JPS6226324A - ロ−タリピストンエンジンのロ−タハウジング - Google Patents

ロ−タリピストンエンジンのロ−タハウジング

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JPS6226324A
JPS6226324A JP60166391A JP16639185A JPS6226324A JP S6226324 A JPS6226324 A JP S6226324A JP 60166391 A JP60166391 A JP 60166391A JP 16639185 A JP16639185 A JP 16639185A JP S6226324 A JPS6226324 A JP S6226324A
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rotor housing
rotary piston
molybdenum
plating
piston engine
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Koji Tarumoto
樽本 浩次
Satoshi Nanba
智 南場
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    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
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    • F01C21/106Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
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    • Y10T428/12806Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826Group VIB metal-base component
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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のロータハウジン
グに係り、特に、高出力化されたロータリピストンエン
ジンにおけるロータハウジングの摺動面の改良に関する
ものである。
〔従来技術〕
ロータリピストンエンジンにおけるロータハウジングの
内周面とこれに摺動するアペックスシールは、ともに振
動や衝撃および摩擦熱による機械的負荷のほか、エンジ
ンの爆発燃焼による熱衝撃・熱膨張などの熱的負荷を直
接受ける過酷な条件下に置かれている。このため、ロー
タハウジング内周面に施される硬質クロムメッキの表面
には、異常な摩耗、チャタ−マークや引掻き傷が発生す
るという難点がある。
このような難点を解消するために、アペックスシールと
ロータハウジング内周面に施されるクロムメッキの硬度
の均衡を調整したり、あるいは、クロムメッキ表面にピ
ンポイントやチャンネルタイプ、あるいはそれらを複合
したタイプのポーラスを形成することによって、潤滑性
を向上させるなどの処理が講じられてきた。
このような処理は、ロータリピストンエンジン限らず、
往復動内燃機関の分野においても周知であり、例えば、
特公昭41−18604号公報に開示されているように
、鋳鉄製のシリンダライナーに耐食耐摩耗性を有するC
r −Mo合金(Mo:1〜5%含有)メッキを施し、
さらに、この上に加工性およびピストンリングとの初期
馴染み性を向上させるためのポーラスクロムメッキを施
したものなどかある。これは、Cr−Mo合金は硬くて
耐摩耗性を有する反面加工性が悪いので、2層のうち表
層となるポーラスクロムメッキ層で仕上げ加工を行おう
とするものである。
一方、近時、ターボチャージャーやエアーポンプなどの
システムを採用した高出力ロータリピストンエンジンに
あっては、燃焼室内の温度上昇やガス圧力の増大などに
より、ピストンの摺動面に油膜切れが発生し、ロータハ
ウジングの内周面はさらに苛酷な条件に曝され、これま
での処理では対処できなくなってきている。すなわち、
高出力エンジンにおける不具合として、前述したチャタ
−マー久などの発生とその進行、およびアペックスシー
ルの焼付きによる異常摩耗の発生、さらに、これらによ
るガス抜けに起因した圧縮圧力の低下を引き起すことな
どが挙げられる。
これらの不具合に対処するためには、摺動特性の向上を
図るべく、例えば、潤滑オイルの供給量を増やすことが
考えられるが、それによってオイル消費の増大やエミッ
ションの悪化などの新たな問題が発生するので、適切な
処置であるとは言えない。そこで、摺動部に施されるメ
ッキの材質をさらに改良するような、根本的な対策が講
じられることが望まれる。
〔発明の目的〕
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであり
、ロータリピストンエンジンの高出力化に対応できるよ
うに、ロータハウジングのトロコイド面に、適切な合金
メッキを施すことにより、高い耐熱性および耐摩耗性と
良好な摺動特性を得られるようにすると共に、高温下に
あっても硬度の低下が少ないロータリピストンエンジン
のロータハウジングを提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
本発明のロータリピストンエンジンのロータハウジング
の特徴は、ロークリハウジングのトロコイド面に、モリ
ブデンを0.50〜2.00重量%含有するポーラスク
ロム・モリブデン合金メッキ層を設けたことである。
〔実 施 例〕
以下に、本発明をその実施例に基づいて、種々詳細に説
明する。
第2図は、本発明が適用されるロータリピストンエンジ
ンの簡略図で、ロータハウジングlのトロコイド面2に
、出力軸3を回転させるロータ4の各頂部に装着された
アペックスシール5が密着摺動するようになっている。
このようなエンジンは、吸気口6からオイルを含んだ燃
料が作動室7に吸入され、ロータ4の回転と共に圧縮さ
れつつ矢印8方向に移動した燃料が、点火プラグ9A。
9Bにより着火されて膨張し、燃焼ガスの圧力により出
力軸3に回転を与えた後排気口10から排気され、その
ような一連の行程が繰り返されるものである。
ロータハウジング1は、第1図に示すように、トロコイ
ド面2が形成された例えば高張力鋼板製のライナー11
の背面に目立てが施され、このライナー11がアルミ合
金に鋳ぐるまれるなどして製作され、そのライナー11
の内周面には、ポーラスクロム・モリブデン合金メッキ
層(以下、ポーラスCr−Mo合金メッキ層と記載する
)12が形成されている。このポーラスCr−Mo合金
メッキが施されたトロコイド面2は、前記したようにア
ペックスシール5が高度な密着度で摺動するため、特に
高い耐熱性および耐摩耗性と円滑な摺動特性が要求され
る。
上記ポーラスCr−Mo合金メッキ層12は、0.50
〜2.00%のモリブデンを含有し、上述の各要求を満
たし、高出力ロータリピストンエンジンのロータハウジ
ング1の摺動面として優れた適性を具備するものである
。このCr−Mo合金メッキ層12を形成するためのメ
ッキ液としては、通常のサージェント型クロムメッキ液
(無水クロム酸: 250 g/l、硫酸:2.5g/
7りに、モリブデンをモリブデン酸またはモリブデン酸
塩(モリブデン酸ナトリウムやモリブデン酸アンモニウ
ムなど)の形で添加した液を使用する。本実施例の場合
、モリブデン酸ナトリウム(Na2Mob(2H20)
を50〜120%の濃度範囲で添加したものを用いた。
メッキ浴温:50℃、電流密度:50A/cIAを標準
とした。なお、メッキ層中のモリブデン析出量は、主と
して前述のモリブデン酸ナトリウムの添加量によって異
なり、50〜120g//!の範囲で得られるモリブデ
ンは、0.50〜2.00%である。
このようなメッキ条件により、ロータハウジング1の内
周面に種々のモリブデン含有量のCr−M。
合金メッキを施し、エンジンテスト°を行った結果を第
1表および第3図に示す。なお、メッキ表面は、以下の
ように逆電解法によってポーラス状とした。すなわち、
メッキ直後、電流密度50A/adで、2分間の逆電解
を行い、チャンネル状クラックを形成する。次に、メッ
キ表面をホーニング加工し、ピンポイントタイプのポー
ラスを形成した後、さらに、逆電解(電流密度50A/
aa、  1分間)を行ってチャンネルを発生させ、複
合ポーラスを形成した。また、アペックスシール5には
、第2表に示す組成の合金鋳鉄をチル処理したもの(硬
さHV700〜910)を使用した。
上記エンジンテストは以下のような要領で行われ、ロー
タハウジング1の内周面にポーラスCrメ第 1 表 
 エンジンテスト$i[ 第 2 表 アペックスシールの組成[株]ル1荀第3
表□轍の隋 ツキを施した従来品との比較を行った。エンジン回転数
を300j)rpmからアクセルを全開にし、全負荷状
態で700Orpmに上げ、この状態を40秒間保持し
、その後、アクセルを戻して3000rpmまで下げる
操作を1サイクルとする。このようなサイクルを900
0サイクル繰り返した後、エンジンを分解し、ロータハ
ウジング1の内周面のチャタ−マーク、引掻き傷の程度
およびアペックスシール5の焼付き、摩耗量について評
価および計測し、第1表に記載した。また、圧縮圧力の
低下を調べるために、上記のテスト中1000サイクル
毎に圧縮圧力を測定し、これを第3図に表示した。なお
、上記Jサイクル毎に冷却水の温度も強制的に変化させ
た。
まず、第1表より、ロータハウジング1の内周面におけ
るチャタ−マークおよび引掻き傷の程度、アペックスシ
ール5の摩耗の形態、摩耗量および焼付きの有無の諸点
について、Mo含有量0.50〜2゜00%の範囲でポ
ーラスCr−Mo合金メッキを施したロータハウジング
1 (実施例I〜■)は、ポーラスCrメッキを施した
従来品およびモリブデン含有量が低い比較例(Mo含有
量0.35%)よりも明らかに良好な結果を得ているこ
とが判る。なお、上述のチャタ−マークや引掻き傷の程
度は、その損傷度を6段階に分け、最も損傷の小さいも
のを5、最も大きいものを0として評価した。また、第
3図に示す圧縮圧力の測定結果から、圧縮圧力の低下と
いう点について、従来品およびモリブデン含有量が低い
比較例(Mo含有量0.35%)においては、概ね50
00サイクル以上になると、圧力値の低下する現象が顕
著に現れるが、本発明の実施例I〜■においては、その
ような傾向は認められず、安定した圧縮圧力が保持され
ていることが判る。また、モリブデンを添加することに
よる効果として、各種酸に対する耐腐蝕性が著しく向上
することは周知であり、摺動部の耐久性の向上も期待さ
れる。
このように従来品と比較して格段に優れた品質特性をも
つロータハウジングが形成される根拠となるモリブデン
含有量0.50〜2.00%のCr−Mo合金メッキが
具備する主要な特性を、以下の実験結果に基づいて解説
する。
1)耐熱性について、 第4図に加熱による硬さの変化を、従来のCrメッキと
比較して示す。この結果から、Cr−Mo合金メッキは
Crメッキと比較して加熱温度の上昇に伴う硬さの低下
の度合が少ないことが判る。このことから、Cr−Mo
合金メッキが高度の耐熱耐摩耗性が要求される高出力エ
ンジンの摺動面として、より通していることが判る。な
お、モリブデン含有量が0.5%未満の場合、上記の傾
向は見られない。
第5図にCr−Mo合金メッキのモリブデン含有量と硬
さおよび外観の変化を示す。モリブデン含有量が2%を
越えると外観は灰色状となり、硬さも急激に低下する。
したがって、2%をモリブデン含有量の上限とする。
2)オイルの濡れ性について、 第6図にオイルの拡がり性について、Crメッキと比較
した測定結果を示す。これは、CrメッキおよびCr−
Mo合金メッキ試験片(厚さ50μ)をホーニング仕上
げ(#1000) した後、一定の高さからオイル(市
販のl0W−30)を−滴滴下し、その後、時間の経過
に伴うオイルの拡がり性(拡がり面積)について測定し
たものである。この結果から、Cr−Mo合金メッキは
、Crメッキに比べて、オイルの拡がり性に優れている
ことが判る。したがって、良好な潤滑特性が要求される
摺動面に、Cr−Mo合金メッキがより適していること
が判る。
3)摩擦係数について、 第3表にピンディスク式摩耗試験機を用いて測定したア
ペックスシール5と同じ材質のチル合金鋳鉄に対する動
摩擦係数をCrメッキと比較して示す。この結果より、
Cr−Mo合金メッキの動摩擦係数がより低いことが判
る。
以上より、高出力ロータリピストンエンジンのロータハ
ウジング内周面を構成するための要件として重要な耐熱
性、オイル濡れ性および摩擦係数について、Cr−Mo
合金メッキはCrメッキと比較して明らかに優れた特性
を有することが理解できる。
〔発明の効果〕
本発明は以上の実施例の説明から判るように、ロータハ
ウジングのトロコイド面にMoを0.50〜2゜00重
量%含有するポーラスCr−Mo合金メッキ層を設けた
ので、摺動面の耐熱耐摩耗性、オイルの保持特性が向上
し、かつ摩擦係数が低下して摺動特性が向上する。その
結果、エンジンの出力増大による燃焼室内温度の上昇や
、ガス圧力の増大に起因して増加する摺動面の熱負荷に
対処でき、圧縮圧力の低下を防止することができるなど
、多々特有の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例であるロータハウジングの斜視
図、第2図はロータリピストンエンジンの断面図、第3
図は実施例と他のものとの圧縮圧。 力の測定結果を比較したグラフ、第4図は加熱温度に対
する硬さの変化を比較したグラフ、第5図はCr−Mo
合金メッキのMo含有量と硬さおよび外観の変化を比較
したグラフ、第6図はオイル拡がり性を比較したグラフ
である。 1−ロータハウジング、2・−トロコイド面、12−−
− Cr −Mo合金メッキ層。 第5図 一外説一 0 0.501.01:)   2.00  3.00
Mo4−看f(に) 第6図 放置時開(H)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ロータリピストンエンジンにおけるロータハウジ
    ングのトロコイド面に、モリブデンを0.50〜2.0
    0重量%含有するポーラスクロム・モリブデン合金メッ
    キ層を設けたことを特徴とするロータリピストンエンジ
    ンのロータハウジング。
JP60166391A 1985-07-26 1985-07-26 ロ−タリピストンエンジンのロ−タハウジング Expired - Lifetime JPH0635837B2 (ja)

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