KR20090096845A - 공기압을 이용한 헬스기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상기 축(105a)을 중심으로 지렛대(105)를 푸쉬바(110)와 풀링바(120)로 구분하되 상기 푸쉬바(110)는 실린더(103)의 피스톤 로드(104a) 끝단에 연결되도록 하고, 풀링바(120)에는 일정길이를 갖는 장공(121)을 형성하고 상기 장공(121)을 따라 이동하는 구름롤러(122)를 형성하며, 상기 구름롤러(122)의 축 양단에는 견인구(123)가 결합되고, 상기 견인구(123)의 상단 중앙에는 하나 이상의 풀리(106)에 의해 지지되는 견인줄(107)이 연결되도록 구성되는 공기압을 이용한 헬스기구를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 힘점(구름롤러)가 지렛대의 경사도에 따라 장공을 따라 구르면서 지렛대의 축(받침점)과 견인줄(힘점)과의 거리가 가변되도록, 즉 받침점과 힘점의 거리를 더 멀게 함으로써 사용자가 핸들을 잡아당김으로써 더 커지는 공기압에 비례하여 사용자는 지렛대의 원리에 의해 더 작은 힘으로도 피스톤을 작동시킬 수 있게 되어 사용자가 균일한 힘을 지속적으로 유지할 수 있도록 함으로써 운동효과를 극대화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

공기압, 실린더, 지렛대, 헬스기구

Description

공기압을 이용한 헬스기구{Body training machine using Pneumatic pressure}

본 발명은 공기압을 이용한 헬스기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더에 충진된 공기의 압력을 이용하여 운동을 가능하게 하되 피스톤에 압력이 가해지면 부피가 줄어들수록 공기의 압력은 기하급수적으로 커지는 실린더가 가지는 단점을 누르는 힘의 위치에서 받침대까지의 거리와 받침대부터 물체의 위치까지의 거리비에 의해 힘의 크기가 달라지는 지렛대의 원리를 이용하여 실린더의 공기의 압이 커지더라도 사용자는 거의 일정한 힘으로 실린더를 작용하도록 함으로써 운동 효과를 높일 수 있는 공기압을 이용한 헬스기구에 관한 것이다.

근래 패스트푸드 등과 같은 과도한 영양분의 섭취로 인해 다이어트와 건강한 삶에 대한 관심의 증가로 인해 헬스장을 찾거나 또는 집에 비치된 헬스기구를 이용해서 운동을 하고자 하는 인구가 증가하고 있다.

그러나 헬스장에 설치되어 있는 바벨이나 덤벨 등의 근력강화용 헬스기구는 정해진 단위의 무게를 가진 금속웨이트와 연결된 레버를 밀거나 당기면서 중력의 작용을 극복하는 방향으로 운동을 할 수 있도록 하는 구조이긴 하나 많은 공간을 차지하는 단점과 제작비용의 증가, 과도한 추의 무게를 감당하지 못해 부상의 위험이 상존하는 등의 문제점을 갖고 있다.

따라서 최근에는 금속웨이트를 대신하여 유압이나 실린더를 이용하여 운동을 할 수 있게 만들어진 헬스기구 등이 개발되고 있으며, 특히 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 공간의 효율적 활용이 가능한 공기압, 즉 실린더를 이용한 헬스기구가 주로 선호되고 있다.

즉 공압을 이용한 헬스기구로는 실용신안등록출원 제20-2006-0010110호에 개시되어 있는바, 상기 고안은 헬스기구(1)의 레버(2)에 피스톤 로드(4)가 연결된 복동실린더(5); 상기 복동실린더(5)의 좌우측 챔버의 오리피스에 직접 연결된 제1압축공기탱크(12a) 및 제2압축공기탱크(12b); 압축공기를 생성하는 공기압축기(19); 및 상기 제1압축공기탱크(12a) 및 제2압축공기탱크(12b)와 상기 공기압축기(19) 사이에 구비되고, 사용자의 수동조작에 따라 공기압축기(19)에서 생성된 압축공기를 제1압축공기탱크(12a) 또는 제2압축공기탱크(12b) 중의 어느 하나 또는 모두에 공급하도록 유로를 형성하는 압축공기유로전환수단;을 포함하여 구성된다.

지렛대(lever)라 함은 막대와 받침대를 이용하여 작은 힘을 큰 힘으로 바꾸는 장치를 의미하며, 지렛대에는 막대의 한 점을 물체로 받쳐 고정시켜 놓는 받침점, 지렛대에 힘을 가하는 힘점, 지렛대가 다른 물체에 힘을 미치는 작용점(일점)의 3가지 중요한 점이 있다.

지렛대의 기본 원리는 힘의 모멘트를 이용한 것이다. 즉 '힘의 모멘트(moment)'라 함은 물체의 무게와 받침점에서 물체까지의 거리의 곱을 의미하는데, 지렛대가 수평이 되기 위해서는 받침점 양쪽의 힘의 모멘트가 같아야 한다. 따라서 받침점에서 가까운 곳에서 큰 힘이 작용하더라도 받침점 반대쪽 더 먼 곳에서 보다 작은 힘을 작용시켜도 동일한 크기의 일을 할 수 있는 것으로, 상기 모멘트의 평형 관계를 수식으로 표현하면 아래와 같다.

b x F = a x W

여기서 W는 물체의 무게, F는 지렛대에 가해주는 힘, b는 받침점에서 힘점까지의 거리, a는 받침점에서 작용점까지의 거리이다. 이때 지렛대로 W를 드는 힘의 크기 F는 a와 b와의 거리와 밀접한 관계가 있다. 즉 b > a 일 때는 가해주는 힘 F는 W 보다 작고, a = b 일 때는 F와 W는 같으며, b < a 일 경우는 가해주는 힘 F는 W 보다 크게 든다. 즉 받침점에서 물체가 놓인 곳까지의 거리보다 받침점에서 힘을 주는 곳까지의 거리가 길 때에는 힘점에서 움직이는 거리는 증가하나 물체를 작은 힘으로 들어 올릴 수 있게 된다. 반대로, 받침점에서 물체가 놓인 곳까지의 거리보다 받침점에서 힘을 주는 곳까지의 거리가 짧을 때에는 큰 힘을 주어야 물체를 들어올릴 수 있는 대신 움직여야 할 거리는 짧아지는데, 이는 힘으로 거리의 이득을 얻을 수 있는 것이다.

하지만 상기한 종래의 헬스기구(1)는 사용자가 핸들을 잡아당겨 피스톤에 압력이 가해지면 실린더 내부에 충진된 공기의 부피가 줄어들게 되고, 이때 공기의 부피가 줄어들게 되면 압력은 기하급수적으로 커지는 단점 때문에 피스톤을 작동하기 위한 힘에 있어 처음과 나중이 현저하게 달라지게 된다.

이는 지속적으로 근육에 균일한 힘을 가함으로써 신체를 단련하기 위한 헬스기구의 목적에 비추어 볼 때 사용자에게는 운동의 효과가 극히 미비한 단점을 갖는다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 축을 중심으로 지렛대를 푸쉬바와 풀링바로 구분하되 상기 푸쉬바는 실린더의 피스톤로드 끝단에 연결되도록 하고, 풀링바는 핸들의 견인줄에 연결되도록 하되 상기 풀링바에는 일정길이를 갖는 장공을 형성하고 상기 장공(長孔)에 구름롤러가 굴러서 이동할 수 있도록 결합되어지되, 상기 견인줄은 구름롤러의 축에 형성된 견인구의 상단 중앙에 연결되도록 구성함으로써 상기 구름롤러가 지렛대의 경사도에 따라 장공을 따라 구르면서 지렛대의 축(받침점)과 구름롤러(힘점)과의 거리를 가변(可變)시킴으로써 피스톤의 압력(일점)을 실린더 내부의 공기압력에 비례토록 작용되도록 한 것이다.

이처럼 본 발명은 종래 힘점이 항상 고정적인 구조를 가지던 종래의 공압을 이용하는 헬스기구를 개선하여 힘점(구름롤러)가 지렛대의 경사도에 따라 장공을 따라 구르면서 지렛대의 축(받침점)과 견인줄(힘점)과의 거리가 가변되도록, 즉 받침점과 힘점의 거리를 더 멀게 함으로써 사용자가 핸들을 잡아당김으로써 더 커지는 공기압에 비례하여 사용자는 지렛대의 원리에 의해 더 작은 힘으로도 피스톤을 작동시킬 수 있게 되어 본 발명 공기압을 이용하는 헬스기구를 사용함에 있어 사용자는 균등한 힘을 지속적으로 사용하게 되고 이로 인해 운동효과를 극대화시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

[도 2]는 본 발명 헬스기구(100)의 사시도를 도시한 것으로, 본 발명은 기대(101)와 실린더(103)를 설치하기 위한 프레임(102)과, 상기 프레임(102)의 일측에 설치되는 피스톤(104)을 구비하는 실린더(103)와, 상기 피스톤(104)이 승하강 가능토록 로드(104a)의 일측에 결합되는 지렛대(105)와, 상기 지렛대(105)의 축(105a)을 지지하기 위한 지지대(101a)와, 상기 지렛대(105)를 견인하기 위한 견인줄(107)과, 상기 견인줄(107)을 지지하기 위한 하나 이상의 풀리(106)로 이루어진 헬스기구에 있어서, 상기 축(105a)을 중심으로 지렛대(105)를 푸쉬바(110)와 풀링바(120)로 구분하되 상기 푸쉬바(110)는 실린더(103)의 피스톤 로드(104a) 끝단 에 연결되도록 하고, 풀링바(120)에는 일정길이를 갖는 장공(121)을 형성하고 상기 장공(121)을 따라 이동하는 구름롤러(122)를 형성하며, 상기 구름롤러(122)의 축 양단에는 견인구(123)가 결합되고, 상기 견인구(123)의 상단 중앙에는 하나 이상의 풀리(106)에 의해 지지되는 견인줄(107)이 연결되도록 구성되어 진다.

이때 상기 실린더(103)는 공기압 및 유압 실린더 등을 사용할 수 있으나, 본 발명의 구조상 바람직한 구조는 공기압 실린더이다.

상기 실린더(103)의 내부 하단에는 조절수단(131)과, 상기 조절수단(131)에 형성된 조절판(132)으로 구성된 압력조절부(130)는 상기 조절판(132)의 위치에 따라 실린더의 유압 또는 공기압을 조절할 수도 있을 것이다.

상기 지렛대(105)의 후방에 형성된 푸쉬바(110)의 끝단에는 소정길이를 갖는 통공(111)이 형성되고, 상기 통공(111)에는 실린더 로드(104a)의 끝단이 힌지축(112) 결합되는데, 이는 지렛대(105)의 상하 움직임, 즉 실린더 로드(104a)의 돌출부위에 따라 상기 통공(111)의 소정공간에서 푸쉬바(110)의 움직임이 가능하도록 하기 위함이다.

상기 지렛대(105)의 전방에 형성된 풀링바(120)에는 장공(121)이 형성되고 상기 장공(121)에는 장공(121)을 따라 구름이동하는 구름롤러(122)가 형성되어지는데, 이때 상기 구름롤러(122)는 사용자가 핸들(108)을 잡아당김으로써 지렛대(105)의 뒷부분, 즉 풀링바(120)가 상승하게 되면 풀링바(120)가 경사진 각만큼 구름롤러(122)는 뒤로 이동하게 되고, 따라서 지렛대의 축(받침점)과 구름롤러(힘점)와의 거리를 더 멀어지게 한다.

따라서 핸들(108)을 더 잡아당길수록 지렛대의 축(받침점)과 구름롤러(힘점) 사이는 더 멀어지게 되어 사용자의 힘은 줄어드는 반면 실린더(103) 내부를 압축하는 피스톤의 힘은 더 커지게 된다.

이처럼 상기한 구성을 갖는 본 발명 헬스기구(100)의 작동상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

사용자가 운동을 위해 핸들(108)을 잡아당기게 되면 핸들(108)에 연결된 견인줄(107)은 풀리(106)을 통해 견인구(123)를 견인하게 된다.

이때 견인구(123)는 구름롤러(122)의 축 양단에 결합된 구조여서 당연히 구름롤러(122)를 잡아당기게 되며 따라서 지렛대(105)의 후방, 즉 풀링바(120)는 들어올려지게 된다. 상기 풀링바(120)가 들어올려진 만큼 구름롤러(122)는 장공(121)을 굴러 이동하게 되며, 동시에 축(105a)에 의해 상기 풀링바(120)가 들어올려진 만큼 푸쉬바(110)는 아래로 경사지게 된다.

결국 상기 푸쉬바(110)의 끝단에 연결된 피스톤 로드는 아래로 힘을 가해 피스톤(104)을 누르게 되고 상기 피스톤(104)은 실린더(103) 내부에 충진된 공기를 압축하게 된다.

상기와 같이 피스톤(104)이 실린더(103) 내부에 충진된 공기를 압축하는 과정에서 힘이 소요되며 이로써 사용자는 운동효과를 얻게 된다.

이처럼 사용자가 운동을 위해 핸들(108)을 잡아당기면 당길수록 구름롤러(122)와 축(105a)과의 거리는 멀어지게 되며 결국 지렛대의 원리에 의해 실린더 내부에서 점점 증가하는 공기압에 비례하여 사용자의 힘은 점차 줄어들게 되어 핸들(108)을 처음 잡아당기는 힘과 맨 나중의 힘에 있어 차이가 크게 달라지지 않도록 하였다.

상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

도 1 - 종래의 헬스기구를 도시한 사시도.

도 2 - 본 발명 헬스기구를 도시한 사시도.

도 3 - 도 2의 V-V선 단면도.

도 4 - 본 발명 실린더의 내부구조를 도시한 단면도.

도 5 - 본 발명의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 6 - 본 발명의 사용상태 참고도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 종래 헬스기구

100: 본 발명 헬스기구

101: 기대 101a: 지지대

102: 프레임 103: 실린더

104: 피스톤 104a: 로드

105: 지렛대 105a: 축

106: 풀리 107: 견인줄

108: 핸들 110: 푸쉬바

111: 통공 112: 힌지축

120: 풀링바 121: 장공

122: 구름롤러 123: 견인구

130: 압력조절부 131: 조절수단

132: 조절판

Claims (2)

1. 기대(101)와 실린더(103)를 설치하기 위한 프레임(102)과, 상기 프레임(102)의 일측에 설치되는 피스톤(104)을 구비하는 실린더(103)와, 상기 피스톤(104)이 승하강 가능토록 로드(104a)의 일측에 결합되는 지렛대(105)와, 상기 지렛대(105)의 축(105a)을 지지하기 위한 지지대(101a)와, 상기 지렛대(105)를 견인하기 위한 견인줄(107)과, 상기 견인줄(107)을 지지하기 위한 하나 이상의 풀리(106)로 이루어진 헬스기구에 있어서,

   상기 축(105a)을 중심으로 지렛대(105)를 푸쉬바(110)와 풀링바(120)로 구분하되 상기 푸쉬바(110)는 실린더(103)의 피스톤 로드(104a) 끝단에 연결되도록 하고, 풀링바(120)에는 일정길이를 갖는 장공(121)을 형성하고 상기 장공(121)을 따라 이동하는 구름롤러(122)를 형성하며, 상기 구름롤러(122)의 축 양단에는 견인구(123)가 결합되고, 상기 견인구(123)의 상단 중앙에는 하나 이상의 풀리(106)에 의해 지지되는 견인줄(107)이 연결되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 공기압을 이용한 헬스기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더(103)의 내부 하단에는 조절수단(131)과, 상기 조절수단에 형성된 조절판(132)으로 구성된 압력조절부(130)가 더 구비되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 공기압을 이용한 헬스기구.

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