JPH0788763B2 - 内燃機関用の回転弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シリンダヘッド内に通常用いられるポペット
弁の代わりに連続的に回転する回転弁部材を組込んだ内
燃機関用の回転弁に関するものである。

かかる回転弁は、内燃機関の発端当初より開発されてい
る。その使用の論拠としては、作動が高度にスムーズで
あること、弁ポートの開閉が急速で正確であること、並
びにポートの開口が大であること等が挙げられる。

従来、殆どの努力は回転弁を高性能の単気筒エンジンに
適用することに傾注されており、その理由は、かかるエ
ンジンの非常に高速での作動に際して必要とされる大き
なポート開口を実現することができるからである。これ
らのエンジンの殆どは空冷式のものである。しかし、い
ずれの開発もエンジンが大量生産される程度に成功を収
めたものではなく、その主たる原因は、弁をシールする
と共に、熱い排気が回転弁を通過することに由来するシ
ール面および軸受面の早期の劣化を防止することの困難
性にある。回転弁を多気筒エンジンに適用する試みは、
成功を収めるのが一層困難である。

現時点において必要性が強調されていることは、過去に
おけるごとく所定の排気量に対して最適のエンジン性能
を達成することにより、むしろ効率およびエミッション
制御の改良、並びにエンジン重量の低減である。回転弁
は、これら３つの分野において利点を有するものであ
る。

第１に、回転弁の使用によってポペット弁（その頭部は
900℃の温度にまで達することがある。）が不要とな
り、供給される混合気の早期点火の主たる原因が除去さ
れると共に所定圧縮比のエンジンのおけるノッキング傾
向が緩和される。より高い圧縮比が許容されるため、効
率が向上すると共にエンジンを良好な冷却条件下で作動
させることが可能である。

第２に、回転弁における弁開放の瞬間的な開始および終
了特性に基づき、より小さな弁の「オーバーラップ」、
すなわち排気弁および吸気弁が共に開放する時間または
クランク軸の回転角度を設定することが可能となる。ポ
ペット弁システムの場合には、排気弁および吸気弁がそ
の休止状態から運動を開始し及び終了し、したがってエ
ンジンの「息つき」を改善するためにかかる弁はクラン
ク軸の約40゜〜約90゜までの範囲内の角度に相当する
「オーバーラップ」を設定するのが普通である。これ
は、エンジンが専ら所定排気量に対して最大出力を達成
する目的で設計される場合には殆ど問題とはならない
が、大きな「オーバーラップ」を弁に設定したエンジン
を低速またはアイドル状態で作動させるときには作動が
非常に荒くなり、加えて未燃焼ガスが吸気ポートから排
気ポートに到達する結果、未燃焼炭化水素化合物のエミ
ッションの原因となる。かかる「オーバーラップ」は、
回転弁によって実質的には排除しうるものであるが、回
転弁における大きく、しかも急速なポート開口は「オー
バーラップ」の排除に起因する「息つき」による損失を
補償して余りあるものである。

第３に、回転弁を設けたエンジンは、ポペット弁を有す
るものと対比して一層軽量であり、しかも全高を減少し
うるものである。

回転弁に付随する基本的な問題点は、ポペット弁システ
ムではシールすべき表面がシール時に停止状態にあるの
と対比して、摩擦接触状態にある表面の間にシールを施
す必要があることである。２つのシール条件が特に重要
である。第１に、ガスが数百PSIの圧力にも達する燃焼
の間にシールすることであり、第２にはマニホルド圧力
の低いエンジンの作動時に極く微量の油であってもその
燃焼室内への侵入を防止することである。適正なシール
は、これら２つの極限状況下で、そして多くの中間的な
状況下では、面接触する又はほぼ面接触する場合にのみ
可能である。

さて、一般的に提案されている回転弁は、ピストン軸線
と交差してシリンダヘッドの孔内に回転可能に軸受けさ
れた円筒状弁部材、すなわちロータを具えている。この
ロータは中空であり、その一端から延在し傾斜バッフル
において終止する孔を有している。バッッフル領域には
円周方向に隣接してロータの孔と連通する２つの矩形開
口（ポート）が、１つずつバッフルの各側に配置されて
おり、弁の両側に至る流路を形成している。シールが各
端に設けられて上記の流路を、したがって矩形ポート
を、それぞれ排気マニホルドおよび吸気マニホルドに連
通させるものである。

シリンダヘッド内のロータ孔は燃焼室の頂部と連通する
矩形開口、すなわち「窓」を有するので、ロータの回転
に際して弁の排気ポートおよび吸気ポートが「窓」を通
して順次に燃焼室と連通する。ポートによって中断され
るロータの軸線に沿う周辺領域は、「シール領域」と称
する。

ポートはロータ内で隣接するものであり、両者が相俟っ
て弁の外周の半分より僅かに少ない部分を占める。
「窓」は約50゜の角度を占めるので、一方または他方の
ポートは窓に対し弁の1/2回転に亘って開放することに
なる。弁のポートとは反対側は平坦であり、したがって
ピストンの圧縮および膨脹行程の間に「窓」をシールす
る機能を発揮する。

上述の「シール領域」は、ロータの周囲から「解放」さ
れない場合には、２つの隣接したポートのある延長した
矩形状を呈する。また「窓」は、弁の回転に際して延長
した矩形が横切る短縮した矩形状を呈するものである。

エンジンの満足すべき作動にとって臨界的な、多くの異
なるシール状況が、弁の回転に際して、そしてエンジン
の作動モードの変化に伴って生じる。例えば、フルスロ
ット時には燃焼ガスが圧縮および膨脹行程の間に軸線方
向または円周方向に弁に沿って流出しても吸気もしくは
排気ポートまで、またはシリンダヘッド内においてロー
タが支持される潤滑領域まで到達するのを防止する必要
がある。

パートスロットル作動またはアイドル時には吸気マニホ
ルド内の圧力が負圧であり、排気ガスが排気ポートから
吸気ポートまで通過するのを阻止しなければならない。
また、これらの状況下では、軸受または回転弁における
シール面の潤滑に供される油は窓または吸気ポート内に
引込まれてはならない。特に、かかるシールは、マニホ
ルド圧およびシリンダ圧が間欠的に高い負圧となるエン
ジンのオーバーラップ状況下でも有効なものである必要
がある。このような作動モードで機能しえない回転弁
は、今日の自動車用エンジンにおいて必要とされている
機能的要件を具備しないことになる。

種々変化する状況下で所要の面対面接触を実現すること
は面倒であり、その理由はロータが排気ポートに隣接す
る側に沿って熱せられ、吸気ポートに隣接する側では比
較的低い温度に維持される傾向があるからである。数百
度（華氏）の温度差が生じうるため、弁は高温側で凸状
に「彎曲」する。回転弁の「彎曲」の他の原因は、高い
ガス圧力が「窓」内およびその周辺で弁の一側に作用す
る際に生じる撓みである。かかる負荷は点火の瞬時には
非常に大であり、軸受によってシリンダヘッドに伝達さ
れねばならない。回転弁とシリンダヘッドとの間の軸受
が、多くの従来技術の設計におけるごとくシール領域内
に位置する場合には、熱歪みによるものであっても、ま
た、ガス負荷の作用下での撓みによるものであったとし
ても、回転弁の「彎曲」は最少化することが可能であ
る。しかし、この場合には、かかる軸受を作動させるの
に必要とされる潤滑油が、「窓」を回転弁の外周が通過
する際に燃焼室に曝露されることとなり、かかる配置は
有効ではないことが実証されている。

従来より提案されているように、平坦な又は低摩擦ロー
ラ軸受を使用し、軸受を１つずつシール領域の各側に配
置する場合には、この領域が「彎曲」の結果とし偏心的
なものとなり、可撓性または可動性を有するシール部材
によって面対面シールを維持する必要がある。最も臨界
的なシール領域は、言うまでもなく「窓」を包囲する領
域であり、設計者はシリンダヘッド内にしばしば「窓」
を有するばね負荷浮動「シュー」を設けている。このよ
うな「シュー」は、一般に円形状のものであり、したが
ってガス圧にさらされる面積は必然的にそれが画成する
矩形「窓」の面積と対比して相当に大きく、また、円と
矩形の面積差を担持するために「シュー」を回転弁に対
して「支承」すると共に潤滑する必要がある。かかる配
置は、従来技術においては傑出したものではあるが、油
の消費量が過大となる問題点を伴っている。

このような問題点に対する各種の解決策が多くの発明者
によって、すなわち、例えば1906年のドイツ特許第1922
30号においてロレンツェンにより、1922年の米国特許第
153911号においてケラーにより、1934年の米国特許第20
48134号においてモンタルトにより、または1976年の米
国特許第3990423号においてクロスにより提案されてい
る。

本発明は、回転弁システムの多大な利点にも拘わらずそ
の使用を妨げていたと思われる従来技術の制約を克服す
ることを意図するものである。ツィマーマンの米国特許
第3871340号による回転弁は、その特徴の一部において
本発明と共通するところがある。すなわち、多気筒エン
ジンの各回転弁がシリンダヘッド内のボールレース上に
支持され、かつ、クランク軸と平行な長手方向軸受絵の
スパイラルピニオンと噛合うスパイラルギヤを具えてい
る。しかし、前述した配置の「シュー」は潤滑上の問題
に付随して用いられるものである。

クレーマの発明は、1977年の米国特許第4019488号に開
示されており、長手方向シールストリップを窓に隣接さ
せて配置した点においてシールの問題を本発明と一見同
様の態様をもって解消するものであるが、実用的見地か
ら長手方向の漏洩問題に着目したものではない。

本発明により近いアプローチは、米国特許第4019499号
および同第4036184号におけるギュンターの発明によっ
て例示されるものである。いずれの特許も、数個のシリ
ンダに対応して１つ又は２つの伸長した回転弁がクラン
ク軸と平行に配置され、また排気および吸気流路が各シ
リンダにおける伸長した弁体を直径方向に貫通して、回
転弁の作動する孔内のポートを下側のシリンダポートお
よび上側のマニホルドポートに連通させる形式の回転弁
エンジンに関するものである。回転弁はクランク軸の1/
4の速度で（本発明におけるように1/2の速度ではな
い。）回転するので、吸気および排気ガスは弁体を直径
方向に、すなわち先ず１方向に、次に他の方向に通過す
る。この手段によれば、排気ガスの通過に起因する加熱
効果は回転弁軸線に対して正確に対称的であり、したが
って熱歪み（彎曲）は回避される。

さらに、各シリンダの間で軸受によって支持された上記
のごとき伸長した弁体は、連続梁としての特性を有する
もので、その最大撓みは（軸受間の中点に生じるもので
ある。）、本発明の対象である単純梁としての特性を有
する弁の場合と対比して1/4に過ぎない。これらの理由
から、ギュンターの提案に係る回転弁において弁体と、
それが作動する孔との間の間隙は、本発明の回転弁にお
いて必要とされる間隙の数分の一に過ぎない。他方、ギ
ュンターの提案に係る弁配置においては、回転弁の所定
の直径に対するポート面積が、本発明の回転弁の形式と
対比して半分まで減少し、回転弁の使用に伴う利点を大
幅に減殺している。これらの理由から、ギュンターの提
案に係るシールは、今日においては実用的とは言えな
い。

すなわち、環状の端部ガスシール（米国特許第4019487
号）は、ばねにより（軸線方向に延在する）側部ガスシ
ールとの接触状態に負荷されるものであるが、主として
弁体と孔との密接嵌合よりなるシールによって保護され
ない場合には点火の間に直ちにシール接触状態が損なわ
れるものである。このばね負荷は、本発明の弁において
不可避的な彎曲が生じる場合には、環状ガスシールが弁
体の移動に追従するのを阻止する。

米国特許第4036184号においては、端部シールが弁体の
作動する孔内に加工したノッチ内に収められた短いスト
リップを具えるので（第８欄参照）、回転弁のほぼ全周
（すなわち端部シールによって占められない円弧）に亘
り弁に沿って軸線方向に生じるガスまたは油の漏洩は、
このクラスの回転弁においてのみ可能な弁体の孔に対す
る嵌合の密接さのみによって対処するものである。

シールストリップおよび端部リングの構造と同様に重要
なのは、これらが内部で作動する溝およびノッチであ
る。すなわちストリップは、ピストンリングの場合と同
様、ストリップが配置される溝内で側部間隙（約0.002
インチ程度の）をもって作動させる必要があり、したが
ってシール面からシールストリップまたはリングの下方
に位置る溝の内部スペース（典型的には約0.020イン
チ）までの、ある許容しうる漏洩を伴うものである。そ
のスペース自体が閉じていない場合には（ピストンリン
グにおけるように）、許容しえない漏洩が生じることに
なる。

シール領域の各部と、隣接する軸受領域との間の漏洩路
を、シールと内部でシールが作動する溝の両者の非常に
特異な形態によって、しかも特定のクラスの回転弁にお
ける大きな半径方向間隙に拘わりなく封鎖することは、
本発明の本質的な特徴である。

多くの設計においてボールまたはローラ軸受が、１つず
つシール領域の各側に配置されて、本発明におけるごと
く回転弁をシリンダヘッド内に支持する構成とされてい
る。かかるレースは、製造に際して不可避的に若干の半
径方向の遊びを有しており、またレースウェイ自体とイ
ンナーレースの孔との間に若干の偏心を伴っている。し
たがって、上記のごとく支持された回転弁は、軸受間隙
に由来して孔内で変位し、また製造公差に起因してシー
ル領域内で偏心移動を生じる可能性があり、この種の回
転弁における間隙特性に対して加重要件を課するもので
ある。

発明の開示 本発明の目的は、シリンダヘッドの孔におけるロータ
（回転弁体）の偏心の問題を解決するとともに、シリン
ダヘッドの孔とロータとの間のガタを排除する内燃機関
の回転弁を得るにある。

更に、本発明の目的は、シリンダヘッドの窓におけるシ
ール特性を改善した内燃機感の回転弁を得るにある。

この目的を達成するため、本発明内燃機関の回転弁は、 回転ロータを所定の小さいクリアランスで回転自在に収
容嵌合しうる孔を有するシリンダヘッドと、 前記シリンダヘッドの孔に嵌合する中空円筒形のロータ
であって、前記孔に沿うあるポイントに設けた傾斜バッ
フルと、前記回転軸線に沿って前記バッフルに隣接する
位置で周方向に互いに角度をなして配置した２個の矩形
のポートとを設け、各ポートはそれぞれ前記バッフルの
いずれか一方の側方側で前記孔に連通するよう配置した
中空円筒形のロータと、 前記シリンダヘッドの孔に形成して前記内燃機関の燃焼
室に連通する窓と、 軸線方向に見て前記ポート両側にそれぞれ隣接配置して
前記ロータに設け、このロータを前記シリンダヘッドに
支承しかつ前記所定のクリアランスを維持するローラ軸
受手段と、 前記シリンダヘッドの孔に開口する長手方向の溝に直接
収容し、前記孔の内面から半径方向内方に前記所定クリ
アランスに等しい量だけ突出する長手方向シール素子で
あって、また両側の端面が前記シリンダヘッドの孔の軸
線に直交する半径方向端面となり、前記長手方向の溝
を、前記シリンダヘッドに一体に形成し、端部が行き止
まりであり、前記窓の周方向の側方側にそれぞれ設けた
溝として形成し、この長手方向の溝に収容したする長手
方向シール素子と、 前記ロータの軸線に沿って前記長手方向シール素子の各
前記半径方向端面に直接隣接させて配置し、前記シリン
ダヘッドの孔に形成した環状溝に収容した２個の周方向
リングであって、前記長手方向シール素子の半径方向端
面とオーバーラップする部分を有する半径方向表面を有
する周方向リングと を具え、 前記長手方向シール素子及び周方向リングが、前記窓の
周囲で、前記回転弁の周方向の運動とともに浮動する４
個の側辺を有するシールを形成する構成としたことを特
徴とする。

本発明のこの構成によれば、ロータの外径の研削と同時
にロータに研削した溝内で直接転動するローラ軸受手段
により、上記シリンダヘッドの孔とロータとの間の偏心
性の問題、ガタの問題を解消することができる。

更に、本発明によれば、シリンダヘッドの孔に設けた窓
の周囲に設けた長手方向シール素子及び周方向リングに
よって窓の４辺の周囲全体を確実にシールすることがで
きる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明を適用した４気筒エンジンの側面図、 第２図は、第１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、 第3,4,5及び６図は、それぞれＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ
−Ｄ線及びＥ−Ｅ線に沿うロータの断面図、 第７図は、左側シリンダの上死点位置にあるエンジンを
示す、第２図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、 第８図は、シールリングの側面図、 第8a図は、第８図のシールリングの断面図、 第９図は、シールリングの支持スプリングの斜視図、 第10図は、ストリップシール及びこのストリップシール
に対応の支持スプリングの説明図、並びに 第11図は、第２図の楕円領域62の拡大断面図である。

発明の実施例 本発明の具体的実施例の説明として、第１図はシリンダ
ブロック１およびシリンダヘッド２を有する４気筒エン
ジンに適用した例を示している。４つのシリンダの軸線
は一点鎖線11で表してある。

クランク軸３は、通常のフライホールが設けられてお
り、プーリ４がその前端に配置されたものである。タイ
ミングベルト５が駆動するプーリ６は、シリンダヘッド
２内に軸受けされたロータ駆動軸上に取付けられてい
る。シリンダヘッド内には４つの回転弁が配置されてお
り、これらの回転弁は回転軸線を位置10にあるものとし
て示すロータを有している。

シリンダヘッド２をクランクケース１に対しスタッド12
により取付けると共にガスケット13により適宜の態様を
もってシールする。エンジンの下部は、シリンダブロッ
ク１、ピストン、コネクティングロッド、クランク軸、
オイルパン等を含む通常の構成のものであり、本発明の
特徴はもっぱらシリンダヘッドおよびその関連機構にあ
る。タイミングベルトプーリ６はクランク軸上に取付け
たプーリと同一直径とするのが好適であり、この場合に
ロータ駆動軸７はクランク軸に対し等速で回転する。従
来のエンジンでは、クランク軸に対するカム軸の回転速
度は半分となっていた。

第１図においては、初めの２つの回転弁までの駆動機構
のカバーを除去して、軸線10上でロータに組込まれたウ
ォームホイール９を駆動するウォーム８を示している。
ウォームとウォームホイールとによって得られる減速比
は、1:2とし、ロータをクランク軸３の速度の半分の速
度で回転させるのが望ましい。

第２図は上述したカバーを除去した状態におけるシリン
ダヘッド２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。シリンダヘ
ッド２は硬化可能な等級の鋳鉄よりなり、後述するよう
に特定の領域を誘導硬化させたものとするのが好適であ
る。流路14を設けて冷却水を循環させうる配置とする。
ロータ15を鋳造等級の鋼材により構成し、冷却油を循環
させるための中子成型された流路16を有するものとす
る。ロータ15をニードルローラ軸受17,18上に支持し、
これら軸受はシリンダヘッド２の孔19の内周上に配置す
る。

これらニードルローラ軸受17,18は、ニードルの整列状
態を維持するためのケージ17a,18aをロータ15の溝20上
で組立て可能とする２分割構造とする。

ロータ15は排気流路23および吸気流路24を具え、これら
は排気マニホルド25と、吸気カバー26に取付けた吸気マ
ニホルド（図示せず）とに連通させ、この吸気カバーは
シリンダヘッド２に対しボルト結合され、ガスケット27
によってシールする。排気マニホルド25はガスケット28
によってシールする。

ロータ15の吸気流路端に肩部29を設けて青銅製のスラス
トリング30に対するスラスト軸受として作用させる。ロ
ータ15の延長端31はカバー26内に配置されたシール32内
まで延在させる。

ロータ15の排気端に平坦なフランジ面33を設け、このフ
ランジ面を係合させるシールリング34は弾性材料製のベ
ロー35内に収める。このシールリングはカーボン等の、
潤滑を必要としない非金属材料によって構成するのが望
ましい。

ベロー35は、シリンダヘッド12の内ねじ端にねじ結合し
たカバー36に取付ける。ベロー35は、ロータ15に僅かな
軸線方向の推力を及ぼして肩部29をスラストリング30と
の接触状態に保持しうる配置とする。この僅かな力を補
助すべく組合わされる他の力には、ウォーム22の回転に
よって生じる推力（第２図における反時計方向のもの）
と、流路24内のガス圧力とが含まれ、このガス圧力は排
気流路23内の圧力より常に小さく、多くの場合には遥か
に小さいものである。

ロータ15の冷却は、流路14内の冷却水によって冷却され
ている孔19の隣接表面に対する熱放射、並びに流路16内
の油の流れにより達成されるものである。

この目的のため、エンジンオイルポンプ（図示せず）か
らの油をシリンダブロックの流路37内に上向きに流し、
ドリル加工された流路38を通してロータ15のネックダウ
ン部分により形成された環状スペース39内に導く。油は
さらに流路16内をロータに沿って流れ、シリンダヘッド
におけるウォーム駆動機構８〜９を収めた部分内に排出
される。ここから油は、さらに流路40,41を経てサンプ
に戻される。ロータ15の冷却と同時に、油はシール面3
3、軸受17,18、ウォームおよびウォームホイール8,9、
スラスト面29並びにシール32の潤滑にも供される。

ロータ15内における流路16,23および24の形状は複雑で
あり、第２図にはその概要のみを示してある。第3,4,5
および６図はシリンダ軸線11から順次に離れた位置にお
けるロータの断面を示すものであり、これら流路の形状
を表している。シリンダ軸線11の左側についても断面形
状は同様である。

第７図から明らかなように、左側のシリンダ内でピスト
42がそのストロークの上端に位置するときに、ロータ15
は頂部窓43を完全に閉鎖する。エンジンの上記位置は、
第２〜６図に示すものとは相違している。他方、右側の
シリンダ内におけるピストン（図示せず）はそのストロ
ークの下端に位置し、シリンダ内の残留ガスはロータ15
aの窓43aおよび排気ポート23aを通して排気される。ロ
ータ15aがさらに90゜回転ると、吸気通路24aが窓43aに
対して開口して新たな混合気の供給を行う。

ここで第2,7,8,9,10および11図を参照して回転弁のシー
ルに付随する問題点を考察する。シール列は２つの円周
リングシール（周方向リング）46,47と２つの長手方向
ストリップシール44,45よりなり、いずれも後述するば
ねの配置によってロータ15に対し面相互間の接触を維持
しつつばね負荷によって浮動する。さらに、リングシー
ル46,47はストリップシール44,45の端部に対し面シール
接触を維持するものである。

リングシール46,47はそれぞれ孔19内の内溝48,49内に収
め、その最小部側間隙の寸法は例えば千分の１〜２イン
チとする。ストリップシール44,45も同様に対応する長
手方向溝50,51内に密接に嵌合させる。さて、第７図の
左側のシリンダにおけるごとく窓43内の圧力が高いと、
いずれもロータおよび関連する溝との面接触状態にある
シール列によって窓が「フレーム」される。すなわち、
ガス圧力によって全てのシールが窓43から離間する方向
に押圧され、ストリップシール44は時計方向に、ストリ
ップシール45は反時計方向に、リングシール46は左側
に、そしてリングシール47は右側に向けてそれぞれ変位
する。さらに、シール46,47がロータ外周に沿って延在
するため、この同一の「フレーム」は油が軸受17,18に
沿ってシール領域に侵入するのを阻止する。その結果、
ロータ15が孔19内で所定の間隙を有するとしても、前述
した２つの最も臨界的な漏洩路は面接触によってシール
されることになる。

シールリング46,47は第８図に示すように、それぞれ３
つのセグメント46x,46y,46zを具えるものとするのが好
適である。

セグメント46x,46yを相互に当接させると共にセグメン
ト46y,46zについても同様に相互に当接させて相互にシ
ールする配置とする。セグメント46x,46zの接合部は、
第8a図に示すように、ほぞ及びほぞ溝形状とする。その
結果、３分割リングの分解および組立てに際してセグメ
ント46zを枢支点52を中心として枢動させることが可能
となる。

波形ばねストリップ53（第９図参照）によりリング46,4
7の３セグメントの全てを押圧してロータ15との接触状
態とし、第８および９図の矢印で示す位置において圧力
を均等に負荷する構成とする。

ストリップシール44の場合には、ストリップシールは、
溝50内に収めた板ばね54により押圧してロータと接触さ
せるも、その押圧位置は全長の中点以外の位置とする。
中点を押圧する場合には、ロータ15がシールストリップ
を横断する際にシールストリップ44（または45）が曲げ
られる恐れがあるからである。溝50の中心56を有する彎
曲形状（第２図参照）により、ストリップシール44はそ
の全長の中点において曲げ力に対抗するに十分な厚さを
有し、しかも両端では薄い形状とすることができる。

すなわち、第２および11図から明らかなとおり、ストリ
ップシール44を収めるに十分な深さを有する破線60で示
すごとき直線溝は、例えばブローチ加工によって製作す
る場合には、軸受17,18の軸受面と干渉するのみなら
ず、シリンダヘッドを脆弱化するものである。圧縮比を
高めるためにロータをシリンダヘッド内の低い位置に配
置する必要があることに由来して、上記領域は不可避的
に脆弱である。さらに、第11図に示すようにリング46の
半径方向の厚さのほぼ半分にも達する相当のオーバーラ
ップ61により、またリング46を溝48内に、そしてストリ
ップシール44に対して密接に嵌合させることによって、
溝50の底部スペースがその両端においてシールされなく
なるに至る場合には窓43の周囲におけるシール列による
シールの一体性も著しく損なわれるものである。かかる
有効なシールは、第11図に示すごとく設けられるもので
あるが、直線溝60が設けられ、しかも溝50の底部スペー
スが円周溝48,49の底部スペースと直接連通する場合、
特に溝50の底部スペースが孔19の端部まで連続するもの
である場合には、シール領域からのガスの漏洩およびシ
ール領域内への油の漏洩が生じることになる。

上述した別の漏洩態様は、さほど臨界的なものではない
が、共通のランド（57a）を隔てた隣接ポート相互間で
の漏洩である。本発明による新規な軸受構造が重要なの
は、この漏洩路との関連においてである。数千分の１イ
ンチを超えない間隙を設けてガス圧力および熱歪みに由
来するロータの彎曲、摩耗および撓みを許容可能とし、
この寸法は隣接ポート間で低い圧力差の下で過度の漏洩
が生じるのを防止するに十分なものである。かかる構成
は、従来の軸受の配置によっては達成しうるものではな
い。

シールリング46のセグメントおよびばね53をそれぞれの
正確な位置に保持するため、ピン59,59aを円周溝の根幹
部に設けると共にセグメント46xに上記のピンと係合す
るスロットを、また、ばね53にも同様に穴61をそれぞれ
形成する。したがって、セグメント46xが正確に位置決
めされるものとすれば、セグメント46y,46zはロータ15
との摩擦接触による面接触下で相互に当接した状態で支
持されるものである。

本発明の上記実施例は、例示として単一の構造に特徴の
両者を具備させたものであって、本発明の範囲内におい
て各種の変形態様が可能であることは当業者にとって自
明のことである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関用の回転弁において、 回転ロータを所定の小さいクリアランスで回転自在に収
   容嵌合しうる孔を有するシリンダヘッドと、 前記シリンダヘッドの孔に嵌合する中空円筒形のロータ
   であって、前記孔に沿うあるポイントに設けた傾斜バッ
   フルと、前記回転軸線に沿って前記バッフルに隣接する
   位置で周方向に互いに角度をなして配置した２個の矩形
   のポートとを設け、各ポートはそれぞれ前記バッフルの
   いずれか一方の側方側で前記孔に連通するよう配置した
   中空円筒形のロータと、 前記シリンダヘッドの孔に形成して前記内燃機関の燃焼
   室に連通する窓と、 軸線方向に見て前記ポートの両側にそれぞれ隣接配置し
   て前記ロータに設け、このロータを前記シリンダヘッド
   に支承しかつ前記所定のクリアランスを維持するローラ
   軸受手段と、 前記シリンダヘッドの孔に開口する長手方向の溝に直接
   収容し、前記孔の内面から半径方向内方に前記所定クリ
   アランスに等しい量だけ突出する長手方向シール素子で
   あって、また両側の端面が前記シリンダヘッドの孔の軸
   線に直交する半径方向端面となり、前記長手方向の溝
   を、前記シリンダヘッドに一体に形成し、端部が行き止
   まりであり、前記窓の周方向の側方側にそれぞれ設けた
   溝として形成し、この長手方向の溝に収容したする長手
   方向シール素子と、 前記ロータの軸線に沿って前記長手方向シール素子の各
   前記半径方向端面に直接隣接させて配置し、前記シリン
   ダヘッドの孔に形成した環状溝に収容した２個の周方向
   リングであって、前記長手方向シール素子の半径方向端
   面とオーバーラップする部分を有する半径方向表面を有
   する周方向リングと を具え、 前記長手方向シール素子及び周方向リングが、前記窓の
   周囲で、前記回転弁の周方向の運動とともに浮動する４
   個の側辺を有するシールを形成する構成としたことを特
   徴とする回転弁。
2. 【請求項２】前記長手方向の溝は、深さが長さに沿って
   変化し、長さの中間ポイントで深く、また前記孔の両側
   の端部に向かって浅くした請求の範囲第１項記載の回転
   弁。
3. 【請求項３】前記周方向リングは少なくとも３個のセグ
   メントを有し、これらセグメントのうちの２個のセグメ
   ントを互いに重なり合わせ、この重なり合わせ部分に沿
   ってロータの軸線方向にオイルが進入するのを防止する
   ようにした請求の範囲第１又は２項に記載の回転弁。
4. 【請求項４】前記長手方向溝の端部における半径方向の
   深さを、各周方向リングの半径方向表面の半径方向の寸
   法よりも小さくし、前記長手方向溝内の前記長手方向シ
   ール素子を前記周方向リングの半径方向表面に衝合さ
   せ、前記周方向リングを収容する環状溝の底面に沿って
   オイルが前記長手方向溝に浸入するのを阻止するように
   した請求の範囲第１乃至３のうちのいずれか一項に記載
   の回転弁。