KR20060069718A - Solar car toy - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면 태양열 전기자동차 완구는 적어도 일측면에 파이버 글라스섬유를 부착하여 제작된 프레임과, 상기 프레임의 전, 후측에 각각 설치되는 보스부와, 상기 보스부들에 각각 회전 가능하게 설치된 전 후륜축에 각각 지지된 전륜 및 후륜들과, 상기 프레임에 힌지수단에 의해 회전 가능하게 설치되는 태양열을 전기적인 에너지로 변화시키는 복수개의 셀을 구비한 태양전지 유니트와, 상기 태양전지 유니트로부터 발생된 전기적 에너지를 회전에너지로 변환시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 상기 전류 또는 후륜에 전달하는 동력 전달수단를 구비한다. According to the present invention, a solar electric vehicle toy has a frame made by attaching fiberglass fibers to at least one side, a boss part installed at each of the front and rear sides of the frame, and a front rear wheel shaft rotatably installed at the boss parts, respectively. A solar cell unit having a front wheel and a rear wheel respectively supported on the solar cell, a plurality of cells for converting solar heat into electrical energy rotatably installed by a hinge means on the frame, and electrical energy generated from the solar cell unit. And a power transmission means for transmitting the rotational force of the motor to the current or the rear wheel.
전기자동차, 발전기, 배터리 충전 Electric Vehicle, Generator, Battery Charging
Description
도 1은 본 발명에 따른 태양열 전기 자동차 완구를 나타내 보인 분리 사시도,1 is an exploded perspective view illustrating a solar electric vehicle toy according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 프레임을 발췌하여 도시한 일부절제 사시도.Figure 2 is a partial ablation perspective view showing an extract of the frame according to the present invention.
도 3은 도 1에 도시된 힌지수단을 발췌하여 도시한 사시도,3 is a perspective view showing an extract of the hinge means shown in FIG.
도 4는 힌지수단의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.4 is a perspective view showing another embodiment of the hinge means.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10; 태양열 전기 자동차 완구10; Solar electric car toys
20; 프레임20; frame
50; 태양 전지 유니트50; Solar cell unit
60;모터 60; motor
70; 동력 전달수단70; Power transmission
80; 보조 충전수단80; Secondary charging means
발명은 자동차 완구에 관한 것으로, 더 상세하게는 태양전지에 의해 발생된 전기적 에너지를 이용하여 구동되는 태양열 전기 자동차 완구에 관한 것이다. The present invention relates to an automobile toy, and more particularly to a solar electric vehicle toy that is driven by using the electrical energy generated by the solar cell.
지구 온실화 현상에 따른 환경문제가 세계적인 관심사로 대두됨에 따라 각국의 자동차 업체와 자동차 관련기관에서는 공해발생의 주범으로 지목 받고 있는 가솔린 자동차를 대신 할 수 있는 무공해 자동차 즉, 전기 자동차, 수소자동차, 태양전지를 이용한 자동차 등의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 이러한 추세와 더블어 무공해 자동차의 주 동력원인 배터리, 수소의 지연폭발, 태양전지에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 원유의 생산이 전혀 이루어지지 않은 우리나라에서는 이에 대한 많은 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다. As environmental issues arising from global greenhouse gases have become a global concern, automobile makers and automobile related organizations in each country can replace gasoline cars, which are considered as the leading causes of pollution, such as electric cars, hydrogen cars, and solar. Development of automobiles using batteries is being actively conducted, and a lot of researches are being conducted on these trends and batteries, delayed explosion of hydrogen, and solar cells, which are the main power sources of air pollution-free vehicles. Especially in Korea, where no crude oil is produced, much research on this should be done.
이러한 점들을 감안하여 차 세대를 이끌어 나갈 어린이와 청소년들에게 미래 에너지에 대한 관심과 인식을 고취시키는 것이 바람직하다. In light of these points, it is desirable to raise the interest and awareness of future energy to children and youth who will lead the next generation.
이를 위하여 어린이들과 청소년들에게 미래 과학자로서의 꿈을 심어주고, 정서함양에 도움을 줄 수 있는 많은 연구가 진행되고 있다. To this end, a lot of research is being conducted to instill children's and adolescents' dreams as future scientists and to help them develop their emotions.
특히 많은 완구중 자동차, 로봇 등의 분야에서는 어린이나 청소년들에게 관심과 흥미를 유발시킬 수 있는 많은 완구들이 개발되었는데, 이러한 완구들의 대부분은 배터리를 이용하여 모터를 구동하는 배터리 구동방식을 벗어나지 못하고 있다. In particular, in the fields of automobiles, robots, etc., many toys have been developed that can induce interest and interest to children and adolescents, and most of these toys have not escaped the battery-powered method of driving a motor using a battery. .
일예로 대한민국 실용신안 등록출원 제 0238533호에는 자동차 완구의 배터리 장착구조가 개선된 자동차 완구가 개시되어 있으며, 실용신안 등록 제 033222호에는 로봇 형상의 완구용 자동차가 개시되어 있다. For example, Korean Utility Model Registration Application No. 0238533 discloses an automobile toy having an improved battery mounting structure of an automobile toy, and Utility Model Registration 033222 discloses a toy vehicle having a robot shape.
상기와 같이 개시된 완구 자동차들은 구동방식을 통상적인 배터리를 이용하 고 있으므로 어린이나 청소년들로 하여금 새로운 에너지에 대한 인식을 고취시키기 어렵다. 그리고 완구용 자동차는 그 구조가 상대적으로 보편화된 기술적 구성을 가지고 있으므로 사용하는 연령이 매우 한정적일 수 밖에 없으며, 배터리가 2차 전지라 하더라도 배터리의 방전이 완료되는 시점에서 충전하여 사용하여야 하는 불편함이 있다. Since the toy cars disclosed above use a conventional battery as a driving method, it is difficult for children or adolescents to raise awareness of new energy. In addition, the toy vehicle has a relatively general technical configuration, so the age of use is very limited, and even if the battery is a secondary battery, it is inconvenient to be charged when the battery is discharged. There is this.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 어린이나 청소년들로 하여금 미래의 에너지인 태양에너지에 대한 인식을 고취시킬 수 있는 태양열 전기 자동차 완구를 제공함에 있다.The present invention is to solve the problems described above, to provide a solar electric vehicle toys that can raise children or adolescents awareness of the future energy of solar energy.
본 발명의 다른 목적은 태양 에너지를 운동 에너지로 변환시키는 과정을 학습시킬 수 있으며, 사용 연령층을 확대시킬 수 있는 태양열 전기 자동차 완구를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a solar electric vehicle toy that can learn the process of converting solar energy into kinetic energy, and can expand the use age group.
본 발명의 또 다른 목적은 작은 태양전지로부터 발전된 전기적 에너지를 이용하여 완구를 구동시켜야 하므로 어린이나 청소년들로 하여금 공기 역학적 항력, 무게, 회전력 저항 등 자동차의 디자인 설계에 따른 인식을 고취시킬 수 있는 태양열 전기 자동차 완구를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to drive the toys by using the electric energy generated from the small solar cell solar heat that can inspire children or adolescents according to the design design of the car, such as aerodynamic drag, weight, torque resistance In providing electric vehicle toys.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양열 전기 자동차 완구는,Solar electric vehicle toy of the present invention for achieving the above object,
양측면에 파이버 글라스섬유를 부착하여 제작된 프레임과, A frame made by attaching fiberglass fibers to both sides,
상기 프레임의 전후면에 설치는 보스부들과,Mounting on the front and rear surfaces of the frame and the boss portion,
상기 각 보스부에 각각 회전가능하게 설치된 전 후륜축에 각각 설치된 전륜 및 후륜들과,Front wheels and rear wheels respectively installed on the front rear wheel shafts rotatably provided to the boss portions, respectively;
상기 프레임에 힌지수단에 의해 회전 가능하게 설치되는 태양열을 전기적인 에너지로 변화시키는 복수개의 셀을 구비한 태양전지 유니트와, A solar cell unit having a plurality of cells for converting solar heat into electrical energy rotatably installed by a hinge means on the frame;
상기 태양전지 유니트로부터 발생된 전기적 에너지를 회전에너지로 변환시키는 모터와, 상기 모터의 회전력을 전륜 또는 후륜에 전달하는 동력 전달수단를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.And a motor for converting electrical energy generated from the solar cell unit into rotational energy, and a power transmission means for transmitting the rotational force of the motor to the front wheel or the rear wheel.
본 발명에 있어서, 상기 태양전지 유니트와, 상기 모터의 사이에 전지로부터 발생된 전기적 에너지를 일시적으로 저장하는 보조 충전수단을 더 구비하며, In the present invention, further comprising auxiliary charging means for temporarily storing the electrical energy generated from the battery between the solar cell unit and the motor,
상기 프레임에는 주행중 장애물에 충돌시 방향을 전환시키는 방향전환롤러와, 발광램프가 더 구비한다. 한편, 상기 프레임은 경량 플라스틱이나 목재로 이루어질 수 있다. The frame further includes a direction changing roller for changing the direction when the collision with the obstacle while driving, and the light emitting lamp. On the other hand, the frame may be made of lightweight plastic or wood.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 태양열 전기 자동차 완구는 태양에너지를 전기적 에너지로 변환시키고 이를 자동차의 동력원으로 이용할 수 있는 것으로, 그 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다.The solar electric vehicle toy according to the present invention converts solar energy into electrical energy and can be used as a power source of an automobile. An embodiment thereof is illustrated in FIG. 1.
도 1에는 본 발명에 다른 태양열 전기 자동차 완구(10)의 일 실시예를 나타내 보였다. 1 shows an embodiment of a solar
도면을 참조하면, 상기 태양열 전기자동차의 완구(10)는 프레임(20)과, 상기 프레임(20)의 전, 후단부에 설치되는 보스부(31)(32)들과, 상기 보스부(31)(32)들에 회전 가능하게 설치되는 전륜축(33) 및 후륜축(34)과, 상기 전륜축(33)과 후륜측(34)에 각각 설치된 전륜휠(35)들과 후륜휠(36)을 구비한다. 그리고 상기 프레임에 힌지수단(40)에 의해 회전 가능하게 설치되는 태양열을 전기적인 에너지로 변화시키는 복수개의 셀(51)을 구비한 태양전지 유니트(50)와, 상기 태양전지 유니트(50)로부터 발생된 전기적 에너지를 이용하여 구동되는 모터(60)과, 상기 모터(60)의 회전력을 전륜휠(35) 및 후륜휠(36)에 전달하는 동력 전달수단(70)을 포함한다. Referring to the drawings, the
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 다른 태양열 전기 자동차 완구(10)를 구성요소별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.The solar
상기 프레임(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 상대적으로 가벼운 목재 또는 합성수지재로 이루어진 판상의 부재를 유선형의 형상을 절단한 몸체(21)로 이루어지는데, 이 몸체(21)에는 프레임(20)의 경량화를 위하여 다수개의 관통공(22)이 형성될 수 있다. 또한 상기 몸체(21)의 하단부 측에는 길이 방향으로 구조적 강도를 향상시키기 위한 보조 리브(23)가 설치되며, 상기 몸체(21) 또는 보조리브(23)의 적어도 일측에는 파이버 글라스 섬유와 같은 보조시트(24)가 부착된다. 상기 보조 시트(24)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 구조적 강도를 향상시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 상기 프레임(20)의 재질과 형상은 자동차완구의 크기 규격, 주행시 공기의 저항 등에 따라 다양한 형태로 변형 가능하다. As shown in FIG. 2, the
상기 전후륜의 보스부(31)(32)들은 축을 지지할 수 있는 관상의 부재로 이루어져 있는데, 그 내부에는 축과의 마찰력을 줄이기 위한 윤활재 또는 베어링이 설치될 수 있다. 상기 전후륜 보스부(31)(32)는 상기 전륜축(33) 및 후륜축(34)과의 마찰력을 최소로 출일 수 있는 구조로 제작함이 바람직하다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 전륜축을 지지하는 보스부(31)에는 후술하는 전륜과 후륜의 조향을 위하여 회동 가능하게 설치될 수 있다. The
상기 보스부(31)(32)들에 지지된 전, 후륜축(33)(34)에 설치된 전륜휠(35) 및 후륜휠(36)은 경량화을 위하여 합성수지재로 이루어진 휠(35a)(36a)과 상기 휠(35a)(36a)의 외주면을 따라 설치되는 타이어(35b)(36b)로 이루어질 수 있다. 상기 휠(35a)(36b)은 디스크 타입으로 형성함이 바람직하며, 상기 타이어(35b)(36b)는 밴드 타입으로 제작함이 바람직하다. The
상기 태양전지 유니트(50)는 소정의 곡율을 가지는 판부재(52)에 복수개의 태양 전지셀(51)들이 설치되어 이루어지며, 상기 판부재(52)는 힌지수단(40)에 의해 프레임(20)에 소정의 각도로 회동 가능하게 설치된다. 여기에서 상기 태양전지 유니트는 주행시 양력을 발생시킬 수 있도록 유선형의 형상으로 형성함이 바람직하다. The
태양전지 셀은 태양열 복사에너지로부터 전기적 에너지를 발생 시키는 반도체광전지가 사용될 수 있다. 상기 태양전지 셀은 지지부재에 평면적인 어레이(array)로 배열하여 이들의 광집면을 넓은 단일 광집면으로 구성함이 바람직하며, 전지는 매우 적은 량의 전력(실리콘전지는 개방전압이 약 0.52볼트)을 발전하므로 필요한 전압과 전류를 얻기 위하여 직렬 또는 병렬의 매트릭스(matrix)로 연결함이 바람직하다. The solar cell may be a semiconductor photocell that generates electrical energy from solar radiant energy. The solar cell is preferably arranged in a flat array (array) on the support member to configure their light collecting surface to a wide single light collecting surface, the battery has a very small amount of power (silicon cells have an open voltage of about 0.52 volts) It is desirable to connect in series or parallel matrix to get the required voltage and current.
상기 프레임(20)에 대하여 판부재(52)를 회동 및 위치를 고정하는 힌지수단(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 볼조인트로 이루어질 수 있다. 즉, 판부재(52)로부터 연장되는 연장부(41)의 단부에 구(42)가 형성되고, 상기 구(42)의 프레임에는 상기 연장부(41)가 회동될 수 있도록 구(42)를 감싸는 하우징(43)으로 이루어질 수 있다. 상기 힌지수단은 상기 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 프레임(20)에 대해 태양 전지에 대해 태양열 전지셀들을 지지하는 판부재를 소정의 각도로 회동시킬 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 예컨데, 도 4에 도시된 바와 같이 힌지 연결되 구조를 가질 수 있다. Hinge means 40 for rotating the
상기 프레임(20)에 설치된 모터(60)는 상대적으로 감속비(10:1 이상의 감속비를 갖는 것을 사용함이 바람직 함)가 큰 기어도 모터가 이용된다. 본 실시예에 있어서는 모터(60)는 2V에서 구동되는 모터를 사용하였다. The
한편, 상기 모터(60)의 회전력을 상기 전륜휠(35) 또는 후륜휠(36)의 적어도 일측에 전달하는 동력 전달수단(70)은 상기 후륜휠(36)의 회전축과 동축상으로 종동기어(71)가 설치되고, 상기 종동기어(71)와 치합되며 모터(60)의 회전축에 설치되는 구동기어(72)로 이루어질 수 있다. 상기 동력 전달수단은 상기 실시예에 이해 한정되지 않고, 모터의 회전력을 후륜측에 전달하기 위하여 티이밍 벨트 및 타이밍 기어, 베벨기어들을 이용하여 전달할 수 있다.On the other hand, the power transmission means 70 for transmitting the rotational force of the
그리고 상기 모터(60)와 태양전지 유니트(50)의 사이에는 상기 각 태양전지 셀(51)로부터 발생된 전기적인 에너지를 일시적으로 저장하는 보조 충전수단(80)을 더 구비한다. 상기 보조 충전수단(80)은 콘덴서로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실 시예에서는 470㎌/16v 의 용량을 가지는 콘덴서를 사용하였다.And between the
그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 태양전지 셀로부터 공급되는 전기적 에너지를 모터(60)로 공급 및 차단을 위한 스위치가 더 구비될 수 있으며, 상기 프레임(20)의 전후부에는 길이 방향으로 직각 방향으로 보조 바(91)(92)들이 설치되고, 이 보조 바(91)(92)에는 주행중 장애물에 충돌시 방향을 전환시키는 방향전환롤러(93)들이 설치된다. 그리고 상기 보조 바(91)에는 전방을 발광시킬 수 있는 전조등(94)이 설치될 수 있다. 상기 전조 등은 태양전지로부터 발전된 전기적 에너지에 의해 발광하는 발광램프를 사용함이 바람직하다. 한편, 상기 프레임에는 상기 태양광의 조도가 떨어지는 경우 일시적으로 모터에 전원을 공급하기 위한 보조 배터리가 설치될 수 있다. 이 보조 배터리는 경량화된 리튬 이차전지를 사용함이 바람직하다. Although not shown in the figure, a switch for supplying and blocking electric energy supplied from the solar cell to the
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양열 전기 자동차 완구의 작용을 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the solar electric vehicle toy according to the present invention configured as described above are as follows.
상기와 같이 구성된 태양열 전기 자동차 완구(10)는 태양 전지 유니트(50)가 태양광 또는 조명등에 의한 광에 노출되면, 상기 태양 전지 유니트(50)의 각 셀(51)로부터 발전하게 되는데, 이때에 발생된 전기적 에너지는 보조 충전수단인 콘덴서를 통하여 모터(60)에 전달됨으로써 이를 구동시키게 된다. 이와 같은 모터(60)의 구동력은 동력 전달수단인 구동기어(72)를 통하여 상기 후륜휠(36)에 설치된 종동기어(71)에 전달되어 상기 태양열 전기 자동차 완구를 구동시키게 된다.The solar
상기와 같이 구동되는 과정에서, 상기 태양전지 유니트(10)는 힌지수단(40) 에 의해 프레임(20)에 대해 회동가능하게 설치되어 있으므로 주행에 따라 태양광을 최대한 흡수할 수 있는 각도로 조정할 수 있다. 그리고 상기 프레임(20)과 태양열 전지 유니트(50)는 공기의 저항을 최소화하기 위하여 이동시 양력을 발생시킬 수 있는 형상으로 형성되어 있으므로 주행되는 과정에서 자동차 완구의 무게 감소효과를 기대할 수 있다. In the driving process as described above, since the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 태양열 전기 자동차는 다음과 같은 효과를 가진다. As described above, the solar electric vehicle according to the present invention has the following effects.
첫째; 태양열 전지 유니트과 프레임이 양력을 발생시킬 수 있는 유선형의 형상으로 형성되어 있으므로 주행시 자동차의 무게가 줄어드는 효과를 얻을 수 있어 주행에 따른 모터의 부하를 줄일 수 있다.first; Since the solar cell unit and the frame are formed in a streamlined shape that can generate lift, the weight of the vehicle can be reduced while driving, thereby reducing the load on the motor.
둘째; 어린이들이나 청소년들로 하여금 미래의 에너지인 태양에너지에 대한 관심을 고취시킬 수 있으며, 나아가서는 완구의 사용 연령의 폭을 넓힐 수 있다.second; Children and adolescents can inspire interest in the future energy, solar energy, and further expand the age of toys.
셋째; 태양광의 조사위치에 따라 상기 태양열 전지 유니트의 각도를 조절할 수 있어 태양열의 집광효율을 높일 수 있다.third; The angle of the solar cell unit can be adjusted according to the irradiation position of sunlight to increase the light collecting efficiency of solar heat.
넷째; 상기 프레임을 목재로 제작하고 이의 양측면에 파이버 글라스 섬유를 부착함으로써 프레임의 구조적 강도를 높일 수 있다. fourth; The structural strength of the frame can be increased by making the frame from wood and attaching fiberglass fibers to both sides thereof.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
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