KR100215399B1 - 자전차용 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전차의 야간운전시에 램프에 전력을 발전공급하여 전방을 항상일정한 밝기로 비추도록 하여 운전자가 전방의 지형을 용이하게 식별토록 함으로써 사고를 미연에 방지하게 하는 자전차용 발전장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 자전차의 앞바퀴를 지탱하는 앞바퀴허브에 발전기를 내장설치하고, 그곳에서 발전되는 전력을 안정기를 통해 항상 일정하게 램프로 전달되도록 하며, 특히 발전되는 전력중 남은 전력은 축전지에 축전시켜 자전차를 천천히 운전하거나 정지한 상태에서도 전방을 일정한 조도로 밝게 비출수 있도록 함으로써 전방의 지형을 정확히 숙지하여 사고를 미연에 방지할 수 있게 함은 물론 램프의 수명을 연장시킬 수있도록 한 특징을 가지고 있다.

Description

자전차용 발전장치

본 발명은 2륜 또는 3륜의 무동력식 자전차를 야간에 타고 다닐때 전진하는전방을 주시할 수 있도록 램프에 전력을 공급하는 발전장치에 관한 것으로, 특히 자전차를 타고 주행함에 따라 발전을 일으킴과 동시에 축전 및 안정된 전력을 램프로 공급하여 램프의 수명을 연장하도록 한 자전차용 발전장치에 관한 것이다.

종래에는 소형발전기를 자전차바퀴의 타이어와 접하게 하여 자전차를 사용하는 사용자가 페달을 밟아 바퀴에 회전력을 발생시키면, 이 바퀴회전력이 타이어와의 접지력에 의해 소형발전기의 회전력으로 변환발전되어 자전차의 전방을 조사하는 램프의 전력을 얻었다.

이와 같이, 램프를 켜기 위해서는 소형발전기를 타이어와 접촉시킴에 따라 접촉마찰력로 인해서 자전차를 타는 데 힘이 많이 들었으며, 소형발전기와 램프가 전선만으로 연결되어 자전차를 천천히 달릴때에는 소형발전기의 발생전력이 램프의 용량보다 적게 발생하므로 램프의 조도가 떨어져 자전차를 타는 사용자가 전방을 제대로 관찰할 수 없어 사고를 유발하는 요인으로 작용하였다.

반면에, 자전차를 빨리 달리면 소형발전기에서 발생하는 전력이 램프의 용량보다 너무 커서 램프에 무리가 가게 됨은 물론, 이로 인하여 램프의 수명이 짧아지게 되어 램프를 자주 교체해 주어야 하는 폐단이 있었다.

또한, 야간에 자전차를 정지시킨 상태에서 전방을 관찰하거나 종이에 적혀있는 메모와 같은 글을 읽기 위해서는 별도의 램프를 사용하여야 하므로 랜턴과 같은 불필요한 장비를 항시 휴대하고 다녀야 하는 등 많은 불편함이 있였다.

본 발명은 이와 같은 제반문제점들을 감안하여 안출한 것으로 자전차의 야간운전시 램프에 일정한 전력이 흐르도록 하여 일정한 밝기로 전방을 비추도록 함과 아울러 램프의 수명을 연장시키는 한편, 축전지를 설치하여 자전차가 정지하였을 때에도 램프에 항상 전력이 공급되도록 함으로써 전방의 관찰을 용이하게 하여 사고를 미연에 방지하도록 하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 전후바퀴프레임들에 각각 차축으로 허브프레임을 회동가능케 고정하여 전후바퀴를 구성하는 2륜 또는 3륜의 무동력식 자전차에서, 전방을 비추는 램프에 전력을 생성공급하는 발전장치에 있어서, 상기 허브프레임의 내주면에 고착되어 그 중심상에 차축이 통과하는 통공을 형성하는 회전자와, 상기 회전자의 통공내에 위치하도록 상기 차축의 외주면상에 취부되어 상기 회전자의 회전에 따라 전류를 발생하는 고정코일체와, 상기 고정코일체에서 발생된 전력을 외부로 전송하는 전력전송수단과, 상기 허브프레임의 양측단과 이와 대면하고 있는 상기 차축에 개재되어 상기 허브프레임의 회전시 마찰을 감소하는 베어링부재및, 상기 베어링부재를 상기 차축에 고정하여 상기 허브프레임의 양단을 회동가능케 상기 차축상에서 지지하는 지지너트를 구비한 발전기 ; 상기 발전기에서 발생된 전력을 상기 전력전송수단에 의해 공급받아 전류를 안정화시켜 상기 램프로 공급하는 안정기 ; 및 상기 안정기와 연결되어 상기 램프에서 사용하고 남은 여분의 전력을 축전하며, 상기 발전기의 비발전시 상기 램프에 축전된 전력을 공급하는 축전지를 포함하는 자전차용 발전장치에 의해 달성된다.

도 1은 본 발명중 발전기의 일실시예를 나타내는 총단면 예시도,

도 2는 도 1의 A부분을 나타내는 부분절결분해사시도,

도 3은 본 발명에 따른 자전차용 발전장치의 구성을 나타내는 블록도,

도 4는 본 발명중 발전기의 다른 실시예를 나타낸 종단면도,

도 5는 본 발명중 발전기의 또 다른 실시예를 나타내는 요부사시도,

도 6은 도 5에 도시된 회전자의 상세도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 발전기 2 : 차축

3,3' : 고정코일체 4 : 영구자석

4' : 가동코일체 5 : 허브프레임

6,6a,8a,9a,17a,21a,36,36a : 안착홈

7,7a,37,37a : 베어링 8,9 : 지지너트

10,17,18,21 : 절연판 11,19 : 압축스프링

12,20 : 접촉단자 13,14,15,16,22 : 접촉판

13a,14a,15a,16a,17c,18b : 연장돌기

23 : 안정기 X : 코어

Y : 코일

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명중 발전기의 일실시예를 나타내는 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분을 나타내는 부분절결분해사서도이며, 도 3은 본 발명의 구성을 나타내는 블록도이다. 도시한 바와 같이, 일측에 압축스프링(11)과 접촉단자(12)를 삽입할 수 있는 통공(10a)을 다수개 형성한 절연판(10)을 고정코일체(3)에 부착하여 차축(2)의 중앙외주연에 설치하고, 차축(2)의 외주로는 양측에 안착홈(6,6a)이 형성되는 한편 양측주연부로 자전차의 지지살이 고정되는 허브프레임(5)을 삽입고정한다. 이 양측 안착홈(6,6a)에 안착되는 베어링(7,7a)을 지지너트(8,9)로 차축(2)에 나사결합하여 허브프레임(5)을 차축(2)에서 회전가능케 지지토록 함과 동시에 절연판(10)이 설치된 쪽의 지지너트(9)에 다수개의 통공(9b)을 형성하여, 그 양측으로 절연판(17,18)의 일측으로 통공(17d,18c)을 각각 갖는 연장돌기(17c,18b)를 삽입결합한다. 허브프레임(5)에는 또한 그 중앙내측면으로 상기 고정코일체(3)와 일치하는 위치에 회전자인 영구자석(4)을 고정설치한다.

그리고, 상기 절연판(17)의 일측으로 다수개의 안착홈(17a)을 형성하고 상기 접촉단자(12)와 접하는 다수개의 접촉판(13,14,15,16)의 일측에 연장돌기(13a,14a,15a,16a)를 형성하여 상기 통공(17d)에 삽입결합하며, 절연판(18)의 통공(18c)에 각각 압축스프링(19)과 접촉단자(20)를 삽입하여 절연판(21)의 일측에 형성된 안착홈(21a)에 삽입결합하는 한편 외측으로 연결단자(22a)를 각각 형성한 접촉판(22)과 접하도록 하여 앞바퀴허브(100)에 발전기(1)를 구성 내장한다.

이와 같이 구성된 발전기(1)에서 연결단자(22a)와 연결된 다수개의 전선(39)중 일개는 휴즈박스(25) 및 스위치(26)를 경유하여 램프(27)로 연결시키고, 발전기(1)에서 인출된 다른 전선들(39)은 안정기(23)를 거쳐 축전지(24)로 연결되며, 축전지(24)에서 휴즈박스(25)로 연결되어 븐 장치를 구성한다.

미설명부호 28은 앞바퀴 프레임이고, 부호 29는 앞바퀴 허브(100)를 앞바퀴프레임(28)에 고정시키기 위한 너트를 나타낸다.

위와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

먼저, 조립방법을 설명하면 고정코일체(3)와 접촉연결된 압축스프링(11)의 일측으로 접촉단자(12)를 연결설치하고, 그 각각의 접촉단자(12)가 그와 대응되는접촉판(13,14,15,16)의 일측에 접촉되게 한다. 그리고, 이 접촉판(13,14,15,16)의 접촉단자와의 접촉반대면부로 돌설된 연장돌기(13a,14a,15a,16a)를 절연판(17)의 통공(17a)에 각각 삽입결합한 후, 절연판(18)의 통공(18c)에 삽입결합된 압축스프링(19)과 접하게 한다. 또한, 이 압축스프링(19)의 반대측에는 접촉단자(20)를 탄지시켜 접촉판(22)과 접하게 함으로써 전반적으로 앞바퀴허브(100)를 이루게 한다.

상기와 같이 결합시킨 상태에서 앞바퀴허브(100)를 앞바퀴프레임(28)의 하부에 결합시킨 후 너트(29)를 차축(2)의 양측으로 결합시켜 고정시키면 발전기(1)가 앞바퀴허브(100)에 내장구성된다.

그리고, 접촉판(22)의 연결단자(22a)에 결합시킨 전선(39)중 일개는 제 3도에 도시한 바와 같이 휴즈박스(25)를 경유하여 스위치(26) 및 램프(27)와 연결시키는 한편, 연결된 나머지 3개의 전선들(39)은 안정기(23)에 연결시킨 후 휴즈박스(25)와 연결된 전선과 함께 축전지(24)에 연결시키되 휴즈박스(25), 안정기(23), 스위치(26) 및 축전지(24)는 발전기(1)와 램프(17)의 용량에 적합한 것으로 사용한다. 특히, 이들 각각은 자전차를 타는 사용자에게 간섭되지 않토록 자전차차체의 적소에 배치고정한다.

자전차는 사용자가 타고 페달을 밟아 운행을 하면 앞바퀴 및 뒷바퀴가 회동하게 되고, 이에 따라 앞바퀴의 차축(2)에 설치된 고정코일체(3)가 정지된 상태에서 허브프레임(5)이 회전하게 되어 허브프레임(5)의 내주연에 설치고정된 영구자석(4)이 회전하게 된다.

이와 같이 고정코일체(3)는 정지되어 있고 영구자석(4)은 회전을 하게 됨으로써 운동에너지는 고정코일체(3)와 영구자석(4)에 의해 전기에너지로 변환되고, 이로 인해 발생된 전력은 전송수단인 압축스프링(11)-접촉단자(12)-접촉판(13,14,15,16)-연 장돌기 (13a,14a, 15a,16a)-압축스프링 (19)-접촉단자(20)-접촉판(22)-연결단자(22a)를 거치고 휴즈박스(25)와 안정기(23)를 경유하여 램프(27)로 공급되는동시에 축전지(24)에도 전송되어 축전되며, 이 상대에서 스위치(26)를 온(ON)시키면 램프(27)에 전력이 인가되어 램프(27)가 켜지게 된다.

이때, 발전기(1)에서 발생되는 전력중 일부는 램프(27)를 밝히게 되고, 램프(27)를 밝히고 남은 전력은 축전지로 보내져 축전된다.

따라서, 자전차가 멈추었을 때에도 축전지(24)에 축전된 전력이 램프로 공급되어 야간에 정지한 상태에서도 전방을 관찰할 수 있다. 예를 들어, 자전차를 정지한 상태에서 사용자가 자전차에서 내려 별도의 메모가 적힌 글이나 지도등을 볼수 있다. 이때, 스위치(26)를 온/오프시켜 램프를 켜거나 끌 수 있다.

특히, 전력이 안정기를 거쳐 램프에 공급되므로 야간 운행시에 일정한 밝기로 전방을 조명할 수 있어 전방의 지형을 운전자가 용이하게 관찰할 수 있음으로써 자전차의 야간사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 종단면도로서, 차축(2)에서 허브프레임(5)을 지지하는 베어링을 2개의 지지링 사이에 다수개의 볼들을 삽입설치한 베어링(37,37a)으로 지지토록 하고, 일측베어링(37a)에 통공(37b)을 형성하여, 이 통공(37b)과 연통하도록 일측에 통공(38b)을 갖는 간격통(38a)을 설치하여 고정코일체(3)와 연결된 전선(39)이 통공(37b,38b)을 통하여 외측으로 일출되게 함으로써 설치부품을 최소화함과 동시에 조립결합이 용이하고 간편하게 한다. 물론, 이 이외의 구조는 도 1의 구조와 동일하므로 그 설명은 생략하기로 한다.

한편, 필요시에는 전력을 축전하는 축전지(24)를 탈거하여 자전차를 경량화시키고 제작비를 절감하여 자전차를 운전하는 운전자가 운전을 할 때에만 램프(27)를 켤 수 있게 하며, 램프(27)에 전해지는 과다한 전력을 안정기(23)를 통해 일정한 전력으로 변환공급하여 램프(27)를 보호하게 한다.

이상 도 1 내지 도 4에서 기설명한 구조를 갖는 발전기에서는 허브프레임에 고정되는 회전자로 영구자석을 사용하므로 차축상에 취부된 고정코일체에서는 직류가 발생하게 된다. 그러나, 이후 설명하는 도 5 및 도 6의 구성을 갖는 발전기에서는 회전자로 가동코일체를 사용함으로써 교류를 얻을 수 있게 된다. 이하, 이에 대해 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명중 발전기의 또 다른 실시예를 나타내는 요부사시도이고, 도 6의 (가) 및 (나)는 각각 도 5에 도시된 회전자의 전개도 및 장착상태도이다.

도시한 바와 같이, 허브프레임(5)내에 삽입되는 차축(2)의 중심부외주면에는 고정코일체(3')가 고정되며, 이 고정코일체(3')와 대면하고 있는 허브프레임(5)내면부에는 회전자가 취부된다. 회전자는 도 6에서 보는 바와 같이 적층된 코어(X)에 등간격으로 코일(Y)을 권선하여 구성된 가동코일체(4')이다. 물론, 고정코일체(3')도 가동코일체(4')와 동일한 구조를 이루며, 고정된 고정코일체(3')와 일정간격 이격되어 외삽되어 있는 가동코일제(4')의 회전에 의한 상호작용에 의해 전류를 발생한다. 이때, 발생되는 전류는 교류이며, 이 교류는 램프(미도시)로 공급되어 램프를 점등시키게 된다. 이 이외의 구성요소는 도 1 내지 도 4에서 기설명한 것과 동일하므로 그 설명 및 도시는 생략한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 자전차용 발전장치는 자전차를 운전하는 운전자가 타고 운전을 하면 앞바퀴허브에 설치한 발전기에 의해 전력이 발생하게 되고, 발생된 전력은 축전지에 축전이 되어 자전차를 운전하지 않을 시에도 전방을 밝힐수 있어 전방의 지형을 용이하게 관찰할 수 있으므로 야간사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 앞바퀴허브에 설치한 발전기는 그 구동이 타이어와 비접촉식이므로 자전차를 타는데 별다른 힘이 들지 않아 자전차의 운전이 손쉬운 잇점을 갖는다. 더욱이, 본 발명의 발전장치는 램프에 전해지는 전력을 안정기로서 항상 일정하게 하여 램프로 공급하므로 램프에 과전류가 흘러 수명이 단축되는 폐단을 미연에 방지할 수 있어 발전기산업상 매우 유용한 발명이다.

Claims (7)

1. 전후바퀴프레임들에 각각 차축으로 허브프레임을 회동가능케 고정하여 전후바퀴를 구성하는 2륜 또는 3륜의 무동력식 자전차에서, 전방을 비추는 램프에 전력을 생성공급하는 발전장치에 있어서, 상기 허브프레임의 내주면에 고착되어 그 중심상에 차축이 통과하는 통공을 형성하는 회전자와, 상기 회전자의 통공내에 위치하도록 상기 차축의 외주면상에 취부되어 상기 회전자의 회전에 따라 전류를 발생하는 고정코일체와, 상기 고정코일체에서 발생된 전력을 외부로 전송하는 전력전송수단과, 상기 허브프레임의 양측단과 이와 대면하고 있는 상기 차축에 개재되어 상기 허브프레임의 회전시 마찰을 감소하는 베어링부재 및, 상기 베어링부재를 상기 차측에 고정하여 상기 허브프레임의 양단을 회동가능케 상기 차축상에서 지지하는 지지너트를 구비한 발전기 ; 상기 발전기에서 발생된 전력을 상기 전력전송수단에 의해 공급받아 전류를 안정화시켜 상기 램프로 공급하는 안정기 ; 및

   상기 안정기와 연결되어 상기 램프에서 사용하고 남은 여분의 전력을 축전하며, 상기 발전기의 비발전시 상기 램프에 축전된 전력을 공급하는 축전지를 포함하는 자전차용 발전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회전자는 영구자석으로 구성되어 대면하고 있는 상기 고정코일체에서 직류를 발생시키게 하는 것을 특징으로 하는 자전차용 발전장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 회전자는 상기 고정코일체에서 교류를 발생시키도록코어에 등간격으로 코일을 권선한 가동코일체로 구성된 것을 특징으로 하는 자전차용 발전장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 안정기 및 축전지와 상기 램프 사이에 구비되는 휴즈박스 및 온/오프스위치를 더 포함하는 자전차용 발전장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 전력전송수단은 일측의 지지너트에 통공을 형성하여 내측에서는 접촉판의 연장돌기가 결합된 통공을 갖는 절연판의 연장돌기가 삽입결합되며, 상기 지지너트의 외측에는 압축스프링과 접촉단자를 삽입설치하는 통공을 갖는 절연판의 연장돌기가 통공에 결합되고, 상기 접촉단자의 일측이 절연판의 안착홈에 설치된 접촉판에 접하여지며, 상기 접촉판의 연결단자에 전선을 연결하여 외부로 인출되도록 한 것을 특징으로 하는 자전차용 발전장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 전력전송수단은 상기 차축과 허브프레임간을 지지하는 베어링을 내외측의 2개의 지지링으로 형성되어 그 중앙에 볼베어링이 결합된 베어링으로 결합하고, 그 양측으로 간격통을 설치하며, 일측에 설치한 베어링과 간격통에 통공을 각각 형성하여 전선이 외부로 인출되도록 구성함을 특징으로 하는 자전차용 발전장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 코일과 연결되어 외부로 인출된 전선이 안정기와 축전지 및 램프로 연결됨을 특징으로 하는 자전차용 발전장치.

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