KR900003748Y1 - 회전자 피스톤기관(Rotary Engine) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전자 피스톤기관(Rotary Engine)

제1도는 본 고안의 평단면도.

제2도는 본 고안의 종단면도.

제3도는 1개의 피스톤행정과 정도.

제4도는 5개의 피스톤의 행정궤적분포도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 크랭크 5 : 실린더

6 : 크랭크하우징 10 : 베밸기어

11 : 베벨기어 12, 12' : 중간베벨기어

13 : 동력전달축 22 : 캠

14 : 실린더헤드 12 : 웜기어

23 : 고정웜기어

본 고안은 회전자 피스톤기관에 관한 것이다.

현재의 왕복기관은 열팽창 에너지를 피스톤의 직선운동에너지로 전환하고 이를 다시 크랭크의 원운동에너지로 전환하게 됨으로 피스톤은 가속과정시 운동의 악순환을 반복, 역관성력에 의해서 기관의 효율은 저하되고, 고속회전시 역관성역은 더욱 증가되어 기계적 효율은 감소될뿐만 아니라 풀라이 휠이 필요하여 기관의 중량과 체적일 증가되어 운송기구의 동력원으로는 부적절한 실정이다.

또한 근래 실용화되고 있는 회전형기관은 로터와 하우징간의 곤란 및 불충분으로 내연기관의 기계적 적격성이 결여되며 내구성과 효율성이 저하되고 있다.

본 고안은 이러한 종래 왕복기관에서의 구조적 결점을 해소하고 로터리 기관의 문제점을 재선 보완한 운송용 소형기관으로 적합 하고 고속회전가능한 내연기관을 안출한 것인바, 본기관에 대한 구조 및 작용효과를 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 원통형의 실린더하우징(1)의 양측판(2)(2')중앙에 크랭크(3)의 양단부를 회전이용이하게 유착하고 크랭크(3)의 양쪽축(4)(4')에는 다수의 실린더(5)가 방사상으로 착설된 크랭크하우징(6)을 회전이 용이하게 유착시킨다.

각 실린더(5)에 설치된 피스톤(7)의 컨넥팅로드(8)는 크랭크 편심축(9)에 연결하여 크랭크(3)의 회전에 따라서 각 피스톤(7)이 순차적인 진퇴운동을 하게 한다.

크랭크 하우징(6)의 중심 일단부는 크랭크축(4)에 끼워져있고, 타측 단부에는 베벨기어(10)를 착설한다.

베벨기어(10)와 크랭크축(4')에 고정된 베벨기어(11)사이에는 중간 베벨기어(12)(12')가 접속되고, 일측의 중간베벨기어(12)의 동력 전달축(13)이 횡설되어있다.

따라서 크랭크(3)가 반시계 방향으로 회전함에 따라서 베벨기어(10) 및 크랭크하우징(6)은 시계방향으로 회전하는 역회전 구성이며, 이는 피스톤(7)의 직선왕복운동을 회피하기 위한 것이다.

즉, 실린더(5)의 회전을 수반하는 크랭크(3)이 원운동과 이 크랭크를 편심축으로 회전하게 되는 피스톤(7)의 원운동을 결합시킨 복합운동으로서 피스톤(7)의 궤적은 제4도에서와 같이 타원을 형성하게 되며, 이는 역관성력없이 원활한 연속 운동이 가능하게한 것이다.

또한 왕복기관의 경우, 피스톤(7)의 직선운동이 크랭크 회전운동으로 전환운동으로 전환시에 피스톤의 측압이 발생하여 실린더의 편마모 및 마찰을 수반하게되고, 에너지 손실이 증대되는바, 본기관은 피스톤(7)의 측압이 오히려 실린더(5)의 회전력으로 작용하여 마찰력을 감소시키는 효과를 얻게된다.

다시말하면 피스톤(7)의 압력은 두방향으로 분리되어 그 하나는 크랭크(3)을 회전시키고, 또 하나의 분력은 피스톤(7)의 측압으로 작용하여 실린더(5)를 회전시키는데 작용하게 되는 것이다.

오토사이클의 경우, 연소는 순간적이며, 팽창은 최대한 신속히 이루어져야하는 원칙에 입각하여 왕복기관의 경우를 최고압에서 피스톤의 압력이 회전력으로 전환하기 곤란한 위상이므로 신속한 팽창이 어려우며 기관의 최고압과 최고온도가 상승하게되고 이는 녹킹의 주요인이 되며 냉각손실을 증대 시키는 결과를 초래한다.

그러나 본 기관은 크랭크(3)의 회전과 실린더(5)의 반대방향회전이 동시에 일어나므로 크랭크(3)와 컨넥팅로드(8)가 이루는 각의 변화가 촉진되어 최고압위상에서 회전력으로 전환이 용이하게된다.

즉, 팽창에너지를 신속하게 원운동에너지로 전환하게 되므로 기관의 최고압, 최고온도를 강화시켜 연소말기에 일어나는 개소린기관의 녹킹형상을 방지하고 냉각손실을 감소시킬수 있는 것이다.

실린더(5)와 피스톤(7)의 수 및 배치형태는 출력과 기관의 크기에 따라 증감할 수 있겠으나, 기관의 평형유지를 고려하여 4행정사이클의 경우, 5개의 실린더(5)와 피스톤(7)을 72。간격으로 배치하므로서 원활한 원활한 동작이 가능하며 진동이 경미하게 된다. 제3도에서와 같이 각 피스톤(7)의 4개 행정을 균등하게 분포하여 회전운동을 도모하도록 홀수개의 피스톤과 실린더를 설치함과 효과적이다.

여기까지는 피스톤과 실린더와의 역회전구성을 설명한 것이며, 이러한 역회전구성에 따른 본 고안의 흡배기장치에 대하여 설명한다.

통상의 회전기관에서는 로우터와 하우징으로 연소실을 형성하고 있으며 로우터와 하우징간의 기밀유지를 위하여 ＂실＂이 요구되며 이 ＂실＂은 원심력에 의해서 마찰력이 증가되고 마찰면의 윤활이 곤란하며, 기밀유지가 불충분할 뿐만 아니라 스립형흡배기 개폐장치가 설치되어 더욱 기밀보장도가 저하되고 있었다.

그러나 본 고안은 종래의 회전기관의 결점을 해소하면서, 특히 상술한 바와같은 본 고안의 피스톤과 실린더의 역회전구성에 적용할 수 있게할 목적으로 기화기(미도시함)를 기관의 회전축상단중심부에 위치시키고 각 실린더헤드(14)와 흡기연결구(15)사이를 연결하도록 흡입다지관(16)을 방사형으로 설치하며 타펜식 흡배기장치가 설치된다.

즉, 실린더헤드(14)에 연결된 흡기연결구(15) 연접부에 흡입밸브(17)를, 그리고 그 반대쪽에 설치된 배기관(18)에 배기밸브(19)를 설치한 것이다.

이러한 흡배기밸브(17)(19)는 지축(20)에 의해 X형으로 유착되며 이들의 단부는 웜기어(21)의 중심축에 착설된 캠(22)에 의해 교호로 작동하도록한 것이다.

웜기어(21)는 실린더헤드(14) 일측에 착설되어 있으며 실린더하우징(1) 내벽면 전체에 레일식으로 착설된 고정 웜기어(23)와 치합되어 실린더가 1회전할 때 웜기어(21)로 1회전하도록 구성하므로서 왕복기관과 동일한 연소조건, 동일한 행정과정을 유지할 수 있도록한 것니다.

그러므로 크랭크하우징(6)이 회전하면 웜기어(21)가 고정웜기어(23)를 따라서 함께 돌면서 회전하면서 흡배기밸므 (17)(19)를 교호로 작동시켜 흡입작동과 배기작동을 시행할 수 있게한 것이다.

이렇게된 본 고안은 홀수(3.5.7.9등)개의 실린더와 피스톤이 크랭크편심축(9)을 중심으로 방사형으로 배치되어 제4도에서와 같이 1회전시 각 피스톤의 4개행정이 균일한 시간차로 이루어지게 되며 상, 하사점이 교대순으로 전위상에 36。간격으로 균등분포되도록하여 기관의 평형유지와 진동을 감시시킬수 있게된다.

또한 베벨기어(10)가 중간베벨기어(12)(12')와 연결되고 이는 다시 크랭크축 베벨기어(11)와 결속되어 실린더(5) 회전방향과 크랭크(3)의 회전방향이 서로 반대방향으로 회전되게 하므로서 피스톤(7)의 축압을 실린더(5)의 회전력으로 전가할 수 있고, 컨넥팅로드(8)와 크랭크(3)가 이루는 각의 변화를 촉진시켜 최고압위상에서 피스톤(7)에 작용하는 직선력을 용이하게 회전력으로 전환하게 하므로서 연소실의 최고압과 최고온도를 강하시켜 냉각손실과 녹킹현상을 감소 시킬수 있는 것이다.

또한 크랭크(3)와 실린더(5)의 회전비율은 1 : 1로서 1회전시 4개 행정이 이루어지게 되며, 중간베벨기어(12)(12')는 크랭크(3)와 실린더(5)의 회전방향을 반대로 회전시키는 기능과 아울러 출력구동축의 기능을 겸하게되고, 동력전달축(13)은 실린더와의 회전비율이 1 : 2로서, 기관의 4행정 1사이클에 2회전작동하여 고속출력기관으로 사용될 수 있는 것이다.

또한 본 고안은 종래 회전형 기관의 로우터와 하우징간의 마찰과 기밀유지 및 윤활상태의 문제점을 개선하면서 왕복기관과 동일한 행정조건과 내구성이 보장된 기계적 적적성을 갖춘 회전형 기관인 것이며 동력전달축(13)이 수평형으로 횡설되므로 종래 수직형으로 설치된것에 비해서 월등히 설치 공간을 적게 차지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 실린더하우징(1)내에 다수의 실린더(5)와 피스톤(7)을 크랭크(3)에 방사형으로 연결하여 회전하게한 회전형기관에 있어서, 일측 크랭크축(4')에 베벨기어(11)를 착설하여 중간베벨기어(12)(12')를 통해서, 크랭크하우징(6)의 베벨기어(10)에 역회전 구동력을 전달하게 하고 동력전달축(3)이 수평상으로 설치되게하며, 실린더헤드(14)에는 웜기어(21)를, 실린더하우징(1) 내벽에는 레일식 고정웜기어(23)를 설치하여 서로 치합되게 하고 웜기어(21)의 캠(22)이 흡. 배기밸브(17)(19)를 교호로 개폐작동시키게 구성함을 특징으로한 회전자 피스톤기관.