KR20080054903A - 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 컴퓨레셔로부터 발생된 압축 공기를 이용하여 엔진의 회전 영역에 따라 적합한 가변 관성 질량을 제공하도록 그 구조가 개선된 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠에 관한 것이다.

그 구성은 중심측으로부터 외경측으로 이동 및 복귀가 가능한 각각의 질량체와 스프링이 수용되도록 복수의 공간부를 갖는 플라이휠 본체와, 그 플라이휠 본체의 중심측에 마련되고 에어탱크의 압축공기가 공급되는 에어공급부와, 그 에어공급부와 공간부 사이에 마련되고 에어공급부와 선택적으로 연통되며 각 공간부측으로 연통되는 각각의 작동유 출입구를 갖는 작동유 공급부와, 그 에어공급부와 작동유 공급부의 개폐를 엔진의 회전 영역에 따라 선택적으로 공급하기 위한 가변 개폐수단으로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 플라이휠내에 회전력 차이에 의해 발생되는 관성력 차이를 통해 내부 공간을 유체인 작동유가 압축 공기에 의해 이동하면서 무게 중심을 가변해 플라이휠의 회전관성을 변화시켜, 가변되는 엔진의 회전 영역에 따라 플라이휠의 관성 저항도 최적으로 변화시킬 수 있으므로, 전 영역에 적합한 관성 질량을 제공함으로써, 연비저감과 엔진의 응답성등을 항상 최적으로 향상할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠{Fly wheel having variable rotational inertia force}

도 1은 일반적인 플라이휠을 나타낸 구성도

도 2는 종래 가변 관성질량을 갖는 플라이휠의 일예를 보인 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠의 정면도

도 4은 본 발명 플라이휠의 측면도.

도 5a와 도 5b는 개폐밸브의 개폐동작에 의해 압축 공기가 공급되기 전의 상태와 공급된 후의 상태를 각각 나타낸 사용상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 질량체 20 : 스프링

30 : 작동유 40 : 에어 공급부

45 : 공기 통로 50 : 작동유 공급부

55 : 작동유 출입구 60 : 개폐밸브

70 : 제어부 100 : 플라이휠 본체

본 발명은 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠에 관한 것으로, 특히 에어 컴퓨레셔로부터 발생된 압축 공기를 이용하여 엔진의 회전 영역에 따라 적합한 가변 관성 질량을 제공하도록 그 구조가 개선된 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 플라이휠은 엔진의 구동력에 회전하는 크랭크샤프트의 끝단에 고정되어 변속기의 클러치디스크가 접속 및 단속되면서 차륜에 구동력을 전달하는 즉, 엔진과 변속기사이에서 동력을 전달하는 매개체 역할을 하면서 엔진의 회전 안정화와 NVH 성능에 관여되고 이에 따라, 상기 플라이휠은 각 회전수 및 부하별로 다른 엔진의 축출력을 안정화시키기 위해 높은 관성력을 가지게 된다.

이와 같이 플라이휠은 엔진의 출력을 회전력으로 전환시키는 크랭크축의 단부에 결합되어 그 회전력을 연속적인 회전관성으로 변화시키는 기능을 갖는 것으로, 그 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 크랭크축(20)의 플랜지에 볼트(21)로 결합되어 엔진의 출력이 전달되는 플라이휠플레이트(22)와, 상기 플라이휠플레이트(22)와 크랭크축(20)사이의 수직선상으로 개재되는 플렉시블플레이트(23)와, 상기 플렉시블플레이트(23)의 양단에 핀 결합되며 단부가 상기 플라이휠플레이트(22)의 단부에 결합되는 플라이휠매스(24)로 이루어진다.

이에 따라, 엔진의 동력이 크랭크축(20)을 통해 이 크랭크축(20)의 단부에 결합된 플라이휠에 전달되면 플라이휠플레이트(22)와 플렉시블플레이트(23)에 각각 전달되고, 이어 플렉시블플레이트(23)에 핀 결합된 플라이휠매스(24)에 전달되어 회전관성을 갖게 되어 일정한 속도의 회전력을 가지게 되고 이로 인해, 상기 플라 이휠로부터 전달되는 소정의 회전력이 클러치를 거쳐서 변속기측으로 전달되어 차륜을 회전시키는 동력으로 전환되어진다.

그러나, 이와 같은 플라이휠이 갖는 관성모멘트가 엔진 회전수가 낮을때나 공회전시에는 엔진의 회전을 순조롭게 하기 위해 클수록 좋으나, 이 관성모멘트가 너무 클 경우에는 엔진회전수가 변하기 어렵게 되어 엔진의 응답성이 낮아지고 연비가 저하되는 단점이 있다.

즉, 플라이휠매스(24)의 질량이 고정되어 있어 차량의 가속시 엔진 회전수가 증가됨에도 불구하고 플라이휠의 고정된 관성 저항을 이겨내고 가속되어야만 되어, 플라이휠의 관성저항이 오히려 연비저감과 추월성 향상등에 반하도록 작용되는 근본적인 단점이 있게 된다.

이를 극복하기 위한 종래 선행기술로, 가변 관성 질량을 이용한 플라이휠 방식이 여러 형태로 제안되어 있으며, 그 일예들로는, 대한민국 공개 특허 2006-63044호 "연비 및 동력성능을 향상시키는 플라이휠"에 개시되고 도 2에 도시된 바와 같이, 플라이휠(11)내부에 빈 공간을 형성하고, 그 플라이휠(11)내부 바깥측에 적당한 무게를 가진 무게추(12)를 배치하고, 플라이휠(11)의 내부 중심 측에 위치하여 무게추(12)를 방사형 방향으로 이동시키는 이동수단을 구비하되, 그 이동수단은 원통형 웜휠기어(21)와, 그 원통형 웜휠기어(21)의 평평한 양면에 원통형 웜훨기어(21)의 회전축과 웜휠측 베벨기어(22)의 회전축이 서로 일치하게 웜휠측 베벨기어(22)를 형성하고, 각각의 웜휠측 베벨기어(22)에서 일정거리만큼 떨어진 원통형 웜휠기어(21)의 외주측에 연결대(23)의 한 측을 원통형 웜휠기어(21)의 회전방 향과 같은 방향으로 회전할 수 있게 연결하여 이루어진 것이다.

이러한 구성으로 인해 연비 및 동력성능을 향상시킬 수 있으나, 그 기어식 결합구조로 인해 구조가 복잡하고 질량체가 연동된 피니언을 구동하기 위한 모터를 작동시켜야 하므로, 부가적인 동력인 소요되는 문제점이 있었다.

그외에도, 대한민국 특허 공개번호 제 1999-40118호 "관성력 가변에 의한 가속 및 감속성능향상시스템, 가속보조용 휠 및 감속보조용 휠"과, 실용신안 제 1998-34142 호 "자동차의 플라이휠" 등이 가변 관성력을 이용한 것이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 그 목적은 가변되는 엔진의 회전 영역에 따라 저속구간과 가속구간을 구분하고 에어 컴프레셔로부터 전달되는 압축 공기를 이용하여 플라이휠의 관성 저항을 최적으로 변화시켜 전영역에서 연비저감과 추월성등을 최적으로 향상되도록 그 구조가 개량된 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중심측으로부터 외경측으로 이동 및 복귀가 가능한 각각의 질량체가 수용되도록 복수의 공간부를 갖는 플라이휠 본체와,

상기 공간부내에 수용되고 상기 질량체와 일체로 결합되어 각각 중심측으로 지지하는 스프링과,

상기 플라이휠 본체의 중심측에 마련되고 에어탱크의 압축공기가 공급되는 에어공급부와,

상기 에어공급부와 공간부 사이에 마련되고 상기 에어공급부와 선택적으로 연통되며 상기 각 공간부측으로 연통되는 각각의 오일 출입구를 갖는 오일공급부와,

상기 에어공급부와 오일공급부의 개폐를 엔진의 회전 영역에 따라 선택적으로 공급하기 위한 가변 개폐수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가변 개폐수단은 상기 에어공급부와 오일공급부 사이에 상기 오일 출입구와 대응되도록 마련되는 각각의 공기 통로와,

상기 각각의 공기 통로의 내부에 마련되어 선택적으로 개폐시키기 위한 각각의 개폐밸브와,

상기 엔진의 회전 영역을 판단하여 각각의 개폐밸브의 개폐를 결정하는 제어신호를 출력하는 제어부를 구비하는 것이다.

또, 본 발명의 개폐 밸브는 솔레노이드밸브인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 가변 관성력을 갖는 플라이휠은, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 그 구성은 중심측으로부터 외경측으로 이동 및 복귀가 가능한 각각의 질량체(10)와 스프링(20)이 수용되도록 복수의 공간부(110)를 갖는 플라이휠 본체(100)와, 그 플라이휠 본체(100)의 중심측에 마련되고 에어탱크(미도시)의 압축공기가 공급되는 에어공급부(40)와, 그 에어공급부(40)와 공간부(110) 사이에 마련되 고 에어공급부(40)와 선택적으로 연통되며 각 공간부(110)측으로 연통되는 각각의 작동유 출입구(55)를 갖는 작동유 공급부(50)와, 그 에어공급부(40)와 작동유 공급부(50)의 개폐를 엔진의 회전 영역에 따라 선택적으로 공급하기 위한 가변 개폐수단으로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 그 스프링(20)은 각각 질량체(10)와 일체로 결합되어 질량체(10)를 중심측으로 당겨서 지지하는 기능을 갖는 것이다.

그 가변 개폐수단은 에어공급부(40)와 작동유 공급부(50) 사이에 상기 작동유 출입구(55)와 대응되도록 마련되는 각각의 공기 통로(45)와, 각각의 공기 통로(45)의 내부에 마련되어 선택적으로 개폐시키기 위한 각각의 개폐밸브(60)와, 엔진의 회전 영역을 판단하여 각각의 개폐밸브(60)의 개폐를 결정하는 제어신호를 출력하는 제어부(70)를 구비하는 것이다.

그 작동유(30)는 공지의 차량용 윤활유를 채용하는 것이 바람직하다.

또한, 그 개폐밸브(60)는 솔레노이드 밸브를 채용하는 것이 바람직하나, 굳이 그에 한정되지는 아니한다.

즉, 그 개폐밸브(60)들은 각각의 공기 통로(45)측에 각각 마련되어 엔진의 운전 영역에 따라 일부가 개방되고, 일부가 폐쇄되도록 각각 제어 가능하거나 혹은 전부 개폐 가능한 밸브라면 어떤 종류의 것도 무방하다.

그리고, 에어탱크는 공지의 에어 컴프레셔로부터 발생된 압축 공기가 에어 드라이어를 통해 공기내 수분 및 오일이 제거된 후에 공급되는 압축 공기가 저장되는 곳으로서, 에어공급부(40)측으로 압축 공기가 공급되는 경로에 별도의 공급밸브 가 구비될 수 있다. 이는, 에어탱크에서 선택적으로 에어 공급부측으로 공급되도록 한 것이며 제어부(70)의 신호에 따라 개폐되도록 하는 것이 바람직할 것이다.

또, 도면에는 미도시되어 있지만, 그 에어탱크에는 과압 방지를 위한 릴리프 밸브가 더 구비될 수 있다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 엔진의 운전 영역에 따라 저속 구간과 고속 구간을 구분한 후에, 저속 영역에서 가속할 경우 질량체(10)의 원심력이 스프링(20)의 지지력을 넘게 되면, 질량체(10)가 공간부(110)내에서 외경측으로 이동하게 되고, 제어부(70)에 이를 판단하여 각각의 개폐밸브(60)들중 일부를 개방 동작시켜 공기 통로(45)를 개방함으로써, 에어공급부(40)내의 압축 공기가 개방된 공기 통로(45)를 통해 작동유 공급부(50)측으로 공급된다.

이후에, 압축 공기의 유입에 의해 그 압력이 작동유 공급부(50)에 전달되고, 그 압력에 의해 작동유(30)가 밀려서 작동유 출입구(55)를 통해 공간부(110) 내로 유입된다.

이에 따라, 그 공간부(110)내에 유입된 작동유(30)는 질량체(10)측으로 분사되어 그 질량체(10)를 윤활 및 냉각시키게 되고, 공간부(110)내에 부피를 확보하여 질량체(10)가 진동하지 않도록 고정시키는 기능을 수행하게 된다.

이때, 제어부(70)의 판단에 따라 개방되는 개폐밸브(60)의 갯수가 달라질 수 있으며, 이는 엔진의 운전 영역에 따라 선택적으로 개폐밸브(60)의 개폐가 각각 제어할 수 있기 때문이다.

또한, 고속 구간에서 개폐밸브(60)를 더 개방시키게 되면, 각각의 질량체(10)들이 앞서 설명한 작동유(30)에 의해 외경측으로 밀려서 더 큰 관성 질량을 얻을 수 있게 된다.

한편, 감속구간에서는 제어부(70)에서 이를 판단하여 개방된 개폐밸브(60)의 개수를 점차적으로 줄이게 되면, 자연스럽게 스프링(20)의 인장력에 의해 외경측으로 몰려 있던 각각의 질량체(10)들이 다시 중심부측으로 복귀되면서 저속 구간에서의 상태와 동일한 상태로 복귀된다.

따라서, 본 발명은 엔진의 영역 변화에 따라 플라이휠의 관성 질량을 가변적으로 변화시킬 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 플라이휠내에 회전력 차이에 의해 발생되는 관성력 차이를 통해 내부 공간을 유체인 작동유가 압축 공기에 의해 이동하면서 무게 중심을 가변해 플라이휠의 회전관성을 변화시켜, 가변되는 엔진의 회전 영역에 따라 플라이휠의 관성 저항도 최적으로 변화시킬 수 있으므로, 전 영역에 적합한 관성 질량을 제공함으로써, 연비저감과 엔진의 응답성등을 항상 최적으로 향상할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 중심측으로부터 외경측으로 이동 및 복귀가 가능한 각각의 질량체가 수용되도록 복수의 공간부를 갖는 플라이휠 본체와,

   상기 공간부내에 수용되고 상기 질량체와 일체로 결합되어 각각 중심측으로 지지하는 스프링과,

   상기 플라이휠 본체의 중심측에 마련되고 에어탱크의 압축공기가 공급되는 에어공급부와,

   상기 에어공급부와 공간부 사이에 마련되고 상기 에어공급부와 선택적으로 연통되며 상기 각 공간부측으로 연통되는 각각의 작동유 출입구를 갖는 작동유 공급부와,

   상기 에어공급부와 작동유 공급부의 개폐를 엔진의 회전 영역에 따라 선택적으로 공급하기 위한 가변 개폐수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 가변 개폐수단은 상기 에어공급부와 작동유 공급부 사이에 상기 작동유 출입구와 대응되도록 마련되는 각각의 공기 통로와,

   상기 각각의 공기 통로의 내부에 마련되어 선택적으로 개폐시키기 위한 각각의 개폐밸브와,

   상기 엔진의 회전 영역을 판단하여 각각의 개폐밸브의 개폐 제어를 결정하는 제어신호를 출력하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 개폐 밸브는 솔레노이드밸브인 것을 특징으로 하는 가변 회전 관성력을 갖는 플라이휠.

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