KR20130120575A

KR20130120575A - 과속방지턱 자가 발전장치

Info

Publication number: KR20130120575A
Application number: KR1020120043575A
Authority: KR
Inventors: 김낙진
Original assignee: 김낙진
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-11-05
Also published as: KR101345562B1; WO2013162138A1

Abstract

본 발명은 별도의 동력원 없이 생활 속에서 무심코 버려지는 에너지원을 이용하여 에너지를 재생산할 수 있고, 발전을 위해 어떠한 공해물질도 발생시키지 않는 과속방지턱 자가 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 과속방지턱 자가 발전장치는 도로 상의 과속방지턱에 설치되어 강판스프링을 이용하여 상하 진동을 발생시키는 발판부; 상기 발판부로부터 발생된 동력을 발전부에 전달하기 위한 링크부; 및 상기 링크부로부터 동력을 전달받아 전력을 생성하는 발전부;를 포함하고, 별도의 동력원 없이 무심코 버리지는 과속방지턱의 충격을 동력원으로 이용하여 전력을 생성할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

과속방지턱 자가 발전장치{Self generator of speed hump}

본 발명은 과속방지턱 자가 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통행차량의 중력을 이용하여 원료나 재료가 필요없이 차량이 있는 한 무한히 전력을 생성시킬 수 있는 과속방지턱 자가 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 생성하는 발전기는 전자기 유도작용(電磁氣誘導作用)으로 기전력을 발생시켜 전기를 생성하며, 발전기를 구성하는 데는 자기장을 만들기 위한 자석과 기전력을 생성시키는 도체가 필요하고, 이 둘 중 어느 하나가 고정되어 있고 나머지가 움직여서 전기를 생성시키는 것이다.

즉, 도체가 정지하고 자기장이 회전하는 회전계 자형(回轉界磁型)과 자기장이 정지하고 도체가 회전하는 회전 전기자형(回轉電機子型)이 있으며, 이들 도체의 세기 또는 회전속도를 조절하여 전기(기전력)의 크기를 조절할 수가 있고, 기전력이 합산되도록 도체를 직렬로 연결하여 수백 ~ 수천 V를 얻을 수 있다.

그러나, 기존의 발전기는 전기를 생성하기 위해 별도의 동력원이 필요하고, 이 동력원을 제공하기 위해 별도의 에너지원, 예를 들면 연료, 물 등이 필요하며, 또한 동력원을 제공하는데 따른 공해물질, 예를 들면 연소가스 등이 발생하여 환경을 오염시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 공항, 항구, 터미널, 고속도로 톨게이트, 대규모 단지의 아파트 등 차량 통행이 빈번한 곳에서 차량의 과속방지를 위해 과속방지턱이 필요한 곳에 설치되며, 통행 차량의 에너지원을 이용하여 전기에너지를 재생산할 수 있고, 발전을 위해 어떠한 재료, 원료가 필요하지 않고 공해물질을 발생시키지 않으며, 통행 차량이 있는 한 무한히 전기를 생산함으로써 급증하는 전기수요에 일조하고, 국가 경제에 이바지하는 과속방지턱 자가 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 과속방지턱이 필요한 곳의 지상에 발판부를 설치함으로써, 설치 및 추후 고장이 발생한 경우 유지보수가 용이한 과속방지턱 자가 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 과속방지턱 자가 발전장치는 자동차의 안전운행을 위해 서행이 요구되는 고속도로 톨게이트, 공항, 항구, 차량 출입이 빈번한 곳, 특히 대규모 단지의 아파트 입구 등의 도로 상의 과속방지턱에 설치되어 상하 진동을 발생시키는 발판부; 상기 발판부로부터 발생된 동력을 발전부에 전달하기 위한 링크부; 및 상기 링크부로부터 동력을 전달받아 전력을 생성하는 발전부;를 포함하고, 별도의 동력원 없이 무심코 버리지는 과속방지턱의 충격을 동력원으로 이용하여 전력을 생성할 수 있고, 상기 발판부와 발전부를 지상에 설치하여 설치 및 수리 작업이 용이하고, 고장시에도 차량 통행에 지장을 주지않는 장점이 있는 것을 특징으로 한다.

상기 발판부는 도로를 가로지르는 방향으로 나란하게 배치되는 제1 및 제2발판부로 구성되고, 상기 제1 및 제2발판부는 강판스프링에 의해 연결되어, 상기 제1발판부와 제2발판부 중 어느 하나가 차량 바퀴에 의해 눌려짐과 동시에 상기 제1발판부와 제2발판부 중 다른 하나가 상기 강판스프링의 탄성복원력에 의해 차량 바퀴에 밀착되어 과속방지턱 통과시 차량의 승차감을 향상시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 제1 및 제2발판부는 차량의 무게와 바퀴의 크기 및 차종(승용차, 상용차 등)에 따라 그 간격이 조절될 수 있고, 상기 제1 및 제2발판부를 강판스프링으로 연결하여 승용차 게이트에 대형차가 지나갈 경우에도 발판부의 파손을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 링크부는 발판부와 발전부를 연결하는 제1링크와, 발판부와 고정플레이트를 연결하여 제2링크로 구성되어, 상기 제1 및 제2발판부를 선택적으로 상하 진동시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 발전부는 링크부와 연결되어 동력을 전달받는 프리휠과, 상기 프리휠로부터 동력을 전달받아 회전속도를 가속시키기 위한 가속기어와, 상기 가속기어로부터 회전력을 전달받아 지속적으로 회전력을 유지하는 공회전 드럼 및 전력을 생성하는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 링크부는 수직운동을 회전운동으로 극대화하기 위해 지렛대 원리를 이용한 부채꼴 형태의 평기어를 포함하고, 상기 프리휠과의 치합을 통해 발판부의 상하 진동을 회전운동으로 변환시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 발판부는 지하철 계단 등 사람의 통행이 빈번한 곳의 계단에 설치되고, 통행인의 답력을 이용하여 상하 진동을 발생시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 과속방지턱 자가 발전장치의 장점을 설명하면 다음과 같다.

첫째로, 도로상의 과속방지턱에서 교대로 승강 작동하는 발판부의 동력을 이용하여 전류를 발생시킴으로써 전세계적인 고유가 시대에 무심히 흘려버린 에너지를 재생산할 수 있을 뿐만 아니라, 이 발전된 전류를 충전부에 저장한 후 한전에 송전하거나 주변의 보안등과 같이 전원이 필요한 곳에 공급함으로써, 급증하는 전기수요에 일조하고, 국가경제에 이바지할 수 있다.

둘째로, 승강 작동하는 발판부와 연동가능하게 설치되는 링크부와 발전부를 발판부의 양측면에 각각 설치함으로써, 한번에 두 배의 발전 효과를 가지며, 링크부와 발전부를 지상에 설치함으로써, 본 발명에 따른 장치의 설치 및 유지보수 작업이 용이하고 고장 시 통행 차량에 지장을 주지 않고 수리할 수 있다.

셋째로, 제1 및 제2발판부가 교대로 승강 작동함에 따라 하나의 발판부에 차량 바퀴의 답력이 가해지면 다른 발판부 혹은 발판커버가 동일 차량의 바퀴에 밀착되어 과속방지턱과 충돌로 인한 차량의 덜컹거림을 최소화함으로써 승차감을 향상시킬 수 있다.

넷째로, 도로에 자동차가 있는 한 지속적으로 생산할 수 있고, 전기를 생산하는데 원료가 들어가지 않고 공해물질을 발생시키지 않아 환경오염을 예방한다는 점에서 환경친화적인 장점이 있다.

다섯째로, 계단에 발판부를 설치하고, 여기를 지나는 통행인의 답력을 이용하여 전력을 생성할 수 있고, 발전부에서 발생된 전력을 계단 주변에 설치된 조명기구에 공급하여 별도의 전원 없이 계단을 조명할 수 있을 뿐만 아니라, LED와 같은 조명기구를 통해 서로 다른 색깔로 빛이 나오거나 다수의 LED 빛이 동시에 또는 순서대로 나오게 함으로써 흥미를 유도할 수 있다.

여섯째로, 본 과속방지턱 발전장치 및 계단 발전 장치는 통행하는 1대의 차량과 1인의 동행인에 의해 생산되는 전력의 양은 적을지라도 하루종일 전국을 운행하는 각종 차량(경차 ~ 바퀴가　많은 대형 트레일러)과 지하철 역과 같은 유동인구가 많은 시설의　계단을 감안하면　전체 생산량은 가름하기 힘들 정도이고 국가 경제에 미칠 영향은 막대하리라고 예상된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 과속방지턱의 자가 발전장치의 사시도
도 2는 도 1의 발판커버가 설치되지 않은 과속방지턱의 자가 발전장치의 사시도
도 3은 도 2의 평면도
도 4는 발전부의 사시도 및 측면도
도 5는 도 2에서 발판부의 작동상태도
도 6은 도 2에서 차량이 발판부를 밟을 때 작동상태를 보여주는 개략도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 자가 발전장치가 계단에 적용된 상태를 보여주는 사시도
도 8은 도 7에서 발전부의 평면도
도 9는 도 8의 측면도
도 10은 도 9에서 답력이 발판부에 작용된 경우의 작동상태도
도 11은 본 발명에 따른 발전기에 공회전 드럼이 장착된 모습을 보여주는 사시도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 과속방지턱의 자가 발전장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 발판커버가 설치되지 않은 과속방지턱의 자가 발전장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 평면도이고, 도 4는 발전부의 사시도 및 측면도이다.

본 발명은 전세계적으로 고유가 시대에 무심코 버려지는 에너지를 재활용할 수 있는 과속방지턱 자가 발전장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 전기를 생산하는데 원료가 별도로 필요하지 않고 공해 물질을 발생하지 않는 과속방지턱 자가 발전장치를 제공한다.

아울러, 본 발명은 도로(4)에 바퀴 달린 자동차가 굴러다니는 한 별도의 동력원 없이 전기에너지를 생성할 수 있는 과속방지턱 자가 발전장치를 제공한다.

본 발명에 따른 과속방지턱 자가 발전장치는 차량의 과속을 방지하기 위해 도로(4)상에 설치되는 과속방지턱에 설치될 수 있다.

상기 과속방지턱 자가 발전장치는 차량 바퀴(1)의 답력으로 동력을 생성하는 발판부(10)와, 발판부(10)로부터 발생된 동력을 발전부(30)에 전달하는 링크부(20)와, 링크부(20)를 통해 동력을 전달받아 전기에너지를 생성하는 발전부(30)로 구성된다.

상기 발판부(10)는 폭에 비해 길이가 상대적으로 긴 직사각형의 판 구조로 이루어지고, 직사각판이 도로(4)의 폭방향으로 길게 배치되며, 차량의 바퀴가 발판부(10)를 밟고 지나갈 때 발판부(10)가 차량의 바퀴에 의해 가압되고, 발판부(10)를 U자형 강판스프링(13)에 의해 상하 진동시키는 방식으로 동력원을 발생시킨다.

다시 말해서, 도로(4)를 가로지르는 방향으로 나란하게 설치된 두 개의 발판부(10)를 U자형 강판스프링(13)으로 연결하여, 차량 바퀴(1)의 답력이 두 개의 발판부(10)에 연속해서 가해짐에 따라 두 개의 발판부(10)가 지면으로부터 교대로 부상하는 방식으로 상하 진동을 발생시켜 동력원을 생성한다.

예를 들어, 상기 차량 바퀴(1)의 답력이 두 개의 발판부(10) 중 어느 하나에 가해지면 두 개의 발판부(10) 중 다른 하나는 강판스프링(13)의 탄성복원력에 의해 부상하여 상기 답력을 가하고 있는 차량 바퀴(1)의 앞쪽면 또는 뒤쪽면에 밀착되는 방식으로 상하 진동을 발생시킨다.

본 발명의 일실시예에 따른 발판부(10)는 도로(4)의 폭방향으로 나란하게 설치되는 제1 및 제2발판부(11,12)와, 상기 제1 및 제2발판부(11,12)를 연결하는 U자형 강판스프링(13)으로 구성된다.

상기 제1발판부(11)는 차량의 진행방향으로 앞쪽에, 그리고 제2발판부(12)는 뒤쪽에 배치되어, 차량이 발판부(10)를 밟고 지나가는 경우에 제1발판부(11)를 밟은 후 제2발판부(12)를 밟고 지나가게 된다.

상기 강판스프링(13)은 탄성이 있는 스틸 재질의 판재이고, U자형 판재의 양단부를 길게 늘어뜨려 양단부의 폭이 넓어진 곡면 형태로 이루어지며, 이때 차량 바퀴(1)의 답력이 가해지기 전 U자형 판재의 곡률이 차량 바퀴(1)의 곡률보다 작아서 차량 바퀴(1)의 답력이 가해진 후 제1 및 제2발판부(11,12)를 연결하는 U자형 판재의 양단부가 약간 더 넓어짐으로써, 차량 바퀴(1)의 답력 작용시 U자형 강판스프링(13)의 탄성복원력에 의해 제1 및 제2발판부(11,12)가 차량 바퀴(1)에 동시에 밀착되는 방식으로 차량의 출렁거림을 최소화할 수 있다.

상기 발판부(10)는 제1 및 제2발판부(11,12)를 나란하게 배치하고 U자형 강판스프링(13)에 의해 두 발판부(10)를 연결하여, 통행 차량이 발판부(10)를 밟고 지날 때 제1 및 제2발판부(11,12)가 연속적으로 상하 진동하게 됨으로써, 차량이 한번 지날 때 2번 밟은 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2발판부(11,12)가 한 조를 이루어 차량의 앞바퀴(2)와 뒤바퀴(3)의 간격으로 두 곳에 설치되어 두 곳의 발판부(10)를 동시에 밟는 경우에, 차량의 앞바퀴(2)가 제2발판부(12)를 누르면 제1발판부(11)가 튀어올라와 앞바퀴(2)의 뒤쪽 곡면에 밀착되고, 차량의 뒤바퀴(3)가 제1발판부(11)를 누르면 제2발판부(12)가 튀어올라와 뒤바퀴(3)의 앞쪽 곡면에 밀착됨으로써, 차량이 과속방지턱을 지날 때 상하 진동에 의한 덜컹거림을 최소화하여 승차감을 좋게 할 수 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2발판부(11,12)의 간격은 차량의 무게와 바퀴의 크기 및 승용차, 상용차 등 차종에 따라 조절될 수 있고, 상기 제1 및 제2발판부(11,12)를 U자형 강판스프링(13)으로 연결하여 승용차 게이트에 대형차가 지나갈 경우에도 발판부(10)의 파손을 방지할 수 있다.

이때, 상기 통행 차량의 출렁거림을 최소화하고 발판부(10)를 견고하게 고정하기 위해 매립고정프레임(24)을 도로(4)의 지면에서 일정한 깊이, 예를 들면 발판부(10)의 두께만큼 매립 설치함으로써, 발판부(10)를 견고하게 고정시킬 수 있다.

상기 발판부(10)의 상부를 덮는 형태로 발판부(10) 상부에 발판커버(14)가 접히거나 펼쳐짐 가능하게 배치되어, 차량 등의 외부 충격으로부터 발판부(10)를 보호하고 차량의 덜컹거림을 방지할 수 있다.

상기 발판커버(14)는 경첩 등과 같은 힌지수단을 매개로 연속해서 접하도록 연결되는 4개의 판으로 구성되고, 4개의 판은 각각 임시 방지턱 형태의 우레탄 재질로 이루어져 차량 바퀴(1)가 발판커버(14)를 누르면 발판부(10)의 하강에 의해 상기 판이 펴지고, 차량 바퀴(1)가 발판커버(14)에서 벗어난 경우에 발판부(10)의 상승에 의해 상기 판이 원래대로 접혀짐으로 다시 방지턱 형태로 된다.

상기 링크부(20)는 발판부(10)와 발전부(30)를 연결하여 발판부(10)의 동력원을 발전부(30)에 전달하기 위한 부재이고, 대략 막대 형상으로 이루어진다.

본 발명에 따른 링크부(20)는 통상 발판부(10) 한 개당 두 개씩 연결되고, 두 개의 링크부(20) 중 하나는 두 개의 발판부(10) 사이에서 바깥쪽에 위치하는 제1링크(21)와, 두 개의 링크부(20) 중 다른 하나는 두 개의 발판부(10) 사이에서 안쪽에 위치하는 제2링크(22)와, 상기 제1링크(21)의 단부에 결합되어 제1링크(21)의 직선운동을 회전운동으로 변환시켜주는 부채꼴 형태의 평기어(47)로 구성된다.

예를 들어, 상기 제1링크(21)의 일단부는 각각 제1발판부(11)의 오른쪽과 제2발판부(12)의 왼쪽에 연결되고, 제1링크(21)의 타단부는 발전부(30)와 연결되어, 발판부(10)의 상하 진동을 발전부(30)에 실질적으로 전달하는 역할을 한다.

또한, 상기 제2링크(22)의 일단부는 각각 제1발판부(11)의 왼쪽과 제2발판부(12)의 오른쪽에 연결되고, 제2링크(22)의 타단부는 고정플레이트(23)에 연결되어 발판부(10)가 상하방향으로 진동하지만, 좌우방향으로 움직이는 것을 잡아주는 역할을 한다.

이때, 상기 고정플레이트(23)는 매립고정프레임(24)의 저면에 설치되며, 제1 및 제2발판부(11,12) 사이에 고정된다.

그리고, 제1링크(21)의 일단부는 제1발판부(11)와 제2발판부(12)의 일측면의 바깥쪽으로 각각 힌지결합되고, 제1링크(21)의 타단부는 각각 부채꼴 형태의 평기어(47)의 단부에 힌지결합되며, 제1링크(21)가 발판부(10)와 발전부(30) 사이에 측방향으로 비스듬하게 연결되어, 제1링크(21)의 일단부에서 발판부(10)의 상하운동을 제1링크(21)의 타단부에서 측방향 수평운동으로 변환시킨다.

또한, 제2링크(22)의 일단부는 제1발판부(11)와 제2발판부(12)의 일측면의 안쪽으로 각각 힌지결합되고, 제2링크(22)의 타단부는 고정플레이트(23)에 각각 힌지결합된다.

상기 평기어(47)는 지렛대의 원리를 이용하여 제1링크(21)의 타단부로부터 전달되는 직선운동(측방향 수평운동)을 회전운동으로 전환시키는 방식으로 동력을 발전부(30)에 전달한다.

상기 평기어(47)는 부채꼴 형상의 평판 구조로 이루어진 기어부(48)와, 기어부(48)의 반대쪽에 형성된 돌출부(50)와, 기어부(48)와 돌출부(50) 사이를 연결하는 힌지부(49)로 구성되며, 힌지부(49)를 중심으로 돌출부(50)와 기어부(48)가 동일한 방향으로 회전함으로써, 링크부(42)의 상하 진동을 발전부(30)의 프리휠(33)로 전달한다.

상기 기어부(48)의 단부에는 원주방향으로 기어 이빨이 형성되어, 프리휠(33)의 구동기어(33a,33b)와 맞물리게 되며, 기어 이빨을 통해 프리휠(33)을 구동시킨다.

돌출부(50)는 제1링크(21)의 타단부와 힌지결합되어, 제1링크(21)로부터 동력을 전달받아 힌지부(49)를 중심으로 회전한다.

여기서, 통행 차량의 답력이 발판부(10)에 작용하기 전에 제1발판부(11)가 항시 지면에서 일정 높이로 부상된 상태를 유지하기 위해 제1링크(21)의 타단부와 부채꼴 형태의 평기어(47)의 돌출부(50) 사이에 토션스프링(25)이 설치된다.

상기 토션스프링(25)의 일단부는 평기어(47)의 저면에 고정되고, 토션스프링(25)의 타단부는 제1링크(21)의 타단부에 고정되며, 차량의 답력이 발판부(10)에 작용하면 발판부(10)의 하강으로 제1링크(21)가 평기어(47) 쪽으로 밀리면서 평기어(47)의 돌출부(50)가 시계방향으로 회전하여 토션스프링(25)이 비틀어지고, 차량의 답력이 해제되면 토션스프링(25)의 탄성복원력에 의해 평기어(47)의 돌출부(50)가 반시계방향으로 회전하면서 제1링크(21)를 원래 위치로 이동시켜 발판부(10)를 부상시킨다.

상기 발전부(30)는 발판부(10)에서 발생된 동력을 제1링크(21)를 통해 전달받아 전력을 발생시키는 역할을 한다.

상기 발전부(30)는 제1 및 제2발판부(11,12)의 양쪽 측면에 링크부(20)를 통해 연결되는 제1 및 제2발전부(31,32)로 구성되어, 통행 차량이 한 번 지날 때마다 제1 및 제2발전부(31,32)를 통해 발전시켜 2배의 발전효과를 얻을 수 있다.

제1발전부(31)와 제2발전부(32)는 위치만 다를 뿐 서로 동일한 구성으로 이루어지기 때문에 이하 발전부(30)에 대한 설명으로 제1 및 제2발전부(31,32)에 대한 설명을 갈음하기로 한다.

상기 발전부(30)는 평기어(47)와 제1링크(21)를 통해 발판부(10)와 연결되는 프리휠(33)과, 상기 프리휠(33)과 맞물리게 결합되는 가속기어(34)와, 상기 가속기어(34)와 맞물리게 결합되는 발전기(35)로 구성된다.

상기 프리휠(33)은 평기어(47)의 기어부(48)와 각각 치합가능하게 양측면에 결합되는 제1 및 제2구동기어(33a,33b)와, 제1 및 제2구동기어(33a,33b)의 회전력을 일방향으로 전달하기 위한 걸림쇠를 포함한다.

상기 제1구동기어(33a)는 프리휠(33)의 상부에 설치되어 평기어(47)와 제1링크(21)를 통해 제1발판부(10)와 연결되고, 제2구동기어(33b)는 프리휠(33)의 하부에 설치되어 평기어(47)와 제1링크(21)를 통해 제2발판부(12)와 연결되어, 제1 및 제2구동기어(33a,33b)는 제1 및 제2발판부(11,12)로부터 독립적으로 동력을 전달받는다.

전술한 바와 같이 제1 및 제2발판부(11,12)는 동시에 승강하는 것이 아니라, 서로 반대로 승강 작동, 즉 제1발판부(11)가 상승하면 제2발판부(12)가 하강하는 방식으로 작동하는데, 상기 상하 진동이 제1 및 제2발판부(11,12)에서 제1링크(21) 및 평기어(47)를 통해 제1 및 제2구동기어(33a,33b)에 각각 회전력으로 전달될 때 제1 및 제2구동기어(33a,33b)는 서로 반대방향으로 회전한다.

여기서, 상기 걸림쇠는 프리휠(33) 내부의 양쪽 측면에 원주방향을 따라 독립적으로 설치되어 제1 및 제2구동기어(33a,33b)와 각각 연결되며, 제1 및 제2구동기어(33a,33b)의 회전력을 프리휠(33)에 전달하는데, 걸림쇠가 각 구동기어(33a,33b)로부터 회전력을 전달받아 일방향으로 회전하는 경우에 프리휠(33) 내부의 걸림홈에 걸려져 상기 구동기어(33a,33b)의 회전력을 프리휠(33)에 일방향으로 전달하고, 반대방향으로 회전하는 경우에 걸림홈으로부터 풀려져 헛돌게 됨으로써, 제1 및 제2구동기어(33a,33b)의 회전방향이 서로 반대됨으로 인해 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다.

다시 말해서, 제1 및 제2발판부(11,12)가 승강됨에 따라 제1구동기어(33a)와 제2구동기어(33b)는 서로 반대방향으로 회전하며, 제1구동기어(33a)가 동력전달방향(정방향)으로 회전하고, 제2구동기어(33b)가 역방향으로 회전하는 경우에 제1구동기어(33a)의 회전력은 걸림쇠를 통해 프리휠(33)로 전달되고, 제2구동기어(33b)의 회전력은 걸림쇠에 의해 프리휠(33)에 전달되지 않고 헛돌게 된다.

이와 같이 구동기어(33a,33b)가 정방향으로 회전하는 경우에 걸림쇠가 프리휠(33)의 걸림으로 구동기어(33a,33b)를 프리휠(33)에 연결하여 동력을 전달하고, 구동기어(33a,33b)가 역방향으로 회전하는 경우에 걸림쇠가 프리휠(33)의 걸림홈에서 벗어나 구동기어(33a,33b)와 프리휠(33)의 연결을 해제시켜 동력을 차단하게 되는 것이다.

상기 걸림쇠가 프리휠(33)의 걸림홈 내측에 원주방향을 따라 간격을 두고 회전가능하게 설치되고, 걸림쇠가 스프링 등의 탄성부재에 의해 회전방향으로 탄성지지되어 정방향으로 회전시 상기 걸림홈에 걸리고 역방향으로 회전시 걸림홈을 따라 걸림 없이 헛도는 구조로 이루어지므로, 프리휠(33)과 구동기어(33a,33b) 간의 동력 전달 및 연결해제가 동시에 이루어질 수 있다.

상기 프리휠(33)은 이의 외주 둘레에 원주방향으로 연속해서 형성된 기어 이빨을 통해 가속기어(34)의 종동기어와 맞물리게 결합되는 방식으로, 프리휠(33)의 회전력을 가속기어(34)에 전달한다.

상기 가속기어(34)는 프리휠(33)과 발전기(35) 사이를 연결하도록 설치된다.

또한 가속기어(34)는 이의 일측면에 동일 축 상에 설치되는 종동기어를 가지고, 종동기어와 프리휠(33) 사이의 치합을 통해 프리휠(33)로부터 동력을 전달받고, 제2종동기어와 프리휠(33) 사이의 기어비 그리고 종동기어 및 가속기어(34) 사이의 잇수 차이를 통해 프리휠(33)로부터 전달받은 동력을 가속시킬 수 있다.

발전기(35)와 연결되어, 프리휠(33)로부터 전달된 회전운동을 가속시켜 발전기(35)에 전달하는데, 이때 가속기어(34)는 소정의 기어비에 의해 프리휠(33)의 회전속도보다 증속시킬 수 있다.

상기 발전기(35)는 통상의 발전기(35)를 이용할 수 있고, 통상의 구조로 발전기(35)의 내부에 도체와 자석이 장착되어 패러데이의 법칙에 따라 도체와 자석의 상대적인 운동에 의해 기전력을 발생시킬 수 있다.

예를 들면, 발전기(35)는 자석이 정지되고 도체가 회전하며, 정지된 자석에 대하여 도체의 상대적인 회전운동으로 기전력을 발생시킨다.

이때, 상기 도체를 회전시키기 위해 발전기(35)는 발전용 기어를 가지고, 발전용 기어는 가속기어(34)와 연결되어 가속기어(34)로부터 회전력을 도체에 전달하여, 도체의 회전운동을 유도할 수 있다.

상기 발전기(35)의 동심원 상으로 발전기(35)의 외측 둘레를 감싸는 구조로 이루어진 공회전 드럼(52)이 발전부(30)에 추가되는데, 공회전 드럼(52)은 별도의 동력이 가해지지 않더라도 가속기어(34)에 의해 증속된 회전속도를 최대한 유지하는 역할을 한다.

도 11은 본 발명에 따른 발전기에 공회전 드럼이 장착된 모습을 보여주는 사시도이다.

이하, 공항, 항구, 터미널, 고속도로 톨게이트 및 대단지 아파트 등 차량 통행이 빈번한 곳, 특히 과속방지턱에 설치되는 발판을 이용한 자가 발전장치는 차량의 과속을 방지하는 기본적인 기능을 가지고, 이러한 기본적인 기능 외에 본 발명의 특징이 되는 작용을 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 5는 도 2에서 발판부의 작동상태도이고, 도 6은 도 2에서 차량이 발판부를 밟을 때 작동상태를 보여주는 개략도이다.

본 발명에 따른 발판부(10)는 통행 차량의 답력을 이용하여 승강하는 동력을 발생시키며, 특히 도로(4)를 가로지르는 방향으로 설치된 두 개의 발판부(10), 즉 제1 및 제2발판부(11,12)로 구성하여, 차량 바퀴(1)가 한 번 밟을 때마다 연속해서 2번 승강되어 발전량을 증대 및 발전효과를 극대화시킬 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 제1 및 제2발판부(11,12)가 교대로 승강함에 따라 차량 바퀴(1)가 제1발판부(11)를 밟으면 다른 제2발판부(12) 또는 제2발판부(12)에 의해 두 개의 판이 접혀지 상태로 되는 발판커버(14)가 상기 차량 바퀴(1)에 밀착되어 바퀴를 잡아줌으로써, 차량의 덜컹거림을 최소화하여 승차감을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 제1발판부(11)와 제2발판부(12)는 U자형 강판스프링(13)의 양단부에 각각 연결되며, 지렛대의 원리를 이용하여 서로 반대방향으로 승강 작동되는데, 예를 들면 제1발판부(11)가 상승하면 제2발판부(12)가 하강하고, 제1발판부(11)가 하강하면 제2발판부(12)가 상승한다.

여기서, 강판스프링(13)은 중심축 작용을 하고, 고정플레이트(23)는 이의 측면에서 양쪽 대각선 방향으로 벌려지게 설치된 제2링크(22)를 통해 제1발판부(11)와 제2발판부(12)의 측면에 연결되어 제1 및 제2발판부(11,12)를 각각 잡아주는 작용을 하여 제1발판부(11)와 제2발판부(12)가 승강 작동할 수 있도록 지지한다.

또한, 상기 제1링크(21) 중 제1발판부(11)와 연결되는 링크와 부채꼴 형태의 평기어(47) 사이에 설치되는 토션스프링(25)은 발판부(10)의 승강 시 차량 등의 답력이 작용하지 않는 한 제1발판부(11)가 제2발판부(12)보다 항상 먼저 부상된 상태를 유지할 수 있다.

초기에 상기 제1발판부(11)가 항상 먼저 부상되어 있는 경우에 차량의 진행방향에 대하여 제1발판부(11)가 차량 앞바퀴에 의해 밟힌 후 제2발판부(12)가 밟히기 때문에 차량이 발판부(10)를 지날 때 2번 승강 작동하지만, 초기에 제1발판부(11)가 하강한 상태에서 제1발판부(11)가 밟힌 후 제2발판부(12)가 밟히면 차량이 발판부(10)를 지날 때 1번 승강 작동하게 되어 결과적으로 발판부(10)의 승강에 의해 발전되는 발전량이 그만큼 줄어들어 발전효과를 저하시킨다.

따라서, 상기와 같이 간단한 토션스프링(25)의 장착으로 차량 바퀴(1)가 발판부(10)를 지날 때 먼저 밟히는 발판부(10)를 항상 부상된 상태로 유지함으로써, 발판부(10)의 승강에 의한 발전량을 증대 및 발전효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 발판부(10)의 양측에 링크부(20)와 발전부(30)가 각각 설치되어, 발판부(10)의 승강에 따른 발전량을 2배로 상승시키는 효과를 얻을 수 있다.

링크부(20)에서 부채꼴 형태의 평기어(47)는 제1링크(21)와 발전부(30) 사이를 연결하는 기어로서 동력을 전달하는 역할을 할 뿐만 아니라 지렛대의 원리를 이용하여 발판부(10)의 상하 이동을 회전운동으로 변환하여 프리휠(33)에 회전력을 제공하는 작용을 한다.

또한, 상기 부채꼴의 평기어(47)는 힌지부(49)의 중심축에서 각 기어부(48)와 돌출부(50) 까지의 직선 거리비를 조절하여 발판부(10)에서 발생되는 상하 진폭을 회전운동으로 증폭시킬 수 있다.

발전부(30)에서 프리휠(33)은 상기 평기어(47)에서 변환된 회전력을 평기어(47)와 치합된 구동기어(33a,33b)를 통해 전달받는데, 프리휠(33)의 걸림쇠 작용에 의해 회전력이 일 방향으로만 전달되도록 함으로써, 서로 반대로 회전하는 구동기어(33a,33b)의 회전력을 간섭 없이 전달받을 수 있고, 구동기어(33a,33b)와 연동되는 프리휠(33)의 원활한 회전을 유도할 수 있다.

상기 발판부(10)의 승강 시 발생되는 상하 진폭을 부채꼴 형태의 평기어(47)를 통해서도 증폭시키는 것이라면, 발전부(30)의 가속기어(34)는 상하운동에서 변환된 회전운동의 회전속도를 간단한 기어비로 가속 및 회전량을 증대시킴으로써, 발전 효과를 향상시킬 수 있다.

따라서, 상기와 같은 작용에 의하면 도로(4)상의 과속방지턱에서 교대로 승강 작동하는 발판부(10)의 동력을 이용하여 전류를 발생시킴으로써 전세계적인 고유가 시대에 무심히 흘려버린 에너지를 재생산할 수 있을 뿐만 아니라, 이 발전된 전류를 충전부에 저장한 후 한전에 송전하거나 주변의 보안등과 같이 전원이 필요한 곳에 공급함으로써, 급증하는 전기수요에 일조하고, 국가경제에 이바지할 수 있다.

또한, 승강 작동하는 발판부(10)와 연동가능하게 설치되는 링크부(20)와 발전부(30)를 발판부(10)의 양측면에 각각 설치함으로써, 한번에 두 배의 발전 효과를 가지며, 링크부(20)와 발전부(30)를 지상에 설치함으로써, 본 발명에 따른 장치의 설치 및 유지보수 작업이 용이하고 고장 시 통행 차량에 지장을 주지 않고 수리할 수 있다.

뿐만 아니라, 제1 및 제2발판부(11,12)가 교대로 승강 작동함에 따라 하나의 발판부(10)에 차량 바퀴(1)의 답력이 가해지면 다른 발판부(10) 혹은 발판커버(14)가 동일 차량의 바퀴에 밀착되어 과속방지턱과 충돌로 인한 차량의 덜컹거림을 최소화함으로써 승차감을 향상시킬 수 있다.

아울러, 도로(4)에 자동차가 있는 한 지속적으로 생산할 수 있고, 전기를 생산하는데 원료가 들어가지 않고 공해물질을 발생시키지 않아 환경오염을 예방한다는 점에서 환경친화적인 장점이 있다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 자가 발전장치를 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 자가 발전장치가 계단에 적용된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 8은 도 7에서 발전부의 평면도이고, 도 9는 도 8의 측면도이고, 도 10은 도 9에서 답력이 발판부에 작용된 경우의 작동상태도이다.

예를 들면, 적어도 2층 건물에서 아래층에서 윗층으로 오르거나 그 반대로 내려가기 위한 계단(40)에 발판부(41)가 설치될 수 있다.

상기 발판부(41)의 저면에 복수의 스프링이 간격을 두고 설치되고, 사람이 발판부(41)를 밟는 경우에 발판부(41)가 내려가고, 발판부(41)에서 발을 떼면 발판부(41)가 스프링의 탄성복원력에 의해 다시 올라가는 방식으로 상하 진동을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따라 발판부(41)는 여러 계단(40) 중 어느 하나의 계단(40)의 앞쪽 단부에 길게 배치되고, 고정판(51)이 상기 계단(40)의 안쪽 끝에 발판부(41)와 일정한 간격을 두고 고정설치되며, 소정의 곡률로 아래로 볼록하게 형성된 강판스프링(45)이 상기 발판부(41)와 고정판(51) 사이를 연결함으로써, 발판부(41)가 강판스프링(45)에 의해 상하 진동할 수 있다.

이때, 상기 강판스프링(45)의 일단부 저면에는 고무받침대(46)가 설치되어, 발판부(41)의 하강 시 강판스프링(45)의 탄성변형을 유도하고 답력이 발판부(41)에서 해제되면 강판스프링(45)의 탄성복원력에 의해 발판부(41)를 상승시킬 수 있다.

발전부(43)는 제1실시예에서와 같은 프리휠(33), 가속기어(34) 및 발전기(35)로 구성되어, 제1실시예와 동일한 작용으로 발판부(41)의 상하 진동(역학적 에너지)를 전기에너지로 변환할 수 있다.

제2실시예에서 링크부(42)는 지렛대와 같은 원리를 이용하여 발판부(41)에서 발생된 작은 크기의 상하 진폭을 증폭시켜 발전부(43)에 전달할 수 있다.

예를 들면, 링크부(42)의 단부는 부채꼴 형상으로 이루어진 평기어(47)에 연결되고, 부채꼴 형상의 평면 기어는 소정 길이의 원호 상에 기어가 형성된 기어부(48)와, 기어부(48)의 반대쪽에 형성된 돌출부(50)와, 기어부(48)와 돌출부(50) 사이에 위치하는 힌지부(49)로 구성되며, 힌지부(49)의 중심축에서 짧은 직선거리로 돌출된 돌출부(50)와 상대적으로 보다 긴 직선거리에 위치한 기어부(48) 사이의 거리비에 의해 짧은 변위를 큰 회전변위로 변환함으로써, 발판부(41)의 상하 수직 운동을 증폭시켜 발전부(43)에 전달할 수 있다.

여기서, 상기 프리휠(33)과 발전기(35) 사이에 설치된 가속기어(34)는 필요에 따라 생략가능하고, 예를 들면 동력전달효율을 극대화하기 위해 가속기어(34) 없이 프리휠(33)을 발전기(35)에 직접 연결하여 발판부(41)의 동력을 바로 발전기(35)에 전달할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 계단(40)에 발판부(41)를 상하이동 가능하게 설치하고, 계단(40)을 오르내릴 때 답력이 발판부(41)에 가해졌다가 해제되는 경우에 발판부(41)에서 상하 진동이 발생되고, 계단(40)에서 발생된 상하 진동은 링크부(42)를 통해 발전부(43)에 전달되고, 발전부(43)에서 상하 진동(운동 에너지)를 전기에너지로 변환하는 방식으로 전력을 생성할 수 있다.

그리고, 발전부(43)에서 발생된 전력을 계단(40) 주변에 설치된 조명기구(44)에 공급하여 계단(40)의 특정 부분에 설치된 조명기구(44)를 통해 조명할 수 있을 뿐만 아니라, LED와 같은 조명기구(44)를 계단(40)에 간격을 두고 설치하고, LED가 서로 다른 색깔로 빛이 나오거나 다수의 LED 빛이 동시에 또는 순서대로 나오게 함으로써 흥미를 유도할 수 있다.

1 : 차량 바퀴 2 : 앞바퀴
3 : 뒤바퀴 4 : 도로
10 : 발판부 11 : 제1발판부
12 : 제2발판부 13 : 강판스프링
14 : 발판커버 20 : 링크부
21 : 제1링크 22 : 제2링크
23 : 고정플레이트 24 : 매립고정프레임
25 : 토션스프링
30 : 발전부 31 : 제1발전부
32 : 제2발전부 33 : 프리휠
33a : 제1구동기어 33b : 제2구동기어
34 : 가속기어 35 : 발전기
40 : 계단 41 : 발판부
42 : 링크부 43 : 발전부
44 : 조명기구 45 : 강판스프링
46 : 고무받침대 47 : 평기어
48 : 기어부 49 : 힌지부
50 : 돌출부 51 : 고정판
52 : 공회전 드럼

Claims

도로(4) 상의 과속방지턱에 설치되며, 차량의 중량을 이용하여 상하 진동을 발생시키는 발판부(10);
상기 발판부(10)로부터 발생된 동력을 발전부(30)에 전달하기 위한 링크부(20);
상기 링크부(20)로부터 동력을 전달받아 전력을 생성하는 발전부(30);
를 포함하는 것을 특징으로 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 발판부(10)는 도로(4)를 가로지르는 방향으로 나란하게 배치되는 제1 및 제2발판부(11,12)와, 상기 제1 및 제2발판부(11,12)를 연결하여 제1 및 제2발판부를 교대로 승강시킬 수 있도록 된 강판스프링(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 및 제2발판부는 강판스프링(13)에 의해 일정한 간격을 두고 연결되어, 상기 제1 및 제2발판부 중 어느 하나의 발판부에 차량 바퀴(1)의 답력이 가해지는 경우 다른 발판부는 상기 차량 바퀴(1)의 앞쪽 곡면 또는 뒤쪽 곡면에 밀착되어 차량의 승차감을 향상시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 2에 있어서,
상기 링크부(20)와 발전부(30) 사이에 토션스프링(25)을 설치하여 차량의 앞바퀴(2)에 의해 밟힐 제1발판부가 제2발판부보다 항상 먼저 부상되어 발전 효과를 극대화할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 링크부(20)는 발판부(10)와 발전부(30)를 연결하여 발판부의 동력을 전달하는 제1링크(21)와, 발판부와 지면의 고정플레이트(23)를 연결하여 발판부를 잡아주는 제2링크(22)와, 상기 제1링크(21)와 발전부(30) 사이에 연결되어 발판부의 상하운동을 회전운동으로 변환시키기 위한 부채꼴 형상의 평기어(47)로 구성된 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 5에 있어서,
상기 부채꼴 형상의 평기어(47)는 제1링크(21)의 단부에 힌지결합되는 돌출부(50)와, 상기 돌출부(50)의 반대쪽에 배치되며 발전부(30)에 회전운동을 전달하는 기어부(48)와, 상기 돌출부(50)와 기어부(48) 사이를 연결하며 중심축 역할을 하는 힌지부(49)를 포함하고, 지렛대의 원리를 이용하여 발판부의 상하 진폭을 회전운동으로 증폭시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 발전부(30)는 링크부(20)와 연결되어 동력을 전달받는 프리휠(33)과, 상기 프리휠(33)로부터 동력을 전달받아 회전속도를 가속시키기 위한 가속기어(34)와, 상기 가속기어(34)로부터 회전력을 전달받아 전력을 생성하는 발전기(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 7에 있어서,
상기 프리휠(33)은 이의 양측면에 독립적으로 회전가능하게 설치된 구동기어(33a,33b)를 통해 링크부(20)로부터 동력을 전달받고, 상기 구동기어(33a,33b)와 프리휠(33) 사이에 설치된 걸림쇠의 작용을 이용하여 구동기어(33a,33b)의 회전방향에 따라 구동기어(33a,33b)에서 프리휠(33)로의 동력을 연결 및 차단할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 발판부의 상부를 덮는 형태로 배치되는 발판커버(14)를 더 포함하고, 상기 발판커버(14)는 4개의 판으로 구성되며 차량 바퀴(1)의 답력의 작용여부에 따라 상기 판이 삼각형으로 접히거나 펼쳐지는 방식으로 작동되어, 발판부를 보호하고 차량의 덜컹거림을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 발판부(41)는 계단(40)에 설치되어 통행인의 답력을 이용하여 상하 진동을 발생시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 과속방지턱 자가 발전장치.