KR100947882B1 - 자전거용 발광장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탑승자가 자전거를 타고 주행할 때 자전거 바퀴의 운동에너지를 전기에너지를 바꾸어 발광하는 장치에 대한 것으로서, 자전거 바퀴의 허브에 고정되는 회전판;과 상기 회전판과 이격되게 회전판의 내측에 구비되는 고정판;과 상기 고정판의 일측면에 원주방향을 따라 구비되는 대기어;와 상기 고정판과 회전판에 서로 대향되게 설치되며 고정판을 회전판으로부터 이격시키는 이격용 자석;과 상기 대기어에 소기어를 개재하여 연결되는 발전기; 및 상기 발전기에 연결되는 점등장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

자전거, 발광장치, 자가발전, 고정자, 회전자, 일체형, 비접촉, 베어링

Description

자전거용 발광장치{A Generating Device for a Bicycle}

본 발명은 자가발전에 의하여 유도전류를 일으켜 발광이 가능하도록 할 수 있는 자전거용 발광장치에 대한 것이다.

오늘날 자전거는 이동수단 또는 교통수단으로 쓰임은 물론, 경제적이고 효율적인 운동수단으로서 많이 이용되고 있다.

그러나 통상의 자전거는 자동차와 달리 발광램프에 불을 밝힐 수 있는 전원이 탑재되어 있지 아니하여 야간이동 또는 야간운동시에 안전상 어려움을 겪을 수 있는 문제가 있었다. 이에 대체수단으로 야간의 미세한 빛을 받았을 때 이를 반사시켜 사람들이 인식할 수 있도록 하는 야광반사체를 자전거의 전면 또는 후면에 취부하는 방법이 있는데, 이 경우 야간 시골길과 같이 일말의 빛도 찾아볼 수 없는 곳에서는 효과를 기대할 수 없고 설사 야광반사체가 작은 빛을 반사한다고 하여도 그 광량이 미세하여 주변 사람이 미리 자전거를 인식하기 곤란한 문제점이 있었다.

이에 주변의 자연광을 반사하는 방식이 가지는 효과상 한계를 극복하면서 동 시에 자전거에 전원을 탑재하는 번거로움을 겪지 않을 수 있는 방법으로서, 자전거 자체의 자가발전시스템이 도입되게 되었는데 그 개략적 개념은 다음과 같다.

자전거용 자가발전기는 고정자와 회전자로 되어 있다. 고정자는 고정되어 있으며, 회전자는 자전거 바퀴의 회전에 따라 회전하게 된다. 이 때, 회전자에 구비된 코일은 고정자에 구비된 자석과 상대운동을 일으켜서 코일에 유도전류가 발생하게 된다. 이 전류를 이용하여 램프 등으로 빛을 출력하는 시스템이다.

그런데, 종래의 자전거용 자가발전기를 보면, 상기 언급된 대로 회전자는 자전거 바퀴에 장착시키지만, 고정자는 자전거 바퀴가 아니라 자전거에 구비된 별도의 고정부재에 장착시키는 구조를 취하고 있었다. 그러나 이 경우 발전시스템의 구조가 복잡해지고 고정부재에 고정자를 장착시키는 것이 용이하지 않은 등의 문제가 있었다. 또한 고정자가 외부로 노출되므로, 주행 중 또는 기타 사고 등으로 인하여 파손될 우려가 컸다.

이에 따라, 고정자를 별도의 부재가 아니라 회전자가 구비되는 자전거 바퀴에 함께 장착하는 방법이 도입되었다. 이와 같은 일체형 자가발전기는 구조의 단순성, 조립의 용이성, 주행안전성의 측면에서 장점이 있는 바, 대한민국 등록실용신안 제0298561호와 대한민국 등록실용신안 제0295632호에 소개되어 있다.

대한민국 등록실용신안 제0298561호를 보면, 고정자인 링형영구자석조립체가, 휠축과 결합되어 휠축과 함께 회전하는 발전기 몸체에 구비된 회전자 전기자코일조립체와, 동일하게 발전기 몸체의 내부공간에 구비되어 있음을 알 수 있다.

또한 대한민국 등록실용신안 제0295632호를 보면, 링형영구자석이 취부된 고 정자인 대기어조립체와, 휠축과 함께 회전하는 발전기 몸체에 취부된 회전자 전기자 코일조립체가, 역시 발전기 몸체의 내부공간에 함께 위치함을 알 수 있다.

위와 같이 종래의 자가발전기가 장착된 자전거의 경우, 고정자와 회전자가 동일한 공간에 위치하므로 서로 간섭 또는 마찰의 우려가 있는 바, 안정적으로 회전운동을 유지하기 위해서는 고정자와 회전자 사이에 베어링을 구비하고 있다.

그러나, 자전거의 허브에 고정자와 회전자를 모두 포함시키는 일체형 자가발전기의 경우 통상 원형 단면의 베어링을 그대로 허브 내부에 삽입할 수 없다는 구조상 문제점이 있었다.

즉, 베어링을 이분하여 허브 위쪽과 아래쪽에서 각각 조합해야 해서 공정의 어려움이 있었고, 베어링을 이와 같이 장착한다 하여도 마찰에 대한 강성이 약하거나 윤활유 오염에 취약하고 회전자의 고속회전시 내마모성이 떨어져 부재의 수명에도 좋지 않은 영향을 끼치는 문제점이 있었던 것이다.

이에 자석의 자기에너지를 이용할 경우 자기반발력에 의한 비접촉구조의 베어링을 구성할 수 있는데, 장착의 용이성과 구조의 간편성 나아가 내마모성이 강하고 오염방지성이 좋으며 내구성이 좋은 자가발전장치를 구현할 수 있는 것이다.

본 자전거용 발광장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 고정판이 회전판의 회전운동 및 자기장의 영향을 최대한 적게 받도록 고정판이 회전판으로부터 이격되어 있는 상태를 유지할 수 있게끔 이격용 자석이 서로 같은 극끼리 마주보고 있는 구성을 가지고 있다.

즉, 고정판이 회전되지 않도록 제어하고 별도의 기계적 베어링 대신에 자기력에 의한 베어링 효과를 얻을 수 있도록 하는 구성을 가지고 있는 것이다. 그 구체적 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 자전거용 발광장치는, 자전거 바퀴의 허브에 고정되는 회전판;과 상기 회전판과 이격되게 회전판의 내측에 구비되는 고정판;과 상기 고정판의 일측면에 원주방향을 따라 구비되는 대기어;와 상기 고정판과 회전판에 서로 대향되게 설치되며 고정판을 회전판으로부터 이격시키는 이격용 자석;과 상기 대기어에 소기어를 개재하여 연결되는 발전기; 및 상기 발전기에 연결되는 점등장치로 이루어져 있고, 바람직하게는 여기에 고정판의 하부 끝단에 회전방지용 추를 더 구비한다.

그러나, 위와 같이 회전판 안쪽에 고정판이 위치하는 구성도 가능하지만 고정판이 회전판으로부터 이격되어 있도록 이격용 자석들이 서로 밀어내는 힘(척력)을 작용하면 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있는 것이므로, 고정판이 회전판을 둘러싸는 구성 역시 가능하다. 고정판이 회전판을 둘러싸는 경우의 본 발명의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 자전거용 발광장치는, 자전거 바퀴의 허브에 고정되는 회전판;과 상기 회전판과 이격되게 회전판을 둘러싸도록 구비되는 고정판;과 상기 회전판의 일측면에 원주방향을 따라 구비되는 대기어;와 상기 고정판과 회전판에 서로 대향되게 설치되며 고정판을 회전판으로부터 이격시키는 이격용 자석;과 상기 대기어에 소기어를 개재하여 연결되는 발전기; 및 상기 발전기에 연결되는 점등장치로 구성될 수도 있는데, 바람직하게는 여기에 고정판의 하부 끝단 내측에 회전방지용 추를 더 구비한다.

본 발명은 외부의 빛을 받아 반사시키는 발광방식이 아니라, 자전거 바퀴의 회전운동에너지를 이용하여 자체 탑재된 발전장치에서 전기를 생산하여 발광하는 방식이므로, 타인에게 발광효과가 우수하며 발광다이오드(LED)의 위치를 고정식 또는 회전식으로 편의에 따라 배치할 수 있으므로 사용자의 의도에 따라 미적 표현을 할 수도 있고 역시 발광다이오드(LED)의 배치에 따라 보다 넓은 범위에서 타인이 자전거를 인식할 수 있게 해 준다. 또한, 고정판과 회전판이 바퀴 안쪽의 허브라고 하는 공간에 함께 장착되므로, 주행중 발광장치가 파손될 우려가 현저히 감소하며 구조가 간단하여 자전거 바퀴의 분해 없이 장·탈착이 가능하다는 잇점이 있다. 아울러 고정판을 고정시키기 위한 별도의 부재를 요하지 않으므로 생산원가 측면에서도 유리하다.

특히 자석의 척력에 의하여 고정판과 회전판이 공간적으로 이격될 수 있는 기구적 특성을 구현하여, 마찰에 의한 마모 또는 오동작이나 파손의 우려가 적으며, 회전방지용 추가 있어서 고정판이 회전할 가능성을 현저히 줄일 수 있다. 따라 서 고정판과 회전판 사이에 기계적 베어링을 설치할 필요가 없어서, 소음 및 오일에 의한 오염방지나 원가절감 그리고 내마모성 측면에서 잇점이 있다.

본 발명의 자전거용 발광장치를 실시하기 위한 내용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자전거용 발광장치는 고정판과 회전판이 안정적으로 서로 이격되도록 하는 구성으로서, 회전판이 고정판을 감싸는 구조일 수도 있고 반대로 고정판이 회전판을 감싸는 구조일 수도 있다.

우선, 회전판이 고정판을 감싸는 구조의 경우부터 설명하겠다.

도 1은 자전거의 바퀴 앞면 또는 뒷면으로부터 바라본 본 발광장치의 단면도인데, 대기어와 소기어가 구비된 고정판이 발전기가 구비된 회전판의 안쪽에 위치하는 구성이 도시되어 있다.

상기 회전판(30)은 자전거 바퀴의 중심회전축에 위치하는 허브(10)에 고정되어 허브(10)의 회전과 함께 일체로 회전하게 된다. 여기서, 허브(10)와 회전판(30)의 고정방식은 나사결합 등이 가능하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 회전판(30)은 각각 허브(10)의 상부 및 하부 방향에서 2개의 부재의 결합으로 조립될 수 있는데, 부재의 결합방식은 회전운동을 견딜 수 있는 것이라면 용접, 압입, 나사결합 등 어느 것이든 가능하다.

또한, 'H' 자 단면을 가진 회전판(30)은 그 내측 방향으로 공간적으로 이격되어 고정판(20)과 마주보고 있다. 이 때, 하나 또는 그 이상의 이격용 자석(81,82)은 회전판(30) 내측 방향으로 고정판(20)을 향하여 구비된다. 상기 이격용 자석(81,82)의 취부방식은 압입 또는 나사가공 등 안정적으로 취부할 수 있는 방법이라면 모두 가능하다.

한편, 또 다른 이격용 자석(81,82)이, 상기 회전판(30)에 구비된 이격용 자석(81,82)과 같은 극으로 마주보게 고정판(20)에 구비된다. 이것은 고정판(20)과 회전판(30)이 상기 이격용 자석(81,82)에 의한 척력에 의하여 공간적으로 이격될 수 있음을 의미한다.

그러나, 회전판(30)의 단면 모양이 반드시 'H'자에 한정되는 것은 아니고, 장방형 단면의 실린더 형상으로 하는 것도 가능하다. 이 경우 회전체 커버(70)의 측벽에 이격용 자석들이 구비되어야 한다.

회전판(30)의 양 측면에는 상기 회전판(30)에 고정되어 회전판(30)을 둘러싸는 형상의 회전체 커버(70)가 구비된다.

회전체 커버(70) 역시 허브(10)와는 나사결합 등에 의하여 고정된다. 또한 회전체 커버(70)는 회전판(30)에도 고정되어야 하는 바, 나사가공 또는 자석의 끌어당기는 힘(인력)을 이용하는 방법 등에 의해 고정이 가능하다. 이 역시 허브의 회전운동을 견딜 수 있는 방법이라면, 특정한 방법에 한정되지 아니한다.

그리고, 상기 회전체 커버(70)의 내측 일측면에는 적어도 하나 이상의 발전기 영구자석(51)과 발전기 영구자석을 그 내부에 포함하고 있는 발전기 코일(52)로 이루어진 발전기(50)가 구비된다. 발전기(50)에 대한 구체적 내부 구성에 대해서는 이하 도 5에 대한 설명에서 상술할 것이다. 발전기(50)의 취부방식은 회전체 커버(70) 내측면에 안착되어 전자기 유도전류를 형성하는 데에 장애를 일으키지 않는 방식이라면 어느 것이든 가능하다.

다만, 발전기가 반드시 회전체 커버에 취부되어야만 하는 것은 아니고 회전판이 'H'자 단면을 가진 경우에는, 회전판의 안쪽 측벽에 발전기가 취부되는 것도 가능하다.

또한, 경우에 따라서는 회전판 커버가 별도로 구비되지 아니하고 회전판이 고정판을 완전히 포함하여 커버의 역할까지 겸하는 구성도 가능할 것이다.

한편, 상기 고정판(20)은 회전판(30)과는 달리 허브(10)와 고정되어 있지 아니하고 상기 회전판(30) 내측에 공간적으로 독립되어 있다. 따라서 원칙적으로 상기 고정판(20)은 허브(10) 및 회전판(30)의 회전과 관계없이 구비되어 있어야 한다. 그러나, 회전판(30)과 회전체 커버(70)의 회전에 의한 자기장의 영향 등으로 고정판(20)이 상기 회전판(10)과 회전체 커버(70)의 회전에 영향을 받을 수도 있는 바, 이에 고정판(20)의 하측 단부에 회전방지 추(40)를 구비하여 고정판(20)의 회전을 방지한다.

상기 회전방지 추(40)는 고정판(20)에 있어 중력방향으로 더욱 많은 힘이 작 용하도록 하여 자기장 등의 영향으로부터 고정판(20)이 회전할 가능성을 현저히 줄일 수 있다. 상기 회전방지 추(40)의 재질은 철 또는 납 등 중력방향으로 충분한 힘을 가할 수 있는 자중효과를 지닐 수 있는 금속성 물질로 하는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같이 고정판(20)의 회전판(30)과 마주보고 있는 면에는, 회전판(30)과 마찬가지로 이격용 자석(81,82)을 구비한다. 이 때, 고정판(20)과 회전판(30)에 구비되는 이격용 자석(81,82)은 서로 같은 극을 마주보도록 하여 양 판 사이에 서로 밀어내는 힘(척력)이 작용하도록 한다.

한편, 상기 고정판(20)의 일측면에는 상기 발전기(50)에 연결되도록 기어부(60)가 구비되어 있는 바, 그 구체적 구성은 다음과 같다.

상기 고정판(20)의 일측에는 대기어(61)를 구비하고, 대기어(61)의 윗쪽에 대기어(61)보다 반경이 작은 소기어(62)를 구비한다. 또한, 상기 소기어(62)는 회전체 커버(70)에 취부된 발전기 영구자석(51)과 축(63)으로 연결되어 있다.

따라서, 허브(10)와 일체로 회전하게 되는 회전체 커버(70)에 취부된 발전기(50)의 영구자석(51)이 회전할 때 상기 소기어(62) 역시 회전하게 된다. 이 때, 고정판(20)에 취부되어 회전하지 아니하는 대기어(61) 둘레를 소기어(62)가 회전하게 되는데 소기어(62)와 대기어(61)의 기어비 차이로 인하여 소기어(62)와 축(63)을 통하여 연결된 발전기(50)의 영구자석(51)은 회전체 커버(70)에 취부된 발전기 코일(52)보다 빠른 속도로 회전하게 되는 것이다. 이것은 발전기 영구자석(51)과 발전기 코일(52)의 상대운동이 발생한다는 것을 의미하고, 즉 발전기 코일(52)에 유도전류가 발생할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 발전기 코일(52)에서 발생한 유도전류는 소정의 배선을 따라 연결커넥터(90)를 거쳐 발광다이오드(LED : Light Emitting Diode, 101/102/103)로 구성된 점등장치(100)에 점등을 하게 된다. 이 때, 회전체 커버(70) 또는 회전판(30)에 취부된 발전기(50)의 코일(52)이 허브(10)의 회전에 따라 같이 회전하게 되므로, 점등장치(100) 역시 자전거 휠 등 회전하는 대상에 부착해야 한다. 발광다이오드의 갯수는 도면에서는 세 개를 제시하고 있지만, 이는 예시에 불과하고 필요에 따라 자유롭게 설정할 수 있다.

도 2는 본 발광장치의 고정판과 기어부를 확대하여 본 사시도이다.

상기 고정판(20)의 일측면에는 상대적으로 큰 직경을 가진 대기어(61)가 구비되며, 상기 대기어(61)에는 상대적으로 작은 직경을 가진 소기어(62)가 맞물리게 된다. 상기 대기어(61)는 고정판(20)에 일체로 구비되어 있기 때문에 회전하지 아니하는데, 반면 소기어(62)는 회전체 커버(70)에 취부된 발전기(50)의 영구자석(51)의 회전운동을 축(63)에 의하여 전달받아서 회전운동을 하게 된다. 따라서 상기 소기어(62)는 고정된 대기어(61)의 외경을 따라 일주운동을 하게 되는 것이다.

이 때, 상기 소기어(62)는 대기어(61)보다 직경이 작기 때문에 기어비의 차이로 인하여 그만큼 빠른 각속도로 회전하게 되는데, 소기어(62)에 축(63)에 의하여 연결되어 있는 발전기(50)의 영구자석(51) 역시 소기어(62)와 같은 속도로 회전 하게 된다. 즉, 발전기 코일(52)과 발전기 영구자석(51)은 상대속도의 차이가 생기게 되며, 전자기 유도 원리에 의하여 발전기 코일(52)에는 유도전류가 발생하게 된다.

도 3은 본 발명의 자전거용 발광장치의 회전판과 허브에 대한 사시도이다.

상기 허브(10)의 중앙부에는 양측의 원판(31)과 연결부(32)로 이루어진 회전판(30)이 결합된다. 여기서, 허브(10)와 회전판(30)의 결합방식은 나사결합이 바람직하나, 회전판(30)과 허브(10)를 안정적으로 고정할 수 방법이라면 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 연결부(32)에는 N극과 S극을 횡방향으로 하여 상하 이격용 자석(82)이 구비된다. 이것은 고정판(20)의 내주면에 마찬가지로 N극과 S극을 횡방향으로 하여 구비된 상하 이격용 자석(82)과 서로 같은 극끼리 마주보게 설치되며, 상기 회전판(30)과 허브(10)에 구비되는 이격용 자석(82)에 의해 발생되는 척력이 고정판(20)과 회전판(30)을 상하방향에서 서로 이격될 수 있게 한다.

또한, 상기 원판(31)의 내측면에는 좌우 이격용 자석(81) 원주방향으로 구비된다. 이것은 도 2에 도시되어 있듯이 고정판(20)의 대기어(61) 일측면에 구비된 좌우 이격용 자석(81)과 대응되게 되는데, 두 자석은 서로 같은 극이어야 한다. 따라서, 상기 이격용 자석(81)에는 서로 밀어내는 척력이 작용하여 고정판(20)과 회전판(30)이 좌우 방향에서 서로 이격되게 되는 것이다.

다만, 도 3의 도시내용은 회전판(30)의 형상의 일 예를 나타내고 있을 뿐이 며, 회전판(30)이 원판(31)과 연결부(32)로 구분되지 아니하고, 장방형 단면의 실린더 형상으로 구성될 수도 있다. 이 경우에는, 좌우 이격용 자석이 회전판이 아니라 회전체 커버의 양 측벽에 구비되어야 할 것이다.

도 4는 본 발명의 자전거용 발광장치의 회전체 커버에 대한 사시도를 나타내고 있다.

상기 회전체 커버(70)는, 도 1에 나타나 있듯이, 회전판(30)과 고정판(20)을 내부에 포함하고 있는 구조물이다. 상기 회전체 커버(70)의 내측면 일측에는 발전기(50)가 구비된다. 여기서, 상기 발전기(50)는 그 내부에 발전기 영구자석(51)과 발전기 코일(52)이 구비되어 있고, 축(63)을 통하여 소기어(62)와 연결되어 있다.(도 1 참조) 다만, 발전기가 반드시 회전체 커버에 구비되어야 하는 것은 아니고, 회전판의 단면이 'H'자 일 경우에는 발전기가 회전판의 원판의 안쪽 측벽에 구비되는 것도 가능할 것이다.

도 5는 본 발명의 자전거용 발광장치의 발전기에 대한 부품분해도를 나타내고 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 자전거용 발광장치에 있어 회전체 커버(70)의 내측면에 구비되는 발전기(50)는 영구자석(51)과 코일(52)의 상대운동에 의하여 전기를 일으키는 핵심적 역할을 한다. 여기서, 상대운동을 일으키는 메커니즘은 고정판의 소기어(62)와 대기어(61)의 기어비 차이에 기인한 것이라는 것은 위에서 설명 한 바와 같다.

상기 영구자석(51)은 N극과 S극이 번갈아 설치된 원통형으로 되어 있고, 그 외주면과 이격되게 코일(52)이 감겨져 있는 원통형의 보빈(55)이 설치된다. 상기 영구자석(51)이 삽입된 보빈(55)의 양단에는 서로 압입 형식으로 결합되는 요크(53,54)가 구비되어 발전기(50)의 바깥몸체를 구성하게 된다.

도 6은 본 발명의 자전거용 발광장치에서의 회전체 커버 및 그 내부부품에 대한 조립도이다.

전술한 바와 같이, 상기 회전체 커버(70)의 내측 일측면에는 발전기(50)가 구비되고, 상기 발전기는 축(63)에 의하여 소기어(62)와 연결되어 있다. 상기 발전기(50) 내부의 코일(52)에서 발생한 유도전류는 회전체 커버(70) 밖으로 배선에 의해 연결된 점등장치(100)로 흐르게 된다. 또한, 상기 회전체 커버(70)의 내부에는 원판(31)과 연결부(32)로 구성된 회전판(30)과 상기 연결부(32)와 이격되게 설치된 고정판(20)이 구비되며, 상기 고정판(20)의 일측에는 상기 소기어(62)와 기어결합되는 대기어(61)가 구비되어 있다.

다만 전술한 바와 같이, 도 6은 하나의 실시예일 뿐이고, 발전기가 회전판의 원판의 안쪽 측벽에 구비되는 것도 가능하다.

한편, 이하에서는 본 발명의 자전거용 발광장치의 또 다른 실시예에 대해 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7은 자전거의 바퀴 앞면 또는 뒷면으로부터 바라본 본 발명의 자전거용 발광장치의 단면도로서, 대기어와 소기어가 구비된 회전판이 발전기가 구비된 고정판의 안쪽에 위치하는 구성이 도시되어 있다. 여기서, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 구성부호로 사용하며, 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서는, 자전거 바퀴의 중심회전축에 위치하는 허브(10)에 고정되는 회전판(30′)은 그 바깥쪽에서 공간적으로 이격되어 둘러싸고 있는 고정판(20′)과 마주보고 있다. 이 때, 하나 또는 그 이상의 이격용 자석(81′,82′)이 회전판(30′) 외측 방향으로 고정판(20′)을 향하여 구비된다. 상기 이격용 자석(81′,82′)의 취부방식은 압입 또는 나사가공 등 안정적으로 취부할 수 있는 방법이라면 모두 가능하다. 상기 이격용 자석(81′,82′)은, 고정판(20′)에 마찬가지로 취부되는 이격용 자석(81′,82′)과 같은 극으로 마주보면서 서로 밀어내는 힘(척력)이 작용하게 된다. 이것은 고정판(20′)과 회전판(30′)이 자기력에 의하여 공간적으로 이격될 수 있음을 의미한다.

한편 상기 회전판(30′)에는 기어부(60)가 일측면에 구비되어 있는 바, 그 구체적 구성은 다음과 같다.

상기 회전판(30′)의 일측에는 대기어(61)를 구비하고, 대기어(61)의 윗쪽에 대기어(61)보다 반경이 작은 소기어(62)를 구비한다. 또한, 소기어(62)는 고정판(20′)에 취부된 발전기 영구자석(51)과 축(63)으로 연결되어 있다.

따라서, 허브(10)에 고정되어 있는 회전판(30′)이 회전운동할 때 회전판(30′) 일측에 구비된 대기어(61)도 회전운동하고, 대기어(61)에 맞물려 있는 소기어(62) 역시 회전운동하게 된다.

상기 소기어(62)의 회전운동은 이에 축(63)으로 연결되어 있는 발전기(50) 내의 발전기 영구자석(51)에 회전운동을 일으킨다. 그러나, 소기어(62)는 반경이 대기어(61)에 비하여 작으므로 기어비만큼 빠른 회전운동을 하게 되고, 이것은 소기어(62)와 축(63)에 의하여 연결되어 있는 발전기 영구자석(51) 역시 마찬가지이다. 이와 같이 발전기 영구자석(51)은 회전하나 고정판(20′)의 일측에 취부된 발전기(50)의 코일(52)은 회전하지 않으므로, 발전기 영구자석(51)의 코일(52)에 대한 운동은 상기 코일(52)에 유도전류를 일으키게 되는 것이다.

한편, 상기 발전기(50)의 취부방식은 고정판(20′) 내측면에 안착되어 전자기 유도전류를 형성하는 데에 장애를 일으키지 않는 방식이라면 어느 것이든 가능하다.

상기 고정판(20′)은 회전판(30′)을 감싸는 형태로, 허브(10)와 고정되어 있지 아니하고 공간적으로 독립되어 있다. 따라서 원칙적으로 고정판(20′)은 허브(10) 및 회전판(30′)의 회전과 관계없이 설치되어 있어야 한다. 그러나, 회전판(30′)과 허브(10)의 회전에 의한 자기장의 영향 등으로 상기 고정판(20′)이 회전판(30′) 및 허브(10)의 회전에 영향을 받을 수도 있는 바, 이에 고정판(20′)의 하측 단부에 회전방지 추(40′)를 구비하여 고정판(20′)의 회전을 방지한다.

상기 회전방지 추(40′)는 고정판(20′)에 있어 중력방향으로 더욱 많은 힘이 작용하도록 하여 자기장 등의 영향으로부터 고정판(20′)이 회전할 가능성을 현저히 줄일 수 있다. 여기서, 상기 회전방지 추(40′)의 재질은 철 또는 납 등 중력방향으로 충분한 힘을 가할 수 있는 자중효과를 지닐 수 있는 금속성 물질로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정판(20′)의 내측 일측면에는 적어도 하나 이상의 발전기 영구자석(51)과 발전기 영구자석을 그 내부에 포함하고 있는 발전기 코일(52)로 이루어진 발전기(50)가 구비된다.

또한, 상기 고정판(20′)의 회전판(30′)과 마주보고 있는 면에는, 회전판(30′)과 마찬가지로 이격용 자석(81′,82′)을 구비한다. 이 때, 고정판(20′)과 회전판(30′)의 자석은 서로 같은 극을 마주보도록 하여 양 판 사이에 서로 밀어내는 힘(척력)이 작용하도록 한다.

한편, 상기 발전기(50)의 발전기 코일(52)에 생성된 유도전류는 고정판(20′) 외부로 배선에 의하여 연결된 점등장치(100′)로 흘러 점등을 하게 된다. 이 때, 발전기 코일(52)이 고정판(20′)에 부착되어 있으므로, 점등장치(100′) 역시 고정판 외면 또는 자전거 차대 등 회전하지 아니하는 부재에 설치되어야 한다. 자전거 차대와 같이 허브(10)로부터 거리가 있는 곳에 점등장치(100′)를 설치하려면, 바퀴살 쪽이 아니라 허브(10)에 구멍을 뚫어서 배선을 구비하여야 바퀴살의 회전에 따른 배선의 단락을 방지할 수 있을 것이다. 발전기 코일(52)로부터 점등장 치(100′)까지 거리가 멀 경우, 배선에 커넥터를 사용하여 연결할 수 있음은 물론이다.

이상 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 전술한 실시예로부터 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 추론할 수 있는 범위에까지 미침은 당연하다 할 것이다.

도 1은 본 자전거용 발광장치에 대하여 자전거 바퀴 전방 또는 후방 방향에서 바라본 단면도이다.

도 2는 본 자전거용 발광장치의 고정판과 기어부에 대한 사시도이다.

도 3은 본 자전거용 발광장치의 회전판과 허브에 대한 사시도이다.

도 4는 본 자전거용 발광장치의 회전체 커버에 대한 사시도이다.

도 5는 본 자전거용 발광장치에 사용되는 발전기의 부품분해도이다.

도 6은 본 자전거용 발광장치에서의 회전체 커버 및 그 내부부품에 대한 조립도이다.

도 7은 본 자전거용 발광장치의 또 다른 실시예에서의 자전거 바퀴 전방 또는 후방 방향에서 바라본 단면도이다.

<주요 도면부호에 대한 설명>

1 자전거용 발광장치 60 기어부

10 허브 61 대기어

20,20′ 고정판 62 소기어

30,30′ 회전판 63 축

40,40′ 회전방지용 추 70 회전체 커버

50 발전기 81,81′ 좌우 이격용 자석

51 발전기 영구자석 82,82′ 상하 이격용 자석

52 발전기 코일 90 연결콘넥터

53,54 요크 100,100′ 점등장치

55 보빈 101,102,103 발광다이오드(LED)

Claims (7)

1. 자전거 바퀴의 허브(10)에 고정되는 회전판(30);

   상기 회전판(30)과 이격되게 회전판(30)의 내측에 구비되는 고정판(20);

   상기 고정판(20)의 일측면에 원주방향을 따라 구비되는 대기어(61);

   상기 고정판(20)과 회전판(30)에 서로 대향되게 설치되며 고정판(20)을 회전판(30)으로부터 이격시키는 이격용 자석(81,82);

   상기 대기어(61)에 소기어(62)를 개재하여 연결되는 발전기(50); 및

   상기 발전기(50)에 연결되는 점등장치(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 발광장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고정판(20)의 하부 끝단에 회전방지용 추(40)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자전거용 발광장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 회전판(30)을 감싸도록 허브(10)에 고정되는 회전체 커버(70)를 더 구비함을 특징으로 하는 자전거용 발광장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 발전기(50)는 상기 회전체 커버(70) 또는 상기 회전판(30)의 일측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 자전거용 발광장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 회전판(30)은 그 단면이 'H' 자 또는 실린더 형상인 것을 특징으로 하는 자전거용 발광장치.
6. 자전거 바퀴의 허브(10)에 고정되는 회전판(30′);

   상기 회전판(30′)과 이격되게 회전판(30′)을 둘러싸도록 구비되는 고정판(20′);

   상기 회전판(30′)의 일측면에 원주방향을 따라 구비되는 대기어(61);

   상기 고정판(20′)과 회전판(30′)에 서로 대향되게 설치되며 고정판(20′)을 회전판(30′)으로부터 이격시키는 이격용 자석(81′,82′);

   상기 대기어(61)에 소기어(62)를 개재하여 연결되는 발전기(50); 및

   상기 발전기(50)에 연결되는 점등장치(100′)를 포함하는 것을 특징으로 하 는 자전거용 발광장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 고정판(20′)의 내측 하부 끝단에 회전방지용 추(40′)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자전거용 발광장치.

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