KR19980068287U - 자동차 엔진의 경량 플라이휘일 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차 엔진의 경량 플라이휘일에 관한 고안으로서, 특히 자동차 엔진에 사용되는 플라이휘일(100)에 있어서, 상기 플라이휘일(100)을 제 1회전원판(10)과 제 2회전원판(20)으로 분리하여 경량 소재로 형성하고, 상기 제 1회전원판(10)과 제 2회전원판(20)의 사이 공간부에 중량물(30)을 삽입하여 체결수단(40)으로 체결하여 일체로 형성하여 큰 관성 모멘트를 가진 경량의 플라이휘일(100)이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 경량의 플라이휘일을 제공함으로써, 제한된 엔진룸의 공간상의 제약을 고려하여 플라이휘일의 직경을 증가시키지 않으며 오히려 그 중량은 줄이면서도 플라이휘일로서의 기능면에서 동일한 성능을 발휘할 수 있게 할 수 있도록 플라이휘일의 관성 모멘트(Moment of Inertia)의 크기를 증대시킬 수 있도록 함으로써, 자동차의 엔진 및 자동차 전체의 중량을 감소시켜서 연비 향상과 이에 따른 에너지 이용의 효율 제고를 도모하고 최근 들어서 관심 분야가 되는 자동차 경량화 과제의 하나의 해결점을 제공할 수 있도록 하는 유용한 고안이다.

Description

자동차 엔진의 경량 플라이휘일

본 고안은 자동차 엔진의 경량 플라이휘일에 관한 고안으로서, 특히 자동차 엔진에 사용되는 플라이휘일에 있어서, 상기 플라이휘일을 제 1요입홈이 외측 내주면에 형성되고 다수개의 제 1체결공이 외측에 형성된 제 1회전원판과 외측 내주면에 제 2요입홈과 제 2체결공이 형성된 제 2회전원판으로 분리하여 경량 소재로 형성하고, 상기 제 1요입홈과 제 2요입홈이 형성하는 공간부에 중량물을 삽입하여 상기 제 1체결공과 제 2체결공을 체결수단으로 체결하여 상기 제 1회전원판과 상기 제 2회전원판을 일체로 형성하여 큰 관성 모멘트를 가진 경량의 플라이휘일이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 경량의 플라이휘일을 제공함으로써, 제한된 엔진룸의 공간상의 제약을 고려하여 플라이휘일의 직경을 증가시키지 않으며 오히려 그 중량은 줄이면서도 플라이휘일로서의 기능면에서 동일한 성능을 발휘할 수 있게 할 수 있도록 플라이휘일의 관성 모멘트(Moment of Inertia)의 크기를 증대시킬 수 있도록 함으로써, 자동차의 엔진 및 자동차 전체의 중량을 감소시켜서 연비 향상과 이에 따른 에너지 이용의 효율 제고를 도모하고 최근 들어서 관심 분야가 되는 자동차 경량화 과제의 하나의 해결점을 제공할 수 있도록 하기 위한 고안이다.

일반적으로 자동차의 엔진의 크랭크축 일단에는 엔진으로부터 발생하는 크랭크축의 회전력을 균일화시키도록 보상하는 플라이휘일이 결합되어 설치된다.

크랭크축은 엔진의 동력행정에서 큰 회전력을 얻을 뿐이며, 그 밖의 행정에서는 오히려 회전을 멈추려고 하는 힘이 작용하므로, 엔진의 각 행정에서의 회전속도도 이 상태에 따라 4사이클 엔진은 720°의 주기로 변동하고, 2 사이클 엔진에서는 360°의 주기로 변동하는 맥동현상을 일으키게 된다.

따라서, 실린더의 수가 한정되는 통상의 엔진의 경우에는 상기와 같은 맥동 현상 때문에 정속회전을 할 수 없으므로, 큰 관성 모멘트를 가지는 플라이휘일을 크랭크축의 일단에 결합하고 그 회전 관성을 이용하여 이상에서 설명된 회전속도의 맥동을 될 수 있는대로 적게하여서 크랭크축의 원활한 회전이 이루어 지도록 하고 엔진의 출력이 일정한 값을 유지할 수 있도록 한다.

종래의 플라이휘일의 사시도와 단면도가 도시된 첨부도면 도 1a와 도 1b에 의거하여 이러한 기능을 수행하는 종래의 플라이휘일의 구조를 설명하면, 종래의 플라이휘일(5)은 회전 중에 관성이 크도록 주철 등의 중량의 재질로 형성되는 것이며, 그 중심부에는 크랭크축의 플랜지가 끼워지는 축공(1)이 형성되며, 또한 크랭크축과의 결합을 위하여 상기 축공(1)의 주위에는 플랜지단(2)과 볼트공(3)이 형성되어서 크랭크축의 플랜지와 볼트에 의하여 고정 연결된다.

그리고, 플라이휘일(5)의 일면에는 클러치와의 마찰면으로 이용하며, 여기에는 클러치 장치의 대부분이 장착되도록 장착공(4)이 형성되어 있다.

또한, 플라이휘일(5)의 바깥 둘레에는, 엔진을 시동할 때 기동전동기의 회전력을 받는 링기어(도시 않됨)가 가열끼워맞춤(Shrinkage) 등의 방법으로 고정되게 된다.

그러나, 이러한 종래의 플라이휘일(5)은 그 재질이 주철 등의 중량물로 이루어지기 때문에 그 자체의 중량이 커서, 엔진 부분의 중량과 자동차의 전체 중량을 증가시키게 되어서 자동차의 연비를 저하시키는 문제점이 있었다.

그런데, 플라이휘일이 가지는 역할을 수행하는데 필요한 특성치는 플라이휘일 차체의 중량에 의하여 결정되는 것이 아니라, 플라이휘일의 관성 모멘트의 크기에 의하여 결정되는 것이다.

그리고, 강체의 관성 모멘트에 대한 일반적 이론을 나타내기 위해서 도시된 첨부도면 도 2a 및 도 2b에 따르면, 도 2a에 도시된 강체(A)와 비교하여 도 2b에서와 같이 플라이휘일의 내측부(B3) 질량(m3)을 감소시키고 외측부(B2) 질량(m2)은 증가시킴으로써 강체 전체(B)의 질량중심을 외측부로 이동시키는 경우에는, 증가되는 외측부(B2) 질량(m2)에 의한 관성 모멘트의 증가가 감소되는 내측부(B3) 질량(m3)에 의한 관성 모멘트의 감소에 비하여 훨씬 크기 때문에, 아래의 수학식 1에 나타낸 바와 같이 도 2a의 강체(A)의 질량(M1)에 비하여 도 2b의 강체(B)의 구성부분(B2,B3)의 합질량(M2=m2+m3)을 줄이더라도 도 2a에 도시된 (M1)의 질량을 가진 강체(A)의 관성 모멘트와 도 2b에 도시된 (M2=m2+m3)의 질량을 가진 강체(B)의 관성 모멘트는 아래의 수학식 2에서 표현되는 바와 같이 동일하게 유지할 수 있게 된다.

따라서, 상기한 강체의 관성 모멘트에 관한 일반적 이론의 배경 아래에서 엔진룸의 공간상의 제약을 고려하여 볼 때 플라이휘일의 직경은 증가시키지 않고 오히려 그 중량은 줄이면서도 플라이휘일로서의 기능면에서 동일한 성능을 발휘할 수 있게 할 수 있음을 알 수 있다.

[수학식 1]

[수학식 2]

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 기술적 과제는 제한된 엔진룸의 공간상의 제약을 고려하여 플라이휘일의 직경을 증가시키지 않으며 오히려 그 중량은 줄이면서도 플라이휘일로서의 기능면에서 동일한 성능을 발휘할 수 있게 할 수 있도록 플라이휘일의 관성 모멘트의 크기를 증대시킬 수 있는 플라이휘일을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제는 자동차 엔진의 플라이휘일에 있어서, 상기 플라이휘일을 제 1요입홈이 외측 내주면에 형성되고 다수개의 제 1체결공이 외측에 형성된 제 1회전원판과 외측 내주면에 제 2요입홈과 제 2체결공이 형성된 제 2회전원판으로 분리하여 경량 소재로 형성하고, 상기 제 1요입홈과 제 2요입홈이 형성하는 공간부에 중량물을 삽입하여 상기 제 1체결공과 제 2체결공을 체결수단으로 체결하여 상기 제 1회전원판과 상기 제 2회전원판을 일체로 형성하여 큰 관성 모멘트를 가진 경량의 플라이휘일이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 경량 플라이휘일에 의하여 달성될 수 있다.

도 1a는 종래의 자동차 엔진의 경량 플라이휘일를 도시한 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A선 단면도이다.

도 2a 및 도 2b는 강체의 관성 모멘트에 대한 일반적 이론을 나타내기 위해서 도시된 도면이다.

도 3은 본 고안 자동차 엔진의 경량 플라이휘일의 사시도이다.

도 4는 도 3의 B-B선 단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 제 1회전원판11 : 제 1요입홈

12 : 제 1체결공20 : 제 2회전원판

21 : 제 2요입홈22 : 제 2체결공

30 : 중량물40 : 체결수단

100 : 플라이휘일

본 고안 자동차 엔진의 경량 플라이휘일를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면 중에서 도 3은 본 고안 자동차 엔진의 경량 플라이휘일의 사시도이고, 도 4는 도 3의 B-B선 단면도이다.

상기 도 3 및 도 4에 따르면, 본 고안 자동차 엔진의 경량 플라이휘일은 자동차 엔진에 사용되는 플라이휘일(100)에 있어서, 상기 플라이휘일(100)을 제 1요입홈(11)이 외측 내주면에 형성되고 다수개의 제 1체결공(12)이 외측에 형성된 제 1회전원판(10)과 외측 내주면에 제 2요입홈(21)과 제 2체결공(22)이 형성된 제 2회전원판(20)으로 분리하여 경량 소재로 형성하고, 상기 제 1요입홈(11)과 제 2요입홈(21)이 형성하는 공간부에 중량물(30)을 삽입하여 상기 제 1체결공(12)과 제 2체결공(22)을 체결수단(40)으로 체결하여 상기 제 1회전원판(10)과 상기 제 2회전원판(20)이 일체로 형성되어서 큰 관성 모멘트를 가진 경량의 플라이휘일(100)을 이루게 되는 것이다.

그리고, 상기 제 1회전원판(10)과 제 2회전원판(20)은 그 제 1요입홈(11)과 제 2요입홈(21) 사이의 공간부의 형상에 일치하도록 형성되는 소정 크기의 원판형 중량물(30)이 삽입되도록 형성되며, 그 외측면의 두께가 내측면의 두께에 비하여 확대되는 형상을 가지고 있다.

본 고안 자동차 엔진의 경량 플라이휘일의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

예컨데, 제 1회전원판(10)의 제 1요입홈(11)에 중량물(30)을 삽입하고, 제 2회전원판(20)의 제 2요입홈(21)을 중량물(30)의 돌출면에 일치시키면서 제 1회전원판(10)에 맞대면서 어느 하나의 회전원판을 돌려서 제 1체결공(12)과 제 2체결공(22)의 위치가 상호 일치되도록 한 다음에, 상호 일치된 복수개의 제 1체결공(12)과 제 2체결공(22)을 관통하여 체결수단으로 체결함으로써, 경량 재질로 형성된 상기 제 1회전원판(10)과 제 2회전원판(20) 및 중량물(30)로 이루어지는 일체화된 경량의 플라이휘일(100)이 완성되게 된다.

이와 같이 체결이 완성된 본 고안 자동차 엔진에 사용되는 경량 플라이휘일은 그 외측에 삽입된 중량물(30)의 영향으로 질량 중심이 원주의 외측부로 이동되어서, 전체 중량은 종래의 플라이휘일 구조에 비하여 경량을 유지하면서도 상대적으로 큰 관성 모멘트를 가지게 되어서, 크랭크축의 맥동 현상도 효과적으로 보상하게 되는 작용을 하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안 자동차 엔진의 경량 플라이휘일에 따르면, 제한된 엔진룸의 공간상의 제약을 고려하여 플라이휘일의 직경을 증가시키지 않으며 오히려 그 중량은 줄여 경량화를 이루면서도 플라이휘일로서 크랭크축의 맥동 현상을 보상하는 기능면에서는 동일한 성능을 발휘할 수 있게 할 수 있도록 플라이휘일의 관성 모멘트(Moment of Inertia)의 크기를 증대시킬 수 있도록 함으로써, 자동차의 엔진 및 자동차 전체의 중량을 감소시켜서 연비 향상과 이에 따른 에너지 이용의 효율 제고를 도모하고, 최근 들어서 관심 분야가 되는 자동차 경량화 과제의 하나의 해결점을 제공하는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

또한, 본고안에 따르면 각종의 배기량을 가진 엔진의 플라이휘일을 구성하는 부품에 있어서 경량의 회전원판을 공용부품화 시키고, 배기량의 차이에 따라서 밀도를 변화시킨 중량물 만을 교환하여 일체로 체결시킴으로써, 각종 배기량의 자동차의 사양에 적합한 플라이휘일의 설계에 용이하게 적용시킬 수 있는 유용성도 함께 제공하게 된다.

Claims (1)

1. 자동차 엔진에 사용되는 플라이휘일(100)에 있어서,

   상기 플라이휘일(100)을 제 1요입홈(11)이 외측 내주면에 형성되고 다수개의 제 1체결공(12)이 외측에 형성된 제 1회전원판(10)과 외측 내주면에 제 2요입홈(21)과 제 2체결공(22)이 형성된 제 2회전원판(20)으로 분리하여 경량 소재로 형성하고, 상기 제 1요입홈(11)과 제 2요입홈(21)이 형성하는 공간부에 중량물(30)을 삽입하여 상기 제 1체결공(12)과 제 2체결공(22)을 체결수단(40)으로 체결하여 상기 제 1회전원판(10)과 상기 제 2회전원판(20)을 일체로 형성하여 큰 관성 모멘트를 가진 경량의 플라이휘일(100)이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 경량 플라이휘일는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 경량 플라이휘일.