(57)【要約】仮想路面具現型の自転車シミュレータを提供する。本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータは、据え置かれた自転車の後輪を支持し、かつ後輪の回転と共に回転する後輪支持部と、後輪と接触する後輪支持部の外周面で多様な高さに突出作動する複数の凹凸部を持つ路面具現部と、を備え、仮想に設定された多様な路面状態を自転車に乗ったライダーに提供することを特徴とする。
2021500192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
据え置かれた自転車の後輪を支持し、かつ前記後輪の回転と共に回転する後輪支持部と、
前記後輪と接触する前記後輪支持部の外周面で多様な高さに突出作動する複数の凹凸部を持つ路面具現部と、を備え、
仮想に設定された多様な路面状態を自転車に乗ったライダーに提供することを特徴とする仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項２】
前記後輪支持部は、
前記後輪の下側から前後に支持しつつ回転する第１の後方ローラ及び第２の後方ローラを備え、
前記第１及び第２の後方ローラには、同じ形状または互いに異なるサイズの前記凹凸部を持つ前記路面具現部がそれぞれ備えられることを特徴とする請求項１に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項３】
前記自転車シミュレータは、
据え置かれた自転車の前輪を支持し、かつ前記後輪支持部の回転と共に回転する前輪支持部をさらに備え、
前記前輪支持部には、前記前輪と接触しつつ多様な高さに突出作動する複数の前記凹凸部を持つ前記路面具現部が備えられることを特徴とする請求項２に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項４】
前記路面具現部は、
外郭をなして複数の表面孔で形成されている外側フレームと、
一端部に備えられた突起が前記表面孔を通じて突出作動するように前記外側フレームの内側で往復動する複数の前記凹凸部と、
前記凹凸部の他端部に対して流体の圧力が可変的に提供されるようにして前記凹凸部を往復動させる駆動部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項５】
前記駆動部は、
前記後輪支持部の回転軸をなす中空型シャフトと、前記凹凸部の他端部と前記シャフトとをそれぞれ連通させる分岐シリンダと、回転ジョイントを通じて前記シャフトに流体を可変的に提供するポンプと、を備えることを特徴とする請求項４に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項６】
前記路面具現部は、
外郭をなして複数の表面孔で形成されており、かつ外側に突出作動する２つ以上の分割フレームからなる外側フレームと、
前記表面孔に対応する複数の貫通孔が形成されている内側フレームと、
一端部に備えられている突起が前記表面孔及び貫通孔を通じて突出作動するように前記内側フレームの内側で往復動する複数の前記凹凸部と、
前記凹凸部と前記外側フレームの他端部とに対して流体の圧力が可変的に提供されるようにして前記凹凸部及び前記外側フレームのうち少なくともいずれか一つを往復動させる駆動部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項７】
前記駆動部は、
前記後輪支持部の回転軸をなす中空型シャフトと、前記凹凸部の他端部と前記シャフトとをそれぞれ連通させる第１の分岐シリンダと、前記外側フレームの他端部と前記シャフトとをそれぞれ連通させる第２の分岐シリンダと、回転ジョイントを通じて前記シャフトに流体を可変的に提供するポンプと、前記第１及び第２の分岐シリンダのうち少なくともいずれか一側に備えられて流体の流動を選択的に制御する方向制御弁と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項８】
前記自転車シミュレータは、
前記後輪支持部の回転力を前記前輪支持部に伝達して前記前輪を回転させる動力伝達部をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項９】
前記自転車シミュレータは、
前記自転車の一側に脱着結合して前記自転車の位置を固定させ、左右に摺動しつつ前記自転車の左右移動を案内する自転車固定部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項１０】
前記自転車シミュレータは、
前記後輪の回転から走行速力を算出する速度測定部と、前記速度測定部から算出された走行速力によってライダーに可変的な風を提供する送風装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項１１】
前記自転車シミュレータは、
ライダーに所定の走行環境を視覚的に提供するディスプレイ装置と、前記ディスプレイ装置を通じてリアルタイムで提供される走行環境によって前記凹凸部の作動を制御する制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【請求項１２】
前記自転車シミュレータは、
前記後輪支持部の回転に連動して電気を発生させて保存する電源保存装置と、前記ディスプレイ装置を通じてリアルタイムで提供される走行環境の傾斜によって自転車を四方に傾ける複数のアクチュエータと、をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の仮想路面具現型の自転車シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮想路面具現型の自転車シミュレータに係り、さらに詳細には、室内空間で一般の舗装道路、未舗装の林道、山道などの多様な路面を仮想的に体験して運動効果を得られる自転車シミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に自転車トレーナまたは自転車ローラという名称の自転車運動器具は、ランニングマシンと共に最も広く使われる室内運動用フィットネス器具であって、回転ローラやスタンドに装着された自転車に乗ったライダーがペダルを用いて回転抵抗力（磁力など）が加えられたホイールを回転させる方式で下半身筋力の強化をはかる。
【０００３】
このような従来の自転車運動器具は、天気にかかわらずホイールに加えられる回転抵抗力の調節を通じて相対的に短時間の運動だけでもライダーに相当に高い運動効果を提供できるという長所がある。
【０００４】
しかし、従来の自転車運動器具は、密閉している室内空間で壁面などに向い合ったまま単純に回転抵抗力が加えられたペダリング運動のみを持続させるため、実際の自転車ライディング時の楽しさをライダーに全然提供できず、退屈したり飽きが出て連続的なペダリング運動を継続し難いという問題があった。
【０００５】
前記のような問題点を改善するために、大韓民国登録特許第１０−１６７７７１３号（公告日：２０１６年１１月２３日）はサイクル運動器具に関する技術を開示している。 
【０００６】
このような本先行技術は、固定軸（中心軸）を基準として回転し、かつ互いに異なる外壁部の形状を持つ３つ以上のローラ部を入れ替えることで実際の自転車ライディング時と類似して多様な路面状態に対応する走行経験をライダーに提供できるようになり、これによる興味誘発を通じてライダーは連続性のあるペダリング運動を持続させるようになる長所がある。
【０００７】
しかし、このような先行技術で提示するサイクル運動器具は、次のような点で依然として改善が要求され、続けて改良される必要がある。
【０００８】
例えば、３つ以上のローラ部自体を前後に回転させて多様な路面を具現するため、構造が複雑で製造やメンテナンスの難しさが予想され、また、路面を変更するためにローラ部を回転させれば、ペダリング中の自転車自体が上下方向に大きく移動してしまい、自転車に乗ったライダーの安全を大きく阻害する一方、路面の自然な変化を具現できないという問題がある。
【０００９】
また、ペダリングを通じて後輪を回転させる場合、３つ以上のローラ部と固定軸（中心軸）とがいずれも共に回転する構造のため、ライダーに過度なペダリング負荷が印加され、ダイナミックなペダリング運動を具現し難いという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、ライディング中に感じる多様な路面状態を複数のローラではない一つのローラで具現して構造及び部品点数を単純化する一方、異質感のない路面の自然な変化ができて乗ったライダーの安全を確保でき、実際のライディング状況に極めて類似したダイナミックな体験が得られる仮想路面具現型の自転車シミュレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題は、据え置かれた自転車の後輪を支持し、かつ前記後輪の回転と共に回転する後輪支持部と、前記後輪と接触する前記後輪支持部の外周面で多様な高さに突出作動する複数の凹凸部を持つ路面具現部と、を備え、仮想に設定された多様な路面状態を自転車に乗ったライダーに提供することを特徴とする仮想路面具現型の自転車シミュレータによって達成される。
【００１２】
前記後輪支持部は、前記後輪を安定して支持できるように、前記後輪の下側から前後に支持しつつ回転する第１の後方ローラ及び第２の後方ローラを備え、前記第１及び第２の後方ローラには、同じ形状または互いに異なるサイズの前記凹凸部を持つ前記路面具現部がそれぞれ備えられる。
【００１３】
前記自転車シミュレータは、据え置かれた自転車の前輪を支持し、かつ前記後輪支持部の回転と共に回転する前輪支持部をさらに備え、前記前輪支持部には、前記前輪と接触しつつ多様な高さに突出作動する複数の前記凹凸部を持つ前記路面具現部が備えられる。
【００１４】
前記路面具現部は、外郭をなして複数の表面孔で形成されている外側フレームと、一端部に備えられた突起が前記表面孔を通じて突出作動するように前記外側フレームの内側で往復動する複数の前記凹凸部と、前記凹凸部の他端部に対して流体の圧力が可変的に提供されるようにして前記凹凸部を往復動させる駆動部と、を備える。
【００１５】
前記駆動部は、前記後輪支持部の回転軸をなす中空型シャフトと、前記凹凸部の他端部と前記シャフトとをそれぞれ連通させる分岐シリンダと、回転ジョイントを通じて前記シャフトに流体を可変的に提供するポンプと、を備える。
【００１６】
前記路面具現部は、外郭をなして複数の表面孔で形成されており、かつ外側に突出作動する２つ以上の分割フレームからなる外側フレームと、前記表面孔に対応する複数の貫通孔が形成されている内側フレームと、一端部に備えられている突起が前記表面孔及び貫通孔を通じて突出作動するように前記内側フレームの内側で往復動する複数の前記凹凸部と、前記凹凸部と前記外側フレームの他端部とに対して流体の圧力が可変的に提供されるようにして前記凹凸部及び前記外側フレームのうち少なくともいずれか一つを往復動させる駆動部と、を備える。
【００１７】
前記駆動部は、前記後輪支持部の回転軸をなす中空型シャフトと、前記凹凸部の他端部と前記シャフトとをそれぞれ連通させる第１の分岐シリンダと、前記外側フレームの他端部と前記シャフトとをそれぞれ連通させる第２の分岐シリンダと、回転ジョイントを通じて前記シャフトに流体を可変的に提供するポンプと、前記第１及び第２の分岐シリンダのうち少なくともいずれか一側に備えられて流体の流動を選択的に制御する方向制御弁と、を備える。
【００１８】
前記自転車シミュレータは、前記後輪支持部の回転力を前記前輪支持部に伝達して前記前輪を回転させる動力伝達部をさらに備える。
【００１９】
前記自転車シミュレータは、前記自転車の一側に脱着結合して前記自転車の位置を固定させ、左右に摺動しつつ前記自転車の左右移動を案内する自転車固定部をさらに備える。
【００２０】
前記自転車シミュレータは、前記後輪の回転から走行速力を算出する速度測定部と、前記速度測定部から算出された走行速力によってライダーに可変的な風を提供する送風装置と、をさらに備える。
【００２１】
前記自転車シミュレータは、ライダーに所定の走行環境を視覚的に提供するディスプレイ装置と、前記ディスプレイ装置を通じてリアルタイムで提供される走行環境によって前記凹凸部の作動を制御する制御部と、をさらに備える。
【００２２】
前記自転車シミュレータは、前記後輪支持部の回転に連動して電気を発生させて保存する電源保存装置と、前記ディスプレイ装置を通じてリアルタイムで提供される走行環境の傾斜によって自転車を四方に傾ける複数のアクチュエータと、をさらに備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、多様な高さに可変しつつ突出作動する複数の凹凸部を持つ路面具現部が、後輪と接触する後輪支持部の外周面に備えられることによって、自転車に乗ったライダーは多様な衝撃特性を後輪から伝達されて一般の舗装道路、未舗装の林道、山道などの多様な路面状態を仮想で体験できるようになり、よって、ダイナミックでリアリティのあるライディングを楽しめる。
【００２４】
また、後輪支持部（及び前輪支持部）に備えられている一つのモジュール化した路面具現部によって自転車シミュレータ自体の構造が単純化することで、製造及びメンテナンスが容易になるということはいうまでもなく、特別な衝撃なしに路面状態の自然な変化が可能になることでライダーの安全が確保され、かつ、ライダーの興味ないし楽しさを起こさせることで運動効果の極大化が自然になされる。
【００２５】
さらには、前輪支持部、動力伝達部、制御部、自転車固定部、速度測定部、送風装置、ディスプレイ装置、電源保存装置及び複数のアクチュエータなどがそれぞれ有機的に結合して制御作動される場合、ライダーはさらに臨場感あって興味あふれる仮想のライディング環境を提供されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータの正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３Ａ】本発明による後輪支持部及び第１実施例による路面具現部を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの切断線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂによる後輪支持部及び路面具現部の内部構造をそれぞれ一例として示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの切断線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂによる後輪支持部及び路面具現部の内部構造をそれぞれ他の例として示す断面図である。
【図４Ａ】本発明による後輪支持部及び第２実施例による路面具現部を示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの切断線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂによる後輪支持部及び路面具現部の内部構造をそれぞれ一例として示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの切断線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂによる後輪支持部及び路面具現部の内部構造をそれぞれ他の例として示す断面図である。
【図５Ａ】ないし
【図５Ｃ】ディスプレイ装置と連動して作動する路面具現部の状態を舗装道路と、林道と、敷石とにそれぞれ区別して示す作動状態図である。
【図６】本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータの全体的な構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。但し、本発明を説明するに当って、既知の機能あるいは構成に関する説明は、本発明の趣旨を明瞭なものにするために省略する。
【００２８】
図１は、本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータの正面図であり、図２は、図１の平面図であり、図３Ａは、本発明による後輪支持部と第１実施例による路面具現部とを示す斜視図であり、図３Ｂは、図３Ａの切断線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂによる後輪支持部及び路面具現部の内部構造をそれぞれ一例として示す断面図であり、図３Ｃは、図３Ａの切断線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂによる後輪支持部及び路面具現部の内部構造をそれぞれ他の例として示す断面図であり、図４Ａは、本発明による後輪支持部及び第２実施例による路面具現部を示す斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａ切断線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂによる後輪支持部及び路面具現部の内部構造をそれぞれ一例として示す断面図であり、図４Ｃは、図４Ａの切断線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂによる後輪支持部及び路面具現部の内部構造をそれぞれ他の例として示す断面図であり、図５Ａないし図５Ｃは、ディスプレイ装置と連動して作動する路面具現部の状態を舗装道路、林道及び敷石にそれぞれ区別して示す作動状態図であり、図６は、本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータの全体的な構成を概略的に示すブロック図である。
【００２９】
発明の説明及び請求範囲などで方向を指称する上（上側）、下（下側）、左右（横または側）、前（正、前方）、後（背、後方）などは権利の限定の用途ではない説明の便宜のために図面及び構成の間の相対的な位置を基準として定めたものであり、以下で説明する各方向はこれとは異なって特に限定する場合を除いては、これに基づいたものである。
【００３０】
本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータ１００は、自転車１０に乗ったライダーＲが多様な衝撃特性を自転車１０の後輪１２から伝達され、仮想で一般の舗装道路、未舗装の林道、山道などの多様な路面状態を臨場感あるように体験可能にしてライダーＲの興味を引き起こし、かつ運動効果の極大化を自然にはかる一方、このような機能の具現を最小の構造に単純化して製造及びメンテナンスの容易性及びライダーＲの安全を同時に確保できる発明である。
【００３１】
前述した自転車１０は、本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータ１００のみのために特別に製作されたものはもとより、現在多様なメーカーで市販中の自転車１０をいずれも含む概念である。このような自転車１０は、自転車１０の本体をなす自転車フレーム１１と、自転車フレーム１１に回転自在に装着される前輪１４及び後輪１２と、ライダーＲのペダリングを後輪１２の回転力に変換する駆動系（クランク、チェーン、変速器など）と、を備える。
【００３２】
本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータ１００は、前述したような機能ないし作用を具現するために、後輪支持部１１０及び路面具現部１２０を含んで構成される。
【００３３】
以下では、前述した各構成について具体的に説明する。
【００３４】
後輪支持部１１０は、自転車シミュレータ１００の上に据え置かれた自転車１０の後輪１２を支持しつつ後輪１２の回転と共に回転する棒状の構成要素であって、据え置かれた自転車１０を基準として前方または後方に自由に回転できるように、両端部は自転車シミュレータ１００のベースフレーム１０２と軸結合をなす。
【００３５】
かかる後輪支持部１１０は、後輪１２と接触した状態で後輪１２の回転と共に回転できる形状であればいかなる形状でも構わないので、その縦断面は多角形、楕円形または円形などである。また、自転車１０の前輪１４が自転車シミュレータ１００のベースフレーム１０２の一側に堅く固定された状態で後輪１２を支持さえすれば十分であるため、図面に示されたところとは異なって一つの後輪支持部１１０で構成されてもよい。
【００３６】
但し、本発明による後輪支持部１１０は、図１ないし図４に示されたように後輪１２を回転させるライダーＲに異質な走行感を提供せずに後輪１２の回転に伴う円滑な回転が行われるように、円形の縦断面を持つように製作する。
【００３７】
また、本発明による後輪支持部１１０は、後輪１２の安定した支持のために後輪１２の下側で前後に支持しつつ回転する２個の後輪支持部１１０、すなわち、第１の後方ローラ１１２及び第２の後方ローラ１１４で構成される。
【００３８】
前述したように配置された第１及び第２の後方ローラ１１２及び１１４によって後輪１２が安定して支持された状態で後述する前輪支持部１３０による前輪１４の支持が行われれば、自転車１０に乗ったライダーＲは特に拘束されずに自然なペダリングができる。
【００３９】
路面具現部１２０は、一般の舗装道路、未舗装の林道、山道などの路面状態によって後輪１２（及び前輪１４）に伝達される多様な形態の衝撃特性をペダリングするライダーＲに提供するために備えられた本発明だけの技術的特徴部であって、これにより、ライダーＲはダイナミックで臨場感のあるライディングを体験できるようになる。
【００４０】
前記の路面具現部１２０は、後輪１２と接触する後輪支持部１１０の外周面で多様な高さに突出作動するように形成された複数の凹凸部１２４を通じて具現されるが、凹凸部１２４の可変的な突出作動、すなわち、往復動は電気的（ソレノイドなど）または機械的な駆動方式によって行われる。
【００４１】
但し、図３Ａないし図３Ｃに示されたように、本発明の第１実施例による路面具現部１２０は、流体Ｆの圧力を用いた機械的方式で具現されるが、これは、ライダーＲ及び自転車１０の荷重が加えられる状態でも凹凸部１２４の突出作動を正確で速かに制御し、かつ部品点数及び構造の簡素化をはかるためのものである。
【００４２】
路面具現部１２０は、一例として、図３Ａ及び図３Ｂに示されたように、外側フレーム１２２、凹凸部１２４、及び駆動部１２６などを含んで構成される。
【００４３】
外側フレーム１２２は、路面具現部１２０の外郭を形成する円筒形状の構成要素であって、後述する凹凸部１２４が外側に突出しない場合（図５Ａ参照）、後輪１２と直接的な接触を通じてコンクリート舗装道路、アスパルス舗装道路、自転車競技場（ｖｅｌｏｄｒｏｍｅ）のトラックなどの平たい路面の感じをライダーＲに提供できるようになる。
【００４４】
このような外側フレーム１２２の表面には後述する凹凸部１２４の突起１２４ａが外側に突出するように複数の表面孔１２２ａが形成されるが、そのサイズ、数及び配置などはいずれも凹凸部１２４に対応するように形成される。
【００４５】
凹凸部１２４は、大粒の砂や砂利からなる未舗装の林道や山道などのでこぼこの路面の感じをライダーＲに提供（図５Ｂ参照）するために外側フレーム１２２の内側で往復動する構成要素であって、前述した表面孔１２２ａを通じて多様な高さに突出作動する突起１２４ａが一端部に備えられ、他端部には、後述する駆動部１２６から流体Ｆの圧力を可変的に提供されるピストンが備えられる。
【００４６】
前記のような構造の凹凸部１２４は、路面具現部１２０の外周面全体にわたって複数で備えられるようにするが、必要に応じて規則的または不規則的に離隔して配置される。この時、凹凸部１２４の数及び突起１２４ａのサイズは、図３Ａ及び図４Ａに示されたように後輪支持部１１０が第１の後方ローラ１１２及び第２の後方ローラ１１４で形成される場合に、それぞれ異なって形成できる。
【００４７】
すなわち、第１の後方ローラ１１２に備えられる凹凸部１２４は、砂利に類似した感じがライダーＲに伝達されるように、相対的に凹凸部１２４の数を少なくして突起１２４ａのサイズを大きく形成する一方、第２の後方ローラ１１４に備えられる凹凸部１２４は、大粒の砂に類似した感じがライダーＲに伝達されるように、相対的に凹凸部１２４の数を多くして突起１２４ａのサイズを小さく形成できるものである。
【００４８】
このように互いに異なる凹凸部１２４が備えられた第１及び第２の後方ローラ１１２及び１１４を通じて、ライダーＲは砂利（第１の後方ローラ１１２の凹凸部１２４だけが突出する場合）または大粒の砂（第２の後方ローラ１１４の凹凸部１２４だけが突出する場合）からなる路面の感じはもとより、砂利と大粒の砂とが混在している路面（第１及び第２の後方ローラ１１２及び１１４の凹凸部１２４いずれも突出する場合）の感じをそれぞれ体験できるようになる。
【００４９】
勿論、図示されたところとは異なって、同じ形状の凹凸部１２４を持つ路面具現部１２０が第１及び第２の後方ローラ１１２及び１１４にそれぞれ備えられるようにしてもよい。
【００５０】
駆動部１２６は、凹凸部の他端部１２４ｂに対して流体Ｆの圧力が可変的に提供されるようにして凹凸部１２４を往復動させる構成要素であって、図３Ｂに示されたような本発明の第１実施例の一例によれば、中空型シャフト１２６ａ、分岐シリンダ１２６ｂ及びポンプ１２６ｃなどを含んで構成される。
【００５１】
ここで流体Ｆとは、流動の可能な不定形の気体または液体を包括する概念であって、本発明に適用される流体Ｆは、圧力の伝達及び制御の容易な空気またはオイルなどになり、特に異なって説明しない限り、以下同じ意味で使われうる。
【００５２】
シャフト１２６ａは、後輪支持部１１０の回転軸をなす一方、内側に流体Ｆが流動する中空１２６ａ１が形成されたパイプ状の構成要素であって、両端部はベースフレーム１０２に対して自在に回転するようにベースフレーム１０２と軸結合する。
【００５３】
分岐シリンダ１２６ｂは、凹凸部の他端部１２４ｂ（ピストン）とシャフト１２６ａとをそれぞれ連通させて、流体Ｆによる圧力を凹凸部の他端部１２４ｂにそれぞれ伝達させる孔状の構成要素であって、凹凸部の他端部１２４ｂとの密閉状態を維持しつつ凹凸部１２４の往復動を案内する。
【００５４】
このような分岐シリンダ１２６ｂは、図３Ｂに示されたところとは異なって、シャフト１２６ａと連通する一つの流入口及び凹凸部の他端部１２４ｂとそれぞれ連通する複数の流出口を持つマニホールド形態に製作されるか、またはシャフト１２６ａと凹凸部の他端部１２４ｂとを連通させる可とう性の油圧ホースに具現されるということはいうまでもない。
【００５５】
そして複数の分岐シリンダ１２６ｂには流体の通過流量を可変させる流量制御弁（図示せず）がそれぞれ備えられて後述する制御部１４０を通じてそれぞれ個別制御されることで、複数の凹凸部１２４をそれぞれ異なって突出させる。
【００５６】
ポンプ１２６ｃは、シャフト１２６ａの両側端部のうち少なくともいずれか一側に備えられて回転ジョイント１２６ｄを通じてシャフト１２６ａに流体Ｆを可変的に提供する構成要素であって、自転車１０及びライダーＲの総重量（約１２０ｋｇ内外）を支持できる使用圧力を持つ常用化した小型の油圧ポンプまたは空圧ポンプで具現される。
【００５７】
このようにシャフト１２６ａ（中空１２６ａ１）に提供される流体Ｆの量を調節するポンプ１２６ｃによって中空１２６ａ１及び分岐シリンダ１２６ｂ内の圧力が増減することで、凹凸部１２４の突出程度が自由自在に可変する（図５Ａ及び図５Ｂ参照）。 
【００５８】
回転ジョイント１２６ｄは、密閉した状態で流体Ｆを流動（圧力伝達）させながら相対回転する一対の管体型部材からなる構成要素であって、一側の管体型部材はポンプ１２６ｃと連通し、かつ他側の管体型部材はシャフト１２６ａと連通するように備えられる。このような回転ジョイント１２６ｄを通じてシャフト１２６ａはポンプ１２６ｃから流体Ｆを安定的に提供され、それと同時に後輪１２の回転と共に回転可能になる。
【００５９】
外側フレーム１２２と凹凸部１２４との間には、外側フレーム１２２に対して凹凸部１２４を内側に弾性支持する少なくとも一つ以上の弾性体１２５が備えられるが、これは、シャフト１２６ａ（中空１２６ａ１）内に流体Ｆを提供しないようにポンプ１２６ｃが作動停止した場合、凹凸部１２４の突起１２４ａを外側フレーム１２２に対して突出させないためである。
【００６０】
一方、図３Ｃに示されたように、本発明の第１実施例による路面具現部１２０は、他の例として、外側フレーム１２２、凹凸部１２４、及び駆動部１２６などを含んで構成される。
【００６１】
この時の凹凸部１２４は、一例の場合とは異なって一端部に複数の突起１２４ａが一体に形成され、他端部１２４ｂには少なくとも一つ以上のピストンが備えられて形成される。
【００６２】
そして駆動部１２６は、凹凸部の他端部１２４ｂと連結されて凹凸部１２４を往復動させる油圧シリンダ１２６ｅと、油圧ライン１２６ｆを通じて油圧シリンダ１２６ｅに流体Ｆを可変的に提供して油圧シリンダ１２６ｅを駆動させるポンプ１２６ｃと、を備える。
【００６３】
ここで油圧シリンダ１２６ｅは、油圧ライン１２６ｆの簡素化をはかるためにピストンロッドを復帰させるスプリングが内部に付いている単動型製品を使うが、狭小な空間でも容易に装着されるようにピストンロッドの長さが比較的短い薄型の製品を使うことが望ましい。
【００６４】
さらに図４Ａないし図４Ｂに示されたように、本発明の第２実施例による路面具現部１２０は、一例として外側フレーム１２２、内側フレーム１２３、凹凸部１２４、及び駆動部１２６などを備えて、第１実施例による多様な路面はもとより、敷石（Ｃｏｂｂｌｅｓｔｏｎｅ）のような路面までも具現できる。
【００６５】
ここでの外側フレーム１２２は、外側に突出作動する２つ以上の分割フレーム（但し、図４Ａないし図４Ｃでは分割フレーム１２２−１ないし１２２−４を４つで構成）からなって路面具現部１２０の外郭を形成する円筒状の構成要素である。
【００６６】
このように突出作動する外側フレーム１２２によれば、凹凸部１２４及び外側フレーム１２２自体が外側に突出しない場合（図５Ａ参照）、後輪１２との直接的な接触を通じてコンクリート舗装道路、アスファルト舗装道路、自転車競技場のトラックなどの平たい路面の感じをライダーＲに提供でき、外側フレーム１２２が突出する場合（図５Ｃ参照）、敷石のような感じをライダーＲに提供できるようになる。
【００６７】
この時、敷石は、でこぼこのレンガ状の石をぎっしり敷き詰めたフランスのルーベ地域の昔の舗装道路をいい、長い伝統を持つ自転車大会（Ｐａｒｉｓ−Ｒｏｕｂａｉｘ）の一部のコースに当たる。
【００６８】
このような敷石は、２つ以上の分割フレーム１２２−１ないし１２２−４が必要に応じて外側に突出作動しながら生ずる分割フレーム１２２−１ないし１２２−４の間の段差ないし隙間を通じて間接的に具現される。
【００６９】
外側フレーム１２２の表面には、凹凸部１２４の突起１２４ａが外側に突出するように複数の表面孔１２２ａが形成されるが、そのサイズ、数及び配置などはいずれも凹凸部１２４に対応するように形成される。
【００７０】
内側フレーム１２３は、前述した外側フレーム１２２の内側面と密着するように備えられ、外側フレーム１２２の表面孔１２２ａに対応する複数の貫通孔１２３ａが形成される構成要素である。
【００７１】
凹凸部１２４は、大粒の砂や砂利からなる未舗装の林道や山道などのでこぼこの路面の感じをライダーＲに提供するために内側フレーム１２３の内側で往復動する構成要素であって、表面孔１２２ａ及び貫通孔１２３ａを通じて多様な高さに突出作動する突起１２４ａが一端部に備えられ、他端部１２４ｂには、駆動部１２６から流体Ｆの圧力を可変的に提供されるピストンが備えられる。
【００７２】
前記のような凹凸部１２４は前述した第１実施例による凹凸部１２４に対応するため、凹凸部１２４の構造などについての具体的な説明は省略する。
【００７３】
駆動部１２６は、凹凸部１２４の他端部１２４ｂ及び外側フレームの他端部１２２ｂに流体Ｆの圧力が可変的に提供されるようにして、凹凸部１２４及び外側フレーム１２２のうち少なくともいずれか一つを往復動させる構成要素である。
【００７４】
本発明の第２実施例の一例による駆動部１２６は、図４Ｂに示されたように、中空型シャフト１２６ａ、第１の分岐シリンダ１２６ｂ１、第２の分岐シリンダ１２６ｂ２、及びポンプ１２６ｃなどを含んで構成され、方向転換弁１２８などをさらに備えることができる。
【００７５】
ここでのシャフト１２６ａ、第１の分岐シリンダ１２６ｂ１、及びポンプ１２６ｃは、前述した第１実施例によるシャフト１２６ａ、分岐シリンダ１２６ｂ、及びポンプ１２６ｃとそれぞれ対応するため、これについての具体的な説明は省略する。
【００７６】
第２の分岐シリンダ１２６ｂ２は、外側フレームの他端部１２２ｂ（ピストン）とシャフト１２６ａとを連通させて、流体Ｆによる圧力を外側フレームの他端部１２２ｂにそれぞれ伝達させる孔状の構成要素であって、外側フレームの他端部１２２ｂとの密閉状態を維持しつつ外側フレーム１２２の往復動を案内する。
【００７７】
内側フレーム１２３と凹凸部１２４との間には内側フレーム１２３に対して凹凸部１２４を内側に弾性支持する少なくとも一つ以上の弾性体１２５が備えられることはもとより、内側フレーム１２３と外側フレームの他端部１２２ｂとの間にも、内側フレーム１２３に対して外側フレームの他端部１２２ｂを内側に弾性支持する少なくとも一つ以上の弾性体１２５が備えられる。
【００７８】
このような弾性体１２５は、前述したように、シャフト１２６ａ（中空１２６ａ１）内に流体Ｆを提供しないようにポンプ１２６ｃが作動停止した場合、凹凸部１２４の突起１２４ａ及び外側フレーム１２２を内側フレーム１２３に対して外側にそれぞれ突出させないためである。
【００７９】
この時、外側フレームの他端部１２２ｂ及び凹凸部の他端部１２４ｂにそれぞれ備えられる弾性体１２５は互いに異なる弾性係数を持つことができるが、これは、外側フレーム１２２の突出作動と凹凸部１２４の突出作動とが、ポンプ１２６ｃによって提供される流体Ｆの圧力によって互いに異なって選択的に行われるようにするためである。 
【００８０】
すなわち、外側フレーム１２２に備えられている弾性体１２５の弾性係数が大きい場合、ポンプ１２６ｃによって提供される流体Ｆの圧力が低圧である時には凹凸部１２４の突出作動だけが可能になり、流体Ｆの圧力が高圧である時には凹凸部１２４及び外側フレーム１２２両方の突出作動が行われる。結局、ポンプ１２６ｃによって提供される流体Ｆの圧力を調節することで、凹凸部１２４及び外側フレーム１２２の突出作動を選択的に制御できる。
【００８１】
但し、さらに円滑で正確に外側フレーム１２２及び凹凸部１２４の突出作動が制御されるように、流体Ｆの流動を選択的に制御する方向転換弁１２８を第１及び第２の分岐シリンダ１２６ｂ１及び１２６ｂ２のうち少なくともいずれか一側に設けられる。
【００８２】
本発明に適用される方向転換弁１２８は、ポンプ１２６ｃによって提供される流体Ｆの圧力サイズ（機械式方向転換弁１２８）または後述する制御部１４０の電気的制御（電子式方向転換弁１２８：ソレノイド弁）によって、第１の分岐シリンダ１２６ｂ１または第２の分岐シリンダ１２６ｂ２の方に流体Ｆの流動を選択的に許容するか、または第１の分岐シリンダ１２６ｂ１及び第２の分岐シリンダ１２６ｂ２の方に流体Ｆの流動をいずれも許容する常用化した弁製品でありうる。 
【００８３】
一方、図４Ｃに示されたように、本発明の第2実施例による路面具現部１２０は、他の例として、外側フレーム１２２、内側フレーム１２３、凹凸部１２４、及び駆動部１２６などを含んで構成される。
【００８４】
この時の凹凸部１２４は、一例の場合とは異なって一端部に複数の突起１２４ａが一体に形成され、他端部１２４ｂには少なくとも一つ以上のピストンが備えられて形成される。
【００８５】
そして駆動部１２６は、外側フレームの他端部１２２ｂ及び凹凸部の他端部１２４ｂとそれぞれ連結されて凹凸部１２４を往復動させる油圧シリンダ１２６ｅと、油圧ライン１２６ｆを通じて油圧シリンダ１２６ｅに流体Ｆを可変的に提供して油圧シリンダ１２６ｅを駆動させるポンプ１２６ｃと、を備える。
【００８６】
ここで油圧シリンダ１２６ｅは、油圧ライン１２６ｆの簡素化をはかるためにピストンロッドを復帰させるスプリングが内部に付いている単動型製品を使うが、狭小な空間でも容易に装着されるようにピストンロッドの長さが比較的短い薄型の製品を使うことが望ましい。
【００８７】
本発明による自転車シミュレータ１００は、図１、図２、及び図６に示されたように、ライダーＲにさらに臨場感あって興味あふれる仮想のライディング環境を提供するように、前輪支持部１３０、動力伝達部１３２、ブレーキ装置１３５、制御部１４０、自転車固定部１５０、速度測定部１６０、ディスプレイ装置１７０、電源保存装置１８０、及びアクチュエータ１９０などをさらに備える。
【００８８】
ここで、前輪支持部１３０は、自転車シミュレータ１００の上に据え置かれた自転車１０の前輪１４を支持しつつ後輪支持部１１０の回転と共に回転する棒状の構成要素であって、据え置かれた自転車１０を基準として前方または後方に自由に回転できるように、両端部は自転車シミュレータ１００のベースフレーム１０２と軸結合をなす。
【００８９】
前輪支持部１３０は、図１及び図２に示されたように、ライダーＲに異質な走行感を提供せずに前輪１４の円滑な回転のために円形の縦断面を持つように製作され、かつ後輪１２が第１及び第２の後方ローラ１１２及び１１４によって安定して支持される構造であるため、一つの前輪支持部１３０として構成されうる。
【００９０】
この時、前輪支持部１３０にも、後輪支持部１１０と同様に前輪１４と接触しつつ多様な高さに突出作動する複数の凹凸部１２４を持つ路面具現部１２０が備えられる。これにより、後輪１２だけではなく前輪１４でも多様な路面状態を臨場感あるように体験できるようになる。
【００９１】
前輪支持部１３０に備えられる路面具現部１２０は以上で詳細に説明したところ、具体的な説明は省略する。
【００９２】
動力伝達部１３２は、後輪支持部１１０の回転力を前輪支持部１３０に伝達して前輪１４を回転させる構成要素であって、後輪支持部１１０及び前輪支持部１３０の一側にかけて環状に備えられるチェーンまたはタイミングベルトで具現される。
【００９３】
ブレーキ装置１３５は、自転車ライディング中に緊急な状況が発生した場合に後輪支持部１１０の回転を停止させてライダーＲの安全をはかる構成要素であって、据え置かれた自転車１０のペダル両側に設けられるブレーキ足場１３５ａと、ブレーキ足場１３５ａと連結されてブレーキ足場１３５ａへの加圧時に後輪支持部１１０（またはシャフト１２６ａ）の回転を抑制するキャリパー１３５ｂと、を備える。
【００９４】
制御部１４０は、前述した路面具現部１２０のポンプ１２６ｃ、方向転換弁１２８（ソレノイド弁）、後述する速度測定部１６０、送風装置１６２、ディスプレイ装置１７０、電源保存装置１８０、及びアクチュエータ１９０などと電気的に連結されてデータを伝送してもらい、これに基づいて各装置の作動を制御する構成要素である。
【００９５】
このような制御部１４０は、ＭＣＵ（ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）、マイコン（ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）、アルディーノ（Ａｒｄｕｉｎｏ）などのモジュール化したユニットで具現され、内部にはメモリ１４２が備えられる。
【００９６】
メモリ１４２は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、またはメモリカードなどで具現され、本発明による自転車シミュレータ１００の作動のための運用体制プログラムと、これに必要なデータなどが保存される。
【００９７】
この時に必要なデータは、多様な自転車大会のコースや特定地域の走行環境を３Ｄマッピング技術を通じてデータ化した画像情報（路面状態情報を含み）またはライダーＲ別の走行情報などを含む。
【００９８】
連結された各装置を制御して伝送されたデータなどを処理ないし保存する制御部１４０の一連の過程は、機械語（ｍａｃｈｉｎｅ ｌａｎｇｕａｇｅ）などのプログラミング言語によってコーディングされることで行われる。このような制御部１４０の具体的な具現及び制御方法は、当業者によって多様な方式及び形態で簡略に行われるところ、これについての説明は略する。
【００９９】
自転車固定部１５０は、自転車１０の一側に脱着結合して自転車１０の位置を安定的に固定させる一方、左右に摺動しつつ自転車１０の左右移動を案内する構成要素として、クランプ１５２、コイルバネ１５４、ガイド本体１５６、及び摺動レール１５８などを含んで構成される。
【０１００】
クランプ１５２は、自転車フレーム１１の一側（ダウンチューブ）と脱着自在に結合する構成要素であり、コイルバネ１５４は、自転車１０が左右側に倒れることを防止し、かつ衝撃を緩衝するためにクランプ１５２の下端部に結合される構成要素である。
【０１０１】
そして、ガイド本体１５６は、コイルバネ１５４の下端部に結合して下面にガイド溝が形成される構成要素であり、摺動レール１５８は、ベースフレーム１０２に固定した状態で上端部がガイド溝に挟み込まれてガイド本体１５６の左右移動を所定範囲で案内し、かつ離脱を防止する構成要素である。
【０１０２】
前述したような自転車固定部１５０を通じて、ライダーＲは、市販中の多様な自転車１０を本発明の自転車シミュレータ１００に脱着固定させて使えるようになる。また、倒れるような危険なしに安定したライディングが持続し、ペダリングによる自転車１０の自然な左右移動が行われ、さらに自然なライディングが具現される。
【０１０３】
速度測定部１６０は、後輪１２の回転（後輪１２の円周サイズ及び単位時間当り後輪１２の回転数）から走行速力を算出する構成要素であって、後輪１２の回転数を正確にカウントするために後輪１２に隣接した位置に設けられる。
【０１０４】
送風装置１６２は、速度測定部１６０から算出された走行速力によってライダーＲに可変的な風を提供するための構成要素であって、後述するディスプレイ装置１７０の上端左右側でそれぞれライダーＲに向かった状態に一対が備えられる。
【０１０５】
前記のような速度測定部１６０からリアルタイムで算出された走行速力は、ライダーＲによって選択された自転車大会のコースや特定地域に関する走行情報として制御部１４０に伝達されてメモリ１４２に保存される。 
【０１０６】
そして走行速力を伝達された制御部１４０は、該速力に対応する強度で送風装置１６２を作動制御することで、ライダーＲにダイナミックで臨場感のあるライディング体験を提供する。
【０１０７】
ディスプレイ装置１７０は、ライダーＲに自転車大会のコースなどの走行環境や運用体制プログラムなどを視覚的に伝達する構成要素であって、図１に示されたように、ライダーＲの前方視野角をいずれも含むサイズの曲面型表示装置１７０またはライダーＲが着用するゴーグル型表示装置１７０′などになる。
【０１０８】
このディスプレイ装置１７０が、制御部１４０の制御を通じてメモリ１４２に保存された画像情報から所定の走行環境などをリアルで顕示する間に、制御部１４０は、リアルタイムで提供される走行環境に対応する路面状態情報に基づいて凹凸部１２４の作動を多様に制御する。
【０１０９】
前記のように、ディスプレイ装置１７０と連動して作動する凹凸部１２４によって、自転車１０に乗ったライダーＲは、図５Ａないし図５Ｃに示されたような舗装道路（自転車競技場）、山道、敷石などの多様な路面状態を視覚はもとより全身で体験ができるようになることにより、さらにダイナミックでエキサイティングなライディングを室内空間で楽しめる。
【０１１０】
電源保存装置１８０は、ライダーＲのペダリングによって発生する後輪１２の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して保存する構成要素であって、後輪支持部１１０の回転に連動して電気を発生させて保存するように、後輪支持部１１０の両端部のうち少なくともいずれか一方に備えられる。
【０１１１】
但し、後輪支持部１１０が一対の第１及び第２の後方ローラ１１２及び１１４を備える場合、前輪支持部１３０への動力伝達の負荷のない第２の後方ローラ１１４の両端部に備えられることが望ましい。
【０１１２】
電源保存装置１８０に保存された電気エネルギーは、制御部１４０の制御を通じて駆動部１２６（ポンプ１２６ｃ）、速度測定部１６０、送風装置１６２、ディスプレイ装置１７０、及びアクチュエータ１９０などを駆動させるのに用いられる。前記のように回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、これを保存する技術は既に周知の技術であるため、具体的な説明は省略する。
【０１１３】
アクチュエータ１９０は、本発明による自転車シミュレータ１００自体が地面に対して前後左右に傾斜を形成するように、その長手方向に沿って伸縮作動する構成要素であって、ベースフレーム１０２の下側角に対称形態に４個が備えられる。前記のように伸縮作動するアクチュエータ１９０の技術も既に周知の技術であるため、具体的な説明は省略する。
【０１１４】
このようなアクチュエータ１９０は、ディスプレイ装置１７０を通じてリアルタイムで提供される走行環境の傾斜によって制御部１４０によって作動制御され、自転車１０を四方に傾けられる。
【０１１５】
以上で本発明の特定の実施形態が説明されて図示されたが、本発明は記載の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を逸脱せずに多様に修正及び変形できるということは当業者に明らかである。よって、その修正例や変形例は、本発明の技術的思想や観点から個別的に理解されるものではなく、変形された実施例は本発明の特許請求の範囲に属するべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明による仮想路面具現型の自転車シミュレータによれば、自転車に乗ったライダーに一般の舗装道路、未舗装の林道、山道などの多様な路面状態が仮想で提供されることでダイナミックで臨場感のあるライディングができ、モジュール化した路面具現部によって自転車シミュレータ自体の構造が単純化することにより、製造及びメンテナンスが容易であり、特別な衝撃なしに路面状態の自然な変化でライダーの安全を確保できるという点で、既存技術の限界を超えることで、関連技術の利用だけではなく適用される装置の市販または営業の可能性が十分にあり、現実的に明らかに実施できる程度であるため、産業上の利用可能性がある発明である。
【符号の説明】
【０１１７】
Ｒ：ライダー
Ｆ：流体
１０：自転車
１１：自転車フレーム
１２：後輪
１４：前輪
１００：仮想路面具現型の自転車シミュレータ
１０２：ベースフレーム
１１０：後輪支持部
１１２：第１の後方ローラ
１１４：第２の後方ローラ
１２０：路面具現部
１２２：外側フレーム
１２２−１ないし１２２−４：分割フレーム
１２２ａ：表面孔
１２２ｂ：外側フレームの他端部（ピストン）
１２３：内側フレーム
１２３ａ：貫通孔
１２４：凹凸部
１２４ａ：突起
１２４ｂ：凹凸部の他端部（ピストン）
１２５：弾性体
１２６：駆動部
１２６ａ：シャフト
１２６ａ１：中空
１２６ｂ：分岐シリンダ
１２６ｂ１：第１の分岐シリンダ
１２６ｂ２：第２の分岐シリンダ
１２６ｃ：ポンプ
１２６ｄ：回転ジョイント
１２６ｅ：油圧シリンダ
１２６ｆ：油圧ライン
１２８：方向転換弁
１３０：前輪支持部
１３２：動力伝達部
１３５：ブレーキ装置
１３５ａ：ブレーキ足場
１３５ｂ：キャリパー
１４０：制御部
１４２：メモリ
１５０：自転車固定部
１５２：クランプ
１５４：コイルバネ
１５６：ガイド本体
１５８：摺動レール
１６０：速度測定部
１６２：送風装置
１７０：ディスプレイ装置
１８０：電源保存装置
１９０：アクチュエータ
【図１】
2021500192.tif 000003
【図２】
2021500192.tif 000004
【図３ａ】
2021500192.tif 000005
【図３ｂ】
2021500192.tif 000006
【図３ｃ】
2021500192.tif 000007
【図４ａ】
2021500192.tif 000008
【図４ｂ】
2021500192.tif 000009
【図４ｃ】
2021500192.tif 000010
【図５Ａ】
2021500192.tif 000011
【図５Ｂ】
2021500192.tif 000012
【図５Ｃ】
2021500192.tif 000013
【図６】
2021500192.tif 000014
【国際調査報告】
2021500192.tif 000015
2021500192.tif 000016
2021500192.tif 000017
2021500192.tif 000018