JPS61144420A - 慣性力が作用する作動軸 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、慣性力が作用する作動軸に係り、特に詳しく
は例えば内燃機関用の吸排気弁の弁軸やガスタービン用
のロータ軸等の慣性力が作用する作動軸に関する。

（従来技術及びその問題点） 従来から例えば吸排気弁等の慣性力が作用する作動軸を
セラミックスで中実に形成したものは公知である（例え
ば特開昭５６−２３５０７％、実開昭５８−１７５１０
６号）。ところがその場合は中実であるため重く、作動
時に慣性力が大きくなり、作動軸作用する引張応力或は
曲げ応力が過大となって、強度上不利となる。また、同
様な理由により、中実の場合は、摺動面或は接触座面（
例えば弁座面）に作用する慣性力が大きくなり、結局作
動軸や相手部材の摩耗が増大することになる。

さらにセラミックスは伸びが極めて小さいため、鉄等の
金属と比較して材料内部の気孔等の欠陥による応力集中
に対する感度が高く、欠陥による強度低下の影響は大き
いが、その製法上内部欠陥（例えば不純物や気孔）の存
在は避けられない。

従って、作動軸が中実の場合は、それだけ作動軸内部に
欠陥を含有する確率が高くなるため、割れを誘発しやす
く、強度上不利となる。さらに、製造上は中実の作動軸
の比較的大径のもの（例えば直径１５ａｗ以上）をセラ
ミックスで成形すると、成形時に中心部と外周部で密度
差を生じ易く、またセラミックスの熱伝導率が小さいた
め中心部と外周部で熱膨張差を生じ、焼割れを起し易い
という問題がある。

（発明の目的） 本発明は、慣性力が作用する作動軸をセラミックスで中
空に成形した場合には、作動軸の中空部には不純物や気
泡等の欠陥が存在しなくなり、また焼割れの原因等もな
くなるという点に着目して案出されたもので、前述のよ
うな問題点を解消することを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、セラミックス粉末と溶媒からなる泥奨状原料
より中空形状に焼結成形したことを特徴とする慣性力が
作用する作動軸である。

（実施例） 第１図はガスタービンエンジンの全体構造を示しており
、１０はエンジン本体である。エンジン本体１０の図中
の右側には燃焼器１２が設けられ、左側には減速機１４
が設けられている。

エンジン本体１０の内部には低圧側〇−夕１６、高圧側
ロータ１８、圧縮機ロータ２０等が配置されており、こ
れらが慣性力が作用する作動軸に相当する。圧縮機ロー
タ２０から燃焼器１２内に圧縮空気を供給し、燃焼器１
２で燃焼した高圧の排気がタービンブレード１７ａ、１
９ａを回転させながら、排気ディフューザ１１ａの外周
の排気通路１１ｂを通って外部に排出されるようになっ
ている。

低圧側ロータ１６、高圧側ロータ１８の回転力はタイル
シャフト１５ａから減速１ｆｉ１４に伝達されるＳ造で
ある。

第２図は前記低圧側ロータ１６、高圧側ロータ１８、圧
縮機ロータ２０等の拡大断面図であり、低圧側ロータ１
６、高圧側ロータ１８、圧縮機ロータ２０はエンジン本
体１０に嵌合したベアリング２２ａ、２２ｂで回転自在
に軸支されている。

低圧側ロータ１６と高圧側ロータ１８は締付はボルト２
４で接続軸２６ａに固定されており、接続軸２６ａはベ
アリング２２ａｋｍ嵌合し、圧縮機ロータ２０の右端部
に嵌合している。接続軸２６ａは金属製であり、低圧側
ロータ１６、高圧側ロータ１８、圧縮機ロータ２０はセ
ラミックス製である。低圧側〇−夕１６、＾圧側ロータ
１８、圧縮機ロータ２０は詳しくは周知のスリップキャ
スト法で製造され、内部に中空部１７ｃ、１９ｃ、２１
Ｃが形成されている。

圧縮機ロータ２０の左端部は接続軸２６ｂに嵌合してお
り、接続軸２６ｂは前記タイルシャフト１５ａに連結さ
れている。接続軸２６ｂも金属製である。なお第２図で
２８ａは右ベアリング押え、２８ｂは左ベアリング押え
である。

第３図は第２図の要部拡大図であり、第３図中で締付は
ボルト２４と低圧側ロータ１６、高圧側ロータ１８の間
には微小ＩＩ！１間３１ａを隔ててカラー３０が介装さ
れており、締付はボルト２４のねじ部２５ａを接続軸２
６ａに螺合して締付けても低圧側ロータ１６、高圧側〇
−タ１８に締付は力が働かないようにしである。低圧側
ロータ１６と高圧側ロータ１８の間および高圧側〇−夕
１８と圧縮機ロータ２０の間にはＤカップリング３２ａ
１３２ｂが介装されている。Ｄカップリング３２ａ、３
２ｂと低圧側ロータ１６、高圧側ロータ１８、圧縮機ロ
ータ２０の間のトルク伝動手段は、両者の嵌合面の２面
摺動部１６ａ、１８ａ、１８ｂ。

２６Ｇを介して回転トルクが伝達される構造である。

低圧側〇−夕１６、高圧側ロータ１８には通路１７ｄ１
１９ｄが形成されており、通路１７ｄ１１９ｄは前記ス
リップキャスト法の泥奨抜きに利用されるものである。

なお第３図で３４はステータブレードである。

次に第４図参照して慣性力が作用する作動軸の一例であ
る排気弁４０を説明する。排気弁４０も同様にスリップ
キャスト法で製造されたセラミックス製である。４１は
弁軸、４２は弁体、４３は中空部、４４は弁体内中空部
内面、４５は弁軸的中空部内面、４６は弁軸外面である
。弁軸外面４６はスリーブ４８にｒａ動自在に挿入され
ている。

上記の実施例における慣性力が作用する作動軸を周知の
スリップキャスト法により成形する場合は、泥漿状セラ
ミックス原料の鋳込み、石膏型等による水分の吸収、排
泥、型開放、焼成、研磨等の工程により、吸排気弁を製
造することにより、研磨式１１１１１程度の中空のセラ
ミックス吸排気弁を一体成形することができ、研磨加工
の工数が大幅に低減し、低コストで製造することができ
る。大径のものも簡単に成形可能であり、又一体物であ
り、製造工程が簡単になるため強度的にも有利となり、
耐食性に優れているため低質油機関に適し、軽量化にも
有効である。

なお、第５図、第６図は第４図における弁軸４１の弁軸
頭部４０ａの変形実施例である。符号４１ａ、４１ｂは
弁軸４１の中空部４３ａ、４３ｂを形成する場合に生じ
るセラミックス泥漿の自然排出孔である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明による慣性力が作用する作動
軸は、セラミックス粉末と溶媒からなる泥奨状原料より
中空形状に焼結成形したので、次の効果を奏することが
できる。

すなわち、本発明をガスタービンエンジンの低圧側ロー
タ１６、高圧側ロータ１８、圧縮機０−タ２０に適用し
た場合には、低圧側ロータ１６等がセラミックス製であ
り、かつ中空部１７０等が形成されているので、軽量化
により慣性質量が減少し、患部な回転数の変化に対して
応答性が向上する。また、軸の中心部が中空部１７Ｇに
なっているため、中゛６部に不純物や気泡が発生せず、
低圧側ロータ１６等の強度を向上させることができる。

一方本発明を排気弁４０に適用した場合には、排気弁４
０が軽量化されることによって慣性力が減少し、弁体４
２の着座力が低減され、弁体４２の摩耗量を減少させる
ことができる。また弁軸４１の強度も同様に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したガスタービンエンジンを示す
縦断面図、第２図はロータを示す縦断面図、第３図は第
２図の要部拡大図、第４図は本発明を４サイクルエンジ
ンの排気弁に適用した場合を示す縦断面図、第５図、第
６図は夫々第４図における排気弁の弁軸頭部の変形例の
部分断面図で　　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックス粉末と溶媒からなる泥奨状原料より中空形
   状に焼結成形したことを特徴とする慣性力が作用する作
   動軸。