KR102525750B1 - 전 방향 트레드밀 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전 방향 트레드밀 장치에 관한 것으로, 제1축 방향을 따라 연속적으로 복수 개 배치되며, 외측면을 사용자에게 지지면으로 제공하는 벨트부재를 포함하는 세그먼트; 상기 세그먼트의 하측에 구비되어 복수 개의 상기 세그먼트를 상기 제1축 방향을 따라 회전 이동시키는 제1 회전부; 및 상기 세그먼트의 하측에 구비되어 각각의 상기 벨트부재를 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향을 따라 회전시키는 제2 회전 구동부를 포함하며, 상기 벨트부재의 내측면에는 길이방향을 따라 연속되는 기어치가 형성되어 있어, 상기 제2 회전 구동부와 맞물리기 전 상기 내측면이 외측을 향하도록 반전되고, 상기 제2 회전 구동부는, 상기 기어치와 맞물려 회전되며, 상기 제1축 방향을 따라 연속적으로 맞물려 복수 개 구비되는 헬리컬 웜 스크류 기어를 포함한다.

Description

전 방향 트레드밀 장치 {OMNIDIRECTIONAL TREADMILL APPARATUS}

본 발명은 전 방향 트레드밀 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자가 장치 상에서 가로, 세로 및 대각선의 전 방향으로 보행할 수 있는 전 방향 트레드밀에 관한 것이다.

일반적으로 전 방향(omni direction) 보행 인터페이스를 제공하는 플랫폼은 사용자가 플랫폼을 직접적으로 미는 수동식 플랫폼과 구동기를 부착한 형태의 능동식 플랫폼으로 크게 나뉘어 진다.

수동식 플랫폼으로는 Virtual Sphere 사에서 개발한 플랫폼이 있다. 이 플랫폼은 2 자유도를 가지는 롤러 위에 속이 비어 있는 큰 구 형상의 철제 구조물을 얹어 놓은 구조를 가지며 사용자가 구 형상의 철제 구조물 내부에서 보행 동작을 하면 수동적으로 구조물이 회전된다. 이러한 수동식 플랫폼은 전 방향 보행 인터페이스를 가능하게 하지만 구동기의 적용이 불가능하므로 사용자가 고속으로 약진할 때, 구조물의 관성에 의해 몰입감을 방해하는 것을 물론, 지면 묘사가 평지가 아니므로 이질적인 보행 지면 감각을 제공한다.

다른 수동식 플랫폼으로는 IGS(Immersive Group Simulator)에 적용된 옴니 패드(Omni pad)가 있지만, 사용자의 신체가 구동 상태에서 미끄럼 패드 위에서 단순하게 발 구르기를 하는 동작을 함으로써 실제 보행과 같은 감각을 부여할 수 없다.

한국등록특허 제10-1670718호에는 전 방향 트레드밀 장치에 대해 개시되어 있다. 상기 등록특허 제10-1670718호에서는 상기 트레드밀 장치를 전 방향으로 구동시키기 위해 옴니풀리를 사용한다.

그런데 종래의 트레드밀 장치에서 사용되는 옴니풀리는 벨트부와 맞물려 회전되는 복수 개의 간섭롤러가 이격되므로 간섭롤러와 벨트부가 연속적으로 맞물리지 않는다. 이로 인해 간섭롤러와 벨트부가 맞물릴 때마다 소음의 문제가 발생하게 되었다,

또한, 간섭롤러와 벨트부가 연속적으로 맞물리지 않으면 전달력이 떨어지므로 트레드밀 장치의 속도를 향상시키는데 한계가 있다,

종래의 트레드밀 장치에서는 벨트부에서 사용자가 지지하는 면에도 기어치가 형성되어 있기 때문에 윤활이 어려운 문제가 발생되었다. 만약, 윤활을 한다면 벨트부 상에서 걷는 사용자가 미끄러져 넘어지는 안전사고가 발생할 수 있다. 이로 인해 윤활을 하기가 쉽지 않아 벨트와 옴니풀리의 마찰로 인해 마모가 발생하고 결국 수명이 짧아지는 문제가 발생하게 된다.

한국등록특허 제10-1670718호 (2016.10.31. 공고)

본 발명은 사용자가 장치 상에서 가로, 세로 및 대각선의 전 방향으로 보행할 수 있으면서, 사용자의 보행에 지장을 주지 않고 윤활을 할 수 있고, 소음이 감소되는 전 방향 트레드밀 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 본 발명은 제1축 방향을 따라 연속적으로 복수 개 배치되며, 외측면을 사용자에게 지지면으로 제공하는 벨트부재를 포함하는 세그먼트; 상기 세그먼트의 하측에 구비되어 복수 개의 상기 세그먼트를 상기 제1축 방향을 따라 회전 이동시키는 제1 회전부; 및 상기 세그먼트의 하측에 구비되어 각각의 상기 벨트부재를 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향을 따라 회전시키는 제2 회전 구동부를 포함하며, 상기 벨트부재의 내측면에는 길이방향을 따라 연속되는 기어치가 형성되어 있어, 상기 제2 회전 구동부와 맞물리기 전 상기 내측면이 외측을 향하도록 반전되고, 상기 제2 회전 구동부는, 상기 기어치와 맞물려 회전되며, 상기 제1축 방향을 따라 연속적으로 맞물려 복수 개 구비되는 헬리컬 웜 스크류 기어를 포함한다.

또한, 상기 내측면의 기어치는 상기 제1축에 대해 설정 각도만큼 경사지게 형성된다.

또한, 상기 헬리컬 웜 스크류 기어는 길이방향이 상기 제2축 방향과 나란하도록 배치된다.

또한, 상기 제2 회전 구동부는, 상기 헬리컬 웜 스크류 기어의 일측 및 타측 중 어느 한 측에서 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어를 연결하는 제1 연결부재; 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어를 회전시키는 동력을 제공하는 제1 구동모터; 및 상기 제1 구동모터와 상기 제1 연결부재를 연결하며, 상기 제1 구동모터가 제공하는 동력을 제1 연결부재에 전달하는 제1 동력전달부재를 포함한다.

또한, 상기 내측면의 기어치는 상기 제1축과 나란하게 형성된다.

또한, 상기 헬리컬 웜 스크류 기어는 길이방향이 상기 제1축에 대해 설정 각도만큼 경사지도록 배치된다.

상기 제2 회전 구동부는, 상기 헬리컬 웜 스크류 기어의 하측에 상기 헬리컬 웜 스크류 기어와 맞물리도록 구비되되, 상기 제2축 방향을 따라 설정 간격만큼 이격되어 복수 개 구비되는 보조구동기어; 상기 보조구동기어의 일측 및 타측 중 어느 한 측에서 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어를 연결하는 제1 연결부재; 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어를 회전시키는 동력을 제공하는 제1 구동모터; 및 상기 제1 구동모터와 상기 제1 연결부재를 연결하며, 상기 제1 구동모터가 제공하는 동력을 상기 제1 연결부재에 전달하는 제1 동력전달부재를 포함한다.

또한, 상기 제2축 방향을 따라 상기 제2 회전 구동부로부터 설정 거리만큼 이격된 일측 및 타측 중 어느 한 측에 구비되며, 각각의 상기 벨트부재의 외측면은 내측을 향하고 상기 벨트부재의 내측면은 외측을 향하도록 반전시키는 벨트반전부재를 더 포함한다.

또한, 상기 벨트반전부재는, 중심축이 상기 제1축과 나란하며, 상기 벨트부재의 내부에 구비되어 하측으로 이동된 상기 벨트부재의 내측면과 맞물려 회전되는 제1 지지 기어; 중심축이 상기 제1축 및 상기 제2축과 동시에 교차하는 제3축과 나란하며, 상기 제1 지지 기어로부터 설정 거리만큼 이격되어 상기 제3축과 나란하도록 회전된 상기 벨트부재의 내측면과 맞물려 회전되는 반전 기어; 중심축이 상기 제3축과 나란하며, 상기 제1 지지 기어로부터 설정 거리만큼 이격되어 상기 제3축과 나란하도록 회전된 상기 벨트부재의 외측면과 밀착 회전되는 반전 롤러; 및 중심축이 상기 제1축과 나란하며, 상기 반전 기어 및 상기 반전 롤러로부터 설정 거리만큼 이격되어 내측을 향해 반전된 상기 벨트부재의 외측면과 밀착 회전되도록 상기 벨트부재의 내부에 구비되는 제1 지지 롤러를 포함한다.

또한, 상기 벨트반전부재는, 상기 제1 지지 기어의 하측에 상기 벨트부재의 외측면과 밀착 회전되는 제1 보조 롤러를 더 포함한다.

또한, 상기 제1 지지 기어 및 상기 반전 기어는 헬리컬 기어 또는 평기어로 구비된다.

또한, 상기 세그먼트는, 중심축이 상기 제1축 방향과 나란하고, 설정 거리만큼 상호 이격되는 한 쌍의 회전가이드 기어를 더 포함한다.

또한, 상기 회전가이드 기어는 상기 내측면의 기어치와 맞물려 회전될 수 있도록 헬리컬 기어로 구비된다.

또한, 상기 제1 회전부는, 상기 제1축 방향을 따라 설정 거리만큼 이격되어 상호 마주하는 한 쌍의 제1 회전바퀴; 및 한 쌍의 상기 제1 회전바퀴를 감싸며 폐루프 형태로 구비되며, 상면 상에 복수 개의 상기 세그먼트가 상기 제1축 방향을 따라 연속적으로 배치되는 제1 회전 레일부를 포함한다.

또한, 상기 제1 회전부는, 상기 제1 회전바퀴가 회전할 수 있는 구동력을 제공하는 제1 구동모터; 및 상기 제1 구동모터와 어느 하나의 상기 제1 회전바퀴를 연결하며, 상기 제1 구동모터의 구동력을 상기 제1 회전바퀴로 전달하는 제1 구동전달부재를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 전 방향 트레드밀 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 세그먼트 및 벨트부재를 x축, y축 및 전 방향으로 회전 이동시키는 제2 회전 구동부에 헬리컬 웜 스크류 기어를 적용하고, 벨트부재에도 경사를 갖는 헬리컬 형태의 기어치를 형성함으로써 기어와 벨트부재의 맞물림 동작이 부드럽게 이루어지고 소음이 줄어드는 효과를 기대할 수 있다. 특히, 기어와 벨트부재의 끊김없는 연속적인 맞물림 동작이 이루어지므로 전달력이 향상되고, 회전 속도가 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

둘째, 벨트부재의 내측면에만 기어치가 형성되므로 윤활을 할 수 있어 벨트부재와 기어의 마찰과 마모를 줄이고 수명을 연장시키는 효과를 기대할 수 있다.

셋째, 제2 회전 구동부의 헬리컬 웜 스크류 기어는 종래의 옴니풀리에 비해 현저히 작은 크기로 형성되므로 전 방향 트레드밀 장치의 높이방향 두께를 상당히 줄일 수 있어 더욱 컴팩트한 크기로 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전 방향 트레드밀 장치의 형상이 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전 방향 트레드밀 장치의 일부 확대 사시도이다.
도 3은 제2 회전 구동부의 구성이 간략히 도시된 개념도이다.
도 4는 벨트반전부재와 세그먼트의 구조가 도시된 부분 확대도이다.
도 5는 세그먼트, 제2 회전 구동부, 벨트반전부재 및 벨트복원부재가 도시된 부분 사시도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 벨트부재 및 제2 회전 구동부의 구성을 간략 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전 방향 트레드밀 장치에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전 방향 트레드밀 장치(1000)는 세그먼트(100), 제1 회전부(200), 제2 회전 구동부(300), 벨트반전부재(400) 및 벨트복원부재(500)를 포함한다.

상기 세그먼트(100), 상기 제1 회전부(200), 상기 제2 회전 구동부(300), 상기 벨트반전부재(400) 및 상기 벨트복원부재(500)는 직육면체 형태로 구비되는 프레임(10)에 둘러싸이며, 상기 프레임(10)에 결합되는 커버(20)에 의해 외부 충격 등으로부터 보호받을 수 있다.

상기 세그먼트(100)는 제1축 방향을 따라 연속적으로 복수 개 배치된다. 본 실시예에서는 상기 제1축 방향을 x축 방향으로 정의하고 설명하기로 한다. 그리고 상기 제1축과 교차하는 제2축을 y축으로 정의하고, 상기 제1축 및 상기 제2축과 교차하는 제3축을 z축으로 정의하여 설명하기로 한다. 상기 세그먼트(100)는 상기 제1축(x축) 방향을 따라 회전 이동을 한다.

상기 세그먼트(100)는 벨트부재(110) 및 회전가이드 기어(120)를 포함한다. 상기 세그먼트(100)는 사용자에게 지지면을 제공한다. 구체적으로는 상기 벨트부재(110)가 사용자에게 지지면을 제공한다. 상기 벨트부재(110)의 외측면(111)은 상기 지지면으로 제공할 수 있도록 평면으로 형성되고, 내측면(112)은 상기 벨트부재(110)의 길이방향을 따라 연속되는 기어치(112a)가 형성된다.

본 실시예에서 상기 기어치(112a)는 상기 제1축(x축)에 대해 설정 각도만큼 경사지는 헬리컬 형상으로 형성된다. 상기 기어치(112a)의 경사에 대한 기준은 상기 제1축(x축)에 한정되지 않고, 제2축(y축)에 대해 설정 각도만큼 경사지게 형성될 수도 있다.

상기 회전가이드 기어(120)는 중심축이 상기 제1축(x축) 방향과 나란하며, 설정 거리만큼 상호 이격되는 한 쌍으로 구비된다. 상기 벨트부재(110)는 하나의 상기 회전가이드 기어(120)의 외면과 다른 하나의 상기 회전가이드 기어(120)의 외면을 감싸며 폐루프 형태로 구비된다.

상기 회전가이드 기어(120)는 헬리컬 기어로 구비된다. 전술한 바와 같이 상기 벨트부재(110)의 내측면(112)에 형성된 상기 기어치(112a)가 헬리컬 형상으로 형성되므로 상기 회전가이드 기어(120)도 헬리컬 기어로 구비된다.

상기 회전가이드 기어(120)는 전술한 바와 같이 헬리컬 기어의 형태이면서 아이들러 기어로 구비된다. 따라서 상기 회전가이드 기어(120)는 상기 벨트부재(110)의 회전을 보조할 뿐 상기 회전가이드 기어(120)가 상기 벨트부재(110)에 직접 구동력을 제공하는 것은 아니다.

도면에 도시되지는 않았으나, 상기 세그먼트(100)는 상기 벨트부재(100)의 전면과 후면에 상기 회전가이드 기어(120)와 결합되는 차폐 플레이트(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 차폐 플레이트(미도시)가 구비되면 상기 벨트부재(100)가 상기 회전가이드 기어(120)를 감싸며 형성된 공간(미표기)을 차폐할 수 있다.

도 2에는 상기 제1 회전부(200)가 도시되어 있다. 상기 제1 회전부(200)는 상기 제1축(x축) 방향을 따라 복수 개의 상기 세그먼트(100)가 회전 이동할 수 있는 인터페이스를 제공한다. 상기 제1 회전부(200)는 제1 회전 레일부(210), 제1 회전바퀴(220), 구동모터(230) 및 제1 구동전달부재(240)를 포함한다.

도면에는 생략되었으나, 상기 제1 회전부(200)는 상기 제1축(x축)과 상기 제2축(y축) 방향을 따라 설정 간격만큼 이격되어 복수 개 구비될 수도 있고, 한 개만 구비될 수도 있다. 상기 제1 회전부(200)가 상기 제2축(y축) 방향을 따라 복수 개 구비될 때에는 상기 제2축(y축) 방향을 따라 배치되는 상기 제1 회전바퀴(220)를 연결하는 연결축(250)이 구비된다.

상기 제1 회전부(200) 상에는 상기 세그먼트(100)가 연속적으로 복수 개 구비된다. 구체적으로는 상기 제1 회전 레일부(210)의 상면 상에 제2축(y축) 방향과 나란하게 길이가 길게 배치되면서 상기 제1축(x축) 방향을 따라 연속적으로 복수 개 구비되는 것이다.

도면에 구체적으로 도시되지는 않았으나, 상기 세그먼트(100)는 상기 제1 회전 레일부(210) 상에 고정 구비된다. 따라서 상기 제1 회전 레일부(210)가 회전할 때 상기 세그먼트(100)가 연동되어 상기 제1축(x축) 방향을 따라 회전된다.

상기 제1 회전 레일부(210)가 상기 제1축(x축) 방향을 따라 회전될 수 있도록 상기 제1축(x축) 방향을 따라 설정 거리만큼 이격되는 한 쌍의 제1 회전바퀴(220)가 구비된다. 상기 제1 회전 레일부(210)의 일측은 어느 하나의 상기 제1 회전바퀴(220)를 감싸고, 상기 제1 회전 레일부(210)의 타측은 다른 하나의 상기 제1 회전바퀴(220)를 감싸며 폐루프 형태로 구비된다.

어느 하나의 상기 제1 회전바퀴(220)의 회전축(미표기)은 상기 구동모터(230)의 회전축과 상기 제1 구동전달부재(240)에 의해 연결된다. 따라서 상기 구동모터(230)가 제공하는 구동력은 상기 제1 구동전달부재(240)에 의해 상기 제1 회전바퀴(220)에 전달된다. 상기 제1 회전바퀴(220)가 상기 구동모터(230)에서 전달되는 구동력에 의해 회전하면, 상기 제1 회전 레일부(210)가 연동하여 회전되고 이로 인해 복수 개의 상기 세그먼트(100)가 상기 제1축(x축) 방향을 따라 회전 이동하는 것이다.

한편, 상기 제1 회전부(200)에서 상기 제1 구동모터(230) 및 상기 제1 구동전달부재(240)는 생략될 수 있다. 상기 제1 회전바퀴(220)는 아이들(idle) 상태로 구비될 수 있으며, 상기 제1 구동모터(230) 및 상기 제1 구동전달부재(240)가 생략되면 상기 전 방향 트레드밀 장치(1000) 상에서 걷는 동작을 하는 사용자의 걷는 힘에 의해 상기 세그먼트(100)가 상기 제1축(x축) 방향을 따라 회전할 수 있다.

상기 제2 회전 구동부(300)는 상기 세그먼트(100)의 하측에 구비되어 각각의 상기 벨트부재(110)를 상기 제2축(y축) 방향을 따라 회전 이동시킨다. 또한, 상기 제1 회전부(200)와 함께 복수 개의 상기 세그먼트(100)를 상기 제1축(x축) 방향을 따라 회전 이동시킨다.

도 3에는 상기 제2 회전 구동부(300)가 도시되어 있다. 도 3은 도 5의 'A'로 표시된 부분을 일부 확대하여 도시한 것이다. 상기 제2 회전 구동부(300)는 헬리컬 웜 스크류 기어(310), 제1 연결부재(320), 제1 동력전달부재(330) 및 제1 구동모터(340)를 포함한다.

상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)는 상기 벨트부재(110)의 하측에 구비되어 상기 내측면(112)의 상기 기어치(112a)와 맞물려 회전된다. 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)는 길이방향이 상기 제2축(y축) 방향과 나란하도록 배치된다.

상기 내측면(112)의 기어치(112a)의 경사각도는 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)의 기어치의 경사각도와 동일하므로 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)의 길이방향이 상기 제2축(y축) 방향과 나란하도록 배치해야 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)가 상기 벨트부재(110)와 맞물려 회전될 수 있다.

상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)는 상기 제1축(x축)과 나란한 방향을 따라 연속적으로 복수 개 배치된다. 이때, 이웃하는 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)의 기어치가 서로 맞물려 회전된다.

상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)의 일측 및 타측 중 어느 한 측에는 상기 제1 연결부재(320)가 구비되어 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)를 연결한다.

상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)는 상기 제1 구동모터(340)에 의해 회전되는데, 각각의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)에 상기 제1 구동모터(340)가 연결되는 것이 아니라 하나의 상기 제1 구동모터(340)에 의해 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)가 동시에 회전 구동된다.

이를 위해 상기 제1 연결부재(320)가 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)를 연결하고, 상기 제1 동력전달부재(330)가 상기 제1 연결부재(320)와 상기 제1 구동모터(340)를 연결한다. 상기 제1 동력전달부재(330)는 상기 제1 구동모터(340)가 제공하는 동력을 상기 제1 연결부재(320)로 전달한다.

상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)가 회전하면, 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)와 상기 기어치(112a)의 맞물림에 의해 상기 벨트부재(110)가 상기 제2축(y축) 방향을 따라 회전하게 된다.

상기 벨트반전부재(400)는 상기 제2축(y축) 방향을 따라 상기 제2 회전 구동부(300)로부터 설정 거리만큼 이격된 일측 및 타측 중 어느 한 측에 구비된다. 상기 벨트반전부재(400)는 각각의 상기 벨트부재(110)의 외측면(111)은 내측을 향하고, 상기 벨트부재(110)의 내측면(112)은 외측을 향하도록 반전시킨다.

전술한 바와 같이 상기 벨트부재(110)는 사용자에게 지지면을 제공하기 위해 상기 외측면(111)이 평면 형상으로 형성된다. 그런데 상기 제2 회전 구동부(300)는 상기 세그먼트(100)의 하측에 구비되므로 상기 벨트부재(100)가 상기 제2 회전 구동부(300)와 맞물리기 위해서는 상기 외측면(111)과 상기 내측면(112)이 반전되어야 한다.

도 4에는 상기 벨트반전부재(400)가 도시되어 있다. 도 4는 도 5의 'B'부분을 확대 도시한 것이다. 상기 벨트반전부재(400)는 제1 지지 기어(410), 반전 기어(420), 반전 롤러(430) 및 제1 지지 롤러(440)를 포함한다.

제1 지지 기어(410)는 한 쌍의 상기 회전가이드 기어(120) 중 어느 하나의 상기 회전가이드 기어(120)로부터 설정 거리만큼 이격되어 상기 벨트부재(110) 내부에 위치한다. 제1 지지 기어(410)는 중심축이 상기 제1축(x축)과 나란하게 배치된다. 상기 제1 지지 기어(410)는 상기 벨트부재(110)의 내측면(112)과 맞물려 회전된다.

상기 반전 기어(420)는 제1 지지 기어(410)로부터 설정 거리만큼 이격된 위치에 배치된다. 상기 반전 기어(420)는 중심축이 상기 제1축(x축) 및 상기 제2축(y축)과 모두 교차하는 상기 제3축(z축) 방향과 나란하게 배치된다. 상기 반전 기어(420)는 상기 내측면(112)이 상기 제3축(z축)과 나란하도록 회전되면 상기 내측면(112)과 맞물려 회전된다.

상기 반전 롤러(430)는 상기 반전 기어(420)와 나란하게 배치된다. 상기 반전 기어(420)가 제1 지지 기어(410)로부터 이격된 길이와 동일한 길이만큼 상기 반전 롤러(430)도 이격된다. 상기 반전 롤러(430)는 중심축이 상기 반전 기어(420)와 같이 상기 제3축(z축) 방향에 나란하게 배치된다. 상기 반전 롤러(430)는 상기 외측면(111)이 상기 제3축(z축)과 나란하도록 회전되면 상기 외측면(111)과 밀착 회전된다.

상기 제1 지지 롤러(440)는 상기 반전 기어(420) 및 상기 반전 롤러(430)로부터 설정 거리만큼 이격된 위치에 배치된다. 상기 제1 지지 롤러(440)는 상기 벨트부재(110)의 내부에 위치하며, 중심축이 상기 제1축(x축)과 나란하게 배치된다. 상기 제1 지지 롤러(440)는 내측을 향해 반전된 상기 외측면(111)과 밀착 회전된다.

전술한 바와 같은 상기 벨트반전부재(400)에 의해 상기 벨트부재(110)는 일측의 상기 회전가이드 기어(120)를 지나 제1 지지 기어(410)와 맞물려 회전 이동되고, 상기 반전 기어(420) 및 상기 반전 롤러(430) 사이를 지나면서 상기 외측면(111)과 상기 내측면(112)이 반전될 수 있도록 회전된다. 그리고 상기 제1 지지 롤러(440)를 지날 때에는 상기 외측면(111)이 내측을 향하고, 상기 내측면(112)이 외측을 향하도록 완전히 반전된다.

한편, 제1 지지 기어(410)의 하측에는 제1 보조 롤러(450)가 더 구비될 수 있다. 상기 제1 보조 롤러(450)는 상기 외측면(111)과 밀착 회전된다. 상기 벨트부재(110)가 제1 지지 기어(410)를 지날 때 상기 벨트부재(110)가 중력에 의해 처짐이 발생될 수 있다. 제1 지지 기어(410)의 하측에 상기 제1 보조 롤러(450)를 구비함으로써 상기 벨트부재(110)가 제1 지지 기어(410)와 상기 제1 보조 롤러(450) 사이를 지나게 되고, 상기 제1 보조 롤러(450)에 의해 처짐이 방지된다.

상기 벨트복원부재(500)는 도 5를 참조하여 설명한다. 상기 벨트복원부재(500)는 상기 제2축(y축) 방향을 따라 상기 제2 회전 구동부로부터 설정 거리만큼 이격된 일측 및 타측 중 다른 한 측에 구비된다. 상기 제2 회전 구동부(300)를 기준으로 상기 벨트반전부재(400)와 상호 대칭으로 구비된다.

그러나 이와 같은 상기 벨트복원부재(500)의 위치는 본 실시예에 한정되는 것일 뿐, 사용자에게 상기 외측면(111)을 제공하기 전 복원될 수 있는 다른 위치에 구비되어도 무방하다.

상기 벨트복원부재(500)는 상기 벨트반전부재(400)에 의해 외측면(111)과 내측면(112)이 반전된 상기 벨트부재(110)가 상기 제2 회전 구동부(300)를 지나면 초기의 상태로 복원시키는 것이다.

상기 벨트복원부재(500)는 제2 지지 롤러(510), 복원 기어(520), 복원 롤러(530) 및 제2 지지 기어(540)를 포함한다.

상기 제2 지지 롤러(510)는 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)로부터 설정 거리만큼 이격된 위치이며 상기 벨트부재(110)의 내부에 위치한다. 상기 제2 지지 롤러(510)는 중심축이 상기 제1축(x축)과 나란하게 배치된다. 상기 제2 지지 롤러(510)는 상기 외측면(111)과 밀착되어 회전된다.

상기 복원 기어(520)는 상기 제2 지지 롤러(510)로부터 설정 거리 이격된 위치에 배치된다. 상기 복원 기어(520)는 중심축이 상기 제3축(z축) 방향과 나란하게 배치된다. 상기 복원 기어(520)는 상기 벨트부재(110)의 상기 내측면(112)이 상기 제3축(z축)과 나란하도록 회전되면, 상기 내측면(112)과 맞물려 회전된다.

상기 복원 롤러(530)는 상기 복원 기어(520)와 나란하게 배치된다. 상기 복원 기어(520)가 상기 제2 지지 기어(321)로부터 이격된 길이와 동일한 길이만큼 상기 복원 롤러(530)도 이격된다. 상기 복원 롤러(530)는 중심축이 상기 복원 기어(520)와 같이 상기 제3축(z축) 방향에 나란하게 배치된다. 상기 복원 롤러(530)는 상기 벨트부재(110)의 상기 외측면(111)이 상기 제3축(z축)과 나란하도록 회전되면, 상기 외측면(111)과 맞물려 회전된다.

상기 제2 지지 기어(540)는 상기 복원 기어(520) 및 상기 복원 롤러(530)로부터 설정 거리만큼 이격된 위치에 배치된다. 상기 제2 지지 기어(540)는 상기 벨트부재(110)의 내부에 위치하며, 중심축이 상기 제1축(x축)과 나란하게 배치된다. 상기 제2 지지 기어(540)는 내측을 향해 완전히 복원된 상기 내측면(112)과 맞물려 회전된다.

전술한 바와 같은 상기 벨트복원부재(500)에 의해 상기 벨트부재(110)는 상기 제2 회전 구동부(300)를 지나 상기 제2 지지 롤러(510)와 밀착되며 회전 이동되고, 상기 복원 기어(520) 및 상기 복원 롤러(530) 사이를 지나면서 상기 외측면(111)과 상기 내측면(112)이 복원될 수 있도록 회전된다. 그리고 상기 제2 지지 기어(540)를 지날 때에는 상기 내측면(112)이 내측을 향하고, 상기 외측면(111)이 외측을 향하는 초기 상태로 완전히 복원된다.

한편, 상기 제2 지지 기어(540)의 하측에도 제2 보조 롤러(550)가 더 구비될 수 있다. 상기 벨트부재(110)를 상기 제2 지지 기어(540)와 상기 제2 보조 롤러(550) 사이를 통과시켜 상기 벨트부재(110)가 중력에 의해 처지는 것을 방지할 수 있다. 상기 제2 보조 롤러(550)는 상기 외측면(111)과 밀착되어 회전된다.

한편, 상기 제1 지지 기어(410), 상기 반전 기어(420), 상기 복원 기어(520) 및 상기 제2 지지 기어(540)는 헬리컬 기어로 구비된다. 전술한 바와 같이 상기 내측면(112)에 형성되는 상기 기어치(112a)가 상기 제1축(x축)에 대해 경사진 헬리컬 형상이므로 이와 맞물려 회전될 수 있도록 헬리컬 기어로 구비된다.

도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전 방향 트레드밀 장치의 일부 구성이 도시된 것이다.

도 6에 도시된 다른 실시예에 따른 전 방향 트레드밀 장치는 전술한 일 실시예에 따른 전 방향 트레드밀 장치와 일부 구성에 있어서만 차이를 갖는다. 따라서 이하의 설명에서 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 차이를 갖는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

다른 실시예에 따른 상기 전 방향 트레드밀 장치에서는 상기 벨트부재(110')가 전술한 일 실시예의 상기 벨트부재(110)와 차이점을 갖는다. 일 실시예의 상기 벨트부재(110)의 내측면(112)에 형성된 상기 기어치(112a)는 상기 제1축(x축)에 대해 설정 각도만큼 경사를 갖는 헬리컬 형상으로 형성되었으나, 본 실시예의 상기 벨트부재(110')의 내측면(112')에 형성된 상기 기어치(112a')는 상기 제1축(x축) 방향과 나란하게 형성된다.

상기 벨트부재(110')의 상기 기어치(112a')가 상기 제1축(x축)과 나란하게 형성됨에 따라 상기 벨트부재(110')가 감싸는 상기 회전가이드 기어(미도시)도 평기어로 구비된다.

본 실시예에서 상기 제2 회전 구동부(300')는 헬리컬 웜 스크류 기어(310'), 보조구동기어(320'), 제1 연결부재(330'), 제1 동력전달부재(340') 및 제1 구동모터(350')를 포함한다.

본 실시예에서 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)는 상기 기어치(112a')와 맞물릴 수 있도록 상기 제1축(x축)에 대해 설정 각도만큼 경사지도록 배치되어 구비된다. 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')는 기어치가 사선의 형태로 형성되므로 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')를 상기 벨트부재(110')와 평행하게 배치하면 상기 기어치(112a')와 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')가 맞물려 회전될 수 없다.

따라서 상기 기어치(112a')와 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')가 맞물려 회전될 수 있도록 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')를 상기 제1축(x축)에 대해 설정 각도만큼 경사지게 배치하는 것이다.

한편, 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')가 경사지게 배치되면 각각의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')가 배치되는 위치에 따라 각각의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')의 길이가 상이해 진다. 따라서 동시에 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')를 회전 구동시키기 어려워진다.

상기 보조구동기어(320')는 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')의 하측에 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')와 맞물려 회전될 수 있도록 구비된다. 상기 보조구동기어(320')는 상기 벨트부재(110')가 회전되는 상기 제2축(y축) 방향을 따라 설정 간격만큼 이격되어 복수 개 구비된다.

상기 보조구동기어(320')의 일측 및 타측 중 어느 한 측에는 복수 개의 상기 보조구동기어(320')가 동시에 회전 구동할 수 있도록 복수 개의 상기 보조구동기어(320')를 연결하는 제1 연결부재(330')가 더 구비된다.

본 실시예에서는 상기 제1 동력전달부재(340')가 상기 제1 구동모터(350')와 상기 제1 연결부재(330')를 연결하고, 상기 제1 구동모터(350')에서 제공하는 동력을 상기 제1 연결부재(330')로 전달한다. 상기 제1 연결부재(330')가 구동력에 의해 회전을 하면 이에 연동하여 상기 보조구동기어(320')가 회전되고, 상기 보조구동기어(320')에 의해 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310') 및 상기 벨트부재(110')가 회전할 수 있게 된다.

한편, 도면에 생략되었으나 상기 벨트반전부재(400) 및 상기 벨트복원부재(500)의 상기 제1 지지 기어(410), 상기 반전 기어(420), 상기 복원 기어(520) 및 상기 제2 지지 기어(540)도 상기 기어치(112a')의 형상에 대응되도록 평기어로 구비된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전 방향 트레드밀 장치의 작용에 대해 설명한다.

우선 사용자가 상기 전 방향 트레드밀 장치 상에서 상기 제1축(x축) 방향을 따라 전방 및 후방으로 이동하고자 하면, 상기 제1 회전부(200)를 작동시켜 상기 세그먼트(100)를 상기 제1축(x축) 방향을 따라 회전 이동시킨다. 이때, 상기 제2 회전 구동부(300, 300')도 함께 작동된다. 만약, 상기 제2 회전 구동부(300, 300')가 작동되지 않으면, 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310, 310')로 인해 상기 세그먼트(100)가 상기 제1축(x축) 방향으로 회전 이동할 때 상기 벨트부재(110)가 상기 제2축(y축) 방향을 따라 이동하게 된다. 따라서 상기 제2 회전 구동부(300, 300')를 작동시킴으로써 상기 벨트부재(110)가 상기 제2축(y축) 방향을 따라 이동되는 거리를 보상하여 상기 세그먼트(100)가 상기 제1축(x축) 방향으로만 회전 이동하게 하고, 사용자도 상기 제1축(x축) 방향으로만 이동할 수 있다.

사용자가 상기 전 방향 트레드밀 장치 상에서 상기 제2축(y축) 방향을 따라 이동하고 싶다면, 상기 제2 회전 구동부(300, 300')만 작동시킨다. 상기 제2 회전 구동부(300, 300')의 작동에 의해 상기 벨트부재(110, 110')가 상기 제2축(y축) 방향을 따라 회전하게 되고, 사용자도 상기 제2축(y축) 방향으로만 이동할 수 있다.

사용자가 상기 전 방향 트레드밀 장치 상에서 전 방향을 따라 이동하고 싶다면, 상기 제1 회전부(200)만 작동시킨다. 상기 제1 회전부(200)가 작동함에 따라 상기 세그먼트(100)가 상기 제1축(x축) 방향을 따라 회전하게 된다.

상기 회전가이드 기어(120)는 아이들(idle) 상태이므로 사용자가 걷는 힘에 의해 상기 벨트부재(110, 110')가 상기 제2축(y축) 방향을 따라 회전하게 된다. 한편, 상기 제2 회전 구동부(300, 300')는 미작동 상태이므로 상기 벨트부재(110, 110')의 회전에 의해 상기 벨트부재(110, 110')와 상기 세그먼트(100)의 회전 이동이 동시에 이루어진다.

이때, 상기 벨트부재(110, 110')와 상기 세그먼트(100)의 회전 이동이 동시에 이루어지는 방향을 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310)의 기어치 경사방향 또는 상기 헬리컬 웜 스크류 기어(310')가 경사 배치된 방향과 대응되어 사용자가 전 방향으로 이동할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1000: 전 방향 트레드밀 장치
100: 세그먼트
110, 110': 벨트부재
111: 외측면
112, 112': 내측면
112a, 112a': 기어치
200: 제1 회전부
210: 제1 회전 레일
220: 제1 회전바퀴
230: 구동모터
240: 제1 구동전달부재
300, 300': 제2 회전 구동부
310, 310': 벨트부재
320: 제1 연결부재
320': 보조구동기어
330': 제1 연결부재
330, 340': 제1 동력전달부재
340, 350': 제1 구동모터
400: 벨트반전부재
500: 벨트복원부재

Claims (15)

1. 제1축 방향을 따라 연속적으로 복수 개 배치되며, 외측면을 사용자에게 지지면으로 제공하는 벨트부재를 포함하는 세그먼트;
   상기 세그먼트의 하측에 구비되어 복수 개의 상기 세그먼트를 상기 제1축 방향을 따라 회전 이동시키는 제1 회전부; 및
   상기 세그먼트의 하측에 구비되어 각각의 상기 벨트부재를 상기 제1축과 교차하는 제2축 방향을 따라 회전시키는 제2 회전 구동부를 포함하며,
   상기 벨트부재의 내측면에는 길이방향을 따라 연속되는 기어치가 형성되어 있어, 상기 제2 회전 구동부와 맞물리기 전 상기 내측면이 외측을 향하도록 반전되고,
   상기 제2 회전 구동부는,
   상기 기어치와 맞물려 회전되며, 상기 제1축 방향을 따라 연속적으로 맞물려 복수 개 구비되는 헬리컬 웜 스크류 기어를 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 내측면의 기어치는 상기 제1축에 대해 설정 각도만큼 경사지게 형성되는 전 방향 트레드밀 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 헬리컬 웜 스크류 기어는 길이방향이 상기 제2축 방향과 나란하도록 배치되는 전 방향 트레드밀 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 회전 구동부는,
   상기 헬리컬 웜 스크류 기어의 일측 및 타측 중 어느 한 측에서 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어를 연결하는 제1 연결부재;
   복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어를 회전시키는 동력을 제공하는 제1 구동모터; 및
   상기 제1 구동모터와 상기 제1 연결부재를 연결하며, 상기 제1 구동모터가 제공하는 동력을 제1 연결부재에 전달하는 제1 동력전달부재를 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 내측면의 기어치는 상기 제1축과 나란하게 형성되는 전 방향 트레드밀 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 헬리컬 웜 스크류 기어는 길이방향이 상기 제1축에 대해 설정 각도만큼 경사지도록 배치되는 전 방향 트레드밀 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 회전 구동부는,
   상기 헬리컬 웜 스크류 기어의 하측에 상기 헬리컬 웜 스크류 기어와 맞물리도록 구비되되, 상기 제2축 방향을 따라 설정 간격만큼 이격되어 복수 개 구비되는 보조구동기어;
   상기 보조구동기어의 일측 및 타측 중 어느 한 측에서 복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어를 연결하는 제1 연결부재;
   복수 개의 상기 헬리컬 웜 스크류 기어를 회전시키는 동력을 제공하는 제1 구동모터; 및
   상기 제1 구동모터와 상기 제1 연결부재를 연결하며, 상기 제1 구동모터가 제공하는 동력을 상기 제1 연결부재에 전달하는 제1 동력전달부재를 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
8. 제2항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제2축 방향을 따라 상기 제2 회전 구동부로부터 설정 거리만큼 이격된 일측 및 타측 중 어느 한 측에 구비되며, 각각의 상기 벨트부재의 외측면은 내측을 향하고 상기 벨트부재의 내측면은 외측을 향하도록 반전시키는 벨트반전부재를 더 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 벨트반전부재는,
   중심축이 상기 제1축과 나란하며, 상기 벨트부재의 내부에 구비되어 하측으로 이동된 상기 벨트부재의 내측면과 맞물려 회전되는 제1 지지 기어;
   중심축이 상기 제1축 및 상기 제2축과 동시에 교차하는 제3축과 나란하며, 상기 제1 지지 기어로부터 설정 거리만큼 이격되어 상기 제3축과 나란하도록 회전된 상기 벨트부재의 내측면과 맞물려 회전되는 반전 기어;
   중심축이 상기 제3축과 나란하며, 상기 제1 지지 기어로부터 설정 거리만큼 이격되어 상기 제3축과 나란하도록 회전된 상기 벨트부재의 외측면과 밀착 회전되는 반전 롤러; 및
   중심축이 상기 제1축과 나란하며, 상기 반전 기어 및 상기 반전 롤러로부터 설정 거리만큼 이격되어 내측을 향해 반전된 상기 벨트부재의 외측면과 밀착 회전되도록 상기 벨트부재의 내부에 구비되는 제1 지지 롤러를 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 벨트반전부재는,
    상기 제1 지지 기어의 하측에 상기 벨트부재의 외측면과 밀착 회전되는 제1 보조 롤러를 더 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 지지 기어 및 상기 반전 기어는 헬리컬 기어 또는 평기어로 구비되는 전 방향 트레드밀 장치.
12. 제2항에 있어서,
    상기 세그먼트는,
    중심축이 상기 제1축 방향과 나란하고, 설정 거리만큼 상호 이격되는 한 쌍의 회전가이드 기어를 더 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 회전가이드 기어는 상기 내측면의 기어치와 맞물려 회전될 수 있도록 헬리컬 기어로 구비되는 전 방향 트레드밀 장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회전부는,
    상기 제1축 방향을 따라 설정 거리만큼 이격되어 상호 마주하는 한 쌍의 제1 회전바퀴; 및
    한 쌍의 상기 제1 회전바퀴를 감싸며 폐루프 형태로 구비되며, 상면 상에 복수 개의 상기 세그먼트가 상기 제1축 방향을 따라 연속적으로 배치되는 제1 회전 레일부를 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 회전부는,
    상기 제1 회전바퀴가 회전할 수 있는 구동력을 제공하는 제1 구동모터; 및
    상기 제1 구동모터와 어느 하나의 상기 제1 회전바퀴를 연결하며, 상기 제1 구동모터의 구동력을 상기 제1 회전바퀴로 전달하는 제1 구동전달부재를 포함하는 전 방향 트레드밀 장치.
    
    
    
    
    
    
    

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