KR100379183B1 - 휠발전기를 내장한 발광휠에 적용하는 허브조립체 및 그에적용되는 회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석과 전기자코일의 상대적인 회전에 의한 전자유도작용을 이용하여 전기를 발생시키는 소형 휠발전기를 수용하는 발광 휠에 적용되는 허브조립체 및 그에 적용되는 회로기판에 관한 것이다. 링형전기자코일조립체를 내장한 휠허브에 발광다이오드가 장착되는 회로기판이 고정설치되는 허브조립체는, 허브의 외주면의 적어도 일부를 제거하고, 회로기판의 일부를 기판의 길이방향에 대해서 거의 직각방향으로 벤딩 형성하여, 벤딩된 회로기판의 일부는 허브의 일측면에 고정설치되고 벤딩된 회로기판의 타부는 제거된 외주면을 통하여 가로질러서 허브의 타측면에 고정설치된다. 허브조립체는 회로기판을 장착한 후 외부로 보이지 않도록 끼워고정하는 커버를 구비한다. 허브조립체는 허브의 외주면에 전기자코일조립체로부터 허브의 외부로 돌출된 리드선접속핀, 허브에 회로기판을 장착할 수 있는 돌출부, 허브의 외주면에 적어도 하나의 발광다이오드를 장착하기 위한 장착구멍을 포함한다. 본 발명의 허브조립체에 적용되는 회로기판은 회로기판의 일부가 지그재그 방향으로 구부러져 형성되어 회로기판이 부착되는 허브조립체의 전면과 후면에 동시에 부착될 수 있음을 특징으로 한다.

Description

휠발전기를 내장한 발광휠에 적용하는 허브조립체 및 그에 적용되는 회로기판{Hub assembly for use in a light emitting wheel having a wheel generator and circuit board adapted in the same}

본 발명은 발광휠에 적용되는 허브조립체 및 그에 적용된 회로기판에 관한 것으로, 특히 영구자석과 전기자코일의 상대적인 회전에 의한 패러데이 전자유도작용을 이용하여 전기를 발생시키는 소형 흴발전기를 수용하는 발광 휠에 적용되어 회로기판이 허브의 양면에 장착되는 허브조립체 및 그에 적용되는 회로기판에 관한 것이다.

발광메카니즘을 구비한 발광휠에 있어서, 발광휠의 프레임을 구성하는 허브조립체는 발광휠을 구성하는 전기자코일조립체가 몰딩 내장되고, 발광다이오드가결선되어 있는 회로기판이 장착되는 휠의 프레임을 형성한 것으로서, 그위에 거푸집을 통하여 우레탄수지등을 부어 고화시키고 휠의 축에 영구자석조립체, 베어링 및 부싱을 끼워 단단히 고정하면, 롤러스케이트, 인라인스케이트, 스케이트보드, 킥보드, 여행용 가방, 또는 휠체어 등의 각종 소형 휠에 적용되는 발광휠이 제작되는 것이다.

이 경우, 허브조립체의 전기자코일조립체로부터의 리드선코일을 회로기판에 접속하는 것과 회로기판내의 발광다이오드의 장착 위치에 발광다이오드를 장착하는 데에 상당한 어려움이 있으며, 그 리드선코일이 손상되어 발광소자의 결선이 어려우거나, 그 전기자코일조립체의 리드선코일과 발광소자의 접속 품질이 떨어지는 경우 발광휠의 신뢰성은 치명적으로 영향받게 된다. 또한 발광다이오드를 허브의 일측에만 취부하게 되어 빛이 한쪽면에만 발광하게 되고 빛이 휠의 양측으로 방사되지 못하는 단점이 있었다. 또한, 발광휠 내부의 회로기판을 허브의 표면에 고착설치하는 경우, 투명한 우레탄수지를 통하여 외부로 드러나게 됨으로써 미관상 좋지 않은 단점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여, 허브의 앞면과 뒷면이 연통되도록 허브의 일부가 제거되어, 허브의 양면에 적어도 하나의 회로기판이 벤딩된 채 장착되어 허브의 양면에 발광소자를 장착할 수 있는 허브조립체를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여, 허브에 부착된 회로기판이 외부로 드러나지 않도록 회로기판을 덮을 수 있는 커버를 포함하는 허브조립체를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여, 허브상에 발광소자 결합공을 구비하여 발광소자의 양단이 회로기판에 결선되는 허브조립체를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는 상술한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여, 물체의 전면과 후면에 동시에 부착할 수 있는 회로기판을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 허브조립체를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 2a는 본 발명의 허브조립체에 장착되는 회로기판의 일 실시예를 도시한 평면도이다.

도 2b는 도 2a의 측면도이다.

도 3a는 본 발명의 허브조립체에 장착되는 회로기판의 다른 실시예를 도시한 평면도이다.

도 3b는 도 3a의 측면도이다.

도 4a는 본 발명의 허브조립체에 장착되는 회로기판의 또다른 실시예를 도시한 평면도이다.

도 4b는 도 4a의 측면도이다.

도 5a는 본 발명의 허브조립체에 장착되는 회로기판의 또다른 실시예를 도시한 평면도이다.

도 5b는 도 5a의 측면도이다.

도 6은 회로기판을 덮어서 외부로 드러나지 않도록 하는 커버를 함께 도시한도 1의 위에서 본 사시도이다.

도 7은 본 발명의 허브조립체가 적용되는 소형 휠발전기를 구비한 킥보드 휠을 구비한 킥보드를 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...허브조립체, 20, 30...회로기판,

22, 22', 24, 24', 26, 26'...발광소자 결선공,

40...허브, 45...회로기판의 결합공,

50...발광소자 장착공, 60...전기자코일 리드선,

70...영구자석조립체, 베어링, 부싱, 및 휠액슬 등의 결합공,

200, 300...커버

본 발명은 상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 중앙에 링형전기자코일조립체를 내장한 휠허브에 발광다이오드가 장착되는 회로기판이 고정설치되는 허브조립체에 있어서, 상기 허브의 외주면의 적어도 일부를 제거한 채 형성하고, 상기 회로기판의 일부를 기판의 길이방향에 대해 지그재그방향으로 벤딩 형성하여, 상기 벤딩된 회로기판의 일부는 상기 허브의 일측면에 고정설치되고 상기 벤딩된 회로기판의 타부는 상기 제거된 허브의 외주면을 통하여 가로질러서 상기 허브의 타측면에 고정설치됨을 특징으로 하는 허브조립체를 제공한다.

바람직하기로는, 허브조립체는 상기 회로기판을 허브에 장착한 후 상기 회로기판이 외부로 보이지 않도록 허브에 끼워고정하는 커버를 구비함을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 허브조립체는 허브의 외주면에 전기자코일조립체로부터 상기 허브의 외부로 돌출된 리드선접속핀을 포함하여, 상기 회로기판의 접속단과 결선됨을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 허브조립체는 상기 허브에 회로기판을 장착할 수 있는 돌출부 또는 요홈을 포함함을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 허브상에 발광소자의 양단이 회로기판에 결선되도록 적어도 하나의 발광소자 결합공을 구비함을 특징으로 한다.

더욱 바람직하기로는, 상기 발광소자 결합공은 상호 다른 원주상에 형성됨을 특징으로 한다.

더욱 바람직하기로는, 상기 발광소자 결합공은 상기 회로기판이 상호 다른 원주상에 나란히 배치되는 경우, 허브의 양면에 형성됨을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 회로기판은 기판의 길이방향에 대해 거의 직각방향으로 벤딩형성함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 태양에 의하면, 본 발명은 발광휠을 채용하는 소형 휠에 적용되어 중앙에 링형전기자코일조립체를 내장한 휠허브를 구비한 허브조립체에 적용되는 회로기판에 있어서, 발광 다이오드가 부착 접속되는 회로기판의 일부가 기판의 길이방향에 대해 지그재그 방향으로 구부러져 형성되어 허브의 외주면의 일부를 제거하여 회로기판의 일부와 타부가 각각 허브조립체의 전면과 후면에 동시에 부착될 수 있으며, 상기 전기자코일조립체로부터 상기 휠허브의 외부로 돌출된 리드선접속핀에 결선되는 접속단을 구비함을 특징으로 하는 회로기판을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 편이상 동일한 기능을 수행하는 구성요소들은 동일한 참조번호 및 유사한 참조번호를 부여하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 허브조립체가 적용되는 소형 휠발전기를 구비한 킥보드 휠을 구비한 킥보드를 도시한 사시도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명이 적용되는 킥보드(2)는 사용자가 손잡이(10)를 잡고 한 발을 발걸이(20)에 놀려놓고 다른 발로 바닥을 밀치면 앞으로 진행하게 되며 이때 발로 브레이크(40)를 밟으면 뒷바퀴(101)의 속도가 줄게되어 정지하게 되는 스포츠용구이다. 이러한 킥보드(2)는 하부에 휠(100, 101)을 설치하기 위한 휠설치프레임(4)을 구비한다. 상기 휠설치프레임(4)은, 도 9에 휠이 고정되는 일측 프레임만 도시되어 있으나 실제로는 양측에 프레임이 구비되어 좌우프레임들 사이에 휠들(100, 101)이 삽입고정되는 구조이다. 상기 휠설치프레임(4)에는 킥보드 휠들(100, 101)이 휠액슬(12)을 통하여 회전가능하게 설치되어 있다. 본 발명의 허브조립체를 채용한 소형 휠 발전기는 이러한 휠들이 회전할 때 전기를 발생시켜 발광소자들(18)에서 발광하도록 한 것으로, 휠타이어(30, 31)를 폴리우레탄과 같이 투명한 재질로 하여 스케이트의 휠의 측부는 물론이고 후방에서도 그 발광하는 빛을 감지할 수 있게 한다. 상기 발광소자들은 얇은 도체판으로 이루어진 회로기판(미도시)에 장착되어 폴리우레탄 재질의 타이어 내부에 있는 휠허브의 외부프레임에 고착설치된다. 상기 휠허브의 내부프레임은 도 7에는 도시되어 있지 않지만 허브를 강성구조로 하기 위하여 일반적인 바퀴의 형태처럼 개구부가 원주상으로 형성된 구조를 취한다.

도 7에는 킥보드(2)를 도시하고 있으나, 본 발명은 킥보드의 휠에만 적용되는 것은 아니고, 인라인구조의 롤러스케이트, 2-라인 4-휠 구조의 롤러스케이트에도 적용할 수 있음은 물론이고, 그밖에 발광효과를 얻을 필요가 있는 스케이트보드의 바닥에 설치되는 바퀴형의 회전체, 및 자전거, 휠체어 등의 보조바퀴와 여행용 가방의 바퀴 등 발광효과를 필요로 하는 일체의 소형휠에 모두 적용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 소형 휠발전기에 적용되는 허브조립체의 구성 및 동작에 대해서, 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 휠허브조립체(10)는 내부프레임(90)과 외부프레임(95)으로 구성되어 있다. 내부프레임(90)은 도면에는 도시되어 있지 않지만 전기자코일조립체를 내장하고 있다. 이 전기자코일조립체는 허브를 사출할 때 동시에 몰딩 고정된다. 이 내부프레임(90)의 외주부에는 외부프레임(95)이 형성되어 있는데, 통상 이 외부프레임(95)에 적어도 하나의 회로기판(20, 30)이 설치된다. 이 전기자코일조립체로부터 연장된 리드선코일(60)은 허브(40)를 뚫고 외부프레임(95)의 표면에 돌출되어 있어 회로기판(20, 30)에 접속되는 발광다이오드와 같은 발광소자의 리드선들이 접속된다. 이 내부프레임(90)과 외부프레임(95)은 허브를 강성구조로 하기 위하여 일반적인 바퀴의 형태처럼 개구부(80, 85)가 원주상으로 형성된 구조를 취한다. 상기 발광소자는 허브의 외부프레임(95)에 형성된 발광소자 장착공(50)을 통하여 그 리드선이 통과하면 허브의 이면에 고착설치된 회로기판(20, 30)의 발광소자 접속공(22, 22', 24, 24', 26, 26')에 접속된다.

도 1에 의하면, 외부프레임(95)의 일부에는 85로 도시된 개구부가 없이 발광소자 장착공(50)이 적어도 하나 형성되어 있으며, 회로기판(20, 30)이 허브의 전후면에 고착설치되도록 허브의 일부가 절개되어 있다. 도 1에는 허브의 외부프레임의 일부가 절개된 것으로 도시되어 있으나, 완전히 제거 절개되는 대신에 관통공 형식으로 회로기판이 전면에서 후면으로 가로질러 통과할 수 있도록 형성하여도 된다. 또한, 도 1은 회로기판이 외부프레임(95)에 상하 2개 나란히 설치된 것을 도시하고 있는데, 이 경우 발광소자들을 한쪽면에 4색씩, 양쪽면에 최대 8가지 색까지 발광시키는 것이 가능하다.

상기 회로기판들의 형태는 다양하게 구현될 수 있으며, 일부의 예를 도 2a내지 도 5b에 도시하였다. 회로기판에는 허브의 외부프레임의 돌출부 또는 요홈에 삽착설치되도록 결합공(45)이 형성되어 있으며, 또한 발광소자 리드선이 접속되는 접속공이 형성되어 있으며, 또한 전기자코일조립체로부터 허브상으로 튀어 나온 리드선접속핀(60)에 접속되는 접속단(25, 35, 25', 35')이 형성되어 있다.

또한, 도 1에는 회로기판이 휠허브의 외부로 노출되어 도시되어 있지만 도 6에 도시된 바와 같은 회로기판 커버들(200, 300)을 외부프레임에 고착설치하면 회로기판이 외부 눈에 뜨이지 않게 된다. 이 커버들의 형태도 회로기판의 크기 및 형상에 따라서 다양하게 제작될 수 있음은 당업자에게 명확하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 커버에는 외부프레임에 단단히 접착될 수 있도록 돌출부 및 돌입부가 형성될 수 있으며, 이와 대응하여 허브의 외부프레임에는 상기 커버의 돌출부 및 돌입부와 끼워져 맞물리도록 돌입부 및 돌출부(45')가 형성될 수 있다.

이렇게 본 발명의 허브조립체에 고착설치되는 회로기판은 허브의 전후면에 설치되어 발광하는 빛을 양쪽에서 볼 수 있도록 하는 효과가 있다. 한편, 회로기판(20, 30)은 휠허브(10)의 외부프레임에 고착설치되어 휠(바퀴)내에 내장설치된다. 회로기판은 도 2a 내지 도 5b에 도시한 바와 같이 원호형의 얇은 도체판의 구조를 가질 수 있으나, 허브의 외부프레임에 형성된 절개부를 통하여 허브의 전후면에 고착설치되는 구조이면 어느 것이나 적용될 수 있다. 본 발명의 회로기판은 도 2a 내지 도 3b에 도시한 바와 같이, 거의 좌우 대칭인 회로기판으로 제작할 수도 있고, 도 4a 내지 도 5b에 도시한 바와 같이, 좌우 비대칭인 회로기판으로 제작할 수도 있다. 고, 본 발명에 적용되는 회로기판은 본 발명의 허브조립체의 전후면에 발광소자를 고착시키기 위하여, 그 회로기판을 그 길이방향에 대해서 일정 각도로 지그재그식으로 벤딩하여 허브의 전후면에 걸쳐 고착할 수 있는 구조이면 된다. 도 2a 내지 도 5b에 도시된 회로기판의 실시예에서는 기판의 일부를 지그재그방향으로 벤딩하여, 즉 기판의 일부를 기판의 길이방향에 대해서 거의 직각으로 구부리고 다시 기판의 길이방향으로 구부려 형성하였다. 이로써 본 발명의 회로기판은 허브조립체의 전면 및 후면에 동시에 부착시킬 수 있는 것이다. 본 발명에서 회로기판은 상하 1조로 구성되어 발광다이오드의 각 단자들이 결선되도록 한다. 또한, 본 발명에서는 발광소자로서 벌브타입의 LED의 단자를 휠허브의 장착공(50)을 관통하여 상기 회로기판(20, 30)에 접속시키며, 이 경우 벌브타입의 LED를 보호하기 위하여 장착공(50)은 도 1에 도시한 바와 같이 허브표면상에 오목하게 들어간 구조로 형성된다. 여기서 벌브타입의 LED대신에 발광타이오드칩을 사용하는 경우 허브표면상에 표면실장할 수도 있다. 발광소자들의 수는 설계사항에 따라서 적절한 수로 설계될 수 있으나, 통상 색상수에 따라서 양쪽면에 걸쳐 2-8개 정도로 설치할 수 있다.

도 6은 본 발명의 허브조립체의 외관을 도시한 도 1의 사시도로서, 회로기판(20, 30)이 부착된 후 투명한 우레탄수지를 통하여 외부로 드러나지 않도록 커버(200, 300)를 함께 도시하고 있다. 전기자코일조립체가 내장된 허브조립체에 회로기판(20, 30) 및 발광다이오드(미도시)가 접속되고 그 후 회로기판을 덮는 커버(200, 300)가 고착설치된다. 이후 이 허브조립체를 가지고, 그 외부에 거푸집을 만들고 거푸집안에 투명한 폴리우레탄수지를 부어 고화시키는 경우 휠타이어를 형성하며, 그후 영구자석조립체, 베어링, 부싱 및 휠액슬을 차례로 조립하여 발광휠을 제작한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 허브조립체가 적용되는 소형 휠발전기를 구비한 킥보드 휠을 구비한 킥보드(2)는 앞에서 설명한 바와 같이, 사용자가 손잡이(10)를 잡고 한 발을 킥보드(20)위에 올려 놓고 다른 발로 바닥을 지치면 본 발명의 허브조립체가 내장된 바퀴들(100, 101)이 회전되어 앞으로 진행하게 된다. 이 경우 본 발명의 허브조립체는 양면에 회로기판이 있고 여기에 발광다이오드가 장착되어 있어서 바퀴의 양측으로 빛을 발하게 된다. 뒷바퀴(101)에는 브레이크역할을 하는 판(40)이 돌출되어 있어 사용자가 진행하면서 한발로 이 판(40)을 밟으면 속도가 줄게된다. 바퀴의 외부는 투명한 우레탄 재질(31, 32)이므로 내부가 보이게 되나, 본 발명의 허브조립체는 커버를 구비하여 회로기판이 외부로 드러나지 않도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 허브조립체는 허브의 구조를 약화시키지 않고도 허브의 일부를 절개하여 허브의 양면에 지그재그 구부러져 형성된 회로기판이 고착설치될 수 있도록 하며, 휠의 양측으로 발광빛이 발광되는 효과가 있으며, 회로기판이 외부에 드러나지 않도록 그 위에 커버를 덮어 미관상 좋게 하며, 발광소자들을 결선하기 용이하도록 발광소자 장착공이 허브상에 형성되어, 양산성, 경제성, 심미성을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 휠발전기를 내장한 발광휠에 적용하여, 중앙에 링형전기자코일조립체를 내장한 휠허브에 발광다이오드가 장착되는 회로기판이 고정설치되는 허브조립체에 있어서,

   상기 허브의 외주면의 적어도 일부를 제거한 채 형성하고, 상기 회로기판의 일부를 기판의 길이방향에 대해 지그재그방향으로 벤딩 형성하여, 상기 벤딩된 회로기판의 일부는 상기 허브의 일측면에 고정설치되고 상기 벤딩된 회로기판의 타부는 상기 제거된 허브의 외주면을 통하여 가로질러서 상기 허브의 타측면에 고정설치됨을 특징으로 하는 허브조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 허브조립체는 상기 회로기판을 허브에 장착한 후 상기 회로기판이 외부로 보이지 않도록 허브에 끼워고정하는 커버를 구비함을 특징으로 하는 허브조립체.
3. 제1항에 있어서, 상기 허브조립체는 허브의 외주면에 전기자코일조립체로부터 상기 허브의 외부로 돌출된 리드선접속핀을 포함하여, 상기 회로기판의 접속단과 결선됨을 특징으로 하는 허브조립체.
4. 제1항에 있어서, 상기 허브조립체는 상기 허브에 회로기판을 장착고정할 수 있는 돌출부 혹은 요홈을 포함하는 허브조립체.
5. 제1항에 있어서, 상기 허브상에 발광소자의 양단이 회로기판에 결선되도록 적어도 하나 이상의 발광소자 결합공을 구비함을 특징으로 하는 허브조립체.
6. 제5항에 있어서, 상기 발광소자 결합공은 상호 다른 원주상에 형성됨을 특징으로 하는 허브조립체.
7. 제5항에 있어서, 상기 발광소자 결합공은 상기 회로기판이 상호 다른 원주상에 나란히 배치되는 경우, 허브의 양면에 형성됨을 특징으로 하는 허브조립체.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 회로기판은 기판의 길이방향에 대해 거의 직각방향으로 벤딩형성함을 특징으로 하는 허브조립체.
9. 발광휠을 채용하는 소형 휠에 적용되어 중앙에 링형전기자코일조립체를 내장한 휠허브를 구비한 허브조립체에 적용되는 회로기판에 있어서, 발광 다이오드가 부착 접속되는 회로기판의 일부가 기판의 길이방향에 대해 지그재그 방향으로 구부러져 형성되어 허브의 외주면의 일부를 제거하여 회로기판의 일부와 타부가 각각 허브조립체의 전면과 후면에 동시에 부착될 수 있으며, 상기 전기자코일조립체로부터 상기 휠허브의 외부로 돌출된 리드선접속핀에 결선되는 접속단을 구비함을 특징으로 하는 회로기판.