JPH01219312A - 特に、２サイクル内燃機関用ガス流路を制御する自動フラツプ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、流路を通るガス流を制御する自動弁の分野
に関し、具体的には、２サイクル内燃機関の供給流路に
おいて用いる自動フラップ弁の分野に関する。

［従来の技術］ 公知のフラップ弁としては、弾性フラップをそらせるこ
とのできる力を生じさせる圧力で、ガスが、穴または孔
の内側から流入することにより、この弾性フラップを穴
の端部に密着させて穴を閉じ続けさせるようにあらかじ
めされた圧力に打ち勝つまで、穴の端部に弾性フラップ
を気密に接触させるようにしたものが知られている。

公知のこの種の弁では、弁の動作は、フラップの曲げ抵
抗に全面的に負うので、フラップの材質と形状とが、重
要な役割を担っている。

フラップの一方の側と他方の側との間に存在することが
ある圧力差は、初期の理論段階（ｉｎｉｔｉａｌｔｈｅ
ｏｒｅｔｉｃａｌ　ｓｔａｇｅ）の間にだけ、すなわち
圧力が運動状態（ｋｉｎｅｔｉｃ　ｏｒｄｅｒ）にある
ときのみ影響力を有する。この点に関し、静的観点から
は、フラップが持ち上がるやいなや、フラップは、あら
ゆる側からガスにより囲まれるようになるので、単一の
圧力と接触する。

又、この種の公知の弁では、ガスの流れは、通過中軌道
が大幅に偏るので、損傷を与λることのある圧力降下を
弁が受ける。内燃機関の場合には、この圧力降下に比例
して、掃気効率の低下をもたらす、このような圧力降下
は、軌道の変化により生ずる摩擦によるのみならず、こ
の種の公知のバルブにおいてよく見られる固有の材質構
造のため、流路内で流体の流れが被る多様な不規則性に
よっても生ずる。

従来の弁のこのほかの欠点は、フラップがかなりの弾性
と疲れ耐性とを有することを必要とされることから生ず
る。このため、使用材料と、必要な信頼性をフラップに
もたらすのに要する精密な機械加工とに起因する高コス
ト化がもたらされる。又、このことは、強度条件を満足
するには、フラップがかなりな重量を有する必要がある
ことを意味する。

この点、本発明による弁の適用分野のひとつをなす、最
新の２サイクルエンジンが目指しているような高い周波
数分野で、フラップが作動するのを妨げる慣性が、フラ
ップの重量が重いために生じてしまう。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明の目的は、弁の開閉が、構造の弾力性にもっば
ら依拠することなく、圧力の作用に依拠するフラップ面
を提供することにある。

この発明の他の目的は、流れにおいては圧力降下が小さ
いフラップ弁を提供することにある。

この発明のもう１つの目的は、高い周波数の開弁サイク
ルで動作できるフラップ弁を提供することになる。

［問題点を解決するための手段］ これらの目的、及び後述する詳細な説明から明らかとな
る目的は、流れと平行な両端部が、横方向への流れの浸
出を防止するために設けた平行な端部壁と軽（触れて移
動する二面角形状のフラップを用いて、流れの方向に対
し垂直な端部のみの接触面から離れたりこれに近づいた
りする動作による生ずる圧力差によって、方形の通路状
流れポートの開閉を行なうように配置された室を備えた
、流路、特に２サイクル内燃機関の供給流路を通るガス
の流れを制御する自動弁により達成される。横方向への
流れの浸出の防止は、流れに平行な両端部で両側を支持
し、かつ弁を閉じる二面角形状部材の内側に生ずる圧力
により横方向への変形をも制限する受け部に二面角形状
を持つフラップを入れることによりもたらされる。

〔実施例］ 本発明について、添付図面に示した非限定的な実施例を
参照しながら詳しく述べる。

第１図において、フラップ１Ａ、ＩＡ′は、二面角形状
を有する。添付図面において、二面角形状になったフラ
ップの折り返し部は、湾曲部ＩＢに変わっていて、矢印
２により示す方向に移動する空気又はガスの流れに対し
特定の空気力学的突起のテーパー形状を呈している。フ
ラップは、領域ＩＢの個所で折り返して第４図に示すよ
うに７字型の二面角形状を形成するようにしてもよい。

本発明のフラップ弁は、その基本的な形状では、符号Ｉ
Ａで示すような単一のフラップからなり、各端部ＩＧ及
びＩＣ′の外面が固定又は外側ケース４に固定された壁
３及び３′に寄り掛かるようになっている。

より基本的な形態では、本発明のフラップ弁は、単に斜
めに置いたフラップ、すなわち片二面角形状部材、すな
わち第１２図において、点線ＬＬにより示すようにのび
る１個の接触壁Ｃを有する形にしてもよい。

第１図において、外側ケース４は、流体２が流れる流路
の一部４″を構成する。この流路の一部４″は、添付図
面に示した外側ケース４が下部を構成し、第９図及び第
１０図に示す端部壁として作用する方形の形態をした断
面４′を有する。流路の一部４″と方形の断面４′は、
これらが単に各々の空間的位置を示すにすぎないので、
細い点線で表わしである。

壁３及び３′は、下端壁４と、この下端壁４に対称な上
端壁４パ′　とを結ぶものである。

下端壁４と上端壁４　には、垂直壁６Ａを備えた突出部
６により形成される凹部５が設けられる。添付図面にお
いて、凹部は、その中でフラップＩＡに隣接するフラッ
プＩＡ’が作動するところであり、フラップＩＡが作動
するところと同じものである。

フラップＩＡの上端１７と下端１６とは、凹部５の端部
をなす平坦面５Ａと軽く触れて移動する。凹部５の端部
は、垂直壁６Ａと同様な壁によって形成され、この端部
は、壁７Ａ及び７Ｂ（第２図）並びに７Ａ’及び７Ｂ′
　（第１５図）により示される三角形平面となって収束
する。

第１４図に示すように、太線で示したフラップａは、細
線で示した垂直壁７Ａ′、７Ｂ″から離れている。又、
これらの端部１Ｃ、１Ｃ’は、接触壁Ｃに寄り掛かって
いる。

理論的観点からは、凹部５の三角形状は、フラップＩＡ
の７字型形状により形成される二面角形状の平面図と一
致する。これは、フラップＩＡが、外側に弾性的に開こ
うとする傾向を有するため、凹部５内で接触したまま収
容されるためである。こうして、フラップは、板ばねの
ように外側に移動し、フラップを内側に変形させて流体
を流させる圧力がやむやいなや、フラップの閉弁位置に
弾性的に戻ることになる。

この凹部５には、中央壁８を設けて、これにより、フラ
ップＩＡが、矢印２により示す方向とは反対方向にスラ
イドするのを防止する。

フラップは、壁３．３′に似ており、これらと同様に下
端壁４と上端壁４″′とを接続する壁９により、矢印２
で示す方向において保持される。第１図において、これ
らの壁は、多数の並列したフラップ１Ａ、ＩＡ’からな
る弁の動作にとって少なくとも必要とされる短い幅１０
を有するように示されている。しかしながら、図示した
実施例のような本質的ないし外面的な基本形態において
、幅ｌＯは、弁胴４を構成する流路部の長さ１１と一致
していてもよい。

本発明のフラップ弁の動作について、第２図の断面図を
参照しながら説明する。第２図において、種々の部品は
、第１図でこれらを示すのに用いた符号と同じ符号を付
しである。

移動方向２にある流れが、流路の残部１３とフラップ弁
を接続するｌ！１２を越えて通りフラップ弁の上流の領
域Ｍに入り込むと、流れは、２つの流体の流れ２Ａ及び
２Ｂに分かれ、折り返されたすなわち二面角形状のフラ
ップの外面ＩＥ及びＩＦに到達する。こうして、両外面
は、そのＶ字型配置を狭ばめるように互いの方向に圧力
を受ける。このため、両外面は、壁３及び３′の各々か
ら離れることになる。したがって、２つの流体の流れ２
Ａ及び２Ｂは、矢印２Ａ′及び２Ｂ’に示した通り道を
通ってフラップ弁の下流である領域１４に到達する。

フラップ弁の２つの構成面ＩＥ及びＩＦによってもたら
されるこの量弁段階では、流体の流れにより圧倒された
力は、フラップの材質及び形状、すなわち曲げ抵抗によ
り定まる固有の予荷重である。この曲げ抵抗は、小さく
ても十分である。なぜなら、（上流の領域Ｍに圧力が存
在しない場合）フラップ弁を閉弁位置に戻す力は、（内
燃機関での使用の場合に）下流で発生する圧力の存在に
より主として得られるからである。

したがって、フラップ弁は、通常のバルブよりも薄く、
弾性的に予荷重が少なくてよく又変形性に富んでいてよ
い、このため、振動質量（ｖｉｂｒａｔ−ｉｎｇ　ｍａ
ｓｓ）の低下と、これに伴う、高スピードエンジンにお
けるような周波数ですら極めて迅速に作動できる能力が
得られることによる相当な利点が生ずる。

フラップ弁が薄いと、疲れ強さに好影響をも与え、材料
における特定部分又は全体におけるストレスを減少させ
る。

フラップ弁を単一の二面角形状の部材の形態にすると、
二面角形状部材の２つの面が最も好都合な変形線に沿っ
て自由に曲がることになるので、実際上ストレスを均一
化できる。このため、固定ビームにおける片持ちストレ
スのような固定部分における応力集中はない、このよう
な「拘束からの自由（ｆｒｅｅｄｏｍ　ｆｒｏｍ　ｒｅ
ｓｔｒａｉｎｔ）Ｊは、第２図において、符号１５で示
す遊びに基づくということができる。

外側面ＩＥ及びＩＦは、壁３及び３′に対し各々の端部
ＩＥ′及びＩＦ′で弾性的に押し付けられているので、
これら外側面は、平面ではなく湾曲しており、極めて空
気力学的なテーパー状の形態をもたらしている。

さらに、壁３及び３′と接触している部分は、これらと
実際上平行であるので、狭い通路状の引込が形成される
ことになり、フラップ弁が開くのを著しく容易化する。

こうして、フラップ弁の開弁は、理想的なくさび効果に
よって生ずる。

流れの軌道は、極めて直線的であり、従来のフラップ弁
において特徴的であった横方向又は斜め方向への分散は
生じない。

このような優れた特性は、フラップが、密着した閉弁を
その平面性によりもたらすのではなくフラップの端部の
直線性によりもたらすことによる。

この点、いままでは、端部ＩＥ’及びＩＦ′によって得
られる密着のみが考慮されていたが、本発明の端部１６
及び１７も又、密着性に寄与している。これらの端部は
、流れに対して横方向に移動するので、凹部５内で平坦
な平面５Ａの各々と軽く触れながら移動する。

この接触は、実際上、スライド動作なしに生じるが、こ
れは、フラップの軽量性だけでなく、上端１６及び下端
１７間の平行関係さらにこれら上端及び下端が軽（触れ
て移動する互いに向かい合った（上方及び下方の）面５
Ａ間の平行関係によりもたらされる。

このような接触によりもたらされる圧力に対する気密性
は、フラップが移動する間だけ有用な作用を果たす、閉
弁段階では、密着性は、凹部の垂直壁６Ａに押付けられ
ている下端１６及び上端１７に近接した外面により得ら
れるからである。

この押付は圧は、二面角形状部材の内側に作用する圧力
と比例する。

本発明によるフラップ弁は、このような構造を有してい
るため、流体の流れは、弾性フラップを特徴づけている
、二面角形状部材の外側と内側間の圧力差に比例する幅
を有する通路を通ってのみ生ずることは明らかである。

このような異なった圧力は、流体が間欠的に通過する流
路４内で生ずるので、これらの圧力は、周期的に弁を閉
じることによって生ずる「ハンマリング（ｈａｍ＋ｉｅ
ｒｉｎｇ）　Ｊにより生ずる運動エネルギーによって好
影響を受ける。したがって、フラップの動作スピードが
速くなり、すなわち、非常に高スピードエンジンにも適
したものとなる速動性がもたらされる。

第３図ないし第２３図は、多様な実施例において用いら
れる部品を示すものである。これらの図面では、フラッ
プ弁は、弾性フラップａが斜めに配置され、別の類似形
状のフラップと組み合され′て二面角形状部材を構成す
る。このフラップ（第１図及び第２図において符号１で
示すもの）は、ばね鋼から広範なプラスチック材料（例
えば、熱可塑性ポリエステル、ＦＴＰ、ＰＥＴ、補強又
は非補強熱硬化性プラスチック）までに至る種々の材料
で多様な方法で形成できる。これらプラスチック材料に
共通する条件は、いずれの場合でも（適用分野に応じた
）作動温度における良好な疲れ強さと曲げ強さ、さらに
機械的強度、炭化水素に対する耐化学性、比重の低さ及
び価格の安さである。

第３図ないし第２３図は又、帯状の支持壁ｂ（第１図及
び第２図の壁９と同様なもの）、断面が丸い支持壁ｂ′
、及び断面が三角形状の支持壁ｂ゛を示しである。支持
壁ｂ′は、好ましくは、金属製とする。支持壁は、孔（
第１図における符号ｆで示すもの、第９図において符号
ｆで示すもの、及び第１０図において符号ｇで示すもの
）に入れられる。そして、支持壁は、孔ｆ。

ｇにこれを溶接することにより、又は弁胴４にねじによ
り固定した通常の止め板によってこれを保持すること等
によって、軸線方向にスライドしないように固定される
。

この外側止め板は、長さをｄとして（第１４図）、フラ
ップの端部１Ｃ、１Ｃ′が当たる第１２図の接触壁Ｃ（
第１図の３′）をも保持できるようにするとよい、こう
すると、接触壁（Ｃ＋３′）は、帯状の支持壁ｂ（第１
図の９）と同様のものとすることができる。

帯状の支持壁す又は支持壁Ｃは、好ましくは金属製とし
、平板でかつ平滑な表面を持つようにするとよい。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明のフラップ弁の作動原理を理解しやす
くするようにするとともに、マルチフラップ弁に適応可
能な構造体を示す、本発明のフラップ弁の部品の一部の
斜視図を示すものであり、第２図は、側部に流れ用の通
路を備えた単一の二面角形状のフラップ弁の長さ方向断
面図を示すものであり、第３図は、−点鎖線に沿って半
分に折る前の方形をしたフラップの平面図を示すもので
あり、第４図は、第３図のフラップを折ることによって
得られる二面角形状の斜視図を示すものであり、第５図
は、断面が丸い支持体ｂ′と組み合せた二面角形状のフ
ラップａの斜視図を示すものであり、第６図は、断面が
ほぼ三角形の支持壁ｂ″と組み合せた二面角形状のフラ
ップａの斜視図を示すものであり、第７図は、支持壁と
して作用する共用帯状体すに結合した、２つの部分から
なる二面角形状のフラップの斜視図を示すものであり、
第８図は、帯状支持壁すを組み合せ、さらに、二面角形
状部材の内角を増す方向における動作を限定する構造体
等を組み合せた二面角形状のフラップの斜視図を示すも
のであり、第９図は、二面角形状のフラップの端部に必
要な２個の支持壁の一方に形成した、フラップ用基本支
持壁を構成する、孔ｆを備えた帯体の斜視図を示すもの
であり、第１０図は、二面角形状のフラップの端部に必
要な２個の支持壁の一方に形成した、バルブの開口通路
をもたらすフラップの端部が寄り掛かる、孔ｇを備えた
帯状壁の斜視図を示すものであり、第１１図は、第９図
に示したタイプの端部壁を取り除いた室４Ａ（断面が方
形である管状体）に挿入され、帯状支持体と組み合され
た二面角形状のフラップの斜視図を示すものであり、第
１２図は、第１０図に示したタイプの端部壁を取り除い
た室４Ｂであって、第７図に示したような２つの部分か
らなる二面角形状部材で構成されるフラップを用いるこ
とによって流れの通路が中央に形成されるバルブが作動
し、二面角形状部材の各々が、第７図の帯状支持壁と同
じ作用を持つ一体壁に固定することによって支持される
室４Ｂの斜視図を示すものであり、第１３図は、４個の
二面角形状フラップが４個の帯状支持壁ｂＩ、ｂｌｌ。 ｂｎｌ、ｂｒＶと組み合され、フラップの自由端である
通路形成端１ｃＸが共用の帯状接触壁Ｃに対し弾性的に
当るマルチフラップ弁の一部の斜視図を示すものであり
、第１４図は、閉弁位置にあるマルチフラップ弁の長さ
方向断面図を示すものであり、第１５図は、第１４図の
フラップ弁の二面角形状のフラップが、フラップが当た
る形状体７Ａ’　、７Ｂ’からそれて、開口をつくりフ
ラップと前記形状体間に流れＹｏの通路をもたらしてい
る状態を示す長さ方向断面図を示すものであり、第１６
図は、４個の帯状支持壁すの垂直方向配列を示す、閉じ
側から見た第４図のバルブを示す正面図であり、第１７
図は、長い帯状支持壁ｂｂに取り付けられ、両側に４個
の切り目を付けて４個の独立したフラップとした幅の広
いフラップａａの斜視図を示すものであり、第１８図は
、長い帯状支持壁ｂｂと第９図に示したタイプの４個の
端部壁と組み合せた二面角形状のフラップａであって、
並列した小型の弁部品により幅の広い流路を可能にした
ものの斜視図であり、第１９図は、閉じ側から見た第１
８図の部品からなるフラップ弁であって、帯状支持壁ｂ
ｂの水平方向配列を示すものの正面図を示すものであり
、第２０図は、第１８図に示したタイプの複数個のフラ
ップ弁部品を並列に並べ、第１１図に示した端部壁と同
様な機能を果たす壁に多数の受け部を設けることにより
形成したフラップ弁構造体の斜視図を示すものであり、
第２１図は、閉じ側から見た第２０図の部品からなるフ
ラップ弁であって、帯状支持壁すが垂直方向に配列され
複数個の受け部を備えた端部壁（第９図及び第１０図）
が水平方向に配列された正面図を示すものであり、第２
２図は、４個の二面角形状のフラップが各々の帯状支持
体に乗っている状態を示す斜視図であり、及び第２３図
は、端部壁が三角形形状の受け部を備えている流路（第
５図に示したものと同様なもの）であって、フラップの
自由端を支持する帯状の接触壁Ｃ（第１５図）が設けら
れていないため、自由端同士が接触するようになってい
る流路に取り付けた第２２図に示す構造体の断面図を示
すものである。 ｌＣ及びＩＣ′・・・フラップ弁の端部、２・・・流れ
、２Ａ’及び２Ｂ’・・・流れポート、°５・・・凹部
、５Ａ・・・平坦面、１６・・・下端、１７・・・上端
特許出願人　　マツセリニ　マッシモ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）流れ（２）の横方向への浸出を防止するため、流れ
   （２）と平行な両端部（１６、１７）が、これら両端部
   と平行な端部壁（第９図、第１０図）に形成した凹部（
   ５）の平坦な面（５Ａ）と、作動時に軽く触れて移動す
   る二面角形状のフラツプ（１Ａ、第４図）を用いて、流
   れ方向（２）に対し垂直な端部（１Ｃ、１Ｃ′）のみの
   接触面（第１２図、第１３図、第１４図及び第１５図に
   おけるｃ、第２２図及び第２３図におけるフラツプａの
   間）から離れたりこれに近づいたりする動作による圧力
   差によって、方形の通路状流れポート（２Ａ′、２Ｂ′
   ）の開弁（第１５図）と閉弁（第１４図）とを行なうよ
   うに配置された室を備えた、流路、特に、２サイクル内
   燃機関の供給流路を通るガスの流れを制御する自動弁。 ２）前記横方向への浸出の防止は、流れ（２）に平行な
   両端部（１６、１７）で両側を支持し、かつ弁を閉じる
   （第１４図）二面角形状部材の内側に生ずる圧力により
   横方向への変形をも制限する（６Ａ、７Ａ、７Ｂ）受け
   部（５、６Ａ、８）に二面角形状を持つスラツプ（１Ａ
   、１Ａ′）を入れることによりもたらされることを特徴
   とする、請求項１に記載の自動弁。 ３）前記フラツプ（１Ａ、第４図）は、好ましくは金属
   製の帯状支持壁（９）により、受け部（４、５）に保持
   されることを特徴とする、請求項１に記載の自動弁。 ４）前記フラツプの垂直端部（１Ｃ、１Ｃ′）は、好ま
   しくは金属製の帯状接触壁（３、３′、ｃ）に寄り掛か
   っていることを特徴とする、請求項１に記載の自動弁。 ５）前記帯状支持壁（９）は、帯状接触壁 （３、３′、ｃ）と同一形状であることを特徴とする、
   請求項１に記載の自動弁。 ６）多数のフラツプ、すなわち弁を、並列に配置し（第
   １４図、第１５図、第１６図）、接触壁（３′）を共用
   することを特徴とする、請求項１に記載の自動弁。 ７）多数の弁すなわちフラツプを重ね、端部壁（第２０
   図及び第２１図の９及び１０）を共用することを特徴と
   する、請求項１に記載の自動化弁。 ８）前記二面角形状を有するフラツプ（第 ４図）は、中央の共用支持壁（第７図のｂ）で互に接続
   された２つの面の形をしていることを特徴とする、請求
   項１に記載の自動化弁。 ９）別の片側二面角形状部材と一緒になって弁を形成す
   る（第１２図）ことのできる片側二面角形状部材を、片
   フラツプとともに構成する細長い中央壁であって、開弁
   中、個々のフラツプの分離による通路形成動作は、フラ
   ツプ弁の中心から周辺の方に、すなわち、接触壁（ＬＬ
   ）から片フラツプ用支持壁の方に生ずるものを設けたこ
   とを特徴とする請求項８に記載の自動化弁。 １０）開弁中、個々のフラツプの分離動作による通路形
   成は、各二面角形状部材の周辺から中央に向かう動作に
   より生ずる（第１図、第２図、第１４図、第１５図、第
   ２３図）ことを特徴とする、請求項１に記載の自動化弁
   。 １１）ケース（４）内で流体（２）が移動する距離に比
   べて短い幅を有する接触壁（ｃ）及び支持壁（ｂ）と組
   み合せたフラツプ（ａ）を複数個並列に配置して、流体
   に大きな流れ断面積を与える（第１５図）ことを特徴と
   する、請求項１に記載の自動化弁。 １２）フラツプ（ａ）が、端部で互に直接密着接触する
   （第２２図、第２３図）ことを特徴とする、請求項１に
   記載の自動化弁。