JPS5993912A - 多重回転スプ−ル式制御装置 - 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】 本発明は多重スプール式制御装置、殊に一気筒又は多気
筒構造の２サイクル及び４サイクル機関用の多重スプー
ル式制御装置であって、同方向に回転する回転スゾール
に設けられた少なくとも２つの制御シール面を有し、か
つ制御さるべき媒体を通す通過孔を有し、かつ制御のた
めに回転スプールが異なる回転数で回転せしめられ、こ
の場合、より低速で回転する外側の回転スプールが、よ
り高速で回転する内側の回転スプールよりも多（の通過
孔を有している形式のものに関する。

往復動ピストン機関の燃焼室の範囲においてガス交換過
程を制御するために役立つ回転スプールは公知である。

回転スプールはシリンダヘッド及び／又はシリンダ壁内
において、回転可能に支承されていてかつクランク軸に
対して所定の回転数比で回転し、吸気孔及び排気孔を周
期的に開放する。従来は冷却の問題（ドイツ連邦共和国
特許第６７８２６８号明細書）及びシールの問題が前面
にでていた。ドイツ連邦共和国特許第１８４７７７号明
細書に記載されている点火時の圧力に基く反力は若干の
装置においては直接にシール面（ドイツ連邦共和国特許
第６７８２６８号明細書）を介して、まだ別の装置にお
いては外部の支承エレメント（オーストリヤ国特許第１
８４７７７号明細書）、例えば駆動軸にある転がり軸受
を介して、吸収された。

その結果、前者の装置の場合には過度に大きなシール面
摩耗を生じ、後者の装置の場合には、不都合な支承部長
さから熱的諸問題を生じた。

それというのは、軽金属シリンダヘッド及び鋼回転スゾ
ールは熱交換のさい著しく異なった熱膨張を示し、従っ
てまた広いシール間隙を必要とするからである。公知の
回転スプール、特に偏平な回転スゾールでは、吸気通路
及び排気通路の横断面と制御時間とが相互に厳密に関連
付けられており、まだ、直線的な行程運動を行なう弁の
場合を基準にすれば成程比較的太きいが、しかしこの回
転スプール式弁としては、同心円構造を前提として最大
制御時間及び最大ピストン直径をあらかじめ考慮した場
合、通路横断面の大きさは著しく不十分である。点火栓
の直ぐ周囲でのガス交換は燃焼過程に著しい影響を与え
る。最大出力、排ガスの有害物質のエミッション、燃料
消費量及び効率に対するその影響は従来の構成では考慮
されていない。直線的な行程運動を行なう弁に対する回
転スプール弁の構造の改良の可能性は従来は認誠されな
かりた。

本発明の課題は、ガス交換を回転スプール弁によって改
善し、渦動を伴うガス流により死霊を減少させ、吸気孔
及び排気孔に対する熱的影響を排除し、かつ、回転スプ
ールの回転位相をずらすことにより制御時間を運転中変
えることができるようにし、かつ層状給気が簡単に可能
であるようにし、かつまだシール、冷却及び反力等の、
従来の回転スプール弁における問題を解決しかつ通路横
断面を拡張することにある。

上記の課題は、２つの互いに内外に嵌込まれた回転スプ
ールの外側の回転スプールが内側の回転スプールの％の
回転数で回転せしめられ、かつ内側の回転スツールより
低速で回転する外側の回転スプールの孔が別個の吸気弁
又は排気弁として製作されていることによって、解決さ
れる。本発明の有利な一実施態゛様によれば、外側の回
転スプールは内側の回転スプールよりも著しく大きな壁
厚を有し、殊に４倍の壁厚を有している・本発明の一実
施態様によれば、外側及び内側の回転スプールはシリン
ダヘッド内に配置されており、かつこれらの両回転スプ
ールの駆動のために歯車が設けられている。本発明のさ
らに別の実施態様によれば、内側の回転スプールが外側
の回転スプールよりも大きな壁厚を有している。さらに
、両回転スゾールの駆動が、２つの、互いに無関係に駆
動される歯車を介して行なわれる。また別の実施態様に
よれば、駆動が２つの、共通の軸に取付けられた歯車を
介して、行なわれる。さらに本発明によれば、層状給気
が生ぜしめられ、この場合遠心分離に基き、流入過程中
なお、流れの分配によって濃い混合気分が吸気孔を経て
点火栓の直ぐ周囲にもたらされる。即ち重い混合気分は
吸込過程中その運動慣性に基き軸方向に偏向せず、湾曲
性点火栓に達し、これによりシリンダ白値ま点火栓の範
囲に有利な形式１濃い混合気が供給される０ 次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図乃至第４図は、シリンダヘッドもしくはシリンダ
６内に配置された２つの、互いに内外に挿入された回転
スプール１及び２を有する回転スゾールユニットを示す
・これらの両回転スゾール１及び２は同方向に回転し、
この実施例では、矢印１２及び１３で示されているよう
に、内側の回転スゾール２は外側の回転スプール１の２
倍の速さで回転する。

この回転スツールユニットの４つの異なる行程は以下の
通りである。

第１図は排気行程開始直前の回転スプールユニットを示
す。排気孔５は、回転方向でみて、シリンダ６内の排気
通路１４の開口の手前に位置している。内側の回転スプ
ール２の孔１１は排気孔５と重なり合っている。排気通
路１４及び吸気通路１５は回転スプールｌ及び２の、孔
のない全壁部分によって閉じられている。両回転スプー
ルｌ及び２がさらに回転すると、排気通路１４は排気孔
５及び孔１１を介して開かれる０既に述べたように、内
側の回転スゾール２は外側の回転スプールｌよりも早く
回転するから、孔１１は、排気行程において排気孔５を
常に完全に開いた状態に維持するため、大きく製作され
ている０吸気通路１５は閉じられている。

内側の回転スプール２は２つの孔１１を有し、これらは
吸気孔及び排気孔を制御する。

第２図は吸気行程開始直前の回転スプールを示している
◇第１図の位置から、外側の回転スツール１は２２．５
°×２だけ、即ち４５°回転しており、内側の回転スゾ
ール２は２２．５°×４だけ、即ち９０’回転している
。排気通路１４は閉じられている。吸気孔４は回転方向
でみて吸気通路１５の開口の手前に位置し、孔１１は吸
気孔４と重なっている。さらに回転運動が進むと、吸気
孔４及び孔１１は吸気通路１５を開き、その結果吸気が
可能となる。

第３図は圧縮行程開始直前の回転スプールユニットを示
す。吸気通路１５は閉じられておりかつ内側の回転スプ
ール２の孔１１は吸気通路１５の開口を通り過ぎ、その
結果吸気通路１５は内側の回転スプールの、孔のない全
壁部分によって閉じられた状態にとどまっており、圧縮
が可能となる。

第４図は膨張行程開始直前の回転スプールを示す・内側
の回転スプール２の孔１１は外側回転スプールｌの全壁
部分によって閉じられており、外側の回転スゾール１の
吸気凡手及び排気孔５はシリンダ壁によって閉じられて
いる。

圧縮行程時の位置から膨張行程時の位置への移行過程か
ら既に判るように、一方において、内側の回転スプール
２の孔１１及び外側の回転スプールｌの凡手、５並びに
、他方において、シリンダ６の壁に対する外側の回転ス
プール１の孔牛、５は、排気行程の開始時にはじめて重
なり合う。即ち内側の回転スプール２及び外側の回転ス
プールｌの間隙長さが加えられる。同じことは、外側の
回転スプール１の間隙長さ及びシリンダ６内の吸排気通
路１４．１５の開口についても妥当する。

以上の説明では、回転スプールユニットのそのつど一方
の、４つの行程位置のみについて説明された０しかし図
面から判るように、一方の、４つの行程位置に対してそ
のつど反対の側において、対称的に、もう一方の、４つ
の異なる行程位置での作業が行なわれている。

第５図の実施例では、外側の回転スプール１は内側の回
転スプールのほぼ４倍の壁厚を有している。この回転ス
ゾールユニットの作業形式％式％ 及び膨張行程開始）は第１図乃至第４図について説明さ
れた作業形式と同じである。この第５図の構成によれば
、開放角度を大きくすることができる０この場合外側の
回転スプール１の半径１６が図示のように大きくなって
いる。この場合内側の回転スプール２の半径１７と外側
の回転スプール１の半径１６との比は１：２である。こ
れにより、図示されていないピストンの半径（−１７）
で測った開放角度１８は、それぞれ吸気孔及び排気孔４
，５について、４５°の２倍に増大せしめられるＯ第５
図はさらに、クランクが９０°回転した後の排気通路１
４に対する排気孔５及び内側の回転スゾール２の孔１１
の位置を示す。内側の回転スプール２の孔１１は排気孔
５と重なっており、排気孔５は排気通路１４と重なって
いる。さらに９０°回転が行なわれると、排気通路１４
は内側の回転スプール２の全壁部分によって閉鎖される
Ｏこの実施例の場合にも、矢印１２及び１３で示すよう
に、内側の回転スゾール２は外側の回転スプール１の２
倍の速さで回転する。

第６図及び第７図は第１図〜第４図の実施例の回転スプ
ール機構の１つの可能な構成を示す図である。この場合
外側の回転スプールｌ及び内側の回転スプール２はシリ
ンダヘッド６内に位置しており、かつ外側から歯車７，
８を介して駆動される。第７図は第６図の■−■線によ
る断面図であり、回転スゾールユニットのもつとも簡単
な組付は形式が示されているＯ点火栓２３周囲には流入
する新鮮混合気が供給される。

駆動は、既に述べたように、別個に回転駆動される歯車
７及び８を介して行なわれる。

第８図によれば、外側の回転スプール１及び内側の回転
スプール２はシリンダヘッド６内にあり、かつ外側から
歯車９，１０を介して駆動される。第８図はさらに別の
実施例を第６図の■−■線に相当する断面線で断面して
示しだ図である。厚壁に構成された内側の回転スプール
２は孔１１を有し、これはエルぎ状に湾曲しており、流
入する新鮮混合気はシリンダ壁に沿って導入される・湾
曲部外側には孔２４及び流れの分割部２５がある。こ＼
で比較的濃へ情理合気が点火栓２３の直ぐ近くへ分岐せ
しめられる。

大きな壁厚を有する内側の回転スツール２には冷却用の
室が形成されている０ζ賛へ第９図はさらに別の実施例
を、第６図の■−■線に相当する断面線で断面した図で
ある。外側の回転スプールｌ及び内側の回転スプール２
はシリンダヘッド６内にあり、かつ外側から、別々の歯
車７．８を介して駆動される。この場合流れの分割は同
じ原理で、しかしシリンダヘッド６のところで、達成さ
れる。即ち流れの分割部２５及び孔２４はシリンダヘッ
ド６の構成部分である・

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図、第２図、
第３図及び第４図は本発明の一実施例を示す図、第５図
は別の一実施例を示す図、第６図は第１図乃至第４図の
実施例の回転スプール機構の一実施例を示す図、第７図
は第６図の■−■線による断面図、第８図はさらに別の
一実施例の、第６図の■−■線に相当する断面線による
断面図、第９図はさらに別の一実施例の、第６図の■−
■線に相当する断面線による断面図である◇ ｌ・・・回転スプール、２・・・回転スゾール、Φ・・
・吸気孔、５・・・排気孔、６・・・シリンダ、７・・
・歯車、８・・・歯車、１１・・・孔、１２・・・矢印
、１３・・・矢印、１４・・・排気通路、１５・・・吸
気通路、１６・・・半径、１７・・・半径、１８・・・
開放角度、２３・・・点火栓、２４・・・孔、２５・・
分割部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多重回転スツール式制御装置、殊に一気筒又は多気
   筒構造の２サイクル又はΦサイクル機関用の多重回転ス
   ゾール式制御装置であって、回転スゾールに設けられた
   、少なくとも２つの制御シール面を有し、上記回転スプ
   ールが同方向に回転せしめられかつ被制御媒体用の通過
   孔を有しており、かつ回転スプールが制御のために異な
   る回転数で回転せしめられ、かつこの場合より、低速で
   回転せしめられる外側の回転スプールが、より高速で回
   転せしめられる内側の回転スゾールよりも多くの通過孔
   を有している形式のものにおいて、２つの互いに内外に
   嵌込まれた２つの回転スプール（１，２）のうち外側の
   回転スプール（１）が内側の回転スゾール（２）の〆の
   回転数で回転せしめられ、かつ内側の回転スプール（２
   ）より低速で回転する外側の回転スツール（１）の孔（
   ４，５）が別々の吸気弁又は排気弁として構成されてい
   ることを特徴とする、多重回転スプール式制御装置。 ２、外側の回転スプール（１）が内側の回転スツール（
   ２）よりも著しく大きな壁厚を有している、特許請求の
   範囲第１項記載の多重回転スゾール式制御装置。 ３、外側及び内側の回転スゾール（１，２）がシリンダ
   ヘッド（６）内に配置されており、かつ筒回転スプール
   （１，２）の駆動のために歯車（７，８）が設けられて
   いる、特許請求の範囲第１項又は第２項のうちいずれか
   １項記載の多重回転スプール式制御装置。 ４、内側の回転スゾール（２）が外側の回転スプール（
   １）よりも大きな壁厚を有している、特許請求の範囲第
   ３項記載の多重回転スゾール式制御装置。 ５、駆動が２つの互いに独立に駆動される歯車（７，８
   ）を介して行なわれる、特許請求の範囲第１項乃至第４
   項のうちいずれか１項記載の多重回転スプール式制御装
   置。 ６、駆動が共通の軸に取付けられた２つの歯車（９，１
   ０）を介して行なわれる、特許請求の範囲第１項乃至第
   ５項のうちいずれか１項記載の多重回転スプール式制御
   装置。 ７　燃焼室内に層状給気が生ぜしめられ、この場合流入
   過程中遠心分離に基き流体分鋼部（２５）により、濃い
   混合気分が孔（２４）を通って点火栓（２３）の直ぐ近
   （に供給される、特許請求の範囲第１項乃至第６項のう
   ちいずれか１項記載の多重回転スプール式制御装置。