KR20100044150A - 컴파운드 활 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양궁에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 새롭게 고안된 차동캠(Differential Motion Cam), 차동도르래(Differential Motion Pulley)와 아이들러 도르래(Idler Pulley)가 연계된 컴파운드 활(Compound Bow)에 관한 것이다.
본 발명에서는 도 2의 차동캠(1)과 도 3의 차동도르래(2), 도 4의 아이들러 도르래(3)를 제작하여 도 1과 같이 설치하였다.
본 발명에 따른 컴파운드 활은 케이블의 부재, 캠과 도르래의 소형화, 소형화된 캠과 도르래가 라이저에 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

컴파운드 활{COMPOUND BOW}

본 발명은 활에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 새롭게 고안된 차동캠(Differential Motion Cam)과 차동도르래(Differential Motion Pulley)와 아이들러 도르래(Idler Pulley)가 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 개량되면서 소형화되었고, 관용도(Forgiveness)가 커졌으며, 화살의 속도가 빨라졌다.

이러한 개량은 유리섬유, 카본, 알루미늄, 마그네슘 등의 광범위한 신소재의 사용과 편심캠의 새로운 도안에 의한 것으로 볼 수 있다.

컴파운드 활에서 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 두 개의 편심캠이 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.

아이들러 도르래(Idler Pulley)는 동력전달에는 직접 관계없이 단순히 느슨함을 방지하고 힘의 방향을 바꿔주기 위한 목적으로 이용된다.

리지드 림(Rigid Limb) 시스템은 드로잉의 전후 활대 끝의 이동거리가 약 5cm 밖에 되지 않는 탄성과 강성이 강한 활대를 이용한다.

리지드 림(Rigid Limb) 시스템은 컴파운드 활의 소형화에 큰 기여를 하고 있으며 현재 주류를 이루고 있다.

평행 림(Parallel Limb) 시스템은 상하 활대가 평행을 이루게 설계한 컴파운드 활로써 컴파운드 활의 진동을 획기적으로 없앨 수 있어 점차 그 사용이 늘어나고 있다.

[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.

[문헌 1] 발명의 명칭; 컴팩트 컴파운드 활, 출원일자; 2010.02.17, 출원번호; 10-2010-0014042

종래의 컴파운드 활은 라이저(Riser)와 그립이 안쪽에 자리하고 활대는 라이저의 밖에 설치하였다.

이는 좀 더 컴팩트한 컴파운드 활을 디자인하는데 장애요소가 된다.

대부분의 컴파운드 활은 케이블이 있어 화살의 진행방향에 있어 장애요소가 된다.

케이블가이드를 구비함으로써 화살의 진행방향에서의 장해요소는 제거되나, 그로 인하여 활대(Limb)의 비틀림이 발생하게 된다.

축간거리(A to A; Axle to Axle)가 짧은 현대 컴파운드 활에서는 캠이 크다.

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

도 6은 본인이 발명하여 출원중인 컴팩트 컴파운드 활의 모식도이다.

케이블이 없으며, 활대의 양끝에 차동도르래를 설치하고, 핸들 위와 아래에 차동캠을 설치하여 활줄을 연결하였다.

도 7은 본인이 발명하여 출원중인 컴팩트 컴파운드 활의 작동 전후의 형태를 보여주는 모식도이다.

활대의 양끝에 차동도르래는 360도를 넘어 3회전, 즉 1,080도를 회전한다.

종래의 컴파운드 활의 축간거리(A to A; Axle to Axle)와 드로우 렝스(Draw Length)가 같다면, 본 발명에서의 활대의 양끝에 차동도르래의 원주(Circumference)는 종래의 컴파운드 활이 가진 캠의 원주(Circumference)보다 1/3로 작은 장점이 있으나, 활줄이 여러 겹으로 겹쳐져 발사시마다 활줄의 위치가 미세하게나마 달라져 명중률이 떨어지는 문제가 있다.

도 6은 본인이 발명하여 출원중인 컴팩트 컴파운드 활 또한 라이저와 그립이 안쪽에 자리하고 활대는 라이저의 밖에 설치되어 있어 좀 더 컴팩트한 컴파운드 활을 디자인하는데 장애요소가 된다.

종래의 컴파운드 활은 라이저와 그립이 안쪽에 자리하고 활대는 라이저의 밖에 위치한다.

리지드 림 시스템과 평행 림 시스템을 사용하면서는 굳이 활대가 라이저의 밖에 위치할 이유가 없어졌다.

본 발명에서는 활대를 라이저와 그립의 중간에 위치하도록 하였다.

아이들러 도르래는 동력전달에는 직접 관계없이 단순히 느슨함을 방지하고 힘의 방향을 바꿔주기 위한 목적으로 이용되는 도르래로, 본 발명에서는 차동도르래에서의 활줄의 미세한 위치변화를 없애기 위한 목적으로 사용하였다.

도 1은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 대표적인 형태이다.

아이들러 도르래가 없다면 차동도르래에서 발사줄이 겹쳐지면서 활줄의 미세한 위치변화가 생기지만, 아이들러 도르래를 설치하여 단 한 줄의 활줄만이 통과하게 하여 그런 문제를 없앴다.

활대(Limb)를 라이저의 안쪽에 위치하게 하여 리지드 림(Rigid Limb)을 이용한 컴팩트 디자인이 가능해졌다.

이전에 본인이 출원한 도 6의 컴팩트 컴파운드 활에서 문제점으로 지적되던 활줄의 겹침 문제도 해결되었다.

또한, 이미 출원한 도 6과 같은 컴팩트 컴파운드 활에서 활줄이 여러 겹으로 겹쳐져 발사시마다 미세하게나마 활줄의 위치가 달라져 명중률이 떨어지는 문제가 있었는데, 도 8, 도 9와 같이 아이들러 도르래를 이용하여 이러한 문제가 해결되었다.

도 1은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 측면도
도 2는 본 발명에 따른 컴파운드 활의 라이저에 장착되는 차동캠의 측면과 정면도
도 3은 본 발명에 따른 컴파운드 활에 라이저에 장착되는 차동도르래의 측면과 정면도
도 4는 본 발명에 따른 컴파운드 활의 라이저에 장착되는 아이들러 도르래의 측면과 정면도
도 5는 본 발명에 따른 컴파운드 활의 작동 모식도
도 6은 본인이 발명하여 출원중인 컴팩트 컴파운드 활의 측면도
도 7은 본인이 발명하여 출원중인 컴팩트 컴파운드 활의 작동전과 작동후의 모식도
도 8은 본인이 발명하여 출원중인 컴팩트 컴파운드 활에, 아이들러 도르래를 장착한 형태의 측면과 정면도의 측면도
도 9는 본인이 발명하여 출원중인 차동도르래를 활대의 끝이 아닌 라이저의 연장선상에 부착한 형태에서, 아이들러 도르래를 장착한 형태의 측면과 정면도의 측면도

바람직한 실시예를 도면과 함께 실시가 가능한 숫자를 들어 설명한다.

인용된 숫자는 일례일 뿐이며 목표하는 컴파운드 활의 성능, 크기, 무게, 드로우 렝스 등에 따라 달라진다.

차동캠(1)의 제작은 도 2처럼 작은 캠의 유효 원주(Circumference)를 약 50.8mm , 큰 캠의 유효 원주(Circumference)는 187mm가 되도록 하되 활줄이 벗어나지 않도록 제작한다.

차동캠(1)의 작은 캠은 풀 드로잉일 때의 위치일 때 유효반경이 4mm, 나머지 원형인 부분은 반경이 8mm가 되도록 만든다.

차동캠(1)의 큰 캠은 드로잉 전의 위치일 때 유효반경이 대략 8mm, 시계방향으로 90도 회전시에 반경은 16mm, 180도 회전시에 32mm, 270도 회전시에는 64mm가 되도록 만든다.

차동도르래(2)의 제작은 도 4처럼 작은 도르래의 유효지름이 19.8mm로 제작하면 원주(Circumference)는 62.3mm가 되도록 제작한다.

차동도르래(2)의 큰 도르래의 지름을 43.57mm로 하여 원주(Circumference)가 148.16mm가 되도록 하되 활줄이 벗어나지 않도록 제작한다.

아이들러 도르래(3)의 제작은 지름에 구애받지 않아도 되며, 활줄의 벗어남을 방지할 수 있게 제작한다.

라이저(7)는 차동캠(1), 차동도르래(2), 아이들러 도르래(3), 활대(9)가 간섭받지 않게 설계, 제작한다.

보조라이저(16)를 설치하면 효과적으로 라이저의 강성을 보강할 수 있어 라이저를 가볍게 제작할 수 있다.

차동캠(1), 차동도르래(2), 아이들러 도르래(3), 활대(9)의 세팅은 도 1과 같다.

활줄의 연결은 축간거리(A to A; Axle to Axle)가 500mm가 되도록 한다.

활대당김줄(4)을 활대당김줄 활대측 고정점(10)과 활대당김줄 차동캠(1)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(2)에 안에서부터 3회전 감긴 후 아이들러 도르래(3)를 거친 다음 반대측 아이들러 도르래로 넘어가게 한다.

세팅이 끝난 활을 드로잉하면 도 5처럼 작동한다.

발사줄(6)이 당겨지면서 아이들러 도르래(3)를 지나 차동도르래(2)의 큰 도르래에 감겨 있는 발사줄(6)이 풀려나오며 차동도르래(2)가 시계방향으로 회전한다.

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

차동캠(1)에 고정된 활대당김줄(4)이 당겨지게 되므로 활대가 오므라지게 된다.

이 과정으로 풀 드로잉을 할 경우 축간거리(A to A; Axle to Axle)를 500mm라고 가정할 때, 차동도르래(2)의 큰 도르래에 감겨 있는 발사줄(6)이 444.5mm 끌려나오게 되며 회전량으로는 3회전이 되고 파워스트로크는 약 510mm가 된다.

차동도르래(2)의 작은 도르래도 시계방향으로 3회전 하며 캠-도르래 연결줄(5)을 당기게 되며 그 길이는 187mm이다.

캠-도르래 연결줄(5)이 187mm 당겨지면 차동캠(2)의 큰 캠을 회전시키게 되어 차동캠(1)은 270도 회전하게 된다.

차동캠(1)이 270도 회전을 하는 동안 활대당김줄(4)을 감으면서 당김으로써 활대가 50.8mm 당겨지게 된다.

차동캠(1)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 에너지 저장방식을 달리할 수 있다.

차동캠(1)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 늘어나고, 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 1은 본 발명에 따른 컴파운드 활의 기본형태이다.

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

본 발명에 따른 컴파운드 활에서는 라이저(7)의 연장선상에 차동캠(1), 차동도르래(2), 아이들러 도르래(3)가 부착되어 있다.

단순히 활대에는 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 끝에 위치하던 캠의 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 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, 활대당김줄(4)의 길이를 바꿔도 가능하다.

크게 드로우 웨이트를 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.

차동캠(1)
차동도르래(2)
아이들러 도르래(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)
활대(15)

Claims (8)

1. 차동캠(1)과 1회전 이상 회전하는 차동도르래(2)와 아이들러 도르래(3)가 라이저에 구비된 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
   
2. 차동캠(1)은 라이저에 구비되고, 1회전 이상 회전하는 차동도르래(2)와 아이들러 도르래(3)는 활대에 구비된 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
   
3. 활대가 라이저의 안쪽에 구비된 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
   
4. 운동에너지의 전달과정이
   발사줄(6) - 아이들러 도르래(3) - 차동도르래(2)의 큰 도르래 - 차동도르래(2)의 작은 도르래 - 차동캠(1)의 큰 캠 - 차동캠(1)의 작은 캠 - 활대(15)
   인 것을 특징으로 하는 컴파운드 활
   
5. 차동캠(1)과 1회전 이상 회전하는 차동도르래(2)와 아이들러 도르래(3)가 라이저에 구비된 것을 특징으로 하는 컴파운드 석궁
   
6. 차동캠(1)은 라이저에 구비되고, 1회전 이상 회전하는 차동도르래(2)와 아이들러 도르래(3)는 활대에 구비된 것을 특징으로 하는 컴파운드 석궁
   
7. 활대가 라이저의 안쪽에 구비된 것을 특징으로 하는 컴파운드 석궁
   
8. 운동에너지의 전달과정이
   발사줄(6) - 아이들러 도르래(3) - 차동도르래(2)의 큰 도르래 - 차동도르래(2)의 작은 도르래 - 차동캠(1)의 큰 캠 - 차동캠(1)의 작은 캠 - 활대(15)
   인 것을 특징으로 하는 컴파운드 석궁
   

Images