KR101711778B1 - 회전 피스톤 기계 및 제어 기어 장치 - Google Patents

회전 피스톤 기계 및 제어 기어 장치 Download PDF

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Abstract

용적식 회전 피스톤 기계로서, 동축 회전축(155) 및 상호 가변 움직임을 갖는 2개의 상호 지속적으로 운동가능한 부분들(101, 102)를 포함하며, 제1 부분(102)은 내부적으로 적어도 2개의 반지름 방향으로 내측을 향하고 윙들(139) 사이의 제1 부분(102)의 커브진 내벽(150)을 따라 상호 각거리를 가지고 배열되는 윙들(139)을 가지며, 제2 부분(101)은 적어도 2개의 반지름 방향으로 외측을 향하고 상호 각거리를 가지로 배열되는 윙들(147)을 갖는 허브(146)를 가지며, 제2 부분의 윙들 사이의 허브(146)의 부분은 제1 부분(102) 상의 윙들의 커브진 프리 엔드 부분(157)과 슬라이딩 가능하거나 근접 접촉 상태에 있고, 나머지 부분(101) 상의 각각의 윙의 커브진, 프리 엔드 부분(158)은 제1 부분(102) 상의 2개의 이웃하는 윙들(139) 각각 사이에 위치하는 제1 부분(102) 상의 커브진 내부 벽(150)과 슬라이딩 가능하거나 근접 접촉 상태에 있고, 제1 부분(102) 및 제2 부분(101)들은 모두 지속적으로 회전운동 가능하지만, 서로 가변적 움직임을 가지며, 제2 부분(101)의 윙들(147)은 제1 부분 상의 각각 이웃하는 윙들(139) 사이에서 운동가능하여, 제1 부분 및 제2 부분 상의 공동 작동하는 윙들 쌍 사이에 생성되는 챔버들이 생성된 챔버들의 회전 사이클 과정동안 용적 기준 각각 연속적으로 증가하고 감소하며, 감소하고 증가하며, 상기 서로 운동가능한 부분들의 운동이 기계의 회전가능한 메인 구동축(116)과 작동적으로 공동-작동하는 제어 기어 장치(201)에 기인한다.

Description

회전 피스톤 기계 및 제어 기어 장치{ROTARY PISTON MACHINE AND CONTROLLING GEAR ARRANGEMENT}
본 발명은 용적식(displacement type) 기계를 위한 장치에 관한 것이고, a) 2개의 서로 운동가능한 부분들을 둘러싸는 비회전식 하우징, b) 하우징의 벽 내부를 따라 제어가능하게 회전 운동할 수 있는 외주를 갖는 제1 부분, c) 제1 부분의 내주면에 대하여 제어가능하게 운동가능한 제2 부분, 및 d) 하우징의 벽에 결합되는 적어도 하나의 입구 개구 및 적어도 하나의 출구 개구를 포함한다.
추가로, 본 발명은, 제1 양태에서, 동축인 제1 부분과 제2 부분의 지속적이고, 서로 변화가능한 운동을 유발하는 제어 기어 장치(controlling gear arrangement)에 관한 것이고, 상기 제1 및 제2 부분들이 메인 구동축과 작동상 공동 작동하는 상태에 있고, 그리고 제2 양태는 기계 장치에서 2개의 지속적으로 회전하고, 서로 운동가능한 기능적 부분들을 제어하기 위한 기계 장치와 작동상 공동 작동하는 상태에 있는 제어 기어 장치에 관한 것이고, 그로 인해 동축인 제1 부분과 제2 부분의 기계 장치 내의 지속적이고, 서로 변화가능한 운동을 유발하고, 상기 제1 및 제2 부분은 제어 기어 장치의 부분을 형성하는 회전식 메인 구동축과 작동상 공동 작동하는 상태에 있고,
메인 구동축은 제1 부분을 위한 제1 회전식 서브 구동축과 제2 부분을 위한 제2 회전식 서브 구동축 각각에 작동상 기어휠 커플링(gearwheel coupling) 상태에 있고, 그리고
상기 기어휠 커플링은 그 안의 공동 작동하는 타원형의 기어휠들을 포함하고, 그리고 회전식 메인 구동축은 고정식으로 부착된 타원형 기어휠이 구비된다.
또한 본 발명은 이러한 제어 기어 장치의 용도에 관한 것이다.
문헌으로부터 그리고 제품으로서 연소 엔진, 압축기 및 펌프들과 같은 많은 다른 종류의 용적식 기계들이 알려져 있다. 그렇지만 이러한 기계들은 흔히 2개의 평행한 혹은 2개의 편심적으로 위치하는 회전축을 갖는 구조로 되어 있다.
회전식 기하학들(rotary geometries)에 바탕을 둔 용적 변화를 기반으로 하는 연소 엔진으로서 가장 잘 알려진 것은 반켈 엔진(Wankel engine)이고, 그것은 오늘날도 여전히 개발되고 있다. 그러나, 기하학적 용적 변화를 기반으로 하는 다른 내적 연소 회전식 엔진들은 어떤 상업적 이용도 찾지 못하고 있다.
알려진 반켈 엔진은 고정식 인클로징 하우징(stationary enclosing housing) 내에서 편심적으로 회전하는 단지 하나의 로터를 가지고 있다. 그것의 제1 실시예에서, 반켈 엔진의 제1 변형이 실제로는 2개의 로터를 갖는 엔진으로 보인다는 것을 암시하면서, 오늘날 잘 알려진 버전으로, 하우징인 것이 그 자신의 축 주위를 회전하는 방식으로 구조화되었다.
그러나, 반켈 엔진은, 시간 단위 레인지당(per time unit range) 높은 공전수(revolutions)을 나타낼 수 있는 그것의 가능성과 거의 변화 없는 작동, 작은 구조적 크기와 낮은 무게에도 불구하고, 큰 상업적 성공은 아니었다. 이것은 고정자 내주의 운동 경로의 정교한 폴리싱과 코팅, 고정자와 로터 사이, 특히 주변으로 향하는, 중요한 실링 문제 때문에 상대적으로 높은 제조 비용과 같은 실질적 단점들에 의해 야기된다. 이것은 이러한 실링 면들이 거의 스트라이프처럼 극도로 좁아지고, 회전하는 동안 받침대의 각도가 현저하게 변하기 때문이다. 이 문제들 중 일부는 어느 정도는 기술적 관점에 의해 해결되었지만, 기하학과 관련된 문제점들은 거의 해결할 수 없는 것으로 보인다. 그 중에서도, 주위에 있는 로터와 고정자 사이의 챔버 내에서의 연소 표면은 아주 커지고, 압축 비율은 기하학적으로 아주 작다. 이것은 반켈 엔진이 유감스럽게도 낮은 효율과 높은 연료 연소를 나타내는 결과를 초래한다.
문헌에서 그리고 많은 특허 공보들에서, 편심 회전축을 나타내는 하나 또는 2개의 로터를 갖는 기계들에 관한 상당히 많은 제안들이 추가로 발견된다.
다음 특허 공보들은 관련된 종래 기술에 대한 대표로써 언급된다: US 2012/0080006-A1, US 3430573-A, US 2004/0187803-A1, WO 03/008764-A1, US 5622149-A, GB 1021626-A, GB 1028098-A, US 3356079-A 및 US 3112062-A.
순수 용적식(용적변위식) 또는 회전식 기하학을 갖는 확장식 기계들은 가장 흔하게 가스를 위한 압축기 그리고 어느 정도는 가스를 위한 확장 기계로 보여진다. 2개의 평행한 로터와 회전축을 가진 스크류 압축기는 오늘날 널리 사용되며, 특히 가압된 공기를 생산하기 위해 사용된다. 압력을 기계적 힘으로 변환시키는 확장 기계의 분야 내에 편심 회전축을 가진 라멜라 기반의 기계들이 존재하고, 이들은 또한 가압된 공기에 의해 동력이 공급되는 도구들을 위해 사용된다.
예를 들어 액체 펌프로 나타나는 유사한 타입들의 다른 구조들은 소위 용적식 기계들이다. 편심 기하학들은 또한 예를 들어 자동차 엔진의 윤활유용 펌프와 같은 펌프에 종종 사용된다.
본 발명은 예를 들어 연소 엔진과 같이 도입부에서 언급된 타입의 장치들의 정상 작동 동안의 실링과 표면 비율 모두에 관련된 변화 및 알려진 문제들에 대한 솔루션을 찾는 목적을 가지며, 본 발명에 따르면, 이것은 컴팩트하고 가벼운 무게를 가지며, 많은 힘 관련하여 진동이 없으며, 그리고 최소의 운동가능한 부분들 가지고 동시에 요구되는 압축비의 선택을 가지고 기계적으로 단순한 구조를 나타내는 것과 같은 회전식 기계의 많은 장점들을 나타내는 기계를 제공하고자 의도되었기 때문이다.
본 발명에 따르면, 처음에 언급된 기계는 아래와 같은 점에서 특징화된다.
e) 2개의 서로 운동가능한 부분들이 동축의 회전축을 갖는다,
f) 제1 부분이 내부적으로 적어도 2개의 반지름 방향으로, 내부로 향하는 윙을 갖는데, 윙들은 윙들 사이의 부분의 커브진 내부 벽을 따라 배열된 상호 각 거리(mutual angular distance)를 갇는다,
g) 제2 부분은 상호 각거리를 갖는 적어도 2개의 반지름 방향으로, 외부로 향하는 윙들을 갖는 허브를 갖는다,
h) 제2 부분의 윙들 사이의 허브의 부분은 제1 부분 상에 있는 윙들의 커브진, 프리 엔드(free end) 부분과 슬라이딩가능하거나 근접 접촉한 상태에 있다,
i) 나머지 부분의 각각의 윙의 커브진, 프리 엔드 부분은 제1 부분 상의 상기 윙들의 2개의 이웃한 각각의 것들 사이에 위치하는 제1 부분 상의 커브진 내벽과 슬라이딩가능하거나 근접 접촉한 상태에 있다,
j) 제1 부분와 제2 부분은 모두 지속적으로 회전식으로, 그러나 서로 변화가능한 운동을 가지고 운동할 수 있고, 제2 부분의 윙들은 제1 부분 상의 각각의 이웃한 윙들 사이에서 운동할 수 있어, 제1 부분와 제2 부분 상의 윙들의 공동 작동하는 쌍들 사이에서 생성되는 챔버들이, 생성된 챔버들의 회전 사이클의 과정 동안의 부피(용적)에 있어, 각각 연속하여 증가 및 감소, 그리고 감소 및 증가한다,
k) 두 부분들의 제1 축방향 엔드(end)는, 챔버와의 제어된 연통을 위한 개구들을 갖는 제1 커버와 슬라이딩가능하거나 근접 접촉 상태에 있되, 제1 커버는 상기 벽을 구성하며, 두 부분들의 제2 축방향 엔드는 제1 부분에 부착되어 있고 그것과 함께 회전하는 제2 커버로 덮혀있되, 제2 부분은 제2 커버와 슬라이딩가능하거나 근접 접촉 상태에 있다, 그리고,
l) 상기 서로 운동가능한 부분들의 운동은 작동적으로 기계의 회전가능한 메인 구동축과 공동 작동하는 제어 기어 장치에 의해 유발된다.
실시예에 따르면, 제어 기어 장치와 공동으로 작용하는 회전식 메인 구동축은 함께 작동하는, 제1 부분을 위한 제1, 회전식 서브 구동축과 제2 부분을 위한 제2, 회전식 서브 구동축 각각과 커플링하는 작동상 기어휠이고, 타원형의 기어휠들은 각각의 기어휠 커플링에 포함된다. 추가로, 메인 구동축과 상기 제1 및 제2 서브 구동축들은 동축을 갖는다.
본 발명에 따른 장치의 추가의 실시예들은 첨부된 청구항 4-15에 나타난다.
상기 제1 양태에 따르면, 도입부에 언급된 상기 제어 기어 장치는, 본 발명에 따르면, 제어 기어 장치의 부분을 형성하는 회전식 메인 구동축이 제1, 회전식 서브 구동축과 제2 부분을 위한 제2, 회전식 서브 구동축 각각과 작동상 기어휠 커플링 상태에 있고, 공동 작동하는 타원형의 기어휠은 각각의 기어휠 커플링에 포함되고, 메인 구동축 및 상기 제1 및 제2 서브 구동축들은 동축을 갖는 특징이 있다.
제어 기어 장치의 제1 양태의 추가 실시예들은 첨부된 청구항 17-19로부터 나타난다.
도입부에 언급된 제어 기어 장치의 상기 제2 양태에 따르면, 장치는 다음과 같은 특징을 지닌다.
- 메인 구동축과 상기 제1 및 제2 서브 구동축들은 동축에 있다,
- 적어도 하나의, 제1 상호 축방향 거리를 가지고 고정적으로 서로 연결된 회전식 타원형 기어휠과 회전식 원형 기어휠의 제1 동축 세트, 기어휠들의 회전 축은 메인 구동축의 회전축과 평행하고, 제1 세트의 타원형 기어휠은 메인 구동축 상에 견고히 부착된 타원형 기어휠과 기어휠 맞물림을 형성하고, 그리고 제1 세트의 원형 기어휠은 그것의 회전을 위해 제1 부분을 위한 서브 구동축 상의 원형 기어휠과 기어휠 맞물림을 형성한다, 그리고
- 적어도 하나의, 제2 상호 축방향 거리를 가지고 고정적으로 서로 연결된 회전식 타원형 기어휠과 회전식 원형 기어휠의 제2 동축 세트, 기어휠들의 회전 축은 메인 구동축의 회전축과 평행하고, 제2 세트의 타원형 기어휠은 메인 구동축 상에 견고히 부착된 타원형 기어휠과 기어휠 맞물림을 형성하고, 그리고 제2 세트의 원형 기어휠은 그것의 회전을 위해 제1 부분을 위한 서브 구동축 상의 원형 기어휠과 기어휠 맞물림을 형성한다.
제어 기어 장치의 추가 실시예들은 첨부된 청구항 20-22로부터 나타난다.
제어 기어 장치의 용도는, 그것이 연소 엔진이거나 압축기일 때, 기계 장치의 작동 사이클 내에서 유효한 기계 장치 내의 연속적인 용적 변화하는 흡입-, 압축- 및 배출 챔버를 개발하기 위해 기계 장치의 2개의 지속적으로 회전하며, 상호 운동가능한 기능적 부분들을 제어하기 위한 것이거나, 그것이 펌프일 때 기계 장치 내에서 연속적으로 변화하는 용적 공간을 개발하기 위한 것이다.
본 발명은 이제 현재 바람직하고, 본 발명과 관련된, 장치 및 제어 기어 장치의 각 부분들의 제한되지 않는 실시예를 도시하는 첨부된 도면을 참조하여 더 자세히 설명될 것이다.
도 1은 엔진 변형에서, 본 발명에 따른, 기계 장치의 주된 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예의 다른 사시도로서, 기계 커버가 부분적으로 절단되어 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 장치의 2개의 서로 운동가능한 부분들 중 제1 부분의 앞에서부터와 뒤에서부터의 사시도이고, 여기서 제1 부분은 외부 로터의 형태이다.
도 4는 장치의 2개의 서로 운동가능한 부분들 중 제2 부분의 사시도이고, 여기서 제2 부분은 내부 로터의 형태이다.
도 5는 도 4의 확대된 세부 부분 V를 나타낸다.
도 6은 도 3b에서 보여진 제1 부분의 측면에서 보여진, 연결된 2개의 서로 운동가능한 부분들의 스케치를 보여준다.
도 7은 서로 운동가능한 부분들을 갖는 장치의 부분 사시도로서, 명확성 목적을 위해 전면 커버가 제거되어 있다.
도 8은 2개의 서로 운동가능한 부분들을 갖는 장치의 부분 사시도로서, 명확성 목적을 위해 전면 커버가 제거되어 있고, 잘려진 부분들을 위한 비회전식 하우징의 부분들이 있다.
도 9는 2개의 서로 운동가능한 부분을 포함하는 장치의 한 부분의 사시도이지만, 명확성 목적을 위해 그 안에 포함된 제어 기어 장치가 없으며, 서로 운동가능한 회전식 부분들을 위한 비회전 하우징의 절반과 잘려진 제어 기어 장치를 위한비회전식 하우징의 절반이 있다.
도 10은 본 발명에 따른, 제어 기어 장치의 사시도이다.
도 11은 제어 기어 장치 및 투명성 목적을 위해 부분적으로 잘려나간 그것의 서라운딩(surrounding) 하우징 뿐 아니라, 2개의 서로 운동가능한 부분들 및 부분적으로 잘려나간 서라운딩 하우징을 갖는 장치를 나타낸 것이다.
도 12는 도 10에 도시된 장치를 도시한 것으로, 부분적으로 분해된 관점에서 도시된 제어 기어 장치를 갖는다.
도 13a, 13b 및 13c는 평면 관점, 측면 관점 및 단면 XIIIc-XIIIc에서 각각 보여진 대로, 제어 기어 장치 내의 사용을 위한 제1 타입의 기어휠 세트를 도시한 것이다.
도 14a, 14b 및 14c는 평면 관점, 측면 관점 및 단면 XIVc-XIVc에서 각각 보여진 대로, 제어 기어 장치 내의 사용을 위한 제2 타입의 기어휠 세트를 도시한 것이다.
도 15는 기계 구동축을 위한 단위 시간당 획일적(uniform) 회전 수에 대하여 2개의 서로 운동가능한 부분들을 위한 단위시간당 회전 수를 위한 상대적 커브들을 보여준다.
도 16a-16f는 장치의 듀티 사이클(duty cycle)의 6개의 다른 위치들에서 2개의 서로 운동가능한 부분들의 위치를 도시한 것으로, 엔진 작동모드에 맞춰진 전면 커버를 갖는 엔진과 연관된다.
도 17a-17b는 장치의 듀티 사이클의 6개의 다른 위치들에서 2개의 서로 운동가능한 부분들의 위치를 도시한 것으로, 압축기 작동모드에 맞춰진 전면 커버를 갖는 압축기와 연관된다.
도 18a-18b는 장치의 듀티 사이클의 6개의 다른 위치들에서 2개의 서로 운동가능한 부분들의 위치를 도시한 것으로, 펌프 작동모드에 맞춰진 전면 커버를 갖는 펌프와 연관된다.
이하의 설명과 연관해서, 시작으로서 제어 기어 장치(201)뿐 아니라 내부 로터(101)과 외부 로터(102)로 표시된(각각 도 3a, 도 3b, 도 4, 도 5 , 도 6 및 도 7 참조) 두 개의 서로 운동가능한 부분들의 작동 방식은 뒤에 각각의 기능 사이클과 연관해서 설명되듯이, 비록 각각의 사용 분야를 위한 다른 전면 커버들(104(도 l, 도 2 및 도 16a 내지 도 16f), 105(도 17a 내지 17b) 및 106(도 18a 내지 도 18b))에 제공되지는 하지만, 엔진 작동, 압축기 작동 혹은 펌프 작동을 위해 사용되는 장비에 상관없이 동일하다는 점이 주목되어야 한다. 내부 로터(101)과 외부 로터(102)의 회전으로 형성된 변화가능한 챔버들은 상기 전면 커버(104(대안적으로 전면 커버 105 혹은 106)) 및 그리고 도 2, 도 8, 도 9, 도 11 및 도 12에 도시된 것처럼 배면 커버(103)에 의해 축의 방향으로 제한된다. 배면 커버(103)는 도 3b와 연관되어 추가로 설명되어지는 것과 같이, 외부 로터의 둘레에 고정적으로 볼트접합(bolt)된다.
도 1 상에는 본 발명에 따른 엔진 기능을 위해 구성된 장치의 실시예가 보여진다.
원형 벽(108)을 가진 하우징(107), 제1 엔드 벽(end wall)(109) 및 전면 커버(104(만약 압축기 기능 혹은 펌프 기능이면 각각 전면 커버 105 혹은 106)에 의해 형성된 제2 엔드 벽(104)이 보여진다. 벽들(108 및 109)은 일체형 캐스트(integrally cast)인 것이 바람직하다. 엔드 벽 혹은 커버(104)(대안적으로는 끝 벽을 형성할 수 있는 커버(105 혹은 106))는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 부착 볼트(110)을 사용해서 벽(108)에 부착되는 것이 바람직하다.
도 1에는 제어 기어 장치를 위한 하우징(111), 임의의 테스트 벤치 브레이크(test bench brake)를 위한 커플링(112), 엔드 벽(104)에 나사고정될 수 있는 예를 들어, 스파크 플러그와 같은 점화 장치(114)와 관련된 점화 표시기를 위한 톱니 모양 디스크(toothed disc)(113)가 추가로 도시되어 있다. 추가로, 도 1에는 메인 구동축(116)(그중에서도 도 2 참조)에 그 자체로 알려진 방법으로 부착 가능한 플라이휠 (115)이 도시되어 있다. 단순화 목적을 위해 플라이휠은 다른 어떤 도면에도 나타나지 않는다. 커플링(112) 및 디스크(113)는 또한 축(116)에 적절히 부착되거나 플라이휠(115)을 통해 거기에 부착될 수 있다. 하우징들(107, 111)에는 각각 기계 서스펜션(117, 118)이 제공된다. 대응하는 기계 서스펜서는 물론 또한 각각의 하우징(107, 111)의 정반대 쪽에 제공될 수도 있다. 하우징들(107, 111)은 예를 들어 4개의 상호 연결가능한 부분들로 구성될 수 있지만, 특정 실시예에서 그것들은 각각 두 개의 반쪽으로 구성될 수 있는데, 여기서 하우징들(107 및 108)이 이후에 조인될 수 있는 2개의 일체형 캐스트 부분들로 구성되는 방식으로, 하나의 하우징의 하나의 절반은, 다른 하나의 하우징의 절반을 갖는 일체형 캐스트이다. 대안적으로, 하우징(107)(즉, 그것의 벽들(108 및 109)) 및 하우징(111)은 단지 하나의 아이템으로 캐스트될 수 있다. 후자 대안은 현재 바람직한 실시예이다.
하우징(111)의 꼭대기(top)에 하우징 내에 위치하고, 이후에 자세히 설명될 는 제어 기어 장치(201)를 위한 오일 충진 노즐 스터브(oil filling nozzle stub)(119)가 위치해 있다. 하우징(111)의 바닥에는 오일 배출 홀(120)이 위치할 수 있다. 오일의 충진은 하우징의 내부가 완전히 오일로는 채워지지 않고, 오일이 홀(120)을 통해 배출되고, 노즐 스터브(119)를 통해 재주입 전에 스트레인되고(strained) 냉각될 수 있도록, 예를 들어 오일 미스트(oil mist)의 주입을 통해 이루어질 수 있다.
하우징(107) 상에는 하우징의 내부로부터의 냉각 공기의 블로우 아웃(blow-out)을 위한 적어도 하나의 개구(aperture)(121)가 보여진다.
추가로, 도 1에는 연료를 위한 주입 노즐(122), 꼭대기에 공기 필터를 위한 부착(124)을 가지고 있는 공기 흡입 매니폴드(suction manifold)(123), 속도 핸들(125) 및 배기 매니폴드(exhaust manifold)(126)가 보여진다.
도 2에 도시된 바와 같이 벽(104) 외부에 흡입 매니폴드(123) 및 배기 매니폴드(126)를 하우징(107)의 내부로부터(예를 들어, 로터(101 및 102) 및 엔드 벽(104, 109)에 의해 형성된 연소 챔버로부터) 각각의 흡입 개구(128) 및 배기 출구 개구( 129)에 부착시키기 위한 브래킷(127)이 있다.
벽 혹은 커버(104)는 돌출된 벽 부분과 전면 부싱(bushing) 혹은 전면 커버(130)의 형태로 일체로 연결되어 있다는 것에 주의해야 한다. 벽(104)은 외부 로터(102)를 위한 전면 축(131)을 둘러싸고, 전면 부싱(130)은 외부 로터(102)의 전면 축(131)을 위한 롤러 베어링(roller bearing)(132)를 둘러싸고 고정시킨다. 추가로, 전면 부싱(130)은 내부 로터(101)를 위한 축(133)을 둘러싼다. 질량 관성(mass inertia)을 위한 보정기(compensator)(134)가 볼트(135)를 통해 내부 로터의 축(133)에 부착된다. 전면 부싱(130)은 볼트(137)에 의해 전면 부싱(130)에 부착되는 전면 엔드 리드(front end lid)(136)에 의해 끝나게 된다. 냉각- 및 윤활 오일을 위한 입구(138)는 적절하게 전면 엔드 리드(136)에 위치한다. 그렇지만, 대신 전면 부싱(130)에 위치하는 이러한 입구도 생각해볼 수 있다.
도 3은 더 자세히 외부 로터(102)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 그것은 2개의 반지름 방향으로, 내부로 향하는, 정반대로 위치하는 윙들(137)을 가지고 있다. 윙들의 수는 만약 내부 로터의 윙의 수가 부응해서 증가되면, 증가될 수 있다. 그렇지만 그것은 기계의 직경 차원의 증가를 요구한다. 대안적으로, 축의 방향으로 나란히 하우징(107)과 로터(101, 102)의 많은 유닛들을 연결하거나 그들의 축의 차원을 증가시킬 수 있다.
윙들(139)에는 복수의 압력 드롭 그루브들(pressure drop grooves)(140)이 구비된다. 이러한 압력 드롭 그루브들의 장점은 실링 스프링이 벽을 따라 미끄러지는 것을 피하는 것이고 그것은 잘 조절된 윤활을 요구하고 마모와 관련하여 그 중에서도 반켈 엔진과 같은 엔진 타입과 관련된 심각한 문제이다.
위에 나타난 것처럼, 그리고 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 배면 커버(103)은, 외부 로터(102)에 있는 대응하는 부착 홀(142)(도 3b)에 부착된 많은 수의 볼트(141)을 사용하는 것에 의해 외부 로터(102)의 배면 쪽에 부착된다. 외부 로터(102)에는 외부 둘레(외주)로부터 및 내부로 윙들(139) 내에서 추가적으로 냉각 생성 리세스(cooling creative recess)(143)가 구비되는데, 실제로는 윙들은 단단하지 않고 속이 비어있다. 리세스(143)는 냉각 기체가 홀들을 통해 그리고 윙들(139)에 있는 리세스들(143)을 통해 순환하고 외부 로터(102)의 외주를 따라 위치하는 냉각 리브들(cooling ribs)(145)을 넘어갈 수 있도록, 배면 커버(103)에서 대응하는 홀(144)(도 8)과 함께 작동하고, 여기서 냉각 기체의 블로우 아웃은 상기 블로우 아웃 개구(121)를 통해 발생할 수 있다.
내부 로터(101)는 도 4 및 도 5에 더 자세히 도시되어 있다. 이것은 허브(146) 및 정반대로 위치하는 윙들(147)을 갖는다. 윙들(147)에은, 외부 로터(102)의 윙들(139)를 위해 도시된 대로, 그루브들(140)을 위해 논의된 바와 같은 기술적 장점들을 가지고 있는 압력 드롭 그루브들(148)이 구비된다. 또한 허브(146)에는 유리하게는 내부 로터를 위한 오일 냉각 공간(149)이 구비된다. 압력 드롭 그루브(148)의 세부사항들은 도 4의 단면 V를 도시하는 도 5에 도시되어 있다. 외부 로터(102) 상의 압력 드롭 그루브(140)는 유리하게는 유사한 방법으로 구성된다. 윙(147)의 커브진 부분에 위치하는 압력 드롭 그루브들(150)은 윙들(147)의 반지름 방향 부분에 위치한 그루브들(151)보다 서로 더 가까이 위치하는 것이 바람직하다.
도 6은 어떻게 내부와 외부 로터들이 연결되는지에 관한 "이상적인" 모습과 냉각 리브들에 관한 세부사항들을 보여주는데, 외부 로터의 설치 홀은 단순화 목적을 위해 포함되지 않았고, 전면 부싱(130)도 보이지 않는다. 볼트들이 하우징(107)의 원형이고 고리모양의 부분(108)에 있는 대응하는 홀(미도시)에 고정적으로 삽입되기 때문에, 홀들(152)는 볼트들(110)과 함께 작동하게 된다. 웨지 트랙들(Wedge tracks)(153)은 내부 로터(101)와 결합된 구동축(133)에 부착을 제공하기 위해 허브 내에 위치한다. 이 구동축은 후에 추가로 설명될 것이다.
요약하면, 2개의 서로 운동가능한 부분들과 결합된 본 발명의 정의와 관련하여, 그러므로 2개의 서로 운동가능한 부분들(101, 102)를 둘러싸고 있는 벽 부분(104, 108, 109, 130; 105, 108, 109, 130; 106, 108, 109, 130)을 가진 비회전식 하우징(107)을 포함하는 기계와 관련된 장치가 있다. 외부 로터를 형성하는 제1 부분(102)은 그것의 외주가 내부 벽 표면, 즉, 하우징의 커버(104)를 따라 제어가능하게 회전 운동가능하다. 다른 부분, 즉, 내부 로터(101)는 외부 부분(102)의 커브진 내주면(150)에 대하여 제어가능하게 운동가능하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 입구 매니폴드(123)와 적어도 하나의 출구 매니폴드(126)는 벽(104), 즉, 하우징(107)의 전면 커버에 상에 위치하고 결합된다.
그 중에서도 도 6에서 명확히 보여지듯이, 두 개의 서로 운동가능한 부분들, 즉, 로터들(101 및 102)은 동축 회전축, 즉, 나타내어진 축(155)을 갖는다. 앞서 설명된 바와 같이, 로터(102)는 윙들(139) 사이의 로터의 커브진 내부 벽(154)(도 3a 및 도 3b 참조)을 따라 상호 각거리를 가진 적어도 2개의 반지름 방향으로 내부로 향하는 윙들(139)을 갖는다. 도시된 예에서, 2개의 윙들(139)의 반지름 방향의 중간 영역 사이의 각거리는 180°이고, 즉 윙들(139)은 대각선으로 서로 반대에 위치한다. 내부 로터(101)는 적어도 2개의 반지름 방향으로 외측을 향한 윙들(147)을 갖는 허브를 가지고 있고, 2개의 윙들(147)의 반지름 방향으로 중간부분 사이의 각도의 거리가 180°이고, 즉 윙들(147)은 대각선으로 서로 반대에 위치한다. 허브 (146) 상의 부분(156)은 커브져있고 윙들(139)의 커브진 프리 엔드 부분(free end portion)(157)과 슬라이딩가능하거나 근접 접촉된 상태에 있다.
내부 로터(101) 상의 각 윙(147)의 커브진 프리 엔드 부분(158)은 2개의 이웃하는 윙들(139) 사이에 위치하는 외부 로터(102) 상의 커브진 내부 벽 부분(154)과 슬라이딩가능하거나 근접 접촉된 상태에 있다.
앞의 두 단락와 연관된 "커브진(curved)"라는 용어는 예를 들어 원호 부분(circular arc segment) 형상으로 해석될 수 있다.
로터들(101, 102)는 지속적으로 순환적으로 움직일 수 있지만, 상호 변화가능한 움직임을 가지고, 내부 로터(101)의 윙들(147)은 상기 각각, 외부 로터(139) 상의 이웃하고 정반대에 위치한 윙들(139) 사이에서 운동가능하여, 외부 로터(102)와 내부 로터 (101) 상의 윙들의 함께 작동하는 쌍들(139, 147)과 사이에 나타나는 챔버들(159, 160 및 161, 162)은 생성된 챔버들의 회전 사이클 과정 내의 볼륨에 있어서 연속적으로 각각 증가하고 감소하며, 감소하고 증가한다.
2개 부분들(101, 102)의 제1 축방향 엔드는 제1 커버, 즉, 챔버들과의 제어된 연통을 위해 가능하게는 브래킷(127)을 통해, 개구(128 및 129)를 가지고 있는, 상기 벽을 구성하는 전면 커버(104))와 슬라이딩가능하거나 근접 접촉된 상태에 있다. 2개 부분들(101, 102)의 제2 축방향 엔드는 외부 로터(102)에 부착되고 앞서 설명된 바와 같이, 이에 의해 함께 회전하는 제2 커버(103)에 의해 커버된다. 이는 그러므로 로터(101)가 회전할 때 제1 로터(101)가 제2 커버(103)와 슬라이딩가능하거나 근접 접촉된 상태가 된다는 것을 암시한다.
2개의 서로 운동가능한 로터들(101, 102)의 운동들은 작동적으로 기계를 위한 회전식 메인 구동축(116)을 포함하는 제어 장치(201)에 의해 영향을 받는다.
윙들(139)이 3개의 홀들(163)을 가지고 있다는 것은 도 3a로부터 알게 될 것이다. 이 홀들은 볼트들(164)에 의해 외부 로터를 위한 전면 축(131)을 이 윙 (139)에 부착하기 위해 사용되는데(도 7 참조), 여기서 롤러 베어링(132)은 외부 로터의 전면 축(131)과 공동 작동한다.
내부 로터(101)를 위한 축(133)은 그 자체로 알려진 방법으로 웨지 트랙(153)을 통해 내부 로터의 허브(146)에 부착될 수 있다. 축(133)은 또한 도 2, 도 8 및 도 9에서 볼 수 있다.
도 8에서 보여지는 바와 같이, 유리하게는 내부 로터 (101)을 위한 니들 베어링(needle bearing)(165)가 존재한다. 이 니들 베어링은 다른 도면에서는 보이지 않지만, 내부 축(133)은 또한 축(133)과 커버(103) 사이에 위치하는 추가의 니들 베어링(166)을 갖는다. 커버(103)는 그것의 축방향 확장으로 외부 로터(102)를 위한 구동축(167)을 구성한다. 외부 로터(102)의 축(167)을 위한 롤러 베어링(168)은 하우징(111) 상의 플랜지(169)로 고정된 그것의 외주를 가지고 위치한다(도 9 참조). 외부 로터의 구동축 (167)을 위한 스러스트 베어링(thrust bearing)(170)은 축(167)과 하우징(111) 사이에 고정된다(도 9 참조).
도 8에서 도시된 홀들(171 및 172)은 외부 로터의 축(167)과 내부 로터의 축 (133)이 각각, 보다 상세히 설명될 제어 기어 장치(201)의 구조적 요소들에 연결을 위한 스크류 부착이다.
도 10 내지 도 14의 구체적인 참조에서 보여지듯이, 제어 기어 장치(201)의 부분을 형성하는 회전식 메인 구동축(116)은 기어휠 커플링(202, 203; 202, 204)을 통해 제1 회전식 서브 구동축, 즉 외부 로터(102)를 위한 로터 축 (167)과 작동적으로 함께 작동할 뿐만 아니라, 기어휠 커플링(202, 205; 202, 206)을 통해 제2 회전식 서브 구동축, 즉 내부 로터(101)를 위한 로터 축(133))과 작동적으로 함께 작동하며, 공동 작동하는 타원형의 기어휠(207-211)은 각각 기어휠 커플링에 포함된다.
타원형의 기어휠(207)은 메인 구동축 (116)에 위치하고 모든 기어 커플링들 (202, 203; 202, 204 ; 202, 205; 202, 206)에 공통적이다. 각각의 기어휠 커플링의 부분들(203; 204; 205; 206)에 있는 기어휠들은 각각의 축들 (212; 213; 214; 215) 상에 회전할 수 있도록 설치되었고, 이 축들은 플레이트(216) 내의 홀들(217)을 통해서 그리고 하우징(111) 내의 부착 홀들(219)을 통해 하우징 (111)에 고정적으로 볼트연결되는 부착 플레이트(216) 상에 설치된다. 짧은 부착 볼트들(218)은 플레이트(216) 내의 부착 홀들(219)을 통해 통과할 수 있다. 원형 기어휠들(220; 221; 222; 223)은 또한 부분들(203; 204 ; 205; 206)에 포함된다. 기어 휠 (220, 221)은 외부 로터 (102)를 위한 축(167)에 연결을 구성하는 원형 기어휠(224)과 기어휠 맞물림 상태에 있다. 기어 휠들(222, 223)은 내부 로터(101)를 위한 축(133)에 연결을 구성하는 원형 기어휠(225)과 기어휠 맞물림 상태에 있다.
부분(203; 204)에 포함된 기어휠의 세트는 도 13에서 더 자세히 도시되어 있고, 이로부터 타원형의 기어휠(208; 209)은 원형의 기어휠(220; 221)로부터 축방향으로 분리되어 있지만, 거리 d1에 의해 견고히 연결되어 있는 것이 보여진다. 베어링들(226; 227)은 이것들이 축(212; 213) 상에서 회전가능하게 배열하기 위해서 타원형의 기어휠(208; 209) 내에 그리고 원형 기어휠 (220; 221) 상에 배열된다. 볼트들(228)은 기어휠들(208, 220 및 209, 221)과 중간 부재(229)를 견고히 서로 연결한다. 비록 제한없는 제안으로만 간주되어야 하지만, 거리 d1는 기어휠(225)의 두께보다 예를 들어 약 10-25% 더 큰 것과 같이 다소 크다. 거리 d1은 기어휠(210, 222 and 211, 223)이 신뢰성있는 방식으로 기어휠(223,224)과 각각의 기어휠 맞물림를 형성하기 위해 존재한다.
부분(205; 206)에 포함된 기어휠의 세트는 도 14에서 더 자세히 제시도시되어 있고, 이로부터 타원형의 기어휠(210; 211)은 원형의 기어휠(222; 223)로부터 축방향으로 분리되어 있지만, 거리 d2에 의해 견고히 연결되어 있는 것이 보여지고, 거리 d2는 (제한이 없는 예에서) 예를 들어 d1의 10-25%이다. 베어링(230; 231)는 이것들이 축(214; 215) 상에서 회전가능하게 배열하기 위해서 타원형의 기어휠(210; 211) 내에 그리고 원형 기어휠(222; 223) 상에 배치된다. 볼트 (232)는 견고히 기어휠(210, 222 및 211, 223)을 중간 부재(233)와 상호 연결한다. 거리 d2는 기어휠(255)이 이 d2-규모의 내부 공간에서 그것의 외주를 가지고 방해받지 않고 통과할 수 있도록 해준다.
비록 동일한 부분(203, 204)의 제1 쌍과 동일한 부분(205, 206)의 제2 쌍이 제시되지만, 각각의 쌍의 부분 중 단지 한 부분, 예를 들어 부분(203 및 205)만을 이용할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 각 쌍의 부분 중 단지 한 부분만을 사용함으로써, 만일 힘의 사양이 향상되지 않는다면, 이것은 힘(토크)의 최대 전달에 제한을 만들어 낼 수 있다. 실질적으로, 현재 바람직한 실시예에서, 부분들(203, 204 및 205, 206)의 쌍들이 사용된다.
방금 도시되고 설명된 기어휠 세트의 구성은 현재 바람직한 것이다.
로터(102, 101)가 각각 축(103', 131)을 통해 함께 작동하는 엔진으로부터 출구 축(116)으로의 힘의 전달은 각각의 기어휠 연결(여기서 C는 원형 기어휠이고 E는 타원형 기어휠)에 의해 발생한다.
상당히 개략적으로 파워 전달은:
167 → 224C → 220C + 208E → 207E → 116
167 → 224C → 221C + 209E → 207E → 116
133 → 225C → 222C + 210E → 207E → 116
133 → 225C → 223C + 211E → 207E → 116
이 실시예에는 6개의 원형 기어휠들과 5개의 타원형의 기어휠들이 있다.
현재 바람직한 실시예가 아니기 때문에, 실용적인 이유에 기인하여 도면에 나타나지 않은 기술적 등식은 다음과 같이 구조화될 수 있다(여기서 C는 원형 기어휠이고 E는 타원형 기어휠).
167 → 224E → 220E + 208C → 207C→ 116
167 → 224E → 221E + 209C → 207C→ 116
133 → 225E → 222E + 210C → 207C→ 116
133 → 225E → 223E + 211C → 207C→ 216
이 실시예에는 6개의 타원형의 기어휠들과 5개의 원형 기어휠들이 있다.
기술적 등식은 축들(167, 133) 상의 원형 기어휠들(224, 225)이 타원형으로 만들어지고, 원형 기어휠들(220, 221, 222, 223)이 타원형으로 만들어 지고, 타원형의 기어휠(208, 209, 210, 211)이 원형으로 만들어지고, 공통적인 타원형 기어휠 (207)이 원형으로 만들어진다는 것을 암시한다. 타원형 기어휠들의 초기 상호 각위치(angular positioning)는 현재 바람직한 실시예의 그것과 같아야, 로터들 사이에서 작동상의 공동 작동이 바르게 된다.
만약 기계 장치가 압축기나 펌프로서, 즉 구동축(116)에 적용된 외부 구동 파워와 함께 작동한다면, 위의 두 대표의 화살표의 방향은 반대 방향일 것이다.
메인 구동축(116)과 구동축들(167, 133)이 동축(축(155))인 것은 특히 도 12에서 보여진다.
기어휠 세트 부분들(203, 204, 205 및 206) 내의 타원형 기어휠들은 바람직하게는 동일한 구성을 갖고, 기어휠 세트 부분들(203, 204, 205 및 206)의 원형 기어휠들은 바람직하게는 동일한 구성을 갖는다.
현재 바람직한 실시예에서, 제어 기어 장치(201)는 외부 로터와 내부 로터의 상호 변화하는 움직임을 제어하는 지속적인 회전 운동을 나타내는 것이 이해될 것이고, 이러한 부분들의 회전 운동 패턴은 타원형 기어휠(208 - 211)의 최대와 최소 직경과 메인 구동축(116) 상의 타원형 기어휠의 최대와 최소 반경 간의 비율의 함수가 된다.
제어 기어 장치(201)의 대안적이고 기술적으로 동등한 실시예(미도시)에서, 그것은 상응하여 외부 로터(102)와 내부 로터(101)의 공동 작동의 회전 패턴을 위해 결정될 타원형의 기어휠들(220 - 225) 상의 최대와 최소 반경 사이의 비율이 될 것이다.
하우징(111)에는 배면 에지 영역(176)에, 제어 기어 장치(201)를 커버하는 배면 커버(179)의 부착을 위한 볼트들(178)용 복수의 부착 홀들(177)이 구비된다. 커버(179)와 일체의 부싱같은 부분(180)은 구동축(116)을 감싼다.
롤러 베어링(181)은 구동축(116)과 부분(180)의 내측 사이에 위치한다. 추가로 스러스트 베어링(182)은 구동축(166)과 부분(180)의 내측 사이에 위치한다. ㅅ스러스트 베어링(182)은 잠금 링(locking ring)(183)에 의해 위치 유지된다. 부싱같은 부분(180)의 프리 엔드는 볼트들(185)에 의해 부분(180)의 프리 엔드에 부착되는 엔드 리드(184)에 의해 종결된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 구동축(116)은 엔드 리드(184)와, 구동축(116)과 엔드 리드(184) 사이에 실링을 형성하는 심-링(sim-ring)(186)을 관통한다.
도 1과 연계하여 설명되는 바와 같이, 장치는 연소 엔진으로 구성될 수 있는데, 하우징(104)의 엔드 벽들 중 하나에는 공기를 위한 흡입 게이트(123), 배기 게이트(126) 및 예를 들어, 스파크 플러그(104)와 같은 점화 장치 및/또는 만약 디젤 작동이 문제라면 연료를 위한 주입 노즐(122)이 구비된다.
연소 엔진은 오토-프로세스(Otto process)에 따라 작동하도록 구성될 수 있다.
도 1과 도 16의 관점을 기초로, 스파크 플러그(114) 또는 노즐(122)은 각각의 메니폴드들(123, 126)과 결합된 상기 흡입- 및 배기 게이트들(128, 129)에 대하여, 반지름방향으로 보일 때, 2개 로터들의 회전 축(155)의 반대쪽에 위치한다는 것이 이해될 것이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 압축기로서 구성되는 장치의 경우, 엔드 벽들 (105) 중 하나에는 적어도 2개의 유체 흡입 게이트(172)와 적어도 2개의 유체 배출 게이트(173)가 구비된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 장치가 펌프로 구성될 때, 엔드 벽들 중 하나에는 적어도 2개의 유체 흡입 게이트(174)와 적어도 2개의 유체 배출 게이트(175)가 구비된다.
도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 흡입 게이트(172; 174) 및 배출 게이트(173; 175) 쌍들은 이웃한다. 두 부분들(101, 102)의 공통 회전축(155)에 대하여, 흡입 게이트 쌍들은 정반대로 위치하고, 배출 포트 쌍들도 정반대로 위치한다.
도 15를 참조하면, 단지 선택된 제한없는 예를 위해, 구동축(116)을 위한 일정한 회전속도가 3000 r.p.m.(분당 회전수)인 상태로, 로터(101)와 로터(102)를 위한 회전 속도는 사인곡선 변화를 가지고 2000 및 4000 분당 회전수(r.p.m) 사이에서 변할 것이라는 것이 관찰될 것이고, 그리고 로터(101)와 로터(102)를 위한 속도는 반대 위상(phase)에 있고 0°, 90°, 180°, 270° 및 360°의 축(116)의 회전각을 각각 지날 때 같은 속도를 갖는다. 이 사인곡선 변화는 제어 기어 장치에서 타원형의 기어휠을 사용함으로써 야기된다.
구동축(116)의 회전 속도는 그러므로 로터들의 회전 속도의 평균값과 같을 것이다. 따라서 로터들은 구동축의 정속 회전(steady rotation)에 대하여 서로 스윙한다: 연소 동안의 압력은 다른 로터보다 더 빨리 운동하는 로터 상의 윙으로부터 더 큰 힘이 발생하는 것을 야기시키고, 이 힘은 구동축으로 전달된다. (각각의 챔버에 대하여 피스톤 엔진의 상부 데드포인트(upper dead-point)에 상응할 수 있는 위치에서) 각각의 점화에 후속하여 로터들이 가장 빠른 것과 관련해서 변함에 따라, 그것들은 피스톤 탑(piston top)과 탑 커버(top cover)에 상응하여 번갈아 나타난다.
연소 엔진으로서, 본 발명에 따른 장치는 4행정 피스톤 엔진과 공통된 일부 특징을 갖지만, 또한 이러한 엔진과는 상당히 다르다.
본 발명에 따르면, 기계는 피스톤 엔진처럼 작은 연소 표면과 상대적으로 큰 실링 면들을 갖는다. 면들이 너무 크고 게다가 서로 터치하지 않기 때문에, 래버린스(labyrinth)- 및 압력 트랩 실링이 가능하며, 그것은 유리하게는 챔버 영역 내의 윤활유가 생략될 수 있는 것을 만들어 낸다. 4행정 피스톤 엔진과는 반대로, 각각의 챔버는 각각의 회전을 위해 흡입, 압축, 확장 및 배출을 수행한다. 도시된 바와 같은 4개 챔버들과 함께, 기계는 따라서 - 사이클과 관련하여 - 8 실린더 피스톤 엔진에 상응한다. 본 발명에 있어, 그러나 단지 하나의 점화 장치가 요구되고 기계적으로 제어되는 밸브는 요구되지 않는다.
단순화 목적을 위해, 4개의 챔버들(159 - 162) 중 하나의 챔버(159)에서 발생하는 것과 관련하여 이제 도 16이 참조된다.
도 16a는 흡입이 시작되기 전에 챔버(159)가 닫힌 위치에 있을 때에, 챔버 (159)와 관련된, 예를 들어 휘발유와 공기의 혼합물과 같은 연료를 위한 초기 흡입 상태를 나타낸다. 둥근 점은 그 챔버(159)를 나타낸다. 남아있는 세 개의 챔버들 (160 - 162)는 사이클의 다른 부분에 있다. 이해를 단순화하기 위해, 우리는 그러므로 단지 챔버(159)가 흡입, 압축, 점화, 연소/확장 및 배기가스의 배출의 상태들을 거치는 것을 따른다.
도 16b는 챔버(159)가 흡입 게이트(128)을 통해 흡입을 완료할 때, 챔버 (159)와 관련된 초기 압축 상태를 나타내고, 압축은 흡입 게이트가 윙(147)에 의해 닫혀질 때 보여진 위치로부터 시작한다.
도 16c는 챔버(159)와 관련된 마지막 압축 단계를 나타내는데, 여기서 챔버(159)는 그것의 부피의 많은 부분이 감소되고 연료 가스는 점화 플러그(114)에 있는 공간으로 접근한다. 만약 그 엔진이 디젤 엔진으로서 작동하고자 한다면, 디젤 오일의 제어된 주입을 위한 주입 노즐과 이어지는 자발적 점화 및 디젤 오일과 공기의 혼합의 확장의 형태로, 압축되고 점화 장치(114)로 접근하는 단지 공기만이 있을 것이다.
도 16d는 챔버(159)와 관련된 점화- 및 폭발 상태를 나타낸다. 이 상태에서 점화 플러그(114)는 챔버(159)를 향해 열리고, 만약 회전 속도가 높으면 일찍, 회전 속도에 따라서 특정 사전 점화가 발생하고, 그리고 약간 이후에 회전 속도는 낮아진다. 대안으로서, 만약 엔진이 디젤 작동을 위해 의도된다면, (점화 플러그(114)를 대체하는) 상기 노즐을 통한 디젤 오일의 주입은 그것이 최소 부피에 도달하기 바로 전에 챔버의 상태에 가깝게 상대적으로 늦게 발생한다. 이것은 압축된 공기와 함께 디젤 연료가 즉각적으로 자발적으로 점화될 수 있도록 충분히 높은 압축을 갖기 위해서이다. 단지 하나의 단일 노즐만이 디젤 엔진을 위하여 요구될 것이다.
도 16e는 챔버(159)와 관련된 확장 상태를 나타내는데, 즉 연료 연소 동안의 챔버(159)와 그로 인한 확장을 도시한다.
도 16f는 챔버(159)와 관련된 블로우 아웃 상태를 보여주는데, 여기에서 챔버 (159)는 배기가스 출구 개구 또는 배기 게이트(129)를 향해 열리고 이러한 방식으로 연소된 가스들이 거기에서 배출된다.
도 16e로부터, 검은 점으로 라벨된 챔버(159)에 대하여 대각선으로 위치하고 있는 챔버(161)를 위한 도 16f의 압축과 함께 이미 시작된 새 흡입 단계가 있다는 것이 관찰될 것이다. 다른 3개의 챔버들(160, 161 및 162)는 챔버(159)의 과정과 유사한 과정에 바탕을 둔 동일한 사이클을 수행하지만, 그들은 도 16a 내지 도 16f에 도시된 회전 동안 다른 상태들에 있다. 회전당 4개의 4행정 과정이 일어난다는 것이 관찰될 것인데, 그것은 8-실린더 4행정 엔진에 상응하는 기계를 만들어낸다.
기계의 엔드 커버(104) 내에서 모두 가스- 또는 유체 교환을 갖는 것뿐만 아니라 점화도 큰 이득이고, 그러면, 노출된 뜨거운 가스가 서라운딩 하우징(107)에 전달되는 것을 야기시킬 수 있는, 외부 로터(102)의 주변부를 향한 개구들/게이트들을 갖는 것이 피해진다. 후자의 문제는 반켈 엔진에서 잘 알려져 있다.
만약 도 6이 좀 더 연구된다면, 만약 주변에 위치한 흡입-, 배기-, 배출 게이트들이 사용되어야만 한다면 로터(102)를 위해 이용가능한 냉각 공기가 다소 불가능했을 것이라는 것이 주목될 것이다.
내부 로터(101)는 전면 엔드 리드(136) 상의 입구(138)를 통해 유입되어 하우징(111)의 내부를 향해 축 방향으로 퍼지는 오일 통과에 의해 냉각되는데, 오일은 도중에 로터들의 축들을 위한 베어링들을 윤활 및 냉각시키고, 하우징의 노즐 스터브(119)로 유입된 윤활유와 함께 출구(120)를 통해 하우징(111)로부터 배출된다.
엔진으로서, 본 발명에 따른 기계는 성능을 강화하기 위해 피스톤 엔진과 거의 유사한 터보 과급기(turbo-charger)를 사용할 수 있다. 과급기는 이 경우 터빈 부분이 거의 균일한 배기가스의 흐름을 받을 때 우수한 동적 상태에서 작동할 것이다.
압력 드롭 트랩(148, 150, 151 및 157)을 가진 터치프리 로터들(touch-free rotors)에 기인하여, 본 발명에 따른 기계는 로터들 사이 내부에 오일 없이 작동할 수 있다. 마찰과 환경으로의 오염의 발산과 관련해 큰 이득이고, 현실적으로 연소 산물에 의해 오염되지 않기 때문에 오일이나 오일의 대체물의 연소를 거의 혹은 전혀 만들어 내지 않는다.
도 17a와 17b는 전형적으로 구동축(161)으로 전달되는 외부 힘이 있을 때 기계가 압축기로서 기능하는 것과 관련된다.
도 17a는 챔버(160)와 관련된 유체, 예를 들어 공기 및/또는 가스를 위한 흡입 상태를 나타내며, 반면 도 17b는 챔버(160)와 관련된 압축된 유체, 예를 들어 공기 및/또는 가스 유체의 배출 상태를 나타낸다. 남아있는 챔버들은 다른 회전 상태들로 존재하지만, 챔버들(160 및 162)는 실제로는 동시에 압축기 기능의 동일 상태를 수행하고, 챔버들(159 및 161)에 대하여도 상응한다.
압축기로서, 기계는 4-실린더 피스톤 엔진과 상응하여, 회전당 4개의 흡입과 4개의 배출을 수행한다. 2개의 흡입과 2개의 배출이 동시에 일어나기 때문에 그리고 만약 두 흡입 게이트들(172)이 공통의 공급 매니폴드를 가지고 두 배출 게이트들(173)이 공동의 출구 매니폴드를 갖는다면, 사이클에 관한한 기계는 2-실린더 압축기로서 간주하는 것이 더 적합하다.
도 17a와 17b는 도 16a 내지 도 16f에서와 동일한 방법으로, 작동에 대한 단순한 이해를 위해 우리는 구체적인 챔버, 여기서는 검은 점으로 표시된 챔버(160)를 따른다는 것을 보여주지만, 여기서는 더 간단한 진행을 가지고 있다.
기계를 압축기로서 사용하기 위해, 엔드 커버(105)는 정반대로 위치한 2개의 흡입 게이트들(172)과 2개의 배출 게이트들(173)을 가지고 사용된다. 이러한 대응하는 게이트들은 위에서 표시된 것처럼 상호연결되거나 혹은 별도로 작동한다. 작동의 상기 모드에 대한 대안은 또한 기계가 게이트들(172)을 통한 별도의 흡입 유입흐름과 그리고 공통적인 출구 매니폴드를 가진 게이트들(173)을 통한 공동의 배출을 가지고 두 서로 다른 가스들을 혼합하기 위해 사용될 수 있고, 그것에 의해 별도의 게이트를 가진 두 다른 가스들이 압축될 수 있고, 여기서 가스들 간의 비율은 각각의 흡입 유입흐름을 막음으로써 조절될 수 있다. 명백히, 언급된 바와 같이 각각 상호 연결된 흡입- 및 배출 게이트들(172 및 173)은 하나의 단일 가스를 모든 챔버로부터의 최대 용량(full capacity)을 가지고 공통의 출구 매니폴드로 압축한다.
사이클은 꽤 간단하여, 도 17a에서와 같이 가스 또는 가스들(가능하게는 단지 공기만 또는 가스와 공기)이 게이트들(172)를 통해 들어와서 갇혀 있고, 도 17b에 도시된 바와 같이, 압축되고 이후 게이트들(173)을 통해 밖으로 배출된다.
이 용도를 통해 최대 효율을 얻기 위해서, 로터들, 즉 형성된 챔버들 사이의 기하학적인 비율이 챔버들에서 최소 부피에서 거의 제로(0)까지 변화될 수 있다는 것이 언급되어야 한다. 이는 예를 들어 로터 윙들의 폭을 증가시키는 것에 의해 수행될 수 있고, 또는 제어 기어 장치(201) 내의 제어 타원형 기어휠들 상의 최대와 최소 규모(dimension) 사이의 비율을 변화시킬 수 있다. 후자는 통과되는 더 큰 용적을 제공할 수 있다. 적용된 압축율은 배출 개구(173)의 사이즈, 형태 및 위치에 의해 결정된다.
압축기에서 압축비는 용어로 사용되는 것이 아니고, 대신 실린더의 전체 용적의 얼마나 많은 부분이 변위되었는지를 나타내는 변위 비(displacement ratio)로 사용된다. 변위되지 않은 부분은 "유해한 공간(harmful space)"으로 나타내어진다. 압축기 내의 변위비는, 가능한 해로운 공간을 피하기 위해서, 가능한 높아야만 한다. 이 이유 때문에, 방금 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 기계에서 가능한 최대 변위 비율을 얻기 위해서, 제어 기어 장치(201) 내의 타원형의 기어휠의 구성 상에 무엇인가를 변화시키는 것이 필수적일 수 있다.
반대 방향으로 가스 흐름 상에, 기계의 동일한 실시예가 가스로 동력이 공급되는 엔진으로 사용될 수 있다는 것은 언급할 가치가 있다.
도 17a 및 도 17b에서 막 설명된 바와 같은 대응하는 상황이 도 18a 및 도 18b를 참조해서 보여지는 펌프 용액을 위해 존재한다.
시초로서, 본 발명에 따른 펌프는 구조에 관해서는 압축기와 같지만, 출구가 입구와 같은 크기와 형태로 변화한다는 차이를 가지고 있다.
이것은 용적변위가 그들이 최대 부피에 있을 때부터 최소 부피에 있을 때까지 챔버들 외부에서 발생해야 하기 때문이다. 앞서 설명된 바와 같이, 펌프 버전으로 본 발명을 사용하기 위해서는 커버(106)의 실시예로 전면 커버(104)를 바꾸는 것이 요구된다.
도 18a 및 도 18b는 도 17a 내지 도 17b에 도시된 바와 같이 압축기 적용에는 큰 유사점들이 있다는 것을 명확하게 보여준다. 중요한 차이점들은 배출 게이트(175)의 형태와 사이즈인데, 그것은 흡입 게이트(174) 같은 형태이다. 이것은 공기 및/또는 가스의 그것과 유사한 방식으로는 액체가 압축될 수 없기 때문이고. 이에 의해 배출은 챔버들의 감소가 개시되자마자 시작되어야만 한다. 그렇지 않으면, 기능들은 도 17에서의 압축기 기능과 동일하지만, 펌프 기능에 있어서 혼합 비율은 조절하기 힘들고 따라서 1 : 1로 고정되어야 한다.
로터(101 및 102)는 더 많은 수의 윙들을 가질 수도 있으나, 실질적으로 이것은 감소된 배기량(displacement volume)과 증가된 열에 노출된 표면을 만들어낼 것이고, 연소 엔진으로서 이것은 상당히 열의 손실을 증가시킬 것이고, 따라서 그것은 전체적으로 살펴볼 때, 어떤 기술적 이익도 만들낼 것이라 보이지 않는다. 압축 동안에 증가된 열전달이 폴리트로픽 인덱스(polytrophic index)를 감소시키고 그것에 의해 에너지 소비를 감소시키기 때문에 압축기로서 많은 수의 윙들은 반대로 바람직할 것이다.
제어 기어 장치(201)는 가능하게는 암시된 타원형의 기어휠들 외의 기술적 솔루션을 사용해서 구축될 수 있다. 하나의 예로서, 타원형 대신 원형의 기어휠들을 사용해서 거의 동일한 움직임이 얻어질 수 있으나, 그러한 경우 기어휠들의 회전 중심이 기어휠에 편심적으로 위치한다. 그러나 이것은 극도로 복잡한 구조를 만들어낼 것이고 실질적으로 실행하기에 실용적이거나 경제적이지 않다. 비록 앞서 설명된 기술적 등가물이 예상될 수는 있음에도, 도시되고 설명된 해결책은 따라서 현재 바람직한 것이다.
기계는 축방향에서 다수의 로터 세트들로 만들어질 수 있고, 또한 가능하게는 설명된 것들과는 다른 사용 분야들을 가질 수 있다.
본 발명은 연소 상태 동안에 실링과 압축비의 자유 선택과 같은 표면 비율 모두와 관련된 문제적인 이슈를 해결하면서, 동시에 큰 힘과 관련해 진동이 적으며 매우 간단할 뿐만아니라 거의 없는 이동가능 부분들을 나타내는 컴팩트하고 경량 구조의 구조를 만들어 내는 기계 구조를 제공한다.
단순화 목적을 위해, 모든 기어휠들은 톱니없이 도시되었으나, 그런 톱니가 존재한다는 것이 이해될 것이다. 톱니가 기어휠의 회전축과 평행한지, 회전축에 대하여 경사졌는지, 혹은 V-형태를 가지고 있는지는 구조의 선택 문제이다. 경사진 톱니는 V-형태의 톱니와 유사하게, 톱니의 내부 맞물림을 위한 더 큰 그리핑 면(gripping face)을 제공하고 더 작은 작동 소음을 만들어 낸다.

Claims (23)

  1. 용적변위식(displacement type) 기계용 장치로서,
    a) 2개의 서로 운동 가능한 부분들(101; 102)을 둘러싸고, 상기 부분들이 동축의 회전축(155)을 갖는, 비회전식 하우징(107),
    b) 상기 하우징(107)의 내벽을 따라 제어 가능하게 회전 운동가능한 외주를 갖는 제1 부분(102),
    c) 상기 제1 부분(102)의 내주면에 대하여 제어 가능하게 운동 가능하고, 적어도 2개의 반지름 방향으로 외측을 향하고 상호 각거리를 가지고 배열되는 윙들(147)을 갖는 허브(146)를 갖는, 제2 부분(101), 및
    d) 상기 하우징(107)의 벽에 결합된 적어도 하나의 입구 개구(128) 및 적어도 하나의 출구 개구(129)를 포함하고,
    e) 상기 제1 부분(102)은 내부적으로 적어도 2개의 반지름 방향으로 내측을 향하고 윙들(139) 사이의 상기 제1 부분(102)의 커브진 내벽(154)을 따라 상호 각거리를 가지고 배열되는 윙들(139)을 가지며,
    f) 상기 제2 부분(101)의 윙들(147) 사이의 허브(146)의 부분은 제1 부분(102) 상의 윙들의 커브진 프리 엔드 부분(157)과 슬라이딩 가능하거나 근접 접촉 상태에 있고,
    g) 제2 부분(101) 상의 각각의 윙의 커브진, 프리 엔드 부분(158)은 상기 제1 부분(102) 상의 2개의 이웃하는 상기 윙들(139) 각각 사이에 위치하는 상기 제1 부분(102) 상의 커브진 내부 벽(154)과 슬라이딩 가능하거나 근접 접촉 상태에 있고,
    h) 상기 제1 부분(102) 및 제2 부분(101)들은 모두 지속적으로 회전운동 가능하지만, 서로 가변적 움직임을 가지며, 상기 제2 부분(101)의 상기 윙들(147)은 상기 제1 부분 상의 각각 이웃하는 윙들(139) 사이에서 운동가능하여, 제1 부분(102) 및 제2 부분(101) 상의 공동 작동하는 윙들 쌍(139; 147) 사이에 생성되는 챔버들(159 - 162)이 생성된 챔버들의 회전 사이클 과정동안 용적 기준 각각 연속적으로 증가하고 감소하며, 감소하고 증가하며,
    i) 2개의 부분들(102; 101)의 제1 축방향 엔드가 챔버들(159 - 162)과 제어된 연통을 위한 개구(128; 129)를 갖는 제1 커버(104; 105; 106)와 슬라이딩 가능하게 또는 인접하게 접촉되고, 상기 제1 커버(104; 105; 106)는 상기 벽을 구성하고, 2개의 부분들(102; 101)의 제2 축방향 엔드가 상기 제1 부분(102)에 부착되고 함께 회전하는 제2 커버(103)에 의해 커버되고, 그리고 상기 제2 부분(101)은 상기 제2 커버(103)과 슬라이딩 가능하거나 근접 접촉 상태에 있고, 그리고
    j) 상기 서로 운동가능한 부분들(102; 101)의 운동이 기계의 회전가능한 메인 구동축(116)과 작동적으로 공동-작동하는 제어 기어 장치(201)에 기인하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    회전식 메인 구동축(116)은 제1 부분(102)을 위한 제1 회전식 서브 구동축(167; 131) 및 제2 부분(101)을 위한 제2 회전식 서브 구동축(133) 각각과 작동상의 기어휠 커플링(202 - 206) 상태에 있고, 공동 작동하는 타원형의 기어휠들(207 - 211)이 각각의 기어휠 커플링(202 - 206)에 포함되는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인 구동축(116)과 상기 제1 및 제2 서브 구동축들(167, 131; 133)은 동축인, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 제어 기어 배열(201)은:
    - 고정적으로 부착된 타원형 기어휠(207)이 구비되는 회전식 메인 구동축(116),
    - 제1 상호 축방향 거리(d1)를 가지고 고정적으로 상호 연결되는 적어도 하나의 제1 동축 회전식 타원형 기어휠(208; 209)과 회전식 원형 기어휠(220; 221) 세트, 기어휠들(208; 209; 220; 221)의 회전축은 메인 구동축(116)의 회전축에 평행하고, 제1 세트의 타원형 기어휠은 메인 구동축(116) 상에 견고히 부착된 타원형 기어휠에 맞물림을 형성하고, 제1 세트의 원형 기어휠(220; 221)은 회전을 위한 제1 부분(102)을 위한 서브 구동축(167) 상의 원형 기어휠(224)에 맞물림을 형성하고, 그리고
    - 제2 상호 축방향 거리(d2)를 가지고 고정적으로 상호 연결되는 적어도 하나의 제2 동축 회전식 타원형 기어휠(210; 211)과 회전식 원형 기어휠(222; 223) 세트, 기어휠들의 회전축은 메인 구동축(116)의 회전축에 평행하고, 제2 세트의 타원형 기어휠(210; 211)은 메인 구동축(116) 상에 견고히 부착된 타원형 기어휠(207)에 맞물림을 형성하고, 제2 세트의 원형 기어휠(222; 223)은 회전을 위한 제2 부분(101)을 위한 서브 구동축(133) 상의 원형 기어휠(225)에 맞물림을 형성하는 것을 포함하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 기어 장치(201)가, 서로 운동 가능하고 회전하는 제1 및 제2 부분들(102; 101)의 서로 가변하는 운동을 제어하는 연속적인 회전 운동을 나타내고, 이 부분들(102; 101)의 운동에 대한 회전 패턴이 상기 제1 및 제2 세트들의 타원형의 기어휠들(208; 209; 210; 211) 상에서 및 메인 구동축(116) 상의 타원형의 기어휠(207) 상에서 최대 및 최소 직경 간 비율의 함수가 되는, 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 하우징(107)은 리세스 또는 오목홈(concavity)(143)을 구비하는 윙(137)의 바깥쪽으로의 마주보는 부분인, 제1 부분(102)에서 적어도 하나의 윙(137)로부터 냉각 공기의 블로우 아웃(blow-out)을 위한 적어도 하나의 반지름 방향으로 위치하는 개구(121)를 갖는, 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 장치는 연소 엔진으로 구성되고, 상기 제1 커버(104)에 흡입 게이트(128), 배기 게이트(129) 및 연료를 위한 점화 장치(114)가 구비되는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 점화 장치(114)가 스파크 플러그 및 연료나 연료 혼합물 흡입을 위한 흡입 게이트 중 하나 이상인, 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 연소 엔진이 오토 프로세스(Otto-process)를 따라 작동하도록 구성되는, 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 점화 장치가 디젤 연료용 주입 노즐이고, 흡입 게이트가 공기의 흡입을 위한 것인, 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 점화 장치(114)가 반지름 방향으로 보여질 때, 상기 흡입- 및 배기 게이트들(128; 129)에 대하여, 2개의 서로 운동 가능하고, 회전하는 부분들(102; 101)의 회전축(155)의 반대측에 위치하는, 장치.
  12. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서,
    상기 장치는 압축기 또는 펌프로서 구성되고, 상기 제1 커버(105)에 적어도 2개의 유체 흡입 게이트들(128) 및 적어도 2개의 유체 배출 게이트들(129)이 구비되는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    흡입 게이트(128) 쌍과 배출 게이트(129) 쌍이 이웃하는, 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    흡입 게이트 쌍(128)이 2개 부분들(102; 101)의 회전축(155)에 대하여 정반대로 위치하고, 배출 게이트 쌍(129)이 2개 부분들의 회전축에 대하여 정반대로 위치하는, 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    압력 드롭 그루브들 또는 소위 압력 드롭 트랩들(140; 148; 150; 151)이 상기 제1 부분(102) 및 상기 제2 부분(101)의 각 윙(139; 147)의 면들 상에 구비되고,
    상기 압력 드롭 그루브들이 상기 제1 커버(104; 105; 106) 및 상기 제2 커버(103) 각각과 마주보는 상기 제2 부분(101)의 윙들(147)의 면들 중 2개 상에 그리고 상기 제1 커버(104; 105; 106)와 마주보는 상기 제1 부분(102)의 윙들(139)의 면들 중 하나 상에 구비되고,
    추가의 압력 드롭 그루브들이 제2 부분(101) 상의 허브(146)와 마주보는 제1 부분(102) 상의 윙(139)의 반지름방향 엔드 면(157) 상에, 그리고 제1 부분(102)의 내부 둘레 부분(154)과 마주보는 제2 부분(101)의 윙(147)의 반지름 방향 엔드 면(157)에 구비되는, 장치.
  16. 기계 장치 내에서 2개의 지속적으로 회전하고 상호 운동가능한 기능적 부분들(102; 101)을 제어하고, 이에 의해 동축인 제1 부분(102) 및 제2 부분(101)의 지속적이고 상호 가변적인 운동을 유발하기 위한 제어 기어 장치(201)로서, 상기 제1 및 제2 부분이 메인 구동축(116)과 작동상 공동-작동하고, 제어 기어 장치(201)의 일부를 형성하는 회전식 메인 구동축(116)이 제1 부분(102)을 위한 제1 회전식 서브 구동축(167) 및 제2 부분(101)을 위한 제2 회전식 서브 구동축(133)과 각각 작동상 기어휠 커플링(202 - 206) 상태에 있고, 공동 작동하는 타원형 기어휠들(207 - 211)이 각각의 기어휠 커플링(202 - 206)에 포함되고,
    상기 메인 구동축(116)과 상기 제1 및 제2 서브 구동축들(167, 131; 133)이 동축인 것을 특징으로 하는, 제어 기어 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어 기어 장치는:
    - 고정적으로 부착된 타원형 기어휠(207)이 설치된 회전식 메인 구동축(116),
    - 제1 상호 축방향 거리(d1)를 가지고 고정적으로 상호 연결되는 적어도 하나의 제1 동축 회전식 타원형 기어휠(208; 209)과 회전식 원형 기어휠(220; 221) 세트, 여기서, 기어휠들(208; 209; 220; 221)의 회전축은 메인 구동축(116)의 회전축에 평행하고, 제1 세트의 타원형 기어휠은 메인 구동축(116) 상에 견고히 부착된 타원형 기어휠(207)에 맞물림을 형성하고, 제1 세트의 원형 기어휠(220; 221)은 회전을 위한 제1 부분(102)을 위한 서브 구동축(167) 상의 원형 기어휠(224)에 맞물림을 형성함, 및
    - 제2 상호 축방향 거리(d2)를 가지고 고정적으로 상호 연결되는 적어도 하나의 제2 동축 회전식 타원형 기어휠(210; 211)과 회전식 원형 기어휠(222; 223) 세트, 여기서, 기어휠들의 회전축은 메인 구동축(116)의 회전축에 평행하고, 제2 세트의 타원형 기어휠(210; 211)은 메인 구동축(116) 상에 견고히 부착된 타원형 기어휠(207)에 맞물림을 형성하고, 제2 세트의 원형 기어휠(222; 223)은 회전을 위한 제2 부분(101)을 위한 서브 구동축(133) 상의 원형 기어휠(225)에 맞물림을 형성함
    을 포함하는, 제어 기어 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 상호 축방향 거리들(d1; d2) 간의 차이(d1 - d2)가 적어도, 제2 부분(101)을 위한 서브 구동축(133)을 움직이는 원형 기어휠(222; 223)의 두께와 일치하는, 제어 기어 장치.
  19. 제16항 내지 제18항 중 한 항에 있어서,
    상기 제어 기어 장치(201)는 상기 제1 및 제2 부분들(102; 101)의 상호 가변 운동을 제어하는 지속적인 회전 운동을 나타내고, 이 부분들의 운동을 위한 회전 패턴이 제1 및 제2 세트들의 타원형 기어휠(208; 209; 210; 211) 및 메인 구동축(116) 상의 타원형 기어휠(207) 상의 최대 및 최소 직경 간의 비율의 함수가 되는, 제어 기어 장치.
  20. 기계 장치 내에서 2개의 지속적으로 회전하고 상호 운동가능한 기능적 부분들(102; 101)을 제어하고, 이에 의해 동축인 제1 부분(102) 및 제2 부분(101)의 기계 장치 내에서 지속적이고 상호 가변적인 운동을 유발하기 위하여 기계 장치와 작동상 공동 작동 상태에 있는 제어 기어 장치(201)로서,
    상기 제1 및 제2 부분들이 제어 기어 장치(201)의 일부를 형성하는 회전식 메인 구동축(116)과 작동상 공동 작동하는 상태에 있고,
    상기 메인 구동축(116)은 제1 부분(102)을 위한 제1 회전식 서브 구동축(167) 및 제2 부분(101)을 위한 제2 회전식 서브 구동축(133)과 각각 작동상 기어휠 커플링(202 - 206) 상태에 있고,
    상기 기어휠 커플링(202 - 206)은 그 안에 공동 작동하는 타원형 기어휠들(208 - 211)을 포함하고, 그리고
    상기 회전식 메인 구동축(116)은 고정적으로 부착된 타원형 기어휠(207)을 구비하고,
    - 상기 메인 구동축(116) 및 상기 제1 및 제2 서브 구동축들(167,131; 133)이 동축이고,
    - 제1 상호 축방향 거리(d1)를 가지고 고정적으로 상호 연결되는 적어도 하나의 제1 동축 회전식 타원형 기어휠(208; 209)과 회전식 원형 기어휠(220; 221) 세트, 기어휠들(208; 209; 220; 221)의 회전축은 메인 구동축(116)의 회전축에 평행하고, 제1 세트의 타원형 기어휠은 메인 구동축(116) 상에 견고히 부착된 타원형 기어휠(207)에 맞물림을 형성하고, 제1 세트의 원형 기어휠(220; 221)은 회전을 위한 제1 부분(102)을 위한 서브 구동축(167) 상의 원형 기어휠(224)에 맞물림을 형성하고, 그리고
    - 제2 상호 축방향 거리(d2)를 가지고 고정적으로 상호 연결되는 적어도 하나의 제2 동축 회전식 타원형 기어휠(210; 211)과 회전식 원형 기어휠(222; 223) 세트, 기어휠들의 회전축은 메인 구동축(116)의 회전축에 평행하고, 제2 세트의 타원형 기어휠(210; 211)은 메인 구동축(116) 상에 견고히 부착된 타원형 기어휠(207)에 맞물림을 형성하고, 제2 세트의 원형 기어휠(222; 223)은 회전을 위한 제2 부분(101)을 위한 서브 구동축(133) 상의 원형 기어휠(225)에 맞물림을 형성하는 것을 특징으로 하는 제어 기어 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 상호 축방향 거리들(d1; d2) 간의 차이(d1 - d2)가 적어도, 제2 부분을 위한 서브 구동축(133)을 움직이는 원형 기어휠(222; 223)의 두께와 일치하는, 제어 기어 장치.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 제어 기어 장치는 상기 제1 및 제2 부분들(102; 101)의 상호 가변 운동을 제어하는 지속적인 회전 운동을 나타내고, 이 부분들의 운동을 위한 회전 패턴이 제1 및 제2 세트들의 타원형 기어휠(208; 209; 210; 211) 및 메인 구동축(116) 상의 타원형 기어휠(207) 상의 최대 및 최소 직경 간의 비율의 함수가 되는, 제어 기어 장치.
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