(57)【要約】【課題】  本発明は、内燃機関におけるガス交換制御用の摺動スリーブのシール構造に関するものである。【解決手段】  シール構造は、摺動スリーブのシール・シートに作用する圧力が、内燃機関における通常の弁と同様に、増大するガス圧によって上昇するように形成されている。これは、摺動スリーブのシール・シートの領域内における内径上に形成された加圧段部によって達成される。シール・シートの最大外径が摺動スリーブのピストン走行面の内径を超えないことにより、シール・シートに全ガス圧が作用しているときにおいても、摺動スリーブに作用する閉鎖圧力が、摺動スリーブに作用し得る最大開放圧力に等しいかまたはそれより大きくなる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関におけるガス交換制御用の摺動スリーブのシール構造であって、
前記摺動スリーブは、そのシール正面側に段部状に形成されたシール領域を有し、
前記シール領域は、シール・シートの外径が、ピストン案内として働く前記摺動スリーブの内径に等しいか、または、小さいように形成されている、摺動スリーブのシール構造。
【請求項２】
前記シール・シートは、円錐状に形成されている、請求項１に記載の摺動スリーブのシール構造。
【請求項３】
閉鎖状態において前記摺動スリーブが当接する、シリンダ内に設けられた前記シール・シートは、交換可能に構成されている、請求項１または２に記載の摺動スリーブのシール構造。
【請求項４】
閉鎖状態において前記摺動スリーブが当接する、シリンダ内に設けられた前記シール・シートは、目的に対応した、シリンダとは異なる材料から形成されている、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の摺動スリーブのシール構造。
【請求項５】
前記摺動スリーブは、そのシール面の領域において、機能目的に対して適合する他の材料から形成されている、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の摺動スリーブのシール構造。
【請求項６】
前記他の材料から構成された、前記摺動スリーブの部分は、電子ビーム溶接またはレーザ溶接によって、前記摺動スリーブと固定結合されている、請求項５に記載の摺動スリーブのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、作動ガスを供給したり、排出したりする、制御スリットまたは流路が、ピストン上死点の範囲内に配置されている、対向ピストン・エンジンでの使用に適している。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関におけるガス交換を摺動スリーブにより制御することが既知である（ドイツ特許公開第１９０６５４２号）。対向ピストン・エンジンにおいて、ガス交換を制御するこのような摺動スリーブによって、ピストンのスリット通過を回避することもまた既知である（ドイツ実用新案第２０２００５０２１６２４号およびドイツ実用新案第２０２００６０２０５４６号）。この場合、２サイクルにおいてのみならず、４サイクルにおいてもまた、任意の制御時間が達成可能である。しかしながら、この場合、特にディーゼル・エンジンにおいては、作動ガスの圧縮および膨張の間に高い圧力が発生するので、摺動スリーブにより制御される供給ガス流路および排出ガス流路に対する摺動スリーブの確実なシール機構が形成されることが特に重要である。
【０００３】
しかしながら、摺動スリーブに対しては、ガス圧に抗してシールするピストン・リングによる横方向運動ピストンに対する既知のシリンダ・シール構造は、空間的な理由から適用可能ではない。この場合には、その代わりに、弁に類似の形態が使用される。即ち、摺動スリーブが流路開口を制御するそのエッジに円錐状のシール・シートを有するか、または、滑り弁制御において既知のように、摺動スリーブが流路開口をカバーすることにより閉鎖する。両方のシール方法を同時に利用することが、上記の発明（ドイツ実用新案第２０２００５０２１６２４号およびドイツ実用新案第２０２００６０２０５４６号）からもまた既知である。
【０００４】
摺動スリーブの制御エッジが開口の上を通過することは、摺動スリーブがその運動性を保証するために最小遊びを必要とするので、制御エッジは、より高い圧力に抗してシールするのにはきわめて不十分であるという欠点を有している。さらに、摺動スリーブの大きなストローク、および、摩擦を回避するために、カバーする距離は小さく保持されなければならない。必ず残る隙間により、特に回転数が低いときに、多量のガスが逃げることがある。
【０００５】
全て同じ内径を有する摺動スリーブの弁座タイプのシール正面側の形態は、機能において、ガス圧がシール面に閉鎖力を与えることが可能ではないことにより、通常の弁とは異なっている。これに対して、シールが全面にわたり気密性がないとき、加圧されたガスは、形成された隙間内に進入し、隙間を押し拡げようとし、これにより摺動スリーブに圧力が加えられるか、または、少なくともさらに気密が保てなくなるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ特許公開第１９０６５４２号
【特許文献２】ドイツ実用新案第２０２００５０２１６２４号
【特許文献３】ドイツ実用新案第２０２００６０２０５４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、摺動スリーブを閉鎖状態に保持するために、補助力として、構造的手段によりガス圧を利用することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これは、本発明により、シール正面側領域内の摺動スリーブの内径内の加圧段部により達成される。即ち、シール作用をなすシール外径が、加圧作用をなす摺動スリーブの内径よりも小さくなっている。この形状により、スリーブの閉鎖力は、スリーブを開放させるように働く力よりも大きくなる。ピストンが上死点にあるとき、加圧段部を有するシール・シートは、ピストン上面の範囲内に存在するので、衝突を回避するために、この範囲内においては、ピストン直径は、シール・シートの内径よりも小さくなければならない。実際的な理由から、シリンダ内に設けられたシール・シートは、交換可能に形成されてもよい。これにより、通常の弁座においてと同様に、最も適した材料が使用可能である。
【０００９】
異なる弁棒材料および弁板材料を有する通常のバイメタル弁と比較して、制御スリーブのシール領域内において、そのベース材料とは異なる、より適した材料が使用されてもよい。滑り部分内において、および、ピストンならびにピストン・リングにより通過される範囲内において、良好な滑り特性を有する通常のシリンダ・スリーブ材料が使用されることが目的に適っているが、一方で、摺動スリーブは、そのシール面の領域内において、高強度材料および耐熱材料から製造されてもよい。通常の弁と同様に、異なる材料は、摩擦溶接、電子ビーム溶接またはその他の適切な結合方法により結合可能である。異なる材料を有するこの形態の利点は、より高い強度および耐熱性である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】対向ピストン・エンジンの断面図を示す。
【図２】図１の断面図の、摺動スリーブのシール領域内の詳細図を示す。
【図３】ねじにより固定されているフランジによって保持された交換可能なシート・リングの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、対向ピストン・エンジンの断面図を示す。２つのピストン１，２は、２つのクランク・ハウジング３，４と、シリンダ中央部分７により相互に結合されているシリンダ半部分５，６と、から構成されているエンジン・ハウジング内を対向運動する。ピストンは、２つのクランク軸８，９およびピストン棒１０，１１により駆動される。これらの運動は、歯車駆動装置１２により同期化される。ピストン１，２は、摺動スリーブ１３，１４内で走行し、一方、摺動スリーブ１３，１４は、シリンダ半部分５，６内において可動に案内されている。摺動スリーブ１３，１４の移動により、環状ガス流路１５，１６は、相互に独立に開閉可能である。
【００１２】
図２は、図１の断面図の、摺動スリーブ１３，１４のシール領域内の詳細図を示す。摺動スリーブ１３は、開放状態において示され、摺動スリーブ１４は、閉鎖状態において示されている。摺動スリーブに対するシール・シートは、シリンダ中央部分７内に設けられ、円錐状シール・シート１５，１６として形成され、閉鎖状態において、円錐状シール・シート１５，１６に、摺動スリーブのシール端部に設けられたそれぞれの円錐状シール面が当接している。摺動スリーブの内径１７とシール・シートの内径１８との間に形成されたリング面に、作動ストロークの間に摺動スリーブ内にも作用しているガス圧が、それぞれ作用している。この圧力は、摺動スリーブをシートに圧着させる。閉鎖状態において、摺動スリーブのシール端部は、短片を嵌め合い部１９内に差し込み、嵌め合い部１９は、摺動スリーブのシール端部を支持するように働き、高いガス圧によるシール端部の破裂を阻止する。正常な機能に対する条件は、シール・シートの外径が、摺動スリーブの内径より大きくないこと、および、シール・シートの後方の空間が、シートが気密でないときにおいても、そこに圧力が形成されないように十分に通気されていることである。通気のために局部溝２０が使用され、局部溝２０は、嵌め合い部１９の周囲の数か所に設けられている。
【００１３】
図３は、ねじ２４により固定されているフランジ２２，２３によって保持された、交換可能なシート・リング２１の一例を示す。この形態は、シリンダ中央部分７の材料とは無関係に、シート・リング２１に対して最適な材料が選択可能であるという利点を有している。シール面を有する摺動スリーブの正面側が、摺動スリーブと固定結合されている、別の材料最適化部分２５として形成可能であることもまた示されている。
【符号の説明】
【００１４】
１，２…ピストン
３，４…ハウジング
５，６…シリンダ半部分
７…シリンダ中央部分
８，９…クランク軸
１０，１１…ピストン棒
１２…歯車駆動装置
１３，１４…摺動スリーブ
１５，１６…環状ガス流路
１７…摺動スリーブの内径
１８…シール・シートの内径
１９…嵌め合い部
２０…局部溝
２１…シート・リング
２２，２３…フランジ
２５…材料最適化部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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