KR910002899B1 - 회전-왕복운동 변환장치 및 이를 이용한 내연기관 - Google Patents

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Description

회전-왕복운동 변환장치 및 이를 이용한 내연기관

제1도는 본 발명에 의한 회전-왕복운동 변환장치의 한 실시예의 도식적평면도로서, 왕복운동자가 상승하여 하강하기 직전의 상태를 나타낸다.

제2도는 제1도에 도시된 회전-왕복운동 변환장치의 작동상태도로서, 제2a도는 왕복운동자가 상승운동을 끝내고 하강운동을 개시하며 이동활동자도 이동을 개시하는 순간을 나타내며, 제2b도는 제2a도에 이어지는 상태, 즉 이동활동자가 우측에서 좌측으로의 이동이 끝난 순간을 나타낸다.

제3도는 본 발명에 의한 회전-왕복운동 변환장치에 있어서의 이동운동자 위치변동수단 및 이동운동자위치유지수단 기능을 겸한 피니언 제2미끄럼부재의 도식적 평면도.

제4도는 제1도에 도시된 회전-왕복운동 변환장치에 계단잇빨을 추가하여서 된 본 발명의 다른 실시예의 일부 평면도.

제5도는 본 발명에 따르는 회전-왕복운동 변환장치의 왕복운동자를 감, 가속시키기 위한 한 치형변형 원리도.

제6도는 제5도에 도시된 치형변형원리에 입각하여 치형변형이 된 랙크와 피니언의 치형 예시도.

제7도는 본 발명에 의한 회전-왕복운동 변환창치의 왕복운동자를 감, 가속시키기 위하여 이용되는 감,가속캠의 기본구조 원리도.

제8도는 본 발명에 의한 회전-왕복운동 변환장치에 있어서의 역진방지장치의 한 예로서 역진방지 로울러의 궤적과 역진방지캠의 역진방지구름 만곡면과의 관계를 도시한 도식적 평면도.

제9도는 제1도에 도시된 실시예에 제5, 6, 7도에 도시된 감가속 변형치에 의한 감, 가속수단, 강, 가속캠에 의한 감,가속수단을 추가함과 아울러 상, 하사점 근방에서 피니어과 왕복운동자가 그들 상호간의 정상적인 운동으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위한 역진방지수단을 추가하여서 된 회전-왕복운동 변환장치의 다른실시예의 도식적 평면도.

제10도는 제9도에 도시된 회전-왕복운동 변환장치의 일요소인 피니언을 발췌 도시한 그 개관 측면도.

제11도는 제9도에 도시된 회전-왕복운동 변환장치의 역진방지 로울러와 피니언이 서로 간섭없이 운동하는 것을 설명하기 의한 회전-왕복운동 변환장치의 평면도.

제12도는 이동운동자를 개재시키지 않고 랙크치를 바로 왕복운동자에 형성하여서 된 본 발명에 의한 회전-왕복운동 변환장치의 또 다른 실시예의 도식적 평면도.

제13도는 제12도에 도시된 실시예에 앞에서 설명한 원리에 입각한 감, 가속수단 및 역진방지수단을 추가하여서 된 본 발명의 회전왕복운동 변환장치의 또 다른 실시예의 일부 평면도.

제14도는 본 발명에 의한 직진형 왕복동내연기관의 한 실시예의 도식적 평면도로서, 본 발명에 의한 회전-왕복운동 변환장치의 왕복운동자가 내연기관 실린더 내부에 삽입된 구조를 도시한다.

제15도는 본 발명에 의한 직진형 왕복동내연기관의 다른 실시예의 도식적 평면도로서, 회전-왕복운동 변환장치의 왕복운동자가 내연기관 실린더 외부에서 왕복하도록 된 구조를 도시한다.

제16도는 연결축을 개재하여 본 발명에 의한 왕복동내연기관이 직렬연결된 상대의 개략구조도.

제17도는 본 발명에 의한 요동형 왕복동내연기관의 한 실시예의 도식적 평면도.

제18도는 제17도의 A-A선 단면도.

제19도는 제17도에 도시된 실시예에서 요동축, 요동축과 피스톤 뭉치를 연결하는 연결요소 및 케이싱의 중앙부를 없앰으로써 대략 도너스형으로 된 요동형 왕복동내연기관에 대한 제18도의 대응되는 도면.

제20도는 제17도에 도시된 실시예에서 피스톤 뭉치의 요동축과 피니언의 회전축을 직교시켜서 된 요동형왕복동내연기관의 또 다른 실시예의 도식적 평면도.

제21도는 제20도의 B-B선 단면도.

제22도는 크로스헤드가 결합되어 있는 통상의 왕복동압축기의 개략구조도.

제23도는 본 발명의 회전-왕복운도 변환장치를 채용한 왕복동압축기의 개략구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

0 : 피니언의 회전중심 1 : 왕복운동자의 왕복운동가이드

2 : 왕복운동자 22 : 이동운동자의 이동운동가이드

3 : 이동운동자 31 : 랙크의 이빨

31a : 랙크의 정상잇빨 31b : 랙크의 감속잇빨

32 : 제1미끄럼부재 미끄럼면의 요홈

33 : 감, 가속수단이 마련되지 않은 랙크의 마지막 오목잇빨.

34 : 감, 가속수단이 마련되지 않은 랙크의 첫번째 오목잇빨

35 : 제1미끄럼부재 미끄럼면의 요홈

36 : 왕복운동자 혹은 이동운동자 상의랙크

36a : 랙크 상의 계단잇빨 37 : 이동운동자 상의 이동돌기

38 : 이동운동자 혹은 왕복운동자 상의 역진방지 로울러

39 : 이동운동자 혹은 왕복운동자 상의 오버 브리지

4 : 피니언 41 : 피니언잇빨

41a : 피니언의 정상잇빨 41b : 피니언의 감속잇빨

42 : 감, 가속수단이 마련되지 않은 피니언의 첫번째 잇빨

43 : 감, 가속수단이 마련되지 않은 피니언의 마지막 잇빨

45 : 피니언상의 이동동기 46 : 피니언 상의 계단잇빨

47 : 피니언 상의 역진방지캠 48 : 역진방지캠의 구름만곡면

49 : 피니언회전축

49a : 피니언 회전축과 연결축을 연결하는 연결치차

49b : 연결축 5 : 이동운동자 상의 제 1미끄럼부재

51 : 제1미끄럼부재 미끄럼면 6 : 피니언상의 제 2미끄럼부재

61: 제2미끄럼부재의 돌출미끄럼만곡면

62 : 돌출미끄럼만곡면의 돌출모서리

63 : 돌출미끄럼만곡면의 돌출모서리

64 : 제2미끄럼부재의 정상미끄럼만곡면

65 : 이동미끄럼만곡면 66 : 이동이끄럼만곡면

7 : 피니언 상의 감, 가속캠 71 : 감, 가속캠의 미끄럼만곡면

72 : 이동운동자 혹은 왕복운동자 상의 제3미끄럼부재

72a : 제3미끄럼부재의 미끄럼면 8 : 직진형 왕복동내연기관의 실린더

9 : 직진형 왕복동내연기관의 피스톤 10 : 직진형 왕복동내연기판의 연결봉

11 : 내여기관의 케이싱 12 : 요동형 왕복동내연기관의 돌출피스톤

13 : 요동형 왕복동내연기관의 작동실 혹은 연소실

14 : 피스톤뭉치핀 15 : 케이싱내주면의 돌출격별

16 : 요동축 17 : 피스톤뭉치

17a : 피스톤뭉치와 요동축을 연결하는 연결요소.

본 발명은 랙크-피니언기구를 이용한 회전-왕복운동 변환장치와 이를 채용한 내연기관에 관한 것이다.

종래의 회전-왕복운동 변환장치는 특히 산업혁명이후 현재까지 여러가지 기계나 장치에 없어서는 안될요소로서 매우 유용하게 사용되어 왔으며 산업발달에 많은 기여를 하여왔다. 그리고 그 오랜 기간에 걸쳐서 이 종래의 회전 왕복운도 변환장치는 그 메카니즘과 운동특성에 있어서 변경이 불가능한 것으로 인식되어 왔던 것도 사실이다. 이 종래의 회전-왕복운동 변환장치는 주로 기구학적으로는 간접전동방식인 왕복술라이더-크랭크 기구 또는 피스턴 크랭크기구로서 그 구성요소는 왕복운동을 하는 활자, 회전운동을 하는 크랭크축, 크랭크축의 크랭크 아암 -그리고 상기 활자와 크랭크아암에 그 양단이 결합되어 활자와 크랭크 아암의 운동을 연결해 주는 코넥팅로드등으로 이루어져있다. 이 간접전동방식의 회전-왕복운동 변환장치는 피스톤등 왕복운동체와 크랭크프트등 회전운동체 사이에 운동전달 매개체인 코넥팅로드와 크랭크가 개재됨으로써 다음과 같은 한정적인 운동특성을 갖고 있다.

첫째, 상사점과 하사점 근방에서 왕복운동체의 가속이 느려 그 운동속도가 평균속도보다 상당히 느리고, 둘째, 상기 왕복운동체의 속도나 속도의 변화는 크랭크의 회전위치에 따라 정해지므로 행정전반을 통하여 임의적인 조절이 불가능하며, 셋째, 내연기관과 같은 경우 피스톤에 가해지는 힘의 분력이 크랭크샤프트의 회전 중심방향과 실린더의 측벽 방향으로 항상 작용하여 왕복운동중인 피스톤이 안정되지 못하며 마찰이 크다.

이와같이 매우 제한적인 운동특성을 가진 종래의 회전-왕복운동장치를 채용하고 있는 내연기관은 연소조건 조절에 있어서 극히 제한받고 있으므로 내연기관의 효율과 출력등의 개선 가능 범위도 매우 제한되어 있다.

따라서 븐 발명의 한 목적은 전술한 간접전동방식인 종래의 회전-왕복운동 변환장치의 문제점을 극복하기 위하여 랙크-피니언기구를 이용하여 왕복운동체인 피스톤 가속정도와 감속정도 또는 피스톤의 변위나 속도를 피스톤의 왕복운도 매 행정 전반을 통하여 적절히 조절할 수 있고 피스톤에 가해지는 힘이 항상 회전축의 회전에 대하여 접선방향으로 작용하게 함으로써 피스톤의 왕복운동이 스스로 안정되는 등의 운동특성을 가진 새로운 체계의 회전-왕복운동 변환장치를 제공하고자 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 운동특성을 가진 본 발명의 회전-왕복운동 변환장치를 채용함으로써 폭발력이 강한 연소행정 초기에 피스톤을 급가속시키는 등의 속도조절로 연소실 내의 가스온도의 급상승을 방지하고 최고온도를 낮추고 이에 따라 방열에너지 손실, 비염의 급상승에 따르는 일에너지 손실 및 열해리의 급상승에 따르는 일에너지 손실을 극소화 할 수 있는 내연기관을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 폭발력이 강한 연소행정 초기에 피스톤을 급가속시키는 등의 속도조절로 연소실내의 가스압력의 급상승을 방지하고 최고압력을 낮춤으로써, 사용연료와 점화방식에 관계없이 모든 왕복동내연기관을 이상적인 정압싸이클 기관에 최대한 접근 시킴으로써, 압축비 증가와 과급이 용이해지고 효율과 출력을 극대화 시킬 수 있는 내연기관을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 압축행정 말기의 피스톤속도를 조절하여 착화전 연료의 연소조건, 즉 착화전연료분사량, 흡입연로 가수의 혼합정도, 가스압축열의 방열량 조절에 의한 착화전 가스온도, 흡입공기 혹은 연료가스의 와류(Swirling)정도, 압축비의 증가에 의한 착화전 가스압력 및 온도 등을 조절함으로써, 사용연료의 착화지연기간을 조절하여 연소초기의 이상연소에 의한 급격한 폭발을 방지하기 용이한 내연기관을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연료의 착화 후 연소기간 동안 피스톤 속도의 조절에 의해 가스의 와류(Swirling)를 조절하여 연료의 연소속도를 조절함으로써, 연소말기의 이상연소에 의한 급격한 폭발을 방지하기 용이하고 연소효율 및 출력이 극대화된 내연기관을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 피스톤속도를 조절하여 연료가스의 착화전 연소조건의 조절과 착화후의 연소속도의 조절 그리고 연료의 이상연소의 방지가 용이해짐으로써, 왕복동내연기관에 사용할 수 있는 연료의 범위를 확대할 수 있는 내연기관을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 내연기관보다 더 소형 경량화가 가능한 내연기관을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명에 의힌 회전-왕복운동 변환장치를 채용하여서 된 공작기계, 펌프, 압축기, 기타 광범위한 영역의 산업기계들을 , 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르는 회전-왕복운동 변환장치는, 위치가 고정되어 있는 왕복운동가이드에 의해 그 양측이 지지되면서 왕복운동가이드의 미끄럼면을 따라 세로방향으로 일정한 행정거리를 왕복운동하는 사각프레임형의 왕복운동자, 상기 왕복운동자 양측 내벽에 형성한 한 쌍의 랙크, 그 양측 랙크 사이의 공간에 일정위치에서 왕복운동자의 왕복운동 매 1행정마다 1/2회전씩 회전하면서 상기 양측 랙크를 번갈아 가며 치합할 수 있도록 그 외주 일측 부위에만 잇빨이 형성되어 있는 피니언으로 구성되어 상호 연동 가능토록 되어 있으며, 이에는 본 발명의 기능을 확대시키기 위하여 운동체(왕복운동자와 피니언) 상호간의 감, 가속수단, 왕복운동자의 상,하사점 근방에서 피니언이 일측랙크를 벗어나고 타측랙크와 치합하게 되는 도중에 운동체가 상호간의 정상적인 운동으로부터 이탈하여 피니언과 랙크의 잇빨이 파괴되거나 회전-왕복운동 변환작동이 불가능해지는 것을 방지하기 위한 역진방지수단을 구비할 수 있게 된 것에 특징이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르는 다른 유형의 회전-왕복운동 변환장치는, 상기 회전-왕복운동 변환장치에서 사각프레임형 왕복운동자의 안에서 가로방향으로 요동할 수 있는 또 하나의 사각프레임형의 이동운동자를 추가로 설치하여 그 이동운동자의 양측 내벽에 한 양의 랙크를 형성하고, 상기 왕복운동자의 왕복운동 매 1행정 끝마다(상,하사점마다) 상기 이동운동자를 좌우로 이동시켜 주는 이동운동자 위치변동수단 및 상기 피니언과 일측랙크의 치합 상태가 유지되도록 왕복운동자의 왕복운동 매 1행정 동안 이동운동자의 이동된 위치를 유지시켜 주는 이동운동자 위치유지수단을 추가로 구비하여 피니언과 이동운동자 그리고 왕복운동자가 상호 연동 가능토록 되어서 상기의 감,가속수단, 역진방지수단을 구비할 수 있게 된점에 특징이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르는 또 다른 유형의 회전-왕복운동 변환장치는, 상기 두 유형의 회전-왕복운동 변환장치에서, 왕복운동자 혹은 이동운동자와 양측 랙크를 피니언의 회전 중심선에 직교하는 어느 한 직선을 회전 중심선으로 하는 원호꼴이 되도록 만곡형성하여서 그 양측 랙크와 피니언의 맞물림이 직각베벨기어(Right angle bevel gear)의 맞물림 형태가 되어 왕복운동자 혹은 이동운동자는 요동왕복운동을 하게하고, 그 요동왕복운동에 상응하는 감, 가속수단, 역진방지수단 혹은 이동운동자 위치변동수단, 이동운동자 위치유지수단을 구비할 수 있게 된 것에 특징이 있다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르는 내여기관은, 피스톤과 주축(회전축) 사이에 상기한 회전-왕복운동 변환장치를 개재시켜 된 점에 특징이 있다.

이하 바람직한 실시예가 도시된 도면들을 통해서 본 발명을 단계적으로 상세히 설명하고자 하는 바, 여기에 첨부된 도면에 예시된 형상들은 다만 그들을 통하여 본 발명의 근본기술사상을 전하고자, 또는 그 근본기술사상에 대한 이해를 돕기 위하여 상징적이고 도식적으로 표현되어 있으며, 별도의 언급이 없으면 회전운동체를 동력원으로 하고 그 회전운동체는 반시계 방향으로 회전하는 것을 원칙으로 한다.

우선, 제1도에 의해 본 발명에 따르는 회전-왕복운동 변환장치의 한 실시예부터 설명한다. 위치가 고정된 좌우 양측의 왕복운동가이드(1), (1)에 의해 그 양측이 지지됨으로써, 상,하로 슬라이딩 가능토록 설치되는 왕복운동자(2)와, 그 몸체 안쪽에서 상기 왕복운동자(2)의 운동방향에 대하여 직각방향으로 또는 직각방향에서 약간의 기울기를 마련되는 바, 상기 왕복운동자(2)의 몸체 안에 설치되는 이동운동자(3)의 몸체 안쪽 양측에 한 쌍의 랙크(36), (36)가 형성되고 그 중앙에는 외주면의 일측 부위에만 돌출잇빨(41)이 형성된 피니언(4)이 고정위치에서 회전하도록 설치된다. 그리고 상기한 이동운동자(3)의 몸체에는 랙크(36)의 오목잇빨(31)의 이 끝높이와 비슷한 높이에 미끄럼면(51)을 갖는 제1미끄럼부재(5), (5)가 랙크(36), (36)의 오목잇빨(31)이 운동하게 되는 운동평면과는 별도의 운동평면에 마련되고, 이 미끄럼면(51), (51)의 양 끝에는 요홈(32), (35)이 형성되어 있다.

한편, 피니언(4)엔 상기 미끄럼면(51), (51)과 미끄럼접촉하게 되는 돌출미끄럼만곡면 및 정상미끄럼만곡면(61), (64)을 갖는 제2미끄럼부재(6)가 마련되어 피니언(4)의 돌출잇빨(41)이 운동하게 되는 운동평면과는 별도의 운동평면이며 제 1미끄럼 부재(5), (5)의 미끄럼면(51), (51)과는 같은 운동평면에 위치되는데, 돌출미끄럼만곡면(61)은 피니언(4)의 돌출잇빨(41)이 형성된 부위의 반대편에 마련되고 정상미끄럼만곡면(64)은 피니언(4)의 돌출잇빨(41)의 형성된 부위와 같은 방향에 마련된다. 단 여기서는 설명의 편의상 미끄럼면(51), (51)은 평면으로 하고 정상 및 돌출미끄럼만곡면(64), (61)은 일정의 원주율을 가진 원호상인 것으로 한다. 이때 정상미끄럼만곡면(64)과 돌출미끄럼만곡면(61)은 피니언(4)의 회전중심(O)에 대하여 동심원을 이루게되며, 돌출미그럼만곡면(61)의 양끝에는 돌출모서리(62), (63)가 형셩된다.

또한, 돌출미끄럼만곡면(61)의 중간정도 위치와 이동운동자(3) 상,하부의 내측중간 정도 위치에 이동돌기(45), (37)가 각각 마련되는데, 피니언(4)의 돌출잇빨(41)이 소속된 운동평면과 또는 미끄럼면(51)과 미끄럼만곡면(61), (64)이 소속된 운동평면과도 다른 별도의 운동평면에 마련되며, 피니언(4)의 일측에 부착된 이동돌기(45)가 회전하면서 이동운동자(3)에 부착된 이동돌기(37)를 밀어 이동운동자(3)를 좌우로 이동되게한다.

상기한 각 요소들을 좀더 상세히 설명하면, 싱기한 피니언(4)의 돌출잇빨(41)의 형성범위는 일측랙크(36)에 치합되었던 피니언(4)의 그 회전방향에 대하여 마지막 돌출잇빨(43)이 랙크의 마지막 오목잇빨(33)로부터 벗어나는 순간 첫번째 돌출잇빨(42)이 타측랙크의 첫번째 오목잇빨(34)과 치합개시되게 하는 범위이다. 그리고 피니언(4)상의 이동돌기(45)와 이동운동자(3) 상의 이동돌기(37)는 위와 같은 순간에 서로 접촉을 개시하면서 이동운동자(3)를 밀기 시작하는 위치에 마련된다. 또한 같은 순간에 돌출미끄럼만곡면(61)은 이동운동자(3) 상의 일측미끄럼면(51)과외 미끄럼접촉을 끝내고 동시에 일측의 돌출모서리(62)가 일측요홈(32)속으로 미끄러져 들어가기 시작하고 동시에 타측돌출모서리(63)는 타측요홈(35)속에서 미끄러져 나오기시작하도록 각 요소의 위치가 정해진다.

한편, 상기한 이동운동자(3) 상의 미끄럼면(51), (51)은 왕복운동자(2)의 왕복운동 매1행정에 걸쳐 일측미끄럼면(5l)이 피니언(4)의 돌출미끄럼만곡면(61)과 꾸준히 접촉햐는 동안 타측미끄럼면(51)은 정상미끄럼만곡면(64)과 꾸준히 미끄럼접촉을 하도록 마련된다. 따라서, 양측미끄럼면(51), (51)간의 간격(W)은 정상미끄럼만곡면(64)의 반경과 돌출미끄럼만곡면(61)의 반경을 합한 거리(D)와 같은 간격이며, 이동운동자(3)가이동운동가이드(22)를 따라 이동하는 거리는 돌출미끄럼만곡면(61)의 반경에서 정상미끄럼만곡면(64)의 반경을 뺀 값이 된다. 따라서, 양측 랙크(36), (36)는 그 양측 오목잇빨(31), (31)의 핏치선 간의 간격이 피니언돌출잇빨(41)의 핏치원의 직경에 이동운동자(3)의 이동거리릍 합한 거리와 같아지도록 형성된다. 여기서 참고로 미리 말해 두고자 하는 바, 이 뒤에 본 회전-왕복운동 변환장치의 감,가속수단의 하나로 치형변형을 설명할 때는 상기의 피니언돌출잇빨(41) 및 랙크오목잇빨(31)을 각각 피니언 감,가속 돌출잇빨 및 랙크 감, 가속 오목잇빨의 치형변형된 잇일과 피니언정상돌출잇빨(411) 및 랙크정상오목잇빨(311)의 치형변형되지 않는 잇빨로 구분되는데, 상기의 피니언돌출잇빨(41) 및 랙크오목잇빨(31)은 아직 구분되지 않은 상태로서 치형변형되지 않은 정상돌출잇빨 및 정상오목잇빨(411), (311)에 해당하는 정상적인 잇빨이다. 그리고 랙크(36)의 오목잇빨(31)의 수와 피니언(4)의 돌출잇빨(41)의 수는 같다. 또한, 돌출미끄럼만곡면(61)의 방향으로 중간 정도 위치에 있는 피니언(4) 상의 이동돌기(45)가 피니언(4)의 회전중심으로부터 먼 위치에 놓일수록 그 회전반경이 커지므로 이동운동자(3)의 이동속도가 빨라지는 바, 다만 여기서는 설명의 편의상 피니언(4)의 이동돌기(45)를 핏치원의 반경과 비슷한 반경거리에 놓았으며, 마찬가지로 상기한 바 있는 이동운동자(3)상의 이동돌기(37) 설치높이나 피니언(4) 상의 미끄럼만곡면(61), (64)의 높이 등도 설명의 편의상 임의로 정하였다.

한편, 마지막 돌출잇빨(43)이 마지막 오목잇빨(33)을 빠져 나오는 순간에 왕복운동자(2) 및 이동운동자(3)와 함께 랙크(5)도 하향운동을 개시하므로 잇빨간의 간섭을 피하려면 마지막 돌출잇빨(43)은 마지막 오목잇빨(33)을 완전히 빠져나와 있어야 하기 때문에, 마지막 돌출잇빨(43)의 형상 홈은 마지막 오목잇빨(33)의 형상은 변형되어 있다. 다시 설명하면, 정상적인 돌출잇빨(41)이 정상적인 오목잇빨(31)을 빠져나올때는 오목잇빨의 앞면, 즉 피니언의 회전방향 쪽에 있는 잇빨면의 이뿌리와 돌출잇빨의 앞면의 이끝이 최종적으로 접촉했다가 접촉을 끝내게 되고 이때는 돌출잇빨(41)이 오목잇빨(31)속에 삽입되어 있는 상태인데, 만약 마지막 접촉잇빨들(33), (43)도 이들 정상적인 잇빨(31), (41)들처럼 접촉한다고 가정하는 경우엔 첫번째 돌출잇빨(42)과 첫번째 오목잇빨(34)이 접촉개시하게 되면 왕복운동자(2)가 순간적으로 하향운동을 개시하기 때문에 아직 서로 삽입된 상태에 있는 마지막 잇빨(33), (43)과 접촉개시 상태에있는 첫번째잇빨(42), (34)들은 상호 간섭을 일으켜 파괴될 것이다.

따라서 마지막 돌출잇빨(43)의 접촉면을 혹은 마지막 오목잇빨(33)의 접촉면도 함께 변형시켜서, 마지막돌출잇빨(43)의 앞면의 이끝과 마지막 오목잇빨(33)의 앞면의 이끝이 최종적으로 접촉하도록 하여 그들이 접촉을 끝내는 순간에 마지막 돌출잇빨(43)이 마지막 오목잇빨(33)을 완전히 빠져나오도록 해야 한다. 그러면, 마지막 돌출잇빨(43)의 높이가 조금 낮아지게 되므로, 왕복운동자(2)가 동력원이 되었을 경우를 감안하여 마지막 오목잇빨(33)의 뒷면을, 마지막 돌출잇빨(43)이 진입할 때 간섭을 일으키지 않을 만큼 높히는 것이 바람직하다.

또 한편, 첫번째 돌출잇빨(42) 및 첫번째 오목잇빨(34)도, 그들이 서로 접촉을 개시하는 순간부터 이동운동자(3)가 이동돌기들(37), (45)의 접촉에 의해 이동을 개시하므로, 그것에 맞춰 접촉면들이 변형된다. 또한, 첫번째 돌출잇빨(42)이 첫번째 오목잇빨(34)속으로 진입할 때 첫번째 오목잇빨(34)의 뒷면과 간섭을 일으키는 것을 피하기 위하여 잇빨의 높이 등이 조정되면 좋고, 도시된 바와 같이 첫번째 오목잇빨(34)의 앞면은 첫번째 돌출잇빨(42)과의 접촉개시시 접촉이 불안한 것을 보완하기 위해 높이를 높히는 것이 바람직하다. 만약 첫번째 접촉잇빨들(42), (34)의 접촉불안을 더욱 보완하고자 할 때에는 제4도에 도시한 바와 같이 계단잇빨(36a), (46)을 각각 이동운동자(3)와 피니언(4) 상에 설치하면 좋다. 이 계단잇빨(36a), (46)은 각각 2계단 이상의 것을 설치할 수도 있는데 그럴 땐 계단 간의 거리는 구애받지 않는다. 이상의 설명에서 이동운동자(3) 상에 설치되는 모든 요소들은 평면도 상에서 보아 양측 랙크(36), (36)의 중심에 대하여 점대칭의 위치에 있고 또 점대칭의 형상을 갖게 된다.

이와 같이 구성되어 있는 본 발명에 따른 회전-왕복운동 변환장치의 작동상태를 설명하면, 일정한 위치에서 회전하는 피니언(4)이 왕복운동자(2)의 몸체 안쪽의 양측 랙크(36), (36)와 번갈아 치합함으로써 왕복운동자(2)가 위치가 고정되어 있는 왕복운동가이드(1), (1)를 따라 일정한 행정거리를 왕복운동하게 되는 바, 이를 왕복운동자(2)가 상향운동을 하는 행정의 중간상태에서부터 순서대로 구분하여 설명하면, 왕복운동자(2)의 상향운동행정의 중간 상태에서는 피니언(4)의 돌출잇빨(41)이 오른쪽 랙크(36)와 치합함으로써 왕복운동자(2)를 상승시키게 되는데 같은 운동평면에 속해 있는 왼쪽 랙크(36)는 피니언(4)의 돌출잇빨(41)이형성되어 있지 않은 부위와 마주하게 되므로 따라서 상기 피니언(4)과 랙크(36)의 치합이 간섭받지 않으며, 제1미끄럼부재(5)와 제2미끄럼부재(6)가 운동하게 되는 별도의 운동평면에서는 이동운동자(3) 상에 마련된 양측미끄럼면(51), (51)중 왼쪽미끄럼면(51)이 피니언(4)의 돌출미끄럼만곡면(61)과 미끄럼접촉을 하고, 이와 동시에 오른쪽미끄럼면(51)도 피니언(4)에서 돌출미끄럼만곡면(61)의 반대편에 있는 정상미끄럼만곡면(64)과 미끄럼접촉을 하면서 이동운동자(3)가 왼쪽으로 이동된 상태를 유지하도록 하여 오른쪽 랙크(36)와 피니언돌출잇빨(41)의 치합상태를 확고하게 유지시켜 주는 바, 이와같은 미끄럼면들(51), (61), (64)의 미끄럼접촉 상태는 왕복운동자(2)의 상향운동이 끝날 때까지 계속된다.

이제, 피니언(4)의 반시계방향 회전이 더 진행하여 제1도에 도시된 바와 같이 왕복운동자(2)가 하강운동을 하기 직전인 상태에 오면, 마지막 돌출잇빨(43)이 마지막 오목잇빨(33)을 빠져 나오고 있는 중이고, 첫번째 돌출잇빨(42)은 첫번째 오목잇빨(34)속으로 진입하고 있는 중이며, 일측돌출모서리(62)는 일측 요홈(32)에 가깝게, 그리고 피니언(4)의 이동돌기(45)는 이동운동자(3)의 아랫쪽 이동돌기(37)에 가깝게 각각 접근하게 되고 타측돌출모서리(63)는 타측요홈(35)속으로 진입을 거의 완료하기 직전이 된다.

그리고, 피니언(4)의 반시계방향으로의 회전이 더욱 진행하여, 왕복운동자(2)의 상승운동이 끝남과 동시에 하강운동이 개시되는 순간에 오면, 제2a도에 도시된 바와 같이, 마지막 돌출잇빨(43)은 마지막 오목잇빨(33)을 완전히 벗어나게 되고, 첫번째 돌출잇빨(42)과 첫번째 오목잇빨(34) 그리고 피니언(4)의 이동돌기(45)와 이동운동자(3)의 아랫쪽 이동돌기(37)가 각각 접촉을 개시함으로써 이동운동자(3)는 하강운동과 오른쪽 방향으로의 이동운동을 동시에 개시하게 되며, 피니언(4)에 설치된 제2미끄럼부재(6)의 돌출미끄럼만곡면(61)은 이동운동자(3)에 설치된 제1미끄럼부재(5)의 왼쪽미끄럼면(51)과의 미끄럼접촉을 끝내면서 돌출모서리(62)가 요홈(32)속으로 진입을 개시하게 되고, 제1미끄럼부재(5)의 오른쪽미끄럼면(51)도 제2미끄럼부재(6)의 정상미끄럼만곡면(64)과의 미끄럼접촉을 끝내며, 상기 돌출모서리(63)는 요홈(35)에 진입을 끝내고 도로 그 요홈(35)을 빠져 나오기 시작하게 된다. 이때 제4도에 도시된 바와 같이 계단잇빨(36a), (46)이 설치되어 있는 경우엔 그 계단잇빨들도 접촉을 개시함으로써, 피니언과 랙크의 첫번째 잇빨들(42), (34)의 접촉볼안 혹은 잇빨의 손상을 방지하게 된다. 이어 피니언(4)의 회전이 더 진행하여 이동운동자(3)가 오른쪽 방향으로의 이동운동이 끝나는 순간에 오면, 제2b도에 도시된 바와 같이 이동운동자(3)의 오른쪽 방향으로의 이동이 끝나서 피니언(4)의 왼쪽에선 첫번째 돌출잇빨(42)이 첫번째 오목잇빨(34)에 거의 진입을 끝낸 상태가 되고 동시에, 제1미끄럼부재(5)의 미끄럼면(51)이 피니언(4)에 설치된 제2미끄럼부재(6)의 정상미끄럼만곡면(64)과 미끄럼접촉을 개시한다. 이때 이동돌기들(45), (37)간의 접촉에 의한 이동운동자(3)의 오른쪽 방향으로의 이동은 완료되고 동시에 피니언(4)의 오른쪽에선 돌출미끄럼면(61)이 제1미끄럼부재(5)의 미끄럼면(51)과 미끄럼접촉을 개시하게 된다.

그 뒤 피니언(4)이 회전을 계속하면서 왼쪽의 랙크(36)와의 차합을 계속하여 왕복운동자(2)의 하강운동이 계속되는데, 그 동안 이동운동자(3)상의 왼쪽미끄럼면(51)은 피니언(4)의 정상미끄럼만곡면(64)과 미끄럼접촉하고 오른쪽미끄럼면(51)은 돌출미끄럼만곡면(61)과 미끄럼접촉하여서 이동운동자(3)의 이동된 위치를 유지시켜 줌으로써 상기 피니언(4)과 왼쪽 랙크(36)과의 치합을 확고히 유지시켜 주게 된다. 그리하여 왕복운동자(2)가 하강운동을 끝내기 직전, 즉 하사점직전까지 접근하게 되면, 전기한 바와 같은 이동운동자(3)의 이동운동이 이번엔 좌측으로 이루어지면서 그에 따르는 작동이 순차적으로 이루어지는 바, 상기한 왕복운동자(2)는 다시 상승운동을 하게 되며, 그 후 왕복운동자(2)가 상사점에 접근하게 되면 다시 상기한 바와같은 작동에 의해 왕북운동자(2)는 또 다시 하강하게 된다.

이와 같이 하여 왕복운동자(2)는 피니언(4)의 회전에 의해 일정한 행정거리를 두고 왕복운동을 하게 되는것이다.

이상의 실시예에서는 이동운동자(3)의 위치변동수단과 위치유지수단으로서 이동돌기(45), (37), 미끄럼면(51), (51)과 요홈(32), (35)을 가진 제 1미끄럼부재(5), 정상미끄럼만곡면(64)과 돌출미끄럼만곡면(61) 그리고 돌출모서리(62), (63)를 가진 제2미끄럼부재(6)를 이용하였으나 이것은 하나의 예에 불과한 것인 바, 제3도에 도시된 것에 의해 그 다른 예를 하나 더 설명하면 다음과 같다.

제3도에 도시된 것은 피니언에 마련된 제2미끄럼부재(6)의 변형으로서, 돌출모서리가 없어지고 정상미끄럼만곡면(64)과 돌출미끄럼만곡면(61)의 양측 연결부위가 각각 6d 및 6e를 중심으로 하는 두개씩위 원호(6a6b와 6c6d), (6f6g와 6g6h)로 연결되어 있는데, 이들을 각각 이동미끄럼만곡면(65), (66)이라 부르기로 한다.

좀더 상세히 설명하면, 6a와 6f는 돌출미끄럼만곡면(61)의 끝점이고 6c와 6h는 정상미끄럼만곡면(64)의 끝점으로서, 직선 6a6h와 6c6f는 피니언의 회전중심(O)을 통과하며 길이는 각각 제1미끄럼부재(5)의 미끄럼면(51), (51)간의 거리(D)와 같다. 직선 6a6h와 6c6f 상에 "직선 6a6d+직선 6d6e=직선 6c6e"가 되게 각각 6d점과 6e점을 잡은 뒤, 6d를 중심으로 하여 원호 6a6b 및 6g6h를 그리고 또 6e를 중심으로 하여 원효6b6c 및 6f6g를 그려서 6b-6d-6e-6g가 일직선이 되게 하면, 6a6b 및 696h는 6d점을 순간중심으로 하면서 양측미끄럼면(51), (51)과 미끄럼접촉을 하는 제2미끄럼부재(6)의 새로운 미끄럼만곡면이 되고 또한 원호6b6c 및 6f6g는 6e점을 순간중심으로 하면서 양측미끄럼면(51), (51)과 미끄럼접촉하는 제2미끄럼부재(6)의 새로운 미끄럼만곡면이 된다. 이리하여 상기 일측의 이동미끄럼만곡면 6a-6b-6c(65)와 타측의 이동미끄럼만곡면 6f-6g-6h(66)가 제1미끄럼부재(5)의 양측미끄럼면(51), (51)과 각각 미끄럼접촉을 하는 동안 이동운동자가 이동운동을 하게 되는데, 그 작동을 순서대로 간략하게 설명하면 다음과 같다.

제3도에 도시된 상태는 좌측미끄럼면(51)이 반경이 큰 돌출미끄럼만곡면(61)과 접촉하고 있어서 제1미끄럼부재(5), (5) 혹은 이동운동자가 좌측으로 이동되어 있는 상태이다. 이 상태에서 피니언 혹은 제2미끄럼부재(6)가 시계방향으로 회전하여, 좌, 우측 이동미끄럼만곡면(65), (66)이 각각 양측미끄럼면(51), (51)과 지속적으로 접촉하는 동안 제1미끄럼부재(5), (5) 혹은 이동운동자는 우측으로 이동하게 되고, 6c점과 6f점이 각각 양측미끄럼면(51), (51)과 접촉하는 순간이 되연 이동운동자의 이동이 완로됨과 동시에 또한 우측미끄럼면(51)이 반경이 큰 돌출미끄럼면(61)과 접촉하기 시작하므로 이동운동자의 우측으로 이동된 상태가 유지되계된다.

상기의 예와 같이 제2미끄럼부재(6)를 변형해서 사용하면 피니언과 이동운동자 상의 이동돌기와 제1미끄럼부재(5), (5) 상의 양측 요홈(32), (35) 및 제2미끄럼부재(6) 상의 돌출모서리들이 없어지고, 제3도에 도시된 바의 6a-6b-6c(65)와 6f-6g-6h(66)의 이동미끄럼만곡면이 요홈이 없어진 제1미끄럼부재(5)와 함께 이동운동자 위치변동수단이 되고, 돌출미끄럼만곡면 6a6f(61) 및 정상미끄럼만곡면 6c6h(64)가 역시 제1미끄럼부재(5)와 함께 이동운동자 위치유지수단이 되게 된다.

그리고 설명의 편의상 이상에서는 이동미끄럼만곡면(65), (66)이 원호로 연결된 것을 예로 들었으나, 원호로 연결된 것이 아닌 것도 가능한데 간략히 설명하면 다음과 같다. 좌우측 이동미끄럼만곡면(65), (66)이, 각각 정상 혹은 돌출미끄럼만곡면(64), (61)과의 연결점 6a,6c,6f,6h에서 정상 혹은 돌출미끄럼만곡면(64), (61)과 피니언회전중심(O)을 통과하는 공통법선을 가지면서 연결될 수 있고, 또한 양측미끄럼면(51), (51)과 상기한 접촉점 간의 거리 D를 지키면서 지속적으로 접촉할 수 있도록 부드럽고 점진적인 또는 변곡점이 없는 곡율변화를 가진 미끄럼만곡면으로 이루어져 있으면 가능하다.

한편, 상술한 바의 본 발명에 따르는 회전-왕복운도 변환장치의 실시예는, 상기한 마지막 접촉잇빨(43), (33)과 첫번째 접촉잇빨(42), (34)들이 접촉하는 구간을 제외한 행정구간에서 왕복운동자(2)가 일정속도로 운동하는 것이 되며, 또한 상,하사점에서 순간적으로 그 운동방향과 운동속도를 반전하게 되므로, 통상적으로 보아 상,하사점에서 왕복운동체(왕복운동자, 피스톤, 기타)의 관성에 의한 심한 충격이 예상된다.

따라서, 왕복운동체의 무게가 충분히 가볍고 그 운동속도가 충분히 느리며, 또는 랙크(36)와 피니언 잇빨(41) 혹은 피니언(4)등이 어느정도 변형과 복원성이 좋은 탄성재질로 만들어지거나, 또는 왕복운동자(2)의 왕복운동이 어느정도 정숙하지 않아도 좋은 등의 특수한 경우가 아닌 일반적인 경우에는 상기한 왕복운동체의 관성충격에 대하여 대책이 마련될 필요가 있다.

특히, 내연기관에서와 같이 상당한 무게를 가진 왕복운동물체가 고속왕복운동을 하는 경우에는 더욱 왕복운동체의 관성충격에 대한 대책이 요구되는 바, 이에 전술한 회전-왕복운동 변환장치에 운동체(왕복운동자, 피니언)에 대한 감,가속수단을 마련할 필요가 있다.

이를 위한 한 예로서, 피니언 돌출잇빨(41)과 랙크오목잇빨(31)을 치형변형하여 운동체의 운동속도를 감,가속시키는, 치형변형에 의한 감,가속수단의 한 예를 설명하면 다음과 같은데, 여기서의 치형변형은 제1도에서의 마지막잇빨 및 첫번째 접촉잇빨(43), (33), (42), (34)의 치형변형과는 다른 것이다.

우선, 감,가속수단의 한 예인 치형변형에 의한 감,가속수단에 있어서 그 치형변형의 기본원리부터 설명하는 바, 제5도에는 인볼류트곡선에 의한 랙크-피니언 기구의 보편화 된 기본원리도를 이용하여 치형변형의 한가지 예를 설명하는 기본원리도가 도시되어 있다.

곡선 1a-1c는 피니언(4)의 정상잇빨인 인보류트치의 치면을 나타내는 인볼류트곡선이고, 1d는 랙크(36)의 잇탈면을 나타내는 곡율이 없는 평면이며, 곡선 1a-lb는 1d를 감속시키기 위하여 치형변형된 피니언 잇빨을 나타내는 곡선이다.

원래는 피니언(4)이 반시계방향의 회전을 진행하면서 인볼류트곡선 1a-1c와 1d가 접촉하면, 그 접촉점(1k)에 세우는 공통 법선(li-lk)온 항상 핏치점(P)을 통과하여 기초원(1f)에 1i 점에서 접하게 되고 따라서 랙크(36)는 일정한 속도를 유지하면서 오른쪽 방향으로 운동하게 되지만, 이 정상적인 치형곡선 1a-1c와 랙크의 잇빨면 1d를 적절한 방법으로 변형시키면 랙크(1d)의 운동이 감속 혹은 가속되는데, 여기서는 설명의 복잡성을 피하기 위하여 피니언(4)의 치형곡선(la-1c)의 곡율만 변화시키고 랙크(36)잇빨의 접촉면(1d)은 그냥 평면으로 두는 것으로 하여 설명한다.

정상적인 치형꼭선인 인볼류트곡선 1a-1c는 실이 기초원(1f)에 그 실 끝을 1a 점에 두고 감겨 있다가 신축이 없이 팽팽한 상태를 유지하면서 플어질 때 그 실 끝이 그리는 궤적인데, 여기서는 이 풀어지는 실이 그 풀어진 실의 길이에 대하여 일저율로 수축한다고 가정해 보자. 물론 여기서의 일정울이란 선적인 변화율(a linearly contradting or elongating rate) 2차곡선적인 변화율(a quadratic rate)등 그의 여러가지가 있을 것이다. 그러면, 실의 끝이 그리는 궤적은 인볼류트곡선 1a-1c에 비해 차츰 부드럽게 곡율이 커져서 곡선 1a-1b와 같이 변형된다. 이 변형된 곡선 1a-1b와 1d가 접촉하게 되면, 피니언(4)의 회전위치가 인볼류트곡선 1a-1d와 똑같은 위치일 때 1d는 1e 위치에서 곡선 1a-1b와 접촉하게 되고, 그 접촉점(1m)에서 세우는 공통뱁선은 피니언의 회전중심(0)과 핏치점(P)를 이은 직선상의 1_p점을 통과하여 반경 1i-0와 1j점에서 만난다. 따라서 변형된 곡선 1a-1b에 의해 1d의 진행은 1e 위치로 늦어졌고 그때 1d의 순간속도는, 접촉점에 세운 공통법선이 OP 직선을 통과하는 점에서 회전중심(O)까지의 거리에 비례하므로, 01_p/0P의 비로 느려져 있다. 1d와 변형곡선 1a-1b가 처음에 1a점에서 접촉하기 시작해서 그 접촉점이 1m이 될때까지 수많은 접촉점이 발생하는데 그 수많은 접촉점에서 세우는 공통법선들이 OP 직선과 만나는 점은 P점에서 출발하여 차츰 1점으로 이동해 가며, 따라서 1d의 순간속도가 차츰 느려지므로 1d는 변형곡선 1a-1b에 의해 차츰 감속하게 되는 것이다.

이번엔 반대로 풀어지는 실이 그 풀어진 길이에 대해 일정율(in a linear or in a quadratic rate oretcs.)로 늘어난다고 가정해 보자. 그러면 실끝의 궤적에 의해 만들어지는 변형곡선은 1d를 차츰 가속할 것이다. 따라서 치형변형에 의해서 랙크(36)의 감속 혹은 가속에 가능하다는 것을 알 수 있다.

이상에서, 치형변형의 한 예로서 랙크(36)의 치면(1d)이 평면을 이루고 있는 비교적 간단한 인볼류트치차의 랙크-피니언기구를 예로 들어 설명했지만, 그 외에도 피니언의 치형이나 랙크의 치면도 다같이 곡면으로 이루어진 싸이크로이드 치차의 랙크-피니언기구의 치형이나 또는 기타 일반화되지 않은 여러가지 기본치형을 변형해도 되므로 랙크의 감, 가속을 위한 치형변형의 형태는 다양할 것이다.

제5도에 도시된 치형변형의 원리도에 입각하여 왕복운동자(운동체)의 운동속도를 감,가속시키기 위한 예를 좀더 구체적인 모습으로 제6도에 도시하였는 바, 역시 피니언 잇빨면의 곡율만 변화시키면서 랙크(36)의 잇빨면은 그대로 평면으로 하였는데, 이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 랙크(36)의 속도를 일정속도로 유지시커 주는 변형되지 않은 피니언 돌출잇빨을 정상돌출잇빨(41a)이라 부르고, 이것과 집촉하는 랙크(36)의 잇빨을 정상오목잇빨(31a)이라고 부르자. 피니언(4)이 반시계방향으로 회전한다고하면, 그림에서 첫번째 변형잇빨(2bb)은 랙크(36)와 접촉을 끝내는 순간에 있고, 두번째 변형잇빨(2nn)은 랙크(36)와 접촉을 개시하는 순간에 있다. 그리고 점선으로 그려진 잇빨(2aa)은 2f를 기초원으로 하여 만들어진 가상적인 인볼류트치이며 피니언(4)와 가상적인 정상돌출잇빨(41a)이다.

첫번째 변형잇빨(2bb)부터 설명하면, 2a-2b는 제5도에세 설명한 바와 유사한 방법에 의해 연볼류토곡선 2a-2c를 기본으로 하여 변형된 곡선으로서 랙크(36)를 감속시키는 곡선이다.

점선에 의해 가상으로 그려진 정상잇빨(2aa)의 인볼류트곡선 2a-2c가 랙크(36)의 가상적인 치면 2d와 2a 점에서 접촉개시할 때의 2d의 진행위치는, 변형곡선 2a-2b가 랙크(36)의 치면 2e와 2a 점에서 접촉개시하는 순간의 2e의 진행위치와 같다. 그리고 변형곡선 2a-2b가 2e와 접촉개시하는 순간, 그 접촉점에 세운공통 법선도 핏치점(P)을 통과하여 2e는 정상돌출잇빨(2aa), (41a)이 랙크와 접촉할 때와 똑같은 순간속도를 가진다. 그후 피니언의 회전이 진행하면서 변형된 치형(2a-2b)에 의해 2e의 진행속도가 차츰 감속하여,도시되어 있는 바와 같이 첫번째 변형잇빨(2bb)()1 랙크(36)와 접촉을 끝대는 순간이 되면 랙크의 진행은 2d와 2e의 위치 차이만큼 늣어지고 2a-2b와 2e의 접점(2b)에 세운 공통법선은 OP 직선상의 2P점을 통과한다.

이를 부언하면, 가상의 인볼류트곡선 2a-2c는 가상의 2d와 접촉하면서 그 접속점에 세우는 공통뱁선이항상 핏치점(P)을 통과하게 하여 2d의 진행을 일정속도로 유지시켜 주는데 반하여, 변형곡선 2a-2b는 2e와 접속하면서 그 접촉점에 세우는 공통법선과 OP 직선의 교점이 P점에서 시작하여 점진적으로 부드럽게 피니언(4)의 회전중심(O)방향으로 이동하게 하여 2e 또는 랙크(36)의 진행속도를 차츰 감속시킨다.

한편, 변형잇빨(2bb)의 뒷면(2g-2k)에서는, 앞면(2a-2b)이 2e와 접촉을 개시하는 것과 동시의 순간에 2k 점에서 랙크(36)와의 접촉을 개시하여 지속적인 접촉을 계속하다가, 앞면(2a-2b)이 2b 점에서 2e와의 접촉을 끝내는 순간에 2g 점이 최종적으로 랙크(36)와 접촉하면서 랙크(36)와의 접촉을 끝내게 되는데, 이때 변형잇빨(2bb)의 앞뒷면(2a-2b), (2g-2k)에저 동시에 발생하는 두개의 접촉점에 각각 세우는 공통법선들은 항상 OP 직선 상에서 서로 같은 점을 통과하며 그 점은 점진적으로 피니언(4)의 회전중심(O)쪽으로 이동해 간다.

따라서, 변형잇빨(2bb)이 랙크(36)와 접촉을 끝내는 순간 그 앞뒷면의 접촉점(2b), (29)에 세운 두개의 공통법선은 도시한 바처럼 OP 직선 상의 동일점인 2p를 통과한다.

따라서, 변형잇빨(2bb)의 뒷면(2g-2k)의 최종접촉점(2g)은 가상의 인볼류트치면(2h-2l)의 최종접촉점(2h)보다 피니언(4)의 회전중심(O)에 가깝게 위치하게 되고, 변형잇빨(2bb)뒷면(2g-2k)에 이어지는 피니언잇빨밑면(2y)도 정상돌출잇빨(41a)의 밑면(2x)보다 피니언(4)의 회전중심(O)방향으로 전진하게 된다. 또 변형잇빨(2bb)뒷면(2g-2k)과 접촉하는 랙크의 치면도 높이가 높아지므로, 그 이끝(2v)도 피니언의 정상잇빨(41a)과 접촉하는 정상적인 랙크잇빨(31a)의 이끝(2v)보다 도시한 바와 같이 피니언의 회전중심(O)방향으로 전진하게 되며, 또한 변형잇빨뒷면(2g-2k)의 곡율이 인볼류트곡선(2h-2l)보다 굽음이 완만해진다.

두번째 변형잇빨(2㎜)에 대한 설명도 첫번째 변형잇빨의 설명과 거의 같으므로 간단히 설명하면 다음과같다.

두번째 변형잇빨(2nn)의 치형변형의 기본이 되는 가상의 인볼류트치(2㎜)는 2p점을 핏치점으로 하고 있고 따라서 공통법선 2b-2p에 점하는 원 2ff를 기초원으로 하고 있다.

그리고 변형곡선 2m-2n은 역시 설명의 편의상 가상의 인보류트곡선 2m-2q의 접촉개시점에서부터 시작하여 변형되어 있는 바, 변형곡선(2m-2n), (2s-2t)이 랙크와 최초로 접촉할 때 그 접촉점(2m), (2t)에 세운공통법선들은 OP 직선 상의 동일점 2p를 통과하므로 두번째의 변형잇빨(2nn)이 랙크(36)와 접촉개시할 때의 랙크(36)의 순간속도는 피니언(4)의 첫번째 변형잇빨(2bb)이 랙크(36)와의 접촉을 끝내는 순간의 랙크의 순간속도와 같아지게 되어 있다. 그리하여 변형곡선(2m-2n), (2s-2t)이 랙크(36)와의 접속을 계속하는 동안 그 접촉점에 세우는 공통법선은 OP 직선 상의 같은 점을 통과하게 되고, 그 통과점은 2p에서부터 시작하여 차츰 피니언(4)의 회전중심(O)방향으로 점진적으로 부드럽게 이동하면서 랙크(36)는 계속 감속한다. 물론, 이때 공통법선들이 OP 직선을 통과하는 점의 이동이, 2p 점을 전후해서도 점진적인 이동이 되도록 변형잇빨(2bb)(2nn)의 치형변형이 연속적으로 부드럽게 연결되어 있다.

한편, 변형잇빨(2nn)의 뒷면(2s-2t)은 역시 인볼류트곡선(2r-2u)보다 곡율이 완만하고, 그뒷면(2s-2t)의 최종접촉점(2s)도 역시 인볼류트곡선(2r-2u)의 최종접촉점(2r)보다 피니언의 회전중심(O)쪽으로 전진해 있다. 따라서, 두번째 변형잇빨(2㎜)뒷면(2s-2t)과 접촉하는 랙크의 잇빨면은 또다시 앞면(2m-2n)이 접촉하는 랙크잇빨면의 높이(2v)보다 더욱 높아지며, 또한 피니언(4)의 두번째 변형잇빨(2nn)의 뒷면(2s-2t)에 이어지는 밑면(2z)도 첫번째 변형잇빨(2bb)때의 그것(2y)보다 더욱 회전중심(O)방향으로 전진해있다.

다시 말해서, 치형변형에 의해 랙크(36)를 감속시키는 경우, 치형변형된 피니언(4)의 잇빨(2bb)(2nn)과 이와 접촉하는 랙크(36)의 잇빨들은 접촉하게 되는 순서대로 차츰 피니언의 회전중심(O)방향으로 전진하여 설치되며, 동시에 그들 접촉점에서 세우는 공통법선들이 OP 직선을 통과하는 점도 차츰 피니언회전중심(O)방향으로 전진하게 된다.

그리고, 이상의 설명에선 편의상 첫번째 변형잇빨(2bb)이 접촉을 끝내는 순간에 두번째 변형잇빨(2nn)이 접촉을 개시하는 것으로 하여 예를 들었으나, 첫번째 변형잇빨(2bb)이 접촉을 끝내기 이전에 두번째 변형잇빨(2nn)이 접촉을 개시하도록 해도 무방할 것이다. 다만 이때는, 두개의 변형잇빨(2bb)(2nn)이 동시에 접촉하는 구간에서 항상 네개의 접촉점이 동시에 발생하는데, 그 네개의 접촉점에 각각 세우는 공통법선이항상 OP 직선 상의 같은 점을 통과하도록 치형변형된다.

이상과 같이하여, 치형변형에 의한 랙크(36)의 감속이 계속적으로 이뤄진다.

한편, 치형변형에 의해 랙크(36)를 가속시크는 경우 제5도로서 설명한 기본원리에 의해 치형변형을 하면 되는데, 더욱 간단히 설명하면, 상기의 랙크(36)를 감속시키는 치형변형의 설명을 대체적으로 반대로 생각하면 된다.

예를 들어, 제6도에서의 피니언 회전방향을 반대로 바꿔 시계방향으로 회전시키면 랙크(36)는 변형잇빨(2nn), (2bb)에 의해 반대방향으로 차츰 가속되는 것이 되고, 피니언(4)의 변형잇빨도 2nn 다음에 2bb의 순으로 피니언회전중심(O)으로부터 차츰 멀리 설치되는 것이되며, 변형잇빨(2nn), (2bb)의 앞뒷면 접촉점에서 각각 세운 공통법선이 OP점을 통과하는 점도 차츰 피니언의 회전중심(O)에서 멀어지는 것이 된다. 여기서, 설명의 편의상, 제6도 및 제9도에 도시한 바와 같이, 피니언(4)의 일정방향 회전에 대하여 랙크(36)를 가속시키는 피니언(4)의 변형잇빨을 돌출감속잇빨, 랙크(36)를 감속시키는 피니언(4)변형잇빨을 돌출감속잇빨(41b), 돌출감속잇빨과 접촉하는랙크(36)의 변형잇빨을 오목가속잇빨, 돌출감속잇빨(41b)과 접촉하는 랙크(36)의 변형잇빨을 오목감속잇빨(31b)이라고 구별해서 부르면, 피니언(4)과 랙크(36)의 잇빨(41), (31)의 연결은 정상잇빨(41a), (31a) 전,후에 감속 혹은 가속잇빨을 연결하거나 가속잇빨과 감속잇빨을 곧바로 연결할 수도 있다. 다만, 그들의 접촉점에 세우는 공통법선과 OP 직선과의 교점이 OP 직선 상에서 항상 점진적으로 부드럽게 이동하도록 치형변형하면 된다.

또 제6도에 의해 설명한 것은 설명의 편의상 간단하게 평치차의 개념으로 설명했기 때문에 랙크(36)를 감,가속하는 한 수단으로서 치형변형이 피니언(4)의 원주방향을 따라서만 이루어졌으나, 피니언(4)과 랙크(36)의 잇빨(41), (31)을 헬리칼치차(Helical gear)나 단치차(Stepped gear)로 하는 경우엔 치형변형을 하면 치폭방향으로도 치형변형 및 랙크(36)의 감속 혹은 가속작용이 연속적으로 이어질 수 있을 것이다.

한편, 본 발명에 따르는 회전-왕복운동 변환장처의 랙크(36) 또는 왕복운동자(2)의 감,가속을 위한 또 하나의 수단으로서, 제9도에 예시된 바와 같이 피니언(4) 상에 미끄럼만곡면(71)을 갖는 감,가속캠(7)을 마련하되, 피니언(4)의 잇빨이 운동하게 되는 운동평면 및 미끄럼만곡면(64), (61)이 운동하게 되는 운동평면과 또는 이동돌기(45)가 운동하게 되는 운동평면과도 다른 별도의 운동평면에서 운동하도록 마련하는 한편, 이 감,가속캠(7)의 미끄럼면(71)과 미끄럼접촉을 하게 되는 미끄럼면(72a)을 갖는 제3미끄럼부재(72)를 이동운동자(3) 또는 왕복운동자(2) 상에 마련하여 왕복운동의 상,하사점 전후에서 왕복운동자(2) 또는 랙크(36)를 감, 가속토록 하는 바, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 이 감,가속캠(7)의 기본구조에 대한 원리도가 제7도에 도시되어 있는 바, 여기서는 설명의 편의상, 상기 제3미끄럼부재(72)의 미끄럼면(72a)이 왕복운동자의 왕복운동방향에 대하여, 수직이 아니어도 되지만, 수직으로 놓여 있으며 미끄럼면(72a)은, 곡면이 되어도 되지만, 곡율이 없는 평면으로 되어 있다고 가정한다. 또한 실제로는 피니언(4)이 회전하고 있고 제3미끄럼부재(72)는 왕복운동을 하고 있지만, 설명의 편의상, 피니언(4)을 고정시키고 제3미끄럼부재(72)를 회전시키는 것으로 가상하여 그 미끄럼면(72a)의 회전된 위치를 3a, 3b, 3c, 3d 등으로 표기하여 설명하기로 한다.

3a는 왕복운동자가 상사점에 왔을 때의 제3미끄럼부재(72)의 미끄럼면(72a)의 위치인데, 이 위치(3a)에서의 미끄럼면(71)과 감,가속캠의 미끄럼만곡면(71)과의 접점(3h)에 세운 공통법선(03h)은 피니언(4)의 회전중심(O)을 통과하게 되어, 제3미끄럼부재(72)의 미끄럼면(72a)이 이 위치(3a)에 왔을 때 다시말해서 왕복운동자(2)가 상사점위치에 왔을 때 왕복운동자(2)의 속도는 제로(Zero)가 된다.

이 상사점 위치에서 피니언(4)이 임의의 각도 회전하여 제3미끄럼부재(72)의 이끄럼면(72a)이 3b 또는 3e의 위치에 왔을 때 감, 가속캠의 미끄럼만곡면(71)과 정하는 접점인 3i 또는 3j에서 세운 공통법선에 피니언(4)회전중심(O)으로부터 수선을 내려 그 수선의 발을 각각 3p 및 4p라 하면, 3i-3p 및 3j-4p는 각각 3b 및 3e 위치에서의 미끄럼면(72a)의 순간운동방향을 가르키게 되고, O-3p 및 O-4p는 각각 3b 및 3e 위치에서의 미끄럼면(72a)의 순간속도크기를 나타내게 된다. 이것을 제6도와 상관시켜서 다시 설명하면, 미끄럼면(72a)의 진행방향은 랙크, (36)의 진행방향과 일치하므로 3b 및 3e 위치에서의 미끄럼면(72a)의 진행방향을 가르키는 3i-3P 및 3j-4p에 수직이면서 피니언(4)의 회전중심(O)을 통과하는 O-3p 및 O-4p 직선은 제6도에서 랙크(36)의 진행방향과 수직이면서 피니언(4)의 회전중심(O)을 통과하는 OP 직선과 일치한다. 다시 말하면, 여기서 OP 직선은 랙크(36) 또는 미끄럼부재(72)와 미끄럼면(72a)의 진행방향의 직각방향에 있는 무한원점과 피니언(4)의 회전중심(O)을 잇는 직선이다. 따라서, 3p 및 4p는 제3미끄럼부재(72)의 미끄럼면(72a)과 감,가속캠의 미끄럼만곡면(71)의 접속점에서의 공통법선이 OP 직선을 통과하는점이 되므로 O-3p 및 O-4p는 미끄럼면(72a)의 순간속도를 나타내게 되는 것은 제6도에서와 같은 이치이다.

이제, 3i점을 감,가속캠 미끄럼만곡면(71)의 3h-3kg 구간에 있는 임의의 점이라고 하고, 제3미끄럼부재미끄럼면(72a)과 감, 가속캠 미끄럼만곡면(71)이 3i 점에서 접촉할 때보다 피니언(4)을 아주 미세한 각도만큼 반시계방향으로 더 회전시켰을 때 그 접촉점에 세우는 공통법선과 OP 직선의 교점이 항상 피니언회전중심(O)으로부터 임의의 교점 3p보다 더 멀리 있는 점이 된다면 반시계방향으로 회전하는 감,가속캠 미끄럼만곡면(71)의 3h-3g 구간은 제3미끄럼부재(72)미끄럼면(72a)과의 접촉에 의해 왕복운동자를 가속시킨다.

만약 반대로 피니언(4)이 시계방향으로 일정회전속도로 회전하고 왕복운동자(2)가 동력원이라면, 왕복운동자(2)는 반대로 감속될 것이다.

한편, 3j이 감,가속캠미끄럼만곡면(71)의 3g점 이후 구간의 임의의 점이라 하고, 제2미끄럼부재미끄럼면(72a)과 감,가속캠미끄럼만곡면(71)이 3j에서 접촉할 때보다 피니언(4)을 미세한 각도만큼 반시계방향으로 더 회전시켜서 그때의 접촉점에 세우는 공통법선과 OP 직선의 교점에서 피니언(4)의 회전중심(O)까지의 거리가 입의의 교점인 4p에서의 거리보다 항상 더 가깝다면, 3g 이후 구간의 미끄럼만곡면(71)은 반시계방향으로 회전하면서 왕복운동자를 감속시킬 것이며, 만약 반대로 왕복운동자에 의해 피니언(4)이 시계방향으로 정속회진한다면 왕복운동자는 반대로 같은 구간의 미끄럼면에 의해 가속될 것이다.

그리고, 만약 도시한 바대로 3f가 피니언(4)의 정상돌출잇빨(41a)의 핏치원이며, 접촉점 3g에서의 공통법선이 이 핏치원(3f)에 접한다고 하고, 또 피니언(4)의 정상돌출잇빨(41a)과 랙크(36)의 정상오목잇빨(31a)이 치합할 때의 왕복운동자의 일정속도를 정상속도라고 부른다면, 피니언(4)이 반시계방향으로 회전할때 왕복운동자는 3h-3g 구간에 의해 정상속도까지 가속됐다가 3g-3f 구간에 의해 다시 감속하게 될 것이다.

또한, 여기서 만약 3g점 이후에 핏치원(3f)을 기초원으로 하는 인볼류트곡선 3g-3k를 연결하는 경우엔 왕복운동자는 2h-3g 구간에 의해 정상속도까지 가속된 후 3g-3k 구간에 의해 정상속도를 유지하게 될 것이다.

물론, 감,가속캠의 미끄럼만곡면(71)이 왕복운동자를 가속하는 구간인 3h-3g 구간에 연이어 왕복운동자를 감속시키는 구간인 3g-3j 구간을 연결하거나 혹은 왕복운동자를 일정속도로 유지시키는 인볼류트곡선구간인 3g-3k 구간을 연결할 때 그 연결점이 되는 접촉점 3g를 전,후해서도 각 접촉점에 세우는 공통법선이 OP 직선을 통과하는 점의 이동은 점진적으로 부드럽게 또는 미끄럼만곡면의 형성이 변곡점을 갖지 않도록 이동되도록 한다.

이제 여기서 피니언(4)의 회전에 의해 왕복운동자(2)를 가속시키는 구간의 감, 가속캠을「가속캠」, 왕복운동자(2)를 감속시키는 구간의 감, 가속캠(7)을「감속캠」이라고 부르기로 한다.

상기의 감, 가속캠(7)을 이용한 감, 가속수단은 상,하사점을 포함한 상, 하사점 전,후의 왕복운동자의 감, 가속에 접합하며, 그 감,가속캠(7)의 전, 후에는 필요에 따라 제9도에 도시된 바와 같이 치형변형에 의한 가속잇빨이나 감속잇빨(41b), (31b)을 연결한 이후에 정상잇빨(41a), (31a)을 연결할 수도 있고 곧바로 정상잇빨(41a), (31a)을 연결할 수도 있고 또는 가속잇빨과 감속잇빨(41b), (31b)만 잇달아 연결할 수도 있다.

이상의 제5, 6, 7도에서 그 기본구조가 설명된 치형변형에 의한 왕복운동자(2)의 감,가속수단과 감,가속캠(7)에 의한 왕복운동자(2)의 감,가속수단이 채용된 회전-왕복운동 변환장치의 한 실시예가 제9도에 도시되어 있는 바, 왕복운동자(2)를 포함한 모든 요소가 상사점 위치에 놓여 있고 제3미끄럼부재(72)는 왕복운동자(2)상에 마련하거나 또는 이동운동자(3)상에 마련하거나 택일하여 설치할 수 있으나 여기에서는 이동운동자(3)상에 설치하였다. 그리고 피니언(4)의 외주면에는 상기한 가속잇빨, 정상돌출잇빨(41a), 감속잇빨(41b)이 순서대로 형성되어 있고, 피니언 회전축(0)에 대해여 상기 잇빨이 형성된 부위의 반대편, 즉 도면에서 피니언 중심(0)의 하부에는 상기한 감,가속캠(7)이 마련된다.

이와 같이 치형변형과 감, 가속캠(7)에 의한 운동체의 감,가속수단이 마련된 본 발명에 따르는 회전-왕복운동 변환장치 실시예의 작동상태를, 이동운동자(3)의 오른쪽 방향으로의 이동이 가속캠이 접촉하는 동안에 완료된다고 가정하고, 제9도에 예시된 바의 상사점 위치에서부터 작동순서에 따라 차례로 설명하면 다음과같다.

상사점에서 피니언(4)과 이동운동자(3)상의 이동돌기(45), (37)가 접촉을 개시하여 이동운동자(3)의 오른쪽방향으로의 이동이 개시됨과 동시에 가속캠의 미끄럼만곡면(71)과 제3미끄럼부재(72)의 미끄럼면(72a)의 접촉에 의해 왕복운동자(2)는 성사점 위치에서의 순간적인 정지상태로부터 하강운동방향으로 가속되기 시작한다. 그리고, 가속캠의 미끌럼만곡면(71)과 제3미끄럼부재미끄럼면(72a)의 접촉이 끝나기 이전에, 혹은 가속잇빨들의 접촉이 개시되기 이전에 이동운동자(3)의 이동이 끝나게 되면, 피니언(4) 왼쪽의 제1미끄럼부재미끄럼면(51)과 제2미끄럼부재정상미끄럼만곡면(64)에 접촉개시하고, 동시에 피니언(4) 오른쪽의 제1미끄럼부재미끄럼면(51)과 제 2미끄럼부재돌츨미끄럼만곡면(61)도 접촉하게 된다. 그리고 가속캠의 미끄럼만곡면(71)과 제3미끄럼부재미끄럼면(72a)의 접촉에 의한 왕복운동자(2)의 가속에 연이어 피니언(4)과 랙크(36)의 가속잇빨들의 접촉에 의해 왕복운동자(2)의 가속이 진행된다.

그다음, 가속잇빨들의 접촉에 연이어 피니언(4)과 랙크(36)의 정상돌출잇빨(41a)과 정상오목잇빨(31a)이 접촉하면서 왕복운동자(2)의 하강운동속도는 정상속도로서 일정하게 유지하다가 감속잇빨(41b), (31b)들의 접촉이 시작되면서 다시 감속하기 시작하고 연이어 감속캠의 미끄럼만곡면(71)과 제3미끄럼부재미끄럼면(72a)의 접촉을 거쳐 하사점에 도달하면 순간적인 정지상태가 된다. 그 후에는 이동운동자(3)가 도로 왼쪽방향으로 이동을 개시함과 동시에, 가속캠에 의해서 왕복운동자(2)는 다시 상승운동을 개시하면서 상기한 작동순서대로 가속과 감속하여 다시 상사점에 도달하게 되는데, 이와 같이 반복하여 왕복운동자(2)는 일정한 행정거리를 왕복하는 운동을 계속하게 된다.

그런데, 감, 가속캠(7)과 제 3미끄럼부재(72)가 접촉하는 동안에는, 왕복운동자(2)가 감, 가속캠 미끄럼만곡면(71)과 제3미끄럼부재미끄럼면(72a)의 접촉에 의해서 감,가속캠(7)의 앞쪽(미끄럼만곡면쪽)으로만 구속되어 있고, 감,가속캠(7)의 뒷쪽으로는 구속되지 않았기 때문에, 만약 감,가속캠(7)의 뒷쪽방향으로부터 왕복운동자(2)에 불의의 외력이 작용할 경우엔 감,가속켐미끄럼만곡면(71)과 제3미끄럼면(72a)의 접촉이 끊어질 우려가 있고 회전-왕복운동 변환장치의 작동이 불가능해지거나 랙크(36)와 피니언(4)의 잇빨(41), (31)들이 엇물리면서 파손될 수 있다. 또한 외력의 작용이 없더라도 감속캠이 제3미끄럼부재(72)와 접촉하는 구간에서는 왕복운동자(2)의 상승운동이 왕복운동물체들의 관성력에 의해서만 유지되고 있고, 피니언(4)의 구동력이 일시적으로 왕복운동자에 전달되지 못하고 있다. 따라서 이를 방지 보완하기 위한 수단이 필요해지는데, 제9도에 그 수단의 한 예(38), (47)가 매우 상징적으로도시되어 있다.

감,가속캠(7)과 제3미끄럼부재(72)가 접촉하는 동안에 왕복운동자(2)에 가해져서 회전-왕복운동 변환장치의 작동을 불가능하게 하는 불의의 외력은, 감,가속캠(7)의 뒷쪽에서 가해지고 그 방향은 왕복운동자(2)운동의 관성력 작용방향과 반대되는 방향 즉, 관성력을 역진시키는 방향의 외력이므로 상기의 방지수단을「역진방지수단」이라고 부르기로 한다.

제9도에 상징적으로 도시된 역진방지수단의 한 예를 설명하면 다음과 같다.

이동운동자(3)상에 이동운동자의 양측 몸체에 그 양단이 걸쳐지는(혹은 왕복운동자의 양측 몸체에 걸쳐질 수도 있다) 오버브리지(Over-bridge)(39)를 마련하고(제9도에서 가상선으로 도시되었음) 그 중간 부위에 역진방지로울러(38)를 설치하는데, 양측 랙크(36), (36)에 대하여 그 중심에 한개 또는 양측 랙크(36), (36)의 중앙선 상이나 혹은 그 중상선 좌우에, 그리고 양측 랙크(36), (36)의 중심에 대해 점대칭되게 두개를 마련한다. 또한 로울러(38)나 오버브리지(39)의 도시된 바의 평면도상에서 보는 설치위치나 또는 그들이 소속되어 운동하게 되는 운동평면의 선택이나 혹은 그들의 모양 등은 그들이 왕복운동자(2)와 함께 왕복운동할 때 피니언(4)상의 감, 가소캠(7)이나 피니언(4)외 잇빨(41) 및 미끄럼만곡면(64)등과 상호간섭을 일으키지 않도록 적절히 조정된다.

한편, 피니언(4)상에는 피니언의 잇빨이 형성되어 있는 방향의 중간 정도 부위에 상기의 역진방지로울러(38)와 구름접촉하는 역진방지구름만곡면(48)을 갖는 역진방지캠(47)을 설치하는데, 그 역진방지구름만곡면(48)은 피니언(4)에 대한 역진방지로울러(38)의 궤적에 의해 얻어진다.

이것을 좀더 설명하면, 이동운동자(3)가 상,하왕복운동과 상,하사점에서의 좌우이동운동을 하면 역진방지로울러(38)도 함께 상,하왕복운동과 상,하사점에서의 좌우이동운동을 하면서 움직이거나, 또는 왕복운동자(2)상에 설치된 역진방지로울러(38)인 경우엔 상,하운동만 하게 되는데, 상사점 혹은 하사점을 전후해서 이 역진방지로울러(38)의 궤적을 회전하고 있는 피니언(4)에 대하여, 다시 말해서 피니언 혹은 피니언의 운동평면상에 구하면, 로울러(38)의 구름면이 지나간 궤적의 내측 곡선이 곧 피니언(4)상에 마련되는 역진방지캠(47)의 구름만곡면(48)이 된다. 이것을 설명하는 그림이 제8도에 간단히 도시되어 있는 바, 제8도는 편의상 역진방지로울러(38)가 좌우이동운동을 하지 않는 경우의 모습으로 도시되어 있다.

상기의 역진방지수단의 한 예로서의 역진방지로울러(38)와 역진방지캠(47)에 대하여 상,하사점 전,후에서의 작동과 작용을 제9도에 도시된 바에 따라 예를 들어 간단히 설명하면 다음과 같다.

역진방지로울러(38)의 구름면과 역진방지캠(47)의 역진방지만곡면(48)은 피니언(4)과 랙크(36)의 감속잇빨(41b), (31b)들이 접촉하고 있는 중도의 어느 적절한 시기부터 구름접촉을 시작하여, 그 후의 감속잇빨(41b), (31b)들의 접촉구간에서 역진방지만곡면(48)이 로울러(38)를 밀어올리는 작용을 하면서 왕복운동자(2)의 상승운동을 돕다가, 연이어 감속캠의 미끄럼만곡면(71)과 제3미끄럼부재미끄럼(72a)이 접촉하는 구간이되면 왕복운동자(2)의 상승운동을 구동하는 역할을 전담하면서 동시에 왕복운동자(2)의 정상적인 운동을 방해하는, 다시 말해서 왕복운동체의 관성력에 대해 역방향의 불의의 외력 때문에 감속캠의 미끄럼만곡면(71)과 제3미끄럼부재미끄럼면(72a)의 정상적인 접촉이 끊어지는 것을 방지하게 되며, 가속캠과 제3미끄럼부재(72)가 접촉하는 구간에선 역시 왕복운동체의 관성력의 방향에 반대되는, 다시 말해서 왕복운동자를 가속캠이 가속시키는 것보다 더 빠르게 가속시키는 불의의 외력에 의해 가속템의 미끄럼만곡면(71)과 제3미끄럼부재(72)의 미끄럼면(72a)의 정상적인 접촉이 끊어지는 것을 방지함과 동시에 왕복운동자(2)가 피니언(4)을 구동하는 동력원이 될 경우엔, 예를 들어 왕복동내연기관의 연소행정과 같은 경우, 랙크(36)를 도와서 항께 왕복운동자(2)의 하강운동을 구동하게 된다.

이상에서의 감,가속캠(7)이 제3미끄럼부재(72)와 접촉하는 동안 동시에 감,가속켐(7)의 뒷쪽에선 역진방지수단(47), (48)이 접촉하는 것을 포괄적으로 보면, 감,가소캠(7)과 역진방지캠(47)을 피니언(4)의 돌출잇빨(41)의 앞뒷면에 비유할 수 있고 제3미끄럼부재(72)와 역진방지로울러(38)는 랙크(36)의 오목잇빨(31)에 비유할 수 있을 것이며 또한 역진방지로울러(38)의 구름면과 역진방지캠(47)의 역진방지구름만곡면(48)이접촉하는 접촉점 및 같은 순간에 감,가속캠(7)과 제3미끄럼부재(72)가 접촉하는 접촉점에 각각 세우는 두개의 공통법선은 OP 직선상에서 서로 같은 점을 통과하게 되고, 따라서 그때 접촉하는 상기 요소들의 순간속도가 같다.

여기서, 회전-왕복운동 변환장치의 제반 요소들의 상호 간섭없이 자유롭게 운동할 수 있도록 서로 대응하는 요소들끼리 각각 독립된 운동평면을 가지는 모습을 설명하고자 하는 바, 제9도에 예시된 피니언(4)의 측면도인 제10도에 의해 각 요소들의 운동평면에 대하여 설명함으로써 왕복운동자(2) 또는 이동운동자(3)상의 대응되는 요소들에 대한 운동평면의 설명도 겸하고자 한다.

제10도에 도시된 피니언(4)의 측면도는 4개의 각각 독립된 운동평면으로 구성되어 있는데, 역진방지캠(47)과 감,가속캠(7)이 하나의 운동평면을 공유하도록 되어 있으며 그외에 피니언잇빨(41)이 소속되어 있는 운동평면과 제2미끄럼부재(16)가 소속되어 있는 운동평면 및 이동돌기(45)가 운동하고 있는 운동평면으로 각각 나누어 진다.

따라서, 이동운동자(3)나 왕복운동자(2)상에 설치된 역진방지로울러(38)와 제3미끄럼부재(72)나 랙크(36)의 오목잇빨(31)들이나 제1미끄럼부재(5)나 이동돌기(37)등의 운동평면들도 각각 피니언(4)상의 대응요소들과 같은 운동평면을 가지면서 독립되므로 다른 운동평면에 소속된 요소들과는 간섭을 일으키지 않는 가운데 대응되는 요소들끼리만 접촉할 수 있게 되어 회전-왕복운동 변환장치의 전체적인 작동이 자유롭게 이뤄진다.

그리고, 제10도상에 예시되어 있지는 않으나, 역진방지로울러(38)가 설치돼 있는 오버브리지(39)는 왕복운동을 하면서 피니언(4)의 회전축(49)이 설치돼 있지 않은쪽에서 피니언(4)을 스치고 지나가게 되어 또 하나의 독립된 운동평면을 가지게 되고, 또한 제4도에서 설명한 계단잇빨(36a), (46)을 여기에도 채용하는 경우엔 그것이 설치되는 용도나 위치에 따라 감,가속템(7)이나 또는 이동돌기(45)나 또는 기타와 운동평면을공유하게 되든지 아니면 별도의 운동평면을 가지게 될 것이다.

한편, 역진방지로울러(38)는 제10도에서 보면 감,가속캠(7)과 역진방지캠(47)사이의 공간을 지나가게 되는데, 이것을 제11도의 평면예시도를 통해 좀더 자세히 보면, 역진방지로울러(38)가 양측 랙크(36), (36)의 중앙선상에서 양측 랙크(36), (36)의 중심에 대하여 점대칭으로 설치되어 있을 때, 역진방지로울러(38)등이 만드는 궤적의 안쪽선은 그림에서 점선으로 표시된 것처럼 될 것이고 바깥쪽 선은 감,가속컴(7)의 뒷면을스치고 지나가게 되어 역진방지로울러(38)는 간섭을 받지 않고 자유로운 운동을 하게 된다.

또한, 상기에서 역진방지수단의 한 예로서 왕복운동자(2) 혹은 이동운동자(3)상에 로울러(38)를 그리고 피니언(4)상에 역진방지용캠(47)을 설치한 것을 설명해였으나, 그것은 하나의 예일 뿐이고, 반대로 피니언(4)상에 로울러를 설치하고 왕복운동자(2)나 이동운동자(3)상에 캠을 설치한다든지 아니면 피니언(4)과 왕복운동자(2) 혹은 이동운동자(3)상에도 다같이 미끄럼만곡면을 갖는 캠을 설치한다든가 또는 핀이나 로울러가 따라 움직일 수 있는 홈을 설치하는 등 기타 여러까지의 예가 가능할 것이다.

이와 같이 상사점과 하사점의 전후에서 왕복운동자(2)와 피니언(4) 상호간의 정상적인 구속을 보장하고 감,가속캠(7)과 제3미끄럼부재(72)의 지속적인 접촉이 끊어지는 것을 방지하는 이 역지방지수단은, 감,가속수단을 채용하지 않은 상태에 있는 제1도에 도시된 실시예에도 채용하게 된다면, 역시 상,하사점 전후에서 왕복운동자(2)와 피니언(4) 상호간의 구동작용을 돕게되며, 이동운동자(3)의 이동운동도중에 불의의 외력에 의해 왕복운동자(2)가 비정상적인 작동을 하게되는 것을 방지하는데 도움을 준다.

이상, 제1도에 도시한 실시예의 설명에서부터 시작하여 전술한 모든 설명은, 왕복운동자(2) 안쪽에 이동운동자(3)를 가지며 따라서 그 이동운동자(3)의 좌우 이동운동에 거의 필수적으로 필요한 몇가지 요소를(61), (64), (62), (63), (45), (37), (35), (32),(51)도 함께 가지는 회전-왕복운동 변환장치의 한 실시예를 설명하면서 동시에 그 회전-왕복운동 변환장치의 실시예에 전부 또는 일부를 선택적으로 채용할 수 있는 여러 보조수단과 또는 그에 따른 요소들에 대한 설명도 함께 한 것이다.

전술한 모든 설명 내용이 각각 하나의 바람직한 실시예에 의해 설명되었기 때문에 전술한 근본 기술사상에 의해서 여러가지 변화가 가능한 것은 물론이다. 예를 들어, 이동운동자(3)와 피니언(4)상의 이동돌기들(45), (37)을 여러개로 분산시켜 설치하여 그들이 접촉개시하는 순간 동시에 접촉하게 하여 이동돌기(45), (37)의 접촉충격을 분산시킨다든지, 이동운동의 개시시기와 완료기기를 상,하사점 전에 개시하여 상,하사점에서 끝나게 하거나 혹은 상,하사점 후에 끝나게 한다든지, 또는 제1도에 예시된 기본형태에 감,가속잇빨과 역진방지수단(47), (38)만 채용하여 상,하사점 전후에서의 왕복운동체에 대한 관성충격을 일부만 완화하여 사용한다든지 기타 여러가지의 변화가 가능할 것이다.

이어서, 본 발명의 회전-왕복운동 변환장치의 다른 실시예를 설명하고자 하는 바, 전술한 실시예에서 이동운동자(3)와 그 이동운동자(3)의 좌우 이동운동에 필요한 및가지 요소들을 제거한 상태에서도 피니언(4)과 랙크(36)에 의한 회전-왕복운동변환이 이루어질 수 있도록 된 것에 관한 것이다.

이를 첨부한 도면 제12도와 제13도에 의해 상세히 설명하고자 하는 바, 편의상 전술한 실시예에서 이동운동자(3)를 제거함에 따라 설명내용이 달라지거나 새로워진 것에 대해서만 설명하기로 하고, 앞에서 설명된 내용은 중복설명을 피하기로 한다.

제12도에 예시된 도식적인 평면도는 전술한 실시예의 제1도에 대응하는 다른 실시예의 기본형태가 도시된 것으로서, 제1도와 비교해서 설명하면, 이동운동자(3)와 그에 따른 모든 요소가 제거되었으므로 왕복운동자(2)상에는 랙크(36)만 직접 양측 몸체 안쪽으로 마주보도록 형성되었고 피니언(4)상에는 돌출잇빨(41)만 그 일측에 형성되어 있다.

한편, 이 실시예의 경우는 피니언(4)의 위치가 고정되어 있고 왕복운동자(2)의 왕복운동이 위치고정된 왕복운동가이드(1)에 의해 구소되어 있어서 왕복운동자(2)상에 제1미끄럼부재(5), (5)의 설치가 필요없으나, 랙크(36)와 피니언(41)의 치합을 더욱 확고히 하는 의미라면 설치해도 무방하며, 설치할 경우엔 양측 미끄럼면(51), (51)사이의 간격은 특별한 기한이 없으므로 피니언(4)상에 설치하게 되는 미끄럼만곡면의 직경과함께 적절히 정하면 된다. 그리고, 양측 랙크(36)의 설치간격은 양측 오목잇빨(31), (31)의 핏치선 사이의 간격이 피니언(4)의 돌출잇빨(41)의 핏치원 직경과 같다.

이와 같은 구성을 가진 상기 다른 실시예의 작동을 설명하면, 피니언(4)이 일정 위치에서 회전하면서 양측 랙크(36), (36)에 번갈아 치합하면, 왕복운동자(2)는 왕복운동가이드(1), (1)를 따라 일정행정거리를 왕복운동하게 되는데, 왕복운동자(2)의 왕복운동속도는 역시 변형잇빨(42), (43), (33), (34)들의 치합구간을 뺀 거의 모든 구간에서 정속이며 기본적인 작동은 제1도에 의해 전술한 실시예의 것과, 이동운동자(3)의 이동운동에 관련된 내용을 빼고는, 동일하다.

이제, 상,하사점을 전,후하여 발생하는 충격을 완화하기 위해 왕복운동자(2)의 감, 가속수단과 역진방지수단이 채용된 형태의 실시예를 제13도에 의해 설명한다.

제13도에 도시한 실시예는 감속잇빨(41b), (31b)이나 가속잇빨을 채용하지 않고 감,가속캠(7)에 의한 감,가속수단과 정상잇빨(41a), (31a)만 선택적으로 채용하였는 바, 그들의 기능은 앞에서 충분히 설명되었기 때문에 간단히 설명하기로 한다.

왕복운동자(2)가 감, 가속캠(7)중 감속캠에 의해 감속되어 상사점에서 순간적인 정지상태가 되었다가 가속캠에 의해 운동방향이 반전되고 가속되면서 하강운동을 하여 도면에 도시된 바와같이 가속캠과 제3미끄럼부재(72)의 접촉이 끝나기 시작하면서 피니언(4)의 정상돌출잇빨(41a)과 랙크(36)의 정상오목잇빨(31a)의 치합하기 시작하는데, 이때 가속캠과 제3미끄럼부재(72)사이의 접촉과 정상잇빨(41a), (31a)들의 치합이 중첩되기 시작하면서 동시에 발생하는 여러개의 접촉점들 -즉, 가속캠과 제3미끄럼부재(72)사이의 접촉점과 정상잇빨들(41a), (31a)의 앞뒷면에서의 접촉점들 그리고 역진방지캠(47)과 역진방지로울러(38)사이의 접촉점에 각각 세우는 공통법선들은 다같이 OP 직선상의 정점인 핏치점(P)을 통과하기 시작하여 왕복운동자(2)는 가속캠에 의한 가속을 끝내고 일정 속도로 하강운동을 계속하게 된다.

그후 다시 정상잇빨(41a), (31a)들의 접촉과 감속캠과 제3미끄럼부재(72)사이의 접촉이 중첩하는 기간을 거쳐 연이어 감속캠에 의해 왕복운동자(2)는 도로 감속되어 하사점에 도달하게 되고, 그뒤 연이어 또다시 가속캠에 의해 가속되고, 이와 같이 하여 마침내 왕복운동을 계속하게 된다.

한편, 역진방지수단(47), (38)도 감,가속캠(7)이 제3미끄럼부재(72)와 접촉하는 구간과 혹은 그 전후의 얼마간의 구간 동안 꾸준히 접촉하면서 역할을 수행하게 된다. 또 한편, 제13도에 예시된 피니언(4)을 통하여 운동평면을 한번 살펴보면, 피니언잇빨(41a)이 운동하는 운동평면과 감,가속캠(7)과 역진방지캠(47)이 공유하고 있는 운동평면의 두개의 운동평면만으로 간단하게 구성되어 있다.

이상에서 기술된 모든 실시예의 설명에 있어서는 왕복운동자(2)가 단순히 직선의 행정거리만을 왕복운동하는 것처럼 설명되었다. 그러나 비록 도시되어 있지 않지만 경우에 따라서는 상기한 왕복운동자(2)를 호형으로 만곡형성하여서 평면도상으로는 전술한 바와 같이 직진왕복운동하는 것처럼 보이나 측면에서 보면 어떤 회전축을 중심으로 하여 호형의 궤도상을 요동왕복운동하게할 수 있다.

그러면, 상기한 바 있는 왕복운동자(2)의 양측 랙크(36), (36)도 호형으로 형성되어서 결과적으로 베벨기어 혹은 스파이럴기어 등의 일부 형태가 될 것이며, 피니언(4) 및 피니언잇빨(41)도 호형으로 바뀐 왕복운동자(2)와 랙크(36)에 대응되게 베벨기어 혹은 스파이럴기어 등의 일부 형태로 될 것이고, 또한 그에 따른 모든 보완수단들도 적절히 변경된다.

상기에서 기능보완수단들과 함께 기술된 회전-왕복운동장치 실시예들은 본 발명에 따르는 회전-왕복운동 변환장치에 대한 본 발명이 의도하는 근본기술사상 내용을 가능하면 쉽게 이해할 수 있도록 구체화 한것으로서, 이들은 코넥팅로드와 크랭크를 이용한 간접전동방식인 종래의 회전-왕복운동 변환장치가 채용되는 모든 분야에 적용 가능한 것인 바, 내연기관, 압축기, 공작기계 기타 산업기계 등에 유용한 것이다.

여기에서 이제까지 실시예를 통해 설명해 온 일종의 직접전동방식의 동력전달장치 또는 회전-왕복운동변환장치를 채용한 새로운 체계의 왕복동내연기관을 도면을 통해 그 실시예를 설명한다.

먼저 제14도 및 제15도에 도시한 바와 같이 종래의 일반적인 직진형 왕복동내연기관에 전술한 본 발명에 따르는 회전-왕복운동 변환장치가 채용된 본 발명의 내연기관의 한 실시예인 직진형 왕복동내연기관을 설명하기로 하는데, 제14도 및 제15도는 매우 도식적이고 상징적으로 도시돼 있다. 제14도는 실린더 구경에 비해 왕복운동자(2)의 폭이 적당히 작아서 왕복운동자(2)가 실린더(8)의 내부를 자유로이 드나들 수 있도록 형성된 본 발명 내연기관의 한 기본단위 실시예를 보여주고 있음과 동시에 하나의 회전-왕복운동 변환장치에 왕복운동자(2)의 왕복운동방향 양끝으로 두개의 실린더(8)와 피스톤(9)이 설치된 것을 보여주고 있으며, 제15도는 왕복운동자(2)의 폭이 실린더(8) 구경에 비해 상당히 커서 피스톤(9)과 왕복운동자(2)를 연결봉(10)으로 연결하여서 왕복운동자(2)는 실린더(8) 외부에서 왕복운동을 하도륵 구성된 본 발명 왕복동내연기관의 한 기본단위의 실시예를 보여주고 있는데 동시에 하나의 회전-왕복운동 변환장치에 왕복운동자(2)의 왕복운동방향 한쪽 끝에만 내연기관의 실린더(8)와 피스톤(9)이 설치된 실시예를 보여 주고 있다. 제15도에서의 연결봉(10)은 실린더(8) 내부에서 왕복운동하는 피스톤(9)과 실린더(8)외부에서 왕복운동자(2)를 연결하는 수단을 나타내는데, 종래의 회전-왕복운동 변환장치에 사용하고 있는 커넥팅로드와는 달리 왕복운동자(2)와 연결봉(10)의 연결부위엔 힌지(hinge)가 마련되어 있지 않고 왕복운동자(2)에 직접 연결되는데, 다시 말해서 왕복운동자(2)의 몸체가 연장되어 형성된 것이라고 보아도 되겠다.

또한, 피스톤(9)을 왕복운동자(2) 혹은 연결봉(10)에 결합하는 방식의 예로서 직접 혹은 간접 결합방식을 설명하면, 직접 결합방식은 피스톤(9)과 왕복운동자(2) 또는 연결봉(10)을 한개의 몸체가 되게 형성시키는 것으로서, 이땐 실린더(8) 내부에서 발생하는 고온의 일이 왕복운동자(2)에 직접 전달되는 것을 차단하는 적절한 수단을 채용하면 바람직할 것인 바, 그 예로서 제15도에서 점선에 의해 상징적으로 표현된 것처럼피스턴(9)이 왕복운동자(2)나 연결봉(10)에 연결된 적결한 부위에 적절히 오일공 또는 유선을 배치하고 거기에 엔지오일이 공급되도록 함으로써, 피스톤(9)을 통하여 왕복운동자(2)로 전달되는 고온의 일을 차단하게 하면 좋을 것이다. 간접적인 방식은 제14도에 점선과 핀구멍에 의해 상징적으로 표현했듯이 피스톤(9)과 왕복운동자(2) 또는 연결봉(10)의 연결을 힌지등으로 연결하면서 피스톤(9)과 왕복운동자(2) 혹은 피스톤(9)과 연결봉(10)을 서로 면접촉시켜 그 면접촉된 사이에 엔진오일을 강압적으로 공급하여 피스톤(9)으로부터의 열전달을 차단하는 것인데, 실린더(8)내부에서 불균일한 가스압등에 의해 발생하는 진동등도 그 면접된 사이의 가압된 오일막에 의해 흡수하게 하거나 또는 그 면접된 사이에 별도의 탄성체등을 삽입하여 흡수하게 하여 피스톤(9)을 안정시키면 좋을 것이다.

그리고, 상기 본 발명에 따르는 직진형 왕복동내연기관의 기본단위는, 제16도에 예시한 바와 같이 두개의 회전-왕복운동 변환장치가 한개의 회전축(49) 양끝에 설치된 것을 한조로 하고 그 회전축(49)의 중앙부위로부터 연결치차(49a), (49a)를 통해 별도의 연결축(49b)에 회전이 전달되게하여 여러개의 기본단위를 직렬로 연결할 수 있으며, 또한 종래의 직진형 왕복동내연기관과 마찬가지로 V형, X형 또는 기타의 방식으로 실린더를 배열할 수 있을 것이다.

이상에서 본 발명에 의한 직진형 왕복동내연기관의 한실시예를 설명했으나, 이번엔 요동형 왕복동내연기관의 한 실시예를 설명하고자 하는 바, 그 단위기관의 예시도가 제17도와 제18도에 매우 도식적이고 상징적으로 그려져 있다.

본 발명에 의한 요동형 왕복동내연기관의 특징-임 한 단위기관에 다수의 피스톤을 설치하기 위해 피스톤뭉치를 도입한 점과 전술한 바와 같은 피스톤의 왕복행정 전반을 통해 피스톤속도를 조절할 수 있는 새로운 체걔의 회전-왕복운동 변환장치를 도입한 점에 있는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

대체적으로 모양이 둥글고 납작한 케이싱(11) 내부에 둥근 링 모양의 피스톤뭉치(17)가, 그 피스톤뭉치(17)의 중앙에 있는 요동축(16)을 상기 케이싱(11)의 중앙에 회전이 자유롭도록 설치하고 그 요동축(16)과 연결요소(17a)에 의해 연결되어, 회전이 자유롭게 설치되어 있는데, 그 피스톤뭉치(17) 외주면에 돌출피스톤(12)이 다수개 돌출되어 있고, 또 그 피스톤뭉치(17)의 일측엔 결여부를 두고 그 결여부에 본 발명의 회전-왕복운동 변환장치의 실시예가 피스톤뭉치핀(14)에 의해 연결되어 있어 피스톤뭉치(17)와 돌출피스톤(12)이 요동왕복운동을 하게 된다.

한편, 케이싱(11)의 내주면엔 격벽(15)이 돌출되고 그 격벽(15)과 돌출피스톤(12)의 일측면(12a) 및 피스톤뭉치(17)의 외주면 그리고 케이싱(11)의 내주면과 양측면이 에워싸서 하나의 밀폐공간(13)을 이루고 있고, 돌출피스톤(12)의 요동왕복운동에 따락 그 밀폐공간의 체적이 변화할 수 있도록 되어 있는데, 한개의 돌출피스톤(12)이 두개의 격벽빅(15), (15)사이에 삽입된 상태에서 요동왕복운동을 하게 하면 돌출피스톤(12)하나에 두개의 밀폐공간(13)이 형성되고 한개의 격벽(15)을 상대로 하여 요동왕복운동을 하게 하면 돌출피스톤(12) 하나에 한개의 밀폐공간(13)이 형성된다.

상기 밀폐공간(13)은 본 발명의 한 실시예인 요동형 왕복동내연기관의 연소실 또는 작동실(13)이 되며, 따라서 이 작동실(13)엔 격벽(15)등을 통하여 연료공급수단과 배기수단 또는 연료의 착화연소수단등의 내연기관에 필요한 여러수단들이 마련되어서 각 작동실(13)마다 독립된 행정을 수행하게 된다.

또 한편, 피스톤뭉치핀(14)은 왕복운동자(2)에 의해 피스톤뭉치(17)의 요동각만큼 직진왕복운동을 하는데 반하여 피스톤뭉치(17)상의 피스톤뭉치핀(14)의 구멍은 원호운동 또는 기타의 곡선운동을 하게 되므로 피스톤뭉치핀(14)은 회전핀과 슬라이더(slider)가 한 몸체로 결합된 형상을 갖게 되며 또한 요동축(16)과 피니언(4) 회전축은, 평행이 아니어도 되지만, 평행이 되는 것이 바람직하며 또한 제19도에 예시한 것과 같이상기의 요동축(16)과 피스톤뭉치연결요소(17a)를 제거하고 피스톤뭉치(17)의 내주면을 케이싱(11)이 감싸서 지지하게 하여 그 감싼 케이싱의 외주면상에 피스톤뭉치(17)의 내주면이 원활한 미끄럼운동을 할 수 있게 하면 케이싱의 일부가 도너스 모양이 된 용동형 왕복동내연기관이 될 것이다.

상기 요동형 왕복동내연기관의 한 변형으로 감, 가속수단 등이 생략되고 피니언잇빨(41)과 랙크잇빨(31)만 도식적으로 강조되어 있는 제20도와 제21도에 예시한 바와 같이 요동축(16)과 피니언(4)의 회전축(49)을 직교시키면서 왕복운동자를 호형으로 만들고, 피스통무치 결여부의 양끝과 왕복운동자(2)의 양끝이 결합되게하여 왕복운동자(2)도 피스톤뭉치(17)처럼 원호운동을 하게 하면, 랙크(36)의 잇빨(31)과 피니언(4)의 잇빨(41)은 베벨기어의 형상을 취하게 되어 양측 랙크(36), (36)와 피니언(4)의 치합형태는 직각베벨기어(Right-angle bevel gear)의 일반적인 치합형태와 유사해지는 요동형 왕복동내연기관을 만들 수 있는데, 여기서도 요동축(16)과 피스톤뭉치연결요소(17a)를 제거하는 경우 케이싱(11)이 도너스 모양인 요동형 왕복동내연기관이 될 것이다.

그리고, 여기에서 밝혀 두고자 하는 것은, 상기한 바와 같은 요동형 왕복동내연기관의 요동축(16)과 피니언회전축(49)의 방향을 변경한다거나, 피니언(4)과 랙크(36)의 잇빨형상을 헬리칼기어 혹은 스파이럴기어 혹은 기타의 기본형을 응용하여 만든다거나, 그 밖에 부수적인 요소들의 형상이나 본 발명에 따르는 요소나수단 및 장치들의 설치 및 배치 형태 또는 기타 통상의 기술에 의해 변경 가능한 모든 것이 본 발명의 범주에 있다는 것이다.

앞에서 열거한 본 발명의 내연기관은 그 특성을 살리면 다음과 같이 효율, 출력, 기관의 소형화-경량화에 있어서 종래의 어떤 내연기관보다 우수한 내여긴관의 성립이 가능할 것으로 예상되는 바, 그 중요한 특성만 살펴보면, 첫째, 피스톤(9), (12)의 속도나 변위 또는 감,가속정도가 피스톤의 매 왕복행정 전반을 통하여 조절될 수 있기 때문에 내연기관의 연소성능을 근본적으로 향상시킬 수 있다. 둘째, 왕복운동자(2)나 피스톤뭉치(17) 자체가 왕복운동가이드(1), (1)나 케이싱(11)I에 의해 안정되어 있으므로 피스톤(9), (12)의 왕복운동이 자연히 안정되고, 따라서 피스톤(9), (12)과 실린더(8) 혹은 작동실(13)의 측벽과의 사이에 측압이 발생하지 않는다. 또한 피스톤(9), (12)과 피니언(4)사이의 상호 동력전달은 거의 피니언(4)에 대하여 접선방향으로 이루어질 수 있기 때문에 동력전달이 극히 효율적이다.

이를 더욱 부언하면, 폭발력이 강한 연소초기에 연소실 내의 급격한 압력상승을 피스톤(9), (12)의 급가속등의 속도조절로 적절히 흡수할 수 있어서 통상의 명칭인 가소린엔진과 디젤엔진을 포함한 모든 왕복동내연기관을 이상적인 정압싸이클기관으로 최대한 유도할 수 있으며, 따라서 압축비를 높이거나 과급하기에 용이하게 해 주므로 효율과 출력이 매우 높아질 수 있으며, 동시에 압축행정 말기의 연소 준비기간이나 연소행정초기의 연소기간 중에 피스톤의 속도와 그 변화율을 조절함으로써 연료의 연소조건과 연소속도를 향상시키거나 이상 연소의 발생을 억제하기가 용이해진다.

더구나, 연소속도가 빠르면서도 최고온도가 낮으며, 또 최고 온도부위에서 피스톤(9), (12)이 머물게 되는시간을 짧게할 수 있으므로 고온 연소가스에서 발생하는「열해리」와「비열상승」에 의한 열손실을 상당히 경감시켜 줄것으로 예상된다.

따라서, 결론적으로 이러한 특성을 가지는 본 발명의 내연기관은 종래의 내연기관으로는 상상할 수 없을 정도의 효율, 출력, 기능향상을 기대할 수 있을 것으로 본다.

또한 본 발명의 회전-왕복운동 변환장치는 공작기계, 펌프, 압축기, 기타 회전운동과 왕복운동 상호간의 운동변환이 요구되는 거의 모든 기계와 장치 등에 광범하게 사용될 수 있는 바, 왕복동압축기를 그 일례로들어 보기로 한다.

제22도는 종래의 한 왕복동압축기를 도식적으로 나타낸 것으로서, 왕복운동하는 피스톤(10a)을 안정시키기 위하여 피스톤(10a)과 크랭크기구(10d)사이에 크로스-헤드(Cross-head)(10c)를 개재시켜 사용하고 있다. 제23도는 본 발명의 회전-왕복운동 변환장치를 피스톤(10a)과 연결하여 된 것을 도식적으로 나타낸것으로서, 왕복운동자(2)의 왕복운동 자체가 왕복운동가이드(1), (1)에 의해 안정되어 있으므로 제22도에서의크로스-헤드와 같은 보조수단이 없어도 피스톤이 안정된 상태에서 왕복운동할 수 있게 되어 있다. 이와 같이 하면, 왕복동압축기에서도 본 발명의 회전-왕복운동 변환장치에 의해 피스톤의 운동속도를 조절할 수 있어서, 왕복동압축기의 효율에 직접 관계되는 체적효율을 항상시킬 수 있게 된다.

또 하나의 예로서, 절삭기계와 같은 경우엔 재료의 절삭속도를 효과적인 속도로 쉽게 조절할 수 있게 된다.

Claims (25)

1. 위치가 고정된 왕복운동가이드(1), (1)에 의해 안내되면서 가로방향으로의 일정한 행정거리의 왕복운동이 가능하도륵 설치되는 사각프레임형 왕복운동자(2); 상기 왕복운동자(2)의 내측에 위치되어 이의 운동방향에 대해 직각 방향으로 요동될 수 있게 설치되며, 요동방향을 향하는 그 몸체의 양내측벽에는 한쌍의 랙크(36), (36)가 형성되는 사각프레임형의 이동운동자(3); 상기 이동운동자(3)의 양측 랙크(36), (36)사이에 위치되며, 상기한 왕복운동자(2)의 왕복운동 매 1행정마다 1/2회전씩 회전하면서 상기 양측 랙크(36), (36)를 번갈아 가며 치합할 수 있도록 그 외주의 일부부에만 잇빨(41)이 형성되어 있는 피니언(4); 상기 왕복운동자(2)의 왕복운동 매 1행정마다 상기 이동운동자(3)를 좌우로 이동시켜서, 상기 피니언(4)의 잇빨(41)이 양측 랙크(36), (36)에 행정 단위별로 번갈아 가며 치합될 수 있게 하는 이동운동자 위치변동수단; 그리고 상기 이동운동자 위치변동수단에 의해 변동된 이동운동자(3)의 이동위치를 유지시켜서, 상기 피니언(4)과 상기 이동운동자(3)의 일측 랙크(36)와의 치합상태가 상기 왕복운동자(2)의 왕복운동 매 1행정동안 유지되게하여 주는 이동운동자 위치유지수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 이동운동자 위치변동수단을 마련함에 있어서, 상기 이동운동자(3)의 가로방향의 양쪽 내벽에 이동돌기(37), (37)를 각각 마련함과 동시에, 상기 이동운동자(3)의 이동돌기(37), (37)와 왕복운동자(2)의 왕복운동 매 1행정 끝마다 접촉하게 되는 이동돌기(35)를, 잇빨(41)이 형성되어 있지 않은 피니언(4)의 일측부위에 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 이동운동자 위치유지수단을 마련함에 있어서, 상기 이동운동자(3)의 세로방향양쪽 내벽에, 상기 랙크(36), (36)가 형성되어 있는 운동평면과는 다른 별도의 운동평면에 요홈(32), (35)를 가진 미끄럼면(51), (51)을 구비한 제1미끄럼부재(5), (5)를 마련하고, 상기 피니언(4)에는, 상기 제1미끄럼부재가 형셩되어 있는 운동평면과 동일 운동평면에 피니언(4)의 회전중심(O)을 중심으로 하면서 서로 반경이다른 원호형의 정상미끄럼만곡면(64)과 돌출미끄럼만곡면(61)을 가진 제2미끄럼부재(6)를 마련하되, 상기피니언(4)의 잇빨(41)이 형성되어 있는 일측 부위에는 저상미끄럼만곡면(64)을, 타측 부위에는 상기 정상미끄럼만곡면(64)보다 큰 반경의 돌출미끄럼만곡면(61)을 각각 마련하여 이들(64), (61) 양단을 돌출모서리(62), (63)로 각각 연결하고, 상기 정상미끄럼만곡면(64)의 반경과 돌출미끄럼만곡면(61)의 반경의 합이 상기 양측미끄럼면(51), (51)간의 거리와 거의 일치되도록 한 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 이동운동자 위치변동수단과 이동운동자 위치유지수단을 마련함에 있어서, 상기 피니언(4)에는 정상미끄럼만곡면(64)과 돌출미끄럼만곡면(61)의 양단에, 그 연결점(6a, 6c, 6f, 6h)에서 정상 혹은 돌출미끄럼만곡면(64), (61)과 함께 피니언 회전중심(O)을 통과하는 공통의 법선을 가지면서 연결될 수 있고 또한 양측 미끄럼면(51), (51)과 지속적으로 접촉할 수 있도록 부드럽고 점진적인 또는 변곡점이없는 곡율 변화를 가진 미끄럼만곡면으로 이루어진 이동미끄럼만곡면(65), (66)으로 연결한 제2미끄럼부재(6)를 마련하고, 상기 이동운동자(3)의 세로방향 양쪽 내벽에는, 요홈(32), (35)이 없는 미끄럼면(51), (51)을 구비한 제1미끄럼부재(5), (5)를 마련하여서, 상기 이동미끄럼만곡면(65), (66)과 상기 미끄럼면(51), (51)이 상기 이동운동자의 위치변동수단이 되고, 상기 정상 및 돌출미끄럼만곡면(64), (61)과 상기 미끄럼면(51), (51)이 이동운동자 위치유지수단이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 왕복운동자(2)의 왕복운동 상,하사점 전,후에서 왕복운동자(2)의 운동속도를 감속 및 가속하는 감,가속수단을 마련하여서, 상기 왕복운동자(2)와 상기 피니언(4)등의 운동체 상호간의 관성으로 인한 충격이 완화되도록 하여 된 것읕 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
6. 제5항에 있어서, 피니언(4)과 랙크(36)의 잇빨(41), (31)을 각각 상호 대응되게 치형을 변형하여 된 상기 왕복-운동자(2)의 감,가속수단을 마련하되, 상기 피니언(4)과 랙크(36)의 치형변형된 잇빨들의 앞뒷면의 접촉점에서 세우는 공통법선이 랙크(36)의 진행방향에 대하여 직각 방향에 있는 무한원점과 피니언(4)의 회전중심(O)을 잇는 직선상의 한 점에서 만나고, 그 만나는 점이 피니언(4)의 회전에 따라 상기의 무한원점과 회전중심(O)을 잇는 직선상에서 점진적으로 혹은 부드럽게 이동되도록 치형변형하여 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
7. 제5항에 있어서, 상기 왕복운동자(2)의 감,가속수단을 마련함에 있어서, 잇빨(4)이 형성되지 않은방향의 상기 피니언(4)의 일측부위에, 상기 피니언(4)의 회전중심(O)에서 보아 바깥쪽에 미끄럼만곡면(71)이 형성되어 있는 감, 가속캠(7)을 마련하고, 상기 왕복운동자(2) 혹은 이동운동자(3)상에는, 상기 왕복운동자(2) 길이방향의 양쪽 내측의 상기 감,가속캠(7)의 미끄럼만곡면(71)이 상기 왕복운동자(2)의 왕복운동상,하사점 전,후마다 번갈아 미끄럼접촉하게 되는 미끄럼면(72a), (72a)이 각각 형성되어 있는 제3미끄럼부재(72), (72)를 마련하되, 상기 감, 가속캠(7)의 미끄럼만곡면(71)과 상기 제3미끄럼부재(72), (72)의 미끄럼면(72a), (72a)과의 접촉점에서 세우는 공통 법선과 상기한 랙크(36), (36)의 무한 원점과 피니언(4)의 회전중심(O)을 이은 직선과 만나는 점이 점진적으로 혹은 부드럽게 상기 무한 원점과 회전중심(O)을 이은 직선상을 이동되도록 하여 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
8. 제5항에 있어서, 왕복운동자(2)의 감,가속수단이, 상기 제6항의 치형변형에 의한 감,가속수단과 제7항의 감, 가속캠(7) 및 제3미끄럼부재(72), (72)에 의한 감,가속수단을 함께 구비하여 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 왕복운동자(2)의 왕복운동 상,하사점 근방에서 왕복운동자(2) 및/또는 피니언(4)이 정상적인 운동으로부터 이탈하는 것을 방지하고, 상기 왕복운동자(2)와 피니언(4) 상호간의 정상적인 구속이 보장되게 하는 역진방지수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 역진방지수단을 마련함에 있어서, 상기 왕복운동자(2) 및/또는 상기 이동운동자(3)에 이들 몸체의 세로 방향으로 걸쳐지는 오버브리지(39)를 마련하며, 상기 오버브리지(39)상엔 역진방지로울러(38)를 마련하며, 상기 피니언(4)의 잇빨(41)이 형성되이 있는 방향의 일측 부위에는, 상기 역진방지로울러(38)가 구름운동을 하게 되는 구름만곡면(48)이 형성된 역진방지캠(47)을 마련하거나, 또는 상기오버브리지(39)와 피니언(4)상에 모두 미끄럼만곡면이 형성되어 있는 역진방지캠(47)을 각각 마련하여 된것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 피니언(4)의 잇빨(41)과 랙크(36)의 잇빨(31)이 치합을 개시할 때에 치합이 개시되는 잇빨(41), (31)의 강도를 보상하도록 된 계단잇빨(46), (36a)를, 피니언(4)과 랙크(36)의 일측에 각각 마련하여 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한항에 있어서, 상기 왕복운동자(2), 이를 양측에서 지지하는 왕복운동가이드(1), (1), 상기 왕복운동자(2)의 내측에서 가로방향의 요동이 가능한 이동운동자(3), 상기 이동운동자(3)의 양측 세로방향의 내벽에 형성한 랙크(36), (36), 그리고 상기 양측 랙크(36), (36)사이의 공간에 설치되는 피니언(4)등의 요소들을 상호 연동 가능토록 마련하되, 상기 왕복운동자(2)와 이동운동자(3) 그리고 양측 랙크(36), (36)를 호형으로 형성하여 측면에서 보아 일정 회전축을 중심으로 하여 호형의 궤도상을 요동왕복운동할 수 있도륵 하며, 상기 이동운동자(3)의 양측 랙크(36), (36)와 상기 피니언(4)의 잇빨들(31), (41)은 그들의 맞물림이 직각 베벨기어(right-angle gear)의 맛물림 형태가 되게 형성하며, 상기 왕복운동자(2) 및 이동운동자(3)상의 모든 요소와 상기 피니언(4)상의 모든 요소도 이에 대응되게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
13. 위치 고정된 왕복운동가이드(1), (1)에 의해 그 양측이 지지되면서 세로방향으로 일정한 행정거리의 왕복운동이 가능하도록 설치되며, 그 세로방향의 양측 내벽에 한쌍의 랙크(36), (36)가 형성된 사각프레임형의 왕복운동자(2; 상기 양측 랙크(36), (36)사이에 위치되어 상기 왕복운동자(2)의 왕복운동 매 1행정마다 1/2회전씩 회전하면서 상기 양측 랙크(36), (36)과 번갈아 가면서 치합될 수 있도록 그 외주의 일부분에만 잇빨(41)이 형성되어 있는 피니언(4)을 구비하여 된 회전-왕복운동 변환장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 왕복운동자(2)의 왕복운동 상,하사점 전,후에서 왕복운동자(2)의 운동속도를 감속 및 가속하는 감,가속수단을 마련하여서, 상기 왕복운동자(2)와 상기 피니언(4)등을 포함하는 운동체상호간의 관성으로 인한 충격이 완화되도록 하여 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 감가속수단을 마련함에 있어서, 상기 피니언(4)과 상기 랙크(36)의 잇빨(41), (31)의 치형을 상호 대응되게 변형하되, 상기 피니언(4)과 랙크(36)의 치형변형된 잇빨들의 앞뒷면의 접촉점에서 세우는 공통법선이 랙크(36)의 진행방향에 대하여 직각 방향에 있는 무한원점과 피니언(4)의 회전중심(O)을 잇는 직선상의 한 점에서 만나고, 그 만나는 점이 피니언(4)의 회전에 따라 상기의 무한원점과 회전중심(0)을 이은 직선상에서 점진적으로 혹은 부드럽게 이동되도록 치형을 변형시키도록 하는 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
16. 제14항에 있어서, 상기 왕복운동자(2)의 감,가속수단을 마련함에 있어서, 상기 피니언(4)상에는 잇빨(41)이 형성되지 않은 방향의 일측부위에 피니언(4)의 회전중심(O)에서 보아 바깥쪽에 미끄럼만곡면(71)이 형성되어 있는 감,가속캠(7)을 마련하고, 왕복운동자(2)상에는 왕복운동자(2) 길이방향의 양쪽 내측에 상기 감,가속캠(7)의 미끄럼만곡면(71)이 상기 왕복운동자(2) 왕복운동 상,하사점의 전,후마다 번갈아 미끄럼 접촉하게 되는 미끄럼면(72a), (72a)이 각각 형성되어 있는 제3미끄럼부재(72), (72)를 마련하되, 상기 감,가속캠(7)의 미끄럼만곡면(71)과 상기 제 3 미끄럼부재(72), (72)의 미끄럼면(72a), (72a)과의 접촉점에서 세우는 공통법선과 상기한 바 있는 랙크(36), (36)의 무한원점과 피니언(4)의 회전중심(O)을 이은 직선과 만나는 점이 점진적으로 혹은 부드럽게 상기 무한원점과 회전중심(O)을 이은 직선상에서 이동하도록 마련하는 것을특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
17. 제14항에 있어서, 상기 왕복운동자(2)의 감,가속수단을 마련함에 있어서, 상기 제15항의 치형변형에의한 감,가속수단과; 제16항의 감,가속템(7) 및 제3미끄럼부재(72), (72)에 의한 감,가속수단을 함께 구비하여된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
18. 제13항에 있어서, 상기 왕복운동자(2)의 왕복운동 상,하사점 근방에서, 왕복운동자(2) 및/또는 피니언(4)이 정상적인 운동으로부터 이탈하는 것을 방지하고 왕복운동자(2)와 피니언(4) 상호간의 정상적인 구속을 보장하도록 된 역진방지수단을 구비하여 된 것을 특징을로 하는 로우로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 역진방지수단을 마련함에 있어서, 상기 왕복운동자(2)에 그 몸체의 양측 세로방향으로 결쳐지는 오버브리지(39)를 마련하며, 상기 오버브리지(39)상엔 역진방지로울러(38)를 마련하며, 상기 피니언(4)의 잇빨(41)이 형성되어 있는 방향의 일정부위엔 상기 역진방지로울러(38)가 구름운동을 하게 되는 구름만곡면(48)이 형성된 역진방지캠(47)을 마련하거나, 또는 상기 오버브리지(39)와 피니언(4)상에 모두 미끄럼만곡면이 형성된 역진방지캠(47)을 각각 마련하여 된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
20. 제13항에 있어서, 상기 피니언(4)의 잇빨(41)과 랙크(36)의 잇빨(31)이 치합을 개시할 때에 치합개시하는 잇빨(41), (31)의 강도를 보상하는 계단잇빨(46), (36a)을 상기 피니언(4)과 팩(36)의 일측에 마련하여된 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
21. 제13항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기한 왕복운동자(2), 이를 양측에서 지지하는 왕복운동가이드(1), (1), 상기 왕복운동자(2)의 세로방향 양측 내벽에 형성한 랙크(36), (36), 그리고 상기 양측 랙크(36), (36)사이의 공간에 설치되는 피니언(4), 기타 모든 요소들을 상호 연동이 가능토록 마련함에 있어서, 상기 왕복운동자(2)와 양측 랙크(36), (36)를 호형으로 형성하여 측면에서 보면 일정 회전측을 중심으로 하여 호형의 궤도상을 요동왕복운동할 수 있도록 함으로써, 그 양측 랙크(36), (36)와 피니언(4)의 잇빨(31), (41)은 그들의 맞물림이 직각베벨기어(right-angle bevel gear)의 맛물림 형태가 되게 형성하고 상기 왕복운동자(2)상의 모든 요소와 상기 피니언(4)상의 모든 요소도 이에 대응되게 형성한 것을 특징으로 하는 회전-왕복운동 변환장치.
22. 피스톤과 주축(회전축)사이세 상기 제1항 내지 제21항 중의 어느 한 항에 기재된 회전-왕복운동 변환장치를 개재하여 된 왕복동내연기관.
23. 제22항에 있어서, 상기 제1항 내지 제11항까지, 그리고 제13항 내지 제20항중의 어느 한 항에 기재된 회전-왕복운동 변환장치의 왕복운동자(2)에 직진왕복운동을 하는 피수톤(9)을 결합하거나 또는 일체로 형성하고 상기 피니언(4)의 회전축(49)을 상기 주축으로 하여 된 것을 특징으로 하는 직진형 왕복동내연기관.
24. 제22항에 있어서, 돌출피스톤(12)을 피스톤뭉치(17)의 외주면에 다수개 돌출시키고, 상기 피스톤뭉치(17)는, 그 중앙에 요동축(16)를 두고 그 요동축(16)과 피스톤뭉치(17)사이를 적절한 연결요소(17a)로 서로 연결시킨 후 상기 요동축(16)을 케이싱(11) 안쪽에서 케이싱(11)의 양쪽 측벽 중앙에 원활히 회전하도록 설치하거나, 또는 요동축(16)이나 연결요소(17a)가 없이 상기 피스톤뭉치(17)의 내주면을 케이싱(11)이 둘러싸서 지지하게 하면서 피스톤뭉치(17) 내주면이 그 둘러싼 케이싱(11)의 외주면상에서 원활히 회전하도록 설치하고, 상기 피스톤뭉치(17)의 일측엔 결여부를 마련하여서 그 결여부에 제1항 내지 제11항, 그리고 제13항 내지 제20항중 어느 한 항에 기재된 회전-왕복운동 변환장치를 설치하되, 상기 결여부 일측끝의 피스톤뭉치(17)에 상기 회전-왕복운동 변환장치의 왕복운동자(2)의 한끝을 결합함으로써 피스톤뭉치(17)와 함께 피스톤뭉치(17) 외주면에 돌출된 돌출피스톤(12)이 요동왕복을 하도록 설치하여서, 상기 케이싱(11)의 내주면에 돌출시킨 격벽(15)과 상기 돌출피스톤(12)의 일측면(12a)과 케이싱(11)의 내주면 및 피스톤뭉치(17)의 외주면 그리고 케이싱(11)의 양측 내면이 둘러싸서 돌출피스톤(12)의 매 일측면에 대하여 하나씩 형성되는 작동실(13)의 체적이 상기 돌출피스톤(12)의 요동왕복운동에 의해 변화되게 함으로써 내연기관의 행정을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 요동형 왕복동내연기관.
25. 제22항에 있어서, 돌출피스톤(12)을 피스톤뭉치(17)의 외주면에 다수개 돌출시키고, 상기 피스톤뭉치(17)는, 그 중앙에 요동축(16)을 두고 그 요동축(16)과 상기 피스톤 뭉치(17)사이를 적절한 연결요소(17a)로 서로 연결시킨 후 요동축(16)을 케이싱(11) 안쪽에서 케이싱(11)의 양쪽 측벽 중앙에 원활히 회전할 수 있도록 설치하거나, 또는 요동축(16)이나 연결요소(17a)가 없이 상기 피스톤뭉치(17)의 내주면을 케이싱(11)이 둘러싸서 지지하게 하면서 피스톤뭉치(17) 내주면이 그 둘러싼 케이싱(11)의 외주면상에서 원활히 회전할 수 있도록 설치하고, 상기 피스톤뭉치(17)의 일측엔 결여부를 마련하여서 그 결여부에 제12항과 제21항 중의 어느 한 항에 기재된 회전-왕복운동 변환장치를 돌출피스톤(12)이 요동왕복운동하도록 상기 피스톤뭉치(17)에 결합하여 설치하고 상기 케이싱(11)의 내주면에 돌출시킨 격벽(15)과 상기 돌출피스톤(12)의 일측면(12a)과 케이싱(11)의 내주면 및 피스톤뭉칭(17)의 외주면 그리고 케이싱(11)의 양측 내면이 둘러싸서 돌출피스톤(12)의 매 일측면(12a)에 대하여 하나씩 형성되는 작동실(13)의 체적이 상기한 돌출피스톤(12)의 요동왕복운동에 의해 변화되게 함으로써 내연기관의 행정을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 요동형 왕복동내연기관.

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