JPS597011B2

JPS597011B2 - ロ−タリピストンエンジンのロ−タ

Info

Publication number: JPS597011B2
Application number: JP54003313A
Authority: JP
Inventors: 寿郎八木; 清臣住田
Original assignee: Toyo Kogyo Co Ltd
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1979-01-12
Filing date: 1979-01-12
Publication date: 1984-02-16
Also published as: JPS5596323A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はロータリピストンエンジンのロータに関するも
のである。

一般にロータリピストンエンジンは、例えば第１図およ
び第２図に示すようにトロコイド状内周面を有するロー
タ・・ウジング１とその両側に配置され一体に固定され
たサイドハウジング２、２とで形成される空隙３内を、
多角形状のロータ４がその頂部をロータハウジング１内
周面に摺接させながら遊星回転運動し、このロータ４の
回転によつて上記空隙３を３つの作動室に区画し、吸入
、圧縮、爆発、膨張および排出の各行程を順に行わせる
ようにしたものである０、尚、５はロータ４の側面４ａ
に装着されたサイドシール、６および１はそれぞれロー
タ４の頂部に装着されたアペックスシールおよびコーナ
シール、８は点火栓、９は吸気ポート、１０は排気ポー
トである。

上記のようにロータリピストンエンジンは構造的に扁平
でロータ回転方向に長い燃焼室を形成するものであるた
め、ロータ側面４ａとサイドハウジング２とサイドシー
ル５とによつて囲まれ一方が燃焼室に連通している空隙
（通常ΔＨ部と呼んでいる）を長い燃焼室の全周に有す
るものである。

この△■部はガス流が小さく、サイドハウジング２およ
びロータ４の両側壁から冷却されて温度も上昇しにくい
ため、火炎が伝播しにくく、未燃焼ガスを発生しがちで
排気ガス中のＨＣ（以下、ＲａｗＨＣと称す）成分を増
大させることとなる。これを防止するためには、ロータ
リピストンエンジンにおける△Ｈ部を構造的および寸法
的にクリアランスのないものとすればよいが、ロータ４
が遊星回転運動し、且つエンジン各部のアンバランスな
熱膨張下においても十分な回転可能クリアランスを得る
ためには、かなりの△Ｈ（通常、約４００μ程度）が必
要で機構的には排除できないものである。本発明はかか
る点に鑑み、上記ΔＨ部におけるロータ側面部、すなわ
ちロータ側面のうちのサイドシール外側部に下記の物性
を有する材料をコーティングして上記△Ｈ部のクリアラ
ンスを可及的に小さくすることによりＲａｗＨＣを減少
させ得ることを知見し、且つロータ側面用コーティング
材として要求される物性を持つ材料を開発し、よつてエ
ンジン性能に支障を与えることなくＲａｗＨＣを効果的
に低減できるようにしたロータリピストンエンジンのロ
ータを提供するものである。

すなわち、上記ロータ側面用コーティング材として必要
な物性とは、１約３００℃で変質しない耐熱性、＠サイ
ドハウジングと衝合時自らが摩耗し相手を傷つけないこ
と、Ｏしかしながらそれ自体は耐摩耗性が優れているこ
と、＠サイドハウジングと接触時焼付きや耐剪断性不足
によつて剥離を生じないこと、８厚塗り卦よび重ね塗り
の容易なこと、Ｏ望ましくは弾性を有し緩衝作用のある
こと、３０ータへの密着力が十分あることである。本発
明は、このような物性を満足するものとして、鱗片状ア
ルミニウム１０〜２５重量（Ｆ６卦よび二硫化モリブデ
ンＭＯＳ２ｌ５〜３０重量％を分散せしめたエポキシ樹
脂よりなるコーテイング材料を開発し、このコーテイン
グ材をロータ側面のうちのサイドシール外側部に層厚３
０μ以上でもつて焼付けてなることを特徴とするもので
ある。以下、本発明について図面に従つて詳細に説明す
る。尚、ロータリピストンエンジンの構造については第
１図および第２図により既述したので、その詳細な説明
は省略する。第１図ないし第３図に｝いて、１１はロー
タ側面４ａのうちのサイドシール５外側部（第１図で格
子斜線にて示す部分）に設けたコーテイング層であつて
、該コーテイング層１１は第３図に詳示するように鱗片
状アルミニウム１２を１０〜２５重量％、二硫化モリブ
デンＭＯＳ２ｌ３を１５〜３０重量％分散せしめたエポ
キシ樹脂１４よりなるコーテイング材料を塗布、焼付け
したもので１その層厚は３０゛μ以上に設定されている
。

上記コーテイング材料の成分のうちエポキシ樹脂１４は
、上述のロータ側面用コーテイング材として必要な物性
のうぢ＠，（ホ），θ卦よび３の性質（すなわち自ら摩
耗し相手を傷つけないこと、厚塗り卦よび重ね塗りの容
易性、緩衝性、密着力）を十分に保有し、１，０｝よび
Ｏの性質（すなわち耐熱性、耐摩耗性、耐剥離性）はい
ま一つ不足するものであるが、鱗片状アルミニウム１２
はＯの耐剥離性、すなわち剪断強度を向土させ、且つコ
ーテイング層１１の耐熱性（４の性質）を向土させるも
のであり、また二硫化モリブデン１３は３の耐剥離性、
特に焼付きを防止するもので、サイド・・ウジング２と
の間の潤滑性を確保し、結果的にθの耐摩耗性を向上さ
せるものであるので〜よつてエポキシ樹脂１４に鱗片状
アルミニウム１２訃よび二硫化モリブデン１３を含有す
ることにより、ロータ側面用コーテイング材としての必
要な堡物性（１〜１全てを保有することになる。

そして、上記鱗片状アルミニウム１２の含有量は、１０
重量％未満では上記効果（すなわち耐剥離性および耐熱
性の向上）をあげるのには不足し、２５重量％を超える
と効果が飽和してコーテイング層１１の強度（すなわち
密着力）を却つて低下させるので、１０〜２５重量％の
範囲に設定されている。

また、二硫化モリブデン１３の含有量は１５重量％未満
では上記効果（すなわち耐剥離性｝よび耐摩耗性の向上
）をあげるのに不足し、３０重量％を超えると効果が飽
和し、却つてコーテイング層１１の密着強度の低下に結
びつくので好ましくなく、よつて１５〜３０重量％の範
囲に設定されている。

さらに、上記コーテイング層１１の層厚は３０μ未満で
はコーテイング効果を十分にあげるに至らないので、少
なくとも３０μ以上必要であり、また、その土限は通常
ΔＨ部のクリアランスが４００μ程度である関係土、２
００μ程度に制約される。

上記鱗片状アルミニウム１２は、粒子を圧縮成形して偏
平状に形成したもので、その大きさは、３２５メツシユ
の網目を通過する大きさ、即ち４４μ以下の大きさが好
ましい．また、二硫化モリブデイ１３は、粒子状のもの
で、順次臂開しながら潤滑性を有するもので、その大き
さは平均粒径０．５〜５μのものが好ましい。

次に、本発明の実施例について説明すれば、コーテイン
グ材料として３２５メツシユの網目を通過する大きさ、
即ち４４μ以下の鱗片状アルミニウム２０重量％、平均
粒径１μの二硫化モリプデン２５重量％、エボキシ樹脂
残部からなるものをトルエンとキシレン訃よびメチルセ
ロソルブからなる溶剤を加えて撹拌混合し、粘度が６０
０ｃｐの混合液を作る。

一方、ロータの側面はシンナ一で脱脂、洗浄する。その
後、ロータの側面を上にし、上記混合液をスポイドで上
記ロータ側面のうちのサイドシール外側部に塗布し、４
時間自然乾燥して溶剤を除去する。な訃、溶剤の除去は
後述する焼付け時に５０℃付近の低温から段階的に昇温
して溶剤を除去した後高温で焼付けるようにしてもよい
０上記のように溶剤を除去した後、塗布面を大気雰囲気
の加熱炉内で１８０℃×３０分加熱して暁付け、その後
研摩し、上記ロータ側面のサイドシール外側部に層厚１
２０μのコーテイング層を形成した。上記のように塗布
し、焼付けた際、コーテイング材料の粘度は６００ｃｐ
と低く液体状であり、しかも鱗片状アルミニウムは薄い
偏平状でかつ非常に細かいため、エポキシ樹脂が凝固す
るまでに表面張力で鱗片状アルミニウムが第３図に示す
ようにコーテイング層の表面と平行に配向する。このよ
うに配向すれば、鱗片状アルミニウムがエポキシ樹脂の
塗布面と平行な方向の熱膨張を抑制する。したがつて、
ロータ（鋳鉄製）とコーテイング層との熱膨張差が小さ
く抑えられ、コーテイング層へのクラツチの発生を抑制
し、コーテイング層の耐剥離性および耐熱性をより向土
できる。尚、上記コーテイング材料の成分のうちエポキ
シ樹脂（シリコン系）と鱗片状アルミニウムとはその混
合物として市販品の「サントモＭ−１（三井物産化工機
販売株式会社製）」を使用した。このようなコーテイン
グ層を全該当箇所（口ータ側面のサイドシール外側部）
に塗着した２つのロータを、単室容積５７３ｃｃの２０
ータ型式のロータリピストンエンジンに用いて、エンジ
ン回転数７０００ｒ−Ｐ．ｍの全負荷運転を１００時間
行つた後、次のＲａｗＨＣの測定および分解検査を行つ
た。

尚、７０００ｒ．ｐ．ｍの全負荷運転を１００時間行つ
た際にはコーテイング層の層厚は平均７０μとなり、当
初に比べ５０μ摩耗していた。先ず〜ＲａｗＨＣの測定
として、エンジン回転数２０００ｒ．ｐ．ｍ１平均有効
圧Ｐｅ４ν、空燃比ＩＶＦ′１６の条件のもとで上記本
発明例とコーテイング層を設けない無処理のもの（従来
例）とにおける未燃焼ＨＣ成分の排出量の測定を行い、
その結果を下記表１に示す。

＼上記表１より、本発明例に卦いては従来例に比また、分
解検査として、上記本発明例と上記コーテイング材料か
ら鱗片状アルミニウムを除去したもの（比較例１）と上
記コーテイング材料から二硫化モリプデンを除去したも
の（比較例２）とにおいてコーテイング層の剥離の有無
訃よび熱による燃焼変質の有無を検査し、その結果を下
記表２に示す。

さらに、上記コーテイング層の層厚の測定を行うと、当
初１２０μのコーテイング層はエンジンのならし運転（
７０００ｒ．ｐ．ｍの全負荷運転）を２０時間経過した
際には略７０μ程度となり、以後ならし運転を続けても
層厚は変わらず、一定の値（略７０μ）を示す。

よつて、コーテイング層の層厚はならし運転を一定時間
経過した後は一定の値（略７０μ）となることが判る。
次に、前記本発明例のコーテイング層（層厚１２０μ）
の耐熱性をテストした。

テスト方法は、前記のロータリピストンエンジンを用い
てエンジン回転数３５００ｒｐｍの無負荷運転から７０
００ｒｐｍの全負荷運転に１０秒で土昇させ、その後７
０００ｒｐｍの全負荷運転を４０秒続けた後、３５００
ｒｐｍ無負荷運転に１０秒で低下させるのを１サイクル
として、これを６０００サイクル（１００時間）行つた
。テスト結果は、コーテイング層に熱劣化はほとんどな
く、コーテイング層の剥離もなかつた。さらに、前記本
発明例のコーテイング層（層厚１２０μの耐熱性を他の
テスト法で行つた。

このテスト方法は、長さ３０ｍ１幅１５Ｔｖｎの鋳鉄板
にコーテイング層を層厚１２０μ形成した試料を多数用
意し、この試料を加熱器内で約３分かけて２５０℃に加
熱した後、約２０℃の水に浸漬して冷却するのを１サイ
クルとし、これを１０００サイクル行つた。また、上記
試料を加熱器内で約３分かけて３００℃に加熱した後、
約２０℃の水に浸漬して冷却するのを１サイクルとして
、これを３００サイクル行つた。テストした結果、２５
０℃に加熱して水冷した試料のコーテイング層はほとん
ど変色もなく、コーテイング層の剥離もなかつた。また
、３００℃に加熱して水冷した試料のコーテイング層は
若干の変色はあるが、剥離は生じていなかつた。以上説
明したように、本発明によれば、ロータリピストンエン
ジンにおけるロータ側面のうちのサイドシール外側部に
、鱗片状アルミニウム１０〜２５重量％および二硫化モ
リブデン１５〜３０重量％を分散せしめたエポキシ樹脂
を層厚３０μ以上でもつて焼付けてなることにより、△
Ｈ部のクリアランスが小さくなるので、ＲａｗＨＣの低
減（２０〜３０９１）低減）を図ることができる。

また、上記ロータ側面用コーテイング材料はエポキシ樹
脂が主材であるにも拘らず鱗片状アルミニウムで耐熱性
と密着力を得、二硫化モリブデンで焼付きを防止するこ
とができるので、ロータリピストンエンジンのロータに
使用可能となり、また厚塗り力相由にできるので作業性
が良い等の利点を併せ有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示するもので、第１図はロ
ータリピストンエンジンの概略構造を示す縦断側面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図の要
部拡大図である。１・・・・・・ロータハウジング、２・・・・・・サイ
ドハウジング、３・・・・・・空隙、４・・・・・・ロ
ータ、４ａ・・・・・・口ータ側面、５・・・・・・サ
イドシール、６・・・・・・アペツクスシール、７・・
・・・・コーナシール、８・・・・・・点火栓１９・・
・・・・吸気ポート、１０・・・・・・排気ポート）
１１・・・・・・コーテイング層、１２・・・・・・鱗
片状アルミニウム、１３・・・・・・二硫化モリブデン
、１４・・・・・・エポキシ樹脂。

Claims

【特許請求の範囲】

１ロータハウジングとサイドハウジングとで形成され
た空隙内をロータが遊星回転運動するようにしたロータ
リピストンエンジンにおいて、ロータ側面のうちの各サ
イドシール外側部に、鱗片状アルミニウム１０〜２０重
量％および二硫化モリブデン１５〜３０重量％を分散せ
しめたエポキシ樹脂を層厚３０μ以上でもつて焼付けて
なることを特徴とするロータリピストンエンジンのロー
タ。