JPH0417761Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ａ 産業上の利用分野 この考案は、排気ターボ過給機のセラミツクロ
ータ軸と過給機駆動用金属軸との接合構造に関す
る。

ｂ 従来の技術 排気ターボ過給機は、小形、軽量、低騒音で高
出力、低燃費が得られるので、近年乗用車のエン
ジンにも利用されるようになつた。排気ターボ過
給機は、高温で高回転をするため、タービン側の
使用材料に制約があり、一般にタービンロータに
は、Ni，Co，Crをベースとする耐熱金属が使用
されているが、高温特性が充分ではなく、また価
格が極めて高い。

近年新材料として脚光を浴びてきたニユーセラ
ミツクス、例えば窒化硅素、炭化硅素のような非
酸化物セラミツクスは、高温強度が高く、また熱
衝撃抵抗が大きいので、自動車用エンジンの高温
構造部材への利用が検討されている。排気ターボ
過給機については、次のようにタービンロータを
窒化硅素質のセラミツクスに代えたものが開発さ
れている（特開昭57−88201号、特開昭54−42520
号公報参照）。

第２図は、この排気ターボ過給機のタービン部
の説明図である。即ち、タービンハウジング１の
左方に、ベアリングハウジング２を、結合プレー
ト３を介してボルト４によつて取付けてあり、タ
ービンハウジング１の内部には、窒化硅素質セラ
ミツクス等で作られたタービンロータ５が設けて
ある。タービンロータ５のロータ軸６は、コンプ
レツサ駆動用金属軸７の右端の中空円筒部の内面
８に、焼ばめによつて接合してある。金属軸７
は、ベアリングハウジング２に設けられたスナツ
プリング９を備えた浮動ブツシユ形軸受１０によ
つて支承され、右端の中空円筒部の外面にリング
シール溝１１が設けてある。

リングシール溝１１には、リングシール１２が
挿入され、その外周がベアリングハウジング円筒
部１３に接触して、潤滑油のタービン側への流出
を防止している。ベアリングハウジング２には輻
射等による熱伝導を排気ガスから隔離する遮熱板
１４が設けてあり、また軸受１０への潤滑油の油
路１５が設けてある。

このような構成によつて、排気ターボ過給機の
性能の向上と、価格の低廉化を図つたものである
が、次に述べるような問題がある。

ｃ 考案が解決しようとする問題点 以上説明したように前記従来のものは、排気タ
ーボ過給機のタービンロータを、耐熱金属からセ
ラミツクスにかえ、セラミツクロータ軸６とコン
プレツサ駆動用金属軸７とを、焼ばめによつて接
合したものである。接合部の金属軸の中空円筒部
外周は、セラミツクロータと遮熱板の隙間から侵
入する排気ガスにふれ、また、右端及び内面は、
セラミツクロータに接触しているので、金属軸の
中空円筒部は極めて高温になる。金属軸の熱膨張
係数は、セラミツクスのそれより遥かに大きいの
で、金属軸の中空円筒部のしめ代は、温度の上昇
と共に減少し、セラミツクロータが、金属軸の中
空円筒部から抜けだすという危険がある。そのた
め、高温において充分なしめ代を与えるために、
しめ代を予め大きくしているので、金属軸の中空
円筒部に発生する強大な引張応力に耐える、高強
度な材料を使用する必要があつた。

この考案は、このような問題点に着目してなさ
れたもので、金属軸の中空円筒部に流入する熱流
量を低減し、中空円筒部の温度を低下させること
により、しめ代を低減することにより前記の問題
点を解決することを目的とするものである。

ｄ 問題を解決するための手段 前記の目的を達成するために、この考案は、セ
ラミツク製タービンロータのセラミツク軸にコン
プレツサ駆動用金属軸端の中空円筒部を焼ばめ該
円筒部のシール溝にリングシールを挿入してなる
排気ターボ過給機において、前記中空円筒部のセ
ラミツク軸との接合面と、前記ロータの背面と前
記リングシール側面間の雰囲気中の排気ガスに接
触する外面とに、低熱伝導性のセラミツクスのコ
ーテイング層を形成した接合構造としたものであ
る。

ｅ 作用 このようにコンプレツサ駆動用金属軸の焼ばめ
部の熱の流入面に、低熱伝導性のセラミツクス層
が形成してあるので、金属軸の温度が下り、セラ
ミツクス軸の温度は上昇する。したがつて、金属
軸の膨張は抑えられ、セラミツクス軸はより膨脹
するので、熱伝導率の差による高温における両者
間のしめ代の低価が低減されるため、予め与える
焼ばめ代をより小さくすることができる。このた
め、コンプレツサ駆動用金属軸として従来より低
強度の材料を使用できる。

ｆ 実施例 以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。第１図は焼ばめ部を拡大したものであ
る。窒化硅素質セラミツクス製のロータ５のセラ
ミツク軸６にコンプレツサ駆動用金属軸７の右端
の中空円筒部１６が焼ばめしてある。この中空円
筒部１６の内外面（こまかいピツチの斜線で示し
た部分Ａ）は、低熱伝導率のセラミツクス、例え
ばジルコニア（ZrO₂）をプラズマ溶射等により、
コーテイングしてあり、溶射面が粗い場合又は肉
厚が不均一な場合は機械加工によつて所定の粗さ
及び寸法に仕上げてある。ここで、コーテイング
を施す外面１８は、ロータ５の背面と後述のリン
グシール１２が挿入されるリングシール溝１１と
の間の中空円筒部１６の側面（表面）であり、内
面は、少なくとも接合面、即ち中空円筒部１６の
内表面であり、その他の面として同じく接触面１
７などの部分である。また、中空円筒部１６には
シール溝１１が設けてあり、リングシール１２が
挿入され、ベアリングハウジング２の円筒部１３
と接触し、潤滑油のタービンロータ５側への流出
を防止している。更に、セラミツクロータ５とベ
アリングハウジング２の右方端面の間に遮熱板１
４が設けてある。

このようなセラミツクロータのセラミツク軸６
とコンプレツサ駆動用金属軸７の接合構造におい
て、高温排気ガスからセラミツクロータに流入し
た熱は、ロータと金属軸円筒部１６の右端の接触
面１７、及びロータ軸６と金属軸円筒部の内面８
の焼ばめ部から金属軸円筒部１６に流入しようと
する。また、セラミツクロータ５と遮熱板１４の
隙間から侵入した排気ガス（雰囲気ガス）の熱
は、金属軸円筒部１６の外面１８からも流入しよ
うとする。しかしながらこれらの熱は一部がリン
グシール１２を経てベアリングハウジング２や金
属軸７の低温側へ流れるが、大部分の金属軸円筒
部１６への熱の流れは表面８，１７，１８には低
熱伝導率のジルコニアのコーテイング層が設けて
あるので、リングシール溝１１の手前の前記表面
で阻止され、円筒部１６内へは流入しない。この
為、金属軸円筒部１６の温度は従来より低下し、
逆にロータ軸６の温度は上昇する。したがつて、
金属軸円筒部の熱膨張は減少し、ロータ軸６のそ
れは増大するので、作動中の焼ばめのゆるみが少
なくなり、焼ばめ代を小さくすることができる。
このため焼ばめ応力が低減するので、低強度の安
価な金属材料を使用することができる。

ｇ 効果 以上説明してきたように、この考案は金属軸の
熱伝導部位に低熱伝導性のコーテイング層を設け
る構成を備えているので、焼ばめ代を低減でき、
低強度の安価な金属材料を使用できるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例の説明図、第２図は
従来の排気ガス過給機のセラミツク軸と金属軸の
接合構造を示す説明図である。 １……タービンハウジング、２……ベアリング
ハウジング、５……タービンロータ、６……ロー
タ軸、７……コンプレツサ駆動用金属軸、８……
内面（接合面）、１０……軸受、１１……リング
シール溝、１２……リングシール、１３……ベア
リングハウジング円筒部、１４……遮熱板、１６
……金属軸円筒部、１８……外面、Ａ……ジルコ
ニアのコーテイング層（低熱伝導率のセラミツク
ス）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. セラミツク製タービンロータのセラミツク軸に
   コンプレツサ駆動用金属軸端の中空円筒部を焼ば
   め該円筒部のシール溝にリングシールを挿入して
   なる排気ターボ過給機において、前記中空円筒部
   のセラミツク軸との接合面と、前記ロータの背面
   と前記リングシール側面間の雰囲気中の排気ガス
   に接触する外面とに、低熱伝導性のセラミツクス
   のコーテイング層を形成したことを特徴とするセ
   ラミツク軸と金属軸の接合構造。