KR20120051825A - 러닝머신 - Google Patents

Abstract

러닝머신이 개시된다. 본 발명에 따른 러닝머신은 프레임; 프레임에 회전 가능하게 결합되는 구동회전체 및 종동회전체; 구동회전체의 회전동력에 의해 구동회전체 및 종동회전체를 중심으로 무한궤도로 회전하는 러닝벨트; 외주면이 원형으로 형성되며, 구동회전체의 삽입공간부 내주면과 접촉하게 삽입되며, 삽입공간부의 내주면 일부와만 접촉하도록 삽입공간부보다 작게 형성되는 중심회전체;를 구비하며, 구동회전체는 중심회전체의 중심과 삽입공간부의 중심을 연결한 가상선이 중력방향과 제1각도를 이루는 기준위치 및 가상선이 제1각도와 상이한 제2각도를 이루는 부하조절위치 사이에서 이동 가능하며, 기준위치로부터 부하조절위치로의 이동시에 중심회전체의 외주면과 삽입공간부의 내주면 사이의 접촉은 유지되며, 구동회전체의 외측 또는 삽입공간부 내에 배치되며, 구동회전체가 기준위치에 배치되도록 구동회전체와 이격되는 이격위치 및 구동회전체가 부하조절위치에 배치되도록 구동회전체를 접촉 가압하는 가압위치 사이에서 구동회전체에 대해 상대 이동 가능한 부하조절부재;를 더 구비하며, 부하조절위치에서 구동회전체의 일방향으로의 회전은, 구동회전체의 삽입공간부의 내주면과 중심회전체의 외주면 사이의 마찰력 및 구동회전체의 외주면과 상기 부하조절부재 사이의 마찰력에 의해 방해된다.

Description

러닝머신{Treadmill}

본 발명은 러닝머신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가정이나 헬스장 등의 실내공간에서 뿐만 아니라 야외에서도 러닝(running)이나 워킹(walking)을 할 수 있도록 구성된 러닝머신에 관한 것이다.

최근, 생활이 윤택해지고 건강에 대한 관심이 증폭되는 반면에, 실외 공기의 오염 및 바쁜 일상생활 때문에 실외에서 여유있게 운동할 수 있는 여건이 마련되지 않아 간편하게 실내에 설치하여 운동할 수 있는 러닝 머신이 널리 보급되고 있다.

일반적으로, 트레드밀(Treadmill)이라고도 불리우는 러닝 머신은 사용자가 제자리에서 자신에 적합한 속도로 원하는 시간만큼 걷거나 달리면서 주로 심폐기능을 강화시키고 다리의 근력을 강화시킬 수 있도록 하기 위하여 개발된 운동기구이다.

도 1에는 종래의 러닝머신의 부분 측단면도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 러닝머신(1)은 지면에 지지되는 프레임(2)과, 프레임(2)의 내부에 설치되어 전원의 인가 여부에 따라 구동 제어되는 전동모터(3)와, 프레임(2)의 내부에 설치된 상태에서 상기 전동모터(3)의 출력축과 기계적으로 연결되어 전동모터(3)의 구동에 따라 정해진 방향으로 회동되는 구동회전체(4)와, 구동회전체(4)의 반대쪽에 임의로 회전되게 설치되는 종동회전체(5)와, 구동회전체(4)와 종동회전체(5)의 바깥쪽에 감싸여지게 설치되어 전동모터의 구동에 따라 무한궤도 방식으로 회전되는 러닝벨트(6)와, 프레임(2)의 전단부로부터 위쪽으로 일정 높이만큼 이격되게 배치되는 제어패널부(7)를 포함한다.

이와 같이 구성된 러닝머신에 있어서, 사용자는 자신의 신체조건 또는 기호에 따라 전동모터(3)의 구동속도를 조절하면서 러닝운동의 강약을 조절할 수 있게 된다. 그리고 구동속도의 조절은 제어패널부의 조작에 의해 이루어진다.

그런데 상술한 러닝머신은 전동모터에 의해 구동되므로, 전원을 필요로 하는 한계가 있었다. 또한 전원에 의해 작동되는 구조적 한계로 인해서, 실외에서는 러닝머신이 활용되기 매우 어려웠다. 예를 들어, 눈이나 비가 오면, 합선 등의 전기적 불량이 쉽게 발생하여 러닝머신이 구동되지 않고 구동되더라도 쉽게 고장이 난다.

그리고 제어패널부에서 러닝속도를 일단 설정된 후에는, 러닝벨트가 설정된 러닝속도로 계속해서 회전하게 되므로, 운동하는 사람이 러닝속도를 올리거나 낮추고자 하는 경우에는 제어패널부를 다시 조작해야 하는 불편함이 있었다. 특히 러닝속도가 너무 빠르면, 운동자는 제어패널부를 조작하지 못한 채 러닝벨트로부터 이탈하게 되어 안전사고가 쉽게 발생하는 원인이 되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전원이나 전동모터 없이 운동하는 사람의 워킹이나 러닝에 의해 작동하도록 구조가 개선되어 내구성이 향상되며 나아가 실외에서도 사용될 수 있는 러닝머신을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 러닝벨트의 회전속도가 운동하는 사람의 러닝이나 워킹속도에 따라 실시간으로 변동되며 실시간 속도가 디스플레이되도록 구조가 개선된 러닝머신을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 러닝벨트를 회전시키는 힘을 별도의 부하조절부재에 의해 조절할 수 있도록 구조가 개선되어 운동효과를 필요에 따라 제어할 수 있는 러닝머신을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 러닝머신은 지면에 지지되는 프레임; 상기 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 내부에 내주면이 원형으로 형성된 삽입공간부가 형성된 구동회전체; 상기 프레임에 회전 가능하게 결합되는 종동회전체; 상기 구동회전체 및 종동회전체에 연결되며, 상기 구동회전체의 회전동력에 의해 상기 구동회전체 및 종동회전체를 중심으로 무한궤도로 회전하는 러닝벨트; 외주면이 원형으로 형성되며, 상기 삽입공간부의 내주면과 접촉하도록 상기 구동회전체의 삽입공간부에 삽입되며, 상기 삽입공간부의 내주면 일부와만 접촉하도록 상기 삽입공간부보다 작게 형성되는 중심회전체;를 구비하며, 상기 구동회전체는 상기 중심회전체의 외주면의 중심과 상기 삽입공간부의 내주면의 중심을 연결한 가상선이 중력방향과 제1각도를 이루는 기준위치 및 상기 가상선이 상기 제1각도와 상이한 제2각도를 이루는 부하조절위치 사이에서 이동 가능하며, 상기 기준위치로부터 상기 부하조절위치로의 이동시에 상기 중심회전체의 외주면과 삽입공간부의 내주면 사이의 접촉은 유지되며, 상기 구동회전체는 상기 러닝벨트에서의 러닝이나 워킹에 의해 회전 구동되며, 상기 구동회전체의 외측 또는 상기 삽입공간부 내에 배치되며, 상기 구동회전체가 상기 기준위치에 배치되도록 상기 구동회전체와 이격되는 이격위치 및 상기 구동회전체가 상기 부하조절위치에 배치되도록 상기 구동회전체를 접촉 가압하는 가압위치 사이에서 상기 구동회전체에 대해 상대 이동 가능한 부하조절부재;를 더 구비하며, 상기 부하조절위치에서 상기 구동회전체의 일방향으로의 회전은, 상기 구동회전체의 삽입공간부의 내주면과 중심회전체의 외주면 사이의 마찰력 및 상기 구동회전체의 외주면과 상기 부하조절부재 사이의 마찰력에 의해 방해되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 운동하는 사람의 워킹이나 러닝에 의해서 러닝벨트가 작동하도록 구성되므로, 종래의 모터를 사용하는 경우에 비해 내구성이 크게 향상되며 나아가 실외에서도 사용될 수 있게 된다.

또한 러닝벨트의 회전속도가 운동하는 사람의 러닝이나 워킹속도에 따라 실시간으로 변동되며 실시간 속도가 디스플레이된다.

그리고 러닝벨트를 회전시키는 힘을 별도의 부하조절부재에 의해 조절할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 일례에 따른 러닝머신의 개략적인 부분 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 다른 러닝머신의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구동모듈의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 구동모듈의 작동과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 구동모듈의 다른 형태의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 구동모듈의 또 다른 형태의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 러닝머신의 개략적인 부분 측단면도이다.
도 8는 도 2에 도시된 러닝벨트의 승강구조를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 9는 도 2에 도시된 구동회전축 및 러닝벨트의 다른 형태의 동력전달구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 10은 도 2에 도시된 구동모듈의 또 다른 형태의 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 다른 러닝머신의 개략적인 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 러닝머신(100)은 프레임(50)과, 구동회전체(20)와, 종동회전체(60)와, 러닝벨트(70)를 구비한다.

프레임(50)은 러닝머신(100)의 전체적인 외형을 이루며, 러닝머신이 설치되는 공간에 지지된다.

구동회전체(20)와 종동회전체(60)는 각각 프레임(50)에 회전 가능하게 결합된다. 구동회전체(20)와 종동회전체(60)는 일방향으로 길게 형성된다. 그리고 구동회전체(20)는 종동회전체(60)의 전방에 배치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 사람은 러닝벨트(70) 중 구동회전체(20)와 종동회전체(60) 사이의 부분에 위치하며 이러한 부분에서의 러닝 또는 워킹시 러닝벨트(70)에 인가되는 장력은 도 2의 화살표 방향이기 때문이다.

러닝벨트(70)는 운동하는 사람이 올라서서 러닝이나 워킹을 하는 부분이다. 러닝벨트(70)는 구동회전체(20) 및 종동회전체(60)를 연결하며 구동회전체(20)에 인가되는 회전동력에 의해 무한궤도로 회전한다. 러닝벨트(70)는 구동회전체(20) 및 종동회전체(60)의 외주를 감싸도록 설치되며, 구동회전체(20)와의 접촉에 의한 마찰력 그리고 종동회전체(60)와의 접촉에 의한 마찰력에 의해 회전한다. 그리고 러닝벨트(70)는 장력이 인가될 수 있도록 팽팽하게 결합된다.

이와 같이 러닝머신(100)이 프레임(50), 구동회전체(20), 종동회전체(60) 및 러닝벨트(70)를 구비하는 점을 종래의 러닝머신과 다를 바 없다. 다만 본 실시예에서는 구동회전체의 구조 및 구동회전체를 구동시키는 구성이 종래의 러닝머신과 다르며, 이하에서는 구동회전체를 포함하는 구동모듈에 대해 설명하기로 한다.

도 3은 도 2에 도시된 구동모듈의 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 구동모듈의 작동과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 구동모듈은 중심회전체(10)와, 구동회전체(20)와, 유격채움부재(30)와, 부하조절부재(40)를 구비한다.

중심회전체(10)는 실린더 형상으로 이루어진다. 중심회전체(10)의 외주면은 원형으로 형성된다. 중심회전체(10)는 위치 고정되어 병진운동이 불가능하며, 다만 회전운동만이 가능하다. 중심회전체(10)에는 샤프트공(11)이 형성되어 있으며, 샤프트공(11)에는 샤프트(111)가 삽입된다. 샤프트공(11)의 내경은 샤프트(111)의 외경과 실질적으로 동일하다. 따라서 중심회전체(10)는 샤프트(11)를 중심으로 회전 가능할 뿐, 샤프트(11)에 대해 상대 직선이동이 가능하지 않다.

구동회전체(20)는 실린더 형상으로 이루어지며, 구동회전체(20)의 외주면은 원형으로 형성된다. 구동회전체(20)의 내부에는 삽입공간부(201)가 형성된다. 삽입공간부(201)는 직경이 일정한 실린더 형상의 공간으로 한정되어, 삽입공간부(201)의 내주면은 원형으로 형성된다. 삽입공간부(201)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 중심회전체(10)보다 더 크게 형성되어, 중심회전체(10)가 헐겁게 삽입된다. 특히 중력의 영향으로, 삽입공간부(201)의 내주면 상측 중앙에는 중심회전체(10)의 상측면 중앙이 접촉하여 지지된다.

구동회전체(20)는 중심회전체(10)에 회전 가능하다. 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 구동회전체(20)의 삽입공간부(201)의 내주면은 중심회전체(10)의 외주면에 접촉하여 지지되므로, 이러한 접촉 지지가 유지된 상태에서 구동회전체(20)는 회전할 수 있게 된다.

한편 구동회전체(20)는 기준위치 및 부하조절위치 사이에서 이동 가능하다. 이러한 구동회전체(20)의 위치 이동은 후술하는 부하조절부재(40)에 의해 이루어진다.

도 3에 도시된 기준위치에서는, 구동회전체(20)에 부하조절부재(40)에 의한 외력이 작용하지 않고 단지 중력만이 작용한다. 이러한 상태에서는 중심회전체(10)의 외주면의 중심과 삽입공간부(201)의 내주면의 중심을 연결한 가상선(IL)이 중력방향과 제1각도를 이루게 된다. 특히 본 실시예에서는 구동회전체(20)가 중심회전체(10)와 접촉한 상태에서 중력에 의해서만 평형을 이루게 되므로, 가상선(IL)은 중력방향과 평행하여 제1각도는 0°이나, 구동회전체(20)의 위치가 특정하게 구속되는 등 다른 변수가 개재되는 경우에는 제1각도가 0°이 아닐 수 있다. 그리고 도 4에 도시된 부하조절위치에서는 부하조절부재(40)가 구동회전체(20)와 접촉하여 가압하게 되며, 이에 따라 가상선(IL)과 중력방향이 이루는 각도가 제1각도와 다른 제2각도를 형성한다. 즉 부하조절위치에서는 중력 이외의 다른 외력, 즉 부하조절부재(40)의 가압력이 작용하게 되어, 가상선(IL)과 중력방향이 이루는 각도가 기준위치에서와는 상이하게 된다. 특히 기준위치로부터 부하조절위치로의 이동시에, 중심회전체(10)의 외주면과 삽입공간부(201)의 내주면 사이의 접촉은 항상 유지되는 것이 바람직하다.

유격채움부재(30)는 실린더 형상으로 이루어진다. 유격채움부재(30)는 탄성변형 가능한 소재로 이루어지며, 본 실시예에서는 우레탄 등의 고무 소재로 이루어지며 외주면이 원형으로 형성되며, 유격채움부재(30)의 직경이 중심회전체(10)의 직경보다 더 작다. 다만, 유격채움부재(30)는 이에 한정되지 않으며 링 스프링이나 판 스프링 등으로 이루어질 수도 있다.

유격채움부재(30)는 구동회전체의 삽입공간부(201)에 삽입되어, 삽입공간부(201)의 내주면 및 중심회전체(10)의 외주면과 각각 접촉한다. 특히 중심회전체(10)의 외주면으로부터 유격채움부재(30)의 외주면까지의 최대 직선거리가 삽입공간부(201)의 내주면의 직경에 해당하는 것이 바람직하다. 이와 같이 유격채움부재(30)가 삽입되면, 구동회전체(20)가 기준위치 및 부하조절위치 중 어느 위치에 배치되든, 구동회전체(20)가 구동수단에 의해서 회전운동만을 할 수 있을 뿐 병진운동을 할 수 없게 된다. 또한 유격채움부재(30)는, 구동회전체(20)가 기준위치 및 부하조절위치 사이에서 이동하는 과정에서도, 구동회전체의 삽입공간부(201)의 내주면과 중심회전체(10)의 외주면이 항상 접촉하게 하는 역할을 한다. 이와 같이 유격채움부재(30)는 중심회전체(10) 및 구동회전체(20)의 접촉을 항상 유지시킴으로써 구동모듈의 작동이 보다 안정적으로 이루어지게 하는 기능을 수행하는 것으로서, 선택 사항이나 구비되는 것이 바람직하다. 또한 유격조절부재(30)의 외주면에는 기름 등과 같은 윤활유가 개재되어 유격조절부재(30)가 원활하게 작동하도록 구성될 수도 있다.

부하조절부재(40)는 구동회전체(20)의 외측에 배치된다. 다만, 본 실시예와 달리 부하조절부재(40)가 삽입공간부(201) 내부에 배치되도록 구성할 수도 있다. 부하조절부재(40)는 이격위치 및 가압위치 사이에서 이동 가능하다. 부하조절부재(40)가 도 3에 도시된 이격위치에 배치되면, 부하조절부재(40)는 구동회전체(20)와 이격되게 배치되므로, 구동회전체(20)는 기준위치에 배치된다. 한편 부하조절부재(40)가 이격위치에서 구동회전체(20)에 접근하여 접촉한 후에 더욱 이동하게 되면, 도 4에 도시된 가압위치에 배치되게 되므로, 구동회전체(20)는 부하조절위치에 배치되게 된다. 가압위치에서는 부하조절부재(40)가 구동회전체(20)를 접촉 가압하게 된다. 한편 부하조절부재(40)의 이동은 모터나 유압 또는 공압에 의해 작동하는 액츄에이터(미도시) 등에 의해 이루어질 수 있으며, 이러한 구조는 통상의 창작 범위내에서 구성될 수 있으므로 여기서는 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

부하조절부재(40)에는 곡면접촉부(41)가 형성된다. 곡면접촉부(41)는 곡면 형상으로 이루어지며, 예를 들어 구동회전체의 외주면에 대응되는 곡률을 가지는 호로 형성된다. 그리고 곡면접촉부(41)는 가압위치에서 구동회전체의 외주면과 접촉하여 구동회전체(20)를 가압한다. 부하조절부재(40)가 구동회전체(20)에 접근하는 위치는 도 3에 도시된 위치에 한정되는 것은 아니다.

상술한 바와 같이 구성된 구동모듈에 있어서, 구동회전체(20)는 종래와 같이 모터가 없더라도 사람이 러닝벨트(70) 위에 올라가 있거나 러닝벨트 위에서 러닝이나 워킹을 하게 되면 회전 구동된다. 즉, 러닝벨트(70) 위에서 사람이 러닝하거나 워킹을 하면, 러닝벨트(70)에는 사람의 발에 의해 도 2의 화살표 방향으로 장력이 인가되기 때문에, 러닝벨트(70)가 구동됨과 동시에 구동회전체(20) 및 종동회전체(60)도 회전하게 된다. 즉 사람이 달리거나 걷기만 하면 러닝벨트가 움직이게 된다. 특히 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 러닝벨트(70)가 지면에 대해 경사지게 배치되면, 즉 구동회전체(20)의 중심과 종동회전체(60)의 중심을 연결한 가상선이 수평방향에 대해 경사지게 배치되면, 러닝벨트(70) 위에서 달리거나 걷지 않더라도 사람의 중력에 의해서 러닝벨트에 힘이 인가되므로, 러닝벨트(70)가 움직이게 된다. 이와 같이 본 실시예에서는 종래와 같이 구동회전체의 회전에 의해 러닝벨트가 움직이던 방식이 아니라, 러닝이나 워킹에 의해 장력이 러닝벨트(70)에 인가됨으로써 구동회전체(20)가 회전 구동되며 러닝벨트(70)가 무한궤도 방식으로 회전하는 방식으로 구성된다. 따라서 사람이 뛰거나 걷는 속도에 연동되어 러닝벨트에 인가되는 장력이 가감되어 러닝벨트의 이동속도가 조절된다. 즉 빨리 뛰거나 걷게 되면 그에 대응되게 러닝벨트도 빠르게 순환 회전하게 된다.

한편 부하조절부재(40)의 위치를 조절하게 되면, 러닝벨트에 인가되는 장력의 크기가 동일하더라도 러닝벨트(70)의 이동속도를 조절할 수 있게 된다. 즉 부하조절부재(40)가 부하위치에 배치되면, 이격위치에 배치된 경우에 비해서 동일한 장력이 작용하더라도 러닝벨트(70)의 이동속도가 줄어들게 되는데, 그 이유는 다음과 같다.

부하조절부재(40)가 이격위치에 배치되고 구동회전체(20)가 기준위치에 배치된 상태에서, 러닝벨트(70) 위에서 뛰거나 걷게 되면, 부하조절부재(40)와 구동회전체(20) 사이에는 마찰력이 발생하지 않는 상태에서 운동을 할 수 있게 된다. 물론 중심회전체(10)와 구동회전체(20) 사이에서도 마찰력이 발생하게 되나, 후술하는 부하조절위치에서 발생되는 마찰력만큼 부하를 증가시키는 역할을 하지는 않는다. 그리고 러닝벨트(70) 위에서의 워킹이나 러닝에 의해 러닝벨트에 장력이 인가되므로, 구동회전체(20)는 중심회전체(10)의 외주면 및 삽입공간부(201)의 내주면 사이의 접점을 중심으로 호를 그리면서 왼쪽으로 일정 정도 이동하게 된다. 다만 구동회전체(20)의 왼쪽으로의 이동은 중심회전체(10)의 외주면 및 삽입공간부(201)의 내주면이 접촉할 때까지만 이루어지게 되므로, 그 이동거리는 작다. 또한 부하조절부재(40)는 이러한 이동거리보다 더 멀리 배치되어 있다.

한편 부하를 조절하기 위해서 부하조절부재(40)를 도 4에 도시된 가압위치로 이동시키면, 중심회전체(10)의 외주면과 구동회전체의 삽입공간부(201)의 내주면 사이의 접촉지점이 변동하면서 구동회전체(20)는 부하조절위치로 이동하게 되며, 구동회전체(20)의 외주면과 부하조절부재의 곡면접촉부(41)는 접촉하게 된다. 이와 같이 구동회전체(20)가 부하조절위치에 배치된 상태에서, 러닝벨트 위에서 운동을 하게 되면, 구동회전체(20)가 일방향, 예를 들어 도 3에 도시된 시계방향으로 회전하게 되며, 나아가 구동회전체(20)를 부하조절부재쪽으로 누르는 힘이 작용하게 된다. 이러한 구동회전체(20)의 회전은 사용자가 러닝벨트(70) 위에서 운동함으로써 모멘트, 즉 제1모멘트의 작용의 결과이다. 또한 부하조절부재(40)는 구동회전체(20)에 의해 가압되므로, 부하조절부재의 곡면접촉부(41) 및 구동회전체(20)의 외주면 사이의 접촉부분에는 마찰력뿐만 아니라 수직항력이 발생하게 되며, 이러한 마찰력이나 수직항력에 의해서 구동회전체(20)의 시계방향으로의 회전을 방해하는 모멘트, 즉 제2모멘트가 발생하게 된다. 또한 중심회전체(10)의 외주면과 구동회전체의 삽입공간부(201)의 내주면 사이의 접촉부분에도 마찰력 및 수직항력이 발생하게 되며, 이러한 힘에 의해 구동회전체(20)의 시계방향으로의 회전을 방해하는 모멘트, 즉 제3모멘트가 발생한다.

특히 제2모멘트 및 제3모멘트의 작용중심은 각각 제1모멘트의 작용중심, 즉 구동회전체(20)의 외주면의 중심과 서로 상이하므로, 부하조절부재(40)를 단순히 가압위치로 이동시키는 것만으로도 부하를 인가할 수 있게 된다. 또한 부하조절부재(40)의 가압력이 구동회전체(20)를 상방으로 움직이도록, 즉 중심회전체(10) 및 구동회전체(20)의 접촉이 해제되는 방향으로 작용하더라도, 유격채움부재(30)가 구비되어 있어서 구동회전체(20)와 중심회전체(10) 사이의 접촉은 계속해서 유지되므로, 러닝벨트 위에서 운동을 할 때에 제2모멘트 및 제3모멘트가 항상 발생되어 부하가 안정적으로 인가된다.

또한 도 4에 도시된 가상선이 도 3에 도시된 가상선과 이루는 각도는 부하조절부재(40)의 위치를 조절함으로써 제어될 수 있으며, 이러한 각도의 변동에 의해서 부하가 쉽게 조절된다. 예를 부하조절부재(40)를 도 4에 도시된 위치보다 더욱 오른쪽으로 이동시켜 가상선이 이루는 각도를 증가시키면, 도 4에 도시된 상태에 비해 부하가 더 많이 인가되므로, 러닝벨트(70)에 더 큰 장력이 인가되어야만 구동회전체(20)를 시계방향으로 회전시킬 수 있게 된다. 따라서 사용자는 부하조절부재(40)의 위치 조절을 통해서 부하를 자신의 능력에 맞게 쉽게 조절할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 실시예에서는 부하조절부재(40)의 위치 제어를 통해서 구동회전체(20)를 회전시키는 장력의 크기가 제어된다. 따라서 사용자는 부하조절부재의 제어를 통해 운동량을 간편하게 조절할 수 있게 된다. 또한 유격채움부재(30)에 의해 중심회전체(10) 및 구동회전체(20)의 접촉이 항상 유지되므로, 작동의 신뢰성이 높아진다.

한편, 본 실시예의 러닝머신은 러닝벨트와 지면이 이루는 각도를 제어하기 위한 구성을 더 포함하며, 이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하면서 각도조절구성을 설명하기로 한다.

도 7은 도 2에 도시된 러닝머신의 개략적인 부분 측단면도이고, 도 8는 도 2에 도시된 러닝벨트의 승강구조를 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 실시예의 러닝머신(100)에 있어서, 프레임(50)은 고정프레임(51)과 승강프레임(52)을 포함한다. 고정프레임(51)은 지면에 지지되며, 승강프레임(52)은 고정프레임(51)에 힌지 결합되며, 이에 따라 승강프레임(52)은 힌지부(521)를 중심으로 힌지 운동 가능하다. 승강프레임(52)에는 구동회전체(20), 종동회전체(60) 및 러닝벨트(70)가 설치되므로, 승강프레임(52)의 힌지 운동시에 러닝벨트(70)가 지면과 이루는 각도는 조절된다. 즉 러닝벨트(70)는 도 7에 도시된 위치에서는 지면과 평행하게 배치되나, 도 8에 도시된 위치에서는 지면에 대해 일정 각도를 유지하게 되어 지면에 대해 경사지게 배치된다.

또한 본 실시예의 러닝머신(100)은 승강프레임(52)의 힌지운동을 구동하는 구동수단을 더 포함한다. 구동수단은 액츄에이터(81)와, 액츄에이터(81)에 연결된 각도조절링크(82)를 포함한다.

액츄에이터(81)는 유압 또는 공압에 의해 작동하며, 실린더(811) 및 실린더에 대해 신축 가능한 로드(812)를 포함한다. 실린더(811)는 힌지부(521)에 회전 가능하게 결합된다. 로드(812)는 각도조절링크(82)에 고정된다.

각도조절링크(82)는 제1링크(821) 및 제2링크(822)를 포함한다. 제1링크(821) 및 제2링크(822)는 각각 고정프레임(51) 및 승강프레임(52)에 회전 가능하게 결합된다. 그리고 제1링크(821) 및 제2링크(822)는 피봇핀(823)에 의해 연결되어 접철이 가능하다. 또한 각도조절링크(82)는 한 쌍 구비되어 러닝머신(100)의 양측에 각각 설치된다. 그리고 한 쌍의 각도조절링크(82)는 연결링크(83)에 의해 상호 연결되며, 연결링크는 로드(812)에 고정된다. 따라서 한 쌍의 각도조절링크(82)는 하나의 액츄에이터(82)에 의해 접철된다.

상술한 바와 같이 구성된 러닝머신(100)에 있어서, 도 7에 도시된 상태에서 액츄에이터(81)를 작동시켜 로드(812)를 신장시키면, 실린더(811)가 회전하면서 각도조절링크를 구성하는 제1링크(821) 및 제2링크(822)의 단부 사이의 간격이 더욱 크게 벌어지게 되므로, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 승강프레임(52)이 힌지부(521)를 중심으로 시계방향으로 회전하여 러닝벨트(70)의 각도가 조절된다. 특히 로드(812)의 신장 길이 제어를 통해서, 러닝벨트(70)의 각도가 보다 쉽게 제어된다. 그리고 러닝벨트(70)의 각도가 증가하면 할수록, 러닝벨트에 동일한 장력이 인가되더라도 구동회전체(20)는 더욱 쉽게 더욱 빠르게 회전할 수 있게 된다. 즉 동일한 장력이 인가되더라도, 러닝벨트(70)의 각도가 증가할수록 구동회전체(20)가 더욱 빠르게 회전하게 되므로, 사용자는 러닝벨트의 각도 조절을 통해서도 운동량을 조절할 수 있게 된다.

한편 구동수단은 도 7 및 도 8에 도시된 구조 이외에도 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 구동수단은 유압 또는 공압에 의해 작동하며, 실린더 및 실린더에 대해 신축 가능한 로드를 포함하는 액츄에이터로 구성될 수 있다. 즉 실린더는 고정프레임에 결합되며 로드는 승강프레임에 결합되되, 로드의 신축시 원활한 작동이 가능하도록 실린더가 회전 가능하게 결합되는 것이 바람직하다.

그리고 본 실시예의 러닝머신은 연산부(미도시) 및 디스플레이부(511)를 더 포함한다.

연산부는 구동회전체(20)나 종동회전체(60) 또는 구동회전체(20) 및 종동회전체(60) 모두의 회전속도를 기초로 러닝벨트(70)의 이동속도를 연산한다. 구동회전체(20)나 종동회전체(60)의 속도는 공지의 센서에 의해 측정된다.

디스플레이부(511)는 고정프레임(51)에 고정된다. 디스플레이부(511)는 LCD나 PDP 등과 같은 평판디스플레이장치로 구성된다. 디스플레이부(511)의 화면에는, 러닝벨트(70)의 속도가 디스플레이된다. 디스플레이부(511)는 고정프레임(51)의 상측부분에 고정되므로, 러닝벨트(70) 위의 사람은 디스플레이부를 직접 보면서 운동할 수 있게 된다.

이와 같이 연산부는 러닝벨트(70)의 이동속도를 연산하여 디스플레이부(511)에 표시하게 되므로, 운동하는 사람은 자신이 현재 뛰고 있는 속도를 직접 확인하면서 운동을 할 수 있다. 특히 종래와 같이 제어패널부를 통해 구동회전축의 회전속도를 변경하지 않더라도, 운동하는 사람이 뛰는 속도에 연동되어 자동으로 구동회전축의 회전속도가 변화하게 되므로, 종래에 빈번하게 발생되었던 안전사고이 발생이 원천적으로 차단된다.

한편 본 실시예에서와 달리 부하조절부재에 베어링 및 탄성부재가 설치되도록 구성될 수 있다.

도 5를 참고하면, 본 실시예의 구동모듈에 있어서는, 부하조절부재(40a)는 베어링(42), 예를 들어 볼베어링, 니들베어링 등과 같은 구름베어링을 포함한다. 또한 탄성부재(43), 예를 들어 압축코일스프링이나 고무 등은 부하조절부재(40a)를 구동회전체(20)의 외주면에 접촉하는 방향으로 탄성바이어스한다. 압축코일스프링(43)의 일단부는 지지브라켓(431)에 접촉지지되며, 압축코일스프링(43)의 타단부는 부하조절부재(40a)에 접촉지지된다. 지지브라켓(431)은 부하조절부재(40a)와의 거리가 가감되도록 부하조절부재(40a)에 대해 이동 가능한데, 예를 들어 하며, 부하조절부재(40a)와 함께 동일한 양만큼 움직이도록 구성되며, 이에 따라 탄성부재(43)는 부하조절부재(40a)를 구동회전체쪽으로 탄성력을 인가할 수 있게 된다.

이와 같이 베어링(42) 및 압축코일스프링(43)이 구비되면, 구동모듈의 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 베어링(42)이나 압축코일스프링(43)이 구동회전체(20)에 의해 부하조절부재(40a)에 인가되는 하중의 맥동을 흡수할 수 있게 된다.

그리고 앞선 실시예들과 달리 구동모듈을 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 구성할 수도 있다.

도 6을 참고하면, 본 실시예의 구동모듈에 있어서는, 중심회전체(10b)의 외주면에는 복수의 기어치로 구성된 기어부(12)가 형성된다. 그리고 구동회전체의 삽입공간부(201)의 내주면에는 복수의 기어치로 구성된 기어부(202)가 형성된다. 여기서 중심회전체의 기어부(12)는 구동회전체의 기어부(202)와 기어결합되되, 본 실시예에서는 직접적으로 맞물린다. 유격채움부재(30)는 원형으로 형성되고, 금속소재나 탄성소재로 이루어질 수 있다.

한편 앞선 실시예들에서는 구동회전체의 외주면 및 러닝벨트의 내측면이 매끄럽게 형성되어 마찰력에 의해 구동회전체가 회전하도록 구성되어 있으나, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 러닝벨트와 구동회전체 사이의 미끄럼이 방지되도록 구성될 수도 있다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 구동회전체(20c)에는 복수의 돌출부(203)가 방사형으로 형성된다. 그리고 러닝벨트(70c)의 내측면에는 복수의 홈부(71)가 상호 간에 등간격을 이루면서 각각 오목하게 형성된다. 각 홈부(71)는 돌출부(203)가 삽입될 수 있는 크기로 형성된다. 또한 서로 인접한 홈부(71) 사이의 간격은, 인접한 한 쌍의 돌출부(203)에 의해 형성되는 각도에 해당하는 호 길이이다. 따라서 구동회전체(20c)가 회전함에 따라서, 구동회전체(20c)와 러닝벨트(70c)가 서로 접촉하는 부분에 형성된 돌출부(203) 및 홈부(71)는 서로 맞물리게 된다.

한편 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 구동회전체(20)의 아래쪽에 아이들러(90)가 배치되고 부하조절부재(40d)가 구동회전체(20) 및 아이들러(90) 사이에 배치되도록 구성할 수 있다.

본 실시예에서는 아이들러(90)가 프레임에 회전 가능하게 결합된다. 러닝벨트(70)는 도 3에 도시된 실시예에서와는 달리 구동회전체(20) 및 아이들러(90)의 외주면을 둘러싸도록 설치된다. 이 때, 러닝벨트(70)는 앞선 실시예에서 비해 구동회전체(20)와 더욱 적게 접촉하며, 특히 구동회전체(20)의 아래쪽 부분과 거의 접촉하지 않게 된다. 따라서 워킹이나 러닝에 의해 러닝벨트(70)가 구동될 때에, 구동회전체(20)의 아래쪽 부분이 러닝벨트(70)와 마찰함으로써 구동회전체(20)의 회전을 억제하는 마찰력의 발생을 최대한 억제할 수 있게 되며, 이에 따라 작동성이 보다 향상된다.

그리고 부하조절부재(40d)가 구동회전체(20) 및 아이들러(90) 사이에 배치되므로, 공간 활용을 보다 효과적으로 할 수 있게 된다. 즉 도 3에 도시된 실시예에서는 구동회전체(20)의 폭이 러닝벨트(70)의 폭보다 더 크게 형성되며, 구동회전체(20)의 일측에 부하조절부재(40d)가 배치되도록 구성되어 구동회전체(20)의 세로 길이가 커질 수 밖에 없었으나, 본 실시예에서와 같이 부하조절부재(40d)가 배치되면, 구동회전체(20)가 러닝벨트(70)보다 더 큰 폭을 가지도록 구성될 필요가 없어 러닝머신의 세로 길이가 줄어들게 된다.

또한 부하조절부재(40d)는 구동회전체(20)에 접근 및 이격되는 방향으로 직선 이동 가능하는 것은 앞선 실시예에서 다를 바 없다. 다만 본 실시예에서는 부하조절부재(40d) 자체가 피봇축(45)에 삽입되어 피봇축을 중심으로 회전 가능하다. 여기서 부하조절부재(40d)의 회전은 부하조절부재가 스스로 회전하는 능동회전이 아니라, 구동회전체(20)와의 마찰에 의한 수동회전을 말한다. 이와 같이 부하조절부재(40d)가 직선이동과 회전을 동시에 하기 위해서는, 부하조절부재(40d)와 피봇축(45)가 함께 직선이동해야 한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

예를 들어, 도 3에 도시된 실시예에서는 유격채움부재가 구비되도록 구성되어 있으나, 유격채움부재가 생략될 수 있으며, 이러한 경우에는 중심회전체 및 구동회전체의 접촉이 항상 유지되어 안정적으로 작동할 수 있도록 부하조절부재의 접근 및 이격방향이 조절되는 것이 바람직하다. 예를 들어 부하조절부재는 도 3에 도시된 상태에서 구동회전체의 중심을 중심으로 시계방향으로 45°정도 회전하여 배치되는 것이 바람직하다.

또한 도 3에 도시된 실시예에서는 유격채움부재가 탄성 변형하도록 구성되어 있으나, 탄성 변형 가능하지 않도록 구성될 수도 있다.

또한 도 3에 도시된 실시예에서는 중심회전체가 샤프트에 삽입되어 샤프트를 중심으로 회전 가능하게 구성되어 있으나, 중심회전체가 반드시 회전하도록 구성될 필요는 없다.

또한 도 3에 도시된 실시예에서는 부하조절부재의 곡면접촉부 및 구동회전체의 외주면이 곡면으로 형성되어 있으나, 반드시 곡면으로 형성될 필요는 없다.

10,10b...중심회전체 11...샤프트공
20,20c...구동회전체 30...유격채움부재
40,40a...부하조절부재 41...곡면접촉부
42...베어링 43...탄성부재
50...프레임 51...고정프레임
52...승강프레임 60...종동회전체
70,70c...러닝벨트 71...홈부
81...액츄에이터 82...각도조절링크
100...러닝머신 111...샤프트
202...기어부 203...돌출부
511...디스플레이부 811...실린더
812...로드 821...제1링크
822...제2링크 823...피봇핀

Claims (14)

1. 지면에 지지되는 프레임;
   상기 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 내부에 내주면이 원형으로 형성된 삽입공간부가 형성된 구동회전체;
   상기 프레임에 회전 가능하게 결합되는 종동회전체;
   상기 구동회전체 및 종동회전체에 연결되며, 상기 구동회전체의 회전동력에 의해 상기 구동회전체 및 종동회전체를 중심으로 무한궤도로 회전하는 러닝벨트;
   외주면이 원형으로 형성되며, 상기 삽입공간부의 내주면과 접촉하도록 상기 구동회전체의 삽입공간부에 삽입되며, 상기 삽입공간부의 내주면 일부와만 접촉하도록 상기 삽입공간부보다 작게 형성되는 중심회전체;를 구비하며,
   상기 구동회전체는 상기 중심회전체의 외주면의 중심과 상기 삽입공간부의 내주면의 중심을 연결한 가상선이 중력방향과 제1각도를 이루는 기준위치 및 상기 가상선이 상기 제1각도와 상이한 제2각도를 이루는 부하조절위치 사이에서 이동 가능하며, 상기 기준위치로부터 상기 부하조절위치로의 이동시에 상기 중심회전체의 외주면과 삽입공간부의 내주면 사이의 접촉은 유지되며,
   상기 구동회전체는 상기 러닝벨트에서의 러닝이나 워킹에 의해 회전 구동되며,
   상기 구동회전체의 외측 또는 상기 삽입공간부 내에 배치되며, 상기 구동회전체가 상기 기준위치에 배치되도록 상기 구동회전체와 이격되는 이격위치 및 상기 구동회전체가 상기 부하조절위치에 배치되도록 상기 구동회전체를 접촉 가압하는 가압위치 사이에서 상기 구동회전체에 대해 상대 이동 가능한 부하조절부재;를 더 구비하며,
   상기 부하조절위치에서 상기 구동회전체의 일방향으로의 회전은, 상기 구동회전체의 삽입공간부의 내주면과 중심회전체의 외주면 사이의 마찰력 및 상기 구동회전체의 외주면과 상기 부하조절부재 사이의 마찰력에 의해 방해되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 중심회전체에는 상기 프레임에 회전이 방지되게 결합되는 샤프트가 삽입되며,
   상기 중심회전체는 상기 샤프트에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 러닝머신.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 구동회전체의 삽입공간부에는, 상기 삽입공간부의 내주면 및 상기 중심회전체의 외주면과 접촉하는 유격채움부재가 삽입되며,
   상기 구동회전체의 외주면으로부터 상기 유격채움부재의 외주면까지의 최대 직선거리는, 상기 삽입공간부의 내주면의 직경에 해당하는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 유격채움부재는 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하는 러닝머신.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 부하조절부재는, 곡면 형상으로 이루어지며 상기 구동회전체의 외주면과 접촉하는 곡면접촉부가 형성되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 부하조절부재에는 상기 가압위치에서 상기 구동회전체와 접촉하는 베어링이 결합되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 부하조절부재는 상기 부하조절위치에서 상기 구동회전체에 접근하는 방향으로 탄성바이어스되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 중심회전체의 외주면에는 복수의 기어치가 형성된 기어부가 형성되며,
   상기 삽입공간부의 내주면에는 상기 중심회전체의 기어부와 기어결합되는 복수의 기어치로 구성된 기어부가 형성되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구동회전체의 외측면에는 복수의 돌출부가 방사형으로 형성되며,
   상기 러닝벨트의 내측면에는 상기 구동회전체의 돌출부와 맞물리는 홈부가 복수 형성되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
10. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 러닝벨트는 상기 지면에 대해 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
11. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임은,
    지면에 지지되는 고정프레임; 및
    상기 구동회전체 및 종동회전체가 결합되며, 상기 러닝벨트와 상기 지면이 이루는 각도가 조절되도록 상기 고정프레임에 힌지 결합되는 힌지부를 중심으로 힌지운동 가능한 승강프레임;을 포함하며,
    상기 승강프레임의 힌지운동을 구동하는 구동수단;을 더 구비하며,
    상기 부하조절부재는 상기 승강프레임의 승강에 연동되어 승강되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
12. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동회전체 및 종동회전체 중 적어도 하나의 회전속도를 기초로 상기 러닝벨트의 이동속도를 연산하는 연산부; 및
    상기 프레임에 결합되며, 상기 연산된 이동속도를 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
13. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동회전체는 상기 종동회전체의 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.
14. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동회전체의 아래쪽에 상기 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 상기 러닝벨트와 접촉하게 배치되어 상기 러닝벨트의 회전시 회전하는 아이들러;를 더 구비하며,
    상기 부하조절부재는 상기 구동회전체 및 아이들러 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 러닝머신.

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