KR20100038336A

KR20100038336A - 컴팩트 컴파운드 활

Info

Publication number: KR20100038336A
Application number: KR1020100014042A
Authority: KR
Inventors: 박경신
Original assignee: 박경신
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2010-04-14

Abstract

본 발명은 활에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 새롭게 고안된 차동도르래(Differential Motion Pulley)와 차동캠(Differential Motion Cam)이 연계되어,
종래의 성능을 유지하면서 짧은 활대와 작은 휠, 작은 캠으로 구성되어 크기와 무게를 줄인 컴파운드 활(Compound Bow)에 관한 것이다.
본 발명에서는 도 3의 차동도르래(1)와 도 4의 차동캠(2)을 제작하여 도 2와 같이 설치하고, 도 6과 같이 활줄을 연결함으로써 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 매우 짧은 컴파운드 활을 고안했다.
또한 도 7과 같이 활대에 도르래 또는 캠이 설치되지 않은 컴파운드 활이 구현되었다.

Description

컴팩트 컴파운드 활{COMPACT COMPOUND BOW}

본 발명은 활에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 새롭게 고안된 차동도르래(Differential Motion Pulley)와 차동캠(Differential Motion Cam)이 연계된 컴파운드 활(Compound Bow)에 관한 것이다.

1969년 앨런에 의해 편심도르래(Eccentric Pulley), 즉 편심캠(Eccentric Cam)을 이용한 컴파운드 활(Compound Bow)이 발명되었다.(U.S. PATENT DOCUMENT 3,486,495 A 12/1969 ALLEN)

그 후 40년간 개량되어 소형화되었고, 관용도(Forgiveness)가 커졌으며, 화살의 속도가 빨라졌다.

이러한 개량은 유리섬유, 카본, 알루미늄, 마그네슘 등의 광범위한 신소재의 사용과 효율적으로 활대(Limb)에 에너지를 저장하고 렛-오프(Let-Off)를 허용하는 캠의 새로운 도안에 의한 것으로 볼 수 있다.

원주(Circumference; 외경)는 원의 둘레는 물론 타원형, 편심캠의 둘레를 칭하는 데, 이후 같은 의미로 사용하기로 한다.

원형의 도르래가 아닌 원주(Circumference)의 길이가 다른 편심캠(Eccentric Cam)과 결합하여 있는 복잡한 형태의 캠(Cam)이 이번 발명에서 사용되는데, 이후 차동캠(Differential Motion Cam)이라 칭하기로 한다.

캠은 렛-오프(Let-Off), 에너지축적(Energy Storage), 관용도(Forgiveness) 등에서 매우 중요한 역할을 한다.

최초의 컴파운드 활에서는 활대(Limb)의 끝에 한 개의 편심캠만이 사용되었으나, 컴파운드 활이 개량되면서 캠의 형태가 복잡하게 발달하여 활대(Limb)의 끝에 편심캠 두 개가 결합한 차동캠(Differential Motion Cam)이 많이 사용되고 있다.

차동도르래(Differential Motion Pulley)는 지름이 다른 원형의 도르래가 결합하여 있는 도르래로서, 속도변환이나 장력변환에 이용되고 있다.

종래의 컴파운드 활에서 드로잉을 할 때 활대의 받침점은 활대와 라이저(Riser)가 결합한 곳이고, 활대의 힘점은 활대 끝에 있는 캠축(Cam Axle)이라 할 수 있다.

같은 드로우 웨이트일 때 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 긴 초창기 컴파운드 활에서는 약한 활대와 라이저(Riser)로 만들었고, 컴파운드 활이 소형화되면서 활대가 짧고 튼튼한 활대와 라이저가 필요하게 되어 신소재를 사용해도 어느 정도의 무게증가가 뒤 따를 수밖에 없었다.

[문헌1]US07047958(2006.05.23)B1DavidE.Colley [문헌2]US06758204B1(2004.07.06)B1JerryAlanGoff [문헌3]US05960778(1999.10.05)A1Larson;MarlowW. [문헌4]US04718397(1988.01.12)A1Remick;RobertE. [문헌5]US05975067(1999.11.02)A1Strother;KevinD.

이 컴파운드 활의 경우 편심캠의 회전량은 약 135도이며 활대(Limb)가 길었다.

도 1의 A는 초창기 컴파운드 활이다.

이 컴파운드 활의 경우 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 커서 캠에 감겨 있다 풀려나오는 활줄의 길이가 드로우 렝스(Draw Length)에 미치는 영향이 적어 캠이 작았으며 캠이 대략 180도가량 회전하는 형태였다.

도 1의 B는 개량된 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 컴파운드 활이다.

이 컴파운드 활의 경우 축간거리(A to A; Axle to Axle)를 줄이기 위하여 캠의 회전 각도를 크게 하지 않으면서 원주를 크게 하는 방식이 사용되었다.

즉, 캠에 감겨 있다가 풀려나오는 활줄의 길이로 드로우 렝스(Draw Length)를 맞추게 되는데, 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧아지면 캠에 감겨 있다가 풀려나오는 활줄의 길이가 길어져야 한다.

캠의 회전량은 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧으면 짧을수록 180도보다 작아지는 회전량을 갖게 되므로 캠의 크기가 더 커져야 했다.

그로 인해 경금속으로 된 큰 캠이 활대(Limb)의 끝에 있어 손상의 가능성이 크며, 활 본연의 모습을 많이 벗어나 기형적인 모습으로 변화되었다.

현재 사용되는 컴파운드 활은 초창기 컴파운드 활에 비해 소형화되었지만 여전히 휴대가 불편한 단점이 있다.

도 1의 C는 본 발명에 따른 컴파운드 활이다.

이 컴파운드 활의 경우 종래의 성능을 유지하면서 짧은 활대와 작은 도르래, 작은 캠으로 구성되어 크기와 무게를 줄였다.

도 5는 종래의 컴파운드 활에서 캠의 회전량을 보여주는 모식도이다.

캠의 회전량이 180도 내외인 종래의 컴파운드 활의 경우, 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧아지면 짧아질수록 캠의 원주(Circumference)가 커져야 같은 드로우 렝스를 유지할 수 있다.

본 발명에서는 활대의 양끝에 차동도르래(1)를 설치하고, 핸들 위와 아래에 차동캠(2)을 설치하여 활줄을 연결함으로써 활대의 양끝에 차동도르래(1)는 360도를 넘어 3회전, 즉 1080도를 회전하게 된다.

그러므로 종래의 컴파운드 활의 축간거리(A to A; Axle to Axle)와 드로우 렝스가 같다면, 본 발명에서의 활대의 양끝에 차동도르래(1)의 원주(Circumference)는 종래의 컴파운드 활이 가진 캠의 원주(Circumference)보다 1/3로 작다.

종래의 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 컴파운드 활에서 사용되는 캠의 형상은 원형 캠, 소프트 캠, 하드 캠 등 불리는 방식이 다양하지만, 도 5와 같이 드로잉 전과 드로잉 후의 활줄의 각도가 45도를 넘는 컴파운드 활이라면 모두 회전 양이 180도를 넘지 않으며 원주의 크기가 크다.

본 발명에서는 도 6과 같이 구비된 그립(8) 위와 아래에 위치한 차동캠(2)은 270도를 회전한다.

최근의 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 컴파운드 활에서 사용된 캠보다 본 발명에 따른 활대의 양끝에 설치된 차동도르래(1)의 크기는 현저하게 작다.

그러므로 축간거리(A to A; Axle to Axle)를 같게 만들어도 캠을 포함한 활의 크기가 줄어 활의 모습이 기형적이지 않고, 캠의 손상을 덜 받게 된다.

또한, 종래의 컴파운드 활보다 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 더 짧은 컴파운드 활의 제작이 가능하다.

본 발명에서는 활대의 원운동에서 받침점은 종래의 컴파운드 활과 마찬가지로 활대와 라이저가 만나는 곳이지만, 원운동의 힘점은 활대 끝의 캠축이 아니라 활대와 활대당김줄(4)이 수직을 이룰 수 있는 위치 즉, 활대의 중간에 위치한다.

그러므로 좀 더 약한 소재의 활대와 라이저의 사용이 가능하다. 이는 컴파운드 활의 경량화에 기여하게 된다.

컴파운드 활의 크기를 현저하게 줄이고, 무게를 줄이게 되므로 휴대성이 좋아지고, 장애물이 많은 숲 속에서의 화살발사가 용이 해진다.

도 1은 초창기 컴파운드 활(A), 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 종래의 컴파운드 활(B), 본 발명에 따른 컴파운드 활(C)의 측면도
도 2는 본 발명에 따른 컴파운드 활의 측면도
도 3은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 활대의 양끝에 장착되는 차동도르래(1)의 측면과 정면도
도 4는 본 발명에 따른 컴파운드 활의 그립(8) 위와 아래에 장착되는 차동캠(2)의 측면과 정면도
도 5는 종래의 컴파운드 활에서 사용되는 캠의 회전량을 보여주는 측면도
도 6은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 드로잉 전의 위쪽 활대, 활대의 끝에 장착되는 차동도르래(1), 그립(8) 위에 장착되는 차동캠(2)의 움직임을 보여주는 모식도
도 7은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 다른 형태로, 차동도르래(1)를 활대의 끝이 아닌 라이저에 부착한 형태의 측면도
도 8은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 한 형태로, 차동도르래(1)를 활대의 끝이 아닌 라이저에 부착하였으며, 차동도르래(1)의 축간거리를 짧게 배치한 형태의 측면도
도 9는 차동도르래(1)와 차동캠(2)의 축이 위치할 라이저(7)에 베어링을 설치한 측면도
도 10은 차동도르래(1)와 차동캠(2)의 축이 위치할 라이저(7)에 베어링을 설치한 정면도

차동도르래(1)의 제작은 도 3처럼 작은 도르래의 유효지름이 19.8mm로 제작하면 원주(Circumference)는 62.3mm가 된다.

큰 도르래의 지름은 43.57mm로 하면 원주(Circumference)는 148.16mm가 되도록 하되 활줄이 벗어나지 않도록 제작한다.

차동캠(2)의 제작은 도 4처럼 작은 캠의 유효 원주(Circumference)를 50.8mm , 큰 캠의 유효 원주(Circumference)는 187mm가 되도록 하되 활줄이 벗어나지 않도록 제작한다.

차동캠(2)의 작은 캠은 풀 드로잉일 때의 위치일 때 유효반경이 4mm, 나머지 원형인 부분은 반경이 8mm가 되도록 만든다.

차동캠(2)의 큰 캠은 드로잉 전의 위치일 때 유효반경이 대략 8mm, 시계방향으로 90도 회전시에 반경은 16mm, 180도 회전시에 32mm, 270도 회전시에는 64mm, 360도 회전시에는 128mm이 되도록 만든다.

캠과 도르래의 세팅은 도 2와 같다.

차동도르래(1)를 활대(3)의 끝에 설치한다.

차동캠(2)을 라이저(Riser)와 연결되어 고정된 그립(8)의 위와 아래에 설치한다.

활줄의 연결은 활의 보우프레스(Bow Press)에 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 500mm가 되도록 고정한 후 도 6처럼 한다.

활대당김줄(4)을 활대당김줄 활대측 고정점(10)과 활대당김줄 차동캠(2)측 고정점(11)에 고정한다.

캠-도르래 연결줄(5)을 캠-도르래 연결줄 캠측 고정점(12)과 캠-도르래 연결줄 도르래측 고정점(13)에 고정한다.

발사줄(6)을 발사줄 고정점(14)에 고정 후 후 차동도르래(1)에 안에서부터 3회전 감기게 설치한다.

활대당김줄(4), 캠-도르래 연결줄(5), 발사줄(6)은 표시된 고정점에 고정만 된다면 단속적으로 끊어진 줄이 아니라 차동도르래(1)와 차동캠(2) 내부를 통과하는 하나의 이어진 줄로도 가능하다.

세팅이 끝난 활을 드로잉하면 도 6처럼 작동되게 된다.

발사줄(6)이 당겨지면서 차동도르래(1)의 큰 도르래에 감겨 있는 발사줄(6)이 풀려나오며 차동도르래(1)가 시계방향으로 회전한다.

따라서 차동도르래(1)의 작은 도르래도 시계방향으로 회전하여 캠-도르래 연결줄(5)을 당겨 차동캠(2)은 시계방향으로 회전하게 된다.

차동캠(2)에 고정된 활대당김줄(4)이 당겨지게 되므로 활대가 오므라지게 된다.

이런 과정으로 풀 드로잉을 한다면 축간거리(A to A; Axle to Axle)를 500mm, 파워스트로크를 510mm라고 가정할 때, 차동도르래(1)의 큰 도르래에 감겨 있는 발사줄(6)이 444.5mm 끌려나와야 하며 회전량으로는 3회전이 된다.

차동도르래(1)의 작은 도르래도 시계방향으로 3회전 하며 캠-도르래 연결줄(5)을 당긴 길이는 187mm이다.

캠-도르래 연결줄(5)이 187mm 당겨지면 차동캠(2)의 큰 캠을 회전시키게 되어 차동캠(2)은 270도 회전하게 된다.

차동캠(2)이 270도 회전을 하는 동안 활대당김줄(4)을 감으면서 당김으로써 활대가 50.8mm 당겨지게 된다.

차동캠(2)의 큰 캠은 기본위치에서 반경 8mm, 90도 회전시의 반경은 16mm, 180도 회전시의 32mm, 270도 회전시에는 64mm이므로, 90도 회전시마다 토크는 절반으로 줄어들게 된다.

또한, 차동캠(2)의 큰 캠의 회전각도에 따르는 유효반경의 차이로 종래의 컴파운드 활에서 구현되는 원형 캠, 소프트 캠, 하드 캠 등의 형태에 따르는 에너지저장방식을 달리할 수 있다.

차동캠(2)의 작은 캠은 기본위치에서부터 270도 회전할 때까지의 유효반경은 8mm이지만, 풀 드로잉 되어있는 270도 회전상태의 유효반경은 4mm로 줄어들어 렛-오프(Let-Off) 효과를 갖게 되며, 차동캠(2)의 위상이 180도에서 270도가 될 때 작은 캠의 토크가 반으로 늘어나며, 큰 캠의 토크는 반으로 줄어들게 되어 75%의 렛-오프 효과를 갖게 되는 것이 예상되지만, 실제로는 활대의 Force-Draw 곡선에 따라 다소간 달라질 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 컴파운드 활의 기본형태이다.

종래의 컴파운드 활에서 흔히 보는 케이블과 케이블 가드가 없어 화살의 진행방향의 장애요소가 없어졌다.

도 7은 본 발명에 따른 컴파운드 활에서 차동도르래(1)를 활대의 끝이 아닌 라이저(7)의 연장선상에 부착한 형태의 측면도이다.

활대 끝에 도르래 또는 캠이 있으면 활대가 정확하게 대칭을 이루어야 하므로 활대의 뒤틀림을 방지하기 위해 튼튼한 활대를 사용해야 했다.

그러나 도 7, 도 8의 형태에서는 단순히 활대에 활대당김줄(4)만 부착될 뿐, 캠 또는 도르래가 부착되어 있지 않아 활대의 비틀림에 관한 고려가 필요 없게 되어 약한 활대를 사용해도 된다.

활대의 무게감소와 활대 끝의 캠의 부재로 인한 질량 감소로 화살 발사시 소음과 진동이 감소하며, 빈활쏘기를 했을 때 컴파운드 활의 손상이 적을 것이다.

차동도르래(1)와 차동캠(2)의 축이 활대가 아닌 라이저에 설치되게 되므로 도 10과 같이 라이저에 베어링(Bearing)을 설치하여 내구성을 높이고 마찰감소에 따르는 소음감소효과를 얻을 수 있다.

도 8은 길고 구부러진 활대를 사용하여 디자인을 달리한 것이다.

도 9는 차동도르래(1)간의 축간거리를 좁힌 형태이다.

수중발사 등 활줄에 저항이 많이 걸리는 환경에서 유효할 것으로 예상된다.

라이저(7)를 설계할 때 발사줄(6)로부터 그립(8)까지의 거리를 달리함으로써 브레이스 하이트가 달라진다.

드로우 렝스는 차동도르래(1)의 큰 도르래의 원주의 크기에 따라 달라지므로 필요하면 교환한다.

드로우 웨이트는 활대의 장력에 따라 달라지므로 종래의 컴파운드 활과 마찬가지로 미세한 조절은 활대장력조절볼트(9)를 조이거나 풀어서 할 수 있으며 크게 달리해야 할 때는 활대를 교환해야 한다.

상기한 도르래 또는 캠의 크기는 일례를 든 것일 뿐이다.

또한, 컴파운드 활에서의 실시예만을 기술하였지만, 컴파운드 석궁에도 적용된다.

컴파운드 활, 컴파운드 석궁, 수중에서의 작살발사 등에서 사용되게 되어 사냥, 스포츠, 인명구조용 로프발사 등에 이용될 수 있다.

도 1의 A는 초창기 컴파운드 활
도 1의 B는 개량된 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 컴파운드 활
도 1의 C는 본 발명에 따른 컴파운드 활
차동도르래(1)
차동캠(2)
활대(3)
활대당김줄(4)
캠-도르래 연결줄(5)
발사줄(6)
라이저(7)
그립(8)
활대장력조절볼트(9)
활대당김줄 활대측 고정점(10)
활대당김줄 차동캠측 고정점(11)
캠-도르래 연결줄 캠측 고정점(12)
캠-도르래 연결줄 도르래측 고정점(13)
발사줄 고정점(14)

Claims

활대(3)의 끝에 설치된 1회전 이상 회전하는 차동도르래(1)와
라이저(7)에 설치된 차동캠(2)을 구비한 컴파운드 활
청구항 1에 있어서, 힘점이 활대의 중간에 위치한 컴파운드 활
1회전 이상 회전하는 차동도르래(1)와 차동캠(2)이 라이저(7)에 설치된 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
청구항 3에 있어서, 차동도르래(1)축과 차동캠(2)축이 장착되는 라이저에 베어링이 구비된 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
운동에너지의 전달과정이
발사줄(6) - 차동도르래(1)의 큰 도르래 - 차동도르래(1)의 작은 도르래 - 차동캠(2)의 큰 캠 - 차동캠(2)의 작은 캠 - 활대(3)
인 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
활대(3)의 끝에 설치된 1회전 이상 회전하는 차동도르래(1)와
라이저(7)에 설치된 차동캠(2)을 구비한 컴파운드 석궁
1회전 이상 회전하는 차동도르래(1)와 차동캠(2)이 라이저(7)에 설치된 것을 특징으로 하는 컴파운드 석궁
운동에너지의 전달과정이
발사줄(6) - 차동도르래(1)의 큰 도르래 - 차동도르래(1)의 작은 도르래 - 차동캠(2)의 큰 캠 - 차동캠(2)의 작은 캠 - 활대(3)
인 것을 특징으로 하는 컴파운드 석궁