JPS59170516A - セラミツクスリ−ブと金属軸体の嵌合機構 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋳造技術を利用した金属軸体とセラミックス
リーブとの嵌合機構に関するものである。

セラミックは、耐圧強度には非常に優れているが、耐引
張性には、劣っている。したがってセラミックと金属を
嵌合結合する場合、セラミックは圧縮の応力を受ける側
に使用する必要がある。

このためにセラミックスリーブを金属軸体の外周に嵌合
することは、はとんど行われていない。

使用時の応力によってスリーブの破壊が起こりやすいた
めである。金属軸体とセラミックスリーブとの間の半径
方向での収縮量の差を利用して互に嵌合結合させる方法
は根本的な欠点を内包している。

本発明はこの様な従来技術の欠点に鑑みてなされたもの
であり、鋳造技術を利用して、この問題を解決したもの
である。

本発明の２・ｌの特徴は、軸体へのスリーブの固定は、
半径方向での相対的な収縮量の差を利用するものではな
く、長さ方向での相対的な収縮量の差を利用して、セラ
ミック部への圧縮力によって固定することであると共に
、力の伝達面はテーパー加工されており１クサビ効果に
よってスリーブと半径方向へ圧縮する分力も生じさせて
いることである。

可・２の特徴は、軸体に収縮力を発生せしめる方法とし
て溶融金属の凝固あるいは、冷却時の収縮力を利用する
ものであり、軸体そのものも溶融金属から直接同時に形
成されることである。

第３の特徴は、溶融金属の収縮力を利用する場合、セラ
ミック部には、応力のアンバランスによって往々に１７
で割れが発生する場合がある。これはスリーブ内面の中
心方向への引張力によってほとんど解決される。したが
ってこの様な意味でセラミックスリーブ内面と軸体の対
向面との間に係留機構を設けてスリーブ内面に中心方向
の引張力を作用させることである。

第４の特徴は、スリーブには軸方向および半径方向の圧
縮力が作用し、これによって見掛は上の強度が高くなっ
ており１強化されていることである。

また、第５の特徴は、比較的低い温度域では。

軸体が多少膨張１〜でも、鋳造凝固冷却時スリーブとの
間に形成された微小間隙がこれを相殺してスリーブには
何ら破壊応力を生じせしめないことである。

次に本発明を図面によって説明する。

図１〜２は本発明機構の説明図１図３は本発明機構の製
法の一例の説明図９図４は係留機構の実例を例示し７だ
ものである。

図１〜２で（１）は金属軸体、（２）はセラミックスリ
ーブである。

（２）のスリーブには両端にテーパー面（８）が加工さ
れており、更に図３では、内面に引っかかりキャビティ
ーが形成されており、これを例えば図３に示す様な鋳型
中に七ソトシて溶融金属を鋳造すると、斜線で示した部
分に溶湯が充填される。

鋳造金属の種類１組成、鋳造条件は、主にセラミックの
線膨張係数、予熱条件９強度等を種々勘案して決められ
るが、金属は凝固冷却に伴って収縮を開始［７，この収
縮力はスリーブテーパー面（８）を介して伝達される。

これによってスリーブには圧縮の応力が作用する様にな
る。

また、伝達面はテーパーになっているので・半径方向（
矢印４の方向）にも分力が発生１２９強化される。セラ
ミックテーパー面と金属逆テーパー面には、いわゆるク
サビ現象が発生し、互に強く密着し、スリーブは金属に
強く固定される。

一方図に示す様な引っかかりキャビティーにも上述の要
領で金属が充填され、固化した金属は突起を形成する。

キャビティーの形状によっては。

突起はキャビティーから抜けなくなる。あるいはキャビ
ティー中心方向を軸体の中心方向から偏奇させると軸体
の中心方向への突起の収縮移動は阻止され、結果的には
、スリーブ内面を軸体中心方向へ引張ることになる。

キャビティーの形状は１図４に例示しているが。

（ａｌは軸方向に、（ｂ）は円周方向に形成させたもの
で。

いずれも連続的な溝である。（Ｃ）はキャビティーの中
心方向がスリーブあるいは軸体の中心方向から偏奇した
場合のものであり、この偏奇によって軸体突起の中心方
向への収縮移動は大きな抵抗を受ける。

キャビティーの形状は、この外に上記した連続体を不連
続体例えば−個一個独立した穴状のものにしたり、粗面
化したものとか、スリーブ内面を多孔体にしたりして形
成させることが出来る。またこれらを相互に併用したり
して使用することができる。要はスリーブと軸体が互に
何らかの形で係留されれば目的は達成されるので、この
様な趣旨に添うものであれば本例のみには同等限定され
るものではない。

また、凝固金属とスリーブは比較的低い温度域ではスリ
ーブとの間に微小空隙が形成されており。

金属軸体の温度変化による膨張はこれによって相殺され
る。

また本発明のセラミックと金属の組合せにはほとんど制
約はないが、鋳造金属の線膨張係数がセラミックに比し
て著しく小さい場合は、困難な場合がある。

これらの組合せを適尚に選択すれば、基本的にはどの様
な組合せも可能である。これらの組合せは使用条件を種
々勘案して決められるべきである。

以上詳記１〜だ様に１本発明は鋳造技術を使ってセラミ
ックと金属の嵌合を可能にしたものであり。

軸体を機械加工によって特別に作ることなく、鋳造時同
時に製作でき、コスト的に非常に安くなる特徴を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

図１〜２は本発明機構の説明図１図３は本発明機構の製
法の一例の説明図１図４は係留機構の実例を例示したも
のである。 団４ ８７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋、セラミックスリーブ（２）への溶融金属の鋳造によ
   ってスリーブ内面への金属軸体（１）の形成と該スリー
   ブとの嵌合が同時になされたセラミックスリーブと金属
   軸体の嵌合体において、該スリーブが、少なくとも該ス
   リーブに形成されたテーパー面（３）を介して伝達され
   る該溶融金属の凝固冷却時の収縮力によって、圧縮、固
   定されていることを特徴とするセラミックスリーブと金
   属軸体の嵌合機構。 ２、　セラミックスリーブ（２）への溶融金属の鋳造に
   よってスリーブ内面への金属軸体（１）の形成と該スリ
   ーブとの嵌合が同時になされたセラミックスリーブと金
   属軸体の嵌合体において、該スリーブが、少なくとも該
   スリーブに形成されたテーパー面（３）を介して伝達さ
   れる該溶融金属の凝固冷却時の収縮力によって、圧縮、
   固定されると共に、該スリーブ内面と該軸体外面か互に
   。 該スリーブ内面の引っかかりキャビティーと該軸体の引
   っかかり突起とによって係留されていることを特徴とす
   るセラミックスリーブと金属軸体の嵌合機構。