JPH0614522U

JPH0614522U - セラミック体と金属体との接合構造

Info

Publication number: JPH0614522U
Application number: JP5397592U
Authority: JP
Inventors: 泰志池田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1994-02-25
Anticipated expiration: 2007-07-31
Also published as: JP2587962Y2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】基端部外側面にリング溝１ａを有する丸棒状
のセラミック体１を、金属体２のリング溝２ａを有する
凹陥部に挿入し、これら双方のリング溝を合致させ、そ
の間に抜け防止用リング３を介装させて接合するセラミ
ック体１と金属体２との接合構造において、セラミック
体１と金属体２とを硬化後の弾性率が 6.7×10⁴kg／cm
²以下の接着剤により接着すると共に、抜け防止用リン
グ３が複数に分割してあり、抜け防止用リング３とセラ
ミック体１のリング溝１ａとの間隙Ｈには、2.5 〜35μ
ｍのクリアランスをもって成る。【効果】本考案の接合構造によって、高い折損強度及び
折損率の低減を行うことができ、さらにはセラミック体
のリング溝エッジ部の欠けを防ぎ、従来ではできなかっ
た大型のプランジャポンプにも使用することが出来るよ
うになる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、特に、プランジャポンプのプランジャと金属体との接合部に用いるセラミック体と金属体との接合構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、プランジャポンプのプランジャとしては耐摩耗性に主眼をおきセラミック材が用いられている。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脆性材料であるセラミック材を使用することは困難であるため、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体に接着や焼嵌めなどにより接合していた。この時の接合構造として、たとえば図４に示すように、プランジャを成す丸棒状のセラミック体10を金属体12に内嵌めし、セラミック体10と金属体12との間隙に接着剤11を介在させて接合するものがある。（実開昭62-97281号公報参照）また、他の従来例として図５に示すように、プランジャを成すセラミック体20 の基端部20c にリング溝20a を形成しておき、そのリング溝20a にＯリング21を圧入したセラミック体20を金属体22に挿入し、止めネジ23によりセラミック体20 を金属体22に組付けたセラミック体20と金属体22との接合構造もある。（実開昭 63-287号公報参照）

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、図４に示すようにセラミック体10を金属体12に内嵌めし、接着した構造であると、ポンプの稼働時に接着剤11が剥がれセラミック体10が離脱し易いという問題があった。

【０００４】また、図５に示すようにＯリング21を圧入したセラミック体20を止めネジ23により金属体22に連結した構造の場合、セラミック体20に稼働時の微振動や組み込み時の軸心のずれがあると、先端部20b に曲げモーメントが作用した場合に、それによりセラミック体20のリング溝20a に応力集中が発生し、リング溝20a の位置で破損することがあった。また、セラミック体20のリング溝20a にＯリング21 を圧入する際にはリング溝20a のエッジ部20e にカケを生じたり、さらには大型のセラミック体20においては大型のＯリング21が必要となり、圧入が非常に困難となるため、大型のセラミック体20を持つプランジャポンプには適用できない等の問題があった。

【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、セラミック体先端に曲げモーメントが作用してもセラミック体が離脱したり、セラミック体基端部が破損するのを防ぎ、大型のプランジャポンプにも適用できるようにするため、セラミック体基端部外側面と金属体の凹陥部壁面にリング溝を設け、互いに合致させたリング溝の間に抜け防止用リングを介装させ、セラミック体のリング溝と抜け防止用リングとの間隙Ｈを2.5 〜35μｍのクリアランスに設定すると同時に、セラミック体と金属体とを硬化完了時に 6.7×10⁴kg／cm²以下の弾性率を有する接着剤により接着するようにしたものである。本考案の接合構造によれば、セラミック体のリング溝と抜け防止用リングとの間には間隙Ｈがあり、その間にも 6.7×10⁴kg／cm ² 以下の弾性率を有する接着剤が充填されているため、セラミック軸体先端部に曲げモーメントが作用した場合においても、上記間隙Ｈの接着剤が緩衝帯となって、セラミック体の破損を防止できる。即ち、外部から負荷される荷重に対し、セラミック体と金属体との接合体のうちセラミック体基端部の破損率を低減させるものであり、大型のプランジャポンプにも適用できるようにしたものである。

【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。

【０００７】本考案の縦断面図を図１に、図２には図１におけるＸ−Ｘ線断面図を示すように、プランジャを成すセラミック体１は金属体２に形成した凹陥部２b に挿入し、接着剤４にて固定されている。セラミック体１の基端部１c の外周にはリング溝１a が形成してあり、金属体２の凹陥部２b の壁面２d にも上記セラミック体１のリング溝１a と合致するリング溝２a が形成されており、これらリング溝１ a,２a の間には抜け防止用リング３が介在している。なお、この抜け防止用リング３は金属体２のリング溝２a に挿入しやすいように３分割されており、半径方向より虫ネジ５にて締めつけることで３分割された各部割体の端部がずれることなく環状体となるようにしてある。

【０００８】さらに接合部における拡大断面図である図３を用いて詳しく説明すると、金属体２のリング溝２a に３分割された抜け防止用リング３を挿入し、次いで挿入部に接着剤４を塗ったセラミック体１を金属体２の凹陥部２b に挿入することによってセラミック体１と金属体２との間隙ｈに接着剤４を充填する。この時セラミック体１と金属体２の中心は同軸上にあり、かつその間隙ｈのクリアランスを５〜50μｍに管理する必要がある。これは、間隙ｈのクリアランスが５μｍより小さい場合、セラミック体１の先端部に力が加わると基端部１c での破損を招きやすくなるためであり、間隙ｈのクリアランスが50μｍ以上であると大きすぎて接着強度が低下してセラミック体１が離脱しやすくなってしまう等の問題があるためである。

【０００９】また、セラミック体１の挿入時には、セラミック体1 のリング溝1aと金属体２のリング溝2aとを合致させ、その間に３分割された抜け防止用リング3 が介在するようにする。その後、金属筒体２に設けられた３か所のネジ穴２ｃより針等をおし込むことにより３分割された抜け防止用リング３が一つの環状体になるようにし、接着剤４をネジ穴2cより注入することで、環状体とした抜け防止用リング３と金属筒体２との間にも接着剤４が充填されることになる。そして、ねじ穴２ c より虫ネジ５にて締めつけることで、環状体とした抜け防止用リング３がずれないでリング溝内１a , ２a で介在する構造となっている。このように、抜け防止用リング３を３分割し、その後に環状体とすることで取付け時にセラミック体１のリング溝1aのエッジ部２e に発生する欠け等を防止することができる。また、ここでは虫ネジ５を用いているが使用目的により選択すれば十分である。

【００１０】ここで、セラミック体１のリング溝１a と環状体とした抜け防止用リング３とは中心が同軸上にあり、その間隙Ｈのクリアランスを2.5 〜35μｍとなるように設定することが望ましく、間隙Ｈをこのような範囲のクリアランスに設定することでセラミック体１の先端部に曲げモーメントが作用した場合でも、セラミック体１の基端部１ｃでの破損を防止できる構造となっている。

【００１１】なお、上記セラミック体１は純度99％のアルミナセラミックスからなり、射出成形もしくはラバープレス成形等を経て、約1700℃にて焼成し、研削、研磨加工を終えて所定の形状に形成したものを用いているが、このほかにジルコニア、炭化珪素、窒化珪素等の他のセラミックスを用いることが出来る。また、金属体２はステンレス鋼材などからなり、凹陥部２b には表面活性処理が施されている。また、抜け防止用リング３は金属や樹脂などからなり、弾性率が6.0 ×10⁵kg ／cm²以下のものであることが好ましく、さらに、上記実施例では、抜け防止用リング３を３分割したものを示したが、これに限らず強度的に問題がなければ２分割以上であればよい。また、接着剤４としては、エポキシ系のものを用いるか、硬化終了後の弾性率が 6.7×10⁴kg／cm²以下で粘度が500cps程度の流動性が良いものを用いるとよい。特に、硬化終了後の弾性率が重要であり、この弾性率が 6.7×10⁴kg／cm²より大きいとセラミック体１の破損防止効果が乏しくなる恐れがある。

【００１２】次に、本考案の実施例におけるセラミック体１のリング溝１a と環状体とした抜け防止用リング３との間隙Ｈのクリアランスとセラミック体１の折損荷重との関係についての実験結果を示す。

【００１３】図１〜３に示すような接合構造において、セラミック体１のリング溝1aと金属製リング３との間隙Ｈのクリアランスを０μｍ，2.5 μｍ，５μｍ，10μｍ，15 μｍ，25μｍ，35μｍ，50μｍに設定し、それぞれセラミック体１の先端部1b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、セラミック体１が金属体２との接合部位にて折損にいたる荷重をオートグラフにて測定した。サンプル数は８本とし、その平均値を持って各設定値条件下での折損荷重値とした。

【００１４】実験結果は表１に示すとおりであった。

【００１５】

【表１】

【００１６】この結果からセラミック体１のリング溝１ａと環状体とした抜け防止用リング３との間隙Ｈのクリアランスと折損荷重との関係は、間隙Ｈのクリアランスが2. 5 μｍ以上では十分な折損荷重である180kgf以上を示しており、間隙Ｈのクリアランスが2.5 μｍ未満では上記折損荷重を割ってしまうことがわかる。従って、間隙Ｈのクリアランスを２．５μｍ以上に設定することにより、十分な折損強度の向上を図ることが可能となる。ただし、間隙Ｈのクリアランスは35μｍ以下にすることが望ましく、これ以上になると寸法精度が悪くなるため、かえって折損強度が低下する。また、更に望ましくはクリアランスを５〜25μｍとすることで折損荷重を210kgf以上という多大な折損強度を得ることができるため、十分な信頼性が持てる。

【００１７】なお、稼働時におけるセラミック体１の破損率においては、従来のものでは５％の破損率があったのに対し、本考案によって破損を完全に防ぐことができた。以上、前記実施例ではプランジャポンプにおけるプランジャの接合構造を例にて説明したが、本発明のセラミック体と金属体との接合構造は他にも様々な用途に利用することができる。

【００１８】

【考案の効果】

本考案は、セラミック体の基端部側面と金属体の凹陥部壁面にリング溝を設け、セラミック体を金属体の凹陥部に挿入する際にセラミック体と金属体に設けられたリング溝を合致させ、その間に抜け防止用リングを介在させた構造を有する接合構造のもので、上記セラミック体のリング溝と抜け防止用リングとの間隙Ｈを2.5 〜35μｍのクリアランスに設定し、かつ硬化完了後の弾性率が 6.7×10⁴ kg／cm²以下の接着剤をセラミック体と金属体との間隙に充填することによって、セラミック体に曲げモーメントが作用した場合でも、セラミック体の破損を防止でき、従来のセラミック体と金属体との接合体では得ることのできない優れた折損強度を得ることができることから、稼働時による折損率を低減させることが可能となる。また、この抜け防止用リングを複数に分割してリング溝内に挿入したのち、一つの環状体とすることで、セラミック体の取り付け時にリング溝のエッジ部での欠けを防ぎ、大型のプランジャポンプにも使用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案におけるセラミック体と金属体との接合
構造を示す縦断面図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】図１における接合部の拡大断面図である。

【図４】従来のセラミック体と金属体の接合構造を示す
縦断面図である。

【図５】従来のセラミック体と金属体の接合構造を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

１…本考案におけるセラミック体２…本考案における金属体３…抜け防止用リング４…接着剤５…虫ネジｈ…セラミック体と金属体との間隙Ｈ…セラミック体のリング溝と抜け防止用リングとの間
隙 10…従来例のセラミック体 11…接着剤 12…従来例の金属体 20…従来例のセラミック体 21…Ｏリング 22…従来例の金属体 23…止めネジ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】基端部外側面にリング溝を有する丸棒状の
セラミック体を、金属体のリング溝を有する凹陥部に挿
入し、これら双方のリング溝を合致させた空間に抜け防
止用リングを介装して接合したセラミック体と金属体と
の接合構造であって、前記セラミック体と金属体とを硬
化後の弾性率が 6.7×10⁴kg／cm²以下の接着剤により
接着すると共に、前記抜け防止用リングが複数に分割し
てあり、該抜け防止用リングとセラミック体のリング溝
との間の間隙Ｈを2.5 〜35μｍとしたことを特徴とする
セラミック体と金属体との接合構造。