JPH0351882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 発明の目的 (1) 産業上の利用分野 本発明は、ターボチヤージヤやガスタービン等
に使用される軸付タービン翼車、特に、タービン
翼車をセラミツク製としたものに関する。

(2) 従来の技術 従来、かゝる軸付タービン翼車は、例えば特開
昭54−42520号公報に示されるように、セラミツ
ク製のタービン翼車に、その背面から直径を連続
的に変化させて突出する漏斗状の頚部、その頚部
の小径部から連続して延出する連続軸を一体に成
形し、内端をタービン翼車の背面に当接させる金
属製の延長軸を前記連結軸に嵌合結着してタービ
ン軸を構成し、延長軸を一対の軸受に支承させる
ようにしたものが知られている。こうしたもの
は、タービン翼車の耐熱性に優れ、また延長軸の
切削性が比較的良好であるので、該軸にポンプ翼
車取付部を容易に加工することができる利点を有
する。

(3) 発明が解決しようとする課題 ところが、従来の軸付タービン翼車では、ター
ビン翼車と一体の連結軸全体に、外径に制約があ
る延長軸を嵌合結着するので、連結軸を充分大径
に形成することができず、このため連結軸の曲げ
強度が比較的小さく、タービン軸の耐久性を損じ
る欠点がある。

そこで、運転状態ではタービン軸各部の曲げ応
力が特に頚部とそれに隣接する軸受との間の部位
で高く、一対の軸受間の部位で低いことに鑑み、
小径の連結軸は曲げ応力の小さい一対の軸受間の
部位に配置し得るようにしてタービン軸の耐久性
を向上させるべく、タービン翼車に、その背面か
ら突出する第１ジヤーナルとをその端面から突出
する連結軸とを一体に成形すると共に、その連結
軸に、第２ジヤーナル有する金属製延長軸を嵌合
固着したものが既に提案（例えば特開昭58−
217814号公報参照）されているが、そのものにお
いて第１ジヤーナルの外周面にシール溝を加工す
ると、該第１ジヤーナル自身がセラミツク製であ
ることより作業が面倒でコストが嵩む上、該シー
ル溝の形成に伴い該第１ジヤーナルの外周部に応
力集中部が生じ廉くなる等の問題がある。

Ｂ 発明の構成 (1) 課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、セラミツ
ク製のタービン翼車には第１ジヤーナル、及びそ
の第１ジヤーナルの端面から突出する連結軸を一
体に成形し、その連結軸には、第２ジヤーナルを
有する金属製の延長軸を嵌合結着してなる軸付タ
ービン翼車において、前記第１ジヤーナルは、前
記タービン翼車に一体に成形されてその翼車の背
面より直径を連続的に変化させるように突出する
漏斗状の頚部の小径部から連続して延出され、そ
の頚部を囲繞して前記背面に当接する金属製環体
を前記第１ジヤーナルの基部外周に嵌合結着し、
その環体の外周面にはシール溝を形成し、さらに
前記環体には、内側に前記頚部を収容する逃げ空
間を形成したことを特徴とする。

(2) 作用 外周面にシール溝が形成される金属製環体を、
この環体が漏斗状頚部を囲繞してタービン翼車の
背面に当接するよう第１ジヤーナルの基部外周に
嵌合結着することにより、加工の容易でないセラ
ミツク製第１ジヤーナルの周囲に、該ジヤーナル
自身に対する機械加工を何ら施すことなくシール
溝を頗る簡単に配設することができ、また斯かる
シール溝の特設によつてもセラミツク製第１ジヤ
ーナルの外周面には応力集中部が生じることはな
い。

さらにその環体に前記逃げ空間を特設したこと
によつて、加工精度を上げにくい前記頚部と、環
体との直接接触を容易に回避することができるか
ら、その両者の熱膨張差に起因した、環体の頚部
に対する片当たりを容易に回避できて、その片当
たりに因る該頚部の応力集中を効果的に防止する
ことができる。

(3) 実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説
明すると、先ず第２図において、内燃機関用のタ
ーボチヤージヤ１は排気タービン２及びポンプ３
より構成される。排気タービン２の翼車即ちター
ビン翼車４を収容するタービン室５はハウジング
６の一端部に、またポンプ３の翼車即ちポンプ翼
車７を収容するポンプ室８はハウジング６の他端
部にそれぞれ形成されている。またハウジング６
の中間部には一対の軸受９，９′が設けられてお
り、タービン翼車４の背面に突設されるタービン
軸１０がその両軸受９，９′に回転自在に支承さ
れる。

タービン軸１０の先端部にはポンプ室８に突入
して、ナツト１１によりポンプ翼車７と連結され
る。

第１図にタービン軸１０を有するタービン翼車
４、即ち軸付タービン翼車が示される。タービン
翼車４は、その背面から直径を連続的に変化させ
て突出する漏斗状の頚部１２、その頚部１２の小
径部から連続して延出する第１ジヤーナル１３及
びその第１ジヤーナル１３端面から突出する連結
軸１４を備えており、その全体はセラミツクを材
料として一体成形される。そして、第１ジヤーナ
ル１３の基端部には、タービン翼車４の背面に当
接する金属製の環体１５が嵌合してろう付けによ
り結着され、また連結軸１４には、金属製の延長
軸１６が嵌合してろう付けにより結着される。而
して、頚部１２、第１ジヤーナル１３、連結軸１
４、環体１５及び延長軸１６によりタービン軸１
０が構成される。

環体１５には、内側に頚部１２を収容する逃げ
空間１７が形成され、その外周には、シールリン
グを装着しあるいはラビリンスパツキンを構成す
るシール溝１８が形成される。

延長軸１６は第１ジヤーナル１３と同径でそれ
と並ぶ第２ジヤーナル１９と、その第２ジヤーナ
ル１９の端面より突出する取付軸２０とよりな
り、タービン軸１０は、前記第１及び第２ジヤー
ナル１３，１９において一対の軸受９，９′によ
り支承され、取付軸２０にポンプ翼車７が固着さ
れる。

尚、第１図中、２１は連結軸１４及び延長軸１
６の嵌合部のろう付けの際、ろう材を装填するた
めに延長軸１６に穿設されたろう材収容孔、２２
はそのろう材挿入孔である。

次にこの実施例の作用について説明すると、図
示しない内燃機関の排気流がタービン室５を通過
するとき、その排気エネルギを受けてタービン翼
車４は高速で回転し、タービン軸１０を介してポ
ンプ翼車７を駆動し、これにより内燃機関の吸気
系で過給が行われる。

ところで、タービン軸１０は、セラミツク製タ
ービン翼車４と一体の第１ジヤーナル１３と、金
属製延長軸１６の第２ジヤーナル１９とで一対の
軸受９，９′により支承されるので、第１ジヤー
ナル１３は延長軸１６に制約されることなく大径
に形成することができる。したがつて、前述の運
転中、タービン翼車４に大きな曲げ荷重が作用し
ても、第１ジヤーナル１３に過大な曲げ応力が生
じることはなく、曲げ荷重に充分耐えることがで
きる。

また、第１ジヤーナル１３と一体の連結軸１４
は、曲げ応力が小さい両軸受９，９′間の部位に
位置するので、これが第１ジヤーナル１３より小
径であつても強度上の問題はない。

Ｃ 発明の効果 以上のように本発明によれば、セラミツク製の
タービン翼車には第１ジヤーナル、及びその第１
ジヤーナルの端面から突出する連結軸を一体に成
形し、その連結軸には、第２ジヤーナルを有する
金属製の延長軸を嵌合結着してなる軸付タービン
翼車において、前記第１ジヤーナルは、前記ター
ビン翼車に一体に成形されてその翼車の背面より
直径を連続的に変化させるように突出する漏斗状
の頚部の小径部から連続して延出され、その頚部
を囲繞して前記背面に当接する金属製環体を前記
第１ジヤーナルの基部外周に嵌合結着し、その環
体の外周面にシール溝を形成したので、加工の容
易でないセラミツク製第１ジヤーナルの周囲に、
金属製環体に対する単なる機械加工を以てシール
溝を頗る簡単に配設することができ、そのシール
溝形成のために該ジヤーナル自身に対する機械加
工を特別に施す必要はなく、従つて量産性の向上
に大いに寄与することができる。また上記シール
溝の特設によつてもセラミツク製第１ジヤーナル
の外周面に応力集中部が生じる虞れはないから、
該ジヤーナルが漏斗状頚部を介してタービン翼車
背面に滑らかに接続されることと相俟つて、該ジ
ヤーナルを含むセラミツク部分全体の強度アツプ
に大いに寄与し得る。

さらに前記環体には、内側に前記頚部を収容す
る逃げ空間を形成したので、加工精度を上げにく
い前記頚部と、環体との直接接触を容易に回避す
ることができ、従つてその両者の熱膨張差に起因
した、環体の頚部に対する片当たりを容易に回避
することができるから、その片当たりに因り該頚
部に応力集中が生じるのを効果的に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は軸付タービン翼車の縦断面図、第２図は軸付タ
ービン翼車を装着した内燃機関用ターボチヤージ
ヤの縦断面図である。 ４……タービン翼車、９，９′……軸受、１０
……タービン軸、１２……頚部、１３……第１ジ
ヤーナル、１４……連結軸、１５……環体、１６
……延長軸、１７……逃げ空間、１８……シール
溝、１９……第２ジヤーナル、２０……取付軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セラミツク製のタービン翼車４には第１ジヤ
   ーナル１３、及びその第１ジヤーナル１３の端面
   から突出する連結軸１４を一体に成形し、その連
   結軸１４には、第２ジヤーナル１９を有する金属
   製の延長軸１６を嵌合結着してなる軸付タービン
   翼車において、前記第１ジヤーナル１３は、前記
   タービン翼車４に一体に成形されてその翼車４の
   背面より直径を連続的に変化させるように突出す
   る漏斗状の頚部１２の小径部から連続して延出さ
   れ、その頚部１２を囲繞して前記背面に当接する
   金属製環体１５を前記第１ジヤーナル１３の基部
   外周に嵌合結着し、その環体１５の外周面にはシ
   ール溝１８を形成し、さらに前記環体１５には、
   内側に前記頚部１２を収容する逃げ空間１７を形
   成したことを特徴とする、軸付タービン翼車。