KR20120126798A - 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치를 개시한다.
본 발명의 레이싱 코너링 장치는 하부에 위치하여 장치를 지지하도록 구비되는 하프레임과; 상기 하프레임의 상부에서 상?하 유동되는 탄성재에 의해 상?하 방향으로 구동되는 중프레임과; 상기 하프레임과 상기 중프레임의 사이에 연결되어 상기 중프레임의 좌?우면에서 상?하 방향으로의 롤링 구동과 전면에서의 요잉 구동이 되도록 구비되어 있는 유니버셜 조인트와 같은 회전 구동체; 상기 중프레임과 연결되어 장착되어져 있는 베어링 유니트에 의해 좌?우 방향으로의 회전되도록 구비되어 있는 상보드; 상기 상보드의 하단에 장착되어 있는 휠과 상기 휠과 접촉됨으로써 마찰력이 발생하여 상기 상보드를 회전시키는, 구동 롤러에 의해 전?후 방향으로 회전되는 트랙벨트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치

Description

레이싱 코너링 시뮬레이션 장치{Racing Cornering simulation machine}

본 발명은 사용자가 올라서거나 또는 앉을 수 있도록 구비되어 다양한 동작을 재현하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전?후?좌?우 방향으로의 기울어짐 동작과 상?하 구동 및 회동 동작을 복합적으로 구현할 수 있도록 하여 현실감 있는 다양한 동작 재현을 가능하게 하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.

현대인은 과도한 음식섭취와 함께 운동량의 절대적인 부족 그리고 스트레스로 인한 각종 질환에 노출되어 있으며, 최근들어 건강에 대한 관심이 고조됨에 따라 실내에서도 운동이 가능한 다양한 운동기구가 출시되어 있다.

이러한 실내 운동기구로는 러닝머신(running machine), 실내 사이클(cycle), 로윙머신(rowing machine)을 비롯한 각종 헬스 기구 등이 있으며 유산소 운동이나 근력운동을 위한 용도로 구분할 수 있다.

그러나 종래의 대부분의 실내용 운동기구는 점유 공간에 제약을 받을 뿐만 아니라 이동 및 보관이 용이하지 않으며, 특히 특정의 운동효과를 목적으로 제작됨에 따라 이용자가 꾸준히 흥미를 갖기에는 부족한 점이 있었다.

일례로, 러닝머신의 경우 사용자가 벽이나 거울 등을 보면서 지루하게 달리도록 되어 있고, 실내 사이클의 경우 역시 벽이나 거울 등을 보면서 페달을 밟도록 되어 있으므로 사용자가 단조로운 동작을 지속하여 운동 효과를 얻어야 하므로 흥미가 반감됨에 따라 지속적인 운동으로 이어지기 어려운 단점이 있었다.

이러한 단점을 해결하기 위하여 러닝머신이나 실내 사이클의 앞에 대형 스크린을 설치하고 사용자가 실제 달리거나 주행하는 느낌을 갖도록 하는 시청각 기기가 부가 설치된 시스템이 제안되고 있으나 이러한 시스템은 사용자가 실제 주행 코스에 따른 실질적인 행동 변화가 일어나지 않고 단순히 시청각에 의존하는 것에 불과하여 운동 효과와 사용자의 관심을 지속시키기에는 한계가 있는 단점이 있었다.

일례로, 러닝머신을 이용해 달리기를 하는 경우 시청각 시스템을 구성하는 스크린에서 오르막길이나 내리막길 또는 굽은 길을 화면으로 표시할 수는 있으나 실질적으로 사용자가 체감할 수 있는 동작 변화는 일어나지 않으므로 결과적으로 시청각 시스템에 의한 운동 효과의 상승을 기대하기 어려운 것이다.

또한, 종래의 대부분의 운동기구는 동작 구현이 간소한 런닝머신이나 사이클 등과 같이 단순한 동작을 반복 수행하는 운동 종목에 국한되어 있어 소비자의 관심과 흥미를 유발하는데 한계가 있는 단점이 있었다.

한편, 최근에는 가상현실(virtual reality)을 응용한 다양한 가상 현실 장치가 제안되고 있으며, 이들 가상 현실 장치는 동작구현기기에 컴퓨터를 연결하여 프로그램에 의한 가상 환경의 변화를 동작구현기기를 통하여 물리적인 변동을 나타나게 함으로써 사용자가 가상의 상황을 실제의 상황으로 인지하고 느낄 수 있도록 한 것이다.

이러한 가상 현실 체험을 위한 장치중 대표적인 것으로 사용자가 앉은 자세에서 대형의 스크린에서 보여지는 영상에 따라 의자, 자동차, 헬리콥터, 말 모양을 갖는 탑승기구가 위치 변위를 갖도록 한 탑승형이 널리 보급되어 있으며, 이러한 탑승형 시뮬레이션 장치는 의자나 말 모양의 탑승기구를 전?후?좌?우로 위치 변위시키거나 진동시키기 위해 다수의 유압 또는 공압 실린더를 탑승기구의 하부에 설치하고, 이들 실린더에 제어신호를 인가하여 다양한 동작을 구현하도록 하고 있다.

그러나 유압이나 공압 실린더를 이용한 탑승형 시뮬레이션 장치는 위치 제어 신호를 공압 또는 유압 제어신호로 변환하여 하고 또한 압력 전달 매체의 압축 조건이 충족되어야 하므로 설비가 복잡하고 제조비용이 높아지는 단점이 있으며, 이외에도 부피와 중량이 커짐에 따라 설치 장소에 제약을 받을 뿐만 아니라 동작 반응의 신속성이 떨어져 현실감을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하면서 소형화가 가능하고 설치 공간의 제한을 최소화하여 대규모의 게임장뿐만 아니라 가정에서도 쉽게 사용할 수 있도록 한 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 가상현실의 체감성을 높이기 위한 동작의 절도감과 빠른 응답성을 보장하도록 하여 현실감을 높일 수 있는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전?후?좌?우 방향으로의 기울기 조절 및 회동 그리고 좌?우 방향으로의 롤링(Rolling)동작과 상?하 구동을 복합적으로 제어 가능하게 함으로써 가상현실에서의 다양한 동작을 사실감 있게 구현할 수 있는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치는, 하면에 위치하여 장치를 지지하도록 구비되는 하프레임과; 상기 하프레임의 상부에서 상하 유동되는 탄성재에 의해 상?하 방향으로 구동되는 중프레임과; 상기 하프레임과 상기 중프레임의 사이에 연결되어 상기 중프레임이 좌?우 방향으로의 롤링(Rolling) 구동과 전?후 방향으로의 요잉(yawing) 구동이 되도록 구비되어 있는 유니버셜 조인트와 같은 회전 구동체; 상기 중프레임과 연결되어 장착되어져 있는 베어링 유니트에 의해 좌?우로 회전되도록 구비되어 있는 상보드; 상기 상보드의 하면에 장착되어져 있는 휠과 상기 휠과 접촉되어짐으로써 회전구동원이 되는 것으로 구동롤러에 의해 전?후로 회전되는 트랙밸트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 상보드의 상면에 위치하고 우스텝플레이트와 좌스텝플레이트, 그리고 후플레이트 등 3개의 발판으로 구성되어지고, 우스텝플레이트 또는 좌스텝플레이트 중에서 하나를 발로 누르면 하향으로 내려가고 동시에 후플레이트는 반대로 상향으로 올라가도록 구성되어 있는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 휠의 위치에 따라 휠의 접촉이 용이하도록 하고 접촉면을 극대화하기 위해 트랙밸트의 좌?우측면 또는 전?후면이 휠의 위치와 연동하여 상?하로 기울어져 구동되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 상보드의 전면에 장착되어져 있는 휠의 회전 방향에 따라 상기 상보드의 회전 방향과 휠의 위치를 감지할 수 있는 센서가 장착되어 있어 좌?우 회전 동작 및 롤링 동작 그리고 요잉 동작을 디지털 신호로 전환하여 디스플레이와 상호 연동시켜주는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 우스텝플레이트 또는 좌스텝플레이트를 발로 누르면 하면의 스텝지지대의 와이어 고정구A와 후플레이트의 와이어 고정구B에 연결되어져 있는 와이어가 스텝지지대 고정구의 회전에 의해 후플레이트의 와이어 고정구B를 잡아당겨 후플레이트의 스프링 실린더 고정구A에 고정되어 있는 스프링 실린더의 탄성력을 초과하는 인장력이 발생하여 후플레이트가 상향으로 구동되는 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 트랙바디에 장착되어 있는 4개로 구성된 볼캐스터가 최고면과 최저면이 180°정반대 방향에 위치하고 그 사이에 고?중?저면이 경사지도록 좌?우 대칭으로 형성되어 있는 원통형의 회전캠에 접촉되어져 캠모터와 회전각도와 회전방향에 따라 트랙밸트의 좌?우면 또는 전?후면이 상?하로 기울어져 구동되는 것에 있다.

본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치는 회동, 전?후?좌?우 방향의 기울기 조절 및 상?하 구동이 되는 발판으로 복잡하고 다양한 동작 구현을 통해 사실감 있는 가상 현실의 제공이 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명은 다수의 모터를 구동원으로 하여 정확한 동작과 빠른 응답성을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 종전의 유?공압 실린더를 이용한 시뮬레이션 장치에 비해 구조가 간단하므로 제작 및 유지보수의 편의성이 개선되며, 이외에도 중량과 부피의 소형화가 가능함에 따라 가정에서 사용할 수 있을 정도의 크기로 제작이 가능하여 상품성을 높일 수 있는 이점이 있다.

실내에서 안전하게 즐기면서 재미와 운동효과를 동시에 충족시킬 수 있는 새로운 형태의 운동기구의 제공이 가능함에 따라 소비자의 관심과 흥미를 유도하고 만족시킬 수 있는 효과가 기대된다.

또한, 시뮬레이션 시청각 시스템과 연동하여 사실감을 높일 수 있으므로 오락기기로서의 활용이 가능할 뿐만 아니라 스키나 스노우보드의 초보 연습용으로의 활용이 가능하다.

그리고 단순 오락용 게임에서 비롯되는 폭력성 기질을 키우고 그와 같은 게임에 중독 현상까지 발생시키는 사회적인 문제를 해결하는 하나의 방안으로 제안될 수가 있을 것이다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해 질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로서만 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에 대한 전체 조립 사시도
도 2는 도 1의 대분류에 따른 전체 분해 사시도.
도 3은 도 2 중에서 바디 회전부에 대한 전체 조립 사시도
도 4는 도 3에 대한 전체 분해 사시도.
도 5는 상보드의 좌?우 회전에 대한 평면도.
도 6은 상보드의 좌?우 방향 전환을 위한 휠과 핸들 그리고 핸들 지지대의 동작 상태도
도 7은 상보드의 좌?우 회전에 따른 중프레임과 상보드의 롤링 동작과 요잉 동작에 대한 사시도
도 8은 도 2 중에서 벨트 트랙부에 대한 전체 조립 사시도
도 9는 도 8에 대한 전체 분해 사시도.
도 10은 상보드의 좌?우 회전에 따른 벨트 트랙부의 트랙벨트의 좌?우면 및 전면의 경사 동작 상태도.
도 11은 볼캐스터와 회전캠의 형상에 따른 기능 및 동작을 설명하기 위한 사시도 및 표.
도 12는 회전캠의 회전방향과 회전각도에 따른 볼캐스터의 위치 및 상보드 경사방향을 설명하기 위한 평면도 및 표 1
도 13은 트랙벨트의 상부에서 휠의 이동 경로에 따른 휠의 회전각도별 상보드의 경사 방향 표시도 및 표 2
도 14는 도 2 중에서 상하 구동부에 대한 전체 조립 사시도
도 15는 도 14에 대한 전체 분해 사시도.
도 16은 유니버셜 조인트의 단면도에 의한 동작 상태도
도 17은 스프링 실린더의 단면도에 의한 동작 상태도
도 18은 상보드의 좌?우 회전에 따른 우스텝플레이트와 좌스텝플레이트, 그리고 후플레이트의 상?하 구동에 대한 동작 상태도
도 19는 두 발이 후플레이트에 놓여 있는 경우의 동작 상태도
도 20은 한 발이 후플레이트에, 그리고 다른 한 발이 좌스텝플레이트에 놓여 있는 경우의 동작 상태도
도 21은 도 20에서 나타낸 스프링 실린더에 대한 동작 상태도
도 22는 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에 대하여 동작 순서별로 나타낸 플로우 챠트
도 23은 본 발명에 따른 장치가 시청각 시스템과 연계하여 사용되는 실시예에 대한 사시도
도 24는 본 발명에 따른 장치가 자동차나 오토바이에 적용하기 위하여 후플레이트의 상부에 의자를 장착한 실시예에 대한 사시도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치를 설명하면 다음과 같다. 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에 대한 전체 조립 사시도와 전체 분해 사시도이다.

그리고 도 3, 도 8, 도 14는 도 2와 도 3을 구성하고 있는 주요 기능품에 대한 사시도를 나타낸다.

구체적으로 도 3에 대한 전체 분해 사시도인 도 4에 도시된 바디 회전부(10)에 대한 구성품을 상세히 설명을 하면 다음과 같다.

상기 바디 회전부(10)는 제품을 전체적으로 지지해 주는 하프레임(11), 상기 하프레임(11)에 스프링(16)과 바디가이드핀(18)이 코너부 4곳에서 받쳐주고 있는 중프레임(12), 상기 하프레임(11)과 상기 중프레임(12)의 사이에 조립되어, 상기 중프레임(12)의 좌?우면에서의 롤링 동작 및 전면에서의 요잉 동작을 상?하로 경사 구동되도록 하는 롤링샤프트(17a)와 유니버셜 조인트(17b), 상기 하프레임(11)과 상기 중프레임(12)에 대한 외관을 형성하는 바디(13), 상기 바디(13)의 상부에서 상기 롤링샤프트(17a)와 베어링 유니트(19)로 조립되어 연결되어지는 상보드(14), 상기 상보드(14)의 전면부에 조립되는 휠 구성품 록 핸들(15a), 핸들지지대(15b), 휠지지대(15c), 휠(15d) 그리고 휠체결류(15e, 15f) 등으로 구성되어 있다.

다음으로 도 8에 대한 전체 분해 사시도인 도 9에 도시된 벨트 트랙부(20)에 대한 구성품을 상세히 설명을 하면 다음과 같다.

상기 벨트 트랙부(20)는 트랙부 프레임을 형성하는 트랙바디(21), 상기 트랙바디(21)의 하부에 장착되어지는 트랙 가이드 핀(22a)과 트랙 스프링(23), 상기 트랙바디(21)의 좌우면에서의 롤링 동작과 전면에서의 요잉 동작을 하도록 하는 볼캐스터(24), 그리고 상기 트랙바디(21) 내부에 장착되어진 아이들롤러(34a)와 구동롤러(34b)에 의해 전?후 방향으로 회전하고 상기 구동롤러(34b)의 구동원이 되는 웜기어(33a), 벨트감속기(33b), 그리고 벨트모터(33)에 의해 회전되는 트랙벨트(35), 상기 트랙바디(21)의 하부에 장착되어져 상기 볼캐스터(24)가 접촉되는 면의 높이에 따라 상기 트랙벨트(35)의 좌우면 또는 전면이 상?하로 경사 동작하도록 하는 회전캠(26), 상기 트랙바디(21)의 하부에서 가이드 고정볼트(22b)에 의해 조립 체결되어지는 트랙베이스(27), 상기 회전캠(26)의 회전동작을 원활하게 하는 베어링와샤(28a)와 트러스트 베어링(28b), 그리고 상기 회전캠(26)의 구동원이 되는 캠모터(32a) 및 캠 감속기(32b) 그리고 모터기어(32c), 또한 캠벨트(30)에 의해 동력이 전달되어지는 캠기어(31), 이때 상기 회전캠(26) 및 관련부속품을 조립 체결시켜 주는 캠하판(29) 등으로 구성되어 있다.

다음으로 도 14에 대한 전체 분해 사시도인 도 15에 도시된 상?하 구동부(40)에 대한 구성품들을 상세히 설명을 하면 다음과 같다.

상기 상?하 구동부(40)는 상?하 구동 동작을 위한 시스템을 하부에서 지지해 주는 베이스플레임(47), 후플레이트(43)를 하부에서 지지해 주는 후플레이트 지지대(44), 좌?우 스텝플레이트(41a, 41b)를 하부에서 지지해 주는 스텝지지대(42), 와이어(45)에 의해 상호 연동될 수 있도록 연결되어 있는 스텝지지대(42)의 와이어 고정구A(42a)와 후플레이트 지지대(44)의 와이어 고정구B(44a), 상기 후플레이트 지지대(44)를 후플레이트 고정구(47a)에 고정시켜 회전될 수 있도록 체결되어 있는 후플레이트 회전구(44c)와 상기 스텝지지대(42)를 스텝지지대 고정구(47b, 47d)에 고정시켜 회전될 수 있도록 체결되어 있는 스텝 회전구(42b), 또한 후플레이트(43)의 하부에 장착되어 하향으로 인장력을 발생시켜주는 스프링 실린더(46), 상기 스프링 실린더(46)를 체결해 주는 스프링 실린더 고정구A(44b)와 스프링 실린더 고정구B(47c), 그리고 상기 하프레임(11)이 사용자의 체중에 의해 설치 바닥에 전달되는 진동과 소음을 막기 위한 레그(48), 후플레이트 지지대(44)가 베이스프레임(47)에 사용자의 체중에 의해 전달되는 진동과 소음을 막기 위한 방진고무(49) 등으로 구성되어 있다.

마지막으로 디스플레이 관련 구성품들로는 디스플레이(51a), 상기 디스플레이(51a)를 지지해 주는 디스플레이 지지대a,b(51c, 51d), 디스플레이(51a)를 고정시켜 주는 역할을 하는 디스플레이 고정구(51b) 등이 있으며 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에 대한 전기적인 제어와 디지털 신호로 전환시켜주고 송신장치가 내장되어 있는 콘트롤박스(53)가 하프레임(11)과 중프레임(12)의 사이에, 그리고 방향과 위치센서(52)는 상보드(14) 상에 장착되어져 있다.

인터페이스 세톱박스(54)에는 컴퓨터 본체(55)와, 텔레비젼(56)이 연결되어 있고, 본 발명에 따른 장치의 동작에 따른 디지털 신호에 대한 수신 기능의 무선 수신용 USB(57)가 장착되어져 있다

도 24에는 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에 대한 하나의 실시예로써 자동차용 레이싱 게임기기에 사용되어질 수 있도록 후플레이트(43)의 상부 또는 후플레이트(43)과 일체형으로 장착 가능한 의자(58)가 장착되어져 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에 대한 동작과 기능을 다음과 같이 구분하여 도시된 도면에 의거하여 설명하기로 한다.

＊ 상보드(14)와 휠(15d)의 좌?우 회전과 롤링 및 요잉 동작

＊ 트랙바디(21)의 트랙벨트(35)의 좌우면 또는 전면의 상?하 동작에 의한 경사 구동

＊ 좌?우 스텝플레이트(41a, 41b)와 후플레이트(43)의 상?하 동작

＊ 방향 및 위치 센서(52)의 디지털 신호에 의한 디스플레이(51a) 및 텔레비젼(56)과의 연계 동작

1) 상보드(14)와 휠(15d)의 좌?우 회전과 롤링 및 요잉 동작

도 5는 상보드(14)의 좌?우 회전에 대한 평면도를 도시하였고 도 6은 상보드(14)의 좌?우 방향 전환을 위한 휠(15d)과 핸들(15a), 그리고 핸들지지대(15b)의 동작상태를 도시하였다. 그리고 도 7은 상보드(14)의 좌?우 회전에 따른 중프레임(12)과 상보드(14)의 롤링 동작 및 요잉 동작에 대한 동작 상태도를 도시하였다. 그리고 마지막으로 도 16은 유니버셜 조인트(17b)의 단면도에 의한 동작 상태도를 도시하였다.

도 5에 도시된 바와 같이 상보드(14)의 하부에 장착되어 있는 휠(15d)은 트랙벨트(35)의 좌?우 회전에 의해 좌?우로 방향 전환이 가능하다.

즉, 상보드(14)가 중앙에 위치해 있는 경우에는 트랙벨트(35)의 전?후 회전방향과 휠(15d)의 방향이 일치하기 때문에 어떠한 저항력도 받지 않으며 휠(15d)이 회전되어진다. 그러나 휠(15d)이 오른쪽으로 방향 전환을 하게 되면 트랙벨트(35)의 전?후 회전 방향과 휠(15d)의 회전 방향이 일치하지 않기 때문에 트랙벨트(35)의 상면과 휠(15d)간에 마찰력이 발생하면서 휠(15d)은 오른쪽으로 움직이게 되면서 상보드(14)는 오른쪽으로 회전하게 된다.

이와 반대로 휠(15d)이 왼쪽으로 방향 전환을 하게 되면 트랙벨트(35)와 휠(15d)간에 마찰력이 발생하면서 휠(15d)이 왼쪽으로 움직이면서 동시에 상보드(14)가 왼쪽으로 회전하게 되는 것이다.

이와 같이 트랙벨트(35)가 전?후 방향으로 회전하는 경우 휠(15d)의 방향 전환에 따라 상보드(14)는 좌?우로 회전하게 된다.

이에 대해 도 6에 더욱 상세히 도시되어 있다. 휠(15d)의 방향 전환을 위해 핸들(15a)과 핸들지지대(15b)의 좌?우 회전하는 상태가 나타나 있다.

도 7은 도 5와 도 6에서 설명한 바와 같이 트랙벨트(35)가 전?후 방향으로 회전되는 상태에서 휠(15d)의 회전 방향에 따라 상보드(14)가 좌?우 회전하는 경우 상보드(14)의 하부에 장착되어 있는 중프레임(12)이 유니버셜 조인트(17b)에 중프레임(12)의 좌측면 또는 우측면이 경사 동작을 하는 힘이 발생된다. 그러나 경사구동에 필요한 힘이 휠(15d)의 트랙벨트(35)와의 마찰력으로 모두 발생하는 것은 아니기 때문에 사용자가 좌?우로 방향 전환시 몸의 균형을 조정해 줌으로써 가능해 질 것이다.

일반적으로 레이싱하는 제품에 있어서 코너링 하거나 커브 동작을 하는 경우 바깥쪽 바닥면을 높혀주고 안쪽면 바닥을 낮추거나 사용자의 몸의 중심을 바깥쪽보다 안쪽으로 두어 힘의 균형을 유지하는 것과 동일한 원리가 적용된다.

결국 상보드(14)의 롤링 동작과 요잉 동작은 사용자의 몸의 균형 조정에 의한 중심 변화와 롤링 스프링(16)에 의한 탄성력의 변화에 상응하여 발생하게 된다.

2) 트랙바디(21)의 트랙벨트(35)의 좌우면 또는 전면의 상?하 동작에 의한 경사 구동.

도 10은 상보드(14)의 좌?우 회전에 따른 벨트 트랙부(20)의 트랙벨트(35)의 좌?우면 및 전면의 경사 동작 상태도이고 도 11은 볼캐스터(24)와 회전캠(26)의 형상에 따른 기능 및 동작을 설명하기 위한 사시도 및 표를 나타내었고, 도 12는 회전캠(26)의 회전 방향과 회전 각도에 따른 볼캐스터(24)의 위치 및 상보드(14)의 경사 방향을 설명하기 위한 평면도 및 표이다.

그리고 도 13은 트랙벨트(35)의 상부에서 휠(15d)의 이동 경로에 따른 휠(15d)의 회전각도별 상보드(14)의 경사 방향에 대한 표시도 및 표를 나타내었다.

도 10에 도시된 바와 같이 상보드(14)의 하부에 장착되어진 휠(15d)의 좌?우 회전 방향에 따라 트랙벨트(35)의 좌?우면 또는 전면이 경사구동이 되면 휠(15d)과 트랙벨트(35)의 접촉면이 확대되어 더 큰 마찰력이 발생하게 될 것이다.

마찬가지로 트랙벨트(35)의 전?후 방향으로의 회전속도가 크면 클수록 휠(15d)과 트랙벨트(35)의 접촉면에서 발생하는 마찰력은 상승되어진다.

이와 같이 접촉면을 확대하기 위해 도 11에 상세히 도시된 바대로 볼캐스터(24)가 트랙바디(21)의 하면에 4개소가 장착되어 회전캠(26)의 상면에 접촉되도록 제작된다.

회전캠(26)의 상면은 회전캠(26)의 회전각도가 0°, ±45°, ±90°에서 볼캐스터(24)의 끝단부(24a, 24b, 24c, 24d)가 접촉되어진다.

즉 회전캠(26)의 회전각도가 0°인 경우 제1의 볼캐스터(24a)는 최고점에, 제2의 볼캐스터(24b)는 중점에, 제3의 볼캐스터(24c)는 최저점에, 그리고 제4의 볼캐스터(24d)는 중점에 각각 접촉되며 놓여지게 된다.

또 회전캠(26)의 회전각도가 45°인 경우 제1의 볼캐스터(24a)는 고점에, 제2의 볼캐스터(24b)는 저점에, 제3의 볼캐스터(24c)는 저점에, 그리고 제4의 볼캐스터(24d)는 고점에 접촉되며 놓여지게 된다.

이와 같이 회전캠(26)의 회전각도가 -45°및 +90°, -90°인 경우에도 마찬가지로 표에 나타낸 것과 같이 적용이 된다.

여기에서 +인 경우는 시계 방향으로의 회전을 나타내고 -인 경우는 반시계 방향으로의 회전을 나타낸다. 이에 대해서 도 12에 상세히 도시되어 있으며 표 1에 회전캠(26)의 회전방향과 회전각도에 따라 볼캐스터(24)의 위치 및 상보드(14)의 경사 방향이 잘 정리되어 나타나 있다.

즉 회전캠(26)의 회전 방향과 회전 각도에 따라 트랙바디(21)의 트랙벨트(35)와의 접촉면을 넓혀 휠과의 마찰력을 극대화시켜준다.

이에 따라 사용자의 좌?우 회전동작과 몸의 균형을 원활히 맞춤과 동시에 현장에서의 동작 상태와 동일하게 구현하는데 그 목적이 있다고 할 것이다.

도 13은 트랙벨트(35)에서 휠(15d)의 위치에 따라 동작되어지는 회전캠(26)의 회전각도와 그 회전각도에서의 트랙벨트(35)의 경사 방향을 고점과 저점으로 구분하여 나타내었다.

3) 좌?우 스텝플레이트(41a, 41b)와 후플레이트(43)의 상?하 동작.

도 18은 상보드(14)의 좌?우 회전에 따른 우스텝플레이트(41a)와 좌스텝플레이트(41b), 그리고 후플레이트(43)의 상?하 구동에 대한 동작 상태도이고, 도 19는 두 발이 후플레이트(43)에 놓여 있는 경우의 동작 상태도이고 도 20은 한 발이 후플레이트(43)에, 그리고 다른 한 발이 좌스텝플레이트(41b)에 놓여 있는 경우의 동작 상태를 도시하였다.

그리고 도 17과 도 21은 한 발이 후플레이트(43)에, 그리고 다른 한 발이 좌스텝플레이트(41b)에 놓여 있는 경우의 스프링 실린더(46)에 대한 동작 상태가 도시되어 있다.

도 18에 도시된 바와 같이 평상시 사용하지 않거나 두 발이 후플레이트(43)에 모두 놓여 있는 경우에는 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)와 후플레이트(43)은 동일면을 이루며 놓여 있게 된다.

그런 다음 왼쪽 발을 좌스텝플레이트(41b)에 놓고 오른쪽 발을 그대로 후플레이트(43)에 놓는 경우에는 도시한 바와 같이 좌스텝플레이트(41b)가 하향으로 내려가게 되고 후플레이트(43)은 상향으로 올라가게 된다. 반대로 왼쪽 발을 후플레이트(43)에 그대로 놔두고 오른쪽 발을 우스텝플레이트(41a)에 놓는 경우에도 마찬가지로 우스텝플레이트(41a)는 하향으로 내려가고 후플레이트(43)은 상향으로 올라가게 되는 것을 도시하였다.

즉 코너링 동작을 위해 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)와 후플레이트(43)가 자연스러운 동작 상태를 이루기 위해 회전하는 방향에 상응하여 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)가 내려가면서 체중의 중심이 전면으로 치우치도록 하면서 실제 코너링시에 발생하는 자세를 구현하도록 하는 것이다.

도 19와 도 20에서는 상기의 도 18에서 각 발의 위치에 따라 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)와 후플레이트(43)의 상?하 동작 상태를 도시하였는 바, 그 동작에 따른 와이어(45)의 동작 경로를 도시하였다.

즉 도 19는 두 발이 모두 후플레이트(43)에 놓여 있는 경우의 와이어(45)와 스텝지지대(42) 및 후플레이트 지지대(44)의 동작 상태가 도시되었고 도 20은 한 발이 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)에, 다른 한 발이 후플레이트(43)에 놓여 있는 경우의 와이어(45)와 스텝지지대(42) 및 후플레이트 지지대(44)의 동작 상태를 도시하였다.

두 발이 후플레이트(43)에 놓여지게 되면, 후플레이트(43)는 사용자의 체중에 의해 하향으로 놓여지게 된다. 이때 후플레이트(43)의 하부에 장착되어 있는 후플레이트 지지대(44)도 하향으로 놓여지게 되면서 후플레이트 지지대(44)의 끝단에 있는 와이어 고정구B는 반시계 방향으로 회전하면서 와이어(45)를 우측으로 당기게 된다.

와이어(45)가 우측으로 당겨지면서 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)의 하단에 있는 와이어 고정구A(42a)가 우측으로 당겨지게 된다. 즉 와이어 고정구A(42a)가 우측으로 당겨지면서 반시계 방향으로 회전하면 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)는 상향으로 올라가게 된다.

후플레이트(43)은 하향으로 내려가고 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)는 상향으로 올라가면서 모든 플레이트들은 동일한 평면상에 놓여지게 된다.

도 20은 도 19에 도시된 동작 상태에 대한 반대 동작 상태를 이루게 된다. 한 발은 후플레이트(43)에 그대로 놓아두고 다른 한 발을 좌스텝플레이트(41b)에 놓게 되면 좌스텝플레이트(41b)는 사용자의 체중에 의해 하향으로 내려가게 되고, 이때 스텝지지대(42)의 하단에 있는 와이어 고정구A(42a)는 시계 방향으로 회전하면서 와이어(45)가 좌측으로 당겨지게 되고 후플레이트 지지대(44)의 하단에 있는 와이어 고정구B(44a)가 동시에 시계 방향으로 회전하면서 후플레이트 지지대(44)가 상향으로 올라가게 된다.

이와 같은 동작 상태는 도 18에서 이미 설명한 바와 같이 상보드(14)가 우측으로 회전하면서 상보드(14)의 좌측면이 하향으로 내려가면서 경사 구동이 작동하기 시작한다. 좌스텝플레이트(41b)와 우스텝플레이트(41a)를 상보드(14)의 회전방향에 따라 밟아 주게 되면 회전하는 경우의 자연스러운 자세가 구현하게 됨으로써 현장감과 똑같은 느낌을 갖도록 하는 것이 본 발명의 장치에 대한 가장 큰 목적이라 할 것이다.

도 21은 도 19와 도 20에서의 발의 위치에 따라 스프링 실린더(46)의 동작 상태를 나타낸 것으로 사용하지 않는 상태이거나 두 발이 모두 후플레이트(43)에 놓여지게 되면 후플레이트 지지대(44)의 하단에 있는 스프링 실린더 고정구A(44b)가 반시계 방향으로 스프링 실린더(46)에 내장되어 있는 스프링과 같은 탄성재의 인장력에 의해 회전하면서 후플레이트(43)가 하향으로 내려가게 된다.

다른 한 발을 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)에 놓게 되면 사용자의 체중이 모두 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)에 실리게 되면서 스프링 실린더 고정구A(44b)는 시계 방향으로 회전하고, 이때 스프링 실린더(46)에 내장되어 있던 스프링과 같은 탄성재의 인장력을 누르고 스프링 실린더(46)의 전장이 왼쪽으로 늘어나게 된다.

4) 방향 및 위치 센서(52)의 디지털 신호에 의한 디스플레이(51a) 및 텔레비젼(56)과의 연계 동작

도 22는 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치의 동작을 나타내는 플로우 챠트(FLOW CHART)를 나타낸 것이다. 그동안 이미 전술하였던 동작 상태에 대한 과정을 더욱 명확히 하고자 동작 순서별로 나타낸 것이다.

첫째로 상보드(14)와 휠(15d)의 좌?우 회전과 롤링 및 요잉 동작과, 둘째로 트랙바디(21)의 트랙벨트(35)의 좌?우면과 전면의 상?하 동작에 의한 경사 구동, 그리고 셋째로 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)와 후플레이트(43)의 상?하 동작 등을 방향 및 위치센서(52)에 의한 디지털 신호로 전환시켜 시청각 시스템과 연계하여 운영하도록 되어 있다.

도 23은 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치를 시청각 시스템과 연계하여 사용되는 실시예에 대한 사시도이다.

상기에서 이미 설명한 바와 같이 본 발명의 장치에 있어서 상보드(14)는 좌?우 회전 동작과 상?하 방향으로의 경사 구동에 의한 롤링 동작 및 요잉 동작하는 것을 특징으로 구성되어 있다. 또한 좌?우스텝플레이트(41a, 41b)와 후플레이트(43)은 상?하 동작을 함으로써 코너링시에 몸의 중심을 이동시켜 몸의 균형 상태가 현장에서 느끼는 자세와 느낌을 그대로 재현할 수 있는 것을 특징으로 구성되어 있다.

따라서 상보드(14)의 상단에 장착되어 있는 방향 및 위치 센서(52)는 상기의 모든 동작 상태를 감지하여 이를 디지털 신호로 전환하여 인터페이스 세톱박스(54)에 무선으로 송신하도록 설계되어 있다.

인터페이스 세톱박스(54)에 장착되어 있는 무선 수신용 USB(57)에 의해 컴퓨터 본체(55)로 상보드(14)의 동작 상태를 데이터의 형태로 전달되어진다. 컴퓨터 본체(55)에 내장되어 있던 게임과 같은 콘텐츠는 텔레비젼(56)을 통해 영상으로 나타나 본 발명에 따른 장치에 대한 사용감을 더욱 생생하게 전달해 준다.

본 발명에 의거한 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치의 동작 상태와 연계하여 동시에 상호 신호를 송?수신하면서 사용자의 의도에 맞추어 게임 또는 운동을 하도록 되어 있다.

이와 같은 게임규칙에 준하는 실행이나 다양한 연습을 통해 더욱 효과적으로 레이싱 게임에 대한 운동기구로 사용되어질 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에서는 상기 후플레이트(43)을 단순히 사용자가 밟고 올라설 수 있는 판형 부재를 예시하였으나, 의자나 승마용 안장, 차량, 헬리콥터 등과 같은 다양한 탑승기구의 형태를 사용해도 무방하다 할 것이다.

하나의 적용예로 도 24는 본 발명에 따른 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치에서 착석 수단을 나타낸 사시도로서, 본 발명은 후플레이트(43)의 상부에 또는 일체형으로 착석 수단의 의자(58)을 부가 구성할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1 : 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치
10 : 바디 회전부
11 : 하프레임 12 : 중프레임
13 : 바디 14 : 상보드
15a : 핸들 15b : 핸들지지대
15c : 휠지지대 15d : 휠
15e : 휠 고정 너트 15f : 휠 고정 볼트
16 : 롤링 스프링 17a : 롤링샤프트
17b : 유니버셜 조인트 18 : 바디가이드핀
19 : 베어링 유니트
20 : 벨트 트랙부
21 : 트랙바디 22a : 트랙 가이드핀
22b : 가이드 고정볼트 23 : 트랙 스프링
24 : 볼캐스터 25 : 모터 고정구
26 : 회전캠 27 : 트랙베이스
28a : 베어링와샤 28b : 트러스트 베어링
29 : 캠하판 30 : 캠벨트
31 : 캠기어 32a : 캠모터
32b : 캠 감속기 32c : 모터기어
33a : 웜기어 33b : 벨트감속기
33c : 벨트모터 34a : 아이들롤러
34b : 구동롤러 35 : 트랙벨트
40 : 상하 구동부
41a : 우스텝플레이트 41b : 좌스텝플레이트
42 : 스텝지지대 43 : 후플레이트
44 : 후플레이트 지지대 44a : 와이어 고정구B
44b : 스프링 실린더 고정구A 44c : 후플레이트 회전구
45 : 와이어 46 : 스프링 실린더
47 : 베이스프레임 47a : 후플레이트 고정구
47b, 47d : 스텝지지대 고정구
47c : 스프링 실린더 고정구B
48 : 레그 49 : 방진고무
51a : 디스플레이 51b : 디스플레이 고정구
51c : 디스플레이 지지대a 51d : 디스플레이 지지대b.
52 : 방향 및 위치센서 53 : 콘트롤박스
54 : 인터페이스 세톱박스 55 : 컴퓨터 본체
56 : 텔레비젼 57 : 무선 수신용 USB
58 : 의자

Claims (6)

1. 장치의 하부에 위치하면서 장치를 지지하도록 구비되는 하프레임(11)과;
   상기 하프레임(11)의 상부에서 상?하 방향으로 유동되는 탄성재에 의해 장착되어 있는 중프레임(12)과;
   상기 하프레임(11)과 상기 중프레임(12)의 사이에 연결되어 상기 중프레임(12)의 좌?우면이 상?하 방향으로의 롤링 구동과 전면에서의 요잉 구동이 되도록 구비되어 있는 유니버셜 조인트(17b)와 같은 회전 구동체;
   상기 중프레임(12)과 연결되어 장착되어져 있는 베어링 유니트(19)에 의해 좌?우 방향으로 회전되도록 구비되어 있는 상보드(14);
   상기 상보드(14)의 하단에 장착되어 있는 휠(15d)과 상기 휠(15d)과 접촉에 의한 마찰력으로 상기 상보드(14)의 회전력을 발생시키는, 구동롤러(34b)에 의해 전?후 방향으로 회전되는 트랙벨트(35)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치
2. 제 1항에 있어서
   상기 상보드(14)의 상부에 위치하고 우스텝플레이트(41a), 좌스텝플레이트(41b), 그리고 후스텝플레이트(43) 등 3개의 발판으로 구성되어지고, 우스텝플레이트(41a) 또는 좌스텝플레이트(41b) 중에서 하나를 발로 밟으면 하향으로 내려가고, 후플레이트(43)는 상향으로 올라가는 것을 특징으로 하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치
3. 제 1항에 있어서
   상기 휠(15d)의 위치와 체중의 중심 이동에 따라 휠(15d)과 트랙벨트(35)의 접촉을 원활하도록 하기 위해 트랙벨트(35)의 좌?우면 또는 전면이 휠(15d)의 방향 전환과 연동하여 상?하 방향으로 경사 구동되는 것을 특징으로 하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치
4. 제 1항에 있어서
   상기 상보드(14)의 전면 상부에 장착되어져, 휠(15d)의 회전 방향에 따라 상기 상보드(14)의 동작 상태와 회전각도 및 휠(15d)의 위치를 감지할 수 있는 센서(52)가 장착되어 있어 좌?우 방향으로의 회전 동작 및 롤링 동작, 그리고 요잉 동작을 디지털 신호로 전환하여 디스플레이(51a) 또는 텔레비젼(56)과 연계시켜주는 것을 특징으로 하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치
5. 제 2항에 있어서
   상기 우스텝플레이트(41a) 또는 좌스텝플레이트(41b)를 발로 밟으면 스텝지지대(42)의 하단에 있는 와이어 고정구A(42a)와 후플레이트 지지대(44)의 하단에 있는 와이어 고정구B(44c)에 연결되어 있는 와이어(45)가 스텝지지대 고정구(47b, 47d)의 회전력에 의해 후플레이트 지지대(44)의 와이어 고정구B(44c)를 잡아당겨 후플레이트 지지대(44)의 스프링 실린더 고정구A(44b)에 고정되어 있는 스프링 실린더(46)의 탄성력을 초과하는 인장력이 발생되어 후플레이트(43)를 상향으로 동작시키는 것을 특징으로 하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치
6. 제 3항에 있어서
   상기 트랙바디(21)에 장착되어져 있는 4개로 구성된 볼캐스터(24)가 최고면과 최저면이 180°의 정반대 방향에 위치하고 그 사이에 고?중?저면이 형성되어 있는 원통형의 회전캠(26)에 접촉되어져, 상기 회전캠(26)의 회전 방향과 회전 각도에 따라 트랙벨트(35)의 좌?우면 또는 전면이 상?하 방향으로 경사 구동되는 것을 특징으로 하는 레이싱 코너링 시뮬레이션 장치

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