JP6536854B2 - タイヤの変形を利用した発電システム - Google Patents

Description

本発明は、自動車の運行時に発生するタイヤの変形を用いて発電してバッテリーを充電し、或いは電気モーターの動力として活用できるようにする、タイヤの変形を利用した発電システムに関し、さらに詳しくは、タイヤの圧縮と膨張に伴う変形を往復運動及び回転運動に変化させて駆動力に変化させ、特に、自動車の走行中にタイヤが圧縮された後で膨張する変形のみを駆動力に変化させることにより、自動車の走行性能を低下させることなく、効率よく発電することができる、タイヤの変形を利用した発電システムに関する。

ガソリンやディーゼル、ＬＰガスなどの燃料を消費して動力を発生させる内燃機関とは異なり、電気自動車（ハイブリッド車を含む）は、電気エネルギーが充電された蓄電池（バッテリー）から電気エネルギーの供給を受け、車輪を駆動させて走行する。このような電気自動車は、内燃機関からの有害ガスの発生や騒音、粉塵などの公害を誘発しないため環境にやさしいから、最近、これに関する研究が盛んに行われている。

電気自動車（ハイブリッド車を含む）は、電気エネルギーが充電された充電池を保有しており、前記蓄電池に充電された電気エネルギーを用いて運行する。そして、前記蓄電池に充電された電気エネルギーが消費されると、運行するために蓄電池を再び充電しなければならない。ガソリンやディーゼル、ＬＰガスなどを燃料とする自動車の場合、燃料を充填するためのガソリンスタンドが広く設置されている。したがって、前記内燃機関型自動車の場合、燃料が消費されると、何時でも手軽に充填することができる。しかし、電気エネルギーを充電するための充電ステーションは現在まで広く設置されていない。よって、電気自動車の場合、走行中に蓄電池の電気エネルギーが全て消費されると走行が困難であるという問題点が発生する。

一方、電気自動車を駆動するためには大量の電気エネルギーが必要である。しかし、電気自動車は、蓄電池の重量及び体積を制限するしかないため、大量の電気エネルギーを充電することができない。下記（特許文献）から分かるような従来の電気自動車は、蓄電池に充電された電気エネルギーを用いて走行するだけでなく、運行中に発生するエネルギーを用いて発電し、これにより蓄電池を充電する別途のシステムが備えられていない。蓄電池に充電される電気エネルギーの量は一定の限度に定められている。よって、従来の電気自動車では長距離運行が不可能であった。

韓国公開特許第１０−２０１３−００５４０８３号（２０１３年５月２４日公開）「分離型電気バッテリーを利用した電気自動車」

また、内燃機関型自動車は、燃料の充填に多くの時間がかからないため、即時充填が可能である。ところが、蓄電池の場合は、蓄電池に充電させる電気エネルギーの量が多いほど、蓄電池への電気エネルギーの充電に多くの時間がかかる。よって、毎回運行するたびに多くの時間を消費して充電を行わなければならないため、商用化に問題があった。

このような電気自動車（ハイブリッド車を含む）または内燃車両バッテリーの充電及び走行に関連した問題点を根本的に改善させようとする問題認識から、本発明が導出された。

本発明は、前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、自動車の運行時に発生するタイヤの変形を用いて発電してバッテリーを充電し、或いは電気モーターの動力として活用できるようにする、タイヤの変形を利用した発電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、タイヤの圧縮と膨張に伴う変形を往復運動及び回転運動に変化させて駆動力に変化させる、タイヤの変形を利用した発電システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、自動車の走行中にタイヤが圧縮された後で膨張する変形のみを駆動力に変化させることにより、自動車の走行性能を低下させることなく効率よく発電することができる、タイヤの変形を利用した発電システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、ロード伝達部のワイヤーの一端と他端がそれぞれ巻き取られて固定されるロード連動回動部の第１巻取部及び第２巻取部がそれぞれ同じ方向にロード伝達部のワイヤーを巻き取らせて、タイヤ圧縮の際にロード連動回動部が常に同じ方向に回転しながらロード伝達部のワイヤーを巻き取ってロード伝達部のワイヤーがぴんと張った状態で前記スパイクとロード連動回動部との間隔が狭くなるようにする、タイヤの変形を利用した発電システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、タイヤ膨張の際にロード伝達部のワイヤーがロード連動回動部を他方向に回転させる過程で圧縮される弾性手段がタイヤ圧縮の際に再び復元される弾性力を用いてロード連動回動部を一方向に回転させる回転力を提供する、タイヤの変形を利用した発電システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、ロード連動回動部の第１巻取部と第２巻取部が、スパイクとロード連動回動部とが近接する場合にもロード伝達部のワイヤーを巻き取ることができるように形成され、タイヤがパンクする状況でもスパイク、回転部または発電部の損傷を防止することができる、タイヤの変形を利用した発電システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、ロード連動回動部に連動して回転する第１回転ギアの直径よりも、前記第１回転ギアの回転力の伝達を受けて回転しながら発電部に駆動力を伝達する第２回転ギアの直径を大きくして、第２回転ギアの回転速度を増速させる、タイヤの変形を利用した発電システムを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムは、次のような構成を含む。

本発明の一実施形態に係るタイヤの変形を利用した発電システムは、タイヤの変形を駆動力に変換させる駆動部と、前記駆動部によって変換された駆動力を用いて発電する発電部とを含み、前記駆動部は、タイヤの圧縮後の膨張に伴う変形のみを駆動力に変化させることを特徴とする。

本発明の他の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記駆動部は、タイヤに結合してタイヤの変形に連動するスパイクと、前記スパイクの運動を下記回転部に伝達するロード伝達部と、前記ロード伝達部を介して伝達される前記スパイクの運動に連動して回転し、前記発電部に駆動力を伝達する回転部とを含むことを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記回転部は、前記スパイクの運動に連動して回転する回転ギアが、タイヤの圧縮に連動するスパイクの運動には回転せず、タイヤの膨張に連動するスパイクの運動にのみ回転しながら駆動力を前記発電部に伝達することを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記回転部は、前記ロード伝達部の一端に結合し、ロード伝達部に連動して両方向回転するロード連動回動部と、前記ロード連動回動部に結合して回転する前記回転ギアとを含み、前記回転ギアは、前記ロード連動回動部に連動して回転する第１回転ギアと、前記第１回転ギアの回転力の伝達を受けて回転する第２回転ギアとを含み、前記第１回転ギアは、タイヤの圧縮に連動するロード伝達部の運動によるロード連動回動部の回転時には前記第２回転ギアを回転させず、タイヤの膨張に連動するロード伝達部の運動によるロード連動回動部の回転時には前記第２回転ギアと一緒に回転することを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記第１回転ギアと前記第２回転ギアとの結合部位にはワンウェイベアリングが含まれるため、第１回転ギアの一方向の回転時には前記第２回転ギアが回転しないが、前記第１回転ギアの他方向の回転時には前記第２回転ギアも一緒に回転することを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記ロード伝達部は、ワイヤー形態であって、一端が前記ロード連動回動部の一側に固定された状態で前記スパイクを通って他端が再び前記ロード連動回動部の他側に固定されることを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記スパイクは、スパイクを通る前記ロード伝達部のワイヤーが容易に方向転換しながら、これを基点に、タイヤ膨張の際にスパイクによってワイヤーが引っ張られるようにするワイヤー支持部を含み、前記ロード連動回動部は、中央のギア部を中心として両側にそれぞれ前記ロード伝達部のワイヤーの一端と他端が巻き取られて固定される第１巻取部及び第２巻取部を含むことを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記第１巻取部は、前記ロード伝達部のワイヤーが固定された一端から第１方向に巻き取られ、前記第２巻取部は、前記ロード伝達部のワイヤーが固定された他端から前記第１方向と同じ方向に巻き取られるので、タイヤ圧縮の際に前記ロード連動回動部が常に同じ方向に回転しながら前記ロード伝達部のワイヤーを巻き取らせて、ロード伝達部のワイヤーがぴんと張った状態で前記スパイクとロード連動回動部との間隔が狭くなるようにすることを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記ロード連動回動部は、タイヤ圧縮の際にロード連動回動部が一方向に回転しながら前記ロード伝達部のワイヤーを巻き取ることができるように回転力を提供する弾性手段をさらに含むことを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記弾性手段は、タイヤ膨張の際に前記ロード伝達部のワイヤーが前記ロード連動回動部を他方向に回転させる過程で圧縮され、タイヤ圧縮の際には再び復元される弾性力を用いて、前記ロード連動回動部を一方向に回転させることを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記第１巻取部と前記第２巻取部は、前記スパイクとロード連動回動部とが近接する場合にも前記ロード伝達部のワイヤーを巻き取ることができるように形成され、タイヤがパンクする状況でもスパイク、回転部または発電部の損傷を防止することができることを特徴とする。

本発明の別の実施形態によれば、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムにおいて、前記第１回転ギアと前記第２回転ギアは、同じ回転軸上に配列され、前記ロード連動回動部に連動して回転する前記第１回転ギアの直径よりも、前記第１回転ギアの回転力の伝達を受けて回転しながら前記発電部に駆動力を伝達する前記第２回転ギアの直径を大きくして、前記第２回転ギアの回転速度を増速させることを特徴とする。

本発明は、前述した実施形態と後述する構成、結合及び使用関係によって次の効果を得ることができる。

本発明は、自動車の運行時に発生するタイヤの変形を用いて発電してバッテリーを充電し、或いは電気モーターの動力として活用できるようにするという効果を持つ。

本発明は、タイヤの圧縮と膨張に伴う変形を往復運動及び回転運動に変化させて駆動力に変化させるという効果を持つ。

本発明は、自動車の走行中にタイヤが圧縮された後で膨張する変形のみを駆動力に変化させることにより、自動車の走行性能を低下させることなく効率よく発電することができるという効果を持つ。

本発明は、ロード伝達部のワイヤーの一端と他端がそれぞれ巻き取られて固定されるロード連動回動部の第１巻取部及び第２巻取部がそれぞれ同じ方向にロード伝達部のワイヤーを巻き取らせて、タイヤ圧縮の際にロード連動回動部が常に同じ方向に回転しながらロード伝達部のワイヤーを巻き取って、ロード伝達部のワイヤーがぴんと張った状態で前記スパイクとロード連動回動部との間隔が狭くなるようにするという効果を持つ。

本発明は、タイヤ膨張の際にロード伝達部のワイヤーがロード連動回動部を他方向に回転させる過程で圧縮される弾性手段がタイヤ圧縮の際に再び復元される弾性力を用いて、ロード連動回動部を一方向に回転させる回転力を提供するという効果を持つ。

本発明は、ロード連動回動部の第１巻取部と第２巻取部が、スパイクとロード連動回動部とが近接する場合にもロード伝達部のワイヤーを巻き取ることができるように形成され、タイヤがパンクする状況でもスパイク、回転部または発電部の損傷を防止することができるという効果を持つ。

本発明は、ロード連動回動部に連動して回転する第１回転ギアの直径よりも、前記第１回転ギアの回転力の伝達を受けて回転しながら発電部に駆動力を伝達する第２回転ギアの直径を大きくして、第２回転ギアの回転速度を増速させるという効果を持つ。

本発明の一実施形態に係るタイヤの変形を利用した発電システムの横断面図である。 図１の発電システムの縦断面図である。 図２におけるスパイク−ロード伝達部−回転部の結合関係を示す詳細図である。 横方向からみたスパイク−ロード伝達部−回転部の結合関係を示す詳細図である。 ロード連動回動部内の弾性手段を示す断面参考図である。 タイヤ圧縮時のスパイク−ロード伝達部−回転部の連動関係を示す参考図である。 タイヤ膨張時のスパイク−ロード伝達部−回転部の連動関係を示す参考図である。 過小空気圧またはタイヤパンク時のロード伝達部の状態を示す参考図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係るタイヤの変形を利用した発電システムの好適な実施形態を詳細に説明する。本発明を説明するにあたり、公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を無駄に曖昧にするおそれがあると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。明細書全体にわたり、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特別に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

図１乃至図８を参照すると、本発明の一実施形態に係るタイヤの変形を利用した発電システムは、タイヤ３０の変形を駆動力に変換させる駆動部１０と、前記駆動部１０によって変換された駆動力を用いて発電する発電部２０とを含むことができる。

前記発電部２０は、前記駆動部１０から伝達される駆動力を用いて発電する構成であって、一例として、後述するように、回転部１３０から伝達される回転力を用いて永久磁石２１０とコイル２２０間の作用（すなわち、永久磁石２１０またはコイル２２０のいずれか一つが回転しながら誘導起電力を発生させる原理を利用）によって発電を行う。

前記駆動部１０は、自動車（これは、自転車、乗用車、トラックなどのようにタイヤ３０を装着して走行する乗用物を包括する概念である）の走行中に発生するタイヤ３０の変形を駆動力に変換させる構成である。自動車のタイヤ３０は、走行中に周期的に変形を繰り返すが、すなわち、走行中に地面と当接するタイヤ面は自動車の重量などにより圧縮され、自動車の走行、すなわちタイヤ３０の回転によって地面から外されるタイヤ面は圧縮された部分がタイヤ３０の内部の空気圧によって再び膨張して原状態に回復しながら、タイヤ３０は走行中に圧縮と膨張を繰り返す。本発明の発電システムでは、このような自動車の走行中に圧縮と膨張を繰り返すタイヤ３０の変形を前記駆動部１０を用いて駆動力に変換させ、このように変換された駆動力を用いて前記発電部２０で発電して内燃車両のバッテリーだけでなく、特に電気自動車（ハイブリッド車を含む）バッテリー（蓄電池）の充電に使用できるようにする。

特に、前記駆動部１０は、前述したようなタイヤ３０の圧縮と膨張に伴う変形を往復運動と回転運動に変化させて駆動力に変化させることができるが、このために、前記駆動部１０は、図１などに示されているように、タイヤ３０に結合してタイヤ３０の変形に連動するスパイク１１０と、前記スパイク１１０の運動を回転部１３０に伝達するロード伝達部１２０と、前記ロード伝達部１２０を介して伝達される前記スパイク１１０の運動に連動して回転し、前記発電部２０に駆動力を伝達する回転部１３０とを含むことができる。

前記スパイク１１０は、タイヤ３０に結合してタイヤ３０の変形に連動する構成である。図１などに示されているように、前記スパイク１１０は、タイヤ３０の内面に一端が結合し、他端はタイヤ３０の内部空間に向かって突出し、後述の如く、後述するロード伝達部１２０のワイヤーが容易に方向転換しながら、これを基点にタイヤ３０の膨張時にスパイク１１０によってワイヤーが引っ張られるようにするワイヤー支持部１１１を含むことができる。図２などに示されているように、後述するロード伝達部１２０のワイヤーは、その一端が後述のロード連動回動部１３１の第１巻取部１３１２に固定されて巻き取られた状態で、前記スパイク１１０を通過した後、再び他端がロード連動回動部１３１の第２巻取部に巻き取られて固定されるが、この際、前記スパイク１１０を通過するワイヤーは、前記ワイヤー支持部１１１を基点として容易に方向転換しながらスパイク１１０を経て通り過ぎ、後述する作動過程でタイヤ３０の膨張時に前記ワイヤー支持部１１１を基点としてスパイク１１０がワイヤーを引っ張る。次に、作動過程については詳述する。このようにタイヤ３０に結合した前記スパイク１１０は、自動車の走行に応じてタイヤ３０が圧縮と膨張を繰り返す過程に連動してタイヤ３０の半径方向に往復運動を行う。このようなスパイク１１０の往復運動は、後述するロード伝達部１２０を介して回転部１３０に伝達される。

前記ロード伝達部１２０は、前記スパイク１１０の運動を後述の回転部１３０に伝達する構成である。図１などに示されているように、前記ロード伝達部１２０は、前記スパイク１１０と後述の回転部１３０との間でスパイク１１０と回転部１３０にそれぞれ連結され、前述したように自動車の走行に応じてタイヤ３０が圧縮と膨張を繰り返す過程に連動して、タイヤ３０の前後左右潰れの方向を含めて半径方向に往復運動する前記スパイク１１０の運動をそのまま後述の回転部１３０に伝達する。前記ロード伝達部１２０は、好ましくはワイヤー形態で、一端が後述のロード連動回動部１３１の一側に固定された状態で前記スパイク１１０を通り過ぎて他端が再びロード連動回動部１３１の他側に固定される構造を取ることができ、前記ロード伝達部１２０の具体的な構成及び作用については後述する。

前記回転部１３０は、前記ロード伝達部１２０を介して伝達される前記スパイク１１０の運動に連動して回転し、前記発電部２０に駆動力を伝達する構成である。すなわち、前記回転部１３０は、前記ロード伝達部１２０を介して伝達される前記スパイク１１０の運動を回転運動に変換して前記発電部２０の永久磁石２１０またはコイル２２０を回転させることにより、発電部２０で発電が行われるようにする。

一方、本発明に係る発電システムにおいて、前記駆動部１０は、タイヤ３０の圧縮後の膨張に伴う変形のみを駆動力に変化させて発電に利用させることができる。自動車の走行中にタイヤ３０が圧縮されるのは、自動車の進行方向に応じてタイヤ３０の地面に当接する部分が自動車の荷重によって圧縮されることであるが、このようなタイヤ３０の圧縮過程における変形を駆動力に変換させると、自動車の走行性能に悪影響、すなわち、自動車が同じ速度を出すのにさらに多くのエネルギーを消費しなければならない問題が発生しうるので、本発明の発電システムでは、自動車の走行中にタイヤ３０が圧縮された後の膨張に伴う変形のみを駆動力に変化させることにより、自動車の走行性能を低下させることなく効率よく発電が行われるようにすることができる。

このため、一例として、前記回転部１３０は、前記ロード伝達部１２０の一端に結合し、ロード伝達部１２０に連動して両方向回転するロード連動回動部１３１と、前記ロード連動回動部１３１に結合して回転する回転ギア１３２とを含み、前記回転ギア１３２は、前記ロード連動回動部１３１に連動して回転する第１回転ギア１３２１と、前記第１回転ギア１３２１の回転力の伝達を受けて回転する第２回転ギア１３２２とを含み、前記第１回転ギア１３２１は、タイヤの圧縮に連動するロード伝達部１２０の運動によるロード連動回動部１３１の回転時には前記第２回転ギア１３２２を回転させず、タイヤの膨張に連動するロード伝達部１２０の運動によるロード連動回動部１３１の回転時には前記第２回転ギア１３２２と一緒に回転する構造を持つことができる。

前記ロード連動回動部１３１は、前記ロード伝達部１２０の一端に結合し、ロード伝達部１２０に連動して両方向回転しながらロード伝達部１２０（より具体的には、前記スパイク１１０）の往復運動を回転運動に変換する構成であって、図３などに示されているように、中央のギア部１３１１を中心として両側にそれぞれ前記ロード伝達部１２０のワイヤーの一端と他端が巻き取られて固定される第１巻取部１３１２及び第２巻取部１３１３を含む形態で形成できる。

この際、前記第１巻取部１３１２では、前記ロード伝達部１２０のワイヤーが固定された一端から第１方向（例えば、反時計回り）に巻き取られ、前記第２巻取部１３１３でも、やはり前記ロード伝達部１２０のワイヤーが固定された他端から前記第１方向と同じ方向（例えば、反時計回り）に巻き取られるので、タイヤ３０の圧縮時に前記ロード連動回動部１３１が常に同じ方向（例えば、時計回り）に回転しながら前記ロード伝達部１２０のワイヤーを巻き取らせて、ロード伝達部１２０のワイヤーがぴんと張った状態で前記スパイク１１０とロード連動回動部１３１との間隔が狭くなるようにする。

これを図６を参照してより具体的に説明すると、自動車走行過程でタイヤ３０が地面に当接しながら先に圧縮されると、前記スパイク１１０が先ずタイヤ３０の圧縮に応じて半径方向（１方向）にタイヤ３０の中心に向かって前進し、この際、前記ロード連動回動部１３１は、後述する弾性手段１３１４の復元される弾性力によって一方向（例えば、時計回り）（ａ方向）に回転しながら、それに巻き取られた前記ロード伝達部１２０のワイヤーを巻き取らせて、ロード伝達部１２０のワイヤーがぴんと張った状態で前記スパイク１１０とロード連動回動部１３１との間隔が狭くなるようにする。その後、図７を参照すると、自動車が走行を行い続けることにより、タイヤ３０の該当部位が再び膨張すると、前記スパイク１１０がタイヤ３０の膨張に応じてタイヤ３０の外側に向かって後進する（２方向）。この時、前記スパイク１１０は、前記ワイヤー支持部１１１を基点として前記ロード伝達部１２０のワイヤーを引っ張るので、それにより、前記ロード連動回動部１３１は、ロード伝達部１２０のワイヤーが引っ張る力によって他方向（例えば、反時計回り）（ｂ方向）に回転しながら、巻き取られていた前記ロード伝達部１２０のワイヤーを繰り出して前記スパイク１１０とロード連動回動部１３１との間隔が広げられるようにする（この時、後述の如く、前記弾性手段１３１４は前記ロード連動回動部１３１が他方向に回転する過程で圧縮される）。

前述したように、前記ロード連動回動部１３１は、タイヤ３０の圧縮時にロード連動回動部１３１が一方向に回転しながら、前記ロード伝達部１２０のワイヤーを巻き取ることができるように回転力を提供する弾性手段１３１４を、その内部または外部にさらに含むが、前記弾性手段１３１４は、一例として、図５に示されているようにぜんまいのような、巻かれているスプリングなどの形態が活用でき、先立って図７に示されているように、タイヤ３０の膨張時に前記ロード伝達部１２０のワイヤーが前記ロード連動回動部１３１を他方向（ｂ方向）に回転させる過程で圧縮され、逆に図６に示されているようなタイヤ３０の圧縮時には再び復元される弾性力を用いて、前記ロード連動回動部１３１を一方向（ａ方向）に回転させる動力を提供する。

一方、前記回転ギア１３２は、前記ロード連動回動部１３１に結合して回転する構成であって、先立って前記ロード連動回動部１３０がタイヤ３０の圧縮と膨張過程で両方向に回転するのに対し、前記回転ギア１３２は、タイヤ３０の膨張時にのみ常に同じ方向に回転する回転力を前記発電部２０に伝達することができるようにすることを特徴とするが、このために、前記回転ギア１３２は、一例として、前記ロード連動回動部１３１に連動して回転する第１回転ギア１３２１と、前記第１回転ギア１３２１の回転力の伝達を受けて回転する第２回転ギア１３２２とを含み、前記第１回転ギア１３２１は、タイヤの圧縮に連動するロード伝達部１２０の運動によるロード連動回動部１３１の回転時には前記第２回転ギア１３２２を回転させず、タイヤの膨張に連動するロード伝達部１２０の運動によるロード連動回動部１３１の回転時には前記第２回転ギア１３２２と一緒に回転する構造が適用できる。

具体的には、図３に示されているように、前記ロード連動回動部１３１のギア部１３１１に噛み合うように配置される前記第１回転ギア１３２１と前記第２回転ギア１３２２は、互いに回転軸を同様に共有しながら、前記第１回転ギア１３２１と第２回転ギア１３２２との結合部位にはワンウェイベアリング１３２３が含まれる結合構造を用いて、前記第１回転ギア１３２１の一方向の回転時には前記第２回転ギア１３２２が回転しないが、前記第１回転ギア１３２１の他方向の回転時には前記第２回転ギア１３２２も一緒に回転することができる。すなわち、図６に示されているように、タイヤ３０が圧縮されることにより、前記スパイク１１０が先ずタイヤ３０の半径方向（１方向）にタイヤ３０の中心に向かって前進する過程では前記ロード連動回動部１３１が一方向（例えば、時計回り）（ａ方向）に回転するようになり、前記ロード連動回動部１３１のギア部１３１１に噛み合った前記第１回転ギア１３２１がそれに応じて他方向（例えば、反時計回り）（ｂ方向）に回転する過程では前記ワンウェイベアリング１３２３の作用によって前記第２回転ギア１３２２は回転しないようになるが、以後、図７に示されているように自動車が走行を行い続けてタイヤ３０が膨張することにより、前記スパイク１１０がタイヤ３０の外側に向かって後進すると（２方向）、前記ロード連動回動部１３１が他方向（例えば、反時計回り）（ｂ方向）に回転するようになり、前記ロード連動回動部１３１のギア部１３１１に噛み合った前記第１回転ギア１３２１がそれに応じて一方向（例えば、時計回り）（ａ方向）に回転する過程では、前記ワンウェイベアリング１３２３の作用によって前記第２回転ギア１３２２も一緒に一方向（例えば、時計回り）（ａ方向）に回転しながら、その回転力を前記発電部２０に伝達させる。このように、前記第２回転ギア１３２２は、前記ワンウェイベアリング１３２３の作用によって常にタイヤ３０が膨張する運動過程でのみ同じ方向に回転しながら前記発電部２０に駆動力を伝達するので、本発明の発電システムでは、自動車の走行中にタイヤ３０が圧縮された後で膨張する変形のみを駆動力に変化させることにより、自動車の走行性能を低下させることなく効率よく発電が行われ得る。

このとき、図３に示されているように、第１回転ギア１３２１と第２回転ギア１３２２は、同じ回転軸上に配列され、前記ロード連動回動部１３１に連動して回転する前記第１回転ギア１３２１の直径よりも、前記第１回転ギア１３２１の回転力の伝達を受けて回転しながら前記発電部２０に駆動力を伝達する前記第２回転ギア１３２２の直径を大きくすることにより、前記第２回転ギア１３２２の回転速度を増速させる構造が適用できる。すなわち、前記第１回転ギア１３２１と回転軸を共有する第２回転ギア１３２２は、第１回転ギア１３２１の１回転時に同様に１回転するが、この際、第１回転ギア１３２１の直径よりも第２回転ギア１３２２の直径を大きくすると、第２回転ギア１３２２の外周面における回転速度は第１回転ギア１３２１の外周面の回転速度よりも増速するので、結局は第２回転ギア１３２２の外周面のギア歯に噛み合って駆動力の伝達を受ける発電部１０には、増速した速度で駆動力が伝達される。

一方、前記ロード連動回動部１３１の第１巻取部１３１２と第２巻取部１３１３は、前記スパイク１１０とロード連動回動部１３１とが略当接する程度に近接する場合にも、前記ロード伝達部１２０のワイヤーを巻き取ることができる程度の部位を持つように形成され、タイヤ３０がパンクする状況のような予期せぬ状況でもスパイク１１０、回転部１３０または発電部２０の損傷を防止することができるようにする。つまり、タイヤ３０の空気圧が過小状態になるか、或いはタイヤ３０がパンクするなどの予期せぬ状況の場合、タイヤ３０内の圧力が減少するにつれて前記スパイク１１０がタイヤ３０の内側に移動して図８の如く自動車の車輪のリム内に移動することにより前記ロード連動回動部１３１に略当接するほど近接することができるが、このような場合に前記第１巻取部１３１２と第２巻取部１３１３が前記ロード伝達部１２０のワイヤーをそれ以上巻き取ることができなくなると、前記ロード伝達部１２０のワイヤーが緩く繰り出された状態で予期せぬ損傷を被るか、或いは前記スパイク１１０のワイヤー支持部１１１から離脱する場合も発生することがあり、これにより、他の構成にも損傷が発生するおそれがあるので、前記第１巻取部１３１２と第２巻取部１３１３が前述のような状況でもワイヤーを最大限に巻き取ることができるように形成されることにより、タイヤ３０がパンクする状況などの予期せぬ状況でも常にロード伝達部１２０のワイヤーをぴんと張った状態に維持させてワイヤーまたは他の構成の破損やシステム故障の発生を防止することができるようにする。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、このような実施形態は本発明の技術的思想を実現する一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想を実現する限りは、いずれの変更例または修正例も本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

１０ 駆動部
１１０ スパイク
１１１ ワイヤー支持部
１２０ ロード伝達部
１３０ 回転部
１３１ ロード連動回動部
１３１１ ギア部
１３１２ 第１巻取部
１３１３ 第２巻取部
１３１４ 弾性手段
１３２ 回転ギア
１３２１ 第１回転ギア
１３２２ 第２回転ギア
１３２３ ワンウェイベアリング
２０ 発電部
２１０ 永久磁石
２２０ コイル
３０ タイヤ

Claims (11)

1. タイヤの変形を駆動力に変換する駆動部と、
   前記駆動部によって変換された駆動力を用いて発電する発電部とを含み、
   前記駆動部は、タイヤに結合してタイヤの変形に連動するスパイクと、前記スパイクの運動を下記回転部に伝達するロード伝達部と、前記ロード伝達部を介して伝達される前記スパイクの運動に連動して回転し、前記発電部に駆動力を伝達する回転部とを含み、タイヤの圧縮後の膨張に伴う変形のみを駆動力に変換することを特徴とする、タイヤの変形を利用した発電システム。
2. 前記回転部は、前記スパイクの運動に連動して回転する回転ギアが、タイヤの圧縮に連動するスパイクの運動に対しては回転せず、タイヤの膨張に連動するスパイクの運動に対してのみ回転しながら駆動力を前記発電部に伝達することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
3. 前記回転部は、前記ロード伝達部の一端に結合し、ロード伝達部に連動して両方向回転するロード連動回動部と、前記ロード連動回動部に結合して回転する前記回転ギアとを含み、
   前記回転ギアは、前記ロード連動回動部に連動して回転する第１回転ギアと、前記第１回転ギアの回転力の伝達を受けて回転する第２回転ギアとを含み、
   前記第１回転ギアは、タイヤの圧縮に連動するロード伝達部の運動によるロード連動回動部の回転時には前記第２回転ギアを回転させず、タイヤの膨張に連動するロード伝達部の運動によるロード連動回動部の回転時には前記第２回転ギアと一緒に回転することを特徴とする、請求項２に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
4. 前記第１回転ギアと前記第２回転ギアとの結合部位にはワンウェイベアリングが含まれ、前記第１回転ギアの一方向の回転時には前記第２回転ギアが回転しないが、前記第１回転ギアの他方向の回転時には前記第２回転ギアも一緒に回転することを特徴とする、請求項３に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
5. 前記ロード伝達部は、ワイヤー形態であって、一端が前記ロード連動回動部の一側に固定された状態で前記スパイクを通って他端が再び前記ロード連動回動部の他側に固定されることを特徴とする、請求項４に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
6. 前記スパイクは、前記スパイクを通る前記ロード伝達部のワイヤーが容易に方向転換しながら、これを基点にタイヤ膨張の際にスパイクによってワイヤーが引っ張られるようにするワイヤー支持部を含み、
   前記ロード連動回動部は、中央のギア部を中心として両側にそれぞれ前記ロード伝達部のワイヤーの一端と他端が巻き取られて固定される第１巻取部及び第２巻取部を含むことを特徴とする、請求項５に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
7. 前記第１巻取部は、前記ロード伝達部のワイヤーが固定された一端から第１方向に巻き取られ、
   前記第２巻取部は、前記ロード伝達部のワイヤーが固定された他端から前記第１方向と同じ方向に巻き取られるので、
   タイヤ圧縮の際に前記ロード連動回動部が常に同じ方向に回転しながら前記ロード伝達部のワイヤーを巻き取って、ロード伝達部のワイヤーがぴんと張った状態で前記スパイクとロード連動回動部との間隔が狭くなることを特徴とする、請求項６に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
8. 前記ロード連動回動部は、タイヤ圧縮の際に前記ロード連動回動部が一方向に回転しながら前記ロード伝達部のワイヤーを巻き取ることができるように回転力を提供する弾性手段をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
9. 前記弾性手段は、タイヤ膨張の際に前記ロード伝達部のワイヤーが前記ロード連動回動部を他方向に回転させる過程で圧縮され、タイヤ圧縮の際には再び復元される弾性力を用いて、前記ロード連動回動部を一方向に回転させることを特徴とする、請求項８に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
10. 前記第１巻取部と前記第２巻取部は、前記スパイクと前記ロード連動回動部とが近接する場合にも前記ロード伝達部のワイヤーを巻き取ることができるように形成され、タイヤがパンクする状況でもスパイク、回転部または発電部の損傷を防止することができることを特徴とする、請求項７に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。
11. 前記第１回転ギアと前記第２回転ギアは、同じ回転軸上に配列され、前記ロード連動回動部に連動して回転する前記第１回転ギアの直径よりも、前記第１回転ギアの回転力の伝達を受けて回転しながら前記発電部に駆動力を伝達する前記第２回転ギアの直径を大きくして、前記第２回転ギアの回転速度を増速させることを特徴とする、請求項４に記載のタイヤの変形を利用した発電システム。