KR20010096696A - 로터리식 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명의 엔진은 실린더 블록 내부 형성된 원통형의 실린더와, 상기 실린더의 내부 중앙에 설치되어 회전하며, 스프링에 탄력 지지된 푸시체와, 돌출부재를 가지는 회전축과, 상기 회전축에 형성된 삽입공간과 실린더 블록에 형성된 고정공간에 순차적으로 끼워지며, 흡입-행정-폭발-배기 행정이 이루어지도록 하는 2개의 격판으로 구성되어 구동력을 향상시키고, 연비를 높일 수 있는 로터리식 엔진을 제공하는데 있다.

Description

로터리식 엔진{omitted}

본 발명은 로터리식 엔진에 관한 것으로, 회전축을 중심으로 회전하는 2개의 격판에 의해 흡입-압축-폭발-배기행정을 연속 반복하며 차축을 회전시키는 로터리식 엔진에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관은 작동 방식에 따라 흡입-압축-폭발-배기의 1사이클을 크랭크 샤프트의 2회전 즉 피스턴의 4행정으로 하는 4사이클 기관과, 소기-압축-연소-배기의 1사이클을 크랭크 샤프트의 1회전 즉 피스턴의 2행정으로 하는 2사이클 기관으로 분류된다.

여기서 자동차에 적용되는 4사이클 기관은 실린더와 피스턴 그리고, 피스턴과 연결되는 커넥팅 로드 및 크랭크 샤프트를 기본적인 구성으로 하여 흡기 밸브가 개방된 상태에서 피스턴이 상사점에서 하강하여 혼합기가 실린더 내측으로 흡입된 흡입행정과, 흡기 및 배기 밸브가 닫혀 있는 상태에서 피스턴이 상승하면 혼합기는 압축되어 압력이 높아지고 혼합기 속의 연료는 압축으로 인한 온도의 상승으로 완전히 기화되는 압축 행정을 가지며, 압축 행정이 끝나는 상사점의 조금 전에 점화플러그가 혼합기에 점화하면 혼합기가 연소하여 발생하는 고압 가스의 압력을 받아 피스턴이 내려가면서 크랭크 샤프트에 회전력을 가하는 폭발행정으로 이루어진다.

그리고 마지막으로 배기 행정의 경우 배기 밸브가 개방된 상태에서 피스턴이 상승하면 연소 가스가 실린더에서 배출되는 4행정으로 이루어져 있다.

일반적인 4사이클 기관으로는 가솔린 기관과, 디이젤 기관 등 현재 자동차에 적용되는 모든 엔진이 여기에 해당한다.

그런데 이러한 내연기관은 피스턴 외면에 각종 이물질이 점착되어 고장의 원인이 되기도 하며, 그에 따른 효율적인 연료 소모가 어려운 문제가 있다.

또한 이러한 종래의 내연기관 들은 그 개발 시점이 이미 오래전으로 가솔린기관의 경우 1885년 독일의 다임러에 의해 개발되었고, 디이젤 기관의 경우 1893년 독일의 디이젤에 의해 개발된 것으로, 시대가 흐르면서 전혀 새로운 개념의 엔진 개발이 요구되고 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 원통형의 실린더와 이 실린더 내부에서 혼합기를 흡입-압축-폭발-배기 시키는 2개의 격판으로 이루어진 로터리식 엔진을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하나의 차축에 3개의 실린더를 연결하여 이들 3개의 실린더가 각각 흡입-압축-폭발-배기를 순차적으로 행하도록 함으로써, 구동력을 향상시키고, 연비를 높일 수 있는 로터리식 엔진을 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 격판에 의해 차축을 구동시킴으로써, 이물질이 점착되는 현상을 사전에 차단하고 그에 따르는 고장을 방지할 수 있는 로터리식 엔진을 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 엔진은 실린더 블록 내부 형성된 원통형의 실린더와, 상기 실린더의 내부 중앙에 설치되어 회전하며, 스프링에 탄력 지지된 푸시체와, 돌출부재를 가지는 회전축과, 상기 회전축에 형성된 삽입공간과 실린더 블록에 형성된 고정공간에 순차적으로 끼워지며, 흡입-행정-폭발-배기 행정이 이루어지도록 하는 2개의 격판으로 구성되어 있다.

도 1 은 본 발명의 전체 구성을 보인 단면도,

도 2 는 본 발명 엔진의 횡단면도,

도 3 은 본 발명 엔진의 종단면도,

도 4 는 본 발명의 동작과정으로써 흡입, 배기행정을 나타낸 단면도,

도 5 는 본 발명의 동작과정으로써 압축 행정을 나타낸 단면도,

도 6 은 본 발명의 동작과정으로써 압축이 완료된 상태의 단면도,

도 7 은 본 발명의 동작 과정으로써 폭발 행정을 나타낸 단면도,

도 8 은 본 발명의 동작 과정으로 폭발이 진행되는 상태를 나타낸 단면도,

도 9 은 본 발명의 요부 확대 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더벽 2 : 실린더 블록

3 : 차축 4 : 회전축

5, 5': 격판 6, 6': 공간

7 : 삽입판 8 : 푸시체

9 : 돌출부재 11,12 : 제1 및 제3고정공간

13, 14 : 제1및 제2 밀대 S : 실린더

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1 은 본 발명의 전체 구성을 보인 단면도로써, 본 발명의 엔진은 3개 엔진(A)(B)(C)를 하나의 차축(3)에 연설하여 각각의 엔진(A)(B)(C)에서 이루어지는 흡입-압축-폭발-배기 행정에 따라 차축(3)을 회전시키는 구성이다.

여기서 3개의 엔진(A)(B)(C)은 4행정을 순차적으로 연속 반복 실행하게 되는데, 이를 테면 전방측 엔진(A)이 흡입행정을 하고 있다면, 중앙의 엔진(B)은 이미 흡입행을 마친 상태에서 압축행정을 진행하고 있는 상태이고, 마지막 엔진(C)은 폭발 행정이 진행되고 있는 상태로, 흡입-압축-폭발-배기의 4행정이 동시에 일어나는 것이 아니라 각 엔진에 시간적인 차이를 두어 차축을 회전시키는 방식이다.

첨부된 도 2 는 상기 2개의 엔진(A)(B)(C) 중 하나를 예를 들어 설명하기 위한 종단면도를 나타낸 것이고, 도 3 은 측단면도를 나타낸 것이다.

도면에서 본 발명의 엔진 즉 여기서는 (A) 엔진을 기준으로 설명하나, 나먼지 엔진 또한 동일한 구조를 가지고 있다.

예컨데 상기 엔진(A)는 실린더벽(1)이 갖추어진 실린더 블록(2)의 내측에 원통형의 실린더(S)가 형성되고, 그 상부측에는 배기 및 흡기 밸브(200)(300)가 설치되며, 대략 중앙부위 점화 플러그(400)가 설치된다.

상기 실린더(S)는 길이방향으로 길게 형성된 원통형상으로 그 중앙부위에는 회전축(4)이 설치되며, 이 회전축(4) 내부에 다시 차축(3)과, 고정축(33)이 설치되며, 상기 회전축(4)에는 후술하는 격판(5)(5')이 삽입되어 회동하도록 하는 삽입공간(41)이 형성되고, 이 삽입공간(41)에 푸시체(8)가 스프링(8a)에 탄력 지지된 상태로 설치되어 일정한 행정을 마치게 되면 격판을 상방으로 밀어 올리거나, 격팍(5)(5')의 자중에 의해 하방으로 밀어내려지게 된다.

한편 상기 차축(3)을 관통하여서는 오일유로(31) 형성되어 있는데, 이 오일유로(31)는 엔진(A)의 각 구성요소에 오일을 공급하여 마멸을 감소시키고, 고장율을 저하는 시키는 역할을 한다.

또한 상기 회전축(4)의 외주면은 그중 일부를 절삭하여 단턱(42)이 구성되도록 하고, 절삭된 평활면(44)에 관통공간(43)을 형성하여 스프링(9a)에 탄력지지된 돌출부재(9)가 설치되도록 하여 격판(5)(5')을 고정 정시키는 역활을 한다.

상기 돌출부재(9)는 그 하단이 경사면(9b)으로 구성되어, 회전축(4)의 회동시 상기 고정축(33)의 외주면을 따라 이동하여 경사면(9b) 정점으로 갈수록 돌출부재(9)는 상방으로 돌출되는 구조이다.

상기 실린더 블록(2)의 상부(10)에는 격판(5)(5')이 끼워진 상태로 고정 정지되도록 하는 2개의 고정공간(11)(12)이 형성되어 있으며, 이 공간 각각에 스프링(13a)(14a)에 탄지된 상태로 제1 및 제2밀대(13)(14)가 설치되어 격판(5)(5')이 삽입되도록 하거나 밀어내며 4행정이 이루어지도록 한다.

상기 격판 역시 제1격판(5)과, 제2격판(5')으로 구성되는데, 각각의 격판(5)은 평판 형태로 내부에는 공간(6)(6')이 형성되어 있다.

상기 공간(6)(6')에는 상기 회전축(4)에 형성된 삽입공간(41)에 끼워지는 삽입판(7)(7')이 설치되는데, 이 삽입판(7)(7')의 상부는 스프링(71)(71')에 탄력 지지된 상태이다.

또한 상기 격판(5)(5')의 양측면 하단에는 절개부(5a)(5a')가 형성되어 있고, 삽입판의 하단에는 상기 절개부(5a)(5a')에 대응하는 돌출부가 형성되어 있는데, 이 절개부는 삽입판(7)의 이동거리 만큼 절개되어 삽입판(7)의 상하 동작과정에서 발생할 수 있는 실린더(s)와의 간극을 없애기 위함이다.

다시 말해 상기 삽입판(7)(7')은 격판(5)(5')의 내부에 삽입된 상태로 그 하단은 격판(5)(5')의 두께만큼 틈새가 발생할 수 있다. 따라서 상기 격판(5)(5')의 양측 하단을 절개하고, 삽입판(7)(7')의 하단은 상기 격판(5)(5')의 두께만큼 돌출시켜 상호 끼워진 상태로 상하 이동시킴으로써, 그 틈새를 없애는 구조이다.

도면에서 상기 제2밀대(14)가 설치된 고정공간(12)에 힌지축(16a)을 중심으로 회전하며 격판(5)(5')을 밀어내는 보조밀대(16)가 설치되어 있으며, 이 보조밀대(16)는 스프링(16b)의 탄성력에 의해 격판(5)(5')에 회전력을 가하는 것이다.

즉 상기 격판(5)(5')이 제2고정간(12)을 빠져 나가는 순간 스프링(16b)에 탄지된 보조 밀대(16)가 힌지축(16a)으로 중심으로 전방으로 회전하게 되고, 그에 따라 격판(5)(5')에 힘을 가하게 되는 것이다.

한편 본 발명에 도시된 밸브는 로커암 형식의 밸브로 도시되어 있으나, 이는어디 까지나 하나의 실예에 불과하고, 다른 형태의 밸브가 적용될 수 있음은 물론이다.

또한 상기 배기 및 흡기 밸브(200)(300)는 밸브체(201)(301)와, 흡기(302), 및 배기유로(202)이 갖추어져 있으며, 각각에 배기공(203)과 흡기공(303)이 갖추어져 있다.

도면 중 미 설명 부호 100은 흡,배기 밸브를 동작시키는 캠이고, 34와 21은 베어링을 나타낸 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작과정을 첨부된 도 4 로부터 도 7을 바탕으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 엔진(A)은 일반 자동차와 마찬가지로 최초의 동작은 스타트 모터(미도시)에 의해 이루어진다.

먼저 4행정 중 흡입 행정과 배기 행정을 먼저 설명한다.

도면에서 흡입 밸브(300)가 개방되어 혼합기를 실린더(S) 내부에 유입시키게 된다. 이때 상기 격판 중 제1격판(5)은 하단의 삽입판(7)이 회전축(4)의 삽입공간(41)에 삽입된 상태로 회전하며, 제2격판(5')은 그 상단이 제2고정공간(12) 즉 실린더 블록(2)에 형성된 제2고정공간(12)에 제2밀대(14)를 밀어내고 삽입된 상태로 고정되어 있다.

흡입 행정이 이루어지는 동안 배기 밸브(200) 또한 개방된 상태로, 제1격판(5)이 회전함에 따라 배기가스 충진는 공간이 점차 좁아지게 되고 자연스럽게 배기가스는 격판에 밀려 배기 밸브(200)를 통해 배출된다.

제1격판(5)과 회전축(4)이 회전함에 따라 회전축(4)에 갖추어진 돌출부재(9)의 하단면이 고정축(33)의 외주면을 지나면서 그 길이 만큼 상방으로 돌출되고, 제2격판(5')은 순간 회전축(4)의 평활면(44)에 맞닿으며 제2고정공간(12)에서 빠져 나오게 됨 동시에 제1격판(5)과 같이 회전한다.

또한 상기 제2격판(5')이 제1고정공간(11) 위치에 도달하면 다시 제2격판(5')은 제1밀대(13)를 밀어내며 제1고정공간(11)에 그 상단이 삽입되어 고정되고, 제1격판(5)은 연속적으로 회전하여 제2고정공간(12)에 이르게 된다.

제1격판(5)이 제2고정공간(12)에 이르게 되면 제1격판(5)의 상단은 제2밀대(14)를 상방으로 밀어내며 제2고정공간(12)에 삽입되어 고정된 다음 회전축(4)이 연속 회전하여 푸시체(8)가 제1고정공간(11)에 삽입된 제2격판(5')에 이르게 되고, 제2격판(5')의 하단 삽입판(7')은 푸시체(8)를 밀어내며 하방으로 이동하여 고정공간(41)으로 부터 빠져 나오게 된다.

다음은 압축 및 폭발 행정이다.

제1고정공간(11)에서 빠져 나온 제2격판(5')은 회전축(4)과 동시에 회전하며, 혼합기를 압축하게 된다.

물론 제2고정공간(12)에 삽입고정된 제1격판(5)은 평활면(44)이 도달함과 동시에 제2고정간(12)에서 빠져나와 제1고정공간(11)으로 이동하게 된다.

제2격판(5')이 혼합기를 압축함에 따라 압력이 높아지고 혼합기 속의 연료는 압축으로 인한 온도의 상승으로 완전히 기화되며, 이와 동시에 점화 플러그(400)가 혼합기에 점화하면 혼합기가 연소하여 발생하는 고압 가스의 압력을 받은제1격판(5)이 다시 회전하게 되는 것이다.

물론 제1격판이 회전함과 동시에 흡입 및 배기 행정이 다시 이루어진다.

여기서 상기 제2고정공간(12)에 설치된 보조밀대(16)는 제2고정공간에 삽입된 격판을 밀어냄으로써 그 회전력을 더하는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 원통형의 실린더에 설치된 2개의 격판을 순착적으로 연속 반복 회전시켜 흡입-압축-폭발-배기의 4행정이 이루어지도록 하는 것으로, 연비가 우수하고, 구조간편하여 제작이 편리한 효과를 가지고 있다.

또한 본 발명의 엔진은 격판의 회전에 의해 차축을 구동시킴으로써, 이물질이 점착되는 현상을 사전에 차단하고 그에 따르는 고장을 방지할 수 있으며, 3개의 엔진이 하나의 차축에 연결됨으로써, 출력을 높일 수 있는 효과를 가지는 발명인 것이다.

Claims (7)

1. 상부측에 흡기 밸브와 배기 밸브가 갖추어진 실린더 블록에 있어서,

   상기 실린더 블록 내부 형성되며, 그 상부측에 형성된 고정공간에 스프링에 탄지된 밀대가 갖추어진 원통형의 실린더와,

   상기 실린더의 내부 중앙에 설치되어 차축과 연결되며, 그 단면에 스프링에 탄력 지지된 푸시체와, 돌출부재를 가지는 회전축과,

   상기 회전축에 형성된 삽입공간과 실린더측에 형성된 고정공간에 순차적으로 끼워지며, 흡입-행정-폭발-배기 행정이 이루어지도록 하는 2개의 격판으로 구성된 로터리식 엔진.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더는 길이 방향으로 길게 형성된 원통형인 것을 특징으로 하는 로터리식 엔진.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전축은 그 외주연 일부가 절삭 가공되어 평활면을 구성하고, 그 평활면에 상기 돌출부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 로터리식 엔진
4. 제 1 항에 있어서, 상기 격판은 제1 및 제2 격판으로 구성되며, 이들 격판의 내부에 공간이 형성되어 삽입판이 스프링에 탄지된 상태로 설치되도록 하되, 상기삽입판이 회전축에 형성된 삽입공간에 삽입 또는 빠져나오면서 4행정이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 로터리식 엔진.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더의 상부측에 제1 및 제2 고정공간을 형성하고, 이 고정공간 각각에 스프링에 탄지된 밀대를 구비하여 격판이 고정공간에 삽입 고정되도록 함과 동시에 스프링의 탄성력에 의해 밀려나와 회전축과 함께 회전하며 4행정이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 로터리식 엔진
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제2 고정공간에 스프링에 탄지된 상태로 힌지축을 중심으로 회전하며 격판에 회전력을 부여하는 보조 밀대가 갖추어진 것을 특징으로 하는 로터리식 엔진.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 회전축의 내측에 차축이 설치되고, 이 차축의 외측으로 편심되게 고정축이 설치되어 회전축의 회전축 중 돌출부재의 하단이 이 고정축의 외주연을 지나면서 상부로 돌출되도록 하는 것을 특징으로 하는 로터리식 엔진.