KR200440153Y1 - 탄성수단 - Google Patents

Abstract

본 고안은 운동 및 오락용 점핑슈즈 등에 부착되어 탄성력을 발생하거나, 각종 분야에서 활용될 수 있는 탄성수단에 관한 것으로, 판스프링을 타원 형상으로 절곡하여 이루어지는 상부 주탄성부 및 하부 주탄성부와, 상기 상부 주탄성부의 일측단에서 연장되어 하부 주탄성부의 타측단까지 연결되며, 중앙에 레일안내부가 구비되고, 상기 레일안내부 좌·우측으로는 지지부가 상하 대칭되게 구비되도록 일체로 절곡 성형되는 중앙부와; 상기 상부 주탄성부의 타측단과 하부 주탄성부의 일측단에서 레일안내부 방향으로 연장되며, 말단 부근에는 상기 레일안내부 표면에 접하여 이동하는 레일부가 구비되고, 상기 레일안내부의 말단에는 상기 지지부에 접촉될 경우 이동이 정지되게 하는 말단절곡부가 구비되도록 각각 일체로 절곡 성형되는 상부 다리부 및 하부 다리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성되며, 탄성수단의 압축시보다 팽창시 탄성계수가 작아지는 현상을 이용하여 탄성력이 종전보다 긴 시간 동안 전달되도록 하므로 탄성에너지의 전달효율이 향상된다.

탄성수단, 판스프링, 중앙부, 다리부

Description

탄성수단{ELASTIC DEVICE}

도 1은 본 고안의 일실시예에 의한 사용상태를 보인 사시도,

도 2는 본 고안의 일실시예에 의한 구성을 보인 측면도,

도 3은 본 고안의 다른 일실시예에 의한 구성을 보인 측면도이다.

<도면상의 주요 부호에 대한 설명>

10 : 상부 주탄성부 20 : 하부 주탄성부

30 : 중앙부 31 : 레일안내부

32 : 지지부

40a : 상부 다리부 40b : 하부 다리부
41a,41b : 레일부

42a,42b : 말단절곡부

100 : 탄성수단

300 : 슈즈고정수단

본 고안은 운동 및 오락용 점핑슈즈 등에 부착되어 탄성력을 발생하거나, 각종 분야에서 활용될 수 있는 탄성수단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원형 또는 타원형상의 판스프링으로 이루어지는 상부 및 하부 주탄성부 사이에 중앙부와 다리부를 구비하여 탄성에너지의 전달효율을 향상시킨 탄성수단에 관련된다.

종래에는 다수개의 코일형 스프링을 수직으로 배치하여 탄성력을 얻는 방식이 있었으나, 반복 사용시 스프링의 탄성력이 쉽게 약화된다는 문제점이 있었을 뿐만 아니라, 전·후 및 좌·우 방향으로 무게중심이 기울어질 경우 탄성력이 약화될 뿐만 아니라 중심을 잡기가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 등록실용신안 제240627호에서는 두 개의 판스프링을 타원 형상으로 절곡하고, 상부 및 하부의 판스프링의 전단 및 후단을 고무 등의 재질로 이루어지는 연결고정부재를 통하여 고정하며, 상기 연결고정부재의 중심에 탄성력이 강한 완충편 등을 추가로 구비하여 판스프링이 과도하게 휘어지면서 발생할 수 있는 충격을 방지하고자 하는 구성을 갖는 점핑슈즈를 제안하였고, 대한민국 등록실용신안 제265561호에서도 두 개의 판스프링이 결합되며 신발 고정체의 전단과 후단에서 연장되어 하부판스프링과 연결되는 탄성판을 구비하는 구성을 제안하였다.

그러나, 상기 두 등록실용신안에서는 과도한 하중으로 인한 상부스프링 및 하부스프링의 충돌을 방지하기 위하여 중앙에 완충부재를 구비하고 있는데, 이는 탄성수단 전체의 탄성력이 충분하지 못하여 상부 및 하부 스프링이 충돌할 수 있다는 사실을 반증하고 있는 것이며, 따라서, 적절한 운동효과와 유희효과를 얻을 수 있을 만큼의 탄성력이 얻어지지 못한다는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 판스프링을 이용하는 일반적인 기존의 탄성수단들은 전체가 연결 고정되는 일체형이었기 때문에 압축시나 팽창시에 모두 같은 탄성계수를 유지하게되며, 압축된 만큼 팽창될 뿐이었다. 따라서 탄성력이 전달되는 구간의 길이 및 그 전달시간이 짧아지게 되므로 탄성에너지의 전달이 완벽하게 이루어지지 못한다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 본 고안은 원형 또는 타원형상의 판스프링으로 이루어지는 상부 및 하부 주탄성부를 중앙부 및 두 개의 다리부로 연결하여 탄성에너지의 전달효율을 향상시킨 탄성수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 고안의 일실시예에 의한 탄성수단은, 판스프링을 타원 형상으로 절곡하여 이루어지는 상부 주탄성부 및 하부 주탄성부와, 상기 상부 주탄성부의 일측단에서 연장되어 하부 주탄성부의 타측단까지 연결되며, 중앙에 레일안내부가 구비되고, 상기 레일안내부 좌·우측으로는 지 지부가 상하 대칭되게 구비되도록 일체로 절곡 성형되는 중앙부와; 상기 상부 주탄성부의 타측단과 하부 주탄성부의 일측단에서 레일안내부 방향으로 연장되며, 말단 부근에는 상기 레일안내부 표면에 접하여 이동하는 레일부가 구비되고, 상기 레일안내부의 말단에는 상기 지지부에 접촉될 경우 이동이 정지되게 하는 말단절곡부가 구비되도록 각각 일체로 절곡 성형되는 상부 다리부 및 하부 다리부; 를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

또한, 상기 중앙부는 중심에 구비되는 한 개의 지지부를 기준으로 좌·우측 방향으로 두 개의 레일안내부가 구비되도록 일체로 절곡 성형될 수도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성 및 작용효과를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 의한 사용상태를 보인 사시도로서, 슈즈고정수단(300)과 탄성수단(100)이 결합된 상태를 예시하고 있다.

본 도면에서는 본 고안의 일실시예에 의한 탄성수단(100)이 슈즈고정수단(300)에 결합되어 오락 또는 운동용으로 사용될 경우를 예시하였지만, 탄성수단(100) 자체는 탄성력이 필요한 어떠한 분야에도 사용될 수 있다.

도 2는 본 고안의 다른 실시예에 의한 구성을 보인 평면도로서, 상부 주탄성부(10) 및 하부 주탄성부(20)에 중앙부(30)와 상부 다리부(40a) 및 하부 다리부(40b)가 연결되도록 일체로 절곡 성형된 모습을 예시하고 있다.

상기 중앙부(30)는 상부 주탄성부(10)의 일측단에서 하부 주탄성부(20)의 타측단까지 연결되도록 일체로 성형되며, 여러 번 절곡되어 지지부(32) 및 레일안내부(31)를 포함하게 된다.

먼저, 레일안내부(31)는 상기 상부 다리부(40a) 및 하부 다리부(40b)의 레일부(41a,41b)가 접촉되며 이동할 수 있는 길 역할을 수행한다. 이때 도면에서는 상기 레일안내부(31)가 경사를 이루도록 형성된 모습을 예시하였으나, 수평을 이루도록 형성될 수도 있다.

상기 레일안내부(31)의 양측단에서는 중앙부(30)가 한번 더 절곡되어 지지부(32)를 형성하는데, 상기 상부 다리부(40a) 및 하부 다리부(40b)의 말단절곡부(42a,42b)가 상기 지지부(32)에 맞닿게 되면서 상기 상부 다리부(40a) 및 하부 다리부(40b)의 이동이 중지되는 것이다.

이때, 도 3에서 예시한 바와 같이 상기 레일안내부(31) 중앙이 절곡되어 한 개의 지지부(32)를 이루도록 하고, 상기 상부 다리부(40a) 및 하부 다리부(40b)의 말단절곡부(42a,42b)가 지지되도록 할 수도 있다.

상기 탄성수단(100)에 하중이 가해지면 상기 탄성수단(100)은 하방으로 힘을 받게 되고, 이때, 상기 상부 다리부(40a) 및 하부 다리부(40b)는 레일부(41a,41b)에 의한 안내를 받으며 중심방향으로 이동하게 되고, 상기 말단절곡부(42a,42b)가 지지부(32)에 맞닿게 되면 이동이 정지되며 탄성력이 축적된다. 물론, 하중은 탄성수단(100) 전체의 형태변화를 초래하며 탄성력이 전체적으로 축적되는 것이다.

다음으로, 탄성수단(100)에 걸린 하중이 소멸되는 경우, 하중이 소멸되기 직전에 탄성력은 최대가 되며, 하중이 소멸되면서 탄성수단(100)은 축적되었던 탄성 력을 모두 배출해 내며 탄성력을 발휘하게 된다.

이러한 현상을 점핑슈즈에 적용된 탄성수단(100)을 기준으로 설명하면, 사용자가 점핑슈즈를 착용하고 서게 되면서 하중이 가해지는 것이고, 사용자가 점프를 하기 직전에 탄성수단(100)에 축적되는 에너지가 최대가 되며, 사용자가 점프를 하면서 탄성수단(100)이 발휘하는 탄성력이 사용자의 점프력에 부가되어 좀더 높이 손쉽게 뛰어오를 수 있게 되는 것이다.

한편, 스프링의 탄성력은 [F=-kx]라는 후크의 법칙에 따르게 되는데, 여기서 탄성계수를 의미하는 k는 스프링의 재질, 두께, 형상 등에 의하여 결정된다. 즉 같은 힘을 가하여도 탄성계수가 클수록 변위는 작게 되며, 반대로 탄성계수가 작아지면 변위량이 커지게 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 일실시예에 의한 탄성수단(100)은 압축시에는 말단절곡부(42a,42b)와 지지부(32)가 맞닿아 정지된 상태로 압축되지만, 팽창시에는 말단절곡부(42a,42b)가 지지부(32)에서 멀어지는 방향으로 이동하게 되므로 그 탄성계수가 압축시의 탄성계수보다 작아지게 되어 팽창시에는 변위가 더 커질 수 있다. 따라서, 탄성력이 전달되는 구간의 길이 및 그 전달시간이 기존의 탄성수단(100)보다 길어지게 되며, 탄성에너지의 전달이 보다 효과적으로 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 다른 관점에서 상기 현상을 이해하기 쉽게 설명한다.

외력이 가해지지 않은 상태를 기준상태, 하중이 가해져 압축되어 정지된 상태를 최대압축상태, 축적된 탄성에너지에 의하여 상기 기준상태를 지나 최대로 팽 창된 상태를 최대팽창상태라고 가정한다.

탄성수단은 기준상태에서 일정한 하중이 부과되어 압축되면서 탄성에너지가 축적되어 최대압축상태에 다다르고, 부과되었던 하중이 상실되면 축적되어있던 탄성에너지에 의하여 팽창을 시작하여 기준상태를 지나 최대팽창상태로 진행되는데, 이러한 팽창과정에서는 기준상태를 지나면서 팽창방향과 반대되는 방향으로 또 다른 탄성력이 발생하게 되어 최대팽창상태에서는 팽창하려는 탄성력이 모두 소멸되고 기준상태로 복귀되려는 탄성력이 최대가 된다. 이때, 기준상태에서 최대압축상태로 진행되면서 발생하는 탄성력의 크기와, 기준상태에서 최대팽창상태로 진행되면서 발생하는 탄성력의 크기가 동일하다.

한편, 동일한 재질과 크기로 만들어진 탄성수단인 경우라도 폐곡선 형태로 이루어진 탄성수단에서 변위에 따라 발생하는 탄성력보다 한 부분이 끊어진 개곡선 형태의 탄성수단에서 변위에 따라 발생하는 탄성력이 작아지게 되는데, 이러한 현상은 폐곡선 형태의 탄성수단의 탄성계수가 개곡선 형태의 탄성수단 보다 크기 때문에 발생하게 된다.

본 고안의 일실시예에 의한 탄성수단(100)의 경우, 압축시에는 지지부(32)와 말단절곡부(42a,42b)가 맞닿게 되므로 상기와 같은 폐곡선 형태의 탄성수단과 동일하게 압축과정이 진행되지만, 팽창시에는 상기 지지부(32)와 말단절곡부(42a,42b)가 분리되어 팽창이 진행되므로 기준상태로 복귀되려는 탄성력이 폐곡선 형태의 탄성수단의 팽창시보다 약해지게 된다. 즉, 압축시에는 폐곡선 형태의 탄성수단과 동일한 탄성력이 축적되는 반면, 팽창시에는 팽창운동을 방해하는 방향으로 발생하는 탄성력이 감소되므로 탄성력의 이득을 볼 수 있게 되는 것이다.

상기 상부 주탄성부(10), 하부 주탄성부(20), 중앙부(30), 상부 다리부(40a) 및 하부 다리부(40b)는 철 또는 스테인레스 등의 금속재질로 이루어질 수 있으며, 별도로 제작되어 결합되는 것보다는 프레스금형 등의 방식에 의하여 일체로 형성되도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 탄성수단(100)의 표면에 우레탄 등의 합성수지를 코팅할 수도 있다.

도면과 명세서에 기재된 내용은 본 고안의 예시적인 설명으로서, 이는 단지 본 고안을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 중앙부와 다리부를 구비함으로써, 탄성수단의 압축시보다 팽창시 탄성계수가 작아지는 현상을 이용하여 탄성력이 종전보다 긴 시간동안 전달되도록 하므로 탄성에너지의 전달효율이 향상되고, 이러한 탄성수단을 오락 또는 유희용 점핑슈즈에 적용할 경우, 사용자 탑승시 착용감이 좀더 부드러워진다는 유용한 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 판스프링을 타원 형상으로 절곡하여 이루어지는 상부 주탄성부 및 하부 주탄성부와,

   상기 상부 주탄성부의 일측단에서 연장되어 하부 주탄성부의 타측단까지 연결되며, 중앙에 레일안내부가 구비되고, 상기 레일안내부 좌·우측으로는 지지부가 상하 대칭되게 구비되도록 일체로 절곡 성형되는 중앙부와;

   상기 상부 주탄성부의 타측단과 하부 주탄성부의 일측단에서 레일안내부 방향으로 연장되며, 말단 부근에는 상기 레일안내부 표면에 접하여 이동하는 레일부가 구비되고, 상기 레일안내부의 말단에는 상기 지지부에 접촉될 경우 이동이 정지되게 하는 말단절곡부가 구비되도록 각각 일체로 절곡 성형되는 상부 다리부 및 하부 다리부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성되는 탄성수단.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 중앙부는 중심에 구비되는 한 개의 지지부를 기준으로 좌·우측 방향으로 두 개의 레일안내부가 구비되도록 일체로 절곡 성형

   되는 것을 특징으로 하는 탄성수단.

Images