JPS59147810A - 内燃エンジンのための回転式ガス分配装置 - 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】 発明の分野 この発明は内燃エンジンのための回転式ガス分配装置に
関するものである。

発明の背景 従来の内燃エンジンがバルブによって制御される吸気通
路と排気通路を含むように設計されていることはよく知
られている事実である。それらのバルブは、直接または
ロッカーアームを介してバルブステムを働かせるように
エンジンのシリンダヘッドに配置されて装着されたカム
シャツ１〜を含むか、またはその代わりにエンジンの下
部に設けられて押棒とロッカーアームの媒介によってそ
れらのバルブを働かせるカムを含むガス供給システムの
部分である。

それらの従来の機構はいくつかの欠点を有しており、特
にバルブの往復運動から生じる問題がある。多くの場合
においてそうであるように、それらのバルブがスプリン
グを備えている場合、それらのスプリングの弾性的特性
を越えてバルブの開閉速度を達成することは不可能であ
る。これは、そのエンジンの回転速度範囲がそれらのス
プリングの存在と往復運動による制限を受けるというこ
とを意味する。

いわゆるパイラテラル（ｂｉｌａｔｅｒａｌ　）または
ポジティブ分配システムが用いられる場合にも、依然と
して往復運動と適当な調整を達成する困難さと関連する
問題が存在する。さらに、これはエンジンノイズを増大
させて、また周期的にチェックしなければならないタイ
ミングシステムの精密な調整が必要である。

さらに、スプリングを有するバルブが装着されているエ
ンジンは、そのスプリングの仕事において消費されるパ
ワーに関する付加的な問題を有している。その問題はエ
ンジンを始動さゼるときに特に問題であり、その抵抗負
荷（王かなりのものであろう。

ステム部と燃焼変肉に位置Ｉ）ているノ＼ツド部とから
なるバルブは、その復帰観４４−またはそれらのカムシ
ャフトを駆動する装置が破損した場合、その燃焼空白へ
突き出した開口位置に留まって、上昇してくるピストン
と衝突して重大なエンジン損傷を生ずるであろう。

発明の目的 この発明の第１の目的（は、従来のバルブタイミングシ
ステムと関連する問題を除去ザることができる内燃エン
ジンのｌζめの回転式ガス分配装置を提供することであ
る。

本発明のもう１つの目的は、現在のエンジンにおい−（
吸気と排気の通路の開閉を可能にしている往復運動を除
去することである。

この発明のさらにもう１つの目的は、往復運動を除くこ
とによってその構成部分の弾性的または機械的特性から
止する制限を受けず、したがってエンジンの回転速度範
囲についての制限を生じないカス分配装置ｆ提供するこ
とである。

さらにもう１つの目的は、本質的に静かで振動や７ノイ
ズを生じないカス分配装置を提供することである。

本発明のもう′１つの重要な目的は、それを駆動−４る
ｌ；めに非常に小さなパワーしか必要とせず、特にエン
ジンの始動時においてほとんど抵抗とならないガス分配
装置を提供することである。

この発明のもう１つの少ながらず重要な目的は、調整が
必要でなくかつ製造が容易な単純な部品がらなっており
さらに実質上メインテナンスフリーのガス分配装置を提
供することである。

本発明のもう１つの重要な目的は、その供給装置の少な
（ともいくつかの構成部品がそれらと協同して働く構成
部品に変形が生じても自動的に適応できるようにするこ
とである。

この最後に述べられた目的に関しては、この発明による
装置の重要な構成部品は周囲に適当に配置されたボート
を備えかっボディ部材の穴内に配置された中空の分配シ
リンダであることが理解されよう。このシリンダは皆で
さらに詳しく述べられる。この時点において、その分配
シリンダはその動作時に熱的機械的変形を受けることが
ねがっｔ＝ことに注目するのは興味あることである。そ
のような変形によって、成る時点や成る部分において、
そのシリンダの断面は完全な円ではな（て卵形をしてい
るようである。また、そのシリンダはその長さ方向の軸
に関して曲げ応力が掛る。これらの変形によって、シリ
ンダが収まっている穴の壁とそのシリンダの周囲との間
に干渉が起こり易い。この発明の目的は一ヒ述の干渉の
問題を解決する点にもある。

発明の概要 これらおよび他の目的は、淑後に明らかにされる内燃エ
ンジンのための回転式ガス分配装置によって達成される
。前記ガス分配装置はエンジンシリンダに隣接して設け
られたハウジング体の穴内に回転可能に支持された中空
の分配シリンダを備えている。前記分配シリンダは少な
くとも２つの選択的に配置されたボートを有しておりか
つマウス要素が前記ボートの回転経路に面している。前
記マウス要素は前記ハウジング体に面しており、その分
配シリンダの選択された位置においてエンジンシリンダ
の動作室とそのエンジンシリンダの吸気または排気マニ
ホールドのいずれかとを連絡する。前記分配シリンダは
、前記エンジンシリンダの動作サイクルとタイミングを
合わせて前記選択された位置に達するように回転させら
れる。

本発明のその他の特徴や利点は、以下の好ましい実施例
の詳細な説明を参照することによってより明らかに理解
されよう。その実施例は、限定の意味においてではなく
単なる例として与えられるものであって、添付された図
面において図解されている。

発明の実施例 図面を参照して、そこには空冷型の内燃エンジンが示き
れている。しかし、本発明はガソリンまたはジーゼルタ
イプのいずれのどのような他の内燃エンジンにも適用で
きるものである。

第１図に示されたエンジンの部分的断面図において、エ
ンジンブロック°１．オイルパン２．シリンダｌ＼ツド
３．および吸気と排気の７二ホールド４が描かれている
。ざらに特定的に、そのエンジンシャフトが５で示され
ており、１つのピストンコネクティングロッドが６で、
ビス１〜ンが７で、さらに個々の吸気と排気マニホール
ドが８と９で示されている。

貫通するスタッド１′１によってエンジンシリンダ１０
上に固定されているのがエンジン分配システム３を形成
するアセンブリであり、エンジンブロック１に面する第
１のプレード１３とマニホールド４【二面する第２のプ
レー１へ１４とによって挾まれた主中間ボディ′１２か
らなっている。

その主中間ボディ′１２は木質的に平行六面体の要素１
５であり、中心に配置された貫通ずる円筒状の穴′１６
（第２図、第３図参照）を有している。

穴１６はその中に分配シリンダを受入れる。分配シリン
ダ１７は内部がいくつかの区画に分けられており、その
３つの区画だけが第４図において示されていて番号１８
，１９．および２ｏで示されている。前記区画は円板状
の仕切り部材２１をシリンダ１７内へ挿入することによ
って形成される。

本発明の一実施例によると、エンジンの直列に並んだシ
リンダのく第２図の２２のような）各燃焼室の上には２
つの区画が配列されて、その燃焼室と協働関係にある。

分配シリンダ１７の壁にはボート２３が形成されている
。少なくとも２つのそのようなボートが各区画に設けら
れている。図面において、前記ボート２３は互いに直径
方向に向がい合って設けられている。しかし、実際は２
つ以上のボートを設けてもよく、また互いに直径方向に
向がい合ったものでなくてマニホールドの角度位置に設
けることができる。

しかし、各区画のために２つまたはそれ以上のボートを
備えることが重要である。

分配シリンダ１７はヘッド２４（第４図）にガイドと支
持のためのビンを備えており、ビン２５は前記中間主ボ
ディ１２にＭＳｔ　ｃブられた軸受手段２５−内で回転
するように装着されている。

他方の端部において、第２のヘッド２６がもう１つのガ
イドと支持のためのビンを有しており、それは２７で示
されていてボディ１２の軸受２７−に回転可能に支持さ
れている。ビン２７はそれにキー止めされたスプロケッ
ト車２８を有してあり、駆動チェイン２９または歯車で
動（ベルトを介してエンジンシャフト５にキー止めされ
ているスプロケット３ｏからの運動を受取る。

スプロケット３ｏに対するスプロケット２８の駆動割合
は分配シリンダ１７の各区画に設けられたボートの数に
依存する。

実際は、ボート２３の数が増すに従って、分配シリンダ
１７の回転速度は減少しなｔプればならず、そのスプロ
ケットの駆動割合は適切に選択される。

ボート２３の各々の回転経路に配置されて、シリンダあ
たり少なくとも２つ設けられているのは、全体として３
１で示された中間封止マウス要素であって、それは以後
封止マウス要素と呼ばれる。

そのような中間封止要素は茸の形状を有しており（第５
図参照）、本来的に概略円形の断面を有する幅の広いヘ
ッド３２を備えており、その上面３３はそれに接触して
摺動するシリンダ１７の表面に適合するように形づくら
れている。

前記幅の広いヘッド３２は円柱状ボディ３４につながっ
ており（第５図）、そのボディは燃焼室側の前記プレー
ト１３に形成された穴３５（第３図）へ挿入されている
。

図解された実施例において、前記円柱状ボディ３４はそ
の円周に２つの摺動シール溝３６−を有しており（第５
図）、それらの溝には弾性リング３６が嵌められて、そ
のボディと穴３５の間に気密性を与えかつ前記ボディの
最適な並進運動を可能にする。

幅の広いヘッド３２の円柱状の外側表面にもまた３７で
示された摺動シールが備えられており、それは前記平行
六面体の要素１５内に形成された円形断面の穴３８の内
壁に気密性を形成する（第３図〉。

円柱状スプリング３９または他の弾性押圧要素がショル
ダ部分４０と前記幅広いヘット３２の間で作用し、その
ショルダは穴３８と３５の境の断面が変化する部分であ
る。

スプリング３９ば、中間シール要糸３１を定常的にシリ
ンダ１７の壁へ押え付けて保持Ｊる機能を有している。

中間封止要素３１は好ましくは矩形断面の軸穴４１を有
しており、その穴はそれ自身が前記中間要素３１の軸と
整列していると同時にボート２３とも整列するように配
置されている。そうして燃焼室２２と分配シリンダ′１
７の内部区画の１つとの間軒連絡を確立する。

４２で示された第２の中間封止要素は、第２図において
３１で示された第１の要素に対して直径方向の反対位置
に配置されており、それは分配シリンダ１７の区画の１
つをマニホールド（たとえば第１図の４で示された吸気
または排気マニホールド）の１つへつなげる前記シリン
ダ１７上の封止要素を形成している。

前記第２の封止要素４２の形は、前に述べられた３１で
示されたものと全く同一である。

エンジンの各シリンダはその燃焼室側で１つの封止マウ
ス要素４１と作用し、蒐のマニホールド側で１つまたは
２つの対向する封止マウス要素４２と作用し得るとして
も、実際の応用においては、各エンジンシリンダが燃焼
室側の２つのマウス要素とその反対のマニホールド側の
他の２つのマウス要素である計４つの封止マウス要素と
作用することが好ましい。この後者の場合、それぞれの
側の２つの封止マウス要素はその分配シリンダの長さ方
向の軸方向に並んで配置されており、それらの並べられ
た封止マウス要素の間には仕切り部材２１が設けられて
いて、各エンジンシリンダは分配シリンダの２つの区画
と作用し、１つの区画は向かい合う１対の封止マウス要
素４１．４２と作用し、また他の区画は向かい合う封止
マウス要素の他のベア４１．４２と作用する。そのよう
な場合において、排気区画と呼ばれる前記区画の１つを
通して排気ガスのみが流れ、吸気区画と呼ばれる前記区
画の他のものは燃料と空気の混合吸気のみが流れる。そ
うして、それらの関連する構成部品は、適当に寸法切め
されてデザインされる。

ガス分配装置の動作は次のようである。

分配シリンダ１７は、エンジンの動作サイクルとタイミ
ングの合った状態でエンジンシャフト５（第４図）によ
って回転させられる。エンジンの当該シリンダの動作サ
イクルの吸気の位相の間、分配シリンダの吸気区画が動
作し、それは当該エンジンシリンダの吸気マニホールド
と作用する。

さらに、その吸気の段階の間、ボート２３は封止マウス
要素４１の穴に面しており、その穴は分配シリンダの吸
気区画と整列している。さらにもう１つの反対側のボー
ト２３は反対側の封止マウス要素４２の穴に面しており
、その吸気マニホールドと連通ずる。同時に、当該シリ
ンダと作用する分配シリンダの排気区画は閉じられてい
る。なぜならば、その時の当該ボート２３は、分配シリ
ンダ排気区画のいずれのボート２３もその排気区画と作
用する２つの対向する封止マウス要素４１と４２とを整
列していないからであり、当該封止マウス要素４１と４
２は摺動バルブと同様に分配シリンダの壁によって閉じ
られている。当該技術分野の技術者達に知られているよ
うに、吸気と排気の区画を通る通路の開閉のタイミング
は従来の方法によって調整することができる。当該エン
ジンシリンダは、そのエンジンシリンダの動作サイクル
の排気の位相の間に同様に動作するので、その動作の詳
細な説明は省略する。

実際は、分配シリンダは中間封止マウス要素と整列する
ように動く適当に配置された複数のボートを備えている
。それらのマウス要素は、エンジンサイクルの位相に従
って、分配シリンダの区画をエンジンの燃焼室へつなげ
る。

気密性は封止マウス要素によって保たれ、ボートはそれ
らのボートがそれぞれの封止マウス要素と整列するよう
に移動したとき開放される。

この構造において、分配要素は回転運動によってのみ駆
動されて、したがって従来のポペットバルブシステムに
おける往復運動に関するすべての問題を除去できること
がわかるであろう。

ガス流は中空の分配シリンダによって分綻され、気密性
は間にある封止要素によって保たれる。それらの封止要
素は、滑り運動による分配シリンダの過熱を防ぐために
、十分小さな面積でそのシリンダ表面に定常的に接して
おりかつそれは伸縮することができる。過熱が起これば
、冷却の問題と熱的に誘起される変形から起こる問題が
生じるであろう。ポー１−の数が増せば、分配シリンダ
の回転速度を下げることができ、したがって適当な気密
性を確実にするために必要な滑り運動に関して生ずる問
題点を減する。

燃焼寮内の爆発によって封止マウス要素に加わる押圧は
、燃料燃焼の位相の間の完全な気密性を保つように働く
。その封止マウス要素は、頭部が固体ではなくて、摺動
並進運動できるように封止リングが嵌められている。

都合上、それらのボートは分配シリンダの回転軸に平行
に延びる主辺を有する矩形断面形状を有しており、そに
よってボートの開閉時間を短くすることができる。

さらに、中間封止マウス要素の存在と特殊な形状は、変
形または摩耗によって起こる影響を除いて気密性を保つ
ことに注目すべきである。

本発明のすべての目的が達成されて、往復運動するバル
ブの要件を除去して、かついかなるタイプの内燃エンジ
ンにも用いることができるガス分配装置が実際に提供さ
れることが詳細な説明と図面から理解されるであろう。

もはやスプリングの問題は存在せず、バルブの浮き上が
りのようないかなる問題をも生ぜず、回転速度を望む高
さにすることができる。

往復運動するバルブがないことと、ボートの寸法と位置
を望むところに選択し得るという事実によって、シリン
ダの改善された吸気が可能となり、他方、排気流を阻害
する障害物が存在しないので燃焼ガスの排出が速くかつ
容易に行なうことができる。

またタイミング調節も容易に行なうことができ、従来の
エンジンに必要な各バルブの調節でなくて、単一の要素
を調節することによって行なわれる。

エンジンシャフトから分配シリンダへの駆動において破
損が起こった場合、ピストンがバルブに当たったり燃焼
室へ突き出した障害物によって生ずるような損傷は起こ
らないであろう。

この分配装置の静かな動作は付加的な利点であって、そ
の分配装置は往復運動を伴わないので振動を生じない。

メインテナンスも非常に簡単に行なうことができる。な
ぜならば部品が多くなくかつ調整箇所も多くないからで
ある。

もちろん、この発明と同一の思想に基づいて、本願特許
請求の範囲から外れることなしに、ガス分配装置を異な
った態様で実施することも可能である。

前述のように、ボートとチャンバの数はその分配装置に
必要な回転速度に依存して選択することができ、寸法や
材料もそれぞれの要件に従って選択することができる。

エンジンのシリンダヘッドの形に対する分配装置の相対
的な位置はどのような選択されたものであってもよい。

ここで、材料や寸法はそれぞれの要件に合うように如何
様に選択されたものであってもよいことが強調される。

【図面の簡単な説明】

第゛１図は、エンジンのシリンダヘッド内に装置された
回転式ガス分配装置に関する一部断面で示されたエンジ
ンの全体的レイアウトを示す図である。 第２図はエンジンシリンダの１つに沿って示された回転
式ガス分配装置の断面図である。 第３図は中間封止要素の断面詳細図である。 第４図はこのガス分配シリンダの図解を示す図である。 第５図は中間封止要素の斜視図である。 図において、１はエンジンブロック、２はオイルパン、
３はシリンダヘッド、４ば吸排気マニホールド、５はエ
ンジンクランクシャフト、６はピストンコネクティング
ロッド、７はピストン、８は吸気マニホールド、９は排
気マニホールド、１０はエンジンシリンダ、１１はスタ
ンド、１２は主中間ボディ、１３は第１のプレート、１
４は第２のプレート、１５は平行六面体の要素、１６は
穴、１７は分配シリンダ、１８，１９．２０は区画、２
１は仕切り部材、２２は馳焼室、２３はボート、２４は
分配シリンダのヘッド、２５は支持ピン、２５−は軸受
手段、２６は分配シリンダの第２のヘッド、２７は支持
ビン、２７−は軸受、２８はスプロケット車、２９は駆
動チェイン、３０はスプロケツｒ、３１は中間封止マウ
ス要素、３２はマウス要素のヘッド、３３はマウス要素
のヘッドの上面、３４Ｉま円柱状ボディ、３５は穴、３
６は弾性リング、３７は摺動シール、３８は穴、３９は
円柱状スプリング、４０はショルダ部分、４１は穴、４
２は第２の中間封止要素を示す。 なお各図において、同一符号は同一内容または相当部分
を示す。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）　次のものを備えたことを特徴とする内燃エンジ
   ンのＩ；めの回転式ガス分配装置。 前記エンジンのシリンダに隣接して設けられたハウジン
   グ体の穴の中に回転可能に支持されている中空の分配シ
   リンダ。前記分配シリンダは選択的に配置された少なく
   とも２つのボートを有している。 前記ボートの円周経路に面したマウス要素。前記マウス
   要素は前記ハウジング体に面しており、ぞして前記分配
   シリンダの選択された位置において前記エンジンシリン
   ダの吸気マニホールドと排気マニホールドとの間を交互
   に連絡する。前記分配シリンダは前記エンジンシリンダ
   の動作サイクルと前記選択された位置のタイミングを取
   って回転される。
2. （２）　前記分配シリンダは各エンジンシリンダに対応
   する吸気流と排気流の区画を含み、さらに前記区画の各
   々について対向する封止マウス要素（口のような形をし
   た物）のペアを（＋ｉＭえ、前記分配シリンダの選択さ
   れた角度位置にある前記マウス要素を通ってｙス流が流
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガス
   分配装置。
3. （３）　前記封止マウス要素の少なくとも一部分が伸縮
   可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のカス分配装置。
4. （４）　前記封止７ウス要素が前記分配シリンダに対し
   てスプリングで押圧されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のガス分配装置。
5. （５）　次のものを備えｌこことを特徴とする内燃エン
   ジンのための回転式ガス分配装置。 内部が少なくとも２つのチャンバ（区画）に区分けされ
   ている回転中空分配シリンダ。前記チャンバの各々は少
   なくとも２つのボートを備え−どいる。 前記ボートの回転経路に設けられかつ前記分配シリンダ
   の相手となる１つの面を有している中間封止マウス要素
   。前記申開封止マウス要素はその中に軸方向の穴を有し
   でＪ５す、少なくともそれらの穴の１つによって前記分
   配シリンダのボートを前記エンジンの燃焼室へ連通させ
   、そし又それらの穴の少なくとももう１つの穴は前記分
   配シリンダのボー１へを前記エンジンのマニホールドに
   連通する。
6. （６）　前記分配シリンダがエンジンシャフトに同期し
   てそのシャフトによって回転させられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項記載のガス分配装＠。
7. （７）　次のことを特徴とする特許請求の範囲第５項記
   載のガス分配装置。前記中空分配シリンダは２つのヘッ
   ドを有する円柱体からなっており、第１のヘッドは前記
   分配シリンダを受入れる部分を向えた丈夫な支持体に装
   着された滑り軸を有し、第２のヘッドはキーによって薇
   械的に結合されたスプロケット車を備えた摺動ガイド軸
   を有し、その軸は伝達手段を介してエンジンシャフトに
   よって駆動される。前記分配シリンダ（よ、−面がエン
   ジンブロックと関係しかつもう１つの面がそのエンジン
   の吸気と排気のマニホールドとを関係するｖｌ、略平行
   六面体の部材中に内包されている。前記分配シリンダは
   そのシリンダの軸に対して生直な面内の円板状の隔壁に
   よって区画に分割されている。
8. （８）　前記分配シリンダは複数のボー１〜を備え、耐
   記ポートは各チャンバに少なくとも２つあって、それら
   は互いに直径方向に対向して配置されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第５墳記載のガス分配装置。
9. （９）　次のような封止マウス要素を備えたことを特徴
   とする特許請求の範囲第７項記載のガス分配装置。それ
   らの申開封止マウス要素は燃焼室の方向と吸気および排
   気マニホールドの方向を向く前記ボートの回転する面に
   あり、前記中間封止要素の数は少なくとも前記円柱体が
   分割されでいる区画の２倍あり、それらの封止要素の各
   々は断面の広がった円柱状のヘッドと前記ヘッドにつな
   がりかつ断面の小さな円柱体とからなっている。 前記広いヘッドは前記シリンダ状分配装置の円柱面に接
   して滑る面を有している。前記申開封止マウス要素は、
   エンジンのシリンダヘッドと前記分配シリンダを内包す
   る部材とに形成された穴に受入れられる。前記中間封止
   マウス要素の広いヘッドと前記シリンダヘッドに形成さ
   れた台座との間には前記分配シリンダの方へ前記封止要
   素を押付【ブる弾性要素が備えられている。そして前記
   中間封止要素は、気密と圧縮用のシールであってかつ前
   記要素の摺動を可能にする摺動シールを形成するリング
   を有している。そして前記中間封止要素は、定常的に前
   記分配シリンダに対して押付【ブられている。
10. （１０）　次のような申開封止マウス要素を備えたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第５項記載のガス分配装置
    。前記中間封止マウス要素の各々は前記分配シリンダの
    対応するボートに整列した軸穴を有し、一方で【よ前記
    分配シリンダの対応する区画を前記燃焼室へつなげ、他
    方では等価で同様な中間封止マウス要素が同様に内側の
    チャンバを吸気または排気のマニホールドの１つへつな
    げる。前記中間封止マウス要素の前記軸穴の断面積は前
    記封止要素の断面よりも小さく、それによって爆発によ
    る押圧が前記封止要素を前記分配シリンダへ押え付ける
    ように働ぎ、接触面を介してガスが漏れるのを防ぐ。