(57)【要約】  ロータリーバルブ内燃エンジンは、シリンダー２内を往復動可能にクランクシャフト３に接続されたピストン１と、ピストン１によって一部が形成された燃焼室４と、シリンダー２に対して固定されたバルブハウジング８内を回転可能なロータリーバルブ５とを備えている。ロータリーバルブ５は、燃焼室４の一部を形成する容積部９を含むバルブ本体を有するとともに、バルブの回転中にバルブハウジングの吸排気ポート１３，１４を介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポート１２をバルブ自身の壁部１２に有している。ロータリーバルブがクランクシャフトの回転軸３ａと平行な軸５ａ回りに回転可能にベアリング機構７に取り付けられ、軸方向へのバルブの移動は阻止するが径方向への移動が許容されている。
2014534371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記ロータリーバルブは、前記クランクシャフトの回転軸と平行な軸回りに回転可能であり、前記ロータリーバルブ本体の容積部は、該容積部と前記シリンダーとの間の燃焼ガスの流れを案内する通路に通じており、該通路もまた前記燃焼室を部分的に形成しており、該通路は、前記バルブの回転軸から３０度以上６０度以下の角度で前記シリンダーに向かう前記バルブの軸に対して傾斜された実質的に楔形の容積部であり、前記燃焼室の一部を形成する前記容積部を含む前記バルブ本体の一部は、前記シリンダーの外周の径方向内方に少なくとも部分的に前記ピストンに重なるように位置付けられている、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、該エンジンはスパーク点火エンジンであり、そのスパークプラグが、前記通路が前記回転バルブ内の容積部に達する領域に隣接する前記通路の上面に配置されている、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記ピストンは、その上死点に前記通路内へ突出する隆起領域を有する、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項４】
シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブは、前記バルブが軸方向に移動することを阻止するが径方向に移動することは許容するベアリング機構に取り付けられ、該ベアリング機構は、単一軌道輪ボールベアリングからなり、前記バルブ本体は、より小径の駆動シャフトと同軸上にあり、該駆動シャフトは、前記バルブが径方向に移動することを許容するように前記ベアリングの内輪との間に隙間を有して前記ベアリングの内輪を貫通して延びており、前記バルブ本体と前記シャフトとの間に形成された肩部は、燃焼圧力が正圧であるときに前記バルブの軸方向移動を阻止するように前記内輪に当接し、前記シャフトは前記バルブ本体から離れた前記内輪の側面を覆うフランジを有し、該フランジは前記シリンダに向かう前記バルブの移動を阻止し、前記フランジと前記内輪との間には、前記バルブが前記内輪との間に固定されないが内輪内で径方向に浮動できるように隙間を有する、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項５】
請求項４に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記シリンダー内の負圧の期間中に、前記バルブが径方向に浮動することを許容しつつ前記シリンダーに向かう移動に抗して前記バルブを付勢する弾性手段が前記フランジと前記内輪の前記側面との間に配置されている、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項６】
請求項５に記載のロータリーバルブ内燃機関において、前記弾性手段はＯリングである、ロータリーバルブ内燃機関。
【請求項７】
シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記吸排気ポートは実質的に平行であり、前記吸排気ポートの軸は前記シリンダーの軸に直交し、これらポートは前記バルブハウジングの反対側にあるとともに要求されるバルブタイミングとなる大きさ並びに位置となされている、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項８】
請求項７に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記吸排気ポートの軸は実質的に同軸上にあり、前記吸排気ポートの軸は、前記バルブの回転軸のクランクシャフト側の前記バルブの回転軸からいずれも離反されているか、若しくは、前記クランクシャフトから離れた前記バルブの回転軸の側部上の前記バルブの回転軸から離反されており、この離反によって、与えられた吸排気レイアウト用の前記バルブの回転方向が決定される、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項９】
シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブハウジングの主材料はアルミニウムであり、アルミニウムより低い熱膨張率を有する材質の一又は複数のバンドが、前記バルブの熱膨張を制御するように前記バルブの回転軸に同軸の前記バルブハウジングに組み込まれている、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項１０】
請求項９に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記バルブが内部で回転する前記バルブハウジングの表面は、セラミック、陽極処理されたアルミニウム若しくは炭化ニッケルの硬質被膜を有する、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項１１】
シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブ本体は、環状の部分円筒シーリングスリーブを有し、該スリーブは、回転のために前記本体に固定されているが前記本体に対して径方向に移動可能であるとともに、前記スリーブを前記バルブハウジングに係合させるように前記本体と前記スリーブとの間に燃焼ガスを流入させるように構成され、該スリーブは、初期シールを付与するように前記ハウジング内へ外方に弾性的に付勢され、前記スリーブの内径は、前記スリーブと前記バルブ本体との間にギャップを形成するように前記バルブ本体の外径よりも大きく、前記スリーブは、前記バルブ本体内の前記ポートと実質的に同じサイズの位置合わせされたギャップを有し、前記スリーブは、圧縮行程及び燃焼行程中に前記スリーブが前記吸排気ポートを完全に覆うように前記バルブ本体の全長を実質的に超えて延びている、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項１２】
請求項１１に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記バルブ本体は、前記バルブの軸方向移動を阻止するベアリング機構と前記バルブポートとの間に配置された環状シーリングリングを有し、該シーリングリングは前記バルブハウジングに係合するように外方に付勢されており、前記シーリングリングの一平面は前記バルブ本体の肩部に当接し、前記シーリングリングの反対側の平面は前記インナーベアリングの側面に当接し、高い燃焼圧力の期間中は燃焼圧力が前記両平面をそれぞれ接触状態に強制する、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項１３】
請求項１２に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記シーリングリングは前記バルブ本体の外周面にある周方向溝内に位置付けられ、該シーリングリングは、前記溝の隣接平面と前記燃焼室に近い前記リングの平面との間の空間と、前記リングの内周面と前記溝の外周面との間の空間とに燃焼ガスを流入させるように構成することにより、燃焼室から最も離れたリングの平面を前記溝の隣接平面に係合させるとともに前記リングの外周面を前記バルブハウジングの内周面に係合させ、燃焼室に最も近いシーリングリングの平面と前記溝の隣接平面との間にスプリングを配置することにより、前記溝の隣接平面に対して燃焼室から離れたシーリングリングの平面を付勢して、高圧縮期間中の燃焼室圧力によって増加された初期シーリング力を生じさせる、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項１４】
シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記ロータリーバルブは前記クランクシャフトの回転軸に平行な軸回りに回転可能であり、前記バルブへの動力は一対の歯付きプーリー機構を介して伝達され、該プーリー機構は、前記クランクシャフト上の駆動プーリーと前記バルブに固定された従動プーリーとを備え、前記従動プーリーは、燃焼室から離れた側部上で前記バルブに固定され、前記駆動力はエンドレス歯付きベルトの手段によって２つの前記プーリー間を伝達され、前記エンジンは反転バランスシャフトを有し、該バランスシャフトは前記エンドレスベルトによって駆動される従動プーリーを有し、前記ベルトは、その対向する内表面及び外表面の両方に歯を有する両歯付きエンドレスベルトからなり、前記クランクシャフトプーリーに係合する歯は、前記バランスシャフトプーリーに係合する歯の反対側にある、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項１５】
請求項１４に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、前記エンジンは前記エンドレスベルトによって駆動されるツイン反転バランスシャフトを備え、これらバランスシャフトは、前記クランクシャフトの両側に実質的に等距離に配置されて、それらのオフセットバランスウェイトの重心が前記シリンダーのセンターライン上に実質的に位置して、前記バランスシャフトの動作によって生じる合力が前記シリンダーの軸上に実質的に位置させ、これによりエンジンマウントポイントにおける振動を最小化させる、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のロータリーバルブ内燃エンジンにおいて、一又は複数の反転フライホイールが一又は複数の前記バランスシャフトに組み込まれ、前記フライホイールの総回転慣性が、前記エンジンクランクトレーン及びフライホイールの回転慣性と実質的に同じであり、これにより前記エンジンがマウントされるポイントにおける反動トルク力を最小化させる、ロータリーバルブ内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガスの吸気および排気のコントロールがロータリーバルブによって達成される内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなロータリーバルブは、例えば本願出願人の同時係属出願であるＧＢ２４６７９４７A号に開示されている。ロータリーバルブエンジンは、相対回転するボディ間のクリアランスを最小にすると効率が良くなるが過熱と噛み付きのリスクが生じるというシーリングにおける矛盾する問題を有することが知られている。ロータリーバルブを利用する商業上許容し得るエンジンを製造する試みが、特にＡｓｐｉｎによって長年に亘りなされているが、その殆どが失敗している。ＤＥ  ４２１７６０８Ａ１およびＤＥ  ４０４０９３６  Ａ１のような先行技術で、この矛盾が認識されているとともに、この問題を解決する試みは複合体を冷却する構造によってなされるか、或いは、適切な材料の使用によってこの問題が解決されると単に言及されている。実際には、エンジン効率の減少と排気の増加とを代償に、要求されるクリアランスより大きなクリアランスが噛み付きのリスクを減少させるために設けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、ロータリーバルブに固有の単純性の利用により軽量化と低コスト化の改善がなされた内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記ロータリーバルブは、前記クランクシャフトの回転軸と平行な軸回りに回転可能であり、前記ロータリーバルブ本体の容積部は、該容積部と前記シリンダーとの間の燃焼ガスの流れを案内する通路に通じており、該通路もまた前記燃焼室を部分的に形成する、ロータリーバルブ内燃エンジンが提供される。
【０００５】
本発明の第二の態様によれば、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブは、前記バルブが軸方向に移動することを阻止するが径方向に移動することは許容するベアリング機構に取り付けられた、ロータリーバルブ内燃エンジンが提供される。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記吸排気ポートは実質的に平行であり、前記吸排気ポートの軸は前記シリンダーの軸に直交し、これらポートは前記バルブハウジングの反対側にあるとともに要求されるバルブタイミングとなる大きさ並びに位置となされている、ロータリーバルブ内燃エンジンが提供される。
【０００７】
本発明のさらに別の態様によれば、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブハウジングの主材料はアルミニウムである、ロータリーバルブ内燃エンジンが提供される。
【０００８】
また、本発明は、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記ロータリーバルブは、前記クランクシャフトの回転軸と平行な軸回りに回転可能であり、前記ロータリーバルブ本体の容積部は、該容積部と前記シリンダーとの間の燃焼ガスの流れを案内する通路に通じており、該通路もまた前記燃焼室を部分的に形成しており、前記バルブはベアリング機構に取り付けられ、該機構は前記バルブの軸方向移動を阻止するが径方向移動を許容し、前記吸排気ポートは実質的に平行であり、これらポートは前記バルブハウジングの反対側に位置するとともに要求されるバルブタイミングが得られる大きさ及び位置とされ、前記バルブハウジングの主材料がアルミニウムである、ロータリーバルブ内燃機関が提供される。
【０００９】
本発明はさらに、シリンダー内を往復動可能にクランクシャフトに接続されたピストンと、前記ピストンによって一部が形成された燃焼室と、前記シリンダーに対して固定されたバルブハウジング内を回転可能なロータリーバルブとを備え、該ロータリーバルブは、前記燃焼室の一部を形成する容積部を含むバルブ本体を有するとともに、前記バルブの回転中に前記バルブハウジングの吸排気ポートを介して燃焼室への流体の流入及び燃焼室からの流体の流出を連続的に生じさせるポートを前記バルブ自身の壁部に有し、前記バルブ本体は、環状の部分円筒シーリングスリーブを有し、該スリーブは、回転のために前記本体に固定されているが前記本体に対して径方向に移動可能であるとともに、前記スリーブを前記バルブハウジングに係合させるように前記本体と前記スリーブとの間に燃焼ガスを流入させるように構成された、ロータリーバルブ内燃機関を提供する。
【００１０】
好ましい実施形態では、前記通路は、シリンダに向かってバルブの軸線に対して傾斜して実質的にくさび形の容積部である。好ましくは、通路の上部表面は、バルブの回転軸から30?60度の角度である。好ましくは、通路は湾曲した上面を有し、バルブに隣接する上面はバルブの軸に対してより鋭角であり、シリンダーに隣接する上面はバルブの回転軸に対してより鈍角である。
【００１１】
エンジンがスパーク点火エンジンである場合には、スパークプラグは、好ましくは、通路の上面に位置し、通路が回転バルブの容積部に達する領域に連接配置されていてもよい。
【００１２】
好ましくは、圧縮領域が、ロータリーバルブとは反対のシリンダー側部のシリンダーヘッドとピストンとの間に設けられている。
【００１３】
燃焼室の一部を形成する前記容積部を含む前記バルブ本体の一部は、前記シリンダーの外周の径方向内方に少なくとも部分的に前記ピストンに重なるように位置付けられていてもよい。このようにして、異なる改善された燃焼室形状を提供することができる。
【００１４】
好ましくは、ロータリーバルブは、単一の平面にあるエンドレスベルトやチェーンを介してクランクシャフトから駆動される。好ましい実施形態では、エンドレスベルトは歯付きベルトからなり、バルブの駆動力は対の歯付きベルト機構を介して伝達され、該機構は、クランクシャフト上の駆動プーリーとバルブに固定された従動プーリーとを備え、従動プーリーは、燃焼室から離れた側部でバルブに固定される。
【００１５】
好ましい実施形態では、バルブの回転軸は、シリンダーの軸を通過するが、代替実施形態では、シリンダ軸線からオフセットしている。
【００１６】
好ましい実施形態では、エンジンは、前記エンドレスベルトによって駆動される反転バランスシャフトもまた備え、該ベルトは、対向する外表面及び内表面の両方に歯を有する二重歯付きエンドレスベルトからなり、クランクシャフトプーリーとバランスシャフトプーリーとはベルトの反対側の歯に係合して、バランスシャフトを反対方向に駆動する。
【００１７】
好ましい実施形態では、前記エンジンは前記エンドレスベルトによって駆動されるツイン反転バランスシャフトを備え、これらバランスシャフトは、前記クランクシャフトの両側に実質的に等距離に配置されて、それらのオフセットバランスウェイトの重心が前記シリンダーのセンターライン上に実質的に位置して、前記バランスシャフトの動作によって生じる合力が前記シリンダーの軸上に実質的に位置させ、これによりピストンとバランサー力の間のムーブメントアームを除去して、エンジンマウントポイントにおける振動を最小化させる。
【００１８】
本エンジンの好ましい実施形態では、一又は複数の反転フライホイールが一又は複数の前記バランスシャフトに組み込まれ、前記フライホイールの総回転慣性が、前記エンジンクランクトレーン及びフライホイールの回転慣性と実質的に同じであり、これにより前記エンジンがマウントされるポイントにおける反動トルク力を最小化させる。反動トルク力は圧縮や点火毎のパワーフォースによって生じ、エンジンが加速または減速時にも発生する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】単気筒空冷機関の断面図である。
【図２】ロータリーバルブのさらなる詳細を示す図１のエンジンの断面図である。
【図３Ａ】異なるシール構造を有するロータリーバルブの２つの実施形態のうちの一つの断面図である。
【図３Ｂ】異なるシール構造を有するロータリーバルブの２つの実施形態のうちの一つの断面図である。
【図４Ａ】図３Ａ及び図３Ｂで示されるロータリーバルブの実施形態の詳細図である。
【図４Ｂ】図３Ａ及び図３Ｂで示されるロータリーバルブの実施形態の詳細図である。
【図４Ｃ】図３Ａ及び図３Ｂで示されるロータリーバルブの実施形態の詳細図である。
【図５Ａ】図１のエンジンの吸気ポート及び排気ポートの代替構成の概略図である。
【図５Ｂ】図１のエンジンの吸気ポート及び排気ポートの代替構成の概略図である。
【図６】反転バランスシャフトを有するエンジンのための駆動機構の端面図である。
【図７】図６に示す機構の側面図である。
【図８Ａ】図６及び図７に示されたバランスシャフトの詳細図である。
【図８Ｂ】図６及び図７に示されたバランスシャフトの詳細図である。
【図８Ｃ】図６及び図７に示されたバランスシャフトの詳細図である。
【図９Ａ】対の反転バランスシャフトを有する実施形態の端面図である。
【図９Ｂ】対の反転バランスシャフトを有する実施形態の側面図である。
【図１０Ａ】それぞれが反転フライホイールを支える対の反転バランスシャフトを有する更なる実施形態の端面図である。
【図１０Ｂ】それぞれが反転フライホイールを支える対の反転バランスシャフトを有する更なる実施形態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の例示的な実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
【００２１】
図１を参照すると、単気筒空冷エンジンが示されている。そのシリンダー２は、シリンダー２内の往復運動のために従来の方法でクランクシャフト３に接続されたピストン１を有する。図２に特に示されるように、シリンダー２の上部は燃焼室４によって閉塞されている。燃焼室４内への空気燃料混合気の流れ及び燃焼室４からの排気ガスの流れは、図２に断面で示されるようにロータリーバルブ５によって制御される。本実施形態では、上記バルブは、クランクシャフト３の回転軸３ａと平行な軸５ａ回りに燃焼室ハウジング内のバルブハウジング内で回転可能である。
【００２２】
ロータリーバルブ５は、燃焼室４から離れた端部上に取付けられた従動プーリー１７を有し、該従動プーリー１７は、ベルト駆動機構によってエンジンクランクシャフト３上の駆動プーリー１８に接続されており、ベルト駆動機構は、プーリー１７，１８の対応する歯に駆動的に係合する歯形状を内面に有するエンドレスベルト１９を備えている。これらプーリーとともにエンドレスベルト１９もまた、共通の平面２０上に位置している。したがって、クランクシャフト３の回転と、これに伴うピストンの動作とは、エンジンが従来の４ストロークサイクルで動作するようにロータリーバルブ５の回転に同期される。この達成のために、従動プーリー１７の直径は駆動プーリー１８の直径の２倍とされ、これによりロータリーバルブ５がエンジンスピードの半分で回転する。
【００２３】
さらに図２を参照すると、ロータリーバルブ５のより多くの詳細が示されている。このロータリーバルブは、単一軌道輪（レース）ボールベアリングの形態のボールベアリング機構７に取り付けられたシャフト６の形態の第１の円筒部を有する単純なアクティブバルブからなり、ボールベアリング機構７は燃焼室４から離れたバルブ５の側部に配置されている。上記バルブは、燃焼室内に向けて延びるより大径の円筒状本体部１１を有し、該本体部１１は、燃焼室４の一部を形成する容積部９をその内面に有している。該円筒部１１は、バルブハウジング挿入体８内の穴内で回転可能であり、バルブ５の円筒部１１は、ロータリーバルブ５とバルブハウジング挿入体８の穴との間に設けられた数ミクロンの最小クリアランスのみを有して上記挿入体８内に嵌挿されている。この挿入体８は、リン青銅若しくは同様の高錫含有量の銅合金のような軸受材料から形成される。若しくは、挿入体は、陽極処理されたアルミニウム、セラミック若しくはＮｉｋａｓｉｌ（登録商標）などの炭化ケイ素被膜のようなハードコーティングを有して良好な放熱特性を備えるアルミニウム合金から形成されていてもよい。上記ハードコーディングは、シリンダーボディの材料に直接適用されていてもよい。
【００２４】
シャフト６は、シャフト６とともに回転するべく固定されたインサート若しくはスリーブ２１を有するとともに、その外周には軸方向に延びる周辺リブ２３を有するフランジ２２が設けられている。肩部２５がロータリーバルブの大径部１１とシャフト６との間に形成されており、この肩部２５は、組み付けられた状態でベアリング７の内輪２４に当接して、燃焼室圧力が正圧のときに上記バルブがシリンダーから離れる軸方向に移動することを阻止する。周辺リブ２３とベアリング７の内輪２４との間には隙間が設けられている。Oリング４３若しくは波形座金の形態の弾性手段がフランジ２２とリブ２３とによって形成された周溝内に配置されており、これにより吸入行程において燃焼室内に負圧が生じたときに上記バルブを軸方向に支持するとともに、上記バルブに作用する燃焼室圧力が負圧から正圧、並びに、正圧から負圧に変わるときにバルブが軸方向に振動することを防止する。
【００２５】
ロータリーバルブ５が燃焼ガス圧力に応じて径方向に移動することを可能にするために、環状のギャップがベアリングの内輪２４とスリーブ２１の外周との間に形成されている。ロータリーバルブのある程度の径方向移動を許容する重要な径方向隙間が、スリーブ２１とベアリングの内輪２４との間に存在する。ロータリーバルブ５はその内部に容積部９を有し、図２及び特に図４Aと図４Cに示されるように、容積部９は燃焼室４の一部を形成する。燃焼室４は、容積部９内の閉じた部分半球の上端と傾斜した楔形通路３０とからなり、該傾斜通路は、ピストン及びシリンダーに通じているとともに、図５A及び図５Bに示すように断面がノーマンアーチ状である。楔形通路３０はシリンダーキャビティに通じている。シリンダーキャビティ内には、ピストンと燃焼室ハウジング３２との間に圧縮領域３１がある。楔状部３０内の上記通路の大きさ及び形状は、要求される圧縮比が得られ且つ４ストロークサイクルの吸排気行程中の上記ポート１３，１４とシリンダー容積部との間の十分なガス流れを許容する良好な流れ特性を有する通路であるように設計されている。圧縮行程において空気燃料混合気は、点火時に最大の燃焼効率を保証するようバルブに向けて点火プラグを強制的に通過させられる。別の設計（図示せず）では、ピストンの頂部が、必要な圧縮比が得られるように上記楔形チャンバー内へ突出する形状となされる。
【００２６】
上記ロータリーバルブの壁部１１は、特に図５Ａ及び図５Ｂの断面図に示されるように、燃焼室４への及び燃焼室４からのバルブハウジング８内の吸排気ポートを通る流体アクセスを与えるポート１２（図４Ａ及び図４Ｃも参照）を有する。これら図には、スパークプラグ１５もまた示されている。ロータリーバルブ本体は、ＥＮ４０Ｂのようなスチールからなり、ＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）やＰＶＤセラミック・コーディングのようなＰＶＤコーティングが施される前に、プラズマ窒化された後に最終サイズに研磨されている。吸排気ポート１３，１４は、それらの縦軸を平行にしてエンジンの反対側に配置されており、ほとんどの状況において有利とされている。図５Ａに示されるように、上記ポートはクランクシャフトに対して反対側のロータリーバルブの上部に近接配置されており、ロータリーバルブは図示された方向に回転し、吸気ポート１３は右側に配置され、排気ポート１４は左側に配置されている。実装と回転方向の必要性に従い、上記ポートはロータリーバルブの下部に配置することができ、それは上記バルブの軸とクランクシャフトとの間であり、図5Ｂに示された方向にロータリーバルブが回転するとき、吸気ポート１３は左側にあり排気ポート１４は右側にある。
【００２７】
動作中、最大燃焼圧力で、ロータリーバルブ本体１１とその座部８との間の経路Ａを介して吸排気ポート１３，１４に燃焼ガスが漏れる傾向があり、性能に悪影響を与える。本実施形態は、最大燃焼圧力時にバルブが径方向に移動するように挿入体２１とベアリングの内輪２４との間の隙間によってロータリーバルブの僅かな径方向移動を許容することによって経路Ａに沿った漏出を縮小させ、これにより経路Ａを実質的に閉塞する。燃焼サイクルの特定の行程でのみバルブがハウジングに接触する点、並びに、過熱する場合はバルブがハウジングから離れて移動可能である点は、局所的な過熱により生じる既知の問題を克服する手段である。
【００２８】
動作中、最大燃焼圧力で、バルブ本体１１とそのハウジング８との間の経路Ｂを介してベアリング７を含む空洞部内に燃焼ガスが漏れる傾向もある。本実施形態は、鋼製若しくは低い膨張係数の他の材料からなるリング８ａを上記バルブハウジング挿入体内に組み込んで設けることによって経路Ｂに沿った漏出を縮小しようとする。これは、バルブのこの領域の熱膨張が上記漏出通路を縮小するよう制御する。バルブのこの領域は、燃焼の主な領域から除外されて著しく低い温度で動作し、より厳密なクリアランスを停止のリスクなく設定できる。
【００２９】
さらに、図３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ及び４Ｃを参照すると、ロータリーバルブの別の実施形態が示されている。図３Ａ及び図４Ｃの実施形態では、漏出経路Ｂは、バルブ本体１１の肩部２５とベアリングの内輪２４との間に位置するピストンリングのようなスプリングリング３２によって閉塞される。バルブとベアリングとの間にスプリングリング３２を軽く保持するＯリングの軽い圧力により、スプリングリング３２がバルブハウジング８の内径に係合するよう外側へ移動させられる。スプリングリング３２は、リング３２の外周面とバルブハウジング８の内周面との間にシールを形成するように外方に弾性変形する。
【００３０】
燃焼室の最大圧力下では、燃焼圧力は、バルブ肩部２５と内輪２４の両方にスプリングリング３２の両平面をより強く接触させるようにスプリングリング３２を介して上記ベアリング機構に伝達される圧力をバルブ上に生じさせ、これによりこの点における漏出を減少させる。
【００３１】
図３Ｂ及び図４Ａを参照すると、リーク経路Ｂを閉じるリングシール構成の代替実施形態が示されている。本実施形態では、スプリングリング３２はバルブ本体１１内の溝１１ａ内に位置している。燃焼室から最も離れたその平面は、溝１１ａの隣接平面に接する。それは燃焼室に最も近いリングの平面と溝１１ａの隣接平面との間で溝１１ａ内に嵌着された波形スプリング３２ａ若しくは同様の部材によってこの位置に保持されている。これは上記平面間の初期シーリングコンタクトを生じさせる。リング３２もまた、リングの外周面とバルブハウジング８の内周面との間に初期シーリング力を生じさせるように僅かに外方に弾性変形する。燃焼室内の最大圧力下で、上記平面及びシーリングする周面の両方をより強く接触させるようリング後方のバルブ本体とリング３２との間のスペースに燃焼ガスが流入し、これによりこの点における漏出を減少させる。
【００３２】
上記実施形態の両方において、図４Ａ，４Ｂ及び４Ｃに示されるように、バルブ本体１１の外側に配置された部分円筒状の環状スリーブ３３によってリーク経路Ａがシールされている。スリーブ３３は、バルブ本体内の上記ポート１２に適合する開口部３４を有するとともに、リングの回転とバルブに対する軸方向移動とを防止するがスリーブ３３の径方向の拡張と浮動とを許容するようペグ３５によってバルブ本体に対して位置付けられている。部分円筒スリーブ３３は、外方に弾性的に付勢されており、従来の内燃機関の従来のピストンリングと同様の方法で動作し、燃焼ガスをリング後方に取り入れるとともにシリンダー壁部に接触させる。本実施形態では、燃焼ガスは、経路Ａをシールする方向にリングを外方に強制するようにスリーブ３３とバルブ本体１１との間に流入する。シリンダーガス圧力が低下すると、それに応じてシーリング力が減少し、スリーブの弾性作用によって初期シールを形成するよう回転バルブとバルブハウジングとの間に低い接触圧が生じる。一態様において、スリーブの内径はバルブの直径よりも僅かに大きく、これにより燃焼ガスの流入を一層容易にする初期ギャップを生じさせる。
【００３３】
図６及び図７を参照すると、反転バランスシャフトを含むベルト駆動機構の端面図及び側面図がそれぞれ示されており、同部品には同符号が付されている。ベルト駆動機構は、クランクシャフト上の歯付き駆動プーリー１７Ａと、ロータリーバルブを駆動する歯付き従動プーリーとを備え、動力はフラット歯付きベルト１９Ａを介して伝達される。駆動機構はさらに歯付きベルト１９Ａによって駆動されるバランスシャフト歯付きプーリー３８を備えている。歯付きベルトは上記動力伝達のために外表面及び内表面の両方に歯を有する。反転のために、バランスシャフトは、クランクシャフトプーリーに係合する歯に対してベルトの反対側の歯によって駆動される。図７には、共通の径方向平面２０内に上記３つのプーリーが位置付けられていることを見ることができる。
【００３４】
図８Ａ，８Ｂ，８Ｃを参照すると、反転バランスシャフトの詳細が示されている。バランスシャフト４０は、エンジンのメインハウジングにボルト固定されるフレーム４１内のベアリング３９に回転可能に取り付けられており、該シャフトは、要求されるバランス性能が得られるように設計されたオフセットバランスウェイト４２を有している。バランスシャフト駆動プーリー３８は、フレーム４１の外側のシャフト４０に固定されている。
【００３５】
図９Ａ及び９Ｂを参照すると、ツイン反転バランスシャフトを有するエンジンの詳細が示されている。バランスシャフト４３は、クランクケース４６から延びる突起４５内のベアリング４４にそれぞれ回転可能に取り付けられており、各シャフト４３は、要求されるカウンターバランス性能が得られるように設計されたオフセットバランスウェイト４７をそれぞれ有している。バランスシャフト４３はクランクシャフト３の両側にシリンダー２の中央ライン４８から実質的に等距離に配置され、両面歯付きベルト４９によって駆動される。各オフセットバランスウェイト４７の重心はシリンダー２の中央ライン上に配置される。この実施形態は、２つのオフセットバランスウェイト４７の連係する重心をシリンダーの軸４８上に実質的に配置させ、バランスシャフト４７による合力をシリンダーの軸４８を含むライン上、すなわちピストンによって生じる往復力を有するライン上に実質的に生じさせ、これによりエンジンマウントポイントにおける振動を最小化する。
【００３６】
図１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、反動トルクもまた減少させる反転フライホイール５０を各シャフト上に含むツイン反転バランスシャフトを有するエンジンのさらに別の実施形態が示されている。２つの反転フライホイール５０の総回転慣性は、上記エンジンクランクトレーン及びフライホイールの慣性と実質的に同じであり、これによりエンジンマウントポイントにおける反動トルク力を最小化する。
【００３７】
好適な反転フライホイールが図６及び図７に示す単一バランスシャフト構成にも包含し得ることが理解できるであろう。
【００３８】
単シリンダーエンジンとして開示されているけれども、直列、Ｖ型若しくは水平対向のマルチシリンダーエンジンに本発明を好適に適用することができる。さらに、スパーク点火エンジンとして開示されているが、本発明は圧縮点火エンジンにも好適に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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