KR200251521Y1 - 관성력가변에의한가속및감속성능향상시스템,가속보조용휠및감속보조용휠 - Google Patents

Abstract

본 고안은 회전체의 가속 및 감속을 보조하는 가속 및 감속보조장치에 관한 것으로서, 특히 회전체의 관성력을 변화시키는 방법으로 회전체의 가속 및 감속성능을 향상시키는 시스템에 관한 것이다.

본 고안은 내주에 배치된 복수개의 내주 전자석(7)과, 전원이 공급되면 상기 내주 전자석(7)과 인력이 발생하도록 외주에 배치된 복수개의 외주 전자석(6)과, 리턴스프링(8)과, 관성추(5) 및 최외곽의 신축성밴드(4)를 구비하며 회전축에 설치되는 가속보조용 휠(3)과; 내주에 배치된 복수개의 내주 전자석(13)과, 전원이 공급되면 상기 내주 전자석(13)과 척력이 발생하도록 외주에 배치된 복수개의 외주 전자석(12)과, 리턴스프링(14)과, 관성추(10) 및 최외곽의 신축성밴드(4')를 구비하며 회전축에 설치되는 감속보조용 휠(2)과; 브레이크스위치(20)와; 가속스위치(21)와; 상기 브레이크스위치(20)가 온되면 감속보조용 휠(2)로 전원을 공급하고 상기 가속스위치(21)가 온되면 가속보조용 휠(3)로 전원을 공급하도록 제어하는 전자제어장치(18)를 포함하는 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템을 제공한다.

Description

관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템, 가속보조용 휠 및 감속보조용 휠{A flywheel}

본 고안은 회전체의 가속 및 감속을 보조하는 가속 및 감속보조시스템에 관한 것으로서, 특히 회전체의 관성력을 변화시키는 방법으로 회전체의 가속 및 감속성능을 향상시키는 시스템에 관한 것이다.

본 고안은 회전하는 회전체의 회전속력을 제어하는 가속 또는 감속시스템이 작동을 시작할 때, 회전하는 플라이 휠의 무게 중심을 회전축의 외측 또는 내측으로 이동시키는 방법으로 관성력을 변화시킴으로써 가속 및 감속성능을 향상시키도록 하는 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

회전하는 물체에는 계속 회전하려는 관성이 있고, 이러한 성질을 이용하여 구동장치의 출력 또는 부하의 변화에도 축의 회전속도 변화를 적도록 하기 위해 또는 구동장치를 지속적으로 구동하기 위한 초기위치로의 복귀를 위해 회전축에 플라이 휠을 두어 관성력을 이용한다.

한편, 필요에 따라 회전체의 회전속력을 감속 또는 가속하여야 하는 경우가있으며, 이러한 경우 구동장치의 출력을 높여서 가속하거나 또는 회전하는 축을 강제로 마찰시켜 감속하는 방법을 사용한다.

이때, 회전하는 물체의 가속 및 감속성능을 높인다는 것은 응답속도를 빠르도록 하는 것이므로 필요에 따라서는 관성력을 증가 또는 감소시켜 주어야 할 필요가 있다.

특히, 자동차의 경우 잦은 속도변경이 필요하므로 가속성능 또는 감속성능을 향상시키는 것은 특히 중요한 과제가 된다.

따라서, 전술한 과제를 해결하기 위하여 많은 연구가 있었으나, 종래에는 자동차의 가속성능을 높이기 위한 관심은 주로 엔진의 폭발력을 높이는 문제에만 그리고 제동성능을 높이려는 관심은 주로 제동장치의 성능을 높이는 문제에만 집중되어 왔었다.

한편, 회전체를 가속할 때에는 관성이 작을수록 응답이 빠르다는 점과 감속시에는 관성이 클수록 응답이 빠르다는 점을 고려하면 회전체의 가속 또는 감속시에 회전체의 관성을 변화시키는 방법으로 응답속도를 빠르게 할 수 있다.

따라서, 이러한 성질을 이용하여 가속 또는 감속보조장치를 고안할 요구가 있어왔다.

본 고안은 전술한 요구에 따른 것으로 가속 또는 감속시 응답속도를 향상시키기 위해 회전체에 관성을 부여하는 수단의 관성력을 변화시킬 수 있도록 하는 장치를 고안하여 회전체의 가속 또는 제동성능을 향상시키도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템의 개략적구성을 도시한 블록도,

도 2a는 본 고안에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템을 설치한 플라이 휠의 사시도,

도 2b는 본 고안에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템을 설치한 플라이 휠의 측면도,

도 3은 본 고안에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템의 플라이 휠에 설치되는 가속보조용 휠의 단면도,

도 4는 본 고안에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템의 플라이 휠에 설치되는 감속보조용 휠의 단면도,

도 5는 본 고안에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템을 제어하는 제어회로를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 - 플라이 휠 2 - 감속보조용 휠

3 - 가속보조용 휠 4,4' - 신축성밴드

5 - 관성추 6,12 - 외주 전자석

7,13 - 내주 전자석 8,14 - 리턴스프링

9,15 - 완충재 20 - 브레이크스위치

21 - 가속스위치 22,23 - 슬립링

24,25,26,27 - 전자석

본 고안은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로, 내주에 배치된 복수개의 내주 전자석과, 전원이 공급되면 상기 내주 전자석과 인력이 발생하도록 외주에 배치된 복수개의 외주 전자석과, 리턴스프링과, 관성추 및 최외곽의 신축성밴드를 구비하며 회전축에 설치되는 가속보조용 휠과; 내주에 배치된 복수개의 내주 전자석과, 전원이 공급되면 상기 내주 전자석과 척력이 발생하도록 외주에 배치된 복수개의 외주 전자석과, 리턴스프링과, 관성추 및 최외곽의 신축성밴드를 구비하며 회전축에 설치되는 감속보조용 휠과; 브레이크스위치와; 가속스위치와; 상기 브레이크스위치가 온되면 감속보조용 휠로 전원을 공급하고 상기 가속스위치가 온되면 가속보조용 휠로 전원을 공급하도록 제어하는 전자제어장치를 포함하는 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

이하 본 고안에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템의 구성 및 작동상태를 설명하도록 한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템의 감속보조용 휠(2)과 가속보조용 휠(3)이 플라이 휠(1)과 함께 회전축에 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 3은 도 2a 및 도 2b에 도시된 가속보조용 휠(3)의 단면도를 도시한 것으로, 내주에 설치된 내주 전자석(7)과, 이 내주 전자석(7)에 대향하여 바깥쪽에 위치하며 방사형으로 왕복운동하는 외주 전자석(6)과, 이 외주 전자석(6)의 바깥에위치하여 전자석과 함께 움직이는 관성추(5)와, 이 관성추(5)를 초기상태로 복귀시키는 리턴스프링(8) 및, 상기 관성추(5)를 고정하며 신축적으로 함께 움직이는 신축성부재로 만들어진 신축성밴드(4)를 포함하도록 구성된다.

이때, 상기 내주 전자석(7)과 외주 전자석(6)은 전류가 공급되면 언제나 인력이 발생하도록 배치된다(도5의 도면부호 26(전자석)과 27(전자석)참조).

한편, 도 4는 도 2a 및 도 2b에 도시된 감속보조용 휠(2)의 단면도를 도시한 것으로 내주에 설치된 내주 전자석(13)과, 이 내주 전자석(13)에 대향하여 바깥쪽에 위치하며 방사형으로 왕복 운동하는 외주 전자석(12)과, 이 외주 전자석(12)의 바깥에 위치하여 전자석과 함께 움직이는 관성추(10)과, 이 관성추(10)를 복귀시키는 리턴스프링(14) 및, 이 관성추(14)를 고정하며 신축적으로 함께 움직이는 신축성부재로 만들어진 신축성밴드(4')를 포함하도록 구성된다.

이때, 상기 내주 전자석(13)과 외주 전자석(12)은 전류가 공급되면 언제나 척력이 발생하도록 배치된다(도5의 도면부호 24(전자석)와 25(전자석)참조).

도 5는 전술한 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템을 제어하기위한 회로도면이다.

본 장치를 제어하기 위한 스위치는 브레이크스위치(20)와 가속스위치(21)이며, 상기 브레이크스위치(20)는 전력공급용 트랜지스터를 통해 회전축에 설치된 감속보조용 휠(2)내의 전자석(24)(25)으로 결선되고, 상기 가속스위치(21)는 전력공급용 트랜지스터를 통해 회전축에 설치된 가속보조용 휠(3)내의 전자석(26)(27)으로 결선된다.

한편, 회전하는 휠내로 전원을 공급하기 위해서 슬립링(22)(23)을 사용하였다.

따라서, 전력공급용 트랜지스터의 출력전압은 직류이지만 상기 슬립링(22)(23)을 통과하면 교류로 된다.

그러나, 내주 전자석과 외주 전자석에 흐르는 전류의 방향이 바뀌어도 두 전자석에 흐르는 전류의 방향이 동시에 바뀌므로 척력(24와 25간) 또는 인력(26과 27간)이 작용하는 데는 아무런 지장이 없다.

전술한 도 2 내지 도 5의 구성에 따른 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템의 작용을 설명한다.

운전자 또는 시스템의 자동제어에 의해 브레이크스위치(20)가 온되면 슬립링(22)을 따라 내주 전자석(13) 및 외주 전자석(13)에 전류가 흐르게 되고 두 전자석(13)(12)은 도 5에 도시한 것과 같이 척력이 발생하게 되며, 그 결과 도 4에 도시한 단면구조를 갖는 감속보조용 휠(2)은 방사형으로 팽창하게 되어 무게중심이 외측으로 이동하면서 관성력이 증가하게 된다.

이러한 결과, 회전축의 회전속력이 감소하게 되어 엔진의 부하를 증가시키고, 엔진브레이크 효과를 조기 발생시키게 된다.

한편, 운전자 또는 시스템의 자동제어에 의해 가속스위치(21)가 온되면 슬립링(23)을 따라 내주 전자석(7) 및 외주 전자석(6)에 전류가 흐르게 되고 두 전자석(7)(6)은 도 5에 도시한 것과 같이 인력이 발생하게 되며, 그 결과 도 4에 도시한 단면구조를 갖는 가속보조용 휠(3)은 방사형으로 수축하게 되어 무게중심이내측으로 이동하면서 관성력이 증가하게 된다.

이러한 결과, 회전축의 회전속력이 증가하게 되어 엔진의 부하를 감소시키고, 가속효과를 발생시키게 된다.

전술한 경우는 엔진을 구동하여 회전력을 일으키는 동력전달장치에 적용가능하지만 특히 대표적 응용분야는 자동차라고 할 수 있다.

자동차에 적용되는 경우 브레이크스위치(20) 또는 가속스위치(21)는 페달의 운동과 결부시킬 수 있다.

특히, 이러한 경우 가속스위치(21)를 밟는 경우 가속을 위해서가 아닌 현재의 속력을 유지시키기 위한 경우가 많으므로, 초기 가속시 이외의 정속주행시에는 정상상태의 운전을 해야할 필요가 있으므로 이를 구분하여 가속보조용 휠(3)을 초기상태로 회복시킬 필요가 있다.

이러한 경우를 정속주행상태와 가속상태를 구분하는 수단으로 도 1에 도시한 바와 같이 속력검출수단(19)을 추가로 구비하여, 속력이 일정기간동안 일정범위내에서 변동하는 경우에는 정속주행중이라고 판단하고 보조휠을 서서히 초기상태로 회복시키도록 한다.

자동차에서 이러한 제어는 기존의 전자제어장치(18)를 이용하면 간단히 구성할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 동력전달축의 회전속력을 가속 또는 감속하는 경우 응답속도를 빠르게 할 수 있으며, 특히 자동차의 경우 제동거리의 단축효과를 통한안정성의 증대 및 기동성의 향상을 기할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. (정정)내주에 배치된 복수개의 내주 전자석(7)과, 전원이 공급되면 상기 내주 전자석(7)과 인력이 발생하도록 외주에 배치된 복수개의 외주 전자석(6)과, 리턴스프링(8)과, 관성추(5) 및 최외곽의 신축성밴드(4)를 구비하며 회전축에 설치되는 가속보조용 휠(3)과;

   내주에 배치된 복수개의 내주 전자석(13)과, 전원이 공급되면 상기 내주 전자석(13)과 척력이 발생하도록 외주에 배치된 복수개의 외주 전자석(12)과, 리턴스프링(14)과, 관성추(10) 및 최외곽의 신축성밴드(4')를 구비하며 회전축에 설치되는 감속보조용 휠(2)과;

   브레이크스위치(20)와;

   가속스위치(21)와;

   상기 브레이크스위치(20)가 온되면 감속보조용 휠(2)로 전원을 공급하고 상기 가속스위치(21)가 온되면 가속보조용 휠(3)로 전원을 공급하도록 제어하는 전자제어장치(18)를 포함하는 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템.
2. (정정)제 1항에 있어서, 속력검출수단(19)을 추가로 구비하며, 상기 전자제어장치(18)는 가속스위치(21) 또는 브레이크스위치(20)가 작동한 후 일정기간이상 차속의 변화가 기준값 이하이면 가속보조용 휠(3) 또는 감속보조용 휠(2)로의 전원공급을 서서히 차단하는 전자제어장치(18)인 것을 특징으로 하는 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가속보조용 휠(3) 및 감속보조용 휠(2)은 차량용 엔진의 플라이 휠에 설치되는 것을 특징으로 하는 관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템.
4. (정정)내주에 배치된 복수개의 내주 전자석(7)과, 전원이 공급되면 상기 내주 전자석과 인력이 발생하도록 외주에 배치된 복수개의 외주 전자석(6)과, 리턴스프링(8)과, 관성추(5) 및 최외곽의 신축성밴드(4)를 구비하면서 회전축에 설치되는 가속보조용 휠.
5. (정정)내주에 배치된 복수개의 내주 전자석(13)과, 전원이 공급되면 상기 내주 전자석(13)과 척력이 발생하도록 외주에 배치된 복수개의 외주 전자석(12)과, 리턴스프링(14)과, 관성추(10) 및 최외곽의 신축성밴드(4')를 구비하면서 회전축에 설치되는 감속보조용 휠.