JP2005527736A - 回転バルブシール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一実施形態では、シール機構(8)は、一方の円筒形バルブエレメント(1)のバルブポート(4)の周囲を取り囲み且つこれと密封係合し、更に他方の円筒形バルブエレメント(2)の表面と密封係合する実質的に剛性のシーリングフレーム(13)を含む。別の実施形態では、シール機構は、可変直径の弾性変形可能な管状エレメント(20)を含む。この管状エレメント(20)は、その穴(24)が第1バルブエレメント(1)のバルブポート(4)と半径方向で整合するように第1バルブエレメント(1)の周囲に取り付けられている。管状エレメント(20)は、第1バルブエレメント(1)の半径方向外方に押圧されている。
Description
Claims (63)
- 第1円筒形バルブエレメント(1)及び第2円筒形バルブエレメント(2)を含み、これらのバルブエレメントの各々にはバルブポート(4、6、7)が夫々形成されており、前記バルブエレメント(1、2)のうちの少なくとも一方が、他方に対し、各円筒形バルブエレメント(1、2)の前記ポート(4、6、7)が整合する位置まで回転自在である回転バルブ用のバルブシール機構(8)において、前記円筒形バルブエレメント(1、2)のうちの一方の前記バルブポート(4、6、7)の周囲を実質的に取り囲み且つこれと密封係合するようになった実質的に剛性のシーリングフレーム(13)を含み、使用に当たり、前記シーリングフレーム(13)が他方の円筒形バルブエレメント(1、2)の表面と密封係合する、バルブシール機構(8)。
- 請求項1に記載のバルブシール機構(8)において、使用に当たり、前記シーリングフレーム(13)の所定の表面領域が円筒形バルブエレメント(1、2)のうちの一方の内部チャンバに露呈され、前記内部チャンバ内の圧力が前記シーリングフレーム(13)の所定の表面領域に作用し、前記シーリングフレーム(13)を押圧して他方の円筒形バルブエレメント(1、2)と密封係合させる、バルブシール機構(8)。
- 請求項1又は2に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は、前記内部チャンバ内の圧力に従って増大するシーリング力で他方の円筒形バルブエレメント(1、2)の表面と密封係合する、バルブシール機構(8)。
- 請求項1又は2に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は第1湾曲面(17)及び第2湾曲面(18)を含み、前記第1湾曲面(17)は、密封−支承面であり、使用に当たり、前記第1湾曲面(17)は、前記第2バルブエレメント(2)と密封係合し、前記第2バルブエレメントの半径方向内面に関して摺動自在である、バルブシール機構(8)。
- 請求項1又は2に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は前記第1円筒形バルブエレメント(1)の凹所(5)内に保持される、バルブシール機構(8)。
- 請求項1に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は実質的にL字形状断面を有する、バルブシール機構(8)。
- 請求項1に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)の前記バルブポート(4)の周囲を実質的に取り囲み且つこれと密封係合し、前記第1円筒形バルブエレメント(1)とともに回転し、前記シーリングフレーム(13)の前記第1湾曲面(17)は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外側にあり、前記シーリングフレーム(13)の前記第2湾曲面(18)は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向内側にある、バルブシール機構(8)。
- 請求項1又は2に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は第1湾曲面(17)及び第2平坦面(33)を有し、前記第1湾曲面(17)は密封−支承面であり、使用に当たり、前記第1湾曲面(17)は前記第2バルブエレメント(2)と密封係合し、この第2バルブエレメント(2)の半径方向内面に関して摺動自在である、バルブシール機構(8)。
- 請求項8に記載のバルブシール機構(8)において、前記第1円筒形バルブエレメント(1)には、前記第1円筒形バルブエレメント(1)の前記バルブポート(4)と同軸のボア(32)が形成されており、前記シーリングフレーム(13b)は、このシーリングフレーム(13b)の前記湾曲面(17)が前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外方にあり、前記平坦面(33)が前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向内方にあるように、前記ボア(32)内に受け入れられている、バルブシール機構(8)。
- 請求項1に記載のバルブシール機構(8)において、更に、前記シーリングフレーム(13)を前記第2バルブエレメント(2)に向かう方向で前記k第1バルブエレメント(1)の半径方向外方に押圧するようになった押圧手段(9)を有する、バルブシール機構(8)。
- 請求項10に記載のバルブシール機構(8)において、前記押圧手段(9)は、前記シーリングフレーム(13)を前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外方に押圧すると同時に、前記シーリングフレーム(13)と前記第1円筒形バルブエレメント(1)との間を密封係合させるという二つの機能を有する、バルブシール機構(8)。
- 請求項1に記載のバルブシール機構(8)において、前記シール機構(8)の前記シーリングフレーム(13)又は第2円筒形バルブエレメント(2)のライニングのいずれかが青銅合金材料から形成されている、バルブシール機構(8)。
- 請求項12に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)が青銅合金材料から形成されており、前記第2円筒形バルブエレメント(2)のライニングはこれよりも硬い材料から形成される、バルブシール機構(8)。
- 第1及び第2の円筒形バルブエレメント(1、2)を含み、これらのエレメントの各々にはバルブポート(4、6、7)が夫々形成されており、前記バルブエレメント(1、2)のうちの少なくとも一方が、他方に対し、各バルブエレメント(1、2)の夫々のポート(4、6、7)が整合する位置まで回転自在である回転シリンダバルブエンジン用バルブシール機構(8)において、
前記第1円筒形バルブエレメント(1)に取り付けられるようになったシーリングフレーム(13)を含み、使用に当たり、前記シーリングフレーム(13)の所定の表面領域が前記エンジンの燃焼チャンバに露呈され、前記燃焼チャンバ内の圧力が前記シーリングフレーム(13)の所定の領域に作用して、前記シーリングフレーム(13)を前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外方に押圧する、バルブシール機構(8)。 - 請求項14に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は他方の円筒形バルブエレメント(2)の表面と密封係合し、使用に当たり、前記シーリングフレーム(13)は、前記燃焼チャンバ内の内部圧力に従って増大するシーリング力で前記他方の円筒形バルブエレメント(2)の表面と密封係合する、バルブシール機構(8)。
- 請求項14又は15に記載のバルブシール機構(8)において、前記燃焼チャンバ内の圧力によるピークシーリング力は、常に、燃焼チャンバの50cm3 の容量当たり200Kg以下である、バルブシール機構(8)。
- 請求項16に記載のバルブシール機構(8)において、前記燃焼チャンバ内の圧力によるピークシーリング力は、常に、燃焼チャンバの50cm3 の容量当たり100Kg以下である、バルブシール機構(8)。
- 請求項14に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)を前記第1円筒形バルブエレメント(1)から半径方向に押圧するようになった押圧手段(9)を更に含む、バルブシール機構(8)。
- 請求項14に記載のバルブシール機構(8)において、前記シール機構(8)の前記シーリングフレーム(13)又は前記第2円筒形バルブエレメント(2)のライニングのいずれかが青銅合金材料で形成されている、バルブシール機構(8)。
- 請求項19に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は青銅合金材料で形成されており、前記第2円筒形バルブエレメント(2)のライニングはこれよりも硬い材料で形成されている、バルブシール機構(8)。
- 各々にバルブポート(4、6、7)が夫々形成された第1及び第2の円筒形バルブエレメント(1、2)を含み、前記バルブエレメント(1、2)の少なくとも一方が、他方に対し、各円筒形バルブエレメント(1、2)の前記ポート(4、6、7)が整合する位置まで回転自在である回転バルブ用のバルブシール機構(8)において、シーリングフレーム(13)、及び前記第1円筒形バルブエレメント(1)と密封係合するようになった第1部分及び前記シーリングフレーム(13)と密封係合するようになった第2部分を含む押圧手段(9)を備え、前記押圧手段(9)は、使用に当たり、前記シーリングフレーム(13)を前記第1円筒形バルブエレメント(1)から半径方向に押圧する、バルブシール機構(8)。
- 請求項21に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)及び前記押圧手段(9)は、別々のエレメントである、バルブシール機構(8)。
- 請求項11、18、21、又は22のうちのいずれか一項に記載のバルブシール機構(8)において、前記押圧手段(9)はばねを含み、その一部が前記シーリングフレーム(13)と前記第1円筒形バルブエレメント(1)との間に配置される、バルブシール機構(8)。
- 請求項23に記載のバルブシール機構(8)において、前記ばねは、前記第1円筒形バルブエレメント(1)に対して拘束されるようにその外周が前記第1円筒形バルブエレメント(1)に固定されるようになった片持ち梁式エレメントを含み、その内部分(9a)は、全体に前記第1円筒形バルブエレメント(1)の前記バルブポート(4)の長さ方向軸線に向かう方向で外周部分から間隔が隔てられており、使用にあたり、前記ばねの前記内部分(9a)は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)に対して半径方向に移動自在であり、前記内部分(9)が前記シーリングフレーム(13)の部分と接触する、バルブシール機構(8)。
- 請求項24に記載のバルブシール機構(8)において、前記ばねの前記片持ち梁式エレメントは、中央穴(10)を持つ弾性変形可能なプレート(9)を含み、このプレート(9)の外周は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)に対して移動が拘束されるように前記第1円筒形バルブエレメント(1)に固定されるようになっており、前記プレート(9)の内部分(9a)は、この内部分(9a)が片持ち梁式に支持されるように、全体に前記第1円筒形バルブエレメント(1)の前記ばねポート(4)の長さ方向軸線に向かう方向で前記外周部分から間隔が隔てられている、バルブシール機構(8)。
- 請求項25に記載のバルブシール機構(8)において、前記プレート(9)は、このプレートの前記穴(10)が前記第1円筒形バルブエレメント(1)の前記バルブポート(4)と整合するように拘束されており、前記プレート(9)の前記内部分(9a)は、前記シーリングフレーム(13)の周囲と接触しており、前記シーリングフレーム(13)は、前記プレート(9)の前記内部分(9a)によって前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外方に押圧される、バルブシール機構(8)。
- 請求項25に記載のバルブシール機構(8)において、前記プレート(9)の前記内部分(9a)は、前記プレート(9)の前記内部分(9a)と前記第1円筒形バルブエレメント(1)との間に凹所が画成されるように前記第1円筒形バルブエレメント(1)から間隔が隔てられており、前記プレート(9)の半径方向内部分の所定の表面領域は前記第1円筒形バルブエレメント(1)内のチャンバに露呈されており、使用にあたり、前記チャンバ内の圧力が前記プレート(9)の前記所定の表面領域に作用し、前記プレート(9)の前記内部分(9a)及び前記シーリングフレーム(13)を前記第1円筒形バルブエレメント(1)から半径方向に押圧する、バルブシール機構(8)。
- 請求項23に記載のバルブシール機構(8)において、前記ばねは、前記シーリングフレーム(13)を前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外方に押圧すると同時に、前記シーリングフレーム(13)と前記第1円筒形バルブエレメント(1)との間を密封係合させるという二つの機能を有する、バルブシール機構(8)。
- 請求項23に記載のバルブシール機構(8)において、前記ばねは金属材料から製造される、バルブシール機構(8)。
- 請求項29に記載のバルブシール機構(8)において、前記ばねはシート金属である、バルブシール機構(8)。
- 請求項23に記載のバルブシール機構(8)において、前記ばねは、前記第1円筒形バルブエレメント(1)に形成されたボア(32)に摺動的に受け入れされており、前記ボア(32)は前記第1円筒形バルブエレメント(1)に形成された前記バルブポート(4)と同軸であり、前記ばねは前記シーリングフレーム(13)を前記第1円筒形バルブエレメント(1)から半径方向外方に押圧する、バルブシール機構(8)。
- 請求項31に記載のバルブシール機構(8)において、前記ボア(32)及び前記ばねは円形の輪郭を有する、バルブシール機構(8)。
- 請求項31に記載のバルブシール機構(8)において、前記ボア(32)は平らなベースを有する、バルブシール機構(8)。
- 請求項31に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13b)と前記第1円筒形バルブエレメント(1)との間にシールを形成するシーリングエレメント(36)が前記シーリングフレーム(13b)と前記第1円筒形バルブエレメント(1)との間に設けられている、バルブシール機構(8)。
- 請求項34に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングエレメント(36)は、前記シーリングフレーム(13)に当接するように前記シーリングフレーム(13b)の周囲に亘って延びるシーリングリングを含む、バルブシール機構(8)。
- 請求項35に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングリング(36)は、二つの端部が互いに隣接し、その間に隙間を画成するように実質的に円形形状に湾曲した金属材料ストリップから形成されている、バルブシール機構(8)。
- 請求項36に記載のバルブシール機構(8)において、前記第1円筒形バルブエレメント(1)に形成された前記ボア(32)に前記シーリングリング(36)を挿入できるようにするために、前記隙間を小さくしなければならない、バルブシール機構(8)。
- 請求項31に記載のバルブシール機構(8)において、前記ばねは、複数の山領域及び谷領域を持つ波形ばね(37)を有し、前記山領域は前記ボア(32)の前記ベースと接触し、前記谷領域は前記シーリングフレーム(13b)と接触する、バルブシール機構(8)。
- 請求項34に記載のバルブシール機構(8)において、前記ばね(37)は、前記シーリングエレメント(36)を押圧して前記シーリングフレーム(13)及び前記第1円筒形バルブエレメント(1)と係合するように、前記シーリングエレメント(36)に当接する、バルブシール機構(8)。
- 請求項31に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)の内部分は、前記シーリングフレーム(13)の半径方向内部分の所定の表面領域が前記第1円筒形バルブエレメント(1)内のチャンバに露呈されるように、前記ばねによって前記第1円筒形バルブエレメント(1)から間隔が隔てられており、使用に当たり、前記チャンバ内の圧力が前記シーリングフレーム(13)の前記所定の表面領域に作用し、前記シーリングフレーム(13)を前記第1円筒形バルブエレメント(1)から半径方向に押圧する、バルブシール機構(8)。
- 請求項31に記載のバルブシール機構(8)において、前記第1円筒形バルブエレメント(1)に形成された前記バルブポート(4)は、前記第2円筒形バルブエレメント(2)に形成された一つ又は複数の前記バルブポート(6、7)よりも小径である、バルブシール機構(8)。
- 請求項21に記載のバルブシール機構(8)において、前記シール機構(8)の前記シーリングフレーム(13)又は前記第2円筒形バルブエレメント(2)のライニングのいずれかが青銅合金材料で形成されている、バルブシール機構(8)。
- 請求項42に記載のバルブシール機構(8)において、前記シーリングフレーム(13)は青銅合金材料で形成されており、前記第2円筒形バルブエレメント(2)のライニングはこれよりも硬い材料から形成される、バルブシール機構(8)。
- 各々にバルブポート(4、6、7)が夫々形成された第1及び第2の円筒形バルブエレメント(1、2)を含み、これらの円筒形バルブエレメント(1、2)のうちの少なくとも一方を、他方の円筒形バルブエレメント(1、2)に対し、各円筒形バルブエレメント(1、2)のポート(4、6、7)が整合する位置まで回転させることができる、回転バルブエレメント用のバルブシール機構(8)において、直径が可変の弾性変形可能な管状エレメント(20)を含み、この管状エレメント(20)は、この管状エレメント(20)に形成された穴(24)が前記第1円筒形バルブエレメント(1)の前記バルブポート(4)と半径方向に整合するように実質的に前記第1円筒形バルブエレメント(1)の周囲に亘って延びるように前記第1円筒形バルブエレメント(1)に取り付けられるようになっており、前記管状エレメント(20)は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外方に弾性的に押圧される、バルブシール機構(8)。
- 請求項44に記載のバルブシール機構(8)において、前記管状エレメント(20)は、二つの端部(21、22)が互いに面するように湾曲した材料のストリップから形成されており、前記管状エレメント(20)は、前記端部(21、22)が互いに実質的に平行であり且つ互いから小さな距離だけ間隔が隔てられてこれらの二つの端部(21、22)間に隙間(23)を画成するようになっており、前記隙間(23)により前記管状エレメント(20)の直径を変化させることができる、バルブシール機構(8)。
- 請求項44又は45に記載のバルブシール機構(8)において、組み立てた状態において、前記管状エレメント(20)が前記第1円筒形バルブエレメント(1)に取り付けられており、前記管状エレメント(20)は前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外方に弾性的に押圧され、前記第2円筒形バルブエレメント(2)と密封接触する、バルブシール機構(8)。
- 請求項44に記載のバルブシール機構(8)において、前記管状エレメント(20)の前記穴(24)を取り囲む前記管状エレメント(20)の部分は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)と前記管状エレメント(20)との間に配置された押圧手段(9)によって前記第1円筒形バルブエレメント(1)の半径方向外方に更に押圧される、バルブシール機構(8)。
- 請求項44に記載のバルブシール機構(8)において、使用に当たり、前記管状エレメント(20)の前記穴(24)を取り囲む前記管状エレメント(20)の部分は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)の前記バルブポート(4)の周囲と密封係合し、前記部分は、更に、前記第2円筒形バルブエレメント(2)と密封係合する、バルブシール機構(8)。
- 請求項48に記載のバルブシール機構(8)において、前記管状エレメント(20)の残りの部分は前記第2円筒形バルブエレメント(2)と密封係合するが、前記第1円筒形バルブエレメント(1)から間隔が隔てられており、前記第1円筒形バルブエレメント(1)と前記管状エレメント(20)との間に隙間を画成する、バルブシール機構(8)。
- 請求項49に記載のバルブシール機構(8)において、使用に当たり、前記第1円筒形バルブエレメント(1)と前記管状エレメント(20)との間の隙間を通して冷却流体を差し向け、この冷却流体によって前記第1円筒形バルブエレメント(1)の表面を直接冷却することによって前記第1円筒形バルブエレメント(1)を冷却する、バルブシール機構(8)。
- 請求項50に記載のバルブシール機構(8)において、前記冷却流体はオイルであり、かくして前記第1円筒形バルブエレメント(1)の潤滑も行う、バルブシール機構(8)。
- 請求項44に記載のバルブシール機構(8)において、前記管状エレメント(20)は前記第1バルブエレメント(1)に取り付けられており、使用に当たり、前記管状エレメント(20)は前記第1円筒形バルブエレメント(1)によって駆動され、前記管状エレメント(20)の前記穴(24)は前記第1円筒形バルブエレメント(1)の前記バルブポート(4)と整合する、バルブシール機構(8)。
- 請求項52に記載のバルブシール機構(8)において、前記管状エレメント(20)は、前記管状エレメント(20)を通って前記第1円筒形バルブエレメント(1)の部分内に延びるだぼ又はボルト(31)によって前記第1バルブエレメント(1)に取り付けられている、バルブシール機構(8)。
- 請求項52に記載のバルブシール機構(8)において、前記管状エレメント(20)は、前記管状エレメント(20)上の第1ラグ及び前記第1円筒形バルブエレメント(1)上の第2ラグによって前記第1円筒形バルブエレメント(1)に取り付けられており、前記第1円筒形バルブエレメント(1)の回転によって前記ラグを係合させる、バルブシール機構(8)。
- 請求項53又は54に記載のバルブシール機構(8)において、前記管状エレメント(20)の前記隙間は、前記取り付け点と隣接しているが回転方向の前方にあり、使用にあたり、前記管状エレメント(20)は回転方向において前記取り付け点の後方にあり、前記管状エレメント(20)の直径がそれ自体の摩擦抗力によって増大する傾向を最小にする、バルブシール機構(8)。
- 請求項44に記載のバルブシール機構(8)において、前記管状エレメント(20)は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)の周囲凹所に取り付けられるようになっており、前記管状エレメント(20)は、前記第1円筒形バルブエレメント(1)に対して軸線方向に移動しないように拘束されているが、半径方向に移動自在である、バルブシール機構(8)。
- 請求項44に記載のバルブシール機構(8)において、前記シール機構(8)の前記管状エレメント(20)又は前記第2円筒形バルブエレメント(2)のライニングのいずれかが青銅合金材料製である、バルブシール機構(8)。
- 請求項57に記載のバルブシール機構(8)において、前記第2円筒形バルブエレメント(2)のライニングは青銅合金材料製であり、前記管状エレメント(20)はこれよりも硬い材料で形成されている、バルブシール機構(8)。
- 請求項1乃至58のうちのいずれか一項に記載のバルブシール機構(8)のための実質的に剛性のシーリングフレーム(13)。
- 請求項1、14、21、27、31、又は44のうちのいずれか一項に記載のシーリング機構(8)を組み込んだ回転バルブシリンダエンジン。
- 請求項60に記載の回転シリンダバルブエンジンにおいて、第1バルブポート(4)と連通した内部燃焼チャンバが形成された回転自在のシリンダ(1)、及び少なくとも第2バルブポート(6、7)が形成された第2シリンダを含む第2円筒形バルブエレメント(2)を含み、前記第1シリンダ(1)は前記第2シリンダ(2)に対して回転自在であり、前記第2シリンダ(2)はエンジンケーシングに対して固定されている、回転シリンダバルブエンジン。
- 請求項61に記載の回転シリンダバルブエンジンにおいて、前記第2シリンダ(2)は燃料入口ポート(6)及び排気出口ポート(7)を有し、前記第1シリンダ(1)上の前記ポート(4)は、前記入口ポート(6)及び出口ポート(7)の夫々と割り送り整合するように回転自在である、回転シリンダバルブエンジン。
- 請求項62に記載の回転シリンダバルブエンジンにおいて、第3点火ポートを含む、回転シリンダバルブエンジン。
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