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Title:
POWER GENERATOR USING LOAD APPLIED TO TIRE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/128690
Kind Code:
A3
Abstract:
The present invention concerns a power generator using weight applied to a tire. More specifically, a drive gear inside a hydraulic driving apparatus is connected to a rotary shaft of the power generator and rotates using hydraulic pressure generated in a compartment by a load applied to a tire. Thus, this invention leads the current generated in the power generator connected to the drive gear. The disclosed power generator comprises a plurality of compartments which respectively have flexible diaphragms and house liquid between the outer circumference of the wheel and the inner circumference of the tire. In the tire, the diaphragms are diagonally or horizontally placed in relation to the moving direction of the tire. Each compartment comprises two hoses whereof one is for ejecting internal liquid into the hydraulic driving apparatus and the other is for suctioning the liquid from the hydraulic driving apparatus into the compartment. The housing of the hydraulic driving apparatus is installed in the power generator which is installed inside the wheel. The liquid ejected from the ejection hose rotates the drive gear in the opposite way of tire rotation and the shaft of the drive gear transmits the torque to a rotor shaft of the power generator. In summary, the present invention comprises the power generator with the rotor capable of generating electricity and an electricity-leading unit which leads the electricity generated in the rotor of the power generator.

Inventors:
KIM JAE SEOK (KR)
Application Number:
PCT/KR2009/002050
Publication Date:
February 18, 2010
Filing Date:
April 20, 2009
Export Citation:
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Assignee:
KIM JAE SEOK (KR)
International Classes:
B60L50/30
Foreign References:
KR20040080420A2004-09-18
EP1547853A12005-06-29
EP1826058A22007-08-29
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Claims:
타이어(10) 내부에 타이어의 진행방향에 대하여 사선방향으로 격판(110)이 형성되고, 휠(20) 외주벽면 및 타이어의 내벽과 상기 격판(110)사이에 유체를 격리 수용하는 격실(120)이 형성된 타이어(10);

상기 격실(120) 내의 유체를 유압구동장치(200)에 전달하는 분출용 유압호스(130)와 상기 유압구동장치(200) 내의 유체를 상기 격실 내부로 전달하는 흡입용 유압호스(140)가 각 격실에 구비되되, 각각 체크밸브가 장치되고 각 격실의 휠(20)과 유압구동장치의 하우징(210)에 체결되는 유압호스;

휠(20) 내부에서 발전기(300)에 장치되는 하우징(210)과, 상기 하우징(210) 내부 중앙에 상기 분출용 유압호스(130)에서 분출되는 유체에 의해 타이어와 반대로 회전하며 회전력을 발생시키는 구동기어(220)가 장치되고, 상기 구동기어의 회전력을 발전기(300)로 전달하기 위한 구동축(230)이 상기 구동기어 중심에서 연장되어 형성되며, 내부에 유체의 힘을 전달하는 다수개의 종동기어(240)가 상기 구동기어(220)와 체결되는 유압구동장치(200);

상기 격실(120)과 분출용 유압호스(130)와 흡입용 유압호스(140)와 유압구동장치(200) 내부에 충진되는 유체;

휠(20) 내부에 장치되어, 휠(20)에 고정된 하우징(310)과, 상기 하우징(310) 내부에 고정되어 타이어와 동일방향으로 회전하며 자력을 생성하는 필드코일(320)이 형성되고, 상기 하우징(310)의 중앙에는 상기 구동축(230)에 의해 타이어의 반대방향으로 회전하며 전기를 발생시키는 회전자(330)가 구비된 발전기(300);

상기 발전기(300)에서 생성된 전기를 인출하는 전기인출수단이 장치되고, 타이어의 회전시 차체의 하중에 의해 전기가 생산되는 것을 특징으로 하는 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치.

제1항에 있어서, 타이어의 진행방향에 대하여 사선방향으로 형성된 격판(110)의 두께의 중간지점의 연결점들과, 휠(20) 외주벽면 연결점들 및 타이어의 내벽면 연결점들로 이루어진 외형구조를 가지며;

그 내부에 유체가 격리 수용되고, 분출용 유압호스와 흡입용 유압호스의 연결부가 형성된 기밀성 소재의 튜브 형태로 이루어진 격실이 장치되는 것을 특징으로 하는 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치.

제1항에 있어서, 상기 발전기(300)로부터 직류전류를 인출하기 위하여, 상기 휠(20)의 중심부에 상기 구동축(230)이 관통될 수 있도록 중심에 홀(341)을 가진 차축(340)이 형성되고, 상기 구동축(230)은 휠(20) 및 차축(340)을 관통하여 외부로 연장되어 형성되며,

상기 전기인출수단(400)은 차대에 고정된 하우징(410)과, 상기 하우징(410) 외주면에 형성되어 전기인출을 위한 단자(430)와, 상기 하우징(410) 내부에 형성되되 상기 구동축(230)에 고정된 정류자(421) 및 상기 단자(430)와 연결되고 정류자(421)에 접지된 브러시(422)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치.

제3항에 있어서, 여자전류를 상기 필드코일(320)에 공급하기 위하여, 상기 차축(340) 외주를 에워싸며 차대에 고정된 하우징(510)과, 상기 하우징(510) 외주면에 형성되어 여자전류를 공급하기 위한 단자(530)와, 상기 하우징(510) 내부에 형성되되 상기 차축(340)에 고정된 슬립링(521) 및 상기 단자(530)와 연결되고 슬립링(521)에 접지된 브러시(522)로 구성된 필드코일 접지수단(500)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치.
제1항에 있어서, 상기 발전기(300)로부터 교류전류를 인출하기 위하여, 상기 휠(20)의 중심부에 상기 구동축(230)이 관통될 수 있도록 중심에 홀(341)을 가진 차축(340)이 형성되고, 상기 구동축(230)은 휠(20) 및 차축(340)을 관통하며 외부로 연장되어 형성되며,

상기 전기인출수단(400)은 차대에 고정된 하우징(410)과, 상기 하우징(410) 외주면에 형성되어 전기인출을 위한 단자(430)와, 상기 하우징(410) 내부에 형성되되 상기 구동축(230)에 고정된 슬립링(423) 및 상기 단자(430)와 연결되고 슬립링(423)에 접지된 브러시(424)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치.

제3항에 있어서, 여자전류를 상기 필드코일(320)에 공급하기 위하여, 상기 차축(340) 외주를 에워싸며 차대에 고정된 하우징(510)과, 상기 하우징(510) 외주면에 형성되어 여자전류를 공급하기 위한 단자(530)와, 상기 하우징(510) 내부에 형성되되 상기 차축(340)에 고정된 정류자(523) 및 상기 단자(530)와 연결되고 정류자(523)에 접지된 브러시(524)로 구성된 필드코일 접지수단(500)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치.
Description:
타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치

본 발명은 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행중 타이어에 가해지는 차체의 하중에 의해 발생되는 유체압을 이용해 구동기어를 회전시키고, 구동기어의 회전력을 이용하여 발전기에서 생성된 전류를 인출하도록 안출된, 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

자동차는 현대생활에 빼놓을 수 없는 필수품이나, 운행으로 인한 화석연료의 사용에 의한 환경문제, 에너지 고갈문제 등 많은 문제점들을 가지고 있으며 이러한 문제점을 해결하기 위하여 전기자동차 개발 등 많은 연구가 있어왔다.

그 중 전기자동차와 관련하여, 종래의 전기자동차는 전기충전소 등 외부로부터 공급받은 전기에너지를 사용하고, 운행중의 재충전이 어려우며, 또한 충전소로부터 공급받는 전기에너지도 화력, 원자력 등의 연료를 사용하여 생산된 것으로 에너지 측면에서의 비효율적인 측면이 여전히 남아 있다.

이러한 문제와 관련하여, 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 있어왔다.

주행 중 재충전을 위한 기술로는 본 출원인의 "타이어에 가해지는 차체의 하중을 이용한 동력발생장치(출원번호 제10-2002-0032416호)등을 들 수 있는데, 상기 기술은 발전구동장치가 휠 내주면과 회전자 사이에 위치하고 있음으로 인하여, 유체의 기밀을 유지할 경우 리테이너에 의한 회전저항이 커지는 한편, 타이어가 거친 노면 등으로 인해 충격을 받을 경우 유체가 발전장치로 유입될 위험이 있었다.

그리고, 무엇보다도 발전장치의 내부회전자가 차축에 장치됨으로 인해, 발전을 위해 회전자가 타이어의 반대방향으로 회전하면 차축의 구동을 방해하는 결과를 초래하게 되고, 격판의 형성에 의한 타이어의 피로도 증가, 타이어 내부의 격판을 휠과 직각방향으로 장치함으로 인한 승차감 저하의 문제점 등이 도출되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 차량의 주행시 타이어에 작용하는 역학적 에너지를 전기에너지로 변환함으로써 에너지 효율을 높일 뿐만 아니라, 이러한 기술에 있어서 종래 문제점이었던, 발전으로 인한 차축의 회전을 방해하는 현상, 발전장치 내부로의 유체가 유입되는 문제, 격판의 형성에 의한 타이어의 피로도 증가, 승차감 저하의 문제 등을 개선한 타이어에 가해진 하중을 이용한 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치는 타이어의 안쪽에 타이어의 진행방향에 대해 사선방향으로 격판이 형성되고, 휠의 외주벽면과 상기 격판사이에 유체를 격리 수용하는 격실이 형성되며, 상기 격실마다 유체를 유압구동장치 내부에 분출하기 위한 분출용 유압호스와 상기 유압구동장치 내의 유체를 상기 격실 내부로 흡입하기 위한 흡입용 유압호스가 장치된다.

상기 유압호스들은 상기 격실의 휠 부위와 유압구동장치의 하우징에 연결되며, 유압구동장치에는 분출용 유압호스에서 분출되는 유체에 의해 타이어와 반대로 회전하며 회전력을 발생하는 구동기어가 장착되며, 상기 구동기어의 회전력을 발전기로 전달하기 위한 구동축이 상기 구동기어 중심에서 연장되어 형성된다.

그리고 그 내부에 유체의 분사력을 집중하기 위한 종동기어가 상기 구동기어와 맞물려 구비된 유압구동장치와, 필드코일이 구비되어 휠 내부에 장치되는 발전기하우징과, 상기 발전기하우징 중앙에 상기 구동축에 의해 타이어의 반대방향으로 회전하며 전기를 발생시키는 회전자가 구비된 발전기 및 상기 발전기의 회전자로부터 생성된 전기를 인출하기 위한 전기인출수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발전기로부터 직류전류를 인출하기 위하여, 상기 휠의 중심부에 상기 구동축이 관통될 수 있도록 중심에 홀을 가진 차축이 형성되고, 상기 구동축은 휠 및 차축을 관통하며 외부로 연장되어 형성되며, 상기 전기인출수단은 차대에 고정된 하우징과, 상기 하우징 외주면에 형성되어 전기인출을 위한 단자와, 상기 하우징 내부에 형성되되 상기 구동축에 고정된 정류자 및 상기 단자와 연결되고 정류자에 접지된 브러시를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 여자전류를 상기 필드코일에 공급하기 위하여, 상기 차축 외주를 에워싸며 차대에 고정된 하우징과, 상기 하우징 외주면에 형성되어 여자전류를 공급하기 위한 단자와, 상기 하우징 내부에 형성되되 상기 차축에 고정된 슬립링 및 상기 단자와 연결되고 슬립링에 접지된 브러시로 구성된 필드코일 접지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발전기로부터 교류전류를 인출하기 위하여, 상기 휠의 중심부에 상기 구동축이 관통될 수 있도록 중심에 홀을 가진 차축이 형성되고, 상기 구동축은 휠 및 차축을 관통하며 외부로 연장되어 형성되며, 상기 전기인출수단은 차대에 고정된 하우징과, 상기 하우징 외주면에 형성되어 전기인출을 위한 단자와, 상기 하우징 내부에 형성되되 상기 구동축에 고정된 슬립링 및 상기 단자와 연결되고 슬립링에 접지된 브러시를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 여자전류를 상기 필드코일에 공급하기 위하여, 상기 차축 외주를 에워싸며 차대에 고정된 하우징과, 상기 하우징 외주면에 형성되어 여자전류를 공급하기 위한 단자와, 상기 하우징 내부에 형성되되 상기 차축에 고정된 정류자 및 상기 단자와 연결되고 정류자에 접지된 브러시로 구성된 필드코일 접지수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 타이어에 가해진 하중을 이용한 발전장치는 차량 주행에 소모되는 에너지의 추가적 손실없이 전기에너지를 생산할 수 있기 때문에 종래의 전기자동차 등에 비해 에너지 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 역학적 에너지에 의한 전기에너지를 생산함으로써 환경문제를 개선하는데 매우 효과적이다.

그리고 종래의 문제점이었던, 발전장치 내부로 유체가 유입되는 문제를 해결할 수 있고, 무엇보다도 차축과 발전기구동축을 분리함으로써 발전에 따른 타이어 구동을 방해하는 현상을 해결할 수 있으며, 운전자에게 쾌적한 승차감을 제공하며,또한 튜브형태의 격실을 이용할 경우에는 격판형성으로 인한 타이어의 손상을 예방하는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 타이어와 유압구동장치의 내부의 실시예를 도시한 측단면도.

도2는 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 유압구동장치 및 발전기의 내부의 실시예를 도시한 정단면도.

도3은 종래의 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 격실 구조에 있어서 휠과 직각방향으로 형성된 격판의 실시예를 도시한 투시도.

도4는 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 격실 구조에 있어서 휠과 사선방향으로 형성된 격판의 실시예를 도시한 투시도.

도5는 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 전류인출수단 및 필드코일 접지수단의 실시예를 도시한 단면도.

도6은 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치에 있어서 직류를 인출하기 위한 전류인출수단 및 필드코일 접지수단의 실시예를 도시한 사시도.

도7은 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치에 있어서 교류를 인출하기 위한 전류인출수단 및 필드코일 접지수단의 실시예를 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 타이어 20 : 휠

110 : 격판 120 : 격실 130 : 분출용 유압호스 140 : 흡입용 유압호스 200 : 유압구동장치 210 : 유압구동장치 하우징 220 : 구동기어 230 : 구동축 240 : 종동기어 300 : 발전기 310 : 발전기의 하우징 320 : 필드코일 330 : 회전자 340 : 차축 341 : 홀 400 : 전기인출수단 410 : 전기인출수단의 하우징 421 : 정류기 422 : 브러시 423 : 슬립링 424 : 브러시 430 : 단자 500 : 필드코일 접지수단 510 : 필드코일 접지수단의 하우징 521 : 슬립링 522 : 브러시 523 : 정류자 524 : 브러시 530 : 단자 600 : 축전지

본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 타이어와 유압구동장치의 내부의 실시예를 도시한 측단면도이고, 도2는 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 유압구동장치 및 발전기의 내부의 실시예를 도시한 정단면도이며, 도3은 종래의 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 유압부 격판 구조에 있어서 타이어의 진행방향에 대하여 직각방향으로 형성된 격판의 실시예를 도시한 투시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 격실이 장치되는 타이어(10)와, 유체압을 전달하는 유압호스, 휠(20) 내부에 장치되고 유체압을 이용하여 회전력을 발생시키는 유압구동장치(200) 및 상기 회전력을 이용하여 발전하는 발전기(300), 그리고 전기인출수단 등으로 구성된다.

도4에 도시된 바와 같이 타이어(10)에는 상기 타이어(10) 내부에 타이어의 진행방향에 대하여 사선방향으로 격판(110)이 형성되고, 상기 격판(110)사이에 유체를 격리 수용하는 격실(120)이 형성된다. 도4에 도시하지는 않았으나 여기에도 각각의 격실마다 격실(120) 내의 유체를 유압구동장치(200) 내부에 분출하는 분출용 유압호스(130)와 상기 유압구동장치(200) 내의 유체를 상기 격실 내부로 흡입하기 위한 흡입용 유압호스(140)가 장치되며, 상기 유압호스들은 상기 각각의 격실의 휠(20)과 유압구동장치의 하우징(210)에 체결된다.

도1 내지 2에 도시된 바와 같이 유압구동장치(200)는 휠(20) 내부에 고정되어 형성되되, 발전기(300)에 고정되는 하우징(210)과, 상기 하우징(210) 내부 중앙에 상기 분출용 유압호스(130)에서 분출된 유체에 의해 타이어와 반대로 회전하면서 회전력을 발생하는 구동기어(220)가 구비되며, 상기 구동기어의 회전력을 발전기(300)로 전달하기 위한 구동축(230)이 상기 구동기어 중심에서 연장되어 형성되고, 유체의 힘을 효율적으로 전달하기 위한 종동기어(240)들이 상기 구동기어(220)와 맞물려 장치된다.

그리고 도2에 도시된 유압호스(130)의 휠과의 체결부는 휠 외주벽면의 중간지점에 위치해 있으나, 이는 이해의 편의를 위한 것이고 실제 제작시에는 유체흐름시의 장애를 고려하여 도면상에서 볼때 좌측으로 이동시킴이 바람직하며, 유압호스 또한 유연한 소재를 이용함이 바람직하다.

또한, 발전기는 차축과 분리되어 휠(20) 내부에 장치되며, 휠(20)에 고정된 발전기의 하우징(310)과, 상기 하우징(310)에 고정되어 타이어와 동일방향으로 회전하며 자력을 생성하는 필드코일(320)이 구비되고, 상기 하우징(310)의 중앙에는 상기 구동축(230)에 의해 타이어의 반대방향으로 회전하며 전기를 발생시키는 회전자(330)가 위치한다.

본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

격실과 유압호스 및 유압구동장치(200)의 내부에 적정량의 유체가 채워지고타이어(10)가 차체의 하중을 받으며 A방향으로 회전하면, 상기 타이어(10)가 받는 차체의 하중에 의하여 제1 격실(120a), 제2 격실(120b), 제3 격실 (120c)는 순차적으로 눌려졌다가 다시 복원된다. 이때 도시된 바와 같이 압력을 받은 제2격실 (120b)에 채워진 유체는 유압구동장치(200) 방향으로만 유체를 분사하게 하는 체크밸브기능을 가진 분출용 유압호스(130b)를 통하여 구동기어(220)와 종동기어(240)가 맞물린 위치에 유체를 분사되게 되고, 이와 동시에 복원되는 제1 격실(120a)은 유압구동장치(200)내의 높아진 압력과 타이어의 복원에 따른 제1 격실(120a) 내에 낮아진 압력에 의하여 상기 유압구동장치(200)내의 유체의 일부를 격실(120)방향으로만 유체를 분사하게 하는 체크벨브기능을 가진 흡입용 유압호스(140a)를 통하여 흡입하게 된다. 구동기어(220)와 종동기어(240)가 맞물린 위치에 유체를 분사하면구동기어와 종동기어가 회전하게 되고, 구동기어의 중심부에 키이로 체결된 구동축(230)이 회전하게 되며, 발전기의 회전자가 휠(20)에 체결된 발전기 하우징(310)의 회전방향과 반대방향으로 회전하면서 발전이 이루어진다. 이때 구동기어(220)의 회전에 필요한 운동에너지는 상기와 같이 차체의 하중에 의해 격실내부의 유체가 받는 중력에너지로부터 변환된 것이므로, 본 발명은 자동차 주행에 필요한 에너지의 추가적 소모없이 상기 중력에너지를 운동에너지로 상기 운동에너지를 다시 전기에너지로 순차적으로 변환하여 생산할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에서 유압구동장치(200)는 기어펌프 방식을 적용하였으나, 구동축의 원활한 회전을 위해서 터어빈 방식이나, 베인 방식 등 이미 알려진 다른 형태의 구조를 이용할 수 있으며, 기어펌프 방식을 이용할 경우 가능한 한 종동기어와 구동기어를 비슷한 크기로 제작하는 것이 유체의 힘의 전달에 있어서 효율적이다.

도2에 도시된 바와 같이 휠(20) 내부에 설치된 유압구동장치(200)와 발전기(300)는 각각의 하우징(210)(310)에 의해 격리되어 형성된다. 이는 상기 발전기(300)에 유체가 유입될 경우 유체의 회전방향과 필드코일(320)의 회전방향이 반대가 되기 때문에 유체의 마찰에 의하여 휠(20)의 회전을 방해할 우려가 있기 때문에 유체와 유체에 의하여 휠(20)의 회전방향과 반대로 회전하는 구동기어(220)를 별도 하우징에 격리하고 구동축(230)만을 연장하여 회전자(330)를 회전하게 하기 위함이다. 이로 인하여 발전기(300)내의 필드코일(320)과 회전자(330)는 상호 마찰없이 원활하게 서로 반대방향으로 회전할 수 있다. 따라서 상기 유압구동장치의 하우징(210), 발전기 하우징(310) 및 필드코일(320)은 휠(20)에서 연장된 차축(340)을 중심으로 타이어(10)와 같은 방향으로 회전하는 반면, 상기 구동기어(220) 및 회전자(330)는 상기 구동축(230)을 중심으로 상기 타이어(10)와 반대방향으로 회전하게 되므로 고정자와 고정자 내에서 회전하는 회전자로 구성된 일반적인 발전기와 비교할 때 더욱 빠른 자속변화를 가지게 되어 높은 기전력을 얻을 수 있게 된다.

상기 구동기어 (220)와 종동기어(240), 구동축(230)과 유압구동장치의 하우징(210), 발전기 하우징(310) 및 필드코일(320)과 회전자(330)가 상호 반대 방향으로 원할히 회전할 수 있도록, 필요한 위치에 기밀용 베어링 등 마찰을 최소화하고 기밀을 유지할 수 있는 수단을 구비할 수 있다.

또한, 상기 타이어(10)내부의 격실(120)은 도1 내지 도2에 도시된 바와 같이 타이어의 내벽, 격판(110), 휠의 외주벽면을 이용하여 유체를 격리하고 있으나, 격실의 기밀유지를 위한 격판(110)을 대신하여, 기밀성 소재를 이용하여 분출용 유압호스와 분출용 유압호스의 연결부가 형성되며 그 외형이 격실(120)의 형태를 가지고 그 내부에 유체가 충진되는 튜브를 다수 장착하여 격실로 이용할 수 있다.

튜브 형태 격실의 외형을 보다 상세하게는 표현하면, 타이어의 진행방향에 대하여 수평방향 또는 사선방향으로 형성되는 격판(110)의 두께의 중간지점의 연결점들과, 휠(20) 외주벽면 연결점들 및 타이어의 내벽면 연결점들로 튜브형태 격실의 외형구조가 구성된다고 할 수 있다.

그리고 이러한 튜브구조의 격실은, 격판(110)으로 형성된 격실에 비해, 격판형성으로 인한 타이어의 손상을 예방하고, 상대적으로 간편하게 격실의 기밀이 유지되는 등의 잇점이 있다.

도5는 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치의 전류인출수단 및 필드코일 접지수단의 실시예를 도시한 단면도이다. 전류인출수단으로서 회전체로부터 슬립 접지하여 전기를 인출할 수 있도록 이미 알려진 다양한 수단을 이용할 수 있을 것이나, 바람직한 일실시예로서 하기와 같이 구동축의 연장된 외주면에 전기인출수단(400)을 구비하는 방식을 적용할 수 있다. 또한 인출된 전류의 일부는 필드코일의 여자전류로 공급할 수 있을 것인바 역시 이미 알려진 다양한 수단의 접지방식 이외에 하기와 같은 필드코일 접지수단(500)을 차축(340)의 외주면에 구비하는 방식을 적용할 수 있을 것이다.

도시된 바와 같이 휠(20)에서 연장된 차축(340)의 외주면을 에워싸면서 필드코일 접지수단(500)이 형성되고, 구동기어(220)에서 부터 차축의 홀(341)을 관통하여 외부로 연장된 구동축(230)의 바깥쪽 외주면을 에워싸면서 전기인출수단(400)이 형성된다. 세부적으로 도시되지는 않았으나 필드코일(320)의 리드선은 상기 차축 (340)의 외주면과 내주면 사이에 매설되어 필드코일 접지수단(500)과 연결될 수 있고, 회전자(330)의 코일 리드선은 상기 구동축(230)의 내부에 매설되어 전기인출수단(400)과 연결될 수 있다. 이는 필드코일(320)은 차축(340)과 같은 방향으로 회전하고 회전자(330)은 구동축(230)과 같은 방향으로 회전하므로 각각의 리드선들이 회전에 의하여 꼬이는 현상을 막기 위함이다. 상기 전기인출수단(400)과 필드코일 접지수단(500)은 하기에서 설명하는 바와 같이 회전체로부터 접점을 유지하기 위한 구성을 가지게 된다.

도6은 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치에 있어서 직류를 인출하기 위한 전류인출수단 및 필드코일 접지수단의 실시예를 도시한 사시도이다. 상기 발전기(300)에서 유도되는 전류는 교류전류이므로 이를 직류로 전환하여 인출하기 위한 전기인출수단(400)과 직류로 전환된 여자전류를 필드코일에 공급하기 위한 필드코일 접지수단(500)의 구조이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 의하여 교류를 직류로 전환하여 전류를 인출하기 위해서는 상기 휠(20)의 중심부에 상기 구동축(230)이 관통될 수 있도록 중심에 홀(341)을 가진 차축(340)이 형성되고, 상기 구동축(230)은 휠(20) 및 차축(340)을 관통하며 외부로 연장되어 형성됨이 바람직하다. 또한 상기 전기인출수단(400)은 차대에 고정된 하우징(410)과, 상기 하우징(410) 외주면에 형성되어 전기인출을 위한 단자(430)와, 상기 하우징(410) 내부에 형성되되 상기 구동축(230)에 고정된 정류자(421) 및 상기 단자(430)와 연결되고 정류자(421)에 접지된 브러시(422)로 구성된 전류인출부(420)를 더 포함한다. 여자전류를 필드코일에 공급하기 위한 필드코일 접지수단(500)은 상기 차축(340) 외주를 에워싸며 차대에 고정된 하우징(510)과, 상기 하우징(510) 외주면에 형성되어 여자전류를 공급하기 위한 단자(530)와, 상기 하우징(510) 내부에 형성되되 상기 차축(340)에 고정된 슬립링(521) 및 상기 단자(530)와 연결되고 슬립링(521)에 접지된 브러시(522)로 구성된 접지부(520)로 구성된다.

상기와 같은 구조에 의하여 전기인출수단(400)의 정류자(421)와 브러시(422)에 의하여 교류전류가 직류로 전환되며, 전환된 직류전류는 축전지 또는 다른 장치로 전달되고 그중 일부는 필드코일 접지수단(500)의 슬립링(521)과 브러시(522)에 의하여 직류의 여자전류를 필드코일에 공급할 수 있다.

도7은 본 발명에 따른 타이어에 가해지는 하중을 이용한 발전장치에 있어서 교류를 인출하기 위한 전류인출수단 및 필드코일 접지수단의 실시예를 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 직류전류를 인출하기 위하여, 상기 휠(20)의 중심부에 상기 구동축(230)이 관통될 수 있도록 중심에 홀(341)을 가진 차축(340)이 형성되고, 상기 구동축(230)은 휠(20) 및 차축(340)을 관통하며 외부로 연장되어 형성되며, 상기 전기인출수단(400)은 차대에 고정된 하우징(410)과, 상기 하우징(410) 외주면에 형성되어 전기인출을 위한 단자(430)와, 상기 하우징(410) 내부에 형성되되 상기 구동축(230)에 고정된 슬립링(423) 및 상기 단자(430)와 연결되고 슬립링 (423)에 접지된 브러시(424)를 더 포함한다. 여자전류를 필드코일에 공급하기 위하여, 상기 차축(340) 외주를 에워싸며 차대에 고정된 하우징(510)과, 상기 하우징(510) 외주면에 형성되어 여자전류를 공급하기 위한 단자(530)와, 상기 하우징(510) 내부에 형성되되 상기 차축(340)에 고정된 정류자(523) 및 상기 단자(530)와 연결되고 정류자(523)에 접지된 브러시(524)로 구성된다.

상기와 같은 구조에 의하여 전기인출수단(400)의 슬립링(423)과 브러시(424)에 의하여 교류전류를 전환없이 인출하고 인출된 교류전류는 축전지 또는 다른 장치로 전달되고, 그중 일부는 필드코일 접지수단(500)의 정류자(523)과 브러시(524)에 의하여 직류로 전환되어 직류의 여자전류가 필드코일에 전달될 수 있다.

상기 내용은 발명의 구체적인 실시의 목적을 위하여 실시예로 표현하였으나 본 발명의 내용은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 그 기술사상과 균등범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있을 것이므로 본 발명의 권리범위는 청구범위에 의해 제한적으로 해석될 수 없다.

본 발명은 타이어를 이용하여 구동하는 모든 수송수단에 이용할 수 있으며, 일반자동차는 물론 전기자동차와 하이브리드자동차, 컨테이너차량, 지게차, 굴삭기, 불도저 등의 특수차량, 트랙터, 전기운반차, 골프카, 전기용 2륜차, 전기자전거 등에 두루 사용될 수 있어 산업상 이용가능성은 매우 크다고 할 것이다.




 
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