DE3545135A1

DE3545135A1 - Fittingeinheit

Info

Publication number: DE3545135A1
Application number: DE19853545135
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Kawagoe Saitama Ichinokawa; Yasunobu Fussa Tokio/Tokyo Kawaguchi; Toshiaki Kamifukuoka Saitama Muto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1984-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1986-06-26
Also published as: GB2169058B; FR2574783B1; FR2574783A1; DE3545135C2; US4983064A; GB8531265D0; US4747722A; GB2169058A

Description

Fittingeinheit

Die Erfindung betrifft eine Fittingeinheit mit einem Keramikteil und einem metallischen Teil.

Gegenwärtig werden Keramikmaterialien in steigendem Maße an der Stelle von Metallen in mechanischen Umgebungen

verwendet, in denen die Hitzebeständigkeit und/oder niedrige spezifische Gewichte von Bedeutung sind. Beispielsweise ersetzen keramische Turbinenscheiben Metallscheiben in Turboladern von Brennkraftmaschinen. Der j. Turbolader ist eine Einheit zum Vor komprimieren der Ansaugluft oder der Luft/Kraftstoff-Mischung. Der Turbolader verwendet den durch die Abgase erzeugten Druck, um eine Abgasturbinenscheibe zu drehen, die einen Kompressor antreibt. Da die Turbinenscheibe ein Teil ist, das

heißen Auspuffgasen ausgesetzt wird, und das sich mit 30

hohen Drehzahlen dreht, ist es wirksamer, die Scheibe aus Keramikmaterialien herzustellen, die eine größere Hitzebeständigkeit und niedrigere spezifische Gewichte als Metalle aufweisen. Außerdem sind bestimmte Keramik^

materialien ebenso fest wie Metalle, ob

(ο -Jt-

Andererseits werden Metalle noch für bestimmte Zwecke verwendet und es muß daher eine Einrichtung zum Verbinden der Keramikteile mit den Metallteilen gefunden werden. Das Problem besteht darin, daß die thermischen 5

Expansionskoeffizienten der verwendeten Metalle dazu neigen, zwei bis fünf mal größer zu sein als diejenigen der Keramikmaterialien. Beispielsweise weist CR-Mo-Stahl einen thermischen Expansionskoeffizienten E = 11,7 χ 10 /°c auf, wohingegen eine Siliziumnitridkeramik (Si-N.) einen thermischen Expansionskoeffizienten E = 2,6 bis 4,5 χ 10~ /⁰C besitzt. In Hochtemperaturumgebungen neigen daher Metallteile dazu, sich schneller auszudehnen als die Keramikteile. Dadurch wird oft bewirkt, daß das Metall von der Keramik abgezogen wird oder diese zerbricht.

Verschiedene Einrichtungen zum Verbinden von Keramikteilen mit Metallen wurden vorgeschlagen. Beispielsweise

wird auf die japanische Patentanmeldung 10 3902/1984 und 20

das japanische Gebrauchsmuster 7501/1984 verwiesen. Die Offenbarung dieser Anmeldungen werden durch die Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen. In der späteren Beschreibung werden diese Anmeldungen im Zusammenhang mit den Figuren kurz erläutert. Bei den

oben genannten Offenbarungen erstreckt sich ein Vorsprungsbereich einer Keramikscheibe in ein becherförmiges Ende einer Metallwelle. Der Vorsprungsbereich ist an den Hülsen bzw. Muffen des becherförmigen Endes verlötet, wobei die Hülsen aus Metall bestehen, das einen

thermischen Expansionskoeffizienten besitzt, der im wesentlichen derselbe ist wie derjenige der Keramik. Da der Keramikvorsprung und die metallische Hülse sich mit nahezu derselben Geschwindigkeit ausdehen, wird die

Haftung des Lötmittels normalerweise bei hohen Tempera-35

türen nicht aufgebrochen. Bei den Anordnungen des Standes der Technik können jedoch andere Risse und Fehler

eintreten.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft

eine Fittingeinheit, die großen Temperaturänderungen uno

terworfen werden kann und ein Keramikteil mit einem Vorsprungsbereich und eine metallische Welle aufweist, die ein einstückiges becherförmiges Ende besitzt, das den Vorsprungsbereich aufnimmt. Ein Lötmaterial füllt im wesentlichen das becherförmige Ende zur Befestigung des Vorsprungbereichs in dem becherförmigen Ende aus. Das Keramikteil besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der wesentlich kleiner ist als derjenige der Metallwelle. Das becherförmige Ende weist einen Basisbereich mit einem thermischen Expansionskoeffizienten 15

auf, der im wesentlichen demjenigen der Metallwelle entspricht, um ein festes Angreifen an einem Ende des Vorsprungbereiches über das Lötmaterial bei Temperaturen zu erreichen, die unterhalb des Schmelzpunktes des Lötmaterials liegen.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer Fittingeinheit, bei dem ein Vorsprungbereich eines Keramikteiles in eine Innenfläche eines einstückigen becherförmigen Endes einer metallischen Welle einge-25

setzt wird, das Keramikteil, das becherförmige Ende und die metallische Welle auf eine Temperatur erhitzt werden, die größer ist als die Schmelztemperatur eines Lötmaterials, eine Menge des Lötmaterials über seine

Schmelztemperatur erhitzt und bewirkt wird, daß dieses 30

einen Zwischenraum zwischen dem Vorsprungbereich und dem becherförmigen Ende ausfüllt, und dann die Einheit allmählich auf eine Temperatur abgekühlt wird, die unterhalb des Schmelzpunktes des Lötmaterials liegt.

Bei einigen Formen der Erfindung kann dieses Lötmaterial weggelassen werden. Eine Weiterbildung der Erfindung be-

trifft daher eine Fittingeinheit, die großen Temperaturänderungen ausgesetzt werden kann und ein Keramikteil mit einem Vorsprungbereich und eine metallische Welle

aufweist, die ein einstückiges becherförmiges Ende be-5

stitzt, das so dimensioniert ist, daß es das Ende des Vorsprungbereiches in sich aufnehmen kann. Eine metallische Hülse ist an dem becherförmigen Ende befestigt, um eine röhrenförmige Verlängerung desselben zu bilden. Die metallische Hülse ist so dimensioniert, daß durch sie der Körper des Vorsprungbereiches aufgenommen werden kann. Die Welle und das becherförmige Ende desselben besitzen einen thermischen Expansionskoeffizienten, der im wesentlichen bzw. wesentlich größer ist als derjenige

des Keramikteiles. Die Hülse besitzt einen thermischen 15

Expansionskoeffizienten, der demjenigen des Keramikteilen ähnlich ist.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Weiterbildungen beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren 20

erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Fittingeinheit, die aus der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung

5701/1984 bekannt ist;
25

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Fittingeinheit, die

aus der japanischen Patentanmeldung 103902/1984 bekannt ist; Fig. 3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der

vorliegenden Erfindung; 30

Fig. 4 eine Aufsicht auf eine Keramikscheibe entlang

der Linie IV-IV der Figur 3;

Fig. 5 die Explosionsdarstellung einer Seitenansicht der Fittingeinheit der Figur 3;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Teiles der Fittingeinheit der Fig. 3, die den erhitzten und ausgedehnten Zustand während des Lötschrittes zeigt;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Teiles der Fittingeinheit der Fig. 3, die den abgekühlten und geschrumpften Zustand nach dem Lotschritt zeigt;

Fig. 8 eine Seitenansicht, die die wichtigen Bereiche einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 9 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 10 ein Diagramm, in dem Testergebnisse der Ausführungsform der Figur 8 dargestellt sind.

Aus der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 5701/1984 geht, wie dies in der Figur 1 dargestellt ist, eine An-

Ordnung hervor, bei der mit dem Vorsprung 02 einer Keramikscheibe 01 durch einen SchrumpfVorgang oder einen Lötschritt eine Buchse 03 verbunden ist, die aus einem Metall besteht, das einen thermischen Espansionskoeffizienten aufweist, der im wesentlichen derselbe wie

derjenige des Keramikmaterials ist. Die Buchse 03 ist an einer Metallwelle 04 verschweißt. Als Ergebnis tritt an dem verschweißten Bereich der Hülse 03 und der Welle eine Beanspruchung auf, weil der thermische Expansionskoeffizient der Welle 04 sehr viel größer ist als der jenige der Hülse 03. Die Beanspruchung neigt dazu, in der Bodenecke 03a der Hülse 03 und in der Ecke 04a der Welle 04 sich zu konzentrieren. Dies führt dazu, daß Risse bzw. Brüche entlang der Linie 05 auftreten, die die beiden Ecken 03a und 04a miteinander verbindet. Wenn

eine große Schrumpfung zugelassen wird, wenn die Hülse 03 auf den Vorsprung 02 aufgeschrumpft wird, neigt der Vorsprung 02 dazu, infolge der an seiner Wurzel bzw. Basis erzeugten hohen Beanspruchungen abzureißen. Wenn die erlaubte Schrumpfung klein ist, wird die auf den Kontaktbereich zwischen dem Vorsprung 02 und die Hülse 03 einwirkende Adhäsionskraft gleichmäßig verteilt, so

daß der Vorsprung 02 dazu neigt, aus der Hülse 03 herauszutreten bzw. herauszugelangen.

In der Offenbarung der japanischen offengelegten Pa-5

tentanmeldung 103902/1984 ist eine Anordnung beschrieben, bei der gemäß Fig. 2 auf den Umfang des Vorsprunges 02 der Keramikscheibe 01 eine zylindrische Hülse 06 aufgesetzt ist, die einen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist, der annähernd gleich demjenigen der Keramikscheibe 01 ist. Die Endfläche 06a der zylindrischen Hülse 06 ist an der Metallwelle 04 durch einen Schweißschritt befestigt. Als Ergebnis besteht eine Neigung dazu, daß ein Riß bzw. Bruch 07 entlang der Verbindungsflächen der zylindrischen Hülse 06 und der metallischen Welle 04 im thermisch belasteten Zustand als ein Ergebnis der Differenz zwischen den thermischen Expansionskoeffizienten der Hülse 06 und der Welle 04 entsteht. Ebenso wirkt sich die zuvor genannte Differenz der thermischen Expansionskoeffizienten schädlich auf den zylindrischen Bereich 04b des Wellenendes der metallischen Welle 04 aus, der benachbart zur Endfläche 06a der zylindrischen Hülse 06 angeordnet ist. Weil die Hülse 06 und der Endbereich 04b miteinander verschweißt

sind, neigt der Endbereich 04b dazu, der thermischen 25

Expansion des Wellenbereiches 04c der metallischen Welle 04 zu widerstehen, so daß eine Neigung dazu besteht, daß ein Riß bzw. Bruch 08 entlang der Linie entsteht, die die Endfläche 04d der metallischen Welle und die Ecke

04a der metallischen Wellen miteinander verbindet. 30

Außerdem treten bei dieser offenbarten Anordnung dieselben Schrumpfungsprobleme auf, die in dem voranstehenden Absatz im Zusammenhang mit der Figur 1 erläutert wurden und bewirken, daß der Vorsprung 02 entweder von der

Hülse 06 abreißt oder aus dieser herausgelangt. Außerdem 35

ist darauf hinzuweisen, daß die Endfläche des Vorsprungs 02 weder bei der Anordnung gemäß Fig. 1 noch bei der

Anordnung gemäß Fig. 2 an dem Metall befestigt ist, sondern vielmehr von dem Ende beabstandet ist und nur von der ausgedehnten Hülse ergriffen wird.

Im folgenden wird nun im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 7 eine erste Ausführungsform der Erfindung beispielhaft erläutert, die im Zusammenhang mit einem Turbolader angewednet wird, der an der Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges befestigt ist. Der Turbolader ist eine Einheit, durch die die Ansaugluft oder die Luft/Kraftstoff-Mischung komprimiert wird. Der Turbolader verwendet den durch die Auspuffgase erzeugten Druck dazu, eine Auspuffturbinenscheibe zu drehen, die einen Kompressor über

eine metallische Verbindungswelle antreibt. 15

Wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, besteht der Rotor des Turboladers aus einer Turbinenscheibe 1, die beispielsweise aus Siliziumnitridkeramiken besteht, einer Hülse 10, die aus einer Metallegierung (z.B. 23 30 Gew.-% Ni, 17 bis 30 Gew.-% Co, 0,6 bis 0,8 Gew.-% Mn und dem Rest aus Fe besteht) besteht, deren thermischer Expansionskoeffizient im wesentlichen gleich demjenigen der Siliziumnitridkeramiken ist, einer Drehwelle 20, die aus einem Cr-Mo-Stahl besteht, und einer nicht darge-

stellten Kompressortrommel, die einstückig mit der Drehwelle 20 zusammengebaut ist. Die nicht dargestellte Kompressortrommel ist auf den den kleineren Durchmesser aufweisenden Bereich 29 der Drehwelle 20 aufgesetzt und einstückig mit der Drehwelle mit der Hilfe einer nicht dargestellten Schraubenmutter zusammengebaut, die auf einem Außengewinde 30, das sich auf der Welle 20 befindet, befestigt ist.

Gemäß der Figur 5 ist der Innenumfang der Hülse 10 so bemessen und geformt, daß sie mit einem geringfügigen, aber im allgemeinen konstanten Spalt auf den Vorsprung 3

der Turbinenscheibe 1 im Bereich vom Umfang 5 der Wurzel bzw. Basis des Vorsprunges 5 bis zum Umfang 7 des Endes des Vorsprunges aufgesetzt ist. Die

Drehwelle 20 weist einen becherförmigen Endbereich 21 5

mit einem Durchmesser auf, der größer ist als derjenige ihres mittleren Bereiches 27. Der Endbereich 21 weist eine zylindrische Vertiefung 22 auf, deren Durchmesser im wesentlichen der gleiche ist wie der Innenumfang 11 der Hülse 10, die einen geringfügigen, aber im wesentlichen konstanten Spalt auf dem Endbereich 6 des Vorsprunges der zuvor genannten Turbinenscheibe 1 zuläßt. Eine Verbindung zwischen dem Endbereich 21 und dem mittleren Bereich 27 der Welle 20 besteht über ein Verbindungsloch 28 zwischen dem Boden 23, der zylindrischen Vertiefung 22 und dem Außenfumgang des mittleren Bereiches 27.

Im folgenden werden nun die Schritte zum Zusammenbau beschrieben, die in den Figuren 5, 6 und 7 dargestellt

sind. Die aus einem Keramikmaterial bestehende Turbi-20

nenscheibe 1, die Hülse 10 und die Drehwelle 20 können in der folgenden Reihenfolge aneinander befestigt werden. Die Enflache 14 der Hülse 10 und die vordere Endfläche 24 des Endbereiches der Drehwelle 20 werden

einstückig beispielsweise durch einen Reibungs- bzw. 25

Fiktionsschweißschritt miteinander verbunden, so daß die Hülse nun eine Verlängerung des becherförmigen Endes der Welle bildet. Der Boden 23 der Vertiefung und das Verbindungsloch 28 der Drehwelle 20 werden dann mit einem Lötmaterial 31 aufgefüllt und der Vorsprung 3 der Keramik-Turbinenscheibe 1 wird in den Innenumfang 11 der Hülse 10 und in die zylindrische Vertiefung 22 der Drehwelle 20 eingesetzt. In diesem Zustand werden diese Teile zusammen auf eine Temperatur erhitzt, die größer

ist die Schmelztemperatur (z.B. 700⁰C) des Lötmaterials 35

31. Weil die Drehwelle 20 einen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist, der größer ist als derjenige der

Keramik-Turbinenscheibe 1 und der Hülse 10, nehmen der Durchmesser zwischen dem Innenumfang 11 der Hülse 10 und der Umfang der zylindrischen Vertiefung 22 der Drehwelle

20 allmählich in Richtung auf den Boden 23 (Fig. 6) der 5

Vertiefung zu. Der Spalt 32, der gebildet wird, wird mit dem Lötmaterial 31 ausgefüllt, ohne daß irgendein Spiel besteht.

Wenn die Temperatur der Einheit der Keramik-Turbinenscheibe 1, der Hülse 10 und der Drehwelle 20 allmählich auf einen Pegel abfällt, der niedriger ist als die Schmelztemperatur (z.B. etwa 700⁰C) des Lötmaterials 31, beginnt dieses Material 31 sich zu verfestigen, bevor

der Spalt 32 wieder in seinem normalen Zustand bei Zim-15

mertemperatur hergestellt wird, wie dies in der Figur 7 dargestellt ist. Wenn die Temperatur die Zimmertemperatur erreicht, schrumpft die Drehwelle 20 mehr als die Keramik-Turbinenscheibe 1 und die Hülse 10, weil die

Drehwelle 20 den größten thermischen Ausdehnungskoef-20

fizienten besitzt. Der dickere Bereich des Lötmaterials 31 widersteht der Schrumpfung des Bereiches 22 der Vertiefung der Drehwelle 20, so daß der Vorsprung 3 der aus der Siliziumnitrid-Keramik bestehenden Turbinenscheibe 1

in der in der Figur 7 durch die Pfeile dargestellten 25

Weise einer Verfestigungskraft unterworfen wird, die in Richtung auf das vordere Ende 6 ausgehend von der Basis 4 allmählich vergrößert wird.

Der Vorsprung 3 der auf diese Weise hergestellten 30

Keramik-Turbinenscheibe 1 wird nicht nur von der Hülse

10, die mit dem Endbereich 21 der Drehwelle 20 integriert ist, sondern auch durch den zylindrischen Basisbereich oder die Vertiefung 22 der Drehwelle 20 ergriffen. Seine Verfestigungskraft wird allmählich in Rich-35

tung auf das vordere Ende 6 der Keramik-Turbinenscheibe 1 vergrößert. Das Lötmittel bedeckt den gesamten

Vorsprung 3, sowohl auf der zylindrischen Fläche als auch auf dem flachen Ende. All dies ermöglicht es zu verhindern, daß die Keramik-Turbinenscheibe 1 aus der aus Stahl bestehenden Drehwelle 20 herausgelangt. Außerdem nimmt die Verfestigungskraft auf dem Vorsprung 3 der Keramik-Turbinenscheibe 1 allmählich von der Basis bzw. der Wurzel des Vorsprunges 4, die nahe an dem Körper 2 der Scheibe liegt, in Richtung auf das Ende 6 des Vorsprunges zu, so daß !keine starke Beanspruchung am Umfang

5 der Basis des Vorsprunges erzeugt wird. Dadurch wird verhindert, daß der Vorsprung 3 abreißt und von dem Körper 2 der Scheibe getrennt wird. Außer-dem neigt die Beanspruchung nicht dazu, sich in der Nähe des Umfanges 5 der Basis des Vorsprunges zu konzentrieren, weil der

Umfang 5 der Basis des Vorsprunges sanft gekrümmt ist, so daß er einen großen Krümmungsradius aufweist.

Am Endbereich 21 der Drehwelle 20 sind außerdem ein Wellenendwinkel 25 und eine Wellenendecke 26 geringfü-

gig bzw. leicht gekrümmt. Als Ergebnis wird die Beanspruchung eher gleichmäßig verteilt, als daß sie an einem besonderen Punkt konzentriert wird, so daß ein Riß bzw. Bruch sehr viel weniger wahrscheinlich zwischen der

Ecke der zylindrischen Vertiefung 22 und dem Winkel 25 25

des Wellenendes oder der Ecke 26 des Wellenendes erscheint.

Bei der Ausführungsform der Figuren 3 bis 7 ist der Vorsprung 3 der Keramik-Turbinenscheinbe 1 sowohl mit der

Hülse 10 als auch mit der zylindrischen Vertiefung 22 der Drehwelle 20 verbunden. Wie dies in der Figur 8 dargestellt ist, kann der Vorsprung 3 einstückig mit der Hülse 10 und der zylindrischen Vertiefung 22 allein oder hauptsächlich nur durch die vorgegebene Schrumpfung ver-

bunden werden. Bei dieser Ausführungsform können der Innenumfang 11 der Hülse 10 und die zylindrische

Vertiefung 22 der Drehwelle 20 in den Zuständen bei Raumtemperatur geringfügig in Richtung auf den Boden 23 der Vertiefung verjüngt ,sein, um die gewünschten Angriffskräfte am Vorsprung 3 nach dem Erhitzen der Welle zum Einführen des c Vorsprunges zu bewirken.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in der Fig. 9 dargestellt. Die Fig. 9 zeigt den Zustand, in dem eine Drehwelle 20 und eine Keramikscheibe 1 einstückig

durch Einsetzen des KeramikvorSprunges 3 der Keramik-10

scheibe 1 in eine Hülse 110 der Drehwelle 20 und unter Anwendung eines Lötmaterials 31, das sandwichartig zwischen den Zusammenbau und die eingebauten bzw. angepaßten Flächen angeordnet wird, miteinander verbunden sind. Der Keramikvorsprung 3 der Keramikscheibe 1 wird

in das zylindrische Paßloch der Drehscheibe 20 eingeführt. Diese beiden Teile werden auf eine Temperatur erhitzt, die größer ist als der Schmelzpunkt bzw. die Schmelztemperatur des Lötmetalls 31, so daß das Lötmaterial 31 durchdringen kann. Nach dem Abküklen auf Zim-

mertemperatur werden der Keramikvorsprung 3 und die

Drehwelle 20 im verlöteten Zustand in der axialen Richtung zwischen den Bereichen A und B einer internen Beanspruchung unterworfen, die durch L(E1-E2)t ausgedrückt werden kann. Dabei bezeichnen El und E2 die 25

thermischen Expansionskoeffizienten der Drehwelle 20 und der Keramikscheibe 1 und bezeichnet t die Differenz zwischen der Löttemperatur und der Zimmertemperatur. L bezeichnet die in der Figur 9 angedeutete Abmessung.

Weil während des Abkühlvorganges die Hülse 110 in hohem 30

Maße schrumpft, wird eine Kompressionskraft in der Oberflächenschicht des Keramikvorsprunges 3 zwischen den Punkten A und B erzeugt, so daß eine Zugbeanspruchung in dem Bereich A erzeugt wird. Als Ergebnis bewirkt eine

übermäßig große Paßlänge L ein Abreißen im Bereich A des 35

Keramikvorsprunges 3 in Verbindung mit der Biegebean-

spruchung, die in dem Keramikvorsprung 3 der Keramikscheibe 1 erzeugt wird, wenn die beiden Teile 1 und 3 gedreht werden. Es werden außerdem große Vibrationen erzeugt, weil die Gesamtlänge der Keramikscheibe 1 ~

vergrößert wird. Dadurch wird eine größere Beanspruchung in den verbundenen Bereichen bewirkt. Andererseits führt eine unzureichende Paßlänge L zu einem ungenügenden Kontaktbereich der Verbindungsflächen für das Lötmittel, so daß die Keramikscheibe 1 dazu neigt, aus der Hülse 110 herauszugelangen.

Nach Leitungsexperimenten haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, daß das befriedigenste Ergebnis dadurch

erzielt werden kann, daß die Paßlänge L und der Durch-15

messer D des Loches so gestaltet werden, daß sie der

Gleichung: 0,4 ^ L/D = 1,0 genügen. In diesem Fall kann die Keramikscheibe 1 eine lange Zeit verwendet werden, ohne daß das metallische Wellenteil abreißt oder sich

loslöst.
20

Die Einheit, bei der die Scheibe 1 und die Drehwelle in der oben beschriebenen Weise miteinander kombiniert bzw. verbunden sind, wurde bei elf verschiedenen relativen Größen oder Verhältnissen geprüft, wie dies durch 25

die Punkte in der Kurve der Figur 10 dargestellt und in der folgenden Tabelle I aufgelistet ist. Dabei ist das Verhältnis der Paßlänge L zum Innendurchmesser D der Hülse 10 dargestellt bzw. aufgelistet. Diese Muster

wurden mit hohen Drehzahlen an der Drehwelle 20 gedreht 30

und es wurde geprüft, ob Störungen verursacht wurden, bis die Ziel- oder Betriebsdrehzahl No erreicht wurde.

1 2	9.7 9.7	7.3 15.7	0,75 1.62	.70	No No
3	12	3.3	0.28	.76	No
4	12	3.3	0.28	.72	No
5 6 7 8 9	12 12 12 12 12	5.3 7.3 7.3 12.3 12.3	0.44 0.61 0.61 1.03 1.03	.89	No No No No No
10 11	13 13	14.3 14.3	1.10 1.10	.77	No No

Tabelle I
Muster 1.D 2.L 3.L/D 4. Drehzahl 5. Bemerkung

keine Störung Verbiegen der Keramiken Trennen der Keramiken Trennen der Keramiken kein Problem kein Problem kein Problem kein Problem 9 12 12.3 1.03 0.89 No Verbiegen der

Keramiken kein Problem Verbiegen der Keramiken

In der Tabelle I sind in der dritten Spalte die L/D-Werte der entsprechenden Muster, in der fünften Spalte die Art der verursachten Probleme und in der vierten Spalte die Drehzahl als Dezimale von No in dem Fall von Problemen und die Zieldrehzahl No in dem Fall, in dem keine Probleme auftreten, aufgelistet. Die Figur 10

zeigt eine zeichnerische Darstellung der Beziehung zwischen den aufgelisteten Werten in der zuvor genannten dritten und vierten Spalte, d.h. des Verhältnisses L/D und der maximalen Drehzahl ohne Probleme.

Aus der Figur 10 geht hervor, daß für das Verhältnis L/D im Bereich von 0,4 bis 1,03 selbst dann keine Probleme entstehen, wenn die Drehungen der Muster die Zieldrehzahl No erreichen.Außerhalb des Bereiches (d.h. L/D^, 0,4 oder L/D ^ 1,03) treten die in der fünften Spalte

der Tabelle 1 aufgelisteten Probleme auf, bevor das geprüfte Muster die Zieldrehzahl No erreicht. Es kann daraus ersehen werden, daß das richtige Verhältnis der Länge zum Durchmesser des becherförmigen Endes das gewünschte Angreifen des Keramikvorsprunges 3 für eine optimale Ausführung bewirkt.

- Leerseite -

Claims

8000 MÜNCHEN 86 Q .--_ POSTFACH 860 820 19. ΟθΖ, Κ»J ,: MDHLSTRASSE 22 „., „ „ , ,.,.„., TELEFON (089) 980352 Honda Giken Kogyo Kabushxkx KaishftLEx52262i TELEGRAMM PATENTWEICKMANN MÜNCHEN 1-1, Minami-Aoyama 2-chome, Minato-ku, Toyko, 107, Japan F i11 inge inhe it Patentansprüche

1. Fittingeinheit, die großen Temperaturänderungen unterworfen wird und ein Keramikteil mit einem Vorsprungbereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallische Welle (20) ein einstückig mit ihr ausgebildetes becherförmiges Ende (21) aufweist, das den Vorsprungbereich (3) aufnimmt, daß ein Lötmaterial (31) im wesentlichen das becherförmige Ende (21) zur Befestigung des VorSprungbereiches (3) in dem becherförmigen Ende (21) ausfüllt, daß das Keramikteil (1) einen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist, der wesentlich kleiner ist als derjenige der metallischen Welle (20), und daß das becherförmige Ende (21) einen Basisbereich (23) aufweist, der im wesentlichen denselben thermischen Expansionskoeffizienten wie die metallische Welle (20)3 aufweist, um ein festes Angreifen eines Endes des Vorsprung-

bereiches (3) über das Lötmittel (31) bei Temperaturen zu erreichen, die unter dem Schmelzpunkt des Lötmittels (31) liegen.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das becherförmige Ende (21) eine hülsenförmige Ausdehnung (10) mit einer Länge (L) aufweist, und daß der Basisbereich (22) des becherförmigen Endes (21) einen Innendurchmes
£ 1,0 gilt.

nendurchmesser (D) derart aufweist, daß 0,4 = L/D

3. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das becherförmige Ende eine hülsenförmige Verlängerung (10, 110) aus einem Material aufweist, das im wesentlichen denselben thermischen Expansionskoeffizienten wie das Keramikteil (1) besitzt.

4. Verfahren zur Herstellung einer Fittingeinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Einsetzen eines VorSprungbereiches (3) eines Keramikteiles (1) in eine Innenfläche eines einstückigen becherförmigen Endes einer metallischen Welle (10),

Erhitzen des Keramikteiles (1), des becherförmigen Endes (21) und der metallischen Welle (20) auf eine Temperatur, die größer ist als die Schmelztemperatur eines Lötmaterials (31), Erhitzen einer Menge des Lötmaterials über seine Schmelztemperatur und Bewirken, daß dieses einen Zwischenraum zwischen dem Vorsprungbereich (3) und dem becherförmigen Ende (21) ausfüllt, und
allmähliches Abkühlen der Einheit auf eine Temperatur, die kleiner ist als der Schmelzpunkt des Lötmaterials (31).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Schritt ein hohler Bereich in der metallischen Welle (20) mit dem Lötmaterial (31) ausgefüllt

wird.
5

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Schritt eine das becherförmige Ende (21) verlängernde Hülse (10) an dem Ende

verschweißt wird.
10

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Welle (20) und der Basisbereich des becherförmigen Endes (21) der Welle einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen, der wesentlich größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Keramikteiles (1), um einen Spalt zu erzeugen, der zum Ausfüllen mit dem Lötmaterial (31) an dem Basisbereich des becherförmigen Endes wesentlich größer ist als der Spalt an dem restlichen becherförmigen Ende.

8. Fittingeinheit,die großen Temperaturänderungen ausgesetzt wird, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Keramikteil (1) einen Vorsprungbereich (3) aufweist, daß eine metallische Welle (20) ein einstückig mit ihr ausgebildetes becherförmiges Ende (21) aufweist, das so bemessen ist, daß es das Ende des VorSprungbereiches (3) in sich aufnimmt, und daß eine metallische Hülse (10) an dem becherförmigen Ende (21) zur Bildung einer röhrenförmigen Verlängerung desselben befestigt und so bemessen ist, daß der Körper des Vorsprungbereiches (3) durch die Hülse hindurch aufgenommen wird, daß die Welle (20) und das becherförmige Ende (21) derselben einen thermischen Expansionskoeffizienten aufweisen, der beträchtlich größer ist als derjenige des Keramikteiles (1),und daß die Hülse (10) einen thermischen

1 Expansionskoeffizienten aufweist, der demjenxgen des Keramikteiles (1) ählich ist.