KR20180000069U - 자전거 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자전거바퀴에 설치하고 발전을 일으켜 필요한 곳에 전기에너지를 사용할 수 있도록 하는 자전거 발전장치에 관한 것이다. 그의 구성은 자전거바퀴의 바퀴축에 고정되는 베이스판; 상기 바퀴축을 축중심으로 회전 가능하게끔 베어링을 매개로 상기 베이스판 위에 설치되는 구동휠; 상기 베이스판에 고정되는 것으로서 회전자의 회전에 의해 발전을 일으키는 발전기; 상기 구동휠의 회전력을 상기 회전자에 전달하기 위하여 상기 회전자의 회전축과 구동휠을 서로 연결하는 전동수단; 상기 자전거바퀴의 회전력을 상기 구동휠에 전달하기 위한 회전전달수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자전거 발전장치{Generator For Bicycle}

본 고안은 자전거 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자전거의 휠에 설치하고 발전을 일으켜 필요한 곳에 전기에너지를 사용할 수 있도록 하는 자전거 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 자전거에는 소형 발전기가 장착된다. 이 발전기는 자전거 전면에 설치되는 조명을 켜는데 사용되며 어두운 곳에서의 운행에 도움을 준다. 발전기는 코일로 구성된 스테이터와 자석으로 된 회전자의 상호작용, 즉 자기장의 변화로 전기장을 유도하여 전기에너지를 생산하는 수단이다.

종래 자전거에 설치되는 발전기는 바퀴의 타이어에 롤러를 밀착시키고 자전거의 운전에 의해 타이어를 통해 롤러를 회전시키며, 이 롤러를 발전기 내부에 있는 회전자에 연결함으로써 발전을 일으키는 구성을 가진다. 그러나 롤러는 자전거 바퀴의 회전저항을 일으킴으로써 발전시 바퀴의 저항이 속도에 비례하여 발생하게 된다. 또한 종래 자전거 발전기는 타이어에 이물질이 묻거나 형태가 변형되는 경우 롤러가 안정적으로 회전하지 못하는 문제가 있고, 타이어의 일측에 설치된 발전기의 무게에 의해 사고의 위험성과 바퀴에 편심하중이 가해져 형태가 변형되는 문제점이 있었다.

이러한 문제에 대하여 종래 대한민국 실용신안등록출원 제20-2013-0004114호와, 제20-2000-0036405호 등의 개선 노력이 있었으나 이들은 구성이 너무 복잡하여 비용 및 중량이 증가하는 문제가 있으며 크랭크축에 설치되는 형태가 대부분이어서 운전시 발에 발전장치가 걸릴 수 있는 위험이 있기도 하다.

대한민국 실용신안등록출원 제20-2013-0004114호 대한민국 실용신안등록출원 제20-2000-0036405호

위와 같은 문제에 대한 본 고안의 목적은, 자전거에 설치되는 발전장치를 제공하는 것으로서, 좀 더 구체적으로는 회전저항이 적어 자전거의 운행에 지장을 주지 아니하며 자전거휠에 편심하중을 주지 아니하여 타이어의 편마모나 휠의 뒤틀림 현상을 없앨 수 있으며, 구성과 설치가 간단하여 비용부담이 없는 자전거 발전장치를 제공하는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 자전거바퀴의 바퀴축에 고정되는 베이스판; 상기 바퀴축을 축중심으로 회전 가능하게끔 베어링을 매개로 상기 베이스판 위에 설치되는 구동휠; 상기 베이스판에 고정되는 것으로서 회전자의 회전에 의해 발전을 일으키는 발전기; 상기 구동휠의 회전력을 상기 회전자에 전달하기 위하여 상기 회전자의 회전축과 구동휠을 서로 연결하는 전동(傳動)수단; 상기 자전거바퀴의 회전력을 상기 구동휠에 전달하기 위한 회전전달수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 발전장치에 의해 달성된다.

본 고안의 특징에 의하면, 상기 회전전달수단은 상기 구동휠에서 돌출되어 상기 자전거바퀴의 바퀴살에 걸림으로써 운행시 상기 바퀴살에 걸려 상기 구동휠을 회전시키게 하는 걸림봉일 수 있다.

본 고안의 다른 특징에 의하면, 상기 전동수단은 벨트일 수 있다.

본 고안의 다른 특징에 의하면, 상기 구동휠의 직경이 상기 회전자에 부착된 종동휠의 직경보다 클 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 자전거 바퀴를 분리한 다음 바퀴의 축에 고정시킴으로써 설치가 완성되는 간단한 구성의 자전거 발전장치가 제공된다. 본 고안에 의하면, 발전기의 회전자를 회전시키기 위한 회전력을 자전거 바퀴의 바퀴살로부터 인출하므로 자전거 바퀴에 편심하중을 가하지 않으며, 회전저항이 적어 발전시 운행에 지장을 주지 않는 자전거 발전장치가 제공된다.

도 1은 본 고안의 실시예에 의한 자전거 발전장치의 설치상태의 사시도이다.
도 2는 본 고안의 실시예에 의한 자전거 발전장치의 사시도이다.
도 3은 본 고안의 실시예에 의한 자전거 발전장치의 정면도이다.
도 4는 본 고안의 실시예에 의한 자전거 발전장치의 평면도이다.
도 5는 본 고안의 실시예에 의한 자전거 발전장치의 개략적 평단면도이다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세하게 설명한다. 우선 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 고안의 일실시예를 설명한다.

베이스판(10)이 자전거바퀴의 바퀴축(4)에 고정 설치된다. 구동부(20)가 베이스판(10) 상에 설치된다. 구동부(20)를 구성하는 구동휠(22)이 바퀴축(4)을 축중심으로 회전 가능하게끔 베어링(40, 도 5 참조)을 매개로 베이스판(10) 위에 설치된다. 즉 베이스판(10)은 고정되어 있으며 구동휠(22)은 베이스판(10)의 일면 위에 회전 가능하게 설치된다. 베이스판(10)과 구동부(20)의 중심에는 바퀴축(4)이 끼워지는 센터홀(11)이 마련된다. 베이스판(10)과 구동휠(22) 사이에는 구동휠(22)을 설치하기 위한 구동휠 베이스(12,12', 도 5 참조)가 고정 설치된다.

회전자(31)의 회전에 의해 발전을 일으키는 발전기(30)가 베이스판(10)에 고정된다. 회전자(31)에는 종동휠(32)이 부착되어 있으므로 종동휠(32)을 회전시킴에 따라 발전이 가능하게 된다. 발전기(30)는 일반적인 전장품이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발전기(30)에서 생성된 전기는 전선(33)을 따라 램프를 켜거나 휴대폰, 스마트폰 등의 휴대단말기에 전원을 공급하는 등의 용도를 위해 공급될 수 있다. 베이스판(10)의 형상은 도시된 바에 의하면 판재 형태로 되어 있으나 프레임 형태로 되어 있을 수도 있는 등 다양하게 변화될 수 있다.

도 1에는 레버(5)를 이용하여 뒷바퀴(2)를 프레임(1)으로부터 분리할 수 있는 형식의 자전거를 예로 하여 도시하였는데, 베이스판(10)은 뒷바퀴(2)를 분리한 다음 바퀴축(4)에 끼워서 바퀴(2)와 함께 조립함으로써 설치가 가능하다. 베이스판(10)을 바퀴(2)에 설치함으로써 본 고안의 발전장치를 설치하는 것이어서, 발전장치의 설치가 극히 용이하게 되어 있다. 그리고 도시된 바에 의하면 자전거바퀴(2)는 뒷바퀴이지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

전동(傳動)수단은 구동휠(22)의 회전력을 회전자(31)에 전달하기 위하여 회전자(31)의 종동휠(32)과 구동휠(22)을 서로 연결한다. 본 실시예에 의하면 전동수단은 벨트(21)로 되어 있다. 특히 회전력의 안정적인 전달 및 슬립을 방지하기 위하여 기어형 벨트(또는 타이밍 벨트)가 이용되고 있다. 기어형 벨트의 경우 구동휠(22)과 종동휠(32)의 벨트 접촉면은 벨트(21)와 치합 가능한 형태로 되어 있어야 할 것이다. 즉 원주면을 따라 치형이 마련되어야 할 것이다.

한편 회전전달수단이 자전거바퀴(2)의 회전력을 구동휠(22)에 전달하도록 마련된다. 본 고안의 실시예에 의하면 회전전달수단은 구동휠(22)의 측면에서 돌출되어 도 4에 도시된 바와 같이 자전거의 바퀴살(3)에 걸림으로써 운행시 바퀴살(3)과 함께 회전하면서 구동휠(22)을 회전시키게 하는 걸림봉(23)일 수 있다.

걸림봉(23)은 설치 또는 해체가 가능하도록 구동휠(22)에 연결될 수 있다. 예를 들어 나사식으로 구동휠(22)에 결합되도록 하여 불필요시에는 사용자가 쉽게 제거하도록 할 수 있다.

예시되지 않았지만 걸림봉(23)은 접이식으로 구동휠(22) 상에 설치될 수도 있다. 사용자로 하여금 필요시 펼쳐서 사용하고 불필요시 접어놓음으로써 바퀴살(3)에 저촉되지 않도록 할 수 있다.

걸림봉(23)의 외표면은 우레탄 등으로 코팅하여 바퀴살(3)과의 저촉시 소음이나 충격을 없앨 수 있다. 경우에 따라 걸림봉(23)과 바퀴살(3) 중 어느 하나를 결속끈부재(미도시됨)를 이용하여 결속할 수도 있다. 바퀴살(3)에 묶임으로써 일체로 거동하도록 하기 위한 것이다.

결국 본 고안은 자전거 바퀴의 바퀴살(3)로부터 회전력을 전달받아 발전기(30)를 구동시키는 구성을 가진다. 이에 의하면 바퀴(2)의 측면에 편심하중이 가해지지 않으며 부품이 망실되거나 마모되는 현상이 거의 없으며 마찰접촉이 없으므로 구동시 저항과 소음이 거의 없게 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이 구동휠(22)이 축 X2을 중심으로 회전하게 되면, 이 회전력은 벨트(21)를 통해 회전자(31)로 하여금 X1을 회전축으로 하여 회전하게 하고 나아가 발전기(30)에 전달된다. 한편, 본 고안의 실시예에 의하면, 구동휠(22)의 직경이 회전자(31)에 연결된 종동휠(32)의 직경보다 클 수 있다. 예를 들면 구동휠(22)의 직경이 종동휠(32)의 직경보다 2 ~10배 크게 되어 있을 수 있다. 구동휠(22)과 종동휠(32)의 직경의 비는 회전비와 관계되므로 구동휠(22)이 낮은 속도록 회전하여도 종동휠(32)의 회전수가 증가하여 필요한 전력을 생산할 수 있게 된다.

이상에서 설명된 것들은 본 고안의 기술적 사상에 의거한 몇가지 예시에 불과하다. 당업자는 청구범위를 통해 표현되는 본 고안의 기술적 사상의 범위를 넘지 않는 선에서 예시된 바를 활용하여 다양한 변형실시를 할 수 있을 것이다. 예를 들어 위에 설명된 모든 실시예들은 당업자에 의해 자유롭게 조합되어 실시될 수 있으며 어떠한 조합이든지 본 고안의 권리범위에 포함된다고 해석되어야 한다.

1 : (자전거)프레임 2 : 자전거 바퀴
3 : 바퀴살 4 : 바퀴축
10 : 베이스판 11 : 센터홀
20 : 구동부 21 : 벨트
22 : 구동휠 23 : 걸림봉
30 : 발전기 31 : 회전자
32 : 종동휠 33 : 전선

Claims (4)

1. 자전거바퀴의 바퀴축에 고정되는 베이스판;
   상기 바퀴축을 축중심으로 회전 가능하게끔 베어링을 매개로 상기 베이스판 위에 설치되는 구동휠;
   상기 베이스판에 고정되는 것으로서 회전자의 회전에 의해 발전을 일으키는 발전기;
   상기 구동휠의 회전력을 상기 회전자에 전달하기 위하여 상기 회전자의 회전축과 구동휠을 서로 연결하는 전동(傳動)수단;
   상기 자전거바퀴의 회전력을 상기 구동휠에 전달하기 위한 회전전달수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 발전장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전전달수단은 상기 구동휠에서 돌출되어 상기 자전거의 바퀴살에 걸림으로써 운행시 상기 바퀴살에 걸려 상기 구동휠을 회전시키게 하는 걸림봉인 것을 특징으로 하는 자전거 발전장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전동수단은 벨트인 것을 특징으로 하는 자전거 발전장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동휠의 직경이 상기 회전자에 연결된 종동휠의 직경보다 2 ~10배 큰것을 특징으로 하는 자전거 발전장치.

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