JPS6040732A - ロ−タリピストンエンジン - 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関し、詳しくは、
その馴らし運転時の°゛なじみ性″を改良するとともに
圧縮圧力の低下を防止するようにしたものに関する。

（従来技術） 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向とを該
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ａ５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Ｕ”、このこ
とにより上記のなじみ付けを早期に完了さ已ることが行
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
付く前）、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、着火性が損われたり所定の出力が発生しない
という問題があった。

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号公報に開示されて
いるように、シリンダ面に硬質ポーラスクロムメッキを
施し、該メッキ面に金属へのなじみ性に優れたフッ素ま
たはポリアミド樹脂を被覆させ、上記樹脂の作用によっ
てシリンダ面とピストンリング摺動向とのなじみ付けを
良好に行うようにしたものは知られている。さらに、特
公昭４８−７００２号公報では、表面粗さを３〜１２８
に仕上げたシリンダ面にテフロン等の合成樹脂被膜を形
成して上記公報のものと同様の効果を秦するようにした
ものが提案されている。そして、これらのもののシリン
ダ面は、その凹部に樹脂が充填されているため、シリン
ダ面とピストンリング摺動面との間のシール性が高めら
れることから上記圧縮圧力の低下防止に対しても有効に
作用し得るものである。

また、ロータリピストンエンジンにおける摺動部分のな
じみ性の改良および圧縮圧力の低下防止を狙いとして、
本出願人は、先にロータリピストンエンジンのロータハ
ウジング内周面に二硫化モリブデンを焼付けて被膜を形
成し、この被膜によりロータハウジング内周面とアペッ
クスシール゛摺動面とのなじみ付けを良好に行うととも
に作動室のシールを確実にしたものを提案している。

しかるに、この提案のものでは、燃料噴射方式のロータ
リピストンエンジンにあっては、充分に霧化せずに作動
室に吸入されたガソリン液滴がロータハウジング内周面
に付着し、このガソリン液滴によって該内周面の二硫化
モリブデン被膜が軟化し、この状態下で過酷な運転が行
われると二硫化モリブデンが除去されてしまい該被膜に
よる効果が期待できなくなる場合が生じる。そこで、こ
の二硫化モリブデンに代えて化学的に安定な上記フッ素
樹脂をロータハウジング内周面に被覆しガソリン液滴に
よる溶出を防止することが考えられる。しかし、このも
のでは、ロータリピストンエンジンにおけるアペックス
シールがロータハウジングに線接触しながらロータの回
動につれて複雑な軌跡を描いてハウジング内周面に沿っ
て摺動するので、ロータハウジング内周面に形成された
フッ素樹脂被膜とアペックスシールとの摩擦により異音
くスキップ音〉が発生ずるという不具合がある。しかも
、このｌ１ｉｌｌににつてアペックスシールに削り取ら
れサイドハウジングに付着したフッ素樹脂かり“イドシ
ールによってサイドハウジングに押付けられることによ
りサイドハウジングに段付摩耗が発生覆るという問題を
も有している。

〈発明の目的） 本発明の目的は、燃料Ｉｌｌ射式のロータリピストンエ
ンジンの実用性をさらに向上させるべく、ロータハウジ
ング内周面の要部のみにフッ素樹脂被膜を形成すること
により、該要部のなじみ性を向上させるとともに馴らし
運転時、圧縮圧力の低下が最も問題となる圧縮行程後半
〜爆発行程における作動室のシール性を向上さＵ、かつ
スキップ音の発生およびサイドハウジングの段付摩耗の
発生を可及的に抑制することにある。

（発明の構成） 上記目的を達成Ｊるため、本発明の解決手段は、ロータ
ハウジング内周面に形成した硬質ポーラスクロムメッキ
の表面を当初表面粗さ５〜１５μに粗面化されたものと
し、一方、鋳鉄製アペックスシールのチル化した摺動面
を当初表面粗さ１０〜４０μに粗面化されたものとし、
上記ロータハウジング内周面のうち短軸側のホットゾー
ン部には鉛筆硬度１〜２Ｈのフッ素樹脂被膜を該内周面
の表面粗さとほぼ同等の層厚になるよう焼付被覆すると
ともに、長軸側のコールドゾーン部には上記フッ素樹脂
被膜を形成しないようにしたものである。

このことにより、上記ホットゾーン部のフッ素樹脂被膜
によりホラ１へゾーン部のロータハウジング内周面とア
ペックスシール摺動向のなじみ性を改善するとともに、
圧縮行程後半〜爆発行程にある作動室のシール性を上げ
るものである。また、上記コールドゾーン部ではフッ素
樹脂被膜とアペックスシールとの摩擦をなくしてスキッ
プ音をなくすとともにフッ素樹脂のサイドハウジングへ
の付着をなくしたものである。

（発明の効果） したがって、本発明によれば、粗面化されたロータハウ
ジングの短軸側ホットゾーン部に、ガソリン液滴で溶出
されないフッ素樹脂被膜を形成したので、馴らし運転時
のロータハウジング内周面とアペックスシール摺動面と
のなじみ性の改良および作動室のシール性向上による圧
縮圧力の低下防止を図ることができる。しかも、ロータ
ハウジングの長軸側コールドゾーン部にはフッ素樹脂被
膜を形成していないので、スキップ音の発生およびサイ
ドハウジングの段付摩耗の発生を可及的に抑制すること
ができるものである。

（実施例） 以下、本発明の技術的手段の具体例としての実施例を図
面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示づ。

同図において、Ａは燃料噴射方式のロータリピストンエ
ンジンであって、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を有づるロータハウジング
１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とて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
行わせるものである。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の気密を保つサイド
シールである。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、１０おｊ；び１１はそれぞれト
レーリ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１−１１３は排気ボート、１４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
ノズルが設置」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
粗さ５〜１５μ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１０〜
４０μに粗面化されており、上記ロータハウジング内周
面１ａのうち短軸側の小ットゾーン部Ｚｌ−１には鉛筆
硬度１〜２Ｈの四フッ化エチレン変成樹脂等にりなるフ
ッ素樹脂被膜が上記ロータハウジング内周面１ａの表面
粗さとほぼ同等の層厚になるよう焼付被覆されていると
ともに、長袖側のコールドゾーン部Ｚｃを含む、上記短
軸側の小ットゾーン部ＺＨ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されていない。

次に、上記限定理由について説明するに、ロータハウジ
ング内周面１ａの表面粗さを限定したのは、５μ未渦で
は上記短軸側ホットゾーン部ＺＨにあっては樹脂被膜の
上記内周面１ａへの接着力が不充分になるうえ、なじみ
付は完了後にアペックスシール６ど摺接する場合上記内
周面１ａに、Ａイルを保持して潤滑状態を良好に保つた
めの凹部が充分に形成されないからであり、上記長軸側
コールドゾーン部ＺＣにあってはアペックスシール摺動
面６ａとの接触面圧が増大ゼず摩耗の進行速度が遅くな
りなじみ付けの早期完了が望めないからである。一方、
１５μを超えると、長袖側コールドゾーン部ＺＣとアペ
ックスシール摺動面６ａとの摩擦力が増大して焼付ぎが
発生ずるためである。また、アペックスシール摺動面６
ａの表面粗さを限定したのは、１０μ未満ではなじみ代
が不充分であり、一方、４０μを超えるとロータハウジ
ング内周面１ａとの摩擦力が増大して焼付ぎが発生ター
るからである。

また、短軸側ホラ１−ゾーン部ＺＨに焼付被覆する材料
を四フッ化エチレン変成樹脂等のフッ素樹脂に限定した
理由は次の通りである。

（１）　ガソリンに対して化学的に安定であり、ガソリ
ン液滴により溶出づることがない。

（２）　ロータハウジング内周面１ａに、ロータハウジ
ング１が熱変形する心配のない１．６０°Ｃ５！度の温
度で焼付被覆できる。

（３）耐熱性が低く、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１ａに下地の硬質ボーラ
ネクロムメッキ面を現出さＶｌこのメッキ面による耐摩
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。

また、上記フッ素樹脂の硬度は、ロータハウジング内周
面１ａとアペックスシール摺動面６ａとの双方の鏡面化
を促進する上で、鉛筆硬度において１日未満では柔かす
ぎ、また２日を超えると硬すぎてアペックスシール６の
摩耗が大きくなるので、鉛筆硬度１〜２Ｈに設定されて
いる。

したがって、上記実施例においては、ロータハウジング
内周面１ａのうち短軸側のホットゾーンｓＺＨに四フッ
化エチレン変成樹脂等のフッ素樹脂被膜を焼付被覆した
ので、この四フッ化エチレン変成樹脂等のフッ素樹脂の
作用により、ロータハウジング内周面１ａとアペックス
シール摺動面６ａとの双方の鏡面化を促進させることが
でき、両面のなじみ性の改良を図ることができる。しか
も、上記フッ素樹脂は粗面化されたロータハウジング内
周面１ａに形成された四部に充填されているので、馴ら
し運転中燃焼室の圧縮圧ツノが＾圧になる短軸側車ット
ゾーン部ＺＨ（圧縮行程後半〜爆発行程）でのガス洩れ
を可及的に抑制でき、着火性の向上および所定出力の確
保を図ることができる。そして、この四フッ化エチレン
変成樹脂等のフッ素樹脂は二硫化モリブデンの如くガソ
リンに溶出することがないので、ガソリン液滴がロータ
ハウジング内周面１ａに付着しやすい燃料噴射方式のロ
ータリピストンエンジンに対して特に好適である。

また、上記短軸側車ツ］へゾーン部ＺＨ以外のＬ１−タ
ハウジング内周而１ａにはフッ素樹脂被膜は形成されて
いないので、アペックスシール摺動面６ａとの間で発生
ずるスキップ音を大幅に抑制することができる。しかも
、アペックスシール摺動面６ａにより削り取られるフッ
素樹脂を大幅に減少させることができるので、サイドハ
ウジング２の段付摩耗の発生を抑制することができる。

次に、その効果について具体的に説明する。硬質ポーラ
スクロムメッキにより表面に溝状のマイクロチャンネル
タイプポーラスを形成した鋼板（従来材）と、上記実施
例の如く該鋼板に四フッ化エチレン変成樹脂を焼付被覆
したちのく本発明材）とに対してアペックスシールを摺
接させる摩耗テストを行い、アペックスシールの摩耗量
、アペックスシールと鋼板との間の摩擦係数等を測定し
た。上記摩耗テストは、第２図に示すように、ターンテ
ープ２０上に上記構成のリング状の鋼板２１を固定し該
鋼板２１上に、アーム２２の一端に固定したアペックス
シール２３を所定荷重（４゜５−〉にて無潤滑状態で押
圧し、ターンテーブル２０を１０００１’１）ＩＩＩ（
周速１０ｍ　／ｓｅａ　）で回転させ、そのときの上記
アーム２２の応力をストレインメータ２４で測定して記
録計２５に記録することにより行った。尚、本発明材と
しては、下記第１表に示ずようなＡ−Ｆの６ｆｌ類のも
のを供試した。その結果を第１表に示す。また、摩擦係
数の時間的変化を第３図に示す。

第１表によれば、本発明材の場合、アペックスシール２
３の摩耗量および両者間の摩擦係数は、共に従来材を大
幅に下回っており、また第３図によると摩擦係数は本発
明材の場合約１分で略一定値に落着いており、これらの
ことから焼付きを生じることなくなじみ付けを短時間で
良好に行うことができるのが判る。

次に、従来例および本発明例のロータリピストンエンジ
ンにより運転時間の経過に対する作動室の圧縮圧力ｐｃ
の低下を測定したく以下Ｐｃダウンテストという）。こ
のテストは、各ロータリピストンエンジンを第４図に示
すようなｐｃダウン評価モードに従って繰返し運転し、
その間の作動室の圧縮圧力ｐｃを測定するものである。

上記ＰＣダウン評価モードは、まずエンジンを無負荷、
１８００ｐｐｍ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の基準値ｐｃｏ
とする。その後、１時間の強制冷却をしたあと１５００
ｒｐｉ＋と７０００　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を繰返すものである。

上記圧縮圧力Ｐｃはこの基本モード終了毎に測定し、そ
の基準値ｐｃｏからの低下率を計棹してｐｃダウン率と
した。その結果を第５−に示市。同図によれば、従来例
の場合、Ｐｃダウン率はサイクル数の増加に伴い急速に
増大しているが、本発明例の場合、４５ザイクル運転後
においてもＰｃダウン率は１０％を超えることがなく、
運転初期における作動室の圧縮圧力の低下はほとんど発
生しないことが判る。

さらに、上記ｐｃダウンテスト終了後のロータリピスト
ンエンジンに対し、熱負荷の負荷・除何を６０００回繰
返ずミニリ′−マルチストを行い、ロータハウジング内
周面の耐久性をテストした。

テスト後のロータハウジング内周面に認められるヂャタ
ーマークおよびタテ傷を５点評価法（５・・・発生して
いない〜１・・・多く発生している）で評価し、アペッ
クスシール摩耗量を測定した。その結果を下記第２表に
示す。

第２表 同表によると、本発明例は６値とも従来例に対して同等
またはそれ以上の値を示しており、実用上充分な耐久性
を有していることが判る。

以上のロータリピストンエンジンによるテストによるロ
ータハウジング内周面およびアペックスシール摺動面の
断面形状の変化を第６図（従来例）、第７図（本発明例
）に示す。各図において（ａ　）はテスト前、（ｂ）は
ｐｃダウンテスト中、（Ｃ）はｐｃダウンテスト後、そ
して第７図の（ｄ）はミニサーマルテスト後の状態をそ
れぞれ示している。同両図ににれば、従来例の場合、ｐ
ｃダウンテストの前後でロータハウジング内周面２６お
よびアペックスシール摺動面２７の表面粗さはともに大
きな変化がなく、なじみは完了してＪ３らず圧縮空気を
洩らす凹部は依然として残っていることが判る。これに
対して本発明例の場合、ロータハウジング内周面２８の
四部にはフッ素樹脂３ｏが充填されており、このフッ素
樹脂３ｏの一部がＰＣダウンテスト中にアペックスシー
ル摺動面２９に転移しく第７図（ｂ））、これら樹脂の
作用によって両面２８．２９は平滑化されてなじみが出
る（第７図（Ｃ））。そして、その後フッ素樹脂３０は
燃焼焔により消滅しく第７図（ｄ））、ロータハウジン
グ内周面２８の凹部はＡイル保持の役割を果たすことに
なる。

さらに、従来例と本発明例とのロータリビス１ヘンエン
ジンに対し、スキップ音の評価を行ったところ、従来例
を基準とした場合、ロータハウジング内周面の全面にフ
ッ素樹脂被膜を形成したものではスキップ音が大きく、
異音としてテスト者全員の耳についたが、長袖側コール
ドゾーン部にフッ素樹脂被膜を形成していないものでは
ほとんど聞こえなくなっており、上記実施例の如く短軸
側ホットゾーン部のみにフッ素樹脂被膜を形成すればス
キップ音を大幅に減少できることが確認された。

【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、第２図は摩耗テストの実験装置
を示す図、第３図は摩耗テストの実験結果図、第４図は
ｐｃダウンテストにお番ノるエンジンの運転モードを示
す図、第５図はｐｃダウンテストの実験結果図、第６図
は従来例によるロータハウジング内周面およびアペック
スシール摺動向の断面の変化を示１図、第７図は本発明
例による第６図相当図である。 Ａ・・・ロータリピストンエンジン、１・・・ロータハ
ウジング、１ａ・・・内周面、６・・・アペックスシー
ル、６ａ・・・摺動面、ＺＨ・・・短軸側ホッ１−ゾー
ン部、ＺＣ・・・長軸側コールドゾーン部、２６．２８
・・・ロータハウジング内周面、２７．２９・・・アペ
ックスシール摺動面、３０・・・フッ素樹脂。 第６図 （Ｃ） 手続補正内（′自発） １．事件の表示 昭和５８年　特　許　願　第１４８４．４２弓２、発明
の名称 ロータリピストンエンジン 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ロータハウジング内周面に形成した硬質ポーラ
   スクロムメッキの表面は当初表面粗さ５〜１５μに粗面
   化されており、一方、鋳鉄製アペックスシールのチル化
   した摺動向は当初表面粗さ１０〜４０μに粗面化されて
   お゛す、上記ロータハウジング内周面のうち短軸側のボ
   ットゾーン部には鉛筆硬度１〜２Ｈのフッ素樹脂被膜が
   該内周面の表面粗さとほぼ同等の層厚になるよう焼付被
   覆されているとともに、長軸側のコールドゾーン部には
   上記フッ素樹脂被膜が形成されていないことを特徴とす
   るロータリピストンエンジン。