KR101425306B1 - 플라이휠 에너지 저장장치 - Google Patents

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KR101425306B1
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김용희
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Abstract

본 발명은 엔진에 연결되는 제1 유성기어열, 엔진과 제1 유성기어열을 연결하는 연결부 및 제1 유성기어열에 연결되어 제1 유성기어열로부터 전달받은 에너지를 저장하는 플라이휠을 포함하고, 제1 유성기어열은 차량의 감속시에 작동하는 제1 감속브레이크, 제1 감속브레이크의 작동에 따라 고정되는 제1 링기어, 제1 링기어에 연결되고 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1 캐리어 및 제1 캐리어에 연결되어 제1 캐리어로부터 전달받은 동력으로 플라이휠을 회전시키는 제1 선기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치이다. 본 발명의 목적은, 차량의 감속시 감속브레이크가 동작하여 캐리어에 연결된 선기어가 회전하여 플라이휠에 에너지를 저장하고, 차량의 가속시 가속브레이크가 동작하여 플라이휠의 회전 관성이 선기어를 가속시켜 엔진을 회전시키는 에너지로 사용되도록 함으로써, 에너지의 변환 없이 에너지의 이용효율을 높여 차량의 연료를 할 수 있는 플라이휠 에너지 저장장치를 제공하고자 함에 있다.

Description

플라이휠 에너지 저장장치{FLYWHEEL ENERGY STORAGE APPARATUS}
본 발명은 플라이휠 에너지 저장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 감속시에 차량의 주행 에너지를 플라이휠에 회전 에너지로 저장하고, 차량 가속시에는 이를 재사용하는 플라이휠 에너지 저장장치를 제공함으로써, 에너지의 변환 없이 에너지의 이용효율을 높여 차량의 연료를 절감하도록 하기 위한 플라이휠 에너지 저장장치에 관한 것이다.
종래에는 차량의 주행중 감속시에 발생하는 운동에너지를 다른 형태의 에너지로 저장하는 다양한 방법이 존재하여 왔다. 대표적으로는 전기에너지로 저장하거나 축압기를 통하여 저장하는 방법 혹은 플라이휠을 통하여 차량의 주행중 감속시 발생하는 운동에너지를 회전에너지로 저장하는 방법 등이 있었다.
그러나 종래의 회전에너지로 저장하는 방법의 플라이휠 구조는 기존의 엔진의 축에 직접 연결되어 엔진과 같은 속도로 회전하며 가속시나 감속시의 차이 없이 항상 엔진과 같은 속도로 회전하였다. 따라서 감속시에 발생하는 추가적인 에너지를 저장할 수 없는 한계가 있었다.
이를 극복하기 위하여 모터를 장착한 제네레이터의 중심축에 플라이휠을 고정하는 방법이 개발되었고, 이는 차량의 속도에너지를 전기에너지로 변환하여 모터에 전달하고, 모터는 중심축의 플라이휠을 회전시켜 회전에너지로써 에너지를 저장하는 구성이었다.
하지만, 상기와 같은 구성에 의하더라도 속도에너지를 전기에너지로 변환하기 위해서는 모터나 제네레이터가 필요하며, 플라이휠에도 모터나 제네레이터를 장착하여야 한다.
따라서 속도에너지를 전기에너지로 변환하거나, 역으로 전기에너지를 속도에너지로 변환시키는 과정에서 에너지의 손실이 발생하는 한계가 있었다.
따라서 에너지의 변환없이 운동에너지를 회전에너지로 직접 플라이휠에 저장할 수 있는 플라이휠 에너지 저장장치의 필요성이 대두되고 있었다.
한편, 한국공개특허공보 제2012-0051599호는 모터를 통하여 플라이휠에 에너지를 저장하는 플라이 휠 에너지 저장 시스템을 개시하고 있다. 하지만, 상기와 같은 구성에 의하더라도 에너지의 변환을 거쳐서 플라이휠에 속도에너지를 저장하여야 하는 한계가 있다.
본 발명의 목적은, 차량의 감속시 감속브레이크가 동작하여 캐리어에 연결된 선기어가 회전하여 플라이휠에 에너지를 저장하고, 차량의 가속시 가속브레이크가 동작하여 플라이휠의 회전 관성이 선기어를 가속시켜 엔진을 회전시키는 에너지로 사용되도록 함으로써, 에너지의 변환 없이 에너지의 이용효율을 높여 차량의 연료를 할 수 있는 플라이휠 에너지 저장장치를 제공하고자 함에 있다.
이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치는, 엔진에 연결되는 제1 유성기어열, 엔진과 제1 유성기어열을 연결하는 연결부 및 제1 유성기어열에 연결되어 제1 유성기어열로부터 전달받은 에너지를 저장하는 플라이휠을 포함하고, 제1 유성기어열은 차량의 감속시에 작동하는 제1 감속브레이크, 제1 감속브레이크의 작동에 따라 고정되는 제1 링기어, 제1 링기어에 연결되고 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1 캐리어 및 제1 캐리어에 연결되어 제1 캐리어로부터 전달받은 동력으로 플라이휠을 회전시키는 제1 선기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치는, 플라이휠의 타단에 연결되어, 차량의 가속시에 플라이휠에 저장된 에너지를 엔진으로 전달하는 제2 유성기어열을 더 포함하고, 제2 유성기어열은 차량의 가속시에 작동하는 가속브레이크, 가속브레이크의 작동에 따라 고정되는 제2 링기어, 제2 링기어에 연결되고 엔진으로부터 동력을 전달받는 제2 캐리어, 제2 캐리어에 연결되어 제2 캐리어로부터 전달받은 동력으로 엔진을 가속시키는 제2 선기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치는, 제1 유성기어열과 플라이휠을 연결하는 제2 유성기어열을 더 포함하고, 제2 유성기어열은 차량의 감속시에 작동하는 제2 감속브레이크, 제2 감속브레이크의 작동에 따라 고정되는 제3 링기어, 제1 선기어에 일단이 연결되고 타단이 제3 링기어에 연결되어 제1 선기어로부터 동력을 전달받는 제3 캐리어 및 제3 캐리어에 연결되어 제3 캐리어로부터 전달받은 동력으로 플라이휠을 회전시키는 제3 선기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 엔진과 제1 캐리어는 풀리에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 플라이휠 에너지 저장장치는, 풀리에 결합된 벨트에 의해 엔진의 동력이 제1 캐리어로 전달되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 감속시 엔진 및 차량이 가진 에너지가 열로 소모되었던 것을 플라이휠에 저장하였다가 가속시에 재사용함으로써 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 모터나 제네레이터와 같은 전기장치에 의존하지 않고 기계적인 구성만으로 플라이휠에 에너지를 저장하고, 이를 재사용함으로써 에너지의 손실을 최소화함과 동시에 에너지 재활용을 통한 연료절감의 효과가 있다.
또한, 차량의 속도에너지가 열에너지나 전기에너지 등으로 변환되지 않고 직접 회전에너지로 변환됨으로써 에너지 손실을 최소화하여 플라이휠에 에너지를 저장함으로써 연비절감의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 구성도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 구성도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 플라이휠 에너지 저장장치는 엔진(500)에 연결되며 제1 감속브레이크(110)를 포함하는 제1 유성기어열(100), 기어 혹은 풀리(410, 420)에 연결된 벨트(430)로 엔진(500)과 제1 유성기어열(100)을 연결하는 연결부(400), 에너지를 저장하는 플라이휠(300) 및 가속브레이크(210)를 포함하여 플라이휠(300)의 회전에너지로 엔진(500)을 가속시키기 위한 제2 유성기어열(200)을 포함한다.
제1 유성기어열(100)은 차량의 감속시에 동작하는 제1 감속브레이크(110), 제1 감속브레이크(110)의 작동에 따라 고정되는 제1 링기어(120), 차량의 감속시에 엔진(500)의 회전에 의해 동시에 회전하는 제1 캐리어(130) 및 제1 캐리어(130)의 회전과 동시에 회전하는 제1 선기어(140)를 포함한다.
제1 감속브레이크(110)는 제1 링기어(120)에 연결된다. 제1 감속브레이크(110)의 작동에 따라 제1 링기어(120)는 정지된다.
제1 링기어(120)는 제1 캐리어(130)와 연결되고, 제1 캐리어(130)는 엔진(500)과 풀리(410, 420)로 연결된다. 엔진(500)과 풀리(410, 420)는 벨트(430) 등을 통하여 연결되어 엔진(500)의 회전에 따른 에너지가 제1 캐리어(130)로 전달된다.
즉, 제1 감속브레이크(110)의 동작에 따라 제1 링기어(120)가 정지되면 엔진(500)의 동력이 제1 캐리어(130)를 통하여 제1 선기어(140)로 전달된다.
제1 선기어(140)는 플라이휠(300)과 연결된다. 제1 선기어(140)의 회전에 따라 플라이휠(300)이 회전할 수 있도록, 제1 선기어(140)는 플라이휠(300)의 축(600)의 상단에 연결된다.
즉, 플라이휠(300)의 일단에는 제1 유성기어열(100)이 연결되고, 더욱 구체적으로는 제1 선기어(140)가 연결된다. 또한, 플라이휠(300)의 타단에는 제2 유성기어열(200)이 연결된다.
제2 유성기어열(200)은 차량의 가속시에 동작하는 가속브레이크(210), 가속브레이크(210)의 작동에 따라 고정되는 제2 링기어(220), 차량의 가속시에 플라이휠(300)의 회전에 따라 발생하는 에너지를 제2 선기어(240)로 전달하는 제2 캐리어(230) 및 제2 캐리어(230)로부터 전달받은 에너지를 엔진(500)으로 전달하는 제2 선기어(240)를 포함한다.
가속브레이크(210)는 제2 링기어(220)에 연결된다. 가속브레이크(210)의 작동에 따라 제2 링기어(220)는 정지된다.
제2 링기어(220)는 제2 캐리어(230)와 연결된다. 제2 캐리어(230)의 일단은 플라이휠(300)과 연결되고, 제2 캐리어(230)의 타단은 제2 선기어(240)와 연결된다.
연결부(400)는 엔진(500)에 연결된 풀리(420), 제1 캐리어(130)에 연결된 풀리(410), 엔진(500)에 연결된 풀리(420)와 제1 캐리어(130)에 연결된 풀리(410)를 연결하는 벨트(430)를 포함한다. 연결부(400)는 엔진(500)과 제1 캐리어(130)를 연결한다.
즉, 차량의 엔진(500)에 연결된 풀리(420)는 벨트(430)를 통하여 제1 캐리어(130)에 연결된 풀리(410)와 연결된다. 즉, 풀리(410, 420)의 중심축이 엔진(500)과 벨트(430)로 연결되어 엔진(500)의 회전시 풀리(410, 420)가 함께 회전할 수 있도록 연결된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라이휠 에너지 저장장치의 구성도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플라이휠 에너지 저장장치는 엔진(500)에 연결되며 제1 감속브레이크(110)를 포함하는 제1 유성기어열(100), 제2 감속브레이크(710)를 포함하는 제3 유성기어열(700), 기어 혹은 풀리(410, 420)에 연결된 벨트(430)로 엔진(500)과 제1 유성기어열(100)을 연결하는 연결부(400), 에너지를 저장하는 플라이휠(300) 및 가속브레이크(210)를 포함하여 플라이휠(300)의 회전에너지로 엔진(500)을 가속시키기 위한 제2 유성기어열(200)을 포함한다.
제1 유성기어열(100)은 차량의 감속시에 동작하는 제1 감속브레이크(110), 제1 감속브레이크(110)의 작동에 따라 고정되는 제1 링기어(120), 차량의 감속시에 엔진(500)의 회전에 의해 동시에 회전하는 제1 캐리어(130) 및 제1 캐리어(130)의 회전과 동시에 회전하는 제1 선기어(140)를 포함한다.
제1 감속브레이크(110)는 제1 링기어(120)에 연결된다. 제1 감속브레이크(110)의 작동에 따라 제1 링기어(120)는 정지된다.
제1 링기어(120)는 제1 캐리어(130)와 연결되고, 제1 캐리어(130)는 엔진(500)과 풀리(410, 420)로 연결된다. 엔진(500)과 풀리(410, 420)는 벨트(430) 등을 통하여 연결되어 엔진(500)의 회전에 따른 에너지가 제1 캐리어(130)로 전달된다.
즉, 제1 감속브레이크(110)의 동작에 따라 제1 링기어(120)가 정지되면 엔진(500)의 동력이 제1 캐리어(130)를 통하여 제1 선기어(140)로 전달된다.
제3 유성기어열(700)은 차량의 감속시에 동작하는 제2 감속브레이크(710), 제2 감속브레이크(710)의 작동에 따라 고정되는 제3 링기어(720), 차량의 감속시에 제1 선기어(140)의 회전에 의해 동시에 회전하는 제3 캐리어(730) 및 제3 캐리어(730)의 회전과 동시에 회전하는 제3 선기어(740)를 포함한다.
제2 감속브레이크(710)는 제3 링기어(720)에 연결된다. 제2 감속브레이크(710)의 작동에 따라 제3 링기어(720)는 정지된다.
제3 링기어(720)는 제3 캐리어(730)와 연결되고, 제3 캐리어(730)는 제1 선기어(140)와 연결된다. 엔진(500)의 회전에 따른 에너지는 제1 선기어(140)를 통하여 제3 캐리어(730)로 전달된다.
즉, 제2 감속브레이크(710)의 동작에 따라 제3 링기어(720)가 정지되면 엔진(500)의 동력이 제3 캐리어(730)를 통하여 제3 선기어(740)로 전달된다.
제3 선기어(740)는 플라이휠(300)과 연결된다. 제3 선기어(740)의 회전에 따라 플라이휠(300)이 회전할 수 있도록, 제3 선기어(740)는 플라이휠(300)의 축(600)의 상단에 연결된다.
즉, 플라이휠(300)의 일단에는 제3 유성기어열(700)이 연결되고, 더욱 구체적으로는 제3 선기어(740)가 연결된다. 또한, 플라이휠(300)의 타단에는 제2 유성기어열(200)이 연결된다.
제2 유성기어열(200)은 차량의 가속시에 동작하는 가속브레이크(210), 가속브레이크(210)의 작동에 따라 고정되는 제2 링기어(220), 차량의 가속시에 플라이휠(300)의 회전에 따라 발생하는 에너지를 제2 선기어(240)로 전달하는 제2 캐리어(230) 및 제2 캐리어(230)로부터 전달받은 에너지를 엔진(500)으로 전달하는 제2 선기어(240)를 포함한다.
가속브레이크(210)는 제2 링기어(220)에 연결된다. 가속브레이크(210)의 작동에 따라 제2 링기어(220)는 정지된다.
제2 링기어(220)는 제2 캐리어(230)와 연결된다. 제2 캐리어(230)의 일단은 플라이휠(300)과 연결되고, 제2 캐리어(230)의 타단은 제2 선기어(240)와 연결된다.
연결부(400)는 엔진(500)에 연결된 풀리(420), 제1 캐리어(130)에 연결된 풀리(410), 엔진(500)에 연결된 풀리(420)와 제1 캐리어(130)에 연결된 풀리(410)를 연결하는 벨트(430)를 포함한다. 연결부(400)는 엔진(500)과 제1 캐리어(130)를 연결한다.
즉, 차량의 엔진(500)에 연결된 풀리(420)는 벨트(430)를 통하여 제1 캐리어(130)에 연결된 풀리(410)와 연결된다. 즉, 풀리(410, 420)의 중심축이 엔진(500)과 벨트(430)로 연결되어 엔진(500)의 회전시 풀리(410, 420)가 함께 회전할 수 있도록 연결된다.
이하 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예의 작동원리를 설명한다.
풀리(410)는 제1 캐리어(130)와 연결되고, 제1 캐리어(130)는 제1 선기어(140)와 연동된다. 즉, 엔진(500)의 회전 동력이 제1 캐리어(130)를 통하여 제1 선기어(140)에 전달되어 엔진(500)의 회전시 제1 선기어(140)가 회전된다.
제1 선기어(140)는 플라이휠(300)에 연결되어 있으며, 중심축에 지지되어 축중심으로 회전한다. 제1 선기어(140)에 연결된 플라이휠(300)은 회전에 의해 에너지를 축적하여 저장하게 된다.
차량의 감속시 제1 감속브레이크(110)가 작동하고, 제1 감속브레이크(110)의 동작에 의해 제1 링기어(120)가 정지하려고 하는 방향으로 힘을 받는다. 즉, 제1 감속브레이크(110)는 차량의 감속시, 즉 운전자가 브레이크를 작동하는 경우 동작하여 제1 링기어(120)를 정지시킨다.
차량의 감속에 따라서, 엔진(500)의 회전동력은 제1 캐리어(130)를 통해 제1 선기어(140)로 전달되고, 제1 선기어(140)의 회전에 따라 플라이휠(300)이 회전하여 에너지를 저장한다.
즉, 제1 감속브레이크(110)의 동작으로 인해 제1 링기어(120)가 정지함으로써, 제1 캐리어(130)의 동력이 제1 선기어(140)로 전달되어 플라이휠(300)을 회전시킨다. 제1 선기어(140)의 회전에 의해 플라이휠(300)의 회전속도를 높이고, 플라이휠(300)은 회전함과 동시에 회전동력을 에너지로 축적한다.
구체적으로, 차량의 속도에너지를 갖는 엔진(500)의 회전에너지가 제1 캐리어(130)를 통해 제1 선기어(140)를 회전시키고, 제1 선기어(140)의 회전에 의해 회전된 플라이휠(300)이 에너지를 축적한다.
따라서 차량의 속도에너지가 전기적 장치인 모터 혹은 제네레이터 등이 아닌, 기계적인 동력 전달을 통하여 플라이휠로 저장된다.
이에 따라 전기 에너지나 열 에너지 등의 손실 없이 속도에너지가 플라이휠의 회전에너지로 바로 전달 및 저장됨으로써 에너지의 손실을 최소화하고 연료 절감 및 연비향상의 효과를 발휘한다.
차량의 가속시 가속브레이크(210)가 작동하고, 가속브레이크(210)의 작동으로 인하여 플라이휠(300)은 회전 관성으로 제2 캐리어(230)를 가속시킨다. 제2 캐리어(230)의 회전에 따라, 제2 캐리어(230)에 연결된 제2 선기어(240)가 가속된다.
가속된 제2 선기어(240)에 연결된 축(600)을 회전시키려는 토크가 발생하고, 가속된 제2 선기어(240)의 동력에 의해 축(600)이 회전하고, 회전된 축(600)은 풀리(410, 420)를 회전시켜 엔진(500)을 가속시킨다.
즉, 차량의 가속시에는 플라이휠(300)의 회전동력이 제2 캐리어(230) 및 제2 선기어(240)를 통해 엔진(500)으로 전달되어 엔진(500)을 가속시키는 동력으로 사용된다.
정리하면, 차량의 감속시에는 엔진(500)에 벨트(430)로 연결된 풀리(410, 420)의 회전력이 제1 캐리어(130)로 전달되고, 제1 캐리어(130)에 전달된 동력은 제1 선기어(140)를 회전시켜 플라이휠(300)을 회전시킴으로써 엔진(500)의 에너지를 플라이휠(300)에 저장한다.
또한, 차량의 감속시에는 플라이휠(300)에 저장된 동력이 제2 캐리어(230) 및 제2 선기어(240)로 전달되어 축(600)을 회전시켜 엔진(500)으로 전달되어 엔진(500)의 가속을 위한 동력으로 사용된다.
따라서 모터나 제네레이터와 같은 별도의 장치를 요구하지 않고, 기계적인 구성만으로 차량의 감속시에 차량의 주행에너지를 플라이휠에 저장하고, 저장된 에너지를 차량의 가속시에 재활용하여 에너지 효율을 높이고 연비절감 및 에너지 손실율을 최소화할 수 있는 효과를 발휘한다.
이하 도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예의 작동원리를 설명한다.
풀리(410)는 제1 캐리어(130)와 연결되고, 제1 캐리어(130)는 제1 선기어(140)와 연동된다. 제1 선기어(140)는 제2 유성기어열(200)의 제3 캐리어(730)와 연결되고, 제3 캐리어(730)는 제3 선기어(740)와 연동된다.
즉, 엔진(500)의 회전 동력이 제1 캐리어(130)를 통하여 제1 선기어(140) 및 제3 캐리어(730)를 거쳐 제3 선기어(740)에 전달되어 엔진(500)의 회전시 제3 선기어(740)가 회전된다.
제3 선기어(740)는 플라이휠(300)에 연결되어 있으며, 중심축에 지지되어 축을 중심으로 회전한다. 제3 선기어(740)에 연결된 플라이휠(300)은 회전에 의해 에너지를 축적하여 저장하게 된다.
차량의 감속시 제1 감속브레이크(110) 및 제2 감속브레이크(710)가 작동하고, 제1 감속브레이크(110)의 동작에 의해 제1 링기어(120)가 정지하려고 하는 방향으로 힘을 받고, 제2 감속브레이크(710)의 동작에 의해 제3 링기어(720)가 정지하려고 하는 방향으로 힘을 받는다.
즉, 제1 감속브레이크(110) 및 제2 감속브레이크(710)는 차량의 감속시, 즉 운전자가 브레이크를 작동하는 경우 동작하여 제1 링기어(120) 및 제3 링기어(720)를 정지시킨다.
차량의 감속에 따라서, 엔진(500)의 회전동력은 제1 캐리어(130), 제1 선기어(140) 및 제3 캐리어(730)를 통해 제3 선기어(740)로 전달되고, 제3 선기어(740)의 회전에 따라 플라이휠(300)이 회전하여 에너지를 저장한다.
즉, 제1 감속브레이크(110) 및 제2 감속브레이크(710)의 동작으로 인해 제1 링기어(120) 및 제3 링기어(720)가 정지함으로써, 제1 캐리어(130)의 동력이 제1 선기어(140) 및 제3 캐리어(730)를 거쳐 제3 선기어(740)로 전달되어 플라이휠(300)을 회전시킨다.
제3 선기어(740)의 회전에 의해 플라이휠(300)의 회전속도를 높이고, 플라이휠(300)은 회전함과 동시에 회전동력을 에너지로 축적한다.
결과적으로, 차량의 속도에너지를 갖는 엔진(500)의 회전에너지가 제3 캐리어(730)를 통해 제3 선기어(740)를 회전시키고, 제3 선기어(740)의 회전에 의해 회전된 플라이휠(300)이 에너지를 축적한다.
따라서 차량의 속도에너지가 전기적 장치인 모터 혹은 제네레이터 등이 아닌, 기계적인 동력 전달을 통하여 플라이휠로 저장된다.
이에 따라 전기 에너지나 열 에너지 등의 손실 없이 속도에너지가 플라이휠의 회전에너지로 바로 전달 및 저장됨으로써 에너지의 손실을 최소화하고 연료 절감 및 연비향상의 효과를 발휘한다.
차량의 가속시 가속브레이크(210)가 작동하고, 가속브레이크(210)의 작동으로 인하여 플라이휠(300)은 회전 관성으로 제2 캐리어(230)를 가속시킨다. 제2 캐리어(230)의 회전에 따라, 제2 캐리어(230)에 연결된 제2 선기어(240)가 가속된다.
가속된 제2 선기어(240)에 연결된 축(600)을 회전시키려는 토크가 발생하고, 가속된 제2 선기어(240)의 동력에 의해 축(600)이 회전하고, 회전된 축(600)은 풀리(410, 420)를 회전시켜 엔진(500)을 가속시킨다.
즉, 차량의 가속시에는 플라이휠(300)의 회전동력이 제2 캐리어(230) 및 제2 선기어(240)를 통해 엔진(500)으로 전달되어 엔진(500)을 가속시키는 동력으로 사용된다.
정리하면, 차량의 감속시에는 엔진(500)에 벨트(430)로 연결된 풀리(410, 420)의 회전력이 제1 캐리어(130)로 전달되고, 제1 캐리어(130)에 전달된 동력은 제1 선기어(140) 및 제3 캐리어(730)를 거쳐 제3 선기어(740)를 회전시켜 플라이휠(300)을 회전시킴으로써 엔진(500)의 에너지를 플라이휠(300)에 저장한다.
또한, 차량의 감속시에는 플라이휠(300)에 저장된 동력이 제2 캐리어(230) 및 제2 선기어(240)로 전달되어 축(600)을 회전시켜 엔진(500)으로 전달되어 엔진(500)의 가속을 위한 동력으로 사용된다.
따라서 모터나 제네레이터와 같은 별도의 장치를 요구하지 않고, 기계적인 구성만으로 차량의 감속시에 차량의 주행에너지를 플라이휠(300)에 저장하고, 저장된 에너지를 차량의 가속시에 재활용하여 에너지 효율을 높이고 연비절감 및 에너지손실율을 최소화할 수 있는 효과를 발휘한다.
제2 실시예에 따르면 제1 감속브레이크를 포함하는 제1 유성기어열에, 제2 감속브레이크를 포함하는 제3 유성기어열이 추가 결합되어 플라이휠이 더 큰 속도로 회전할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같이 본 발명에 따르면, 감속시 엔진 및 차량이 가진 에너지가 열로 소모되었던 것을 플라이휠에 저장하였다가 가속시에 재사용함으로써 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 모터나 제네레이터와 같은 전기장치에 의존하지 않고 기계적인 구성만으로 플라이휠에 에너지를 저장하고, 이를 재사용함으로써 에너지의 손실을 최소화함과 동시에 에너지 재활용을 통한 연료절감의 효과가 있다.
또한, 차량의 속도에너지가 열에너지나 전기에너지 등으로 변환되지 않고 직접 회전에너지로 변환됨으로써 에너지 손실을 최소화하여 플라이휠에 에너지를 저장함으로써 연비절감의 효과가 있다.
상기와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 제1 유성기어열 110: 제1 감속브레이크
120: 제1 링기어 130: 제1 캐리어
140: 제1 선기어 200: 제2 유성기어열
210: 가속브레이크 220: 제2 링기어
230: 제2 캐리어 240: 제2 선기어
300: 플라이휠 400: 연결부
410, 420: 풀리 430: 벨트
500: 엔진 600: 축
700: 제3 유성기어열 710: 제2 감속브레이크
720: 제3 링기어 730: 제3 캐리어
740: 제3 선기어

Claims (5)

  1. 엔진에 연결되는 제1 유성기어열;
    상기 엔진과 상기 제1 유성기어열을 연결하는 연결부; 및
    상기 제1 유성기어열에 연결되어 상기 제1 유성기어열로부터 전달받은 에너지를 저장하는 플라이휠을 포함하고,
    상기 제1 유성기어열은,
    차량의 감속시에 작동하는 제1 감속브레이크;
    상기 제1 감속브레이크의 작동에 따라 고정되는 제1 링기어;
    상기 제1 링기어에 연결되고 상기 엔진으로부터 동력을 전달받는 제1 캐리어; 및
    상기 제1 캐리어에 연결되어 상기 제1 캐리어로부터 전달받은 동력으로 상기 플라이휠을 회전시키는 제1 선기어를 포함하고,
    상기 플라이휠의 타단에 연결되어, 차량의 가속시에 상기 플라이휠에 저장된 에너지를 엔진으로 전달하는 제2 유성기어열을 더 포함하고,
    상기 제2 유성기어열은,
    차량의 가속시에 작동하는 가속브레이크;
    상기 가속브레이크의 작동에 따라 고정되는 제2 링기어;
    상기 제2 링기어에 연결되고 상기 엔진으로부터 동력을 전달받는 제2 캐리어;
    상기 제2 캐리어에 연결되어 상기 제2 캐리어로부터 전달받은 동력으로 엔진을 가속시키는 제2 선기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유성기어열과 상기 플라이휠을 연결하는 제2 유성기어열을 더 포함하고,
    상기 제2 유성기어열은,
    차량의 감속시에 작동하는 제2 감속브레이크;
    상기 제2 감속브레이크의 작동에 따라 고정되는 제3 링기어;
    상기 제1 선기어에 일단이 연결되고, 타단이 상기 제3 링기어에 연결되어 상기 제1 선기어로부터 동력을 전달받는 제3 캐리어; 및
    상기 제3 캐리어에 연결되어 상기 제3 캐리어로부터 전달받은 동력으로 상기 플라이휠을 회전시키는 제3 선기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진과 상기 제1 캐리어는 풀리에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 풀리에 결합된 벨트에 의해 상기 엔진의 동력이 상기 제1 캐리어로 전달되는 것을 특징으로 하는 플라이휠 에너지 저장장치.
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