JPS6285132A - ロ−タリピストンエンジンのロ−タ - 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、ロータリビス［〜ンエンジンのアルミニウム
合金製ロータに関する。

（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ずれば、ロータの軽但化
が図られ、その結果ｌコ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、他
方アルミニウム合金製のロータは鋳鉄製のロータに比べ
て強度、耐Ｉ！７化性が低く、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、摺動
か繰り返されるアペックスシール溝、コーナシール溝、
サイ１〜シール溝等の各種シール溝部にｄ′３いて顕著
であり、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、良明間運転番、：よってその様な満部持
にアペックスシール溝部が摩ト［シ、変形し、シール性
が低下してしまう刃の恐れがある。

このため、例えば特公昭５６−３６２８８号公報に兇ら
れる様に、ロータ本体の頂部に、アペックスシール溝が
形成された耐摩耗性材から成るシール溝部材（１１へ保
護体）を鋳包むことにより上記問題８解決しようとする
１２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料から成る
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わな（プ
ればならず、面倒であった。

（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［］−り本体に別材料から成るシール溝部材を接合し
て成る［１−タであって、シール溝部において優れた強
度、耐１！１粍性を有すると共に、該シール溝部材とロ
ータ本体との間の接合強度を容易に確保することのでき
るロータリビス１〜ンエンジンの日−タを提供すること
にある。

（発明の偶成） 本発明に係るロータは、上記目的を達成するため、アル
ミニウム合金から成るロータ本体と、該ロータ本体のシ
ール溝が位置すべき部分に接合された該シール溝を有す
るシール溝部材とを備えで成り、該シール溝部材は、繊
維強化金属製であることを特徴とする。

（発明の効果） 本発明（Ｊ係るロータ（よ、上記の如く、アルミニウム
合金製１］−夕本体のシール溝が位置すべき部分に該シ
ール溝が形成されたシール溝部材を接合して成り、該シ
ール溝部材はｐＩｉ維強化金属により形成されている。

しかるに、繊維強化金属は、通常アルミニウム合金より
もｌ、するかに強度が大きく、かつ耐摩耗性に優れてい
る。従って、上記本発明に係るロータのシール溝は、優
れた強度と耐摩耗性を有する。

また、上記シール溝部材は繊維強化金属から成るのでそ
の表面には繊維か存在し、このｐ！維が、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した際に
両者の接合部にＪ５いて両者間に自づ°と介在すること
となり、何ら特別な配慮を施すことなく容易に大きな接
合強度を確保できる。

この効果は、特に鋳包み等の融着による接合の場合に顕
署である。

（実　施　例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明【こ係るロータの一実施例を示す斜視図
であり、この実施例は、ロータ本体のシール溝が位置す
る部分のうら特にアペックスシール溝か位置］３゛ろ部
分に、該アペックスシール溝が形成されたシール溝部材
を接合して成るものである。

図示の［二１−夕１０は、）アルミニウム合金から成る
Ｅ］−夕本体１？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が位置すべき部分（接合された
シール溝部材１６とで構成されている。なＪ３、図中に
おいて１８は−１−ナシール溝、２０はナイドシール溝
、２２はオイルシール溝、２４はエキセン１−リックシ
ャツ１〜孔、２６は燃焼室である。

第２図は第１図に丞すシール溝部材１６を示１−斜視図
である。このシール溝部（４１６は短繊維を使用した繊
維強化金属から成り、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上鏡アペックスシー
ルＨ７６１４が形成されており、さらに、本実７１に例
にＪ３けるロータは第１図に示す−如くアペックスシー
ル？Ｍの両端部に」−ナシール溝１８が形成され、かつ
該」−ナシール溝１８にはサイドシール渦２０の端部か
開口せしめられでいる関係上、シール？Ｍ　８１Ｓ　＋
Ａ１６の両端部にはコーナシールｄへ１８とサイドシー
ル：？ｉ２０の端部が形成されている。

上記載柑としては、アルミナ繊維、ＳｉＣ域惟、；ｊＸ
　ｏン域柑、カーホン域キ１を等種々の繊維を使用する
ことができる。

なお、第２図にａ３けるシール溝部材のコーナシール溝
１８およびサイドシール溝２０１よ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図に示ず様にそれらのシール溝１８
．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
めて第４図に示す如き円柱状の繊維成形体２８を形成し
、この繊維成形体２８を金型に装填した後高圧鋳造又は
含浸によって金属、好ましくはアルミニウム合金をマト
リックス金属とする円柱状（第４図に示す繊維成形体の
形状と略同−〉の繊維強化金属体を形成し、次いでこの
、繊維強化金属体を機械加工又は鋳造等により第２図ま
たは第３図に示す形状とすることによって作製する。

上記繊維強化金属体についてざらに具体的に説明すると
、例えば繊維としてセラミック短繊維を、金、睨として
ロータ本体と同じアルミニウム合金を使用し、該アルミ
ニウム合金中にセラミック短繊維を比較的低濃度（５〜
１０％）で分散させて成る域帷強化金属丸俸（母子、４
　Ａ　４０３２−＋−５％△Ｌ、□０３繊紺、ψ７０Ｘ
　＋００．ｒ６）を゛使用覆ることかでさる。この繊維
強化金属体俸（よ、金属の性質を１０なうことなく浸れ
た耐摩耗性と低い熱膨張率を有覆る。

第１５図は上記高圧、鋳造にＪ：る繊維強化金属体製造
装嵌の概略を示す図であり、−ト記第４図に示される円
柱状の繊維成形体２８を上型３０と下型３２とで形成さ
れる内、腔内【こ装填し、該内腔に向けてアルミニウム
合金情況；３４をパンチ３６で押〔「シて高圧鋳造する
ものである。

第６図はシール溝部材１６の他の実施例を示す。

このシール溝部材１６は長繊維を用いて成るしの−Ｃ市
り、該長繊維は図示の如くシール溝１４の長手方向（ロ
ータ１０の幅り向）に沿って延在させ−Ｃ戎る。

なあ、このシール渦部材１６ｉ、：おいても、必要１こ
応じて第２図に示す様な」−ナシール溝１８およびり一
イドシール溝２０を形成することかできる。

第７図はシール溝部材１６のさらに他の実施例を示す。

このシール溝部材１６は、まず、艮餓紺を第６図の場合
と同様に長手方向に揃えて円柱状に形成した繊維成形体
から成る第７図（ａ　）に示す如き杓Φ５の芯部２８ａ
を作製し、この芯部２８ａの外周に円周方向に長繊維を
巻回配列して外周部２８ｂを形成することにより第７図
（ｂ　）に示す如き芯部２８ａと外周部２８ｂとから成
る約の２０の円柱状繊維成形体２８を形成し、このｐｌ
ｉ帷成形成形体２８Ｓいてアルミニウム合金等の金属を
マトリックス金属とする繊維強化金属体を形成し、該繊
維強化金属体を機械加工又は鋳造等により第７図（Ｃ）
に示ず様なアペックスシール溝１４を有するシール溝部
材１６に仕上げる。

なお、前記第６図に示すシール溝部材も第７図に示すシ
ール溝部材も、繊維成形体２８の違いはあるものの、基
本的には第２図に示すシール溝部材と全く同様にして作
製することができる。また、上記芯部２８ａは短繊維で
形成されたものであっても良い。

上記第７図に示すシール溝部材１６における上記繊維成
形体外周部２８ｂの繊維は、上記芯部２８ａの延びる方
向（シール溝１・１の長手方向）（Ｊ直角／を面内で該
芯部２８ａ８中心としてその回り（こさ回されて成るし
のであり、従ってこのシール溝部＋４１６（７）平面図
である第８図に示す様に一ト記外周部？８［）の繊維は
シール溝１４に対して直角に配９１１され、かつシール
’７Ｍの筒内側面１４ａには各繊維の切口端が位置して
いる。

従って、この実施例によれば、アペツイ７スシ〜ル部材
３８からの力Ｆｉよ、その力の方向に３１＞つ−Ｃ延び
る多数の繊維ｔこよって支えられることとす＆〕、アペ
ックスシール溝１４の強度、酎１！？：　［：　ｔｉ　
’：　Ｔ−ｉ効に向上させることができる。

また、この実施例の如く形成された繊維成形体を用いれ
ば、該繊維成形体を金型内に装填１（注湯・加圧する際
（こ該、繊維成形体が変形したりくずれたりする恐れが
回避され、Ｉ’ｌ：績析のない均一な繊￥（［強化金属
体か］ワられる。また、上記アペックスシール７ＶＳ簀
を形成する場合の）幾域加丁の際の欠【フ勺防止し、・
￥ｊ品の品？１８向十ざＵろことがてさる。３次に、上
記の如く形成されたシール１４部材１６をロータ本体１
２のアペックスシール溝１４が位置すべき部分に接合す
ろ。

この接合（よ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。第１図に示す実施
例においては、ロータ本体をアルミニウム合金鋳造する
際金型内の所定場所に予め上記シール溝部材を配設した
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
鋳包み方が採用されている。

なあ、上記アルミニウム合金をマトリックスとするシー
ル溝部材をロータ本体に接合する際には、このシール溝
部材に予めＺｎ置換を施す前処理を１１なっておくこと
が望ましい。Ｚｎ置換の一例を示すと以下の通りでおる
。

７ｎｉＮｆａの条（’ｔ（ｓｅｃ＞ なぜならば、上記アルミニウム合金を７１〜リツクス金
属とプるシール溝部材の表面には極く僅かの時間の経過
により酸化膜が生じ、この酸化膜（Ａ９Ｊｚ　０３　）
は非常に強固でおるためこのシール溝部材に直接アルミ
ニウム合金？８渇を接触させてもこの酸化膜によってシ
ール溝部材とロータ本体のアルミニウム合金母材との融
合が邪魔され、十分な接合強度が得られないからであり
、そのため予めシール溝部材にアルミニ「クム合金のメ
ッキの前処理である７ｎ置換を施して上記酸化膜を除去
し、表面をＺｎに置き換えることによって十分な接合強
度を得ようとするものである。

かくすれば、Ｚｎはアルミニウム合金よりも低融点（Ｚ
ｎ　：　　４２０°Ｃ）であり、ロータ本体用の母相ア
ルミニウム合金溶湯を流し込／υだとき直ちに低融点の
ｚｎが溶融し、これとロータ本体のアルミニウム合金母
材とシール溝部材との３者が融合し、シール溝部材とロ
ータ本体とが冶金学的に良好に接着せしめられるもので
ある。

なＪ３、重力鋳造ではなく、高圧鋳造の場合は必ずしも
この７ｎ置換を必要としない。

第９図はシール溝部材の他の実施例を示す側面図、第１
０図は第９図に示すシール溝部材の右端面図、第１１図
は第９図のＸＩ−ＸＩ線断面図、第１２図は第９図に示
すシール溝部材を接合して成るロータの半断面正面図で
ある。このシール溝部材１６は、両端部に比して中央部
を小サイズとしたものであり、例えばこの実施例の如く
シール溝部材１６の形状は適宜に決定することができる
。

以上説明した様に、本発明に係るロータは繊維強化金属
から成るシール溝部材を採用して成るので、シール溝の
強度、耐久性に優れ、かつシール溝部材の表面部に存在
する繊維が接合時にシール溝部材とロータ本体との間に
介在することとなり、乃れた接合強度か容易に（りられ
る。後者の効果は、鋳包み等の両者の接合面が溶融状態
で接合される融着の場合に顕著である。

なあ、本発明はその要冒を越えない範囲に４３いて種々
の変形態様を取り得、従って上記実施例に限定されるも
のではない、、特に、上記各実施例はいすれもアペック
スシール溝部分に繊維強化金属から成るシール１ｆｌｔ
ｉＲＩＳ材を適用して成るものであったが、本発明に係
るロータは他のシール溝、例えばサイドシール溝部分に
上記の様なシール溝部材を適用して成るものであっても
良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロータの一実施例を示す斜視図、
第２図は第１図中のシール溝部材を示す斜視図、第３図
はシール溝部材の他の実施例を示ず斜視図、第４図は繊
維成形体の一例を示す斜視図、第５図は繊維強化金属体
の製造装置を概念的に示１断面図、第６図はシール溝部
材の伯の実施例を示す斜視図、第７図は他のシール溝部
材を示ず図であり、第７図（ａ）は繊維成形体の芯部を
示す斜視図、第７図（ｂ）は繊維成形体の全体を示す斜
視図、第７図（Ｃ）は第７図（ｂ＞の繊維成形体を用い
て作製したシール溝部材を示す斜視図、第８図は第７図
（Ｃ）のシール溝一部材の平面図、第９図は他のシール
溝部材を示す側面図、第１０図は第９図に示すシール溝
部材の右端面図、第１１図は第９図のＸＩ−ＸＩ線断面
図、第１２図は第９図に示すシール溝部材を接合して成
るロータの半断面正面図である。 １０・・・ロータ　　　　　１２・・・ロータ本体１４
・・・シールｉ　　　　　１６・・・シール溝部材Ｕ、
＋　　マ と 一３□ ８舅 ？

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウム合金製のロータ本体と、該ロータ本体のシ
   ール溝が位置すべき部分に接合された該シール溝を有す
   るシール溝部材とを備えて成り、該シール溝部材は繊維
   強化金属で形成されてい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。