KR100404446B1 - 토러스 크랭크 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력파트의 왕복회전요동운동을 출력파트의 일방향 회전운동으로, 또는 입력파트의 일방향 회전운동을 출력파트의 왕복회전요동운동으로 변환하는 토러스 크랭크 기구를 개시한다. 개시된 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는, 적어도 2개 이상의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체(100)와, 하우징조립체의 중앙부에 배치되며 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어(200)와, 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 회전블레이드가 구비되어 하우징조립체(100)에서 왕복회전요동운동 하도록 설치되며 내주면에는 적어도 2개 이상의 가이드 슬롯이 형성된 로터(300)와, 로터(300)의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 코어(200)의 측방향 축에 회전가능하게 지지되는 적어도 2개 이상의 베벨기어(400∼440)와, 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 베벨기어와 이물림하도록 설치되는 출력기어(500)(600)를 포함한다. 로터가 왕복회전요동운동하게 되면, 이 로터의 가이드 슬롯과 이에 수용된 베벨기어의 편심 슬라이더의 스카치 요크기구와 같은 작용에 의해 베벨기어가 회전하게 되고, 따라서, 출력기어가 일방향으로 회전하게 된다. 이러한 토러스 크랭크 기구는, 입력파트로서의 로터와 출력파트로서의 출력기어의 중심축이 동일선상에 위치하고, 특히 종래와 같은 큰 작동 공간을 필요로 하는 크랭크 샤프트와 같은 기계요소가 필요없기 때문에, 구조가 간단하면서도 효율적인 엔진을 구성할 수 있을 뿐만 아니라 동일 마력 대비 엔진의 크기를 대폭 축소시킬 수 있다. 한편, 본 발명에의한 토러스 크랭크 기구는 엑추에이터나 압축기 및 펌프 등에도 적용할 수 있으며, 이와 같은 경우에도 상기한 장점은 그대로 가진다.

Description

토러스 크랭크 기구{TORUS CRANK}

본 발명은 입력파트의 왕복회전요동운동을 출력파트의 일방향 회전운동으로, 또는 입력파트의 일방향 회전운동을 출력파트의 왕복회전요동운동으로 변환시키는 토러스 크랭크 기구(TORUS CRANK)에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 크랭크 기구는 피스톤의 왕복직선운동을 출력축의 일방향 회전운동으로 변환시키는 것으로, 예컨대 입력파트로써의 피스톤에 커넥팅 로드가 연결되고, 이 커넥팅 로드에 출력파트로써의 크랭크 샤프트가 연결된 구조로 되어 있다. 피스톤의 왕복직선운동은 커넥팅 로드를 통하여 크랭크 샤프트의 일방향 회전운동으로 변환되며, 현재 대부분의 엔진은 이러한 크랭크 기구를 채용하고 있다. 한편, 크랭크 샤프트를 입력파트로 하면 피스톤의 왕복직선운동을 유도할 수 있는 바, 압축기나 펌프의 예가 이에 해당한다.

그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 크랭크 기구는, 피스톤의 행정거리, 커넥팅 로드의 길이, 그리고, 크랭크 샤프트의 편심부 회전에 필요한 공간 등을 필요로 하기 때문에, 그 부피가 커짐으로써 체적효율이 매우 낮으며, 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프 등의 전체적인 무게가 무겁게 되는 단점이 있다. 이러한 단점은 큰 마력의 엔진이나 엑추에이터, 고용량의 압축기 및 펌프를 구성함에 있어서 더욱 크게 나타나고 있으며, 특히 선박용 엔진의 경우 그 크기가 매우 비대해지고 무게가 증가됨으로써 제작이 어려울 뿐만 아니라 많은 제작비용이 소요되고 있다.

또한, 일반적인 크랭크 기구는 입력파트 축과 출력파트 축이 서로 다른 방향 및 장소로 이원화되어 있고, 다수의 운동 요소에서 발생되는 마찰 저항 등의 요인으로 인해 진동 및 소음이 크게 나타날 뿐만 아니라 제작 및 효율면에서 경제적이지 못하다고 하는 문제가 있다.

또한, 상기와 같은 일반적인 크랭크 기구를 이용하여 구성한 엔진은, 엔진 전복시 크랭크실 내부의 윤활유가 헤드(로커아암 및 밸브가이드) 쪽으로 역류하여 엔진이 정지되며, 이로 인해 연소실, 실린더 및 피스톤의 기계적인 손실을 초래하는 문제도 있다.

이러한 일반적인 크랭크 기구의 단점을 보완하기 위한 방안으로 여러 형태의 로터리 엔진이 소개되었다. 이것들의 대부분은 종래의 크랭크 기구와 관련된 근본적인 단점을 줄이기 위해서 또한 연료의 효율면에서 경제적이며 경량인 엔진을 제공할 목적으로 제안되었으나, 상업적인 측면에서 효용성이 없으며 대부분 상품화 하지 못하였다. 상품화에 가장 근접한 것으로서는 방켈엔진이 있다.

방켈엔진은 구동샤프트 조립체 둘레의 실린더 하우징에 형성된 트로이달(toroidal) 실린더와, 구동 샤프트 둘레에 회전 가능하게 지지됨과 동시에 트로이달 실린더에 결합되어 회전 블레이드가 서로 가까워지거나 멀어지도록 움직여 트로이달 실린더 사이에 팽창 및 수축 작업챔버를 형성하는 로터수단과, 하우징 조립체를 통해 연장되어 있으며 유체가 작업챔버로 유입 및 배출되도록 하는 흡기포트와 배기포트를 구비하는 구조로 이루어지며, 대표적인 방켈엔진으로는 프랑스 특허 제 2498248 호 및 독일 특허 제 3521593 호에 개시된 것이 있다.

이들 엔진 중에서 일부는 실린더 내부를 이동하는 로터수단을 선택적으로 운동시키기 위해 외부기구를 이용하고 있으며, 다른 일부는 필요로 하는 구동요소를 기구적으로 결합하기 위해 회전 경사판과 캠 등을 이용하는 파워 트레인을 구성한 것도 있다.

그러나, 이러한 종래의 방켈엔진은 일반적인 크랭크 기구를 사용하지 않고 입력파트와 출력파트의 중심축이 동축적으로 위치됨으로써 앞서 언급한 일반적인 크랭크 기구가 가지는 문제를 어느 정도 해소할 수는 있으나, 작동상 비효율적인 구조를 지니고 있으며, 최적의 출력분배가 지속적으로 이루어지지 않는다고 하는 문제를 지님으로써 차량용 엔진이나 대량 생산되는 산업용 경량엔진과 같은 통상의 왕복 피스톤 엔진을 대체할 수 있는 것으로 널리 사용되지 못하였다.

또한, 종래 알려지고 있는 대부분의 방켈엔진은 일반적인 크랭크 기구의 크랭크 샤프트와는 좀 다르지만 크랭크 샤프트의 작동원리를 이용한 동력전달구조를 취하고 있는 바, 이 때문에, 엔진의 부피가 커지는 것을 피할 수 없으며, 이에 따라 일반적인 크랭크 기구가 가지는 체적효율 저하 문제를 완전히 해소하지 못하였다. 이 밖에도 종래의 방켈엔진은 복잡하고 정교한 제조 및 조립 공정을 필요로 하기 때문에, 대량생산이 어렵고 제작 비용이 많이 소용된다고 하는 문제가 있다.

이러한 문제를 개선하고자 '동축형 왕복엔진'이라는 기술이 본 출원인에 의해 특허출원된 바 있다(대한민국 특허출원 제 98-15677 호, 공개번호; 10-1999-081644). 이 특허출원은 그 신규성 및 진보성이 인정되어 2001년 03월 28일자로 등록되었으며(등록번호 :10-292988), 이를 기초로 PCT 출원하여 미국에서 특허 제 6186095 호로 등록 받았다.

한국등록특허 제 292988 호에 의하면, 동축형 왕복엔진은 제 1 및 제 2 원형판으로 구성되며 제 2 원형판에는 다수의 고정블럭가 부착된 제 1 스테이터와, 제 3 및 제 4 원형판으로 구성되며 소정의 간격을 두고 제 1 스테이터와 대향으로 배치된 제 2 스테이터와, 이들 제 1 및 제 2 스테이터를 감싸고 있는 원형 하우징과, 상기 제 1 스테이터의 외측에 배치되는 플레이트와, 다수의 지지편을 개재하여 상기 플레이트와 대향으로 배치되어 상기 하우징의 유동을 방지하는 커버로 이루어진 하우징 조립체; 상기 하우징 조립체의 내부에 장착되어 팽창 및 수축 작업챔버를 형성하는 다수의 회전블레이드를 지닌 로터; 상기 로터의 내부에 고정된 기어박스; 상기 기어박스에 회전가능하게 장착되어 있는 출력축; 그리고, 상기 로터의 회전력을 구동축을 개재하여 상기 출력축으로 전달하는 동력전달유닛;을 포함하여 구성된다. 상기 동력전달유닛은 상기 로터의 내측면에 대향으로 고정되며, 가이드 채널을 지닌 가이드 레일; 상기 가이드 레일을 따라 상하로 이동하는 가이드 슬롯을 지닌슬라이더; 일단에는 상기 슬라이더의 볼이 삽입되는 볼시트가 형성되고 타단에는 평탄부의 체결홀과 회동 가능하게 결합되는 체결공을 가진 연장부가 형성된 볼 하우징으로 구성된다. 이러한 동축형 왕복엔진은, 하우징 조립체에 장착된 로터의 왕복회전요동운동이 동력전달유닛을 통해서 출력축의 일방향 회전운동으로 변환되어 전달된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 동축형 왕복엔진은, 이론적으로 볼 때 필요로 하는 동력을 얻기에 충분한 구조를 지니고 있으나, 동력전달유닛을 구성하는 구성부품수가 많고, 특히 많은 수의 링크로 이루어짐으로써 구조적으로 약하여 고속 및 높은 토오크의 엔진을 구성할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 동축형 왕복엔진은 로터와 출력축간의 거리가 커서 모멘트가 크게 발생되고 동력전달유닛과 링크의 회전 중심축이 다르기 때문에 구조적으로 매우 불안하며 진동이 많이 발생된다고 하는 문제도 있다.

또한, 종래의 동축형 왕복엔진은 다수의 링크 및 기어박스를 구비하여야 하는 바, 이로 인해 전체적인 부피가 커지는 것을 피할 수 없으며, 기어박스의 고정이 불안정하다는 구조적인 약점도 지닌다.

또한, 종래의 동축형 왕복엔진은 연소시 발생하는 내측방향(하우징 중심축방향) 압력을 지지할 수 있는 구조가 구비되어 있지 않기 때문에, 로터의 변형 및 관성손실이 크게 발생된다고 하는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 입력파트와 출력파트의 중심축이 동일선상에 위치하며 일반적인 크랭크 샤프트와 같은 기계요소를 사용하지 않고 입력파트의 왕복회전요동운동을 출력파트의 일방향 회전운동으로 또는 그 역으로 변환함으로써 체적효율을 향상시킬 수 있는 토러스 크랭크 기구를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 기계요소간의 미끄럼 마찰 부분이 적어 기구학적 관성 손실, 진동 및 소음을 줄일 수 있으며, 구조가 간단하면서도 기계적인 강도 및 내구성이 우수하여 효율적인 동력전달 구조를 이룰 뿐만 아니라 조립 및 제작이 용이하여 저비용의 대량생산이 가능한 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프 등을 구성할 수 있는 토러스 크랭크 기구를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 토러스 크랭크 기구를 나타낸 분해 사시도,

도 2는 도 1의 조립 상태 사시도,

도 3은 도 2에 나타낸 토러스 크랭크 기구의 일부를 절취하여 도시한 사시도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 토러스 크랭크 기구의 하우징조립체와 코어의 결합관계를 나타낸 평면도,

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 단면도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 토러스 크랭크 기구의 로터를 나타낸 사시도,

도 7은 도 6의 평면도,

도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 취한 단면도,

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 토러스 크랭크 기구의 베벨기어를 나타낸 사시도,

도 10은 도 9의 정면도,

도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 토러스 크랭크 기구의 로터와 베벨기어들의 배치관계를 보인 평면도,

도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 토러스 크랭크 기구의 요부인 로터의 가이드 슬롯과 베벨기어의 편심 슬라이더간의 작용을 설명하기 위한 도면,

도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 토러스 크랭크 기구의 베벨기어에 형성되는 편심 슬라이더의 경사에 따른 작용을 설명하기 위한 도면,

도 14는 본 발명에 사용되는 베벨기어의 다른 예를 나타낸 정면도,

도 15는 본 발명의 토러스 크랭크 기구를 구성하는 로터의 다른 예를 나타낸 사시도,

도 16은 도 15에 나타낸 로터에서 가이드부재만을 발췌하여 도시한 사시도,

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 더블 토러스 크랭크 기구를 나타낸 분해 사시도,

도 18은 도 17에 나타낸 더블 토러스 크랭크 기구에서의 동력인출의 한 예를 개략적으로 나타낸 도면, 그리고,

도 19는 도 17에 나타낸 더블 토러스 크랭크 기구에서의 동력인출의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100;하우징조립체 110;하우징바디

120,130;제 1 및 제 2 커버 141∼144;고정블럭

145∼148;챔버 200;코어

211∼214;측방향 축 215,216;상하방향 축

221∼224;지지간 300;로터

310;로터몸체 311∼314;회전블레이드

315∼318;가이드 슬롯 321∼324;가이드부재

410∼440;베벨기어 411;편심 슬라이더

411a;가이드 롤러 412;가이드부

413;밸런스 웨이트부 414;중공부

90,500,600;출력기어

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는, 적어도 하나의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체; 하우징조립체의 중앙부에 배치되며, 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어; 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 회전블레이드가 구비되어 코어 외측에서 왕복회전요동운동 하도록 하우징조립체에 설치되며, 내주면에는 적어도 하나의 가이드 슬롯이 형성된 로터; 로터의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 코어의 측방향 축에 회전 가능하게 지지되는 적어도 하나의 베벨기어; 및 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 베벨기어와 이물림 하도록 회전가능하게 지지되는 출력기어;를 포함한다.

하우징조립체는, 원형공간부를 구비한 상부면, 관통공을 구비한 하부면 및측부면의 외곽 프로파일을 가지는 하우징 바디; 이 바디의 상하부면에 각각 결합되는 제 1 및 제 2 커버; 챔버를 형성하기 위하여 상부면의 원형공간부를 구획하도록 설치되는 적어도 2개의 고정블럭;을 구비한다.

또한, 코어는 하우징 바디의 하부면으로부터 상부면을 향하여 연장되는 다수의 지지간에 의해 하우징 바디와 일체로 형성될 수 있다.

또한, 로터의 가이드 슬롯의 양측벽에는 이에 회전슬라이딩 가능하게 수용된 편심 슬라이더에 의한 가이드 슬롯 양측벽의 마모를 방지하기 위하여 로터의 재질보다 높은 경도 및 강도를 가지는 재질로 이루어지는 가이드부재가 설치될 수 있다.

또한, 베벨기어의 편심 슬라이더는 이 편심 슬라이더가 가이드 슬롯의 어느 위치에서도 항상 하우징조립체의 중심을 향하도록 일정각도로 경사지게 형성됨이 바람직하다.

또한, 베벨기어는 편심 슬라이더가 형성된 면에 로터의 곡률반경과 같은 곡률반경을 가지는 가이드부가 일체로 형성되며, 이면에는 베벨기어 회전시의 밸런스 유지를 위한 밸런스 웨이트부가 형성될 수 있다.

또한, 베벨기어의 편심 슬라이더에는 이 편심 슬라이더가 가이드 슬롯 내에서 원활하게 이동하도록 하기 위한 가이드 롤러가 설치됨이 바람직하다.

한편, 가이드부재는 그 전면에 베벨기어의 가이드부와 동일한 곡률반경을 가지고 만곡되는 호형지지부가 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 토러스 크랭크 기구는, 서로 마주하도록 배치되는 적어도 2개의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체; 하우징조립체의 중앙부에 배치되며, 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어; 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 적어도 2개의 회전블레이드가 구비되어 코어 외측에서 왕복회전요동운동 하도록 하우징조립체에 설치되며, 내주면에는 적어도 2개의 가이드 슬롯이 마주보도록 형성된 로터; 로터의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 코어의 측방향 축에 회전 가능하게 지지되는 적어도 2개의 베벨기어; 및 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 베벨기어와 이물림 하도록 회전가능하게 지지되는 출력기어;를 포함한다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예예 의하면, 토러스 크랭크 기구는, 서로 마주하도록 배치되는 4개의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체; 하우징조립체의 중앙부에 배치되며, 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어; 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 4개의 회전블레이드가 구비되어 코어 외측에서 왕복회전요동운동 하도록 하우징조립체에 설치되며, 내주면에는 4개의 가이드 슬롯이 서로 마주보도록 형성된 로터; 로터의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 코어의 측방향 축에 회전 가능하게 지지되는 4개의 베벨기어; 및 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 베벨기어와 이물림 하도록 회전가능하게 지지되는 출력기어;를 포함한다.

이러한 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는, 로터를 입력파트로 하는 것으로, 각종 산업용 엔진 및 엑추에이터를 구성할 수 있으며, 또한, 출력기어를 입력파트로 하는 것에 의해 압축기나 펌프 등을 구성할 수 있다. 이 때, 어느 경우든 입력파트와 출력파트의 중심축이 동일선상에 위치되며, 또한, 종래의 일반적인 크랭크 기구와 같은 큰 작동 공간을 필요로 하는 크랭크 샤프트 등과 같은 기계요소가 필요하지 않기 때문에, 구조적인 단순화는 물론 중량 및 체적효율을 향상시킬 수 있어 동일 마력 대비 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프의 크기와 중량을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는 구조가 간단하면서도 효율적인 작동 구조를 가지기 때문에, 저가의 대량생산이 가능한 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프 등을 구현할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는 적어도 2개 이상의 상술한 바와 같은 토러스 크랭크 기구를 동축적으로 연결함으로써 더블 토러스 크랭크 기구를 구성할 수 있으며, 이 경우 엔진 마력이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프의 용량을 간단한 방법으로 배가시킬 수 있다. 즉, 확장성이 뛰어나다고 하는 효과도 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 토러스 크랭크 기구를 나타낸 분해 사시도, 도 2는 도 1의 조립 상태 사시도, 도 3은 도 2에 나타낸 토러스 크랭크 기구의 일부를 절취하여 도시한 사시도이다.

도면에서 참조부호 100은 하우징조립체, 200은 코어, 300은 로터, 410, 420, 430 및 440은 베벨기어, 그리고, 500, 600은 출력기어이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징조립체(100)의 중앙부에는 코어(200)가 배치되며, 이 코어(200)의 외측으로 로터(300)가 왕복회전요동운동 가능하도록 배치된다. 다수의 베벨기어(410∼440)는 상기 코어(200)의 측면에 회전 가능하게 설치되며, 출력기어(500)(600)는 상기 코어(200)의 상하부에 회전 가능하게 설치된다.

상기 하우징조립체(100)는 도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징 바디(110)와 제 1 및 제 2 커버(120)(130)와 다수의 고정블럭(141∼144)을 구비한다. 상기 하우징 바디(110)는 상부면(111), 하부면(112) 및 측부면(113)을 구비하는 대략 사각통 형상의 프로파일을 가진다. 그러나, 이러한 하우징 바디의 형상은 도시예의 사각통 형상으로 한정되지 않으며, 원통형으로 할 수도 있는 등 필요에 따른 형태 변경이 가능하다. 상기 상부면(111)에는 원형공간부(111a)가 일정깊이로 형성되며, 상기 하부면(112)에는 관통공(112a)이 형성된다. 상기 제 1 및 제 2 커버(120)(130)는 상기 하우징 바디(110)의 상하면부에 각각 결합된다. 상기 다수의 고정블럭(141∼144)은 상기 원형공간부(111a)을 다수의 공간으로 구획하도록 원형공간부(111a)에 등간격으로 설치되는 바, 이 고정블럭(141∼144)은 도시예와 같이, 하우징 바디(110)에 일체로 형성될 수도 있고, 별도로 제작되어 하우징 바디에 결합될 수도 있다. 상기 고정블럭(141∼144)이 원형공간부(111a)를 구획하는 것에 의해 하우징 바디(110)에는 4개의 챔버(145∼148)가 마련된다. 여기서, 상기 챔버(145∼148)는 도시예와 같은 사각형의 종단면 형상을 가지도록 형성될 수도 있고, 원형의 종단면 형상을 가지도록 형성될 수도 있다.

상기 코어(200)는 다수의 베벨기어(410∼440) 및 출력기어(500)(600)를 지지하기 위하여 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 그 측면에 4개의 축(211∼214)이, 그리고, 상하면에 2개의 축(215)(216)이 일체로 형성된다. 여기서, 상기 측방향 축(211∼214)에는 다수의 베벨기어(410∼440)가 각각 회전가능하게 지지되며, 상기 상하방향 축(215)(216) 중 어느 하나 또는 두 축 모두에는 출력기어(500)(600)가 회전가능하게 지지된다. 이러한 코어(200)는 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 하우징 바디(110)의 하부면(112)으로부터 상부면(111)을 향하여 연장되는 다수의 지지간(221∼224)에 의해 하우징 바디(110)와 일체로 형성되는 것이 바람직하나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 상기 코어(200)는 하우징 바디(110)와는 별도로 제작되어 상기한 제 1 및 제 2 커버(120)(130)에 의해 하우징 바디(110)에 조립되도록 구성될 수도 있다. 여기서, 상기 지지간(221∼224)은 코어(200)을 중심으로 상하 대칭으로 형성됨이 바람직하다.

상기 로터(300)는 하우징조립체(100)의 하우징 바디(110)에 마련된 원형공간부(111a) 내에 양방향으로 회전이 가능하도록 설치된다. 이 로터(300)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 링형상으로 이루어지는 로터몸체(310)의 외측에 하우징 바디(110)의 원형공간부(111a)에 마련된 다수의 챔버(145∼148) 내에 위치하는, 이 챔버의 폭보다 작은 폭을 가지는 다수의 회전블레이드(311∼314)가 마련된다. 또한, 로터(300)는 그 몸체(310)의 내주면에 축방향으로 형성되는 다수의 가이드 슬롯(315∼318)을 구비한다. 상기 가이드 슬롯(315∼318)은 서로 마주보도록 형성됨이 바람직하다. 이러한 로터(300)는 상기한 하우징조립체(100)의 챔버(145∼148)를, 예컨대 일반적인 엔진의 실린더에 비교한다고 하면, 피스톤에 해당하는 것인 바, 따라서, 로터(300)는 경량일수록 유리하므로, 로터의 재질은 알루미늄 합금류 등으로 구성하는 것이 바람직하며, 또한, 각 회전블레이드(311∼314)의 내부가 중공으로 형성됨이 바람직하다.

다수의 상기 베벨기어(410∼440)는 상기 코어(200)의 측면에 마련된 다수의 측방향 축(211∼214)에 회전가능하게 각각 지지된다. 이러한 베벨기어(410∼440)는(4개 모두가 공히 같으므로 하나의 베벨기어에 대해서만 설명한다) 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 일측면에 상기 로터(300)의 가이드 슬롯(315∼318)에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더(411)가 베벨기어의 중심축으로부터 일정량 편심되는 위치에 형성된다. 따라서, 상기 로터(300)가 왕복회전요동운동을 하게 되면, 그의 가이드 슬롯(315∼318)과 편심 슬라이더(411)의 스카치 요크기구(Scotch yoke)와 같은 작용에 의해 베벨기어(410∼440)는 어느 한 방향으로만 회전하게 된다. 또한, 다수의 베벨기어(410∼440)는 가이드부(412)와 밸런스 웨이트부(413)와 다수의 중공부(414)를 구비할 수 있다. 상기 가이드부(412)는 베벨기어(410)의 편심 슬라이더(411)가 형성된 면에 상기 로터(300)의 곡률반경(r)과 같은 곡률반경(r₁)을 가지는 원호로 형성된다(r=r₁). 이에 따라 베벨기어(410)의 회전시 그의 가이드부(412)가 로터(300)의 내주면과 미끄럼 접촉하게 되므로 베벨기어의 위치가 안정적으로 유지될 수 있다. 또한, 베벨기어(410)에 형성된 가이드부(412)는 예컨대, 엔진을 구성하는 경우에, 연소시 발생하여 내측방향, 즉 로터(300)의 벽에 가해지는 하우징조립체 중심축 방향의 압력을지지하는 역할도 하는 바, 이에 의해 로터(300)의 변형 및 관성 손실을 방지할 수 있다. 상기 밸런스 웨이트부(413)는 베벨기어 회전시의 편심 슬라이더(411)에 의한 언밸런스 문제를 해소하기 위한 것으로, 베벨기어 내측면(편심 슬라이더가 형성된 면의 반대면을 말함)의 편심 슬라이더 형성부위 반대쪽에 위치하도록 대략 반원형으로 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 중공부(414)는 베벨기어의 감량 및 상기한 밸런스 웨이트부와 같은 목적으로 구비되는 것으로, 상기 밸런스 웨이트부(413)의 반대쪽에 위치하도록 베벨기어를 관통하여 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 다수의 베벨기어(410∼440)는 도 11에서 보는 바와 같이, 베벨기어(410∼440)의 편심 슬라이더(411)가 로터(300)의 가이드 슬롯(315)에 삽입되도록 코어(200)의 측방향 축(211∼214)(도 3, 도 4 참조)에 회전가능하게 각각 지지된다. 이 때, 베벨기어(410∼440)의 가이드부(412)는 로터(300)의 내주면 곡률반경(r)과 동일한 곡률반경(r₁)을 가지는 원호로 형성되어 있기 때문에, 로터(300)의 내주면에 접촉하게 된다. 이와 같은 상태에서 상기 로터(300)가 왕복회전요동운동을 하게 되면, 도 12에서 보는 바와 같이, 로터(300)의 가이드 슬롯(315) 내에서 베벨기어(410)의 편심 슬라이더(411)가 원호를 그리며 공전하게 되며, 이러한 가이드 슬롯(315)과 편심 슬라이더(411)의 작용에 의해 베벨기어(410)가 일방향으로 회전하게 된다. 가이드 슬롯(315)과 편심 슬라이더(411)의 상기와 같은 작용을 구체적으로 보면 다음과 같다. 도 12에서 보는 바와 같이, 가이드 슬롯(315)의 제 1 위치(A)에 위치한 편심 슬라이더(411)는 로터(300)가 도면에서 좌측으로 움직이면 제 1 화살표 방향(a)을 따라 이동하여 가이드 슬롯(315)의 제 2 위치(B)로 이동하게 되며, 로터(300)가 방향을 바꾸어 도면에서 우측으로 이동하기 시작하면, 편심 슬라이더(411)는 제 2 및 제 3 화살표 방향(b)(c)을 따라 이동하면서 제 3 위치(C)를 지나 제 4 위치(D)까지 이동하게 된다. 이 후, 로터(300)가 다시 도면에서 좌측으로 이동할 때, 편심 슬라이더(411)는 제 4 화살표 방향(d)을 따라 이동하여 초기 위치로 이동하게 된다. 이와 같은 편심 슬라이더(411)의 가이드 슬롯(315) 내에서의 공전에 의해 베벨기어(410)는 코어(200)의 측방향 축(211)을 중심으로 회전하게 되는 것이다.

상기 베벨기어(410)의 편심 슬라이더(411)는 도 10 및 도 13에서 보는 바와 같이, 그의 중심축에서 연장되는 선(L)이 하우징조립체(100)의 중심축(P)과 만나도록 소정각도(θ)로 경사지게 형성된다. 이에 의하면, 편심 슬라이더(411)가 가이드 슬롯(315) 내의 어느 위치에서도 항상 하우징조립체(100)의 중심축을 향하게 되므로 힌지나 또는 볼조인트 등과 같은 기계요소를 사용하지 않고도 기구학적 적합조건(Kinematic condition)을 충족시킬 수 있어, 토러스 크랭크 기구의 구조적인 단순화 및 작동의 원활성을 도모할 수 있게 된다.

도 14는 본 발명에 사용되는 베벨기어의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 이 베벨기어(410)는 편심 슬라이더(411)에 이 편심 슬라이더가 가이드 슬롯(315) 내에서 회전슬라이딩 할 때 보다 원활히 작동하도록 하기 위한 가이드 롤러(411a)가 베어링의 개재하에 설치되어 있다. 물론, 이러한 가이드 롤러(411a)는 4개의 베벨기어(410∼440) 모두에 설치된다. 또한, 이 베벨기어(410)에서는 베벨기어(410)에 밸런스 웨이트부(413)를 형성함으로써 밸런스 웨이트부(413)가 형성된 면에 단차가 발생되는 바, 이러한 단차에 의해 베벨기어(410)가 그 결합상대부[코어(200)의 측면]에 균등접촉을 못하므로, 예컨대 베벨기어 회전의 장해요인이 될 수 있다. 이러한 베벨기어의 단차에 의한 영향을 줄이기 위하여, 도 14에서 점선으로 도시한 바와 같이, 베벨기어(410)의 밸런스 웨이트부(413) 형성면에 이 밸런스 웨이트부(413)와 같은 높이를 가지는 경량재의 덧살부(413a)를 설치하고 있다. 이 덧살부(413a)는 중공부(414)를 이용하여 결합할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구에서 상기 로터(300)는 그 특성상 알루미늄 합금류 등으로 제작되는 것이 바람직한데, 이 때문에 로터의 경도 및 강도가 약하여 이의 가이드 슬롯(315∼318)에서 회전슬라이딩하는 베벨기어(410∼440)의 편심 슬라이더(411)에 의한 가이드 슬롯(315∼318) 양측벽의 마모가 발생될 수 있다. 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는, 도 15에서 보는 바와 같이, 로터(300)의 가이드 슬롯(315∼318) 양측벽에 로터의 재질보다 높은 강도 및 경도를 가지는 재질로 이루어지는 가이드부재(321∼324)를 부착하여 가이드 슬롯 양측벽의 마모를 방지할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 가이드부재(321∼324)는(모두 같은 구성이므로 하나의 가이드부재에 대해서만 설명한다) 도 16에서 보는 바와 같이, 전면부(321a)와 후면부(321b)가 연결부(321c)에 의해 일체로 연결된 구조로 되어 있다. 이러한 가이드부재(321)는 연결부(321c)가 가이드 슬롯(315)의 벽에 셋트스크류 등과 같은 고정요소에 의해 체결되는 것에 의해 부착, 설치될 수 있다. 그리고, 상기 전면부(321a)에는 베벨기어(410)의 가이드부(412)와 같은 곡률반경을 가지고 만곡되는호형지지부(321d)가 형성된다. 이 호형지지부(321d)는 베벨기어(410)의 가이드부(412)와 면접촉하게 되는데, 이에 의해 베벨기어(410)는 그의 가이드부(412)가 로터(300)의 내주면과 선접촉함과 동시에 상기 가이드부재(321)의 호형지지부(321d)와 면접촉하는 상태로 코어(200)의 축(211)에 지지되므로, 베벨기어의 위치가 보다 안정적으로 될 수 있으며, 또한, 엔진을 구성하는 경우에 연소시 발생하여 로터의 벽에 가해지는 압력을 보다 효과적으로 지지할 수 있게 된다. 여기서, 상기한 바와 같은 가이드부재(321)는 2개 1조의 일체형으로 구성되어도 무방하다.

출력기어(500)(600)는 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 코어(200)에 마련된 상하부 방향 축(215)(216) 중 어느 하나 또는 상기 축(215)(216) 모두에 상기한 베벨기어(410∼440)와 이물림 하도록 설치되어, 베벨기어가 회전하는 것에 의해 회전하게 된다. 이 때, 2개의 출력기어(500)(600)가 설치된 경우, 출력기어(500)(600)는 회전방향이 서로 반대 방향이 되는데, 어느 하나만을 출력기어(500)로 하고 다른 출력기어(600)는 공회전시키거나 또는 별도의 기어트레인 등을 이용하여 두 출력기어(500)(600)가 같은 방향으로 회전하도록 구성할 수 있는 등 필요에 따른 적용이 가능하다.

한편, 도 1 내지 도 3에서 부호 150은 예컨대, 본 발명의 토러스 크랭크 기구를 이용하여 엔진을 구성하는 경우, 점화플러그 등과 같은 부품을 설치하기 위한 부품설치공간이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는 차량용 엔진을포함하는 각종 산업용 엔진이나 엑추에이터, 그리고, 유체를 압축하는 압축기 및 유체를 펌핑하는 펌프 등에 광범위하게 적용할 수 있는 바, 이러한 적용예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 엔진 및 엑추에이터에 적용하는 경우, 하우징조립체(100)의 각 챔버(145∼148)는 일반적인 내연기관의 실린더에 해당하며, 상기 챔버 내에 위치하는 로터(300)의 회전블레이드(311∼314)는 피스톤에 해당한다. 따라서, 상기 챔버 양측의 고정블럭(141∼144)에 흡배기기구 및 점화기구(도시되지 않음) 등을 구성하게 되면, 일반적인 내연기관에서와 같이 챔버(145∼148) 내에서의 흡입, 압축, 팽창 및 배기가 연속적으로 이루어지면서 로터(300)가 하우징조립체(100) 내에서 왕복회전요동운동을 하게 된다. 이 때, 4개의 챔버(145∼148)에서 상기와 같은 작용이 동시에 동일하게 이루어지며, 하나의 챔버에서 회전블레이드를 중심으로 그 양측에서 상기와 같은 동작이 이루어지므로, 예컨대, 도시예와 같은 토러스 크랭크 기구의 구성이면 일반적인 내연기관의 8기통에 해당한다. 즉, 동일 마력 대비 일반적인 내연기관에 비하여 엔진의 크기를 대폭 줄일 수 있는 것이다.

상기와 같이 하우징조립체(100) 내부에서 왕복회전요동운동을 하는 로터(300)의 각 가이드 슬롯(315∼318)에는 코어(200)의 측방향 축(211∼214)에 설치된 베벨기어(410∼440)의 편심 슬라이더(411,421,431,441)가 수용되어 있으므로, 로터(300)의 왕복회전요동운동에 따라 상기 편심 슬라이더가 가이드 슬롯에서 회전슬라이딩 하면서 공전하게 되고, 이에 따라 베벨기어가 일방향으로 회전하게 되며, 이 베벨기어의 회전력은 이들과 이물림하도록 코어(200)의 상하방향 축에 설치된출력기어 500 및/또는 600으로 전달되게 된다.

다음으로, 압축기나 펌프에 적용하는 경우에는 상기 출력기어 500 및/또는 600이 입력파트가 되며, 로터(300)가 출력파트가 된다. 즉, 출력기어(500)를 별도의 구동수단을 이용하여 회전시키게 되면, 앞서 설명한 바와 같은 원리에 의해 하우징조립체(100)에 설치된 로터(300)가 왕복회전요동운동을 하게 되며, 이 때, 하우징조립체(100)의 챔버(145∼148) 양측에 위치하는 고정블럭(141∼144)에 유체 흡입 및 배출기구(도시되지 않음)가 구성되면, 로터(300)가, 예들어 시계방향으로 회전할 때는 챔버의 회전블레이드를 중심으로 어느 일측은 유체를 흡입하고 타측은 유체를 압축하여 배출하며, 로터가 반시계방향으로 회전할 때는 상기의 반대 동작을 반복하면서 유체를 압축하거나 펌핑하는 압축기 또는 펌프를 제공할 수 있다. 이와 같은 경우에도 소형으로 고용량의 압축기 및 펌프를 구현할 수 있음은 앞서와 같다.

한편, 도시예에서는 하우징조립체에 4개의 챔버가 형성되고, 로터 또한 4개의 회전블레이드를 가지는 8기통 토러스 크랭크 기구에 대하여 도시되어 있으나, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 것에 불과한 것으로, 챔버는 한 개만 형성될 수도 있다. 하나의 챔버를 가지는 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는, 예를들어 수족관용 압축기 등과 같은 소형 압축기에 유리하게 적용할 수 있다. 그리고, 챔버는 우력(짝힘)을 유발하기 위하여 서로 대향되는 방향으로 쌍을 이루도록 형성하여도 무방하다. 특히 하우징조립체의 챔버를 2개, 4개, 6개, 8개 ...등과 같이 짝수배로 증가시킴에 따라 엔진의 동력이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프의용량이 배가될 수 있으며, 이러한 경우에도 하우징조립체나 로터의 크기에는 큰 변화가 없으므로, 예컨대 선박용 엔진 등과 같은 경우에 그 크기 및 중량이 현저하게 작아질 수 있다.

도 17은 앞서 설명한 토러스 크랭크 기구를 이용한 더블 토러스 크랭크 기구를 나타낸 일부 분해 사시도로서, 이하에서는 도 17 내지 도 19를 참고로 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구의 또 다른 장점인 용이한 확장성에 대하여 설명한다.

도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 더블 토러스 크랭크 기구는, 앞서 설명한 적어도 2개의 토러스 크랭크 기구(10)(20)가 동축적으로 연결되어 구성된다. 각 토러스 크랭크 기구(10)(20)의 기본적인 구성 및 작용은 앞서의 설명과 같으므로 동일한 참조부호를 부여하여 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.

다만, 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 토러스 크랭크 기구(10)(20)로부터 전달되는 동력을 하나의 출력기어(90)로 전달받기 위하여 상기 출력기어(90)가 제 1 및 제 2 토러스 크랭크 기구(10)(20)의 베벨기어들과 동시에 이물림할 수 있는 구조로 되어 있다는 점이 상이하다.

상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서 설명된 일반적인 내연기관의 8기통에 해당하는 2개의 토러스 크랭크 기구를 동축적으로 연결함으로써 16기통의 엔진을 구성할 수 있으며, 같은 원리로 3개 4개의 토러스 크랭크 기구를 동축적으로 연결함으로써 높은 마력의 엔진을 손쉽게 구성할 수 있다.

이러한 더블 토러스 크랭크 기구에서 동력 인출 구조는 도 18에서 보는 바와같이, 제 1 및 제 2 토러스 크랭크 기구(10)(20)의 중앙부에 위치하는 출력기어(90)로부터 인출할 수도 있으며, 도 19에서 보는 바와 같이, 제 1 및 제 2 토러스 크랭크 기구(10)(20)의 양측에 위치하는 출력기어(500)(600)로부터 인출할 수도 있다. 전자의 경우, 출력기어(600)는 공회전 가능하도록 구성되며, 후자의 경우는, 출력기어(90)가 공회전 가능하도록 구성된다는 것은 이 분야의 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 이해할 것이다. 도 18 및 도 19에서 부호 700은 동력축이다. 그리고, 4개의 토러스 크랭크 기구를 동축적으로 연결하여 구성하는 경우, 마이티 기어를 사이에 두고 그 양측에 상술한 더블 토러스 크랭크 기구를 배치하여 이들 더블 토러스 크랭크 기구의 동력축을 마이티 기어에 연결하여 고마력의 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프 등을 구성할 수도 있다.

한편, 본 발명의 토러스 크랭크 기구는 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프 이외에도 각종 산업용 기계, 예컨대 공작기계 등의 동력전달계통에도 효과적으로 이용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 예컨대, 각종 산업용 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프 등을 구성함에 있어서, 종래의 일반적인 크랭크 기구에서와 같은 큰 작동 공간을 필요로 하는 크랭크 샤프트 등과 같은 기계요소가 필요치 않고 또한 입력파트와 출력파트의 중심축이 동일선상에 위치하기 때문에, 체적효율을 향상시킬 수 있어, 동일 마력 대비 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프의 크기를 대폭 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는 구조가 간단하면서도 효율적인 작동 구조를 가지기 때문에, 저가의 대량생산이 가능한 엔진이나 엑추에이터, 압축기 및 펌프 등을 제조할 수 있다고 하는 효과도 있다.

또한, 본 발명에 의한 토러스 크랭크 기구는 수개의 토러스 크랭크 기구를 동축적으로 연결하는 간단한 방법으로 고마력의 엔진이나 엑추에이터, 고용량의 압축기 및 펌프를 구성할 수 있는 등 확장성이 뛰어나다고 하는 효과도 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해 할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (26)

1. 적어도 하나의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체;

   상기 하우징조립체의 중앙부에 배치되며, 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어;

   상기 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 회전블레이드가 구비되어 상기 코어 외측에서 왕복회전요동운동 하도록 하우징조립체에 설치되며, 내주면에는 적어도 하나의 가이드 슬롯이 형성된 로터;

   상기 로터의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 상기 코어의 측방향 축에 회전 가능하게 지지되는 적어도 하나의 베벨기어; 및

   상기 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 상기 베벨기어와 이물림 하도록 회전가능하게 지지되는 출력기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하우징조립체는, 원형공간부를 구비한 상부면, 관통공을 구비한 하부면 및 측부면의 외곽 프로파일을 가지는 하우징 바디; 상기 바디의 상하부면에 각각 결합되는 제 1 및 제 2 커버; 상기 챔버를 형성하기 위하여 상기 원형공간부를 구획하도록 원형공간부 내에 설치되는 적어도 2개의 고정블럭;을 구비하며,

   상기 코어는 상기 하우징 바디의 하부면으로부터 상부면을 향하여 연장되는 다수의 지지간에 의해 하우징 바디와 일체로 형성됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 로터의 가이드 슬롯의 양측벽에는 상기 로터의 재질보다 높은 경도 및 강도를 가지는 재질로 이루어지는 가이드부재가 설치됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 베벨기어의 편심 슬라이더는 이 편심 슬라이더가 가이드 슬롯의 어느 위치에서도 상기 하우징조립체의 중심(P)을 향하도록 일정각도(θ)로 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 베벨기어는 그의 편심 슬라이더가 형성된 면에 상기 로터의 곡률반경과 같은 곡률반경을 가지는 가이드부가 일체로 형성되며, 이면에는 밸런스 웨이트부가 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 베벨기어의 편심 슬라이더에는 가이드 롤러가 설치됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 로터의 가이드 슬롯 양측벽에는 상기 로터의 재질보다 높은 경도 및 강도를 가지는 재질로 이루어지는 가이드부재가 각각 설치되며, 이 가이드부재는 그 전면에 베벨기어의 가이드부와 동일한 곡률반경을 가지고 만곡되는 호형지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 로터의 회전블레이드는 그 내부가 중공으로 형성됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
9. 서로 마주하도록 배치되는 적어도 2개의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체;

   상기 하우징조립체의 중앙부에 배치되며, 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어;

   상기 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 적어도 2개의 회전블레이드가 구비되어 상기 코어 외측에서 왕복회전요동운동 하도록 상기 하우징조립체에 설치되며, 내주면에는 적어도 2개의 가이드 슬롯이 마주보도록 형성된 로터;

   상기 로터의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 상기 코어의 측방향 축에 각각 회전 가능하게 지지되는 적어도 2개의 베벨기어; 및

   상기 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 상기 베벨기어와 이물림 하도록 회전가능하게 지지되는 출력기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 하우징조립체는, 원형공간부를 구비한 상부면, 관통공을 구비한 하부면 및 측부면의 외곽 프로파일을 가지는 하우징 바디; 상기 바디의 상하부면에 각각 결합되는 제 1 및 제 2 커버; 및 상기 챔버를 형성하기 위하여 상기 원형공간부를 구획하도록 원형공간부 내에 설치되는 적어도 2개 이상의 고정블럭;을 구비하며,

    상기 코어는 상기 하우징 바디의 하부면으로부터 상부면을 향하여 연장되는 다수의 지지간에 의해 하우징 바디와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 로터의 가이드 슬롯 양측벽에는 상기 로터의 재질보다 높은 경도 및 강도를 가지는 재질로 이루어지는 가이드부재가 설치됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 베벨기어의 편심 슬라이더는 이 편심 슬라이더가 상기 가이드 슬롯의 어느 위치에서도 항상 상기 하우징조립체의 중심(P)을 향하도록 일정각도(θ)로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 베벨기어는 편심 슬라이더가 형성된 면에 상기 로터의 곡률반경과 같은 곡률반경을 가지는 가이드부가 일체로 형성되며, 이면에는 밸런스 웨이트부가 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
14. 제 9 항에 있어서,

    상기 베벨기어의 편심 슬라이더에는 가이드 롤러가 설치됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 로터의 가이드 슬롯 양측벽에는 상기 로터의 재질보다 높은 경도 및 강도를 가지는 재질로 이루어지는 가이드부재가 각각 설치되며, 이 가이드부재는 그 전면에 베벨기어의 가이드부와 동일한 곡률반경을 가지고 만곡되는 호형지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
16. 제 9 항에 있어서,

    상기 로터의 회전블레이드는 그 내부가 중공으로 형성됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
17. 서로 마주하도록 배치되는 4개의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체;

    상기 하우징조립체의 중앙부에 배치되며, 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어;

    상기 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 4개의 회전블레이드가 구비되어 상기 코어 외측에서 왕복회전요동운동 하도록 상기 하우징조립체에 설치되며, 내주면에는 4개의 가이드 슬롯이 서로 마주보도록 형성된 로터;

    상기 로터의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 상기 코어의 측방향 축에 각각 회전 가능하게 지지되는 4개의 베벨기어; 및

    상기 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 상기 베벨기어와 이물림 하도록 회전가능하게 지지되는 출력기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 하우징조립체는, 원형공간부를 구비한 상부면, 관통공을 구비한 하부면및 측부면의 외곽 프로파일을 가지는 하우징 바디; 상기 바디의 상하부면에 각각 결합되는 제 1 및 제 2 커버; 및 상기 챔버를 형성하기 위하여 상기 원형공간부를 구획하도록 원형공간부 내에 일정간격을 두고 설치되는 4개의 고정블럭;을 구비하며,

    상기 코어는 상기 하우징 바디의 하부면으로부터 상부면을 향하여 연장되는 다수의 지지간에 의해 하우징 바디와 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 로터의 가이드 슬롯 양측벽에는 상기 로터의 재질보다 높은 경도 및 강도를 가지는 재질로 이루어지는 가이드부재가 설치됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
20. 제 17 항에 있어서,

    상기 베벨기어의 편심 슬라이더는 이 편심 슬라이더가 상기 가이드 슬롯의 어느 위치에서도 항상 상기 하우징조립체의 중심(P)을 향하도록 일정각도(θ)로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
21. 제 17 항에 있어서,

    상기 베벨기어는 편심 슬라이더가 형성된 면에 상기 로터의 곡률반경과 같은곡률반경을 가지는 가이드부가 일체로 형성되며, 이면에는 밸런스 웨이트부가 형성되어 구성됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
22. 제 17 항에 있어서,

    상기 베벨기어의 편심 슬라이더에는 가이드 롤러가 설치됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
23. 제 21 항에 있어서,

    상기 로터의 가이드 슬롯 양측벽에는 상기 로터의 재질보다 높은 경도 및 강도를 가지는 재질로 이루어지는 가이드부재가 각각 설치되며, 이 가이드부재는 그 전면에 베벨기어의 가이드부와 동일한 곡률반경을 가지고 만곡되는 호형지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
24. 제 17 항에 있어서,

    상기 로터의 회전블레이드는 그 내부가 중공으로 형성됨을 특징으로 하는 토러스 크랭크 기구.
25. 서로 마주하도록 배치되는 적어도 2개의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체; 상기 하우징조립체의 중앙부에 배치되며, 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어; 상기 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 적어도2개의 회전블레이드가 구비되어 상기 코어 외측에서 왕복회전요동운동 하도록 상기 하우징조립체에 설치되며, 내주면에는 적어도 2개의 가이드 슬롯이 마주보도록 형성된 로터; 상기 로터의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 상기 코어의 측방향 축에 회전 가능하게 지지되는 적어도 2개의 베벨기어; 및 상기 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 상기 베벨기어와 이물림 하도록 회전가능하게 지지된 출력기어;를 포함하는 적어도 2개 이상의 토러스 크랭크 기구가 동축적으로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 더블 토러스 크랭크 기구.
26. 서로 마주하도록 배치되는 4개의 밀폐된 챔버를 제공하는 하우징조립체; 상기 하우징조립체의 중앙부에 배치되며, 상부 및/또는 하부 및 측방향으로 돌출되는 다수의 축을 가지는 코어; 상기 하우징조립체의 챔버 내에 위치하는 4개의 회전블레이드가 구비되어 상기 코어 외측에서 왕복회전요동운동 하도록 상기 하우징조립체에 설치되며, 내주면에는 4개의 가이드 슬롯이 서로 마주보도록 형성된 로터; 상기 로터의 가이드 슬롯에 회전슬라이딩 가능하게 수용되는 편심 슬라이더가 구비되어 상기 코어의 측방향 축에 회전 가능하게 지지되는 4개의 베벨기어; 및 상기 코어의 상하방향 축 중 어느 하나 또는 모두에 상기 베벨기어와 이물림 하도록 회전가능하게 지지된 출력기어;를 포함하는 적어도 2개 이상의 토러스 크랭크 기구가 동축적으로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 더블 토러스 크랭크 기구.