KR101192835B1 - 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔 및 이를 구비한 신발 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔(midsole) 및 이를 구비한 신발에 관한 것으로, 구체적으로는 종래 별도의 충격 완충장치를 삽입시킨 미드솔과 달리, 미드솔의 형태 변화를 통해 중심유지 또는 충격흡수기능을 구현하되, 미드솔의 수직 및 수평 접촉하중 변화, 수평 가속도변화, 수평 전단방향 변위의 변화를 측정하고 해석하여 최적의 미드솔 형태를 도출하고 이를 신발에 적용시킴으로써, 우수한 중심유지 및 충격흡수기능을 구현하면서도, 생산공정 및 그 구조를 단순화하여 생산비용, 유지비용 등을 감소시키고 견고성을 향상시킬 수 있는 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔 및 이를 구비한 신발에 관한 것이다.

Description

중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔 및 이를 구비한 신발{Shoe midsole having centroid hold and absorbing shock and shoe with the same}

본 발명은 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔(midsole) 및 이를 구비한 신발에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래 별도의 충격 완충장치를 삽입시킨 미드솔과 달리, 미드솔의 형태 변화를 통해 중심유지 또는 충격흡수기능을 구현하되, 미드솔의 수직 및 수평 접촉하중 변화, 수평 가속도변화, 수평 전단방향 변위의 변화를 측정하고 해석하여 최적의 미드솔 형태를 도출하고, 이를 신발에 적용시킴으로써, 우수한 중심유지 및 충격흡수기능을 구현하면서도, 생산공정 및 그 구조를 단순화하여 생산비용, 유지비용 등을 감소시키고 견고성을 향상시킬 수 있는 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔 및 이를 구비한 신발에 관한 것이다.

인간의 보행능력이 오늘날 진화를 이룩한 절대적 이유라는 것은 주지된 사실이다. 하지만, 이러한 진화를 유지해 온 발에 대하여 단순한 멋의 유지를 위한 신발을 착용함으로써 발의 기능 저하 및 발의 변형발달을 가져왔다. 이는 기본적인 보행능력 및 운동능력을 저하시키고 발에 의해 유발되는 중요 질병의 원인이 되었다.

발은 크고 작은 26개의 뼈로 이루어져 있고, 이 뼈들이 인대와 근육에 의해 지탱되고 있다. 또한 발에는 돔형의 아치가 있고, 발을 디딜 때 중심유지 및 체중의 충격을 흡수하는 역할을 한다.

한편, 인간의 성장을 통해서 가장 많은 변형이 이루어지는 것이 발가락과 돔형의 아치이며, 특히 돔형의 아치가 변형 성장(무너짐, 평발, 까치발)하는 것은 중심유지 및 충격을 흡수할 수 있는 골격이 무너지는 것이며, 이는 발에 의해 야기되는 중요 질병의 원인이 되기도 한다.

따라서, 발의 중심유지 및 충격흡수 기능을 보완할 수 있는 신발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이하, 일반적인 발의 중심유지 및 충격흡수에 대한 분석과, 중심유지 및 충격흡수를 구현하기 위한 선행기술을 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 중심유지와 관련하여, 일반적인 발의 보행 동작을 분석해 보면, 먼저 발뒤꿈치 바깥쪽이 지면에 닿고, 앞쪽으로 발을 굴린 다음 발가락이 지면에서 만나며, 마지막으로 지면으로부터 발뒤꿈치가 들리고 발이 앞쪽으로 당겨지면서 운동이 일어난다.

즉, 발은 아래쪽으로 회전되고 내측 지면에 닿을 때 회내전(pronation)을 불러온다. 이것은 정상적인 하나의 과정이다.

그러나 발특성 또는 운동의 특성을 고려하지 않은 잘못된 신발의 착용으로 인하여 보행 또는 운동시 과도한 회내전(pronation)을 하게 되고 어떤 경우는 회외전(supination)을 하게 된다. 즉, 발이 중심을 유지하지 못하게 되는 것이다.

이는 발의 손상을 초래하게 되며 특히 하지와 무릎 및 허리의 손상으로 연결된다.

이와 같이 발의 중심이탈을 보완을 위하여 인솔(insole)을 삽입하여 보완하고 있으나, 평균치에 의한 대량생산에 의존하여 개별적 특성이 적용될 수 없어 보완의 한계성을 지니고 있다.

이러한 보완의 한계성은 신발 착용자로 하여금 기형 성장을 유발하며, 기타 부위로의 불편함의 확대 등 많은 부작용을 초래하고 있다.

한편, 발의 내측 아치가 일부 손상된 상태이거나 기타 부위의 통증 등 불편함으로 인하여 재활이나 교정을 위한 개별 맞춤형 인솔을 사용하거나 기존의 신발에 추가적인 보조구를 삽입하여 보완의 완성도를 높이는 조치를 하기도 한다. 그러나 이러한 경우는 발에 있어 이상 징후의 정도가 초기를 넘어 많이 진전된 상태에서 이루어지는 것이며, 사전에 예방을 위한 조치는 아닌 것이다.

발 문제는 이상의 징후를 초기에 발견하거나 증상이 심하지 않을 경우 보행방법 등의 교정을 통하여 일정 부분 예방을 할 수 있는 것도 사실이다. 하지만 계속해서 발의 보행 특성에 맞지 않는 잘못된 신발을 지속적으로 착용하게 되면 기본적인 예방이 어려워지며, 근원적인 문제를 가지게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0007412호에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 신발의 미드솔에 블래더 시스템(1)을 구비하여 보행 시, 과도한 회내전 및 회외전 방지하여 중심을 유지할 수 있는 신발을 제안하였다.

상기 블래더시스템(1)은, 도관(2,3)에 의해 상호 연통되는 블래더 챔버(4,5,6)를 구성하고, 상기 도관(2,3)에 밸브(7,8)를 구비함으로써, 보행 시 발생하는 하중에 의해 작동하는 상기 밸브(7,8)가 블래더 챔버(4,5,6) 내의 압력을 조절하여 과도한 회내전 및 회외전을 억제하는 구성이다.

하지만, 상기와 같은 블래더시스템(1)은 챔버, 도관, 밸브가 필수적으로 구비되어야 하는 등 그 구조가 복잡하여 신발의 생산공정이 복잡할 뿐만 아니라 생산비용 및 유지비용이 증가하는 문제점이 있었다. 또한 통상의 폴리우레탄필름으로 제조되는 챔버의 특성상 과도한 하중 및 충격이 가해질 경우 쉽게 파손(터짐, 찢어짐)됨으로써 오히려 중심이탈을 더욱 유발시키는 문제점이 있었다.

둘째, 충격흡수와 관련하여, 일반적인 발의 보행 동작을 분석해 보면, 체중이 약 60kg의 사람이 하루 평균 6000보를 걷는다면 발에는 약 432톤의 하중이 걸리며, 이는 일반적인 비행기의 무게(약 400ton)를 넘는 하중이다.

즉, 보행이나 런닝에 있어서 발에 가해지는 충격량은 생각 이상으로 크다는 것을 알 수 있으며, 상기와 같은 충격량을 감소시키지 못할 경우, 관절에 퇴행적인 변화가 일어난다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0176002호에는 신발의 미드솔 부분에 스프링을 장착하여 충격을 흡수하는 충격흡수용 신발을 제안하였다.

하지만 상기와 같은 종래 기술은 상부패드, 하부패드 및 스프링을 집어넣는 관통공을 별개의 금형을 사용하여 사출제작한 후 상부패드, 하부패드 및 스프링저장관통공을 고주파 또는 본드접착하는 방식으로 제작해야 하므로 생산공정 및 그 구조가 복잡하여 생산비용 및 유지비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2003-0072277호는 신발의 미드솔에 코일스프링을 장착하여 충격을 완화시키는 신발 충격완화 완충장치를 제안하였다.

하지만 상기와 같은 종래기술은 코일스프링이 압축되거나 팽창할 때 코일스프링이 플랜지에서 빠져 이탈하거나 스프링 자체가 파손되는 등 견고성에 문제점이 있었을 뿐만 아니라 신발 제조시 미드솔에 완충장치를 장착할 수 있는 별도의 수납실을 구성해야 하고 별도의 수납실이 구성된 미드솔은 미드솔을 제작한 후 별도로 완충장치를 장착해야 하기 때문에 고주파 접착방식이나 본드접착방식으로 제작해야 하는 등 생산공정 및 그 구조가 복잡하여 생산비용 및 유지비용이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0002402호에는 미드솔 내에 삽입되는 충격완충장치에 관한 것으로, 상부와 하부가 상호 대응되는 패드의 내측면에 코일스프링을 고정하는 복수의 스프링고정돌기가 형성된 상부 패드 및 하부 패드; 상기 상부 및 하부 패드의 스프링 고정돌기에 고정된 코일스프링; 및 상부 패드 및 하부 패드의 외부를 둘러싸서 포장하여 내부에 에어가 충진되는 에어공실을 형성하는 외부에어덮개로 이루어진 신발 충격완화 완충 장치를 제안하였다.

하지만, 상기와 같은 종래기술과 같이 신발에서 상부 패드 및 하부 패드의 외부를 둘러싸서 포장하여 내부에 에어가 충진되는 외부 에어덮개를 형성하는 경우 상하 패드를 결합한 후 별도로 합성수지를 사용하여 외부 에어덮개를 형성하는 작업을 수행해야 하는 등 생산공정이 복잡하여 생산비용 및 유지비용이 증가하는 문제점이 있었으며, 또한, 별도의 에어덮개를 제작하는 작업공정에서 상하 패드가 결합된 완충장치를 별도의 합성수지로 밀봉한 후 고주파 접착방식으로 에어덮개를 제작하였는데 별도의 합성수지로 싸서 고주파접착방식으로 제작한 에어덮개는 에어덮개 자체가 찢어지고 파손되거나 에어가 누출되는 등 견고성을 신뢰할 수 없었다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0007941호에는 미드솔 내에 삽입되는 충격완충장치에 관한 것으로, 코일스프링의 내부에 이완방지 와이어를 관통시키고 상기 이완방지 와이어의 양단을 상부 패드 및 하부 패드에 고정시켜 패드에서 스프링이 이탈되는 것을 방지할 수 있는 신발 충격완화 완충 장치를 제안하였다.

하지만 상기와 같은 종래 기술은 상부 패드 및 하부 패드에 고정시키기 위해 코일스프링의 내부에 이완방지 와이어를 장착하는 경우 이완방지 와이어 자체가 부러지거나 팽창되는 등 견고성에 문제가 있었을 뿐만 아니라 이완방지 와이어를 스프링내부에 장착하는 생산공정 및 그 구조가 복잡하여 생산비용 및 유지비용이 증가하는 문제점이 있었다.

정리하면, 중심유지 및 충격흡수 기능을 구현하기 위한 종래의 기술들은 미드솔 내에 별도의 장치를 구비함에 따라, 생산공정 및 그 구조가 복잡하여 생산비용, 유지비용 등이 증가할 뿐만 아니라 견고성을 신뢰할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 3 및, 도 4의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 중심유지 및 충격흡수를 위한 돌기(21a,21b)를 미드솔(10) 내에 일체로 '성형'시킴으로써, 중심유지 및 충격흡수기능을 일부 구현하면서도 생산공정 및 그 구조를 단순화시키고, 견고성을 향상시킨 미드솔이 개발되었다.

하지만, 본 특허출원의 발명자에 의해 실험해본 결과, 상기 도 3 및, 도 3의 다른 실시예인 도 4의 (a) 내지 (c)는 생산공정 및 구조의 단순화를 구현할 수는 있으나, 중심유지 및 충격흡수 기능을 구현하기에는 불안정한 구조임을 실험(도 9 내지 11참조)을 통해 발견하였다.

따라서, 본 발명은 종래 별도의 충격 완충장치를 삽입시킨 미드솔과 달리, 미드솔의 형태 변화를 통해 중심유지 또는 충격흡수기능을 구현하되, 미드솔의 수직 및 수평 접촉하중 변화(도 9참조), 수평 가속도변화(도 10참조), 수평 전단방향 변위의 변화(도 11참조)를 측정하고 해석하여 최적의 미드솔 형태를 도출하고 이를 신발에 적용시킴으로써, 우수한 중심유지 및 충격흡수기능을 구현하면서도, 생산공정 및 그 구조를 단순화하여 생산비용, 유지비용 등을 감소시키고 견고성을 향상시킬 수 있는 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔 및 이를 구비한 신발을 제공함을 과제로 한다.

본 발명은 신발용 미드솔에 있어서, 상기 미드솔의 내부 일단에 후족 제어블럭이 일체로 형성되는 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔을 과제의 해결 수단으로 한다.

아울러, 상기 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔이 구비된 신발을 다른 과제의 해결 수단으로 한다.

한편, 상기 후족 제어블럭은, 신발의 진행방향에 대해 횡방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 후족 제어블럭은, 종방향 단면형상이

인 것이 바람직하다.

또한, 상기 후족 제어블럭의 상부면에 샹크(shank)가 선택적으로 삽입될 수 있다.

본 발명에 의하면, 따라서, 미드솔의 형태 변화를 통해 중심유지 또는 충격흡수기능을 구현하되, 미드솔의 수직 및 수평 접촉하중 변화, 수평 가속도변화, 수평 전단방향 변위의 변화를 측정하고 해석하여 최적의 미드솔 형태를 도출하고 이를 신발에 적용시킴으로써, 우수한 중심유지 및 충격흡수기능을 구현하면서도, 생산공정 및 그 구조를 단순화하여 생산비용, 유지비용 등을 감소시키고 견고성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 중심유지시스템이 구비된 미드솔의 분해사시도
도 2는 도 1의 중심유지시스템의 상세도
도 3은 종래 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔의 사시도
도 4는 도 3의 다른 실시예에 따른 신발용 미드솔의 부분 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔의 사시도
도 6은 도 5의 단면도
도 7은 도 5의 부분 사시도
도 8은 도 5의 미드솔을 적용한 신발을 나타낸 도면
도 9는 도 4 및 도 7에 따른 각 미드솔의 수직 및 수평 접촉하중 변화를 나타낸 그래프
도 10은 도 4 및 도 7에 따른 각 수평 가속도변화를 나타낸 그래프
도 11은 도 4 및 도 7에 따른 각 수평 전단방향 변위의 변화를 나타낸 그래프

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔의 사시도이고, 도 6은 도 5의 단면도이며, 도 7은 도 5의 부분 사시도이고, 도 8은 도 5의 미드솔을 적용한 신발을 나타낸 도면이다.

즉, 본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이, 신발용 미드솔(20)의 내부 일단에 후족 제어블럭(24)이 일체로 형성되어 구성된다.

따라서, 종래 별도의 충격 완충장치를 삽입시킨 미드솔과 달리, 미드솔의 형태 변화를 통해 중심유지 또는 충격흡수기능을 구현함으로써, 생산공정 및 그 구조를 단순화하여 생산비용, 유지비용 등을 감소시키고 견고성을 향상시킨다.

아울러, 상기 후족 제어블럭(24)은 도 5에 도시된 바와 같이, 신발의 진행방향에 대해 횡방향으로 형성되며, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 종방향 단면형상이

으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명의 후족 제어블럭(24)의 형성 방향(횡방향), 단면 형상(

) 등은 미드솔의 수직 및 수평 접촉하중 변화, 수평 가속도변화, 수평 전단방향 변위의 변화를 측정하고 해석하여 도출된 것으로, 상기 각 측정 결과 및 분석에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

따라서, 상기 본 발명에 따른 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔을 도 8에 도시된 바와 같이, 신발에 적용시킴으로써, 우수한 중심유지 및 충격흡수기능을 구현할 수 있게 된다.

아울러, 상기 후족 제어블럭(24)의 상부면에는 미드솔(20)의 형태를 유지시켜주고, 발을 지지하는 통상의 샹크(shank)(40)가 삽입될 수 있다.

도 9는 도 4 및 도 7에 따른 각 미드솔의 수직 및 수평 접촉하중 변화를 나타낸 그래프이고, 도 10은 도 4 및 도 7에 따른 각 수평 가속도변화를 나타낸 그래프이며, 도 11은 도 4 및 도 7에 따른 각 수평 전단방향 변위의 변화를 나타낸 그래프로써, 중심유지 및 충격흡수를 위해 돌기를 미드솔 내에 일체로 '성형'시킨 종래의 미드솔(도 4의 (a) 내지 (b))과 본 발명에 일 실시예에 따른 미드솔의 중심유지 및 충격흡수기능을 비교하였다.

여기서, 도 4의 (a)는 비교예 1, 도 4의 (b)는 비교예 2, 도 4의 (c)는 비교예 3, 본 발명에 따른 도 7의 미드솔은 실시예 1로 정의하였다.

상기 비교예 1은 미드솔(20) 내에 원형기둥체 형상의 돌기(21a)가 일체로 형성되고, 상기 돌기(21a) 하부에 연질의 패드(22a)가 삽입된 형태이며, 비교예 2는 하향경사진 원형 기둥체 형상의 돌기(21b)가 미드솔(10) 내에 일체로 형성된 형태이고, 비교예 3은 상기 비교예 2의 형태와 동일하되, 돌기(21b) 하부에, 돌기(21b)의 1/2 높이를 가지는 연질의 패드(22b)가 형성된 형태이다.

아울러, 상기 실시예 1은 상기와 같은 원형기둥체 형상의 돌기(21a,21b)가 아닌 블럭형태의 후족 제어블럭(24)을 미드솔(10)의 내부 일단에 일체로 형성시킨 형태이다.

한편, 상기 비교예 1 내지 3 및 실시예 1의 상부면 및 하부면에는 통상의 인솔(insole)(10) 및 아웃솔(outsole)(30)을 형성시키고, 통상의 샹크(40)를 삽입하였다.

상기 각 비교예 및 실시예에 따른 미드솔의 일부를 절개(도 6의 '해석범위' 참조)하여 시간 변화에 따른 수직 및 수평 접촉하중변화(수직 전단 반력의 변화)를 측정한 결과, 도 9에 도시된 바와 같이, 비교예 1과 실시예 1에서 전단 반력이 가장 크게 계산되었다.

비교예 2과 비교예 3의 경우 하중이 증가하였다가 감소되는 시간이 상대적으로 길며 전단 반력이 낮게 측정되었다.

따라서, 비교예 2과 비교예 3의 경우, 반력의 크기가 중간에 변화하여 일정하게 증가하였다가 감소하는 비교예 1과 실시예 1에 비해 불안정한 구조임을 알 수 있다.

시간변화에 따른 수평가속도의 변화를 살펴보면 상기 특성을 다시 한 번 확인할 수 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 비교예 2, 비교예 3은 가속도의 변화가 심하게 발생하지만, 비교예 1과 실시예 1의 경우 안정된 가속도의 증, 감을 확인할 수 있어 보행자가 보행 중에 중심을 유지하는데 유리함을 알 수 있다.

아울러, 시간변화에 따른 수평 변위의 변화를 확인한 결과, 도 11에 도시된 바와 같이, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3의 경우 변위가 시간이 흐름에 따라 전단 방향으로 계속 진행하는 변형을 보이는 반면 실시예 1의 경우 최대변형 후 완만하게 충격의 반대방향으로 이동하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 최대 가속도 지점에서의 변형량은 비교예 2가 가장 크며, 비교예 3, 비교예 1, 실시예 1 순으로 작은 변형량을 보였다.

전단 변형량이 작다는 것은 좌, 우 충격에 보다 안정된 구조를 가졌다는 뜻으로 해석될 수 있다.

따라서, 실시예 1의 형상은 기존 형상인 비교예 1 내지 비교예 3에 비해 수직, 수평 하중에 대해 안정된 구조임을 확인할 수 있으며, 이에 따라, 비교예 1 내지 비교예 3보다 실시예 1의 미드솔이 더욱 우수한 중심유지 및 충격 흡수기능을 구현하는 구조임을 알 수 있다.

종합하면, 본 발명에 따른 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔은 종래 별도의 충격 완충장치를 삽입시킨 미드솔과 달리, 미드솔의 형태 변화를 통해 중심유지 또는 충격흡수기능을 구현하되, 미드솔의 수직 및 수평 접촉하중 변화(도 9참조), 수평 가속도변화(도 10참조), 수평 전단방향 변위의 변화(도 11참조)를 측정하고 해석하여 최적의 미드솔 형태를 도출하고 이를 신발에 적용시킴으로써, 생산공정 및 그 구조를 단순화하여 생산비용, 유지비용 등을 감소시키고 견고성을 향상시키면서도, 우수한 중심유지 및 충격흡수기능을 구현할 수 있게 된다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 인솔 20 : 미드솔
21a,21b : 돌기 22a,22b : 패드
24 : 후족 제어블럭 30 : 아웃솔
40 : 샹크

Claims (5)

1. 신발용 미드솔(midsole)에 있어서,
   상기 미드솔의 내부 일단에 후족 제어블럭이 일체로 형성되되,
   상기 후족 제어블럭의 상부면에 샹크(shank)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 후족 제어블럭은,
   신발의 진행방향에 대해 횡방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 후족 제어블럭은,
   종방향 단면형상이

   

   인 것을 특징으로 하는 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔
   
   
4. 삭제
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 중심유지 및 충격 흡수기능을 가지는 신발용 미드솔이 구비된 신발

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