KR20010023889A - Variable compression piston assembly - Google Patents

Variable compression piston assembly Download PDF

Info

Publication number
KR20010023889A
KR20010023889A KR1020007002573A KR20007002573A KR20010023889A KR 20010023889 A KR20010023889 A KR 20010023889A KR 1020007002573 A KR1020007002573 A KR 1020007002573A KR 20007002573 A KR20007002573 A KR 20007002573A KR 20010023889 A KR20010023889 A KR 20010023889A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston
arm
piston assembly
variable compression
pistons
Prior art date
Application number
KR1020007002573A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100599138B1 (en
Inventor
샌더슨로버트에이
Original Assignee
알. 샌더슨 매니지먼트 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알. 샌더슨 매니지먼트 인크. filed Critical 알. 샌더슨 매니지먼트 인크.
Publication of KR20010023889A publication Critical patent/KR20010023889A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100599138B1 publication Critical patent/KR100599138B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/26Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/02Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

본 발명의 가변 압축 피스톤 조립체(300)는 양면 피스톤(330,332)과 같은 복수개의 피스톤과, 각 피스톤에 연결된 전환 아암(310)과, 전환 아암(310)에 연결되고 자기(自己) 회전축을 따라 전환 아암(310)에 대해 이동되도록 구성된 플라이휠(322)과 같은 회전 부재 또는 제로-스트로크 피봇 부재를 포함한다. 상기 회전 부재(322)는 전환 아암(310)에 대한 상대 이동을 통해 피스톤 조립체(330,332)의 압축비를 변화시킨다. 전환 아암(310)은 각 양면 피스톤(330,332)의 대략 중심에 연결된다. 전환 아암(310)에 대한 회전 부재(322)의 상대 이동으로 각 양면 피스톤(33,332)의 변위 및 압축비가 변화된다.The variable compression piston assembly 300 of the present invention includes a plurality of pistons, such as the double-sided pistons 330 and 332, a switching arm 310 connected to each piston, and a switching arm 310 connected along a magnetic axis of rotation. A rotational member such as a flywheel 322 configured to move relative to the arm 310 or a zero-stroke pivot member. The rotating member 322 changes the compression ratio of the piston assemblies 330, 332 through relative movement with respect to the switching arm 310. The diverting arm 310 is connected to approximately the center of each double side piston 330, 332. The relative movement of the rotating member 322 relative to the switching arm 310 changes the displacement and compression ratio of each double-sided piston 33, 332.

Description

가변 압축 피스톤 조립체{VARIABLE COMPRESSION PISTON ASSEMBLY}Variable Compression Piston Assembly {VARIABLE COMPRESSION PISTON ASSEMBLY}

대부분의 피스톤 구동식 엔진의 피스톤은 크랭크샤프트의 오프셋 영역에 장착되어 있어서, 피스톤이 크랭크샤프트의 축과 직교하는 왕복 이동 방향으로 이동되면 크랭크샤프트가 회전하게 된다.The piston of most piston driven engines is mounted in the offset region of the crankshaft so that the crankshaft rotates when the piston is moved in the reciprocating direction orthogonal to the axis of the crankshaft.

크랭크샤프트의 오프셋 영역에 양면 피스톤에 장착되어 있는 엔진이 미국 특허 제5,535,709호에 설명되어 있다. 피스톤과 크랭크샤프트 사이에 설치된 레버는 지점(支點) 조절기에 구속되어 크랭크 샤프트에 회전 운동을 부여한다.An engine mounted to a double-sided piston in the offset region of the crankshaft is described in US Pat. No. 5,535,709. A lever installed between the piston and the crankshaft is constrained to the point adjuster to impart rotational motion to the crankshaft.

미국 특허 제4,011,842호에 설명된 4기통 피스톤 엔진은 크랭크샤프트에 회전 운동을 부여하는 T-형 연결 부재에 접속된 2개의 양면 피스톤을 활용한다. T-형 연결 부재는 양면 피스톤의 각각의 T-크로스 아암에 부착된다. T-크로스 아암 위의 중앙에 위치된 지점은 고정점에 회전 가능하게 부착되며, T-크로스 아암의 저부는 카운터 중량부(counter weight)를 포함하는 크랭크스로우(crankthrow)에 의해 크랭크샤프트에 접속되는 크랭크 핀에 회전 가능하게 부착된다.The four-cylinder piston engine described in US Pat. No. 4,011,842 utilizes two double-sided pistons connected to a T-shaped connecting member that imparts rotational motion to the crankshaft. T-shaped connecting members are attached to each T-cross arm of the double-sided piston. A centrally located point on the T-cross arm is rotatably attached to a fixed point and the bottom of the T-cross arm is connected to the crankshaft by a crankthrow that includes a counter weight. It is rotatably attached to the crank pin.

전술한 각 실시예에서, 피스톤의 축에 가로놓여진 축을 갖는 크랭크샤프트의 구동에 양면 피스톤을 사용한다.In each of the embodiments described above, a double-sided piston is used to drive a crankshaft with an axis intersecting the axis of the piston.

본 발명은 가변 압축 피스톤 조립체와, 피스톤의 직선 운동을 회전 운동으로 전환시키는 유니버설 조인트에 연결된 양면 피스톤(double ended piston)을 갖는 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to an engine having a variable compression piston assembly and a double ended piston connected to a universal joint that converts the linear motion of the piston into a rotary motion.

도 1 및 도 2는 본 발명의 4기통 엔진을 단순화하여 도시한 측면도.1 and 2 are simplified side views of the four-cylinder engine of the present invention.

도 3 내지 도 6은 4곳의 다른 위치에 자리한 플라이휠과 피스톤을 도시하고 있는 도 1의 엔진의 평면도.3-6 are top views of the engine of FIG. 1 showing flywheels and pistons in four different positions;

도 7은 본 발명의 8기통 엔진을 부분 단면으로 도시한 평면도.7 is a plan view in partial cross section of an eight-cylinder engine of the present invention;

도 8은 도 7의 엔진을 단면으로 도시한 측면도.8 is a side view of the engine of FIG. 7 in cross section;

도 9는 도 7의 우측 단면도.9 is a right side cross-sectional view of FIG. 7.

도 10은 도 7의 측면도.10 is a side view of FIG. 7;

도 11은 도 7의 좌측 단면도.FIG. 11 is a left sectional view of FIG. 7; FIG.

도 12는 고압축 위치에 있는 피스톤, 구동 부재 및 플라이휠을 도시한 도 7의 엔진에 대한 부분 평면도.12 is a partial plan view of the engine of FIG. 7 showing the piston, drive member and flywheel in a high compression position;

도 13은 저압축 위치에 있는 피스톤, 구동 부재 및 플라이휠을 도시한 도 7의 엔진에 대한 부분 평면도.FIG. 13 is a partial plan view of the engine of FIG. 7 showing the piston, drive member and flywheel in a low compression position; FIG.

도 14는 피스톤의 평면도.14 is a plan view of the piston;

도 15는 2곳의 위치에 있는 구동 부재를 도시하고 있는 피스톤의 측면도.15 is a side view of a piston showing the drive member in two positions;

도 16은 구동 부재와 피스톤의 베어링 계면을 도시한 도면,16 shows the bearing interface of the drive member and the piston;

도 17은 공기 구동식 엔진/펌프의 실시예를 나타내고 있는 도면.FIG. 17 shows an embodiment of an air driven engine / pump. FIG.

도 18은 제1 위치에 있는 공기 밸브를 도시한 도면.18 shows the air valve in the first position.

도 18a, 도 18b 및 도 18c는 도 18의 공기 밸브에 대한 3개의 횡단면도.18A, 18B and 18C are three cross-sectional views of the air valve of FIG. 18.

도 19는 제2 위치에 있는 공기 밸브를 도시한 도면.19 shows the air valve in a second position.

도 19a, 도 19b 및 도 19c는 도 19의 공기 밸브에 대한 3개의 횡단면도.19A, 19B and 19C are three cross-sectional views of the air valve of FIG. 19.

도 20은 실린더가 경사지게 배치된 실시예를 도시한 도면.20 shows an embodiment in which the cylinder is inclinedly arranged.

도 21은 단일 단부(single ended)의 피스톤의 실시예를 도시한 도면.FIG. 21 shows an embodiment of a single ended piston. FIG.

도 22는 2기통 및 양면 피스톤의 조립체를 도시한 평면도.Fig. 22 is a plan view showing the assembly of the two-cylinder and the double-sided piston.

도 23은 도 22의 양면 피스톤의 조립체중 하나를 도시한 평면도.FIG. 23 is a plan view of one of the assemblies of the double-sided piston of FIG. 22; FIG.

도 23a는 도 23의 선 23A-23A를 따라 도시한 양면 피스톤의 측면도.FIG. 23A is a side view of the double-sided piston shown along lines 23A-23A in FIG. 23. FIG.

도 24는 도 22의 피스톤 조립체의 전환 아암과 유니버설 조임트의 평면도.24 is a plan view of the transition arm and universal joint of the piston assembly of FIG. 22;

도 24a는 도 24의 선 24a-24a를 따라 취한 전환 아암과 유니버설 조인트의 측면도.FIG. 24A is a side view of the transition arm and the universal joint taken along line 24A-24A in FIG. 24; FIG.

도 25는 도 22의 피스톤 조립체의 전환 아암에 연결된 구동 아암을 도시한 사시도.FIG. 25 is a perspective view of a drive arm connected to the changeover arm of the piston assembly of FIG. 22; FIG.

도 25a는 도 22의 선 25a-25a를 따라 취한 피스톤 조립체의 회전 부재를 도시한 도면으로, 구동 아암이 회전 부재에 접속된 것을 보여주는 도면.FIG. 25A shows a rotating member of the piston assembly taken along the line 25a-25a of FIG. 22, showing that the drive arm is connected to the rotating member. FIG.

도 25b는 도 25의 선 25b-25b를 따라 취한 회전 부재의 측면도.25B is a side view of the rotating member taken along the line 25B-25B of FIG. 25.

도 26은 도 22의 피스톤 조립체를 단면으로 도시한 평면도.FIG. 26 is a plan view in cross section of the piston assembly of FIG. 22; FIG.

도 27은 도 24의 선 27-27을 따라 취한 전환 아암의 단부도.FIG. 27 is an end view of the transition arm taken along line 27-27 of FIG. 24;

도 27a는 도 22의 피스톤 조립체의 구동 핀의 단면도.FIG. 27A is a cross sectional view of the drive pin of the piston assembly of FIG. 22; FIG.

도 28, 도 28a 및 도 28b는 각각 도 22의 피스톤 조립체의 평면도, 후면도 및 측면도.28, 28A and 28B are top, rear and side views, respectively, of the piston assembly of FIG. 22;

도 28c는 도 22의 피스톤 조립체의 보조 샤프트의 평면도.28C is a top view of the secondary shaft of the piston assembly of FIG. 22.

도 29는 제로-스트로크 커플링의 측단면도.29 is a side cross-sectional view of a zero-stroke coupling.

도 29a는 도 29의 제로-스트로크 커플링의 분해도.FIG. 29A is an exploded view of the zero-stroke coupling of FIG. 29; FIG.

도 30은 도 8의 비평탄형 피스톤 조립체의 동작을 나타낸 그래프.30 is a graph showing operation of the non-flat piston assembly of FIG. 8.

도 31은 보강 구동핀을 도시한 도면.FIG. 31 shows a reinforcement drive pin. FIG.

도 32는 연소 압력을 펌프 피스톤에 직접 적용하는 4기통 엔진을 도시한 평면도.32 is a top view of a four-cylinder engine that applies combustion pressure directly to the pump piston.

도 32a는 도 32의 선 32a-32a를 따라 취한 4기통 엔진을 도시한 단부도이다.32A is an end view of a four-cylinder engine taken along lines 32a-32a of FIG.

본 발명에 따르면, 가변 압축 피스톤 조립체는 복수개의 피스톤, 각 피스톤에 연결된 전환 아암, 전환 아암의 구동 부재에 연결되고 또 그 구동 부재의 축을 따라 미끄럼 이동되도록 구성된 회전 부재를 포함한다. 회전 부재가 구동 부재에 대해 이동되는 것으로 피스톤 조립체의 압축비가 변화된다.According to the invention, the variable compression piston assembly comprises a plurality of pistons, a switching arm connected to each piston, a rotating member connected to the drive member of the switch arm and configured to slide along an axis of the drive member. The compression ratio of the piston assembly changes as the rotating member is moved relative to the drive member.

본 발명의 이러한 측면에 따른 실시예는 다음과 같은 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다.Embodiments according to this aspect of the invention may include one or more of the following features.

피스톤은 양면 피스톤이다. 전환 아암은 양면 피스톤 각각의 대략 중앙에 연결된다. 회전 부재가 전환 아암에 대해 이동되는 것에 의해 양면 피스톤 각각의 압축비 및 변위 정도가 변화된다.The piston is a double sided piston. The diverting arm is connected to approximately the center of each of the double side pistons. By moving the rotating member relative to the switching arm, the compression ratio and the degree of displacement of each of the double-sided pistons change.

조립체는 2개의 피스톤을 포함하며, 회전 부재의 회전 축과 2개의 피스톤의 축은 공통면 위에 존재한다. 회전 부재는 플라이휠이다. 플라이휠에는 제어봉이 작동적으로 연결되며, 제어봉의 작동에 의해 플라이휠은 전환 아암에 대해 직선 이동된다.The assembly comprises two pistons, the axis of rotation of the rotating member and the axis of the two pistons being on a common plane. The rotating member is a flywheel. A control rod is operatively connected to the flywheel, and by operation of the control rod the flywheel is linearly moved relative to the switching arm.

예시된 특정 실시예에서, 회전 부재는 회전 부재가 피스톤의 상응하는 이동없이도 회전되어지는 위치인 제로-스트로크 위치(zero-stroke position)에 배치될 수 있도록 구성된다. 회전 부재는 제어 부재에 피봇 가능하게 장착된 피봇 부재를 구비한다. 제어 부재의 작동은 피봇 부재를 이동시켜 압축비를 변화시킨다.In the particular embodiment illustrated, the rotating member is configured such that the rotating member can be placed in a zero-stroke position, which is the position at which the rotating member is to be rotated without the corresponding movement of the piston. The rotating member has a pivot member pivotally mounted to the control member. The operation of the control member moves the pivot member to change the compression ratio.

피스톤은 그 축이 평행하거나 평행하지 않게 배열될 수 있다.The pistons can be arranged with their axes parallel or non-parallel.

전환 아암은 구동 핀에 의해 피스톤에 연결된다. 구동 부재는 회전 부재의 둘레에 인접한 회전 부재의 구멍 안으로 연장된다. 구동 부재는 회전 부재 내에 위치된 피봇 핀 안으로 연장된다. 회전 부재에는 주요 구동 샤프트가 연결된다. 구동 샤프트 축은 각 피스톤의 축에 평행하다. 전환 아암은 유니버설 조인트에 의해 지지부에 연결된다.The diverting arm is connected to the piston by a drive pin. The drive member extends into the hole of the rotating member adjacent the circumference of the rotating member. The drive member extends into a pivot pin located in the rotating member. The main drive shaft is connected to the rotating member. The drive shaft axis is parallel to the axis of each piston. The diverting arm is connected to the support by a universal joint.

다수개의 피스톤중 하나 이상은 펌프 구동을 위한 출력 펌프 피스톤이다.At least one of the plurality of pistons is an output pump piston for driving the pump.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 피스톤 조립체의 압축비를 변화시키기 위한 방법은 복수개의 피스톤, 각 피스톤에 연결된 전환 아암, 전환 아암의 구동 부재에 연결되고 또 그 구동 부재의 축에 대해 미끄럼 이동되도록 구성된 회전 부재를 마련하는 단계를 포함한다. 회전 부재는 구동 부재에 대해 이동되어 피스톤 조립체의 압축비를 변화시킨다.According to another aspect of the invention, a method for varying the compression ratio of a piston assembly comprises a plurality of pistons, a switching arm connected to each piston, a rotation connected to the drive member of the switch arm and configured to slide about an axis of the drive member. Providing a member. The rotating member is moved relative to the drive member to change the compression ratio of the piston assembly.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 피스톤 조립체의 효율을 증진시키기 위한 방법은 다수의 양면 피스톤, 각 양면 피스톤의 대략 중앙에 연결된 전환 아암, 전환 아암의 구동 부재에 연결되고 또 그 구동 부재에 대해 미끄럼 이동되도록 구성된 회전 부재를 마련하는 단계를 포함한다. 회전 부재는 구동 부재에 대해 이동되어 양면 피스톤 조립체의 압축비 및 변위 정도를 변화시킨다.According to another aspect of the present invention, a method for enhancing the efficiency of a piston assembly comprises a plurality of double side pistons, a diverting arm connected about the center of each double side piston, a drive member connected to the drive member and sliding with respect to the drive member. Providing a rotating member configured to be. The rotating member is moved relative to the drive member to change the compression ratio and the degree of displacement of the double side piston assembly.

도 1은 본 발명의 4-피스톤 엔진(10)을 나타낸 도면이다. 엔진(10)은 2개의 실린더(11; 도 3 참조, 12)를 구비한다. 각 실린더(11)(12)는 양면 피스톤을 내장한다. 각각의 양면 피스톤은 샤프트(14)에 의해 플라이휠(15)에 연결된 전환 아암(13)에 연결되어 있다. 전환 아암(13)은 전환 아암(13)을 상하로 이동시키는 샤프트(18)와 전환 아암(13)을 측방으로 이동시키는 샤프트(17)를 포함하는 유니버설 조인트에 의해 지지부(19)에 연결된다. 도 1에 도시된 플라이휠(15)은 그 상부가 위치 샤프트(14)에 자리하고 있다.1 shows a four-piston engine 10 of the present invention. The engine 10 has two cylinders 11 (see FIG. 3, 12). Each cylinder 11, 12 contains a double-sided piston. Each double-sided piston is connected to a switching arm 13 which is connected to the flywheel 15 by a shaft 14. The switching arm 13 is connected to the support 19 by a universal joint comprising a shaft 18 for moving the switching arm 13 up and down and a shaft 17 for moving the switching arm 13 laterally. The flywheel 15 shown in FIG. 1 has its upper part positioned on the position shaft 14.

도 2에 도시된 엔진에서 샤프트(14)는 플라이휠(15)의 회전으로 플라이휠(15)의 바닥에 위치되어 있다. 전환 아암(13)은 샤프트(18)에서 아래로 피봇되어 있다.In the engine shown in FIG. 2, the shaft 14 is located at the bottom of the flywheel 15 by the rotation of the flywheel 15. The diverting arm 13 is pivoted down in the shaft 18.

도 3 내지 도 6은 4곳의 위치에 있는 전환 아암(13)과 90°의 증분으로 플라이휠(15)을 이동시키는 샤프트를 도시한 평면도이다. 도 3은 샤프트(14)가 도 3a에 도시된 위치에 자리하고 있는 플라이휠(15)을 도시한다. 피스톤(1)이 작동되어 실린더(11)의 중간쪽으로 이동되면, 전환 아암(13)이 유니버설 조인트(16)에서 피봇되어 플라이휠(15)을 도 2에 도시된 위치로 회전시키게 된다. 샤프트(14)는 도 4a에 도시된 위치에 자리할 것이다. 피스톤(4)이 작동되면, 전환 아암(13)은 도 5에 도시된 위치로 이동될 것이다. 플라이휠(15)과 샤프트(14)는 도 5a에 도시된 위치에 자리할 것이다. 다음 피스톤(2)이 작동되면, 전환 아암(13)은 도 6에 도시된 위치로 이동될 것이다. 플라이휠(15)과 샤프트(14)는 도 6a에 도시된 위치에 있을 것이다. 피스톤(3)이 작동되면, 전환 아암(13)과 플라이휠(15)은 도 3 및 도 3a에 도시된 원래 위치로 복귀할 것이다.3 to 6 are plan views showing the switching arm 13 in four positions and the shaft for moving the flywheel 15 in 90 ° increments. FIG. 3 shows the flywheel 15 with the shaft 14 in the position shown in FIG. 3A. When the piston 1 is actuated and moved towards the middle of the cylinder 11, the changeover arm 13 is pivoted at the universal joint 16 to rotate the flywheel 15 to the position shown in FIG. 2. The shaft 14 will be in the position shown in FIG. 4A. When the piston 4 is actuated, the switching arm 13 will move to the position shown in FIG. 5. Flywheel 15 and shaft 14 will be in the position shown in FIG. 5A. When the next piston 2 is actuated, the switching arm 13 will move to the position shown in FIG. 6. Flywheel 15 and shaft 14 will be in the position shown in FIG. 6A. When the piston 3 is actuated, the switching arm 13 and the flywheel 15 will return to their original positions shown in FIGS. 3 and 3a.

피스톤들이 작동시, 전환 아암은 그 피스톤들의 이동에 따라 전후로 이동될 것이다. 전환 아암(13)은 유니버설 조인트(16)와 그리고 샤프트(14)를 통해 플라이휠(15)에 연결되어 있기 때문에, 플라이휠(15)의 회전을 통해 피스톤의 직선 동작이 회전 동작으로 전환된다.When the pistons are in operation, the switching arm will move back and forth as the pistons move. Since the switching arm 13 is connected to the flywheel 15 via the universal joint 16 and the shaft 14, the linear motion of the piston is converted to the rotational motion through the rotation of the flywheel 15.

도 7은 본 발명에 따른 4-양면 피스톤, 8기통 엔진의 실시예를 도시한 평면도이다. 실제적으로 4개의 실린더만이 존재하지만, 각 실린더 내에 양면 피스톤이 자리하고 있어서, 엔진은 8기통 엔진과 동등하다. 두개의 실린더(32,33)가 도시되어 있는데, 실린더(31)는 각기 피스톤 링(32a,33a)을 갖는 양면 피스톤(32,33)을 구비한다. 피스톤(32,33)은 그 피스톤(32,33)과 슬리브 베어링(55) 내의 구멍(55a) 안으로 연장하는 피스톤 아암(54a)에 의해 전환 아암(60)(도 8 참조)에 연결된다. 마찬가지로, 피스톤(47,49)은 실린더(46) 내에서 피스톤 아암(54b)에 의해 전환 아암(60)에 연결된다.7 is a plan view showing an embodiment of a four-sided piston, eight-cylinder engine according to the present invention. In practice there are only four cylinders, but since there are double-sided pistons in each cylinder, the engine is equivalent to an eight cylinder engine. Two cylinders 32 and 33 are shown, with the cylinder 31 having double-sided pistons 32 and 33 having piston rings 32a and 33a respectively. The pistons 32, 33 are connected to the switching arm 60 (see FIG. 8) by the pistons 32, 33 and a piston arm 54a extending into the hole 55a in the sleeve bearing 55. Likewise, pistons 47 and 49 are connected to switching arm 60 by piston arm 54b in cylinder 46.

실린더(31)의 각 단부는 로커(rocker) 아암과 스파크 플러그에 의해 조절되는 유입 밸브 및 유출 밸브를 구비한다. 피스톤 단부(32)는 로커 아암(35a,35b)과 스파크 플러그(41)를 구비하며, 다른 피스톤 단부(33)는 로커 아암(34b,34b)과 스파크 플러그(41)를 구비한다. 각 피스톤은 밸브, 로커 아암 및 스파크 플러그 세트와 결합되어 있다. 스파크 플러그의 작동 및 유입 밸브와 배출 밸브의 개폐 시기는 풀리(50a)에 연결된 타이밍 벨트(51)에 의해 제어된다. 풀리(50a)는 플라이휠(69)로 동작되는 출력 샤프트(53)에 의해 회전되는 샤프트(63)(도 8 참조)를 통해 기어(64)에 부착된다. 벨트(50a)는 또한 분배기(38)에 연결된 기어(39)와 풀리(50b)를 회전시킨다. 기어(39,40)는 로커 아암(34,35) 및 다른 도시되지 않은 로커 아암에 부착된 푸쉬 로드를 연계 작동시키는 캠 샤프트(75)(도 8 참조)에 부착된다.Each end of the cylinder 31 has an inlet valve and an outlet valve controlled by a rocker arm and a spark plug. The piston end 32 has rocker arms 35a and 35b and a spark plug 41, while the other piston end 33 has rocker arms 34b and 34b and a spark plug 41. Each piston is associated with a valve, rocker arm and spark plug set. The operation of the spark plug and the opening and closing timing of the inlet valve and the discharge valve are controlled by the timing belt 51 connected to the pulley 50a. Pulley 50a is attached to gear 64 via shaft 63 (see FIG. 8) that is rotated by output shaft 53 operated by flywheel 69. Belt 50a also rotates gear 39 and pulley 50b connected to dispenser 38. Gears 39 and 40 are attached to camshaft 75 (see FIG. 8) which engages in push rods attached to rocker arms 34 and 35 and other rocker arms not shown.

도시된 바로 배출 매니폴드(48,56)는 실린더(46,31)에 각기 부착되어 있다. 각각의 배출 매니폴드는 4개의 배출 포트에 부착되어 있다.The illustrated outlet manifolds 48, 56 are attached to the cylinders 46, 31, respectively. Each outlet manifold is attached to four outlet ports.

도 8은 일측을 제거한 상태로 도 7의 8-8 구역을 따라 취한 엔진(30)의 측면도이다. 전환 아암(60)은 그 아암을 상하로 이동시키는(도 8 참조) 핀(72)과 아암을 측방으로 이동시키는 핀(71)에 의해 지지부(70) 상에 설치된다. 전환 아암(60)은 측방에서의 이동은 물론 상하로 이동 가능하기 때문에, 플라이휠(69)은 샤프트(61)에 의해 원형 경로로 구동될 수 있게 된다. 4개의 연결 피스톤 아암[도 8에 도시된 피스톤 아암(54b,54d)]은 4개의 양면 피스톤에 의해 핀(71) 둘레로 요동되게 구동된다. 플라이휠(69) 내의 샤프트(61)의 단부는 연결 아암이 전후로 이동될 때 전환 아암이 상하로 이동될 수 있게 한다. 플라이휠(69)은 일측면에 기어 이빨(69a)을 구비하며, 그 기어 이빨은 시동 모터(100)(도 11 참조)로 플라이휠(69)을 회전시키는데 이용되어 엔진을 시동시킨다.8 is a side view of the engine 30 taken along section 8-8 of FIG. 7 with one side removed. The switching arm 60 is provided on the support part 70 by the pin 72 which moves the arm up and down (refer FIG. 8), and the pin 71 which moves the arm laterally. Since the switching arm 60 is movable up and down as well as moving laterally, the flywheel 69 can be driven in a circular path by the shaft 61. Four connecting piston arms (piston arms 54b and 54d shown in FIG. 8) are driven to swing around pin 71 by four double-sided pistons. The end of the shaft 61 in the flywheel 69 allows the switching arm to move up and down when the connecting arm is moved back and forth. The flywheel 69 has gear teeth 69a on one side, which is used to rotate the flywheel 69 with the starter motor 100 (see FIG. 11) to start the engine.

플라이휠(69)과 그에 연결된 구동 샤프트(68)의 회전에 의해 기어(65)가 회전되며, 그 회전에 따라 다른 기어(64,66)가 회전된다. 기어(64)는 풀리(50a)를 회전시키는 샤프트(63)에 장착된다. 풀리(50a)는 벨트(51)에 장착된다. 벨트(51)는 풀리(50b)와 기어(39,40)(도 7 참조)를 회전시킨다. 캠 샤프트(75)는 일단부측에 캠(88-91)을 다른 단부측에 캠(84-87)을 구비한다. 캠(88,90)은 푸쉬 로드(76,77)를 각기 작동시킨다. 캠(89,91)은 푸쉬 로드(93,94)를 각기 작동시킨다. 캠(84,86)은 푸쉬 로드(95,96)를 각기 작동시키며, 캠(85,87)은 푸쉬 로드(78,79)를 각기 작동시킨다. 푸쉬 로드(77,76,93,94,95,96,78,79)는 피스톤 위쪽의 실린더의 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개폐에 사용된다. 절개된 상태의 엔진 좌측에는 동일하지만 반대측의 밸브 구동 기구가 포함된다.The gear 65 is rotated by the rotation of the flywheel 69 and the drive shaft 68 connected thereto, and the other gears 64 and 66 are rotated according to the rotation. The gear 64 is mounted to the shaft 63 for rotating the pulley 50a. The pulley 50a is attached to the belt 51. The belt 51 rotates the pulley 50b and the gears 39 and 40 (see FIG. 7). The cam shaft 75 has cams 88-91 on one end side and cams 84-87 on the other end side. Cams 88 and 90 actuate push rods 76 and 77 respectively. Cams 89 and 91 actuate push rods 93 and 94 respectively. Cams 84 and 86 operate push rods 95 and 96, respectively, and cams 85 and 87 operate push rods 78 and 79, respectively. The push rods 77, 76, 93, 94, 95, 96, 78 and 79 are used to open and close the intake and exhaust valves of the cylinder above the piston. The left side of the engine in the disassembled state includes the same but opposite valve drive mechanism.

구동 샤프트(68)상에서 기어(65)에 의해 회전되는 기어(66)는 예컨대, 엔진 냉각 시스템(도시 생략)에 사용되는 물펌프 또는 오일 펌프와 같은 펌프(67)를 회전시킨다.Gear 66, rotated by gear 65 on drive shaft 68, rotates pump 67, such as a water pump or oil pump, for example, used in an engine cooling system (not shown).

도 9는 실린더와 양면 피스톤의 상대 위치를 보여주는 엔진(30)의 후방면도이다. 피스톤(32,33)은 점선으로 표시되어 있으며 리프트 아암(35a,35b) 아래에 각기 배치된 밸브(35c,35d)를 구비한다. 벨트(51)와 풀리(50b)는 분배기(38) 아래에 도시되어 있다. 전환 아암(60)과 4개의 피스톤 아암(54a,54b,54c,54d)중 2개의 피스톤 아암(54c,54d)은 피스톤(32-33,32a-33a,47-49,47a-49a) 내에 도시되어 있다.9 is a rear side view of the engine 30 showing the relative positions of the cylinder and the double-sided piston. The pistons 32 and 33 are indicated by dashed lines and have valves 35c and 35d respectively disposed under the lift arms 35a and 35b. Belt 51 and pulley 50b are shown under dispenser 38. Two piston arms 54c, 54d of the shifting arm 60 and four piston arms 54a, 54b, 54c, 54d are shown in the pistons 32-33, 32a-33a, 47-49, 47a-49a. It is.

도 10은 배기 매니폴트(56), 흡기 매니폴드(56a) 및 기화기(56c)를 보여주는 엔진(30)의 측면도이다. 타이밍 벨트(51)를 포함하는 풀리(50a,50b)도 역시 도시되어 있다.FIG. 10 is a side view of the engine 30 showing the exhaust manifold 56, the intake manifold 56a and the carburetor 56c. Pulleys 50a and 50b including timing belts 51 are also shown.

도 11은 실린더와 양면 피스톤(32-33,32a-33a,47-49,47a-49a)의 상대 위치를 보여주는 엔진(30)의 전방 단부도이며, 상기 피스톤 내에 4개의 피스톤 아암(54a,54b,54c,54d)이 배치되어 있다. 샤프트(53) 아래에 펌프(67)가 도시되어 있으며, 엔진(30) 상부에 풀리(50a)와 타이밍 벨트(51)가 도시되어 있다. 시동기(100)의 기어(101)는 플라이휠(69)의 기어 이빨(69a)과 맞물려 있다.FIG. 11 is a front end view of the engine 30 showing the relative positions of the cylinder and the double-sided pistons 32-33, 32a-33a, 47-49, 47a-49a, with four piston arms 54a, 54b in the piston. 54c and 54d are disposed. A pump 67 is shown below the shaft 53 and a pulley 50a and a timing belt 51 are shown above the engine 30. The gear 101 of the starter 100 meshes with the gear teeth 69a of the flywheel 69.

본 발명의 특징은 엔진의 주행중에 엔진에 대한 압축비를 변화시킬 수 있다는 점이다. 플라이휠(69)에 설치된 아암(61)의 단부는 아암(61)이 플라이휠(69)로 진입하는 지점에서 원형 경로로 이동된다. 도 13을 참조하면, 아암(61)의 단부는 슬리브 베어링 볼 부시 조립체(81) 내에 위치되어 있다. 피스톤의 스트로크는 아암(61)에 의해 조절된다. 아암(61)은 샤프트(53)에 대해 약 15° 정도의 각도를 형성한다. 샤프트(53)상의 플라이휠(69)을 도 13에 도시된 바와 같이 좌측 또는 우측으로 이동시키는 것에 의해 아암(61)의 각도는 변화될 수 있고, 이에 따라 피스톤의 스트로크와 압축비가 변화된다. 플라이휠(69)의 위치는 나사부(105)에서 너트(104)를 회전시키는 것으로 변화된다. 너트(104)는 링(106b)으로 적소에 고정된 스러스트 베어링(106a)에 의해 샤프트(53)에 키이 고정된다. 도 12에 도시된 위치에서, 플라이휠(69)은 우측으로 이동되어 피스톤의 스트로크를 연장시킨다.It is a feature of the present invention that the compression ratio for the engine can be varied while the engine is running. The end of the arm 61 installed in the flywheel 69 is moved in a circular path at the point where the arm 61 enters the flywheel 69. Referring to FIG. 13, the end of the arm 61 is located in the sleeve bearing ball bush assembly 81. The stroke of the piston is adjusted by the arm 61. Arm 61 forms an angle of about 15 ° with respect to shaft 53. By moving the flywheel 69 on the shaft 53 to the left or right as shown in FIG. 13, the angle of the arm 61 can be changed, thereby changing the stroke and compression ratio of the piston. The position of the flywheel 69 is changed by rotating the nut 104 at the threaded portion 105. The nut 104 is keyed to the shaft 53 by a thrust bearing 106a fixed in place with the ring 106b. In the position shown in FIG. 12, the flywheel 69 is moved to the right to extend the stroke of the piston.

도 12는 피스톤의 스트로크를 증대시키고 고압축비를 제공하도록 우측으로 이동된 플라이휠을 도시하고 있다. 너트(105)는 우측으로 나사 삽입되어 샤프트(53)와 플라이휠(69)을 우측으로 이동시킨다. 아암(61)은 부시 조립체(80) 안으로 더욱 삽입되어 플라이휠(69)의 후면 밖으로 돌출된다.12 shows the flywheel moved to the right to increase the stroke of the piston and provide a high compression ratio. The nut 105 is screwed to the right to move the shaft 53 and flywheel 69 to the right. Arm 61 is further inserted into bush assembly 80 and protrudes out of the rear of flywheel 69.

도 13은 피스톤의 스트로크를 감소시키고 저압축비를 제공하도록 좌측으로 이동된 플라이휠을 도시하고 있다. 너트(105)는 좌측으로 나사 삽입되어 샤프트(53)와 플라이휠(69)을 좌측으로 이동시킨다. 아암(61)은 부시 조립체(80) 안으로 덜 연장된다.13 shows the flywheel moved to the left to reduce the stroke of the piston and provide a low compression ratio. The nut 105 is screwed to the left to move the shaft 53 and flywheel 69 to the left. Arm 61 extends less into bush assembly 80.

전환 아암상의 피스톤 아암은 피스톤 내에서 부시 안의 슬리브 베어링 안으로 삽입된다. 도 14는 일단부에 피스톤 링(111)을, 다른 단부에 다른 피스톤 링(112)을 갖는 양면 피스톤(110)을 도시하고 있다. 피스톤의 측면에는 슬롯(113)이 존재한다. 슬리브 베어링의 위치는 도면 부호(114)로 나타내고 있다.The piston arm on the diverting arm is inserted into the sleeve bearing in the bush in the piston. FIG. 14 shows a double-sided piston 110 having a piston ring 111 at one end and another piston ring 112 at the other end. There is a slot 113 on the side of the piston. The position of the sleeve bearing is indicated by reference numeral 114.

도 15는 슬롯(116)을 거쳐 부시(115) 내의 슬리브 베어링(117) 안으로 피스톤(110)을 관통 연장하는 피스톤 아암(116)을 도시하고 있다. 피스톤 아암(116)은 도면 부호(116a)로 지시된 제2 위치에 자리하고 있다. 2개의 피스톤 아암(116,116a)은 엔진 작동중 피스톤 아암(116)의 이동 한계를 보여주고 있다.FIG. 15 shows a piston arm 116 extending through the piston 110 through the slot 116 and into the sleeve bearing 117 in the bush 115. Piston arm 116 is located in a second position, indicated by reference numeral 116a. The two piston arms 116, 116a show the limits of movement of the piston arm 116 during engine operation.

도 16은 슬리브 베어링(117) 내의 피스톤 아암(116)을 나타낸다. 슬리브 베어링(117)은 피봇 핀(115) 내에 있다. 피스톤 아암(116)은 슬리브 베어링(117) 내에서 자유롭게 회전 가능하며, 피스톤 아암(116), 슬리브 베어링(117) 및 피봇 핀(115) 조립체와 슬리브 베어링(118a,118b)은 피스톤(110) 내에서 회전되기 때문에, 피스톤 아암(116)은 양면 피스톤(110)의 직선 동작과 피스톤 아암(116)이 부착되어 있는 전환 아암의 동작이 가능하도록 슬리브 베어링(117)의 축에 대해 축방향으로 이동될 수 있다.16 shows the piston arm 116 in the sleeve bearing 117. Sleeve bearing 117 is in pivot pin 115. The piston arm 116 is freely rotatable within the sleeve bearing 117, with the piston arm 116, sleeve bearing 117 and pivot pin 115 assembly and sleeve bearings 118a and 118b in the piston 110. As it is rotated at, the piston arm 116 can be moved axially with respect to the axis of the sleeve bearing 117 to enable the linear operation of the double-sided piston 110 and the switching arm to which the piston arm 116 is attached. Can be.

도 17은 도 1의 4기통 엔진(10)이 출력 샤프트(122)상의 4-방 로터리 밸브(123)를 이용하여 어떻게 공기 모터로서 구성될 수 있는지를 보여주는 도면이다. 실린더(1,2,3,4) 각각은 각각의 호스(131,132,133,144)를 통해 로터리 밸브(123)에 연결된다. 엔진(120)의 작동을 위한 공기의 공급은 공기 유입 포트(124)를 이용한다. 공기는 순차적으로 각 피스톤(1a,2a,3a,4a)으로 공급되어 피스톤을 실린더 내에서 전후로 이동시킨다. 공기는 실린더로부터 배출 포트(136) 밖으로 배출된다. 연결 핀(127,128)에 의해 피스톤에 장착된 전환 아암(126)은 도 1-6을 참조하여 설명한 바와 같이 이동되어 플라이휠(129)과 출력 샤프트(22)를 회전시킨다.FIG. 17 shows how the four-cylinder engine 10 of FIG. 1 can be configured as an air motor using the four-way rotary valve 123 on the output shaft 122. Each of the cylinders 1, 2, 3, and 4 is connected to the rotary valve 123 through respective hoses 131, 132, 133, and 144. The supply of air for the operation of the engine 120 uses the air inlet port 124. Air is sequentially supplied to each piston 1a, 2a, 3a, 4a to move the piston back and forth within the cylinder. Air is exhausted out of the discharge port 136 from the cylinder. The diverting arm 126 mounted to the piston by connecting pins 127 and 128 is moved as described with reference to FIGS. 1-6 to rotate the flywheel 129 and the output shaft 22.

도 18은 압축 공기나 가스가 유입 포트(124), 환형 통로(125), 통로(126), 통로(130) 및 공기 호스(131)를 거쳐 실린더(1)로 공급될 때의 위치에 있는 로터리 밸브(123)의 횡단면도이다. 로터리 밸브(123)는 하우징(123) 내의 여러 통로와 출력 샤프트(122)로 구성된다. 실린더(1)로 들어가는 압축 가스에 의해 피스톤(1a,3a)은 우측(도 18에서 보았을 때)으로 이동된다. 배출 공기는 실린더(3)로부터 라인(133)을 거쳐 챔버(134) 안을 지나 통로(135)를 통해 배출구(136)를 빠져나가도록 강제된다.18 shows a rotary in position when compressed air or gas is supplied to cylinder 1 via inlet port 124, annular passage 125, passage 126, passage 130 and air hose 131. A cross sectional view of the valve 123. The rotary valve 123 is composed of several passages in the housing 123 and the output shaft 122. The pistons 1a and 3a are moved to the right side (as seen in FIG. 18) by the compressed gas entering the cylinder 1. Exhaust air is forced from cylinder 3 through line 133 and into chamber 134 to exit outlet 136 through passage 135.

도 18a, 도 18b 및 도 18c는 밸브(23)에 대한 횡단면도로, 도 18에 도시된 바와 같이 위치될 때 밸브(23)를 따른 3곳의 위치에서의 밸브 내 공기 통로를 보여주는 도면이다.18A, 18B and 18C are cross-sectional views of the valve 23, showing the air passages within the valve in three positions along the valve 23 when positioned as shown in FIG. 18.

도 19는 압축 가스가 실린더(3)에 인가될 때 피스톤(1a,3a)의 방향이 역전되도록 180°회전된 로터리 밸브(123)를 도시하고 있다. 압축 공기는 유입 포트(124)에 유입되어 환형 통로(125), 통로(126) 및 공기 라인(133)을 통해 실린더(3)로 공급된다. 이것은 다시 실린더(1) 내의 공기가 라인(131), 챔버(130), 라인(135), 환형 챔버(137)를 통해 배출 포트(136) 밖으로 배출되도록 한다. 샤프트(122)는 피스톤(1a,3a)에 의해 완전히 좌측으로 타격될 때 반시계 방향으로 360°회전될 것이다.FIG. 19 shows the rotary valve 123 rotated 180 ° such that the direction of the pistons 1a and 3a is reversed when compressed gas is applied to the cylinder 3. Compressed air enters the inlet port 124 and is supplied to the cylinder 3 through the annular passage 125, the passage 126, and the air line 133. This in turn causes air in the cylinder 1 to exit the discharge port 136 through the line 131, the chamber 130, the line 135, and the annular chamber 137. The shaft 122 will be rotated 360 ° counterclockwise when hit by the pistons 1a, 3a completely to the left.

피스톤 동작에 대한 공기 엔진 및 밸브(123)의 작동을 보여주기 위해 도면에는 피스톤(1a,3a)만을 도시하였다. 피스톤(2a,4a)의 작동은 그 360°주기가 90°의 샤프트 회전에서 시작되고, 270°에서 역전되며, 다시 90°에서 그 주기가 완료되는 것을 제외하고 작용이 동일하다. 파워 스트로크는 매 90°회전시에 발생한다.Only the pistons 1a and 3a are shown in the figures to show the operation of the air engine and the valve 123 for piston operation. The operation of the pistons 2a and 4a is the same except that the 360 ° cycle starts at 90 ° shaft rotation, reverses at 270 ° and again at 90 ° completes the cycle. Power strokes occur every 90 ° of rotation.

도 19a, 도 19b 및 도 19c는 밸브(123)에 대한 횡단면도로, 도 19에 도시된 바와 같이 위치된 경우의 밸브(123)를 따른 3곳의 위치에서의 밸브의 공기 통로를 보여주는 도면이다.19A, 19B and 19C are cross-sectional views of the valve 123 showing the air passages of the valve in three positions along the valve 123 when positioned as shown in FIG. 19.

도 17의 공기 엔진을 동작시키는 작동 원리는 역전될 수 있으며, 도 17의 엔진(120)은 공기 또는 가스 압축기나 펌프로서 사용될 수 있다. 회전 동력을 샤프트(122)에 인가하는 것으로 엔진(10)을 시계 방향으로 회전시키는 것에 의해 배출 포트(136)는 공기를 실린더 안으로 흡입하게 되며, 포트(124)는 예컨대, 공기 용구를 구동시키는데 이용되거나 공기 탱크에 저장될 수 있는 공기를 공급하게 된다.The operating principle of operating the air engine of FIG. 17 may be reversed, and the engine 120 of FIG. 17 may be used as an air or gas compressor or pump. By rotating the engine 10 clockwise by applying rotational power to the shaft 122, the exhaust port 136 draws air into the cylinder, and the port 124 is used to drive an air tool, for example. Or supply air that can be stored in an air tank.

전술한 실시예에서, 실린더는 서로 평행한 것으로 도시되어 있다. 그러나, 실린더들이 평행할 필요는 없다. 도 20은 도 1-6의 실시예와 유사한 실시예를 도시하고 있는데, 실린더(150,151)는 서로 평행하지 않다. 피스톤 아암(152,153)은 유니버설 조인트(160)에 의해 구동 아암(154)에 대해 90°이외의 각도로 배치될 수 있다. 실린더들이 서로 평행하지 않더라도, 엔진은 기능적으로 동일하다.In the above embodiment, the cylinders are shown to be parallel to each other. However, the cylinders need not be parallel. FIG. 20 illustrates an embodiment similar to the embodiment of FIGS. 1-6, wherein the cylinders 150 and 151 are not parallel to each other. Piston arms 152 and 153 may be disposed by universal joint 160 at an angle other than 90 ° with respect to drive arm 154. Although the cylinders are not parallel to each other, the engine is functionally identical.

도 1-6의 엔진에 대한 또 다른 변형도 가능하다. 도 21에 도시된 이 실시예는 단일 단부의 피스톤을 구비할 수 있다. 피스톤(1a,2a)은 구동 아암(171,172)에 의해 유니버설 조인트(170)에, 그리고 구동 아암(174)에 의해 플라이휠(173)에 연결된다. 기본적인 차이점은 플라이휠(173)을 360°회전시키기 위한 피스톤의 스트로크 횟수이다.Still other variations of the engine of FIGS. 1-6 are possible. This embodiment shown in FIG. 21 may have a single end piston. Pistons 1a and 2a are connected to universal joint 170 by drive arms 171 and 172 and to flywheel 173 by drive arm 174. The basic difference is the number of strokes of the piston to rotate the flywheel 173 360 degrees.

도 22를 참조하면, 가변 스트로크를 갖는 각 양면 피스톤(306,308)을 각기 내장하고 있는 실린더(302,304)를 포함하는 2기통 피스톤 조립체(300)가 도시되어 있다. 피스톤 조립체(300)는 통상의 4기통 엔진과 동일한 수치의 동력 스트로크/회전값을 갖는다. 양면 피스톤(306,308) 각각은 구동 핀(312,314) 각각에 의해 전환 아암(310)에 연결된다. 전환 아암(310)은 예컨대, 유니버설 조인트(318)(U-조인트), 등속 조인트 또는 구체 베어링 등에 의해 지지부(316)에 설치된다. 전환 아암(310)으로부터 연장되는 구동 아암(320)은 플라이휠(322)과 같은 회전 부재에 연결된다.Referring to FIG. 22, there is shown a two-cylinder piston assembly 300 comprising cylinders 302 and 304, each containing a respective double-sided piston 306 and 308 having a variable stroke. The piston assembly 300 has the same power stroke / rotation value as a conventional four cylinder engine. Each of the double-sided pistons 306, 308 is connected to the switching arm 310 by drive pins 312, 314, respectively. The switching arm 310 is installed on the support 316 by, for example, a universal joint 318 (U-joint), a constant velocity joint or a spherical bearing or the like. Drive arm 320 extending from the diverting arm 310 is connected to a rotating member such as a flywheel 322.

전환 아암(310)은 피스톤(306,308)의 직선 동작을 플라이휠(322)의 회전 동작으로 전달한다. 플라이휠(322)의 축(A)은 피스톤(306,308)의 축(B,C)과 평행하여(도 20에서 처럼 축(A)은 평행하지 않을 수도 있다.), 축방향 또는 배럴형의 엔진, 펌프 또는 콤프레서를 형성한다. U-조인트(318)는 축(A)에 중심 정렬된다. 도 28a에 도시된 바와 같이, 피스톤(306,308)은 공통면(D)을 따라 놓여진 축(A,B,C)과 180°이격되어 있어서 평면형 피스톤 조립체를 형성한다.The diverting arm 310 transmits the linear motion of the pistons 306 and 308 to the rotational motion of the flywheel 322. The axis A of the flywheel 322 is parallel to the axes B and C of the pistons 306 and 308 (the axis A may not be parallel as in FIG. 20), the axial or barrel type engine, Form a pump or compressor. U-joint 318 is center aligned with axis A. As shown in FIG. 28A, the pistons 306, 308 are spaced 180 degrees apart from the axes A, B, and C along the common surface D to form a planar piston assembly.

도 22 및 도 23을 참조하면, 실린더(302,304) 각각은 조립체 케이스 구조체(303)에 설치된 좌측 및 우측 실린더 절반부(301a,301b)를 포함한다. 양면 피스톤(306,308) 각각은 중앙 조인트(334,334a) 각각에 의해 결합된 2개의 피스톤(330,332;330a,332a)을 포함한다. 피스톤은 다른 길이들을 고려하더라도 동일한 길이를 갖는 것으로 도시되어 있다. 예를 들면, 조인트(334)는 중심에서 벗어나 있어서, 피스톤(330)은 다른 피스톤(332) 보다 길다. 피스톤(330a,332,330,332a)이 도 22에 도시된 위치로부터 순차적으로 작동되면, 플라이휠(322)이 화살표(333) 방향으로 보여지는 바와 같이 시계 방향으로 회전된다. 피스톤 조립체(300)는 4행정 주기의 엔진, 즉 각 피스톤이 플라이휠(332)의 2회전에 한번 작동하는 그러한 엔진이다.Referring to FIGS. 22 and 23, each of cylinders 302, 304 includes left and right cylinder halves 301a, 301b installed in assembly case structure 303. Each of the double-sided pistons 306, 308 includes two pistons 330, 332; 330a, 332a coupled by a central joint 334, 334a, respectively. The piston is shown to have the same length even considering other lengths. For example, the joint 334 is off center so that the piston 330 is longer than the other piston 332. When the pistons 330a, 332, 330, 332a are operated sequentially from the position shown in FIG. 22, the flywheel 322 is rotated clockwise as shown in the direction of the arrow 333. The piston assembly 300 is a four stroke cycle of the engine, ie such engine in which each piston operates once every two revolutions of the flywheel 332.

피스톤이 전후로 이동되면, 구동 핀(312,314)은 그 공통축(E)(화살표 335) 둘레로 자유롭게 회전되고, 중심선(B)에 대한 피스톤의 반경 방향 거리가 전환 아암(310)의 선회 각도(α)(약 ±15°)에 따라 변화되기 때문에 상기 축(E)을 따라 슬라이드 되며, 중심(F)(화살표 309) 둘레로 피봇되어야 한다. 조인트(334)는 이러한 동작의 자유도를 제공하도록 구성된다.When the piston is moved back and forth, the drive pins 312 and 314 are free to rotate about their common axis E (arrow 335), and the radial distance of the piston relative to the center line B is the turning angle α of the switching arm 310. ), It slides along the axis (E) as it changes with about ± 15 ° and should be pivoted around the center (F) (arrow 309). Joint 334 is configured to provide a degree of freedom of this movement.

조인트(334)는 구동 핀(312)을 수용하기 위한 슬롯(340)(도 23a 참조)과, 슬리브 베어링(338)을 내장하는 슬롯(340)에 수직한 구멍(336)을 형성한다. 슬리브 베어링(338) 내에는 실린더(341)가 배치되어, 그 베어링 내에서 회전된다. 슬리브 베어링(338)은 슬롯(340)에 정렬되고 그 슬롯과 유사한 형상인 측면 슬롯(342)을 형성한다. 실린더(341)는 관통공(344)을 형성한다. 구동 핀(312)은 슬롯(342)과 관통공(344) 내에 수용된다. 실린더(341)의 관통공(344) 내에 추가의 슬리브 베어링(346)이 위치된다. 슬롯(340,342)과 슬리브 베어링(338)의 조합으로 구동 핀(312)은 화살표(309)를 따라 이동될 수 있다. 슬리브 베어링(346)은 구동 핀(312)이 그 축(E)을 중심으로 회전되고 또 그 축(E)을 따라 미끄럼 이동될 수 있게 한다.The joint 334 defines a slot 340 (see FIG. 23A) for receiving the drive pin 312 and a hole 336 perpendicular to the slot 340 that houses the sleeve bearing 338. In the sleeve bearing 338, a cylinder 341 is disposed and rotated in the bearing. Sleeve bearing 338 forms a side slot 342 that is aligned with slot 340 and is similar in shape to that slot. The cylinder 341 forms the through hole 344. Drive pin 312 is received in slot 342 and through hole 344. An additional sleeve bearing 346 is located in the through hole 344 of the cylinder 341. The combination of the slots 340, 342 and the sleeve bearing 338 can move the drive pin 312 along the arrow 309. Sleeve bearing 346 allows drive pin 312 to rotate about its axis E and slide along that axis E. As shown in FIG.

피스톤 조립체의 2개의 실린더가 180°이외의 각도로 이격되도록 구성되거나 2개 이상의 실린더가 채용된 경우, 실린더(341)가 슬리브 베어링(338) 내에서 화살표(350) 방향으로 이동되는 것에 의해, 피스톤이 이후 설명되는 8자형 동작을 겪게 될 때 그 피스톤의 구속을 방지하는데 필요한 동작의 추가적인 자유도가 얻어진다. 슬롯(340)은 핀의 8자형 동작이 허용될 수 있는 공차의 크기로 제공되어야 한다.When the two cylinders of the piston assembly are configured to be spaced at an angle other than 180 ° or when two or more cylinders are employed, the cylinder 341 is moved in the direction of the arrow 350 within the sleeve bearing 338, thereby When subjected to the eight-shaped operation described later, additional degrees of freedom of movement are obtained to prevent the piston from restraining. Slot 340 should be provided with a size that allows tolerance for the eight-shaped operation of the pin.

도 24 및 도 24a를 참조하면, U-조인트(318)는 중심 피봇(352)(구동 핀의 축(E)은 그 중심(352)을 통과한다.)을 형성하며, 수직 핀(354) 및 수평 핀(356)을 포함한다. 전환 아암(310)은 화살표(358)를 따라 핀(354) 둘레로 선회되며, 화살표(360)를 따라 핀(356) 둘레로 선회될 수 있다.Referring to FIGS. 24 and 24A, the U-joint 318 forms a center pivot 352 (the axis E of the drive pin passes through its center 352), and the vertical pin 354 and A horizontal pin 356. The transition arm 310 is pivoted around the pin 354 along the arrow 358, and can be pivoted around the pin 356 along the arrow 360.

도 25, 도 25a 및 도 25b를 참조하면, 전환 아암(310)을 플라이휠(322)에 연결하는 구체 베어링의 대체예로서, 구동 아암(320)은 플라이휠에 설치된 원통형 피봇 핀(370) 내에 수용되는데, 플라이휠은 그 중심(372)으로부터 반경 방향으로 약 2,125 인치 정도 편의되어 전환 아암이 소망의 선회 각도(α)( 도 22 참조)를 얻을 수 있게 한다.25, 25A and 25B, as an alternative to the sphere bearing connecting the diverting arm 310 to the flywheel 322, the drive arm 320 is received in a cylindrical pivot pin 370 mounted to the flywheel. The flywheel is biased about 2,125 inches radially from its center 372 to allow the switching arm to achieve the desired turning angle α (see FIG. 22).

피봇 핀(370)은 구동 아암(320)을 수용하기 위한 관통공(374)을 구비한다. 그 관통공(374) 내에는 슬리브 베어링(376)이 있어서 구동 아암(320)용 베어링 면이 제공된다. 피봇 핀(370)은 각 슬리브 베어링(382,384) 내에 위치된 원통형 연장부(378,380)를 구비한다. 플라이휠이 구동 아암(320)을 따라 축방향으로 이동되어 선회 각도(α)가 변화되고, 따라서 후술하는 바와 같이 조립체의 압축비가 변화되면, 피봇 핀(370)은 슬리브 베어링(382,384) 내에서 회전되어 구동 아암(320)과의 정렬을 유지한다. 스러스트 베어링(388,390)을 통해 비틀림 힘이 전달되며, 스러스트 베어링중 하나 또는 다른 하나는 화살표(386)를 따른 플라이휠의 회전 방향에 의존하여 하중을 지지한다.Pivot pin 370 has a through hole 374 for receiving drive arm 320. Within the through hole 374 there is a sleeve bearing 376 providing a bearing face for the drive arm 320. Pivot pin 370 has cylindrical extensions 378 and 380 located within each sleeve bearing 382 and 384. When the flywheel is moved axially along the drive arm 320 to change the pivot angle α and thus the compression ratio of the assembly as described below, the pivot pin 370 is rotated within the sleeve bearings 382 and 384. Maintain alignment with drive arm 320. Torsional forces are transmitted through thrust bearings 388 and 390, one or the other of which support the load depending on the direction of rotation of the flywheel along arrow 386.

도 26을 참조하면, 피스톤 조립체(300)의 변위와 압축을 변화시키기 위해, 샤프트(400)의 회전을 통해 축(A)을 따른 플라이휠(322)의 축방향 위치를 변화시킨다. 샤프트(400)에는 스프로킷(410)이 설치되어 샤프트(400)와 함께 회전된다. 스프로킷(410)에는 롤러 체인(413)을 통해 제2 스프로킷(412)이 연결된다. 스프로킷(412)은 나사형의 회전 배럴(414)에 설치된다. 배럴(414)의 나사부(416)는 고정된 외부 배럴(420)의 나사부(418)에 접촉된다. 화살표(401)를 따른 샤프트(400)의 회전과 그에 따른 스프로킷(410,412)의 회전은 배럴(414)의 회전을 야기한다. 외부 배럴(420)은 고정되어 있기 때문에, 배럴(414)은 회전에 의해 축(A)을 따라 화살표(403) 방향으로 직선 이동된다. 배럴(414)은 칼라(422)와 기어(424) 사이에 위치되며, 칼라와 기어 모두는 주요 구동 샤프트(408)에 고정되어 있다. 구동 샤프트(408)는 다시 플라이휠(322)에 고정되어 있다. 따라서, 축(A)을 따른 배럴(414)의 이동은 축(A)을 따른 플라이휠(322)의 직선 이동으로 전환된다. 이로부터 플라이휠(322)은 전환 아암(310)의 구동 아암(320)의 축(H)을 따라 미끄럼 이동되어 각도(β)가 변화되고 그에 따라 피스톤의 스트로크가 변화된다. 스러스트 베어링(430)은 배렁(414)의 양 단부에 위치되며, 슬리브 베어링(432)은 배럴(414)과 샤프트(408) 사이에 위치된다.Referring to FIG. 26, to change the displacement and compression of the piston assembly 300, the axial position of the flywheel 322 along the axis A is changed through the rotation of the shaft 400. The shaft 400 is provided with a sprocket 410 is rotated together with the shaft 400. The second sprocket 412 is connected to the sprocket 410 through the roller chain 413. The sprocket 412 is installed in the threaded rotating barrel 414. The threaded portion 416 of the barrel 414 is in contact with the threaded portion 418 of the fixed outer barrel 420. Rotation of the shaft 400 along the arrow 401 and thus rotation of the sprockets 410, 412 causes the barrel 414 to rotate. Since the outer barrel 420 is fixed, the barrel 414 is linearly moved along the axis A in the direction of the arrow 403 by rotation. The barrel 414 is located between the collar 422 and the gear 424, both of which are fixed to the main drive shaft 408. Drive shaft 408 is again secured to flywheel 322. Thus, the movement of the barrel 414 along the axis A is converted to the linear movement of the flywheel 322 along the axis A. From this the flywheel 322 is slid along the axis H of the drive arm 320 of the switching arm 310 such that the angle β changes and thus the stroke of the piston changes. The thrust bearing 430 is located at both ends of the hollow 414, and the sleeve bearing 432 is located between the barrel 414 and the shaft 408.

스프로킷(410,412)의 정렬을 유지하기 위해, 샤프트(400)는 영역(402)에 나사 삽입되고 조립체 케이스 구조체(303)의 크로스 바아(406)의 나사형 구멍(404) 내에 수용된다. 스프로킷(410)에 대한 스프로킷(412)의 기어 이빨 수 비율은 예컨대, 4:1이다. 그러므로, 샤프트(400)는 배럴(414)이 일회전시 4회전해야 한다. 정렬을 유지하기 위해, 나사형 영역(402)은 배럴 나선부(416) 1인치당 4배의 나선부를 가져야 하는데, 예컨대, 나사부 영역(416)이 인치당 32개의 나선부를 가지면 배럴의 나선부(416)는 인치당 8개의 나선부를 가진다.To maintain alignment of the sprockets 410 and 412, the shaft 400 is screwed into the region 402 and received in the threaded hole 404 of the cross bar 406 of the assembly case structure 303. The gear tooth number ratio of the sprocket 412 to the sprocket 410 is for example 4: 1. Therefore, the shaft 400 should make four revolutions of the barrel 414 in one revolution. To maintain alignment, threaded region 402 should have four times the helix per inch of barrel helix 416, eg, if helix region 416 has 32 helixes per inch, helix 416 of the barrel. Has eight helices per inch.

플라이휠이 도26에서 보았을 때 우측으로 이동되면, 피스톤의 스트로크가 증가되며, 그에 따라 압축비가 증진된다. 플라이휠이 좌측으로 이동되면, 스트로크와 압축비가 감소된다. 스트로크의 변화에 의한 다른 장점은 각 피스톤의 변위 정도와 그에 따른 엔진의 변위 정도가 변화된다는 것이다. 내연 기관의 마력은 엔진의 변위와 밀접한 관계를 가진다. 예를 들면, 2기통형의 평형 엔진에서, 압축비가 6:1에서 12:1로 상승되면 약 20% 정도 변위가 증가된다. 이로부터 단지 변위 증가에 기인하여 약 20% 이상의 마력이 증대된다. 압축비의 증가는 또한 일 포인트 당 약 5%의 비율로 마력을 증가시키거나 약 25%의 마력 증가를 야기한다. 마력이 일정하게 유지되고 압축비가 6:1에서 12:1로 증가되면, 연료 소비는 약 25% 감소될 것이다.When the flywheel is moved to the right as seen in Fig. 26, the stroke of the piston is increased, thereby increasing the compression ratio. When the flywheel is moved to the left, the stroke and compression ratios are reduced. Another advantage of the change in stroke is that the degree of displacement of each piston and thus the degree of displacement of the engine changes. The horsepower of the internal combustion engine is closely related to the displacement of the engine. For example, in a two-cylinder balanced engine, the displacement increases by about 20% when the compression ratio rises from 6: 1 to 12: 1. This results in an increase in horsepower of about 20% or more just due to increased displacement. Increasing the compression ratio also increases horsepower at a rate of about 5% per point or results in an increase in horsepower of about 25%. If horsepower remains constant and the compression ratio increases from 6: 1 to 12: 1, fuel consumption will decrease by about 25%.

조립체(300)가 엔진으로서 기능될 때 볼 수 있는 큰 원심력에 견딜 수 있도록 플라이휠은 충분한 강도를 갖는다. 플라이휠의 위치와 그에 따른 피스톤 조립체의 압축비는 피스톤 조립체가 주행하는 동안 변화될 수 있다.The flywheel has sufficient strength to withstand the large centrifugal forces seen when the assembly 300 functions as an engine. The position of the flywheel and thus the compression ratio of the piston assembly can be varied while the piston assembly is traveling.

피스톤 조립체(300)는 압력 윤활 시스템을 포함한다. 압력은 과압(過壓)을 방지하는 압력 릴리프 밸브를 갖는 엔진 구동식 포지티브 변위 펌프(도시 생략)에 의해 제공된다. 구동 샤프트(408)의 베어링(430,432)과, 구동 아암(320)과 플라이휠(322)의 계면은 포트(433)(도 26 참조)를 통해 윤활된다.Piston assembly 300 includes a pressure lubrication system. The pressure is provided by an engine driven positive displacement pump (not shown) having a pressure relief valve that prevents overpressure. The bearings 430 and 432 of the drive shaft 408 and the interface between the drive arm 320 and the flywheel 322 are lubricated through the port 433 (see FIG. 26).

도 27을 참조하면, U-조인트(318), 피스톤 핀 조인트(306,308) 및 실린더 벽의 윤활을 위해, 오일 펌프의 압력하의 오일이 고정된 U-조인트 브라켓을 통해 수직 피봇 핀(354)의 상부 및 하부 단부로 공급된다. 오일 포트(450,452)는 수직 핀으로부터 전환 아암의 각 구멍(454,456)으로 연장된다. 도 27a에 도시된 바와 같이, 핀(312,314) 각각은 관통 보어(458)를 형성한다. 각각의 관통 보어(458)는 구멍(454,456)중 하나와 유체 연통된다. 도 23에 도시된 바와 같이, 각 핀에 있는 구멍(460,462)은 슬롯(461)과 포트(463), 슬리브 베어링(338)을 통해 각 피스톤의 챔버(465)로 연결된다. 여러개의 오일 라인(464)이 이들 챔버로부터 뻗어나와 각 피스톤의 스커트(466)로 연결됨으로써, 실린더 벽과 피스톤 링(467)을 윤활시킨다. 마찬가지로 챔버로부터 연장되는 오리피스는 오일을 직접 각 피스톤의 상부 내측으로 분출시켜 냉각을 행한다.Referring to FIG. 27, for lubrication of the U-joint 318, the piston pin joints 306, 308 and the cylinder wall, the top of the vertical pivot pin 354 through an oil-fixed U-joint bracket under the pressure of the oil pump. And a lower end. Oil ports 450 and 452 extend from the vertical pins to respective holes 454 and 456 of the transition arm. As shown in FIG. 27A, each of the fins 312 and 314 forms a through bore 458. Each through bore 458 is in fluid communication with one of the holes 454, 456. As shown in FIG. 23, holes 460 and 462 in each pin are connected to the chamber 465 of each piston through a slot 461, a port 463, and a sleeve bearing 338. Several oil lines 464 extend from these chambers and connect to the skirt 466 of each piston, thereby lubricating the cylinder wall and the piston ring 467. Likewise, the orifice extending from the chamber cools the oil by directly ejecting the oil into the upper inside of each piston.

도 28-28c를 참조하면, 조립체(300)는 항공기 엔진(300a)으로서 이용되도록 구성되어 있으며, 그 엔진의 점화부는 피스톤 점화 플러그(도시 생략)를 전화시키는 2개의 자석 발전기(magnetos)(600)를 포함한다. 자석 발전기(600)와 시동기(starter)(602)는 주요 구동 샤프트(408)의 아래에 평행하게 설치된 하부 샤프트(608) 상의 구동 기어(604,606)(도 28c 참조) 각각에 의해 구동된다. 샤프트(608)는 엔진 전체 길이에 걸쳐 연장되며, 구동 샤프트(408)의 기어(424)(도 26 참조)에 의해 구동되며, 구동 샤프트(408)와의 기어비가 1:1이다. 자석 발전기의 기어 연결로 그 속도는 샤프트(608) 속도의 절반으로 감속된다. 시동기(602)는 엔진의 시동 토크를 충분히 주기 위해 기어 연결된다.Referring to Figures 28-28C, the assembly 300 is configured to be used as an aircraft engine 300a, with the ignition portion of the engine having two magnet generators 600 for inverting a piston spark plug (not shown). It includes. The magnet generator 600 and the starter 602 are driven by each of the drive gears 604, 606 (see FIG. 28C) on the lower shaft 608 installed in parallel below the main drive shaft 408. The shaft 608 extends over the entire length of the engine and is driven by the gear 424 (see FIG. 26) of the drive shaft 408 with a gear ratio of 1: 1 to the drive shaft 408. The gear connection of the magnet generator reduces its speed to half the speed of the shaft 608. The starter 602 is geared to give sufficient starting torque of the engine.

캠샤프트(610)는 리프터(613)를 통해 피스톤 푸쉬 로드(612)를 작동시킨다. 캠샤프트(610)는 샤프트(608)로부터 구동되는 베벨 기어(614,616)를 통해 2에서 1로 기어 다운(geared down)된다. 기어(614,616)의 중심은 U-조인트 중심(352)에 정렬되어, 다른 구성을 고려하더라도 캠샤프트가 피스톤 실린더에 중심 정렬되도록 하는 것이 바람직하다. 엔진의 중심 하부에 단일 기화기가 배치되며, 그 기화기는 4개의 실린더 흡기 밸브(도시 생략) 각각으로 연결되는 4개의 유도관(622)을 구비한다. 실린더 배출 밸브(도시 생략)를 통해 2개의 매니폴드(624) 안으로 배출이 이루어진다.The camshaft 610 actuates the piston push rod 612 via the lifter 613. Camshaft 610 is geared down from two to one through bevel gears 614 and 616 driven from shaft 608. The center of the gears 614 and 616 is preferably aligned with the U-joint center 352 so that the camshaft is centered in the piston cylinder, even considering other configurations. A single carburetor is disposed below the center of the engine, which has four induction tubes 622 connected to each of the four cylinder intake valves (not shown). Discharge is made into two manifolds 624 via a cylinder discharge valve (not shown).

엔진(300a)은 약 40 인치 정도의 길이(L), 약 21 인치의 폭(W), 약 20 인치의 높이(H)(지지부(303)를 배제한 상태)로 되어 있다.The engine 300a has a length L of about 40 inches, a width W of about 21 inches, and a height H of about 20 inches (a state in which the support portion 303 is excluded).

도 29 및 도 29a를 참조하면, 제로 스트로크 능력을 갖는 가변 압축 콤프레서 또는 펌프가 도시되어 있다. 여기에서, 플라이휠(322)은 회전 조립체(500)로 대체되어 있다. 조립체(500)는 중공 샤프트(502)와 그 샤프트(502)의 허브(508)에 핀(506)으로 선회 가능하게 연결된 피봇 아암(504)을 포함한다. 허브(508)는 구멍(510)을 형성하며, 피봇 아암(504)은 핀(506)을 수용하기 위한 구멍(512)을 형성한다. 샤프트(502) 내에는 제어봉(514)이 배치된다. 제어봉(514)은 핀(518)에 의해 봉(514)의 잔여부에 선회 가능하게 연결된 링크(516)를 포함한다. 봉(514)은 구멍(511)을 형성하며, 링크(516)는 핀(518)을 수용하기 위한 구멍(513)을 형성한다. 제어봉(514)은 그 축(z)을 따른 이동을 위해 2개의 슬리브 베어링(520)에 의해 지지된다. 링크(516)와 피봇 아암(514)은 핀(522)에 의해 연결된다. 링크(516)는 구멍(523)을 형성하며, 피봇 아암(514)은 핀(522)을 수용하기 위한 구멍(524)을 형성한다.Referring to Figures 29 and 29A, a variable compression compressor or pump with zero stroke capability is shown. Here, the flywheel 322 has been replaced with a rotating assembly 500. The assembly 500 includes a pivot arm 504 pivotally connected to the hollow shaft 502 and a pin 506 to a hub 508 of the shaft 502. Hub 508 forms a hole 510, and pivot arm 504 forms a hole 512 for receiving a pin 506. The control rod 514 is disposed in the shaft 502. Control rod 514 includes a link 516 that is pivotally connected to the remainder of rod 514 by pin 518. Rod 514 forms a hole 511, and link 516 forms a hole 513 for receiving pin 518. The control rod 514 is supported by two sleeve bearings 520 for movement along its axis z. Link 516 and pivot arm 514 are connected by pin 522. Link 516 forms a hole 523, and pivot arm 514 forms a hole 524 for receiving pin 522.

구동 아암(320)을 수용하는 도 25의 원통형 피봇 핀(370)은 피봇 아암(504) 내에 위치된다. 피봇 아암(504)은 원통형 연장부(378,380)를 수용하는 구멍(526)을 형성한다. 샤프트(502)는 회전을 위해 볼, 슬리브 또는 롤러 베어링과 같은 베어링(530)에 의해 지지된다. 풀리(532)나 또는 샤프트(502)에 설치된 기어와 같은 구동 장치에 의해 콤프레서나 펌프가 구동된다.The cylindrical pivot pin 370 of FIG. 25 that receives the drive arm 320 is located within the pivot arm 504. Pivot arm 504 defines a hole 526 that accommodates cylindrical extensions 378 and 380. The shaft 502 is supported by a bearing 530 such as a ball, sleeve or roller bearing for rotation. The compressor or the pump is driven by a driving device such as a gear provided in the pulley 532 or the shaft 502.

작동시, 피스톤에 소망의 스트로크가 얻어지도록 셋팅하기 위해, 제어봉(514)을 그 축(M)을 따라 화살표(515) 방향으로 이동시켜 피봇 아암(504)이 화살표(517)를 따라 핀(506)을 중심으로 선회되도록 함으로써, 피봇 핀(370)의 축(N)은 피봇 아암(504)이 전환 아암의 구동 아암(320)의 축(H)(도 26 참조)을 따라 미끄럼 이동될 때 축(M)(점선으로 표시됨)과의 정렬에서 벗어나도록 이동된다. 피스톤에 제로 스트로크가 얻어지길 원하는 경우, 샤프트(514)의 회전이 피스톤의 이동을 야기하지 않도록 축(M)과 축(N)은 정렬된다. 이러한 구성은 양면 피스톤과 단일 단부의 피스톤에 공히 적용된다.In operation, in order to set the piston to achieve the desired stroke, the control rod 514 is moved in the direction of the arrow 515 along its axis M such that the pivot arm 504 moves the pin 506 along the arrow 517. By pivoting about), the axis N of the pivot pin 370 is the axis when the pivot arm 504 is slid along the axis H (see FIG. 26) of the drive arm 320 of the switching arm. Is moved out of alignment with (M) (indicated by the dashed line). If a zero stroke is desired for the piston, then the axis M and axis N are aligned so that rotation of the shaft 514 does not cause the piston to move. This configuration applies to both double-sided pistons and single-ended pistons.

피스톤의 스트로크를 변화시킬 수 있는 능력은 샤프트(514)가 구동 장치(532)에 의해 일정한 속도로 주행되게 하는 한편, 펌프나 콤프레서의 출력이 필요한 만큼 연속적으로 변화될 수 있게 한다. 출력이 필요없는 경우, 피봇 아암(504)은 구동 아암의 선회없이 전환 아암(310)의 구동 아암(320) 둘레로 단지 스피닝(spinning)될 뿐이다. 출력이 필요한 경우, 샤프트(514)는 이미 전 속력으로 주행하여, 피봇 아암(504)이 제어봉(514)에 의해 축에서 편의되게 당겨질 때 지연없이 가속되는 즉각적인 스트로크가 발생하게 된다. 그러므로, 시작/정지 작용이 존재하지 않는 경우 구동 시스템상에 매우 낮은 응력 하중이 존재한다. 스트로크를 제로 상태로 신속하게 감소시키는 능력은 하류측의 막힘이 생길 때 특히 액체 펌프에서의 손상을 방지하게 된다.The ability to change the stroke of the piston allows the shaft 514 to run at a constant speed by the drive device 532, while the output of the pump or compressor can be continuously changed as needed. If no output is needed, the pivot arm 504 is only spun around the drive arm 320 of the transition arm 310 without turning the drive arm. If output is needed, the shaft 514 already travels at full speed, resulting in an immediate stroke that is accelerated without delay when the pivot arm 504 is conveniently pulled off the shaft by the control rod 514. Therefore, there is a very low stress load on the drive system in the absence of a start / stop action. The ability to quickly reduce the stroke to zero prevents damage, especially in liquid pumps, when clogging on the downstream side occurs.

2개의 실린더가 180°로 이격되지 않거나(단부에서 보았을 때) 피스톤 조립체(300)에 2개 이상의 실린더를 채용하는 경우, 조인트(306,308)에 연결된 핀(312,314)의 단부는 도 30에 도시된 바와 같이 8자형의 동작을 겪게 된다. 도 30은 4개의 양면 피스톤을 갖는 피스톤 조립체의 8자형 동작을 보여준다. 피스톤중 2개는 도 22에 도시된 바와 같이 평탄형으로 배열되며(또 8자형 동작을 경험하지 않으며), 다른 2개의 피스톤은 그 평탄한 피스톤 사이에 등간격으로 배열된다(또 따라서 가능한 최대로 큰 크기의 8자형으로 편의되도록 위치된다.). 제2 세트의 피스톤에 연결된 핀이 직선(도 30의 y-축)상에서 편의되는 정도는 구동 아암의 선회 각도(마스트 각도)와 중심 피봇점(352)에 대한 핀의 거리(도 30의 x-축)에 의해 결정된다.If the two cylinders are not spaced at 180 ° (as viewed from the end) or when two or more cylinders are employed in the piston assembly 300, the ends of the pins 312 and 314 connected to the joints 306 and 308 are shown in FIG. You will experience an eight-character movement together. 30 shows the eight-shaped operation of a piston assembly with four double-sided pistons. Two of the pistons are arranged flat (as shown in FIG. 22) and do not experience eight-shaped operation, and the other two pistons are arranged at equal intervals between the flat pistons (and thus the largest possible It is conveniently located in an 8-character shape.) The degree to which the pins connected to the second set of pistons are biased on a straight line (y-axis in FIG. 30) depends on the pivot angle (mast angle) of the drive arm and the distance of the pins to the central pivot point 352 (x− Axis).

4개의 양면 피스톤 각각의 피스톤 피봇 조립체를 통해 핀이 중심 피봇의 축으로부터 45°로 셋팅되어 있는 4기통 형식에서, 각 피스톤 핀에서의 8자형 동작은 동일하다. 8자형 동작이 발생한 경우 피스톤 피봇 부시에서의 동작을 통해 구속을 방지한다.In a four-cylinder type with the pin set at 45 ° from the axis of the central pivot through the piston pivot assembly of each of the four double-sided pistons, the eight-shaped motion at each piston pin is the same. In the event of an eight-way movement, restraint is prevented through movement in the piston pivot bush.

피스톤 조립체(300)가 예컨대, 디젤 기관으로서 사용되도록 구성된 경우, 스파크 점화 엔진에 비해 디젤 기관의 압축비를 보다 높게 하기 위해 전환 아암(310)의 핀(312,314) 부착구에 여분의 지지부를 마련할 수 있다. 도 31을 참조하면, 지지부(550)는 전환 아암(310)에 볼트(551)로 볼트 고정되며, 핀의 단부(554)를 수용하기 위한 구멍(552)을 포함한다.When the piston assembly 300 is configured to be used, for example, as a diesel engine, extra support can be provided in the attachment of the pins 312 and 314 of the switching arm 310 to make the diesel engine a higher compression ratio than the spark ignition engine. have. Referring to FIG. 31, the support 550 is bolted to the transition arm 310 with a bolt 551 and includes a hole 552 for receiving the end 554 of the pin.

본 발명에 따른 엔진은 펌프 피스톤에 연소 압력을 바로 인가하는데 사용될 수 있다. 도 32 및 도 32a를 참조하면, 4기통, 2행정 엔진(600)(4개의 피스톤(602) 각각은 일 회전에 한번 작동)은 4개의 펌프 피스톤(604) 각각에 연소 압력을 인가한다. 각각의 펌프 피스톤(604)은 상응하는 피스톤 조립체(608)의 출력측(606)에 장착된다. 펌프 피스톤(604)은 펌프 헤드(610) 안으로 연장된다.The engine according to the invention can be used to apply the combustion pressure directly to the pump piston. 32 and 32A, a four-cylinder, two-stroke engine 600 (each of the four pistons 602 operating once in one revolution) applies combustion pressure to each of the four pump pistons 604. Each pump piston 604 is mounted to the output side 606 of the corresponding piston assembly 608. Pump piston 604 extends into pump head 610.

전환 아암(620)은 전술한 바와 같이 각 실린더(608)와 플라이휠(622)에 연결된다. 플라이휠(622)에는 보조 출력 샤프트(624)가 연결되어 플라이휠과 함께 회전된다.The diverting arm 620 is connected to each cylinder 608 and flywheel 622 as described above. A secondary output shaft 624 is connected to the flywheel 622 to rotate with the flywheel.

엔진은 피스톤(602)의 매 스트로크(피스톤(602)이 도 32에서 우측으로 이동될 때)가 파워 스트로크이어야 하기 때문에 2행정 엔진이다. 엔진 기통의 수는 펌프에 의해 필요에 따라 선택된다. 펌프는 유체 또는 가스 펌프일 수 있다. 다단 공기 콤프레서로서 사용되는 경우, 각 펌프 피스톤(606)은 다른 직경일 수 있다. 펌핑 작용으로 베어링 하중이 발생하지 않으며, 따라서 펌프 피스톤 자체에 의해 발생되는 것을 제외하고는 마찰이 생기지 않는다.The engine is a two-stroke engine because every stroke of the piston 602 (when the piston 602 is moved to the right in FIG. 32) must be a power stroke. The number of engine cylinders is selected as required by the pump. The pump may be a fluid or gas pump. When used as a multi-stage air compressor, each pump piston 606 may be of different diameter. The pumping action does not generate bearing loads, and therefore no friction except for that generated by the pump piston itself.

첨부된 특허청구의 범위 내에 다른 실시예가 포함된다.Other embodiments are included within the scope of the appended claims.

Claims (20)

가변 압축 피스톤 조립체로서,A variable compression piston assembly 복수개의 피스톤과,A plurality of pistons, 각 피스톤에 연결된 전환 아암과,A switching arm connected to each piston, 전환 아암의 구동 부재에 연결되어 그 구동 부재의 축을 따라 미끄럼 이동되도록 구성되고, 상기 구동 부재에 대한 상대 이동을 통해 피스톤 조립체의 압축비를 변화시키는 회전 부재A rotating member connected to the drive member of the switching arm and configured to slide along the axis of the drive member, the rotating member changing the compression ratio of the piston assembly through relative movement to the drive member; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.Variable compression piston assembly comprising a. 제1항에 있어서, 각 피스톤은 양면 피스톤(double ended piston)인 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.The variable compression piston assembly of claim 1 wherein each piston is a double ended piston. 제2항에 있어서, 상기 전환 아암은 각 양면 피스톤의 대략 중심에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.3. A variable compression piston assembly as set forth in claim 2 wherein said diverting arm is connected to approximately the center of each double-sided piston. 제2항에 있어서, 상기 전환 아암은 그 아암에 대한 회전 부재의 직선 이동에 의해 각 양면 피스톤의 변위 및 압축비가 변화되도록 각 피스톤에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.3. A variable compression piston assembly as set forth in claim 2 wherein said switching arm is connected to each piston such that displacement and compression ratio of each double-sided piston is changed by linear movement of the rotating member relative to said arm. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 피스톤은 2개의 피스톤이며, 회전 부재의 회전축과 상기 2개의 피스톤의 축은 공통면상에 존재하는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.2. The variable compression piston assembly of claim 1 wherein the plurality of pistons are two pistons, wherein the axis of rotation of the rotating member and the axes of the two pistons are on a common plane. 제5항에 있어서, 각 피스톤은 양면 피스톤인 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.6. The variable compression piston assembly of claim 5 wherein each piston is a double sided piston. 제1항에 있어서, 상기 회전 부재는 플라이휠인 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.The variable compression piston assembly of claim 1 wherein said rotating member is a flywheel. 제7항에 있어서, 상기 플라이휠에 작동적으로 연결되어, 그 플라이휠이 전환 아암에 대해 직선 이동되도록 하는 제어봉을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.8. The variable compression piston assembly of claim 7, further comprising a control rod operatively connected to the flywheel such that the flywheel moves linearly with respect to the transition arm. 제1항에 있어서, 상기 회전 부재는 피스톤의 상응하는 이동없이 상기 회전 부재가 회전되는 위치인 제로 스트로크 위치(zero-stroke position)에 배치될 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.The variable compression piston assembly of claim 1 wherein said rotating member is configured to be disposed in a zero-stroke position that is the position at which said rotating member is rotated without corresponding movement of the piston. 제9항에 있어서, 상기 회전 부재는 제어 부재에 선회 가능하게 설치된 피봇 부재이며, 제어 부재의 작동으로 피봇 부재가 이동되어 압축비를 변화시키는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.10. The variable compression piston assembly according to claim 9, wherein the rotating member is a pivot member rotatably installed on the control member, and the pivot member is moved by the operation of the control member to change the compression ratio. 제1항에 있어서, 각 피스톤은 축을 가지며, 복수개의 피스톤은 그 축이 서로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.The variable compression piston assembly of claim 1 wherein each piston has an axis and the plurality of pistons are arranged parallel to each other. 제1항에 있어서, 복수개의 구동 핀을 더 구비하며, 각 구동 핀은 전환 아암을 대응하는 피스톤에 연결하는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.10. The variable compression piston assembly of claim 1 further comprising a plurality of drive pins, each drive pin connecting the diverting arm to a corresponding piston. 제1항에 있어서, 구동 부재는 회전 가능한 부재의 둘레에 인접하게 상기 회전 가능한 부재의 구멍 안으로 연장되는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.The variable compression piston assembly of claim 1 wherein the drive member extends into the aperture of the rotatable member adjacent the perimeter of the rotatable member. 제13항에 있어서, 구동 아암은 회전 가능한 부재 내의 피봇 핀 안으로 연장되는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.14. The variable compression piston assembly of claim 13 wherein the drive arm extends into the pivot pin in the rotatable member. 제1항에 있어서, 회전 가능한 부재에 연결된 주요 구동 샤프트를 더 구비하며, 그 구동 샤프트의 축은 각 피스톤의 축에 평행한 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.The variable compression piston assembly of claim 1 further comprising a main drive shaft connected to the rotatable member, the axis of the drive shaft being parallel to the axis of each piston. 제1항에 있어서, 전환 아암을 지지부에 연결시키는 유니버설 조인트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.10. The variable compression piston assembly of claim 1 further comprising a universal joint connecting the diverting arm to the support. 제1항에 있어서, 피스톤은 서로 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.The variable compression piston assembly of claim 1 wherein the pistons are not parallel to each other. 제1항에 있어서, 복수개의 피스톤중 하나 이상은 펌프 구동용 출력 펌프 피스톤을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 압축 피스톤 조립체.The variable compression piston assembly of claim 1 wherein at least one of the plurality of pistons comprises an output pump piston for driving the pump. 피스톤 조립체의 압축비를 변화시키는 방법으로서,A method of varying the compression ratio of a piston assembly, 복수개의 피스톤, 각 피스톤에 연결된 전환 아암 및 그 전환 아암의 구동 부재에 연결되고 그 구동 부재의 축을 따라 미끄럼 이동되도록 구성된 회전 부재를 마련하는 단계와,Providing a plurality of pistons, a switching arm connected to each piston, and a rotating member connected to the driving member of the switching arm and configured to slide along an axis of the driving member; 피스톤 조립체의 압축비를 변화시키도록 회전 부재를 구동 아암에 대해 이동시키는 단계Moving the rotating member relative to the drive arm to change the compression ratio of the piston assembly 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Method comprising a. 피스톤 조립체의 효율을 배가시키는 방법으로서,As a method of doubling the efficiency of the piston assembly, 복수개의 양면 피스톤, 각 양면 피스톤의 대략 중심에 연결된 전환 아암 및 그 전환 아암의 구동 부재에 연결되고 그 구동 부재의 축을 따라 미끄럼 이동되도록 구성된 회전 부재를 마련하는 단계와,Providing a plurality of double-sided pistons, a switching arm connected about the center of each double-sided piston, and a rotating member connected to the drive member of the switch arm and configured to slide along an axis of the drive member; 양면 피스톤 조립체의 압축비 및 변위를 변화시키도록 회전 부재를 구동 아암에 대해 이동시키는 단계Moving the rotating member relative to the drive arm to change the compression ratio and displacement of the double-sided piston assembly 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Method comprising a.
KR1020007002573A 1997-09-15 1998-09-15 Variable compression piston assembly KR100599138B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US92904297A 1997-09-15 1997-09-15
US08/929,042 1997-09-15
PCT/US1998/019164 WO1999014471A1 (en) 1997-09-15 1998-09-15 Variable compression piston assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010023889A true KR20010023889A (en) 2001-03-26
KR100599138B1 KR100599138B1 (en) 2006-07-12

Family

ID=25457228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020007002573A KR100599138B1 (en) 1997-09-15 1998-09-15 Variable compression piston assembly

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1015744B1 (en)
JP (1) JP4260363B2 (en)
KR (1) KR100599138B1 (en)
CN (1) CN1214180C (en)
AT (1) ATE397149T1 (en)
CA (1) CA2300111C (en)
DE (1) DE69839565D1 (en)
RU (1) RU2219358C2 (en)
WO (1) WO1999014471A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6460450B1 (en) * 1999-08-05 2002-10-08 R. Sanderson Management, Inc. Piston engine balancing
ATE362043T1 (en) * 1999-08-05 2007-06-15 Sanderson R Man Inc BALANCING A PISTON ENGINE
JP2003510495A (en) * 1999-08-05 2003-03-18 アール サンダーソン マネージメント インコーポレイテッド Piston assembly
WO2002063139A1 (en) * 2001-02-08 2002-08-15 R. Sanderson Management, Inc. Variable stroke/clearance mechanism
US6854377B2 (en) * 2001-11-02 2005-02-15 R. Sanderson Management, Inc. Variable stroke balancing
US7438029B2 (en) 2004-03-18 2008-10-21 R. Sanderson Management, Inc. Piston waveform shaping
EP1766187A1 (en) * 2004-05-26 2007-03-28 R. Sanderson Management, Inc. Variable stroke and clearance mechanism
AU2013202222B2 (en) * 2008-03-14 2015-07-09 Torkildsen, Odd Bernhard MR Combustion engine having mutually connected pistons
US8511265B2 (en) * 2009-06-01 2013-08-20 Steven Don Arnold Variable stroke and compression ratio engine

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1772977A (en) * 1929-02-25 1930-08-12 Italien American Motors Inc Internal-combustion engine
US2940325A (en) * 1957-02-15 1960-06-14 Nakesch Michael Internal combustion engine with swash plate drive
FR1416219A (en) * 1964-11-27 1965-10-29 System for transforming linear movement into circular, for heat engines and compressors
DE1451926A1 (en) * 1965-05-07 1970-03-05 Pattas Dr Ing Konstantin Internal combustion piston engine with automatic adjustment of the piston stroke adapted to the respective requirements of the operation with simultaneous adjustment of the compression ratio
US4011842A (en) 1975-09-08 1977-03-15 Francis William Davies Piston machine
US4174684A (en) * 1977-05-23 1979-11-20 Hallmann Eckhard P Variable stroke internal combustion engine
US5007385A (en) * 1989-07-15 1991-04-16 Hiromasa Kitaguchi Crankless engine
DK0697076T3 (en) * 1993-05-07 2001-03-19 Whisper Tech Ltd Wobble Fork Unit
GB2287766B (en) 1994-03-18 1998-01-28 Yoshiki Kogyo Kk Apparatus for mutual conversion between circular motion and reciprocal motion
US5553582A (en) * 1995-01-04 1996-09-10 Speas; Danny E. Nutating disc engine

Also Published As

Publication number Publication date
ATE397149T1 (en) 2008-06-15
JP2001516837A (en) 2001-10-02
CA2300111C (en) 2009-05-26
WO1999014471A1 (en) 1999-03-25
EP1015744B1 (en) 2008-05-28
JP4260363B2 (en) 2009-04-30
CN1214180C (en) 2005-08-10
CN1336982A (en) 2002-02-20
EP1015744A1 (en) 2000-07-05
DE69839565D1 (en) 2008-07-10
EP1015744A4 (en) 2004-03-03
KR100599138B1 (en) 2006-07-12
CA2300111A1 (en) 1999-03-25
RU2219358C2 (en) 2003-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7040263B2 (en) Piston engine assembly
US7334548B2 (en) Piston joint
AU780611B2 (en) Piston engine balancing
US7007589B1 (en) Piston assembly
EP1440241B1 (en) Variable stroke balancing
KR100599138B1 (en) Variable compression piston assembly
EP1471230B1 (en) Piston engine balancing
EP1114242B1 (en) Piston joint
EP1200734B1 (en) Piston assembly and associated method
MXPA00002537A (en) Variable compression piston assembly
EP1200720B1 (en) Piston engine balancing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130620

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140626

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150625

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160623

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170623

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee