JPH0311215Y2 - - Google Patents
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- JPH0311215Y2 JPH0311215Y2 JP1982179960U JP17996082U JPH0311215Y2 JP H0311215 Y2 JPH0311215 Y2 JP H0311215Y2 JP 1982179960 U JP1982179960 U JP 1982179960U JP 17996082 U JP17996082 U JP 17996082U JP H0311215 Y2 JPH0311215 Y2 JP H0311215Y2
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- shaft
- metal
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Description
（産業上の利用分野）
この考案は、ガスタービン、ターボ過給機等に
おいて、ロータ軸を形成するセラミツク材と金属
との接合部に関する。 （従来の技術） 従来、この種のセラミツクと金属とよりなるタ
ービン軸は、接着剤もしくは鑞付により接合をし
ているのであり、鑞付にあたり金属を介して接合
するものも提案されている。（特開昭56−41879
号、特開昭52−145420号） （考案が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものにおいて、接着
剤を用いる場合、接着面の状態により接着が不均
一となり易く、信頼性に欠けるものであり、加え
て、高温での接着強度が低いため、常に高温に曝
されるタービンロータ近傍での接合は困難である
だけではなく、タービン軸に対する潤滑油の環流
部を考慮すると接着剤の耐油性も要件としない訳
にはいかない。また、これを鑞付により接合する
場合は、セラミツクと金属の熱膨張の相違により
残留応力が残り、セラミツク材の強度低下が問題
となり、そのため高温の鑞付が不可能であり、同
様に接合位置が限定されてしまう欠点があり、こ
れを改良するために銅のような金属を介し、金属
部分の先端を凹円錐状とし、セラミツクの凸部を
嵌合するものもあるが、強固に接合する場合、金
属部分の開口端に生ずるせん断力によりセラミツ
クが破損するおそれがある。 この考案は、上記従来のものの欠点を改良し、
簡単な加工作業によりセラミツクと金属間に、
銅、銀のような低ヤング率の金属を介して接合
し、高温に耐える信頼性のある接合部を得ようと
するものである。 （課題を解決するための手段） そのために、金属先端を凸円錐状に、対向する
セラミツク製軸先端部を凹円錐状に形成し、低ヤ
ング率の金属板を介在させて両者を嵌合接着して
なるものである。 （実施例） これを図面に示すこの考案の実施例により詳細
に説明する。第１図は、ターボ過給機の概略を示
し、Ａは空気入口、Ｂは排気ガス出口、Ｃは潤滑
油出口を示し、排気ガスがタービンケーシング１
内に下方より入り、タービン翼車３を回転させ、
ガス出口Ｂより排出されるが、このタービンロー
タ軸部６は、セラミツクよりなり円錐状に凹陥し
て接合部７を形成し、これに他側のコンプレツサ
軸の金属軸５端部の円錐状突出部を嵌入する。２
はコンプレツサーケーシング、４はコンプレツサ
翼車であり、この翼車４に金属軸５がスラスト軸
承１２を介して固定される。 この接合は、第２図に示すとおり、セラミツク
６側の内面にメタライズ法の他、例えば物理蒸着
法によりTi（0.1μ）−Mo（0.1μ）−Cu（2μ）の金属
層を形成し、これに低ヤング率の銅もしくは銀板
９を介して、金属軸５の端部とを両者の鍔部１１
も接合するように銀鑞８により接合する。 ここで、セラミツク６として、Al2O3とY2O3を
添加したSi3N4の常温焼結体であり、常温強度が
JIS3点曲げで75Kg／mm2のものであつて、外径10mm
且つ端面に開口径８mm、傾斜角8゜、底部アール２
mmの凹円錐孔を有するものを用いるとともに、金
属軸５としてはSNCM−８よりなり、上記凹円
錐孔に対応する凸円錐状端面を有するものを用
い、上記金属板９として低ヤング率の銅板0.2mm
厚のものをプレス成形によりカツプ状にしたもの
とし、セラミツク表面メタライズ層を第２図と同
様にして鑞材はBAg−８とし、鑞付雰囲気はH2
中、900℃で接合したものと、比較のためにセラ
ミツクの端面が凸円錐状で金属軸端面が凹円錐状
であることを除き同一条件で接合したもの各２個
について、常温において接合部のねじり試験を行
つたところ、下表のとおりの結果を得て、この考
案の有効性が認められた。尚、表中数値はねじり
トルクを示し、セラミツク割れとは接合時にセラ
ミツクに割れが生じてねじりトルクの測定ができ
おいて、ロータ軸を形成するセラミツク材と金属
との接合部に関する。 （従来の技術） 従来、この種のセラミツクと金属とよりなるタ
ービン軸は、接着剤もしくは鑞付により接合をし
ているのであり、鑞付にあたり金属を介して接合
するものも提案されている。（特開昭56−41879
号、特開昭52−145420号） （考案が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものにおいて、接着
剤を用いる場合、接着面の状態により接着が不均
一となり易く、信頼性に欠けるものであり、加え
て、高温での接着強度が低いため、常に高温に曝
されるタービンロータ近傍での接合は困難である
だけではなく、タービン軸に対する潤滑油の環流
部を考慮すると接着剤の耐油性も要件としない訳
にはいかない。また、これを鑞付により接合する
場合は、セラミツクと金属の熱膨張の相違により
残留応力が残り、セラミツク材の強度低下が問題
となり、そのため高温の鑞付が不可能であり、同
様に接合位置が限定されてしまう欠点があり、こ
れを改良するために銅のような金属を介し、金属
部分の先端を凹円錐状とし、セラミツクの凸部を
嵌合するものもあるが、強固に接合する場合、金
属部分の開口端に生ずるせん断力によりセラミツ
クが破損するおそれがある。 この考案は、上記従来のものの欠点を改良し、
簡単な加工作業によりセラミツクと金属間に、
銅、銀のような低ヤング率の金属を介して接合
し、高温に耐える信頼性のある接合部を得ようと
するものである。 （課題を解決するための手段） そのために、金属先端を凸円錐状に、対向する
セラミツク製軸先端部を凹円錐状に形成し、低ヤ
ング率の金属板を介在させて両者を嵌合接着して
なるものである。 （実施例） これを図面に示すこの考案の実施例により詳細
に説明する。第１図は、ターボ過給機の概略を示
し、Ａは空気入口、Ｂは排気ガス出口、Ｃは潤滑
油出口を示し、排気ガスがタービンケーシング１
内に下方より入り、タービン翼車３を回転させ、
ガス出口Ｂより排出されるが、このタービンロー
タ軸部６は、セラミツクよりなり円錐状に凹陥し
て接合部７を形成し、これに他側のコンプレツサ
軸の金属軸５端部の円錐状突出部を嵌入する。２
はコンプレツサーケーシング、４はコンプレツサ
翼車であり、この翼車４に金属軸５がスラスト軸
承１２を介して固定される。 この接合は、第２図に示すとおり、セラミツク
６側の内面にメタライズ法の他、例えば物理蒸着
法によりTi（0.1μ）−Mo（0.1μ）−Cu（2μ）の金属
層を形成し、これに低ヤング率の銅もしくは銀板
９を介して、金属軸５の端部とを両者の鍔部１１
も接合するように銀鑞８により接合する。 ここで、セラミツク６として、Al2O3とY2O3を
添加したSi3N4の常温焼結体であり、常温強度が
JIS3点曲げで75Kg／mm2のものであつて、外径10mm
且つ端面に開口径８mm、傾斜角8゜、底部アール２
mmの凹円錐孔を有するものを用いるとともに、金
属軸５としてはSNCM−８よりなり、上記凹円
錐孔に対応する凸円錐状端面を有するものを用
い、上記金属板９として低ヤング率の銅板0.2mm
厚のものをプレス成形によりカツプ状にしたもの
とし、セラミツク表面メタライズ層を第２図と同
様にして鑞材はBAg−８とし、鑞付雰囲気はH2
中、900℃で接合したものと、比較のためにセラ
ミツクの端面が凸円錐状で金属軸端面が凹円錐状
であることを除き同一条件で接合したもの各２個
について、常温において接合部のねじり試験を行
つたところ、下表のとおりの結果を得て、この考
案の有効性が認められた。尚、表中数値はねじり
トルクを示し、セラミツク割れとは接合時にセラ
ミツクに割れが生じてねじりトルクの測定ができ
【表】
この考案は、このように構成しているので、円
錐状あるいはテーパ嵌合は、一般に熱膨張の差に
よる応力を逃がす作用があると認められてはいる
が、これに加えて、銅板、銀板等はヤング率が小
さいものであるから、金属（特に鉄，鋼）の熱膨
張によるセラミツクへの応力をこの銅，銀等によ
り緩衝してその応力のセラミツクへの影響を小さ
くすることができ、特に、セラミツク軸の先端嵌
合部を凹円錐状に形成しているので、セラミツク
開口端縁が変形し易くなり、セラミツク軸を金属
軸やろう材の伸縮に追従して強固に両者を接合す
ることができるものである。 （考案の効果） 上記の作用をもつものであるから、従来のもの
のように接合面積を大きくするために、軸径を大
きくしてベアリングの回転速度（周速）を大きく
し、また、大きな力の加わる軸外周程熱膨張の差
により接合強度に与える影響が大きくなるもので
あり、円錐状部分を深くすることは加工上問題が
あり、更には金属軸先端を凹円錐部としてこの部
分に発生するせん断応力によりセラミツクが破壊
する等の従来の欠点をこの考案は改善することか
でき、充分な接合強度と軸径を小さくできるだけ
ではなく、高温蝋材の使用が可能で、タービンに
近い部分での接合ができ、接合位置の選定範囲も
拡大することができるのである。 また、これらの接合に当り、鍔部を端部に設け
ると、銅板等を絞り加工により円錐状とした場合
の後加工が簡単であり、両者の鍔部により接合面
積が増加し、接合強度が増加する効果をもたらす
ものである。また銅，銀の円錐管９は第５図に示
すように中央に開口部を設ける円錐管９′とした
ものの他、扇形の板を丸めたもので、同様の効果
を生ずることは勿論である。
錐状あるいはテーパ嵌合は、一般に熱膨張の差に
よる応力を逃がす作用があると認められてはいる
が、これに加えて、銅板、銀板等はヤング率が小
さいものであるから、金属（特に鉄，鋼）の熱膨
張によるセラミツクへの応力をこの銅，銀等によ
り緩衝してその応力のセラミツクへの影響を小さ
くすることができ、特に、セラミツク軸の先端嵌
合部を凹円錐状に形成しているので、セラミツク
開口端縁が変形し易くなり、セラミツク軸を金属
軸やろう材の伸縮に追従して強固に両者を接合す
ることができるものである。 （考案の効果） 上記の作用をもつものであるから、従来のもの
のように接合面積を大きくするために、軸径を大
きくしてベアリングの回転速度（周速）を大きく
し、また、大きな力の加わる軸外周程熱膨張の差
により接合強度に与える影響が大きくなるもので
あり、円錐状部分を深くすることは加工上問題が
あり、更には金属軸先端を凹円錐部としてこの部
分に発生するせん断応力によりセラミツクが破壊
する等の従来の欠点をこの考案は改善することか
でき、充分な接合強度と軸径を小さくできるだけ
ではなく、高温蝋材の使用が可能で、タービンに
近い部分での接合ができ、接合位置の選定範囲も
拡大することができるのである。 また、これらの接合に当り、鍔部を端部に設け
ると、銅板等を絞り加工により円錐状とした場合
の後加工が簡単であり、両者の鍔部により接合面
積が増加し、接合強度が増加する効果をもたらす
ものである。また銅，銀の円錐管９は第５図に示
すように中央に開口部を設ける円錐管９′とした
ものの他、扇形の板を丸めたもので、同様の効果
を生ずることは勿論である。
第１図は、この考案のタービン軸の接合部を具
えるターボ過給機の縦断側面図、第２図は、第１
図の要部の拡大図、第３図イ，ロと第４図イ，ロ
は、低ヤング率の金属円錐管のそれぞれ斜視図，
縦断側面図を示す。 １…タービンケーシング、２…コンプレツサケ
ーシング、３…タービン翼車、４…コンプレツサ
翼車、５…コンプレツサ金属軸、６…セラミツク
ロータ軸、７…接合部、８…銀鑞付部、９…銅，
銀製円錐状管、１０…メタライズ層、１１…鍔
部、１２…スラスト軸承、Ａ…空気入口、Ｂ…潤
滑油出口、Ｃ…ガス出口。
えるターボ過給機の縦断側面図、第２図は、第１
図の要部の拡大図、第３図イ，ロと第４図イ，ロ
は、低ヤング率の金属円錐管のそれぞれ斜視図，
縦断側面図を示す。 １…タービンケーシング、２…コンプレツサケ
ーシング、３…タービン翼車、４…コンプレツサ
翼車、５…コンプレツサ金属軸、６…セラミツク
ロータ軸、７…接合部、８…銀鑞付部、９…銅，
銀製円錐状管、１０…メタライズ層、１１…鍔
部、１２…スラスト軸承、Ａ…空気入口、Ｂ…潤
滑油出口、Ｃ…ガス出口。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 金属軸先端を凸円錐状に、対向するセラミツ
ク製軸先端を凹円錐状に形成し、低ヤング率の
金属板を介在させて両者を嵌合接着してなるセ
ラミツク製タービン軸の接合部。 (2) 嵌合部とこれに被嵌する低ヤング率金属板と
を鍔部をもつ円錐状とする実用新案登録請求の
範囲(1)に記載のセラミツクタービン軸の接合
部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17996082U JPS5983944U (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | セラミツクタ−ビン軸の接合部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17996082U JPS5983944U (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | セラミツクタ−ビン軸の接合部 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983944U JPS5983944U (ja) | 1984-06-06 |
| JPH0311215Y2 true JPH0311215Y2 (ja) | 1991-03-19 |
Family
ID=30390320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17996082U Granted JPS5983944U (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | セラミツクタ−ビン軸の接合部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983944U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59101566A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-12 | Ngk Insulators Ltd | エンジン部品 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52145420A (en) * | 1976-05-20 | 1977-12-03 | Chloride Silent Power Ltd | Method of fixing annular metal element to cylindrical ceramic member and assembly thereof |
| JPS5641879A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ceramiccmetal bonded body |
| JPS5978983A (ja) * | 1982-10-26 | 1984-05-08 | 日産自動車株式会社 | セラミツクスと金属との接合構造 |
-
1982
- 1982-11-30 JP JP17996082U patent/JPS5983944U/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52145420A (en) * | 1976-05-20 | 1977-12-03 | Chloride Silent Power Ltd | Method of fixing annular metal element to cylindrical ceramic member and assembly thereof |
| JPS5641879A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ceramiccmetal bonded body |
| JPS5978983A (ja) * | 1982-10-26 | 1984-05-08 | 日産自動車株式会社 | セラミツクスと金属との接合構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5983944U (ja) | 1984-06-06 |
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