KR101236433B1

KR101236433B1 - Solid cam type engine

Info

Publication number: KR101236433B1
Application number: KR1020110115088A
Authority: KR
Inventors: 김진섭
Original assignee: 김진섭
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-02-22
Anticipated expiration: 2031-11-07

Abstract

본 발명은 피스톤의 직선왕복운동이 입체캠의 회전운동으로 변환되면서 측압이 발생되지 않는 입체캠식 엔진을 개시한다.
본 발명은 실린더 내부에 삽입되고 연료의 연소과정에 의해 직선왕복운동을 하는 피스톤과, 내경을 따라 싸인 곡선을 이루도록 형성된 싸인곡선홈이 중심축을 기준으로 대칭을 이루고, 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 입체캠과, 상기 피스톤의 외주면에서 중심점을 기준으로 대칭을 이루도록 돌출되는 레버와, 상기 레버에 장착되어 상기 입체캠의 싸인곡선홈에 접촉되는 가압롤러와, 상기 레버에 장착되어 상기 피스톤이 직선왕복운동을 하도록 안내하는 가이드롤러로 구성됨으로써, 상기 피스톤의 직선왕복운동이 상기 레버와 상기 입체캠의 캠운동에 의해 상기 입체캠의 회전운동으로 변환된다.The present invention discloses a three-dimensional cam-type engine that does not generate side pressure while the linear reciprocating motion of the piston is converted to the rotational movement of the three-dimensional cam.
The present invention is a piston inserted into the cylinder and performing a linear reciprocating motion by the combustion process of the fuel, and a sine curve groove formed to form a curve wrapped along the inner diameter is symmetrical about the central axis, and is supported rotatably by a bearing A three-dimensional cam, a lever protruding symmetrically from the outer peripheral surface of the piston with respect to the center point, a pressure roller mounted on the lever in contact with the sine curve groove of the three-dimensional cam, and the piston is mounted on the lever By consisting of a guide roller for guiding the movement, the linear reciprocating motion of the piston is converted to the rotational movement of the three-dimensional cam by the cam motion of the lever and the three-dimensional cam.

Description

Stereo Cam Type Engine {SOLID CAM TYPE ENGINE}

본 발명은 입체캠식 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입체캠을 사용하여 엔진 피스톤의 직선왕복운동을 회전운동으로 변환하여 작동성이 향상될 수 있도록 하는 입체캠식 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional cam-type engine, and more particularly, to a three-dimensional cam-type engine to improve the operability by converting the linear reciprocating motion of the engine piston into a rotary motion using a three-dimensional cam.

일반적으로 열에너지를 기계에너지로 변환시키는 열기관 중에서도 기관의 내부에서 연소가 이루어져 그 연소가스가 팽창할 때 발생하는 열에너지를 이용하여 기계적인 일로 변환시키는 동력원으로 피스톤 왕복형 엔진이 있다.In general, among the heat engine that converts thermal energy into mechanical energy, there is a piston reciprocating engine as a power source that converts into mechanical work using heat energy generated when combustion occurs inside the engine when the combustion gas expands.

피스톤 왕복형 엔진은 실린더 내에서 직선 왕복운동하는 피스톤의 왕복운동이 커넥팅로드 및 크랭크 축에 전달되고, 이때 커넥팅로드와 크랭크 축의 상대운동에 의해 직선 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 구조로 구성된다.In the piston reciprocating engine, a reciprocating motion of a piston reciprocating linearly in a cylinder is transmitted to a connecting rod and a crankshaft, and the linear reciprocating motion is converted into a rotational motion by a relative motion of the connecting rod and the crankshaft.

그러나 이러한 종래의 피스톤 왕복형 엔진은 커넥팅로드에 의해 피스톤이 측방향 외력을 받고, 그 측방향 외력에 의해 실린더에 측압이 발생되어 피스톤의 왕복운동시 마찰손실이 발생되고 마모가 발생되는 문제점이 있다.However, the conventional piston reciprocating engine has a problem in that the piston receives a lateral external force by the connecting rod, and the side pressure is generated in the cylinder by the lateral external force, so that friction loss occurs and wear occurs during the reciprocating movement of the piston. .

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 종래 엔진에 있어 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전하면서 발생되는 측압에 의한 마찰손실과 마모를 절감할 수 있도록 하는 입체캠식 엔진을 제공함에 있다.The object of the present invention devised in view of the above point is to provide a three-dimensional cam type engine that can reduce friction loss and wear caused by lateral pressure generated while the crankshaft rotates by the reciprocating motion of a piston in a conventional engine. have.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 입체캠식 엔진은 실린더 내부에 삽입되고 연료의 연소과정에 의해 직선왕복운동을 하는 피스톤; 내경을 따라 싸인 곡선을 이루도록 형성된 싸인곡선홈이 중심축을 기준으로 대칭을 이루고, 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 입체캠; 상기 피스톤의 외주면에서 중심점을 기준으로 대칭을 이루도록 돌출되는 레버; 상기 레버에 장착되어 상기 입체캠의 싸인곡선홈에 접촉되는 가압롤러; 상기 피스톤이 관통되고 상기 레버가 직선왕복운동 할 수 있도록 안내하는 가이드홈이 형성된 가이드판; 및 상기 레버에 장착되어 상기 가이드판의 가이드홈에 접촉되는 가이드롤러;를 포함하여, 가이드홈에 접촉되는 가이드롤러에 의해 상기 피스톤의 회전이 방지되고, 상기 피스톤의 직선왕복운동이 상기 레버와 상기 입체캠의 캠운동에 의해 상기 입체캠의 회전운동으로 변환된다.A three-dimensional cam engine for achieving the object of the present invention as described above is a piston which is inserted into the cylinder and the linear reciprocating motion by the combustion process of the fuel; A three-dimensional cam in which a sign curved groove formed to form a curved curve along an inner diameter is symmetrical with respect to a central axis and is rotatably supported by a bearing; A lever protruding from the outer circumferential surface of the piston to be symmetrical with respect to a center point; A pressure roller mounted on the lever and contacting the sine curve groove of the three-dimensional cam; A guide plate having a guide groove formed therein for guiding the piston to penetrate the linear reciprocating motion; And a guide roller mounted on the lever to be in contact with the guide groove of the guide plate. The guide roller is in contact with the guide groove to prevent rotation of the piston, and the linear reciprocating motion of the piston is prevented from the lever and the guide groove. The cam motion of the three-dimensional cam is converted into the rotational motion of the three-dimensional cam.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 피스톤은, 직선왕복운동할 수 있도록 미끄럼 베어링, 볼부쉬, 볼리테이너 중 적어도 어느 하나로 지지된다.More preferably, the piston is supported by at least one of a sliding bearing, a ball bush, and a ball retainer so as to linearly reciprocate.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 입체캠식 엔진은 실린더 내부에 삽입되고 연료의 연소과정에 의해 직선왕복운동을 하는 피스톤; 내경을 따라 싸인 곡선을 이루도록 형성된 싸인곡선홈이 중심축을 기준으로 대칭을 이루고, 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 입체캠; 상기 피스톤의 외주면에서 중심점을 기준으로 대칭을 이루도록 돌출되는 레버; 상기 레버에 장착되어 상기 입체캠의 싸인곡선홈에 접촉되는 가압롤러; 상기 입체캠의 내경 측에 장착되고 상기 피스톤을 직선왕복운동 가능하게 지지되는 지지기둥; 및 상기 지지기둥과 상기 피스톤이 접촉되는 접촉면에는 서로 짝을 이루어 결합되는 스플라인돌기와 스플라인홈;을 포함하여, 상기 스플라인돌기와 스플라인홈이 맞물리면서 상기 피스톤의 회전이 방지되고, 상기 피스톤의 직선왕복운동이 상기 레버와 상기 입체캠의 캠운동에 의해 상기 입체캠의 회전운동으로 변환된다.A three-dimensional cam engine for achieving the object of the present invention as described above is a piston which is inserted into the cylinder and the linear reciprocating motion by the combustion process of the fuel; A three-dimensional cam in which a sign curved groove formed to form a curved curve along an inner diameter is symmetrical with respect to a central axis and is rotatably supported by a bearing; A lever protruding from the outer circumferential surface of the piston to be symmetrical with respect to a center point; A pressure roller mounted on the lever and contacting the sine curve groove of the three-dimensional cam; A support pillar mounted on an inner diameter side of the three-dimensional cam and supported to linearly reciprocate the piston; And a spline protrusion and a spline groove which are coupled to each other in contact with the support column and the piston in contact with each other. The spline protrusion and the spline groove are engaged with each other to prevent rotation of the piston, and the linear reciprocating motion of the piston is performed. By the cam motion of the lever and the three-dimensional cam is converted to the rotational movement of the three-dimensional cam.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 피스톤과 상기 지지기둥 사이에는 직선왕복운동할 수 있도록 미끄럼 베어링, 볼부쉬, 볼리테이너 중 적어도 어느 하나가 장착된다.In addition, more preferably, at least one of a sliding bearing, a ball bush, and a ball retainer is mounted between the piston and the support column so as to linearly reciprocate.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 입체캠식 엔진은 각각의 실린더 내부에 삽입되고 연료의 연소과정에 의해 직선왕복운동하는 두 개의 피스톤 헤드부가 양 끝단에 각각 형성된 피스톤; 중심축을 기준으로 대칭을 이루도록 상기 피스톤의 외주면에서 방사형으로 직교하게 돌출되는 레버; 내경을 따라 싸인 곡선을 이루도록 형성된 싸인곡선홈이 중심축을 기준으로 대칭을 이루고, 상기 싸인곡선홈에 상기 레버 끝단부가 삽입된 상태로 회전되는 입체캠;을 포함하여, 상기 피스톤의 직선왕복운동이 상기 레버와 상기 입체캠의 캠운동에 의해 상기 피스톤의 직선왕복운동이 상기 입체캠의 회전운동으로 변환된다.To achieve the object of the present invention as described above, the three-dimensional cam type engine is inserted into each cylinder and two piston heads which are linearly reciprocating by the combustion process of the fuel, respectively formed on both ends; A lever projecting radially orthogonally from an outer circumferential surface of the piston to be symmetrical about a central axis; A three-dimensional cam is formed symmetrical with respect to the central axis is formed to form a curved curve along the inner diameter, and the lever end portion is inserted into the sine curve groove; including, the linear reciprocating motion of the piston The linear reciprocating motion of the piston is converted into the rotational motion of the three-dimensional cam by the cam motion of the lever and the three-dimensional cam.

이와 같이 본 발명에 의한 입체캠식 엔진은 측방향 외력이 발생되지 않으므로 측압에 의한 마찰손실과 마모가 저감되어 엔진효율이 향상되는 효과가 있다.As described above, since the lateral external force is not generated in the three-dimensional cam type engine according to the present invention, frictional loss and wear caused by side pressure are reduced, thereby improving engine efficiency.

또한, 측압이 제거되므로 엔진의 내구성과 안정성이 향상되고, 제작이 용이하므로 비용이 절감된다.In addition, since the side pressure is removed, the durability and stability of the engine are improved, and the manufacturing is easy, thereby reducing the cost.

또한, 입체캠과 레버의 직경이나 크기를 조절하여 토크를 조절하는 것이 가능하므로 저배기량 고 토크 엔진을 제작할 수 있다.In addition, it is possible to adjust the torque by adjusting the diameter or size of the three-dimensional cam and the lever, it is possible to manufacture a low displacement high torque engine.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 입체캠식 엔진을 분해하여 도시한 단면도,
도 2는 가이드판과 커버를 도시한 사시도,
도 3은 피스톤을 도시한 사시도,
도 4는 입체캠을 도시한 사시도,
도 5는 입체캠의 작동상태를 도시한 상태도,
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 입체캠식 엔진을 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 입체캠식 엔진을 도시한 단면도.1 is an exploded cross-sectional view showing a three-dimensional cam type engine of the first preferred embodiment of the present invention;
2 is a perspective view showing a guide plate and a cover,
3 is a perspective view of the piston,
4 is a perspective view showing a three-dimensional cam,
5 is a state diagram showing an operating state of the three-dimensional cam,
6 is a cross-sectional view showing a three-dimensional cam engine which is a second preferred embodiment of the present invention;
7 is a cross-sectional view showing a three-dimensional cam engine which is a third preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예인 입체캠식 엔진을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a three-dimensional cam engine which is a preferred embodiment of the present invention in more detail as follows.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 입체캠식 엔진을 분해하여 도시한 단면도이고, 도 2는 가이드판과 커버를 도시한 사시도이고, 도 3은 피스톤을 도시한 사시도이고, 도 4는 입체캠을 도시한 사시도이고, 도 5는 입체캠의 작동상태를 도시한 상태도이다.Figure 1 is an exploded cross-sectional view showing a three-dimensional cam engine of the first preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a guide plate and a cover, Figure 3 is a perspective view showing a piston, Figure 4 is a three-dimensional cam Figure 5 is a perspective view, Figure 5 is a state diagram showing the operating state of the three-dimensional cam.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 입체캠식 엔진은 실린더 내부에 일측 끝단이 삽입되는 피스톤(10)과, 피스톤(10)에 형성된 레버(30)와, 레버(30)에 접촉되면서 회전되는 입체캠(20)과, 피스톤(10)과 레버(30)와 입체캠(20)을 내부에 수용하는 커버(40)와 커버(40)의 개구부를 복개하는 가이드판(50)과, 입체캠(20)에 연결되어 회전력을 전달받는 출력축(60)과, 피스톤(10)을 슬라이딩 가능하게 지지하는 지지기둥(70)으로 구성된다.As shown in FIGS. 1 to 5, the three-dimensional cam type engine of the first preferred embodiment of the present invention includes a piston 10 having one end inserted into a cylinder, a lever 30 formed at the piston 10, and a lever ( The guide plate for covering the opening of the cover 40 and the cover 40 to accommodate the three-dimensional cam 20 and the piston 10, the lever 30 and the three-dimensional cam 20 rotated in contact with the 30) 50, an output shaft 60 connected to the three-dimensional cam 20 to receive the rotational force, and a support pillar 70 for slidably supporting the piston 10.

상기 피스톤(10)은 실린더 내부에 삽입되는 피스톤 헤드부(11)와, 피스톤 헤드부(11)에 일측 끝단이 연결되는 축부(12)로 이루어진다. 축부(12)의 중심에는 일측 끝단면에서 길이방향을 따라 함몰되는 삽입부(13)가 형성되고, 삽입부(13)에는 지지기둥(70)이 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 삽입된다.The piston 10 is composed of a piston head portion 11 inserted into the cylinder and a shaft portion 12 having one end connected to the piston head portion 11. In the center of the shaft portion 12 is formed an insertion portion 13 which is recessed in the longitudinal direction at one end surface, the support pillar 70 is inserted in the insertion portion 13 so as to slide along the longitudinal direction.

상기 레버(30)는 피스톤(10)의 축부(12) 외주면에 방사형으로 돌출된다. 레버(30)는 외주면에 하나가 돌출되는 구조로 구성된다. 레버(30)는 한 개로 이루어질 수도 있으나, 편심에 의한 회전력 저하가 발생될 수 있으므로 등간격을 이루고, 중심축에 대칭이 되도록 짝을 이루는 한 쌍이 적어도 하나 형성되는 것이 바람직하다. 이때 레버(30)는 피스톤(10)의 중심을 기준으로 대칭을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 레버(30)는 대칭을 이루는 한 쌍이 다수개 형성되는 구조로 구성될 수도 있다. 레버(30)의 외주면에는 끝단부터 가압롤러(31)와 가이드롤러(32)가 차례로 회전가능하게 장착된다.The lever 30 protrudes radially from the outer circumferential surface of the shaft portion 12 of the piston 10. The lever 30 has a structure in which one protrudes on the outer circumferential surface. The lever 30 may be made of one, but since the rotational force may be reduced due to the eccentricity, it is preferable that at least one pair is formed at equal intervals and paired to be symmetrical to the central axis. At this time, the lever 30 is preferably formed to be symmetrical with respect to the center of the piston (10). The lever 30 may be configured in a structure in which a plurality of symmetrical pairs are formed. On the outer circumferential surface of the lever 30, the pressure roller 31 and the guide roller 32 are rotatably mounted in order from the end.

상기 입체캠(20)에는 소정의 내경과 외경을 갖는 관 형상으로 이루어지고, 내부에는 싸인곡선을 이루는 싸인곡선홈(21)이 형성된다. 싸인곡선홈(21)은 내경에 방사형으로 함몰되고 내경을 따라 폐곡선을 이루도록 연장된다. 함몰되는 싸인곡선홈(21)의 양측면이 각각 싸인곡선 상부면(22a)과 싸인곡선 하부면(23a)을 이룬다. 입체캠(20)의 관 형상을 이루는 일체형 부재를 가공하여 형성하는 것이 바람직하나, 제작이 용이하도록 다음과 같이 부분적으로 가공한 부재를 결합한 구조로 이루어질 수 있다.The three-dimensional cam 20 is formed in a tubular shape having a predetermined inner diameter and an outer diameter, and an inside of the three-dimensional cam 20 has a sign curve groove 21 forming a sign curve. The sign curve groove 21 is radially recessed in the inner diameter and extends to form a closed curve along the inner diameter. Both sides of the depression curve groove 21 to be recessed form a signature curve upper surface 22a and a signature curve lower surface 23a, respectively. It is preferable to form and form an integral member forming a tubular shape of the three-dimensional cam 20, but may be made of a structure in which the partially processed member is combined as follows to facilitate manufacturing.

조립에 의해 제작되는 입체캠(20)은 장착공이 관통된 캠베이스(24)와, 캠베이스(24)의 장착공에 삽입되어 상단측에 장착되는 상부캠(22)과, 캠베이스(24)의 장착공에 삽입되어 하단측에 장착되는 하부캠(23)으로 구성된다. 캠베이스(24)의 둘레면에는 상부캠(22)과 하부캠(23)의 삽입이 용이하도록 다수개의 관통공이 형성된다. 이 관통공은 상부캠(22)과 하부캠(23)을 고정시키기 위해 볼트를 체결하거나 용접을 실시하는 위치로 사용된다. 상부캠(22)은 캠베이스(24)의 내경에 대응되는 외경과 소정의 내경을 갖는 관 형상으로 이루어져 캠베이스(24)에 삽입고정된다. 상부캠(22)의 일측 단면에는 싸인곡선 상부면(22a)이 형성된다. 하부캠(23)은 캠베이스(24)의 내경에 대응되는 외경과 소정의 내경을 갖는 관 형상으로 이루어져 캠베이스(24)에 삽입고정된다. 하부캠(23)의 일측 단면에는 싸인곡선 하부면(23a)이 형성된다. 이와 같이 입체캠(20)에 상부캠(22)과 하부캠(23)이 조립됨으로써 상부캠(22)과 하부캠(23)의 사이 틈새가 싸인곡선홈(21)을 이루는 것이다.The three-dimensional cam 20 produced by assembling includes a cam base 24 through which a mounting hole penetrates, an upper cam 22 inserted into a mounting hole of the cam base 24 and mounted on an upper end side thereof, and a cam base 24. Inserted into the mounting hole of the lower cam 23 is configured to be mounted. A plurality of through holes are formed on the circumferential surface of the cam base 24 to facilitate insertion of the upper cam 22 and the lower cam 23. This through hole is used as a position for fastening the bolt or welding to fix the upper cam 22 and the lower cam 23. The upper cam 22 has a tubular shape having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the cam base 24 and a predetermined inner diameter, and is inserted into and fixed to the cam base 24. A sign curve upper surface 22a is formed at one end surface of the upper cam 22. The lower cam 23 has a tubular shape having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the cam base 24 and a predetermined inner diameter, and is inserted into and fixed to the cam base 24. A sign curve lower surface 23a is formed at one end surface of the lower cam 23. As such, the upper cam 22 and the lower cam 23 are assembled to the three-dimensional cam 20 so that the gap between the upper cam 22 and the lower cam 23 forms the sign curved groove 21.

싸인곡선홈(21)은 적어도 하나의 상사점(21a)과 하사점(21b), 및 상사점(21a)과 하사점(21b)을 연결하는 연결구간(21c)으로 구성된다. 레버(30)가 한 개로 이루어진 경우에는 상사점(21a)과 하사점(21b)이 하나씩 구비된 구조로 구성될 수도 있으나, 상사점(21a)과 하사점(21b)이 짝을 이루어 대칭을 이루도록 형성되는 것이 편심에 의한 측압을 제거하기 위해 바람직하다. 또한 레버(30)의 개수에 따라 상사점(21a)과 하사점(21b)의 개수를 다양하게 응용이 가능하다. 또한 싸인곡섬홈(21)에는 가압롤러(31)가 접촉된다.The sign curve groove 21 is composed of at least one top dead center 21a and a bottom dead center 21b, and a connection section 21c connecting the top dead center 21a and the bottom dead center 21b. When the lever 30 is formed of one, the top dead center 21a and the bottom dead center 21b may be provided in one structure, but the top dead center 21a and the bottom dead center 21b are paired to form symmetry. It is desirable to form to remove lateral pressure due to eccentricity. In addition, the number of the top dead center 21a and the bottom dead center 21b can be variously applied according to the number of levers 30. In addition, the pressure roller 31 is in contact with the sine valley island groove (21).

커버(40)는 일측이 개구되어 피스톤(10), 레버(30) 및 입체캠(20)을 내부에 수용하는 용기 형상으로 형성된다. 일측의 개구부에는 가이드판(50)이 복개된다. 커버(40)의 타측에는 출력축(60)이 회전가능하게 장착된다. The cover 40 is formed in a container shape in which one side is opened to accommodate the piston 10, the lever 30, and the three-dimensional cam 20 therein. The guide plate 50 is covered in one opening part. The output shaft 60 is rotatably mounted on the other side of the cover 40.

가이드판(50)은 소정의 면적을 갖는 판 형상으로 이루어진다. 중앙에는 관통공(51)이 형성되어 관통공(51)을 통해 피스톤(10)이 커버(40) 내부로 인입된다. 가이드판(50)의 관통공(51) 둘레에는 피스톤(10)의 길이방향을 따라 커버(40) 내측 방향으로 돌출되는 가이드부(52)가 형성된다. 가이드부(52)의 외주면에는 입체캠(20)을 회전가능하게 지지하는 베어링(53)이 장착된다. 가이드부(52)에는 레버(30)가 직선왕복운동만 할 수 있도록 끝단면에서 길이방향을 따라 함몰되는 가이드홈(54)이 형성된다. 또한 가이드홈(54)과 접촉되는 레버(30)의 외주면에는 가이드롤러(32)가 위치한다.The guide plate 50 is formed in a plate shape having a predetermined area. The through hole 51 is formed at the center thereof, and the piston 10 is introduced into the cover 40 through the through hole 51. Around the through hole 51 of the guide plate 50 is formed with a guide portion 52 protruding in the inward direction of the cover 40 along the longitudinal direction of the piston 10. On the outer circumferential surface of the guide portion 52, a bearing 53 for rotatably supporting the three-dimensional cam 20 is mounted. The guide portion 52 is formed with a guide groove 54 recessed in the longitudinal direction at the end surface so that the lever 30 can be a linear reciprocating motion only. In addition, the guide roller 32 is located on the outer circumferential surface of the lever 30 in contact with the guide groove 54.

출력축(60)은 일측 끝단이 입체캠(20)에 연결되고 타측 끝단은 커버(40)를 관통하여 외부로 돌출된다. One end of the output shaft 60 is connected to the three-dimensional cam 20, the other end is projected to the outside through the cover 40.

지지기둥(70)은 피스톤(10)의 삽입부(13)에 삽입되어 피스톤(10)이 직선왕복운동 할 수 있도록 지지한다. 지지기둥(70)의 하단 외주면과 플랜지로 입체캠(20)이 회전가능 하도록 지지하는 베어링(71)을 고정하게 된다. 베어링(71)에 의해 입체캠(20)의 회전력은 지지기둥(70)에 전달되지 않는다. The support column 70 is inserted into the insertion part 13 of the piston 10 to support the piston 10 so as to linearly reciprocate. The bearing 71 supporting the three-dimensional cam 20 to be rotatable is fixed to the outer peripheral surface and the flange of the lower end of the support pillar 70. The rotational force of the three-dimensional cam 20 by the bearing 71 is not transmitted to the support pillar (70).

도시되진 않았지만 지지기둥(70)의 외경과 피스톤(10)의 내경 사이에는 슬라이딩이 가능하도록 하여야 하며, 슬라이딩 베어링으로 미끄럼 베어링이나 볼부쉬, 또는 볼리테이너가 장착될 수도 있고, 볼리테이너의 경우 위치를 지지하기 위하여 양 끝단측에 스프링이 끼워질 수도 있다. 즉 하단측 스프링의 일측 끝단은 지지기둥(70)의 일측 끝단에 지지되고 타측 끝단은 볼리테이너에 지지되며, 상단측 스프링의 일측 끝단은 지지기둥(70)의 타측 끝단에 지지되고 타측 끝단은 볼리테이너에 지지된다.Although not shown, sliding should be possible between the outer diameter of the support pillar 70 and the inner diameter of the piston 10, and a sliding bearing may be equipped with a sliding bearing, a ball bush, or a ball retainer. Springs may be fitted at both ends to support it. That is, one end of the lower side spring is supported at one end of the support pillar 70 and the other end is supported by the ball retainer, one end of the upper spring is supported at the other end of the support pillar 70 and the other end is the ball. Supported by retainers.

지지기둥(70)은 피스톤(10)을 직선왕복운동 가능하게 지지하는 역할을 수행하는 부품이다. The support column 70 is a part that serves to support the piston 10 in a linear reciprocating motion.

또한 도 6에 도시된 본 발명의 바람직한 제2 실시예와 같이 지지기둥(70)의 외주면과 피스톤(10)을 이루는 축부(12)의 삽입부(13) 내측면이 접촉되는 접촉면에는 서로 짝을 이루어 결합되는 스플라인돌기(57a)와 스플라인홈(57b)이 형성된다. 스플라인돌기(57a)와 스플라인홈(57b) 사이에는 마찰력을 저감 할 수 있도록 베어링(57c)이 장착된다. 도 6에 도시된 바와 같이 지지기둥(70)과 축부(12)의 접촉면에 스플라인돌기(57a)와 스플라인홈(57b)이 형성된 경우에는 가이드홈(54)은 레버(30)에 접촉되지 않을 정도만큼 간격을 갖는 구조로 구성될 수 있다.In addition, as shown in the second preferred embodiment of the present invention shown in Figure 6 the outer peripheral surface of the support pillar 70 and the contact surface that the inner surface of the insertion portion 13 of the shaft portion 12 forming the piston 10 is in contact with each other The spline protrusion 57a and the spline groove 57b which are combined to each other are formed. A bearing 57c is mounted between the spline protrusion 57a and the spline groove 57b so as to reduce the frictional force. As shown in FIG. 6, when the spline protrusion 57a and the spline groove 57b are formed on the contact surface between the support pillar 70 and the shaft portion 12, the guide groove 54 does not come into contact with the lever 30. It can be composed of a structure having a space.

이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예인 입체캠식 엔진의 작동과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 입체캠식 엔진은 2행정싸이클 기관이나 4행정 싸이클 기관 모두에 적용이 가능하다.As described in more detail the operation process of the three-dimensional cam-type engine of the preferred embodiment of the present invention as follows, the three-dimensional cam-type engine can be applied to both two-stroke cycle engine and four-stroke cycle engine.

엔진의 흡입행정이 실시되는 경우에는 실린더에 인입되어 있던 피스톤 헤드부(11)가 인출되기 시작하고, 이때 상사점(21a)에 위치하던 가압롤러(31)는 하강하게 된다. 가압롤러(31)가 하강되면서 가압롤러(31)는 싸인곡선 하부면(23a)을 가압하고, 가압롤러(31)가 접촉되는 지점은 상사점(21a)에서 연결구간(21c)을 거쳐 하사점(21b)을 향하게 된다. 이때 가압롤러(31)가 접촉되는 지점의 위치이동만큼 입체캠(20)은 회전하게 되는 것이다.When the intake stroke of the engine is performed, the piston head 11 drawn into the cylinder starts to be drawn out, and the pressure roller 31 positioned at the top dead center 21a is lowered. As the pressure roller 31 is lowered, the pressure roller 31 presses the sine curve lower surface 23a, and the point where the pressure roller 31 contacts is the bottom dead center through the connection section 21c at the top dead center 21a. It faces 21b. At this time, the three-dimensional cam 20 is rotated as much as the position movement of the point where the pressure roller 31 is in contact.

다음으로 압축행정 시에는 인출되었던 피스톤 헤드부(11)가 실린더 내부로 인입되기 시작하고, 이때 하사점(21b)에 위치하던 가압롤러(31)는 상승하게 된다. 가압롤러(31)가 상승되면서 가압롤러(31)는 싸인곡선 상부면(22a)을 가압하고, 가압롤러(31)가 접촉되는 지점은 하사점(21b)에서 연결구간(21c)을 거쳐 상사점(21a)을 향하게 된다. 이때 가압롤러(31)가 접촉되는 지점의 위치이동만큼 입체캠(20)은 회전하게 되는 것이다.Next, at the time of compression stroke, the piston head 11 which has been drawn out starts to be drawn into the cylinder, and at this time, the pressure roller 31 located at the bottom dead center 21b is raised. As the pressure roller 31 is raised, the pressure roller 31 presses the upper surface 22a of the sine curve, and the point where the pressure roller 31 comes into contact with the top dead center through the connection section 21c at the bottom dead center 21b. It faces 21a. At this time, the three-dimensional cam 20 is rotated as much as the position movement of the point where the pressure roller 31 is in contact.

다음으로 폭발행정 시에는 폭발압력에 의해 인입되었던 피스톤 헤드부(11)가 다시 실린더 외부로 인출되기 시작하고, 이때 상사점(21a)에 위치하던 가압롤러(31)는 하강하게 된다. 가압롤러(31)가 하강되면서 가압롤러(31)는 싸인곡선 하부면(23a)을 가압하고, 가압롤러(31)가 접촉되는 지점은 상사점(21a)에서 연결구간(21c)을 거쳐 하사점(21b)을 향하게 된다. 이때 가압롤러(31)가 접촉되는 지점의 위치이동만큼 입체캠(20)은 회전하게 되는 것이다.Next, during the explosion stroke, the piston head 11 drawn in by the explosion pressure starts to be drawn out again to the outside of the cylinder. At this time, the pressure roller 31 positioned at the top dead center 21a is lowered. As the pressure roller 31 is lowered, the pressure roller 31 presses the sine curve lower surface 23a, and the point where the pressure roller 31 contacts is the bottom dead center through the connection section 21c at the top dead center 21a. It faces 21b. At this time, the three-dimensional cam 20 is rotated as much as the position movement of the point where the pressure roller 31 is in contact.

다음은 배기행정 시에는 인출되었던 피스톤 헤드부(11)가 실린더 내부로 다시 인입되기 시작하고, 이때 하사점(21b)에 위치하던 가압롤러(31)는 다시 상승하게 된다. 가압롤러(31)가 상승되면서 가압롤러(31)는 싸인곡선 상부면(22a)을 가압하고, 가압롤러(31)가 접촉되는 지점은 하사점(21b)에서 연결구간(21c)을 거쳐 상사점(21a)을 향하게 된다. 이때 가압롤러(31)가 접촉되는 지점의 위치이동만큼 입체캠(20)은 회전하게 되는 것이다.Next, the piston head 11 which has been drawn out at the time of the exhaust stroke starts to be drawn back into the cylinder, and the pressure roller 31 located at the bottom dead center 21b is raised again. As the pressure roller 31 is raised, the pressure roller 31 presses the upper surface 22a of the sine curve, and the point where the pressure roller 31 comes into contact with the top dead center through the connection section 21c at the bottom dead center 21b. It faces 21a. At this time, the three-dimensional cam 20 is rotated as much as the position movement of the point where the pressure roller 31 is in contact.

이러한 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정이 순차적으로 진행되면서 입체캠(20)은 회전하게 되는 것이다. As the suction, compression, explosion, and exhaust stroke proceeds sequentially, the three-dimensional cam 20 is rotated.

이와 같이 본 발명에 의한 입체캠식 엔진은 피스톤(10)의 직선왕복운동이 입체캠(20)의 회전운동으로 변환되는 도중에 측압이 발생되거나 불필요한 마찰이나 마찰손실이 저감되므로 효율이 향상되는 것이다. As described above, the three-dimensional cam-type engine according to the present invention improves efficiency because side pressure is generated or unnecessary friction or friction loss is reduced while the linear reciprocating motion of the piston 10 is converted into the rotational motion of the three-dimensional cam 20.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 입체캠식 엔진은 도 7에 도시된 바와 같이 평행을 이루도록 장착된 각각의 실린더 내부에 삽입되고 연료의 연소과정에 의해 직선왕복운동하는 피스톤 헤드부(11)가 양 끝단에 형성된 피스톤(10)과, 피스톤(10)의 축부 외주면에 방사형으로 돌출되는 레버(30)와, 내경을 따라 싸인 곡선을 이루도록 형성된 싸인곡선홈(21)에 레버(30) 끝단부가 삽입된 상태로 회전되는 입체캠(20)과, 입체캠(20)의 외주면에 연결되어 회전력을 전달받아 회전하는 출력축(60)으로 구성된다. 피스톤(10)은 가이드판(50)에 의해 고정된다. Similarly, the three-dimensional cam engine, which is a third preferred embodiment of the present invention, has a piston head portion 11 inserted into each cylinder mounted to be parallel to each other and linearly reciprocating by a combustion process of fuel as shown in FIG. 7. The end of the lever 30 is inserted into the piston 10 formed at the end, the lever 30 protruding radially on the outer circumferential surface of the piston 10, and a sine curve groove 21 formed to form a curved line along the inner diameter. It is composed of a three-dimensional cam 20 is rotated in a state, and the output shaft 60 is connected to the outer peripheral surface of the three-dimensional cam 20 to receive a rotation force to rotate. The piston 10 is fixed by the guide plate 50.

각각의 피스톤 헤드부(11)는 하나의 축부로 연결될 수도 있고, 각각 별도의 축부로 구성되어 하나의 입체캠(20)에 연결되어 대향식으로 구성될 수도 있다. 또한 도시된 바와 같이 레버(30)는 90도로 직교하도록 형성되는 것이 바람직하다.Each piston head portion 11 may be connected to one shaft portion, respectively, may be configured in a separate shaft portion is connected to one three-dimensional cam 20 may be configured in an opposite manner. In addition, as shown, the lever 30 is preferably formed to be orthogonal to 90 degrees.

입체캠(20)은 상부캠(22)과 하부캠(23) 및 상부캠(22)과 하부캠(23)을 지지하는 캠베이스(24)로 이루어지고, 상부캠(22)과 하부캠(23) 사이에 싸인곡선홈(21)이 형성된다. 입체캠(20)을 고정하는 캠베이스(24)의 외주면에는 출력축(60)을 부착하는 대신 서로 맞물리는 기어가 장착되어 회전력이 전달되는 것이 바람직하다. 이때 기어 이외에 벨트나 체인을 사용하여 동력을 전달할 수도 있다.The three-dimensional cam 20 consists of an upper cam 22 and a lower cam 23 and a cam base 24 supporting the upper cam 22 and the lower cam 23, and the upper cam 22 and the lower cam ( 23 is formed between the curved curve groove (21). Instead of attaching the output shaft 60 to the outer circumferential surface of the cam base 24 fixing the three-dimensional cam 20, gears meshing with each other are preferably mounted to transmit rotational force. In addition to the gears, belts or chains can be used to transfer power.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 일 실시예인 입체캠식 엔진은 두 개의 피스톤 헤드부(11)가 형성되어 동심도(또는 동심축)을 유지하도록 함으로써, 피스톤(10)의 직선 왕복운동을 지지하기 위한 지지기둥(70)을 생략할 수 있다.The three-dimensional cam-type engine of the preferred embodiment of the present invention configured as described above has two piston heads 11 formed to maintain concentricity (or concentric shaft), thereby supporting a linear reciprocating motion of the piston 10. The pillar 70 can be omitted.

이러한 본 발명의 바람직한 제3 실시예인 입체캠식 엔진에서 상기 언급된 구조 이외의 부분과 작동과정은 본 발명의 바람직한 제1 실시예와 동일하다.In the three-dimensional cam engine which is the third preferred embodiment of the present invention, the parts other than the above-mentioned structure and the operation process are the same as the first preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.

10 : 피스톤 11 : 피스톤 헤드부
12 : 축부 20 : 입체캠
21 : 싸인 곡선홈 30 : 레버
31 : 가압롤러 32 : 가이드롤러
40 : 커버 50 : 가이드판
51 : 관통공 52 : 가이드부
54 : 가이드홈 60 : 출력축
70 : 지지기둥 10: piston 11: piston head portion
12: shaft 20: three-dimensional cam
21: sign curve groove 30: lever
31: pressure roller 32: guide roller
40: cover 50: guide plate
51: through hole 52: guide part
54: guide groove 60: output shaft
70: support pillar

Claims

A piston 10 inserted into the cylinder and linearly reciprocating by the combustion process of the fuel;
A three-dimensional cam 20 having a sine curve groove 21 formed to form a curved line along an inner diameter symmetrically about a central axis, and rotatably supported by a bearing;
A lever 30 protruding symmetrically with respect to a center point on an outer circumferential surface of the piston 10;
A pressure roller 31 mounted to the lever 30 to be in contact with the sign curve groove 21 of the three-dimensional cam 20;
A guide plate (50) formed with a guide groove (54) through which the piston (10) penetrates and guides the lever (30) in a straight reciprocating motion; And
And a guide roller 32 mounted to the lever 30 to be in contact with the guide groove 54 of the guide plate 50.
The rotation of the piston 10 is prevented by the guide roller 32 in contact with the guide groove 54, the linear reciprocating motion of the piston 10 is the cam of the lever 30 and the three-dimensional cam 20 Three-dimensional cam-type engine, characterized in that converted to the rotational movement of the three-dimensional cam 20 by the movement.

The method of claim 1, wherein the piston,
Three-dimensional cam-type engine, characterized in that supported by at least one of a sliding bearing, a ball bush, a ball retainer to linearly reciprocate.

A piston 10 inserted into the cylinder and linearly reciprocating by the combustion process of the fuel;
A three-dimensional cam 20 having a sine curve groove 21 formed to form a curved line along an inner diameter symmetrically about a central axis, and rotatably supported by a bearing;
A lever 30 protruding symmetrically with respect to a center point on an outer circumferential surface of the piston 10;
A pressure roller 31 mounted to the lever 30 to be in contact with the sign curve groove 21 of the three-dimensional cam 20;
A support pillar (70) mounted on the inner diameter side of the three-dimensional cam (20) and supporting the piston (10) so as to linearly reciprocate; And
And a spline protrusion (57a) and a spline groove (57b) coupled to each other in pairs with each other in contact with the support pillar (70) and the piston (10).
As the spline protrusion 57a and the spline groove 57b are engaged, rotation of the piston 10 is prevented, and the linear reciprocating motion of the piston 10 is a cam motion of the lever 30 and the three-dimensional cam 20. The three-dimensional cam type engine, characterized in that converted to the rotational movement of the three-dimensional cam (20) by.