KR20140101415A

KR20140101415A - 기관

Info

Publication number: KR20140101415A
Application number: KR1020147018852A
Authority: KR
Inventors: 마틴 로버트 셔트라
Original assignee: 마틴 로버트 셔트라
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-08-19
Also published as: EP2815073A4; WO2013082652A1; EP2815073A1; US20140318483A1; CN104105841A; AU2011253862B1; JP2015503054A; AU2013206822A1

Abstract

본 발명의 내연기관(30)은, 샤프트(32); 중앙 캠 표면(84)을 형성하는 3개 이상의 로브(83)를 포함하는, 상기 샤프트(32)에 고정된 멀티로베이트 중앙 캠(80); 및 하나 이상의 실린더 모듈을 포함하고, 상기 실린더 모듈 각각은, 한 쌍의 실린더로서, 중앙 캠(80)이 사이에 삽입되며, 샤프트(32)에 대해 직경방향으로 대향된, 한 쌍의 실린더; 각각의 실린더 내의 피스톤(72)으로서, 각각의 피스톤(72)이 중앙 캠 표면(84)과 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단(135)을 포함하는, 피스톤(72); 및 상기 피스톤(72)을 연결하는 커넥팅 부재(71)로서, 상기 커넥팅 부재(71)는 중앙 캠(80)이 관통하여 연장하는 내부 공간(78)을 포함하는, 커넥팅 부재를 포함하며, 사용시 실린더 내의 피스톤(72)의 왕복 운동이 중앙 캠(80)의 중앙 캠 표면(84)과 피스톤(72)의 맞물림 수단(135)의 맞물림을 통해 샤프트(32)에 회전 운동을 전달한다.

Description

기관{AN ENGINE}

본 발명은 기관에 관한 것이다.

본 발명은 주로 왕복 피스톤 기관에서의 사용을 위해 개발되었고, 이하에서는 이러한 적용과 관련하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 특별한 사용 분야로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

내연(IC: internal combustion) 기관과 같은, 왕복 피스톤 기관은 가스 압력을 회전하는 샤프트에서 출력 토크로 변환한다. 전형적으로, IC 기관의 가장 통상적인 형태의 경우, 피스톤은 연료-공기 혼합물의 연소에 의해 피스톤에 가해지는 압력에 의해 실린더의 보어 내에서 왕복 운동한다. 피스톤은 커넥팅 로드(connecting rod)에 의해 크랭크샤프트 빅 엔드 베어링(crankshaft big end bearing)에 기계식으로 커플링된다. 크랭크샤프트 빅 엔드 베어링은 크랭크샤프트의 회전 축선에 대해 평행하지만 이 크랭크샤프트의 회전 축선으로부터 반경방향으로 오프셋되는 축선을 가지며, 이에 따라 피스톤 상에 작용하는 축방향력은 회전하여 크랭크샤프트에서 출력 토크를 발생할 수 있다. 그러나, 피스톤, 커넥팅 로드 및 크랭크샤프트의 기계적 배열은 전형적인 IC 기관에서의 소음, 마모 및 에너지 비효율성의 상당한 근원이 된다.

이러한 가장 공통적인 형태의 IC 기관과 연관된 제한 및 비효율성 중 일부를 극복하기 위하여, 개시된 국제 공개 공보 WO 2008/028252호 및 WO 97/04225호는 크랭크샤프트 및 커넥팅 로드를 축선을 중심으로 역회전하는 멀티로베이트 캠(multilobate cam)으로 대체하였으며, 이는 종래의 IC 기관의 제한 및 동력 비효율성 중 일부를 개선하였다.

본 발명은 WO 2008/028252호 및 WO 97/04225호에 개시된 기관에서의 개선을 제공하거나 적어도 대안을 제공하는 것을 추구한다.

임의의 종래 기술 정보가 본 명세서에서 인용되는 경우, 이러한 인용은 상기 정보가 호주 또는 어떠한 다른 나라에서도 당해 기술 분야에서 통상적이고 일반적인 지식의 일 부분을 형성하는 것으로 인정하는 것은 아니라고 이해되어야 한다.

본 발명의 한 양태에서, 본 발명은 내연기관을 제공하는 바, 이 내연기관은

샤프트;

중앙 캠 표면을 형성하는 3개 이상의 로브(lobe)를 포함하는, 상기 샤프트에 고정된 멀티로베이트 중앙 캠; 및

하나 이상의 실린더 모듈을 포함하며,

상기 실린더 모듈 각각은,

한 쌍의 실린더로서, 상기 중앙 캠이 사이에 삽입되며, 상기 샤프트에 대해 직경방향으로 대향된(diametrically opposed) 한 쌍의 실린더;

각각의 실린더 내의 피스톤으로서, 각각의 피스톤은 상기 중앙 캠 표면과 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단을 포함하는, 피스톤; 및

상기 피스톤을 연결되는 커넥팅 부재로서, 상기 중앙 캠이 관통하여 연장하는 내부 공간을 포함하는, 커넥팅 부재를 포함하며,

사용시 상기 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동이 상기 중앙 캠의 중앙 캠 샤프트와 상기 피스톤의 맞물림 수단의 맞물림을 통해 샤프트에 회전 운동을 전달한다.

바람직하게는, 하나 이상의 실린더 모듈이 두 개의 실린더 모듈이다.

바람직하게는, 상기 중앙 캠은 3+n개의 로브를 포함할 수 있으며, 여기서 n은 0 또는 짝수 정수이며, 상기 커넥팅 부재의 축선이 서로에 대해 360°를 상기 중앙 캠 상의 로브의 개수로 나눔으로써 얻어진 숫자의 실질적으로 절반의 각도를 형성한다.

대안적으로, 하나 이상의 실린더 모듈은 3개 또는 4개 이상의 실린더 모듈이다.

바람직하게는, 내연기관은 샤프트를 중심으로 한 역회전을 위해 상기 중앙 캠으로 차동식으로 기어 연결된 하나 이상의 멀티로베이트 측면 캠을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 측면 캠은 상기 중앙 캠의 마주하는 측부들 상에 배치된 두 개의 멀티로베이트 측면 캠이다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 측면 캠은 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물리는 멀티로베이트 제1 측면 캠 표면을 포함한다.

바람직하게는, 하나 이상의 측면 캠은 제1 측면 캠 표면으로부터 축방향으로 이격된 멀티로베이트 제2 측면 캠 표면을 포함한다.

바람직하게는, 제1 측면 캠 표면 및 제2 측면 캠 표면 양자 모두는 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물린다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 측면 캠의 제1 측면 캠 표면 및 제2 측면 캠 표면은 하나 이상의 측면 캠 내에 형성된 멀티로베이트 오목부에 의해 형성된다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 측면 캠은 기어 치형부를 포함한다.

바람직하게는, 내연기관은 상기 샤프트에 고정된 하나 이상의 구동 기어를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 측면 캠은 상기 하나 이상의 구동 기어에 차동식으로 기어 연결된다.

바람직하게는, 각각의 피스톤과 연관되는 맞물림 수단은 하나 이상의 롤러 베어링 종동부를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 피스톤과 연관되는 맞물림 수단은 내부 공간에 인접하게 배치되는 하나 이상의 롤러 베어링 종동부를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 피스톤과 연관되는 맞물림 수단은 상기 제1 측면 캠 표면과 상기 제2 측면 캠 표면 사이에 배치되는 하나 이상의 롤러 베어링 종동부를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 피스톤과 연관되는 맞물림 수단은 상기 제1 측면 캠 표면과 상기 제2 측면 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재는 나사선 형성 단부 부분을 포함하며, 각각의 피스톤은 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분에 부착을 위한 나사선 형성부를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 피스톤은 나사선 형성부를 형성하는 부착 형성부를 포함한다.

바람직하게는, 나사선 형성부는 부착 형성부에 형성된 내부 공동이다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재는 상기 샤프트가 통과하여 관통 연장하는 세장형 통공을 포함한다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재는 제1 길이방향 섹션 및 제2 길이방향 섹션 으로 분리되며, 상기 피스톤이 상기 커넥팅 부재의 단부 부분에 부착될 때 상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 피스톤에 의해 결합된다.

바람직하게는, 상기 멀티로베이트 제1 캠 표면은 상기 중앙 캠 표면과 동일하다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 측면 캠은 상기 중앙 캠과 동일한 개수의 로브를 갖는다.

본 발명은 또한 내연기관을 제공하는바, 상기 내연기관은,

샤프트;

중앙 캠 표면을 형성하는 3개 이상의 로브를 포함하고 상기 샤프트에 고정되는 멀티로베이트 중앙 캠;

상기 중앙 캠의 마주하는 측부 상에 배치되는 두 개의 멀티로베이트 측면 캠으로서, 상기 중앙 캠과 동일한 개수의 로브를 가지며 상기 샤프트를 중심으로 중앙 캠과 함께 역회전을 위해 상기 중앙 캠에 차동식으로 기어 연결되며, 각각의 측면 캠이 제1 측면 캠 표면을 형성하는, 두 개의 멀티로베이트 측면 캠; 및

두 개의 실린더 모듈을 포함하며,

각각의 실린더 모듈은,

한 쌍의 실린더로서, 상기 중앙 캠과 측면 캠이 사이에 삽입되며, 상기 샤프트에 대해 직경방향으로 대향된, 한 쌍의 실린더;

각각의 실린더 내의 피스톤으로서, 각각의 피스톤이 상기 중앙 캠 표면과 상기 제1 측면 캠 표면이 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단을 포함하는, 피스톤; 및

상기 피스톤에 연결되고 상기 중앙 캠이 관통하여 연장하는 내부 공간을 포함하는 커넥팅 부재를 포함하며,

사용시 상기 실린더 내의 상기 피스톤의 왕복 운동은 상기 중앙 캠 및 측면 캠의 캠 표면과 상기 피스톤의 맞물림 수단의 맞물림을 통해 상기 샤프트에 회전 운동을 전달한다.

바람직하게는, 상기 두 개의 측면 캠은 각각 상기 제1 측면 캠 표면으로부터 축방향으로 이격된 제2 측면 캠 표면을 더 포함하며, 상기 제1 측면 캠 표면 및 상기 제2 측면 캠 표면은 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물린다.

바람직하게는, 각각의 피스톤과 연관된 맞물림 수단은 상기 제1 측면 캠 표면과 상기 제2 측면 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 중앙 캠은 3+n개의 로브를 포함하며, 여기서 n은 0 또는 짝수 정수이며, 상기 커넥팅 부재의 축선이 서로에 대해 360°를 상기 중앙 멀티로베이트 캠 상의 로브의 개수로 나눔으로써 얻어진 숫자의 실질적인 절반의 각도를 형성한다.

바람직하게는, 상기 두 개의 측면 캠은 각각 기어 치형부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 내연기관은 상기 샤프트에 고정되고 각각의 측면 캠에 인접하게 배치된 두 개의 구동 기어를 더 포함하고, 상기 측면 캠은 상기 구동 기어에 차동식으로 기어 연결된다.

본 발명은 또한 내연기관을 제공하는바, 상기 내연기관은,

샤프트;

두 개 이상의 실린더 뱅크; 및

각각의 뱅크 사이에 배치되는 커플링 캠을 포함하며,

각각의 실린더 뱅크는,

상기 샤프트에 고정되고 중앙 캠 표면을 형성하는 3개 이상의 로브를 포함하는, 멀티로베이트 중앙 캠과, 하나 이상의 실린더 모듈을 포함하며,

각각의 실린더 모듈은,

한 쌍의 실린더로서, 상기 중앙 캠이 사이에 삽입되며, 상기 샤프트에 대해 직경방향으로 대향된, 한 쌍의 실린더;

각각의 실린더 내의 피스톤; 및

상기 피스톤에 연결하는 커넥팅 부재를 포함하며,

상기 각각의 커플링 캠은 상기 샤프트를 중심으로 역회전하기 위한 상기 중앙 캠에 차동식으로 기어 연결되며, 각각의 커플링 캠은 이의 마주하는 측부들 각각 상에 멀티로베이트 제1 커플링 캠 표면을 형성하며,

각각의 피스톤은 이의 인접한 커플링 캠의 제1 커플링 캠 표면 및 상기 중앙 캠 표면과 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단을 포함하며,

사용시 상기 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동은 회전 운동을 상기 중앙 캠 표면 및 상기 제1 커플링 캠 표면과 상기 피스톤의 맞물림 수단의 맞물림을 통해 상기 샤프트에 전달한다.

바람직하게는, 각각의 커넥팅 부재는 상기 각각의 중앙 캠이 관통하여 연장하는 내부 공간을 포함한다.

바람직하게는, 각각의 뱅크 내에 상기 하나 이상의 실린더 모듈은 두 개의 실린더 모듈이다.

바람직하게는, 상기 중앙 캠은 3+n개의 로브를 포함할 수 있으며, 여기서 n은 0 또는 짝수 정수이며, 상기 커넥팅 부재의 축선이 서로에 대해 360°를 상기 중앙 캠 상의 로브의 개수로 나눔으로써 얻어진 숫자의 실질적인 절반의 각도를 형성한다.

바람직하게는, 상기 내연기관은 각각의 최단부 뱅크에 대해 멀티로베이트 측면 캠을 더 포함하며, 상기 측면 캠은 상기 샤프트를 중심으로 역회전을 위한 상기 중앙 캠에 차동식으로 기어 연결된다.

바람직하게는, 각각의 측면 캠은 각각의 피스톤의 맞물림 수단에 의해 맞물리는 멀티로베이트 제1 측면 캠 표면을 포함한다.

바람직하게는, 각각의 측면 캠은 상기 제1 측면 캠 표면으로부터 축방향으로 이격된 제2 측면 캠 표면을 더 포함하며, 상기 제1 측면 캠 표면 및 상기 제2 측면 캠 표면 양자 모두가 상기 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물린다.

바람직하게는, 각각의 커플링 캠의 마주하는 측부는 상기 제1 커플링 캠 표면으로부터 축방향으로 이격된 제2 멀티로베이트 커플링 캠 표면을 포함하며, 상기 제1 커플링 캠 표면 및 상기 제2 커플링 캠 표면은 상기 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물린다.

바람직하게는, 각각의 피스톤과 연관된 맞물림 수단은 상기 제1 커플링 캠 표면과 상기 제2 커플링 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 커플링 캠의 마주하는 측부들 상의 상기 제1 커플링 캠 표면들은 축방향으로 서로 60˚만큼 위상 차가 일어난다.

바람직하게는, 상기 커플링 캠의 마주하는 측부들 상의 상기 제1 커플링 캠 표면들은 서로 정렬된다.

바람직하게는, 각각의 커플링 캠이 기어 치형부를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 측면 캠이 기어 치형부를 포함한다.

바람직하게는, 내연기관은 각각의 최단부 뱅크용 구동 기어를 더 포함하며, 상기 구동 기어는 상기 샤프트에 고정되고, 각각의 커플링 캠이 상기 구동 기어에 차동적으로 기어 연결된다.

바람직하게는 각각의 피스톤과 연관된 상기 맞물림 수단은 하나 이상의 롤러 베어링 종동부를 포함한다.

바람직하게는, 뱅크는 서로에 대하여 0°또는 임의의 각도만큼 위상차를 가지고 기울어진다.

본 발명은 또한 내연기관을 제공하는바, 상기 내연기관은,

샤프트;

상기 샤프트에 고정되는 제1 측면 캠;

상기 샤프트를 중심으로 한 역회전을 위해 제1 측방향 캠에 차동식으로 기어 연결되는 제2 측면 캠; 및

하나 이상의 실린더 모듈을 포함하며,

상기 제1 측면 캠 및 상기 제2 측면 캠은 멀티로베이트 내부 캠 표면 및 멀티로베이트 외부 캠 표면을 형성하는 멀티로베이트 오목부를 각각 포함하며,

상기 각각의 실린더 모듈은,

한 쌍의 실린더로서, 측면 캠이 사이에 삽입되며, 상기 샤프트에 대해 직경방향으로 대향된 한 쌍의 실린더;

각각이 측면 캠의 내부 캠 표면 및 외부 캠 표면과 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단을 포함하는 각각의 실린더 내의 피스톤; 및

피스톤을 연결하는 커넥팅 부재를 포함하며,

사용 중 실린더 내의 피스톤의 왕분 운동은 측면 캠의 내부 캠 표면 및 외부 캠 표면과 피스톤의 맞물림 수단의 맞물림을 통해 샤프트에 회전 운동을 전달한다.

바람직하게는, 각각의 피스톤과 연관된 맞물림 수단은 내부 측면 캠 표면 및 외부 측면 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함한다.

본 발명은 또한 직경방향으로 대향된 실린더들을 포함하는 기관용 피스톤 조립체를 제공하는바, 이 피스톤 조립체는,

나사선 형성 단부 부분을 포함하는 세장형 커넥팅 부재와, 두 개의 피스톤을 포함하며,

각각의 피스톤은 사용 중 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분으로의 부착을 위한 나사선 형성부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재는 캠이 사용중 관통하여 연장하는 내부 공간을 형성하는 중앙 부분을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재는 샤프트가 이를 관통하여 사용시 통과하여 연장할 수 있는 세장형 통공을 형성하는 중앙 부분을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재는 내부 공간의 단부에 인접한 맞물림 수단 장착 오목부를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재는 제1 길이방향 섹션 및 제2 길이방향 섹션으로 분리되며, 상기 피스톤이 상기 단부 부분에 부착될 때 상기 제1 및 제2 섹션이 피스톤에 의해 결합된다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분 및 피스톤의 각각의 부착 형성부는 부착 통공을 포함하며, 상기 조립체는 각각 제각기 상기 커넥팅 부재 및 상기 피스톤의 정렬된 부착 통공 내에 삽입가능한 두 개 이상의 장착 핀을 더 포함한다.

본 발명은 또한 직경방향으로 대향된 실린더들을 포함하는 기관용 피스톤 조립체를 제공하는바, 상기 피스톤 조립체는,

단부 부분을 포함하는 세장형 커넥팅 부재와, 각각이 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분으로의 부착을 위해 구성된 두 개의 피스톤을 포함하며,

상기 커넥팅 부재가 제1 길이방향 섹션 및 제2 길이방향 섹션으로 분리되고,

상기 피스톤이 상기 단부 부분에 부착될 때 상기 제1 섹션 및 제2 섹션은 피스톤에 의해 결합한다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재의 단부 부분에는 나사선이 형성되고, 각각의 피스톤은 상기 커넥텅 부재의 각각의 단부 부분에 부착을 위한 나사선 형성부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제1 길이방향 섹션 및 상기 제2 길이방향 섹션이 서로 부착될 때 상기 커넥팅 부재는 내부 공간을 가지는 중앙 부분을 형성한다.

바람직하게는, 상기 제1 길이방향 섹션 및 상기 제2 길이방향 섹션이 서로 부착될 때 상기 커넥팅 부재는 내부 공간의 단부에 인접한 맞물림 수단 장착 오목부를 형성한다.

바람직하게는, 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분 및 각각의 피스톤은 부착 통공을 포함하며, 상기 조립체는 각각 제각기 커넥팅 부재 및 피스톤의 정렬된 부착 통공 내에 삽입가능한 두 개 이상의 장착 핀을 더 포함한다.

본 발명은 또한 기관용 캠을 제공하는바, 상기 기관용 캠은,

제1 정면 및 제2 정면을 포함하는 일반적으로 디스크-형 몸체; 및

상기 제1 정면 및/또는 상기 제2 정면에 형성된 멀티로베이트 오목부를 포함하며, 각각의 멀티로베이트 오목부는 멀티로베이트 내부 캠 표면 및 멀티로베이트 외부 캠 표면을 형성한다.

바람직하게는, 캠은 기어 치형부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 양태들도 또한 개시된다.

본 발명의 범위 내에 있을 수 있는 임의의 다른 형태에도 불구하고, 본 발명의 바람직한 실시예가 지금부터 단지 예로서, 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 기관의 내부 구성요소의 (하나의 실린더 모듈을 따른) 측방향 횡단면도이다.
도 2는 전방 구동 기어 및 전방 트리로베이트 캠 기어가 제거된 도 1의 기관의 정면도이다.
도 3은 도 1의 기관의 분해 횡단면도이다.
도 4는 도 1의 기관의 구동 기어를 도시하며, 여기서 (a)는 정면도이고 (b)는 선 A-A를 따른 횡단면도이다.
도 5는 도 1의 기관을 위한 트리로베이트 캠 기어를 도시하며, 여기서 (a)는 정면도이고, (b)는 선 B-B를 따른 횡단면도이다.
도 6은 도 1의 기관을 위한 제1 피스톤 조립체를 도시하며, 여기서 (a)는 분해 정면도이고, (b)는 커넥팅 부재의 측방향 횡단면도이며, (c)는 조립된 제1 피스톤 조립체의 일부의 측방향 횡단면도이다.
도 7은 도 1의 기관을 위한 제2 피스톤 조립체를 위한 커넥팅 부재를 도시하며, 여기서 (a)는 정면도이고, (b)는 선 B-B를 따른 측방향 횡단면도이다.
도 8은 도 1의 기관을 위한 트리로베이트 중앙 캠을 도시하며, 여기서 (a)는 정면도이고 (b)는 선 D-D를 따른 횡단면도이다.
도 9는 도 1의 기관의 캠 기어와 구동 기어를 커플링하기 위한 차동 기어 조립체의 일 예의 정면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 기관의 내부 구성요소의 측방향 횡단면도이다.
도 11은 도 10의 기관을 위한 이중 측면 커플링 캠 기어를 도시하며, 여기서 (a)는 정면도, (b)는 선 E-E를 따른 횡단면도이며, (c)는 후면도이다.
도 12는 도 10의 기관의 수정된 실시예의 측방향 횡단면도이다.
도 13은 도 12의 기관을 위한 수정된 이중 측면 커플링 캠 기어를 도시하며, 여기서 (a)는 정면도이고, (b)는 선 C-C를 따른 횡단면도이며, (c)는 후면도이다.
도 14의 (a)는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 기관의 내부 구성요소의 측방향 횡단면도이고, (b)는 이의 수정된 실시예를 도시하는 도면이다.
도 15의 (a)는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 기관의 내부 구성요소의 측방향 횡단면도이며, (b)는 이의 수정된 실시예를 도시하는 도면이다.

아래 설명에서, 상이한 실시예에서 유사하거나 동일한 도면 번호들은 동일하거나 유사한 특징부들을 나타낸다는 것을 주지하여야 한다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 도 1 및 도 2에는 4개의 실린더 4행정 기관(30)의 내부 구성요소가 도시되어 있다. 두 개의 쌍의 마주하는 실린더들을 포함하는 외부 기관 케이싱은 내부 구성요소가 명확하게 보여질 수 있도록 생략되었다.

기관(30)은 출력 샤프트(32), 전방 구동 기어(40a), 전방 캠 기어(50a), 제 1 피스톤 조립체(60) 및 제 2 피스톤 조립체(70), 트리로베이트 중앙 캠(trilobate central cam; 80), 후방 캠 기어(50b) 및 후방 구동 기어(40a)를 포함한다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 구동 기어(40a 및 40b) 및 중앙 캠(80)은 모두 샤프트(32)에 축방향으로 고정되고 샤프트와 함께 회전가능하고, 반면 캠 기어(50a 및 50b)는 샤프트(32) 주위로 회전가능하고 샤프트(32)에 대해 반대 방향으로 회전가능하다. 차동 기어링 조립체(아래에서 설명됨)는 구동 기어(40a 및 40b) 및 캠 기어(50a 및 50b)와 함께 커플링된다. 제 1 피스톤 조립체(60) 및 제 2 피스톤 조립체(70) 각각(아래에서 추가로 설명됨)은 일반적으로 각각의 세장형 커넥팅 부재(61, 71)를 포함하며 피스톤(62a 및 62b, 72a 및 72b)은 각각의 커넥팅 부재(61 및 71)의 단부들에 부착된다. 제 1 피스톤 조립체(60) 및 제 2 피스톤 조립체(70)의 축선은 샤프트(32)를 중심으로 각각에 대해 60°각도를 형성한다.

도 3 및 도 4는 몸체(41), 외부 치형부(42) 및 중앙 통공(43)을 가지는 스퍼 기어인 구동 기어(40)를 도시한다. 중앙 통공(43)은 샤프트(32)와 정합하여 회전하기 위한 키형 또는 스플라인형이다. 상기 몸체(41)는 원하는 대로 몸체의 중량을 가볍게 하고/균형을 맞추기 위해 통공(44) 및/또는 오목부(45)를 포함할 수 있다. 두 개의 구동 기어(40)는 각각 기관(30)의 전방 구동 기어(40a) 및 후방 구동 기어(40b)를 형성한다.

도 3 및 도 5는 또한 일반적으로 몸체(51), 외부 치형부(52) 및 중앙 통공(53)을 가지는 스퍼 기어인 캠 기어(50)를 도시한다. 중앙 통공(53)은 그 안에 롤러 베어링(34)을 수용하여 장착하도록 구성된다. 상기 몸체(51)는 제1 정면(54) 및 제2 정면(55)을 포함한다. 트리로베이트 오목부(56)는 일반적으로 제2 정면(55)으로부터 제1 정면(54)을 향하여 연장하는 몸체(51) 내에 형성된다. 트리로베이트 오목부(56)는 (제1) 트리로베이트 내부 캠 표면(57) 및 (제2) 트리로베이트 외부 캠 표면(58)을 형성한다. 제2 오목부(58)는 이에 따라 제1 오목부(57)로부터 축방향으로 이격된다. 상기 몸체(51)는 또한 원하는 대로 몸체의 중량을 가볍게 하고/균형을 맞추기 위해 통공(59) 및/또는 오목부(45)를 포함할 수 있다. 두 개의 캠 기어(50)는 각각 기관(30)의 전방 캠 기어(50a) 및 후방 캠 기어(50b)를 형성한다. 전방 및 후방 캠 기어(50a 및 50b)는 이들이 서로 흡사하도록 배열된다. 각각의 베어링(34)은 이의 각각의 캠 기어(50)의 통공(53)에 장착된 외부 레이스(35), 및 상기 샤프트(32)에 장착된 내부 레이스(36)를 포함한다. 캠 기어(50a 및 50b)는 이에 따라 샤프트(32)에 대해 반대 방향으로 회전할 수 있다. 캠 기어(50a 및 50b) 및 구동 기어(40a 및 40b)는 동일한 외부 직경을 갖는다.

도 3 및 도 6은 커넥팅 부재(61) 및 피스톤(62)을 포함하는 제1 피스톤 조립체(60)를 도시한다. 커넥팅 부재(61)는 중앙 부분(64) 및 단부 부분(65)을 포함하는 세장형 몸체(63)를 포함한다. 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 중앙 부분(64)은 그 사이에 공간(68)을 형성하도록 서로로부터 이격되는 제1 중앙판(67a) 및 제2 중앙판(67b)을 포함한다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 중앙판(67a) 및 제2 중앙판(67b) 모두 세장의 타원형 통공(69)을 포함하며 이 통공을 통하여 샤프트(32)가 사용 중 연장하여, 제1 피스톤 조립체(60)가 이의 길이방향 축선을 따라 왕복 운동하는 것을 허용한다. 제1 중앙판(67a) 및 제2 중앙판(67b)은 또한 각각 그 안에 형성된 세장형 내부 오목부(104)를 포함하며 상기 오목부는 공간(68)과 대면한다. 베어링 장착 오목부(91)는 공간(68)의 단부에서 중앙 부분(64)에 형성된다. 베어링 장착 구멍(102)에는 장착 오목부(91)가 형성되며, 장착 구멍(102)의 축선은 샤프트(32)의 길이 방향 축선에 대해 평행하다. 공간(68)은 이에 따라 이 축선에 대해 수직한 방향으로 개방된다.

단부 부분(65)은 말단 단부(92a), 제1의 테이퍼진 부분(93a), 원통형 나사선 형성 부분(94a) 및 제2의 테이퍼진 부분(95a)을 포함한다. 단부 부분(65)은 또한 장착 핀 통공(100a)을 포함한다. 피스톤(62)은 각각 이의 비-연소 대면 표면(97)으로부터 연장하는 부착 형성부(96)를 포함한다. 각각의 부착 형성부(96)는 단부 부분(65)의 내부 공동에 대응하도록 형성된 내부 공동(98)을 포함한다. 내부 공동(98)은 이에 따라 말단 단부(92b), 제1의 테이퍼진 부분(93b), 원통형 나사선 형성 부분(94b) 및 제2의 테이퍼진 부분(95b)을 포함한다. 각각의 부착 형성부(96)는 또한 장착 핀 통공(100b)을 포함한다.

도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 커넥팅 부재 몸체(63)는 상기 몸체(63)의 길이방향 축선과 정렬되는 평면을 따라 그리고 베어링 장착 구멍(102) 및 샤프트(32)의 축선에 대해 수직하게, 제1 동일 섹션(101a) 및 제2 동일 섹션(101b)으로 나누어진다. 제1 섹션(101a) 및 제2 섹션(101b)은 이에 따라 중앙판(67a 및 67b) 중 각각 하나를 포함한다. 피스톤(62)이 단부 부분(65)에 부착될 때 제1 섹션(101a) 및 제2 섹션(101b)은 피스톤(62)에 의해 결합된다. 정합하는 제1의 테이퍼진 부분(93a 및 93b), 나사선 형성 부분(94a 및 94b) 및 제2의 테이퍼진 부분(95a 및 95b)은, 이를 통하여 장착 핀(103)이 장착되는 정렬된 장착 핀 통공(100a 및 100b)과 함께, 제1 섹션(101a) 및 제2 섹션(101b)이 서로 홀딩되는 것을 보장한다. 조립될 때, 중앙판(67a 및 67b)은 그 사이에 공간(68)을 형성하고 베어링 장착 오목부(91)가 형성된다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 제2 피스톤 조립체(70)의 커넥팅 부재(71)가 조립 동안 공간(68) 내에 배치될 수 있도록, 몸체(63)는 제1 섹션(101a) 및 제2 섹션(101b)으로 나누어진다.

도 3 및 도 7은 커넥팅 부재(71) 및 피스톤(72)을 포함하는 제2 피스톤 조립체(70)를 도시한다. 커넥팅 부재(71)는 커넥팅 부재(61)로서 유사하게 형성되며 중앙 부분(74) 및 단부 부분(75)을 가지는 세장형 몸체(73)를 포함한다. 중앙 부분(74)은 그 사이에 공간(78)을 형성하도록 서로로부터 이격되는 제1 중앙판(77a) 및 제2 중앙판(77b)을 포함한다. 제1 중앙판(77a) 및 제2 중앙판(77b)은 또한 각각 공간(78) 반대쪽에 그 안에 형성된 세장형 외부 오목부(124)를 포함한다. 제1 및 제2 중앙판(77a 및 77b)은 양자 모두 세장의 타원형 통공(79)을 포함하며 이 통공을 통하여 사용 중 샤프트(32)가 연장하여, 제2 피스톤 조립체(70)가 이의 길이방향 축선을 따라 왕복 운동하는 것을 허용한다. 베어링 장착 오목부(111)는 공간(78)의 단부에서 중앙 부분(74) 내에 형성된다. 베어링 장착 구멍(122)에는 장착 오목부(111)가 형성되며, 장착 구멍(122)의 축선은 샤프트(32)의 길이방향 축선에 대해 팽행하다. 공간(78)은 이에 따라 이러한 축선에 대해 수직한 방향으로 개방된다.

단부 부분(75)은 단부 부분(65)과 유사하게 형성되고 장착 핀 통공(120a)을 포함한다. 피스톤(72)은 피스톤(62)과 동일하고 내부 공동(98)을 구비한 부착 형성부(96)를 포함한다. 부착 형성부(96)는 또한 장착 핀 통공(120b)을 포함한다. 피스톤(72)이 단부 부분(75)에 부착될 때, 장착 핀(123)은 정렬 장착 핀 통공(120a 및 120b) 내로 장착된다. 커넥팅 부재 몸체(73)는 단일 몸체로서(도 7에 도시된 바와 같음) 형성될 수 있으며 또는 커넥팅 부재 몸체(63)와 유사하게 이의 길이 방향 축선을 따라 제1 동일 섹션 및 제2 동일 섹션으로 분리될 수 있다(도 3에 도시된 바와 같음).

도 3 및 도 8은 중앙 통공(82) 및 3개의 로브(83)를 가지는 일반적으로 디스크 형상 몸체(81)를 포함하는 트리로베이트 중앙 캠(80)을 도시한다. 중앙 통공(83)은 상기 샤프트(32)와 정합하여 회전하기 위해 키형이거나 스플라인형이다. 로브(82)는 샤프트(32)의 축선을 중심으로 균등하게 이격되어 주변 캠 표면(84)을 형성한다. 캠 표면(84)은 캠 기어(50)의 내부 캠 표면(57)과 동일하다.

기관(10)의 조립체가 지금부터 주로 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 제2 피스톤 조립체(70)에 대해, 중앙 베어링 쌍(135)이 각각의 베어링 장착 오목부(111) 내에 배치되고 측면 베어링(136a 및 136b)은 중앙 부분(74)의 마주하는 외부 표면에 인접하게 배치된다. 베어링 쌍(135)은 그 사이에 스페이서(spacer; 135c)를 구비한 베어링(135a 및 135b)을 포함한다. 베어링(135, 136a 및 136b)의 통공은 각각의 베어링 장착 구멍(122)과 정렬되고 잠금 핀(137)은 이를 통해 삽입되어 원하는 대로 와셔(138) 및 서클립(circlip; 139) 또는 다른 적절한 수단을 통해 잠금된다. 중앙 캠(80)은 이어서 공간(78) 내로 삽입된다. 베어링(135)이 중앙 캠 표면(84)과 지속적으로 맞물리도록 베어링(135)이 치수화된다.

제1 피스톤 조립체(60)는 이어서 제2 피스톤 조립체(70)의 커넥팅 부재(71)의 어느 한 측부 상에 제1 섹션(101a) 및 제2 섹션(101b)을 배치함으로써 조립된다. 각각의 내부 오목부(104)는 이에 따라 대응하는 외부 오목부(124)와 대면하여 맞물린다. 제1 섹션(101a) 및 제2 섹션(101b)이 피스톤(62)을 통해 서로 부착될 때, 베어링 장착 오목부(91)가 형성된다. 중앙 베어링 쌍(145)이 각각의 베어링 장착 오목부(91) 내에 배치되고 측면 베어링(146a 및 146b)이 중앙 부분(64)의 마주하는 외부 표면에 인접하여 배치된다. 베어링 쌍(145)은 그 사이에 스페이서(145c)를 구비하는 베어링(145a 및 145b)을 포함한다. 베어링(145, 146a 및 146b)의 통공은 각각의 베어링 장착 구멍(102)과 정렬되고 잠금 핀(147)은 이를 통해 삽입되어 와셔(148) 및 서클립(146)을 통해 잠금된다.

중앙 캠(80)은 이에 따라 또한 공간(68) 내에 위치되고 베어링(135)과 맞물리는 것에 부가하여, 베어링(145)과 맞물린다. 피스톤(62 및 72)이 이들의 각각의 실린더(도시안됨) 내에 배치되어 각각의 실린더 모듈을 형성할 때, 피스톤 조립체(60 및 70)는 그 사이에 샤프트(32)를 중심으로 60°의 각도를 가지는 도 2에 도시된 바와 같은 X 구성을 형성한다.

샤프트(32)는 이어서 이와 함께 동시-회전을 위해 중앙 캠(80)의 통공(82) 내로 삽입된다. 각각 베어링(34)을 가지는 캠 기어(50a 및 50b)는 이어서 중앙 캠(80) 및 제1 피스톤 조립체(60) 및 제2 피스톤 조립체(70)의 마주하는 측부 상에 배치된다. 베어링(34)의 내부 레이스(36)는 샤프트(32)에 장착된다.

제1 피스톤 조립체(60) 및 제2 피스톤 조립체(70)의 측면 베어링(136a 및 146a)은 캠 기어(50a)의 트리로베이트 오목부(56) 내에 배치된다. 베어링(136a 및 146a) 및/또는 오목부(56)는 베어링들이 트리로베이트 내부 캠 표면(57)과 트리로베이트 외부 캠 샤프트(58) 양자 모두와 지속적으로 맞물리도록 치수화된다. 유사하게, 제1 피스톤 조립체(60) 및 제2 피스톤 조립체(70)의 측면 베어링(136b 및 146b)은 캠 기어(50b)의 트리로베이트 오목부(56) 내에 배치된다. 구동 기어(40a 및 40b)는 이어서 각각의 캠 기어(50a 및 50b)에 인접하게 배치되고 이와 함께 동시 회전을 위해 샤프트(32)에 장착된다.

이에 따라 각각의 피스톤은 중앙 캠 및 (측면) 캠 기어의 캠 표면과 맞물리기 위한 베어링인, 맞물림 수단과 관련된다.

설명된 바와 같이, 구동 기어(40a 및 40ba) 및 중앙 캠(80)은 모두 샤프트(32)에 축방향으로 고정되어 이와 함께 회전가능하고, 반면 캠 기어(50a 및 50b)는 샤프트(32) 둘레로 그리고 샤프트(32)에 대해 반대 방향으로 회전 가능하다. 도 9는 구동 기어(40a), 캠 기어(50a), 구동 기어(40b) 및 캠 기어(50b)와 함께 커플링되는 차동 기어링 조립체(150)의 일 예를 보여준다. 차동 기어링 조립체(150)는 제1 액슬(152)을 중심으로 회전 가능한 제1 기어(151)를 포함한다. 제1 기어(151)는 예를 들면 구동 기어(40a)와 맞물린다. 제1 기어(151)는 제2 액슬(154)을 중심으로 회전 가능한 제 2 기어(153)와 맞물린다. 제2 기어(153)는 구동 기어(40a)와 맞물리지 않고 제1 기어(151)보다 폭이 넓어서, 제2 기어(153)가 일반적으로 "153a"로 표시된 제2 기어의 하부 부분에서 캠 기어(50a)와 맞물린다. 예를 들면, 구동 기어(40a)가 도 9에서 반 시계 방향(CCW)으로 회전하는 경우, 제1 기어(151)는 시계 방향(CW)으로 회전할 것이고, 제2 기어(153)는 반 시계 방향(CCW)으로 회전할 것이며, 캠 기어(50a)는 시계 방향(CW)으로 회전할 것이다. 따라서, 구동 기어(40a) 및 캠 기어(50a)는 반대 방향으로 회전할 것이다. 구동 기어(40a 및 40b)와 캠 기어(50a 및 50b)를 함께 커플링하기 위해, 제2 기어(153)는 폭이 더 넓게 제조될 수 있어 캠 기어(50a 및 50b) 양자 모두와 맞물리며 제 1 액슬(152)은 제2 구동 기어(40b) 및 제2 기어(153)와 맞물리는 부가 기어를 포함할 수 있다. 구동 기어(40a 및 40b)와 캠 기어(50a 및 50b)를 함께 커플링하기 위해 가능한 다양하고 적절한 차동 기어링 조립체가 있어, 구동 기어(40a 및 40b)가 함께 회전하고, 캠 기어(50a 및 50b)가 또한 함께 회전하지만 구동 기어(40a 및 40b)에 대해 반대 방향으로 회전한다는 것이 인정될 것이다. 이에 따라, 중앙 캠(80)은 이와 함께 역회전을 위해 캠 기어(50a 및 50b)에 간접적으로 커플링된다. 차동 기어링 조립체(150)는 또한 커플링된 구동 기어 및 캠 기어에서 기어 백래시(gear backlash)를 제거하거나 최소화하기 위해 활용될 수 있다.

지금부터는 기관(30)의 작동에 대해 설명한다. 피스톤 조립체(60 및 70)는 각각의 실린더 모듈의 부분이며, 피스톤(62 및 72) 각각은 공지된 바와 같이 연료 분사 수단, 입구 및 출구 밸브 및 점화 수단을 포함하는 각각의 실린더 내에 배치된다. 구동 기어(40a 및 40b)는 입구 밸브 및 출구 밸브를 직접 또는 원하는 대로 캠샤프트와 맞물리기 위한, 기어, 로브 또는 램프(ramp)와 같은, 형성부를 포함할 수 있다.

4행정 기관에서, 4행정(상사점(TDC) 및 하사점(BDC))은 일반적으로 아래와 같다.

TDC에서 피스톤은 배기 행정을 마무리하고 흡입 행정으로 들어가고;

BDC에서 피스톤은 흡입 행정을 마무리하고 압축 행정으로 들어가고;

TDC에서 피스톤은 압축 행정을 마무리하고 출력 행정을 시작하고; 그리고

BDC에서 피스톤은 출력 행정을 마무리하고 배기 행정으로 들어간다.

일 예에서, 기관(30)에서, 피스톤(72a)이 행정(a)에 있을 때, 피스톤(62a)이 행정(c)에 있고, 피스톤(62b)이 행정(b)에 있고 피스톤(72b)이 행정(d)에 있다. 이러한 예에서 점화 순서는 피스톤(62a), 피스톤(62b), 피스톤(72b) 이어서 피스톤(72b)이다. 하나의 피스톤에서의 점화는 이에 따라 이의 마주하는 피스톤에서의 압축 행정에 대응한다. 대안적으로, 기관(30)은 마주하는 피스톤이 교번적으로 점화하는 2 행정 기관일 수 있다.

베어링(135, 136, 145 및 146)과 캠 표면(83, 57 및 58) 사이의 맞물림 및 실린더 내에서의 점화는 제1 피스톤 조립체(60) 및 제2 피스톤 조립체(70)의 왕복 운동을 제공한다. 캠 기어(50a 및 50b)는 함께 회전하여 중앙 캠(80)에 대해 역회전한다. 이에 따라, 출력 행정 동안, 제1 피스톤 조립체(60) 및 제2 피스톤 조립체(70)의 각각에서 베어링 모두가 맞물려서 힘을 캠 표면(83, 57 및 58) 상으로 전달하여 샤프트(32)를 회전시킨다. 동일한 캠 표면(83, 57 및 58)은 가위형 작용을 하는 피스톤들의 압축 및 배기 행정에서 다른 베어링과 맞물린다. 샤프트(32)로부터의 출력은 이어서 원하는 대로 활용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 기관(230)을 도시한다. 기관(230)은 기관(30)의 나란한 실질적으로 두 개의 뱅크(bank; 231a 및 231b)이다. 뱅크(231a 및 231b)를 커플링하기 위해, 커플링 캠 기어(250a)가 사용된다.

도 10 및 도 11은 또한 일반적으로 두꺼운 몸체(251), 외부 치형부(252) 및 중앙 통공(253)을 가지는 스퍼 기어인 커플링 캠 기어(250a)를 도시한다. 몸체(251)는 제1 정면(254) 및 제2 정면(255)을 포함한다. 중앙 통공(253)은 그 안에 나란히 두 개의 롤러 베어링(267)을 수용하여 장착하도록 구성된다. 제1 트리로베이트 오목부(256a)는 제1 정면(254)으로부터 연장하는 몸체(251) 내에 형성되고 제2 트리로베이트 오목부(256b)는 제2 정면(255)으로부터 연장하는 몸체(251) 내에 형성된다. 트리로베이트 오목부(256a 및 256b)는 캠 기어(50)의 트리로베이트 오목부(56)와 동일하며, 양자 모두 트리로베이트 내부 캠 표면(257) 및 트리로베이트 외부 캠 표면(258)을 포함한다. 트리로베이트 오목부(256a 및 256b)는 서로 축방향으로 60°의 각도만큼 위상 차가 있다. 몸체(251)는 또한 원하는 대로 몸체의 중량을 가볍게 하고/균형을 맞추기 위해 통공(259) 및/또는 오목부(245)를 포함한다.

이에 따라 기관(230)은 출력 샤프트(32), 전방 구동 기어(40a), 전방 캠 기어(50a), 제1 피스톤 조립체(60) 및 제2 피스톤 조립체(70) 및 중앙 캠(80)의 제1 세트(270), 커플링 캠 기어(250a), 제1 피스톤 조립체(60) 및 제2 피스톤 조립체(70) 및 중앙 캠(80)의 제2 세트(272), 후방 캠 기어(50b) 및 후방 구동 기어(40b)를 포함한다. 제1 세트(270) 내의 베어링(136b 및 146b)은 제1 트리로베이트 오목부(256a)와 맞물리고 제2 세트(272) 내의 베어링(136a 및 146a)은 제2 트리로베이트 오목부(256b)와 맞물린다. 이에 따라, 제1 세트(270) 및 제2 세트(272)는 서로 커플링되고 한 쌍의 제1 피스톤 조립체(60)는 반대 방향으로 위상 차를 가지고 왕복 운동한다. 유사하게, 한 쌍의 제2 피스톤 조립체(70)는 반대 방향으로 위상 차를 가지고 왕복 운동한다. 이는 기관(230)에서 이동하는 질량(mass)의 균형을 맞추는 것을 보조한다.

기관(30)에 대해, 구동 기어(40a 및 40b) 및 두 개의 중앙 캠(80)은 모두 샤프트(32)에 축방향으로 고정되고 샤프트와 함께 회전 가능하며, 반면 캠 기어(50a 및 50b) 및 커플링 캠 기어(250a)는 커플링되어 샤프트(32)에 대해 반대 방향으로 회전가능하다. 차동 기어링 조립체는 구동 기어(40a 및 40b), 캠 기어(50a 및 50b), 및 커플링 캠 기어(250a)와 함께 커플링한다.

도 12는 기관(230)의 수정된 버전인 기관(230b)을 도시한다. 기관(230b)은 제1 트리로베이트 오목부(256a) 및 제2 트리로베이트 오목부(256b)가 정렬되어 서로 동일한 위상에 있는 것을 제외하고, 커플링 캠 기어(250a)와 유사한 커플링 캠 기어(250b)(도 13 참조)를 사용한다. 이에 따라, 한 쌍의 제1 피스톤 조립체(60)는 함께 왕복 운동하고 한 쌍의 제2 피스톤 조립체(70)는 또한 함께 왕복 운동한다.

도 14의 (a)는 각각의 뱅크 사이의 커플링 캠 기어(250a)에 의해 커플링되는 나란한 3개의 뱅크(231a, 231b 및 231c)를 가지는 기관(280a)을 도시한다. 이에 따라, 인접한 쌍들의 피스톤 조립체는 반대 방향으로 왕복 운동한다.

도 14의 (b)는 인접한 뱅크들을 커플링하기 위해 커플링 캠 기어(250b)를 사용하여, 기관(280a)의 수정예인 기관(280b)을 도시한다. 이에 따라, 인접한 쌍들의 피스톤 조립체는 함께 왕복 운동한다.

도 15의 (a)는 기관(280a)과 유사하지만 4개의 뱅크(231a 내지 231d)를 가지는 기관(290a)을 도시하며, 도 15의 (b)는 기관(280b)과 유사하지만 또한 4개의 뱅크(231a 내지 231d)를 가지는 기관(290b)을 도시한다.

본 실시예는 이에 따라 현존하는 내연기관에 대한 장점을 가지며 WO 2008/028252호 및 WO 97/04225호의 엔진에 대한 개선을 가지는 기관을 제공한다.

샤프트 둘레의 회전 질량이 캠 기어 및 구동 기어에 의해 증가되기 때문에, 브레이크 특정 연료 소모(Brake Specific Fuel Consumption; BSFC)가 개선된다. 멀티로베이트 캠 기어가 기어를 제공한다. 또한, 멀티로베이트 캠 기어는 베어링이 후속되는 내부 및 외부 트리로베이트 캠 프로파일을 제공하며, 이는 실질적으로 피스톤에서 토셔널 트위스팅(torsional twisting)을 감소시킨다. 또한, 캠 표면이 마모함에 따라, 베어링은 여전히 실질적으로 캠 프로파일과 접촉하게 될 것이다.

WO 2008/028252호 및 WO 97/04225호의 기관에서, 피스톤은 각각 두 개의 멀티로베이트 캠 표면과 접촉하는 피스톤 당 두 개의 베어링을 갖는다. 본 실시예에서, 기관은 임의의 주어진 시간에 5개의 멀티로베이트 캠과 접촉하는 피스톤 당 3개의 베어링을 가지며, 이는 동력 전달을 개선하고 피스톤에서의 트위스팅 및 토셔널 포스(twisting and torsional force)를 개선한다.

출력 행정에서 (제1) 피스톤과 마주하는 (제2) 피스톤은 제2 피스톤의 측면 베어링이 캠 기어의 트리로베이트 외부 캠 표면(58)과 맞물릴 때 제2 피스톤의 BDC로부터 TDC까지(출력 행정에서 제1 피스톤의 TDC 내지 BDC) 토크를 부가한다. 제2 피스톤은 더 잘 포함되며 샤프트의 회전을 보조한다.

제1 피스톤 조립체(60)에서, 피스톤을 통해 서로 부착될 수 있는 두 개의 동일한 반부들을 가짐으로써, 제1 피스톤 조립체가 이의 공간(68) 내에 위치된 제2 피스톤 조립체(70)와 조립되는 것을 허용한다.

피스톤 조립체의 구성은 피스톤을 제조하기에 더 간단하고 더 용이하고 더 가볍고 더 용이하게 조립되게 한다.

WO/9704225호 및 WO/2008/028252 Al호에서 설명된 바와 같이, 본 기관은 3개, 5개 또는 7개의 로브(lobe) 또는 3개 초과의 임의의 홀수의 캠 기어 및 중앙 캠을 가질 수 있다. 상이한 개수의 로브를 구비한 캠에 의해 상이한 X 구성 각도가 피스톤 조립을 위해 제공된다. 그러나, 기관이 또한 짝수의 로브들로 작동될 수 있는 것이 명확하다.

또한, 도 10 내지 도 15에 도시된 기관 내의 뱅크가 서로에 대해 0°로 일렬로 배열될 수 있거나 임의의 각도만큼의 위상 차를 가지고 배열될 수 있다.

구동 기어 및 캠 기어 내의 치형부는 또한 도시된 바와 같이 외부가 아닌 내부로 절단될 수 있다.

바람직한 실시예들은 이에 따라 아래 장점들 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 다수의 장점을 제공한다.

실질적으로 피스톤의 트위스팅을 제거하는 점;

피스톤 상의 정교한 슬라이드 면(way) 및 관련된 부분에 대한 요구를 제거하는 점;

출력 행정에서 (제1) 피스톤과 마주하는 (제2) 피스톤은 제2 피스톤의 베어링이 캠 기어의 트리로베이트 외부 캠(58)과 맞물릴 때, 제2 피스톤의 BDC로부터 TDC 까지(출력 행정에서의 제1 피스톤의 TDC 내지 BDC) 토크를 부가하는 점;

샤프트의 둘레의 질량에서의 증가는 높은 회전 속도에서 토크를 부가하고 질량이 이상적 영역에 포함되고, 캠 기어는 또한 플라이휠로서 이중(double)이 되고 따라서 더 향상된 운동량을 제공하는 점;

피스톤 및 피스톤들 사이의 관련된 커넥터 부재로서 작은 왕복 질량이 더 가벼운 점;

제조하기에 용이하고 가격이 저렴한 점;

내구성이 더 큰 점;

두 개 또는 세 개 이상(8, 12, 16개 등의 피스톤)의 뱅크가 커플링 캠 기어(250 또는 250b)를 사용하여 용이하게 링크될 수 있는 점;

개선된 브레이크 특정 연료 소모(BSFC) 및 효율;

캠 기어의 외부 주변은 기어 컷이어서 출력 샤프트로의 동력의 전달시 도움이 되며, 이는 또한 실린더의 뱅크가 용이하게 연결가능하고 동력 전달이 단순화되는 점;

WO 2008/028252호에서 기관의 전방에서의 대형 기어는 구식이 되거나 일련의 차동 기어링과 조화하여 사용될 수 있어 기관 및 조립체의 가치가 없는 중량을 감소시키는 출력 샤프트를 통하여 회전력을 발생시키는 점;

WO 2008/028252호의 활주면이 필요가 없으며, 이는 피스톤의 하부로 오일의 스플래시 피드(splash feed)를 위한 장애를 줄이는 점;

차동 기어링은 기어링 조립체 내의 백래시를 제거하거나 줄이기 위해 사용될 수 있는 점;

측면 베어링은 완전히 내장형(self-contained)일 수 있는 점;

로드의 동등한 분포;

개선된 반경 방향 및 동적 밸런스;

자연스레 최적 상태('스위트 스폿(sweet spot)')를 찾는 점;

왕복 로드가 더 잘 변위되는 점; 그리고

개선된 피스톤 설계는 제조 및 조립하기에 더 용이하게 더 간단하게 하는 점.

상기 실시예에 수정이 이루어지거나 본 발명이 다른 형태로 구현될 수 있는 것이 명확하다. 예를 들면, 본 발명의 하나의 넓은 형태는 단지 피스톤 조립체 중 하나 내의 공간 내에 수용된 중앙 캠을 가지는 기관을 제공한다. 이러한 엔진은 2 행정 기관으로서 사용될 수 있다. 또한, 캠 기어 내의 외부 캠 표면이 생략될 수 있다. 다른 실시예에서, 중앙 캠이 생략될 수 있고, 캠 기어 중 하나가 샤프트에 축방향으로 고정되고 나머지는 샤프트 둘레에서 역회전을 위해 이에 차동식으로 기어링된다. 이는 WO 2008/02825호의 기관과 유사하지만, 부가 특징부가 멀티로베이트 오목부 내에 외부 캠 표면을 가지며 이에 의해 부가 장점이 제공된다.

또한, 기관(30) 또는 기관(230, 280 및 290) 내의 각각의 뱅크는 이와 함께 연관되는 3개 또는 4개 이상의 피스톤 조립체를 가질 수 있다. 베어링 쌍(135)은 대안적으로 단일의 폭이 더 넓은 베어링에 의해 대체될 수 있다. 구동 기어(40)들 중 하나는 또한 기관으로부터 생략될 수 있다.

커플링 캠 및 캠 기어의 제1 및 제2 (내부 및 외부) 캠 표면과 맞물리는 측면 베어링은 대안적으로 커플링 캠 표면 및 제1 및 제2 측면 캠 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함할 수 있다.

[해석]

실시예

"하나의 실시예(one embodiment)" 또는 "일 실시예(an embodiment)"에 대한 이러한 상세를 통한 인용은 실시예와 관련하여 설명된 특별한 특징, 구조 또는 특성은 본 발명의 하나 이상의 실시예에서 포함되는 것을 의미한다. 이에 따라, 이러한 상세를 통한 다양한 위치에서의 구 "하나의 실시예에서" 또는 "일 실시예에서"의 출현은 동일한 실시예를 인용하는 모든 것이 반드시 필요하지 않지만 필요할 수 있다. 또한, 하나 또는 둘 이상의 실시예에서, 이러한 개시물로부터 당업자에게 명백한 바와 같이, 특별한 특징, 구조 또는 특성은 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.

유사하게, 본 발명의 예시적인 실시예의 상기 설명에서, 본 발명의 다양한 특징들이 때때로 다양한 본 발명의 양태들 중 하나 또는 둘 이상의 이해를 보조하고 개시물을 간소화하기 위한 목적을 위해 하나의 실시예, 도면 또는 이의 설명을 함께 그룹화하는 것이 인정되어야 한다. 그러나, 개시물의 이러한 방법은 청구된 발명이 각각의 청구항에서 명확히 인용되는 것보다 더 많은 특징을 요구하는 의도를 반영하는 것으로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 아래의 청구항들이 반영할 때, 본 발명의 양태들은 하나의 전술한 공개된 실시예의 모든 특징들보다 적게 있어야 한다. 따라서, 특정 실시예의 상세한 설명에 후속하는 청구범위는 이에 의해 특정 실시예의 상세한 설명 내로 확실히 포함되며, 각각의 청구항은 자체적으로 본 발명의 별개의 실시예로서 나타난다.

더욱이, 본 명세서에서 설명된 일부 실시예들이 다른 실시예에서 포함되지 않은 다른 일부 특징을 포함하지만, 상이한 실시예의 특징의 조합이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의미되고, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 상이한 실시예를 형성한다. 예를 들면, 아래의 청구항들에서, 임의의 청구된 실시예들이 임의의 조합으로 사용될 수 있다.

상이한 예의 대상( Different Instance of Objects )

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 서수 형용사 "제1(first)", "제2(second)", "제3(third)" 등은 그 사용이 다르게 특정되지 않는 한은 공통되는 대상을 설명하는 것이고, 유사한 대상물의 각기 다른 예를 지칭하는 것을 나타내는 것이지만, 그렇게 기재된 대상이 시간적, 공간적, 나열 순위, 또는 임의의 다른 방식의 주어진 순서로 유지되어야 한다는 것은 아니다.

특정 상세

본 명세서에서 제공된 설명에서, 다양한 특정 상세가 제시된다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 이러한 특정 상세 없이 실시될 수 있다는 것이 이해된다. 다른 경우, 주지된 방법, 구조 및 기술은 이러한 설명의 이해를 모호하게 하지 않도록 상세하게 보여주지 않는다.

용어

도면에 예시된 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는데 있어서, 특정 용어는 명료성을 위해 취해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이렇게 선택된 특정 용어로 제한되는 것이 의도되지 않으며, 각각의 특정 용어가 유사한 기술적 목적을 달성하기 위한 유사한 방식으로 작동하는 모든 기술적 균등예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. "전방(forward)", "후방(rearward)", "반경 방향(radially)", "주변(peripherally)", "상방(upwardly)", "하방(downwardly)" 등은 기준 지점을 제공하기 위한 편리한 단어들로서 사용되지만 제한하는 용어로서 구성되지 않는다.

포함하는( Comprising and Including )

아래의 청구범위에서 그리고 본 발명의 전술된 설명에서, 내용이 표현 언어(express language) 또는 필요한 함축에 의해 이와 달리 요구되는 경우를 제외하고, 단어 "포함하는(comprise)" 또는 이의 변화형("comprises" 또는 "comprising")은 포괄적인 의미로 사용된다, 즉 설명된 특징물의 존재를 특정하지만 본 발명의 다양한 실시예에서 추가의 특징물의 존재 또는 부가를 배제하지 않기 위하여 사용된다.

어느 하나의 용어: 본 명세서에서 사용된 바와 같은 포함하는(including 또는 which includes 또는 that includes)은 또한 용어를 따르는 적어도 요소/특징물을 포함하는 것을 의미하지만 다른 것들 배제하지 않는 개방형 용어이다. 따라서 including은 comprising과 동의어이고, comprising을 의미한다.

발명의 범위

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예인 것으로 믿어지는 것을 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 다른 및 추가의 수정예들이 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 이루어질 것이며 본 발명의 범위 내에 있는 것으로서 이 같은 변화 및 수정을 청구하는 것으로 의도된다. 예를 들면, 위에서 주어진 임의의 처리 방안(formula)은 단지 사용될 수 있는 절차를 나타낸다. 기능성은 블록도들로부터 부가 또는 삭제될 수 있으며 작동은 기능적 블록들 중에서 상호 교환될 수 있다. 단계들은 본 발명의 범위 내에서 설명된 방법이 추가되거나 삭제될 수 있다.

비록 본 발명이 특정 예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 다수의 다른 형태들로 구현될 수 있는 것이 당업자에 의해 인정될 것이다.

[산업상 이용가능성]

설명된 배열체들이 기관, 펌프, 도로 및 철도 차량, 항공기 및 산업적 제조와 관련된 산업에 적용가능하다.

Claims

내연기관으로서,
샤프트;
중앙 캠 표면을 형성하는 3개 이상의 로브를 포함하는, 상기 샤프트에 고정된 멀티로베이트 중앙 캠; 및
하나 이상의 실린더 모듈을 포함하며,
상기 실린더 모듈 각각은,
한 쌍의 실린더로서, 상기 중앙 캠이 사이에 삽입되고, 상기 샤프트에 대해 직경방향으로 대향된, 한 쌍의 실린더;
각각의 실린더 내의 피스톤으로서, 각각의 피스톤은 상기 중앙 캠 표면과 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단을 포함하는, 피스톤; 및
상기 피스톤과 연결되는 커넥팅 부재로서, 상기 중앙 캠이 관통하여 연장하는 내부 공간을 포함하는, 커넥팅 부재를 포함하며,
사용시 상기 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동이 회전 운동을 상기 중앙 캠의 중앙 캠 샤프트 표면과 상기 피스톤의 맞물림 수단의 맞물림을 통해 샤프트에 전달하는, 내연기관.
청구항 1에 있어서, 하나 이상의 실린더 모듈이 두 개의 실린더 모듈인, 내연기관.
청구항 2에 있어서, 상기 중앙 캠은 3+n개의 로브를 포함할 수 있으며, 여기서 n은 0 또는 짝수 정수이며, 상기 커넥팅 부재의 축선이 서로에 대해 360°를 상기 중앙 캠 상의 로브의 개수로 나눔으로써 얻어진 숫자의 실질적으로 절반의 각도를 형성하는, 내연기관.
청구항 1에 있어서, 하나 이상의 실린더 모듈은 3개 또는 4개 이상의 실린더 모듈인, 내연기관.
청구항 1에 있어서, 샤프트를 중심으로 역회전을 위해 상기 중앙 캠으로 차동식으로 기어 연결된 하나 이상의 멀티로베이트 측면 캠을 더 포함하는, 내연기관.
청구항 5에 있어서, 상기 하나 이상의 측면 캠은 상기 중앙 캠의 마주하는 측부들 상에 배치된 두 개의 멀티로베이트 측면 캠인, 내연기관.
청구항 5에 있어서, 상기 하나 이상의 측면 캠은 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물리는 멀티로베이트 제1 측면 캠 표면을 포함하는, 내연기관.
청구항 7에 있어서, 하나 이상의 측면 캠은 제1 측면 캠 표면으로부터 축방향으로 이격된 멀티로베이트 제2 측면 캠 표면을 포함하는, 내연기관.
청구항 8에 있어서, 제1 측면 캠 표면 및 제2 측면 캠 표면 양자 모두는 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물리는, 내연기관.
청구항 8에 있어서, 상기 하나 이상의 측면 캠의 제1 측면 캠 표면 및 제2 측면 캠 표면은 하나 이상의 측면 캠 내에 형성된 멀티로베이트 오목부에 의해 형성되는, 내연기관.
청구항 5에 있어서, 상기 하나 이상의 측면 캠은 기어 치형부를 포함하는, 내연기관.
청구항 5에 있어서, 상기 샤프트에 고정된 하나 이상의 구동 기어를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 측면 캠은 상기 하나 이상의 구동 기어에 차동식으로 기어 연결되는, 내연기관.
청구항 1에 있어서, 각각의 피스톤과 연관되는 맞물림 수단은 하나 이상의 롤러 베어링 종동부를 포함하는, 내연기관.
청구항 1에 있어서, 각각의 피스톤과 연관되는 맞물림 수단은 내부 공간에 인접하게 배치되는 하나 이상의 롤러 베어링 종동부를 포함하는, 내연기관.
청구항 9에 있어서, 각각의 피스톤과 연관되는 맞물림 수단은 상기 제1 측면 캠 표면과 상기 제2 측면 캠 표면 사이에 배치되는 하나 이상의 롤러 베어링 종동부를 포함하는, 내연기관.
청구항 9에 있어서, 각각의 피스톤과 연관되는 맞물림 수단은 상기 제1 측면 캠 표면과 상기 제2 측면 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함하는, 내연기관.
청구항 1에 있어서, 상기 커넥팅 부재는 나사선 형성 단부 부분을 포함하며, 각각의 피스톤은 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분에 부착을 위한 나사선 형성부를 포함하는, 내연기관.
청구항 17에 있어서, 각각의 피스톤은 나사선 형성부를 형성하는 부착 형성부를 포함하는, 내연기관.
청구항 18에 있어서, 상기 나사선 형성부는 부착 형성부에 형성된 내부 공동인, 내연기관.
청구항 1에 있어서, 상기 커넥팅 부재는 상기 샤프트가 통과하여 관통 연장하는 세장형 통공을 포함하는, 내연기관.
청구항 1에 있어서, 상기 커넥팅 부재는 제1 길이방향 섹션 및 제2 길이방향 섹션으로 분리되며, 상기 피스톤이 상기 커넥팅 부재의 단부 부분에 부착될 때 상기 제1 섹션 및 상기 제2 섹션은 피스톤에 의해 결합되는, 내연기관.
청구항 7에 있어서, 상기 멀티로베이트 제1 측면 캠 표면은 상기 중앙 캠 표면과 동일한, 내연기관.
청구항 5에 있어서, 상기 하나 이상의 측면 캠은 상기 중앙 캠과 동일한 로브 개수를 갖는, 내연기관.
내연기관으로서,
샤프트;
중앙 캠 표면을 형성하는 3개 이상의 로브를 포함하고 상기 샤프트에 고정되는 멀티로베이트 중앙 캠;
상기 중앙 캠의 마주하는 측부 상에 배치되는 두 개의 멀티로베이트 측면 캠으로서, 상기 중앙 캠과 동일한 개수의 로브를 가지며 상기 샤프트를 중심으로 이와 함께 역회전을 위해 상기 중앙 캠에 차동식으로 기어 연결되며, 각각의 측면 캠이 제1 측면 캠 표면을 형성하는, 두 개의 멀티로베이트 측면 캠; 및
두 개의 실린더 모듈을 포함하며,
각각의 실린더 모듈은,
한 쌍의 실린더로서, 상기 실린더는 그 사이에 삽입되는 중앙 캠 및 측면 캠을 구비한 상기 샤프트에 대해 직경방향으로 대향된, 한 쌍의 실린더;
각각의 실린더 내의 피스톤으로서, 각각의 피스톤은 상기 중앙 캠 표면과 상기 제1 측면 캠 표면을 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단을 포함하는, 피스톤; 및
상기 피스톤에 연결되고 상기 중앙 캠이 관통하여 연장하는 내부 공간을 포함하는 커넥팅 부재를 포함하며,
사용시 상기 실린더 내의 상기 피스톤의 왕복 운동은 상기 중앙 캠 및 측면 캠의 캠 표면과 상기 피스톤의 맞물림 수단의 맞물림을 통해 상기 샤프트에 회전 운동을 전달하는, 내연기관.
청구항 24에 있어서, 상기 두 개의 측면 캠은 각각 상기 제1 측면 캠 표면으로부터 축방향으로 이격된 제2 측면 캠 표면을 더 포함하며, 상기 제1 측면 캠 표면 및 상기 제2 측면 캠 표면 양자 모두는 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물리는, 내연기관.
청구항 25에 있어서, 각각의 피스톤과 연관된 맞물림 수단은 상기 제1 측면 캠 표면과 상기 제2 측면 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함하는, 내연기관.
청구항 24에 있어서, 상기 중앙 캠 및 측면 캠은 3+n개의 로브를 포함하며, 여기서 n은 0 또는 짝수 정수이며, 상기 커넥팅 부재의 축선이 서로에 대해 360°를 상기 중앙 멀티로베이트 캠 상의 로브의 개수로 나눔으로써 얻어진 숫자의 실질적인 절반의 각도를 형성하는, 내연기관.
청구항 24에 있어서, 상기 두 개의 측면 캠은 각각 기어 치형부를 포함하는, 내연기관.
청구항 24에 있어서, 상기 샤프트에 고정되고 각각의 측면 캠에 인접하게 배치된 두 개의 구동 기어를 더 포함하고, 상기 측면 캠은 상기 구동 기어에 차동식으로 기어 연결되는, 내연기관.
내연기관으로서,
샤프트;
두 개 이상의 실린더 뱅크; 및
각각의 뱅크 사이에 배치되는 커플링 캠을 포함하며,
각각의 실린더 뱅크는,
상기 샤프트에 고정되고 중앙 캠 표면을 형성하는 3개 이상의 로브를 포함하는, 멀티로베이트 중앙 캠과, 하나 이상의 실린더 모듈을 포함하며,
각각의 실린더 모듈은,
한 쌍의 실린더로서, 상기 중앙 캠이 사이에 삽입되며, 상기 샤프트에 대해 직경방향으로 대향된, 한 쌍의 실린더;
각각의 실린더 내의 피스톤; 및
상기 피스톤에 연결하는 커넥팅 부재를 포함하며,
상기 각각의 커플링 캠은 상기 샤프트를 중심으로 역회전하기 위한 상기 중앙 캠에 차동식으로 기어 연결되며, 각각의 커플링 캠은 이의 마주하는 측부들 각각 상에 멀티로베이트 제1 커플링 캠 표면을 형성하며,
각각의 피스톤은 이의 인접한 커플링 캠의 제1 커플링 캠 표면 및 상기 중앙 캠 표면과 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단을 포함하며,
사용시 상기 실린더 내의 피스톤의 왕복 운동은 회전 운동을 상기 중앙 캠 표면 및 상기 제1 커플링 캠 표면과 피스톤의 맞물림 수단의 맞물림을 통해 상기 샤프트에 전달하는, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 각각의 커넥팅 부재가 상기 각각의 중앙 캠이 관통하여 연장하는 내부 공간을 포함하는, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 각각의 뱅크 내에 상기 하나 이상의 실린더 모듈은 두 개의 실린더 모듈인, 내연기관.
청구항 32에 있어서, 상기 중앙 캠 각각은 3+n개의 로브를 포함하며, 여기서 n은 0 또는 짝수 정수이며, 상기 커넥팅 부재의 축선이 서로에 대해 360°를 상기 중앙 캠 상의 로브의 개수로 나눔으로써 얻어진 숫자의 실질적인 절반의 각도를 형성하는, 내연기관.
청구항 32에 있어서, 각각의 최단부 뱅크에 대해 멀티로베이트 측면 캠을 더 포함하며, 상기 측면 캠은 상기 샤프트를 중심으로 역회전을 위해 상기 중앙 캠에 차동식으로 기어 연결되는, 내연기관.
청구항 34에 있어서, 각각의 측면 캠은 각각의 피스톤의 맞물림 수단에 의해 맞물리는 멀티로베이트 제1 측면 캠 표면을 포함하는, 내연기관.
청구항 35에 있어서, 각각의 측면 캠은 상기 제1 측면 캠 표면으로부터 축방향으로 이격된 제2 측면 캠 표면을 더 포함하며, 상기 제1 측면 캠 표면 및 상기 제2 측면 캠 표면 양자 모두가 상기 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물리는, 내연기관.
청구항 36에 있어서, 각각의 피스톤과 연관된 맞물림 수단은 상기 제1 측면 캠 표면과 상기 제2 측면 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함하는, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 각각의 커플링 캠의 마주하는 측부는 상기 제1 커플링 캠 표면으로부터 축방향으로 이격된 제2 멀티로베이트 커플링 캠 표면을 포함하며, 상기 제1 커플링 캠 표면 및 상기 제2 커플링 캠 표면 양자 모두는 상기 각각의 피스톤과 연관된 대응하는 맞물림 수단에 의해 맞물리는, 내연기관.
청구항 38에 있어서, 각각의 피스톤과 연관된 맞물림 수단은 상기 제1 커플링 캠 표면과 상기 제2 커플링 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함하는, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 상기 커플링 캠의 마주하는 측부들 상의 상기 제1 커플링 캠 표면들은 60˚만큼 서로 축방향으로 위상 차가 일어나는, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 상기 커플링 캠의 마주하는 측부들 상의 상기 제1 커플링 캠 표면들은 서로 정렬되는, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 각각의 커플링 캠이 기어 치형부를 포함하는, 내연기관.
청구항 34에 있어서, 각각의 측면 캠이 기어 치형부를 포함하는, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 각각의 최단부 뱅크용 구동 기어를 더 포함하며, 상기 구동 기어는 상기 샤프트에 고정되고, 각각의 커플링 캠이 상기 구동 기어에 차동적으로 기어 연결되는, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 각각의 피스톤과 연관된 맞물림 수단이 하나 이상의 롤러 베어링 종동부인, 내연기관.
청구항 30에 있어서, 상기 뱅크는 서로에 대해 0°로 또는 임의의 각도만큼 위상차를 가지고 정렬되게 조정되는(phase), 내연기관.
내연기관으로서,
샤프트;
상기 샤프트에 고정되는 제1 측면 캠;
상기 샤프트를 중심으로 한 역회전을 위해 제1 측방향 캠에 차동식으로 기어 연결되는 제2 측면 캠; 및
하나 이상의 실린더 모듈을 포함하며,
상기 제1 측면 캠 및 상기 제2 측면 캠은 멀티로베이트 내부 캠 표면 및 멀티로베이트 외부 캠 표면을 형성하는 멀티로베이트 오목부를 각각 포함하며,
각각의 실린더 모듈은,
한 쌍의 실린더로서, 상기 측면 캠이 사이에 삽입되며, 상기 샤프트에 대해 직경방향으로 대향된, 한 쌍의 실린더;
각각이 측면 캠의 내부 및 외부 캠 표면과 맞물리기 위한 연관된 맞물림 수단을 포함하는 각각의 실린더 내의 피스톤; 및
피스톤을 연결하는 커넥팅 부재를 포함하며,
사용 중 실린더 내의 피스톤의 왕분 운동은 회전 운동을 측면 캠의 내부 캠 표면 및 외부 캠 표면과 피스톤의 맞물림 수단의 맞물림을 통해 샤프트에 회전 운동을 전달하는, 내연기관.
청구항 47에 있어서, 각각의 피스톤과 연관된 맞물림 수단은 내부 측면 캠 표면 및 외부 측면 캠 표면 중 각각 하나와 맞물리는 별개의 캠 종동부를 포함하는, 내연기관
직경방향으로 대향된 실린더들을 포함하는 기관용 피스톤 조립체로서,
나사선 형성 단부 부분을 포함하는 세장형 커넥팅 부재와, 두 개의 피스톤을 포함하며,
각각의 피스톤은 사용 중 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분으로의 부착을 위한 나사선 형성부를 포함하는, 피스톤 조립체.
청구항 49에 있어서, 상기 커넥팅 부재는 캠이 사용중 관통하여 연장하는 내부 공간을 형성하는 중앙 부분을 더 포함하는, 피스톤 조립체.
청구항 49에 있어서, 상기 커넥팅 부재는 샤프트가 사용을 통하여 통과하여 연장할 수 있는 세장형 통공을 형성하는 중앙 부분을 더 포함하는, 피스톤 조립체.
청구항 50에 있어서, 상기 커넥팅 부재는 내부 공간의 단부에 인접한 맞물림 수단 장착 오목부를 더 포함하는, 피스톤 조립체.
청구항 49에 있어서, 각각의 피스톤은 나사선 형성부를 형성하는 부착 형성부를 포함하는, 피스톤 조립체.
청구항 53에 있어서, 상기 나사선 형성부는 부착 형성부에 형성된 내부 공동인, 피스톤 조립체.
청구항 49에 있어서, 상기 커넥팅 부재는 제1 길이방향 섹션 및 제2 길이방향 섹션으로 분리되며, 상기 피스톤이 상기 단부 부분에 부착될 때 상기 제1 섹션 및 제2 섹션이 피스톤에 의해 결합되는, 피스톤 조립체.
청구항 53에 있어서, 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분 및 피스톤의 각각의 부착 형성부는 부착 통공을 포함하며, 상기 조립체는 각각 제각기 상기 커넥팅 부재 및 상기 피스톤의 정렬된 부착 통공 내에 삽입가능한 두 개 이상의 장착 핀을 더 포함하는, 피스톤 조립체.
직경방향으로 대향된 실린더들을 포함하는 기관용 피스톤 조립체로서,
단부 부분을 포함하는 세장형 커넥팅 부재와, 각각이 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분으로의 부착을 위해 구성된 두 개의 피스톤을 포함하며,
상기 커넥팅 부재가 제1 길이방향 섹션 및 제2 길이방향 섹션으로 분리되고,
상기 피스톤이 상기 단부 부분에 부착될 때 상기 제1 섹션 및 제2 섹션은 피스톤에 의해 결합하는, 피스톤 조립체.
청구항 57에 있어서, 상기 커넥팅 부재의 단부 부분에는 나사선이 형성되고, 각각의 피스톤은 상기 커넥텅 부재의 각각의 단부 부분에 부착을 위한 나사선 형성부를 포함하는, 피스톤 조립체.
청구항 57에 있어서, 상기 제1 길이방향 섹션 및 상기 제2 길이방향 섹션이 서로 부착될 때 상기 커넥팅 부재는 내부 공간을 가지는 중앙 부분을 형성하는, 피스톤 조립체.
청구항 59에 있어서, 상기 제1 길이방향 섹션 및 상기 제2 길이방향 섹션이 서로 부착될 때 상기 커넥팅 부재는 내부 공간의 단부에 인접한 맞물림 수단 장착 오목부를 형성하는, 피스톤 조립체.
청구항 57에 있어서, 상기 커넥팅 부재의 각각의 단부 부분 및 각각의 피스톤은 부착 통공을 포함하며, 상기 조립체는 각각 커넥팅 부재 및 피스톤의 정렬된 부착 통공 내에 삽입가능한 두 개 이상의 장착 핀을 더 포함하는, 피스톤 조립체.
기관용 캠으로서,
제1 정면 및 제2 정면을 포함하는 일반적으로 디스크형 몸체; 및
상기 제1 정면 및/또는 상기 제2 정면에 형성된 멀티로베이트 오목부를 포함하며,
각각의 멀티로베이트 오목부는 멀티로베이트 내부 캠 표면 및 멀티로베이트 외부 캠 표면을 형성하는, 기관용 캠.
청구항 62에 있어서, 기어 치형부를 더 포함하는, 기관용 캠.