KR100443731B1

KR100443731B1 - 다기능복합동력장치

Info

Publication number: KR100443731B1
Application number: KR1019960017572A
Authority: KR
Inventors: 태 허 양
Original assignee: 태 허 양
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 2004-11-12
Also published as: KR970075587A

Abstract

다기능복합동력장치(a multiple function combined power system)에는 엔진(internal combustion engine)을 구비하여, 그 엔진은 전기기계, 엔진 및 출력축사이에 설정된 소정의 전동장치를 구성하는 전동기어, 벨트 또는 체인을 통해 전기기계와 결합되어 있는 회전출력축을 가진다.

그 전기기계는 직열여자(series excited) 또는 보조복합여자구조의 전기기계로, 그 회전속도는 부하의 감소에 의해 증가하는 전기특성을 가지거나, 또는 교류 혹은 직류브러시 또는 브러시레스(brushless)기계로 전류제어를 하도록하며, 정전류제어(constant current control)로 부하에 따르는 부가가치 토크기능(load-follwing value-added torque function)을 구비하고,

전기기계의 구동방향에 따라 2가지 시스템모드(system modes)로 작동하는 소정의 전동장치를 통하여 엔진출력축에 연결되어 있으며 일방향클러치와 전기기계의 회전방향과 협동제어하는 편심클러치에 의해 다음의 운전을 한다.

(1)전기기계로 엔진을 기동한다.

(2)엔진이 운전중에 있을때 전기기계를 발전기로 사용한다.

(3)엔진이 운전중에 있을때 전기기계와 엔진은 동시에 부하를 구동한다.

(4)전기기계가 부하를 구동한다.

(5)부하가 정지되어있을때 엔진은 발전모드로 전기기계를 구동하여 배터리를 충전하거나 또는 다른 전기기계의 부하를 구동한다.

Description

다기능 복합 동력장치{multiple functioned combined power system}

본 발명은 다기능 복합 동력장치에 관한 것이다.

최근 에너지와 소음공해문제는 점점더 심각하게되어 기술적으로 해결하여야 할 중요한 위치에 있다.

이와같은 문제에 대한 최선의 해결책은 전동구동차량의 사용에 있으나, 그 전동구동차량의 개발은 현재까지 배터리의 용량을 제한시켜 더 큰 가동범위를 달성할 수 없었다.

그 가동범위를 증가시키기 위하여 배터리의 용량 또는 용적을 간단하게 증가시키는 것은 그 차량의 자체중량을 증가시켜 전기를 더 많이 소비하게 되어 경제성 요구에 충족시키지 못하였다.

따라서, 배터리의 기술적인 문제를 해결하기 위한 중요한 결점을 제거하기 위하여, 더 실용적인 구동방법은 복합구동구조의 구성을 사용하도록 하는 데 있다.

현행 복합구동구조의 구성에는 다음(A) 및 (B)의 구성이 있다.

(A)계열복합동력구성(series combined powder design):

이 구성은 가장 대표적인 전기구동차량의 구조이다. 이 구성에서 발전기는 엔진에 의해 구동시켜 발전하여 배터리를 충전하며, 그 다음 충전시킨 배터리로 전기를 구동모터에 공급하여 차량을 구동시킨다.

에너지가 수회에 걸쳐 변환되므로 이 구성의 전체적인 효율은 낮다.

이 구성의 예로는 제너럴모터스(General motors)의 GMHX3차가 있다.

(B)공통축상의 동기동력구성(synchronized power on common shaft design):

이 구성은 엔진동력의 출력축과 구동모터의 회전축은 직열결합하여 구동과 속도제어기능을 발휘한다.

이 구성의 예로는 독일의 폴크스바겐 CHICO세단(sedan)이 있다.

위 (B)항에서 설명한 종래의 엔진과 모터의 경우, 하나의 엔진과 모터만이 출력전송(output transmission)에 선택되어 이들의 동력출력의 복합은 불가능하였다.

본 발명은 위에서 설명한 종래기술의 결점을 극복한 다기능 복합 동력장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 다기능 복합 동력장치의 실시예 1의 측면도이다.

도 2는 본 발명에 의한 다기능 복합 동력장치의 실시예 2의 측면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 다기능 복합 동력장치의 실시예 3의 측면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 다기능 복합 동력장치의 실시예 4의 측면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 다기능 복합 동력장치의 실시예 5의 측면도이다.

도 6는 본 발명에 의한 다기능 복합 동력장치의 실시예 6의 측면도이다.

도 7는 본 발명에 의한 다기능 복합 동력장치의 실시예 7의 측면도이다.

도 8은 본 발명에 의한 다기능 복합 동력장치의 실시예 8의 측면도이다.

[도면에 나타낸 중요한 부분의 부호 설명]

IC101: 엔진(engine)

E101: 전기기계(electrical machine)

D101: 구동제어장치(drive controller)

CCU101: 중앙제어장치(central controller)

M101: 수동제어인터페이스(manual control interface)

BAT101: 배터리(battery)

FC101, FC102: 편심클러치(eccentric clutches)

FC201,FC301: 편심클러치

FC401: 편심클러치

SWC101, SWC102: 일방향전동클러치(one way transmission clutches)

SWC301, SWC302: 일방향 전동클러치

SWC401: 일방향 전동클러치

S100, S101, S102, S103: 회전축(또는 전동축)

S111: 회전축(또는 전동축)

S200, S201, S202: 회전축

S400, S401, S403: 회전축

G101, G102, G103, G104: 기어(gear)

G111, G112: 기어

G211, G212: 기어

G121, G122: 체인휠(chain wheel)

G201, G202: 체인기어

C111, C211: 체인(chain)

CL401: 출력클러치(output clutch)

GB401: 기어박스(gear box)

CW: 시계방향회전(clockwise rotation)

CCW: 반시계방향회전(counter clockwise rotation)

본 발명은 다기능 복합 동력장치에 관한 것으로, 그 장치는 차량, 선박, 비행기 또는 기타 동력기계 또는 기타 공업제조기계등 회전구동 응용분야의 구동기계류에 사용하며, 여기서 엔진의 회전출력축(rotational output shaft)은 전기기계, 엔진과 그 회전출력축 사이에 설치된 전동기어, 벨트 또는 체인등 특정의 전동장치를 통하여 전기기계에 연결되어 있다.

그 전기기계는 직열여자(series excited) 또는 보조 복합여자(auxiliary compound excited)구조를 가진 전기기계로서, 그 회전속도는 부하감소에 의해 증가하는 전기특성을 가지거나, 또는 AC(교류)또는 DC(직류)브러시(brush)또는 브러시레스(brushless)기계로 전류제어를 하여, 정전류제어(constant current control)로부하에 따르는 부가가치 토크기능(value-added torque function)을 제공하며, 그 전기기계의 구동방향에 따라 2개의 시스템모드(system moudes)로 작동하는 소정의 전동장치를 통하여 엔진출력축에 연결되어 있다.

일방향클러치(one-way clutch)와, 그 전기기계의 회전방향과 협동하여 제어하는 편심클러치에 의해 아래의 운전을 행한다.

(1) 그 전기기계로 엔진을 기동한다.

(2) 엔진이 운전중에 있을때 그 전기기계는 발전기로 사용한다.

(3) 엔진이 운전중에 있을때 그 전기기계와 엔진은 동시에 부하를 구동한다.

(4) 그 전기기계가 부하를 구동한다.

(5) 부하가 정지상태에 있을때 엔진은 발전모드(generator mode)로 그 전기기계를 구동하여 배터리를 충전하거나 다른 전기기계의 부하를 구동한다.

본 발명을 첨부 도면에 나타낸 실시예에 따라 아래에 구체적으로 설명한다.

본 발명의 각각의 실시예는 아래의 구조를 구비한다.

엔진(internal combustion engine) IC 101: 이 엔진은 가솔린, 디젤유, 정제유, 가스 또는 기타연료유를 연료로하여 부하 또는 전기기계를 발전기로서 기능하도록 구동한다.

전기기계 E101: 이 전기기계는 직열여자 또는 보조복합여자 전기기계로 그 회전속도가 부하감소에 따라 증가한 전기특성을 가지거나, 또는 교류(AC) 또는 직류(DC)브러시 또는 브러시레스(brushless)전기기계로 정전류제어를 포함하는 전류제어를 할 수 있고, 수동제어인터페이스를 통하여 모터 또는 발전기로서 운전시킬수 있다.

일방향 전동클러치(one way transmission clutches)SWC101, SW102:

이 클러치는 일방향 전동기능 또는 래칫휠(ratchet wheel)기구를 구비한 장치를 구성하고, 전기기계의 회전축과 연결하여 본 발명장치(system)의 동력구성 부재사이에서 정.역 방향의 회전을 변환시킨다.

편침클러치(eccentric clutches) FC101, FC102: 이 편심클러치는 회전축단의 동력전동용으로, 정격회전속도이상(above)에서 결합하여 전동을 행하고, 정격회전속도이하에서 개방시켜 전동을 차단 또는 중단시킨다.

수동제어인터페이스(manual control interface)M101: 이 수동 제어 인터페이스는 솔리드스테이트(solid state) 또는 전기기계 부재로 구성시켜, 중앙제어장치에 대하여 차량운전에 관한 명령을 수동입력한다.

중앙제어장치(central controller) CCU101:

이 중앙제어장치에는 마이크로 프로세서(microprocessor) 또는 솔리드스테이트(solid state) 또는 전기기계 부재를 포함하며, 수동제어인터페이스신호 또는 피드백신호(feedback signals)에 의해 디지탈계산(digital priority calculations)을 하여, 구동제어장치에 대하여 제어명령을 보낸다.

구동제어장치(drive controller)D101:

이 구동제어장치는 솔리드스테이트 또는 전기기계 부재로 구성되며, 중앙제어장치에서 명령을 받아 그 전기기계를 발전기로 운전시켜 동력발생속도(power generation rate)을 제어하거나, 또는 그 전기기계를 모터로 운전시켜 그 회전방향과 회전속도를 제어한다.

본 발명의 바람직한 실시예의 다기능 복합 동력장치는 위에서 설명한 구성부재를 통하여 볼때 다음의 공통적인 특징을 가진다:

(1)전기기계는 구동제어장치 D101에 의해 정회전(positive rotation) 또는 역회전하는 모터의 기능으로 운전하거나, 또는 배터리를 충전하거나 다른 부하에 동력을 공급하는 발전기의 기능으로 운전한다.

(2)전기기계는 정회전과 역회전을 하여 다음의 시스템 운전을 제공한다.

모터가 정회전하여 엔진 IC101을 기동하며, 전기기계가 대기상태에 있는 동안 부하를 구동하는데 그 엔진을 사용한다.

(3)부하가 엔진에 의해 구동될때 전기기계가 수동제어인터페이스 M101, 중앙제어장치 CCU101 및 구동제어장치 D101을 통하여 발전기로서 운전하며, 그 다음 엔진은 부하와 발전기를 동시에 구동하여 배터리를 충전하거나 동력을 다른 부하에 공급한다.

(4)엔진이 부하를 구동할때, 전기기계가 모터로서 운전할 경우 그 모터는 배터리에 의해 동력을 공급하고 엔진과 함께 부하를 구동한다.

(5)전기기계가 모터로서 운전되고 역회전을 할 경우, 그 전동구조 (transmission structure)는 부하가 엔진에 의해 구동되어 있을때와 동일한 회전방향으로 위치하여 엔진이 정지상태에 있을때 부하는 모터로서 운전하는 전기기계에 의해 구동된다.

(6)부하가 엔진에 의해 구동될때 전기기계를 발전기로 운전하여 배터리를 충전하거나 또는 동력을 다른 부하에 공급하거나, 또는 마찰감쇄(friction damping)에 의해 엔진자체의 제동기능용으로 사용함으로써 에너지를 회수한다.

(7)전기기계가 모터로 운전하여 부하를 구동할때, 전기기계를 발전기로 사용하여 배터리를 충전하거나 또는 동력을 다른 부하에 공급함으로써 에너지를 공급한다.

(8)부하구동을 정지시키고, 엔진을 전기기계가 교류발전기로 구동시켜 배터리를 충전시키거나 동력을 다른 부하에 공급시키도록 하기 위하여 전기기계 E101에는 영구자석 또는 자장권선여자, 가변주파수 자장형 전기장치, 또는 브러시교류형 전기장치(brushed alternator type electrical device)로, 그 아마춰권선(armature winding)이 도전링(conducting rings)과 함께 교류출력용으로 설치되고, 직류입력/출력용으로 정류자(commutators)와 함께 설치되어있다.

교류출력은 엔진정속도제어에 의해 가변주파수출력 또는 정주파수출력 (constant frequency output)이 가능하다.

다음으로 본 발명의 각종의 여러가지 실시예를 들어 아래와 같이 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1을 나타내며, 다음의 내용을 포함한다.

엔진 IC101은 위에서 설명한 것과 같다.

전기기계 E101은 위에서 설명한 것과 같다.

여기서, 이 전기기계는 회전축 S101의 양단에 각각 반대방향의 일방향 전동클러치 SWC101 및 SWC102를 설정시키고, 또 기어 G101 및 G103을 결합시켜 기어 G101은 엔진 IC101의 전동축 S102과 결합되어 있는 기어 G102과 결착되어 있다.

편심클러치 FC101은 기어 G101과 모터의 전동축(또는 회전축)S101사이에 설정시켜, 회전속도에 대응하여 마찰디스크(disk)의 구동측면을 기어 G101과 결합시키고 피구동측면(driven side)을 전기기계의 회전축(또는 전동축) S101에 결합시킨다.

편심클러치 FC102에서 그 양단은 각각 엔진의 전동축 S102와 출력의 전동축 S103에 결합시켜 편심클러치 FC102가 회전속도에 대응하여 마찰디시크의 구동측면을 전동축 S102의 결합시키고 피구동측면을 출력의 전동축 S103에 결합시킨다.

전동축 S101과 S103에서,

이들의 전동축은 전동축 S101의 기어 G103과 전동축 S103의 내측기어 (internal gear)G104가 맞물려 동일방향으로 구동된다.

또, 전동축 S101과 S103의 전동은 외측기어에 중간기어를 맞물리도록 하거나, 또는 동일방향으로 회전하는 체인휠(chain wheel)또는 벨트휠(belt wheel)에 의해 구동시킬 수 있다.

수동제어인터페이스(manual control interface) M101는 위에서 설명한 것과 같으며,

중앙제어장치 CCU101도 위에서 설명한 것과 같다.

구동제어장치 D101는 위에서 설명한 것과 같다.

여기서, 이 구동제어장치는 중앙제어장치 CCU101의 명령을 받아 전기기계 E101를 발전기로 운전시켜 그 발전기의 발전량을 제어하여 배터리 BAT101을 충전하거나 또는 동력을 다른 부하에 공급하거나 또는 모터로서 운전시켜 그 회전방향과회전속도를 제어한다.

실시예 1의 기능을 다음표 1에 나타낸다. 이 표 1에서 "CW"는 시계회전방향 (clockwise rotation)을 나타내며, "CCW"는 반시계회전방향(counter clockwise rotation)을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 다기능 결합 전동장치의 실시예2를 나타내며 다음의 구성을 포함한다.

엔진 IC101은 위에서 설명한 것과 같다. 전기기계 E101은 도 1의 실시예 1에서 설명한 것과 같으나 편심클러치 FC101을 제외하였다.

편심클러치 FC101은 도 1의 실시예 1에서 설명한 것과 같다.

그 전동축 S101과 S103은 도 1의 실시예 1에서 설명한 바와 같이 내측기어 G104와 맞물려 있는 기어 G103을 통하여, 또는 위에서 설명한 중간기어, 벨트 또는 체인에 의해 동일방향으로 구동시킨다.

수동제어인터페이스 M101은 위에서 설명한 것과 같다. 중앙제어장치 CCU101은 위에서 설명한 것과 같으며, 이 중앙제어장치는 마이크로프로세서(micro processor) 또는 솔리드 스테이트 부재(soild state components), 또는 전기기계부재로 구성된 중앙프로세서로, 수동제어인터페이스신호 또는 피드백(feedback)신호에 대하여 디지탈계산(digital priority calculations)을 하여 구동제어장치에 제어명령을 보낸다.

구동제어장치 D101은 위에서와 같이 구성시켜 중앙제어장치의 명령을 받아 전기기계를 모터로서 운전시켜 그 회전방향과 회전속도를 제어한다. 이 실시예 2의 기능을 다음표 2에 나타낸다.

도 3은 본 발명의 다기능 복합 동력장치의 실시예 3를 나타낸다.

이 실시예에는 다음의 구성부재를 포함한다. 엔진 IC101은 위에서 설명한 것과 같다. 전기기계 E101은 위에서 설명한 것과 같으며, 그 전기기계의 출력축양단에는 각각 작동방향이 다른 일방향전동클러치(one way trandmission structures) SWC101 및 SWC102가 설정되어있고, 회전축 S101은 일방향전동클러치 SWC102를 통해 기어 G111을 구동하여 출력의 전동축 S103의 기어 G112와 맞물려 출력의 구동축 S103을 구동하며, 일방향 전동 클러치 SWC101은 체인휠 G121과 모터의 회전축 S101사이를 연결시킨다.

이 실시예에서는 편심클러치 FC101가 체인휠 G121과 모터의 회전축 S101사이에 또 설치되어있어, 그 편심클러치는 회전속도에 대응하여 마찰디스크의 구동측면을 체인휠 G121에 결합시키고 그 피구동측면(driven side)을 전기기계의 회전축에 결합시킨다.또 다른 체인휠 G122는 엔진의 전동축 S102에 결합시키고, 체인 C111을 통하여 체인휠 G121과 서로 구동한다. 또, 추가로 편심클러치 FC102를 엔진의 전동축 S102와 출력의 전동축 S103사이에 설정시키며, 그 편심클러치 FC102가 위에서 설명한 일방향전동클러치와 동일하게 회전속도에 대응하여 마찰디스크의 구동측면을 엔진의 전동축 S102에 결합시키고 그 마찰디스크의 피구동측면을 출력의 전동축 S103에 결합시키도록 제어한다.

수동제어인터페이스 M101은 위의 설명과 같다. 중앙제어장치 CCU101은 위의 설명과 같다. 구동제어장치 D102은 도 1의 실시예 1과 관련하여 볼때 위 설명에서와 같다. 이 실시예 3의 기능은 다음의 표 3에 나타낸다.

도 4는 본 발명의 다기능 복합 동력장치의 실시예 4를 나타내며, 다음의 구성부재를 포함한다.

엔진 IC101은 위 설명에서와 같다. 전기기계 E101은 위 설명에서와 같으며, 전기기계 E101의 회전축 S101은 일방향 전동클러치 SWC101을 통하여 기어 G111을 서로 다른 2회전방향으로 구동하여, 편심클러치 FC101의 피구동측면이 전기기계의 회전축 S101과 결합할때 엔진의 구동축 S111에 결합하도록 편심클러치 FC101의 구동측면과 연결(coupling)시키며, 엔진의 구동축 S111상의 편심클러치 FC101의 마찰디스크를 설정시켜 소정의 회전속도를 초과할때 전기기계의 회전축 S101과 결합한다. 체인휠 G121은 엔진의 회전축 S111상에 설정시켜 보조적인 회전축 S102상에 설정시킨 체인휠 G122와 맞물리도록 한다.

제2의 편심클러치 FC102은 보조적인 회전축 S102와 출력의 회전축 S103사이에 설정시켜, 그 편심클러치 FC102는 회전속도에 대응하여 마찰디스크의 구동측면을 보조적인 회전축 S102에 결합시키고, 그 마찰디스크의 피구동측면을 출력의 회전축 S103에 결합시킨다.

또, 기어 G112가 출력의 회전축 S103에 설정되어있어 기어 G111과 맞물려 있다. 일방향 전동클러치 SWC102는 그 회전방향이 그 일방향전동클러치 SWC101의 회전방향과 다를때 기어 G111과 전기기계의 전동축사이에 설정시킨다.

수동제어인터페이스 M101은 위의 설명에서와 같다.

중앙제어장치 CCU101은 위의 설명에서와 같다. 구동제어장치 D101은 위의 설명에서와 같다. 이 실시예 4의 기능은 다음의 표 4에 나타낸다.

도 5는 본 발명의 다기능 복합 동력장치의 실시예 5를 나타내며, 다음의 구성부재를 포함한다.

엔진 IC101은 위의 설명과 같다.

전기기계 E101은 위의 설명과 같으며, 회전축 S100은 중공의 파이프형상으로, 엔진의 회전축 S101과 결합되어있는 일방향전동클러치 SW102를 포위 (enclosing)하며, 회전축 S100은 또 다른 일방향 전동클러치 SWC101에 피팅 (fitting)시켜 전동기어 G101와 결합하며 기어 G101은 기어 G102와 맞물려 있다.

2개의 일방향전동클러치 SWC101과 SWC102는 회전방향이 서로 다르며, 편심클러치 FC201이 회전속도에 대응하여 마찰디스크의 구동측면을 엔진의 회전축 S101에 결합시키고 그 마찰디스크의 피구동측면을 체인기어 G201에 결합시킬때 편심클러치 FC201을 통하여 그 엔진의 회전축은 체인기어 G201과 연결한다.

그 출력의 회전축 S201에 체인기어 G202를 설정시켜 체인 C211을 통하여 체인기어 G201과 맞물리게 하여 동력전달을 행하며, 또 기어G102를 설정시켜 기어 G101과 맞물리도록 한다.

수동제어 인터페이스 M101은 위의 설명에서와 같다.

중앙제어장치 CCU101도 위의 설명에서와 같다.

구동제어장치 D101은 위의 설명에서와 같다.

이 실시예 5의 기능은 다음표 5에 나타낸다.

도 6은 본 발명의 다기능 복합 동력장치의 실시예 6를 나타낸 것으로, 다음의 구성부재를 포함한다.

엔진 IC101은 위 설명과 같다.

전기기계 E101은 위 설명과 같으며, 전기기계 출력의 회전축 S200은 일방향 전동클러치 SWC302를 통하여 전동의 체인기어 G201과 결합시켜, 일방향 전동클러치 SWC301에 삽입하여 기어 G211을 단일방향으로 구동한다.

편심클러치 FC301은 전기기계 출력의 회전축 S200과 기어 G211 사이에 설정시켜 편심클러치 SWC301이 회전속도에 대응하여 그 마찰디스크의 구동측면을 기어 G211에 결합시키고 그 마찰디스크의 피구동측면을 전기기계 회전축 S200에 결합시킨다.

엔진 IC101의 회전축 S101에는 기어 G211과 맞물리도록한 기어 G10101가 설정되어있으며, 출력축 S201은 기어 G211과 맞물리도록 한 기어 G212가 설정되어있고, 체인기어 G202는 기어 G211를 통하여 체인기어G201과 연결시켜 동력을 전달한다.

수동제어인터페이스 M101은 위 설명에서와 같다.

중앙제어장치 CCU101은 위 설명에서와 같다.

구동제어장치 D101도 위 설명에서와 같다.

이 실시예 6의 기능은 다음표 6에 나타낸다.

도 7은 본 발명의 다기능 복합 동력장치의 실시예 7을 나타낸 것으로, 다음의 구성부재를 포함한다.

엔진 IC101은 위 설명에서와 같다.

전기기계 E101은 위 설명에서와 같으며, 여기서 회전축 S401은 양단구조를 가져, 출력클러치 CL401의 일단은 출력의 기어박스(output gear box) GB401에 결합되고 동시에 그 타단은 전기기계 출력의 회전축 S401에 결합되며, 부하는 기어박스 GB401의 출력의 회전축 S403에 의해 구동된다.

전기기계 출력의 회전축 S401의 타단은 일방향 전동클러치 SWC401을 통하여 엔진 IC101의 회전축 S400과 결합되어 있다. 편심클러치 FC401은 엔진의 회전축 S400과 전기기계의 회전축 S401사이에 설정시켜, 회전속도에 대응하여 마찰디스크의 구동측면을 엔진의 회전축 S400에 결합하도록 마찰디스크를 제어한다.

그 기어박스 GB401은 구동입력축이 정방향 또는 역방향 회전을 하는지의 여부와 관계없이 동일한 방향의 출력을 유지하도록 구성되어있다.

수동제어인터페이스 M101은 위의 설명과 같다.

중앙제어장치 CCU101은 위의 설명과 같다.

구동제어장치 D101은 위의 설명과 같다.

이 실시예 7의 기능은 다음표 7에서와 같다.

도 8은 본 발명의 다기능 복합 동력장치의 실시예 8을 나타낸 것으로, 다음의 구성부재를 포함한다.

엔진 IC101은 위의 설명과 같다.

전기기계 E101은 위의 설명과 같으며, 여기서 그 전기기계의 회전축 S401은 양단구조를 가져, 그 회전축의 일단은 출력의 기어박스 GB401과 결합되고, 부하는 기어박스 GB401의 출력의 회전축 S403에 의해 구동된다.

전기기계 출력의 회전축 S401의 타단은 일방향 전동클러치 SWC401을 통하여 엔진 IC101의 출력의 회전축 S400과 결합되고, 편심클러치 FC401은 엔진의 회전축 S400과 전기기계의 회전축 S401사이에 설정시켜, 회전속도에 대응하여 마찰디스크의 구동측면을 엔진의 회전축 S400에 결합시키고 그 피구동측면을 전기기계의 회전축 S401에 결합시키도록 한다.

기어박스 GB401은 구동입력축이 정방향 또는 역방향회전을 하는지의 여부와 관계없이 동일한 회전방향출력을 유지하도록 구성되어있다.

수동제어인터페이스 M101은 위의 설명과 같다.

중앙제어장치 CCU101은 위의 설과 같다.

구동제어장치 D101은 위의 설명과 같다.

이 실시예 8의 기능은 다음표 8에 나타낸다.

위에서 설명한 실시예에 나타낸 서로 다른 축에서 동일한 회전방향의 전동방법과 엔진, 전기기계 또는 일방향 전동클러치의 조합위치는 본 발명의 원리에서 벗어남이 없이 아래사항에서와 같이 신축적으로 적용할 수 있다.

(1)위의 실시예에서 설명한 기술적 사항 이외에, 본 발명의 일방향 전동구조는 이들의 전동방향 관계에 따라 일정한 상대적 작동을 구비하기 위하여 어떤 축에도 설정시킬 수 있다.

(2)엔진구동인터페이스는 엔진회전축에 연결된 전동구조에서 일정한 상대적 작동관계를 가진 축에 설정시킬 수 있다.

(3)전기기계 구동인터페이스는 전기기계 회전축에 연결된 전동구조에서 일정한 상대적인 작동관계를 가진 축에 설정시킬 수 있으나, 외부출력/입력은 각각 일단 또는 양단에 구비할 수 있다.

(4)출력의 편심클러치 FC102는 서로 다른 회전속도관계에서 결합시킬 수 있으며, 예로서 전기기계와 엔진사이에 설정한 편심클러치 FC101보다 더 높은 회전속도의 개폐를 갖도록 선택할 수 있어 배터리가 정지상태에서 충전될때 엔진은 저속으로 운전시킬 수 있고, 클러치는 개방상태로 유지시킬 수 있다.

(5)엔진을 기동하는 편심클러치는 모터가 독립적인 부하구동기능을 행할때 무부하중에 모터의 회전속도 보다 더 높은 회전속도에서 접합하도록 선택할 수 있어, 부하구동중에 모터가 엔진의 구동을 방지시킬 수 있다.

위의 설명에서와 같이, 본 발명의 구성은 엔진과 전기기계를 연결하는 소정의 전동구조를 사용함으로써, 전기기계의 정역회전을 통하여 엔진을 시동하거나 또는 독립적으로 부하를 구동하는가를 선택할 수 있다.

부하가 일방향 구동만을 필요로 할 경우, 예로서 자동차의 경우 그 구조는 조직하기가 용이하여 자동차의 도시교통에서 가혹한 정지(heavy stop)와 발차(go)에 실제로 가장 효과적이며, 실용적이다.

Claims

엔진과;

수동제어 인터페이스에 의해 모터와 발전기로 운전하도록 설정되어 있는 전기기계와;

전기기계에 연결되어있는 제1 및 제2의 일방향 전동클러치와;

동력을 전달하여 정격속도이상일때 결합하고 정격속도이하일때 분리하여 차단하며 제1 및 제2 속도에 대응하는 회전축단에 연결되어있는 최소 하나의 편심클러치와;

중앙제어장치에 대하여 운전명령을 수동입력하도록 설정되어있는 수동제어인터페이스와;

수동제어인터페이스 또는 피드백신호에 의해 디지탈계산을 하여 제어명령을 발생하도록 설정되어있는 중앙제어장치와;

중앙제어장치로부터 제어명령을 받아 전기기계를 발전기로 운전시켜 동력발생효율을 제어하며, 전기기계를 모터로 운전시켜 그 회전방향과 속도를 제어하도록 설정되어있는 구동제어장치를 구성시켜;

수동제어인터페이스, 중앙제어장치 및 구동제어장치는

(1)전기기계가 구동제어장치에 의해 정방향회전 또는 역방향회전을 하는 모터로서 운전하거나 또는 배터리에 충전하거나 다른 부하에 동력을 공급하는 발전기로서 운전하도록 하는 기능과,

(2)전기기계가 정방향회전과 역방향회전에 의해 모터가 정방향회전으로 엔진을 기동하고, 전기기계가 대기상태에 있을때 기동시킨 엔진으로 부하를 구동하는 장치(system)운전을 하도록 하는 기능과,

(3)부하가 엔진에 의해 구동될때 전기기계가 수동제어인터페이스, 중앙제어장치 및 구동제어장치에 의해 발전기로 운전하면 엔진은 부하와 발전기를 동시에 구동시켜 배터리를 충전하거나 동력을 다른 부하에 공급하도록 하는 기능과,

(4)부하가 엔진에 의해 구동될때 전기기계가 모터로서 운전되면 모터가 배터리에서 동력을 공급하여 엔진과 함께 부하를 구동하도록 하는 기능과,

(5)전기기계가 모터로 운전되고 역방향회전을 할때 전동클러치(transmission structure)는 엔진에 의한 구동과 동일한 방향으로 부하를 회전시키고, 엔진이 정지되어있을때 부하는 단순하게 모터로 운전하는 전기기계에 의해 구동되도록 하는 기능과,

(6)부하가 엔진에 의해 구동될때 전기기계가 발전기로 운전하여 배터리를 충전하거나 또는 동력을 다른 부하에 공급하거나 또는 마찰감쇄(friction damping)로 엔진자체를 제동(braking)하여 에너지를 회수하도록 하는 기능과,

(7)전기기계가 모터로 운전하여 부하를 구동할때, 전기기계가 발전기로 운전하여 배터리를 충전하거나 또는 동력을 다른 부하에 공급하여 에너지를 회수하도록 하는 기능과,

(8)전기기계가 교류발전기로서 엔진에 의해 구동되어 배터리를 충전하거나 동력을 다른 부하에 공급하도록 하는 기능을 실행하는 것을 특징으로 하는 다기능복합 동력장치.
제1항에 있어서,

전기기계에는 각각의 단(each end)에 일방향 전동클러치에 설정되어있는 전기기계의 전동축을 구비하여 그 일방향전동클러치를 역방향으로 회전하도록 배치시키고;

전기기계에는 또 제1, 제2 및 제3의 기어를 구비하여 제1의 기어는 엔진의 전동축에 결합되어 있는 제2의 기어와 맞물리도록 하며,

제1의 편심클러치는 제1의 기어와 모터의 전동축사이에 설정시켜 정격속도를 초과할때 마찰디스크의 구동측면을 제1의 기어와 결합시키고 그 피구동측면을 전기기계의 전동축과 결합하도록 마찰디스크를 구비하며;

제2의 편심클러치는 엔진의 전동축과 결합한 구동측면과, 출력전동축과 결합한 피구동측면을 가진 마찰디스크를 구비하고;

엔진구동축과 출력구동축을 동일한 회전방향으로 구동하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 동력장치.
제1항에 있어서,

전기기계에는 각각의 단(each end)에 일방향 전동클러치를 설정시킨 전기기계 전동축을 구비하여, 그 일방향전동클러치를 역방향으로 회전하도록 설정시키며;

또, 그 전기기계에는 제1, 제2 및 제3의 기어를 구비하여, 제1의 기어를 엔진의 전동축과 결합시킨 제2의 기어와 맞물리도록 하며;

제2의 편심클러치에는 엔진전동축과 결합되어있는 구동측면과 출력전동축과 결합되어있는 피구동측면을 가진 마찰디스크를 구비하고;

엔진전동축과 출력전동축을 동일한 회전방향으로 구동하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능복합동력장치.
제1항에 있어서,

전기기계의 출력축은 각각의 단(each end)에 일방향 전동클러치로 설정시켜, 그 일방향 전동클러치가 서로 다른 방향으로 작동하도록 설정하며;

그 전기기계의 출력축은 제2의 일방향전동클러치에 의해 기어를 구동시켜 출력전동축상에서 기어와 맞물리도록 함으로써 출력전동축을 구동시키고;

제1의 일방향전동클러치는 체인휠(chain wheel)과 전기기계의 출력축사이를 연결하며;

제1의 편심클러치는 체인휠과 엔진전동축사이에 설정시키고, 그 체인휠과 결합한 구동측면과 전기기계의 출력축과 결합한 피구동측면을 가진 마찰디스크를 포함하고;

제2의 체인휠은 엔진전동축과 결합시켜 체인에 의해 제1의 체인휠로 서로 구동시키며;

제2의 편심클러치는 엔진전동축과 전동출력축 사이에 추가로 설정시켜, 엔진전동축과 결합한 구동측면과 전동출력축과 결합한 피구동측면을 가진 마찰디스크를구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 동력장치.
제1항에 있어서,

전기기계에는 제1의 일방향 전동클러치를 통하여 서로 다른 2회전방향으로 제1의 기어를 구동할 수 있도록 설정한 회전축을 구비하여, 그 전기기계의 회전축은 제1의 편심클러치의 피구동측면이 전기기계의 회전축과 결합할때 엔진구동축과 결합하도록 제1의 편심클러치의 구동측면과 연결시키고, 제1의 편심클러치에는 엔진 구동축상에 마찰디스크를 구비하여 엔진 전동축상에 설정한 제2의 체인휠과 맞물리도록 설정하며;

제2의 편심클러치는 엔진전동축과 전동출력축사이에 설정시켜,

엔진전동축과 결합한 구동측면과 전동출력축과 결합한 피구동측면을 가진 마찰디스크를 구비하고;

제2의 기어는 전동출력축상에 설정시켜 제1의 기어와 맞물리도록하며;

제2의 일방향 전동클러치는 그 회전방향이 제1의 일방향 전동클러치의 회전방향과 다른 방향일때 제1의 기어와 전기기계의 회전축 사이에 설정시킴을 특징으로 하는 다기능 복합 동력장치.
제1항에 있어서,

전기기계에는 중공의 파이프형상 회전축(hollow pipe-shaped rotating shaft)을 구성시켜 그 회전축내에 제2의 일방향전동클러치를 구비하여, 제2의 일방향전동클러치는 엔진전동축에 결합하고 그 회전축은 제1의 일방향 전동클러치에 피팅 (fitting)시키며 제1의 전동기어와 결합시켜, 제1의 전동기어가 제2의 전동기어와 맞물리도록 하며;

제1의 일방향전동클러치와 제2의 일방향 전동클러치는 서로 다른 회전방향으로 회전하도록 설정시키고;

엔진전동축은 마찰디스크(friction disk)의 구동측면이 엔진전동축과 결착하고 마찰디스크의 피구동측면이 체인기어와 결착할때 제2의 편심클러치를 통하여 체인기어에 연결시키며;

출력축은 체인에 의해 제1의 체인기어에 접속된 제2의 체인기어를 통하여 제2의 전동기어와 맞물려 있는 제2의 체인기어에 설정시키고;

그 출력축은 또 제2의 전동기어에 설정시켜 동력을 제1의 전동기어에 전달시키는 것을 특징으로 하는 다기능 복합 동력장치.
제1항에 있어서,

전기기계에는 제2의 일방향 전동클러치를 통하여 전동체인휠에 결합되어있는 출력축을 구비하여 제1의 일방향 전동클러치에 삽입시켜, 제1의 기어를 단일방향으로 구동시키고;

제1의 편심클러치는 출력축과 제1의 기어사이에 설정시켜 제1의 기어에 결합된 구동측면과 회전축에 결합된 피구동측면을 가진 마찰디스크를 구비하며;

엔진전동축은 제1의 기어와 맞물려 있는 제2의 기어에 설정시키고 제2의 출력축은 제1의 기어와 맞물려 있는 제3의 기어와, 체인을 통하여 제1의 체인휠과 연결시킨 제2의 체인휠에 설정시킴을 특징으로 하는 다기능 복합 동력장치.
제1항에 있어서,

전기기계는 제1단과 제2단(second end)을 가진 회전축을 구비하며;

제1의 편심클러치의 제1단은 출력기어박스와 결합시키고 제1의 편심클러치의 제2단은 전기기계의 회전축의 제1단과 결합시키며;

부하는 기어박스의 출력축에 의해 구동시키며;

전기기계의 회전축의 제2단은 제1의 일방향 전동클러치를 통하여 엔진회전축과 결합시키고;

제2의 편심클러치는 엔진회전축과 전기기계의 회전축사이에 설정시켜 엔진의 회전축과 결합된 구동측면을 가진 마찰디스크를 구비하며;

기어박스는 구동축입력이 정방향회전 또는 역방향회전에 있는지의 여부와 관계없이 동일한 회전방향을 유지하도록 배치시킴을 특징으로 하는 다기능 복합 동력장치.
제1항에 있어서,

전기기계에는 제1단과 제2단을 가진 회전축을 구비하여, 전기기계의 회전축의 제1단은 출력기어박스와 결합시키고;

부하는 그 기어박스의 출력축에 의해 구동시키며;

전기기계의 회전축의 제2단은 제1의 일방향 전동클러치를 통하여 엔진의 회전축과 결합시키고;

그 편심클러치는 엔진의 회전축과 전기기계의 회전축사이에 설정시켜 엔진의 회전축과 결합된 구동측면과 전기기계의 회전축과 결합된 피구동측면을 가진 마찰디스크를 구비하며;

기어박스는 구동축입력이 정방향회전 또는 역방향회전에 있는지에 대한 여부와 관계없이 동일한 회전방향을 유지하도록 배치시킴을 특징으로 하는 다기능복합 동력장치.
제1항에 있어서,

제1의 편심클러치는 전기기계와 엔진사이에 설정시키고;

제2의 편심클러치는 전기기계와 부하사이에 설정시키며;

제2의 편심클러치가 제1의 편심클러치보다 더 높은 정격속도를 갖도록하여 제2의 편심클러치가 개방상태에서 유지될때 엔진이 저속운전을 하여, 그 다기능복헙동력장치가 정지할때 전기기계에 의해 배터리를 충전할 수 있도록 함을 특징으로 하는 다기능복합동력장치.
제10항에 있어서,

제1의 편심클러치의 정격속도는 전기기계가 단독 부하 구동기능을 가질때 무부하상태에 있는 전기기계의 회전속도보다 더 높아져 그 전기기계가 부하구동중에엔진의 구동을 방지함을 특징으로 하는 다기능복합동력장치.
제1항에 있어서,

최소 한세트의 일방향 전동클러치는 래칫휠기구(ratchet wheel mechanism)임을 특징으로 하는 다기능복합동력장치.