KR20020080061A - 상체 유산소 운동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상체 유산소 운동기구에 관한 것으로, 전후 및 상하이용이 가능하며, 좌우 원호운동을 할 수 있는 좌판과 전후 및 좌우조절이 가능한 핸들 그리고 3차원 타원 궤적은 구현되면서 각속도 조절능력이 우수하며, 3차원 타원 궤적속에 척추를 중심으로 한 원호운동으로 인체의 운동성을 확보하고, 손목관절의 협응까지 완벽하게 이루어질 수 있는 상체 유산소 운동기구이다.

베이스프레임상에 설치된 좌판프레임상에서 전후, 상하조절과 원호운동이 가능한 좌판; 상기 좌판의 좌우에 대칭적으로 설치되어 3차원 타원 궤적을 따라 구동할 수 있는 스윙아암; 상기 스윙아암과 연결하여 신체에 적정 부하를 제공하기 위한 플라이휠을 각속도 조절수단과 3차원 타원 궤적을 얻기 위한 수단과 연결하여 베이스프레임의 소정의 위치에 축설치하되, 상기 각속도 조절 및 3차원 타원 궤적을 얻기 위하여 상기 플라이휠상에 축설치되는 제1회전축은 체인구동수단을 통해 제2회전축과 연결되고, 상기 제2회전축은 분리하여 소정의 각으로 꺽인상태에서 등속 원운동을 유지하면서 각속도변화를 주도록 유니버셜죠인트로 연결하고, 상기 제2회전축의 양단에는 크랭크를 축고정하고, 상기 크랭크의 타단은 수직링크와 볼죠인트로 연결하고, 상기 수직링크의 하단부는 수직링크프레임상에서 상하방향으로 원호운동을 하는 수직링크연결부와 십자형죠인트로 연결하고, 상단부는 스윙아암의 제2링크와 볼죠인트로 연결하고, 상기 제2링크의 타단은 충격완화부와 베어링 및 스프링으로 연결하고, 상기 충격완화부의 소정의 부위에는 지면과 평행되게 원호운동하는 수평링크의 타단과 십자형죠인트로 연결하며, 스윙아암의 제1링크와는 일체로 연결하고, 상기 제1링크의 타단에는 전후, 좌우조절수단을 가지는 핸들을 연결하도록 구성함을 특징으로 하는 상체 유산소 운동기구를 구현하도록 한 것이다.

Description

상체 유산소 운동기구{Exercising apparatus for enhancing oxygen supply to the upper body}

본 발명은 상체근육 가운데 큰 근육군인 대흉근, 복근, 광배근, 척추기립근 그리고 어깨와 팔을 활용하여 근육군 중에 지방을 활용하는 지근(유산소운동에 사용되는 근육)을 운동시키는 상체 유산소 운동기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상체 유산소 운동기구에 있어서, 핸들에 잡고 상체의 운동으로 연결부의 이음새에 발생되는 충격을 완충하기 위하여 충격완충장치를 제2링크의 부위에 제공하여 내구력을 높이고, 사용자가 핸들을 잡고 운동하는 과정에 부하의 정도를 용이하게 조절할 수 있도록 하였으며, 사용자가 앉는 좌판은 상하, 전후 조절 및 원호운동을 할 수 있도록 구성하여 운동하는 과정에 신체의 거부반응이 없이 상체 유산소 운동을 할 수 있도록 하였으며, 3차원 타원궤적은 그대로 구현되면서 타원궤적과 제2링크에 의한 상체 팔동작에 따른 원호운동을 수평으로 이루어지도록 구성된 상체 유산소 운동기구에 관한 것이다.

운동처방 프로그램에서 신체에 있는 지방을 가장 잘 산화시킬 수 있는 것은 하체의 중량운동 후 유산소운동을 하는 것이다. 하체의 중량운동 후에는 근육에 글리코겐이 떨어지고, 그 부위에 체온이 상승하여 유산소운동에서 지방산화의 최적상태를 만들어 주기 때문이다.

그러나 유산소운동을 하기 위한 운동기구는 상체와 하체로 구분되며, 주로 상체를 이용하는 기구는 그 실효성을 거두지 못하여 하체의 운동에 거의 의존하고 있는 실정이며, 하체의 중량운동에 관련한 운동기구는 많이 있으나 상체의 중량운동으로 유산소운동을 달성하기 위하여 기구는 공급되지 못하고 있는 실정이다.

예컨대, 상체의 유산소운동기구를 이용하여 운동하는 효과를 얻을 수 있는 운동은 수영이 그와 유사한 운동이라 할 수 있겠지만 수영은 호흡의 불완전과 수온이 낮은 관계로 지방산화가 크게 높지 않다는 단점이 있다. 이러한 근거는 지구력 훈련이 된 근육은 단련되지 않는 근육보다 1.8배나 많은 트리글리세라이드(지방)를 저장하게 된다. 훈련과 함께 지방의 베타산화에 관련된 효소들의 활성이 증가하므로 지방에너지 사용이 증가하면서 글리코겐의 소모를 줄일 수 있음이 증명되었다. 한편, 팔운동이 다리운동에 비해 심장기능에 안정을 준다는 것이 오래 전에 증명된 바도 있다. 이는 팔의 근육이 다리의 근육에 비해 심장에 가깝고 다리운동할 때 발생되는 혈액의 저류현상이 팔운동을 할 때에는 일어나지 않기 때문으로 알려지고 있다.

그리고 다리에 비해 근육군이 작다는데도 그 이유가 있다. 강도 높은 훈련을 행할 때 중량운동에 사용되는 근육인 속근의 젖산은 인접한 지근(유산소운동에 사용되는 근육)으로 이동되어 연료로 사용된다. 강도 높은 하체운동 후 맛사지나 기타 수동적인 회복은 아무런 영향이 없으나 자전거 에르고미터에서 상하체 분할 운동시 흉근과 광배근운동 후에 상체 유산소운동의 필요성이 절실하다는 것을 알 수 있다.

기존 상체를 이용한 유산소 운동기구는 암에르고미터(Arm ergometer)와 로윙에르고미터(Rawing ergometer), 그리고 등반기구를 대표적인 예로 들 수 있다.

상기 암에르고미터는 양팔로 자전거 에르고미터의 페달을 돌리는 동작을 행함으로서 상체의 유산소운동 효과를 얻을 수 있으나 이는 상체에서 작은 근육무리인 이두근과 삼두근, 그리고 약간의 삼각근을 사용하기 때문에 장시간의 운동을 행할 수밖에 없어 거의 실험용으로만 사용되고 있다.

한편, 상기의 로윙에르고미터나 등반기구와 같은 경우에는 대퇴사두근, 둔근, 척추기립근, 광배근, 후면삼각근, 이두근 등을 모두 사용하므로 상체운동이라기 보다는 전신운동에 가까운 운동이어서 상하체 분할 운동에는 적합하지 않으며 상체의 가장 큰 근육군인 대흉근과 그와 관련된 근육들은 거의 무시되고 있어 상체 유산소운동 효과는 극히 미미한 실정이다.

이에 본 발명의 출원인이 상체 유산소운동에 효율을 극대화하고자 상체 유산소 운동기구를 개발하여 이미 특허출원 제1998-16071호, 제1999-34016호, 제1999-48248호, 제2000-69343호로 선출한 바도 있다.

그러나 본 발명자가 개발하여 선출원한 상체 유산소 운동기구는 상체, 특히 팔의 유산소운동으로 지방을 잘 산화시킬 수는 있으나 사용자에게 기구의 사용에 보다 더 편리함과 기구적인 매카니즘에서 수명을 최대한 연장할 수 있게 개선할 부분을 몇가지 찾게 되었다.

즉, 첫째, 핸들의 잡고 원호운동하는 스윙아암과 상호 연계되는 구조들간의 이음되는 이음새, 죠인트 등의 부분에 충격이 계속 반복되게 작용하여 기구에 무리를 주게 된다는 점,

둘째, 핸들을 스윙아암에 고정하기 위하여 사용되는 안내관에 보울트의 고정으로 핸들을 고정하게 되고, 반복되는 스윙아암의 작동으로 인하여 핸들을 고정한보울트 부분에 유격이 발생되어 조임의 정도가 느슨해져 핸들이 풀리게 되는 경우가 발생하게 된다는 점,

셋째, 스윙아암의 부하정도를 일일이 좌판에서 이동한 상태에서만 조절이 가능하므로 운동하는 과정에 일일이 부하의 정도 조절에 따른 불편함이 있다는 점,

넷째, 좌판이 회전포스트에 의해 자유회전이 가능하고, 승강포스트에 의해 승강조절은 가능하지만, 베이스프레임에 입설고정되어 있어 사용자가 스윙아암을 작동하여 상체운동시, 사용자의 몸이 고정된 상태에서 3차원의 타원 궤적방향을 따라 같이 움직일 수가 없어 사용시의 불편함과 운동효과가 절감된다는 점.

다섯째, 상기 운동기구의 구성장치인 프레임이나 링크 등이 수직형상으로 이루어져 있어 사용자가 스윙아암을 작동하여 상체운동시에 상기의 구성장치와 몸이 부딪히게 되어 운동효과가 절감되고 불편함이 있다는 점 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 크랭크의 원호운동을 원활한 수평의 3차원 타원운동으로 이루어지도록 스윙아암의 각 링크 및 수평지지 링크를 수평으로 형성되게 하고, 스윙아암과 상호 연계되는 이음새 및 죠인트 등의 연결부재의 충격을 완충하도록 충격완화장치를 스윙아암의 소정의 부위에 제공하여 내구력을 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 사용자가 스윙아암을 작동하여 타원방향으로 상체운동시, 좌판이 상하, 전후 및 원호조절이 가능하도록 하여 사용자의 몸이 스윙아암의 작동하는 방향대로 혼연일체로 움직일 수 있어 운동하는 과정에 신체의 거부반응없이 자연스럽게 운동이 되도록 하며, 플라이 휘일에 의한부하의 정도를 사용자가 운동하면서도 핸들을 이용하여 용이하게 조절할 수 있도록 함으로써, 운동효과의 극대화를 기하는 동시에 운동기구의 효율성 증진 및 사용자의 편의성을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 베이스프레임상에 설치된 좌판프레임상에서 전후, 상하조절과 원호운동이 가능한 좌판; 상기 좌판의 좌우에 대칭적으로 설치되어 3차원 타원 궤적을 따라 구동할 수 있는 스윙아암; 상기 스윙아암과 연결하여 신체에 적정 부하를 제공하기 위한 플라이휠을 각속도 조절수단과 3차원 타원 궤적을 얻기 위한 수단과 연결하여 베이스프레임의 소정의 위치에 축설치하되, 상기 각속도 조절 및 3차원 타원 궤적을 얻기 위하여 상기 플라이휠상에 축설치되는 제1회전축은 체인구동수단을 통해 제2회전축과 연결되고, 상기 제2회전축은 분리하여 소정의 각으로 꺽인상태에서 등속 원운동을 유지하면서 각속도변화를 주도록 유니버셜죠인트로 연결하고, 상기 제2회전축의 양단에는 크랭크를 축고정하고, 상기 크랭크의 타단은 수직링크와 볼죠인트로 연결하고, 상기 수직링크의 하단부는 수직링크프레임상에서 상하방향으로 원호운동을 하는 수직링크연결부와 십자형죠인트로 연결하고, 상단부는 스윙아암의 제2링크와 볼죠인트로 연결하고, 상기 제2링크의 타단은 충격완화부와 베어링 및 스프링으로 연결하고, 상기 충격완화부의 소정의 부위에는 지면과 평행되게 원호운동하는 수평링크의 타단과 십자형죠인트로 연결하며, 스윙아암의 제1링크와는 일체로 연결하고, 상기 제1링크의 타단에는 전후, 좌우조절수단을 가지는 핸들을 연결하도록 구성함을 특징으로 하는 상체 유산소 운동기구를 구현하도록 한 것이다.

도1은 본 발명의 일실시례에 의해 구성된 전체 사시도

도2는 본 발명에 적용되는 구동장치부의 연결관계를 도시한 평면도

도3는 본 발명에 적용되는 일측 충격완화부를 발췌하여 도시한 사시도

도4는 본 발명에 적용되는 스윙아암 중 핸들부의 연결상태를 도시한 사시도

도5는 본 발명에 적용되는 좌판을 발췌하여 작동상태를 도시한 측면도

도6은 본 발명에 적용되는 좌판의 작동상태를 도시한 평면도

도7은 본 발명에 적용되는 좌판의 회귀성을 가지는 원리를 도시한 궤적도

도8은 본 발명에 적용되는 3차원 타원 궤적의 생성과정을 도시한 궤적도

도9a,b는 본 발명에 적용되는 스윙아암의 최종적인 3차원 타원 궤적을 도시한 궤적도

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

A. 상체 유산소 운동기구B. 베이스프레임

C. 스윙아암1. 플라이휠

2. 제1회전축3. 제1체인스프라켓

4. 체인5. 제2회전축

6. 제2체인스프라켓7. 유니버셜죠인트

8. 크랭크9. 볼죠인트

10. 수직링크11. 수직링크프레임

12. 수직링크연결부13. 십자형죠인트

14. 볼죠인트20. 제2링크

21. 제1링크22. 수평링크

23. 십자형죠인트30. 충격완화부

31. 충격완화링크32ab. 고정걸이

33. 스프링34. 조절보울트

35. 조절너트36. 샤프트

40. 핸들41. 전후슬라이더관

42. 좌우슬라이더관43. 좌우슬라이더

44. 부하조절버튼45ab. 조임부재

50. 좌판51. 좌판프레임

52ab. 샤프트53. 전후슬라이더관

54. 전후슬라이더55. 상하슬라이더관

56. 상하슬라이더57ab. 조임부재

58. 좌판지지대58a. 볼죠인트

59. 스프링

본 발명은 사용자 상체의 유산소운동이 가능하도록 하여 상체의 불필요한 지방을 산화하여 제거하고, 상체근육 가운데 큰 근육군인 대흉근, 복근, 광배근, 척추기립근 및 어깨와 팔을 활용하여 근육군 중에 지방을 활용하는 지근을 운동할 수 있도록 하되, 상체근육에 무리를 주지 않으면서 고르게 운동시킬 수 있어 일반인들의 상체운동 뿐만 아니라 하체 불구자, 장기간 관절 이상자 및 단기간 하체 이상자들에게도 심폐기능을 향상시키면서도 재활훈련에도 응용되어 사용되어질 수 있도록 한다.

따라서 본 발명은 사용자의 흉근과 경추의 부담을 경감하기 위해 앉은 자세에서 견관절의 부담이 많은 원운동보다는 타원의 구동형태를 유지하도록 하되, 상기 타원은 많은 각속도 변화가 이루어지고, 각속도는 빠른 직선범위에서 저항이 낮아지는 현상이 발생하도록 하여 이러한 각속도변화를 이용해 등속 또는 인체가 요구하는 저항으로 뽑아내는 능력을 가지도록 하고, 특히 각속도 변화를 위해 전자제어장치를 이용하지 않고, 순수한 링크와 기구학적인 연계를 통해 각속도를 조절하여 반영구적인 각속도 내구력을 유지하도록 한다.

본 발명에 의한 운동기구를 통한 사용자 양팔의 3차원 타원 궤적은 복근군과 기립근군의 과다한 사용을 방지하기 위해 중심이동이 없도록 교차구동의 형태를 유지하도록 하는데, 2차원의 평면 원운동과 또 다른 평면 원호운동을 결합하여 3차원의 타원운동을 발생시키고, 상기 3차원의 타원운동은 지면과 수평을 유지하고 있는 수평링크의 원호운동에 의해 다른 형태의 3차원 타원운동을 할 수 있도록 함으로써, 각 구성장치들의 기구학적인 적절한 연계를 통해 각속도를 다양하게 조절하면서 3차원의 타원 궤적이 형성되어 사용자는 본 발명에 의한 운동기구에서 발생되는 3차원의 타원 궤적을 통해 상체 유산소 운동이 가능하도록 한다.

본 발명은 종래의 선출원된 특허 제2000-69343호, 특허 제2000-84560호의 "상체 유산소 운동기구"의 수직적인 링크의 형태를 과감히 탈피하여 수평링크 형태를 유지하여 원활한 각속도 조절에 의한 3차원 타원 궤적의 형성을 가능하도록 하여 사용자의 상체에 무리없이 운동효과가 향상되게 하고, 상기 선출원된 발명의 문제점인 사용자가 핸들(40)을 잡고 3차원 타원운동을 하는 스윙아암(C)과 연계되는 장치들간에 충격완화부(30)를 설치하여 내구성을 향상시키고, 상기 스윙아암(C)에 핸들(40)을 고정하기 위한 슬라이더관의 보울트를 사선방향으로 조일 수 있게 하며, 상기 핸들(40)에서의 간편한 조작으로 부하의 정도를 조절할 수 있도록 하고, 좌판(50)이 스윙아암(C)을 통한 3차원 타원운동방향으로 원호운동이 가능하도록 개량하여 운동효과가 극대화되고, 사용자의 편의성을 향상되게 구성한다.

이하, 아래에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시례에 의해 구성된 상체 유산소 운동기구(A)의 전체적인 형상과 개량된 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시례에 의해 구성된 전체 사시도이고, 도2는 본 발명에 적용되는 구동장치부의 연결관계를 도시한 평면도이고, 도3는 본 발명에 적용되는 일측 충격완화부(30)를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도4는 본 발명에 적용되는 스윙아암(C) 중 핸들부의 연결상태를 도시한 사시도이고, 도5은 본 발명에 적용되는 좌판(50)을 발췌하여 작동상태를 도시한 측면도이고, 도6은 본 발명에 적용되는 좌판(50)의 작동상태를 도시한 평면도이고, 도7은 본 발명에 적용되는 좌판(50)의 회귀성을 가지는 원리를 도시한 궤적도이고, 도8는 본 발명에 적용되는 3차원 타원 궤적의 생성과정을 도시한 궤적도이고, 도9a,b는 본 발명에 적용되는 스윙아암(C)의 최종적인 3차원 타원 궤적을 도시한 궤적도이다.

도1은 본 발명의 일실시례에 의해 구성된 전체 사시도이다.

도시된 바와 같이 구동장치부의 플라이휠(1)의 구동에 의해 크랭크(8)에서 평면 원호운동이 발생이 발생되게 하여 상기 크랭크(8)와 연결된 수직링크(10)의 다른 평면 원호운동이 결합되게 하고, 수평링크(22)의 원호운동과 결합되게 함으로써, 스윙아암(C)의 제1링크(21)에서 3차원의 타원형운동이 발생되며, 상기 제1링크(21)와 연결된 제2링크(20)에서는 다른 형태의 3차원 타원형운동이 발생되게 사용자가 핸들(40)을 잡고 있는 부위에서는 상기의 원호운동들과 타원형운동들이 결합된 새로운 3차원의 타원 궤적을 형성할 수 있도록 한다.

베이스프레임(B)의 소정의 부위에 프레임을 고정설치하여 플라이휠(1)을 축설치하고, 상기 플라이휠(1)과 축설치되는 제1회전축(2)상에 축고정된 제1체인스프라켓(3)과 제2회전축(5)상에 축고정된 제2체인스프라켓(6)을 체인(4)으로 연결되게 한다. 상기 제2회전축(5)이 소정의 각을 유지하여 꺾인상태에서 구동하는 원운동이 등속을 유지하기 위해 중간부위에 유니버셜죠인트(7)를 사용하여 각도변환이 이루어져 각속도변화가 이루어질 수 있도록 한다.

상기 제2회전축(5)의 양단부상에는 원운동을 할 수 있는 크랭크(8)를 설치하고, 상기 크랭크(8)의 일측에는 볼죠인트(9)를 형성하여 수직링크(10)의 중심부위와 결합이 되게 하고, 상기 수직링크(10)의 하부에는 수직링크프레임(11)을 형성하여 원호운동을 하는 수직링크연결부(12)가 축고정되게 하여 상기 수직링크연결부(12)와 수직링크(10)의 하부가 십자형죠인트(13)로 연결되게 한다. 상기 수직링크(10)의 상부에는 볼죠인트(14)를 축고정하여 스윙아암(C)의 제2링크(20) 일측 소정의 부위와 결합되게 한다.

사용자의 운동시 스윙아암(C)의 작동으로 인한 충격 및 갑작스런 외부의 충격을 흡수할 수 있도록 상기 스윙아암(C)의 제2링크(20)에는 충격완화부(30)를 형성하여 원호운동을 하는 수평링크(22)와 십자형죠인트(23)로 연결이 되게 하고, 상기 충격완화부(30)는 스윙아암(C)의 제1링크(21)와 소정의 각도를 유지하여 일체로 연결하고, 상기 제1링크(21)의 일측에는 사용자가 스윙아암(C)을 3차원 타원 궤적을 따라 운동하기 용이하도록 손잡이 역활을 하는 핸들(40)을 장착하되, 사용자의 다양한 체형을 고려하여 상기 핸들(40)이 슬라이드식으로 전후 및 좌우 길이조절이 자유자재로 이루어지게 형성한다.

상기 베이스프레임(B)의 중앙부측에 사용자가 앉은 상태에서 본 발명에 의한 운동기구를 이용하여 편안하게 상체 운동을 할 수 있도록 좌판(50)을 설치하되, 사용자의 다양한 다리체형 및 운동의 효율성을 고려하여 상기 좌판(50)이 전후, 좌우의 길이조절이 자유자재로 이루어지게 하고, 또한 원호운동이 가능하여 상기 스윙아암(C)이 원호방향으로 작동되는 3차원 타원 궤적과 동일하게 사용자의 몸이 움직일 수 있도록 하고, 상기 좌판(50)의 원호운동은 단순한 평면상에서 이루어지는 것이 아니라 볼죠인트로 연결된 좌판지지대(58)에 의해 3차원의 원호운동이 이루어지고, 또한 상기 좌판(50)의 소정의 위치에 형성되어 있는 스프링(59)의 탄성에 의해 본 발명에 의한 운동기구를 사용하지 않는 경우에도 항상 정중앙에 위치할 수 있도록 한다.

상기 베이스프레임(B)의 앞부분에는 사용자의 발을 얹을 수 있도록 발판(미도시됨)을 형성하되, 사용자의 체형을 고려하여 상기 발판이 전후 및 상하로 높이조절이 자유자재로 이루어지게 하는데, 본원 출원인이 선출원한 특허 제2000-69343호와 기술내용과 동일한 것이므로 이에 대한 구체적인 구성 및 작용설명은 생략하도록 한다.

이상과 같이 사용자는 핸들(40)의 구동에 의해 플라이휠(1)과 연결된 구동축이 크랭크(8)를 통해 회전운동이 발생하는데, 선출원한 특허 제2000-69343호와 특허 제2000-84560호에서 제시했듯이 회전축과 플라이휠(1)의 연결에 베벨기어와 유니버셜죠인트를 사용하여 각속도 조절이 가능하도록 할 수 있으며, 상기 회전축에 다시 쌍으로 구성되는 유니버셜죠인트를 사용하여 회전축에 각도조절이 가능하도록 할 수도 있고, 상기 유니버셜죠인트의 경우 180°주기의 각속도가 이루어지는데, 이와 같은 범위의 타원기어와 360°범위의 편심기어를 사용하여 각속도변화를 가질 수도 있다.

도3는 본 발명에 적용되는 일측의 충격완화부(30)를 발췌하여 도시한 사시도이다.

상기 충격완화부(30)는 충격완화링크(31), 고정걸이(32ab), 스프링(33), 조절보울트(34), 조절너트(35) 및 샤프트(36)으로 구성하여 사용자가 좌판(50)에 앉아 스윙아암(C)에 형성되어 있는 핸들(40)을 잡고 3차원 타원 궤적을 따라 상체 운동시에 생기는 충격이나 외부의 갑작스런 충격을 흡수할 수 있도록 함으로써, 각 연결부위의 이음새에 형성되어 있는 베이링 및 죠인트 등의 손상을 방지하여 상기 운동기구의 내구성을 향상시키도록 한다.

상기 충격완화링크(31)는 스윙아암(C)의 제1링크(21)와 일체로 연결되게 형성하여 지면과 수평을 유지하여 원호운동을 하는 수평링크(22)와 십자형죠인트(23)로 연결되게 하되, 상기 십자형죠인트(23)의 인접한 부위에 상기 충격완화링크(31)의 상하 강판을 샤프트(36)로 연결하여 축고정되게 하고, 상기 샤프트(36)는 베어링을 형성하여 스윙아암(C)의 제2링크(20)의 일측과 연결하여 소정의 충격을 흡수할 수 있는 관절형태가 형성되게 한다.

상기 충격완화링크(31)의 상판은 하판보다 소정의 길이만큼 길게 형성하여 고정걸이(32a)를 일체로 형성하고, 또 다른 고정걸이(32b)를 제2링크(20)의 타측에 형성하되, 상기 제2링크(20)의 타측에 일체로 형성된 조절너트(35)와 결합되는 조절보울트(34)의 단부에 일체로 형성하고, 상기 고정걸이(32ab) 사이에는 스프링(33)으로 연결하여 제2링크(20)와 충격완화링크(31)가 상기 스프링(33)의 장력으로 항상 평행상태를 유지할 수 있도록 한다. 사용자는 상기 조절보울트(34)와 조절너트(35)를 이용하여 스프링(33)의 장력을 자유자재로 조절하여 운동시에 발생할 수 있는 충격을 용이하게 완화시킬 수 있도록 하여 제1링크(21)의 일측에 형성된 핸들(40)에 의한 측면 충격이 발생하는 경우 상기 제1링크(21)는 축고정된 관절에서 좌우로 원호운동이 발생하여 충격을 흡수할 수 있도록 한다.

도4는 본 발명에 적용되는 스윙아암(C) 중 핸들부의 연결상태를 도시한 사시도이다.

상기 제1링크(21)의 일측에는 사용자가 스윙아암(C)을 3차원 타원 궤적을 따라 운동하기 용이하도록 손잡이 역활을 하는 핸들(40)을 장착하되, 사용자의 다양한 체형을 고려하여 상기 핸들(40)이 슬라이드식으로 전후 및 좌우 길이조절이 자유자재로 이루어지게 형성하고, 핸들(40)의 일측에 플라이휠(1)의 부하정도를 조절할 수 있는 부하조절버튼(44)을 형성하여 사용자가 핸들(40)을 잡고 운동을 하면서도 용이하게 플라이휠(1)의 부하를 조절하여 운동효과가 극대화되게 한다.

즉, 도시된 바와 같이 스윙아암(C)에 형성된 제1링크(21)의 일측에 슬라이드 조절될 수 있는 전후슬라이더관(41)을 형성하여 상기 전후슬라이더관(41)이 제1링크(21)를 타고 전후로 슬라이드 되게 하고, 상기 전후슬라이더관(41)의 하부에 직교하는 방향으로 좌우슬라이더관(42)을 고정하여 좌우슬라이더(43)가 상기 좌우슬라이더관(42)에 삽입된 상태에서 좌우로 슬라이드 되게 하고, 상기 좌우슬라이더(43)의 단부에 핸들(40)을 일체로 형성하는데, 상기 전후슬라이더관(41) 및 좌우슬라이더관(42)은 나사식으로 조임 및 해제할 수 있는 조임부재(45ab)를 형성하여 사용자의 체형에 따라 적절하게 조절하여 사용할 수 있도록 한다.

사용자의 운동시 핸들(40)의 움직임이 유격이 없도록 하기 위해 상기 전후(41) 및 좌우슬라이더관(42)에 형성되어 있는 조임부재(45ab)의 조임방식이 중요한데, 이를 위해서 조임부재(45ab)가 사용되는 면을 사선으로 모따기 처리하여상기 조임부재(45ab)가 나사산방식으로 물리면서 조이도록 고정되어 사용자의 운동시에 유격이 발생하지 않도록 하고, 사용자가 운동시 손잡이로 활용하는 핸들(40)의 일측에 부하조절버튼(44)을 형성하여 소정의 저항값을 통해 플라이휠(1)의 부하정도를 자유롭게 조절할 수 있도록 하여 사용자는 핸들(40)을 잡고 있는 상태에서 3차원 타원 궤적으로 구동하면서 사용자의 근력에 맞는 부하의 정도를 용이하게 조절할 수 있도록 한다.

이를 위해서 상기 핸들(40)의 일측에 형성되어 있는 부하조절버튼(44)이 핸들(40)내에 설치되어 있는 소정의 접속장치와 연결되게 한 후, 스윙아암(C)의 제1링크(21)를 통해 십자형죠인트(23)로 연결되어 있는 수평링크(22)의 지지프레임을 관통하여 상기 플라이휠(1)에 설치되어 있는 디지털 제어장치(미도시됨)에 사용자가 원하는 저항값을 전달하여 플라이휠(1)의 부하정도를 조절할 수 있도록 한다.

도5은 본 발명에 적용되는 좌판(50)을 발췌하여 작동상태를 도시한 측면도이다.

상기 베이스프레임(B)의 중앙 소정의 위치에 사용자가 편안히 앉은 상태에서 상체운동을 할 수 있도록 좌판(50)을 설치하되, 상기 좌판(50)이 전후 및 상하조절이 가능하도록 형성하고, 또한 3차원 타원 궤적으로 운동하는 상체와 하체와의 안정된 협응이 유지되도록 하기 위해 상기 좌판(50)이 원호방향으로 구동되게 형성한다.

즉, 상기 베이스프레임(B)의 중앙 소정의 위치에 수직으로 직교하는 방향으로 좌판프레임(51)을 형성하고, 상기 좌판프레임(51)의 수직방향으로 상하에 베이링을 장착하여 좌판이 도6에 도시된 바와 같이 원호운동을 할 수 있도록 샤프트(52a)를 축고정한 후, 상기 샤프트(52a)상단에 좌판이 전후로 슬라이드 조절할 수 있도록 전후슬라이더관(53)을 형성하고, 상기 전후슬라이더관(53) 상부에는 조임부재(57a)를 형성하여 사용자의 체형에 따른 조절이 가능하도록 구성한다. 상기 전후슬라이더관(53)내에 삽입된 상태로 슬라이드 조절되는 전후슬라이더(54)를 설치하여 상기 조임부재(57a)에 의해 고정이 되게 하되, 상기 전후슬라이더(54)와 상향의 직교하는 방향으로 상하슬라이더관(55)을 설치한다.

상기 상하슬라이더관(55)의 소정의 부위에도 조임부재(57b)를 형성하여 사용자의 체형에 따른 조절이 가능하게 형성하고, 상기 상하슬라이더관(55)내에 삽입된 상태로 슬라이드 조절되는 상하슬라이더(56)를 설치하여 상기 조임부재(57b)에 의해 고정이 되게 하되, 상기 상하슬라이더(56)에 베이링을 형성하여 샤프트(52b)를 축고정한 후, 원운동을 하는 상기 샤프트(52b)의 상단에는 좌판(50)을 형성하여 사용자가 착좌할 수 있도록 구성한다.

따라서 사용자는 상기 좌판(50)에 앉은 상태에서 상하슬라이더(56)에 설치되어 있는 샤프트(57b)를 중심으로 원운동이 가능하고, 좌판프레임(51)의 수직방향으로 설치되어 있는 샤프트(57b)를 중심으로 원호운동이 가능하도록 하는데, 이 때의 원호운동은 정확하게 수평으로 평면상의 원호운동이 아니라, 일정각도를 유지한 입체 원호운동이 일어나기 때문에 좌판지지대(58)가 고정이 된 상태로 원호운동을 하게 되면 손상의 우려가 있어, 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 좌판지지대(58)의 상단은 전후슬라이더관(53)과 일체로 형성하되, 하단부는 볼죠인트(58a)를 이용하여 상기 좌판(50)이 원호운동시 발생하는 소정의 각을 흡수할 수 있도록 하여 좌판지지대(58)의 손상을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 좌판(50)은 자유자재로 원호운동이 이루어지기 때문에 본 발명에 의한 운동기구를 사용하지 않을 시에 다른 구성장치와 부딪혀서 손상될 수도 있고, 사용자가 운동할 때는 만일의 위험을 대비해 손으로 상기 좌판(50)을 고정한 상태에서 착좌해야 하는 불편함이 있어 항상 정위치에 고정이 되도록 하기 위해 상기 좌판프레임(51)의 전면 일직선방향으로 베이스프레임(B)의 소정의 위치에 스프링(59)을 일측을 고정시켜 장착한 후, 상기 스프링(59)의 타측을 전후슬라이더관(53) 등과 같이 상기 좌판프레임(51)과 일직선방향으로 위치한 소정의 부위에 고정되게 하여 상기 스프링(59)의 장력에 의해 좌판은 사용자가 사용하지 않는 경우에도 항상 정위치를 유지할 수 있도록 한다.

또, 다른 실시례로 상기 좌판프레임(51)의 후면 일직선방향으로 베이스프레임(B)의 소정의 위치에 스프링(59)의 일측을 고정시켜 장착하되, 원호운동을 하는 중심인 좌판프레임(51)의 수직방향으로 장착된 샤프트(57a)보다 일정간격 후면에 고정되게 장착한다. 이에 대한 원리를 도7을 중심으로 설명하면, 반지름이 작은 A의 원호와 반지름이 큰 B의 원호에서 현의 범위가 동일한 상황에서는 A의 원호는 B의 원호보다 현의 중심에서 거리가 멀어지게 되는데, 이러한 현상을 이용하게 되면, 고정된 움직임을 가지는 A원호의 중심에서 반지름이 더욱 긴 B원호의 중심에서 미는 힘이 작용할 때, 원호A는 항상 중심선상으로 복원하려는 힘이 생기게 되어 사용자가 상기 좌판(50)을 사용하지 않을 시에도 항상 정위치를 유지할 수 있다.

이상과 같이 사용자가 핸들(40)을 잡고 본 발명을 작동하게 되면, 3차원 타원 궤적을 따라 구동하여 수영의 영법 중 자유형에서 볼 수 있는 좌우 팔동작이 교차되어 전후왕복 운동을 할 수 있어 상체의 큰 근육군을 모두 운동시켜 상체 유산소 운동을 극대화할 수 있는 발명으로서, 이하 본 발명에 의한 상체 유산소 운동기구(A)가 작동하는 과정을 중심으로 상세하게 살펴본다.

사용자는 본 발명을 구성하는 좌판(50)에 앉은 상태에서 발은 발판상에 안치하여 핸들(40)을 잡고 구동한 후, 사용자의 체형에 가장 이상적인 상체 유산소 운동을 할 수 있도록 핸들(40), 좌판(50) 및 발판을 적절히 조절하되, 상기 핸들(40)은 도5에 도시된 바와 같이 전후, 좌우조절 및 플라이휠(1)의 부하정도의 조절이 가능한데, 상기 전후조절은 제1링크(21)의 일측에 형성되어 상기 제1링크(21)를 타고 슬라이드되게 결합된 전후슬라이더관(41)에 사선방향으로 고정하는 조임부재(45a)를 나사분리하여 상기 전후슬라이더관(41)을 전후로 소정 간격 조절한 후, 상기 조임부재(45a)를 나사조임하여 전후슬라이더관(41)이 제1링크(21)상에 고정되게 한다.

상기 좌우조절은 상기 전후슬라이더관(41)의 하부에 직교방향으로 형성된 전후슬라이더관(41)에 사선으로 고정하는 조임부재(45b)를 나사분리하여 핸들(40)을 삽입한 상태에서 좌우로 소정 간격 조절한 후, 상기 조임부재(45b)를 나사조임하여 핸들이 좌우슬라이더관(42)에 삽입한 상태로 고정되게 하고, 사용자는 핸들(40)을 잡은 상태에서 핸들(40)의 일측에 형성되어 있는 부하조절버튼(44)을 눌러 플라이휠(1)의 중량에 따른 적정한 부하가 사용자의 상체 근육근에 일정한 부하를 가하면서 상체 유산소 운동을 할 수 있도록 한다.

상기 좌판(50)은 도6에 도시된 바와 같이 전후, 상하조절이 가능한데, 상기 전후조절은 전후슬라이더관(53)상의 조임부재(57a)를 나사분리하여 전후슬라이더(54)를 전후슬라이더관(53)내에 삽입한 상태로 소정간격 전후조절하면, 이와 연결되어 있는 좌판(50)도 전후로 조절되어 조절작업이 완료한 후, 상기 조임부재(57a)를 나사조임하여 전후슬라이더(54)가 전후슬라이더관(53)내에 삽입한 상태로 고정되게 한다. 상기 상하조절은 전후슬라이더(54)와 상향의 직교하는 방향으로 설치된 상하슬라이더관(55)에 설치된 조임부재(57b)를 나사분리하여 상하슬라이더(56)를 상하슬라이더관(55)내에 삽입한 상태로 소정간격 상하조절하면, 이와 연결되어 있는 좌판(50)도 상하로 조절되어 조절작업이 완료한 후, 상기 조임부재(57b)를 나사조임하여 상하슬라이더(56)가 상하슬라이더관(55)내에 삽입한 상태로 고정되게 하여 사용자의 체형에 따른 조절이 용이하도록 한다.

상기 발판은 본원 출원인이 선출원한 특허 제2000-69343호의 기술내용과 동일한 것이므로, 이에 대한 구체적인 구성 및 작용설명은 생략하도록 하고, 사용자는 발판의 전후 및 상하조절을 행한 후, 핸들(40)을 잡고 3차원 타원형 궤적을 따라 상체 유산소 운동을 실시하게 된다.

사용자가 상기와 같이 자신의 체형에 따른 소정의 조절작업이 완료된 후, 핸들(40)을 돌리게 되면, 3차원 타원형 궤적을 형성하면서 사용자의 상체가 따라서 움직이게 되며, 이 때 3차원의 타원운동은 도8에 도시된 바와 같이 제2회전축(5)에 축고정된 크랭크(8)의 원운동에서 시작이 된다. 핸들(40)의 구동에 의해플라이휠(1)과 제1회전축(2)에 축설치된 제1체인스프라켓(3)은 제2회전축(5)상에 축설치된 제2체인스프라켓(6)과 체인(4)으로 연결되어 동력이 전달되게 하고, 상기 제2회전축(5)은 유니버셜죠인트(7)에 의한 각도변환을 통해 각속도변화가 이루어지게 하여 원운동이 상호 대칭되게 등속을 유지하도록 한 후, 제2회전축(5)의 양단에 형성된 크랭크(8)에 원운동이 발생되게 한다.

상기 크랭크(8)와 볼죠인트(9)로 연결되어 있는 수직링크(10)는 하단부가 수직링크연결부(12)의 십자형죠인트(13)에 축고정된 상태에서 수직링크연결부(12)의 상하방향의 원호운동과 동일하게 작동이 되고, 상기 수직링크(10)의 상하방향 원호운동과 상기 크랭크(8)의 원운동이 결합하여 수직링크(10)의 상단부에서는 3차원의 타원운동이 발생되고, 상기 3차원의 타원운동시 발생하는 소정의 비틀림현상을 방지하기 위해 수직링크(10)의 상단부와 스윙아암(C)의 제2링크(20)는 볼죠인트(14)로 연결을 하여 상기 제2링크(20)에서도 원활한 3차원 타원운동이 발생하도록 한다.

상기 제2링크(20)의 3차원 타원운동은 충격완화부(30)로 연결되어 있는 제1링크(21)로 전달되고, 상기 제1링크(21)는 지면과 수평되게 원호운동을 하는 수평링크(22)와 십자형죠인트(23)로 연결됨으로써, 사용자가 제1링크(21)의 일측에 장착된 핸들(40)을 잡고 구동하게 되면, 상기 수직링크(10)에 의해 전달되는 3차원 타원운동과 상기 수평링크(22)에 의해 전달되는 지면과 평행한 원호운동이 결합되어 새로운 형태의 3차원 타원 궤적이 형성된다.

상기 새로운 형태의 3차원 타원 궤적은 도9a에 도시된 바와 같이 평면도상으로 스윙아암(C)이 구동하는 3차원 타원 궤적을 관찰하면, 전체적으로는 원호방향으로 이동을 하되, 팔자형태의 두개의 타원이 교차되는 식으로 구동이 되고, 도9b에 도시된 바와 같이 측면도상으로 스윙아암(C)이 구동하는 3차원 타원 궤적을 관찰하면, 달걀형태로 팔을 내뻗거나 당기도록 하고, 겨드랑이 안쪽에서는 수영의 영법 중 자유형처럼 수직방향으로 힘을 뺀 상태에서 끌어올리는 식으로 구동이 되게 함으로써, 사용자의 양팔은 좌우 교대로 입체적인 3차원의 궤적을 가지는 상체 유산소 운동을 할 수 있어 상체의 큰 근육군인 대흉근, 복근, 광배근, 척추기립근 및 어깨와 팔을 활용하여 근육 중에 지방을 활용하는 지근을 운동시키는 상체 유산소 운동을 효율적으로 실시하도록 한 발명이다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시례 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

본 발명은 스윙아암의 소정의 부위에 충격완화장치를 구비하여 내구력을 높이고, 좌판은 상하, 전후조절 및 원호운동을 할 수 있어 사용자가 거부반응이 없어 상체 유산소 운동을 할 수 있고, 상체의 유산소 운동을 위해 3차원 타원 궤적과 원호운동을 결합하여 상체 팔동작을 이끌어낼 수 있으며, 각속도조절을 위한 보다 신규한 수단을 제시하여 기구적으로 더욱 안정되고, 내구성이 우수하며, 기구의 상용화에 진일보한 상체 유산소 운동기구를 제공하는 효과가 있다.

특히, 타원이 원호운동을 하며 좌우폭 변화의 변이가 높아 3차원 타원 궤적은 그대로 구현되면서 각속도 조절능력이 우수하며, 타원 궤적과 수직링크의 움직임이 수평에 가까운 원호운동으로 움직이기 때문에 3차원 궤적속에서도 손목 관절의 협응이 수평링크의 각도 차로 완벽하게 이루어질 수 있고, 기존의 3차원 타원 궤적을 한번 가공한 후에 이루어지는 궤적에 비해 수평링크를 사용한 궤적은 그 가공이 반대형성을 띄우는 단순가공으로 이루어져 운동기구의 내구성을 향상시키도록 하는 효과가 있다.

본 발명의 경우, 지방의 산화와 젖산의 분해는 근 글리코겐이 이동할 수 없는 한계를 극복할 수 있는 대안을 상체에 제공하도록 하고, 또한 혈액의 저류현상이 일어나지 않고, 위장의 소화기능을 높이는 신경을 자극하는 효과가 있어 일반인들 뿐만 아니라 초고도 비만자, 당뇨병자 및 직장인들이 식후에도 규칙적으로 운동을 할 수 있어 현대인들의 건강을 증진시키는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 상체 유산소 운동을 위하여 상체의 두 팔을 3차원의 타원 궤적을 그리며 좌우교대로 운동할 수 있도록 한 상체 유산소 운동기구를 구성함에 있어서,

   상기 상체 유산소 운동기구는 베이스프레임상에 설치된 좌판프레임상에서 전후, 상하조절과 원호운동이 가능한 좌판과 상기 좌판의 좌우에 대칭적으로 설치되어 3차원 타원 궤적을 따라 구동할 수 있는 스윙아암과 상기 스윙아암과 연결하여 신체에 적정 부하를 제공하기 위한 플라이휠을 각속도 조절수단과 3차원 타원 궤적을 얻기 위한 수단과 연결하여 베이스프레임의 소정의 위치에 축설치하되, 상기 각속도 조절 및 3차원 타원 궤적을 얻기 위하여 상기 플라이휠상에 축설치되는 제1회전축은 체인구동수단을 통해 제2회전축과 연결되고, 상기 제2회전축은 분리하여 소정의 각으로 꺽인상태에서 등속 원운동을 유지하면서 각속도변화를 주도록 유니버셜죠인트로 연결하고, 상기 제2회전축의 양단에는 크랭크를 축고정하고, 상기 크랭크의 타단은 수직링크와 볼죠인트로 연결하고, 상기 수직링크의 하단부는 수직링크프레임상에서 상하방향으로 원호운동을 하는 수직링크연결부와 십자형죠인트로 연결하고, 상단부는 스윙아암의 제2링크와 볼죠인트로 연결하고, 상기 제2링크의 타단은 충격완화부와 베어링 및 스프링으로 연결하고, 상기 충격완화부의 소정의 부위에는 지면과 평행되게 원호운동하는 수평링크의 타단과 십자형죠인트로 연결하며, 스윙아암의 제1링크와는 일체로 연결하고, 상기 제1링크의 타단에는 전후, 좌우조절수단을 가지는 핸들을 연결하도록 구성함을 특징으로 하는 상체 유산소 운동기구
2. 제1항에 있어서,

   상기 충격완화부는 상판과 하판으로 구성하는 충격완화링크의 일측을 제1링크와 일체로 형성하고, 타측은 제2링크의 일측과 소정의 연결부재로 축고정수단으로 연결하되, 상기 제2링크와 연결되는 상판은 하판보다 소정의 길이만큼 길게 형성하고, 상기 상판의 타단에는 고정걸이를 일체로 형성하고, 상기 제2링크의 타측에 조절너트를 일체로 형성하여 조절보울트와 결합되게 형성하고, 상기 조절보울트의 단부에도 고정걸이를 일체로 형성하여 상기 상판의 타단에 형성된 고정걸이와 스프링으로 연결되도록 구성함을 특징으로 하는 상체 유산소 운동기구
3. 제1항에 있어서,

   상기 핸들은 제1링크를 타고 슬라이드 조절될 수 있도록 형성한 전후슬라이더관과 상기 전후슬라이더관의 하부에 직교하는 방향으로 좌우슬라이더관을 고정되게 설치하고, 상기 좌우슬라이더관에 삽입되어 좌우로 슬라이드 조절되는 좌우슬라이더의 단부에 일체로 설치하되, 상기 전후슬라이더관과 좌우슬라이더관상의 조임부재가 사용되는 면을 사선으로 모따기 처리하여 상기 조임부재를 사선방향으로 조이도록 구성함을 특징으로 상체 유산소 운동기구
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 핸들의 일측에 부하조절버튼을 형성하여 플라이휠의 부하정도를 용이하게 조절할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 상체 유산소 운동기구
5. 제1항에 있어서,

   상기 좌판은 베이스프레임과 수직으로 직교하는 방향으로 형성된 좌판프레임과 상기 좌판프레임의 상하에 축고정수단을 장착하여 좌판의 원호운동이 가능하게 축고정한 샤프트와 상기 샤프트상단에는 전후슬라이더가 삽입된 상태로 전후 슬라이드 조절되게 설치된 전후슬라이더관과 상기 전후슬라이더와 상향의 직교하는 방향으로 형성하여 상하슬라이더가 삽입된 상태로 상하 슬라이드 조절되게 설치된 상하슬라이더관과 상기 상하슬라이더의 상하에 축고정수단을 장착하여 좌판의 원운동이 가능하게 축고정한 샤프트의 상단과 고정되게 연결함을 특징으로 하는 상체 유산소 운동기구
6. 제5항에 있어서,

   상기 좌판에는 좌판지지대와 스프링을 형성하되, 상기 좌판지지대의 상단부는 전후슬라이더관의 소정의 부위에 일체로 형성하고, 하단부는 좌판프레임의 소정의 부위에 볼죠인트로 연결하고, 상기 스프링의 일단은 좌판프레임의 전면 일직선방향으로 베이스프레임상의 소정의 위치에 설치하고, 타단은 전후슬라이더관의 소정의 부위에 설치하여 구성함을 특징으로 하는 상체 유산소 운동기구