JP6214005B2 - ロータリーバルブ内燃機関 - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼ガスの吸気および排気のコントロールがロータリーバルブによって達成される内燃機関に関する。
そのようなロータリーバルブは、例えば本願出願人の同時係属出願であるGB2467947A号に開示されている。ロータリーバルブエンジンは、相対回転するボディ間のクリアランスを最小にすると効率が良くなるが過熱と噛み付きのリスクが生じるというシーリングにおける矛盾する問題を有することが知られている。ロータリーバルブを利用する商業上許容し得るエンジンを製造する試みが、特にAspinによって長年に亘りなされているが、その殆どが失敗している。DE 4217608A1およびDE 4040936 A1のような先行技術で、この矛盾が認識されているとともに、この問題を解決する試みは複合体を冷却する構造によってなされるか、或いは、適切な材料の使用によってこの問題が解決されると単に言及されている。実際には、エンジン効率の減少と排気の増加とを代償に、要求されるクリアランスより大きなクリアランスが噛み付きのリスクを減少させるために設けられる。
本発明は、ロータリーバルブに固有の単純性の利用により軽量化と低コスト化の改善がなされた内燃機関を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記ロータリーバルブは、前記クランクシャフトの回転軸と平行な軸回りに回転可能であり、前記ロータリーバルブ本体の容積部は、該容積部と前記シリンダーとの間の燃焼ガスの流れを案内する通路に通じており、該通路もまた前記燃焼室を部分的に形成する、ロータリーバルブ内燃エンジンが提供される。
本発明の第二の態様によれば、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブは、前記バルブが軸方向に移動することを阻止するが径方向に移動することは許容するベアリング機構に取り付けられた、ロータリーバルブ内燃エンジンが提供される。
本発明の別の態様によれば、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記吸排気ポートは実質的に平行であり、前記吸排気ポートの軸は前記シリンダーの軸に直交し、これらポートは前記バルブハウジングの反対側にあるとともに要求されるバルブタイミングとなる大きさ並びに位置となされている、ロータリーバルブ内燃エンジンが提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブハウジングの主材料はアルミニウムである、ロータリーバルブ内燃エンジンが提供される。
また、本発明は、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記ロータリーバルブは、前記クランクシャフトの回転軸と平行な軸回りに回転可能であり、前記ロータリーバルブ本体の容積部は、該容積部と前記シリンダーとの間の燃焼ガスの流れを案内する通路に通じており、該通路もまた前記燃焼室を部分的に形成しており、前記バルブはベアリング機構に取り付けられ、該機構は前記バルブの軸方向移動を阻止するが径方向移動を許容し、前記吸排気ポートは実質的に平行であり、これらポートは前記バルブハウジングの反対側に位置するとともに要求されるバルブタイミングが得られる大きさ及び位置とされ、前記バルブハウジングの主材料がアルミニウムである、ロータリーバルブ内燃機関が提供される。
本発明はさらに、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブ本体は、環状の部分円筒シーリングスリーブを有し、該スリーブは、回転のために前記本体に固定されているが前記本体に対して径方向に移動可能であるとともに、前記スリーブを前記バルブハウジングに係合させるように前記本体と前記スリーブとの間に燃焼ガスを流入させるように構成された、ロータリーバルブ内燃機関を提供する。
好ましい実施形態では、前記通路は、シリンダに向かってバルブの軸線に対して傾斜して実質的にくさび形の容積部である。好ましくは、通路の上部表面は、バルブの回転軸から30?60度の角度である。好ましくは、通路は湾曲した上面を有し、バルブに隣接する上面はバルブの軸に対してより鋭角であり、シリンダーに隣接する上面はバルブの回転軸に対してより鈍角である。
エンジンがスパーク点火エンジンである場合には、スパークプラグは、好ましくは、通路の上面に位置し、通路が回転バルブの容積部に達する領域に連接配置されていてもよい。
好ましくは、圧縮領域が、ロータリーバルブとは反対のシリンダー側部のシリンダーヘッドとピストンとの間に設けられている。
燃焼室の一部を形成する前記容積部を含む前記バルブ本体の一部は、前記シリンダーの外周の径方向内方に少なくとも部分的に前記ピストンに重なるように位置付けられていてもよい。このようにして、異なる改善された燃焼室形状を提供することができる。
好ましくは、ロータリーバルブは、単一の平面にあるエンドレスベルトやチェーンを介してクランクシャフトから駆動される。好ましい実施形態では、エンドレスベルトは歯付きベルトからなり、バルブの駆動力は対の歯付きベルト機構を介して伝達され、該機構は、クランクシャフト上の駆動プーリーとバルブに固定された従動プーリーとを備え、従動プーリーは、燃焼室から離れた側部でバルブに固定される。
好ましい実施形態では、バルブの回転軸は、シリンダーの軸を通過するが、代替実施形態では、シリンダ軸線からオフセットしている。
好ましい実施形態では、エンジンは、前記エンドレスベルトによって駆動される反転バランスシャフトもまた備え、該ベルトは、対向する外表面及び内表面の両方に歯を有する二重歯付きエンドレスベルトからなり、クランクシャフトプーリーとバランスシャフトプーリーとはベルトの反対側の歯に係合して、バランスシャフトを反対方向に駆動する。
好ましい実施形態では、前記エンジンは前記エンドレスベルトによって駆動されるツイン反転バランスシャフトを備え、これらバランスシャフトは、前記クランクシャフトの両側に実質的に等距離に配置されて、それらのオフセットバランスウェイトの重心が前記シリンダーのセンターライン上に実質的に位置して、前記バランスシャフトの動作によって生じる合力が前記シリンダーの軸上に実質的に位置させ、これによりピストンとバランサー力の間のムーブメントアームを除去して、エンジンマウントポイントにおける振動を最小化させる。
本エンジンの好ましい実施形態では、一又は複数の反転フライホイールが一又は複数の前記バランスシャフトに組み込まれ、前記フライホイールの総回転慣性が、前記エンジンクランクトレーン及びフライホイールの回転慣性と実質的に同じであり、これにより前記エンジンがマウントされるポイントにおける反動トルク力を最小化させる。反動トルク力は圧縮や点火毎のパワーフォースによって生じ、エンジンが加速または減速時にも発生する。
単気筒空冷機関の断面図である。 ロータリーバルブのさらなる詳細を示す図1のエンジンの断面図である。 異なるシール構造を有するロータリーバルブの2つの実施形態のうちの一つの断面図である。 異なるシール構造を有するロータリーバルブの2つの実施形態のうちの一つの断面図である。 図3A及び図3Bで示されるロータリーバルブの実施形態の詳細図である。 図3A及び図3Bで示されるロータリーバルブの実施形態の詳細図である。 図3A及び図3Bで示されるロータリーバルブの実施形態の詳細図である。 図1のエンジンの吸気ポート及び排気ポートの代替構成の概略図である。 図1のエンジンの吸気ポート及び排気ポートの代替構成の概略図である。 反転バランスシャフトを有するエンジンのための駆動機構の端面図である。 図6に示す機構の側面図である。 図6及び図7に示されたバランスシャフトの詳細図である。 図6及び図7に示されたバランスシャフトの詳細図である。 図6及び図7に示されたバランスシャフトの詳細図である。 対の反転バランスシャフトを有する実施形態の端面図である。 対の反転バランスシャフトを有する実施形態の側面図である。 それぞれが反転フライホイールを支える対の反転バランスシャフトを有する更なる実施形態の端面図である。 それぞれが反転フライホイールを支える対の反転バランスシャフトを有する更なる実施形態の側面図である。
本発明の例示的な実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
図1を参照すると、単気筒空冷エンジンが示されている。そのシリンダー2は、シリンダー2内の往復運動のために従来の方法でクランクシャフト3に接続されたピストン1を有する。図2に特に示されるように、シリンダー2の上部は燃焼室4によって閉塞されている。燃焼室4内への空気燃料混合気の流れ及び燃焼室4からの排気ガスの流れは、図2に断面で示されるようにロータリーバルブ5によって制御される。本実施形態では、上記バルブは、クランクシャフト3の回転軸3aと平行な軸5a回りに燃焼室ハウジング内のバルブハウジング内で回転可能である。
ロータリーバルブ5は、燃焼室4から離れた端部上に取付けられた従動プーリー17を有し、該従動プーリー17は、ベルト駆動機構によってエンジンクランクシャフト3上の駆動プーリー18に接続されており、ベルト駆動機構は、プーリー17,18の対応する歯に駆動的に係合する歯形状を内面に有するエンドレスベルト19を備えている。これらプーリーとともにエンドレスベルト19もまた、共通の平面20上に位置している。したがって、クランクシャフト3の回転と、これに伴うピストンの動作とは、エンジンが従来の4ストロークサイクルで動作するようにロータリーバルブ5の回転に同期される。この達成のために、従動プーリー17の直径は駆動プーリー18の直径の2倍とされ、これによりロータリーバルブ5がエンジンスピードの半分で回転する。
さらに図2を参照すると、ロータリーバルブ5のより多くの詳細が示されている。このロータリーバルブは、単一軌道輪(レース)ボールベアリングの形態のボールベアリング機構7に取り付けられたシャフト6の形態の第1の円筒部を有する単純なアクティブバルブからなり、ボールベアリング機構7は燃焼室4から離れたバルブ5の側部に配置されている。上記バルブは、燃焼室内に向けて延びるより大径の円筒状本体部11を有し、該本体部11は、燃焼室4の一部を形成する容積部9をその内面に有している。該円筒部11は、バルブハウジング挿入体8内の穴内で回転可能であり、バルブ5の円筒部11は、ロータリーバルブ5とバルブハウジング挿入体8の穴との間に設けられた数ミクロンの最小クリアランスのみを有して上記挿入体8内に嵌挿されている。この挿入体8は、リン青銅若しくは同様の高錫含有量の銅合金のような軸受材料から形成される。若しくは、挿入体は、陽極処理されたアルミニウム、セラミック若しくはNikasil(登録商標)などの炭化ケイ素被膜のようなハードコーティングを有して良好な放熱特性を備えるアルミニウム合金から形成されていてもよい。上記ハードコーディングは、シリンダーボディの材料に直接適用されていてもよい。
シャフト6は、シャフト6とともに回転するべく固定されたインサート若しくはスリーブ21を有するとともに、その外周には軸方向に延びる周辺リブ23を有するフランジ22が設けられている。肩部25がロータリーバルブの大径部11とシャフト6との間に形成されており、この肩部25は、組み付けられた状態でベアリング7の内輪24に当接して、燃焼室圧力が正圧のときに上記バルブがシリンダーから離れる軸方向に移動することを阻止する。周辺リブ23とベアリング7の内輪24との間には隙間が設けられている。Oリング43若しくは波形座金の形態の弾性手段がフランジ22とリブ23とによって形成された周溝内に配置されており、これにより吸入行程において燃焼室内に負圧が生じたときに上記バルブを軸方向に支持するとともに、上記バルブに作用する燃焼室圧力が負圧から正圧、並びに、正圧から負圧に変わるときにバルブが軸方向に振動することを防止する。
ロータリーバルブ5が燃焼ガス圧力に応じて径方向に移動することを可能にするために、環状のギャップがベアリングの内輪24とスリーブ21の外周との間に形成されている。ロータリーバルブのある程度の径方向移動を許容する重要な径方向隙間が、スリーブ21とベアリングの内輪24との間に存在する。ロータリーバルブ5はその内部に容積部9を有し、図2及び特に図4Aと図4Cに示されるように、容積部9は燃焼室4の一部を形成する。燃焼室4は、容積部9内の閉じた部分半球の上端と傾斜した楔形通路30とからなり、該傾斜通路は、ピストン及びシリンダーに通じているとともに、図5A及び図5Bに示すように断面がノーマンアーチ状である。楔形通路30はシリンダーキャビティに通じている。シリンダーキャビティ内には、ピストンと燃焼室ハウジング32との間に圧縮領域31がある。楔状部30内の上記通路の大きさ及び形状は、要求される圧縮比が得られ且つ4ストロークサイクルの吸排気行程中の上記ポート13,14とシリンダー容積部との間の十分なガス流れを許容する良好な流れ特性を有する通路であるように設計されている。圧縮行程において空気燃料混合気は、点火時に最大の燃焼効率を保証するようバルブに向けて点火プラグを強制的に通過させられる。別の設計(図示せず)では、ピストンの頂部が、必要な圧縮比が得られるように上記楔形チャンバー内へ突出する形状となされる。
上記ロータリーバルブの壁部11は、特に図5A及び図5Bの断面図に示されるように、燃焼室4への及び燃焼室4からのバルブハウジング8内の吸排気ポートを通る流体アクセスを与えるポート12(図4A及び図4Cも参照)を有する。これら図には、スパークプラグ15もまた示されている。ロータリーバルブ本体は、EN40Bのようなスチールからなり、DLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)やPVDセラミック・コーディングのようなPVDコーティングが施される前に、プラズマ窒化された後に最終サイズに研磨されている。吸排気ポート13,14は、それらの縦軸を平行にしてエンジンの反対側に配置されており、ほとんどの状況において有利とされている。図5Aに示されるように、上記ポートはクランクシャフトに対して反対側のロータリーバルブの上部に近接配置されており、ロータリーバルブは図示された方向に回転し、吸気ポート13は右側に配置され、排気ポート14は左側に配置されている。実装と回転方向の必要性に従い、上記ポートはロータリーバルブの下部に配置することができ、それは上記バルブの軸とクランクシャフトとの間であり、図5Bに示された方向にロータリーバルブが回転するとき、吸気ポート13は左側にあり排気ポート14は右側にある。
動作中、最大燃焼圧力で、ロータリーバルブ本体11とその座部8との間の経路Aを介して吸排気ポート13,14に燃焼ガスが漏れる傾向があり、性能に悪影響を与える。本実施形態は、最大燃焼圧力時にバルブが径方向に移動するように挿入体21とベアリングの内輪24との間の隙間によってロータリーバルブの僅かな径方向移動を許容することによって経路Aに沿った漏出を縮小させ、これにより経路Aを実質的に閉塞する。燃焼サイクルの特定の行程でのみバルブがハウジングに接触する点、並びに、過熱する場合はバルブがハウジングから離れて移動可能である点は、局所的な過熱により生じる既知の問題を克服する手段である。
動作中、最大燃焼圧力で、バルブ本体11とそのハウジング8との間の経路Bを介してベアリング7を含む空洞部内に燃焼ガスが漏れる傾向もある。本実施形態は、鋼製若しくは低い膨張係数の他の材料からなるリング8aを上記バルブハウジング挿入体内に組み込んで設けることによって経路Bに沿った漏出を縮小しようとする。これは、バルブのこの領域の熱膨張が上記漏出通路を縮小するよう制御する。バルブのこの領域は、燃焼の主な領域から除外されて著しく低い温度で動作し、より厳密なクリアランスを停止のリスクなく設定できる。
さらに、図3A,3B,4A,4B及び4Cを参照すると、ロータリーバルブの別の実施形態が示されている。図3A及び図4Cの実施形態では、漏出経路Bは、バルブ本体11の肩部25とベアリングの内輪24との間に位置するピストンリングのようなスプリングリング32によって閉塞される。バルブとベアリングとの間にスプリングリング32を軽く保持するOリングの軽い圧力により、スプリングリング32がバルブハウジング8の内径に係合するよう外側へ移動させられる。スプリングリング32は、リング32の外周面とバルブハウジング8の内周面との間にシールを形成するように外方に弾性変形する。
燃焼室の最大圧力下では、燃焼圧力は、バルブ肩部25と内輪24の両方にスプリングリング32の両平面をより強く接触させるようにスプリングリング32を介して上記ベアリング機構に伝達される圧力をバルブ上に生じさせ、これによりこの点における漏出を減少させる。
図3B及び図4Aを参照すると、リーク経路Bを閉じるリングシール構成の代替実施形態が示されている。本実施形態では、スプリングリング32はバルブ本体11内の溝11a内に位置している。燃焼室から最も離れたその平面は、溝11aの隣接平面に接する。それは燃焼室に最も近いリングの平面と溝11aの隣接平面との間で溝11a内に嵌着された波形スプリング32a若しくは同様の部材によってこの位置に保持されている。これは上記平面間の初期シーリングコンタクトを生じさせる。リング32もまた、リングの外周面とバルブハウジング8の内周面との間に初期シーリング力を生じさせるように僅かに外方に弾性変形する。燃焼室内の最大圧力下で、上記平面及びシーリングする周面の両方をより強く接触させるようリング後方のバルブ本体とリング32との間のスペースに燃焼ガスが流入し、これによりこの点における漏出を減少させる。
上記実施形態の両方において、図4A,4B及び4Cに示されるように、バルブ本体11の外側に配置された部分円筒状の環状スリーブ33によってリーク経路Aがシールされている。スリーブ33は、バルブ本体内の上記ポート12に適合する開口部34を有するとともに、リングの回転とバルブに対する軸方向移動とを防止するがスリーブ33の径方向の拡張と浮動とを許容するようペグ35によってバルブ本体に対して位置付けられている。部分円筒スリーブ33は、外方に弾性的に付勢されており、従来の内燃機関の従来のピストンリングと同様の方法で動作し、燃焼ガスをリング後方に取り入れるとともにシリンダー壁部に接触させる。本実施形態では、燃焼ガスは、経路Aをシールする方向にリングを外方に強制するようにスリーブ33とバルブ本体11との間に流入する。シリンダーガス圧力が低下すると、それに応じてシーリング力が減少し、スリーブの弾性作用によって初期シールを形成するよう回転バルブとバルブハウジングとの間に低い接触圧が生じる。一態様において、スリーブの内径はバルブの直径よりも僅かに大きく、これにより燃焼ガスの流入を一層容易にする初期ギャップを生じさせる。
図6及び図7を参照すると、反転バランスシャフトを含むベルト駆動機構の端面図及び側面図がそれぞれ示されており、同部品には同符号が付されている。ベルト駆動機構は、クランクシャフト上の歯付き駆動プーリー17Aと、ロータリーバルブを駆動する歯付き従動プーリーとを備え、動力はフラット歯付きベルト19Aを介して伝達される。駆動機構はさらに歯付きベルト19Aによって駆動されるバランスシャフト歯付きプーリー38を備えている。歯付きベルトは上記動力伝達のために外表面及び内表面の両方に歯を有する。反転のために、バランスシャフトは、クランクシャフトプーリーに係合する歯に対してベルトの反対側の歯によって駆動される。図7には、共通の径方向平面20内に上記3つのプーリーが位置付けられていることを見ることができる。
図8A,8B,8Cを参照すると、反転バランスシャフトの詳細が示されている。バランスシャフト40は、エンジンのメインハウジングにボルト固定されるフレーム41内のベアリング39に回転可能に取り付けられており、該シャフトは、要求されるバランス性能が得られるように設計されたオフセットバランスウェイト42を有している。バランスシャフト駆動プーリー38は、フレーム41の外側のシャフト40に固定されている。
図9A及び9Bを参照すると、ツイン反転バランスシャフトを有するエンジンの詳細が示されている。バランスシャフト43は、クランクケース46から延びる突起45内のベアリング44にそれぞれ回転可能に取り付けられており、各シャフト43は、要求されるカウンターバランス性能が得られるように設計されたオフセットバランスウェイト47をそれぞれ有している。バランスシャフト43はクランクシャフト3の両側にシリンダー2の中央ライン48から実質的に等距離に配置され、両面歯付きベルト49によって駆動される。各オフセットバランスウェイト47の重心はシリンダー2の中央ライン上に配置される。この実施形態は、2つのオフセットバランスウェイト47の連係する重心をシリンダーの軸48上に実質的に配置させ、バランスシャフト47による合力をシリンダーの軸48を含むライン上、すなわちピストンによって生じる往復力を有するライン上に実質的に生じさせ、これによりエンジンマウントポイントにおける振動を最小化する。
図10A及び10Bを参照すると、反動トルクもまた減少させる反転フライホイール50を各シャフト上に含むツイン反転バランスシャフトを有するエンジンのさらに別の実施形態が示されている。2つの反転フライホイール50の総回転慣性は、上記エンジンクランクトレーン及びフライホイールの慣性と実質的に同じであり、これによりエンジンマウントポイントにおける反動トルク力を最小化する。
好適な反転フライホイールが図6及び図7に示す単一バランスシャフト構成にも包含し得ることが理解できるであろう。
単シリンダーエンジンとして開示されているけれども、直列、V型若しくは水平対向のマルチシリンダーエンジンに本発明を好適に適用することができる。さらに、スパーク点火エンジンとして開示されているが、本発明は圧縮点火エンジンにも好適に適用可能である。

Claims (3)

  1. シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記ロータリーバルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ本体の壁部に有し、前記ロータリーバルブは、前記ロータリーバルブが軸方向に移動することを阻止するが径方向に移動することは許容するベアリング機構に取り付けられ、該ベアリング機構は、単一軌道輪ボールベアリングからなり、前記バルブ本体は、より小径の駆動シャフトと同軸上にあり、該駆動シャフトは、前記ロータリーバルブが径方向に移動することを許容するように前記単一軌道輪ボールベアリングの内輪との間に隙間を有して前記単一軌道輪ボールベアリングの内輪を貫通して延びており、前記バルブ本体と前記駆動シャフトとの間に形成された肩部は、燃焼圧力が正圧であるときに前記ロータリーバルブの軸方向移動を阻止するように前記内輪に当接し、前記駆動シャフトは前記バルブ本体から離れた前記内輪の側面を覆うフランジを有し、該フランジは前記シリンダに向かう前記ロータリーバルブの移動を阻止し、前記フランジと前記内輪との間には、前記ロータリーバルブが前記内輪との間に固定されないが内輪内で径方向に浮動できるように隙間を有する、ロータリーバルブ内燃エンジン。
  2. 請求項1に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記シリンダー内の負圧の期間中に、前記ロータリーバルブが径方向に浮動することを許容しつつ前記シリンダーに向かう移動に抗して前記ロータリーバルブを付勢する弾性手段が前記フランジと前記内輪の前記側面との間に配置されている、ロータリーバルブ内燃エンジン。
  3. 請求項2に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記弾性手段はOリングである、ロータリーバルブ内燃エンジン。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016120147A1 (de) * 2015-11-05 2017-05-11 Borgwarner Inc. Schaltsystem mit bedarfsschmierung und mechanischem eco-ventil
DE102016111755B4 (de) * 2016-06-27 2018-05-24 Federal-Mogul Valvetrain Gmbh Verfahren zur Beschichtung eines Ventilkopfes eines Ein- oder Auslass-Ventils sowie ein solches Ein- oder Auslassventil
GB2577397B (en) * 2018-09-06 2023-02-22 Rcv Engines Ltd A rotary valve internal combustion engine

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190928797A (en) * 1909-10-02 1910-02-17 Swift Motor Company Ltd Improvements in or relating to Valves and Valve Gearing for Internal Combustion Engines.
FR418427A (fr) * 1910-06-29 1910-12-09 Georges Sonck Distribution rotative pour moteurs à explosion
US1156663A (en) * 1912-05-08 1915-10-12 Fred D Calkins Internal-combustion engine.
US1186848A (en) * 1915-09-14 1916-06-13 George L Schofield Balanced rotary valve.
GB118244A (en) * 1918-03-28 1918-08-22 Raymond Felicien Desir Dongrie Improvements relating to Rotating Sleeve Valves for Internal Combustion Engines.
GB292572A (en) * 1927-06-24 1928-08-23 Motor Res Company Improvements in or relating to rotary valves, particularly for internal-combustion engines and compressors
US2354305A (en) * 1941-09-18 1944-07-25 Cross Roland Claude Rotary valve controlled internal-combustion engine
GB1473107A (ja) * 1973-09-07 1977-05-11
US3906922A (en) * 1973-10-15 1975-09-23 Jr Ernest Blaney Dane Stratified charge engine
GB1505148A (en) * 1975-08-12 1978-03-30 Hepworth & Grandage Ltd Pistons
US4494500A (en) * 1982-06-01 1985-01-22 Hansen Engine Corporation Rotary valve assembly
US4773364A (en) * 1984-11-15 1988-09-27 Hansen Engine Corporation Internal combustion engine with rotary combustion chamber
JPS61234211A (ja) * 1985-02-07 1986-10-18 ゲアハ−ダス コ−ネリアス クリ−ク 燃焼室バルブ
JPS61229909A (ja) * 1985-04-02 1986-10-14 Setsuo Nakamura 内燃機関の回転弁
AU5664586A (en) * 1985-04-05 1986-10-23 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Valve driving mechanism for internal combustion engines
US4658776A (en) * 1986-02-03 1987-04-21 Coman Clyde R Rotary valve internal combustion engine
US4867117A (en) * 1987-12-22 1989-09-19 Scalise Michael A Rotary valve with integrated combustion chamber
JPH03104111U (ja) * 1990-02-14 1991-10-29
DE4040936A1 (de) * 1990-12-20 1992-06-25 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Hubkolbenbrennkraftmaschine
JPH05256114A (ja) * 1992-03-11 1993-10-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転弁式4サイクルガソリンエンジン
DE4217608A1 (de) 1992-05-27 1993-04-08 Karl Peter Stracke Steuerelement fuer verbrennungsmotor
AU7335194A (en) * 1993-07-15 1995-02-13 Onan Corporation Balanced engine driven generator set
GB2281350A (en) * 1993-08-24 1995-03-01 Robert Geoffrey Marshall Four-stroke engine rotary valve gear
US5474036A (en) * 1994-02-25 1995-12-12 Hansen Engine Corporation Internal combustion engine with rotary valve assembly having variable intake valve timing
US5771849A (en) * 1995-09-15 1998-06-30 Hamy; Norbert Internal combustion engine with crankcase pressure barrier
US5870980A (en) * 1996-02-01 1999-02-16 Hooper; Bernard Stepped piston internal combustion engine
US6321699B1 (en) * 1997-08-25 2001-11-27 Richard Berkeley Britton Spheroidal rotary valve for combustion engines
CN2466354Y (zh) * 2001-03-07 2001-12-19 邓在积 旋转气门发动机
US7814878B2 (en) * 2007-05-07 2010-10-19 Ford Global Technologies, Llc System and method for operation of an engine having multiple combustion modes and adjustable balance shafts
GB2457947B (en) 2008-02-29 2012-10-17 Sumitomo Electric Industries All solid photonic bandgap fibre
DE202008017982U1 (de) * 2008-08-20 2011-02-10 Blinov, Mikhail V. Viertakt-Verbrennungsmotor
WO2010069336A1 (en) * 2008-12-15 2010-06-24 Abdel Fattah Mohamed Hatem Abouseira Four stroke cycle reciprocating engine works with out valves and camshaft
GB2467947B (en) * 2009-02-20 2013-10-09 Rcv Engines Ltd An internal combustion engine

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