KR20210001885U - 톱니바퀴를 이용한 학습교구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 톱니바퀴를 이용한 학습교구에 관한 것으로서, 본 고안의 일 실시 예에 따른 톱니바퀴를 이용한 학습교구는, 후면 하단에 지지대가 형성되는 본체판; 상기 본체판의 전면에 결합 또는 분리가 가능하며, 상기 본체판의 전면에서 상호 맞물려 회전이 가능하도록 인접하여 배치되는, 서로 다른 크기를 갖는 복수개의 톱니바퀴들; 상기 톱니바퀴의 일면에 형성되어 상기 톱니바퀴의 회전 각도 또는 회전수의 기준이 되는 표시자; 상기 복수개의 톱니바퀴들 각각에 톱니바퀴의 중심을 기준으로 일직선상에 동일한 간격으로 상호 이격되어 형성되는 복수개의 홀(hole); 상기 복수개의 홀들 각각에 인입 가능한 원기둥 형태의 제 1 삽입부재; 상기 제 1 삽입부재를 통해 상기 복수개의 홀들 중 일부와 연결되어 다각형을 형성하는 끈; 및 상기 끈의 고정을 위해 상기 제 1 삽입부재와 결합되는 제 2 삽입부재를 포함하며, 상기 복수개의 톱니바퀴들이 회전함에 따라 상기 끈이 형성하는 다각형의 모양이 변화하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

톱니바퀴를 이용한 학습교구{EDUCATION INSTRUMENT USING TOOTHED WHEEL}

본 고안은 톱니바퀴를 이용한 학습교구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자가 조립식 톱니바퀴를 이용하여 점의 움직임으로 변하는 공간과 도형의 기초개념을 학습할 수 있도록 하는 학습용 교구에 관한 것이다.

수학적인 지식 및 개념을 학습할 수 있도록 하는 학습교구는 현재도 꾸준히 개발되고 있다. 특히, 학습 과정에서 집중력이 부족한 유아나 어린이들의 흥미를 유발하고 간단한 놀이 등을 통해 재미와 더불어 수학교육 컨텐츠까지 제공할 수 있는 학습교구에 대한 필요성은 나날이 커져가고 있다.

그러나, 도형과 관련된 수학적 개념을 학습하는데 적합한 학습교구는 현재 많이 개발되어 있지 않은 상황이다. 기존에 개발된 도형 학습용 교구들은 대부분 사용자가 임의로 도형의 형태를 변형할 수 없고, 고정된 도형의 형태를 제공하다 보니 도형 학습의 효과가 크지 않은 단점이 있다. 또한, 기존에 개발된 도형 학습용 교구들은 대부분 학습교구로서 한정된 목적으로 사용이 되다보니, 사용 상의 확장성이 다소 떨어지는 단점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0054340호 (2011.05.25)

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 집중력이 부족한 유아나 어린이들을 대상으로 조립식 톱니바퀴를 이용한 도형의 변화를 통해 수학적 기초개념을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 조립식 톱니바퀴를 이용한 그림의 모양 변화를 통해 미술적 학습에도 활용할 수 있는 학습교구를 제공함에 목적이 있다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 톱니바퀴를 이용한 학습교구는, 후면 하단에 지지대가 형성되는 본체판; 상기 본체판의 전면에 결합 또는 분리가 가능하며, 상기 본체판의 전면에서 상호 맞물려 회전이 가능하도록 인접하여 배치되는, 서로 다른 크기를 갖는 복수개의 톱니바퀴들; 상기 톱니바퀴의 일면에 형성되어 상기 톱니바퀴의 회전 각도 또는 회전수의 기준이 되는 표시자; 상기 복수개의 톱니바퀴들 각각에 톱니바퀴의 중심을 기준으로 일직선상에 동일한 간격으로 상호 이격되어 형성되는 복수개의 홀(hole); 상기 복수개의 홀들 각각에 인입 가능한 원기둥 형태의 제 1 삽입부재; 상기 제 1 삽입부재를 통해 상기 복수개의 홀들 중 일부와 연결되어 다각형을 형성하는 끈; 및 상기 끈의 고정을 위해 상기 제 1 삽입부재와 결합되는 제 2 삽입부재를 포함하며, 상기 복수개의 톱니바퀴들이 회전함에 따라 상기 끈이 형성하는 다각형의 모양이 변화하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 톱니바퀴를 이용한 학습교구는, 상기 본체판의 후면 하단에 구비되며, 상기 본체판에 결합되는 부속품들을 구분하여 보관하는 제1 및 제2 보관함을 더 포함할 수 있다.

본 고안의 일 실시 예로서 제공되는 학습 교구에 따르면, 조립식 톱니바퀴를 통한 점의 움직임 변화를 통해 다양한 도형 및 공간에 대한 이해도를 증진시킬 수 있으며, 기하학적 사고력과 창의력을 키울 수 있다.

또한, 조립식 톱니바퀴에 그림을 결합시킴으로써, 집중력이 부족한 유아나 어린이들의 흥미를 손쉽게 유발할 수 있고, 단순히 수학적인 지식 및 개념에 대한 학습뿐만 아니라 미술적인 지식 및 개념에 대한 학습이 이루어지도록 할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 학습 교구를 나타낸 전방 사시도이다.
도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 학습 교구를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 학습 교구를 나타낸 후방 사시도이다.
도 4는 본 고안의 또 다른 일 실시 예에 따른 학습 교구를 나타낸 전방 사시도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 고안에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 고안에서 사용되는 용어는 본 고안에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 고안의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 고안에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 고안의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 고안의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 고안을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시 예에 따른 학습 교구를 나타낸 전방 사시도, 도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 학습 교구를 나타낸 정면도이다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 톱니바퀴를 이용한 학습교구는, 후면 하단에 지지대(11)가 형성되는 본체판(10) 및 본체판(10)의 전면에 결합 또는 분리가 가능하며, 본체판(10)의 전면에서 상호 맞물려 회전이 가능하도록 인접하여 배치되는 복수개의 톱니바퀴들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본체판(10)은 도 1과 같이 가로는 46cm, 세로는 38cm, 두께는 2cm인 네모판의 형태로 설계될 수 있다. 이때, 본체판(10)은 전술한 규격을 유지하면서 네모판의 형태뿐만 아니라 사용자의 흥미를 유발하기 위한 다양한 캐릭터로도 디자인될 수 있다.

본 고안의 일 실시 예에 따른 복수개의 톱니바퀴들은 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 복수개의 톱니바퀴들은 본체판(10)의 좌측 상단에 배치되는 가장 큰 직경의 제 1 톱니바퀴(21), 본체판(10)의 우측 상단에 배치되고, 제 1 톱니바퀴(21)와 톱니가 맞물려 연결되는 세번째로 큰 직경의 제 2 톱니바퀴(22), 본체판(10)의 좌측 하단에 배치되고 제 1 톱니바퀴(21)와 톱니가 맞물려 연결되는 가장 작은 직경의 제 3 톱니바퀴(23), 본체판(10)의 우측 하단에 배치되고 제 2 톱니바퀴(22) 및 제 3 톱니바퀴(23)와 톱니가 맞물려 연결되는 두번째로 큰 직경의 제 4 톱니바퀴(24)일 수 있다. 구체적으로, 제 1 톱니바퀴(21)는 직경이 20cm, 제 2 톱니바퀴(22)는 직경이 16cm, 제 3 톱니바퀴(23)는 직경이 14cm, 제 4 톱니바퀴(24)는 직경이 18cm가 되도록 설계될 수 있다. 이때, 전술한 톱니바퀴들의 두께는 모두 동일하게 1cm가 되도록 설계될 수 있다.

도 1을 참조하면, 제 1 톱니바퀴(21) 및 제 4 톱니바퀴(24)가 각각 제 2 톱니바퀴(22) 및 제 3 톱니바퀴(23)와 동시에 톱니가 맞물리도록 연결될 수 있도록 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24)의 톱니 간격 및 크기는 모두 동일하게 설계될 수 있다. 다만, 톱니의 개수는 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24) 각각의 직경 크기에 맞추어 서로 다르게 설계될 수 있다. 구체적으로, 제 1 톱니바퀴(21)의 톱니 개수는 20개, 제 2 톱니바퀴(22)의 톱니 개수는 16개, 제 3 톱니바퀴(23)의 톱니 개수는 직경이 14개, 제 4 톱니바퀴(24)의 톱니 개수는 18개가 되도록 설계될 수 있다.

도 1을 참조하면, 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24)은 서로 맞물려 배치되므로, 어느 하나가 회전하면 나머지 톱니바퀴들도 함께 회전할 수 있다. 이때, 제 1 톱니바퀴(21) 및 제 4 톱니바퀴(24)는 시계 방향으로 회전하고, 제 2 톱니바퀴(22) 및 제 3 톱니바퀴(23)는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 2개의 톱니바퀴가 서로 짝이 되어 같은 방향으로 회전할 수 있다. 전술한 회전 방향은 하나의 예시일 뿐이며, 각 톱니바퀴의 방향은 전술한 예시에 한정되지는 않는다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 복수개의 톱니바퀴들 각각은 톱니바퀴의 중심을 기준으로 상호 이격되어 형성되는 복수개의 홀(hole)들(21a, 22a, 23a, 24a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24)에는 중심을 기준으로 3cm 간격으로 동일 반경 내에 두 개의 홀들(21a, 22a, 23a, 24a)이 공통적으로 형성될 수 있다. 즉, 두 개의 홀들(21a, 22a, 23a, 24a)은 톱니바퀴의 중심을 지나는 일직선 상에 6cm의 간격으로 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 톱니바퀴를 이용한 학습교구는, 복수개의 홀들(21a, 22a, 23a, 24a) 각각에 인입 가능한 원기둥 형태의 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34)를 더 포함할 수 있다. 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34)는 사용자가 본체판(10)의 전면에서 톱니바퀴를 회전시킬 수 있도록 하는 손잡이의 역할을 수행하거나 톱니바퀴에 사용자가 원하는 그림을 부착시키거나 후술할 끈(50)을 고정시킬 수 있도록 하는 고정핀의 역할을 수행한다. 예를 들어, 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34)는 직경이 1cm, 높이가 4cm 또는 5cm가 되도록 설계될 수 있으며, 톱니바퀴에 형성된 두 개의 홀들(21a, 22a, 23a, 24a) 중 어느 하나 또는 두 개의 홀들(21a, 22a, 23a, 24a) 모두에 인입될 수 있다. 즉, 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34)는 톱니바퀴의 활용 목적(e.g. 톱니바퀴의 회전, 그림의 부착 또는 끈(50)의 고정을 통한 모양 변화 확인 등)에 따라 톱니바퀴에 형성된 홀들(21a, 22a, 23a, 24a)에 선택적으로 인입되어 사용될 수 있다.

도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 학습 교구를 나타낸 후방 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 톱니바퀴를 이용한 학습교구는, 복수개의 톱니바퀴들을 본체판(10)에 고정시키기 위한 체결부재(13b, 13c, 13d)를 더 포함할 수 있다. 체결부재는 본체판(10)의 후면에서 톱니바퀴의 중심과 연결될 수 있다. 예를 들어, 4개의 체결부재 각각은 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24)의 중심과 각각 연결되어 본체판(10)의 후면에서 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24) 각각을 안정적으로 고정시킬 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 톱니바퀴를 이용한 학습교구는, 본체판(10)의 후면에서 복수개의 톱니바퀴들 중 하나와 연결 가능한 손잡이(13a)를 더 포함할 수 있다. 이때, 손잡이(13a)는 전술한 체결부재 중 어느 하나와 결합 또는 분리될 수 있다. 예를 들어, 손잡이(13a)는 제 1 톱니바퀴(21)와 연결되도록 제 1 체결부재와 결합될 수 있다. 다만, 도 3에는 도시되지 않았으나, 손잡이(13a)가 톱니바퀴를 고정시키는 체결부재의 역할을 함께 수행할 수 있도록 별도의 체결부재가 없이 제 1 톱니바퀴(21)와 직접 연결될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 본체판(10)의 후면 하단에는 본체판(10)에 결합되는 부속품들의 보관을 위한 보관함(12a, 12b)이 형성될 수 있다. 여기서 부속품이라고 함은 전술한 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34), 체결부재(13b, 13c, 13d), 손잡이(13a), 후술할 제 2 삽입부재(41, 42, 43, 44), 끈(50) 등 본체판(10)에 결합되는 모든 구성들을 지칭한다. 즉, 사용하지 않는 부속품들의 분실을 방지하기 위해서 본체판(10)의 후면 하단에는 상단이 개방된 박스 형태의 보관함(12a, 12b)이 형성될 수 있다. 도 3과 같이 보관함(12a, 12b)은 2개가 형성될 수 있으나, 보관함(12a, 12b)의 개수는 부속품들의 크기 등을 고려하여 다양하게 변경될 수 있다.

도 4는 본 고안의 또 다른 일 실시 예에 따른 학습 교구를 나타낸 전방 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 톱니바퀴를 이용한 학습교구는, 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34)를 통해 복수개의 홀들(21a, 22a, 23a, 24a) 중 일부와 연결되는 끈(50) 및 끈(50)의 고정을 위해 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34)와 결합되는 제 2 삽입부재(41, 42, 43, 44)를 더 포함할 수 있다. 끈(50)은 복수개의 톱니바퀴들의 회전에 따른 도형의 변화를 보여주기 위한 구성으로서, 도 4와 같이 복수개의 홀들(21a, 22a, 23a, 24a) 중 일부와 연결되어 다각형을 형성할 수 있다. 이때, 복수개의 톱니바퀴들의 회전함에 따라 끈(50)이 이탈되는 것을 방지하기 위해 제 2 삽입부재(41, 42, 43, 44)가 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34)와 결합될 수 있다. 제 2 삽입부재(41, 42, 43, 44)에는 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34)의 일측 단부가 인입 가능한 내공이 형성될 수 있다. 즉, 제 2 삽입부재(41, 42, 43, 44)는 내공의 수평 단면이 원 모양인 원기둥 또는 다각기둥 형태로 설계될 수 있다.

예를 들어, 사용자는 도 4와 같이 제 1 톱니바퀴(21), 제 2 톱니바퀴(22) 및 제 3 톱니바퀴(23)에 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34) 및 제 2 삽입부재(41, 42, 43, 44)를 이용하여 끈(50)을 연결시킬 수 있다. 끈(50)이 연결됨으로써 형성하는 다각형은 삼각형일 수 있다. 제 1 톱니바퀴(21)가 사용자에 의해 회전하게 되면, 서로 다른 톱니의 개수를 가진 제 2 톱니바퀴(22) 및 제 3 톱니바퀴(23)가 함께 회전하게 되고, 이에 따라 삼각형의 모양은 다양하게 변화할 수 있다. 이와 같은 변화를 아이들이 관찰함으로써, 도형의 다양한 변화를 보다 손쉽게 체득할 수 있다. 다각형의 모양은 전술한 삼각형에 한정되지 않으며, 끈(50)이 연결되는 톱니바퀴의 개수, 제 1 삽입부재(31, 32, 33, 34) 및 제 2 삽입부재(41, 42, 43, 44)의 개수 등에 따라 다각형의 모양은 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 도 4를 참조하면, 본 고안의 일 실시 예에 따른 복수개의 톱니바퀴들에는 각 톱니바퀴의 회전 각도, 회전수의 파악을 위한 표시자(61, 62, 63, 64)가 형성될 수 있다. 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24)에 형성된 톱니의 개수는 모두 다르므로, 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24)가 동시에 회전하더라도 회전한 정도는 각각 다를 수 밖에 없다. 따라서, 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24)이 각각 어느 정도 회전하였는지를 쉽게 파악할 수 있도록 톱니바퀴의 일면에는 표시자(61, 62, 63, 64)가 형성될 수 있다. 이때, 4개의 표시자(61, 62, 63, 64) 각각은 서로 다른 모양 및 색상으로 제작될 수 있다. 사용자는 표시자(61, 62, 63, 64)를 통해 4개의 톱니바퀴들(21, 22, 23, 24)의 움직임을 한눈에 파악할 수 있으며, 이를 통해 톱니바퀴가 회전함에 따라 변화하는 다각형을 보다 쉽게 이해할 수 있다.

전술한 본 고안의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 고안이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 고안의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 본체판 11: 지지대
12a, 12b: 보관함 13a: 손잡이
13b, 13c, 13d: 체결부재
21: 제 1 톱니바퀴 22: 제 2 톱니바퀴
23: 제 3 톱니바퀴 24: 제 4 톱니바퀴
21a, 22a, 23a, 24a: 홀
31, 32, 33, 34: 제 1 삽입부재
41, 42, 43, 44: 제 2 삽입부재
50: 끈
61, 62, 63, 64: 표시자

Claims (2)

1. 톱니바퀴를 이용한 학습교구로서,
   후면 하단에 지지대가 형성되는 본체판;
   상기 본체판의 전면에 결합 또는 분리가 가능하며, 상기 본체판의 전면에서 상호 맞물려 회전이 가능하도록 인접하여 배치되는, 서로 다른 크기를 갖는 복수개의 톱니바퀴들;
   상기 톱니바퀴의 일면에 형성되어 상기 톱니바퀴의 회전 각도 또는 회전수의 기준이 되는 표시자;
   상기 복수개의 톱니바퀴들 각각에 톱니바퀴의 중심을 기준으로 일직선상에 동일한 간격으로 상호 이격되어 형성되는 복수개의 홀(hole);
   상기 복수개의 홀들 각각에 인입 가능한 원기둥 형태의 제 1 삽입부재;
   상기 제 1 삽입부재를 통해 상기 복수개의 홀들 중 일부와 연결되어 다각형을 형성하는 끈; 및
   상기 끈의 고정을 위해 상기 제 1 삽입부재와 결합되는 제 2 삽입부재를 포함하며,
   상기 복수개의 톱니바퀴들이 회전함에 따라 상기 끈이 형성하는 다각형의 모양이 변화하는 것을 특징으로 하는 학습교구.
   
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체판의 후면 하단에 구비되며, 상기 본체판에 결합되는 부속품들을 구분하여 보관하는 제1 및 제2 보관함을 더 포함하는 학습교구.

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