KR200396036Y1 - 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조 및 이 구조가 장착된신발 - Google Patents

Abstract

본 고안은 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되는 제1측 자석 결합체와; 상기 제1측 자석 결합체와는 소정 거리 이격되며, 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 상기 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되되, 서로 마주보는 상기 제1측 자석 결합체의 자석과는 동일 극성을 갖도록 자석이 배열된 제2측 자석 결합체를 포함하여 구성된 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조와, 이러한 충격 흡수 구조가 장착된 신발을 제공한다.

Description

자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조 및 이 구조가 장착된 신발 {An impact absorption structure of using the repulsive force of magnets and footwear with the structure}

본 고안은 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조 및 이 구조가 장착된 신발에 관한 것이다.

종래, 일반적으로 충격 및 진동을 흡수하고 완충시키는 장치로서는 스프링의 탄성을 이용하거나 공기매트 등의 공기 압축성을 이용하는 여러 종류의 것 들이 있으며, 이러한 장치는 충격력 및 진동력을 흡수하는 효과를 가진다.

이러한 효과를 얻기 위한 것으로서 대한민국 특허출원 제2000-0005385호(공개번호 제201-077535호)에서는 자력을 이용한 완충 진동 흡수장치가 제안되었다. 이 완충 진동 흡수장치는 압축성이 있는 케이스와, 케이스 내부에 설치되며 동일한 극이 서로 마주보게 함으로써 이로 인한 척력(斥力)에 의해 서로 배척되어 그 사이에 압축이 가능한 공간을 형성하는 2개의 자석을 포함하고, 이와 같은 구성으로 완충 진동흡수효과를 얻도록 구성한 것이다.

상기한 완충 진동 흡수장치는 동일 극이 대향하도록 설치된 2개의 영구자석을 1조로 하고 복수 조의 영구자석이 서로 일정 간격을 두고 배치되도록 하며 각 조의 영구자석들 사이의 척력에 의하여 충격이나 진동을 완충하도록 하고 있는데, 실질적으로 상호 대향하는 영구자석 사이의 척력이 미약하여 큰 하중의 외력이 가해지면 이들 영구자석이 거의 밀착되게 된다. 즉, 이 장치를 신발에 적용할 경우, 대략 40~50kg정도의 체중을 가진 사람이 그 신발을 신고 걸어다니면 체중의 하중에 의하여 서로 대향하는 영구자석들이 서로 밀착됨에 따라 그 진동이나 충격의 흡수나 완충 효과는 거의 없다. 또한, 상호 대향하는 두개의 영구자석을 서로 이격시켜 복수 조 설치하더라도 그 효과는 거의 없는 것으로 나타났다.

따라서, 상호 대향하는 영구자석 사이의 척력을 향상시키기 위해서는 자력이 큰 영구자석을 채용하여야 하는데, 이 경우 영구자석의 부피나 무게의 증가는 불가피하다. 즉, 신발에 적용하여 체중의 하중에 의하여 서로 근접되지만은 밀착되지 않고서 영구자석 척력이 견딜 수 있도록 설계하려면 영구자석의 무게에 의하여 신발이 너무 무거워질 수밖에 없고, 또한 신발의 밑창 쪽에서 영구자석이 차지하는 부피가 너무 커짐에 따라 편안한 신발의 설계가 곤란하게 된다.

한편, 자석의 척력을 이용한 신발이 대한민국 특허출원 제2002-0016414호(공개번호 제2003-0077344호)에 개시되어 있다. 이 신발에서는 반이 N극 그리고 다른 반이 S극으로 작용하는 링 형상의 자석을 서로 다른 극이 대향하도록 밑창에 설치하고 있는데, 이 경우에도 대한민국 특허출원 제2000-0005385호의 경우와 마찬가지로 자석 간의 척력이 미약함에 따른 문제가 있는 것으로 확인되었다.

또한, 대한민국 실용신안등록 제0251082호(이중출원 특허등록 제0434684호)에는 신발의 중간창의 상부면과 하부면에 서로 대향되게 내설되어진 두개의 영구자석의 반발력에 의해서 체중의 하중에 의한 중간창의 변형을 억제시키고 완충기능을 향상시키도록 구성된 신발이 개시되어 있다. 이 경우에도, 대한민국 특허출원 제2000-0005385호의 경우와 마찬가지로 자석 간의 척력이 미약함에 따른 문제가 있는 것으로 확인되었다.

따라서, 종래에는 자석들 간의 척력에 의하여 외부 충격이나 진동을 흡수하여 완충시켜 주는 기술이 제안되었지만 실제 제품에 적용하였을 때에는 그 효과가 거의 없어서 실용화되지 못하거나 또는 실용화되었더라도 널리 보급되고 있지 못하고 있는 실정이다.

이에, 본 고안은 상기한 종래 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 자석의 척력을 이용하면서 자석의 무게 및 부피를 크게 증가시키지 않으면서도 비교적 큰 하중에 대해서도 서로 대향하는 자석이 서로 근접되지만 그들 사이의 척력에 의하여 서로 접촉되지 않도록 함으로써, 외부 충격이나 진동을 완벽하게 흡수하여 완충시켜 줄 수 있는 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조 및 이 구조가 장착된 신발을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조는, 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되는 제1측 자석 결합체와; 상기 제1측 자석 결합체와는 소정 거리 이격되며, 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 상기 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되되, 서로 마주보는 상기 제1측 자석 결합체의 자석과는 동일 극성을 갖도록 자석이 배열된 제2측 자석 결합체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 신발은, 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되는 제1측 자석 결합체와; 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 상기 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되되, 서로 마주보는 상기 제1측 자석 결합체의 자석과는 동일 극성을 갖도록 자석이 배열된 제2측 자석 결합체가, 신축력을 가진 창부재의 내부에서 서로 소정 간격의 공기층을 두고서 이격되어 배치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조 및 이 구조가 장착된 신발에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

동 도면에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조는, 제1측 자석 결합체(10)와 제2측 자석 결합체(20)이 공기를 매개로 서로 일정 간격 이격되어 배치되어 있는 것이다. 본 명세서에서 "제1측" 및 "제2측"이라는 표현은 본 고안에 따른 충격 흡수장치를 어떻게 배치하는지, 또한 충격 흡수장치를 어느 방향에서 보는지에 따라서 그 표현이 달라질 수 있기 때문에, 혼동 및 오해의 소지를 없애기 위하여 명명한 것이다. 즉, 동 도면에서는 "제1측"이 상측이고 "제2측"이 하측이지만, 동 도면을 시계방향으로 90도 돌려놓으면 "제1측"은 우측이 되고 "제2측"은 좌측이 되기 때문이다.

상기 제1측 자석 결합체(10)는 3개의 자석(10A~10C)을 제1측 자석 결합 하우징(12)으로 절반을 감싸는 구조로 되어 있고, 상기 제2측 자석 결합체(20)은 3개의 자석(20A~20C)을 제2측 자석 결합 하우징(22)으로 절반을 감싸는 구조로 되어 있다. 여기서, 제1측 및 제2측 자석 결합 하우징(12)(22)은 철판으로 이루어지며 서로 대향하는 부분이 트여 있는 형상으로 이루어져 있다. 즉, 제1측의 자석(10A~10C)과 제2측의 자석(20A~20C)은 서로 대향하는 부분이 트여 있다. 여기서, 본 예에서는 하나의 자석 결합 하우징 내에 3개의 자석이 결합되어 있는 구조를 예시적으로 나타낸 것이고, 하나의 자석 결합 하우징 내에 2개 또는 4개 이상이 결합되어도 되는 것은 물론이다. 그리고, 첨부 도면에서는 도면의 간략화 및 이해를 돕기 위해서 자석의 전면부 및/또는 배면부가 자석 결합 하우징에 의하여 감싸져 있지 않은 것으로 도시되었지만 이 자석의 전면부 및/또는 배면부도 자석 결합 하우징에 의하여 절반 정도 감싸져 있는 것이 바람직하다.

여기서, 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 3개의 제1측 자석(10A~10C)이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되고, 또한 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 3개의 제1측 자석(20A~20C)도 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열된다.

또한, 상기 3개의 제2측 자석(20A~20C)은 서로 마주보는 상기 제1측 자석(10A~10C)과는 동일 극성을 갖도록 자석이 배열된다. 즉, 서로 마주보고 있는 제1측 자석(10A)과 제2측 자석(20A)의 대향면이 동일한 N극이고, 서로 마주보고 있는 제1측 자석(10B)과 제2측 자석(20B)의 대향면이 동일한 S극이며, 서로 마주보고 있는 제1측 자석(10C)과 제2측 자석(20C)의 대향면이 동일한 N극이다.

따라서, 서로 마주보고 있는 제1측 자석(10A)과 제2측 자석(20A) 사이, 제1측 자석(10B)과 제2측 자석(20B) 사이, 그리고 제1측 자석(10C)과 제2측 자석(20C) 사이에서는 각각 반발력인 척력이 작용하게 된다.

하나의 자석 결합 하우징 내에 자속밀도가 3500 G(가우스)인 영구자석을 2개를 연접시키고 이들의 자속밀도를 측정하고, 하나의 자석 결합 하우징내에 자속밀도가 3500 G(가우스)인 영구자석을 3개를 연접시키고 이들의 자속밀도를 측정하였다. 2개의 영구자석을 연접한 경우에는 대략 4000 G가 측정되었고, 3개의 영구자석을 연접한 경우에는 4500 G가 측정되었다. 이와 같이 막대자석을 복수개 연접 결합하면 자속밀도가 증가하게 된다.

또한, 자석 결합 하우징(12)(22)을 대향하는 면이 트여지도록 하여 자석(10A~10C)(20A~20C)을 반만 감싼 구조로 함에 따라, 자속이 하우징이 싸여 있는 측으로 빠져 나가는 것이 방지되고 자속 흐름의 불균형에 의하여 하우징이 싸여 있지 않는 쪽으로 자력이 증가하게 된다.

따라서, 제1 및 제2 자석결합체(10)(20)에 대하여 복수의 막대형상의 영구자석을 연접하여 결합함에 따라 제1측 자석결합체(10)와 제2측 자석 결합체(20) 사이에서는 훨씬 더 강한 척력이 작용하게 된다.

도 2a 및 도 2b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조의 개략적인 구성도이다.

동 도면에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조는, 제1측 자석 결합체를 감싸는 제1완충부재(15)와, 상기 제2측 자석 결합체를 감싸는 제2완충부재(25)와, 서로 소정 간격의 공간 만큼 이격된 상기 제1완충부재(15)와 상기 제2완충부재(25)를 감싸는 케이싱 부재(30)를 포함하여 구성된다. 동 도면에서는 설명 및 이해의 편의만을 위하여 케이싱 부재의 정면이 트여 있는 것으로 도시하였지만, 실질적으로 6면 전체가 밀폐되어 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 케이싱 부재(30)는 제1완충부재(15) 및 제2완충부재(25)와는 접착제에 의하여 접착 고정되어 있는 것이 바람직하며, 비록 접착되지 않더라도 제1측 자석결합체와 제2측 자석결합체 사이의 척력이 작용함에 따라 외력이 가해지지 않으면 서로 일정 간격을 유지하게 된다.

또한, 상기 케이싱 부재(30)는 전체가 플렉시블하면서 질긴 재질로 이루어지거나, 또는 적어도 상기 제1완충부재와 상기 제2완충부재의 이격에 의하여 형성된 갭 공간에 대응하는 부분이 플렉시블한 재질로 이루어져 있어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 충격 흡수 구조에 대하여 A방향 및/또는 B방향에서 외력이 가해지면 그 외력의 크기에 비례하여 제1측 자석결합체와 제2측 자석결합체 사이의 척력을 상쇄시킴에 따라 제1측 자석결합체와 제2측 자석결합체 사이의 간격, 즉 제1완충부재(15)와 제2완충부재(25) 사이의 간격이 좁아지게 된다.

본 고안의 고안자들은 제1측 자석결합체와 제2측 자석결합체를 각각, 길이, 폭, 높이가 5cm, 1.5cm, 1cm이면서 자속밀도가 3500 G인 영구자석을 3개를 연접시켜 4500 G의 자속밀도가 발생되도록 만들고, 이 제1측 자석결합체와 제2측 자석결합체를 도3a 및 도3b에 도시한 바와 같이 신발에 적용하였다. 그리고 70kg의 체중을 가진 사람이 그 신발을 신고 걸어다녀 본 바에 의하면 걸어다닐 때에도 여전히 공간 갭이 존재하는 것을 확인하였다. 이는 눌려지는 하중에 의하여 자석결합체 사이의 척력을 모두 상쇄시키지 못하였기 때문이다.

따라서, 본 고안의 충격 흡수 구조는 그 용도에 따라서 자석의 길이, 폭, 높이, 그리고 자석의 자속밀도, 또한 하나의 자석결합체를 구성하는 자석의 갯수를 적절하게 설계함으로써, 해당 용도에 맞는 외력에 의한 충격 흡수에 의한 완충작용을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

도 3a 및 도 3b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조가 장착된 신발의 개략적인 작용 상태도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b의 A-A선 및 B-B선에 따른 단면을 확대해서 도시한 도면이다.

본 실시예에서 예시적으로 적용한 신발(40)은 운동화이며, 이 신발(40)은 발을 감싸는 외피(46)와 발바닥과 맞닿는 안창(45), 지면과 맞닿는 밑창(44), 외피(46)와 밑창(44) 사이에 우레탄과 같은 탄발성 합성수지 재질로 이루어지는 중간창(42)으로 이루어진다. 본 고안에 따른 충격 흡수 구조는 중간창(42)에 장착된다.

즉, 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 3개의 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되는 제1측 자석 결합체(10)와, 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 3개의 상기 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되고 서로 마주보는 상기 제1측 자석 결합체(10)의 자석과는 동일 극성을 갖도록 자석이 배열된 제2측 자석 결합체(20)가, 신축력을 가진 탄발성 합성수지 재질로 이루어지는 중간창(42) 내부에서 서로 소정 간격의 에어 쿠션 튜브(48)의 공기층을 두고서 이격되어 배치된다.

여기서, 상기 제1측 및 제2측 자석 결합체(10)(20)는 도1을 참조하여 설명한 구성과 실질적으로 동일하다. 상기 에어 쿠션 튜브(48)에는 공기의 공기 유출 및 유입을 위하여 복수 개의 관통 홀(49)이 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1측 및 제2측 자석 결합체(10)(20)는 각각 중간창(42)의 제조시에 몰드되는 것이 바람직하며, 또한 에어 쿠션 튜브(48)와 관통 홀(49)도 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조가 장착된 신발에 의하면, 신발을 신고 걸어다닐때 디딤발에서도 여전히 공간 갭이 존재하게 되어 몸무게에 의한 하중에 의하여 발바닥, 발목 및 무릎 등에 가해지는 충격이나 진동 등을 거의 완벽하게 흡수하여 완충시킬 수 있게 된다.

도3 및 도4에서는 신발의 길이 방향과 자석의 길이 방향이 일치하도록 도시되어 있지만, 신발의 길이 방향과 자석의 길이 방향이 서로 수직하도록 자석을 배치하여도 된다.

한편, 본 고안은 상기한 특정 실시예에만 한정되는 것이 아니라, 본 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 복수의 자석을 연접 배치하는 자석결합체에 의하여 자속을 증가시키고 이러한 자석결합체를 서로 동일 극성방향으로 대향 배치하여 자석의 척력을 이용하면서 자석의 무게 및 부피를 크게 증가시키지 않으면서도 비교적 큰 하중에 대해서도 서로 대향하는 자석이 서로 근접되지만 그들 사이의 척력에 의하여 서로 접촉되지 않도록 함으로써, 외부 충격이나 진동을 완벽하게 흡수하여 완충시켜 줄 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조의 개념을 설명하기 위한 도면,

도 2a 및 도 2b는 본 고안에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조의 개략적인 구성도,

도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조가 장착된 신발의 개략적인 작용 상태도,

도 4a 및 도 4b는 각각 도 3a 및 도 3b의 A-A선 및 B-B선에 따른 단면을 확대해서 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제1측 자석결합체 10A,10B,10C : 제1측 자석

12 : 제1측 자석 결합 하우징 15 : 제1측 완충부재

20 : 제2측 자석결합체 20A,20B,20C : 제2측 자석

22 : 제2측 자석 결합 하우징 25 : 제2측 완충부재

30 : 케이싱 부재 40 : 신발

42 : 중간창 44 : 밑창

45 : 안창 46 : 외피

48 : 에어쿠션튜브 49 : 홀

50 : 지면

Claims (11)

1. 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되는 제1측 자석 결합체와;

   상기 제1측 자석 결합체와는 소정 거리 이격되며, 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 상기 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되되, 서로 마주보는 상기 제1측 자석 결합체의 자석과는 동일 극성을 갖도록 자석이 배열된 제2측 자석 결합체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1측 및 제2측 자석 결합체는 적어도 서로 대향하는 면은 트여 있도록 하면서 자석들을 감싸는 자석 결합 하우징을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 자석결합 하우징은 밀착된 자석들의 절반을 감싸는 철판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1측 자석 결합체를 감싸는 제1완충부재와,

   상기 제2측 자석 결합체를 감싸는 제2완충부재와,

   상기 제1완충부재와 상기 제2완충부재가 서로 소정 간격 이격된 상태에서 이들을 감싸는 케이싱 부재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조.
5. 제4항에 있어서,

   상기 케이싱 부재는 적어도 상기 제1완충부재와 상기 제2완충부재의 이격에 의하여 형성된 갭에 대응하는 부분이 플렉시블한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 자석의 척력을 이용한 충격 흡수 구조.
6. 높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되는 제1측 자석 결합체와,

   높이방향으로 서로 다른 극성을 갖는 적어도 2개의 상기 막대 형상 자석이 길이방향으로 서로 밀착되고 서로 인접한 자석끼리는 서로 다른 극성을 갖도록 배열되되, 서로 마주보는 상기 제1측 자석 결합체의 자석과는 동일 극성을 갖도록 자석이 배열된 제2측 자석 결합체가,

   신축력을 가진 창부재의 내부에서 서로 소정 간격의 공기층을 두고서 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 신발.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1측 및 제2측 자석 결합체는 적어도 서로 대향하는 면은 트여 있도록 하면서 자석들을 감싸는 자석 결합 하우징을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 신발.
8. 제7항에 있어서,

   상기 자석결합 하우징은 밀착된 자석들의 절반을 감싸는 철판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 신발.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제1측 및 제2측 자석 결합체는 각각 창부재의 제조시에 몰드되는 것을 특징으로 하는 신발.
10. 제9항에 있어서,

    상기 소정 간격의 공기층은 에어 쿠션 튜브에 의하여 구획되고, 상기 에어 쿠션 튜브에는 공기 유출 및 유입을 위한 관통 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 신발.
11. 제10항에 있어서,

    상기 창부재는 탄발성 합성수지 재질인 것을 특징으로 하는 신발.