JPH03286101A - アペックスシールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロータリピストンエンジンにおいて使用され
るアペックスシールおよびその製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 一般に、ロータリピストンエンジンにおいて使用される
アペックスシールは、特開昭６０−１７２０１号公報に
も開示されているように、合金鋳鉄製とされ、その摺接
面（詳しくは、ロータハウジングとの摺接面）には、耐
摩耗性の向上を図る目的で再溶融チル化処理か施されて
いるのか通例である。

（発明か解決しようとする課題） 上記公知例における如く、アペックスシールにおけるロ
ータハウジングとの摺接面に対して再溶融チル化処理を
施すようにした場合、摺接面での耐摩耗性は十分に確保
されるものの、底面（即ち、シールスプリングとの摩擦
面）に対する摩耗防止対策が施されていないため、その
部分における耐摩耗性が劣ることとなっている。このよ
うなアペックスシールを用いる場合、潤滑性能が良好な
状態で運転されることが多いガソリンエンジンでは格別
問題とならないか、潤滑不足となり易いエンジン、例え
ばＬＰＧエンジン、産業用エンジン等においては、シー
ルスプリングとの摩擦面における摩耗が大きくなるおそ
れがあり、その対策が待たれているのが現状である。

本発明者らは、非調質鋼が加熱後の自然放冷によっても
焼入れ可能なことに着目し、アペックスシールの摺接面
に対する加熱溶融処理を行う際に工夫を凝らすことによ
り、シールスプリング摩擦面における耐摩耗性の向上を
図り得ることを知るに至り、本発明をなすに至ったので
ある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、アペック
スシールにおけるシールスプリングとの摩擦面における
耐摩耗性の向上を図ることと、そのようなアペックスシ
ールを容易に製造し得るようにすることとを目的とする
ものである。

Ｃ課、題を解決するための手段） 請求項Ｉの発明では、上記課題を解決するための手段と
して、ロータの頂部に７−ルスプリングによりバックア
ップされた状態で配設され、ロータハウジングとの間の
ソールを行うアペックスシールを、非調質鋼で製作する
とともに、ロータハウジングとの摺接面に加も溶融によ
る表面硬化層を形成する一方、シールスプリングとの当
接面を焼入れ硬化状態となしている。

請求項２の発明では、上記課題を解決するための手段と
して、ロータの頂部に７−ルスプリングによりバックア
ップされた状態て配設さ乙、ロータハウジングとの間の
シールを行うアペックスシールを製造する方法において
、非調質鋼からなるアペックスシール基材の中央部のみ
を冷却させつつ、ロータハウジングとの摺接面となる部
分に対して加熱溶融による表面硬化処理を施すようにし
ている。

（作　用） 請求項１の発明では、上記手段によ−て次のような作用
が得しれる。

即ち、非調質鋼からなるアペックスシールにおけるシー
ルスプリングとの当接面を焼入れ硬化状態となしたこと
により、シールスプリングとの摩擦による摩耗か低減さ
れることとなる。

請求項２の発明では、上記手段によって次のような作用
が得られる。

即ち、非調質鋼からなるアペックスシール基材の中央部
のみを冷却させつつ、ロータハウジンクとの摺接面とな
る部分に対して加熱溶融による表面硬化処理を施すよう
にしたことにより、ロータハウジングとの摺接面に対す
る表面硬化処理時の加熱溶融熱を利用してアペックスシ
ール基材における両端部（即ち、シールスプリング当接
面となる部分）か焼入れ硬化状態とされることとなる。

（発明の効果） 請求項１の発明によれば、ロータの頂部にシールスプリ
ングによりバックアップされた状態で配設され、ロータ
ハウジングとの間のソールを行うアペックスシールを、
非調質鋼て製作するとともに、ロータハウジングとの摺
接面に加熱溶融による表面硬化層を形成する一方、シー
ルスプリングとの当接面を焼入れ硬化状態となしたので
、ロータハウジングとの摺接面における耐摩耗性が確保
されることは勿論、シールスプリングとの当接面こおけ
る耐摩耗性も強化されることとなり、耐久性か著しく向
上するという優れｆこ効果かある。

請求項２の発明によれば、ロータの頂部にシールスプリ
ングによりバックアップされた状態て配設され、ロータ
ハウジンクとの間のシールを行うアペックスシールを製
造する方法において、非調質鋼かＳなろアペックスシー
ル基材の中央部のみを冷却させつつ、ロータハウジ／り
との摺接面となる部分に対して加も溶融による表面硬化
処理を施すようにしたので、ロータハウジングとの摺接
面に対する表面硬化処理時の加熱溶融熱を利用してアペ
ックスシール基材の両端部（即ち、ノー・レスブリック
当接面となる部分）か焼入ｎ硬化状態とされることとな
り、極めて簡易な手ｒ去により、シールスプリング当接
面の耐摩耗性に優２二たアベツクスシールを得ることが
できるという優れた効果がある。

また、請求項２の発明によれば、アペックスシール基材
におけるロータハウジングとの摺接面となる部分を加熱
溶融する際に、アペックスシール基材の中央部を冷却す
るようにしているので、得られたアペックスシールにお
ける中央部摺接面（摩耗の厳しい部位となる）の耐摩耗
性がより向上することとなるという効果も得られる。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例にかかるア
ペックスシールおよびその製造方法を説明する。

第２図に示すところのロータリピストンエンジン１は、
そのケーシング２がトロコイド内周面を有するロータハ
ウジング３の両側にサイトハウジング４．４（第１図参
照）を配設して構成されており、しかして、前記ケーシ
ング２内において、略三角形状のロータ５が偏心軸６に
支承された状態て遊星回転運動するようになっている。

そして、前記ロータ５の各頂部には、前記ロータハウジ
ング３のトロコイド内周面に摺接するアペックスシール
７が装着されている。

前記アペックスシール７は、第１図図示の如く、前記ロ
ータ５の頂部に形成されたアペックスシール溝８に７−
ルスプリング９によってバックアップされた状態て嵌挿
されており、本実施例では、主アベワ・クスンール７ａ
と副アペックスシール７ｂとに分割されている。符号Ｉ
Ｏはアペックスシール７の両端にシールスプリング９の
端部を係止すへく形成された脚部、１１はコーナシール
である。

しかして、本実施例のアペックスシール７は、非調質鋼
により製造されており、ロータハウジング３との摺接面
には肉盛溶接あるいは再溶融チル化等の加熱溶融による
表面硬化層１２が形成される一方、その底面におけるシ
ールスプリング９との当接面は、焼入れ硬化状態とされ
ている。

上記構成のアペックスシールは、次のようにして製造さ
乙る。

第３図および第４図図示の如く、非調質鋼からなるアペ
ックスシール基材２１（製品となるアペックスシールよ
り稍長尺とされる）の中央部を冷し金２２．２２で挟持
した状態てセットする。この時、アペックスシール基材
２１の上部は、冷し金２２．２２から若干突出さ乙てい
る。符号２３は冷却水通路、２４は冷し金２２．２２を
固定するためのバイアス装置である。

上記の如くセットされたアペックスシール基材２１の上
面（即ち、ロータハウジング３との摺接面となる部分）
に対して、プラズマ粉体肉盛溶接装置２５を用いて肉盛
溶接を施す。

この時の肉盛溶接条件は下記の通りてあった。

メイン電流　　　　　　　　　６０Ａ パイロツト電流　　　　　　　２ＯＡ 溶接速度　　　　　　　　　　８５ｍｍ／ｍｉｎ粉体供
給量１２ｇ／ｍｉｎ また、肉盛溶接用粉末としては、０．３５〜４．’Ｏｗ
ｔ％、Ｓ　ｉ：１．９〜２．５ｗＬ％、Ｍｎ：０．３ｗ
ｔ％以下、Ｎｉ１０〜１．５警ｔ％、Ｍｏ：１．Ｏ〜１
．５ｗｔ％の組成を有する合金鋳鉄か用い与りた。

すると、アペックスシール基材２１の上面には、肉盛溶
接により加熱溶融された表面硬化層１１（第１図参照）
か形成されるとともに、アペックスシール基材２１の両
端部（即ち、シールスプリング９との当接部となる部分
）は、前記プラズマ粉体肉盛溶接装置２５により加熱さ
れた後自然放冶とされることとなり、焼入れ硬化状態と
される。なお、この時、アペックスシール基材２１の中
央部であって冷し金２２．２２によって冷却状態とさ）
−４でいる部分には、肉盛溶接時の熱か伝達されなＬｌ
ところから、焼入れ硬化されないか、アペックスシール
基材２１の中央部において冷し金２２２２から突出せし
められている部分は、肉盛溶接時に冷し金２２．２２に
より十分冷却されることとなっているため、形成される
表面硬化層１１の硬化度がより一層強化されることとな
る。

かくして肉盛溶接されたアペックスシール基材２１の両
端部を所定量（鎖線より外側）たけ切除した後、上面を
曲面状に加工し、その後、底面を切削加工することによ
り、第５図図示の如く、脚部１０．１０を有するアペッ
クスシール７が製作される。なお、実際の使用に当たっ
ては、アペックスシール７は、鎖線の部分で切断される
。

さて、本発明方法により製造されるアペックスシールに
おける耐摩耗性を、従来例のアペックスシールのそれと
比較すべく、以下の方法により耐摩耗テストを実施した
。

第６図および第７図図示の如く、アペックスシール形状
とされたテストピースＰを用意し、該テストピースＰに
おけるシールスプリング当接面となるｌに対して、シー
ルスプリングと同材質（例えば、１７−．１７ＰＨ１す
からなるスプリング材Ｓを往復摺接せしめることにより
耐摩耗テストが行なわれた。この時のテスト条件は、以
下の通りであった。

荷重　　　　　　　　　　　６０ｋｇ／ｃ”′速度　　
　　　　　　　　　０．３ｍ／ｓ時間　　　　　　　　
　　　６０分 潤滑　　　　　　　　　　　ナノ なお、本発明により製造され、るテストピースは、試料
Ｎｏ　１．２の２種とされ、従来品のテストピースは、
試料Ｎ○３．４の２種とされている。

そして、試料ＮＯ１，２（即ち、本発明品）のテストピ
ースにおける組成は、下記の表−１の通りであった。

表−１ また、試料Ｎ０３（即ち、従来品）のテストピースの材
質はＳ　０Ｍ４３５、試料Ｎ０４（即ち、従来品）テス
トピースの材質はチル化合金鋳鉄とされている。

上記耐摩耗テストの結果は、下記表−２の通りであった
。

表−２ 上記結果によれば、本発明品か、従来品に比へて優れた
耐摩耗性を示すことか確認てきる。なお、上記表−２に
おける判定の基準となる摩耗量の目標値は５０μｍとさ
れている。

上記説明では、アペックスシール基材に対する加熱溶融
手段としてプラズマ粉体肉盛溶接装置による肉盛溶接か
採用されているか、その他の手段、例えば電子ビームに
よる再溶融等を採用してもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかるアペックスシールの装
着状態を示す断面図（即ち、第２図のｌ−１拡大断面図
）、第２図はロータリピストンエンジンの縦断面図、第
３図は本発明方法によりアペックスシールを製造する場
合のアペックスシール基材のセット状態を示す側面図、
第４図は第３図の■−■断面図、第５図は本発明方法に
より製造されたアペックスシールを示す側面図、第６図
は耐摩耗テストの要領を示す側面図、第７図は第６図の
■−■断面図である。 ３・・・・ロータハウノング ５・・・・ロータ ７・・・・アペックスシール １２・・・表面硬化層 ２１・・・アペックスシール基材 ２２・・　・袷し金 ２５・・・プラズマ粉体肉盛溶接装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロータの頂部にシールスプリングによりバックアッ
   プされた状態で配設され、ロータハウジングとの間のシ
   ールを行うアペックスシールであって、非調質鋼からな
   り、ロータハウジングとの摺接面には加熱溶融による表
   面硬化層が形成されていて、シールスプリングとの当接
   面は焼入れ硬化状態とされていることを特徴とするアペ
   ックスシール。 ２　ロータの頂部にシールスプリングによりバックアッ
   プされた状態で配設され、ロータハウジングとの間のシ
   ールを行うアペックスシールを製造する方法であって、
   非調質鋼からなるアペックスシール基材の中央部のみを
   冷却させつつ、ロータハウジングとの摺接面となる部分
   に対して加熱溶融による表面硬化処理を施すことを特徴
   とするアペックスシールの製造方法。