KR20110009035U - 자전거용 자가 발전 및 충전 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자전거용 자가 발전 및 충전 장치에 관한 것으로, 몸체에 결합된 페달의 구동력이 체인을 통해 뒷바퀴로 전달되는 자전거에 있어서, 상기 체인이 중간의 요홈에 개재되어 상기 체인의 움직임에 따라 회전하는 구동풀리와, 상기 구동풀리의 회전축에 회전자의 중심축이 연결되는 발전기 및 상기 발전기로부터 발생된 전력을 제어회로를 통해 전기적으로 저장하는 충전기를 포함하여, 자전거의 운전과 동시에 휴대용 전자제품을 충전할 수 있는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치를 제공한다.

Description

자전거용 자가 발전 및 충전 장치{SELF GENERATING AND CHARGING DEVICE FOR BICYCLE}

본 고안은 자전거용 자가 발전 및 충전 장치에 관한 것으로, 특히, 운전자의 하체 운동을 통해 발생되는 동력을 이용하여 전력을 생산하고, 이러한 전력으로 휴대용 전자제품을 충전할 수 있는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 그동안 스포츠, 여행 등의 레저용으로 주로 사용되었지만, 최근에는 운동 또는 출퇴근의 목적으로 사용되는 등 저변이 확대되고 있다.

한편, 최근 디지털 기기의 보급으로 노트북, 휴대폰, 카메라, 각종 단말기 등은 현대인에게 필수 아이템으로 자리 잡고 있다. 따라서 이러한 전자제품을 수시로 사용하기 위해서는 배터리가 떨어지는 즉시 충전해 주거나 새로운 배터리로 교체해 주어야 한다.

상술한 바와 같은 현실에서 종래 발전 장치를 구비한 자전거가 공지되어 있다. 이 경우, 상기 발전 장치는 자전거의 전방에 설치되는 발전기와, 상기 발전기에 내설된 회전자의 중심축으로부터 연장 형성되어 자전거 앞바퀴 프레임에 밀착되는 고무 패킹으로 구성된다.

그러나 상기 발전 장치의 경우에는 별도로 충전기를 구비하고 있지 않아 발생된 전력을 바로 사용할 수 밖에 없는 문제점이 있었다. 또한, 상기 고무 패킹은 사용에 따라 쉽게 마모되기 때문에 접지력이 떨어져 발전 효율이 저하되는 문제점도 있었다.

또한, 앞바퀴에 허브용 충전기가 설치된 자전거도 공지되어 있으나, 이는 충전의 목적보다는 자가 전력을 위한 발전 정도에 불과하며, 호환성도 떨어지는 문제점이 있었다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 운전자가 페달을 밟아 체인을 회전하는 동력에 의해 전력을 발생시키고, 발생된 전력을 저장하여 각종 전자제품을 충전할 수 있는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은, 체인의 회전에 의해 발생하는 동력을 누락 없이 발전기에 전달할 수 있는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치를 제공하는 데 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

몸체에 결합된 페달의 구동력이 체인을 통해 뒷바퀴로 전달되는 자전거에 있어서, 상기 체인이 중간의 요홈에 개재되어 상기 체인의 움직임에 따라 회전하는 구동풀리와, 상기 구동풀리의 회전축에 회전자의 중심축이 연결되는 발전기 및 상기 발전기로부터 발생된 전력을 제어회로를 통해 전기적으로 저장하는 충전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치를 제공한다.

이 경우, 상기 구동풀리, 상기 발전기 및 상기 충전기는 캠 방식으로 조임이 조절되는 레버를 구비하는 브라켓에 의해 상기 몸체에 탈부착될 수 있다.

또한, 상기 구동풀리는 상기 브라켓으로부터 연장 형성되어 상하 방향으로 회동하는 풀리암에 결합되되, 상기 풀리암의 내측에는 탄성력에 의해 상기 구동풀리를 상기 체인에 밀착시키는 스프링이 설치될 수 있다.

이 경우, 상기 풀리암은 다단의 접이식으로 구성되어 길이 조절이 가능할 수 있다.

또한, 상기 구동풀리는 상기 회전축의 외주부로부터 연장 형성되어 상기 체인의 회전과 동시에 상기 체인에 연속적으로 삽입되는 다수개의 걸림돌부를 구비할 수 있다.

이 경우, 상기 걸림돌부는 상기 체인의 회전 방향과 반대 방향으로 경사져 형성될 수 있다.

상술한 상기 자전거용 자가 발전 및 충전 장치는, 상기 충전기에 일단부가 연결되는 전선과, 상기 전선의 타단부에 구비되는 연결용 잭을 더 포함할 수 있다.

본 고안에 따르면, 자전거의 운전과 동시에 휴대용 전자제품을 충전할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 자전거와 발전기 사이에서 동력을 전달하는 수단으로 구동풀리를 사용함으로써 내구성, 접지력 및 호환성을 동시에 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 측면도,
도 2 및 도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 부분 확대도,
도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 구동풀리와 발전기가 결합된 모습을 도시한 도면,
도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 레버를 도시한 도면.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 고안을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 측면도, 도 2 및 도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 부분 확대도, 도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 구동풀리와 발전기가 결합된 모습을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치(100)는 구동풀리(20)와, 발전기(30) 및 충전기(40)로 구성되어 자전거(10)에 설치된다.

본 고안에서 상기 자전거(10)는 특별히 제한되지 않으며, 몸체(11)에 결합된 페달(13)의 구동력을 체인(12)을 통해 뒷바퀴(14)로 전달하도록 구성된 것이라면 어떤 형태의 것이라도 사용 가능하다.

본 고안의 구체적인 구성으로서, 상기 구동풀리(20)는 회전축(21)과, 상기 회전축(21)의 양단에 각각 형성되는 원형의 가이드판(22a)(22b)으로 이루어진다.

상기 가이드판(22a)(22b) 사이에 형성된 요홈(23)에는 상기 체인(12)이 삽입 설치된다. 이 경우, 상기 요홈(23)은 상기 체인(12)이 쉽게 빠지지 않을 정도의 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.

계속하여, 상기 발전기(30)는 상기 구동풀리(20)의 회전력을 전기력으로 변환하기 위한 수단으로, 내측에 고정 설치되는 고정자(31)와, 상기 고정자(31) 사이에 설치되어 회전하는 회전자(32)로 구성되나, 본 고안에서 상기 발전기(30)가 상술한 구성으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 구성된 공지의 것을 사용할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

여기서, 상기 회전자(32)의 중심축(33)은 상기 회전축(21)과 연결되어 상기 구동풀리(20)의 회전력을 그대로 전달받을 수 있다. 한편, 도 4의 미설명 부호 24와 34는 베어링을 나타낸다.

마지막으로, 상기 충전기(40)는 상기 발전기(30)로부터 발생된 전력을 전기적으로 저장하기 위한 구성으로, 상기 전력을 전자제품의 충전에 필요한 크기로 제어하는 제어회로를 포함하여 구성된다. 이러한 제어회로를 구비함으로써 표준 규격의 충전 조건을 만족하게 되어 충전되는 배터리의 수명을 보존할 수 있다.

한편, 상기 충전기(40)에는 각종 휴대용 전자제품을 충전할 수 있도록 전선(61)과 연결용 잭(62)이 추가 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 연결용 잭(62)은 상기 휴대용 전자제품의 입력단자의 형태에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

도 5는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 레버를 도시한 도면이다.

도 5를 추가적으로 참고하면, 이상에서 설명한 상기 구동풀리(20), 상기 발전기(30) 및 상기 충전기(40)는 각각 브라켓(50)(51)에 의해 상기 자전거(10)의 상기 몸체(11)에 탈부착될 수 있다.

이를 위하여, 상기 브라켓(50)(51)에 형성된 관통공(52)에는 캠 방식으로 조임 및 조임 해제되는 레버(53)가 체결된다. 구체적으로, 상기 레버(53)는 상기 관통공(52)의 외측에 접하는 접지부(54a)(54b)와, 상기 접지부(54a)(54b) 사이에 결합되어 상기 관통공(52)에 삽입되는 나사부(55) 및 상기 나사부(55)의 일단부에 형성되는 손잡이부(56)로 구성된다.

이 경우, 상기 손잡이부(56)의 회전축(57)은 캠 방식으로 작동하도록 일 방향으로 편심된 것을 특징적인 구성으로 한다. 이에 따라 상기 손잡이부(56)를 회전시키면, 상기 접지부(54b)가 상기 관통공(52)에 밀착되면서 상기 브라켓(50)(51)을 조이게 된다. 한편, 상기 손잡이(56)를 반대 방향으로 회전시키면, 상기 브라켓(50)(51)의 조임이 해제된다.

이처럼 본 고안에 따르면 상기 레버(53)를 이용하여 상기 브라켓(50)(51)을 조여주거나 풀어줌으로써 각 구성을 손으로 간편하게 탈부착할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 구성되는 상기 자전거용 자가 발전 및 충전 장치(100)는 상기 구동풀리(20)의 변형에 의해 상기 발전기(30)의 발전 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 구동풀리(20)는 상기 회전축(21)의 외주부로부터 연장 형성되는 다수개의 걸림돌부(25)를 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 다수개의 걸림돌부(25)는 상기 체인(12)의 회전과 동시에 상기 체인(12)에 연속적으로 삽입될 수 있도록 소정의 길이와 일정한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성하면, 상기 구동풀리(20)와 상기 체인(12)이 보다 밀접하게 접지된 상태로 회전하게 되어 상기 구동풀리(20)의 공회전이 방지된다. 따라서 상기 구동풀리(20)의 회전력을 기반으로 발전하는 상기 발전기(30)의 효율은 높아지게 된다.

이 경우, 상기 발전기(30)의 발전 효율을 보다 향상시키기 위하여 상기 걸림돌부(25)를 경사지게 구성하는 것도 가능하다. 상기 걸림돌부(25)의 경사 방향은 상기 체인(12)의 회전 방향과 반대 방향을 향하게 함으로써 상기 걸림돌부(25)가 상기 체인(12)에 확실하게 걸리도록 하는 것이 바람직하다.

예컨대, 상기 자전거(10)가 전진하여 상기 체인(12)이 반시계 방향으로 회전할 경우 상기 걸림돌부(25)는 시계 방향으로 경사지게 형성하여 상기 체인(12)에 역방향으로 걸리게 한다.

또한, 본 고안에서 상기 걸림돌부(25)는 가볍고, 내마모성이 우수한 금속 소재를 사용하여 제조함으로써 경량화 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 고안에서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 구동풀리(20)가 상기 체인(12)의 하부에 설치되는 것도 가능한데, 이 경우에는 상기 구동풀리(20)가 하방으로 쳐지지 않도록 풀리암(26)의 내측에 스프링(도면 미도시)이 구비되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 풀리암(26)은 상기 브라켓(50)에 결합되어 상하 방향으로 회동하되, 내측에 구비된 돼지꼬리 스프링에 의해 상방으로 탄성력을 받음으로써 상기 구동풀리(20)를 상기 체인(12)에 밀착시킨다. 이에 따라 상기 체인(12)으로부터 상기 구동풀리(20)로 동력이 빠짐없이 지속적으로 전달될 수 있다.

이 경우, 상기 돼지꼬리 스프링은 상방으로 만곡된 형태의 것을 사용하는데, 도 2에서와 같이 상기 구동풀리(20)가 상기 체인(12)의 상부에 설치된 경우에는 반대 방향으로 만곡된 형태의 돼지꼬리 스프링을 유추 적용할 수 있을 것이다.

한편, 상기 풀리암(26)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 풀리암(26a)및 제2 풀리암(26b)의 2단 접이식으로 구성되는 것도 가능하다. 이와 같이 구성하면, 상기 체인(12)과의 거리에 따라 상기 풀리암(26)의 길이를 자유롭게 조절할 수 있으며, 부수적으로 완충 작용도 기대할 수 있어 바람직하다. 여기서는 상기 풀리암(26)의 단수가 2단인 것을 예시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며 필요에 따라 3단 이상으로 구성하는 것도 가능한 것으로 이해되어야 한다.

이상으로 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자전거용 자가 발전 및 충전 장치의 구성을 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 이하에서는 본 고안의 작용을 설명한다.

최초, 운전자가 상기 자전거(10)에 탑승하여 상기 페달(13)을 밟으면 상기 체인(12)이 회전하게 된다.

계속하여, 상기 체인(12)의 회전에 따라 상기 체인(12)과 맞물려 있는 상기 구동풀리(20)도 회전하게 되고, 이러한 상기 구동풀리(20)의 회전력은 상기 회전축(21)을 통해 상기 발전기(30)의 상기 중심축(33)으로 전달된다. 이에 따라 상기 중심축(33)의 회전이 이루어지고, 결국, 상기 회전자(32)가 상기 고정자(31) 내측에서 회전하게 됨으로써 발전이 이루어진다.

상술한 바에 따라 발생된 전력은 상기 전선(60)을 통해 상기 충전기(40)로 공급된다. 이 경우, 상기 충전기(40)로 공급된 전력은 상기 제어회로에 의해 전자제품의 충전에 필요한 크기로 제어된다.

최종적으로, 상기 충전기(40)에 저장된 전력은 상기 전선(61)을 통해 전송되어 상기 연결용 잭(62)에 연결된 전자제품의 입력단자에 이르게 된다. 결국, 상기 입력단자를 통해 공급되는 전력에 의해 배터리가 충전된다.

이상으로 본 고안의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 고안의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 자전거(10)의 후방에 받침대(70)를 설치하고, 상기 연결용 잭(62)을 상기 받침대(70)에 배치하면, 노트북 등을 상기 받침대(70)에 고정시킨 상태에서 상기 연결용 잭(62)과 연결할 수 있으므로 운동 중에도 안전하게 충전할 수 있다.

따라서 본 고안의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 실용신안등록청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 자전거 11 : 몸체
12 : 체인 13 : 페달
14 : 뒷바퀴 20 : 구동풀리
21 : 회전축 22a, 22b : 가이드판
23 : 요홈 24 : 베어링
25 : 걸림돌부 26 : 풀리암
26a, 26b : 제1, 제2 풀리암 30 : 발전기
31 : 고정자 32 : 회전자
33 : 중심축 34 : 베어링
40 : 충전기 50, 51 : 브라켓
52 : 관통공 53 : 레버
54a, 54b : 접지부 55 : 나사부
56 : 손잡이부 60, 61 : 전선
62 : 연결용 잭 70 : 받침대
100 : 자전거용 자가 발전 및 충전 장치

Claims (7)

1. 몸체에 결합된 페달의 구동력이 체인을 통해 뒷바퀴로 전달되는 자전거에 있어서,
   상기 체인이 중간의 요홈에 개재되어 상기 체인의 움직임에 따라 회전하는 구동풀리와;
   상기 구동풀리의 회전축에 회전자의 중심축이 연결되는 발전기; 및
   상기 발전기로부터 발생된 전력을 제어회로를 통해 전기적으로 저장하는 충전기;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동풀리, 상기 발전기 및 상기 충전기는 캠 방식으로 조임이 조절되는 레버를 구비하는 브라켓에 의해 상기 몸체에 탈부착되는 것을 특징으로 하는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 구동풀리는 상기 브라켓으로부터 연장 형성되어 상하 방향으로 회동하는 풀리암에 결합되되, 상기 풀리암의 내측에는 탄성력에 의해 상기 구동풀리를 상기 체인에 밀착시키는 스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 풀리암은 다단의 접이식으로 구성되어 길이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동풀리는 상기 회전축의 외주부로부터 연장 형성되어 상기 체인의 회전과 동시에 상기 체인에 연속적으로 삽입되는 다수개의 걸림돌부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 걸림돌부는 상기 체인의 회전 방향과 반대 방향으로 경사진 것을 특징으로 하는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 자전거용 자가 발전 및 충전 장치는, 상기 충전기에 일단부가 연결되는 전선과, 상기 전선의 타단부에 구비되는 연결용 잭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 자가 발전 및 충전 장치.

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