JPH01305105A - 機械的連結具を有する羽根車 - 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】 自動車製造の分野において、特定の金属製部品をセラミ
ック製の部品で置き換えることが益々重要になって来て
おり、そこでは例えば窒化ケイ素および炭化ケイ素など
の非酸化物セラミック材料が適切であることがわかって
いる。セラミック部品の使用分野としては、とりわけガ
スタービンおよびディーゼルエンジンや火花点火式エン
ジン用の排気ターボ過給機羽根車がある。

セラミック部品ならびに非セラミック部品で構成された
羽根車、例えばセラミック製の軸を一体化したセラミッ
ク製の回転子と非セラミック製の圧縮機羽根車とで構成
されている羽根車では、異なった材料でできた構成部分
（軸／圧縮機羽根車）間の接続様式が決定的な役割を果
す、セラミック製回転子がエンジンの排気エネルギーに
よって回転し、その際、回転速度が１４００００回／分
以上、温度が１０００℃以上に達し、回転が、空気を高
圧で燃焼室へ圧縮して送り込む圧縮機羽根車に伝達され
る時、この接続部は高い熱的、機械的な負荷に耐えられ
るものでなければならない。

回転子の薄板と回転子羽根車あるいは回転子羽根車と回
転子の軸を離れないように接続するのに効果的であるこ
とがわかっている（ＤＥ−Ｃ２８２２６２７およびＪ、
Ｅ、５ｉｅｂｅｌｓ　　ｒドイツセラミンク会社の進歩
報告」、２巻（１９８６／８７）　、１号、Ｐ２７７−
２９３）はんだ、接着剤あるいは焼きばねなどの、セラ
ミック／金属接続用の接合技術は、ここで考えている応
用目的には使うことができない。というのは、軸と圧縮
機羽根車との間の接続部は、修理し易くするために、分
離可能でなければならないからである。

分離可能なねじ山は、材料がもろいために、セラミック
類の部品には全く加工できないか、あるいは追加の金属
被覆上にのみ加工できるが、これは費用がかかるだけで
なく、金属層が放射状に場所をとるために、セラミック
軸の直径を小さくしなければならず、そのために強度が
低下することになる。

そこで、セラミック類の軸を一体化した半径流タービン
のセラミック製回転子と非セラミック製圧縮機羽根車と
で構成される羽根車には、必要に応じて分離できる、熱
的および機械的な耐久力のある接続を行なうことが望ま
れている。

この課題は、本発明により、一体化したセラミック製軸
を有するセラミック製輻流タービン回転子と、非セラミ
ック製圧縮機羽根車とからなり、取外し可能な機械的連
結具が圧縮機羽根車の内部に配置されていて、圧１１ａ
羽根車がこの取外し可能な機械的連結具によってセラミ
ック製軸と回転可能に固定されているという構成により
解決できる。

本発明による実施の態様においては、連結具がスリット
の入った円筒状スリーブからなり、一方では、このスリ
ーブは圧縮機羽根車の中の円筒状嵌合孔に嵌合され、他
方ではセラミック製軸の端部が嵌合孔の中に収容されて
おり、かつネジ山を有する連結棒および円筒状スリーブ
と圧縮機羽根車との間の一対の円錐状締付具を備えてい
ると好適である。好ましくは、一対の円錐状締付具がス
ペーサーリングによって中央締付区域Ｓの範囲内に配置
されている（ａ＝ｂ）。

以下に図面に示した実施例についてより詳細に説明する
。

第１図に示した羽根車は、セラミック類の軸２を一体化
した半径流タービンのセラミック製回転子ｌと、非セラ
ミック製の圧縮機羽根車３とで構成され、その圧縮機羽
根車３は、分離可能な機械的連結器４によって、セラミ
ック類の軸２に、回転に関して固く接続されている。そ
こでは、分離可能な機械的連結器４が圧縮機羽根車３の
内部にある。好ましくは、そのような圧縮機羽根車３は
、金属材料、特にアルミニウムで作る。

第２図は、連結器４がどのように構成されているかを拡
大し、詳しく示す。この連結器は、特に３本の長さ方向
のスリット６を持つスリーブ５を有する。これにより、
スリーブ５は締付は区域Ｓにおいて、その直径が僅かに
変化し得る。その円筒状の締付は面２０により、スリー
ブ５は圧縮機羽根車３の円筒状はめ合い孔７に導入され
、そこで固定される。圧縮機羽根車３は、さらに、はめ
合い孔７を同心円状に拡大した、受は入れ孔１８を有す
る。この中に１対の、スリットを入れた円すい状締付は
具１５　＋　１６を入れる。締付はフランジ１９とスリ
ーブ５と円すい状締付は具１５　＋　１６との間に、円
筒状のスペーサーリング１７を配置する。

スリーブ５のおいている方の端には、ネジ山１１のつい
た控え棒１０がある。この控え捧１０の端部はスパナ用
の四角または六角面が切っである。ナツト１４および四
角面を通して、座金１３とフランジ１９との間で、全体
を一緒に締付けることができる。

その際、スリットの入った円すい状締付は具１５と１６
が、その円すい区域で重なり合って移動し、そのため円
すい状締付は具１５は直径が増加し、円すい状締付は具
１６は直径が減小する。これにより、スリーブ５のはめ
合い札９に導入されたはめ合い軸８は、その締付は区域
Ｓで、しっかりと圧縮機羽根車３に連結される。この構
成は、必要に応じて、四角面１２とナフト１４を反対方
向に回すことによって、再び分離することができる。

好都合なことに、締付区域Ｓの中央部Ｍは、円すい状締
付具１５　＋　１６の実効中央部と重なる、即ち距離ａ
＋ｂが等しい。

第３図は、他の実施形態において、硬化金属製ブシュ２
１を圧縮機羽根車３に鋳込んだ構造を示すこのブシュは
、研摩した円すい面２５を有し、この円すい面はスリッ
トの入った円すい状締付具２２に合致してこれを締付け
る。この第２の実施形態の、他の細部はすべて、図１お
よび２による第１の実施形態と同等である。

第４図は、円すい区域を、直接、円すい状孔２４の形で
圧縮機羽根車３の中に配置した第３の実施形態を示す。

ここでも、ただ１つの円すい状の、スリットの入った締
付は具２３で十分である。他の細部はすべて、第２図な
いし第３図のそれと同等である。

第５図と第６図は、第１．２．３および４図に示すスリ
ットの入ったスリーブを縦断面と横断面図で示す。好ま
しくは、締付区域Ｓに３本のスリット６を設ける。また
、２本または４本以上のスリットがあってもよい。

スリーブ５は、四角面１２と反対側に、よく知られた種
類の、種々の機構、例えばパツキンを収容するための溝
２６を有する。

以下に、本発明の有利な実施の態様を例示する。

（１）　　連結具（４）がスリットの入った円筒状スリ
ーブ（５）からなり、一方では、このスリーブは圧縮機
羽根車（３）の中の円筒状嵌合孔（７）に嵌合され、他
方では、セラミック製軸（２）の端部（８）が嵌合孔（
９）の中に収容されており、かつネジ山（１１）を有す
る連結棒（１０）および円筒状スリーブ（５）と圧縮機
羽根車（３）との間の一対の円錐状締付具（１５゜１６
）を備えたことを特徴とする特許請求の範囲に記載の羽
根車。

（２）　　一対の円錐状締付具（１５，１６）がスペー
サーリング（１７）によって中央締付区域Ｓの範囲内に
配置されている（ａ　＝　ｂ）ことを特徴とする前項に
記載の羽根車。

（３）　　圧縮機羽根車（３）の中に鋳込まれた円錐状
ブツシュ（２１）に対応する円錐状締付要素（２２）を
有することを特徴とする前記ｆｉ＋に記載の羽根車。

（４）　　圧縮機羽根車（３）の中の円錐状孔（２４）
に直接対応する円錐状締付要素（２３）を有することを
特徴とする前記（１）に記載の羽根車。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による実施例の羽根車の部分的な断面
図であり、 第２図は、第１の実施形態である第１図の左側部分の拡
大断面図を示し、 第３図は、第２の実施形態の１つを示す、第２図に相当
する図、 第４図は、第３の実施形態の１つを示す、第２図と第３
図に相当する図、 第５図は、スリットの入ったスリーブの断面図、第６図
は第５図の＋／Ｔ　−Ｖｌの平面における垂直断面図で
ある。 ■ μ− ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一体化したセラミック製軸（２）を有するセラミ
   ック製輻流タービン回転子（１）と、非セラミック製圧
   縮機羽根車（３）とからなり、取外し可能な機械的連結
   具（４）が圧縮機羽根車（３）の内部に配置されていて
   、圧縮機羽根車（３）がこの取外し可能な機械的連結具
   （４）によってセラミック製軸（２）と回転可能に固定
   されていることを特徴とする羽根車。