KR101630828B1 - 발전 장치 - Google Patents

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KR101630828B1
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키이치 타케하나
토시이치 타케하나
코지 타케하나
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제이에이치에루 가부시키가이샤
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Abstract

소형·콤팩트화가 도모되고, 변속비(變速比)를 크게 하는 것이 가능한 발전 장치를 제공한다.
구동륜으로서의 전륜(前輪) 및 피(被)구동륜으로서의 후륜(後輪)(13)을 구비하는 차량의 발전 장치(20)에 있어서, 태양(太陽) 톱니바퀴(38)와 동심(同心)으로 환상(環狀)의 내치기어(37)를 배치하는 것과 함께 내치기어(37)와 태양 톱니바퀴(38)와의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴(36)를 개장(介裝)한 입력 측 톱니바퀴 기구로서의 톱니바퀴 기구(30A)가, 후륜(13)의 회전축으로서의 컵 형상 조인트(51)와 축심을 일치시킨 지지축으로서의 통부재(筒部材)(22)를 통하여 차량에 고정되고, 톱니바퀴 기구(30A)의 내치기어(37)가, 후륜(13)과 일체 회전 가능하게 형성되고, 태양 톱니바퀴(38)에, 통부재(22)를 관통하는 출력축(52)이 고정되고, 출력축(52)에 발전기(53)가 설치된다.

Description

발전 장치{POWER GENERATION DEVICE}
본 발명은, 각종 장치, 차량 등에 설치되는 회전축에 톱니바퀴 기구를 통하여 접속된 발전기에 의하여 발전을 행하는 발전 장치에 관한 것이다.
종래, 회전축으로서의 차량의 비(非)구동륜의 차축에, 차축용 풀리(pulley)가 설치되고, 차량에 구비하는 발전기의 회전축에 발전기용 풀리가 설치되고, 차축용 풀리와 발전기용 풀리에 벨트가 걸리고, 비구동륜의 회전에 수반하여 발전기의 회전축을 회전시켜 발전하는 것이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
일본국 실용신안등록공보 제3170663호
특허 문헌 1에 있어서, 발전기의 발전 능력을 늘리기 위하여 차축용 풀리와 발전기용 풀리와의 외경비(外徑比)를 크게 하는 경우, 차축용 풀리의 외경을 발전기용 풀리보다 크게 하게 되지만, 차축과 차체의 바닥 패널과의 사이의 스페이스가 한정되어 있기 때문에, 차축용 풀리의 외경을 크게 하는데 제약을 받는다. 또한, 차축용 풀리, 발전기용 풀리 사이의 큰 스페이스가 벨트로 점유된다.
본 발명은, 상술(上述)한 사정을 감안하여 이루어 진 것이고, 소형·콤팩트화가 도모되고, 변속비(變速比)를 크게 하는 것이 가능한 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 중공(中空)의 지지축의 일단부(一端部)에 입력 측 톱니바퀴 기구가 지지되고, 상기 중공의 지지축의 타단부(他端部)에 출력 측 톱니바퀴 기구가 지지되고, 각 톱니바퀴 기구가, 평판(平板)으로 형성되고 상기 지지축의 단부에 고정된 일방(一方)의 측판(側板)과, 평판으로 형성되고 외면(外面)에 베어링을 지지하도록 형성된 타방(他方)의 측판을 가지고, 상기 한 쌍의 측판의 사이에, 태양(太陽) 톱니바퀴와 동심(同心)으로 환상(環狀)의 내치기어를 배치하고, 상기 내치기어와 상기 태양 톱니바퀴의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴를 상기 측판에 장착된 칼라에 회전 가능하게 지지하여 구성되고, 상기 입력 측 톱니바퀴 기구의 내치기어가 외부 동력으로 구동되고, 상기 입력 측 톱니바퀴 기구 및 상기 출력 측 톱니바퀴 기구는, 각 일방의 측판이 마주보도록 대향 배치되고, 상기 지지축의 중공 내(內)를 각 톱니바퀴 기구의 태양 톱니바퀴를 연결하여 연장되고, 각 톱니바퀴 기구의 한 쌍의 측판을 관통하고, 각 타방의 측판의 외면에 설치한 상기 베어링으로 회전 가능하게 지지된 출력축을 구비하고, 상기 출력 측 톱니바퀴 기구로부터 연장되는 상기 출력축에 발전기의 이너 로터가 고정되고, 상기 출력 측 톱니바퀴 기구의 내치기어에, 상기 이너 로터를 둘러싸도록 상기 발전기의 아우터 로터가 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 상기 입력 측 톱니바퀴 기구의 내치기어가 이동체의 피(被)구동륜에 연결되도록 하여도 무방하다.
상기 구성에 있어서, 상기 입력 측 톱니바퀴의 내치기어가 외부 동력으로 회전하는 회전축에 연결되도록 하여도 무방하다.
상기 구성에 있어서, 상기 입력 측 톱니바퀴 기구 및 상기 출력 측 톱니바퀴 기구는 톱니바퀴 상자에 수납되고, 상기 톱니바퀴 상자를 구성하는 한 쌍의 측판과 상기 내치기어와의 사이에 O링이 설치되고, 상기 톱니바퀴 상자 내(內)가 실(seal)되도록 하여도 무방하다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 외부 동력으로 회전하는 회전축을 구비하고, 태양(太陽) 톱니바퀴와 동심(同心)으로 환상(環狀)의 내치기어를 배치하는 것과 함께 상기 내치기어와 상기 태양 톱니바퀴와의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴를 개장(介裝)한 입력 측 톱니바퀴 기구가, 상기 회전축과 축심을 일치시킨 지지축을 통하여 상기 회전축 근방의 고정부에 고정되고, 상기 입력 측 톱니바퀴 기구의 상기 내치기어가, 상기 회전축과 일체 회전 가능하게 형성되고, 상기 태양 톱니바퀴에, 상기 지지축을 관통하는 출력축이 고정되고, 상기 출력축에 발전기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 회전축의 회전을 이용하고, 회전축의 회전을 증속시켜 출력축으로부터 출력할 수 있고, 발전기에 의한 발전량을 늘릴 수 있다. 또한, 복수의 중간 톱니바퀴를 통하여 내치기어로부터 태양 톱니바퀴, 또는 태양 톱니바퀴로부터 내치기어로 전해지는 동력을 복수의 중간 톱니바퀴로 분담할 수 있고, 중간 톱니바퀴를 소형으로 할 수 있기 때문에, 전달되는 토크(torque)를 확보하면서 톱니바퀴 기구의 소형·콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은, 구동륜 및 피(被)구동륜을 구비하는 이동체의 발전 장치에 있어서, 태양 톱니바퀴와 동심으로 환상의 내치기어를 배치하는 것과 함께 상기 내치기어와 상기 태양 톱니바퀴와의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴를 개장한 입력 측 톱니바퀴 기구가, 상기 피구동륜의 회전축과 축심을 일치시킨 지지축을 통하여 상기 이동체에 고정되고, 상기 입력 측 톱니바퀴 기구의 상기 내치기어가, 상기 피구동륜과 일체 회전 가능하게 형성되고, 상기 태양 톱니바퀴에, 상기 지지축을 관통하는 출력축이 고정되고, 상기 출력축에 발전기가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 복수의 중간 톱니바퀴를 통하여 내치기어로부터 태양 톱니바퀴로, 또는 태양 톱니바퀴로부터 내치기어로 전해지는 동력을 복수의 중간 톱니바퀴로 분담할 수 있고, 중간 톱니바퀴를 소형으로 할 수 있기 때문에, 전달되는 토크를 확보하면서 톱니바퀴 기구의 소형·콤팩트화, 나아가서는, 이동체의 소형·콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 내치기어보다도 태양 톱니바퀴의 톱니수가 적어지기 때문에, 내치기어보다도 태양 톱니바퀴의 회동 각도를 크게 할 수 있고, 피구동륜의 회전을 증속하여 출력축으로부터 출력할 수 있고, 발전기에 의한 발전량을 늘릴 수 있다.
상기 구성에 있어서, 태양 톱니바퀴와 동심으로 환상의 내치기어를 배치하는 것과 함께 상기 내치기어와 상기 태양 톱니바퀴와의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴를 개장한 출력 측 톱니바퀴 기구가, 상기 지지축에 고정되고, 상기 출력 측 톱니바퀴 기구의 태양 톱니바퀴에 상기 출력축이 고정되고, 상기 출력축 상에 상기 발전기의 이너 로터가 고정되고, 상기 출력 측 톱니바퀴 기구의 내치기어에, 상기 이너 로터를 둘러싸도록 배치된 상기 발전기의 아우터 로터가 고정되도록 하여도 무방하다. 이 구성에 의하면, 이너 로터와 아우터 로터를 역방향으로 회전시켜 상대 회전수를 늘릴 수 있고, 발전기에 의한 발전량을 보다 한층 늘릴 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 입력 측 톱니바퀴 기구 및 상기 출력 측 톱니바퀴 기구는 톱니바퀴 상자에 수납되고, 상기 톱니바퀴 상자를 구성하는 한 쌍의 측판과 상기 내치기어와의 사이에 O링이 설치되고, 상기 톱니바퀴 상자 내(內)가 실(seal)되도록 하여도 무방하다. 이 구성에 의하면, 톱니바퀴 상자 내(內)에 흙먼지, 이수(泥水), 이물 등이 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 구성에 있어서, 상기 출력축 상에 상기 발전기의 로터가 고정되고, 상기 고정부에, 상기 로터를 둘러싸도록 배치된 상기 발전기의 고정자가 고정되도록 하여도 무방하다. 이 구성에 의하면, 고정자에 대하여 로터를 회전시켜 발전기에 의하여 발전할 수 있다. 또한, 고정부에 직접 고정자를 장착하기 때문에, 발전 장치를 보다 한층 소형·콤팩트로 할 수 있다.
본 발명은, 외부 동력으로 회전하는 회전축을 구비하고, 태양 톱니바퀴와 동심으로 환상의 내치기어를 배치하는 것과 함께 내치기어와 태양 톱니바퀴와의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴를 개장한 입력 측 톱니바퀴 기구가, 회전축과 축심을 일치시킨 지지축을 통하여 회전축 근방의 고정부에 고정되고, 입력 측 톱니바퀴 기구의 내치기어가, 회전축과 일체 회전 가능하게 형성되고, 태양 톱니바퀴에, 지지축을 관통하는 출력축이 고정되고, 상기 출력축에 발전기가 설치되기 때문에, 회전축의 회전을 이용하고, 회전축의 회전을 증속시켜 출력축으로부터 출력할 수 있고, 발전기에 의한 발전량을 늘릴 수 있다. 또한, 복수의 중간 톱니바퀴를 통하여 내치기어로부터 태양 톱니바퀴, 또는 태양 톱니바퀴로부터 내치기어로 전해지는 동력을 복수의 중간 톱니바퀴로 분담할 수 있고, 중간 톱니바퀴를 소형으로 할 수 있기 때문에, 전달되는 토크를 확보하면서 톱니바퀴 기구의 소형·콤팩트화를 도모할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관련되는 제1 실시예의 발전 장치가 탑재된 차량을 도시하는 모식도이다.
도 2는, 후륜에 접속된 발전 장치를 도시하는 단면도이다.
도 3은, 도 2에 도시한 발전 장치의 요부 확대도이다.
도 4는, 도 2의 IV－IV선 단면도이다.
도 5는, 발전 장치를 차량 이외에 적용한 제2 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 6은, 제3 실시예의 발전 장치를 도시하는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.
＜제1 실시예＞
도 1은, 본 발명에 관련되는 제1 실시예의 발전 장치(20)가 탑재된 차량(10)을 도시하는 모식도이다.
차량(10)은, 차체(11)와, 차체(11)에 회전 가능하게 지지된 좌우 한 쌍의 구동륜으로서의 전륜(前輪)(12, 12) 및 비구동륜으로서의 좌우 한 쌍의 후륜(後輪)(13, 13)과, 전륜(12, 12)를 구동하는 파워 유닛(14)과, 후륜(13, 13)에 각각 접속된 좌우 한 쌍의 발전 장치(20, 20)를 구비한다. 이와 같이, 좌우의 후륜(13, 13)에 각각 발전 장치(20)를 접속하는 것으로, 차량(10)의 좌우의 중량 밸런스나, 후륜(13)이 회전할 때의 저항을 좌우 균등하게 하는 것이 가능하게 된다.
전륜(12, 12)은, 차체(11)에 지지된 조타(操舵) 장치(미도시)에 접속되고, 승차한 운전자의 핸들 조작에 의하여 좌우로 조타된다. 파워 유닛(14)은, 엔진 또는 전동 모터, 혹은 엔진 및 전동 모터로 이루어진다. 엔진의 경우는, 엔진의 연료를 모으는 연료 탱크를 구비하고, 전동 모터의 경우는, 전동 모터를 구동하는 구동용 배터리와, 구동용 배터리를 충전하는 충전기를 구비한다. 엔진 및 전동 모터 중 어느 경우도, 차량에 구비하는 보기(補機) 부품에 전력을 공급하는 보기용 배터리를 탑재하고 있어도 무방하다. 구동용 배터리 및 보기용 배터리에는, 발전 장치(20, 20)에서 발전된 전력을 저장할 수 있다.
파워 유닛(14)은, 직접, 또는 클러치, 변속기를 통하여 전륜(12, 12)에 접속된다. 후륜(13, 13)은, 뒤에서 상세하게 서술하는 발전 장치(20, 20)의 일부를 통하여 차체(11)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
도 2는, 후륜(13)에 접속된 발전 장치(20)를 도시하는 단면도이다.
발전 장치(20)는, 차체(11)(도 1 참조)에 고정되는, 혹은 차체(11)의 일부를 구성하는 고정 부재(部材)(21)와, 고정 부재(21)에 장착된 통부재(22)와, 통부재(22)의 양단부(兩端部)에 각각 장착된 톱니바퀴 기구(30A, 30B)와, 일방(一方)의 톱니바퀴 기구(30A) 및 후륜(13)의 각각을 접속하는 컵 형상 조인트(51)와, 2개의 톱니바퀴 기구(30A, 30B)에 걸쳐진 출력축(52)과, 출력축(52)을 회전축으로 하는 것과 함께 타방(他方)의 톱니바퀴 기구(30B)에 설치된 발전기(53)를 구비한다.
고정 부재(21)는, 통부재(22)의 축방향으로 사이를 떼고 배치된 한 쌍의 종판(縱板)(24, 24)과 종판(24, 24)의 단부에 장착된 한 쌍의 횡판(橫板)(25, 25)으로 이루어진다.
통부재(22)는, 고정 부재(21)의 종판(24, 24)을 관통하고, 용접으로 종판(24, 24)에 장착되어 있다.
톱니바퀴 기구(30A, 30B)는, 복수의 톱니바퀴를 구비하고, 입력에 대하여 출력을 증속 또는 감속하는 변속 기구이고, 그 톱니바퀴의 구성에 의하여, 소형화·경량화 및 콤팩트화가 도모되어 있다.
컵 형상 조인트(51)는, 후륜(13)의 차축에 상당하는 부재이고, 중앙이 패인 컵 형상으로 형성되고, 컵의 외주부(外周部)가 톱니바퀴 기구(30A)의 외주부에 장착되고, 컵의 바닥부가 복수의 볼트(55) 및 너트(56)로 후륜(13)을 구성하는 휠(13A)에 장착되어 있다. 덧붙여, 부호 57은 컵 형상 조인트(51)의 외주부에 복수의 볼트(58)로 장착된 브레이크 디스크(brake disc)이고, 도시하지 않는 디스크 브레이크(disc brake)를 구성하는 브레이크 캘리퍼(brake caliper)로 제동되는 부품이다. 컵 형상 조인트(51)의 재질로서는, 차량 중량 및 관성 모멘트를 보다 작게 하기 위하여, 알루미늄, 마그네슘, 티탄 또는 이들 금속의 합금 등 경량 금속이 호적하다.
도시하는 바와 같이, 톱니바퀴 기구(30A) 및 컵 형상 조인트(51)는, 후륜(13)의 휠(13A)의 내측에서 또한 후륜(13)의 폭내에 들어가도록 소형으로 형성되어 있다.
출력축(52)은, 통부재(22) 내(內)를 관통하고, 톱니바퀴 기구(30A, 30B)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 발전기(53)는, 톱니바퀴 기구(30B)의 외주부에 장착된 통상의 아우터 로터(61)와, 출력축(52)에 장착구(62)를 통하여 장착된 이너 로터(63)를 구비하고, 아우터 로터(61)와 이너 로터(63)와의 상대 회전에 의하여 발전한다.
장착구(62)는, 이너 로터(63)의 일측면에 복수의 볼트(65)로 장착된 조인트 부재(66)와, 조인트 부재(66) 및 출력축(52)의 각각을 관통하는 연결 핀(67)과, 연결 핀(67)의 빠짐 방지로서 연결 핀(67)의 선단부를 관통하는 분할 핀(68)을 구비한다.
톱니바퀴 기구(30B) 및 발전기(53)는, 통부재(22)에 외팔보로 지지되기 때문에, 양팔보로 지지하는 경우에 비교하여 지지 부재를 줄일 수 있고, 중량, 코스트, 점유 스페이스를 줄일 수 있다.
도면 중의 부호 27은 톱니바퀴 기구(30B) 및 발전기(53)의 주위를 덮는 커버 부재이고, 노면으로부터 차체에 세게 튀겨진 우수(雨水), 이수나, 흙먼지 등으로부터 발전기(53)를 보호한다. 커버 부재(27)는, 고정 부재(21)의 종판(24)의 측면에 장착된 커버 지지 부재(28, 28)에 볼트(23) 및 너트(26)로 장착되어 있다. 커버 부재(27)는, 커버 지지 부재(28, 28)에 장착된 통상의 커버 본체(45)와, 커버 본체(45)에 볼트(46) 및 너트(47)로 착탈 가능하게 장착된 덮개 부재(48)로 이루어진다. 커버 부재(27)에는, 발전기(53)로부터 발전 전력을 외부로 꺼내는 도선(導線)(미도시)을 통과하기 위한 도선 삽통(揷通) 구멍(미도시)이 뚫려 있다.
도 3은, 도 2에 도시한 발전 장치(20)의 요부 확대도, 도 4는, 도 2의 IV－IV선 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 톱니바퀴 기구(30A)는, 통부재(22)의 단부에 용접으로 장착된 측판(31)과, 측판(31)에 대향하도록 사이를 떼고 배치된 측판(32)과, 측판(31, 32)에 복수의 볼트(33)로 각각 장착된 복수의 칼라(collar, 34)와, 칼라(34)의 각각에 회전 가능하게 지지된 중간 톱니바퀴(36)와, 중간 톱니바퀴(36)에 맞물리도록 복수의 중간 톱니바퀴(36)의 외측에 배치된 환상의 내치기어(37)와, 복수의 중간 톱니바퀴(36)에 맞물리는 것과 함께 출력축(52)에 스플라인 결합된 태양 톱니바퀴(38)를 구비한다.
측판(31, 32)은 원판이고, 일방의 측판(31)은, 출력축(52)이 관통하고, 타방의 측판(32)은, 볼 베어링(35)을 통하여 출력축(52)의 선단부를 회전 가능하게 지지하고 있다.
측판(32)은, 자세한 것은, 출력축(52)의 축방향을 따라 돌출하는 통부(32a)를 일체로 구비한다. 통부(32a)는, 그 내측에, 볼 베어링(35)과, 볼 베어링(35)의 빠짐 방지를 하는 스냅 링(snap ring)(44)과, 통부(32a)의 개구부 측에 설치된 오일 실(54)이 배치되어 있다.
칼라(34)는 통상이고, 칼라(34)가 측판(31, 32) 사이에 끼인 상태에서, 측판(31, 32) 및 칼라(34)에 볼트(33)가 관통하고, 볼트(33)의 선단부에 너트(41)가 나사 결합되어 있다.
중간 톱니바퀴(36)는, 복수 설치되기 때문에, 내치기어(37)로부터 태양 톱니바퀴(38)에 토크를 복수의 중간 톱니바퀴(36)로 분담하여 전하는 것이 가능하게 된다.
내치기어(37)는, 그 외주부에 컵 형상 조인트(51)의 외주부가 감합하고, 용접에 의하여 장착되어 있다. 내치기어(37)의 외주부는, 측판(31, 32)의 외주 가장자리보다도 반경 방향 외측에 위치하고, 내치기어(37)의 외경은, 측판(31, 32)의 외경보다도 크다. 이것에 의하여, 내치기어(37)의 외주부에 컵 형상 조인트(51)를 장착하기 쉽게 할 수 있다.
내치기어(37)와 태양 톱니바퀴(38)는, 톱니수의 비가 예를 들어 2 : 1이고, 내치기어(37)가 회동하면, 내치기어(37)의 회전은 복수의 중간 톱니바퀴(36)를 통하여 태양 톱니바퀴(38)에 전해지고, 내치기어(37)의 회동 각도에 대하여 태양 톱니바퀴(38)의 회동 각도는 2배가 된다.
톱니바퀴 기구(30A)에 있어서, 한 쌍의 측판(31, 32) 사이에 복수의 칼라(34)가 배치된 상태에서, 측판(31, 32) 및 복수의 칼라(34)를 관통하는 볼트(33)와, 볼트(33)에 나사 결합된 너트(41)에 의하여, 측판(31, 32)이 체결된다. 이 결과, 측판(31, 32) 사이의 거리가 일정하게 유지되고, 중간 톱니바퀴(36)와 측판(31, 32)과의 클리어런스가 일정하게 되어, 중간 톱니바퀴(36)의 회전을 안정시킬 수 있다. 칼라(34)는, 상기한 측판(31, 32)의 거리를 일정하게 유지하는 기능과, 중간 톱니바퀴(36)를 회전 가능하게 지지하는 기능을 가지기 때문에, 부품수를 삭감할 수 있고, 코스트를 억제할 수 있다.
한 쌍의 측판(31, 32)은, 복수의 중간 톱니바퀴(36), 내치기어(37) 및 태양 톱니바퀴(38)을 수납하는 톱니바퀴 상자(42)를 구성하고 있다.
내치기어(37)는, 그 측면(37a, 37a)이 한 쌍의 측판(31, 32)에 접동(摺動) 가능하게 지지되어 있다. 측판(31, 32)의 내측면(31b, 32b)의 외주 측에는 환상의 O링 홈(31c, 32c)이 형성되고, O링 홈(31c, 32c)에 각각 O링(43)이 배치되고, 측판(31, 32)과 내치기어(37)와의 사이가 실되어 있다. 이와 같이, O링(43)을 설치하는 것으로, 톱니바퀴 상자(42) 내에, 흙먼지, 진흙, 우수 등이 들어가지 않도록 할 수 있고, 톱니바퀴 상자(42) 내에 있어서의 톱니바퀴 회동 지지 부분 및 톱니바퀴 맞물림 부분의 마모 등의 영향을 억제할 수 있다.
출력축(52)은, 단부에 수 스플라인(52a)이 형성되어 있다. 수 스플라인(52a)은, 태양 톱니바퀴(38)에 형성된 암 스플라인(38a)과 스플라인 결합되고, 태양 톱니바퀴(38)로부터 출력축(52)에 동력이 전달된다.
도 2에 도시한 톱니바퀴 기구(30B)는, 톱니바퀴 기구(30A)와 동일 구조이고, 단지 장착의 방향이 다르다. 이와 같이, 동일 구조의 톱니바퀴 기구(30A, 30B)를 이용하는 것으로, 톱니바퀴 상자(42)의 코스트를 억제할 수 있다.
도 2에 있어서, 톱니바퀴 기구(30A, 30B)의 각각의 측판(32)에 볼 베어링(35)을 설치하였지만, 이것에 한하지 않고, 볼 베어링(35)을, 톱니바퀴 기구(30A, 30B)의 각각의 측판(31)에 설치하여 출력축(52)을 지지하여도 무방하다.
이상에 서술한 톱니바퀴 기구(30A)의 작용을 다음에 설명한다.
도 4에 있어서, 화살표 A로 도시하는 바와 같이 내치기어(37)가 회동하면, 각 중간 톱니바퀴(36)가 화살표 B로 도시하는 바와 같이 회전하고, 태양 톱니바퀴(38) 및 출력축(52)이, 화살표 C로 도시하는 바와 같이 일체적으로 회전한다. 이 때, 내치기어(37)에 대하여 태양 톱니바퀴(38)가 반대 방향으로 회전하고, 또한 내치기어(37)의 회동 각도에 대하여 태양 톱니바퀴(38)의 회동 각도는 2배가 된다. 예를 들어, 내치기어(37)가 360°(1회전) 회동하면, 태양 톱니바퀴(38)는, 720°(2회전) 회동한다. 상대 회전으로서는, 내치기어(37)의 360°의 회동 각도에 대하여 태양 톱니바퀴(38)는, 360 + 720 = 1080°회동한다. 바꾸어 말하면, 내치기어(37)가 일회전하는 사이에, 태양 톱니바퀴(38)가 내치기어(37)에 대하여 3회전한다.
또한, 도 2에 도시한 톱니바퀴 기구(30B)에서는, 출력축(52)과 함께 태양 톱니바퀴(38)가 회전하는 것으로, 태양 톱니바퀴(38)의 회전이, 복수의 중간 톱니바퀴(36)를 통하여 내치기어(37)에 전해지기 때문에, 토크의 전달 방향은, 톱니바퀴 기구(30A)와는 반대로 된다. 그러나, 톱니바퀴 기구(30B)의 내치기어(37)와 태양 톱니바퀴(38)와의 톱니수의 비는, 톱니바퀴 기구(30A)와 동일하기 때문에, 상대 회전수는 동일하게 된다.
이와 같이, 톱니바퀴 기구(30A, 30B)에 있어서, 내치기어(37)와 태양 톱니바퀴(38)와의 톱니수의 비를 2 : 1로 한 예를 나타내었지만, 이것에 한하지 않고, 발전기(53)(도 2 참조)의 사양, 구동용 배터리의 사용 상황, 차량(10)(도 1 참조)의 사용 환경 등에 따라 알맞게 변경하여도 무방하다.
내치기어(37)로부터 태양 톱니바퀴(38)로 전달되는 토크는, 복수(4개)의 중간 톱니바퀴(36)로 분산되기 때문에, 1개의 중간 톱니바퀴(36)로 전하는 토크를 보다 작게 할 수 있고, 중간 톱니바퀴(36)를, 외경, 폭을 작게 하여 소형으로 할 수 있다. 중간 톱니바퀴(36)가 소형으로 되면, 내치기어(37), 태양 톱니바퀴(38) 사이의 거리를 줄일 수 있고, 내치기어(37)를 소경(小徑)으로 할 수 있다. 이 결과, 톱니바퀴 기구(30A, 30B)(톱니바퀴 기구(30B)에 관하여는 도 2 참조)의 소형·콤팩트화 및 경량화를 도모할 수 있다. 덧붙여, 중간 톱니바퀴(36)의 개수는, 상기의 개수에 한하지 않고, 복수이면 된다.
이상의 도 1 ~ 도 4에 도시한 바와 같이, 구동륜으로서의 전륜(12, 12) 및 피구동륜으로서의 후륜(13, 13)을 구비하는 이동체로서의 차량(10)의 발전 장치(20)에 있어서, 태양 톱니바퀴(38)와 동심으로 환상의 내치기어(37)를 배치하는 것과 함께 내치기어(37)와 태양 톱니바퀴(38)와의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴(36)를 개장한 입력 측 톱니바퀴 기구로서의 톱니바퀴 기구(30A)가, 후륜(13)의 회전축으로서의 컵 형상 조인트(51)와 축심을 일치시킨 지지축으로서의 통부재(22)를 통하여 차량(10)의 차체(11)에 고정되고, 톱니바퀴 기구(30A)의 내치기어(37)가, 후륜(13)과 일체 회전 가능하게 형성되고, 태양 톱니바퀴(38)에, 통부재(22)를 관통하는 출력축(52)이 고정되고, 출력축(52)에 발전기(53)가 설치된다.
이 구성에 의하면, 복수의 중간 톱니바퀴(36)를 통하여 내치기어(37)로부터 태양 톱니바퀴(38), 또는(톱니바퀴 기구(30B)의 경우는) 태양 톱니바퀴(38)로부터 내치기어(37)로 전해지는 동력을 복수의 중간 톱니바퀴(36)로 분담할 수 있고, 중간 톱니바퀴(36)를 소형으로 할 수 있기 때문에, 전달되는 토크를 확보하면서 톱니바퀴 기구(30A, 30B)의 소형·콤팩트화, 나아가서는, 차량(10)의 소형·콤팩트화를 도모할 수 있다.
또한, 내치기어(37)보다도 태양 톱니바퀴(38)의 톱니수가 적어지기 때문에, 내치기어(37)보다도 태양 톱니바퀴(38)의 회동 각도를 크게 할 수 있고, 후륜(13)의 회전을 증속하여 출력축(52)으로부터 출력할 수 있고, 발전기(53)에 의한 발전량을 늘릴 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 태양 톱니바퀴(38)와 동심으로 환상의 내치기어(37)를 배치하는 것과 함께 내치기어(37)와 태양 톱니바퀴(38)와의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴(36)를 개장한 출력 측 톱니바퀴 기구로서의 톱니바퀴 기구(30B)가, 통부재(22)에 고정되고, 톱니바퀴 기구(30B)의 태양 톱니바퀴(38)에 출력축(52)이 고정되고, 출력축(52) 상에 발전기(53)의 이너 로터(63)가 고정되고, 톱니바퀴 기구(30B)의 내치기어(37)에, 이너 로터(63)를 둘러싸도록 배치된 발전기(53)의 아우터 로터(61)가 고정되기 때문에, 이너 로터(63)와 아우터 로터(61)를 역방향으로 회전시켜 상대 회전수를 늘릴 수 있고, 발전기(53)에 의한 발전량을 보다 한층 늘릴 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 톱니바퀴 기구 30A 및 톱니바퀴 기구 30B는, 각각 톱니바퀴 상자(42)에 수납되고, 톱니바퀴 상자(42)를 구성하는 한 쌍의 측판(31, 32)과 내치기어(37)와의 사이에 O링(43)이 설치되고, 톱니바퀴 상자(42) 내가 실되기 때문에, 톱니바퀴 상자(42) 내에 흙먼지, 이수, 이물 등이 들어가는 것을 방지할 수 있다.
＜제2 실시예＞
도 5는, 발전 장치(20A)를 차량(10)(도 1 참조) 이외에 적용한 제2 실시예를 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시한 제1 실시예와 동일 구성에 관하여는 동일 부호를 붙이고, 설명은 생략한다.
발전 장치 20A는, 발전 장치 20(도 2 참조)의 컵 형상 조인트 51에 대하여 컵 형상 조인트 51A만 다르다. 즉, 컵 형상 조인트 51A에는, 컵 형상 조인트 51에 장착되어 있던 브레이크 디스크(57), 브레이크 디스크(57)를 장착하기 위한 복수의 볼트(58), 브레이크 디스크(57)가 배치되는 환상의 오목부, 볼트(58)가 비틀어박히는 암나사가 설치되어 있지 않다.
발전 장치(20A)는, 예를 들어, 공장 등에 설치된 각종 기계, 장치 등의 회전축(16)에 조인트(17)를 통하여 접속된다. 조인트(17)는, 회전축(16) 및 컵 형상 조인트(51A)와 각각 볼트(18) 및 너트(19)로 체결된다.
이와 같이, 각종 장치의 회전축(16)에 발전 장치(20A)를 접속하는 것에 의하여, 큰 스페이스를 점유하는 것 없이 발전 장치(20A)를 설치할 수 있고, 또한 큰 변속비에도 대응할 수 있고, 발전기(53)의 발전량을 늘릴 수 있다.
덧붙여, 회전축(16)과 발전 장치(20A)와의 접속은, 상기한 조인트(17)에 한하지 않고, 다른 형태의 조인트 수단을 이용하여도 무방하다.
커버 부재(27)에는, 내부에 가득 찬 열을 외부로 빠져나가게 하기 위하여 개폐 가능한 개구를 설치하여도 무방하다. 또한, 공장 등의 옥내에서 발전 장치(20A)를 사용하는 경우에는, 커버 부재(27)로 발전기(53)를 먼지 등으로부터 보호하지만, 먼지 등이 적은 환경에서는, 커버 부재(27)를 설치하지 않아도 무방하다.
이상의 도 3, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 외부 동력으로 회전하는 회전축(16)을 구비하고, 태양 톱니바퀴(38)와 동심으로 환상의 내치기어(37)를 배치하는 것과 함께 내치기어(37)와 태양 톱니바퀴(38)와의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴(36)를 개장한 톱니바퀴 기구(30A)가, 회전축(16)과 축심을 일치시킨 통부재(22)를 통하여 회전축(16) 근방의 고정부로서의 고정 부재(21)에 고정되고, 톱니바퀴 기구(30A)의 내치기어(37)가, 회전축(16)과 일체 회전 가능하게 형성되고, 태양 톱니바퀴(38)에, 통부재(22)를 관통하는 출력축(52)이 고정되고, 출력축(52)에 발전기(53)가 설치된다.
이 구성에 의하면, 회전축(16)의 회전을 이용하고, 회전축(16)의 회전을 증속시켜 출력축(52)으로부터 출력할 수 있고, 발전기(53)에 의한 발전량을 늘릴 수 있다.
＜제3 실시예＞
도 6은, 제3 실시예의 발전 장치(70)를 도시하는 단면도이다.
도 2에 도시한 제1 실시예와 동일 구성에 관하여는 동일 부호를 붙이고, 설명은 생략한다.
발전 장치(70)는, 제1 실시예의 발전 장치(20)(도 2 참조)에 대하여, 톱니바퀴 기구(30B)를 생략한 것이다. 즉, 발전 장치(70)는, 차체(11)(도 1 참조)에 고정되는, 혹은 차체(11)의 일부를 구성하는 고정 부재(71)와, 고정 부재(71)에 장착된 통부재(72)와, 통부재(72)의 일단부에 장착된 톱니바퀴 기구(30A)와, 톱니바퀴 기구(30A)에 장착된 출력축(73)과, 출력축(73)을 회전축으로 하는 것과 함께 고정 부재(71)에 장착된 발전기(74)를 구비한다.
고정 부재(71)는, 통부재(72)에 축방향으로 사이를 떼고 장착된 한 쌍의 종판(24, 76)과, 종판(24, 76)의 단부에 장착된 횡판(25, 25)으로 이루어진다. 종판(76)은, 발전기(74)를 장착하는 볼트(77)가 통과되는 복수의 볼트 삽통 구멍(76a)이 뚫려 있다.
통부재(72)는, 고정 부재(71)의 종판(24, 76)에 관통하는 것과 함께 종판(24)에 용접으로 장착된 소경부(72a)와, 소경부(72a)의 일단부에 일체로 설치된 대경부(大徑部)(72b)로 구성된다.
소경부(72a)는, 그 외 단부가 톱니바퀴 기구(30A)의 측판(31)에 용접으로 장착되어 있다.
대경부(72b)는, 그 내측에, 출력축(73)을 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링(35)과, 스냅 링(44)과, 대경부(72b)의 개구부 측에 설치된 오일 실(54)이 배치되어 있다.
발전기(74)는, 고정 부재(71)의 종판(76)에 볼트(77) 및 너트(78)로 장착된 통상의 고정자(81)와, 출력축(73)에 장착구(62)를 통하여 장착된 로터(63)(즉, 이너 로터(63))를 구비하고, 고정자(81)에 대하여 로터(63)가 회전하는 것에 의하여 발전한다.
발전기(74)의 단부는, 커버 부재(83)로 덮이고, 발전기(74)가, 우수, 이수나, 흙먼지 등으로부터 보호된다. 커버 부재(83)는, 고정자(81)의 외주면에 장착된 통부재(84)와, 통부재(84)에 복수의 볼트(85) 및 너트(86)로 장착된 덮개 부재(87)로 이루어진다.
이상에 서술한 발전 장치(70)의 작용을 다음에 설명한다.
도 4 및 도 6에 있어서, 후륜(13)과 함께 내치기어(37)가 회동하면, 각 중간 톱니바퀴(36)를 통하여 태양 톱니바퀴(38) 및 출력축(73)이 회전한다. 내치기어(37)와 태양 톱니바퀴(38)와의 톱니수의 비가 2 : 1의 경우, 후륜(13) 및 내치기어(37)가 1회전하면, 출력축(73)은 2회전한다. 발전기(74)의 고정자(81)는 고정 부재(71)에 고정되어 있기 때문에, 출력축(73)에 일체적으로 설치된 발전기(74)의 로터(63)와 고정자(81)와의 상대 회전은 2회전이 된다.
발전기(74)에서 발전된 전력은, 차량(10)(도 1 참조)에 탑재된 보기용 배터리 및 구동용 배터리에 저장할 수 있다.
본 실시예의 발전 장치(70)를, 컵 형상 조인트 51에 대신하여 컵 형상 조인트 51A(도 5 참조)를 이용하는 것에 의하여, 도 5에 도시한 바와 같이, 조인트(17)를 통하여 회전축(16)에 접속하도록 하여도 무방하다.
도 6에 있어서, 톱니바퀴 기구(30A)의 측판(32)에 볼 베어링(35)을 설치하였지만, 이것에 한하지 않고, 볼 베어링(35)을, 톱니바퀴 기구(30A)의 측판(31)에 설치하여 출력축(73)을 지지하여도 무방하다.
이상의 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 발전 장치(70)의 출력축(73) 상에 발전기(74)의 로터(63)가 고정되고, 고정부로서의 고정 부재(71)에, 로터(63)를 둘러싸도록 배치된 발전기(74)의 고정자(81)가 고정되기 때문에, 고정자(81)에 대하여 로터(63)를 회전시켜 발전기(74)에 의하여 발전할 수 있다. 또한, 고정 부재(71)에 직접 고정자(81)를 장착하기 때문에, 발전 장치(70)를 보다 한층 소형·콤팩트로 할 수 있다.
상술한 실시예는, 어디까지나 본 발명의 일 태양을 나타내는 것이고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변형 및 응용이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시예에 있어서, 도 1에 도시한 바와 같이, 차량(10)으로서, 전륜 이륜 및 후륜 이륜의 사륜차에 본 발명의 발전 장치를 적용하였지만, 이것에 한하지 않고, 차량으로서 삼륜차 혹은 이륜차에 본 발명의 발전 장치를 적용하여도 무방하다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 후륜(13)의 휠(13A)에 컵 형상 조인트(51)를 통하여 톱니바퀴 기구(30A)의 내치기어(51)를 장착하였지만, 이것에 한하지 않고, 내치기어(37)를 직접 휠(13A)에 볼트·너트로 장착하여도 무방하다. 이것에 의하여, 발전 장치의 축방향 길이를 단축할 수 있다.
10: 차량(이동체)
12: 전륜(구동륜)
13: 후륜(피구동륜)
16: 회전축
20, 20A, 70: 발전 장치
21, 71: 고정 부재(고정부)
22, 72: 통부재(지지축)
30A: 톱니바퀴 기구(입력 측 톱니바퀴 기구)
30B: 톱니바퀴 기구(출력 측 톱니바퀴 기구)
31, 32: 측판
36: 중간 톱니바퀴
37: 내치기어
38: 태양 톱니바퀴
42: 톱니바퀴 상자
43: O링
51, 51A: 컵 형상 조인트(회전축)
52, 73: 출력축
53, 74: 발전기
61: 아우터 로터
63: 이너 로터, 로터
81: 고정자

Claims (5)

  1. 중공(中空)의 지지축의 일단부(一端部)에 입력 측 톱니바퀴 기구가 지지되고,
    상기 중공의 지지축의 타단부(他端部)에 출력 측 톱니바퀴 기구가 지지되고,
    각 톱니바퀴 기구가, 평판(平板)으로 형성되고 상기 지지축의 단부에 고정된 일방(一方)의 측판(側板)과, 평판으로 형성되고 외면(外面)에 베어링을 지지하도록 형성된 타방(他方)의 측판을 가지고, 상기 한 쌍의 측판의 사이에, 태양(太陽) 톱니바퀴와 동심(同心)으로 환상(環狀)의 내치기어를 배치하고, 상기 내치기어와 상기 태양 톱니바퀴의 사이의 환상 공간에 복수의 중간 톱니바퀴를 상기 측판에 장착된 칼라에 회전 가능하게 지지하여 구성되고,
    상기 입력 측 톱니바퀴 기구의 내치기어가 외부 동력으로 구동되고,
    상기 입력 측 톱니바퀴 기구 및 상기 출력 측 톱니바퀴 기구는, 각 일방의 측판이 마주보도록 대향 배치되고,
    상기 지지축의 중공 내(內)를 각 톱니바퀴 기구의 태양 톱니바퀴를 연결하여 연장되고, 각 톱니바퀴 기구의 한 쌍의 측판을 관통하고, 각 타방의 측판의 외면에 설치한 상기 베어링으로 회전 가능하게 지지된 출력축을 구비하고,
    상기 출력 측 톱니바퀴 기구로부터 연장되는 상기 출력축에 발전기의 이너 로터가 고정되고, 상기 출력 측 톱니바퀴 기구의 내치기어에, 상기 이너 로터를 둘러싸도록 상기 발전기의 아우터 로터가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 측 톱니바퀴 기구의 내치기어가 이동체의 피(被)구동륜에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력 측 톱니바퀴의 내치기어가 외부 동력으로 회전하는 회전축에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 측 톱니바퀴 기구 및 상기 출력 측 톱니바퀴 기구는 톱니바퀴 상자에 수납되고, 상기 톱니바퀴 상자를 구성하는 한 쌍의 측판과 상기 내치기어와의 사이에 O링이 설치되고, 상기 톱니바퀴 상자 내(內)가 실(seal)되는 것을 특징으로 하는 발전 장치.
  5. 삭제
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