JPS611803A - セラミツク製タ−ビンホイ−ルの軸部接合方法 - Google Patents
セラミツク製タ−ビンホイ−ルの軸部接合方法Info
- Publication number
- JPS611803A JPS611803A JP12194684A JP12194684A JPS611803A JP S611803 A JPS611803 A JP S611803A JP 12194684 A JP12194684 A JP 12194684A JP 12194684 A JP12194684 A JP 12194684A JP S611803 A JPS611803 A JP S611803A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine wheel
- shaft
- metal
- notch
- hollow 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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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
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- Automation & Control Theory (AREA)
- 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
本発明は内燃機関のターボチャージャのタービンホイー
ルの軸部接合構造に関する。
ルの軸部接合構造に関する。
従来の技術 □
内燃機関のターボチャージャではタービンホイールは排
気ガスの高温を受けるため熱的に極めて苛酷な部分であ
る。そこでインコネル等の耐熱性金属で形成するのであ
るが金属である以上耐熱性に限界がある。そこで最近耐
熱性に秀れた材料であるセラミックによってタービンホ
イールを形成することが提案されている。この場合、タ
ービンホイールを軸部まで含めて全体をセラミックで形
成することはセラミックが本来もろい材料であることが
ら信顧性の上で問題があり、また費用の点でも不利であ
る。そこで、タービンホイールをタービンホイールと中
空シャフトとに分け、タービンホイールのみをセラミッ
クで作り、これを中空シャフトに嵌合する構造をとるこ
とが提案されている（例えば特開昭筒５４−４２５２０
号参照）。この公知特許ではセラミックのタービンホイ
ールより十分長い支軸を延ばし、この支軸に金属製のシ
ャフトを焼きばめによって嵌合している。しかしながら
、焼きばめ（又はプレスばめ）による嵌合では嵌合条件
の設定がクリティカルという問題がある。
気ガスの高温を受けるため熱的に極めて苛酷な部分であ
る。そこでインコネル等の耐熱性金属で形成するのであ
るが金属である以上耐熱性に限界がある。そこで最近耐
熱性に秀れた材料であるセラミックによってタービンホ
イールを形成することが提案されている。この場合、タ
ービンホイールを軸部まで含めて全体をセラミックで形
成することはセラミックが本来もろい材料であることが
ら信顧性の上で問題があり、また費用の点でも不利であ
る。そこで、タービンホイールをタービンホイールと中
空シャフトとに分け、タービンホイールのみをセラミッ
クで作り、これを中空シャフトに嵌合する構造をとるこ
とが提案されている（例えば特開昭筒５４−４２５２０
号参照）。この公知特許ではセラミックのタービンホイ
ールより十分長い支軸を延ばし、この支軸に金属製のシ
ャフトを焼きばめによって嵌合している。しかしながら
、焼きばめ（又はプレスばめ）による嵌合では嵌合条件
の設定がクリティカルという問題がある。
即ち、タービンホイールの緩み又は抜けを防止するため
には焼きばめ条件を厳しくとって嵌合がきつくなるよう
に設定しなければならないが、一方あまり′嵌合がきつ
（なるとセラミックは本来脆い材料であることから締め
すぎによる割れ又は亀裂の問題がでてくるから、両者の
調和をとらなければならない。
には焼きばめ条件を厳しくとって嵌合がきつくなるよう
に設定しなければならないが、一方あまり′嵌合がきつ
（なるとセラミックは本来脆い材料であることから締め
すぎによる割れ又は亀裂の問題がでてくるから、両者の
調和をとらなければならない。
焼きばめ又はプレスばめの代りに接着やボルト止めなど
の締結方法も提案されている。しかしながら接着材はタ
ービンの高温や一滑オイルといった実機での環境要因に
対して、信頼性が今−歩である。またボルト止は脆い材
料であるセラミックタービンホイールの締結手段として
は好ましくない。
の締結方法も提案されている。しかしながら接着材はタ
ービンの高温や一滑オイルといった実機での環境要因に
対して、信頼性が今−歩である。またボルト止は脆い材
料であるセラミックタービンホイールの締結手段として
は好ましくない。
発明が解決しようとする問題点
本発明はこのような従来技術の欠点に鑑みてなされたも
のであり、接合部でのタービンホイールの応力を適当な
範囲に押えつつ、しがも抜は又は緩みの生じない締結構
造を提供することにある。
のであり、接合部でのタービンホイールの応力を適当な
範囲に押えつつ、しがも抜は又は緩みの生じない締結構
造を提供することにある。
問題点解決のための手段
本発明によれば、セラミック類のタービンホイ、−ルを
金属製中空シャフトに嵌合して成るタービンホイール軸
部構造において、タービンホイール背面より一体に延出
する中心支軸上に切欠部を形成し、該切欠部に、これと
相補的な形状をなす金属係合部材を装着した状態で中心
支軸を金属製中空シャフトに所定の嵌合代をもって嵌合
し、金属係合部材中空シャフトの対向する面同志を抵抗
溶接することより成るセラミック製タービンホイールの
軸部接合方法が提供される。
金属製中空シャフトに嵌合して成るタービンホイール軸
部構造において、タービンホイール背面より一体に延出
する中心支軸上に切欠部を形成し、該切欠部に、これと
相補的な形状をなす金属係合部材を装着した状態で中心
支軸を金属製中空シャフトに所定の嵌合代をもって嵌合
し、金属係合部材中空シャフトの対向する面同志を抵抗
溶接することより成るセラミック製タービンホイールの
軸部接合方法が提供される。
作用
抵抗溶接することによって中空シャフトと金属片の接触
面は一体化される。しかるに、金属片はセラミック支軸
上の切欠きに嵌合しているこ、とがら、これが回り止め
、抜は止めになり、強固な、接続構造を得ることができ
る。
面は一体化される。しかるに、金属片はセラミック支軸
上の切欠きに嵌合しているこ、とがら、これが回り止め
、抜は止めになり、強固な、接続構造を得ることができ
る。
実施例 ′
第１図に第１の実施例を示す。１ｏはセラミック類の一
体のタービンホイールでホイール部１２と、ホイール部
１２の背面より中心線上を片持状に延びる支軸部１４と
より成る。１６は回転シャフトであり、一端は直径が拡
大した筒状部として構成されタービンホイールの支軸１
４が挿入される筒状孔１８を備える。回転シャフトの他
端に図示しないコンプレレ埜ホイールが連結される□、
ことは周知の通りである。゛ □セラミッ
クホイール支軸ｍ１ｉｉ外周上品−箇所又は複数箇所上
切欠１４ａが形成される□。εの実施例では、切欠１４
ａｇ；ｊ−面幅として構成さ糺る。
体のタービンホイールでホイール部１２と、ホイール部
１２の背面より中心線上を片持状に延びる支軸部１４と
より成る。１６は回転シャフトであり、一端は直径が拡
大した筒状部として構成されタービンホイールの支軸１
４が挿入される筒状孔１８を備える。回転シャフトの他
端に図示しないコンプレレ埜ホイールが連結される□、
ことは周知の通りである。゛ □セラミッ
クホイール支軸ｍ１ｉｉ外周上品−箇所又は複数箇所上
切欠１４ａが形成される□。εの実施例では、切欠１４
ａｇ；ｊ−面幅として構成さ糺る。
この切欠１４ａにこれと相補的な形状の金属ロック片２
２が一合される。この嵌合状態で支軸１′４は金属シャ
ツ１−１６の筒状孔１８にブレス嵌合、又 ゛は焼き
ばめされる。即ち、ブレス嵌合では所定の圧力をもって
両者は神し込まれる。□′即ち焼きばめでは金属シャフ
トを加熱しておき、その内周を熱膨張により拡開し、支
軸１４の挿入が行われる。
２が一合される。この嵌合状態で支軸１′４は金属シャ
ツ１−１６の筒状孔１８にブレス嵌合、又 ゛は焼き
ばめされる。即ち、ブレス嵌合では所定の圧力をもって
両者は神し込まれる。□′即ち焼きばめでは金属シャフ
トを加熱しておき、その内周を熱膨張により拡開し、支
軸１４の挿入が行われる。
第２図に示すように支ｍｚ’の所期の挿入深さのところ
で、金属片２２社゛対応した位置で筒状孔１８の周壁に
貫通孔Ｈ）ａが形成される。第１図に示すように金属片
２２の接触面の大きさは回り止めの抵抗となる結合が後
述の溶接作業によって得ることができるよう設定される
。
で、金属片２２社゛対応した位置で筒状孔１８の周壁に
貫通孔Ｈ）ａが形成される。第１図に示すように金属片
２２の接触面の大きさは回り止めの抵抗となる結合が後
述の溶接作業によって得ることができるよう設定される
。
金属片２２と筒状孔１８の内壁との接触面の溶接のため
、一対の電極２４’ａ 、 ２４ｂが設けられ、その一
方は中空シャツ）１６側に、他方ば金属片２２側に電気
的に接触するよう設けられる。電極は抵洸溶ｉ機２３に
接続される。２６は電源である。
、一対の電極２４’ａ 、 ２４ｂが設けられ、その一
方は中空シャツ）１６側に、他方ば金属片２２側に電気
的に接触するよう設けられる。電極は抵洸溶ｉ機２３に
接続される。２６は電源である。
抵抗溶接機２３を作動ず養ことで、金属片２２と□筒状
゛孔１８の内周゛との接触金属面間で抵抗溶接が行オれ
、両者は強固に接合される。
゛孔１８の内周゛との接触金属面間で抵抗溶接が行オれ
、両者は強固に接合される。
この接□合構造では、金属シャフト１６に金属ロック片
２２がｉ接で一体化され、このロック片２６は支軸上の
切欠１４ａ′に嵌合しており、これが抜は止め回り止め
の機能を杵っている。従って、セラミックより金属の膨
張率が大きいことに基づき、筒状孔が支軸に対して、実
機作動中の高排気ガスの高温により緩み傾向となっても
、確実な回り止め機能が単に確保される。
２２がｉ接で一体化され、このロック片２６は支軸上の
切欠１４ａ′に嵌合しており、これが抜は止め回り止め
の機能を杵っている。従って、セラミックより金属の膨
張率が大きいことに基づき、筒状孔が支軸に対して、実
機作動中の高排気ガスの高温により緩み傾向となっても
、確実な回り止め機能が単に確保される。
第３−４図に示す第２の実施例は第１実施例とほとんど
変りないが、切欠１４ａと金属製ロック片２２との間に
断熱緩衝板３０が、ロック片の挿入に先立って挿入され
ている。
変りないが、切欠１４ａと金属製ロック片２２との間に
断熱緩衝板３０が、ロック片の挿入に先立って挿入され
ている。
この構造では電極２４ａ −２４ｂ間に通電して抵抗溶
接する際の熱の影響を断熱緩衝板によって緩和すること
ができる。
接する際の熱の影響を断熱緩衝板によって緩和すること
ができる。
第５−８図に示す第３実施例では、セラミックタービン
ホイール支軸１４は根本の部分１４ｂで径が小さくなっ
ており（第８図参照）、かつその先に切欠１４ａがある
。筒状の・金属製薄肉の割スリーブ３２がこの小径部１
４ｂ上に嵌合される。第８図に示すようにスリーブは切
欠に嵌合する突起３２ａ部分を持っている。
ホイール支軸１４は根本の部分１４ｂで径が小さくなっ
ており（第８図参照）、かつその先に切欠１４ａがある
。筒状の・金属製薄肉の割スリーブ３２がこの小径部１
４ｂ上に嵌合される。第８図に示すようにスリーブは切
欠に嵌合する突起３２ａ部分を持っている。
スリーブ３２の嵌合状態で支軸１４は回転シャフト１６
の筒状孔１日にプレス嵌め又は焼き嵌めされ、この際金
属スリーブ３２は筒状孔１８より若干飛びを出すよう（
第５図参照）挿入量を決められる。
の筒状孔１日にプレス嵌め又は焼き嵌めされ、この際金
属スリーブ３２は筒状孔１８より若干飛びを出すよう（
第５図参照）挿入量を決められる。
電極２４ａ 、 ２４ｂがスリーブ３２の突出端及び金
属シャフト１６外周に当てがわれ、電流を通すことによ
りスリーブ３２とシャフト１６の接触面同志が溶接接合
される。
属シャフト１６外周に当てがわれ、電流を通すことによ
りスリーブ３２とシャフト１６の接触面同志が溶接接合
される。
スリーブの突起３２ａが支軸１４の切欠１４ａに嵌合し
ていることで回り止めが行われ、支軸１４とシャフト１
６との嵌合がそれほどきつくなくても確実な接合状態を
得ることができる。
ていることで回り止めが行われ、支軸１４とシャフト１
６との嵌合がそれほどきつくなくても確実な接合状態を
得ることができる。
発明の効果
セラミソフタ−ビンホイールに形成された切欠に金属片
を嵌合し、金属片と中空シャフトとの接触面を抵抗溶接
するごとによって一体化することで、タービンホイール
と金属シャフトとの確実な接合が行われる。また焼きば
めプレスばめのしめ代を小さくすることができることか
ら作業性が改善される。
を嵌合し、金属片と中空シャフトとの接触面を抵抗溶接
するごとによって一体化することで、タービンホイール
と金属シャフトとの確実な接合が行われる。また焼きば
めプレスばめのしめ代を小さくすることができることか
ら作業性が改善される。
第１図は本発明による接合方法の第１実施例を示すター
ビン軸方向断面図、 第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿う断面図、第３図は第２
実施例を示すタービンホイールとシャフトとの接合部分
図、 第４図は第３図のＩＶ−■線に沿う断面図、第５図は第
３実施例を示す第３図と同様な図、第６図、第７図は夫
々第５図のｖ＋−ｖｒ線及び■−■線に沿う断面図、 第８図はスリーブと支軸を分解状態で示す斜視図。 １０・・・タービンホイール、 １４・・・中心支軸、 １４ａ・・・切欠、１
６・・・金属シャフト、 ２２・・・金属片、２
３・・・抵抗溶接機、 ３０・・・緩衝部材、
３２・・・金属スリーブ、 ３２ａ・・・突起。
ビン軸方向断面図、 第２図は第１図のｎ−ｎ線に沿う断面図、第３図は第２
実施例を示すタービンホイールとシャフトとの接合部分
図、 第４図は第３図のＩＶ−■線に沿う断面図、第５図は第
３実施例を示す第３図と同様な図、第６図、第７図は夫
々第５図のｖ＋−ｖｒ線及び■−■線に沿う断面図、 第８図はスリーブと支軸を分解状態で示す斜視図。 １０・・・タービンホイール、 １４・・・中心支軸、 １４ａ・・・切欠、１
６・・・金属シャフト、 ２２・・・金属片、２
３・・・抵抗溶接機、 ３０・・・緩衝部材、
３２・・・金属スリーブ、 ３２ａ・・・突起。
Claims (1)
- セラミック製のタービンホイールを金属製中空シャフ
トに嵌合して成るタービンホイール軸部構造において、
タービンホイール背面より一体に延出する中心支軸上に
切欠部を形成し、該切欠部に、これと相補的な形状をな
す金属係合部材を装着した状態で中心支軸を金属製中空
シャフトに所定の嵌合代をもって嵌合し、金属係合部材
中空シャフトの対向する面同志を抵抗溶接することより
成るセラミック製タービンホイールの軸部接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12194684A JPS611803A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | セラミツク製タ−ビンホイ−ルの軸部接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12194684A JPS611803A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | セラミツク製タ−ビンホイ−ルの軸部接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS611803A true JPS611803A (ja) | 1986-01-07 |
Family
ID=14823830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12194684A Pending JPS611803A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | セラミツク製タ−ビンホイ−ルの軸部接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS611803A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013030579A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Toyota Motor Corp | 電力変換装置 |
-
1984
- 1984-06-15 JP JP12194684A patent/JPS611803A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013030579A (ja) * | 2011-07-28 | 2013-02-07 | Toyota Motor Corp | 電力変換装置 |
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