KR101459100B1 - 충격 흡수물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충격 흡수물에 관한 것으로서, 상세하게는 복수 개의 마이크로 볼을 내부 공간에 가지며 복수 개의 마이크로 볼 사이를 젤로 채워 외부로부터 충격이 가해질 때 마이크로 볼 간의 충돌 및 마이크로 볼 사이를 채운 젤에 의해 외부 충격을 흡수할 수 있는 충격 흡수물에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 충격 흡수물은 복수의 제1 충격흡수 부재와, 그 내부에 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 들어 있는 제2 충격흡수 부재와, 상기 제2 충격흡수 부재의 내부에서 상기 복수의 제1 충격흡수 부재 사이를 채우는 유동체를 포함한다.

Description

충격 흡수물{Product for shock absorption}

본 발명은 충격 흡수물에 관한 것으로서, 상세하게는 복수 개의 마이크로 볼을 내부 공간에 가지며 복수 개의 마이크로 볼 사이를 젤로 채워 외부로부터 충격이 가해질 때 마이크로 볼 간의 충돌 및 마이크로 볼 사이를 채운 젤에 의해 외부 충격을 흡수할 수 있는 충격 흡수물에 관한 것이다.

스포츠에서 일반적으로 보호대라고 명칭되는 물건은 대부분 충격 흡수와 관련되어 있다. 속도에 따른 위험이 동반되는 스포츠 장르, 즉 스키, 스노우보드, 모터사이클, 산악자전거, 인라인 스케이트 등에는 보호대가 선택적인 품목이 아니라 필수 장비로 자리잡아 가고 있다.

이는 보호대가 패션성을 지닌 악세사리의 일부가 아니라, 스포츠 활동에 수반되는 위험으로부터 자신의 신체를 보호해야 한다는 기본적인 사고가 자리잡고 있다는 것을 의미한다. 실제로 보호대가 없이 스노우보드나 산악자전거를 타다가 넘어져서 신체의 일부가 부러지거나 심하게 다친 사람들은 그 즉시 보호대를 구매하게 된다.

보호대에 있어서 가장 중요한 사항은 바로 충격 흡수에 관한 객관적인 테스트 결과이다. 유럽 CE 충격 테스트에서는 테스트하고자 하는 보호대를 일정한 온도 하에서 24시간 이상 보관한 후, 키네틱 에너지(kinetic energy) 50J에 해당하는 충격을 보호대 위에 9군데를 포인트화해서 가한다. 50J의 충격은 극단적인 충격 흡수가 요구되는 모터사이클 라이딩을 예를 들어 시속 150km 이상에서 라이더와 모터사이클이 전복되어 전해지는 충격의 수치이다. 보호대가 흡수한 충격 외의 나머지 힘이 압전(Piezo)을 통하여 전산 데이터로 모니터에 그래픽화되어 나타나는데 나머지 수치가 35KN 이하가 되어야 하며, 등 보호대의 경우는 18KN 이하가 되어야 한다.

이와 같이 보호대에 대한 충격 테스트는 상당히 엄격하며 충격 테스트의 조건을 통과한 업체는 그리 많지 않다. 많은 업체들은 표준화된 충격 테스트를 통과하기 위해 보호대에 여러 충격 흡수 소재나 구조를 채용하고 있다.

충격 흡수 소재의 조건으로는 충격물체의 운동 에너지를 인체에 해가 되지 않은 에너지 형태로 전환시켜주는 소재, 충격물체의 전체 압력이 신체의 한 지점에 집중되는 것을 방지할 수 있는 소재, 충격물체가 신체에 도달하여 표면에 상처를 입히는 것을 방지할 수 있는 소재이어야 한다. 충격 흡수 소재는 이러한 기능을 가능한 많이 갖출수록 좋다.

충격 흡수 소재로 널리 사용되고 있는 것 중의 하나가 포옴(foam)이다. 포옴은 고무나 폴리우레탄과 같은 탄성중합체를 공기와 혼합하여 제조한 다공성 탄성체이다. 해면과 같은 구조를 가지고 있어서 부피가 큰 데 비해 가볍고 탄성이 크다. 포옴은 외부의 힘이 가해지면 변형되었다가 그 힘이 제거되면 원래 형태로 되돌아오는 성질이 있다.

종래 포옴 형태의 충격 흡수 소재는 외부 충격이 가해질 때 변형을 통해 충격을 흡수하나 너무 쉽게 찌그러지는 경우 효과적으로 외부 충격을 막지 못할 수 있고 변형이 약하게 되면 포옴 자체가 충격물체가 될 수도 있는 문제점이 있다. 또한 포옴은 부피가 큰 편이라서 충격 흡수 효과를 높이고자 할 때 보호대의 부피가 커져서 착용자에게 불편감을 줄 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 적은 부피를 가지면서 외부의 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 충격 흡수물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 외부 변형에 의해 충격을 흡수하는 기본적인 개념에서 벗어나 새로운 방식으로 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 충격 흡수물을 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 충격 흡수물은 복수의 제1 충격흡수 부재와, 그 내부에 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 들어 있는 제2 충격흡수 부재와, 상기 제2 충격흡수 부재의 내부에서 상기 복수의 제1 충격흡수 부재 사이를 채우는 유동체를 포함한다.

여기서, 상기 제2 충격흡수 부재는 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 일체로 형성된 탄성재질, 금속재질, 플라스틱재질 또는 섬유재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 충격 흡수물은 복수의 제1 충격흡수 부재와, 내부 공간이 형성되어 있고 그 외각 부분에는 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 들어 있는 제2 충격흡수 부재와, 상기 제2 충격흡수 부재의 외각 부분에서 상기 복수의 제1 충격흡수 부재 사이를 채우는 유동체를 포함한다.

여기서, 상기 제2 충격흡수 부재는 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 일체로 형성된 탄성재질, 금속재질, 플라스틱재질 또는 섬유재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부 공간에 에어가 충진되어 있거나, 상기 내부 공간에 에어가 충진된 상태에서 상기 외각 부분을 지지하는 지지부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 복수 개의 마이크로 볼을 내부 공간에 가지며 복수 개의 마이크로 볼 사이를 젤로 채워 외부로부터 충격이 가해질 때 마이크로 볼 간의 충돌 및 마이크로 볼 사이를 채운 젤에 의해 외부 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다. 여기서 마이크로 볼 간의 충돌에 의해 외부의 회전 가속 충격(rotation impact)이나 선 가속 충격(linear impact)에 대하여 효과적으로 충격을 분산 및 흡수할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 충격 흡수물은 그 외각 부분에 복수 개의 마이크로 볼이 들어 있고 복수 개의 마이크로 볼 사이를 젤로 채우는 한 편 내부 공간에는 에어가 충진되거나 외각 부분을 지지하는 지지대가 형성되어 있어서 마이크로 볼 및 젤 이외에 2차적으로 충격을 흡수함으로써 더욱 효과적으로 외부 충격을 완화시킬 수 있다.

또한, 마이크로 볼의 내부에도 에어가 충진되어 있거나 분산성 재료가 채워져 있어서 마이크로 볼 간의 충돌 시에 충격 분산 효과가 더욱 증대되는 효과가 있다.

또한, 마이크로 볼이 채워지는 내부 공간을 가진 충격 흡수 부재는 탄성재질 등의 충격 흡수재에 마이크로 볼이 균일하게 분포된 형태로서 일체로 형성되어 있어서 외부 충격이 내부 공간에 전달되기 전에 먼저 충격 흡수재 자체에 퍼져 있는 마이크로 볼에 의해 충격이 분산되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 충격 흡수물은 마이크로 볼이 균일하게 분포되어 일체로 형성된 충격 흡수재만으로 이루어져 있어서 간단한 공정으로 제작할 수 있으면서 균일 분포된 마이크로 볼에 의해 충격 분산 효과를 거둘 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 유연성 몸체(3)는 그 내부에 복수 개의 마이크로 볼(1)을 포함한다. 유연성 몸체(3)는 내부가 비워져 있고 내부에는 복수 개의 마이크로 볼(1)이 들어 있으며 마이크로 볼(1) 사이에는 유동체인 젤(4) 등이 채워져 있다.

마이크로 볼(1)은 수지, 유리, 세라믹 등의 물질 또는 고무, 폴리우레탄 등의 탄성중합체 물질로 이루어져 있으며, 그 크기는 지름 10μm~7mm 정도가 바람직하다. 도 1에서는 마이크로 볼(1)이 구형(sphere)으로 되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 회전타원체(spheroid) 등의 다른 형상도 가능하다.

마이크로 볼(1)은 솔리드 형태로 내부가 마이크로 볼의 구성 물질로 채워져 있거나 그 내부가 다른 물질로 채워져 있을 수 있다. 예를 들어, 마이크로 볼(1)의 내부에 에어가 충진되어 있거나 분산성 재료가 채워져 있을 수 있다.

유연성 몸체(3)는 고무나 폴리우레탄, 실리콘 등의 탄성재질(2)로 이루어져 있으며, 그 크기는 지름이 수 cm 정도가 될 수 있으나 용도와 활용 방안에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 또한 유연성 몸체(3)는 탄성재질 외에 금속, 플라스틱 또는 섬유 등으로 구성될 수도 있다.

유연성 몸체(3)는 탄성재질이나 금속재질, 플라스틱재질, 섬유재질 등의 충격 흡수재(2)로 이루어질 수도 있으나, 충격 분산 효과를 높이기 위해 충격 흡수재(2)에 마이크로 볼(1)이 균일하게 분포되어 있는 형태로서 일체로 형성될 수도 있다.

마이크로 볼(1)이 균일하게 분포된 유연성 몸체(3)는 마이크로 볼(1)과 탄성재질 등의 충격 흡수재(2)를 고속 교반하여 제작할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 유연성 몸체(3)는 도 1과 달리 곡선을 가진 장방형이며 내부 공간이 형성되어 있고 그 외각 부분에 복수 개의 마이크로 볼(1)이 배치되어 있다. 유연성 몸체(3)는 외각 표면을 따라 일정한 두께의 공간이 마련되며 그 공간 내에 복수 개의 마이크로 볼(1)이 들어 있고 마이크로 볼(1) 사이에는 유동체인 젤(4) 등이 채워져 있다.

유연성 몸체(3)의 외각 부분을 제외한 부분에 하나의 공간이 마련되며 이 공간이 내부 공간을 형성한다. 내부 공간에는 에어(6)가 충진되어 있고 외각 부분을 상하로 지지하는 지지부재(5)가 복수 개 설치되어 있다.

유연성 몸체(3)는 탄성재질이나 금속재질, 플라스틱재질, 섬유재질 등의 충격 흡수재(2)에 마이크로 볼(1)이 균일하게 분포되어 있는 형태로서 일체로 형성된다. 또한, 도 2에 도시되어 있지 않으나 유연성 몸체(3)는 탄성재질이나 금속재질, 플라스틱재질, 섬유재질 등의 충격 흡수재(2)로만 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 유연성 몸체(3)는 도 1과 유사하게 구형이나 내부 공간이 형성되어 있고 그 외각 부분에 복수 개의 마이크로 볼(1)이 배치되어 있다. 유연성 몸체(3)는 외각 표면을 따라 일정한 두께의 공간이 마련되며 그 공간에 복수 개의 마이크로 볼(1)이 들어 있고 마이크로 볼(1) 사이에는 유동체인 젤(4) 등이 채워져 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 충격 흡수물은 제2 실시예와 달리 내부 공간에 에어(6)만 충진되어 있고 외각 부분을 지지하는 지지부재는 설치되어 있지 않다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 유연성 몸체(3)는 탄성재질이나 금속재질, 플라스틱재질, 섬유재질 등의 충격 흡수재(2)에 마이크로 볼(1)이 균일하게 분포되어 있는 구조로서 유연성 몸체(3) 자체가 충격 흡수물이 된다.

제4 실시예에 따른 충격 흡수물은 마이크로 볼(1)과 특정 재질로 구성된 충격 흡수재(2)를 고속 교반하여 구형 등 다양한 형상으로 성형함으로써 제작될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 충격 흡수물을 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 유연성 몸체(3)는 도 4와 유사하게 마이크로 볼(1)이 균일하게 분포되어 있는 충격 흡수 부재(2)로 이루어져 있으나, 그 내부에 공간이 형성되어 있는 것이 다르다. 내부 공간에 에어(6)가 충진되어 있거나 유동체가 채워져 있어서 유연성 몸체(3)에 가해진 충격이 내부 공간의 에어(6)나 유동체(4)에 의해 분산될 수 있다.

본 발명에 따른 유연성 몸체(3)로 이루어진 충격 흡수물은 헬멧이나 각종 보호대 내부의 특정 위치에 삽입 설치되어 외부의 충격이 가해질 때 외부 충격을 흡수하는 역할을 수행한다.

또한, 충격 흡수재(2)에 마이크로 볼(1)이 균일하게 분포되어 있는 충격 흡수물이 유연성 몸체(3)로 이루어져 있지 않은 경우 헬멧이나 각종 보호대의 외피로 사용될 수 있는데, 이러한 외피 형태의 충격 흡수물 자체만으로도 외부 충격을 흡수하거나 분산시킬 수 있다.

외부 충격 시 유연성 몸체(3)를 구성하는 충격 흡수재(2)와 유연성 몸체(3)의 내부 공간을 채우는 유동체(4)가 1차적으로 충격을 흡수하고, 이어서 유연성 몸체(3)의 내부 공간에 들어 있는 복수 개의 마이크로 볼(1)이 상호 충돌하여 1차 충격 흡수과정에서 흡수되지 않은 충격을 분산시킴으로써 2차적으로 충격을 흡수한다. 여기서 마이크로 볼(1)의 상호 충돌에 의한 2차 충격 흡수 과정은 외부의 회전 가속 충격(rotation impact)이나 선 가속 충격(linear impact)을 효과적으로 분산하여 흡수할 수 있다.

유연성 몸체(3)에 내부 공간이 마련되어 있는 경우 외각 부분을 지지하는 지지부재(5) 및 충진된 에어(6)에 의해 2차 충격 흡수 과정에서 흡수되지 않는 나머지 충격을 흡수함으로써 외부 충격을 최소화할 수 있다.

이와 함께 유연성 몸체(3)가 충격 흡수재(2)에 복수의 마이크로 볼(1)이 일체화되어 균일하게 분포되어 구조를 가짐으로써 외부 충격 시 유연성 몸체(3) 자체에 퍼져 있는 마이크로 볼(3)에 의해 충격 흡수 효과가 증대되도록 할 수 있다.

또한, 마이크로 볼(1) 내부에도 에어나 분산성 재료가 채워져 있는 경우 마이크로 볼(1) 간의 충돌 시 충격 흡수 효과가 더욱 증대되도록 할 수 있다.

한편, 탄성재질 등의 충격 흡수재(2)에 복수의 마이크로 볼(1)이 균일하게 분포되어 일체로 형성된 유연성 몸체(3) 자체가 하나의 충격 흡수물이 될 수 있는데, 이러한 구조의 충격 흡수물은 다른 실시예의 구조에 비하여 용이하게 제작할 수 있으면서, 균일 분포되어 있는 마이크로 볼(2)에 의해 충격 흡수 효과를 가질 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 유연성 몸체(3)로 이루어진 충격 흡수물은 종래 시트 형태로 제작된 포옴에 비하여 크기와 부피가 작아서 다양한 종류와 형태의 보호대뿐만 아니라 물품을 보호하는 장치 등에도 쉽게 설치하여 사용할 수 있으며, 다단계 충격 흡수과정을 통해 외부 충격에 대한 흡수 효과를 극대화할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

1: 마이크로 볼 2: 충격흡수 부재
3: 유연성 몸체 4: 유동체
5: 지지대 6: 에어

Claims (13)

1. 그 내부에 에어가 충진되어 있거나 분산성 재료가 채워져 있는 복수의 제1 충격흡수 부재와,
   탄성재질, 금속재질, 플라스틱 재질 또는 섬유재질 중 어느 하나와 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 일체로 형성되어 있으며, 그 내부에 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 들어 있는 제2 충격흡수 부재와,
   상기 제2 충격흡수 부재의 내부에서 상기 복수의 제1 충격흡수 부재 사이를 채우는 유동체를 포함하는 충격 흡수물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유동체는 젤 타입의 물질인 것을 특징으로 하는 충격 흡수물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 복수의 제1 충격흡수 부재와,
   내부 공간이 형성되어 있고 그 외각 부분에는 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 들어 있는 제2 충격흡수 부재와,
   상기 제2 충격흡수 부재의 외각 부분에서 상기 복수의 제1 충격흡수 부재 사이를 채우는 유동체를 포함하는 충격 흡수물.
6. 제5항에 있어서,
   상기 내부 공간에는 에어가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 흡수물.
7. 제6항에 있어서,
   상기 내부 공간에는 상기 외각 부분을 지지하는 지지부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 흡수물.
8. 제5항에 있어서,
   상기 유동체는 젤 타입의 물질인 것을 특징으로 하는 충격 흡수물.
9. 제5항에 있어서,
   상기 제2 충격흡수 부재는 상기 복수의 제1 충격흡수 부재가 일체로 형성된 탄성재질, 금속재질, 플라스틱재질 또는 섬유재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 충격 흡수물.
10. 제5항에 있어서,
    상기 제1 충격흡수 부재의 내부에 에어가 충진되어 있거나 분산성 재료가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 충격 흡수물.
11. 그 내부에 에어가 충진되어 있거나 분산성 재료가 채워져 있는 복수의 마이크로 볼과,
    탄성재질, 금속재질, 플라스틱재질 또는 섬유재질로 이루어진 충격 흡수재를 교반하여,
    상기 충격 흡수재에 상기 복수의 마이크로 볼이 균일하게 분포되어 일체로 형성된 충격 흡수물.
12. 제11항에 있어서,
    상기 충격 흡수물의 내부에 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 흡수물.
13. 제12항에 있어서,
    상기 공간에 에어가 충진되어 있거나 유동체가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 충격 흡수물.

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