JPS6255404A - 内燃機関の摺動弁のシ−ル構造 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の摺動弁のシール構造に関す（従来技
術及びその問題点） 一般的な内燃機関の動弁系に使用されているポペットバ
ルブ（茸弁）は、そのシール性の良好なことから現在は
とんどの内燃機関に採用されている。しかしながら、ポ
ペットバルブは内燃機関のより以上の性能向上を図る場
合、燃焼室中に焼けた吸、排気弁が突出し、爆発（デト
ネーション）や早期点火（プレイグニツシヨン）の発生
を助長すること、弁軸、弁傘が開口中に存在するために
通気抵抗となり吸、排気効率を損なうこと、弁軸、弁傘
を有するために吸、排気通路は弁の近傍で彎曲され吸、
排気効率を損なうこと、弁軸により往復運動するために
運動方向に長いスペースを必要としエンジンが大型化す
ること及び弁の開閉は往復運動により成されるためにシ
ーテイング時（閉弁時）に衝撃音を発する等の不具合が
ある。

そこで、ポペットバルブの欠点を解消するために、従来
からスリーブ弁や回転弁が数多く提案されており、特に
、球弁、円筒弁、円錐弁、円盤弁等の摺動弁（回転弁）
が研究されている。

一般に摺動弁は、シリンダヘッド内に穿設形成された吸
、排気通路に配設された弁体をシート部材（弁座）で摺
接回転可能に保持し、燃焼室に臨む吸、排気通路を開閉
制御するように構成されている。従来、弁体は回転方向
の周面の冷却は行なわれているが、軸方向の周面の冷却
は行なわれておらず、しかも弁体は吸、排気通路内に燃
焼室に臨んで配設されているため、燃焼室の燃焼ガスに
よる熱の影響を受けるため、弁体、シート部材及び当該
弁体を駆動する動弁装置の弁体との接続部近傍の軸受部
等に熱劣化が起こり、耐久性に劣るという問題があった
。

（発明の目的） 本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、弁体及び該
弁体に接続される回転駆動軸の軸受部の冷却を促進し、
耐久性の向上を図るようにした内燃機関の摺動弁のシー
ル構造を提供することを目的とする。

（発明の概要） 上記目的を達成するために本発明においては、内燃機関
のシリンダヘッドの燃焼室に連通ずる吸、排気通路に夫
々各別に配設され、これらの各通路を開閉する摺動面を
有する摺動弁と、該シリンダヘッドに配設され各一端が
夫々各該摺動弁の弁体の側壁に連結されて機関の回転に
応じて各該摺動弁を駆動させる動弁機構とを備えた内燃
機関の摺動弁のシール構造において、少なくとも各該摺
動弁体の該駆動軸と連結する各側壁周縁に夫々液密に摺
接配設されたサイドシール部材と、各該摺動弁体の各該
側壁及び各該駆動軸の少なくとも各該連結部近傍に夫々
冷却液を導く通路を備えた構成とするものである。

（発明の実施例） 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明に係る摺動弁のシール構造を適　　、用
した内燃エンジンの要部を示し、内燃エンジン１のシリ
ンダブロック２にはシリンダヘッド３゜４が載置固定さ
れ、シリンダヘッド４の上面所定箇所には円筒状のジヨ
イント４６．４７が夫々複数のボルト４８．４９によっ
て螺着固定されている。これらのシリンダヘッド３，４
には、ジヨイント４６．４７に連通し、図示しないピス
トンの上端面とシリンダヘッド３の凹部３ａとにより画
成される燃焼室６に開口する２つの排気通路７゜７′（
第２図）及び２つの吸気通路８，８′が設けられ、これ
らの排気通路７，７′及び吸気通路８．８′の燃焼室６
側開ロ端に摺動弁１０及び２０が配設される。

摺動弁１０は例えば２連の球弁で、第４図に示すように
排気通路７に配設される弁座１１，１２、弁体１３．シ
ールスプリング１４及びスリーブ１９から成る第１の摺
動弁１０ａ、排気通路７′に配設される弁座１１’　、
１２’　、弁体１３′、シールスプリング１４′及びス
リーブ１９′から成る第２の摺動弁１０ｂ、弁体１３と
１３′とを連結する連結部材１７及び前記弁体１３．１
３’の各外側の端面及びこれら弁体１３．１３’の対向
する内端面間に共有して夫々配設された各サイドシール
部材５０，５１及び５２等から構成されている。

第１の摺動弁１０ａの各弁座１１，１２は夫々円盤状を
なし、対向する各一端面には所定の曲率半径をなす球面
状の弁座面１１ａ、１２ａが窪んで設けられ、中央には
排気通路７の内径と同径の孔が穿設されている。これら
の各弁座１１，１２は耐熱性、対摩耗性に優れた例えば
セラミック部材で形成される。

弁体１３は球体状をなし、その半径は前記弁座面１１ａ
、１２ａの曲率半径と同一に設定され。

その外周面１３ａは各弁座面１１ａ、１２ａに密着する
ようになされている。この弁体１３の軸心には直径方向
に排気通路７の内径と同径の孔１３ｂが穿設されている
。この弁体１３の孔１３ｂの軸心に対する直径上両側壁
１３ｃ、１３ｄは切欠かれて平行な平面をなし、各両側
壁１３ｃ、１３ｄには直径上に、互いに９０’の回転角
をなして凹溝が夫々設けられている。そして、排気通路
７内に燃焼室６側からシールスプリング１４、弁座１１
、弁体１３及び弁座１２の順に配置され、弁体１３はシ
ールスプリング１４のばね力によりその周面１３ａが各
弁座１１，１２の弁座面１１ａ、１２ａに回転可能に摺
接される。第１の摺動弁１０ａは、弁体１３の周面１３
ａが排気通路７を閉塞しているときには閉弁され、弁体
１３の孔１３ｂが排気通路７と連通しているときには開
弁される。そして第１の摺動弁１０ａは弁体１３が９０
′回転する毎に閉弁と開弁とが交互に行なわれる。

第２の摺動弁１０ｂも第１の摺動弁１０ａと同様に構成
される。

これらの２つの弁体１３と１３′とは図示のように略同
軸上に配置され、弁体１３の側壁１３ｄと弁体１３′の
側壁１３′　ｃとが所定の間隔で離隔対向し、これら両
者は連結部材１７により連結される。

連結部材１７は弁体１３の側壁１３ｃ（または１３ｄ）
の端面と同径の円板で、該連結部材１７の両端面には、
直径上に互いに９０°の回転角をなして凸条が夫々突設
され、一方の凸条が弁体１３の前記一方の凹溝に、他方
の凸条が弁体１３′の前記一方の凹溝に嵌合し、これら
の両弁体１３と１３′とをオルダム結合する。このオル
ダム結合により弁体１３と１３′とは３次元的に互いに
自由度を有して連結され、弁体１３．１３’　と各弁座
１１，１２，１１’　、１２’　との密着性が向上する
と共にこれらの弁体１３，１３’　の回転が円滑となる
。

連結部材１８も連結部材１７と同様に形成され、一方の
凸条１８ａが後述する動弁機構３０（第２図）の回転軸
３４の端面の直径上に設けられた凹溝３４ａに嵌合し、
他方の凸条１８ｂが弁体１３の前記他方の凹溝に嵌合す
る。このようにして２連の摺動弁１０が構成される。

吸気通路８，８′に配設される２連の摺動弁２０も、第
２図に示すように第１．第２の摺動弁２０ａ。

２０ｂから成り、夫々の弁体２３，２３’　が各吸気通
路８，８′内に嵌装され、前記摺動弁１０と同様に構成
され、弁体２３の一側壁（図示せず）には動弁機構３０
の回転軸３６の一端が図示しない連結部材を介してオル
ダム結合されている。

第１乃至第２図に示すように、動弁機構３０は例えばゼ
ネバストップ機構で構成され、シリンダヘッド３に回転
可能に軸支される主軸３１（第２図）の一端には、スプ
ロケット３２が固着され、該スプロケット３２はスプロ
ケット３３に噛合する。該スプロケット３３は、クラン
ク軸５の一端に固着されたスプロケット３９にチェーン
４１を介して連結するスプロケット３８と同軸上に配さ
れ、一体重に回転するようになっている。スプロケット
３８とスプロケット３９とは歯数比が２＝１をなし、一
方、スプロケット３３とスプロケット３２とは歯数比が
１＝１をなして設定されているので、主軸３１は前記ク
ランク軸５の２回転に対して１回転する。

主軸３１の他端には駆動車４０が固着され、該駆動車４
０の一端面周縁には同−円周上且つ所定箇所に複数例え
ば２個のピン４０ａ　（１個のみ図示）が、他端面周縁
には同−円周上且つ所定箇所に複数例えば２個のピン４
０ｂ（１個のみ図示）が夫々植設されている。

回転軸３４．３６は夫々シリンダヘッド３に回転可能に
軸支され、各一端には被駆動車３５．３７が固着されて
いる。被駆動車３５．３７には夫々周方向に沿って９０
°の等間隔で配置される半径方向の溝３５ａ、３７ａが
４箇所（夫々１箇所のみ図示）設けられている。駆動車
４０はその回転に伴い、ピン４０ａが被駆動車３５の多
溝３５ａに、ピン４０ｂが被駆動車３７の多溝３７ａに
夫々順次係合する。前記回転軸３４．３６の他端は第２
図に示すように夫々摺動弁１０，２０に夫々固着されて
いる。これらにより、主軸３１がクランク軸５の回転に
より回転駆動されると、前記各ピン４０ａ、４０ｂが前
記被駆動車３５．３７の多溝３５ａ、３７ａに夫々順次
係合されることによって回転軸３４．３６を間歇的に回
転させ、これに伴ない摺動弁１０．２０を夫々エンジン
の各行程に合わせて開閉制御する。

第２乃至第４図に示すように、シリンダヘッド３．４の
前記駆動軸３４が遊嵌する軸孔５７は前記弁体１３の側
壁１３ｃの外端面よりもわずかに小径をなし、その一端
には杯体１３の側壁１３ｃの外端面周縁に液密に摺接す
るリング状のサイドシール部材５０が内嵌されている。

このサイドシール部材５０は例えばテフロン化合物等の
耐熱、性合成樹脂部材で形成されている。軸孔５７の前
記一端内周面には環状凹溝６ｏが形成され、該凹溝６０
に嵌装されるスプリング６１により、サイドシール部材
５０の一端を弁体１３の外端面の周縁に液密に圧接する
。

弁体１３′の側壁１３′ｄの外側面に対向して前記軸孔
５７と同径の軸孔５８が穿設形成され、その一端に前記
弁体１３′の側壁１３′ｄの外端面周縁に液密に摺接す
るリング状のサイドシール部材５１が内嵌されている。

この軸孔５８の前記一端内周面には環状凹溝６２が形成
され、該凹溝６２内に嵌装されるスプリング６３により
サイドシール部材５１の一端を弁体１３′の外端面周縁
に液密に圧接する。

連結部材１７により所定の間隔で離隔対向して連結され
る弁体１３，１３’の対向側壁１３ｄ。

１３′ｃの対向する端面の間には環状溝５９が形成され
、該ｍ５９には両開口端内周縁が前記各対向端面の各周
縁に液密に摺接される環状のサイドシール部材５２が内
嵌され、該サイドシール部材５２と前記対向する側壁１
３ｄ、１３’　ｃの端面及び連結部材１７との間に環状
の密閉空間７０が形成される。このサイドシール部材５
２は外嵌されるスプリング６４．６５によって固定され
る。

これらサイド、シール部材５１．５２は前記サイドシー
ル部材５０と同一部材で形成されている。

摺動弁２０も摺動弁１０と同じように形成され、摺動弁
１０の場合と同じ要領で各軸孔５７’　、　５８’及び
密閉空間７０′　（第５図）が形成され、同様に各サイ
ドシール部材５０’　、５１’及び５２′がスプリング
６１’　、　６３’及び６４’　、６５’によって固定
される。

前記各軸孔５７，５８，５７’　、５８’はエンジン潤
滑油系に接続されるにれらの各軸孔５７゜５８．５７’
　、５８’　は冷却液の通路として使用される。　　ノ シリンダヘッド３には、第５図に示すように、各一端が
各空間７０．７０’の下部所定箇所に開口連通ずるオイ
ル吸入路７１．７２が略水平に穿設形成され、シリンダ
ヘッド４には、各一端が前記各空間７０．７０’の上部
所定箇所に開口連通するオイル排出路７３．７４が略垂
直に穿設形成されており、これら各オイル吸入路７１．
７２及び排出路７３，７４の各他端は夫々図示しないエ
ンジン潤滑油系統に接続される。各空間７０．７０’も
冷却液の通路として使用される。

従って、オイルは各軸孔５７，５８及び５７′。

５８′に供給されると共に、各吸入路７１．７２から各
密閉空間７０．７０’内に流入し、各排出路７３．７４
から流出する。これらのオイルは図示しないオイルポン
プで強制循環される。よって摺動弁１０の各弁体１３，
１３’の各側壁１３Ｃ９１３ｄ、１３’　ｃ、１３’　
ｄの各端面ば常時循環するオイルに浸されるため、燃焼
室６によって高温となる弁体１３，１３’は常に前記オ
イルにより冷却されて熱劣化等が起こりにくくなり、耐
久性が向上する。また、オイルにより弁体１３．１３’
の各摺動面及び駆動軸３４との軸受の回転が円滑に行わ
れる。弁体２３，２３’も弁体１３，１３’と同様に作
動する。

なお１本発明ではオイルを使用したが、これに限らず冷
却水を用いてもよい。

（発明の効果） 以上詳述した如く本発明によれば、内燃機関のシリンダ
ヘッドの燃焼室に連通ずる吸、排気通路に夫々各別に配
設され、これらの各通路を開閉する摺動面を有する摺動
弁と、該シリンダヘッドに配設され各一端が夫々各該摺
動弁の弁体の側壁に連結されて機関の回転に応じて各該
摺動弁を駆動させる動弁機構とを備えた内燃機関の摺動
弁のシール構造において、少なくとも各該摺動弁体の該
駆動軸と連結する各側壁周縁に夫々液密に摺接配設され
たサイドシール部材と、各該摺動弁体の各該側壁及び各
該駆動軸の少なくとも各該連結部近傍に夫々冷却液を導
く通路を備えたので、弁体の摺動がこの液体によって潤
滑に行なわれ、且つ該液体によって冷却されるために熱
劣化が防止でき。

耐久性の良好な内燃機関の摺動弁のシール構造を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシール構造を適用した内燃機関の
要部断面図、第２図は第１図に示す内燃機関の矢線ｎ−
ｎ方向端面図、第３図は第２図の要部拡大図、第４図は
第３図のＩＶ−ＩＶ矢視図、第５図は密閉空間とオイル
通路の構成図である。 ７．７′・・・排気通路、８，８′・・・吸気通路、１
０゜２０・・・摺動弁、１３．１３’　、２３，２３’
・・・弁体、１３ｃ、１３’　ｃ、１３ｄ、１３’　ｄ
−弁体の側壁、３０・・・動弁機構、３４．３６・・・
駆動軸、５０〜５２・・・サイドシール部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関のシリンダヘッドの燃焼室に連通する吸、
   排気通路に夫々各別に配設され、これらの各通路を開閉
   する摺動面を有する摺動弁と、該シリンダヘッドに配設
   され各一端が夫々各該摺動弁の弁体の側壁に連結されて
   機関の回転に応じて各該摺動弁を駆動させる動弁機構と
   を備えた内燃機関の摺動弁のシール構造において、少な
   くとも各該摺動弁体の該駆動軸と連結する各側壁周縁に
   夫々液密に摺接配設されたサイドシール部材と、各該摺
   動弁体の各該側壁及び各該駆動軸の少なくとも各該連結
   部近傍に夫々冷却液を導く通路を備えたことを特徴とす
   る内燃機関の摺動弁のシール構造。