KR100482126B1 - 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠에 관한 것으로, 가변되는 엔진의 회전 영역에 따라 플라이휠의 관성 저항을 최적으로 변화시켜 연비저감과 추월성등을 항상 최적으로 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플라이휠이 플라이휠매스(10)와 결합되는 중공의 아우터케이스(1)의 내부에서 간격을 두고 결합되면서 관성력의 크기에 의해 개·폐되는 다수의 개폐밸브(3)를 구비한 인너케이스(2)와, 이 인너케이스(2)의 내부공간을 구획하는 제1·2플레이트(5,6)에 장착되어 회전력에 따른 관성력을 통해 인너케이스(2)의 구획된 내부공간을 서로 연통시키는 어저스터(8)를 구비한 가변수단(4) 및 상기 아우터·인너케이스(1,2)사이의 구획된 공간을 개폐밸브(3)와 어저스터(8)를 매개로 순환·이동되면서 전체적인 회전관성을 가변시키는 작동유체(11)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠{Fly wheel having variable rotational inertia force}

본 발명은 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체의 이동을 이용해 회전속도에 적합한 관성력을 발생시킬 수 있도록 된 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 플라이휠은 엔진의 구동력에 회전하는 크랭크샤프트의 끝단에 고정되어 변속기의 클러치디스크가 접속 및 단속되면서 차륜에 구동력을 전달하는 즉, 엔진과 변속기사이에서 동력을 전달하는 매개체 역할을 하면서 엔진의 회전 안정화와 NVH 성능에 관여되고 이에 따라, 상기 플라이휠은 각 회전수 및 부하별로 다른 엔진의 축출력을 안정화시키기 위해 높은 관성력을 가지게 된다.

이와 같이 플라이휠은 엔진의 출력을 회전력으로 전환시키는 크랭크축의 단부에 결합되어 그 회전력을 연속적인 회전관성으로 변화시키는 기능을 갖는 것으로, 그 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 크랭크축(20)의 플랜지에 볼트(21)로 결합되어 엔진의 출력이 전달되는 플라이휠플레이트(22)와, 상기 플라이휠플레이트(22)와 크랭크축(20)사이의 수직선상으로 개재되는 플렉시블플레이트(23)와, 상기 플렉시블플레이트(23)의 양단에 핀 결합되며 단부가 상기 플라이휠플레이트(22)의 단부에 결합되는 플라이휠매스(24)로 이루어진다.

이에 따라, 엔진의 동력이 크랭크축(20)을 통해 이 크랭크축(20)의 단부에 결합된 플라이휠에 전달되면 플라이휠플레이트(22)와 플렉시블플레이트(23)에 각각 전달되고, 이어 상기 플렉시블플레이트(23)에 핀 결합된 플라이휠매스(24)에 전달되어 회전관성을 갖게 되어 일정한 속도의 회전력을 가지게 되고 이로 인해, 상기 플라이휠로부터 전달되는 소정의 회전력이 클러치를 거쳐서 변속기측으로 전달되어 차륜을 회전시키는 동력으로 전환되어진다.

그러나, 이와 같은 플라이휠은 플라이휠매스(24)의 질량이 고정되어 있어 차량의 가속시 엔진 회전수가 증가됨에도 불구하고 플라이휠의 고정된 관성 저항을 이겨내고 가속되어야 만 되어, 상기 플라이휠의 관성저항이 오히려 연비저감과 추월성 향상등에 반하도록 작용되는 근본적인 단점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 가변되는 엔진의 회전 영역에 따라 플라이휠의 관성 저항을 최적으로 변화시켜 연비저감과 추월성등을 항상 최적으로 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플라이휠이 플라이휠매스와 결합되는 중공의 아우터케이스의 내부에서 간격을 두고 결합되면서 관성력의 크기에 의해 개·폐되는 다수의 개폐밸브를 구비한 인너케이스와, 이 인너케이스의 내부공간을 구획하는 제1·2플레이트에 장착되어 회전력에 따른 관성력을 통해 인너케이스의 구획된 내부공간을 서로 연통시키는 어저스터를 구비한 가변수단 및 상기 아우터·인너케이스사이의 구획된 공간을 개폐밸브와 어저스터를 매개로 순환·이동되면서 전체적인 회전관성을 가변시키는 작동유체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진에서 발생된 회전력을 연속적인 회전관성으로 변화시키도록 크랭크축의 단부에 결합된 플라이휠이 플라이휠매스(10)와 결합되는 중공의 아우터케이스(1)와, 이 아우터케이스(1)의 내부에서 중공으로 형성되어 아우터케이스(1)에 간격을 두고 결합되면서 관성력의 크기에 의해 통로를 개·폐하는 다수의 개폐밸브(3)를 구비한 인너케이스(2), 이 인너케이스(2)의 내부공간을 구획하도록 서로 소정 간격을 두고 중첩된 제1·2플레이트(5,6)에 장착되어 회전력에 따른 관성력을 통해 인너케이스(2)의 구획된 내부공간을 서로 연통시키는 어저스터(8)를 구비한 가변수단(4) 및 상기 제1·2플레이트(5,6)에 의해 구획된 인너케이스(2)의 양쪽 공간에 충진되어 개폐밸브(3)와 어저스터(8)를 매개로 순환·이동되면서 무게 중심을 가변해 전체적인 회전관성을 가변시키는 작동유체(11)로 이루어진다.

여기서, 상기 작동유체(11)는 회전력의 변화에 따라 아우터케이스(1)내의 서로 구획된 다수의 공간을 순환하게 되는데 즉, 상기 제1·2플레이트(5,6)에 의해 좌측으로 구획된 인너케이스(2)의 제1공간(a)에서 상기 인너·아우터케이스(2,1)사이에 형성된 제2공간(b)을 거쳐 상기 제1·2플레이트(5,6)에 의해 우측으로 구획된 인너케이스(2)의 제3공간(c)으로 유입된 후, 상기 제1·2플레이트(5,6)에 구비된 어저스터(8)의 작동에 의해 다시 제1공간(a)으로 복귀되어지게 된다.

그리고, 상기 개폐밸브(3)는 도 5에 도시된 바와 같이 인너케이스(2)내에 충진된 작동유체(11)가 이동되도록 개구된 개구홀(2a)을 회전에 의한 원심력을 매개로 개·폐하는 개폐플레이트(3a)와, 이 개폐플레이트(3a)에 일단이 고정됨과 더불어 그 타단이 개구홀(2a)과 연통되면서 상대적으로 큰 직경을 갖는 안착홈(2b)에 일단이 고정되어 개폐플레이트(3a)를 이동시키는 스프링(3b)으로 이루어지게 된다.

이때, 상기 개폐밸브(3)는 작동유체(11)가 아우터케이스(1)내부에 구획된 제1·2·3공간(a,b,c)을 자유롭게 이동·순환하도록 제1·2플레이트(5,6)를 기준으로 좌·우측으로 각각 대칭되는 위치에서 2개씩 한 쌍을 이루게 장착되어진다.

또한, 상기 어저스터(8)는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 소정 간격을 두고 중첩된 제1·2플레이트(5,6)를 관통하면서 제1플레이트(5)쪽에서 고정부재(8c)를 매개로 고정되면서 제2플레이트(6)쪽에서 부가매스(8b)가 구비된 로드(8a)와, 이 로드(8a)의 부가매스(8b)에 일단이 고정되고 상기 제2플레이트(6)에 고정된 고정핀(8e)에 타단이 고정되어 인장·압축되는 탄성력을 갖춘 스프링(8d)으로 이루어지게 된다.

여기서, 상기 로드(8a)는 제1·2플레이트(5,6)의 양끝에 각각 형성된 한 쌍의 연통홀(5a,6a)을 통해 작동유체(11)의 통로를 형성하도록 제2플레이트(6)를 따라 움직이면서 제1플레이트(5)를 이동시키게 되는데, 이에 따라 상기 제1플레이트(5)에는 삽입된 로드(8a)부위가 직선으로 이동되도록 소정길이의 직선형상으로 이동채널(5')을 형성하는 반면, 상기 제2플레이트(6)에는 삽입된 로드(8a)부위가 곡선으로 이동되도록 소정길이의 호형상으로 궤적채널(6')을 형성하게 된다.

즉, 상기 로드(8a)가 호 형상의 궤적채널(6')을 따라 이동되어 제2플레이트(6)를 이동시키지 않는 반면, 직선형상의 이동채널(5')을 형성한 제1플레이트(5)는 상기 로드(8a)로부터 그 이동방향으로 가압력을 받아 회전하게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 차량이 가속되지 않을 경우와 같이 엔진의 회전수가 급격히 증가되지 않는 경우에는 플라이휠매스(10)와 인너케이스(2)내에 충진된 작동유체(11)에 의한 관성력만 발생 즉, 상기 인너케이스(2)에 장착된 개폐밸브(3)를 열 수 있을 정도의 회전 관성력이 발생되지 않고 모두 닫혀진 상태를 유지해 플라이휠매스(10)와 작동유체(11)의 질량이 플라이휠의 전체 관성질량으로 작용하게 된다.

그러나, 엔진이 가속되어 엔진의 회전수가 증가하게 되면 작동유체(11)가 아우터케이스(1)쪽으로 배출되면서 전체적으로 분산되고, 이에 따라 상기 플라이휠매스(10)부위로 집중되었던 질량이 줄어들면서 회전 관성 저항이 변하게 된다.

즉, 엔진의 회전수 증가로 인해 인너케이스(2)의 회전속도도 함께 증가되면서 원심력이 증가되면, 상기 인너케이스(2)의 제1공간(a)에 충진된 작동유체(11)가 바깥쪽으로 즉, 개폐밸브(3)쪽으로 쏠려 인너케이스(2)의 개구홀(2a)을 막고있는 개폐플레이트(3a)를 가압하게 된다.

이어, 상기 개폐플레이트(3a)가 작동유체(11)에 의해 받는 가압력에 의해 바깥쪽으로 밀려나면서 개구홀(2a)을 열어 제1공간(a)에 충진된 작동유체(11)를 인너케이스(2)와 아우터케이스(1)사이에 형성된 제2공간(b)으로 배출시켜 주게된다.

이때, 상기 개폐밸브(3)의 개폐플레이트(3a)를 인너케이스(2)의 안착홈(2b)에 밀착시켜 개구홀(2a)을 막아주는 스프링(3b)은 작동유체(11)의 압력을 받아 바깥쪽으로 이동되는 개폐플레이트(3a)에 의해 인장되어 개구홀(2a)을 열어주는 한편, 상기 작동유체(11)의 가압력이 줄어들거나 제거되면 초기 위치로 복원되면서 개폐플레이트(3a)를 인너케이스(2)의 안착홈(2b)에 밀착시켜 개구홀(2a)을 막아주게 된다.

또한, 상기 를 구비한 가변수단(4)의 제1·2플레이트(5,6)도 엔진의 회전수 증가로 인해 인너케이스(2)의 회전속도 증가와 함께 원심력이 증가되고, 이로 인해 상기 제1·2플레이트(5,6)에 장착된 어저스터(8)도 바깥쪽으로 이동되려는 원심력이 커지게 된다.

이와 같이, 증가된 원심력에 의해 상기 제1플레이트(5)와 제2플레이트(6)의 연통홀(5a,6a)이 서로 어긋나게 되는데 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 어저스터(8)의 로드(8a)에 구비된 부가매스(8b)가 증가된 원심력에 의해 스프링(8d)의 저항을 이겨내고 바깥쪽으로 이동되면서 제2플레이트(6)의 호 형상 궤적채널(6')을 따라 이동되어진다.

이와 같이, 상기 로드(8a)가 부가매스(8b)의 원심력에 의해 스프링(8d)을 인장시키면서 제2플레이트(6)의 궤적채널(6')끝 쪽으로 이동되면, 상기 제2플레이트(6)에 소정간격을 두고 로드(8a)에 고정된 제1플레이트(5)는 이동채널(5')의 직선형상으로 인해 로드(8a)로부터 그 이동방향으로 가압력을 받아 소정각도(a')로 회전하게 되고, 이에 따라 상기 인너케이스(2)의 제3공간(c)에 충진된 작동유체(11)가 제1공간(a)으로 유입되지 못하여 결국, 상기 제1공간(a)에 충진된 유체만이 제2공간(b)으로 배출되어 플라이휠매스(10)부위의 질량이 감소해 회전 관성력이 변하게 된다.

한편, 엔진의 회전수가 저감되면 인너케이스(2)의 회전속도도 함께 저감되면서 원심력이 감속되면서 개폐밸브(3)에 작용하는 웜심력과 작동유체(11)의 가압력도 감소하게 되고, 이에 따라 상기 개폐밸브(3)의 스프링(3b)이 초기 위치로 복원되면서 그 일단에 고정된 개폐플레이트(3a)를 인너케이스(2)의 안착홈(2b)쪽으로 당겨 밀착시켜 개구홀(2a)을 막아 제1·2공간(a,b)간의 작동유체(11)의 이동을 차단하게 된다.

이어, 상기 제1·2공간(a,b)간을 연통시키는 개페밸브(3)가 닫혀 제1공간(a)으로부터 제2공간(b)으로 공급되는 작동유체(11)가 차단되면, 상기 제2공간(b)에 충진된 작동유체(11)가 인너케이스(2)에 구비되어 제3공간(c)과 연통시키는 개폐밸브(3)에 압력을 가해 제2공간(b)과 제3공간(c)을 서로 연통시켜주게 된다.

이때, 상기 어저스터(8)는 회전력의 감소에 따라 부가매스(8b)에서 발생되는 원심력도 작아지면서 스프링(8d)이 다시 초기 위치로 복원됨에 따라 함께 복원 즉, 상기 부가매스(8b)와 로드(8a)가 제2플레이트(6)의 호 형상 궤적채널(6')을 따라 그 중심쪽으로 이동되면서 복원되는 로드(8a)로부터 그 복원방향으로 가압력을 받는 제1플레이트(5)가 다시 원위치로 회전되어진다.

이에 따라, 상기 제1플레이트(5)와 제2플레이트(6)의 연통홀(5a,6a)이 서로 일치되면서 제2공간(b)으로 배출된 작동유체(11)에 의해 여유 공간을 형성한 제1공간(a)으로 제3공간(c)의 작동유체(11)가 공급되고, 이로 인해 플라이휠매스(10)에 인접된 제1공간(a)의 작동유체(11)증가와 함께 질량이 증가되면서 초기 상태의 회전관성력으로 복원되어진다.

이와 같이, 본 발명은 작동유체(11)가 엔진의 회전 영역에 따라 플라이휠매스(10)쪽으로 근접하거나 멀어지도록 제1·2·3공간(a,b,c)을 통해 순환되고, 이에 따라 상기 플라이휠매스(10)부위의 질량이 변하면서 회전 관성력도 변해 가속시 플라이휠의 회전관성력을 상대적으로 낮추는 반면 미 가속시 플라이휠의 회전관성력을 초기 설정 값으로 복귀시키는 것 같이 가변적으로 변화시킬 수 있게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플라이휠내에 회전력 차이에 의해 발생되는 관성력 차이를 통해 내부 공간을 유제가 이동하면서 무게 중심을 가변해 플라이휠의 회전관성을 변화시켜, 가변되는 엔진의 회전 영역에 따라 플라이휠의 관성 저항도 최적으로 변화시켜 연비저감과 추월성등을 항상 최적으로 향상할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 종래에 따른 고정 회전 관성력을 갖는 플라이휠의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠의 구성도

도 3은 본 발명에 따른 가변수단의 구성도

도 4는 본 발명에 따른 가변수단의 작동도

도 5는 본 발명에 따른 개폐밸브의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 아우터케이스 2 : 인너케이스

2a : 개구홀 2b : 안착홈

3 : 개폐밸브 3a : 개폐플레이트

3b,8d : 스프링 4 : 가변수단

5,6 : 제1·2플레이트 5' : 이동채널

6' : 궤적채널 5a,6a : 연통홀

8 : 어저스터 8a : 로드

8b : 부가매스 8c : 고정부재

8e : 고정핀 10 : 플라이휠매스

11 : 작동유체

20 : 크랭크축 21 : 볼트

22 : 플라이휠플레이트 23 : 플렉시블플레이트

24 : 플라이휠매스

Claims (7)

1. 회전관성을 갖는 플라이휠매스(10)와 결합되는 중공의 아우터케이스(1)와, 이 아우터케이스(1)의 내부에서 중공으로 형성되어 아우터케이스(1)에 간격을 두고 결합되면서 관성력의 크기에 의해 통로를 개·폐하는 다수의 개폐밸브(3)를 구비한 인너케이스(2), 이 인너케이스(2)의 내부공간을 구획하도록 서로 소정 간격을 두고 중첩된 제1·2플레이트(5,6)에 장착되어 회전력에 따른 관성력을 통해 인너케이스(2)의 구획된 내부공간을 서로 연통시키는 어저스터(8)를 구비한 가변수단(4) 및 상기 제1·2플레이트(5,6)에 의해 구획된 인너케이스(2)의 양쪽 공간에 충진되어 개폐밸브(3)와 어저스터(8)를 매개로 순환·이동되면서 무게 중심을 가변해 전체적인 회전관성을 가변시키는 작동유체(11)로 이루어진 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.
2. 제 1항에 있어서, 상기 작동유체(11)의 이동은 그 회전 속도에 따라 제1·2플레이트(5,6)에 의해 좌측으로 구획된 인너케이스(2)의 제1공간(a)에서 상기 인너·아우터케이스(2,1)사이에 형성된 제2공간(b)을 거쳐 상기 제1·2플레이트(5,6)에 의해 우측으로 구획된 인너케이스(2)의 제3공간(c)으로 유입된 후, 상기 제1·2플레이트(5,6)에 구비된 어저스터(8)의 작동에 의해 다시 제1공간(a)으로 복귀되어지는 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.
3. 제 1항에 있어서, 상기 개폐밸브(3)는 인너케이스(2)내에 충진된 작동유체(11)가 이동되도록 개구된 개구홀(2a)을 회전에 의한 원심력을 매개로 개·폐하는 개폐플레이트(3a)와, 이 개폐플레이트(3a)에 일단이 고정됨과 더불어 그 타단이 개구홀(2a)과 연통되면서 상대적으로 큰 직경을 갖는 안착홈(2b)에 일단이 고정되어 개폐플레이트(3a)를 이동시키는 스프링(3b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.
4. 제 3항에 있어서, 상기 개폐밸브(3)는 작동유체(11)가 아우터케이스(1)내부에 구획된 제1·2·3공간(a,b,c)을 자유롭게 이동·순환하도록 제1·2플레이트(5,6)를 기준으로 좌·우측으로 각각 대칭되는 위치에서 2개씩 한 쌍을 이루게 장착되어진 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.
5. 제 1항에 있어서, 상기 어저스터(8)는 서로 소정 간격을 두고 중첩된 제1·2플레이트(5,6)를 관통하면서 제1플레이트(5)쪽에서 고정부재(8c)를 매개로 고정되면서 제2플레이트(6)쪽에서 부가매스(8b)가 구비된 로드(8a)와, 이 로드(8a)의 부가매스(8b)에 일단이 고정되고 상기 제2플레이트(6)에 고정된 고정핀(8e)에 타단이 고정되어 인장·압축되는 탄성력을 갖춘 스프링(8d)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.
6. 제 5항에 있어서, 상기 로드(8a)는 제1·2플레이트(5,6)의 양끝에 각각 형성된 한 쌍의 연통홀(5a,6a)을 통해 작동유체(11)의 통로를 형성하도록 제2플레이트(6)만 을 이동시키도록 된 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.
7. 제 6항에 있어서, 상기 로드(8a)는 제1플레이트(5)에 형성된 직선형상 이동채널(5')에 의해 삽입된 로드(8a)부위가 직선으로 이동되는 반면, 상기 제2플레이트(6)에 형성된 호형상 궤적채널(6')에 의해 삽입된 로드(8a)부위가 곡선으로 이동되는 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.