(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な製造可能性のための改良されたタービンホイールを有するターボチャージャーを提供する。【解決手段】タービンホイール（３６）は、ハブ（４２）、ハブ（４２）から延長される複数のブレード（４４）、及びハブ（４２）から延長され、外径を有する後方壁（４６）を含む。後方壁（４６）は第１後方壁面（４６ａ）及び反対側の第２後方壁面（４６ｂ）を含む。第１後方壁面（４６ａ）は外径の約５０％と約８５％との間の直径を有する基準リング（５０）を含む。【選択図】図３
2019074082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャー用タービンホイールであって：
ハブと、
前記ハブから延長される複数のブレードと、及び
前記ハブから延長され、外径を有する後方壁と、を含み、前記後方壁は第１後方壁面及び反対側の第２後方壁面を含み、前記第１後方壁面は前記外径の５０％と８５％との間の範囲の直径を有する基準リング（ｄａｔｕｍ  ｒｉｎｇ）を含む、タービンホイール。
【請求項２】
前記基準リングは前記外径の５５％と６５％との間の範囲にさらに定義される、請求項１に記載のタービンホイール。
【請求項３】
前記基準リングは前記外径の５８％と６２％との間の範囲にさらに定義される、請求項１に記載のタービンホイール。
【請求項４】
前記ハブは、前記後方壁が一端部に隣接して配置され、前記ブレードが他端部に向けて延長されるように長手方向軸に沿って延長される、請求項１〜３の中の何れか一項に記載のタービンホイール。
【請求項５】
前記基準リングは前記長手方向軸に沿って前記第１後方壁面から軸方向へ  離隔するように延長される、請求項４に記載のタービンホイール。
【請求項６】
前記基準リングは前記長手方向軸を中心として円周方向に延長される、請求項４または５に記載のタービンホイール。
【請求項７】
前記第１後方壁面は前記長手方向軸に対して前記基準リングから前記外径まで半径方向へ離隔するように延長される平坦部を有する、請求項１〜６の中の何れか一項に記載のタービンホイール。
【請求項８】
前記平坦部はノッチ、扇形、またはチャンネルの中の少なくとも一つを含む、請求項７に記載のタービンホイール。
【請求項９】
前記後方壁及び前記基準リングは一体型、単一体型、及びワンピースである、請求項１〜８の中の何れか一項に記載のタービンホイール。
【請求項１０】
前記第２後方壁面から延長される前記ブレードの外側エッジの部分は前記後方壁の前記外径と同延にある、請求項１〜９の中の何れか一項に記載のタービンホイール。
【請求項１１】
ターボチャージャーであって：
内燃機関から排気ガスを収容するためのタービンホイールと、
前記タービンホイールに結合され、前記タービンホイールによって回転可能であり、長手方向軸に沿って延長されるターボチャージャーシャフトと、を含み、
前記タービンホイールは、ハブ、前記ハブから延長される複数のブレード、及び前記ハブから延長され、外径を有する後方壁を含み、前記後方壁は第１後方壁面及び反対側の第２後方壁面を含み、前記第１後方壁面は前記外径の５０％と８５％との間の範囲の直径を有する基準リングを含む、ターボチャージャー。
【請求項１２】
前記基準リングは前記外径の５５％と６５％との間の範囲にさらに定義される、請求項１１に記載のターボチャージャー。
【請求項１３】
前記基準リングは前記外径の５８％と６２％との間の範囲にさらに定義される、請求項１１に記載のターボチャージャー。
【請求項１４】
前記基準リングは前記長手方向軸に対して前記第１後方壁面から前記外径まで軸方向へ離隔するように延長される、請求項１１〜１３の中の何れか一項に記載のターボチャージャー。
【請求項１５】
前記基準リングは前記長手方向軸を中心として円周方向に延長される、請求項１１〜１４の中の何れか一項に記載のターボチャージャー。
【請求項１６】
前記後方壁及び前記基準リングは一体型、単一体型、及びワンピースである、請求項１１〜１５の中の何れか一項に記載のターボチャージャー。
【請求項１７】
ターボチャージャーであって：
内燃機関から排気ガスを収容するためのタービンホイールと、
前記タービンホイールに結合され、前記タービンホイールによって回転可能であり、長手方向軸に沿って延長されるターボチャージャーシャフトと、
前記長手方向軸に沿って延長され、前記排気ガスを収容するための入口及び前記排気ガスを排出するための出口を定義するタービンハウジングと、を含み、
前記タービンホイールは前記タービンハウジング内に配置され、前記ターボチャージャーシャフトとともに回転可能であり、
前記タービンホイールは、ハブ、前記ハブから延長される複数のブレード、及び前記ハブから延長され、外径を有する後方壁を含み、前記後方壁は第１後方壁面及び反対側の第２後方壁面を含み、前記第１後方壁面は前記外径の５０％と８５％との間の範囲の直径を有する基準リングを含み、前記第２後方壁面から延長される前記ブレードの外側エッジの部分は前記後方壁の前記外径と同延であり、前記後方壁及び前記基準リングは一体型、単一体型及びワンピースである、ターボチャージャー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にターボチャージャーに関するもので、より具体的にはより良好な製造可能性のための改良されたタービンホイールを有するターボチャージャーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のような車のエンジン用ターボチャージャーを提供することが知られている。自動車用ターボチャージャーは典型的にベアリングハウジング内のベアリングによって支持される共通のターボチャージャーシャフト上にコンプレッサーホイール及びタービンホイールを含む。代案として、コンプレッサーホイール及びタービンホイールは機械的に分離されることができ、タービンホイールは発電機を駆動し、発電機がコンプレッサーホイールを駆動する電気モーターに電力を伝達する。ターボチャージャーのタービンホイールはエンジンの排気ガスからエネルギーを抽出し、抽出されたエネルギーはコンプレッサーホイールに伝達される。コンプレッサーホイールはエンジン内への吸気密度を増加し、所定の空燃比（ａｉｒ−ｆｕｅｌ  ｒａｔｉｏ）に対してより多い量の燃料を燃消させることができるようにする。その結果、エンジンはより多い動力を発生させる。
【０００３】
一般に、タービンホイールは、タービンホイールが露出される高温及び腐食性ガスに耐えることができる金属合金で製造される。タービンホイール及びコンプレッサーホイールは典型的に異なる方式でターボチャージャーシャフトに結合される。典型的に、コンプレッサーホイールはターボチャージャーシャフトが挿入される貫通穴（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｇｏｉｎｇ  ｂｏｒｅ）を有する。その後、コンプレッサーホイールはナットを通じてターボチャージャーシャフトに固定される。代案として、コンプレッサーホイールの貫通穴はコンプレッサーホイールをターボチャージャーシャフトに固定するためにターボチャージャーシャフト上の外部螺糸山と係合する内部螺糸山を含むことができる。タービンホイールは典型的に中実（ｓｏｌｉｄ）で、熔接またはろう付によってターボチャージャーシャフトに実質的に固定される。タービンホイールの例は、ホルツシュー（Ｈｏｌｚｓｃｈｕｈ）のアメリカ特許出願公開第２０１０／０００３１３２号及びチァンドラモハナン（Ｃｈａｎｄｒａｍｏｈａｎａｎ）などのアメリカ特許第９，６２４，７７６号に開示されており、これらの全体開示は参考として本明細書に含まれる。
【０００４】
タービンホイールは、後方壁の外径がタービンブレードの最外側寸法までまたはその寸法を越えて延長される全体（ｆｕｌｌ）後方壁、またはタービンブレードが後方壁の外径を越えて延長される部分または扇形後方壁を有する。全体後方壁を有するタービンホイールのためのキャスティングは後方壁、特に後方壁の外径付近の平坦面上に波形（ｗａｖｉｎｅｓｓ）を有することができる。このような波形はキャスティングシミュレーション及び物理的部分測定（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｐａｒｔ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）によって確認された。典型的に、後方壁は、タービンホイールをターボチャージャーシャフトに実質的に固定させ、他のプロセスのために用いられる基準面（ａｔｕｍ  ｓｕｒｆａｃｅ）を含む。しかし、後方壁の波形または他の不規則性は基準面に波形を付与することができて、ホイール軸と基準面との間に垂直性（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｉｔｙ）を保持するような製造上の課題を発生することがある。
【０００５】
そこで、キャスティング時に幾何学的に安定した領域に配置された基準面を備えた後方壁形状を有するタービンホイールを提供することが好ましい。また、ホイールの外径または先端（ｔｉｐ）での後方壁の平坦部が均衡補正のために用いられることができるが、基準として見なされないことのあるタービンホイールを有するターボチャージャーを提供することが好ましい。そこで、当技術分野ではこれらの要求の中の少なくとも一つを満たす改良されたタービンホイールを有するターボチャージャーを提供する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ハブと、ハブから延長される複数のブレードと、ハブから延長され、外径を有する後方壁とを含むタービンホイールを提供する。後方壁は第１後方壁面及び反対側の第２後方壁面を含む。第１後方壁面は外径の約５０％と約８５％との間の直径を有する基準リングを含む。
【０００７】
また、本発明は内燃機関からの排気ガスを収容するためのタービンホイールと、タービンホイールに結合され、タービンホイールによって回転可能であり、長手方向軸に沿って延長されるターボチャージャーシャフトとを含むターボチャージャーを提供する。タービンホイールは、ハブと、ハブから延長される複数のブレードと、ハブから延長され、外径を有する後方壁とを含む。後方壁は第１後方壁面及び反対側の第２後方壁面を含む。第１後方壁面は外径の約５０％と約８５％との間の直径を有する基準リングを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一つの利点は、後方壁面と一体にキャスティングされた基準リングを備えた後方壁を有するターボチャージャー用タービンホイールが提供され、基準リングが幾何学的に安定した領域に配置され、基準面を定義する。本発明の別の利点は、タービンホイールの基準リングが、タービンホイールがターボチャージャーシャフトの長手方向軸と垂直を保持するようにし、キャスティング時に後方壁の波形を減少させることができるということである。本発明のまた別の利点は、タービンホイールが、均衡補正のために用いられることができるが、基準として見なされないことのあるホイールの外径またはチップで後方壁面の平坦部を有するということである。本発明のさらに別の利点は、タービンホイールの基準リングがより迅速な製造プロセス及びスクラップ率（ｓｃｒａｐ  ｒａｔｅ）の減少をもたらすということである。
【０００９】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面と関連させて以下の説明を読めば、よりよく理解されるので、容易に認められ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるターボチャージャーの断面図である。
【図２】図２は、図１のターボチャージャーのコンプレッサーホイール、ターボチャージャーシャフト、及びタービンホイールの断面図である。
【図３】図３は、本発明による図１のターボチャージャーのタービンホイールの一実施形態の斜視図である。
【図４】図４は、図３のタービンホイールの立面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、それぞれ本発明による、一般的な後方壁面及び基準リングを含む一般的な後方壁面を有するタービンホイールの概路図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、それぞれ本発明による、一般的な後方壁面及び基準リングを含む一般的な後方壁面を有するタービンホイールの概路図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、それぞれ本発明による、スーパーバック（ＳＵＰＥＲＢＡＣＫ）後方壁面及び基準リングを含むスーパーバック後方壁面を有するタービンホイールの概路図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、それぞれ本発明による、スーパーバック（ＳＵＰＥＲＢＡＣＫ）後方壁面及び基準リングを含むスーパーバック後方壁面を有するタービンホイールの概路図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、それぞれ本発明による、曲線型後方壁面及び基準リングを含む曲線型後方壁面を有するタービンホイールの概路図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、それぞれ本発明による、曲線型後方壁面及び基準リングを含む曲線型後方壁面を有するタービンホイールの概路図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、それぞれ本発明による、平坦型後方壁面及び基準リングを含む平坦型後方壁面を有するタービンホイールの概路図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、それぞれ本発明による、平坦型後方壁面及び基準リングを含む平坦型後方壁面を有するタービンホイールの概路図である。
【図６】図６は、図４のタービンホイールの一部の拡大断面図である。
【図７】図７は、図４のタービンホイールの一部の断面図である。
【図８】図８は、ラインアークラインアーク（Ｌｉｎｅ  Ａｒｃ  Ｌｉｎｅ  Ａｒｃ：  ＬＡＬＡ）後方壁面のオーバレイを示す図７の円（８）の中の部分の拡大図である。
【図９】図９は、図６のタービンホイールの後方壁面平坦図のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照すれば、類似する番号は他に指示しない限り類似する構造を表記するのに用いられ、本発明の一実施形態によるターボチャージャー２０が図１に示されている。図１に示すように、ターボチャージャー２０は、タービンハウジング２４、ベアリングハウジング２６、及びコンプレッサーハウジング２８を有する、２２で概略的に示したハウジングを含む。タービンハウジング２４は内燃機関（図示しない）からの排気ガスを収容するためのタービン排気ガス入口３０及びタービン排気ガス出口３２を有する。コンプレッサーハウジング２８は、矢印で示すように、周りの気流を収容するためのコンプレッサー周囲空気入口３４及び圧縮された空気を内燃機関に伝達するためのコンプレッサー空気排出出口（図示しない）を有する。ターボチャージャー２０はタービンハウジング２４内に配置された、３６で概略的に示した回転式タービンホイール及びコンプレッサーハウジング２８内に配置された、３８で概略的に示した回転式コンプレッサーホイールをさらに含む。ターボチャージャー２０はタービンホイール３６及びコンプレッサーホイール３８に結合され、ベアリングハウジング２６内のベアリングによって回転方向で支持される回転式ターボチャージャーシャフト４０をさらに含む。ターボチャージャーシャフト４０は、図２に示すように、長手方向軸Ａに沿って延長される。タービンホイール３６はシャフト及びホイール組立体となるターボチャージャーシャフト４０の一端部に堅固に付着され、コンプレッサーホイール３８はねじまたはナットのような適切なメカニズムによってターボチャージャーシャフト４０の他端部に結合される。典型的なターボチャージャーはキング（Ｋｉｎｇ）によるアメリカ特許出願公開第２０１５／０２１９１２１号に開示されており、その全体開示内容が参考として本明細書に明らかに含まれる。
【００１２】
別の実施形態において、ターボチャージャー２０はコンプレッサーホイール３６に電気的に動力を供給してコンプレッサーホイール３６を駆動するための電気モーター（図示しない）を含むことができる。電気モーターは高速タイプであり、磁気的にローディングされた複合体（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｌｏａｄｅｄ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＭＣＬ）ローター技術を利用して構成されることができる。電気モーターはターボチャージャーシャフト４０に結合されたローター及びハウジングに接続された固定子を含む。ハウジングはコンプレッサーハウジング２８に接続されることができる。コンプレッサーホイール３８はターボチャージャーシャフト４０の一端部上に提供される。電気モーターはバッテリー、発電機または燃料電池によって動力が供給されることができる。電動型コンプレッサーを備えたターボチャージャーの一例がプリューガー（Ｐｆｌｕｅｇｅｒ）などによる国際特許出願公開第ＷＯ０３／０４０５６７号に開示されており、その全体開示内容が参考として本明細書に明らかに含まれることを理解すべきである。
【００１３】
図３及び図４を参照すれば、ターボチャージャー２０の一実施形態で、本発明によるタービンホイール３６はハブ４２及びハブ４２から半径方向及び軸方向に延長され、タービン排気ガス出口３２に対向する複数のブレード４４を含む。ハブ４２は一端部にノーズ（ｎｏｓｅ）４５を含む。一実施形態において、ノーズ４５は六角形または十二角形であり得る。ハブ４２は長手方向軸Ａに対して半径方向に延長される後方壁４６をさらに含む。一実施形態において、後方壁４６はほぼ円形である。後方壁４６はタービン排気ガス出口３２から離れて面する第１後方壁面４６ａを含む。ハブ４２はターボチャージャーシャフト４０に結合されるように長手方向軸Ａに対して第１後方壁面４６ａから軸方向に延長されるシャフト接続領域またはジャーナル４８をさらに含む。ブレード４４はハブ４２から、第１後方壁面４６ａに対向する後方壁４６の第２後方壁面４６ｂまで延長されることを理解すべきである。
【００１４】
図３に示すように、タービンホイール３６の少なくとも一部実施形態は、後方壁４６の第１後方壁面４６ａ上に配置された基準リング５０を含む。基準リング５０は後方壁４６の第１後方壁面４６ａと一体にキャスティングされ、第１後方壁面４６ａ内に形成される。基準リング５０は長手方向軸Ａを中心として円周方向に延長される。タービンホイール３６のブレード４４から離れて面する基準リング５０の基準面５４は回転組立体エアロダイナミクス（コンプレッサーホイール３８及びタービンホイール３６）をコンプレッサーハウジング２８及びタービンハウジング２４内の所望または予め決まった位置内に配置するのに用いられる。タービンホイール３６は金属のような剛性材料で製造され、典型的にキャスティングにより形成される。タービンホイール３６は一体型、単一体型、及びワンピースである。タービンホイール３６のシャフト接続ジャーナル４８はターボチャージャーシャフト４０に接続されることを理解すべきである。
【００１５】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すれば、一実施形態において、それぞれ一般的な第１後方壁面４６ａ及び基準リング５０を含む一般的な第１後方壁面４６ａを有するタービンホイール３６が示されている。図示したように、ブレード４４は後方壁４６の外径Ｄ１まで半径方向に延長される。第１後方壁面４６ａはシャフト接続ジャーナル４８から外径Ｄ１まで延長される。図５Ａのタービンホイール３６で、第１後方壁面４６ａには基準リング５０がない。図５Ｂのタービンホイール３６で、第１後方壁面４６ａは基準リング５０を含む。図５Ａの元々の第１後方壁面４６ａは図５Ｂに破線で示されていることを理解すべきである。
【００１６】
図５Ｃ及び図５Ｄを参照すれば、別の実施形態において、それぞれスーパーバック第１後方壁面４６ａ及び基準リング５０を含むスーパーバック第１後方壁面４６ａを有するタービンホイール３６が示されている。図示したように、ブレード４４は後方壁４６の外径Ｄ１を越えて半径方向に延長される。第１後方壁面４６ａはシャフト接続ジャーナル４８から外径Ｄ１まで延長される。図５Ｃのタービンホイール３６で、第１後方壁面４６ａには基準リング５０がない。図５Ｄのタービンホイール３６で、第１後方壁面４６ａは基準リング５０を含む。図５Ｃの元々の第１後方壁面４６ａは図５Ｄに破線で示されていることを理解すべきである。
【００１７】
より具体的に、図６に示すように、断面で見た時、第１後方壁面４６ａの通常の平面領域に沿って延長されたラインはラインＬ１として定義される。第１後方壁面４６ａの円錐型補強部は第２ラインＬ２によって定義される。長手方向軸Ａは第３ラインを定義する。スーパーバックの表面になるために、Ｌ１、Ｌ２、及び長手方向軸Ａによって形成された三角形の辺の長さはタービンホイール３６の外径Ｄ１の少なくとも２％、好ましくは２〜１０％、最も好ましくは３〜６％である必要がある。例示された実施形態において、ラインＬ２と基準面５４との間の半径Ｒはタービンホイール３６の外径Ｄ１の少なくとも１０％及び最大４０％、好ましくは、タービンホイール３６の外径Ｄ１の少なくとも１５％及び最大３５％、最も好ましくは、タービンホイール３６の外径Ｄ１の２０〜３０％に対応する。外径Ｄ１は長手方向軸Ａの両側へ延長することを理解すべきである。
【００１８】
図５Ｅ及び図５Ｆを参照すれば、また別の実施形態において、それぞれ曲線型第１後方壁面４６ａ及び基準リング５０を含む曲線型第１後方壁面４６ａを有するタービンホイール３６が示されている。図示したように、ブレード４４は後方壁４６の外径Ｄ１まで半径方向に延長される。第１後方壁面４６ａはシャフト接続ジャーナル４８から外径Ｄ１まで延長される。図５Ｅのタービンホイール３６で、第１後方壁面４６ａには基準リング５０がない。図５Ｆのタービンホイール３６で、第１後方壁面４６ａは基準リング５０を含む。図５Ｅの元々の第１後方壁面４６ａは図５Ｆに破線で示されていることを理解すべきである。
【００１９】
図５Ｇ及び図５Ｈを参照すれば、さらに別の実施形態において、それぞれ平坦型第１後方壁面４６ａ及び基準リング５０を含む平坦型第１後方壁面４６ａを有するタービンホイール３６が示されている。図示したように、ブレード４４は後方壁４６の外径Ｄ１を越えて半径方向に延長される。第１後方壁面４６ａはシャフト接続ジャーナル４８から外径Ｄ１まで延長される。図５Ｇのタービンホイール３６で、第１後方壁面４６ａには基準リング５０がない。図５Ｈのタービンホイール３６で、第１後方壁面４６ａは基準リング５０を含む。図５Ｇの元々の第１後方壁面４６ａは図５Ｈに破線で示されていることを理解すべきである。また、例示された実施形態で、基準リング５０は第１後方壁面４６ａから軸方向に離隔するように延長されることを理解すべきである。
【００２０】
再び図６を参照すれば、タービンホイール３６は第１直径または外径Ｄ１を有する。基準リング５０は長手方向軸Ａを中心として第２直径Ｄ２によって定義される外周及び長手方向軸Ａを中心として第３直径Ｄ３によって定義される内周を有する。直径Ｄ１は直径Ｄ２より大きく、直径Ｄ２は直径Ｄ３より大きい。少なくとも一つの実施形態において、基準リング５０は長手方向軸Ａを中心としてタービンホイール３６の外径Ｄ１の約５０％と約８５％との間の半径地点に配置される。代案として、基準リング５０は長手方向軸Ａを中心としてタービンホイール３６の外径Ｄ１の５０％と８５％との間の半径地点に配置される。少なくとも一つの実施形態において、基準リング５０は長手方向軸Ａを中心としてタービンホイール３６の外径Ｄ１の約５５％と約６５％との間の半径地点に配置される。代案として、基準リング５０は長手方向軸Ａを中心としてタービンホイール３６の外径Ｄ１の５５％と６５％との間の半径地点に配置される。少なくとも一つの実施形態において、基準リング５０は長手方向軸Ａから長手方向軸Ａを中心としてタービンホイール３６の外径Ｄ１までの長さの約５８％と約６２％との間の半径地点に配置される。代案として、基準リング５０は長手方向軸Ａから長手方向軸Ａを中心としてタービンホイール３６の外径Ｄ１までの長さの５８％と６２％との間の半径地点に配置される。基準リング５０の最適位置は空気力学的設計、特にハブ４２の曲律によって変わることができることを理解すべきである。
【００２１】
図６に示したタービンホイール３６の実施形態は、均衡補正のために用いられることができるが、基準として用いられないことのあるホイール３６の外径Ｄ１での後方壁面４６ａの平坦または平面部５２を有する。後方壁４６の第１後方壁面４６ａの平坦部５２はノッチ、扇形、またはチャンネルの中の少なくとも一つを含む。基準リング５０の平坦または平面基準面５４は第２直径Ｄ２と第３直径Ｄ３との間に定義される。基準面５４は長手方向軸Ａと垂直性を確立するのに用いられる。タービンホイール３６は、第１後方壁面４６ａからシャフト接続ジャーナル４８まで延長される第１厚さＴ１を有する。平坦部５２は後方壁面４６ａ、４６ｂの間に定義された厚さＴ２を有する。厚さＴ１は厚さＴ２より大きい。外径Ｄ１、第２直径Ｄ２、及び第３直径Ｄ３はそれぞれ長手方向軸Ａに対して同軸であることを理解すべきである。また、基準リング５０は第１後方壁面４６ａの領域内に配置されて基準面５４が寸法的に安定することができ、これは上記領域が波形のような幾何学的変形に実質的に影響を受けないことを意味することを理解すべきである。また、基準リング５０はタービンホイール３６が長手方向軸Ａと垂直状態を保持するようにし、基準リング５０によって提供される厚さはキャスト時に後方壁４６の波形を減少させてタービンホイール３６の均衡を合わせることを理解すべきである。また、ラインＬ１に対応する後方壁面４６ａの「平坦」部５２の最小量は均衡合わせ動作のための表面を提供する量であることを理解すべきである。
【００２２】
図８を参照すれば、基準リング５０を有する後方壁４６を備えたタービンホイール３６に対する図７の円８の中の一部が示されている。図示したように、仮想線で示したラインアークラインアーク（ＬＡＬＡ）第１後方壁面はタービンホイール３６の基準リング５０を有する第１後方壁面４６ａ上にオーバレイされる。ＬＡＬＡ後方壁面は基準リング５０の臨界領域内の応力を減少させるように変形されることができることを理解すべきである。また、基準リング５０は製造目的のためにタービンホイール３６の第１後方壁面４６ａ内にキャスティングされることを理解すべきである。
【００２３】
図９を参照すれば、ターボチャージャー２０のタービンホイール３６の全体後方壁４６に対して相異する直径で実施された後方壁面ランアウト測定のグラフ１００が示されている。グラフ１００はミリメートル（ｍｍ）単位の偏差の縦軸１０２及び割合（％）単位の測定直径／ホイール直径の横軸１０４を有する。グラフ１００はまたタービンホイール３６のチップまたは外径Ｄ１付近の半径によって後方壁面波形が増加することを示すプロット１０６を含む。後方壁面平坦度の測定はタービンホイールの複数の物理的部分に対する相異する直径で実施されたことを理解すべきである。また、基準リング５０は何れの後方壁面の波形の内側の直径にまたは後方壁面波形が増加する前に配置されることを理解すべきである。また、基準リング５０を第１後方壁面４６ａの幾何学的に安定した領域に配置することはタービンホイール３６が長手方向軸Ａと垂直を保持するようにする。
【００２４】
製造過程で、未加工ターボチャージャーシャフト４０はターボチャージャーシャフト４０の円筒状本体を把持する固定具（図示しない）に挿入される。これはターボチャージャーシャフト４０を中心に挟んでターボチャージャーシャフト４０の軸Ａを確立する。その後、ターボチャージャーシャフト４０はタービンホイール３６に摩擦熔接されてシャフト及びホイール組立体を形成する。シャフト及びホイール組立体はタービンホイール３６のノーズ４５の端部に円錐を中心とする他の固定具（図示しない）に挿入され、基準面５４はタービンホイール３６を固定具の軸に垂直で指向させるように平坦面に立てられる。これはタービンホイール３６の軸を確立する。その後、皿型中心孔がタービンホイール３６のノーズ４５及び未加工ターボチャージャーシャフト４０の端部に穿孔される。中心孔はシャフト及びホイール組立体の軸Ａを定義する。ターボチャージャーシャフト４０は最終形状になるまで機械加工される。その後、シャフト及びホイール組立体は均衡を保って質量中心をシャフト及びホイール組立体の軸Ａに整列させる。
【００２５】
動作時に、基準面５４がタービンホイール３６の軸から遠くなるほど、垂直性がより正確になる。問題は、第１後方壁面４６ａが外径ＯＤで波状であり、基準面５４がその領域内にある時、基準平面は固定具の平坦面と接触する小さい領域となり、タービンホイール３６の軸が重力中心から遠くシフトすることである。本発明の基準リング５０は基準面５４を後方壁４６の不均一性が低い地点まで内側に移動させる。このような安定した基準面５４はタービンホイールの波状の後方壁領域でより大きい直径を有する基準面よりより小さい直径でより良好な垂直性を提供する。最終結果はシャフト及びホイール組立体重力中心及びホイール軸がより良好に整列されることを理解すべきである。
【００２６】
従って、本発明のターボチャージャー２０は基準リング５０を備えた後方壁４６を有するタービンホイール３６を提供し、基準リング５０は幾何学的に安定した領域に配置された基準面５４を有する後方壁４６と一体にキャスティングされ、後方壁４６から軸方向に変位される。本発明のターボチャージャー２０はタービンホイール３６の外径Ｄ１で後方壁４６上に平坦部５２を有するタービンホイール３６を提供し、平坦部５２は均衡補正のために用いられることができるが、基準として見なされないことがある。本発明のターボチャージャー２０は、タービンホイール３６が長手方向軸Ａと垂直を保持するようにして、より迅速な製造プロセス及びスクラップ率を減少する基準リング５０を提供する。
【００２７】
本発明は例示的な方式で説明された。用いられた用語は制限よりは説明のための単語の性格を有することに意図されていることを理解すべきである。
【００２８】
本発明の多様な修正例及び変形例が上述した教示に照らして可能である。従って、添付された特許請求範囲の範囲内で、本発明は具体的に説明されたこと以外にも実施されることができる。
【００２９】
本発明は添付された請求範囲に定義されているが、本発明は代案として以下の実施形態によって定義されることもできることを理解すべきである。
１．ターボチャージャー用タービンホイールであって：
ハブと、
前記ハブから延長される複数のブレードと、
前記ハブから延長され、外径を有する後方壁と、を含み、前記後方壁は第１後方壁面及び反対側の第２後方壁面を含み、前記第１後方壁面は前記外径の約５０％と約８５％との間または前記外径の５０％と８５％との間の範囲の直径を有する基準リング（ｄａｔｕｍ  ｒｉｎｇ）を含む、タービンホイール。
２．前記基準リングは前記外径の約５５％と約６５％との間または前記外径の５５％と６５％との間の範囲にさらに定義される、実施形態１に記載されたタービンホイール。
３．前記基準リングは前記外径の約５８％と約６２％との間または前記外径の５８％と６２％との間の範囲にさらに定義される、実施形態１に記載されたタービンホイール。
４．前記ハブは、前記後方壁が一端部に隣接して配置され、前記ブレードが他端部に向けて延長されるように、長手方向軸に沿って延長される、実施形態１〜３の中の何れか一つに記載されたタービンホイール。
５．前記基準リングは前記長手方向軸に沿って前記第１後方壁面から軸方向へ離隔するように延長される、実施形態４に記載されたタービンホイール。
６．前記基準リングは前記長手方向軸を中心として円周方向に延長される、実施形態４または５に記載されたタービンホイール。
７．前記第１後方壁面は  前記長手方向軸に対して前記基準リングから前記外径まで半径方向へ離隔するように延長される平坦部を有する、実施形態１〜６の中の何れか一つに記載されたタービンホイール。
８．前記平坦部はノッチ（ｎｏｔｃｈ）、扇形（ｓｃａｌｌｏｐ）、またはチャンネルの中の少なくとも一つを含む、実施形態７に記載されたタービンホイール。
９．前記後方壁及び前記基準リングは一体型、単一体型及びワンピースである、実施形態１〜８の中の何れか一つに記載されたタービンホイール。
１０．前記第２後方壁面から延長される前記ブレードの外側エッジの部分は前記後方壁の前記外径と同延にある、実施形態１〜９の中の何れか一つに記載されたタービンホイール。
１１．ターボチャージャーであって：
内燃機関から排気ガスを収容するためのタービンホイールと、
前記タービンホイールに結合され、前記タービンホイールによって回転可能であり、長手方向軸に沿って延長されるターボチャージャーシャフトと、を含み、
前記タービンホイールはハブ、前記ハブから延長される複数のブレード、及び前記ハブから延長され、外径を有する後方壁を含み、前記後方壁は第１後方壁面及び反対側の第２後方壁面を含み、前記第１後方壁面は前記外径の約５０％と約８５％との間または前記外径の５０％と８５％との間の範囲の直径を有する基準リングを含む、ターボチャージャー。
１２．前記基準リングは前記外径の約５５％と約６５％との間または前記外径の５５％と６５％との間の範囲にさらに定義される、実施形態１１に記載されたターボチャージャー。
１３．前記基準リングは前記外径の約５８％と約６２％との間または前記外径の５８％と６２％との間の範囲にさらに定義される、実施形態１１に記載されたターボチャージャー。
１４．前記基準リングは  前記長手方向軸に対して前記第１後方壁面から前記外径まで軸方向へ離隔するように延長される、実施形態１１〜１３の中の何れか一つに記載されたターボチャージャー。
１５．前記基準リングは前記長手方向軸を中心として円周方向に延長される、実施形態１１〜１４の中の何れか一つに記載されたターボチャージャー。
１６．前記後方壁及び前記基準リングは一体型、単一体型、及びワンピースである、実施形態１１〜１５の中の何れか一つに記載されたターボチャージャー。
１７．ターボチャージャーであって：
内燃機関から排気ガスを収容するためのタービンホイールと、
前記タービンホイールに結合され、前記タービンホイールによって回転可能であり、長手方向軸に沿って延長されるターボチャージャーシャフトと、
前記長手方向軸に沿って延長され、前記排気ガスを収容するための入口及び前記排気ガスを排出するための出口を定義するタービンハウジングと、を含み、
前記タービンホイールは前記タービンハウジング内に配置され、前記ターボチャージャーシャフトとともに回転可能であり、
前記タービンホイールはハブ、前記ハブから延長される複数のブレード、及び前記ハブから延長され、外径を有する後方壁を含み、前記後方壁は第１後方壁面及び反対側の第２後方壁面を含み、前記第１後方壁面は前記外径の約５０％と約８５％との間または前記外径の５０％と８５％との間の直径を有する基準リングを含み、前記第２後方壁面から延長される前記ブレードの外側エッジの部分は前記後方壁の前記外径と同延であり、前記後方壁及び前記基準リングは一体型、単一体型及びワンピースである、ターボチャージャー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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