KR20230092056A - Energy harvesting power generation apparatus using unutilized energy of vehicle - Google Patents
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Abstract
차량의 업소버에서 발생되는 진동을 효과적으로 이용하여 전력을 생산할 수 있도록, 하부시트, 상기 하부시트에 대해 상대적으로 상하 운동하는 상부시트, 하부시트와 상부시트 사이에 탄력 설치되어 탄성복원력을 인가하는 탄성부, 상기 상부시트와 상기 하부시트 사이에 마련되어 상부시트의 상하 운동을 일방향의 연속적인 회전력으로 전환하여 외부로 출력하는 변환부, 상기 변환부의 출측에 연결 되어 변환부로부터 인가된 회전력으로 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치를 제공한다.A lower seat, an upper seat that moves up and down relative to the lower seat, and an elastic part that is elastically installed between the lower seat and the upper seat to apply an elastic restoring force so that electric power can be generated by effectively using the vibration generated by the absorber of the vehicle. , Conversion unit provided between the top sheet and the lower sheet to convert the up and down motion of the top sheet into continuous rotational force in one direction and output it to the outside, connected to the output of the conversion unit to produce power with the rotational force applied from the conversion unit Provided is an energy harvest generator using unused energy of a means of transportation including a generator.
Description
본 개시 내용은 이동수단의 비활용에너지를 이용하여 전력을 생산하는 에너지 하베스트 발전장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to an energy harvest generator for generating electric power using unused energy of a means of transportation.
예를 들어, 차량의 운행시 발생되는 진동에너지를 이용하여 전력을 생산하는 것과 같이, 사용되지 못하고 버려지는 비활용 에너지를 이용하기 위한 많은 기술이 개발되고 있다. For example, many technologies are being developed for using unused energy that is discarded and not used, such as generating electric power using vibration energy generated during driving of a vehicle.
공개특허 제2018-0051277호를 포함하여 종래의 장치들은, 진동에 의해 상하 운동하는 압소버에 자석과 코일을 설치하여 진동에너지를 전력으로 변환하는 구조로 되어 있다. Conventional devices, including Patent Publication No. 2018-0051277, have a structure in which a magnet and a coil are installed in an absorber that moves up and down by vibration to convert vibration energy into electric power.
그러나, 이러한 종래의 구조는 상하 진동 범위의 양 끝에서 진동 속도가 느려짐에 따라 자석과 코일의 만나는 영역이 좁아져 피크(peak) 전압에 비해 발전량이 매우 적은 문제가 있다. 또한, 이러한 끝단 효과의 영향으로 발전기의 전체 크기가 커지며, 피크 전압이 높아 회로 구성이 어렵고 많은 비용이 소요되는 단점이 있다.However, this conventional structure has a problem in that the amount of power generation is very small compared to the peak voltage because the area where the magnet and the coil meet becomes narrow as the vibration speed slows down at both ends of the vertical vibration range. In addition, the overall size of the generator increases due to the end effect, and the peak voltage is high, making circuit configuration difficult and costly.
한편, 본 출원인은 이와 같이 비활용되어 폐기되는 에너지를 이용하여 발전을 하는 시스템을 개발하여 기 출원한 바 있다. 한국 특허 출원 제2017-0088899호(발명의 명칭 : 비활용 에너지를 이용한 자가발전시스템)는 본 출원인이 출원한 발명으로, 요동 운동에 따른 비활용에너지를 회전력으로 전환하여 전력을 생산하는 구조를 개시하고 있다.On the other hand, the present applicant has developed and applied for a system that generates power using energy that is not utilized and discarded. Korean Patent Application No. 2017-0088899 (Title of Invention: Self-Generation System Using Unused Energy) is an invention filed by the present applicant, which discloses a structure for generating electric power by converting unused energy from rocking motion into rotational force. are doing
최근 들어, 차량의 증가와 석유 고갈 등의 문제가 대두되면서 버려지는 비활용 에너지의 이용에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에, 비활용 에너지를 이용한 발전 시스템을 상하 요동 운동하는 차량의 업소버에 적용하여 보다 발전 효과를 높이는 것은 사용자에게 많은 장점을 제공한다.In recent years, as problems such as the increase in vehicles and oil depletion have emerged, the demand for the use of discarded and unused energy has increased. Accordingly, applying a power generation system using unused energy to an absorber of a vehicle that moves up and down to increase power generation effect provides many advantages to the user.
본 과제는 차량의 업소버에서 발생되는 진동을 효과적으로 이용하여 전력을 생산할 수 있는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an energy harvest generator using unused energy of a means of transportation capable of generating electric power by effectively using vibration generated by an absorber of a vehicle.
본 과제는 선형발전기의 끝단 효과로 인한 발전 효율 저하를 방지하고 발전량을 극대화할 수 있는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an energy harvesting power generation device using unused energy of a means of transportation capable of preventing a decrease in power generation efficiency due to the end effect of a linear generator and maximizing the amount of power generation.
본 과제는 피크/평균출력을 낮춰 발전기의 크기를 보다 소형화할 수 있고 전기 회로의 구성이 보다 용이한 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an energy harvest generator using unused energy of a means of transportation, which can further reduce the size of a generator by lowering the peak/average output and has an easier configuration of an electric circuit.
본 과제는 회전수의 변동량을 줄이고 기계적 에너지 손실을 최소화할 수 있도록 된 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an energy harvesting power generation device using unused energy of a means of transportation capable of reducing rotational speed fluctuations and minimizing mechanical energy loss.
본 구현예의 발전 장치는, 하부시트, 상기 하부시트에 대해 상대적으로 상하 운동하는 상부시트, 하부시트와 상부시트 사이에 탄력 설치되어 탄성복원력을 인가하는 탄성부를 포함하여, 진동을 감쇄하는 업소버에 설치되어 진동에너지로부터 전력을 생산하는 구조일 수 있다.The power generation device of the present embodiment includes a lower sheet, an upper sheet that moves up and down relative to the lower sheet, and an elastic part elastically installed between the lower sheet and the upper sheet to apply an elastic restoring force, installed in an absorber for damping vibration. It may be a structure that generates power from vibration energy.
상기 발전 장치는, 상기 상부시트와 상기 하부시트 사이에 마련되어 상부시트의 상하 운동을 일방향의 연속적인 회전력으로 전환하여 외부로 출력하는 변환부, 상기 변환부의 출측에 연결 되어 변환부로부터 인가된 회전력으로 전력을 생산하는 발전기를 포함할 수 있다.The generator is provided between the upper sheet and the lower sheet and converts the up and down motion of the top sheet into a continuous rotational force in one direction and outputs it to the outside, and is connected to the output of the conversion unit to convert the rotational force applied from the conversion unit. It may include a generator that produces power.
상기 발전 장치는, 상기 변환부 출측에 설치되어 회전력을 상기 발전기로 균일하게 출력하기 위한 균일화부를 더 포함할 수 있다.The generator may further include a equalization unit installed at an output side of the conversion unit to uniformly output rotational force to the generator.
상기 변환부는 상기 하부시트에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바, 상기 수직바와 상기 하부시트 사이에 설치되는 벨트, 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되고 이격 배치되어 상기 벨트에 각각 맞물려 상기 상부시트의 상하 이동시 회전되는 한 쌍의 풀리, 상기 각 풀리에 설치되어 회전되는 출력축, 상기 각 풀리와 출력축 사이에 설치되어 출력축의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 각 풀리의 출력축에 각각 설치되는 회전기어, 상기 회전기어 사이를 연결하여 두 회전기어 사이에 동력을 전달하는 연결부재를 포함할 수 있다.The conversion unit is installed on the lower sheet and vertically extending a vertical bar, a belt installed between the vertical bar and the lower sheet, and rotatably installed on the upper sheet and spaced apart from each other to be engaged with the belt, respectively, so as to engage the top and bottom of the upper sheet. A pair of pulleys rotated during movement, an output shaft installed on each pulley and rotated, a one-way clutch installed between each pulley and the output shaft to limit the rotational direction of the output shaft, a rotation gear installed on each output shaft of each pulley, It may include a connecting member that connects between the rotational gears and transmits power between the two rotational gears.
상기 벨트의 선단에 설치되어 벨트의 장력을 일정하게 유지하기 위한 텐션스프링을 더 포함할 수 있다.A tension spring installed at the front end of the belt to maintain constant tension of the belt may be further included.
상기 변환부는, 상기 한 쌍의 풀리가 상기 벨트의 양면에 각각 맞물려 상기 상부시트의 상하 이동시 서로 반대방향으로 회전되고, 상기 각 풀리에 설치되는 일방향 클러치는 모두 동일한 방향으로 회전을 제한하는 구조일 수 있다.The conversion unit may have a structure in which the pair of pulleys are engaged with both sides of the belt to rotate in opposite directions when the top sheet moves up and down, and one-way clutches installed on each pulley restrict rotation in the same direction. there is.
상기 변환부는, 상기 한 쌍의 풀리가 상기 벨트의 동일한 면에 각각 맞물려 상기 상부시트의 상하 이동시 동일한 방향으로 회전되고, 상기 각 풀리에 설치되는 일방향 클러치는 서로 반대 방향으로 회전을 제한하는 구조일 수 있다.The converting unit may have a structure in which the pair of pulleys are engaged with the same surface of the belt to rotate in the same direction when the top sheet moves up and down, and the one-way clutch installed on each pulley restricts rotation in opposite directions. there is.
상기 연결부재는 상기 한 쌍의 회전기어 사이에 연결되는 중간기어를 포함할 수 있다.The connecting member may include an intermediate gear connected between the pair of rotation gears.
상기 연결부재는 상기 한 쌍의 회전기어 사이에 체결되는 회전벨트를 포함할 수 있다.The connecting member may include a rotating belt fastened between the pair of rotating gears.
상기 변환부는 상기 하부시트에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바, 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되어 상기 수직바에 접하는 제1 풀리와 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되고 상기 제1 플리에 접하는 제2 풀리를 포함하여 상기 상부시트 상하 이동시 각각 서로 반대방향으로 회전되는 한 쌍의 풀리, 상기 풀리에 각각 설치되어 회전되는 출력축, 상기 각 풀리와 출력축 사이에 설치되어 출력축의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 각 풀리의 출력축에 각각 설치되는 회전기어, 상기 회전기어 사이를 연결하여 두 회전기어 사이에 동력을 전달하는 연결부재를 포함할 수 있다.The conversion unit is installed on the lower sheet and extends vertically, a first pulley rotatably installed on the upper sheet and in contact with the vertical bar and a second pulley rotatably installed in the upper sheet and in contact with the first pulley A pair of pulleys including pulleys that rotate in opposite directions when the upper sheet moves up and down, an output shaft installed on each pulley and rotated, a one-way clutch installed between each pulley and the output shaft to limit the rotational direction of the output shaft, It may include a rotating gear installed on each of the output shafts of the respective pulleys, and a connecting member connecting the rotating gears to transmit power between the two rotating gears.
상기 풀리는 피니언 기어로 이루어지고, 상기 수직바는 랙기어가 설치되어 상기 피니언기어에 맞물리는 구조일 수 있다.The pulley may be made of a pinion gear, and the vertical bar may have a structure in which a rack gear is installed and engaged with the pinion gear.
상기 변환부는 상기 하부시트에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바, 상기 수직바와 상기 하부시트 사이에 설치되는 벨트, 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되고 상기 벨트에 맞물려 상기 상부시트의 상하 이동시 회전되는 풀리, 상기 풀리에 설치되어 회전되는 회전축, 상기 회전축에 설치되는 구동기어, 상기 회전축과 구동기어 사이에 설치되어 구동기어의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 회전축에 이격되어 배치되는 출력축, 상기 출력축에 설치되고 상기 구동기어에 맞물리는 피동기어, 상기 회전축에 설치되는 회전기어, 상기 회전축과 상기 회전기어 사이에 설치되어 회전기어의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 출력축에 설치되는 회전기어, 상기 회전축과 출력축에 설치된 두 회전기어 사이를 연결하여 두 회전기어 사이에 동력을 전달하는 연결부재를 포함할 수 있다.The conversion unit includes a vertical bar installed on the lower sheet and extending vertically, a belt installed between the vertical bar and the lower sheet, and a pulley rotatably installed on the upper sheet and engaged with the belt to rotate when the upper sheet moves up and down. , a rotation shaft installed on the pulley and rotated, a drive gear installed on the rotation shaft, a one-way clutch installed between the rotation shaft and the drive gear to limit the rotational direction of the drive gear, an output shaft disposed spaced apart from the rotation shaft, and an output shaft A driven gear installed and engaged with the drive gear, a rotation gear installed on the rotation shaft, a one-way clutch installed between the rotation shaft and the rotation gear to limit the rotation direction of the rotation gear, a rotation gear installed on the output shaft, and the rotation shaft And it may include a connecting member for transmitting power between the two rotary gears by connecting between the two rotary gears installed on the output shaft.
상기 변환부는, 상기 회전축에 설치되는 일방향 클러치는 서로 반대 방향으로 회전을 제한하는 구조일 수 있다.The converting unit may have a structure in which one-way clutches installed on the rotating shaft restrict rotation in opposite directions.
상기 변환부는 상기 하부시트에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바, 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되고 상기 수직바에 맞물려 상기 상부시트의 상하 이동시 회전되는 풀리, 상기 풀리에 설치되어 회전되는 회전축, 상기 회전축에 설치되는 구동기어, 상기 회전축과 구동기어 사이에 설치되어 구동기어의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 회전축에 이격되어 배치되는 출력축, 상기 출력축에 설치되고 상기 구동기어에 맞물리는 피동기어, 상기 회전축에 설치되는 회전기어, 상기 회전축과 상기 회전기어 사이에 설치되어 회전기어의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 출력축에 설치되는 구동기어와 이격되어 상기 회전축에 설치되는 회전기어, 상기 회전축과 출력축에 설치된 두 회전기어 사이를 연결하여 두 회전기어 사이에 동력을 전달하는 연결부재를 포함할 수 있다.The conversion unit is installed on the lower sheet and extends vertically, a vertical bar, a pulley rotatably installed on the upper sheet and engaged with the vertical bar to rotate when the upper sheet is moved up and down, a rotation shaft installed on the pulley and rotated, the rotation shaft A drive gear installed on, a one-way clutch installed between the rotation shaft and the drive gear to limit the rotation direction of the drive gear, an output shaft disposed spaced apart from the rotation shaft, a driven gear installed on the output shaft and engaged with the drive gear, the A rotation gear installed on the rotation shaft, a one-way clutch installed between the rotation shaft and the rotation gear to limit the direction of rotation of the rotation gear, a rotation gear spaced apart from the drive gear installed on the output shaft and installed on the rotation shaft, the rotation shaft and the output shaft It may include a connecting member for transmitting power between the two rotary gears by connecting between the two rotary gears installed in the.
상기 수직바를 따라 랙기어가 설치되고, 상기 풀리는 피니언으로 이루어져 상기 랙기어에 맞물리는 구조일 수 있다.A rack gear may be installed along the vertical bar, and the pulley may have a structure in which a pinion is engaged with the rack gear.
상기 균일화부는 상기 발전기에 연결된 구동축과, 상기 구동축과 상기 출력축 사이에 설치되는 나선형으로 감겨진 태엽스프링을 포함할 수 있다.The equalization unit may include a driving shaft connected to the generator and a spirally wound spring installed between the driving shaft and the output shaft.
상기 발전기의 구동축에 설치되고 차량 주행시 발생되는 풍력에너지에 의해 회전되어 구동축에 회전력을 인가하는 회전날개를 더 포함할 수 있다.It may further include rotary blades installed on the drive shaft of the generator and rotated by wind energy generated during vehicle driving to apply rotational force to the drive shaft.
본 구현예의 의하면, 차량 운행시 발생되는 업소버의 진동에너지를 이용하여 전력을 효과적으로 생산할 수 있다.According to this embodiment, electric power can be effectively produced by using the vibration energy of the absorber generated during vehicle operation.
업소버의 상하 진동 폭의 양 끝에서 진동 속도가 느려지더라도 안정적인 회전 속도를 확보하여 전력 효율을 높일 수 있게 된다.Even if the vibration speed is slowed at both ends of the upper and lower vibration width of the absorber, it is possible to increase power efficiency by securing a stable rotation speed.
피크/평균출력을 낮춤으로써, 발전기의 크기를 보다 소형화할 수 있고, 회로 구성을 보다 단순화하여 제조비용을 낮출 수 있다. By lowering the peak/average power, the size of the generator can be further miniaturized, and the circuit configuration can be simplified to lower the manufacturing cost.
진동 방향에 관계없이 진동에너지를 일방향의 회전력으로 전환함과 더불어 회전수의 변화량을 최소화함으로써, 보다 안정적으로 전력을 생산할 수 있다.Regardless of the direction of vibration, it is possible to generate power more stably by converting vibration energy into rotational force in one direction and minimizing the change in rotational speed.
도 1은 본 실시예에 따라 업소버에 설치되는 에너지 하베스트 발전장치를 도시한 일부 절개 단면도이다.
도 2는 본 실시예의 에너지 하베스트 발전장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 실시예의 에너지 하베스트 발전장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 실시예에 따른 에너지 하베스트 발전장치의 변형예를 도시한 개략적인 도면이다.1 is a partial cross-sectional view showing an energy harvesting generator installed in an absorber according to the present embodiment.
2 is a diagram showing an energy harvest generator of this embodiment.
Figure 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the energy harvest generator of the present embodiment.
4 to 7 are schematic diagrams showing modified examples of the energy harvest generator according to the present embodiment.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, this is presented as an example, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later. The embodiments described below may be modified in various forms without departing from the concept and scope of the present invention. Where possible, identical or similar parts are indicated using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used below is only for referring to specific embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" specifies specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, and/or components, and other specific characteristics, regions, integers, steps, operations, elements, elements, and/or groups. does not exclude the presence or addition of
도 1과 도 2는 본 실시예에 따라 업소버에 설치되는 진동에너지를 이용한 발전장치를 도시하고 있으며, 도 3은 본 실시예의 진동에너지를 이용한 발전장치의 작용을 나타내고 있다.1 and 2 show a power generation device using vibration energy installed in an absorber according to this embodiment, and FIG. 3 shows the action of the power generation device using vibration energy according to this embodiment.
본 실시예의 발전장치(10)는 차량에 구비되어 충격이나 진동을 완충하는 쇼크 업소버(shock absorber, 이하 업소버라 한다)(100)에 장착되어 업소버(100)의 상하 운동시 발생되는 진동에너지로부터 전력을 생산할 수 있다. The
업소버(100)는 하부시트(110), 상기 하부시트(110)에 대해 상대적으로 상하 운동하는 상부시트(120), 하부시트(110)와 상부시트(120) 사이에 탄력 설치되어 탄성복원력을 인가하는 탄성부(130)를 포함할 수 있다. 탄성부(130)는 예를 들어 탄성스프링이나 유압, 가스 등의 유체를 이용한 실린더 등 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 이하 본 실시예의 업소버(100)는 탄성스프링이 설치된 구조를 예로서 설명한다. 또한, 본 실시예는 상하 진동시 고정된 하부시트(110)에 대해 상부시트(120)가 상하로 이동하는 경우를 예로서 설명한다. 물론, 반대로 상부시트(120)에 대해 하부시트(110)가 상하로 이동하는 경우에도 동일한 작용을 얻을 수 있다.The
차량의 진동에 의해 상부시트(120)가 하부시트(110)에 대해 상대적으로 상하 운동하면서 사이 간격이 변화된다. 그리고, 상부시트(120)와 하부시트(110) 사이에 설치되어 있는 탄성부(130)의 탄성복귀력에 의해 상부시트(120)와 하부시트(110) 사이 간격이 원상태로 복귀된다.While the
본 실시예의 발전장치(10)는, 상하 진동에 의한 상부시트(120)의 상하 움직임을 회전력으로 전환하여 발전기를 돌려주는 구조로 되어 있다.The
이를 위해, 도시된 바와 같이 본 실시예의 발전장치(10)는, 상부시트(120)에 마련되어 상부시트(120)의 상하 운동을 일방향의 연속적인 회전력으로 전환하여 외부로 출력하는 변환부(20), 변환부(20)의 출측에 연결 되어 변환부(20)로부터 인가된 회전력으로 전력을 생산하는 발전기(30)를 포함할 수 있다.To this end, as shown, the
또한, 본 실시예의 발전장치(10)는 변환부(20) 출측에 설치되어 회전력을 발전기(30)로 균일하게 출력하기 위한 균일화부(40)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
이에, 본 장치는 상부시트(120)의 상하 진동에너지를 균일한 회전력으로 전환하고, 이 회전력을 이용하여 발전기(30)를 안정적으로 구동함으로써 전력을 보다 효율적으로 생산할 수 있게 된다.Thus, this device converts the vertical vibration energy of the
상부시트(120)에는 변환부(20)와 발전기(30)를 포함하여 본 장치의 구성부를 감싸는 하우징(12)이 설치될 수 있다. 본 장치는 하우징(12) 내부에 마련되어 외부로부터 보호될 수 있다.The
본 실시예에서, 변환부(20)는 하부시트(110)에 설치되는 수직바(50), 수직바(50)와 하부시트(110) 사이에 설치되는 벨트(52), 벨트(52) 양면에 맞물리는 한 쌍의 풀리(54,55), 풀리(54,55)에 설치되는 출력축(58,59), 풀리(54,55)와 출력축(58,59) 사이에 설치되는 일방향 클러치(56,57), 각 출력축에 설치되는 회전기어(60,61), 두 회전기어(60,61) 사이를 연결하여 동력을 전달하는 중간기어(62)를 포함할 수 있다.In this embodiment, the converting
수직바(50)는 하부시트(110)에 고정 설치되어 상부시트(120)를 향해 수직으로 연장된 바 구조물일 수 있다. 수직바(50)는 하단이 하부시트(110)에 고정 설치되어 있어서, 하부시트(110)와 같이 움직인다. 이에, 수직바(50) 상단과 하부시트(110) 사이에 상대적인 움직임은 발생되지 않는다. The
수직바(50)는 상부시트(120)의 가이드 역할을 수행할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수직바(50)는 적어도 두 개 이상 복수개가 간격을 두고 배치되어 상부로 연장되고, 수직바(50)의 상단은 별도의 원형브라켓(51)에 의해 지지된다. 그리고, 상부시트(120)에는 수직바(50)가 삽입되어 안내되는 가이드홀더(53)가 더 구비될 수 있다. 이에, 상부시트(120)는 가이드홀더(53)를 매개로 수직바(50)에 결합되어, 원형브라켓(51)과 하부시트(110) 사이에 설치된 수직바(50)를 따라 상하로 이동될 수 있다. 따라서, 상부시트(120)가 하부시트(110)에 대해 보다 안정적으로 상하 이동될 수 있다.The
벨트(52)는 예를 들어, 표면에 기어가 형성된 타이밍벨트(52)일 수 있다. 벨트(52)는 양면에 풀리(54,55)가 맞물릴 수 있도록 양면에 기어가 형성된 구조일 수 있다.The
벨트(52)는 상하로 연장되어 일단은 수직바(50) 상단(또는 원형브라켓(51)에 고정 설치되고, 타단은 하부시트(110)에 고정 설치된다. The
또한, 벨트(52)의 일측 선단에는 벨트(52)의 장력을 일정하게 유지하기 위한 텐션스프링(70)이 더 설치될 수 있다. 이에, 장시간 사용에 따라 벨트(52)가 늘어지는 경우에도 적절한 장력을 유지하여 풀리(54,55)에 안정적으로 맞물릴 수 있다.In addition, a
벨트(52)는 이격 배치된 두 개의 풀리(54,55)를 지그재그 형태로 지나는 구조로 되어 있어, 양면에 각각 풀리(54,55)가 맞물릴 수 있다. The
풀리(54,55)는 상부시트(120)에 회전가능하게 설치되고 이격 배치되어 벨트(52)에 각각 맞물려 상부시트(120)의 상하 이동시 자유롭게 회전된다. 풀리(54,55)는 벨트(52)에 형성된 기어와 맞물릴 수 있도록 외주면을 따라 기어가 형성된 구조일 수 있다.The
이하 설명의 편의를 위해 한 쌍의 풀리(54,55)는 각각 제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)로 구분하여 지칭하며, 풀리(54,55)라 함은 제1 풀리(54)와 제2 풀리(55) 모두를 지칭할 수 있다.For convenience of description below, the pair of
제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)는 상부시트(120)에 지지브라켓(71)을 매개로 회전가능하게 설치된다. 제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)는 서로 간섭되지 않도록 이격되어 배치될 수 있다. The
제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)는 각각 벨트(52)의 양면에 맞물린다. 즉, 수직바(50) 상단에서 하방향으로 연장된 벨트(52)는 제1 풀리(54)와 제2 풀리(55) 사이를 지나 아래로 연장되어 하부시트(110)에 고정된다. 이에, 벨트(52)의 일면은 제1 풀리(54)에 맞물리고 벨트(52)의 반대쪽 면은 제2 풀리(55)에 맞물릴 수 있다.The
벨트(52)가 상하로 이격되어 배치된 제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)를 S자 형태로 지나면서 맞물리도록 함으로써, 벨트(52)와 풀리 사이 접촉 면적을 최대한 증대시킬 수 있다. 이에, 벨트(52)와 풀리(54,55) 사이의 미끄러짐이나 오작동을 방지할 수 있다. The contact area between the
이와 같이, 본 실시예의 변환부(20)는 하부시트(110)에 대해 상부시트(120)가 상하로 이동하게 되면, 하부시트(110)에 설치되어 있는 벨트(52)에 따라 상부시트(120)에 설치되어 있는 풀리(54,55)가 이동하면서 풀리(54,55)가 회전된다. 따라서, 상부시트(120)의 상하 진동에 의한 운동에너지가 풀리(54,55)의 회전력으로 변환된다.In this way, when the
제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)에는 각각 출력축(58,59)이 설치된다. 출력축(58,59)은 각 풀리(54,55)의 회전중심에 설치되어 외측으로 연장되며, 풀리(54,55) 회전시 회전력을 외부로 인가한다.
이하 설명의 편의를 위해 두 개의 출력축(58,59)는 각각 제1 출력축(54)과 제2 출력축(55)으로 구분하여 지칭하며, 출력축(58,59)이라 함은 제1 출력축(54)과 제2 출력축(55) 모두를 지칭할 수 있다.For convenience of description below, the two
출력축(58,59)과 각 풀리(54,55) 사이에는 일방향 클러치(56,57)가 설치된다. 일방향 클러치(56,57)는 풀리(54,55)와 출력축(58,59) 사이에서 출력축(58,59)의 회전방향을 구속하여 출력축(58,59)을 한 방향으로만 회전시킨다.One-
이에, 일방향 클러치(56,57)는 풀리(54,55)와 출력축(58,59) 사이에서 일방향으로만 회전을 구속하여 출력축(58,59)을 한 방향으로만 회전시킬 수 있다. Accordingly, the one-
예를 들어, 일방향 클러치(56,57)가 반시계방향에 대해 구속력을 갖는 구조의 경우, 풀리(54,55)가 반시계방향으로 회전시 출력축(58,59)이 구속되어 같이 반시계방향으로 회전될 수 있다. 반대로 풀리(54,55)가 시계방향으로 회전되면 출력축(58,59)에 대한 구속이 해제되고 회전력의 전달이 차단되어, 출력축(58,59)은 풀리(54,55)와 같이 회전되지 않는다.For example, in the case of a structure in which the one-
일방향 클러치(56,57)는 일방향으로 회전력을 전달할 수 있는 구조면 모두 적용가능하며, 다양하게 변형될 수 있다. The one-
본 실시예는 상기와 같이, 한 쌍의 풀리(54,55)가 벨트(52)의 양면에 각각 맞물려 상부시트(120)의 상하 이동시 서로 반대방향으로 회전되는 구조의 경우, 각 풀리(54,55)에 설치되는 일방향 클러치(56,57)의 회전 구속 방향을 동일한 구조일 수 있다. 즉, 제1 풀리(54)에 설치된 일방향 클러치(56)와 제2 풀리(55)에 설치된 일방향 클러치(57) 모두 동일하게 반시계방향으로 회전시 구속되면서 동력을 출력축(58,59)으로 전달하는 구조일 수 있다. In this embodiment, as described above, in the case of a structure in which a pair of
이에, 상부시트(120)가 상하 이동시 제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)는 서로 반대방향으로 회전되고, 두 풀리 중 어느 한 쪽만이 반시계방향으로 회전되면서 하나의 출력축으로만 회전력이 전달될 수 있다. 따라서, 상부시트(120) 승하강에 맞춰 두 개의 출력축(58,59)이 교대로 한 방향으로 회전될 수 있다.Accordingly, when the
이와 같이, 상부시트(120)의 승강시 또는 하강시 모두 출력축(58,59)의 회전 방향을 일치시킨 상태로 어느 방향으로 움직이던지 출력축(58,59)으로 동력을 전달할 수 있게 된다. 둘 중 어느 하나의 출력축(58,59)으로 인가된 회전력은 회전기어와 중간기어(62)에 의해 전달되어 연속적인 회전력으로 출력될 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 상세하게 설명하도록 한다.In this way, it is possible to transmit power to the
이러한 구조와 달리, 한 쌍의 풀리(54,55)가 벨트(52)의 동일한 면에 각각 맞물려 상부시트(120)의 상하 이동시 동일한 방향으로 회전되는 구조의 경우, 각 풀리(54,55)에 설치되는 일방향 클러치(56,57)는 서로 반대 방향으로 회전을 제한하는 구조일 수 있다.Unlike this structure, in the case of a structure in which a pair of
즉, 제1 풀리(54)에 설치된 일방향 클러치(56)는 반시계방향으로 회전시 구속되면서 동력을 출력축(58)으로 전달하는 구조이고, 제2 풀리(55)에 설치된 일방향 클러치(57)는 시게방향으로 회전시 구속되면서 동력을 출력축(59)으로 전달하는 구조일 수 있다. That is, the one-way clutch 56 installed on the
이에, 상부시트(120)가 상하 이동시 제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)는 서로 동일한 방향으로 회전되고, 두 풀리(54,55)에 설치된 일방향 클러치(56,57) 중 어느 한 쪽만이 구속되어 하나의 출력축(58,59)으로만 회전력이 전달될 수 있다. 따라서, 상부시트(120) 승하강에 맞춰 두 개의 출력축(58,59)이 교대로 한 방향으로 회전될 수 있다. 이와 같이, 상부시트(120)의 승강시나 하강시 모두 두 개의 출력축(58,59) 중 어느 한 개의 출력축으로 회전력을 전달할 수 있으며, 이때 출력축(58,59)의 회전방향은 동일하게 된다. Accordingly, when the
이하 본 실시예에 대한 설명은 두 개의 풀리(54,55)가 벨트(52)의 양면에 각각 맞물려 서로 반대방향으로 회전되는 구조를 예로서 설명한다.In the following description of this embodiment, a structure in which two
일방향 클러치(56,57)에 의해 교대로 회전되는 두 개의 출력축(58,59)은 회전기어(60,61)와 중간기어(62)를 매개로 연결되어 연속적으로 회전될 수 있다. 이에, 상부시트(120) 상승시 또는 하강시에 모두 출력축(58,59)은 한 방향으로 연속적으로 회전될 수 있다.The two
이하 설명의 편의를 위해 두 개의 회전기어(60,61)는 각각 제1 회전기어(60)와 제2 회전기어(61)로 구분하여 지칭하며, 회전기어(60,61)라 함은 제1 회전기어(60)와 제2 회전기어(61) 모두를 지칭할 수 있다.For convenience of description below, the two rotation gears 60 and 61 are referred to as a
제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)의 각 출력축(58,59)에 설치된 회전기어(60,61)는 중간기어(62)로 연결된다. 중간기어(62)는 일측 회전기어의 회전력을 타측 회전기어로 전달함과 더불어 두 회전기어(60,61)의 회전 방향을 일치시킨다. 중간기어(62)를 통해 두 회전기어(60,61)가 같은 방향으로 회전될 수 있다.The rotation gears 60 and 61 installed on the
도 4는 또 다른 실시예로 한 쌍의 회전기어(60,61)가 회전벨트(64)를 매개로 연결된 구조를 나타내고 있다.4 shows a structure in which a pair of
도 4에서 회전벨트(64)를 제외하고 다른 구성부는 위에서 설명한 구조와 동일하므로, 이하 동일한 도면 번호를 기재하며 그 상세한 설명은 생략한다.Except for the
회전벨트(64)는 내주면을 따라 회전기어(60,61)에 맞물리는 기어가 형성된 구조로, 두 회전기어(60,61) 사이에 체결된다. 회전벨트(64)는 일측 회전기어의 회전력을 타측 회전기어로 전달함과 더불어 두 회전기어(60,61)의 회전방향을 일치시킨다. 이에, 일측 회전기어(60,61)가 회전되면 회전벨트(64)가 회전되면서 타측 회전기어로 회전력을 전달하여 타측 회전기어가 회전된다. 두 개의 회전기어(60,61)는 회전벨트(64)로 연결되어 있어서 동일한 방향으로 회전될 수 있다. 따라서, 일방향 클러치(56,57)에 의해 교대로 회전되는 두 개의 출력축(58,59)은 회전기어(60,61)와 회전벨트(64)를 매개로 연결되어 연속적으로 회전될 수 있다. 이에, 상부시트(120) 상승시 또는 하강시에 모두 출력축(58,59)은 한 방향으로 연속적으로 회전될 수 있다.The
두 개의 출력축(58,59) 중 일측 출력축(58)에 발전기(30)가 연결 설치될 수 있다. 발전기(30)는 출력축(58)의 회전력을 전기적 에너지로 변환한다. 발전기(30), 예를 들어 직류발전기(30), 동기발전기(30), 유도발전기(30) 등 다양한 방식이 적용될 수 있다. The
출력축(58)의 회전운동에 따라 발전기(30)가 구동되어 전력을 생산하게 된다.The
또한, 출력축(58)과 발전기(30) 사이에는 균일화부(40)가 마련되어 출력축(58)의 회전력을 균일하게 안정화하여 발전기(30)로 전달할 수 있다.In addition, an
본 실시예의 균일화부(40)는 발전기(30)에 연결된 구동축(42), 구동축(42)과 출력축(58) 사이에 설치되는 나선형으로 감겨진 태엽스프링(44)을 포함할 수 있다.The
태엽스프링(44)은, 가는 띠 모양의 금속판을 나선형태로 말은 구조일 수 있다. 나선 형태로 감긴 태엽스프링(44)의 내측 선단이 출력축(58)에 연결되고, 외측 선단은 구동축(42)에 연결될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 구동축(42)은 출력축(58)과 동일축선상에 배치되며, 구동축(42)의 선단이 중심에서 편심되어 태엽스프링(44)의 외측 선단에 연결될 수 있다. 출력축(58)이 회전됨에 따라 태엽스프링(44)이 감겨지면서 탄성에너지를 축적하게 된다. 그리고, 태엽스프링(44)이 원 상태로 탄성 복귀하면서 그 힘에 의해 구동축(42)이 회전된다.The mainspring 44 may have a structure in which a thin strip-shaped metal plate is rolled into a spiral shape. The inner end of the
이와 같이, 출력축(58)과 발전기(30)의 구동축(42) 사이에 힘을 축적하는 균일화부(40)를 마련함으로써, 출력축(58)으로부터 인가되는 불균일한 회전력이 균일화부(40)에 의해 탄성적으로 저장되어 균일하게 출력될 수 있다. 따라서, 업소버(100)의 불균일한 진동에 대해 구동축(42)에는 항상 균일한 회전력이 지속적으로 인가될 수 있다.In this way, by providing the
이에, 업소버(100)의 상하 진동 속도의 변화에 관계없이 안정적인 회전 속도를 확보하여 전력 효율을 높일 수 있고, 균일한 회전속도를 통해 보다 안정적으로 전력을 생산할 수 있다.Accordingly, power efficiency can be increased by securing a stable rotational speed regardless of changes in the vertical vibration speed of the
이하, 도 3을 참조하여 본 실시예의 발전장치의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 3, the operation of the generator of this embodiment will be described.
도 3에서 제1 풀리(54)와 제2 풀리(55)에 설치되는 일방향 클러치(56,57)는 모두 동일하게 풀리(54,55)가 반시계방향으로 회전시 구속되어 출력축(58,59)을 회전시키는 구조일 수 있다. 이하, 시계방향을 CW라 하고, 반시계방향을 CCW라 한다. 또한, 또한, 설명의 편의를 위해, 제1 풀리(54)에 연결된 출력축과 회전기어를 제1 출력축(58)과 제1 회전기어(60)라 하고, 제2 풀리(55)에 연결된 출력축과 회전기어를 제2 출력축(59)과 제2 회전기어(61)라 한다.In FIG. 3, the one-
상부시트(120)가 승강하면 상부시트(120)에 설치된 풀리(54,55)가 벨트(52)를 따라 이동하면서 회전된다. 상부시트(120) 승강시 제1 풀리(54)는 반시계방향(CCW)으로 회전되고, 제2 풀리(55)는 시계방향(CW)으로 회전된다. When the
제1 풀리(54)가 반시계방향(CCW)으로 회전됨에 따라 제1 풀리(54)에 설치된 일방향 클러치(56,57)에 의해 제1 출력축(58)과 제1 풀리(54)가 구속되어, 제1 출력축(58)이 반시계방향(CCW)으로 회전된다. 제2 풀리(55)는 시계방향(CW)으로 회전됨에 따라 제2 풀리(55)에 설치된 일방향 클러치(56,57)와 제2 출력축(59)의 구속이 해제되어, 제2 출력축(59)은 회전되지 않는다.As the
제1 풀리(54)에 설치된 제1 출력축(58)이 반시계방향(CCW)으로 회전됨에 따라 제1 출력축(58)에 연결된 발전기(30)로 회전력이 인가되어 발전이 이루어진다.As the
제1 출력축(58)이 반시계방향(CCW)으로 회전시, 제1 출력축(58)에 설치된 제1 회전기어(60) 또한 반시계방향(CCW)으로 회전되고, 중간기어(62)를 통해 회전력이 제2 출력축(59)에 설치된 제2 회전기어(61)로 전달된다. 이에, 제2 회전기어(61)와 제2 회전기어(61)가 설치된 제2 출력축(59)은 반시계방향(CCW)으로 회전된다. When the
언급한 바와 같이, 제2 출력축(59)은 제2 풀리(55)가 반시계방향(CCW)으로 회전시 즉, 상대적으로 제2 출력축(59)이 시계방향(CW)으로 회전시 일방향 클러치(56,57)에 의해 구속된다. 이에, 제2 회전기어(61)가 설치된 제2 출력축(59)은 자유롭게 반시계방향(CCW)으로 회전된다.As mentioned above, the
이와 같이, 상부시트(120) 하강시 제1 출력축(58)이 반시계방향(CCW)으로 회전되면서 발전기(30)가 구동되어 전력을 생산할 수 있다.In this way, when the
승강된 상부시트(120)가 하강하게 되면, 상부시트(120)에 설치된 풀리(54,55)가 벨트(52)를 따라 이동하면서 회전된다. 상부시트(120) 하강시 제1 풀리(54)는 시계방향(CW)으로 회전되고, 제2 풀리(55)는 반시계방향(CCW)으로 회전된다. When the lifted
제2 풀리(55)가 반시계방향(CCW)으로 회전됨에 따라 제2 풀리(55)에 설치된 일방향 클러치(56,57)에 의해 제2 출력축(59)과 제2 풀리(55)가 구속되어, 제2 출력축(59)이 반시계방향(CCW)으로 회전된다. As the
제1 풀리(54)는 시계방향(CW)으로 회전됨에 따라 제1 풀리(54)에 설치된 일방향 클러치(56,57)와 제1 출력축(58)의 구속이 해제되어, 제1 출력축(58)은 회전되지 않는다.As the
제2 풀리(55)에 설치된 제2 출력축(59)이 반시계방향(CCW)으로 회전됨에 따라 제2 출력축(59)에 설치된 제2 회전기어(61) 또한 반시계방향(CCW)으로 회전된다. 제2 회전기어(61)의 회전력은 중간기어(62)를 통해 제1 출력축(58)에 설치된 제1 회전기어(60)로 전달된다. 이에, 제1 회전기어(60)와 제1 회전기어(60)가 설치된 제1 출력축(58)은 반시계방향(CCW)으로 회전된다.As the
따라서, 제1 출력축(58)에 연결된 발전기(30)로 회전력이 인가되어 발전이 이루어진다.Thus, rotational force is applied to the
언급한 바와 같이, 제1 출력축(58)은 제1 풀리(54)가 반시계방향(CCW)으로 회전시 즉, 상대적으로 제1 출력축(58)이 시계방향(CW)으로 회전시 일방향 클러치(56,57)에 의해 구속된다. As mentioned, the
이에, 제1 회전기어(60)가 설치된 제1 출력축(58)은 자유롭게 반시계방향(CCW)으로 회전가능한 상태로, 제1 회전기어(60)와 중간기어(62) 및 제2 회전기어(61)를 통해 전달된 회전력에 의해 반시계방향(CCW)으로 회전된다. 따라서, 상부시트(120) 하강시의 경우 제2 출력축(59)이 회전되고, 이로부터 회전력을 전달받은 제1 출력축(58)이 반시계방향(CCW)으로 회전되면서 발전기(30)가 구동된다.Accordingly, the
이와 같이, 압소버의 진동에 따른 상부시트(120)가 상하 운동 에너지가 출력축(58,59)의 회전에너지로 변환되어 발전기(30)로 인가될 수 있다. 또한, 상부시트(120) 상승시나 하강시 모두 연속적으로 제1 출력축(58)을 동일한 방향으로 회전시켜, 발전기(30)를 가동할 수 있게 된다. 따라서, 진동 방향에 관계없이 진동에너지를 일방향의 회전력으로 전환하여 안정적으로 전력을 생산할 수 있게 된다.In this way, the
또한, 본 실시예의 발전장치(10)는 발전기(30)의 구동축(42)에 설치되고 차량 주행시 발생되는 풍력에너지에 의해 회전되어 구동축(42)에 회전력을 인가하는 회전날개(80)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
회전날개(80)는 구동축(42)에 연결되고 예를 들어, 차량 주행시 바람을 맞는 곳에 배치될 수 있다. 회전날개(80)의 회전에 따라 구동축(42)이 회전되어 발전량을 보다 높일 수 있게 된다.The
한편, 도 5는 변환부(20)의 다양한 변형예들을 나타내고 있다.Meanwhile, FIG. 5 shows various modifications of the
도 5의 (a)는 상부시트(120)와 하부시트(110) 사이에 본 장치가 마련된 구조를 나타내고 있다.Figure 5 (a) shows the structure provided with this device between the
이러한 실시예의 경우, 상부시트(120)와 하부시트(110) 사이에 수직바(50)가 위치하고, 상부시트(120) 하부에 풀리(54,55)가 배치되어 벨트(52)에 연결 설치될 수 있다.In this embodiment, the
이에, 본 장치를 상부시트(120)와 하부시트(110) 내부에 위치시킬 수 있어 전체적인 장치의 크기를 보다 소형화할 수 있게 된다,Accordingly, the device can be placed inside the
도 5의 (b)는 수직바(50)가 상부시트(120)를 관통하여 상부로 연장된 구조를 나타내고 있다. 벨트(52) 또한 상부시트(120)를 관통하여 수직바(50)와 하부시트(110) 사이에 연결 설치된다. 이러한 실시예의 경우, 상부시트(120) 상부에 풀리(54,55)가 배치되어 벨트(52)와 연결 설치될 수 있다.Figure 5 (b) shows a structure in which the
이에, 구조적으로 압소버에 본 변환장치를 쉽게 장착할 수 있고, 전체적인 장치의 제조 및 유지보수가 용이하다.Accordingly, the converter can be structurally easily mounted on the absorber, and the manufacturing and maintenance of the entire device is easy.
도 5의 (c)는 수직바(50)가 상부시트(120) 외측에 배치되어 상부로 연장된 구조를 나타내고 있다. 벨트(52)는 상부시트(120)를 관통하여 수직바(50)와 하부시트(110) 사이에 연결 설치될 수 있다. 상부시트(120) 상부에 풀리(54,55)가 배치되어 벨트(52)와 연결 설치된다.Figure 5 (c) shows a structure in which the
이러한 실시예의 경우, 구조적으로 압소버에 본 변환장치를 쉽게 장착할 수 있고, 전체적인 장치의 제조 및 유지보수가 용이하다.In the case of this embodiment, it is structurally easy to mount the converter to the absorber, and the overall device is easy to manufacture and maintain.
도 6는 변환부의 또 다른 실시예를 나타내고 있다.6 shows another embodiment of the conversion unit.
이하 본 실시예의 변환부(20)에 대한 설명에서, 다른 실시예와 동일하여 이미 설명된 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 기재하며, 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, in the description of the
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 변환부(20)는 하부시트(110)에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바(50), 수직바(59)와 하부시트(110) 사이에 설치되는 벨트(52), 상부시트(120)에 회전가능하게 설치되고 벨트(52)에 맞물려 상부시트(120)의 상하 이동시 회전되는 풀리(90), 풀리(90)에 설치되어 회전되는 회전축(91), 회전축(91)에 설치되는 구동기어(92), 회전축(91)과 구동기어(92) 사이에 설치되어 구동기어(92)의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치(93), 회전축(91)에 이격되어 배치되는 출력축(94), 출력축(94)에 설치되고 구동기어(92)에 맞물리는 피동기어(95), 회전축(94)에 설치되는 회전기어(61), 회전축(94)과 회전기어(61) 사이에 설치되어 회전기어(61)의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치(96), 출력축(94)에 설치되는 회전기어(60), 회전축(91)과 출력축(94)에 설치된 두 회전기어(61,60) 사이를 연결하여 동력을 전달하는 중간기어(62)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6, the
본 실시에에서, 회전축(91)에 설치되는 두 개의 일방향 클러치(92,96)는 서로 반대 방향으로 회전을 제한하는 구조일 수 있다. 이에, 회전축(91)의 회전방향에 따라 구동기어(92) 또는 회전기어(61)가 회전되어 동력을 출력축(94)으로 전달할 수 있다. 따라서, 상부시트(120) 상승시 또는 하강시 모두 출력축(94)은 한 방향으로 연속적으로 회전될 수 있다.In this embodiment, the two one-
본 실시예의 변환부(20)는 벨트(52)에 맞물려 자유 회전되는 아이들풀리(97)를 더 포함할 수 있다. 아이들풀리(97)는 상부시트(120)에 회전가능하게 설치되며, 풀리(90)와 이격되어 풀리와 접하는 벨트(92)의 반대쪽 면에 맞물리는 구조로 되어 있다.The
아이들풀리(97)에 의해 벨트(92)는 풀리(90)를 감싸며 지나게 되어 밀착력을 높일 수 있게 된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 벨트(52)가 상하로 이격되어 배치된 아이들풀리(97)와 풀리(90)를 S자 형태로 지나면서 맞물림에 따라, 벨트(52)와 풀리 사이 접촉 면적을 최대한 증대시킬 수 있다. 이에, 벨트(52)와 풀리(90) 사이의 미끄러짐이나 오작동을 방지할 수 있다. By the
또 다른 실시예로, 두 개의 회전기어(60,61)는 회전벨트(도 4의 64 참조)를 매개로 연결될 수 있다.In another embodiment, the two
이하, 도 6의 실시예에 따른 작용을 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, an operation according to the embodiment of FIG. 6 will be described.
본 실시예에서, 구동기어(92)에 연결되는 일방향 클러치(93)는 회전축(91)이 시계방향(CW)으로 회전시 구동기어(92)를 구속하여 회전시키는 구조이고, 회전기어(61)에 연결되는 일방향 클러치(96)는 이와 반대로 회전축(91)이 반시계방향(CCW)으로 회전시 회전기어(61)를 구속하여 회전시키는 구조일 수 있다.In this embodiment, the one-way clutch 93 connected to the
상부시트(120)의 하강에 따라 풀리(90)가 벨트(52)를 따라 하강되면서 회전된다. 상부시트(120) 하강시 풀리(90)는 반시계방향(CCW)으로 회전되고, 풀리(90)에 연결된 회전축(91)이 반시계방향(CCW)으로 회전된다. As the
회전축(91)이 반시계방향(CCW)으로 회전함에 따라 회전축(91)과 일방향 클러치(93)의 구속이 해제되어, 구동기어(92)는 회전되지 않는다.As the
그리고, 회전축(91)의 회전에 따라 선단에 설치된 일방향 클러치(96)에 의해 회전축(91)과 회전기어(61)가 구속되어, 회전기어(61)가 반시계방향(CCW)으로 회전된다. 회전기어(61)의 회전력은 중간기어(62)를 통해 출력축(94)에 설치된 회전기어(60)로 전달된다. 이에, 출력축(94)은 반시계방향(CCW)으로 회전된다. In addition, as the
이와 같이, 상부시트(120) 하강시 출력축(94)이 반시계방향(CCW)으로 회전되면서 발전기(30)가 구동되어 전력을 생산할 수 있다.In this way, when the
반대로, 승강된 상부시트(120)가 승강하게 되면, 상부시트(120)에 설치된 풀리(90)가 벨트(52)를 따라 위로 이동하면서 회전된다. 상부시트(120) 승강시 풀리(90)는 시계방향(CW)으로 회전되고, 풀리(90)에 연결된 회전축(91)이 시계방향(CW)으로 회전된다. Conversely, when the lifted
회전축(91)이 시계방향(CW)으로 회전함에 따라 일방향 클러치(93)에 의해 회전축(91)과 구동기어(92)가 구속되어, 구동기어(92)가 시계방향으로 회전된다.As the
그리고, 회전축(91)의 회전에 따라 선단에 설치된 일방향 클러치(96)는 회전기어(61)에 대한 구속이 해제되어, 회전기어(61)는 회전되지 않는다.In addition, as the rotating
구동기어(92)가 시계방향(CW)으로 회전됨에 따라, 구동기어(92)에 맞물려 있는 피동기어(95)가 반시계방향(CCW)으로 회전된다. 이에, 피동기어(95)가 설치되어 있는 출력축(94)이 반시계방향(CCW)으로 회전된다. As the
따라서, 상부시트(120) 하강시 출력축(94)이 반시계방향(CCW)으로 회전되면서 발전기(30)가 구동되어 전력을 생산할 수 있다.Therefore, when the
이와 같이, 상부시트(120) 상승시나 하강시 모두 연속적으로 출력축(94)을 동일한 방향으로 회전시켜, 발전기(30)를 가동할 수 있게 된다. 따라서, 진동 방향에 관계없이 진동에너지를 일방향의 회전력으로 전환하여 안정적으로 전력을 생산할 수 있게 된다.In this way, the
도 7은 변환부의 또 다른 실시예를 나타내고 있다.7 shows another embodiment of the conversion unit.
이하 본 실시예의 변환부는 풀리가 피니언으로 이루어져 동력을 전달하는 구조를 제외하고 다른 구성은 위에서 설명한 실시예와 동일하다, 이에, 동일한 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 기재하며, 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, other configurations of the conversion unit of this embodiment are the same as those of the above-described embodiment except for the structure in which the pulley is configured as a pinion and transmits power. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations, and detailed descriptions thereof are omitted.
7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 변환부(20)는 하부시트(110)에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바(50)를 포함하며, 수직바(50)에는 랙기어(82)가 설치되고, 상부시트(120)에 마련되는 한 쌍의 풀리는 피니언(65,66)으로 이루어지고, 한 쌍의 피니언(65,66) 중 제1 피니언(65)은 수직바(50)의 랙기어(82)와 맞물리고, 제2 피니언(66)은 랙기어(82)에서 이격되어 제1 피니언(65)에 맞물리는 구조일 수 있다. As shown in 7, the
이에, 상부시트(120)가 상하로 이동되면 수직바(50)의 랙기어(82)에 맞물려 있는 제1 피니언(65)이 회전되고, 제1 피니언(65)에 맞물려 있는 제2 피니언(66)이 제1 피니언(65)의 반대방향으로 회전된다. 따라서, 상부시트(120) 승하강시 두 개의 피니언(65,66)를 서로 반대방향으로 회전시킬 수 있게 된다.Accordingly, when the
두 개의 피니언(65,66)이 서로 반대방향으로 회전함에 따라 언급한 바와 같이, 상부시트(120)가 상하 이동시 제1 피니언(65) 또는 제2 피니언(66)을 통해 회전력이 전달되어 최종적으로 발전기(30)를 한 방향으로 연속적으로 회전 구동하여 전력을 생산할 수 있다.As the two
또한, 도시되지 않았으나, 피니언을 이용한 구조는 도 6의 실시예와 같이 하나의 풀리를 구비한 구조에도 적용될 수 있다. 이런 구조의 경우, 풀리 대신 하나의 피니언이 마련되어 랙기어에 맞물려 설치될 수 있다. 상부시트가 상하로 이동함에 따라 랙기어에 맞물린 피니언이 회전되고, 피니언에 설치된 회전축이 시계방향 또는 반시계방향을 회전되면서 최종적으로 출력축으로 동력을 전달하여 발전기를 구동하게 된다.In addition, although not shown, the structure using the pinion may be applied to a structure having one pulley as in the embodiment of FIG. 6 . In the case of this structure, a single pinion may be provided instead of a pulley and engaged with the rack gear. As the top sheet moves up and down, the pinion engaged with the rack gear is rotated, and the rotational shaft installed on the pinion rotates clockwise or counterclockwise, finally transmitting power to the output shaft to drive the generator.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.Although exemplary embodiments of the present invention have been shown and described as described above, various modifications and other embodiments may be made by those skilled in the art. All of these modifications and other embodiments are to be considered and included in the appended claims, without departing from the true spirit and scope of the present invention.
10 : 발전장치 12 : 하우징
20 : 변환부 30 : 발전기
40 : 균일화부 42 : 구동축
44 : 태엽스프링 50 : 수직바
51 : 원형브라켓 52 : 벨트
53 : 가이드홀더 54,55,90 : 풀리
56,57,93,96 : 일방향 클러치 58,59,94 : 출력축
60,61 : 회전기어 62 : 중간기어
64 : 회전벨트 65 : 제1 피니언
66 : 제2 피니언 70 : 텐션스프링
71 : 지지브라켓 80 : 회전날개
82 : 랙기어 91 : 회전축
92 : 구동기어 95 : 피동기어
97 : 아이들풀리10: generator 12: housing
20: conversion unit 30: generator
40: equalization unit 42: drive shaft
44: spring spring 50: vertical bar
51: circular bracket 52: belt
53: guide
56,57,93,96: one-way clutch 58,59,94: output shaft
60,61: rotation gear 62: intermediate gear
64: rotating belt 65: first pinion
66: second pinion 70: tension spring
71: support bracket 80: rotary blade
82: rack gear 91: rotational shaft
92: drive gear 95: driven gear
97: idle pulley
Claims (8)
상기 발전 장치는, 상기 상부시트와 상기 하부시트 사이에 마련되어 상부시트의 상하 운동을 일방향의 연속적인 회전력으로 전환하여 외부로 출력하는 변환부, 상기 변환부의 출측에 연결 되어 변환부로부터 인가된 회전력으로 전력을 생산하는 발전기를 포함하는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치.A power generation device installed in an absorber including a lower sheet, an upper sheet that moves up and down relative to the lower sheet, and an elastic part elastically installed between the lower sheet and the upper sheet to apply an elastic restoring force to generate power from vibration energy,
The generator is provided between the upper sheet and the lower sheet and converts the up and down motion of the top sheet into a continuous rotational force in one direction and outputs it to the outside, and is connected to the output of the conversion unit to convert the rotational force applied from the conversion unit. An energy harvest generator using unused energy of a means of transportation including a generator that produces power.
상기 변환부 출측에 설치되어 회전력을 상기 발전기로 균일하게 출력하기 위한 균일화부를 더 포함하는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치.According to claim 1,
Energy harvest generator using unused energy of the moving means further comprising a equalization unit installed at the output side of the conversion unit to uniformly output rotational force to the generator.
상기 발전기의 구동축에 설치되고 차량 주행시 발생되는 풍력에너지에 의해 회전되어 구동축에 회전력을 인가하는 회전날개를 더 포함하는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치.According to claim 1,
An energy harvest generator using unused energy of a means of transportation, further comprising rotary blades installed on the drive shaft of the generator and rotated by wind energy generated during vehicle driving to apply rotational force to the drive shaft.
상기 변환부는 상기 하부시트에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바, 상기 수직바와 상기 하부시트 사이에 설치되는 벨트, 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되고 이격 배치되어 상기 벨트에 각각 맞물려 상기 상부시트의 상하 이동시 회전되는 한 쌍의 풀리, 상기 각 풀리에 설치되어 회전되는 출력축, 상기 각 풀리와 출력축 사이에 설치되어 출력축의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 각 풀리의 출력축에 각각 설치되는 회전기어, 상기 회전기어 사이를 연결하여 두 회전기어 사이에 동력을 전달하는 연결부재를 포함하는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치.According to any one of claims 1 to 3,
The conversion unit is installed on the lower sheet and vertically extending a vertical bar, a belt installed between the vertical bar and the lower sheet, and rotatably installed on the upper sheet and spaced apart from each other to be engaged with the belt, respectively, so as to engage the top and bottom of the upper sheet. A pair of pulleys rotated during movement, an output shaft installed on each pulley and rotated, a one-way clutch installed between each pulley and the output shaft to limit the rotational direction of the output shaft, a rotation gear installed on each output shaft of each pulley, An energy harvest generator using unused energy of a means of transportation including a connecting member for transmitting power between two rotary gears by connecting between the rotary gears.
상기 변환부는 상기 하부시트에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바, 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되어 상기 수직바에 접하는 제1 풀리와 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되고 상기 제1 플리에 접하는 제2 풀리를 포함하여 상기 상부시트 상하 이동시 각각 서로 반대방향으로 회전되는 한 쌍의 풀리, 상기 한 쌍의 풀리에 각각 설치되어 회전되는 출력축, 상기 각 풀리와 출력축 사이에 설치되어 출력축의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 각 풀리의 출력축에 각각 설치되는 회전기어, 상기 회전기어 사이를 연결하여 두 회전기어 사이에 동력을 전달하는 연결부재를 포함하는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치.According to any one of claims 1 to 3,
The conversion unit is installed on the lower sheet and extends vertically, a first pulley rotatably installed on the upper sheet and in contact with the vertical bar and a second pulley rotatably installed in the upper sheet and in contact with the first pulley A pair of pulleys that rotate in opposite directions when the top sheet is moved up and down, including a pulley, an output shaft installed on each pair of pulleys and rotated, and installed between each pulley and the output shaft to limit the rotation direction of the output shaft An energy harvest generator using unused energy of a moving means including a one-way clutch, a rotation gear installed on the output shaft of each pulley, and a connecting member connecting the rotation gears to transmit power between the two rotation gears.
상기 수직바는 랙기어가 설치되고, 상기 풀리는 피니언으로 이루어져 상기 랙기어에 맞물리는 구조의 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치.According to claim 5,
The vertical bar has a rack gear installed, and the unwinding pinion consists of an energy harvesting device using unused energy of a moving means of a structure engaged with the rack gear.
상기 변환부는 상기 하부시트에 설치되어 수직으로 연장되는 수직바, 상기 수직바와 상기 하부시트 사이에 설치되는 벨트, 상기 상부시트에 회전가능하게 설치되고 상기 벨트에 맞물려 상기 상부시트의 상하 이동시 회전되는 풀리, 상기 풀리에 설치되어 회전되는 회전축, 상기 회전축에 설치되는 구동기어, 상기 회전축과 구동기어 사이에 설치되어 구동기어의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 회전축에 이격되어 배치되는 출력축, 상기 출력축에 설치되고 상기 구동기어에 맞물리는 피동기어, 상기 회전축에 설치되는 회전기어, 상기 회전축과 상기 회전기어 사이에 설치되어 회전기어의 회전방향을 제한하는 일방향 클러치, 상기 출력축에 설치되는 회전기어, 상기 회전축과 출력축에 설치된 두 회전기어 사이를 연결하여 두 회전기어 사이에 동력을 전달하는 연결부재를 포함하는 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치.According to any one of claims 1 to 3,
The conversion unit includes a vertical bar installed on the lower sheet and extending vertically, a belt installed between the vertical bar and the lower sheet, and a pulley rotatably installed on the upper sheet and engaged with the belt to rotate when the upper sheet moves up and down. , a rotation shaft installed on the pulley and rotated, a drive gear installed on the rotation shaft, a one-way clutch installed between the rotation shaft and the drive gear to limit the rotational direction of the drive gear, an output shaft disposed spaced apart from the rotation shaft, and an output shaft A driven gear installed and engaged with the drive gear, a rotation gear installed on the rotation shaft, a one-way clutch installed between the rotation shaft and the rotation gear to limit the rotation direction of the rotation gear, a rotation gear installed on the output shaft, and the rotation shaft An energy harvest generator using unused energy of a means of transportation including a connecting member for transmitting power between the two rotary gears by connecting the two rotary gears installed on the output shaft.
상기 수직바는 랙기어가 설치되고, 상기 풀리는 피니언으로 이루어져 상기 랙기어에 맞물리는 구조의 이동수단의 비활용에너지를 이용한 에너지 하베스트 발전장치.According to claim 7,
The vertical bar has a rack gear installed, and the unwinding pinion consists of an energy harvesting device using unused energy of a moving means of a structure engaged with the rack gear.
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