KR102630795B1

KR102630795B1 - 동력 저장 및 출력장치

Info

Publication number: KR102630795B1
Application number: KR1020220023553A
Authority: KR
Inventors: 정현
Original assignee: 정현
Priority date: 2022-02-23
Filing date: 2022-02-23
Publication date: 2024-01-29
Also published as: KR20230126421A

Abstract

본 발명은 회전축모듈에 의해 외력저장모듈의 회전기어가 회전동작됨으로써, 회전력 저장부재의 감김 동작에 의해 외력이 저장될 수 있으며, 구동기어가 직선 왕복 이동 또는 회전 이동됨으로써, 일정한 회전속도로 구동축이 회전될 수 있는 동력 저장 및 출력장치에 관한 것이다.

Description

동력 저장 및 출력장치{Power Storage And Output device}

본 발명은 동력 저장 및 출력장치에 관한 것으로서, 회전축모듈에 의해 외력저장모듈의 회전기어가 회전동작됨으로써, 회전력 저장부재의 감김 동작에 의해 외력이 저장될 수 있으며, 구동기어가 직선 왕복 이동 또는 회전 이동됨으로써, 일정한 회전속도로 구동축이 회전될 수 있는 동력 저장 및 출력장치에 관한 것이다.

최근 친환경 에너지가 주목 받으면서, 풍력 발전에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 일반적으로 풍력발전기는 블레이드의 회전축의 배치에 따라서 블레이드의 회전축이 수평으로 배치되는 수평축형과 블레이드의 회전축이 수직으로 배치되는 수직축형으로 나누어진다. 수직축형 풍력발전기는 바람의 방향에 관계없이 회전하며 소음이 적고 소형화가 용이하기 때문에 사용 장소에 큰 제한을 받지 않는다. 수직형 풍력발전기에는 블레이드에서 발생하는 항력으로 회전력이 발생하는 사보니우스형과 같은 항력형과 블레이드에서 발생하는 양력으로 회전력이 발생하는 다리우스형과 같은 양력형이 있다.

풍력발전기는 지면에 수직으로 세워져 적정 높이를 갖는 지지기둥과, 상기 지지기둥의 상부에 회전 가능하게 결합된 발전기 몸체와, 상기 발전기 몸체의 전면에 구비되는 회전자(rotor)로 구성되는데, 상기 회전자(rotor)는 바람에 의해 회전하는 회전날개와, 상기 회전날개의 구동에 의한 운동에너지를 전달하는 회전축으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 발전기 몸체의 내부에는 상기 회전날개의 회전에 의해 전달되는 회전력에 의해 회전하면서 발전하는 코일 및 자석(도시는 생략함) 중 어느 하나가 고정되어 있어 나머지 하나는 회전날개에 고정되어 있어 회전날개에서 제공되는 회전력에 의해 회전함에 따라 발전을 하게 된다.

종래의 풍력발전장치는 대한민국공개특허공보 10-2008-0090920에 개시되어 있다.

상기와 같은 종래의 풍력발전장치는 회전날개의 회전력이 평기어와 치차 결합되는 동력전달축에 전달되어 발전기를 통해 전기가 생산되는 방식으로 구성되어 있다.

그러나, 종래의 풍력발전장치는 풍속에 따라 회전력이 일정하게 유지되지 못하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 이로 인해 풍력발전효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 풍력은 7 ~ 7.5m/s의 평균풍속이 발생하여야 경제성이 있다고 보는데 종래의 풍력발전장치의 경우 바람이 강하게 불어오거나, 바람이 약하게 불어오는 경우에 전기 생산 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

대한민국공개공보 10-2008-0090920

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전축모듈에 의해 외력저장모듈의 회전기어가 회전동작됨으로써, 회전력 저장부재의 감김 동작에 의해 외력이 저장될 수 있으며, 상기 구동기어가 직선 왕복 이동 또는 회전 이동됨으로써, 일정한 회전속도로 상기 구동축이 회전될 수 있는 동력 저장 및 출력장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 동력 저장 및 출력장치는, 외력에 의해 회전 가능하게 설치되는 회전축모듈과, 상기 회전축모듈에 치차 결합되며, 상기 회전축모듈에 의해 일방향으로 회전 동작되는 회전기어와, 상기 회전기어의 내부에 감김 동작 및 풀림 동작되는 회전력저장부재를 포함하는 외력저장모듈과, 상기 회전기어의 중앙에 선택적으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 회전력저장부재의 풀림 동작시 회전력을 전달하는 동력전달축모듈과, 상기 동력전달축모듈의 일측에 양방향으로 이동 가능하게 설치되며, 다수의 부품을 지지하는 클러치플레이트와, 상기 클러치플레이트의 일면에 고정 설치되며, 일측에 양방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 동력전달축모듈을 고정 및 고정 해제시키는 클러치부재와, 상기 클러치플레이트의 이동에 따라 양방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 동력전달축모듈의 고정 해제시 상기 동력전달축모듈과 치차 결합되고, 상기 동력전달축모듈에 의해 직선 동작 또는 회전 동작되는 구동기어와, 상기 구동기어에 설치되며, 상기 구동기어가 직선 이동 또는 회전 이동 후 원위치로 복귀시키는 복귀부재를 포함하는 동력전달모듈과, 상기 구동기어의 내부에 설치되며, 상기 구동기어의 직선 왕복 이동 또는 회전 왕복 이동에 따라 회전 동작되고 발전모듈에 일정한 속도의 회전력을 전달하는 구동축을 포함한다.

상기 외력저장모듈은, 복수개가 다단으로 배치되어 상기 회전축모듈에 의해 전달되는 외력이 다단으로 저장된다.

상기 회전축모듈은, 외력에 의해 회전 가능하게 설치되며, 외력에 의한 회전력을 전달하는 회전력전달바와, 상기 회전력전달바의 외주면에 설치되며, 상기 회전력전달바의 외주면을 따라 상,하로 승강 가능하게 설치되는 승강몸체와, 상기 승강몸체의 외주면에 고정 결합되며, 외주면에 치차가 형성되어 다단 배치되는 외력저장모듈에 선택적으로 치차 결합되는 회전력전달기어와, 상기 회전력전달바의 외주면을 따라 나선 형상의 홈 형태로 이루어져, 상기 승강몸체의 상,하 이동을 안내하는 승강홈과, 원판 형상을 가지며, 상기 회전력전달바의 외주면에 방사상으로 수평하게 돌출 형성되는 회전축지지판과, 일단은 상기 회전축지지판에 고정 설치되며, 타단은 상기 승강몸체에 고정 설치되어 상기 승강몸체를 하부 방향으로 탄성 지지하는 승강몸체 탄성가압부재를 포함한다.

상기 회전축모듈의 회전력전달기어는, 복수개의 상기 외력저장모듈 중 적어도 하나의 외력저장모듈과 치차 결합되며, 동일선상의 상기 회전력저장부재의 감김동작이 완료된 이후에는 상승 또는 하강 동작됨에 따라 서로 다른 외력저장모듈과 치차 결합되어 회전력이 전달된다.

상기 동력전달축모듈은, 관체로 이루어져 상하로 길게 형성되며, 상기 외력저장모듈의 중앙에 선택적으로 회전가능하게 설치되는 동력전달축과, 내부가 중공된 관체로 이루어져, 상기 동력전달축의 외부면에 상,하로 이동 가능하게 설치되며, 상기 회전기어의 중앙에 삽입되어 상기 회전기어를 고정시키는 회전기어 고정로드와, 상기 동력전달축에 결합되며, 상기 동력전달축의 외부면을 따라 상,하로 이동 가능하게 설치되어 상기 회전력저장부재의 풀림 동작시 상기 동력전달축을 회전시키는 회전력 전달로드와, 상기 회전력 전달로드의 하부에 설치되며, 상기 동력전달축의 외부면을 따라 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 회전력 전달로드를 상하로 이동시키는 승강부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 동력 저장 및 출력장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은, 회전축모듈에 의해 외력저장모듈의 회전기어가 회전동작됨으로써, 회전력 저장부재의 감김 동작에 의해 외력이 저장될 수 있으며, 회전력 저장부재의 풀림 동작 및 복귀부재의 상기 구동기어의 당김 동작에 의해 상기 구동기어가 직선 왕복 이동 또는 회전 이동됨으로써, 일정한 회전속도로 상기 구동축이 회전될 수 있으므로 일정한 속도의 회전력이 발전모듈에 전달되어 전기 생산효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 복수개의 외력저장모듈이 다단으로 배치되고, 각 외력저장모듈에 회전축모듈이 승강 동작을 통해 외력을 전달해줌에 따라 복수개의 외력저장모듈에 외력이 저장될 수 있으며, 이로 인해 외력이 발생하지 않더라도 발전설비의 전기 발생이 유지되어 발전 성능이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 동력 저장 및 출력장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달축모듈의 회전에 동력전달모듈이 직선 이동된 상태를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 외력저장모듈의 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 외력저장모듈의 구성을 나타내는 평면도.
도 5는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달모듈의 구성을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달모듈의 구성을 나타내는 평면도.
도 7은 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달모듈이 직선 이동된 상태를 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달모듈이 직선 이동된 상태를 나타내는 평면도.
도 9는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달축모듈에 구동기어가 치차 결합되어 구동기어가 전진 이동된 상태를 나타내는 평면도.
도 10은 본 발명 실시예를 구성하는 복귀부재에 의해 구동기어가 당김동작되어 구동축이 회전되는 상태를 나타내는 평면도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예의 동력 저장 및 출력장치의 구성을 보인 사시도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 나타내는 회전축모듈에 다단으로 배치되는 외력저장모듈이 치차 결합된 상태를 나타내는 사시도.
도 13은 본 발명의 다른 실시예의 구성을 나타내는 회전축전달기어 및 승강몸체의 구성을 나타내는 사시도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 나타내는 다단으로 배치된 외력저장모듈 및 동력전달축모듈 그리고 동력전달모듈이 조립된 상태를 나타내는 사시도.
도 15는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 나타내는 다단으로 배치된 외력저장모듈과 동력전달축모듈이 조립된 상태를 나타내는 단면도.
도 16는 본 발명의 다른 실시예를 구성하는 외력저장모듈 및 동력전달축모듈이 분해된 상태는 나타내는 분해도.
도 17은 본 발명의 다른 실시옐르 구성하는 동력전달축과 회전력 전달로드 그리고 승강바의 구성을 나타내는 사시도.
도 18은 본 발명의 다른 실시예를 구성하는 외력저장모듈의 단면도.
도 19는 본 발명의 동력 저장 및 출력장치에 스파이럴 스프링이 적용된 구동기어의 구성을 나타내는 사시도.
도 20은 본 발명 다른 실시예를 구성하는 스파이럴 스프링이 적용된 구동기어의 구성을 나타내는 사시도.
도 21은 본 발명 다른 실시예를 구성하는 스파이럴 스프링이 적용된 구동기어와 동력전달모듈이 치차 결합되어 구동기어가 반시계방향으뢰 회전 동작되는 구성을 나타내는 평면도.
도 22는 본 발명 다른 실시예를 구성하는 스파이럴 스프링이 적용된 구동기어에 복귀부재가 감김동작된 상태를 나타내는 나타내는 평면도.
도 23은 본 발명 다른 실시예를 구성하는 스파이럴 스프링이 적용된 구동기어에 복귀부재가 풀림동작된 상태를 나타내는 평면도.
도 24는 본 발명 다른 실시예를 구성하는 출력축모듈의 구성을 나타내는 사시도.

이하 본 발명에 의한 동력 저장 및 출력장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 동력 저장 및 출력장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달축모듈의 회전에 동력전달모듈이 직선 이동된 상태를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예를 구성하는 외력저장모듈의 구성을 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명 실시예를 구성하는 외력저장모듈의 구성을 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달모듈의 구성을 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달모듈의 구성을 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달모듈이 직선 이동된 상태를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달모듈이 직선 이동된 상태를 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명 실시예를 구성하는 동력전달축모듈에 구동기어가 치차 결합되어 구동기어가 전진 이동된 상태를 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명 실시예를 구성하는 복귀부재에 의해 구동기어가 당김동작되어 구동축이 회전되는 상태를 나타내는 평면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 동력 저장 및 출력장치는, 외력에 의해 회전 가능하게 설치되는 회전축모듈(100)과, 상기 회전축모듈(100)에 치차 결합되며, 상기 회전축모듈(100)에 의해 일방향으로 회전 동작되는 회전기어(202)와, 상기 회전기어(202)의 내부에 감김 동작 및 풀림 동작되는 회전력저장부재(208)를 포함하는 외력저장모듈(200)과, 상기 회전기어(202)의 중앙에 선택적으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작시 회전력을 전달하는 동력전달축모듈(300)과, 상기 동력전달축모듈(300)의 일측에 양방향으로 이동 가능하게 설치되며, 다수의 부품을 지지하는 클러치플레이트(402)와, 상기 클러치플레이트(402)의 일면에 고정 설치되며, 일측에 양방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 동력전달축모듈(300)을 고정 및 고정 해제시키는 클러치부재(406)와, 상기 클러치플레이트(402)의 이동에 따라 양방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 동력전달축모듈(300)의 고정 해제시 상기 동력전달축모듈(300)과 치차 결합되고, 상기 동력전달축모듈(300)에 의해 직선 동작 또는 회전 동작되는 구동기어(500)와, 상기 구동기어(500)에 설치되며, 상기 구동기어(500)가 직선 이동 또는 회전 이동 후 원위치로 복귀시키는 복귀부재(514)를 포함하는 동력전달모듈(400)과, 상기 구동기어(500)의 내부에 설치되며, 상기 구동기어(500)의 직선 왕복 이동 또는 회전 왕복 이동에 따라 회전 동작되고 발전모듈에 일정한 속도의 회전력을 전달하는 구동축(600) 등으로 이루어진다.

베이스프레임(10)은 복수개의 철재프레임으로 이루어져, 육면체 형상을 가지며 내부에 다수의 부품이 고정 및 지지될 수 있다.

상기 베이스프레임(10)의 내부에는 회전축모듈(100)이 설치된다. 상기 회전축모듈(100)은 환봉 형상으로 이루어져 상하로 길게 형성되며, 일부분은 상기 베이스프레임(10)의 외측에 배치되고, 일부분은 상기 베이스프레임(10)의 내측에 배치된다.

상기 회전축모듈(100)의 상단에는 블레이드(12)가 설치되어, 상기 블레이드(12)에 바람에 의한 외력이 작용하는 경우 상기 회전축모듈(100)이 회전 동력된다.

상기 회전축모듈(100)의 하단에는 회전력전달기어(102)가 설치된다. 상기 회전력전달기어(102)는 일반적인 평기어로 자세한 설명은 생략한다.

상기 회전력전달기어(102)는 상기 회전축모듈(100)의 하단에 고정 설치되며, 후술할 외력저장모듈(200)과 치차 결합되어 상기 블레이드(12)에 의해 회전 동작되는 상기 회전축모듈(100)의 회전력을 후술할 외력저장모듈(200)에 전달하는 역할을 한다.

상기 회전축모듈(100)의 측면에는 외력저장모듈(200)이 설치된다. 상기 외력저장모듈(200)은 도 3 및 도 4와 같이 회전기어(202)와 회전력저장부재(208) 등으로 이루어진다.

상기 회전기어(202)는 원판 형상을 가지며, 외주면을 따라 복수개의 치차가 형성된다. 상기 회전기어(202)는 상기 회전축모듈(100)의 회전력전달기어(102)와 치차 결합되어 회전 동작되는 부분이다.

상기 회전기어(202)의 상부면 중앙에는 스프링고정부(204)가 형성된다. 상기 스프링고정부(204)는 원형 링 형상으로 이루어져 상기 회전기어(202)의 상부면 중앙에 상측 방향으로 소정 높이 만큼 돌출 형성된다. 상기 스프링고정부(204)의 내부에는 후술할 회전력저장부재(208)가 설치되어, 감김 및 풀림 동작될 수 있다.

상기 스프링고정부(204)의 측면에는 제1걸림홀(206)이 형성된다. 상기 제1걸림홀(206)은 상기 스프링고정부(204)의 측면에 좌우로 관통 형성되어, 후술할 회전력저장부재(208)의 단부가 걸림 고정되는 부분이다.

상기 스프링고정부(204)의 내부에는 회전력저장부재(208)가 설치된다. 상기 회전력저장부재(208)는 일반적인 스파이럴 스프링으로 자세한 설명은 생략한다. 상기 회전력저장부재(208)는 상기 스프링고정부(204)의 내부에 설치되며, 일단은 상기 제1걸림홀(206)에 걸림 고정되고, 타단은 후술할 동력전달축(308)의 제2걸림홈(302)에 걸림 고정될 수 있다.

상기 회전력저장부재(208)는 상기 회전기어(202)의 회전 동작에 따라 감김 동작 될 수 있으며, 후술할 동력전달축(308)의 고정 해제에 따라 풀림 동작될 수 있다.

즉, 상기 회전력저장부재(208)는 상기 회전기어(202)의 회전 동작(반시계방향)으로 회전되는 경우, 감김 동작됨에 따라 상기 회전축모듈(100)에 의해 전달되는 회전력이 저장될 수 있다.

또한, 상기 회전력저장부재(208)가 완전히 감김 동작(반시계 반향)된 이후에는 후술할 동력전달축(308)의 고정이 해제되고, 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작(시계 방향)에 의해 후술할 동력전달축(308)이 회전 동작 될 수 있다.

따라서, 상기 회전력저장부재(208)의 감김 동작에 의해 상기 회전축모듈(100)을 통해 전달되는 외력이 저장될 수 있다.

또한, 상기 회전력저장부재(208)에 외력이 저장된 상태에서 상기 회전력저장부재(208)의 풀림동작에 의해 후술할 동력전달축(308)이 일정한 속도로 회전될 있으므로, 상기 블레이드(12)에 작용하는 풍속 또는 풍량이 달라지더라도, 후술할 동력전달축(308)이 일정한 속도로 회전될 수 있으므로 외력에 의한 에너지 발생 효율이 향상될 수 있다.

또한, 상기 회전력저장부재(208)의 탄성력은 후술할 복귀부재(514)의 탄성력 보다 강한 탄성력을 가지는 스펙이 적용됨이 바람직하다. 이는 상기 회전력저장부재(208)가 풀림 동작되는 경우 상기 복귀부재(514)가 탄성 변형되는 것이 가능해진다.

상기 회전기어(202)의 내부에는 센싱부재(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 센싱부재는 상기 회전력저장부재(208)의 감김 상태를 검출하는 센서로써, 적외선 및 초음파 센서 및 홀센서 등이 적용될 수 있으며, 상기 센싱부재는 상기 회전력저장부재(208)의 감김 동작시 위치 변화 또는 상기 회전기어(202)의 회전 횟수를 감지함으로써 상기 회전력저장부재(208)의 감김 동작을 통한 감김량을 검출 및 풀림 동작에 의한 풀림량을 검출하는 역할을 한다.

상기 센싱부재에 상기 회전력저장부재(208)의 감김 동작 및 풀림 동작을 검출할 수 있으며, 이를 통해 후술할 동력전달모듈(400)의 제어 동작이 이루어질 수 있다.

상기 회전력저장부재(208)의 중앙에는 동력전달축모듈(300)이 설치된다. 상기 동력전달축모듈(300)은 원통 형상을 가지며 상하로 길게 형성된다. 상기 동력전달축모듈(300)은 상기 회전력저장부재(208)의 중앙에 상하로 길게 설치되어, 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작(시계 방향)에 의해 회전 동작되어, 회전력(외력)을 전달하는 역할을 한다.

상기 동력전달축모듈(300)의 하부에는 제2걸림홀(302)이 형성된다. 상기 제2걸림홀(302)은 도 3과 같이, 상기 동력전달축모듈(300)의 측면 하부 중앙에 좌우로 관통 형성된다. 상기 제2걸림홀(302)의 내부에는 상기 회전력저장부재(208)의 단부에 걸림 고정되는 부분이다.

상기 동력전달축모듈(300)의 상부에는 동력전달기어(304)가 설치된다. 상기 동력전달기어(304)는 일반적인 평기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 동력전달기어(304)는 상기 동력전달축모듈(300)의 상부에 설치되며, 후술할 동력전달모듈(400)에 치차 결합됨으로써, 후술할 동력전달모듈(400)의 구동기어(500)를 직선 이동 또는 회전 이동시키는 역할을 한다.

상기 외력저장모듈(200)의 측면에는 스토퍼부재(306)가 설치된다. 상기 스토퍼부재(306)는 일반적인 스토퍼부재(306)로 자세한 설명은 생략한다. 상기 스토퍼부재(306)는 상기 회전기어(202)의 치차에 걸림 고정될 수 있으며, 상기 회전기어(202)가 반시계 방향으로 회전되는 경우에는 걸림 고정이 해제되고, 상기 회전기어(202)가 시계 방향으로 회전되는 경우에는 걸림 고정된다.

즉, 상기 스토퍼부재(306)는 상기 회전기어(202)가 일방향으로만 회전될 수 있도록 상기 회전기어(202)의 회전동작을 한 방향으로 유지하는 역할을 하며, 이로 인해 상기 회전기어(202)에 의한 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작이 방지될 수 있다.

상기 외력저장모듈(200)의 상측에는 동력전달모듈(400)이 설치된다. 상기 동력전달모듈(400)은 도 5 내지 도 10과 같이, 크게 클러치플레이트(402), 클러치동작부재(404), 클러치부재(406), 구동기어(500), 복귀부재(514) 등으로 이루어진다.

상기 클러치플레이트(402)는 직사각형 판재로 이루어져, 상기 동력전달축모듈(300)의 상측에 좌우 방향으로 수평하게 배치된다. 상기 클러치플레이트(402)는 상기 동력전달축모듈(300)의 상측에서 양방향(좌우방향)으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 클러치플레이트(402)의 상부면에는 다수의 부품이 설치되어, 상기 클러치플레이트(402)에 의해 양방향(좌우방향) 이동이 이루어질 수 있다.

상기 클러치플레이트(402)의 상부면 좌측에는 클러치동작부재(404)가 설치된다. 상기 클러치동작부재(404)는 일반적인 구동장치로 자세한 설명은 생략한다. 상기 클러치동작부재(404)에는 모터, 실린더 등 상기 클러치플레이트(402)를 양방향으로 이동시킬 수 있는 다양한 구동장치가 적용될 수 있으며, 여기서는 모터가 적용된 구조를 바탕으로 설명하기로 한다.

상기 클러치동작부재(404)는 상기 클러치플레이트(402)의 상부면 좌측 중앙에 고정 설치되며, 외주면에 나사산이 형성되는 상기 클러치동작부재(404)의 모터축(미도시)이 상기 클러치플레이트(402)에 고정 설치되어, 상기 클러치플레이트(402)의 양방향(좌우방향) 이동이 이루어질 수 있다.

상기 클러치플레이트(402)의 상부면에는 클러치부재(406)가 설치된다. 상기 클러치부재(406)는 도 5와 같이, 직사각형 판재로 이루어져, 상기 동력전달모듈(400)의 동력전달기어(304)의 인접한 위치에 설치된다. 상기 클러치부재(406)의 측면에는 상기 동력전달기어(304)의 치차와 일부분이 동일한 형상을 가지는 치차고정홈(408)이 형성된다.

상기 클러치부재(406)는 상기 클러치플레이트(402)의 상부면에 고정 설치되며, 상기 클러치플레이트(402)의 좌우 이동에 따라 상기 동력전달축모듈(300)의 동력전달기어(304)에 선택적으로 결합될 수 있다.

즉, 상기 클러치부재(406)가 상기 동력전달기어(304)에 밀착되는 경우에는 상기 동력전달기어(304)가 고정된 상태를 유지할 수 있으며, 이때 상기 회전력저장부재(208)의 감김동작이 이루어지고, 상기 클러치부재(406)가 상기 동력전달기어(304)와 이격되는 경우에는 상기 동력전달기어(304)의 고정이 해제됨에 따라 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작이 이루어질 수 있다.

상기 클러치플레이트(402)의 상부면 우측에는 좌우이동가이드홀(410)이 형성된다. 상기 좌우이동가이드홀(410)은 장공 형상을 가지며, 좌우로 길게 형성된다. 상기 좌우이동가이드홀(410)은 상기 클러치플레이트(402)의 상부면 우측에 좌우로 길게 관통 형성된다. 상기 좌우이동가이드홀(410)의 내부에는 좌우이동가이드핀(412)이 설치되어 상기 클러치플레이트(402)의 좌우 이동이 안내된다.

상기 클러치플레이트(402)의 상부면에는 구동기어(500)가 설치된다. 상기 구동기어(500)는 직사각형 판재로 이루어져, 전후로 길게 형성되며, 상기 클러치플레이트(402)의 상부면에 전후로 길게 설치된다. 상기 구동기어(500)는 상기 클러치플레이트(402)의 상부면에 전,후로 이동 가능하게 설치되며, 후술할 구동축(600)을 직선 운동에 따라 회전시키는 역할을 한다.

상기 구동기어(500)의 좌측면에는 제1랙기어(502)가 형성된다. 상기 제1랙기어(502)는 상기 일반적인 랙기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 제1랙기어(502)는 상기 구동기어(500)의 좌측면을 전후로 길게 형성된다. 상기 제1랙기어(502)는 상기 클러치플레이트(402)의 좌우 이동에 따라 선택적으로 상기 동력전달기어(304)와 치차 결합되어, 상기 구동기어(500)를 전방측으로 이동시키는 역할을 한다.

상기 구동기어(500)의 상부면 좌측에는 전후이동가이드홀(504)이 형성된다. 상기 전후이동가이드홀(504)은 장공 형상을 가지며, 상기 구동기어(500)의 상부면 좌측에 전후로 길게 관통 형성된다. 상기 전후이동가이드홀(504)의 내부에는 후술할 전후이동가이드핀(506)이 설치되어, 상기 구동기어(500)의 전후 이동을 안내하는 부분이다.

상기 전후이동가이드홀(504)의 내부에는 전후이동가이드핀(506)이 설치된다. 상기 전후이동가이드핀(506)은 일반적인 가이드핀으로 자세한 설명은 생략한다. 상기 전후이동가이드핀(506)은 상기 전후이동가이드홀(504)의 내부 및 구동기어(500)의 우측면에 각각 복수개가 고정 설치되어, 상기 구동기어(500)의 직선이동을 안내하는 역할을 한다.

상기 구동기어(500)의 상부면 우측에는 구동축 삽입홀(508)이 형성된다. 상기 구동축 삽입홀(508)은 장공 형상을 가지며, 상기 구동기어(500)의 상부면 우측을 따라 전후로 길게 관통 형성된다. 상기 구동축 삽입홀(508)의 내부에는 후술할 구동축(600)이 삽입되어 위치되는 부분이다.

상기 구동축 삽입홀(508)의 내부면에는 제2랙기어(510) 및 제3랙기어(512)가 형성된다. 상기 제2랙기어(510) 및 상기 제3랙기어(512)는 일반적인 랙기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 제2랙기어(510)는 구동축 삽입홀(508)의 좌측면에 형성되고, 상기 제3랙기어(512)는 구동축 삽입홀(508)의 우측면에 각각 전후로 길게 형성된다.

상기 제2랙기어(510)는 상기 클러치플레이트(402)의 양방향 이동에 따라 상기 구동기어(500)의 복귀동작시 후술할 구동축(600)과 치차 결합되고, 상기 제3랙기어(512)는 상기 구동기어(500)의 전진동작시 후술할 구동축(600)과 치차 결합된다.

상기 제2랙기어(510)와 상기 제3랙기어(512)는 후술할 구동축(600)에 치차 결합되어, 상기 구동기어(500)의 직선 이동에 따라 후술할 구동축(600)을 일정한 속도로 회전 동작시키는 역할을 한다.

상기 구동기어(500)의 상부면 상측에는 복귀부재(514)가 설치된다. 상기 복귀부재(514)는 일반적인 코일 스프링으로 자세한 설명을 생략한다. 상기 복귀부재(514)의 양단에는 고정핀(516)이 설치되어, 상기 베이스프레임(10)과 상기 구동기어(500)에 각각 고정될 수 있다.

상기 복귀부재(514)는 일단이 상기 베이스프레임(10)에 고정되고, 타단이 상기 구동기어(500)에 고정 설치된다. 상기 복귀부재(514)는 상기 구동기어(500)가 직선이동되어 전방측으로 이동되면, 인장된 형태로 탄성 변형 동작되고, 상기 동력전달축모듈(300)과 상기 제1랙기어(502)의 치차 결합이 해제되는 경우에는 상기 구동기어(500)가 후방측으로 당김 동작됨으로써, 상기 구동기어(500)를 원위치로 복귀시키는 역할을 한다.

또한, 상기 복귀부재(514)의 당김 동작에 의해 후술할 구동축(600)에 상기 제2랙기어(510)가 치차 결합된 상태에서 후술할 구동축(600)이 회전 동작될 수 있다.

즉, 상기 클러치플레이트(402)가 좌측방향으로 이동되는 경우에는 상기 동력전달축모듈(300)의 고정이 해제됨과 동시에 상기 동력전달축모듈(300)에 상기 제1랙기어(502)가 치차 결합된다.

또한, 이와 동시에 후술할 구동축(600)에 상기 구동기어(500)의 제3랙기어(512)가 치차 결합된 상태에서 상기 구동기어(500)가 전방으로 직선이동됨과 동시에 상기 제3랙기어(512)에 의해 후술할 구동축(600)이 시계 방향으로 일정한 속도로 회전동작될 수 있다.

그리고, 상기 클러치플레이트(402)가 우측방향으로 이동되는 경우에는 상기 클러치부재(406)에 의해 상기 동력전달축모듈(300)이 고정됨과 동시에 상기 제2랙기어(510)가 후술할 구동축(600)과 치차 결합된 상태에서 상기 복귀부재(514)에 의해 상기 구동기어(500)가 후방으로 직선이동됨과 동시에 후술할 구동축(600)이 시계 방향으로 일정한 속도로 회전동작될 수 있다.

상기 제2랙기어(510)와 상기 제3랙기어(512) 사이에는 구동축(600)이 설치된다. 상기 구동축(600)은 환봉 형상으로 이루어져 상하로 길게 형성되며, 상단과 하단에 각각 치차(미도시)가 형성된다. 상기 구동축(600)은 하단부는 상기 제2랙기어(510)와 상기 제3랙기어(512) 사이에 배치되고, 상기 구동축(600)의 상단부에는 발전모듈(미도시)이 치차 결합된다.

상기 구동축(600)은 상기 구동기어(500)에 의해 회전동작되며, 상기 발전모듈에 외력(회전력)을 전달하여 회전력을 전달하는 역할을 한다.

상기 구동기어(500)의 전후측에는 구동기어 감지부재(520)가 설치된다. 상기 구동기어 감지부재(520)는 일반적인 감지 스위치로 자세한 설명은 생략한다. 상기 구동기어 감지부재(520)는 감지 스위치 이외에도 접촉식 센서 및 비접촉식 센서가 적용될 수 있으며, 여기서는 감지 스위치를 바탕으로 설명하기로 한다.

상기 구동기어 감지부재(520)는 상기 구동기어(500)의 전방측과 후방측에 각각 설치된다. 상기 구동기어 감지부재(520)는 도 6 및 도 8과 같이, 상기 구동기어(500)의 전,후측에 각각 설치되고, 상기 구동기어(500)와 접촉 동작되어 상기 구동기어(500)의 전방이동이 완료된 상태 및 상기 구동기어(500)의 후방이동이 완료된 상태를 감지하는 역할을 한다.

상기와 같은 본 발명의 동력 저장 및 출력장치는, 상기 회전축모듈(100)에 의해 외력저장모듈(200)의 회전기어(202)가 회전동작됨으로써, 상기 회전력저장부재(208)의 감김 동작에 의해 외력이 저장될 수 있으며, 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작 및 복귀부재(514)의 상기 구동기어(500)의 당김 동작에 의해 상기 구동기어(500)가 직선 왕복 이동됨으로써, 일정한 회전속도로 상기 구동축(600)이 회전될 수 있으므로 발전모듈의 전기 생산 효율이 향상될 수 있다.

또한, 상기 회전력저장부재(208)가 완전히 감김 동작된 상태에서 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작에 의한 상기 구동기어(500)의 직선 왕복이동이 다수회 반복될 수 있으므로 기존의 동력 저장 및 출력장치에 비해 전기 생산량이 증대될 수 있다.

이하에서는 도 11 내지 도 18을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예 형태인 회전축모듈(100)과 다단 형태의 외력저장모듈(200) 그리고 동력전달축모듈(300)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상기 회전축모듈(100)은 크게 회전력전달바(104), 승강몸체(106), 회전력전달기어(102), 승강홈(108), 회전축지지판(110) 탄성가압부재(112) 등으로 이루어진다.

상기 회전력전달바(104)는 환봉 형상으로 이루어져, 상하로 길게 형성된다. 상기 회전력전달바(104)의 상단에는 외력을 발생시키는 블레이드(12) 또는 모터(미도시) 등이 설치될 수 있다.

상기 회전력전달바(104)의 상단에는 블레이드(12) 또는 모터 이외에도 외력을 발생시킬 수 있는 다양한 대체에너지 발생장치가 설치될 수 있다.

상기 회전력전달바(104)는 외력(블레이드)에 의해 회전 동작되며, 후술할 회전력전달기어(102)을 회전동작시키는 역할을 한다.

상기 회전력전달바(104)의 외주면에는 승강몸체(106)가 설치된다. 상기 승강몸체(106)는 원통 형상을 가지며, 상기 회전력전달바(104)의 외주면에 결합 고정된다. 상기 승강몸체(106)는 상기 회전력전달바(104)에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 후술할 회전력전달기어(102)를 지지하는 역할을 한다.

상기 승강몸체(106)의 내부면에는 승강돌기(미도시)가 형성된다. 상기 승강돌기는 상기 승강몸체(106)의 내부면에 나선형으로 돌출 형성된다. 상기 승강돌기는 상기 승강몸체(106)의 내부면에 나선형상으로 돌출 형성되어, 후술할 승강홈(108)에 삽입되는 부분이다.

상기 승강몸체(106)의 외주면에는 회전력전달기어(102)가 설치된다. 상기 회전력전달기어(102)는 일반적인 평기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 회전력전달기어(102)는 상기 승강몸체(106)에 고정 결합되며, 상기 회전력전달바(104)의 회전에 따라 상기 외력저장모듈(200)을 회전시키는 역할을 한다.

상기 회전력전달바(104)의 외주면에는 승강홈(108)이 형성된다. 상기 승강홈(108)은 상기 회전력전달바(104)의 외주면을 따라 나선 형상으로 함몰 형성된다. 상기 승강홈(108)의 내부에는 상기 승강돌기가 삽입 고정되어, 상기 회전력전달바(104)의 외주면을 따라 상기 승강몸체(106)의 상,하 이동이 안내되는 부분이다.

상기 회전력전달바(104)의 중앙부에는 회전축지지판(110)이 설치된다. 상기 회전축지지판(110)은 원판 형상을 가지며, 상기 회전력전달바(104)의 중앙 부위의 외주면에 방사상으로 수평하게 돌출 형성된다. 상기 회전축지지판(110)은 상기 회전력전달바(104)의 외측으로 돌출 형성되어, 후술할 탄성가압부재(112)의 단부를 지지하는 역할을 한다.

상기 승강몸체(106)와 상기 회전력지지판(110) 사이에는 탄성가압부재(112)가 설치된다. 상기 탄성가압부재(112)는 일반적인 코일스프링으로 자세한 설명은 생략한다. 상기 탄성가압부재(112)의 일단은 상기 회전력지지판(110)에 결합 고정되고, 타단은 상기 승강몸체(106)에 결합 고정된다. 상기 탄성가압부재(112)는 상기 회전력전달바(104)의 외주면에 결합되어, 상기 승강몸체(106)를 하부방향으로 탄성 가압하는 역할을 한다.

즉, 외력에 의해 회전 동작되는 회전력전달기어(102)가 후술할 제1외력저장모듈(230)을 회전동작시켜 상기 회전력저장부재(208)의 감김 동작이 완료되면, 상기 제1외력저장모듈(230)의 회전 동작이 정지된 상태에서 상기 승강몸체(106)를 눌러주는 상기 탄성가압부재(112)의 탄성 가압력보다 외력에 의한 회전력이 상기 승강몸체(106)에 더 크게 작용함에 따라 상기 승강몸체(106)가 승강홈(108)을 따라 상승동작될 수 있다.

이러한 상기 회전축모듈(100)의 구조에 상기 회전력전달바(104)의 외주면을 따라 상기 승강몸체(106)가 상하로 이동 가능하게 설치됨으로써 다단으로 배치되는 제1외력저장모듈(230) 내지 제3외력저장모듈(250)의 회전력저장부재(208)의 감김동작이 순차적으로 이루어질 수 있다.

상기 회전력전달기어(102)와 상기 승강몸체(106)에는 도 13과 같이, 각각 제1라쳇기어(120)와 제2라쳇기어(122)가 설치된다. 상기 제1라쳇기어(120)와 상기 제2라쳇기어(122)는 일반적인 라쳇기어로 자세한 설명은 생략한다.

상기 제1라쳇기어(120)와 상기 제2라쳇기어(122)는 상기 승강몸체(106)가 시계 방향으로 회전되는 경우에는 걸림 동작되고, 상기 승강몸체(106)가 반시계방향으로 회전되는 경우에는 상기 승강몸체(106)가 상기 회전력전달기어(102)의 내부에서 헛돌게 된다.

즉, 상기 회전력전달바(104)에 의해 상기 승강몸체(106)가 외력을 전달하는 방향인 시계방향 회전시에는 상기 회전력전달기어(102)와 함께 회전 동작되고, 상기 승강몸체(106)가 상기 회전력전달바(104)의 외주면을 따라 하강동작되는 반시계방향 회전시에는 상기 회전력전달기어(102)의 내부에서 헛돌게됨에 따라 상기 승강몸체(106)의 하강 이동시 상기 회전력전달기어(102)가 회전되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예인 다단으로 배치되는 제1외력저장모듈(230)및 제3외력저장모듈(250)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상기 회전축모듈(100)의 일측에는 다단으로 배치되는 외력저장모듈(200)이 설치된다. 상기 외력저장모듈(200)은 제1외력저장모듈(230), 제2외력저장모듈(240), 제3외력저장모듈(250) 등으로 구성될 수 있다.

상기 제1외력저장모듈(230)은 회전기어(202), 스프링고정부(204), 회전력저장부재(208), 고정몸체(210) 등으로 이루어진다.

상기 회전기어(202)는 도 16 및 도 18과 같이 원판 형상으로 이루어져, 외주면에 치차가 형성된다. 상기 회전기어(202)는 상기 회전축모듈(100)과 치차 결합되어, 상기 회전축모듈(100)에 의해 회전 동작되는 부분이다.

상기 회전기어(202)의 상부면에는 스프링고정부(204)가 형성된다. 상기 스프링고정부(204)는 원판 형상으로 이루어져 상기 회전기어(202)의 상부면에 소정 깊이 만큼 함몰 형성된다. 상기 스프링고정부(204)의 내부에는 후술할 회전력저장부재(208)가 설치되어 감김 동작 및 풀림 동작되는 부분이다.

상기 스프링고정부(204)의 내부면에는 제1걸림홀(206)이 형성된다. 상기 제1걸림홀(206)은 상기 스프링고정부(204)의 내부면에 소정 깊이 만큼 함몰 형성된다. 상기 제1걸림홀(206)의 내부에는 후술할 회전력저장부재(208)의 단부가 걸림 고정되는 부분이다.

상기 스프링고정부(204)의 내부에는 회전력저장부재(208)가 설치된다. 상기 회전력저장부재(208)는 일반적인 스파이럴 스프링으로 자세한 설명은 생략한다. 상기 회전력저장부재(208)는 상기 스프링고정부(204)의 내부에 설치되며, 일단은 상기 제1걸림홀(206)에 걸림 고정되고, 타단은 후술할 고정몸체(210)의 제2걸림홀(302)에 걸림 고정될 수 있다.

상기 회전기어(202)의 상부면 중앙에는 고정몸체(210)가 설치된다. 상기 고정몸체(210)는 원통 형상으로 이루어져, 중앙에 상하로 관통되는 사각 형상의 고정홀(212)이 관통 형성된다. 상기 고정몸체(210)는 상기 회전기어(202)의 상부면 중앙에 원통 형상으로 돌출 형성되는 부분이다.

또한, 상기 고정홀(212)의 내부에는 후술할 승강부재(316)의 승강바(318)가 삽입되어, 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작을 방지하는 역할을 한다.

상기 고정몸체(210)의 측면에는 제2걸림홀(302)이 형성된다. 상기 제2걸림홀(302)은 상기 고정몸체(210)의 측면에 소정 깊이 만큼 함몰 형성된다. 상기 제2걸림홀(302)의 내부에는 상기 회전력저장부재(208)의 단부가 걸림 고정된다.

즉, 상기 회전력저장부재(208)의 일단은 상기 회전기어(202)의 제1걸림홀(206)에 고정 결합되고, 타단은 상기 고정몸체(210)의 제2걸림홀(302)에 고정 결합되어, 상기 회전력저장부재(208)의 감김동작 및 풀림동작이 이루어질 수 있다.

상기 제1외력저장모듈(230)의 측면에는 스토퍼부재(306)가 설치된다. 상기 스토퍼부재(306)는 앞에서 설명한 스토퍼부재(306)와 구조가 동일함에 따라 자세한 설명은 생략한다.

상기 제1외력저장모듈(230)의 구조는 상기 제2외력저장모듈(240) 및 제3외력저장모듈(250)이 동일하게 적용되는 구성으로 제2외력저장모듈(240) 및 제3외력저장모듈(250)의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예인 동력전달축모듈(300)에 대해 자세히 설명하기로 한다.

상기 동력전달축모듈(300)은 동력전달축(308), 회전기어 고정로드(310), 회전력 전달로드(312), 승강부재(316) 등으로 이루어진다.

상기 동력전달축(308)은 도 16와 같이, 환봉 형상으로 이루어져, 상하로 길게 형성된다. 상기 동력전달축(308)은 다단으로 배치되는 외력저장모듈(200)의 내부에 설치되어, 선택적으로 각 외력저장모듈(200)의 고정몸체(210)와 연결되고, 상기 동력전달모듈(400)에 회전력을 전달하는 역할을 한다.

상기 동력전달축(308)의 상단에는 동력전달기어(304)가 형성된다. 상기 동력전달기어(304)는 일반적인 평기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 동력전달기어(304)는 상기 동력전달축(308)의 상부에 설치되며, 상기 동력전달모듈(400)에 치차 결합됨으로써, 상기 동력전달모듈(400)의 구동기어(500)를 직선 이동 또는 회전 이동시키는 역할을 한다.

상기 동력전달축(308)의 외주면에는 승강가이드홈(309)이 형성된다. 상기 승강가이드홈(309)은 도 17과 같이, 상기 동력전달축(308)의 외주면을 따라 90도 간격으로 방사상으로 소정 깊이 만큼 함몰 형성된다. 상기 승강가이드홈(309)은 상기 동력전달축(308)의 외주면을 따라 상하로 길게 함몰 형성되어 후술할 회전력 전달로드(312)의 승강가이드돌기(315)가 삽입되는 부분이다.

상기 동력전달축(308)의 중앙에는 회전기어 고정로드(310)가 설치된다. 상기 회전기어 고정로드(310)는 중공된 사각 관체로 이루어져, 상,하로 길게 형성된다. 상기 회전기어 고정로드(310)는 상기 동력전달축(308)의 외주면에 상하로 이동 가능하게 설치된다. 상기 회전기어 고정로드(310)는 상기 고정몸체(210)의 고정홀(212) 내부에 삽입됨으로써, 상기 회전력저장부재(208)의 감김 동작 이후 풀림 동작되는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 회전기어 고정로드(310)의 하부에는 회전력 전달로드(312)가 설치된다. 상기 회전력 전달로드(312)는 사각 관체로 이루어져, 상부면 중앙에 원통 형상의 관통홀(314)이 형성된다. 상기 회전력 전달로드(312)는 상기 동력전달축(308)의 외주면에 상,하로 승강 가능하게 고정 결합된다.

상기 관통홀(314)의 내주면에는 승강가이드돌기(315)가 형성된다. 상기 승강가이드돌기(315)는 도 17과 같이, 상기 회전기어 전달로드(312)의 중심축 방향으로 소정 높이 만큼 돌출 형성된다. 상기 승강가이드돌기(315)는 상기 동력전달축(308)의 승강가이드홈(309)에 삽입 고정되어, 상기 회전력 전달로드(312)의 상,하 승강동작 안내될 수 있으며, 상기 동력전달축(308)에 상기 회전력 전달로드(312)의 회전력이 전달될 수 있다.

즉, 상기 회전력 전달로드(312)는 상기 동력전달축(308)을 따라 상,하로 이동가능하게 설치되어, 다단으로 배치되는 외력저장모듈(200) 중 상기 회전력저장부재(208)가 감김 동작 또는 풀림 동작되는 상기 고정몸체(210)의 고정홀(212) 내부에 삽입될 수 있다.

상기 회전력 전달로드(312)가 외력저장모듈(200)의 고정홀(212) 내부에 삽입되면, 상기 회전기어(202)의 회전동작이 이루어져 상기 회전력저장부재(208)의 감김동작이 이루어질 수 있으며, 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작시에는 상기 동력전달축(308)의 회전력이 전달되어 상기 동력전달축(308)의 고정이 해제되는 경우 회전력이 상기 구동기어(500)에 전달될 수 있다.

상기 회전력 전달로드(312)의 하부에는 승강부재(316)가 설치된다. 상기 승강부재(316)는 승강바(318)와 승강모터(320)로 이루어진다.

상기 승강바(318)는 상기 고정홀(212)과 대응되는 사각관체로 이루어져, 내부가 중공 형성되고, 상하로 길게 형성된다. 상기 승강바(318)는 상기 고정홀(212)의 내부에 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 회전력 전달로드(312)를 상,하로 이동시키는 역할을 한다.

상기 승강바(318)의 측면에는 승강모터(320)가 설치된다. 상기 승강모터(320)는 일반적인 구동모터로 자세한 설명은 생략한다. 상기 승강모터(320)는 상기 승강바(318)의 측면에 치차 결합되어, 상기 승강바(318)를 상하로 이동시키는 역할을 한다.

즉, 상기 승강부재(316)에 의해 상기 회전력 전달로드(312)가 다단으로 배치되는 외력저장모듈(200)의 고정홀(212)의 내부를 따라 상하로 이동되어, 상기 회전력 전달로드(312)의 위치를 조절하는 역할을 한다.

상기 동력전달축(308)의 상부에는 고정단(322)이 형성된다. 상기 고정단(322)은 상기 동력전달축(308)의 외주면을 따라 방사상으로 돌출 형성된다. 상기 고정단(322)의 하부에는 후술할 누름부재(326)가 설치되어 지지되는 부분이다.

상기 회전기어 고정로드(310)의 상단에는 누름단(324)이 설치된다. 상기 누름단(324)은 상기 회전기어 고정로드(310)의 상단에 방사상으로 돌출 형성된다. 상기 누름단(324)은 상기 회전기어 고정로드(310)의 상단에 돌출 형성되어, 후술한 누름부재(326)가 탄성 가압되는 부분이다.

상기 고정단(322)과 상기 누름단(324) 사이에는 누름부재(326)가 설치된다. 상기 누름부재(326)는 일반적인 코일 스프링으로 자세한 설명은 생략한다. 상기 누름부재(326)의 일단은 상기 고정단(322)의 하부에 고정 설치되고, 타단은 상기 누름단(324)에 고정 설치되어 상기 회전기어 고정로드(310)를 하부방향으로 탄성 가압하는 역할을 한다.

즉, 상기 승강부재(316)에 의해 상기 회전력 전달로드(312)가 상승하는 경우에 상기 회전기어 고정로드(310)를 하부 방향으로 탄성 가압함으로써, 제2외력저장모듈(240) 또는 제3외력저장모듈의 고정홀(212) 내부에 삽입 고정되는 상기 회전기어 고정로드(310)의 이탈을 방지하는 역할을 한다.

상기 다단으로 배치되는 외력저장모듈(230,340,250)의 외부에는 지지브라켓(330)이 설치된다. 상기 지지브라켓(330)은 단면이 "ㄷ"자 형상을 가지는 프레임으로 이루어져, 다단으로 배치되는 외력저장모듈(230,240,250)의 상부면 중앙과 하부면 중앙에 각각 고정 결합된다. 상기 지지브라켓(330)은 다단으로 배치되는 외력저장모듈(230,240,250)의 중앙에 고정 결합되어 상기 외력저장모듈(230,240,250)을 회전 가능하게 지지하는 역할을 한다.

상기 지지브라켓(330)의 상,하측에는 고정로드 장착홀(332) 및 승강바 장착홀(344)이 형성된다. 상기 고정로드 장착홀(322) 및 승강바 장착홀(344)은 은 도 16과 같이, 사각홀 형상을 가지며, 상기 지지브라켓(330)의 상,하측에 상하로 관통 형성된다. 상기 고정로드 장착홀(332) 및 상기 승강바 장착홀(344)의 내부에는 각각 상기 회전기어 고정로드(310) 및 상기 승강바(318)가 삽입되어 고정되는 부분이다.

상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전축모듈(100) 및 동력전달축모듈(300)의 동작 구조는 다단으로 배치되는 외력저장모듈(200)의 감김 동작을 위해 제1외력저장모듈(230) 부터 감김 동작이 시작되어 제2외력저장모듈(240) 그리고 제3외력저장모듈(250) 순으로 이루어진다.

상기 회전축모듈(100)의 회전력전달기어(102)가 제1외력저장모듈(230)의 회전기어(202)와 치차 결합된 상태에서, 상기 고정홀(212)의 내부에 회전력 전달로드(312)가 배치된다.

상기 회전축모듈(100)에 의해 상기 제1외력저장모듈(230)의 회전기어(202)가 반시계방향으로 회전되고, 상기 제1외력저장모듈(230)의 회전력저장부재(208)의 감김 동작이 이루어진다.

상기 제1외력저장모듈(230)의 회전력저장부재(208)가 완전히 감김 동작된 이후에는 상기 승강몸체(106)를 눌러주는 탄성가압부재(112)의 탄성력 보다 상기 회전력전달바(104)의 회전력이 크게 작용하여 상기 승강몸체(106)가 상승 이동된다.

상기 승강몸체(106)의 상승이동에 따라 상기 회전력전달기어(102)가 제2외력저장모듈(240)의 회전기어(202)와 치차 결합되어, 상기 제2외력저장모듈(240)의 감김 동작이 이루어질 수 있다.

상기와 같은 과정을 반복하여 상기 제3외력저장모듈(250)도 동일하게 감김 동작될 수 있다.

이때, 상기 승강부재(316)는 상기 승강몸체(106)의 상승 동작에 맞춰 제2외력저장모듈(240) 및 제3외력저장모듈(250)의 고정홀(212)에 삽입 동작되고, 상기 제1외력저장모듈(230)과 마찬가지로 상기 제2외력저장모듈(240)과 상기 제3외력저장모듈(250)의 감김 동작이 이루어진다.

또한, 상기 승강부재(316)의 승강바(318)가 상승동작됨에 따라 감김 동작되지 않는 상기 제1외력저장모듈(230) 및 제2외력저장모듈(240)의 고정홀(212) 내부에 삽입 고정되어 감김 동작 후 상기 제1외력저장모듈(230) 및 제2외력저장모듈(240)의 풀림 동작을 방지하는 역할을 한다.

다단으로 배치되는 외력저장모듈(200)에 저장된 외력을 사용하여 상기 동력전달모듈(400)을 직선 이동 및 회전 이동 시키는 경우에는 제3외력저장모듈(250)→제2외력저장모듈(240)→제1외력저장모듈(230)로 상기 회전력 전달로드(312)가 하강 동작되며, 상기 동력전달축(308)의 고정해제를 통해 상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작이 이루어질 수 있다.

상기 회전력저장부재(208)의 풀림 동작에 의해 상기 동력전달모듈(400)의 직선 왕복이동에 따른 구동축 회전 구조는 본 발명의 실시예 구조와 동일함에 따라 자세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 다단으로 복수개의 외력저장모듈(200)이 배치됨에 따라 대용량의 외력이 저장될 수 있으므로, 발전효율이 향상될 뿐만 아니라 발전 유지 효율이 개선되는 이점이 있다.

이하에서는 도 19 내지 도 24을 참조하여 본 발명의 다른 실시예인 스파이럴 스프링이 적용된 구동기어(700)에 대해 자세히 설명하기로 한다.

상기 구동기어(700)는 제1외측기어(702), 내측기어(704), 구동축삽입홈(706), 제2외측기어(707), 스프링장착홈(708), 복귀부재(710) 등으로 이루어진다.

상기 구동기어(700)는 원판 형상으로 이루어져, 상기 클러치플레이트(402)의 상부면에 고정 설치되며, 상기 클러치플레이트(402)의 좌우 이동에 따라 상기 동력전달축(308)에 선택적으로 치차 결합 및 치차 결합이 해제된다.

상기 구동기어(700)는 정,역 회전되어 상기 구동축(600)에 회전력을 전달하는 역할을 한다.

상기 구동기어(700)의 외주면에는 제1외측기어(702)가 형성된다. 상기 제1외측기어(702)는 일반적인 기어(gear)로 자세한 설명은 생략한다. 상기 제1외측기어(702)는 상기 동력전달축(308)이 치차 결합되어 상기 구동기어(700)를 반시계 방향으로 회전동작 시키는 역할을 한다.

상기 구동기어(700)의 내부에는 내측기어(704)가 형성된다. 상기 내측기어(704)는 일반적인 기어(gear)로 자세한 설명은 생략한다. 상기 내측기어(704)의 상기 구동기어(700)의 안쪽 방향을 향해 형성되는 내부기어로 상기 구동축(600)과 치차 결합되어 상기 구동축(600)을 회전시키는 역할을 한다.

상기 구동기어(700)의 상부면에는 원형 링 형상으로 함몰 형성되는 구동축삽입홈(706)이 형성된다. 상기 구동축삽입홈(706)의 내부에는 상기 구동축(600)이 삽입되는 부분이다.

상기 내측기어(704)의 안쪽 부분에는 제2외측기어(707)가 설치된다. 상기 제2외측기어(707)는 일반적인 평기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 제2외측기어(707)는 상기 구동축(600)과 치차 결합되어, 상기 동력전달축(308)에 의해 상기 제1외측기어(702)가 회전동작되는 경우에는 상기 구동축(600)을 회전시킴과 동시에 후술할 복귀부재(710)를 감김 동작시키는 역할을 한다.

상기 제2외측기어(707)의 상부면에는 스프링장착홈(708)이 형성된다. 상기 스프링장착홈(708)은 원판 형상을 가지며, 상기 제2외측기어(707)의 상부면에 소정 깊이 만큼 함몰 형성된다. 상기 스프링장착홈(708)의 내부에는 복귀부재(710)가 설치되어 감김 동작 및 풀림 동작되는 부분이다.

상기 스프링장착홈(708)의 내부에는 복귀부재(710)가 설치된다. 상기 복귀부재(710)는 일반적인 스파이럴 스프링으로 자세한 설명은 생략한다. 상기 복귀부재(710)의 일단은 상기 스프링장착홈(708)의 내부면에 걸림 고정되고, 타단은 상기 제2외측기어(707)의 중앙에 고정 설치되는 고정보스(712)에 걸림 고정된다. 상기 복귀부재(710)는 상기 동력전달축(308)과 상기 제1외측기어(702)가 치차 결합되어, 상기 제2외측기어(707)가 반시계 방향으로 회전되는 경우에는 감김 동작되고, 상기 내측기어(704)에 상기 구동축(600)이 치차 결합되는 경우에는 풀림 동작되어 상기 내측기어(704)를 시계방향으로 회전시켜, 상기 구동축(600)을 시계 방향으로 회전 동작시키는 역할을 한다.

즉, 상기 구동기어(700)는 상기 클러치플레이트(402)의 좌측 이동에 따라 도 22과 같이, 상기 동력전달축(308)의 고정이 해제됨과 동시에 상기 제1외측기어(702)가 상기 동력전달축(308)에 치차 결합되어, 상기 구동축(600)의 회전 동작이 이루어질 수 있으며, 반대로 상기 구동기어(700)는 상기 클러치플레이트(402)의 우측 이동에 따라 도 23과 같이, 상기 동력전달축(308)의 고정이 이루어짐과 동시에 상기 내측기어(704)와 상기 구동축(600)이 치차 결합되어 상기 복귀부재(710)의 풀림 동작에 의해 감김 동작과 마찬가지로 상기 구동축(600)의 회전 동작이 이루어질 수 있다.

따라서, 상기 구동기어(700)의 내부에 설치되는 상기 복귀부재(710)에 의해 상기 제1외측기어(702)의 회전 동작에 의해 상기 구동축(600)을 회전 시키는 과정에서 회전력이 저장되고, 상기 복귀부재(710)의 풀림 동작을 통해 다시 한번 상기 구동축(600)의 회전 시켜줌에 따라 보다 발전 효율이 증대될 수 있다.

이하에서는 도 24를 참조하여 구동축(600)에 설치되는 출력축모듈(800)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상기 구동축(600)의 상측에는 출력축모듈(800)이 추가적을 설치될 수 있다. 상기 출력축모듈(800)은 크게 제1출력라쳇기어(802), 제2출력라쳇기어(804), 플라이휠(806), 출력기어(808) 등으로 이루어진다.

상기 제1출력라쳇기어(802)와 제2출력라쳇기어(804)는 일반적인 라쳇기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 제1출력라쳇기어(802)와 제2출력라쳇기어(804)는 서로 치차 결합된다. 상기 제1출력라쳇기어(802)의 하부에는 상기 구동축(600)이 결합되며, 상기 구동축(600)이 시계방향(회전력 전달방향)으로 회전되는 경우에는 상기 제2출력라쳇기어(804)가 걸림 고정되어, 상기 구동축(600)의 회전력이 전달되고, 상기 구동축(600)의 멈춤시에는 상기 제1출력라쳇기어(802)와의 걸림 고정이 해제되어 상기 제2출력라쳇기어(804)는 단독으로 회전 동작된다.

상기 제2출력라쳇기어(804)의 상부면에는 플라이휠(806)이 설치된다. 상기 플라이휠(806)은 일반적인 플라이휠로 자세한 설명은 생략한다. 상기 플라이휠(806)은 상기 제2출력라쳇기어(804)의 상부면에 고정 설치되며, 상기 구동축(600)이 멈춤 동작되는 경우에 관성력에 의해 회전 동작될 수 있으며, 이로 인해 상기 구동축(600)의 정지 상태에서도 후술할 출력기어(808)에 추가적인 회전력이 가해질 수 있다.

상기 플라이휠(806)의 상부면에는 출력기어(808)가 설치된다. 상기 출력기어(808)는 일반적인 평기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 출력기어(808)는 상기 플라이휠(806)의 상부면에 고정 결합된다.

또한, 상기 플라이휠(806)과 상기 출력기어(808)는 상기 구동축(600)의 외주면에 회전 가능하게 결합된다. 상기 출력기어(808)는 외부의 구동설비 또는 발전설비 등과 연결되어 상기 구동축(600) 및 상기 플라이휠(806)의 회전력을 전달하는 역할을 한다.

상기와 같은 출력축모듈(800)의 구성에 의해 상기 구동축(600)이 멈춤 동작되더라도 상기 플라이휠(806)이 관성에 의해 추가적으로 회전 동작됨에 따라 추가적인 회전력이 발생되어 상기 출력기어(808)의 동력 생산성이 증대될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 동력 저장 및 출력장치는 외력에 의해 전달되는 회전력을 상기 외력저장모듈(200)에 의해 저장할 수 있을 뿐만 아니라 상기 구동축(600)에 일정한 회전력을 부가할 수 있다.

또한, 본 발명의 동력 저장 및 출력장치는 상기 구동기어(500)의 동작 제어를 통해 상기 출력기어(808)의 회전출력을 저출력 모드로 제어할 수 있다.

이는 평상시에는 상기 출력기어(808)와 결합되는 외부의 동력발생장치가 고출력으로 작동해야 하지만, 평상시와 달리 저출력이 필요한 경우에는 상기 출력기어(808)의 회전속도를 낮추는 저출력 모드가 가능하다.

상기와 같은 상기 출력기어(808)의 저출력 모드를 위해서는 상기 출력기어(808)에 회전속도를 감지할 수 있는 회전속도 감지부재(미도시)를 더 설치될 수 있다.

상기 회전속도 감지부재는 엔코더 또는 접촉 및 비접촉센서 등이 적용될 수 있으며, 상기 회전속도 감지부재는 상기 출력기어(808)와 인접한 위치에 배치되어 상기 출력기어(808)의 회전 속도를 검출할 수 있다.

상기 출력기어(808)의 저출력 모드시에는 제어부(미도시)에 의해 저출력 모드시의 상기 출력기어(808)의 회전속도에 대한 설정값이 설정될 수 있으며, 이에 따라 상기 출력기어(808)의 회전속도를 검출한 후, 상기 출력기어(808)이 설정값 이상으로 회전되는 경우에는 상기 클러치플레이트(402)의 동작을 제어하여 상기 구동기어(500)를 일시적으로 정지시킴과 동시에 상기 플라이휠(806)의 관성 동작만으로 상기 출력기어(808)를 회전시킴으로써 상기 출력기어(808)의 회전속도를 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 출력기어(808)가 저출력 모드의 설정값 이하로 회전되는 경우에는 상기 클러치플레이트(402)의 동작을 제어하여 상기 구동축(600)의 회전력이 연속적으로 상기 출력기어(808)에 전달되도록 제어함으로써, 상기 출력기어(808)에 회전속도를 증가시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

10. 베이스프레임 12. 블레이드
100. 회전축모듈 102. 회전력전달기어
104. 회전력전달바 200. 외력저장모듈
230. 제1외력저장모듈 240. 제2외력저장모듈
250. 제3외력저장모듈 300. 동력전달축모듈
304. 동력전달기어 400. 동력전달모듈
500. 구동기어 600. 구동축

Claims

외력에 의해 회전 가능하게 설치되는 회전축모듈과;
상기 회전축모듈에 치차 결합되며, 상기 회전축모듈에 의해 일방향으로 회전 동작되는 회전기어와, 상기 회전기어의 내부에 감김 동작 및 풀림 동작되는 회전력저장부재를 포함하는 외력저장모듈과;
상기 회전기어의 중앙에 선택적으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 회전력저장부재의 풀림 동작시 회전력을 전달하는 동력전달축모듈과;
상기 동력전달축모듈의 일측에 양방향으로 이동 가능하게 설치되며, 다수의 부품을 지지하는 클러치플레이트와, 상기 클러치플레이트의 일면에 고정 설치되며, 일측에 양방향으로 이동 가능하게 설치되어 상기 동력전달축모듈을 고정 및 고정 해제시키는 클러치부재와, 상기 클러치플레이트의 이동에 따라 양방향으로 이동 가능하게 설치되며, 상기 동력전달축모듈의 고정 해제시 상기 동력전달축모듈과 치차 결합되고, 상기 동력전달축모듈에 의해 직선 동작 또는 회전 동작되는 구동기어와, 상기 구동기어에 설치되며, 상기 구동기어가 직선 이동 또는 회전 이동 후 원위치로 복귀시키는 복귀부재를 포함하는 동력전달모듈과;
상기 구동기어의 내부에 설치되며, 상기 구동기어의 직선 왕복 이동 또는 회전 왕복 이동에 따라 회전 동작되고 발전모듈에 일정한 속도의 회전력을 전달하는 구동축;을 포함하는 동력 저장 및 출력장치.
제 1 항에 있어서, 상기 외력저장모듈은,
복수개가 다단으로 배치되어 상기 회전축모듈에 의해 전달되는 외력이 다단으로 저장됨을 특징으로 하는 동력 저장 및 출력장치.
제 1 항에 있어서, 상기 회전축모듈은,
외력에 의해 회전 가능하게 설치되며, 외력에 의한 회전력을 전달하는 회전력전달바와;
상기 회전력전달바의 외주면에 설치되며, 상기 회전력전달바의 외주면을 따라 상,하로 승강 가능하게 설치되는 승강몸체와;
상기 승강몸체의 외주면에 고정 결합되며, 외주면에 치차가 형성되어 다단 배치되는 외력저장모듈에 선택적으로 치차 결합되는 회전력전달기어와;
상기 회전력전달바의 외주면을 따라 나선 형상의 홈 형태로 이루어져, 상기 승강몸체의 상,하 이동을 안내하는 승강홈과;
원판 형상을 가지며, 상기 회전력전달바의 외주면에 방사상으로 수평하게 돌출 형성되는 회전축지지판과;
일단은 상기 회전축지지판에 고정 설치되며, 타단은 상기 승강몸체에 고정 설치되어 상기 승강몸체를 하부 방향으로 탄성 지지하는 승강몸체 탄성가압부재;를 포함하는 동력 저장 및 출력장치.
제 3 항에 있어서, 상기 회전축모듈의 회전력전달기어는,
복수개의 상기 외력저장모듈 중 적어도 하나의 외력저장모듈과 치차 결합되며, 동일선상의 상기 회전력저장부재의 감김동작이 완료된 이후에는 상승 또는 하강 동작됨에 따라 서로 다른 외력저장모듈과 치차 결합되어 회전력이 전달됨을 특징으로 하는 동력 저장 및 출력장치.
제 4 항에 있어서, 상기 동력전달축모듈은,
관체로 이루어져 상하로 길게 형성되며, 상기 외력저장모듈의 중앙에 선택적으로 회전가능하게 설치되는 동력전달축과;
내부가 중공된 관체로 이루어져, 상기 동력전달축의 외부면에 상,하로 이동 가능하게 설치되며, 상기 회전기어의 중앙에 삽입되어 상기 회전기어를 고정시키는 회전기어 고정로드와;
상기 동력전달축에 결합되며, 상기 동력전달축의 외부면을 따라 상,하로 이동 가능하게 설치되어 상기 회전력저장부재의 풀림 동작시 상기 동력전달축을 회전시키는 회전력 전달로드와;
상기 회전력 전달로드의 하부에 설치되며, 상기 동력전달축의 외부면을 따라 상하로 이동 가능하게 설치되어 상기 회전력 전달로드를 상하로 이동시키는 승강부재;를 포함하는 동력 저장 및 출력장치.