KR102059597B1 - 자가 충전형 무선토크장치 및 이를 이용하는 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자가 충전형 무선토크장치 및 이를 이용하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부가 비어있는 중공의 원통형상으로 형성된 본체, 상기 본체의 내부에 배치되도록 원통형상으로 형성되고, 외부로부터 토크를 전달받아 중심축을 기준으로 회전되는 샤프트, 상기 샤프트에 인가된 토크의 응력 변화를 측정하도록 상기 샤프트의 일측에 장착된 측정기, 상기 본체의 내부에 장착되고, 상기 측정기를 통해 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기, 상기 본체의 내부에 장착되고, 상기 송신기 및 상기 측정기가 작동되도록 전원을 공급하는 배터리 및 상기 샤프트와 기어결합되고, 상기 배터리를 충전하여 상기 송신기 및 상기 측정기에 실시간으로 전원을 공급하도록 상기 샤프트의 회전에 의해서 전기가 발생되는 발전기를 포함한다.

Description

자가 충전형 무선토크장치 및 이를 이용하는 시스템{SELF CHARGING TYPE WIRELESS TORQUE DEVICE AND SYSTEM THEREOF}

본 발명은 무선토크장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발전기를 구비하여 별도의 배터리 교체없이 측정기 및 송신기에 전원을 공급할 수 있는 자가 충전형 무선토크장치 및 이를 이용하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 축은 동력을 전달하기 위해 사용되는데, 이러한 축은 여러 조건에 따라 전달되는 동력의 효율의 차이가 발생하게 된다.

이러한 동력 전달의 효율을 측정하기 위해 스트레인 게이지가 이용되고, 상기 스트레인 게이지는 물체가 외력으로 변형될 때 등에 변형을 측정하는 측정기로, 전기식으로 측정하는 전기식 스트레인게이지(electrical strain gage)와 기계식으로 측정하는 기계식 스트레인게이지(mechanical strain gage)의 2종류로 구분할 수 있다.

전기식 스트레인게이지는 구조체가 변형을 일으킬 때에 부착된 스트레인게이지의 전기적 저항이 변하여 이로부터 변형률을 측정하는 것이고, 기계식 스트레인게이지는 두 점 사이의 미소한 거리변화를 기계적으로 측정하여 구조체의 변형률을 측정할 수 있다.

이때, 측정된 변형률은 송신기를 통해 송신하고, 전달된 데이터를 분석함으로써, 동력 전달의 효율을 측정할 수 있다.

하지만, 이러한 스트레인게이지 및 송수신시스템은 전원공급을 통해 작동되므로, 일반적으로 배터리로 전원을 공급하게 되는데, 배터리의 용량의 한계로 인해 배터리의 충전 또는 교체가 필요한 문제가 발생되었다.

등록실용신안공보 제 20-0391558호(2005.07.25.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 배터리 교체없이 측정기 및 송신기에 전원을 공급하도록 샤프트의 회전에 의해서 전기를 발생시키는 발전기가 구비된 자가 충전형 무선토크장치 및 이를 이용하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자가 충전형 무선토크장치는 내부가 비어있는 중공의 원통형상으로 형성된 본체, 상기 본체의 내부에 배치되도록 원통형상으로 형성되고, 외부로부터 토크를 전달받아 중심축을 기준으로 회전되는 샤프트, 상기 샤프트에 인가된 토크의 응력 변화를 측정하도록 상기 샤프트의 일측에 장착된 측정기, 상기 본체의 내부에 장착되고, 상기 측정기를 통해 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기, 상기 본체의 내부에 장착되고, 상기 송신기 및 상기 측정기가 작동되도록 전원을 공급하는 배터리 및 상기 샤프트와 기어결합되고, 상기 배터리를 충전하여 상기 송신기 및 상기 측정기에 실시간으로 전원을 공급하도록 상기 샤프트의 회전에 의해서 전기가 발생되는 발전기를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 샤프트의 일측 끝단에는 외측면을 따라 제 1 기어가 형성되고, 상기 제 1 기어와 대응되어 기어결합되도록 상기 발전기의 외측면을 따라 제 2 기어가 형성되어 상기 샤프트의 회전에 따라 상기 발전기가 구동되어 전기가 발생되는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제 1 기어의 측면에는 적어도 하나 이상의 삽입홈이 구비되고, 상기 삽입홈에 적어도 하나 이상의 상기 측정기가 삽입되어 응력 변화를 측정하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 측정기는 외부로부터 전달된 토크로부터 상기 샤프트의 응력변화를 측정하고, 측정된 응력변화를 전기신호로 변환하여 상기 송신기로 전달하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 발전기가 배치된 상기 본체의 내측면에는 제 3 기어가 형성되고, 상기 제 2 기어와 기어결합되어 감속기 역할을 수행하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 송신기에서 전달된 데이터를 안테나를 통해서 전달받도록 수신기가 구비된 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수신기는 전달된 데이터를 아날로그 신호로 변환시켜 데이터취득기로 전달하는 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 데이터취득기와 인터넷에 의해 연결되고, 상기 데이터취득기로부터 전달된 데이터를 기초로 응력 변화를 분석하여 모니터에 표시하도록 모니터기가 구비된 것일 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자가 충전형 무선토크장치를 이용한 자가 충전형 무선토크시스템은 외부로부터 전달받은 동력에 의해 회전되는 샤프트부, 상기 샤프트부의 회전에 따른 응력의 변화를 측정하는 게이지부, 상기 게이지부로부터 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기부, 상기 게이지부 및 상기 송신기부에 전원을 공급하는 배터리부, 상기 배터리부를 충전하도록 상기 샤프트부의 회전에 따라 회전되어 전기가 발생되는 발전기부, 상기 송신기부로부터 전달된 신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환하는 수신부, 상기 수신부로부터 전달된 아날로그 신호를 전달받는 데이터취득부 및 상기 데이터취득부로부터 전달된 데이터를 모니터에 표시하는 모니터부를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 모니터부는 상기 데이터취득부로부터 전달된 데이터를 기초로 응력 변화를 분석하여 모니터에 표시하는 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 샤프트부의 외측면에는 상기 샤프트부와 기어결합되어 회전되며 감속기 역할을 수행하도록 중공의 원통형상의 본체부가 구비된 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 자가 충전형 무선토크장치는 차량의 리어허브 감속기의 응력변화를 측정하도록 구비된 자가 충전형 무선토크장치가 구비된 리어허브 감속기일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 자가 충전형 무선토크장치 및 이를 이용하는 시스템은 별도의 배터리 교체없이 측정기 및 송신기에 전원을 공급하도록 샤프트의 회전에 의해서 전기를 발생시키는 발전기가 구비되어 실시간으로 배터리를 충전할 수 있고, 주기적인 배터리의 충전 또는 교체를 위한 구조가 불필요하여 콤팩트한 디자인을 갖는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 충전형 무선토크장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수신기, 데이터취득기 및 모니터기와 연결된 자가 충전형 무선토크장치를 개략적으로 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 충전형 무선토크장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 다수의 발전기가 구비된 자가 충전형 무선토크장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 자가 충전형 무선토크장치의 샤프트에 장착된 측정기를 나타낸 정면도 및 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 충전형 무선토크시스템을 도시한 블럭도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 충전형 무선토크장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수신기, 데이터취득기 및 모니터기와 연결된 자가 충전형 무선토크장치를 개략적으로 도시한 그림이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 충전형 무선토크장치의 단면도이다.

도 1내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 자가 충전형 무선토크장치(100)는 내부가 비어있는 중공의 원통형상으로 형성된 본체(110), 상기 본체(110)의 내부에 배치되도록 원통형상으로 형성되고, 외부로부터 토크를 전달받아 중심축을 기준으로 회전되는 샤프트(120), 상기 샤프트(120)에 인가된 토크의 응력 변화를 측정하도록 상기 샤프트(120)의 일측에 장착된 측정기(130), 상기 본체(110)의 내부에 장착되고, 상기 측정기(130)를 통해 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기(140), 상기 본체(110)의 내부에 장착되고, 상기 송신기(140) 및 상기 측정기(130)가 작동되도록 전원을 공급하는 배터리(150) 및 상기 샤프트(120)와 기어결합되고, 상기 배터리(150)를 충전하여 상기 송신기(140) 및 상기 측정기(130)에 실시간으로 전원을 공급하도록 상기 샤프트(120)의 회전에 의해서 전기가 발생되는 발전기(160)를 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 자가 충전형 무선토크장치(100)는 내부가 비어있는 중공의 원통형상으로 형성된 본체(110)를 포함한다.

보다 상세하게는, 상기 본체(110)는 중공의 원통형상으로 형성되고, 내부에 후술할 샤프트(120)가 배치된다. 따라서, 상기 본체(110)는 내부에 샤프트(120)가 배치되어 상기 샤프트(120)와 일정한 간격을 두고 형성된다.

또한, 본체(110)의 내부에 배치되고, 외부로부터 토크를 전달받아 중심축을 기준으로 회전되는 샤프트(120)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 샤프트(120)는 회전되도록 긴원통형상으로 형성되고, 중공으로 형성된 상기 본체(110)의 중심부에 배치된다.

따라서, 상기 샤프트(120)는 외부로부터 토크를 전달받아 상기 본체(110)의 중심축을 기준으로 회전된다. 이때, 외부로부터 전달받는 토크는 모터 등을 가동시켜 발생되는 동력을 전달받아 상기 샤프트(120)가 회전되는 것을 말한다.

또한, 상기 샤프트(120)에 인가된 토크의 응력 변화를 측정하도록 상기 샤프트(120)의 일측에 장착된 측정기(130)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 측정기(130)는 동력 전달의 효율을 측정하기 위해 스트레인 게이지가 이용되고, 상기 스트레인 게이지는 물체가 외력으로 변형될 때 등에 변형을 측정하는 측정기(130)로, 전기식으로 측정하는 전기식 스트레인게이지(electrical strain gage)와 기계식으로 측정하는 기계식 스트레인게이지(mechanical strain gage)의 2종류로 구분할 수 있다.

전기식 스트레인게이지는 구조체가 변형을 일으킬 때에 부착된 스트레인게이지의 전기적 저항이 변하여 이로부터 변형률을 측정하는 것이고, 기계식 스트레인게이지는 두 점 사이의 미소한 거리변화를 기계적으로 측정하여 구조체의 변형률을 측정할 수 있다.

상기 자가 충전형 무선토크장치(100)는 상기 샤프트(120)에 인가된 토크의 응력 변화를 측정할 수 있다면, 전기식 스트레인게이지 또는 기계식 스트레인게이지 중 어느 것이 사용되어도 크게 제한되지 않는다.

따라서, 상기 측정기(130)를 통해 상기 샤프트(120)에 인가되는 토크의 응력 변화를 측정하여 동력 전달 효율을 측정할 수 있고, 이에 따라 동력을 제어함으로서, 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 본체(110)의 내부에 장착되고, 상기 측정기(130)를 통해 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기(140)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 송신기(140)는 중공의 원통형상으로 형성된 상기 본체(110)의 내측면에 장착되고, 상기 측정기(130)와 전기적으로 연결되어 상기 측정기(130)를 통해 측정된 응력 변화에 대한 검출값을 송신하도록 구비된다.

따라서, 상기 측정기(130)를 상기 샤프트(120)의 응력변화를 측정하여 상기 송신기(140)로 전달하고, 상기 송신기(140)는 상기 측정기(130)로부터 측정된 검출값을 외부로 송신하게 된다. 이때, 상기 송신기(140)는 검출값을 외부로 전송하기 위해 무선 또는 유선으로 전송할 수 있고, 바람직하게는 무선으로 검출값을 송신하는 것이다.

또한, 상기 본체(110)의 내부에 장착되고, 상기 송신기(140) 및 상기 측정기(130)가 작동되도록 전원을 공급하는 배터리(150)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 배터리(150)는 중공의 원통형상으로 형성된 상기 본체(110)의 내측면에 장착되고, 상기 측정기(130) 및 상기 송신기(140)에 전기적으로 연결되어 전원을 공급하게 된다.

따라서, 상기 배터리(150)는 상기 측정기(130) 및 상기 송신기(140)와 전기적으로 연결되어 지속적으로 전원을 공급하도록 상기 본체(110)의 내측면에 장착되고, 상기 배터리(150)로부터 전원을 공급받은 상기 측정기(130) 및 상기 송신기(140)가 작동되어 응력의 변화를 측정하고 이를 외부로 송신하게 된다.

또한, 샤프트(120)와 기어결합되고, 상기 배터리(150)를 충전하여 상기 송신기(140) 및 상기 측정기(130)에 실시간으로 전원을 공급하도록 상기 샤프트(120)의 회전에 의해서 전기가 발생되는 발전기(160)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 발전기(160)는 회전에 의해 전기가 생성되도록 회전축이 구비되고, 상기 회전축의 외측면과 상기 샤프트(120)의 외측면에는 기어가 형성되어 기어결합된다. 따라서, 상기 샤프트(120)의 회전에 따라 상기 회전축이 기어에 의해 회전되고, 결과적으로 전기가 발생된다.

이때, 상기 발전기(160)는 발생된 전기를 상기 배터리(150)로 공급하여 전기를 충전하도록 상기 배터리(150)와 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 발전기(160)는 상기 샤프트(120)에 의해서 회전되어 발생된 전기가 지속적으로 상기 배터리(150)로 공급되고, 상기 배터리(150)의 전기는 상기 측정기(130) 및 상기 송신기(140)로 공급하게 된다.

따라서, 상기 측정기(130) 및 상기 송신기(140)는 배터리(150)로부터 지속적으로 전기를 공급받을 수 있고, 상기 발전기(160)에서 지속적으로 전기가 생산되므로, 상기 배터리(150)의 교체나 별도의 충전이 불필요하게 된다.

즉, 상기 발전기(160)에서 생산된 전기가 지속적으로 상기 배터리(150)로 공급되므로, 상기 측정기(130) 및 상기 송신기(140) 또는 그외의 기기로 인해 전기가 소모되어도 상기 발전기(160)에서 지속적으로 상기 배터리(150)로 전기가 충전되므로, 배터리(150)의 교체 또는 외부로부터의 충전이나 전기의 공급이 불필요하다.

또한, 상기 샤프트(120)의 일측 끝단에는 외측면을 따라 제 1 기어(121)가 형성되고, 상기 제 1 기어(121)와 대응되어 기어결합되도록 상기 발전기(160)의 외측면을 따라 제 2 기어(161)가 형성되어 상기 샤프트(120)의 회전에 따라 상기 발전기(160)가 구동되어 전기가 발생될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 샤프트(120)와 상기 발전기(160)의 회전축은 기어결합에 의해서 동력이 전달되는데, 상기 샤프트(120)의 일측 끝단에는 외측면을 따라 제 1 기어(121)가 형성되고, 상기 발전기(160)의 회전축의 일측 끝단에는 외측면을 따라 제 2 기어(161)가 형성된다.

따라서, 외부로부터 동력을 전달받은 상기 샤프트(120)가 회전되고, 상기 샤프트(120)에 형성된 제 1 기어(121)가 회전되어 상기 제 2 기어(161)로 동력을 전달하며, 회전에 의해서 상기 발전기(160)는 전기가 발생된다.

또한, 상기 제 1 기어(121)의 측면에는 적어도 하나 이상의 삽입홈(122)이 구비되고, 상기 삽입홈(122)에 적어도 하나 이상의 상기 측정기(130)가 삽입되어 응력 변화를 측정할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 샤프트(120)의 외측면에는 홈형상으로 형성된 삽입홈(122)이 구비되고, 상기 삽입홈(122)에는 상기 샤프트(120)의 응력변화를 측정하도록 측정기(130)가 구비된다. 따라서, 상기 측정기(130)는 상기 삽입홈(122)에 삽입되어 외부로부터 동력을 전달받는 상기 샤프트(120)의 응력변화를 감지할 수 있다.

한편, 상기 샤프트(120)의 외측면에는 다수의 삽입홈(122)이 구비되고, 상기 삽입홈의 각각에 측정기(130)가 구비되어 상기 샤프트(120)의 응력변화를 보다 세밀하게 관찰할 수 있다.

즉, 상기 샤프트(120)의 외측면에 다수의 측정기(130)가 구비되므로, 각각의 위치마다 응력변화를 감지할 수 있고, 이에 따라 응력변화를 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 발전기(160)가 배치된 상기 본체(110)의 내측면에는 제 3 기어(111)가 형성되고, 상기 제 2 기어(161)와 기어결합되어 감속기 역할을 수행할 수 있다.

상기 본체(110)의 내측면에는 기어형상으로 제 3 기어(111)가 형성되고, 상기 발전기(160)의 회전축의 외측면에 형성된 제 2기어(161)와 결합된다.

따라서, 상기 본체(110)는 상기 샤프트(120)로부터 전달된 동력을 상기 발전기(160)의 회전축을 통해 전달받아 회전되고, 감속기 역할을 수행함으로써, 상기 샤프트(120)보다 큰 힘을 외부에 전달할 수 있다.

또한, 상기 송신기(140)에서 전달된 데이터를 안테나를 통해서 전달받도록 수신기(170)가 구비될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 수신기(170)는 안테나가 구비되어 상기 측정기(130)에서 측정된 검출값을 상기 송신기(140)를 통해서 전달받고, 상기 검출값을 아날로그 신호로 변환한다. 따라서, 상기 수신기(170)를 통해서 아날로그 신호로 변환된 검출값은 외부로 전달된다.

이때, 상기 수신기(170)는 상기 송신기(140)와 유선 또는 무선에 의해서 연결될 수 있고, 바람직하게는 무선에 의해서 연결되는 것이다.

또한, 상기 수신기(170)는 전달된 데이터를 아날로그 신호로 변환시켜 데이터취득기(180)로 전달할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 수신기(170)는 아날로그 신호로 변환된 검출값을 데이터취득기(180)로 전달하고 상기 데이터취득기(180)에서 아날로그 신호를 취득하게 된다.

따라서, 수신기(170)로부터 전달된 아날로그 신호들은 상기 데이터취득기(180)로 모여 외부로 전달된다.

또한, 상기 데이터취득기(180)와 인터넷에 의해 연결되고, 상기 데이터취득기(180)로부터 전달된 데이터를 기초로 응력 변화를 분석하여 모니터에 표시하도록 모니터기(190)가 구비될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 모니터기(190)는 상기 데이터취득기(180)로부터 취득된 데이터를 인터넷을 통해 전달받고, 이를 모니터에 표시하게 된다. 또한, 취득된 검출값을 종합하여 상기 샤프트(120)의 응력 변화를 종합적으로 분석하고, 이를 통해 동력 전달의 효율을 분석할 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 다수의 발전기가 구비된 자가 충전형 무선토크장치의 단면도이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 자가 충전형 무선토크장치(200)는 배터리(도 1의 150)를 충전하여 상기 송신기(도 1의 140) 및 상기 측정기(도 1의 130)에 실시간으로 전원을 공급하도록 다수의 발전기(260, 270, 280)가 샤프트(220)와 결합될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 샤프트(220)의 외주에는 3개의 발전기(260, 270, 280)가 기어결합되고, 상기 발전기들(260, 270, 280)은 중공의 원통형상으로 구비된 본체(210)와 기어결합된다.

즉, 상기 샤프트(220)의 일측 끝단에는 외측면을 따라 제 1 기어(221)가 형성되고, 상기 제 1 기어(221)와 대응되어 기어결합되도록 상기 발전기들(260, 270, 280)의 외측면을 따라 제 2 기어(261)가 형성되어 상기 샤프트(220)의 회전에 따라 상기 발전기들(260, 270, 280)이 구동되어 전기가 발생되며, 상기 발전기들(260, 270, 280)이 배치된 상기 본체(210)의 내측면에는 제 3 기어(211)가 형성되고, 상기 제 2 기어(261)가 형성된 발전기들(260, 270, 280)과 기어결합되어 감속기 역할을 수행한다.

따라서, 상기 샤프트(220)의 외측면과 상기 본체(210)의 내측면에 다수의 발전기(260, 270, 280)가 기어결합되어 회전되므로 샤프트(220)로부터 받는 응력이 상기 발전기들(260, 270, 280)에 고르게 분배되므로 하나의 발전기(도 1의 160)에 의해서 회전되는 경우보다 발전기의 파손될 가능성이 낮아진다. 또한, 하나의 발전기(도 1의 160)를 사용하여 발전하는 경우보다 3개의 발전기(260, 270, 280)에 의해서 발전되므로, 전기의 생산량도 증가하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 자가 충전형 무선토크장치(200)는 다수의 발전기(260, 270, 280)가 샤프트(220)와 기어결합되어 응력이 분산되므로, 상기 발전기(260, 270, 280)가 파손될 가능성이 낮아지므로, 발전기의 수명이 향상되고, 다수의 발전기(260, 270, 280)를 통해 동시에 전기를 생산하므로, 높은 전기생산성을 확보할 수 있다.

본 도면에서는 3개의 발전기로 설명하였으나, 응력 분산 및 효율적인 전기생산성을 갖는다면 상기 발전기의 개수는 크게 제한되지 않는다.

도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 자가 충전형 무선토크장치의 샤프트에 장착된 측정기를 나타낸 정면도 및 측면도이다.

도 5를 참조하면, 원통형의 샤프트(330)의 일측에는 다수는 측정기(330)가 구비될 수 있다.

보다 상세하게는, 원통형상으로 형성된 샤프트(330)의 측면에는 축방향으로 일정한 거리를 두고3개의 측정기(330)가 형성되고, 상기 3개의 측정기의 원주방향으로 일정한 각도를 갖고 4개의 측정기(330)가 구비된다.

즉, 상기 샤프트(330)의 외측면에는 총 12개의 측정기(330)가 축방향 및 원주방향으로 일정한 거리 및 각도를 갖고 결합된다.

따라서, 상기 샤프트(330)의 외부로부터 동력을 전달받아 회전되고, 이에 따른 응력 변화를 다수의 측정기(330)를 통해 측정할 수 있고, 한 개의 측정기(330)로 응력 변화를 측정할 때 보다 정확한 응력 변화를 측정할 수 있다.

본 도면에서는 12개의 측정기만을 설명하였으나, 샤프트의 응력 변화를 용이하게 측정할 수 있다면 상기 측정기의 개수는 크게 제한되지 않는다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자가 충전형 무선토크시스템을 도시한 블럭도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 자가 충전형 시스템은 외부로부터 전달받은 동력에 의해 회전되는 샤프트부(420), 상기 샤프트부(420)의 회전에 따른 응력의 변화를 측정하는 게이지부(450), 상기 게이지부(450)로부터 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기부(460), 상기 게이지부(450) 및 상기 송신기부(460)에 전원을 공급하는 배터리부(440), 상기 배터리부(440)를 충전하도록 상기 샤프트부(420)의 회전에 따라 회전되어 전기가 발생되는 발전기부(430), 상기 송신기부(460)로부터 전달된 신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환하는 수신부(470), 상기 수신부(470)로부터 전달된 아날로그 신호를 전달받는 데이터취득부(480) 및 상기 데이터취득부(480)로부터 전달된 데이터를 모니터에 표시하는 모니터부(490)를 제공한다.

본 발명에 따른 자가 충전형 시스템은 외부로부터 전달받은 동력에 의해 회전되는 샤프트부(420)를 포함한다.

보다 상세하게는, 상기 샤프트부(420)는 외부로부터 동력을 전달받아 회전하고, 이에 따라 응력의 변화가 발생된다.

또한, 상기 샤프트부(420)의 회전에 따른 응력의 변화를 측정하는 게이지부(450)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 게이지부(450)는 외부로부터 동력을 전달받아 회전되는 샤프트부(420)의 응력 변화를 감지하도록 상기 게이지부(450)가 구비된다.

따라서, 게이지부(450)를 통해 상기 샤프트부(420)의 응력변화를 검출할 수 있다.

또한, 상기 게이지부(450)로부터 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기부(460)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 송신기부(460)는 상기 게이지부(450)와 전기적으로 연결되고, 상기 게이지부(450)를 통해 측정된 검출값을 외부로 송신하게 된다.

따라서, 상기 송신기부(460)를 통해 상기 게이부에서 검출된 응력 변화에 따른 검출값을 외부로 전달할 수 있다.

또한, 상기 게이지부(450) 및 상기 송신기부(460)에 전원을 공급하는 배터리부(440)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 배터리부(440)는 상기 게이지부(450) 및 상기 송신기부(460)에 전원을 공급하도록 구비되고, 상기 게이지부(450) 및 상기 송신기부(460)는 상기 배터리부(440)로부터 전달되는 전원을 통해 작동하게 된다.

따라서, 상기 배터리부(440)는 상기 게이지부(450) 및 상기 송신기부(460)가 지속적으로 작동되도록 지속적으로 전원을 공급하게 된다.

또한, 상기 배터리부(440)를 충전하도록 상기 샤프트부(420)의 회전에 따라 회전되어 전기가 발생되는 발전기부(430)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 발전기부(430)는 회전에 따라 전기를 발생시키고, 발생된 전기를 상기 배터리부(440)에 충전시키도록 구비된다.

즉, 상기 발전기부(430)는 상기 샤프트부(420)와 기어결합되고, 외부로부터 동력을 받아 회전되는 상기 샤프트부(420)의 회전에 따라 상기 발전기부(430)에 구비된 회전축이 회전되어 전기가 발생된다.

따라서, 상기 발전기부(430)는 상기 샤프트부(420)가 회전되는 동안 지속적으로 전기를 발생시키므로, 상기 배터리부(440)에 지속적으로 전기를 공급할 수 있게 되고, 상기 배터리부(440)는 상기 게이지부(450) 및 상기 송신기부(460)에 지속적으로 전기를 공급하여 게이지부(450) 및 송신기부(460)가 안정적으로 작동하도록 한다.

즉, 상기 발전기를 통해 지속적으로 상기 배터리부(440)에 전기를 공급하므로, 상기 배터리부(440)의 교체나 외부로부터의 전기공급 또는 충전이 불필요하고, 이에 따른 비용절감과 배터리 교체가 필요없는 콤팩트한 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 송신기부(460)로부터 전달된 신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환하는 수신부(470)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 수신부(470)는 상기 송신기부(460)로부터 전달된 상기 게이지부(450)로부터 검출된 검출값을 아날로그 신호로 변환하고, 변환된 아날로그 신호를 외부로 전달한다.

따라서, 상기 수신부(470)를 통해 게이지부(450)를 통해 검출된 검출값이 전달되고, 검출값을 아날로그 신호로 변환하여 외부로 전달하게 된다.

또한, 수신부(470)로부터 전달된 아날로그 신호를 전달받는 데이터취득부(480)가 구비된다.

상기 데이터취득부(480)는 상기 수신부(470)로부터 아날로그 신호를 수집하고, 수집된 데이터를 분석하도록 외부로 전송하게 된다.

또한, 데이터취득부(480)로부터 전달된 데이터를 모니터에 표시하는 모니터부(490)가 구비되고, 상기 모니터부(490)는 상기 데이터취득부(480)로부터 전달된 데이터를 기초로 응력 변화를 분석하여 모니터에 표시한다.

보다 상세하게는, 상기 모니터부(490)는 상기 데이터취득부(480)로 수집된 데이터를 전달받고, 수집된 데이터에 기초하여 상기 샤프트부(420)의 회전에 따른 응력의 변화를 산출하도록 구비된다.

따라서, 상기 모니터부(490)는 상기 게이지부(450)로부터 검출된 검출값을 상기 데이터취득부(480)를 통해 전달받고, 이를 통해 상기 샤프트부(420)의 회전에 따른 응력의 변화를 산출할 수 있다.

또한, 샤프트부(420)의 외측면에는 상기 샤프트부(420)와 기어결합되어 회전되며 감속기 역할을 수행하도록 중공의 원통형상의 본체부(410)가 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 샤프트부(420)의 외측면에서는 중공의 원통형상으로 형성된 본체부(410)가 구비되고, 상기 본체부(410)의 내부에 상기 샤프트부(420)와 기어결합된 상기 발전기부(430)와 기어결합되어 회전된다.

즉, 상기 본체부(410)는 상기 발전기부(430)와 기어결합되고, 상기 발전기부(430)는 상기 샤프트부(420)와 기어결합되어 상기 샤프트부(420)의 회전에 따라 발전기부(430)가 회전되고, 상기 발전기부(430)의 회전에 따라 상기 본체부(410)가 회전된다. 따라서, 상기 본체부(410)는 샤프트부(420)의 회전에 의해 감속기 역할을 수행하고 외부로 상기 샤프트부(420) 보다 큰 힘을 전달할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 자가 충전형 무선토크장치(도 1의 100)는 차량의 리어허브 감속기의 응력변화를 측정하도록 구비된 자가 충전형 무선토크장치가 구비된 리어허브 감속기일 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 자가 충전형 무선토크장치
110, 210: 본체
111, 211: 제 3 기어
120, 220, 320: 샤프트
121, 221: 제 1 기어
122: 삽입홈
130, 330: 측정기
140: 송신기
150: 배터리
160, 260, 270, 280: 발전기
161, 261: 제 2 기어
170: 수신기
180: 데이터취득기
190: 모니터기
410: 본체부
420: 샤프트부
430: 발전기부
440: 배터리부
450: 게이지부
460: 송신기부
470: 수신부
480: 데이터취득부
490: 모니터부

Claims (12)

1. 내부가 비어있는 중공의 원통형상으로 형성된 본체;
   상기 본체의 내부에 배치되도록 원통형상으로 형성되고, 외부로부터 토크를 전달받아 중심축을 기준으로 회전되며, 외측면에 홈형상으로 삽입홈이 복수 개 형성되고, 일측 끝단에 외측면을 따라 제1기어가 형성되는 샤프트;
   상기 샤프트에 인가된 토크의 응력 변화를 측정하도록 상기 샤프트의 상기 삽입홈에 삽입되어 장착된 측정기;
   상기 본체의 내부에 장착되고, 상기 측정기를 통해 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기;
   상기 본체의 내부에 장착되고, 상기 송신기 및 상기 측정기가 작동되도록 전원을 공급하는 배터리; 및
   상기 샤프트의 상기 제1기어와 기어결합 되도록 외측면을 따라 제2기어가 형성되어, 상기 배터리를 충전하여 상기 송신기 및 상기 측정기에 실시간으로 전원을 공급하도록 상기 샤프트의 회전에 의해서 구동되어 전기가 발생되는 발전기;를 포함하고,
   복수 개의 상기 삽입홈 각각에 상기 측정기가 삽입되어 상기 샤프트의 각 부위에 대한 응력변화를 감지함으로써 상기 샤프트의 응력변화 감지 정확도를 향상시키며,
   상기 발전기가 배치된 상기 본체의 내측면에는 제 3 기어가 형성되어, 상기 제 2 기어가 상기 제1기어 및 상기 제3기어와 기어결합됨으로써,
   상기 발전기에 의한 발전과 상기 본체의 의한 감속 기능이 동시 구현 가능한 것을 특징으로 하는 자가 충전형 무선토크장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 측정기는 외부로부터 전달된 토크로부터 상기 샤프트의 응력변화를 측정하고, 측정된 응력변화를 전기신호로 변환하여 상기 송신기로 전달하는 것을 특징으로 하는 자가 충전형 무선토크장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 송신기에서 전달된 데이터를 안테나를 통해서 전달받도록 수신기가 구비된 것을 특징으로 하는 자가 충전형 무선토크장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 수신기는 전달된 데이터를 아날로그 신호로 변환시켜 데이터취득기로 전달하는 것을 특징으로 하는 자가 충전형 무선토크장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 데이터취득기와 인터넷에 의해 연결되고, 상기 데이터취득기로부터 전달된 데이터를 기초로 응력 변화를 분석하여 모니터에 표시하도록 모니터기가 구비된 것을 특징으로 하는 자가 충전형 무선토크장치.
9. 제 1 항에 따른, 상기 자가 충전형 무선토크장치를 이용한 자가 충전형 무선토크시스템은,
   외부로부터 전달받은 동력에 의해 회전되는 샤프트부;
   상기 샤프트부의 회전에 따른 응력의 변화를 측정하는 게이지부;
   상기 게이지부로부터 측정된 응력 변화를 무선으로 송신하는 송신기부;
   상기 게이지부 및 상기 송신기부에 전원을 공급하는 배터리부;
   상기 배터리부를 충전하도록 상기 샤프트부의 회전에 따라 회전되어 전기가 발생되는 발전기부;
   상기 송신기부로부터 전달된 신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환하는 수신부;
   상기 수신부로부터 전달된 아날로그 신호를 전달받는 데이터취득부; 및
   상기 데이터취득부로부터 전달된 데이터를 모니터에 표시하는 모니터부;
   를 포함하는 자가 충전형 무선토크시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 모니터부는 상기 데이터취득부로부터 전달된 데이터를 기초로 응력 변화를 분석하여 모니터에 표시하는 것을 특징으로 하는 자가 충전형 무선토크시스템.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 샤프트부의 외측면에는 상기 샤프트부와 기어결합되어 회전되며 감속기 역할을 수행하도록 중공의 원통형상의 본체부가 구비된 것을 특징으로 하는 자가 충전형 무선토크시스템.
12. 제 1 항에 따른, 상기 자가 충전형 무선토크장치는,
    차량의 리어허브 감속기의 응력변화를 측정하도록 구비된 것을 특징으로 하는 자가 충전형 무선토크장치가 구비된 리어허브 감속기.

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