KR20100039306A - 소형 컴파운드 활 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 새롭게 고안된 차동나선형캠(1)과 도르래(2)가 연계되어, 종래의 성능을 유지하면서 유연하고 짧은 활대와 작은 도르래, 지름이 작은 캠으로 구성되어 크기와 무게를 줄인 컴파운드 활(Compound Bow)에 관한 것이다.
본 발명에서는 도 3, 4, 5의 차동나선형캠(1)과 도 2의 도르래(2)를 제작하여 도 6과 같이 설치하고 활줄을 연결함으로써, 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 매우 짧은 컴파운드 활을 고안했다.
또한 도 10과 같이 활대에 도르래 또는 캠이 설치되지 않은 컴파운드 활이 구현되었다.

Description

소형 컴파운드 활{SMALL COMPOUND BOW}

본 발명은 활에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 새롭게 고안된 차동나선형캠(Differential Motion Spiral Cam)과 도르래(Pulley)가 연계된 컴파운드 활(Compound Bow)에 관한 것이다.

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

이 컴파운드 활은 활대의 끝에 하나의 작은 편심캠이 부착되어 있으며, 회전량은 약 135도이고 활대(Limb)가 길었다.

그 후 40년간 개량되면서 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 칭한다. 본 발명에서 사용된 나선형 캠(Spiral Cam)에서는 시작점과 끝점이 만나지는 않아 나선길이가 원주라는 말에 포함되지 않지만, 기능상 캠의 원주와 유사하다.

도르래(Pulley)는 회전축을 중심으로 반경이 같은 회전체를 일컫는다.

캠(Cam)은 회전축을 중심으로 반경이 다른 회전체를 일컫는다.

차동캠(Differential Motion Cam)은 캠이 두 개 이상 결합한 형태를 일컫는다.

본 발명에서는 나선형으로 회전하는 캠과 보통의 캠이 결합한 복잡한 캠이 사용되었는데, 이후 차동나선형캠(Differential Motion Spiral 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.

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 웨이트(Draw Weight)일 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 뒤따를 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.

초기의 컴파운드 활은 캠이 작았지만 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 길었고,

최근의 컴파운드 활은 축간거리(A to A; Axle to Axle)는 짧지만 캠이 크다.

이는 일정한 드로우 렝스(Draw Length)를 유지하기 위하여 초기 컴파운드 활에서는 긴 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 주로 이용하였고,

최근의 컴파운드 활은 캠을 주로 이용하기 때문이다.

축간거리(A to A; Axle to Axle)가 큰 초기 컴파운드 활은 휴대가 불편하고, 우거진 숲에서의 발사시에 장애물로 인해 발사에 방해를 받는다.

축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 최근의 컴파운드 활은 캠이 지나치게 커서 손상되기 쉬우며, 강한 활대를 사용한 결과 튼튼한 라이저를 사용하게 되어 무겁기 때문에 휴대가 불편한 단점이 있다.

본 발명에 따른 컴파운드 활의 경우 종래의 성능을 유지하면서 유연한 활대와 가벼운 라이저, 작은 도르래, 작은 캠으로 구성되어 크기와 무게를 줄였다.

도 1은 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 도 2의 도르래(2)를 설치하고, 그립(8) 위와 아래에 도 3, 도 4, 도 5의 차동나선형캠(1)을 설치하여 활줄을 연결함으로써 활대의 양끝에 설치된 도르래(2)는 수회 회전하게 된다.

활대의 양끝의 도르래(2)는 힘의 방향만 바꿔주는 유동 도르래(Idling pulley)로서 크기의 제한을 받지 않는다.

종래의 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 컴파운드 활에서 사용되는 캠은 다양하지만, 도 1과 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 차동나선형캠(1)은 3회전, 즉 1080도 회전한다.

본 발명에서 고안된 차동나선형캠(1)은 비록 두께에 있어서는 다른 컴파운드 활에서 사용된 캠보다 두껍고 복잡하지만, 최근의 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 컴파운드 활에서 사용된 캠보다 반경이 작다.

차동나선형캠(1)의 장착위치가 활대끝이 아닌 라이저의 일부이므로 이는 활대관성의 감소로 이어져 활 발사 때 나타나는 소음 및 진동의 감소로 이어짐은 물론이고, 활의 크기를 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 컴파운드 활의 도르래(2)는 힘의 방향만 바꿔주는 유동 도르래(Idling pulley)로서 크기를 작게 만들어도 된다.

이 역시 활대관성의 감소로 이어져 활 발사 때 나타나는 소음 및 진동의 감소로 이어진다.

그러므로 축간거리(A to A; Axle to Axle)를 같게 만들어도 캠을 포함한 활의 크기가 도르래(2)의 손상을 덜 받게 되며, 설사 손상 받더라도 저렴한 비용으로 교환할 수 있을 것이다.

본 발명에서는 활대의 원운동에서 받침점은 종래의 컴파운드 활과 마찬가지로 활대와 라이저가 만나는 곳이지만, 원운동의 힘점은 활대 끝의 도르래(2) 축이 아니라 활대와 활대당김줄(4)이 수직을 이룰 수 있는 위치 즉, 활대의 중간에 위치한다.

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

컴파운드 활의 크기가 현저하게 작아지고 무게가 가벼워져, 휴대성이 좋아지고 장애물이 많은 숲 속에서의 화살발사가 쉬워진다.

도 1은 종래의 컴파운드 활에서 사용되는 캠의 회전량을 보여주는 측면도
도 2는 도르래(2)의 측면과 정면도
도 3은 본 발명에 따른 차동나선형캠(1)의 정면도
도 4는 본 발명에 따른 차동나선형캠(1)의 좌측면도
도 5는 본 발명에 따른 차동나선형캠(1)의 우측면도
도 6은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 측면도
도 7은 드로잉 전의 측면도
도 8은 차동나선형캠(1)이 1회전한 드로잉 초기의 측면도
도 9는 차동나선형캠(1)이 3회전한 풀드로잉시의 측면도
도 10은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 한 형태로, 도르래(2)를 활대가 아닌 라이저의 연장선상에 설치한 형태의 측면도

도르래(2)의 제작은 도 2의 형태로 한다.

드로우 렝스에 미치는 영향이 없으므로 무게 관성이 적게 가벼운 소재로 만들되, 발사줄(6)이 벗겨지는 것을 방지할 수 있게 한다.

차동나선형캠(1)의 설계는 좀 더 복잡하다.

본 발명에 따른 컴파운드 활의 드로우 렝스는 차동나선형캠(1)의 큰 캠의 나선길이, 도르래(2) 축간의 거리, 도르래(2)의 지름에 따라 크기가 달라진다.

보통 체격인 자를 기준으로 파워스트로크를 510mm, 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 500mm이 되도록 제작한다면 차동나선형캠(1)의 큰 캠의 나선길이는 400~440mm 정도면 적당할 것으로 예측된다.

활대가 굽혀지면서 드로잉 후에는 도르래(2)의 위치가 이동되게 되므로, 실제 원하는 드로우 렝스에 정확하게 맞추기 위해서는 활대의 특성까지 고려해야 한다.

도 4의 발사줄 고정점(12)부터 반경이 작아지면서 3회전을 나선형으로 홈을 파 발사줄(6)이 벗겨지지 않도록 제작한다.

나선형 원주의 총 길이는 상기한 기준에 따라 제작하되, 도 5의 R10, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9 등 반경의 변화는 활대의 특성에 맞추어 달리하면, 종래의 컴파운드 활에서 구현되는 원형캠, 소프트캠, 하드캠의 에너지 저장특성을 얻을 수 있다.

차동나선형캠(1)의 작은 캠의 지름은 강한 활대를 사용하느냐 유연한 활대를 사용할 것인가에 따라 달라진다.

3회전 했을 때의 원주의 길이는 활대가 당겨오는 거리이므로, 유연한 활대의 경우 도 2의 반경 R을 크게, 강한 활대의 경우 반경 R을 작게 설계한다.

풀 드로잉 되는 3회전 후 활대당김줄(4)이 급격히 반경이 작은 원주 부분을 지나게 하는데, 이는 컴파운드 활의 큰 특징인 렛-오프(Let-Off) 효과를 얻게 된다.

그러므로 도 4의 R1과 R2의 비율을 달리하여 렛-오프(Let-Off) 비율을 달라지게 할 수 있다.

캠과 도르래의 세팅은 도 6과 같다.

도르래(2)를 활대(3)의 끝에 설치한다.

차동나선형캠(1)을 라이저(7)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 캠측 고정점(11)에 고정한다.

차동나선형캠(1)의 큰 캠에 발사줄(6)이 3회전 감겨있게 한 상태로 발사줄(6)을 발사줄 고정점(12)에 고정한다.

활대당김줄(4), 발사줄(6)은 표시된 고정점에 고정만 된다면 단속적으로 끊어진 줄이 아니라 차동나선형캠(1)과 도르래(2) 내부를 통과하는 하나의 이어진 줄로도 가능하다.

세팅이 끝난 활은 도 6과 같다.

드로잉 전의 상부 차동나선형캠(1), 도르래(2), 활대(3), 활대당김줄(4)등의 상태는 도 7과 같다.

차동나선형캠(1)이 1회전한 드로잉 초기의 상태는 도 8과 같다.

발사줄(6)이 당겨짐에 따라 도르래(2)는 수동적으로 시계방향으로 회전하게 되고, 차동나선형캠(1)의 큰 캠에 감겨 있는 발사줄(6)이 풀려나오면서 차동나선형캠(1)이 시계방향으로 회전하게 된다. 차동나선형캠(1)의 작은 캠도 시계방향으로 회전하면서 활대당김줄(4)이 감기게 된다.

차동나선형캠(1)이 3회전한 풀드로잉시의 상태는 도 9와 같다.

차동나선형캠(1)의 큰 캠에 감겨 있는 발사줄(6)이 모두 풀려나오고, 그때의 큰 캠의 반경은 가장 큰 위치에 있게 된다.

차동나선형캠(1)의 작은 캠도 시계방향으로 3회전을 마쳐 활대당김줄(4)이 감기게 되며, 반경이 가장 작은 R1의 위치에 오게 되어 렛-오프(Let-Off) 효과가 나타나게 된다.

이후 발사를 하면 활대(3)가 복원되면서 활대당김줄(4)을 당기고, 차동나선형캠(1)의 작은 캠이 반 시계방향으로 회전하게 된다.

차동나선형캠(1)의 큰 캠으로 발사줄(6)이 감겨들어 가면서 발사줄(6)이 전진하게 됨으로써 화살이 발사되게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 기본형태이다.

종래의 컴파운드 활에서 흔히 보는 양측 활대로 이어진 케이블과 케이블 슬라이드가 없어 화살의 진행방향에 있어서 장애요소가 없어졌다.

도 10은 본 발명에 따른 컴파운드 활에서 도르래(2)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 10의 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 캠 또는 도르래의 부재로 인한 질량 감소로 화살 발사시 소음과 진동이 감소하며, 빈활쏘기를 했을 때 컴파운드 활의 손상이 적을 것이다.

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

드로우 렝스는 차동나선형캠(1)의 큰 캠의 크기, 도르래(2)의 축간거리, 도르래(2)의 반경, 활대(3)의 당겨지는 거리 등에 따라 좌우된다.

반경이 작거나 큰 도르래(2)로 교환하여 드로우 렝스의 작은 변화를 얻을 수

있으나, 큰 변화를 얻기 위해서는 큰 캠의 나선크기가 다른 차동나선형캠(1)으로 교환할 필요가 있다.

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 사용가능하게 되어 사냥, 스포츠, 인명구조용 로프발사 등에 이용될 수 있다.

차동나선형캠(1)
도르래(2)
활대(3)
활대당김줄(4)
종래의 컴파운드 활에서 사용되는 캠(5)
발사줄(6)
라이저(7)
그립(8)
활대장력조절볼트(9)
활대당김줄 활대측 고정점(10)
활대당김줄 캠측 고정점(11)
발사줄 고정점(12)

Claims (7)

1. 활대(3)의 끝에 설치된 도르래(2)와
   라이저(7)에 설치된 차동나선형캠(1)을 구비한 컴파운드 활
2. 청구항 1에 있어서, 힘점이 활대의 중간에 위치한 컴파운드 활
3. 차동나선형캠(1)과 도르래(2)가 라이저(7)에 설치된 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
4. 운동에너지의 전달과정이
   발사줄(6) - 도르래(2) - 차동나선형캠(1)의 큰 캠 - 차동나선형캠(1)의 작은 캠 - 활대(3)
   인 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
5. 활대(3)의 끝에 설치된 도르래(2)와
   라이저(7)에 설치된 차동나선형캠(1)을 구비한 컴파운드 석궁
6. 차동나선형캠(1)과 도르래(2)가 라이저(7)에 설치된 것을 특징으로 하는 컴파운드 석궁
7. 운동에너지의 전달과정이
   발사줄(6) - 도르래(2) - 차동나선형캠(1)의 큰 캠 - 차동나선형캠(1)의 작은 캠 - 활대(3)
   인 것을 특징으로 하는 컴파운드 석궁
   

Images