KR100382573B1 - 고출력 엔진 - Google Patents

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KR100382573B1
KR100382573B1 KR10-2000-0063309A KR20000063309A KR100382573B1 KR 100382573 B1 KR100382573 B1 KR 100382573B1 KR 20000063309 A KR20000063309 A KR 20000063309A KR 100382573 B1 KR100382573 B1 KR 100382573B1
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Abstract

본 발명은 엔진의 작동과 더불어 엔진 전체를 회전시킴으로서 출력작용점을 원호상에 형성시켜 회전운동을 직접적으로 엔진출력축의 회전출력으로 전달함에 따라 출력효율을 극대화 할 수 있는 고출력 엔진에 관한 것으로서, 상,하부 중앙에는 중심축과 엔진출력축이 장착되고, 내부 주위에는 흡,배기홀과 점화플러그가 구비된 하나 이상의 원호형 실린더가 형성되며, 원호형 실린더의 개방부 쪽에는 회전부재가 삽입되어 회전될 수 있도록 공간홈부가 형성되어 있는 회전본체; 상기 회전본체와 조립되며, 상기 원호형 실린더에 장착되는 원호형 피스톤과, 이 원호형 피스톤들이 이루는 원호 중심에 장착되어 상기 엔진출력축의 외측을 감싸는 보조출력 원통축, 및 이 보조출력 원통축과 상기 원호형 피스톤을 서로 연결하는 회전브라켓이 일체로 구성된 회전부재; 및 상기 회전본체와 상기 보조출력 원통축의 사이에 장착되어 회전본체의 변속회전을 정속회전으로 변경하고 상기 회전본체가 시계방향으로 만 회전되게 하는 일방향 회전부로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.

Description

고출력 엔진{A high efficient engine}
본 발명은 고출력 엔진에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는, 엔진의 작동과 더불어 엔진 전체를 회전시킴으로서 출력작용점을 원호상에 형성시켜 회전운동을 직접적으로 엔진출력축의 회전출력으로 전달함에 따라 출력효율을 극대화 할 수 있는 고출력 엔진에 관한 것이다.
일반적으로 엔진 이라함은 4행정 사이클을 통해 크랭크샤프트를 회전시켜 출력을 얻는 것으로서, 다수의 실린더와 이 실린더의 내부에 장착되어 직선왕복운동을 하는 피스톤 및 피스톤의 승강을 통해 회전되는 크랭크샤프트로 구성되는 것이다.
따라서 상기한 통상적인 엔진은 실린더 내의 연료폭발로 인하여 크랭크샤프트를 회전시킴에 따라 출력을 얻는 것이다.
그러나 상기와 같이 구성된 종래의 엔진은, 피스톤에서 발생되는 직선왕복운동의 힘을 크랭크샤프트의 회전운동으로 변화시켜 출력을 얻음으로서, 피스톤의 직선왕복운동을 회전운동으로 변화시키는 시점에서 많은 힘이 손실됨에 따라 줄력효율이 저감되는 문제점을 가지고 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 실린더를 회전본체에 형성하여 상기 실린더의 내부에는 상기 회전본체와 연동되어 회전되는 피스톤을 장착함으로서, 피스톤의 회전운동이 직접적으로 엔진출력축에 전달될 수 있도록 함에 엔진의 출력효율을 극대화 하고자 하는 고출력 엔진을 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상,하부 중앙에는 중심축과 엔진출력축이 장착되고, 내부 주위에는 흡,배기홀과 점화플러그가 구비된 하나 이상의 원호형 실린더가 형성되며, 원호형 실린더의 개방부 쪽에는 회전부재가 삽입되어 회전될 수 있도록 공간홈부가 형성되어 있는 회전본체; 상기 회전본체와 조립되며, 상기 원호형 실린더에 장착되는 원호형 피스톤과, 이 원호형 피스톤들이 이루는 원호 중심에 장착되어 상기 엔진출력축의 외측을 감싸는 보조출력 원통축, 및 이 보조출력 원통축과 상기 원호형 피스톤을 서로 연결하는 회전브라켓이 일체로구성된 회전부재; 및 상기 회전본체와 상기 보조출력 원통축의 사이에 장착되어 회전본체의 변속회전을 정속회전으로 변경하고 상기 회전본체가 시계방향으로 만 회전되게 하는 일방향 회전부로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 엔진을 나타낸 일부 절개 사시도.
도 2는 본 발명의 엔진을 나타낸 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 베벨기어부의 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 흡입, 팽창행정을 도시한 개략단면도.
도 5는 본 발명에 따른 압축, 배기행정을 도시한 개략단면도.도 6은 본 발명의 회전본체 내부 구조를 보인 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 회전본체
11 : 엔진출력축
12 : 원호형 실린더
13 : 공간홈부14: 공급통로15: 배기통로16: 격벽
C : 중심축
I : 흡기홀
O : 배기홀
P : 점화플러그
2 : 회전부재
21 : 원호형 피스톤
22 : 보조출력 원통축
B : 베어링
3 : 일방향 회전부
31 : 베벨기어부
31a : 출력축
311 : 경사베벨기어, 312 : 편심베벨기어
32 : 증속부
G : 기어
33 : 워엄기어부
331 : 워엄기어, 332 : 워엄휠
이하 본 발명을 첨부된 도면를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 엔진을 나타낸 일부절개 사시도로서, 먼저 그 구성을 설명하면 다음과 같다.
주위에는 하나이상의 원호형 실린더(12)가 형성되어 있는 회전본체(1)와, 상기 원호형 실린더(12)에 장착되는 원호형 피스톤(21)이 주위에 형성되어 있고 상기 회전본체(1)의 중심과 동일한 중심을 가지며 장착되는 회전부재(2), 및 상기 회전본체(1)와 상기 보조출력 원통축(22)의 사이에 장착되어 회전본체(1)의 변속회전을 정속회전으로 변경하고 상기 회전부재(2)가 시계방향으로 만 회전되게 하는 일방향 회전부(3)로 구성된다.
도 2는 본 발명의 엔진을 나타낸 분해사시도로서, 상기 회전본체(1)는, 중심의 하부에 장착되는 중심축(C)과 그 상부에 장착되는 엔진출력축(11), 및 내부 주위에 형성되며 흡,배기홀(I,O;도1참조)과 점화플러그(P;도1참조)가 구비된 하나 이상의 원호형 실린더(12)로 구성된다.
그리고 상기 회전본체(1)에 형성된 원호형 실린더(12)의 개방부 쪽에는 상기 회전부재(2)를 구성하는 원호형 피스톤(21)이 신축 이동될 수 있도록 공간홈부(13)가 형성되어 있는 것이다.
상기 회전부재(2)는, 상기 원호형 실린더(12)에 장착되는 원호형 피스톤(21)과, 이 원호형 피스톤(21)들이 이루는 원호 중심에 장착되어 상기 엔진출력축(11)의 외측을 감싸는 보조출력 원통축(22)과, 이 보조출력 원통축(22)과 상기 원호형 피스톤(21)을 서로 연결하는 회전브라켓(23)이 일체로 구성된다.
그리고 상기 회전브라켓(23)은 상기 회전본체(1)에 주위에 형성되어 있는 공간홈부(13)에 회전 가능하도록 장착되어 있는 것이다.
또한 상기 보조출력 원통축(22)과 상기 엔진출력축(11)의 사이에는 마찰을 방지하는 베어링(b)이 장착되어 있는 것이다.
상기 일방향 회전부(3)는, 상기 회전본체(1)에 장착되어 회전본체(1)의 변속 회전을 정속회전으로 변경하는 베벨기어부(31)와, 이 베벨기어부(31)의 출력축(31a)에 장착되어 회전속도를 증속시킬 수 있도록 다수의 기어(G)가 맞물려 있는 증속부(32)와, 이 증속부(32)의 출력축(32a)과 상기 보조출력 원통축(22)의 사이에 장착되어 상기 회전부재(1)의 역회전을 방지할 수 있도록 상기 출력축(32a)에 장착되는 워엄기어(331)와 상기 보조출력 원통축(22)에 장착되는 워엄휠(332)이 서로 맞물려 있는 워엄기어부(33)로 구성된다.
그리고 상기 베벨기어부(31)는 도 3에 도시된 바와같이, 상기 보조출력 원통축(22)을 관통하여 상기 회전본체(1)의 상측에 고정되어 상기 보조출력 원통축(22)과 별도로 회전되며 기어부 상에 상,하사점(T,B)이 형성된 경사베벨기어(311)와, 이 경사베벨기어(311)와 맞물려 있으며 편심된 출력축(31a)이 장착되어 있는 편심베벨기어(312)로 구성되는 것이다.
또한 상기 경사베벨기어(311)의 피치원상에 형성된 상사점(T)과 하사점(B) 간의 원호거리(L1)와 상기 편심베벨기어(312)의 피치원 상에 형성된 상사점(T)과 하사점(B) 간의 원호거리(L2)가 동일하고, 경사베벨기어(311)의 피치원상에 형성된 하사점(B)과 상사점(T) 간의 원호거리(L2)와 상기 편심베벨기어(312)의 피치원 상에 형성된 하사점(B)과 상사점(T) 간의 원호거리(L2)가 동일함을 특징으로 한다.
또 상기 편심베벨기어(312)이 피치원을 타원으로 형성하여 상기 경사베벨기어(311)와 연동될 수도 있도록 하는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 도 3 내지 도 5를 참조하여 흡입, 압축, 팽창, 배기의 4행정의 순서로 설명한다.
먼저, 흡입행정(intake stroke)은, 원호형 실린더(12)에 형성된 흡기홀(I)이 개방되어 연료가 원호형 실린더(12)의 내부로 유입되는 행정을 말하는 것으로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와같이, 경사베벨기어(311)가 피치원 상에 형성된 하사점(B;bottom dead of center)에서 상사점(T;top dead of center)을 향해 회전되는 행정을 말하는 것이다.
다음 압축행정(compression stroke)은, 원호형 실린더(12)에 형성된 흡기홀(I)과 배기홀(O)이 닫혀진 상태에서 기화상태의 연료를 압축하는 행정을 말하는 것으로서, 도 3 및 도 5에 도시된 바와같이, 경사베벨기어(311)가 피치원 상에 형성된 상사점(T)에서 하사점(B)을 향해 회전되는 행정을 말하는 것이다.
다음 팽창행정(expansion stroke)은, 원호형 실린더(12)에 압축된 연료를 점화플러그(P)를 통해 착화시켜 원호형실린더(11)의 체적을 팽창시키는 행정을 말하는 것으로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와같이, 경사베벨기어(311)가 피치원 상에 형성된 하사점(B)에서 상사점(T)을 향해 회전되는 행정을 말하는 것이다.
다음 배기행정(exhaust stroke)은, 원호형 실린더(12)에 형성된 배기홀(O)이 개방된 상태에서 배기가스를 배출하는 행정을 말하는 것으로서, 도 3 및 도 5에 도시된 바와같이, 경사베벨기어(311)가 피치원 상에 형성된 상사점(T)에서 하사점(B)을 향해 회전되는 행정을 말하는 것이다.
즉 상기와 같이 흡입, 압축, 팽창, 배기의 4행정은 상기 경사베벨기어(311)가 2회전(720도) 될 때마다 반복적으로 진행되는 것이다.
따라서, 이하 상기한 4행정이 진행되는 동안에 경사베벨기어(311)와 편심베벨기어(312)의 상호동작을 흡입, 압축, 팽창, 배기의 순서로 설명한다.
먼저, 흡입행정이 진행되는 상황에서는, 상술한 바와같이 회전본체(1)에 고정되어 있는 경사베벨기어(311)가 하사점(B)에서 상사점(T)을 향해 시계방향으로 회전됨으로서, 상기 경사베벨기어(311)와 맞물려 있는 편심베벨기어(312)가 편심된 출력축(31a)을 중심으로 하여 편심베벨기어(312)의 피치원상에 형성된 하사점(B)에서 상사점(T)을 향해 반시계 방향으로 회전된다.
다음 압축행정이 진행되는 상황에서는, 상술한 바와같이 회전본체(1)에 고정되어 있는 경사베벨기어(311)가 상사점(T)에서 하사점(B)을 향해 시계방향으로 회전됨으로서, 상기 경사베벨기어(311)와 맞물려 있는 편심베벨기어(312)가 편심된 출력축(31a)을 중심으로 하여 편심베벨기어(312)의 피치원상에 형성된 상사점(T)에서 하사점(B)을 향해 반시계 방향으로 회전된다.
다음 팽창행정이 진행되는 상황에서는, 상술한 바와같이 회전본체(1)에 고정되어 있는 경사베벨기어(311)가 하사점(B)에서 상사점(T)을 향해 시계방향으로 다시 회전됨으로서, 상기 경사베벨기어(311)와 맞물려 있는 편심베벨기어(312)가 편심된 출력축(31a)을 중심으로 하여 편심베벨기어(312)의 피치원상에 형성된 하사점(B)에서 상사점(T)을 향해 반시계 방향으로 회전된다.
다음 배기행정이 진행되는 상황에서는, 상술한 바와같이 회전본체(1)에 고정되어 있는 경사베벨기어(311)가 상사점(T)에서 하사점(B)을 향해 다시 시계방향으로 회전됨으로서, 상기 경사베벨기어(311)와 맞물려 있는 편심베벨기어(312)가 편심된 출력축(31a)을 중심으로 하여 편심베벨기어(312)의 피치원상에 형성된 상사점(T)에서 하사점(B)을 향해 다시 반시계 방향으로 회전된다.
그리고, 상기와 같이 경사베벨기어(311)와 편심베벨기어(312)가 연동되어 회전됨에 있어서, 각 행정이 진행되는 상황에 따라 회전본체(1)의 회전속도는 변화하게 되는데, 그러므로, 이하 회전본체(1)의 변화되는 회전속도와 연관지어 편심베벨기어(312)의 회전속도를 설명한다.
먼저, 흡입행정과 팽창행정이 진행되는 상황에서는, 경사베벨기어(311)의 피치원상에 형성된 하사점(B)과 상사점(T) 간의 원호거리(L2)와, 상기 편심베벨기어(312)의 피치원 상에 형성된 하사점(B)과 상사점(T) 간의 원호거리(L2)가 동일함으로서, 경사베벨기어(311)가 180도이상의 각도로 회전되더라도 상기 편심베빌기어(312)는 180도로 회전되는 것이다.
즉 상기 흡입,팽창행정이 진행될 경우에는 회전본체(1)가 180도 이상의 각도로 회전되고, 상기 편심된 출력축(31a)을 가지고 있는 편심베벨기어는 180도만 회전되는 것이다.
다음, 압축행정과 배기행정이 진행되는 상황에서는, 경사베벨기어(311)의 피치원상에 형성된 상사점(T)과 하사점(B) 간의 원호거리(L1)와, 상기 편심베벨기어(312)의 피치원 상에 형성된 상사점(T)과 하사점(B) 간의 원호거리(L1)가 동일함으로서, 경사베벨기어(311)가 180도이내의 각도로만 회전되더라도 상기 편심베빌기어(312)는 180도로 회전되는 것이다.
즉 상기 압축,배기행정이 진행될 경우에는 회전본체(1)가 180도 이내의 각도로만 회전되고, 상기 편심된 출력축(31a)을 가지고 있는 편심베벨기어(312)는 180도로 회전되는 것이다.
그러므로 상기 흡기,팽창행정이 진행되는 상황에서는 회전본체(1)의 회전속도(회전각도가 커짐)가 빨라지게 되는데, 이 때 상술한 바와같이 편심베벨기어(312)는 180도가 회전됨으로서, 편심베벨기어(312)에 장착되어 있는 출력축(31a)의 회전속도(회전각도)는 일정하게 된다. 그리고 상기 압축,배기행정이 진행되는 상황에서는 회전본체(1)의 회전속도(회전각도가 작아짐)가 느려지게 되는데, 이 때 상술한 바와같이 편심베벨기어(312)는 180도가 회전됨으로서, 편심베벨기어(312)에 장착되어 있는 출력축(31a)의 회전속도(회전각도)는 일정하게 된다. 따라서 상기 편심베벨기어(312)에 장착된 출력축(31a)은 정속도로 회전되게 되는 것이다.
다음, 도 2에 도시된 바와같이, 상기 편심베벨기어(312)에 장착된출력축(31a)이 정속도로 회전되게 되면, 상기 출력축(31a)과 연결되어 있는 증속부(32)를 구성하는 각각의 피치원을 달리하는 기어(G)들이 연동 회전되어 워엄기어부(33)를 구성하는 워엄기어(331)을 증속도 회전시킨다.
따라서 상기 워엄기어(331)가 회전됨으로 인하여 회전부재(2)의 보조출력 원통축(22)에 장착되어 있는 워엄휠(332)도 연동되어 회전본체(1)와 동일한 방향으로 만 회전됨으로서, 상기 회전부재(2)도 회전본체(1)와 동일한 회전수로 회전되려는 힘이 발생된다.
그러므로 상기 회전본체(1)와 회전부재(2)는 시계방향으로 만 회전됨으로서, 실린더의 폭발시 피스톤의 작용점이 원호상에 형성되어 있으므로 회전출력을 직접적으로 얻을 수 있는 것이다.
또한, 상기한 흡입, 압축, 팽창, 배기행정을 통해 엔진출력축(11)이 회전되는 시점에서는 회전본체(1)와 회전부재(2)는 회전관성를 가지고 있기 때문에 상기 관성력도 출력에 포함될 수 있도록 하는 것이다.한편, 상기 엔진출력축(11)은 도 1에 도시된 바와같이 회전본체(1)의 중앙부를 상.하로 관통하는 중공축으로 형성되고, 상기 회전본체(1)에는 도 4에 도시된 바와같이 엔진출력축(11)과 원호형 실린더(12)의 흡,배기홀(I,O)이 서로 통하도록 공급통로(14) 및 배기통로(15)가 형성되는 것이며, 상기 공급통로(14)와 배기통로(15)는 도 6에 도시된 바와같이 격벽(16)에 의해 서로 분리 구성되는 것으로서, 엔진출력축(11)의 상.하단은 본원의 엔진 외부를 보호하는 케이스(미도시됨)의 상.하부에 베어링으로 회전가능하게 지지되고, 상기 엔진출력축(11)의 하부는 외부와 통하는 배기관(미도시됨)이 연결된다.이와같이 구성된 흡,배기 구성은 통상의 것으로, 먼저 혼합기는 중공의 엔진출력축(11) 내부를 통해 공급되고, 이 공급된 혼합기는 다시 공급통로(14)를 통해 원호형 실린더(12)의 흡기홀(I)에서 흡입이 이루어진다.이 흡입된 혼합기는 원호형 실린더(12) 내부에서 소정의 행정을 마친 후 다시 배기홀(O)을 통해 배기되는 것이며, 그 배가스는 배기통로(15)를 거쳐 엔진출력축(11) 및 하부측에 연결된 배기관(미도시됨)을 통해 외부로 배출되는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 엔진의 연료폭발과 더불어 회전본체와 회전부재를 연동되게 회전시킴으로서, 회전운동이 직접적으로 출력됨에 따라 엔진의 출력효율을 최대화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 상,하부 중앙에는 중심축(C)과 엔진출력축(11)이 장착되고, 내부 주위에는 흡,배기홀(I,O)과 점화플러그(P)가 구비된 하나 이상의 원호형 실린더(12)가 형성되며, 원호형 실린더(12)의 개방부 쪽에는 회전부재(2)가 삽입되어 회전될 수 있도록 공간홈부(13)가 형성되어 있는 회전본체(1);
    상기 회전본체(1)와 조립되며, 상기 원호형 실린더(12)에 장착되는 원호형 피스톤(21)과, 이 원호형 피스톤(21)들이 이루는 원호 중심에 장착되어 상기 엔진출력축(11)의 외측을 감싸는 보조출력 원통축(22), 및 이 보조출력 원통축(22)과 상기 원호형 피스톤(21)을 서로 연결하는 회전브라켓(23)이 일체로 구성된 회전부재(2); 및
    상기 회전본체(1)와 상기 보조출력 원통축(22)의 사이에 장착되어 회전본체(1)의 변속회전을 정속회전으로 변경하고 상기 회전본체(1)가 시계방향으로 만 회전되게 하는 일방향 회전부(3)로 구성됨을 특징으로 하는 고출력 엔진.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 일방향 회전부(3)는, 상기 회전본체(1)에 장착되어 회전본체(1)의 변속회전을 정속회전으로 변경하는 베벨기어부(31)와, 이 베벨기어부(31)의 출력축(31a)에 장착되어 회전속도를 증속시킬 수 있도록 다수의 기어(G)가 맞물려 있는 증속부(32)와, 이 증속부(32)의 출력축(32a)과 상기 보조출력 원통축(22)의 사이에 장착되어 상기 회전부재(1)의 역회전을 방지할 수 있도록 상기 출력축(32a)에 장착되는 워엄기어(331)와 상기 보조출력 원통축(22)에 장착되는 워엄휠(332)이 서로 맞물려 있는 워엄기어부(33)로 구성됨을 특징으로 하는 고출력 엔진.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 베벨기어부(31)는, 상기 보조출력 원통축(22)을 관통하여 상기 회전본체(1)의 상측에 고정되어 상기 보조출력 원통축(22)과 별도로 회전되며 피치원상에 상,하사점(T,B)이 형성된 경사베벨기어(311)와, 이 경사베벨기어(311)와 맞물려 있으며 편심된 출력축(31a)이 장착되어 있고 피치원상에 상,하사점(T,B)이 형성된 편심베벨기어(312)로 구성됨을 특징으로 하는 고출력 엔진.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 경사베벨기어(311)의 피치원상에 형성된 상사점(T)과 하사점(B) 간의 원호거리(L1)와 상기 편심베벨기어(312)의 피치원 상에 형성된 상사점(T)과 하사점(B) 간의 원호거리(L1)가 동일하고, 경사베벨기어(311)의 피치원상에 형성된 하사점(B)과 상사점(T) 간의 원호거리(L2)와 상기 편심베벨기어(312)의 피치원 상에 형성된 하사점(B)과 상사점(T) 간의 원호거리(L2)가 동일함을 특징으로 하는 고출력 엔진.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 편심베벨기어(312)이 피치원이 타원으로도 형성됨을 특징으로 하는 고출력 엔진.
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