KR101711291B1 - 가변 형상 피스톤 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피스톤(40) 내에 장착되며, 회전에 의해 상하가 뒤집어져 상기 피스톤(40)의 상면 형상을 선택적으로 변화시킴으로써 연소실(10)의 체적을 증감시키는 플레이트(110)와 플레이트(110)에 회전력을 부여하는 회전수단(120)을 포함하는 가변 형상 피스톤에 관한 것으로, 연소실의 체적을 증감시킴으로써 가변 압축비를 구현할 있는 이점이 있다.

Description

가변 형상 피스톤{VARIABLE GEOMETRY PISTON}
본 발명은 가변 형상 피스톤에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 연소실의 다양한 압축비 실현을 위한 가변 형상 피스톤에 관한 것이다.
차량의 엔진은 피스톤의 상하 왕복운동을 커넥팅 로드에 연결된 크랭크 축으로 회전시켜 그 회전력으로 플라이 휠을 돌리고 구동전달장치를 통하여 바퀴에 전달한다.
엔진의 작동은 흡입 - 압축 - 폭발 - 배기의 순서로 되며, 이 순서는 연소실의 실린더 내 피스톤의 상하 운동으로 이루어진다. 즉, 연소실에서 압축된 혼합기가 폭발할 때 발생하는 힘이 실린더 내 피스톤을 밀어주고 커넥팅 로드를 통하여 전달된 힘은 크랭크축을 회전시킨다.
엔진 성능의 포인트는 높은 출력이다. 엔진의 출력을 높이기 위한 방법으로 압축비를 높일 수 있다. 압축비를 높이면 점화 직전의 연소실 온도와 압력이 높아져 연소가 빠르게 진행되고 엔진 출력이 높아진다. 그러나 높은 부하에서는 노킹 발생 및 연료 효율성에 영향을 미치므로 압축비를 낮출 것이 요구된다.
따라서, 낮은 부하에서는 높은 압축비를 사용하여 높은 효율을 얻고, 부하가 증가하면 압축비를 저하시켜 노킹 방지와 내부 열전달을 원활하게 하도록 하는 것이 요구된다.
그런데 종래의 엔진은 설계 단계에서 고정 압축비를 적용하므로 다양한 운전 상황에 따라 압축비를 적절히 가변시킬 수 없는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 가변 압축비를 적용하는 엔진들이 개발되고 있다.
본 발명과 관련된 선행기술은 한국공개특허 제2010-0041074호(디젤엔진의 압축비 가변장치, 공개일자:2010년 04월22일)가 있다.
본 발명의 목적은 자이로스코프를 이용한 가변 형상 피스톤을 피스톤에 장착하여 연소실로 노출되는 피스톤의 상면 형상을 변화시킴으로써 연소실의 체적을 증감시켜 압축비를 가변시키는 가변 형상 피스톤을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 피스톤의 상면에 형성한 삽입홀을 통해 상기 피스톤에 장착되며, 회전에 의해 상하가 뒤집어져 상기 피스톤의 상면 형상을 변화시키고 엔진 연소실의 압축비를 가변시키는 플레이트와 상기 플레이트에 회전력을 부여하는 회전수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플레이트는 상면과 하면의 형상이 다른 것을 특징으로 한다.
상기 회전수단은 상기 플레이트의 양측에 구비되며 상기 피스톤에 상하이동 가능하게 설치되고 상기 플레이트를 회전시키는 제1축과, 상기 플레이트에 포함되며 상기 제1축의 상하이동으로 상기 제1축을 회전하려는 토크를 발생시키는 자이로스코프 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자이로스코프 유닛은 상기 제1축과 연결되는 회전대와 상기 회전대에 중심을 지나도록 설치되는 제2축과 상기 제2축을 중심으로 회전하는 스핀휠과 상기 스핀휠에 회전력을 가하는 스핀모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자이로스코프 유닛은, 상기 제2축이 상기 플레이트의 높이방향 중심에 대하여 소정각도 기울어지고, 상기 스핀휠이 상기 제2축에 편심지게 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 자이로스코프 유닛은 상기 제2축을 중심으로 회전하는 스핀훨과 피스톤의 왕복운동에 의하여 편심지게 위치한 스핀휠의 관성으로 제1축과 수직하는 방향으로 형성되는 가상의 제3축을 중심으로 제1축과 연결되는 회전대를 따라 회전하여 발생하는 회전 모멘트에 의해 상기 제1축을 회전시키는 토크를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기 플레이트가 회전된 상태에서 상기 플레이트가 임의로 회전하는 것을 방지하는 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고정수단은 상기 피스톤에서 상기 제1축이 상하이동 가능한 이동공간에 설치되고, 상기 제1축을 상부로 밀어올리는 탄성력을 제공하여 상기 삽입홀에 대응되는 상기 플레이트의 외경이 상기 삽입홀에 배치되게 하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 피스톤에 회전에 의해 상하가 뒤집어져 연소실 쪽으로 노출되는 피스톤의 상면 형상을 선택적으로 변화시킬 수 있는 가변 형상 피스톤을 장착함으로써 가변 압축비를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 자이로스코프 유닛의 적용으로 가변 형상 피스톤의 회전이 별도의 모터 제어 없이도 수행 가능하므로 제어가 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 피스톤 내에 다수 개를 장착함으로써 여러 조합의 압축비를 구현하는 것이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가변 형상 피스톤이 적용된 연소실을 보인 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가변 형상 피스톤이 적용된 피스톤의 상면을 보인 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가변 형상 피스톤을 보인 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가변 형상 피스톤이 적용된 피스톤의 내부를 보인 도면.
도 5는 도 2의 A-A' 단면을 보인 도면.
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가변 형상 피스톤의 작동 상태를 보인 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 가변 형상 피스톤은, 차량의 엔진 연소실의 피스톤에 적용되어 다양한 압축비를 실현할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연소실(10)은 연료의 흡기와 배기를 위한 흡기밸브(20)와 배기밸브(30)가 구비되며, 흡기된 연료를 압축시키기 위한 피스톤(40)과, 압축된 연료를 폭발시켜 주기 위한 점화 플러그(60)를 포함한다.
연소실(10)은 연료의 폭발과 함께 그 힘으로 피스톤(40)을 아래로 밀며 왕복운동을 발생시킨다. 피스톤(40)의 왕복운동 에너지는 커넥팅 로드(70)를 통하여 크랭크 축(80)에 전달된다.
피스톤(40)에 피스톤(40)의 상면 형상을 가변시키는 가변 형상 피스톤(100)이 구비된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가변 형상 피스톤(100)은 연소실 쪽으로 노출되는 피스톤(40)의 상면 형상을 평평한 형상 또는 일부가 연소실 쪽으로 돌출된 형상으로 가변시켜 도 1에 도시된 연소실의 체적(A)을 증감시킴으로써 압축비를 가변시킬 수 있다.
압축비는 실린더 흡입 공기량(실린더 체적)을 연소실 체적으로 나누어 산출할 수 있으며, 압축비를 크게 하면 열효율이 좋아져 엔진 출력을 높일 수 있다.
가변 형상 피스톤(100)은 피스톤(40)의 상부에서 회전에 의해 상하가 뒤집어져 연소실(10) 쪽으로 노출되는 피스톤(40)의 상면 형상을 가변시킬 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가변 형상 피스톤(100)은 플레이트(110), 회전수단(120)을 포함할 수 있다.
플레이트(110)는 피스톤(40)의 상면에 형성한 삽입홀(41)을 통해 피스톤(40) 내에 장착될 수 있다. 플레이트(110)는 삽입홀(41) 내에서 후술할 제1축(121)을 기준으로 회전 가능하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤(40)의 내부는 플레이트(110)가 회전운동 할 수 있는 만큼의 여유공간을 형성한다.
플레이트(110)는 원통 또는 원판 형상으로 형성될 수 있다.
플레이트(110)는 상면(111)과 하면(117)의 형상이 다르다. 플레이트(110)의 상면(111)은 피스톤(40)의 상면과 접한 삽입홀(41)에 대응되는 외경으로 형성된 제1면(113)과 제1면(113)에서 더 돌출되고 제1면(113)의 외경에 비해 작은 외경을 가지는 제2면(115)을 포함할 수 있다. 플레이트(110)의 하면(117)은 피스톤(40)의 상면과 접한 삽입홀(41)에 대응되는 외경으로 형성될 수 있다.
플레이트(110)는 회전에 의해 제1면(113)과 하면(117)을 피스톤(40)의 상면과 접한 삽입홀(41)에 선택적으로 배치함으로써 피스톤(40)의 상면 형상을 가변시킬 수 있다.
플레이트(110)의 제1면(113)이 피스톤(40)의 상면과 접한 삽입홀(41)에 배치되면 제1면(113)은 피스톤(40)의 상면과 동일한 평면을 형성하고, 제1면(113)으로부터 더 돌출 형성된 제2면(115)에 의해 피스톤(40)의 상면 일부가 연소실(10) 쪽으로 돌출된 형상이 될 수 있다.
플레이트(110)의 하면(117)이 피스톤(40)의 상면과 접한 삽입홀(41)에 배치되면 플레이트(110)의 하면(117)은 피스톤(40)의 상면과 동일한 평면을 형성하고, 피스톤(40)의 상면 형상은 평평한 형상이 될 수 있다.
피스톤(40)의 상면 형상의 가변은 연소실(10)의 체적을 증감시켜 가변 압축비를 구현할 수 있다.
플레이트(110)의 제1면(113) 및 플레이트(110)의 하면(117)의 외경은 피스톤(40)의 상면과 접한 삽입홀(41)과 플레이트(110) 사이를 밀봉하기 위해 동일한 크기로 형성될 수 있다. 피스톤(40)의 상면과 접한 삽입홀(41)과 플레이트(110) 사이가 밀봉되어야 피스톤(40)이 실린더(50) 내에서 압이 생성되어 폭발이 일어나고 그 폭발이 피스톤(40)을 밀어줄 수 있다.
피스톤(40)의 상면과 접한 삽입홀(41)과 플레이트(110) 사이를 밀봉하기 위한 실링부재(119)가 더 구비될 수 있다. 실링부재(119)는 삽입홀(41) 내경에 배치되어 삽입홀(41)과 플레이트(110) 사이를 밀봉할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 실링부재는 삽입홀(41)과 대응되는 위치에 배치되는 플레이트(110)의 외경에 구비될 수도 있다.
회전수단(120)은 플레이트(110)에 회전력을 부여하기 위한 것이다.
회전수단(120)은 플레이트(110)를 회전시키는 제1축(121)과, 제1축(121)을 회전하려는 토크를 발생시키는 자이로스코프 유닛(122)을 포함한다.
제1축(121)은 플레이트(110)의 양측에 구비되며 피스톤(40)에 상하이동 가능하게 설치된다.
제1축(121)은 피스톤(40) 내에 높이방향으로 형성한 이동공간(43)에 설치되어 상하이동 가능할 수 있다. 제1축(121)의 하부에는 제1축(121)을 상부로 밀어올리는 탄성력을 제공하는 탄성부재(45)가 구비되고, 이동공간(43)의 일측은 개구되어 제1축(121)을 하부로 이동시키기 위한 유압이 제공될 수 있다.
이동공간(43)으로 유입되는 유압은 제1축(121)을 하부로 이동시키는 역할만 수행하고, 피스톤(40) 하부로 유입되지 않도록 별도의 실링부재 등을 이용하여 밀봉할 수 있다. 탄성부재(45)는 스프링이 해당될 수 있다.
도 4에서 이동공간(43)으로 유압을 공급하기 위한 라인(47)을 피스톤(40)에 설치하였다. 이 라인(47)은 피스톤(40)에서 커넥팅 로드(70)의 축이 설치되는 구멍 즉, 장착홈(42)을 통해 연결 설치할 수 있다.
예를 들어, 이동공간(43)으로 공급되는 유압은 도 1에 도시된 크랭크축(80)과 커넥팅 로드(70), 커넥팅 로드(70)의 축을 순차적으로 통과하는 라인(47)을 구성해서 공급할 수 있다. 그러나 유압이 공급되는 라인(47)이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 하나의 예로 제시한 것이다.
제1축(121)은 유압이 제공되지 않을 때는 탄성부재(45)에 의해 상부로 밀어올려져 회전이 방지되고, 유압이 제공되면 이동공간(43)을 따라 하부로 이동되고 회전 가능한 상태가 될 수 있다.
자이로스코프 유닛(122)은 플레이트(110) 내에 설치되어 제1축(121)을 회전하려는 토크를 발생시킨다.
자이로스코프 유닛(122)은 제1축(121)과 연결되는 링형상 또는 구형상의 회전대(123)와, 회전대(123)에 중심을 지나도록 설치되는 제2축(124)과, 제2축(124)을 중심으로 회전하는 스핀휠(125)과 스핀휠(125)에 회전력을 가하는 스핀모터(126)를 포함할 수 있다.
자이로스코프 유닛(122)은 스핀모터(126)가 1개만 구비되는 형태이다.
원판형의 스핀휠(125)이 제2축(124)을 갖고 있고, 제2축(124)은 스핀모터(126)에 직접 연결될 수 있다. 제2축(124)은 제1축(121)과 수직하는 방향으로 형성되는 가상의 제3축(127)을 중심으로 자유롭게 회전이 가능하도록 회전대(123)에 지지된다.
자이로스코프 유닛(122)은 각운동량 보존법칙에 근거하여 고속 회전하는 스핀휠(125)의 관성을 이용한 기기로서, 스핀모터(126)에 의해 스핀휠(125)이 회전하게 된다.
자이로스코프 유닛(122)은 제1축(121)이 상하로 이동하는 힘에 의해 발생되는 제1축(121)과 수직하는 방향으로 형성되는 가상의 제3축(127)을 중심으로 회전하는 회전 모멘트와 제2축(124)을 중심으로 회전하는 스핀휠(125)의 회전에 의해 제1축(121)을 회전하려는 토크를 발생시킨다.
제1축(121)이 상하로 이동하는 힘은 피스톤(40)의 왕복운동에 의해 발생되는 힘이다.
이를 위해, 자이로스코프 유닛(122)은 스핀휠(125)이 제2축(124)에 편심지게 설치된다. 제1축(121)의 상하이동에 스핀휠(125)의 편심 힘이 가해지면 스핀휠(125)의 관성에 의해 가상의 제3축(127)으로 회전을 시작하게 되고 자이로스코프의 원리에 의해 제1축(121)을 회전하려는 토크가 발생한다.
아래의 식과 같이, 스핀휠 각속도에 회전모멘텀이 가해져 제1축을 회전하는 회전 힘이 생성된다. 스핀휠 각속도는 수직 성분만 고려되어야 한다.
Figure 112015073476962-pat00001
Figure 112015073476962-pat00002
[여기서, θ는 제2축과 지면에 수직한 방향이 이루는 각도이다.]
가변 형상 피스톤(100)은 고정수단을 더 포함할 수 있다.
고정수단은 플레이트(110)가 회전된 상태에서 플레이트(110)가 임의로 회전하는 것을 방지하기 위한 것이다. 고정수단은 플레이트(110)가 회전되어 상하 뒤집기가 완료된 상태에서 더 이상 제1축(121)이 회전하지 않도록 한다.
고정수단은 피스톤(40)에서 제1축(121)이 상하이동 가능한 이동공간(43)에 설치되고, 제1축(121)을 상부로 밀어올리는 탄성력을 제공하는 탄성부재(45)일 수 있다.
탄성부재(45)는 제1축(121)을 상부로 밀어올리는 탄성력을 제공하여 삽입홀(41)에 대응되는 플레이트(110)의 외경이 삽입홀(41)에 배치되게 함으로써 삽입홀(41)과 플레이트(110) 사이의 밀봉을 유지하고, 플레이트(110)의 임의 회전을 방지할 수 있다.
이동공간(43)에는 탄성수단(45)에 의해 상부로 밀어올려진 제1축(121)의 상부이동을 제한하는 걸림단(129)이 형성될 수 있다. 걸림단(129)은 제1축(121)을 설정범위까지만 상부이동시킬 수 있다.
도시하지는 않았지만 다른 실시예로, 고정수단은 이동공간(43)에 구비되며 록킹공이 형성된 록킹부와, 제1축(121)에 구비되며 록킹공에 선택적으로 삽입되는 록킹핀을 더 포함할 수 있다.
록킹핀은 스프링 등에 의해 밀어올려져 제1축(121)의 외주면으로부터 돌출되어 록킹공에 삽입될 수 있으며, 유압 제공시 제1축(121)의 내부로 삽입되면서 록킹공으로부터 분리될 수 있다.
제1축(121)은 유압이 제공되지 않을 때 탄성부재(45)에 의해 상부로 밀어올려지고, 제1축(121)에 구비된 록킹핀이 제1축(121)으로부터 돌출되어 록킹공에 삽입된 상태가 유지되며 회전이 방지될 수 있다.
제1축(121)은 유압이 제공되면 유압이 록킹핀을 누르면서 제1축(121)을 눌러 이동공간(43)을 따라 하부로 이동되고 회전 가능한 상태가 될 수 있다.
이하, 본 발명의 작용을 설명한다.
도 6에는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 가변 형상 피스톤의 작동 상태가 도시되어 있다.
도 6의 (a)에 도시된 바에 의하면, 가변 형상 피스톤(100)은 피스톤(40)의 삽입홀(41)에 배치된 상태에서 플레이트(110)의 제1면(113)이 피스톤(40)의 상면과 동일한 평면을 이루고 제2면(115)은 제1면(113)에 비해 더 돌출되어 있다.
플레이트(110)는 탄성부재(45)가 제1축(121)을 밀어올리는 힘에 의해서 제1면(113)과 피스톤(40)의 상면이 동일한 평면을 이루도록 밀착된 상태가 유지되고, 피스톤(40) 상부와 플레이트(110)의 밀봉이 유지된다.
이 상태에서, 플레이트(110)는 제1면(113)의 외경이 삽입홀(41)에 밀착된 상태가 유지되므로 임의 회전이 방지된다.
이 상태에서 플레이트(110)의 회전이 필요하면, 이동공간(43)으로 유압을 제공하여 제1축(121)을 하부로 이동시킨다.
이동공간(43)으로 유압이 제공되면, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 유압이 제1축(121)을 눌러 제1축(121)이 하부로 이동된다.
유압 제공에 따른 제1축(121)의 하부이동은 플레이트(110)의 외경이 삽입홀(41)에 밀착된 상태를 해제시켜 회전 가능한 상태가 되게 한다.
도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1축(121)의 하부 이동은 자이로스코프 유닛(122)의 스핀휠(125)을 제1축(121)과 수직하는 방향으로 형성되는 가상의 제3축(127)을 중심으로 회전하게 하면서 제1축(121)을 회전하려는 토크를 발생시키고 플레이트(110)를 뒤집게 된다.
제1축(121)과 연결된 자이로스코프 유닛(122)은 스핀휠(125)이 제2축(124)에 편심지게 장착되어 회전하고 있는 상태이므로, 피스톤(40)의 왕복운동에 의하여 제1축(121)과 수직하는 방향으로 형성되는 가상의 제3축(127)을 중심으로 회전 모멘트를 발생시켜 제1축(121)을 회전시킨다.
플레이트(110)의 뒤집기가 완료된 후에는 더 이상 제1축(121)이 회전하지 않도록 유압 제공을 중지한다.
유압 제공을 중지하면, 제1축(121)이 탄성부재(45)에 의해 상부로 밀어올려지면서 플레이트(110)의 외경 일부가 삽입홀(41)에 배치되어 플레이트(110)의 회전이 방지된다.
도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, 이 상태에서, 가변 형상 피스톤(100)은 플레이트(110)의 하면(117)이 피스톤(40)의 삽입홀(41)에 배치되어 피스톤(40)의 상면과 동일한 평면을 형성하게 된다. 그에 따라 피스톤(40)의 상면은 평평한 형상이 되고, 플레이트(110)와 피스톤(40) 상부 사이의 밀봉은 유지될 수 있다.
상술한 가변 형상 피스톤(100)은 자이로스코프 유닛(122)의 적용으로 별도의 모터를 구비하지 않고도 가변 압축비를 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 상술한 가변 형상 피스톤(100)은 피스톤(40)에 다수 개가 장착되어 여러 조합의 가변 압축비를 구현할 수 있다.
예를 들어, 피스톤에 가변 형상 피스톤을 1개 장착하는 경우 2가지의 가변 압축비를 실현할 수 있고, 2개 장착하는 경우 4가지, 3개 장착하는 경우 8가지의 가변 압축비를 실현할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 연소실 20: 흡기밸브
30: 배기밸브 40: 피스톤
41: 삽입홀 43: 이동공간
50: 실린더 60: 점화 플러그
70: 커넥팅 로드 80: 크랭크 축
100: 가변 형상 피스톤 110: 플레이트
111: 상면 113: 제1면
115: 제2면 117: 하면
119: 실링부재 120: 회전수단
121: 제1축 122: 자이로스코프 유닛
123: 회전대 124: 제2축
125: 스핀휠 126: 스핀모터
127: 제3축 129: 걸림단

Claims (9)

  1. 피스톤의 상면에 형성한 삽입홀을 통해 상기 피스톤에 장착되며, 회전에 의해 상하가 뒤집어져 상기 피스톤의 상면 형상을 변화시키고 엔진 연소실의 압축비를 가변시키는 플레이트; 및
    상기 플레이트에 회전력을 부여하는 회전수단을 포함하며,
    상기 회전수단은
    상기 플레이트의 양측에 구비되며 상기 피스톤에 상하이동 가능하게 설치되고 상기 플레이트를 회전시키는 제1축과,
    상기 플레이트에 포함되며 상기 제1축의 상하이동으로 상기 제1축을 회전하려는 토크를 발생시키는 자이로스코프 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 피스톤.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트는 상면과 하면의 형상이 다른 것을 특징으로 하는 가변 형상 피스톤.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 자이로스코프 유닛은
    상기 제1축과 연결되는 회전대와,
    상기 회전대에 중심을 지나도록 설치되는 제2축과,
    상기 제2축을 중심으로 회전하는 스핀휠,
    상기 스핀휠에 회전력을 가하는 스핀모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 피스톤.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 자이로스코프 유닛은,
    상기 제2축이 상기 플레이트의 높이방향 중심에 대하여 소정각도 기울어지고, 상기 스핀휠이 상기 제2축에 편심지게 설치된 것을 특징으로 하는 가변 형상 피스톤.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 자이로스코프 유닛은
    상기 제2축을 중심으로 회전하는 스핀훨과 회전 모멘트에 의해 상기 제1축을 회전시키는 토크를 발생시키는 것을 특징으로 하는 가변 형상 피스톤.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 회전 모멘트는
    상기 피스톤의 왕복운동에 의하여 편심지게 위치한 상기 스핀휠의 관성으로 상기 제1축과 수직하는 방향으로 형성되는 가상의 제3축을 중심으로 상기 제1축과 연결되는 회전대를 따라 회전하여 발생하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 피스톤.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트가 회전된 상태에서 상기 플레이트가 임의로 회전하는 것을 방지하는 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 피스톤.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 고정수단은
    상기 피스톤에서 상기 제1축이 상하이동 가능한 이동공간에 설치되고, 상기 제1축을 상부로 밀어올리는 탄성력을 제공하여 상기 삽입홀에 대응되는 상기 플레이트의 외경이 상기 삽입홀에 배치되게 하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 형상 피스톤.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002103178A1 (fr) * 2001-06-15 2002-12-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Variateur de rapport de compression de moteur a combustion interne
KR101180793B1 (ko) * 2006-11-15 2012-09-10 현대자동차주식회사 차량용 가변 압축 시스템
KR101461889B1 (ko) * 2013-02-28 2014-11-17 현대자동차 주식회사 가변 압축비 장치 및 이를 포함하는 내연기관

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1373697A1 (en) 2001-04-03 2004-01-02 Currency Venture Sweden Aktiebolag Combustion engine

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