JPS62195440A - 初期なじみ性に優れた摺接部材およびその製造法 - 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） 本発明は初期なじみ性に優れたロータリーエンジンのロ
ータハウジング等の摺接部材およびその製法に関する。

（従来技術およびその問題点） 一般に、エンジンの馴らし運転は、例えばレシプロエン
ジンの場合、シリンダ面とピストンリング摺動面とを該
両面相互の摺り合せ作用により鏡面化して両面になじみ
を付けることにより行っている。そして、この場合、シ
リンダ面を予めその表面粗さが粗目になるように加工し
ておき、ピストンリング摺動面との接触面圧を増大させ
ることによりシリンダ面の摩耗を促進させ、このことに
より上記のなじみ付けを早期に完了させることが行われ
ている。

ところが、上記従来のものでは馴らし運転時（なじみの
付＜＠）、粗面化されたシリンダ面の凹部を介して燃焼
室内の混合気がクランクケースに洩れて圧縮圧力が低下
するため、着火性が損なわれたり所定の出力が発生しな
いという問題があっ一方、上記のようななじみ性をさら
に改善するものとして、例えば実開昭３６−１６１０１
号公報および特公昭４１１７００２号公報にはシリンダ
面にフッ素樹脂被膜を形成することが提案されている。

また、フッ素樹脂を他の熱硬化性樹脂を含む水性ディス
パージョンとともに表面に塗装し焼成する方法も提案さ
れている。さらに、フッ素樹脂をメッキ浴中に分散し、
析出金属とともに沈着させる方法等か提案されている。

しかしながら、上記いずれの方法においても、フッ素樹
脂の付着性を確保ずろために他の樹脂バインダーあるい
はメッキ金属の補助を必須とし、これがコーティング層
内のフッ素含有量を著しく低下している。従って、ロー
タリーエンジンの内周面のごとき高温高圧下で使用され
る摺接部材に適用した場合、フッ素樹脂の持つ摩擦係数
の低さは充分に発揮されなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は摺接部材表面にフッ素含有量４０重量％以上の
溶射樹脂膜を形成し、初期なじみ性を改善する方法を提
供する。

即ち、本発明は表面にフッ素含有量４０重量％以上の溶
射樹脂膜を有する初期なじみ性に優れた摺接部材を提供
する。

また、本発明は摺接部材表面にフッ素樹脂粒子をプラズ
マ溶射することを特徴とする初期なじみ性に優れた摺接
部材の製法を提供する。

本発明による初期なじみ性の高い摺接部材は表面にフッ
素含有量４０重量％以上を有する溶射技術による樹脂膜
を有すればよい。溶射方法は特に限定的ではなく、通常
粉末式溶射方法が好適に用いられる。中でも、スピード
が速くかつ母材への熱影響が少ないプラズマ溶射法が特
に好ましい。

プラズマ溶射自体は公知である。例えば、プラズマガン
により発生した水素または酸素プラズマ流中にフッ素樹
脂の粒子を置くことにより、摺接部材表面上にフッ素樹
脂が溶射される。

フッ素樹脂としてはテトラフルオロエチレン、トリフル
オロクロロエチレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン
、ジクロロジフルオロエチレンの重合体または共重合体
が挙げられる。特に、本発明の目的である初期なじみ性
を高めるためにはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅと略される）が最も好ましい。ＰＴＦＥは粉末の形で
市販されているので、そのまま本発明のプラズマ溶射に
用いられる。

フッ素樹脂溶射層が形成される摺接部材表面は多少粗面
化されたものが好ましい。粗面でない場合には溶射層、
の部材表面へのフッ素樹脂の喰い込みが不足し、付着性
が劣る。また、形成された溶射層も多孔質であるためオ
イル含浸性もよく、初期なじみ性がより向上する。摺接
部材表面の中心線平均粗±Ｒａは０，１〜０．５μ程度
が好ましい。

このような粗度の表面を形成するために、逆電によりポ
ーラス化したＣｒメ゛ツキ、Ｃｒ−Ｍｏメッキ、Ｎｉメ
ッキ等が施こされる。溶射層の厚さは部材表面の粗度に
より変化し、特に限定的でない。

本発明の適用されろ摺接部材は特に限定的でないが、例
えばエンジンのピストンリング、シリンダーライナー、
ロータリーエンジンのハウジング等が特に好ましい。

（発明の効果） 本発明の摺接部材は極めて高い初期なじみ性を有し、そ
の用途は広いものである。特にロータリーピストンエン
ジンのロータハウジングに用いた場合、運転時間の経過
に対する作動室の圧縮圧力Ｐｃの低下が極めて小さい。

また、フッ素樹脂溶射層はガソリンに対して化学的に安
定であり、ガソリン液滴により溶出することがない。特
に、プラズマ溶射法はロータハウジング内周面に、ロー
タハウジングが熱変形する心配のない低温で被覆できる
。形成された被膜は耐熱性が低く、特にロータリーエン
ジン内では馴らし運転後に燃焼焔により熱分解してロー
タハウジング内周面に下地の硬質ポーラス面を現出させ
、この面による耐摩耗性を利用して実用運転時における
耐久性を確保することができる。

（実施例） 本発明を実施例により更に詳細に説明する。

実施例１ 使用条件の最も厳しい自動車用ロータリーエンジンのハ
ウジングを本発明方法によりフッ素樹脂溶射層を形成し
た。

使用したロータリーエンジンの構造を第１図により説明
する。

第１図は燃料噴射方式のロータリーピストンエンジンの
縦断面図であって、硬質ポーラスクロムメッキ層が形成
されたトロコイド状内周面１ａを有するロータハウジン
グｌとその両側に配置されて一体に固定されたサイドハ
ウジング２．２とで構成されるケーシング３内を、多角
形状のロータ４が遊星回転運動し、該ロータ４の回転に
よってケーシング３内に画成される３つの作動室５．５
゜５に吸気、圧縮、爆発、膨張および排気の各行程を順
に行わＨ′るものである。上記ロータ４の各頂部には上
記トロコイド面１ａに摺接して作動室５の気密を保つ鋳
鉄製アペックスシール６が装着されている。尚、７はロ
ータ４を支承する偏心軸、８はロータ４側面に装着され
サイドハウジング２に摺接して作動室５の気密を保つサ
イトノールである。また、９はロータ４の各頂部両側面
に設けられたコーナシールＩＯおよび１１はそれぞれト
レーニング側およびリーディング側の点火プラグ、１２
は吸気ボート、［３は排気ポート、Ｉ４はオイルシール
である。尚、図示していないが、上記吸気ボート１２に
接続された吸気通路には燃料を噴射供給する燃料噴射ノ
ズルが設けられている。

上記ロータハウジング内周面１ａのメッキ層は当初表面
の中心線平均粗Ｒａ：０．１〜０５μに粗面化されてお
り、一方、アペックスシール６のチル化した摺動面６ａ
は当初表面粗さＩＯ〜４０μに粗面化されており、上記
ロータハウジング内周面１ａの全面およびアペックスシ
ールにはＰＴＦ’Ｅの粒子をプラズマガンを用いて溶射
し、溶射層を形成した。なお長袖側のコールドゾーン部
Ｚｃを含む、短軸側のホットゾーン部２＋＋以外のロー
タハウジング内周面１ａには上記フッ素樹脂被膜は形成
しないようにしてもよい。

比較のためにプラズマ溶射層のかわりにＦＴＰＥのエナ
メル（バインダー樹脂：エポキシ樹脂を用いた）を塗布
した後、昇温硬化したもの、Ｎｉメッキ浴中にＰＴＦＥ
を分散しメッキ処理したものおよび全くコーティングし
ないものを形成した。

プラズマ溶射したものと、エナメル塗布のものの被膜を
Ｘ線光電子分析装置（ＥＳＣＡ）を用いて各原子の原子
量％および重量％を測定した。結果を表−１および表−
２に示す。

表−１原子量（％） 表−２ｗｔ（％） 表−１および表−２から明らかなように、本発明のプラ
ズマ溶射によるものはフッ素含蛍が高く４０重量％を越
えるものであることが解った。

次に、本発明方法を表−３に示す異なるトロコイド面お
よびアペックスシールに応用して４種のロータリーエン
ジンを作成した。この４種と比較するために前述のエナ
メル塗布、メッキ形成およびコーティング層のないもの
の３種類のエンジンを用いてＰｃダウン率を測定した。

Ｐｃダウン評価は、まずエンジンを無負荷、１８００ｒ
ｐｍで１８分間連続運転したのちＰｃの測定を行い、さ
らに無負荷１８００　ｒｐｍで１８分間連続運転したの
ちＰｃを測定しこの値をＰｃの基亭値Ｐｃｏとする。そ
の後、１時間の強制冷却をしたあと１５ＱＯｒｐｍと７
０００　ｒｐｍとの間を無負荷で３サイクル往復運転す
るという基本モード（第２図）を繰返すものである。上
記圧縮圧力Ｐｃはこの基本モード柊了毎に測定し、その
基準値Ｐｃｏからの低下率を計算してＰｃダウン率とし
た。結果を表−３に示す。

合わせて使用したロータハウジングのトロコイド面上の
フッ素含量を表−３に示す。

表−３から明らかな様に本発明によるものは全て許容基
準を満足しているが、比較例１ではフッ素含有虫が少な
く許容基準を大幅にこえており、適当でない。比較例２
の場合もフッ素含有量は比較例！に比べて多く、Ｐｃダ
ウンの低下率は少ないものの、許容基準を満足しない。

コーティング層を有しないものはＰｃダウン率が高く全
く良くない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はロータリピスト
ンエンジンの縦断面図、および第２図はＰｃダウンテス
トにおけるエンジンの運転モードを示す図である。 ■・・・ロータハウジング、１ａ・・・内周面、６・・
・アベックスンール、６ａ・・・摺接面、Ｚｌ（・・・
短軸側ホットゾーン部、Ｚｃ・・・長軸側コールドゾー
ン部。 １１図 Ｇ 第２図 ＝　　６亡　　５１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面にフッ素含有量４０重量％以上の溶射樹脂膜を
   有する初期なじみ性に優れた摺接部材。 ２、摺接部材がピストンリングである第１項記載の摺接
   部材。 ３、摺接部材がロータリーエンジンのロータハウジング
   である第１項記載の摺接部材。 ４、摺接部材表面にフッ素樹脂粒子をプラズマ溶射する
   ことを特徴とする初期なじみ性に優れた摺接部材の製造
   法。 ５、摺接部材がピストンリングである第４項記載の製造
   法。 ６、摺接部材がロータリーエンジンのロータハウジング
   である第４項記載の製造法。 ７、フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである第
   ４〜６項いずれかに記載の製造法。