JPS6285133A - ロ−タリピストンエンジンのロ−タの製造方法 - 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のアルミニウム合
金製ロータの製造方法に関する。

（従来技術） ロータリピストンエンジンのロータは一般的に鋳鉄製の
ものが使用されているが、近年アルミニウム合金製のロ
ータも提案され始めている。

ロータをアルミニウム合金製とすれば、ロータの軽量化
が図られ、その結果ロータのレスポンスの向上、エキセ
ントリックシャフトへの負荷軽減等が図られ、高速回転
可能、比出力の向上等種々の効果が期待できるが、使方
アルミニウム合金製のロータは′ｒｉ鉄製のロータに比
べて強度、耐摩耗性が低く、また熱負荷によって軟化し
、へたり易いという問題を有する。

上記問題は、特に、常時シール部材との間で当接、Ｉ８
動が繰り返されるアペックスシール溝、コーナシール溝
、サイドシール溝等の各種シール溝部において顕箸で必
り、例えばレーシングカー用のアルミニウム合金製ロー
タの場合、長期間運転によってその！５な溝部１）にア
ペックスシール溝部か（楚拝し、変形し、シール性か低
下してしまう等の恐れがある。

このため、例えば特公昭５６−３６２８８号公報に見ら
れる様に、ロータ本体の頂部に、アペックスシール溝が
形成された酌１７粍性材から成るシール溝部材（溝保護
体〉を鋳包むことにより上記問題を解決しようとする提
案が行なわれている。

しかしながら、この様に耐摩耗性材等の別材刈から成る
シール溝部材をアルミニウム合金から成るロータ本体に
接合する方法は、一般に、ロータ本体のアルミニウム合
金母材と該別材料から成るシール溝部材との間の熱膨張
率の違い等により、長期間運転によって両者の接合強度
が低下し、両者間の剥離が生じる恐れがあり、従ってそ
の様な接合強度の低下に対する配慮を別途性なう必要が
ある。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記事情に鑑み、アルミニウム合金製
のロータ本体に切倒１′ミ１から１戊るシール渦部材を
接合して成る［］−タツリピスト１ンジンのロータの装
］賀方法てあって、シール渦部において優れた強度、耐
摩耗性８有すると共に、該シール溝部材とロータ本体と
の間の優れた接合強度を得ることのできる方法を提供す
ることにある。

（発明の構成） 本発明に係るロータの製造方法は、上記目的を達成する
ため、アルミニウム合金複合相、例えば繊維強化アルミ
ニウム合金材から成るシール溝部材を用意し、該シール
溝部材のアルミニ・クム合金から成るロータ本体との接
合面にＮ１もしくは「ｅの少なくとし一方をメッキ等に
より被着させ、次いで該シール溝部材を鋳包み等により
ロータ本体に接合し、かつ、この両者の接合部の拡散処
理を行なって該接合部にＮ１△見合金もしくは「ｅＡ９
Ｊ合金を口する合金層を形成し、この合金層を介して上
記両者を冶金学的に強固に接合するように構成したこと
を特徴とする。

（発明の効！！り 本発明（こ係るロータの製造方法は、アルミニウム合金
製ロータ本体のシール溝が位置づ゛べき部分にアルミニ
ウム合金御合材から成るシール溝部材８接合するもので
あるので、優れた強度と耐摩耗性を有するシール溝を協
えたロータを製造することができる。

また、上記ロータ本体にシール溝部材を接合するにあた
って、該シール溝部材の接合面にＮ１もしくはＦＣのい
ずれかもしくは双方を被着（］た後に該シール溝部材と
上記ロータ本体とを接合し、かつ両者の接合部に拡散処
理を施して該両者の接合部にＮ１△店合金もしくは［’
：ｅＡ９Ｊ合金を有して成る合金層を形成せしめてなる
ので、両者はこの合金層を介して冶金学的に強固に結合
され、従って本発明に係る方法によれば、シール溝部材
とロータ本体との接合強度が極めて高いロータを製造す
ることができる。

（実　施　例） 以下、図面を参照しながら本弁明の実旅例について説明
する。

第１図１ま本発明に係る方法の一実施例に、Ｉζって製
造されたロータを示す斜視図で必り、この実鉋例は、ロ
ータ本体のシール溝か位＠する部分のうち特にアペック
スシール溝が位置する部分に、該アペックスシール溝が
形成されたシール渦部材を接合して成るものである。

図示のロータ１０は、アルミニウム合金から成るロータ
本体１２と、該本体１２の各頂部に形成されるアペック
スシール溝１４か位置ずべき部分に接合されたシール溝
部材１６とで構成されている。なお、図中に１１′３い
て１８はコーナシール溝、２０はザイドシール溝、？？
はオイルシール溝、２４はエキセントリックシャフト孔
、２６は燃焼室である。

第２図１よ第１図に示すシール溝部材１６を示ず斜視図
である。このシール溝部材１６はアルミニウム合金復合
何から成り、アペックスシール溝が位置すべきロータ本
体部分に接合される関係−に該アペックスシール溝１４
か形成されてａ３つ、ざらに、水実施例（こよって製造
されろロータに、！、第１図に示す如く、ン７ペックス
シール溝の両端部に］−ナシ−ル溝１８が形成され、か
つ該」−ナシール溝１８にはサイドシール溝２０の端部
か開口せしめられている関係上、シール溝部材１６の両
端面には」−ナシール溝１８とサイドシール溝２０の端
部が形成されている。

上記アルミニウム合金相合材とは、アルミニウム合金（
好ましくはロータ本体と同じアルミニウム合金）と該合
金中に混入せしめられた補強材、例えば繊維とか粒子等
とから成る材料をいい、該ｐＩｉ維としては、例えばア
ルミナ繊維、５ｉＣＩ紺、ボロン繊維、力〜ポンｍＭ等
種々の繊維（長繊維でも短ｐ！帷でも良い）を使用する
ことができる。

なお、第２図におけるシール溝部材のコーナシール溝１
８およびサイドシール溝２０は必ず形成されなければな
らないものではなく、ロータ本体１２の態様如何によっ
ては例えば第３図に示す様にシール溝２０が形成されて
いないシール溝部材１６を使用することも可能である。

上記シール溝部材１６は、例えば、まず短繊維を寄せ集
めて円柱状の繊維成形体を形成し、この繊維成形体を金
型１こ装屓じｆ：後高圧鋳造又は含浸によってアルミニ
ウム合金を７１−リックス金、屈とする円柱状の廠帷強
化アルミニウム合金複合何を形成し、次いでこのアルミ
ニウム合金複合月８機織７Ｊ［］工又は、鋳造等に」：
り第２図または第３３図（こ承り形状とすることによっ
て作製する。

上記第２図および第３図（こ示１−シール溝部材１６は
、以下に述べる日−タ本体のアルミニウム合金と同じア
ルミニウム合金中にＡＬ　０３短繊帷を分散させて成る
アルミニウム合金相合材から作・臀されている。

次に、上記の如く作製したシール溝部材１（３の上記［
」−夕本体１２どの接合面１６ａ（第２図ｄ３」：び第
３３図ＩＣｌ３いτ点々をイ；Ｊした而）にニッケル（
Ｎ１）らしくは鉄（Ｆｅ）の少なくとも一方を波谷さぜ
る。該波谷１よたとえばＮ１もしくは［ｅメツ−）：あ
るいはＮ１もしくは「ｅ塗午答によって）−１なえＧａ
１ｌ’良い。

本実施例では、シール溝部材の接合面１６ａに対して、
以下の処理を順番にＩ＃！づことによりＮ１を単独で被
着させて成る。

（１）水　洗 （２）酸洗い　　硝酸：フッ酸−３：１．２０〜２５°
Ｃ１０ＳｅＣ １３）水　洗 ！４）　　Ｚｎ置換　苛性ソーダ５００９．／免・酸化
亜鉛１０ＪＪ　、／　９．の溶液、　２０’Ｃ，４５ｓ
ｅｃＣ５）Ｎｌ　メッキ　　厚さ１０〜２０μ（６）水
　洗 （７）　　９乞　　　　　燥 次に、上記の如くＮ１　（場合によっては「ｅもしくは
Ｎｉ十Ｆｅ）を波谷せしめたシール溝部材１６を、上記
アルミニウム合金製のロータ本体１２のアペックスシー
ル溝が位置すべき部分に接合する。

この接合はどの様な方法によっても良いが、例えば鋳包
み等の融着によるものが望ましい。本実施例においては
、ロータ本体１２をアルミニウム合金ｖｉ造する際金型
内の所定場所に予め上記シール溝部材を配りノした上で
該金型内にアルミニウム合金溶湯を注渇し、ロータ本体
鋳造と同時にシール溝部材をロータ本体に接合する鋳包
み方が採ｊ＋１されている。なあ、本実施例で使用し・
たアルミニウム合金の組成（は以下の通りである。

３ｉ　　Ｃｕ　　（４＜〕　　＼ｉｎ　　Ｆｅ　　ＮＩ
　Ｓｂ　　’ＴＩ　　、△、免１０．０　３．０　０．
４　０１４　０．１４　０．１８　０．１６　００９　
　＋、、９（Ｗ　ｔ、、　％　） 次に、上記の如く接合したシール溝部材１６とロータ水
体１２との接合部に対して拡散処理を行ノｒい、該シー
ル）１４部ｌ１６とロータ本体１２との間にＮ１とＡｉ
との合金、即ちＮｉ　Ａ９Ｊ合金を有して成る合金層を
形成する。ＬらろＩＶ、上記シール）１η部材の接合面
１６８覧こＦｅもしくはＮｉ　　」−１：ｅを波谷させ
た場合は、上記拡散処理によってＦｅＡ９．合金層１、
、ｔＮｉ、へ免合金↓「ｅＡ見合金Ｓ：右づる合金層４
・両者１２．１６間に形成する。

第４図は第１図にＪ３ける上アペックスシール１６部分
のＩＶ−ＩＶ腺断面図であり、図中シール７ｂＳ部材１
６とロータ本体１？との間に挾まれている。苦２８が上
記合金層である。

上記シール溝部材１６と［］−タ本体１２とはいずれも
アルミニウム合金から成り、従って両者１２．１６間に
位買す゛る上記シール溝部材の接合面に波谷されｔ、：
Ｎｉ　　（らしくＩ、ｔＦｃ　、　Ｎｉ　　４−Ｆｃ　
）層は、１広改処理（こよってその両面からアルミニ−
ラムか拡散してＮｉ　Ａ！Ｑ、合金層（もしくはＦｅ、
４４合金層。

Ｎｉ　Ａ９Ｊ’−Ｆｅ　Ａ！７合金層）２ｆＬ！：’、
；す、コノ合金［帝２８を介して両者１２．１６が冶金
学的に強固に結合される。

不実施例では、この拡散処理を、上記鋳造俊ロータ本体
１２の強度を向上させるために行なう溶体化処理を利用
して行なう、即ち特に拡散だ（ブを目的とした処理は行
なうことなく、この溶体化処理の熱を利用して上記接合
部にあける拡散も同時に行なうようにしている。

なｄ３、本実施例にお【プる上記溶体化処理ｉｔ　ｌ−
約５２０°Ｃｘ４ｈ、水冷」という条件の下に行なわれ
ろＴ６熱処理であり、かつ本実施例ではこの溶体化処理
（拡散処理）の後に１約１７０’Ｃｘ　８　ｈ　」とい
う条件で人工時効処理を行ない強度の向上を図っている
。

以上説明した様■こ、全発明に係る方法で１コータを装
造すれば、シール溝部がフルミニラム合金復合口により
形成されるので、該シール溝の強度、ｉＴ４　！ｆ耗ｔ
’ｔに優れたロータを・（ｑることができる。

また、シール溝部材とロータ本体との接合にあたっては
両者間にＮ１または「ｅを介在させておき、拡散処理に
よってその部分をＮ１△見合金もしくはＦｅＡｕ合金と
し、この合金層を介して両者の接合面を冶金学的に結合
せしめるので、傳めて接合強度の高いロータを得ること
ができる。

なあ、本発明はその要旨を越えない範囲において種々の
変形態様を取り）ｑ、従って上記実施例に限定されるも
のではない。特に、上記実施例ではシール溝としてアペ
ックスシール溝を対蒙とするものでめったが、その他の
シール溝、例えばザイドシール溝等を対染とするもので
おっても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法の一実施例によって製造した
ロータの一例を示す斜視図、第２図は第１図におけるシ
ール溝部材を示ず斜視図、第３図（」シール溝部材の仙
の実施例を示す斜視図、第４図は第１図におけるＩＶ　
−ＩＶ腺断面図である。 １０・・・ロータ　　　　　１２・・・ロータべ１本１
４−・シー／ｌ／　’ｒＲ１６−・・シールシン１１′
ｌ’　Ｗ＋第１６ａ・・・接合面　　　　２８・・・合
　金　頻第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アルミニウム合金から成るロータ本体のシール溝が位置
   する部分に、該シール溝を有するシール溝部材を接合し
   て成るロータリピストンエンジンのロータの製造方法で
   あつて、 上記シール溝部材をアルミニウム合金複合材により形成
   し、 該シール溝部材の上記ロータ本体との接合面にニッケル
   もしくは鉄の少なくとも一方を被着し、次いでこのシー
   ル溝部材と上記ロータ本体とを接合し、 さらにこのシール溝部材とロータ本体との接合部の拡散
   処理を行なって該シール溝部材とロータ本体との間にア
   ルミニウムとニッケルとの合金もしくはアルミニウムと
   鉄との合金を有して成る合金層を形成せしめることを特
   徴とするロータリピストンエンジンのロータの製造方法
   。