KR20040089126A - 로타리 밸브 엔진을 위한 밸브 씰 - Google Patents

Abstract

내연기관에서 사용하기 위한 로타리 밸브 조립체를 위한 세라믹 복합 밸브 씰은 로타리 흡입밸브와 구형 주위 표면을 가지는 로타리 배출밸브를 가진다. 밸브 씰은 흡입 또는 배기 포트를 둘러싸는 이체형 구조이며 로타리 밸브의 주위표면에 접촉하도록 설계된 상부표면을 가진다. 이체형 구조는 채널을 한정하고 이에따라 압축된 가스는 씰과 밸브 사이의 씰링접촉을 강화하도록 씰위에 부가적인 압력을 가한다.

Description

로타리 밸브 엔진을 위한 밸브 씰{IMPROVED VALVE SEAL FOR ROTARY VALVE ENGINE}

본 출원인은 참조로 여기에 포함된 피스톤 및 실린터 형태의 내연기관을 위한 구형 로타리 밸브 조립체의 설계인 미국 특허번호 제 4,989,558; 4,989,576; 4,944,261; 4,976,232; 5,361,739; 4,953,527 및 5,109,814호를 가지고 있다. 상기 특허들은 분당 엔진회전의 1/2 또는 1/4속도로 작동하는 단일 또는 이중 포트를 가지는 단일 또는 이중 샤프트상에 장착된 로타리 흡입 밸브와 로타리 배출 밸브를 가지는 구형 로타리 조립체에 관한 것이다.

상기 '232 특허는 씰이 로타리 흡입 밸브와 로타리 배출 밸브와 접촉하는 구형 로타리 밸브 조립체에 위치되는 씰링 수단을 서술하고 있다. 상기 종래의 씰은 세라믹 복합물이 내재된 상부 표면에서 환상의 그루브를 가지는 금속으로 제조된 접촉 링로 구성되며 세라믹 구성의 표면은 밸브의 구형 표면과 접촉한다. 본 출원인의 발명과 그 배경의 장점은 종래특허를 바탕으로 이루어진다.

상기 본 출원은 연료/공기 혼합물의 도입과 소비되는 가스의 배출 동안 개선된 가스의 밀봉을 위해 제공되는 로타리 흡입 밸브 및 로타리 배출 밸브로 사용하기 위한 개선된 씰에 관한 것이다. 상기 개선된 씰의 설계는 압축 행정 동안 로타리 흡입 밸브와 로타리 배출밸브와 함께 가스의 밀봉을 제공하도록 실린더내의 연료/공기 혼합물의 압축 및 팽창을 이용함으로써 개선된 씰을 제공하는 것이다.

상기 개선된 씰은 엔진의 동력 및 배기 행정동안 씰링연결을 달성하고 밸브의 구형 표면과의 금속대 금속 접촉을 막기 위해 밸브와 함께 협동하는 세라믹 복합물로 공식화된다.

본 발명은 실린더에 연료/공기 혼합물의 도입 및 배기 가스의 배출을 위한 구형 로타리 밸브 조립체를 가지고 특히 상기와 같은 로타리 밸브 조립체를 위한 밸브 씰에 향하여 유도되는 피스톤-실린더 타입의 내연 기관에 관한 것이다.

도 1은 실린더와 피스톤과 밸브 씰과 구형 로타리 흡입 밸브의 관계를 도시하는 구형 로타리 밸브 조립체의 헤드의 단면도이다.

도 2는 밸브 씰의 평면도이다.

도 3은 밸브 씰의 측단면도이다.

도 4는 분리된 헤드내에 장착된 밸브 씰의 측단면도이다.

도 5는 밸브 씰의 전개도이다.

도 6은 실린더와 피스톤과 밸브와 구형 로타리 배출 밸브의 관계를 도시하는 구형 로타리 밸브 조립체의 헤드의 단면도이다.

본 발명의 목적은 세라믹 복합물에서 전체적으로 오로지 제조되는 내연 기관을 위한 로타리 밸브 기계 장치를 위해 개선되고 새롭고 유일한 씰을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 엔진의 능률을 증가시키는 내연 기관의 구형 로타리 밸브 조립체를 위한 개선되고 새롭고 유일한 씰을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내연 기관에서 마찰을 감소시키는 구형 로타리 밸브 조립체를 위한 개선되고 새롭고 유일한 씰을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 어떤 외부의 윤활도 필요로 하지 않고, 더 쉽게 만들어지는 구형 로타리 밸브 조립체를 위한 개선되고 새롭고 유일한 씰을 제공하기 위한 것이다.

로타리 흡입 밸브와 로타리 배출밸브를 가지는 내연기관에서 사용되는 로타리 밸브조립체를 위한 밸브씰, 상기 씰은 실린더의 흡입 또는 배출 포트주위에 배치된 수용링을 가지고 상기 수용링은 수용링과 접촉링사이의 베벨 스프링에 의해 편향되어 장착되고, 상기 접촉링은 이들에 고정되는 복수의 블라스트 링을 가지고, 상기 수용링과 접촉링은 상기 블라스트링상에서 작용하는 압축된 가스를 위한 채널을 한정하고, 상기 접촉링은 엔진이 작동하는 동안 씰을 유지하기위한 흡입밸브 또는 배출밸브의 주위 표면과 접촉하는 만곡된 상부 표면을 가지며 상기 접촉링은 세라믹 복합물로 제조된다.

특히 다음 도련을 고려할 때 본 발명의 상기 및 다른 목적은 더욱 명백해진다.

도 1을 참조하면, 분리된 헤드 조립체의 상반부(12) 및 하반부(14)내에 둘러싸인 로타리 흡입 밸브(10)의 관계를 상술하는 구형 로타리 밸브 조립체의 단면을 도시하고 있다. 분리된 헤드 조립체는 피스톤(18)이 왕복 운동하는 실린더(16)을 가지는 엔진 블록에 고정 된다.

상반부(12)와 하반부(14)를 포함하는 분리된 헤드 조립체는 로타리 흡입 밸브(10)가 위치설정되는 드럼 적용 공동(20)을 한정한다. 로타리 흡입 밸브(10)은 로타리 흡입 밸브(10) 상의 중심위치의 구멍(24)을 통과하는 샤프트(22)상에 위치한다. 상술한 종래기술에서와 같이, 로터리 흡입 밸브(10)에는 인입 포트(32)에서 실린더(16)로 연속적으로 들어오는 로타리 밸브(10)의 주위(21)에 위치하는 구멍(30)에 의해 연료/공기 인입포트(26)와 실린더(16) 사이의 교통이 제공된다.

샤프트(22) 상에 드럼에 적용되는 구멍(20)내에서 순환하는 로타리 흡입 밸브(10)는 실린더(16)에 인입 포트(32)주위의 환상의 그루브(38)내에 환상으로 위치하는 밸브 씰(36)과 접촉한다. 로타리 흡입 밸브(10)은 드럼 적용 공동(20)의 벽과 접촉하지 않는다. 밸브 씰(36)은 흡입 행정 및 다른 행정동안 연료/공기 혼합물이 로타리 흡입 밸브(10)로부터 실린더(16)로 통과하는 것을 보증하기 위해 씰을 제공하도록 기능하고. 드럼 적용 공동(20)으로 이동하지 않고 실린더(16)내에 연료/공기 혼합물의 점화가 발생하는 것을 보증하기위해 압축 행정동안 로터리 흡입 밸브(10)와 의 씰을 제공한다. 또한, 씰(36)은 배기 행정 동안 배기 가스가 로타리 배출 밸브를 통하여 나오는 것을 보증하기 위해 로타리 흡입 밸브(10)을 씰에 제공한다.

여기에 포함된 밸브 씰(36)에 대한 서술은 도 1에 도시된바와 같이 로타리흡입 밸브에 대해 이루어진다. 밸브 씰(36)은 동일한 설계이고, 동일한 목적으로 기능하며 도 6에 도시되고 여기에 포함된 출원에서 서술한 바오 같이 구형 로타리 밸브 조립체의 로타리 배출 밸브와의 관련되어 기능한다.

밸브 씰(36)은 도 5에 도시된 바와 같이 두 주요 수단을 포함한다. 하부 수용 링(40)이 인입 포트(32)주위에 원주에 위치하는 분리된 헤드의 하반부(14)내의 환상의 그루브(38) 내에 수용되도록 형성된다. 하부 수용 링(40)은 인입포트(32)와 일치하는 구멍(46)을 한정하는 내부 원주 벽(44)과 외부원주벽(42)을 가진다. 내부 원주 벽(44)과 외부 원주 벽(42)은 평면 원주 베이스(48)에의해 고정되고 이에따라 환상의 수용 그루브(50)를 한정한다. 환상의 수용 그루브(50)는 상부 밸브 씰 링(52)의 수용을 위한 것이다.

상부 밸브 씰 링(52)은 하부 수용 수단(40)내의 구멍(46)과 정렬되는 중심 배치 구멍(54)을 가진다. 상부 밸브 씰 수단(52)의 외부 벽(53)은 하기에 한정되는 바에 따라 블라스트 링(62)의 수용을 위해 환상의 그루브(60)를 한정하기 위하여 상부표면(56)으로부터 하부표면(58)으로 내부로 층이진다. 상부 밸브 씰 수단(52)은 하부 밸브 씰 수용 수단(40)내의 환상의 그루브(50)내에서 끼워지도록 설계된다. 상부 밸브 씰(52)은 세라믹 복합물로 만들어진다.

도2 및 3을 참조하면 세라믹 복합물로 만들어진 상부 밸브 씰 링(52)의 각각의 평면도와 측단면도이다.

세라믹 복합 링(52)은 로타리 흡입 밸브(10)의 주위의 표면에 접촉한다. 상부 표면(56)의 만곡은 로타리 흡입 밸브(10)의 주위의 표면(21)과 깊히 접촉되는흡입 로타리 밸브(10)의 주위의 만곡에 순응하도록 하기 위한 것이다.

세라믹 복합 링(52)과 로타리 흡입 밸브(10)의 주위의 표면 사이의 접촉은 상부 밸브 씰 링(52) 아래에 환상의 수용 그루브(50)내에 위치되는 환상의 베벨 스프링(70)에 의해 유지된다. 상부 밸브 씰 링(52) 상부에 유지되는 압력은 1에서 4 사이의 온스 범위에 있다. 이와같이, 상기 압력은 환상의 수용 그루브(50)에 위치하는 단일 베벨 스프링 또는 복수의 환상의 베벨 스프링중의 하나에 의해 달성될 수 있다.

도 5에 잘 도시된바와 같은, 밸브 씰의 전개도와 도 4, 밸브 씰의 측단면, 상부 밸브 씰 링(52)은 환상의 그루브(60)주위에 위치설정되고 블라스트 링(62)은 피스톤과 연결된 피스톤링과 유사하게 기능한다.

블라스트 링(62)은 압축 및 동력 행정 동안 로타리 흡입 밸브(10)와 로타리 배기 밸브의 밸브 씰(36)과 주위 표면사이의 부가적인 씰링 접촉을 제공하도록 기능한다. 실린더와 환상의 그루브(50)내의 증가된 가스압력은 가스가 빠져나가는 것을 막고 상부 밸브 씰 링(52)상의 상승력을 제공하는 외부 주위 벽(42)과 씰을 형성하는 블라스트 링(62)하부의 압력을 증가시키고 따라서, 로타리 흡입 밸브(10)의 주위 표면과 탄소 삽입 링(64)사이의 더 나은 접촉 씰을 제공한다. 동일한 상호 작용이 로타리 배출 밸브와 관련된 밸브 씰(36)과 함께 발생한다.(도 6). 흡입 및 배기 행정 동안, 탄소 삽입 링(64)은 환상의 그루브(50)내에 위치하는 경사 스프링에 의해 로타리 배출 밸브와 접촉하여 유지된다.

상기 상부 압력은 연소 또는 동력 행정동안 상부 밸브 씰링(52)과 하부 수용링(40)사이의 통로(63)에 의해 실린더와 인입 포트(32)내의 가스의 압축에의해 상부 밸브 씰링(52)으로 전달되어, 가스가 상부 밸브 씰(52)아래의 환상의 수용 그루브(50)로 팽창될 수 있으나 하부 수용링(40)의 외부 주위 벽(42)과 접촉하는 블라스트 링(60)에 의해 빠져나가는 것을 막는다. 이것은 상부 링(52, 66)과 밸브의 주위표면사이의 접촉이 있는 경우 베벨 스프링(70)을 따라 부가적인 압력을 제공한다. 상기와 동일한 기능은 도 6에 도시된 바와 같은 연소 밸브와 마찬가지로 도 1에 도시된 바와 같은 흡입 밸브에 연결되는 밸브 씰(36)에 대해 발생한다.

밸브 씰(36)의 형상은 흡입 로타리 밸브 또는 배출 로타리 밸브를 가지는 깊은 씰을 제공하고 실제로 흡입 로타리 밸브와만 첩촉하거나 배출 로터리 밸브는 공동이 적용되는 드럼내의 회전로와 교통한다. 이것은 엔진내의 기계부분의 수를 명확히 줄이고 엔진의 작동시 발생하는 마찰을 줄인다. 밸브 씰(36)의 설계는 밸브 씰에 대해 균일한 마모를 제공하는 하부 수용 링(40)내에서 회전하는 상부 밸브 씰링(52)을 위한 것이다.

본 발명이 예시적인 실시예와 관련하여 기술되는 동안, 많은 수정이 당업자에게 명백하며 적용과 변형을 모두 포함하는 것을 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위와 이의 균등물에 대해서만 제한된다.

Claims (5)

1. 피스톤 및 실린더형태의 내연기관에서 사용하기 위한 로타리 밸브 조립체를 위한 세라믹 밸브 씰에 있어서,

   상기 로타리 밸브 조립체가 이체형 실리더 헤드내에 위치하고, 상기 시린더 헤드는 복수의 로타리 흡입 밸브와 로타리 배출밸브의 수용을 위한 복수의 드럼 적용 공동을 한정하고,

   상기 로타리 흡입 밸브와 상기 로타리 배출밸브는 두 평행한 구평면으로 한정되는 구형 섹션을 가지고, 상기 평면은 상기 구의 중심에 대칭으로 배치되며 구형 주위 및 평면 단부 벽을 한정하고, 상기 로타리 흡입 밸브와 상기 로타리 배출밸브는 인입 포트와 배출포트에 각각 접촉하는 가스 밀집 씰링내의 드럼 적용 공동내의 샤프트 수단에 장착되고, 상기 로타리 흡입 밸브와 로타리 배출밸브는 각각 엔진으로부터 배기가스의 배출과 엔진에 연료/공기 혼합물의 도입 및 차단을 위한 통로를 가지고, 흡입 포트와 배출포트를 가지는 상기 로타리 흡입 밸브와 로타리 배출 밸브의 가스 밀집 씰링접촉이 밸브 씰에 의해 각각 달성되고:

   내부에 한정된 단면 영역내의 원형의 수용링;

   상기 수용링은 상기 인입 포트 또는 상기 배출 포트에 대해 시린더 헤드내에 고정되고, 상기 수용링은 상기 인입포트 또는 상기 배출포트와 일치하는 구멍을 가지고,

   상기 수용링의 환상의 수용 그루브 내에 탈착가능하게 고정가능한 세라믹 복합 접촉링;

   상기 접촉 링은 상기 흡입 밸브 또는 상기 배출 밸브의 구형 주위에 적용되는 만곡된 상부표면을 가지고, 상기 접촉링은 상기 수용링과 상기 인입 포트 또는 배출 포트의 구멍과 일치하는 구멍을 가지고,

   상기 접촉 링하래에 위치하고 상기 접촉링상에 상부 압력을 가하는 상기 수용링의 환상의 수용 그루브내에 위치하는 스프링 편향수단;

   상기 환상의 수용그루브의 외부벽과 접촉하는 접촉링 주위에 위치하는 씰링수단;

   상기 접촉링에 고정되는 씰링수단과 상기 인입포트 또는 배출 포트사이의 교통통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 로타리 밸브 조립체를 위한 세라믹 밸브 씰.
2. 제 1항에 있어서, 상기 접촉 링상의 씰링수단이 상기 접촉 링주위에 탈착가능하게 위치하는 하나 또는 그 이상의 블라스트 링을 포함하고, 상기 블라스트 링은 상기 수용 링의 환상의 수용 그루브의 외부벽과 깊게 접촉되는 것을 특징으로 하는 로타리 밸브 조립체를 위한 세라믹 밸브 씰.
3. 제 1항에 있어서, 상기 접촉 링아래의 환상의 수용 그루브내에 위치하는 상기 스프링수단이 상기 로타리 흡입 밸브 또는 상기 로타리 배출밸브의 주위표면과 상기 접촉 링의 만곡된 표면을 연결하는 상기 접촉 링상의 상부 압력을 제공하는하나 또는 그 이상의 베벨 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 로타리 밸브 조립체를 위한 세라믹 밸브 씰.
4. 제 1항에 있어서, 상기 스프링수단이 상기 접촉링상에 상부로 1-4온스 범위의 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 로타리 밸브 조립체를 위한 세라믹 밸브 씰.
5. 제 1항에 있어서, 상기 수용링내에 탈착가능하게 고정된 접촉링이 상기 수용링내에서 회전가능한 것을 특징으로 하는 로타리 밸브 조립체를 위한 세라믹 밸브 씰.