JP2907760B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダ内で空気
と混合した燃料を爆発的に燃焼させピストンに往復運動
を与える内燃機関に係り、特にシリンダに対し吸入、排
気を行わせるバルブ（弁）の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の内燃機関においては、シ
リンダに対する吸入、排気時におけるバルブの開閉は、
シリンダに設けられた吸入用、排気用のバルブが往復運
動をすることによって行なっていた。すなわち、バルブ
は、常にスプリングによって、シリンダと吸気管又はシ
リンダと排気管とを連通する通路を閉とするように押圧
されており、クランク軸の回転に応じて回転するカムに
より上記スプリングに抗して移動し、上記通路を開とす
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来のバルブによ
ると、カムシャフト、カム、ロッカーアーム、吸入バル
ブ、排気バルブなどの多数の部品が各シリンダごとに必
要となるので構造が複雑になるという問題があった。ま
た、吸入、排気を行う際に、ガス通路を塞ぐためのバル
ブの傘部分が障害物となり、従って、ガスの流動抵抗が
大きくなるので吸、排気の効率が悪いという問題があっ
た。また、各シリンダごとに吸、排気バルブが設けら
れ、吸、排気時以外は、各シリンダに対応する吸気管、
排気管内のガスは管内に滞留し、吸入時或いは排気時ご
とにバルブが開となって管内のガスが流れることになる
ので、この点からもガスの流動抵抗が大きくなり、吸、
排気の効率が悪くなっていた。また、バルブが往復運動
をするため、振動や騒音が発生するという問題もあっ
た。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点を解消す
るためになされたものであり、シリンダに対する吸入、
排気時におけるバルブの開閉に必要とされる部品点数を
大幅に削減でき、吸入、排気の効率が良好となり、しか
も振動、騒音が少なくなる内燃機関を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る内燃機関
は、両端が開口した円筒形に形成され、周方向に４５°
の円弧で形成される幅を有し周方向に４５°の間隔を開
けて並設された第１及び第２の開口部が周面に形成さ
れ、前記両端のうちの一端側の開口と前記第１の開口部
が連通し前記両端のうちの他端側の開口と前記第２の開
口部が連通する状態で、かつ、前記第１及び第２の開口
部がそれぞれ異なる２つの部屋の開口部となるようにし
て内部を仕切る隔壁を有し、前記一端側の開口に燃料が
供給され前記他端側の開口から燃焼後のガスが排出され
る回転バルブと、この回転バルブが挿入される貫通穴を
有し、この貫通穴の内周面で前記回転バルブが周方向に
回動し得る状態で前記回転バルブの周面を保持する外周
バルブと、この外周バルブと一体的にこの外周バルブの
下部に設けられた第１及び第２のシリンダと、前記外周
バルブと前記第１のシリンダとを連通し、前記外周バル
ブ内周面側の開口の幅が周方向に４５°の円弧で形成さ
れ、前記回転バルブが回転したときに前記第１及び第２
の開口部が通過するように位置付けられた第１の連通口
と、前記外周バルブと前記第２のシリンダとを連通し、
前記外周バルブ内周面側の開口の幅が周方向に４５°の
円弧で形成され、前記回転バルブが回転したときに前記
第１及び第２の開口部が通過するように位置付けられ、
前記第１の連通口と周方向に４５°の間隔が開けられて
いる第２の連通口と、前記第１及び第２のシリンダ内の
ピストンの２往復で前記回転バルブが１回転し、かつ、
前記第１又は第２の連通口に対する前記第１及び第２の
開口部の通過が前記第１の開口部よりも第２の開口部が
３／４回転遅くなる方向に前記回転バルブを回転させる
回転駆動手段とを具備する構成となっている。

【０００６】従って、シリンダ内のピストンの往復運動
に同期して回転する回転バルブは、吸入→圧縮→爆発→
排気の４行程の間に１回転し、第１のシリンダ側から吸
入を開始する場合を例にとると、回転バルブの最初の１
／４回転の間に第１の連通口を通過する第１の開口部に
よって第１のシリンダに燃料の吸入がなされ、次の１／
４回転の間に第２の連通口を通過する第１の開口部によ
って第２のシリンダに燃料の吸入がなされ、次の１／４
回転の間は第１及び第２の連通口は回転バルブの周面に
よって閉じられ、次の１／４回転の間に第１の連通口を
通過する第２の開口部によって第１のシリンダの排気が
行なわれ、次の１／４回転の間に第２の連通口を通過す
る第２の開口部によって第２のシリンダの排気が行なわ
れ、また、このときには、第１の連通口を通過する第１
の開口部によって第１のシリンダに燃料が吸入される。

【０００７】請求項２に係る内燃機関では、請求項１に
おいて、回転バルブは、一端側が他端側よりも径の大き
い截頭直円錐形状を有しており、一端側から他端側に向
けて圧力が加えられてその周面が外周バルブの内周面に
当接させられている。

【０００８】従って、外周バルブの内周面と周面が接触
しながら回転する回転バルブに磨耗が生じても、回転バ
ルブはその周面が外周バルブの内周面に密接する方向へ
微かに移動するので、外周バルブと回転バルブとの間に
ガスが漏れるような隙間が生じることがなく、両バルブ
間の気密を確保できる。

【０００９】請求項３に係る内燃機関では、請求項２に
おいて、回転バルブの一端側周縁には爪部が設けられ、
回転駆動手段側の回転伝達部には前記爪部とかみ合う爪
部が設けられ、前記回転バルブは前記回転伝達部の回転
が前記回転伝達部の爪部とかみ合う前記回転バルブの爪
部を介して伝達されると共に、前記回転伝達部の爪部及
び回転バルブの爪部の当接面は前記回転伝達部の回転を
前記回転バルブに伝達したときに前記回転バルブにその
一端側から他端側に向けて圧力を加え得るように傾斜さ
せられている。

【００１０】従って、回転伝達部を介して回転バルブを
回転すると、両者の爪部の作用によって、回転バルブは
その周面が外周バルブの内周面に密接する方向へ圧力を
受ける。

【００１１】請求項４に係る内燃機関では、請求項１乃
至３の何れかにおいて、回転バルブには、この回転バル
ブの肉厚部分を通り、一方の端が前記回転バルブの一端
側外周面に開口し、他方の端が前記回転バルブの他端側
外周面に開口するオイルの通路が形成され、外周バルブ
には、前記通路の一方の端にオイルを供給する供給口が
設けられ、前記通路は前記一方の端に供給されたオイル
が前記回転バルブの回転力により他方の端に移動し得る
ように傾斜させられている。

【００１２】従って、回転バルブの回転により、回転バ
ルブの肉厚部分内の通路を、回転バルブの一端側から他
端側に向けてオイルが流れ、高熱の排気ガスにより熱っ
せられる回転バルブを冷却する。○また、外周バルブと
回転バルブとの間にオイルが供給されるので、このオイ
ルが外周バルブと回転バルブの間の潤滑油として作用す
る。

【００１３】請求項５に係る内燃機関では、請求項４に
おいて、回転バルブに形成の通路のうちの第１の開口部
に近接する通路はその中途部分が前記回転バルブの周面
に開口し、この中途部分には前記回転バルブが回転した
ときに外周バルブの内周面に当接しながら回転するロー
ラが設けられ、かつ、前記中途部分には前記ローラが第
１又は第２の連通口を通過するときに前記第１又は第２
の連通口内へ前記ローラを突出させ前記ローラにより前
記中途部分の開口を閉塞するスプリングが設けられてい
る。

【００１４】従って、外周バルブの内周面をローラが回
転しながら移動することにより、外周バルブと回転バル
ブの間にオイルが供給される。また、ローラが第１又は
第２の連通口を通過するときには、ローラが第１又は第
２の連通口内へ若干突出し通路の中途部分にある開口を
閉塞するので、オイルが第１、第２のシリンダ内へ流れ
ることはない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図２は本発明の内燃機関の外観を
示す斜視図、図１は図２のＡ−Ａ線断面図、図３は内燃
機関の組立を示す斜視図、図４は図２のＢ方向矢視図、
図５は図４のＣ−Ｃ線断面図、図６は回転バルブの取り
付けを示す分解斜視図、図７は図１のＥ−Ｅ線断面図、
図８は図７のＦ−Ｆ線断面図、図９は図８のＧ−Ｇ線断
面図、図１１は図８のＨ−Ｈ線断面図である。

【００１６】この実施の形態に係る内燃機関は４サイク
ル４気筒の内燃機関であり、図１乃至図３に示すよう
に、シリンダ付外周バルブ１００、このシリンダ付外周
バルブ１００が固定されるシリンダブロック２００、こ
のシリンダブロック２００の底部に固定されるオイルバ
ン３００、シリンダ付外周バルブ１００に回動自在に保
持され左右一対の回転バルブ４００、この回転バルブ４
００を回転させる回転駆動手段６００を主要部分として
形成されている。

【００１７】シリンダ付外周バルブ１００は、図３に示
すように、基台部１１０とこの基台部１１０の上部側に
形成された左右一対の外周バルブ１２０と基台部１１０
の下側に４個並列に設けられたシリンダ１３０とが、鋳
鉄またはアルミ合金により一体的に形成されている。
尚、以下の説明で２個の外周バルブ１２０を区別する場
合には、図３において右側に位置する外周バルブを符号
１２０Ａで、左側に位置する外周バルブを符号１２０Ｂ
で表示する。また、４個のシリンダ１３０を区別する場
合には、図３において右側に位置するものから順番に１
３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄと表示する。

【００１８】外周バルブ１２０は、吸気管５１０が配置
される側である一端側から排気管５１２が配置される他
端側に至るようにして、貫通穴１２１が形成されてお
り、この貫通穴１２１の形状は一端側の径が他端側の径
よりも大きい截頭直円錐形状となっている。この貫通穴
１２１には後述する回転バルブ４００が挿入される。ま
た、図１及び図３に示すように、外周バルブ１２０Ａの
貫通穴１２１とシリンダ（第１のシリンダ）１３０Ｂの
上部とは連通口（第１の連通口）１２３で連通され、外
周バルブ１２０Ａの貫通穴１２１とシリンダ（第２のシ
リンダ）１３０Ａの上部とは連通口（第２の連通口）１
２５で連通されている。同様に、外周バルブ１２０Ｂの
貫通穴１２１とシリンダ（第１のシリンダ）１３０Ｃの
上部とは連通口１２３で連通され、外周バルブ１２０Ｂ
の貫通穴１２１とシリンダ（第２のシリンダ）１３０Ｄ
の上部とは連通口１２５で連通されている。この２つの
連通口１２３，１２５の形状は、図１１に示すように、
少くとも貫通穴１２１の内周面１２１ａ側の幅が周方向
に４５°の円弧で形成され、両連通口１２３，１２５は
内周面１２１ａの周方向に４５°の間隔が開けられてい
る。また、各シリンダ１３０の下方は開口しており、図
３に示すように、下端側外周にはリング形ねじ５１４と
螺合するおねじ１３２が形成されている。

【００１９】また、基台部１１０は、図１に示すよう
に、外周バルブ１２０との間に冷却水を通すための通路
１１１が形成され、この通路１１１は後述のシリンダブ
ロック２００内へ連通している。冷却水は、図示しない
ラジエータよりシリンダブロック２００内へ供給され、
図８に示すように基台部１１０の他端側に設けられた排
出口１１２よりラジエータ側へ排出される。尚、外周バ
ルブ１２０の上部には放熱用フィン１２６が設けられて
おり、シリンダ１３０から排出される高熱の排気で加熱
される回転バルブ４００及び外周バルブ１２０の水冷に
よる冷却効率を高めている。また、排気によって排気管
５１２側の回転バルブ４００及び外周バルブ１２０の部
分がより大きく加熱されるので、外周バルブ１２０の上
部肉厚は他端側ほど厚手になっており、冷却効率を高め
ている。また、基台部１１０の吸気管５１０側上部には
エア供給口１１３が設けられており、この供給口１１３
は、図８及び図９に示すように、外周バルブ１２０を貫
通して貫通穴内周面１２１ａに至っている。また、基台
部１１０には、図３に示すように、スパークプラグ５１
８の取付部１１５が設けられており、スパークプラグ５
１８は取付部１１５に取り付けられることにより、その
電極５１９がシリンダ１３０内に位置付けられる。ま
た、基台部１１０には、シリンダ付外周バルブ１００を
シリンダブロック２００に固定するためのボルト５２１
の挿通穴１１７が６箇所に設けられている。

【００２０】シリンダブロック２００は、鋳鉄又はアル
ミ合金により形成されており、図３に示すように、４個
のシリンダ１３０を収納し得るように、上部側が開口
し、底板部２１０にはシリンダ１３０の下端側が挿入さ
れる穴部２１１が形成されている。このシリンダブロッ
ク２００には、上方からシリンダ付外周バルブ１００の
シリンダ１３０が収納され、基台部１１０の挿通穴１１
７に通されたボルト５２１がシリンダブロック２００の
ねじ穴２０２にねじ込まれて基台部１１０がシリンダブ
ロック２００に固定される。また、穴部２１１から突出
するシリンダ１３０の下端のおねじ１３２にはリング形
ねじ５１４が螺合させられ、シリンダ１３０もねじ５１
４によりシリンダブロック２００に固定される。尚、シ
リンダブロック２００の底板部２１０とねじ５１４との
間にはＯリング５２４が設けられており、シリンダ１３
０とシリンダブロック２００との間を流れる冷却水の水
漏れを防止している。

【００２１】また、上記各シリンダ１３０にはピストン
５３０が装着され、図２に示すように、クランク軸５４
０が収納されるオイルバン３００がシリンダブロック２
００の下部に取り付けられる。また、図８及び図９に示
すように、シリンダ付外周バルブ１００には、オイルバ
ン３００内のオイルを吸引し外周バルブ１２０の吸気管
５１０側の貫通穴内壁面１２１ａの部分に至らせるオイ
ル供給口１４１が設けられ、後述の回転バルブ１２０の
通路４３０を通った後のオイル及びエアをオイルバン３
００側へ送るオイル・エア排出口１４２が排気管５１２
側の貫通穴内壁面１２１ａの部分からオイルバン３００
に至るように形成されている。

【００２２】回転バルブ４００は、セラミックにより形
成されており、図１２乃至図１５に示すように、概略、
截頭直円錐形状の筒形に形成されている。この回転バル
ブ４００は、前記の外周バルブ１２０の貫通穴１２１に
挿入され、その内壁面１２１ａと隙間のない状態で周方
向に回動し得る状態で外周バルブ１２０に保持され得る
寸法に形成されており、吸気管５１０に接続される側で
ある一端４０１側の径が排気管５１２に接続される側で
ある他端４０２側の径より大きくされている。また、回
転バルブ４００にはオイル、エア用の通路（後述４３
０）が多数本形成されるが、回転バルブ４００にこれら
の通路を形成するについては、融点が低く、熱膨張が少
なく、しかも再利用できる材料、例えば、寒天、ろう、
鉛、錫、ウッド合金を用い、これらの低融点の材料を用
いて回転バルブ４００の型枠へ通路となる部分を形成し
ておき、型枠へセラミック原料を流し込んだ後、加熱に
より低融点の材料を溶融することにより通路を形成す
る。尚、回転バルブ４００は前記の２個の外周バルブ１
２０，１２０の貫通穴１２１に夫々挿入されるが、２つ
の回転バルブ４００，４００はその回転方向が逆である
ことによる若干の構造の相異があり、以下の説明におい
て両回転バルブ４００，４００を区別して説明する場合
は、外周バルブ１２０Ａに挿入される回転バルブの符号
を４００Ａ、外周バルブ１２０Ｂに挿入される回転バル
ブの符号を４００Ｂとすると共に、図面においては主に
回転バルブ４００Ａを中心として記載する。

【００２３】回転バルブ４００の周面４１０には、図１
２及び図１２のＫ−Ｋ断面である図１５に示すように、
同形状の２個の開口部４１１，４１２が回転バルブ４０
０の回転中心に沿う方向に並行して形成されている。図
１１に示すように、この２つの開口部４１１，４１２の
幅は周方向に４５°の円弧で形成されており、前記の連
通口１２３，１２５の貫通穴内周面１２１ａ側の幅と同
じ幅とされている。また、長さについても連通口１２
３，１２５と同じ長さとされ、両開口部４１１，４１２
の間隔は周方向に４５°開けられている。また、回転バ
ルブ４００が外周バルブ１２０内を回転すると、図１に
示すように、開口部４１１，４１２は連通口１２３，１
２５を通過するように位置付けられている。また、回転
バルブ４００Ａについては、図１に示すように矢印ａ方
向へ回転する構成となっており、後述するように、シリ
ンダ１３０に燃料（図１に示す白抜きの矢印）の吸入を
開始してから回転バルブ４００Ａが３／４回転後にシリ
ンダ１３０内の排気ガス（図１に示す黒塗りの矢印）を
排気する必要があるので、図１１及び図１５において左
側に位置する開口部４１１が吸気用の第１の開口部とさ
れ、右側に位置する開口部４１２が排気用の第２の開口
部となっている。これに対し、回転バルブ４００Ｂにつ
いては、図１に示すように矢印ｂ方向に回転するので、
図１１を基準にすると右側に位置する開口部が第１の開
口部４１１、左側に位置する開口部が第２の開口部４１
２となっている。

【００２４】また、回転バルブ４００の内部には、図１
４及び図１５に示すように、第１の開口部４１１と第２
の開口部４１２とを仕切る隔壁４２０が設けられてい
る。これは、吸気管５１０から回転バルブ４００の一端
４０１側開口に供給される燃料が第１の開口部４１１か
らのみシリンダ１３０に供給され、シリンダ１３０から
排出される排気ガスが第２の開口部４１２のみから回転
バルブ４００内に導かれ他端４０２側開口から排気管５
１２に排出させるためのものである。

【００２５】回転バルブ４００の肉厚部分及び前記隔壁
４２０には、図１３乃至図１５に示すように、冷却用の
オイル、エアを流すための通路４３０が形成されてい
る。この通路４３０は回転バルブ４００の内部を囲繞す
るように及び内部を通るように多数本形成されており、
通路４３０の一方の開口端４３１は回転バルブ４００の
一端４０１側外周面４１０に開口し、他方の開口端４３
２は回転バルブ４００の他端４０２側外周面４１０に開
口している。図８に示すように、この両開口端４３１，
４３２のうち、開口端４３１は、回転バルブ４００の回
転時に、前記のオイル供給口１４１及びエア供給口１１
３を通過するように位置付けられ、開口端４３２はオイ
ル、エア排出口１４２を通過するように位置付けられて
いる。また、図１３に示すように、通路４３０は、開口
端４３１にあるオイル、エアが、回転バルブ４００の回
転により、回転バルブ４００の一端４０１側から他端４
０２側へ向う方向である矢印ｄ方向へ移動するように傾
けられている。従って、回転バルブ４００の回転によ
り、開口端４３１に供給されるオイル及びエアは通路４
３０を通って回転バルブ４００を冷却し、開口端４３２
からオイル、エア排出口１４２に排出される。

【００２６】また、外周バルブ１２０には、開口端４３
１上において回転バルブ４００を囲繞する位置及び開口
端４３２上において回転バルブ４００を囲繞する位置の
２箇所に夫々、溝が形成されており、この溝には図９及
び図１０に示すように、オイル、エア通過用穴部５７１
が多数設けられたオイルリング５７０が嵌め込まれてい
る。このオイルリング５７０は、上記のオイルが外周バ
ルブ１２０と回転バルブ４００との隙間に入り込み連通
口１２３，１２５を介してシリンダ１３０内に入り込む
ことを防止するものである。尚、図１０（ａ）はオイル
リング５７０の正面図、図１０（ｂ）は側面図、図１０
（ｃ）は図１０（ｂ）のＮ−Ｎ線断面図である。

【００２７】前記の通路４３０のうちの第１の開口部４
１１に隣接する２つの通路４３０Ａは、図１３及び図１
５に示すように、その中途部分が回転バルブ４００の周
面４１０に開口４３５している。この通路４３０Ａ内に
は回転バルブ４００の一端４０１側端面に形成の穴部４
３６より、図１６に示すようなローラ５８０及びこのロ
ーラ５８０を押圧するための図１７に示すようなローラ
用スプリング５９０が挿入されている。尚、図１７
（ａ）はローラ用スプリング５９０の側面図、図１７
（ｂ）はローラ用スプリング５９０の正面図である。こ
のローラ５８０は、何等の圧力も作用しない場合は、ロ
ーラ用スプリング５９０の押圧力により通路４３０Ａの
開口４３５側に移動させられて開口４３５を閉じてお
り、開口４３５からオイルが漏れることはなく、外部か
ら圧力が加わることにより開口４３５を若干開く。従っ
て、回転バルブ４００が外周バルブ１２０内を回転して
る場合に、ローラ５８０が外周バルブ１２０の内周面１
２１ａに押圧されている場合には、ローラ５８０の回転
によって外周バルブ１２０と回転バルブ４００との摩擦
力を減少させる適度なオイルが内周面１２１ａに塗付さ
れる。また、ローラ５８０が連通口１２３，１２５を通
過する際には、ローラ５８０はスプリング５９０の作用
で連通口１２３，１２５内に突出するので開口４３５は
閉じられ、従って、オイルが連通口１２３，１２５を介
してシリンダ１３０に侵入することはない。また、ロー
ラ５８０を第１の開口部４１１側にのみ近接させて設け
たのは、第２の開口部４１２側にローラ５８０を設ける
と、ローラ５８０によるオイルの塗付後、回転バルブ４
００の１／８回転でオイルが第１の開口部４１１内に侵
入し得る状態となり、従って、第１の開口部４１１内周
縁のオイルが連通口１２３，１２５を介してシリンダ１
３０に侵入するおそれがあるからである。

【００２８】また、回転バルブ４００の一端４０１側の
周縁には、図１２に示すように、後述の回転駆動手段６
００の回転を回転バルブ４００に伝達させるための爪部
４５０が設けられている。すなわち、回転駆動手段６０
０の回転伝達部６１０にも爪部４５０とかみ合う爪部６
１１が設けられており、図１３に示すように、回転伝達
部６１０が矢印ａ方向に回転すると、爪部６１１により
押圧される爪部４５０の作用により回転バルブ４００も
矢印ａ方向へ回転する。また、両爪部４５０，６１１の
当接面Ａは、回転伝達部６１０の回転を回転バルブ４０
０に伝達したときに、回転バルブ４００に対し矢印ｄ方
向へ圧力を加えられるように傾斜させられている。従っ
て、回転伝達部６１０によって回転バルブ４００が回転
させられると、回転バルブ４００の周面４１０は外周バ
ルブ１２０の内周面１２１ａに密着させられる。また、
両爪部４５０，６１１には、夫々、フランジ４５１，６
１２が対向するように設けられている。そして、この両
フランジ４５１，６１２間にも後述のウェーブスプリン
グ７０６が設けられ、回転バルブ４００はこのウェーブ
スプリング７０６によっても矢印ｄ方向へ押し付けられ
る。また、両爪部４５０，６１１には、夫々、貫通穴４
５０ａ，６１１ａが設けられており、貫通穴４５０ａは
通路４５３を介して前記の通路４３０と連通している。
従って、通路４３０に供給されるオイルの一部は貫通穴
４５０ａ，６１１ａを介して回転駆動手段６００側へ供
給される。

【００２９】上記回転バルブ４００の外周バルブ１２０
への取り付けは、図６乃至図８に示すように、外周バル
ブ１２０の貫通穴１２１内に回転バルブ４００がその他
端４０２側から挿入され、吸気管５１０の取付カバー７
０１側に密着するようにしてＯリング７０２が吸気管５
１０の周囲に取り付けられ、Ｏリング７０２を取付カバ
ー７０１に押し付ける状態でローラベアリング７０３が
吸気管５１０の周囲に取り付けられ、オイルシール７０
４が回転バルブ４００の一端側内周に挿入され、外周に
設けられている平歯車（後述６１４）がタイミングチェ
ーン６２０とかみ合わされている回転伝達部６１０の爪
部６１１が回転伝達部のフランジ６１２と回転バルブの
フランジ４５１間にウェーブスプリング７０６が介在さ
せられた状態で回転バルブの爪部４５０にかみ合わさ
れ、ローラベアリング７０３が取り付けられている前記
の吸気管５１０が回転伝達部６１０及び回転バルブ４０
０の一端４０１側内周に挿入され、取付カバー７０１が
シリンダ付外周バルブ１００及びシリンダブロック２０
０にボルト７１０により固定されることによりなされ
る。これで、図７及び図８に示すように、回転バルブ４
００の第１の開口部４１１は吸気管５１０と連通した状
態となり、また、回転伝達部６１０によって回転バルブ
４００を回転することができる。また、ベアリング７０
３の一端と回転バルブ４００との間にはオイルシール７
０４が設けられ、ベアリング７０４の他端と取付カバー
７０１との間にはＯリング７０２が設けられているの
で、回転伝達部６１０やタイミングチェーン６２０に供
給されるオイルが吸気管５１０や回転バルブ４００内に
侵入することはない。また、排気管５１２は、吸気管５
１０とは反対側の位置において、シリンダ付外周バルブ
１００にボルト７１２で固定されており、第２の開口部
４１２を介して回転バルブ４００内に至る排気ガスはこ
の排気管５１２へ排出される。

【００３０】上記回転バルブ４００はピストン５３０に
よって回転させられるクランク軸５４０の回転を回転駆
動手段６００によって伝達させられて回転する。回転駆
動手段６００は、図４及び図５に示すように、クランク
軸５４０に設けられた平歯車６０１、シリンダブロック
２００に回動自在に保持され一端に平歯車６０２、他端
にかさ歯車６０３が設けられた伝達軸６０４、平歯車６
０１，６０２間に巻回されたタイミングベルト６０６、
取付カバー７０１内に設けられかさ歯車６０３とかみ合
うかさ歯車部６３１を有するギヤ部６３０、このギヤ部
６３０の第１の平歯車部６３２とかみ合う第１の平歯車
部６４１を有するギヤ部６４０、回転バルブ４００Ａと
かみ合う回転伝達部６１０Ａ、回転バルブ４００Ｂとか
み合う回転伝達部６１０Ｂ、回転伝達部６１０Ａの平歯
車部６１４とギヤ部６４０の第２の平歯車部６４２とに
巻回されたタイミングチェーン６２０Ａ、回転伝達部６
１０Ｂの平歯車部６１４とギヤ部６３０の第２の平歯車
部６３３とに巻回されたタイミングチェーン６２０Ｂ、
タイミングチェーン６２０Ａ，６２０Ｂのガイド６５
０、回転バルブ回転角度調整部６６０を具備して構成さ
れている。

【００３１】そして、クランク軸５４０の回転はかさ歯
車６０３、ギヤ部６４０により１／２に減速されて回転
バルブ４００Ａに伝達され回転バルブＡを図１に示す矢
印ａ方向へ回転する。また、同様に、クランク軸５４０
の回転はかさ歯車６０３、ギヤ部６３０により１／２に
減速されて回転バルブＢを矢印ｂ方向へ回転する。この
場合に、本例では、シリンダ１３０Ｂの吸入行程時に、
シリンダ１３０Ａが排気行程、シリンダ１３０Ｄが圧縮
行程、シリンダ１３０Ｃが爆発行程となるように、回転
バルブ４００Ａと回転バルブ４００Ｂとのタイミングが
とらせてある。

【００３２】また、ピストン５３０の往復運動で回転す
るクランク軸５４０の回転角度に対し回転バルブ４００
の回転角度の微調整を行うことにより、例えば、ピスト
ン５３０の吸入行程の間、外周バルブ１００の第１の連
通口１２３上を回転バルブ４００の第１の開口部４１１
が正確に通過するように微調整を行う必要があり、この
調整は図４に示す回転バルブ回転角度調整部６６０によ
りなされる。この回転角度調整部６６０は、円柱状の本
体部６６１とこの本体部６６１の両端側に設けられタイ
ミングベルト６０６にかみあわされた２個の平歯車６６
２，６６２を有して構成され、本体部６６１を回動する
ことにより２個の平歯車６６２，６６２が所定の間隔を
維持した状態で本体部６６１に沿う矢印方向へ移動でき
る。従って、クランク軸５４０を固定した状態で本体部
６６１を回動することにより平歯車６０２を若干回転さ
せることができ、従って、回転バルブ４００の回転角度
の調整を行える。尚、６０８はタイミングベルト６０６
のガイドである。

【００３３】次に上記内燃機関の動作を図１８及び図１
９を参照して説明する。尚、図１８及び図１９は回転バ
ルブ４００Ａとシリンダ１３０Ｂとの関係につき主に説
明しているが、シリンダ１３０Ｂの吸入行程が終了する
とシリンダ１３０Ａが吸入行程を開始し、シリンダ１３
０Ａが吸入行程を終了するとシリンダ１３０Ｃが吸入行
程を開始し、シリンダ１３０Ｃが吸入行程を終了すると
シリンダ１３０Ｄが吸入行程を開始するというように、
シリンダＢ→シリンダＡ→シリンダＣ→シリンダＤ→シ
リンダＢの順に、回転バルブ４００の１／４回転ごとに
同じ行程が繰り返されるのでその他のシリンダ１３０と
の関係についてはその説明を省略する。

【００３４】図１９に示す位置から図１９に示す位
置までの回転バルブ４００Ａの１／４回転の間には外周
バルブ１２０Ａの連通口１２３を第１の開口部４１１が
通過することになり、この回転バルブ４００Ａの１／４
回転の間に第１の開口部４１１及び連通口１２３を介し
てシリンダ１３０Ｂに燃料が吸入される。尚、このと
き、第２の開口部４１２は第２の連通口１２５を通過す
るので、シリンダ１３０Ａの排気ガスは第２の連通口１
２５及び第２の開口部４１２を介して排気管５１２に排
出される。図１９に示す位置から図１９に示す位置
までの回転バルブ４００Ａの１／４回転の間は第１の連
通口１２３は閉じられ、シリンダ１３０Ｂは圧縮行程と
なっている。尚、このとき、第１の開口部４１１が第２
の連通口１２５を通過するので、シリンダ１３０Ａは吸
入行程となっている。図１９に示す位置から図１９
に示す位置までの回転バルブ４００Ａの１／４回転の間
は第１の連通口１２３は閉じられ、シリンダ１３０Ｂは
爆発行程となっている。図１９に示す位置から図１９
に示す位置までの回転バルブ４００Ａの１／４回転の
間は、第１の連通口１２３を第２の開口部４１２が通過
することになり、この回転バルブ４００Ａの１／４回転
の間にシリンダ１３０Ｂの排気ガスは第１の連通口１２
３及び第２の開口部４１２を介して排気管５１２に排出
される。

【００３５】上記の如く、本例の内燃機関では、一本の
回転バルブ４００が２本のシリンダ１３０の吸排気のバ
ルブの役割を果たし、ピストン５３０と連動して回転バ
ルブ４００が回転することにより、２本のシリンダ１３
０の吸排気を行わせることができる。尚、本例では、４
気筒の内燃機関につき説明したがこれに限定されるもの
ではなく、８気筒の内燃機関のように２の倍数のシリン
ダを有する内燃機関に適用できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る内
燃機関では、吸入用の第１の開口部及び排気用の第２の
開口部の２つの開口部を有する回転バルブが回転するだ
けで２個のシリンダの吸入、排気を行える。従って、シ
リンダの吸入、排気時におけるバルブの開閉に必要とさ
れる部品点数を大幅に削減でき、その構造も簡単になる
のでその組立も容易に行える。また、吸入、排気時にお
いては、開口部と連通口とが合わさることにより形成さ
れる開口を燃料や排気ガスが通過するだけであるのでガ
ス通路に障害物がなく、従って、ガスの流動抵抗は小さ
くなるので、吸入、排気の効率が向上する。また、第１
の開口部から行われる燃料の吸入は第１のシリンダ及び
第２のシリンダへと連続して行われ（慣性過給効果）、
また、第１のシリンダの排気ガス及び第２のシリンダの
排気ガスの排除は第２の開口部を介して連続して行われ
るので、吸気管や排気管に滞留するガスの割合は従来の
バルブよりも格段と減少し、従って、この面からもガス
の流動抵抗は小さくなるので、吸入、排気の効率が向上
する。また、回転バルブが回転するだけで吸入、排気時
の開閉を行えるので、振動、騒音を少なくできる。

【００３７】また、請求項２に係る内燃機関では、請求
項１の効果に加え、外周バルブの内周面と周面が接触し
ながら回転する回転バルブに磨耗が生じても、回転バル
ブはその周面が外周バルブの内周面に密接する方向へ微
かに移動するので、外周バルブと回転バルブとの間にガ
スが漏れるような隙間が生じることがなく、両バルブ間
の気密を確保できるという効果を有する。

【００３８】また、請求項３に係る内燃機関では、請求
項２の効果に加え、回転伝達部を介して回転バルブを回
転すると、両者の爪部の作用によって、回転バルブはそ
の周面が外周バルブの内周面に密接する方向へ圧力を受
け、従って、外周バルブと回転バルブとの間にガスが漏
れるような隙間が生じないという効果を有する。

【００３９】また、請求項４に係る内燃機関では、請求
項１乃至３の効果に加え、回転バルブの回転により、回
転バルブの肉厚部分内の通路を、回転バルブの一端側か
ら他端側に向けてオイルが流れ、高熱の排気ガスにより
熱っせられる回転バルブを冷却できるという効果を有す
る。

【００４０】また、請求項５に係る内燃機関では、請求
項４の効果に加え、外周バルブの内周面をローラが回転
しながら移動することにより、外周バルブと回転バルブ
の間にオイルが供給され、外周バルブと回転バルブとの
間の潤滑油としての役をこのオイルが果たすという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の要部断面図。

【図２】本発明の内燃機関の外観斜視図。

【図３】本発明の内燃機関の分解斜視図。

【図４】図２のＢ方向矢視図。

【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図。

【図６】本発明に係る回転バルブの取り付けを示す分解
斜視図。

【図７】図１のＥ−Ｅ線断面図。

【図８】図７のＦ−Ｆ線断面図。

【図９】図８のＧ−Ｇ線断面図。

【図１０】図６の回転バルブの周囲に設けられるオイル
リングを示す図。

【図１１】図８のＨ−Ｈ線断面図。

【図１２】図６の回転バルブの外観斜視図。

【図１３】図１２のＩ方向矢視図。

【図１４】図１２のＪ−Ｊ線断面図。

【図１５】図１２のＫ−Ｋ線断面図。

【図１６】図６の回転バルブに設けられるローラの側面
図。

【図１７】図１６のローラを押圧するスプリングを示す
図。

【図１８】本発明の内燃機関のサイクルを示す図。

【図１９】本発明の内燃機関の動作説明図。

【符号の説明】

１１３ エア供給口 １２０Ａ，１２
０Ｂ 外周バルブ １２１ 貫通穴 １２１ａ 内周
面 １２３ 第１の連通口 １２５ 第２の
連通口 １３０Ａ 第２のシリンダ １３０Ｂ 第１
のシリンダ １４１ オイル供給口 ４００Ａ，４０
０Ｂ 回転バルブ ４０１ 一端 ４０２ 他端 ４１０ 周面 ４１１ 第１の
開口部 ４１２ 第２の開口部 ４２０ 隔壁 ４３０ 通路 ４３１ 一方の
端 ４３２ 他方の端 ４５０ 爪部 ５３０ ピストン ５８０ ローラ ５９０ ローラスプリング ６００ 回転駆
動手段 ６１０Ａ，６１０Ｂ 回転伝達部 ６１１ 爪部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気と混合した燃料をシリンダ内で爆発
   的に燃焼させてピストンに往復運動を与える内燃機関に
   おいて、 両端が開口した円筒形に形成され、周方向に４５°の円
   弧で形成される幅を有し周方向に４５°の間隔を開けて
   並設された第１及び第２の開口部が周面に形成され、前
   記両端のうちの一端側の開口と前記第１の開口部が連通
   し前記両端のうちの他端側の開口と前記第２の開口部が
   連通する状態で、かつ、前記第１及び第２の開口部がそ
   れぞれ異なる２つの部屋の開口部となるようにして内部
   を仕切る隔壁を有し、前記一端側の開口に燃料が供給さ
   れ前記他端側の開口から燃焼後のガスが排出される回転
   バルブと、 この回転バルブが挿入される貫通穴を有し、この貫通穴
   の内周面で前記回転バルブが周方向に回動し得る状態で
   前記回転バルブの周面を保持する外周バルブと、 この外周バルブと一体的にこの外周バルブの下部に設け
   られた第１及び第２のシリンダと、 前記外周バルブと前記第１のシリンダとを連通し、前記
   外周バルブ内周面側の開口の幅が周方向に４５°の円弧
   で形成され、前記回転バルブが回転したときに前記第１
   及び第２の開口部が通過するように位置付けられた第１
   の連通口と、 前記外周バルブと前記第２のシリンダとを連通し、前記
   外周バルブ内周面側の開口の幅が周方向に４５°の円弧
   で形成され、前記回転バルブが回転したときに前記第１
   及び第２の開口部が通過するように位置付けられ、前記
   第１の連通口と周方向に４５°の間隔が開けられている
   第２の連通口と、 前記第１及び第２のシリンダ内のピストンの２往復で前
   記回転バルブが１回転し、かつ、前記第１又は第２の連
   通口に対する前記第１及び第２の開口部の通過が前記第
   １の開口部よりも第２の開口部が３／４回転遅れる方向
   に前記回転バルブを回転させる回転駆動手段とを具備す
   ることを特徴とする内燃機関。
2. 【請求項２】 回転バルブは、一端側が他端側よりも径
   の大きい截頭直円錐形状を有しており、一端側から他端
   側に向けて圧力が加えられてその周面が外周バルブの内
   周面に当接させられていることを特徴とする請求項１に
   記載の内燃機関。
3. 【請求項３】 回転バルブの一端側周縁には爪部が設け
   られ、回転駆動手段側の回転伝達部には前記爪部とかみ
   合う爪部が設けられ、前記回転バルブは前記回転伝達部
   の回転が前記回転伝達部の爪部とかみ合う前記回転バル
   ブの爪部を介して伝達されると共に、前記回転伝達部の
   爪部及び回転バルブの爪部の当接面は前記回転伝達部の
   回転を前記回転バルブに伝達したときに前記回転バルブ
   にその一端側から他端側に向けて圧力を加え得るように
   傾斜させられていることを特徴とする請求項２に記載の
   内燃機関。
4. 【請求項４】 回転バルブには、この回転バルブの肉厚
   部分を通り、一方の端が前記回転バルブの一端側外周面
   に開口し、他方の端が前記回転バルブの他端側外周面に
   開口するオイルの通路が形成され、外周バルブには、前
   記通路の一方の端にオイルを供給する供給口が設けら
   れ、前記通路は前記一方の端に供給されたオイルが前記
   回転バルブの回転力により他方の端に移動し得るように
   傾斜させられていることを特徴とする請求項１乃至３の
   何れかに記載の内燃機関。
5. 【請求項５】 回転バルブに形成の通路のうちの第１の
   開口部に近接する通路はその中途部分が前記回転バルブ
   の周面に開口し、この中途部分には前記回転バルブが回
   転したときに外周バルブの内周面に当接しながら回転す
   るローラが設けられ、かつ、前記中途部分には前記ロー
   ラが第１又は第２の連通口を通過するときに前記第１又
   は第２の連通口内へ前記ローラを突出させ前記ローラに
   より前記中途部分の開口を閉塞するスプリングが設けら
   れていることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。