摺動部材及びその製造方法
【課題】ロータリーピストンエンジンの燃焼室を構成するローターハウジングにおいて、Ｃｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面をシール部材が流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材に関し、内周面の全周にわたって低摩擦化を図る。
【解決手段】ローターハウジング１の内周面３のＣｒめっき皮膜にクラックを形成し、長軸側内周面３ａでは短軸側内周面３ｂよりも、クラック幅が大きく且つクラック数が多くなるようにする。
【解決手段】ローターハウジング１の内周面３のＣｒめっき皮膜にクラックを形成し、長軸側内周面３ａでは短軸側内周面３ｂよりも、クラック幅が大きく且つクラック数が多くなるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーピストンエンジンの燃焼室を構成するローターハウジングにおいては、シール部材（アペックスシール）が摺動する長円形状の内周面（トロコイド面）に、その耐摩耗性向上のためにＨｖ１０００程度の硬さを有するＣｒめっき皮膜が形成されている。例えば、特許文献１には、上記トロコイド面にＣｒめっき皮膜を形成するとともに、逆電処理を行なうことによってＣｒめっき皮膜表面に幅０．１〜０．３μｍ程度の微細クラックを４００〜１３００本／ｃｍ形成することが記載されている。このような微細クラックを多数形成すると、潤滑油が摺動面に供給され易くなって油切れを生じ難くなるとともに、シールの摺動に伴ってＣｒめっき皮膜表面に生ずる摩擦熱がクラックに存する潤滑油に放散され易くなるため、局部的な異常昇温が防止される。
【特許文献１】特開２００６−２１９７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記ロータハウジングの場合、シール部材が摺動するときの摺動負荷は長円形状周面の全周にわたって均一ではない。すなわち、シール部材は、短軸側内周面を摺動するときは、長軸側内周面を摺動するときよりも、高い荷重で接触し且つ摺動速度も遅くなる。
【０００４】
一方、Ｃｒめっき皮膜表面の微細クラックは、流体潤滑剤の供給源となるが、摺動面から潤滑剤が逃げる場所ともなる。そのため、微細クラック数が多くなり或いはクラック幅が大きくなると、シール部材の摺動時に潤滑膜に生ずる圧力が潤滑剤のクラックへの逃げによって解放され、摺動時に潤滑膜を剪断するに必要な力が軽減されるという効果が得られるものの、その潤滑剤の逃げによって流体潤滑が維持され難くなる。
【０００５】
従って、クラック数が多くなりクラック幅が大きくなると、摺動負荷が小さい箇所（特に摺動速度が速い箇所）では上記剪断力の軽減により、低摩擦化が図れるものの、摺動負荷が大きい箇所では、潤滑剤の逃げによって、流体潤滑性が損なわれてしまう。逆にクラック数が少なくなりクラック幅が小さくなると、摺動負荷が大きい箇所では、流体潤滑が維持され易くなって、低摩擦化が図れるものの、摺動負荷が小さい箇所では潤滑剤がクラックへ逃げないため、潤滑膜を剪断するに必要な力が大きくなってしまう。
【０００６】
このため、上記長円形状の内周面全体にわたって均一に微細クラックを形成した場合、摺動負荷が部分的に異なるケースでは、必ずしも良好な低摩擦の摺動特性が得られない。
【０００７】
そこで、本発明は、摺動負荷が部分的に異なる摺動部材において、良好な低摩擦の摺動特性が得られるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するために、摺動負荷の大小に応じてＣｒめっき皮膜のクラック幅及びクラック数を変えるようにした。
【０００９】
請求項１に係る発明は、表面にクラックを有するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が、流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材であって、
上記Ｃｒめっき皮膜は、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多い、換言すれば、上記短軸側内周面では相対的に、クラック幅が小さく且つ単位長さ当たりのクラック数が少ないことを特徴とする。
【００１０】
従って、シール部材の接触荷重が大きく且つ摺動速度が遅い短軸側内周面では、クラック幅が小さく且つクラック数が少ないことから、平滑な摺動面の割合が相対的に多くなる。よって、クラックへの潤滑剤の逃げが抑制されるため、流体潤滑が維持され易くなる。その結果、流体潤滑に基づく潤滑膜荷重保持能力が高まり、低摩擦の摺動特性となる。
【００１１】
一方、シール部材の接触荷重が小さく且つ摺動速度が速い長軸側内周面では、クラック幅が大きく且つクラック数が多いことから、流体潤滑に基づき潤滑膜に生ずる圧力がクラックに解放されることにより低圧の状態となり、摺動面の潤滑膜がより薄い状態になる。その結果、潤滑膜の剪断に必要な力が軽減され、低摩擦の摺動特性となる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、表面にクラックを有するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が、流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材の製造方法であって、
摺動部材用ワークをめっき浴に入れ、該ワークの内周面にＣｒめっき皮膜を形成する正電処理工程と、該Ｃｒめっき皮膜表面にクラックを形成する逆電処理工程とを備え、
上記逆電処理工程において、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、Ｃｒめっき皮膜表面に逆電処理によってクラックを形成する場合、その電流密度が大きくなるほど、クラック幅が大きくなり、また、クラック数も多くなる。従って、本発明に係る製造方法によれば、長軸側内周面では短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多くなる（短軸側内周面では相対的に、クラック幅が小さく且つ単位長さ当たりのクラック数が少なくなる。）。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２において、
上記逆電処理工程において、上記ワークの上記長円形状内周面で囲まれた内側に複数の電極を配置し、各電極の通電量を個別に制御することにより、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする。
【００１５】
従って、複数の電極各々の通電量の個別制御により、長軸側内周面と短軸側内周面との逆電電流密度を変えるようにしたから、長軸側内周面では短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多くなる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項２において、
上記ワークの上記長円形状内周面で囲まれた内側に正電処理及び逆電処理に共用する一つの電極を配置し、
上記逆電処理時に、上記電極とワークの短軸側内周面との間に遮蔽板を配置することにより、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする。
【００１７】
従って、一つの電極を正電処理と逆電処理とに共用しながら、遮蔽板の利用という簡単な手法により、長軸側内周面と短軸側内周面との逆電電流密度を変えることができ、長軸側内周面では短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多くなるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、Ｃｒめっき皮膜が形成された長円形状内周面を有し、シール部材が流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材において、上記Ｃｒめっき皮膜は、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多くなるようにしたから、長軸側内周面と短軸側内周面との摺動負荷の相違に拘わらず、内周面全体にわたって摩擦係数を小さくし、摺動抵抗を低減させることができる。
【００１９】
請求項２乃至請求項４の各発明によれば、長軸側内周面と短軸側内周面との逆電電流密度を異なるようにするという簡単な手法によって、長軸側内周面では短軸側内周面よりも、クラック幅を大きく且つ単位長さ当たりのクラック数を多くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略図である。同図において、１は摺動部材としてのロータハウジング、２は内部流体（ガス）をシールする流体シール部材としてのアペックスシールである。ロータハウジング１のトロコイド状内周面（長円形状内周面）３を、出力軸を回転させるロータ５の各頂部に装着されたアペックスシール２が摺動するようになっている。このエンジンでは、吸気口６からオイルを含む燃料が空気と共に作動室７に吸入され、ロータ５の回転に伴って圧縮されつつ矢印８の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って出力軸に回転を与えた後、排気口１０から排気される、という一連の行程が繰り返されることになる。
【００２２】
ロータハウジング１は、図２に示すように、トロコイド状内周面３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る。そのライナー１１の内周面３は、アペックスシール２が摺動するため、高い耐熱性、耐摩耗性、低摩擦性が要求される。そのため、内周面３にはＣｒめっき皮膜又はＣｒＭｏ合金めっき皮膜が形成されており、このめっき皮膜には、該めっき皮膜表面に露出している微細クラックが形成されている。
【００２３】
微細クラックの幅及び数（直線で単位長さ進むときに横切るクラック数）は、内周面３の全体にわたって均一ではなく、アペックスシール２による摺動負荷が大きい部分と小さい部分とでは、クラック幅及びクラック数が異なる。摺動負荷が大きい部分では、摺動負荷が小さい部分に比べて、クラック幅が小さく且つクラック数が少なくなっている。
【００２４】
すなわち、アペックスシール２が短軸側内周面３ｂを摺動するときは、長軸側内周面３ａを摺動するときよりも、当該内周面に対する接触荷重が大きく且つ摺動速度が遅い（摺動負荷が大きい）。
【００２５】
そこで、上記摺動負荷の大小を踏まえて、長軸側内周面３ａでは短軸側内周面３ｂよりも、クラック幅を大きく且つクラック数を多くしている。
【００２６】
この場合、長軸側内周面３ａのＣｒめっき皮膜は、クラック幅が３．０μｍ以上５．０μｍ以下、クラック数が９００本／ｃｍ以上１３００本／ｃｍ以下となるようにし、短軸側内周面３ｂのＣｒめっき皮膜は、クラック幅が０．１μｍ以上１．０μｍ以下、クラック数が６００本／ｃｍ以上８００本／ｃｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００２７】
＜Ｃｒめっき皮膜形成＞
Ｃｒ成分、硫酸及び触媒としての有機スルフォン酸を含み、さらに必要に応じてＭｏ成分を含むメッキ浴にロータハウジング用ワークを入れて所定温度に予熱し、数分間の逆電処理によってワーク表面を洗浄した後、数分間のストライクメッキ処理（正電処理）及び所定時間の本メッキ処理（正電処理）を順に行なうことによって、Ｃｒめっき層を形成する。
【００２８】
Ｃｒ成分としては、無水クロム酸ＣｒＯ３が好ましく、必要に応じてＣｒ２Ｏ３を添加する。Ｍｏ成分としては、モリブデン酸ナトリウムやモリブデン酸アンモニウムを採用することができる。有機スルフォン酸としては、ＨＳＯ３Ｒで表され、Ｒが、メチル基、エチル基等の炭素数１０以下の脂肪族炭化水素基、パラ位置にメチル基を有するトルエン、不飽和炭化水素基を有するスチレンなど１つの芳香環に非環式炭化水素が結合した芳香族炭化水素基であることが好ましい。Ｒは他の芳香族炭化水素基であってもよいし、スルフォン酸基（ＨＳＯ３）は複数個あってもよい。具体的にはメタンスルフォン酸、メタン時スルフォン酸等が挙げられる。
【００２９】
メッキ浴は、例えば、無水クロム酸を２４０ｇ／Ｌ以上２８０ｇ／Ｌ以下、硫酸イオン量を２．５ｇ／Ｌ以上３．３ｇ／Ｌ以下、有機スルフォン酸量を１０ｍｌ／Ｌ以上３５ｍｌ／Ｌ以下、モリブデン酸ナトリウム量を５０ｇ／Ｌ以上６５ｇ／Ｌ以下とすればよい。メッキ浴温度は例えば５０℃以上６０℃以下に調整する。
【００３０】
洗浄用逆電処理の電流密度は、５０Ａ／ｄｍ２以上６０Ａ／ｄｍ２以下、ストライクメッキ処理の電流密度は４０Ａ／ｄｍ２以上５５Ａ／ｄｍ２以下、本メッキ処理の電流密度は３０Ａ／ｄｍ２以上４０Ａ／ｄｍ２以下とすればよい。
【００３１】
そうして、後述の逆電処理を行なうことにより、Ｃｒめっき皮膜に微細クラックを形成する。その際に、ロータハウジング１の内周面３において部分的に逆電処理条件を変えることにより、長軸側内周面３ａと短軸側内周面３ｂとでクラック幅及びクラック数を変える。
【００３２】
仕上げ研削加工はホーニング等により行ない、めっき層表面が例えばＲａ２．０μｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００３３】
＜逆電処理による微細クラックの形成＞
−実施形態１−
図３に概略的に示すように、単一の逆電処理用電極（陰極）１５をロータハウジング用ワーク１Ａの内周面３で囲まれた貫通孔中央部に配置する。電極１５は、ワーク１Ａの長円形状内周面に略対応する長円形状のものであるが、電極１５と長軸側内周面３ａとの距離（長軸側距離）Ｌ１と、電極１５と短軸側内周面３ｂとの距離（短軸側距離）Ｌ２とは相異なり、長軸側距離Ｌ１は短軸側距離Ｌ２よりも短くなっている。また、電極１５の円弧部の曲率半径の調整により、長軸上での距離Ｌ１が最も短く、該距離が短軸側へいくに従って漸次拡大するようにしている。
【００３４】
従って、ワーク１Ａと電極１５との間に逆電用電圧をかけると、長軸側内周面３ａでは、短軸側内周面３ｂよりも逆電電流密度が大きくなる。その結果、長軸側内周面では、短軸側内周面３ｂよりも、クラック幅が大きくなり、クラック数も多くなる。
【００３５】
図４及び図５は、長軸側内周面３ａの逆電電流密度が３５Ａ／ｄｍ２となり、短軸側内周面３ｂの逆電電流密度が２５Ａ／ｄｍ２となるように電極１５を構成したときの、Ｃｒめっき皮膜のクラックを撮影した写真である。メッキ浴組成は表１の通りであり、触媒、すなわち、有機スルフォン酸としては、アトテック社製のHeef２５−Ｒを用いた。メッキ条件は表２に示す通りである。表２において、「ストライク」はメッキ皮膜のワーク表面への密着力を高めるための短時間メッキであり、「Ａ／ｄｍ2 」は電流密度、時間は処理時間を表している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
図４が長軸側内周面３ａであり、図５が短軸側内周面３ｂである。長軸側内周面３ａでは、平均クラック幅が約３．５μｍ、平均クラック数が１１００本／ｃｍであり、短軸側内周面３ｂでは、平均クラック幅が約０．８μｍ、平均クラック数が７００本／ｃｍである。
【００３９】
従って、アペックスシール２の接触荷重が大きく且つ摺動速度が遅い短軸側内周面３ｂでは、クラック幅が小さく且つクラック数が少ないことから、平滑な摺動面の割合が相対的に多くなる。よって、クラックへの潤滑剤の逃げが抑制されるため、流体潤滑が維持され易くなる。その結果、流体潤滑に基づく潤滑膜荷重保持能力が高まり、低摩擦となる。
【００４０】
一方、アペックスシール２の接触荷重が小さく且つ摺動速度が速い長軸側内周面３ａでは、クラック幅が大きく且つクラック数が多いことから、流体潤滑に基づき潤滑膜に生ずる圧力がクラックに解放されることにより、低圧の状態となり、摺動面の潤滑膜がより薄い状態になる。その結果、潤滑膜の剪断に必要な力が軽減され、低摩擦となる。
【００４１】
長軸側内周面及び短軸側内周面各々について、表１のめっき浴組成及び表２のめっき条件を採用し、逆電電流密度を変化させてクラック幅及びクラック数が相異なる実施例及び比較例の各テストピースを作成し、摩擦係数を測定する実験を行なった。
【００４２】
そうして、各テストピースについて、ホーニング加工後、図６に示す試験器を用いて摩擦試験を行ない、摩擦係数を測定した。同図において、２１は円板状のテストピース、２２はチル鋳鉄製摺動片２３を固定した円板状の回転支持台である。テストピース２１の下面に周縁近傍を周回するようにＣｒめっき層２４が環状に設けられている。テストピース２１の中心部には該テストピース２１を貫通するエア供給孔２５が形成されている。テストピース２１の周縁近傍にはＣｒめっき層２４の部位で該テストピース２１を貫通する潤滑油供給孔２６が形成されている。回転支持台２２には３個の摺動片２３が周方向に１２０度の角度間隔をおいて固定され、各摺動片２３の上端が支持台２２より上方へ突出している。この３個の摺動片２３にテストピース２１が載せられている。
【００４３】
摩擦試験は、エア供給孔２５から２．５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でエアを供給し且つ潤滑油供給孔２６から温度１００℃の潤滑油を供給しながら行なった。潤滑油としては、０Ｗ−２０のエンジンオイルを用いた。また、長軸側内周面用のテストピース２１の試験では、荷重を５０Ｎ、摺動片２３の周速を２０ｍ／ｓとし、短軸側内周面用のテストピース２１の試験では、荷重を１００Ｎ、摺動片２３の周速を１０ｍ／ｓとした。試験結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
短軸側内周面用試験結果をみると、摩擦係数は実施例が最も低くなっている。表３から、短軸側内周面に関しては、クラック幅を０．１μｍよりも大きく２．０μｍよりも小さくし、クラック数を４５０本／ｃｍよりも多く９００本／ｃｍよりも少なくすることが好ましい、ということができる。また、短軸側内周面に関しては、クラック幅を２．０μｍよりも大きく５．５μｍよりも小さくし、クラック数を８００本／ｃｍよりも多く１４００本／ｃｍよりも少なくすることが好ましい、ということができる。
【００４６】
−実施形態２−
図７に概略的に示すように、燃料が点火プラグ９Ａ，９Ｂにより着火されて燃焼すると、その燃焼圧によりロータ５を介して点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側のアペックスシール２が短軸側内周面３ｂに強く押される。そのため、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂにおけるロータ回転方向の先側から長径側内周面３ａに至る部位（図７における左側上部）では摺動負荷が大きくなる。
【００４７】
そこで、本実施形態では、２つの逆電処理用電極（陰極）１５Ａ，１５Ｂをワーク１Ａの内周面３で囲まれた貫通孔に長軸方向に間隔をおいて並べて配置し、この両電極１５Ａ，１５Ｂによる逆電処理用の通電量を個別に制御することにより、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂにおけるロータ回転方向先側から長径側内周面３ａに至る部位（図７における左側上部）では、ワーク１Ａの中心に関して点対称となる反対側の部位よりも、クラック幅が小さく且つクラック数が少なくなるようにしている。
【００４８】
具体的には、図７において上下に並ぶ電極１５Ａ，１５Ｂはいずれも、長軸側内周面３ａとの距離Ｌ１が短軸側内周面３ｂとの距離Ｌ２ａ，Ｌ２ｂよりも短い。これは、長軸側内周面３ａでは、短軸側内周面３ｂよりも逆電電流密度を大きくして、短軸側内周面よりも、相対的にクラック幅を大きく且つクラック数を多くするためである。
【００４９】
また、上下に並ぶ電極１５Ａ，１５Ｂはいずれも、点火プラグ側内周面に向いた側では、反対側を向いた側よりも、曲率半径を小さくして該点火プラグ側内周面の方へ大きく突出し、点火プラグ側内周面との距離Ｌ２ａが反対側内周面との距離Ｌ２ｂよりも短くなっている。これは、摺動負荷が小さい点火プラグ側内周面では、反対側内周面よりも逆電電流密度を大きくして、反対側内周面よりも、クラック幅を大きく且つクラック数を多くするためである。
【００５０】
さらに、上下に並ぶ電極１５Ａ，１５Ｂのうち、上側電極１５Ａは下側電極１５Ｂよりも逆電処理用の通電量を相対的に少なくする。これは、燃焼圧によって摺動負荷が大きくなる、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂにおけるロータ回転方向先側（図７における左側上部）から長径側内周面３ａに至る部位の逆電電流密度を小さくして、当該部位のクラック幅を小さく且つクラック数を少なくするためである。
【００５１】
従って、本実施形態によれば、実施形態１と同じく、長軸側内周面３ａ及び短軸側内周面３ｂ共にその低摩擦化が図れるとともに、燃焼圧によって摺動負荷が大きくなる内周面部位（図７における左側上部）のクラック幅が小さく且つクラック数が少なくなり、さらに低摩擦化に有利になる。
【００５２】
−実施形態３−
本実施形態は、図８に示すように、逆電処理用電極１５を３分割型として、３つの電極部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃを組み合わせてワーク１Ａの貫通孔に配置し、各電極部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃによる通電量を個別に制御するケースである。
【００５３】
同図に示すように、電極１５は、相対する円弧状の長軸側内周面３ａの側に配置した一対の略半円型電極部材１５ａ，１５ｃと、この両半円型電極部材１５ａ，１５ｃの間に配置した中間の矩形型電極部材１５ｂとからなり、相隣る電極部材は絶縁材１６によって絶縁されている。電極部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃと各々が対向する内周面３との距離は、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂを除いて、他は実質的に同一に設定されている。すなわち、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂと矩形型電極部材１５ｃとの距離Ｌ２ｂは他の電極−内周面間距離よりも広くなっている。
【００５４】
通電量は、矩形型電極部材１５ｂが最も少なく、その次に少ないのが同図上側の半円型電極部材１５ｃであり、同図下側の半円型電極部材１５ａが最も多くなるように制御される。
【００５５】
従って、逆電電流密度は概略、同図下側の長軸側内周面３ａが最も大きく（クラック幅最大，クラック数最多）、次いで同図上側の長軸側内周面３ａが大きく（クラック幅大，クラック数多）、次に大きいのが点火プラグ９Ａ，９Ｂ側の短軸側内周面３ｂであり（クラック幅中，クラック数中）、反対側の短軸側内周面３ｂが最も小さくなる（クラック幅小，クラック数少）。
【００５６】
これにより、長軸側内周面３ａ及び短軸側内周面３ｂ共にその低摩擦化が図れるとともに、燃焼圧によって摺動負荷が大きくなる内周面部位（図８における左側上部）では相対的にクラック幅が小さく且つクラック数が少なくなるから、さらに低摩擦化に有利になる。
【００５７】
−実施形態４−
本実施形態は、図９に示すように、電極１５と短軸側内周面３ｂとの間に遮蔽板１７を配置することにより、長軸側内周面３ａと短軸側内周面３ｂとの逆電電流密度を変えるケースである。
【００５８】
電極１５はＣｒめっき皮膜を形成するための正電処理とクラックを形成するための逆電処理とに共用する共用電極である。従って、電極１５と内周面３との距離は内周面全周にわたって実質的に同一にする。
【００５９】
正電処理にあたっては、共用電極１５を陽極として該電極１５とワーク１Ａとの間に通電する。次いで逆電処理を行なうに際し、共用電極１５とワーク１Ａの短軸側内周面３ｂとの間に遮蔽板１７を配置する。遮蔽板１７は図１０に示すように、多数の貫通孔１８が全面にわたって等間隔で形成されたものである。従って、共用電極１５を陰極としてワーク１Ａとの間に逆電処理用の通電を行なうと、短軸側内周面３ｂでは長軸側内周面３ａに比べて、逆電電流密度が小さくなり、その結果、長軸側内周面３ａよりも、クラック幅が小さくなり且つクラック数も少なくなる。
【００６０】
本実施形態の場合、一つの電極１５を正電処理と逆電処理とに共用するため、正電及び逆電各々に専用の電極を準備する必要がなく、また、正電処理から逆電処理に移る際にめっき浴から電極１５を出し入れする必要がなく、しかも、遮蔽板１７は多数の貫通孔１８を設けた簡単なものであるから、コスト低減及び迅速処理に有利になる。
【００６１】
点火プラグ９Ａ，９Ｂ側に配置する遮蔽板１７とその反対側に配置する遮蔽板１７とは、前者の貫通孔１８の開口率を後者の同開口率よりも大きくすることが好ましい。これにより、点火プラグ９Ａ，９Ｂ側の短軸側内周面３ｂではその反対側の短軸側内周面３ｂよりも、逆電電流密度を大きくして、クラック幅を大きく且つクラック数を多くすることができる。
【００６２】
−実施形態５−
本実施形態も図１１及び図１２に示すように、共用電極１５と短軸側内周面３ｂとの間に遮蔽板１７を配置して逆電電流密度を制御するケースであるが、遮蔽板１７の構成が実施形態４とは相違する。すなわち、遮蔽板１７は、複数の短冊状板材１９を板面が平行になるように一列に並べて平行リンク機構（図示省略）によって連結してなり、各板材１９が図１１に示すように短軸方向に平行になった状態と、図１２右側に示すように短軸方向に対して斜めになった状態との間で角度変化するようになっている。
【００６３】
遮蔽板１７は共用電極１５と共にワーク１Ａの貫通孔内に挿入する。正電処理に際しては、図１１に示すように遮蔽板１７を各板材１９が短軸方向に平行になった状態にして通電を行なう。この場合は、共用電極１５とワークＡとの間の通電は遮蔽板１７によっては殆ど妨げられない。よって、正電電流密度をワーク１Ａの内周面全体にわたって略均等にして、Ｃｒめっき皮膜を略均一に形成することができる。
【００６４】
次いで逆電処理に際して、遮蔽板１７を各板材１９が短軸方向に対して斜めになるように変化させる。その状態で共用電極１５とワーク１Ａとの間の通電を行なう。この場合は、遮蔽板１７の各板材１９が短軸方向に対して斜めになっているから、遮蔽板１７による通電の妨げが大きくなる。このため、長軸側内周面３ａに比べて短軸側内周面３ｂでは逆電電流密度が小さくなり、その結果、長軸側内周面３ａよりも、クラック幅が小さくなり且つクラック数も少なくなる。
【００６５】
本実施形態の場合、遮蔽板１７の各板材１９の角度を変化させて通電を妨げる状態と通電を殆ど妨げない状態とをつくることができるようにしたから、遮蔽板１７を共用電極１５と共に最初からめっき浴に入れ、逆電処理が終わるまで、遮蔽板１７の出し入れをする必要がない。よって、迅速処理、ひいては生産性の向上に有利になる。
【００６６】
なお、本発明はロータリーピストンエンジンのロータハウジングに限らず、シール部材が摺動する長円形状内周面を有し且つ摺動負荷が長軸側内周面と短軸側内周面とで相異なる油圧ポンプやコンプレッサのハウジングにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略正面図である。
【図２】同エンジンのロータハウジングの斜視図である。
【図３】実施形態１に係る逆電処理用電極の配置を示す正面図である。
【図４】長軸側内周面のＣｒめっき皮膜の顕微鏡写真である。
【図５】短軸側内周面のＣｒめっき皮膜の顕微鏡写真である。
【図６】摩擦試験器を一部断面にして示す正面図である。
【図７】実施形態２に係る逆電処理用電極の配置を示す正面図である。
【図８】実施形態３に係る逆電処理用電極の配置を示す正面図である。
【図９】実施形態４に係る共用電極及び遮蔽板の配置を示す正面図である。
【図１０】同形態４に係る遮蔽板の斜視図である。
【図１１】実施形態５に係る共用電極及び遮蔽板の配置を示す正面図である。
【図１２】同形態５に係る遮蔽板の状態変化を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ ロータハウジング（摺動部材）
２ シール部材
３ 内周面
３ａ 長軸側内周面
３ｂ 短軸側内周面
１５，１５Ａ，１５Ｂ 電極
１５ａ〜１５ｃ 電極部材
１７ 遮蔽板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーピストンエンジンの燃焼室を構成するローターハウジングにおいては、シール部材（アペックスシール）が摺動する長円形状の内周面（トロコイド面）に、その耐摩耗性向上のためにＨｖ１０００程度の硬さを有するＣｒめっき皮膜が形成されている。例えば、特許文献１には、上記トロコイド面にＣｒめっき皮膜を形成するとともに、逆電処理を行なうことによってＣｒめっき皮膜表面に幅０．１〜０．３μｍ程度の微細クラックを４００〜１３００本／ｃｍ形成することが記載されている。このような微細クラックを多数形成すると、潤滑油が摺動面に供給され易くなって油切れを生じ難くなるとともに、シールの摺動に伴ってＣｒめっき皮膜表面に生ずる摩擦熱がクラックに存する潤滑油に放散され易くなるため、局部的な異常昇温が防止される。
【特許文献１】特開２００６−２１９７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記ロータハウジングの場合、シール部材が摺動するときの摺動負荷は長円形状周面の全周にわたって均一ではない。すなわち、シール部材は、短軸側内周面を摺動するときは、長軸側内周面を摺動するときよりも、高い荷重で接触し且つ摺動速度も遅くなる。
【０００４】
一方、Ｃｒめっき皮膜表面の微細クラックは、流体潤滑剤の供給源となるが、摺動面から潤滑剤が逃げる場所ともなる。そのため、微細クラック数が多くなり或いはクラック幅が大きくなると、シール部材の摺動時に潤滑膜に生ずる圧力が潤滑剤のクラックへの逃げによって解放され、摺動時に潤滑膜を剪断するに必要な力が軽減されるという効果が得られるものの、その潤滑剤の逃げによって流体潤滑が維持され難くなる。
【０００５】
従って、クラック数が多くなりクラック幅が大きくなると、摺動負荷が小さい箇所（特に摺動速度が速い箇所）では上記剪断力の軽減により、低摩擦化が図れるものの、摺動負荷が大きい箇所では、潤滑剤の逃げによって、流体潤滑性が損なわれてしまう。逆にクラック数が少なくなりクラック幅が小さくなると、摺動負荷が大きい箇所では、流体潤滑が維持され易くなって、低摩擦化が図れるものの、摺動負荷が小さい箇所では潤滑剤がクラックへ逃げないため、潤滑膜を剪断するに必要な力が大きくなってしまう。
【０００６】
このため、上記長円形状の内周面全体にわたって均一に微細クラックを形成した場合、摺動負荷が部分的に異なるケースでは、必ずしも良好な低摩擦の摺動特性が得られない。
【０００７】
そこで、本発明は、摺動負荷が部分的に異なる摺動部材において、良好な低摩擦の摺動特性が得られるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するために、摺動負荷の大小に応じてＣｒめっき皮膜のクラック幅及びクラック数を変えるようにした。
【０００９】
請求項１に係る発明は、表面にクラックを有するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が、流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材であって、
上記Ｃｒめっき皮膜は、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多い、換言すれば、上記短軸側内周面では相対的に、クラック幅が小さく且つ単位長さ当たりのクラック数が少ないことを特徴とする。
【００１０】
従って、シール部材の接触荷重が大きく且つ摺動速度が遅い短軸側内周面では、クラック幅が小さく且つクラック数が少ないことから、平滑な摺動面の割合が相対的に多くなる。よって、クラックへの潤滑剤の逃げが抑制されるため、流体潤滑が維持され易くなる。その結果、流体潤滑に基づく潤滑膜荷重保持能力が高まり、低摩擦の摺動特性となる。
【００１１】
一方、シール部材の接触荷重が小さく且つ摺動速度が速い長軸側内周面では、クラック幅が大きく且つクラック数が多いことから、流体潤滑に基づき潤滑膜に生ずる圧力がクラックに解放されることにより低圧の状態となり、摺動面の潤滑膜がより薄い状態になる。その結果、潤滑膜の剪断に必要な力が軽減され、低摩擦の摺動特性となる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、表面にクラックを有するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が、流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材の製造方法であって、
摺動部材用ワークをめっき浴に入れ、該ワークの内周面にＣｒめっき皮膜を形成する正電処理工程と、該Ｃｒめっき皮膜表面にクラックを形成する逆電処理工程とを備え、
上記逆電処理工程において、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、Ｃｒめっき皮膜表面に逆電処理によってクラックを形成する場合、その電流密度が大きくなるほど、クラック幅が大きくなり、また、クラック数も多くなる。従って、本発明に係る製造方法によれば、長軸側内周面では短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多くなる（短軸側内周面では相対的に、クラック幅が小さく且つ単位長さ当たりのクラック数が少なくなる。）。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２において、
上記逆電処理工程において、上記ワークの上記長円形状内周面で囲まれた内側に複数の電極を配置し、各電極の通電量を個別に制御することにより、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする。
【００１５】
従って、複数の電極各々の通電量の個別制御により、長軸側内周面と短軸側内周面との逆電電流密度を変えるようにしたから、長軸側内周面では短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多くなる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項２において、
上記ワークの上記長円形状内周面で囲まれた内側に正電処理及び逆電処理に共用する一つの電極を配置し、
上記逆電処理時に、上記電極とワークの短軸側内周面との間に遮蔽板を配置することにより、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする。
【００１７】
従って、一つの電極を正電処理と逆電処理とに共用しながら、遮蔽板の利用という簡単な手法により、長軸側内周面と短軸側内周面との逆電電流密度を変えることができ、長軸側内周面では短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多くなるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明によれば、Ｃｒめっき皮膜が形成された長円形状内周面を有し、シール部材が流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材において、上記Ｃｒめっき皮膜は、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多くなるようにしたから、長軸側内周面と短軸側内周面との摺動負荷の相違に拘わらず、内周面全体にわたって摩擦係数を小さくし、摺動抵抗を低減させることができる。
【００１９】
請求項２乃至請求項４の各発明によれば、長軸側内周面と短軸側内周面との逆電電流密度を異なるようにするという簡単な手法によって、長軸側内周面では短軸側内周面よりも、クラック幅を大きく且つ単位長さ当たりのクラック数を多くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略図である。同図において、１は摺動部材としてのロータハウジング、２は内部流体（ガス）をシールする流体シール部材としてのアペックスシールである。ロータハウジング１のトロコイド状内周面（長円形状内周面）３を、出力軸を回転させるロータ５の各頂部に装着されたアペックスシール２が摺動するようになっている。このエンジンでは、吸気口６からオイルを含む燃料が空気と共に作動室７に吸入され、ロータ５の回転に伴って圧縮されつつ矢印８の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って出力軸に回転を与えた後、排気口１０から排気される、という一連の行程が繰り返されることになる。
【００２２】
ロータハウジング１は、図２に示すように、トロコイド状内周面３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る。そのライナー１１の内周面３は、アペックスシール２が摺動するため、高い耐熱性、耐摩耗性、低摩擦性が要求される。そのため、内周面３にはＣｒめっき皮膜又はＣｒＭｏ合金めっき皮膜が形成されており、このめっき皮膜には、該めっき皮膜表面に露出している微細クラックが形成されている。
【００２３】
微細クラックの幅及び数（直線で単位長さ進むときに横切るクラック数）は、内周面３の全体にわたって均一ではなく、アペックスシール２による摺動負荷が大きい部分と小さい部分とでは、クラック幅及びクラック数が異なる。摺動負荷が大きい部分では、摺動負荷が小さい部分に比べて、クラック幅が小さく且つクラック数が少なくなっている。
【００２４】
すなわち、アペックスシール２が短軸側内周面３ｂを摺動するときは、長軸側内周面３ａを摺動するときよりも、当該内周面に対する接触荷重が大きく且つ摺動速度が遅い（摺動負荷が大きい）。
【００２５】
そこで、上記摺動負荷の大小を踏まえて、長軸側内周面３ａでは短軸側内周面３ｂよりも、クラック幅を大きく且つクラック数を多くしている。
【００２６】
この場合、長軸側内周面３ａのＣｒめっき皮膜は、クラック幅が３．０μｍ以上５．０μｍ以下、クラック数が９００本／ｃｍ以上１３００本／ｃｍ以下となるようにし、短軸側内周面３ｂのＣｒめっき皮膜は、クラック幅が０．１μｍ以上１．０μｍ以下、クラック数が６００本／ｃｍ以上８００本／ｃｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００２７】
＜Ｃｒめっき皮膜形成＞
Ｃｒ成分、硫酸及び触媒としての有機スルフォン酸を含み、さらに必要に応じてＭｏ成分を含むメッキ浴にロータハウジング用ワークを入れて所定温度に予熱し、数分間の逆電処理によってワーク表面を洗浄した後、数分間のストライクメッキ処理（正電処理）及び所定時間の本メッキ処理（正電処理）を順に行なうことによって、Ｃｒめっき層を形成する。
【００２８】
Ｃｒ成分としては、無水クロム酸ＣｒＯ３が好ましく、必要に応じてＣｒ２Ｏ３を添加する。Ｍｏ成分としては、モリブデン酸ナトリウムやモリブデン酸アンモニウムを採用することができる。有機スルフォン酸としては、ＨＳＯ３Ｒで表され、Ｒが、メチル基、エチル基等の炭素数１０以下の脂肪族炭化水素基、パラ位置にメチル基を有するトルエン、不飽和炭化水素基を有するスチレンなど１つの芳香環に非環式炭化水素が結合した芳香族炭化水素基であることが好ましい。Ｒは他の芳香族炭化水素基であってもよいし、スルフォン酸基（ＨＳＯ３）は複数個あってもよい。具体的にはメタンスルフォン酸、メタン時スルフォン酸等が挙げられる。
【００２９】
メッキ浴は、例えば、無水クロム酸を２４０ｇ／Ｌ以上２８０ｇ／Ｌ以下、硫酸イオン量を２．５ｇ／Ｌ以上３．３ｇ／Ｌ以下、有機スルフォン酸量を１０ｍｌ／Ｌ以上３５ｍｌ／Ｌ以下、モリブデン酸ナトリウム量を５０ｇ／Ｌ以上６５ｇ／Ｌ以下とすればよい。メッキ浴温度は例えば５０℃以上６０℃以下に調整する。
【００３０】
洗浄用逆電処理の電流密度は、５０Ａ／ｄｍ２以上６０Ａ／ｄｍ２以下、ストライクメッキ処理の電流密度は４０Ａ／ｄｍ２以上５５Ａ／ｄｍ２以下、本メッキ処理の電流密度は３０Ａ／ｄｍ２以上４０Ａ／ｄｍ２以下とすればよい。
【００３１】
そうして、後述の逆電処理を行なうことにより、Ｃｒめっき皮膜に微細クラックを形成する。その際に、ロータハウジング１の内周面３において部分的に逆電処理条件を変えることにより、長軸側内周面３ａと短軸側内周面３ｂとでクラック幅及びクラック数を変える。
【００３２】
仕上げ研削加工はホーニング等により行ない、めっき層表面が例えばＲａ２．０μｍ以下となるようにすることが好ましい。
【００３３】
＜逆電処理による微細クラックの形成＞
−実施形態１−
図３に概略的に示すように、単一の逆電処理用電極（陰極）１５をロータハウジング用ワーク１Ａの内周面３で囲まれた貫通孔中央部に配置する。電極１５は、ワーク１Ａの長円形状内周面に略対応する長円形状のものであるが、電極１５と長軸側内周面３ａとの距離（長軸側距離）Ｌ１と、電極１５と短軸側内周面３ｂとの距離（短軸側距離）Ｌ２とは相異なり、長軸側距離Ｌ１は短軸側距離Ｌ２よりも短くなっている。また、電極１５の円弧部の曲率半径の調整により、長軸上での距離Ｌ１が最も短く、該距離が短軸側へいくに従って漸次拡大するようにしている。
【００３４】
従って、ワーク１Ａと電極１５との間に逆電用電圧をかけると、長軸側内周面３ａでは、短軸側内周面３ｂよりも逆電電流密度が大きくなる。その結果、長軸側内周面では、短軸側内周面３ｂよりも、クラック幅が大きくなり、クラック数も多くなる。
【００３５】
図４及び図５は、長軸側内周面３ａの逆電電流密度が３５Ａ／ｄｍ２となり、短軸側内周面３ｂの逆電電流密度が２５Ａ／ｄｍ２となるように電極１５を構成したときの、Ｃｒめっき皮膜のクラックを撮影した写真である。メッキ浴組成は表１の通りであり、触媒、すなわち、有機スルフォン酸としては、アトテック社製のHeef２５−Ｒを用いた。メッキ条件は表２に示す通りである。表２において、「ストライク」はメッキ皮膜のワーク表面への密着力を高めるための短時間メッキであり、「Ａ／ｄｍ2 」は電流密度、時間は処理時間を表している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
図４が長軸側内周面３ａであり、図５が短軸側内周面３ｂである。長軸側内周面３ａでは、平均クラック幅が約３．５μｍ、平均クラック数が１１００本／ｃｍであり、短軸側内周面３ｂでは、平均クラック幅が約０．８μｍ、平均クラック数が７００本／ｃｍである。
【００３９】
従って、アペックスシール２の接触荷重が大きく且つ摺動速度が遅い短軸側内周面３ｂでは、クラック幅が小さく且つクラック数が少ないことから、平滑な摺動面の割合が相対的に多くなる。よって、クラックへの潤滑剤の逃げが抑制されるため、流体潤滑が維持され易くなる。その結果、流体潤滑に基づく潤滑膜荷重保持能力が高まり、低摩擦となる。
【００４０】
一方、アペックスシール２の接触荷重が小さく且つ摺動速度が速い長軸側内周面３ａでは、クラック幅が大きく且つクラック数が多いことから、流体潤滑に基づき潤滑膜に生ずる圧力がクラックに解放されることにより、低圧の状態となり、摺動面の潤滑膜がより薄い状態になる。その結果、潤滑膜の剪断に必要な力が軽減され、低摩擦となる。
【００４１】
長軸側内周面及び短軸側内周面各々について、表１のめっき浴組成及び表２のめっき条件を採用し、逆電電流密度を変化させてクラック幅及びクラック数が相異なる実施例及び比較例の各テストピースを作成し、摩擦係数を測定する実験を行なった。
【００４２】
そうして、各テストピースについて、ホーニング加工後、図６に示す試験器を用いて摩擦試験を行ない、摩擦係数を測定した。同図において、２１は円板状のテストピース、２２はチル鋳鉄製摺動片２３を固定した円板状の回転支持台である。テストピース２１の下面に周縁近傍を周回するようにＣｒめっき層２４が環状に設けられている。テストピース２１の中心部には該テストピース２１を貫通するエア供給孔２５が形成されている。テストピース２１の周縁近傍にはＣｒめっき層２４の部位で該テストピース２１を貫通する潤滑油供給孔２６が形成されている。回転支持台２２には３個の摺動片２３が周方向に１２０度の角度間隔をおいて固定され、各摺動片２３の上端が支持台２２より上方へ突出している。この３個の摺動片２３にテストピース２１が載せられている。
【００４３】
摩擦試験は、エア供給孔２５から２．５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でエアを供給し且つ潤滑油供給孔２６から温度１００℃の潤滑油を供給しながら行なった。潤滑油としては、０Ｗ−２０のエンジンオイルを用いた。また、長軸側内周面用のテストピース２１の試験では、荷重を５０Ｎ、摺動片２３の周速を２０ｍ／ｓとし、短軸側内周面用のテストピース２１の試験では、荷重を１００Ｎ、摺動片２３の周速を１０ｍ／ｓとした。試験結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
短軸側内周面用試験結果をみると、摩擦係数は実施例が最も低くなっている。表３から、短軸側内周面に関しては、クラック幅を０．１μｍよりも大きく２．０μｍよりも小さくし、クラック数を４５０本／ｃｍよりも多く９００本／ｃｍよりも少なくすることが好ましい、ということができる。また、短軸側内周面に関しては、クラック幅を２．０μｍよりも大きく５．５μｍよりも小さくし、クラック数を８００本／ｃｍよりも多く１４００本／ｃｍよりも少なくすることが好ましい、ということができる。
【００４６】
−実施形態２−
図７に概略的に示すように、燃料が点火プラグ９Ａ，９Ｂにより着火されて燃焼すると、その燃焼圧によりロータ５を介して点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側のアペックスシール２が短軸側内周面３ｂに強く押される。そのため、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂにおけるロータ回転方向の先側から長径側内周面３ａに至る部位（図７における左側上部）では摺動負荷が大きくなる。
【００４７】
そこで、本実施形態では、２つの逆電処理用電極（陰極）１５Ａ，１５Ｂをワーク１Ａの内周面３で囲まれた貫通孔に長軸方向に間隔をおいて並べて配置し、この両電極１５Ａ，１５Ｂによる逆電処理用の通電量を個別に制御することにより、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂにおけるロータ回転方向先側から長径側内周面３ａに至る部位（図７における左側上部）では、ワーク１Ａの中心に関して点対称となる反対側の部位よりも、クラック幅が小さく且つクラック数が少なくなるようにしている。
【００４８】
具体的には、図７において上下に並ぶ電極１５Ａ，１５Ｂはいずれも、長軸側内周面３ａとの距離Ｌ１が短軸側内周面３ｂとの距離Ｌ２ａ，Ｌ２ｂよりも短い。これは、長軸側内周面３ａでは、短軸側内周面３ｂよりも逆電電流密度を大きくして、短軸側内周面よりも、相対的にクラック幅を大きく且つクラック数を多くするためである。
【００４９】
また、上下に並ぶ電極１５Ａ，１５Ｂはいずれも、点火プラグ側内周面に向いた側では、反対側を向いた側よりも、曲率半径を小さくして該点火プラグ側内周面の方へ大きく突出し、点火プラグ側内周面との距離Ｌ２ａが反対側内周面との距離Ｌ２ｂよりも短くなっている。これは、摺動負荷が小さい点火プラグ側内周面では、反対側内周面よりも逆電電流密度を大きくして、反対側内周面よりも、クラック幅を大きく且つクラック数を多くするためである。
【００５０】
さらに、上下に並ぶ電極１５Ａ，１５Ｂのうち、上側電極１５Ａは下側電極１５Ｂよりも逆電処理用の通電量を相対的に少なくする。これは、燃焼圧によって摺動負荷が大きくなる、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂにおけるロータ回転方向先側（図７における左側上部）から長径側内周面３ａに至る部位の逆電電流密度を小さくして、当該部位のクラック幅を小さく且つクラック数を少なくするためである。
【００５１】
従って、本実施形態によれば、実施形態１と同じく、長軸側内周面３ａ及び短軸側内周面３ｂ共にその低摩擦化が図れるとともに、燃焼圧によって摺動負荷が大きくなる内周面部位（図７における左側上部）のクラック幅が小さく且つクラック数が少なくなり、さらに低摩擦化に有利になる。
【００５２】
−実施形態３−
本実施形態は、図８に示すように、逆電処理用電極１５を３分割型として、３つの電極部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃを組み合わせてワーク１Ａの貫通孔に配置し、各電極部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃによる通電量を個別に制御するケースである。
【００５３】
同図に示すように、電極１５は、相対する円弧状の長軸側内周面３ａの側に配置した一対の略半円型電極部材１５ａ，１５ｃと、この両半円型電極部材１５ａ，１５ｃの間に配置した中間の矩形型電極部材１５ｂとからなり、相隣る電極部材は絶縁材１６によって絶縁されている。電極部材１５ａ，１５ｂ，１５ｃと各々が対向する内周面３との距離は、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂを除いて、他は実質的に同一に設定されている。すなわち、点火プラグ９Ａ，９Ｂとは反対側の短軸側内周面３ｂと矩形型電極部材１５ｃとの距離Ｌ２ｂは他の電極−内周面間距離よりも広くなっている。
【００５４】
通電量は、矩形型電極部材１５ｂが最も少なく、その次に少ないのが同図上側の半円型電極部材１５ｃであり、同図下側の半円型電極部材１５ａが最も多くなるように制御される。
【００５５】
従って、逆電電流密度は概略、同図下側の長軸側内周面３ａが最も大きく（クラック幅最大，クラック数最多）、次いで同図上側の長軸側内周面３ａが大きく（クラック幅大，クラック数多）、次に大きいのが点火プラグ９Ａ，９Ｂ側の短軸側内周面３ｂであり（クラック幅中，クラック数中）、反対側の短軸側内周面３ｂが最も小さくなる（クラック幅小，クラック数少）。
【００５６】
これにより、長軸側内周面３ａ及び短軸側内周面３ｂ共にその低摩擦化が図れるとともに、燃焼圧によって摺動負荷が大きくなる内周面部位（図８における左側上部）では相対的にクラック幅が小さく且つクラック数が少なくなるから、さらに低摩擦化に有利になる。
【００５７】
−実施形態４−
本実施形態は、図９に示すように、電極１５と短軸側内周面３ｂとの間に遮蔽板１７を配置することにより、長軸側内周面３ａと短軸側内周面３ｂとの逆電電流密度を変えるケースである。
【００５８】
電極１５はＣｒめっき皮膜を形成するための正電処理とクラックを形成するための逆電処理とに共用する共用電極である。従って、電極１５と内周面３との距離は内周面全周にわたって実質的に同一にする。
【００５９】
正電処理にあたっては、共用電極１５を陽極として該電極１５とワーク１Ａとの間に通電する。次いで逆電処理を行なうに際し、共用電極１５とワーク１Ａの短軸側内周面３ｂとの間に遮蔽板１７を配置する。遮蔽板１７は図１０に示すように、多数の貫通孔１８が全面にわたって等間隔で形成されたものである。従って、共用電極１５を陰極としてワーク１Ａとの間に逆電処理用の通電を行なうと、短軸側内周面３ｂでは長軸側内周面３ａに比べて、逆電電流密度が小さくなり、その結果、長軸側内周面３ａよりも、クラック幅が小さくなり且つクラック数も少なくなる。
【００６０】
本実施形態の場合、一つの電極１５を正電処理と逆電処理とに共用するため、正電及び逆電各々に専用の電極を準備する必要がなく、また、正電処理から逆電処理に移る際にめっき浴から電極１５を出し入れする必要がなく、しかも、遮蔽板１７は多数の貫通孔１８を設けた簡単なものであるから、コスト低減及び迅速処理に有利になる。
【００６１】
点火プラグ９Ａ，９Ｂ側に配置する遮蔽板１７とその反対側に配置する遮蔽板１７とは、前者の貫通孔１８の開口率を後者の同開口率よりも大きくすることが好ましい。これにより、点火プラグ９Ａ，９Ｂ側の短軸側内周面３ｂではその反対側の短軸側内周面３ｂよりも、逆電電流密度を大きくして、クラック幅を大きく且つクラック数を多くすることができる。
【００６２】
−実施形態５−
本実施形態も図１１及び図１２に示すように、共用電極１５と短軸側内周面３ｂとの間に遮蔽板１７を配置して逆電電流密度を制御するケースであるが、遮蔽板１７の構成が実施形態４とは相違する。すなわち、遮蔽板１７は、複数の短冊状板材１９を板面が平行になるように一列に並べて平行リンク機構（図示省略）によって連結してなり、各板材１９が図１１に示すように短軸方向に平行になった状態と、図１２右側に示すように短軸方向に対して斜めになった状態との間で角度変化するようになっている。
【００６３】
遮蔽板１７は共用電極１５と共にワーク１Ａの貫通孔内に挿入する。正電処理に際しては、図１１に示すように遮蔽板１７を各板材１９が短軸方向に平行になった状態にして通電を行なう。この場合は、共用電極１５とワークＡとの間の通電は遮蔽板１７によっては殆ど妨げられない。よって、正電電流密度をワーク１Ａの内周面全体にわたって略均等にして、Ｃｒめっき皮膜を略均一に形成することができる。
【００６４】
次いで逆電処理に際して、遮蔽板１７を各板材１９が短軸方向に対して斜めになるように変化させる。その状態で共用電極１５とワーク１Ａとの間の通電を行なう。この場合は、遮蔽板１７の各板材１９が短軸方向に対して斜めになっているから、遮蔽板１７による通電の妨げが大きくなる。このため、長軸側内周面３ａに比べて短軸側内周面３ｂでは逆電電流密度が小さくなり、その結果、長軸側内周面３ａよりも、クラック幅が小さくなり且つクラック数も少なくなる。
【００６５】
本実施形態の場合、遮蔽板１７の各板材１９の角度を変化させて通電を妨げる状態と通電を殆ど妨げない状態とをつくることができるようにしたから、遮蔽板１７を共用電極１５と共に最初からめっき浴に入れ、逆電処理が終わるまで、遮蔽板１７の出し入れをする必要がない。よって、迅速処理、ひいては生産性の向上に有利になる。
【００６６】
なお、本発明はロータリーピストンエンジンのロータハウジングに限らず、シール部材が摺動する長円形状内周面を有し且つ摺動負荷が長軸側内周面と短軸側内周面とで相異なる油圧ポンプやコンプレッサのハウジングにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリーピストンエンジンの概略正面図である。
【図２】同エンジンのロータハウジングの斜視図である。
【図３】実施形態１に係る逆電処理用電極の配置を示す正面図である。
【図４】長軸側内周面のＣｒめっき皮膜の顕微鏡写真である。
【図５】短軸側内周面のＣｒめっき皮膜の顕微鏡写真である。
【図６】摩擦試験器を一部断面にして示す正面図である。
【図７】実施形態２に係る逆電処理用電極の配置を示す正面図である。
【図８】実施形態３に係る逆電処理用電極の配置を示す正面図である。
【図９】実施形態４に係る共用電極及び遮蔽板の配置を示す正面図である。
【図１０】同形態４に係る遮蔽板の斜視図である。
【図１１】実施形態５に係る共用電極及び遮蔽板の配置を示す正面図である。
【図１２】同形態５に係る遮蔽板の状態変化を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ ロータハウジング（摺動部材）
２ シール部材
３ 内周面
３ａ 長軸側内周面
３ｂ 短軸側内周面
１５，１５Ａ，１５Ｂ 電極
１５ａ〜１５ｃ 電極部材
１７ 遮蔽板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にクラックを有するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が、流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材であって、
上記Ｃｒめっき皮膜は、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多いことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
表面にクラックを有するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が、流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材の製造方法であって、
摺動部材用ワークをめっき浴に入れ、該ワークの内周面にＣｒめっき皮膜を形成する正電処理工程と、該Ｃｒめっき皮膜表面にクラックを形成する逆電処理工程とを備え、
上記逆電処理工程において、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
上記逆電処理工程において、上記ワークの上記長円形状内周面で囲まれた内側に複数の電極を配置し、各電極の通電量を個別に制御することにより、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項４】
請求項２において、
上記ワークの上記長円形状内周面で囲まれた内側に正電処理及び逆電処理に共用する一つの電極を配置し、
上記逆電処理時に、上記電極とワークの短軸側内周面との間に遮蔽板を配置することにより、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項１】
表面にクラックを有するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が、流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材であって、
上記Ｃｒめっき皮膜は、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、クラック幅が大きく且つ単位長さ当たりのクラック数が多いことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
表面にクラックを有するＣｒめっき皮膜が形成された長円形状の内周面を備え、該内周面をシール部材が、流体潤滑剤の存在下、長軸側内周面では短軸側内周面よりも小さな荷重で接触して且つ短軸側内周面よりも速い速度で周方向に摺動する摺動部材の製造方法であって、
摺動部材用ワークをめっき浴に入れ、該ワークの内周面にＣｒめっき皮膜を形成する正電処理工程と、該Ｃｒめっき皮膜表面にクラックを形成する逆電処理工程とを備え、
上記逆電処理工程において、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
上記逆電処理工程において、上記ワークの上記長円形状内周面で囲まれた内側に複数の電極を配置し、各電極の通電量を個別に制御することにより、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項４】
請求項２において、
上記ワークの上記長円形状内周面で囲まれた内側に正電処理及び逆電処理に共用する一つの電極を配置し、
上記逆電処理時に、上記電極とワークの短軸側内周面との間に遮蔽板を配置することにより、上記長軸側内周面では上記短軸側内周面よりも、電流密度が大きくなるようにすることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１３８２４０（Ｐ２００８−１３８２４０Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２４０４０（Ｐ２００６−３２４０４０）
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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