JPS6148601B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6148601B2 JPS6148601B2 JP54043772A JP4377279A JPS6148601B2 JP S6148601 B2 JPS6148601 B2 JP S6148601B2 JP 54043772 A JP54043772 A JP 54043772A JP 4377279 A JP4377279 A JP 4377279A JP S6148601 B2 JPS6148601 B2 JP S6148601B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- turbine wheel
- shaft hole
- silicon nitride
- sintered body
- 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.)
- Expired
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- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は窒化珪素焼結体で作られたシヤフト付
きターボチヤージヤのタービンホイールとその製
法に関するものである。
きターボチヤージヤのタービンホイールとその製
法に関するものである。
［従来の技術］
セラミツクは耐熱性、耐触性に優れこれでター
ボチヤージヤのタービンホイールを製作すれば、
軽量化により応答性が改善できる。
ボチヤージヤのタービンホイールを製作すれば、
軽量化により応答性が改善できる。
このようなことは従来よりよく知られ、その実
現のために種々試みられたが、次の理由により満
足すべきものが製作できなかつた。
現のために種々試みられたが、次の理由により満
足すべきものが製作できなかつた。
すなわち
タービンホイールをセラミツク化し金属シヤ
フトと結合すると、両者の熱膨張差により結合
部分が破損し易い。
フトと結合すると、両者の熱膨張差により結合
部分が破損し易い。
熱膨張差による破損を防止するため、タービ
ンホイールとシヤフトとの両者を別々に製造せ
ず一体に製造してセラミツク化しようとする
と、焼結時の変形、窯への充填効率の低下、あ
るいは焼結前後の取り扱い難さ等主に製造上の
困難を伴う。
ンホイールとシヤフトとの両者を別々に製造せ
ず一体に製造してセラミツク化しようとする
と、焼結時の変形、窯への充填効率の低下、あ
るいは焼結前後の取り扱い難さ等主に製造上の
困難を伴う。
そこで本発明者は上記困難を克服し、タービン
ホイールとシヤフトとをセラミツク化するため鋭
意検討の結果、セラミツクとして窒化珪素焼結体
を選び、タービンホイールの軸孔及びシヤフトの
一部を特殊形状にすれば、タービンホイールとシ
ヤフトとを別々に製造してもうまく結合できるこ
とを見い出し本発明を完成した。
ホイールとシヤフトとをセラミツク化するため鋭
意検討の結果、セラミツクとして窒化珪素焼結体
を選び、タービンホイールの軸孔及びシヤフトの
一部を特殊形状にすれば、タービンホイールとシ
ヤフトとを別々に製造してもうまく結合できるこ
とを見い出し本発明を完成した。
すなわち本発明の目的は、実用に耐え得る窒化
珪素製シヤフト付きターボチヤージヤのタービン
ホイールとその製法を提供することにある。
珪素製シヤフト付きターボチヤージヤのタービン
ホイールとその製法を提供することにある。
［発明の構成］
第１の発明の要旨は
窒化珪素焼結体製タービンホイールのブレード
付根より軸線方向に突出して設けられているハブ
の軸孔の少なくとも一部に非円形部を設け、該軸
孔に、一部に非円形部を有する窒化珪素焼結体製
シヤフトを、両者の非円形部同士を合致させて結
合してなることを特徴とするシヤフト付きターボ
チヤージヤのタービンホイールにあり、 第２の発明の要旨は 窒化珪素焼結体製タービンホイールの軸孔の一
部に非円形部を設け、該軸孔に珪素粉末を隙間な
く充填すると共に、同じく珪素粉末で軸孔内の同
粉末と一体にシヤフトを成形し、次に窒素雰囲気
中で焼結することによりシヤフトとタービンホイ
ールとを一体的に結合することを特徴とするター
ボチヤージヤのタービンホイールの製法にある。
付根より軸線方向に突出して設けられているハブ
の軸孔の少なくとも一部に非円形部を設け、該軸
孔に、一部に非円形部を有する窒化珪素焼結体製
シヤフトを、両者の非円形部同士を合致させて結
合してなることを特徴とするシヤフト付きターボ
チヤージヤのタービンホイールにあり、 第２の発明の要旨は 窒化珪素焼結体製タービンホイールの軸孔の一
部に非円形部を設け、該軸孔に珪素粉末を隙間な
く充填すると共に、同じく珪素粉末で軸孔内の同
粉末と一体にシヤフトを成形し、次に窒素雰囲気
中で焼結することによりシヤフトとタービンホイ
ールとを一体的に結合することを特徴とするター
ボチヤージヤのタービンホイールの製法にある。
［実施例］
以下に先ず、第１の発明のシヤフト付きタービ
ンホイールにつき第１図〜第３図に記載した一実
施例により説明する。
ンホイールにつき第１図〜第３図に記載した一実
施例により説明する。
第１図は本実施例の部分破断斜視図である。タ
ーボチヤージヤの窒化珪素焼結体製タービンホイ
ール２３には多数の湾曲したブレード１４が取り
付けられており、中心には円形の軸孔１５が設け
られている。ブレード１４の付根を外れた部分に
は、ハブ１６が軸線方向に突出して設けられ、ハ
ブ１６内周の軸孔１５ｈは全部が滑らかな凹凸曲
線の非円形をなしている。
ーボチヤージヤの窒化珪素焼結体製タービンホイ
ール２３には多数の湾曲したブレード１４が取り
付けられており、中心には円形の軸孔１５が設け
られている。ブレード１４の付根を外れた部分に
は、ハブ１６が軸線方向に突出して設けられ、ハ
ブ１６内周の軸孔１５ｈは全部が滑らかな凹凸曲
線の非円形をなしている。
この非円形は第２図の部分拡大正面図のよう
に、軸孔１５ｈの内周を形成する大円１５ｄから
120゜ずつ離れた３方向より突起６が若干中心に
向けて突出し、各々の突起６と大円１５ｄとを滑
らかな曲線で結んだ形状をなしている。
に、軸孔１５ｈの内周を形成する大円１５ｄから
120゜ずつ離れた３方向より突起６が若干中心に
向けて突出し、各々の突起６と大円１５ｄとを滑
らかな曲線で結んだ形状をなしている。
この軸孔１５ｈには、先端２７に軸孔１５ｈと
合致する非円形部が形成してある窒化珪素焼結体
製シヤフト１８が挿入されタービンホイール２３
と結合されている。なおこの結合は化学的にもさ
れている。
合致する非円形部が形成してある窒化珪素焼結体
製シヤフト１８が挿入されタービンホイール２３
と結合されている。なおこの結合は化学的にもさ
れている。
なお第３図の部分破断側面図に示す如く、ター
ビンホイール２３とシヤフト１８との軸線方向の
結合をより強固にするため、ハブ１６の軸孔１５
ｈには抜け止め凹孔１９が、シヤフト１８には抜
け止め突起２０が設けられている。またハブ１６
は本実施例とは反対方向、すなわちコンプレツサ
ー側に出させて設けてもよい。
ビンホイール２３とシヤフト１８との軸線方向の
結合をより強固にするため、ハブ１６の軸孔１５
ｈには抜け止め凹孔１９が、シヤフト１８には抜
け止め突起２０が設けられている。またハブ１６
は本実施例とは反対方向、すなわちコンプレツサ
ー側に出させて設けてもよい。
さてこのようにシヤフト１８とタービンホイー
ル２３との結合部分に特別の工夫を施すと、回転
トルクの伝達はシヤフト１８とタービンホイール
２３との接合部に圧縮力となつて加わる。特に本
実施例では、軸孔１５ｈが第２図のような特別な
滑らかな凹凸曲線で形成されているので、回転ト
ルク伝達のための応力集中は少なく、又引張応力
はほとんど加わらず圧縮力のみが加わる。窒化珪
素焼結体は、例えば密度2.2ｇ/cm3ものでも、圧縮
強度100Kg/mm2以上と圧縮力に対しては強く、シヤ
フト１８と軸孔１５ｈとはトルク伝達に十分耐え
得る。もつともたとえ引張応力が加わるとして
も、窒化珪素焼結体は例えば反応焼結法によつて
得られた密度2.7ｇ/cm3のもので引張強度が25Kg/
mm2以上あり、シヤフト１８は十分なトルク伝達強
度を有している。又ハブ１６に遠心力による引張
応力が加わるとしても、普通焼結法によつて得ら
れた窒化珪素焼結体の引張強度は50Kg/mm2あり十
分なトルク伝達強度を有しているし、又軸孔１５
ｈ部分での最大遠心応力を30Kg/mm2以下とするこ
とは設計上可能なことでもある。
ル２３との結合部分に特別の工夫を施すと、回転
トルクの伝達はシヤフト１８とタービンホイール
２３との接合部に圧縮力となつて加わる。特に本
実施例では、軸孔１５ｈが第２図のような特別な
滑らかな凹凸曲線で形成されているので、回転ト
ルク伝達のための応力集中は少なく、又引張応力
はほとんど加わらず圧縮力のみが加わる。窒化珪
素焼結体は、例えば密度2.2ｇ/cm3ものでも、圧縮
強度100Kg/mm2以上と圧縮力に対しては強く、シヤ
フト１８と軸孔１５ｈとはトルク伝達に十分耐え
得る。もつともたとえ引張応力が加わるとして
も、窒化珪素焼結体は例えば反応焼結法によつて
得られた密度2.7ｇ/cm3のもので引張強度が25Kg/
mm2以上あり、シヤフト１８は十分なトルク伝達強
度を有している。又ハブ１６に遠心力による引張
応力が加わるとしても、普通焼結法によつて得ら
れた窒化珪素焼結体の引張強度は50Kg/mm2あり十
分なトルク伝達強度を有しているし、又軸孔１５
ｈ部分での最大遠心応力を30Kg/mm2以下とするこ
とは設計上可能なことでもある。
第４図にコバルト系耐熱合金性タービンホイー
ルで外径周速500m/Sの場合の遠心応力計算例を
示す。本図から明らかなように、ブレード付根の
部分には、大きな遠心応力が働く。しかし本実施
例では、この部分の軸孔１５は応力集中を避ける
ために円形とし、ブレード１４付根を外れた部分
には大きな遠心応力が働かないので、この部分に
ハブ１６を設け、この部分をトルク伝達部分とし
ている。そのため、大きなトルク伝達強度を有す
る。
ルで外径周速500m/Sの場合の遠心応力計算例を
示す。本図から明らかなように、ブレード付根の
部分には、大きな遠心応力が働く。しかし本実施
例では、この部分の軸孔１５は応力集中を避ける
ために円形とし、ブレード１４付根を外れた部分
には大きな遠心応力が働かないので、この部分に
ハブ１６を設け、この部分をトルク伝達部分とし
ている。そのため、大きなトルク伝達強度を有す
る。
なお上記実施例ではターボチヤージヤのタービ
ンホイールの例について述べたが、ターボチヤー
ジヤのブロワにも同様な構造を適用できる。
ンホイールの例について述べたが、ターボチヤー
ジヤのブロワにも同様な構造を適用できる。
第２の発明の一実施例を説明する。第１発明の
タービンホイールは、例えば本実施例によつて製
造することができる。
タービンホイールは、例えば本実施例によつて製
造することができる。
まず、窒化珪素焼結体製タービンホイールを製
作する。この場合の窒化珪素焼結体は普通焼結
法、ホツトプレス法、反応焼結法によるもの全て
を使用できるが、工業的にはその容易さおよび強
度を考慮すると普通焼結法により得られたものが
好ましい。軸孔の少なくとも一部には非円形部を
設ける。この際前述の第１発明の一実施例のよう
にタービンホイール２３のハブ１６に設けられた
軸孔１５ｈ全部を非円形部としても良い。次に軸
孔に珪素粉末を、場合によつてはカンフアー等の
バインダーと共に、射出成形法、圧縮成形法、ス
リツプキヤスト法等により充填し、同時に同じ珪
素粉末で軸孔内の珪素粉末と一体でシヤフトを成
形する。そしてこれらをタービンホイールと一緒
に窒素雰囲気中1350〜1450℃で焼結する。すると
珪素と窒素とが反応し窒化珪素焼結体となり、そ
の一部はタービンホイールを構成する窒化珪素焼
結体とも化学的に結合する。このような反応焼結
法により軸孔に窒化珪素焼結体を生じさせると、
焼結による寸法変化がなく、焼結後〓間を生じた
り余分の内部応力を発生することなく、タービン
ホイールとシヤフトとが一体化され強固な結合と
なる。
作する。この場合の窒化珪素焼結体は普通焼結
法、ホツトプレス法、反応焼結法によるもの全て
を使用できるが、工業的にはその容易さおよび強
度を考慮すると普通焼結法により得られたものが
好ましい。軸孔の少なくとも一部には非円形部を
設ける。この際前述の第１発明の一実施例のよう
にタービンホイール２３のハブ１６に設けられた
軸孔１５ｈ全部を非円形部としても良い。次に軸
孔に珪素粉末を、場合によつてはカンフアー等の
バインダーと共に、射出成形法、圧縮成形法、ス
リツプキヤスト法等により充填し、同時に同じ珪
素粉末で軸孔内の珪素粉末と一体でシヤフトを成
形する。そしてこれらをタービンホイールと一緒
に窒素雰囲気中1350〜1450℃で焼結する。すると
珪素と窒素とが反応し窒化珪素焼結体となり、そ
の一部はタービンホイールを構成する窒化珪素焼
結体とも化学的に結合する。このような反応焼結
法により軸孔に窒化珪素焼結体を生じさせると、
焼結による寸法変化がなく、焼結後〓間を生じた
り余分の内部応力を発生することなく、タービン
ホイールとシヤフトとが一体化され強固な結合と
なる。
［発明の効果］
以上詳述したように第１の発明であるシヤフト
付きターボチヤージヤのタービンホイールは窒化
珪素焼結体製タービンホイールのブレード付根よ
り軸線方向に突出して設けられているハブの軸孔
の少なくとも一部に非円形部を設け、該軸孔に、
一部に非円形部を有する窒化珪素焼結体製シヤフ
トを、両者の非円形部同士を合致させて結合した
ものであるから、トルク伝達に際し、シヤフトの
窒化珪素焼結体には回転トルクが主として圧縮力
として加わり充分強度的に耐え得る。そしてター
ビンホイールの重量は従来のCo系合金の約1/3と
なり応答性が改善され、自動車の如く速度変化の
激しい用途に好適である。
付きターボチヤージヤのタービンホイールは窒化
珪素焼結体製タービンホイールのブレード付根よ
り軸線方向に突出して設けられているハブの軸孔
の少なくとも一部に非円形部を設け、該軸孔に、
一部に非円形部を有する窒化珪素焼結体製シヤフ
トを、両者の非円形部同士を合致させて結合した
ものであるから、トルク伝達に際し、シヤフトの
窒化珪素焼結体には回転トルクが主として圧縮力
として加わり充分強度的に耐え得る。そしてター
ビンホイールの重量は従来のCo系合金の約1/3と
なり応答性が改善され、自動車の如く速度変化の
激しい用途に好適である。
又、第２の発明であるターボチヤージヤのター
ビンホイールの製法は珪素粉末をタービンホイー
ルの軸孔内に充填し、また同粉末でシヤフトを成
形し、窒素雰囲気中で焼結するという反応焼結法
を利用するものであるから、工業的にも量産に適
する方法である。
ビンホイールの製法は珪素粉末をタービンホイー
ルの軸孔内に充填し、また同粉末でシヤフトを成
形し、窒素雰囲気中で焼結するという反応焼結法
を利用するものであるから、工業的にも量産に適
する方法である。
第１図は第１の発明の一実施例を示す部分破断
斜視図、第２図はその軸孔１５ｈを示す拡大正面
図、第３図はその部分破断側面図、第４図は外径
周速500m/sにおけるタービンホイールの遠心応
力計算図である。 １４……ブレード、１５，１５ｈ……軸孔、１
６……ハブ、１８……シヤフト、１９……抜け止
め凹孔、２０……抜け止め突起、２３……タービ
ンホイール。
斜視図、第２図はその軸孔１５ｈを示す拡大正面
図、第３図はその部分破断側面図、第４図は外径
周速500m/sにおけるタービンホイールの遠心応
力計算図である。 １４……ブレード、１５，１５ｈ……軸孔、１
６……ハブ、１８……シヤフト、１９……抜け止
め凹孔、２０……抜け止め突起、２３……タービ
ンホイール。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化珪素焼結体製タービンホイールのブレー
ド付根より軸線方向に突出して設けられているハ
ブの軸孔の少なくとも一部に非円形部を設け、該
軸孔に、一部に非円形部を有する窒化珪素焼結体
製シヤフトを、両者の非円形部同士を合致させて
結合してなることを特徴とするシヤフト付きター
ボチヤージヤのタービンホイール。 ２ 窒化珪素焼結体製タービンホイールの軸孔の
一部に非円形部を設け、該軸孔に珪素粉末を〓間
なく充填すると共に、同じく珪素粉末で軸孔内の
同粉末と一体にシヤフトを成形し、次に窒素雰囲
気中で焼結することによりシヤフトとタービンホ
イールとを一体的に結合することを特徴とするタ
ーボチヤージヤのタービンホイールの製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4377279A JPS55134701A (en) | 1979-04-10 | 1979-04-10 | Turbine wheel for turbocharger and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4377279A JPS55134701A (en) | 1979-04-10 | 1979-04-10 | Turbine wheel for turbocharger and manufacture thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55134701A JPS55134701A (en) | 1980-10-20 |
| JPS6148601B2 true JPS6148601B2 (ja) | 1986-10-24 |
Family
ID=12673035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4377279A Granted JPS55134701A (en) | 1979-04-10 | 1979-04-10 | Turbine wheel for turbocharger and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55134701A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4544327A (en) * | 1980-11-20 | 1985-10-01 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic rotor and manufacturing process therefor |
| JPS59155501A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-04 | Ngk Insulators Ltd | ラジアル型セラミツクタ−ビンロ−タ−およびその製造法 |
| JPH0627482B2 (ja) * | 1983-12-27 | 1994-04-13 | 日本碍子株式会社 | ラジアル型セラミックタービンローターの製法 |
| JPS6186211A (ja) * | 1984-10-04 | 1986-05-01 | 日本碍子株式会社 | セラミックス複合構造体及びその製造法 |
| DE3441115C1 (de) * | 1984-11-10 | 1986-01-30 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Laufrad fuer eine Gasturbine |
| JPS63118301U (ja) * | 1987-01-28 | 1988-07-30 | ||
| DE102005005666A1 (de) * | 2005-02-08 | 2006-08-17 | Daimlerchrysler Ag | Strömungsmaschine |
| CN103890318B (zh) * | 2011-11-15 | 2016-09-28 | 博格华纳公司 | 流动转子，特别是涡轮机叶轮 |
| DE102012207271A1 (de) * | 2012-05-02 | 2013-11-07 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Verbinden einer Welle mit einem Rotationsbauteil und nach diesem Verfahren hergestellte Turboladerwelle |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3604819A (en) * | 1969-10-14 | 1971-09-14 | United States Steel Corp | Impeller shaft assembly |
| US3885294A (en) * | 1974-04-03 | 1975-05-27 | Ford Motor Co | Method of making a bonded silicon nitride article having portions of different density |
| JPS59611B2 (ja) * | 1976-09-21 | 1984-01-07 | 豊和工業株式会社 | ドツフイングバ−の変位装置 |
| DE2728823C2 (de) * | 1977-06-27 | 1982-09-09 | Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch, 6710 Frankenthal | Gasturbine |
-
1979
- 1979-04-10 JP JP4377279A patent/JPS55134701A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55134701A (en) | 1980-10-20 |
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