JPS59103911A - ロ−タリバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は弁に関するもので、さらに詳しくは回転弁に
関するものでおる。

さらに、この発明は、内燃載量である力）外燃機関であ
るかを問わず、燃焼機関の回転弁に門するものである。

そし〜Ｃ１この発明は、例えばポンプ〜やコンプレッサ
におけるような可変容積の作動呈への流体の出入りをｔ
ＷＩＩ御する回転弁にも適用可能であることは理解され
るべきである。

特に内燃ピストン機関に採用された弁についてみると、
公知の回転弁は、構造の簡易さ、製造コスト、オイル消
費、耐久性そして格好の点で従来の弁の利点を備えてい
なかったために、広く受は入れられたことはなかった。

１つの回転弁の構成がミラーの米国特許第９８５．６１
８号に開示されている。このミラーの特許は、弁ノ・ウ
ジングがエンジンのヘッドと一体に形成され、燃焼室に
連なるボートとほぼ同軸の環状のシールリングを介して
燃焼室に連なる弁回転体を収容するような弁／・ウジン
グを含んだ回転弁を開示する。さらに詳しくはミラーの
特許はこの環状のシール部材及びその形状に関するもの
で、燃焼圧力の下ではシール部材は弁回転体と密封的に
接触するよう強制される。回転弁は、まだ、両方ともク
ールの特許でおる米国特許第１３４７９７８号、及び１
５７３０２２号に開示される。ワールの早い方の特許は
、分割ノ・ウジングを有しそれは弁回転体を収容する円
筒形の内部表面を持つブツシュを支持している回転弁組
立体を開示している。このスリーブは内部表面に対して
偏心した円筒形の外部表面を有する。

その沖組立体はスリーブ及びハウジングの１部品を通っ
て延びるボートによって燃焼室と連通ずる。その分割ハ
ウジングはシリンダ上に置かれエンジンのヘッドを１１
＝を成している点に特に注意すべきである。ワールの第
２の特許は彼の早い方の特許に示される装置の変形であ
って、さらに詳しくは、スリーブを弁回転体と密封的に
接触するよう強制する手段について述べている。クロス
の米国特許第１８８７９９７号もまた回転弁の構成に関
するもので、特に燃焼室から出るボートを取シ囲み弁回
転体と密封的に係合する環状のシール要素に関するもの
であるうこの環状のシール部材は燃焼室から延びるボー
トとほぼ共通の軸線となっている。米国特許第２０４８
１３４号は、回転体が２つの部分から成るハウジングに
支持されハウジングは弁口゛転体に係合するようスプリ
ングで強制される回転弁の構成について述べる。環状の
シール要素が燃焼室から出るボートを取り囲み、また、
弁回転体に密封的に係合する。クロスの米国特許第１９
９７１１３号はクロスの先行特許第１８８７９９７号の
改良であって、特に、燃焼室から出るボートを取り囲み
回転体に密封的に係合する環状シール要素に関するもの
で矛）る。この環状シール要素は燃焼室から出るボート
と共通の軸線であることが再度指適される。米国特許第
２１５８３８６号は、中空のハウジングを有しその中に
ハウジングに対して離れた関係でスリーブ２５が収容さ
れている回転弁組立体について述べる。そのスリーブに
は弁回転体を収容する円筒形の通路が形成され、そのス
リーブはシリンダヘッドに取付けられる。さらに詳しく
は、この特許はスリーブが２つの部品から構成され２つ
の部品がスプリングによって゛弾性的に一体とされると
きのスリーブの構成方法について述べている。ジャーマ
ンの米国特許第２８５３９８０号及び３８７１３４０号
は、弁回転体を収容する円筒形の通路を持った回転弁の
構成がエンジンのヘッドと共に述べられ、そこでは回転
体の弾性的な支持装置がヘッドと一体に形成され、さら
に、その構成では燃焼室に通じるボートを取り囲んだ環
状のシール要素が含まれている。このシール要素はボー
トとほぼ共通の軸で弁回転体に係合する。クロスの米国
特許第３９９０４２３号では、２つの部品かう成りその
１つはエンジンのシリンダを形成するハウジング内に支
持された弁回転体を有する回転弁の構成が述べられる。

２つの部品のハウジングはスプリング装置て一体とされ
弁回転体はボートによって燃焼室と連通される。環状の
シール要素がボートの回りに置かれ、弁回転体に密封的
に係合する。これらの公知の回転弁は、大部分の回転弁
の欠点である一般的に、製造費用が高く用人性及び格好
の良さが欠はオイルを大量に消費し外部のオイル制御装
置を要するという点で苦しんでいた。

上述の先行回転弁のいずれもが、回転体とヘッド又はブ
ロックとに密封的に接触する２つの部品のシール構成を
備えていないことが注意されるべきである。さらに詳し
くいえば、回転体と係合する第１のシール装置と、第１
のシール装置と係合しそれをエンジンのヘッド又はブロ
ックと密封的に接触する第２のシール装置とを備えては
いない。

この発明の目的は上述の欠点を克服あるいは実質的に改
良するととである。

これから述べるこの発明の実施例では、回転体とエンジ
ンのヘッドあるいはブロックとを密封しながら連結する
２つの部品から成るシール装置を採用することによって
、従来の回転弁における前述したような多くの欠点を克
服することを現実化できたことに基づく改良された回転
弁が提供さ゛れる。この例では、回転体に係合する第１
のシール部材が用いられ、さらにシール部材とエンジン
のヘッドおるいはブロックとを連結する弾性シールが用
いられる。これは密封的な接触を維持しながら弁回転体
の移動を許容する。そのような組合せの一つの特別な利
点（ｄ従来の弁組立体よりも複雑性がかカリ減少するこ
とである。

第１図ないし３図において、エンジンブロック４９上に
懺かれたシリンダヘッド１１と組合された回転弁組立体
１０が概略的に描かれている。ヘッド１１は、共同する
ピストン１２とシリンダ１３、と共に燃焼室１４を画定
する。回転弁組立体１０は回転体１５を含んでおり、そ
れ罠は回転体１５の長手方向の端面に終わり長手方向に
延びる通路１６及び１Ｔが含まれ、そのため２つの回転
体部分４３及び４４が設けられる。回転体部分４３及び
４４は、室１４から延びるヘッドポート１９に交互に連
結するよう、回転体１５の軸線の回りに角度的に離され
ている。通路１６及び１７は、燃焼室１４に達する燃料
の流れを、また、そこから出る膨張した排気ガスの流れ
を、制御する弁組立体の作動中、回転体１５はその長手
方向軸線の回りを回転し、そのため通路１６及び１γは
、ピストン１２の運動と時間的に同期して、交互に燃焼
室１４と連結状態とされる。

組立体１０は、さらに、第３図の部品に分解された端面
図に示されるシール用結合体２０を含む。シール用結合
体２０は底部部材２１から成る分割ハウジング２３を含
んでおシ、底部部材２１は上部部材２２と共同して、は
ぼ円筒形の回転体１５を回転可能に収容するほぼ円形の
中空部２６を画定する。また、部＠２１と２２は共同し
て立方体を形成し、間隙５１によりそれらの端面は分離
される。

分割ハウジング２３はさらにボルト２４を含む；それは
スプリング２５と組合されて支持部材２１と２２を一体
に保持しそれらを回転体１５の方に片寄らせる。部材２
１には室１４から延びるボート１９が形成される。円形
の中空部２６には、部材２１及び２２のほぼ円筒形の表
面２８．２９上に支持される、スリーブ形状をしていて
分離された中空回転体シール２７が置かれている。２つ
の部材２１及び２２はスプリング２５によって一体に合
されているので、シール２Ｔは、回転体１５の円筒形の
外面と一致するほぼ円筒形の輪郭を形成するようにひず
ませられる。シール組立体２０は室１４内に燃焼ガスを
留めるだめの密封体として作用する。

シール２７の先端部３０は共同してほぼ弓形の溝３２を
形成し、その中には、溝３２に沿ったオイルの移行を防
ぐため周囲の表面と一致するよう例えば弾性物質のよう
な柔軟な材料から成るシール小片３１が置かれる。第５
図及び第７図にも描かれているシール小片３１は、第５
図にも示される板形の弾性スフ。

リング３３によって溝３２内に係合するように片寄らせ
られる。しかし、スプリング２Ｓはコイルスプリングの
形をとらせることもできる。分離シール２Ｔは、スプリ
ングで押されたハウジング２３及びシール小片３１と共
同して、使用材料の熱膨張ホの差異を補償するので、回
転体１５が支持及びシール用結合体２０の材料と異なっ
た材料から造られることを可能とする。その上に、分離
シール２Ｔは、スプリングで押された）・ウジング２３
と共同して、弁組立体１０のさらされる温度状態の変動
に起因した、回転体１５とシール用組立体２０の膨張の
相違を補償する。特に第７図を参照すれば、シール小片
３１は、溝３２の表面３１と密封的に、かつ、摺動しな
がら係合する、シール小片３１の柔軟部分であるところ
の円形断面の端部４６を有していることが分かるであろ
う。その上に、シール小片３１は回転体１５に摺動しな
がら係合し、シール小片３１をオイルが通過するのを防
止する作用を行なう。シール小片３１は、また、せき止
めと１７て作用す２ことにより、溝３Ｂから排出される
オイルを、通路３９に強制的に押しやる。

回転体１５はベアリング３４で支えられ、シール２７は
回転体１５の表面に宿料的に係合する。よって、シール
２７は回転体１５の回りの効果的な密封材を提供し、オ
イルの燃焼□室１４への１ｊｆｊＬを防止し、まだ、通
路１６及び１７を通って出入りが可能である以外には、
弁組立体１０を通過するガスの淀れを防ぐようにする。

このことは、ポート１９の近傍の領域において、ノＰ回
転体１５０表面とシール２７の内部表面とに及はされる
圧力によって達成される。この圧力はまず始めに底部部
材２１の平らな表面４８に及はされ、それの内部表向２
８に伝達され、次いでシール２７の外部表面に伝達され
る。

燃焼室１４内のガスの圧力に大体比ｌｌ１ｌするこの圧
力は、次のものによって作り出される：（８）領域４Ｂ
に作用する燃焼圧力で発生する、部材２１の下方部分を
通じて伝達される力（第４図参照） （ｂ）　　弾性シール３６の変形、そして、（Ｃ）スプ
リング２５によって加えられだ予荷重の力 分割ハウジング２３はヘッド内に設けられ燃焼室１４か
ら延びる空所４５内に置かれる。

分割ハウジングはその周辺に間隙３５を有しており、ヘ
ッド１１に関して自己整列及びシール用結合体２０の移
動を可能とする。分割ハウジング２３は、可撓性の縁部
を備えているため長手方向に亘ってＶ形の断面形状を形
成した弾性シール３６によって、シリンダヘッドと密封
的に係合する。弾性シール３６は、ヘッド１１と部材２
１との間の密封的な接触を保ちながら部材２１と２２が
揺動すること熱 及び、妻膨張に基づく間隙の変化を可能とする。

使用時にはシール３６は弾性的に変形し、縁部はヘッド
１１及び底部部材２１に係合するようひずませられる。

゛高圧状態の下では、縁部は外側に押しやられヘッド１
１と部材２１との密封的な接触が強まる。好ましくは、
シール３６は、内側端部に向って先細となった耐熱合金
４１．１の単一の粗材によって製造されるべきである。

ヘッド１１と紙部支持部材２１との間に比較的小さい径
のシール３６を備えることによって、燃焼室１４にさら
される部材２１の領域４８を減少させて、回転体１５に
及はされる燃焼ガスによる力を減らすことができる。

さて、分跡シール２１が平面図面で図示された第６図を
まだ参照すると、説明の容易化のためシール２１は平面
化されている。シール２７は、オイルを荷重支持１石に
分配する２つのオイルポート３７を含む。シール２７に
は燃焼室１４と通路１６及び１１との間を連絡させるだ
めの通路１８が形成される。その上に、シール２１には
２つのオイル制御溝３８が備えられ、潤滑された荷重支
持領域５２から燃焼室１４あるいはポート１６及び１７
にさらされるシール２７の領域へのオイルの移行を阻止
する。シール２Ｔには、また、分割ハウジング２３を支
持しそれをその位置に保１寺するための２つの荷重支持
領域５２が備えられる。

オイル制御溝３８に連通して、オイル制御溝３８からの
オイル排出のだめの通路３９がある。オイルは、第２図
に図示されたオイルギヤラリ３Ｔによって、ポート３７
に分配される。その上に、シール２Ｔには、シール２Ｔ
の回転を防止するため位置決めの細棒４２を収容する凹
所４１が備えられよう。

オイル制御溝３８が潤滑された荷重支持領域５２と通路
１６及び１７及びポート１９にさらされる領域との間の
障壁として作用することが理解されるべきである。さら
に詩定すれば流体力学的に潤滑される領域５１からの側
方への漏洩物はオイル制御溝３８に入シ、回転体１５０
回転によって排出用通路３９に送られる。

回転弁１０の冷却は、回転弁組立体１０を通過する。さ
らに特に、分割ハウジング２３の（ｆｉ１１方を通過す
るように水を流さぜる水ジャケットにより達成される。

水ジャケットからの水の漏れを防ぐため、分割ハウジン
グ２３の外部表面と密封的に接角虫するシールが備えら
れるべきであろう。この特定の冷却系統し１回転弁組立
体１０からの迅速な熱の除去と分散を可能とするであろ
う。

回イ・２（弁、組立体１０の冷却は、周囲空気媒体への
放射及び伝導により熱を発散させる袂数のフィンによっ
ても達成することができる。

さらにとの！１−テ定の系統は回転弁組立体１０からの
声、′〜の迅速な発散を行なわせる。さらに特別には、
フィンは支持部材２２と一体に形成さるべきであり、し
かし、部材２１もフィンをｆｌｒｆｆえることができよ
う。

回転体１５からの熱の伝導は、シール２Ｔと回転体１５
との間の接触面積、そして次いでシール２７と支持部材
２１及び２２との間の接触面積並びにシール用結合体２
００立方体形状によって増加させられることが理解され
るべきである。部材２１及び２２の間の熱伝達は、大ｔ
！り接触面積と部材２１及び２２の間の接触圧力によっ
て増加させられる。この接触力はシール部材２１及び２
２の垂直方向に向きあう面の間の圧力差に起因する。さ
らに、燃焼室１４にさらされるシール用結合体２０の面
積４８が減少すると、燃焼室１４中の熱へのさらされ方
に対応してシール用結合体２０へ吸収される熱も同様に
減る。面積４８は、シリンダ１３の上方で半径方向内方
に突出する縁部分５０をヘッド１１に備えることによっ
て、減らされる。シール用結合体２０への熱の吸収は、
底部部材２１のポート１９の長さを減少することによっ
て、さらに減らされる。ポート１９の短縮は、シール用
組立体２００分割ハウジング構造を弾性シール３６と結
合することによって可能となる。

熱伝達を助けるためにび材２１と２２の間の接触面積を
増すよう部材２１と２２は長く延びた側部５３と５４を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃後間の燃焼室に組合された回転弁組立体の
概略的な０１１１面断面図；第２図は第１図における弁
組立体の概略的な正面断面図； Ｒｆ　３図は、第１図の弁における弁回転体に対するシ
ール用部品集合体の、部品に分解された概略的な端面断
面図； 第４図は、燃焼室からみた第３図の部品集合体の概略的
な底部図面； 第５図は、第１図の組立体で使用されるシール用部品集
合体の概略的な側面図； ボロ図は、第３図のシール用部品集合体で使用される分
離シールの概略的な平面展開図面； 第７図は、第５図のシール用部品集合体の一部分の概略
的な側面断面図である。 弁理士　　桑　原　英　明 ＦＩＧ、　３ （自発）手続補正書（方式） 昭　和　５８　　イ「　　１２　　月　　１６　　［１
特許庁長伯　若杉和夫殿 １、事件の表示 昭和５８年　７時　　許ｗｎ　２＋７２１９５ら２号２
、発明の名称 ロータリパルプ ３、補正をする者 ４、代　理　人〒１０５ ５、補正の対象　明細書（全文） ６　補正の内容　　タイプ卵重した明細１（全文）を提
出しまず。尚、内容に変更はありまぜん。 ツ オーストラリア国ウェスタン・ オーストラリア６０５５ウエスト０ スワン・コースト・ロード・ロ ット１６ ■出　願　人　アルバニイ・レジナルト・ビアル オーストラリア国ニュー・サラ ス・ウェールズ２２２７ジメア・フ オレスト・ロード２０４ （扛出　願　人　ラッセル・ウオルター・ロバーツ オーストラリア国ウェスタン・ オーストラリア６０５５ウエスト・ スワン・コースト・ロード・ロ ット１６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　シリンダの長手方向にピストンが往復動して共同
   で可変容積の作動空間を作るようにしたピストンとそれ
   を収めるシリンダを有する本体、前記本体に形成され前
   記空間から延びる空所、前記作動空間に通ずるガスの流
   れを統制する回転弁組立体、前記の組立体は２つの長手
   方向の通路を持つほぼ円筒形の弁回転体を有し、前記通
   路は前記回転体の長手方向の周辺面に出ていてその回転
   体に沿って大体等距離に置かれるが角度的に離れた２つ
   の回転体部分を形成して前記ピストンと同期して前記回
   転体が回転するときに前記空所を通って延びるガス流れ
   通路を介して前記回転体部分が交互に前記空間と連通ず
   ること、前記本体内で長手方向軸線の回シに回転するよ
   うにその回転体を支える軸受手段、前記空所内に置かれ
   それによってほぼ境界付けられた回転体シール用手段で
   あって前記回転体と密封的に係合し前記ガス流れ通路の
   一部を取シ回んで該通路を部分的に形成する第１のシー
   ル装置を含んでいること、弾性的な第２のシール装置で
   あって前記空所に置かれて前記回転体及び本体と密封的
   に接触し、かつまた前記ガス流れ通路を取シ囲んでその
   ものを部分的に形成していること、を含んでいる組合せ
   。 ２、請求の範囲１．の組合せにおいて、前記第１のシー
   ル装置はそれぞれ凹所を有している２つの部品から成る
   ハウジングを含み、そのハウジング部品は弾性的に片寄
   らせて一体とされその凹所は共同して前記回転体が置か
   れる円筒形通路を形成するように配列されていること。 ３、請求の範囲２．の組合せにおいて、前記ロータを密
   封的に取り回み前記長手方向の通路に置かれていて前記
   ロータと前記２つの部品から成るハウジングとの間に狭
   まれ、前記２つの部品から成るハウジングによって前記
   回転体と密封的に係合するようＫされた円筒形スリーブ
   をさらに含んでおシ、そのスリーブ及びハウジング部品
   の一方には前記空間と前記回転体ボートとの間を連結す
   るだめの前記ガス流れ通路の一部が形成されていること
   。 ４、請求の範囲１．．２．又は３．の組合せにおいて、
   ＷＩＪ記第２のシール装置は環状のシールであって長手
   方向に亘ってほぼＶ形の断面形状を有しておシ前記本体
   及び第１のシール装置と係合する２つのシール用縁部を
   備えていること。 ５、請求の範囲３．０組合せにおいて、前記スリーブは
   長手方向の溝によって長手方向に側矩目が゛入射２夙３
   二と。 ６、請求の範囲５．の組合せにおいて、前記溝の中に置
   かれ前記回転体と溝とに接触するようにされた溝シール
   用小片をさらに含んでいること。 ７、請求の範囲６．０組合せにおいて、前記本体は前記
   シリンダを備えたブロックを含み、ヘッドがお＼よそ前
   記シリンダの一方の端を閉じて前記弁組立体を収容し、
   そして前記空所と、半径方向内方に突出して大体におい
   て前記シリンダの前記端部を閉じて前記ガス流れ通路に
   通じるヘッドボートに終わる縁部部分を備えておシ、前
   記の弾性シールは縁部部分と係合すること。 ８、請求の範囲７．の組合せにおいて、前記空所は直角
   な平行四辺形の横断断面を形成しており、前記分割ノ・
   ウジングはこれに対応した横断断面を有していること。 ９、請求の範囲５．の組合せにおいて、前記溝の中に置
   かれ前記回転体と溝とに接触するようにされた溝シール
   用小片をさらに含んでいること。 １０、請求の範囲６．又は９．の組合せにおいて、前記
   回転体シール手段に対し潤滑のためにオイルを分配する
   オイル分配手段をさらに含み、そして前記スリーブには
   ２つの軸方向に離れた環状のオイル制御溝が内部表面に
   形成されて前記回転体ボートに露出された前記スリーブ
   部分へのオイルの流れを防ぎ、さらに存ＩＳ己γ１・ｖ
   からのオイルを導く排出通路を含むこと。 １１、　請求の範囲２．又は３．の組合せにおいて、分
   割ハウジングはほぼ立方体の形状であって各々の・・ウ
   ジング部分は長く延びた側部を有していて、前記の熱伝
   達のためにノ・ウジング部分の間の接触面積を増加させ
   てしすること。 １２、添付図面を参照しながらこれまで実質的に述べて
   きた回転弁組立体。