KR940003163B1 - 뒤굽 스프링을 겸비한 운동화의 안정장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

뒤굽 스프링을 겸비한 운동화의 안정장치

제1도는 본 발명의 장치가 점선으로 되시되어 있는 오른발용 운동화의 뒤굽의 부분 측면도.

제2도는 본 발명의 장치가 점선으로 도시되어 있는 제1도의 선Ⅱ-Ⅱ를 따라 취해진 제1도와 동일한 운동화의 뒤굽부분의 저면도.

제3도는 제2도의 선Ⅲ-Ⅲ을 따라 취해진 제1도 및 제2도에 되시된 본 발명의 장치와 운동화 뒤굽의 부분 측면도.

제4도는 제2도의 선Ⅳ-Ⅳ를 따라 취해진 후방에서 본 제1도 내지 제3도에 도시된 장치와 운동화 뒤굽의 부분 횡단면도.

제5도는 본 발명의 뒤굽 스프링을 겸비한 운동화의 안정장치의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 운동화 2 : 상부

3 : 창부분 4 : 중간창

5 : 밑창 10 : 본 발명의 장치

12 : 플레이트 14A,14B : 측면단부

16,18 : 정면 및 후면선단 20 : 스프링 부재

28 : 완충기

본 발명은 일반적으로 신발류에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 뒤굽 스프링을 겸비한 운동화의 안정장치에 대한 것이다.

대개, 보행 또는 달리기(러닝)의 작동은 발 전체를 사용하며 뒤굽치 타격으로 시작하여 중간-발을 굴린 다음 최종적으로 앞발 및 발가락을 내밀어 추진시킨다. 뒤굽치 타격전에 발은 발바닥이 위로향한 위치, 즉 땅에 관하여 상부로 각을 이루어 배향되며 외부로 꼬여진다. 뒤꿈치 타격시, 발목, 무릎 및 엉덩이 모두는 구부러져서 완충하고 충돌의 충격을 흡수하며, 발은 소의 회내운동이라고 하는 운동으로 돌면서 내부로 회전한다.

이 연속작동동안에 러너의 만성 또는 외상 상해를 피하기 위하여, 착지 안정성에 부합하도록 가능한한 발타격의 충격 에너지를 흡수하는 것이 바람직하다. 가능하다면 좋은 러닝 안정성에 부합하고 에너지-효율측면에서 흡수된 충력에너지를 저장하여 활보의 추진시기동안에 발에 반환하는 것도 바람직하다. 또 의학상 및 러닝 안정성의 이유로, 발이 땅에 접촉하는 동안에 발이 과-회외운동(over-supinate) 또는 과-회내운동(over-pronate)하는 경향을 제한하는 것도 바람직하다.

러닝동안에 발타격에 의해 부여된 충력에너지를 저장하여 발을 들어올리는 동안에 착용자의 발에 적어도 저장에너지를 되돌려주기 위하여 신발의 창, 특히 신발의 뒤굽에 스프링장치를 내장하는 것은 운동화 기술분야에서는 공지되어 있다. 또 러닝 동안에 착용자의 발의 과-회외운동 또는 과-회내운동을 극복하기 위하여 신발의 창내에 횡방향 및 종방향으로 보강재를 제공하는 것도 알려져 있다.

예컨대, M.F.Rudy의 미국특허 제4,486,964호 및 제4,506,460호에는 아래에 놓이는 가스-충전된 창부재에 보다 균일하고 신속하게 발타격을 분포하는 것이 그 주목적이라고 하는 플라스틱 및 열처리된 강철 "스프링 조절기"의 여러 타입이 기재되어 있다. 이들 조절기의 말굽 모양의 뒤굽 요소는 러닝동안에 에너지를 저장하고 반환하도록 발과 협력하여 벨빌레 스프링(Bellville spring)처럼 작용하며 발목의 수직 안정화를 부여한다고 한다.

V.P.Williams의 미국특허 제2,357,281호 및 제2,394,281호에는 강철스프링을 내장한 드레스 슈즈용의 내충격 뒤굽 조립체가 개시되어 있다.

K.P.Welter의 미국특허 제4,709,489호에는 U-형의 비-압축성 지지부재에 의해 그 측면 선단에 지지된 강철판으로 이루어지는 신발 뒤굽용 스프링장치가 기재되어 있다. 뒤굽-스프링 효가를 제공하는 것과 함께 지지부재는 뒤꿈치의 측면 안정화도 제공한다고 한다.

K.J.Crowley의 미국특허 제4,881,329호에는 흑연 및/또는 유리섬유와 수지등의 고탄성물질로부터 성형될 수 있는 에너지 저장용 뒤굽 스프링의 또다른 형태가 기재되어 있다.

또, 메사츄세츠주 브록톤의 이토닉 컴퍼니(Etonic company)에서는 흑연, 아크릴 및 유리섬유(fiberglass)의 복합체로 제조된 "DRP 플러스 플레이트"의 여러 구조를 포함하고, 개개의 착용자에 대한 과-회외운동 및/또는 과-회내운동 문제를 보상하도록 그 운동화 창내의 여러 부분에 배치되는 "안정 시스템(stabilitysystem)"에 대해 광고하고 있다.

본 출원에는 러닝동안에 경험되는 충격에너지를 흡수, 저장하여 착용자의 발에 반환하기 위한 뒤굽 스프링의 장점과, 러닝동안에 발의 과-회외운동 및 과-회내운동의 방지를 돕는 안정장치 플레이트의 장점을 겸비하는 운동화의 중간창내에 캡슐화 되는 신규한 장치가 개시되어 있다. 이 장치의 제조방법 및 재질로 인해, 이 장치는 간단하고 저렴하게 제조되고 중량도 매우 가볍다.

본 발명의 장치는 운동화 중간창의 뒤굽 부분내에 캡슐화되는 탄소-유리섬유포와 열가소성 수지로된 강하고 견고하며 탄력적이고 가요성이 있는 복합체 샌드위치로 형성된 얇은 뒤굽 크기의 플레이트로 이루어진다.

이 플레이트는 한쌍의 상부로 플랜지된 측면단부, 정면 및 후면선단과, 이에 부수하는 후방으로 뻗어서 상부로 경사지고 상하로 작동하는 일체로 형성된 스프링 부재를 갖추고 있다.

상기 스프링 부재는 플레이트의 후면선단으로부터 플레이트의 전방으로 뻗어 있는 한쌍의 개구 슬로트에 의해 플레이트 상에 형성된다.

상기 스프링 부재는 착용자 발의 발꿈치뼈 아래에 존재하도록 배치되며, 운동화의 중간창은 뒤굽에 부여된 힘에 대응하여 스프링 부재가 자유로이 아래로 휘어지도록 스프링 부재의 아래 부분에 느슨하게 구비된다.

또한 "완충기(snubber)" 즉 스토퍼 부싱(stopper bushing)을 스프링 부재의 하부로의 최대 편향을 제한하도록 운동화의 밑창에 선택적으로 성형시킬 수 있다.

도면을 참고하여 다음 구체예의 상세한 설명을 고려하면 본 발명의 많은 잇점과 본 발명의 장치를 보다 잘 이해하게 될 것이다.

제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 전형적으로 운동화(1)는 상부(2), 및 하부 즉창부분(3)으로 이루어진다. 운동화'(1)는 그 개개 목적 및 스타일에 따라 "코트화(court shoe)", "러닝화" 또는 "크로스-트레이너화(cross-trainer shoe)"로서 특징지을 수 있다.

상부(2)는 고정부 구조 또는 저정부 구조 어느 쪽으로도 구체화될 수 있으며 가죽 및/또는 비닐등 다양한 인조재질로 제작될 수 있다. 창부분(3)은 전형적으로 중간창(4) 및 밑창(5)으로 이루어진다. 또 창부분(3)은 중간창과 일체로 또는 분리되게 형성되어 착용자 발의 밑면에 꼭맞게 하고 발하중을 보다 균일하게 중간창에 분포시키도록 하는 안창층(도시안됨)을 포함할 수 있다.

최근 운동화의 전형적 중간창 재료는 발포 에틸렌비닐아세테이트(EVA)와 발포 폴리우레탄(PU)이 포함되며, 이 재료는 여러가지 기능 및 장식과 치수를 갖도록 성형될 수 있을 뿐만 아니라, 성형공정동안에 중간창 두께내에 본 발명의 장치와 같은 장치가 캡슐화 되도록 성형될 수 있다.

밑창(5)용의 대표적 재료로서는 여러 인조고무 및 미-발포 PU가 포함된다. 중간창(4)의 재료의 경우에서 처럼, 밑창의 재료들은 도면에 도시된 랜드(6)와 같이 밑창(5)의 외부벽 또는 저면에 바람직한 형태 또는 패턴을 성형하기에 적합하다. 가능한 밑창 패턴의 한실례는 1990년 5월 4일자 출원, 일련번호 07/505,003호의 밑창에 관한 본 출원인의 계류중인 미국 의장특허출원에 예시되어 있다.

본 발명의 대상을 이루는 운동화용 뒤굽 스프링을 겸비한 안정장치(10)의 바람직한 전형적 구체예는 제3도 내지 제5도에 잘 도시되어 있다. 예시된 장치(10)는 오른발 운동화(1)를 위한 것으로 한쌍의 이러한 장치중 한개이며, 한켤레의 상기 운동화 각각에 1개씩 삽입되며, 왼발운동화의 장치는 착용자의 정중면(正中面)에 대하여 예시된 장치(10)에 대칭한다는 것을 이해하게 될 것이다.

장치(10)는 후술하는 강하고 견고하며 탄성적이며 가요성이 있는 재료로 형성되는 얇고 편평한 뒤굽 크기의 플레이트(12)로 이루어진다. 이 장치는 상술한 바와 같이 중간창의 성형동안에 중간창(4)의 뒤굽 부분의 탄성재료내의 보통 수평위치에 캡슐화된다.

플레이트(12)는 편평한 재료의 큰 시이트 원자재로부터 다이컷트(die cut)한 다음후에 기술되는 바와 같이 형성되는 것이 바람직하다. 플레이트(12)는 상부로-플랜지된 측면단부(14A,14B), 정면 및 후면선단(16,18)과, 후면선단(18)으로부터 플레이트의 전방으로 뻗어 있는 한쌍의 개구 슬로트(22A,22B)에 의해 플레이드상에 일체로 형성되고 후방으로 뻗어서 상부로 경사진 상ㆍ하로 작동하는 스프링 부재(20)를 갖춘다.

도시된 장치(10)는 열처리된 스프링 강철을 포함하는 다양한 재료로부터 제작될 수 있으나, 예로 든 장치(10)의 바람직한 재료는 탄소와 유리섬유로된 직물 즉 매트릭스로 구성된 앞면 시이트를 갖는 열가소성 수지의 복합샌드위치이다. 의료 재료 회사에 의해 시판되는 생물의약용인 상표 TL-61^*과 상업용인 Novetex^TM이라는 재료가 미국특허 제4,778,717호에 상세하게 개시되어 있다.

바람직한 재료로서는 0.035 내지 0.055인치 두께를 갖는 시이트가 사용가능하다. 이는 두께에 따라 평방인치당 24000 내지 42000파운드(psi)의 인장강도와 130만 내지 360만 psi의 탄성 모듈러스를 갖는다. 그것은 용이하게 절단 또는 톱질될 수 있으며, 또한 예시된 바람직한 구체예의 경우에서 처럼 비교적 저렴한 기구를 사용하여 다이컷트된다. 이 재료를 적당한 기구로 비교적 저온(350-500℉)에서 가열함으로써, 스프링부재(20)의 상부로의 경사 및 상부로-플랜지된 측면단부(14A,14B)와 같은 여러 바람직한 유형 또는 모양을 갖도록 열-형성할 수 있다. 그렇게 형성된 재료의 온도가 상온으로 되돌아가면 그 탄성 및 강도가 완전히 복원된다. 본 출원인은 초당 6회의 속도로 스프링 부재(20)를 편향이 안된 상태에서 플레이트(12)와 동일 높이 위치로 편향시키는 실험에 의해, 예시된 구체예와 대략 유사한 구조의 시험샘플 장치(10)에 대해 수명사이클 테스트를 하였다. 재료의 강도 또는 탄성에 있어 상당한 손실, 또는 피로 균열 또는 파열과 파손 없이 시험편은 상기 사이클을 1백만회 이상 견디었다. 그래서 이 바람직한 복합체 재료의 물리적 성질은, 열-처리된 강철합금의 물리적 성질에 상당히 필적하면서도 동등한 강철부품과 비교할 때 중량 및 제조단가에 있어 많은 감소를 달성할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이 장치(10)는 중간창(4) 재료의 뒤굽 부분내에 배치된다. 이로써 착용자 발의 큰 뒤굽치뼈 즉 발꿈치뼈 아래에 장치(10)의 스프링 부재(20)의 맨뒤부분이 놓이고, 중간창(4)의 재료층(24)이 장치(10)를 덮게된다. 중간창은 스프링 부재가 아래로 자유로이 편항되도록 이 스프링 부재 아래부분(26)에 느슨하게 배치된다.

층(24)은 스프링 부재(20)의 상부 표면과 착용자 뒤굽치뼈 아래 조직 패드사이에서 완충물로서 작용하며, 또한 발에 의해 스피링 부재에 부여된 하중을 보다 균일하게 분포시키는 작용을 한다. 또 층(24)은 압축 및 복원동안에 층(24)내의 열소산에 의한 대부분의 에너지를 손실시킴으로써 뒤굽에 설치된 스프링 부재의 총탄성과 뒤굽치-상승동안 그 편향에너지를 반환하는 스프링 부재의 능력을 다소 감소시키는 작용도 한다. 그러나, 이 약간의 손실은 발의 편안함을 향상시킨다는 측면에서 허용가능하다고 생각되며, 너무 탄력적인 뒤굽-스프링 작용을 방지한다고 생각된다. 이 효과와 아래 기술되는 편향-제한조건을 제외하고, 스프링 부재의 반응은 편향의 그 전체 의도범위에 걸쳐 상당히 선형적이며 뒤굽치 타격에서 저장된 편향에너지를 뒤굽치-상승시 착용자 발에 반환하는데 매우 효과적이다(＞85%).

상기 바람직한 구체예에서 플레이트(12)의 측면단부(14A,14B)는 상부로 플랜지된 것으로 되시되어 있으나 아래로 플랜지 될 수도 있다. 플랜지된 측면단부는 길이방향으로 본 장치를 매우 단단하게 하며, 이 측면단부는 그 양측면이 착용자 발뒤굽치의 약간 바깥에 배치되기 때문에 통상 보행 또는 러닝동안에 실행되는 뒤굽치 타격, 발회전 및 밀어내기의 연속동작 동안에 착용자 발의 과-회외운동 및 과-회내운동이 방지되도록 카누의 현외부재처럼 작용한다. 또 이 플랜지된 단부는 중간창(4)의 재료내에서 장치(10)가 얽히는 것을 방지하고 정착을 도우며, 본 장치는 어떤 이유로든 중간창 재료에 부착되지 않아야 한다.

예시된 전형적인 바람직한 구체예에서는 선택적 구성요소인 완충기 즉 스토퍼(28)가 운동화의 밑창(5)에 성형되어 있으며, 이것은 점프동안에 발생하는 뒤꿈치에 가해지는 큰 충격동안에 스프링 부재의 최대 하방편향을 제한하기 위해서 발꿈치뼈와 스프링 부재(20) 바로 아래에 위치된다. 완충기(28)의 수직방향 크기는 보통 기립 또는 보행동작동안에는 스프링 부재(20)에 접촉되지 않고, 점프 또는 심한 러닝운동동안에 발생하는 스프링 부재의 최대 하방편향을 초과하는 스프링 부재의 편향에만 효과를 발휘하는 크기로 한다.

가까운 장래에 특정 문제점 또는 적용에 따라, 여기에 기술된 뒤굽 스프링을 겸비한 안정장치에 관한 제조방법 및 특징과 재료에 대한 변형이 이루어질 수 있다는 것을 상술한 설명으로부터 본 기술분야에 숙지된자는 인지할 수 있을 것이다. 따라서 여기에 기술되고 예시된 구체예는 단지 본보기로 취해졌을 뿐, 본 발명의 범주는 다음 특허청구의 범위에 의해서만 한정된다.

Claims (13)

1. 뒤굽부분, 탄성적인 중간창과 밑창을 포함하는 창부분, 및 상부로 이루어지는 운동화에서 러닝동안에 착용자의 발 충격을 흡수하고 저장하며 착용자의 발에 러닝에너지를 반환하고 착용자의 발을 안정화시키는 안정장치에 있어서, 중간창의 뒤굽부분내에 캡슐화되는 강하고 견고하며 탄성적이면서 가요성이 있는 재료로 형성되고, 한쌍의 측면단부, 정면 및 후면선단과, 후방으로 뻗어서 상부로 경사지고 상하로 작동하는 스프링 부재를 갖는 얇은 뒤굽 크기의 플레이트를 포함하고, 상기 스프링 부재는 착용자 발의 발꿈치뼈 아래에 놓이도록 배치된 후면부분을 갖고, 상기 중간창은 상기 스프링 부재가 아래로 자유로이 구부러지도록 스프링 부재 아래 부분에 느슨하게 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 뒤굽 스프링을 겸비한 운동화의 안정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스프링 부재가 상기 플레이트를 통하여 절단된 슬로트에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 안정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 스프링 부재가 상기 플레이트의 후면선단으로부터 플레이트의 전방으로 뻗어있는 한쌍의 개구 슬로트에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 안정장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 플레이트의 재질이 탄소-유리섬유 매트릭스와 열가소성 수지의 복합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안정장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 플레이트의 측면단부가 상부로 플랜지되는 것을 특징으로 하는 안정장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 플레이트의 측면단부가 하부로 플랜지되는 것을 특징으로 하는 안정장치.
7. 제1항에 있어서, 스프링의 최대하방으로의 편향을 제한하기 위해서, 상기 밑창이 스프링 부재 아래에 배치되는 탄성재질의 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정장치.
8. 상부 ; 상기 상부에 부착되고, 중간창, 밑창 및 뒤굽부분으로 된 창 ; 일정두께의 중간창에 의해 덮어 씌워지도록 중간창의 뒤굽부분의 재료내에 캡슐화되고, 강하고 견고하며 탄성적이면서 가요성이 있는 재료로 형성되고, 한쌍의 측면단부, 정면 및 후면선단과, 후방으로 뻗어서 상부로 경사지고 상하로 작동하며 착용자 발의 발꿈치뼈 아래에 통상 놓이도록 배치된 후면부분을 갖추어서 발의 뒤굽치 타격동안에 아래로 편향되는 스프링 부재를 형성하는 적어도 하나의 슬로트를 갖는 얇은 뒤굽 크기의 플레이트 ; 및 상기 스프링 부재의 최대 하방으로의 편향을 제한하기 위하여 상기 스프링 부재 아래 밑창에 배치되는 탄성재질의 스토퍼 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 충격을 흡수하고 에너지를 저장하며 발을 안정시키는 특성을 갖는 운동화.
9. 제8항에 있어서, 상기 스프링 부재가 아래로 편향될때 상하방향으로 자유로이 구부러지도록 하기 위하여 상기 밑창위 및 스프링 부재 아래부분에 중간창을 느슨하게 구비한 것을 특징으로 하는 운동화.
10. 제8항에 있어서, 상기 스프링 부재가 플레이트의 후면선단으로부터 전방으로 뻗어 있는 한쌍의 개구슬로트에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 운동화.
11. 제8항에 있어서, 상기 플레이트의 재료가 열가소성 수지와, 탄소-유리섬유 매트릭스의 복합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 운동화.
12. 제8항에 있어서, 상기 플레이트의 측면단부가 상부로 플랜지되는 것을 특징으로 하는 운동화.
13. 제8항에 있어서, 상기 플레이트의 측면단부가 하부로 플랜지되는 것을 특징으로 하는 운동화.