KR100484117B1 - 차량용 공기저항터빈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위에 설치되어 공기저항을 그대로 유지하거나 또는 공기저항을 줄이면서 회전력을 얻어 회전력을 주행동력으로 재활용할 수 있는 차량용 공기저항터빈에 관한 것이다.
본 발명은 횡형 임펠러가 케이스에 내장되고, 상기 횡형 임펠러의 동력이 동력전달장치를 통해 발전기, 차량의 동력전달장치 또는 엔진의 주축으로 전달되는 차량용 공기저항터빈에 있어서, 상기 횡형 임펠러(23)의 상부 날개구간(d)만이 케이스(31)의 공기유입구(35) 위로 노출되도록 상기 횡형 임펠러(23)가 케이스(31)의 정면에 형성된 공기유도막(33)에 의해 가려지고, 횡형 임펠러(23)를 포함하는 케이스(31)가 차량의 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위 내에 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 공기저항터빈{Air resistance turbine for Vehicle}
본 발명은 차량이 주행할 때 작용하는 공기저항을 이용하여 차량으로 동력을 전달하는 차량용 공기저항터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위에 설치되어 공기저항을 그대로 유지하거나 또는 공기저항을 줄이면서 회전력을 얻어 회전력을 주행동력으로 재활용할 수 있는 차량용 공기저항터빈에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 공기저항은 아래 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Ra = cd ×(p/2) × A × V2
여기서, Ra : 공기저항(kgf), cd : 공기저항계수
V : 주행속도(km/h), A : 정면투영면적, P : 공기밀도
위 수학식 1에서 차량의 공기저항은 속도의 제곱에 비례한다는 것을 알 수 있다. 즉, 일반적인 자동차의 경우, 시속 60km/h로 주행하던 자동차가 80km/h로 주행하면 속도는 20km/h 늘어났지만 공기저항은 56% 증가하게 된다. 그리고, 고속 주행(70km/h 이상)시에는 엔진출력의 50% 정도가 공기저항에 의해 소비된다. 따라서,자동차의 공기저항을 줄이기 위해서는 투영면적을 줄여야 하지만 실내체적의 확보면에서 제한이 있기 때문에 차량의 스타일링에 의한 공기저항계수를 줄이는데는 한계가 있어 새로운 공기저항계수의 절감 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 새로운 공기저항계수의 절감요구에 부응하기 위해, 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위에 설치되어 공기저항을 그대로 유지하거나 또는 공기저항을 줄이면서 회전력을 얻어 회전력을 주행동력으로 재활용할 수 있는 차량용 공기저항터빈을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈의 일례는 횡형 임펠러가 케이스에 내장되고, 상기 횡형 임펠러의 동력이 동력전달장치를 통해 발전기, 차량의 동력전달장치 또는 엔진의 주축으로 전달되는 차량용 공기저항터빈에 있어서, 상기 횡형 임펠러의 상부 날개구간만이 케이스의 공기유입구 위로 노출되도록 상기 횡형 임펠러가 케이스의 정면에 형성된 공기유도막에 의해 가려지고, 횡형 임펠러를 포함하는 케이스가 차량의 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위 내에 배치되는 것을 특징으로 한다.상기 횡형 임펠러의 회전축과 동력전달장치 사이에 배치되는 감속기와 전자클러치를 더 포함한다.
삭제
상기 전자클러치는 차량의 브레이크 장치에 전자적으로 연결되어 브레이크 장치가 작동하면 공기저항터빈의 동력이 동력전달장치로 전달되는 것을 차단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈의 다른 예는 케이스가 복수개의 층으로 구분되며, 상기 케이스의 각 층에 횡형 임펠러가 각각 배치되어, 상기 케이스의 공기 유도막에 의해 공기가 각각의 공기유입구로 유입되어 횡형 임펠러를 회전시킨 후 후방의 공기배출구를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
상기 횡형 임펠러는 제 1 벨트장치에 의해 제 1 횡형 임펠러와 제 2 횡형 임펠러가 연결되고, 제 2 벨트장치에 의해 제 2 횡형 임펠러와 제 3 횡형 임펠러가 연결되며, 감속기 및 전자클러치를 통해 상기 제 3 횡형 임펠러에 동력전달장치가 연결되어 상기 횡형 임펠러의 회전력이 동력전달장치로 전달되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈의 또 다른 예는 각각의 케이스가 소정의 각도로 경사지게 설치될 수 있으며, 케이스의 공기유도막이 경사지게 형성되어 전체적으로 정면이 소정의 경사각을 가질 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 차량용 공기저항터빈은 탑차의 경우 캐빈의 상부면, 정면, 라디에이터의 전방, 디퍼렌셜 샤프트 전방에 배치될 수 있으며, 밴형 차량의 경우 본네트 후드 또는 디퍼렌셜 샤프트 전방에 배치될 수 있고, 버스 등과 같은 박스형 차량의 경우 운전자의 시계를 방해하지 않는 윈드쉴드 글라스의 상부 또는 윈드쉴드 글라스의 하부에 배치될 수 있으며, 차동차 또는 왜건의 경우 본네트 후드에 배치되는 것을 특징으로 한다.
차량의 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위 내에 배치되며, 운전자의 시야를 확보할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈의 또 다른 예는 복수개의 프로펠러형 임펠러가 케이스에 내장되고, 상기 프로펠러형 임펠러가 벨트에 의해 서로 연결되고, 상기 프로펠라형 임펠러의 회전축에 감속기가 연결되고, 상기 감속기에 전자클러치가 연결되고, 상기 전자클러치에 동력전달장치가 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 차량용 공기저항터빈은 상기 케이스의 정면에 공기가 통과할 수 있는 안전망이 배치되고 상부에 공기배출구가 형성되며, 측면의 플랜지부가 구비되고, 디플렉터가 프로펠러형 임펠러 뒤에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 차량용 공기저항터빈은 차량의 정면투영면적을 벗어나지 않으며, 운전자의 시야를 확보할 수 있는 차량의 모든 곳에 장착될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈의 또 다른 예는 케이스의 정면에 공기가 통과할 수 있는 안전망이 배치되고, 상기 케이스의 상하면 및 측면에 공기배출구가 형성되고, 상기 케이스의 측면에 브라켓이 구비되며, 상기 케이스에 내장되는 프로펠러형 임펠러 후방에 "∧"형상으로 중간부분이 돌출된 디플렉터가 배치되어 안전망을 통해 유입되는 공기를 공기배출구로 유도하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량용 공기저항터빈은 주로 버스 등과 같은 박스형 차량의 윈드쉴드 글라스 하단 또는 트럭 및 탑차의 윈드쉴드 글라스의 하단에 배치되며, 박스형 차량, 트럭 및 탑차 등에서 라디에이터 전방에 배치될 경우 공기가 상기 라디에이터로 유입될 수 있도록 디플렉터에 공기배출구가 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈의 또 다른 예는 케이스의 정면에 공기가 통과할 수 있는 안전망이 배치되고, 상기 케이스의 상부면에 공기배출구가 형성되고, 상기 케이스의 측면에 플랜지부가 구비되며, 상기 케이스에 내장되는 프로펠러형 임펠러 후방에 디플렉터가 케이스의 바닥면에 대해 소정의 각도로 배치되어 안전망을 통해 유입되는 공기를 공기배출구로 유도하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량용 공기저항터빈은 자동차 또는 왜건 등의 본네트 후드에 장착될 경우 디플렉터의 경사각이 차량의 카울패널의 경사각보다 최소한 같거나 작아야 하며, 승용차의 경우 완만한 곡면 구조에서는 디플렉터를 설치하지 않는 것이 바람직한 것을 특징으로 한다.
상기 차량용 공기저항터빈은 주로 버스 등과 같은 박스형 차량의 윈드쉴드 글라스의 상단에 배치되며, 상기 케이스에 내장되는 프로펠러형 임펠러 후방에 배치되는 디플렉터가 곡선 형태로 굴곡되어 케이스의 안전망으로 유입된 공기를 케이스의 상부면에 형성된 공기배출구를 통해 배출하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력전달장치는 유압펌프에서 유압라인을 통해 유압을 유압모터로 공급하므로서 상기 유압모터를 작동시키므로서, 회전동력을 차량의 동력전달장치 또는 엔진의 주축으로 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 유압모터에는 한방향클러치 또는 원심클러치가 장착되며, 상기 한방향클러치 또는 원심클러치는 차량의 동력전달장치 또는 엔진의 주축의 회전력이 역으로 유압모터로 전달되지 않게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 동력전달장치는 유니버설 조인트 및 베벨기어 등이 구비된 샤프트가 서로 연결되어, 임펠러의 회전동력을 차량의 동력전달장치 또는 엔진의 주축으로 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력전달장치는 플렉시블 샤프트일 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 동력전달장치는 발전기와, 발전기에 전기적으로 연결되는 전기모터와, 상기 전기모터에 구비되는 일방향 클러치 또는 원심클러치와, 상기 전기모터의 회전축에 장착되는 구동풀리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력전달장치에는 무단변속기가 옵션으로 장착될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈을 이용하여 차량의 주행동력을 재활용할 수 있는 이론적 배경은 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 제 1 실험예는, 도 1a에 도시된 바와같이, 160mm×160mm의 얇은 박판(1)을 80km/h 및 100km/h의 속도로 이동시키면서 산업용 로드셀(3 : load cell) 및 디지털 인디케이터(4)을 이용하여 공기저항값을 각각 측정하였다. 제 2 실험예에서는 제 1 실험예와 같은 방법으로 도 1b에 도시된 바와같이 임펠러(5)를 가지고 실험하였다. 제 3 실험예에서는 위 실험예와 같은 방법으로, 도 1c에 도시된 바와같이, 상기 박판(1)의 정면에 임펠러(5)를 장착하여 실험하였다.위 3가지 실험에 의해, 아래 표 1과 같은 공기저항값을 얻는다.(이 때 임펠러(5)의 투영면적이 박판(1)이 정면투영면적을 초과하지 않는다.) 아래 공기저항값은 박판의 총투영면적에 대한 공기저항값이다.
속도 박판 임펠러 박판+임펠러
80km/h 1000gf 650gf 950gf
100km/h 1700gf 1050gf 1650gf
위에서 알 수 있는 바와같이, 임펠러(5)를 박판(1)의 정면에 장착하여도 공기저항이 변하지 않는 것을 알 수 있으며, 임펠러(5)로부터 12000rpm/100km/h의 회전력을 얻을 수 있다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 디플렉터(deflactor)를 이용하여 전체공기저항을 줄이면서 임펠러의 회전력을 얻을 수 있는가에 대한 실험을 수행하였다.
본 실험에서는 풍동실험장치(도시하지 않음)에 직경 120mm의 원판(11)을 배치한 경우(도 2a 참조), 임펠러(13)만을 배치한 경우(도 2b 참조) 및 임펠러(13)를 원판(11)에 정면에 배치하고 디플렉터(15)로 공기를 유도한 경우(도 2c 참조)로 나누어 실험하였으며, 아래 표 2와 같은 데이터를 얻었다.
원판 디플렉터 구조의 임펠러 원판+임펠러
1470g 750g 950g
위 표 2에서 알 수 있는 바와같이, 임펠러(13)를 원판(11)에 정면에 배치하고 디플렉터(15)로 공기를 유도한 경우 전체공기저항을 줄이면서 임펠러의 회전력을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.
위 실험들에서 박판 또는 원판의 정면투영면적(박판 또는 원판을 정면에서 빛을 투사하였을 때 박판 또는 원판의 뒤에 배치된 벽면에 투영되는 그림자의 면적)을 벗어나지 않는 범위에 임펠러를 배치하므로서 공기저항을 그대로 유지하거나 감소시키면서 임펠러의 회전력을 얻을 수 있다는 것을 알았다. 따라서, 본 발명은 차량의 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위내에 터빈을 장착하여 차량의 공기저항을 그대로 유지하거나 감소시키면서 터빈으로부터 동력을 얻어 회전력을 주행동력으로 재활용할 수 있다. 본 발명에서 터빈을 차량의 정면투영면적에서 벗어나게 배치하는 것은 전체적인 공기저항이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈(21)은 횡형 임펠러(23)가 케이스(31)의 공기 유도막(33)에 가려져 상기 횡형 임펠러(23)의 상부 날개구간(d)만이 케이스(31)의 공기유입구(35)에 노출되도록 횡형 임펠러(23)가 케이스(31)에 내장되고, 상기 케이스(31)의 뒷면에 공기배출구 (43)가 형성된 리어 플레이트(41)가 장착되며, 상기 횡형 임펠러(23)의 회전축(24)에 감속기(45)가 연결되고, 상기 감속기(45)에 전자클러치(46)가 연결되며, 상기 전자클러치(46)에 동력전달장치(81)가 연결된다.
상기 케이스(31)는 상부면에 공기배출구(37)가 형성되고, 정면에 공기 유도막(33)이 형성되어 공기가 상기 유도막(33)에 의해 공기유입구(35)로 유도된다.
상기 전자클러치(46)는 차량의 브레이크 장치(도시하지 않음)에 전자적으로 연결되어 자동차의 브레이크 장치가 작동되면 공기저항터빈(21)에서 동력전달장치(81)로의 동력전달을 차단한다.
이와같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈(21)은 다음과 같이 작동한다.
케이스(31)의 공기 유도막(33)에 의해 공기가 공기유입구(35)로 유입되고, 유입된 공기가 횡형 임펠러(23)를 회전시키고 케이스(31)의 공기배출구(37) 및 리어 플레이트(41)의 공기배출구(43)를 통해 배출되고, 상기 횡형 임펠러(23)의 회전력이 동력전달장치(81)에 의해 차량의 주행장치로 전달되므로서 주행동력 등으로 재활용될 수 있으며, 브레이크 작동시 전자클러치(46)에 의해 동력전달장치(81)로 전달되는 횡형 임펠러(23)의 동력이 차단된다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈(21')은 케이스(53)가 복수개의 층으로 구분되며, 상기 케이스(53)의 각 층에 횡형 임펠러(61, 62, 63)가 각각 배치됨으로서, 상기 케이스(53)의 공기 유도막(55)에 의해 공기가 각각의 공기유입구(57)로 유입되어 횡형 임펠러(61, 62, 63)를 회전시킨 후 후방의 공기배출구(59)를 통해 외부로 배출된다.
상기 차량용 공기저항터빈(21')에 있어서, 상기 횡형 임펠러(61, 62, 63)는 도 4b에 도시된 바와같이 제 1 벨트장치(71)에 의해 제 1 횡형 임펠러(61)와 제 2 횡형 임펠러(62)가 연결되고, 제 2 벨트장치(73)에 의해 제 2 횡형 임펠러(62)와 제 3 횡형 임펠러(63)가 연결되며, 상기 제 3 횡형 임펠러(63)에 동력전달장치(81)가 연결되어 상기 횡형 임펠러(61, 62, 63)의 회전력이 동력전달장치(81)로 전달된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈(21')은 벨트장치에 의해 횡형 임펠러가 서로 연결되는 것만을 설명하였으나 이 분야에 기술을 가진 자라면 기어 등을 이용하여 횡형 임펠러를 서로 연결할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈(21")은 각각의 케이스(93)가 소정의 각도로 경사지게 설치될 수 있으며, 케이스(93)의 공기유도막(95)이 경사지게 형성되어 전체적으로 정면이 소정의 경사각을 가질 수 있는 것을 제외하고, 제 2 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈과 동일하다.
위에서 설명한 본 발명의 제 1, 2 및 3 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈 (21)은 도 6a 및 도 6b와 같이 탑차의 경우 캐빈(103)의 상부면(104), 정면(105), 라디에이터의 전방(106), 디퍼렌셜 샤프트(107 : differential shaft) 전방에 배치될 수 있으며, 도 6c와 같이 밴형 차량의 경우 본네트 후드(108) 또는 디퍼렌셜 샤프트(109) 전방에 배치될 수 있고, 버스 등과 같은 박스형 차량의 경우 운전자의 시계를 방해하지 않는 윈드쉴드 글라스의 상단부 또는 윈드쉴드 글라스의 하부에 배치될 수 있으며, 자동차 또는 왜건의 경우(도시하지 않음) 본네트 후드에 장착될 수 있다. 이 때, 차량용 공기저항터빈은 차량의 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위 내에 배치하여야 하며, 상기 공기저항터빈이 운전자의 시야를 확보할 수 있도록 배치되어야 하며, 미관을 크게 해치지 말아야 한다.
도 7a를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈 (201a)은 복수개의 프로펠러형 임펠러(203)가 케이스(205)에 내장되고, 상기 프로펠러형 임펠러(203)가 벨트(207)에 의해 서로 연결되고, 상기 프로펠라형 임펠러 (203)의 회전축(209)에 감속기(45)가 연결되고, 상기 감속기(45)에 전자클러치(46)가 연결되고, 상기 전자클러치(46)에 동력전달장치(81)가 연결된다.
도 7b를 참조하면, 상기 차량용 공기저항터빈(201a)은 상기 케이스(205)의 정면에 공기가 통과할 수 있는 안전망(211)이 배치되고 상부에 공기배출구(213)가 형성되며, 측면의 플랜지부(217)가 구비되고, 도 7c에 도시된 바와같이 디플렉터 (219)가 프로펠러형 임펠러(203) 뒤에 배치된다.
상기와 같이 구성된 차량용 공기저항터빈(201a)은 다음과 같이 작동한다.
케이스(205)의 안전망(211)을 통해 유입된 공기가 프로펠러형 임펠러(203)를 회전시킨 후 케이스(205)의 공기배출구(213)를 통해 배출되고, 상기 프로펠러형 임펠러(203)의 회전력은 아래에서 설명하는 것과 같이 동력전달장치(81)에 의해 차량의 주행장치로 전달되므로서 주행동력 등으로 재활용될 수 있다.
상기와 같이 구성되고 작동하는 상기 차량용 공기저항터빈은 차량의 정면투영면적을 벗어나지 않으며, 운전자의 시야를 확보할 수 있는 차량의 모든 곳에 장착될 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈(201b)은 케이스(221)의 정면에 공기가 통과할 수 있는 안전망(223)이 배치되고, 상기 케이스(221)의 상하면 및 측면에 공기배출구(225, 227)가 형성되고, 상기 케이스(221)의 측면에 브라켓(229)이 구비되며, 상기 케이스(221)에 내장되는 프로펠러형 임펠러(231) 후방에 "∧"형상으로 중간부분이 돌출된 디플렉터(233)가 배치되어 안전망(223)을 통해 유입되는 공기를 공기배출구(225)로 유도하는 것을 제외하고, 제 4 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈과 동일하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 5 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈 (201b)은 주로 버스 등과 같은 박스형 차량의 윈드쉴드 글라스 하단 또는 트럭 및 탑차의 윈드쉴드 글라스의 하단에 배치되며, 도 8c에 도시된 바와같이 박스형 차량, 트럭 및 탑차 등에서 라디에이터(235) 전방에 배치될 경우 공기가 상기 라디에이터(235)로 유입될 수 있도록 디플렉터(225)에 공기배출구(237)가 형성될 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈(201c)은 케이스(241)의 정면에 공기가 통과할 수 있는 안전망(243)이 배치되고, 상기 케이스(221)의 상부면에 공기배출구(245)가 형성되고, 상기 케이스(241)의 측면에 플랜지부(247)가 구비되며, 상기 케이스(241)에 내장되는 프로펠러형 임펠러(249) 후방에 디플렉터(251)가 케이스(241)의 바닥면에 대해 소정의 각도(a)로 배치되어 안전망(243)을 통해 유입되는 공기를 공기배출구(245)로 유도하는 것을 제외하고, 제 4 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈과 동일하다.
상기와 같이 구성된 차량용 공기저항터빈(201c)이 도 9c와 같이 자동차 또는 왜건 등의 본네트 후드(255)에 장착될 경우 디플렉터(251)의 경사각(a)이 차량의 카울패널(257)의 경사각(b)보다 최소한 같거나 작아야 하며, 도 9d와 같이 승용차의 경우 완만한 곡면 구조에서 자동차의 본네트 후드(259)는 디플렉터를 설치하지 않는 것이 바람직하다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 차량용 공기저항터빈(201d)은 주로 버스 등과 같은 박스형 차량(201d)의 윈드쉴드 글라스(263)의 상단에 배치되며, 상기 케이스(271)에 내장되는 프로펠러형 임펠러(273) 후방에 배치되는 디플렉터(275)가 곡선 형태로 굴곡되어 케이스(271)의 안전망(277)으로 유입된 공기를 케이스(271)의 상부면에 형성된 공기배출구(279)를 통해 배출한다.
상기 디플렉터(275)는 곡선 형태로 설명되었지만 곡선 형태에 한정되지 않으며, 사선 형태 등으로 변형될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 11a를 참조하면, 상기와 같이 본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈의 동력을 차량의 동력전달장치 또는 엔진의 주축으로 전달하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 동력전달장치(81)는 상기 동력전달장치(81)는 유압펌프(301)에서 유압라인(302)을 통해 유압을 유압모터(303)로 공급하므로서 상기 유압모터(303)을 작동시키므로서, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와같이 회전동력을 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축 (360)으로 전달한다.
상기 유압모터(303)에는 한방향클러치 또는 원심클러치(305)가 장착되며, 상기 한방향클러치 또는 원심클러치(305)는 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)의 회전력이 역으로 유압모터(303)로 전달되지 않게 된다
도 11b를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 동력전달장치(81)는 유니버설 조인트(311) 및 베벨기어(312) 등이 구비된 샤프트가 서로 연결되어, 임펠러의 회전동력을 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)으로 전달한다.
도 11c를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 동력전달장치(81)는 플렉시블 샤프트(315)일 수 있다.
도 11d를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 동력전달장치(81)는 발전기(320)와, 발전기(320)에 전기적으로 연결되는 전기모터(321)와, 상기 전기모터 (321)에 구비되는 일방향 클러치 또는 원심클러치(322)와, 상기 전기모터(321)의 회전축에 장착되는 구동풀리(323)를 포함한다.
도 11a 내지 도 11d에 도시된 동력전달장치(81)에는 무단변속기(333)가 옵션으로 장착될 수 있다.
이와같이 동력전달장치(81)에 무단변속기(333)가 장착될 경우, 도 17에 도시된 바와같이 제어부(370)에서 제 1 센서(371) 또는 제 2 센서(373)를 통해 입력된 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)의 회전과 제 3 센서(375)를 통해 풍속기(376)의 회전을 비교한다. 이것에 의해, 제어부(370)에서 풍속기(376)의 회전속도가 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)의 회전속도보다 작다고 판단할 경우, 예컨대 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)의 회전속도가 3000rpm이고, 풍속기(376)의 회전속도가 3000rpm 이하인 경우, 무단변속기(333)의 동력전달비율을 변경하여 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)으로 전달되는 회전속도가 3000rpm 이상되도록 한다.
위에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈은 정면투영면적을 벗어나지 않는 범위에 설치되어 공기저항을 그대로 유지하거나 또는 공기저항을 줄이면서 회전력을 얻어 회전력을 주행동력으로 재활용할 수 있는 차량의 연료를 절감할 수 있는 효과가 있다.
위에서 설명한 본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈은 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 본 발명은 여기에 한정되지 않는다. 따라서, 이 분야에 기술을 가진 자라면 본 발명의 차량용 공기저항터빈을 변형 및 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 청구범위에 속한다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈의 이론적 배경을 설명하기 위한 것으로서,
도 1a는 박판에 대한 공기저항의 실험을 개략적으로 도시한 예시도,
도 1b는 임펠러에 대한 공기저항의 실험을 개략적으로 도시한 예시도,
도 1c는 박판의 전방에 임펠러를 배치시켰을 경우 이에 대한 공기저항의 실험을 개략적으로 도시한 예시도,
도 2a는 원판에 대한 풍동실험을 개략적으로 도시한 예시도,
도 2b는 임펠러에 대한 풍동실험을 개략적으로 도시한 예시도,
도 2c는 원판과 임펠러에 대한 풍동실험을 개략적으로 도시한 예시도,
도 3a는 본 발명의 일례에 따른 차량용 공기저항터빈을 도시한 분해 사시도,
도 3b는 도 3a의 A-A선에 따른 단면도,
도 3c는 도 3a의 횡형터빈에 동력전달장치가 연결되는 것을 도시한 개략도,
도 4a는 본 발명의 다른 예에 따른 차량용 공기저항터빈을 도시한 단면도,
도 4b는 본 발명에 따른 차량용 공기저항터빈에서 임펠러와 동력전달장치의 연결관계를 도시한 개략도,
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따른 차량용 공기저항터빈을 도시한 단면도,
도 6a 및 6c는 본 발명의 차량용 공기저항터빈이 차량에 배치되는 예를 도시한 정면도,
도 6b는 본 발명의 차량용 공기저항터빈이 차량에 배치되는 예를 도시한 측면도,
도 7a는 본 발명의 또 다른 예에 따른 차량용 공기저항터빈을 도시한 개략도,
도 7b는 도 7a의 케이스를 삼각법으로 도시한 정면도, 평면도 및 측면도,
도 7c는 도 7b의 B-B선에 따른 단면도,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 예에 따른 차량용 공기저항터빈을 도시한 것으로서, 도 8a는 케이스를 삼각법으로 도시한 정면도, 평면도 및 측면도, 도 8b는 도 8a의 C-C선에 따른 단면도, 도 8c는 차량에 배치되는 예를 도시한 개략도,
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 또 다른 예에 따른 차량용 공기저항터빈을 도시한 것으로서, 도 9a는 케이스를 삼각법으로 도시한 정면도, 평면도 및 측면도, 도 9b는 도 9a의 d-d선에 따른 단면도, 도 9c 및 9d는 차량에 배치되는 예를 도시한 개략도,
도 10a 및 도 10bd는 본 발명의 또 다른 예에 따른 차량용 공기저항터빈을 도시한 것으로서, 도 10a는 차량에 배치되는 예를 도시한 개략도, 도 9b는 케이스를 삼각법으로 도시한 정면도, 평면도 및 측면도,
도 11a 내지 도 11d는 본 발명에 따른 동력전달장치를 도시한 개략도,
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 보조동력장치가 차량의 동력전달장치 및 엔진의 주축에 연결되는 예를 도시한 개략도
도 13은 도 12a 및 도 12b의 무단변속기의 작동을 제어하기 위한 제어 시스템을 도시한 개략도
*도면의 주요부분에 대한 부호설명*
21, 201 : 차량용 공기저항터빈 23, 61, 62, 63 : 횡형 임펠러
31, 53, 93 : 케이스 81 : 동력전달장치
203 : 프로펠러형 임펠러

Claims (22)

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  4. 횡형 임펠러가 케이스에 내장되고, 상기 횡형 임펠러의 동력이 동력전달장치를 통해 발전기, 차량의 동력전달장치 또는 엔진의 주축으로 전달되는 차량용 공기저항터빈에 있어서,
    상기 케이스(53)는 복수개의 층으로 구분되며, 상기 케이스(53)의 각 층에 제 1 내지 제 3 횡형 임펠러(61, 62, 63)가 각각 배치되고, 상기 케이스(53)의 공기 유도막(55)에 의해 공기가 케이스(53)에 형성된 각각의 공기유입구(57)로 유입되고, 상기 공기에 의해 각각의 제 1 내지 제 3 횡형 임펠러(61,62,63)가 회전되며, 제 1 횡형 임펠러(61)와 제 2 횡형 임펠러(62)가 제 1 벨트장치(71)에 의해 연결되고, 제 2 횡형 임펠러(62)와 제 3 횡형 임펠러(63)가 제 2 벨트장치(73)에 의해 연결되며, 상기 제 3 횡형 임펠러(62)에 동력전달장치가 연결되어 상기 제 1 내지 제 3 횡형 임펠러(61,62,63)의 동력이 상기 동력전달장치로 전달되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
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  9. 복수개의 프로펠러형 임펠러(203)가 케이스(205)에 내장되고, 상기 프로펠러형 임펠러(203)가 벨트(207)에 의해 서로 연결되고, 상기 프로펠라형 임펠러(203)의 회전축(209)에 감속기(45)가 연결되고, 상기 감속기(45)에 전자클러치(46)가 연결되고, 상기 전자클러치(46)에 동력전달장치(81)가 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 케이스(205)는 정면에 공기가 통과할 수 있도록 안전망(211)이 배치디고, 상부에 공기배출구(213)가 형성되며, 측면의 플랜지부(217)가 구비되고, 디플렉터(219)가 프로펠러형 임펠러(203) 뒤에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 케이스(205)는 차량의 정면투영면적을 벗어나지 않으며, 운전자의 시야를 확보할 수 있는 차량의 모든 곳에 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 케이스에 내장되는 프로펠러형 임펠러으 후방에 배치되는 "∧"형상으로 중간부분이 돌출된 디플렉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  13. 삭제
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 케이스에 내장되는 프로펠러형 임펠러 후방에 배치되는 디플렉터를 더 포함하며, 상기 디플렉터가 케이스의 바닥면에 대해 소정의 각도로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 4 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 동력전달장치(81)는 유압펌프(301)에서 유압라인(302)을 통해 유압을 유압모터(303)로 공급하여 상기 유압모터(303)을 작동시키므로서, 회전동력을 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)으로 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유압모터(303)에는 한방향클러치 또는 원심클러치(305)가 장착되며, 상기 한방향클러치 또는 원심클러치(305)는 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)의 회전력이 역으로 유압모터(303)로 전달되지 않게 되는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  19. 제 4 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 동력전달장치(81)는 유니버설 조인트(311) 및 베벨기어(312) 등이 구비된 샤프트가 서로 연결되어, 임펠러의 회전동력을 차량의 동력전달장치(350) 또는 엔진의 주축(360)으로 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  20. 제 4 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 동력전달장치(81)는 플렉시블 샤프트(315)일 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  21. 제 4 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 동력전달장치(81)는 발전기(320)와, 발전기(320)에 전기적으로 연결되는 전기모터(321)와, 상기 전기모터(321)에 구비되는 일방향 클러치 또는 원심클러치(322)와, 상기 전기모터(321)의 회전축에 장착되는 구동풀리(323)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공기저항터빈.
  22. 삭제
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