JPS6210438Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案はロータリピストンエンジンに関するも
のである。 ロータリピストンエンジンにおいては、ロータ
ハウジングとその両側のサイドハウジングとをテ
ンシヨンボルトで締結しているが、エンジン運転
中に燃焼ガスに晒されて高温となるロータハウジ
ングのホツドゾーン部にヘタリすなわち、熱によ
る塑性変形を生じ易く、シール性に悪影響が出る
ことがある。 上記ヘタリの一因は、一般にロータハウジング
は熱膨張係数が比較的高いアルミニウム合金鋳物
で形成されており、ホツトゾーン部ではロータハ
ウジングの熱膨張によりテンシヨンボルトによる
締結力がコールドゾーン部（吸気に晒される部
分）よりも高くなり、ロータハウジングに過度に
締付力が作用することにある。 従来、特開昭50−70706号公報に記載されてい
る如く、ロータハウジングのテンシヨンボルト挿
通孔にロータハウジングよりも高い弾性率及びク
リープ限度を有する材質のスリーブを嵌め、締付
力の増大によるロータハウジングのヘタリを防止
しようとする提案はあるが、構造が複雑になる憾
みがあり、しかも、この提案はテンシヨンボルト
の締付時に異常に高い締付力がロータハウジング
に作用するのを防止しているのみであり、ロータ
ハウジングとサイドハウジングおよびテンシヨン
ボルトの熱膨張係数が異ることによるロータハウ
ジングのヘタリ防止にはさほど効果がないもので
ある。 本考案は、かかる点に鑑み、ロータハウジング
のホツトゾーン部にあたる部分の締結に熱膨張係
数がアルミニウム合金に近いオーステナイト系鉄
鋼製のテンシヨンボルトを用い、コールドゾーン
部にあたる部分には上記テンシヨンボルトよりも
熱膨張係数の小さいフエライト系鉄鋼製のテンシ
ヨンボルトを用いることにより、構造を複雑にす
ることなくロータハウジングの熱によるヘタリを
防止したロータリピストンエンジンを提供するも
のである。 以下、本考案の構成を実施例につき図面に基づ
いて説明する。 第１図に示すロータリピストンエンジン１にお
いて、２はロータハウジング、３はサイドハウジ
ングであり、本例の場合、２つのロータハウジン
グ２，２と３つのサイドハウジング３，３，３を
組合わせて複数のテンシヨンボルト４で締結し
て、各々のロータハウジング２，２の部分に２つ
の作動室を形成している。なお、第１図中、５は
オイルタンク、６はオイルフイルタ、７は冷却フ
アンである。 上記ロータハウジング２の構造は第２図に示さ
れている。すなわち、ロータハウジング２はトロ
コイド状の内周面８を有し、テンシヨンボルト４
を貫通せしめるボルト貫通孔９がロータハウジン
グ２の全周にわたつて間隔をおいて複数個（本例
は17個）設けられ、各ボルト貫通孔９の間には冷
却水路１０が形成されている。１１は点火プラグ
取付孔、１２は排気ポート、１３はサイドハウジ
ング３に開設される吸気ポートである。 上記ロータハウジング２においては、点火プラ
グ取付孔１１，１１の上側付近と排気ポート１２
の上側付近とを境にして下半周部分が燃焼ガスに
晒されるホツトゾーン部Ｈ、上半周部分が吸気に
晒されるコールドゾーン部Ｃとなる。ホツトゾー
ン部Ｈにおいて、点火プラグ取付孔１１，１１の
付近は200℃程度、排気ポート１２の付近は220℃
程度、この両付近の間の部分は190〜200℃程度と
なり、結局、ホツトゾーン部Ｈは190〜220℃程度
となる。一方、コールドゾーン部Ｃは120℃程度
である。 上記ロータハウジング２は、熱膨張係数が21〜
23×10^-6／℃程度のアルミニウム合金鋳物、例え
ばAC−4D（熱膨張係数23×10^-6／℃）で形成さ
れる。サイドハウジング３は合金鋳鉄、例えば
FCH2（熱膨張係数10×10^-6／℃）で形成され
る。 一方、テンシヨンボルト４については、ロータ
ハウジング２のホツトゾーン部Ｈにはアルミニウ
ム合金鋳物に近い16〜24×10^-6／℃程度の熱膨張
係数をもつオーステナイト系鉄鋼製のテンシヨン
ボルト４が適用される。また、コールドゾーン部
Ｃには熱膨張係数が８〜14×10^-6／℃とホツトゾ
ーン部Ｈのものよりも小さいフエライト系鉄鋼製
のテンシヨンボルト４が適用される。具体的に
は、ホツトゾーン部Ｈのテンシヨンボルト４は
SUH660，SUH36，AMS5625などで形成され、
コールドゾーン部Ｃのテンシヨンボルト４は
SCr430，SCM435，S45Cなどで形成される。０
〜200℃における熱膨張係数は、SUH660が16×
10^-6／℃，SUH36が18.5×10^-6／℃，AMS5625が
20×10^-6／℃であり、また、SCr430，SCM435お
よびS45Cが11×10^-6／℃である。 次に、テンシヨンボルト４の材質をホツトゾー
ン部Ｈとコールドゾーン部Ｃとで変えることによ
る作用効果を試験データに基づいて説明する。 試験はホツトゾーン部Ｈおよびコールドゾーン
部Ｃの双方にフエライト系鉄鋼製テンシヨンボル
トを適用したものと、この双方にオーステナイト
系鉄鋼製テンシヨンボルトを適用したものについ
て、エンジンを6000rpm全開運転したときのロー
タハウジング２、サイドハウジング３およびテン
シヨンボルト４が受ける応力について測定するも
のである。供試材の物性等は第１表および第２表
に示すとおりである。

【表】

【表】 上記表中、R.H.はロータハウジング、S.H.は
サイドハウジング、A.T.B.はオーステナイト系
鉄鋼製テンシヨンボルト、F.T.Bはフエライト系
鉄鋼製テンシヨンボルトをそれぞれ示す略号であ
る。また、ロータハウジングにはアルミニウム合
金鋳物AC−4Dを、サイドハウジングには合金鋳
鉄FCH2を、オーステナイト系のテンシヨンボル
トにはFe−15Mn−1Ni系の鉄鋼材料を、フエラ
イト系のテンシヨンボルトにはSCr430を用い
た。Fe−15Mn−1Ni系鉄鋼材料の組成（重量
％）はC0.7％，Si0.4％，Mn15.3％，Ni1.1％、残
Feである。また、SCr430の組成（重量％）は
C0.31％，Si0.2％，Mn0.8％，Cr1.13％、残Feで
ある。 試験結果を第３表に示す。

【表】 第３表中、R.H.およびS.H.は第１表および第
２表と同様の略号であり、また、T.B.はテンシ
ヨンボルトの略号である。また、初期応力は常温
でのテンシヨンボルトの締付による軸方向の応
力、熱応力は部品が温度上昇によつて受ける軸方
向の応力、全応力は初期応力と熱応力の合計の応
力であり、―の符号を付したものは圧縮応力が作
用し、また、符号のないものは引張応力が作用し
ている。また、ロータハウジング（アルミニウム
合金鋳物）にヘタリが生じる限界圧縮応力は220
℃、11.5Kg／mm²である。 上記第３表から、ホツトゾーン部ではフエライ
ト系のテンシヨンボルトの場合、ロータハウジン
グに作用する全応力が限界圧縮応力を越えてお
り、該ロータハウジングにヘタリが生じているも
のと認められる。これに対し、オーステナイト系
のテンシヨンボルトの場合、ロータハウジングに
作用する全応力は限界圧縮応力よりも小さく、フ
エライト系のものに比べて該応力が20％程度緩和
されており、ヘタリは生じていないものと認めら
れる。 一方、コールドゾーン部においては、フエライ
ト系のテンシヨンボルトの場合、テンシヨンボル
トに作用する全応力は38.7Kg／mm²であり、エンジ
ン運転中にテンシヨンボルトとロータハウジング
の熱膨張の差によりテンシヨンボルトの軸力が初
期応力よりも適度に高くなり、ロータハウジング
とサイドハウジングとの接触面圧が高くなつてガ
ス洩れが抑制されていると認められる。これに対
し、オーステナイト系のテンシヨンボルトの場
合、テンシヨンボルトに作用する全応力が28.1
Kg／mm²で、初期応力よりも低くなつており、ガス
洩れが生じ易くなつているものと認められる。 上記ホツトゾーン部にオーステナイト系のテン
シヨンボルトを用いた本考案例と、フエライト系
のテンシヨンボルトを用いた従来例について、ロ
ータハウジング２の排気ポート１２の付近のヘタ
リ量を比較した試験結果を第３図に示す。この比
較試験は6000rpmの全開運転を30時間行なつた後
のヘタリ量を測定したもので、供試材は前記応力
測定試験に用いたものと同一である。また、第３
図ｂのグラフにおいて、縦軸で表わした位置は第
３図ａのロータハウジング２と左右に対応してい
る。 第３図において、破線で示す従来例では排気ポ
ート１２の位置で大きなヘタリが生じているのに
対し、実線で示す本考案例ではヘタリがほとんど
みられず、第３表に示す応力に関する試験結果と
よく符合している。 なお、オーステナイト系のテンシヨンボルトの
熱膨張係数が16×10^-6／℃よりも小さくなると、
ロータハウジングのホツトゾーン部でヘタリが生
じる限界圧縮応力よりも大きな応力が作用するこ
とになり、また、前記熱膨張係数がロータハウジ
ングの熱膨張係数よりも大きくなると、ホツトゾ
ーン部でのテンシヨンボルトの全応力が初期応力
よりも低くなり、好ましくない。 因に、ホツトゾーン部に適用するテンシヨンボ
ルトをアルミニウム合金で形成することも考えら
れるが、最高強度を有する7075T6処理材におい
ても疲れ強さは16Kg／mm²と低く、また、ねじ部の
面圧強度も低いことから、ボルト断面積を大巾に
増す必要があり、ロータハウジングの冷却水路を
狭くせざるを得ず、好ましくない。 以上のように、本考案によれば、ロータハウジ
ングのホツトゾーン部にあたる部分の締結にオー
ステナイト系鉄鋼製のテンシヨンボルトを、ま
た、コールドゾーン部にあたる部分の締結にフエ
ライト系鉄鋼製のテンシヨンボルトをそれぞれ用
いたから、ロータハウジングのホツトゾーン部の
ヘタリが防止できるとともに、コールドゾーン部
におけるガス洩れも防止されるという優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施態様を例示し、第１図はロ
ータリピストンエンジンを一部断面で示す側面
図、第２図はロータハウジングを一部断面で示す
正面図、第３図はロータハウジングのヘタリに関
する図であつて、第３図ａはロータハウジングの
排気ポート付近を示す正面図、第３図ｂは該排気
ポート部分のヘタリ量を示すグラフ図である。 １……ロータリピストンエンジン、２……ロー
タハウジング、３……サイドハウジング、４……
テンシヨンボルト、８……内周面、１２……排気
ポート、１３……吸気ポート、Ｈ……ホツトゾー
ン部、Ｃ……コールドゾーン部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. トロコイド状の内周面を有するアルミニウム合
   金鋳物製のロータハウジングと、その両側に位置
   する鋳鉄製のサイドハウジングとを複数本のテン
   シヨンボルトで締結したロータリピストンエンジ
   ンにおいて、燃焼ガスに晒されるロータハウジン
   グのホツトゾーン部にあたる部分の締結にオース
   テナイト系鉄鋼製のテンシヨンボルトを用いると
   共に、吸気に晒されるロータハウジングのコール
   ドゾーン部にあたる部分の締結にフエライト系鉄
   鋼製のテンシヨンボルトを用いたことを特徴とす
   るロータリピストンエンジン。