JPS61215401A - 過給機のタ−ビンホイ−ル - 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】 産業上の利用分野 この発明は、エンジンの排気ガスによって駆動される過
給機のタービンホイールであって、特に、セラミックス
によって成形されるものに関する。

従来の技術 このような過給機では、駆動軸の一端にタービンホイー
ルを他端にコンプレッサホイールを取付け、タービンホ
イールを排ガスの通路中に設けてこのタービンホイール
によって前記駆動軸を回転させ、他方、該駆動輪他端の
コンプレフサホイールにより空気を圧縮してエンジンへ
供給するようになフている。この場合、前記タービンホ
イールは、高温の排ガス中にさらされて高い熱負荷を受
ける。一方、セラミックスは耐熱性が良好であり、従来
よりこのタービンホイールをセラミックスで成形するこ
とが考えられている（例えば、実開昭５９−１８６４３
０号公報参照）、そして、従来におけるこの種のセラミ
ックス製タービンホイールは、中空部を有しない中実形
状のものが用いられている。

発明が解決しようとする問題点 上記の如く、タービンホイールをセラミックスで成形す
ることによって耐熱性を向上させることができるが、他
方、該タービンホイールは非常に高速回転するものであ
り、そのため、全体を軽量化して回転時の慣性質量を減
少させることが要求される。しかしながら、上記従来の
セラミックス製タービンホイールは何れも中実形状であ
り、それだけ重量が増大し、慣性質量を減少できないと
いう不満がある。加えて、このように慣性力が大きくな
ると、当然にタービンホイールに作用する引張応力や曲
げ応力が増大し、強度上の問題を生ずる。

また、セラミックスは伸びが極めて小さく、そのため、
その内部に気孔等の欠陥があると、これによる応力集中
に対する感度が非常に高く、内部欠陥に基づ（強度低下
の影響が非常に大きい、しかるに、上記の如く中実のも
のでは内部に製造上の欠陥を生ずる可能性が高く、強度
的な問題を生ずる。更には、タービンホイールのボス部
のように比較的大きなものをセラミックスで中実形状に
成形すると、成形時に中心部と外周部との間に密度差を
生じ易く、また、セラミックスは熱伝導率が小さいため
、中心部と外周部で熱膨張差を生じて、熱応力による焼
き割れを生じ易いという問題がある。

・　この発明の目的は、上記従来の欠点を解消して、軽
量でしかも強度の大きいセラミックス製のタービンホイ
ールを提供する点にある。

問題点を解決するための手段 このような目的を達成するため、この発明では、ボス部
と該ボス部に形成したタービン羽根とからなるタービン
ホイールにおいて、セラミックス粉末と溶媒又は溶剤か
らなる泥奨状原料によって、少な（とも前記ボス部が中
空形状となるよう成形焼結されていることを特徴とする
ものである。

作　　用 この発明のセラミックス製タービンホイールは、セラミ
ックス粉末と溶媒又は溶剤からなる泥奨状原料によって
成形焼結される中空形状であり、そのため、軽量でなお
かつ強度の高い構造が得られる。

実施例 以下、この発明の構成を図示の実施例に基づいて説明す
ると、図において（１）はケース本体であり、このケー
ス本体＜１）には軸受スリーブ（２）を介して駆動軸（
■が挿入されている。Ｕ動軸（３）の一端が突出するケ
ース本体（１）の端面には、スクロール（４）が取付け
られ、このスクロール（４）には、外周の入口（５）か
ら駆動軸（３）軸方向の出口（６）へ通ずる排気ガス通
路（刀が形成されている。同じく駆動軸（３）の他端が
突出するケース本体（１）の他端側には、ディフユーザ
（８）が固着され、このディフユーザ（８）には、軸方
向の外端部に開口する吸気入口（９）から外周部の吸気
出口（１０）に通ずる吸気通路（１１）が形成されてい
る。駆動軸（３）の前記スクロール（４）側の端部には
、前記排気ガス通路Ｃη内において、ボス部（）２）と
該ボス部（１２）の外周に形成した羽根（１３）とから
なるタービンホイール（１４）が取付けられ、ディフユ
ーザ（８）倒に突出する駆動軸（３）の端部には、吸気
通路（１１）内において、コンブレンサホイール（１５
）が取付けられている。この場合、前記排気ガス通路（
７）は、その入口（５）での温度が最大９゜０℃であり
、これが出口（ηへ至る迄に８００℃にまで低下して排
出される。従って、この間の温度差が通路（９内で消費
されていることになり、タービンホイール（１４）は高
い熱負荷を受ける。

上記のようなタービン構造において、この発明では、上
記タービンホイール（１４）を、セラミックス粉末と溶
媒又は溶剤からなる泥奨状原料によって一体に成形焼結
するものであり、その際、前記ボス部（１２）はその内
部に中空部（１６）を備えた中空形状とされる。このよ
うな中空セラミックスの製法はスリップキャスト法とし
て知られている。かかるスリップキャスト法の成形は、
泥臭状のセラミックス原料の鋳込み、石膏型による水分
の吸収、排泥、型解放、焼成、研磨等の工程からなる、
また、ボス部（１２）の底部側に円形突起（１７）が形
成されており、この円形突起（１７）を、前記駆動軸（
３）の端部に形成した凹部（１９）へ無理嵌め（圧入）
によって挿入固定される。勿論、接着によって固定する
ことも可能である。　　（１８）は、ボス部（１２）の
先端部に開口した成形時の泥臭抜き用排出口である。こ
の排出口（１８）は、成形時に自然に形成されるもので
あるが、焼成時の熱による膨張を吸収し、また、応力を
緩和する作用をもたらす。

発明の効果 この発明のセラミックス製タービンホイールは、セラミ
ックス粉末と溶媒又は溶剤からなる？ｉ７Ａ奨状原斜状
原料て少なくともボス部が中空形状となるよう成形焼結
されるものであり、それ故、従来の中実形状のセラミッ
クス製タービンホイールと異なって遥かに軽量であり、
そのため、慣性質量を大幅に減少できるという効果があ
る。しかも、このように軽量であることによって慣性力
が小さくなるため、慣性力に基づく引張応力や曲げ応力
が減少し、強度的にも有利であり、駆動軸（３）の軸受
部にかかる負荷も減少する。更に、中空形状であること
から内部に気孔等の欠陥を生ずる可能性が少なく、かつ
、内部と外周部間の密度差や熱膨張差が小さくなり、焼
き割れ等を起す危険性が遥かに減少するという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明のセラミックス製タービンホイールを
取付けた過給機の縦断図である。 （１２１−−・ボス部、（１３）・−・タービン羽根、
（１４）・−・タービンホイール、（１６）　−中空部
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボス部と該ボス部に形成したタービン羽根とからなるタ
   ービンホイールにおいて、セラミックス粉末と溶媒又は
   溶剤からなる泥奨状原料によって、少なくとも前記ボス
   部が中空形状となるよう成形焼結されていることを特徴
   とする過給機のタービンホイール。