JPS6354668B2 - - Google Patents
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- JPS6354668B2 JPS6354668B2 JP19909482A JP19909482A JPS6354668B2 JP S6354668 B2 JPS6354668 B2 JP S6354668B2 JP 19909482 A JP19909482 A JP 19909482A JP 19909482 A JP19909482 A JP 19909482A JP S6354668 B2 JPS6354668 B2 JP S6354668B2
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- Ceramic Products (AREA)
Description
［発明の技術分野］
本発明は、例えばセラミツクターボチヤージヤ
のセラミツクローターと金属シヤフトとの複合体
等として使用されるセラミツクス−金属複合体に
関する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、内燃機関のターボチヤージヤの性能を向
上させるため、ターボチヤージヤのロータ部分
を、高温下において機械的強度と耐熱衝撃性に優
れたセラミツクス焼結体により形成する試みが盛
んに行われている。 しかしながら、ターボチヤージヤのロータ部分
をセラミツク化した場合、金属シヤフトとの接合
をどのように行なうかが問題であり、従来例えば
メタライズ法、焼ばめ・嵌合法等の方法がとられ
ているが、いずれも接合が不十分であり、作動中
分離してしまうという欠点があつた。 すなわちセラミツクス体にモリブデンペースト
等を塗布してメタライズし、ろう材により金属管
に接合させるメタライズ法は、メタライズする際
に1000℃以上の高温で加熱する必要があり、また
ろう材とのブレージングに再び熱処理を必要とす
る等の工程が煩雑で、また得られる複合体がセラ
ミツクス体と金属管の熱膨張係数の大きな差によ
り高温での耐久性に劣り、信頼性が不十分であつ
た。 また断面が台形状の接合面を有するセラミツク
ス体と、この接合面に適合する形状の接合面を有
する金属管とを各面を嵌合させて接合させる焼ば
め・嵌合法は、締め代精度が10μ程度要求される
ので高価になり、また高温での熱膨張係数の差に
より金属管がセラミツクス体から抜け落ちるおそ
れがあつた。このためセラミツクス体と金属管と
の間に金属波形薄板等のクツシヨン材を挿入する
方法も考えられるが、ローター等の回転体に適用
する場合はバランスの点で信頼性が疑わしくなる
欠点があつた。 ［発明の目的］ 本発明はこのような点に対処してなされたもの
で、メタライズ法のような高温での加熱処理を必
要とせず、簡便にセラミツクス体と金属管とを接
合させるとともに、セラミツクス体と金属管との
熱膨張係数の差により金属管が抜けるおそれのな
いセラミツクス−金属複合体を提供することを目
的とする。 ［発明の概要］ すなわち本発明のセラミツクス−金属複合体
は、外周の円周方向に連続溝を有する断面円形の
セラミツクス体の前記溝に、セラミツクス体の溝
部分の径に相当する内径を有する形状記憶合金か
らなるリング状部材であつて、加熱によつて前記
セラミツクス体の外周に配置される金属管の内径
を押圧するように形状を記憶させたリング状部材
を挿嵌し、このセラミツクス体の外周に金属管を
挿嵌してなることを特徴とする。 ［発明の実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。 第１図は本発明の複合体をセラミツクターボチ
ヤージヤのロータと金属シヤフトとの複合体に適
用した例を示す断面図である。図において符号１
は軸部分の外周に円周方向に連続溝２を有する
Si3N4焼結体からなるセラミツクローターであ
り、この連続溝２にはNi−Ti合金等の形状記憶
合金からなるリング状部材３が挿嵌され、さらに
このローター軸部分には金属管４が挿嵌されてい
る。 なお金属管４の内周にはリング状部材３に嵌合
する溝５が形成されてあるのが望ましい。溝はい
ずれも破損防止のためアールをつけておくのが望
ましい。 リング状部材３は常温においてセラミツクロー
ター１の溝部分の径r1にほぼ相当する内径を有し
ており、加熱によつて金属管４の内径r2にほぼ相
当する長径を有する長円状の形状に記憶させてあ
る。 すなわちリング状部材３はローターの回転等の
加熱時には、第２図に示す横断面図のように、セ
ラミツクス体１および金属管４の両方に嵌合する
ことになる。 セラミツクローターの軸部分は、第３図に示す
ように、テーパーをつけてもよく、金属管の接合
面をセラミツクス体の接合面に適合する形状とし
て各面を嵌合させればさらに強固な複合体が得ら
れる。 第４図はセラミツクターボチヤージヤのロータ
ーのバランス取りを容易にするために、ローター
１の排気側の頭に断面コ字状の金属部材６を形状
記憶合金からなるリング状部材３により嵌合させ
た複合体の例であり、また第５図はバランス取り
の金属部材６をローター１の軸の根元にリング状
部材３により嵌合させた複合体の例である。 これらのセラミツクス−金属複合体は例えば次
のようにして製造される。 形状記憶合金の転位温度（記憶した形状に変化
する温度）以下の温度に加熱してリング状部材を
熱膨張させてセラミツクローター軸に嵌め、溝の
部分に固定させて冷却する。 次に加熱して熱膨張させた金属管を、セラミツ
クローターの軸の少なくとも溝部分まで挿入し、
この状態で冷却することにより得られる。 このようにして得られたセラミツクス−金属複
合体は、回転等の作動時の熱により熱膨張する金
属管に追随してリング状部材が形状を変化させる
ので、金属管がセラミツクス体から抜け落ちるお
それがない。 表は各々本発明の接合方法、メタライズ法、焼
ばめ法、嵌合法により接合したセラミツクロータ
と金属シヤフトとの複合体を試験片として最大引
張荷重を測定して接合強度を比較して示したもの
である。
のセラミツクローターと金属シヤフトとの複合体
等として使用されるセラミツクス−金属複合体に
関する。 ［発明の技術的背景とその問題点］ 近年、内燃機関のターボチヤージヤの性能を向
上させるため、ターボチヤージヤのロータ部分
を、高温下において機械的強度と耐熱衝撃性に優
れたセラミツクス焼結体により形成する試みが盛
んに行われている。 しかしながら、ターボチヤージヤのロータ部分
をセラミツク化した場合、金属シヤフトとの接合
をどのように行なうかが問題であり、従来例えば
メタライズ法、焼ばめ・嵌合法等の方法がとられ
ているが、いずれも接合が不十分であり、作動中
分離してしまうという欠点があつた。 すなわちセラミツクス体にモリブデンペースト
等を塗布してメタライズし、ろう材により金属管
に接合させるメタライズ法は、メタライズする際
に1000℃以上の高温で加熱する必要があり、また
ろう材とのブレージングに再び熱処理を必要とす
る等の工程が煩雑で、また得られる複合体がセラ
ミツクス体と金属管の熱膨張係数の大きな差によ
り高温での耐久性に劣り、信頼性が不十分であつ
た。 また断面が台形状の接合面を有するセラミツク
ス体と、この接合面に適合する形状の接合面を有
する金属管とを各面を嵌合させて接合させる焼ば
め・嵌合法は、締め代精度が10μ程度要求される
ので高価になり、また高温での熱膨張係数の差に
より金属管がセラミツクス体から抜け落ちるおそ
れがあつた。このためセラミツクス体と金属管と
の間に金属波形薄板等のクツシヨン材を挿入する
方法も考えられるが、ローター等の回転体に適用
する場合はバランスの点で信頼性が疑わしくなる
欠点があつた。 ［発明の目的］ 本発明はこのような点に対処してなされたもの
で、メタライズ法のような高温での加熱処理を必
要とせず、簡便にセラミツクス体と金属管とを接
合させるとともに、セラミツクス体と金属管との
熱膨張係数の差により金属管が抜けるおそれのな
いセラミツクス−金属複合体を提供することを目
的とする。 ［発明の概要］ すなわち本発明のセラミツクス−金属複合体
は、外周の円周方向に連続溝を有する断面円形の
セラミツクス体の前記溝に、セラミツクス体の溝
部分の径に相当する内径を有する形状記憶合金か
らなるリング状部材であつて、加熱によつて前記
セラミツクス体の外周に配置される金属管の内径
を押圧するように形状を記憶させたリング状部材
を挿嵌し、このセラミツクス体の外周に金属管を
挿嵌してなることを特徴とする。 ［発明の実施例］ 次に本発明の実施例について説明する。 第１図は本発明の複合体をセラミツクターボチ
ヤージヤのロータと金属シヤフトとの複合体に適
用した例を示す断面図である。図において符号１
は軸部分の外周に円周方向に連続溝２を有する
Si3N4焼結体からなるセラミツクローターであ
り、この連続溝２にはNi−Ti合金等の形状記憶
合金からなるリング状部材３が挿嵌され、さらに
このローター軸部分には金属管４が挿嵌されてい
る。 なお金属管４の内周にはリング状部材３に嵌合
する溝５が形成されてあるのが望ましい。溝はい
ずれも破損防止のためアールをつけておくのが望
ましい。 リング状部材３は常温においてセラミツクロー
ター１の溝部分の径r1にほぼ相当する内径を有し
ており、加熱によつて金属管４の内径r2にほぼ相
当する長径を有する長円状の形状に記憶させてあ
る。 すなわちリング状部材３はローターの回転等の
加熱時には、第２図に示す横断面図のように、セ
ラミツクス体１および金属管４の両方に嵌合する
ことになる。 セラミツクローターの軸部分は、第３図に示す
ように、テーパーをつけてもよく、金属管の接合
面をセラミツクス体の接合面に適合する形状とし
て各面を嵌合させればさらに強固な複合体が得ら
れる。 第４図はセラミツクターボチヤージヤのロータ
ーのバランス取りを容易にするために、ローター
１の排気側の頭に断面コ字状の金属部材６を形状
記憶合金からなるリング状部材３により嵌合させ
た複合体の例であり、また第５図はバランス取り
の金属部材６をローター１の軸の根元にリング状
部材３により嵌合させた複合体の例である。 これらのセラミツクス−金属複合体は例えば次
のようにして製造される。 形状記憶合金の転位温度（記憶した形状に変化
する温度）以下の温度に加熱してリング状部材を
熱膨張させてセラミツクローター軸に嵌め、溝の
部分に固定させて冷却する。 次に加熱して熱膨張させた金属管を、セラミツ
クローターの軸の少なくとも溝部分まで挿入し、
この状態で冷却することにより得られる。 このようにして得られたセラミツクス−金属複
合体は、回転等の作動時の熱により熱膨張する金
属管に追随してリング状部材が形状を変化させる
ので、金属管がセラミツクス体から抜け落ちるお
それがない。 表は各々本発明の接合方法、メタライズ法、焼
ばめ法、嵌合法により接合したセラミツクロータ
と金属シヤフトとの複合体を試験片として最大引
張荷重を測定して接合強度を比較して示したもの
である。
【表】
表において、最大引張荷重の測定は本発明によ
る接合方法、メタライズ法、焼ばめ法により各々
接合したセラミツクロータと金属シヤフトとの複
合体を試験片として、135℃の環境下において、
試験片両端を引張試験用治具を用いて両端の軸方
向外側に引張加重を加え破断（分離）が起こる際
の引張加重を測定したものである。 その結果、表に示すように本発明による接合方
法を用いた試験片は最大引張荷重が他の方法によ
る試験片に比べ著しく大きく、また、接合工程も
Ni−Ti系形状記憶合金製リング部材を加熱して
ロータに挿入する程度の比較的簡単な接合工程に
より接合を行なうことができた。 一方、メタライズ法、焼ばめ法、嵌合法により
接合した試験片の最大引張荷重は方法により大き
な差異は認められなかつたが、本発明による接合
方法を用いた試験片の値よりずつと小さく、また
メタライズ法においてはMoのメタライズの際に
1000℃以上の高温加熱を必要とし、製造した試験
片も長時間の荷重に耐えることは困難であつた。
更に焼ばめ法、嵌合法による接合においては締め
代精度が高精度であることが要求されるため、
10μの締め代精度を満たすには煩雑な処理工程を
必要とした。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミツクス−金
属複合体は、高温での熱処理工程が不要でまた簡
便に製造でき、また使用に際して複合体が分離す
るおそれがない。
る接合方法、メタライズ法、焼ばめ法により各々
接合したセラミツクロータと金属シヤフトとの複
合体を試験片として、135℃の環境下において、
試験片両端を引張試験用治具を用いて両端の軸方
向外側に引張加重を加え破断（分離）が起こる際
の引張加重を測定したものである。 その結果、表に示すように本発明による接合方
法を用いた試験片は最大引張荷重が他の方法によ
る試験片に比べ著しく大きく、また、接合工程も
Ni−Ti系形状記憶合金製リング部材を加熱して
ロータに挿入する程度の比較的簡単な接合工程に
より接合を行なうことができた。 一方、メタライズ法、焼ばめ法、嵌合法により
接合した試験片の最大引張荷重は方法により大き
な差異は認められなかつたが、本発明による接合
方法を用いた試験片の値よりずつと小さく、また
メタライズ法においてはMoのメタライズの際に
1000℃以上の高温加熱を必要とし、製造した試験
片も長時間の荷重に耐えることは困難であつた。
更に焼ばめ法、嵌合法による接合においては締め
代精度が高精度であることが要求されるため、
10μの締め代精度を満たすには煩雑な処理工程を
必要とした。 ［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミツクス−金
属複合体は、高温での熱処理工程が不要でまた簡
便に製造でき、また使用に際して複合体が分離す
るおそれがない。
第１図、第３図、第４図、第５図は本発明のセ
ラミツクス−金属複合体の実施例を表わす縦断面
図であり、第２図は使用加熱時におけるセラミツ
クス体の溝部分に沿つて切断した横断面図であ
る。 １……セラミツクロータ、２……連続溝、３…
…リング状部材、４……金属管、６……金属部
材。
ラミツクス−金属複合体の実施例を表わす縦断面
図であり、第２図は使用加熱時におけるセラミツ
クス体の溝部分に沿つて切断した横断面図であ
る。 １……セラミツクロータ、２……連続溝、３…
…リング状部材、４……金属管、６……金属部
材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 外周の円周方向に連続溝を有する断面円形の
セラミツクス体の前記溝に、セラミツクス体の溝
部分の径に相当する内径を有する形状記憶合金か
らなるリング状部材であつて、加熱によつて前記
セラミツクス体の外周に配置される金属管の内径
を押圧するように形状を記憶させたリング状部材
を挿嵌し、このセラミツクス体の外周に金属管を
挿嵌してなることを特徴とするセラミツクス−金
属複合体。 ２ 金属管の内周面にはリング状部材に嵌合する
溝が形成されている特許請求の範囲第１項記載の
セラミツクス−金属複合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19909482A JPS5988379A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | セラミツクス−金属複合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19909482A JPS5988379A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | セラミツクス−金属複合体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5988379A JPS5988379A (ja) | 1984-05-22 |
| JPS6354668B2 true JPS6354668B2 (ja) | 1988-10-28 |
Family
ID=16402012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19909482A Granted JPS5988379A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | セラミツクス−金属複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5988379A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS628404U (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-19 | ||
| JPS62233508A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-13 | 株式会社東芝 | セラミツクス部材の連結構造体 |
-
1982
- 1982-11-15 JP JP19909482A patent/JPS5988379A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5988379A (ja) | 1984-05-22 |
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