KR20050075998A - 험프 트랙식 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 험프 트랙식 엔진은, 험프 트랙 케이스의 주위에 반경방향으로 다수의 실린더가 설치된 케이싱(30)과, 상기 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤(36)과, 상기 험프 트랙 케이스의 중심에 설치된 출력축에 소정의 간격을 두고 구비되며 그 내측면에 궤도홈(40a, 42a)이 형성된 제1, 제2험프 트랙부(40, 42)와, 상기 제1험프 트랙부의 궤도홈(40a)을 타고 구르며 상기 피스톤을 끌어 내리고 올리도록 상기 피스톤의 하측 일단에 결합된 제1로울러(46)와, 상기 제2험프 트랙부의 궤도홈(42a)을 타고 구르며 상기 피스톤을 끌어 내리고 올리도록 상기 피스톤의 하측 타단에 결합된 제2로울러(48)를 구비하므로, 제1, 제2로울러가 험프 트랙부의 궤도홈을 타고 구르므로, 출력축이 원활하게 회전하게 되며, 소형 경량으로 큰 출력을 얻을 수 있다.

Description

험프 트랙식 엔진{hump track type engine}

본 발명은 험프 트랙식 엔진에 관한 것이다.

종래 가솔린 엔진과 디젤 엔진은, 실린더내에서 왕복운동하는 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 바꾸기 위해 피스톤과 크랭크 샤프트를 커넥팅 로드로 연결한 피스톤-크랭크 샤프트 기구를 구비하고 있다. 4행정 기관의 경우 피스톤의 2회 왕복운동으로 크랭크 샤프트가 2회전하는 중에 흡입, 압축, 팽창, 배기의 4-스트로크 사이클이 행해지면서 1회 폭발하게 된다.

이러한 왕복식 엔진은 피스톤이 2회 왕복 운동하는 사이에 1회의 폭발이 행해지므로 큰 출력을 얻는데 한계가 있으며, 출력 토르크의 반력 이외에 커넥팅 로드의 관성력이 피스톤에 측압으로 작용하므로 이 측압의 최대치가 크게 되고 실린더에 대한 마찰과 충격이 크게 되며, 커넥팅 로드와 피스톤과 크랭크 샤프트의 연결부에 끊임없이 서로 다른 방향의 힘이 가해지므로 강도와 강성 및 항복점이 높은 재질이 요구되어 생산비용을 낮출 수 없으며, 커넥팅 로드와 크랭크 샤프트를 사용하므로 엔진을 소형경량화하는 데 한계가 있다.

이러한 왕복식 엔진의 한계를 극복하기 위해 종래 캠식 엔진이 일본국 특개평8-4550호로 개시되어 있다.

상기 특개평8-4550호는 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 캠 케이스(2)의 주위에 180도 간격으로 반경방향에 대향하는 2개의 실린더(4)를 일체로 형성한 케이싱(1)과, 상기 캠 케이스(2)내로 연장되게 설치된 출력축(6)과, 등간격으로 두 개 이상의 짝수개의 캠 산(8a, 8b)를 가지며 캠 곡선에 따른 림(8c)를 가져 상기 캠 케이스(2) 내에 설치된 캠(8)과, 상기 실린더(4)내에 슬라이딩되게 설치되며 상기 캠의 림(8c)에 각각 외접 및 내접하는 주 로울러 및 보조 로울러(10, 12, 14)를 회전가능케 지지하는 피스톤(16)과, 상기 각 실린더(4)에 설치된 흡, 배기수단(18, 20) 및 점화수단(22)을 구비한 구조이다.

그런데, 상기 일본국 특개평8-4550호로 개시된 종래 캠식 엔진에서, 상기 캠은 굴곡된 캠면을 가지므로 캠의 중심에서 반경방향으로 서로 상이한 거리에 위치하는 상기 주 로울러(10)와 보조 로울러(12, 14)는 그 중심이 그리는 궤적곡선이 닮은 꼴을 이루지 않고 어떤 부분에서는 두 궤적곡선이 서로 교차되는 부분이 생기기도 하므로, 상기 주 로울러(10)와 보조 로울러(12, 14)가 상기 피스톤(16)의 중심축선상에 캠의 림(8c)를 사이에 두고 피스톤(16)에 설치된 구조에서는 캠이 끼여 출력축이 회전할 수 없으므로 작동이 불가능하여 실시될 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 캠식 엔진이 작동이 불가능하여 실시될 수 없다는 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 출력축이 원활하게 회전하게 되며 소형 경량으로 큰 출력을 얻을 수 있는 험프 트랙식 엔진을 제공하는 데 있다.

본 발명에 의한 험프 트랙식 엔진은, 험프 트랙 케이스의 주위에 반경방향으로 다수의 실린더가 설치된 케이싱과, 상기 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤과, 상기 험프 트랙 케이스의 중심에 설치된 출력축에 소정의 간격을 두고 구비되며 그 내측면에 궤도홈이 형성된 제1, 제2험프 트랙부과, 상기 제1험프 트랙부의 궤도홈을 타고 구르며 상기 피스톤을 끌어 내리고 올리도록 상기 피스톤의 하측 일단에 결합된 제1로울러와, 상기 제2험프 트랙부의 궤도홈을 타고 구르며 상기 피스톤을 끌어 내리고 올리도록 상기 피스톤의 하측 타단에 결합된 제2로울러를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 험프 트랙 케이스(32)의 주위에 반경방향으로 4개의 실린더(34)가 90도 간격을 두고 일체로 형성된 케이싱(30)을 구비하고, 상기 실린더(34) 내에는 왕복운동하는 피스톤(36)이 설치된다. 그리고, 상기 험프 트랙 케이스(32)의 중심에 설치된 출력축(38)에 소정의 간격을 두고 구비되며 그 내측면에 궤도홈(40a, 42a)이 형성된 제1, 제2험프 트랙부(40, 42)와, 상기 제1험프 트랙부(40)의 궤도홈(40a)을 타고 구르며 상기 피스톤을 끌어 내리고 올리도록 상기 피스톤(36)의 하측 일단에 회전가능케 결합된 제1로울러(46)와, 상기 제2험프 트랙부(42)의 궤도홈(42a)을 타고 구르며 상기 피스톤을 끌어 내리고 올리도록 상기 피스톤(36)의 하측 타단에 회전가능케 결합된 제2로울러(48)를 구비한다.

상기 제1, 제2로울러(46, 48)는 상기 피스톤(36)의 하측에 끼워져 고정핀(50)으로 고정된 연결부재(52)의 하단부에 끼워진 핀(54)의 양단에 결합되어 있다. 상기 제1, 제2로울러(46, 48)는 상기 핀(54)에 외삽되는 로울러 베어링에 의해 회전가능케 결합되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 피스톤(36)의 하측으로 플랜지가 연장형성되고 이 플랜지에 상기 제1, 제2로울러가 핀으로 결합되는 구조로 이루어질 수도 있다.

상기 출력축(38)에는 상기 제1, 제2험프 트랙부(40, 42)가 끼워져 걸리도록 걸림턱(38a, 38b)이 형성되고, 상기 출력축(38)에 끼워지는 제1, 제2험프 트랙부(40, 42)는 키이(56)에 의해 견고히 고정된다. 그리고, 상기 출력축(38)은 상기 험프 트랙 케이스(32)에서 베어링(58)으로 회전가능케 지지되어 있다.

상기 제1, 제2험프 트랙부(40, 42)는 그 사이에 스페이서(60)를 사이에 두고 볼트 및 너트로 된 체결부재(62)에 의해 서로 견고히 체결된 판으로 되어 있다.

상기 각 실린더(34)에는 흡, 배기 밸브(64, 66)를 가진 흡, 배기수단 및 점화 플러그(68)를 가진 점화수단이 설치되어 있다. 디젤엔진의 경우에 상기 실린더(34)에는 흡, 배기수단 및 연료분사수단이 설치된다.

상기 제1, 제2험프 트랙부(40, 42)의 궤도홈(40a, 42a)은 90도 간격으로 4개의 산과 골이 교대로 형성된 것이며, 산과 골의 수 및 형상은 다양하게 변경하여 제작할 수 있고, 실린더의 개수도 다양하게 변경하여 제작할 수 있다. 궤도홈의 형상은 로울러의 크기, 출력축의 중심에서 피스톤의 하사점과 상사점까지의 거리에 따라 상이하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 험프 트랙식 엔진의 작동을 설명한다. 도3에서 상측의 피스톤(36)을 제1피스톤이라 하고 반시계방향으로 제2, 제3, 제4피스톤이라 할 때, 각 피스톤은 도6에 표시한 바와 같이 동일하게 작동한다. 스타트하여 출력축(38)이 회전하게 되어 제1, 제2험프 트랙부(40, 42)가 반시계방향으로 회전하게 되면, 제1, 제2험프 트랙부(40, 42)의 궤도홈(40a, 42a)을 타고 구르는 제1, 제2로울러(46, 48)에 의해 피스톤(36)이 도3의 상태에서 트랙 산을 하강하면서 흡기밸브(64)가 열려져 가스와 공기와 혼합기체가 실린더(34)내에 유입되고 도5에 도시한 하사점에 이른다. 험프 트랙부(40, 42)가 더욱 회전하여 피스톤(36)은 상승하여 실린더(34)내에 혼합기체가 압축되고, 상사점의 위치에서 점화 플러그(68)에 의해 착화되어 폭발 팽창하고, 다시 피스톤(36)은 하강하여 하사점에 이르고 다시 상승하면서 실린더(34)내의 배기 가스가 배기밸브(66)를 통하여 배기되어 도3과 같은 상태가 된다. 이와 같은 사이클로 험프 트랙부(40, 42)가 1회전하는 사이에 4개의 피스톤(36)이 2왕복하면서 흡입, 압축, 팽창, 배기의 4스트로크 사이클을 행한다.

이와 같은 본 발명에 의한 험프 트랙식 엔진에 의하면, 험프 트랙부(40, 42)가 1회전하는 중에 4개의 각 실린더에서 1회 폭발을 하므로 소형 경량이면서 큰 출력을 얻을 수 있다. 또한 각 피스톤(36)의 2회 왕복운동에 대해 험프 트랙부(40, 42)가 1회전하므로 출력축(38)의 회전이 감속되고, 출력회전수 및 발열 및 진동이 억제되며 에너지 변환효율이 좋다.

본 발명에 의한 험프 트랙식 엔진에 의하면, 제1, 제2로울러가 각각 제1, 제2험프 트랙부의 궤도홈을 타고 구르므로, 출력축이 원활하게 회전하게 되며, 소형 경량으로 큰 출력을 얻을 수 있다.

도1는 종래 캠식 엔진의 개략 정면 단면도,

도2는 도1의 캠식 엔진의 개략 측면 단면도,

도3은 본 발명에 의한 험프 트랙식 엔진의 개략 정면 단면도,

도4는 도3의 험프 트랙식 엔진의 개략 측면 단면도,

도5는 본 발명에 의한 험프 트랙식 엔진의 동작을 설명하기 위한 개략 정면 단면도,

도6은 본 발명에 의한 험프 트랙식 엔진의 동작을 설명하기 위한 개략 트랙선도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

32 : 캠 케이스 34 : 실린더

36 : 피스톤 38 : 출력축

40 : 제1험프 트랙부 42 : 제2험프 트랙부

46 : 제1로울러 48 : 제2로울러

Claims (1)

1. 험프 트랙 케이스의 주위에 반경방향으로 다수의 실린더가 설치된 케이싱과,

   상기 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤과,

   상기 험프 트랙 케이스의 중심에 설치된 출력축에 소정의 간격을 두고 구비되며 그 내측면에 궤도홈이 형성된 제1, 제2험프 트랙부와,

   상기 제1험프 트랙부의 궤도홈을 타고 구르며 상기 피스톤을 끌어 내리고 올리도록 상기 피스톤의 하측 일단에 결합된 제1로울러와,

   상기 제2험프 트랙부의 궤도홈을 타고 구르며 상기 피스톤을 끌어 내리고 올리도록 상기 피스톤의 하측 타단에 결합된 제2로울러를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 험프 트랙식 엔진.