JPS6278403A - セラミツクタ−ボロ−タ - Google Patents
セラミツクタ−ボロ−タInfo
- Publication number
- JPS6278403A JPS6278403A JP21872985A JP21872985A JPS6278403A JP S6278403 A JPS6278403 A JP S6278403A JP 21872985 A JP21872985 A JP 21872985A JP 21872985 A JP21872985 A JP 21872985A JP S6278403 A JPS6278403 A JP S6278403A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- metal
- ceramic
- bearing
- rotating shaft
- 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.)
- Pending
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミック製回転体を備えた内燃機関に搭載す
る排気ターボチャージャーを構成するセラミックターボ
ロータに関するものである。
る排気ターボチャージャーを構成するセラミックターボ
ロータに関するものである。
各種用途に用いられる内燃機関には、出力の向上や燃料
消費量の低減の他に、更に熱効率を向上させ、回転応答
性を改善するため、高温が作用する回転体を機械的強度
、耐熱性、耐摩耗性に優れ、比重の小さいセラミック材
、とりわけ窒化珪素、サイアロン、炭化珪素等の焼結体
でターボロータを構成し、高荷重が作用する回転軸を高
強度で加工性の優れた金属材料とし、これらを組み合わ
せてセラミックターボロータとすることが研究され提案
されてきた。上記の如き形式のセラミックターボロータ
においては、セラミック製回転体と金属製回転体との接
合が、セラミック製回転体の軸芯部に一体的に突設した
連結軸を、インコロイ、インコネル、ハステロイ等の耐
熱合金からなる金属製スリーブにロウ付又は締り嵌合に
より接合した後、該金属スリーブに機械構造用炭素釦等
からなる金属製回転軸を圧接、溶接等で接合することが
行われていた。
消費量の低減の他に、更に熱効率を向上させ、回転応答
性を改善するため、高温が作用する回転体を機械的強度
、耐熱性、耐摩耗性に優れ、比重の小さいセラミック材
、とりわけ窒化珪素、サイアロン、炭化珪素等の焼結体
でターボロータを構成し、高荷重が作用する回転軸を高
強度で加工性の優れた金属材料とし、これらを組み合わ
せてセラミックターボロータとすることが研究され提案
されてきた。上記の如き形式のセラミックターボロータ
においては、セラミック製回転体と金属製回転体との接
合が、セラミック製回転体の軸芯部に一体的に突設した
連結軸を、インコロイ、インコネル、ハステロイ等の耐
熱合金からなる金属製スリーブにロウ付又は締り嵌合に
より接合した後、該金属スリーブに機械構造用炭素釦等
からなる金属製回転軸を圧接、溶接等で接合することが
行われていた。
しかしながら、前記金属製スリーブと金属製回転軸とで
構成される凹部の最奥面である該回転軸端面には、雰囲
気温度が５００°Ｃ〜８００°Ｃで、周速度が１００ｍ
／ｓｅｃ以上の高温高速回転により、約２０ｈ／ｍｍ”
以上の極めて大きな応力が加わると共に、常温から高温
までの広い温度範囲での変化の激しい状況下の使用とも
相俟って、金属製回転軸が軸受ハウジングにより軸受支
持される軸受用軸部とで形成される段差部の根元部付近
の金属疲労による変形が、セラミックターボロータの破
壊等の不具合を起こす恐れがあった。
構成される凹部の最奥面である該回転軸端面には、雰囲
気温度が５００°Ｃ〜８００°Ｃで、周速度が１００ｍ
／ｓｅｃ以上の高温高速回転により、約２０ｈ／ｍｍ”
以上の極めて大きな応力が加わると共に、常温から高温
までの広い温度範囲での変化の激しい状況下の使用とも
相俟って、金属製回転軸が軸受ハウジングにより軸受支
持される軸受用軸部とで形成される段差部の根元部付近
の金属疲労による変形が、セラミックターボロータの破
壊等の不具合を起こす恐れがあった。
本発明はセラミック製回転体の軸芯部に一体的に突設し
た連結軸を受入れ嵌接した金属製スリーブに接合される
金属製回転軸の接合面と該金属製回転軸が軸受ハウジン
グにより軸受支持される軸受用軸部とで形成される段差
部端面との厚みを、降伏点が７０Ｍｇ／ｍｍ”以上の金
属製回転軸を用いで、１．０１以上としたことを特徴と
するものである。
た連結軸を受入れ嵌接した金属製スリーブに接合される
金属製回転軸の接合面と該金属製回転軸が軸受ハウジン
グにより軸受支持される軸受用軸部とで形成される段差
部端面との厚みを、降伏点が７０Ｍｇ／ｍｍ”以上の金
属製回転軸を用いで、１．０１以上としたことを特徴と
するものである。
以下、本発明を実施例によって具体的に詳述する。
第１図において１はセラミック製回転体で、該回転体ｌ
の軸芯部には連結軸３が一体成形しである。また上記回
転体１の連結軸３は、金属製スリーブ４に嵌接される。
の軸芯部には連結軸３が一体成形しである。また上記回
転体１の連結軸３は、金属製スリーブ４に嵌接される。
この場合、連結軸３と金属製スリーブ４とは焼嵌め、ロ
ウ付などの手段により接合される。また、連結軸３を嵌
接した金属製スリーブ４と金属製回転軸２は、接合面５
にて圧接、溶接などの手段により、接合し連結される。
ウ付などの手段により接合される。また、連結軸３を嵌
接した金属製スリーブ４と金属製回転軸２は、接合面５
にて圧接、溶接などの手段により、接合し連結される。
次に本発明に係るセラミックターボロータの実施例にお
いて、金属製スリーブ４にはインコロイを用い、それぞ
れ同一条件のもとで窒化珪素よりなるセラミック製回転
体１の連結軸３をロウイ」接合し、次いで金属製回転軸
２に降伏点が８０Ｋｇ／ｍｍ”の機械構造用炭素ｍｓｃ
Ｍ４３５を用い、接合面５にてそれぞれ同一条件のもと
て前記ロウ付接合後の金属スリーブ４に電子ビーム溶接
法により接合し連結した。
いて、金属製スリーブ４にはインコロイを用い、それぞ
れ同一条件のもとで窒化珪素よりなるセラミック製回転
体１の連結軸３をロウイ」接合し、次いで金属製回転軸
２に降伏点が８０Ｋｇ／ｍｍ”の機械構造用炭素ｍｓｃ
Ｍ４３５を用い、接合面５にてそれぞれ同一条件のもと
て前記ロウ付接合後の金属スリーブ４に電子ビーム溶接
法により接合し連結した。
上記の如くして、窒化珪素よりなるセラミック製回転体
外径及び機械構造用炭素鋼ＳＣＭ４３５よりなる金属製
回転軸２の接合面と該回転軸２が軸受ハウジングにより
軸受支持される軸受用軸部６とで形成される段差部端面
７との厚みｐを第１表に示す寸法にした各種セラミック
ターボロータを作製した。なお、金属製回転軸２に降伏
点が５５Ｋｇ／ｍｍ２の機械構造用炭素鋼３５５Ｃを用
いたものを比較例とした。
外径及び機械構造用炭素鋼ＳＣＭ４３５よりなる金属製
回転軸２の接合面と該回転軸２が軸受ハウジングにより
軸受支持される軸受用軸部６とで形成される段差部端面
７との厚みｐを第１表に示す寸法にした各種セラミック
ターボロータを作製した。なお、金属製回転軸２に降伏
点が５５Ｋｇ／ｍｍ２の機械構造用炭素鋼３５５Ｃを用
いたものを比較例とした。
これらのセラミックターボロータは動不釣合試験機を用
いて、不釣合量を０．０２ｇ −ｃｍ未満に修正し、
排気ガス温度を９５０℃とした高温高速回転耐久テスト
を行い第１表の結果を得た。
いて、不釣合量を０．０２ｇ −ｃｍ未満に修正し、
排気ガス温度を９５０℃とした高温高速回転耐久テスト
を行い第１表の結果を得た。
なお、比較例において、前記厚みａを極めて厚くすれば
問題点を解決することは可能となるが、現実的ではない
。即ち連結軸を受入れ嵌接する金属製スリーブの厚みと
それに接合される金属製回転軸の厚みは、該連結軸と金
属製スリーブとの接合強度を維持し、かつ接触面積の増
大に伴う高速回転への不利益を可能な限り減少するため
には自ずと限界があり、実験により降伏点が７０Ｋｇ／
ｍｍ２以上の機械構造用炭素鋼のＳＣＭ材を用いること
により、上記厚みと接触面積の増大に伴う高速回転への
不利益の問題を解決したものである。
問題点を解決することは可能となるが、現実的ではない
。即ち連結軸を受入れ嵌接する金属製スリーブの厚みと
それに接合される金属製回転軸の厚みは、該連結軸と金
属製スリーブとの接合強度を維持し、かつ接触面積の増
大に伴う高速回転への不利益を可能な限り減少するため
には自ずと限界があり、実験により降伏点が７０Ｋｇ／
ｍｍ２以上の機械構造用炭素鋼のＳＣＭ材を用いること
により、上記厚みと接触面積の増大に伴う高速回転への
不利益の問題を解決したものである。
第１表から明らかな様に、金属製回転軸の接合面と段差
部端面との厚みが１ 、０ｍｍ未満の試料番号１．４．
７及び比較例のセラミックターボロータは、高温高速回
転耐久テストでいずれも金属製回転軸の段着部根元から
金属疲労による破断を起こしており、特に試料番号１７
及び比較例では、毎分１８万回転で前記段着部根元から
破断している。
部端面との厚みが１ 、０ｍｍ未満の試料番号１．４．
７及び比較例のセラミックターボロータは、高温高速回
転耐久テストでいずれも金属製回転軸の段着部根元から
金属疲労による破断を起こしており、特に試料番号１７
及び比較例では、毎分１８万回転で前記段着部根元から
破断している。
それに対して前記厚みが１．０ｍｍ以上の本発明に係る
試料番号２．３，５，６，８，９，１０．１１及び１２
のセラミックターボロータはいずれもセラミック製回転
体から破断しており、金属製回転軸段差部には変形等の
不具合は一切認められず、特に試料番号２．３及び６の
例では毎分２７万回転もの高温窩速回転耐久テストにも
何んら以上は認められなかった。
試料番号２．３，５，６，８，９，１０．１１及び１２
のセラミックターボロータはいずれもセラミック製回転
体から破断しており、金属製回転軸段差部には変形等の
不具合は一切認められず、特に試料番号２．３及び６の
例では毎分２７万回転もの高温窩速回転耐久テストにも
何んら以上は認められなかった。
叙上の如く、本発明に係るセラミックターボロータは降
伏点が７０Ｋｇ／ｍｍ２以上の金属製回転軸を用い、セ
ラミック製回転体の軸芯部に一体的に突設した連結軸を
受入れ嵌接した金属製スリーブに接合される金属製回転
軸の厚さを１．．０ｍｍ以上とすることによりいかなる
温度条件及び変化の激しい状況下においても金属製回転
軸の段差部の根元部付近の疲労による不具合を誘発する
こともなくより一層、耐久性及び信転性を向上すること
ができる。
伏点が７０Ｋｇ／ｍｍ２以上の金属製回転軸を用い、セ
ラミック製回転体の軸芯部に一体的に突設した連結軸を
受入れ嵌接した金属製スリーブに接合される金属製回転
軸の厚さを１．．０ｍｍ以上とすることによりいかなる
温度条件及び変化の激しい状況下においても金属製回転
軸の段差部の根元部付近の疲労による不具合を誘発する
こともなくより一層、耐久性及び信転性を向上すること
ができる。
図は本発明実施例によるセラミックターボロータを示す
一部破断面図である。 １：セラミック製回転体 ２：金属製回転軸 ３：連結軸 ４：金属製スリーブ ５：接合面 ６：軸受用軸部 ７：段差部端面
一部破断面図である。 １：セラミック製回転体 ２：金属製回転軸 ３：連結軸 ４：金属製スリーブ ５：接合面 ６：軸受用軸部 ７：段差部端面
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）セラミック製回転体と金属製回転軸とを接合してな
るセラミックターボロータにおいてセラミック製回転体
の軸芯部に一体的に突設した連結軸を受入れ嵌接した金
属製スリーブに接合される金属製回転軸の接合面と、該
金属製回転軸が軸受ハウジングにより軸受支持される軸
受用軸部とで形成される段差部端面との厚みが、少なく
とも１．０ｍｍ以上であることを特徴とするセラミック
ターボロータ。 ２）金属製回転軸は、降伏点が７０Ｋｇ／ｍｍ＾２以上
である特許請求の範囲第１項記載のセラミックターボロ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21872985A JPS6278403A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | セラミツクタ−ボロ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21872985A JPS6278403A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | セラミツクタ−ボロ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278403A true JPS6278403A (ja) | 1987-04-10 |
Family
ID=16724520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21872985A Pending JPS6278403A (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | セラミツクタ−ボロ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6278403A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS595701B2 (ja) * | 1976-09-26 | 1984-02-06 | 宏 彦坂 | 連続布無張力処理装置 |
| JPS59103902A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | セラミツク翼車 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP21872985A patent/JPS6278403A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS595701B2 (ja) * | 1976-09-26 | 1984-02-06 | 宏 彦坂 | 連続布無張力処理装置 |
| JPS59103902A (ja) * | 1982-12-06 | 1984-06-15 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | セラミツク翼車 |
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