JPS61283703A - セラミツクロ−タ - 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」 本発明は、過給機として使用されるターボチャージャー
用ロータの構造に関するものであり、特にセラミックス
製のタービン部材と金属製の軸部材とを接合し一体化し
た構造のターボチャージャー用ロータ（本明細書におい
ては、かかる一体構造のロータをセラミックロータとい
う）の改良に係るものである。

「従来の技術」 窒化珪素、炭化珪素、サイアロンなどのシリコン系セラ
ミックスは、耐熱性および耐熱衝撃性等に優れているた
め、ガスタービンあるいは内燃機関のエンジン部品等の
構造材料として注目されている。特に、これらセラミッ
クスをターボチャージャー用ロータに適用した場合には
、従来の金属製ロータに比べてより一層の軽量化が可能
であるため、金属製ロータにおける最大の欠点であるタ
ーボラグの問題が解消できる利点がある。このため、最
近これらセラミックスを用いた種々の構造のターボチャ
ージャーロータが提案されている。

セラミックスを用いたロータとしては、軸部を含めロー
タ全体をセラミックスで構成したものも提案されている
が、複雑な形状の翼部を有するとともに長い軸部を持つ
ロータを一回の成形で形成することは極めて困難であり
、また全体をセラミックスで構成した場合には例えばね
じ加工などを施すべき部分があったとしても容易に加工
ができないという新たな問題点も指摘されている。

このため一般には、複雑な形状のタービン部材はセラミ
ックスにより作製し、加工部分の多い軸部材は金属から
作製して、これら別個に製作した両部材を接合し一体化
する方法が主として実施されている（特開昭５９−１３
６７９号公報、特開昭５９−７８９８２号公報、特開昭
５９−１０８８０１号公報など）。

第２図および第３図は、従来提案されているセラミック
ロータの構造例を示したものである。すなわち、第２図
および第３図に示す如く、従来は、セラミックスからな
るタービン部材６または１１と、金属製の軸部材７また
は１２とを、軸部に設けられた接合位置８または１３に
おいて突き合せ、公知の接合手段により両部材を接合し
一体化していた。尚、第２図および第３図において、９
ａ。

９ｂおよび１４ａ、１４ｂは軸受部であり、セラミック
ロータは該軸受部に嵌合される軸受（図示せず）により
支承され回転する。また、この回転を円滑にするため軸
受部に供給される潤滑油は、オイルシールリング溝１０
または１５に嵌合配置されるオイルシールにより封止さ
れる。

「発明が解決しようとする問題点」 第２図および第３図から判るように、従来構造のセラミ
ックロータにおいては、両部材の接合位置８または１３
が、軸受部９ａと９ｂの間（第２図）または軸受部１４
ｂよりもさらにコンブレリサーホイール側の軸部（第３
図）となっている。このため、セラミックスの一部が、
オイルシールリング溝１０または１５と軸受部９ｂまた
は１４ｂとの間に位置して潤滑油に接するような構造と
なっている。しかしながら、セラミックスは構造材料と
しての実績が金属材料に比べ未だ少ないために信頼性の
点でやや問題視されており、このため上記従来構造のも
のでは、万一セラミックスからなるタービン部材が破損
した場合には潤滑油として用いられているエンジンオイ
ルに混入し、該混入したセラミックスの破片がエンジン
主要部まで導かれて重大な問題を引き起こす恐れがある
ため。

その対策が必要とされている。

本発明は上記要望に対処するために成されたものであり
、万一セラミックスからなる部材が破損した場合にも重
大な問題を引き起こすことが無い信頼性の高い構造のセ
ラミックロータを提供することを目的とするものである
。

ｒ問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するために本発明は、セラミックスから
なるタービン部材と金属製の軸部材とを、少なくとも潤
滑油に接する部分は金属から形成されるようにして軸部
において突合せ接合したことを特徴とするものである。

本発明において、セラミックス製タービン部材と金属製
の軸部材との接合に際しては、両部材における軸部分の
端面同志を突合せ接合しても良いが、高温部に接合位置
を配する場合（すなわちタービン翼部に近く配置する場
合）には、セラミックスと金属の熱膨張差による熱応力
の影響により接合強度を低下させることがあるので、セ
ラミックス製タービン部材の軸部分の一部を金属製軸部
材に予め設けたスリーブ内に嵌合し、主としてスリーブ
底面にて両部材を突き合わせてろう付けなど公知の方法
で接合する方が望ましい。また、この場合における上記
接合位置は、できるだけ低温位置となるようにすること
が望ましく、少なくともタービン翼側のオイルシールリ
ングを挿入する位置よりも軸受側にあるようにスリーブ
を形成する方が良い。

「実施例」 以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は１本発明によるセラミックロータの概略構造の
一例を示す図である１図において、１はセラミックス製
タービン部材であり、スリップキャスト法によりサイア
ロンセラミックスを用いて作製した。２は金属製の軸部
材であり、該軸部材におけるスリーブ形成部２ａはコバ
ールから作製し、軸受部からコンプレッサーロータ側の
軸部分２ｂはＳＮ０Ｍ８から作製し、あらかじめ両部材
を摩擦圧接して接合し作製した。次に、セラミックス製
タービン部材１の軸部分の一部１ａを金属製軸部材２の
スリーブ部内に嵌合し、スリーブの底面にて両部材を突
き合わせ接合位置３にて接合し、第１図に示すような接
合構造とした。

このとき、本実施例においては、コバールより成るスリ
ーブ形成部２ａのスリーブ底面とサイアロンセラミック
スより成るタービン部材の軸部端面との間にＡｌ−８ｉ
合金の薄板をインサートし、真空中で、６１０℃、　５
　ｋｇｆ　／　ａｍ２の加圧を行なうことにより、スリ
ーブの底面にて接合を行なった。

次に、金属製軸部材の仕上げ加工を行ないセラミックロ
ータを作製した。得られたセラミックロータをターボチ
ャージャーに装着し９２０℃の熱風を送り、タービン翼
先端周速度５５０簾／Ｓで回転試験を行なった結果、１
７０．ＯＯＯｒｐｍでも接合部には異常が生ぜず、破損
することはなかった。

「発明の効果」 以上詳述した如く、本発明によれば、信頼性の高い接合
構造を有するセラミックロータを得ることができ、また
重大な安全上の問題を引き起す懸念のないセラミックロ
ータを提供することができるので、産業上極めて有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセラミックロータの一例を示す概
略構造図、第２図および第３図は従来法によるセラミッ
クロータの概略構造説明図である。 １；６：１１；タービン部材、２；７；１２；軸部材。 ３；８：１３：接合位置、４；９：１４；軸受部、５；
１０；１５；オイルシールリング溝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス製のタービン部材と金属製の軸部材
   とを軸部において接合し一体化してなるセラミックロー
   タにおいて、潤滑油に接する部分は金属により構成した
   ことを特徴とするセラミックロータ。
2. （２）上記金属製の軸部材がスリーブ部を有しており、
   該スリーブ部内に上記セラミックス製タービン部材の軸
   部が嵌合されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のセラミックロータ。
3. （３）上記両部材の主たる接合位置が、タービン側のオ
   イルシールリングを挿入する位置よりも軸受側にあるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   のセラミックロータ。