KR101567271B1 - 피스톤-트레인 가이드 장치 및 방법 - Google Patents

피스톤-트레인 가이드 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

엔진 샤프트와, 실린더 챔버 내에서 왕복 운동하도록 구성된 피스톤을 갖는 차동 행정 왕복 내연 엔진에 관한 것으로, 이 내연 엔진은, 내부 피스톤 부분, 이 내부 피스톤 부분에 제1 단부에서 결합된 피스톤 스템, 내부 피스톤 부분을 위한 캐리어로서 기능하고 엔진 샤프트에 연결된 외부 피스톤 부분을 포함하며, 내부 피스톤 부분은 외부 피스톤 부분과는 상이한 사이클로 작동하도록 구성되며, 제어 및 링크기구 조립체가 앵커 포인트(anchor point)에서 엔진에 결합되며, 그 제어 및 링크기구 조립체는 카피 포인트(copy point)를 획정하는 피스톤 스템의 제2 단부에 피벗 가능하게 결합되며, 제어 및 링크기구 조립체는 카피 포인트의 이동을 실린더 챔버의 축선과 실질적으로 정렬되도록 안내 및 형성한다.

Description

피스톤-트레인 가이드 장치 및 방법{PISTON-TRAIN GUIDE APPARATUS AND METHOD}
본 명세서에서 개시하는 실시예는 내연 엔진, 구체적으로 피스톤 내연 엔진에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에서 개시하는 실시예는 차동 행정 내연 엔진(differential stroke internal combustion engine)용 피스톤-트레인 가이드 장치에 관한 것이다.
차동 행정 내연 엔진은 본 명세서에 참조로 그 전체 내용이 인용되는 미국 특허 제5,243,938에 개시되어 있다. 차동 행정 엔진에서, 피스톤은 크랭크샤프트 1회전 동안에 별개의 4개의 행정, 즉 흡입, 압축, 폭발 및 배기 행정을 완료한다. 내부 피스톤 부분은 피스톤 크라운에 의해 챔버 단부에서 안내되는 바와 같이 해당 실린더 보어 벽을 따라 미끄럼 이동한다. 내부 피스톤 부분은 피스톤 레버가 내부 피스톤 부분의 행정들을 생성하도록 선회함에 따라 실린더 축선을 따른 길이 방향 선형 운동을 생성하는 피스톤 핀 관통부를 따라 미끄럼 이동하는 피스톤 스템에 결합된다. 이는 그 부품들에 바람직하지 못한 스트레스를 야기하여, 예를 들면, 피스톤 링 랜드(piston ring land), 피스톤 스템, 및 실린더 벽 상에 영구적 마모 및 손상을 야기할 수 있다.
따라서, 필요로 하는 것은 피스톤-트레인 부품들에 영구적 마모 및 손상과 바람직하지 못한 스트레스를 야기하지 않고 사이클당 크랭크샤프트의 1회전이 갖는 이점과 피스톤의 4행정의 이점을 조합한 차동 행정 내연 엔진이다.
하나의 양태에서, 본 명세서에서 개시하는 실시예는, 엔진 샤프트와, 실린더 챔버 내에서 왕복 운동하도록 구성된 피스톤을 갖는 차동 행정 왕복 내연 엔진에 관한 것으로, 이 내연 엔진은, 내부 피스톤 부분, 이 내부 피스톤 부분에 제1 단부에서 결합된 피스톤 스템, 내부 피스톤 부분을 위한 캐리어로서 기능하고 엔진 샤프트에 연결된 외부 피스톤 부분을 포함하며, 내부 피스톤 부분은 외부 피스톤 부분과는 상이한 사이클로 작동하도록 구성되며, 제어 및 링크기구 조립체가 앵커 포인트(anchor point)에서 엔진에 결합되며, 그 제어 및 링크기구 조립체는 카피 포인트(copy point)를 획정하는 피스톤 스템의 제2 단부에 피벗 가능하게 결합되며, 제어 및 링크기구 조립체는 카피 포인트의 이동을 실린더 챔버의 축선과 실질적으로 정렬되도록 안내 및 형성한다. 또한, 카피 포인트를 소정 방향으로 이동시키도록 구성된 구동 조립체를 더 포함할 수 있다. 상기 구동 조립체는 제어 및 링크기구 조립체에 결합되어 엔진 샤프트에 결합된 하나 이상의 캠에 의해 작동될 수 있는 로커 구동 조립체를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 본 명세서 개시하는 실시예는, 내연 엔진의 실린더 내에 배치된 피스톤 스템을 갖는 피스톤에 이용하는 제어 및 가이드 장치에 관한 것으로, 이 제어 및 가이드 장치는 피스톤 레버 링크 바아, 받침점 링크 바아(fulcrum-link bar), 힘 링크 바아, 로커 링크 바아(rocker-link-bar)를 포함한 4절 링크기구를 형성하며, 이 4절 링크기구는 받침점 링크 바아의 제1 단부와 로커 링크 바아의 제1 단부의 제1 힌지 연결부, 받침점 링크 바아의 제2 단부와 피스톤 레버 링크 바아의 제2 힌지 연결부, 로커 링크 바아의 제2 단부와 힘 링크 바아의 제1 단부의 제3 힌지 연결부, 및 힘 링크 바아의 제2 단부와 피스톤 레버 링크 바아의 제4 힌지 연결부에 의해 형성 및 배치되며, 피스톤 레버 링크 바아는 일단부에서 피스톤 스템에 피벗 가능하게 연결되어, 실린더 축선을 따른 피스톤 스템의 길이 방향 선형 운동을 형성한다.
또 다른 양태에서, 본 명세서에서 개시하는 실시예는, 피스톤 스템을 갖고 이 피스톤 스템의 안내 하에 실린더 내에서 이동하는 내부 피스톤 부분을 포함하는 내연 엔진을 위한 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치를 이용하는 방법에 관한 것으로, 그 방법은, 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치를 마련하되, 카피 포인트를 획정하는 피스톤 스템의 단부에 제1 위치에서 힌지식으로 결합된 피스톤 레버 링크 바아와, 이 피스톤 레버 링크 바아의 제2 위치에서 피스톤 레버 링크 바아에 결합되고 앵커 포인트를 형성하는 위치에서 내연 엔진에 힌지식으로 결합된 링크기구 조립체를 포함한 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치를 마련하는 것; 및 링크기구 조립체를 작동시켜 카피 포인트를 실린더 내에서 실질적으로 실린더 축선을 따라 평행 선형 운동으로 이동시키는 것을 포함한다. 또한, 구동 장치를 마련하여, 카피 포인트가 실린더 축선을 따른 선형 운동을 형성하도록 가이드 요소를 가이드 장치 내에서 이동시키는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부 도면에 도시한다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 피스톤-트레인 가이드 조립체의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1의 피스톤-트레인 가이드 조립체가 채용된 차동 행정 엔진의 크랭크샤프트의 회전 축선에 대한 수직 단면도를 도시한다.
본 명세서에서는 언급하는 하나 이상의 실시예의 양태, 특징 및 이점들은 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명되며, 그 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 나타낸다. 본 명세서에서 개시하는 실시예는 차동 행정 내연 엔진의 피스톤-트레인에 채용되는 피스톤-트레인 가이드 장치(또는 조립체)를 제공한다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 피스톤-트레인 가이드 조립체의 개략도가 도시되어 있다. 피스톤-트레인 가이드 장치(100)(또는 장치)는 도 2에 도시한 차동 내연 엔진의 피스톤-트레인에 채용될 수 있다. 본 명세서에서 사용하는 바와 같은 "피스톤-트레인"은 하나의 조립체로서 함께 결합되어 엔진 내에서 작동할 수 있는 피스톤, 피스톤-레버 링크 바아, 및 가이드 조립체를 포함할 수 있다. 이러한 가이드 조립체는 또는 본 명세서에서는 제어 및 가이드 장치 또는 제어 및 링크기구 조립체로서도 지칭될 수 있다.
차동 행정 내연 엔진은 통상 하나 이상의 실린더 보어(212)를 갖는 엔진 블록(210)과, 하나 이상의 실린더 보어(212) 각각의 내에 위치한 내부 피스톤 부분(220)을 포함한다. 내부 피스톤 부분(220)은 해당 실린더 보어 벽(213)과 미끄럼 접촉(또는 맞대짐) 맞물림을 이룰 수 있다. 피스톤(230)은 제1 단부(232)에서 내부 피스톤 부분(220)에 결합되고, 제2 단부(234)에서 피스톤 레버-링크 바아(110)에 힌지식으로(또는 피벗 가능하게) 결합된다. 힌지식 결합부(피벗 연결부)는 아래에서 보다 상세하게 설명하는 '카피' 포인트(102)를 획정할 수 있다.
가이드 장치(100)는 피스톤 레버 링크 바아(110)의 부분(111), 받침점 링크 바아(112), 힘 링크 바아(114), 및 로커 링크 바아(118)를 포함한 링크기구 조립체(예를 들면, 4절 링크기구)를 형성 및 포함한다. 이러한 4절 링크기구를 형성 및 배치하는 데에 있어서, 가이드 장치(100)는 받침점 링크 바아(112)의 제1 단부와 로커 링크 바아(118)의 제1 단부의 제1 힌지 연결부(120)에서 엔진 블록(210)에 힌지식으로 결합될 수 있다. 이러한 힌지식 결합부(또는 피벗 연결부)는 아래에서 보다 상세하게 설명하는 '앵커'(또는 부착) 포인트(104)를 획정한다. 4절 링크기구는 또한 받침점 링크 바아(112)의 제2 단부와 피스톤 레버 링크 바아(110)의 부분(111)의 제1 단부의 제2 힌지 연결부(122)와, 로커 링크 바아(118)의 제2 단부와 힘 링크 바아(114)의 제1 단부의 제3 힌지 연결부(124), 및 힘 링크 바아(114)의 제2 단부와 피스톤 레버 링크 바아(110)의 부분(111)의 제2 단부의 제4 힌지 연결부(126)를 포함한다.
가이드 요소 또는 가이드 롤러(130)가 '기원(origin)' 포인트(또는 축선)(106)에서 힘 링크 바아(114)에 결합(예를 들면, 회전 가능하게 또는 피벗 가능하게) 결합된다. 그러한 '기원' 포인트(106)는 '카피' 포인트(102)와 '앵커' 포인트(104) 사이에 획정된 라인(108)으로 도시한 가상선과 힘 링크 바아(114) 간의 교차점에 위치한다. 가이드 롤러(130)은 가이드 장치(240)와 미끄럼 또는 구름 접촉할 수 있다. 특정 실시예에서, 가이드 장치(240)는 엔진 블록(210) 내에서 그에 의해 획정된 소정 구조체로서 일체적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 가이드 장치는 엔진 내의 채널, 홈 또는 기타 구조체로서 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 가이드 장치(240)는 엔진 블록(210)에 견고하게 부착 또는 체결될 수 있다. 도시한 바와 같이, 특정 실시예에서는 가이드 장치(240)가 선형(linear)이거나, 실질적으로 선형일 수 있다. 가이드 롤러(130)는 이 가이드 롤러(130)와 '기원' 포인트(106)가 실린더(212)의 실린더 축선(250)에 평행한 가이드 장치(240)의 가이드 축선(150)을 따라 이동하도록 가이드 장치(240) 내에서 이동할 수 있다. 특정 실시예에서, 가이드 요소는 카피 포인트를 중앙으로 압박하여 카피 포인트를 실질적으로 실린더 챔버 축선을 따라 제어하도록 링크기구 조립체에 결합된 임의의 타입의 스프링 요소(도시 생략)를 포함할 수 있다.
가이드 장치(100)의 4절 링크기구는 판토그래픽(pantographic) 조립체 또는 장치를 형성하도록 구성될 수 있다. 당업자라면, 판토그래픽 조립체가 평형사변형에 기초한 방식으로 연결된 기계적 링크들로 형성되어, 그 조립체의 하나의 포인트(예를 들면, '기원' 포인트(106))의 운동이 그 조립체의 제2 포인트(예를 들면, '카피'포인트(102))의 대응하는 운동(어쩌면, 크기 조정된 운동)을 생성할 수 있다는 점을 이해할 것이다.
특정 실시예에서, '카피' 포인트(102)의 그러한 크기 조정된(scaled) 운동은 가이드 축선(150)을 따른 '기원' 포인트(106)의 이동에 의해 실린더 축선(250)을 따라서로 제한된다. 제어된 방식으로 효과적으로 운동을 변환하는 4절 링크기구의 판토그래픽 조립체는 '카피' 포인트(102)를 위한 운동 가이드로서 이용된다. 따라서, 특정 실시예에서, 4절 링크기구는 피스톤 레버 링크 바아(110)를 피스톤 스템(230)의 피벗 연결부(즉, '카피' 포인트(102))에서 실린더 축선(250)을 따른 길이 방향으로의 직선 운동으로 이동시키도록 안내하는 판토그래픽 장치를 형성한다. 다시 말해, 기원 포인트(106)가 선형 가이드(240)의 가이드 축선(150)을 따라 이동함에 따라, 카피 포인트(102)는 실린더(212)의 실린더 축선(250)을 따른 길이 방향 선형 운동으로 이동한다.
다른 가이드 요소 또는 기구가 또한 카피 포인트(102)의 선형 운동과 기능적 관계를 갖는 위치에서 가이드 장치(100)의 4절 링크기구에 포함될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 일례로서, 가이드 요소 또는 가이드 롤러가 힘 링크 바아(114)와의 연결부(126)에서 피스톤 레버 링크 바아(110)에 위치할 수 있다. 이 예에서, 만곡형 또는 비선형 가이드 채널이 피스톤 레버 링크 바아(110)의 측방향 운동을 안내하여, 피스톤 레버 링크 바아(110)가 내부 피스톤 부분(220)을 작동시켜 그 행정을 생성하도록 요동할 때에 피스톤 레버 링크 바아(110)와 피스톤 스템(230) 간의 피벗 연결부(102)가 실린더 축선(250)과 정렬된 길이 방향 선형 운동을 생성하게 한다. 일례로서, 피스톤 스템(230)과 피스톤 레버 링크 바아(110) 간의 피벗 연결부(102)를 소정 방향으로 이동시키도록 구성된 구동 조립체가 더 포함될 수 있다. 구동 조립체는 4절 링크기구에 결합되어 엔진 샤프트에 결합된 하나 이상의 캠에 의해 작동될 수 있는 로커 구동 조립체를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 링크기구 조립체 상의 특정 위치와 카피 포인트(102) 간에 기능적 관계가 존재한다. 예를 들면, 그 기능적 관계는 링크기구 조립체 상의 특정 위치를 이동시키고, 그 결과 그에 상응하게 카피 포인트(102)를 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 기능적 관계는 링크기구 조립체 상의 특정 위치를 선형 또는 비선형적 방식으로 이동시키고, 그 결과 카피 포인트(102)를 선형적 방식으로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 링크기구 조립체 상의 특정 위치는 기원 포인트(106)를 포함할 수 있다. 따라서, 가이드 요소 또는 가이드 롤러(130)는 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이 카피 포인트(102)에 선형 운동을 제공하도록 특정 위치에서 4절 링크기구에 포함될 수 있다. 또한, 카피 포인트를 소정 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동 조립체를 더 포함할 수 있다. 구동 조립체는 제어 및 링크기구 조립체에 결합되어 엔진 샤프트에 결합된 하나 이상의 캠에 의해 작동될 수 있는 로커 구동 조립체를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 피스톤-트레인 상의 임의의 위치에 위치하거나 부착된 스프링 장치(도시 생략)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스프링 장치는 (받침점 링크 바아(112)의 제2 단부와 피스톤 레버 링크 바아(110)의 부분(110)의 제1 단부의) 힌지 연결부(122) 부근에 위치하여, 피스톤 레버 링크 바아(110)의 측방향 운동을 제한 또는 안내할 수 있다. 측방향 운동은 실린더 축선(250)과 실질적으로 정렬되지 않은 운동으로서 정의된다. 스프링은 당업자라면 이해할 수 있는 바와 같은 임의의 형태의 스프링 장치일 수 있다. 게다가, 스프링은 그 일단부에서 엔진 블록에 타단부에서는 피스톤-트레인에 고정될 수 있다. 대안적으로, 스프링은 엔진 블록에만 고정될 수도 있다. 스프링은 피스톤 스템(230)이 실린더 축선(250)과 실질적으로 정렬되는 공차 범위 내에 유지되도록 받침점 링크 바아(112)의 측방향 운동을 제한 또는 감소시키게 압박될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따라 제어 및 가이드 장치(100)를 채용한 차동 행정 엔진의 크랭크샤프트의 회전 축선에 대한 수직 단면도를 도시하고 있다. 차동 행정 피스톤이 도 2에 도시한 엔진의 배향에 기초할 때에 고정된 실린더(212) 내에서 위쪽의 고정된 실린더 헤드(16)와 아래쪽의 회전하는 크랭크샤프트(18) 간에 이동한다. 실린더(212)의 충전 및 배기는 흡기 밸브(17a) 및 배기 밸브(17b) 각각에 의해 제어된다. 연소는 실린더 헤드(16) 내의 점화 플러그(20)(디젤 용례에서는 사용되지 않음)에 의해 개시된다. 엔진(210)은 엔진의 1회전당 1회의 완전한 연소 사이클을 완료하도록 작동할 수 있다.
차동 행정 피스톤은, 연소 챔버를 폐쇄 밀봉하는 내부 피스톤 부분(220)과, 커넥팅 로드(22)에 의해 크랭크샤프트(18)에 연결되고 그 사이클의 부분 동안에 내부 피스톤 부분(220)을 위한 캐리어로서 기능하는 외부 피스톤 부분(231)을 포함한다. 본 명세서에서 개시하는 실시예는 사이클당 4행정으로 작동하는 내부 피스톤 부분(220)과, 사이클당 2행정으로 작동하는 외부 피스톤 부분(231)을 제공한다. 그 사이클의 흡기 및 배기 부분 동안에, 내부 피스톤 부분(220)과 외부 피스톤 부분(231)은 분리된다. 이러한 분리 중에, 내부 피스톤 부분(220)은 도 1에 도시한 제어 및 가이드 장치(100)에 의해 작동 및 구동된다. 도시한 바와 같이, 특정 실시예에서, 가이드 장치(100)는 실린더 및 실린더 보어(212)의 외부에 위치하여, 피스톤 부분 및 엔진 샤프트의 운동으로부터 떨어지게 위치 설정될 수 있다. 한편, 외부 피스톤 부분(231)은 계속해서 크랭크 아암(24) 및 커넥팅 로드(22)의 제어 하에서 이동한다.
유리하게는, 본 명세서에서 개시하는 실시예는, 내부 피스톤 부분의 운동이 챔버 내측 단부에서는 실린더 벽을 따라 미끄럼 이동하는 피스톤 크라운에 의해, 피스톤 스템 외측 단부에서는 가이드 장치에 의해 안내되어, 실질적으로 실린더 축선을 따라 이동하게 되는 제어 및 가이드 장치를 제공한다. 이러한 가이드 장치, 특히 가이드 채널 내에서 그 축선을 따라 이동할 수 있는 가이드 요소로 인해, 내부 피스톤 부분은 실질적으로 피스톤 스템의 측방향 운동 없이, 그리고 실질적으로 피스톤 레버 링크 바아로부터의 피스톤 스템에 대한 트러스트도 거의 없이 상하 이동할 수 있다. 따라서, 피스톤의 측방향 운동에 의해 유발되는 내부 피스톤 부분 및 실린더 벽에서의 스트레스 및 마모를 감소시킬 수 있다. 가이드 장치는 또한 실린더 벽에 대한 내부 피스톤 부분의 미끄럼마찰 및 '슬래핑(slapping)'을 감소시킬 수 있다.
게다가, 4절 링크기구 조립체는 엔진 자체 내에 비교적 작은 공간(도 2 참조)을 요구한다. 게다가, 판토그래픽 조립체로서 작동하는 4절 링크기구는 피스톤 스템 및 내부 피스톤 부분을, 가이드 채널 내에서 가이드 요소를 이동시키는 데에 요구되는 크기보다 훨씬 더 큰 크기로 이동시킬 수 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "하나의 실시예", "일 실시예" 또는 "특정 실시예"라 함은 그 실시예와 관련하여 설명한 특정한 특징, 구조, 및 특성이 본 개시의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서에 걸쳐 여러 곳에서 "하나의 실시예에서", "일 실시예에서" 또는 "특정 실시예에서"라는 어구의 등장은 그럴 수 있긴 하지만 그 모두가 반드시 동일한 실시예를 지칭하진 않는다. 게다가, 특정한 특징, 구조 또는 특성은 본 개시로부터 당업자에게 있어서는 자명한 바와 같이 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서에서 있어서의 발명의 상세한 설명 및 이하의 청구 범위에서, "포함하는", "포함한" 및 "포함한다"라는 표현 중 임의의 하나는 그에 후속한 적어도 하나의 요소/특징을 포함하되, 기타 요소/특징을 배제하진 않음을 의미하는 개방적 용어이다. 따라서, 청구 범위에서의 "포함하는"이란 표현은 그 다음에 기재된 수단, 요소 또는 단계들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에서 사용하는 바와 같은, "구비하는", "구비한", 또는 "구비하다"라는 표현 중 임의의 하나도 역시 그에 후속한 적어도 하나의 요소/특징을 포함하되 기타 요소/특징을 배제하진 않음을 의미하는 개방적 용어이다. 따라서, "구비하는"이란 표현은 "포함하는"이란 표현과 동의어로서 그 표현을 의미한다.
청구 범위에서 사용되는 "결합된"이란 표현은 직접적인 연결만을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. "결합된"이란 용어는 2개 또는 그 이상의 요소가 물리적으로 직접 접촉하거나, 2개 또는 그 이상의 요소가 서로 직접 접촉하진 않지만 여전히 서로 협동 또는 상호 작용함을 의미한다.
본 개시의 하나 이상의 실시예가 상세하게 설명되었지만, 다양한 특정 형태를 취하고 그 변경, 치환 및 변형을 반영하는 수많은 실시예가 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 점을 당업자라면 이해할 것이다. 상기한 실시예들은 청구 범위의 보호 범위를 제한하는 것이 아니라, 예시하는 것이다.

Claims (20)

  1. 엔진 샤프트와, 실린더 챔버 내에서 왕복 운동하도록 구성된 피스톤을 갖는 차동 행정 왕복 내연 엔진(differential stroke reciprocating internal combustion engine)으로서:
    내부 피스톤 부분;
    상기 내부 피스톤 부분에 제1 단부에서 결합된 피스톤 스템;
    상기 내부 피스톤 부분을 위한 캐리어로서 기능하고 상기 엔진 샤프트에 연결된 외부 피스톤 부분으로서, 상기 내부 피스톤 부분은 외부 피스톤 부분과는 상이한 사이클로 작동하도록 구성되는 것인 외부 피스톤 부분;
    상기 내연 엔진에 앵커 포인트(anchor point)에서 결합된 제어 및 링크기구 조립체로서, 카피 포인트(copy point)를 획정하는 상기 피스톤 스템의 제2 단부에 피벗 가능하게 결합되는 한편, 상기 카피 포인트의 운동을 상기 실린더 챔버의 축선과 실질적으로 정렬되도록 안내 및 형성하는 것인 제어 및 링크기구; 및
    상기 내연 엔진 내에 형성된 가이드 장치 내에서 이동 가능하며, 기원 포인트(origin point)를 획정하는 위치에서 상기 제어 및 링크기구 조립체와 결합되는 가이드 요소로서, 상기 카피 포인트를 실린더 축선을 따라 길이방향으로 선형적으로 이동시키도록 안내하는 것인 가이드 요소
    를 포함하는 차동 행정 왕복 내연 엔진.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 및 링크기구 조립체는 피스톤 레버 링크 바아, 받침점 링크 바아(fulcrum-link bar), 힘 링크 바아, 및 로커 링크 바아(rocker- link bar)를 포함한 4절 링크기구를 형성하는 것인 차동 행정 왕복 내연 엔진.
  3. 제2항에 있어서, 상기 4절 링크기구는,
    상기 내연 엔진에 피벗 가능하게 결합되고 상기 받침점 링크 바아의 제1 단부와 상기 로커 링크 바아의 제1 단부를 연결하는 제1 힌지 연결부;
    상기 받침점 링크 바아의 제2 단부와 상기 피스톤 레버 링크 바아의 제1 단부를 연결하는 제2 힌지 연결부;
    상기 로커 링크 바아의 제2 단부와 상기 힘 링크 바아의 제1 단부를 연결하는 제3 힌지 연결부; 및
    상기 힘 링크 바아의 제2 단부와 상기 피스톤 레버 링크 바아 상의 위치를 연결하는 제4 힌지 연결부
    에 의해 형성 및 배치되는 것인 차동 행정 왕복 내연 엔진.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가이드 요소는 상기 가이드 장치 내에서 상기 기원 포인트를 중앙을 향해 압박하여 상기 카피 포인트를 실린더 챔버 축선을 따라 실질적으로 이동하도록 제어하는 스프링 요소를 포함하는 것인 차동 행정 왕복 내연 엔진.
  5. 제2항에 있어서, 상기 4절 링크기구는 판토그래프(pantograph)를 형성하는 평행사변형을 획정하며, 상기 기원 포인트는 상기 카피 포인트와 상기 앵커 포인트 간에 획정된 라인을 따라 위치하는 것인 차동 행정 왕복 내연 엔진.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가이드 요소는 실린더 챔버 축선에 대해 평행하게 선형적으로 상기 가이드 장치 내에서 이동하도록 구성되는 것인 차동 행정 왕복 내연 엔진.
  7. 제1항에 있어서, 상기 카피 포인트를 제1 방향으로 이동시키도록 구성된 구동 조립체를 더 포함하는 것인 차동 행정 왕복 내연 엔진.
  8. 제7항에 있어서, 상기 구동 조립체는 상기 제어 및 링크기구 조립체에 결합되어 상기 엔진 샤프트에 결합된 하나 이상의 캠에 의해 작동될 수 있는 로커 구동 조립체를 포함하는 것인 차동 행정 왕복 내연 엔진.
  9. 내연 엔진의 실린더 내에 배치된 피스톤 스템을 갖는 피스톤에 이용하는 제어 및 가이드 장치로서:
    상기 제어 및 가이드 장치는 피스톤 레버 링크 바아, 받침점 링크 바아 힘 링크 바아, 로커 링크 바아를 포함한 4절 링크기구를 형성하며, 이 4절 링크기구는,
    상기 받침점 링크 바아의 제1 단부와 상기 로커 링크 바아의 제1 단부의 제1 힌지 연결부,
    상기 받침점 링크 바아의 제2 단부와 상기 피스톤 레버 링크 바아의 제1 단부의 제2 힌지 연결부,
    상기 로커 링크 바아의 제2 단부와 상기 힘 링크 바아의 제1 단부의 제3 힌지 연결; 및
    상기 힘 링크 바아의 제2 단부와 상기 피스톤 레버 링크 바아의 제2의 위치의 제4 힌지 연결부
    에 의해 형성 및 배치되며,
    상기 피스톤 레버 링크 바아는 일단부에서 상기 피스톤 스템에 피벗 가능하게 연결되어, 실린더 축선을 따른 상기 피스톤 스템을 위한 길이 방향 선형 운동을 형성하며,
    가이드 장치를 따라 이동 가능한 가이드 요소가 마련되며, 이 가이드 요소의 운동은 상기 피스톤 스템과 상기 피스톤 레버 링크 바아 간의 피벗 결합부의 운동과 관련이 있는 것인 제어 및 가이드 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 4절 링크기구에 의해 형성되는 판토그래프 장치를 더 포함하며, 또한 상기 4절 링크기구에 상기 판토그래프 장치의 기원 포인트에서 결합되고 상기 내연 엔진 내에 획정된 가이드 장치와 이동 가능하게 맞물리는 가이드 요소를 더 포함하는 것인 제어 및 가이드 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기원 포인트는, 상기 피스톤 스템과 상기 피스톤 레버 링크 바아 간의 피벗 연결부와 상기 제1 힌지 연결부 사이에 획정된 라인과 상기 힘 링크 바아 간의 교차점에 위치하는 것인 제어 및 가이드 조립체.
  12. 제9항에 있어서, 상기 피스톤 스템과 상기 피스톤 레버 링크 바아 간의 피벗 결합부를 제1 방향으로 이동시키도록 구성된 구동 조립체를 더 포함하는 것인 제어 및 가이드 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 구동 조립체는 상기 4절 링크기구에 결합되어 엔진 샤프트에 결합된 하나 이상의 캠에 의해 작동될 수 있는 로커 구동 조립체를 포함하는 것인 제어 및 가이드 조립체.
  14. 내연 엔진을 위한 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치를 이용하는 방법으로서:
    피스톤 스템을 갖는 내부 피스톤 부분 및 이 내부 피스톤 부분의 캐리어로서 기능하는 외부 피스톤 부분을 포함하고, 이들 내부 및 외부 피스톤 부분이 상이한 사이클로 작동하도록 구성된, 2-피스형 피스톤을 마련하는 것;
    피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치를 마련하되,
    카피 포인트를 획정하는 상기 피스톤 스템의 단부에 제1 위치에서 힌지식으로 결합된 피스톤 레버 링크 바아; 및
    상기 피스톤 레버 링크 바아의 제2 위치에서 상기 피스톤 레버 링크 바에 결합되며 앵커 포인트를 형성하는 위치에서 상기 내연 엔진에 힌지식으로 결합된 링크기구 조립체
    를 포함한 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치를 마련하는 것;
    상기 내연 엔진 내에 획정된 가이드 장치 내에서 이동 가능하고, 상기 카피 포인트와 기능적 관계를 갖는 기원 포인트에서 상기 링크기구 조립체와 결합되는 가이드 요소를 마련하는 것; 및
    상기 링크기구 조립체를 작동시켜 상기 카피 포인트를 실린더 내에서 실질적으로 실린더 축선을 따라 평행 선형 운동으로 이동시키는 것
    을 포함하는 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치의 이용 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 가이드 장치를 따라 상기 가이드 요소의 제1 위치를 이동시키는 것; 이에 따라
    상기 실린더 축선을 실질적으로 따라 상기 실린더 내에서 상기 내부 피스톤 부분을 선형 운동으로 이동시키는 것
    을 더 포함하는 것인 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치의 이용 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 기원 포인트와 상기 카피 포인트 간의 일대일의 크기 조정 관계(one-to-one scaled relationship)를 형성하는 판토그래프 장치를 상기 링크기구 조립체에 형성하는 것; 및
    상기 기원 포인트를 제1 직선거리만큼 이동시키고 상기 카피 포인트를 제2 직선거리만큼 이동시키는 것
    을 더 포함하며, 상기 제2 직선거리는 상기 제1 직선거리에 대해 크기 조정된 크기를 갖는 것인 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치의 이용 방법.
  17. 제14항에 있어서, 구동 장치를 마련하여, 상기 카피 포인트가 실린더 축선을 따른 선형 운동을 형성하도록 가이드 요소를 가이드 장치 내에서 이동시키는 것을 더 포함하는 것인 피스톤-트레인 제어 및 가이드 장치의 이용 방법.
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