WO1990011432A1

WO1990011432A1 - Moteur a combustion interne avec soupape a manchon rotative

Info

Publication number: WO1990011432A1
Application number: PCT/JP1989/001211
Authority: WO
Inventors: Akira Hagiwara
Original assignee: Oshima Construction Co., Ltd.
Priority date: 1989-03-24
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1990-10-04
Also published as: DE68914852T2; US5191863A; EP0464201B1; EP0464201A4; KR0144452B1; DE68914852D1; KR920701617A; EP0464201A1

Description

明細書

回転式スリーブバルブ内燃機関

技術分野

この発明は、内燃機関に関する。更に詳しくは、燃料の吸気、排ガスのために、外周面に開口部が形成されたスリーブバルブを有する回転式スリーブバルブ機構を有した内燃機関に関する。

背景技術

ピストンが往復動するタイプの内燃機関は、燃料と空気との混合ガスを吸気弁からシリンダ室に吸入させ、これを圧縮し、爆発燃焼後、この爆発燃焼後の排気ガスは、ピストンをシリンダー内で移動させて排気弁から排出される。

一方、混合ガスの給排気のための弁機構は、きのこ弁機構、スリーブ弁機構、回転弁機構の 3つに大別される。きのこ弁機構は、内燃機関に広く用いられており、通常弁装置とこの駆動装置とで構成されている。弁装置には、弁の開閉を制御するカムと、カムの運動を伝達する伝達機構と、弁の開閉運動に変換するための開閉機構とを有している。この駆動装置は、クランク軸の回転と同期して力ム軸を駆動する機構である。

現在用いられているきのこ弁機構は、襪関の性能特性、燃焼室形状、メインテナンスの容易性、製造価格などにより商業的には数種類の機構が採用されている。主に汎用機関に用いられている側弁式と、自動車用機関などに用いられている頭上弁式とに大別される。また、駆動装置には、歯車駆動、チェーン駆動、歯付ベルト駆動の各方式が使用されている。スリーブ弁機構は、シリンダ内面にスリーブをはめ、このスリーブを上下運動または回転駆動させて吸 - 排気口を開閉するものである。

回転弁は、吸排気通路または燃焼室の一部に回転子を設け、この回転子を回転させて吸 ■ 排気口と連通させる機構である。スリーブ弁の中の回転スリーブ弁は、スリーブを回転させて吸 . 排気口を開閉するものであり、例えば、日本国登録実用新案公報第 3 6 8 2 3 7号（ J P ， Z 2 , 3 6 8 2 3 ) 、日本国実公昭 2 5 — 5 7 0 4号公報（ J P ， Y 1 , 2 5 — 5 7 0 4 ) などに記載されている。これらスリーブバルブを用いた内燃襪鬨は、弁孔面積を大きくとれるので吸排気のための通気効率が良い、弁機構が比較的簡単である、騒音が少ないなどの特長を有している。

しかし、スリーブとシリンダブロック間の気密性の保持の困難性、回転接触面の潤滑の困難性、摩擦損失などの点から特殊用途以外は現在は実用化されていない。前記したスリーブバルブタイプの内燃機関は、過去の技術であり開発当時のシール技術レベルでは、ガス漏れ防止、潤滑技術が不完全で圧縮比をあまり上げられないという問題があった。

発明の開示

この発明は、以上のような技術背景のもとに発明されたものであり次の目的を達成する。

この発明の目的は、吸気弁や排気弁のない新規な回転式スリーブバルブ内燃機関を提供することにある。

この発明の他の目的は、吸 · 排気効率を向上させた構造を有する回転式スリーブバルブ内燃機関を提供することにある。

この発明の更に他の目的は、回転式スリーブバルブのシール効果を向上させた回転式スリーブバルブ内燃機関を提供することにある。

この発明の更に他の目的は、排ガスの排気効率を向上されるためにピストンの構造を改善した回転式スリーブバルブ内燃機関を提供することにある。

この発明の更に他の目的は、吸 · 排気効率を向上させたシリンダへッド構造を有する回転式スリーブバルブ内燃機関を提供することにある。

この発明の更に他の目的は、小さい容量のシリンダで圧縮比を上げることができる対向ピストン型の回転式スリーブバルブ内燃機関を提供することにある。この発明の更に他の目的は、回転式スリーブバルブ内燃機関において、スリーブバルブのシール効果を向上させた対向ピストン型の回転式スリーブバルブ内燃機関を提供することにある。

この発明の有利な効果は、吸 ' 排気のための弁機構がきわめて簡素であり、そのため弁機構から発する騒音も比較的低い。

前記目的を達成するために、この発明は次の特徴を有する。

この発明の第 1 の主な手段は、

a . エンジンブロック 1 と、

b - 前記エンジンブロック 1 に設けられ混合ガスを吸入するための吸入孔 1 0 と、

c . 前記エンジンブロック 1 に設けられ混合ガスを排出するための排気孔 1 5 と、

d · 前記エンジンブロック 1 内で回転自在に支持されて一端が密閉され他端が解放されかつ内部に円筒空間を有する円筒状のロータリシリンダバルブ 3 と、

e . 前記ロータリシリンダバルブ 3 の外周壁面に設けられ前記吸入孔 1 0 または排気孔 1 5 と吸 ■ 排気時に連通するための開口部 5 と、

f ■ 前記ロータリシリンダバルブ 3 の一端に設けられた歯車 4 と、

g · 前記ロータリシリンダバルブ 3 内の前記円筒空間に摺動自在に挿入されたピストン P と、

h . 前記ピストン P に連接棒 3 0 を介して連結されたクランク軸 2 0 と、

i . 前記クランク軸 2 0 に設けられ前記歯車 4 とかみ合うクランクギア 2 6 と、

J - からなる回転式スリーブバルブ内燃機関である。

前記ロータリシリンダバルブ 3 の一端にはガスシールするために前記ロータリシリンダバルブ 3 と一体に形成されたシリンダへッド

4 7 とを有する構成でも良い。また、前 ϋロータリシリンダバルブ 3 の一端にガスシールのために挿入され、かつ前記エンジンブロック 1 に固定されたシリンダへッド 4 7 a とを有する構成でも良い。

前記吸入孔 1 0 と前記排気孔 1 5 とからガスをシールするために前記開口部 5 の周囲に配置された前記エンジンブロック 1 の内周壁面 7 に接触する環状のシールリング 4 0 を設けると更に良い。

この発明の第 2 の主な手段は、

第 1 の手段において、前記ピストン P と前記クランク軸 2 0 を連結する連接棒 3 0 との間にスプリング 3 4 を介在させて、前記ビストン Pの排気サイクル中に前記ロータリシリンダバルブ 3 内に残留した排気ガスを前記スァリング 3 4 のスプリング圧で排出するためのスプリング排気手段を設けると排気効率が良い。

前記ピストン P を構成するピストン本体 3 3 が前記スプリング 3 4 に抗して一定間隔以上に移動できないストッパー 3 5 ， 3 6 を前記スプリング排気手段に設けると更に良い。

第 1 の手段において、前記エンジンブロック 1 に前記ロータリシリンダバルブ 3 の軸線方向の移動のみ許容できるようにスプリング 6 6 を介して固定され、かつ前記ロータリシリンダバルブ 3 に挿入された上部ピストン 5 0 とを有する構成にすると排気効率が良い。

前記ロータリシリンダバルブ 3 と前記エンジンブロック 1 との間に前記ロータリシリンダバルブ 3 の軸線方向の移動と回転とを許容できるようにスプリング 8 7 と、ベヤリング 8 6 とが設けられた上部ピストン 5 0 とを有する構成でも排気効率が良い。

前記上部ピストン Pが前記スプリング 6 6 に抗して一定間隔以上に移動できないようにストッパ面 6 7 を設けると更に効果的である。

前記吸入孔 1 0 と前記排気孔 1 5 とからガスをシールするために前記開口部 5 の周囲に配置された前記エンジンブロック 1 の内周壁面 7 に接触する環状のシールリング 4 0 と有すると更に効果的である。この発明の第 3 の主な手段は、

a . エンジンブロック 1 と、

b . 前記エンジンブロック 1 に設けられ混合ガスを吸入するための吸入孔 1 0 と、

c . 前記エンジンブロック 1 に設けられ排気ガスを排出するための排気孔 1 5 と、

d . 前記エンジンブロック 1 内で回転自在に支持され両端が解放されかつ内部に円筒空間を有するロータリシリンダバルブ 3 と、 e . 前記ロータリシリンダバルブ 3 の外周壁面に設けられ前記吸入孔 1 0 または排気孔 1 5 と吸 · 排気持に連通するための開口部 5 と、

f . ロータリシリンダバルブ 3 の両端に設けられた歯車 4 , 4 と、

g . 前記ロータリシリンダバルブ 3 内には前記開口部 5 を挾んで対向して前記円筒空間に摺動自在に挿入された前記二つのピストン P i ， P ₂ と、

h . 前記二つのピストン P i , P 2 に前記二つの連接棒 3 0 , 3 0 に連結された前記二つのクランク軸 2 0 , 2 0 と、

i . 前記二つのクランク軸 2 0 , 2 0 に設けられ前記歯車 4 ， 4 とかみ合うクランクギア 2 6 ， 2 6 と、

j . とからなる対向ピストン型の回転式スリーブバルブ内燃機鬨である。

第 3 の手段において、前記吸入孔 1 5 と前記排気孔 1 5 とからガスをシールするために前記開口部 5 の周囲に前記エンジンブロック 1 の内周壁面 7 に接触する環状のシールリング 4 0 を配置すると効果的である。

図面の簡単な説明

第 1 図は回転式スリーブバルブ内燃機関の排気装置の第 1 の実施例を示す断面図、第 2 図（ a ) 、（ b ) 、（ c ) 、（ d ) は開口部のガスシール機構の配置を示す図、第 3 図はロータリシリンダバルブのオイル取入口の第 1 図の ΠΙ— EI断面図、第 4 図は排気孔、吸入孔の形状を示す展開図、第第 5 図は点火プラグをロータリシリンダバルブの側面に設けた他の実施例を示す断面図、第 6 図（ a 〉、

( b ) はロータリシリンダバルブの他の実施例を示す図、第 7 図は回転式スリーブバルブ内燃機関の第 4 の実施例を示す断面図、第 8 図はピストンにスプリングを組み込んで排気効率を改善した回転式スリーブバルブ内燃機関を示す第 5 実施例の断面図、第 9 図（ a

) , ( b ) は第 5実施例のピストンの作動を示す靳面図、第 1 0 図は第 6実施例を示す断面図、第 1 1 図は第 7実施例を示す断面図、第 1 2 図は第 8実施例を示す断面図、第 1 3 図（ a ) は第 9実施例を示す断面図、第 1 3 図（ b ) は第 1 3 図（ a ) の b部拡大図である。

発明を実施するための最良の形態

第 1 実施例

以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。第 1 図に示すものは、回転式スリーブバルブ内燃機関の第 1 実施例である。エンジンブロック 1 は、内部が空洞の円筒状のケースであり、通常のエンジン材料である銕物材料で作られている。エンジンブロック 1 の下端には、クランクケース 2が設けてある。クランクケース 2 は、クランク軸 2 0 を内蔵するものである。エンジンブロック 1 の内部には、円筒状のロータリシリンダバルブ 3 が回転自在に支持されて揷入されている。

ロータリシリンダバルブ 3 の一端には、ベベルギア 4 がー体に連結されている。ベベルギア 4 は、ロータリシリンダバルブ 3 と別体で作り歯切り加工後、組立てて作る方法でも良い。ロータリシリンダバルブ 3 の中央部には、内孔からみれば長だ円形状で出口は円形である開口部 5 が設けてある（第 2 図参照）。ロータリシリンダバルブ 3 の外周には、複数の羽根 6 が半径方向に一体に設けてある。羽根 6 は、冷却水を循環させるための一種のポンプの羽根に相当し、ロータリシリンダバルブ 3 の回転軸線に対してリード角を有しいる。 ^ し、羽根 6 は、原理的には必ずしも必要ではなく冷却効率を向上させるときのみ設ける。

エンジンブロック 1 には、吸入孔 1 0 、排気孔 1 5 が設けてある。吸入孔 1 0 、排気孔 1 5 の開口位置（第 4 図参照）は、ェンジンの吸入、圧縮、膨張、排気のサイクルに合致するように、開口部 5 の回転と同期するように設られている。ロータリシリンダバルブ 3 とエンジンブロック 1 との間は、空洞になっていて、この空洞はロータリシリンダバルブ 3 を冷却するため冷却水を収訥するための冷却室 8 が形成されている。この冷却室 8 には、冷却液体を入れてロータリシリンダバルブ 3 の外周を冷却する。

更に、ロータリシリンダバルブ 3 の両端は、ベアリング 9 で回転自在に支持されている。ベアリング 9 は、耐熱、耐腐食性のある材質を選び、スラスト方向の荷重に耐えうるベアリングを用いる。クランク軸 2 0 には、中央にピン 2 1 を挾んで両端に腕部 2 2 、 2 2 と、この腕部 2 2 には、更にピン 2 1 から偏心した位置にジャーナル部 2 3 を有している。ジャーナル部 2 3 は、クランクケース 2 内にべァリング 2 4 によって支持されている。

クランク軸 2 0 の一端には、クランクギア 2 6がー体または別体に設けてある。クランクギア 2 6 は、ベベルギアでありロータリシリンダバルブ 3 の一端のベベルギア 4 にかみ合っているのでロータリシリンダバルブ 3 を駆動する。クランクギア 2 6 と、ベベルギア 4 の歯数比は、 1 ： 2 である。クランクギア 2 6 が 2 回転に対し、ベベルギア 4 が 1 回転である。

クランク軸 2 0 のピン 2 1 には、連接棒 3 0 の一端が回転自在に設けてある。連接棒 3 0 の他端は、ピストンピン（図示せず）が揷入されており、ピストン本体 3 3 に挿入されて設けられている。ピストン本体 3 3 の外周の溝には、 2本の圧力リング 3 7 、 3 7 、ォィルリング 3 8 がそれぞれはめ込んである。

第 2 図（ a 〉、（ b 〉、（ c 〉、（ d ) に示す図は、ロータリシリンダバルブ 3 の開口部 5 のシールリング 4 0 の構造、形状を示す。第 2 図（ a ) は、ロータリシリンダバルブ 3 の開口部 5 を軸線に垂直な方向に切断した断面図である。第 2 図（ b 〉は、第 2 図 ( a ) の矢印 b の方向、すなわち内孔から見た図である。第 2 図 ( c ) は、第 2 図（ a ) の矢印 c 、すなわち外側から見た図である。第 2 図（ d ) は、第 2図（ c 〉の d — d断面図である。

開口部 5 は、図で理解されるようにロータリシリンダバルブ 3 の内孔部は長だ円形状をしていて、出口は円形の形をしている。内孔部を円形にすると、ピストン P の移動方向の開口部 5 が大きくなり、結果として圧縮比が低下する。すなわち、ピストン P の圧カリング 3 7 は、開口部 5 を越えて圧縮すると、ガス漏れが生じるためである。

ロータリシリンダバルブ 3 の外周面 1 9 でかつ開口部 5 の円周位置には、シールリング 4 0 が配置されている。シールリング 4 0 は、円環状の形であり、かつロータリシリンダバルブ 3 の外周面 1 9 に沿うように円筒曲面を有している。外周面 1 9 の開口部 5 の円周には、リング瀵 4 1 が形成してある。リング溝 4 1 には、シールリング 4 0が挿入されている。リング溝 4 1 は、オイル供給路 4 2 と連通されている。

一方、リング瀵 4 1 は、オイル排出路 4 3 と連通している。オイル供耠路 4 2 、オイル排出路 4 3 は、ロータリシリンダバルブ 3 の軸線方向に穴が設けてあり、クランクケース 2 内に通じている。クランクケース 2 内には、エンジンオイルが満たされており、クランク軸 2 0 により常にエンジンオイルがかく伴されている。

エンジンオイルは、ロータリシリンダバルブ 3 が回転することによりオイル取入口 4 4 (第 3 図参照）からオイルが供袷され、リング溝 4 1 を満たした余剰のオイルは、オイル排出路 4 3 を通してクランクケース 2 に戻される。なお、オイル取入口 4 4 は、オイルを取り入れやすくするためロータリシリンダバルブ 3 の内孔の接線方向を向いている（第 3 図参照）。

—方、シールリング 4 0 は、断面がぼぼ矩形をしたものであり、 - - 外周の所定間隔ごとにオイル貫通孔 4 5 を有している。オイル貫通孔 4 5 は、リング溝 4 1 の底面からオイルをシールリング 4 0 の外表面に浸み出すようにしたものである。表面に浸み出てオイルは、シールリング 4 0 の表面に設けたオイル溝を満たす。シールリング 4 0 の底面には、同様にオイル耩が設けてあり、オイル貫通孔 4 5 間をオイルが流れるように構成されている。

また、リング溝 4 1 の底面とシールリング 4 0 の底面との間には、波状に変形した板パネ 4 6 が揷入してあり、常にシールリング 4 0 を外側にバネ力で押し出している。シールリング 4 0 は、ェンジンブロック 1 の内周壁面 7 に押されて気密を保持する。更に、シールリング 4 0 には、ロータリシリンダバルブ 3 の回転に伴って遠心力でエンジンブロック 1 の内周壁面 7 に加圧されるのでより気密性が保持される。この意味においては、シールリング 4 0 は前記実施例より更に重量を重くすると効果的である。ロータリシリンダバルブ 3 の高速回転時は当然ながら、低速回転時でも気密を保持でさる。

エンジンブロック 1 の上部にはロータリシリンダバルブ 3 と一体となっているシリンダへッド 4 7 が設けられている。シリンダへッド 4 7 の中央部には、プラグネジ穴 4 8が形成してある。シリンダヘッド 4 7 の中心部には、点火プラグ 4 9 を収納するためのアラダ収納穴 5 0 がー体に形成してある。

ァラグネジ穴 4 8 には、点火プラグ 4 9 が取り付けてある。第 4 図に示すものは、シリンダブロック 1 に設けた吸入孔 1 0 、排気孔 1 5 の形状を示す展開図である。排気孔 1 5 、吸入孔 1 0 の大きさ ( 図示上〉は、開口部 5 の直径とほぼ同一の大きさである。排気孔 1 5 、吸入孔 1 0 の円周方向の両側には、吸入孔 1 0 と直径が同じ半円形の半円突部 1 1 が突き出た形状を有している。

半円突部 1 1 と半円突部 1 1 との間は、橋部 1 2 で連結されている。この橋部 1 2 は、ロータリシリンダバルブ 3 の回転時にシールリング 4 0 の脱落の防止と安定のために設けたものである。しかし、橋部 1 2 は、必ずしも設けなくても良く、設けないほうが吸，排気効率が良い。排気孔 1 5 は同様の形状をしており、説明は省略する。以上の精造を有しているエンジンは、次のように作動する。スタータ（図示せず）でクランク軸 2 0 を回転駆動させる。ピストン Pが下死点に向けて移動すると、開口部 5 と吸入孔 1 0 との位置が一致し、この開口部 5 から混合ガスを吸気する。混合ガス Aは、公知の気化器（図示せず）から供給される。この吸気サイクルの吸気量は、開口部 5 と吸入孔 1 0 との重なりの中間で最大量となり、重なりが終わりに近づくにつれて減少し、重なりが終わったときに吸気も終わる（第 4 図）。

このとき、クランク軸 2 0 のクランクギア 2 6 は、ロータリシリンダバルブ 3 を駆動しているので、開口部 5 と吸入孔 1 0 がー致するようにタイミングが調節されている。ピストン P は再び上死点に向かう、すなわち混合ガス Aを圧縮する。ピストン Pが上死点到達直前に、開口部 5 が点火プラグ 4 9 の位置に位置され、圧縮した混合ガスに点火され、ピストン P が上死点に到達後燃焼 ■ 膨張される。

ピストン Pは、燃焼ガスに押されて移動され、連接棒 3 0 、ピン 2 1 を介してクランク軸 2 0 を駆動する。再びピストン Pが上昇し、開口部 5 と排気孔 1 5 とが連通して排ガスを排気孔 1 5 からェンジン外部へ排気する。

第 2実施例

第 5 図に示す断面図は、シリンダブロック 1 の側面に点火プラグ 4 9 を設けた例である。圧縮行程サイクル中に、ロータリシリンダバルブ 3 の開口部 5 が点火プラグ 4 9 が位置するように点火プラグ 4 9 をエンジンブロック 1 に設けたものである。エンジンのへッド構造が簡素ィする利点がある。

第 3実施例第 6 図（ a 〉、 ( b ) に示すものは、ロータリシリンダバルブ 3 の他の実施例を示すものである。第 6 図（ a ) は、ロータリシリンダバルブ 3 の横断面図であり、第 6 図（ b ) は第 6 図（ a 〉の矢印 b の方向からみた図である。前記実施例のロータリシリンダバルブ 3 のシールリング 4 0 は、一本であった。この実施例は、シールリング 4 0 を二重に設けた例である。シールリング 4 0 を二重に設けたので、シール性能が良い。また、この実施例のオイル供給路 4 2 は、ロータリシリンダバルブ 3 の中心軸線に対して i 傾いて開けられている。

オイル取入口 4 4 から入ったオイルは、ロータリシリンダバルブ 3 の回転による遠心力により上部に上昇し、シールリング 4 0 にォィルを供給した後、オイル排出路 4 3 から排出される。オイル排出路 4 3 もロータリシリンダバルブ 3 の軸線に前記角度とは逆方向の角度 ^ ₂ だけ傾いている。したがって、遠心力により分力が傾き排出がスムーズになる。

第 4実施例

第 7 図に示す実施例は、第 1 の実施例を変形したものであるこの実施例の大きな特徴は、シリンダヘッド 4 7 a をエンジンブロック 1 にボルトで固定し、かつロータリシリンダバルブ 3 とシリンダヘッド 4 7 a と相対的に摺動自在にしたことである。シリンダへッド 4 7 ちの下部外周にはオイルリング 5 1 と 2本の圧力リング 5 2 が装着されている。

これはシリンダへッド 4 7 とロータリシリンダバルブ 3 との間が相対回転するので、この隙間から漏れる圧縮ガスの漏れを防ぐためのものである。前記した実施例は、すべて回転式スリーブバルブ内燃機関に適用したものであった。

第 5実施例

第 8図は、第 5実施例を示す。前記した実施例のピストン P は、通常の内燃機関に使用されているものと同一であった。第 5実施例は、前記第 1 〜 4 実施例とピストン P の構造が相違している。連接俘 u τΐϋ _¾ 、ピストンピン 3 1 が揷入されており、ピストンピン 3 1 の両端はピストン支持体 3 2 に固定されている。

ピストン支持 3 2 の外側には、ピストン本体 3 3 がロータリシリンダバルブ 3 の軸線方向にコイルスプリング 3 4 を介して移動自在に設けられている。これらピストンピン 3 1 ，ピストン支持体 3 2 ，コイルスプリング 3 4 およびピストン本体 3 3 からピストン Ρ が構成されている。

また、ピストン本体 3 3 の内側の上部には、上部ストッパ 3 5 が一体成形され、下部には下部ストッノ、 ° 3 6 が固定されている。この上部ストッパ 3 5 と下部ストッノ、° 3 6 との間において、ピストン本体 3 3 はビストン支持体 3 2 に対して間隔だけ相対移動するように構成されている。なお、第 8図に示した実施例は、前記以外の部分は第 1 図の第 1 実施例とほぼ同一である。しかし、これに限定されるものではなく、第 7 図の第 4実施例のタイプなど回転式スリーブバルブ内燃機関以外の一般の内燃機関に適用できる。

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スタータ（図示せず〉でクランク軸 2 0 を回転駆動させる。ビストン Pが下死点に向けて移動すると、開口部 5 と吸入孔 1 0 とが一致し、この開口部 5 から混合ガスを吸入する。吸気行程が終了すると、ピストン Pは再び上死点に向かう、すなわち混合ガス Aを圧縮する。この圧縮によりピストン本体 3 3 も若干移動する。

すなわち、コイルスプリング 3 4 が圧縮される（第 9 図（ a ) 参照〉。この時、ピストン本体 3 3 は、その上部ストッノヽ ° 3 5 がビストン支持体 3 2上面に当たるまで距離だけ移動する。この移動距離ほ、コイルスプリング 3 4 のバネ強さと圧縮圧力とバランスした位置で決まる。したがって、ピストン本体 3 3 は、距離 ^だけ移動するとは限らず、最大移動して距離だけである。

コイルスプリング 3 4 のバネ圧は、エンジンの効率から決定される圧縮比により決定する。ピストン Pが上死点到達直前に、開口部 5 が点火プラグ 4 9 の位置に位置し、圧縮した混合ガスに点火し、ピストン Pが上タ匕点に到達後燃焼 ' 膨張させる。ピストン P は、燃焼ガスに押されて移動し、連接棒 3 0 を介してクランク軸 2 0 を駆動する。

この時、同時に一旦ピストン本体 3 3 は、爆発燃焼したガスに押されてコイルスプリング 3 4 を圧縮しているがピストン本体 3 3 は、圧縮前の位置に戻る。爆発燃焼したガスは、急激にピストン P を押すことなく、平均化した力をピストン P に与える。再びピストン Pが上昇し、開口部 5 と排気孔 1 5 とが連通して排ガスを排気孔 1 5 からエンジン外部へ排気する（第 9 図（ b ) 参照〉。

この時、コイルスプリング 3 4 の力により、ピストン本体 3 3 の下部ストツバ 3 6 がピストン支持体 3 2 に接触している。この排気工程中のシリンダへッド 4 7 とピストン本体 3 3 との間の隙間はきわめて小さいので、排ガスはほとんど完全に排出される。以後この動作を繰り返す。

第 6実施例

第 1 0 図に示すものは第 6実施例を示す。ロータリシリンダバルブ 3 の上部には、上部ピストン 5 0 が挿入されている。上部ピストン 5 0 は、円筒状の形をしたものであり、一端は閉じて他端は開放されている。上部ピストン 5 0 の外周には、ピストンリング 5 1 、 5 1 、オイルリング 5 2 が挿入されている。ピストンリング 5 1 、 5 1 は、ロータリシリンダバルブ 3 と上部ピストン 5 0 との間の気密を保持するためのものである。

上部ピストン 5 0 の端面 5 3 の中央部には、プラグネジ穴 5 4 が形成してある。プラグネジ穴 5 4 には、点火プラグ 7 0 が取り付けてある。上部ピストン 5 0 の中心部には、点火プラグ 7 0 を収納するためのプラグ収納穴 5 5 がー体に形成してある。上部ピストン 5 0 の上端は、フランジ 5 6 が形成されている。

フランジ 5 6 には、等角度位置に複数の円形の案内孔 5 7 が明けられている。案内孔 5 7 には、案内ピン 5 8 が摺動自在に挿入されている。上部ピストン 5 0 は、案内ピン 5 8 内を摺動自在に案内されながら移動できる。案内ピン 5 8の一端は、円板プレート 5 9 内に固定してあり、他端は円板プレート 6 0 に固定してある。

円板プレート 5 9 と円板プレート 6 0 との間には、ヮッシャ 6 1 が積層し介在されている。このヮッシャ 6 1 は、円板ァレート 5 9 と円扳プレート 6 0 の間の間隔を調節するためのものである。ボルト 6 2 は、円板プレート 6 0 、ヮッシャ 6 1 を共に締結する。円板プレート 5 9 は、エンジンブロック 1 にボルト 6 3 により固定されている。

円板プレート 6 0 の中心部には、ヮッシャ 6 4 を介してスプリング受 6 5 がボルトにより固定されている。スプリング受 6 5 と上部ピストン 5 0 の内端面 6 7 との間には、コイルスプリング 6 6 が介在させてある。したがって、上部ピストン 5 0 は、コイルスプリング 6 6 の圧縮力でピストン P側に常時押されている。ヮッシャ 6 4 は、コイルスプリング 6 6 の強さを調節するためのものである。以上の構造を有しているエンジンは、次のように作動する。スタータ（図示せず）でクランク軸 2 0 を回転駆動させる。ピストン P が下死点に向けて移動すると、開口部 5 と吸入孔 1 0 とが一致し、この開口部 5 から混合ガス A を吸気する。混合ガス Aは、公知の気化器（図示せず）から供耠させる。

このとき、クランク軸 2 0 のクランクギア 2 6 は、ロータリシリンダバルブ 3 を駆動しているので、開口部 5 と吸入孔 1 0 がー致するようにタイミングが調節されている。ピストン Pは再び上死点に向かう、すなわち混合ガス Aを圧縮する。この圧縮により上部ビストン 5 0 も若干移動し、コイルスプリング 6 6 が圧縮される。

フランジ 5 6 は、ピン 5 8 に案内されて円扳プレート 6 0 のストツパ面 6 7 に突き当たるまで距離 ^だけ移動する。この移動距離は、コイルスプリング 6 6 のバネ強さと圧縮圧力とノ、'ランスした位置で決まる。したがって、上部ピストン 5 0 のフランジ 5 6 は、距離だけ移動するとは限らず、最大移動して距離だけである。コイルスァリング 6 6 のノくネ圧は、エンジンの効率から決定される圧縮比により決定する。ピストン Pが上死点到達直前に、開口部 5 が点火プラグ 7 0 の位置に位置し、圧縮した混合ガスに点火し、ピストン Pが上死点に到達後燃焼 · 膨張させる。ピストン P は、燃焼ガスに押されて移動し、連接棒 3 0 、ピン 2 1 を介してクランク軸 2 0 を駆動する。

このとき、同時に一旦上部ピストン 5 0 は、爆発燃焼したガスに押されてコイルスプリング 6 6 を圧縮しているが、上部ピストン 5 0 は、その圧縮エネルギーを放出して圧縮前の位置に戻る。爆発燃焼したガスは、急激にピストン 3 2 を押すことなく、平均化した力をピストン 3 2 に与える。再びピストン Pが上昇し、開口部 5 と排気孔 1 5 とが連通して排ガスを排気孔 1 5 からエンジン外部へ排気する。

この排気工程中の上部ピストン 5 0 とピストン P との間の隙間はきわめて小さいので、排ガスはほとんど完全に排出される。以後この動作を繰り返す。

第 7実施例

第 1 1 図に示す断面図は、第 7実施例を示す断面図である。前記第 6実施例では、上部ピストン 5 0 は固定されており、ロータリシリンダバルブ 3 とは互いに摺動し、相対回転運転している。この第 2実施例は、ロータリシリンダバルブ 3 と上部ピストン 5 0 とを一体にして回転させたものである。

エンジンブロック 1 の上部には、ァレート 8 0 がボルト 8 1 により固定されている。プレート 8 0 の中央には、取付穴 8 3 が形成されている。取付穴 8 3 には、中空のねじ筒 8 4 が挿入されている。このねじ筒 8 4 には、ロックナット 8 5 、 8 5 がねじ込んであり、プレート 8 0 にねじ筒 8 4 を固定している。ねじ筒 8 4 の下端には、フランジ 8 6 がー体に形成されている。

上部ピストン 5 0 とフランジ 8 6 との間には、コイルスプリング 8 7 、スラストベアリング 8 8が介在してある。したがって、ロー - - タリシリンダバルブ 3 と上部ピストン 5 0 は、一体になつて回転する。ねじ筒 8 4 、コイルスプリング 8 7 は、プレート 8 0 に固定されており回転はしない。

点火プラグ 7 0 は：従来と同様のものであるが、上部ピストン 5 0 と共に回転されるものである。このため、点火プラグと点火コィルとの電線の接続継手 8 9 が設けてある。この実施例は、上部ビストン 5 0 とロータリシリンダバルブ 3 との間が相対回転しないので上部ピストン 5 0 とロータリシリンダバルブ 3 との間の気密が保持しゃすい。

第 8の実施例

第 1 2図は、第 8実施例を示す断面図である。前記した実施例の点火プラグ 7 0 は、上部ピストン 5 0 に固定するものであった。点火プラグ 7 0 は、必ずしも上部ピストン 5 0 に固定しなくても良い。第 1 2図に示す断面図は、シリンダブロック 1 の側面に点火プラグ 7 0 を設けた例である。圧縮行程サイクル中に、ロータリシリンダバルブ 3 の開口部 5 が点火プラグ 7 0が位置するように点火ァラグ 7 0 をシリンダブロック 7 1 に設けたものである。エンジンのへッド構造が簡素化する利点がある。

第 9実施例

以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。第 1 3 図 ( a ) に示す断面図は、 1 つのロータリーシリンダバルブ 3 内に対向して 2個のピストン P i , P 2 を設けた実施例である。エンジンブロック 1 の両端には、クランクケース 2 がボルトで着脱自在に設けてある（図示せず）。クランクケース 2 は、クランク軸 2 0 を内蔵するものである。

本例のクランクケース 2 は、エンジンブロック 1 と別体に作られているが、公知のエンジンブロックのように一体に銕造して製作しても良い。エンジンブロック 1 の内部には、円筒状のロータリシリンダバルブ 3 が回転自在に挿入されている。ロータリシリンダバルブ 3 の両端には、ベベルギア 4 、 4 がー体に設けてある。ただし、ベベルギア 4 、 4 は、別体で作り歯切り加工後、組立てて作る方法でも良い。ロータリシリンダバルブ 3 の中央部には、開口部 5 が設けてある。

エンジンブロック 1 には、吸入孔 1 0 、排気孔 1 5 が設けてある。吸入孔 1 0 、排気孔 1 5 の開口位置は、エンジンの吸入、圧縮、膨張、排気のサイクルに合致するように、開口部 5 と同期するように設けてある。エンジンブロック 1 の内周面で吸入孔 1 0 、排気孔 1 5 を挾んで上下には、平行に 2段にシールリングを配置したガスシール機構 9 0 、 9 0 が設けてある。このガスシール機構 9 0 、 9 0 は、圧縮した混合ガスが漏れないように厳密にシールするものであり、可能な限り高温、高圧に耐えかつ耐摩耗性があるものが望ましい。第 1 3 図（ b ) は、第 1 3 図（ a ) 部分のガスシール機構 9 0 の拡大図である。

シールリング 1 0 1 は、円環状のテーパフエース形と呼ばれるシールであり、先端がテーパになっている。シールリング 1 0 1 の側面の溝部には O リング 1 0 3 が挿入されている。シールリング 1 0 と O リング 1 0 3 は、エンジンブロック 1 内のリング耩 1 0 2 内に揷入されている。リング溝 1 0 2 の底面には、波状の板ばね 1 0 4 が挿入してあり、常にシールリング 1 0 1 を底面から押してロータリシリンダバルブ 3 の外周面 1 1 0側に押している。

ロータリシリンダバルブ 3 とエンジンブロック 1 との間は、空洞になっていて、この空洞部はロータリシリンダバルブ 3 を冷却する冷却室 3 である。この冷却室 3 には、冷却水を入れてロータリシリンダバルブ 3 の外周を冷却する。更に、ロータリシリンダバルブ 3 の上下端には、エンジンブロック 1 との間に O リング 1 1 7 、 1 1 7 が設けてある。この O リング 1 1 7 、 1 1 7 は、主に冷却水の漏れを防ぐためのものである。

ガスシール機構 9 0 、 9 0間のエンジンブロックには、点火プラグ 1 1 4 がねじ込んである。点火プラグ 1 1 4 は、開口部 5 を通して、混合ガスに点火するものである。更に、ロータリシリンダバルフ 3 の肉端は、ベアリング 9 , 9 で回転自在に支持されている。ベァリング 9 ， 9 は、耐熱、耐腐食性のある材質を選び、スラスト方向の荷重に耐えうるベアリングを用いる。クランク軸 2 0 、 2 0 の両端は、クランクケース 2 にジャーナル部 2 3 によって支持されている。

クランク軸 2 0 、 2 0 の一端には、クランクギア 2 6 がー体または别体に設けてある。クランクギア 2 6 、 2 6 は、ベベルギアでありロータリシリンダ 4 の両端のベベルギア 4 、 4 にかみ合っている。クランクギア 2 6 、 2 6 は、動力を出力すると共に同時にロータリシリンダバルブ 3 を駆動する。クランクギア 2 6 、 2 6 と、ベベルギア 4 、 4 の歯数比は、 1 ： 2 である。クランクギア 2 6 、 2 6 が 2 回転に対し、ベベルギア 4 、 4が 1 回転である。

クランク軸 2 0 のピン 2 1 には、連接棒 3 0 の一端が回転自在に設けてある。ピストン Pは、従来から公知の 4サイクルエンジンに使用されている構造であり、その詳細な説明は省略する。ピストン Pの外周の溝は、圧力リング 1 2 7 、 1 2 7 、オイルリング 1 2 8 がそれぞれはめ込んである。ロータリシリンダバルブ 3 の開口部 5 の環状のシールリング 4 0 については、前記実施例と同一なので説明を省略する。スタータ（図示せず）でどちらのクランク軸 2 0 を回転駆動させる。両ピストン P i , P 2 が下死点に向けて移動するとき、すなわち互いに遠くなる方向に移動するとき、開口部 5 と吸入孔 1 0 とが一致し、この開口部 5から混合ガスを吸気する。混合ガス Aは、公知の気化器（図示せず〉から供耠させる。

このとき、クランク軸 2 0 のクランクギア 2 6 、 2 6 は、ロータリシリンダバルブ 3 の両端を駆動しているので、開口部 5 と吸入孔 1 0 がー致するようにタイミングが調節されている。両方のピストン P i 、 P 2 は再び上死点に向かう、すなわち互いに接近して混合ガスを圧縮する。両ピストン P 3 、 P 2 が上死点到達直前に、開口部 5 が点火プラグ 1 1 4 の位置に位置し、圧縮した混合ガスに点火し、ピストン P i 、 P 2 が上死点に到達後燃焼 · 膨張させる。

ピストン P i 、 P 2 は、燃焼ガスに押されて移動し、クランク軸 2 0 を駆動する。再び両ピストン P 〗、 P 2 が上昇し、開口部 5 と排気孔 1 5 とが連通して、排ガスを排気孔 1 5 からエンジン外部へ排気する。以後この動作を繰り返す。

この実施例は、圧縮比が 1 ピストンタイプより約 2倍近い圧縮比がとれるので、高性能のエンジンが実現できる。また、この実施例は、吸 · 排気系のバルブ類が不要となって外形が大幅に小さくなり、大形乗用自動車（ノくス〉やジーゼル自動車などのように床下に取付ける場合または小形船舶のエンジンルームに取付ける場合など比較的細長い容積をとれる場合に有利となる。

その他の実施例

前記した実施例は、いずれも単気筒エンジンの例を示した。しかしながら、前記説明から理解されるようにこのエンジンは、多気筒のエンジンにも適用できる。その配置は、 V形、直列など公知の配列方法を用いる。ロータリシリンダバルブは、互いに齒車機構で連動させる。歯車機構には、ロータリシリンダバルブに平歯車を取り付け相互にかみ合わせる方法がある。また、ロータリシリンダバルブにウォームホイールを取り付け、このウォームホイールにウォームをかみ合わせて、ウォームを軸で連結して連動させるものなどが良い。

前記実施例では、いずれも水または他の液体で冷却する冷却方式を採用した。しかし、シリンダ外壁の冷却は空気冷却方式でも良い。一般に空気冷却の場合、空気とシリンダ外壁との熱伝達率は水冷却の場合より非常に小さい。これを補うために風速および虱量を増すと同時に、外壁に冷却ファンをつけて伝達面積を増すことが行われる。この発明の場合は、ロータリシリンダバルブ 3 の外周にファンを設け、軸方向に風を生じさせて冷却するとより冷却が効果的である。冷却用に別のファン装置を設ける必要がない、機械損失 - 0 - もよ C較的にない。

前記した各実施例のクランクギア 2 6 とロータリシリンダバルブ 3 のべベルギア 4 の歯数比は、 1 ： 2 である。すなわち、クランクギア 2 6 が 2 回転に対し、ベベルギア 4 が 1 回転である。 4サイクルエンジンであるから、 4サイクル毎にロータリシリンダバルブ 3 が 1 回転することになる。しかし、吸入孔 1 0 、排気孔 1 5 、点火プラグ 4 9 ， 7 0 , 1 1 4 を 1 個でなく 1 8 0度反対側にもう 1 個設けると、 4 ： 1 の割合でロータリシリンダバルブ 3 を回転させても、 4サイクルエンジンは成立する。

これは、ロータリシリンダバルブ 3 と、ベベルギア 4 の歯車の端数比を変えて実現しても良いし、もう一段歯車を介在させて減速させても良い。ロータリシリンダバルブ 3 の回転数を减少させるので、前記実施例に比べてシールリング 4 0 からのガスの漏出を少なくできる。また、回転摩擦損失も前記実施例のものより少なくできる。なお、これらの技術は、日本国特許第 1 3 5 5 6 3号（昭和 1 5年）（ J P ， C 2 , 1 3 5 5 6 3 〉、実公昭 2 5 — 5 7 0 4号公報（ J P ， Y 1 , 2 5 — 5 7 0 4 〉などで公知の技術である。

前記実施例のロータリシリンダバルブ 3 の開口部 5 のシールリング 4 0 は、ロータリシリンダバルブ 3 自身に設けた。前記説明から理解できるように、シールリング 4 0は、ロータリシリンダブロック 3 とシリンダブロック 1 間のガスの漏出を防ぐためのものである。この機能を達成するものであれば、シールリング 4 0 は、シリンダブロック 1 の吸入孔 1 0 ，排気孔 1 5 の外周に設けても良い。また、シールリングの形状、本数は、前記実施例に限定されるものではなく、内燃機関に使用されている公知のいかなるものでも良い ₀

Claims

請求の範囲

1 . a . エンジンブロック 1 と、

c · 前記エンジンブロック 1 に設けられ混合ガスを排出するための排気孔 1 5 と、

d . 前記エンジンブロック 1 内で回転自在に支持されて一端が密閉され他端が解放されかつ内部に円筒空間を有する円筒状のロータリシリンダバルブ 3 と、

e . 前記ロータリシリンダバルブ 3 の外周壁面に設けられ前記吸入孔 1 0 または排気孔 1 5 と吸 · 排気時に連通するための開口部 5 と、

f . 前記ロータリシリンダバルブ 3 の一端に設けられた歯車 4 と、

g . 前記ロータリシリンダバルブ 3 内の前記円筒空間に摺動自在に揷入されたピストン P と、

J . からなる回転式スリーブバルブ内燃機関。

2 . 請求項 1 において、前記ロータリシリンダバルブ 3 の一端にはガスシールするために前記ロータリシリンダバルブ 3 と一体に形成されたシリンダヘッド 4 7 とを有することを特徴とする回転式スリーブシリンダバルブ内燃機関。

3 . 請求項 1 において、前記ロータリシリンダバルブ 3 の一端にガスシールのために揷入され、かつ前記エンジンブロック 1 に固定されたシリンダへッド 4 7 a とを有することを特徴とする回転式スリ一ブバルプ内燃機関。

4 . 請求項 1 ， 2 ， 3 から選択される 1 項において、前記吸入孔 1 0 と前記排気孔 1 5 とからガスをシールするために前記開口部 5 の周囲に配置された前記エンジンブロック 1 の内周壁面 7 に接触する環状のシールリング 4 0 とを有する回転式スリーブバルブ内燃機鬨。

5 . 請求項 1 , 2 , 3 , 4項から選択される 1 項において、前記ピストン P と前記クランク軸 2 0 を連結する連接棒 3 0 との間にスプリング 3 4 を介在させて、前記ピストン Pの排気サイクル中に前記ロータリシリンダバルブ 3 内に残留した排気ガスを前記スプリング 3 4 のスプリング圧で排出するためのスプリング排気手段を有することを特徴とする回転式スリーブバルブ内燃機関。

6 . 請求項 5 において、前記ピストン P を構成するピストン本体 3 3 が前記スプリング 3 4 に抗して一定間隔以上に移動できないストッパー 3 5 , 3 6 を前記スプリング排気手段に設けたことを特徴とする回転式スリーブバルブ内燃機関。

7 . 請求項 1 において、前記エンジンブロック 1 に前記ロータリシリンダバルブ 3 の軸線方向の移動のみ許容できるようにスァリング 6 6 を介して固定され、かつ前記ロータリシリンダバルブ 3 に挿入された上部ピストン 5 0 とを有することを特徴とする回転式スリーブバルブ内燃機関。

8 . 請求項 1 において、前記ロータリシリンダバルブ 3 と前記ェンジンブロック 1 との間に前記ロータリシリンダバルブ 3 の軸線方向の移動と回転とを許容できるようにスプリング 8 7 と、べャリング 8 6 とが設けられた上部ピストン 5 0 と有することを特徴とする回転式スリーブバルブ内燧機関。

9 . 請求項 7 または 8 において、前記上部ピストン P が前記スプリング 6 6 に抗して一定間隔以上に移動できないようにストッパ面 6 7 を特徴とする回転式スリーブバルブ内燃機関。

1 0 . 請求項 7 ， 8 ， 9 から選択される 1 項において、前記吸入孔 1 0 と前記排気孔 1 5 とからガスをシールするために前記開口部 5 の周囲に配置された前記エンジンブロック 1 の内周壁面 7 に接触する環状のシールリング 4 0 と有する回転式スリーブバルブ内燃機関である。

1 1 . a . エンジンブロック 1 と、

d . 前記エンジンブロック 1 内で回転自在に支持され両端が解放されかつ内部に円筒空間を有するロータリシリンダバルブ 3 と、 e . 前記ロータリシリンダバルブ 3 の外周壁面に設けられ前記吸入孔 1 0 または排気孔 1 5 と吸，排気持に連通するための開口部 5 と、

f - ロータリシリンダノくルブ 3 の両端に設けられた歯車 4 ， 4 と、

g . 前記ロータリシリンダバルブ 3 内には前記開口部 5 を挾んで対向して前記円筒空間に摺動自在に挿入された前記二つのピストン P 1 ， P ₂ と、

h . 前記二つのピストン， P 2 に前記二つの連接棒 3 0 ， 3 0 に連結された前記二つのクランク軸 2 0 ， 2 0 と、

i . 前記二つのクランク軸 2 0 ， 2 0 に設けられ前記歯車 4 ， 4 とかみ合うクランクギア 2 6 ， 2 6 と、

j . とからなる対向ピストン型の回転式スリーブバルブ内燃機関。

1 2 . 請求項 1 1 において、前記吸入孔 1 5 と前記排気孔 1 5 とからガスをシールするために前記開口部 5 の周囲に配置され前記ェンジンブロック 1 の内周壁面 7 に接触する環状のシールリング 4 0 とを有す回転式スリーブバルブ内燃機関。