JPS62298610A - 往復動機関の吸排気弁装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関、ポンプ等の往復動機関の給排気弁
に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関では、従来、第１５図部分縦断面因に示すよう
に、往復式の弁を用い給排気の制御を行っておシ、２３
は給気弁制御スプリング（弁ばね）、２４は排気弁制御
スプリング（弁ばね）、２５は給気弁用カム、２６は排
気弁用カム、　　２７．２８はカム駆動ギア、２９は点
火プラグ孔、３０は給気バルブ、３１は排気バルブ、３
２はピストン、３３はシリンダー、３４は給気孔、３５
は排気孔、３６はカム駆動用コツグドベルトである。

しかしながら、この種の往復動式及び他Ｑ望式の給排気
弁装置には下記のような問題がある。

（１）往復運動に伴い弁に大きな応力が生じ破損の一因
となっている。

（２）往復式給排気弁は、機関の高速回転時にバルブサ
ージングを起こすので、最高回転数が制限され、高速回
転時の出力が低下する。

（３）弁ばねを動；り＼すための機関の出力損失が太き
い。

（４）過給機を用いると、その増加圧力に対抗するため
に弁ばねを強化する等の処理を行わねばならず、はね破
損の一因となっている。

（５）クランクシャフト方向て回転するいわゆる水道弁
穴のロータリーバルブも知られているが、開口面積が小
さく、またシーリングの問題があり、製品化に至ってな
い。

（６）　　シーリング材の最適配置による気密性の問題
がある。

（７）回転弁ではメタルシーリング材の潤滑及び冷却の
問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、シ
ーリング及び潤滑を十分に行い高速回転に耐え、駆動動
力を減少する強固かつ長寿命の往復動機関の給排気弁装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために不発明は、シリンダーヘッドの球冠状内面に
摺接しその中心線の周りに回転して上記シリンダーヘッ
ドの吸気孔及び排気口を開閉する吸気ポート及び排気ポ
ートが穿設された球冠部を有するドーム状又は球冠部及
び円筒部を有する円筒ドーム状回転弁において、シリン
ダーヘッドの内面の球冠部の中心の周りに穿設された単
数又は複数の第１の開口をそれぞれ囲繞して刻設された
閉油溝に弾性的に挿入された第１のシール部材と、上記
球冠部の外周寄シ又は円筒部に穿設された単数又は複数
の第２の開口をそれぞれ囲繞して刻設された閉油路に弾
性的に挿入された第２のシール部材と、上記球冠部に刻
設された複数の同心環状油溝及び上記円筒部外周に刻設
された複数の平行環状油溝にそれぞれ弾性的に嵌挿され
、上記シリンダーヘッド内面に摺接するシールリングと
、上記各閉油溝及び両層状油溝に対し潤滑油を給排する
潤滑油流入孔及び流出孔と、回転弁の球冠部の中心の周
りに穿設された単数又は複数の第１のポート及び上記回
転弁の球冠部Ω外周を友又は円筒部に穿設された単数又
は複数の第２のポートとを具えたことを特徴とする。

〔作　用〕

このような構成によシ、回転中吸気ポート。

排気ポートを囲繞する閉油路に弾性的に挿入されたシー
ル部材及び環状溝に弾性的に挿入されたシール部材がシ
リンダーヘッドの内面に摺接して給排気口を気密に開閉
すると＼もに、給排気口及び給排気ポートを冷却すると
＼もに潤滑することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面について説明すると、第１図はそ
の第１実施例のシリンダーヘッドを示す縦断面図、第２
図、第３図はそれぞれ第１図のシリンダーヘッドの燃焼
室を示す平面図９回転バルブを示す平面図、第４図は第
２図の排気口の部分分解図、第５図は第１図のシリンダ
ーヘッドの給排気口に対する回転バルブの回動に伴う給
排気ポートとの相対位置を示す説明図、第６図は第１実
施例におけるシリンダーヘッドの給排気口と回転バルブ
の給排気ポートの種々の組合せを示す説明図、第７図は
その第２実施例のシリンダーへ１．ドを示す縦断面図、
第８図は第７図のシリンダーヘッドの燃焼室を示す平面
図、第９図は第８図の斜視図、第１０図は第７図のシリ
ンダーヘッドの給排気口と回転パルプの給排気ポートと
の相対位置を示す説明図、第１１図は第７図におけるシ
リンダーヘッドの給排気口と回転パルプの給排気ポート
の種々の組合せを示す説明図、第１２図は第７図の変形
例を示す同じく縦断面図、第１３図、第１４図はそれぞ
れ第１２図の回転パルプを示す斜視図、平面図である。

まず、第１〜６図の第１実施例はドーム状回転弁の場合
を示し、第１〜３図に示すように、シリンダー２２の上
端は球冠状燃焼室を有するシリンダーヘッド２０によシ
閉塞され、その燃焼室面の外周寄りに４個の扇形状給気
口３が等間隔で開口すると＼もに、その中心寄シに同数
の扇形状排気口４が等間隔で開口し、各給気ロ３．排気
口４はそれぞれ潤滑油溝に挿入されたシールメタル５及
び７で囲繞され、４個の給気口３の外側円弧辺、同内側
円弧辺。

４個の排気口４の外側円弧辺、同内側円弧辺はそれぞれ
シリンダーヘッド燃焼室面に同心的に刻設された複数の
潤滑油溝に挿入された複数の同心円状シールリング６に
より囲繞これている。

１．２はそれぞれシリンダーヘッドの燃焼室面の同一直
径をなす一方の半径、他方の半径上であってそれぞれ、
中心・部、中間部、外周部の環状ランドに開口する適数
の潤滑油流入孔、潤滑油流出孔、９は中心に対して対称
的に配設された一対の点火プラグである。

１９はシリンダーヘッドの燃焼室面に摺接する球冠面を
有するドーム状回転弁で、回転弁１９ハその中心線上に
突設されシリンダーヘッドの中心孔を貫通するスラスト
軸受付き中心軸８によシ軸支され中心軸８は上端に付設
された駆動機１７によシ回転する。

Ｈ，１２ｎそれぞれ回転弁１９の外周寄り、中心寄りに
それぞれ等間隔で開口する４個の扇形状の給気ポート、
排気ポートで、両ポートはそれぞれ同心円弧状ブリッジ
１０によシ仕切られると＼もに補強されている。

次に、給気口、排気口のシール構造は実質的に同一であ
るので、説明の便宜上給気口３について説明すると、第
４図において、扇形状吸気口３を囲繞してシリンダーヘ
ッド内面に刻設された扇形状吸気口の外側円弧部、内側
円弧部にはそれぞれ円弧状弾性シールメタル乙２■；そ
れぞれ波型板ばね１３，１５を介して挿入されると＼も
に、扇形状油溝の両生径部にはそれぞれかまぼこ型シー
ルメタル５が板ばね１４を介して挿入されている。

また、扇形状油溝の外側円弧部、内側円弧部に沿う環状
ランドに沿って刻設された同心的環状溝に（ζシールリ
ング６がそれぞれ波壓環状ばね１６を介して挿入され、
潤滑油流入孔１．１．１から流入する潤滑油は図示せざ
る油孔。

上記扇形状油溝及び同心的環状油溝を経て流れ一部は各
油溝に挿入されたシールメタル５゜７．２０に沿って流
出すると＼もに残部は潤滑油流出孔２．２．２よシ流出
して回転弁１９を潤滑及び冷却すると＼もして、シリン
ダーヘッド自体を冷却する。

このような構造において、回転弁１′）の回転に伴い、
その給排気ボー）　１１．１２は第５図（１）。

（２）・・・・・・（６）の順にシリンダーヘッドの吸
排気口３．４を開閉する。すなわち、 （１）排気Ｉは排気ポート１１が排気口３にさじか＼っ
たところでピストン２１が上方にあがる段階を示　し、
（２）排気■は排気ポート１１が排気口３上にあυ排気
ガスが排出される段階を示し、（３）給気ｌは給気ポー
ト１２が給気口４にさしか＼ったところでピストン２１
が上死点（であり、（４）給気■は給気ポート１２が給
気口４上にあって燃料ガスを燃焼室内に吸い込む段階、
すなわちピストン２１が下方に下っており、（５）圧縮
は給気ポート１２が給気口４を通シ過ぎた後、すなわち
ピストン２１が下死点を過ぎ、上方に上り始める段階を
示し、（６）点火はビストン２１が上死点にあり、燃焼
ガスに点火する段階を示し、これら一連の作用の間、常
に各シールリング６間の潤滑油溝１８には潤滑油が通さ
れ、シールリングの潤滑、シリンダーヘッド２０及び回
転弁１９の冷却が行われる。

上記第１実施例では、吸排気口は各４個の場合を示した
が、第６図に示すように、１個。

２個、３個、５個、６個等があシ、それぞれ同図に示す
回転数で回転弁１９は回転される。

このような構造によれば、シールリング１８間の潤滑油
溝に潤滑油を通すことにより、シールリングの潤滑を行
い、回転弁１９、シリンダーヘッド２０の冷却を行うこ
とにより、機関の耐久性の同上、出力の向上、燃費の向
上が可能となる。

次に、第７〜１４図の第２実施例はスカート付ドーム状
回転弁の場合を示し、第１実施例と同一の記号はそれぞ
れ第１実施例と同一の部材を示す。

第２実施例が第１実施例と構造的に大きく相違する点は
第７図に示すように、回転弁の形状であシ、第１実施例
のドーム状回転弁の外周に円筒状スカートが設けられ、
吸気ポートは全部スカート部に設けられ、排気ポートは
すべてドーム部に設けられ、従ってシリンダーヘッドの
吸気口、排気口もこれらに対向する位置にそれぞれ開口
している。

まず、第７〜９図において、点火プラグ９は４個の排気
ポート４の間に４個配設され、回転弁１９ａの潤滑及び
冷却は、第１実施例における吸気ポート３．排気ポート
４のそれと実質的に同一の要領で行われ、潤滑油はシリ
ンダーへ、ドの球冠状内面の同一直径の一方の半径上の
中心部のランド及び外周部のランドにそれぞれ穿設され
た複数の潤滑油流入孔ｌａ　、　ｌａから流入し、図示
せざる油孔及び閉油溝、環状油溝を経て同一直径の他方
の半径上の中心部ランド及び外周部ランドにそれぞれ穿
設された複数の潤滑油流出孔２ａ　、　２ａから流出す
ると＼もに、スカート部では下端外周の一端寄シに穿設
された複数の潤滑油流入孔から流入し、図示せざる油孔
、環状油溝、閉油溝を仔てスカート部上端外周の他端寄
シに穿設された複数の潤滑油流出孔から流出する。

このような構造において、回転弁１９ａの回動に伴い給
排気口３ａ　、　４ａと給排気ボー）　１１ａ。

１２ａとは第１０図（１）　、　（２）・・・・・・（
５）の順で連通及び遮断がくり返えされる。

本実施例において、給排気口すなわち、給排気ポートの
数は、第１１図に示すように１，２゜３、４．５．６．
・・・・・・とすることができ、それぞれ回転弁は同図
所載の回転数で回転される。

なお、本実施例においても、第１実施例と同様に給排気
ポートは第１２〜１４図に示すように、ブリッジ１０．
１０ａによシ仕切ることによシ補強することができる。

このような構造の第２実施例においても、第１実施例と
実質的に同一の作用効果を秦することができる。

なお、上記両実施例において、吸気口、吸気ポートを排
気口、排気ポートとすると＼もに、排気口、排気ポート
を吸気口、吸気ポートとすることも可能である。

〔発明の効果〕

要するに本発明によれば、シリンダーヘッドの球冠状内
面に摺接しその中心線の周りに回転して上記シリンダー
ヘッドの吸気孔及び排気口を開閉する吸気ポート及び排
気ポートが穿設された球冠部を有するドーム状又は球冠
部及び円筒部を有する円筒ドーム状回転弁において、シ
リンダーヘッドの内面の球冠部の中心の周りに穿設され
た単数又は複数の第１の開口をそれぞれ囲繞して刻設さ
れた閉油溝に弾性的に挿入された第１のシール部材と、
上記球冠部の外周寄り又は円筒部に穿設された単数又は
複数の第２の開口をそれぞれ囲繞して刻設された閉油路
に弾性的に挿入された第２のシール部材と、上記球冠部
に刻設された複数の同心環状油溝及び上記円筒部外周に
刻設された複数の平行環状油溝にそれぞれ弾性的に嵌挿
され、上記シリンダーヘッド内面に摺接するシールリン
グと、上記各閉油溝及び両層状油溝に対し潤滑油を給排
する潤滑油流入孔及び流出孔と、回転弁の球冠部の中心
の周りに穿設された単数又は複数の第１のポート及び上
記回転弁の球冠部の外周寄シ又は円筒部に穿設された単
数又は複数の第２のポートとを具えたことにより、シー
リング及び潤滑を十分に行い高速回転に耐え、駆動動力
を減少する強固かつ長寿命の往復動機関の給排気弁装置
を得るから、本発明は産業上極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明の第１笑施例を示す縦断面図、第２図、
第３図はそれぞれ第１図のシリンダーヘッドの燃焼室を
示す平面図９回転バルブを示す平面図、第４図は第２図
の排気口の部分分解図、第５図は第１図のシリンダーヘ
ッドの給排気口に対する回転バルブの回動に伴う給排気
ポートとの相対位置を示す説明図、第６図は第１実施例
におけるシリンダーヘッドの給排気口と回転バルブの給
排気ポートの種々の組合せを示す説明図、第７図はその
第２実施例のシリンダーヘッドを示す縦断面図、第８図
は第７図のシリンダーヘッドの燃焼室を示す平面図、第
９図は第８図の斜視図、第１０図は第７図のシリンダー
ヘッドの給排気口と回転バルブの給排気ポートとの相対
位置を示す説明図、第１１図は第７図におけるシリンダ
ーヘッドの給排気口と回転バルブの給排気ポートの種々
の組合せを示す説明図、第１２図は第７図の変形例を示
す同じく縦断面図、第１３図、第１４図はそれぞれ第１
２図の回転バルブを示す斜視図、平面図である。 第１５図は公知の内燃機関の吸排気弁装置を示す縦断面
図である。 １．１ａ・・潤滑油流入孔、２，２ａ・・潤滑油流出孔
、ル、６・・シールリング、７・・シールメタル、８・
・中心軸、９・・点火プラグ、１０・・ブリッジ、１１
゜１１ａ・・給気ポート、１２，１２ａ・・排気ポート
、１３・・ばね、１４・・ばね、１５・・ばね、１６・
・ばね、１７・・駆動機、１８・・油溝、１９・・ドー
ム秋回転弁、１９ａ・・円筒ドーム状回転弁、２０．２
０ａ・・シリンダーヘッド、２１・・ピストン、２２・
・シリンダー、０６・・シールリング 復代理人　弁理士　塚　本　正　文 第１図 ◇刈 派 恢 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 Ｎ　　　　　　　　　　　　− ポ　　　　　　　く　　　　　究 Ｄ 憾　　　　　　　　　　　　　　　　く口・Ｘし　　　
　　　　　　田 ス　　　　　　　　ベ 檗　　　　　　　　　　二 ←聾 帽 第１１１ｉＡ 父　　　　み 第７２図 第１３図 π二 第７４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シリンダーヘッドの球冠状内面に摺接しそ の中心線の周りに回転して上記シリンダーヘッドの吸気
   孔及び排気口を開閉する吸気ポート及び排気ポートが穿
   設された球冠部を有するドーム状又は球冠部及び円筒部
   を有する円筒ドーム状回転弁において、シリンダーヘッ
   ドの内面の球冠部の中心の周りに穿設された単数又は複
   数の第１の開口をそれぞれ囲繞して刻設された閉油溝に
   弾性的に挿入された第１のシール部材と、上記球冠部の
   外周寄り又は円筒部に穿設された単数又は複数の第２の
   開口をそれぞれ囲繞して刻設された閉油路に弾性的に挿
   入された第２のシール部材と、上記球冠部に刻設された
   複数の同心環状油溝及び上記円筒部外周に刻設された複
   数の平行環状油溝にそれぞれ弾性的に嵌挿され、上記シ
   リンダーヘッド内面に摺接するシールリングと、上記各
   閉油溝及び両環状油溝に対し潤滑油を給排する潤滑油流
   入孔及び流出孔と、回転弁の球冠部の中心の周りに穿設
   された単数又は複数の第１のポート及び上記回転弁の球
   冠部の外周寄り又は円筒部に穿設された単数又は複数の
   第２のポートとを具えたことを特徴とする往復動機関の
   吸排気弁装置。