(57)【要約】  内燃エンジンのリードバルブは、各ペタルが別のペタルの凹面に対向する凹面を有するように湾曲した複数のペタルを有する。ペタルの湾曲により、ペタルは圧力の変化に対してよりよく応答し、その結果、弁はより迅速に開閉動作を開始できる。ペタルは永久的な湾曲を有するのが好ましく、更に、ペタルの先端部において厚さが最小になるようなテーパ形状であってもよい。以上説明したペタルを有するように製造されたリードバルブは、内燃エンジンの性能を向上する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、前記シリンダ内で往復移動するよう配置されたピストンと、を含むクランクケースと、
前記クランクケースの外部から内部へ流体を供給するよう配置されたリードバルブと、を備え、
前記リードバルブが、前記クランクケース内に流体が流れるよう開放する一方、前記クランクケース内又は前記クランクケース外へ流体が流れないように閉鎖する複数のペタルを備えた内燃エンジンにおいて、
前記ペダルは湾曲し、前記リードバルブを通り前記クランクケースへ流れる流体に対して凹状であることを特徴とする改良構造。
【請求項２】
前記ペダルは、閉鎖位置に付勢されるようにプレストレスが与えられていることを特徴とする請求項１記載の改良構造。
【請求項３】
各々の前記ペタルは恒久的に湾曲していることを特徴とする請求項１記載の改良構造。
【請求項４】
各々の前記ペタルは、前記複数のペダルが閉鎖した場合に互いに略接触する先端部を有し、
各々の前記ペタルは、前記先端部近傍において厚さが減少していることを特徴とする請求項１記載の改良構造。
【請求項５】
各々の前記ペタルは、その最大厚さの領域からその最小厚さの領域まで連続的に厚さが減少していることを特徴とする請求項１記載の改良構造。
【請求項６】
前記ペダルは、前記クランクケースに装着されたリードブロックに取付けられたことを特徴とする請求項１記載の改良構造。
【請求項７】
内燃エンジンのリードバルブであって、
複数の湾曲したペタルを備え、
各々の前記ペタルは根元端部及び先端部を有し、
各々の前記ペタルの前記根元端部はハウジングに取り付けられ、
各々の前記ペタルの前記先端部は自由端であり、
前記ペダルは、前記ペタルの前記先端部が互いに近接している閉鎖位置に位置可能であり、
各々の前記ペタルは、前記ペダルが前記閉鎖位置にある場合に、各々の前記ペタルの凹面が別の前記ペタルの凹面に対向するように湾曲していることを特徴とするリードバルブ。
【請求項８】
前記ペダルは、閉鎖位置に付勢されるようにプレストレスが与えられていることを特徴とする請求項７記載のリードバルブ。
【請求項９】
各々の前記ペタルは恒久的に湾曲していることを特徴とする請求項７記載のリードバルブ。
【請求項１０】
各々の前記ペタルは、前記先端部近傍において厚さが減少していることを特徴とする請求項７記載のリードバルブ。
【請求項１１】
各々の前記ペタルは、前記先端部に向かって連続的に厚さが減少していることを特徴とする請求項７記載のリードバルブ。
【請求項１２】
前記ハウジングは、前記閉鎖位置にある場合に、前記ペタルが載置可能な湾曲面を有する略中空のリードブロックを具備する請求項７記載のリードバルブ。
【請求項１３】
内燃エンジンのリードバルブであって、
複数の湾曲したペタルを備え、
各々の前記ペタルは根元端部及び先端部を有し、
各々の前記ペタルの前記根元端部はハウジングに取り付けられ、
各々の前記ペタルの前記先端部は自由端であり、
前記ペダルは、前記ペタルの前記先端部が互いに近接している閉鎖位置に位置可能であり、
各々の前記ペタルは、前記ペダルが前記閉鎖位置にある場合に、各々の前記ペタルの凹面が別の前記ペタルの凹面に対向するように湾曲しており、
前記ペダルは、閉鎖位置に付勢されるようにプレストレスが与えられており、
各々の前記ペタルは恒久的に湾曲していることを特徴とするリードバルブ。
【請求項１４】
各々の前記ペタルは、前記先端部近傍において厚さが減少していることを特徴とする請求項１３記載のリードバルブ。
【請求項１５】
各々の前記ペタルは、前記先端部に向かって連続的に厚さが減少していることを特徴とする請求項１４記載のリードバルブ。
【請求項１６】
前記ハウジングが、クランクケースに装着されたリードブロックを備えたことを特徴とする請求項１３記載のリードバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃エンジンの分野に関し、内燃エンジンの燃焼室に流入する流体の流れを制御するリードバルブを提供する。
【背景技術】
【０００２】
リードバルブは、内燃エンジンにおいて燃焼室に流入する空気又は燃料と空気との混合気の流れを制御するために使用されてきた。リードバルブは本質的には逆止弁であり、流体をエンジンに流入させ、逆流に対してクランクケースを有効に密封する。リードバルブは２サイクル内燃エンジンにおいて最も一般的に使用されるが、４サイクルエンジンでも採用されてきた。
【０００３】
リードバルブは、吸気系統へのガスの「逆流」を減少することにより、特に低速におけるエンジン効率を向上する。リードバルブの使用によりラフアイドリングが減少し、エンジンの出力は増加する。
【０００４】
通常、リードバルブは複数のペタルを含み、ペタルは流体の流れ及び圧力に応答して互いに開閉する。開放しているとき、ペタルは流体がエンジンに流入するための経路を規定する。閉鎖しているときには、ペタルは流体が吸気側に向かって逆流するのを阻止する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リードバルブに固有の欠点は、他の弁と同様に、流体がバルブを開放することから、圧力降下を発生することである。エンジンの高回転時、この圧力降下は相当な大きさになる可能性がある。従って、リードバルブは、流入する流体の流れに対して可能な限り抵抗が小さいことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、従来のリードバルブと比較して、流体の流れ及び圧力に対する感度が高い、改良構造を有するリードバルブを提供するものである。本発明のリードバルブが生じる圧力降下は従来のバルブの圧力降下と比較して小さいため、エンジン動作の効率は改善される。
【０００７】
本発明は、内燃エンジンのリードバルブを備える。リードバルブは複数の湾曲したペタルを有し、各ペタルはハウジングに取り付けられた根元端部と自由端である先端部とを有する。ペタルは開放位置及び閉鎖位置を規定する。閉鎖位置にあるとき、ペタルの先端部は互いに近接している。開放位置にあるとき、ペタルは互いに離間して広がる。各ペタルは別のペタルの別の凹面に対向する凹面を規定するよう湾曲している。
【０００８】
リードバルブのペタルは、例えば、テーブル上に置いた場合にテーブルに平らに接しないように、恒久的に湾曲していることが好ましい。ペタルは繊維状複合材料から製造されるのが好ましいが、金属又は他の任意の材料から製造されてもよい。
【０００９】
好適な一実施形態においては、ペタルは、各ペタルが閉鎖位置に少なくとも部分的に付勢されるようにプレストレスが与えられる。
【００１０】
別の好適な実施形態においては、各ペタルは、根元端部近傍の、より厚みがある領域から、先端部又はその近傍の厚みを減少した領域まで、連続的に減少した厚さを有する。先端部でペタルを薄く形成することにより、ペタルは圧力変化に、よりよく応答できるようになり、その結果、バルブ性能が向上する。
【００１１】
本発明の第１の目的は、このように内燃エンジンにおいて使用するための改良されたリードバルブを提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、従来の同様のバルブと比較して、圧力変化によりよく応答する弁構造を提供することにより、リードバルブの効率を改善することである。
【００１３】
本発明の更に別の目的は、内燃エンジンの性能及び効率を向上することである。
【００１４】
図面の簡単な説明、発明の詳細な説明及び請求の範囲を読むことにより、当業者は本発明の他の目的及び利点を認識するであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１及び図２は、本発明のリードバルブを含む内燃エンジンの一部を示す図である。通常、リードバルブは２サイクルエンジンと共に使用されるため、図１及び図２は２サイクルエンジンを示す。しかし、本発明は２サイクルエンジンと組合わせての使用に必ずしも限定されない。
【００１６】
エンジンは、シリンダ３を収容するクランクケース１を含む。ピストン５はシリンダの内部で往復運動し、連接棒９を介してクランク軸７に運動を伝達することにより、直線運動を回転運動に変換する。図１において、ピストンはシリンダの上死点付近にあり、図２においては、ピストンはシリンダの下死点付近にある。
【００１７】
リードバルブ１３は、ある条件で流体をクランクケースの内部に流入させるように、クランクケースに連結される。通常、流体は気化器（図示せず）から流れ込む空気又は空気と燃料との混合気である。リードバルブはリードブロック１５及び複数のペタル１９を含む。リードブロック及びペタルが共にリードバルブを構成する。図示される実施形態においては、ペタルは２つあるが、バルブは、３つ以上のペタルを採用するように変形可能である。必要なことは、ペタルが互いに引き寄せられた場合、ペタルが一体となって、流体が気化器に向かって逆流するのを阻止又は抑止する少なくとも部分シールを形成することである。
【００１８】
各ペタルは根元端部を有する。根元端部において、ペタルは、例えばねじ２１によりリードブロック１５に装着される。各ペタルの他端部は自由端であり、自由端を先端部と呼ぶ。
【００１９】
ピストンの往復運動により、高圧状態及び低圧状態がクランクケースの内部に発生する。特に、図１に示されるように、ピストンがシリンダの上死点に向かって動くと、クランクケースの領域１１に低圧領域が形成される。この低圧領域は、図１に示されるように、リードバルブを開放させる。クランクケース内部の低圧及び上流側（すなわち、図１の左側）の相対的に高い圧力によって、リードバルブのペタル１９は開放し、流体（矢印により表される）をクランクケースの内部に流入させる。
【００２０】
これに対し、図２に示されるように、ピストンがシリンダの下死点に向かって動いた場合には、クランクケースの領域１１の圧力は上流側の圧力より高くなり、この状態はペタルを閉鎖させる。ペタルが閉鎖されると、気化器（又は他の外部構成要素）からの流体の大部分はバルブを通過するのを阻止され、クランクケースの内側からの流体は、バルブを殆ど又は全く通過しない。バルブはクランクケースの内部を外部に対して瞬間的に密封する。
【００２１】
尚、好適な実施形態においては、閉鎖位置にあっても、ペタルの先端部は接触しない。閉鎖位置にあるとき、ペタルの先端部は互いにほぼ接触するのが好ましい。「ほぼ」接触するとは、逆流に対して流体を透過しない完全なシールではないが、適当なシールを形成するのに十分なほど、ペタルの先端部が互いに近接していることを意味する。従って、ペタルは、流体がクランクケースから全く流出しないように機能するのではなく、大半の流体の流出を阻止する。動作中、ペタルは非常に急速に開閉するため、完全なシールは必要ない。更に、ペタルの先端部が互いに接触すると、ペタルが開放位置と閉鎖位置との間で急速に揺動する際に、先端部が互いの運動に望ましくない影響を及ぼす場合がある。
【００２２】
ペタルの先端部は全く接触しないのが好ましいが、先端部が接触する構成で本発明を実施することも可能である。本発明はそれら２種類の構成を包含する。
【００２３】
本発明の不可欠な要素は、リードバルブのペタルが湾曲していることである。この湾曲は図２において特に明らかである。図２においては、ペタルは閉鎖位置で示される。「湾曲している」とは、ペタルが自然の状態で湾曲していることを意味し、湾曲は恒久的である。湾曲がペタルの固有の特徴であるため、ペタルに力を加えることなく平坦な水平面にペタルを置いた場合、ペタルはテーブルに平らに接しない。従来のリードバルブにおいて使用されるペタルは様々に異なる湾曲の大きさを有するが、ペタルは圧力が加えられた場合にのみ湾曲し、自然の状態では湾曲していない。
【００２４】
ペタルの向きは、各ペタルの凹面がその他のペタルの凹面に対向するように規定される。この特徴は、例えば、閉鎖位置にある弁を示す図２において明らかである。弁が閉鎖位置にあるとき、流入する流れ（図１及び図２の左から右へ流れる）はペタルの凹面に衝突する。逆に、クランクケース内部の流体がクランクケースから流出しようとすると、すなわち、図２において右から左へ流れようとすると、流体は閉鎖したペタルの凸面に衝突する。
【００２５】
図３〜図５はリードバルブを更に詳細に示す。前述のように、リードバルブはリードブロック及び複数のペタルを含む。リードブロックは、ねじ２１によりペタル１９を保持するほぼ中空のフレーム１７を含む。図３及び図３Ａから明らかであるように、フレームは、ペタルの湾曲形状にほぼ従うように形成される。リードブロックにより規定される湾曲面は図１及び図２にも明確に示されており、ペタルはそれらの面の外側に位置する。
【００２６】
図３と図３Ａとの間の相違は、図３はペタル１９が装着されたリードブロック（図３においては、１つのペタルのみ見える）を示すのに対し、図３Ａはペタルが装着されていないリードブロックを示す点である。図３Ａは、フレーム１７の中空の内部を明確に示し、ペタルが除去された場合に露出される大きな切欠き部分１８を示す。横材２０はフレームの頂点部分に配置され、ペタルが装着された場合にペタルの先端部を支える台座を形成する。更に、横材は、ペタルと共に部分シールを形成するのを助けてもよい。すなわち、ペタルが閉鎖位置にあるとき、ペタルが横材に載置し、ペタルの先端部が接触しなくても、バルブは瞬間的に閉鎖される。
【００２７】
図４は、ペタルが装着されているリードブロックを示す正面図であり、図５は、その平面図である。
【００２８】
ペタルは複合繊維、金属又は他の適切な材料から製造可能である。
【００２９】
図６〜図８を参照して、従来のリードバルブの図６〜図８と同様の位置を示す図９〜図１１と比較することで本発明のリードバルブの動作は最もわかりやすく説明される。
【００３０】
特に、図６は、リードペタル３１が閉鎖位置にある場合の本発明のリードバルブを示す。図９は、ペタル６１が平坦で湾曲していない従来のリードバルブを同様に示す。図６と図９とを比較すると、流入する流体の流れとペタルの面とが成す角度３３は、ペタルが平坦である図９のリードバルブにおいて対応する角度６３とは異なることが明らかである。特に、ペタルが湾曲しているため、角度３３は対応する角度６３より幾分小さい（より鋭角である）。
【００３１】
湾曲は、従来の場合と比較して、ペタルの面が流体の流れに対して垂直な状態にわずかに近くなるという効果を有する。この形状により、ペタル３１は、従来のペタル６１の場合と比較して、流体圧力に応答してより早く開き始める。
【００３２】
図７は、本発明のリードバルブのペタルが開放した状態を示し、図１０は、従来のリードバルブにおける同様の状態を示す。
【００３３】
本発明のペタルの湾曲は、バルブを開放する場合のみならず、バルブを閉鎖する場合にも有用である。図８は、矢印３３により示される逆流の影響によるペタル３１の閉鎖を示す。図１１の場合と比較して、ペタルの面により規定される角度は、流れに対して垂直な状態にわずかに近くなるため、ペタル３１は、従来の弁が閉鎖すると考えられる時点より早く閉鎖する。
【００３４】
図７において、ペタルが開放し始めるのが早いほど、より多くの流体がリードバルブ組立体を通過してクランクケースに流入できる。図８において、湾曲したペタルが閉鎖し始めるのが早いほど、より多くの流体がクランクケース内にとどまる傾向がある。この場合、流体は図２の移送ポート１２を通って燃焼室１０へ搬送されるため、より多くの動力が生成される結果となる。
【００３５】
湾曲したペタルは、弁の上流側により大きな容積を規定するという利点を更に有する。すなわち、（図１及び図２に示されるように）流入する流体の流れにペタルの凹面が対向するため、ペタルが閉鎖されたときにペタルにより瞬間的に保持される流入流体の体積はより大きくなる。そのように体積が増加した流体は、リードペタルが開いたときにクランクケース内へ流入できる流体をより大量に蓄積する流体だめとして作用する。容積の大きな流体だめが存在することにより、リードバルブへ流れる流体の脈動が減少する。その結果、流体の流れはより一定且つ効率的になる。
【００３６】
また、リードペタルにより保持される流体の体積が増加することによって、バルブを通過する流体はシリンダプレナム８の中でより大きな体積を変位させる。この容積の変位は、クランクケースの有効容積を減少する。ピストンが下方へ動くにつれて、クランクケース内の流体は有効に縮小された容積の中に拘束される。それにより、より多くの流体が燃焼室１０に流入し、更に出力の増加をもたらす。
【００３７】
ペタル全体が均一の厚さである必要はない。図１２の斜視図に示される好適な構成においては、ペタル７２は先端部７０の付近で薄くなり、根元端部７１の付近で幾分厚くなっている。先端部でペタルを肉薄に形成すると、ペタルは圧力変化により応答しやすくなり、圧力変化により迅速に適応するバルブが得られる。しかし、本発明の範囲内において、厚さが変化しないペタルを提供することも可能である。
【００３８】
図１２は、リードペタル７２の恒久的な湾曲を示す斜視図である。
【００３９】
好適な実施形態においては、リードバルブのペタルは、閉鎖位置に付勢されるようにプレストレスを与えられる。つまり、ペタルそのものがばねを有している。繊維状複合材料からペタルを製造した場合、プレストレスを与えることができる。流入する流体からの圧力は、ペタルの固有のばね力に抗して作用し、ペタルを開放させる。ペタルは、ばね力が平衡位置からのペタルの変位に比例するように設計されるのが好ましい。
【００４０】
また、本発明の範囲内において、プレストレスを有さないペタルを製造し、ペタルを閉鎖位置に付勢する別個のばね手段を提供することも可能である。
【００４１】
更に、ペタルにばねを付与しないことも可能である。
【００４２】
本発明は様々な方法により変形できる。ペタルの湾曲の量を変えることもできる。ペタルを製造するために使用される材料及びプレストレス（採用される場合）の程度も変更できる。当業者には明らかであろうそれらの変形及びその他の変形は、添付の請求の範囲の趣旨の範囲内にあると考えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】シリンダの上死点付近にあるピストン及び開放状態のリードバルブを示す本発明のリードバルブを有する内燃エンジンの一部の断面図である。
【図２】ピストンがシリンダの下死点付近にあり且つリードバルブが閉鎖状態にある点を除いて、図２と同様の断面図である。
【図３】本発明において使用されるリードバルブを示す斜視図である。
【図３Ａ】本発明において使用されるリードバルブの一部を形成するリードブロックを示す斜視図である。
【図４】図３のリードバルブを示す正面図である。
【図５】図３のリードバルブを示す平面図である。
【図６】種々の流体圧力条件の下にある本発明のリードバルブのペタルの位置を示す概略図である。
【図７】種々の流体圧力条件の下にある本発明のリードバルブのペタルの位置を示す概略図である。
【図８】種々の流体圧力条件の下にある本発明のリードバルブのペタルの位置を示す概略図である。
【図９】従来のリードバルブのペタルの同様の位置を示す図６〜図８に類似する概略図である。
【図１０】従来のリードバルブのペタルの同様の位置を示す図６〜図８に類似する概略図である。
【図１１】従来のリードバルブのペタルの同様の位置を示す図６〜図８に類似する概略図である。
【図１２】本発明のリードバルブにおいて使用されるテーパ状のペタルを示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008531928.tif 000010
【図９】
2008531928.tif 000011
【図１０】
2008531928.tif 000012
【図１１】
2008531928.tif 000013
【図１２】
2008531928.tif 000014
【国際調査報告】
2008531928.tif 000015
2008531928.tif 000016