JPH0426425Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は熱機関の回転摺動部に用いられる金属
軸とセラミツクス製回転体との接合構造に関する
ものである。

［従来の技術］ 耐摩耗性に優れたサラミツクス製カム片を通常
の炭素鋼からなるカム軸に接合したカム軸は、例
えば実公昭59−41281号公報に開示されている。
この従来技術では、カム軸に遊嵌したカム軸の両
側面にカム軸に外嵌した円筒部材の端部フランジ
部をろう付けするとともに、前記円筒部材とカム
軸とをレーザー溶接または電子ビーム溶接してい
るので、接合部材としてセラミツクスと熱膨張係
数が近い金属を選ばなければならず、その材料費
が高くなる。また、接合部材とカム軸とのレーザ
ー溶接による時は、急激な温度変化によりセラミ
ツクス製カム片とカム軸との間に熱応力が発生
し、セラミツクス製カム片の最も弱い部分から亀
裂が発生する恐れがある。

この点について詳述すると、円筒部材をカム軸
にレーザー溶接する時、この熱により円筒部材が
軸方向に膨張し、セラミツクス製カム片は両側面
から圧縮荷重を受ける。この圧縮荷重に対しては
十分な強度をもつているので問題ないが、溶接部
分が冷却されるとカム軸が縮小し、円筒部材を介
してセラミツクス製カム片に引張荷重が作用し割
れることがある。さらに、セラミツクス製カム片
の両側面に予め円筒部材のフランジ部がろう付け
されているので、円筒部材をカム軸にレーザー溶
接する場合に、カム軸が径方向にも膨張し、カム
軸の外径が拡大に伴つて円筒部材およびセラミツ
クス製カム片に径外方の引張荷重が作用し、この
熱応力によりセラミツクス製カム片に亀裂が生じ
る。

［考案が解決しようとする問題点］ そこで、本考案の目的はごく簡単な手段によ
り、セラミツクス製回転体と金属軸との結合によ
るセラミツクス製回転体の溶接割れを解消し得る
金属軸とセラミツクス回転体との接合構造を提供
することにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本考案の構成は金
属軸に外嵌される円筒部とセラミツクス製回転体
の両側面にろう付けされるフランジ部を有する１
対の接合部材を備え、一方の円筒部を前記金属軸
に溶接し、他方の円筒部に切欠を設け、前記金属
軸に固定したピンを前記切欠に係合したものであ
る。

［作 用］ セラミツクス製回転体６の両側壁に接合部材３
のフランジ部５がろう付けされ、この接合部材３
の円筒部４およびセラミツクス製回転体６の軸穴
を金属軸に外嵌し、一方の接合部材３の円筒部４
に設けた切欠１２を金属軸７に固定したピンに係
合する一方、他方の接合部材３の円筒部４に周方
向に間隔を存して多数の軸方向スリツト２を設
け、これにより分割された円筒部４の端部を金属
軸７にレーザーなどによりスミ肉溶接するもので
ある。このスミ肉溶接に伴つて金属軸７が熱膨張
し、軸方向長さと外径が増加すると、溶接される
方の円筒部４も軸方向に熱膨張し、両方のフラン
ジ部５がセラミツクス製回転体６の両側面６ａに
強く押し付けられることとなるが、これによる圧
縮荷重に対しては十分な強度をもつので問題はな
い。

溶接される方の円筒部４にスリツト２を設けた
ことにより、スミ肉溶接部分８から受ける熱に対
して円筒部４が径外方へ膨張し、フランジ部５を
通じてセラミツクス製回転体６に及ぼす径方向の
引張荷重を緩和する。

金属軸７の径方向の膨張に対してはセラミツク
ス製回転体６の軸穴に隙間９を設けたことによ
り、軸穴からセラミツクス製回転体６に径方向の
引張荷重が作用するのを防止される。

溶接終了後、全体が冷却すると金属軸７および
１対の円筒部４の軸方向の長さが収縮するが、一
方の円筒部４は金属軸７に溶接されず、位置決め
ピン１０により周方向の位置を規制されるだけで
あるので、セラミツクス製回転体６には何ら軸方
向の引張荷重は作用しない。また、金属軸７およ
び円筒部４の径方向の収縮に対しては、接合部材
３と金属軸７が通常の普通鋼や炭素鋼などで構成
されるので緊密な嵌合が得られる。

［考案の実施例］ 本考案を実施例に基づいて説明する。第１図に
示すように、セラミツクス製回転体６は予めこの
両側面６ａに肉厚１〜２mm程度の通常の金属（例
えば一般鋼板）から成形した接合部材３のフラン
ジ部５をろう付けされる。そして、接合部材３と
一緒にセラミツクス製回転体６を金属軸７に外嵌
し、一方の接合部材３の円筒部４に設けた切欠１
２に金属軸７に固定した位置決めピン１０を係合
して周方向および軸方向の位置決めが達せられ
る。特に、セラミツクス製回転体６がカムである
場合、このノウズの位置は位置決めピン１０によ
り正確に設定できる。

他方の接合部材３の円筒部４はこの端部を周方
向にスミ肉溶接される。すなわち、円筒部４が溶
接部分８において全周方向に金属軸７と溶接され
る。この溶接熱による金属軸７および円筒部４の
軸方向の膨張は、予め位置決めピン１０と切欠１
２との間に隙間を設けておくことにより避けられ
るが、隙間を設けない場合においてもセラミツク
ス製回転体６は圧縮荷重に対しては十分な強度を
備えているので問題は生じない。

金属軸７および溶接される方の円筒部４の径外
方への膨張に対しては、金属軸７とセラミツクス
製回転体６の軸穴との間に予め隙間９（第３図参
照）が設けられており、また、溶接される方の円
筒部４は太鼓状に熱変形し、セラミツクス製回転
体６の径方向への引張荷重が緩和される。

すなわち、円筒部４はスリツト２により分割片
として構成されるので、径外方の熱応力に対して
各分割片が独立にラツパ状に変形してセラミツク
ス製回転体６に無理な径方向への引張荷重が作用
するのを緩和する。

本考案は上述のように、金属軸７に位置決めピ
ン１０を設け、これをセラミツクス製回転体６の
両側面６ａにろう付けされた接合部材３の一方の
円筒部４の切欠１２に係合することにより、金属
軸７に対するセラミツクス製回転体６の周方向お
よび軸方向の位置決めが正確に達せられる。

そして、他方の接合部材３の円筒部４の端部を
金属軸７にスミ肉溶接することにより、セラミツ
クス製回転体６が接合部材３を介して金属軸７に
回転結合されることとなる。

スミ肉溶接の際に発生する熱に対して接合部材
３および金属軸７の熱膨張係数に比べて、セラミ
ツクス製回転体６の熱膨張率が小さいので、溶接
される方の円筒部４の熱変形によりセラミツクス
製回転体６に径方向への引張荷重が緩和されると
ともに、軸方向の熱膨張に対してはセラミツクス
製回転体６には圧縮荷重が生じるだけであり、格
別問題とならない。

溶接後に全体の温度が低下すると、金属軸７お
よび円筒部４は径方向と軸方向に収縮するが、径
内方への収縮に対しては円筒部４が径内方へ収縮
し、金属軸７との密接な係合が得られるととも
に、軸方向の縮小はスミ肉溶接部分８を支点とし
て全体が金属軸７にとつて左方へ移動するだけで
あるから、セラミツクス製回転体６に何ら引張荷
重は生じず、熱応力による割れを完全に防止する
ことができる。

第２，３図に示す実施例では、溶接される方の
円筒部４について周方向に間隔を存して軸方向の
スリツト２を多数設けて、このスリツト２により
分割片を金属軸７にスミ肉溶接したものである。
これにより一層円筒部４は径方向の熱応力に対し
て変形しやすくなり、これにより、セラミツクス
製回転体６に径方向の引張り荷重が作用するのを
緩和することができる。他の構成については第１
図に示した実施例と同様であり、同様の効果が得
られる。

本考案は、セラミツクス製回転体をカム片に適
用した場合に、セラミツクスのもつ耐摩耗性に優
れたカム軸を得ることができる。

［考案の効果］ 本考案は上述のように、セラミツクス製回転体
の両側面に接合部材のフランジ部をろう付けした
後に、セラミツクス製回転体と接合部材の円筒部
を金属軸に外挿し、一方の接合部材の円筒部の端
部をスミ内溶接するとともに、他方の接合部材の
円筒部の切欠を金属軸のピンに結合するようにし
たものであるから、このピンと切欠との係合によ
りセラミツクス製回転体が周方向と軸方向の両方
に位置決めされるとともに、一方の接合部材を金
属軸に溶接する際に発生する熱膨張に対して接合
部材およびセラミツクス製回転体が軸方向に相対
移動し得るので、セラミツクス製回転体にセラミ
ツクスの弱点である軸方向の引張荷重が発生する
のを解消できるとともに、径方向の熱変形に対し
ては円筒部の脹み変形により、セラミツクス製回
転体に径方向の引張荷重が発生するのを緩和する
ことができる。

また、本考案によれば、従来技術における金属
軸とセラミツクス円筒体とのろう付け方法とは異
なり、金属軸および接合部材の材質を自由に選択
することができるので、材料費の負担が低減され
るばかりでなく、加工工程も極めて簡単であり、
溶接部分の信頼性が向上され、組立てが正確でコ
ストの安価な金属軸とセラミツクス回転体との接
合が得られ、セラミツクス製回転体として耐摩耗
性に優れた特性を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例に係る金属軸とセ
ラミツクス製回転体との接合構造を示す正面図、
第２図は本考案の第２実施例に係る金属軸とセラ
ミツクス製回転体との接合構造を示す正面図、第
３図は同正面断面図である。 ２……スリツト、３……接合部材、４……円筒
部、５……フランジ部、６……セラミツクス製回
転体、７……金属軸、８……溶接部分、９……隙
間、１０……位置決めピン、１２……切欠。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 金属軸に外嵌される円筒部とセラミツクス製
   回転体の両側面にろう付けされるフランジ部を
   有する１対の接合部材を備え、一方の円筒部を
   前記金属軸に溶接し、他方の円筒部に切欠を設
   け、前記金属軸に固定したピンを前記切欠に係
   合したことを特徴とする金属軸とセラミツクス
   製回転体との接合構造。 (2) 前記金属軸に溶接される方の円筒部に周方向
   に間隔を存して複数の軸方向のスリツトを設け
   た実用新案登録請求の範囲(1)に記載の金属軸と
   セラミツクス製回転体との接合構造。