JPS61229902A - セラミツクタ−ビンロ−タと金属軸の接続構造 - 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、セラミックで形成された自動車用ターボチ
ャージャやガスタービン等のタービンロータに金属軸を
接続する構造に関する。

（従来の技術） セラミック部材と金属部材を接続する場合、比較的変形
に弱いセラミックが破損することのないように種々工夫
がなされている。

第３図はセラミックで形成した軸１の端部に金属材料か
らなるスリーブ２を焼ばめにより嵌合したもので（特願
昭５５−１６９５１１号参照）、スリーブ２は薄肉に形
成され、先端がテーバ状に形成されると共に、スリーブ
２全体が焼ばめされている。

したがって、セラミック軸１との十分な嵌合力が得られ
る一方、焼ばめによってセラミック軸１に無理な圧縮力
やせん断力が加わらないようになっている。

第４図は、これを自動車用ターボチャージャに適用した
例で、この場合セラミックで一体形成したタービンロー
タ３の短軸部４に、回転軸としての金属軸５の軸端に形
成したスリーブ６を焼ばめしている。

これによると、タービンロータ３の成型が容易になると
共に、軸の良好な加工性が得られるようになる。

なお、スリーブ６の外周にはリング溝７が形成され、ハ
ウジング８との間にオイルシールリング９が介装される
ようになっている。

′　　　　（発明が解決しようとする問題点）しかしな
がら、このような焼ばめ構造にあっては、セラミック部
材に無理な力が加わらないようにスリーブ６の肉厚を薄
くしであるため（短軸部４の直径が１０φのとき０．５
〜１．５１１８度）、スリーブ６自体の強度は弱く、万
一タービンロータ３が異物の衝突等によって破壊した場
合、これに伴ってスリーブ６が変形しかねないのである
。

特に、ターボチャージャでは回転軸受に強制的に潤滑油
を供給しているため、このようにスリーブ６が変形する
と、オイルシールリング９がはずれてｒＩＪｍ油がター
ビンロータ３側に多量に流出してしまい、この結果ター
ボチャージャと潤滑油を共用する機関（原動機）のｍ滑
に支障を来たすことにもなる。

（問題点を解決するための手段） この発明は、セラミックからなるタービンロータの軸部
に、金属軸をその軸端に形成したスリーブを介して接続
する構造において、スリーブの先端部の肉厚を中央部よ
りも薄肉に形成し、この薄肉部を所定の締めしろでター
ビンロータの軸外周部に焼ばめすると共に、このタービ
ンロータの軸先端部をスリーブの穴底部に接合する。

（作用） したがって、スリーブの穴底部の接合と先端薄肉部の焼
ばめとによって十分な接合力が得られると共に、先端薄
肉部のみ焼ばめするので、タービンロータの軸部に無理
な締付は力を加えることなくスリーブ中央部の肉厚を厚
くすることができ、スリーブ強度を高めることができる
。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す要部断面図で、１０はセ
ラミックからなるタービンロータ、１１はタービンロー
タ１０と一体形成された短軸部、１２は軸端に形成した
円筒状のスリーブ１３を介して短軸部１１に接続される
金属軸である。

この金属軸１２のスリーブ１３は、中央部１４の肉厚が
ある程度厚くなるように形成され、中央部１４の内周と
短軸部１１の外周との間にわずかな隙ｆｌ１１５が設け
られる。

スリーブ１３の先端部１６は、中央部１４よりも肉厚が
薄く所定の薄肉に形成され、この薄肉部１７は内周が所
定の径寸法に、外周が短軸部１１と滑らかにつながるよ
うにテーバ状に形成される。

なお、この薄肉部１７の外周をテーバ状にせず、第２図
に示すようにストレートに形成しても良い。

そして、このスリーブ１３に短軸部１１を差し込んだ状
態で、薄肉部１７が短軸部１１の外周に所定の締めしろ
で焼ばめされると共に、スリーブ１３の穴底部１８に対
し短軸部１１の先端がロー付けや拡散接合等によって接
合される。

具体例としては、まずスリーブ１３の穴底部１８全面に
ロー材１９を挿置し、これらを加熱した後、短軸部１１
を差し込んで冷却することにより、ロー付は接合と焼ば
めとを同時に行なう。

なお、スリーブ１３の中央部１４外周にはオイルシール
リング９を装着するリング溝７が形成される。

このように、スリーブ１３の先端薄肉部１７をタービン
ロータ１０の短軸部１１に焼ばめすると共に、スリーブ
１３の穴底部１８と短軸部１１の先端とをロー付は等に
より接合するので、タービンロータ１０と金属軸１２と
の充分な接合力を得ることができる。

また、スリーブ１３の先端薄肉部１７のみ焼ばめするの
で、スリーブ１３の中央部１４の肉厚を厚くしても、焼
ばめによって短軸部１１に過大な圧縮力やせん断力が加
わることがなく、所定の嵌合力を保ちつつスリーブ１３
の強度、剛性を高めることが可能となる。

したがって、セラミックからなるタービンロータ１０が
何らかの原因により破壊した場合に、破壊に伴って強い
曲げ力やこじれ力等がスリーブ１３に作用しても、スリ
ーブ１３が変形するようなことはなく、これによりスリ
ーブ１３のリング溝７に装着したオイルシールリング９
の離脱を防止でき、潤滑油のタービンロータ１０側への
洩出を確実に防止することができる。

ところで、タービンロータ１０と金属軸１２との接合力
は、大部分はスリーブ１３の穴底部１８と短軸部１１の
先端との間に施されるロー材は等によって得られるが、
スリーブ１３の先端部１６に焼ばめを併用することによ
って、ロー材は部に曲げ応力を生じることがなく、この
ためより強いロー材は強度が得られる。

さらには、ロー材は部がタービンロータ１０から離れた
位置にあるためタービンロータ１０からの高温の影響を
受けることはなく、またロー材は部はスリーブ先端部１
６の焼ばめによって外部と密閉状態となるため、ロー材
等が酸化することもなく、したがって常に強いロー材は
強度を保持することができる。

なお、焼ばめとロー材は等を同時に行なえるので、施工
が容易になると共に、焼ばめにより軸１１．１２の芯出
しも容易となり、接合後の機械仕上加工性が向上する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、金属軸スリーブの穴底部
の接合とその先端薄肉部の焼ばめの併用によって、セラ
ミック軸部との十分な接合力を保ちつつスリーブの強度
を鼻めることができ、したがってターボチャージ等に適
用した場合に、金属軸に接続するセラミックタービンロ
ータが破壊したとしてもスリーブが変形するようなこと
はな（、軸受部に供給される潤清油のタービンロータ側
への洩出を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す要部断面図、第２図は本
発明の他の実施例の要部断面図、第３図、第４図は従来
例の断面図である。 １０・・・タービンロータ、１１・・・短軸部、１２・
・・金属軸、１３・・・スリーブ、１４・・・中央部、
１６・・・先端部、１７・・・薄肉部、１８・・・穴底
部。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックからなるタービンロータの軸部に、金属軸を
   その軸端に形成したスリーブを介して接続する構造にお
   いて、スリーブの先端部の肉厚を中央部よりも薄肉に形
   成し、この薄肉部を所定の締めしろでタービンロータの
   軸外周部に焼ばめすると共に、このタービンロータの軸
   先端部をスリーブの穴底部に接合することを特徴とする
   セラミックタービンロータと金属軸の接続構造。