KR20070056733A

KR20070056733A - A fly wheel system in vehicles

Info

Publication number: KR20070056733A
Application number: KR1020050115755A
Authority: KR
Inventors: 김정훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-04

Abstract

A fly wheel system in a vehicle is provided to enhance responsibility during an acceleration and reduce fuel efficiency at middle speed and high speed by optimally changing an inertia resistance of a fly wheel. A fly wheel system includes a fly wheel plate(35), a flexible plate(39), piezoelectric device plates(41), a friction plate(43), a power source connector, an amplifier(53), a car speed sensor(57), an ignition switch(59), and a controller(55). The fly wheel plate is engaged with a front end of a crank shaft. The flexible plate is fixed and installed on the crank shaft. The piezoelectric device plates are attached to both sides of a pocket portion of the fly wheel plate. The friction plate is in contact with the flexible plate. The power source connector includes a slip ring electrode installed along one side of the fly wheel plate and a fixed electrode for connecting an amplified power source of a battery to the slip ring electrode. The controller controls an operation of the amplifier to control a supply of a power source to the piezoelectric device plates.

Description

Fly wheel system in vehicles

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 플라이 휠의 단면도, 1 is a cross-sectional view of a vehicle flywheel according to the prior art,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 플라이 휠 시스템의 구성도, 및2 is a block diagram of a vehicle flywheel system according to an embodiment of the present invention, and

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 플라이 휠 시스템의 엔진 운전 조건별 작동 상태도이다. 3 to 5 are operation state diagrams for each engine driving condition of the vehicle flywheel system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 차량용 플라이휠 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피에조(Piezo)를 이용하여 엔진의 운전 조건에 따라 플라이 휠의 관성 저항을 가변시켜 연비 향상 및 응답성 등을 향상시킬 수 있도록 하는 차량용 플라이휠 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle flywheel system, and more particularly, to a flywheel system for a vehicle to improve fuel efficiency and response by varying the inertia resistance of a flywheel according to an engine operating condition using a piezo. It is about.

일반적으로 차량의 플라이 휠은 엔진의 구동력에 회전하는 크랭크 샤프트의 선단에 장착되어 변속기의 클러치 디스크가 접속 및 단속되면서 차륜에 구동력을 전달하는 관성 바퀴로서, 엔진과 변속기 사이에서 동력을 전달하는 매개체 역할을 하면서 엔진의 회전 안정화와 NVH 성능에 관여되고, 이에 따라 기존의 플라이 휠은 각 회전수 및 부하별로 다른 엔진의 축출력을 안정화시키기 위해 높은 관성력을 가 지게 된다.In general, a flywheel of a vehicle is an inertial wheel that is mounted at the front end of a crankshaft that rotates to drive power of an engine and transmits driving power to a wheel while the clutch disk of the transmission is connected and intermittently acted as a medium for transmitting power between the engine and the transmission. The engine is involved in the stabilization of the engine and NVH performance, and thus the conventional flywheel has a high inertia force to stabilize the engine output of the engine at each speed and load.

이와 같이, 종래의 플라이 휠은 엔진의 출력을 회전력으로 전환시키는 크랭크 샤프트의 선단에 결합되어 그 회전력을 연속적인 회전관성으로 변화시키는 기능을 갖는 것이다. As such, the conventional flywheel is coupled to the distal end of the crankshaft that converts the output of the engine into rotational force and has the function of changing the rotational force into continuous rotational inertia.

도 1에서 도시한 바와 같이, 일반적인 플라이 휠은 크랭크 샤프트(20)의 플랜지에 볼트(21)로 결합되어 엔진의 출력이 전달되는 플라이 휠 플레이트(22)와, 그 플라이 휠 플레이트(22)와 크랭크 샤프트(20) 사이의 수직선상으로 개재되는 플렉시블 플레이트(23)와, 그 플렉시블 플레이트(23)의 양단에 핀 결합되며 단부가 플라이 휠 플레이트(22)의 단부에 결합되는 플라이 휠 매스(24)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, a typical flywheel is a flywheel plate 22 coupled to a flange of a crankshaft 20 with a bolt 21 to which an engine output is transmitted, and a flywheel plate 22 and a crank thereof. A flexible plate 23 interposed in a vertical line between the shafts 20 and a flywheel mass 24 that is pinned at both ends of the flexible plate 23 and whose end is coupled to the end of the flywheel plate 22. Is done.

이에 따라, 엔진의 동력이 크랭크 샤프트(20)를 통해 이 크랭크 샤프트(20)의 단부에 결합된 플라이 휠에 전달되면 플라이 휠 플레이트(22)와 플렉시블 플레이트(23)에 각각 전달되고, 이어 플렉시블 플레이트(23)에 핀 결합된 플라이 휠 매스(24)에 전달되어 회전관성을 갖게 되어 일정한 속도의 회전력을 가지게 됨에 따라, 플라이 휠로부터 전달되는 소정의 회전력이 클러치를 거쳐서 변속기 측으로 전달되어 차륜을 회전시키는 동력으로 전환된다.Accordingly, when the power of the engine is transmitted to the flywheel coupled to the end of the crankshaft 20 through the crankshaft 20, the power is transmitted to the flywheel plate 22 and the flexible plate 23, respectively, and then the flexible plate. As it is transmitted to the flywheel mass 24 pin-coupled to (23) to have a rotational inertia and have a constant speed of rotational force, a predetermined rotational force transmitted from the flywheel is transmitted to the transmission side via the clutch to rotate the wheels. Converted to power.

그러나, 이와 같은 종래의 플라이 휠은 플라이 휠 매스(24)의 질량이 고정되어 있어 차량의 가속 시, 엔진 회전수가 증가함에도 불구하고 플라이 휠의 고정된 관성저항을 이겨내고 가속되어야만 하여, 플라이 휠의 관성저항이 오히려 연비저감과 추월성 향상 등에 반하도록 작용되는 근본적인 문제점을 내포하고 있다.However, such a conventional flywheel has a fixed mass of the flywheel mass 24 so that the acceleration of the vehicle must be accelerated by overcoming the fixed inertia resistance of the flywheel despite the increase in engine speed. Rather, there is a fundamental problem in that resistance acts against fuel economy and overtaking.

또한, 플라이 휠은 그 자체 중량이 무겁기 때문에, 시동 시, 비교적 큰 구동 토크가 요구되고, 이에 따라 스타트 모터와 배터리의 용량도 큰 것을 채용해야 하는 단점이 있을 뿐만 아니라, 가속시 응답성이 저하되는 문제점도 내포하고 있다.In addition, since the flywheel itself has a heavy weight, a relatively large driving torque is required at the start-up, and therefore, a large capacity of the start motor and the battery is required. There are also problems.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 가변되는 엔진의 회전 영역에 따라 플라이 휠의 관성저항을 최적으로 변화시켜 연비저감과 가속 시, 응답성을 향상시킬 수 있도록 그 구조가 개량된 차량용 플라이 휠 시스템을 제공하는 데 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the problems described above, the object of the present invention is to optimally change the inertia resistance of the flywheel according to the rotational area of the engine is changed to improve fuel economy and responsiveness during acceleration The present invention provides a flywheel system for a vehicle having an improved structure.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 크랭크 샤프트의 선단에 베어링을 통하여 결합되며, 외주 선단에는 상기 크랭크 샤프트를 향하여 개구되는 공간부를 형성하도록 절곡 형성되는 포켓부를 갖는 플라이 휠 플레이트; 상기 포켓부 사이의 공간부에 배치되도록 상기 크랭크 샤프트 상에 고정 설치되는 플랙시블 플레이트; 상기 플랙시블 플레이트의 양단면에 각각 대향하도록 상기 플라이 휠 플레이트의 포켓부 양 내측면에 각각 부착되는 피에조 소자판; 상기 양측 피에조 소자판과 각각 부착된 상태로 상기 플랙시블 플레이트의 양단면에 접촉 가능하도록 대응하는 마찰판; 상기 양측 피에조 소자판과 배선을 통하여 연결되어 플라이 휠 플레이트의 일측 둘레면을 따라 설치되는 슬립링 전극과, 고정체에 고정되어 상기 슬립링 전극에 접촉된 상태로, 증폭된 배터리의 전원을 상기 슬립링 전극에 연결하여 주는 고정전극으로 이루어지는 전원연결수단; 상기 배터리의 전원을 증폭하는 앰프; 차속센서; 이그니션 스위치; 상기 차속센서와 이그니션 스위치로부터 출력되는 신호에 따라 상기 앰프의 작동을 제어하여 상기 피에조 소자판에 전원 공급을 제어하는 제어기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a flywheel plate is coupled to the front end of the crankshaft through the bearing, the outer peripheral end having a pocket portion bent to form a space opening toward the crankshaft; A flexible plate fixed to the crankshaft so as to be disposed in a space between the pockets; Piezoelectric element plates respectively attached to both inner side surfaces of the pocket portion of the flywheel plate so as to face both end surfaces of the flexible plate; A friction plate corresponding to both sides of the flexible plate in contact with the piezoelectric element plates on both sides; A slip ring electrode connected to both side piezoelectric element plates through a wire and installed along one circumferential surface of the flywheel plate, and fixed to a fixed body to be in contact with the slip ring electrode, thereby powering the amplified battery Power connection means comprising a fixed electrode connected to the ring electrode; An amplifier for amplifying the power of the battery; Vehicle speed sensor; Ignition switch; And controlling a power supply to the piezoelectric element plate by controlling the operation of the amplifier according to a signal output from the vehicle speed sensor and the ignition switch.

상기 피에조 소자판은 링 형상의 원형 디스크으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 마찰판은 링 형상의 원형 디스크으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The piezoelectric element plate is characterized in that the ring-shaped circular disk, the friction plate is characterized in that the ring-shaped circular disk.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 플라이 휠 시스템의 구성도로써, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 플라이 휠 시스템의 구성은 크랭크 샤프트(31)의 선단에 베어링(33)을 통하여 플라이 휠 플레이트(35)가 결합된다. 2 is a configuration of a vehicle flywheel system according to an embodiment of the present invention, the configuration of the vehicle flywheel system according to an embodiment of the present invention is a flywheel plate through the bearing 33 at the tip of the crankshaft 31 35 are combined.

상기 플라이 휠 플레이트(35)는 그 외주 선단에 상기 크랭크 샤프트(31)를 향하여 개구되는 공간부(S)를 형성하도록 절곡 형성되는 포켓부(37)를 갖는다.The flywheel plate 35 has a pocket portion 37 that is bent to form a space portion S that is open toward the crankshaft 31 at the outer circumferential front end thereof.

상기 플라이 휠 플레이트(35)의 포켓부(37) 사이의 공간부(S)에는 플랙시블 플레이트(39)가 배치되어 상기 크랭크 샤프트(31) 상에 고정 설치된다.The flexible plate 39 is disposed in the space S between the pockets 37 of the flywheel plate 35 and is fixedly installed on the crankshaft 31.

상기 플랙시블 플레이트(39)의 양단면에 각각 대향하도록 상기 플라이 휠 플레이트(35)의 포켓부(37) 양 내측면에는 피에조 소자판(41)이 각각 부착된다.Piezoelectric element plates 41 are attached to both inner surfaces of the pocket portion 37 of the flywheel plate 35 so as to face opposite end surfaces of the flexible plate 39, respectively.

그리고 상기 양측 피에조 소자판(41)에는 마찰판(43)이 각각 부착된 상태로 상기 플랙시블 플레이트(39)의 양단면에 접촉 가능하도록 대응하게 된다.The two piezoelectric element plates 41 correspond to both end surfaces of the flexible plate 39 with friction plates 43 attached thereto.

여기서, 상기 피에조 소자판(41)은 링 형상의 원형 디스크로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 마찰판(43)도 피에조 소자판(41)과 같이, 링 형상의 원형 디스크로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the piezoelectric element plate 41 is preferably made of a ring-shaped circular disk, and the friction plate 43 is also preferably made of a ring-shaped circular disk like the piezoelectric element plate 41.

그리고 상기 양측 피에조 소자판(41)은 전원연결수단을 통하여 배터리(45)의 전원을 공급받도록 구성되는데, 상기 전원연결수단은 양측 피에조 소자판(41)과 배선(W)을 통하여 연결되어 플라이 휠 플레이트(35)의 일측 둘레면을 따라 슬립링 전극(47)이 설치되고, 고정체(49)에 고정되어 상기 슬립링 전극(47)에 접촉된 상태로, 증폭된 배터리(45)의 전원을 상기 슬립링 전극(47)에 연결하여 주는 고정전극(51)으로 이루어진다. And both the piezoelectric element plate 41 is configured to receive the power of the battery 45 through the power connection means, the power connection means is connected to both the piezoelectric element plate 41 and the wiring (W) fly wheel The slip ring electrode 47 is installed along one circumferential surface of the plate 35, and is fixed to the fixing body 49 to be in contact with the slip ring electrode 47 to supply power to the amplified battery 45. The fixed electrode 51 is connected to the slip ring electrode 47.

상기 고정전극(51)은 상기 배터리(45)의 전원을 증폭하는 앰프(53)와 배선(W)을 통하여 연결되며, 이외에 차속을 검출하여 그 신호를 제어기(55)로 출력하는 차속센서(57)와, 엔진 시동을 위한 이그니션 스위치(59)를 포함한다.The fixed electrode 51 is connected to the amplifier 53 that amplifies the power of the battery 45 through the wiring (W), in addition to the vehicle speed sensor 57 to detect the vehicle speed and output the signal to the controller 55 And an ignition switch 59 for starting the engine.

그리고 제어기(55)는 통상 엔진의 운행을 제어하는 ECU(엔진 전자제어유닛)이 될 수 있으며, 상기 차속센서(57)와 이그니션 스위치(59)로부터 출력되는 신호에 따라 상기 앰프(53)의 작동을 제어하여 상기 피에조 소자판(41)에 전원 공급을 제어하게 된다.In addition, the controller 55 may be an ECU (engine electronic control unit) that normally controls the operation of the engine, and operates the amplifier 53 according to signals output from the vehicle speed sensor 57 and the ignition switch 59. By controlling the power supply to the piezoelectric element plate 41 is controlled.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 플라이 휠 시스템의 작동은, 도 3에서와 같이, 처음 엔진을 시동할 경우, 키 조작에 의해 이그니션 스위치(59)가 작동하면, 제어기(55)는 앰프(53)를 제어하여 고정전극(51)에 배터리(45)의 전원을 연결하지 않게 된다. Therefore, in the operation of the vehicle flywheel system having the above-described configuration, as shown in FIG. 3, when the ignition switch 59 is operated by a key operation when starting the engine for the first time, the controller 55 controls the amplifier ( 53, the power of the battery 45 is not connected to the fixed electrode 51.

그러면, 상기 피에조 소자판(41)에는 전원 공급이 이루어지지 않아 마찰판(43)이 플랙시블 플레이트(39)와 떨어진 상태를 유지하게 되며, 이에 따라 상기 플라이 휠 플레이트(35)는 크랭크 샤프트(31)와 같이 회전하지 않고, 크랭크 샤프트 (31)와 플랙시블 플레이트(39)만 회전하게 된다. Then, the piezoelectric element plate 41 is not supplied with power so that the friction plate 43 is kept away from the flexible plate 39, and thus the flywheel plate 35 is crankshaft 31. Instead of rotating as shown, only the crankshaft 31 and the flexible plate 39 rotate.

따라서, 상기의 경우에는 플라이 휠 시스템의 관성저항이 최소로 유지되어 구동 토크가 작아도 되는 이점이 있다. Therefore, in the above case, there is an advantage that the inertia resistance of the flywheel system is kept to a minimum and the driving torque may be small.

그리고 엔진의 회전수가 저속일 경우에는 크랭크 샤프트(31)의 회전 시, 충분한 관성력이 제공되어야 한다. 따라서 플라이 휠 플레이트(35)의 회전관성을 유도하여 일정한 속도의 회전력을 갖도록 함으로써 그 회전력이 클러치를 거쳐서 변속기 측으로 전달되어 차륜을 회전시키는 동력으로 전환되도록 해야한다. And when the engine speed is low speed, sufficient inertia force should be provided when the crankshaft 31 rotates. Therefore, by inducing the rotational inertia of the flywheel plate 35 to have a constant rotational force, the rotational force is transmitted to the transmission side via the clutch to be converted to the power for rotating the wheels.

이를 위해, 상기 제어기(55)가, 도 4에서 도시한 바아 같이, 차속센서(57)로부터 설정 회전수 영역의 출력신호를 수신하면, 앰프(53)를 제어하여 고정전극(51)에 배터리(45)의 전원을 증폭하여 연결하게 되고, 이에, 상기 피에조 소자판(41)은 슬립링 전극(47)을 통하여 증폭된 배터리(45)의 전원을 공급받아 그 두께방향으로 팽창하여 변형이 일어난다. To this end, as shown in FIG. 4, when the controller 55 receives the output signal of the set speed range from the vehicle speed sensor 57, the controller 55 controls the amplifier 53 to supply a battery (eg, a fixed electrode 51). Amplifying and connecting the power of 45, the piezoelectric element plate 41 receives power from the amplified battery 45 through the slip ring electrode 47 and expands in the thickness direction thereof to cause deformation.

이에 따라 상기 마찰판(43)은 플랙시블 플레이트(39)와 접촉하여 마찰에 의해 상기 플랙시블 플레이트(39)와 플라이 휠 플레이트(35)가 밀착되어 같이 회전하게 된다. Accordingly, the friction plate 43 is in contact with the flexible plate 39 and the flexible plate 39 and the flywheel plate 35 are in close contact with each other by friction and rotate together.

따라서 플라이 휠 플레이트(35)는 크랭크 샤프트(31)와 같이 회전하게 되어 플라이 휠 플레이트(35)의 관성이 전달된다. Therefore, the flywheel plate 35 is rotated together with the crankshaft 31 so that the inertia of the flywheel plate 35 is transmitted.

그리고 상기 엔진의 회전수가 설정 회전수 영역 이상의 중속 및 고속일 경우에는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 최초 시동 시와 마찬가지로 제어기(55)가 피에조 소자판(41)에 전원공급을 차단하여 크랭크 샤프트(31)와 플랙시블 플레이트(39) 만 회전하도록 제어하며, 그 구체적인 제어 및 작동은 생략한다. When the engine speed is a medium speed and a high speed over a set speed range, as shown in FIG. 5, the controller 55 cuts the power supply to the piezoelectric element plate 41 as in the initial start-up, and thus the crankshaft. Only the 31 and the flexible plate 39 are controlled to rotate, and their specific control and operation are omitted.

이에 따라, 본 발명의 플라이 휠 시스템은 엔진의 회전수 및 시동조건에 따라 플라이 휠의 관성저항을 가변할 수 있으므로, 응답성이 향상되고 연비 절감 등의 효과를 갖게 된다.Accordingly, the flywheel system of the present invention can vary the inertia resistance of the flywheel according to the rotational speed and starting conditions of the engine, thereby improving the response and fuel efficiency.

이와 같이, 본 발명에 의한 차량용 플라이 휠 시스템에 의하면, 엔진의 운전 조건에 따라 플라이 휠의 관성저항을 가변할 수 있어 시동 시의 작은 구동 토크로도 시동이 용이하며, 이에 따라 스타트 모터와 배터리의 용량도 클 필요가 없는 이점이 있다. As described above, according to the vehicle flywheel system according to the present invention, the inertia resistance of the flywheel can be varied according to the driving conditions of the engine, so that starting is easy even with a small driving torque at start-up. There is an advantage that the capacity does not need to be large.

또한, 중, 고속시에는 연비를 절감할 수 있으며, 가속시 응답성이 향상되는 등의 유용한 효과를 갖는다.In addition, it is possible to reduce fuel consumption at medium and high speeds, and has useful effects such as improved response during acceleration.

Claims

A flywheel plate coupled to the distal end of the crankshaft through a bearing, the outer peripheral distal end having a pocket portion bent to form a space portion opened toward the crankshaft;

A flexible plate fixed to the crankshaft so as to be disposed in a space between the pockets;

Piezoelectric element plates respectively attached to both inner side surfaces of the pocket portion of the flywheel plate so as to face both end surfaces of the flexible plate;

Corresponding friction plates so as to be in contact with both end surfaces of the flexible plate while being attached to the two piezoelectric element plates, respectively;

A slip ring electrode connected to both side piezoelectric element plates through a wire and installed along one circumferential surface of the flywheel plate, and fixed to a fixed body to be in contact with the slip ring electrode, thereby powering the amplified battery Power connection means comprising a fixed electrode connected to the ring electrode;

An amplifier for amplifying the power of the battery;

Vehicle speed sensor;

Ignition switch;

And a controller for controlling the operation of the amplifier according to a signal output from the vehicle speed sensor and the ignition switch to control power supply to the piezoelectric element plate.

The method of claim 1,

The piezoelectric element plate is a vehicle flywheel system, characterized in that consisting of a ring-shaped circular disk.

The method of claim 1,

The friction plate is a vehicle flywheel system, characterized in that consisting of a ring-shaped circular disk.