タービンホイール、およびタービンホイールを製造するための方法
本発明は、タービンホイールブランク（２）からなるタービンホイール（１）であって、タービンホイール後部（３）を有し、かつアンダーカット（４）が設けられた遷移領域（５）を介してタービンホイール後部（３）に配置される溶接杭（Ｚ）を有し、アンダーカット（４）がタービンホイールブランク（２）に既に設けられているタービンホイール（１）に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載のタービンホイールに関し、および請求項３の前段に記載の、タービンホイールを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャのいわゆるロータは、タービンホイールと、タービンホイールの後部に配置された溶接杭を介してタービンホイールに連結することができるターボチャージャシャフトとを有する。前記連結のために、溶接工程（例えば摩擦溶接または電子ビーム溶接）を使用して、シャフトとタービンホイールとを互いに連結することが可能である。このような溶接工程用のタービンホイールＴＲは、図４および図５に非常に単純化した概略形態で示されている。タービンホイールＴＲは前記ホイール後部Ｒと溶接杭Ｚとを有し、この溶接杭Ｚは、鋳造工程後に、ピストンリング用の２つの凹部を有する破線ＳＺに沿って機械的に加工される。破線ＳＺの垂直領域は研削ゾーンの端部を構成する。さらに、図５によれば、アンダーカットＦＳは、別の加工ステップにおいて、ホイール後部Ｒと溶接杭との間の遷移部に形成され、このアンダーカットを図５から見ることができる。
【０００３】
図６は、一例として、タービンホイールＴＲの一実施形態を示しており、このタービンホイールＴＲは、ホイール後部Ｒと、溶接工程によって、ターボチャージャの図６に（または図４および図５に）示されていないシャフトに連結することができる溶接杭Ｚとをやはり有する。原理から、前記ロータの例では、図５に示したようにアンダーカットを形成するための追加の加工が不要であるべきである。しかし、本発明に関連して行われた試験は、コーナーＥが研削ゾーンとタービンホイールの非加工部との間の遷移部に形成されることを示しているが、これは、研削ディスクがホイール後部Ｒからの距離を維持しなければならず、この距離が次にロータと軸受ハウジングＬＧとの間の衝突をもたらすことがあるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、請求項１の前段に記載のタービンホイールと、請求項３の前段に記載の、タービンホイールを製造するための方法であって、溶接杭とタービンホイールのホイール後部との間の遷移領域にアンダーカットを形成するための追加の加工ステップを回避することが可能であるべきである方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的は請求項１および請求項３の特徴によって達成される。
【０００６】
本発明は、鋳造工程後に、いずれの場合も既にアンダーカットが設けられているタービンホイールブランクの遷移領域までの溶接杭の当該領域のみを機械的に加工すれば済むように、適切な鋳造工程によってアンダーカットをタービンホイールブランクに既に設けることができるという点で、驚くほど簡単な方法で上記の目的を達成する。その結果、従来技術とは対照的に、さらなる加工ステップが省略される。さらに、鋳造工程後、例えば研削ディスクによって加工される溶接杭の当該領域は、鋳造工程中に一体化されるアンダーカットを有する連続的な遷移領域を形成し、この連続的な遷移領域は、タービンホイールとロータシャフトとからなるロータの強度に対してプラスの効果を有する。
【０００７】
従属請求項は本発明の有利な改良形態に関する。
【０００８】
本発明のさらなる詳細、特徴および利点は、図面に基づく例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明によるタービンホイールの非常に単純化した概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの楕円形で囲まれた細部Ｘの拡大図である。
【図２】タービンホイールブランクの図面である。
【図３】図２に対応する従来技術によるタービンホイールブランクの図面である。
【図４】本説明の導入部で認識される従来技術に関する図面である。
【図５】本説明の導入部で認識される従来技術に関する図面である。
【図６】本説明の導入部で認識される従来技術に関する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明によるタービンホイール１の非常に単純化した概略図を示しており、このタービンホイールは、ホイール後部３と、ホイール後部３に一体的に形成された溶接杭Ｚとを有する。ここでは、破線の両方向矢印で示した輪郭２は、鋳造工程、例えば精密鋳造工程によって製造することができるタービンホイールブランクを示している。
【００１１】
タービンホイールブランク２を鋳造した後、タービンホイールブランク２は矢印「研削ゾーンの端部」まで加工され、ここで、矢印「研削ゾーンの端部」まで延びる破線の当該領域６は、完成したタービンホイール１について図１Ａに見られる線の点７と８の輪郭を得るように、例えば研削工程によって除去され、この輪郭は、実施例では、ピストンリング（図１Ａにはより詳細に図示せず）を保持するための２つの溝を備える。したがって、図１Ａから理解できるように、図６を参照して説明したような軸受ハウジングＬＧとの衝突はもはや生じることはない。ここでは、図１Ｂによる細部Ｘは、破線６の除去による加工後の、円筒形領域９と、前記円筒形領域９に隣接するわずかな高さ１０と、領域６をタービンホイールブランク２から除去するために領域９の下方に非常に短い距離にあり、したがって中心軸線からわずかにより短い距離にあるアンダーカット４とを示している。
【００１２】
したがって、領域６の加工前のブランク２を示した図２から、遷移領域５のアンダーカットをより明確に見ることができる。ここでは、領域６は未だ除去されていないので、遷移領域のアンダーカット４がより目立っている。
【００１３】
アンダーカット４の設計は、比較目的のために再度図３に示されている従来技術と比較してさらに明確である。前記図面から、遷移領域５が、引き続き加工される領域６から進むアンダーカットを有しないので、図４および図５を参照して説明したような加工がこの場合必要であることが明らかである。
【００１４】
したがって、タービンホイール１を製造するための本発明による方法は、溶接杭Ｚとタービンホイール後部３とが設けられるタービンホイールブランク２の鋳造に制限され、上記のアンダーカット４はタービンホイールブランク２の鋳造中に遷移領域５に形成される。
【００１５】
したがって、完成したタービンホイール１をブランク２から製造するには、鋳造後に上記の領域６のみを加工すればよい。
【００１６】
上記の開示に加えて、その開示を完成させるために、図１Ａ、図１Ｂおよび図２がここに明示的に参照される。
【符号の説明】
【００１７】
１ タービンホイール
２ タービンホイールブランク
３ タービンホイール後部
４ アンダーカット
５ 遷移領域
６ 除去すべき領域
７、８ 完成したタービンホイール輪郭の端部
９ 円筒形領域
１０ 高さ
ＴＲ タービンホイール
Ｒ ホイール後部
Ｚ 溶接杭
ＳＺ 破線
ＦＳ アンダーカット
ＬＧ 軸受ハウジング
【図１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載のタービンホイールに関し、および請求項３の前段に記載の、タービンホイールを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャのいわゆるロータは、タービンホイールと、タービンホイールの後部に配置された溶接杭を介してタービンホイールに連結することができるターボチャージャシャフトとを有する。前記連結のために、溶接工程（例えば摩擦溶接または電子ビーム溶接）を使用して、シャフトとタービンホイールとを互いに連結することが可能である。このような溶接工程用のタービンホイールＴＲは、図４および図５に非常に単純化した概略形態で示されている。タービンホイールＴＲは前記ホイール後部Ｒと溶接杭Ｚとを有し、この溶接杭Ｚは、鋳造工程後に、ピストンリング用の２つの凹部を有する破線ＳＺに沿って機械的に加工される。破線ＳＺの垂直領域は研削ゾーンの端部を構成する。さらに、図５によれば、アンダーカットＦＳは、別の加工ステップにおいて、ホイール後部Ｒと溶接杭との間の遷移部に形成され、このアンダーカットを図５から見ることができる。
【０００３】
図６は、一例として、タービンホイールＴＲの一実施形態を示しており、このタービンホイールＴＲは、ホイール後部Ｒと、溶接工程によって、ターボチャージャの図６に（または図４および図５に）示されていないシャフトに連結することができる溶接杭Ｚとをやはり有する。原理から、前記ロータの例では、図５に示したようにアンダーカットを形成するための追加の加工が不要であるべきである。しかし、本発明に関連して行われた試験は、コーナーＥが研削ゾーンとタービンホイールの非加工部との間の遷移部に形成されることを示しているが、これは、研削ディスクがホイール後部Ｒからの距離を維持しなければならず、この距離が次にロータと軸受ハウジングＬＧとの間の衝突をもたらすことがあるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、請求項１の前段に記載のタービンホイールと、請求項３の前段に記載の、タービンホイールを製造するための方法であって、溶接杭とタービンホイールのホイール後部との間の遷移領域にアンダーカットを形成するための追加の加工ステップを回避することが可能であるべきである方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的は請求項１および請求項３の特徴によって達成される。
【０００６】
本発明は、鋳造工程後に、いずれの場合も既にアンダーカットが設けられているタービンホイールブランクの遷移領域までの溶接杭の当該領域のみを機械的に加工すれば済むように、適切な鋳造工程によってアンダーカットをタービンホイールブランクに既に設けることができるという点で、驚くほど簡単な方法で上記の目的を達成する。その結果、従来技術とは対照的に、さらなる加工ステップが省略される。さらに、鋳造工程後、例えば研削ディスクによって加工される溶接杭の当該領域は、鋳造工程中に一体化されるアンダーカットを有する連続的な遷移領域を形成し、この連続的な遷移領域は、タービンホイールとロータシャフトとからなるロータの強度に対してプラスの効果を有する。
【０００７】
従属請求項は本発明の有利な改良形態に関する。
【０００８】
本発明のさらなる詳細、特徴および利点は、図面に基づく例示的な実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明によるタービンホイールの非常に単純化した概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａの楕円形で囲まれた細部Ｘの拡大図である。
【図２】タービンホイールブランクの図面である。
【図３】図２に対応する従来技術によるタービンホイールブランクの図面である。
【図４】本説明の導入部で認識される従来技術に関する図面である。
【図５】本説明の導入部で認識される従来技術に関する図面である。
【図６】本説明の導入部で認識される従来技術に関する図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明によるタービンホイール１の非常に単純化した概略図を示しており、このタービンホイールは、ホイール後部３と、ホイール後部３に一体的に形成された溶接杭Ｚとを有する。ここでは、破線の両方向矢印で示した輪郭２は、鋳造工程、例えば精密鋳造工程によって製造することができるタービンホイールブランクを示している。
【００１１】
タービンホイールブランク２を鋳造した後、タービンホイールブランク２は矢印「研削ゾーンの端部」まで加工され、ここで、矢印「研削ゾーンの端部」まで延びる破線の当該領域６は、完成したタービンホイール１について図１Ａに見られる線の点７と８の輪郭を得るように、例えば研削工程によって除去され、この輪郭は、実施例では、ピストンリング（図１Ａにはより詳細に図示せず）を保持するための２つの溝を備える。したがって、図１Ａから理解できるように、図６を参照して説明したような軸受ハウジングＬＧとの衝突はもはや生じることはない。ここでは、図１Ｂによる細部Ｘは、破線６の除去による加工後の、円筒形領域９と、前記円筒形領域９に隣接するわずかな高さ１０と、領域６をタービンホイールブランク２から除去するために領域９の下方に非常に短い距離にあり、したがって中心軸線からわずかにより短い距離にあるアンダーカット４とを示している。
【００１２】
したがって、領域６の加工前のブランク２を示した図２から、遷移領域５のアンダーカットをより明確に見ることができる。ここでは、領域６は未だ除去されていないので、遷移領域のアンダーカット４がより目立っている。
【００１３】
アンダーカット４の設計は、比較目的のために再度図３に示されている従来技術と比較してさらに明確である。前記図面から、遷移領域５が、引き続き加工される領域６から進むアンダーカットを有しないので、図４および図５を参照して説明したような加工がこの場合必要であることが明らかである。
【００１４】
したがって、タービンホイール１を製造するための本発明による方法は、溶接杭Ｚとタービンホイール後部３とが設けられるタービンホイールブランク２の鋳造に制限され、上記のアンダーカット４はタービンホイールブランク２の鋳造中に遷移領域５に形成される。
【００１５】
したがって、完成したタービンホイール１をブランク２から製造するには、鋳造後に上記の領域６のみを加工すればよい。
【００１６】
上記の開示に加えて、その開示を完成させるために、図１Ａ、図１Ｂおよび図２がここに明示的に参照される。
【符号の説明】
【００１７】
１ タービンホイール
２ タービンホイールブランク
３ タービンホイール後部
４ アンダーカット
５ 遷移領域
６ 除去すべき領域
７、８ 完成したタービンホイール輪郭の端部
９ 円筒形領域
１０ 高さ
ＴＲ タービンホイール
Ｒ ホイール後部
Ｚ 溶接杭
ＳＺ 破線
ＦＳ アンダーカット
ＬＧ 軸受ハウジング
【図１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールブランク（２）からなるタービンホイール（１）であって、
−タービンホイール後部（３）を有し、
−アンダーカット（４）が設けられた遷移領域（５）を介して前記タービンホイール後部（３）に配置される溶接杭（Ｚ）を有する
タービンホイール（１）において、
−前記アンダーカット（４）が前記タービンホイールブランク（２）に既に設けられている
ことを特徴とするタービンホイール（１）。
【請求項２】
前記タービンホイールブランク（２）が精密鋳造部として形成されることを特徴とする請求項１に記載のタービンホイール。
【請求項３】
前記アンダーカット（４）が分割継手の分割フラッシュなしに形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のタービンホイール。
【請求項４】
タービンホイール（１）を製造するための方法であって、
−タービンホイール後部（３）と、遷移領域（５）を介して前記タービンホイール後部（３）に一体的に形成される溶接杭（Ｚ）とを有するタービンホイールブランク（２）を鋳造するステップを含む方法において、
−前記タービンホイールブランク（２）の鋳造中に、アンダーカット（４）が前記遷移領域（５）に生成されることを特徴とする方法。
【請求項５】
精密鋳造工程が鋳造工程として使用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接杭（４）が、前記アンダーカット（４）の前に終端する領域（６）で機械的に加工されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
研削工程または旋削工程が製造工程として使用されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１】
タービンホイールブランク（２）からなるタービンホイール（１）であって、
−タービンホイール後部（３）を有し、
−アンダーカット（４）が設けられた遷移領域（５）を介して前記タービンホイール後部（３）に配置される溶接杭（Ｚ）を有する
タービンホイール（１）において、
−前記アンダーカット（４）が前記タービンホイールブランク（２）に既に設けられている
ことを特徴とするタービンホイール（１）。
【請求項２】
前記タービンホイールブランク（２）が精密鋳造部として形成されることを特徴とする請求項１に記載のタービンホイール。
【請求項３】
前記アンダーカット（４）が分割継手の分割フラッシュなしに形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のタービンホイール。
【請求項４】
タービンホイール（１）を製造するための方法であって、
−タービンホイール後部（３）と、遷移領域（５）を介して前記タービンホイール後部（３）に一体的に形成される溶接杭（Ｚ）とを有するタービンホイールブランク（２）を鋳造するステップを含む方法において、
−前記タービンホイールブランク（２）の鋳造中に、アンダーカット（４）が前記遷移領域（５）に生成されることを特徴とする方法。
【請求項５】
精密鋳造工程が鋳造工程として使用されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接杭（４）が、前記アンダーカット（４）の前に終端する領域（６）で機械的に加工されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
研削工程または旋削工程が製造工程として使用されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１３−５２０６０２（Ｐ２０１３−５２０６０２Ａ）
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５３９３３（Ｐ２０１２−５５３９３３）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３８６８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０２９８４
【国際公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（５００１２４３７８）ボーグワーナー インコーポレーテッド (302)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２３８６８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０２９８４
【国際公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（５００１２４３７８）ボーグワーナー インコーポレーテッド (302)
【Ｆターム（参考）】
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