KR102154096B1 - 회전 변위 장치 - Google Patents

Abstract

장치는 제1 회전축(30)을 중심으로 회전 가능한 제1 피스톤 부재(22); 및 제1 챔버(34a)를 포함하며 제2 회전축(32)을 중심으로 피벗 가능한 로터(16)를 포함한다. 제1 피스톤 부재(22)는 제1 챔버(34a)를 거쳐 연장된다. 제1 회전축(30)을 중심으로 회전하는 로터(16)에 연결된 제1 피스톤 부재(22)와 로터(16) 사이의 상대적인 피봇 운동을 허용하도록, 로터(16) 및 제1 피스톤 부재(22)는 제1 회전축(30)을 중심으로 회전 가능하며, 로터(16)는 제2 회전축(32)을 중심으로 피벗가능하다.

Description

회전 변위 장치

피스톤을 구동하기 위해 '크랭크형' 왕복 장치를 포함하는 종래의 유체 펌프 및 내연 기관은 물론 당업계에 공지되어 있고 이해되어있다. 이러한 장치의 단점은 피스톤의 직선 운동을 피스톤이 부착된 샤프트의 회전 운동으로 전환하는 것, 및 이러한 전환에서 발생하는 손실에 있다.

또한, 피스톤을 구동하기 위해 왕복 장치를 포함하는, 유체의 변위 또는 팽창을 위한 종래의 장치, 또는 유체의 유동에 의해 작동 가능한 장치는 동일한 문제를 겪는다.

크랭크 기반으로 직선 운동을 회전 운동으로 전환할 필요가 없는 유체 압축 장치가 매우 바람직하다.

또한, 종래의 유체 변위, 팽창 또는 유동 장치와 동일한 기술적 효과를 달성하지만 직선 운동에서 회전 운동으로 종래의 크랭크 전환을 할 필요가 없는 장치가 매우 바람직하다.

본 발명에 따르면, 첨부된 청구 범위에 설명된 바와 같은 장치 및 방법이 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 특징은 종속항 및 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

따라서, 제1 회전축을 한정하며 상기 제1 회전축을 중심으로 회전 가능한 샤프트; 제2 회전축을 한정하는 액슬로서, 상기 샤프트가 상기 액슬을 통해 연장되는 액슬; 상기 샤프트 상에 마련되며, 상기 액슬에서부터 상기 샤프트의 말단부 쪽으로 연장되는 제1 피스톤 부재; 및 상기 액슬(20) 상에 지지되며 제1 챔버를 포함하는 로터로서, 상기 제1 피스톤 부재가 상기 제1 챔버를 가로질러 연장되는 로터;를 포함하는 장치를 제공할 수 있고, 상기 로터 및 액슬은 상기 제1 회전축을 중심으로 상기 샤프트와 함께 회전 가능하고, 상기 로터는 상기 액슬에 대하여 상기 제2 회전축을 중심으로 피벗 가능함으로써, 상기 로터가 상기 제1 회전축을 중심으로 회전할 때 상기 로터 및 상기 제1 피스톤 부재의 상대적인 피봇 운동을 허용한다.

제1 챔버는 제1 개구(opening)를 가질 수 있으며; 및 제1 피스톤 부재는 제1 챔버를 거쳐 제1 개구를 향해 액슬으로부터 연장된다.

액슬은 샤프트의 단부들 사이에서 실질적으로 중간에 마련될 수 있다.

제1 피스톤 부재는 샤프트를 따라 액슬의 일측으로부터 연장될 수 있으며, 제2 피스톤 부재는 샤프트를 따라 액슬의 반대 측으로부터 연장되고, 로터는 로터가 제1 회전축을 중심으로 회전할 때 로터 및 제2 피스톤 부재 사이에서 상대 피벗 운동을 허용하는 제2 챔버를 포함한다.

제2 챔버는 제2 개구를 가질 수 있으며; 및 제2 피스톤 부재는 제2 챔버를 거쳐 제2 개구를 향해 액슬으로부터 연장된다.

제1 챔버 및 제2 챔버 사이에 폐쇄 가능한 유동 통로(closeable flow passage)가 마련될 수 있다.

폐쇄 가능한 유동 통로는 로터가 그 피벗의 한 범위로 피벗될 때 개방되며 로터가 피벗의 다른 범위로 피벗될 때 폐쇄되는 액슬에서 유로를 포함할 수 있다.

샤프트, 액슬 및 피스톤 부재(들)는 서로에 대해 고정될 수 있다.

제2 회전축은 제1 회전축과 실질적으로 수직을 이룰 수 있다.

장치는: 공동을 한정하는 벽을 갖는 하우징; 및 공동 내에서 회전 가능하고 피벗 가능한 로터;를 더 포함하며, 상기 로터는 상기 하우징에 대해 배치되어, 상기 벽(24)의 대부분에 걸쳐 상기 로터 사이에 작은 간극이 유지될 수 있다.

하우징은 샤프트를 운반하기 위한 베이링 장치를 더 포함할 수 있다.

피스톤 부재(들)는 하우징의 벽에 근접하게 종결되도록 크기가 조정될 수 있고, 피스톤 부재의 단부와 하우징 벽 사이에서 작은 간극이 유지된다.

하우징은 유로 및 각각의 챔버 사이에서 유체의 연통을 위해 챔버 당 적어도 하나의 포트를 더 포함할 수 있다.

각각의 챔버에 대하여, 하우징은 유체를 챔버에 전달하기 위한 유입 포트; 및 챔버로부터 유체를 배출하기 위한 배기 포트를 더 포함할 수 있다.

포트는 크기가 조정되고 하우징 상에 배치될 수 있고, 포트 및 각각의 로터 개구의 상대 위치의 제1 세트에서, 개구가 챔버(들) 및 포트(들) 사이에서 유체가 흐르는 것을 방지하기 위해 하우징의 벽에 의해 완전히 밀폐되도록 포트 및 로터 개구가 정렬되지 않으며, 포트 및 각각의 로터 개구의 상대 위치의 제2 세트에서, 개구가 챔버(들) 및 포트(들) 사이에 유체가 흐르도록 적어도 부분적으로 개방되도록 개구가 포트와 적어도 부분적으로 정렬된다.

장치는 로터를 액슬을 중심으로 피벗시키는 피벗 액츄에이터(pivot actuator)를 더 포함할 수 있다.

피벗 액츄에이터는 로터 상의 제1 가이드 형상부, 및 하우징 상의 제2 가이드 형상부를 더 포함할 수 있으며, 제1 가이드 형상부는 제2 가이드 형상부와 상호 보완적인 형상이며, 1 가이드 형상부 및 제2 가이드 형상부 중 하나는 로터가 회전할 때 제1 가이드 부재 또는 제2 가이드 부재 중 다른 하나가 따르도록 제약을 받는 경로를 한정하여 로터가 액슬을 중심으로 피벗하도록 유도한다.

가이드 경로는 로터 또는 하우징의 제1 원주 둘레의 경로를 나타낼 수 있으며, 가이드 경로는 적어도: 경로를 제1 원주의 제1 측으로부터 멀어지게 한 후, 제1 원주의 제2 측으로 되돌려보내는 제1 만곡부(inflexion); 및 경로를 제1 원주의 제2 측으로 멀어지게 한 후, 제1 원주의 제1 측으로 되돌려보내는 제2 만곡부를 포함한다.

챔버(들)은 연료 공급부와 유체 연통(fluid communication)될 수 있다.

챔버(들)은 연료 점화 장치와 유체 연통될 수 있다.

제1 챔버는 특히 유체의 압축, 및/또는 변위, 및/또는 흐름, 및/또는 팽창에 적합할 수 있다.

제1 챔버는 특히 유체의 압축, 및/또는 변위, 및/또는 흐름, 및/또는 팽창에 적합할 수 있다.

또한, 제1 회전축을 중심으로 회전 가능한 제1 피스톤 부재; 및 제1 챔버를 포함하며 제2 회전축을 중심으로 피벗 가능한 로터를 포함하는 장치가 마련될 수 있으며, 상기 제1 피스톤 부재는 상기 제1 챔버를 가로질러 연장되고, 로터 및 제1 피스톤 부재는 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 로터는 제2 회전축을 중심으로 피벗 가능하여, 로터가 제1 회전축을 중심으로 회전함에 따라 제1 피스톤 부재 및 로터 사이의 상대적인 피벗 운동을 허용한다.

또한, 제1 회전축을 중심으로 회전 가능한 제1 피스톤 부재; 및 제1 챔버를 포함하며 제2 회전축을 중심으로 피벗 가능한 로터를 포함하는 장치가 마련될 수 있으며, 상기 제1 피스톤 부재는 상기 제1 챔버를 가로질러 연장되며, 작동 중에, 제1 챔버의 부피를 변화시키는 제1 피스톤 부재 및 로터 사이에서 상대적인 피벗 운동이 발생하도록 로터 및 제1 피스톤 부재가 제1 회전축을 중심으로 회전하고 로터는 제2 회전축을 중심으로 피벗되며, 챔버 부피의 변화는 제1 회전축을 중심으로 로터가 회전할 때 챔버 부피가 변한다.

또한, 다음을 포함하는 유체 압축 장치가 마련될 수 있다: 유체 압축 장치로서, 제1 회전축을 한정하고 제1 회전축을 중심으로 회전 가능한 샤프트; 제2 회전축을 한정하는 액슬; 액슬을 통해 소정의 각도로 연장되는 샤프트; 샤프트 상에 마련되며 액슬에서부터 샤프트의 말단부 쪽으로 연장된 제1 피스톤 부재; 및 액슬 상에 지지되며 제2 회전축을 중심으로 액슬에 대하여 피벗 가능한 로터를 포함하며, 로터는 제1 압축 챔버를 포함하고, 제1 압축 챔버는 제1 개구를 가지며, 제1 피스톤 부재는 액슬에서부터 제1 압축 챔버를 가로질러 제1 개구 쪽으로 연장되고, 로터는 제1 회전축을 중심으로 액슬 및 샤프트와 함께 회전 가능하며 액슬에 대하여 제2 회전축을 중심으로 피벗 가능하여서, 제1 피스톤 부재는 로터가 제1 압축 챔버 내에서 유체를 압축하도록 제1 회전축을 중심으로 회전할 때 제1 압축 챔버의 일측에서 제1 압축 챔버의 반대 측으로 이동하도록 작동 가능하다.

또한, 다음을 포함하는 유체 압축 장치가 마련될 수 있다: 유체 압축 장치로서, 제1 회전축을 한정하고 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하며 액슬을 통해 소정의 각도로 연장된 샤프트; 제2 회전축을 한정하는 액슬; 샤프트 상에 마련되며 액슬으로부터 샤프트의 말단부 쪽으로 연장된 제1 피스톤 부재; 및 액슬 상에 지지되며 제2 회전축을 중심으로 액슬에 대하여 피벗 가능한 로터를 포함하며, 로터는 제1 압축 챔버를 포함하고, 제1 압축 챔버는 제1 개구를 가지며, 제1 피스톤 부재는 액슬으로부터 제1 압축 챔버를 가로질러 제1 개구 쪽으로 연장되고, 로터는 제1 회전축을 중심으로 액슬 및 샤프트와 함께 회전 가능하며, 제2 회전축을 중심으로 액슬에 대하여 피벗 가능하여서, 제1 피스톤 부재는 로터가 제1 압축 챔버 내에서 유체를 압축하기 위해 제1 회전축을 중심으로 회전할 때 로터의 주변에 인도력(guiding force)이 가해질 때 제1 압축 챔버의 일측에서부터 제1 압축 챔버의 반대 측까지 가로지르도록 작동 가능하다.

또한, 다음을 포함하는 유체 압축 장치가 마련될 수 있다: 유체 압축 장치로서, 제1 회전축을 한정하고 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하며 액슬을 통해 연장된 샤프트; 제2 회전축을 한정하는 액슬; 샤프트 상에 마련되며 액슬으로부터 샤프트의 말단부 쪽으로 연장된 제1 피스톤 부재; 및 액슬 상에 지지되는 로터를 포함하며, 로터는 제1 압축 챔버를 포함하고, 제1 압축 챔버는 제1 개구를 가지며, 제1 피스톤 부재는 액슬으로부터 제1 압축 챔버를 가로질러 제1 개구 쪽으로 연장되고, 로터는 제1 회전축을 중심으로 액슬 및 샤프트와 함께 회전 가능하며, 로터는 제2 회전축을 중심으로 액슬에 대하여 피벗 가능하여서, 로터가 제1 회전축을 중심으로 회전할 때 로터와 제1 피스톤 부재 사이의 상대 회전 운동은 제1 압축 챔버 내의 유체를 압축하도록 작용한다.

액슬은 실질적으로 샤프트의 중심에 마련될 수 있다. 액슬은 샤프트의 단부들 사이에서 실질적으로 중간에 마련될 수있다.

제1 피스톤 부재는 샤프트를 따라 액슬의 일측으로부터 연장될 수 있다.

제1 피스톤 부재는 샤프트를 따라 액슬의 일측으로부터 연장될 수 있으며, 제2 피스톤 부재는 샤프트를 따라 액슬의 반대 측으로부터 연장될 수 있고, 로터는 제2 개구를 갖는 제2 압축 챔버를 포함하며, 제2 피스톤 부재는 액슬에서부터 제2 압축 챔버를 가로질러 제2 개구 쪽으로 연장되어서, 제2 피스톤 부재는 로터가 제1 회전축을 중심으로 회전할 때 제2 압축 챔버의 일측에서부터 제2 압축 챔버의 반대측으로 이동하도록 작동 가능하여, 제2 압축 챔버 내에서 유체를 압축시킨다.

제1 피스톤 부재는 샤프트를 따라 액슬의 일측으로부터 연장될 수 있으며, 제2 피스톤 부재는 샤프트를 따라 액슬의 반대 측으로부터 연장될 수 있고, 로터는 제2 개구를 갖는 제2 압축 챔버를 포함하며, 제2 피스톤 부재는 액슬에서부터 제2 압축 챔버를 가로질러 제2 개구 쪽으로 연장되어서, 로터가 제1 회전축을 중심으로 회전할 때 로터 및 제2 피스톤 부재 사이의 상대적인 피벗 운동은 제2 압축 챔버 내에서 유체를 압축시킨다.

제1 압축 챔버 및 제2 압축 챔버 사이에 폐쇄 가능한 유동 통로가 마련될 수 있다.

폐쇄 가능한 유동 통로는 로터가 그 피벗의 한 범위로 피벗될 때 개방되고 로터가 피벗의 다른 범위로 피벗될 때 폐쇄되는 액슬의 유로를 포함할 수 있다.

샤프트, 액슬 및 피스톤 부재(들)은 서로에 대해 고정될 수 있다.

제2 회전축은 제1 회전축과 실질적으로 수직을 이룰 수 있다.

유체 압축 장치는 공동을 한정하는 벽을 갖는 하우징; 및 공동 내에서 회전 가능하고 피벗 가능하며, 벽의 대부분에 걸쳐 압축 챔버 개구(들) 사이에 작은 간극이 유지되도록 하우징에 대해 배치되는 로터를 더 포함할 수 있다.

하우징은 샤프트를 지지하기 위한 베어링 장치를 더 포함할 수 있다.

피스톤 부재(들)은 하우징의 벽에 근접하게 종결되도록 크기가 조정될 수 있고, 피스톤 부재의 단부 및 하우징 벽 사이에 작은 간극이 유지된다.

하우징은 유동 통로 및 각각의 압축 챔버 사이에서 유체 연통을 위해 압축 챔버 당 적어도 하나의 포트를 더 포함할 수 있다.

각각의 압축 챔버에 있어서, 하우징은 유체를 압축 챔버로 전달하는 유입 포트; 및 압축 챔버로부터 유체를 배출시키는 배기 포트를 더 포함할 수 있다.

포트는 크기가 조정될 수 있고 하우징 상에 배치될 수 있어서, 포트 및 각각의 로터 개구의 상대 위치의 제1 범위에서, 포트와 로터 개구는 하우징의 벽에 의해 개구가 완전히 폐쇄되어 압축 챔버(들)와 포트(들) 사이의 유체 흐름을 방지하도록 정렬되지 않으며; 포트 및 각각의 로터 개구의 상대 위치의 제2 범위에서, 개구는 유체가 적어도 부분적으로 흐르도록 개구가 개방되어 압축 챔버(들)와 포트(들) 사이의 유체 흐름을 허용하도록 적어도 부분적으로 정렬된다.

장치는 로터를 액슬을 중심으로 피벗시키는 피벗 액츄에이터를 더 포함할 수 있다. 즉, 장치는 액슬에 의해 한정된 제2 회전축을 중심으로 로터를 피벗시키도록 작동 가능한 피벗 액츄에이터를 더 포함할 수 있다. 달리 말하면, 장치는 로터가 샤프트에 의해 한정된 제1 회전축을 중심으로 회전하는 동안, 로터가 액슬에 의해 한정된 제2 회전축을 중심으로 로터를 피벗시키는 피벗 액츄에이터를 더 포함 할 수 있다.

피벗 액츄에이터는 로터 상에 제1 가이드 형상부; 및 하우징 상에 제2 가이드 형상부를 포함할 수 있으며, 제1 가이드 형상부는 제2 가이드 형상부와 상호 보완적인 형상이며, 제1 가이드 형상부 및 제2 가이드 형상부 중 하나는 로터가 회전할 때 제1 가이드 부재 또는 제2 가이드 부재 중 다른 하나가 따르도록 제약을 받는 경로를 한정하여 로터가 액슬을 중심으로 피벗하도록 유도한다.

경로는 로터가 액슬을 중심으로 피벗하도록 유도하는 루트(route)를 가질 수 있다.

가이드 경로는 로터 또는 하우징의 제1 원주 주위의 경로를 나타낼 수 있으며, 가이드 경로는 적어도: 경로가 제1 원주의 제1측 및 제1 원주의 제2측으로부터 멀어지도록 유도하는 제1 만곡부(inflexion); 및 경로가 제1 원주의 제2측으로부터 멀어져 제1 원주의 제1측 쪽으로 다시 향하도록 유도하는 제2 만곡부를 포함한다.

가이드 경로는 로터 또는 하우징의 제1 원주 주위의 경로를 나타낼 수 있으며, 가이드 경로는 적어도: 경로가 제1 원주의 제1측으로부터 떨어진 후 제1 원주의 제2측 쪽으로 다시 향하도록 유도하는 제1 만곡부; 및 경로가 제1 원주의 제2측으로부터 떨어진 후 제1 원주의 제1측 쪽으로 다시 향하도록 유도하는 제2 만곡부를 포함한다.

압축 챔버(들)는 연료 공급부와 유체 연통될 수 있다.

압축 챔버(들)는 유체 점화 장치와 유체 연통될 수 있다.

따라서, 유체 펌프 또는 내연 기관의 일부를 형성할 수 있는 유체 압축 장치가 마련될 수 있으며, 상기 유체 압축 장치는 피벗팅 로터 및 피스톤 장치의 사용에 의해 요구되는 유체를 사용하도록 작동할 수 있다.

따라서, 유체 변위 장치, 유체 팽창 장치 및/또는 유체 작동 장치의 작동 요소도 마련될 수 있다.

장치는 본 발명의 로터가 동시에 '회전(rotate)' 및 '관절식(articulate)'으로 작동 가능하기 때문에 '로티큘레이터(roticulater)'로 설명될 수 있다.따라서, 유체 압축 장치(예를 들어, 유체 펌프 또는 내연 기관), 유체 변위 장치, 유체 팽창 장치 또는 유체 작동 장치의 일부를 형성할 수 있는 '로티큘레이팅 장치(roticulating apparatus)'가 마련된다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 로터 어셈블리 및 하우징을 포함하는 장치의 예의 부분 확대도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치용 하우징의 대체 예의 외부 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 로터 어셈블리의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 로터 어셈블리의 대체 예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 반 '투명' 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 장치의 대체 예를 도시한다.
도 7은 도 5에 도시된 하우징의 평면도이며, 점선으로 도시되어있다.
도 8은 도 5에 도시된 하우징의 측면 단면도이다.
도 9는 도 6에 도시된 하우징의 평면도이며, 점선으로 도시되어있다.
도 10은 도 6에 도시된 하우징의 평면도이다.
도 11은 도 3에 도시된 로터 어셈블리의 다른 도면이다.
도 12는 도 11의 로터 어셈블리의 로터를 도시한다.
도 13은 도 11에 도시된 로터 어셈블리의 평면도이다.
도 14는 도 12에 도시된 로터의 단부를 도시한다.
도 15는 로터 어셈블리의 액슬의 사시도이다.
도 16은 로터 어셈블리의 샤프트의 사시도이다.
도 17은 도 15의 액슬 및 도 16의 샤프트의 어셈블리를 도시한다.
도 18은 도 12의 로터의 측면도이다.
도 19는 도 12의 로터의 평면도이다.
도 20은 로터 어셈블리의 대체 예를 도시한다.
도 21은 도 20의 로터 어셈블리의 로터를 도시한다.
도 22는 도 20의 로터 어셈블리의 단부를 도시한다.
도 23은 도 21의 로터의 단부를 도시한다.
도 24는 로터 어셈블리의 추가 대체 예를 도시한다.
도 25는 도 24의 로터 어셈블리의 로터의 사시도이다.
도 26은 본 발명의 장치를 포함하는 펌프의 사이클을 도시한다.
도 27은 본 발명의 장치의 대체 예의 부분 확대 사시도이다.
도 28은 도 27의 로터 어셈블리를 둘러싼 하우징의 반 '투명' 사시도이며, 장치는 180도 회전되어 있다.
도 29는 도 27 및 28의 예의 작동 사이클의 예를 도시한다.
도 30은 로터 하우징의 대체 예의 내부 뷰이다.
도 31은 로터의 대체 예를 도시한다.

본 발명에 따른 장치 및 방법은 이하에서 설명된다. 장치는 유체 압축 장치(예를 들어, 유체 펌프 또는 내연 기관), 유체 변위 장치, 유체 팽창 장치 및 유체 작동 장치(예를 들어, 유체의 흐름에 의해 구동되는 장치)의 일부로서 사용하기에 적합하다. 즉, 장치는 특히 유체의 압축, 및/또는 팽창, 및/또는 흐름, 및/또는 팽창에 적합할 수 있다. "유체"라는 용어는 액체, 기체 또는 액체와 기체의 조합 또는 유체처럼 행동하는 물질과 같이 정상적인 의미를 갖는다. 장치의 주요 구성 요소가 기술될 뿐만 아니라 장치가 사용될 수 있는 비제한적 응용 예가 기술된다.

도 1은 하우징(12) 및 로터 어셈블리(14)를 갖는 본 발명에 따른 장치(10)의 부분 확대도를 도시한다. 도 2는 하우징(12)이 로터 어셈블리(14)의 주위를 둘러쌀 때 하우징(12)의 일례를 도시한다. 도시된 일례에서, 하우징(12)은 로터 조립체(14) 주위를 둘러싸는 2개의 부품(12a, 12b)으로 분할된다. 하지만, 대체 예에서, 하우징은 2개 이상의 부품으로 제조될 수 있고 및/또는 도 1에 도시된 바과 다르게 분할될 수 있다.

로터 어셈블리(14)는 로터(16), 샤프트(18), 액슬(20) 및 피스톤 부재(22)를 포함한다. 하우징(12)은 공동(26)을 한정하는 벽(24)을 가지며, 로터(16)는 공동(26) 내에서 회전 가능하며 피벗 가능하다.

샤프트(18)는 제1 회전축(30)을 한정하며, 제1 회전축(30)을 중심으로 회전 가능하다. 액슬(20)은 샤프트(18) 주위로 연장된다. 액슬은 샤프트(18)로 소정의 각도로 연장된다. 또한, 액슬은 제2 회전축(32)을 한정한다. 달리 말하면, 축(20)은 제2 회전축(32)을 한정하며, 샤프트(18)는 액슬(20)에 대하여 소정의 각도로 액슬(20)을 통해 액슬(20)으로 연장된다. 피스톤 부재(22)는 샤프트(18)에 마련된다.

도시된 일례에서, 장치는 2개의 피스톤 부재(22), 즉 제1 피스톤 부재 및 제 2 피스톤 부재(22)를 포함한다. 또한, 로터(16)는 로터(16)의 양측에서 하나가 다른 하나에 정반대 측에 있는 2개의 챔버(34a, 34b)를 한정한다.

장치가 유체 압축 장치의 일부인 일례에서, 각 챔버(34)는 압축 챔버로서 마련될 수 있다. 마찬가지로, 장치가 유체 변위 장치인 일례에서, 각 챔버(34)는 변위 챔버로서 마련될 수 있다. 장치가 유체 팽창 장치인 일례에서, 각 챔버(34)는 팽창 챔버로서 마련될 수 있다. 장치가 유체 작동 장치인 일례에서, 각 챔버(34)는 유체 흐름 챔버로서 마련될 수 있다.

도시된 일례에서, 로터(16)의 각각의 측면 상의 압축 챔버(34a, 34b)는 동일한 체적을 갖는다. 대체 예에서, 로터의 일측 상의 압축 챔버는 다른 압축 챔버와 다른 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, 장치가 내연 기관의 일부를 형성하는 일례에서, 명목상 (예를 들어, 공기가 유입되는) 유입구로서 작용하는 챔버(34a)는 명목상 배출구/배기구로서 작용하는 로터(16)의 반대측 상의 챔버(34b)보다 더 큰 체적을 가질 수 있다.

피스톤 부재(22)가 실제로 로터 어셈블리(14)를 통해 연장되는 단일체(one piece)일 수 있지만, 이러한 배치는 효과적으로 각각의 챔버(34)가 피스톤 부재(22)를 구비한다는 것을 의미한다. 즉, 피스톤 부재(22)가 하나의 부품만을 포함할 수 있지만, 로터 어셈블리(14)의 양측에 하나씩 2개의 피스톤 부재 섹션(piston members sections, 22)을 형성할 수 있다.

달리 말하면, 제1 피스톤 부재(22)는 샤프트(18)를 따라 액슬(20)의 일 측에서 하우징(12)의 일 측 쪽으로 연장되며, 제2 피스톤 부재(22)는 샤프트(18)를 따라 액슬(20)의 반대 측에서 하우징(12)의 반대 측 쪽으로 연장된다. 로터(16)은 로터 어셈블리(16)의 일 측 상에 제1 개구(36)을 갖는 제1 챔버(34a)를 포함하며, 로터 어셈블리(16)의 반대 측 상에 제2 개구(36)를 갖는 제2 챔버(34)를 포함한다. 로터(16)는 액슬(20) 상에 지지되며, 로터(16)는 제2 회전축(32)을 중심으로 액슬(20)에 대하여 피벗 가능하다. 피스톤 부재(22)는 액슬(20)에서부터 챔버(34a, 34b)를 가로질러 개구(36)를 향해 연장된다. 챔버(34)를 한정하는 로터(16)의 벽과 피스톤 부재(22)의 에지 사이에는 작은 간극이 유지된다. 상기 간극은 피스톤 부재(22)의 에지와 챔버(34)를 한정하는 로터(16)의 벽 사이에 시일(seal)을 제공하기에 충분히 작을 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 시일 부재(sealing member)가 피스톤 부재(22)와 챔버(34)를 한정하는 로터(16) 사이에 마련될 수 있다.

챔버(34)는 피스톤 부재(22)로 또는 피스톤 부재(22)로부터 이동하는 측벽(챔버(34)의 단부벽)에 의해 형성되며, 측벽은 피스톤 부재(22)의 측면을 지나 이동하는 경계벽에 의해 결합된다. 즉, 챔버(34)는 로터(15)에 구비된 측벽/단부벽 및 경계에 의해 한정된다.

따라서, 로터(16)는 제1 회전축(30)을 중심으로 샤프트(18)와 함께 회전 가능하며, 제2 회전축(32)을 중심으로 액슬(20)에 대하여 피벗 가능하다. 이러한 구성은 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 제1 피스톤 부재(22)가 제1 챔버(34a)의 일측에서 제1 챔버(34a)의 반대 측으로 이동(즉, 횡단)하도록 작동할 수 있다. 다르게 말하면, 작동 중에, 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 샤프트(18)와 함께 회전 가능하고 로터(16)가 제2 회전축(32)을 중심으로 액슬(20)에 대하여 피벗 가능하기 때문에, 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 로터(16) 및 제1 피스톤 부재(22) 사이에 상대적인 피벗(즉, 로킹(rocking)) 운동이 발생한다. 즉, 장치는 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 제1 피스톤 부재(22)에 대한 로터(16)의 제어된 피벗 운동을 허용하도록 구성된다.

장치가 유체 압축 장치의 일부인 일례에서, 피벗 운동은 제1 챔버(34a)의 측벽이 제1 피스톤 부재(22) 쪽으로 이동할 때 제1 챔버(34a) 내에서 유체를 압축하도록 작용한다.

장치가 유체 변위 장치의 일부인 일례에서, 피벗 운동은 제1 챔버(34a)의 측벽이 제1 피스톤 부재(22) 쪽으로 이동할 때 제1 챔버(34a)로부터 유체를 이동시키도록 작용한다.

장치가 유체 팽창 장치의 일부인 일례에서, 피벗 운동은 제1 챔버(34a) 내에서 유체의 팽창을 야기하여, 제1 챔버(34a)의 측벽을 제1 피스톤 부재(22)로부터 멀어지도록 이동시킨다.

장치가 유체 작동 장치의 일부인 일례에서, 피벗 운동은 제1 챔버(34a) 내로 유체가 흐르게 하여, 제1 챔버(34a)의 측벽을 제1 피스톤 부재(22)로부터 멀어지도록 이동시킨다.

또한, 이러한 구성은 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때, 피스톤 부재(22)가 제2 제2 챔버(34b)의 일측에서 제2 챔버(34b)의 반대 측으로 이동(즉, 횡단)하도록 작동할 수 있다. 다르게 말하면, 작동 중에, 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 샤프트(18)와 함께 회전 가능하고 로터(16)가 제2 회전축(32)을 중심으로 액슬(20)에 대하여 피벗 가능하기 때문에, 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 로터(16) 및 제1 피스톤 부재(22) 사이에 상대적인 피벗(즉, 로킹(rocking)) 운동이 발생한다. 즉, 장치는 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 제1 피스톤 부재(22)에 대한 로터(16)의 제어된 피벗 운동을 허용하도록 구성된다.

장치가 유체 압축 장치의 일부인 일례에서, 유체는 로터 어셈블리(16)의 반대 측 상의 제1 챔버(34a) 내에서 압축됨과 동시에 제2 챔버(34b) 내에서 압축된다. 따라서, 피벗 운동은 챔버(34a, 34b)의 측벽이 각각의 피스톤 부재(22) 쪽으로 이동할 때 제1 및 제 2챔버(34a, 34b) 내에서 유체를 압축하도록 작용한다.

장치가 유체 변위 장치의 일부인 일례에서, 유체는 로터 어셈블리(16)의 반대 측 상의 제1 챔버(34a) 내에서 이동함과 동시에 제2 챔버(34b) 내에서 이동한다.

장치가 유체 팽창 장치의 일부인 일례에서, 유체는 로터 어셈블리(16)의 반대 측 상의 제1 챔버(34a) 내에서 팽창함과 동시에 제2 챔버(34b) 내에서 팽창한다.

장치가 유체 작동 장치의 일부인 일례에서, 피벗 운동은 제1 챔버(34a) 내로 유체가 흐르게 하여, 챔버(34a) 내 유체의 흐름이 제1 챔버(34a)의 측벽을 제1 피스톤 부재(22)로부터 멀어지도록 이동시킴과 동시에 제1 챔버(34b)의 측벽을 제1 피스톤 부재(22)로부터 멀어지도록 이동시킨다.

다르게 말하면, 로터(16) 및 제1 피스톤 부재(22)가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때, 및 로터(16)가 제2 회전축(32)를 중심으로 피벗될 때, 로터(16) 및 제1 피스톤 부재(22) 사이에 제1 챔버의 체적을 변화시키는 상대적인 피벗(즉, 로킹) 운동이 발생하며, 챔버의 체적 변화는 제1 회전축(30)에 대한 로터(16)의 회전과 관련이 있다. 상대적인 피벗 운동은 이하에 설명된 피벗 액츄에이터에 의해 유도된다.

장치가 유체 펌프의 일부를 형성하는 일례에서, 로터(16) 및 제1 피스톤 부재(22)는 제1 회전축(30)에 대한 로터(16)의 회전에 반응하여 서로에 대하여 피벗(즉, 이동)한다.

장치가 내연 기관의 일부를 형성하는 일례에서, 로터(16) 및 제1 피스톤 부재(22)는 제1 회전축(30)에 대한 로터(16)의 회전을 야기하도록 서로에 대하여 피벗(즉, 이동)한다.

피스톤 부재(22)에 대하여 피벗(즉, 로킹(rock))할 수 있도록 로터(16)를 장착하는 것은 챔버(34a, 34b) 내에 서브-챔버(sub-chambers; 34a1, 34a2, 34b3, 34b4)를 형성하도록 챔버 또는 각각의 챔버(34a, 34b)를 2개로 이동 가능하게 분리하는 것을 의미한다. 작동 중에, 각 서브 챔버(34a1, 34a2, 34b3 and 34b3)의 체적은 로터(16) 및 피스톤 부재(22)의 상대적인 방향에 따라 변한다.

하우징(12)이 로터 어셈블리(14)를 감쌀 때, 로터(16)는 하우징 벽(24)에 대해 배치되어서, 대부분의 벽(24)에 걸쳐 챔버 개구(34) 사이에 작은 간극이 유지된다.

대안으로 또는 부가적으로, 실링 부재가 하우징 벽(14) 및 로터(16) 사이의 간극에 마련될 수 있다.

포트는 챔버(34a, 34b)로의 및 챔버(34a, 34b)로부터의 유체 연통을 위해 마련된다. 각 챔버(34)에 대하여, 하우징(12)는 챔버(34) 내로 유체를 전달하기 위한 유입 포트(40) 및 챔버(34)로부터 유체를 배출하기 위한 배기 포트(42)를 포함할 수 있다. 유입 및 배출/배기 포트(40, 42)는 도 1 및 도 2에서 다른 형상으로 도시되었다. 포트는 도 1에서 "초승달 형상"으로 도시되었고, 도 2에서는 "T" 형상으로 도시되었다. 상기 두 형상은 장치의 필요한 구성에 따라 적용될 수 있는 형상의 비제한 예이다. 포트(40, 42)는 하우징을 통해 연장되어 하우징(12)의 벽(24)으로 이어진다. 또한, 샤프트(18)의 단부를 지지하기 위한 베어링 장치(44)가 마련된다. 이는 응용에 적합한 종래의 유형일 수 있다.

포트(40, 42)는 크기가 조정되어 하우징(12) 상에 배치될 수 있으며, 작동 중에, 각각의 챔버 개구(36)가 포트(40, 42)를 지나 이동할 때 제1 상대 위치에서 챔버 개구가 완전히 개방되도록 개구(36)가 포트(40, 42)와 정렬되고, 제2 상대 위치에서 개구(36)가 하우징(12)의 벽에 의해 완전히 폐쇄되도록 개구(36)가 정렬되지 않으며, 중간 위치에서 개구(36)가 하우징(24)의 벽에 의해 부분적으로 제한되도록 개구(36)가 포트(40, 42)와 부분적으로 정렬된다.

또는, 포트(40, 42)는 크기가 조정되어 하우징(12) 상에 배치될 수 있으며, 작동 중에, 포트(40, 42) 및 각각의 로터 개구(36)의 상대 위치의 제1 범위(또는 세트)에서, 개구(36)가 하우징(12)의 벽(24)에 의해 완전히 폐쇄되어 챔버(들)(34a, 34b) 및 포트(들)(40, 42) 사이의 유체 흐름을 방지하도록 포트(40, 42) 및 로터 개구(36)는 정렬되지 않는다. 동시에, 포트(40, 42) 개구는 챔버(들)(34a, 34b) 및 포트(들)(40, 42) 사이의 유체 흐름을 방지하도록 로터의 몸체의 주변부(periphery)에 의해 폐쇄될 수 있다. 포트(40, 42) 및 각각의 로터 챔버 개구(36)의 상대 위치의 제2 범위(또는 세트)에서, 챔버(들)(34a, 34b) 및 포트(들)(40, 42) 사이의 유체 흐름을 허용하도록 개구(36)가 적어도 부분적으로 개방되도록, 개구(36)은 포트(40, 42)와 적어도 부분적으로 정렬된다.

포트의 배치 및 크기 조정은 가능한 최상의 작동 효율을 용이하게 하기 위한 적용(즉, 유체 작동 장치의 유체 펌프 장치, 유체 변위 장치, 유체 팽창 장치의 일부로서 사용되는지 여부)에 따라 달라질 수 있다.

여기에서 설명되고 도면에 도시된 포트 위치는 단지 매체(예를 들어, 유체)의 유입 및 배출의 원리를 나타낸다.

본 발명의 장치의 일부 예(미도시)에서, 유입 포트 및 배기 포트는 포트(40, 42)를 통해 유체/매체의 흐름을 제어하도록 작동할 수 있는 기계적 또는 전자-기계적 밸브를 구비할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 로터 어셈블리(14)의 두 개의 예의 확대도를 도시한다.

도 3의 일례는 도 1에 도시한 일례에 해당한다. 그에 비해, 도 4의 일례는 도 3의 일례와 비교하여 제1 회전축(30)을 중심으로 90도로 회전한 다른 예를 도시한다. 두 개의 예는 본질적으로 동일하지만, 도 4의 일례에서 챔버(34)는 피스톤 부재(22)가 훨씬 좁은 도 3에 도시된 것과 상이한 종횡비를 갖는다. 챔버(34)의 종횡비 및 피스톤 부재(22)의 폭은 장치의 요구되는 용량에 따라 선택될 것이다.

장치는 로터(15)를 차축(20)에 대하여 피벗 시키도록 작동할 수 있는(즉, 구성된) 피벗 액츄에이터를 포함한다. 즉, 장치는 로트(16)를 차축(20)에 의해 한정된 제2 회전축(32)를 중심으로 피벗 시키도록 작동할 수 있는(즉, 구성된) 피벗 액츄에이터를 더 포함할 수 있다. 피벗 액츄에이터는 로터(16)를 장치의 필요한 성능에 적합한 임의의 각도만큼 피벗 시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 피벗 액츄에이터는 로터(16)를 실질적으로 약 60도의 각도로 피벗 시키도록 작동될 수 있다.

피벗 액츄에이터는 일례에 도시한 바와 같이 로터(16) 상의 제1 가이드 형상부 및 하우징(12) 상의 제2 가이드부를 포함할 수 있다. 따라서, 피벗 액츄에이터는 로터(16)가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때, 피스톤 부재(22)에 대한 로터(15)의 제어된 상대 피벗 운동을 유도하도록 구성된 로터(16) 및 하우징(12) 사이에 기계적 링크(mechanical link)로서 제공될 수 있다. 즉, 로터(16)의 피벗 운동을 유도하는 것은 피벗 액츄에이터의 가이드 형상부에 대해 작용하는 로터(16)의 상대적인 운동이다.

제1 가이드 형상부는 제1 가이드 형상부와 상호 보완적인 형상이다. 제1 가이드 형상부 또는 제2 가이드 형상부 중 하나는 로터가 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 제1 가이드 부재 형상부 또는 제2 가이드 부재 형상부 중 다른 하나가 따르도록 제약을 받는 경로를 한정한다. 홈(groove)으로 제공된 경로는 차축(20) 및 축(32)를 중심으로 로터(16)를 피벗 시키는 것을 유도하도록 구성된 루트를 가진다.

피벗 액츄에이터의 비제한 예는 도 5 및 도 6에 도시된 일례에 도시되어 있다. 상기 도면에서, 도 5에 도시된 장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시한 장치에 해당한다.

가이드 경로(50)는 로터에 마련되며, 제1 가이드 부재(52)(도 1에서 볼 수 있듯이)는 경로(50) 안에 놓인 하우징(12)의 벽(25)에 마련된다. 그러나, 도 6에 도시한 다른 예에서, 제2 가이드 부재(52')는 로터(16) 상에 마련되며, 가이드 경로(50')는 하우징(12) 상에 마련된다. 즉, 가이드 경로(50, 50')는 로터 또는 하우징, 및 다른 가이드 형상부 상에 마련될 수 있으며, 제1 및 제2 가이드 부재(52, 52')는 로터(16) 또는 하우징(16) 상에 마련될 수 있다.

이러한 예는 도 5의 일례에 대응하는 도 7 및 도 8에 도시된 단면, 및 도 6의 일례에 대응하는 도 9 및 도 10을 참조하여 더 설명된다.

도 11 및 도 12는 도 1 및 도 3에 도시된 일례에 따른 로터 어셈블리(16) 및 로터(14)를 도시한다. 로터(16)는 실질적으로 구형(spherical)이다. 편의상, 도 11은 샤프트(18), 액슬(20) 및 피스톤 부재(22)가 장착 된 전체 로터 어셈블리(14)를 도시한다. 대조적으로, 도 12는 로터(16) 자체 및 로터(14)를 통해 연장되고 축(20)을 수용하도록 구성된 공동(60)을 도시한다. 도 13은 도 11에 도시된 배치의 평면도를 도시하고, 도 14는 로터(14)의 챔버(34)를 한정하는 개구(36)를 내려다보는 뷰의 단부를 도시한다.

로터(14)는 차축(18) 및 액슬(20) 어셈블리 주위에서 함께 조립되는 하나 이상의 부품에 구비될수 있다. 대안으로, 로터(16)는 하나의 부품으로서 일체로 형성되거나 또는 하나의 부품을 형성하도록 다수의 부품들로 제조 되든지 간에, 일체로 제공될 수 있으며, 이 경우, 액슬(20)은 공동(60) 내로 미끄러질 수 있으며, 그 후 샤프트(18) 및 피스톤 부재(22)가 액슬(20)에 형성된 통로(62) 내로 미끄러져 함께 고정된다.

도 15는 액슬(18) 및 피스톤 부재(22)를 수용하기 위한 통로(62)를 갖는 액슬(20)의 사시도를 도시한다. 액슬(20)은 실질적으로 원통형이다. 도 16은 샤프트(18) 및 피스톤 부재(22)의 예시적 구성을 도시한다. 샤프트(18) 및 피스톤 부재(22)는 도 16에 도시한 바와 같이 일체로 형성될 수 있거나 다수의 부품으로부터 제조될 수 있다. 피스톤 부재(22)는 실질적으로 정사각형 또는 직사각형의 단면을 갖는다. 도면에 도시한 바와 같이, 샤프트(18)는 하우징(12)의 베어링 장치(14) 상에 안착되어 제1 회전축(30)을 중심으로 샤프트(18)가 회전하는 것을 허용하기 위해 피스톤 부재(22)로부터 연장되는 원통형 베어링 영역을 포함 할 수 있다.

도 17은 액슬(20)과 조립된 샤프트(18) 및 피스톤 부재(22)를 도시한다. 이들은 전술한 바와 같이 어셈블리로서 형성될 수 있거나, 아마도 주조(casting) 또는 단조(forging)에 의해 일체형으로 형성될 수 있다.

액슬(20)은 실질적으로 샤프트(18) 및 피스톤 부재(22)의 중심에 마련될 수 있다. 즉, 액슬(20)은 실질적으로 샤프트(18)의 두 개의 단부 사이의 중간에 마련될 수 있다. 조립될 때, 샤프트(18), 액슬(20) 및 피스톤 부재(22)는 서로에 대해 고정될 수 있다. 액슬(20)은 샤프트 및 피스톤 부재(22)에 대해 실질적으로 수직일 수 있으며, 따라서 제2 회전축(32)은 제1 회전축(30)과 실질적으로 수직일 수 있다.

피스폰 부재(22)는 하우징(12)의 벽(24)에 근접하게 종결되도록 크기가 조정될 수 있으며, 작은 간극이 피스톤 부재(22)의 단부와 하우징 벽(24) 사이에 유지된다. 간극은 피스톤 부재(22) 및 하우징 벽(24) 사이에 시일(seal)을 마련할 정도로 충분히 작을 수 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 시일 부재가 하우징 벽(24)과 피스톤 부재(22) 사이의 간극 내에 제공될 수 있다.

도 18 및 도 18에 명확하게 도시한 바와 같이, 가이드 형상부가 로터(16) 상의 경로로서 제공되는 일례에서, 가이드 경로(50)는 로터 또는 하우징의 제1 원주(즉, 제1 원주 상, 제1 원주에 인접한 및/또는 어느 한쪽으로) 둘레의 경로를 기술한다. 상기 예에서, 제1 원주상의 평면은 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 제2 회전축(32)에 의해 기술된 평면과 중첩되거나 정렬된다. 경로(50')가 하우징(12)에 제공되는 도 6에 도시된 것과 유사한 예에 대해서도 동일하다.

가이드 경로(50, 50')는 경로를 제1 원주의 제1측으로부터 멀어지게 한 후 제1 원주의 제2 측으로 향하게 하는 적어도 하나의 제1 만곡부(70) 및 경로를 제1 원주의 제2 측으로부터 멀어지게 한 후 제1 원주의 제1 측으로 다시 향하게 하는 제2 만곡부(72)을 포함한다. 경로(50)는 제1 원주의 경로를 따르지 않고 오히려 제1 원주의 좌우로 진동한다. 즉, 경로(50)는 제1 원주의 경로를 따르지 않고, 제1 원주의 양측면 사이의 사인 루트(sinusoidal route)를 한정한다. 경로(50)는 제2 회전축(32)로부터 오프셋될 수 있다. 따라서, 로터(16)가 제1 회전축을 중심으로 회전할 때, 가이드 경로(50, 50') 및 제1 및 제2 가이드 부재(52, 52')의 상호 작용은 로터(16)를 액슬(20) 및 따라서 제2 회전축(32) 주위에서 앞뒤로 기울인다(즉 흔든다 또는 피벗시킨다).

이러한 예에서, 가이드 경로가 제1 원주의 일측 상의 만곡부(70, 72)로부터 원주의 반대 측 상의 만곡부(70, 72)까지 연장된 거리는 제2 회전축(32)에 대한 로터(16)의 피벗 각도 및 제1 회전축에 대한 샤프트(18)의 각 회전 사이의 관계를 한정한다. 만곡부(70, 72)의 개수는 제1 회전축(30)에 대한 로터(16)의 1 회전당 제2 회전축(32)에 대한 로터(16)의 피벗 수(예를 들어, 압축, 팽창 변위 사이클 등)의 비를 정의한다.

즉, 가이드 경로(50, 50')의 트렌드는 제1 회전축(30)의 회전과 비교하여 제2 회전축(32)에 대한 로터(16)의 램프, 진폭 및 주파수를 정의하여, 임의의 지점에서 샤프트로부터의 반경 방향 보상(또는 그 반대로)에 대한 챔버(34)의 각 변위의 비를 정의한다.

다시 말하면, 경로(50, 50')의 애티튜드는 로터의 회전 속도와 로터 챔버(34a, 34b)의 체적 변화율 사이의 기계적 비율/관계를 직접적으로 기술한다. 즉, 경로(50, 50')의 궤적은 로터(16)의 회전 속도와 로터(16)의 피벗률 사이의 기계적 비율/관계를 직접적으로 기술한다. 따라서, 로터 어셈블리(14)의 회전 속도에 대한 챔버 체적의 변화율은 안내 경로의 궤적 변화(즉, 만곡)의 심각도에 의해 설정된다. 가솔린, 디젤(및 다른 연료)의 연소 엔진, 펌프 및 팽창이 로터 어셈블리의 작동 수명 동안 상이한 특성 및/또는 튜닝을 필요로할 수 있으므로, 홈의 프로파일은 다양한 변위 대 압축 특성을 생성하도록 조정될 수 있다. 다시 말하면, 경로(50, 50 ')의 궤적은 다양 할 수 있다.

따라서, 가이드 경로(50, 50')는 장치의 임의의 주어진 응용을 위해 미리 설정될 수 있는 "프로그래밍 가능한 크랭크 경로(programmable crank path)"를 제공한다.

대안으로, 가이드 경로(50, 50')를 한정하는 형상부는 장치가 작동하는 동안 크랭크 경로의 동적인 조절을 제공할 수 있는 경로(50, 50')를 조정하기 위해 이동할 수 있다. 이는 장치의 성능 및/또는 효율을 제어하는 것을 돕기 위해 제2 회전축에 대한 로터의 피벗 동작의 속도 및 정도를 조정할 수 있게 한다. 즉, 조정 가능한 크랭크 경로는 로터의 회전 속도 및 로터 챔버(34a, 34b)의 체적의 변화율 사이의 기계적 비율/관계가 변할 수 있게 한다. 따라서, 경로(50, 50')는 로터(12) 및 로터 하우징(16)에 장착되며 로터(12) 및 로터 하우징(16)에 대하여 일부 또는 전체적으로 이동 및/또는 조정될 수 있는 채널 요소(channel element) 등으로 제공될 수 있다.

도 6에 도시된 예와 유사한 로터 어셈블리(14)가 도 20 내지 도 23에 도시되었다. 보다시피, 이는 로터(16)상의 가이드 경로(50) 대신에, 하우징(12) 상의 가이드 경로(50')와 결합하기 위해 로터(16) 상에 제2 가이드 부재(52')가 제공되는 것을 제외하고는 도 11 내지 14에 도시된 예와 유사하다.

로터 하우징(14) 및 로터(16)의 다른 예가 도 24 및 도 25에 도시되어 있다. 이는 실질적으로 구형인 로터 몸체 대신에, 로터(16)가 실질적으로 적은 재료를 포함하고, 액슬(20)을 수용하기 위한 챔버(34) 및 공동(60)을 한정하는 벽만 제공된다는 것을 제외하고는 도 20 내지 23의 예와 본질적으로 동일하다. 다른 모든면에서 상기 예는 도 20 내지 23의 예와 동일하다.

도 30은 도 6, 도 9, 도 10에 도시된 하우징에 대한 다른 하우징을 도시한다. 도 30은 제1 회전축(30)이 놓이는 수평면을 따라 분할된 하프 하우징(half housing)을 도시한다. 일례에서, 유입 및 배기 포트(40, 42)는 하우징의 내부의 'T'자 형상을 하우징(12)의 외부 표면상의 실질적으로 둥근 형상으로 변형시킨다. 가이드 경로(52')는 만곡부를 갖는 경로를 한정하는, 도 6, 도 9, 도 10에 도시된 것과 다른 루트를 한정한다. 전술한 바와 같이, 작동 시, 경로 및 만곡부는 피스톤(22)에 대한 로터(16)의 변위의 변화율을 한정하여, 로터(16)의 회전 및 피벗팅 사이의 기계적 보상에 상당한 영향을 미친다. 루트는 응용의 요구를 충족시키도록 최적화될 수 있다. 즉, 가이드 경로는 상이한 용도에 적합하도록 프로그래밍 될 수 있다.

도 31은 도 21 및 도 25에 도시된 바와 유사한 로터(16)의 다른 비제한 예를 도시한다. 액슬(20) 상에 로터(16)를 지지하기 위해 베어링 어셈블리(예를 들어, 롤러 베어링 장치)를 수용하거나 베어링 표면을 제공하기 위한 베어링 랜드(bearing lands, 73)가 도시되어 있다. 또한, 로터의 중요하지 않은 영역에 공동으로서 제공되는 "컷아웃(cut out)" 형상부(74)가 도시되어 있으며, 이는 구조를 밝게하고 제조 중에 로터(16)를 파지/ 고정/지지(grip/clamp/support)하기 위한 랜드를 제공한다. 제2 가이드 부재(52')에 인접한 추가 랜드(75)는 또한 제조 중에 로터(16)를 파지/고정/지지하기 위해 제공될 수 있다.

장치가(예를 들어, 유체 압축 및/또는 변위를 위한) 유체 펌프로서 사용되는 일례에서, 샤프트(18)는 하우징(12) 내에서 로터를 회전시키기 위해 구동 모터에 결합될 수 있다.

장치가 내연 기관의 일부를 형성하는 일례에서, 샤프트(18)는 파워 오프 테이크(power off take), 기어 박스 또는 자기 영속 회전 로터 어셈블리에 의해 동력을 공급받을 다른 장치에 결합될 수 있다. 이러한 예에서, 챔버(34)는 유체 공급부(예를 들어, 공기)와 유체 연통되고 유체 점화 장치(예를 들어, 스파크 점화 장치)와 유체 연통될 수 있다. 또한, 장치는 압축 사이클의 미리 결정된 지점에서, 연료가 챔버 내에서 유체를 팽창시키도록 도입, 압축, 점화 및 연소되어 피스톤 부재(22)의 이동을 유도하고 로터 어셈블리(14)의 회전을 영속시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 점화는 개방 실린더 입구(32)에서, 또는 로터 몸체 내에 장착되고 적절하게 타이밍된 고정 전원과 접촉하는 절연 전극을 통해 챔버(34)의 중심에서, 다양한 위치, 예를 들어 하우징(12)으로부터 개시될 수 있다.

도 26은 유체 펌프(예를 들어, 유체 압축 장치 및/또는 유체 변위 장치)로서 구성될 때 도 1 내지 25의 예가 어떻게 작동할 수 있는지를 도시한다.

각 라인의 중앙 도면(ii)은 샤프트(18) 및 피스톤 부재(22)가 설치된 로터(16)의 단면도를 도시한다. 좌측 도면(i)은 중앙 도면(ii)의 말단를 도시한다. 우측 도면(iii)은 로터 어셈블리의 반대쪽 말단을 도시한다. 로터 어셈블리는 대칭을 이룬다.

도 26(a)은 작동 사이클에서 0도의 각 위치에서 각각의 서브 챔버(34a1, 34a2, 34b3, 34b4)의 상태를 도시한다. 서브 챔버(34a1, 34b3)는 유체로 가득찬 최대 부피에 있고 배기 포트(42)를 통해 배출 사이클을 시작하려고 한다. 서브 챔버(34a2, 34b4)는 완전히 압축/변위되고, 비워지고, 흡기 포트(40)를 통해 충전 사이클을 시작할 준비가 된다.

도 26(b)는 작동 사이클에서 22.5도 위치로 회전된 각각의 서브 챔버(34a1, 34a2, 34b3, 34b4)의 상태를 도시한다. 서브 챔버(34a1, 34b3)는 압축/변위를 시작하고 배기 포트(42)를 통해 배출되기 시작한다. 반대로, 서브 챔버(34a2, 34b4)는 부피가 증가(즉, 팽창)하고 유입 포트(40)를 통해 유체를 흡입한다.

도 26(c)는 작동 사이클에서 90도 위치로 회전된 각각의 서브 챔버(34a1, 34a2, 34b3, 34b4)의 상태를 도시한다. 서브 챔버(34a1, 34b3)는 압축/변위 단계의 중간쯤에 있으며, 배기 포트를 통해 배출된다. 반대로, 챔버(34a2, 34b4)는 팽창 단계의 중간쯤에 있으며, 유입 포트를 통해 유체를 계속 유입시킨다.

도 26(d)는 작동 사이클에서 157.5도 위치로 회전된 각각의 서브 챔버(34a1, 34a2, 34b3, 34b4)의 상태를 도시한다. 서브 챔버(34a1, 34b3)는 완전한 압축/변위에 가까워지며 거의 비어있다. 반대로, 서브 챔버(34a2, 34b4)는 완전한 팽창에 가까워지며, 유체로 거의 완전히 채워진다.

도 26(e)는 작동 사이클에서 180도 위치로 회전된 각각의 서브 챔버(34a1, 34a2, 34b3, 34b4)의 상태를 도시한다. 서브 챔버(34a1, 34b3)는 완전히 압축/변위되며, 비어 있고, 충전 사이클을 시작할 준비가 된다. 반대로, 서브 챔버(34a2, 34b4)는 완전히 팽창되고, 로딩되며, 배출 사이클을 시작할 준비가 된다. 이 시점을 지나서 사이클이 다시 시작될 수 있지만, 180도 지점에서 서브 챔버(34a1, 34a2)는 서브 챔버(34b3 및 34b4)를 갖는 것처럼 완전히 교환된 역할을 한다. 180도 내지 360도 사이에서, 상기 과정은 이러한 역할 전환에 따라 반복된다.

도 27 및 도 28은 "2 행정" 사이클 엔진과 유사한 내연 기관의 일부로서 제공되는 장치의 다른 예를 도시한다. 도 27은 한 각도에서의 엔진의 부분 분해 사시도를 도시한다. 도 28은 다른 각도에서의 엔진 변화의 "반투명" 도를 도시한다. 도 27 및 도 28의 예들은 도 27과는 다른 종횡비를 갖는 피스톤 부재(22) 및 압축 실(34)을 도시한다. 많은 면에서, 이러한 일례의 로터 어셈블리(16)는 전술한 일례에서 설명한 바와 동일하다.

하지만, 중요한 차이점은 로터 어셈블리(16)의 일 측면상의 제1 압축 챔버(34a)와 로터 어셈블리(16)의 반대 측면상의 제2 압축 챔버(34b) 사이에 적어도 하나의 폐쇄 가능한 유동 통로(80)가 제공된다는 것이다. 유동 통로(80)는 로터가 그 피벗의 한 범위로 피벗될 때 개방되고 로터가 피벗 운동의 다른 범위로 피벗될 때 폐쇄되는 액슬(20) 내의 유로를 포함 할 수 있다. 도 27, 도 28의 예 및 선행 예 사이의 또 다른 중요한 차이점은, 하우징이 유체 통로와 각각의 압축 챔버(34a, 34b) 사이의 유체의 전달을 위한 압축 챔버(34a, 34b) 당 단지 하나의 포트를 포함한다는 것이다. 하우징(12a)의 반쪽에는 유입 포트(40)가, 다른 한쪽에는 배기 포트(42)가 구비되어 있다. 이러한 예에서, 배기 포트(42)는 유입 포트(40)보다 단면적이 상당히 작다.

도 29는 도 27 및 도 28의 일례의 연소 사이클이 어떻게 작동할 수 있는지를 도시한다. 각 라인의 중앙 도면(ii)은 샤프트(18) 및 피스톤 부재가 설치된 로터(16)의 단면도를 도시한다. 좌측 도면(i)은 중앙 도면(ii)의 말단을 도시한다. 우측 도면(iii)은 로터 어셈블리의 반대쪽의 말단을 도시한다.

도 29(a)에서, 0도 위치에서, 서브 챔버(34a1)는 유입 포트(40)를 통해 유입된 공기를 갖는 유도 단계 후에 완전히 로딩된다. 서브 챔버(34a2)는 완전히 압축되어, 서브 챔버(34a1, 34b3) 사이의 폐쇄 가능한 유동 통로(80)를 통해 서브 챔버(34b3) 내로 배출된다. 서브 챔버(34b3)는 완전히 개방되어, 배기 포트(42)와 부분적으로 정렬된다. 서브 챔버(34b4)는 완전히 압축된 공기-연료 혼합물을 포함하며, 그 동력(즉, 점화) 행정을 시작한다.

연료는 아래의 도 29(b),(c) 또는 (d)에 제시된 단계들 중 하나 동안 서브 챔버(34b3) 내로 도입된다.

도 29(b)는 22.5도 각도 위치를 도시한다. 이제 폐쇄된 서브 챔버(34a1)는 압축 행정을 시작한다. 서브 챔버(34a2)는 팽창하기 시작하고, 유입 포트(40)를 통해 유체를 흡입한다. 이제 폐쇄된 서브 챔버(34b3)는 압축을 시작한다. 서브 챔버(34b4)에서, 연료-공기 혼합물은 점화 및 연소되어, 피스톤 부재(22)와 로터(16) 사이의 상대 운동을 유도하는 팽창을 일으켜서 제1 회전축(30) 주위에서 로터(16)의 회전을 유도한다.

도 29(c)는 90도 각도 위치를 도시한다. 서브 챔버(34a1)는 압축 단계의 중간쯤에 있다. 서브 챔버(34a2)는 팽창 단계의 중간쯤에 있으며, 여전히 유입 포트(40)를 통해 유체를 흡입한다. 여전히 폐쇄된 서브 챔버(34b3)는 압축 행정의 중간쯤에 있다. 서브 챔버(34b4)는 동력 행정의 중간쯤에 있고, 그 내부의 연소에 의해 여전히 개방 상태로 구동된다.

도 29(d)는 157.5도 각도 위치를 도시한다. 여전히 폐쇄된 서브 챔버(34a1)는 완전히 압축되고 있다. 서브 챔버(34a2)는 완전히 팽창되고 있으며, 여전히 입구 포트(40)를 통해 흡입하고 있다. 여전히 폐쇄된 서브 챔버(34b3)는 압축 행정의 끝에 근접하고 있다. 연소 과정에 의해 여전히 팽창되어있는 서브 챔버(34b4)는 그것의 동력 행정의 끝에 근접하고 있다.

도 29(e)는 180도 각도 위치를 도시한다. 서브 챔버(34a1)는 완전히 압축되어 그 사이의 폐쇄 가능한 유동 통로(80)를 통해 서브 챔버(34b4) 내로 배출된다. 서브 챔버(34a2)는 유도 단계 후에 완전히 로딩된다. 서브 챔버(34b3)는 완전히 압축되어 다음 180도 회전에 전력을 공급하기 위해 점화(파워) 행정을 시작할 준비를 갖춘다. 서브 챔버(34b4)는 완전히 개방되어 순간적으로 배기 포트(42)와 정렬되며, 동시에 서브 챔버(34a1)로부터의 경로와 정렬된다. 180도 지점에서, 챔버(34a1, 34b2)는 챔버(34b3, 34b4)를 가지고 있듯 완전히 교환된 역할을 한다. 180도 내지 360도 사이에서, 위 과정은 역할 전환에 따라 반복된다.

도 26 및 도 29와 관련하여 상기 예들에서 사용된 각도 위치는 단지 비제한적인 예이다.

장치가 유체 팽창 장치의 일부인 일례에서, 피벗 운동은 적어도 하나의 챔버(들) 내에서 유체를 팽창시킴으로써 야기되어 제1 챔버(34a)의 측벽을 제1 피스톤 부재(22)와 멀리 떨어지게 이동시킴으로써, 제1 및 제2 가이드 부재(52, 52')가 가이드 경로(50, 50')에 대해 작용하게 하여, 제1 중심축을 중심으로 로터(16)의 회전을 유도한다. 예를 들어, 본 발명의 장치는 증기원(예를 들어, 증기 터빈으로부터의 배기 가스)의 "다운스트림(downstream)" 생성 시스템의 일부로서 제공될 수 있고, 유입 포트(40)를 통해 증기를 수용할 수 있다. 증기가 팽창함에 따라, 로터(16) 및 샤프트(18)는 제1 회전축(30)을 중심으로 회전하고, 샤프트(18)의 회전은 발전기 또는 다른 장치를 구동하는데 사용된다. 팽창된 유체는 다른 팽창 챔버(34b) 내의 유체의 팽창에 의해 팽창 챔버(34a)로부터 구동될 수 있다.

다른 예에서, 장치는 동력 인출을 위해 제1 회전축(30)을 중심으로 로터를 회전시키기 위해 열역학 팽창을 이용하는 화학 반응용 팽창 반응기의 일부를 형성 할 수 있다. 이러한 예에서, 화학 물질을 수용하는 챔버(34)는 개구(36)를 갖지 않을 수 있지만, 화학 물질을 챔버(들)(34)에 전달하기 위한 주입 장치가 제공될 수 있다. 따라서, 챔버(34)는 로터(16) 내에서 폐쇄된 공극/공동으로 정의될 수 있다. 이러한 예에서, 사용되는 연료는 과산화수소 등일 수 있다.

장치가 유체 작동 장치인 예에서, 피벗 운동은 유체가 챔버(34a) 내로 흐름으로써 야기되어 제1 챔버(34a)의 측벽을 제1 피스톤 부재(22)로부터 멀어지게 이동시켜 제1 및 제2 가이드 부재가 가이드 경로에 대해 작용하여 동력 인출을 위해 제1 회전축(30)을 중심으로 로터(16)의 회전을 유도한다. 예를 들어, 본 발명의 장치는 유압 또는 공압 모터로서 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 상기 장치는 유입 포트(40)를 통해 유체를 수용하도록 구성될 수 있다. 유체가 흐름에 따라, 로터(16)와 샤프트(18)는 제1 회전축을 중심으로 회전한다. 유체는 중력하에서 배출될 수 있거나 유체가 연속 챔버로 유입됨으로써 챔버로부터 배출될 수 있다.

또 다른 예에서, 상기 장치는 유동 조절 또는 계량 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 예에서, 상기 장치는 유입 포트(40)를 통해 유체를 수용하도록 구성될 수 있다. 유체가 흐름에 따라, 로터(16)와 샤프트(18)는 제1 회전축을 중심으로 회전한다. 유체는 그 다음의 챔버로의 유체의 흐름에 의해 그 챔버(34a)로부터 구동된다. 샤프트 속도는 장치를 통해 유량을 측정하거나 제한하기 위해 측정, 제어 및/또는 제한될 수 있다.

또 다른 예에서, 서로 완전히 멀리 떨어져있는 2개의 로티큘레이팅 유닛(roticulating units)은 유압 기어 시스템 또는 유압 차동(3개의 유닛을 유압식으로 결합함으로써) 시스템으로서 사용하기 위해 서로의 사이에 강성 유체(rigid fluid) 전달을 위해 결합될 수 있다. 이러한 예에서, 유체는 입력 토크를 다른 원격 유닛(들)상의 출력 토크로 분배하기 위한 에너지 전달 매체로서 작용하고, 결합 유닛 체적의 차이는 로터 속도의 변화에 기여할 것이다. 이 시스템은 회전력을 고위험 또는 폭발성 대기로 내보내는 본질적으로 안전한 방법을 제공한다.

장치가 어떻게 이용될 수 있는지에 대한 다수의 예가 설명되었지만, 본 발명은 로터 어셈블리의 코어 요소로서 이러한 예들에 한정되지 않으며, 독창적인 '로티큘레이팅(roticulating)' 장치는 추가의 응용 분야에서 사용될 수 있다.

본 발명의 장치에 의해 제공되는 단순한 로티큘레이팅 조인트는 로터가 동시에 회전 및 관절 연결(즉, 피벗)함으로써 작업 및 원하는 기능을 수행하는데 이용된다.

예를 들어 체적 에너지를 회전 작업으로 변환하거나 회전 입력을 유체의 변위로 변환하거나 유체 흐름을 제어해야 하는 많은 응용 분야에 적용될 수 있다. 즉, 장치는 체적 변위(volumetric displacement)를 회전력으로 변환하거나 회전력을 체적 변위로 변환하는데 적합하다.

따라서, 상기 장치는 양방향 이중 모드 토크(bi directional bi modal torque)/압력 변환 장치이다. 상기 장치는 정압 또는 부압을 회전력으로 변환하도록 구성될 수 있다. 또는, 회전력을 압축력 또는 배출력으로 변환하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이는 미디어를 선형적으로 변위 시키거나 미디어를 압축적으로 변위 시키도록 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 장치는 열 엔진, 증기 엔진, 유체(예 : 물) 미터, 유체 터빈, 유압 또는 공압 모터의 일부를 형성할 수 있다. 또한, 진공원으로부터 회전 에너지를 추출하는데 활용될 수 있다.

장치는 진공 생성 장치(즉, 진공 펌프)의 일부를 형성할 수 있다. 상기 장치는 대안적으로 액체 상태로부터 가스 상태로의 팽창 또는 냉매 가스의 팽창을 관리하는 장치의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 일례에서, 장치는 구동 또는 제어된 회전 수단, 예를 들어 로터의 회전을 원하는 속도로 제한하는 브레이크 또는 모터와 결합되어, 챔버 내의 가스/유체의 팽창을 제어할 수 있으며, 팽창을 제어하기 위해 자체적으로 회전시키지 않거나 로터를 너무 빠르게 회전시켜 팽창 제어에 대한 완전한 이점을 달성하지 못하게 할 수 있다.

상기 장치는 1 회전당 최대 100% 내부 용적 감소를 제공하는 진정한 양 변위 장치이기 때문에 '밀어 넣기(push)' 및 '당기기(pull)' 작업을 동시에 수행할 수 있으므로 예를 들어 유입구에서 완전한 진공을 생성하는 동시에 배출구에 압축 공기를 생성할 수 있거나 흡인 펌프 및 배출 펌프에 결합될 수 있다.

따라서, 유체 펌프, 유체 변위 장치, 내연 기관, 유체 팽창 장치 또는 유체 작동 장치로서 사용하기에 적합한 소형 장치가 제공된다.

로터(14) 및 하우징(12)은 이들 사이에 작은 간극을 갖도록 구성될 수 있으며, 따라서 오일리스(oil-less) 및 진공 작동을 가능하게 하고, 및/또는 로터(16)와 하우징(12) 사이의 접촉 실링 수단에 대한 필요성을 제거함으로써 마찰 손실을 최소화한다.

로터 어셈블리(14)의 특성은 다른 엔진 및 펌프 설계에 공통된 별도의 플라이휠 요소(flywheel element)에 대한 필요성을 없애고 비교적 가벼운 구성에 기여할 수 있도록 플라이휠로서 작동할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 장치는 3개의 주요 내부 이동 부품(샤프트, 로터 및 액슬)만을 포함하여, 제조 및 조립이 간단한 장치를 형성한다.

샤프트(18)는 이러한 이점으로부터 이익을 얻는 경우, 구동 장치 및/또는 발전기용 동력 전달 장치에 결합되도록 하우징의 양측으로부터 연장되거나 또는 다수의 유닛을 인라인으로 연결시킬 수 있다.

본 발명의 장치는 상이한 용량 또는 전력 요건에 적합하도록 임의의 크기로 조정될 수 있고, 장치의 듀얼 출력 드라이브 샤프트(dual output drive shaft)는 또한 공통 라인 샤프트에 여러 개의 드라이브를 쉽게 장착할 수 있게 하여 용량, 부드러움, 출력을 향상시키고, 이중화를 제공하거나 2차 내연 기관을 운반할 때 중량 손실을 최소화하면서 더 많은 전력을 공급한다.

이러한 장치는 본질적으로 관성이 낮으며, 저 부하 및 빠르고 쉬운 가동을 제공한다.

250mm 직경의 로터는 회전당 4.0 리터의 변위를 달성할 수 있다(체적이 100% 감소되는 동안). 드라이브의 체적은 구형 체적으로 인해 400mm의 직경은 250mm 직경의 로터의 변위의 약 10배이며, 최대 변위는 1 회전당 40 리터이다.

본 출원과 관련하여 본 명세서와 동시에 또는 이전에 제출되고 이 명세서에 공개되어 공개된 모든 논문 및 문서에 주의를 기울여야 하며, 그러한 모든 문서 및 문서의 내용은 여기에 참고로 포함된다.

(첨부된 청구 범위, 요약 및 도면을 포함하는) 본 명세서에 개시된 모든 특징 및/ 개시된 임의의 방법 또는 프로세스의 모든 단계는 적어도 그러한 특징 및/또는 단계 중 일부가 상호 배타적인 조합을 제외하고는 임의의 조합으로 조합될 수 있다.

(첨부된 청구 범위, 요약 및 도면을 포함하는)본 명세서에 개시된 각각의 특징은 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 동일하거나 동등하거나 유사한 목적을 위한 대안적인 특징으로 대체될 수 있다. 따라서, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 개시된 각 특징은 동등하거나 유사한 특징의 일반적인 일련의 일례에 불과하다.

본 발명은 전술한 실시예(들)의 세부 사항에 제한되지 않는다. 본 발명은 (첨부된 청구 범위, 요약 및 도면을 포함하는) 본 명세서에 개시된 특징 또는 이와 같이 개시된 임의의 방법 또는 단계의 임의의 신규한 것 또는 임의의 신규한 조합에 대한 임의의 신규 한 것 또는 임의의 신규한 조합으로 확장된다.

Claims (22)

1. 제1 회전축(30)을 한정하며 상기 제1 회전축(30)을 중심으로 회전 가능한 샤프트(shaft, 18);
   제2 회전축(32)을 한정하는 액슬로서, 상기 샤프트(18)가 상기 액슬(20)을 통해 연장되는 액슬(axle, 20);
   상기 샤프트(18) 상에 마련되며, 상기 액슬(20)에서부터 상기 샤프트(18)의 말단부 쪽으로 연장되는 제1 피스톤 부재(piston member, 22); 및
   상기 액슬(20) 상에 지지되며 제1 챔버(34a)를 포함하는 로터로서, 상기 제1 피스톤 부재(22)가 상기 제1 챔버(34a)를 가로질러 연장되는 로터(rotor, 16)를 포함하며,
   상기 샤프트(18), 상기 액슬(20) 및 상기 제1 피스톤 부재(22)는 서로에 대해 고정되고,
   상기 로터(16) 및 액슬(20)은 상기 제1 회전축(30)을 중심으로 상기 샤프트(18)와 함께 회전 가능하며, 상기 로터(16)는 상기 액슬(20)에 대하여 상기 제2 회전축(32)을 중심으로 피벗 가능함으로써, 상기 로터(16)가 상기 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 상기 로터(16) 및 상기 제1 피스톤 부재(22)의 상대적인 피봇 운동을 허용하는, 장치(10).
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 챔버(34a)는 제1 개구(opening, 36)를 가지며,
   상기 제1 피스톤 부재(22)는 상기 액슬(20)에서부터 상기 제1 챔버(34a)를 거쳐 상기 제1 개구(36) 쪽으로 연장되는, 장치(10).
3. 제1항에 있어서,
   상기 액슬(20)은 상기 샤프트(18)의 단부들 사이에서 실질적으로 중간에 마련되는, 장치(10).
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 피스톤 부재(22)는 상기 샤프트(18)를 따라 상기 액슬(20)의 일 측으로부터 연장되며,
   제2 피스톤 부재(22)는 상기 샤프트(18)를 따라 상기 액슬(20)의 반대 측으로부터 연장되며,
   상기 로터(16)는 상기 로터(16)가 상기 제1 회전축(30)을 중심으로 회전할 때 상기 로터(16) 및 상기 제2 피스톤 부재(22) 사이의 상대적인 피봇 운동을 허용하도록 구성된 제2 챔버(34b)를 포함하는, 장치(10).
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 챔버(34b)는 제2 개구(36)를 가지며,
   상기 제2 피스톤 부재(22)는 상기 액슬(20)에서부터 상기 제2 챔버(34b)를 거쳐 상기 제2 개구(36) 쪽으로 연장되는, 장치(10).
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   폐쇄 가능한 유동 통로(flow passage, 80)가 상기 제1 챔버(34a) 및 상기 제2 챔버(34b) 사이에 마련되는, 장치(10)
7. 제6항에 있어서,
   상기 폐쇄 가능한 유동 통로(80)는 상기 로터(16)가 그 피벗의 한 범위로 피벗될 때 개방되고 상기 로터(16)가 다른 범위로 피벗될 때 폐쇄되는 상기 액슬(20) 내의 유로를 포함하는, 장치(10).
8. 제1항에 있어서,
   상기 제2 회전축(32)은 상기 제1 회전축(30)과 실질적으로 수직을 이루는, 장치(10).
9. 제1항에 있어서,
   공동(26)을 한정하는 벽(24)을 갖는 하우징(12); 및
   상기 공동(26) 내에서 회전 가능하고 피벗 가능한 로터(16);를 더 포함하며,
   상기 로터(16)는 상기 하우징(12)에 대해 배치되어, 상기 벽(24)과 상기 로터(16) 사이에 작은 간극이 유지되는, 장치(10).
10. 제9항에 있어서,
    상기 하우징(12)은 상기 샤프트(18)를 지지하기 위한 베어링 장치(bearing arrangement, 44)를 더 포함하는, 장치(10)
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 피스톤 부재(들)(22)은 상기 하우징(12)의 상기 벽(24)에 근접하게 종결되도록 크기가 조정될 수 있고, 상기 피스톤 부재(22)의 단부와 상기 하우징의 벽(24) 사이에 작은 간극이 유지되는, 장치(10).
12. 제9항에 있어서,
    상기 하우징(12)는 유체 통로 및 각각의 상기 챔버(34a, 34b) 사이의 유체 연통을 위해 상기 챔버(34a, 34b) 당 적어도 하나의 포트(40, 42)를 더 포함하는, 장치(10).
13. 제12항에 있어서,
    각각의 상기 챔버(34a, 34b)에 대하여, 상기 하우징(12)은 유체를 상기 챔버(34a, 34b) 내로 전달하기 위한 유입 포트(inlet port, 40); 및 상기 챔버(34a, 34b)로부터 유체를 배출하기 위한 배기 포트(exhaust port, 42)를 더 포함하는, 장치(10).
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 포트(40, 42)는 크기가 조정되고, 상기 하우징(12) 상에 배치되며,
    상기 포트(40, 42) 및 각각의 로터 개구(36)의 상대 위치의 제1 세트에서, 상기 포트(40, 42) 및 상기 로터 개구(36)가 정렬되지 않아, 상기 개구(36)는 상기 챔버(들)(34a, 34b) 및 상기 포트(들)(40, 42) 사이에 유체가 흐르는 것을 방지하기 위해 상기 하우징(12)의 상기 벽(24)에 의해 완전히 폐쇄되고,
    상기 포트(40, 42) 및 각각의 로터 개구(36)의 상대 위치의 제2 세트에서, 상기 포트(40, 42) 및 상기 로터 개구(36)가 정렬되어, 상기 개구(36)는 챔버(들)(34a, 34b) 및 상기 포트(들)(40, 42) 사이에 유체가 흐르도록 적어도 부분적으로 개방되는, 장치(10).
15. 제9항에 있어서,
    상기 장치는 상기 로터(16)를 상기 액슬(20)을 중심으로 피벗시키는 피벗 액츄에이터(pivot actuator)를 더 포함하는, 장치(10).
16. 제15항에 있어서,
    상기 피봇 액츄에이터는:
    상기 로터(16) 상의 제1 가이드 형상부; 및
    상기 하우징(12) 상의 제2 가이드 형상부;를 포함하며,
    상기 제1 가이드 형상부는 상기 제2 가이드 형상부와 상호보완적인 형상이며,
    상기 제1 또는 제2 가이드 형상부 중 하나는 제1 또는 제2 가이드 부재(52. 52') 중 다른 하나가 따르도록 제약을 받는 가이드 경로(50, 50')를 한정하고, 상기 로터(16)가 상기 액슬(20)을 중심으로 피벗하도록 유도하는, 장치(10).
17. 제16항에 있어서,
    상기 가이드 경로(50, 50')은 상기 로터(16) 또는 상기 하우징(12)의 제1 원주 주위의 경로이며,
    상기 가이드 경로(50, 50')는 적어도: 상기 경로를 제1 원주의 제1 측으로부터 멀어지게 한 후, 제1 원주의 제2 측으로 되돌려보내는 제1 만곡부(inflexion); 및 상기 경로를 제1 원주의 제2 측으로 멀어지게 한 후, 제1 원주의 제1 측으로 되돌려보내는 제2 만곡부를 포함하는, 장치(10)
18. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 챔버(들)(34a, 34b)는 유체 공급부(fuel supply)와 유체 연통하는, 장치(10).
19. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 챔버(들)(34a, 34b)는 연료 점화 장치와 유체 연통하는, 장치(10).
20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버(34a)는 유체가 압축, 또는 변위, 또는 흐름, 또는 팽창하도록 마련되는, 장치(10).
21. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제2 챔버(34b)는 유체가 압축, 또는 변위, 또는 흐름, 또는 팽창하도록 마련되는, 장치(10).
22. 장치의 동작 방법으로서, 상기 장치는:
    제1 회전축(30)을 한정하며 상기 제1 회전축(30)을 중심으로 회전 가능한 샤프트(shaft, 18);
    제2 회전축(32)을 한정하는 액슬(axle, 20);
    상기 샤프트(18) 상에 마련되는 제1 피스톤 부재(piston member, 22); 및
    제1 챔버(34a)를 포함하며, 상기 제2 회전축(32)을 중심으로 피벗 가능한 로터(rotor, 16)를 포함하며,
    상기 샤프트(18), 상기 액슬(20) 및 상기 피스톤 부재(22)는 서로에 대하여 고정되고,
    상기 제1 피스톤 부재(22)는 상기 제1 회전축(30)을 중심으로 회전 가능하며,
    상기 제1 피스톤 부재(22)는 상기 제1 챔버(34a)를 가로질러 연장되고,
    상기 장치의 작동시, 상기 로터(16) 및 상기 피스톤 부재(22)가 상기 제1 회전축(30)을 중심으로 회전하고, 상기 로터(16)가 상기 제2 회전축(32)을 중심으로 피벗함으로써, 상기 로터(16) 및 상기 제1 피스톤 부재(22) 사이에 상기 제1 챔버(34a)의 체적을 변화시키는 상대적인 피벗 운동이 발생하며,
    상기 챔버의 체적 변화는 상기 제1 회전축(30)에 대한 로터(16)의 회전에 관련되는, 장치의 동작 방법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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