JP4579495B2 - ロータリーバルブエンジン用改良冷却システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関用の改良冷却システム、特に球状ロータリーバルブを用いるエンジン用の改良冷却システムに関する。
【０００２】
【発明の背景】
出願人は、出願人がここに組み込んだ出願人の先行合衆国特許４９８９５７６；４９５３５２７；４９８９５５８；４９４４２６１；４９７６２３２；５１０９８１４および５３６１７３９からも明らかなように、新規の球状ロータリーバルブの発明者である。
【０００３】
典型的な内燃機関用の冷却システムは、水を冷却するラジエータとエンジンおよび多岐管の冷却筒部の間の水の循環を伴い、水はエンジンおよび多岐管の冷却筒部でエンジンの駆動により熱せられ、その後熱せられた水はホースを通ってラジエータに循環し、更なる冷却のためにそこからエンジンに戻される。これは典型的なポペットバルブエンジンの冷却様式であり、また出願人の球状ロータリーバルブ内燃機関の冷却様式である。
【０００４】
エンジンを冷却すればする程、特に、排気バルブを低温に保てば保つほど、内燃機関内での燃料の燃焼から生成される亜酸化窒素およびその他のスモッグに関連した混合物が減少することが知られている。典型的なポペットバルブエンジンにおいて、燃焼室にバルブを伸ばす上下往復運動を繰返し行わせるカムシャフトが作動させるバルブを冷却するための経済的な方法はない。
【０００５】
出願人の球状ロータリーバルブエンジンは、カムシャフトを必要とせず、シャフト上に取り付けられ、内燃機関のシリンダの吸気口および排気口上のそれぞれの位置において回転する吸気バルブと排気バルブを採用する。出願人の発明である球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブはシャフト上に取り付けられ、調整されて、シャフトとバルブは一致して回転する。球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブはシリンダ内を往復しないため、通常のポペットバルブよりも低い温度で作動する。しかしこれらのバルブは円筒形シャフト上に取り付けられ、加えて密接に接触しているため、作動中のシャフトに中央孔を通して冷却液を供給し、前記冷却液は既に供給された冷却液と共に循環し、エンジンおよび多岐管の冷却筒部とラジエータ中を循環させることにより、作動中の球状ロータリーバルブの温度を下げる更なる余地がある。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、球状ロータリーバルブを用いた内燃機関用改良新規冷却システムを提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、作動中の球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブの温度をさらに下げる改良新規冷却システムを提供することである。
【０００８】
本発明のまたさらなる目的は、球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブの作動温度を下げ、それにより前記球状ロータリーバルブ組立技術を用いた内燃機関からの排気を減少させる改良新規冷却部を提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、エンジンヘッドへの冷却液の漏出を予防する、球状ロータリーバルブエンジンの取付けシャフトからの水の送出および除去のための新規冷却部を提供することである。
【００１０】
【発明の要約】
冷却液がエンジンに再循環する前にラジエータ中で通常の冷却を受け、回転シャフトの貫通孔を通過する冷却液が作動温度および最終的に生じる排気を減少させる目的で球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブをさらに冷却するように、球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブを用いた内燃機関用改良冷却システムは回転シャフト機関上に固定して取り付けられる。ここで回転シャフト機関は縦貫通孔を備え、貫通孔は作動中のシャフトを通る冷却液の循環のために吸気連結部材および排気連結部材と密接に接触し、冷却液はエンジン用冷却液貯蔵タンクと連絡する。
【００１１】
標準ポペットバルブエンジンと球状ロータリーバルブを用いたエンジンとの間の主な違いは、従来のエンジンのカムシャフト、ロッカーアーム、バルブステムおよびポペットバルブを必要としないことである。球状ロータリーバルブを取り付けたシャフトとバルブ自体は、一体となってカムシャフトとバルブを実質的に形成する。バルブはシャフトに取り付けられ、個々のシリンダの吸気、圧縮、出力および排気工程に対するタイミングを実現する位置に調整される。出願人は球状ロータリーバルブエンジンの設計および作動に関して詳細に説明しないが、詳細に示すために、出願人に発行された前述の特許をこの出願に組み込む。
【００１２】
図１は球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブを用いた、上半分を取り除いた分割ヘッド４気筒組立部の平面図であり、図２は分割ヘッドの上半分を含む、図１の２−２平面に沿った切端面である。ヘッドの下方部位１０は、吸気および排気球状バルブが設置され回転する空洞を形成するために、上方部位１２と結合している（図２）。球状ロータリー吸気バルブ１８は吸気シャフト２０に取り付け、調整され、各球状ロータリー吸気バルブ１８は吸気管２６と連絡する側面空洞２２および２４と連絡し、バルブが吸気口３０と並んだときに燃料空気混合体がバルブおよびシリンダ２８中に流れ込むことを可能にする。球状ロータリー排気バルブ３２は、それぞれの空洞３６内での回転のために、同様に第２のシャフト、すなわち排気シャフト３４に取り付け、調整される。各球状ロータリー排気バルブ３２は、排気バルブが排気口４２と並んだときにシリンダ２８から使用済みガスを排出するために、球状ロータリー排気バルブ３２に相対して位置する排気室３８および４０と連絡する。吸気シャフト２０および排気シャフト３４は軸受面４４上で回転する。図１は、吸気バルブおよび排気バルブが別個のシャフト上に取り付けられたエンジンを図示する。特定の設計においては、吸気および排気バルブは同一シャフト上で合わせられる。ここに開示された冷却部は前記設計に適用され得る。連結部材６０は図１に示され、シャフト２０および３４と一直線に並んでヘッド１０の外側に位置する。
【００１３】
図２は、球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブ、シリンダヘッド、ピストンそして吸気および排気口間の関係を図示した図１の２−２平面に沿った切り取り図である。図２はまた分割ヘッドの上半分１２が所定の位置にある分割ヘッドを図示する。この配置において、エンジンが、エンジンを冷却するための冷却液の循環用の複数の貯蔵タンク５０を持つことを見ることができる。このエンジンについての出願人の改良点は、冷却液を循環させるために吸気シャフト２０と排気シャフト３４を用いることであり、前記シャフトには冷却液のさらなる循環用にそれぞれ貫通孔５２と５４がある。図２は球状ロータリー吸気バルブ１８および球状ロータリー排気バルブ３２が密接に吸気シャフト２０および排気シャフト３４に固定され、くさび栓５６によって位置が定められる。
【００１４】
図３は連結部材の正面図であり、図４は連結部材の背面図であり、図５は連結部材の側面図であり、図６は連結部材の分解組立側面図であり、図７は図６の７−７平面に沿った連結部材の正面図である。連結部材６０は通常２つの構成要素から成る。連結部材は筺体部材６２と蓋体部材６４から成る。筺体部材６２は背面壁６６および周辺側面壁６８により規定され、本実施例において形は四角形で示されるが、連結部材６０は任意の適した幾何学的図形の形状を成し得る。筺体部材６２の背面壁６６は、そこから外側に向かって伸びる複数の脚部７０を持つ。本実施例において脚部７０は、数が４つで背面壁６６の角に位置する。脚部７０の効果は以下詳細に説明する。開き口の外周に内面的に形成される環状肩部７４を持つ開き口７２もまた背面壁６６に形成される。筺体部材６０の角の近辺に位置するものは貫通孔７６である。
【００１５】
蓋体部材６４は形が四角形であり、その周囲は筺体部材６２の周辺側面壁６８と一致する。蓋体部材６４はまた角の近辺に位置する開き口８０を持ち、固定手段８４を収容するために筺体部材６２中の貫通孔７６と一直線に合わさる。固定手段８４は蓋体部材６４を筺体部材６２に効率的に固定し、組み立てられた連結部材６０をエンジンヘッドに効率的に固定する。蓋体部材６４はその外側面８６にエンジンの冷却システムと連絡するホースを受けるためのノズルあるいは噴出口部材８８を形成する。蓋体部材６４が筺体部材６２に固定されると、ノズルあるいは噴出口８８および、背面壁６６あるいは筺体部材６２中の開き口７２と連絡する空間９０が形成される。
【００１６】
図８は、エンジンブロックに固定され、シャフト２０あるいは３４に付された状態の連結部材６０の内側を図示した、図４の８−８平面に沿った切り取り図である。
【００１７】
同じ型の連結部材は両方のシャフトに用いられ、両方共に各シャフトへの冷却液の挿入および除去用である。したがって冷却液を排気シャフト３４中に導入する連結部材を伴って、一続きでのみ記載される。
【００１８】
図に示すように、排気シャフト３４は分割ヘッドブロック１０および１２から外側に及ぶ長さで伸びる。前記排気シャフト３４は密閉手段９２を伴う適切な軸受面上に取り付けられる。その伸長は、締め付け手段８４により分割ヘッド１０および１２の外側に取り付けられた連結部材６０の空間９０内で終了する。連結部材６０は排気シャフト３４がその中で終了する空間９０を形成する。排気シャフト３４の先端は、連結部材６０の背面壁６６中のガスケット９８に対してバネ式密閉手段９６を固定するためのロックナットあるいはバネ錠９４に対応するために通されるかあるいは合わせられる。連結部材６０の正面壁６４はそこに形成された管状部材８８を持ち、好ましくは排気シャフト３４の貫通孔と一直線になる。この管状部材に対して、ホース等の適切な連結導管１００が接続され、それにより冷却液貯蔵タンクからの冷却液は、安定した状態で空間９０に向けて流れ込むことが可能となり、排気シャフト３４の貫通孔５４を下降し、排気シャフト３４の貫通孔から同一の連結部材６０に出る。ここで冷却液は、その後管状部材８８を通って連結部材６０から出て、エンジン、あるいはエンジンブロックまたは排気シャフト３４もしくは吸気シャフト２０に再循環する前に冷却するために、同様の連結導管１００を経由して、冷却液貯蔵タンク内を再循環する。
【００１９】
図９は連結部材６０中に用いられる密閉手段の分解組立図である。連結部材６０の背面壁６６中の開き口７２は、環状陥凹型部７４と共に形成される。セラミックガスケット１１０は接管部材１１２内に固定され、開き口７２中に圧入される。そのため接管部材１１２の環状面１１４は環状肩部７４に接し、接管部材１１２の環状正面部１１６は背面壁６６の内側に接触する。シャフト３４はセラミックガスケット１１０および接管部材１１２を貫通し、連結部材６０の空間９０中に至る。その後プレスリング１１８はシャフト３４にはめられ、接管部材１１２の表面１１６と密接に接触して取り付けられる。次にコイルスプリング１２０がシャフト３４にはめられる。最後に第２ガスケット部材１２２と蓋体部材１２４がシャフト３４に取り付けられる。蓋体部材１２４、第２ガスケット部材１２２はその後、密閉する目的で接管部材１１２とセラミックガスケットに圧力をかけるために、ロックナットあるいは締め金ナット１２６を用いてコイルスプリング１２０に締め付けられる。
【００２０】
シャフト３４は、潤滑剤の漏出を防止し、また水の浸入を防止するために、ここに含まれる種々の密閉手段を用いて、エンジンヘッド１０および１２内に密閉される。図９に図示された密閉手段は、空間９０からの水がエンジンヘッド内の内部密閉手段に漏出することを防止する。それでもなお、さらなる対策として、背面壁６６上の脚部７０は連結部材をエンジンブロックから離して配置する。したがって、連結部材の密閉手段が失敗した場合には、水は重力の影響下で下方に落下し、シャフト３４に連結する任意のヘッド密閉手段と密接に接触する位置にはない。したがってシャフト３４に沿ったエンジンヘッド内への望ましくない漏出の可能性は除去される。
【００２１】
ここでの開示に関して多くの変更や修正をすることができるこの分野における通常の知識を有する者により認識される一方で、本発明は請求項およびそれと同等のものの範囲のみに限定されないことは明白に意図される。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的は、以下の図面を考慮した場合に特に明確となる。
【図１】 球状ロータリー吸気バルブおよび球状ロータリー排気バルブの位置を図示した、上半分を取り除いた４気筒分割ヘッドの平面図。
【図２】 図１の２−２平面に沿った断面図。
【図３】 球状ロータリーバルブ取り付けシャフトに冷却液を連絡するための連結部材の正面図。
【図４】 連結部材の背面図。
【図５】 連結部材の側面図。
【図６】 連結部材の分解組立側面図。
【図７】 連結部材の内部の正面図。
【図８】 ヘッドに固定された連結部材を図示した図４の８−８平面に沿った連結部材の側面切り取り図。
【図９】 球状ロータリーバルブ取り付けシャフト上の連結部材内に用いた密閉手段の分解組立図。

Claims (7)

1. 球状ロータリーバルブを用いる型の内燃機関用の一つの改良冷却システムであって、ここで前記球状ロータリーバルブが内燃機関に固定可能な２つの取り外し可能なシリンダヘッドより成り、前記２つの取り外し可能なシリンダヘッドが前記内燃機関に固定した場合に所定の空間を形成するようになっている上部および下部シリンダヘッドより成り、前記空間はシリンダに連絡する複数の一列に並んだ球状ロータリー吸気バルブおよび複数の一列に並んだ球状ロータリー排気バルブを収容するためのものであり、前記球状ロータリー吸気および排気バルブが前記２つのシリンダヘッド内の軸受面にジャーナル軸支され、前記内燃機関の前記シリンダと一列に並んだ回転シャフト手段上に取り付けられ、前記改良冷却システムが冷却液の通過用の縦貫通孔を持つ前記シャフト手段を形成し、前記シャフト手段の両端が前記２つのシリンダヘッドの外側に延び、前記シャフト手段の各末端を前記２つのシリンダヘッドの外側に固定した連結部材中で終結させることより成り、前記連結部材が貯蔵タンク室を形成し、前記貯蔵タンク室が前記貯蔵タンク室および前記シャフト手段の第１の末端にある前記シャフト手段の前記貫通孔への冷却液の導入を可能にするために冷却システムに連絡する導管に連絡し、導管が冷却液を前記シャフト手段から前記冷却システムに誘導するために、前記シャフト手段の前記第２の末端にある連結部材の前記貯蔵タンク室と連絡し、前記シャフト手段が軸受手段に取り付けられ、前記２つのシリンダヘッドの前記外壁に直近の第１の密閉手段を持ち、前記シャフト手段が前記連結部材の前記貯蔵タンク室内に取り付けられた第２の密閉手段を持つことを特徴とする冷却システム。
2. 請求項１記載の内燃機関用改良冷却システムであって、ここで前記２つのシリンダヘッドの前記外側に固定された前記連結部材が前記シリンダヘッドに相隔たる関係で固定されることを特徴とする内燃機関用改良冷却システム。
3. 請求項１記載の内燃機関用改良冷却システムであって、ここで前記連結部材の前記貯蔵タンク室内の前記シャフト手段の前記末端がセラミックガスケットおよびスプリング密閉手段を用いて前記連結部材に密閉されることを特徴とする内燃機関用改良冷却システム。
4. 請求項１記載の内燃機関用改良冷却システムであって、ここで前記連結部材が、同時に前記連結部材を前記シリンダヘッドに固定する締め付け手段により固定された筺体部材および蓋体部材を持つ２つの構造部分であることを特徴とする内燃機関用改良冷却システム。
5. 貫通孔を持ち、内燃機関内で球状ロータリーバルブを支持する回転シャフトに冷却液を供給するための一つの連結部材であって、ここで前記連結部材が、通常垂直の周辺側面壁を持つ背面壁により形成される一つの筺体部材、開き口および複数の外側に伸びる突出脚部を持つ前記背面壁、前記筺体部材の前記周辺側面壁と同延の周辺端部を持つ一つの蓋体部材より成り、前記蓋体部材が開き口を持ち、前記開き口が冷却システムと連絡するために外側に伸びる管状ノズル部材を持ち、前記筺体部材および前記蓋体部材が、前記蓋体部材を前記筺体部材に密接に固定し、前記シリンダヘッドから外側に伸びたバルブ支持シャフト手段の末端と共に前記筺体部材および前記蓋体部材を内燃機関のシリンダヘッドに密接に固定する、締め付け手段を収容するための複数の一列に並んだ開き口を持ち、前記シャフト手段が冷却液の通過のための貫通孔を持ち、前記シャフト手段の前記末端が前記連結部材に密閉されることを特徴とする連結部材。
6. 請求項５記載の連結部材であって、ここで前記シャフト手段の前記連結部材との前記密閉が前記連結部材内の前記シャフト手段に固定されたセラミックガスケットおよびスプリング密閉手段より成ることを特徴とする連結部材。
7. 請求項５記載の連結部材であって、ここで前記連結部材のうちの一つが前記シリンダヘッドの外側の前記シャフト手段の反対側の末端に固定され、前記連結部材のうちの一つが前記シャフト手段の前記貫通孔への冷却液の導入のためのものであり、前記連結部材のうちの一つが前記シャフト手段の前記貫通孔から前記冷却システムへの前記冷却液の排出のためのものであることを特徴とする連結部材。

Images