KR20020005650A - 왕복식 유체 기계 - Google Patents

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KR20020005650A
KR20020005650A KR1020017012577A KR20017012577A KR20020005650A KR 20020005650 A KR20020005650 A KR 20020005650A KR 1020017012577 A KR1020017012577 A KR 1020017012577A KR 20017012577 A KR20017012577 A KR 20017012577A KR 20020005650 A KR20020005650 A KR 20020005650A
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라파엘피터로버트
라파엘마이클죤
Original Assignee
라파엘 피터 로버트
라파엘 마이클 죤
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Abstract

피스톤(32)이 서로로부터 분리되어 있는 스코치 요크형 유체 장치가 제공되며, 각각의 피스톤(32)은 전용 쌍의 슬라이딩 표면(30)과 전용의 슬라이더(18)를 갖는다. 각각의 피스톤의 슬라이딩 표면(30)은 크랭크(12)의 대단부 베어링(16)의 동일 측 상에 배치된다. 크랭크(12)의 주축(14)은 경로를 따라 이동 가능하며, 따라서 피스톤은 실질적으로 지연되거나 진행되지 않는다. 크랭크, 피스톤 및 슬라이더의 유효 질량 중심은 크랭크 축에 대해 정지되어 유지된다. 각각의 피스톤은 피스톤 축을 따라 이동하도록 피스톤을 제한하기 위한 가이드 수단(2030)을 포함하며, 상기 가이드 수단은 슬라이딩 표면(30)의 횡방향에 위치되며, 크랭크케이스에 견고하게 장착된 가이드에 결합된다. 중간 부재는 장치의 압축비를 변경하기 위해, 중간 부재의 위치를 조절하는 수단과 피스톤을 상호 연결시킬 수 있다. 대향 피스톤을 갖는 장치에 있어서, 두 개의 피스톤에 부착된 요크(6060)는 함께 분리 가능하게 유지된 두 개의 부분(6062a,6062b)으로 분할된다.

Description

왕복식 유체 기계{Reciprocating fluid machines}
공지된 스코치 요크 장치는 각각의 실린더에서 왕복 운동하는 하나 이상의 쌍의 수평적으로 대향된 피스톤을 포함한다. 각각의 쌍의 피스톤은 다른 쌍에 견고하게 부착되어 상기 피스톤의 쌍은 단일 유닛으로서 이동한다. 상기 피스톤은 동축적(coaxial)이거나 편심될 수 있는 평행 축을 따라 왕복 운동한다. 크랭크는 슬라이더내에 편심 장착된 상태로 피스톤의 쌍의 중심에 제공된다. 상기 슬라이더는 피스톤의 축에 수직으로 연장되는 대향 슬라이딩 표면 사이의 피스톤 조립체에 차례로 장착된다. 따라서, 상기 슬라이더는 피스톤 축에 수직인 방향으로의 이동이 제한되며, 따라서 크랭크가 회전할 때, 피스톤은 진사인 곡선 운동(true sinusoidal motion)의 형태로 피스톤 축을 따라 왕복 운동한다. 소정의 상황에서는, 대부분의 내연 엔진 또는 펌프에서 볼 수 있는 크랭크와 커넥팅 로드 장치에 의해 제공되는 준사인 곡선 운동(quasi-sinusoidal) 보다 진사인 곡선 운동을 제공하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 장치는 소정의 결점을 갖는다. 수직 평면에서 왕복 운동하는 슬라이더와 피스톤 중 어느 것도 회전 질량에 의해 동적 평형화될 수 없다. 이는 다중-쌍 장치에서 부분적으로 보상될 수 있지만, 여전히 요동하는 쌍들이 남아있다.
또한, 종래의 장치에서, 슬라이더는 대단부(big end) 베어링의 양측에 위치하는 단일 쌍의 대향 표면 사이로 슬라이딩된다. 상기 피스톤은 평행 축을 따라 배치되어야 하며, 슬라이더의 슬라이딩 표면과 피스톤의 가이드면 사이의 거리는 크랭크의 대단부의 직경 보다 커야한다.
본 발명은 종래의 몇몇 단점을 적어도 개선하며, 바람직한 형태에서는, 쌍을 이룬 피스톤이 함께 견고하게 연결되지 않으며 동축적일 필요가 없으며, 양호한 동적 평형이 성취될 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 또한 단일의 대형의 단부 베어링 핀 상에 장착된 홀수의 피스톤을 또한 사용한다.
본 발명의 주요 형태에 있어서, 피스톤을 효과적으로 서로로부터 분리하며, 전용의 쌍 또는 그룹의 슬라이딩 표면 및 전용의 슬라이더를 갖는 각각의 피스톤이 제공된다. 각각의 피스톤을 위한 슬라이딩 표면은 대형 단부의 양측에 위치하지 않지만, 대단부로부터 이격되어 배치된다. 상기 슬라이딩 표면은 복합 표면일 수 있다. 상기 분리라는 용어는, 각각의 피스톤이 양방향으로 이동하기 위해 다른 피스톤 또는 피스톤들과 결합하는 것에 의존하지 않으며, 각각의 피스톤이 다른 모든 피스톤들과 상이한 상(phase)으로 개별축을 따라 이동할 수 있다는 것을 의미한다. 피스톤은 다양한 슬라이딩 표면을 지지하는 공통의 링크 장치를 통해 상호 연결될 수 있지만, 상기 피스톤은 함께 견고하게 연결되지 않는다. 따라서, 예를 들면 한 쌍의 피스톤, 또는 3개의 피스톤에 의한 120°배치에 의해 V 형상이 성취될 수 있다.
본 발명은 일반적으로 "스코치 요크(scotch yoke)" 장치라 칭하는 왕복식 유체 기계의 변형에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 유체 기계의 단면도.
도 2는 도 1의 장치의 부분 파단 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 3-피스톤 유체 기계의 사시도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예의 단부도.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예의 부분 절단 사시도.
도 6은 도 5의 장치의 연결 장치의 단부도.
도 7은 도 6의 장치의 사시도.
도 8은 도 1의 실시예의 변형예의 단부도.
도 9는 본 발명의 제 5 실시예의 사시도.
도 10은 도 9의 실시예의 단부도.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예의 단부도.
도 12는 본 발명의 제 7 실시예의 단부도.
도 13은 본 발명의 제 8 실시예의 단부도.
도 14 내지 도 47은 본 발명의 가이드 표면의 다양한 형상을 도시하는 도면.
도 48 내지 도 51은 본 발명의 다양한 단부도.
도 52는 본 발명의 다른 실시예의 단부도.
도 53은 본 발명의 다른 실시예의 단부도.
도 54는 본 발명의 다른 실시예의 단부도.
도 55는 본 발명의 다른 실시예의 단부도.
도 56은 본 발명의 다른 실시예의 사시도.
도 57은 본 발명의 다른 실시예의 사시도.
도 58은 본 발명의 다른 실시예의 단부도.
도 59 및 도 60은 도 58의 실시예의 사시도.
도 61은 본 발명의 다른 실시예의 사시도.
도 62는 도 61의 실시예의 단부도.
도 63 내지 도 68은 본 발명의 다른 실시예의 단부도.
도 69 내지 도 80은 본 발명의 실시예에 사용되는 슬라이더 장치의 단부도.
도 81은 본 발명에 따라 제조된 피스톤의 사시도.
도 82는 상이한 각도에서 취한 도 81의 피스톤의 사시도.
도 83은 도 81 및 도 82의 피스톤과 일체되는 유체 장치의 사시도.
도 84는 도 83의 장치의 부분의 상세도.
도 85 내지 도 126은 본 발명에 따라 제조된 다양한 피스톤의 하측 평면도.
도 127 내지 도 129는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 130 내지 도 132는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 133 내지 도 135는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 136 내지 도 138은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 139 내지 도 141은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 142 내지 도 144는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 145 내지 도 147은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 148 내지 도 150은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 151 내지 도 153은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 154 내지 도 156은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 157 내지 도 159는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 160 내지 도 162는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 163 내지 도 165는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 166 내지 도 168은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 169 내지 도 171은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 172 내지 도 174는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 175 내지 도 177은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 178 내지 도 180은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 181 내지 도 183은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 184 내지 도 186은 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 187 내지 도 189는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 190 내지 도 192는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 193 내지 도 195는 본 발명에 따라 제조된 다른 피스톤의 등치선도.
도 196은 본 발명의 제 1 실시예의 단면도.
도 197은 본 발명의 제 2 실시예의 단면도.
도 198은 본 발명의 제 3 실시예의 단면도.
도 199는 본 발명의 제 4 실시예의 단면도.
도 200은 본 발명의 제 5 실시예의 단면도.
도 201은 본 발명의 제 6 실시예의 단면도.
도 202는 본 발명의 제 7 실시예의 단면도.
도 203은 본 발명의 제 8 실시예의 단면도.
도 204는 본 발명의 제 9 실시예의 단면도.
도 205는 본 발명의 제 10 실시예의 단면도.
도 206은 본 발명의 제 11 실시예의 단면도.
도 207은 본 발명의 제 12 실시예의 단면도.
도 208은 본 발명의 제 13 실시예의 단면도.
도 209는 상이한 위치에서의 도 208의 실시예의 단면도.
도 220은 사이클 동안 제 1 위치에서의 본 발명의 실시예의 단부도.
도 221 내지 도 223은 사이클의 상이한 스테이지에서의 도 220의 실시예의 단부도.
도 224는 피스톤 중 하나의 하사점에 대응하는 피스톤에서의 실린더 축 중 하나에 수직으로 취한 실시예의 도면.
도 225는 도 224와 유사하지만, 상사점에서 취한 실시예의 도면.
도 226은 실시예의 사시도.
도 227은 도 226의 부분의 확대도.
도 228은 본 발명의 제 1 실시예의 축방향 단부도.
도 229는 본 발명의 제 2 실시예의 축방향 단부도.
도 230은 본 발명의 제 3 실시예의 축방향 단부도.
도 231은 본 발명의 제 4 실시예의 축방향 단부도.
도 232는 본 발명의 제 5 실시예의 축방향 단부도.
도 233은 명료화를 위해 일부 부품을 생략한, 본 발명의 제 1 실시예의 단부도.
도 234는 도 1의 실시예의 사시도.
도 235는 제 1 실시예의 분해 사시도.
도 236은 본 발명의 제 2 실시예의 사시도.
도 237은 본 발명의 제 3 실시예의 사시도.
도 238은 제 3 실시예의 분해 사시도.
도 239는 제 3 실시예의 단부도.
도 240 내지 도 243은 다양한 요크 구조의 개념 사시도.
도 244는 한 쌍의 분할된 대단부를 갖는 크랭크의 등치선도.
도 245는 대단부가 동축적이며, 피스톤이 주축 둘레로 서로에 대해 75°왕복 운동을 위해 배치된, 본 발명에 따른 V형 스코치 요크의 단부도.
도 246은 피스톤이 주축 둘레로 서로에 대해 90°왕복 운동을 위해 배치된, 본 발명에 따른 V형 스코치 요크의 단부도.
도 247은 피스톤이 주축 둘레로 서로에 대해 120°왕복 운동을 위해 배치된, 본 발명에 따른 V형 스코치 요크의 단부도.
도 248은 단일 피스톤 조립체에 부착되도록 설계된 커넥팅 로드의 사시도.
도 249는 도 248의 커넥팅 로드에 부착되도록 설계된 단일 피스톤 조립체의 사시도.
한 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
각각의 피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 각각 장착된 적어도 두 개의 피스톤을 포함하며,
상기 각각의 피스톤은 상기 연결 수단 상에 각각의 결합 수단을 결합하는 가이드 수단을 포함하며, 상기 가이드 수단은 상기 대단부 베어링의 동일측 상에 모두 배치된 한 쌍의 가이드 표면을 포함하는 유체 엔진 또는 펌프를 제공한다.
바람직하게는, 상기 가이드 수단은 각각의 피스톤 축에 실질적으로 수직으로 연장되는 표면을 포함한다. 그러나, 가이드 표면은 각각의 피스톤 축에 대해 90° 이외의 각도로 연장될 수 있다. 상기 가이드 표면이 피스톤 축에 "수직으로" 위치할지라도, 상기 가이드 표면은 양방향으로 최대 5°까지 수직 위치로부터 벗어날 수 있다. 상기 결합 수단은 상기 가이드 표면에 대응하며 그에 대해 슬라이딩되는 두 개 이상의 평행한 직선 표면일 수 있다. 선택적으로, 상기 결합 수단은 두 개 이상의 롤러 베어링 등을 포함할 수 있다.
상기 실시예에서, 직선의 평행한 대향 가이드 표면이 상기 연결 수단 상에 위치할 수 있으며, 상기 결합 수단은 피스톤 상에 장착될 수 있다. 바람직한 형태에서는, 각각의 대단부 베어링 상의 슬라이더 수단 상에 두 개 또는 3 개의 피스톤이 장착된다. 상기 피스톤은 원한다면 주축 둘레로 동일한 각도로 배치될 수 있다.
상기 가이드 수단은 피스톤과 일체화되거나 피스톤에 장착된 개별 구조물에 위치될 수 있다. 개별 구조물이 제공될 때, 상기 개별 구조물은 바람직하게는 축받이(gudgeon) 핀 장치를 사용하여 피스톤에 피봇 가능하게 장착될 수 있다. 이는 가이드 수단과 일체화되는 커넥팅 로드를 갖는 통상의 피스톤을 사용할 수 있게 한다.
크랭크 샤프트는 실린더에 대해 고정되거나, 실린더 내의 압축비 및/또는 피스톤의 타이밍을 변경하도록 이동 가능할 수 있다. V 형상에서, 실린더 사이의 경사각의 2등분선을 따른 크랭크 샤프트의 운동은 상 변화 없이 압축비를 변경할 수 있게 한다. 이격된 축 둘레로 크랭크 샤프트 축을 회전시켜 크랭크 샤프트를 상승 또는 하강시키기 위해 다른 장치가 제공된다. 상기 장치는 단일 피스톤 엔진에 사용할 수 있다. 크랭크의 운동은 임의의 방향에서 이루어질 수 있다.
대단부 베어링마다 두 개의 피스톤을 사용하는 경우, 상기 피스톤은 V 형상으로 배치될 수 있다. 상기 V 형상은 90°, 60°, 72° 또는 임의의 다른 소정의 각도와 같은 임의의 각도로 이루어질 수 있다. 대단부 베어링마다의 피스톤의 수는 물리적인 크기 제한에 의해서만 제한된다. 각각의 대단부 베어링은 다중 피스톤이 장착되는 단일의 연결 수단을 가질 수 있으며, 또는 상부에 관련 피스톤이 장착되는 각각의 연결 수단을 갖는 각각의 대단부 베어링 상에 다중 연결 수단이 장착될 수 있다.
다중 피스톤이 대단부 베어링에 장착되는 경우, 상기 피스톤은 주축으로부터동일한 거리에 위치될 수 있거나, 상이한 피스톤이 주축으로부터 상이한 거리에 위치할 수 있다.
가이드 수단 및 상보형 결합 수단은 바람직하게는 단순한 평면 표면인 단면을 갖지만, 가이드 수단의 선에 수직인 부가의 위치 결정 표면을 제공하는 다른 형상도 가능하다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 베어링 상에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되는 적어도 하나의 피스톤 및,
상기 주축 둘레로 선회할 때 단일 방향으로 상기 연결 수단을 제한하도록 상기 연결 수단을 결합하는 안정화 수단을 포함하며,
상기 적어도 하나의 피스톤은, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하여 상기 연결 수단이 상기 적어도 하나의 피스톤에 대해 비회전 운동할 수 있도록 하는 유체 엔진 또는 펌프를 또한 제공한다.
상기 안정화 수단은 상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 연결 수단의 결합부를 포함할 수 있다. 상기 안정화 수단은 상기 연결 수단과 상기 크랭크케이스 모두에 피봇 가능하게 장착된 개별 링크 장치를 포함할 수 있다.
상기 크랭크 기구는, 편심 대단부 베어링을 갖는 단순한 크랭크이거나, 일정한 각속도에서 대단부 베어링의 단순한 원 운동이 아닌 운동을 제공하는 복합 기구일 수 있다. 복합 크랭크 기구의 예는, 본원에 참조로서 관련되는 PCT 국제 출원 제 PCT/AU97/00030 및 PCT/AU98/00287호에 개시되어 있다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착된 연결 수단 및,
피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 적어도 하나의 피스톤을 포함하며,
상기 크랭크 기구의 주축은 상기 실린더 또는 실린더들에 대해 적어도 하나의 경로를 따라 이동 가능하며, 상기 결합 수단은 상기 적어도 하나의 피스톤이 실질적으로 지연되거나 진행되지 않도록 형성되는 유체 장치를 또한 제공한다.
상기 장치가 V 형상으로 배치된 피스톤을 포함하는 경우, 크랭크 기구의 주축은 상기 V 자의 협각을 2등분하는 선형 경로를 따라 바람직하게 이동한다. 선택적으로, 상기 크랭크 기구의 주축은 원호를 따라 이동할 수 있다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 적어도 하나의 피스톤을 포함하며,
상기 연결 수단은 상기 대단부 축 상에 또는 그에 인접하여 위치되는 질량 중심을 갖는 유체 장치를 또한 제공한다.
바람직하게는, 상기 크랭크는 크랭크 축에 대한 연결 수단의 질량을 실질적으로 및/또는 동적으로 평형화하는 평형추를 포함한다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 적어도 하나의 피스톤을 포함하며,
상기 크랭크 기구의 유효 질량 중심, 상기 연결 수단 및 상기 적어도 하나의 피스톤은 상기 크랭크가 회전할 때 상기 크랭크 축에 대해 정지되거나 실질적으로 정지되는 유체 장치를 또한 제공한다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
각각의 피스톤이 각각의 피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는, 적어도 한 쌍의 비대향 피스톤을 포함하며,
상기 연결 수단 및 상기 결합 수단의 형상은 각각의 피스톤의 운동이 단순 조화 운동이 되도록 형성되는 유체 장치를 또한 제공한다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
각각의 피스톤이 각각의 피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는, 적어도 한 쌍의 비대향 피스톤을 포함하며,
상기 각각의 쌍의 피스톤은 궤도를 따라 선회하는 단일 본체와 동일한 질량 및 운동을 갖는 유체 장치를 또한 제공한다.
바람직하게는, 상기 궤도는 원이지만, 타원일 수도 있다.
바람직하게는, 각각의 피스톤의 운동은 단순 조화 운동이다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
적어도 한 쌍의 피스톤을 포함하며,
상기 각각의 피스톤은 각각의 피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 각각의 쌍의 피스톤 축은 서로에 대해 90°를 이루며, 상기 각각의 피스톤은 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하며,
상기 각각의 쌍의 피스톤은 궤도 내에서 선회하는 단일 본체와 동일한 질량 및 운동을 가지며,
상기 연결 수단의 질량 중심은 상기 대단부 축 또는 그에 인접하여 위치되며,
상기 크랭크는 상기 크랭크 축으로부터 이격된 질량 중심 및 대단부에 일반적으로 정반대로 대향되어 위치된 평형추를 포함하며,
상기 평형추는, 상기 크랭크 축에 대해 상기 대단부 베어링의 질량의 전부 또는 일부를 정적 및/또는 동적으로 평형화시키는 제 1 질량체와,
상기 크랭크 축에 대해 상기 연결 수단의 질량의 전부 또는 일부를 정적 및/또는 동적으로 평형화시키는 제 2 질량체 및,
상기 크랭크 축에 대해 상기 각각의 쌍의 피스톤의 질량의 전부 또는 일부를 정적 및/또는 동적으로 평형화시키는 각각의 제 3 질량체의 등가물을 포함하는, 유체 장치를 또한 제공한다. 바람직하게는, 상기 각도는 90°이다.
바람직하게는, 상기 궤도는 원이며, 제 3 질량체는 피스톤의 질량을 정적 및/또는 동적으로 바람직하게 평형화시킨다.
상기 궤도가 원이 아닌 경우, 제 3 질량체는 제 1 방향으로 피스톤의 질량을 평형화시킬 수 있다. 상기 제 1 방향은 각각의 피스톤의 축의 2등분선에 평행 또는 수직인 것이 바람직하다.
본 발명의 모든 형태에서, 연결 수단은 피스톤에 대해 비회전 운동을 가질 수 있다. 바람직하게는, 유극에 의해 허용되는 것을 제외하고는, 회전 운동이 전혀 없다.
왕복식 피스톤 장치는,
피스톤 축을 따라 왕복 운동하는 적어도 하나의 피스톤 조립체와,
크랭크 축 둘레로 회전하며, 상기 크랭크 축으로부터 편심된 부재를 갖는 크랭크 및,
상기 피스톤 조립체의 운동을 전달하기 위해 상기 피스톤과 상기 부재 사이에 위치된 적어도 하나의 중간 부재를 포함한다.
상기 장치는 편심 부재가 지지되는 하나의 표면과 중간 부재가 지지되는 다른 표면의 두 개의 표면을 갖는 각각의 피스톤 조립체를 가질 수 있다.
상기 장치는 양 표면 상에 지지되는 단일의 중간 부재를 가질 수 있으며, 또는 각각의 표면 중 하나에 각각 지지되는 두 개의 중간 부재를 가질 수 있다.
각각의 피스톤 조립체는 하나의 피스톤을 가질 수 있으며, 또는 두 개의 피스톤을 가질 수 있다. 조립체마다 두 개의 피스톤이 제공되는 경우, 바람직하게는 적어도 하나의 중간 부재가 피스톤의 하부에 위치된다.
상기 부재는 바람직하게는 크랭크 축으로부터 편심된 중심을 갖는 원형 캠이다.
상기 장치는 각각의 부재에 대해 두 개 이상의 피스톤을 갖는다.
각각의 부재에 대해 두 개 이상의 피스톤 조립체가 제공되는 경우, 상기 피스톤은 서로에 대해 임의의 각도로 연장되는 피스톤을 따라 왕복 운동할 수 있다. 바람직하게는, 편심 부재마다 서로에 대해 90°로 연장되는 두 개의 피스톤 조립체가 제공될 수 있다.
서로에 대해 90°로 연장되는 두 개의 피스톤 조립체가 제공되는 경우, 바람직하게는, 양 피스톤 조립체와 각각 결합하는 두 개의 중간 부재가 제공된다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
피스톤 축을 따라 왕복 운동하는 적어도 하나의 피스톤 조립체와,
크랭크 축 둘레로 회전하며, 상기 크랭크 축으로부터 편심된 부재를 갖는 크랭크 및,
상기 피스톤 조립체의 운동을 전달하기 위해 상기 피스톤과 상기 부재 사이에 위치된 적어도 하나의 중간 부재를 포함하는 왕복식 피스톤 장치를 또한 제공한다.
상기 장치는 편심 부재가 지지되는 하나의 표면과 중간 부재가 지지되는 다른 표면의 두 개의 표면을 갖는 각각의 피스톤 조립체를 가질 수 있다.
상기 장치는 양 표면 상에 지지되는 단일의 중간 부재를 가질 수 있으며, 또는 각각의 표면 중 하나에 각각 지지되는 두 개의 중간 부재를 가질 수 있다.
각각의 피스톤 조립체는 하나의 피스톤을 가질 수 있으며, 또는 두 개의 피스톤을 가질 수 있다. 조립체마다 두 개의 피스톤이 제공되는 경우, 바람직하게는 적어도 하나의 중간 부재가 피스톤의 하부에 위치된다.
상기 부재는 바람직하게는 크랭크 축으로부터 편심된 중심을 갖는 원형 캠이다.
상기 장치는 각각의 부재에 대해 두 개 이상의 피스톤 조립체를 갖는다.
각각의 부재에 대해 두 개 이상의 피스톤 조립체가 제공되는 경우, 상기 피스톤 조립체는 서로에 대해 임의의 각도로 연장되는 피스톤 축을 따라 왕복 운동할 수 있다. 바람직하게는, 편심 부재마다 서로에 대해 90°로 연장되는 두 개의 피스톤 조립체가 제공될 수 있다.
서로에 대해 90°로 연장되는 두 개의 피스톤 조립체가 제공되는 경우, 바람직하게는, 양 피스톤 조립체와 각각 결합하는 두 개의 중간 부재가 제공된다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 피스톤 축에 수직인 단면 영역을 가지며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 제 1 가이드 수단을 갖는 적어도 하나의 피스톤 및,
상기 피스톤이 상기 피스톤 축을 따라 이동하도록 제한하는 적어도 하나의제 2 피스톤 가이드 수단을 포함하며,
상기 제 1 피스톤 가이드 수단은 상기 피스톤을 2등분하며, 상기 각각의 제 2 피스톤 가이드 수단은 상기 피스톤 단면 영역에 의해 형성된 체적 내에 위치되지만, 상기 제 1 피스톤 가이드 수단에 의해 형성된 2등분 영역의 중심선을 따라서는 위치되지 않는 유체 장치를 또한 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상술한 바와 같이, 상기 제 1 피스톤 가이드 수단은 상기 각각의 피스톤 축에 실질적으로 수직으로 연장되는 표면을 포함한다.
상기 제 2 피스톤 가이드 수단은 고온에서 문제점을 제공할 수 있는, 실린더 내의 피스톤의 "고장에 의한 정지(jamming)"를 경감하기 위한 것이다. 피스톤은 피스톤 축과 정렬되도록 유지되는 것이 바람직하다. 제 2 피스톤 가이드 수단의 다수의 바람직한 실시예는 도면을 참조하여 설명된다. 제 2 피스톤 가이드 수단은 피스톤의 "자취" 내에 위치하기 때문에, 유체 장치의 금속 질량체는 최소화된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 제 2 피스톤 가이드 수단은 쌍으로 형성되며, 상기 쌍의 하나의 부재로부터 다른 부재까지 그린 선은 제 1 피스톤 가이드 수단에 의해 형성된 2등분 영역의 중심선에 수직이다. 다른 실시예에서, 제 2 피스톤 가이드 수단은 제 1 피스톤 가이드 수단에 의해 형성된 2등분 영역의 양측에 위치하지만, 중심선을 따라서는 위치하지 않는다.
제 2 피스톤 가이드 수단은 피스톤의 자취 내에서 블록에 장착될 수 있으며, 따라서 본 발명의 장치의 크기를 최소화할 수 있다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되는 적어도 하나의 피스톤과,
상기 적어도 하나의 피스톤을 상기 연결 수단과 상호 연결하는 중간 연결 수단 및,
상기 적어도 하나의 피스톤 또는 상기 연결 수단 또는 상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 연결 수단 모두에 대한 상기 중간 연결 수단의 위치를 조절하는 수단을 포함하는 유체 장치를 또한 제공한다.
상기 조절 수단은, 중간 연결 수단을 결합하는 슬롯, 홈 또는 표면을 포함할 수 있다.
상기 중간 연결 수단은 실린더 내의 적어도 하나의 피스톤을 안정화시키도록 가이드 수단 내에 또는 가이드 수단과 바람직하게 결합된다. 바람직하게는, 상기 조절 수단은 가이드 수단을 포함하지만, 상기 가이드 수단은 개별 부품일 수 있다.
상기 조절 수단은 실린더 축에 대해 횡방향으로 또는 종방향으로, 또는 횡방향 및 종방향 모두에 대해 이동 가능할 수 있다. 상기 가이드 수단은 축 둘레로 회전할 수 있다.
상기 조절 수단은, 선형의 단일 반경의 만곡된 또는 다중 반경의 만곡된 슬롯 및 슬롯들, 홈 및 홈들, 표면 및 표면들 등을 포함할 수 있다. 상기 중간 수단은 상기 조절 수단을 결합하기 위한 슬라이딩 또는 구름 접촉 부재를 포함할 수 있다.
상기 조절 수단은 피스톤의 유효 행정, 장치의 유효 압축비 또는 피스톤이 이동한 위치 및 시간 경로 또는 이들의 임의의 조합을 변화시키도록 이동 가능할 수 있다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되는 적어도 하나의 피스톤과,
상기 적어도 하나의 피스톤을 상기 연결 수단과 상호 연결하는 중간 연결 수단 및,
상기 피스톤이 이동할 수 있는 피스톤 축을 따르는 거리를 조절하는 수단을 포함하는 유체 장치를 또한 제공한다.
본 발명의 상기 양태에서, 상기 조절 수단은 압축 가능한 커넥팅 로드 또는 상기 커넥팅 로드로부터 분리된 압축 가능한 부재를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는,
본 출원인은 각각의 피스톤이 동일한 크랭크의 대단부에 장착된 임의의 다른 위치로부터 분리될 수 있으며, 따라서 임의의 다른 실린더 축에 대해 경사질 수 있는 실린더 축을 따라 각각의 피스톤이 이동하는 것을 허용하는 스코치 요크형 유체 장치를 제안했다. 이러한 장치의 제조에 있어서, 피스톤은 실린더 축에 실질적으로 수직인 축 둘레로 실린더 내에서 회전함으로써, 장치에 손상을 줄 수 있다는 것이 발견되었다. 이러한 손상의 발생을 방지하기 위해, 정확한 방향으로 피스톤을 유지하기 위해 피스톤 상에 장착되며, 피스톤에 연결되며, 또는 피스톤과 일체인 가이드 수단을 사용하며, 피스톤의 원하지 않는 회전 또는 편향을 방지하는 것을 제안하여 왔다. 또한 본 출원인은 피스톤과 실린더 보어의 외부에 위치된 가이드 수단을 제안했다. 이는 크랭크 케이스 내의 부가의 공간을 필요로 하며, 따라서 유체 장치의 크기를 증가시킨다.
상기 단점의 적어도 일부를 개선하기 위한 시도로서, 한 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전되도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
실린더 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 배치된 적어도 하나의 피스톤과,
상기 각각의 피스톤이 상기 각각의 실린더 축을 따라 이동하도록 제한하기 위해 상기 적어도 하나의 피스톤과 결합되거나 상기 적어도 하나의 피스톤 중 적어도 하나와 결합되는 적어도 하나의 제 2 가이드 수단을 포함하며,
상기 피스톤 또는 각각의 피스톤은 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 제 1 가이드 수단을 가지며, 상기 연결 수단은 상기 피스톤 및 상기 제 1 가이드 수단에 대한 경로를 따라 두 개의 단부 지점 사이로 왕복 운동하며,
상기 제 1 가이드 수단은 상기 실린더 축에 수직인 상기 각각의 피스톤의 단면 영역을 부분적으로 또는 전체적으로 가로질러 연장되며,
상기 제 2 가이드 수단은 상기 경로에 대해 횡방향으로 위치되는 유체 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제 2 가이드 수단은 두 개의 단부 지점 사이에 위치된다.
바람직하게는, 상기 제 1 및 제 2 가이드 수단은 실린더 축을 따라 실린더의 단면 영역을 투영함으로써 형성되는 체적 내에 포함된다. 그러나, 상기 제 1 또는 제 2 가이드 수단, 또는 제 1 및 제 2 가이드 수단 모두는 상기 체적 외부로 연장될 수 있다. 또한, 제 2 가이드 수단은 상기 체적 내에 위치되지만, 두 개의 단부 지점 사이에는 위치되지 않을 수 있다.
제 1 및 제 2 가이드 수단은 피스톤 본체와 일체로 형성될 수 있으며, 또는 피스톤 본체에 부착된 하나 이상의 개별 부품일 수 있다. 가이드 수단이 개별 부품인 경우, 피스톤 본체에 견고하거나 피봇 가능하게 장착된 단일 유닛이 제공될 수있다. 제 2 가이드 수단은 피스톤 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 튜브 또는 로드를 포함하는 하나 이상의 가이드 부재를 포함할 수 있다. 가이드 수단이 두 개 이상의 가이드 부재를 포함하는 경우, 상기 가이드 부재는 피스톤의 단면 중심에 대해 대칭적으로 또는 비대칭적으로 위치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제 1 가이드 수단은 피스톤의 단면 영역의 중심을 통해 연장된다.
두 개 이상의 피스톤이 하나의 대단부에 장착되는 경우, 상기 피스톤은 하나의 평면 또는 두 개 이상의 평면에 위치할 수 있다.
본 출원인은 유체 장치가 크랭크 축 둘레로 완전히 또는 실질적으로 정적 또는 동적으로, 또는 정적 및 동적 모두에 대해 얼마나 평형화될 수 있는지를 설명한다. 제 2 가이드 수단의 부가의 질량은 이전의 적용에서 설명한 바와 같이 평형화 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 단일의 크랭크 상에 장착된 피스톤의 평형이 일반적이지만, 대단부가 동축인 경우 각각의 대단부 상에 장착되는 피스톤을 갖는 장치의 평형화도 가능하다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
다른 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착된 적어도 하나의 피스톤과,
상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 연결 수단을 상호 연결하는 중간 연결 수단 및,
상기 적어도 하나의 피스톤 또는 상기 연결 수단 또는 상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 연결 수단 모두에 대한 상기 상호 연결 수단의 위치를 조절하는 수단을 포함하는 유체 장치를 또한 제공한다.
상기 조절 수단은, 중간 연결 수단을 결합하는 슬롯, 홈 또는 표면을 포함할 수 있다.
상기 중간 연결 수단은 실린더 내의 적어도 하나의 피스톤을 안정화시키도록 가이드 수단 내에 또는 가이드 수단과 바람직하게 결합될 수 있다. 바람직하게는, 상기 조절 수단은 가이드 수단을 포함할 수 있지만, 상기 가이드 수단은 개별 부품일 수 있다.
상기 조절 수단은 실린더 축에 대해 횡방향으로 또는 종방향으로 또는 횡방향 및 종방향 모두에 대해 이동 가능할 수 있다. 상기 가이드 수단은 축 둘레로 회전 가능할 수 있다.
상기 조절 수단은 선형의 단일 반경의 만곡된 또는 다중 반경의 만곡된 슬롯 및 슬롯들, 홈 및 홈들, 표면 및 표면들 등을 포함할 수 있다. 상기 중간 수단은 상기 조절 수단을 결합하기 위한 슬라이딩 또는 구름 접촉 부재를 포함할 수 있다.
상기 조절 수단은 피스톤의 유효 행정, 장치의 유효 압축비 또는 피스톤이 이동한 위치 및 시간 경로 또는 이들의 임의의 조합을 변화시키도록 이동 가능할수 있다.
본 출원인은 피스톤 운동이 대단부 상에 장착된 슬라이더에 의해 성취되며, 두 개 이상의 피스톤은 단일의 슬라이더 상에 장착될 수 있지만, 각각의 피스톤은 서로에 대해 개별 경로를 따라 이동하는 장치를 개시하였다.
각각의 피스톤은 임의의 다른 피스톤에 직접 연결되지 않기 때문에, 크랭크 축에 실질적으로 평행한 축 둘레로 실린더 내에서 피스톤이 회전하는 경향이 있다는 것을 발견하였다. 이는 장치의 파손적인 고장을 야기할 수 있다. 본 출원인은 실린더 축에 평행하게 연장되는 가이드 수단을 제공함으로써 이러한 회전을 방지할 수 있다는 것을 발견하였으며, 이는 본 출원인의 이전의 적용에 개시되어 있다. 상기 이전의 적용에서, 가이드 수단은 크랭크 샤프트와 대단부의 전체 체적 상부에 노출되어 위치된다. 본 출원인은, 사이클의 다양한 부분에서 크랭크와 슬라이더에 의해 형성되는 체적 내로 연장되도록 가이드 수단을 배치할 수 있다는 것을 발견하였다. 이는 더욱 콤팩트한 장치를 형성할 수 있게 한다.
한 주요 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 제 1 피스톤 가이드 수단을 갖는 적어도 하나의 피스톤및,
상기 피스톤이 상기 피스톤 축을 따라 이동하도록 제한하는 적어도 하나의 제 2 피스톤 가이드 수단을 포함하며,
상기 크랭크 기구가 회전할 때, 상기 적어도 하나의 피스톤 가이드 수단 또는 제 2 가이드 수단은 상기 크랭크 기구의 전체 체적으로 연장되는 유체 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제 2 가이드 수단은 피스톤의 축방향 단면 영역 내에 위치한다.
바람직하게는, 각각의 피스톤은 두 개의 제 2 가이드 수단을 가지며, 보다 바람직하게는, 피스톤 축에 대해 대칭적으로 위치된다.
종래의 스코치 요크형 피스톤 유체 기계에서, 슬라이더는 주축 둘레로 선회하는 크랭크의 대단부에 회전 가능하게 장착된다. 상기 슬라이더는 실린더 축에 실질적으로 수직인 피스톤 조립체 내에서 선형 슬롯을 따라 이동하도록 제한된다. 따라서, 크랭크가 회전할 때, 피스톤은 실린더를 따라 왕복 운동한다.
단일의 피스톤 장치에서, 선형 슬롯은 실린더 축 상에 위치되므로, 상사점에서 대단부는 피스톤과 주축 사이에 위치된다.
본 출원인의 이러한 표준으로부터 일탈되는 다양한 신규하며 독창적인 형상을 형성하였다.
다른 주요한 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부를 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단을 결합하는 결합 수단을 포함하여 상기 대단부가 상기 주축 둘레로 회전할 때 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 단일의 피스톤을 포함하며,
상기 주축은 상사점에서, 상기 피스톤과 상기 대단부 축 사이에 위치하는 왕복식 피스톤 유체 장치를 제공한다.
이는 실제적으로 정상과는 반대이다.
다른 형태에 있어서, 본 발명은,
주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부를 포함하는 크랭크 기구와,
상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부에 회전 가능하게 장착되는 적어도 하나의 연결 수단과,
실린더 축을 따라 왕복 운동하도록 각각의 실린더 내에 장착되는 적어도 하나의 피스톤 및,
상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 적어도 하나의 연결 수단을 상호 연결하는 결합 수단을 포함하며,
상기 주축은 상기 적어도 하나의 실린더 축 또는 상기 적어도 하나의 실린더 축 중 하나 상에 위치되지 않는 왕복식 피스톤 유체 장치를 제공한다.
바람직하게는, 피스톤 또는 피스톤 중 하나가 상사점 또는 하사점에 있을 때, 주축과 대단부 축을 연결하는 선은 하나의 피스톤의 각각의 실린더 축으로부터평행하게 이격된다.
바람직하게는, 상기 결합 수단 또는 각각의 결합 수단은 각각의 피스톤 또는 피스톤들이 각각의 실린더 축을 따라 이동하도록 제한하는 가이드 수단을 포함한다.
통상적으로, 스코치 요크 엔진 또는 펌프에서, 두 개의 대향 피스톤이 요크 둘레로 함께 견고하게 연결된다. 크랭크의 대단부에 회전 가능하게 장착된 슬라이더는 요크 내에서 슬라이딩되며, 피스톤을 왕복 운동시킨다.
본 발명은 바람직한 형태에서, 두 개의 동일한 부품을 사용하여 요크 조립체를 형성할 수 있게 하는 개선된 요크 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 조립체는 실린더 축에 대해 실질적으로 축방향 또는 횡방향으로 분할될 수 있다. 바람직한 형태에서, 요구되는 고정 부품의 수는 감소되며, 부품의 단순한 제조가 가능하게 된다.
한 주요 형태에서, 본 발명은 평행한 실린더 축을 갖는 대향 실린더 내에서 왕복 운동하는 대향 피스톤을 갖는 스코치 요크형 유체 장치를 위한 요크 조립체를 제공하며, 상기 요크 조립체는 두 개의 피스톤에 부착되며 크랭크 샤프트의 대단부에 회전 가능하게 장착되는 결합 부재를 수용하기 위한 결합부를 포함하며, 상기 결합 수단은 크랭크가 회전할 대 왕복 운동하며, 상기 결합부는 함께 분리 가능하게 결합된 두 개의 부품으로 분할된다.
상기 결합부는 실린더 축에 실질적으로 평행한 평면 또는 실린더 축에 실질적으로 수직인 평면을 따라 분할될 수 있다.
상기 두 개의 부품은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
바람직하게는, 단지 두 개의 고정부만이 두 개의 부품을 함께 견고하게 유지하는데 요구될 수 있다.
상기 결합부는 결합 수단이 왕복 운동하는 두 개의 대향 채널을 바람직하게 포함한다. 각각의 채널은 부품 중 단지 하나에 의해 형성될 수 있으며, 또는 양 부품이 각각의 채널을 형성할 수도 있다.
바람직하게는, 동일한 부품이 각각 하나의 채널 전부 또는 일부를 형성하는 경우, 각각의 부분은 다른 부분으로 연장되어 결합되는 레그를 포함한다. 상기 레그는 채널의 대향 단부에 그러나 동일한 측부에 위치될 수 있으며, 채널의 동일한 단부에 그러나 대향 측부에, 또는 채널의 대향 단부 및 대향 측부에 위치될 수 있다. 바람직하게는, 단일의 고정부가 동시에 각각의 부분에 대해 하나씩 두 개의 레그를 유지할 수 있다.
동일하지 않은 부분이 사용되는 경우, 하나의 부분은 채널에 인접하게 위치된 두 개 이상의 이격된 레그를 가질 수 있으며, 다른 부분은 레그를 갖지 않거나 채널에 인접한 하나의 레그를 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 레그는 채널의 단부에 위치되지만, 단일의 레그가 중간 지점에서 채널에 인접하여 위치될 수 있다. 이러한 구조에서, 크랭크는 결합부를 통과하지 않는다.
본 출원인은, 본 발명의 분리된, 쌍을 형성한 피스톤 및 피스톤들, 스코치 요크 장치는 엔진의 가동부(크랭크, 피스톤 및 그의 부재들, 및 크랭크 대단부와피스톤 사이의 임의의 상호 연결 부재)의 질량 중심이, 그의 사이클을 통해 장치의 부재들이 회전하며 선회하며 왕복 운동할 때, 정확하게 정지되어 유지되며 주축 상에 중심을 갖는다는 것을 발견하였다. 본 출원인은 서로에 대해 90°로 배치되며 동일한 대단부 축을 공유하는 한 쌍의 피스톤이 바람직하게 평형화될 수 있다는 것을 발견하였다. 본 출원인은 서로에 대해 90°로 배치되며 동축의 대단부를 갖는 한 쌍의 피스톤이 유사하게 완전히 평형화된다는 것을 발견하였다(상기 실시예에서는 로킹 커플이 설정될 수 있음).
90° 이외의 V 형상을 갖는 엔진이 완전하게 양호하게 평형화 될 수 있다.
이는 왕복 운동하는 질량체, 즉 피스톤의 쌍 마다 두 개의 대단부 축을 제공하도록 대단부를 분할함으로써 성취될 수 있다. 두 개의 대단부 축은 주축 둘레로 서로로부터 각도 변위할 수 있다.
본 발명은 하기의 바람직한 형태의 비제한적인 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 크랭크 축(14) 둘레로 회전하도록 장착된 크랭크(12)를 포함하는 유체 장치(10)가 도시된다. 크랭크(12)는 축(14)으로부터 반경 방향으로 이격된 오프셋 베어링 핀(16)을 구비한다. 따라서, 크랭크(12)가 축(14) 둘레로 회전할 때, 핀(16)은 축(14) 둘레로 원형 궤도를 그리게 된다.
베어링 핀(16)상에는 슬라이더(18)가 회전 가능하게 장착된다. 슬라이더는 두 개의 텅(20, 22)을 갖는다.
슬라이더(18)는 일반적으로 축(14)에 수직으로 연장되고, 텅은 일반적으로 축(14)에 평행하게 연장된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 표면은 슬라이더의 주요부(24)의 양측부상에서 축방향으로 연장되어 T-형상 구조를 형성한다.
각각의 텅(tongue: 20, 22)은 개별 피스톤(32)의 T-형상 슬롯(30)에 결합된다. 각각의 피스톤은 실린더(34)에 장착되고 개별 실린더 축(36)을 따라 선형 이동하게 된다. 슬롯(30)은 바람직하게는 실린더 축(36)에 실질적으로 수직으로 연장되고, 피스톤의 중심을 직경 방향으로 가로질러 연장된다. 슬롯(30)의 양 단부는 개방된다. 따라서, 슬라이더는 피스톤에 대해 측방향으로 이동할 수 있지만, 피스톤과 함께 축방향으로 이동해야만 한다. 슬롯(30)이 피스톤 축에 대해 90°로 연장되지 않으면, 피스톤에 대한 텅의 측방향 이동은 피스톤의 축방향 운동을 야기할 것이다. 이는 피스톤의 운동을 이론적인 사인 곡선 운동 너머로 제어할 수 있다.
피스톤은 피스톤 축을 따라 이동하도록 되어 있고, 크랭크(12)가 회전할 때 슬라이더(18)는 크랭크 축(14) 둘레로 회전한다. 각각의 텅의 운동은 개별 피스톤 축에 평행한 성분과 개별 피스톤 축에 수직한 성분을 갖는다. 따라서, 피스톤은 그 개별 실린더 내에서 그 개별 슬롯(30) 내의 측방향으로 슬라이딩하는 텅과 함께 왕복 운동한다. 피스톤과 텅의 슬롯 내에서의 선형 이동의 조합은, 다른 피스톤에 무관하게, 크랭크가 회전할 때 슬라이더 부재(18)를 일정한 방향으로 유지시킨다. 도 1의 실시예에 있어서, 두 개의 피스톤이 서로에 대해 90°의 각도로 제공되지만,슬라이더(18)는 크랭크 축을 그 궤도로 하여 방향을 유지하지만, 피스톤들 사이의 각도는 90°이외로 할 수 있다. 유사하게 보다 많은 피스톤이 추가될 수 있다.
도 3은 세 개의 피스톤 장치의 사시도를 도시한다. 명료화를 위해, 실린더와 크랭크 캐스트 조립체는 생략되었다. 도시된 바와 같이, 장치(110)는 웨브(117)들 사이로 연장되는 베어링 핀(116)을 구비한 크랭크(112)를 포함한다. 3 개의 피스톤은 크랭크 둘레로 서로에 대해 120°로 균일하게 배치된다. 베어링 핀 상에는 트리플 텅 장치(118)가 장착된다. 이러한 장치는 일체형 구조일 수 있거나 핀(116)상에 장착되는 3 개의 개별 부품을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 피스톤에는 개별 텅(120)이 결합되는 T-형상 슬롯(130)이 제공된다. 피스톤은 축방향으로 편심되지만, 원한다면 공통 평면에 위치될 수 있다.
각각의 피스톤이 임의의 다른 피스톤으로부터 분리되기 때문에, 피스톤의 방향 및 위치는 요구에 따라 선택될 수 있다. 피스톤 축을 크랭크 축으로부터 반경 방향으로 연장되도록 할 필요는 없다. 피스톤 축은 축으로부터 반경 방향으로 연장될 수 있지만, 이러한 축은 크랭크 축으로부터 회전될 수 있다. 피스톤 축은 크랭크 축의 양 측부상에서 서로 평행하게 이격될 수 있다.
도 4는 크랭크 축(54) 둘레로 회전하는 크랭크(52)를 갖는 유체 장치(50)를 도시한다. 슬라이더 기구(56)는 베어링 핀(56)상에 유지되고 각각 피스톤(66, 68)의 슬롯(62, 64) 내에 결합되며 수평으로 연장되는 두 개의 아암(58, 60)을 구비한다. 각각의 피스톤(66, 68)은 이중 챔버형 실린더(70, 72) 내에서 왕복 운동한다. 실린더(70, 72)는 양 단부가 폐쇄되어 있어서 연소실(74)은 피스톤과 실린더의 단부들 사이에 형성된다.
크랭크(52)의 회전은 피스톤에 대해 측방향 이동하는 아암과 함께 실린더 내에서 피스톤을 수직으로 왕복 운동시킨다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 서로 90°각도로 각각의 실린더(234)가 왕복 운동하는 두 개의 피스톤(230)을 갖는 왕복식 피스톤 장치(210)가 도시되어 있다. 연결 장치(218)는 피스톤(232) 내의 텅(220)과 슬롯(230)을 통해 크랭크 샤프트(212)의 대단부 핀(216)에 두 개의 피스톤을 연결한다. 연결 장치(218)는 각각의 피스톤에 대해 서로 축방향으로 편심되는 두 개의 웨브(240)를 구비한다. 이는 피스톤(232)을 서로 중첩시켜서 크랭크 축(214)에 밀착되게 이동되도록 한다. 윤활제 덕트(242)는 대단부 핀(216)으로부터 텅(220)과 슬롯(230)의 슬라이딩 표면에 가압유를 공급하기 위해 제공된다.
연결 장치(218)는 두 개의 웨브(240)들 사이의 각도를 2등분하는 대단부 핀(216)의 대향측상에서 아래로 연장되는 평형추(244)를 포함한다. 이러한 평형추(244)는 연결 장치(218)의 관성 중심과 바람직하게는 질량 중심이 대단부 축(246)상에 위치하도록 하는 크기로 된다. 피스톤이 크랭크 축(214) 둘레로 균일하게 이격될 때 웨브(240)는 서로 평형화되고 개별 평형추는 불필요해질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
연결 장치가 크랭크 축(214) 주위를 선회할 때, 연결 장치를 대단부 둘레로 회전시키려고 하며 슬롯(230)/텅(220) 계면에서 발생되는 대향 선회력을 필요로 하는 대단부 축(246)에 대한 회전력이 발생하지 않는다. 또한, 연결 장치의 관성 중심이 대단부 축(246)상에 유지되기 때문에, 동적으로 평형화되는 크랭크 샤프트/연결 장치 조합은 대단부 축(246)에 직경 방향으로 대향하는 크랭크(212)상의 평형추(248)에 적정한 양의 질량을 비교적 간단하게 추가하면 된다. 다른 피스톤 장치에 대해서도, 연결 장치의 관성 중심이 대단부 축(246)상에 위치하는 한 동적으로 평형화 될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이는 피스톤의 왕복 운동 질량을 잔류시킨다. 피스톤의 속도는 이론적인 사인 곡선의 경로를 따르고, 조합에 있어서 두 개의 피스톤은 단일 회전 질량과 동량이다. 이는 크랭크 샤프트에 적절한 질량을 추가함으로써 평형화 되어 동적으로 평형화되는 장치로 될 수 있다. V형 트윈 형상(twin configuration)에 대해서, 단일 피스톤 질량은 크랭크 샤프트의 후부에 추가된다. 4 개의 피스톤의 스타 형상(star configuration)에 대해서, 두 개의 피스톤 질량은 크랭크 평형추에 추가된다.
도 8을 참조하면, 도 1의 실시예의 변형인 유체 장치(50)가 도시된다. 명료화를 위해 동일한 도면 부호가 동일한 부품에 사용된다. 피스톤 축(36)을 따르는 선형 운동으로 제한되는 피스톤(32)과 피스톤(32)에 대해 선형 운동으로 제한되는 각각의 텅(20)의 조합은 피스톤(32)에 대한 연결 수단의 임의의 회전을 이론적으로 방지한다. 그러나, 제조상의 허용오차에 대한 필요성으로 인해, 필연적으로 약간의 자유로운 동작이 존재하게 되어 피스톤(32)에 대해 연결 수단(18)을 회전시킨다. 이는 슬롯(30)과 텅(20)의 계면에서 차례로 회전력을 발생시킨다. 이것을 완화하기 위해, 도 8의 장치에는 링크 장치(40)가 제공된다. 이러한 링크 장치(40)의 한 단부는 연결 수단(42에서의 18)에 피봇 가능하게 연결되고 그 다른 단부는 44에서 크랭크 케이스(도시되지 않음)에 피봇 가능하게 연결된다. 링크 장치(40), 연결 수단(18), 크랭크 샤프트(12) 및 크랭크케이스는 4 개의 바(bar)로 연결된다. 두 개의 피봇 지점(42, 44) 사이의 거리는 대단부 축(46)으로부터 크랭크 축(14)의 거리와 동일하다. 따라서, 피스톤(32)과 연결 수단(18)의 결합에 의해 가해진 제한과 무관하게, 연결 수단은 그 방향을 변화시키지 않고 크랭크 축(14) 둘레를 선회하도록 제한된다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 실린더(64) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(62)을 갖는 트윈 실린더 유체 장치(60)가 도시된다. 피스톤(62)에는 각각의 피스톤상의 베어링(68)에 장착된 축받이 핀(66)이 각각 제공된다. 축받이 핀(66)상에는 커넥팅 로드(70)가 장착된다. 그러나, 커넥팅 로드(70)는 크랭크 샤프트(12)의 대단부 상에 장착되지 않고 연결 수단(18)상에 장착된다. 각각의 커넥팅 로드(70)의 하단부(72)에는 연결 수단(18)의 T-형상 텅(20)을 수용하는 T-형상 슬롯이 제공된다. 커넥팅 로드(70)는 피스톤에 대해 축받이 핀(66) 둘레로 자유롭게 회전하지만, 슬롯(74)과 텅(20)의 편평한 결합 표면의 조합은 임의의 피봇 동작을 방지하므로 커넥팅 로드(70)와 연결 수단(18)은 단일 유닛으로서 이동한다. 이는 구조체에 불필요한 복잡성을 도입하는 것으로 보일 수 있지만, 종래의 피스톤을 사용할 수 있도록 한다.
도 11을 참조하면, 실린더(84) 내의 연결 수단(18)상에 장착된 트윈 피스톤(82)을 구비한 트윈 실린더 유체 장치(80)가 도시된다. 연결 수단(18)은 크랭크 샤프트(12)상에 장착되지만, 크랭크 샤프트의 축(14)은 실린더(84)에 대해 고정되지 않는다. 크랭크 샤프트(12) 대신에, 연결 수단(18)과 피스톤(82)이 화살표(86)로 도시된 바와 같이 상향 또는 하향으로 이동될 수 있다. 크랭크 샤프트(12)의 수직 이동은 실린더(84) 내에서 피스톤을 상승시켜서 플라이상의 압축비를 변경시키는 성능을 제공한다. 크랭크 샤프트(12)의 이동은 크랭크 샤프트(12)에 대해 또는 서로에 대해 실린더(84) 내의 피스톤의 타이밍을 달성하지 않는다. 이는 하나의 피스톤이 진행하고 다른 피스톤이 지연하는 피스톤의 타이밍을 바꾸는 가동식 크랭크가 제공된 종래의 V형 엔진과는 다르다.
크랭크 샤프트(12)의 수직 이동은 유압 램 등과 같은 종래의 수단을 이용하여 달성될 수 있다.
가동식 크랭크는 단일 피스톤으로 이용될 수 있고 가동식 크랭크는 예를 들어, V형 트윈 엔진 내의 2등분 이외의 경로를 따라 이동될 수 있다. 크랭크는 수직에 대해 15°로 이동될 수 있다. 이는 동일한 압축비의 변화를 달성하기 위해 보다 많은 크랭크 이동을 필요로 하는 것 외에는 효과가 없다.
도 12는 크랭크 샤프트(12)가 베어링 아암(90)상에 장착되어 있는 도 11의 실시예의 변형을 도시한다. 크랭크는 엔진의 경우에 기어박스에 연결될 수 있는 기어(92)와 결합한다. 기어(92)는 회전 축(94)을 구비한다. 베어링 아암(90)은 축(94)과 동축인 축 둘레로 크랭크 케이스 상에 피봇 가능하게 장착된다. 베어링 아암은 실린더에 대해 크랭크 샤프트를 상승 또는 하강시키기 위해 적절한 수단에 의해 축(94) 둘레로 회전될 수 있다. 이는 크랭크 샤프트의 측방향 이동을 야기하여, 피스톤이 진행 또는 지연하지만 이는 매우 작은 양이다.
도 13은 실린더(104) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(102)을 구비한 트윈 실린더 장치(100)가 있는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 피스톤은 축받이 핀(108)상에 피봇 가능하게 장착된 커넥팅 로드(106)를 갖는다. 커넥팅 로드의 하단부에는 슬라이더(110)가 장착된 두 개의 대향 평행 표면이 제공된다. 슬라이더(110)의 대향 단부는 유압식으로 작동되는 아암(112)에 연결된다. 이러한 아암(112)은 연결 수단(18)에 합체되고 덕트(114)를 통해 고압유가 선택적으로 공급된다. 아암(112)은 연결 수단(118) 및 실린더에 대해 또는 두 조합에 대해 슬라이더(110)를 상승 및 하강시키도록 중심(116) 둘레로 피봇시킬 수 있다. 이는 개별 실린더에 대해 피스톤을 상승 또는 하강시키고, 커넥팅 로드(106)를 축받이 핀(108) 둘레로 피봇시켜, 피스톤의 위상을 변경한다.
도 14 내지 도 29는 피스톤의 가이드 표면과 결합 수단상의 대응 표면의 다수의 변형을 도시한다.
도 14는 단일 피스톤의 두 쌍의 표면(104, 106)과 결합하는 Y-형상 결합 표면(102)을 갖는 슬라이더(100)를 도시한다.
도 15는 결합 수단(112)을 갖는 슬라이더(110)를 도시한다. 이 표면(112)은 Y-형상이지만 베이스(118)로부터 연장되는 표면(114, 116)을 갖는다.
도 16은 결합 수단(122)을 갖는 슬라이더(120)를 도시한다. 결합 수단의 단면은 두 개의 아암(124, 126)을 갖는 T-형상이다. 이들 아암(124, 126)의 단면은 만곡된 상부 표면(128)을 형성한다.
도 17은 화살표 헤드형 결합 수단(132)을 갖는 슬라이더(130)를 도시한다.결합 수단(132)은 피스톤에 의해 결합된 하향으로 연장 및 분기되는 두 개의 아암(134)을 구비한다.
도 18은 W-형상 결합 수단(140)을 도시한다.
도 19는 아암(156)의 상부 및 하부 표면(152, 154)에 T-형상 돌기(160)가 연장되는 T-형상 홈(158)이 제공된 T-형상 결합 수단(150)을 도시한다. V-형상 홈(158)과 돌기(160)는 다른 피스톤 및 결합 수단에 위치될 수 있다.
도 20은 내부에서 중심에 위치된 슬롯(172)을 갖는 상부 표면(172)을 구비하는 T-형상 결합 수단(170)을 도시한다. 피스톤의 대응 표면(174)은 슬롯 내로 연장되는 직사각형 돌기(176)를 포함한다.
도 21은 상부 표면(194)상의 중심에 위치된 반원형 돌기(192)를 갖는 T-형상 결합 수단(190)을 도시한다. 돌기(192)는 중심에 위치될 필요는 없고, 결합 수단의 중심의 한 측 또는 양측에서 상부 표면(194), 하부 표면(196, 198) 또는 두 표면 상에 추가의 돌기가 위치될 수 있다.
도 22의 장치는 피스톤의 상부 결합 표면(180)이 연속되지 않지만 개구(182)를 구비한다는 것을 제외하고는 도 17의 장치와 유사하다.
도 23은 (무엇?)을 갖는 T-형상 결합 수단을 도시한다.
도 24는 아암(212, 214)을 갖는 T-형상 결합 수단(210)을 도시한다. 아암의 측면(216, 218)은 만곡되고, 표면들(216, 218) 사이의 폭은 양 단부에서보다 결합 수단의 중심에서 떠 크다. 피스톤 내의 대응 슬롯의 폭은 적어도 두 아암의 가장 넓은 부분만큼 넓어질 필요가 있다는 것이 이해될 것이다.
도 25는 T-형상이지만 아암(222, 224)이 종방향으로 수렴하여 삼각형 상부면을 형성하는 결합 수단(220)을 도시한다.
도 26은 아암(232)과 중심 레그(234)를 갖는 T-형상 결합 수단(230)을 도시한다. 레그(234)에는 두 표면 상에 선형 기어(236, 238)가 제공된다. 이들 기어(236, 238)는 피스톤 상에 장착된 회전 가능한 기어를 통해 다른 장치를 구동하는데 사용될 수 있다.
도 27은 도 25의 실시예의 단부 도면이다.
도 28은 상부 표면(254)상에 중심에 위치된 선형 기어(252)를 갖는 T-형상 결합 수단(250)을 도시한다. 도 26의 장치에 비해, 이 기어는 피스톤에 장착된 장치를 구동하는데 사용할 수 있다.
도 29는 피스톤(302), 크랭크(304) 및 크랭크(304)의 대단부(308)에 장착된 연결 수단(306)을 구비하는 V형 트윈 엔진(300)을 도시한다. 피스톤은 커넥팅 로드(312)에 회전 가능하게 장착된 축받이 핀(310)을 갖는 종래의 피스톤이다. 그러나, 커넥팅 로드(312)는 연결 수단(306)이 결합되는 하단부에 슬롯(314)을 갖는다.
커넥팅 로드는 각각 개별 실린더 축에 평행한 가이드(320)에서 슬라이딩하는 슬라이더(318)와 결합하는 측방향 연장 아암(316)을 구비한다. 커넥팅 로드는 슬라이더(318)와 일체형일 수 있거나 도시된 바와 같이 피봇식 조인트(322)에 의해 연결될 수 있다. 조인트(322)는 단일 축 조인트 또는 볼 타입 조인트일 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 아암(316)은 슬롯(314)에 평행하게 연장된다. 그러나, 슬롯은 임의의 각도로 연장될 수 있다.
가이드(318)는 필요한 공차가 보어 내에서 피스톤을 약간 회전시키고 시징(seizing) 등을 야기할 수 있기 때문에 개별 피스톤을 안정화하는 것을 돕는다. 매우 작은 공차가 사용되면, 가이드는 불필요해질 수 있다. 슬라이더(318)는 크랭크 케이스와 일체형일 수 있거나, 볼트 등에 의해 크랭크에 부착되는 개별 부품일 수 있다.
피스톤의 축받이 핀은 피스톤에 대해 커넥팅 로드의 회전 이동이 발생하지 않을 때 크랭크 축에 대해 90°로 위치된다. 축받이 핀을 구비한 피스톤을 사용하면 "기성품(off the shelf)" 피스톤을 사용하도록 할 수 있다.
도 30은 주 크랭크(330), 대단부(332) 및 대단부에 장착된 연결 수단(334)을 구비하는 V형 트윈 엔진의 개략적인 레이아웃을 도시한다. 피스톤(336)은 이전 실시예에서와 같이 연결 수단(334)에 장착된다.
주 크랭크의 축(331)에 평행한 축(340) 둘레로 회전하는 슬레이브 크랭크(338)가 제공된다. 링크 장치(342)는 연결 수단(344에서의 334) 및 슬레이브 크랭크(346에서의 338)에 피봇 가능하게 장착된다. 슬레이브 축(340)으로부터 피봇 지점(346)의 거리는 주축(331)으로부터 대단부(332)의 거리와 동일하다. 슬레이브 크랭크와 링크 장치(342)는 주 크랭크(330)가 회전할 때 연결 수단을 고정 방향으로 유지하는 것을 돕는다. 이러한 안정화 기술은 본원에 개시된 임의의 실시예에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 31은 대단부(350)와 연결 수단(352)을 통한 축방향 단면도이다. 연결 수단(352)은 두 개의 개별 피스톤(도시되지 않음)의 결합 수단(356, 358)에 의해 결합되는 결합 수단(354)을 구비한다.
도 32는 도 31과 유사한 구조를 도시하지만, 연결 수단(362)상의 결합 수단(360)과 두 피스톤의 대응 결합 수단(364, 366)의 다른 구성을 갖는다.
도 33은 T-형상 결합 수단(376, 378)이 각각 결합된 두 개의 두 개의 슬롯(372, 374)을 갖는 연결 수단(370)을 도시한다. 결합 수단(376, 378)은 단일 피스톤에 또는 개별 피스톤에 부착될 수 있다.
도 34는 두 개의 슬롯(382, 384)을 갖는 연결 수단(380)을 도시한다. 각각의 슬롯은 대응 결합 수단(386, 388)을 고정하는 Z-형상을 갖는다.
도 35는 결합 수단(396, 398)이 수용되는 두 개의 슬롯(392, 394)을 갖는 연결 수단(390)을 도시한다. 슬롯 내에는 롤러 베어링(400)이 위치되어 결합 수단(396, 398)이 슬롯(392, 394)을 따라 이동하도록 한다. 베어링(400)은 슬롯을 따라 간격을 두고 제공된다는 것이 이해될 것이다.
도 36은 피스톤 결합 수단(412, 414)이 연결 수단(410)을 둘러싸며 하향 개방 슬롯(416, 418)에 결합하는 연결 수단(410)을 도시한다.
도 37은 두 개의 측방향 슬롯(422, 424)을 갖는 연결 수단(420)을 도시한다. 두 개의 결합
도 38은 발산식으로 하강하는 아암(434, 436)을 갖는 T-형상 결합 수단(432)을 갖는 연결 수단(430)을 도시한다. 상부 및 하부면(438, 440)은 아암(434)에서와 같이 평행하거나 아암(436)에서와 같이 발산한다. 피스톤은 상부면 및 하부면에 결합하는 일련의 대향된 롤러 베어링(442)을 구비한다. 예를 들어, 아암의 중심선은 대단부 축에 대해 35°와 50° 사이일 수 있다.
도 39 내지 도 47은 상부에 장착된 피스톤 또는 피스톤들의 연결 수단과 결합 수단 사이의 연결의 가능한 추가 변형을 도시한다.
도 48은 공통 축을 갖는 실린더(506) 내에서 왕복 운동하는 두 개의 대향 피스톤(502, 504)을 갖는 트윈 피스톤 유체 장치(500)를 도시한다. 피스톤은 링크 장치(507)에 견고하게 결합된다. 두 개의 크랭크 샤프트는 개별 대단부(514, 516)에 장착된 연결 수단(512)을 갖는 508 및 510이 제공된다. 연결 수단은 링크 장치에 대해 측방향으로 연결 수단(512)을 슬라이딩시키는 링크 장치(507) 내의 보어(518)를 통해 통과한다. 바람직하게는 이러한 운동은 실린더 축에 수직하지만 수직하지 않아도 된다.
두 개의 크랭크(508, 510)는 기어 등에 의해 바람직하게 연결되어 함께 회전한다. 회전시에 연결 수단은 사인 곡선 수직 운동을 나타내고 피스톤을 유사하게 운동시킨다.
도 49는 도 48의 장치의 변형을 도시하고 따라서, 유사 부품에는 동일한 도면 부호가 사용된다.
연결 수단(512)은 링크 장치(530)에 대해 측방향으로 자유롭게 슬라이딩되고, 링크 장치에는 약간의 측방향 하중이 존재한다. 따라서, 가이드 표면(520, 522)은 측방향 운동을 방지하기 위해 링크 장치(505)의 양 측부에 제공된다.
도 50은 도 48 및 도 49의 장치의 변형을 도시한다. 본 실시예에 있어서, 4개의 피스톤(530)은 링크 장치(542)에 의해 슬라이더(540)에 피봇 가능하게 연결된다. 피스톤은 X 형상으로 배치된다. 이는 각각의 피스톤 경로 사이에서 균일하게 90°각도로 위치되거나, 도시된 바와 같이 피스톤은 균일하게 이격되지 않는다. 각각의 링크 장치는 개별 피스톤 및 슬라이더에 피봇 가능하게 연결된다. 슬라이더(540)는 가이드(520, 522)에 의해 수직으로 이동되어 사인 곡선을 이룬다.
도 51은 함께 회전하는 두 개의 크랭크(602, 604)를 갖는 도 48 내지 도 50의 장치와 유사한 장치(600)를 도시한다. X-형상의 연결 수단(606)은 두 개의 크랭크의 대단부(608, 610)에 장착된다. 4 쌍의 연결된 피스톤(512, 514, 516 및 518)은 연결 수단의 아암(520 내지 524) 중 하나에 각각 장착된다. 각각의 아암과 그 관련 피스톤 쌍은 도 48의 장치와 동일하다. 아암(520 내지 524)은 바람직하게는 서로에 대해 90°로 연장되지만, 필수적인 것은 아니다. 또한, 하나의 대단부가 연결 수단의 중심에 장착되어야만 하는 것은 아니다. 바람직하게는, 두 개의 크랭크는 연결 수단의 중심의 양측에 위치된다.
도 52는 실린더(704) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(702)을 갖는 대향 피스톤 장치(700)를 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 피스톤(702)은 링크 장치(706)에 의해 견고하게 결합되어 함께 이동한다. 피스톤들 사이에는 축(710) 둘레로 회전하는 크랭크(708)가 장착된다. 크랭크(708)는 714에 그 중심을 갖는 축(710)으로부터 편심되는 원형 디스크(712)를 갖는다. 따라서, 크랭크가 회전할 때, 디스크는 수직 및 수평으로 진동한다. 링크 장치(706)에는 두 개의 종동자(716)가 장착된다. 이들 종동자(716)는 링크 장치의 수직 표면(717)에 대해지지되고 링크 장치(706)에 대해 수직으로 이동할 수 있지만, 수평으로는 이동할 수 없다. 종동자는 디스크(712)의 원형 표면을 결합하는 원형 표면(720)을 갖는다.
도 53은 단일 피스톤 장치(730)를 도시한다. 이는 피스톤 중 하나가 생략된 것을 제외하고는 도 52의 장치와 실질적으로 동일하다. 크랭크(708)의 메인 베어링(732)은 분할 부재(734)를 갖는다. 이 부재(734)는 피스톤 조립체의 슬롯(735) 내에 위치되어 피스톤 조립체를 안정화시킨다.
도 54는 서로 90°각도를 이루는 두 개의 피스톤을 갖는 트윈 피스톤 장치(800)를 도시한다. 그러나, 다른 각도가 사용될 수도 있다. 피스톤(802, 803)은 동일 평면상에 있지 않으며, 메인 크랭크(806)의 축(804)을 따라 축방향으로 편심된다. 메인 크랭크(806)는 편심 실린더(808)를 갖는다. 제 1 피스톤(802)은 실린더(808)의 양측에서 연장되는 두 개의 아암(810, 812)을 갖는다. 아암에는 종동자(814)가 장착되고, 그 종동자는 실린더(808)와 결합하며 디스크(808)의 진동 운동을 실린더 축(816)에 평행한 왕복 운동으로 변환시킨다. 유사하게, 제 2 피스톤은 종동자(820)를 고정하는 유사한 아암 쌍(도면에는 불명료하게 도시됨)을 갖는다. 종동자는 또한 실린더(808)의 진동 운동을 실린더 축(822)을 따르는 왕복 운동으로 변환시킨다. 장치는 또한 피스톤의 측방향 운동을 제한하도록 피스톤과 결합하는 가이드 부재(821)를 갖는다.
도 56은 두 쌍의 링크 장치형 피스톤 조립체(832)를 갖는 4 개의 실린더 엔진(830)을 도시한다. 각각의 조립체(832)는 링크 장치(838)에 의해 각각의 단부가 다른 조립체에 견고하게 결합되는 피스톤(834)을 구비한다.
각각의 링크 장치(838)는 링크 장치를 통해 수직 평면 내에서 연장되는 슬롯(839)을 구비한다. 각각의 슬롯은 평행한 수직 단부벽(841)을 가지며 각각의 슬롯 내에는 평행한 수직 단부벽(846)을 갖는 슬라이더(844)가 위치된다.
크랭크(840)는 링크 장치(838)와 슬라이더(844)를 통해 수평으로 연장된다. 슬라이더(844)는 크랭크가 통과하는 원형 개구(848)를 각각 구비한다. 크랭크는 개구(848)에 대응하는 크기를 갖는 원형 캠(842)을 구비한다. 캠의 중심은 크랭크 축으로부터 편심되고, 크랭크가 회전할 때 캠의 중심은 크랭크 축의 궤도를 따른다. 이는 크랭크 축에 대해 슬라이더(844)를 수직 및 수평으로 이동시킨다.
슬라이더(844)의 수직 운동은 피스톤 조립체에 대해 슬라이더의 수직 자유도로 인해 영향을 받지 않으며, 수평 운동은 피스톤 조립체는 이론적인 사인 곡선 운동으로 수평으로 진동시킨다.
이러한 구성은 유사한 다른 시스템에 비해 다수의 장점을 가진다. 주된 장점은 캠(842)과 슬롯 벽(841) 사이에 슬라이더를 개재하여 발생할 수 있는 점하중을 제거하는 것이다. 그 대신에, 캠으로부터 슬라이더까지 및 슬라이더로부터 슬롯까지 넓은 표면에 걸쳐 하중이 전달된다.
도 57은 도 56과 유사한 트윈 피스톤 엔진이고 유사한 부품에는 동일한 도면 부호를 사용한다. 본 실시예에 있어서, 두 개의 슬라이더(852)는 캠(842)의 각각의 측부에 제공된다. 각각의 슬라이더는 다른 슬라이더와 접촉하지 않으며, 따라서 각각은 서로에 대해 고정되지 않는다. 도 56의 실시예에 있어서, 슬라이더(844)가 슬롯(839)에 대해 회전하면, 슬롯 내에서 고정되는 경향이 있다. 두 개의 슬라이더를사용함으로써 "분리" 슬라이더의 사용은 이러한 것이 발생하는 것을 방지한다. 슬라이더 중 하나가 슬롯에 대해 회전하면, 모두 캠(842)의 중심 주위로 회전한다.
도 58 내지 도 60은 서로 90°로 배치된 피스톤 쌍(862a, 862b)을 갖는 4 개의 피스톤 장치(860)를 도시한다. 각각의 피스톤은 개별 피스톤 축에 대해 수직으로 연장되는 표면(868, 870)을 갖는 연장부(864)를 구비한다. 연장부(864)는 도59에 도시된 바와 같이 피스톤 축의 한 측으로 연장되므로, 각 쌍의 피스톤은 크랭크(866)에 수직한 공통 평면에 위치될 수 있다.
크랭크는 4 개의 벽(868a, 868b, 870a, 870b)을 결합하는 편심 원형 캠(872)을 포함한다. 크랭크가 회전할 때, 캠은 도시되지 않은 개별 실린더 내에서 양 피스톤(862a, 862b)을 왕복 운동시킨다.
도 58 내지 도 60의 실시예는 단부벽상에 직접적으로 지지되는 캠을 사용하고, 도 56 또는 도 57의 실시예의 슬라이더 구성이 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 61 및 도 62는 도 58 내지 도 60의 실시예의 변형을 도시하고 유사 부품에는 동일한 도면 부호가 사용된다.
두 개의 슬라이더(880)는 캠(872)과 단부벽(868, 870) 사이에 개재된다. 각각의 슬라이더는 한 피스톤의 내부면(868)과 다른 피스톤의 외부면(870)상에 지지된다. 크랭크(866)가 회전할 때, 이는 슬라이더가 양 피스톤을 이동시키도록 한다. 피스톤이 크랭크쪽으로 이동할 때, 각각의 단부벽(870)에 지지되는 슬라이더는 크랭크 쪽으로 피스톤을 가압하고, 내부 벽(868)에 지지되는 다른 슬라이더는 피스톤을 크랭크로부터 멀리 가압한다는 것이 이해될 것이다. 도 57의 실시예에서와 같이, 각각의 슬라이더는 각각의 피스톤의 하나의 단부벽에만 지지되기 때문에, 고정될 가능성은 감소된다.
도 63은 캠이 피스톤의 단부벽에 직접적으로 지지되는 도 58 내지 도 60과 유사한 V형 트윈 장치(882)를 도시한다. 상기와 같이, 유사 부품에는 동일 도면 부호가 사용된다. 피스톤(862)의 안정성을 위해, 연장부(864)의 양 측부와 결합하는 가이드(884)는 개별 피스톤 축에 대해 피스톤의 측방향 운동을 방지하기 위해 제공된다.
도 64는 각각의 연장부(864)에 크랭크(866)가 연장되는 종방향 연장 슬롯(892)이 제공된 V형 트윈 장치(890)를 도시한다. 슬롯(892)은 종방향 운동은 허용하지만 횡방향 운동은 허용하지 않는다. 슬라이더 블록은 크랭크 상에 위치되어 슬롯 벽과 결합한다.
도 65는 본원에 개시된 실시예 중 하나에 이용될 수 있는 하이브리드 슬라이더 배치를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 편심 원형 캠(902)을 갖는 크랭크(900)가 제공된다. 캠(902)은 단부벽(906, 908)을 갖는 단일 또는 트윈 피스톤 유닛의 슬롯(904) 내에 위치된다. 슬롯은 캠(902)의 직경보다 길고, 슬라이더는 캠과 단부벽(908) 사이에 위치된다. 캠은 단부벽(906)상에 직접적으로 지지된다.
도 65는 트윈 대향 피스톤(912)을 갖는 스코치 요크 엔진(910)을 도시한다. 크랭크(914)는 크랭크(914)가 회전할 때 가이드 표면(920, 922)을 따라 슬라이딩하여 피스톤의 수직 운동을 야기하는 슬라이더 구조체(918)가 장착된 대단부(916)를구비한다. 두 부품(924, 926)은 각각 표면(920, 922)과 결합한다. 두 부품(924, 926) 사이의 분리선은 약 30°로 연장되지만, 다른 각도로 될 수 있다.
도 66은 두 개의 피스톤 조립체(932, 934)를 갖는 X 형상 스코치 요크 엔진(930)을 도시한다. "분리" 슬라이더 조립체(936)는 두 개의 피스톤 조립체의 슬라이딩 표면과 결합한다. 슬라이더 조립체는 두 개의 피스톤 조립체와 결합하는 두 개의 슬라이더 부품(938, 940)을 포함한다. 그러나, 각각의 부품은 각각의 피스톤 조립체의 단 하나의 슬라이딩 표면에만 접촉한다.
도 67은 크랭크(946)의 대단부(944)에 장착된 두 개의 슬라이더 조립체(942)를 도시하고, 조립체는 볼트(952)에 의해 함께 견고하게 결합되는 부품(948, 950)을 포함하여, 구조체는 일체형 구조체로서 작용한다.
도 68은 대단부(956)에 장착된 슬라이더 조립체(954)를 도시한다. 조립체는 각각 스코치 요크형 엔진의 슬롯의 측부 중 하나에 대해 지지되는 두 개의 부품(958, 960)을 포함한다. 두 개의 부품 각각은 대단부를 둘러싸며 서로에 무관하게 대단부 둘레로 개별 부품을 회전시키는 루프(962)를 구비한다. 상기 루프가 부품의 본체(964)로부터 분리되고 볼트 등에 의해 부착될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 69는 캠(968)에 장착되는 두 개의 부품(966)으로 구성되는 슬라이더 조립체(965)를 도시한다. 각각의 부품(966)은 피스톤 조립체의 가이드 슬롯의 한 측부와 결합한다. 각각의 부품(966)은 링크 장치(972)에 의해 결합된 두 개의 부분(968, 970)으로 구성된다. 링크 장치(972)는 각각의 부품에 견고하게 부착되거나 피봇 가능하게 장착될 수 있다.
도 70은 두 부분이 축(974)에서 피봇 가능하게 결합되는 슬라이더 조립체의 한 측부의 상세도를 도시한다.
도 71은 오프 센터 캠(978)과 결합하는 부품(976)을 갖는 슬라이더 조립체의 일부를 도시한다. 부품은 메인 본체(980)와 일반적으로 슬롯의 표면(984)과 결합하며 표면(984) 바로 위에 메인 본체를 고정하는 롤러(982)를 구비한다. 캠이 회전할 때, 표면의 따르는 부품의 속도는 변한다. 표면으로부터 본체의 분리는 고속에서는 본체가 유막(film of oil)상으로 부유하고 저속에서는 롤러에 의해 지지될 정도로 충분히 작다.
도 72는 슬라이더 부품(986)이 롤러(990)에 의해 캠(988)에 결합하는 슬라이더 조립체를 도시한다.
도 73은 슬롯(995)의 측부와 결합하는 부분(993, 994)을 갖는 다중 부분 슬라이더 조립체(992)를 도시한다. 두 부분은 캠 상의 슬라이더 부분의 유체 동적 윤활을 유지하도록 캠(998)의 표면에 밀착되게 이어지는 부분(996, 997)에 의해 결합된다.
도 74는 캠(1006)의 양 측부에 두 부분(1002, 1004)을 갖는 슬라이더 조립체(1000)를 도시한다. 링크 장치(1008)는 두 부분(1002, 1004)의 인접 단부에 결합한다. 링크 장치는 상기 부분에 견고하게 또는 피봇 가능하게 부착될 수 있다.
도 75는 두 부분 슬라이더 조립체(1012)의 사선으로 대향된 단부에 결합하는 링크 장치(1010)를 갖는 슬라이더 조립체를 도시한다.
도 76은 슬라이더 부분(1018, 1020)에 의해 결합되는 제 1 원형 캠(1016)을 갖는 크랭크(1014)를 도시한다. 제 2 캠(1022)은 제 1 캠에 인접하여 위치되거나 제 1 캠(1016)상에 중첩되고, 크랭크 회전당 한번 개별 부분에 장착된 캠 종동자(1024)에 결합한다.
도 77은 표면(1032)에 결합하는 슬라이딩 표면(1030)을 갖는 각각의 부분(1031)을 갖는 두 부분 슬라이더 조립체를 도시한다. 각각의 부분(1031)은 피스톤 조립체의 캠 표면(1036)과 간헐적으로 결합하는 롤러(1034)를 지지하여 크랭크로부터 더욱 멀리 피스톤 조립체를 이동시킨다.
도 78은 선형 슬라이딩 표면(1044, 1046)을 구비한 피스톤 조립체(1042)와 슬라이드(1040)를 도시한다. 피스톤 조립체는 종동자(1050)에 의해 결합된 캠 표면(1048)을 갖는다. 이들 종동자는 필요한 윤활제를 공급하기 위해 슬라이더 상에서 피스톤(1052)에 연결된다. 캠/종동자/피스톤은 캠 표면이 슬라이더 상에 위치되도록 역전될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 78은 슬라이더 부품(1064)에 의해 결합된 메인 원형 캠(1062)을 갖는 크랭크(1060)를 도시한다. 각각의 슬라이더 부품은 캠 종동자(1066)를 구비한다. 이러한 캠 종동자는 크랭크 회전시에 제 2 캠(1068)에 의해 간헐적으로 결합된다.
도 79는 다양한 베어링 영역에 간헐적으로 오일을 구동하기 위해 캠 종동자가 펌프(1070)를 구동하는 도 78의 장치의 변형을 도시한다.
도 80은 대단부(1074)에 장착된 단일 슬라이더(1072)를 갖는 스코치 요크 조립체를 도시한다. 슬라이더(1072)는 크랭크 상에 위치된 캠(1078)에 의해 간헐적으로 결합되는 오일 펌프(1076)를 구비한다.
다양한 형태의 슬라이더와 슬라이더상의 결합 수단은 임의의 실질적인 조합에 있어서 본 발명의 형태와 다른 임의의 형태로 사용될 수 있으며, 다양한 형태는 특정 도면에 도시된 부품을 사용하는 것에 제한되지 않는다.
도 81 내지 도 84를 참조하면, 다른 각도로도 가능하지만, 서로 90°각도로 위치된 실린더(2014)에서 왕복 운동하는 두 개의 피스톤(2012)을 갖는 V형 트윈 유체 장치(2010)가 도시된다. 연결 수단(2016)은 크랭크(도시되지 않음)의 대단부에 회전 가능하게 장착되고 두 개의 피스톤(2012)에 슬라이드식으로 결합된다.
각각의 피스톤(2012)은 각각의 피스톤을 가로질러 직경 방향으로 연장되는 T-형상 슬롯(2018)을 구비한다. 연결 수단은 슬롯(18) 내에 결합하는 대응 T-형상 텅(2020)을 구비한다. 각각의 텅(2020)은 두 부분으로 구성되며, 크로스 아암은 볼트(2028)에 의해 수직 웨브(2026)에 부착되는 평면 웨브(24)의 형태이다.
슬롯(2018)의 양 측부에는 두 개의 축방향으로 연장되는 평면 웨브(2030)가 위치된다. 이들 웨브(2030)는 서로 직경 방향으로 대향되고 슬롯(2018)에 대해 수직으로 연장되지만 피스톤의 보어 외부로 연장되지는 않는다. 웨브(2030)는 피스톤 본체와 일체이다.
유체 장치는 도 83 및 도 4에 도시된 바와 같이, 웨브(2030)에 결합하는 일련의 U-형상 가이드(2032)를 갖는다. 가이드(2032)는 크랭크 케이스(도시되지 않음)상에 견고하게 장착되고, 개별 실린더 내에서 이동할 때 피스톤의 임의의 흔들림을 제한하는 것을 돕는다.
가이드는 위치결정 핀(2034)에 의해 크랭크 케이스 상에 위치되고 볼트 구멍(2036)을 통해 볼트 고정된다.
가이드(2032)는 슬롯(2018)에 평행하게 및 횡방향으로 피스톤의 이동을 제한하는 기능을 하고, 원한다면, 피스톤의 스커트 길이를 감소시킬 수 있다.
웨브(2030)는 슬롯의 단부보다는 측부에 위치되기 때문에 크랭크 케이스의 크기는 종래의 크랭크 케이스보다 클 필요는 없다. 또한, 웨브(2030)는 피스톤의 보어 외부로 연장되지 않기 때문에, 현재의 크랭크 케이스는 크랭크와 피스톤 조립체를 취하도록 비교적 용이하게 변형될 수 있다.
웨브와 슬롯(2018)은 피스톤과 일체로 형성될 수 있어서 피스톤 재료로 형성될 수 있다. 선택적으로 개별 부품이 제공될 수 있으며 피스톤 조립체는 그 부품들로 구성된다. 바람직하게는, 웨브(2030)와 슬롯(2018)의 베어링 표면은 견고한 마모면을 제공하도록 적절하게 처리되고, 또는 적절한 표면을 제공하도록 개별 인서트가 제공된다. 오일 통로를 통해 또는 오일 공급에 의해 베어링 면에는 오일 윤활이 제공된다.
도 85 내지 도 126은 도 83 및 도 84에 도시된 연결 수단으로 사용될 수 있는 수직 가이드 수단 또는 피스톤 수단의 다양한 구성의 저면 평면도이다. 각각의 피스톤의 수직 웨브에 대응하는 가이드는 도시되지 않지만 가이드가 웨브의 표면에 대응하는 형상을 가져야 한다는 것이 이해될 것이다.
도 85는 단일 축방향 웨브(42)를 갖는 피스톤(2040)을 도시한다. 웨브(42)는 반경 방향 선을 따라 슬롯(2018)에 수직으로 연장된다. 웨브(42)는 또한 피스톤의원주 너머로 연장된다. 웨브(42)는 피스톤과 일체형이거나 개별 부품일 수 있다.
도 86은 직경 방향 선을 따라 슬롯(2018)에 수직으로 연장되는 두 개의 평행한 웨브(46)를 구비하는 피스톤(2044)을 도시한다. 웨브(2046)는 가이드(2032)와 결합하도록 피스톤 보어 너머로 연장된다. 각각의 웨브는 개별 부품이고 피스톤상의 축방향 연장 슬롯(2048)에 결합된다.
도 87은 피스톤 내의 슬롯(2054)에 결합하는 일체형 웨브(2052)에 대향된 두 개로 분리된 피스톤(2050)을 도시한다. 반면에, 이러한 구조는 도 81 및 도 82의 피스톤과 유사하다.
도 88은 피스톤의 보어 너머로 웨브(2058)가 연장되는 것을 제외하고는 도 81 및 도 82의 피스톤과 유사한 구성을 갖는 피스톤(2056)을 도시한다.
도 89는 크랭크 케이스 상에 장착된 축방향 연장 웨브(2064)와 결합하는 두 개의 축방향 연장 슬롯(2062)을 갖는 피스톤(2060)을 도시한다.
도 90은 슬롯(2018)의 한 단부에 위치되어 U-형상 가이드(2070)에 결합되는 축방향 연장 웨브(2068)를 갖는 피스톤(2066)을 도시한다.
도 15는 단일 일체형 웨브(2074)를 갖는 피스톤(2072)을 도시한다.
도 92는 3 개의 웨브(2077, 2078, 및 2079)를 갖는 피스톤(2076)을 도시한다. 하나의 웨브(2077)는 피스톤(2076)의 중심으로부터 슬롯(2018)에 수직으로 연장되고, 다른 두 개의 웨브(2078, 2079)는 다른 측부로부터 슬롯에 수직으로 연장된다. 웨브(2078, 2079)는 슬롯(2018)의 단부쪽에 이격되어 위치된다. 모두 3 개의 웨브는 피스톤의 원주 너머로 연장된다.
도 93은 두 개의 웨브(2078, 2079)가 함께 더욱 밀착되어 슬롯(2018)의 중심쪽으로 위치된 것을 제외하고는 도 92의 피스톤과 유사한 피스톤(2080)을 도시한다. 또한, 단일 웨브(2077)는 피스톤의 원주 내에 유지된다.
도 94는 슬롯(2018)에 수직하게 서로 대향되어 직경 방향으로 연장되는 T-형상 부재(2084)를 갖는 피스톤(2082)을 도시한다.
도 95는 도 94의 피스톤과 유사하지만 피스톤의 중심으로부터 연장되는 단일 T-형상 부재(88)를 갖는 피스톤(2086)을 도시한다.
도 96은 피스톤의 중심으로부터 편심되는 두 개의 T-형상 부재(2092)를 갖는 피스톤(2090)을 도시한다. 편심은 피스톤의 중심 둘레로 대칭이지만, 반드시 그럴 필요는 없다.
도 97은 T-형상 부재(2096)가 피스톤의 보어 내에 유지되는 것을 제외하고는 도 94의 피스톤과 유사한 피스톤(2094)을 도시한다.
도 98은 슬롯(2018)의 중심으로부터 연장되는 Y-형상 축방향 연장 웨브(20100)를 갖는 피스톤(2098)을 도시한다.
도 99는 90°보다는 약 45°로 슬롯(2018)의 중심으로부터 연장되는 두 개의 평면 웨브(20104)를 갖는 피스톤(20102)을 도시한다.
도 101은 슬롯(2018)에 수직으로 연장되는 4 개의 웨브(20106)를 갖는 피스톤(20104)을 도시한다. 각각의 웨브는 개별 가이드 부재에 의해 결합된다.
도 102는 T-형상 가이드 부재(도시되지 않음)가 결합되는 두 개의 축방향 연장 T-형상 슬롯(20110)을 두 쌍의 L-형상 부재(20108)가 한정하는 피스톤(106)을도시한다.
도 103은 보조 가이드 수단을 결합하기 위한 오목 표면(20116)을 갖는 두 개의 웨브(20114)를 구비한 피스톤(20112)을 도시한다. 표면(20116)은 타원형, 원형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다.
도 104는 볼록 표면(20122)을 구비한 두 개의 웨브(20120)를 갖는 피스톤(20118)을 도시한다. 표면(20122)은 타원형, 원형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다.
도 105는 도 104의 장치와 유사하게 두 개의 웨브(20126)를 구비하는 피스톤(20124)을 도시하지만, 웨브(20126)는 슬롯(2018)의 중심으로부터 대향 방향으로 편심된다. 편심은 대칭 또는 비대칭일 수 있다.
도 106은 볼록 표면(20132)을 갖는 두 개의 웨브(20130)를 구비한 피스톤(20128)을 도시한다. 슬롯(20134)은 볼록 표면(20132)으로부터 슬롯(2018)의 중심쪽으로 내측으로 연장된다.
도 107은 슬롯(2018)에 수직으로 연장되는 두 개의 웨브(20138)를 갖는 피스톤(20136)을 도시하지만, 웨브는 피스톤의 중심으로부터 편심되고 서로 대향된다.
도 108은 두 개의 축방향 연장 웨브(20142)를 구비한 피스톤(20140)을 도시한다. 각각의 웨브는 대응 가이드 표면과 결합하는 파동형 표면(20144)을 갖는다. 이들 파동형 표면(20144)은 아치형, 타원체형 또는 임의의 다른 적절한 형상일 수 있다. 그 형상은 규칙 또는 불규칙일 수 있다.
도 109는 직사각형 단면 웨브(20148)를 갖는 도 92 및 도 93의 피스톤과 유사한 피스톤(20146)을 도시한다. 그러나, 웨브(20148)는 결합되지 않으며, 슬롯(2018)의 하우징과 일체가 아니다. 대신에, 웨브는 피스톤의 하측으로부터 연장된다.
도 110은 슬롯(2018)의 하우징과는 별개로 피스톤의 메인 본체로부터 하향으로 연장되는 두 개의 웨브(20152)를 갖는 피스톤(20150)을 도시한다.
각각의 웨브는 서로 90°로 연장되는 두 개의 아암(20153, 20154)으로 형성된다. 상기 아암은 다른 각도로 연장될 수 있다.
도 112는 두 개의 축방향 연장 부재(20158)를 구비한 피스톤(20156)을 도시한다. 부재(20158)는 버섯 형상의 단면을 갖는다.
도 113은 슬롯(2018)의 하우징과 결합하지 않는 두 개의 축방향 연장 부재(20162)를 구비한 피스톤(20160)을 도시한다.
도 114는 4 개의 축방향 연장 부재(20168)를 구비한 도 113의 피스톤과 유사한 피스톤(20166)을 도시한다. 두 개의 부재(20168)는 슬롯(2018)의 양 측부에 위치된다. 4 개의 부재의 배치는 바람직하게는 피스톤의 중심 둘레로 대칭이다.
도 115는 두 쌍의 가이드 부재를 구비한 피스톤(20170)을 도시한다. 제 1 쌍(20172)은 피스톤의 메인 본체의 하측으로부터 연장되고 원형 또는 타원형 외부 표면(20174)을 갖는다. 다른 쌍(20176)은 피스톤의 원주 표면으로부터 연장된다.
도 116은 피스톤의 원주면으로부터 연장되는 4 개의 축방향 가이드 부재(20180)를 갖는 피스톤(20178)을 도시한다.
도 117은 축방향으로 연장되는 실질적으로 로드 형상의 가이드 부재(20184)를 갖는 피스톤(20182)을 도시한다. 가이드 부재(20184)는 피스톤의 외주면과 일체이거나 외주면에 장착된다.
도 118은 두 개의 가이드 부재(20188)가 슬롯(2018)의 한 단부에 제공된 것을 제외하고는 도 90의 피스톤과 유사한 피스톤(20186)을 도시한다.
도 119는 하우징으로부터 슬롯(2018)까지 축방향으로 및 일반적으로 반경 방향으로 연장되는 두 개의 가이드 부재(20192)를 구비한 피스톤(20190)을 도시한다. 각각의 부재(20192)는 파동형 측부 표면(20194)을 갖는다. 이들은 임의의 다른 형상을 가질 수 있다.
도 120은 3 개의 가이드 부재(20197, 20198, 및 20199)를 구비한 피스톤(20196)을 도시한다. 가이드 부재(20197)는 슬롯(2018)에 수직으로 연장되고, 부재(20198, 20199)는 슬롯(2018)으로부터 서로 발산식으로 연장된다. 바람직하게는 3 개의 부재는 슬롯(2018)으로부터 반경 방향으로 연장된다.
도 121은 축방향으로 연장되는 단일 가이드 부재(20202)를 갖는 피스톤(20200)을 도시한다. 가이드 부재(20202)는 오목 측부(20204)와 편평한 외부 표면(20206)을 구비한다. 바람직하게는 표면(20206)은 슬롯(202018)에 평행하다.
도 122는 3 개의 축방향 연장 가이드 수단(20208, 20210, 20212)을 갖는 피스톤(20206)을 도시한다. 가이드 부재(20208)는 단면이 단순한 직사각형이고, 가이드 부재(20210)는 단면이 F-형상이고, 가이드 부재(212)는 측부로부터 연장되는 아암(20216, 20218)을 구비한 중심 스파인(spine)을 구비한다. 아암(216, 20218)은 동일한 또는 다른 길이를 가질 수 있다.
도 123은 차축 핀(20224)에 의해 슬롯(2018)의 각각의 측부 상에 장착된 적어도 하나의 롤러(20222)를 갖는 피스톤(20220)을 도시한다. 롤러(20224)는 크랭크 케이스에 장착된 축방향 연장 가이드(20226)와 결합한다. 피스톤에는 슬롯(20118)의 양 측부 상에 두 개 이상의 롤러가 제공될 수 있다.
도 124는 슬롯(2018)의 양 측부 상에서 축방향으로 연장되는 두 개의 직사각형 단면 튜브(20230)를 갖는 피스톤(20228)을 도시한다. 이들 튜브(20230)는 적어도 하나의 단부를 개방하고 크랭크 케이스에 장착된 축방향 연장 가이드 로드를 수용한다.
도 125는 슬롯(2018)의 양 측부 상에서 축방향으로 연장되는 삼각형 가이드 부재(20234)를 갖는 피스톤(20232)을 도시한다.
도 126은 두 개의 측벽에 삼각형 만입부(20240)를 갖는 가이드 부재(20238)를 갖는 피스톤(20236)을 도시한다.
도 127 내지 도 129는 수직 연장 가이드 바(20244)와 수평 슬라이드 바(20246)를 구비한 피스톤(20242)을 도시한다. 바(20244)는 피스톤의 메인 본체(20248)의 하부면으로부터 연장된다. 수평 바(20246)는 수직 바(20244)의 내측에 장착된다. 바(20246)는 연결 수단에서 적절한 결합 수단에 의해 결합되고, 수직 바(20244)는 크랭크 케이스에 장착된 적절한 가이드 표면에 의해 결합된다.
도 130 내지 도 132는 수직 가이드 바(20252) 및 수평 바(20254)를 구비한 피스톤(20250)을 도시한다. 수평 바(20254)는 연결 수단상의 대응 텅에 슬라이드식으로 결합하는 오목 슬롯(20256)을 구비한다.
도 133 내지 도 135는 메인 본체(20260)를 갖는 피스톤(20258)을 도시한다. 결합/가이드 수단(20264)은 축받이 핀(20262)에 의해 메인 본체에 회전 가능하게 장착된다. 이러한 결합 수단은 수평 연장부(20266)와 수직 연장부(20268)를 포함한다. 수평부는 연결 수단에 텅을 슬라이드식으로 수용하는 슬롯(20270)을 포함하고, 수직부는 크랭크 케이스에 장착되는 가이드에 의해 결합된다. 수직 연장부가 수평 연장부의 위아래로 연장되는 것에 주의해야 한다.
도 136 내지 도 138은 연결 수단에 표면을 슬라이드식으로 결합하는 Z-형상 수평 연장 부재를 구비한 피스톤 조립체(20272)를 도시한다.
도 139 내지 도 141은 수직 가이드 바(20278)가 피스톤(20280)의 메인 본체의 베이스로부터 연장되는 피스톤 조립체(20276)를 도시한다. 수평 바(20282)는 수직 가이드 바(20278)에 무관하게 메인 본체(20280)에 장착된다.
도 142 내지 도 144는 메인 본체(20284)와 핀 또는 볼트(20288)에 의해 상기 메인 본체에 장착된 결합/가이드 조립체(20286)를 갖는 피스톤 조립체(20282)를 도시한다. 결합/가이드 조립체는 두 개의 수직 레그(20290)와 크로스 바(20292)를 구비한다. 크로스 바에는 두 개의 수직 가이드 바(20290)의 평면에 수직으로 연장되는 수평 연장 T-형상 결합 부재(20294)가 장착된다. 이러한 부재(20294)는 연결 수단에 의해 결합된다.
도 145 내지 도 147은 도 142 내지 도 144의 조립체와 유사한 조립체(20296)를 도시하고, 유사한 결합/가이드 조립체(300)는 피스톤의 메인 본체(20298)에 장착된다. 조립체(300)는 두 개의 레그(290)의 평면에서 연장되는 축받이 핀(20302)에 의해 메인 본체(298)에 장착된다. 조립체(20300)는 핀(20302) 둘레로 피봇할 수 있다.
도 148 내지 도 150은 H-형상 가이드 조립체(20308)가 장착된 메인 본체(20306)를 갖는 피스톤 조립체(20304)를 도시한다. 조립체는 핀(20310)을 통해 메인 본체(20306)에 장착된다. 조립체(20308)의 크로스 바(20309)에는 수평 연장 결합 바(20312)가 장착된다. 바(20312)는 핀(20314)을 통해 바(20309)에 피봇 가능하게 장착된다. 바(20312)는 결합 수단에 T-형상 텅을 결합하기 위한 T-형상 슬롯(20316)을 갖는다.
도 151 내지 도 153은 핀(20324)을 통해 메인 본체(20322)에 장착되는 가이드/결합 수단(20320)을 갖는 피스톤 조립체(20318)를 도시한다. 크로스 바(20326)는 수직 부재(20328)들 사이에서 연장되고 T-형상 슬롯(20330)을 포함한다.
도 154 내지 도 156은 크로스 바(20334), 4 개의 수직 가이드 바(20336) 및 중심 연결 바(20338)를 갖는 가이드 결합 조립체(20332)를 도시한다. 크로스 바(20334)의 양 측부 상에는 두 개의 수직 가이드 바(20336)가 존재한다. 크로스 바는 T-형상 슬롯을 갖는다.
도 157 내지 도 159는 T-형상 슬롯을 구비하기보다는 크로스 바(20340)가 T-형상을 갖는 것을 제외하고는 도 154 내지 도 156의 조립체와 유사한 조립체를 도시한다.
도 160 내지 도 162는 두 개의 핀(20346)에 의해 피스톤 본체(20344)에 부착되어 피봇 동작이 불가능한 도 157 내지 도 159의 조립체와 유사한 조립체를 도시한다.
도 163 내지 도 165는 피스톤 본체(20356)의 핀 또는 크로스 바(20354)에 장착된 가이드/결합 수단(20352)을 갖는 피스톤 조립체(20350)를 도시한다. 핀 또는 크로스 바(20354)는 본체(20356)와 별개 또는 일체일 수 있다. 조립체는 볼트(20358)에 의해 크로스 바(20354)에 보유된다.
도 166 내지 도 168은 두 개의 핀(20364)에 의해 피스톤 본체(20362)에 보유되는 도 20874 내지 2076의 조립체와 유사한 가이드결합 조립체(20360)를 도시한다.
도 169 내지 도 171은 서로 대향된 수평 결합 바의 각각의 측부 상에 단일 일체 구조체 및 단 하나의 수직 가이드 바(20368)가 있는 도 166 내지 도 168의 조립체와 기능적으로 동일한 피스톤 조립체(20366)를 도시한다.
도 172 내지 도 174는 수평 슬롯(20372)이 연결 수단과의 결합을 위해 제공된 도 127 내지 도 129의 조립체와 유사한 피스톤 조립체(20370)를 도시한다.
도 175 내지 도 177은 가이드 바(20376)로부터 매달리는 T-형상 결합 바(20378)와 단일 수직 가이드 바(20376)를 갖는 피스톤 조립체(20374)를 도시한다.
도 178 내지 도 180은 오목 슬롯(380)이 피스톤 본체(20382)에 매우 근접하는 것을 제외하고는 도 130 내지 도 132의 실시예에 기능적으로 동일한 피스톤 조립체를 도시한다.
도 181 내지 도 183은 피스톤 본체(20254)로부터 연장되는 두 개의 수직 가이드 바(20252)를 갖는 피스톤 조립체(20250)를 도시한다. 크로스 바(20256)는 바(20252)의 내측에 장착되고 수평으로 연장된다. 크로스 바는 연결 수단에 장착된 대응 텅을 수용하는 다이아몬드형 슬롯(20258)을 갖는다.
도 184 내지 도 185는 가이드 바/결합 조립체(20264)를 하강시키는 피스톤 본체(20262)를 갖는 피스톤 조립체(20260)를 도시한다. 이 조립체(20264)는 연결 수단에 장착된 L-형상 텅을 수용하도록 L-형상 슬롯(20270)을 한정하는 크로스 바(20268)를 갖는 T-형상 결합부(20266)를 포함한다. 수직 가이드 바(20272)피스톤 본체(20262)로부터 하강한다. 바람직하게는 가이드 바(20272)는 결합부(20266)와 일체이지만 별개의 부재로 할 수도 있다. 가이드 바(20272)는 바람직하게는 수평 크로스 바(20268) 아래로 연장된다.
도 187 내지 도 189는 축받이 핀(20280)에 의해 본체(20276)에 피봇 가능하게 장착된 가이드/결합 조립체(20278)와 피스톤 본체(20276)를 갖는 피스톤 조립체(20274)를 도시한다. 조립체(20278)는 수직 레그(20282)를 포함하는 T-형상부와 수평 크로스 바(20284)를 구비한다. 크로스 바는 연결 수단에 대응 텅을 수용하기 위해 측벽(20288)에 T-형상 슬롯(20286)을 구비한다.
도 190 내지 도 192는 하향으로 연장되는 4 개의 수직 및 수평 가이드 바(20294)를 구비한 피스톤 본체(20292)를 갖는 피스톤 조립체(20290)를 도시한다. 4 개의 바(20294)는 피스톤 원주의 중심에 중심이 위치되는 정사각형의 모서리에 위치된다.
결합 수단(20296)은 축받이 핀(20298)을 통해 피스톤에 피봇 가능하게 장착되고, 수직 가이드 바(20294) 사이에 위치된다. 결합 수단은 연결 수단에서 T-형상 슬롯에 결합할 수 있는 편평한 크로스 바(20300)를 포함한다.
도 193 내지 도 195는 두 개의 핀(20308)에 의해 본체(20304)에 부착되는 가이드/결합 조립체(20306)를 구비한 피스톤 본체(20304)를 갖는 피스톤 조립체(20302)를 도시한다. 조립체(20306)는 각각 하나의 모서리에 배치되는 4 개의 수직 가이드 포스트(20314)를 갖는 제 1 크로스 바(20312)와 수직 포스트(20310)를 구비한다. 제 1 크로스 바(20312)의 하측에는 연결 수단에서 대응 T-형상 슬롯에 의해 결합되는 제 2 T-형상 크로스 바(20316)가 장착된다.
도 196을 참조하면, 크랭크(3012)와, 실린더(3016) 내에서 왕복 운동하는 피스톤(3014)과, 크랭크(3012)의 대단부(3020)에 피봇 가능하게 장착된 연결 기구(3018)를 갖는 왕복 운동 피스톤 장치(3010)가 도시된다. 연결 기구(3018)는 중간 부재(3022)에 결합한다. 커넥팅 로드(3024)는 개별 피스톤(3014)을 부재(3022)에 연결시키고, 커넥팅 로드(3024)는 피스톤(3014)과 부재(3022)에 피봇 가능하게 부착된다.
중간 부재(3022)는 슬라이더(3028)에 장착되는 슬라이딩 아암(3026)을 구비한다. 슬라이더(3028)는 개별 실린더 축(3030)에 평행한 선형 슬롯을 형성한다. 중간 부재는 실린더 축에 평행하게 이동하게 된다. 커넥터(3018)는 실린더 축에 수직한 부재(3022)에 대해 운동이 제한되어, 크랭크가 회전할 때 피스톤은 실제 사인 곡선 경로를 따르게 된다.
도 197은 도 196과 유사한 실시예를 도시하고, 따라서 동일한 부재에는 동일한 도면 부호가 사용된다. 도 197의 실시예에서, 중간 부재(3022)는 공통 축(3022) 둘레로 피봇되는 슬라이더(3040)에 결합된다. 이 축은 두 개의 실린더 축(3030)들 사이에서 각도를 2등분하는 크랭크 축(3044)을 통해 통과하는 선 상에 위치된다. 슬라이더(3040)는 축(3042) 둘레로 회전될 수 있어, 슬라이더 축(3046)은 실린더 축(3030)에 평행하지 않다. 이는 중간 부재를 실린더 축에 대해 직각으로 이동시켜서, 장치의 효과적인 스트로크를 감소시킨다. 피스톤에 대한 중간 부재(3022)의 측방향 운동은 피스톤과 부재(3022)에 대해 개별 커넥팅 로드(3024)의 피봇식 연결에 의해 수용된다. 그 효과는 크랭크의 회전에 의해 야기되는 사인 곡선 운동에 측방향 운동으로 인한 제 2 사인 곡선 운동을 중첩시키는 것이다.
도 198은 슬라이더(3040)가 개별 축(3050, 3052)상에 장착되는 것을 제외하고는 도 197의 실시예와 유사한 실시예를 도시한다. 도 197의 실시예에 있어서, 회전 축 둘레로의 슬라이더(3040)의 이동은 행정 길이 및 피스톤의 운동의 변화를 야기한다.
도 199는 중간 부재(3022)가 크랭크에 회전 가능하게 장착되어 크랭크 축 둘레로 회전할 수 있는 단일 슬라이더(3060)에 결합되는 변형을 도시한다. 회전축의 위치결정 이외에, 본 실시예는 도 197의 실시예에 동일하게 기능한다.
도 200은 중간 부재(3022)가 축(3064) 둘레로 피봇되는 슬라이더(3062) 내에 장착되는 다른 변형을 도시한다. 도 197 및 도 198의 장치에서와 같이, 슬라이더의 회전은 장치의 운동 및 행정 길이를 변화시킨다.
도 201은 외부 피스톤(3072)과 내부 피스톤(3074)을 갖는 두 부분피스톤(3070)을 갖는 실시예를 도시한다. 외부 피스톤(3072)은 이전의 실시예의 피스톤(3014)과 동일하다. 내부 피스톤(3074)은 실린더 축에 평행한 운동을 위해 외부 피스톤에 슬라이드식으로 장착된다. 링크 장치(3076)는 제 2 슬라이드(3078)에 장착된 제 2 슬라이드 부재(3076)에 내부 피스톤(3074)을 연결하다. 제 1 슬라이드 및 제 2 슬라이드는 개별 축(3080, 3082) 둘레로 독립적으로 피봇된다.
제 1 및 제 2 슬라이드의 축이 평행할 때, 내부 피스톤(3074)은 외부 피스톤에 대해 이동하지 않는다. 축이 평행하지 않을 때, 크랭크가 회전하고 슬라이딩 부재가 개별 슬라이드를 따라 이동할 때 내부 피스톤은 외부 피스톤에 대해 이동한다.
중간 부재는 커넥팅 로드로 분배되는 피스톤에 피봇 가능하게 장착된다는 점에 주의해야 한다. 필요한 자유도를 제공하기 위해, 중간 부재(3022)에 피봇 가능하게 부착되는 개별 슬라이딩 부재(3084)가 제공된다.
두 개의 슬라이더는 장치의 변위 또는 압축비를 바꾸기 위해 축(3086)을 따라 측방향으로 이동될 수도 있다. 두 슬라이더의 측방향 이동은 서로 독립적일 수 있다.
도 202는 두 개의 슬라이더가 피봇될 수 없고 단지 측방향으로만 이동될 수 있는 도 201의 장치의 최소 변형을 도시한다.
도 203은 슬라이드 부재(3092)에 피봇 가능하게 장착된 L-형상 중간 부재(3090)를 갖는 분 발명의 다른 최소 변형을 도시한다. 슬라이드 부재(3092)는 축(3096) 둘레로 피봇되는 슬라이드(3094)에서 슬라이드된다. 축(3096)은 슬라이딩축(3098)에 위치되지 않는다.
도 205는 밸브(3101)의 링크 장치 기구가 비선형 슬롯(3102)을 따라 이동하는 회전 가능한 종동자(3100)를 갖는 도 201의 장치와 유사한 실시예를 도시한다. 따라서, 종동자가 슬롯(3102)을 따라 이동할 때, 밸브(3101)의 위치는 변할 수 있다. 캐리어(3104)는 밸브의 위치의 추가 제어를 제공하기 위해 축(3106) 둘레로 피봇된다.
도 207은 도 203의 장치와 유사한 본 발명의 변형을 도시한다. 도 207의 실시예에 있어서, 슬롯(3110)은 아치형이고, 아치형 종동자(3112)는 슬롯(3110) 내에서 슬라이딩되도록 제공된다. 캐리어(3114)는 축(3118) 둘레로 편심(3116)에 의해 피봇 가능하게 장착된다. 이는 슬롯(3110)의 측방향 위치를 변화시킬 수 있다. 슬롯(3110)의 반경은 임의의 값일 수 있다.
도 208은 도 207의 장치의 추가 변형이고, 캐리어(3122)상의 슬롯(3120)이 원호형이 아니고 다중 반경 경로를 따른다는 것을 제외하고는 도 207의 장치와 유사하다. 이를 수용하기 위해, 슬라이더(3124)는 두 개의 회전 가능한 종동자(3126)를 포함한다. 따라서, 슬라이더가 슬롯(3120)을 따라 이동할 때, 그것은 실린더 축에 대해 측방향으로 이동한다. 중간 부재(3022)에 대한 슬라이더(3124)의 이동은 축(3128)에 두 개를 함께 피봇 가능하게 장착함으로써 수용된다.
도 209는 커넥팅 로드(3130)가 피스톤(3132)과 중간 부재(3134)에 피봇 가능하게 연결되는 본 발명의 변형을 도시한다. 모든 실시예에 있어서, 중간 부재는 크랭크(3140)의 대단부(3138)에 장착된 커넥터(3136)에 대해 측방향으로 이동된다.중간 부재(3134)는 제 1 캐리어(3146)의 슬롯(3144) 내에서 슬라이딩하는 슬라이드 부재(3143에서의 3142)에 피봇 가능하게 연결된다. 캐리어(3146)는 제 2 캐리어(3150에서의 3148)에 피봇 가능하게 장착된다. 제 2 캐리어(3148)는 축(3152)을 따라 이동할 수 있다. 이 축(3152)은 실린더 축에 수직하거나 또는 90°이외의 각도일 수 있다. 도시된 바와 같이, 중간 부재는 측방향으로 이동될 수 있어, 커넥팅 로드의 피봇 지점(3156, 3158)을 연결하는 선(3154)은 실린더 축에 90°이외의 각도로 위치된다.
도 204는 크랭크(3200)와, 대단부(3204)에 장착되는 연결 조립체(3202)와, 커넥팅 로드(3210)에 의해 중간 부재(3208)에 피봇 가능하게 연결되는 피스톤(3206)을 갖는 스코치 요크 장치의 변형을 도시한다. 중간 부재는 피봇 가능하게 함께 장착된 4 개의 프레임 부재(3214, 3215, 3216 및 3217)로 이루어진 프레임(3212)에 의해 제한된다. 프레임의 높이는 중간 부재(3208)의 높이와 동일하지만, 프레임 폭은 보다 커서 중간 부재(3208)의 측방향 운동에 따라 피스톤(3206)이 작동된다. 프레임은 수직으로 이동될 수 있고, 프레임 부재는 직사각형으로부터 평행사변형으로 프레임 형상을 변경하도록 피봇될 수 있다. 프레임의 이동은 중간 부재를 상향으로 이동시켜, 커넥팅 로드(3210)를 상향으로 피봇시키고 피스톤을 장치의 중심쪽으로 이동시킨다. 따라서, 장치의 압축비는 변화되고 행정은 동일하게 유지된다.
프레임이 직사각형 이외의 형상으로 만곡되면 중간 부재는 피봇되어 실린더 축에 수직한 경로를 따른다. 부재가 이 경로를 따라 이동될 때, 피스톤과 그 개별커넥팅 로드 사이의 각도는 변하고, 피스톤의 사인 곡선 이외의 곡선 운동을 초래한다.
도 220 내지 도 227을 참조하면, 크랭크 축(4013) 둘레로 회전하는 크랭크(4012)와 실린더(4016) 내에서 왕복 운동하는 두 개의 피스톤(4014)을 갖는 유체 장치(4010)가 도시된다. 두 개의 피스톤(4014)은 크랭크의 대단부(4020)에 회전 가능하게 장착되는 단일 슬라이더 기구(4018)를 통해 크랭크(4012)에 연결된다. 대단부(4020)는 웨브(4022)들 사이에서 연장된다. 슬라이더(4018)는 피스톤 내의 대응 슬롯(4026) 내에서 슬라이드식으로 결합되는 두 개의 T-형상 텅(4024)을 구비한다. 크랭크가 회전할 때 슬라이더(4018)는 실린더 내에서 왕복 운동하게 되는 피스톤(4014)에 대해 슬라이딩된다.
각각의 피스톤의 베이스 영역으로부터 두 개의 가이드 바(4028)가 하향으로 연장된다. 이들 바(4028)는 슬라이더(4018) 및 슬롯(4026)의 양 측부 상에서 연장된다. 또한, 각각의 바는 크랭크 축(4013) 쪽으로 슬롯(4026) 아래로 연장된다. 피스톤마다 두 개의 바(4028)가 도시되지만, 피스톤마다 하나 또는 두 개 이상의 바가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 두 개 이상의 바가 사용되면, 그 바는 실린더/피스톤 축에 대해 대칭으로 위치되어야만 하는 것은 아니고, 상기 바는 슬롯(4026)의 한 측부에 위치되거나 양 측부에 비대칭으로 위치될 수 있다.
대응하는 수의 가이드(4030)가 가이드 바(4028)에 제공되고, 크랭크 케이스에 부착되거나 그것에 일체로 된다. 도시된 실시예에 있어서, 각각의 가이드(4030)는 개별 가이드 바(4028)가 왕복 운동하는 U-형상 채널을 포함한다.
도 226 및 도 227에 도시된 바와 같이, 대단부(4020)는 두 개의 웨브(4022)에 의해 지지된다. 가이드 바(4028)는 피스톤(4014)에 위치되어 측부에서 볼 때 두 개의 웨브(4022) 사이에 위치한다. 또한, 도 220 내지 도 223에 도시된 바와 같이, 단부에서 볼 때, 가이드 바(4028)는 크랭크 축(4013)쪽으로 실린더 축을 따라 연장된다. 따라서, 가이드 바의 준비하는데 있어서는 크랭크 케이스 내의 추가 공간을 필요로 하지 않는다.
크랭크(4012)가 회전될 때, 피스톤(4014)은 도 220 내지 도 223에 도시된 바와 같이 그 피스톤 내에서 왕복 운동하고, 가이드 바는 대단부에 이르는 체적 내외로 피스톤을 상하로 이동시킨다.
하사점에서, 가이드 바(4028)는 단지 슬라이더의 슬리브(4034)를 세정하도록 연장될 수 있고, 가이드(4030)를 가능한 한 크랭크 축의 체적에 가깝게 위치시킨다. 이는 크랭크 축(4013)과 피스톤 크라운(4036) 사이의 거리를 최소화시키는 콤팩트한 구성을 허용한다.
도 228을 참조하면, 크랭크 축(5014) 둘레로 회전하며 대단부 축(5018)을 구비한 대단부(5016)를 갖는 크랭크(5012)를 포함하는 유체 장치(5010)가 도시된다. 대단부(5014)에는 대단부 상에서 대단부 축(5018) 둘레로 회전할 수 있는 연결 수단(5020)이 장착된다. 연결 수단은 결합 수단(5024)이 수용되는 선형 슬롯(5022)을 포함한다. 결합 수단은 롤러 베어링 또는 다른 수단을 통해 슬라이딩함으로써 슬롯(5022)을 따라 이동할 수 있다.
결합 수단(5024)에는 실린더 축(5030)을 따라 왕복 운동하도록 실린더(5028)에 장착되는 피스톤(5026)이 장착 또는 일체로 형성된다.
결합 수단(5024)은 삼각형 루프 형태이고, 연결 수단은 라이너 슬롯(5022)이 슬롯(5022)과 피스톤(5026) 사이의 대단부 축에 항상 위치하도록 위치된다. 피스톤(5026)은 실린더 축(5030)을 따라 이동하도록 제한되어, 크랭크가 회전할 때, 슬롯(5022)은 결합 수단에 대해 수직(피스톤을 이동시킴)으로 및 측방향으로 이동하는 연결 수단(5020)과 수평을 유지한다.
이러한 배치의 효과는 다른 경우보다는 크랭크 축이 실린더 헤드(5032)에 보다 가깝게 이동될 수 있다는 것이다.
도 229는 도 228의 실시예의 변형을 도시하고, 모든 부분 및 배치는 결합 수단을 제외하고는 동일하다. 따라서, 동일한 도면 부호가 동일 부품에 사용된다.
도 229의 장치에 있어서, 결합 수단(5040)은 폐쇄 루프가 아니고 한 측이 개방된다. 이는 조립체를 보조하고 상기 배치는 도 228의 것과 기능적으로 동일하다.
도 230은 도 229의 장치로부터 몇가지 방식으로 유도되는 제 3 실시예를 도시한다.
도 230의 장치(5050)는 크랭크(5052), 크랭크 축(5054), 대단부(5056) 및 대단부(5058)를 포함한다. 연결 수단(5060)은 대단부(5058)에 회전 가능하게 장착된다.
두 개의 동축 실린더(5062)에는 공통 축(5066)을 따라 운동하도록 장착된 개별 피스톤(5064)이 제공된다. 크랭크 축(5054)은 축(5066)으로부터 이격된다.
두 개의 피스톤은 축(5066)으로부터 멀리 연장되는 아암(5070)을 구비한 일반적으로 T-형상인 공통 결합 수단(5068)에 장착되거나, 그 수단과 일체로 형성된다. 바람직하게는, 아암은 축(5066)에 대해 90°로 연장되지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 또한, 바람직하게는, 아암은 피스톤(5064)들 사이에서 실질적으로 중간 지점에서 연장되지만, 이것 또한 필수적인 것은 아니다.
아암은 바람직하게는 슬라이딩 텅을 통해 연결 수단(5060)에 결합되고, 홈 또는 슬롯 결합은 아암(5070)을 따르는 연결 수단의 운동을 허용한다. 아암은 바람직하게는 선형이지만, 반드시 선형일 필요는 없다.
아암(5070)은 연결 수단(5060)을 지나 연장되고, 그 자유 단부에는 가이드 수단(5074)에 장착되는 가이드 부재(5072)를 구비한다. 가이드 수단(5074)은 축(5066)에 평행하게 연장되는 슬롯(5076)을 형성하여, 피스톤(5064)과 결합 수단(5068)의 운동이 축(5066)에 평행하도록 한다. 축(5066)을 따라 장착되는 가이드 부재 또는 부재들(5078)은 피스톤(5064)의 운동을 안정화시킨다.
도 231은 두 개의 동축 방향으로 대향된 피스톤(5090)을 포함하는 도 228의 실시예에 기초한 본 발명의 제 1 실시예(5080)를 도시한다.
본 실시예에 있어서, 연결 수단에 결합하는 공통 결합 수단(5082)이 제공된다. 결합 수단은 공통 십자-부품(5084) 둘레로 결합되는 도 228의 장치의 두 개의 결합 수단과 동일한 것이다.
도 232는 도 231의 장치와 유사한 피스톤, 크랭크 및 실린더 레이-아웃을 갖는 다른 실시예(5100)를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 결합 수단(5102)은 Z-형상이지만, 오히려 장치는 도 231의 장치와 기능적으로 동일하다.
도 233 및 도 234를 참조하면, 크랭크(6012)와, 크랭크의 양 측부상의 실린더(6014)와, 스코치 요크 조립체(6018)에 장착되는 두 개의 피스톤(6016)을 갖는 대향 피스톤 스코치 요크 장치(6010)가 도시된다. 스코치 요크 조립체(6018)는 슬라이더(6022)가 슬라이딩되는 슬롯(6020)을 형성한다. 슬라이더(6022)는 크랭크의 대단부(6024)에 회전 가능하게 장착된다. 명료화를 위해, 크랭크의 절반만이 도시되었지만, 실제로 대단부는 슬라이더(6022)를 통해 연장된다.
요크 조립체는 두 개의 동일한 부품(6026a, 6026b)을 포함한다. 각각의 부품은 피스톤(6016)이 장착되는 중앙에 위치되는 장착부(6028)와, 횡방향 구역(6030)과, 종방향 구역(6032)을 구비한다.
횡방향 구역은 일반적으로 실린더 축에 수직으로 연장되고, 종방향 구역은 일반적으로 실린더 축에 평행하게 연장된다.
채널(6034)은 슬라이더가 위치되는 횡방향 구역 및 종방향 구역에서 연장된다. 횡방향 구역의 자유 단부(6036)에는 볼트 구멍(6038)이 위치되고, 종방향 구역의 자유 단부(6040)에는 볼트 구멍(6042)이 위치된다. 두 개의 동일한 부분은 다른 부분의 종방향 구역의 자유 단부(6040)와 결합하는 횡방향 구역의 자유 단부(6036)에 결합된다. 볼트 구멍(6038, 6042)은 정렬되고, 두 부분은 볼트(6044) 및 너트(6046)에 의해 함께 고정된다.
관형 스페이서(6048)는 슬롯의 과도한 조임 및 파손을 방지하도록 볼트가 통과하는 채널 내에 위치된다.
도 234에 도시된 바와 같이, 종방향 구역은 폐쇄 단부(6050)를 갖는다.
도 235 및 도 236은 각각의 요크 부분의 단부(6050)가 폐쇄되지 않은 것을 제외하고는 기능적으로 동일한 도 233 및 도 234의 장치의 변형을 도시한다. 대신에, 채널(6038)은 단부를 통해 연장된다. 이는 종방향 구역의 단부가 그라인딩 휠의 이동을 제한함이 없이 채널이 그라인딩 휠로 용이하게 그라인딩될 수 있는 바와 같이 제조에 도움이 된다. 종방향 구역의 단부(6050)는 채널 내에 슬라이더를 유지하는 것을 필요로 하지 않는다.
도 237 및 도 238은 요크 조립체의 다른 변형을 도시한다. 본 실시예에 있어서, 요크 조립체(6060)는 두 개의 동일한 부분(6062a, 6062b)을 형성하도록 실린더 축을 따라 분리된다. 상기 부분은 축방향 연장 아암(6066)을 구비한 중심 본체(6064)를 갖는 U-형상이다. 각각의 부분은 실린더 축에 수직한 중심선 둘레로 대칭이다.
두 쌍의 아암(6066)의 대향면에는 두 개의 절반부를 함께 위치시키도록 제공된 각각 두 개의 스터드 구멍(6068)과 스터드(6070)가 제공된다. 두 개의 절반부는 아암(6066)의 각각의 단부에서 볼트 구멍(6076)을 통과하는 볼트(6074)와 대향 아암(6066) 내로의 스크루에 의해 함께 고정된다. 결합될 때, 아암(6066)의 단부는 피스톤이 장착되는 리셉터클(6078)을 형성한다. 이 리셉터클은 실린더 축 둘레로 피스톤이 회전되도록 한다.
조립체는 또한 결합 부재(6080)를 포함한다. 이들 결합 부재는 채널 내에 위치되고 구멍(6084)을 통해 연장되는 나사식 스터드(6082)를 갖는다. 부재(6080)는 너트(6086)에 의해 두 개의 절반부에 고정되고 조립체의 두 절반부가 평면 이외로만곡하는 것을 방지하도록 기능한다.
도 240 내지 도 243은 요크 조립체를 구성하는 구성 부품을 도시한다.
도 240은 두 개의 다른 부분(6092, 6094)을 포함하는 요크 조립체(6090)를 도시한다. 제 1 부분(6092)은 횡방향 아암(6096), 피스톤 장착부(6098) 및 중심 아암(6100)을 구비한다. 횡방향 아암의 단부는 아암을 통해 연장되는 볼트 구멍(6102)을 가지며, 중심 아암(6100)의 자유 단부는 단일 구멍(6104)을 갖는다.
다른 부분(6094)은 횡방향 아암(6106), 피스톤 장착부(6108) 및 횡방향 아암(6106)의 단부의 인접부로부터 연장되는 두 개의 아암(6110)을 구비한다. 아암(6110)은 중심 아암의 동일 측부로부터 연장되고, 그 자유 단부에는 구멍(6112)을 구비한다. 횡방향 아암(6106)은 중심 볼트 구멍(6114)을 갖는다.
조립시에, 중심 아암(6100)은 구멍(6114) 내로 구멍(6104)을 통해 통과하는 볼트에 의해 횡방향 아암(6106)에 부착된다. 유사하게 아암(6110)은 구멍(6102) 내로 구멍(6112)을 통해 통과하는 볼트에 의해 횡방향 아암(6096)에 부착된다. 볼트 구멍(6102, 6114)은 나사식 또는 비나사식일 수 있다. 3 개의 볼트가 조립체에 필요하다.
이러한 구성은 요크를 통해 대단부가 통과하지 않는 위치에서만 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 241은 도 240의 트윈 아암부의 변형을 도시한다. 이러한 변형은 두 개의 동일한 부품이 함께 결합되는 것을 허용한다. 부품(6120)은 횡방향 아암(6122), 피스톤 장착부(6124), 및 횡방향 아암(6122)의 동일 측부로부터 연장되는 두 개의 아암(6126)을 구비한다. 볼트 구멍(6128)은 아암(6126)의 자유 단부에 제공되고, 구멍(6130)은 아암(6122)의 단부에 제공된다. 두 개의 부품(6120)은 구멍(6130)에 나사 결합되거나 그곳을 통과하는 볼트에 의해 함께 정렬되어 고정되는 구멍(6128, 6130)으로 조립될 수 있다. 4 개의 볼트가 조립체에 필요하다.
도 242는 도 241의 실시예의 변형을 도시한다. 도 242는 두 부분(6142, 6144)을 갖는 요크 부품(6140)을 도시한다. 제 1 부분(6142)은 횡방향 아암(6146), 피스톤 장착부(6148), 및 종방향 아암(6150)을 포함한다. 다른 부분(6144)은 아암(6150)에 대응하고, 두 개의 횡방향 아암에 장착하기 위한 볼트 구멍(6152, 6154)을 구비한다. 이러한 구조는 도 241의 실시예에서의 두 개에 비해 4 개의 부분을 가지며, 동일한 수 즉, 단지 4 개의 볼트가 필요하다.
도 243은 두 개의 동일한 부분(6162)을 포함하는 요크 조립체(6160)를 도시한다. 각각의 부분은 횡방향 아암(6164), 피스톤 장착부(6166) 및 두 개의 종방향 아암(6168, 6170)을 포함한다. 도 241 또는 도 242의 실시예와는 대조적으로, 본 실시예에서, 아암(6168, 6170)은 횡방향 아암(6164)의 대향 측부로부터 연장된다. 볼트 구멍(6172, 6174)은 두 부품을 함께 결합시키도록 아암(6168, 6170)의 자유 단부 및 베이스에 제공된다.
도 244를 참조하면, 메인 저널(7025)의 외부로 연장하는 두 개의 웨브(7002, 7003)를 갖는 주축(7001)을 구비한 크랭크 기구가 도시되고, 상기 웨브는 자체의 개별 축을 갖는 대단부(7005, 7004)를 지지한다. 축들은 서로에 대해 30°로 편심된다. 크랭크는 도 245의 유체 장치에 사용되고, 실린더 축은 서로에 대해 75°의각도를 이룬다.
도 246은 본 발명에 따른 스코치 요크형 장치를 도시하고, 피스톤(7008a, 7008b)은 주축(7001) 둘레로 90°로 왕복하도록 배치되고, 크랭크는 적어도 하나의 대단부와 단 하나의 축(7010)을 갖는다. 피스톤이 그 각각의 경로(A, B)를 따라 왕복 운동하도록 제한되고, A와 B는 서로에 대해 90°각도를 이룬다는 점에 주의해야 한다. 피스톤(7008a, 7008b)은 슬라이딩 결합 수단(7012)에 의해 크랭크 대단부(7010)에 연결된다.
도 247은 본 발명에 따른 V 스코치 요크형 장치를 도시하고, 피스톤(7008a, 7008b)은 서로에 대해 120°간격으로 주축(7001) 둘레로 배치된다. 경로(B)는 90°지점부터 경로(A)까지 반시계 방향으로 회전되는 30°지점이다. 또한, 대단부 축(7004)은 대단부 축(7005)으로부터 반시계 방향으로 60°회전된다. 상술된 바와 같이, 대단부(7100)는 경로(7100)상에서 주행하는 피스톤의 운동을 위한 것이고, 대단부(7100)는 경로(A)상에서 주행하는 피스톤의 운동을 위한 것이다.
서로로부터의 위상차가 사인파의 1/2이 되는 방식으로 피스톤이 왕복 운동하는 경우가 가장 바람직하다는 것이 이해될 것이다. 동일한 질량의 피스톤이 제공되면, 엔진은 완전하게 평형화 될 것이다. 본 발명의 크랭크 디스크 및 스코치 요크 실시예는 동일한 방식으로 평형화되는 V형 구성과, 유사하게 평형화되는 본 발명의 X형, 수평 대향형 또는 180°구성의 장치로 이루어질 수 있다는 것이 명백하다.
엔진 설계자라면 불평형의 정도가 몇가지 방식으로 보정되는 본원에서 도시 및 설명된 형태의 유체 스코치 요크형 장치를 구성하기를 원할 것이 자명하고, 따라서, 본 출원인은 실제 불평형으로부터 사인파의 10% 내지 20%까지 또는 50% 정도까지인 사인파의 1/4 정도에서 피스톤이 서로로부터 변위되는 장치를 포함하도록 본원을 확대하였고, 이는 본 발명의 범위 내에서 폭넓게 부합된다.
이를 위해, 엔진은 수직 중심선의 좌우로 실린더가 45°각도를 이루는 90°V형 트윈 엔진이다. 크랭크 샤프트가 수직일 때, 좌측 피스톤이 상승하고 우측 피스톤이 실린더 내에서 동일한 상대 위치에 있지만 하강하도록, 상기 엔진이 반시계 방향으로 회전되도록 구성된다.
상기 엔진은 하기의 부품으로 구성된다.
두 위치 즉, 평형추와 대단부에서 질량이 집중되는 크랭크 샤프트;
3 위치 즉, 좌측 슬라이더, 우측 슬라이더 및 대단부 바로 아래의 평형추에서 질량이 집중되는 커넥팅 로드; 및
각각의 보어의 중심 및 각각의 슬라이더 위로 약간 이격된 위치에서 질량이 집중되도록 되어 있는 좌측 및 우측 피스톤.
엔진의 고정부(크랭크 케이스, 블록, 등)는 견고하게 장착되도록 되어 있어서, 엔진 평형화의 면에서는 무시될 수 있다.
엔진의 조립을 개시한다고 가정하면,
그 자체가 평형화되는 크랭크 샤프트를 설치한다. 즉, 질량 중심은 회전 중심 즉, 메인 베어링에 위치된다. 분명하게, 이는 완벽하게 평형을 이룬다.
이제, "커넥팅 로드"로서 지시되는 부품을 추가한다. 좌측 및 우측 슬라이더 기구는 대단부 위에 위치되기 때문에, 중력 중심이 대단부에 위치되기를 원할 경우, 커넥팅 로드는 대단부 바로 아래에 위치되는 자체의 평형추를 필요로 한다. 커넥팅 로드의 전체 질량으로부터 계산된 양을 크랭크 샤프트 평형추에 더할 경우, 메인 베어링에서 중력 중심을 유지할 수 있고, 지금까지의 조립체는 완벽하게 평형화 될 것이다.
커넥팅 로드는 사실상 "궤도 주행"이 되도록 항상 동일한 방향을 유지한다는 점에 주의해야 한다. 질량 중심이 대단부에 위치되기 때문에, 커넥팅 로드는 크랭크 샤프트가 회전할 때 회전하지 않게 될 것이다. 커넥팅 로드의 질량 중심이 대단부의 위에 위치되도록 커넥팅 로드의 평형추의 질량을 감소시키면, 커넥팅 로드는 크랭크 샤프트가 회전될 때 진동하게 된다. 실제 진동을 방지하도록 하면, 질량 중심은 동일 반경의 원을 그리게 되고 크랭크 샤프트 평형추에 의해 완벽하게 평형화 될 수 있다.
따라서, 커넥팅 로드를 평형화함으로써 슬라이더 기구상의 하중을 감소시킬지의 여부 또는, 커넥팅 로드의 질량 및 크랭크 샤프트 평형추의 질량을 감소시켜 관성력을 감소시킬지의 여부는 설계상의 선택사항이 된다. 선택적으로, 제 2 크랭크 기구와 같은 다른 수단에 의해 커넥팅 로드의 회전을 방지할 수 있다.
이제, 피스톤을 더하면, 엔진은 불안정 상태로 된다. 그러나, 피스톤 운동이 매우 간단하게 조화되고, 피스톤이 90°의 위상차를 가지기 때문에, 두가지 모두는 원에서 주행하는 하나의 피스톤 질량에 정확하게 대응한다. 그러므로, 하나의 피스톤의 질량으로부터 계산된 질량을 크랭크 샤프트 평형추에 더하고(크랭크 샤프트 평형추 거리에 대한 크랭크 샤프트 행정의 비를 허용하도록 조절됨), 전체 엔진의평형을 완벽하게 유지한다.
이는 만약에 관찰자가 자신의 머리를 좌측으로 기울이게 되면, 좌측 피스톤은 수직으로 운동하는 것이 되고 우측 피스톤은 수평으로 운동하는 것이 되는 것과 같이 용이하게 이해된다. 좌측 피스톤이 상사점에 위치되면, 크랭크 샤프트 평형추는 하사점에 위치된다. 동일한 순간에, "우측" 피스톤은 중간-행정에서 우측으로 이동된다. 크랭크 샤프트 평형추의 수평 운동이 고려되면, 그것은 중간-행정에서 좌측으로 이동된다. 그러므로, 크랭크 샤프트 평형추는 두 피스톤의 평형을 정확하게 유지하도록 조절된다.
엔진의 모든 가동 부분의 질량 중심은 정확하게 변화 없이 유지된다. 종래의 엔진에서와 같은 보다 높은 오더 효과(order effect)는 존재하지 않는다. 피스톤 운동이 단순하게 조화되지 않고, 종래 방식으로 구동된 피스톤의 운동이 단순하게 조화되지 않으며, 종래 방식으로 구동된 피스톤의 운동이 상사점 및 하사점 중심 근처에서 비대칭이기 때문에, 상술한 효과가 발생한다.
라파엘(Raffaele) 슬라이더 엔진의 내부 운동 에너지는 그 주기에 걸쳐 일정하다는 점에 주의해야 한다. 실린더의 각도가 90°로 제공되면, 피스톤의 조합 운동 에너지는 일정하다. 이는 상기 기구가 일정한 각속도로 회전하는 것을 방해하지 않는다는 것을 의미한다.
다음은 편심 대단부를 구비한 엔진의 평형화를 지지하는 이론이다.
A는 V형 엔진 내의 2 실린더의 보어들간의 각도이다.
D는 주축으로부터 대단부까지 연장되는 선들간의 각도이다.
D가 2*(A-90)로 설정되면, 두 개의 피스톤의 중력 중심은 원 내에서 이동되므로, 크랭크 샤프트상의 평형추에 의해 용이하게 평형화 될 수 있다.
커넥팅 로드가 피스톤에 대해 피봇하도록 허용되면, 커넥팅 로드는 피스톤의 운동이 간단하게 조화되는 충분한 길이로 이루어진다고 가정한다. 피봇 동작이 허용되지 않거나 매우 소량으로 한정되면, 운동은 실질적인 효과에 대해 본질적으로 간단한 조화 운동이 된다.
커넥팅 로드의 질량은 무시된다.
각도는 양의 X 축으로부터 양의 반시계 방향으로 측정된다.
제 1 보어는 0°라고 가정한다.
제 2 보어는 각도가 A°이다.
제 1 피스톤의 대단부가 0°일 때(제 1 피스톤이 TDC에 위치되도록), 제 2 피스톤의 대단부는 D°이다.
제 1 피스톤의 대단부가 R°이고, 제 2 피스톤의 대단부가 D+R°인 일반적인 경우를 고려한다.
제 1 피스톤의 X 좌표는 그 평균 위치에 대해 측정된 cos(R)이다.
제 1 피스톤의 Y 좌표는 항상 0이다.
제 2 피스톤의 크랭크 샤프트의 반경은 단위 길이이지만, 일반적인 경우에는, 제 2 보어의 축상으로 돌출되는 반경의 값은 cos(A-D-R)이다.
피스톤의 중력 중심의 위치에서의 편차를 고려해야 하기 때문에, 제 2 피스톤을 다음의 위치로 취할 수 있다:
X = cos(A-D-R)*cos(A)
Y = cos(A-D-R)*sin(A)
두 피스톤의 중력 중심은 다음 위치로서 함께 취해질 수 있다:
X = cos(A-D-R)*cos(A) + cos(R)
Y = cos(A-D-R)*sin(A) + 0
이들은 모두 2로 나누어져야 하지만, 대수식 표현의 간략화를 위해 생략되었다는 점에 주의해야 한다.
임의의 A 값에 대해, D = 2*(A-90)로 설정하면, 두 피스톤의 중력 중심은 원 내에서 함께 이동하고, 크랭크 샤프트에 부착된 평형추에 의해 평형이 용이하게 유지될 수 있다.
상기 식의 D에 2*A-180을 대입함으로써 상기의 경우를 입증할 수 있고, 상기 식은 다음과 같이 된다:
X = cos(A-2*A+180-R)*cos(A) + cos(R)
Y = cos(A-2*A+180-R)*sin(A) + 0
이는 다음과 같이 되고,
X = cos(-A+180-R)*cos(A) + cos(R)
Y = cos(-A+180-R)*sin(A) + 0
이는 다음과 같고,
X = -cos(A+R)*cos(A) + cos(R)
Y = -cos(A+R)*sin(A)
간략화하여 다음을 얻었다.
X = sin(A)*(cos(R)*sin(A)+sin(R)*cos(A))
Y = sin(A)*(-cos(A)*cos(R)+sin(A)*sin(R))
또는
X = sin(A)*sin(A+R)
Y = sin(A)*cos(A+R)
이는 반경 sin(A)의 원 내에서 이동하는 점의 방정식이다.
따라서, 두 피스톤의 운동은 질량에 있어서 sin(A)의 반경과 크랭크 샤프트 반경의 곱에서 회전하는 하나의 피스톤 질량과 동일한 단일 질량에 의해 평형화 될 수 있다.(실제로는, 두 개의 피스톤은 상기 X 및 Y의 식에서 생략된 인수인 2로 보정되어야 함)
A = 90°즉, 90°인 V형 구성일 때, D = 0°즉, 두 개의 대단부의 축은 편심되지 않고 동축이 된다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 단일 대단부를 구비한 90°인 V형 구성은 단지 D = 0°인 특정한 경우이다.
도 248 및 도 249는 각각의 커넥팅 로드(7200)에 장착된 단 하나의 피스톤 조립체(7300)를 갖는 유체 장치(도시되지 않음)에서 함께 사용하기 위한 커넥팅 로드(7200) 조립체와 피스톤 조립체(7300)를 도시한다. 커넥팅 로드(7200)는 피스톤 조립체상의 T-형상 슬롯(7304)과의 슬라이딩 결합을 위한 T-형상 결합 수단(7202)을 구비한다. 평형추(7204)는 대단부 저널(7206)의 다른쪽에 위치된 커넥팅 로드 및 피스톤 조립체의 질량을 부분적으로 또는 완전하게 평형시키도록 대단부저널(7206)의 맞은 편에 위치된다. 피스톤 조립체(7300)는 피스톤 조립체를 선형 경로를 따라 왕복 운동시키는 가이드 수단과의 결합을 위한 피스톤 크라운(7302) 및 종방향 연장 가이드(7306)를 또한 포함한다. 피스톤 조립체는 다양한 부품이 함께 볼트로 결합된 유닛이라는 점에 주의해야 한다. 피스톤 크라운(7302)은 볼트(7308)를 통해 중심 조립체(7310)에 부착되고, 가이드(7306)는 볼트(7312)를 통해 중심 조립체(7310)에 부착된다.
당업자라면 본 발명의 정신 및 범위로부터 일탈함이 없이 다수의 변형 및 변경이 본원에 개시된 실시예로 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명은 일반적인 유체 기계 특히, 내연 기관 및 펌프에 관해 산업적으로 이용할 수 있다.

Claims (101)

  1. 주축 둘레로 선회하는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
    각각의 피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 각각 장착된 적어도 두 개의 피스톤을 포함하며,
    상기 각각의 피스톤은 상기 연결 수단 상에 각각의 결합 수단을 결합하는 가이드 수단을 포함하며, 상기 가이드 수단은 상기 대단부 베어링의 동일측 상에 모두 배치된 한 쌍의 가이드 표면을 포함하는 유체 엔진 또는 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 수단은 상기 각각의 피스톤 축에 실질적으로 수직으로 연장되는 표면을 포함하는 유체 엔진 또는 펌프.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 표면은 상기 각각의 피스톤 축에 대해 90° 이외의 각도로 연장되는 유체 엔진 또는 펌프.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 수단은 상기 가이드 표면에 대응하며 그에 대해 슬라이딩되는 두 개 이상의 평행한 직선형 표면을 포함하는 유체 엔진 또는 펌프.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 결합 수단은 두 개 이상의 롤러 베어링 등을 포함하는 유체 엔진 또는 펌프.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 직선형의 평행한 대향 가이드 표면은 상기 연결 수단 상에 위치되며, 상기 결합 수단은 상기 피스톤 상에 장착될 수 있는 유체 엔진 또는 펌프.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 대단부 베어링 상의 슬라이더 수단 상에는 두 개 또는 3 개의 피스톤이 장착되는 유체 엔진 또는 펌프.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 주축 둘레로 동일 각도로 배치되는 유체 엔진 또는 펌프.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 수단은 상기 피스톤과 일체화되는 유체 엔진 또는 펌프.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 수단은 상기 피스톤에 부착된 개별 구조물 상에 위치되는 유체 엔진 또는 펌프.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 개별 구조물은 상기 피스톤 상에 피봇 가능하게 장착되는 유체 엔진 또는 펌프.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 크랭크 샤프트의 주축은 상기 실린더에 대해 고정되는 유체 엔진 또는 펌프.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더 내의 피스톤의 압축비 및/또는 타이밍을 변경할 수 있도록 상기 크랭크 샤프트의 주축은 상기 실린더에 대해 이동 가능한 유체 엔진 또는 펌프.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 크랭크 샤프트의 주축은 적어도 하나의 실린더에 대해 이동 가능하며, 상기 이동에 의해 상 변화 없이 압축비를 변경할 수 있는 유체 엔진 또는 펌프.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 크랭크 샤프트의 주축은 상기 주축으로부터 이격된 축 둘레로 상기 실린더에 대해 이동 가능하며, 이에 의해 상기 크랭크 샤프트를 상기 실린더에 대해 상승 또는 하강시킬 수 있는 유체 엔진 또는 펌프.
  16. 주축 둘레로 선회하는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 베어링 상에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
    피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되는 적어도 하나의피스톤 및,
    상기 주축 둘레로 선회할 때 단일 방향으로 상기 연결 수단을 제한하도록 상기 연결 수단을 결합하는 안정화 수단을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 피스톤은, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하여 상기 연결 수단이 상기 적어도 하나의 피스톤에 대해 비회전 운동할 수 있도록 하는 유체 엔진 또는 펌프.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 안정화 수단은 상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 연결 수단의 결합부를 포함하는 유체 엔진 또는 펌프.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 안정화 수단은 상기 연결 수단과 상기 크랭크케이스 모두에 피봇 가능하게 장착된 개별 링크 장치를 포함하는 유체 엔진 또는 펌프.
  19. 주축 둘레로 선회하는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착된 연결 수단 및,
    피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 적어도 하나의 피스톤을 포함하며,
    상기 크랭크 기구의 주축은 상기 실린더 또는 실린더들에 대해 적어도 하나의 경로를 따라 이동 가능하며, 상기 결합 수단은 상기 적어도 하나의 피스톤이 실질적으로 지연되거나 진행되지 않도록 형성되는 유체 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 크랭크 기구의 주축은 선형 경로를 따라 이동되는 유체 장치.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 크랭크 기구의 주축은 원호를 따라 이동되는 유체 장치.
  22. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
    피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 적어도 하나의 피스톤을 포함하며,
    상기 연결 수단은 상기 대단부 축 상에 또는 그에 인접하여 위치되는 질량 중심을 갖는 유체 장치.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 크랭크는 상기 크랭크 축에 대해 상기 연결 수단의 질량을 실질적으로 및/또는 동적으로 평형화시키는 평형추를 포함하는 유체 장치.
  24. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
    피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 적어도 하나의 피스톤을 포함하며,
    상기 크랭크 기구의 유효 질량 중심, 상기 연결 수단 및 상기 적어도 하나의 피스톤은 상기 크랭크가 회전할 때 상기 크랭크 축에 대해 정지되거나 실질적으로 정지되는 유체 장치.
  25. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
    각각의 피스톤이 각각의 피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는, 적어도 한 쌍의 비대향 피스톤을 포함하며,
    상기 연결 수단 및 상기 결합 수단의 형상은 각각의 피스톤의 운동이 단순 조화 운동이 되도록 형성되는 유체 장치.
  26. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
    각각의 피스톤이 각각의 피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는, 적어도 한 쌍의 비대향 피스톤을 포함하며,
    상기 각각의 쌍의 피스톤은 궤도를 따라 선회하는 단일 본체와 동일한 질량 및 운동을 갖는 유체 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 궤도는 원인 유체 장치.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 궤도는 타원인 유체 장치.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 각각의 피스톤의 운동은 단순 조화 운동인 유체 장치.
  30. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
    적어도 한 쌍의 피스톤을 포함하며,
    상기 각각의 피스톤은 각각의 피스톤 축을 따라 각각의 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 각각의 쌍의 피스톤 축은 서로에 대해 90°를 이루며, 상기 각각의 피스톤은 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하며,
    상기 각각의 쌍의 피스톤은 궤도 내에서 선회하는 단일 본체와 동일한 질량 및 운동을 가지며,
    상기 연결 수단의 질량 중심은 상기 대단부 축 또는 그에 인접하여 위치되며,
    상기 크랭크는 상기 크랭크 축으로부터 이격된 질량 중심 및 대단부에 일반적으로 정반대로 대향되어 위치된 평형추를 포함하며,
    상기 평형추는, 상기 크랭크 축에 대해 상기 대단부 베어링의 질량의 전부 또는 일부를 정적 및/또는 동적으로 평형화시키는 제 1 질량체와,
    상기 크랭크 축에 대해 상기 연결 수단의 질량의 전부 또는 일부를 정적 및/또는 동적으로 평형화시키는 제 2 질량체 및,
    상기 크랭크 축에 대해 상기 각각의 쌍의 피스톤의 질량의 전부 또는 일부를 정적 및/또는 동적으로 평형화시키는 각각의 제 3 질량체의 등가물을 포함하는 유체 장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 궤도는 원이며, 상기 제 3 질량체는 상기 피스톤의 질량을 정적 및/또는 동적으로 평형화시키는 유체 엔진 또는 펌프.
  32. 제 30 항에 있어서, 상기 궤도는 원이 아니며, 상기 제 3 질량체는 제 1 방향으로 상기 피스톤의 질량을 평형화시키는 유체 엔진 또는 펌프.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 제 1 방향은 상기 각각의 쌍의 축의 2등분 선에 평행하거나 수직인 유체 엔진 또는 펌프.
  34. 제 30 항에 있어서, 상기 피스톤에 대한 상기 연결 수단의 회전 운동을 실질적으로 방지하는 수단을 포함하는 유체 엔진 또는 펌프.
  35. 피스톤 축을 따라 왕복 운동하는 적어도 하나의 피스톤 조립체와,
    크랭크 축 둘레로 회전하며, 상기 크랭크 축으로부터 편심된 부재를 갖는 크랭크 및,
    상기 피스톤 조립체의 운동을 전달하기 위해 상기 피스톤과 상기 부재 사이에 위치된 적어도 하나의 중간 부재를 포함하는 왕복식 피스톤 장치.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 각각의 피스톤 조립체는 상기 편심 부재가 지지되는 하나의 표면과 상기 중간 부재가 지지되는 다른 표면의 두 개의 표면을 갖는 왕복식 피스톤 장치.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 양 표면에 지지되는 단일의 중간 부재를 갖는 왕복식 피스톤 장치.
  38. 제 36 항에 있어서, 두 개의 중간 부재를 가지며, 상기 중간 부재의 각각은 각각의 표면 중 하나에 지지되는 왕복식 피스톤 장치.
  39. 제 35 항에 있어서, 상기 각각의 피스톤 조립체는 하나의 피스톤을 갖는 왕복식 피스톤 장치.
  40. 제 35 항에 있어서, 상기 각각의 피스톤 조립체는 두 개의 피스톤을 갖는 왕복식 피스톤 장치.
  41. 제 35 항에 있어서, 상기 각각의 피스톤 조립체는 각각의 조립체마다 두 개의 피스톤을 가지며, 상기 적어도 하나의 중간 부재는 상기 피스톤 하부에 위치되는 왕복식 피스톤 장치.
  42. 제 35 항에 있어서, 상기 중간 부재는 상기 크랭크 축으로부터 편심된 중심을 갖는 원형 캠인 왕복식 피스톤 장치.
  43. 제 35 항에 있어서, 상기 각각의 중간 부재에 대해 두 개 이상의 피스톤 조립체가 제공되는 왕복식 피스톤 장치.
  44. 제 35 항에 있어서, 적어도 두 개의 피스톤 조립체가 제공되며, 상기 각각의 피스톤 조립체는 서로에 대해 소정의 각도로 연장되는 각각의 피스톤 축을 따라 왕복 운동하는 왕복식 피스톤 장치.
  45. 제 44 항에 있어서, 상기 각각의 피스톤 조립체는 서로에 대해 90°로 연장되는 각각의 피스톤 축을 따라 왕복 운동하는 왕복식 피스톤 장치.
  46. 제 35 항에 있어서, 서로에 대해 90°로 연장되는 두 개의 피스톤 조립체를 갖는 왕복식 피스톤 장치.
  47. 제 46 항에 있어서, 두 개의 중간 부재를 가지며, 상기 중간 부재의 각각은 양 피스톤 조립체를 결합하는 왕복식 피스톤 장치.
  48. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
    피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 피스톤 축에 수직인 단면 영역을 가지며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 제 1 가이드 수단을 갖는 적어도 하나의 피스톤 및,
    상기 피스톤이 상기 피스톤 축을 따라 이동하도록 제한하는 적어도 하나의 제 2 피스톤 가이드 수단을 포함하며,
    상기 제 1 피스톤 가이드 수단은 상기 피스톤을 2등분하며, 상기 각각의 제 2 피스톤 가이드 수단은 상기 피스톤 단면 영역에 의해 형성된 체적 내에 위치되지만, 상기 제 1 피스톤 가이드 수단에 의해 형성된 2등분 영역의 중심선을 따라서는 위치되지 않는 유체 장치.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 제 2 피스톤 가이드 수단은 상기 각각의 피스톤 축에 실질적으로 수직으로 연장되는 표면을 포함하는 유체 장치.
  50. 제 48 항에 있어서, 상기 제 2 피스톤 가이드 수단은 개별의 가이드 수단의 쌍을 포함하며, 상기 쌍의 하나의 부재로부터 다른 부재까지 그린 선은 상기 제 1 피스톤 가이드 수단에 의해 형성된 2등분 영역의 중심선에 수직인 유체 장치.
  51. 제 48 항에 있어서, 상기 제 2 피스톤 가이드 수단은 상기 제 1 피스톤 가이드 수단에 의해 형성된 2등분 영역의 양측 상에 위치되지만, 상기 중심선을 따라서는 위치되지 않는 유체 장치.
  52. 제 48 항에 있어서, 상기 제 2 피스톤 가이드 수단은 상기 피스톤의 자취 내의 블록 상에 장착되는 유체 장치.
  53. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
    피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되는 적어도 하나의 피스톤과,
    상기 적어도 하나의 피스톤을 상기 연결 수단과 상호 연결하는 중간 연결 수단 및,
    상기 적어도 하나의 피스톤 또는 상기 연결 수단 또는 상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 연결 수단 모두에 대한 상기 중간 연결 수단의 위치를 조절하는 수단을 포함하는 유체 장치.
  54. 제 54 항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 중간 연결 수단을 결합하는 슬롯, 홈 또는 표면을 포함하는 유체 장치.
  55. 제 54 항에 있어서, 상기 중간 연결 수단은 상기 실린더 내의 적어도 하나의 피스톤을 안정화시키도록 가이드 수단 내에 또는 상기 가이드 수단과 결합하는 유체 장치.
  56. 제 55 항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 가이드 수단을 포함하는 유체 장치.
  57. 제 55 항에 있어서, 상기 가이드 수단은 상기 조절 수단으로부터 분리되는 유체 장치.
  58. 제 53 항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 실린더 축에 대해 횡방향 또는 종방향으로 또는 횡방향 및 종방향 모두에 대해 이동 가능한 유체 장치.
  59. 제 53 항에 있어서, 상기 가이드 수단은 축 둘레로 회전 가능한 유체 장치.
  60. 제 53 항에 있어서, 직선의 단일 반경의 만곡된 또는 다중 반경의 만곡된 슬롯(들), 홈(들), 표면(들) 등 또는 이들의 임의의 조합체를 포함하는 유체 장치.
  61. 제 53 항에 있어서, 상기 중간 연결 수단은 상기 조절 수단을 결합하는 슬라이딩 또는 구름 접촉 부재를 포함하는 유체 장치.
  62. 제 53 항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 피스톤의 유효 행정, 상기 장치의 압축비 또는 피스톤이 이동한 위치 및 시간 경로 또는 이들의 임의의 조합을 변화시키도록 이동 가능한 유체 장치.
  63. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
    피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되는 적어도 하나의 피스톤과,
    상기 적어도 하나의 피스톤을 상기 연결 수단과 상호 연결하는 중간 연결 수단 및,
    상기 피스톤이 이동할 수 있는 피스톤 축을 따르는 거리를 조절하는 수단을 포함하는 유체 장치.
  64. 제 63 항에 있어서, 상기 조절 수단은 커넥팅 로드 또는 상기 커넥팅 로드로부터 이격된 길이 가변성 부재를 포함하는 유체 장치.
  65. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전되도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
    실린더 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 배치된 적어도 하나의 피스톤과,
    상기 각각의 피스톤이 상기 각각의 실린더 축을 따라 이동하도록 제한하기 위해 상기 적어도 하나의 피스톤과 결합되거나 상기 적어도 하나의 피스톤 중 적어도 하나와 결합되는 적어도 하나의 제 2 가이드 수단을 포함하며,
    상기 피스톤 또는 각각의 피스톤은 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 제 1 가이드 수단을 가지며, 상기 연결 수단은 상기 피스톤 및 상기 제 1 가이드 수단에 대한 경로를 따라 두 개의 단부 지점 사이로 왕복 운동하며,
    상기 제 1 가이드 수단은 상기 실린더 축에 수직인 상기 각각의 피스톤의 단면 영역을 부분적으로 또는 전체적으로 가로질러 연장되며,
    상기 제 2 가이드 수단은 상기 경로에 대해 횡방향으로 위치되는 유체 장치.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 제 2 가이드 수단은 상기 두 개의 단부 지점 사이에 위치되는 유체 장치.
  67. 제 65 항에 있어서, 상기 제 1 가이드 수단은 상기 실린더의 단면 영역을 상기 실린더 축을 따라 투영함으로써 형성되는 체적 내에 포함되는 유체 장치.
  68. 제 65 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 가이드 수단 또는 상기 제 1 및 제2 가이드 수단 모두는 상기 체적 밖으로 연장되는 유체 장치.
  69. 제 65 항에 있어서, 상기 제 2 가이드 수단은 상기 체적 내에 위치되지만, 상기 두 개의 지점 사이에는 위치되지 않는 유체 장치.
  70. 제 65 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 가이드 수단은 상기 피스톤 본체와 일체로 형성되는 유체 장치.
  71. 제 65 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 가이드 수단은 개별 유닛인 유체 장치.
  72. 제 65 항에 있어서, 상기 제 2 가이드 수단은 상기 피스톤 축에 실질적으로 평행하게 연장되는 하나 이상의 가이드 부재를 포함하는 유체 장치.
  73. 제 65 항에 있어서, 상기 제 1 가이드 수단은 상기 피스톤의 단면 영역의 중심을 통해 연장되는 유체 장치.
  74. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부 베어링에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
    피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착된 적어도 하나의 피스톤과,
    상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 연결 수단을 상호 연결하는 중간 연결 수단 및,
    상기 적어도 하나의 피스톤 또는 상기 연결 수단 또는 상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 연결 수단 모두에 대한 상기 상호 연결 수단의 위치를 조절하는 수단을 포함하는 유체 장치.
  75. 제 74 항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 중간 연결 수단을 결합하는 슬롯, 홈 또는 표면을 포함하는 유체 장치.
  76. 제 74 항에 있어서, 상기 중간 연결 수단은 상기 실린더 내의 상기 적어도 하나의 피스톤을 안정화시키도록 가이드 수단 내에 또는 상기 가이드 수단과 결합하는 유체 장치.
  77. 제 76 항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 가이드 수단을 포함하는 유체 장치.
  78. 제 74 항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 실린더 축에 대해 횡방향 또는종방향으로 또는 횡방향 및 종방향 모두에 대해 이동 가능한 유체 장치.
  79. 제 74 항에 있어서, 상기 가이드 수단은 축 둘레로 회전 가능한 유체 장치.
  80. 제 74 항에 있어서, 직선의 단일 반경의 만곡된 또는 다중 반경의 만곡된 슬롯(들), 홈(들), 표면(들) 등 또는 이들의 임의의 조합체를 포함하는 유체 장치.
  81. 제 74 항에 있어서, 상기 중간 연결 수단은 상기 조절 수단을 결합하는 슬라이딩 또는 구름 접촉 부재를 포함하는 유체 장치.
  82. 제 74 항에 있어서, 상기 조절 수단은 상기 피스톤의 유효 행정, 상기 장치의 압축비 또는 피스톤이 이동한 위치 및 시간 경로 또는 이들의 임의의 조합을 변화시키도록 이동 가능한 유체 장치.
  83. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부 베어링을 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단과,
    피스톤 축을 따라 실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단 상에 결합 수단을 결합하는 제 1 피스톤 가이드 수단을 갖는 적어도 하나의 피스톤및,
    상기 피스톤이 상기 피스톤 축을 따라 이동하도록 제한하는 적어도 하나의 제 2 피스톤 가이드 수단을 포함하며,
    상기 크랭크 기구가 회전할 때, 상기 적어도 하나의 피스톤 가이드 수단 또는 제 2 가이드 수단은 상기 크랭크 기구의 전체 체적으로 연장되는 유체 장치.
  84. 제 83 항에 있어서, 상기 제 2 피스톤 가이드 수단은 상기 피스톤의 축방향 단면 영역 내에 위치되는 유체 장치.
  85. 제 83 항에 있어서, 상기 각각의 피스톤은 두 개의 제 2 가이드 수단을 갖는 유체 장치.
  86. 제 83 항에 있어서, 상기 제 2 가이드 수단은 사기 피스톤 축에 대해 대칭적으로 위치되는 유체 장치.
  87. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부를 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부에 회전 가능하게 장착되는 연결 수단 및,
    실린더 내에서 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 연결 수단을 결합하는 결합 수단을 포함하여 상기 대단부가 상기 주축 둘레로 회전할 때 상기 실린더 내에서왕복 운동하는 단일의 피스톤을 포함하며,
    상기 주축은 상사점에서, 상기 피스톤과 상기 대단부 축 사이에 위치하는 왕복식 피스톤 유체 장치.
  88. 주축 둘레로 선회하며 대단부 축을 갖는 대단부를 포함하는 크랭크 기구와,
    상기 대단부 축 둘레로 회전하도록 상기 대단부에 회전 가능하게 장착되는 적어도 하나의 연결 수단과,
    실린더 축을 따라 왕복 운동하도록 각각의 실린더 내에 장착되는 적어도 하나의 피스톤 및,
    상기 적어도 하나의 피스톤과 상기 적어도 하나의 연결 수단을 상호 연결하는 결합 수단을 포함하며,
    상기 주축은 상기 적어도 하나의 실린더 축 또는 상기 적어도 하나의 실린더 축 중 하나 상에 위치되지 않는 왕복식 피스톤 유체 장치.
  89. 제 88 항에 있어서, 상기 피스톤 또는 피스톤 중 하나는 상사점 또는 하사점에 위치하며, 상기 주축과 대단부 축을 연결하는 선은 상기 하나의 피스톤의 각각의 실린더 축과 평행하며, 상기 실린더 축으로부터 이격되는 왕복식 피스톤 유체 장치.
  90. 제 90 항에 있어서, 상기 결합 수단 또는 각각의 결합 수단은 상기 각각의피스톤 또는 피스톤이 상기 각각의 실린더 축을 따라 이동하도록 제한하는 가이드 수단을 포함하는 왕복식 피스톤 유체 장치.
  91. 평행한 실린더 축을 갖는 대향 실린더 내에서 왕복 운동하는 대향 실린더를 갖는 스코치 요크형 유체 장치용 요크 조립체로서, 상기 요크 조립체는 두 개의 피스톤에 부착되며, 크랭크 샤프트의 대단부에 회전 가능하게 장착된 결합 부재를 수용하며 상기 크랭크가 회전할 때 결합 수단이 내부에서 왕복 운동하는 결합부를 포함하며, 상기 결합부는 함께 분리 가능하게 결합되는 두 개의 부분으로 분할되는 요크 조립체.
  92. 제 91 항에 있어서, 상기 결합부는 상기 실린더 축에 실질적으로 평행한 평면 또는 상기 실린더 축에 실질적으로 수직인 평면을 따라 함께 연결되는 두 개의 부분을 포함하는 요크 조립체.
  93. 제 92 항에 있어서, 상기 두 개의 부분은 동일한 요크 조립체.
  94. 제 92 항에 있어서, 상기 두 개의 부분을 함께 견고하게 유지하는데 단지 두 개의 고정부만이 필요한 요크 조립체.
  95. 제 90 항에 있어서, 상기 결합부는 상기 결합 수단이 왕복 운동하는 두 개의대향 채널을 포함하는 요크 조립체.
  96. 제 92 항에 종속할 때의 제 95 항에 있어서, 상기 각각의 채널은 상기 부분 중 단지 하나에 의해 형성되는 요크 조립체.
  97. 제 92 항에 있어서, 상기 각각의 부분은 다른 부분으로 연장되어 결합되는 레그를 포함하는 요크 조립체.
  98. 제 92 항에 있어서, 상기 채널의 단부에 위치된 레그를 포함하는 요크 조립체.
  99. 제 92 항에 있어서, 중간 지점에서 상기 채널에 인접하여 위치되는 레그를 포함하는 요크 조립체.
  100. 도면을 참조하여 본원에 설명한 바와 같은, 유체 엔진, 펌프 또는 장치.
  101. 도면을 참조하여 본원에 설명한 바와 같은, 스코치 요크형 유체 장치용 요크 조립체.
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