KR101285095B1 - 로터리엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리엔진에 관한 것으로, 보다 상세히는 역회전을 제한하여 일방향으로 회전하는 에너지 효율이 현저히 높고 구성이 단순화된 로터리엔진을 개시한다.
본 발명에 따른 로터리엔진은 중공의 실린더(10)와 이 실린더(10)에 내장되고 실린더(10)의 내부 공간을 구획하는 주축(20) 및 슬라이딩로터축(30)과, 실린더(10) 및 주축(20)과 일체로 조립되고 주축(20)의 역방향의 회전을 제한하는 일방향 회전기구(44)와 실린더 및 슬라이딩로터축(30)과 일체로 조립되고 슬라이딩로터축(30)의 회전을 제한하는 회전제한기구(55) 및 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32)의 상대 각위치를 복원시키는 복원기구(34)로 이루어져 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 로터리엔진은 흡기, 폭발팽창, 배기의 작동과 연계하여 작동됨으로써 다양한 연료에 대한 적절한 폭발 연소 환경을 만들어 최적의 운동에너지를 추출하는 내연기관의 구조를 실현할 수 있다.
본 발명의 상기한 목적들과 그 외의 목적들과 신규한 특징은 후술하는 상세한 설명을 첨부한 도면을 참고로 하여 읽어보면, 보다 완전히 그리고 명확하게 이해될 것이다. 도면은 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

Description

로터리엔진{Rotary Engine}

본 발명은 로터리엔진에 관한 것으로, 보다 상세히는 역회전을 제한하여 일방향으로 회전하는 기구와 회전을 제한하는 기구 및 원통형 실린더와 동심인 슬라이딩로터, 고정로터 및 슬라이딩로터와 고정로터의 상대 각변위를 복원시키는 기구로 구성된 로터리엔진에 관한 것이다.

현재 상용되는 내연기관은 왕복운동방식의 2행정 또는 4행정기관이 대부분이며, 로터리 엔진은 구동축과 회전체가 편심인 엔진이 일부 쓰여지고 있다. 피스톤 왕복 엔진의 문제점은 여러가지이나 대표적으로 다음과 같은 점을 꼽을 수 있다. 무겁고 크다. 떨림을 없앨 수 없다. 흡배기 밸브의 질량으로 말미암아 엔진이 빠르게 돌때 흡배기구의 여닫힘이 제대로 따라주지 못한다. 아울러 흡배기구 크기가 작아서 흡배기가 제대로 이루어지지 못한다. 피스톤이 실린더 벽에 큰 힘과 마찰을 주므로 피스톤 링과 실린더 벽이 쉽게 마모된다. 동력에 쓰이지 못하고 버려지는 에너지가 크다. 이와 같은 문제점들은 피스톤 왕복 엔진의 구조 때문에 어느 한계 이상은 해결할 수 없다. 그러나 직선왕복 운동과정 없이 폭발 압력이 곧바로 비틀림힘(torque)으로 바뀌는 로터리 엔진은 피스톤 왕복 엔진의 문제점을 대부분 극복할 수 있을 뿐 아니라, 다른 많은 장점을 지닐 수 있으므로 오랫동안 많은 로터리엔진이 고안되어 왔다.

특히 독일의 반켈(Felix Wankel)이 고안한 로터리 엔진이 자동차용 엔진으로 대량생산되면서부터 많은 관심을 끌어왔다. 그러나 지금까지의 로터리 엔진은 좋은 점 못지않게 문제점도 크고 많아서 반켈식 로터리 엔진 이외에는 실용화된 것이 거의 없는 형편이며 지금은 반켈식 엔진이 로터리엔진을 대표하고 있다. 따라서 여기서도 반켈식 로터리 엔진의 구조 및 그에 따르는 좋은 점과 문제점을 짚고 나서, 좋은 점은 살리고 문제점은 해결한 이 발명에 따른 로터리 엔진을 소개하기로 한다.

반켈식 로터리 엔진은 편심굴대(ECCENTRIC SHAFT)가 3회전할때 로터리 피스톤도 편심굴대를 3회 공전하면서 1회 자전하게 되며, 이 과정에서 로터리 피스톤의 세 모서리는 땅콩모양의 에피트로코이드(epitrochoid)곡면으로된 하우징의 안쪽면을 따라 구불구불 돌아가며 하우징안의 세개의 공간에서는 공간의 크기가 바뀜에 따라 모두 흡입, 압축, 폭발, 배기가 이루어지게 되어있다.

이와 같은 반켈식 로터리 엔진은 다음과 같은 좋은 점들이 있다. 각 부분의 무게중심의 운동은 모두 원운동이므로 균형추만으로 간단히 떨림을 없앨 수 있어 기계 손실이 적다. 편심굴대 1회전당 1회의 폭발이 있으므로 비틀림힘(torque)이 고르다. 직선 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 주는 이음막대(CONNECTINGROD)

및 흡배기 밸브가 없으므로 부품수가 적다. 마찰로 잃는 에너지가 적다. 위와 같은 까닭으로도 엔진이 조용히 될 뿐 아니라 매우 빠르게 될 수 있으며, 크기와 무게가 피스톤 왕복 엔진의 절반 정도로도 피스톤왕복 엔진만큼의 출력이 가능하다.

그러나 반켈식 로터리 엔진도 다음과 같은 문제점들이 있다. 하우징 안쪽면에 채터 마크(chatter mark)가 생기는 것으로 봐서 아펙스 시일(APECS SEAL)이 하우징 안쪽면을 매끄럽게 미끌어지지 못하고, 떨면서 지남을 알 수 있다. 이 떨림의 정확한 원인은 아직 알려져 있지는 않지만, 용수철에 의해 탄력 있게 밀리는 아펙스 시일이 폭발 불꽃에 직접 닿아 윤활이 제대로 되지못하여 마찰계수가 큰 상태에서 하우징 안쪽면에 대해 예각을 이루며 나아갈때 생기는 것으로 짐작된다. 아펙스 시일이 떨리는 과정에서 가스가 많이 샐 것은 당연하다. 이러한 이유로 아펙스 시일의 수명이 짧다. 또한 아펙스 시일이 점화 플라그와 연소실간의 이음 구멍을 지날때도 가스가 샌다. 사이드 시일의 임의의 점들은 제각기 다른 형태의 에피트로코이드 자리길(trajectory)을 따라 움직여 하우징 옆면에 고르지 못한 마찰(friction)을 주므로 단이 생길 뿐 아니라 위의 이유들로 빠르게 될수록 가스가 새는 양이 급격히 늘어난다. 가스가 비정상적으로 많이 새면 시일이 쉽게 닳게 만들어 내구성을 떨어뜨릴 뿐 아니라 출력 및 효율을 떨어뜨리는 따위의 좋지 아니한 요인이 된다. 뿐만 아니라 혼합가스가 빨려들고 연소가스가 밀려나갈때 흡기구와 배기구가 동시에 열리는 겹침현상이 일어난다. 이 현상은 흡기구가 하우징에 있는 둘레 흡기구 방식일때 심하다. 흡기구가 하우징 옆면에 있는 옆 흡기구 방식의 경우는 겹칩이 조금 줄어들기는 하지만 혼합가스가 소용돌이를 일으키기 쉬우므로 빠르게 될때 빨아들이는 효율이 나쁘고 연소가 불안정한 경향이 있다. 이러한 이유로 연료가 많이 들뿐 아니라 공기를 오염 시킨다. 하우징 안쪽면이 에피트로코이드면이라서 제작이 어렵다. 압축비를 어느 한계(약 8.5)이상 놓일 수 없고 각부의 열팽창의 차로 말미암은 열변형의 처리가 어렵다. 정비가 어렵다.

로터리 엔진은 기본적으로 로터리 피스톤이 돌며 흡입과 배기가 이루어지는 로터리 흡배기 장치의 응용이다. 따라서 지금까지 고안된, 그리고 앞으로 고안될 모든 종류의 로터리 엔진은 어떤 구조의 로터리 흡배기 장치를 응용하였느냐에 따라 문제점의 양과 질이 결정되며, 문제점들의 해결 가능성도 결정된다. 위에서 설명한 바와 같이 지금까지 로터리 엔진에 응용되어온 로터리 흡배기 장치는 그 구조로 말미암아 크고 많은 문제점들을 안고 있다.

현재 상용되는 내연기관은 왕복운동식의 2행정 또는 4행정기관이 대부분이며, 로터리 엔진은 구동축과 회전체가 편심인 엔진이 일부 쓰여지고 있다.

종래의 왕복운동 기관은 복잡한 기계적 구성으로 인해 역학적 에너지를 발생하는 실린더 내부의 크기가 전체 엔진 부피에 비해 작으며, 또한 회전 속도에 한계가 있었다. 또한 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 주는 과정에서 기계적 손실이 불가피하며, 진동이 발생하는 문제점이 있었다.

이를 극복하기 방법의 하나로서 내면이 트로코이드 곡선인 하우징과 편심 샤프트를 차용한 로터리 엔진이 쓰여지고 있다. 이 편심 로터리 엔진은 편심축과 로터가 접하는 방향과 로터가 팽창압력을 받는 방향이 항상 일치하지 않기 때문에 로터에 부착된 씰과 하우징이 높은 압력을 받게 되어 내구성이 왕복운동 기관에 비하여 현저히 떨어지게 되고, 또한 회전체 및 하우징의 가공에 높은 정밀도를 요구하여 폭 넓게 사용되지는 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전체 엔진의 에너지 효율을 현저하게 증대시킬 수 있는 로타리엔진을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 엔진의 구성을 단순화 및 소형화 그리고 경량화시킬 수 있는 로타리엔진을 제공함에 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로터리엔진은 양단이 밀폐된 중공의 원통 형상의 실린더와, 상기 실린더(10)와 동심이 되도록 실린더에 회전 가능하게 설치된 주축과, 상기 추축에 회전 가능하게 설치된 슬라이딩 로터축과, 일단이 상기 주축에 고정되고 타단이 반경 방향으로 연장되어 상기 실린더의 내주면과 밀착되고, 원주 방향을 따라서 등간격으로 설치된 복수의 고정로터와, 일단이 상기 슬라이딩 로터축에 고정되고 타단이 반경방향으로 연장되어 상기 실린더의 내주면과 밀착되고, 상기 각각의 고정로터 각각의 사이에 각각 배치되어 고정로터와 실린더의 내주면에 의해서 한정되는 공간을 구획하도록 설치된 복수의 슬라이딩 로터와, 상기 실린더에 대하여 주축을 일방향으로 회전하도록 설치된 일방향 회전기구와, 상기 슬라이딩 로터축의 회전을 단속하기 위한 회전제한수단과, 일단이 상기 주축에 고정되고 반경방향으로 연장되어 슬라이딩 로터에 걸려서 슬라이딩 로터의 회전력을 주축에 전달하도록 구성된 드라이버와, 상기 실린더의 외주면에 주축의 회전방향을 따라서 중공과 연통되도록 형성된 적어도 하나의 흡기구와, 점화플러그가 설치된 점화구와, 배기구를 포함한다. 본 발명에 따른 로터리엔진은 흡기, 압축폭발, 배기의 작동과 연계하여 작동됨으로써 다양한 연료에 대한 적절한 폭발 연소 환경을 만들어 최적의 운동에너지를 추출하는 내연기관의 구조를 실현할 수 있다.

회전축에 직접 토크를 발생, 전달 시키는 구조로서 상대적으로 적은 압축비로 구동이 가능하여 소음 진동 및 완전연소로 인한 에너지 효율의 증대를 가능하게 한다.

주요 부품이 동심축을 갖는 원형 부품들로 구성되어 가공성 및 내구성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

다양한 연료에 대응한 연소조건을 간단한 기구의 변형으로 압축비의 조절 이나 폭발 시점의 조절 등이 가능하여 최적 엔진 개발기간의 단축이 가능하다.

본 발명의 상기한 목적들과 그 외의 목적들과 신규한 특징은 후술하는 상세한 설명을 첨부한 도면을 참고로 하여 읽어 보면, 보다 완전히 그리고 명확하게 이해될 것이다. 도면은 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

도 1. 본 발명으로 구성되는 내연기관의 간단한 분해도이고
도 2. 실린더와 고정로터, 슬라이딩로터, 드라이버의 조립상태를 나타내는 단면도와 분해사시도이며
도 3. 압축구간 시작시점의 주축에 직각 방향으로 절단하여 원통형 실린더의 흡기구 점화구 배기구의 위치와 고정로터, 슬라이딩로터, 드라이버, 스프링의 위치를 나타내며
도 4. 압축구간의 폭발시기 직전의 주축에 직각 방향으로 절단하여 원통형 실린더의 흡기구 점화구 배기구의 위치와 고정로터, 슬라이딩로터, 드라이버, 스프링기구의 위치를 나타내며
도 5. 팽창배기구간의 주축에 직각 방향으로 절단하여 원통형 실린더의 흡기구 점화구 배기구의 위치와 고정로터, 슬라이딩로터, 드라이버, 스프링기구의 위치를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 로터리엔진의 실시예를 첨부한 도면들을 참고로 하여 설명한다. 설명의 편의상 각기 2개의 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32), 흡기구(12), 점화구(13), 배기구(14)를 순서에 따라서 연속하여 대칭 형태로 구비하며, 원웨이클러치(42)를 일방향 회전기구(44)로, 다판클러치(52)를 회전제한기구(55) 또는 회전제한수단(55)으로, 복원기구(34) 또는 복원수단(34)을 스프링(36)을 이용하여 구성하는 장치의 실시 예에 대해서 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명에 따른 로타리엔진의 주요 구성요소를 살펴보면, 본 발명에 따른 로터리엔진은 중공의 실린더(10)와 이 실린더(10)에 내장되고 실린더(10)의 내부 공간을 구획하는 고정로터(22)를 구비한 주축(20) 및 슬라이딩로터(32)를 구비한 슬라이딩로터축(30)과, 실린더(10) 및 주축(20)과 일체로 조립되고 주축(20)의 역방향의 회전을 제한하는 일방향 회전기구(44)와 실린더(10) 및 슬라이딩로터축(30)과 일체로 조립되고 슬라이딩로터축(30)의 회전을 제한하는 회전제한기구(55) 및 복원기구(34)로 이루어져 있다.

우선, 실린더(10)는 중공의 원통형인 형태를 갖는다. 실린더(10)에는 도 2에 상세히 도시한 바와 같이, 흡기구(12), 점화구(14), 배기구(16)가 대칭으로 일정한 각도로 순서에 따라서 연속적으로 형성되어 있다. 흡기구(12), 점화 플러그가 설치된 점화구(14), 배기구(16)는 주축의 회전 방향을 따라서 실린더(10)의 외주면에서 중공에 연통되도록 형성되어 있다. 흡기구(12), 점화구(14), 배기구(16)의 크기와 형태는 사용 연료 및 엔진의 사용환경에 따라서 변경이 가능하다.

고정로터(22) 및 슬라이딩로터(32)는 상기의 흡기구(12), 점화구(14), 배기구(16)를 일정한 각도로 분할하며 대칭으로 형성되어 있으며, 각기 주축(20), 슬라이딩로터축(30)과 일체 또는 일체로 연결되어 있으며, 상기 실린더(10)의 내면과 밀착하여 동심의 회전운동을 한다. 상기의 분할각도 및 고정로터(22) 및 슬라이딩로터(32)의 형태는 연료가스의 압축비를 결정 짓는 주요한 요소로서 사용 연료 및 엔진의 사용환경에 따라서 변경이 가능하다. 각각의 고정로터(22)는 일단이 주축에 고정되고 반경방향으로 연장되어 실린더(10)의 내주면과 밀착하여 접촉되도록 구성되어 있다. 또한, 각각의 슬라이딩로터(32)는 슬라이딩로터축(30)에 일단이 고정되어 반경방향으로 연장되어 실린더(10)의 내주면과 밀착하여 접촉되도록 구성되어 있다. 또한, 각각의 슬라이딩로터(32)는 각각의 고정로터(22)의 사이에 배치되어 있다.

주축(20)은 상기의 슬라이딩로터(32)를 회전 이동시키는 드라이버(24) 및 고정로터(22)를 구비하며, 상기 실린더(10)와 슬라이딩로터축(30)과 동심을 이루며 회전운동을 하며 슬라이딩로터축(30)의 내측에 위치한다. 드라이버(24)는 일단이 주축(20)에 고정되어 있고 반경방향으로 연장되어 있다. 드라이버(24)의 연장된 타단은 슬라이딩로터(32)에 걸리도록 되어 있어서, 슬라이딩로터(32)의 회전력을 주축(20)에 전달한다. 본 실시예에 있어서, 슬라이딩로터(32)에는 케이지형태의 구조물이 형성되어 있고, 드라이버(24)가 케이지형태의 구조물에 걸려서 회전력이 주축(20)으로 전달되도록 되어 있으나 다양한 변형이 가능하다.

다음으로, 본 실시예에 있어서 일방향 회전기구(44)를 살펴보면, 도 1에 보이는 바와 같이 제1 플레이트(40)는 제2플레이트(50)를 매개로 하여 실린더(10)와 볼트 등으로 조립되고 실린더(10)를 밀폐하며, 주축(20)이 회전가능하게 설치되도록 중앙에 관통구멍을 갖는다. 관통구멍에는 원웨이클러치(42)의 외륜이 설치되며 원웨이클러치(42)의 내륜은 일반적인 자동변속기의 사용 예에서와 같이 주축(20)과 스플라인 등으로 결합되어 일체로 엔진의 정회전 방향의 운동만이 가능하며, 엔진 회전방향의 역방향으로의 운동을 제한한다. 원웨이클러치(42)는 주축(20)을 주회전 방향인 엔진회전 방향만으로만 회전시키고 역방향으로의 회전은 허용하지 않는다. 본 실시예에 적용되는 원웨이클러치(42)는 관용의 구성부품이며, 원웨이클러치(42)는 동등한 기능을 수행하는 원형래칫 또는 캠기구로 치환될 수 있다. 원웨이클러치, 원형래칫, 캠기구등은 당업자에게는 자명한 기술로서 각각에 대한 상세한 도시와 설명은 생략한다. 일방향 회전수단은 주축의 회전을 일방향으로 제한하는 것으로 다양한 형태로 변형이 가능하다.

본 실시예에 있어서, 회전제한기구(55) 또는 회전제한수단을 살펴보면, 도 1에 보이는 바와 같이 제2플레이트(50)는 실린더(10)와 볼트 등으로 조립되고 실린더(10)를 밀폐하며, 슬라이딩로터축(30)이 회전가능하게 설치되도록 중앙에 관통구멍을 갖는다. 관통구멍에는 다판클러치(52)의 외륜이 설치되며 다판클러치(52)의 내륜은 일반적인 자동변속기의 사용 예에서와 같이 슬라이딩로터축(30)과 스플라인 등으로 결합되어 다판클러치(52)의 작동에 따라서 슬라이딩로터축(30)의 회전운동을 제한한다. 다판클러치(52)는 압축구간 시작 시점부터 폭발시점 직전까지 작동하여 슬라이딩로터축(30)의 회전을 제한하는 기능을 한다. 본 실시 예에 적용되는 다판클러치(52)는 관용의 구성부품이며, 다판클러치(52)는 동등한 기능을 수행하는 밴드브레이크, 전자클러치 원형래칫 또는 캠기구로 치환될 수 있다. 밴드브레이크, 전자클러치 원형래칫 또는 캠기구 등은 당업자에게는 자명한 기술로서 각각에 대한 상세한 도시와 설명은 생략한다. 회전제한수단은 슬라이딩로터축의 회전을 단속하기 위한 것으로 다양한 형태로 변형이 가능하다.

복원기구(34)는 도 2, 도 3, 도 4, 도 5에 보이는 바와 같이 슬라이딩로터(32)의 중심부의 케이지 형태의 구조물과 상기 구조물의 내부에 위치하는 스프링(36), 주축(20)과 일체인 드라이버(24)로 구성된다. 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32)가 복원기구(34)의 스프링(36)의 반발력으로 일정한 상대 각위치를 유지하며 회전운동을 하다가, 슬라이딩로터(32)의 선단이 슬라이딩로터정지시점(70)에 도달하여 회전제한기구(55)의 작동으로 슬라이딩로터축(30)은 회전을 멈추게 된다. 이 상태에서 주축(20)의 회전과 함께 드라이버(24)가 스프링(36)을 압축하게 되며 이와 함께 고정로터(22)의 회전으로 연료가스도 압축을 받는다. 드라이버(24)의 선단이 슬라이딩로터 해제 및 폭발시점(80)에 도달하여 회전제한기구(55)의 작동이 해제 되면 폭발과 함께 슬라이딩로터(32)가 회전을 하게 되고, 폭발 이후 배기가 이루어지는 과정에서 스프링(36)의 반발력으로 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32)의 상대 각위치를 복원시키는 기능을 한다.

또한, 실린더(10)와 주축(20)의 출력축 방향에는 실린더(10)를 밀폐하는 제3 플레이트(60)가 볼트 등으로 실린더(10)와 결합되도록 마련되어 있다. 한편, 제1 플레이트(40)와 제3플레이트(40)의 각각에는 주축(20)의 양단을 지지하는 주축베어링(28)이 위치하며, 제2플레이트(50)와 제3플레이트의 각각에는 슬라이딩로터축(30)의 양단을 지지하는 슬라이딩로터축베어링(38)이 위치한다.

본 실시 예에서는 통상적인 조립의 편의성을 고려하여 제1플레이트(40), 제2 플레이트(50),제3 플레이트(60)로 구분 제작하여 제1플레이트(40) 및 제2 플레이트(50), 실린더(10)와 볼트 등으로 결합시키는 것으로 설명하였으나, 엔진의 제작 목적 등에 따라서 제1플레이트(40)와 제2 플레이트(50)를 일체로 제작하거나,제2 플레이트(50),제3 플레이트(60)는 실린더(10)와 일체로 제작할 수 있으며, 일방향회전기구(44)와 회전제한기구(55)의 위치는 주축(20)과 슬라이딩로터축(30)상의 임의의 지점에 편의에 따라서 그 위치를 변경하여 위치하도록 설정할 수 있다.

도 3, 도 4, 도 5에 흡기 및 압축,폭발 팽창, 배기구간에서의 각 부품의 작동 상태를 예시한다.

엔진의 기동으로 주축(20)은 회전을 시작하며 이에 따라 고정로터(22)는 흡기구간의 연료가스를 모으기 시작하며, 이때 도 3에 예시 된 바와 같이 슬라이딩로터(32)의 회전에 따라서 슬라이딩로터(32)의 위치를 인식하는 각위치센서로부터 슬라이딩로터정지시점(70)임을 파악하게 되면 다판클러치(52)를 작동시켜서 슬라이딩로터(32)는 엔진의 정회전 방향의 회전을 구속 받게 되어 회전운동을 멈추게 되고 계속해서 정방향 회전을 하고 있는 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32)사이의 연료가스는 압축을 받게 된다. 이때 슬라이딩로터(32)내의 스프링(34)은 주축(20)의 정방향 회전에 따라서 드라이버(24)에 의하여 연료가스의 압축과 함께 압축되게 된다.

슬라이딩로터정지시점(70)임을 파악하여 다판클러치(52)를 작동시키는 시기는 일반적으로 자동차의 내연기관에 사용되고 있는 홀 센서 등의 위치 센서를 슬라이딩로터(32)와 실린더(10) 또는 슬라이딩로터축(30)과 제2플레이트(50)의 특정 위치에 설치하거나 캠샤프트를 슬라이딩로터축(30)과 연동하여 설치하여 슬라이딩로터(32)의 회전위치를 감지하여 동작시킬 수 있다. 이러한 기구는 당업자에게는 자명한 기술로서 각각에 대한 상세한 도시와 설명은 생략한다.

도 4에 보이는 바와 같이 일정 수준의 압축이 이루어져서 주축(20)의 드라이버(24)의 위치가 슬라이딩로터 해제 및 폭발시점(80)에 도달하는 시점에 드라이버(24)의 위치를 인식하는 각위치센서로부터 신호를 받아서 다판클러치(52)를 작동시켜서 단속을 해제하며 이와 동시에 점화구(14)에 설치된 점화플러그에 통전을 하도록 하여 폭발을 일으킨다. 점화플러그의 통전과 관련된 기술은 당업자에게는 자명한 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 단, 점화플러그는 회전운동을 하고 있는 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32)와의 간섭을 피하기 위하여 실린더(10)의 내면 안쪽으로 들어오지 않도록 설치한다. 이때 고정로터(22)는 흡기구(12)를 막고 있으며, 흡기구(12)를 통한 연료의 유입을 차단한다.

이때의 슬라이딩로터 해제 및 폭발시점(80)임을 파악하여 다판클러치(52)를 작동해제시키는 시기는 일반적으로 자동차의 내연기관에 사용되고 있는 홀 센서 등의 위치 센서를 고정로터(22)와 제1플레이트(40) 또는 주축(20)과 실린더(10)의 특정 위치에 설치하거나 캠샤프트를 주축(20)과 연동하여 설치하여 드라이버(24)와 고정로터(22)의 회전위치를 감지하여 동작 해제 시킬 수 있다. 이러한 기구는 당업자에게는 자명한 기술로서 각각에 대한 상세한 도시와 설명은 생략한다.

폭발이 일어나게 되면 주축(20)에 일체 또는 스플라인 등으로 결합된 고정로터(22)는 원웨이클러치(42)에 의하여 역회전이 불가능한 상태에서 반발력만을 제공하게 되고 정회전 단속이 해제된 슬라이딩로터(32)는 폭발과 함께 드라이버(24)를 통하여 주축(20)에 회전력을 전달하며 회전운동을 하게 된다.

도 5에 예시된 바와 같이 고정로터(22)에 의해서 배기가 이루어지는 동안 복원장치(34)내의 스프링(36)의 반발력으로 슬라이딩로터(32)는 고정로터(22)와의 상대 각위치를 유지하도록 한다. 이때 슬라이딩로터(32)의 각위치센서로부터 슬라이딩로터(32)의 위치를 파악하여 슬라이딩로터(32)가 흡기구(12)를 지나는 시기까지는 흡기구(12)를 통한 연료가스의 유입을 차단한다. 이러한 기구는 당업자에게는 자명한 기술로서 각각에 대한 상세한 도시와 설명은 생략한다.

주축(20)과 일체 또는 스플라인 등으로 결합된 고정로터(22)의 관성력에 따라서 상기의 흡기, 압축, 폭발팽창, 배기의 사이클을 반복하며 주축(20)에 회전력을 주어 적절한 출력을 얻을 수 있다.

본 장치는 1개의 흡기구(12), 점화구(14), 배기구(16), 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32)의 조합으로 1회의 폭발팽창구간을 갖게 되며 예시된 실시 예에서는 1회전당 2회의 폭발 팽창구간을 갖는다.

1회전당 2회 이상의 폭발팽창구간이 필요한 환경에서는 흡기구(12), 점화구(14), 배기구(16), 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32)의 조합을 원주상에 추가하거나 주축(20)방향으로 직결로 시스템을 추가하여 용이하게 원하는 목적을 달성할 수 있다.

본 실시 예에서 보이는 바와 같이 실린더(10)의 원주상에 원주방향으로 배치된 흡기구(12), 점화구(14), 배기구(16)의 위치 및 고정로터(22), 드라이버(24), 슬라이딩로터(32)의 각각의 상대 각 위치와 형상에 따라서 연소실의 형태가 결정되며 주축(20)과 슬라이딩로터축(30)에 각기 각위치센서를 설치하여 슬라이딩로터(32)의 단속 및 폭발 해제시점을 제어할 수 있도록 하여 사용 연료 및 내연기관의 운전목적에 적합한 슬라이딩로터정지시점(70)과 슬라이딩로터 해제 및 폭발시점(80)을 설정할 수 있다.

설명된 실시 예들은 본 발명의 원리에 대한 설명에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시 예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

10. 실린더 12. 흡기구
14. 점화구 16. 배기구
20. 주축 22. 고정로터
24. 드라이버 28. 주축베어링
30. 슬라이딩로터축 32. 슬라이딩로터
34. 복원기구 36. 스프링
38. 슬라이딩로터축베어링 40. 제1플레이트
44. 일방향 회전기구 42. 원웨이클러치
50. 제2플레이트 52. 다판클러치
55. 회전제한기구 60. 제3플레이트
70. 슬라이딩로터정지시점
80. 슬라이딩로터 해제 및 폭발시점

Claims (3)

1. 양단이 밀폐된 중공의 원통 형상의 실린더(10)와,
   상기 실린더(10)와 동심이 되도록 실린더(10)에 회전 가능하게 설치된 주축(20)과,
   상기 추축(20)에 회전 가능하게 설치된 슬라이딩 로터축(30)과,
   일단이 상기 주축(20)에 고정되고 타단이 반경 방향으로 연장되어 상기 실린더(10)의 내주면과 밀착되고, 원주 방향을 따라서 등간격으로 설치된 복수의 고정로터(22)와,
   일단이 상기 슬라이딩 로터축(30)에 고정되고 타단이 반경방향으로 연장되어 상기 실린더의 내주면과 밀착되고, 상기 각각의 고정로터(22) 각각의 사이에 각각 배치되어 고정로터(22)와 실린더의 내주면에 의해서 한정되는 공간을 구획하도록 설치된 복수의 슬라이딩 로터(32)와,
   상기 실린더(10)에 대하여 주축(20)을 일방향으로 회전하도록 설치된 일방향 회전기구(44)와,
   상기 슬라이딩 로터축(30)의 회전을 단속하기 위한 회전제한수단(55)과,
   일단이 상기 주축에 고정되고 반경방향으로 연장되어 슬라이딩 로터(30)에 걸려서 슬라이딩 로터축(30)의 회전력을 주축(20)에 전달하도록 구성된 드라이버(24)와,
   상기 실린더(10)의 외주면에 주축의 회전방향을 따라서 중공과 연통되도록 형성된 적어도 하나의 흡기구(12)와, 점화플러그가 설치된 점화구(14)와, 배기구(16)를 포함하는 로터리 엔진.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정로터(22)와 슬라이딩로터(32) 사이의 상대 각위치를 복원시키기 위한 복원수단(34)를 더 포함하는 로터리 엔진.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬라이딩로터는 상기 주축에서 연장된 드라이버를 수용하기 위한 공간을 형성된 케이지 형태의 구조물을 더 포함하는 로터리 엔진.

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