JPH0512672U

JPH0512672U - セラミツク軸体と金属筒体との接合体

Info

Publication number: JPH0512672U
Application number: JP5974891U
Authority: JP
Inventors: 岳志前田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1991-07-30
Publication date: 1993-02-19
Anticipated expiration: 2006-07-30
Also published as: JP2583445Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】丸棒状のセラミック軸体を金属筒体に内嵌め
し、セラミック軸体と金属筒体との間のクリアランスに
接着剤を介在させて接合するセラミック軸体と金属筒体
との接合構造において、セラミック軸体先端に曲げモー
メントが付加されてもセラミック軸体基端では変形を吸
収しやすいように設定してセラミック軸体基端側の破損
を防止する。【構成】丸棒状のセラミック軸体を金属筒体に内嵌め
し、これらセラミック軸体と金属筒体との間のクリアラ
ンスに接着剤を介在させて接合するセラミック軸体と金
属筒体との接合体において、前記クリアランスを直径差
で10μｍ以上に設定すると共に、前記接着剤の弾性率を
6.0×10⁵kgf/cm²以下に設定したことを特徴とするセラ
ミック軸体と金属筒体との接合体である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、丸棒状のセラミック軸体を金属筒体に内嵌めし、セラミック軸体と金属筒体との間のクリアランスに接着剤を介在させて接合するセラミック軸体と金属筒体との接合構造で、特に、プランジャポンプのプランジャと金属筒体との接合部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

丸棒状のセラミック軸体を金属筒体に内嵌めし、セラミック軸体と金属筒体との間のクリアランスに接着剤を介在させて接合するセラミック軸体と金属筒体との接合構造の従来例として、プランジャポンプのプランジャと金属筒体との接合部がある。その具体的な例として実開昭62-97281号「往復動ポンプ用プランジャ」公報があり、プランジャポンプのプランジャとしては耐磨耗性に主眼をおきセラミック材が用いられている。

【０００３】しかし、プランジャポンプの構造上、駆動部からの駆動力を伝達する部材としてセラミック材を使用することは脆性材料であるため困難であり、摺動部をセラミック材で構成させ駆動力の伝達する部位を金属材で構成させ、セラミックプランジャを金属筒体に接着や焼嵌めなどにより接合していた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このようなセラミックプランジャを金属筒体に内嵌め接合した構造であると、セラミックプランジャに稼動時の微振動や組み込み時の軸芯のずれがあると、セラミックプランジャ先端に曲げモーメントが付加され、それによりセラミックプランジャの基端側のセラミックプランジャと金属筒体との接合部に引っ張り応力が作用し、接合部でセラミックプランジャが破損にいたることが頻繁に発生していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そこで、本考案は、上記の事情に鑑み、セラミック軸体先端に曲げモーメントが付加されてもセラミック軸体基端では変形を吸収しやすいように設定してセラミック軸体基端側の破損を防止すべく、セラミック軸体と接合される金属筒体のクリアランスを所定の適正な値に設定すると共に、クリアランスに介在する接着剤の弾性率を適正な値に設定することにより、外部から負荷される荷重に対し作用するセラミック軸体と金属筒体との接合部の引っ張り応力を緩和し、稼動時の破損率を低下させるものである。具体的にはセラミック軸体と接合される金属筒体とのクリアランスは直径差で10μｍ以上が好ましく、接着剤の弾性率は 6.0× 10⁵kgf/cm²以下が望ましい。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案を図面に示す具体的実施例に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、丸棒状のセラミックプランジャ１はAl₂O₃純度99％のアルミナセラミックからなり、ステンレス鋼材などの金属筒体２に内嵌めして接着剤４で接合してある。また、金属筒体２の基端側の孔３はコネクテイングロッドを枢着するピン孔である。

【０００７】セラミックプランジャ１と金属筒体２との間のクリアランスについて弾性率 6.0×10⁵kgf/cm²以下である接着剤４を、セラックプランジャ１と金属筒体２との間のクリアランスを５μｍ、10μｍ、20μｍ、30μｍ、40μｍ、50μ ｍに設定した接合部位に均一に介在し接合させる。そのセラミックプランジャ１と金属筒体２の接合体の金属筒体２を固定し、セラミックプランジャ１の先端面付近の外周面にクロスヘッドスピード0.5mm/secで一定静荷重を負荷し、セラミックプランジャ１がセラミックプランジャ１と金属筒体２との接合部位に折損にいたる荷重をオートグラフにて測定した。いずれの実験ともサンプル数は５本とし、その平均値をもって各設定値条件下で折損荷重値とした。なお、ここでいうクリアランスはセラミックプランジャ１の外径と金属筒体２の内径との差をいう。

【０００８】実験結果は表１に示すとおりであった。

【０００９】

【表１】

【００１０】この結果からセラミックプランジャ１と金属筒体２との間のクリアランスと折損荷重との関係は、クリアランスが５μｍで92.5kgf、10μｍで127.8kgf、20μｍで135.2kgf、30μｍで138.6kgf、40μｍで135.4kgf、50μｍで137.3kgf、60μｍで138.1kgfとなっており、クリアランスが10μｍ以上では若干の差はあるもののほぼ同じ折損荷重を示し、クリアランスが10μｍ以下で折損荷重が小さいことを示している。したがって、クリアランスを10μｍ以上に設定することにより、大きな折損強度の向上を図ることが可能となる。ただし、クリアランスは100μｍ以下が望ましく、これ以上になると寸法精度が悪く、接着強度が低下する。

【００１１】接着剤４の弾性率についてセラミックプランジャ１と金属筒体２との間のクリアランスを10μｍに設定し、弾性率の異なる５種のエポキシ系接着剤にて前記同様の実験を行った。実験は表２に示すとおりであった。

【００１２】

【表２】

【００１３】接着剤４の弾性率が6.0×10⁸kgf/cm²で折損荷重が128.1kgf、6.0×10⁵kgf/cm² で165.9kgf、 3.0×10⁵kgf/cm²で175.5kgf、6.0×10⁴kgf/cm²で180.2kgf、3.0× 10⁴kgf/cm²で178.8kgfであり、6.0×10⁵kgf/cm²以下の弾性率を有する接着剤４を介在させることにより、大きな折損強度の向上を図ることが可能になる。これは6.0×10⁵kgf/cm²以下の弾性率を有する変形しやすい接着剤４により変形を吸収させ引っ張り応力を緩和し破損率を低下させるためである。

【００１４】また、上記実施例では、セラミックプランジャ１としてアルミナセラミックからなるものを示したが、この他にジルコニア、炭化珪素、窒化珪素などさまざまなセラミックを用いることができる。

【００１５】

【考案の効果】

本考案は、セラミック軸体と金属筒体との間のクリアランスを適正に設定し、さらに、クリアランスに介在する接着剤の弾性率を適当な値に設定することにより、従来のセラミック軸体と金属筒体との接合体の折損強度を向上させ、稼動による折損確率を低減させることが可能となった。また、本考案ではセラミック軸体と金属筒体との間のクリアランス設定と介在する接着剤の弾性率設定は各々単独で適用してもその効果は期待でき、同時に適用すればその効果は相乗的に反映される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を示す具体的実施例でプランジャポンプ
の要部の縦断面図である。

【符号の説明】

１…セラミックプランジャ (セラミック軸体の例) ２…金属筒体４…接着剤

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】丸棒状のセラミック軸体を金属筒体に内
嵌めし、これらセラミック軸体と金属筒体との間のクリ
アランスに接着剤を介在させて接合するセラミック軸体
と金属筒体との接合体において、前記クリアランスを直
径差で10μｍ以上に設定すると共に、前記接着剤の弾性
率を 6.0×10⁵kgf/cm²以下に設定したことを特徴とする
セラミック軸体と金属筒体との接合体。