JP4991701B2 - 往復回転型エンジンの動力切替装置とこれを用いたハイブリッドシステム - Google Patents

Description

本発明は、往復回転型エンジンと内燃−電気ハイブリッドシステムに基づいた動力発生及び伝達系統に係るもので、より詳しくは往復回転運動を発生させる往復回転型エンジンの往復回転運動を一方向回転運動に切替えるための動力切替装置及びこれを用いたハイブリッドシステムに関するものである。

従来、シリンダー型エンジンは円筒状の密閉室でガスの燃焼によって得られる熱力学的エネルギーをピストンの往復直線運動エネルギーに切替えて動力を得ることになる。前記往復直線運動はクランク装置を通じて完全な回転運動に切り替わって、この過程で運動方向の変化による摩擦と振動による機械的な動力損失が発生される。

前記の問題点を解決するための方法の一つで最初から回転運動で動力を得られるロータリーエンジンを用いている。現在、自動車に使われる唯一なロータリーエンジンであるバンケルエンジンは三角形のローターがエピトロコイド（epitrochoid）曲線に沿ってシリンダーの内部を回る形式である。前記バンケルエンジンは各三角形の頂点が吸入、圧縮、爆発、排気の過程の中でガスの気密を担当する。ところが、ローター頂点とシリンダー内壁間の摩擦力が増えてローター頂点が磨耗され潤滑にも問題があって結局は気密維持機能が低下され効率と性能が低下する問題点がある。

また、ローター頂点部分が磨耗されるので、周期的なエンジンの交替が不可避である。代表的なバンケルエンジンとしては特許文献１及び特許文献２に開示されたものがあって、このようなシリンダー型エンジンの問題点を克服するために、バンケルエンジン以外にも往復回転運動をするロータリーエンジンに対する多くの試みがなされた。例えば、１９０６年の特許文献３にもロータリーエンジンの構造が開示されており、以後特許文献４、特許文献５、特許文献６などにも多様なロータリーエンジンに関する発明が開示されている。ところが、このようなエンジンにおいても、密閉室の構造や吸排気装置の構造などで高出力エンジンで実用化する問題と往復回転運動を完全な回転運動に切替える問題等、商用化のための非常に難しい問題がまだ残っている。

一方、前記バンケルエンジンの偏心回転動力や他のロータリーエンジンの往復回転動力を機械的方法の用いて完全な同心回転動力に変わるためには力の方向を変わるべきである。しかし、機械的方法だけを用いた動力の変換は必然的に動力伝達系統過程で動力方向の変換による摩擦と振動を伴う。したがって、制御の確実性と効率性の面で信頼度が検証された伝動装置を用いた動力切替は既存の概念に比べて効率性を増加させることができる対案で提示されることができる。

一方、環境問題とエネルギー効率性の問題を考慮する時、内燃−電気ハイブリッドエンジンの開発は自動車産業の必須な課題として認識されている。現在日本と米国などで一部商用化されたハイブリッド自動車があり、燃料効率性において成果が検証された。一般的に、ハイブリッドシステムの原理は比較的に単純であると思われる。内燃機関から発生する動力と電動機からの動力を走行状況によって効率的に運営することによって燃料効率性を極大化しようとすることである。現在商用化されたハイブリッド自動車の中、一番効率的であると認められるトヨタのプリウス（Prius）はシリンダー型エンジンと電動機、発電機を動力分割装置（Power Splitter）を通じて連結した後、動力エネルギーと電気エネルギーを相互変換させることによって最も効率的に動力を用いる方法を選んでいる。
仏国特許第２４９８２４８号明細書 独国特許第３５２１５９３号明細書 米国特許第８２９２３１号明細書 米国特許第１０６９９３６号明細書 米国特許第４０２７４７５号明細書 米国特許第５２２８４１４号明細書

他のシステムも自動車のモデルによって差はあるがすべて同様な原理に基づいている。既存のシリンダー型エンジンと電動機を使用するハイブリッドシステムはこれら動力発生装置を結合する方法によって差はあるが、内燃機関のほかに電動機及び蓄電池など電動装置を共に搭載しなければならないので動力装置の重量が増加する短所がある。電動機のデザイン及び蓄電池の性能向上を通じて問題を解決する方法が研究されているが、究極的に最も大きい荷重の占める内燃機関の重量を減少することが最も効果的な方法である。現在まで開発されたハイブリッド自動車は一部実験的段階のものを除外するとすべて既存のシリンダー型エンジンを用いたものでこのような問題に対する根本的な解決はなされていない実情である。

本発明の目的は前記往復回転型エンジンから発生された往復回転運動をより効率的に一方向回転運動に変換させるための動力切替装置を提供することにある。

本発明の他の目的は既存のエンジンでエンジン出力と駆動軸の要求動力との間の特性差から発生する問題点と既存のハイブリッドシステムが有する構造的な問題を補完する効率的なハイブリッドシステムを提供することにある。

本発明の動力切替装置は往復回転運動をするエンジン軸から往復回転運動力を受けて所望する方向の一方向回転運動に変換させる動力切替装置として、エンジンに結合される複数個の入力軸と、動力結合装置に連結された複数個の他の入力軸と、その一側は前記複数個の入力軸と連結され、その他側は前記他の入力軸と連結され、複数個の出力軸が連結された動力結合装置と、動力結合装置の出力軸に連結された動力切替装置の出力軸から構成されて、他の入力軸には各々電動機が連結される。

本発明のハイブリッドシステムは往復回転駆動力を発生させる往復回転型エンジンと、前記往復回転型エンジンから発生された往復回転駆動力を一方向回転運動に切替えるための動力切替装置及び前記往復回転型エンジンの駆動を制御するエンジン制御装置を含むハイブリッドシステムにおいて、往復回転型エンジンは、内部に円環室が形成されているエンジンブロックと、前記円環室の中心と同心的に配置されるエンジン軸と、前記円環室内で対向配置され前記円環室を両分する一対の横壁と、前記エンジン軸の外面上に対称的に形成され、前記横壁によって両分された円環室の各々に配置される一対のピストンを含んで、前記円環室は横壁とピストンによって四つの区域に分割されて、このような各々の区域内では前記ピストンが１回転する間吸入、圧縮、膨張、排気行程が同時に発生され、前記ピストンが２回往復回転運動をする間このような４行程が１回繰り返して行って、動力切替装置は、サンギヤ、遊星ギヤキャリア及びリングギヤを具備して、前記往復回転型エンジンの回転軸を中心に対向配置される一対の遊星ギヤ装置と、前記リングギヤと噛合う外部ギヤと、前記外部ギヤを駆動させるかまたは外部ギヤの回転力を発電動力として用いる発動−発電兼用電動機と、前記発動−発電兼用電動機を制御する電動機制御手段を含んで、前記サンギヤには前記遊星ギヤ装置の中心部を貫通して設けられる駆動軸が一体的に結合されサンギヤの回転方向と同一な方向に駆動されて、前記発動−発電兼用電動機はエンジン軸によって伝達される往復回転力に対応して外部ギヤを通じて周期的にリングギヤの回転力を変化させ前記遊星ギヤキャリアに対する対応力を提供することになる。

本発明は生産工程の大きな変化なしで商用化できる構造を有して、動力システム全体構造を画期的に変形させて既存のエンジンとクランク装置が持っている動力損失を減らしてエネルギー効率を高めることができる利点がある。

また、本発明は円環状の密閉室を有する往復回転形エンジンとクランク装置がないハイブリッドシステムを使用することによって重量と大きさを大幅に減らした動力システムを具現することができて、これによって、エネルギー効率面で既存のハイブリッドシステムより優れた利点を有する。

また、長手形状の既存の動力発生及び伝達系統（Power train）と異なって対称形状の外形を有することによって、車両の安定性とエンジン室のデザインをより容易にすることができる利点がある。

また、動力伝達の過程で既存の機械的方法が有する根本的な問題を解決するために電気的装置を補助的に用いることによって動力切替の際発生する摩擦と振動が極小化され、かつ往復回転型エンジンの出力特性に当たる動力切替装置を用いることによって動力学的な効率性を極大化することができる利点がある。

また、本発明によると、小さい重量と小型の大きさを有することによって、オートバイ、耕耘機等に用いられる小型４−行程機関を具現してその効率を増加させることができて、低騒音、低振動の長点、またその効果と適用範囲が非常に広くなる。

また、本発明による往復回転型エンジンの往復回転運動は方向性がない反面、電動機は方向転換が容易な特性があるので、本発明によるハイブリッドシステムを用いて前進と後進を同一に作動することができて、このような動力特性は後進運行の要求が大きい軍用戦車や建設装備などに有用に適用することができる。

本発明による往復回転型エンジンは、内部に円環室を有して、前記円環室の中心と同心的に配置される貫通孔を有するエンジンブロックと、前記貫通孔を貫通して前記円環室の中心と同心的に配置されるエンジン軸と、前記円環室内で前記貫通孔に沿って対向配置され前記円環室を両分する一対の横壁と、前記エンジン軸の外面上に対称的に形成され、前記エンジン軸と一体をなして、前記円環室の一側端面と同一な外形を有して、前記横壁によって両分された円環室の各々に配置される一対のピストンと、前記円環室内の吸排気のためのバルブ機構を含む。前記円環室はその内部に配置される横壁と前記ピストンによって四つの区域に分割され、このような各々の区域内では前記ピストンが１回転する間吸入、圧縮、膨張、排気行程が同時に発生される。

本発明によって往復回転運動をするエンジン軸から往復回転動力を受けて所望する方向への一方向回転運動に変換させる動力切替装置は一対の動力結合装置と一対の発動−発電兼用電動機から構成されており、前記一対の動力結合装置は各々前記エンジン軸から同時に往復回転動力を伝達受ける回転軸Ａ、各々一対の発動−発電兼用電動機に連結される回転軸Ｂ、各々駆動軸に同時に動力を伝達する回転軸Ｃを含む。前記動力結合装置は三つの回転軸の中Ａ軸とＢ軸に外部から動力が伝達される場合Ｃ軸を通じて結合された動力を外部に伝達して、この際、Ａ軸とＢ軸は互いに対応される力が作用するようになるが各々異なる速度で回転できる。前記動力結合装置のＢ軸に連結された電動機はＢ軸に回転力を伝達する時は発動機で、Ｂ軸から回転力を伝達受ける時は発電機で作動してＡ軸を通じて伝達される前記エンジン軸の往復回転力に選択的に対応力を提供する。

前記動力結合装置の原理による機械装置の例としては遊星ギヤ装置や差動ギヤ装置があり、遊星ギヤ装置では遊星ギヤキャリア、リングギヤ、サンギヤが三つの回転軸を構成して、差動ギヤ装置では二つのサイドギヤとピニオンキャリアが三つの回転軸を構成する。遊星ギヤ装置や差動ギヤ装置の場合、三つの回転軸は役割を変えても同様な原理で作動するので回転軸Ａ、Ｂ、Ｃの役割は設計要求によって決定することができる。

[実施例]
以下、添付された図面を参照して、本発明によるハイブリッドシステムの構成及び作動原理を説明する。本実施例では前記動力結合装置として遊星ギヤ装置を用いて、遊星ギヤキャリアがＡ軸、リングギヤがＢ軸、サンギヤがＣ軸である場合を説明する。また、前記円環室内への吸排気のためには現在４−行程内燃機関に広く使われるポペットバルブ（Poppet valve）を用いる。

図１は本発明によるハイブリッドシステムの全体構成を概略的に示す斜視図であり、図２は往復回転型エンジンの構成を示す分解斜視図、図３ａ乃至図３ｄは前記往復回転型エンジンの作動構造を順次に説明するための断面図である。

本発明によるハイブリッドシステムは、図１に示されたように、往復回転駆動力を発生させる往復回転型エンジン（２）と、前記往復回転型エンジン（２）からの往復回転駆動力を一方向回転運動に切替えるための動力切替装置を含んで、この他にも、前記往復回転型エンジン（２）に燃料を供給するための燃料タンク（１）と、前記往復回転型エンジン（２）の駆動を制御するためのエンジン制御装置（３）を具備する。

前記往復回転型エンジン（２）は、図２に示されたように、その内部に円環室（torus chamber:17−1）が形成されているエンジンブロック（１７）と、円環室の中心と同軸的に配置され円環室の端面と一致する形状のピストン（１４）を具備するエンジン軸（１５）と、前記エンジンブロック（１７）の外部から円環室の内部に設けられ円環室の内部を選択的に開閉させる吸排気バルブ機構（２１）と、前記吸排気バルブ機構（２１）の作動によって円環室の内外にガスを吸入及び排出するための吸排機構（２０）と、前記エンジンブロック（１７）の外側に配列される吸排気バルブ機構（２１）及び吸排機構（２０）が配置されるヘッド部（１６）を含んでいる。

前記エンジンブロック（１７）は円環室（１７−１）の中心と同心的に配置される第１貫通孔（１７−２）と、前記第１貫通孔（１７−２）と直交する方向に形成された第２貫通孔（１７−３）が形成される。そして前記第２貫通孔（１７−３）側には一対の横壁（１７−４）が対向配置されて、前記第２貫通孔（１７−３）を含んで円環室（１７−１）を二つに区画し分割する。前記第１貫通孔（１７−２）には前記ピストン（１４）を備えたエンジン軸（１５）が回転可能に挿入され前記横壁（１７−４）によって支持され、この際、前記ピストン（１４）は横壁（１７−４）によって分割された二つの分割部（図示せず）を形成する。

なお、前記第２貫通孔（１７−３）の両側には密封プレート（１６−１）が配置され前記第２貫通孔（１７−３）を密閉させて、前記密封プレート（１６−１）には横壁（１７−４）によって両分された各々の分割部に対応して複数個の孔（２３）が形成される。一方、前記吸／排気バルブ機構（２１）は多数の吸／排気バルブ（１８）と前記吸／排気バルブ（１８）を開閉させるカム軸から構成されており、前記吸／排気バルブ（１８）は密封プレート（１６−１）に形成された各々の孔（５６）に装着され、前記カム軸の駆動によって孔（２２）を開閉させることになる。

前記密封プレート（１６−１）に装着される吸／排気バルブ機構（２１）の後方には前記吸排機構（２０）が配置され前記吸／排気バルブ（１８）によって開閉される孔（２２）を通じて各々のシリンダー内部で発生された排気ガスを外部に排出させるか又はシリンダー内部に新しい空気が吸入されることができるようにする。一方、前記密封プレート（１６−１）上に装着される吸／排気バルブ機構（２１）と吸排機構（２０）はカバー（１６−２）によって保護され、前記カバー（１６−２）には吸排機構（２０）に対応する複数の孔が形成されているが、このようなヘッド部（１６）の構成は本実施例に限定されず、必要によって多様な変更及び修正が可能である。

一方、前記ピストン（１４）の縦断面は半円、四角形、楕円等の多様な形態で具現されることができて、この際、前記円環室の形状も前記ピストンに対応して多様な回転曲面を有するように構成される。

以下、図２及び図３ａ乃至図３ｄを参照して、上述した構成を有する往復回転型エンジン（２）の作動構造を説明する。

まず、エンジンブロック（１７）の内部に形成された円環室（１７−１）は図２及び図３ａ乃至図３ｄに示されたように、横方向の横壁（１７−４）とエンジン軸（１５）に具備されたピストン（１４）によって四つの領域（Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄ）で分割されている。

図３ａはＡ領域で燃料と空気の混合ガスが点火手段（図示せず）によって爆発され膨張行程が起きた瞬間を示したもので、このような状態でエンジン軸（１５）が図面の矢印に沿って時計方向に回転することによって、Ｂ領域では既に吸入された混合ガスが圧縮される圧縮行程が進行され、Ｃ領域では吸気バルブ（１８−１）が開放され外部から空気が吸入される吸入行程が進行され、Ｄ領域では排気バルブ（１８−２）が開放され内部の排出ガスが排気される排気行程が同時に起きることになる。

そして、図３ｂは図３ａで圧縮行程が進行されたＢ領域で混合ガス爆発による膨張行程が起きた瞬間を示した図面として、この場合、エンジン軸（１５）は反時計方向に回転して、従って、Ｃ領域では圧縮行程、Ｄ領域では吸入行程及びＡ領域では排気行程が各々同時に進行される。このような方式で、図３ｃの場合、エンジン軸（１５）はＣ領域での膨張行程によって再び時計方向に回転され、Ａ領域で吸入行程、Ｂ領域で排気行程及びＤ領域で圧縮行程が同時に発生して、図３ｄの場合にはＤ領域で膨張行程、Ａ領域で圧縮行程、Ｂ領域で吸入行程及びＣ領域で排気行程が同時に発生する。

以上のように、前記横壁（１７−４）とエンジン軸（１５）のピストン（１４）によって分割された各々の領域はシリンダーとしての役割をして、また、このような各々の領域がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄの順によって膨張行程が起きることによって、エンジン軸（１５）やはり持続的に時計方向及び反時計方向に往復回転され、本発明の往復回転型エンジン（２）で得ようとする往復回転力を得られる。

以上で説明した本発明による往復回転型エンジン（２）は上述した４−行程機関以外にも同様の構造で２−行程機関でも設定することができる。

図４は前記往復回転型エンジン（２）で発生された往復回転力を一方向回転に切替えるための動力切替装置に使用される動力結合装置の構造を示す概略図である。

ＡとＢの二つの軸から入力された動力は図４に示したように、動力結合装置（Ｐ）を通じて並列に結合され軸Ｃを通じて出力される。この際、二つの入力軸 ＡとＢには互いに対応する回転力が作用して、出力軸の回転力もこれによって決定され、出力軸の回転速度は入力軸の回転速度の和で与えられる。これは概念的な力学関係を示したもので、実際機械装置において回転力と回転速度の関係は装置の構造によってエネルギーが保存される制限条件下で異なることができる。遊星ギヤ装置や差動ギヤ装置の場合、要素ギヤの役割と寸法によって回転力と回転速度がそれぞれ決定される。

図５は前記二つの動力結合装置と二つの電動機で構成された動力切替装置の構造を示した概略図である。二つの動力結合装置（Ｐａ,Ｐｂ）の入力軸（Ａａ,Ａｂ）はエンジン（Ｅ）に同時に連結され、他の入力軸（Ｂａ,Ｂｂ）は二つの電動機（Ｍａ,Ｍｂ）にそれぞれ連結され、二つの出力軸（Ｃａ,Ｃｂ）は動力切替装置出力軸（Ｏ）に同時に連結されている。この出力軸（Ｏ）は輪を駆動する駆動軸となる。

図６、図７はそれぞれ前記動力切替装置の原理を遊星ギヤ装置の用いて適用した実施例の構成を示した断面図である。

図６で、動力切替装置は遊星ギヤ装置の遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）が軸 Ａの役割をして、リングギヤ（４ａ,４ｂ）が軸Ｂ、サンギヤ（７ａ,７ｂ）が軸Ｃの役割をする。

図７の動力切替装置は図６の動力切替装置の他の実施例として、遊星ギヤ装置のリングギヤ（４ａ,４ｂ）が軸Ａ、サンギヤ（７ａ,７ｂ）が軸Ｂ、遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）が軸Ｃの役割をする場合であり、この時はエンジン軸（１５）をリングギヤ（４ａ,４ｂ）に直接連結して、サンギヤ（７ａ,７ｂ）をモータ駆動軸（１０ａ,１０ｂ）に連結して、遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）は駆動軸（１１）に連結する。ここで、駆動軸（１１）は輪を駆動するための駆動軸である。

前記それぞれのギヤの役割はこれら以外の数々の組合せによって決定できる。前記遊星ギヤ装置の代わりに差動ギヤ装置を用いた動力切替装置の構成はここでは示していないが様々な形態を構成できる。そして、これらはすべて根本的に同一の力学的原理によって作動して、設計要求によって特定な形態を選択できる。

前記動力切替装置は様々な形態の構成が可能であるが、すべて同一の原理によって作動するので図１及び図６に示された遊星ギヤ装置を用いた実施例を通じて前記動力切替装置の作動原理とこれを用いたハイブリッドシステムの作動原理を説明する。

前記遊星ギヤ装置を用いた動力切替装置はサンギヤ（７ａ,７ｂ）、遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）及びリングギヤ（４ａ,４ｂ）を備える一対の遊星ギヤ装置（ＰＧ）と、前記リングギヤ（４ａ,４ｂ）と噛合う外部ギヤ（１０ａ,１０ｂ）と、前記外部ギヤ（１０ａ,１０ｂ）を駆動させるか又は外部ギヤ（１０ａ,１０ｂ）の回転力を発電動力で用いる発動−発電兼用電動機（９ａ,９ｂ）と、前記発動−発電兼用電動機（９ａ,９ｂ）を制御する電動機制御手段（１３）及び前記発動−発電兼用電動機（９ａ,９ｂ）に電源を供給するか又は発動−発電兼用電動機（９ａ,９ｂ）から発電された電力を充電させるための蓄電池（１２）からなる。

前記遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）はその一端部が前記エンジン軸（１５）に結合され回転軸の往復回転運動による往復回転力を伝達受けて、また、自由回転運動可能に装着される多数の遊星ギヤ（５ａ,５ｂ）を備える。前記サンギヤ（７ａ,７ｂ）は前記遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）の中心部に配置され前記多数の遊星ギヤ（５ａ,５ｂ）と噛合う。また、前記リングギヤ（４ａ,４ｂ）の内周面及び外周面上にはそれぞれ内周ギヤ部（４ａ−１,４ｂ−１）及び外周ギヤ部（４ａ−２,４ｂ−２）が形成される（図８ａ及び図８ｂ参照）。前記内周ギヤ部（４ａ−１,４ｂ−１）には遊星ギヤキャリアに装着された多数の遊星ギヤ（５ａ,５ｂ）が同時に噛合って、前記外周ギヤ部（４ａ−２,４ｂ−２）には外部ギヤ（１０ａ,１０ｂ）が噛合う。

また、前記サンギヤ（７ａ,７ｂ）は遊星ギヤ装置（ＰＧ）の中心部を貫通して設置される駆動軸（１１）に一体的に結合され、サンギヤ（７ａ,７ｂ）の回転によって駆動軸（１１）が回転するようになっている。即ち、同軸上に位置した前記サンギヤ（７ａ,７ｂ）はエンジン（２）と電動機（９ａ,９ｂ）の動力を駆動軸（１１）に伝達する機能をする。この時、遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）、リングギヤ（４ａ,４ｂ）は質量に比べて回転慣性が大きいように設計されフライホイールの機能を兼ねるように構成されている。

本実施例では前記往復回転型エンジン（２）から発生された往復回転力を前記動力切替装置に円滑に伝達するために突出されたエンジン軸（１５）の端部にベベルギヤ（８）を形成して、これに結合される遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）の一側端部やはりベベルギヤ（８ａ´,８ｂ´）を形成して互いに直交する方式で噛合っている。しかし、このようなエンジン軸（１５）と遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）間の動力伝達方式は前記ベベルギヤ以外にも異なるギヤ方式やチェン連動方式等様々な動力伝達方式が採用されることも可能である。以下、図８ａ及び８ｂを参照して、前記動力切替装置の作動原理を説明する。

図８ａ及び８ｂは前記動力切替装置の作動原理を説明するためのもので、各図面は左右側の各々の遊星ギヤ装置を図６の右側から見た状態を示す。

先に、図面において、矢印方向と長さはそれぞれ回転方向と回転速度を示して、駆動軸（１１）に結合されたサンギヤ（７ａ,７ｂ）は時計方向の回転が前進方向を示す。

遊星ギヤ装置（ＰＧ）はサンギヤ、遊星ギヤキャリア、リングギヤの中二つの要素の回転速度が残り一つの回転速度を決定して、前記エンジン軸（１５）がエンジン（２）によって反時計方向に回転する場合、前記エンジン軸（１５）を中心に対向して結合された左右側遊星ギヤ装置は各々図８ａ及び８ｂでのように回転する。

図８ａの左側遊星ギヤ装置（ＰＧ）の場合、遊星ギヤキャリア（６ａ）が時計方向に回転して、これに応じて前記遊星ギヤ（５ａ）はリングギヤ（４ａ）の内周ギヤ部（４ａ−１）に沿って反時計方向に回転し移動する。この時、前記遊星ギヤキャリア（６ａ）の回転力をサンギヤ（７ａ）を通じて駆動軸（１１）に伝達しようとすると遊星ギヤキャリア（６ａ）の回転力方向と反対方向にリングギヤ（４ａ）に対応力が作用しなければならない。従って、リングギヤ（４ａ）の外周ギヤ部（４ａ−２）に噛合った外部ギヤ（１０ａ）を駆動させリングギヤ（４ａ）を反時計方向に回転させることによって前記リングギヤ（４ａ）の対応力を発生させて、これによって、サンギヤ（７ａ）は前進方向である時計方向に駆動力を伝達受ける。

一方、図８ｂに示した左側遊星ギヤ装置（ＰＧ）は、前記回転軸（１５）によって遊星ギヤキャリア（６ｂ）が反時計方向に回転することによって、前記遊星ギヤキャリア（６ｂ）の遊星ギヤ（５ｂ）はサンギヤ（７ｂ）に後進方向に回転力を伝達する。従って、この場合にはリングギヤ（４ａ）を遊星ギヤキャリア（６ｂ）の回転方向と同一方向により早く回転させることによってサンギヤ（７ａ）に前進方向への回転力を伝達することによって、左右遊星ギヤ装置すべてが前進方向に回転力を伝達することになる。

一方、前述したように、前記エンジン軸（１５）は往復回転運動をすることによって、前記左右遊星ギヤ装置の駆動状態は図９ａ及び９ｂが交互に繰り返される。従って、上述されたリングギヤ（４ａ,４ｂ）の対応力をエンジン軸（１５）の往復回転周期に同期させ両方のリングギヤ（４ａ,４ｂ）に提供することによって、一定方向に動力を伝達させることができる。この時、二つの発動−発電兼用電動機（９ａ,９ｂ）によって提供される対応力の差はエンジンの回転力に比例する。また、前記駆動軸（１１）の回転方向は電動機の回転方向によって決定される。

また、図５ａ,５ｂにおいて、左右遊星ギヤ装置が同時に作動される状況で、前記各々のリングギヤ（５ａ,５ｂ）は回転速度の差を有することになって、このような差が二つの電動機の回転速度の差を決定する。二つの電動機がエンジンの往復回転運動に同期され回転速度の差を持って回転する時、電動機制御手段（１３）を用いて二つの電動機の回転速度によって回転力の差を与えることによって、エンジンの往復回転力に対する対応力を提供する。

図９ａ及び図９ｂ乃至図１５ａ及び図１５ｂは前記動力切替装置が走行状況に応じて段階的にどのように適用されるかを遊星ギヤ装置（ＰＧ）を用いた実施例を示した図面である。ここで、矢印方向と長さは回転方向と速度を示して、矢印の太さは回転力の相対的な大きさを示す。また、実線の矢印は回転力が回転方向に作用する駆動力を示して、点線で示した矢印は回転力が回転方向に逆に作用する負荷を示す。

図９ａ及び図９ｂは前記往復回転型エンジン（２）が停止された状態で前記発動−発電兼用電動機（９ａ,９ｂ）の出力だけで出発させる状態を示す。

図９ａ及び図９ｂに示したように、サンギヤ（７ａ,７ｂ）を前進方向に駆動させるために、両方リングギヤ（４ａ,４ｂ）に同一な反時計方向の駆動力を提供すると、リングギヤ（４ａ,４ｂ）の内周ギヤ部（４ａ−１）に噛合った遊星ギヤ（５ａ,５ｂ）もやはり反時計方向に駆動されサンギヤ（７ａ,７ｂ）を前進方向に駆動させる。この時、前記遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）には両方すべて時計方向に回転力が発生されるが、前記エンジン軸（１５）との結合によってその力が相殺され停止状態となる。よって、前記駆動軸（１１）にはサンギヤ（７ａ,７ｂ）を通じて二つの電動機（９ａ,９ｂ）の出力の和が駆動力で作用して、ここで、サンギヤ（７ａ,７ｂ）に示された点線の矢印は前進方向に駆動軸（１１）に負荷がかかっていることを意味する。

図１０ａ及び図１０ｂは前記往復回転型エンジン（２）の始動際の状態を示す。

上述したように、電動機（９ａ,９ｂ）の動力を用いて、出発を進行した後、一定速度になるとエンジンの始動が必要となって、電動機制御手段（１３）によって周期的に発動−発電兼用電動機（９ａ,９ｂ）の回転力に差を与えることになる（図１参照）。このような回転力の差は自動車の慣性抵抗と共に前記二つの遊星ギヤキャリア（６ａ,６ｂ）に図面に示された太い点線と細い実線の差に当たる回転力を形成して前記エンジン軸（１５）の往復運動を誘導することによってエンジン始動のための動力を得る。

図１１ａ及び１１ｂは前記往復回転型エンジン（２）の作動による加速状態を示す。

加速状態は回転力の差を有する電動機（９ａ,９ｂ）の出力とエンジン（２）の出力が加えて駆動軸（１１）に作用することによって最大出力が得られる。図１１ａはリングギヤ（４ａ）を通じた電動機（９ａ）の回転力と遊星ギヤキャリア（６ａ）の回転力の和がサンギヤ（７ ａ）を通じて駆動軸に伝達されることを示して、図１１ｂは電動機（９ｂ）の回転力が遊星ギヤキャリア（６ｂ）とサンギヤ（７ｂ）の駆動力で作用されることを示す。即ち、二つのキャリア（６ａ,６ｂ）に示された太い実線矢印と細い点線矢印の差がエンジンの回転力を示して、二つのサンギヤ（７ａ,７ｂ）に示された点線矢印の和が駆動軸（１１）に伝達される総駆動力になる。

図１２ａ及び１２ｂは定速運行際の状態を示す。

定速運行際の場合は二つの電動機（９ａ,９ｂ）の中回転速度が遅い方の電動機（９ａ）が発動機で作動するように制御して回転力を生成して、回転速度が速い方の電動機（９ｂ）は発電機で作動するように制御して発電負荷で作用するようにする。この時、発電機で得られた電力は電動機（９ａ）を駆動することに使用して、要すれば、前記電動機（９ａ）の回転出力は減少させて発電負荷を増加させることによってエンジン動力の一部を蓄電池（１２）を充電することに用いることも可能である。

図１３ａ及び１３ｂは減速際の状態を示す。

減速際の場合には二つの電動機（９ａ,９ｂ）すべてが電動機制御手段（１３）によって発電機で作動するように制御され、この時、エンジンの出力は最小限に減らして自動車の慣性力が電動機（９ａ,９ｂ）を通じて再発電（regeneration）のための動力で使われる。

図１４ａ及び１４ｂは空回転（idle）際の状態を示す。

空回転際の場合、サンギヤ（７ａ,７ｂ）は制動装置の拘束によって停止された状態では、二つの電動機（９ａ,９ｂ）すべてが電動機制御手段（１３）によって発電機で作動するように制御してエンジン（２）の動力をリングギヤ（４ａ,４ｂ）の往復回転運動を通じて発電に用いることになる。この際、前記二つのサンギヤ（７ａ,７ｂ）には互いに相殺される力が作用して回転力がなくなり、以後、停止又は後進が可能である。

図１５ａ及び１５ｂは後進際の状態を示す。

空回転停止状態（図１４ａ及び図１４ｂ参照）で電動機（９ａ,９ｂ）を前進方向の反対方向に稼動すると、前進する時と同様の方法で後進できる。 図１５ａ及び１５ｂは後進加速際の場合を示したもので、前進加速を示す図１１ａ及び１１ｂと方向だけが反対で互いに一致していることがわかる。よって、すべての運行状況で前後進運動に同様の原理が適用されるので、前進と後進で同じ速度を出すことが可能である。

以上で説明したハイブリッドシステムの運営原理は各走行状況によって動力切替装置がどのように作動するかを示しており、実際適用の際には本実施例に限定されず、エンジン出力や運行条件、設計要求などによって様々な組合せの運営方式が可能である。従って、このような方法で燃料効率性を最適化して運行するためにはエンジンの出力状況によって電動機を精密に制御することが非常に重要である。さらに、熱力学的観点からエンジンの効率を極大化するためにはガス燃焼過程で圧縮圧力の維持のための対応力が必要であり、これのために電動機の周期的な微細制御も要求される。一般的に電動機は制御の信頼性と確実性が検証されているので適切な制御アルゴリズムを用いてこのような目的を達成することができて、また、二つの独立した出力を有する電動装置は設計要求によって多様な形態で提供されることもできる。
以下に、本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ その内部に円環室と一対の横壁を有して、円環室の中心と同心的に配置される少なくとも一つ以上の貫通孔を有するエンジンブロックと、前記エンジンブロックの円環室の内側に設けられ、その両側に複数個のピストンが形成されたエンジン軸と、複数個の孔が形成された密封プレートと、前記密封プレートに装着され、複数個の吸／排気バルブと前記吸／排気バルブを開閉させるカム軸からなる吸／排気バルブ機構と、前記円環室の内外にガスを吸入及び排出するための吸排機構と、前記吸／排気バルブ機構と吸排機構を保護するためのカバーと、からなることを特徴とする往復回転型エンジン。
［２］ １において、前記エンジンブロックの円環室は、その一側端面が半円形、楕円形のうちいずれか一つで形成されることを特徴とする往復回転型エンジン。
［３］ １において、前記エンジンブロックの横壁は、貫通孔に沿って対向配置され、円環室を両分することができるように構成されることを特徴とする往復回転型エンジン。
［４］ １において、前記エンジン軸のピストンは、円環室内で往復回転することによって４行程が順次に発生することを特徴とする往復回転型エンジン。
［５］ 内部に円環室を有して、前記円環室の中心と同心的に配置される貫通孔を有するエンジンブロックと、前記貫通孔を貫通して前記円環室の中心と同心的に配置されるエンジン軸と、前記円環室内で前記貫通孔に沿って対向配置され前記円環室を両分する一対の横壁と、前記エンジン軸の外面上に対称的に形成され、前記円環室の一側端面と同一な外形を有して、前記横壁によって両分された円環室の各々に配置される一対のピストンと、前記円環室内で選択的に排気ガスを排出するか又は新しい空気を吸入するための吸排気バルブ機構及び圧縮燃料ガスを爆発させるための点火手段を含んで、前記円環室はその内部に配置される横壁と前記ピストンによって四つの区域に分割されることを特徴とする往復回転型エンジン。
［６］ ５において、前記エンジンブロックの円環室はその一側端面が半円形、楕円形のうちいずれか一つであることを特徴とする往復回転型エンジン。
［７］ 往復回転運動をするエンジン軸から往復回転運動力を受けて所望する方向に一方向回転運動に変換させる動力切替装置として、エンジンに結合される複数個の入力軸と、動力結合装置に連結された複数個の他の入力軸と、その一側は前記複数個の入力軸と連結され、その他側は前記他の入力軸と連結され、複数個の出力軸が連結された動力結合装置と、前記動力結合装置の出力軸に連結された動力切替装置の出力軸と、から構成されて、前記他の入力軸には各々電動機が連結されることを特徴とする動力切替装置。
［８］ その一端がエンジン軸に連結され往復回転運動による往復回転力を伝達受けて、複数個の遊星ギヤを有する遊星ギヤキャリアと、前記遊星ギヤキャリアの中心部に設置され、複数個の遊星ギヤと噛合うサンギヤと、内周面及び外周面上に各々内周及び外周ギヤ部が形成され、前記遊星ギヤキャリアの複数個の遊星ギヤと内周ギヤ部が噛合うリングギヤと、前記リングギヤの外周ギヤ部に噛合って、前記リングギヤを回転させるか又はリングギヤによって回転される外部ギヤと、前記リングギヤを回転させるために外部ギヤを回転駆動させる場合に電動機で動作して、リングギヤによって外部ギヤが回転される場合には発電機で動作する発動−発電兼用電動機を含んで、前記発動−発電兼用電動機はエンジン軸によって伝達される往復回転力に対応して外部ギヤを通じて周期的にリングギヤの回転力を変化させて遊星ギヤキャリアに対する対応力を提供することを特徴とする動力切替装置。
［９］ ８において、前記駆動軸と遊星ギヤキャリアはベベルギヤによって互いに結合されることを特徴とする動力切替装置。
［１０］ ８において、前記動力切替装置は発動−発電兼用電動機を制御することによって外部ギヤの回転方向及び速度を調節するための電動機制御装置をさらに含むことを特徴とする動力切替装置。
［１１］ ８において、前記動力切替装置は発電兼用電動機に電源を供給するか又は発電兼用電動機から電源を供給受けて蓄電させる蓄電池をさらに含むことを特徴とする動力切替装置。
［１２］ 駆動軸に連結され輪に回転力を伝達する一対の遊星ギヤキャリアと、前記各々の遊星ギヤキャリアに自由回転運動可能に装着される多数の遊星ギヤと、前記各遊星ギヤキャリアの中心部に配置され前記多数の遊星ギヤと噛合うそれぞれのサンギヤと、前記それぞれのサンギヤに一体的に結合されサンギヤの回転方向と同一な方向に駆動されるモータ駆動軸と、内周面及び外周面上に各々内周ギヤ部及び外周ギヤ部が形成され、前記各遊星ギヤキャリアに装着された多数の遊星ギヤが同時に内周ギヤ部に噛合うリングギヤと、前記それぞれのリングギヤに連結されたエンジン軸と、及び前記サンギヤを回転駆動させる場合には電動機としての機能をして、サンギヤによって回転される場合には発電機としての機能をする発動−発電兼用電動機を含んで、前記発動−発電兼用電動機は前記エンジン軸によって伝達される往復回転力に対応して外部ギヤを通じて周期的にサンギヤの回転力を変化させて前記リングギヤに対する対応力を提供することを特徴とする動力切替装置。
［１３］ １２において、前記動力切替装置は発動−発電兼用電動機を制御することによって前記サンギヤの回転方向及び速度を調節する電動機制御装置をさらに含むことを特徴とする動力切替装置。
［１４］ １２において、前記動力切替装置は発動−発電兼用電動機に電源を供給するか又は発電兼用電動機から電源を供給受けて蓄電させる蓄電池をさらに含むことを特徴とする動力切替装置。
［１５］ 往復回転駆動力を発生させる往復回転型エンジンと、前記往復回転型エンジンから発生された往復回転駆動力を一方向回転運動に切替えるための動力切替装置及び前記往復回転型エンジンの駆動を制御するエンジン制御装置を含むハイブリッドシステムにおいて、前記往復回転型エンジンは、内部に円環室が形成されているエンジンブロックと、前記円環室の中心と同心的に配置されるエンジン軸と、前記円環室内で対向配置され前記円環室を両分する一対の横壁と、前記エンジン軸の外面上に対称的に形成され、前記横壁によって両分された円環室の各々に配置される一対のピストンを含んで、前記円環室は横壁とピストンによって四つの区域に分割されて、このような各々の区域内では前記ピストンが１回転する間吸入、圧縮、膨張、排気行程が同時に発生され、前記ピストンが２回往復回転運動をする間このような４行程が１回繰り返して行って、前記動力切替装置は、サンギヤ、遊星ギヤキャリア及びリングギヤを具備して、前記往復回転型エンジンの回転軸を中心に対向配置される一対の遊星ギヤ装置と、前記リングギヤと噛合う外部ギヤと、前記外部ギヤを駆動させるかまたは外部ギヤの回転力を発電動力として用いる発動−発電兼用電動機と、前記発動−発電兼用電動機を制御する電動機制御手段を含んで、前記サンギヤには前記遊星ギヤ装置の中心部を貫通して設けられる駆動軸が一体的に結合されサンギヤの回転方向と同一な方向に駆動されて、前記発動−発電兼用電動機はエンジン軸によって伝達される往復回転力に対応して外部ギヤを通じて周期的にリングギヤの回転力を変化させ前記遊星ギヤキャリアに対する対応力を提供することを特徴とするハイブリッドシステム。
［１６］ １５において、前記発動−発電兼用電動機は、初期出発の際には発動機として作用して、定速際には二つの電動機の中速度が遅い方の電動機が発動機で作動して、回転速度が速い電動機は発電機で作動して、減速際の場合には二つの電動機がすべて発電機で作動して、空回転際の場合にも二つの電動機すべてが発電機として作動することを特徴とするハイブリッドシステム。
［１７］ 燃料を貯蔵するための燃料タンクと、その内部に円環室と一対の横壁を有して、前記円環室の中心と同心的に配置される少なくとも一つ以上の貫通孔を有するエンジンブロックと、前記円環室の中心と同心的に配置され複数個のピストンが形成されたエンジン軸を備えて、前記円環室は横壁とピストンによって四つの区域に分割される往復回転型エンジンと、前記往復回転型エンジンを制御するためのエンジン制御装置と、複数個の遊星ギヤを有する遊星ギヤキャリアと、遊星ギヤキャリアの中心部に設置され複数個の遊星ギヤと噛合うサンギヤと、遊星ギヤキャリアの複数個の遊星ギヤと内周ギヤ部が噛合うリングギヤと、リングギヤの外周ギヤ部に噛合って前記リングギヤを回転させるか又はリングギヤによって回転される外部ギヤと、発動−発電兼用電動機を備えた動力切替装置と、前記動力切替装置と連結され、発動−発電兼用電動機を制御することによって外部ギヤの回転方向及び速度を調節するための電動機制御装置と、前記発動−発電兼用電動機に電源を供給するか又は発動−発電兼用電動機から電源を供給受けて蓄電させる蓄電池からなることを特徴とするハイブリッドシステム。
［１８］ １７において、前記動力切替装置の発動−発電兼用電動機は、初期出発の際には発動機で作動して、定速際には回転速度が遅い方の電動機が発動機で作動して、回転速度が速い方の電動機が発電機で作動して、減速際及び空回転際の場合には二つの電動機すべてが発電機として作動することを特徴とするハイブリッドシステム。
［１９］ 燃料を貯蔵するための燃料タンクと、その内部に円環室と一対の横壁を有して、前記円環室の中心と同心的に配置される少なくとも一つ以上の貫通孔を有するエンジンブロックと、前記円環室の中心と同心的に配置され複数個のピストンが形成されたエンジン軸を備えて、前記円環室は横壁とピストンによって四つの区域に分割される往復回転型エンジンと、前記往復回転型エンジンを制御するためのエンジン制御装置と、複数個の遊星ギヤを有する遊星ギヤキャリアと、遊星ギヤキャリアの中心部に設置され複数個の遊星ギヤと噛合うサンギヤと、遊星ギヤキャリアの複数個の遊星ギヤと内周ギヤ部が噛合うリングギヤと、リングギヤの外周ギヤ部に噛合って前記リングギヤを回転させるか又はリングギヤによって回転される外部ギヤと、発動−発電兼用電動機を備えた動力切替装置と、複数個の遊星ギヤを有する遊星ギヤキャリアと、遊星ギヤキャリアの中心部に設置され複数個の遊星ギヤと噛合うサンギヤと、各々のサンギヤに一体的に結合されサンギヤの回転方向と同一な方向に駆動される二つのモータ駆動軸と、遊星ギヤキャリアの複数個の遊星ギヤと内周ギヤ部が噛合うリングギヤと、リングギヤに連結されリングギヤを回転させるエンジン軸と、二つの発動−発電兼用電動機を備えた動力切替装置と、前記動力切替装置と連結され、発動−発電兼用電動機を制御することによって外部ギヤの回転方向及び速度を調節するための電動機制御装置と、前記発動−発電兼用電動機に電源を供給するか又は発動−発電兼用電動機から電源を供給受けて蓄電させる蓄電池からなることを特徴とするハイブリッドシステム。
［２０］ １９において、前記動力切替装置の発動−発電兼用電動機は、初期出発の際には発動機で作動して、定速際には回転速度が遅い方の電動機が発動機で作動して、回転速度が速い方の電動機が発電機で作動して、減速際及び空回転際の場合には二つの電動機すべてが発電機として作動することを特徴とするハイブリッドシステム。

本発明は往復回転型エンジン及び／または動力切替装置を有する改善されたハイブリッド自動車に適用可能で、前記往復回転型エンジン及び動力切替装置は車両用で別途に適用することもできる。

本発明のハイブリッドシステムの原理によって遊星ギヤ装置を用いた実施例の全体構成を概略的に示す斜視図。 往復回転型エンジンの構成を示す分解斜視図。 往復回転型エンジンの作動構造におけるＡ領域で燃料と空気の混合ガスが爆発され膨張行程が起きた瞬間の状態を説明するための断面図。 往復回転型エンジンの作動構造におけるＢ領域で混合ガス爆発による膨張行程が起きた瞬間の状態を説明するための断面図。 往復回転型エンジンの作動構造におけるＣ領域での膨張行程によって再び時計方向に回転され、Ａ領域で吸入行程、Ｂ領域で排気行程及びＤ領域で圧縮行程が同時に発生した状態を説明するための断面図。 往復回転型エンジンの作動構造におけるＤ領域で膨張行程、Ａ領域で圧縮行程、Ｂ領域で吸入行程及びＣ領域で排気行程が同時に発生した状態を説明するための断面図。 本発明の動力結合装置の基本概念を説明するための図。 二つの動力結合装置と二つの電動機で構成された動力切替装置の構造を示した概略図。 本発明の動力切替装置の一実施例を示す断面図。 本発明の動力切替装置の他の実施例を示す断面図。 前記動力切替装置の駆動原理で遊星ギヤキャリアが時計方向に回転して、これに応じて遊星ギヤがリングギヤの内周ギヤ部に沿って反時計方向に回転し移動する状態を説明するための図。 前記動力切替装置の駆動原理で回転軸によって遊星ギヤキャリアが反時計方向に回転することによって、前記遊星ギヤキャリアの遊星ギヤがサンギヤに後進方向に回転力を伝達する状態を説明するための図。 前記往復回転型エンジンが停止された状態で発動−発電兼用電動機の出力だけで出発させる状態を示す一方のリングギヤ側の図。 前記往復回転型エンジンが停止された状態で発動−発電兼用電動機の出力だけで出発させる状態を示す他方のリングギヤ側の図。 前記往復回転型エンジンの始動時の状態を示す一方のリングギヤ側の図。 前記往復回転型エンジンの始動時の状態を示す他方のリングギヤ側の図。 前記往復回転型エンジンの作動による加速状態を示す一方のリングギヤ側の図。 前記往復回転型エンジンの作動による加速状態を示す他方のリングギヤ側の図。 定速運行時の状態を示す一方のリングギヤ側の図。 定速運行時の状態を示す他方のリングギヤ側の図。 減速時の状態を示す一方のリングギヤ側の図。 減速時の状態を示す他方のリングギヤ側の図。 空回転時の状態を示す一方のリングギヤ側の図。 空回転時の状態を示す他方のリングギヤ側の図。 後進時の状態を示す一方のリングギヤ側の図。 後進時の状態を示す他方のリングギヤ側の図。

Claims (13)

1. その一端がエンジン軸に連結され往復回転運動による往復回転力を伝達受けて、複数個の遊星ギヤを有する遊星ギヤキャリアと、
   前記遊星ギヤキャリアの中心部に設置され、複数個の遊星ギヤと噛合うサンギヤと、
   内周面及び外周面上に各々内周及び外周ギヤ部が形成され、前記遊星ギヤキャリアの複数個の遊星ギヤと内周ギヤ部が噛合うリングギヤと、
   前記リングギヤの外周ギヤ部に噛合って、前記リングギヤを回転させるか又はリングギヤによって回転される外部ギヤと、
   前記リングギヤを回転させるために外部ギヤを回転駆動させる場合に電動機で動作して、リングギヤによって外部ギヤが回転される場合には発電機で動作する発動−発電兼用電動機を含んで、
   前記発動−発電兼用電動機はエンジン軸によって伝達される往復回転力に対応して外部ギヤを通じて周期的にリングギヤの回転力を変化させて遊星ギヤキャリアに対する対応力を提供することを特徴とする動力切替装置。
2. 請求項１において、前記駆動軸と遊星ギヤキャリアはベベルギヤによって互いに結合されることを特徴とする動力切替装置。
3. 請求項１において、前記動力切替装置は発動−発電兼用電動機を制御することによって外部ギヤの回転方向及び速度を調節するための電動機制御装置をさらに含むことを特徴とする動力切替装置。
4. 請求項１において、前記動力切替装置は発電兼用電動機に電源を供給するか又は発電兼用電動機から電源を供給受けて蓄電させる蓄電池をさらに含むことを特徴とする動力切替装置。
5. 駆動軸に連結され輪に回転力を伝達する一対の遊星ギヤキャリアと、
   前記各々の遊星ギヤキャリアに自由回転運動可能に装着される多数の遊星ギヤと、
   前記各遊星ギヤキャリアの中心部に配置され前記多数の遊星ギヤと噛合うそれぞれのサンギヤと、
   前記それぞれのサンギヤに一体的に結合されサンギヤの回転方向と同一な方向に駆動されるモータ駆動軸と、
   内周面及び外周面上に各々内周ギヤ部及び外周ギヤ部が形成され、前記各遊星ギヤキャリアに装着された多数の遊星ギヤが同時に内周ギヤ部に噛合うリングギヤと、
   前記それぞれのリングギヤに連結されたエンジン軸と、及び
   前記サンギヤを回転駆動させる場合には電動機としての機能をして、サンギヤによって回転される場合には発電機としての機能をする発動−発電兼用電動機を含んで、
   前記発動−発電兼用電動機は前記エンジン軸によって伝達される往復回転力に対応して外部ギヤを通じて周期的にサンギヤの回転力を変化させて前記リングギヤに対する対応力を提供することを特徴とする動力切替装置。
6. 請求項５において、前記動力切替装置は発動−発電兼用電動機を制御することによって前記サンギヤの回転方向及び速度を調節する電動機制御装置をさらに含むことを特徴とする動力切替装置。
7. 請求項５において、前記動力切替装置は発動−発電兼用電動機に電源を供給するか又は発電兼用電動機から電源を供給受けて蓄電させる蓄電池をさらに含むことを特徴とする動力切替装置。
8. 往復回転駆動力を発生させる往復回転型エンジンと、前記往復回転型エンジンから発生された往復回転駆動力を一方向回転運動に切替えるための動力切替装置及び前記往復回転型エンジンの駆動を制御するエンジン制御装置を含むハイブリッドシステムにおいて、
   前記往復回転型エンジンは、内部に円環室が形成されているエンジンブロックと、前記円環室の中心と同心的に配置されるエンジン軸と、前記円環室内で対向配置され前記円環室を両分する一対の横壁と、前記エンジン軸の外面上に対称的に形成され、前記横壁によって両分された円環室の各々に配置される一対のピストンを含んで、前記円環室は横壁とピストンによって四つの区域に分割されて、このような各々の区域内では前記ピストンが１回転する間吸入、圧縮、膨張、排気行程が同時に発生され、前記ピストンが２回往復回転運動をする間このような４行程が１回繰り返して行って、
   前記動力切替装置は、サンギヤ、遊星ギヤキャリア及びリングギヤを具備して、前記往復回転型エンジンの回転軸を中心に対向配置される一対の遊星ギヤ装置と、前記リングギヤと噛合う外部ギヤと、前記外部ギヤを駆動させるかまたは外部ギヤの回転力を発電動力として用いる発動−発電兼用電動機と、前記発動−発電兼用電動機を制御する電動機制御手段を含んで、前記サンギヤには前記遊星ギヤ装置の中心部を貫通して設けられる駆動軸が一体的に結合されサンギヤの回転方向と同一な方向に駆動されて、前記発動−発電兼用電動機はエンジン軸によって伝達される往復回転力に対応して外部ギヤを通じて周期的にリングギヤの回転力を変化させ前記遊星ギヤキャリアに対する対応力を提供することを特徴とするハイブリッドシステム。
9. 請求項８において、前記発動−発電兼用電動機は、初期出発の際には発動機として作用して、定速際には二つの電動機の中速度が遅い方の電動機が発動機で作動して、回転速度が速い電動機は発電機で作動して、減速際の場合には二つの電動機がすべて発電機で作動して、空回転際の場合にも二つの電動機すべてが発電機として作動することを特徴とするハイブリッドシステム。
10. 燃料を貯蔵するための燃料タンクと、
    その内部に円環室と一対の横壁を有して、前記円環室の中心と同心的に配置される少なくとも一つ以上の貫通孔を有するエンジンブロックと、
    前記円環室の中心と同心的に配置されるエンジン軸と、前記円環室内で対向配置され前記円環室を両分する一対の横壁と、前記エンジン軸の外面上に対称的に形成され、前記横壁によって両分された円環室の各々に配置される一対のピストンを含んで、前記円環室は横壁とピストンによって四つの区域に分割されて、このような各々の区域内では前記ピストンが２回転する間吸入、圧縮、膨張、排気行程が同時に発生され、前記ピストンが２回往復回転運動をする間このような４行程が１回繰り返して行われる往復回転型エンジンと、
    前記往復回転型エンジンを制御するためのエンジン制御装置と、
    その一端部がエンジン軸に連結され回転軸の往復回転運動による往復回転力を伝達受けて、複数個の遊星ギヤを有する遊星ギヤキャリアと、遊星ギヤキャリアの中心部に設置され複数個の遊星ギヤと噛合うサンギヤと、内周面及び外周面上に各々内周ギヤ部及び外周ギヤ部を有し、内周ギヤ部は遊星ギヤキャリアの複数個の遊星ギヤと噛合うリングギヤと、リングギヤの外周ギヤ部に噛合って前記リングギヤを回転させるか又はリングギヤによって回転される外部ギヤと、発動−発電兼用電動機を備えた動力切替装置と、
    前記動力切替装置と連結され、発動−発電兼用電動機を制御することによって外部ギヤの回転方向及び速度を調節するための電動機制御装置と、
    前記発動−発電兼用電動機に電源を供給するか又は発動−発電兼用電動機から電源を供給受けて蓄電させる蓄電池からなることを特徴とするハイブリッドシステム。
11. 請求項１０において、前記動力切替装置の発動−発電兼用電動機は、初期出発の際には発動機で作動して、定速際には回転速度が遅い方の電動機が発動機で作動して、回転速度が速い方の電動機が発電機で作動して、減速際及び空回転際の場合には二つの電動機すべてが発電機として作動することを特徴とするハイブリッドシステム。
12. 燃料を貯蔵するための燃料タンクと、
    その内部に円環室と一対の横壁を有して、前記円環室の中心と同心的に配置される少なくとも一つ以上の貫通孔を有するエンジンブロックと、前記円環室の中心と同心的に配置されるエンジン軸と、前記円環室内で対向配置され前記円環室を両分する一対の横壁と、前記エンジン軸の外面上に対称的に形成され、前記横壁によって両分された円環室の各々に配置される一対のピストンを含んで、前記円環室は横壁とピストンによって四つの区域に分割されて、このような各々の区域内では前記ピストンが２回転する間吸入、圧縮、膨張、排気行程が同時に発生され、前記ピストンが２回往復回転運動をする間このような４行程が１回繰り返して行われる往復回転型エンジンと、
    前記往復回転型エンジンを制御するためのエンジン制御装置と、
    駆動軸に連結され複数個の遊星ギヤを有する遊星ギヤキャリアと、遊星ギヤキャリアの中心部に設置され複数個の遊星ギヤと噛合うサンギヤと、各々のサンギヤに一体的に結合されサンギヤの回転方向と同一な方向に駆動される二つのモータ駆動軸と、遊星ギヤキャリアの複数個の遊星ギヤと内周ギヤ部が噛合うリングギヤと、リングギヤに連結されリングギヤを回転させるエンジン軸と、二つの発動−発電兼用電動機を備えた動力切替装置と、
    前記動力切替装置と連結され、発動−発電兼用電動機を制御することによって外部ギヤの回転方向及び速度を調節するための電動機制御装置と、
    前記発動−発電兼用電動機に電源を供給するか又は発動−発電兼用電動機から電源を供給受けて蓄電させる蓄電池からなることを特徴とするハイブリッドシステム。
13. 請求項１２において、前記動力切替装置の発動−発電兼用電動機は、初期出発の際には発動機で作動して、定速際には回転速度が遅い方の電動機が発動機で作動して、回転速度が速い方の電動機が発電機で作動して、減速際及び空回転際の場合には二つの電動機すべてが発電機として作動することを特徴とするハイブリッドシステム。

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