KR20010066003A - 크랭크축의 가변 회전 관성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 엔진의 운전 조건에 적합하게 저속시에는 회전 관성 모우먼트를 증대시켜 소음을 감소시키고 고속에서는 회전 관성 모우먼트를 감소시켜 가속성능 및 연비를 향상시킬 수 있는 크랭크축의 가변 회전 관성 장치를 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 크랭크축 후단에 장착되는 플라이 휠에 있어서, 플라이 휠의 외주에 법선 방향으로 형성되는 실린더형 공간과;

저속 운전시는 외측으로, 고속 운전시는 내측인 법선 방향으로의 이동이 허용되도록 상기 실린더형 공간내에 수용되어 있는 플런저 질량체와;

상기 실린더형 공간의 외측 개방부를 덮는 덮개와;

상기 플런저 질량체의 내측단을 탄발지지하여 바깥쪽으로 이동하도록 항시 힘을 가하기 위해 실린더형 공간내에 설치되는 내측 스프링과;

일단은 크랭크축의 중심을 통하여 크랭크축 오일 공급통로에 연통하고 타단은 플라이 휠의 몸체 내부를 통하여 상기 플런저 질량체의 상부측인 외측공간에 연통하도록 형성되는 오일압 공급통로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

크랭크축의 가변 회전 관성 장치{Changeable turning apparatus having inertia of crankshaft}

본 발명은 크랭크축의 회전력을 유지시켜주는 가변 회전 관성 장치에 관한 것이다.

크랭크축은 실린더의 팽창 행정에서 큰 회전력을 얻게되나 기타의 행정에서는 전연 회전력을 얻지 못할 뿐 아니라 반대로 회전을 멈추도록 하는 힘이 작용하므로 각 행정중의 회전 속도도 이 상태에 따라 4실린더 엔진에서는 720°의 주기 로, 2사이클에서는 360°의 주기로 변동한다.

따라서 실린더수가 적은 엔진에서는 저속 회전이 곤란하므로 크랭크축에 플라이 휠을 설치한 후 이 플라이 휠의 관성력을 이용하여 크랭크축의 회전력 변동을 작게 하고 원활한 회전을 얻도록 하고 있다.

플라이 휠(20)은 도 3에 도시하는 것과 같이 회전중의 관성은 크고 그 자체의 중량은 가능한 한 가볍게 하기 위하여 중심에 가까운 부분의 살 두께를 얇게 하고 외주를 두껍게 한 철재 또는 강철재의 원판으로 크랭크축(21)의 후단의 플랜지 (22)에 볼트(23)로 고정하고 있다.

그리고 이 플라이 휠(20)의 뒷면은 클러치의 마찰면으로 사용되고 외주에는 엔진 시동을 걸때 시동모터로부터 회전력을 받는 링기어(24)가 억지 끼워 맞춤되어 있다.

그러나 상기한 종래 구조의 플라이 휠(20)에 의하면 엔진 회전수에 관계없이 항상 일정한 회전 관성 모우먼트(Mass moment of inertia)를 갖고 있어, 저속시에 요구되는 큰 회전 관성 모우먼트를 얻을 수 없으며, 또 고속시에 요구되는 작은 회전 관성 모우먼트를 동시에 충족시키기가 곤란한 것이었다.

이에따라 종래 기술에서는 주로 저속 및 공회전(Idle) 조건에 맞추어 큰 회전 관성 모우먼트를 가지도록 플라이 휠(20)을 설계하므로써 저속 및 아이들 구동시 트랜스밋션의 소음(Rattle noise)을 줄이는 데는 효과가 있으나 가속 성능이 나빠지고 고속 주행시의 연비가 나빠지는 문제점이 지적되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 엔진의 운전 조건에 적합하게 저속시에는 회전 관성 모우먼트를 증대시켜 소음을 감소시키고 고속에서는 회전 관성 모우먼트를 감소시켜 가속성능 및 연비를 향상시킬 수 있는 크랭크축의 가변 회전 관성 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 크랭크축 후단에 장착되는 플라이 휠에 있어서, 플라이 휠의 외주에 법선 방향으로 형성되는 실린더형 공간과;

저속 운전시는 외측으로, 고속 운전시는 내측인 법선 방향으로의 이동이 허용되도록 상기 실린더형 공간내에 수용되어 있는 플런저 질량체와;

상기 실린더형 공간의 외측 개방부를 덮는 덮개와;

상기 플런저 질량체의 내측단을 탄발지지하여 바깥쪽으로 이동하도록 항시 힘을 가하기 위해 실린더형 공간내에 설치되는 내측 스프링과;

일단은 크랭크축의 중심을 통하여 크랭크축 오일 공급통로에 연통하고 타단은 플라이 휠의 몸체 내부를 통하여 상기 플런저 질량체의 상부측인 외측공간에 연통하도록 형성되는 오일압 공급통로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 2 기재에 의하면 상기 내측 스프링의 탄성력은 엔진의 저속 및 아이들 운전시 외측 공간을 통해 플런저 질량체에 작용하는 오일압에 플런저 질량체의 관성력을 차감한 값보다 크게 설정되고, 엔진의 고속 운전시 작용하는 오일압에 그때의 플런저 질량체의 관성력을 차감한 값보다는 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 청구항 3 기재에 의하면 오일압이 낮은 저속 운전으로 인해 상기 내측 스프링이 상기 플런저 질량체를 바깥측으로 밀어 내어 이동할 때 충격을 완화하기 위한 외측 스프링이 반대편인 외측공간에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 청구항 4 기재에 의하면 상기 실린더형 공간과 플런저 질량체 및 오일압 공급통로등의 구성은 플라이 휠 상에 복수개가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 크랭크축의 가변 회전 관성 장치를 나타내는 정단면도

도 2는 동상 장치의 측단면도

도 3은 종래기술

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 크랭크축 2 : 플라이 휠

3 : 볼트 4 : 실린더형 공간

4a : 내측공간 4b : 외측공간

5 : 플런저 질량체 6 : 볼트

7 : 덮개 8 : 내측스프링

9 : 외측스프링 10 : 오일압 공급통로

11 : 오일공급통로

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 크랭크축의 가변 회전관성 장치를 나타내는 정단면도이며, 도 2는 동상 장치의 측단면도이다.

도면에 있어 부호 1은 크랭크축이며, 크랭크축(1)의 단부에는 플라이 휠(2)이 볼트(3) 체결에 의해 고정 장착되어 있다.

플라이 휠(2)의 외측단에는 법선 방향(원심력 작용 방향)으로 실린더형 공간(4, 또는 그 공간내에 별도 실린더(5a)를 삽입하여도 무방)을 형성하고, 그 실린더형 공간(4)내에는 법선 방향으로 슬라이딩 이동이 허용되는 플런저 질량체(5)가 직접 또는 별도 실린더(5a)를 개재하여 수용되어 있다.

리고 실린더형 공간(4)의 외측 개방 단부는 볼트(6)로써 덮개(7)가 밀봉되게 덮여 있다.

상기 플런저 질량체(5)가 실린더형 공간(4)의 중앙 부위에 위치하고 있는 상태에서는 내,외측으로 각기 공간(4a)(4b)이 남게되며(내측 개념은 중심축에 가까운 것을 말함), 내측공간(4a)에는 내측스프링(8)이 수용되어 플런저 질량체(5)를 탄발지지하며, 외측공간(4b)에는 외측스프링(9)이 수용되어 플런저 질량체(5)를 탄발 지지하고 있다.

이에따라 내측스프링(8)과 외측스프링(9)은 서로 대향되는 방향으로 플런저 질량체(5)를 탄발지지하게 된다.

상기 외측공간(4b)에는 플라이 휠(2)의 몸체를 통하여 형성된 오일압 공급통로(10)의 일단이 접속되며, 오일압 공급통로(10)의 타단은 크랭크축(1)의 윤활을 위해 오일을 공급하는 오일공급통로(11)에 연통한다.

이로써 크랭크축의 윤활을 위해 공급되는 오일이 오일압 공급통로(10)를 통하여 외측공간(4b)에 유입되므로 플런저 질량체(5)의 바깥면에는 오일압이 항시 작용한다.

이들 실린더형 공간(4)과 플런저 질량체(5)등의 구성은 플라이 휠(2)에 1개이상 복수개, 도시한 실시예에서는 등 간격으로 4개가 설치되어 있다.

상기 내측스프링(8)의 탄성력은 오일압에 의해 결정되는데, 엔진의 아이들 및 저속 운전시의 오일압 보다 플런저 질량체(5)의 관성력＋내측스프링(8)의 탄성력이 크며, 고속 운전시에는 오일압이 플런저 질량체(5)의 관성력과 내측스프링(8)의 탄성력의 합보돠 커지도록 탄성력을 설정한다.

외측스프링(9)은 오일압이 급격히 낮아져 관성력 및 내측스프링(8)의 탄발력에 의해 질량체(5)가 이동할 때 덮개(7)에 가해지는 충격력을 감소시킬 수 있는 완충효과를 가질 수 있는 정도의 탄성력을 가지면 충분하다.

이하에 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

엔진이 아이들 또는 저속 운전되면 오일펌프로 부터 급송되는 오일압이 낮다.

이 오일압은 크랭크축(1)의 오일공급통로(11) 및 플라이 휠(2)의 오일압 공급통로(10)를 통하여 외측공간(4b)에 작용하며, 플런저 질량체(5)를 중심축 방향으로 이동시키려는 힘으로서 작용한다.

그러나 이때의 오일압보다는 그 반대 방향으로 힘을 가하는 내측스프링(8)의 탄발력과 그때의 원심력(플런저 질량체의 관성력)의 합이 더 크기 때문에 플런저 질량체(5)는 외측스프링(9)을 압축하면서 외측으로 이동하게 되며, 이로써 플런저 질량체(5)의 회전 관성 모우먼트가 커져 저속에서의 회전력을 유지시키게 된다.

그런데 만일 엔진이 고속으로 운전되면, 이때의 높은 오일압이 플런저 질량체(5)의 외측면에 작용하게 되며, 이 고압의 오일압이 내측스프링(8)의 탄성력과 그때의 플런저 질량체(5)의 원심력의 합보다 커서 플런저 질량체(5)는 내측스프링(8)을 압축하면서 중심방향(내측)으로 이동하게 되는 것이다.

플런저 질량체(5)가 플라이 휠(2)의 중심측으로 이동하면 회전 관성 모우먼트가 감소하여 고속 운전에 적합하게 조정되는 것이다.

여기서 미설명부호 12는 링기어이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 플라이 휠에 관성력을 가변시키는 질량체를 설치하되, 운전 조건에 비례하는 오일압을 이용하여 저속 운전시에는 질량체가 플랑이 휠의 바깥측으로 이동되도록 하여 회전 관성 모우먼트를 크게 증가시키고, 고속 운전시에는 높은 오일압에 의해 질량체를 플라이 휠의 내측으로 이동시켜 회전 관성 모우먼트를 낮추므로써 저속에서는 크랭크축의 회전력을 유지하고 트랜스밋션의 소음을 저감하게 되는 효과가 있으며, 고속에서는 가속 성능이 향상되고 연비가 좋아지게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 크랭크축 후단에 장착되는 플라이 휠에 있어서, 플라이 휠의 외주에 법선 방향으로 형성되는 실린더형 공간과;

   저속 운전시는 외측으로, 고속 운전시는 내측인 법선 방향으로의 이동이 허용되도록 상기 실린더형 공간내에 수용되어 있는 플런저 질량체와;

   상기 실린더형 공간의 외측 개방부를 덮는 덮개와;

   상기 플런저 질량체의 내측단을 탄발지지하여 바깥쪽으로 이동하도록 항시 힘을 가하기 위해 실린더형 공간내에 설치되는 내측 스프링과;

   일단은 크랭크축의 중심을 통하여 크랭크축 오일 공급통로에 연통하고 타단은 플라이 휠의 몸체 내부를 통하여 상기 플런저 질량체의 상부측인 외측공간에 연통하도록 형성되는 오일압 공급통로;를 포함하여 구성되므로써 오일압이 낮은 저속에서는 상기 플런저 질량체가 외측으로 이동하고 오일압이 높은 고속 운전시엔 내측으로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 크랭크축의 가변 회전 관성 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 스프링의 탄성력은 엔진의 저속 및 아이들 운전시 외측 공간을 통해 플런저 질량체에 작용하는 오일압에 플런저 질량체의 관성력을 차감한 값보다 크게 설정되고, 엔진의 고속 운전시 작용하는 오일압에 그때의 플런저 질량체의 관성력을 차감한 값보다는 작게 설정되는 것을 특징으로 크랭크축의 가변 회전 관성장치.
3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

   오일압이 낮은 저속 운전으로 인해 상기 내측 스프링이 상기 플런저 질량체를 바깥측으로 밀어 내어 이동할 때 충격을 완화하기 위한 외측 스프링이 반대편인 외측공간에 마련되어 있는 것을 특징으로 크랭크축의 가변 회전 관성 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 실린더형 공간과 플런저 질량체 및 오일압 공급통로등의 구성은 플라이 휠 상에 복수개가 형성되어 있는 것을 특징으로 크랭크축의 가변 회전 관성 장치.