JPS6036726Y2 - 内燃機関のロ−タリ−バルブ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の吸・排気を制御するロータリーバル
ブ装置の改良に関する。

更に詳細には、ロータリーバルブ本体の吸・排気接続ポ
ートと、燃焼室開口部との間にセラミック製のリング状
シール部材を弾性的に介設せしめ、シール性の向上及び
シール部材とロータリーバルブ本体、或はハウジング側
の燃焼室開口部側との間の焼付の防止、摺動の円滑化等
を無潤滑化を図りつつ達威し、性能向上に資する内燃機
関のロータリーバルブ装置に関する。

内燃機関の吸・排気弁としてきのこ弁穴の弁装置に代え
て回転体により燃焼室と吸・排気通路とを開閉するロー
タリーバルブは従来から知られている。

この種のロータリーバルブは、バルブが回転し、燃焼室
と吸・排気通路を開閉するため、燃焼室開口部とバルブ
本体周壁に設けられた吸・排気接続ポートとの間の気密
性保持、即ちシール性の点に問題がある。

即ち、燃焼室内の高圧の燃焼ガスが、バルブ本体と燃焼
室との間のハウジング内壁との間からリークしたのでは
熱効率の点や周辺部への熱影響の点で好ましくないが、
バルブ本体はハウジング内壁内で僅少のクリアランスを
保持して回転するため、かかる問題は必然的に発生し、
従ってこの間のシールが必要となる。

一般にハウジング及びロータリーバルブ本体は金属で成
形され、この間の摺動部を気密に維持しようとした場合
、そしてシール部材して金属を用いた場合には双方の摺
動摩擦により摩擦が発生し、気密性が低下し、又摺動摩
擦により焼付が発生し作動の円滑化を阻害し、併せて寿
命、耐久性も低下する。

そこで気密保持を行うシール部に潤滑油を供給した場合
、潤滑油のシールも必要となり、構造が複雑化する他、
炭化した潤滑油によりシール性が低下するという問題も
発生する。

本考案者等はロータリーバルブ装置における上記シール
性の問題に鑑み、これを解決すべく本考案をなしたもの
である。

本考案の目的は、ロータリーバルブ本体の吸・排気接続
ポートと、燃焼室開口部との間にセラミック製のリング
状シール部材を弾性的に介設せしめる如くした内燃機関
のロータリーバルブ装置を提供する。

従って本考案の目的は、セラミック製のリング状シール
部材が相手側摺動面に弾圧しつつ摺接し、高度の気密保
持を行うことができ、そしてセラミックは耐摩耗性、耐
熱性、自己潤滑性を備え、無潤滑を加能としつつ気密保
持を行い、作動の円滑化、寿命、耐久性の向上、ロータ
リーバルブ及びこれを付設した内燃機関の機能の向上を
企図し得るロータリーバルブ装置を提供する。

次に本考案の一実施例を添付図面に従って詳述する。

第１図及び第２図は吸・排気行程のロータリーバルブの
位置を示す縦断面図、第３図は第１図３−３線断面図で
ある。

第１図は吸入行程のロータリーバルブの位置を示し、内
燃機関１のシリンダ２内にはピストン３が嵌装され、シ
リンダ２上にはシリンダヘッドをなすローターハウジン
グ４が設置され、これの外周には冷却フィン４ａ・・・
が形成される。

ハウジング４のピストン３上面には燃焼室５が形成され
ている。

ハウジング４の燃焼室５上には、シリンダ２即ちピスト
ン３の軸方向と直交する方向にロータリーバルブの収納
部６が横断穿設され、この収納部６は円筒形に形成され
ている。

この収納部６の内壁６ａは図示例では燃焼室５を含む部
分の大径部６ｂと、これを除く小径部６ｃの段差をもっ
て形成されている。

この収納部６内にはロータリーバルブ２０の本体２１が
回転自在に嵌装収納される。

ロータリーバルブ本体２１は円筒形状をな［２、一端部
に収納部６の大径部６ｂと対応する径膨大部２２を、又
これに連続して小径部６ｃと対応する小径部２３を一体
に備え、膨大部２２内の空間２２ａと小径部２３内の空
間２３ａとは連通し、吸入通路の一部をなす空間２４が
形成されている。

そして膨大部２２の外端部は壁２１ａで塞がれ、反対側
の小径部２３の外端部は開口２１ｂされている。

一方、ハウジング４の燃焼室５上にはこれの上部より大
径の凹状開口部５ａが形成され、ここにリング状のシー
ル部材７が摺動自在に嵌装され、シール部材７は凹状開
口部５ａの底との間に介装されたウェーブスプリングの
如き弾圧部材８で収納部６方向へ弾圧されバルブ本体２
１の膨大部２２外周に押接されているとともに、シール
部材７の外周と凹状開口部５ａのリング状内壁との間に
はシールリング９が介設されている。

他方、ロータリーバルブ本体２１の膨大部周壁の一部に
は上記シール部材７の内径開口部７ａと適合する弁孔で
ある開口部２５が形成される。

又この膨大部２２内には第２図、そして第３図で明示せ
る如く内部の空間２２ａを横断貫通する如く管部２６を
設け、この管部２６は湾曲したＬ型に曲げて成形され、
内部に連絡通路２７を設け、これ２７の一端は上記開口
部２５と同一円周上で位相をズラせた、即ち第３図の如
く所定角度ズラせて膨大部２２外壁に開口して排気入口
部２７ｂを、又他端は軸方向に膨大部２２の端壁２１ａ
に開口させて排気出口部２７ａを形成し、この出口部２
７ｄは本体２１の軸方向に開口され、又入口部２７ｂと
開口部２５は半径方向に開口することとなる。

そして上記の通路２７をなす管部２６は、膨大部２２の
内部空間２２ａ内に臨んで設けられている。

ロータリーバルブ本体２１の膨大部端壁２１ａの前面に
はセラミックで成形されたサイドシール１０が大径部６
ａ端部に嵌合されて収納され、これの外側はサイドカバ
ー１１で被覆され、サイドカバー１１とサイドシール１
０との間にはサイドシール１０を膨大部端壁２１ａに押
接する弾圧部材１１ｃが介装されるとともに、両者１０
．１１はピンｌｌｂで係合され、サイドシール１０の回
転は規制される。

そしてサイドシール１０の外周にはラビリンス１ｌＯａ
が形成され、シール効果を高めている。

このサイドシール１０の中央部には上記連絡通路２７の
出口部２７ａと適合する孔１０ｂを、又サイドカバー１
１にはエキゾーストマニホールドをなす排気通路１１ａ
が形成され、図示しな排気管に連通接続されている。

一方、膨大部２２の反対側の端壁部は、収納部６の大小
の段差部に介在させた断面り型のブツシュ１２で支持さ
れ、ブツシュ１２は既述のサイドシール１０と同様の素
材で成形され、本体２１の小径部２３の外壁との摺動面
及び膨大部２２の段状端面との摺動面にラビリンス溝１
２ａ・・・を備える。

このブツシュ１２の外側にはオイルシール１３が、更に
その外側には軸受１４が設けられて小径部２３は支持さ
れ、小径部２３の外端部はインレットマニホールドを兼
ねるサイドカバー１５で塞がれ、小径部２３の開口部２
１ｂは吸入通路１５ａと連通接続される。

そしてサイドカバー１５と小径部２３の外端部間にはオ
イルシール１６及び接続部材１７が介装されている。

以上の小径部２３のオイルシール１３と軸受１４間には
スプロケット１８が設けられ、スプロケット１８はチェ
７１９で機関のクランクシャフト等に繁げられ、バルブ
本体２１は回転駆動される。

以上のリング状シール部材７のリング形状は、燃焼室５
の開口部形状、ロータリーバルブ本体の開口部２５，２
７ｂの形状に合せて円形、惰円形、方形、短形等に形成
される。

このシール部材７はセラミックで成形され、特に非酸化
物セラミックで成形される。

セラミックは耐摩耗性、耐熱性、耐食性を備え、硬度、
強度に優れ、更には自己潤滑性を備える。

そして上記バルブ本体の開口部２５，２７ｂを備える膨
大部２２の外周、即ちシール部材７の相手側の摺動面に
はモリブデン１、又はセラミック等を溶射等してコーテ
ィングし、耐摩耗性、摩耗軽減を図っても良く、又ハウ
ジング４の収納部６の内壁には同様の処理を行っても良
く、更にシールング９は鋳鉄や鋼で成形され、これの表
面にモリブデン、チタンカーバイト等による薄膜を溶射
や蒸着メッキ等で形成する。

従って上記シール部材７はシールスプリング８で膨大部
２２外周に押しつけられ、燃焼室５とこの間及び開口部
２５，２７ｂをシールし、ころがセラミックであるため
、弾圧シールして高度の気密性を保持しつつ、自己潤滑
性を備えるため摺動面との間で円滑な回転摺動を保障腰
高速回転に伴う焼付の発生を防止する。

又シール部材７は耐摩耗性、耐熱性に優れ、長期に亘り
その機能を保持し、バルブの作動の円滑を保障し、機関
性能向上を図ることができる。

尚シール部材７は上記の如く凹部５ａに弾性的に嵌合さ
れているため必要に応じて交換することができ、又シー
ル部材７に実用上支障のない程度の潤滑油はこれを供給
することができる。

次にその作動を述べるとロータリーバルブ２１はチェ７
、スプロケットにより回転駆動され、膨大部２２の開口
部２５，２７ｂが燃焼室５のシール部材７の開口部７ａ
と適合した場合にのみ吸・排気を行い、他の圧縮、膨張
行程では膨大部外壁で開口部７ａを閉じている。

そしてシール部材７は膨大部２２の外壁に弾圧摺接し、
既述の如くシールを行い、このシールはサイドシール１
０、ブツシュ１２、夫々のラビリンスＲ１０ａ、１２ａ
で実効性を高め、又チェ７、スプロケットの潤滑油はオ
イルシール１３でバルブ側への侵入は阻止される。

第１図は吸入行程の位置を示し、混合気は吸入通路１５
ａ、接続部材１７．バルブ本体２１の小径部開口部２１
ｂ、小径部空間２３ａ、膨大部空間２２ａに流入腰開口
部２５から燃焼室５内に吸入される。

尚図示例では小径部２２の空間２３ａと連続する膨大空
間部２２ａを有するため、この部分で吸入燃料は貯蔵さ
れ、吸入行程で圧力チャンバーとして機能し、管路抵抗
等で吸入効率が低下するのを防止し、吸入効率の向上を
図ることができる。

一方、排気行程は第２図に示される如くで、通路２７の
入口部２７ｂが燃焼室５と連通し、常時出口部２７ａで
連通する通路１０ｂ、ｌｌａを介して排気は排出される
。

以上においては、バルブ本体２１内の空間２４は吸入通
路の一部をなし、しかも空間２４は本体２１が筒状体で
これの内部全体に設けられているため、この空間２４内
に導入される混合気で冷却される。

又排気連絡通路２７は空間２４内にこれと区画される如
く設けられ、この通路をなす管部２６がその全部を空間
２４内に臨ませているため、管部２６を含む通路２７は
吸入混合気で冷却される。

即ちロータリーバルブ及びその周辺部は専用の冷却手段
を付設することなく冷却され、図示例に従えば冷却フィ
ン４ａ・・・の空冷作用により更に冷却されることとな
る。

尚第３図中２８は点火プラグを示す。

以上図示実施例について詳述したが、上記シール部材７
はロータリーバルブ本体側に設けても良く、この場合に
は開口部２５，２７ｂに凹部を設け、シール部材をスプ
リングでハウジング４の収納部の大径凹部６ｂ内壁に弾
圧摺接せしめても良い。

尚ロータリーバルブ装置は上記構造のものに限定される
ものではなく、任意のものに本考案を実施し得ること勿
論である。

以上で明らかな如く本考案によれば、燃焼室開口部とバ
ルブ本体のポート開口部を有する周面との間にリング状
のセラミック製のシール部材を介設し、これを摺動面に
弾圧するようにしたため、シール性に優れ、高度の気密
性を保持することができる。

特にシール部材はセラミックであるため、耐摩耗性、耐
熱性に優れ、且つ自己潤滑性を有し、従って無潤滑でシ
ール性を保持しつつ焼付のない円滑な運転を期待でき、
更に寿命、耐久性に優れ、ロータリーバルブの作動の円
滑、確実、内熱機関の性能向上を図ることができる。

そして構造的にはバルブ本体のポート開口部、或は燃焼
室開口部に凹部を設け、これにセラミック製のリング状
シール部材をスプリングを介して介装すれば良く、構造
簡単に上記効果を奏する等実用的効果類る顕著である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すもので、第１図及び第２
図は吸・排気位置のロータリーバルブ及びこれの周辺部
を含む縦断面図、第３図は第１図３−３線断面図である
。 尚図面中１は内燃機関、５は燃焼室、２０はロータリー
バルブ、２５，２７ｂは吸・排気接続ポート、７はセラ
ミック製リング状シール部材である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の燃焼室と吸・排気通路との間に介在せしめら
   れ、燃焼室と吸・排気通路とを独立に連通接続する吸・
   排気接続ポートを備え、回転によって両通路と燃焼室と
   を選択的に上記ポートで接続するロータリーバルブにお
   いて、前記ロータリーバルブ本体は大径部とこれに連続
   する小径部とからなり、大径部の周壁に前記吸・排気接
   続ポートは開口し、前記燃焼室の上部に形成した凹状開
   口部に弾圧部材にて上記大径部の周壁に弾圧されるセラ
   ミック製のリング状シール部材を設けるとともに、ロー
   タリーバルブ本体の内部は上記大径部内に形成された管
   部によって前記吸・排気通路に夫々連通ずる連絡通路と
   して区画され、排気通路に連通ずる連絡通路が排気出口
   部として開口する大径部の端壁にはセラミック製のサイ
   ドシールを設け、且つ大径部と内部が吸気通路への連絡
   通路をなす小径部との間の段差部にはセラミック製のブ
   、シュを設けたことを特徴とする内燃機関のロータリー
   バルブ装置。