WO2009145544A2 - 진동 발전기 - Google Patents

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WO2009145544A2
WO2009145544A2 PCT/KR2009/002773 KR2009002773W WO2009145544A2 WO 2009145544 A2 WO2009145544 A2 WO 2009145544A2 KR 2009002773 W KR2009002773 W KR 2009002773W WO 2009145544 A2 WO2009145544 A2 WO 2009145544A2
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gear
fixed
drive shaft
planetary gear
crank
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홍재호
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제너럴로터(주)
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
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    • H02K7/1876—Linear generators; sectional generators with reciprocating, linearly oscillating or vibrating parts
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    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/108—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction clutches
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
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    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1892—Generators with parts oscillating or vibrating about an axis

Definitions

  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a vibration damping device for vibration damping of vibration of an automobile engine, vibration between a car wheel shaft and a car body, vibration due to mechanical relative movement occurring in a truck and a bus, There is an object to provide a vibration generator in which an excitation force of an object inevitably vibrating in an engine or the like is converted into electricity and used.
  • a crank having an elastic body configured to receive vibration energy effectively from an oscillating object, a unidirectional output device having a planetary gear train and a unidirectional clutch bearing characterized by a separate drive shaft, A converter (DC-DC converter) that converts a variable rectified voltage generated in the generator to a constant output voltage to enable charging by a battery, DC converter, a battery for storing output electric power, a frame for fixing and fixing the above components, and a conventional electric / electronic control device.
  • DC-DC converter DC-DC converter
  • the present invention provides a vertical bracket and a vertical bracket vertically spaced apart from each other and vertically disposed on one side of an upper surface of a base frame,
  • Directional output drive device is fixed between the one side bracket and the other side bracket, and one side drive shaft and the other side drive shaft of the unidirectional output drive device are rotatable on one side surface bracket and the other side surface bracket, respectively.
  • one end of the spring is fixed to one end of the one crank and the other crank, and the other end of the spring is held in contact with the one vertical crank and the other vertical crank, and the other crank is supported by the one crank and the other crank.
  • the speed increasing gear device is fixed to the base plate so as to rotate under the rotational force of the ring gear of the device
  • the multiplying type generator is connected to the speed increasing gear device
  • the variable rectifying voltage generated from the multipole generator is converted into a constant output voltage
  • the base frame is fixed to a third object other than the vibrating body
  • the unidirectional output drive apparatus is identical to the one-side drive shaft
  • the other side drive shaft is spaced apart from each other with a slight distance therebetween, and a support bearing is axially installed and fixedly inserted into one side bracket and the other side bracket, and a normal direction clutch bearing inner ring is fixedly installed at one end of one side drive shaft,
  • a flange is fixed to one side of the ring gear by a fixing screw,
  • a ring gear is formed on an outer circumferential surface of the ring gear, an inner gear difference of a plurality of rows is formed on an inner diameter of the ring gear, a
  • FIG. 1 is a schematic view showing a vibration generator of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a unidirectional output drive apparatus of the vibration generator of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing an operating state of each row of the vibration generator of the present invention.
  • frame 10-1 base frame
  • FIG. 1 is a schematic view of an overall structure of a vibration generator of the present invention, in which a frame 10 is provided for arranging and fixing vibration generator components.
  • the frame 10 is formed by vertically forming one vertical bracket 10-2 and the other vertical bracket 10-3 on one side of the upper surface of the base frame 10-1 and one side bracket 10-4,
  • the bracket 10-5 is fixed to the upper surface of the base frame 10-1 and one end of each bracket 10-5 is fixed to the one vertical bracket 10-2 and the other vertical bracket 10-3.
  • One side bracket 10-4 and the other side bracket 10-5 are fixed parallel to each other with a space formed therebetween, and a unidirectional output driving device 20 is fixed to the space.
  • the tip ends of the one drive shaft 20-1 and the other drive shaft 20-2 of the unidirectional output drive device 20 are respectively fixed to the one-side crank 10-6 and the other crank 10-7,
  • a spring 10-8 is fixed to one end of each of the vertical cranks 10-6 and 10-7 and the other end of the spring 10-8 is fixed to one vertical crank 10-2 and the other vertical crank 10- 10-3 so that the one crank 10-6 and the other crank 10-7 are supported by the springs and can vibrate.
  • An elastic body 10-9 made of rubber, polyurethane, a polymer compound material or the like is fixedly attached to the other side end of the one-side crank 10-6 and the other side crank 10-7, and the elastic body 10- 9 are configured so as to be brought into close contact with a vibrating object to transmit vibration of the vibrating object to the one crank 10-6 and the other crank 10-7.
  • one end of the link member 10-10 is connected to the one crank 10-6 and the other crank 10-7 So that the elastic body can be brought into close contact with a remote oscillating object.
  • the base frame 10-1 configured as described above is fixed to the third object so that the vibration of the vibrating body is limited to the motion of the crank.
  • a one-way output drive device 20 is inserted between the one side bracket 10-4 and the other side bracket 10-5 and a ring gear
  • the gear teeth are meshed with the idle gear 10-11 for the purpose of increasing the number of revolutions or for proper arrangement purpose of each constituent device so as to form the gear teeth of the speed increasing gear device 30 And is engaged with the gear fixed to the tip drive shaft.
  • the speed increasing gear device 30 is increased in speed by the output speed of the unidirectional output drive device 20 through the speed increasing gear device 30.
  • the rotor shaft of the multiphase generator 40 is connected to the speed increasing gear device 30, and the electricity generated by the multiphase generator 40 is converted into a constant output voltage to be charged by the battery To be charged to the battery 60 via the converter 50 which causes the battery 60 to be charged.
  • the above-described speed increasing gear device 30, the multi-pole generator 40, the converter 50, and the battery 60 are generally used as a necessary component to be constructed in ordinary renewable energy generation, And is not described in further detail herein.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the unidirectional output drive apparatus 20.
  • the other drive shaft 20-2 is spaced apart from the other drive shaft 20-2 by the same axis as the one drive shaft 20-1,
  • the first drive shaft 20-1 and the second drive shaft 20-2 are provided with gears for the first, second, third, and fourth rows. And are inserted and fixed to the one side bracket 10-4 and the other side bracket 10-5, respectively.
  • an inner ring of a normal direction clutch bearing 20-3 is fixedly disposed on one end of the one-side drive shaft 20-1.
  • a flange 20-4 is fixed to the outer ring of the normal direction clutch 20-3, Is fixed to one side of the ring gear 20-5 having a tooth shape on the outer periphery by a fixing screw so as to be easily checked.
  • the inner side of the ring gear 20-5 is empty, and a plurality of internal teeth difference is formed in the inner diameter of the ring gear 20-5.
  • a rotary bearing 20-6 is inserted into the ring gear 20-5 for smooth rotation on the opposite end inner circumferential surface on which the flange 20-4 is fixed and a circular flange 20-7 is inserted into the rotary bearing 20-6 and attached to the inner surface of the other side bracket 10-5.
  • the inner ring of the reverse one-way clutch bearing 20-8 is fixedly supported on the one-side drive shaft 20-1 together with the normal direction clutch bearing 20-3.
  • the outer ring of the reverse one- The center gear 20-9 is fixed, and the center gear meshes with the common planetary gear 20-10.
  • the common planetary gear 20-10 is meshed with the internal gear of the ring gear 20-5 and is the same as the cross section of the second row.
  • the inner gear of the reverse one-way clutch bearing 20-8 is fixedly supported on the other-side drive shaft 20-2, the center gear 20-9 is fixed to the outer ring of the reverse one-way clutch bearing 20-8, The gear 20-9 is engaged with the common planetary gear 20-10 and the common planetary gear 20-10 is engaged with the internal gear of the ring gear 20-5.
  • This is the same as the cross section of the third row shown in Fig.
  • the cross section of the second row and the cross section of the third row have the same cross sectional structure, and the one drive shaft 20-1 and the other drive shaft 20-2 are separated from each other with a slight gap therebetween.
  • An inner ring of the normal direction clutch bearing 20-3 is fixedly supported on the other drive shaft 20-2 and a center gear 20-9 is fixedly attached to an outer ring of the normal direction clutch bearing 20-3 And is engaged with the first planetary gear 20-11.
  • the first planetary gear 20-11 meshes with the second planetary gear 20-12 and then the second planetary gear 20-12 is engaged with the internal teeth formed on the inner peripheral surface of the ring gear 20-5 .
  • the first planetary gear 20-11 and the second planetary gear 20-12 are supported by a first planetary gear pin 20-13 and a second planetary gear pin 20-14, And the first planetary gear and the second planetary gear pin are fixedly attached to the other side bracket.
  • This structure is the same as the cross section of the fourth column.
  • the operation of the one-way clutch bearing is clearly distinguished according to the inserting direction as in the front and rear of the coin.
  • the normal direction clutch bearing 20-3 transmits the rotational force to the outer ring so that the outer ring rotates clockwise together.
  • the outer ring is a one-way clutch bearing of a conventional concept capable of idling in a clockwise direction.
  • the rotating force is transmitted to the outer ring so that the outer ring is rotated in the opposite direction together.
  • the rotating force is not transmitted to the outer ring, ,
  • the outer ring is a one-way clutch bearing of a conventional concept capable of idling in a counterclockwise direction.
  • the outer ring of the first-row direction clutch bearing 20-3 is fixedly attached by the ring gear 20-5 and the flange 20-4 so that it is rotated in the normal direction, but the normal-direction clutch bearing 20-3,
  • the outer ring rotates in the opposite direction due to the characteristics of the inner ring, the outer ring does not receive the rotational force and idles in the opposite direction to the rotation direction of the inner ring.
  • the common planetary gear 20-10 is being rotated in the normal direction, which again rotates the center gear 20-9 fixed to the outer ring of the inverse one-way clutch bearing 20-8 of the third row,
  • the one-side driving shaft 20-1 is rotated in the opposite direction as a result of the idle rotation of the inner ring when the outer ring rotates in the reverse direction due to the nature of the clutch bearing 20-8, No rotational force is transmitted to the fixed other-side drive shaft 20-2, and the other-side drive shaft 20-2 does not move.
  • the state of the fourth row is the state in which the ring gear 20-5 is rotating in the normal direction
  • the second planetary gear 20-12 engaged with the first planetary gear 20-11 is also rotated in the forward direction, .
  • the rotational force causes the center gear 20-9 attached to the outer ring of the fourth row of the right side clutch bearings 20-3 to rotate forward.
  • the inner ring does not receive the rotational force because it is idling with respect to the inner ring. Therefore, the other-side drive shaft 20-2 coupled thereto does not move, but the ring gear 20-5 rotates forward.
  • the inner ring of the first-row direction clutch bearing 20-3 is rotated in the normal direction and the rotational force is transmitted to the outer ring of the normal-direction clutch bearing 20-3 to rotate the ring gear 20- 5) in the forward direction (clockwise direction).
  • center gears 20-9 are fixedly attached to the outer rings of the reverse one-way clutch bearing 20-8, so that the outer ring can not transmit the reverse rotational force to the inner ring due to its characteristics, It is not.
  • the second planetary gear 20-12 of the fourth row is also in the normal rotation state, and the first planetary gear 20-11 engaged therewith rotates in the reverse direction,
  • the center gear 20-9 of the row is rotated in the forward direction.
  • the outer ring does not transmit the rotational force to the inner ring when the outer ring rotates forward, The rotational force is not transmitted and the other-side driving shaft 20-2 does not move.
  • the ring gear 20-5 is constantly output in the forward direction and the forward rotation of the drive shaft of the speed- The fixed gear is rotated in only one direction, which results in rotation of the generator rotor in only one direction.
  • the left and right one-side drive shaft 20-1 and the other-side drive shaft 20-2 can be independently operated separately, and the ring gear 20-5 can be rotated forwardly. Further, Rotate the ring gear with teeth to the outer periphery regardless of whether the drive shaft is rotated forward or reverse, or alternately rotated forward and reverse alternately between the two axes.
  • the present vibration generator in a train which reciprocates a long distance one day at a time, a large amount of electricity is produced by locating more than one hundred vibration generators between a vehicle body and an axle And it is possible to reduce the driving load of the generator when mounted on one side of the automobile engine, so that the hybrid automobile can be operated at high efficiency by charging the battery even in the electrically driven hybrid vehicle as well as the expensive fuel saving.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 분리된 구동축의 양 선단에 탄성체를 구비한 크랭크를 부착시키고 빠르고 강력한 물체의 진동에너지를 크랭크의 왕복운동으로 입력의 회전방향과 무관하게 한 방향으로만 회전출력되는 유성기어 트레인과 일 방향 클러치베어링으로 구성된 일 방향 출력장치로 한 방향으로만 회전출력시킨 토크를, 증속기어 장치를 통해 회전수를 증속 후, 지속적으로 발전기의 회전자를 회전시켜 전력을 얻도록 한 진동 발전기에 관한 것이며, 일측 및 타측의 구동축에 고정되는 탄성체를 부착한 크랭크가, 빠르고 강력하게 진동하는 물체로부터 진동에너지를 전달받아 유성기어트레인과 일방향클러치로 구성되어지고, 분리된 구동축을 특징으로하는 일 방향 출력장치의 링기어가 회전하며, 발전기의 회전자를 지속적으로 회전시켜 전기적 발전을 가능하게 하는 매우 경제적이며 효과적인 장치이다.

Description

진동 발전기
본 발명은 진동하는 물체의 진동에너지를 전기에너지로 변환하여 사용할 수 있는 진동 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분리된 구동축의 양 선단에 탄성체를 구비한 크랭크를 부착시키고 빠르고 강력한 물체의 진동에너지를 크랭크의 왕복운동으로 입력의 회전방향과 무관하게 한 방향으로만 회전출력되는 유성기어 트레인과 일 방향 클러치베어링으로 구성된 일 방향 출력장치로 한 방향으로만 회전출력시킨 토크를, 증속기어 장치를 통해 회전수를 증속 후, 지속적으로 발전기의 회전자를 회전시켜 전력을 얻도록 한 진동 발전기에 관한 것이다.
종래 발전기는 화력발전, 수력발전, 동력발전이든 모두다 회전을 하여 발전을 한다. 따라서 발전에 사용되는 자석은 주로 회전목적에 사용되거나 회전하는 코일 바깥쪽에 반원모양으로 고정되기도 한다. 또한 전기를 외부에서 주어 전자석을 인위적으로 만들어 발전에 사용하여 큰 전기를 얻기도 한다. 하지만 모두가 회전동력으로 매우 큰 에너지를 매체로 하여 발전을 하는 시스템으로 되어있다. 또한 발전할 때 운동에너지가 크기 때문에 소음이 많이 나고 부피가 크다. 따라서 발전에 상용되어지는 자석은 모두 회전체를 위주로 구성되어있으며 N극과 S극의 거리가 즉 자석의 두께가 대단히 크다. 또한 일부 왕복운동 발전하는 형태의 기술을 볼 수 있지만 자석의 하나의 두께가 매우 두꺼우며 보통 자석 한 개로 구성되는데 발전이 효과적으로 이루어지려면 자석의 두께만큼 빠르게 진동을 하여야 하는데 자석의 두께가 커 도저히 임으로 빠른 진동을 일으켜 발전을 하기가 어렵다.
그리고 일반적으로 진동하는 물체에서 전기적 에너지로 변환하고자 기계식, 전자식, 유.공압식 방법으로 다수의 사례가 있으나 그 효율성 및 경제성에서 적극적으로 실용화되지 못하고 있으며, 제한적으로 압전소자를 이용한 소량의 전력만을 얻을 수 있다는 문제가 있어왔다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 자동차 엔진의 진동, 자동차 바퀴축과 차체사이의 진동, 트럭과 버스, 기차나 전철의 주행시 발생하는 기구적 상대운동에 의한 진동, 산업용 디젤발전기 운전 또는 중.대형 선박운행 시 엔진등에서의 필연적으로 진동이 발생되는 물체의 가진력을 전기로 변환하여 이용 하고자 하는 진동 발전기를 제공하고자 하는 목적이 있다.
본 발명에서는 빠르고 강력한 진동에너지를 고효율의 전기에너지로 변환이 가능하도록 구성된 진동 발전기를 제공하고자 한다.
먼저, 진동하는 물체에서 효과적으로 진동에너지를 전달받도록 구성된 탄성체를 구비한 크랭크와, 분리된 구동축을 특징으로 하는 유성기어트레인과 일 방향 클러치베어링을 구비한 일 방향출력장치와, 일 방향으로 출력 회전하는 회전수를 높이기 위한 증속기어 장치와, 증속된 회전의 토크를 전달받아 발전을 하는 다극형 발전기와, 발전기에서 발생된 가변 정류전압을 일정출력전압으로 변환시켜 배터리로 충전 가능하게 하는 컨버터(DC-DC CONVERTER)와, 출력 전기를 저장하는 배터리와 상기의 구성품을 배치 후 고정하는 프레임 및 통상의 전기.전자 제어장치로 구성되는 고효율의 진동 발전기로 전기에너지를 얻고자 하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 베이스프레임의 상면 일측에 수직으로 일측수직브라켓과 타측수직브라켓이 서로 이격되어 고정되고, 일측수직브라켓과 타측수직브라켓에 일단이 닿도록 일측면브라켓과 타측면브라켓이 서로 평행하게 각각 베이스프레임 상면에 고정되며, 일측면브라켓과 타측면브라켓 사이에 일방향출력구동장치가 고정되되 일방향출력구동장치의 일측구동축과 타측구동축이 일측면브라켓과 타측면브라켓에 회전가능하게 지지되어 일측크랭크와 타측크랭크에 각각 고정되고, ㅅ자 형상의 일측크랭크와 타측크랭크의 일단에 각각 스프링의 일단이 고정되며, 스프링의 타단은 일측수직브라켓과 타측수직브라켓에 닿아 지지되고, 일측크랭크와 타측크랭크의 타단에 탄성체가 고정되어 진동체와 닿게 되며, 일방향출력구동장치의 링기어의 회전력을 받아 회전하도록 증속기어장치가 베이스판에 고정되고, 증속기어장치에는 다극형발전기가 연결되며, 다극형발전기에서 발생된 가변 정류전압을 일정출력전압으로 변환시켜 배터리로 충전 가능하게 하는 컨버터가 연결설치되고, 출력된 전기를 저장하는 배터리가 베이스프레임에 고정되며, 베이스프레임은 진동체가 아닌 제3의 물체에 고정되는 것을 특징으로 하며, 일방향출력구동장치는 일측구동축과 동일 축선으로 타측구동축이 서로 약간의 사이를 두고 이격되어 지지베어링이 축설되어 각각 일측면브라켓과 타측면브라켓에 삽입되어 고정되고, 일측구동축의 일단에 정일방향 클러치베어링 내륜이 고정 축설되며, 정일방향 클러치의 외륜에는 플랜지가 고정되고, 플랜지는 고정나사에 의해 링기어의 일측면에 고정되어 제1열이 형성되고, 링기어는 외주에 치형이 형성되고, 링기어의 내경에 다수열의 내치차가 형성되며, 링기어에서 플랜지가 고정된 반대쪽 단부 내주면에 회전베어링이 삽입되고, 원형의 플랜지가 회전베어링의 내륜에 삽입되어 상기 타측면브라켓의 내측면에 부착되며, 일측구동축에 정일방향 클러치베어링과 함께 역일방향 클러치베어링의 내륜이 고정 축설 되고, 역일방향 클러치베어링의 외륜에는 중앙기어가 고정되며, 중앙기어는 공동유성기어와 치합되고, 공동유성기어는 링기어의 내치차와 치합 되어져 제2열이 형성되고, 타측 구동축에 역일방향 클러치베어링 내륜이 고정 축설 되고, 역일방향 클러치베어링의 외륜에 중앙 기어가 고정되며, 중앙기어는 공동유성기어와 치합되고, 공동유성기어는 링기어의 내치차와 치합되어 제3열이 형성되며, 타측구동축에 정일방향 클러치베어링의 내륜이 고정 축설되고, 정일방향 클러치베어링의 외륜에는 중앙기어가 고정 부착되며, 중앙기어는 제1유성기어와 치합되고, 제1유성기어는 다시 제2유성기어와 치합되며, 제2유성기어는 링기어의 내주면에 형성된 내치와 치합되고, 제1유성기어와 제2유성기어는 제1유성기어핀과 제2유성기어핀으로 타측면브라켓에 고정 되어 제4열이 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 발전기를 제공한다.
도 1은 본 발명의 진동 발전기를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 진동 발전기의 일방향출력구동장치를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 진동 발전기의 각 열의 작동상태를 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
10 : 프레임 10-1 : 베이스프레임
10-2 : 일측수직브라켓 10-3 : 타측수직브라켓
10-4 : 일측면브라켓 10-5 : 타측면브라켓
10-6 : 일측크랭크 10-7 : 타측크랭크
10-8 : 스프링 10-9 : 탄성체
10-10 : 링크부재 10-11 : 아이들기어
20 : 일방향출력구동장치 20-1 : 일측구동축
20-2 : 타측구동축 20-3 : 정일방향클러치베어링
20-4 : 플랜지 20-5 : 링기어
20-6 : 회전베어링 20-7 : 플랜지
20-8 : 역일방향클러치베어링 20-9 : 중앙기어
20-10 : 공동유성기어 20-11 : 제1유성기어
20-12 : 제2유성기어 20-13 : 제1유성기어핀
20-14 : 제2유성기어핀 30 : 증속기어장치
40 : 다극형발전기 50 : 컨버터
60 : 배터리
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도 1은 본 발명의 진동 발전기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 진동 발전장치 구성품들을 배치 후 고정하도록 프레임(10)이 구비된다.
프레임(10)은 베이스프레임(10-1)의 상면 일측에 일측수직브라켓(10-2)과 타측수직브라켓(10-3)이 수직으로 형성되고, 일측면브라켓(10-4)과 타측면브라켓(10-5)이 베이스프레임(10-1)의 상면에 고정되되 각각의 일단이 일측수직브라켓(10-2)과 타측수직브라켓(10-3)에 고정된다. 일측면브라켓(10-4)과 타측면브라켓(10-5)은 서로 평행하게 고정되되 사이에 공간부가 형성되고, 그 공간부에 일방향출력구동장치(20)가 고정된다.
일방향출력구동장치(20)의 일측구동축(20-1) 및 타측구동축(20-2)의 선단이 ㅅ형의 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)에 각각 고정되고, 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)의 일측단에는 스프링(10-8)이 각각 고정되며, 스프링(10-8)의 타단은 일측수직브라켓(10-2)과 타측수직브라켓(10-3)에 밀착 지지되어 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)가 스프링에 지지되어 진동 운동을 할 수 있게 된다.
그리고 상기 ㅅ형의 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)의 타측단에 각각 고무, 폴리우레탄, 고분자화합물질 등으로 이루어진 탄성체(10-9)가 고정 부착되고, 탄성체(10-9)는 진동하는 물체에 밀착 되도록 구성되어 진동하는 물체의 진동을 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)로 전달한다.
여기서, 상기 탄성체(10-9)를 도면에서처럼 링크부재(10-10)의 선단에 부착 시킨후 상기 링크부재(10-10)의 일단을 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)의 타측단과 결합하여 원거리의 진동물체에 상기 탄성체를 밀착하게 할 수 있다.
이상과 같이 구성된 베이스프레임(10-1)을 제3의 물체에 고정하여 진동체의 진동이 크랭크의 운동에 한정되게 한다.
그리고, 상기 일측면브라켓(10-4) 및 타측면브라켓(10-5)의 사이로 일방향 출력구동장치(20)가 삽입되고, 상기 일방향출력구동장치(20)의 회전출력이 발생되는 링기어(20-5)의 외주면에는 기어 치형이 형성되며, 이러한 기어치형은 회전수 증가를 목적으로 하거나 각 구성장치의 적정한 배치 목적을 위해 아이들기어(10-11)와 치합되어 증속기어장치(30)의 선단 구동축에 고정된 기어와 맞물리게 된다.
이러한 증속기어장치(30)는 일방향출력구동장치(20)의 출력 회전수를 상기 증속기어장치(30)를 거쳐 발전가능한 회전수로 증속된다.
또한 상기 증속기어장치(30)와 연계하여 다극형발전기(40)의 회전자축이 연결되고, 상기 다극형발전기(40)에서 생산된 전기는 가변 정류전압을 일정출력전압으로 변환시켜 배터리로 충전 가능 하게하는 컨버터(50)를 거쳐 배터리(60)로 충전 되게 한다.
여기서, 상기의 증속기어장치(30), 다극형발전기(40), 컨버터(50), 배터리(60)는 일반적으로 통상의 신.재생에너지 발전에 구성되어지는 필요구성품으로서 시중 구매 또는 제작하여 사용 가능한 공지 기술의 부품이며, 이에 부가적인 설명은 생략한다.
도 2는 일방향 출력구동장치(20)의 단면도를 도시하고 있는데, 먼저 일측구동축(20-1)과 동일 축선으로 타측구동축(20-2)이 서로 사이를 두고 이격 되어져 있으며, 이 이격된 사이에 제1열, 제2열, 제3열, 제4열의 기어가 설치되고, 상기 일측구동축(20-1)과 타측구동축(20-2)은 각각 원활한 회전을 위해 지지베어링(20-15)이 축설되어 각각 상기 일측면브라켓(10-4)과 타측면브라켓(10-5)에 삽입되어 고정된다.
한편, 상기 일측구동축(20-1)의 일단에 정일방향 클러치베어링(20-3) 내륜이 고정 축설되고, 상기 정일방향 클러치(20-3)의 외륜에는 플랜지(20-4)가 고정되어 분해.점검이 용이하도록 고정나사에 의해 외주에 치형을 갖는 링기어(20-5)의 일측면에 고정된다.
이상의 구성은 도 2에 도시된 제1열의 단면과 같다.
링기어(20-5)는 내측이 비어있고, 링기어(20-5)의 내경에 다수열의 내치차가 형성된다. 그리고 링기어(20-5)에서 플랜지(20-4)가 고정된 반대쪽 단부 내주면에 원활한 회전을 위해 회전베어링(20-6)이 삽입되고, 원형의 플랜지(20-7)가 상기 회전베어링(20-6)의 내륜에 삽입되어 상기 타측면브라켓(10-5)의 내측면에 부착되어 진다.
상기 일측구동축(20-1)에는 정일방향 클러치베어링(20-3)과 함께 역일방향 클러치베어링(20-8)의 내륜이 고정 축설 되어있고, 상기 역일방향 클러치베어링(20-8)의 외륜에는 중앙기어(20-9)가 고정되어 있으며, 상기 중앙기어는 공동유성기어(20-10)와 치합된다.
상기 공동유성기어(20-10)는 상기 링기어(20-5)의 내치차와 치합 되어져 제2열의 단면과 같다.
한편, 타측 구동축(20-2)에도 역일방향 클러치베어링(20-8) 내륜이 고정 축설 되고, 상기 역일방향 클러치베어링(20-8)의 외륜에 중앙 기어(20-9)가 고정되며, 중앙기어(20-9)는 상기 공동유성기어(20-10)와 치합되고, 다시 공동유성기어(20-10)는 상기 링기어(20-5)의 내치차와 치합된다. 이는 도 2에 도시된 제3열의 단면과 같다.
여기서 제2열의 단면과 제3열의 단면은 동일한 단면 구조이고, 일측구동축(20-1)과 타측구동축(20-2)이 약간의 사이를 두고 나뉘어져 있는 구조이다.
그리고, 상기 타측구동축(20-2)에는 상기 정일방향 클러치베어링(20-3)의 내륜이 고정 축설되고, 정일방향 클러치베어링(20-3)의 외륜에는 중앙기어(20-9)를 고정 부착한 후, 제1유성기어(20-11)와 치합된다.
제1유성기어(20-11)는 다시 제2유성기어(20-12)와 치합시킨 후 상기 제2유성기어(20-12)를 상기 링기어(20-5)의 내주면에 형성된 내치와 치합시킨다.
여기서, 상기 제1유성기어(20-11)와 제2유성기어(20-12)는 제1유성기어핀(20-13)과 제2유성기어핀(20-14)으로 각각 지지되고, 상기 제1유성기어 및 제2유성기어핀은 상기 타측면브라켓에 부착 고정 되어진다.
이러한 구조는 제4열 단면과 같다.
이상과 같이 일방향출력구동장치(20)의 제1열에서 4열까지의 단면구성이 완료되고, 이상에서 구성완료 된 일방향 출력구동장치(20)의 동작관계 실시 예를 첨부한 도 3를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 일방향클러치베어링은 동전의 앞.뒤면과 같이 삽입하는 방향에 따라 그 동작이 확연하게 구분된다.
*이에 설명을 하면 정일방향 클러치베어링(20-3)은, 내륜을 시계방향으로 회전시키면, 회전력이 외륜에 전달되어져 외륜이 함께 시계방향 회전되고, 내륜을 역방향으로 회전시키면 회전력이 외륜에 전달되지 않고 내륜만 회전되며, 이때 외륜은 시계방향으로 공회전이 가능한 통상 개념의 일방향 클러치베어링이다.
역일방향 클러치베어링(20-8)은 내륜을 반시계방향으로 회전시키면 회전력이 외륜에 전달되어져 외륜이 함께 역방향으로 회전되고, 내륜을 시계방향으로 회전시키면 회전력이 외륜에 전달되지 않고 내륜만 회전되며, 이때 외륜은 반시계방향으로 공회전이 가능한 통상 개념의 일방향 클러치베어링이다.
첫 번째로 강하고 빠르게 진동하는 물체로부터 크랭크가 움직여 일측구동축(20-1)이회전되고, 회전 방향이 역방향(반시계방향)으로 회전되는 경우, 제1열의 정일방향 클러치베어링(20-3)의 내륜은 외륜에 대해 역방향으로 일측 구동축과 함께 공회전한다.
그리고 제2열의 역일방향 클러치베어링(20-8)의 내륜도 역방향 회전되고, 이때 역일방향 클러치베어링(20-8)의 특성상 내륜이 역회전할 때, 외륜에 회전력이 전달되어져 외륜과 일체인 중앙기어(20-9)가 같이 역회전한다. 그리고, 중앙기어(20-9)와 치합된 공동유성기어(20-10)는 회전방향이 바뀌어 정방향(시계방향)으로 회전되고, 이때의 회전력은 치합된 링기어(20-5)에 전달되어져 정방향 회전을 하게 되며, 정방향 회전은 증속기어장치(30)의 구동축 선단에 고정된 기어에 전달되어진다.
여기서, 제1열의 정일방향 클러치베어링(20-3)의 외륜은 링기어(20-5)와 플랜지(20-4)로 고정 부착되어 있어서 정방향으로 회전되나, 정일방향 클러치베어링(20-3)의 특성상 내륜이 역회전 할 때, 외륜은 회전력을 전달받지 못하고 내륜의 회전방향과 반대로 공회전하게 되므로 간섭이 없다.
한편, 제3열에 있어 일측구동축(20-1)의 역 회전력은 타측구동축(20-2)과는 이격 되어 있기때문에 타측구동축(20-2)에는 역 회전력이 전달되지 않는다.
그러나, 공동유성기어(20-10)가 정방향 회전되고 있고, 이는 다시 제3열의 역일방향 클러치베어링(20-8)의 외륜에 고정된 중앙기어(20-9)를 역방향으로 회전시키고, 역일방향 클러치베어링(20-8)의 특성상 외륜이 역방향 회전할 때, 내륜에 대해 공회전하므로 결과적으로 일측구동축(20-1)이 역회전할 때, 제3열 역일방향 클러치베어링(20-8) 내륜에 고정된 타측구동축(20-2)에는 아무런 회전력이 전달되지 못해 타측구동축(20-2)은 움직이지 않는다.
이때, 제4열의 상태는 링기어(20-5)가 정회전 되고 있는 상태이므로, 이와 치합된 제2유성기어(20-12)도 정회전되고, 치합된 제1유성기어(20-11)는 역회전한다. 이때의 회전력은 제4열의 정일방향 클러치베어링(20-3)의 외륜에 부착된 중앙기어(20-9)를 정회전시키게 되나, 정일방향 클러치베어링(20-3)의 특성상 외륜이 정회전 될 때, 내륜에 대해 공회전 상태이므로 내륜은 회전력을 전달받지 못한다. 따라서 이와 결합된 타측구동축(20-2)은 움직이지 않지만 상기 링기어(20-5)는 정회전한다.
두 번째로, 여기서 다시 스프링의 반력으로 크랭크가 움직여 일측측구동축(20-1)을 시계방향인 정방향으로 회전시킬 때를 설명하면 다음과 같다.
제1열의 정일방향 클러치베어링(20-3)의 내륜이 정회전 되고, 이때의 회전력은 정일방향 클러치베어링(20-3)의 외륜에 전달되어 플랜지(20-4)와 연결된 링기어(20-5)를 정방향(시계방향) 회전시킨다.
그리고, 같은 일측구동축(20-1)에 고정 축설된 제2열의 역일방향 클러치베어링(20-8)의 내륜은 정방향 회전할 때, 역일방향 클러치베어링(20-8)의 특성상 내륜은 외륜에 대해 회전력을 전달시키지 못하고 회전함으로 정방향으로 일측구동축(20-1)과 함께 회전 한다.
또, 일측구동축(20-1)이 정회전(시계방향) 할 때 타측구동축(20-2)과는 이격 되어있어 타측구동축(20-2)에는 회전력이 전달되지 않는다. 그러나, 링기어(20-5)는 정회전 상태여서 제2열 및 제3열의 공동유성기어(20-10) 역시 정방향 회전 상태이고, 이와 맞물린 제2열 및 제3열의 중앙기어(20-9)들은 역방향 회전을 하게 된다.
그러나, 중앙기어(20-9)들은 역일방향 클러치베어링(20-8)의 외륜들에 각각 고정 부착 되어있어 특성상 외륜은 역방향 회전력을 내륜에 전달치 못하고 회전 하여 타측구동축(20-2)은 움직이지 않는다.
또, 링기어(20-5)가 정회전 상태에서는 제4열의 제2유성기어(20-12)는 역시 정회전 상태이고, 이와 맞물린 제1유성기어(20-11)는 역회전하여 제4열의 중앙기어(20-9)를 정방향으로 회전키나, 정일방향 클러치베어링(20-3)의 특성상 외륜이 정회전할 때 내륜에 회전력을 전달하지 못하고 정방향으로 회전되어 타측구동축(20-2)에 회전력이 전달되지 않아 타측구동축(20-2)은 움직이지 않는다.
따라서, 일측구동축(20-1)이 정회전할 때나 역회전할 때, 타측구동축(20-2)에는 어떠한 외력도 전달되어 지지않고 타측구동축(20-2)은 움직이지 않는다.
이상에서 보듯이 일측구동축(20-1)이 역회전할 때나, 정회전할 때, 링기어(20-5)는 항상 정방향 출력이 되어, 이에 치합되어지는 증속기어장치(30)의 구동축 선단에 고정된 기어는 한 방향으로만 회전되어, 결과적으로 발전장치 회전자를 한 방향으로만 회전되게 한다.
이와 같은 결과는 타측구동축(20-2)이 정회전할 때나 역방향 회전할 때, 링기어(20-5)가 정회전 되며 이때 일측구동축(20-1)은 움직이지 않는다.
그러므로, 좌.우의 일측구동축(20-1) 및 타측구동축(20-2)을 각각 독립적으로 따로따로 작동시켜 링기어(20-5)를 정회전 출력시킬 수가 있으며 또한, 두 구동축을 동시에 정회전 시킬 때나 역회전시킬 때, 또는 한 구동축만 정회전 시키거나 역회전 시킬때, 또는 교대로 두 축을 교번하여 정.역 회전시킬 때나, 관계없이 외주에치형을갖는링기어를 정회전시킨다.
이러한 결과로 강하고 빠르게 진동하는 물체로부터 일측구동축(20-1) 및 타측구동축(20-2)의 선단에 고정 부착된 크랭크가 움직이고, 스프링(10-8)의 반력으로 일측구동축(20-1) 및 타측구동축(20-2)이 정.역회전방향에 관계없이 링기어(20-5)를 정회전 시키며, 이후 증속기어장치(30)에 의해 증속 회전되고, 항상 일방향으로 발전기의 회전자를 회전시켜 지속 발전을 가능하게 할 수 있다.
아울러 좌.우 구동축이 동시에 정.역 회전되는 경우는 보다 높은 출력 구동을 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 진동하는 물체들 즉, 지상의 수많은 오토바이, 승용차, 버스, 트럭과 지하로 운행하는 전철과 해상에서 운행하는 중.대형 선박과 각종 산업용 기계들에서 엔진이나 모터의 구동시 상대적 기구운동으로 인하여 필연적으로 강하고 빠른 진동이 발생한다. 이러한 진동 물체들을 효율적으로 운전하기 위하여, 발생되는 진동을 억제하거나 감쇄 시키는 방법에 있어서는 많은 기술적 진보가 있어 왔으나, 현실적으로 이러한 진동에너지를 이용하여 전기로 변환 사용 하고자 하는 경우는 소수이다. 이에 본 진동 발전기의 실시 예로서 하루에도 긴 거리를 빠르게 왕복하는 기차에 있어서 열 량의 차량을 연결하여 주행 할 때, 일 백대 이상의 진동 발전기를 차체와 차축 사이에 위치시켜 많은양의 전기를 생산 할 수 있으며, 자동차 엔진의 일측면에 장착시 제네레이터의 구동 부하를 감소시켜 고가의 연료 절약은 물론, 전기 구동의 하이브리드 자동차에서도 배터리를 충전시켜 고효율로 운행되어 질 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 베이스프레임(10-1)의 상면 일측에 수직으로 일측수직브라켓(10-2)과 타측수직브라켓(10-3)이 서로 이격되어 고정되고, 일측수직브라켓(10-2)과 타측수직브라켓(10-3)에 일단이 닿도록 일측면브라켓(10-4)과 타측면브라켓(10-5)이 서로 평행하게 각각 베이스프레임(10-1) 상면에 고정되며, 일측면브라켓(10-4)과 타측면브라켓(10-5) 사이에 일방향출력구동장치(20)이 고정되되 일방향출력구동장치(20)의 일측구동축(20-1)과 타측구동축(20-2)이 일측면브라켓(10-4)과 타측면브라켓(10-5)에 회전가능하게 지지되어 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)에 각각 고정되고, ㅅ자 형상의 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)의 일단에 각각 스프링(10-8)의 일단이 고정되며, 스프링(10-8)의 타단은 일측수직브라켓(10-2)과 타측수직브라켓(10-3)에 닿아 지지되고, 일측크랭크(10-6)와 타측크랭크(10-7)의 타단에 탄성체(10-9)가 고정되어 진동체와 닿게 되며, 일방향출력구동장치(20)의 링기어(20-5)의 회전력을 받아 회전하도록 증속기어장치(30)가 베이스판(10-1)에 고정되고, 증속기어장치(30)에는 다극형발전기(40)가 연결되며, 다극형발전기(40)에서 발생된 가변 정류전압을 일정출력전압으로 변환시켜 배터리로 충전 가능하게 하는 컨버터(50)가 연결설치되고, 출력된 전기를 저장하는 배터리(60)가 베이스프레임(10-1)에 고정되며, 베이스프레임(10-1)은 진동체가 아닌 제3의 물체에 고정되는 것을 특징으로 하는 진동 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서, 일방향출력구동장치(20)는 일측구동축(20-1)과 동일 축선으로 타측구동축(20-2)이 이격되어 각각 일측면브라켓(10-4)과 타측면브라켓(10-5)에 삽입되어 고정되되 일측구동축(20-1)과 타측구동축(20-2)에 지지베어링(20-15)이 축설되고, 일측구동축(20-1)의 일단에 정일방향 클러치베어링(20-3) 내륜이 고정 축설되며, 정일방향 클러치(20-3)의 외륜에는 플랜지(20-4)가 고정되고, 플랜지(20-4)는 고정나사에 의해 링기어(20-5)의 일측면에 고정되어 제1열이 형성되고,
    링기어(20-5)는 외주에 치형이 형성되고, 링기어(20-5)의 내경에 다수열의 내치차가 형성되며, 링기어(20-5)에서 플랜지(20-4)가 고정된 반대쪽 단부 내주면에 회전베어링(20-6)이 삽입되고, 원형의 플랜지(20-7)가 회전베어링(20-6)의 내륜에 삽입되어 상기 타측면브라켓(10-5)의 내측면에 부착되며,
    일측구동축(20-1)에 정일방향 클러치베어링(20-3)과 함께 역일방향 클러치베어링(20-8)의 내륜이 고정 축설 되고, 역일방향 클러치베어링(20-8)의 외륜에는 중앙기어(20-9)가 고정되며, 중앙기어는 공동유성기어(20-10)와 치합되고, 공동유성기어(20-10)는 링기어(20-5)의 내치차와 치합 되어져 제2열이 형성되고,
    타측 구동축(20-2)에 역일방향 클러치베어링(20-8) 내륜이 고정 축설 되고, 역일방향 클러치베어링(20-8)의 외륜에 중앙 기어(20-9)가 고정되며, 중앙기어(20-9)는 공동유성기어(20-10)와 치합되고, 공동유성기어(20-10)는 링기어(20-5)의 내치차와 치합되어 제3열이 형성되며,
    타측구동축(20-2)에 정일방향 클러치베어링(20-3)의 내륜이 고정 축설되고, 정일방향 클러치베어링(20-3)의 외륜에는 중앙기어(20-9)가 고정 부착되며, 중앙기어(20-9)는 제1유성기어(20-11)와 치합되고, 제1유성기어(20-11)는 다시 제2유성기어(20-12)와 치합되며, 제2유성기어(20-12)는 링기어(20-5)의 내주면에 형성된 내치와 치합되고, 제1유성기어(20-11)와 제2유성기어(20-12)는 제1유성기어핀(20-13)과 제2유성기어핀(20-14)으로 타측면브라켓(10-5)에 고정 되어 제4열이 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 발전기.
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