KR20180061574A - 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 현가장치를 통해 주행 충격 및 선회 주행시 발생되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 에너지의 회생을 통한 에너지 효율이 향상된다. 아울러, 전기 에너지의 발전을 위한 터빈 발전기의 터빈은 한방향으로만 회전되도록 구성됨으로써 현가장치의 범프 및 리바운드에 따른 행정 변화시 회전 관성에 의한 영향으로 시간 지연이 발생되지 않는다. 이로 인해, 터빈의 회전에 따른 회생 효율이 향상되는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치가 소개된다.

Description

에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치 {SUSPENSION APPARATUS OF VEHICLE USING ENERGY REGENERATION DEVICE}
본 발명은 차량 주행시 서스펜션에 발생되는 상하 운동에너지를 전기 에너지로 회생하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 관한 것이다.
최근 차량의 승차감과 차량 내 소음환경을 개선시키기 위하여 다양한 서스펜션(Suspension)이 개발되고 있다.
서스펜션은 차축을 프레임 내지 샤시와 연결하고 주행중 노면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수하여 자동차의 승차감과 안전성을 향상시키는 역할을 담당하는 자동차의 주요 구성부분 중 하나로서, 로어암, 어퍼암, 너클, 스텝링크, 스프링, 쇽업소버, 볼조인트 등의 부품으로 구성될 수 있다.
이러한 현가장치는 차량의 주행 중 노면 상태에 따른 범프와 리바운드 또는 선회 주행함에 따라 쇽업소버가 상하로 진동되어 충격을 흡수 및 자세를 제어하게 된다.
그러나 최근에는 차량의 편의 사양들이 많아짐에 따라 필요로 하는 전기 에너지가 상승되는데, 현가장치를 통해 발생되는 진동에 따른 운동 에너지는 그대로 버려짐에 따라 이 운동 에너지를 전기 에너지로 사용하기 위한 방안이 필요하다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2007-0114732 A (2007.12.04)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 현가장치를 통해 주행 충격 및 선회 주행시 발생되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 에너지의 회생을 통한 에너지 효율이 향상되는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치는 유체가 충진된 실린더의 내부 공간을 상부공간과 하부공간으로 구획하고 내부 공간에서 상하방향으로 왕복 운동하는 피스톤기구; 서로 다른 경로로 상부공간과 하부공간 간에 유체가 유통되도록 연장된 다수개의 유동경로; 다수개의 유동경로가 연결되도록 배치되고 유동경로를 통과하는 유체에 의해 회전되어 전기 에너지를 생성하는 터빈발전기; 및 다수개의 유동경로에 각기 설치되고 피스톤기구의 상하 위치에 따라 다수의 유동경로 중 어느 하나는 개방시키고 다른 하나는 폐쇄시킴으로써 피스톤기구의 왕복 운동시 터빈발전기가 한방향으로만 회전되도록 하는 개폐밸브;를 포함한다.
피스톤기구는 실린더 내부에서 상부공간과 하부공간을 구획하는 피스톤과, 피스톤에서 실린더 외부로 연장된 로드로 구성된 것을 특징으로 한다.
유동경로는 피스톤에 상하방향으로 관통된 제1유통로와, 제1유통로와 다른 위치에서 상하방향으로 관통된 제2유통로로 구성된 것을 특징으로 한다.
제1유통로와 제2유통로는 피스톤의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 위치된 것을 특징으로 한다.
피스톤의 내부에는 제1유통로와 제2유통로가 통과되는 설치공간이 형성되고, 터빈발전기는 설치공간에 회전 가능하게 설치되어 제1유통로 또는 제2유통로를 통과하는 유체에 의해 회전되어 전기 에너지를 생성하는 것을 특징으로 한다.
터빈발전기는, 설치공간에 회전 가능하게 설치되어 제1유통로 또는 제2유통로를 통과하는 유체에 의해 회전되는 터빈과, 터빈이 회전됨에 따른 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 저장하는 축전수단;으로 구성된 것을 특징으로 한다.
개폐밸브는, 제1유통로에 설치되어 제1유통로를 개폐하는 제1유로밸브와, 제2유통로에 설치되어 제2유통로를 개폐하는 제2유로밸브로 구성되고, 실린더 내부에서 피스톤이 상측에 위치된 경우 제1유로밸브와 제2유로밸브 중 어느 하나가 개방되고, 피스톤이 하측에 위치된 경우 제1유로밸브와 제2유로밸브 중 다른 하나가 개방되는 것을 특징으로 한다.
제1유로밸브와 제2유로밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어기를 더 포함하고, 제어기는 중력 가속도 센서를 통해 입력받은 차체의 상하 높이 변화에 따라 제1유로밸브와 제2유로밸브의 개폐 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
제1유로밸브와 제2유로밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어기는 차고 센서로부터 입력받은 차체의 상하 높이 변화에 따라 제1유로밸브와 제2유로밸브의 개폐 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
유동경로는, 실린더의 외부로 연장되어 상부공간과 하부공간을 연결하는 제1유통관과, 제1유통관과 다른 위치에서 상부공간과 하부공간을 연결하는 제2유통관으로 구성된 것을 특징으로 한다.
터빈발전기는, 실린더로부터 이격되게 배치되고 제1유통관과 제2유통관이 통과되도록 배치된 터빈 하우징; 터빈하우징 내부에 마련되어 제1유통관 또는 제2유통관을 통과하는 유체에 의해 회전되는 회전날개; 및 회전날개가 회전됨에 따른 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 저장하는 축전장치;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
개폐밸브는, 제1유통관에 설치되어 제1유통관을 개폐하는 제1유통밸브와, 제2유통관에 설치되어 제2유통관을 개폐하는 제2유통밸브로 구성되고, 실린더 내부의 피스톤이 상측에 위치된 경우 제1유통밸브와 제2유통밸브 중 어느 하나가 개방되고, 피스톤이 하측에 위치된 경우 제1유통밸브와 제2유통밸브 중 다른 하나가 개방되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 따르면, 현가장치를 통해 주행 충격 및 선회 주행시 발생되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 에너지의 회생을 통한 에너지 효율이 향상된다.
아울러, 전기 에너지의 발전을 위한 터빈 발전기의 터빈은 한방향으로만 회전되도록 구성됨으로써 현가장치의 범프 및 리바운드에 따른 행정 변화시 회전 관성에 의한 영향으로 시간 지연이 발생되지 않는다. 이로 인해, 터빈의 회전에 따른 회생 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 따른 유동경로 및 터빈발전기를 나타낸 도면.
도 3 내지 4는 도 1에 도시된 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 따른 피스톤기구의 상승시 작동을 나타낸 도면.
도 5 내지 6은 도 1에 도시된 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 따른 피스톤기구의 하강시 작동을 나타낸 도면.
도 7 내지 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치를 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 따른 유동경로 및 터빈발전기를 나타낸 도면이며, 도 3 내지 4는 도 1에 도시된 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 따른 피스톤기구의 상승시 작동을 나타낸 도면이고, 도 5 내지 6은 도 1에 도시된 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 따른 피스톤기구의 하강시 작동을 나타낸 도면이며, 도 7 내지 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 유체가 충진된 실린더(100)의 내부 공간을 상부공간(120)과 하부공간(140)으로 구획하고 내부 공간에서 상하방향으로 왕복 운동하는 피스톤기구(200); 서로 다른 경로로 상부공간(120)과 하부공간(140) 간에 유체가 유통되도록 연장된 다수개의 유동경로(300); 다수개의 유동경로(300)가 연결되도록 배치되고 유동경로(300)를 통과하는 유체에 의해 회전되어 전기 에너지를 생성하는 터빈발전기(400); 및 다수개의 유동경로(300)에 각기 설치되고 피스톤기구(200)의 상하 위치에 따라 다수의 유동경로(300) 중 어느 하나는 개방시키고 다른 하나는 폐쇄시킴으로써 피스톤기구(200)의 왕복 운동시 터빈발전기(400)가 한방향으로만 회전되도록 하는 개폐밸브(500);를 포함한다.
본 발명은 유체가 충진된 실린더(100) 내부에서 피스톤기구(200)가 왕복 운동함에 따라 충격 및 진동을 흡수하도록 이루어진다. 여기서, 피스톤기구(200)는 실린더(100) 내부에서 상부공간(120)과 하부공간(140)을 구획하는 피스톤(220)과, 피스톤(220)에서 실린더(100) 외부로 연장된 로드(240)로 구성되며, 실린더(100)의 외부로 피스톤(220)을 감싸도록 배치된 스프링(S)이 차체(A)에 고정될 수 있다. 또한, 실린더(100)의 하측으로는 별도의 가스가 충진되어 피스톤(220)이 과도하게 하강되는 것을 완충되도록 할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 실린더(100)의 내부 공간에서 피스톤(220)이 왕복 운동됨에 따라 상부공간(120)과 하부공간(140) 간에 유체가 유통되도록 연장된 유동경로(300) 상에는 터빈발전기(400)가 설치된다. 이러한 터빈발전기(400)를 통해 유동경로(300)를 통과하는 유체가 터빈발전기(400)를 회전시켜 전기 에너지를 생성하도록 한다. 즉, 차량 주행시 피스톤(220)이 왕복 운동됨에 따른 운동 에너지를 전기 에너지로 회생시키는 것이다.
단, 실린더(100)의 상부공간(120)과 하부공간(140)에 마련되는 유체는 피스톤(220)이 왕복 운동함에 따라 유동경로(300)를 통해 상하방향으로 이동된다. 이때, 터빈발전기(400)는 유체가 이동되는 방향을 추종하여 회전됨에 따라 회전 관성에 의한 시간 지연이 발생되어 효율적인 전기 에너지의 생성에 방해될 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 상부공간(120)과 하부공간(140)을 연결하는 유동경로(300)를 다수개로 구성하고, 다수개의 유동경로(300)에 각각 개폐밸브(500)를 설치하며, 피스톤(220)의 상하 위치에 따라 다수의 유동경로(300) 중 어느 하나는 개방시키고 다른 하나는 폐쇄시킴으로써 피스톤(220)의 왕복 운동시 터빈발전기(400)가 한방향으로만 회전되도록 한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 유동경로(300)를 구성하고 각각의 유동경로(300)에 개폐밸브(500)를 설치하여, 피스톤(220)이 상측으로 이동되는 경우 어느 하나의 유동경로(300)는 폐쇄시키고 다른 하나의 유동경로(300)는 개방시키며, 피스톤(220)이 하측으로 이동되는 경우 폐쇄되었던 유동경로(300)를 개방시킴과 동시에 개방되었던 유동경로(300)는 폐쇄시킨다. 이에 따라, 피스톤(220)의 왕복 운동시 유체가 정해진 방향으로만 이동됨으로써 유동경로(300) 상에 배치된 터빈발전기(400)는 한방향으로만 회전됨에 따라 터빈발전기(400)에 발생되는 회전 관성에 의한 부하가 해소되어 전기 에너지의 생성이 더욱 효율적으로 수행될 수 있다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 유동경로(300)는 피스톤(220)에 상하방향으로 관통된 제1유통로(320)와, 제1유통로(320)와 다른 위치에서 상하방향으로 관통된 제2유통로(340)로 구성될 수 있다.
이렇게, 유동경로(300)는 제1유통로(320)와 제2유통로(340)로 구성될 수 있으며, 피스톤(220)에서 상하방향으로 관통되도록 형성됨으로써 실린더(100)의 내부 공간에서 피스톤(220)의 왕복 운동시, 피스톤(220)에 형성된 제1유통로(320)와 제2유통로(340)를 통해 유체가 이동됨에 따른 댐핑 동작을 수행할 수 있다.
이러한, 제1유통로(320)와 제2유통로(340)는 피스톤(220)의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 위치되어, 피스톤(220)의 왕복 운동시 유체가 제1유통로(320) 또는 제2유통로(340)에 균형있게 유통되도록 할 수 있고, 하기 설명할 터빈발전기(400)가 제1유통로(320)와 제2유통로(340)를 통과하는 유체에 의해 원활히 회전 동작되도록 할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤(220)의 내부에는 제1유통로(320)와 제2유통로(340)가 통과되는 설치공간(223)이 형성되고, 터빈발전기(400)는 설치공간(223)에 회전 가능하게 설치되어 제1유통로(320) 또는 제2유통로(340)를 통과하는 유체에 의해 회전되어 전기 에너지를 생성할 수 있다.
즉, 피스톤(220)의 내부 중심에는 터빈발전기(400)가 구비되는 설치공간(223)이 형성되고 이 설치공간(223)의 양측으로 제1유통로(320)와 제2유통로(340)가 통과되도록 연결됨에 따라 피스톤(220)의 왕복 운동시 제1유통로(320) 또는 제2유통로(340)를 통과하는 유체에 의해 터빈발전기(400)가 회전 동작되어 전기 에너지를 생성할 수 있다.
여기서, 터빈발전기(400)는, 설치공간(223)에 회전 가능하게 설치되어 제1유통로(320) 또는 제2유통로(340)를 통과하는 유체에 의해 회전되는 터빈(420)과, 터빈(420)이 회전됨에 따른 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 저장하는 축전수단(440);으로 구성될 수 있다. 즉, 피스톤(220)의 설치공간(223)의 중심에는 터빈(420)이 회전 가능하게 설치되고 설치공간(223)의 양측으로 제1유통로(320)와 제2유통로(340)가 상하방향으로 관통되도록 연결되되 제1유통로(320)와 제2유통로(340)는 터빈(420)에 대응되게 위치됨으로써 피스톤(220)의 왕복 운동시 제1유통로(320)와 제2유통로(340)를 통해 상부공간(120)과 하부공간(140)을 유통하는 유체가 터빈(420)을 회전시키도록 할 수 있다. 이러한 터빈(420)에는 축전수단(440)이 연결되며, 축전수단(440)은 터빈(420)이 회전됨에 따른 회전력을 이용하여 전기에너지를 생성하고, 이를 저장할 수 있다. 축전수단(440)은 터빈(420)이 회전됨에 따른 회전력을 전기에너지로 변환시키는 변환장치와 변환장치를 통해 생성된 전기에너지를 저장하는 저장장치로 구성될 수 있으며, 저장장치는 배터리가될 수 있다.
단, 본 발명에서는 터빈발전기(400)의 터빈(420)이 한방향으로 회전되도록 하여 회전 관성에 따른 부하가 발생되지 않도록 한다.
이를 위해, 개폐밸브(500)는 제1유통로(320)에 설치되어 제1유통로(320)를 개폐하는 제1유로밸브(520)와, 제2유통로(340)에 설치되어 제2유통로(340)를 개폐하는 제2유로밸브(540)로 구성되고, 실린더(100) 내부에서 피스톤(220)이 상측에 위치된 경우 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540) 중 어느 하나가 개방되고, 피스톤(220)이 하측에 위치된 경우 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540) 중 다른 하나가 개방될 수 있다.
이렇게, 개폐밸브(500)는 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)로 구성될 수 있으며, 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)는 피스톤(220)의 위치에 따라 개폐 동작됨으로써 피스톤(220)이 왕복 운동됨에 따라 제1유통로(320) 또는 제2유통로(340) 중 어느 하나로만 유체가 유통되도록 할 수 있다.
상세하게, 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더(100)의 내부 공간에서 피스톤(220)이 상측으로 이동되는 경우 피스톤(220)이 상부공간(120)을 압축시킴에 따라 상부공간(120) 내의 유체가 하부공간(140)으로 이동되는 조건이 된다. 이때, 제1유통로(320)에 설치된 제1유로밸브(520)는 개방되고 제2유로밸브(540)에 설치된 제2유로밸브(540)는 폐쇄되어, 상부공간(120) 내의 유체가 제1유통로(320)를 통해서만 하부공간(140)으로 이동된다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1유통로(320)를 통해 이동되는 유체에 의해 터빈발전기(400)의 터빈(420)이 회전된다.
반대로, 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더(100)의 내부 공간에서 피스톤(220)이 하측으로 이동되는 경우 피스톤(220)이 하부공간(140)을 압축시킴에 따라 하부공간(140) 내의 유체가 상부공간(120)으로 이동되는 조건이 된다. 이때, 제1유통로(320)에 설치된 제1유로밸브(520)는 폐쇄되고 제2유로밸브(540)에 설치된 제2유로밸브(540)는 개방되어, 하부공간(140) 내의 유체가 제2유통로(340)를 통해서만 상부공간(120)으로 이동된다. 이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2유통로(340)를 통해 이동되는 유체에 의해 터빈발전기(400)의 터빈(420)이 회전되되 터빈(420)은 피스톤(220)이 상측으로 이동되는 경우에 터빈(420)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전된다.
이처럼, 개폐밸브(500)를 이루는 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)의 개폐 동작을 통해 피스톤(220)이 왕복 운동되어 상측 또는 하측에 위치됨과 상관없이 터빈(420)은 한방향으로만 회전됨으로써 회전 관성에 따른 부하가 발생되지 않아 부하에 따른 손실을 최소화하여 전기 에너지를 효율적으로 생성할 수 있다.
한편, 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)의 개폐 동작을 제어하는 제어기(600)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제어기는 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)의 동작을 제어하는 것으로, 차량 주행중 발생되는 리바운드 또는 선회주행 여부 발생에 따라 피스톤(220)의 위치를 판단하여 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)의 개폐 동작을 제어한다.
이에 따라, 제어기(600)는 중력 가속도 센서(10a)를 통해 입력받은 차체의 상하 높이 변화에 따라 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)의 개폐 여부를 판단할 수 있다. 또한, 제어기(600)는 차고 센서(10b)로부터 입력받은 차체의 상하 높이 변화에 따라 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)의 개폐 여부를 판단할 수도 있다.
이러한 중력 가속도 센서(10a) 또는 차고 센서(10b)는 차량 주행중 리바운드 또는 선회주행시 차체가 상하 높이 변화에 따른 상대운동을 감지할 수 있으며, 제어기(600)는 이러한 센서 정보를 토대로 피스톤(220)의 상하 움직임을 파악하여 피스톤(220)의 위치에 따라 제1유로밸브(520)와 제2유로밸브(540)를 제어할 수 있다.
이로 인해, 본 발명은 실린더(100)의 내부 공간에서 왕복 운동하는 피스톤(220) 내부에 터빈발전기(400)가 설치되고, 피스톤(220)을 상하로 관통하는 제1유통로(320)와 제1유로밸브(520) 및 제2유통로(340)와 제2유로밸브(540)를 통해 터빈발전기(400)의 터빈(420)이 한방향으로만 회전되도록 하여, 전기 에너지를 생성함과 더불어 회전 관성에 의한 부하를 최소화하여 효율적인 전기 에너지의 발전이 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 7에 도시된 바와 같이 유동경로(300)는, 실린더(100)의 외부로 연장되어 상부공간(120)과 하부공간(140)을 연결하는 제1유통관(360)과, 제1유통관(360)과 다른 위치에서 상부공간(120)과 하부공간(140)을 연결하는 제2유통관(380)으로 구성될 수 있다.
여기서, 터빈발전기(400)는, 실린더(100)로부터 이격되게 배치되고 제1유통관(360)과 제2유통관(380)이 통과되도록 배치된 터빈 하우징(450); 터빈하우징(450) 내부에 마련되어 제1유통관(360) 또는 제2유통관(380)을 통과하는 유체에 의해 회전되는 회전날개(470); 및 회전날개(470)가 회전됨에 따른 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 저장하는 축전장치(490);을 포함한다.
또한, 개폐밸브(500)는, 제1유통관(360)에 설치되어 제1유통관(360)을 개폐하는 제1유통밸브(560)와, 제2유통관(380)에 설치되어 제2유통관(380)을 개폐하는 제2유통밸브로(580) 구성되고, 실린더(100) 내부의 피스톤(220)이 상측에 위치된 경우 제1유통밸브(560)와 제2유통밸브(580) 중 어느 하나가 개방되고, 피스톤(220)이 하측에 위치된 경우 제1유통밸브(560)와 제2유통밸브(580) 중 다른 하나가 개방되도록 할 수 있다.
이러한 다른 실시예는 피스톤(220) 내부에 터빈발전기(400)가 적용되기 어려운 사양일 경우 적용될 수 있는 것으로, 터빈발전기(400)를 실린더(100) 외부로 분리 구성한 것이다. 이를 위해, 터빈발전기(400)는, 실린더(100) 외부로 실린더(100)에서 이격되게 배치된 터빈 하우징(450)이 구비되고, 터빈 하우징(450)은 차체에 고정되게 설치될 수 있다. 이러한 터빈 하우징(450)에는 제1유통관(360)과 제2유통관(380)이 연결되며, 피스톤(220)이 왕복 운동함에 따라 제1유통관(360)과 제2유통관(380)을 통해 이동되는 유체에 의해 회전날개(470)가 마련된다. 단, 본 발명에서 회전날개(470)는 한방향으로 회전되도록 이루어져야 하는바, 제1유통관(360)에는 제1유통밸브(560)가 마련되고 제2유통관(380)에는 제2유통밸브(580)가 마련된다.
이러한 제1유통밸브(560)와 제2유통밸브(580)를 통해, 도 7에 도시된 바와 같이 피스톤(220)이 하측으로 이동되는 경우 피스톤(220)이 하부공간(140)을 압축시킴에 따라 하부공간(140) 내의 유체가 하부공간(140)으로 이동되는 조건이 된다. 이때, 제1유통관(360)에 설치된 제1유통밸브(560)는 개방되고 제2유통관(380)에 설치된 제2유통밸브(580)는 폐쇄되어, 제1유통로(320)를 통해 이동되는 유체에 의해 터빈하우징 내의 회전날개(470)가 회전된다.
반대로, 도 8에 도시된 바와 같이, 실린더(100)의 내부 공간에서 피스톤(220)이 상측으로 이동되는 경우 피스톤(220)이 상부공간(120)을 압축시킴에 따라 상부공간(120) 내의 유체가 하부공간(140)으로 이동되는 조건이 된다. 이때, 제1유통관(360)에 설치된 제1유통밸브(560)는 폐쇄되고 제2유통관(380)에 설치된 제2유통밸브(580)는 개방되어, 제2유통로(340)를 통해 이동되는 유체에 의해 터빈하우징 내의 회전날개(470)가 회전된다. 다만, 제1유통로(320)와 제2유통로(340)는 터빈 하우징(450)의 연결 방향이 반대되도록 연결되는바, 제1유통로(320)와 제2유통로(340)를 이동되는 유체에 의해 회전되는 회전날개(470)는 회전방향이 동일한 방향으로 회전된다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치에 따르면, 현가장치를 통해 주행 충격 및 선회 주행시 발생되는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여, 에너지의 회생을 통한 에너지 효율이 향상된다.
아울러, 전기 에너지의 발전을 위한 터빈 발전기의 터빈은 한방향으로만 회전되도록 구성됨으로써 현가장치의 범프 및 리바운드에 따른 행정 변화시 회전 관성에 의한 영향으로 시간 지연이 발생되지 않는다. 이로 인해, 터빈의 회전에 따른 회생 효율이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:실린더 120:상부공간
140:하부공간 200:피스톤기구
220:피스톤 223:설치공간
240:로드 300:유동경로
320:제1유통로 340:제2유통로
360:제1유통관 380:제2유통관
400:터빈발전기 420:터빈
440:축전수단 450:터빈 하우징
470:회전날개 490:축전장치
500:개폐밸브 520:제1유로밸브
540:제2유로밸브 560:제1유통밸브
580:제2유통밸브

Claims (12)

  1. 유체가 충진된 실린더의 내부 공간을 상부공간과 하부공간으로 구획하고 내부 공간에서 상하방향으로 왕복 운동하는 피스톤기구;
    서로 다른 경로로 상부공간과 하부공간 간에 유체가 유통되도록 연장된 다수개의 유동경로;
    다수개의 유동경로가 연결되도록 배치되고 유동경로를 통과하는 유체에 의해 회전되어 전기 에너지를 생성하는 터빈발전기; 및
    다수개의 유동경로에 각기 설치되고 피스톤기구의 상하 위치에 따라 다수의 유동경로 중 어느 하나는 개방시키고 다른 하나는 폐쇄시킴으로써 피스톤기구의 왕복 운동시 터빈발전기가 한방향으로만 회전되도록 하는 개폐밸브;를 포함하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    피스톤기구는 실린더 내부에서 상부공간과 하부공간을 구획하는 피스톤과, 피스톤에서 실린더 외부로 연장된 로드로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    유동경로는 피스톤에 상하방향으로 관통된 제1유통로와, 제1유통로와 다른 위치에서 상하방향으로 관통된 제2유통로로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제1유통로와 제2유통로는 피스톤의 중심을 기준으로 좌우 대칭되게 위치된 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    피스톤의 내부에는 제1유통로와 제2유통로가 통과되는 설치공간이 형성되고,
    터빈발전기는 설치공간에 회전 가능하게 설치되어 제1유통로 또는 제2유통로를 통과하는 유체에 의해 회전되어 전기 에너지를 생성하는 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    터빈발전기는, 설치공간에 회전 가능하게 설치되어 제1유통로 또는 제2유통로를 통과하는 유체에 의해 회전되는 터빈과,
    터빈이 회전됨에 따른 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 저장하는 축전수단;으로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    개폐밸브는, 제1유통로에 설치되어 제1유통로를 개폐하는 제1유로밸브와, 제2유통로에 설치되어 제2유통로를 개폐하는 제2유로밸브로 구성되고,
    실린더 내부에서 피스톤이 상측에 위치된 경우 제1유로밸브와 제2유로밸브 중 어느 하나가 개방되고, 피스톤이 하측에 위치된 경우 제1유로밸브와 제2유로밸브 중 다른 하나가 개방되는 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제1유로밸브와 제2유로밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    제어기는 중력 가속도 센서를 통해 입력받은 차체의 상하 높이 변화에 따라 제1유로밸브와 제2유로밸브의 개폐 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    제1유로밸브와 제2유로밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어기는 차고 센서로부터 입력받은 차체의 상하 높이 변화에 따라 제1유로밸브와 제2유로밸브의 개폐 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    유동경로는, 실린더의 외부로 연장되어 상부공간과 하부공간을 연결하는 제1유통관과, 제1유통관과 다른 위치에서 상부공간과 하부공간을 연결하는 제2유통관으로 구성된 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    터빈발전기는, 실린더로부터 이격되게 배치되고 제1유통관과 제2유통관이 통과되도록 배치된 터빈 하우징;
    터빈하우징 내부에 마련되어 제1유통관 또는 제2유통관을 통과하는 유체에 의해 회전되는 회전날개; 및
    회전날개가 회전됨에 따른 운동 에너지를 전기 에너지로 전환하여 저장하는 축전장치;을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    개폐밸브는, 제1유통관에 설치되어 제1유통관을 개폐하는 제1유통밸브와, 제2유통관에 설치되어 제2유통관을 개폐하는 제2유통밸브로 구성되고,
    실린더 내부의 피스톤이 상측에 위치된 경우 제1유통밸브와 제2유통밸브 중 어느 하나가 개방되고, 피스톤이 하측에 위치된 경우 제1유통밸브와 제2유통밸브 중 다른 하나가 개방되는 것을 특징으로 하는 에너지 회생 장치가 적용된 차량의 현가장치.
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