JPH0338401Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0338401Y2 JPH0338401Y2 JP1984103722U JP10372284U JPH0338401Y2 JP H0338401 Y2 JPH0338401 Y2 JP H0338401Y2 JP 1984103722 U JP1984103722 U JP 1984103722U JP 10372284 U JP10372284 U JP 10372284U JP H0338401 Y2 JPH0338401 Y2 JP H0338401Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coupling
- shaft
- coupling hole
- outer diameter
- turbine wheel
- 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
Links
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 61
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 61
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 61
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 18
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- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 3
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- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
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Description
【考案の詳細な説明】
産業上の利用分野
本考案は、ターボ機械、例えばターボチヤージ
ヤのタービンホイールをセラミツク製とした場合
の、セラミツクタービンホイールと金属製の回転
軸との結合構造に関するものである。
ヤのタービンホイールをセラミツク製とした場合
の、セラミツクタービンホイールと金属製の回転
軸との結合構造に関するものである。
従来の技術
最近、その耐熱性に優れていることに注目され
て、セラミツクをターボ機械、例えばターボチヤ
ージヤのタービンホイールに使用することが行わ
れるようになつた。このようなセラミツク製のタ
ービンホイールを用いてターボチヤージヤを構成
する場合、その機械的強度の関係から、回転軸に
は通常金属製の回転軸が用いられている。そして
このセラミツク製タービンホイールと金属製回転
軸とを結合するには、例えば、金属製回転軸の一
端部の軸方向に結合穴を設け、この結合穴に、セ
ラミツク製タービンホイールの背面中心に設けた
結合軸を燒ばめ、プレスばめ、ろう付もしくは接
着材を介して挿入固定し、又はボルト締結して結
合することが行われている。（特開昭54−42520号
公報参照） 考案が解決しようとする問題点 従来の、上記のようなタービンホイールと回転
軸との結合方法では、燃燒ガス等による熱負荷が
かかつた場合、セラミツクと金属との間の熱膨張
の差により、燒ばめ、プレスばめでは締めしろが
緩くなり、接着材ではその熱劣化により、タービ
ンホイールと回転軸との間の結合力が弱くなつて
軸方向の力が加わつた場合にタービンホイールが
回転軸より抜けるおそれもあり、その信頼性に問
題があつた。
て、セラミツクをターボ機械、例えばターボチヤ
ージヤのタービンホイールに使用することが行わ
れるようになつた。このようなセラミツク製のタ
ービンホイールを用いてターボチヤージヤを構成
する場合、その機械的強度の関係から、回転軸に
は通常金属製の回転軸が用いられている。そして
このセラミツク製タービンホイールと金属製回転
軸とを結合するには、例えば、金属製回転軸の一
端部の軸方向に結合穴を設け、この結合穴に、セ
ラミツク製タービンホイールの背面中心に設けた
結合軸を燒ばめ、プレスばめ、ろう付もしくは接
着材を介して挿入固定し、又はボルト締結して結
合することが行われている。（特開昭54−42520号
公報参照） 考案が解決しようとする問題点 従来の、上記のようなタービンホイールと回転
軸との結合方法では、燃燒ガス等による熱負荷が
かかつた場合、セラミツクと金属との間の熱膨張
の差により、燒ばめ、プレスばめでは締めしろが
緩くなり、接着材ではその熱劣化により、タービ
ンホイールと回転軸との間の結合力が弱くなつて
軸方向の力が加わつた場合にタービンホイールが
回転軸より抜けるおそれもあり、その信頼性に問
題があつた。
なかでも、燒ばめ、プレスばめの場合にはその
嵌合部の詳細な検討はなされておらず、次のよう
な問題点がある。
嵌合部の詳細な検討はなされておらず、次のよう
な問題点がある。
締めしろが小さい場合はタービン使用時の温
度上昇により前記結合軸と結合穴との間の結合
力が弱くなり、結合軸が抜け易くなる。
度上昇により前記結合軸と結合穴との間の結合
力が弱くなり、結合軸が抜け易くなる。
締めしろを大きくした場合は、結合軸と結合
穴との結合時に、結合穴端部に接する結合軸部
に大きな引張り応力が集中発生し、同部分に亀
裂を生じることになる。
穴との結合時に、結合穴端部に接する結合軸部
に大きな引張り応力が集中発生し、同部分に亀
裂を生じることになる。
上記，により、またさらに生産時におけ
る前記結合軸の外径寸法及び前記結合穴の内径
寸法のばらつき等を考慮すると、適正な締めし
ろを確保することは困難である。
る前記結合軸の外径寸法及び前記結合穴の内径
寸法のばらつき等を考慮すると、適正な締めし
ろを確保することは困難である。
結合された軸部分に曲げモーメンが負荷され
たような場合には、結合穴の端部付近に局所応
力が発生し、この端部にたとえＲ加工を施して
もこの局所応力を大幅に軽減することはできな
い。
たような場合には、結合穴の端部付近に局所応
力が発生し、この端部にたとえＲ加工を施して
もこの局所応力を大幅に軽減することはできな
い。
本考案はセラミツク製タービンホイールと金属
製回転軸との結合構造に特定の寸法関係を付与す
ることにより上記の問題を解決し、信頼性の高い
セラミツクタービンを提供しようとするものであ
る。
製回転軸との結合構造に特定の寸法関係を付与す
ることにより上記の問題を解決し、信頼性の高い
セラミツクタービンを提供しようとするものであ
る。
問題点を解決するための手段
上記の問題点を解決するため、本考案は、セラ
ミツク製タービンホイールの結合軸を金属製回転
軸の端部軸方向に設けた結合穴に挿入固定したセ
ラミツクタービンホイールの結合構造において、
前記結合軸は先端側より根元側にその外径を縮小
したテーパー状に、前記結合穴は頂部側より底部
側にその内径を拡大したテーパー状に、それぞれ
形成し、前記結合軸と結合穴は共に両者の挿入固
定前の状態において、前記結合軸の先端側外径と
根元側外径との差が前記結合穴の頂部側内径と底
部側内径との差より大きくまた前記結合軸の根元
側外径と前記結合穴の頂部側内径がほぼ等しく、
挿入組立て後において、前記結合軸の根元側と前
記結合穴の頂部側とが密接するようになつている
ことを特徴とする。
ミツク製タービンホイールの結合軸を金属製回転
軸の端部軸方向に設けた結合穴に挿入固定したセ
ラミツクタービンホイールの結合構造において、
前記結合軸は先端側より根元側にその外径を縮小
したテーパー状に、前記結合穴は頂部側より底部
側にその内径を拡大したテーパー状に、それぞれ
形成し、前記結合軸と結合穴は共に両者の挿入固
定前の状態において、前記結合軸の先端側外径と
根元側外径との差が前記結合穴の頂部側内径と底
部側内径との差より大きくまた前記結合軸の根元
側外径と前記結合穴の頂部側内径がほぼ等しく、
挿入組立て後において、前記結合軸の根元側と前
記結合穴の頂部側とが密接するようになつている
ことを特徴とする。
実施例
本考案の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本考案の実施例の組立て前の状態を、
第２図は組立て後の状態を示すものである。
第２図は組立て後の状態を示すものである。
第１図において１は回転体であるセラミツク製
のタービンホイールであつて、その背面にはこれ
と一体にセラミツクの結合軸１ａが突出してい
る。２は金属製の回転軸であつて、その端部に軸
中心の軸方向の結合穴２ａが設けられている。そ
して結合軸１ａを結合穴２ａ内に燒ばめ又はプレ
スばめし、外径形状をととのえて、第２図に示す
ようなタービンホイール組立体を形成する。
のタービンホイールであつて、その背面にはこれ
と一体にセラミツクの結合軸１ａが突出してい
る。２は金属製の回転軸であつて、その端部に軸
中心の軸方向の結合穴２ａが設けられている。そ
して結合軸１ａを結合穴２ａ内に燒ばめ又はプレ
スばめし、外径形状をととのえて、第２図に示す
ようなタービンホイール組立体を形成する。
タービンホイール１の結合軸１ａにはテーパー
が施されており、第１図に示すように、そのター
ビンホイール１に近い方の外径、すなわち根元３
側の外径をd1、その先端４側の外径をd2としたと
きd1＜d2となるよう、すなわち先太の軸形状とす
る。
が施されており、第１図に示すように、そのター
ビンホイール１に近い方の外径、すなわち根元３
側の外径をd1、その先端４側の外径をd2としたと
きd1＜d2となるよう、すなわち先太の軸形状とす
る。
一方金属製回転軸２の結合穴２ａにも若干のテ
ーパーがつけられ、第１図に示すように、これに
結合軸１ａを嵌合した時の前記d1，d2の大きさの
軸部分に対応する前記結合穴２ａの頂部５側及び
底部６側の内径を、それぞれd3，d4としたときd4
＞d3もしくはd4とd3とはほぼ等しく（d4≒d3）な
るよう、穴の内方すなわち底部側がやや拡径され
た形状のものとする。そしてまた上記の結合軸１
ａ、結合穴２ａの各部の寸法関係を d2−d1＞d4−d3 d1≒d3 とする。
ーパーがつけられ、第１図に示すように、これに
結合軸１ａを嵌合した時の前記d1，d2の大きさの
軸部分に対応する前記結合穴２ａの頂部５側及び
底部６側の内径を、それぞれd3，d4としたときd4
＞d3もしくはd4とd3とはほぼ等しく（d4≒d3）な
るよう、穴の内方すなわち底部側がやや拡径され
た形状のものとする。そしてまた上記の結合軸１
ａ、結合穴２ａの各部の寸法関係を d2−d1＞d4−d3 d1≒d3 とする。
すなわち結合軸１ａのテーパー比の方を結合穴
２ａのテーパー比より大きくし、かつタービンホ
イール１側の嵌合端近傍の結合軸１ａの外径（根
元３側の外径）と結合穴２ａの頂部５側の内径と
はほぼ等しい寸法とするものである。
２ａのテーパー比より大きくし、かつタービンホ
イール１側の嵌合端近傍の結合軸１ａの外径（根
元３側の外径）と結合穴２ａの頂部５側の内径と
はほぼ等しい寸法とするものである。
上記のような寸法関係にある結合軸１ａと結合
穴２ａとを例えば燒ばめによつて組立てると、こ
れらの挿入組立て後においては、結合穴２ａの熱
膨張からの冷却後の収縮により結合穴２ａの頂部
側内径がもとの寸法d3となり、この寸法d3は結合
軸１ａの根元側外径d1とほぼ等しくなつているの
で、結合軸１ａの根元側と結合穴２ａの頂部側と
が密接するようになる。
穴２ａとを例えば燒ばめによつて組立てると、こ
れらの挿入組立て後においては、結合穴２ａの熱
膨張からの冷却後の収縮により結合穴２ａの頂部
側内径がもとの寸法d3となり、この寸法d3は結合
軸１ａの根元側外径d1とほぼ等しくなつているの
で、結合軸１ａの根元側と結合穴２ａの頂部側と
が密接するようになる。
結合軸１ａと結合穴２ａの外径及び内径の形
状、寸法関係を上記のように形成することによ
り、結合軸１ａと結合穴２ａとの組立て後は、結
合軸１ａの先端４側で大きな嵌合力を確保しここ
に高い軸応力を生じるが、先端部４から根元部３
にかけて徐々に応力が低減し、嵌合端すなわち根
元部３及び頂部５との嵌合部では締めしろがほぼ
零となりこの部分に局部応力の発生するのを防止
する。このように本実施例では結合軸１ａと結合
穴２ａとの嵌合固定力は主として結合軸１ａの先
端４側において確保し、その根元３側（首部）に
は無理な力が作用しないので、この部分の亀裂が
防止でき、また曲げモーメントが作用した場合に
も、この根元部３に応力が集中するのを回避する
ことができる。
状、寸法関係を上記のように形成することによ
り、結合軸１ａと結合穴２ａとの組立て後は、結
合軸１ａの先端４側で大きな嵌合力を確保しここ
に高い軸応力を生じるが、先端部４から根元部３
にかけて徐々に応力が低減し、嵌合端すなわち根
元部３及び頂部５との嵌合部では締めしろがほぼ
零となりこの部分に局部応力の発生するのを防止
する。このように本実施例では結合軸１ａと結合
穴２ａとの嵌合固定力は主として結合軸１ａの先
端４側において確保し、その根元３側（首部）に
は無理な力が作用しないので、この部分の亀裂が
防止でき、また曲げモーメントが作用した場合に
も、この根元部３に応力が集中するのを回避する
ことができる。
なお結合軸１ａの形状としては、軸先端部の外
径がd2である部分より先端側４と根元部の外径が
d1である部分よりタービンホイール１側の部分３
を共にストレート（同一外径）とすると、結合構
造としてさらに有効である。
径がd2である部分より先端側４と根元部の外径が
d1である部分よりタービンホイール１側の部分３
を共にストレート（同一外径）とすると、結合構
造としてさらに有効である。
考案の効果
本考案は以上のような構成を有するものである
から、セラミツクタービンホイールを回転軸に嵌
合取付け後に、その結合軸の首部に局所応力の発
生するのを防止して同部に亀裂の生じるのを阻止
することができ、その嵌合力は主として結合軸の
先端部で保持し高温時においても充分な結合力を
確保することができ、また結合軸に曲げてモーメ
ントが加わつた場合でもその首部に応力の集中す
るのを回避することができ、信頼性のあるセラミ
ツクタービンが得られる。
から、セラミツクタービンホイールを回転軸に嵌
合取付け後に、その結合軸の首部に局所応力の発
生するのを防止して同部に亀裂の生じるのを阻止
することができ、その嵌合力は主として結合軸の
先端部で保持し高温時においても充分な結合力を
確保することができ、また結合軸に曲げてモーメ
ントが加わつた場合でもその首部に応力の集中す
るのを回避することができ、信頼性のあるセラミ
ツクタービンが得られる。
第１図は本考案の実施例の組立て前の縦断面
図、第２図は同上組立て後の縦断面図である。 １……タービンホイール、１ａ……結合軸、２
……回転軸、２ａ……結合穴、３……結合軸根元
部、４……結合軸先端部、５……結合穴頂部、６
……結合穴底部。
図、第２図は同上組立て後の縦断面図である。 １……タービンホイール、１ａ……結合軸、２
……回転軸、２ａ……結合穴、３……結合軸根元
部、４……結合軸先端部、５……結合穴頂部、６
……結合穴底部。
Claims (1)
- セラミツク製タービンホイールの結合軸を金属
製回転軸の端部軸方向に設けた結合穴に挿入固定
したセラミツクタービンホイールの結合構造にお
いて、前記結合軸は先端側より根元側にその外径
を縮小したテーパー状に、前記結合穴は頂部側よ
り底部側にその内径を拡大したテーパー状に、そ
れぞれ形成し、前記結合軸と結合穴は共に両者の
挿入固定前の状態において、前記結合軸の先端側
外径と根元側外径との差が前記結合穴の頂部側内
径と底部側内径との差より大きくまた前記結合軸
の根元側外径と前記結合穴の頂部側内径がほぼ等
しく、挿入組立て後において、前記結合軸の根元
側と前記結合穴の頂部側とが密接するようになつ
ていることを特徴とするセラミツクタービンホイ
ールの結合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10372284U JPS6119601U (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | セラミツクタ−ビンホイ−ルの結合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10372284U JPS6119601U (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | セラミツクタ−ビンホイ−ルの結合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6119601U JPS6119601U (ja) | 1986-02-04 |
| JPH0338401Y2 true JPH0338401Y2 (ja) | 1991-08-14 |
Family
ID=30663096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10372284U Granted JPS6119601U (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | セラミツクタ−ビンホイ−ルの結合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6119601U (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730301B2 (ja) * | 1974-05-24 | 1982-06-28 | ||
| JPS59113203A (ja) * | 1982-11-12 | 1984-06-29 | エムテイ−ユ−・モトレン−ウント・タ−ビネン−ユニオン・ミユンヘン・ジ−エムビ−エツチ | ジエツトエンジン用のセラミツク製回転部材と金属製回転部材の結合部及びその作製方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730301U (ja) * | 1980-07-28 | 1982-02-17 |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP10372284U patent/JPS6119601U/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730301B2 (ja) * | 1974-05-24 | 1982-06-28 | ||
| JPS59113203A (ja) * | 1982-11-12 | 1984-06-29 | エムテイ−ユ−・モトレン−ウント・タ−ビネン−ユニオン・ミユンヘン・ジ−エムビ−エツチ | ジエツトエンジン用のセラミツク製回転部材と金属製回転部材の結合部及びその作製方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6119601U (ja) | 1986-02-04 |
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