KR20040023848A - 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뒷굽을 갖는 통상의 신발에 보행시 발생되는 발의 운동력을 전기에너지로 변환하여주는 에너지 발생수단을 부가하므로써 발을 보온하기 위한 에너지원으로서 주로 사용하고, 부가적으로 발광 다이오드의 발광 에너지원과, 휴대폰 배터리의 충전 에너지원으로도 사용할 수 있도록 구성된 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발에 관한 것이다.

본 발명의 신발의 주된 특징은,

뒷굽을 갖는 통상의 신발 몸체에 있어서;

상기 신발 몸체의 내부 바닥면상에 스프링에 의해 출몰 가능하게 탄력 설치되며 일측면의 길이방향을 따라 구동기어가 형성된 누름판과, 상기 누름판의 구동기어 부분을 제외한 나머지 부분을 감싸도록 설치된 누름판 하우징으로 이루어진 구동부; 상기 구동기어와 치합되는 종동기어와, 상기 종동기어와 연결되어 회전력을 저장하는 회전력 저장기어와, 상기 회전력 저장기어와 연결되어 회전속도를 균일하게 조절하기 위한 회전속도 조절기어로 이루어진 동력전달부; 상기 동력전달부로부터 발생되는 기구동력을 전기동력으로 변환시켜주는 발전기; 상기 발전기로부터 공급되는 전기에너지에 의해 발열되는 발열체;로 구성된 것이다.

Description

발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발{A shoes with energy production device}

본 발명은 뒷굽을 갖는 통상의 신발에 보행시 발생되는 발의 운동력을 전기에너지로 변환하여주는 에너지 발생수단을 부가하므로써 발을 보온하기 위한 에너지원으로서 주로 사용하고, 부가적으로 발광 다이오드의 발광 에너지원과, 휴대폰 배터리의 충전 에너지원으로도 사용할 수 있도록 구성된 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발에 관한 것이다.

신발은 발을 보호하기 위한 기능성 강화 및 양호한 보행성, 통풍성, 보온성, 내구성등 본질적인 면에서 상당한 발전이 있음을 부인할 수 없다. 특히, 보온성은 소재의 진보에 따라 개선되어 왔으나 혹한 상황에서도 견딜 수 있는 완전한 충족조건이라 단정할 수 없다.

때문에, 신발에 별도의 발열장치를 부설하므로써 이를 해결하고자 하였다. 발열장치가 부설된 신발의 종래 기술인 국내실용신안등록출원 제2002-27457호는 도 1과 같이 스프링(1)의 압축 및 복귀에 편승하여 승강되는 링크(2)와, 이 링크에 연결되어 회전운동하는 구동기어(3)와, 이 구동기어에 치합되어 정역 회전운동하는 종동기어(4)와, 상기 종동기어의 회전운동에 회전자와 연동 회전되면서 자기동력을 발생시키는 회전자(5a) 및 고정자(5b)로 이루어진 전자석(5)과, 이 전자석에 연결되어 전자석으로부터 발생되는 자기동력에 의해 발열되는 열선(6)으로 구성되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 보온신발은 많은 기술적인 미비점이 발견된다. 예컨데, 스프링(1)이 반복적으로 압축되기 위해서는 신발뒷굽이 신축성이 있어야 하는데, 통상적인 신발의 뒷굽을 감안할 때 불가능하다. 더욱이 뒷굽에 내장된 고정자(5b)의 외경이 거의 뒷굽의 높이와 대등하므로 뒷굽의 신축은 사실상 불가능하다.

또한, 신발보온을 위한 최적의 사용전력에 대한 정확한 실험 데이타는 없으나 종래 기술에 의해 추정하여 볼 때 링크(2)와 전자석(5)이 기어 한 쌍에 의해서만 연결되어 있으므로 회전자(5a)의 고속회전이 어려운 구조여서 발열온도가 원하는 수준에 이르지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.

또한, 스프링(1)의 지지수단 또는 가이드수단이 없기 때문에 스프링이 이탈될 우려를 안고 있으며, 스프링의 이탈은 전체적인 작동이 불가능하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해소하기 위해 제시된 것으로서, 그 목적은 보행에 따라 발생되는 발의 운동력을 에너지 발생장치에 의해 발전시켜 충분한 발열온도를 출력할 수 있는 고효율의 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발을 제공함에 있다.

또한, 에너지 발생장치에 의해 발전된 에너지에 의해 발광되는 발광 다이오드를 설치하므로써 화려한 시각효과를 가미한 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발을 제공함에 있다.

또한, 에너지 발생장치에 의해 발전된 에너지를 이용하여 휴대폰의 배터리 충전이 가능하도록 배터리 충전단자를 갖는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발을 제공함에 있다.

도 1은 종래 보온신발의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발의 전체 구성도

도 3a는 도 2의 단면구성도

도 3b는 도 2의 A방향 도면

도 4a는 본 발명에 따른 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발의 동력발생장치의 상세 구성도

도 4b는 종동기어의 상세도

도 4c는 회전력 저장기어의 상세도

도 5는 도 4a의 평면 구성도

도 6a는 발광 다이오드의 단자부 구성도

도 6b는 패키지화 된 발광 다이오드의 구성도

도 7은 배터리 충전단자의 세부 구성도

도 8은 도 6a의 I-I선 단면도로서, 누름판 록킹장치의 구성도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10. 신발 몸체 11. 뒷굽

12. 코르크 13. 안창

14. 러버 15. 배터리 포켓

20. 동력발생수단 30. 발열체

40. 발광 다이오드 41. 가동접점

42. 고정접점 43. 발광램프

44. 하우징 45. 고정부재

46. 전선 47. 발광 다이오드 전원스위치

50. 배터리용 충전단자 60. 고정바

210. 구동부 211. 스프링

212. 구동기어 213. 누름판

213a. 록킹홀 214a. 록킹홀

214. 누름판 하우징 221. 종동기어

221a. 구동래칫기어 221b. 종동래칫기어

222. 회전력 저장기어 222a. 기어케이스

222b. 스파이럴 스프링 222c. 스파이럴 스프링 축

223. 회전속도 조절기어 230. 발전기

상기 목적을 구현하기 위한 본 발명의 주요특징은,

뒷굽을 갖는 통상의 신발 몸체에 있어서;

상기 신발 몸체의 내부 바닥면상에 스프링에 의해 출몰 가능하게 탄력 설치되며 일측면의 길이방향을 따라 구동기어가 형성된 누름판과, 상기 누름판의 구동기어 부분을 제외한 나머지 부분을 감싸도록 설치된 누름판 하우징으로 이루어진 구동부; 상기 구동기어와 치합되는 종동기어와, 상기 종동기어와 연결되어 회전력을 저장하는 회전력 저장기어와, 상기 회전력 저장기어와 연결되어 회전속도를 균일하게 조절하기 위한 회전속도 조절기어로 이루어진 동력전달부; 상기 동력전달부로부터 발생되는 기구동력을 전기동력으로 변환시켜주는 발전기; 및 상기 발전기로부터 공급되는 전기에너지에 의해 발열되는 발열체;로 구성된 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 신발은 도 2 내지 도 3a과 같이 뒷굽(11)을 갖는 통상의 신발 몸체(10)와, 보행시 발생되는 발의 하중에 의해 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 일련의 동작을 수행할 수 있는 구성의 동력발생수단(20)과, 이 동력발생수단으로부터 발생되는 전기에너지에 의해 열에너지를 출력하는 발열체(30)와 같은 출력수단으로 대별된다.

도 3b는 후술되는 누름판(213)을 덮고 있는 부분의 상세도로서, 누름판(213)의 직상방에는 탄성이 풍부한 판상의 코르크(cork)(12)가 적층되며, 코르크와 안창(13) 사이는 러버(rubber)(14)로서 연결되어 있다. 누름판(213)은 승강동작이반복되기 때문에 이를 감싸고 있는 부분은 반복된 피로하중을 받게 되므로 되도록 질긴 설질을 갖는 재질을 적용해야 하는데, 이에 적합한 소재가 상기 러버이다. 또한, 러버에는 통풍성을 위해 통기공(14a)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 동력발생수단(20)의 구체적인 구성을 보면 도 4a 내지 도 5와 같이, 신발 몸체(10)의 내부 바닥면상에 스프링(211)에 의해 탄력 설치되어 보행시 발의 누름력에 의해 승강되며 일측면상의 길이방향을 따라 구동기어(212)가 형성 또는 결합된 누름판(213)과, 상기 누름판의 구동기어(212) 부분을 제외한 나머지 부분을 감싸도록 설치되어 누름판(213)의 이탈을 방지하면서 누름판의 승강운동을 안내하는 누름판 하우징(214)으로 이루어진 구동부(210);

상기 구동기어(212)와 치합되는 종동기어(221)와, 상기 종동기어와 연결되어 회전력을 저장하는 회전력 저장기어(222)와, 상기 회전력 저장기어와 연결되어 회전속도를 상시 균일하게 유지하기 위한 회전속도 조절기어(223)로 이루어진 동력전달부(220);

그리고, 상기 동력전달부(220)로 부터 발생되는 기구동력을 전기동력으로 변환시키는 발전기(230)를 포함한다.

상기 종동기어(221)은 첨부된 도 4b와 같이 그 외주면에 스퍼어기어가 형성되면서 내주면에는 구동래칫기어(221a)가 형성되고, 그 안쪽으로 상기 구동래칫기어와 상기 누름판(213)이 하강할 때에 한해서 치합되는 종동래칫기어(221b)가 내장된 구성을 이룬다.

상기 회전력 저장기어(222)는 도 4c와 같이 외주상에 스퍼어기어가 형성된기어케이스(222a)의 내부에 와류형의 스파이럴 스프링(spiral spring)(222b)이 내장되되, 스파이럴 스프링(222b)의 일단부는 기어케이스(222a)에 고정되게 하고, 타단부는 스파이럴 스프링 축(222c)이 연결되게 하여, 이 스파이럴 스프링 축이 회전될 때 스파이럴 스프링(222b)이 압축되면서 회전동력을 저장하였다가 운동력이 일시적으로 제공되지 않는 상황이거나 운동력이 불규칙하게 제공되는 상황에서도 저장동력에 의해 지속적이고 일정하게 기어를 회전시키므로써 안정된 동력전달이 가능토록 하였다. 이때, 상기 스파이럴 스프링 축(222c)과 기어케이스(222a)는 스파이럴 스프링(222b)에 의해 연결되어 있기 때문에 동일회전수는 아니라도 상시 동반 회전됨은 예측 가능하다.

그리고, 상기 회전속도 조절기어(223)는 항상 균일한 회전속도가 유지되도록 회전속도를 교정하므로써 상기 발전기(230)에 상기 균일한 회전동력이 제공될 수 있도록 하는 역할을 한다.

상기 발전기(230)는 발열체(30)와 전기적으로 연결되어 발열체로 전기에너지를 공급한다. 발열체(30)는 신발 몸체(10)의 내부 바닥면 또는 내부 전체면에 설치할 수 있으되, 발열체의 전열면적에 따라 기어수를 적절히 조합하여 회전비를 조절하므로써 발열전압을 조절할 수 있다. 예컨데 발열면적이 큰 경우에는 이에 공급되는 전압이 상대적으로 커야 하기 때문에 그에 상응하는 일량이 필요하다. 따라서 회전속도를 크게 해야 하므로 기어의 회전비를 조절하거나 기어수를 조정할 필요가 있는 것이다.

이때, 상기 발열체(30)는 면상발열체, 카본 발열체, 니크롬선등이 적용될 수있다.

그리고, 도 5에서와 같이 회전속도 조절기어(223)를 구성하고 있는 베벨기어(223a)는 발전기(230)와 함께 패키지화 할 수도 있다.

그리고, 상기 신발 몸체(10)의 표면에는 상기 발전기(230)와 전기적으로 연결된 발광 다이오드(40)가 설치된다. 이 발광 다이오드는 단순한 스타일로 일관된 신발에 시각적인 이미지 효과를 줄 수 있으며, 또한 휘도를 조절할 경우 야간 보행시 후레쉬 대용으로도 사용 가능하다.

이와 아울러, 상기 발광 다이오드(40)는 다양한 방법으로 시각성을 보다 부각시킬 수 있는데, 예컨데 도 6a와 같이 승강동작되는 누름판(213)상에 가동접점(41)을 설치하고, 상기 누름판 하우징(214)의 가동접점 이동경로상에 복수의 고정접점(42)을 설치하므로써, 가동접점(41)이 누름판(213)과 함께 이동되면서 고정접점(42)과 순차 접촉에 의해 접속될 때 마다 다른 색상이 발광되도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 발광 다이오드(40)는 도 6b와 같이 패키지화 할 수 있다. 즉, 발광램프(43)가 내장되도록 코르크에 의해 하우징(44)을 형성하고, 하우징의 저면에 고정부재(45)를 구성하며, 발광램프(43)로부터 이어지는 전선(46)은 하우징(44)을 관통하여 외부로 노출되게 구성한 것이다.

또한, 상기 신발 몸체(10)의 외측에는 상기 발광 다이오드(40)를 온/오프 하기 위한 발광 다이오드 전원스위치(47)를 설치하므로써 발광기능을 선택적으로 사용할 수 있도록 하였다.

그리고, 상기 신발 몸체(10)상에는 상기 발전기(230)와 전기적으로 연결된 배터리용 충전단자(50)가 설치된다. 이 충전단자는 휴대전화기의 배터리(B) 충전을 위한 것으로서, 방수처리가 필수적이다. 따라서, 신발 몸체(10)의 상측에 배터리 포켓(15)을 구비하고, 이 배터리 포켓(15)의 내부에 배터리 충전단자(50)를 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배터리 충전단자(50)는 배터리(B)의 단자(T)가 배터리의 종류별로 일정치 않음을 고려하여 도 7과 같이 배터리 포켓(15)의 내부에 레일(51)을 구비하여 이 레일을 따라 이동 가능하게 하므로써 배터리의 단자(T)위치에 관계없이 호환접속이 가능토록 하였다. 특히, 배터리 충전단자(50)는 도체겸 자성체로 구성하므로써 구리(Cu)로 된 배터리의 단자(T)를 삽입하여 좌우로 흔듦에 따라 배터리 충전단자(50)가 자력에 의해 배터리의 단자(T)가 자연스럽게 붙으므로써 접속되도록 하였다.

한편, 이러한 에너지 발생장치의 기능을 사용하지 않을 경우에는 도 8과 같이 누름판(213)과 누름판 하우징(214)에 각각 록킹홀(213a,214a)을 형성하되, 두 록킹홀은 누름판(213)이 최하위치에 있을 때 두 록킹홀이 일치되도록 한다. 그리고, 이들 록킹홀(213a,214a)에는 고정바(60)가 관통되게 하여, 누름판(213)을 고정시키므로써 달성된다.

아울러, 상기 고정바(60)는 외부에서 조작이 가능하게 누름버튼형으로 구성하여, 예컨데 1회 누름시에는 상기 록킹홀(213a,214a)을 관통하여 록킹상태가 되도록 하고, 재차 누름시에는 상기 록킹홀(213a,214a)로부터 빠져 나오면서 록킹상태가 해제되도록 하는 방법이 적용될 수 있다.

이상에서 기술한 바와 같이 본 발명은 발의 운동력을 저장하는 기능과 회전속도 조절기어에 의해 상시 일정한 에너지가 전달되도록 하므로써 운동력을 효율적으로 운영하여, 일시적으로 운동력이 제공되지 않는 상황이거나 운동력이 일정치 않은 비 정상적인 경우라도 항상 일정한 에너지 공급이 이루어지도록 하므로써 제품의 신뢰도가 높다.

또한, 발광 다이오드와 같은 발광소자를 가동시키거나 휴대폰 배터리의 충전을 가능케하는 장치를 구비하므로써 공급되는 에너지를 다양하게 활용할 수 있다.

Claims (8)

1. 뒷굽을 갖는 통상의 신발 몸체에 있어서;

   상기 신발 몸체(10)의 내부 바닥면상에 스프링(211)에 의해 출몰 가능하게 탄력 설치되며 일측면의 길이방향을 따라 구동기어(212)가 형성된 누름판(213)과, 상기 누름판의 구동기어 부분을 제외한 나머지 부분을 감싸도록 설치된 누름판 하우징(214)으로 이루어진 구동부(210);

   상기 구동기어(212)와 치합되는 종동기어(221)와, 상기 종동기어와 연결되어 회전력을 저장하는 회전력 저장기어(222)와, 상기 회전력 저장기어와 연결되어 회전속도를 균일하게 조절하기 위한 회전속도 조절기어(223)로 이루어진 동력전달부(220);

   상기 동력전달부로부터 발생되는 기구동력을 전기동력으로 변환시켜주는 발전기(230);

   상기 발전기로부터 공급되는 전기에너지에 의해 발열되는 발열체(30);로 구성됨을 특징으로 하는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발전기(230)에서 제공되는 전기에너지에 의해 발광되는 발광 다이오드(40)를 더 포함함을 특징으로 하는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 누름판(213)상에 가동접점(41)을 설치하여 누름판과 함께 승강되며,

   상기 누름판 하우징(214)의 가동접점 이동경로상에 복수의 고정접점(42)을 설치하여, 가동접점이 이동될 때 복수의 고정접점과 순차적으로 접속되면서 발광되도록 한 것을 특징으로 하는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 발전기(230)에 전기적으로 연결되어 발전기에서 제공되는 전기동력에 의해 휴대전화기용 배터리를 충전할 수 있도록 배터리 충전단자(50)가 구비된 것을 더 포함함을 특징으로 하는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 신발 몸체(10)의 상부에 휴대폰용 배터리(B)를 삽입하기 위한 배터리 포켓(15)을 형성하고, 상기 배터리 충전단자(50)를 배터리 포켓의 내부에 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 배터리 충전단자(50)는 자성체로 되며, 레일(51)상에서 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 누름판(213)과 누름판 하우징(214)에는 누름판이 최하위치에 있을 때 일치하는 록킹홀(213a,214a)이 각각 형성되고, 이에 고정바(60)를 관통시키므로써 누름판이 고정되도록 한 것을 특징으로 하는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 누름판(213) 상에는 코르크(12)가 적층되며, 코르크와 안창(13) 사이는 러버(14)로서 연결된 것을 특징으로 하는 발전식 에너지 발생장치를 갖는 신발.