KR20110128070A - 과속방지장치 - Google Patents

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KR20110128070A
KR20110128070A KR1020100047690A KR20100047690A KR20110128070A KR 20110128070 A KR20110128070 A KR 20110128070A KR 1020100047690 A KR1020100047690 A KR 1020100047690A KR 20100047690 A KR20100047690 A KR 20100047690A KR 20110128070 A KR20110128070 A KR 20110128070A
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pinion
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way clutch
shaft
lever
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KR1020100047690A
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박무식
이석영
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(주)대우건설
박무식
이석영
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Abstract

본 발명은 자동차의 하중에 의해 상하로 이동가능하게 설치되는 랙과, 상기 랙에 맞물리도록 설치된 피니언과, 상기 피니언의 회전을 입력받아 출력축을 증속하는 유성기어와, 상기 유성기어의 출력축에 연결되는 일방향 클러치와, 상기 일방향 클러치의 후방에 설치되는 발전기를 포함하는 과속방지장치에 관한 것이다.

Description

과속방지장치 {Overspeed Prevention Device}
본 발명은 자동차의 주행으로 인해 각 바퀴에 걸리는 하중을 이용하여 과속방지장치를 작동시켜 차량의 감속 운행을 유도하면서 전기를 얻을 수 있도록 구성한 과속방지장치에 관한 것이다.
참고문헌: PCT 공개특허 2009/101448
운동 에너지를 사용가능한 전력으로 변환시키기 위한 장치로서, 차량 주행 도로(202)에 정렬되는 프레임(204)과 다수의 플레이트(211~219, 221~229)를 포함한다. 각 플레이트는 에너지 전환 수단(232,234)을 구동시키기 위한 프레임과 연관하여 움직일 수 있다. 에너지 전환 수단(232,234)은 가변 관성을 가지는 회전 부재(도 19에 도시된 293)를 가진다.
위와 같은 종래기술은 다음과 같은 개선할 점이 있었다.
첫째, 발전기에 입력되는 축의 회전이 충분히 크지 않아서 발전량이 부족했다.
둘째, 바퀴가 지나가면서 생성되는 급격한 동적하중으로 인해 장치를 구성하는 부품들간의 접촉과 상호 마찰에 따른 마모의 촉진을 증가시켜서 부품의 수명을 단축시켰다.
셋째, 바퀴가 지나가면서 생성되는 축의 회전운동을 전달하는 각 구성부품의 배치가 동일한 축 선상에 있지 않고 교차하거나 서로 평행한 상태에서 동력전달이 되어 기어 이의 접촉에 따른 기계마찰과 축의 굽힘모멘트 증가에 의한 기계적 손실이 증가하게 되었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 자동차의 주행으로 인해 각 바퀴에 걸리는 하중을 이용하여 과속방지장치를 작동시켜 차량의 감속 운행을 유도하면서 전기를 얻을 수 있는 과속방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과속방지장치는 자동차의 하중에 의해 상하로 움직이게 설치되는 랙과, 상기 랙에 맞물리도록 설치된 피니언과, 상기 피니언의 회전을 입력받아 출력축을 증속하는 유성기어와, 상기 유성기어의 출력축에 연결되는 일방향클러치와, 상기 일방향 클러치의 후방에 설치되는 발전기를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 과속방지장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 주행하는 자동차의 바퀴가 래버에 걸리는 하중을 이용하여 회전하는 축에 유성기어를 설치함으로써 출력축이 증속되어 많은 양의 전기를 생산해 낼 수 있다.
또한, 토셔널 댐퍼를 설치하여 급가속으로 회전하는 축의 비틀림 진동을 흡수하여 기계부품의 충격을 감쇄시킬 수 있다.
또한, 무스프링 일방향 클러치를 설치함으로써 기계적 마찰 손실을 저감시키며 회전방향을 구속하거나 구동할 수 있게 할 수 있고, 역방향으로 회전되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과속방지장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과속방지장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과속방지장치의 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과속방지장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과속방지장치의 설치도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 과속방지장치의 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 과속방지장치의 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 과속방지장치의 사용 상태도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과속방지장치의 사용 상태도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 과속방지장치의 설치도.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 과속방지장치의 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명하는데 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 종래기술을 참조하기로 하고, 상세 설명은 생략한다.
본 발명의 과속방지장치는 자동차의 하중에 의해 상하로 움직이게 설치되는 랙(10)과, 상기 랙(10)에 맞물리도록 설치된 피니언(23)과, 상기 피니언(23)의 회전을 입력받아 출력축을 증속하는 유성기어(30)와, 상기 유성기어(30)의 출력축에 연결되는 일방향 클러치(35)와, 상기 일방향 클러치(35)의 후방에 설치되는 발전기(G)를 포함한다.
<구성요소에 대한 설명>
도 1에는 상기 과속방지장치의 구성요소가 도시되어있고, 도 4에는 케이스(100)에 과속방지장치가 설치된 것이 도시되어 있다.
상기 래버(20)는 케이스(100)에 배치되어 경사지게 형성되어 있다.
상기 래버(20)는 'ㄱ'자 형태로 형성되는데, 상부는 폭이 넓게 구성되고, 하부는 폭이 좁게 구성되어 있다.
상기 래버(20)의 내면에는 랙(10)이 형성되어 있다.
상기 랙(10)과 후술할 피니언(23)이 맞물리는 부분은 곡선의 형태로 형성되어 있다.
또한, 상기 랙(10)도 원호형태로 구성되어, 상기 랙(10)이 상기 피니언(23)과 맞물릴 때 물림률을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4에서 보는 것과 같이, 상기 케이스(100)의 일측에는 고정부(11)가 돌출 형성되어있다.
상기 고정부(11)에 힌지(21)가 결합되어 있고, 상기 힌지(21)에 상기 래버(20)가 연결되도록 구성된다.
상기 케이스(100)의 일부에 형성된 홈(1)에는 바닥부(2)가 고정되어 있다.
상기 바닥부(2)에는 로드(3)가 힌지(4)로 결합된 상태로 지지되어 있다.
상기 로드(3)의 하부에는 제2원판(12)이 설치되어 있다.
상기 로드(3)의 내부에는 상기 로드(3)보다 직경이 작은 실린더(5)가 삽입되어 있다.
상기 로드(3)는 상기 실린더(5)보다 길이가 길게 구성된다.
상기 실린더(5)에 상기 로드(3)가 삽입되어 상하로 움직일 수 있게 구성되는 것이 바람직하다.
상기 실린더(5)의 상단에는 제1원판(6)이 형성되어 있다.
상기 원판(6)의 상단에는 상기 래버(20)와 연결되도록 판(7)이 형성되어 있다.
상기 래버(20)의 하단에 형성된 돌출부(9)는, 상기 판(7)을 지지하도록 연결되어 구성된다.
상기 판(7)에는 상기 래버(20)와 연결될 수 있도록 힌지(8)가 형성되어있다.
상기 제1원판(6)과 상기 제2원판(12)사이에는 스프링(22)이 설치되도록 구성된다.
상기 스프링(22)은 압축코일형의 복원스프링으로서, 외력에 의해서 상기 래버(20)가 하강할 때 줄어들고, 상승할 때 일정위치로 복원되도록 구성된다.
상기 래버(20)의 상단은 상기 도로의 상면보다 높은 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 래버(20)는 자동차의 바퀴가 래버(20)의 상면을 누르는 힘에 의해서 상기 힌지(8,21)가 상하 방향으로 원주 운동을 하면서 회전할 수 있도록 케이스(100)에 설치된다.
또한, 상기 랙(10)과 피니언(23)이 내접하여 접촉함으로써 기어의 이와 상호간 물림률을 향상시킬 수 있다.
상기 랙(10)은 후술할 피니언(23)과 맞물리도록 구성된다.
상기 피니언(23)의 중앙에는 전방축(50)이 연결되어있다.
상기 전방축(50)의 후방에는 회전하는 축의 비틀림 진동을 흡수하여 기계부품의 충격을 감쇄할 수 있도록 토셔널 댐퍼(55)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 토서녈 댐퍼(55)는 중앙에 형성된 원판(55a)에 상기 전방축(50)이 연결되어 있다.
상기 원판(55a)에는 다수개의 돌기(56)가 형성되어 있다.
상기 원판(55a)의 외면에는 제1판(55b)이 형성되어 있다.
상기 제1판(55b)의 내주에는 상기 돌기(56)가 삽입될 수 있도록 홈(57)이 형성되어있다. 상기 홈(57)에 스프링(58)이 설치되어 있다.
상기 제1판(55b)에는 다수개의 돌기(56a)가 형성되어 있다.
상기 제1판(55b)의 외면에는 제2판(55c)이 형성되어 있다.
상기 제2판(55c)의 내주에는 상기 돌기(56a)가 삽입될 수 있도록 홈(57a)이 형성되어있다. 상기 홈(57a)에 스프링(58a)이 설치되어 있다.
또한, 상기 제2판(55c)의 외주에도 돌기(56b)가 형성되어 있다.
상기 제2판(55c)의 외면에는 제3판(55d)이 형성되어 있다.
상기 제3판(55d)에는 상기 돌기(56b)가 삽입될 수 있도록 홈(57b)이 형성되어있으며, 상기 홈(57b)에는 스프링(58b)이 설치되어 있다.
즉, 상기 래버(20)의 움직임으로 랙(10)이 피니언(23)과 맞물려 움직일 때, 상기 스프링(58,58a,58b)으로 인해 회전하는 축의 비틀림 진동을 흡수하며 기계요소에 전달되는 충격을 감쇄시킬 수 있는 것이다.
상기 전방축(50)의 타측에 연결되는 상기 유성기어(30)는 외각에 형성되는 링기어(31)와, 중앙에 형성되는 썬기어(33)와, 상기 링기어(31) 내에 맞물리도록 구성되는 캐리어(32)와, 상기 캐리어(32)에 연결되어 회전하도록 구성된 피니언기어(34)로 구성된다.
본 발명에서의 상기 유성기어(30)는, 상기 링기어(31)는 고정되고, 캐리어(32)는 입력축에 연결되고, 썬기어(33)는 출력축에 연결되도록 형성된다.
상기 캐리어(32)의 전면 중앙에는 중앙축(51)이 연결된다.
상기 유성기어(30)는 속도비의 조절을 위해 구성되었고, 증속시키면서 동력을 전달하도록 구성된 것이다.
또한, 상기 유성기어(30)는 썬기어(33)가 출력축에 연결되도록 형성되었지만, 입력축의 회전을 출력축에 증속시킬 수 있다면 어떤 구조라도 무방하다.
또한, 상기 썬기어(33)에 연결되는 후방축(52)은 후술할 일방향 클러치(35)와 상호 연결된다.
상기 유성기어(30)와 연결되는 후방축(52)에는 일방향 클러치(35)가 형성되어있다.
상기의 구성으로, 동력전달 기계요소의 단순화와 기계요소간의 거리적인 감소를 통하여 기계간의 마찰 손실을 저감 시킬 수 있고, 기계의 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 일방향 클러치(35)는 한 방향으로는 자유로이 회전되지만 그 반대방향으로는 회전하지 못하는 구조로 이루어져 있다.
또한, 상기 일방향 클러치(35)는 유성기어의 증속에 의한 원심력을 이용하고, 스프링이 없는 것으로 구성된다.
상기 회전판(40)은 원의 형태로 구성되고 래칫(41)이 형성된다.
상기 일방향 클러치(35)는 판(36)의 형상이 상기 회전판(40)의 상단에 올려진 형태로 구성되었다.
상기 판(36)은 전체적으로 마름모의 형태로 되어있고 모서리는 곡선을 띄고 있다.
상기 판(36)은 일정각도 경사지도록 원호부(c)를 형성하고 있다.
상기 판(36)에는 다수개의 구멍이 형성되어있는데, 중앙에 형성된 구멍은 상기 후방축(52)이 연결되도록 형성된 것이다.
또한, 상기 원호부(c)에 일정간격 떨어져 형성된 구멍에는 회전가능한 폴(37)이 형성된다.
상기 폴(37)은 상기 판(36)에 설치된 힌지축에 연결되어 회전 자유롭게 연결된 설치된다.
즉, 정회전시 상기 폴(37)의 힌지축이 회전되면서 상기 폴(37)이 상기 래칫(41)에 걸리도록 하고, 역회전시 상기 폴(37)이 상기 래칫(41)에 걸리지 않도록 하는 것이다.
상기 일방향 클러치(35) 후방에는 발전기(G)가 연결되어 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 래버(20)와, 피니언(23)과, 토셔널 댐퍼(55)와, 유성기어(30)와, 일방향 클러치(35)를 컬러로 도시한 것이다.
본 발명의 구성에 따른 작용은 다음과 같다.
주행중인 자동차의 바퀴가 과속방지턱을 지나거나 감속도로상을 지날 때, 도로의 하면에 설치된 래버(20)를 누르게 되면 래버(20)는 하강하는 동시에 스프링(22)이 압축되면서 상기 피니언(23)과 맞물리며, 피니언(23)을 회전시키게 된다.
이때, 회전되는 피니언(23)에 의해서 전방축(50)에 연결된 토셔널 댐퍼(55)도 작동하게 된다.
이어서, 중앙축(51)에 연결된 캐리어(32)가 회전하면서 캐리어(32)에 맞물린 피니언기어(34)가 자전 및 공전을 하게 되고, 고정된 링기어(31)에 썬기어(33)가 회전하면서 증속하게 된다.
이와 같이 증속중인 유성기어(30)의 회전력은 후방축(52)에 연결된 상기 일방향 클러치(35)에 전달된다.
일방향 클러치(35)의 폴(37)이 래칫(41)에 걸리도록 회전하고, 상기 일방향 클러치(35) 후방에 연결된 베벨기어(60)가 작동하면서 상기 베벨기어(60)에 연결된 발전기(G)에 의해서 전기를 발생시킬 수 있게 된다.
또한, 자동차의 바퀴가 래버(20)로부터 벗어나게 되면 스프링(22)의 복원력에 의해 상승하면서 상기의 작동상태의 반대방향으로 회전하게 되며, 이때, 회전판(40)은 래칫(41)이 공회전을 하면서 정지되어 동력을 전달할 수 없게 된다.
즉, 래버(20)가 눌러질 때마다 상기와 같은 작동이 연쇄적으로 발생하면서 전기가 발생되는 것이다.
<과속방지장치의 제1실시예>
도 5는 도로에 상기 과속방지장치를 설치한 것이다.
자동차가 지나가는 도로상에 플레이트(500)가 복수개 형성되어있다.
상기 플레이트(500)의 하면에는 도 4에서 설명한 바와 같은 래버(20)와, 피니언(23)과, 토셔널 댐퍼(55)와, 유성기어(30)와, 일방향 클러치(35)와, 일방향 클러치(35)의 후방에 연결되는 발전기(G)를 내장한 케이스(100)가 단수개 또는 복수개 설치될 수 있다.
<과속방지장치의 제2실시예>
도 5의 왼쪽에 도시된 그림은 본 발명의 다른 실시예로서 여러개의 출력축에 발전기(G) 하나만을 연결하여 동력을 전달하도록 구성한 것이다.
즉, 상기 플레이트(500) 하단에 래버(20)와, 피니언(23)과, 토셔널 댐퍼(55)와, 유성기어(30)와, 일방향 클러치(35)와, 상기 일방향 클러치(35)가 내장된 케이스(100)가 복수개 설치된다.
상기 일방향 클러치(35)의 후방에 형성된 축에 베벨기어(60)가 연결되도록 한다.
상기 베벨기어(60)의 타측에는 축(61)이 연결되어있으며, 상기 축(61)의 끝단에는 발전기(G)가 설치되도록 한다.
즉, 화살표 방향으로 주행하는 자동차의 두 개의 바퀴가 상기 플레이트(500)를 순차적으로 누르면 과속방지장치가 순차적으로 작동되면서 전기를 발생시키게 되는 것이다.
<과속방지장치의 제3실시예>
도 6은 본 발명의 다른 실시예로서 과속방지장치가 지상에 설치된 것을 나타낸 것이다.
도 6에서 보는 것과 같이, 과속방지장치는 베이스(75)와, 상기 베이스(75)의 일정각도 상부 방향으로 경사지도록 형성된 경사면(70)과, 상기 경사면(70)의 일측에 상하방향으로 움직이도록 형성된 브라켓(80)으로 구성된다.
상기 브라켓(80)의 우측에는 축(98)에 연결되어 케이스(90)가 설치된다.
상기 케이스(90)의 내부에 유성기어 및 일방향 클러치를 이용한 도로용 발전장치가 설치된다.
도 10에서 보는 것과 같이, 상기 케이스(90)의 내부에는 래버(20)와, 피니언(23)과, 토셔널 댐퍼(55)와, 유성기어(30)와, 일방향 클러치(35)와, 일방향 클러치(35)의 후방에 연결되는 발전기(G)가 내장되어있다.
상기 베이스(75)는 평평한 판의 형상으로 되어 지상에 직접 닿도록 설치된다.
상기 경사면(70)은 차량이 지나갈 때 자동차의 바퀴가 먼저 닿게 되는 부분으로 경사지도록 형성된다.
상기 브라켓(80)은 바닥면(81)과, 상기 바닥면(81)에 경사진 제1경사면(82)과, 상기 제1경사면(82)에 일정각도 하부방향으로 경사진 제2경사면(83)과, 상기 제2경사면(83)에 일정 각도 하부방향으로 경사진 제3경사면(84)으로 구성되어있다.
상기 제1경사면(82)의 일측에는 힌지(H)가 연결되어 자동차의 하중에 의해 상기 브라켓(80)이 움직이도록 구성된다.
상기 브라켓(80)이 설치된 본체는 자동차의 바퀴의 두 개가 밟고 지나갈 수 있도록 도로상에 넓게 설치되며, 상기 케이스(90)는 도로와 도로 사이, 즉 차선의 폭만큼 좁게 설치되는 것이 바람직하다.
즉, 주행하는 자동차의 두 개의 바퀴가 상기 경사면(70)을 지나가면서 브라켓(80)을 누르게 되면, 스프링(22)이 압축되는 동시에 브라켓(80)이 하부방향으로 하강하면서 축(98)이 회전하게 된다.
이때, 래버(20)와, 피니언(23)과, 토셔널 댐퍼(55)와, 유성기어(30)와, 일방향 클러치(35)와, 일방향 클러치(35)의 후방에 연결되는 발전기(G)가 작동되면서 전기를 발생시키게 되는 것이다.
따라서, 본 발명은 주행하는 자동차의 바퀴가 래버에 걸리는 하중을 이용하여 회전하는 축에 유성기어를 설치함으로써 출력축이 증속되어 많은 양의 전기를 생산해 낼 수 있다.
또한, 토셔널 댐퍼를 설치하여 회전하는 축의 비틀림 진동을 흡수하여 기계 부품의 충격을 감쇄시킬 수 있다.
또한, 무스프링 일방향 클러치를 설치함으로써 기계적 마찰 손실을 저감시키며 회전방향을 구속하거나 구동할 수 있게 할 수 있고, 역방향으로 회전되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
1 : 홈 2 : 바닥부 3 : 로드 4 : 힌지
5 : 피스톤 6 : 제1원판 7 : 판 8 : 힌지
9 : 돌출부 10 : 랙 12 : 제2원판 20 : 래버
21 : 힌지 22 : 스프링 23 : 피니언 30 : 유성기어
31 : 링기어 32 : 캐리어 33 : 썬기어 34 : 피니언기어
35 : 일방향클러치 36 : 판 38 : 제1고정부 c : 원호부
37 : 폴 40 : 회전판 41 : 래칫 42 : 힌지
43 : 제1연결부 44 : 제2로드 45 : 제1로드 46 : 실린더
47 : 제2연결부 48 : 힌지 49 : 제2고정부 50 : 전방축
51 : 중앙축 52 : 후방축 55 : 토셔널 댐퍼 55a : 원판
55b : 제1판 55c : 제2판 55d : 제3판 56 : 돌기
56a : 돌기 57 : 홈 57a : 홈 58 : 스프링
58a : 스프링 60 : 베벨기어 61 : 축 70 : 경사면
75 : 베이스 80 : 브라켓 81 : 바닥면 82 : 제1경사면
83 : 제2경사면 84 : 제3경사면 H : 힌지 90 : 케이스
97 : 구멍 98 : 축 100 : 케이스 112 : 덮개
G : 발전기 500 : 플레이트

Claims (1)

  1. 자동차의 하중에 의해 상하로 움직이게 설치되는 랙;
    상기 랙에 맞물리도록 설치된 피니언;
    상기 피니언의 회전을 입력받아 출력축을 증속하는 유성기어;
    상기 유성기어의 출력축에 연결되는 일방향 클러치;
    상기 일방향 클러치의 후방에 설치되는 발전기;를 포함하는 과속방지장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBO20130092A1 (it) * 2013-03-05 2014-09-06 Newmann Italia S R L Con Socio Uni Co Dispositivo per produzione di energia elettrica dal transito veicoare
WO2014157942A1 (ko) * 2013-03-27 2014-10-02 주식회사 인디랩 에너지 관리 장치
CN107013426A (zh) * 2017-05-17 2017-08-04 郭利坤 一种行走发电核心模组
CN110486431A (zh) * 2019-07-22 2019-11-22 南方科技大学 运动转换结构和能量转换装置

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