KR101836507B1 - 플라이휠 관성 증대 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드라이브 플레이트와 플라이휠 사이에 증속기구를 배치하여 별도의 변속기 케이스의 설계 변경없이도, 플라이휠이 더 큰 관성을 크랭크 샤프트에 전달할 수 있도록 하여, 구동계의 NVH 문제를 해결하여 차량의 승차감을 높이는 플라이휠 관성 증대 장치이다.

Description

플라이휠 관성 증대 장치 {DEVICE FOR INCREASING FLYWHEEL INERTIA}

본 발명은 플라이휠의 관성을 증대시켜 차량 구동 시 NVH(Noise, Vibration, and Harshness) 문제를 개선하고, 구동력의 불균형을 감소시키기 위한 차량의 플라이휠 관성 증대 장치에 관한 것이다.

엔진이 작동할 때, 엔진의 피스톤 하나만의 움직임을 본다면, 그 피스톤은 흡입-압축-폭발-배기라는 과정을 끊임없이 반복하게 된다. 네 개의 과정 중 폭발과정에서만 특히 강한 압력이 발생하는데, 폭발과정의 강한 압력 때문에 크랭크 샤프트는 불균일한 회전을 하며 맥동현상을 일으키게 된다.

더구나 엔진에는 하나의 피스톤만 있는 것이 아니라, 여러 개의 피스톤이 장착되어 있고, 각 피스톤들이 각각 다른 시기에 폭발 과정을 거치기 때문에 크랭크 샤프트가 불균일한 회전을 계속하게 되면서 더 큰 맥동현상이 발생하게 된다.

엔진은 가능하면 맥동없이 매끄럽고 순조로운 회전을 하는 것이 이상적이지만, 실제적으로는 이처럼 불균일한 회전을 하기 때문에, 불균일한 회전을 균일하게 만들기 위해 플라이휠을 장착하게 된다. 플라이휠은 회전하면서 회전운동에 따른 관성모멘트를 발생시키는데, 발생된 관성모멘트가 불균일한 회전의 힘과 에너지를 저장하여 크랭크 샤프트를 보다 균일하게 회전할 수 있게 해준다.

그런데, 이러한 관성모멘트는 질량과 회전 중심으로부터의 거리의 제곱의 곱으로 표현되므로, 관성모멘트를 증가시키기 위해서는 보다 큰 지름이나 질량을 가진 플라이휠이 필요하게 되는 것이다.

위에서 언급한 것처럼 엔진에서 맥동현상이 발생하게 되면, 탑승자가 NVH 문제에 노출되어 불쾌감을 느끼게 되므로, NVH 문제를 줄이기 위해 플라이휠이 가능하면 큰 관성을 발생시켜 크랭크 샤프트를 보다 균일하게 회전 시킬 수 있도록 해야한다. 그렇지만, 현재는 변속기 케이스의 공간이 한정되어 있어서, 더 이상 플라이휠의 크기나 두께를 변경시키거나 설계 자체를 변경하는 것은 어려운 것이 현실이다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안될 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 변속기 케이스의 설계에 영향을 미치지 않으면서도, 크랭크 샤프트를 가급적 균일하게 회전시킬 수 있는 더 큰 관성모멘트를 발생시켜, NVH 문제를 개선하여 더 좋은 승차감을 얻을 수 있는 플라이휠 관성 증대 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라이휠 관성 증대 장치는,

엔진의 크랭크 샤프트와;

상기 크랭크 샤프트와 일체로 연결된 드라이브 플레이트와;

상기 크랭크 샤프트에 대해 회전 가능하게 연결된 플라이휠 및;

상기 크랭크 샤프트의 회전력을 증속시켜 상기 플라이휠에 전달하기 위해 설치된 증속기구; 를 포함하여 구성된다.

본 발명은, 기존의 플라이휠이 크랭크 샤프트에 고정되어 크랭크 샤프트와 동일한 속도로 회전하는 것과 다르게, 플라이휠을 크랭크 샤프트와 분리하여 회전할 수 있게 설치하기 때문에, 기존 플라이휠의 속도보다 증속이 가능하게 된다.

또한, 플라이휠을 선기어의 외경부에 설치하기 때문에, 다른 구성품에 의한 외경의 제약을 받지 않아, 별다른 설계 변경없이 플라이휠의 직경 증대가 가능하다.

따라서, 본 발명의 플라이휠은 기존의 플라이휠보다 더 큰 관성을 크랭크 샤프트에 제공하여, 크랭크 샤프트를 이전보다 더 균일하게 회전시켜, NVH 문제를 해결하여 더 좋은 승차감을 얻게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이휠 관성 증대 장치가 장착된 상태를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 단순유성기어장치를 나타낸 측면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플라이휠 관성 증대 장치에 대하여 살펴본다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라이휠 관성 증대 장치는 엔진의 크랭크 샤프트(100)와 상기 크랭크 샤프트에 일체로 연결된 드라이브 플레이트(330)와 상기 크랭크 샤프트에 대해 회전 가능하게 연결된 플라이휠(130) 및 상기 크랭크 샤프트의 회전력을 증속시켜 상기 플라이휠에 전달하도록 설치된 증속기구를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서 상기 증속기구는 선기어(210), 링기어(220) 및 캐리어(230)로 구성된 단순유성기어장치(200)로 구성된다. 상기 크랭크 샤프트(100)가 회전하더라도 상기 선기어(210)는 회전하지 않게 회전이 구속되도록 구성되어 있고, 상기 캐리어(230)에 상기 드라이브 플레이트(330)가 일체로 회전 가능하게 연결되어 있으며, 상기 드라이브 플레이트는 상기 크랭크 샤프트(100)와 일체로 회전하도록 연결되어 있고, 상기 링기어(220)에 상기 플라이휠(130)이 일체로 회전하도록 연결되어 있다.

따라서, 상기 캐리어(230)와 상기 크랭크 샤프트(100)는 동일한 속도로 회전하게 되고, 상기 링기어(220)와 상기 플라이휠(130)은 동일한 속도로 회전하게 되는 구성이다.

상기 선기어(210)는 상기 크랭크 샤프트(100)에 제1니들베어링(110)을 통하여 지지된다. 상기 제1니들베어링(110)은 상기 선기어(210)를 회전이 구속되도록 엔진 등에 고정시킬 수 있게 한다. 그러므로 상기 크랭크 샤프트(100)가 회전하더라도 상기 선기어(210)는 회전하지 않게 된다.

상기 플라이휠(130)은 상기 선기어(210)에 제2니들베어링(120)을 통하여 지지되어 있어서, 고정된 상기 선기어와 상관없이 상기 플라이휠은 독립적으로 회전하게 된다. 또한, 상기 플라이휠은 상기 크랭크 샤프트와도 분리되어 설치 되어 있기 때문에 상기 크랭크 샤프트의 회전과도 독립적이게 된다.

상기 크랭크 샤프트가 회전하면, 상기 드라이브 플레이트가 회전하게 되고, 상기 드라이브 플레이트가 회전하면, 상기 드라이브 플레이트에 일체로 연결된 상기 캐리어도 상기 크랭크 샤프트와 동일한 속도로 회전하게 된다. 즉, 상기 크랭크 샤프트, 상기 드라이브 플레이트, 상기 캐리어는 동일한 속도로 회전한다.

상기 선기어가 고정되어 있기 때문에, 상기 링기어는 유성기어장치의 특성에 의해 상기 캐리어에서 입력받은 속도를 증속시켜 출력하게 되는데, 상기 플라이휠은 상기 링기어에 일체로 연결되어 있으므로, 상기 플라이휠은 상기 링기어와 같은 속도 즉, 상기 크랭크 샤프트에 입력된 속도 보다는 증가된 속도로 회전하게 된다.

즉, 본 플라이휠 관성 증대 장치는 크랭크 샤프트의 속도를 캐리어에 입력하면, 입력된 속도를 링기어가 증속시켜 증속된 속도가 플라이휠에 전달되기 때문에, 최종적으로 플라이휠이 증속되어 플라이휠의 관성이 증대되는 구조이다.

상기 드라이브 플레이트(330)를 기준으로 상기 유성기어장치(200)는 엔진 쪽에 배치되고, 상기 플라이휠은 상기 유성기어장치를 기준으로 엔진 쪽에 배치된다. 즉, 상기 유성기어장치의 선기어 외경부에 상기 플라이휠을 설치하는 구조로 배치하게 된다.

기존의 플라이휠은 크랭크 샤프트에 고정되어, 크랭크 샤프트와 동일한 속도로 회전한다. 그러나, 본 발명의 플라이휠은 유성기어장치의 선기어의 외경부에 제2니들베어링(120)을 통해 지지되어, 크랭크 샤프트와 분리되어 회전할 수 있게 설치되어 있으므로, 기존 플라이휠의 속도보다 증속이 가능하다.

또한, 상기 플라이휠을 다른 구성품에 종속시켜 외경이 제한되게 설치하는 것이 아니라, 상기 유성기어장치의 선기어의 외경부에 설치되는 구조이므로, 다른 구성품에 의한 외경 제약을 받지 않아, 별다른 설계의 변경 없이도 플라이휠의 직경 증대가 가능하다.

이렇게 기존의 플라이휠보다 플라이휠의 속도를 증가시키거나, 플라이휠의 직경을 증대시키는 것이 가능하게 되면, 플라이휠은 기존보다 더 큰 관성을 크랭크 샤프트에 전달할 수 있게 된다. 플라이휠이 더 큰 관성을 크랭크 샤프트에 전달하게 되면, 크랭크 샤프트의 회전이 좀 더 균일하게 되고, 크랭크 샤프트가 균일하게 회전하면 기존의 NVH 문제가 줄어들어 더 좋은 승차감을 얻을 수 있게 된다.

상기 선기어의 내경부에 지지되어 있는 상기 제1니들베어링(110)은 제1부쉬 등으로 대신할 수도 있을 것이다. 또한, 상기 플라이휠의 내경부에 지지되어 있는 상기 제2니들베어링(120)은 제2부쉬 등으로 대신할 수도 있을 것이다.

상기와 같이, 크랭크 샤프트(100)에 드라이브 플레이트(330)가 일체로 연결되어 있고, 상기 드라이브 플레이트(330)에는 클러치 커버(310)가 장착되어 있으며, 상기 클러치 커버(310)와 상기 드라이브 플레이트(330)의 내부에는 클러치 디스크(320)가 설치되어 있다. 상기 클러치 디스크(320)에 변속기 축(340)이 연결되어 클러치(300)를 형성하는 구조로 되어 있다.

또한, 플라이휠을 일반적인 SMF(Single Mass Flywheel)이 아닌 DMF(Dual Mass Flywheel)로 대체할 수도 있을 것이다. DMF와 유성기어장치를 사용하는 방법을 적절히 잘 조화시키면, 더 큰 NVH 문제의 감소 효과를 기대할 수 있다.

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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 크랭크 샤프트 110 : 제1니들베어링
120 : 제2니들베어링 130 : 플라이휠
200 : 유성기어장치 210 : 선기어
220 : 링기어 230 : 캐리어
300 : 클러치 310 : 클러치 커버
320 : 클러치 디스크 330 : 드라이브 플레이트
340 : 변속기축

Claims (8)

1. 엔진의 크랭크 샤프트(100);
   상기 크랭크 샤프트(100)와 일체로 연결된 드라이브 플레이트(330);
   상기 크랭크 샤프트(100)에 대해 회전 가능하게 연결된 플라이휠(130); 및
   상기 드라이브 플레이트(330)의 회전력을 증속시켜 상기 플라이휠(130)에 전달하도록 설치된 증속기구;를 포함하되,
   상기 증속기구는 선기어(210)와 캐리어(230) 및 링기어(220)를 구비한 단순 유성기어장치(200)로 구성되며,
   상기 선기어(210)는 회전이 구속되도록 고정되고,
   상기 캐리어(230)는 상기 드라이브 플레이트(330)에 고정되며,
   상기 링기어(220)는 상기 플라이휠(130)에 일체로 연결된 것
   을 특징으로 하는 플라이휠 관성 증대 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 드라이브 플레이트(330)를 기준으로 상기 유성기어장치(200)는 엔진 쪽에 배치되고, 상기 플라이휠(130)은 상기 유성기어장치(200)를 기준으로 엔진 쪽에 배치되며, 상기 선기어(210)에 회전가능한 상태로 상기 플라이휠(130)이 설치된 것
   을 특징으로 하는 플라이휠 관성 증대 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 드라이브 플레이트(330)에 클러치 커버(310)가 고정되고,
   상기 클러치 커버(310) 내부에는 클러치 디스크(320)가 설치되며,
   상기 클러치 디스크(320)는 변속기 축(340)과 연결되어 클러치(300)를 형성하는 것
   을 특징으로 하는 플라이휠 관성 증대 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 선기어(210)의 내경부는 상기 크랭크 샤프트(100)에 제1니들베어링(110)을 통하여 지지되는 것
   을 특징으로 하는 플라이휠 관성 증대 장치.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 선기어(210)의 내경부는 상기 크랭크 샤프트(100)에 제1부쉬를 통하여 지지되는 것
   을 특징으로 하는 플라이휠 관성 증대 장치.
   
7. 제 5항 또는 6항에 있어서,
   상기 플라이휠(130)의 내경부는 상기 선기어(210)에 제2니들베어링(120)을 통하여 지지되는 것
   을 특징으로 하는 플라이휠 관성 증대 장치.
8. 제 5항 또는 6항에 있어서,
   상기 플라이휠(130)의 내경부는 상기 선기어(210)에 제2부쉬를 통하여 지지되는 것
   을 특징으로 하는 플라이휠 관성 증대 장치.

Images