KR101672612B1 - 타이어 변형을 이용한 발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 운행시 발생하는 타이어의 변형을 이용하여 발전하여 배터리를 충전하거나 전기모터의 동력으로 활용할 수 있게 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 관한 것으로, 타이어의 압축과 팽창에 따른 변형을 왕복운동 및 회전운동으로 변화시켜 구동력으로 변화시키며 특히, 자동차의 주행 중 타이어가 압축된 후 팽창되는 변형만을 구동력으로 변화시킴으로써 자동차의 주행성능은 저하시키지 않으면서 효율적으로 발전할 수 있는 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.

Description

타이어 변형을 이용한 발전시스템{A Generation System using Tire Deflection}
본 발명은 자동차 운행시 발생하는 타이어의 변형을 이용하여 발전하여 배터리를 충전하거나 전기모터의 동력으로 활용할 수 있게 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 관한 것으로, 타이어의 압축과 팽창에 따른 변형을 왕복운동 및 회전운동으로 변화시켜 구동력으로 변화시키며 특히, 자동차의 주행 중 타이어가 압축된 후 팽창되는 변형만을 구동력으로 변화시킴으로써 자동차의 주행성능은 저하시키지 않으면서 효율적으로 발전할 수 있는 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 관한 것이다.
휘발유나 디젤 또는 엘피(LP)가스 등의 연료를 소모하여 동력을 발생시키는 내연기관과는 달리, 전기자동차(하이브리드자동차 포함)는 전기에너지가 충전된 축전지(배터리)로부터 전기에너지를 공급받아 차륜을 구동시켜 주행한다. 이러한 전기자동차는 내연기관에서 발생하는 유해가스의 발생이나 소음, 분진 등과 같은 공해를 유발하지 아니하여 환경친화적 이어서 최근 들어 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
전기자동차(하이브리드자동차 포함)는 전기에너지가 충전된 축전지를 보유하고 있으며, 상기 축전지에 충전된 전기에너지를 사용하여 운행한다. 그리고 상기의 축전지에 충전된 전기에너지가 소모되면 운행하기 위하여 축전지를 재충전시켜야 한다. 휘발유나 디젤 또는 엘피가스를 연료로 하는 자동차의 경우 연료를 충전하기 위한 주유소가 널리 설치되어 있다. 따라서 상기 내연기관 자동차의 경우 연료가 소모되면 언제든지 손쉽게 충전할 수 있다. 그러나 전기에너지를 충전하기 위한 충전소는 현재까지 널리 설치되어 있지 않다. 따라서 전기자동차의 경우 주행중 축전지의 전기에너지가 모두 소모되면 주행이 곤란하다는 문제점이 발생한다.
한편, 전기자동차를 구동하기 위해서는 많은 양의 전기에너지가 필요하다. 그러나, 전기자동차는 축전지의 무게 및 부피를 제한할 수밖에 없어서 많은 양의 전기에너지를 충전할 수 없다. 아래 (특허 문헌)에서 볼 수 있는 바와 같은 종래의 전기자동차는 축전지에 충전된 전기에너지를 사용하여 주행할 뿐, 운행 중 발생하는 에너지를 이용해 발전하고 이를 통해 축전지를 충전하는 별도의 시스템이 구비되지 아니하였다. 그리고 축전지에 충전되는 전기에너지의 양은 일정한 한도로 정해져 있다. 따라서 종래의 전기자동차로는 장거리 운행이 불가능하였다.
(특허 문헌)
공개특허 제10-2013-0054083호(2013. 05. 24. 공개) "분리형 전기배터리를 이용한 전기자동차"
또한, 내연기관의 자동차는 연료를 충전하는데 시간이 많이 소요되지 아니하여 즉각적인 충전이 가능하다. 그러나 축전지의 경우 축전지에 충전시킬 전기에너지의 양이 많을수록 축전지에 전기에너지를 충전하는 데 많은 시간이 소요된다. 따라서 매번 운행할 때마다 많은 시간을 소비하여 충전을 하여야 하기 때문에 상용화에 문제가 있었다.
이러한 전기자동차(하이브리드자동차 포함) 또는 내연차량 배터리의 충전 및 주행과 관련된 문제점을 근본적으로 개선시키고자 하는 문제인식에서 본 발명이 도출되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 자동차의 운행시 발생하는 타이어의 변형을 이용하여 발전하여 배터리를 충전하거나 전기모터의 동력으로 활용할 수 있게 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 타이어의 압축과 팽창에 따른 변형을 왕복운동 및 회전운동으로 변화시켜 구동력으로 변화시키는 타이어 변형을 이용한 발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동차의 주행 중 타이어가 압축된 후 팽창되는 변형만을 구동력으로 변화시킴으로써 자동차의 주행성능은 저하시키지 않으면서 효율적으로 발전할 수 있는 타이어 변형을 이용한 발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 로드전달부 와이어의 일단과 타단이 각각 권취고정되는 로드연동회동부의 제1권취부 및 제2권취부가 각각 동일한 방향으로 로드전달부 와이어를 권취시켜, 타이어 압축시에 로드연동회동부가 항상 동일한 방향으로 회전하면서 로드전달부 와이어를 권취하여 로드전달부 와이어가 팽팽한 상태로 상기 스파이크와 로드연동회동부 사이의 간격이 좁혀지도록 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 타이어 팽창시에 로드전달부 와이어가 로드연동회동부를 타방향으로 회전시키는 과정에서 압축되는 탄성수단이 타이어 압축시에 다시 복원되는 탄성력을 이용하여 로드연동회동부를 일방향으로 회전시키는 회전력을 제공하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 로드연동회동부의 제1권취부와 제2권취부가 스파이크와 로드연동회동부가 근접하는 경우에도 로드전달부 와이어를 권취할 수 있도록 형성되어, 타이어가 펑크나는 상황에서도 스파이크나 회전부 또는 발전부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 타이어 변형을 이용한 발전시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 로드연동회동부에 연동하여 회전하는 제1회전기어의 직경보다 상기 제1회전기어의 회전력을 전달받아 회전하면서 발전부에 구동력을 전달하는 제2회전기어의 직경을 크게 하여, 제2회전기어의 회전속도를 증속시키는 타이어 변형을 이용한 발전시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 타이어 변형을 이용한 발전시스템은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템은 타이어의 변형을 구동력으로 변환시키는 구동부; 및 상기 구동부에 의해 변환된 구동력을 이용하여 발전하는 발전부;를 포함하며, 상기 구동부는 타이어의 압축 후 팽창에 따른 변형만을 구동력으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 구동부는 타이어에 결합하여 타이어의 변형에 연동하는 스파이크와, 상기 스파이크의 운동을 하기 회전부에 전달하는 로드전달부와, 상기 로드전달부를 통해 전달되는 상기 스파이크의 운동에 연동하여 회전하며 상기 발전부에 구동력을 전달하는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 회전부는 상기 스파이크의 운동에 연동하여 회전하는 회전기어가 타이어의 압축에 연동하는 스파이크의 운동에는 회전하지 않고 타이어의 팽창에 연동하는 스파이크의 운동에만 회전하면서 구동력을 상기 발전부에 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 회전부는 상기 로드전달부의 일단과 결합되어 로드전달부에 연동하여 양방향 회전하는 로드연동회동부와, 상기 로드연동회동부와 결합되어 회전하는 상기 회전기어를 포함하며, 상기 회전기어는 상기 로드연동회동부에 연동하여 회전하는 제1회전기어와, 상기 제1회전기어의 회전력을 전달받아 회전하는 제2회전기어를 포함하고, 상기 제1회전기어는 타이어의 압축에 연동하는 로드전달부의 운동에 따른 로드연동회동부의 회전시에는 상기 제2회전기어를 회전시키지 않고, 타이어의 팽창에 연동하는 로드전달부의 운동에 따른 로드연동회동부의 회전시에는 상기 제2회전기어와 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 제1회전기어와 제2회전기어의 결합부위에는 원웨이베어링이 포함되어, 상기 제1회전기어의 일방향 회전시에는 상기 제2회전기어가 회전하지 않지만 상기 제1회전기어의 타방향 회전시에는 상기 제2회전기어도 함께 회전하게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 로드전달부는 와이어 형태로, 일단이 상기 로드연동회동부의 일측에 고정된 상태에서 상기 스파이크를 지나 타단이 다시 상기 로드연동회동부의 타측에 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 스파이크는 스파이크를 지나는 상기 로드전달부 와이어가 용이하게 방향전환하면서 이를 기점으로 타이어 팽창시 스파이크에 의해 와이어가 당겨지도록 하는 와이어지지부를 포함하고, 상기 로드연동회동부는 중앙의 기어부를 중심으로 양측에 각각 상기 로드전달부 와이어의 일단과 타단이 권취되면서 고정되는 제1권취부 및 제2권취부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 제1권취부는 상기 로드전달부 와이어가 고정된 일단에서부터 제1방향으로 권취되고, 상기 제2권취부는 상기 로드전달부 와이어가 고정된 타단에서부터 상기 제1방향과 동일한 방향으로 권취되므로, 타이어 압축시에 상기 로드연동회동부가 항상 동일한 방향으로 회전하면서 상기 로드전달부 와이어를 권취시켜 로드전달부 와이어가 팽팽한 상태로 상기 스파이크와 로드연동회동부 사이의 간격이 좁혀지도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 로드연동회동부는 타이어 압축시에 로드연동회동부가 일방향으로 회전하면서 상기 로드전달부 와이어를 권취할 수 있도록 회전력을 제공하는 탄성수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 탄성수단은 타이어 팽창시에 상기 로드전달부 와이어가 상기 로드연동회동부를 타방향으로 회전시키는 과정에서 압축되었다가, 타이어 압축시에 다시 복원되는 탄성력을 이용하여 상기 로드연동회동부를 일방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 제1권취부와 제2권취부는 상기 스파이크와 로드연동회동부가 근접하는 경우에도 상기 로드전달부 와이어를 권취할 수 있도록 형성되어, 타이어가 펑크나는 상황에서도 스파이크나 회전부 또는 발전부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템에 있어서 상기 제1회전기어와 제2회전기어는 동일한 회전축 상에 배열되면서, 상기 로드연동회동부에 연동하여 회전하는 상기 제1회전기어의 직경보다 상기 제1회전기어의 회전력을 전달받아 회전하면서 상기 발전부에 구동력을 전달하는 상기 제2회전기어의 직경을 크게 하여, 상기 제2회전기어의 회전속도를 증속시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 자동차의 운행시 발생하는 타이어의 변형을 이용하여 발전하여 배터리를 충전하거나 전기모터의 동력으로 활용할 수 있게 하는 효과를 갖는다.
본 발명은 타이어의 압축과 팽창에 따른 변형을 왕복운동 및 회전운동으로 변화시켜 구동력으로 변화시키는 효과를 갖는다.
본 발명은 자동차의 주행 중 타이어가 압축된 후 팽창되는 변형만을 구동력으로 변화시킴으로써 자동차의 주행성능은 저하시키지 않으면서 효율적으로 발전할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 로드전달부 와이어의 일단과 타단이 각각 권취고정되는 로드연동회동부의 제1권취부 및 제2권취부가 각각 동일한 방향으로 로드전달부 와이어를 권취시켜, 타이어 압축시에 로드연동회동부가 항상 동일한 방향으로 회전하면서 로드전달부 와이어를 권취하여 로드전달부 와이어가 팽팽한 상태로 상기 스파이크와 로드연동회동부 사이의 간격이 좁혀지도록 하는 효과를 갖는다.
본 발명은 타이어 팽창시에 로드전달부 와이어가 로드연동회동부를 타방향으로 회전시키는 과정에서 압축되는 탄성수단이 타이어 압축시에 다시 복원되는 탄성력을 이용하여 로드연동회동부를 일방향으로 회전시키는 회전력을 제공하는 효과를 갖는다.
본 발명은 로드연동회동부의 제1권취부와 제2권취부가 스파이크와 로드연동회동부가 근접하는 경우에도 로드전달부 와이어를 권취할 수 있도록 형성되어, 타이어가 펑크나는 상황에서도 스파이크나 회전부 또는 발전부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은 로드연동회동부에 연동하여 회전하는 제1회전기어의 직경보다 상기 제1회전기어의 회전력을 전달받아 회전하면서 발전부에 구동력을 전달하는 제2회전기어의 직경을 크게 하여, 제2회전기어의 회전속도를 증속시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템의 횡단면도
도 2는 도 1의 발전시스템의 종단면도
도 3은 도 2에서 스파이크-로드전달부-회전부의 결합관계를 도시한 상세도
도 4는 횡방향에서 본 스파이크-로드전달부-회전부의 결합관계를 도시한 상세도
도 5는 로드연동회동부 내 탄성수단을 도시한 단면 참고도
도 6은 타이어의 압축시 스파이크-로드전달부-회전부의 연동관계를 도시한 참고도
도 7은 타이어의 팽창시 스파이크-로드전달부-회전부의 연동관계를 도시한 참고도
도 8은 과소 공기압 또는 타이어 펑크시의 로드전달부의 상태를 도시한 참고도
이하에서는 본 발명에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 변형을 이용한 발전시스템은 타이어(30)의 변형을 구동력으로 변환시키는 구동부(10); 상기 구동부(10)에 의해 변환된 구동력을 이용하여 발전하는 발전부(20);를 포함할 수 있다.
상기 발전부(20)는 상기 구동부(10)에서 전달되는 구동력을 이용하여 발전하는 구성으로, 일 예로, 후술할 바와 같이 회전부(130)에서 전달되는 회전력을 이용하여 영구자석(210)과 코일(220) 간의 작용(즉, 영구자석(210) 또는 코일(220) 중 어느 하나가 회전하면서 유도기전력을 발생시키는 원리를 이용)에 의해 발전을 하게 된다.
상기 구동부(10)는 자동차(이는, 자전거, 승용차, 트럭 등과 같이 타이어(30)를 장착하여 주행하는 승용물을 포괄하는 개념임) 주행 중 발생하는 타이어(30)의 변형을 구동력으로 변환시키는 구성이다. 자동차의 타이어(30)는 주행 중에 주기적으로 변형을 반복하게 되는데, 즉, 주행 중 지면과 맞닿게 되는 타이어 면은 자동차의 무게 등에 의해 압축되게 되고, 자동차의 주행 즉, 타이어(30)의 회전에 따라 지면으로부터 벗어나게 되는 타이어 면은 압축되었던 부분이 타이어(30) 내부의 공기압에 의해 다시 팽창되어 원상태로 회복되게 되면서 타이어(30)는 주행 중 압축과 팽창을 반복하게 된다. 본 발명의 발전시스템에서는 이와 같은 자동차의 주행 중 압축과 팽창을 반복하는 타이어(30)의 변형을 상기 구동부(10)를 이용하여 구동력을 변환시키고, 이와 같이 변환된 구동력을 이용해 상기 발전부(20)에서 발전을 하여 내연차량의 배터리를 물론 특히, 전기자동차(하이브리드자동차 포함) 배터리(축전지) 충전에 사용할 수 있도록 한다.
특히, 상기 구동부(10)는 위와 같은 타이어(30)의 압축과 팽창에 따른 변형을 왕복운동과 회전운동으로 변화시켜 구동력으로 변화시킬 수 있는데, 이를 위해 상기 구동부(10)는 도 1 등에 도시된 바와 같이 타이어(30)에 결합하여 타이어(30)의 변형에 연동하는 스파이크(110)와, 상기 스파이크(110)의 운동을 하기 회전부(130)에 전달하는 로드전달부(120)와, 상기 로드전달부(120)를 통해 전달되는 상기 스파이크(110)의 운동에 연동하여 회전하며 상기 발전부(20)에 구동력을 전달하는 회전부(130)를 포함할 수 있다.
상기 스파이크(110)는 타이어(30)에 결합하여 타이어(30)의 변형에 연동하는 구성이다. 도 1 등에 도시된 바와 같이, 상기 스파이크(110)는 타이어(30) 내면에 일단이 결합되고 타단은 타이어(30) 내부 공간을 향해 돌출되며, 후술할 바와 같이 후술할 로드전달부(120) 와이어가 용이하게 방향전환하면서 이를 기점으로 타이어(30) 팽창시 스파이크(110)에 의해 와이어가 당겨지도록 하는 와이어지지부(111)를 포함할 수 있다. 도 2 등에 도시된 바와 같이, 후술할 로드전달부(120) 와이어는 그 일단이 후술할 로드연동회동부(131)의 제1권취부(1312)에 고정권취된 상태에서 상기 스파이크(110)를 지난 후 다시 타단이 로드연동회동부(131)의 제2권취부에 권취고정되게 되는데, 이때 상기 스파이크(110)를 지나는 와이어는 상기 와이어지지부(111)를 기점으로 용이하게 방향전환하면서 스파이크(110)를 거쳐 지나게 되며, 후술할 작동과정에서 타이어(30) 팽창시 상기 와이어지지부(111)를 기점으로 스파이크(110)가 와이어를 당기게 된다. 작동과정에서 대해서는 이후 상술토록 한다. 이와 같이 타이어(30)에 결합된 상기 스파이크(110)는 자동차의 주행에 따라 타이어(30)가 압축과 팽창을 반복하는 과정에 연동하여 타이어(30)의 반경방향으로 왕복운동을 하게 되고, 이와 같은 스파이크(110)의 왕복운동은 후술할 로드전달부(120)를 통해 회전부(130)에 전달되게 된다.
상기 로드전달부(120)는 상기 스파이크(110)의 운동을 후술할 회전부(130)에 전달하는 구성이다. 도 1 등에 도시된 바와 같이 상기 로드전달부(120)는 상기 스파이크(110)와 후술할 회전부(130) 사이에서 스파이크(110)와 회전부(130)에 각각 연결되어 앞서 설명한 바와 같이 자동차의 주행에 따라 타이어(30)가 압축과 팽창을 반복하는 과정에 연동하여 타이어(30)의 전후좌우 찌그러짐의 방향 포함하여 반경방향으로 왕복운동하는 상기 스파이크(110)의 운동을 그대로 후술할 회전부(130)에 전달하게 된다. 상기 로드전달부(120)는 바람직하게는 와이어 형태로, 일단이 후술할 로드연동회동부(131)의 일측에 고정된 상태에서 상기 스파이크(110)를 지나 타단이 다시 로드연동회동부(131)의 타측에 고정되는 구조를 취할 수 있으며, 상기 로드전달부(120)의 구체적 구성과 작용에 대해서는 후술하도록 한다.
상기 회전부(130)는 상기 로드전달부(120)를 통해 전달되는 상기 스파이크(110)의 운동에 연동하여 회전하며 상기 발전부(20)에 구동력을 전달하는 구성이다. 즉, 상기 회전부(130)는 상기 로드전달부(120)를 통해 전달되는 상기 스파이크(110)의 운동을 회전운동으로 변환하여 상기 발전부(20)의 영구자석(210) 또는 코일(220)을 회전시킴으로써 발전부(20)에서 발전이 이루어질 수 있게 한다.
한편, 본 발명에 따른 발전시스템에서 상기 구동부(10)는 타이어(30)의 압축 후 팽창에 따른 변형만을 구동력으로 변화시켜 발전에 이용될 수 있게 할 수 있다. 자동차의 주행 중에 타이어(30)가 압축되는 것은 자동차의 진행방향에 따라 타이어(30)의 지면과 맞닿게 되는 부분이 자동차의 하중에 의해 압축되는 것인데, 이러한 타이어(30)의 압축 과정에서의 변형을 구동력으로 변환시키게 되면 자동차의 주행성능에 악영향 즉, 자동차가 동일한 속도를 내는데 더 많은 에너지를 소모하여야 하는 문제가 발생할 수 있게 되는바, 본 발명의 발전시스템에서는 자동차의 주행 중 타이어(30)가 압축된 이후의 팽창되는 변형만을 구동력으로 변화시킴으로써 자동차의 주행성능은 저하시키지 않으면서 효율적으로 발전이 이루어질 수 있게 할 수 있다.
이를 위해, 일 예로, 상기 회전부(130)는 상기 로드전달부(120)의 일단과 결합되어 로드전달부(120)에 연동하여 양방향 회전하는 로드연동회동부(131)와, 상기 로드연동회동부(131)와 결합되어 회전하는 회전기어(132)를 포함하며, 상기 회전기어(132)는 상기 로드연동회동부(131)에 연동하여 회전하는 제1회전기어(1321)와, 상기 제1회전기어(1321)의 회전력을 전달받아 회전하는 제2회전기어(1322)를 포함하고, 상기 제1회전기어(1321)는 타이어의 압축에 연동하는 로드전달부(120)의 운동에 따른 로드연동회동부(131)의 회전시에는 상기 제2회전기어(1322)를 회전시키지 않고, 타이어의 팽창에 연동하는 로드전달부(120)의 운동에 따른 로드연동회동부(131)의 회전시에는 상기 제2회전기어(1322)와 함께 회전하는 구조를 갖을 수 있다.
상기 로드연동회동부(131)는 상기 로드전달부(120)의 일단과 결합되어 로드전달부(120)에 연동하여 양방향 회전하면서 로드전달부(120)(보다 구체적으로는 상기 스파이크(110))의 왕복운동을 회전운동으로 변환하는 구성으로, 도 3 등에 도시된 바와 같이, 중앙의 기어부(1311)를 중심으로 양측에 각각 상기 로드전달부(120) 와이어의 일단과 타단이 권취되면서 고정되는 제1권취부(1312) 및 제2권취부(1313)를 포함하는 형태로 형성될 수 있다.
이때, 상기 제1권취부(1312)는 상기 로드전달부(120) 와이어가 고정된 일단에서부터 제1방향(일 예로, 시계반대방향)으로 권취되고, 상기 제2권취부(1313)에서도 역시 상기 로드전달부(120) 와이어가 고정된 타단에서부터 상기 제1방향과 동일한 방향(일 예로, 시계반대방향)으로 권취되므로, 타이어(30) 압축시에 상기 로드연동회동부(131)가 항상 동일한 방향(일 예로, 시계방향)으로 회전하면서 상기 로드전달부(120) 와이어를 권취시켜(감아) 로드전달부(120) 와이어가 팽팽한 상태로 상기 스파이크(110)와 로드연동회동부(131) 사이의 간격이 좁혀지도록 하게 된다.
이를 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 자동차 주행 과정에서 타이어(30)가 지면과 맞닿게 되면서 먼저 압축되게 되면, 상기 스파이크(110)가 먼저 타이어(30)의 압축에 따라 반경방향(①방향)으로 타이어(30)의 중심을 향해 전진하게 되고, 이때, 상기 로드연동회동부(131)는 후술할 탄성수단(1314)의 복원되는 탄성력을 통해 일 방향(일 예로, 시계방향)(ⓐ방향)으로 회전하게 되면서 그에 권취된 상기 로드전달부(120) 와이어를 감아(권취시키면서) 로드전달부(120) 와이어가 팽팽한 상태로 상기 스파이크(110)와 로드연동회동부(131) 사이의 간격이 좁혀지도록 하게 된다. 이후, 도 7을 참조하면, 자동차가 주행을 계속함에 따라 타이어(30)의 해당 부위가 다시 팽창하게 되면, 상기 스파이크(110)가 타이어(30)의 팽창에 따라 타이어(30)의 외측을 향해 후진하게 되고(②방향), 이때 상기 스파이크(110)는 상기 와이어지지부(111)를 기점으로 상기 로드전달부(120) 와이어를 당기게 되므로 그에 따라 상기 로드연동회동부(131)는 로드전달부(120) 와이어가 당기는 힘에 의해 타 방향(일 예로, 시계반대방향)(ⓑ방향)으로 회전하게 되면서 권취되어 있던 상기 로드전달부(120) 와이어를 풀어 상기 스파이크(110)와 로드연동회동부(131) 사이의 간격이 벌어지도록 하게 된다(이때, 후술할 바와 같이 상기 탄성수단(1314)은 상기 로드연동회동부(131)가 타방향으로 회전되는 과정에서 압축되게 된다).
앞서 언급한 바와 같이, 상기 로드연동회동부(131)는 타이어(30) 압축시에 로드연동회동부(131)가 일방향으로 회전하면서 상기 로드전달부(120) 와이어를 권취할(감을) 수 있도록 회전력을 제공하는 탄성수단(1314)을 그 내부 또는 외부에 추가로 포함하게 되는데, 상기 탄성수단(1314)은 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이 태엽과 같은 감겨 있는 스프링과 같은 형태가 활용될 수 있으며, 앞서 도 7에 도시된 바와 같이 타이어(30) 팽창시에 상기 로드전달부(120) 와이어가 상기 로드연동회동부(131)를 타방향(ⓑ방향)으로 회전시키는 과정에서 압축되었다가, 반대로 도 6에 도시된 바와 같은 타이어(30) 압축시에는 다시 복원되는 탄성력을 이용하여 상기 로드연동회동부(131)를 일방향(ⓐ방향)으로 회전시키는 동력을 제공하게 된다.
한편, 상기 회전기어(132)는 상기 로드연동회동부(131)와 결합되어 회전하는 구성으로, 앞서 상기 로드연동회전부(130)가 타이어(30)의 압축과 팽창 과정에서 양방향으로 회전하는 것에 비해, 상기 회전기어(132)는 타이어(30) 팽창시에만 항상 동일한 방향으로만 회전되는 회전력을 상기 발전부(20)에 전달할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는데, 이를 위해 상기 회전기어(132)는 일 예로, 상기 로드연동회동부(131)에 연동하여 회전하는 제1회전기어(1321)와, 상기 제1회전기어(1321)의 회전력을 전달받아 회전하는 제2회전기어(1322)를 포함하고, 상기 제1회전기어(1321)는 타이어의 압축에 연동하는 로드전달부(120)의 운동에 따른 로드연동회동부(131)의 회전시에는 상기 제2회전기어(1322)를 회전시키지 않고, 타이어의 팽창에 연동하는 로드전달부(120)의 운동에 따른 로드연동회동부(131)의 회전시에는 상기 제2회전기어(1322)와 함께 회전하는 구조가 적용될 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로드연동회동부(131)의 기어부(1311)와 맞물리게 배치되는 상기 제1회전기어(1321)와 상기 제2회전기어(1322)는 서로 회전축을 동일하게 공유하면서, 상기 제1회전기어(1321)와 제2회전기어(1322)의 결합부위에는 원웨이베어링(1323)이 포함되는 결합구조를 통해, 상기 제1회전기어(1321)의 일방향 회전시에는 상기 제2회전기어(1322)가 회전하지 않지만 상기 제1회전기어(1321)의 타방향 회전시에는 상기 제2회전기어(1322)도 함께 회전할 수 있게 된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 타이어(30)가 압축됨에 따라 상기 스파이크(110)가 먼저 타이어(30)의 반경방향(①방향)으로 타이어(30)의 중심을 향해 전진하는 과정에서, 상기 로드연동회동부(131)가 일 방향(일 예로, 시계방향)(ⓐ방향)으로 회전하게 되고 상기 로드연동회동부(131)의 기어부(1311)에 맞물린 상기 제1회전기어(1321)가 그에 따라 타 방향(일 예로, 시계반대방향)(ⓑ방향)으로 회전하는 과정에서는 상기 원웨이베어링(1323)의 작용에 의해 상기 제2회전기어(1322)는 회전하지 않게 되지만, 이후 도 7에 도시된 바와 같이 자동차가 주행을 계속하여 타이어(30)가 팽창됨에 따라 상기 스파이크(110)가 타이어(30)의 외측을 향해 후진하게 되면(②방향), 상기 로드연동회동부(131)가 타 방향(일 예로, 시계반대방향)(ⓑ방향)으로 회전하게 되고 상기 로드연동회동부(131)의 기어부(1311)에 맞물린 상기 제1회전기어(1321)가 그에 따라 일 방향(일 예로, 시계방향)(ⓐ방향)으로 회전하는 과정에서는 상기 원웨이베어링(1323)의 작용에 의해 상기 제2회전기어(1322)도 함께 일 방향(일 예로, 시계방향)(ⓐ방향)으로 회전하면서 그 회전력을 상기 발전부(20)에 전달시키게 된다. 이와 같이 상기 제2회전기어(1322)는 상기 원웨이베어링(1323)의 작용에 의해 항상 타이어(30)가 팽창되는 운동과정에서만 동일 방향으로 회전하면서 상기 발전부(20)에 구동력을 전달하게 되므로, 본 발명의 발전시스템에서는 자동차의 주행 중 타이어(30)가 압축된 이후의 팽창되는 변형만을 구동력으로 변화시킴으로써 자동차의 주행성능은 저하시키지 않으면서 효율적으로 발전이 이루어질 수 있게 된다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1회전기어(1321)와 제2회전기어(1322)는 동일한 회전축 상에 배열되면서, 상기 로드연동회동부(131)에 연동하여 회전하는 상기 제1회전기어(1321)의 직경보다 상기 제1회전기어(1321)의 회전력을 전달받아 회전하면서 상기 발전부(20)에 구동력을 전달하는 상기 제2회전기어(1322)의 직경을 크게 함으로써, 상기 제2회전기어(1322)의 회전속도를 증속시키는 구조가 적용될 수 있다. 즉, 상기 제1회전기어(1321)와 회전축을 공유하는 제2회전기어(1322)는 제1회전기어(1321)가 1회전시 동일하게 1회전하게 되는데, 이때 제1회전기어(1321)의 직경보다 제2회전기어(1322)의 직경을 크게 형성하게 되면, 제2회전기어(1322)의 외주면에서의 회전속도는 제1회전기어(1321)의 외주면의 회전속도보다는 증속되게 되므로, 결국 제2회전기어(1322)의 외주면 기어치에 맞물려 구동력을 전달받게 되는 발전부(20)에는 증속된 속도로 구동력이 전달되게 된다.
한편, 상기 로드연동회동부(131)의 제1권취부(1312)와 제2권취부(1313)는 상기 스파이크(110)와 로드연동회동부(131)가 거의 맞닿을 정도로 근접하는 경우에도 상기 로드전달부(120) 와이어를 권취할 수 있을 정도의 부위를 갖도록 형성되어, 타이어(30)가 펑크나는 상황과 같은 예상치 못한 상황에서도 스파이크(110)나 회전부(130) 또는 발전부(20)가 손상되는 것을 방지할 수 있게 한다. 즉, 타이어(30)의 공기압이 과소상태가 되거나 또는 타이어(30)가 펑크나는 등의 예기치 못한 상황의 경우 타이어(30) 내 압력이 줄어듬에 따라 상기 스파이크(110)가 타이어(30) 내측으로 이동되어 도 8에 도시된 바와 같이 자동차 바퀴의 림 내로 이동하여 상기 로드연동회동부(131)와 거의 맞닿게 될 정도로 근접할 수 있는데, 이러한 경우에 상기 제1권취부(1312)와 제2권취부(1313)가 상기 로드전달부(120) 와이어를 더 이상 권취하지 못하게 되면, 상기 로드전달부(120) 와이어는 느슨하게 풀린 상태에서 예기치 않게 손상을 입게 되거나 또는 상기 스파이크(110)의 와이어지지부(111)로부터 이탈되는 경우도 발생할 수 있고, 이로 인해 다른 구성들에도 손상이 발생할 수 있는바, 상기 제1권취부(1312)와 제2권취부(1313)가 상기와 같은 상황에서도 와이어를 최대한 권취할 수 있게 형성됨으로써, 타이어(30)가 펑크나는 상황과 같은 예상치 못한 상황에서도 항상 로드전달부(120) 와이어를 팽팽하게 유지시켜 와이어나 다른 구성들이 손상되거나 시스템 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있게 한다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 구동부 110: 스파이크
111: 와이어지지부 120: 로드전달부
130: 회전부 131: 로드연동회동부
1311: 기어부 1312: 제1권취부
1313: 제2권취부 1314: 탄성수단
132: 회전기어 1321: 제1회전기어
1322: 제2회전기어 1323: 원웨이베어링
20: 발전부 210: 영구자석
220: 코일 30: 타이어

Claims (12)

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  6. 타이어의 변형을 구동력으로 변환시키는 구동부; 및 상기 구동부에 의해 변환된 구동력을 이용하여 발전하는 발전부;를 포함하며,
    상기 구동부는 타이어에 결합하여 타이어의 변형에 연동하는 스파이크와, 상기 스파이크의 운동을 하기 회전부에 전달하는 로드전달부와, 상기 로드전달부를 통해 전달되는 상기 스파이크의 운동에 연동하여 회전하며 상기 발전부에 구동력을 전달하는 회전부를 포함하며,
    상기 회전부는 상기 로드전달부의 일단과 결합되어 로드전달부에 연동하여 양방향 회전하는 로드연동회동부와, 상기 로드연동회동부와 결합되어 회전하는 회전기어를 포함하며,
    상기 회전기어는 상기 로드연동회동부에 연동하여 회전하는 제1회전기어와, 상기 제1회전기어의 회전력을 전달받아 회전하는 제2회전기어를 포함하고,
    상기 제1회전기어와 제2회전기어의 결합부위에는 원웨이베어링이 포함되어, 상기 제1회전기어는 타이어의 압축에 연동하는 로드전달부의 운동에 따른 로드연동회동부의 회전시에는 상기 제2회전기어를 회전시키지 않고, 타이어의 팽창에 연동하는 로드전달부의 운동에 따른 로드연동회동부의 회전시에는 상기 제2회전기어와 함께 회전하며,
    상기 로드전달부는 와이어 형태로, 일단이 상기 로드연동회동부의 일측에 고정된 상태에서 상기 스파이크를 지나 타단이 다시 상기 로드연동회동부의 타측에 고정되는 것을 특징으로 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스파이크는 스파이크를 지나는 상기 로드전달부 와이어가 용이하게 방향전환하면서 이를 기점으로 타이어 팽창시 스파이크에 의해 와이어가 당겨지도록 하는 와이어지지부를 포함하고,
    상기 로드연동회동부는 중앙의 기어부를 중심으로 양측에 각각 상기 로드전달부 와이어의 일단과 타단이 권취되면서 고정되는 제1권취부 및 제2권취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1권취부는 상기 로드전달부 와이어가 고정된 일단에서부터 제1방향으로 권취되고,
    상기 제2권취부는 상기 로드전달부 와이어가 고정된 타단에서부터 상기 제1방향과 동일한 방향으로 권취되므로,
    타이어 압축시에 상기 로드연동회동부가 항상 동일한 방향으로 회전하면서 상기 로드전달부 와이어를 권취시켜 로드전달부 와이어가 팽팽한 상태로 상기 스파이크와 로드연동회동부 사이의 간격이 좁혀지도록 하는 것을 특징으로 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 로드연동회동부는 타이어 압축시에 로드연동회동부가 일방향으로 회전하면서 상기 로드전달부 와이어를 권취할 수 있도록 회전력을 제공하는 탄성수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄성수단은 타이어 팽창시에 상기 로드전달부 와이어가 상기 로드연동회동부를 타방향으로 회전시키는 과정에서 압축되었다가, 타이어 압축시에 다시 복원되는 탄성력을 이용하여 상기 로드연동회동부를 일방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1권취부와 제2권취부는 상기 스파이크와 로드연동회동부가 근접하는 경우에도 상기 로드전달부 와이어를 권취할 수 있도록 형성되어, 타이어가 펑크나는 상황에서도 스파이크나 회전부 또는 발전부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1회전기어와 제2회전기어는 동일한 회전축 상에 배열되면서, 상기 로드연동회동부에 연동하여 회전하는 상기 제1회전기어의 직경보다 상기 제1회전기어의 회전력을 전달받아 회전하면서 상기 발전부에 구동력을 전달하는 상기 제2회전기어의 직경을 크게 하여, 상기 제2회전기어의 회전속도를 증속시키는 것을 특징으로 하는 타이어 변형을 이용한 발전시스템.
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