JPH0452401Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ターボ機械、例えばターボチヤージ
ヤのタービンホイールをセラミツク製とした場合
の、セラミツクタービンホイールと金属製の回転
軸との結合装置に関するものである。

従来の技術 最近、その耐熱性に優れていることに注目され
て、セラミツクをターボ機械、例えばターボチヤ
ージヤのタービンホイールに使用することが行わ
れるようになつた。このようなセラミツク製のタ
ービンホイールを用いてターボチヤージヤを構成
する場合、その機械的強度の関係から、回転軸に
は通常金属製の回転軸が用いられている。そして
このセラミツク製タービンホイールと金属製回転
軸とを結合するには、例えば、金属製回転軸の一
端部の軸方向に結合穴を設け、この結合穴に、セ
ラミツク製タービンホイールの背面中心に設けた
結合軸を焼ばめ、又は接着材を介して挿入固定し
て結合することが行われている。（特開昭54−
42520号公報参照） 考案が解決しようとする問題点 従来の、上記のようなタービンホイールと回転
軸との結合方法では、燃焼ガス等による熱負荷が
かかつた場合、セラミツクと金属との間の熱膨張
の差により、焼ばめでは締めしろが緩くなり、接
着材ではその熱劣化により、タービンホイールと
回転軸との間の結合力が弱くなつて軸方向の力が
加わつた場合にタービンホイールが回転軸より抜
けるおそれもあり、その信頼性に問題があつた。

したがつて、この締めしろ又は接着材のみによ
る結合力では大きな熱負荷のかかるものには使用
できず、上記のような方法で大きな熱負荷にも耐
えるものを得ようとすれば、焼ばめでは常温時の
締めしろを大きくする必要があるので製造時にセ
ラミツク製のタービンホイールの方が破壊される
ことになり、また接着材では耐熱性の高い特定の
接着材が必要となりコストが高くなるという問題
がある。

本考案はセラミツク製タービンホイールと金属
製回転軸との結合構造に工夫を施すことによつて
上記の問題点を解決し、信頼性の高いセラミツク
タービンを提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するための技術手段とし
て、本考案は、セラミツク製タービンホイールの
結合軸を、金属製回転軸の軸端部の軸方向に設け
た結合穴に、焼ばめにより又は接着材を介して、
挿入固定し、さらに前記セラミツク製の結合軸と
前記金属製回転軸のそれぞれにその軸と直角方向
に貫通孔を設け、これらの貫通孔を、前記両軸が
結合されたときに同一位置に来るように配置し、
この一致した位置の両貫通孔に前記セラミツク製
結合軸に設けた貫通孔より小径の部分を有するノ
ツクピンを挿入し、該ノツクピンは、前記金属製
回転軸に設けた貫通孔とは堅く結合され前記セラ
ミツク製結合軸に設けた貫通孔に対しては常温時
には微小間〓が存在するがタービン温度上昇時に
は該微小間〓がなくなるように設定されている結
合構造とするものである。

実施例 本考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本考案の第１の実施例を示すもので、
図中１は回転体であるセラミツク製のタービンホ
イールである。このタービンホイール１の背面に
はこれと一体にセラミツクの結合軸６が突出して
おり、この結合軸６は、その外径部に段差を設
け、先端側の小径軸径部６ａと根元側の大径軸径
部６ｂとの２段形状となつている。２は金属製の
回転軸であつて、その端部に軸中心の軸方向の結
合穴４が設けられている。この結合穴４はその内
径部に段差を設け、根元側からその内径が順次拡
大する３段の穴径部４ａ，４ｂ，４ｃを有する形
状となつている。

タービンホイール１と回転軸４とを結合するに
は、結合穴４に結合軸６を挿入し、穴径部４ａに
軸径部６ａを、穴径部４ｃに軸径部６ｂをそれぞ
れ当接し焼ばめにより、又は接着材を介して結合
させる。さらに結合軸６と回転軸２には、その軸
と直角方向に同径の貫通孔７と５とがそれぞれ設
けられかつこれらの貫通孔７，５は結合軸６と回
転軸２とが上記のように結合されたときに、その
位置が一致するように配されているので、この結
合状態で整列した貫通孔５，７にノツクピン３を
圧入する。ノツクピン３は第２図に示すように、
両端のピン径Ｄと中央付近のピン径ｄとの関係を
Ｄ＞ｄとしているので、ノツクピン３は回転軸２
の貫通孔５とは締めしろで堅く結合されるが、結
合軸６の貫通孔７とはその間に微小の間〓が存在
する。

上記のように結合軸６と回転軸２とを結合する
ことにより、タービンの使用時にはタービンホイ
ール１を流れる燃焼ガスによつて得られるタービ
ンホイール１の回転力は、両軸間の締めしろによ
る摩擦力又は接着材の接着力とノツクピン３とに
よつて回転軸２に伝達される。またノツクピン３
の中央部付近と貫通孔７との間には微小の間〓が
あるが、タービンの温度が上昇するとノツクピン
３と貫通孔７との熱膨張差によりこの間〓（５〜
50μ）がなくなる。このようにして、タービンの
低温度には両軸は主として締めしろによる摩擦力
又は接着力により、その結合力を保持し、高温時
には膨張して結合軸６の貫通孔７との間に間〓の
なくなつたノツクピン３と、前記摩擦力又は接着
力により、その結合力を保持する。

また常温時にはノツクピン３と貫通孔７との間
には間〓を持たせてあるため、高温時にノツクピ
ン３が膨張してそのピン径が増大してもセラミツ
クタービンホイール側の貫通孔７に過大の応力を
加えることがなくなる。

第３図は本考案の第２の実施例を示す。

本実施例においては、ノツクピン１３の形状を
第１実施例のノツクピン３の形状と異ならしめ、
これを全長同一径としている。

一方結合軸６の貫通孔１７は回転軸２の貫通孔
５より径を大きくし、このようにして、第１実施
例と同様に、ノツクピン１３は貫通孔５には圧入
されるが、貫通孔１７との間には間〓を持つよう
にしている。

なお各実施例ともに、貫通孔５，７，１７を設
ける位置は図示の位置に限定されるものではな
く、両軸の結合部ならばどの位置であつてもよ
い。

考案の効果 本考案は以上のような構成を有するものである
から、使用中に大きな熱負荷がかかり、セラミツ
クと金属との熱膨張率の差により締めしろが弛く
なつたり、接着材の接着力が低下しても、ノツク
ピンによりその結合力が保持できるので、タービ
ンホイールが回転軸に対して空回りしたり、ある
いはスラスト力により抜けたりするようなおそれ
がなくなる。また締めしろ又は接着材のみで結合
力を保持しようとするものに比べ、製造時にセラ
ミツクに無理な力をかけることがなく又は特別な
耐熱性の高い接着材を用いることを要しないの
で、信頼性の高いセラミツクタービンを安価に得
ることができる。さらに、ノツクピンとセラミツ
クとの間に予め間〓を設けて結合しているので、
高温時にノツクピンが膨張してセラミツクに過大
な応力の生じるのを防ぐこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例の縦断面図、第２
図は同上実施例に用いるノツクピンの拡大正面
図、第３図は本考案の第２実施例の要部の縦断面
図。 １……タービンホイール、２……回転軸、３，
１３……ノツクピン、４……結合穴、５……貫通
孔、６……結合軸、７，１７……貫通孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. セラミツク製タービンホイールの結合軸を金属
   製回転軸の端部軸方向に設けた結合穴に挿入固定
   したセラミツクタービンの結合装置において、前
   記セラミツク製結合軸と前記金属製回転軸とが結
   合されたときにその位置が一致するよう前記両軸
   にその軸と直角方向の貫通孔をそれぞれ設け、こ
   れら両軸の貫通孔に、前記セラミツク製結合軸に
   設けた貫通孔より小径の部分を有するノツクピン
   を挿入し、該ノツクピンは、前記金属製回転軸に
   設けた貫通孔とは堅く結合され前記セラミツク製
   結合軸に設けた貫通孔に対しては常温時には微小
   間〓が存在するがタービン温度上昇時には該微小
   間〓がなくなるように設定されていることを特徴
   とするセラミツクタービンホイールの抜け防止装
   置。