KR20110079214A - 회전 발판 유닛 및 이를 구비한 무동력 워킹 머신 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 사람이 걷거나 뛸 때 사람의 발이 회전 발판 유닛에 작용하는 힘만으로 원활하게 회전이 가능한 회전 발판 유닛 및 이를 구비한 무동력 워킹 머신을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 메인 프레임; 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 고정되고, 서로 평행하게 이격되어 배치된 복수의 회전 롤러; 상기 회전 롤러들이 배치된 영역의 최외곽에 상기 회전 롤러들과 평행하게 배치된 다중 회전축 조립체; 상기 다중 회전축 조립체와 상기 회전 롤러들을 포괄하도록 감겨진 제1벨트; 및 상기 제1벨트의 외측에서 감싸면서 상기 다중 회전축 조립체에 걸리도록 배치되며 내면에 기어 치에 치합되는 돌기들이 형성된 제2벨트를 포함하고, 상기 다중 회전축 조립체는, 내부 회전축; 상기 내부 회전축과 회전 중심축을 공유하도록 길이 방향으로 연결되고, 동시에 상기 내부 회전축과 독립적으로 회전 가능한 외부 회전축; 및 상기 외부 회전축에 지지되고, 상기 내부 회전축의 외경에 비해 기초 원 지름이 큰 기어를 포함하고, 상기 제1벨트는 상기 내부 회전축의 외측에 접하면서 감겨지며, 상기 제2벨트의 내면의 돌기들이 상기 기어에 치합되면서 감겨진 회전 발판 유닛 및 이를 구비한 워킹 머신을 제공한다.

Description

회전 발판 유닛 및 이를 구비한 무동력 워킹 머신{Rotational foothold unit and step driven type walking machine having the same}

본 발명은 회전 발판 유닛 및 이를 구비한 무동력 워킹 머신(walking machine)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 동력 없이 사용자가 걷는 힘만으로 유연하게 회전이 가능한 회전 발판 유닛과 이를 구비한 무동력 워킹 머신에 관한 것이다.

사용자가 걷기 또는 뛰는 운동을 할 수 있도록 하는 러닝머신은 운동기구로써 널리 사용되고 있다. 대개의 러닝머신은 동력을 활용하여 발판의 벨트를 회전시키고, 그 벨트 위에서 사용자가 벨트의 회전 선속도에 맞추어 걷거나 뜀으로써 운동할 수 있도록 사용된다.

그런데, 이러한 러닝머신이 실외에 설치되어 사용되는 경우에는 동력 계통의 모터 등이 강우에 노출될 수 있고 부식에 의한 기능 상실의 가능성이 커서 동력을 사용하는 러닝머신을 실외에 설치하기 위해서는 방수 및 밀폐를 위한 설비를 갖추어야 하는 문제점이 있다.

이에 동력 계통을 생략하고 사용자가 발판으로 사용되는 벨트를 구르는 힘만 으로 회전이 가능한 무동력 워킹 머신을 실외에 설치하는 방안을 생각하게 되었다. 그러나 동력을 사용하는 기존의 실내용 러닝머신의 회전 발판 유닛을 그대로 실외용 무동력 워킹 머신에 사용하는 경우에는 발판으로 사용되는 벨트와 내부 구조물의 마찰로 인해 원활한 회전이 이루어지지 않아서 워킹 머신으로서의 역할을 하지 못하는 문제점이 발생하였다.

이에 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 회전 발판 유닛과 이를 구비한 무동력 워킹 머신을 개발할 필요성이 대두되게 되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 포함한 여러 가지 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 사람이 걷거나 뛸 때 사람의 발이 회전 발판 유닛에 작용하는 힘만으로 원활하게 회전이 가능한 회전 발판 유닛 및 이를 구비한 무동력 워킹 머신을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 빈번하게 회전 및 정지를 반복하는 회전 발판 유닛에서 발판 벨트가 회전축의 길이 방향으로 어긋나게 이동하는 것을 방지하여 유지 보수의 필요성을 크게 감소시킬 수 있는 회전 발판 유닛 및 이를 구비한 무동력 워킹 머신을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은,

메인 프레임;

상기 메인 프레임에 회전 가능하게 고정되고, 서로 평행하게 이격되어 배치된 복수의 회전 롤러;

상기 회전 롤러들이 배치된 영역의 최외곽에 상기 회전 롤러들과 평행하게 배치된 다중 회전축 조립체;

상기 다중 회전축 조립체와 상기 회전 롤러들을 포괄하도록 감겨진 제1벨트; 및

상기 제1벨트의 외측에서 감싸면서 상기 다중 회전축 조립체에 걸리도록 배치되며 내면에 기어 치에 치합되는 돌기들이 형성된 제2벨트를 포함하고,

상기 다중 회전축 조립체는,

내부 회전축;

상기 내부 회전축과 회전 중심축을 공유하도록 길이 방향으로 연결되고, 동시에 상기 내부 회전축과 독립적으로 회전 가능한 외부 회전축; 및

상기 외부 회전축에 지지되고, 상기 내부 회전축의 외경에 비해 기초 원 지름이 큰 기어를 포함하고,

상기 제1벨트는 상기 내부 회전축의 외측에 접하면서 감겨지며,

상기 제2벨트의 내면의 돌기들이 상기 기어에 치합되면서 감겨진 회전 발판 유닛을 제공함으로써 달성된다.

여기서, 상기 내부 회전축은 양 단부에 중공부를 구비하고,

상기 외부 회전축은, 상기 내부 회전축의 단부에서 상기 중공부측으로 일단부가 삽입된 상태로 베어링에 의해 회전가능하게 지지되고, 타단부는 상기 메인 프레임에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

여기서, 상기 기어는 상기 외부 회전축에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

여기서, 상기 외부 회전축은,

상기 내부 회전축에 베어링에 의해 지지되는 일단부와 기어가 베어링에 의해 결합되는 부분의 사이에 외부 회전축의 중심축에 직교하는 방향으로 돌출된 가이드부를 더 구비하고,

상기 제2벨트의 내면에는 상기 가이드부가 삽입되는 가이드 홈이 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 위에서 언급한 회전 발판 유닛을 하나 이상 구비하고,

상기 회전 발판 유닛의 메인 프레임과 연결되어 상기 회전 발판 유닛을 딛고 선 사용자가 잡을 수 있도록 배치된 손잡이를 더 포함하는 형태의 무동력 워킹 머신을 제공함으로써도 달성된다.

여기서, 상기 회전 발판 유닛의 제2벨트의 회전 선속도를 포함하는 운동 정보를 디스플레이 하는 디스플레이 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 여기서, 상기 하나 이상의 회전 발판 유닛 중 하나 이상은 지면에 대해 경사를 이루도록 배치될 수 있다.

본 발명에 의하면 사람이 걷거나 뛸 때 사람의 발이 회전 발판 유닛에 작용하는 힘만으로 원활하게 회전이 가능한 회전 발판 유닛 및 이를 구비한 무동력 워킹 머신을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 빈번하게 회전 및 정지를 반복하는 회전 발판 유닛에서 발판 벨트가 회전축의 길이 방향으로 어긋나게 이동하는 것을 방지하여 유지 보수의 필요성을 크게 감소시킬 수 있는 회전 발판 유닛 및 이를 구비한 무동력 워킹 머신을 제공할 수 있다. 또한, 기존의 일단 벨트만을 구비하는 형태의 무동력 러닝머신에서는 마찰력이 커서 사용자가 거의 뛰면서 운동하는 것은 어려웠는데, 본 발명의 회전 발판 유닛을 구비하는 경우에는 회전이 상대적으로 원활하여 사용자가 뛰면서 운동을 할 수도 있게 된다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 회전 발판 유닛의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 회전 발판 유닛에 사용되는 다중 회전축 조립체의 구성요소와 주변 구성요소의 결합 관계를 보여주는 부분 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명에 따른 회전 발판 유닛에서 메인 프레임 중 측면 플레이트를 분리한 상태의 측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 발판 유닛을 구비하는 무동력 워킹 머신의 개념도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 회전 발판 유닛은, 메인 프레임, 회전 롤러(140), 다중 회전축 조립체, 제1벨트(120) 및 제2벨트(110)를 포함한다.

상기 메인 프레임은 회전 발판 유닛의 제1 벨트(120) 및 제2벨트(110) 내측에 위치하는 내부 프레임(160)과, 제1벨트(120) 및 제2벨트(110)의 회전 이송 방향에 대해 측면에 위치하는 측면 플레이트(170)를 포함하고, 선택적으로 내부 프레임과 제1벨트(120)의 사이에 놓이도록 내부 프레임 상에 배치되는 덮개판(150)을 더 포함할 수 있다.

도 1에서 덮개판(150)이 부분 절개된 부분에서 보이는 것과 같이, 상기 내부 프레임은 사다리의 형상과 유사하게 길이 방향으로 나란하게 배치된 두 개의 길이 방향 프레임 부분과, 이 길이 방향 프레임을 서로 연결하도록 이 길이 방향 프레임에 교차하는 방향으로 연장된 폭 복수의 방향 프레임을 구비할 수 있다. 폭 방향 프레임은 반드시 길이 방향 프레임들에 직교하면서 연결도리 필요는 없다.

상기 회전 롤러(140)는, 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 고정되고, 서로 평행하게 이격되어 배치되는 것으로 상기 제1벨트(120)가 접하면서 회전 이송될 수 있도록 하는 부재이다. 도 1에 도시된 것과 같이, 상기 회전 롤러(140)의 회전축은 상기 길이 방향 프레임에 회전 가능하게 지지될 수 있다.

상기 다중 회전축 조립체는 상기 회전 롤러(140)들이 배치된 영역의 최외곽에 상기 회전 롤러(140)들과 평행하게 배치된 것으로 상기 제1벨트(120) 및 제2벨트(110)가 각각 접하면서 회전 이송될 수 있도록 하는 부재이다.

본 발명은 기본적으로 복수 층으로 벨트를 구비하여서 사용자의 발에 의해 직접적으로 힘을 받는 최외층의 벨트(예를 들어 도면의 제2벨트)와 내부의 벨트(예를 들어 도면의 제1벨트)가 간격(예를 들어 도 3의 A)을 가지고 배치되도록 함으로써 사용자에 의해 가해지는 힘과 그 마찰력에 의해 벨트의 회전 이송이 방해받는 것을 감소시키도록 하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 본 발명의 회전 발판 유닛은 제1벨트(120) 및 제2벨트(110)를 구비하는데, 제1벨트(120)는 내부에서 회전하고, 제2벨트(110)는 상기 제1벨트(120)를 외부에서 감싸면서 회전한다. 제1벨트(120) 및 제2벨트(110) 사이의 간격(A)은 상기 다중 회전축 조립체에 의해 확보되며, 벨트의 자중, 사용자의 하중 및 사용자가 가하는 동적인 힘에 의해 벨트는 쳐짐이 발생하여 내부의 벨트 또는 다른 구성요소와 마찰하게 된다. 다만, 이격된 벨트를 다단으로 벨트를 형성하는 경우에는 최외곽에 위치한 벨트가 받는 하중이 모두 내부의 벨트에 전달되지는 않기 때문에 결과적으로 마찰력을 현저히 감소시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 청구범위에서는 벨트를 제1벨트(120)와 제2벨트(110)의 두 개만 언급하지만 2개 이상의 벨트를 다층으로 사용하게 되면 본 발명의 범위에 속하게 될 수 있다.

상기 제1벨트(120)는 상기 회전 롤러(140)들을 내부에 포괄하도록 감겨지고, 상기 제2벨트(110)는 무(無)하중 상태에서는 상기 제1벨트(120)의 외측에서 접하지 않으면서 (간격 A를 유지하면서) 포괄하도록 감겨지며, 상기 제1벨트(120) 및 제2벨트(110)의 최외측은 모두 상기 다중 회전축 조립체에 걸리도록 배치된다. 또한, 덮개판(150)이 생략되는 경우에는 부가적으로 제1벨트(120)와 내부 프레임(160)과의 사이에 간격을 두거나, 또는 덮개판(150)이 있는 경우에는 덮개판(150)과 제1벨트(120) 사이에도 간격(도 3의 B)이 존재하도록 배치할 수 있고, 이 경우 마찰력 감소의 효과는 더욱 커진다.

상기 다중 회전축 조립체는, 내부 회전축(135), 외부 회전축(130) 및 기어(133)를 포함하고, 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 지지된다. 다중 회전축 조립체가 메인 프레임에 지지되는 방식은 도면에 도시된 실시예에서는 외부 회전축(130)의 타단부(130c)가 측면 플레이트(170)에 회전 가능하게 베어링(134)으로 지지되는 방식이다. 이때의 베어링(134)은 발판 중앙 방향을 향하여 지지력을 작용하기에 적합하도록 테이퍼 베어링이 사용될 수 있다.

상기 내부 회전축(135)은 다중 회전축 조립체에서 제1벨트(120)와 접하면서 제1벨트(120)를 회전가능하게 지지하는 부재이다. 상기 외부 회전축(130)은 상기 내부 회전축(135)에 일단부(130b)가 지지되기는 하지만 상기 내부 회전축(135)과 독립적으로 회전이 가능하게 지지된 부재로써 상기 기어(133)의 회전축이 되는 부재이다. 내부 회전축이 도면에 도시된 것과 같이 중공축인 경우에는 상기 외부 회전축(130)은 일단부(130b)는 내부 회전축(135)의 내부에 삽입되어 베어링에 의해 지지될 수 있고, 타단부(130c)는 측면 플레이트(170)에 의해 지지될 수 있다. 도면에 도시된 것과 달리 내부 회전축이 중공축이 아닌 경우에는 외부 회전축이 일부라도 중공축이어서 내부 회전축의 단부가 외부 회전축의 단부에 삽입되도록 만들어질 수 있고, 중공축인지 여부에 무관하게 내부 회전축과 외부 회전축이 상대 회전이 가능한 임의의 축이음의 형태로 만들어질 수도 있다.

상기 기어(133)는 상기 제2벨트(110)와 직접 접하면서 상기 제2벨트(110)를 회전 가능하게 지지하는 부재이다. 상기 제2벨트(110)에는 상기 기어(133)의 치(齒)와 치합되도록 내면에 돌기들이 다수 형성되어 있다. 상기 기어(133)는 상기 외부 회전축(130)에 지지되는데, 고정된 형태로 지지될 수도 있고, 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수도 있다. 상기 기어(133)가 상기 외부 회전축(130)에 고정되는 경우에 비해 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 경우가 회전 자유도를 증가시켜 사용자가 힘을 덜 들이고 회전 발판 유닛을 회전시킬 수 있어서 더 바람직하다.

상기 기어(133)는 상기 내부 회전축(135)의 외경에 비해 기초 원 지름(basic circle diameter)이 커야 한다. (여기서, 기초 원 지름은 기어의 회전 중심점에서 기어의 치근까지의 거리의 두 배로써, 기어치를 제외한 기어의 직경이라고 할 수 있다.) 이는 제1벨트(120)와 제2벨트(110)가 무하중 상태에서 소정 간격을 유지할 수 있도록 하기 위한 것이다. 내부에 위치한 제1벨트(120)는 상기 내부 회전축(135)의 외측에 접하면서 감겨지고, 제2벨트(110)는 상기 기어(133)에 접하면서 감겨지는데, 제1벨트(120)와 제2벨트(110) 사이에 무하중 상태에서 간격을 유지할 수 있어야 내부 프레임(160)과 제1벨트(120), 또는 내부 프레임(160)에 배치되는 덮개판(150)과 제1벨트(120) 사이의 마찰력을 감소시킬 수 있고, 이 마찰력이 감소되어야 사용자가 제2벨트(110)를 구르는 힘만으로 원활하게 회전 발판 유닛이 회전 가능하다. 물론 이 간격이 유지되는 특징과, 제1벨트(120) 및 제2벨트(110)가 서로 독립적으로 회전이 가능한 특징이 함께 할 때에는 더욱 원활한 회전이 가능하다.

한편, 상기 외부 회전축(130)은, 상기 내부 회전축(135)에 베어링에 의해 지지되는 일단부(130b)와 기어(133)가 베어링에 의해 결합되는 부분의 사이에, 외부 회전축(130)의 중심축에 직교하는 방향으로 돌출된 가이드부(130a)를 더 구비하고, 상기 제2벨트(110)의 내면에는 상기 가이드부(130a)가 삽입되는 가이드 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이는 제2벨트가 지속적으로 회전함에 따라 회전 롤러(140)나 다중 회전축 조립체의 회전축과 나란한 방향으로 제2벨트(110)가 이동하는 것을 방지하기 위한 것이다.

도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 회전 발판 유닛을 구비하는 무동력 워킹 머신을 제작하는 것이 가능하다. 즉, 이상에서 설명한 본 발명에 따른 회 전 발판 유닛을 하나 이상 구비하고, 상기 회전 발판 유닛의 메인 프레임과 연결되어 상기 회전 발판 유닛을 딛고 선 사용자가 잡을 수 있도록 배치된 손잡이를 더 구비하도록 하면 무동력으로 작동이 가능한 워킹 머신을 구현할 수 있다. 특히, 동력이 별도로 없는 경우에도 아날로그 방식의 속도계 등을 설치하는 경우에는 회전 발판 유닛의 제2벨트(110)의 회전 선속도를 사용자가 볼 수 있게 디스플레이 할 수도 있다. 또는 별도의 전원이 연결되도록 한 상태에서 디지털 방식으로 각종 운동 정보(속도, 경사각도, 심박수 등)를 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이 할 수도 있다. 도 4에서는 두 개의 회전 발판 유닛이 경사지게 배치된 형태의 무동력 워킹 머신을 도시하고 있는데, 필요에 따라 지면에 평행한 형태로 회전 발판 유닛을 설치할 수도 있고, 경사 각도를 조절할 수 있는 형태로 회전 발판 유닛을 설치할 수도 있다.

지금까지 본 발명을 설명함에 있어, 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 회전 발판 유닛의 구성을 개략적으로 보여주는 부분 절개 사시도.

도 2는 본 발명의 회전 발판 유닛에 사용되는 다중 회전축 조립체의 구성요소와 주변 구성요소의 결합 관계를 보여주는 부분 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 회전 발판 유닛에서 메인 프레임 중 측면 플레이트를 분리한 상태의 측면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 발판 유닛을 구비하는 무동력 워킹 머신의 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 제2벨트 120: 제1벨트

130: 외부 회전축 130a: 가이드부

130b: 외부 회전축 일단부 130c: 외부 회전축 타단부

131, 132, 134: 베어링 133: 기어

135: 내부 회전축 140: 회전 롤러

150: 덮개판 160: 내부 프레임

170: 측면 플레이트

Claims (7)

1. 메인 프레임;

   상기 메인 프레임에 회전 가능하게 고정되고, 서로 평행하게 이격되어 배치된 복수의 회전 롤러;

   상기 회전 롤러들이 배치된 영역의 최외곽에 상기 회전 롤러들과 평행하게 배치된 다중 회전축 조립체;

   상기 다중 회전축 조립체와 상기 회전 롤러들을 포괄하도록 감겨진 제1벨트; 및

   상기 제1벨트의 외측에서 감싸면서 상기 다중 회전축 조립체에 걸리도록 배치되며 내면에 기어 치에 치합되는 돌기들이 형성된 제2벨트를 포함하고,

   상기 다중 회전축 조립체는,

   내부 회전축;

   상기 내부 회전축과 회전 중심축을 공유하도록 길이 방향으로 연결되고, 동시에 상기 내부 회전축과 독립적으로 회전 가능한 외부 회전축; 및

   상기 외부 회전축에 지지되고, 상기 내부 회전축의 외경에 비해 기초 원 지름이 큰 기어를 포함하고,

   상기 제1벨트는 상기 내부 회전축의 외측에 접하면서 감겨지며,

   상기 제2벨트의 내면의 돌기들이 상기 기어에 치합되면서 감겨진 회전 발판 유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내부 회전축은 양 단부에 중공부를 구비하고,

   상기 외부 회전축은, 상기 내부 회전축의 단부에서 상기 중공부측으로 일단부가 삽입된 상태로 베어링에 의해 회전가능하게 지지되고, 타단부는 상기 메인 프레임에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 회전 발판 유닛.
3. 제1항에 있어서,

   상기 기어는 상기 외부 회전축에 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 회전 발판 유닛.
4. 제1항에 있어서,

   상기 외부 회전축은,

   상기 내부 회전축에 베어링에 의해 지지되는 일단부와 기어가 베어링에 의해 결합되는 부분의 사이에 외부 회전축의 중심축에 직교하는 방향으로 돌출된 가이드부를 더 구비하고,

   상기 제2벨트의 내면에는 상기 가이드부가 삽입되는 가이드 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 발판 유닛.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 회전 발판 유닛을 하나 이상 구비하고,

   상기 회전 발판 유닛의 메인 프레임과 연결되어 상기 회전 발판 유닛을 딛고 선 사용자가 잡을 수 있도록 배치된 손잡이를 더 포함하는 무동력 워킹 머신.
6. 제5항에 있어서,

   상기 회전 발판 유닛의 제2벨트의 회전 선속도를 포함하는 운동 정보를 디스플레이 하는 디스플레이 유닛을 더 포함하는 무동력 워킹 머신.
7. 제5항에 있어서,

   상기 하나 이상의 회전 발판 유닛 중 하나 이상은 지면에 대해 경사를 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 무동력 워킹 머신.

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