JPS59128901A - 接合回転軸 - Google Patents
接合回転軸Info
- Publication number
- JPS59128901A JPS59128901A JP178983A JP178983A JPS59128901A JP S59128901 A JPS59128901 A JP S59128901A JP 178983 A JP178983 A JP 178983A JP 178983 A JP178983 A JP 178983A JP S59128901 A JPS59128901 A JP S59128901A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- ceramic
- thermal expansion
- rotary shaft
- composite material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はセラミックス軸と複合材料軸との接合回転軸
に関する。
に関する。
窒化珪素５ｘ３Ｎ４＋その透導体の一種である５ＩＡＬ
ＯＮ、又は炭化珪素ＳｉＣ等のセラミックス材料は高温
（１０００〜２０００℃）での強度特性に優れ、且つ比
重は約３．２で鉄鋼材料（約７．８）の半分以下である
ため、高温゛で慣性能率の軽減を必要とするガスタービ
ンエンジンの動翼やガソリンエンジンのターボチャージ
ャに用いられて高速回転時の遠心応力の低減が図られて
いる。
ＯＮ、又は炭化珪素ＳｉＣ等のセラミックス材料は高温
（１０００〜２０００℃）での強度特性に優れ、且つ比
重は約３．２で鉄鋼材料（約７．８）の半分以下である
ため、高温゛で慣性能率の軽減を必要とするガスタービ
ンエンジンの動翼やガソリンエンジンのターボチャージ
ャに用いられて高速回転時の遠心応力の低減が図られて
いる。
ところが、このようなセラミックス材料は加工がきわめ
て困難であるので、高温のガスが直接作用する翼車（イ
ンペラ）、およびこの翼車に一体的に形成される回転軸
の一蔀をセラミックス材料で構成し、高温ガスからやや
離れた部分は加工性に優れた金属材料を用いた回転軸と
なし、セラミックス軸と金属軸とを接着等によって接合
した接合回転軸が注目されている。
て困難であるので、高温のガスが直接作用する翼車（イ
ンペラ）、およびこの翼車に一体的に形成される回転軸
の一蔀をセラミックス材料で構成し、高温ガスからやや
離れた部分は加工性に優れた金属材料を用いた回転軸と
なし、セラミックス軸と金属軸とを接着等によって接合
した接合回転軸が注目されている。
第１図は、例えばＡＳＭＥ（アメリカ機械技術者協会）
ペーパ７８−ＧＴ−１７８に記載されているような、従
来のターボチャージャに用いられているラジアルタービ
ンを示すもので、セラミックス材料からなるラジアルタ
ービンの翼車１にはセラミックス軸１ａが一体的に形成
され、このセラミックス軸１８に、金属軸２がエポキシ
系又ｔまセラミックス系等の接着剤３で接合されて一体
化されている。
ペーパ７８−ＧＴ−１７８に記載されているような、従
来のターボチャージャに用いられているラジアルタービ
ンを示すもので、セラミックス材料からなるラジアルタ
ービンの翼車１にはセラミックス軸１ａが一体的に形成
され、このセラミックス軸１８に、金属軸２がエポキシ
系又ｔまセラミックス系等の接着剤３で接合されて一体
化されている。
また、金属軸２の端部には小径部２ａが設けられ、この
小径部２ａの一端にはねじ部２ｂが形成され、この小径
部２ａに圧縮機翼車４が嵌着されて、ねじ部２ｂに螺着
したナツト５により翼車４が金属軸２に一体的に固定さ
れている。
小径部２ａの一端にはねじ部２ｂが形成され、この小径
部２ａに圧縮機翼車４が嵌着されて、ねじ部２ｂに螺着
したナツト５により翼車４が金属軸２に一体的に固定さ
れている。
しかしながら、セラミックス材料の熱膨張係数は、窒化
珪素の場合は約３ Ｘ １０−’ ／℃、炭化珪素の場
合は約５Ｘ１０−Ｇ／’Ｃであるのに対し、金属材料で
は、ニッケルクロ１１鋼の場合は約１５×１０〜’ ／
℃、Ｃｒ １４％ステンレス鋼の場合は約１８Ｘ１０−
’／’Ｃというように、両者の間には熱膨張係数に大き
い差かあ・るため、この両者が接合されている従来の接
合回転軸にあっては、タービンからの高熱により接合回
転軸が高温になると、セラミックス軸と金属軸との熱膨
張の差によりその接着面が剥離する恐れがあった。
珪素の場合は約３ Ｘ １０−’ ／℃、炭化珪素の場
合は約５Ｘ１０−Ｇ／’Ｃであるのに対し、金属材料で
は、ニッケルクロ１１鋼の場合は約１５×１０〜’ ／
℃、Ｃｒ １４％ステンレス鋼の場合は約１８Ｘ１０−
’／’Ｃというように、両者の間には熱膨張係数に大き
い差かあ・るため、この両者が接合されている従来の接
合回転軸にあっては、タービンからの高熱により接合回
転軸が高温になると、セラミックス軸と金属軸との熱膨
張の差によりその接着面が剥離する恐れがあった。
この発明は」二記の点に鑑みてなされたもので、セラミ
ックス軸に接合する回転軸に、熱膨張係数がセラミック
ス材料にはほぼ等しい複合材料を使用することにより接
着面の剥離のおそれがない接合回転軸を提供するもので
ある１゜ 以下、添付図面の第２図および第３図を参照してこの発
明の詳細な説明するが、第１図と同一の部分には同一の
符号を付してその部分の説明を省略する。
ックス軸に接合する回転軸に、熱膨張係数がセラミック
ス材料にはほぼ等しい複合材料を使用することにより接
着面の剥離のおそれがない接合回転軸を提供するもので
ある１゜ 以下、添付図面の第２図および第３図を参照してこの発
明の詳細な説明するが、第１図と同一の部分には同一の
符号を付してその部分の説明を省略する。
第２図はこの発明の一実施例を示すもので、窒化珪素Ｓ
ｉ２Ｎ４ や炭化珪素ＳｉＣ等のセラミックス材料か
らなるラジア°ルタービンの翼車１にセラミックス軸１
ａを一体的に形成し、このセラミックス軸１ａの端面に
、炭素繊維強化プラスチック等の複合材料からなる回転
軸６の端面を接着剤７により接合する。
ｉ２Ｎ４ や炭化珪素ＳｉＣ等のセラミックス材料か
らなるラジア°ルタービンの翼車１にセラミックス軸１
ａを一体的に形成し、このセラミックス軸１ａの端面に
、炭素繊維強化プラスチック等の複合材料からなる回転
軸６の端面を接着剤７により接合する。
回転軸６の端部に小径部６ａを設け、その一端にねじ部
６ｂを形成し、小径部６ａに圧縮機翼車４を嵌着してね
じ部６ｂに螺着したナツト５により回転軸６に一体的に
固定する。
６ｂを形成し、小径部６ａに圧縮機翼車４を嵌着してね
じ部６ｂに螺着したナツト５により回転軸６に一体的に
固定する。
この実施例は上記のような構成からなるもので、炭素繊
維強化プラスチックからなる複合材料の熱膨張係数は２
〜４×１σ″′／℃であって、窒化珪素からなるセラミ
ックス材料の熱膨張係数３ Ｘ １０−”７℃にほぼ等
しいので、高温下におけるセラミックス軸１ａと複合材
料回転軸６との熱膨張の差はきわめて小さく、接着部が
熱により剥離することはない。
維強化プラスチックからなる複合材料の熱膨張係数は２
〜４×１σ″′／℃であって、窒化珪素からなるセラミ
ックス材料の熱膨張係数３ Ｘ １０−”７℃にほぼ等
しいので、高温下におけるセラミックス軸１ａと複合材
料回転軸６との熱膨張の差はきわめて小さく、接着部が
熱により剥離することはない。
次に、第６図はこの発明の他の実施例を示すもので、セ
ラミックス軸１ａに接合する複合材料回転軸８の接合側
の一端に凹部８ａを設け、この凹部８ａにセラミックス
軸１ａの一端を圧入嵌合又は焼きばめにより嵌着して、
セラミックス軸１ａと複合材料回転軸８とを一体化した
ほかは、第２図に示した前実施例と全く同様である。
ラミックス軸１ａに接合する複合材料回転軸８の接合側
の一端に凹部８ａを設け、この凹部８ａにセラミックス
軸１ａの一端を圧入嵌合又は焼きばめにより嵌着して、
セラミックス軸１ａと複合材料回転軸８とを一体化した
ほかは、第２図に示した前実施例と全く同様である。
この実施例によれば、接着剤が不要なので接合時の作業
性が改善され５セラミツクス軸１ａと複合材料回転軸８
との圧入部の温度が上昇しても嵌合強度が低下するおそ
れがなく、さらに両回転軸の熱膨張差がきわめて小さい
ので、接合部の締め代を小さく設定することができ、回
転軸８の圧入部に過大なフープ応力を生じさせることが
ない。
性が改善され５セラミツクス軸１ａと複合材料回転軸８
との圧入部の温度が上昇しても嵌合強度が低下するおそ
れがなく、さらに両回転軸の熱膨張差がきわめて小さい
ので、接合部の締め代を小さく設定することができ、回
転軸８の圧入部に過大なフープ応力を生じさせることが
ない。
なお、上記実施例においては、セラミックス軸に接合す
る複合材料回転軸に炭素繊維強度プラスチックを用いた
が、複合材料としてはこれに限るものではなく、繊維強
化金属その他、熱膨張係数がセラミックス材料にほぼ篭
しく高温特性の良好なものならいかなる複合材料でも差
支えない。
る複合材料回転軸に炭素繊維強度プラスチックを用いた
が、複合材料としてはこれに限るものではなく、繊維強
化金属その他、熱膨張係数がセラミックス材料にほぼ篭
しく高温特性の良好なものならいかなる複合材料でも差
支えない。
以上述べたように、この発明によれば、セラミックス材
料からなる回転軸と、このセラミックス材料とほぼ等し
い熱膨張係数を有する複合材料からなる回転軸とを互い
に接合したので、両回転軸の温度が上昇してもその熱膨
張差は皆無に近く、接合部の熱膨張差に基゛く剥離が防
止される。
料からなる回転軸と、このセラミックス材料とほぼ等し
い熱膨張係数を有する複合材料からなる回転軸とを互い
に接合したので、両回転軸の温度が上昇してもその熱膨
張差は皆無に近く、接合部の熱膨張差に基゛く剥離が防
止される。
また、複合材料は、金属材料として通常使用される錆等
に比して一般に比重が小さいので、接合回転軸が軽量化
され、慣性能率が軽減されて負荷変動に迅速に対応し得
ると共に、接着剤に対する負荷が小さく、この点からも
接合部剥離の可能性がなくなる優れた効果を有する。
に比して一般に比重が小さいので、接合回転軸が軽量化
され、慣性能率が軽減されて負荷変動に迅速に対応し得
ると共に、接着剤に対する負荷が小さく、この点からも
接合部剥離の可能性がなくなる優れた効果を有する。
第１図は、従来の接合回転軸を示す一部断面側面図、
第２図は、この発明の一実施例を示す一部断面側面図、
第６図は、この発明の他の実施例を示す側断面図である
。 １・・・Ｒ車 １ ａ・・・セラミックス
軸４・・・圧縮Ｉｎ、翼車 ６，８・・・複合材
料回転軸７・・・接着剤 第１図 第２図 第３図 ム
。 １・・・Ｒ車 １ ａ・・・セラミックス
軸４・・・圧縮Ｉｎ、翼車 ６，８・・・複合材
料回転軸７・・・接着剤 第１図 第２図 第３図 ム
Claims (1)
- １ セラミックス材料からなる回転軸と、該セラミック
ス材料とほぼ等しい熱膨張係数を有する複゛合材料から
なる回転軸とを互いに接合したことを特徴とする接合回
転軸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP178983A JPS59128901A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 接合回転軸 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP178983A JPS59128901A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 接合回転軸 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128901A true JPS59128901A (ja) | 1984-07-25 |
| JPS6240521B2 JPS6240521B2 (ja) | 1987-08-28 |
Family
ID=11511336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP178983A Granted JPS59128901A (ja) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | 接合回転軸 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59128901A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4915589A (en) * | 1988-05-17 | 1990-04-10 | Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh | Runner with mechanical coupling |
| JP2008246412A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 高圧洗浄車 |
-
1983
- 1983-01-11 JP JP178983A patent/JPS59128901A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4915589A (en) * | 1988-05-17 | 1990-04-10 | Elektroschmelzwerk Kempten Gmbh | Runner with mechanical coupling |
| JP2008246412A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Shin Meiwa Ind Co Ltd | 高圧洗浄車 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6240521B2 (ja) | 1987-08-28 |
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