c)는, 앞서 설명한 제1 실시예에 따른 샤프트(126a), 분기실린더(126b) 및 펌프(126c)와 각각 대응되므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

제2 분기실린더(126b2)는, 외측프레임의 타단부(122b)(피스톤)와 샤프트(126a) 간을 연통시켜 유체(F)에 의한 압력이 외측프레임의 타단부(122b)에 각각 전달되도록 하는 구멍형상의 구성요소로서, 외측프레임의 타단부(122b)와 밀폐상태를 유지하며, 외측프레임(122)의 왕복을 안내하게 된다.

내측프레임(123)과 요철부(124) 사이에는 내측프레임(123)에 대하여 요철부(124)를 내측으로 탄성지지하는 적어도 하나 이상의 탄성체(125)가 구비됨은 물론, 내측프레임(123)과 외측프레임의 타단부(122b) 사이에도, 내측프레임(123)에 대하여 외측프레임의 타단부(122b)를 내측으로 탄성지지하는 적어도 하나 이상의 탄성체(125)가 구비될 수 있다.

이러한 탄성체(125)는 상술한 바와 마찬가지로, 샤프트(126a)(중공(126a1)) 내로 유체(F)를 제공하지 않도록 펌프(126c)가 작동정지된 경우, 요철부(124)의 돌기(124a) 및 외측프레임(122)이 내측프레임(123)에 대하여 외측으로 각각 돌출되지 않도록 하기 위함이다.

이때, 외측프레임의 타단부(122b) 및 요철부의 타단부(124b)에 각각 구비되는 탄성체(125)는 서로 다른 탄성계수를 갖도록 할 수 있는데, 이는 외측프레임(122)의 돌출작동과 요철부(124)의 돌출작동이 펌프(126c)에 의해 제공되는 유체(F)의 압력에 따라 서로 다르게 선택적으로 이루어지도록 하기 위함이다.

즉, 외측프레임(122)에 구비된 탄성체(125)의 탄성계수가 큰 경우, 펌프(126c)에 의해 제공되는 유체(F)의 압력이 저압인 때에는 요철부(124)의 돌출작동만이 가능하게 되고, 유체(F)의 압력이 고압인 때는 요철부(124) 및 외측프레임(122) 모두의 돌출작동이 이루어질 수 있게 된다. 결국, 펌프(126c)에 의해 제공되는 유체(F)의 압력을 조절함으로써, 요철부(124)와 외측프레임(122)의 돌출작동을 선택적으로 제어할 수 있게 된다.

다만, 보다 원활하고 정확하게 외측프레임(122) 및 요철부(124)의 돌출작동이 제어될 수 있도록, 유체(F)의 유동을 선택적으로 제어하는 방향전환밸브(128)를 제1,2 분기실린더(126b1,126b2) 중 적어도 어느 한 측에 설치할 수 있다.

본 발명에 적용되는 방향전환밸브(128)는, 펌프(126c)에 의해 제공되는 유체(F)의 압력 크기(기계식 방향전환밸브(128)) 또는 후술할 제어부(140)의 전기적 제어(전자식 방향전환밸브(128):솔레노이드밸브)에 따라 제1 분기실린더(126b1) 또는 제2 분기실린더(126b2) 쪽으로 유체(F)의 유동을 선택적으로 허용하거나 또는 제1 분기실린더(126b1) 및 제2 분기실린더(126b2) 쪽으로 유체(F)의 유동을 모두 허용하는 상용화된 밸브 제품일 수 있다.

한편, 도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 노면구현부(120)는, 다른예로서 외측프레임(122), 내측프레임(123), 요철부(124) 및 구동부(126) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 구동부(126)는, 외측프레임의 타단부(122b) 및 요철부의 타단부(124b)와 각각 연결되어 요철부(124)를 왕복운동시키는 유압실린더(126e)와, 유압라인(126f)을 통해 유압실린더(126e)에 유체(F)를 가변적으로 제공하여 유압실린더(126e)를 구동시키는 펌프(126c)로 이루어지게 된다.

여기서 유압실린더(126e)는 유압라인(126f)의 간소화를 위해 피스톤로드를 복귀시키는 스프링이 내부에 구비된 단동형 제품을 사용하되, 협소한 공간에서도 용이하게 장착될 수 있도록 피스톤로드의 길이가 비교적 짧은 박형(薄形,thin)의 제품을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 자전거시뮬레이터(100)는, 도 1, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 라이더(R)에게 더욱 사실감 있고 흥미 넘치는 가상적 라이딩 환경을 제공할 수 있도록, 전륜지지부(130), 동력전달부(132), 제동장치(135), 제어부(140), 자전거고정부(150), 속도측정부(160), 디스플레이장치(170), 전원저장장치(180) 및 액추에이터(190) 등을 더 포함할 수 있다.

여기서 전륜지지부(130)는, 자전거시뮬레이터(100) 상에 거치된 자전거(10)의 전륜(14)을 지지하며 후륜지지부(110)의 회전에 따라 함께 회전하는 막대형상의 구성요소로서, 거치된 자전거(10)를 기준으로 전방 또는 후방으로 자유회전할 수 있도록 양단부는 자전거시뮬레이터(100)의 베이스프레임(102)과 축결합을 이루게 된다.

전륜지지부(130)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 라이더(R)에게 이질적인 주행감이 제공되지 않으면서도 전륜(14)의 원활한 회전을 위해 원형의 종단면을 갖도록 제작하게 되며, 후륜(12)이 제1,2 후방롤러(112,114)에 의해 안정적으로 지지되는 구조이므로 하나의 전륜지지부(130)로 구성될 수 있다.

이때, 전륜지지부(130)에도, 후륜지지부(110)와 마찬가지로 전륜(14)과 접촉하며 다양한 높이로 돌출작동하는 다수의 요철부(124)를 갖는 노면구현부(120)가 구비될 수 있다. 이로 인해 후륜(12)뿐만 아니라 전륜(14)에서도 다양한 노면 상태를 사실감 있게 체험할 수 있게 된다.

전륜지지부(130)에 구비되는 노면구현부(120)는, 앞서 상세하게 설명한바, 구체적인 설명은 생략한다.

동력전달부(132)는, 후륜지지부(110)의 회전력을 전륜지지부(130)에 전달하여 전륜(14)을 회전시키는 구성요소로서, 후륜지지부(110)와 전륜지지부(130)의 일측에 걸쳐 환형태로 구비되는 체인 또는 타이밍벨트로 구현될 수 있다.

제동장치(135)는, 자전거 라이딩 중 긴급한 상황이 발생한 경우 후륜지지부(110)의 회전을 멈추게 하여 라이더(R)의 안전을 도모하는 구성요소로서, 거치된 자전거(10)의 페달 양측면 쪽에 마련되는 제동발판(135a)과, 제동발판(135a)과 연결되어 제동발판(135a)에 대한 가압시 후륜지지부(110)(또는 샤프트(126a))의 회전을 억제하는 캘리퍼(135b)로 구성될 수 있다.

제어부(140)는, 상술한 노면구현부(120)의 펌프(126c), 방향전환밸브(128)(솔레노이드밸브), 후술할 속도측정부(160), 송풍장치(162), 디스플레이장치(170), 전원저장장치(180) 및 액추에이터(190) 등과 전기적으로 연결되어 데이터를 전송받아 이를 기초로 각 장치의 작동을 제어하는 구성요소이다.

이러한 제어부(140)는 MCU(micro controller unit), 마이컴(microcomputer), 아두이노(Arduino) 등과 같은 모듈화된 유닛으로 구현되며, 내부에는 메모리(142)가 구비될 수 있다.

메모리(142)는 하드디스크드라이브(Hard Disk Drive, HDD), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬메모리(142) (Flash Memory) 또는 메모리(142)카드(Memory Card) 등으로 구현되어 본 발명에 따른 자전거시뮬레이터(100)의 작동을 위한 운영체제 프로그램과 이에 필요한 데이터 등이 저장될 수 있다.

이때, 필요한 데이터는, 다양한 자전거 대회의 코스나 특정 지역에 대한 주행환경을 3D 맵핑 기술을 통해 데이터화한 영상정보(노면상태 정보를 포함) 또는 라이더(R)별 주행정보 등을 포함할 수 있다.

연결된 각 장치를 제어하고 전송받은 데이터 등을 처리 내지 저장하는 제어부(140)의 일련의 과정은, 기계어(machine language, 機械語) 등과 같은 프로그래밍 언어로 코딩됨으로써 이루어지게 된다. 이러한 제어부(140)의 구체적인 구현과 제어방법은, 당업자 수준에서 다양한 방식 및 형태로 손쉽게 이루어질 수 있는바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

자전거고정부(150)는, 자전거(10)의 일측에 탈착결합되어 자전거(10)의 위치를 안정적으로 고정하는 한편, 좌우로 슬라이드되며 자전거(10)의 좌우이동을 안내하는 구성요소로서, 클램프(152), 코일스프링(154), 가이드몸체(156) 및 슬라이딩레일(158) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

클램프(152)는 자전거프레임(11) 일측(다운튜브)과 탈착가능하게 결합하는 구성요소이고, 코일스프링(154)은 자전거(10)의 좌,우측 넘어짐을 방지하고 충격을 완충하기 위해 클램프(152)의 하단부에 결합되는 구성요소이다.

그리고 가이드몸체(156)는 코일스프링(154)의 하단부에 결합되고 하면에 가이드홈이 형성되는 구성요소이고, 슬라이딩레일(158)은 베이스프레임(102)에 고정된 상태에서 상단부가 가이드홈에 끼워져 가이드몸체(156)의 좌우이동을 소정범위에서 안내하고 이탈을 방지하는 구성요소이다.

상술한 바와 같은 자전거고정부(150)를 통해 라이더(R)는, 시판중인 다양한 자전거(10)를 본 발명인 자전거시뮬레이터(100)에 탈착고정하여 사용할 수 있게 된다. 또한, 낙차의 위험 없이 안정적인 라이딩이 지속될 수 있게 되며, 페달링에 따른 자전거(10)의 자연스런 좌우이동이 이루어질 수 있어 보다 자연스러운 라이딩이 구현될 수 있게 된다.

속도측정부(160)는, 후륜(12)의 회전(후륜(12)의 원주 크기 및 단위시간당 후륜(12)의 회전수)으로부터 주행속력을 산출하는 구성요소로서, 후륜(12)의 회전수를 정확하게 카운트하기 위해 후륜(12)과 인접한 위치에 설치될 수 있다.

송풍장치(162)는 속도측정부(160)에서 산출된 주행속력에 따라 라이더(R)에게 가변적인 바람을 제공하기 위한 구성요소로서, 후술할 디스플레이장치(170)의 상단 좌우측에서 각각 라이더(R)를 지향한 상태로 한 쌍이 구비될 수 있다.

위와 같은 속도측정부(160)로부터 실시간 산출된 주행속력은 라이더(R)에 의해 선택된 자전거 대회의 코스나 특정 지역에 대한 주행정보로서 제어부(140)에 전달되어 메모리(142) 상에 저장될 수 있다.

그리고 주행속력을 전달받은 제어부(140)는 해당 속력에 대응하는 강도로 송풍장치(162)를 작동제어함으로써, 라이더(R)에게 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩 체험을 제공하게 된다.

디스플레이장치(170)는, 라이더(R)에게 자전거 대회의 코스 등에 대한 주행환경이나 운영체제 프로그램 등을 시각적으로 전달하는 구성요소로서, 도 1에 도시된 바와 같이 라이더(R)의 전방 시야각을 모두 포괄하는 크기의 곡면형 표시장치(170) 또는 라이더(R)가 착용하는 고글형 표시장치(170') 등이 될 수 있다.

이러한 디스플레이장치(170)가 제어부(140)의 제어를 통해 메모리(142)에 저장된 영상정보로부터 소정의 주행환경 등을 사실적으로 현시하는 동안, 제어부(140)는 실시간으로 제공되는 주행환경에 대응한 노면상태 정보에 기초하여 요철부(124)의 작동을 다양하게 제어하게 된다.

위와 같이 디스플레이장치(170)와 연동하여 작동하는 요철부(124)로 인해 자전거(10)에 탑승한 라이더(R)는, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같은 포장도로(벨로드럼), 산길, 코블스톤 등과 같은 다양한 노면 상태를 시각은 물론 몸 전체로 체험을 할 수 있게 됨에 따라 보다 다이나믹하고 흥미진진한 라이딩을 실내공간에서 즐길 수 있게 된다.

전원저장장치(180)는, 라이더(R)의 페달링에 의해 발생하는 후륜(12)의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하는 구성요소로서, 후륜지지부(110)의 회전에 연동하여 전기를 발생시키고 저장할 수 있도록 후륜지지부(110)의 양단부 중 적어도 어느 한쪽에 구비될 수 있다.

다만, 후륜지지부(110)가 한 쌍의 제1,2 후방롤러(112,114)로 이루어진 경우, 전륜지지부(130)로의 동력전달 부하가 없는 제2 후방롤러(114)의 양단부 쪽에 구비되는 것이 바람직하다.

전원저장장치(180)에 저장된 전기에너지는, 제어부(140)의 제어를 통해 구동부(126)(펌프(126c)), 속도측정부(160), 송풍장치(162), 디스플레이장치(170) 및 액추에이터(190) 등을 구동시키는데 이용될 수 있다. 위와 같이 회전에너지를 전기에너지로 변환하고 이를 저장하는 기술은 이미 널리 알려진 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.

액추에이터(190)는 본 발명에 따른 자전거시뮬레이터(100) 자체가 지면에 대하여 전후좌우로 경사를 형성할 수 있도록 길이방향을 따라 신축작동하는 구성요소로서, 베이스프레임(102)의 아래쪽 모퉁이에 대칭형태로 4개가 구비될 수 있다. 위와 같이 신축작동하는 액추에이터(190) 기술 또한 이미 널리 알려진 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.

이러한 액추에이터(190)는 디스플레이장치(170)를 통해 실시간으로 제공되는 주행환경의 경사에 따라 제어부(140)에 의해 작동제어되어 자전거(10)를 사방으로 기울어지게 할 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

R: 라이더 F: 유체
10: 자전거 11: 자전거프레임
12: 후륜 14: 전륜
100: 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터
102: 베이스프레임 110: 휴륜지지부
112: 제1 후방롤러 114: 제2 후방롤러
120: 노면구현부 122: 외측프레임
122-1 내지 122-4: 분할프레임 122a: 표면공
122b: 외측프레임의 타단부(피스톤) 123: 내측프레임
123a: 관통공 124: 요철부
124a: 돌기 124b: 요철부의 타단부(피스톤)
125: 탄성체 126: 구동부
126a: 샤프트 126a1: 중공
126b: 분기실린더 126b1: 제1 분기실린더
126b2: 제2 분기실린더 126c: 펌프
126d: 회전조인트 126e: 유압실린더
126f: 유압라인 128: 방향전환밸브
130: 전륜지지부 132: 동력전달부
135: 제동장치 135a: 제동발판
135b: 캘리퍼 140: 제어부
142: 메모리 150: 자전거고정부
152: 클램프 154: 코일스프링
156: 가이드몸체 158: 슬라이딩레일
160: 속도측정부 162: 송풍장치
170: 디스플레이장치 180: 전원저장장치
190: 액추에이터

Claims

거치된 자전거의 후륜을 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 후륜지지부; 및 상기 후륜과 접촉하는 상기 후륜지지부의 외주면에서 다양한 높이로 돌출작동하는 다수의 요철부를 갖는 노면구현부를 포함하여, 가상적으로 설정된 다양한 노면상태를 자건거에 탑승한 라이더에게 제공하고,
상기 노면구현부는,
외곽을 이루고 다수의 표면공이 형성된 외측프레임; 일단부에 구비된 돌기가 상기 표면공을 통해 돌출작동하도록 상기 외측프레임의 안쪽에서 왕복운동하는 다수의 상기 요철부; 및 상기 요철부의 타단부에 대하여 유체의 압력이 가변적으로 제공되게 하여 상기 요철부를 왕복운동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
제1항에 있어서,
상기 후륜지지부는,
상기 후륜을 안정적으로 지지할 수 있도록, 상기 후륜의 아래쪽에서 전후로 지지하며 회전하는 제1 후방롤러 및 제2 후방롤러를 포함하고,
상기 제1,2 후방롤러에는, 동일한 형상 또는 서로 다른 크기의 상기 요철부를 갖는 상기 노면구현부가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
제1항에 있어서,
상기 자전거시뮬레이터는,
거치된 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 후륜지지부의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜지지부를 더 포함하고,
상기 전륜지지부에는, 상기 전륜과 접촉하며 다양한 높이로 돌출작동하는 다수의 상기 요철부를 갖는 상기 노면구현부가 구비되는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
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제1항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 후륜지지부의 회전축을 이루는 중공형 샤프트와, 상기 요철부의 타단부와 상기 샤프트 간을 각각 연통시키는 분기실린더와, 회전조인트를 통해 상기 샤프트에 유체를 가변적으로 제공하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
거치된 자전거의 후륜을 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 후륜지지부; 및 상기 후륜과 접촉하는 상기 후륜지지부의 외주면에서 다양한 높이로 돌출작동하는 다수의 요철부를 갖는 노면구현부를 포함하여, 가상적으로 설정된 다양한 노면상태를 자건거에 탑승한 라이더에게 제공하고,
상기 노면구현부는,
외곽을 이루고 다수의 표면공이 형성되며, 외측으로 돌출작동하는 2 이상의 분할프레임으로 이루어지는 외측프레임; 상기 표면공에 대응하는 다수의 관통공이 형성된 내측프레임; 일단부에 구비된 돌기가 상기 표면공 및 관통공을 통해 돌출작동하도록 상기 내측프레임의 안쪽에서 왕복운동하는 다수의 상기 요철부; 및 상기 요철부와 상기 외측프레임의 타단부에 대하여 유체의 압력이 가변적으로 제공되게 하여 상기 요철부 및 상기 외측프레임 중 적어도 어느 하나를 왕복운동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
제6항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 후륜지지부의 회전축을 이루는 중공형 샤프트와, 상기 요철부의 타단부와 상기 샤프트 간을 각각 연통시키는 제1 분기실린더와, 상기 외측프레임의 타단부와 상기 샤프트 간을 각각 연통시키는 제2 분기실린더와, 회전조인트를 통해 상기 샤프트에 유체를 가변적으로 제공하는 펌프와, 상기 제1,2 분기실린더 중 적어도 어느 한 측에 구비되어 유체의 유동을 선택적으로 제어하는 방향제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
제3항에 있어서,
상기 자전거시뮬레이터는,
상기 후륜지지부의 회전력을 상기 전륜지지부에 전달하여 상기 전륜을 회전시키는 동력전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
거치된 자전거의 후륜을 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 후륜지지부; 및 상기 후륜과 접촉하는 상기 후륜지지부의 외주면에서 다양한 높이로 돌출작동하는 다수의 요철부를 갖는 노면구현부를 포함하여, 가상적으로 설정된 다양한 노면상태를 자건거에 탑승한 라이더에게 제공하고,
상기 자전거의 일측에 탈착결합되어 상기 자전거의 위치를 고정하고, 좌우로 슬라이드 되며 상기 자전거의 좌우이동을 안내하는 자전거고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
제1항에 있어서,
상기 자전거시뮬레이터는,
상기 후륜의 회전으로부터 주행속력을 산출하는 속도측정부 및 상기 속도측정부에서 산출된 주행속력에 따라 라이더에게 가변적인 바람을 제공하는 송풍장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
제1항에 있어서,
상기 자전거시뮬레이터는,
라이더에게 소정의 주행환경을 시각적으로 제공하는 디스플레이장치 및 상기 디스플레이장치를 통해 실시간으로 제공되는 주행환경에 따라 상기 요철부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.
제11항에 있어서,
상기 자전거시뮬레이터는,
상기 후륜지지부의 회전에 연동하여 전기를 발생시키고 저장하는 전원저장장치 및 상기 디스플레이장치를 통해 실시간으로 제공되는 주행환경의 경사에 따라 자전거를 사방으로 기울어지게 하는 다수의 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터.