KR100971152B1 - 차량의 현가장치를 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 주행시 발생되는 지면과의 마찰에 따른 진동 댐핑력 및 코너 댐핑력, 선박의 운행시 파도에 접촉되는 댐핑력으로 운동에너지를 발생시킨 후 전기에너지로 변환하여 발전 및 충전가능하도록 한 차량의 현가장치를 이용한 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 본체 및 주행 휠축에 연결,설치되어 차량의 하중 지지나 주행시 충격을 흡수하기 위해 기체나 유체로 이루어진 작동유가 충진된 실린더 내부를 따라 상하방향으로 작동하는 피스톤을 보조하는 스프링으로 이루어진 차량의 현가장치에 적용하여 구성되는 것으로, 상부밸브부, 하부밸브부, 터빈수단, 증속수단, 에너지변환장치 및 축전장치를 순차적으로 거쳐 충전되는 배터리로 차량용 발전현가장치와 차량용 발전현가장치에 부력수단(80)을 더 포함된 선박용 발전현가장치가 구성되는 것을 특징으로 하여; 현가장치가 작동될 때 실린더 내부에 충진된 작동유가 순환함에 따라 운동에너지를 간단하게 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

차량, 선박, 현가장치, 작동유, 블레이드, 터빈, 발전기, 증폭, 축전

Description

차량의 현가장치를 이용한 발전장치{Regenerative suspension device for automobiles and ships}

본 발명은 차량의 현가장치를 이용한 발전장치에 관한 것으로, 특히 차량의 주행시 발생되는 지면과의 마찰에 따른 진동 댐핑력 및 코너 댐핑력, 선박의 운행시 파도에 접촉되는 댐핑력으로 운동에너지를 발생시킨 후 전기에너지로 변환하여 발전 및 충전가능하도록 한 차량의 현가장치를 이용한 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 현가장치는 자동차의 장착부위에 따라 앞 현가장치와 뒤 현가장 치로 구분되어지고, 또 좌우의 바퀴가 한 개의 차축으로 연결된 일체 차축식 앞차축을 스프링으로 차체와 연결시킨 차축현가식과, 좌우 양바퀴에 독립적으로 작동할 수 있도록 차체에 설치되면서 스프링 하중량이 가볍고 승차감이 좋으며 접지성이나 조정성 등이 뛰어난 독립 현가식으로 나누어진다.

여기서, 상기 앞 현가장치는 프레임과 차축사이를 연결하여 차량의 중량을 지지하면서 바퀴의 진동을 흡수하는 장치로서, 앞차축의 형식에 따라 차축현가식과 독립현가식으로 구분되어지는 데, 승차감이나 조종성을 중요시하는 승용차에는 독 립현가식이 많이 사용되는 반면에 버스나 트럭 등에는 차축현가식이 많이 사용되고 있다.

그리고, 상기 독립현가식은 V형으로 된 상하 2개의 서스펜션 아암이 축에 의해 프레임에 설치됨과 더불어 각 서스펜션 아암의 끝은 보올 조인트에 의해 너클에 장착된 위시본형과, 리이프 스프링을 가로로 설치하여 위 또는 아래 서스펜션 아암의 작용을 스프링이 겸하도록 된 가로놓은 스프링형, 차의 뒤쪽으로 향한 1개 또는 두 개의 아암에 의해 바퀴를 지지하는 트레일링 링크형, 상기 위시본형에 비하여 구조가 간단하고 구성부품이 적을 뿐만 아니라 로드 홀딩 및 승차감이 좋은 맥퍼어슨형이 있다.

이와 같이, 현가장치는 크게 스프링과 쇽 업소버(Shock Absober) 및 스테빌라이져 등으로 구성되면서 대체로 스프링 상수와 댐핑력 그리고 차고조종의 3가지 기능을 주로 하면서 차량의 승차감과 안정성을 개선하는 역할을 하게 되는데, 이중 쇽업소버는 그 내부에 충진된 오일을 내부에서 상·하로 순환시키면서 충격과 진동 을 감쇄시키도록 순환통로를 형성하는 피스톤 어셈블리를 구비하게 된다.

이에 따라, 차량의 선회나 주행에 따라 차륜에 범프(Bump)와 리바운드(Rebound)또는 선회력이 가해지면 너클부위를 통해 쇽업서버가 상·하로 진동하면서 범프와 리바운드에 따른 충격을 흡수·완충함과 더불어 차량의 선회 시 안정성을 유지하게 된다.

이러한, 현가장치는 단지 차량의 충격을 흡수하는 단일적인 기능만을 수행하게 되며, 차량의 배터리는 전력소모가 많은 근래의 자동차에 전기를 공급하는데 한 계에 이르고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 현가장치의 작동시 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 쇽 업소버의 발전장치가 공개특허 10-3007-0055264호로 제안되었다.

이와 같은, 종래의 쇽 업소버의 발전장치의 전형적인 일예가 도 1에 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 쇽 업소버의 발전장치는 가이드를 겸한 긴 원통형상의 케이스 내부에 하단이 액슬축과 연결하는 실린더가 삽입되고, 상기 실린더는 작동유체가 충진된 외통과 내통으로 나누어져 구성되며, 상기 실린더의 내통내에는 차체에 피스톤 로드를 통하여 연결되는 피스톤 밸브가 개재되며, 상기 피스톤 로드 상의 일측에는 리바운드 스톱퍼와 서포트 링으로 구성되는 스톱퍼유닛이 설치되어 상기 작동유체에 의해 감쇄력을 발생시키면서 상하 작동하는 차량용 쇽 업소버에 있어서,

상기 스톱퍼유닛이 위치되는 피스톤 로드(1)의 내부에 설치되며, 회전축(2)은 피스톤 로드(1)와 스톱퍼유닛의 서포트 링(3)을 양측으로 관통하여 설치되는 발전기(4)와, 발전기(4)의 양측 회전축(2) 선단에 장착되어 서포트 링(3)과 내통(5) 사이의 공간에 배치되어 피스톤 로드(1)의 작동에 의해 발생되는 유체의 흐름에 따라 회전력을 발생시켜 회전축(2)을 회전시키는 임펠러(6)로 구성된다.

여기서, 상기 서포트 링(3)은 그 외주 상단 양측에 상기 임펠러(6)에 대응하여 유체 흐름구(3a)를 형성하는 유체 가이드판(3b)이 일체로 형성되어 임펠러(6)에 대하여 유체의 흐름방향을 가이드 해주게 된다.

상기와 같은, 종래의 쇽 업소버의 발전장치는 피스톤 로드(1)를 통하여 전달되는 차륜의 상하 작동력에 의하여 피스톤 밸브가 상승 및 하강하면서 오리피스를 통한 작동유체의 이동저항으로 차체의 진동을 감쇄하는 감쇄력을 발생시키게 된다.

동시에, 피스톤 로드(1)의 상하 작동에 의해 서포트 링(3)과 내통(5) 사이를 흐르는 유체의 흐름이 유체 흐름구(3a)를 통하여 임펠러(6)에 작동하여 임펠러(6)를 회전시키게 되고, 이에 따라 임펠러(6)와 연결된 발전기(4)의 회전축(2)이 회전하여 발전기(4)에서 전기를 생성하도록 작동하게 된다.

이와 같이, 상기 쇽 업소버 내의 스톱퍼유닛의 일측에서 피스톤 로드(1)의 상하작동에 따른 유체의 흐름을 이용하여 발전을 가능하게 함으로써 쇽 업소버의 운동에너지를 여러 용도로 사용할 수 있는 전기에너지 전환할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 쇽 업소버의 발전장치는 유체가이드 판은 내통의 내벽면에 밀착되어져 있는 반면 서포트 링은 내통의 내벽면에 밀착되어 있지 않아 유체가 상하 이동시 유체의 유동력이 서포트 링과 내통의 내벽면이 떨어져 이루는 유격틈을 통해 이동되어 임펠러를 효과적으로 회전시킬 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 쇽 업소버의 발전장치는 임펠러를 회전시키기 위해 유체가 유체흐름구를 통과할 때 와류현상이 발생되는 문제점이 있었다.

더불어, 종래의 쇽 업소버의 발전장치는 와류의 발생으로 인하여 임펠러의 회전이 원활하지 못하게 되어 운동에너지를 발생시키는 효율뿐만 아니라 발전효율도 저하되는 문제점이 있었다.

아울러, 종래의 쇽 업소버의 발전장치는 고장이 발생되었을 경우 쇽 업소버를 모두 해체하여 수리를 하거나 교체해야 하는 문제점으로 인하여 관리적인 측면이 간단하지 못한 어려운 문제점이 있었다.

이로 인하여, 설치 및 구조가 간단하여 관리가 용이하며, 현가장치의 고유 기능인 충격흡수 기능이 감소되지 않도록 유지한 상태에서 운동에너지를 전기에너지로 변환, 충전가능한 개선된 현가장치를 이용한 발전장치가 절실히 요구되는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로 차량의 운행으로 인해 현가장치가 작동될 때 실린더 내부에 충진된 작동유가 순환함에 따라 운동에너지를 발생시킬 수 있는 차량의 현가장치를 이용한 발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 현가장치의 작동으로 인해 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 변환, 충전하여 에너지로 재 사용이 가능하도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 댐핑력의 작용 크기에 따라 유동되는 작동유에 접촉하는 면적을 조절하여 현가장치의 고유 기능인 충격완화 기능이 감소되지 않도록 하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 댐핑력에 의해 회전되는 운동에너지 발생수단의 회전력을 증속시켜 발전수단의 발전효율이 증대되도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 선박의 운행시 파도에 접촉가능한 구조로 개선한 후 선박의 측면에 설치하여 생성되는 운동에너지를 전기에너지로 변환 가능하도록 하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량 본체 및 주행 휠축에 연결,설치되어 차량의 하중 지지나 주행시 충격을 흡수하기 위해 기체나 유체로 이루어 진 작동유가 충진된 실린더 내부를 따라 상하방향으로 작동하는 피스톤을 보조하는 스프링으로 이루어진 차량의 현가장치에 있어서,

상기 피스톤에 의해 내부 공간이 상하 양분되어진 실린더의 상부공간으로 상부배출밸브 및 상부흡입밸브가 설치된 상부밸브부와, 상기 피스톤에 의해 내부 공간이 상하 양분되어진 실린더의 하부공간으로 상부배출밸브에 연결되는 하부흡입밸브 및 상부흡입밸브에 연결되는 하부배출밸브가 설치된 하부밸브부와, 상부밸브부 및 하부밸브부의 사이에 연결 설치되어 피스톤의 상하이동시 상/하부밸브부를 통해 유동하는 실린더내의 작동유에 의해 터빈 방식으로 회전되며 운동에너지를 발생시키는 터빈수단과, 터빈수단의 회전수를 증폭하는 증속수단과, 증속수단에서 증폭된 회전수를 전달받아 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지변환장치를 통해 생성된 전기에너지를 축전하는 축전장치를 거쳐 배터리에 충전되도록 구성되어: 차량의 댐핑력에 의해 피스톤의 상하 이동시 실린더의 작동유가 터빈수단을 동작시켜 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 생성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 터빈수단은 상/하부밸브부가 연결되어 작동유가 유통되는 드럼 형태의 터빈몸체와, 터빈몸체의 내부에서 작동유의 유동에 마찰되어 회전축에 연결된 상태로 회전되는 블레이드수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 증속수단은 기어방식, 벨트풀리방식 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 블레이드수단은 회전축에 설치된 메 인블레이드에 회동되게 결합되는 서보블레이드로 이루어진 블레이드부와, 블레이드부의 메인블레이드와 서보블레이드를 연결하여 회동각이 180°를 초과하지 않도록 하는 연결수단과, 블레이드부의 메인블레이드에 설치되어 서보블레이드에 연결되며 회동각을 조절가능한 블레이드작동기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 블레이드작동기는 블레이드부의 회전속도를 측정하는 가속도계와, 블레이드부의 메인블레이드에 설치되어 서보블레이드의 회동각을 측정하는 센서와, 블레이드부의 메인블레이드와 서보블레이드의 회동각을 유압방식으로 조절하는 컨트롤 유닛부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시 예로써, 상기 실린더에 부력수단을 더 포함한 현가장치를 선박의 선체 측면에 설치함으로써 선박의 항해시 파도의 댐핑력으로 실린더가 피스톤을 따라 상하이동될 때 작동유의 순환에 의해 터빈수단이 동작되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예로써, 상기 실린더는 선체 측면에 직렬배열로 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 현가장치를 이용한 발전장치를 제공한다.

이상에서와 같이 본 발명은 차량의 운행으로 인해 현가장치가 작동될 때 실린더 내부에 충진된 작동유가 순환함에 따라 운동에너지를 간단하게 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 현가장치의 작동으로 인해 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 변 환, 충전하여 에너지로 재사용이 가능하여 현가장치의 작동으로 발생되는 운동에너지의 효율성을 증대시키는 효과가 있다.

아울러, 댐핑력의 작용 크기에 따라 유동되는 작동유에 접촉하는 면적을 조절하여 현가장치의 고유 기능인 충격완화 기능이 감소되지 않도록 하여 차량의 승차감이 유지되도록 하는 효과가 있다.

더불어, 댐핑력에 의해 회전되는 운동에너지 발생수단의 회전력을 증속시켜 발전수단의 발전효율이 증대되어 작은 댕핑력을 이용하여 발전가능하도록 하는 효과가 있다.

한편, 선박의 운행시 파도에 접촉가능한 구조로 개선한 후 선박의 측면에 설치하여 생성되는 운동에너지를 전기에너지로 변환 가능하도록 하는 효과가 있다.

이에 상기한 바와같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량의 현가장치를 이용한 발전장치는 차량 본체 및 주행 휠축에 연결,설치되어 차량의 하중 지지나 주행시 충격을 흡수하기 위해 기체나 유체로 이루어진 작동유가 충진된 실린더(300) 내부를 따라 상하방향으로 작동하는 피스톤(301)을 보조하는 스프링(302)으로 이루어진 차량의 현가장치에 적용하여 구성되는 것으로, 상부밸브부(10), 하부밸브부(20), 터 빈수단(30), 증속수단(40), 에너지변환장치(50) 및 축전장치(60)를 순차적으로 거쳐 충전되는 배터리(70)로 차량용 발전현가장치(100)와 차량용 발전현가장치(100)에 부력수단(80)을 더 포함된 선박용 발전현가장치(200)가 구성된다.

상기 상부밸브부(10)는 피스톤(301)에 의해 내부 공간이 상하 양분되어진 실린더(300)의 상부공간으로 상부배출밸브(11) 및 상부흡입밸브(12)가 설치되어 구성된다.

상기 하부밸브부(20)는 피스톤(301)에 의해 내부 공간이 상하 양분되어진 실린더(300)의 하부공간으로 상부배출밸브(11)에 연결되는 하부흡입밸브(21) 및 상부흡입밸브(12)에 연결되는 하부배출밸브(22)가 설치되어 구성된다.

이때, 상부배출밸브(11)에 연결되는 하부흡입밸브(21)의 사이에는 하강유로(21a)로 연결되어 있으며, 상부흡입밸브(12)에 연결되는 하부배출밸브(22)의 사이에는 상승유로(22a)로 연결되되, 하강/상승유로(21a,22a)는 서로 반대편에 대응되게 설치된다.

아울러, 상부배출밸브(11), 상부흡입밸브(12), 하부흡입밸브(21), 하부배출밸브(22)는 일 방향으로 개방되며 역류는 방지되는 체크밸브로 구성되는 것이 바람직하겠다.

도 2 및 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 터빈수단(30)은 상부밸브부(10) 및 하부밸브부(20)의 사이에 연결 설치되어 피스톤(301)의 상하이동시 상/하부밸브부(10,20)를 통해 유동하는 실린더(300)내의 작동유에 의해 터빈 방식으로 회전되며 운동에너지를 발생시키도록 구성된다.

여기서, 터빈수단(30)은 상/하부밸브부(10,20)가 연결되어 작동유가 유동되는 드럼 형태의 터빈몸체(31)와, 터빈몸체(31)의 내부에서 작동유의 유동에 마찰되어 회전축(32a)에 연결된 상태로 회전되는 블레이드수단(32)으로 구성된다.

즉, 터빈몸체(31)는 내부가 중공된 원통형상으로 상/하부밸브부(10,20)를 연결하는 하강/상승유로(21a,22a)의 사이에 연통되게 연결된다.

그리고, 블레이드수단(32)은 회전축에 설치된 메인블레이드(33a)에 회동되게 결합되는 서보블레이드(33b)로 이루어진 블레이드부(33)와, 블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)를 연결하여 회동각이 180°를 초과하지 않도록 하는 연결수단(34)과, 블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)에 연결되며 회동각을 조절가능한 블레이드작동기(35)로 구성된다.

이때, 블레이드부(33)는 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)가 '〉'형상으로 결합된 것으로 회전축(32a)에 꺽여진 방향이 일정하도록 원형의 형태로 결합되고, 꺽여진 내측으로 하강유로(21a)에서 배출되는 작동유에 의해 마찰되어 하강되도록 회전축(32a)에 설치되며, 반대로 상승유로(22a)에서 배출되는 작동유에 의해 마찰되어 상승되도록 회전축(32a)에 설치되어 구성된다.

더불어, 메인블레이드(33a)는 회전축(32a)에 직접적으로 고정, 결합되며, 서보블레이드(33b)는 메인블레이드(33a)에 회동되도록 힌지방식을 이용하여 결합된 것으로, 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)는 길이의 비율은 2 : 1 비율이 되도록 하여 메인블레이드(33a)에 하강/상승유로(21a,22a)에서 배출되어 하강/상승되는 작동유의 힘에 안정적으로 지지되도록 한다.

여기서, 연결수단(34)는 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)를 연결하는 것으로, 본 발명에서는 코일스프링으로 구성되는 것이 바람직하며, 배출되는 작동유에 의해 메인블레이드(33a)에 회동되게 결합된 서보블레이드(33b)가 내측에서 외측으로 젖혀져 회동되는 것을 방지하기 위한 것으로, 다른 실시예로써 자바라방식을 적용하여 구성 가능할 것이다.

한편, 상기 블레이드작동기(35)는 블레이드부(33)의 회전속도를 측정하는 가속도계(35a)와, 블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)에 설치되어 서보블레이드(33b)의 회동각을 측정하는 센서(35b)와, 블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)의 회동각을 유압방식으로 조절하는 컨트롤 유닛부(35c)로 구성된다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 블레이드작동기(35)는 차량을 조작하는 조작자가 블레이드부(33)와 유동되는 작동유가 접촉하는 면적을 조절하기 위한 것이다.

여기서, 가속도계(35a)는 블레이드부(33)가 회전되는 속도를 측정하기 위한 것으로, 자동차의 댐핑력이 작용될 때 댐핑력의 종류나 특징, 크기 등에 따라 차량용 발전현가장치(100)의 동작효율을 측정하기 위한 것이다.

또한, 센서(35b)는 차량의 조작자가 블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)가 회동되어진 사잇각을 측정하기 위한 것으로 본 발명에서는 각도센서나 홀 효과 위치센서로 구성되는 것이 바람직할 것이다.

더불어, 컨트롤 유닛부(35c)는 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)가 이 루는 사잇각을 임위적으로 조작하기 위한 것으로, 유압실린더(35c')를 따라 작동하는 유압피스톤(35c")이 각각 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)에 결합된다.

즉, 컨트롤 유닛부(35c)는 댐핑력이 작을 경우에는 작동유에 마찰되는 면적이 확대되도록 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)의 사잇각을 크게 넓혀 마찰효율이 증대되도록 하며, 반대로 댐핑력이 클 경우에는 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)의 사잇각을 작아지도록 작동시켜 작동유와의 마찰면적을 감소시킴으로써 차량 진동흡수의 효율이 감소되지 않도록 구성된 것이다.

이러한, 작동유의 흐름 영역(넓이)을 살펴보면 수학식 1과 같다.

S = a·b

(여기서, S : 작동유의 흐름 영역(넓이), a : 블레이드부와 터빈몸체의 유격길이, b : 블레이드부와 터빈몸체의 유격 넓이를 나타낸다.)

더불어, 작동유의 흐름 영역(넓이)은 터빈수단(30)의 터빈몸체(31)의 상부 정점에서 블레이드부(33)가 하강하는 방향으로의 측면 정점을 지나 하부 정점까지의 영역으로 분석해 보았을 때, 흐름 영역은 점차적으로 감소되면서 마찰면적은 증대된 후 마찰면적은 감소되면서 흐름 영역이 증대됨으로써, 충격흡수 기능은 유지되는 동시에 운동에너지가 발생되는 것이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 증속수단(40)은 터빈수단(30)의 회전수를 증폭하는 것으로, 기어방식, 벨트풀리방식 중 하나로 구성된다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 기어방식은 터빈수단(30)의 회전축(32a)에 직경 이 큰 입력 기어(41)가 결합되며, 반대측인 에너지변환장치(50) 쪽에는 기어 직경이 작은 출력기어(42)를 결합하여 터빈수단(40)의 적은 회전수가 더 증대되도록 구성된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 벨트풀리방식은 터빈수단(40)의 회전축(32a)에 직경이 큰 입력벨트풀리(43)가 결합되며, 반대측인 에너지변환장치(50) 쪽에는 기어 직경이 작은 출력벨트풀리(44)를 결합하여 터빈수단(40)의 적은 회전수가 더 증대되도록 구성된다.

상기 증속수단(40)에서 증폭된 회전수를 전달받아 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지변환장치(50)를 통해 생성된 전기에너지를 축전하는 축전장치(60)를 거쳐 배터리(70)에 충전되도록 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 에너지변환장치(50)는 발전기나 교류발전기로 구성되는 것이 바람직하며, 출력 전압은 차량의 운행으로 인하여 댐핑력이 발생하는 동안 배터리(70)를 충전하기 위한 충전모듈로 전달되도록 구성된다.

아울러, 축전장치(60)는 내부에 트랜지스터, 릴레이 등을 포함한 전자 회로인 전기적인 스위치의 제어를 통해 동작되도록 구성되는 것이 바람직하겠다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(300)에 부력수단(80)을 더 포함한 현가장치를 선박의 선체 측면에 설치함으로써 선박의 항해시 파도의 댐핑력으로 실린더(300)가 피스톤(301)을 따라 상하이동될 때 작동유의 순환에 의해 터빈수단(30)이 동작되도록 선박용 발전현가장치(200)가 구성된다.

여기서, 부력수단(80)은 파도의 댐핑력을 전방 측이나 하부 측에서 전달받을 수 있도록 반 원통 형상으로 구성됨이 바람직할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 9 및 도 11에 도시된 바와 같이, 차량용 발전현가장치(100)를 살펴보면, 차량의 댐핑력은 운행할 때 선회에 의한 댐핑력, 차량 휠과 접지면의 마찰로 인한 진동에 의한 댐핑력, 출발과 브레이크 제동시 발생되는 댐핑력 등이 작용될 때 발생되는 것으로, 실린더(300)를 따라 피스톤(301)이 상하왕복 작동하면서 차량의 본체로 진동이나 흔들림이 전달되는 것을 최소화하게 되며, 스프링(302)은 피스톤(301)의 빠른 복귀에 도움을 주어 연속적으로 충격을 흡수할 수 있는 유격거리를 확보하도록 작동한다.

이처럼, 피스톤(301)의 상하왕복 운동을 하게 되는데 먼저 피스톤(301)이 하강할 경우 실린더(300)의 내부에서는 실린더(300)의 하부공간에 충진되어져 있던 작동유가 하부배출밸브(22)를 통해 배출되어 상승유로(22a)를 따라 상부흡입밸브(12)에 유입되어 실린더(300)의 상부공간으로 유동된다.

이때, 상승유로(22a)는 터빈수단(30)의 터빈몸체(31)에 연통되어져 있어 작동유가 터빈몸체(31)로 유입되는 동시에 블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)에 마찰되면서 블레이드부(33)를 상부로 밀어올려 회전축(32a)을 기준으로 회전시키게 된다.

반대로, 피스톤(301)이 상승할 경우 실린더(300)의 내부에서는 실린더(300)의 상부공간에 충진되어져 있던 작동유가 상부배출밸브(11)를 통해 배출되어 하강 유로(21a)를 따라 하부흡입밸브(21)에 유입되어 실린더(300)의 하부공간으로 유동된다.

이때, 하강유로(21a)는 터빈수단(30)의 터빈몸체(31)에 연통되어져 있어 작동유가 터빈몸체(31)로 유입되는 동시에 블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)에 마찰되면서 블레이드부(33)를 하부로 밀어올려 회전축(32a)을 기준으로 회전시키게 된다.

이렇게, 작동유와 마찰되는 블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)는 작동유의 유동력에 의해 서로 벌어지게 되는데 사잇각이 180°가 넘지않도록 연결수단(34)에 의해 연결, 지지되어 안정된 상태를 유지하게 된다.

이러한, 피스톤(301)의 작동은 차량의 댐핑력이 작동되는 동안 지속적으로 반복되어 진다.

이후, 터빈수단(30)의 회전축(32a) 회전 운동에너지가 증속수단(40)으로 전달되는데, 회전축(32a)의 회전력을 전달받은 증속수단(40)의 입력기어(41)나 입력벨트풀리(43)는 출력기어(42)나 출력벨트풀리(44)를 회전축(32a)의 회전력보다 빠른 회전속도로 회전시키게 된다.

이렇게, 증속수단(40)을 통해 증속된 회전축(32a)의 회전수는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 에너지변환장치(50)로 전달되어 전기를 생성하게 된다.

다음으로, 에너지변환장치(50)에서 생성된 전기에너지는 축전장치(60)를 통해 배터리(70)로 충전하게 되어 전력소모가 많은 차량에 전력이 부족하지 않도록 한다.

이때, 차량의 댐핑력이 작을 경우에는 블레이드수단(32)의 블레이드작동기(35)를 작동시켜 유압실린더(35c')에서 유압피스톤(35c")을 인출시켜 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)의 회동각이 증대되도록 하여 작동유와의 마찰면적을 크게 형성하는 반면, 차량의 댐핑력이 클 경우에는 유압실린더(35c')에서 유압피스톤(35c")을 삽입시켜 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)의 회동각이 감소되도록 하여 작동유와의 마찰면적을 작게 형성한다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 선박용 발전현가장치(200)를 살펴보면, 선박의 댐핑력은 선박이 물(바다나 강, 하천, 호수 등)위를 항해할 때 선박의 선두와 물과의 마찰에 의해 발생되는 마찰 파도의 댐핑력, 물의 자체에서 생성되는 파고(波高)에 의한 댐핑력에 의해 발생되는 것으로, 선박의 댐핑력이 부력수단(80)의 전방 측이나 하부 측에 마찰되면 실린더(300)가 피스톤(301)을 따라 상하왕복 작동하게 된다.

이때, 실린더(300) 내부에서 동작은 차량용 발전현가장치(100)의 작동과 동일하며, 선박용 발전현가장치(200)는 효율적으로 운동에너지를 발생시키기 위하여 선박의 측면에 파도의 댐핑력이 전달받기 쉽도록 일렬인 직렬배열로 설치한다.

이로써, 차량의 운행시 발생되는 댐핑력을 흡수하여 차량 자체나 운전자에게 충격을 완화된 상태로 전달하는 단순한 기능에서 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 발전, 축전, 충전함으로써 에너지의 낭비를 방지하는 이점이 있다.

더불어, 블레이드부(33)가 작동유와 마찰되는 마찰면적을 조절하여 현가장치의 고유기능인 충격 흡수기능이 감소되지 않도록 하는 장점이 있다.

아울러, 작동유의 유동에 의한 운동에너지 발생을 이용하여 전기에너지를 생성함으로써 구조가 간단하며 제작비용이 절감되는 이점이 있다

또한, 증속수단(40)을 이용하여 터빈수단(30)의 느린 회전력을 빠르게 극대화시켜 발전효율이 증대되도록 하는 장점이 있는 것이다.

본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시 예에서는 차량용 발전현가장치(100)는 일반적으로 휘발유나 경유와 같은 유류를 이용하여 주행하는 차량에 적용되는 것으로 국한된 듯이 보이나, 이러한 차량용 발전현가장치(100)는 전기자동차나 하이브리드방식의 차량에 적용가능한 것으로서, 도면은 다만 일 실시 예일 뿐으로 나타낸 것이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 쇽 업소버의 발전장치의 부분 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 차량용 발전현가장치를 나타낸 개략적 구성 단면도,

도 3은 터빈수단을 확대하여 표현한 단면도,

도 4는 도 3의 A부분인 블레이드부의 작동 상태도,

도 5는 블레이드작동기의 구성도,

도 6a 및 도 6b는 증속수단의 기어방식, 벨트풀리방식을 나타낸 개략도,

도 7은 선박용 발전현가장치를 나타낸 개략적 구성 단면도,

도 8은 선박에 선박용 발전현가장치를 설치한 예시도,

도 9는 차량용/선박용 발전현가장치의 작동 흐름도,

도 10은 차량용 발전현가장치의 피스톤이 하부로 압축될 때의 작동도,

도 11은 도 10과 반대로 피스톤이 상부로 인출될 때의 작동도 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 상부밸브부 11 : 상부배출밸브

12 : 상부흡입밸브 20 : 하부밸브부

21 : 하부흡입밸브 21a : 하강유로

22 : 하부배출밸브 22a : 상승유로

30 : 터빈수단 31 : 터빈몸체

32 : 블레이드수단 32a : 회전축

33 : 블레이드부 33a : 메인블레이드

33b : 서보블레이드 34 : 연결수단

35 : 블레이드작동기 35a : 가속도계

35b : 센서 35c : 컨트롤 유닛부

35c' : 유압실린더 35c" : 유압피스톤

40 : 증속수단 50 : 에너지변환장치

60 : 축전장치 70 : 배터리

80 : 부력수단 100 : 차량용 발전현가장치

200: 선박용 발전현가장치 300 : 실린더

301 : 피스톤 302 : 스프링

Claims (7)

1. 차량 본체 및 주행 휠축에 연결,설치되어 차량의 하중 지지나 주행시 충격을 흡수하기 위해 기체나 유체로 이루어진 작동유가 충진된 실린더(300) 내부를 따라 상하방향으로 작동하는 피스톤(301)을 보조하는 스프링(302)으로 이루어진 차량의 현가장치에 있어서,

   상기 피스톤(301)에 의해 내부 공간이 상하 양분되어진 실린더(300)의 상부공간으로 상부배출밸브(11) 및 상부흡입밸브(12)가 설치된 상부밸브부(10)와,

   상기 피스톤(301)에 의해 내부 공간이 상하 양분되어진 실린더(300)의 하부공간으로 상부배출밸브(11)에 연결되는 하부흡입밸브(21) 및 상부흡입밸브(12)에 연결되는 하부배출밸브(22)가 설치된 하부밸브부(20)와,

   상부밸브부(10) 및 하부밸브부(20)의 사이에 연결 설치되어 피스톤(301)의 상하이동시 상/하부밸브부(10,20)를 통해 유동하는 실린더(300)내의 작동유에 의해 터빈 방식으로 회전되며 운동에너지를 발생시키는 터빈수단(30)과,

   터빈수단(30)의 회전수를 증폭하는 증속수단(40)과,

   증속수단(40)에서 증폭된 회전수를 전달받아 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 에너지변환장치(50)를 통해 생성된 전기에너지를 축전하는 축전장치(60)를 거쳐 배터리(70)에 충전되도록 구성되어: 차량의 댐핑력에 의해 피스톤(301)의 상하 이동시 실린더(300)의 작동유가 터빈수단(40)을 동작시켜 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 생성되도록 구성되며;

   상기 터빈수단(30)은 상/하부밸브부(10,20)가 연결되어 작동유가 유통되는 드럼 형태의 터빈몸체(31)와, 터빈몸체(31)의 내부에서 작동유의 유동에 마찰되어 회전축(32a)에 연결된 상태로 회전되는 블레이드수단(32)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 현가장치를 이용한 발전장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 블레이드수단(32)은 회전축에 설치된 메인블레이드(33a)에 회동되게 결합되는 서보블레이드(33b)로 이루어진 블레이드부(33)와,

   블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)를 연결하여 회동각이 180°를 초과하지 않도록 하는 연결수단(34)과,

   블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)에 연결되며 회동각을 조절가능한 블레이드작동기(35)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 현가장치를 이용한 발전장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 블레이드작동기(35)는 블레이드부(33)의 회전속도를 측정하는 가속도계(35a)와,

   블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)에 설치되어 서보블레이드(33b)의 회동각을 측정하는 센서(35b)와,

   블레이드부(33)의 메인블레이드(33a)와 서보블레이드(33b)의 회동각을 유압방식으로 조절하는 컨트롤 유닛부(35c)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 현가장치를 이용한 발전장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 실린더(300)에 부력수단(80)을 더 포함한 현가장치를 선박의 선체 측면에 설치함으로써 선박의 항해시 파도의 댐핑력으로 실린더(300)가 피스톤(301)을 따라 상하이동될 때 작동유의 순환에 의해 터빈수단(30)이 동작되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 현가장치를 이용한 발전장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 실린더(300)는 선체 측면에 직렬배열로 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 현가장치를 이용한 발전장치.

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