KR20120098371A - The engine power system which uses the weight of the vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 무게를 이용한 동력발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 주행 중 타이어에 가해지는 차량의 하중에 의해 발생된 유체압력을 이용하여 발전장치를 가동시켜 전기에너지를 얻을 수 있게 하는, 차량의 무게를 이용한 동력발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generator using the weight of a vehicle, and more particularly, to operate the power generator using the fluid pressure generated by the load of the vehicle applied to the tire while the vehicle is running to obtain electrical energy. It relates to a power generator using the weight of the vehicle.
현재 자동차의 주원료인 화석연료가 고갈되어 감에 따라서, 휘발유 및 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 축전지에 저장된 전기에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기자동차의 개발이 이루어지고 있으며, 그의 사용도 또한 크게 증가하는 추세에 있다.As fossil fuel, which is a major raw material of automobiles, is exhausted, electric vehicles that drive motors by using electric energy stored in batteries are being developed instead of vehicles using fossil fuels such as gasoline and diesel. Also, the trend is increasing.
그러나, 상기와 같은 전기자동차에 있어서도 전기충전소 등의 외부로부터 공급받은 전기에너지를 사용해야 하고, 운행 중의 재충전이 어려우며, 또한 충전소로부터 공급받는 전기에너지도 화력, 원자력 등의 연료를 사용하여 생산된 것으로 에너지 측면에서의 비효율적인 측면이 여전히 남아 있다.However, in the electric vehicle as described above, the electric energy supplied from the outside such as an electric charging station should be used, and it is difficult to recharge during operation, and the electric energy supplied from the charging station is also produced using fuels such as thermal power and nuclear power. An inefficient aspect of the side still remains.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 차량의 주행 중 전기에너지의 재충전을 하는데 있어서 주행을 위해 공급받는 에너지와 관련없는 타이어에 가해진 중력에너지와 타이어 내부 압력에 의한 복원에너지를 이용하여 생성된 전기에너지를 주행 중 재충전함으로써 보다 효율적인 에너지사용을 위한 연구가 현재 진행되어 오고 있다.Therefore, in order to solve the above problems, in the recharging of the electric energy during the driving of the vehicle, the electricity generated by using the gravity energy applied to the tire which is not related to the energy supplied for the driving and the restoring energy by the tire internal pressure Research for more efficient use of energy by recharging energy while driving has been underway.
이에 본 출원인이 출원한 한국특허출원 제2008-0035845호에 개시된 바와 같이, 차량의 주행시 타이어에 작용하는 역학적 에너지를 전기에너지로 변환함으로써 에너지 효율을 높일 뿐만 아니라, 발전으로 인한 차축의 회전을 방해하는 현상, 발전장치 내부로의 유체가 유입되는 문제 등을 개선한 타이어에 가해진 하중을 이용한 발전장치를 개발하였다.Accordingly, as disclosed in Korean Patent Application No. 2008-0035845 filed by the present applicant, by converting the mechanical energy acting on the tire during the driving of the vehicle into electrical energy to increase the energy efficiency, it prevents the rotation of the axle due to power generation. The generator was developed using the load applied to the tire to improve the phenomenon, the problem of the fluid flowing into the generator.
그러나, 상기와 같은 종래의 장치에 있어서는, 타이어의 격실에 채워진 유체가 유압호스를 통하여 구동기어와 종동기어가 맞물린 위치에 분사되는 구조를 가지면서 다수의 구성 요소를 포함하고 있기 때문에 장치의 구조가 복잡한 점, 타이어의 격실에 채워진 유체의 힘으로 구동기어와 종동기어를 원활하게 구동시키기 곤란하다. 이에 따라 발전 효율이 감소되는 점, 기어의 마모에 따른 불순물의 생성으로 인해 유압기기의 손상이 예상되는 점, 호스를 통해 유체가 전달되므로 유동저항이 발생하는 점, 바퀴의 중량을 증가시키는 점, 바퀴의 탈착 및 관리가 어려운 점, 차량의 레이아웃과 디자인의 자유도를 떨어뜨리는 문제점들이 있었다.However, in the conventional apparatus as described above, since the fluid filled in the tire compartment has a structure in which the drive gear and the driven gear are injected to the position where the driving gear and the driven gear are engaged through the hydraulic hose, the structure of the apparatus is It is difficult to drive the drive gear and the driven gear smoothly due to the complexity and the force of the fluid filled in the tire compartment. Accordingly, the power generation efficiency is reduced, the damage of the hydraulic equipment is expected due to the generation of impurities due to the wear of the gear, the flow resistance occurs because the fluid is transferred through the hose, the point of increasing the weight of the wheel, Difficult to remove and manage the wheels, there was a problem that reduces the freedom of layout and design of the vehicle.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 구조가 간단하고, 저속회전시에도 발전이 가능하고, 발전효율을 증대시키며, 바퀴의 중량을 감소시키고, 바퀴의 체결 및 관리가 용이하며, 발전장치의 내구성을 증대시키고, 제작비용의 감소는 물론 차량의 레이아웃과 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있게 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치를 제공하는 데에 있다.An object of the present invention for solving the above problems, the structure is simple, it is possible to generate power even at low speed rotation, increase the power generation efficiency, reduce the weight of the wheel, easy to fasten and manage the wheel In addition, the present invention provides a power generator using weight of a vehicle that can increase durability of a power generation device, reduce manufacturing costs, and improve the freedom of layout and design of a vehicle.
상기 목적은, 차량의 주행 중 타이어에 가해지는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치에 있어서, 상기 타이어와 상기 타이어를 지지하는 휠 사이에 마련되어, 복수의 격판에 의해 구획되며 유체를 수용하는 복수의 압력발생실과, 상기 압력발생실에 배치되어 상기 타이어가 하중을 받을 때 상기 압력발생실에 수용된 유체의 입출을 제어하는 유체분사노즐 및 유체흡입노즐을 갖는 유체제어부재와; 상기 타이어에 각각 결합된 측면휠 및 휠케이스에 회전가능하게 장착되며, 상기 유체분사노즐을 통해 토출되는 유체에 의해 상기 타이어의 회전방향과 반대 방향으로 회전하도록 외주면의 일부에 베인구성부가 형성된 회전부재와; 상기 타이어와 동일한 방향으로 회전하며 자력을 발생시키는 영구자석의 스테이터와, 상기 회전부재의 내주면에 결합되어 상기 스테이터의 회전방향과 반대 방향으로 회전하면서 상기 스테이터와 작용하여 발전하는 로터를 갖는 발전부재와; 상기 발전부재를 통해 생성된 전기에너지를 인출하는 전기 인출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치에 의해 달성된다.The object is a power generating device using a weight of a vehicle applied to a tire while the vehicle is running, comprising a plurality of pressures provided between the tire and a wheel supporting the tire and partitioned by a plurality of diaphragms to receive fluid. A fluid control member disposed in the pressure generating chamber, the fluid control member having a fluid spray nozzle and a fluid suction nozzle for controlling the inflow and outflow of the fluid contained in the pressure generating chamber when the tire is loaded; Rotating members rotatably mounted on side wheels and wheel cases respectively coupled to the tire, and having a vane portion formed on a portion of an outer circumferential surface thereof so as to rotate in a direction opposite to the rotation direction of the tire by a fluid discharged through the fluid spray nozzle. Wow; A power generation member having a stator of a permanent magnet which rotates in the same direction as the tire and generates magnetic force, and a rotor which is coupled to an inner circumferential surface of the rotating member and rotates in a direction opposite to the rotation direction of the stator to generate power and act as the stator; ; It is achieved by a power generator using the weight of the vehicle, characterized in that it comprises an electrical drawing unit for drawing the electrical energy generated through the power generating member.
여기서, 상기 압력발생실은 상기 타이어의 내부에서 소정의 간격을 두고 배치된 상기 복수의 격판과 상기 타이어의 내벽과 상기 휠의 외벽에 의해 형성되고, 상기 격판은 상기 타이어의 내벽으로부터 돌출 형성되고 상기 격판의 자유단부는 상기 휠에 형성된 홈에 끼움 결합되며, 상기 유체분사노즐 및 상기 유체흡입노즐은 상기 휠에 마련되는 것을 특징으로 한다.Here, the pressure generating chamber is formed by the plurality of diaphragms arranged at predetermined intervals inside the tire, an inner wall of the tire, and an outer wall of the wheel, wherein the diaphragm protrudes from an inner wall of the tire and the diaphragm. The free end of the fitting is fitted into the groove formed in the wheel, the fluid injection nozzle and the fluid suction nozzle is characterized in that provided in the wheel.
상기 타이어와 상기 타이어를 지지하는 휠 사이에 마련되는 튜브를 더 포함하며, 상기 압력발생실은 상기 튜브의 내부에 소정의 간격을 두고 배치된 상기 복수의 격판에 의해 형성되고, 상기 유체분사노즐 및 상기 유체흡입노즐은 상기 휠에 접촉하는 튜브의 내벽에 장치되며, 상기 휠에는 상기 유체분사노즐과 연통하는 분사공이 관통 형성되고, 상기 유체흡입노즐과 연통하는 흡입공이 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.And a tube provided between the tire and the wheel supporting the tire, wherein the pressure generating chamber is formed by the plurality of diaphragms arranged at predetermined intervals in the tube, and the fluid spray nozzle and the The fluid suction nozzle is installed on the inner wall of the tube in contact with the wheel, the wheel is characterized in that the injection hole communicating with the fluid injection nozzle is formed through, the suction hole communicating with the fluid suction nozzle is formed through.
상기 회전부재로 유입된 유체가 상기 회전부재로부터 상기 압력발생실로 유동하도록 상기 유체흡입노즐을 개폐하는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a check valve for opening and closing the fluid suction nozzle so that the fluid introduced into the rotating member flows from the rotating member to the pressure generating chamber.
상기 측면 휠은 심(seam)에 의해 상기 타이어에 결합되고 상기 휠케이스는 볼트에 의해 상기 타이어에 결합되는 것을 특징으로 한다.The side wheel is coupled to the tire by a seam and the wheel case is coupled to the tire by a bolt.
상기 스테이터는 요철형상부재에 의해 상기 측면 휠 및 휠케이스의 홈에 결합되는 것을 특징으로 한다.The stator is coupled to the groove of the side wheel and the wheel case by the uneven shape member.
상기 발전부재에서 발생되는 열을 외부로 방열하는 냉각부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it further comprises a cooling member for radiating heat generated by the power generating member to the outside.
상기 냉각부재는, 내부에 냉각수가 주입되는 링 형상의 냉각핀과; 내부에 상기 냉각수가 주입되고, 상기 스테이터와 상기 로터에서 발생되는 열을 상기 냉각핀으로 전달하는 링 형상의 냉각수조와; 상기 측면 휠을 관통하며, 상기 냉각수조의 냉각수를 상기 냉각핀에 전달하기 위한 홀을 형성하고, 상기 냉각핀과 연결되는 파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cooling member may include a ring-shaped cooling fin into which cooling water is injected; A ring-shaped cooling water tank in which the cooling water is injected and transferring heat generated by the stator and the rotor to the cooling fins; Passing through the side wheel, and forms a hole for transferring the cooling water of the cooling water tank to the cooling fins, characterized in that it comprises a pipe connected to the cooling fins.
상기 냉각핀에는 통기구가 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The cooling fin is characterized in that the vent is formed through.
본 발명에 따르면, 구조가 간단하고, 저속회전시에도 발전이 가능하고, 발전효율을 증대시키며, 바퀴의 중량을 감소시키고, 바퀴의 체결 및 관리가 용이하며, 발전장치의 내구성을 증대시키고, 제작비용의 감소는 물론 차량의 레이아웃과 디자인의 자유도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the structure is simple, the power generation is possible at low speed rotation, increase the power generation efficiency, reduce the weight of the wheel, easy to fasten and manage the wheel, increase the durability of the power generator, and manufacture The cost can be reduced, as well as the freedom of layout and design of the vehicle.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 무게를 이용한 동력발생장치의 종단면도,
도 2는 도 1의 요부 파단 측단면도,
도 3은 도 1의 격판과 휠의 결합상태를 도시한 요부 확대 단면도,
도 4는 도 1의 유체분사노즐의 요부 확대 단면도,
도 5는 도 1의 유체흡입노즐의 요부 확대 단면도,
도 6은 도 1의 "A"부분의 확대 사시도,
도 7은 도 1의 냉각부재의 확대 단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 무게를 이용한 동력발생장치의 요부 파단 측단면도이다.1 is a longitudinal sectional view of a power generating device using the weight of a vehicle according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a side cross-sectional view of the main part broken in Fig. 1;
3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a coupling state of the diaphragm and the wheel of FIG. 1;
4 is an enlarged cross-sectional view illustrating main parts of the fluid spray nozzle of FIG. 1;
5 is an enlarged cross-sectional view of main parts of the fluid suction nozzle of FIG. 1;
FIG. 6 is an enlarged perspective view of part “A” of FIG. 1;
7 is an enlarged cross-sectional view of the cooling member of FIG. 1;
8 is a side cross-sectional view of a main portion of a power generator using the weight of a vehicle according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 차량의 무게를 이용한 동력발생장치에 대하여 첨부된 도면들을 참고로 하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, a power generating apparatus using a weight of a vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 7에는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 무게를 이용한 동력발생장치가 도시되어 있다.1 to 7 show a power generator using the weight of the vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 주행 중 차량의 하중을 이용하여 동력을 발생시킬 수 있게 하는 동력발생장치는 유체제어부재(41), 회전부재(71), 발전부재(81), 냉각부재(101), 전기 인출부(121)를 포함한다.As shown in Figure 1 and 2, the power generator for generating power using the load of the vehicle while driving the vehicle according to an embodiment of the present invention is a
먼저, 타이어(1)의 중앙에는 타이어(1)를 지지하는 휠(7)이 결합되어 있다.First, a
또한, 타이어(1)의 양측면에는 도 1에 도시된 바와 같이, 동력발생장치들의 구성요소가 결합된 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)가 장착된다.Further, both side surfaces of the tire 1 are mounted with side wheels 13 and
여기서, 측면 휠(13)은 심(seam, 15)에 의해 타이어(1)에 결합되고, 휠케이스(17)는 타이어(1)에 내삽되어 있는 볼트(19)에 의해 결합되며, 이에 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)는 타이어(1)에 용이하고 견고하게 결합된다.Here, the side wheel 13 is coupled to the tire 1 by a
그리고, 휠케이스(17)는 휠(7)과 접하는 부분에 홈을 형성하여 타이어(1)의 하중을 지지함과 동시에, 휠(7)과 볼트(21)에 의해 결합되며, 볼트(21)가 결합된 휠케이스(17)의 부위는 외측으로 소정의 두께로 돌출되도록 보강한다.In addition, the
측면 휠(13) 및 휠케이스(17)의 중심에는 축(25)이 결합된다.The
측면 휠(13)에 결합된 축(9)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전의 자유도를 향상시키기 위해 축지지베어링(165)과 베어링지지너트(169)로 이루어진 연결부재(161)에 결합되어 장착된다.As shown in FIG. 1, the
그리고, 축(9)을 측면 휠(13)에 결합하고 있는 연결부재(161)는 허브(163) 및 휠볼트(167)를 통해서 측면 휠(13)에 단단히 결합된다.In addition, the connecting
한편, 유체제어부재(41)는 타이어(1)의 내부에 충진된 유체를 동력발생장치에 공급하기 위한 것으로, 압력발생실(43), 유체분사노즐(51), 유체흡입노즐(55)로 구성된다. 여기서 사용되는 유체는 고온용 유압유 또는 방청 및 부동액 등이 함유된 물 등 여러 가지 유체가 적용될 수 있다.On the other hand, the
압력발생실(43)은 도 2에 도시된 바와 같이, 타이어(1) 내부에서 소정의 간격을 두고 구비된 복수의 격판(5)과, 타이어(1)의 내벽(3)과, 휠(7)의 외벽(11)에 의해 형성된 공간으로서, 격판(5)의 구성된 수에 대응하여 복수로 형성된다.As shown in FIG. 2, the
여기서, 격판(5)은 타이어(1)의 중앙부로부터 방사상으로 직선형태로 형성하는 것도 가능하나, 각 압력발생실(43)의 신축성과 승차감을 높이기 위하여 완만하게 경사진 원호형상으로 만곡 형성하는 것이 충격 흡수와 지속적인 동력발생을 위하여 보다 바람직할 수 있다.Here, the
그리고, 격판(5)은 도 2에 도시된 바와 같이 타이어(1)의 내벽으로부터 돌출 형성되고, 격판(5)의 자유단부는 도 3에 도시된 바와 같이 휠(7)에 형성된 역삼각형상의 홈(11)에 끼움 결합된다. 여기서, 격판(5)은 타이어(1)의 내벽으로부터 돌출 형성되지 않고, 별도로 형성된 격판(5)의 일단부가 타이어(1)의 내벽에 접착제에 의해 접착되고, 격판(5)의 타단부가 휠(7)에 형성된 역삼각형상의 홈(11)에 끼움 결합될 수도 있다.And the
상기와 같이 격판(5)을 휠(7)의 홈(11)에 끼움 결합함으로써, 차량의 주행시 받은 하중이나 외부의 충격에 의해 휠(7)로부터 격판(5)이 쉽게 분리될 수 없게 된다.By fitting the
한편, 휠(7)과 접하는 각 압력발생실(43) 부위에는 유체분사노즐(51)과 유체흡입노즐(55)이 마련되어 있다.On the other hand, a
유체분사노즐(51)은 도 4에 도시된 바와 같이 각 압력발생실(43)에 대응하여 휠(7)에 마련된다. 차량의 주행 중, 타이어(1)가 지면에 접할 때 발생하는 차체의 하중에 의해 압력을 받게 되는 해당 압력발생실(43)의 유체를 회전부재(71)로 분사하는 역할을 한다. 유체분사노즐(51)은 각 압력발생실(43) 마다 설치되고, 볼트(53)에 의해 휠(7)에 체결된다. 한편, 회전부재(71)로부터 압력발생실(43)로 유체가 흡입되지 않도록 유체분사노즐(51)에는 체크밸브(미도시)가 장착될 수도 있다.The
유체흡입노즐(55)은 도 5에 도시된 바와 같이, 각 압력발생실(43)에 대응하여 휠(7)에 마련된다. 주행 중 타이어(1)가 지면에 접할 때, 차체의 하중에 의해 압력을 받는 압력발생실(43)의 유체흡입노즐(55)은 체크밸브(57)에 의해 회전부재(71)의 유체가 해당 압력발생실(43)로 유입되는 것을 차단된다. 그리고, 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 중 타이어(1)가 지면에 접할 때 발생하는 차체의 하중에 의해 압력을 받은 제1압력발생실(43a)이 주행에 따른 바퀴의 회전에 의해 유체의 압력이 해소되면, 제1압력발생실(43a)의 유체흡입노즐(55)은 차체의 하중에 의해 압력을 받기 시작하는 제2압력발생실(43b)의 유체분사노즐(51)에서 분사된 양만큼의 유체를 흡입하게 된다.The
즉, 유체분사노즐(51)과 유체흡입노즐(55)은 차량의 주행 중 압력발생실(43)이 위치한 타이어(1)가 지면에 접하여 하중을 받을 때, 압력발생실(43)에 있는 유체를 적절한 각도에 의해 고압 및 고속으로 순환 이동되게 함으로써 회전부재(71)를 회전시키는 역할을 한다.That is, the
유체분사노즐(51)은 회전부재(71)의 베인구성부(73)가 일방향으로 회전하도록 휠(7)에 경사지게 마련되고, 유체분사노즐(51)의 각도 및 베인구성부(73)의 각도와 유체분사노즐(51)에서 분사되는 유체압에 의해, 회전부재(71)를 타이어(1)의 회전방향과 반대방향으로 회전시킨다. 따라서, 유체분사노즐(51)은 압력발생실(43) 내로 유체가 유입되지 않도록 체크밸브(미도시)가 장치된 형태를 취할 수도 있다.The
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전부재(71)로 유입된 유체가 회전부재(71)로부터 압력발생실(43)로만 유동하도록, 유체흡입노즐(55)에는 체크밸브(57)가 장착되어 있다.5, the
체크밸브(57)는, 유체흡입노즐(55)을 개폐하는 밸브본체(59)와, 밸브본체(59)를 휠(7)에 회동가능하게 결합하는 힌지(61)와, 힌지(61)의 내측에 구비되어 밸브본체(59)가 유체흡입노즐(55)을 차단하도록 밸브본체(59)에 탄성력을 제공하는 스프링(63)이 장착되어 있다.The
회전부재(71)는 베어링(75,89)에 의해 타이어(1)와 결합된 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)에 회전 가능하게 지지된다.The rotating
회전부재(71)의 외주면에는, 회전부재(71)가 타이어(1)의 회전방향과 반대 방향으로 회전하도록, 일방향으로 경사지게 돌출된 복수의 베인으로 이루어진 베인구성부(73)가 형성되어 있다. 이에, 유체제어부재(41)의 유체분사노즐(51)을 통해 토출되는 유체가 회전부재(71)의 베인구성부(73)의 베인에 분사됨으로써, 회전부재(71)는 타이어(1)의 회전방향과 반대 방향으로 회전하게 된다.On the outer circumferential surface of the rotating
그리고, 베인구성부(73)의 폭과 길이에 의해 결정되는 베인구성부(73)의 면적은 지면과 접하는 타이어(1)의 편평도 및 후술하는 회전부재(71)의 회전속도와 밀접한 관련이 있으므로 차량의 주행속도, 타이어(1)의 직경 및 타이어(1)의 회전속도를 고려하여 결정한다.The area of the
본 발명에서의 회전부재(71)의 외주면에는, 도 1에 도시된 바와 같이 회전부재(71)의 전체 폭에 대해 절반의 폭만큼 베인구성부(73)가 형성되어 있다. 이와 같이, 베인구성부(73)의 폭을 절반으로 줄여 베인구성부(73)의 면적을 줄임으로써, 회전부재(71)의 회전속도를 2배로 높여 발전량을 배가시킴과 아울러 타이어(1)의 접지면적을 줄여, 구동력의 소모를 감소시키는 효과를 가져오게 된다.On the outer circumferential surface of the rotating
또한, 베인구성부(73)의 면적을 더욱 좁게 형성하여, 회전부재(71)의 회전속도를 더욱 높여 발전량을 증대시킴과 아울러 타이어(1)의 접지면적을 줄여, 타이어(1) 구동력의 소모를 감소시키는 효과를 더욱 확대시킬 수도 있는 것이다.In addition, the area of the
여기서, 회전부재(71)는 정위치에서 회전할 수 있도록 하기 위하여 양측단부와 측면 휠(13)과 휠케이스(17) 사이에 링 형태의 기밀용 베어링(75,89, 도 1 참조)을 장착하여 회전부재(71)가 타이어(1)와 서로 반대방향으로 회전할 때 마찰이나 기타 간섭을 최소한으로 줄일 수 있도록 구성하였으며, 기밀을 위하여 패킹(미도시)을 부가하여 장착할 수도 있다.Here, the rotating
기밀용 베어링(75)은 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)와 결합된 회전부재(71)가 상호간 유체의 기밀을 유지하면서 원활한 구름효과를 작용하게 된다.The
발전부재(81)는 타이어(1)의 회전방향으로 회전하는 스테이터(83)와 타이어(1)와 반대방향으로 구동하는 회전부재(71)에 장착된 로터(87)로 구성된다.The
스테이터(83)는 영구자석으로 형성되나, 영구자석과 전자석을 조합하거나, 영구자석을 대신하여 전자석을 장치하여 이용할 수도 있는 것이며, 타이어(1)와 동일한 방향으로 회전하면서 축방향 또는 반경방향으로 축력이 생성되게 한다.The
스테이터(83)에서 발생된 축력과 그와 반대방향으로 회전하는 로터(87)의 회전력을 통해서 발전되어 전기에너지가 생성되는 것이다.Electric energy is generated through the axial force generated in the
여기서, 스테이터(83)는 도 6에 도시된 바와 같이, 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)의 홈에 끼워진 후 요철형상부재(85)로 고정되게 하는 것이 바람직하다.Here, the
그리고, 요철형상부재(85)가 끼워지는 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)의 부위는 외측으로 소정의 두께로 돌출된다.Then, portions of the side wheel 13 and the
따라서, 스테이터(83)가 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)에 용이하게 탈부착할 수 있게 되어 작업의 용이성을 갖게 해준다.Therefore, the
여기서, 도시되어 있지 않지만, 스테이터(83)는 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)에 볼트(미도시)를 통해서 고정시킬 수도 있다.Here, although not shown, the
로터(87)는 회전부재(71)와 결합되어 타이어(1)와 결합된 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)에 장착되고, 베어링부재(75,89)에 의해 회전가능하게 설치되며, 베어링(89)의 하부에는 베어링(89)을 지지하는 베어링턱(91)이 구비된다.The
여기서, 베어링턱(91)은 측면 휠(13) 및 휠케이스(17)와 일체로 형성되게 하였다.Here, the bearing
따라서, 로터(87)는 회전부재(71)와 체결되어 동시에 동일한 방향으로 회전하지만 타이어(1)의 회전방향과는 반대방향으로 회전하면서 발전을 하게 된다.Accordingly, the
즉, 상기한 바와 같이, 로터(87)는 스테이터(83)와 반대방향으로 회전하면서 스테이터(83)에 의해 발생된 축력을 통해서 발전을 일으켜 전기에너지를 생성하게 되는 것이다.That is, as described above, the
도 7은 상기 발전과정에서 발생하는 열을 제어하기 위한 냉각부재(101)를 도시한 것으로, 냉각부재(101)는 냉각핀(103)과, 냉각수조(105)와, 파이프(107)를 포함한다.7 shows a cooling
냉각핀(103)은 내부에 냉각수(117)가 주입되는 링 형상을 가지며, 효율적인 냉각을 위해 통기구(113)가 형성되어 있다.The cooling
냉각수조(105)는 내부에 냉각수(117)가 주입되고, 스테이터(83)와 로터(87)에서 발생되는 열을 냉각핀(103)으로 전달하는 링 형상을 가진다.Cooling
파이프(107)는 측면 휠(13)을 관통하며, 내부에 냉각수(117)가 유동하며 냉각수조(105)의 냉각수(117)를 냉각핀(103)에 전달하기 위한 홀(109)이 형성되어 있고, 파이프(107)와 냉각핀(103)은 지지너트(111) 및 폐쇄형 너트(115)에 의해 상호 연결된다.The
한편, 냉각수(117)는 부동액과 방청액 등을 필요에 따라 혼입하여 사용한다.On the other hand, the cooling
여기서, 도시되어 있지 않지만, 냉각수(117)를 주입하는 주입구는 외관 및 기능에 따라 적정한 위치에 1개 이상 마련된다. 그리고, 도시되어 있지 않지만, 스테이터(83)를 기준으로 좌측에만 냉각부재(101)가 장치되었으나, 스테이터(83)를 기준으로 우측에 냉각부재(101)를 장착하거나, 양쪽 모두에 설치할 수도 있다.Here, although not shown, at least one injection hole for injecting the cooling
또한, 본 발명에 있어서는 냉각핀(103)이 휠(7)의 외부에 위치하고, 측면 휠(13)을 관통하는 파이프에 체결되도록 구성하였으나, 안전을 위하여 냉각수조(105)의 크기를 크게 하고, 주입구를 장치한 냉각수조(105)만 휠(7)의 내부에 장치할 수도 있다.In addition, in the present invention, the cooling
발전부재(81)를 통해 생성된 전기에너지는 전기 인출부(121)를 통해서 인출된다. 전기 인출부(121)는 발전부재(81)에서 생성된 전기에너지가 전달되는 전원 전송부(123)와, 전원 전송부(123)의 전기에너지를 전달받는 전원 수신부(125)를 포함한다.Electrical energy generated through the
전원 전송부(123)와 전원 수신부(125)는 링 형상을 가지며, 각각 코일이 내장되어 있다. 전원 전송부(123)와 전원 수신부(125) 사이에 공기층을 형성하도록 전원 전송부(123)와 전원 수신부(125)는 상호 일정 간극을 가지며 배치된다.The
전원 전송부(123)는 후술할 연결부재(161)의 허브(163)의 외측에 결합되어, 타이어(1)와 함께 회전한다. 전원 전송부(123)는 발전부재(81)의 스테이터(83)와 도시하지 않은 전선에 의해 전기적으로 연결되어 있다.The
전원 수신부(125)는 전원 전송부(123)와 일정 간극을 갖도록 축(25)의 일 영역을 둘러싸는 하우징(31)의 외주에 결합되고, 이에 전원 수신부(125)는 타이어(1) 및 축(25)의 회전에 관계없이 하우징(31)에 고정된다. 전원 수신부(125)로 전달된 전기에너지는 축전지(미도시) 등에 제공되어, 차량의 각종 전자기기의 전원으로 사용할 수 있게 된다.The
따라서, 전원 전송부(123)와 전원 수신부(125)에 각각 내장된 코일은 무선 통신에서 사용하는 안테나와 동일한 기능을 수행하며, 전원 전송부(123)의 전기에너지는 전원 수신부(125)와 비접촉하며 전원 수신부(125)로 전달된다. 즉, 발전부재(81)에 연결된 전원 전송부(123)를 통해 전원 전송부(123)와 전원 수신부(125) 사이에 전자장을 형성하고, 전원 전송부(123)와 전원 수신부(125)를 같은 주파수로 공진시키면 전원 전송부(123)와 전원 수신부(125) 사이에 에너지 터널이 형성되어, 전원 전송부(123)와 전원 수신부(125)가 비접촉하며 전원 전송부(123)의 전기에너지는 전원 수신부(125)로 전달되며 인출된다. 여기서, 다른 실시예로서, 전원 전송부(123)의 코일에서 전원 수신부(125)쪽으로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도(magnetic induction)에 의해, 전원 전송부(123)와 전원 수신부(125)가 비접촉하며 전원 전송부(123)의 전기에너지는 전원 수신부(125)로 전달될 수 있다.Therefore, the coils built in the
여기서, 미 설명된 참조부호 29는 베어링 턱이고, 참조부호 43c,43d는 각각 제3압력발생실, 제4압력발생실이며, 참조부호 173은 베어링이다.Herein,
이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 차량의 무게를 이용한 동력발생장치에 대한 작동을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the power generator using the weight of the vehicle according to the embodiment of the present invention having the above configuration will be briefly described.
먼저, 유체주입구(미도시)를 통하여 압력발생실(43) 등 유체가 유동하는 장치에 유체를 주입한다.First, a fluid is injected into a device in which fluid flows, such as the
이 때, 차체의 하중에 의하여 유체가 적정하게 유동할 수 있는 양만큼의 유체를 주입하여야 하며, 유체의 양이 과다하거나 부족한 경우 본 장치의 효율을 감소시키게 됨을 유의하여야 한다.At this time, it is necessary to inject as much fluid as the fluid can flow properly due to the load of the vehicle body, and it should be noted that an excessive or insufficient amount of fluid reduces the efficiency of the apparatus.
그리고, 유체가 채워지는 곳에 공기가 남아 있지 않도록, 필요에 따라 유체 배출구(미도시)를 장치할 수도 있다.In addition, a fluid outlet port (not shown) may be provided as necessary so that air does not remain where the fluid is filled.
그런 다음 차량에 바퀴를 체결하고, 차량의 주행스위치를 온(ON)으로 하면 차량이 주행하면서, 바퀴의 회전과 차량의 무게에 의해 지면과 접하는 타이어(1)의 내측, 즉 차량의 하중을 받은 부분의 압력발생실(43)에 있는 유체가 유체분사노즐(51)을 통해서 베인구성부(73)의 베인을 향하여 토출된다.Then, when the wheels are fastened to the vehicle and the driving switch of the vehicle is turned on, the vehicle is driven while receiving the load of the inside of the tire 1 that is in contact with the ground by the rotation of the wheels and the weight of the vehicle. The fluid in the
도 2를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면, 타이어(1)가 지면에 접할 때, 지면에 접하여 차체의 하중에 의해 발생한 제1압력발생실(43a)의 내부 압력과 스프링(63)의 탄성력에 의해 체크밸브(57)는 제1압력발생실(43a)에 대응하는 유체흡입노즐(55)을 차단한다.More specifically, referring to FIG. 2, when the tire 1 is in contact with the ground, the pressure of the first
바퀴의 회전에 의해 제1압력발생실(43a)이 위치한 타이어(1)가 차량진행의 반대방향으로 위치하게 되면, 접지된 타이어(1)에 위치한 제2압력발생실(43b)에서 제2압력발생실(43b)의 유체분사노즐(51)을 통해 휠(7)과 회전부재(71) 사이의 공간으로 유입된 유체의 양만큼 제1압력발생실(43a)에 대응하는 유체흡입노즐(55)을 통해 제1압력발생실(43a)로 유입된다.When the tire 1 in which the first
이 때, 제2압력발생실(43b)에서 토출되는 유체의 압력에 의해 제1압력발생실(43a)의 체크밸브(57)가 제1압력발생실(43a) 내측으로 회동하며 제1압력발생실(43a)의 유체흡입노즐(55)을 개방하여, 제1압력발생실(43a)로 들어가게 된다.At this time, the
동시에, 제2압력발생실(43b)에서 토출되는 유체가 회전부재(71)의 베인구성부(73)에 작용하여 회전부재(71)를 회전시키고, 회전부재(71)에 체결된 로터(87)를, 타이어(1)의 회전방향과 반대방향으로 회전시킨다. At the same time, the fluid discharged from the second
그리고, 스테이터(83)는 타이어(1)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하면서 영구자석에 의해 자력이 생성되며 축력을 발생한다.Then, the
따라서, 상기와 같이 서로 반대방향으로 회전하는 스테이터(83)의 축력과 로터(87)의 회전력을 통해서 전기에너지가 생성된다.Therefore, electrical energy is generated through the axial force of the
이 때, 고속으로 장시간 발전이 이루어지면 열이 발생하게 되며, 발생되는 열은 냉각수조(105) 및 냉각핀(103) 등의 냉각부재(101)를 통하여 외부로 방열된다.At this time, heat is generated when power is generated for a long time at high speed, and the generated heat is radiated to the outside through cooling
한편, 상기와 같이 스테이터(83)와 로터(87)에 의해 생성된 전기에너지는 전기 인출부(121)를 통해서 인출된다.On the other hand, the electrical energy generated by the
도 8에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 무게를 이용한 동력발생장치의 요부 파단 측단면도가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 동력발생장치는 전술한 실시예와는 달리, 타이어(1)와 휠(7) 사이에 튜브(47)가 장착되어 있다. 튜브(47)의 내부에는 복수의 격판(5)이 형성되어 있고, 휠(7)의 외벽(9)에 접촉하는 튜브(47)의 내벽에는 유체분사노즐(51)과 유체흡입노즐(55)이 마련되어 있으며, 유체흡입노즐(55)에는 체크밸브(57)가 장착되어 있다.8 is a sectional view showing the main part break of the power generator using the weight of the vehicle according to another embodiment of the present invention. Unlike the above-described embodiment, the power generator shown in FIG. 8 is equipped with a
또한, 휠(7)에는 튜브(47)의 유체분사노즐(51)과 연통하는 분사공(9a)이 관통 형성되어 있고, 튜브(47)의 유체흡입노즐(55)과 연통하는 흡입공(9b)이 관통 형성되어 있다.In addition, the
이와 같이 튜브(47)에 압력발생실(43)을 구비하는 경우에도, 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.Thus, even when the
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
본 발명은 자동차 및 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 및 트랙터 등 농기계는 물론 지게차, 굴삭기 등 타이어를 이용하여 구동하는 각종 특수차량에도 두루 적용할 수 있으므로 산업상 이용가능성의 범위는 매우 넓다고 할 수 있다.Industrial Applicability The present invention can be widely applied to various special vehicles driven by using tires such as forklifts and excavators as well as agricultural machines such as automobiles and electric vehicles, electric motorcycles, electric bicycles and tractors. .
1 : 타이어 3 : 내벽
5 : 격판 7 : 휠
9 : 외벽 9a : 분사공
9b : 흡입공 11 : 역삼각형 홈
13 : 측면 휠 15 : 심(seam)
17 : 휠케이스 19, 21 : 볼트
25 : 축 29 : 베어링 턱
31 : 하우징 41 : 유체제어부재
43,43a,43b,43c,43d : 압력발생실 47 : 튜브
49 : 내벽 51 : 유체분사노즐
53 : 볼트 55 : 유체흡입노즐
57 : 체크밸브 59 : 밸브본체
61 : 힌지 63 : 스프링
71 : 회전부재 73 : 베인구성부
75 : 베어링 81 : 발전부재
83 : 스테이터 85 : 요철형상부재
87 : 로터 89 : 베어링
91 : 베어링턱 101 : 냉각부재
103 : 냉각핀 105 : 냉각수조
107 : 파이프 109 : 홀
111 : 지지너트 113 : 통기구
115 : 폐쇄형너트 117 : 냉각수
121 : 전기 인출부 123 : 전원 전송부
125 : 전원 수신부 161 : 연결부재
163 : 허브 165 : 축지지베어링
167 : 휠볼트 169 : 베어링지지너트
171 : 휠너트1: tire 3: inner wall
5: diaphragm 7: wheel
9:
9b: suction hole 11: inverted triangular groove
13: side wheel 15: seam
17:
25: axis 29: bearing jaw
31
43,43a, 43b, 43c, 43d: Pressure generating chamber 47: Tube
49: inner wall 51: fluid spray nozzle
53
57: check valve 59: valve body
61: hinge 63: spring
71: rotating member 73: vane configuration
75: bearing 81: power generation member
83: stator 85: uneven member
87: rotor 89: bearing
91: bearing jaw 101: cooling member
103: cooling fin 105: cooling water tank
107: pipe 109: hole
111: support nut 113: vent
115: closed nut 117: coolant
121: electrical drawing unit 123: power transmission unit
125: power receiving unit 161: connecting member
163: hub 165: shaft support bearing
167: wheel bolt 169: bearing support nut
171: Wheel Nut
Claims (9)
상기 타이어와 상기 타이어를 지지하는 휠 사이에 마련되어, 복수의 격판에 의해 구획되며 유체를 수용하는 복수의 압력발생실과, 상기 압력발생실에 배치되어 상기 타이어가 하중을 받을 때 상기 압력발생실에 수용된 유체의 입출을 제어하는 유체분사노즐 및 유체흡입노즐을 갖는 유체제어부재와;
상기 타이어에 각각 결합된 측면휠 및 휠케이스에 회전가능하게 장착되며, 상기 유체분사노즐을 통해 토출되는 유체에 의해 상기 타이어의 회전방향과 반대 방향으로 회전하도록 외주면의 일부에 베인구성부가 형성된 회전부재와;
상기 타이어와 동일한 방향으로 회전하며 자력을 발생시키는 영구자석의 스테이터와, 상기 회전부재의 내주면에 결합되어 상기 스테이터의 회전방향과 반대 방향으로 회전하면서 상기 스테이터와 작용하여 발전하는 로터를 갖는 발전부재와;
상기 발전부재를 통해 생성된 전기에너지를 인출하는 전기 인출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.In the power generator using the weight of the vehicle applied to the tire while the vehicle is running,
A plurality of pressure generating chambers provided between the tire and the wheels supporting the tires and partitioned by a plurality of diaphragms and accommodating fluid, and disposed in the pressure generating chambers and accommodated in the pressure generating chambers when the tire is loaded. A fluid control member having a fluid spray nozzle and a fluid suction nozzle for controlling the inflow and outflow of fluid;
Rotating members rotatably mounted on side wheels and wheel cases respectively coupled to the tire, and having a vane portion formed on a portion of an outer circumferential surface thereof so as to rotate in a direction opposite to the rotation direction of the tire by a fluid discharged through the fluid spray nozzle. Wow;
A power generation member having a stator of a permanent magnet which rotates in the same direction as the tire and generates magnetic force, and a rotor which is coupled to an inner circumferential surface of the rotating member and rotates in a direction opposite to the rotation direction of the stator to generate power and act as the stator; ;
Power generating device using the weight of the vehicle, characterized in that it comprises an electrical drawing unit for drawing the electrical energy generated through the power generating member.
상기 압력발생실은 상기 타이어의 내부에서 소정의 간격을 두고 배치된 상기 복수의 격판과 상기 타이어의 내벽과 상기 휠의 외벽에 의해 형성되고,
상기 격판은 상기 타이어의 내벽으로부터 돌출 형성되고 상기 격판의 자유단부는 상기 휠에 형성된 홈에 끼움 결합되며,
상기 유체분사노즐 및 상기 유체흡입노즐은 상기 휠에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.The method of claim 1,
The pressure generating chamber is formed by the plurality of diaphragms arranged at predetermined intervals inside the tire, an inner wall of the tire, and an outer wall of the wheel,
The diaphragm is formed to protrude from the inner wall of the tire and the free end of the diaphragm is fitted into the groove formed in the wheel,
The fluid injection nozzle and the fluid suction nozzle is a power generating device using the weight of the vehicle, characterized in that coupled to the wheel.
상기 타이어와 상기 타이어를 지지하는 휠 사이에 마련되는 튜브를 더 포함하며,
상기 압력발생실은 상기 튜브의 내부에 소정의 간격을 두고 배치된 상기 복수의 격판에 의해 형성되고, 상기 유체분사노즐 및 상기 유체흡입노즐은 상기 휠에 접촉하는 튜브의 내벽에 장치되며, 상기 휠에는 상기 유체분사노즐과 연통하는 분사공이 관통 형성되고, 상기 유체흡입노즐과 연통하는 흡입공이 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.The method of claim 1,
Further comprising a tube provided between the tire and the wheel for supporting the tire,
The pressure generating chamber is formed by the plurality of diaphragms arranged at predetermined intervals inside the tube, and the fluid spray nozzle and the fluid suction nozzle are mounted on an inner wall of the tube in contact with the wheel. And a through hole communicating with the fluid injection nozzle, and a through hole communicating with the fluid suction nozzle is formed through the power generation device.
상기 회전부재로 유입된 유체가 상기 회전부재로부터 상기 압력발생실로 유동하도록 상기 유체흡입노즐을 개폐하는 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.The method of claim 1,
And a check valve that opens and closes the fluid suction nozzle so that the fluid introduced into the rotary member flows from the rotary member to the pressure generating chamber.
상기 측면 휠은 심(seam)에 의해 상기 타이어에 결합되고 상기 휠케이스는 볼트에 의해 상기 타이어에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.The method of claim 1,
And the side wheel is coupled to the tire by a seam, and the wheel case is coupled to the tire by a bolt.
상기 스테이터는 요철형상부재에 의해 상기 측면 휠 및 휠케이스의 홈에 결합되는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.The method of claim 1,
The stator is a power generating device using the weight of the vehicle, characterized in that coupled to the groove of the side wheel and the wheel case by the uneven shape member.
상기 발전부재에서 발생되는 열을 외부로 방열하는 냉각부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.The method of claim 1,
Power generating device using the weight of the vehicle, characterized in that it further comprises a cooling member for radiating heat generated by the power generating member to the outside.
상기 냉각부재는,
내부에 냉각수가 주입되는 링 형상의 냉각핀과;
내부에 상기 냉각수가 주입되고, 상기 스테이터와 상기 로터에서 발생되는 열을 상기 냉각핀으로 전달하는 링 형상의 냉각수조와;
상기 측면 휠을 관통하며, 상기 냉각수조의 냉각수를 상기 냉각핀에 전달하기 위한 홀을 형성하고, 상기 냉각핀과 연결되는 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.The method of claim 7, wherein
The cooling member,
A ring-shaped cooling fin into which cooling water is injected;
A ring-shaped cooling water tank in which the cooling water is injected and transferring heat generated by the stator and the rotor to the cooling fins;
A power generating device using a weight of a vehicle passing through the side wheel, forming a hole for transferring the cooling water of the cooling water tank to the cooling fins, and connected to the cooling fins.
상기 냉각핀에는 통기구가 관통 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 무게를 이용한 동력발생장치.9. The method of claim 8,
A power generating device using the weight of the vehicle, characterized in that the vent is penetrated through the cooling fins.
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KR (1) | KR20120098371A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160077953A (en) * | 2014-12-24 | 2016-07-04 | 엘지전자 주식회사 | Laundry Treating Apparatus and Magnetic gear Apparatus |
CN109080458A (en) * | 2018-06-26 | 2018-12-25 | 孙喜洲 | Vehicle wheel component and automobile with the vehicle wheel component |
KR20200089985A (en) | 2019-01-18 | 2020-07-28 | 김재석 | Power Generation Device of Wheel |
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2011
- 2011-06-03 KR KR1020110054028A patent/KR20120098371A/en not_active Application Discontinuation
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