KR20090093715A

KR20090093715A - 유사등속 원호궤적 운동기구

Info

Publication number: KR20090093715A
Application number: KR1020080019435A
Authority: KR
Inventors: 최윤석; 박준혁; 소기한; 김도현; 조현주
Original assignee: 최윤석
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-02

Abstract

본 발명은 인체가 요구하는 궤적과 저항을 일치시키며 상체와 하체의 운동성을 동시에 안출하려는 유사등속 원호궤적 운동기구에 관한 것으로 기존 일립티컬의 경우 타원의 각속도 변화와 평면상에서 상체 평행궤적으로 인체의 운동성을 상실시키는 특성을 좀 더 인체가 원하는 측면상의 하지 타원 또는 원호궤적에 등속의 접근과 평면상의 상지 사다리꼴 또는 원호궤적을 조화시켜 인체 상지와 하지의 운동성을 최적화시킨 유사등속 인체궤적 운동 기구를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 이를 위해 개략 T형의 베이스프레임(2)과 전측에 타워(3)를 중심으로 구성하며, 상기 베이스프레임(2) 전측에 안내레일(4) 두 개를 좌우 축고정시켜 각기 상하 각운동을 유도하고, 안내레일(4)의 교차구동을 위해 베이스프레임(2) 후위에 축고정된 교차레버(5)의 양단에 바퀴A(6)를 설치하여 안내레일(4)의 교차구동을 유도하여, 발판링크(8) 전후왕복운동시 인체의 하중이 발판(7)에 전달될 때, 인체의 하중으로 발판레일(4)의 교차구동을 유도하게 되고, 상기 발판링크(8)의 전후왕복운동을 위해 발판보조링크(9)의 후위에 바퀴B(10)를 축고정하고, 발판링크(8)의 연결을 위해 발판링크(8)의 전측과 발판보조링크(9)의 임의의 위치를 축고정해서 연결하고, 발판보조링크(9)와 안내링크(10)을 각각 안내링크(10)의 레버A(11)을 손잡이레버(12)와 볼조인트로 좌우를 각각 연결하여 안내링크(16)의 일축에 저항레버A(15)와 타워(3) 후위 상단에 고정된 저항레버B(16)을 좌우설치하고 그 사이를 쇽업쇼바(17)를 연결하여 안내링크(10)가 전후 각운동시에 저항을 안출하는 것으로서,

본 발명은 기존 타원의 단순궤적을 이용한 것이 아니라 궤적에 따른 저항의 패턴을 쇽업쇼바 또는 캠을 이용해 최적화시키고 평면상에서 상체의 운동성 특성인 원호 또는 사다리꼴의 궤적을 적용하여 상체와 하체운동의 동시협응기구의 한계성을 탈피하여, 보다 안정적인 인체협응운동기구를 제공할 수 있다는 것이다.

Description

유사등속 원호궤적 운동기구{similarity uniform velocity a circular arc orbital exercise equipment}

본 발명은 인체가 요구하는 궤적과 저항을 일치시키며 상체와 하체의 운동성을 동시에 안출하려는 유사등속 인체궤적 운동기구에 관한 것으로 기존 일립티컬의 경우 타원의 각속도 변화와 상체 평행궤적으로 인체의 운동성을 상실시키는 특성을 좀더 인체가 원하는 측면상의 하지타원 또는 원호궤적에 등속의 접근과 평면상의 상지사다리꼴 또는 원호궤적운동 조화시켜 인체 상지와 하지의 운동성을 최적화시킨 유사등속 원호궤적 운동기구를 제공하고자 하는 것이다.

이미 타원운동기구와 그에 따른 유산소운동기구들은 현재에 많이 보급되었지만, 타원의 궤적만을 제공할 뿐 타원궤적이 형성되면서 타원운동의 각가속도의 문제를 근원적으로 해결한 경우는 극히 드물며, 그러한 사례가 있다면 본 발명가가 제시한 특허공개에서 유니버셜조인트의 적용과 캠타원 스프라켓을 적용한 수단정도에 불과한 실정이었다.

본 발명은 타원운동기구의 저항을 원운동에서 제어를 하는 것이 아니고 원운동은 단순 궤적 안내역할만 하며, 저항의 제어는 안내링크에서 이루어지게 하여 타원 또는 원호의 긴 변에서 저항제어를 효율적으로 할 수 있도록 해서 실제 인체하지의 저항특성을 적용하고자 한 것이다.

뿐만 아니라 손잡이의 경우 평면상의 원호운동으로 인체상체궤적이 원호 또는 사다리꼴인 것을 고려할 때, 무척 거리가 먼 궤적이며 그와 동시에 원호궤적의 각가속도가 극단적으로 적용되어 실질 인체의 상지궤적을 평면상의 원호 또는 사다리꼴의 접근을 목표로 하며 인체 하지와 같이 인체가 원하는 유사 등속구간을 적용해서 상체에 궤적과 저항의 패턴을 최적화하고자 한다.

본 발명은 본 발명자가 선출원한 (출원번호 : 타원등속자전거 1020000074395, 등속일립티컬 1019990060043)타원등속운동기구의 보완된 개념으로서 인체에 궤적에 따른 유사등속 인체궤적을 운동기구에 적용하고자 하는 것이다.

인체의 하지 움직임 궤적은 타원 또는 원호궤적임은 현대에 증명되었지만, 타원과 원호궤적의 안출에 있어 궤적에 부합하는 저항의 패턴을 적용하고 있지 못한 것이 현실이다. 뿐만 아니라 하지의 궤적범위가 적정의 수준에서 구동된다면 상지의 협응을 하지에 부합하도록 설정할 수가 있음에도 하지의 각속도 변이에 종속된 기존의 손잡이 운동성은 상지운동의 한계를 보여주어 거의 모든 제품마다 고정손잡이가 따로 장착된 것이 그 한계성을 인정하는 사례라 할 수 있겠다.

위와 같은 현상은 타원 또는 원호궤적에 부합하는 저항패턴을 안출하지 못한 것으로 이는 타원을 형성시키기 위한 원운동에 저항을 삽입한 한계성이다. 그러므로 타원의 긴 변에 저항을 넣기 위해서는 안내링크에 저항을 삽입할 수 있어야하고 타원의 형상에 따른 저항패턴을 캠의 원리를 적용해서 인체가 원하는 유사등속을 안출하는 것이다.

안내링크에서 유사등속 개념을 만든다면 이는 곧 손잡이에도 각가속도의 등속으로 유도 할 수 있게 되며 손잡이 궤적의 변화가 절실히 필요하게 되어 원호 또는 사다리꼴 등 인체상지에 적합한 궤적을 적용할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 카약과 같이 순수상체운동으로 엄청난 힘을 낼 수 있는 상체에 존재하는 힘을 신뢰하며, 이와 같은 상체힘과 하체힘을 결합해서 유산소운동의 목적인 인체근육의 대근육 참여로 상승에 적극적인 수단이 될 것으로 본다.

특히, 저항부의 캠을 다양한 각도에서 적용할 수 있도록 해서 하지 또는 상지 운동시 모두 적용할 수 있도록 한다면, 산업적 호환성으로 비용을 절감할 수 있으리라 본다.

본 발명은 본 발명자가 선출원한 특허출원(1020000074395, 1019990060043)의 타원등속 개념을 실효적 수단으로 제시하고자 하며, 특히 상지의 협응을 적극적으로 안출시켜 하지와 상지의 협응체계를 유도해 유사등속 인체궤적 운동기구를 제공하고자 하는 것이다.

도1에서 본 발명은 이를 위해 개략 T형의 베이스프레임(2)과 전측에 타워(3)를 중심으로 구성하며, 상기 베이스프레임(2) 전측에 안내레일(4) 두 개를 좌우 축고정시켜 각기 상하 각운동을 유도하고, 안내레일(4)의 교차구동을 위해 베이스프레임(2) 후위에 축고정된 교차레버(5)의 양단에 바퀴A(6)를 설치하여 안내레일(4)의 교차구동을 유도하여, 발판링크(8) 전후왕복운동시 인체의 하중이 발판(7)에 전달될 때, 인체의 하중으로 발판레일(4)의 교차구동을 유도하게 되고, 상기 발판링크(8)의 전후왕복운동을 위해 발판보조링크(9)의 후위에 바퀴B(10)을 축고정하고, 발판링크(8)의 연결을 위해 발판링크(8)의 전측과 발판보조링크(9)의 임의의 위치를 축고정해서 연결하고, 발판보조링크(9)와 안내링크(10)을 각각 안내링크(10)의 레버A(11)을 손잡이레버(12)와 볼조인트로 좌우를 각각 연결하여 안내링크(16)의 일측에 저항레버A(15)와 타워(3) 후위 상단에 고정된 저항레버B(16)을 좌우설치하고 그 사이를 쇽업쇼바(17)을 연결하여 안내링크(10)가 전후 각운동시에 저항을 안출하는 것으로서, 인체가 원하는 원호 또는 타원궤적에서 유사등속운동이 상체와 하체에 동시에 일어날 수 있는 것으로 인체의 운동성을 최적화하고자 하는 것이다.

도2에서는 기존 타원운동기구에서 원운동의 필수개념을 제거시키는 사례를 보인 것으로서 발판(7)에 인체의 하중이 실리게 될 때, 안내레일(4)가 각운동을 하며 하방 각운동하며, 안내레일(4)의 하부에 밀착된 바퀴A(6)가 교차레버(5)의 양끝 간에 설치되어 시소운동처럼 각운동하여 안내레일(4)의 좌우 각운동 안출하도록 하여, 결국 발판(7)의 운동이 타원과 유사한 운동성을 안출하고자 하는 것이다.

도3a는 도2와 같은 효과를 안출하기 위한 것으로 볼조인트(18)을 교차레버(5)의 양단에 축고정하고 발판링크(8)에 축고정된 볼조인트(18)을 보조링크A(19)로 연결하여 발판링크(8)의 교차상하 각운동을 안출하도록 하는 것이다.

도3b는 도2와 같은 효과를 안출하기 위한 것으로 베이스프레임(2)의 후위에 도르레(21)를 축고정하고 좌우 발판링크(8)가 상호 각운동을 위해 발판링크(8)의 일단을 케이블(20)로 연결하여 도르레(21)를 통해 발판링크(8)의 좌우 상호 각운동을 안출하는 것이다.

도4는 도1에서 제시된 쇽업쇼바(17)를 제거하고 저항박스(23)을 배치하며, 좌우저항링크(24)를 좌우 안내링크(10)에 연결하기 위해 보조링크B(25)를 좌우 각각 양단을 축고정하여 안내링크(10)의 움직임에 따른 저항을 안출하고자 한다.

상기 저항방식과 함께 도4를 발판(8)의 운동성을 직선운동으로 안출하기 위해 발판보조링크(9)의 양단을 안내링크(10)와 발판링크(8)를 연결하고, 발판링크(8)의 하단에 바퀴A(6)와 바퀴B(22)를 전후에 설치하여, 발판(7)의 운동성을 직선으로 안출되도록 하는 것이다.

도5는 저항박스(23)을 보여주는 것이며, 도6은 저항박스(23)의 구동부만을 보여주는 것으로 저항링크(24)가 교차구동을 할 경우 적절한 저항을 안출하고자하는 것으로 저항축(26)과 저항링크(24)를 저항연결부(27)로 각기 좌우 볼트(28)로 연결할 때, 저항축(26)에 고정된 좌우 캠A(29)가 각각 각운동을 하게 되고 캠에 연결된 벨트A(30)는 클러치베어링(31)의 롤러A(32)를 구동시키고 롤러A(32)는 벨트B(33)와 연결된 롤러B(34)와 연결되어 플라이휠(35)를 구동시키게 되어 저항링크(24)의 각운동에 따른 저항을 안출하게 되는 것이며, 저항링크(24) 복귀운동을 원활하게 하기 위해 벨트A(30)의 일단을 캠B(33)와 연결하고 캠B(33)의 복귀력을 증대시키기 위해 탄성부재(34) 일단을 캠B(33)와 연결하고 하측은 저항박스(23)의 임의의 지점과 연결한다.

도7은 저항박스(23)의 실시예를 보여주는 것으로 도7a는 교차구동일 경우 즉, 안내링크(10)의 원호운동이 각각 좌우 교차구동일 때 저항링크(24)의 각운동을 안출하여 저항을 일으키며, 도7b는 안내링크(10)의 원호운동에 정역방향의 저항을 안출하기 위해 저항링크(24)를 좌우 일정각도 위아래 설정 시에 저항이 정역방향의 안출을 제시하는 것이다.

도8은 본 발명의 타원궤도 자전거의 사시도로서 I형 베이스프레임(2)에 안장(37)을 설치하고 인체가 발판(7)을 구동시킬 때, 발판링크(8) 하단을 크랭크(36)와 연결하고 발판링크(8) 상단을 안내링크(10)와 연결하여 발판(7)에 타원궤적을 안출하고 안내링크(10)의 축고정 하단에 보조링크B(25)를 저항박스(23)의 저항링크(24)를 좌우 각각 연결하여 타원 긴변에서의 저항을 안출하도록 하는 것이다.

도9는 본 발명의 또 다른 실시 예로서 안내링크(10)의 축고정이 베이스프레임(2) 전측하단에 된 것으로 안내링크(10)의 각운동시 발판링크(8)의 왕복운동이 일어나게 되고 발판(7)은 일정 범위 안에서 인체의 운동에 종속된 운동을 하게 되며, 안내링크(10)의 일단과 타워(3) 상단에 축고정된 제2안내링크(38)를 보조링크C(39)로 연결하여 제2안내링크(38)을 각운동시키고 제2안내링크(38)의 각운동시 저항박스(23)의 저항링크(24)를 보조링크B(25)로 연결하고 손잡이링크(13)의 각운동을 위해 제2안내링크(38)을 보조링크D(40)로 연결하여 발판(7)의 전후운동 시에 손잡이(14)의 각운동과 저항링크(24)의 각운동을 동시에 안출하여 인체의 운동성을 안출하는 것이다.

도10은 본 발명의 손잡이(14)의 또 다른 궤적을 위한 사시도로서 타워(3) 상단에 손잡이링크(13)의 축고정으로 손잡이링크(13)가 각운동을 안내링크(10)에 의해 할 경우 손잡이링크(13)의 후위에 축고정된 제2손잡이링크(41)을 좌우 각각 보조링크E(42)와 연결하여 제2손잡이링크(41)에 고정된 손잡이(14) 원호운동 반지름을 더욱 크게 하고자 하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 기존의 유산소운동기구에서는 하지운동성만을 고집하였고, 그 하지운동성마저도 인체의 궤적에 적절한 저항패턴을 적용하지 못해 운동효과가 낮았던 것이 사실이었다. 이는 기존 일립티컬과 같은 운동기구들에 의미 없는 손잡이 움직임을 위해 고정식 손잡이를 필수적으로 부착한 것이 그 운동성의 한계를 인정하는 것이다.

본 발명은 하지운동성을 최적화하고 그에 따른 상지운동성의 등속과 궤적의 최적화로 인체의 운동성에서 대근육의 참여를 극대화하고자 한다.

웨이트트레이닝기구의 목표는 목표근육의 접근성을 얼마나 세밀화 할 수 있는가가 목표이고 유산소운동기구의 목표는 인체 대근육 참여를 얼마나 늘려서 총에너지 소비를 늘려 각 근육의 부위별 에너지소모의 최소화와 빠른 피로회복을 목표로 한다. 이와 같은 사실에 근거한다면, 이제까지 유산소운동기구는 신체 에너지의 분산과 총에너지소비에서 볼 때 적절한 운동기구로 볼 수 없음을 본 발명의 개념으로 충분히 유추해 볼 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 쇽업쇼바에 적용한 대표도

도2a는 본 발명의 발판 교차구동 사례도

도2b는 본 발명의 발판 교차구동 사례도

도3a는 본 발명의 교차구동을 위한 일례의 배면도

도3b는 본 발명의 교차구동을 위한 일례의 배면도

도4는 본 발명의 직선구동을 위한 일례의 사시도

도5a는 본 발명의 저항부를 위한 사시도

도5b는 본 발명의 저항부를 위한 일례의 사시도

도6a는 본 발명의 저항부 구동 사시도

도6b는 본 발명의 저항부 구동 일례의 사시도

도7a는 본 발명의 저항부의 교차구동 개념도

도7b는 본 발명의 저항부의 정역방향 개념도

도8은 본 발명의 타원궤도 자전거의 사시도

도9는 본 발명의 다른 실시예의 개념도

도10은 본 발명의 손잡이가 다른 실시예의 사시도

[도면의 주요부분에 대한 부호설명]

1. 유사등속 원호궤적 운동기구 2. 베이스프레임

3. 타워 4. 안내레일

5. 교차레버 6. 바퀴A

7. 발판 8. 발판링크

9. 발판보조링크 10. 안내링크

11. 레버A 12. 손잡이레버

13. 손잡이링크 14. 손잡이

15. 저항레버A 16. 저항레버B

17. 쇽업쇼바 18. 볼조인트

19. 보조링크A 20. 케이블

21. 도르레 22. 바퀴B

23. 저항박스 24. 저항링크

25. 보조링크B 26. 저항축

27. 저항축 연결부 28. 볼트

29. 캠A 30. 벨트A

31. 클러치베어링 32. 롤러A

33. 캠B 34. 탄성부재

35. 직선 36. 크랭크

37. 안장 38. 제2안내링크

39. 보조링크C 40. 보조링크D

41. 제2손잡이링크 42. 보조링크E

Claims

유사등속원호궤적 운동기구를 구성함에 있어서,

T형 베이스프레임과 전측에 타워(3)를 중심으로 구성하며, 상기 베이스프레임(2) 전측에 안내레일(4) 두 개를 좌우 축고정시켜 각기 상하 각운동을 유도하고, 안내레일(4)의 교차구동을 위해 베이스프레임(2) 후위에 축고정된 교차레버(5)의 양단에 바퀴A(6)를 설치하여 안내레일(4)의 교차구동을 유도하며, 발판링크(8) 전후왕복운동시 인체의 하중이 발판(7)에 전달될 때, 인체의 하중으로 발판레일(4)의 교차구동을 유도하게 되고, 상기 발판링크(8)의 전후왕복운동을 위해 발판보조링크(9)의 후위에 바퀴B(10)을 축고정하고, 발판링크(8)의 연결을 위해 발판링크(8)의 전측과 발판보조링크(9)의 임의의 위치를 축고정해서 연결하고, 발판보조링크(9)와 안내링크(10)을 각각 안내링크(10)의 레버A(11)를 손잡이레버(12)와 볼조인트로 좌우를 각각 연결하여 안내링크(16)의 일축에 저항레버A(15)와 타워(3) 후위 상단에 고정된 저항레버B(16)를 좌우설치하고 그 사이에 쇽업쇼바(17)를 연결하여 안내링크(10)가 전후 각운동시에 저항을 안출하는 유사등속 원호궤적 운동기구.
제1항에 있어서, 발판에 인체의 하중이 실리게 될 때,

안내레일(4)이 각운동을 하며 하방 각운동하며, 안내레일(4)의 하부에 밀착된 바퀴A(6)가 교차레버(5)의 양끝 간에 설치되어 시소운동처럼 각운동하여 안내레일(4)의 좌우 각운동 안출하도록 하며, 결국 발판의 운동이 타원과 유사한 운동성을 안출하는 유사등속 원호궤적 운동기구.
제1항에 있어서, 발판에 인체의 하중이 실리게 될 때, 볼조인트를 교차레버의 양단에 축고정하고 발판링크에 축고정된 볼조인트(18)를 보조링크A(19)로 연결하여 발판링크(8)의 교차상하 각운동을 안출하는 유사등속 원호궤적 운동기구.
제1항에 있어서, 베이스프레임 후위에 도르레를 축고정하고 좌우 발판링크(8)가 상호 각운동을 위해 발판링크(8)의 일단을 케이블(20)로 연결하여 도르레(21)를 통해 발판링크(8)의 좌우상호 각운동을 일으켜, 발판링크의 교차상하 각운동을 안출하는 원호궤적 운동기구.
제1항에 있어서, 타원 상단에 손잡이링크를 축고정하고 안내링크에 의해 각운동시에 손잡이링크 후위에 좌우각각 축고정된 제2손잡이링크를 보조링크E로 연결하여 손잡이의 궤적의 반지름이 확대되는 유사등속 원호궤적 운동기구.
제1항에 있어서, 타워 전측에 저항박스를 배치하고 발판의 운동성을 직선운동으로 안출하기 위해 보조링크B(25)를 좌우 각각 양단을 축고정하여 안내링크(10)와 발판링크(8)를 연결하고, 발판링크(8)의 하단에 바퀴A(6)와 바퀴B(22)를 전후에 설치하여, 발판(7)의 운동성을 직선으로 움직임에 따른 저항을 안출하고 발판의 운동성을 직선으로 하는 유사등속 원호궤적운동기구.
제6항에 있어서, 저항박스는 저항링크가 교차구동을 할 경우 적절한 저항을 안출하고자하는 것으로 저항축(26)과 저항링크(24)를 저항연결부(27)로 각기 좌우 볼트(28)로 연결할 때, 저항축(26)에 고정된 좌우 캠A(29)가 각각 각운동을 하게 되고 캠에 연결된 벨트A(30)는 클러치베어링(31)의 롤러A(32)를 구동시키고 롤러A(32)는 벨트B(33)와 연결된 롤러B(34)와 연결되어 플라이휠(35)을 구동시키게 되어 저항링크(24)의 각운동에 따른 저항을 안출하게 되는 것이며, 저항링크(24) 복귀운동을 원활하게 하기 위해 벨트A(30)의 일단을 캠B(33)와 연결하고 캠B(33)의 복귀력을 증대시키기 위해 탄성부재(34) 일단을 캠B(33)와 연결하며, 하측은 저항박스(23)의 임의의 지점과 연결하는 유사등속 원호궤적 운동기구.
제6항에 있어서, I형 베이스프레임에 안장을 설치하고 인체가 발판(7)을 구동시킬 때, 발판링크(8) 하단을 크랭크(36)와 연결하고 발판링크(8) 상단을 안내링크(10)와 연결하여 발판(7)에 타원궤적을 안출하고 안내링크(10)의 축고정 하단에 보조링크B(25)를 저항박스(23)의 저항링크(24) 좌우 각각 연결하는 유사등속 원호궤적 운동기구.
제6항에 있어서, 안내링크의 축고정이 베이스프레임 전측 하단에 된 것으로 안내링크의 각운동시 발판링크(8)의 왕복운동이 일어나게 되고 발판(7)은 일정 범위 안에서 인체의 운동에 종속된 운동을 하게 되며, 안내링크(10)의 일단과 타워(3) 상단에 축고정된 제2안내링크(38)를 보조링크C(39)로 연결하여 제2안내링크(38)를 각운동시키고 제2안내링크(38)의 각운동시 저항박스(23)의 저항링크(24)를 보조링크B(25)로 연결하고 손잡이링크(13)의 각운동을 위해 제2안내링크(38)를 보조링크D(40)로 연결하여 발판(7)의 전후운동 시에 손잡이(14)의 각운동과 저항링크(24)의 각운동을 동시에 안출하는 유사등속 원호궤적 운동기구.