JPH0262452A - 回転駆動機構とその組立体 - 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１ 本発明は回転駒ａ装置、特に間欠的駆動が雫ましい回転
バルブ機構に好適に用いられる回転駆動装置に係る。

［従来技術と問題点］ 従来、内燃機関に対し回転バルブの使用が提案されてい
るが、エンジンの高圧（叩ち圧縮及び燃焼）行程におい
て回転するバルブ部材をシールするため複雑なガスシー
ルが要求されている。更に、このような装置系では効率
低下を伴う高摩ｔ９　ｆＱ　？ｊｉならびに高摩耗率が
発生する。この高摩ｍ負仙の問題を低減すべく差動歯車
装置を利用してエンジンの高圧行程におけるバルブの回
転速度を落とすことが提案されている。然し、このよう
な装置系は比較的複雑であり、差動歯車装置に要するス
ペースによりエンジンの全体の高さがかなり増加する。

［発明の目的と構成］ 本発明は、エンジンの高圧行程時回転バルブの回転速度
をかなり低下せしめる比較的簡単な構造をもつ回転駆動
装置を提供する。

本発明の１つの特徴によれば、回転駆動装置において、
第１クランクを有する入力軸が出力軸に対し平行なるも
これより半径方向に第１クランクの長さに等しい距離だ
け偏位して取付けられ、出力軸には、上記第１クランク
の良さより大きな長さの第２クランクが設けられ、これ
ら第１及び第２のクランクはリンクの両端に枢着されて
おり、リンクは第２クランクと同じ長さを有し、第１ク
ランクと第２クランク及び若しくはリンクとの間にイン
タロック装置が設けられ、第２クランクとリンクとが互
いに平行の時第２クランク及びリンクの入力軸とは無関
係な回転を防止するよう構成されることを特徴としてい
る。

上述の如き回転駆動装置の場合、出力軸を１回転させる
のに入力軸の２回転が必要である。更に可変速駆動装置
が設けられる。

入力軸が出力軸を駆動する実際の駆動率の変化は第１ク
ランクと第２クランクの長さの差に依存する。この長さ
の差が小さければ小さい程出力軸の速度変化は大きい。

黙しながら、出力軸及び出力軸に関連する部品に適切な
加速を与えることができるよう装置系が構成されるので
達成可能の速度差には物理的な制限が課せられる。第１
及び第２のクランクの長さの差異が小さい場合、必要と
される加速は極端に大きく大抵の応用面で実際的ではな
い。然し、上述の如き装置の場合、出力軸の回転の普通
９５％までが入力軸の１回転に相当し、一方入力軸の１
８０°回転に対しては出力軸が殆ど運動を行わない。

［発明の効果１ 本駆動装置系は回転バルブ機構に好適であり、回転バル
ブが内燃機関などの高圧行程時にはゆっくりとしか駆動
されないよう装置が構成されている。これによりバルブ
ロータ及びボートシールに対する摩耗が著しく低減する
。更に、エンジンの２サイクル毎に１回バルブが開く４
行程エンジンに対し２対１の駆動比率が理想的である。

又、バルブロータをポート閉塞時ゆっくり回転させるこ
とにより各ボートを大きく構成することができ従って一
段と効率が良くなる。

次に、添付図面参照の下に本発明の実施例の詳細につき
下記の如く説明する。

［実施例］ 第１図に示すように、回転駆動装置には、クランク１１
を一体に回転できるよう取付けた入力軸１０が含まれる
。出力軸１３が入力軸１０に対して平行なるもクランク
１１の長さＬｌに等しい距離だけ入力軸から半径方向に
片寄って設けられている。第２クランク１４が出力軸１
３上にこれと一体に回転できるよう取付けられている。

これら２つのクランク１１及び１４はそれぞれクランク
ビン１７及び１８によりクランク１６の両端に枢着され
ている。

形成部材２０がクランクビン１７の端部に回転できない
よう取付けられており、リンク１６とクランク１４との
間に位置している。この形成部材２０には、クラランク
１１を横切る方向におかれクランクビン１７の軸線から
入力軸１０の方に片寄った平坦面２１が設けられている
。

第２形成部材２２が第２クランク１４上で出力軸１３の
軸線からクランクビン１８の方に偏位して設けられてい
る。第２図にもつと明確に示されるように形成部材２２
の面２３は、クランク１１とリンク１６とクランク１４
が第１図位置へ一体に移動する際形成部材２０の面２１
の通路に合致するよう輪郭形状が与えられており、第１
図に示す位置においては輪郭面２３は平坦面２１に当接
し、それによりクランク１４及びリンク１６が出力軸１
３及びクランクビン１７の共通軸線の周りに揺動するの
が阻止される。

第２形成部材２５が出力軸１３の軸線の形成部材２２と
反対の側のクランク１４上に設けられている。形成部材
２５には、形成部材２０の面２１がクランクビン１７の
軸線から片寄るのと同じ距離だけ出力軸１３の軸線から
片寄った平坦面２６が設けられている。入力軸１０が１
回転完了しリンク１６及びクランク１４が第３図に示す
位置に向かって動く際、面２６は面２１に係合し第３・
図に示す位置において両面２１及び２６は当接し、再び
出力軸１３及びクランクピン１７の整列軸線の周りにお
けるクランク１４及びリンク１６の回転を阻止する。こ
れとは別に、インタロツタ装置をクランク１１とリンク
１６との間に設けても良く若しくは１位置のためのイン
タロック装置をクランク１１とリンク１６との間に設は
同時にもう１つの位置のためのインタロック装置をクラ
ンク１１とクランク１３との間に設けても良い。

第１図から第３図に示せる駆動機構は内燃機関の回転バ
ルブの駆動に好適である。第４図に示すように、バルブ
ディスク３０がシリンダヘッド３１を貫通して延びる出
力軸１３上に取付けられている。ディスク３ｏはシリン
ダヘッド３１の排気ボー１〜３２及び吸気ボート３３の
上方に配置され、ディスク３ｏの扇形部分３４が欠けて
おりディスクの回転につれボート３２及び３３が交互に
開閉する。

排気ボートと吸気ボートとの間にディスク３０から切欠
いた扇形部分３４より大きいスペース３５が形成される
ように両方のボートが位置ぎめされている。放出装置３
６がスペース３６により形成されたシリンダヘッドの一
部分に貫通して位置ぎめされている。

第５Ａ図から第５Ｈ図には、入力軸１０が９０”毎回転
する際におけるバルブディスク３０の動きならびに排気
吸気ボート３２及び３３の開閉が示されている。

第５Ａ図から第５Ｈ図に示すように、入力軸１０が第５
Ａ図の位置から９０”動く際出力軸１３及びディスク３
０は殆ど回転せず、排気及び吸気の両ボート３２及び３
３は第５Ｂ図に示すように閉じたままである入力軸１０
が更に９０°回転すると、出力軸１３がスピードアップ
し始め排気ボート３２が第５Ｃ図に示すようにちょうど
開き始める。第５Ｃ図の位置から第５Ｇに示す位置にい
たる次の入力軸１０の３６０°フル回転時、出力軸１３
及びディスク３０は比較的急速に肋ぎ排気ボート３２及
び給気ボート３３を交互に開く。第５Ｇ図の位置からは
バルブロータ３０は動きが遅くなり始め、給気ボート３
３は入力軸１０が第５Ｆ１図に示す位置に達する時点に
は閉ざされる。軸１３及びバルブディスク３０は、入力
軸が第５Ｈ図の位置から第５Ａ図の位置へ９０’回転し
て戻る際単に少ししか回転しない。

第５Ａ図から第５１−４図に示すように、入力軸１０が
第５Ｃ図の位置から第５Ｇ図の位置へと１回転する行程
でバルブディスク３０の回転の約７５％が行われる。第
５１−１図の位置から第５Ｂ図の位置へと入力＠１０が
１８０°回転する間排気及び給気の両ボート３２及び３
３は閉じたままである。

排気及び給気の両ポート３２及び３３が閉じている間、
入力軸１０が一定速度で駆動されようともバルブロータ
３０はただゆっくりと回転しているに過ぎない。このサ
イクルの部分は高圧行程即ちエンジンの圧縮及び燃焼の
行程時に行われるよう調時される。この期間中ディスク
３０はシリンダヘッド３１上の着座域に係合し緊密シー
ルを形成することができる。又、このサイクルの部分に
おいては扇形部分３３は点火装置３６を燃焼空白の燃料
・空気の温合体に露出せしめそれにより点火が行われる
。

バルブディスク３０が駆動灘構により加速される際ディ
スク３０をシリンダヘッド３１の着座領域から持ち上げ
、バルブディスク３ｏが駆動機構により減速される際に
はこのディスク３０を下降し着座領域に係合可能ならし
めるらせん駆動要素部材などの装置を駆動機構内に設け
ても良い。このらせん駆動要素部材は出力軸１３とディ
スク３０との間に設ける多条ねじでも良い。

上記実施例において、バルブロータ３０に対する駆動が
著しく低減され排気及び給気の両ボート３２及び３３が
閉ざされたままの約１８０°の静止角期間が形成される
が、この期間はエンジンの必要条件に適合するようクラ
ンク１１とクランク１３とリンク１６の相対的良さを調
整して調節できる。

多シリンダエンジンの場合、それぞれのシリンダには上
記様式の回転駆動装置を癩えた回転バルブが設（プられ
る。回転層ｖＪ￥装置の入力軸１０はすべて互いに平行
におかれる。これら入力軸１０はエンジンのクランク軸
からの共通駆動装置に接続でき、それぞれの駆動装置は
適当な位相関係でクランク軸に接続される。

本発明の一実施例によると、クランク軸から適宜装置に
より駆動される共通入力軸がポペット弁の普通のエンジ
ンの頭上カム軸型と同様な要領で入力軸１０の横方向に
配置される。この場合駆動力を９０°に伝達するベベル
ギヤなと適宜装置により共通軸から伝達する。

第６図に示す別実施例の場合、各シリンダ４０ａから４
０６に対する回転バルブ３０のための回転駆動装置の全
部のクランク１０が共通プレート４１により形成される
。

プレート４１は回転バルブ３０の回転軸線に平行な入力
軸４２によりエンジンクランク軸に駆動接続される。入
力軸４２上の偏心クランク４３がプレー１〜４１に係合
しこれを軌道にそって駆動する。入力軸クランク４３と
同じ偏心度のクランク４５を備えた１対の遊び軸４４が
プレート４１の対向する隅部に設けられプレート４１の
軌道運動を安定させる。クランク４３及び４５の偏心量
はクランク１０の長さＬｌに等しく、そのためプレート
４１の軌道運動中、プレート上の任意の点は上記の回転
駆動装置が回転バルブ３ｏを回転させる際クランク枢軸
１７の画く円形通路に等しい直線Ｌ１の円を画く。

プレート４１に一連の駆動孔４７が設けられ、その孔内
に、異なれるシリンダ４０ａから４０６に関連する回転
駆動装置のクランクビン１７が係合する。これとは別に
、クランクビン１７をプレート４１上に設けることもで
きる。クランクビン１７はリンク１６をプレート４１に
枢着せしめ、リンク１６は既述の如く出力軸１３に関連
するクランク１４に枢着される。

プレート４１が駆動され軌道運動を画く際クランクビン
１７は、第１図から第５図について述べた回転駆動装置
の入力軸１０の回転軸線に等しい中心１０′をもつ直径
Ｌ１の円形通路（第６図に点線で示す）の周りに駆動さ
れる。従って、クランクビン１７はリンク１８とクラン
ク１４及び出力軸１３を既述の如く駆動する。

ト述の如きエンジン形態の場合、点火順序は典型的には
４０ａ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｂｔ’あり、シリンダ４
０ａから４０６の間における位相関係はＯ’　、９０°
、２７０°、１８０’である。回転バルブ３０間の適切
な位相関係を達成するために、シリンダ４０１）及び４
０Ｃに対するバルブボー１〜３２及び３３、回転バルブ
３０ならびに回転駆動５Ａ置がシリンダ４０ａ及び４０
ｄの分に対し１８０°の位置におかれ、プレート４１上
の駆動孔４７の位置もそれに応じて変えられ、その結果
それぞれの駆動孔４７の円形通路が関連する入力軸１３
の軸線を通過する一方この軸線の駆動孔４７の画く円形
通路と反対側でシリンダ４０ａ及び４０ｄに関連する駆
動孔４７の画く円形通路がシリンダ４０ｔ）及び４０Ｇ
に関連する。次に、シリンダ４０ａ及び４０ｂに関連す
る回転部ｖＪ装置が駆動孔４７内のクランクビン１７の
係合によりプレー１〜に接続され、それによりこれら駆
動装置はシリンダ４０（ｊ及び４０Ｃに関連する回転駆
動装置に１回転（３６０°）だけ位相が外れる。

このように、第６図に示す如く、シリンダ４Ｏａがまさ
に点火されつつある時回転駆動装置は両方のボート３２
及び３３を回転バルブ３０で閉じた状態の第５Ａ図の位
置を占め、シリンダ４゜ｂがその排気行程を開始し、そ
の回転駆動装置は排気ボート３２をちょうど開いた状態
で第５Ｃ図に示す位置を占め、シリンダ４Ｃはその圧縮
行程゛を開始し、その回転駆動装置は給入ボート３３を
閉じ始めた状態で第５Ｇ図に示す位置を占め、シリンダ
４０ｄはその給気行程を始めその回転駆動装置は排気ボ
ート３２をちょうど閉じ給入ボート３３を開く状態で第
５Ｅ図の位置におかれる。

第７図から第９図までには変更例によるインタロック構
成が示されており、これは第６図の実施例に用いられ、
クランク１４及びリンク１６がシリンダ４０ａ及び４０
ｂに対する第６図の位置に一直線に整列した場合これら
の部材が出力軸１３及びクランクビン１７の軸線の周り
に枢動するのを阻止する。

それぞれの回転駆動装置に対しこのインタロック構成を
用いた場合、回転駆動装置に近いプレート４１の側に第
１形成部材５ｏが設けられ、この形成部材５０には、回
転駆動装置がシリンダ４Ｑａに対する図示位置にある時
出力軸１３近くのクランク１４の端部のフランジ形成部
５３の平坦面５２に係合する平坦面５１が形成されてい
る。

回転駆動装置近くのプレート４１の側にビン形成部材５
５が設けられている。クランクビン１８近くのクランク
１４の端部にカップ形成部材５６が設けられており、ビ
ン形成部材５５はプレート４１上に位置しカップ形成部
材５６は、クランク１４がプレート４１に対し動く際ビ
ン形成部材がカップ形成部材に係合したり外れたりする
ように動くように輪郭形状が付けられ、回転駆動装置が
シリンダ４ｄに対する図示位置にある時ビン形成部材５
５がカップ形成部材５６内に係合する。

さまざまな変更例が本発明を離脱せずに実施できる。例
えば、駆動機構が特に回転バルブ駆動に好適なるも、要
素部材の回転を通じ速度変動を要するようなその他の装
置にも利用しても良い。上述のバルブロータは単一間口
を具えたディスクの形態をしているが、複数枚のディス
クや円錐体、若しくは１つ又は多数の開口を具えた円筒
又は１つ又は複数のボートを掃引するよう放射状に延び
るベーンを有するロータも使用できる。既述タイプの回
転バルブは又任意数のボートに対する流量コントロール
にも応用できる。

第６図に示す実施例の場合、軌道プレート４１は遊び軸
４４により安定されているが、この目的のためにはその
他の装置も用いられるものであり、例えばプレートをオ
ルダム継手により支持部材にリンク結合しても良い。ベ
ーン歯車を用いる場合回転駆動癲構により必セとされる
２対１の駆動比が１９られ、従ってクランク軸などから
の駆動接続は直接でなければならぬ。黙しながら、若し
その他の駆動比が必要な場合にはクランクからの駆動比
率を変えることにより達成できる。例えば、第６図に示
す実施例において、軸４２により偏心歯車数構を介して
プレート４１をｌ＋／１道に沿う駆動を行っても良く、
ぞの機構により駆動比の所要変動を１与る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本弁明による駆勅義構を示す側面図、第２図は
第１図の線■−■による断面図で、インタロック装置を
示し、 第３図は第１図同様の図面なるし入力軸が１回転し終っ
ており、 第４図は第１図の機構により駆動される回転バルブを組
込んだ内燃機関のシリンダヘッドの俯仰平面図、 第５Ａ図から第５Ｈ図は第４図に示す回転バルブの作動
順序を示し、 第６図は第１図に示せる形態の駆動機構を利用した多シ
リンダエンジンの平面図、 第７図は第６図の線Ｖｌ　−Ｖｌによる断面図、第８図
は第６図の線■−■による断面図、第９図は第８図の線
ＩＸ−ＩＸによる断面図である。 １０・・・入力軸、１１・・・第１クランク、１３・・
・出力軸、１４・・・第２クランク、１６・・・リンク
、１７．１８・・・クランクビン、２０，２２．２５・
・・インタロック機構、２１・・・平坦面、２３・・・
輪郭形状面、２６・・・平坦面、３０・・・バルブディ
スク、３１・・・シリンダヘッド、３２．３３・・・排
気・吸入ボート、４１・・・共通プレート、４２・・・
人力軸、４３・・・偏心クランク、４４・・・遊び軸、
４７・・・駆動孔、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ・
・・シリンダ。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１クランク（１１）を有する入力軸（１０）が
   出力軸（１３）に平行なるも第１クランク（１１）の長
   さに等しい距離だけ出力軸から半径方向に片寄つて取付
   けられ、前記出力軸（１３）は前記第１クランク（１１
   ）の長さより大きい長さの第２クランク（１４）を有し
   、第１及び第２のクランク（１１、１４）はリンク（１
   ６）の両端に枢着接続され、リンク（１６）は第２クラ
   ンク（１４）と同じ長さであり、インタロック装置（２
   ０、２２、２５）が第１クランク（１１）と第２クラン
   ク（１４）及び若しくはリンク（１６）との間に設けら
   れ、第２クランク（１４）とリンク（１６）とが互いに
   平行である際第２クランク（１４）及びリンク（１６）
   の入力軸（１０）に無関係な回転を防止することを特徴
   とする回転駆動機構。
2. （２）入力軸（１０）が出力軸（１３）の１回転に対し
   ２回転を行い、出力軸（１３）の１回転の９５％までが
   入力軸（１０）の１回転に相当する特許請求の範囲第１
   項による回転駆動機構。
3. （３）インタロック装置（２０、２２、２５）は、第１
   クランク（２０）に関連する形成部材と第２クランク（
   １４）及び若しくはリンク（１６）に関連する形成部材
   （２２）とよりなり、前記形成部材（２０、２２）は、
   前記第２クランク（１４）とリンク（１６）が互いに平
   行で第１クランク（１１）とリンク（１６）との間にお
   ける枢動接続（１７）の軸線が出力軸の軸線に合致する
   時互いに係合し、形成部材（２０、２２）の係合により
   第２クランク（１４）とリンク（１６）の同一軸線の周
   りにおける回転が防止されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項による回転駆動機構。
4. （４）第１クランク（１１）に関連せる形成部材（２０
   ）が、リンク（１６）と第２クランク（１４）とが入力
   軸（１０）の１回転により互いに平行である時第２クラ
   ンク（１４）又はリンク（１６）上の１つの形成部材（
   ２２）に係合し、リンク（１６）と第２クランク（１４
   ）が入力軸（１０）の次の１回転により互いに平行であ
   る時第２クランク（１４）又はリンク（１６）上の第２
   形成部材（２５）に係合することを特徴とする特許請求
   の範囲第３項による回転駆動機構。
5. （５）第１クランク（１１）に関連せる形成部材（２０
   ）が、第２クランク（１４）とリンク（１６）とが互い
   に平行であり、出力軸（１３）の軸線から入力軸（１０
   ）の方に向けられる時第２クランク（１４）上の第１形
   成部材（２２）上の輪郭形状面（２３）に係合する平坦
   面を形成し、輪郭形状面（２３）は出力軸（１３）の軸
   線から入力軸（１０）の方へ移動され、平坦面（２１）
   は輪郭形状面（２３）と出力軸（１３）の軸線との間に
   位置することを特徴とする特許請求の範囲第４項による
   回転駆動機構。
6. （６）第１クランク（１１）に関連せる形成部材（２０
   ）には、前記第２クランク（１４）とリンク（１６）と
   が互いに平行で出力軸（１３）の軸線から入力軸（１０
   ）から遠ざかるように向けられる時第２クランク（１４
   ）上の第２形成部材（２５）上の平坦面（２６）に係合
   する平坦面（２１）が形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項又は第５項による回転駆動機構。
7. （７）それぞれ互いに平行に配される複数個の特許請求
   の範囲第１項から第６項のいずれか一つの項による回転
   駆動機構が共通駆動装置（４１）に接続されることを特
   徴とする組立体。
8. （８）１つの回転駆動装置がもう１つの回転駆動装置に
   対し異位相関係で共通駆動装置（４１）に接続されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項による組立体。
9. （９）共通駆動装置は軌道運動に適合せるプレート（４
   １）であり、該プレート（４１）は回転駆動装置のそれ
   ぞれの前記第１クランク（１１）を形成しかつ回転駆動
   装置のそれぞれのリンク（１６）に枢動接続されること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項又は第８項による組
   立体。
10. （１０）形成部材（５０、５５）がプレート（４１）上
    に設けられそれぞれの回転駆動装置の第２クランク（１
    ４）上の対応する形成部材（５３、５６）に係合し前記
    インタロック装置を形成することを特徴とする特許請求
    の範囲第９項による組立体。
11. （１１）プレート（４１）上の第１形成部材（５０）に
    は、第２クランク（１４）上のフランジ形成部材（５３
    ）上の平坦面（５２）に係合する平坦面（５１）が形成
    され、１つの位置におけるインタロックを得ることを特
    徴とする特許請求の範囲第１０項による組立体。
12. （１２）プレート（４１）をのピン形成部材（５５）が
    第２クランク（１４）上のカップ形成部材（５６）に係
    合し、第２位置におけるインタロックを得ることを特徴
    とする特許請求の範囲第１０項又は第１１項による組立
    体。
13. （１３）１つ又は複数個のバルブロータが特許請求の範
    囲第１項から第１２項のいずれか一つの項による駆動機
    構又は組立体により駆動されることを特徴とする回転バ
    ルブ組立体。