KR20180120524A - Rotary engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 회전운동으로 동력을 생산하는 로터리 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary engine that produces power by rotational motion.
로터리 엔진은 회전운동으로 동력을 생산하는 엔진으로서, 방켈(Wankel)에 의해 처음 고안되었다.A rotary engine is an engine that generates power by rotational motion, and was originally designed by Wankel.
방켈에 의해 고안된 방켈 엔진은 내부면이 에피트로코이드 곡선으로 이루어진 하우징과, 하우징 내에서 회전하는 삼각형 모양의 로터를 포함한다. 하우징의 내부 공간은 로터에 의해 세 개의 공간으로 구획되며, 이들 공간의 체적이 로터의 회전에 따라 변하여, 흡기→압축→폭발→배기의 4행정이 연속적으로 일어나도록 구성된다. 방켈 엔진에서, 로터가 1회전하는 동안 각 행정은 3회 진행되며, 편심축은 3회전하도록 구성된다.The Brake engine, designed by Wackel, includes a housing made of an epitrochoid curve on its inner surface and a triangular rotor rotating in the housing. The internal space of the housing is divided into three spaces by a rotor, and the volume of these spaces is changed in accordance with the rotation of the rotor, so that four strokes of intake, compression, explosion, and exhaust are successively generated. In the Brake engine, each stroke is performed three times while the rotor rotates once, and the eccentric shaft is configured to rotate three times.
방켈 엔진이 고안된 이후, 방켈 엔진의 설계 최적화를 위한 다양한 연구가 이루어져 왔으며, 형태가 변형된 로터리 엔진 또한 개발되고 있다.Since the design of the Wankel engine, various studies have been made to optimize the design of the Wankel engine, and the modified rotary engine is also being developed.
로터리 엔진은 단순한 구조로 인하여 소형화가 용이하며, 고속운전에서 높은 출력을 낼 수 있는 고출력 엔진이다. 이러한 특징들로 인하여, 로터리 엔진은 히트 펌프 시스템, 자동차, 자전거, 항공기, 제트스키, 체인톱, 드론 등 다양한 장치에 적용 가능한 장점을 가진다. 뿐만 아니라, 로터리 엔진은 회전력이 균일하여 진동 및 소음이 적고, NOx를 적게 배출한다는 장점을 가진다.The rotary engine is a high-output engine that can be miniaturized easily due to its simple structure and can output high output at high speed operation. Due to these features, the rotary engine has advantages that are applicable to various devices such as heat pump system, automobile, bicycle, aircraft, jet ski, chain saw, drone. In addition, the rotary engine has an advantage that the rotational force is uniform, vibration and noise are small, and NOx is reduced.
다만, 로터리 엔진은 행정체적에 비해 넓은 표면적을 가짐에 따라, 소염면적이 확대되어 미연탄화수소(UHC: Unburned Hydrocarbon)가 다량 배출되고, 연비 및 효율이 낮다는 단점을 가진다.However, since the rotary engine has a larger surface area than the stroke volume, there is a disadvantage that the amount of unburned hydrocarbons (UHC: unburned hydrocarbons) is large, and the fuel efficiency and efficiency are low.
한편, 로터에 의해 구획되는 하우징 내부 공간은, 로터리 엔진의 외부 또는 각 공간 상호 간 밀폐가 유지되는 것이 요구된다. 이를 위하여 특허문헌 1의 예를 들면, 하우징과 로터가 서로 마찰되는 면들에 페이스 시일(Face Seal), 피크 시일(Peak Seal) 및 버튼 시일(Button Seal)이 각각 구비된다. 구체적으로, 페이스 시일은 로터와 함께 회전되도록 로터에 장착되고, 피크 시일 및 버튼 시일은 로터와 마찰면을 이루는 하우징에 고정되는 구성이 개시된 바 있다.On the other hand, it is required that the space inside the housing partitioned by the rotor is kept sealed outside the rotary engine or between the spaces. To this end, a face seal, a peak seal, and a button seal are respectively provided on the surfaces of the housing and the rotor where the rotor and the rotor are frictionally coupled to each other. Specifically, the face seal is mounted on the rotor so as to rotate with the rotor, and the peak seal and the button seal are fixed to the housing which forms the friction surface with the rotor.
이러한 씰링 부품들의 밀폐 능력은 로터리 엔진의 열효율과 직결되지만, 다른 한편으로 로터의 회전 시 이들 씰링 부품들의 접촉 및 마찰은 로터리 엔진의 효율을 감소시키고, 부품 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 씰링 부품들의 밀폐력을 유지하면서도 마찰을 감소시킬 수 있는 윤활 시스템이 도출될 필요성이 있다.The sealing ability of these sealing parts is directly related to the thermal efficiency of the rotary engine, but on the other hand, contact and friction of these sealing parts during rotation of the rotor may reduce the efficiency of the rotary engine and degrade component reliability. Therefore, there is a need to develop a lubrication system that can reduce the friction while maintaining the sealing force of the sealing parts.
아울러, 하우징 내부에서 로터가 편심되어 회전하기 위해서는 하우징 내부와 로터 사이에 소정의 간극이 필요하다. 그리고 이러한 간극으로 인하여, 로터의 회전 시 씰링 부품들 사이의 공간은 일정한 위치 또는 간격을 유지하지 못하고 변화하게 된다. 이때, 특허문헌 1의 버튼 시일에 의하여는 페이스 시일과 피크 시일 사이의 누설 공간을 완벽하게 밀폐하기 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 윤활 시스템의 구현을 가능하게 하면서 밀폐 기능이 더욱 향상될 수 있는 새로운 씰링 구조를 도출하는 것이 고려될 수 있다.In addition, in order to eccentrically rotate the rotor inside the housing, a predetermined clearance is required between the inside of the housing and the rotor. Due to this gap, the space between the sealing parts during rotation of the rotor changes without maintaining a constant position or gap. At this time, there has been a problem that it is difficult to completely seal the leakage space between the face seal and the peak seal by the button seal of
본 발명의 첫 번째 목적은, 로터 회전 시 마찰에 의한 손실이 크게 발생하는 씰링 유닛에 오일이 직접 공급되도록 이루어지는 윤활 유닛이 구성된 로터리 엔진을 제공하기 위한 것이다.A first object of the present invention is to provide a rotary engine in which a lubricating unit is provided so that oil is directly supplied to a sealing unit in which a loss due to friction is largely generated during rotor rotation.
본 발명의 두 번째 목적은, 씰링 부위에 오일을 공급하는 통로로 기능함과 동시에 로브 씰과 연동되도록 이루어지는 코너 씰을 구비하는 로터리 엔진을 제공하기 위한 것이다.A second object of the present invention is to provide a rotary engine having a corner seal functioning as a passage for supplying oil to a sealing portion and interlocking with a lobe seal.
이와 같은 본 발명의 첫 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 로터리 엔진은, N개(N은 3 이상인 자연수)의 로브 수용부를 구비하는 하우징; 각각 상기 로브 수용부에 연속적으로 수용되는 N-1개의 로브를 구비하는 로터; 상기 로브 수용부를 오버랩하여 상기 하우징과 결합되는 하우징 덮개; 상기 N개의 로브 수용부를 각각 밀폐시키도록, 상기 하우징 덮개를 향하여 상기 로터에서 돌출 형성되는 롤링 씰과, 서로 이웃한 상기 로브 수용부를 서로 격리시키도록 상기 하우징에서 돌출 형성되는 로브 씰과, 상기 롤링 씰과 로브 씰 사이에 개재되는 코너 씰을 구비하는 씰링 유닛; 및 상기 씰링 유닛에 오일을 공급하는 오일 공급 유로를 구비하는 윤활 유닛을 포함한다.In order to achieve the first object of the present invention, the rotary engine of the present invention comprises: a housing having N (n is a natural number of 3 or more) lobe accommodating portions; A rotor having N-1 lobes each of which is continuously received in the lobe accommodating portion; A housing cover which overlaps the lobe receiving portion and is coupled with the housing; A rolling seal protruding from the rotor toward the housing lid so as to close the N lobe accommodating portions, a lobe seal protruding from the housing to isolate the neighboring lobe accommodating portions from each other, A sealing unit having a corner seal interposed between the lobe seal and the sealing unit; And a lubricating unit having an oil supply passage for supplying oil to the sealing unit.
본 발명의 두 번째 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 로터리 엔진은, N개(N은 3 이상인 자연수)의 로브 수용부를 구비하는 하우징; 각각 상기 로브 수용부에 연속적으로 수용되는 N-1개의 로브를 구비하는 로터; 상기 로브 수용부를 오버랩하여 상기 하우징과 결합되는 하우징 덮개; 상기 N개의 로브 수용부를 각각 밀폐시키도록, 상기 하우징 덮개를 향하여 상기 로터에서 돌출 형성되는 롤링 씰과, 서로 이웃한 상기 로브 수용부를 서로 격리시키도록 상기 하우징에서 돌출 형성되는 로브 씰과, 상기 롤링 씰과 로브 씰 사이에 개재되는 코너 씰을 구비하는 씰링 유닛; 및 상기 씰링 유닛에 오일을 공급하는 오일 공급 유로를 구비하는 윤활 유닛을 포함하며, 상기 코너 씰은, 상기 로브 씰에 결합되는 몸체부; 및 상기 몸체부에서 돌출 형성되고 상기 롤링 씰 및 로터와 슬라이딩되도록 형성되는 돌출부를 구비한다.In order to achieve the second object of the present invention, a rotary engine of the present invention comprises: a housing having N (n is a natural number of 3 or more) lobe accommodating portions; A rotor having N-1 lobes each of which is continuously received in the lobe accommodating portion; A housing cover which overlaps the lobe receiving portion and is coupled with the housing; A rolling seal protruding from the rotor toward the housing lid so as to close the N lobe accommodating portions, a lobe seal protruding from the housing to isolate the neighboring lobe accommodating portions from each other, A sealing unit having a corner seal interposed between the lobe seal and the sealing unit; And a lubricating unit including an oil supply passage for supplying oil to the sealing unit, wherein the corner seal comprises: a body coupled to the lobe seal; And a projection protruding from the body portion and configured to slide with the rolling seal and the rotor.
이상에서 설명한 해결 수단에 의해 구성되는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention constituted by the solution means described above, the following effects can be obtained.
첫 번째, 본 발명에 따른 로터리 엔진은 로브 수용부 내부의 혼합기 누설을 방지하는 씰링 유닛에 오일이 직접 공급되도록 이루어진다. 따라서, 마찰면이 밀폐를 위해 강하게 슬라이딩되면서도 오일에 의해 윤활될 수 있어, 로터리 엔진의 효율이 향상될 수 있고, 내구성 및 신뢰성이 강화될 수 있다.First, the rotary engine according to the present invention is made such that the oil is directly supplied to the sealing unit for preventing leakage of the mixer inside the lobe accommodating portion. Therefore, the friction surface can be lubricated by the oil while sliding strongly for sealing, the efficiency of the rotary engine can be improved, and the durability and reliability can be enhanced.
이때, 오일은 하우징 덮개 측에 형성되는 오일 팬 및 오일 펌프에 의해 동작될 수 있고, 하우징 덮개의 외부로 연결되는 공급 튜브가 구비될 수 있다. 윤활 유닛의 추가에 의해 장치가 복잡해지는 것이 최소화될 수 있고, 아울러, 오일에 의해 씰링 유닛의 냉각이 수행될 수 있게 된다.At this time, the oil can be operated by the oil pan and the oil pump formed on the housing cover side, and a supply tube connected to the outside of the housing cover can be provided. The addition of the lubrication unit can minimize the complexity of the device, and also allows the cooling of the sealing unit to be performed by the oil.
또한, 코너 씰에는, 코너 씰 자체는 물론 로브 씰 및 롤링 씰에 오일이 공급되도록 유로가 확보될 수 있다. 따라서, 간결한 윤활 유로 구성이 구현될 수 있어, 동작 신뢰성 및 가공 편의성이 더욱 보장될 수 있다.In addition, in the corner seal, the oil passage can be secured so that oil is supplied to the corner seal itself as well as the lobe seal and the rolling seal. Therefore, a simple lubrication oil passage configuration can be realized, and operational reliability and machining convenience can be further ensured.
두 번째, 본 발명에 따른 로터리 엔진에서는 코너 씰이 로브 씰에 연동됨으로써, 로터 동작에 따라 유동적으로 변화되는 간극이 정확하게 밀폐될 수 있다. 코너 씰을 통과하여 씰링 유닛들에 오일 공급이 이루어짐으로써 마찰이 감소됨과 더불어, 로브 수용부의 밀폐가 강화될 수 있다. 따라서, 로터리 엔진의 효율 및 내구성이 더욱 향상될 수 있다.Secondly, in the rotary engine according to the present invention, the corner seal is interlocked with the lobe seal, so that the gap, which is fluidically changed according to the operation of the rotor, can be accurately sealed. The oil supply to the sealing units through the corner seal reduces the friction and the sealing of the lobe receiving portion can be enhanced. Therefore, the efficiency and durability of the rotary engine can be further improved.
도 1은 본 발명에 따른 로터리 엔진의 종단면도.
도 2는 도 1에 도시된 로터리 엔진의 일부 구성요소들의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 로터리 엔진의 내부 구조를 보인 개념도.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 로터를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들.
도 5는 도 3에 도시된 로터리 엔진 내부의 흡기과정을 보인 개념도들.
도 6은 도 3에 도시된 로터리 엔진 내부의 압축과정을 보인 개념도들.
도 7은 도 3에 도시된 로터리 엔진 내부의 폭발과정을 보인 개념도들.
도 8은 도 3에 도시된 로터리 엔진 내부의 배기과정을 보인 개념도들.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진에 구비된 윤활 유닛을 보인 개념도.
도 10은 도 9에 도시된 영역 A의 확대도.
도 11은 도 10에 도시된 코너 씰이 삽입된 위치를 보인 사시도.
도 12a 및 12b는 도 10에 도시된 영역 B에서 가압부의 각기 다른 예를 보인 개념도들.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터리 엔진의 코너 씰을 보인 확대도.
도 14는 도 13에 도시된 코너 씰의 사시도.1 is a longitudinal sectional view of a rotary engine according to the present invention.
Fig. 2 is an exploded perspective view of some components of the rotary engine shown in Fig. 1; Fig.
3 is a conceptual view showing the internal structure of the rotary engine shown in Fig.
Figs. 4A and 4B are perspective views of the rotor shown in Fig. 1 viewed from different directions. Fig.
FIG. 5 is a conceptual view showing an intake process inside the rotary engine shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 6 is a conceptual view showing a compression process inside the rotary engine shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing an explosion process inside the rotary engine shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 8 is a conceptual view showing an exhaust process inside the rotary engine shown in FIG. 3. FIG.
9 is a conceptual diagram showing a lubrication unit provided in a rotary engine according to an embodiment of the present invention.
10 is an enlarged view of the area A shown in Fig.
11 is a perspective view showing a position where the corner seal shown in Fig. 10 is inserted.
12A and 12B are conceptual diagrams showing different examples of the pressing portion in the region B shown in FIG.
13 is an enlarged view showing a corner seal of a rotary engine according to another embodiment of the present invention.
14 is a perspective view of the corner seal shown in Fig. 13;
이하, 본 발명에 관련된 로터리 엔진에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a rotary engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be obscured.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. It should be understood that it includes water and alternatives.
도 1은 본 발명에 따른 로터리 엔진(100)의 종단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 로터리 엔진(100)의 일부구성요소들의 분해 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1에 도시된 로터리 엔진(100)의 내부 구조를 보인 개념도이며, 도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 로터(120)를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이다.Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a
본 발명에 따른 로터리 엔진(100)은, 로터(120)가 하우징(110) 내부를 편심 회전함에 따라, 하우징(110)과 로터(120) 사이에 형성된 N개의 작동실의 용적이 변화하며, 이과정에서 흡기→압축→폭발→배기의 4행정이 연속적으로 일어나도록 구성된다. 크랭크 축(180)은 이러한 로터(120)의 편심 회전에 대응하여 회전되며, 타 기관과 연결되어 생성된 동력을 전달하게 된다.The
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 로터리 엔진(100)은, 하우징(110), 점화 플러그(130), 로터(120), 하우징 덮개(141, 142), 로터 기어(170), 크랭크 축(180)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the
먼저, 하우징(110)은 내부에 N개(N은 3 이상인 자연수)의 로브 수용부(111)를 구비한다. 본 실시예에서는, 로브 수용부(111)가 3개(즉, N=3)로 구성된 일 예를 보이고 있다. 로브 수용부(111) 및 후술하는 로브(120', 120")의 형상은, 임의의 형상 위를 회전하면서 이동하는 구름원이 있을 때, 구름원 상에 존재하는 임의의 점이 구름원의 회전에 따라 그리게 되는 궤적인 에피트로코이드(Epitrochoid) 곡선을 기초로 설계될 수 있다.First, the
각각의 로브 수용부(111)의 상부 중앙에는 로브 수용부(111)와 연통되는 N개의 연소실(112)이 구비된다. 도 3을 참조하면, 연소실(112)은 로브 수용부(111)를 형성하는 하우징(110)의 내측벽에서 리세스된 형태를 가진다. 연소실(112)의 크기는 로터리 엔진(100)의 압축비에 따라 달리 설계될 수 있다.At the upper center of each
하우징(110)에는 각각의 연소실(112)에 불꽃을 방전하여 연소실(112)에 충진된 혼합기를 점화시키는 점화 플러그(130)가 설치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 점화 플러그(130)는 하우징(110)의 장착홀(113)에 장착되며, 연소실(112)의 상부에 노출되도록 배치될 수 있다. 상기 장착홀(113)은 연소실(112)과 연통되도록 구성된다.The
한편, 로브 수용부(111)의 내부에는 로터(120)가 삽입되어, 로브 수용부(111)의 중심을 기준으로 편심 회전하도록 구성된다. 로터(120)는 편심 회전시 각각의 로브 수용부(111)에 연속적으로 수용되는 N-1개의 로브(120', 120")를 구비한다.Meanwhile, the
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 로터(120)의 중심부에는 로터 기어(170)가 장착되는 지지부(121)가 형성되며, 지지부(121)에는 로터 기어(170)에 삽입된 크랭크 축(180)이 관통하는 관통홀(122)이 형성된다. 지지부(121)의 전면에는 로터 기어(170)의 플랜지부(171)가 지지되며, 체결부재 등과 같은 체결수단에 의해 플랜지부(171)와 견고한 결합 상태를 유지한다.4A and 4B, a
로터(120)의 전면부에는 하우징 덮개 중 하나인 흡기측 덮개(141)를 통하여 흡입된 혼합기의 일시적인 저장을 위한 제1저장부(123a)가 형성된다. 제1저장부(123a)는 로터(120)의 전면부에서 후면부를 향하여(즉, 크랭크 축(180)의 축방향으로) 리세스된 형태를 가진다.A
제1저장부(123a)가 형성됨에 따라, 로터(120)의 일 부분(도시된 바와 같이, 제1저장부(123a) 중 제2저장부(123b)와 측벽을 공유하지 않는 부분)은 테두리가 얇게 남겨져 강성이 저하될 수 있다. 이를 고려하여, 제1저장부(123a)를 형성하는 로터(120)의 내측면에는 로터(120)의 강성을 보강하고, 아울러 냉각 핀(fin) 역할을 수행하는 리브(125)가 복수의 개소에서 돌출 형성될 수 있다. 이때, 적어도 하나의 리브(125')는 지지부(121)와 연결되도록 구성될 수 있으며, 제1저장부(123a)에 일시적으로 저장된 혼합기가 반대편으로 이동할 수 있도록 로터(120)의 두께보다 낮은 높이를 가지는 부분을 포함하여 형성될 수 있다.A part of the rotor 120 (the part not sharing the sidewall with the
로터(120)의 측면부에는 제1저장부(123a)와 연통되는 흡기포트(124a)가 형성되어, 흡입된 혼합기가 로브 수용부(111) 내부로 유입될 수 있도록 이루어진다. 본 발명에서 흡기포트(124a)는 로터(120)가 반시계 방향으로 90° 내지 120° 회전하는 동안 혼합기의 흡입이 가능한 위치에 형성된다.An
로터(120)의 후면부에는 연소 후 생성된 배기가스의 일시적인 저장을 위한 제2저장부(123b)가 형성된다. 제2저장부(123b)는 로터(120)의 후면부에서 전면부를 향하여(즉, 크랭크 축(180)의 축방향으로) 리세스된 형태를 가진다. 제2저장부(123b)에 일시적으로 저장된 배기가스는 하우징 덮개 중 하나인 배기측 덮개(142)를 통과하여 외부로 배출된다.A
로터(120)의 측면부에는 제2저장부(123b)와 연통되는 배기포트(124b)가 형성되어, 연소 후 생성된 배기가스가 제2저장부(123b)로 유입될 수 있도록 이루어진다. 본 발명에서 배기포트(124b)는 흡기된 양보다 많은 팽창이 이루어진 후 배치될 수 있도록, 로터(120)가 반시계 방향으로 270° 회전된 이후에 배기될 수 있는 위치에 형성된다. 이러한 과팽창에 의해 로터리 엔진(100)의 효율이 증가될 수 있다.An
하우징(110)의 전면부에는 흡기측 덮개(141)가 구비되고, 하우징(110)의 후면부에는 배기측 덮개(142)가 구비된다.An
흡기측 덮개(141)는 로브 수용부(111)의 일측을 덮도록 하우징(110)에 결합된다. 흡기측 덮개(141)에는 하우징(110) 및 로터(120)와의 기밀 유지를 위한 실링 부품(미도시)이 설치된다.The
흡기측 덮개(141)는 하우징(110)을 밀폐시키면서, 흡입되는 혼합기를 로터(120)에 전달해주는 통로 역할을 한다. 이를 위하여, 흡기측 덮개(141)에는 로터(120)의 전면부에 구비되는 제1저장부(123a)와 연통되는 흡기홀(141a)이 구비된다.The
로브 수용부(111)와 마주하는 흡기측 덮개(141)의 내측에는 가이드 기어(160)가 장착된다. 가이드 기어(160)는 내주를 따라 톱니가 형성된 링 형태로 형성되며, 로터 기어(170)가 이에 내접하여 회전되도록 구성됨으로써, 로브 수용부(111)의 중심에 대한 로터(120)의 편심 회전을 가이드하도록 이루어진다. 가이드 기어(160)의 잇수는 로터(120)와 동력을 전달하는 크랭크 축(180)의 회전비를 고려하여 설계된다.A
로터(120)에는 로터 기어(170)가 장착된다. 로터 기어(170)의 외주를 따라서는 톱니가 형성되며, 로터 기어(170)는 흡기측 하우징 덮개(141)에 고정된 가이드 기어(160)에 내접하여 회전하도록 구성된다. 로터 기어(170)의 잇수는 로터(120)와 크랭크 축(180)의 회전비를 고려하여 설계된다.The
로터 기어(170)의 중심부에는 크랭크 축(180)의 편심부(182)가 삽입되는 수용부(174)가 형성되며, 편심부(182)는 수용부(174) 내에서 회전 가능하게 구성된다. 상기 구성에 의해, 로터(120)의 편심 회전에 대응하여 수용부(174)에 수용된 편심부(182)가 회전하게 된다. 구조적으로, 로터(120)가 반시계 방향으로 1바퀴 편심 회전하면, 크랭크 축(180)의 축부(181)는 시계 방향으로 N-1 바퀴 회전하게 된다.The
도시된 바와 같이, 로터 기어(170)는 로터(120)의 지지부(121)에 지지 및 고정되도록 구성되는 평판 형태의 플랜지부(171), 상기 플랜지부(171)의 일면에 형성되어 가이드 기어(160)에 내접하도록 구성되는 기어부(172), 상기 플랜지부(171)가 로터(120)의 지지부(121)에 장착시 로터(120)의 관통홀(122)에 삽입되도록 상기 플랜지부(171)의 타면으로부터 돌출 형성되는 보스부(173), 및 크랭크 축(180)의 편심부(182)가 삽입될 수 있도록 상기 기어부(172)와 상기 보스부(173)를 관통하여 형성되는 수용부(174)를 포함하여 구성될 수 있다.The
크랭크 축(180)은 로터리 엔진(100)을 관통하도록 구성되는 축부(181)와, 축부(181)로부터 편심되게 형성되어 로터 기어(170)의 수용부(174)에 삽입되는 편심부(182)를 포함한다. 본 실시예에서, 축부(181)는 전방으로는 흡기측 덮개(141)를 관통하며, 후방으로는 배기측 덮개(142)를 관통하도록 이루어질 수 있다. 축부(181)는 타 기관(시스템)과 연결되어 본 발명의 로터리 엔진(100)에 의해 형성되는 동력을 타 기관(시스템)으로 전달하도록 구성된다.The
배기측 덮개(142)는 로브 수용부(111)의 타측을 덮도록 하우징(110)에 결합된다. 배기측 덮개(142)는 하우징(110)을 밀폐시키고, 생성된 배기가스를 배출시키는 통로 역할을 한다. 이를 위하여, 배기측 덮개(142)에는 로터(120)의 후면부에 구비되는 제2저장부(123b)와 연통되는 배기홀(142a)이 구비된다.The
이상에서 설명한 구조를 가지는 본 발명의 로터리 엔진(100)은, 한 사이클 동안 흡기-압축-폭발(팽창)-배기의 4행정으로 작동한다. 이하에서는, 각 행정 동안의 하우징(110) 내의 로터(120)의 움직임에 대하여 설명한다.The
도 5 내지 도 8은 도 3에 도시된 로터리 엔진(100) 내부가 흡기→압축→폭발→배기과정을 로터(120)의 회전 각도를 중심으로 설명한 개념도들이다. 앞서 설명한 바와 같이, 로터(120)의 측면부에는 흡기포트(124a)와 배기포트(124b)가 각각 구비된다.5 to 8 are conceptual diagrams illustrating the process of intake, compression, explosion, and exhaust of the interior of the
먼저, 도 5를 참조하여 흡기과정에 대하여 설명하면, 흡기과정은 하우징(110) 내부를 반시계방향으로 회전하는 로터(120)에 의해 이루어지며, 로터(120)의 회전 각도가 0도에서 120도까지 변하는 동안 이루어진다. 도면상에서 로터(120)가 0도에서 120도까지 반시계방향으로 회전하는 동안 하우징(110)의 상부에 구비되는 로브 수용부(111)와 이에 연통하는 연소실(112)에는 흡기포트(124a)를 통하여 혼합기가 유입된다.5, the intake process is performed by a
이때, 도시된 바와 같이 로터(120)의 회전 각도가 90도일 때 가장 많은 흡기가 이루어지나, 본 발명의 로터리 엔진(100)은 120도까지 흡기를 할 수 있도록 설계된다. 이는 추후 이루어지는 팽창과정에서 과팽창이 이루어져 로터리 엔진(100)의 효율이 향상되도록 하기 위함이다.At this time, when the rotation angle of the
다음으로, 도 6을 참조하면, 흡기과정이 끝난 혼합기는 로터(120)의 회전에 의해 압축되기 시작한다. 압축과정은 로터(120)의 회전 각도가 120도에서 180도까지 변하는 동안 이루어진다. 압축비는 로터(120)가 180도 회전되었을 때 최대가 되며, 이때 혼합기는 이상적으로는 연소실(112) 내에 완전히 충진된 상태가 된다.Next, referring to FIG. 6, the mixer after the intake process is started to be compressed by the rotation of the
압축과정의 말기에는 점화 플러그(130)에 의한 점화가 시작되어, 혼합기의 연소과정이 시작된다. 상기 연소과정은 폭발과정의 초기까지 이어진다. 연소과정은 로터(120)의 회전각도가 160도 부근일 때부터 시작되어, 로터(120)의 회전각도가 200도 부근일 때 완전히 종료된다.At the end of the compression process, ignition by the
한편, 도면상에서 하우징(110)의 좌측 하단에 구비되는 로브 수용부(111)와 이에 연통하는 연소실(112)에는 흡기포트(124a)를 통하여 혼합기가 유입되는 흡기과정이 시작된다. 즉, 흡기→압축→폭발(팽창)→배기과정은 로터(120)의 회전방향에 대응되는 로브 수용부(111) 및 이와 연통되는 연소실(112)에서 연속적으로 일어난다.On the other hand, in the figure, the intake process of entering the mixer through the
다음으로, 도 7을 참조하면, 폭발(팽창)과정은 로터(120)의 회전각도가 180도에서 270도까지 변하는 동안 이루어진다. 앞선 압축과정의 말기에서 시작된 연소과정은 폭발과정의 초기에 완전히 종료된다.Next, referring to FIG. 7, the explosion process is performed while the rotational angle of the
이 과정에서 주목할 사항은 앞선 흡기과정은 로터(120)의 회전각도가 120도인 상태, 즉 본 도면에서 로터(120)가 240도 회전되었을 때에 해당하는 체적만큼 혼합기의 흡입이 이루어지는 반면에, 팽창과정은 이보다 큰 체적을 형성하는 로터(120)의 회전각도 270도까지 이루어진다는 것이다. 따라서 본 발명의 로터리 엔진(100)은 흡기되는 체적보다 큰 팽창을 이루는 과팽창 효과를 얻을 수 있다.In this process, it is noted that the intake air is sucked by the volume corresponding to the rotation angle of the
다음으로, 도 8을 참조하면, 배기과정은 로터(120)의 회전각도가 270도에서 360도까지 변하는 동안 이루어진다. 생성된 배기가스는 로터(120)가 270도에서 360도까지 반시계방향으로 회전하는 동안 배기포트(124b)를 통하여 배출된다.Next, referring to FIG. 8, the exhaust process is performed while the rotation angle of the
이상에서는 본 발명의 로터리 엔진(100)에 관하여, 동력의 발생과 관련되는 구성요소들을 중심으로 그 구조 및 동작을 설명하였다. 이하에서는 본 발명에 따른 로터리 엔진(100)의 동작 시 혼합기 또는 배기가스의 누설을 방지하기 위한 씰링 유닛(107)과, 씰링 유닛(107)에 오일을 공급하도록 이루어지는 윤활 유닛(190)에 대하여 설명한다.The structure and operation of the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진(100)에 구비된 윤활 유닛(190)을 보인 개념도이고, 도 10은 도 9에 도시된 영역 A의 확대도이다. 또한, 도 11은 도 10에 도시된 코너 씰(147)이 삽입된 위치를 보인 사시도이다.FIG. 9 is a conceptual view showing a
도 9 및 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 엔진(100)은 씰링 유닛(107)을 더 포함한다. 씰링 유닛(107)은, 로터와 하우징 사이에서 체적이 변화되어 혼합기의 압축 및 팽창이 이루어지는 로브 수용부 공간을 각각 밀폐시키도록 기능할 수 있다. 이를 위하여 씰링 유닛(107)은, 롤링 씰(127), 로브 씰(117) 및 코너 씰(147)을 구비한다.Referring to FIGS. 9 and 10, the
롤링 씰(127)은, 로터(120)의 두께 방향(크랭크 축(180)이 연장되는 축방향)으로 전면 및 후면에 각각 형성되며, 각각 흡기측 덮개(141) 및 배기측 덮개(142)와 슬라이딩되도록 돌출 형성된다. 또한, 도 3, 4a 및 4b에 도시된 것과 같이, 롤링 씰(127)은 로터(120)에 형성되는 N-1개의 로브(120', 120")의 둘레를 따라 연장되도록 이루어져 하나의 루프(loop)를 형성할 수 있다.The rolling seals 127 are formed on the front and rear surfaces in the thickness direction of the rotor 120 (the axial direction in which the
로터(120)의 회전 시, 롤링 씰(127)은 하우징 덮개(141, 142)와의 밀착 상태를 유지하도록 이루어질 수 있다. 구체적으로, 로터(120)의 표면에서 리세스되는 씰링 홈(127a)이 형성되고, 씰링 홈(127a) 내에 롤링 씰(127)이 안착되도록 이루어질 수 있다. 이때, 롤링 씰(127)과 씰링 홈(127a)에 각각 지지되는 롤링 씰 탄성부재(127b)가 개재될 수 있다.When the
롤링 씰(127)은 하나의 루프를 형성하여 하우징 덮개(141, 142)와의 밀착을 유지함으로써, 혼합기가 로터(120)와 하우징 덮개(141, 142) 사이의 간극으로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로 도 1을 참조하면, 흡기측 덮개(141)와 밀착되는 롤링 씰(127)은 로브 수용부(111) 내의 혼합기가 흡기홀(141a) 및 제1저장부(123a) 측으로 누설되는 것을 제한할 수 있다. 또한, 배기측 덮개(142)와 밀착되는 롤링 씰(127)은, 로브 수용부(111) 내의 혼합기가 제2저장부(123b) 및 배기홀(142a) 측으로 흘러나가는 것을 제한할 수 있다.The rolling
로브 씰(117)은, 각각 압축 또는 팽창되는 상태가 서로 다른 혼합기가 수용되는 N개의 로브 수용부(111)를 서로 격리시키는 역할을 한다. N개의 로브 수용부(111)를 구비하는 하우징(110)에는 도 3에 보인 것과 같이 N개의 피크부(114)가 형성될 수 있다. 로브 씰(117)은 N개의 피크부(114) 각각에서 돌출되어 로터(120)의 외곽면(크랭크 축(180)의 반경방향으로 하우징(110)과 마주보는 면)에 슬라이딩되도록 형성될 수 있다.The
앞서 롤링 씰(127)과 유사하게, 로브 씰(117)은 로브 홈(117a)에 수용되고, 로브 씰 탄성부재(117b)에 의하여 로브 씰(117)과 로브 홈(117a)이 서로 지지되도록 이루어질 수 있다. 로브 씰 탄성부재(117b)에 의해, 로브 씰(117)은 하우징(110)으로부터 돌출되어 로터(120)에 탄성 지지 및 밀착되도록 이루어질 수 있다. 로브 씰(117)은 로브 수용부(111)의 개수만큼 구비될 수 있다.The
한편, 코너 씰(147)은 롤링 씰(127)과 로브 씰(117) 사이 공간을 밀폐하도록 기능한다. 앞서 설명한 것과 같이, 롤링 씰(127)은 씰링 홈(127a)에 삽입되는 형태로 이루어지므로, 롤링 씰(127)은 로터(120)의 외곽면보다 내측으로 이격되는 지점에 위치된다. 따라서, 로터(120)의 외곽면에 슬라이딩되는 로브 씰(117)과 롤링 씰(127)은 서로 이격되는 공간을 형성할 수 있다. 이 공간을 통하여는 각 로브 수용부(111) 공간이 서로 연통될 수 있으므로, 코너 씰(147)이 이 공간을 밀폐하도록 이루어질 수 있다.On the other hand, the
도 10 및 11을 참조하면, 코너 씰(147)은 하우징 덮개(141, 142)에 장착될 수 있다. 도시된 것과 같이, 코너 씰(147)은 볼트 형상과 유사하게 이루어져 흡기측 덮개(141)와 배기측 덮개(142)에 장착될 수 있다. 코너 씰(147)의 단부는 롤링 씰(127)과 로브 씰(117) 사이에서 로터(120)의 표면을 가압하도록 위치됨으로써, 로브 수용부(111)가 밀폐될 수 있다. 코너 씰(147)의 구체적인 구조에 대하여는 실시예를 나누어 후술하기로 한다.10 and 11, the corner seals 147 can be mounted to the housing covers 141 and 142. As shown in FIG. As shown in the figure, the
한편, 본 발명의 로터리 엔진(100)은 윤활 유닛(190)을 더 포함할 수 있다. 윤활 유닛(190)은 오일 팬(Oil Pan, 191), 오일 펌프(192) 및 오일 공급 유로(193)를 구비한다. 이들 구성요소들은 각각 오일을 저장하고, 오일을 펌핑하고, 오일을 코너 씰(147)에 공급하는 역할을 수행한다.Meanwhile, the
도 9에 도시된 실시예에서, 흡기측 덮개(141)에는 저유 덮개(150)가 함께 결합될 수 있다. 이때 흡기측 덮개(141)에서, 로터(120)를 향하도록 결합되는 후면에는 흡기홀(141a)이 형성될 수 있고, 그 반대편인 전면에는 오일 펌프(192)가 장착될 수 있다.In the embodiment shown in Fig. 9, the
저유 덮개(150)는 흡기측 덮개(141)의 전면을 덮어 오일 펌프(192)를 수용하도록 형성될 수 있다. 그리고 저유 덮개(150)와 흡기측 덮개(141)에 의해 형성되는 공간의 저면과 연통되고 오일이 채워지도록 이루어지는 오일 팬(191)이 형성될 수 있다. 오일 팬(191)과 오일 펌프(192)는 오일을 퍼올리는 배관 또는 튜브(미도시)에 의해 서로 연결될 수 있고, 배관 또는 튜브의 단부에는 오일을 여과하는 오일 스트레이너(Strainer, 191a)가 오일 팬(191)에 잠길 수 있도록 더 구비될 수 있다.The
오일 펌프(192)는 예를 들면, 회전체의 편심 회전에 의하여 오일을 흡상하는 트로코이드 펌프(Trochoid Pump)로 이루어질 수 있다. 특히, 도 9에 도시된 것처럼 크랭크 축(180)과 나란하게 회전되도록 이격 배치될 수 있다. 그리고 크랭크 축(180)의 외주면에는 체인 기어(183)가 장착되고, 트로코이드 펌프와 크랭크 축(180)은 체인 부재(192a)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 로터리 엔진(100)의 작동에 따라 크랭크 축(180)에 발생된 회전력이 트로코이드 펌프로 전달될 수 있다.The
오일 공급 유로(193)는, 오일 펌프(192)로 퍼 올려진 오일이 코너 씰(147) 공급되도록 연결될 수 있다. 즉, 일 단은 오일 펌프(192)의 토출 측과 연결되고 타 단은 코너 씰(147)과 인접한 지점에 위치된다.The
본 발명의 윤활 유닛(190)은, 크랭크 축(180)에 동력이 발생됨에 따라 오일 펌프(192)의 동작이 개시되고, 오일 팬(191)에 채워진 오일이 오일 공급 유로(193)를 통하여 코너 씰(147)에 공급되도록 동작된다. 오일이 공급됨으로써 코너 씰(147)의 윤활이 수행되고, 코너 씰(147)이 마찰되는 면을 통하여 롤링 씰(127) 및 로브 씰(117)에도 오일이 공급되어 윤활이 수행될 수 있다.The operation of the
나아가, 오일 펌프(192)는 체인 부재(192a)에 의하여 크랭크 축(180)과 연동되어 작동될 수 있다. 이로써, 오일 펌프(192)는 별도의 구동 수단이 추가될 필요 없이 작동이 가능하다. 나아가, 엔진의 출력이 높아짐에 따라 오일 공급이 증가되도록 가변될 수 있어, 엔진의 출력에 대응되는 가변적인 윤활 작용이 구현될 수 있는 이점이 있다.Further, the
본 발명에 구비되는 오일 공급 유로(193)는 하우징 유로(193a)와 공급 튜브(193b)를 포함할 수 있다. 하우징 유로(193a)는 하우징 덮개(141, 142)를 관통하는 내부 유로이며, 공급 튜브(193b)는 하우징(110) 및 하우징 덮개(141, 142)의 외부에 형성되는 외부 유로의 형태를 갖는다.The
구체적으로 하우징 유로(193a)는, 일 단부가 하우징 덮개(141)의 외면에 노출되고 타 단부는 코너 씰(147)에 인접하도록 위치될 수 있다. 도 9에 보인 것처럼, 하우징 유로(193a)는 크랭크 축(180)의 반경방향으로 흡기측 덮개(141)를 직선으로 관통하도록 형성될 수 있다.Specifically, the
공급 튜브(193b)는 오일 펌프(192)와 하우징 유로(193a)를 서로 연통시키도록, 하우징(110) 및 하우징 덮개(141, 142)의 외부에 형성될 수 있다. 즉, 일 단부는 오일 펌프(192)의 토출 측 단부에 연결되고, 타 단부는 하우징 유로(193a)가 하우징 덮개(141, 142)의 외면에 노출되는 부분과 서로 연결될 수 있다.The
위와 같이, 오일 공급 유로(193)가 하우징 유로(193a)와 공급 튜브(193b)의 조합으로 이루어짐으로써, 혼합기의 흐름을 이용하지 않고도 별도의 유로에 의한 오일 공급이 이루어질 수 있다.As described above, since the
이하에서는, 오일 공급 유로(193)를 통하여 코너 씰(147)에 공급되는 오일이 마찰면들의 윤활을 수행하고 롤링 씰(127)과 로브 씰(117)에도 공급될 수 있도록 이루어지는 코너 씰(147) 구조의 일 실시예에 대하여 자세히 설명한다.A
도 10을 참조하면, 본 실시예의 코너 씰(147)은 고정부(147a), 가압부(147b) 및 탄성부(147c)를 포함할 수 있다. 이들에 의해, 코너 씰(147)은 하우징 덮개(141, 142)에 지지되어 로터(120)를 가압하여 밀폐하도록 작용할 수 있다.Referring to Fig. 10, the
고정부(147a)는 하우징 덮개(141, 142)에 고정되도록 장착될 수 있다. 도시된 것처럼, 고정부(147a)는 볼트 형상으로 이루어져 하우징 덮개(141, 142)에 삽입 장착될 수 있다. 고정부(147a)의 내측 단부는 앞서 설명한 오일 공급 유로(193) 공간에 위치될 수 있다.The fixing
가압부(147b)는 하우징 덮개(141, 142)에서 돌출되어 로터(120)를 가압하도록 이루어질 수 있다. 특히, 가압부(147b)는 롤링 씰(127)과 로브 씰(117) 사이에서 돌출되도록 형성될 수 있고, 롤링 씰(127) 및 로브 씰(117)과 각각 접촉되도록 이루어질 수 있다. 즉, 가압부(147b)는 로터(120), 롤링 씰(127) 및 로브 씰(117)에 각각 가압되어 이들 사이의 간극을 밀폐할 수 있다.The
또한, 가압부(147b)는, 로터(120)에 접촉되도록 돌출되는 가압 부분(147b1)과, 하우징 덮개(141, 142)에 걸리도록 형성되어 완전히 이탈되는 것이 방지되는 걸림 부분(147b2)을 구비할 수 있다. 도 10에 도시된 것과 같이, 걸림 부분(147b2)의 배면에는 후술하는 탄성부(147c)가 결합될 수 있다.The
탄성부(147c)는 고정부(147a)와 가압부(147b)를 각각 지지하도록 형성될 수 있다. 즉, 일 단은 하우징 덮개(141, 142)에 고정되는 고정부(147a)에 결합되고, 타 단은 가압부(147b)에 결합될 수 있다. 그리고 탄성부(147c)는, 가압부(147b)가 로터(120)를 향하는 방향으로 가압되는 탄성력을 갖도록 형성될 수 있다.The
구체적으로, 탄성부(147c)는 코일 스프링으로 이루어져 탄성부(147c)와 가압부(147b) 사이에 개재될 수 있다. 이때, 코일 스프링은 그 형상에 의해 일정 공간을 형성할 수 있으며, 코일 스프링에 의해 형성되는 공간은 오일 공급 유로(193)와 연통되는 공간이 되어 오일이 채워질 수 있다.Specifically, the
도 12a 및 12b는 도 10에 도시된 영역 B에서 가압부의 각기 다른 예를 보인 개념도들이다. 도 12a 및 12b를 참조하면, 가압부(147b)는 급유 홀(147b3)을 구비하거나 급유 간극(147b4)을 형성할 수 있다. 급유 홀(147b3) 또는 급유 간극(147b4)은, 가압부(147b)의 배면에 채워지는 오일이 가압부(147b)의 전면으로 공급되어 로터(120) 또는 롤링 씰(127) 및 로브 씰(117)과 윤활면을 형성하기 위한 구조이다.12A and 12B are conceptual diagrams showing different examples of the pressing portion in the region B shown in FIG. Referring to FIGS. 12A and 12B, the pressurizing
먼저, 도 12a의 예를 참조하면, 급유 홀(147b3)은 가압부(147b)의 돌출 방향을 따라 가압부(147b)의 전후면을 관통하도록 이루어질 수 있다. 급유 홀(147b3)이 형성됨으로써, 탄성부(147c)가 위치하고 오일 공급 유로(193)와 연통되어 오일이 채워지는 공간으로부터, 가압부(147b)가 로터(120)와 맞닿는 전면으로 오일이 공급되어 윤활면이 형성될 수 있다.First, referring to the example of FIG. 12A, the oil supply hole 147b3 may be formed to pass through the front and rear surfaces of the
또는 도 12b의 예와 같이, 가압부(147b)와 하우징 덮개(141, 142) 사이에는 급유 간극(147b4)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 가압부(147b)를 구성하는 가압 부분(147b1) 및 걸림 부분(147b2)은, 하우징 덮개(141, 142)에 이들에 대응하도록 형성되는 안착부보다 작은 직경으로 형성될 수 있다. 결과적으로 안착부에 위치되는 가압부(147b)의 표면의 일부는 안착부의 표면과 서로 이격되도록 위치될 수 있다.Alternatively, as shown in the example of FIG. 12B, a fuel supply clearance 147b4 may be formed between the pressurizing
이때, 본 발명에 따른 로터(120)리 엔진의 동작 시 가압부(147b)는, 로터(120)의 회전에 의한 미세한 위치 변화에 의한 힘과 탄성부(147c)에 의한 힘을 받아 전후방으로 이동될 수 있다. 이러한 위치 변화에 따라 가압부(147b)에 걸림 부분(147b2)이 안착부와 이격됨으로써, 급유 간극(147b4)을 통한 오일 공급이 이루어질 수 있다.At this time, the pressurizing
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터리 엔진(100)의 코너 씰(247)을 보인 확대도이고, 도 14는 도 13에 도시된 코너 씰(247)의 사시도이다. 이하에서는 도 13 및 14를 참조하여 로브 씰(117)에 연동되도록 이루어지는 코너 씰(247) 구조의 다른 예를 설명한다.FIG. 13 is an enlarged view showing a
앞서 설명한 것과 같이, 롤링 씰(127)은 씰링 홈(127a)에 삽입되는 형태로 이루어지므로, 롤링 씰(127)은 로터(120)의 외곽면보다 내측으로 이격되는 지점에 위치된다. 따라서, 로터(120)의 외곽면에 슬라이딩되는 로브 씰(117)과 롤링 씰(127)은 서로 이격되는 공간을 형성할 수 있다. 이 공간을 통하여는 각 로브 수용부(111) 공간이 서로 연통될 수 있다.As described above, since the rolling
또한 로터(120)의 회전에 따라, 롤링 씰(127)과 로브 씰(117) 사이의 공간은 그 위치 및 크기가 가변될 수 있다. 이는 로터(120)의 외곽면이 피크부(114)에 대해 이루는 각도가 지속적으로 변하는 점에 기인할 수 있다. 앞서 설명한 것처럼, 로터(120)의 외곽면은 로브 씰(117)과 탄성 지지되므로, 로터(120)의 외곽면을 통한 누설은 방지된다고 할 수 있지만, 롤링 씰(127)과 로브 씰(117) 사이의 움직이는 공간은 정확하게 밀폐시키는 것이 어렵다.Further, the space between the rolling
본 실시예의 로터리 엔진(100)에 구비되는 코너 씰(247)은, 각각의 로브 씰(117)로부터 하우징 덮개(141, 142)와 로터(120) 사이로 돌출되어 롤링 씰(127)에 탄성 지지되는 형상으로 이루어진다. 도 13에 보인 것처럼, 코너 씰(247)은 로브 씰(117)의 양 단부에서 하우징 덮개(141, 142)와 로터(120) 사이에 이격되는 공간에 삽입되도록 연장될 수 있다. 연장된 코너 씰(247)의 단부는 롤링 씰(127)에 접촉되어 슬라이딩 되도록 이루어질 수 있다. 코너 씰(247)이 로브 씰(117)에서 연장되는 형상으로 이루어짐으로써, 로브 씰(117)이 크랭크 축(180)의 반경방향으로 움직임에 따라 코너 씰(247)도 크랭크 축(180)의 반경방향으로 이동될 수 있다.The corner seals 247 provided in the
구체적으로, 본 실시예의 코너 씰(247)은 몸체부(247a) 및 돌출부(247b)를 구비할 수 있다. 몸체부(247a)는 로브 씰(117)과 결합을 구현하도록 이루어지는 부분으로, 로브 씰(117)이 연장되는 두께 방향으로 연장되는 원통형으로 형성될 수 있다. 또한, 몸체부(247a)는 로브 씰(117)의 밀폐 막대의 단부를 수용하도록 형성되는 수용홈(247c)을 구비할 수 있다. 몸체부(247a)는 크랭크 축(180)의 축방향으로 로브 씰(117)의 양 단부에 삽입 장착될 수 있다.Specifically, the
돌출부(247b)는 몸체부(247a)에서 롤링 씰(127)에 접촉되도록 돌출 형성된다. 로터(120)의 회전 시, 돌출부(247b)는 롤링 씰(127)과 로터(120)에 슬라이딩될 수 있다. 돌출부(247b)는, 롤링 씰(127)과 로브 씰(117) 사이의 거리와, 로터(120)와 하우징 덮개(141, 142) 사이의 거리를 고려하여 해당 공간을 밀폐하기에 충분한 크기로 형성될 수 있다.The projecting
한편, 돌출부(247b)와 수용홈(247c)은, 도 13 및 14에 보인 것과 같이, 몸체부(247a)의 외주면에서 서로 동일한 방향으로 각각 돌출 및 리세스되도록 형성될 수 있다. 따라서, 로브 씰(117)과 돌출부(247b)는, 각각 로터(120)의 외곽면과 그와 인접한 면에 슬라이딩될 수 있다.On the other hand, the projecting
또한, 로브 씰(117)이 로터(120)의 외곽면을 가압하는 힘을 코너 씰(247)이 전달받도록, 돌출부(247b)와 수용홈(247c)에 의해 걸림턱(247d)이 형성될 수 있다. 도 13에 보인 것과 같이, 돌출부(247b)는 수용홈(247c)에 삽입되는 로브 씰(117)과 접촉되도록 이루어지는 걸림턱(247d)을 구비할 수 있다. 즉, 걸림턱(247d)은 돌출부(247b)와 수용홈(247c)이 서로 일정 부분 중첩됨으로써 형성될 수 있다. 로브 씰(117)이 로브 씰 탄성부재(117b)에 의해 힘을 받아 이동되면, 걸림턱(247d)에 의해 돌출부(247b)(코너 씰(247) 전체)도 롤링 씰(127)을 향하여 이동되고, 또한 탄성 지지될 수 있다.The engaging
아울러, 코너 씰(247)과 로브 씰(117)은 크랭크 축(180)의 축방향으로 서로 상대 이동 가능하도록 결합될 수 있다. 이를 위하여, 로브 씰(117)은 걸림턱(247d)을 형성하는 면에서 슬라이딩 가능하도록 수용홈(247c)에 삽입 장착될 수 있다.In addition, the corner seals 247 and the lobe seals 117 may be coupled to each other so as to be movable relative to each other in the axial direction of the
본 실시예의 코너 씰(247)이 로브 씰(117)과 연동되어 이동되도록 이루어짐으로써, 코너 씰(247)은 롤링 씰(127)과 로브 씰(117) 사이의 공간을 보다 효과적으로 밀폐시킬 수 있다. 종래 코너 씰(247)이 하우징 덮개(141, 142) 측에 고정되어 위 간극의 위치 및 크기 변화에 대응할 수 없었던 것과 달리, 각각의 로브 수용부(111)를 지속적으로 밀폐시킬 수 있어, 로터리 엔진(100)의 연소 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.The
나아가, 본 실시예의 코너 씰(247)은 몸체부(247a)와 돌출부(247b)를 구비하고, 몸체부(247a)와 돌출부(247b) 사이의 걸림턱(247d)에 의해 로브 씰(117)이 로터(120)를 가압하는 탄성력을 전달받을 수 있다. 이와 같은 구조에 의해, 로브 씰(117)과 연동되어 가압력을 형성하는 코너 씰(247)이 간결한 구조에 의해 구현될 수 있다.The
이하에서는, 본 실시예의 코너 씰(247)이 로브 씰(117)과 롤링 씰(127) 사이의 로터(120) 표면을 가압할 수 있는 구조에 대하여 설명한다. 도 9를 참조하면, 본 실시예에서 코너 씰(247)은 탄성 지지부(247e)를 구비할 수 있다. 탄성 지지부(247e)는 코너 씰(247)이 로브 씰(117)에 장착되었을 때, 크랭크 축(180)의 축방향으로 탄성력을 생성할 수 있다.A structure in which the
도 9에 도시된 것과 같이, 탄성 지지부(247e)는 코너 씰(247)의 몸체부(247a)와 하우징(110)을 서로 연결하도록 이루어질 수 있다. 도시된 위치와 같이 로브 씰(117)을 지지하는 하우징(110)에 탄성 지지부(247e)가 장착되는 경우는, 탄성 지지부(247e)는 압축력을 생성하도록 이루어지는 것일 수 있다. 즉, 탄성 지지부(247e)는 크랭크 축(180)의 축방향 중 하우징 덮개(141, 142)로부터 로터(120)를 향하는 방향으로 코너 씰(247)을 끌어당기는 힘을 갖도록 형성될 수 있다.9, the
또한, 본 실시예의 하우징 덮개(141, 142)에는 코너 씰(247)의 일부를 수용하도록 장착홈(143)이 형성될 수 있다. 도 9에 보인 것과 같이, 하우징 덮개(141, 142)에서 하우징(110) 또는 로터(120)와 마주보는 면에서 리세스되도록 장착홈(143)이 형성될 수 있다. 장착홈(143)은 원통형의 몸체부(247a) 및 몸체부(247a)에서 돌출되는 돌출부(247b)의 일부를 수용하는 형상으로 이루어질 수 있다.Also, the
이때 장착홈(143)은, 내부에 안착되는 코너 씰(247)이 이동 가능하도록 코너 씰(247)보다 큰 공간으로 이루어질 수 있다. 특히, 코너 씰(247)이 이동 가능한 방향은, 롤링 씰(127)을 향하는 방향(크랭크 축(180)의 반경방향)과, 로브 씰(117)을 향하는 방향(로터(120)의 두께 방향)일 수 있다.At this time, the mounting
아울러, 장착홈(143) 내에는, 코너 씰(247)을 지지하여 가압하는 탄성 지지부(247f)가 장착될 수 있다. 장착홈(143) 내에 고정되는 탄성 지지부(247f)는 하우징(110)에 장착되는 탄성 지지부(247e)와 달리 인장력을 생성하여 코너 씰(247)을 로터(120)를 향하는 방향으로 가압하도록 이루어지는 것일 수 있다.In addition, an
코너 씰(247)이 탄성 지지부(247e)를 구비하고, 장착홈(143) 내에 이동 가능하도록 안착됨으로써, 본 실시예의 코너 씰(247)은 로터(120)의 두께 방향으로 로터(120)와 하우징 덮개(141, 142) 사이의 간극이 가변되는 것에 대응하여 밀폐 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 코너 씰(247)이 로브 씰(117)과 연동되어 로터(120)의 반경방향(도 9의 상하방향)으로 이동이 가능한 것과 함께, 롤링 씰(127)과 로브 씰(117) 사이의 간극이 효과적으로 밀폐될 수 있게 된다.The corner seals 247 of the present embodiment are arranged in the thickness direction of the
아울러, 장착홈(143)은 도 13에 보인 것처럼, 오일 공급 유로(193)와 연통되도록 이루어질 수 있다. 장착홈(143)에 오일이 채워지면, 장착홈(143) 내에 슬라이딩 가능하게 안착되는 코너 씰(247)의 표면에 윤활면이 형성될 수 있다. 또한, 오일은 코너 씰(247)의 표면을 따라 흘러 롤링 씰(127)과 로브 씰(117)에 공급될 수 있어 본 발명의 씰링 유닛(107) 전체에 오일이 공급될 수 있다.In addition, the mounting
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 로터리 엔진을 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms without departing from the scope of the present invention as defined in the following claims. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention.
100: 로터리 엔진
107: 씰링 유닛
110: 하우징
111: 로브 수용부
112: 연소실
113: 장착홀
114: 피크부
117: 로브 씰
120: 로터
121: 지지부
122: 관통홀
123a: 제1저장부
123b: 제2저장부
124a: 흡기포트
124b: 배기포트
125: 리브
127, 227: 롤링 씰
130: 점화 플러그
141: 흡기측 덮개
141a: 흡기홀
142: 배기측 덮개
142a: 배기홀
143: 장착홈
147, 247: 코너 씰
147a: 고정부
147b: 가압부
147b1: 가압 부분
147b2: 걸림 부분
147b3: 급유 홀
147b4: 급유 간극
147c: 탄성부
247a: 몸체부
247b: 돌출부
247c: 수용홈
247d: 걸림턱
247e: 탄성 지지부
150: 저유 덮개
160: 가이드 기어
170: 로터 기어
171: 플랜지부
172: 기어부
173: 보스부
180: 크랭크 축
181: 축부
182: 편심부
183: 체인 기어
190: 윤활 유닛
191: 오일 팬
192: 오일 펌프
192a: 체인 부재
193: 오일 공급 유로
193a: 하우징 유로
193b: 공급 튜브100: Rotary engine 107: Sealing unit
110: housing 111: lobe accommodating portion
112: combustion chamber 113: mounting hole
114: peak portion 117: lobe seal
120: rotor 121: support
122: Through
123b:
124b: exhaust port 125: rib
127, 227: Rolling seal 130: Spark plug
141:
142:
143: mounting
147a: Fixing
147b1: pressing portion 147b2: engaging portion
147b3: Lubrication hole 147b4: Lubrication clearance
147c:
247b: protruding
247d:
150: Oil storage cover 160: Guide gear
170: rotor gear 171: flange portion
172: gear portion 173: boss portion
180: crankshaft 181:
182: eccentric portion 183: chain gear
190: Lubrication unit 191: Oil pan
192:
193:
193b: feed tube
Claims (8)
상기 크랭크 축을 둘러싸도록 배치되는 N개(N은 3 이상인 자연수)의 로브 수용부와, 각각의 상기 로브 수용부와 연통되는 연소실을 구비하는 하우징;
상기 크랭크 축과 편심되어 회전하고, 각각 상기 로브 수용부에 연속적으로 수용되는 N-1개의 로브를 구비하는 로터;
상기 로브 수용부를 상기 크랭크 축의 축방향에서 오버랩하여 상기 하우징과 결합되는 하우징 덮개;
상기 N개의 로브 수용부를 각각 밀폐시키도록, 상기 하우징 덮개를 향하여 상기 로터에서 돌출 형성되는 롤링 씰과, 서로 이웃한 상기 로브 수용부를 서로 격리시키도록 상기 하우징에서 돌출 형성되는 로브 씰과, 상기 롤링 씰과 로브 씰 사이에 개재되는 코너 씰을 구비하는 씰링 유닛; 및
상기 씰링 유닛에 오일을 공급하도록 상기 하우징 덮개에 형성되는 오일 공급 유로를 구비하는 윤활 유닛을 포함하는 로터리 엔진.Crankshaft;
A housing having N lobe accommodating portions (N is a natural number of 3 or more) arranged to surround the crankshaft, and a combustion chamber communicating with each of the lobe accommodating portions;
A rotor rotatably eccentrically connected to the crankshaft and having N-1 lobes continuously accommodated in the lobe accommodating portion;
A housing cover which overlaps the lobe accommodating portion in the axial direction of the crankshaft and engages with the housing;
A rolling seal protruding from the rotor toward the housing lid so as to close the N lobe accommodating portions, a lobe seal protruding from the housing to isolate the neighboring lobe accommodating portions from each other, A sealing unit having a corner seal interposed between the lobe seal and the sealing unit; And
And a lubricating unit including an oil supply passage formed in the housing cover to supply oil to the sealing unit.
상기 윤활 유닛은,
오일을 수용하도록 상기 하우징 덮개에 형성되는 오일 팬(oil pan); 및
상기 하우징 덮개에 장착되고, 상기 오일 팬의 오일을 흡상하도록 이루어지는 오일 펌프를 더 구비하고,
상기 오일 공급 유로는, 일 단은 상기 오일 펌프와 연결되고 타 단은 상기 코너 씰에 인접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 엔진.The method according to claim 1,
The lubrication unit includes:
An oil pan formed in the housing cover to receive oil; And
Further comprising an oil pump mounted on the housing cover and configured to absorb oil of the oil pan,
Wherein the oil supply passage is connected to the oil pump at one end and is adjacent to the corner seal at the other end.
상기 코너 씰은,
상기 하우징 덮개에 고정되도록 장착되는 고정부;
상기 롤링 씰과 로브 씰 사이에서 상기 로터를 가압하도록 돌출 형성되는 가압부; 및
일 단은 상기 고정부에 지지되며 타 단은 상기 가압부를 가압하도록 지지하는 탄성부를 구비하는 로터리 엔진.The method according to claim 1,
The corner seal
A fixing part mounted to be fixed to the housing cover;
A pressing portion protruding to press the rotor between the rolling seal and the lobe seal; And
And one end of which is supported by the fixed portion, and the other end of which is provided with an elastic portion for supporting the pressing portion to press.
상기 탄성부는 상기 고정부와 가압부 사이에 상기 오일 공급 유로와 연통되는 공간을 형성하는 코일 스프링으로 이루어지고,
상기 가압부는, 상기 가압부의 돌출 방향을 따라 상기 가압부를 관통하도록 형성되는 급유 홀을 구비하는 로터리 엔진.The method of claim 3,
Wherein the elastic portion comprises a coil spring formed between the fixed portion and the pressing portion to form a space communicating with the oil supply passage,
Wherein the pressurizing portion includes an oil supply hole formed to penetrate the pressing portion along a projecting direction of the pressing portion.
상기 탄성부는 상기 고정부와 가압부 사이에 상기 오일 공급 유로와 연통되는 공간을 형성하는 코일 스프링으로 이루어지고,
상기 가압부는, 상기 가압부가 삽입되는 상기 하우징 덮개의 내면과 이격되도록 형성되는 급유 간극을 구비하는 로터리 엔진.The method of claim 3,
Wherein the elastic portion comprises a coil spring formed between the fixed portion and the pressing portion to form a space communicating with the oil supply passage,
Wherein the pressurizing portion has a lubricant gap formed so as to be spaced apart from the inner surface of the housing cover into which the pressurizing portion is inserted.
상기 코너 씰은,
상기 로브 씰에 결합되도록 상기 로브 씰의 단부를 수용하는 수용홈을 구비하도록 형성되는 몸체부; 및
상기 몸체부에서 상기 롤링 씰을 향하여 돌출 형성되고 상기 로터와 슬라이딩되도록 형성되는 돌출부를 구비하는 로터리 엔진.The method according to claim 1,
The corner seal
A body portion formed to have a receiving groove for receiving an end portion of the lobe seal to be coupled to the lobe seal; And
And a protruding portion protruding from the body portion toward the rolling seal and configured to slide with the rotor.
상기 돌출부는, 상기 수용홈에 삽입되는 상기 로브 씰과 접촉되도록 형성되어 상기 롤링 씰을 향하는 방향으로 탄성력을 전달받도록 이루어지는 걸림턱을 구비하는 로터리 엔진.The method according to claim 6,
Wherein the protruding portion is formed so as to be in contact with the lobe seal inserted in the receiving groove and receives the elastic force in a direction toward the rolling seal.
상기 하우징 덮개는, 상기 코너 씰의 일부를 수용하도록 상기 하우징 또는 로터와 마주보는 면에서 리세스되고 상기 오일 공급 유로와 연통되도록 형성되는 장착홈을 구비하는 로터리 엔진.The method according to claim 6,
Wherein the housing cover includes a mounting groove recessed on a surface facing the housing or the rotor and configured to communicate with the oil supply passage to receive a portion of the corner seal.
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---|---|---|---|---|
KR20210004330A (en) * | 2019-07-04 | 2021-01-13 | 엘지전자 주식회사 | A rotary engine |
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2017
- 2017-04-27 KR KR1020170054631A patent/KR20180120524A/en unknown
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KR20210004330A (en) * | 2019-07-04 | 2021-01-13 | 엘지전자 주식회사 | A rotary engine |
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