KR102139113B1 - 충전 케이블용 릴 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충전 대상 차량의 상부에 설치되어 위로부터 충전 건 및 충전 케이블이 손쉽게 내려와 차량의 충전구에 위치시킬 수 있도록 고안된, 본 발명에 따른 충전 케이블용 릴 장치를 이용함으로써 굵고 무거운 충전 케이블의 조작성이 용이 해지며, 나아가 케이블 단면적을 크게 할 수 있어 작은 선로저항, 이에 따른 낮은 발열 및 작은 선로손실을 기대할 수 있고, 향상된 충전효율을 얻을 수 있는 효과가 있는 전기차 충전용 케이블 릴 장치에 관한 것이다.

Description

충전 케이블용 릴 장치{Charging Cable Reel Device}
본 발명은 충전 케이블용 릴 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전 대상 차량의 상부에 설치되어, 충전 케이블을 인출하고, 충전 건을 충전지점까지 용이하게 위치시킬 수 있는 전기 차량의 급속 충전기에 사용되는 충전용 케이블용 릴 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
전기 차 급속 충전기에 사용되는 충전용 케이블의 허용전류는 100 A에서 수백 A에 달할 정도로 크며, 높은 전류로 인한 발열과 절연 확보를 위해 매우 굵은 케이블과 무거운 충전 플러그가 필요하여 조작이 편리하지 않다.
케이블의 수납에는 케이블 감김 통 내부에 회전하는 릴에 케이블이 감기도록 하는 것이 일반적인데, 케이블이 굵은 경우에는 유연성이 감소하므로 케이블 릴의 직경이 매우 커야 원활한 수납이 이루어질 수 있을 것이다. 특히, 내부 릴이 회전하여 그 원주 상에 케이블을 권취하는 형태에서는 내부 릴의 외경이 케이블의 유연성 한계를 고려하여 설정되어야 하므로 더더욱 릴의 직경은 커지게 된다.
이에 대한 대안으로 특허문헌1과 같이, 케이블의 단면적을 키우는 대신, 케이블 내부로 냉각수가 흐르게 하기도 한다. 그러나 이러한 방법은 냉각수 펌프가 추가로 필요하고, 냉각수 누수에 대한 우려도 배제할 수 없다.
한편, 권취 작업이 번잡하게 되는 것을 억제하면서 감긴 상태의 충전 케이블의 풀림을 감소시키기 위해 플랜지를 가지는 반원통형 릴이 분리 이격되어 권취부의 외주면 외경을 증가시키는 기술이 특허문헌 2에 개시되기도 하였으나, 단지 권취된 케이블을 느슨하지 않게 하는 효과만 가질 뿐이다.
일본특허 제4018619호 (2007.09.28) 일본공개특허 제2013-043717호 (2013.03.04)
본 발명에서는 충분히 굵은 케이블을 사용하되, 케이블을 감거나 푸는 조작을 용이하게 하며, 반복적인 케이블 수납 또는 인출 과정에서 케이블이 꼬이거나 흐트러져 조작성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 개선된 형태의 케이블 릴 구조를 제공하는 것이 목적이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 케이블용 릴 장치는, 일측에 케이블 인출구를 포함하고, 케이블이 수납되는 감김 통; 감김 통 내에 고정되고, 방사형으로 배치되는 복수의 유도 부(誘導部); 및 유도 부를 따라 이동가능 하도록 유도 부에 결합되는 복수의 가이드로서, 각각의 가이드는 케이블의 적어도 일부를 수용하는 수용부를 포함하되, 케이블이 인출되는 경우, 복수의 가이드들에 의해 권취된 케이블의 평균 직경이 감소하고, 케이블이 수납되는 경우, 복수의 가이드들에 의해 권취된 케이블의 평균 직경이 증가함으로써 케이블의 인출 및 수납이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 가이드는 케이블의 개별 가닥을 가이드 하도록 수용부 주변에 배치된 복수의 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유도 부는 유도 봉(shaft)이고, 가이드는 유도 봉에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이드 부시를 더 포함하고, 유도 봉의 외주면에 삽입되어, 가이드를 방사형의 외측으로 밀도록 형성된 압축 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 유도 부는 리드 스크류(lead screw)이고, 가이드는 리드 스크류와 나사 결합하는 너트를 더 포함하고, 방사형의 중심에 배치되는 제1베벨기어; 리드 스크류 각각의 일단에 결합되고, 제1베벨기어와 치합되는 제2베벨기어; 및 제1베벨기어를 구동하도록 형성된 구동모터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 유도 부는 감김 통에 형성된 유도 로(路)이고, 가이드는 유도 로를 따라 이동하도록 형성된 가이드 바퀴를 더 포함하고, 방사형의 내부에 배치되고, 복수의 롤러 중 적어도 일부와 접촉하여 가이드를 방사형의 외측으로 밀도록 형성된 코일형 판 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 수용부는 유도 부를 따라 복수 개가 배열되거나, 복수의 가이드가 배치된 평면에 수직한 방향으로 복수 개가 배열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 케이블용 릴 장치는, 일측에 케이블 인출구를 포함하고, 일 방향으로 긴 구조이며, 케이블이 수납되는 감김 통; 감김 통 내에 고정되고, 일 방향으로 배치되는 복수의 유도 부(誘導部); 케이블의 개별 가닥을 수용하도록 형성된 수용부를 포함하는 복수의 가이드; 및 유도 부를 따라 이동하도록 형성되고, 복수의 가이드가 고정되며, 복수의 가이드에 의해 권취되는 케이블의 일단과 타단이 같은 방향으로 놓이도록 형성되는 제2가이드 고정틀을 포함하되, 케이블이 인출되는 경우, 제2가이드 고정틀은 감김 통의 일측으로 이동하고, 케이블이 수납되는 경우, 제2가이드 고정틀은 감김 통의 타측으로 이동함으로써 케이블의 인출 및 수납이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 가이드는, 케이블의 개별 가닥을 가이드 하도록 수용부 주변에 배치된 복수의 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유도 부는 유도 봉(shaft)이고, 제2가이드 고정틀은 유도 봉에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이드 부시를 더 포함하고, 유도 봉에 삽입되어, 제2가이드 고정틀을 타측으로 밀도록 형성된 압축 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 유도 부는 리드 스크류(lead screw)이고, 제2가이드 고정틀은 리드 스크류와 나사 결합하는 너트를 더 포함하고, 리드 스크류를 회전시키도록 일측에 배치되는 구동모터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또는, 유도 부는 일 방향으로 감김 통에 형성된 유도 로(路)이고, 제2가이드 고정틀은 유도 로를 따라 이동하도록 형성된 가이드 바퀴를 더 포함하고, 제2가이드 고정틀을 타측으로 당기도록 형성된 와이어 릴 구조를 타측에 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 수용부는 복수의 가이드가 배치된 평면에 수직한 방향으로 복수 개가 배열되는 것을 특징으로 한다.
또한, 감김 통의 일측에 고정되는 제1가이드 고정틀을 더 포함하되, 제1가이드 고정틀은 복수의 가이드가 고정되어 케이블을 이송가능 하도록 수용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량 충전 시스템은, 상술한 일 실시예에 따른 충전 케이블용 릴 장치; 충전 케이블용 릴 장치를 충전 대상 차량의 상부 공간에 배치하도록 형성된 지지부; 및 케이블 인출구가 차량의 충전구에 가까운 위치에 배치되기 위해 충전 케이블용 릴 장치를 회전시키도록 형성된 회전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 지지부와 회전부 사이에 배치되어 길이 조정이 가능하도록 형성되는 연장 암(arm) 구조를 더 포함하고, 연장 암 구조는, 지지부로부터 연장되어 케이블에 전기 접속되는 충전 케이블; 및 일단에 연장 암 구조의 길이 변화에 대응하여 충전 케이블을 수납 또는 인출하도록 형성된 연장 암 케이블용 릴 장치를 포함하되, 연장 암 테이블용 릴 장치는 충전 케이블용 릴 장치와 동일한 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
충전 대상 차량의 상부에 설치되어 위로부터 충전 건 및 충전 케이블이 손쉽게 내려와 차량의 충전구에 위치시킬 수 있도록 고안된, 본 발명에 따른 충전 케이블용 릴 장치를 이용함으로써 굵고 무거운 충전 케이블의 조작성이 용이 해지며, 나아가 케이블 단면적을 크게 할 수 있어 작은 선로저항, 이에 따른 낮은 발열 및 작은 선로손실을 기대할 수 있고, 향상된 충전효율을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 전기차 충전구의 다양한 위치 및 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 상부 공간에 배치되는 충전 케이블 릴 장치의 개념을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전용 케이블 릴 장치의 회전 개념을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전용 케이블 릴 장치의 전체적인 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 봉 방식의 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 일 실시예의 유도 봉과 가이드의 개념을 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 스크류 방식의 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 일 실시예의 리드 스크류와 가이드의 개념을 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 일 실시예의 동력 구동부를 설명하는 개념도이다.
도 9는 도 6에 도시된 일 실시예의 수동 구동부를 설명하는 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 로 방식의 릴 장치를 개념을 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 일 실시예의 코일형 판 스프링과 가이드의 개념을 나타내는 측면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 봉 방식의 타원형 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 스크류 방식의 타원형 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 로 방식의 반(半) 타원형 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 일반적인 전기차 충전구의 다양한 위치 및 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 상부 공간에 배치되는 충전 케이블 릴 장치의 개념을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 전기차 충전구(90)의 위치는 차량(9)마다 다르므로 충전 케이블(120)을 충전기(8)에서 차량 충전구(90)까지 연장하여 삽입하게 되고, 수시로 케이블(120)의 인출 및 수납이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 릴(10)은 케이블(120)이 권취됨에 있어서, 감김 통(110) 중심부부터 권취되는 일반적인 방식이 아니라, 감김 통(110)의 외측 방향으로 채워지면서 권취되며, 감김 통(110) 안에 케이블(120) 감김 유도를 돕고자 가이드를 설치하는 것이 특징이다. 또한, 감김 통(110) 외부로 인출된 케이블(120) 부분의 무게에 대응되어 케이블(120)을 감김 통(110)으로 당기는 힘이 작용하도록 구성되거나, 모터 등의 동력에 의해 케이블(120)의 인출 및 수납이 이루어지도록 함으로써 무거운 케이블(120)을 사용자가 손쉽게 조작할 수 있도록 구성된 것이 특징이다.
나아가 다양한 위치의 전기차 충전구(90)에 대응하여 차량(9) 상부 공간에 감김 통(110)이 설치되고 적절한 위치로 감김 통(110)이 위치될 수 있도록 충전기와 감김 통(110) 사이에는 감김 통(110) 이동을 위해 차량(9) 상부에 설치되는 형태의 레일(92)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전용 케이블 릴 장치의 회전 개념을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전기차 충전용 케이블 릴 장치는 차량(9`) 상부 공간에 지지부에 의해 지지되어 배치되되, 차량(9`) 마다 다른 충전구(90)의 위치에 대응하여 케이블 인출구(140)가 가까운 위치에 놓일 수 있도록 회전시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 충전용 케이블 릴 장치의 전체적인 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 감김 통(110, 810)은 상하 이단으로 구성될 수 있으며, 길이 방향 연장 수축이 가능한 연장 암(arm) 구조(80)가 구비되고, 차량 충전구(90)의 위치에 따라 감김 통(110)의 케이블 인출구(140) 위치가 회전하여 배치될 수 있도록 형성될 수 있다.
예컨대 상단부(810)는 충전기(8)와 감김 통(810) 사이의 길이 방향 연장 또는 수축 시 내부 케이블(122)의 길이를 이에 맞춰 늘이거나 줄이는 역할을 수행하고, 하단부(110)는 충전 건(130)이 일단에 구비된 충전 케이블(120)을 차량 충전구(90)까지 연장하거나 다시 감김 통(110)에 충전 케이블(120)을 수납하는 역할을 수행할 수 있다.
이 경우, 케이블(120, 122)의 인출 및 수납에는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 릴 장치(10)의 구조가 상단부(110) 및 하단부(810)에 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 케이블 릴 장치(10)는, 감김 통(110) 안에 케이블(120)을 느슨하게 필요에 따라 1회전 분 또는 2회전 분 이상을 감아 놓고, 사용을 위해 케이블(120)을 인출할 때는 케이블(120)을 잡아당기게 되면 감김 통(110) 내에서 느슨하게 권취되어 있던 케이블(120)이 형성하는 외경 크기가 작아지면서 빡빡하게 감기게 되고, 반대로 케이블(120)을 감김 통(110) 안으로 밀어 넣으면, 감김 통(110) 안의 권취되어 있는 케이블(120)이 형성하는 외경 크기가 커지면서 다시 느슨하게 감긴 상태가 되는 것이 특징이다. 즉, 통상과 같이 내부 릴이 회전하여 케이블(120)을 감는 구조가 아니라, 내부의 케이블(120)을 가이드 하도록 배열된 복수의 가이드 부품이 중심에서 외측으로 이동함으로써 복수의 가이드(220) 부품에 권취된 내부 케이블(120)이 형성하는 외경 크기를 증가시켜 케이블(120)을 수납하는 구조이다.
가이드(220)에 권취된 케이블(120)이 형성하는 외경 크기가 작아질 때, 즉 감김 통(110) 외부로 인출되는 케이블(120) 부분이 증가할수록, 증가되는 외부 케이블(120)의 무게에 대응되어 노출된 외부 케이블(120)을 감김 통(110) 내부로 당기는 힘을 제공하도록 형성된 내부 구조를 포함할 수 있다. 내부 구조로는 스프링 등을 포함할 수 있으며, 감김 통(110) 내부로 케이블(120)을 당기는 힘은 케이블(120)이 형성하는 외경 크기가 커지는 방향으로 작용된다. 한편, 감김 통(110) 내부의 케이블(120) 부분이 형성하는 외경의 증감은 모터 등에 의한 동력에 의해 제어되는 자동화된 방식으로 케이블(120)이 인출 및 수납되도록 구성될 수도 있다.
본 발명에 따른 충전 케이블용 릴 장치(10)는, 일측에 케이블 인출구(140)를 포함하고, 케이블(120)이 수납되는 감김 통(110), 감김 통(110) 내에 고정되고, 방사형으로 배치되는 복수의 유도 부(誘導部, 210) 및 유도 부(210)를 따라 움직이며 케이블(120)의 개별 가닥을 수용하도록 형성된 수용부(422)가 형성된 가이드(220)를 포함한다. 여기서 가이드(220)는 유도 부(210)를 따라 이동하도록 결합되고, 복수의 유도 부(210) 조립 형상의 중심을 기준으로 한 가상 원 상에 배열된다. 이러한 구조에서, 케이블(120)이 인출되는 경우, 복수의 가이드(220)에 권취된 케이블(120)이 형성하는 외경의 평균 직경이 감소하고, 케이블(120)이 수납되는 경우, 복수의 가이드(220)에 권취된 케이블(120)이 형성하는 외경의 평균 직경이 증가함으로써 케이블(120)의 인출 및 수납이 이루어지도록 구성된다.
가이드(220)는 감김 통(110) 내부의 케이블(120)의 개별 가닥을 가이드 하도록 수용부(422) 주변에 배치된 복수의 롤러(424)를 더 포함한다. 롤러(424)는 감김 통(110) 안의 케이블(120)의 감김 유도를 돕고자 설치된다. 롤러(424)는 가이드 몸체(426)에 구비되는 수용부(422)를 둘러싸고 설치될 수 있다. 수용부(422)에 수용된 케이블(120) 개별 가닥은 롤러(424)와 접촉하게 되어 케이블(120)이 수용부(422)를 관통하여 움직일 때 마찰 저항을 최소화하여 케이블(120)의 이동을 용이하게 한다. 일 실시예와 같이 감김 통(110)이 수평으로 배치되는 경우에 롤러(424)는 케이블(120)의 좌우측 및 하측에 설치되어 케이블(120)을 지지할 수 있다.
케이블(120)은 적절한 굽힘 강성을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 케이블(120)이 너무 부드러우면 작은 직경의 릴에도 감길 수 있겠지만 꼬임이 쉽게 유발될 수 있거나 밀어 넣는 조작이 곤란해질 수 있다. 또한 케이블(120)이 너무 뻣뻣하면 잘 휘어지지 않아 감김 통(110) 안에서 적절히 굽혀지지 못하여 케이블(120)을 밀어 넣는 것이 어렵게 될 수 있다. 여기서, 케이블이 수납되는 릴의 형상의 반경(원형인 경우) 또는 최소 곡률반경(타원인 경우)을 제1곡률반경으로 정의하고, 제1곡률반경의 1/2 크기를 제2곡률반경으로 정의한다. 케이블의 굽힘 강성은 케이블을 제1곡률반경과 제2곡률반경 사이의 범위에서 굽힐 수 있는 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명에 따른 케이블 릴 장치(10)의 여러 실시예를 개시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 봉 방식의 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 일 실시예의 유도 봉과 가이드의 개념을 나타내는 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시예에서 케이블 릴의 유도 부(210)는 유도 봉(shaft, 212)의 형태일 수 있다. 또한, 가이드(220)는 유도 봉(212)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이드 부시(428)를 더 포함하고, 유도 봉(212)에 삽입되어, 가이드(220)를 복수의 유도 봉(212)이 형성하는 방사형 구조의 외측으로 밀도록 형성된 압축 스프링(230)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 유도 봉(212)은 방사형으로 6개가 배치된 것으로 도시하였으나, 유도 봉(212) 및 가이드(220)의 개수는 필요에 따라 적절히 선정될 수 있다.
일 실시예에서 가이드(220)는 유도 봉(212)의 길이 방향으로 개별 케이블(120) 가닥을 두 개 수용하도록 구성된 예를 도시한다. 통상의 기술자라면 감김 통(110)의 직경 및 인출 가능한 케이블(120) 길이를 고려하여 가이드(220)가 적절한 숫자의 수용부(422)를 가지도록 설계할 수 있을 것이다.
또한, 일 실시예는 감김 통(110)이 수평으로 배치되는 경우를 가정하였으며, 편의상 수용부(422)에 수용된 개별 케이블(120)을 가이드 하는 롤러(424)는 좌우측을 가이드 하기 위해 3개가, 그리고 각 케이블(120)의 하단을 가이드 하도록 2개가 사용되는 것을 개시하였으나, 필요에 따라서는 각 케이블(120)의 상단에도 2개의 롤러(424)가 추가로 배치될 수 있다.
유도 봉(212)에 삽입되는 압축 스프링(230)은 방사형 구조의 중심에 인접하여 압축 스프링(230)의 일단을 지지하도록 고정 링(232)이 설치될 수 있으며, 압축 스프링(230)의 타단은 가이드(220)에 포함된 슬라이드 부시(428)를 밀도록 설치될 수 있다. 압축 스프링(230)은 인출되어 외부로 매달리는 케이블(120) 및 충전 건(130)의 무게를 고려하여 이에 대응되도록 설계될 수 있으며, 이를 통해 두껍고 무거운 케이블(120)의 인출 및 수납 시 사용자가 무게감을 느끼지 않게 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 내부 케이블(120)의 가장 내측 일단은 감김 통(110)의 케이블 인입구(128)를 통해 충전기(8)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 케이블 릴은 감김 통(110) 내부에 회전하는 부품을 포함하지 않으며, 케이블(120)을 수용하는 복수의 가이드가 형성하는 원형의 직경이 감소함에 따라 케이블(120)이 외부로 인출되는 구조를 가지고 있다. 또한, 케이블(120)이 수납될 때 줄어드는 외부 케이블(120)의 무게에 맞춰 압축 스프링의 작용으로 복수의 가이드가 형성하는 원형의 직경이 증가함으로써 케이블(120)이 감김 통(110) 내부로 수납된다. 본 발명에 따른 케이블 릴은 수납 시 케이블(120)의 곡률 반경이 커지는 방향으로 작용하므로, 케이블(120)의 유연성 또는 강성이 동일한 경우, 통상의 회전하는 내부 릴에 감기는 케이블(120)에 비해 전체 감김 통(110)의 외경을 작게 설정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 감김 통(110) 내부의 각 케이블(120)은 가이드(220)에 구비된 수용부(422) 및 롤러(424)에 의해 가이드 됨으로써 케이블(120)의 수납 및 인출 과정에서 케이블(120)이 엉키거나 뒤틀리는 현상이 크게 경감될 수 있다. 또한, 개별 케이블(120)이 롤러(424)에 의해 지지됨으로써 케이블(120)에서 발생되는 열이 금속 등을 통해 열전달 되어 케이블(120)의 냉각 효과를 추가로 기대할 수 있다. 또한, 도 5에 도시된 케이블(120)은 내부 도선(126)이 일렬로 배치된 납작한 형태의 케이블(120)을 예로 들었으며, 이러한 케이블(120) 형태는 케이블(120)의 꼬임을 방지하는 효과와 함께 롤러(424)와의 접촉 면적을 최대로 확보함으로써 케이블(120)의 방열을 촉진하는 효과를 기대할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 스크류 방식의 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 일 실시예의 리드 스크류와 가이드의 개념을 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 일 실시예의 동력 구동부를 설명하는 개념도이다.
도 9는 도 6에 도시된 일 실시예의 수동 구동부를 설명하는 개념도이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 일 실시예에서 케이블 릴의 유도 부(210)는 리드 스크류(lead screw, 214)의 형태일 수 있다. 또한, 가이드(220, 224)는 리드 스크류(214)와 나사 결합하는 너트(434)를 더 포함하고, 복수의 리드 스크류(214)가 형성하는 방사형의 중심에 배치되는 제1베벨기어(236), 리드 스크류(214) 각각의 일단에 결합되고, 제1베벨기어(236)와 치합되는 제2베벨기어(238) 및 제1베벨기어(236)를 구동하도록 형성된 구동모터부(240)를 포함할 수 있다.
제1베벨기어(236)는 도 8과 같이 모터(246), 감속기(244) 및 제1베벨기어(236)에 치합되는 제3베벨기어(242)로 구성되어 케이블(120)이 인출과 수납이 자동으로 이루어지도록 구성될 수도 있고, 경우에 따라서는 도 9과 같은 체인(248) 또는 벨트 등 다양한 방법에 의해 외부로 노출된 체인(248) 또는 벨트의 부분을 수동으로 조작하여 제1베벨기어(236)를 회전시킴으로써 수동 조작할 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대, 창문 블라인드를 올리고 내리는 구조처럼, 드럼(250)에 체인(248)이 감겨져 있고, 체인(248)이 드럼(250)을 돌려주면 감속기 등을 거쳐 제1베벨기어(236)를 회전시킴으로써 리드 스크류(214)를 회전시켜 복수의 가이드(220)가 형성하는 직경이 변화하여 케이블(120)을 감거나 풀 수 있다.
도 8과 같이 모터(246)를 이용하는 경우, 방사형으로 배치된 리드 스크류(214) 사이에 추가의 제3베벨기어(242)를 포함하는 구동모터부(240)가 수평으로 놓일 수 있으며, 이와 같은 구성은 감김 통(110)의 높이를 낮게 유지할 수 있는 장점이 있다. 한편, 별도로 도시하지는 않았으나 구동모터부(240)가 제1베벨기어(236)의 중심축에 나란히 설치되는 경우의 실시예도 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 로 방식의 릴 장치를 개념을 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 일 실시예의 코일형 판 스프링과 가이드의 개념을 나타내는 측면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 일 실시예에서 케이블 릴의 유도 부(210, 216)는 감김 통(110)에 형성된 유도 로(誘導 路, 216)일 수 있다. 도 11의 (a)는 좌우로 유도 로가 놓인 예를 옆에서 바라본 모양이며, 도 11의 (b)는 이를 옆에서 바라본 즉, 유도 로의 길이 방향에서 바라본 가이드 바퀴(430)의 모양을 나타낸다. 또한, 가이드(220, 226)는 유도 로(216)를 따라 이동하도록 형성된 가이드 바퀴(430)를 포함할 수 있다. 또한, 복수의 가이드(226)가 형성하는 가상 원 내부에 배치되어, 복수의 롤러(424) 중 가상 원의 내측 방향에 배치된 일부와 닿으며, 가이드(226)를 복수의 유도 로(216)가 형성하는 방사형 구조의 외측으로 밀도록 형성된 코일형 판 스프링(260)을 더 포함할 수 있다.
도 11에는 내부 케이블(120`)을 수용하는 수용부(422)가 감김 통(110)의 높이 방향으로 3열이 배치된 예를 도시하였으나, 이제 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서도 도 11과 같이 수직으로 배열된 수용부(422) 구조가 채용될 수 있다.
복수의 수용부(422)가 수평으로 배열되는 경우에는 가장 내부의 수용부(422)에 권취되는 케이블(120)은 가장 외측의 수용부(422)에 권취되는 케이블(120)에 비해 작은 곡률 반경을 가져야할 것이다. 즉, 다수의 수용부(422)를 배열해야 하는 경우에는 수평 배열에 비해 수직 배열이 더 큰 가상 곡률 반경(복수의 가이드(220) 또는 수용부(422)가 형성하는 가상 원형 구조의 반경)을 제공할 수 있어, 예컨대 동일한 굽힘 강성을 가지는 케이블(120)의 경우 감김 통(110)의 크기를 더 작게 설계할 수 있어 유리하다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 봉 방식의 타원형 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 스크류 방식의 타원형 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 감김 통(110)은 두 반원형 형상이 이격되어 길게 연장된 육상 경기장 트랙과 유사한 형태를 가질 수 있다.
도 12 및 도 13의 두 실시예에서, 케이블 릴 장치(10)는 일측에 케이블 인출구(140)를 포함하고, 일 방향으로 긴 구조이며, 케이블(120`)이 수납되는 감김 통(110`); 감김 통(110`) 내에 고정되고, 일 방향으로 배치되는 복수의 유도 부(guide portion, 210`, 212`); 케이블(120`)의 개별 가닥을 수용하도록 형성된 수용부(422)를 포함하는 복수의 가이드(220); 가이드(220)가 반원 원주상에 배열되어 고정되도록 형성되고, 감김 통(110`)에 고정되는 제1가이드 고정틀(510); 및 가이드(220)가 반원 원주상에 배열되어 고정되도록 형성되고, 유도 부(212`)를 따라 이동되도록 형성되는 제2가이드 고정틀(520)을 포함할 수 있다.
두 실시예에서는 케이블(120`)이 인출되는 경우, 제2가이드 고정틀(520)이 제1가이드 고정틀(510)과 가까워지고, 케이블(120`)이 수납되는 경우, 제2가이드 고정틀(520)이 제1가이드 고정틀(510)로부터 멀어짐으로써 케이블(120`)의 인출 및 수납이 이루어지는 구성이다.
앞서 도 4 내지 도 11에 도시된 실시예와 달리, 이들 두 실시예에서는 반원 형상으로 배치된 복수의 가이드(220)의 반경은 변화하지 않으며, 두 반원 형상의 거리가 조정됨으로써 케이블(120`)의 인출과 수납이 이루어진다.
두 실시예 중 도 12에 도시된 일 실시예에서, 유도 부(210`)는 유도 봉(shaft, 212`)일 수 있다. 또한, 제2가이드 고정틀(520)은 유도 봉(212`)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이드 부시(428)를 더 포함하고, 유도 봉(212`)에 삽입되어, 제2가이드 고정틀(520)을 제1가이드 고정틀(510)로부터 멀어지는 방향으로 밀도록 형성된 압축 스프링(230)을 더 포함할 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 일 실시예에서, 유도 부(210`)는 리드 스크류(lead screw, 214`)이고, 제2가이드 고정틀(520)은 리드 스크류(214`)와 나사 결합하는 너트(434)를 더 포함하고, 제1가이드 고정틀(510)에 인접하여 제2가이드 고정틀(520) 방향에 배치되고, 리드 스크류(214`)를 회전시키도록 형성된 구동모터부(240`)를 더 포함할 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 두 실시예의 경우, 내부의 케이블(120`)을 수용하는 수용부(422)는 제1 및 제2 가이드 고정틀(510, 520)의 반원 형상에 수직한 방향으로, 즉 복수의 가이드(220)가 배치된 평면에 수직인 방향으로 복수 개가 배열되는 것이 바람직하다.
한편, 두 실시예의 경우, 제1가이드 고정틀(510)과 제2 고정틀(520) 사이에 놓이는 내부 케이블(120`)을 가이드 하기 위한 이동식 케이블 가이드(222)를 추가로 구비할 수 있다. 이동식 케이블 가이드(222)는 제2가이드 고정틀(520)이 제1가이드 고정틀(510)을 향해 이동할 때 이와 연동하여 이동하여 제1가이드 고정틀(510)과 제2가이드 고정틀(520)이 최대로 접근했을 때 제1 및 제2가이드 고정틀(510, 520) 사이에 이동식 케이블 가이드(222)가 맞닿도록 모아지는 구조일 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 로 방식의 반(半) 타원형 릴 장치의 개념을 나타내는 평면도이다.
도 14를 참조하면, 케이블 릴 장치는 감김 통(110``) 내부의 일측에만 이동 가능하게 배치된 제2가이드 고정틀(520`)을 배치한 구성을 나타낸다. 일 실시예에서는 유도 부(210`)로서 도 9 및 도 10에 도시된 실시예에서 이용된 유도 로(216`)의 형식을 이용한 경우를 도시하고 있으나, 다른 실시예의 유도 부 방식이 적용될 수도 있다.
일 실시예에서 제2가이드 고정틀(520`)은 유도 로(216`) 위를 구름 운동하도록 형성된 가이드 바퀴(430)를 포함하며, 가이드 바퀴(430)는 이와 동축으로 배치된 릴용 롤러(432)를 더 포함할 수 있다. 제2가이드 고정틀(520`)은 가이드 바퀴(430)와 릴용 롤러(432)를 수용하는 제2가이드 축(522)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서는 릴용 롤러(432)를 둘러서 감기는 와이어(524) 및 일측에 와이어(524)를 임의의 동력 수단을 이용하여 당기는 와이어 릴 구조를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 통상의 기술자라면 다양한 방식으로 제2가이드 고정틀(520`)을 당김으로써 감김 통(110``) 내부의 케이블(120)을 수납하도록 당길 수 있을 것이다. 제2가이드 고정틀(520`)은 케이블(120)을 수용하도록 형성된 앞서 기술한 다양한 형태의 가이드(220)가 적용될 수도 있으며, 일 실시예에서는 보다 단순한 구조로서 제2가이드 고정틀(520`)에 회전 가능하게 배치된 복수의 V홈 롤러(526)를 포함하는 예를 도시한다. 일 실시예에서 케이블(120)은 5개의 V홈 롤러(526)에 가이드 되어 이동되도록 구성된다. 케이블(120)이 풀리거나 감김 동작이 일어날 때 제2가이드 고정틀(520`)이 움직이면서 케이블 인입구(128) 쪽과 가까워지면 케이블(120)이 인출되는 구조이며 케이블 인입구(128) 쪽과 멀어지면 케이블(120)이 인입되는 구조이다. 따라서 제2가이드 고정틀(520`)이 움직일 수 있는 거리의 2배의 길이가 최대 케이블 인출 길이가 된다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 일측에 케이블 인출구를 포함하고, 케이블이 수납되는 감김 통;
    상기 감김 통 내에 고정되고, 방사형으로 배치되는 복수의 유도 부(誘導部); 및
    상기 유도 부를 따라 이동가능 하도록 상기 유도 부에 결합되는 복수의 가이드로서, 각각의 가이드는 상기 케이블의 적어도 일부를 수용하는 수용부
    를 포함하되,
    상기 케이블은 상기 감김 통의 상기 케이블이 수납되는 부분의 최대 반경으로 정의되는 제1곡률반경, 상기 제1곡률반경의 절반 크기로 정의되는 제2곡률반경 사이의 범위에서 굽혀질 수 있는 정도의 굽힘 강성을 가지고,
    상기 가이드는, 상기 케이블의 개별 가닥을 가이드 하도록 상기 수용부 주변에 배치된 복수의 롤러를 더 포함하되, 상기 복수의 롤러는 상기 방사형 방향의 양측 및 상기 케이블의 하중방향에 배치되며,
    상기 케이블이 인출되는 경우, 상기 복수의 가이드들에 의해 권취된 상기 케이블의 평균 직경이 감소하고, 상기 케이블이 수납되는 경우, 상기 복수의 가이드들에 의해 권취된 상기 케이블의 평균 직경이 증가함으로써 상기 케이블의 인출 및 수납이 이루어지는
    충전 케이블용 릴 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유도 부는 유도 봉(shaft)이고,
    상기 가이드는 상기 유도 봉에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이드 부시를 더 포함하고,
    상기 유도 봉의 외주면에 삽입되어, 상기 가이드를 상기 방사형의 외측으로 밀도록 형성된 압축 스프링을 더 포함하는
    충전 케이블용 릴 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유도 부는 리드 스크류(lead screw)이고,
    상기 가이드는 상기 리드 스크류와 나사 결합하는 너트를 더 포함하고,
    상기 방사형의 중심에 배치되는 제1베벨기어;
    상기 리드 스크류 각각의 일단에 결합되고, 상기 제1베벨기어와 치합되는 제2베벨기어; 및
    상기 제1베벨기어를 구동하도록 형성된 구동모터부;
    를 더 포함하는
    충전 케이블용 릴 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유도 부는 상기 감김 통에 형성된 유도 로(路)이고,
    상기 가이드는 상기 유도 로를 따라 이동하도록 형성된 가이드 바퀴를 더 포함하고,
    상기 방사형의 내부에 배치되고, 상기 복수의 롤러 중 적어도 일부와 접촉하여 상기 가이드를 상기 방사형의 외측으로 밀도록 형성된 코일형 판 스프링을 더 포함하는
    충전 케이블용 릴 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 유도 부를 따라 복수 개가 배열되는
    충전 케이블용 릴 장치.
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 복수의 가이드가 배치된 평면에 수직한 방향으로 복수 개가 배열되는
    충전 케이블용 릴 장치.
  8. 일측에 케이블 인출구를 포함하고, 일 방향으로 긴 구조이며, 케이블이 수납되는 감김 통;
    상기 감김 통 내에 고정되고, 상기 일 방향으로 배치되는 복수의 유도 부(誘導部);
    상기 케이블의 개별 가닥을 수용하도록 형성된 수용부를 포함하는 복수의 가이드; 및
    상기 유도 부를 따라 이동하도록 형성되고, 상기 복수의 가이드가 고정되며, 상기 복수의 가이드에 의해 권취되는 상기 케이블의 일단과 타단이 같은 방향으로 놓이도록 형성되는 제2가이드 고정틀
    을 포함하되,
    상기 케이블은 상기 감김 통의 상기 케이블이 수납되는 부분의 최소 곡률 반경으로 정의되는 제1곡률반경, 상기 제1곡률반경의 절반 크기로 정의되는 제2곡률반경 사이의 범위에서 굽혀질 수 있는 정도의 굽힘 강성을 가지고,
    상기 가이드는, 상기 케이블의 개별 가닥을 가이드 하도록 상기 수용부 주변에 배치된 복수의 롤러를 더 포함하되, 상기 복수의 롤러는 상기 케이블의 내측, 외측 및 상기 케이블의 하중방향에 배치되며,
    상기 케이블이 인출되는 경우, 상기 제2가이드 고정틀은 상기 감김 통의 일측으로 이동하고, 상기 케이블이 수납되는 경우, 상기 제2가이드 고정틀은 상기 감김 통의 타측으로 이동함으로써 상기 케이블의 인출 및 수납이 이루어지는
    충전 케이블용 릴 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유도 부는 유도 봉(shaft)이고,
    상기 제2가이드 고정틀은 상기 유도 봉에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이드 부시를 더 포함하고,
    상기 유도 봉에 삽입되어, 상기 제2가이드 고정틀을 상기 타측으로 밀도록 형성된 압축 스프링을 더 포함하는
    충전 케이블용 릴 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유도 부는 리드 스크류(lead screw)이고,
    상기 제2가이드 고정틀은 상기 리드 스크류와 나사 결합하는 너트를 더 포함하고,
    상기 리드 스크류를 회전시키도록 상기 일측에 배치되는 구동모터부를 더 포함하는
    충전 케이블용 릴 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유도 부는 상기 일 방향으로 상기 감김 통에 형성된 유도 로(路)이고,
    상기 제2가이드 고정틀은 상기 유도 로를 따라 이동하도록 형성된 가이드 바퀴를 더 포함하고,
    상기 제2가이드 고정틀을 상기 타측으로 당기도록 형성된 와이어 릴 구조를 상기 타측에 더 포함하는
    충전 케이블용 릴 장치.
  13. 제10항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 복수의 가이드가 배치된 평면에 수직한 방향으로 복수 개가 배열되는
    충전 케이블용 릴 장치.
  14. 제10항 또는 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감김 통의 일측에 고정되는 제1가이드 고정틀을 더 포함하되,
    상기 제1가이드 고정틀은 상기 복수의 가이드가 고정되어 상기 케이블을 이송가능 하도록 수용하는
    충전 케이블용 릴 장치.
  15. 제1항 또는 제8항 중 어느 한 항에 따른 충전 케이블용 릴 장치;
    상기 충전 케이블용 릴 장치를 충전 대상 차량의 상부 공간에 배치하도록 형성된 지지부; 및
    상기 케이블 인출구가 상기 차량의 충전구에 가까운 위치에 배치되기 위해 상기 충전 케이블용 릴 장치를 회전시키도록 형성된 회전부
    를 포함하는 전기 차량 충전 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 지지부와 상기 회전부 사이에 배치되어 길이 조정이 가능하도록 형성되는 연장 암(arm) 구조를 더 포함하고,
    상기 연장 암 구조는,
    상기 지지부로부터 연장되어 상기 케이블에 전기 접속되는 충전 케이블; 및
    일단에 상기 연장 암 구조의 길이 변화에 대응하여 상기 충전 케이블을 수납 또는 인출하도록 형성된 연장 암 케이블용 릴 장치
    를 포함하되,
    상기 연장 암 테이블용 릴 장치는 상기 충전 케이블용 릴 장치와 동일한 구조로 형성되는 전기 차량 충전 시스템.
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