KR100805971B1 - 가변 노즐 기구, 이를 구비한 배기 터보 차저, 및 가변노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

지지 요소가 고온하에서 윤활 없이 서로 왕복 미끄럼 접촉 또는 구름 접촉하고 있는 구동 링 지지부에서의 마모가 증가하는 경우에도, 구동 링이 제2 지지부 상의 노즐 마운트 상에서 지지될 수 있고, 제2 지지부가 구동 링이 항상 노즐 마운트 상에 견고하게 지지될 수 있게 하고, 종래기술에서 겪어왔던 바와 같은 구동 링 지지부의 과도한 마모로 인한 구동 링의 편심회전 또는 이탈의 발생, 액추에이터의 출력과 노즐 베인 개구 사이의 관계의 오차 등의 가변 노즐 기구의 고장으로 인한 기관성능의 감소의 발생, 또는 가변 노즐 기구의 파손의 발생을 방지하는, 고장 안전 특성을 가진 가변 노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저가 제공된다.

가변 노즐 기구, 배기 터보 차저, 터빈, 노즐 베인, 가변 터빈 용량

Description

가변 노즐 기구, 이를 구비한 배기 터보 차저, 및 가변 노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저의 제조 방법{VARIABLE-NOZZLE MECHANISM, EXHAUST TURBOCHARGER EQUIPPED THEREWITH, AND METHOD OF MANUFACTURING EXHAUST TURBOCHARGER WITH THE VARIABLE-NOZZLE MECHANISM}

본 발명은 액추에이터의 작동력을 구동 링을 경유하여 노즐 베인(nozzle vane)에 전달하여 배기 터보 차저의 노즐 베인의 깃각(blade angle)을 변경하는 내연 기관의 배기 터보 차저에 적용된 터빈 노즐의 가변 노즐 기구와, 터빈의 용량을 가변적으로 하기 위해 가변 노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저에 관한 것이다.

최근에 터보 차저를 구비한 많은 내연 기관이 배기 가스의 유속을 조정하여 터보 차저의 최적 작동 조건을 맞추기 위해 기관의 작동 조건에 따라 기관으로부터 스크롤 통로(scroll passage)를 통해 터빈으로 흐르는 배기 가스의 유속을 변경할 수 있는 가변 용량형 터보 차저를 채택하고 있다.

가변 용량형 터보 차저는 공기압 액추에이터, 전기 모터형 액추에이터 등의 작동력을 링크 기구를 경유하여 노즐 베인으로 전달함으로써 노즐 베인의 깃각을 변경할 수 있는 가변 노즐 기구를 구비한다.

예를 들면, 일본특허공개 (평)11-223129호(제1 종래기술) 또는 일본특허공개 (평)6-137109호(제2 종래기술)에 개시된 바와 같은 이러한 가변 노즐 기구에 있어서, 고온 배기 가스가 흐르는 스크롤 통로의 출구부에 구비된 노즐 베인을 구동하는 구동 링, 링크판 등의 구동부재는 터빈 케이싱에 의해 지지되고, 그 부재는 윤활 없이 서로 미끄럼 접촉 또는 구름 접촉하고 있다.

그러므로, 미끄럼 접촉부 또는 구름 접촉부는 마모되기 쉽다. 이들 부품의 과도한 마모는 액추에이터 출력과 노즐 베인 개구 사이의 관계에 오차를 일으켜 기관 성능을 저하시키고 때로는 가변 노즐 기구를 파손시킨다.

또한, 일본특허공개 (소)62-139931호(제3 종래기술) 또는 일본특허공개 제2000-8870호(제4 종래기술)에도 가변 노즐 기구가 개시되어 있다.

제3 종래기술에 있어서, 가변 노즐 기구의 노즐 베인은 노즐 베인의 깃각을 변경하는 노즐 핀을 경유하여 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지되어 있고, 구동 링과 노즐 베인을 연결하는 레버 판은 노즐 베인의 축방향으로 대향한 측의 노즐 핀에 부착되어 있고, 구동 링은 액추에이터에 연결되어 있으며, 노즐 마운트는 노즐 베인이 설치된 터빈 케이싱의 가스 통로에 삽입된 스페이서를 관통하는 볼트와 함께 터빈 케이싱에 고정되어 있다.

복수의 맞춤 핀(dowel pin)이 구비되어 상기 노즐 마운트와 베어링 하우징의 플랜지가 브릿징(bridging)되고, 롤러가 각각의 상기 맞춤 핀에서 회전하도록 지지되어 상기 구동 링의 내면을 롤러의 표면 상에서 회전하도록 지지한다.

그러나, 제3 종래기술에 의하면, 노즐 핀에 의해 노즐 베인과 레버 판을 지지하는 노즐 마운트가 볼트에 의해 스페이서를 경유하여 터빈 케이싱에 고정된다. 그러므로, 가변 노즐 기구를 배기 터보 차저에 또는 배기 터보 차저에 장착 또는 탈착할 때, 터빈 하우징에 또는 터빈 하우징으로부터 노즐 마운트를 부착 또는 분리하기 위해 볼트를 조이거나 풀 필요가 있고, 또한 구동 링을 부착 또는 분리하기 위해 상기 맞춤 핀을 베어링 하우징의 플랜지에 고정 또는 제거할 필요가 있다. 따라서, 가변 노즐 기구를 배기 터보 차저에 장착 및 탈착하는 것은 본 종래기술에서는 시간 소비적인 작업이다.

또한, 가변 노즐 기구를 탈착할 때 스페이서와 맞춤 핀을 떨어뜨릴 위험이 있어서, 터빈을 손상시킬 수도 있다.

제3 종래기술에 있어서, 노즐 핀에 의해 노즐 베인과 레버 판을 지지하는 노즐 마운트는 터빈 케이싱에 고정되고 구동 링은 롤러를 지지하는 맞춤 핀에 의해 베어링 하우징의 플랜지에 부착되므로, 가변 노즐 기구는 일체적인 구성 요소가 아니고 터빈 케이싱측 요소와 베어링 하우징측 요소로 이루어지는 분리된 구조이다. 그러므로, 가변 노즐 기구를 조립된 유닛으로서 공급하고 교체하는 것이 불가능하고, 터보 차저의 구성 요소의 교체가 용이하지 않아서 유지보수성이 저하된다.

제4 종래기술에 있어서, 노즐 베인은 가스 입구측에 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지되고, 노즐 마운트에는 환상 노즐판이 노즐 지지체에 의해 고정되며, 각각의 노즐 베인의 일체부인 각각의 노즐 핀은 가스 입구 통로로부터 멀어지는 방향으로, 즉, 터빈 케이싱의 외측을 향해 노즐 마운트의 구멍을 통해 연장되어 있고, 각각의 노즐 핀의 단부에는 레버 판이 부착되어 있고, 레버 판에는 구동 링이 연결 핀에 의해 연결되어 있으며, 구동판은 액추에이터에 의해 구동된다. 이렇 게 일체형 가변 노즐 기구가 구성된다.

터빈 케이싱의 외측에 위치하고 있는 구동 링 연결부는 볼트에 의해 터빈 케이싱에 고정되어 있는 분리 가스 출구 케이싱으로 덮여 있다.

또한, 제4 종래기술에 있어서, 상기 노즐 마운트는 외주에 플랜지부를 가지고 터빈 하우징의 보어 내에 삽입되며, 가스 출구측을 향해 연장되는 내부 링부를 가지고 있고, 가스 입구 통로를 향하는 추력(thrust force)은 터빈 케이싱에 대해 플랜지부의 가스 입구측 면에 의해 견뎌지고, 내부 링부의 후단은 상기 가스 출구 케이싱에 접촉하도록 되어 있어 가스 출구측을 향하는 추력을 견딘다.

그러나, 제4 종래기술에 의하면, 가변 노즐 기구의 구동 링 연결부가 터빈 케이싱과는 별도로 구비된 추가적인 가스 출구 케이싱으로 덮이고 노즐 마운트의 내부 링부의 후면이 가스 출구 케이싱의 내부 전면에 접촉하도록 함으로써 가스 출구 케이싱의 전단면이 가스 출구측을 향하는 추력을 견디는 데에 사용되기 때문에, 가스 출구 케이싱을 터빈 케이싱과 별도로 구비할 필요가 있고, 그 결과 부품수가 증가하고 조립의 인시(man-hour)가 증가한다.

또한, 제4 종래기술에 의하면, 가변 노즐 기구의 구동 링 연결부가 가스 출구 케이싱으로 덮이고 노즐 마운트의 내부 링부가 가스 출구측을 향해 연장되어, 노즐 마운트의 내부 링부의 후단면이 가스 출구 케이싱의 내부 전면에 접촉하도록 하여 가스 출구측을 향하는 추력의 베어링부를 구비하기 때문에, 노즐 마운트를 포함하는 가스 출구측의 길이가 연장되어 그 결과 배기 터보 차저의 전체 길이가 연장된다.

또한, 제4 종래기술에 의하면, 노즐 마운트의 플랜지부의 측면과 터빈 케이싱의 측면이 가스 입구 통로를 향하는 스러스트 베어링부와 노즐 마운트의 연장된 내부 링부의 전단면으로서 기능하고, 가스 출구 케이싱의 내부 전면이 가스 출구를 향하는 스러스트 베어링부로서 기능하기 때문에, 스러스트 간극이 터빈 케이싱, 가스 출구 케이싱, 및 노즐 마운트의 축선 방향으로의 치수에 의존하여 유일하게 결정되어, 스러스트 베어링부의 간극을 조정하는 데에 많은 인시가 소요된다.

상기 문제점의 견지에서, 본 발명의 제1 목적은, 배기 터보 차저의 지지부의 과도한 마모로 인해 배기 터보 차저의 편심운동 또는 탈선의 발생을 방지할 수 있고, 편심운동 또는 탈선에 의해 야기된 가변 노즐 기구의 고장으로 인해 기관 성능의 저하, 또는 가변 노즐 기구의 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있는 가변 터빈 용량의 배기 터보 차저를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은, 가변 노즐 기구의 장착 및 탈착을 용이하게 함으로써 작업시간을 줄일 수 있고, 조립시에 몇몇 구성 요소를 떨어뜨리지 않게 하여 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 조립된 유닛으로서의 가변 노즐 기구의 공급 및 교체를 용이하게 함으로써 유지보수성을 향상시킬 수 있는 가변 터빈 용량의 배기 터보 차저를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은, 터빈 케이싱이 하나의 품목으로 될 수 있고, 가변 노즐 기구의 스러스트 베어링부의 간극 조정이 용이하며, 부품수와 조립인시가 감소된 가변 터빈 용량의 배기 터보 차저를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 목적을 달성할 수 있고, 본 발명은 액추에이터의 구동력을 구동 링, 링크판, 레버 판 등을 포함하는 링 조립체를 통해 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지된 노즐 베인에 전달하여 노즐 베인의 깃각을 변경하는 가변 터빈 용량의 배기 터보 차저로서, 제2 지지부의 마모 손실이 소정량에 도달하면 상기 노즐링을 회전 가능하게 지지하도록 노즐 마운트 상에 제2 지지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 가변 터빈 용량의 배기 터보 차저이다.

상기 제1 수단에 의하면, 고온하에서 윤활 없이 가변 노즐 기구의 액추에이터에 의해 구동되는 일정 각도 범위의 회전을 반복하여 마모되기 쉬운 부재에 의해 회전 가능하게 지지되어 있는 노즐링 상에 구동 링을 지지하는 가변 노즐 기구의 구성 요소 사이에서 구성 요소의 마모 손실이 일정범위, 즉, 허용량에 도달하면, 구동 링은 노즐 마운트의 제2 지지부 상에 지지된다. 즉, 제2 지지부가 고장 안전(fail-safe) 기능을 수행한다.

그러므로, 구동 링이 노즐 마운트 상에 항상 견고하게 지지될 수 있고, 제1 종래기술 또는 제2 종래기술에서 겪어왔던 바와 같은 구동 링 지지부의 과도한 마모로 인한 구동 링의 편심회전 또는 탈선의 발생, 액추에이터의 출력과 노즐 베인 개구 사이의 관계의 오차 등의 가변 노즐 기구의 고장으로 인한 기관성능의 감소의 발생, 또는 가변 노즐 기구의 파손의 발생이 방지될 수 있다.

제2 수단은 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구로서, 액추에이터의 구동력이 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지된 노즐 베인에 전달되어 노즐 베인의 깃각이 변경되고, 환상 노즐판이 원주 방향으로 노즐 베인 사이에 위치한 복수의 노즐 지지체에 의해 상기 노즐 마운트에 연결되도록 가변 노즐 기구가 구성되고, 상기 구동 링은 상기 구동 링의 축선 방향 위치가 상기 노즐 마운트에 부착된 스러스트 베어링 요소에 의해 제한되도록 터보 차저의 축선 방향으로 노즐 베인에 대향한 노즐 마운트의 일측에 구비되어, 터보 차저에 결합하거나 터보 차저로부터 제거하기 용이한 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성되는 가변 노즐 기구인 것을 특징으로 한다.

제3 수단은 액추에이터의 구동력이 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지된 노즐 베인에 전달되어 노즐 베인의 깃각이 변경되는 가변 노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저를 제공하는 것으로서, 상기 가변 노즐 기구는, 원주 방향으로 노즐 베인 사이에 위치한 복수의 노즐 지지체에 의해 환상 노즐판이 상기 노즐 마운트에 연결되고, 상기 구동 링은 상기 구동 링의 축선 방향 위치가 상기 노즐 마운트에 부착된 스러스트 베어링 요소에 의해 제한되도록 터보 차저의 축선 방향으로 노즐 베인에 대향한 노즐 마운트의 일측에 구비되어, 가변 노즐 기구가 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성되고, 가변 노즐 기구 조립체는 그 반경 방향 위치가 결정되도록 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되고, 터빈 케이싱은 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 노즐 마운트에 장착되며, 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치가 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에서 그 측부에 의해 한정되어, 가변 노즐 기구를 터보 차저에 결합하거나 터보 차저로부터 제거하는 것이 용이해지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 및 제3 수단에 있어서, 구동 링의 내주면이 터보 차저의 축선 방향으로 노즐 베인에 대향한 노즐 마운트의 일측에 형성된 외주부에 회전 슬라이딩 가능하게 지지되도록 상기 구동 링이 상기 대향한 노즐 마운트의 일측에 구비되고, 상기 스러스트 베어링 요소는 복수의 위치에서 노즐 마운트의 상기 반대측 단부면에 고정되고, 구동 링의 축선 방향 위치는 스러스트 베어링 요소의 측면과 노즐 마운트의 상기 외주부의 측면에 의해 제한되며, 스러스트 베어링 요소의 단부면은 베어링 하우징에 대한 스러스트 베어링면으로서 기능하도록 구성되는 것이 바람직하다.

제2 및 제3 수단에 의하면, 구동 링의 축선 방향 위치가 노즐 마운트에 고정된 스러스트 베어링 요소에 의해 제한되도록 환상 노즐판이 원주 방향으로 노즐 베인 사이에 위치한 복수의 노즐 지지체에 의해 노즐 마운트에 고정되고 구동 링이 터보 차저의 축선 방향으로 노즐 베인에 대향한 노즐 마운트의 일측에 구비되어 노즐 베인의 깃각을 변경하는 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구가 구성되어 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체를 구성하기 때문에, 관련 링크 기구가 부착되어 있는 가변 노즐 기구 조립체가 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되어 기구 조립체의 반경 방향 위치를 결정할 수 있고, 터빈 케이싱이 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 노즐 마운트에 장착되며, 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에 그 측면에 의해 축선 방향 위치가 한정된다. 그러므로, 가변 노즐 기구는 장착 후에 링크 기구를 조정할 필요없이 배기 터보 차저에 용이하게 조립될 수 있고 터빈 케이싱을 베어링 하우징에 고정하는 볼트를 풀어서 터빈 케이싱만을 제거함으로써 제거될 수 있다.

그러므로, 가변 노즐 기구를 배기 터보 차저에 결합하거나 배기 터보 차저로부터 제거하기 위한 인시(man-hour)가 제3 종래기술에 비해 크게 감소하고, 또한 기구의 결합 또는 제거시에 몇몇 구성 요소의 낙하의 발생이 완전히 제거되어 터보 차저의 신뢰성이 증가한다.

또한, 가변 노즐 기구는 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성되기 때문에, 가변 노즐 기구를 교체할 필요가 있을 때, 가변 노즐 기구 조립체를 용이하게 공급 및 교체할 수 있어서, 배기 터보 차저의 유지보수성이 향상된다.

제2 및 제3 수단에 따르면, 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성된 가변 노즐 기구가 그 반경 방향 위치가 결정되도록 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되고, 터빈 케이싱이 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 노즐 마운트에 장착되고, 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에서 그 측부에 의해 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치가 한정되도록 배기 터보 차저가 구성되기 때문에, 구동 링 연결요소를 덮고 스러스트 베어링부를 제공하는 추가적인 가스 출구 케이싱이 제4 종래기술에서와 같이 구비될 필요가 없고, 부품수가 감소된다. 또한, 부품의 수는 제3 종래기술에 비해 감소되어 조립을 위한 인시가 감소된다.

제2 및 제3 수단에 있어서, 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성된 가변 노즐 기구가 그 반경 방향 위치가 결정되도록 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되고, 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치가 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에서 그 측부에 의해 한정되도록 배기 터보 차저가 구성되므로, 구동 링 연결요소를 덮고 가스 출구 케이싱의 연장된 링부를 형성함으로써 링부의 내측 후단부에서 노즐 마운트와 접촉하게 되는 스러스트 베어링부를 제공하는 추가적인 가스 출구 케이싱이 구비되어 있는 제4 종래기술에 비해, 터보 차저의 가스 출구측의 길이가 감소될 수 있고, 터보 차저의 전체 길이의 감소에 의해 터보 차저가 소형화될 수 있다.

또한, 제2 및 제3 수단에 의하면, 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성된 가변 노즐 기구가 그 반경 방향 위치가 결정되도록 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되고, 터빈 케이싱이 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 노즐 마운트에 장착되고, 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치가 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에 그 측부에 의해 한정되며, 베어링 하우징과 노즐링의 전방부 사이에 제1 스러스트 베어링부가 형성되고 노즐 마운트의 후방부와 터빈 케이싱의 측부 사이에 제2 스러스트 베어링부가 형성되도록 배기 터보 차저가 구성되기 때문에, 가스 입구 통로측과 가스 출구측의 스러스트 베어링부가 터빈 케이싱, 가스 출구 케이싱, 및 노즐 마운트의 축선 방향 치수에 의해 독특하게 형성되어 그 결과 스러스트 베어링부의 간극을 조정하기 위해 많은 시간이 소요되는 제2 종래기술의 경우와는 반대로, 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성된 가변 노즐 기구와 터빈 케이싱/베어링 하우징 사이의 스러스트 간극이 터빈 케이싱과 베어링 하우징의 마무리 치수에 따라 용이하고 정확하게 조정될 수 있다.

제2 및 제3 수단에 있어서, 상기 스러스트 베어링 요소는 복수의 원주 방향 위치 상에서 상기 노즐 마운트에 외팔보식으로 장착된(cantilever-mounted) 롤러 핀 상에 회전 가능하게 지지되고 구동 링이 회전할 수 있도록 상기 구동 링의 내주면을 지지함과 동시에 구동 링의 축선 방향 위치를 제한하는 복수의 롤러 요소를 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 원주 방향으로 위치하고 노즐 마운트에 외팔보식으로 장착된 핀 상에 지지된 롤러 상에 구동 링의 내주면이 지지되어, 구동 링의 회전저항이 작고, 가변 노즐 기구의 구동력이 감소되며, 소형화된 액추에이터가 가변 노즐 기구를 구동하는 데에 사용될 수 있다.

제2 및 제3 수단에 있어서, 상기 롤러 요소를 지지하는 상기 롤러 핀은 노즐 마운트를 관통하는 구멍에 고정되는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 천공시 구멍의 깊이 제어가 불필요하고 지그(jig)를 이용함으로써 롤러 핀의 삽입 깊이가 용이하게 제어될 수 있다. 또한, 롤러 핀의 삽입 깊이가 증가될 수 있기 때문에, 롤러 핀의 틸팅(tilting)에 대한 롤러 핀의 강도가 증가된다.

제2 및 제3 수단에 있어서, 롤러 요소와 노즐 마운트 사이에서 롤러 핀 상에 지지된 롤러 요소와 면하는 노즐 마운트의 일측에 와셔가 구비되는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 축선 방향으로의 롤러의 슬라이딩 간극이 와셔의 두께에 의해 조정될 수 있어서, 롤러와 접촉하는 요소의 축선 방향으로의 치수 정밀도가 엄격하게 요구되지 않아 기계가공 비용이 절감된다. 슬라이딩면이 과도하게 마모되면, 다른 구성 요소를 교체하지 않고 와셔를 교체하면 충분하다. 그러므로, 유지보수 비용이 절감될 수 있다.

제2 및 제3 수단에 있어서, 롤러 요소를 지지하는 상기 롤러 핀은 와셔를 구비한 롤러 핀으로서 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 롤러 핀은 노즐 마운트측에 밀착되도록 와셔부를 구비한 롤러 핀으로서 형성되기 때문에, 롤러 핀이 롤러 핀에 작용하는 틸팅력에 대해 강하고 롤러의 원활한 작동이 확보된다.

제2 및 제3 수단에 있어서, 각각의 상기 스러스트 베어링 요소는 노즐 마운트의 구멍 내에 압입되는 축부 및 축부에 이어지는 밑면이 구동 링의 측면과 면하는 스러스트 베어링면으로서 기능하고 상단면이 베어링 하우징에 대한 스러스트 베어링면으로서 기능하는 헤드부로 구성된 네일 핀(nail pin)인 것이 바람직하다.

이렇게 구성함으로써, 구동 링의 내주면이 노즐 마운트의 외주부 상에서 슬라이딩하도록 구동 링이 노즐 마운트 상에 지지되더라도, 구동 링이 네일 핀의 플랜지부의 축측면과 미끄럼 접촉하는 면적이 적고, 구동 링이 적은 미끄럼 저항으로 구동될 수 있다. 또한, 노즐 마운트의 구멍 내부로의 네일 핀의 삽입 깊이를 변경함으로써, 스러스트 간극, 즉, 구동 링의 측면과 네일 핀의 플랜지부의 축측면 사이의 간극이 용이하게 조정될 수 있고, 또한, 상기 스러스트 간극은 노즐 마운트의 마무리 치수 정밀도에 의한 영향 없이 충분한 정밀도로 조정될 수 있다.

또한, 노즐 마운트의 마무리 축선 방향 치수정밀도를 양호하게 유지하면서 네일 핀의 플랜지부의 축측면이 노즐 마운트의 표면에 접촉할 때까지 네일 핀을 삽입함으로써, 정확한 스러스트 간극을 얻을 수 있다. 종래기술에 의하면, 정확한 스러스트 간극을 얻기 위해서는 네일 핀의 삽입 깊이와 노즐 마운트의 축선 방향 치수 모두의 정밀도를 유지하는 것이 필요하다. 반면, 본 구성에 의하면, 네일 핀의 삽입 깊이의 정밀도 또는 노즐 마운트의 축선 방향 치수의 정밀도 중 하나를 유지함으로써 정확한 스러스트 간극을 얻을 수 있다.

제2 및 제3 수단에 있어서, 가변 노즐 기구 조립체측이 베어링 하우징에 구비된 보스와 접촉하여 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치를 한정하고 가변 노즐 기구 조립체의 노즐판이 터빈 케이싱에 형성된 환상 홈 내에 수용되어 그곳에서 지지될 수 있도록 터보 차저가 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 베어링 하우징으로부터의 상기 보스의 돌출부를 변경함으로써 베어링 하우징/터빈 케이싱과 가변 노즐 기구 조립체 사이의 스러스트 간극을 용이하고 정확하게 조정할 수 있다.

제4 수단은 액추에이터의 구동력을 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지된 노즐 베인에 전달하여 노즐 베인의 깃각을 변경하는 제2 및 제3 수단에 따른 가변 노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저의 제조 방법으로서, 원주 방향으로 노즐 베인 사이에 위치한 복수의 노즐 지지체에 의해 환상 노즐판이 상기 노즐 마운트에 연결되고, 상기 구동 링은 터보 차저의 축선 방향으로 노즐 베인에 대향한 노즐 마운트의 일측에 구비되어, 상기 구동 링의 축선 방향 위치가 상기 노즐 마운트에 부착된 스러스트 베어링 요소에 의해 한정되어 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체를 구성하고, 가변 노즐 기구 조립체는 그 반경 방향 위치가 결정되도록 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되고, 터빈 케이싱은 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 노즐 마운트에 장착되어, 가변 노즐 기구를 터보 차저에 결합하거나 터보 차저로부터 제거하는 것이 용이해지는 것을 특징으로 한다.

제4 수단에 있어서, 상기 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치는 가변 노즐 기구 조립체를 배기 터보 차저에 용이하게 장착 또는 탈착할 수 있도록 베어링 하우징과 터빈 케이싱의 측부에 의해 한정되는 것이 바람직하다.

제4 수단에 의하면, 가변 노즐 기구가 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 제조되고 배기 터보 차저에 장착되기 때문에, 가변 노즐 기구의 장착 및 탈착이 간단하고 용이하다. 관련 링크 기구가 부착된 가변 노즐 기구 조립체는 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착될 수 있고, 장착 후에 링크 기구의 조정이 불필요하며, 터빈 케이싱은 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 노즐 마운트에 장착될 수 있고, 노즐 마운트의 축선 방향 위치는 베어링 하우징과 터빈 케이싱의 측면부에 의해 한정될 수 있어서, 가변 노즐 기구가 터보 차저에 용이하게 장착 또는 탈착될 수 있다. 그러므로, 가변 노즐 기구의 장착 및 탈착을 위한 인사가 감소될 수 있다.

또한, 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성된 가변 노즐 기구와 터빈 케이싱/베어링 하우징 사이의 스러스트 간극이 터빈 케이싱과 베어링 하우징의 마무리 치수에 따라 용이하고 정확하게 조정될 수 있다.

도1의 (a)는 본 발명에 따른 가변 노즐 기구의 제1 실시예의 부분 평면도이고, 도1의 (b)는 도1의 (a)의 A-A선을 따른 횡단면도이며, 도1의 (c)는 도1의 (a)의 B-B선을 따른 횡단면도로서, 도1의 (b) 및 도1의 (c)에는 레버 판(44)과 핀(45)이 제거되어 있다.

도2는 본 발명에 따른 가변 노즐 기구의 제2 실시예의 종단면도이다.

도3a는 본 발명에 따른 가변 노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저의 제1 실시예의 부분 종단면도이고, 도3b는 도3a의 Z부분의 확대 상세도이다.

도4는 상기 배기 터보 차저의 제2 실시예의 부분 종단면도이다.

도5a는 상기 배기 터보 차저의 제3 실시예의 부분 종단면도이고, 도5b는 도5a의 Y부분의 확대 상세도이다.

도6a는 상기 배기 터보 차저의 제4 실시예의 부분 종단면도이고, 도6b는 도6a의 X부분의 확대 상세도이다.

도7은 도8의 B-B선을 따른 단면을 나타내는 본 발명에 따른 가변 노즐 기구의 제3 실시예의 부분 종단면도이다.

도8은 도7의 화살표A의 방향에서 본 도면이다.

도9는 본 발명의 가변 노즐 기구가 적용된 가변 용량형 배기 터보 차저의 종단면도이다.

도10은 상기 가변 용량형 배기 터보 차저의 부분 절취 평면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 실시예의 구성 부품의 치수, 재질, 상대위치 등을 특별히 정하지 않는 한, 본 발명의 범위를 한정하는 설명으로 해석되지 않아야 한다.

본 발명이 적용된 가변 노즐형 배기 터보 차저의 구조를 나타내는 도9 및 도10을 참조하면, 도면부호 1은 터빈 케이싱, 도면부호 38은 터빈 케이싱(1) 내측의 외주부에 나선형으로 형성된 스크롤 통로이고, 도면부호 8은 터빈 휠(4)에서 팽창된 배기 가스가 터보 차저의 외측으로 배출되는 배기 가스 출구이다. 도면부호 2는 압축기 하우징이고, 도면부호 3은 압축기 하우징(2)과 터빈 케이싱(1)을 연결하는 베어링 하우징이다.

도면부호 5는 압축기 휠이고, 도면부호 6은 터빈 휠(4)과 압축기 휠(5)을 연결하는 터빈 축이며, 도면부호 7은 터빈 축(6)을 지지하기 위해 베어링 하우징(3)에 삽입된 베어링이다. 도면부호 01은 터빈 축(6)의 회전축선이다.

도면부호 100은 가변 노즐 기구를 표시하고, 도면부호 40은 노즐 베인을 표시하며, 스크롤 통로(38)의 내주측에는 복수의 노즐 베인이 원주 방향으로 등간격으로 위치하고 있고, 각각의 노즐 베인에는 노즐 핀(42)이 일체로 형성되어 있으며, 노즐 핀(42)은 터빈 케이싱(1)에 고정되어 있는 노즐 마운트(41)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 노즐 베인의 깃각은 노즐 핀(42)의 회전에 의해 변경될 수 있다. 도면부호 47은 원주 방향으로 위치하고 노즐 마운트(41)에 고정된 복수의 노즐 지지체(49)에 의해 노즐 마운트(41)와 연결된 노즐판이고, 노즐판(47)은 터빈 케이싱(1)에 형성된 환상 홈 내에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다.

도면부호 43은 링 판 형상의 구동 링이고, 도면부호 44는 노즐 베인(40)을 구동 링(43)에 연결하는 레버 판이며, 복수의 레버 판(44)이 상기 복수의 노즐 베인(40)을 구동 링(43)에 연결하고, 구동 링(43)은 도1의 (a) 내지 도1의 (c)에 도시된 바와 같이 그 외주부의 노즐 마운트(41) 상에 회전 가능하게 지지되어 있다. 가변 노즐 기구(100)는 이후에 설명할 것이다.

도면부호 45는 제어 크랭크이고, 도면부호 46은 구동 레버 조립체이며, 액추에이터(도면에 도시 안 됨)의 구동력이 구동 레버 조립체(46)와 제어 크랭크(45)를 경유하여 구동 링(43)에 전달되어 구동 링을 회전시킴으로써, 노즐 베인(40)이 회전하고 노즐 베인의 깃각이 변경된다.

본 발명에 따른 가변 노즐 기구(100)의 제1 실시예를 나타내는 도1의 (a) 내지 도1의 (c)를 참조하면, 도면부호 41은 노즐 마운트이고, 도면부호 43은 구동 링이고, 도면부호 44는 구동 링(43)과 노즐 베인(40)을 연결하는 레버 판이며, 도면부호 44a는 구동 링(43)과 레버 판(44)을 연결하는 핀이다.

복수의 롤러 핀(51)은 원주 방향으로 위치하고 노즐 마운트(41)에 고정되어 있고, 롤러(50)는 각각의 롤러 핀(51) 상에 회전 가능하게 지지되어 있다. 구동 링(43)은 롤러(50)를 통해 구동 링(43)의 외주부의 노즐 마운트(41) 상에 회전 가능하게 지지되어 있다.

가변 노즐 기구의 이러한 제1 실시예에 있어서, 도1의 (a) 및 도1의 (b)에 도시된 바와 같이 구동 링(43)의 내주면(43a)이 롤러에 의해 구름 접촉으로 지지되 어 있을 뿐만 아니라, 도1의 (a) 및 도1의 (c)에 도시된 바와 같이 롤러(50)가 부착되어 있지 않은 부분의 구동 링의 외주부(52)에 제2 지지면(52a)이 구비되어 있고, 구동 링(43)의 외주부(52a)의 직경(D2)은 구동 링(43)의 내주면(43a)과 일치하는 롤러(50)의 외주의 직경(D1)보다 작게 정해져 있다. 구동 링(43)의 내주면(43a)과 노즐 마운트(41)의 외주부(52)의 제2 지지면(52a) 사이의 반경 방향 간극(radial clearance)은 구성 요소의 최대 허용 마모 손실과 동일하게 결정된다.

구동 링(43)은 한정된 각도 범위에서 회전하고 롤러(50)와 구동 링(43)의 내주면과의 접촉 범위가 한정되어 있기 때문에, 롤러(50)와 롤러 핀(51) 등의 노즐 마운트(41)에 대한 구동 링(43)의 지지부를 구성하는 구성 요소와 내주면이 고온하에서 무윤활 동작 조건으로 인해 과도하게 마모되어 구성 요소의 마모 손실량이 구동 링(43)의 내주면(43a)과 노즐 마운트(41)의 외주부(52)의 제2 지지면(52a) 사이의 반경 방향 간극에 도달하면, 구동 링(43)의 내주면(43a)이 롤러와 접촉하지 않는 부분이 노즐 마운트(41)의 외주부(52)의 제2 지지면(43a) 상에 최대 허용 간극으로 직접적으로 지지된다.

그러므로, 본 실시예에 의하면, 노즐 마운트(41) 상의 구동 링(43)의 지지부를 구성하는 요소의 접촉부의 마모가 증가하거나 롤러(50)의 파손이 발생하는 경우에도, 구동 링(43)은 노즐 마운트(41)의 제2 지지면(52a) 상에 지지될 수 있다. 그러므로, 구동 링(43)은 노즐 마운트(41) 상에 항상 확실하게 지지되고 구동 링 지지부의 과도한 마모로 인한 구동 링(43)의 편심 회전 또는 탈선 등의 고장의 발생을 피할 수 있다.

제2 지지면은 추가비용을 요하는 별도의 부재를 구비하지 않고 노즐 마운트(41) 상에 제2 지지부로서 기능하는 외주부(52a)를 형성함으로써 간단히 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 가변 노즐 기구(100)의 제2 실시예를 나타내는 도2를 참조하면, 도면부호 41은 환상으로 형성된 노즐 마운트이고, 도면부호 40은 원주 방향으로 등간격으로 위치한 복수의 노즐 베인이며, 각각의 노즐 베인(40)은 노즐 마운트에 끼워져 있는 노즐 핀(42)에 고정되어 있고 회전 가능하여 노즐 베인의 깃각을 변경한다. 도면부호 47은 환상 판형상의 노즐판이고 원주 방향으로 위치하고 노즐 마운트(41)의 후방측(가스 통로측, 도면에서 우측)에 고정된 복수의 노즐 지지체(49)에 의해 노즐 마운트(41)에 연결되어 있다.

도면부호 43은 환상으로 형성된 노즐 마운트(41)의 외주부 상에 회전 가능하게 지지된 구동 링이다. 도면부호 51은 롤러 핀이고, 각각의 롤러 핀(51)은 전방측(베어링 하우징측, 도면에서 좌측)으로 뚫려있는 복수의 구멍(41c) 각각에 고정되도록 삽입되어 있고 원주 방향으로 위치하고 있다. 도면부호 50은 롤러 핀(51) 상에 회전 가능하게 지지된 롤러이다. 롤러(50)는 구동 링(43)의 내주면과 접촉하여 여러 부분에서 구동 링(43) 지지한다. 롤러는 그 양측에 플랜지(50a)가 형성되어 있고 구동 링(43)의 내주면은 플랜지에 의해 형성된 홈에 수용되어 구동 링(43)의 축선 방향 위치를 유지한다.

상술한 바와 같이, 구동 링(43)의 내주면은 외팔 롤러 핀(cantilevered roller pin)(51) 상에 회전 가능하게 지지된 복수의 롤러(50)에 의해 구동 링(43) 의 여러 부분에서 지지되기 때문에, 구동 링(43)의 회전에 대한 저항이 작고, 가변 노즐 기구(100)를 구동하기 위해 필요한 구동력이 감소되며, 가변 노즐 기구를 작동시키기 위해 소형화된 액추에이터가 사용될 수 있다.

도면부호 44는 구동 링(43)과 구동 링(43)의 전방측(베어링 하우징측) 상에 위치한 상기 복수의 노즐 베인(40)을 연결하는 레버 판이다. 각각의 레버 판(44)은, 도1의 (a) 및 도2에 도시된 바와 같이, 레버 판의 회전 축선(01)측 단부가 노즐 베인이 고정되어 있는 노즐 핀(42)의 단부에 고정되어 있고, 레버 판의 타측(원주 방향으로 외측) 단부에는 홈이 형성되어 있으며, 구동 링(43)에 고정된 연결 핀(44a)이 상기 홈과 맞물려 있다. 그러므로, 구동 링(43)이 회전하면 레버 판(44)이 노즐 핀(42)의 중심을 축으로 회전하고, 그에 따라 노즐 핀(42)에 고정된 노즐 베인도 회전한다. 따라서, 노즐 베인의 깃각이 변경될 수 있다.

가변 노즐 기구(100)는, 도2에 도시된 바와 같이, 일종의 카트리지(cartridge)와 같은 일체형 가변 노즐 기구로서 구성되기 때문에, 가변 노즐 기구의 교체가 요구될 때 가변 노즐 기구 유닛을 용이하게 공급 및 교체할 수 있다.

도3a 및 도3b는 도2에 도시된 가변 노즐 기구의 제1 실시예와 함께 배기 터보 차저의 제1 실시예를 나타낸다. 도면에서, 터빈 케이싱(1)의 스크롤 통로(38)의 내측에는 복수의 노즐 베인(40)(도9 참조)이 원주 방향으로 등간격으로 위치하고 있다. 노즐 베인(40)과 일체적으로 형성된 노즐 핀(42)(도9 참조)은 노즐 마운트(41)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있고, 노즐 베인의 깃각은 노즐 핀(42)의 회전에 의해 변경될 수 있다.

상기 노즐 마운트(41)는 그 둘레가 터빈 케이싱(1)의 보어(24)에 끼워지고 그 내주면이 베어링 하우징의 전방부 외주(22)에 끼워진 상태로 터빈 케이싱(1)에 부착되어 그 반경 방향 위치가 결정된다.

노즐 마운트(41)는 그 외주부에 단차부를 가지고 단차부의 후방측면은 터빈 케이싱(1)의 스러스트 베어링면(23)과 접촉하여 가변 노즐 기구(100)가 가스 출구측을 향해 미끄러지는 것을 제한한다.

원주 방향으로 등간격으로 위치하고 노즐 마운트(41)에 고정된 복수의 노즐 지지체(49)에 의해 노즐 마운트(41)와 연결되어 있는 노즐판(47)은 터빈 케이싱(1)에 형성된 환상 홈(48)에 슬라이딩 가능하게 끼워져 있다.

도면부호 20은 베어링 하우징(3)에 고정된 보스(boss)이고, 각각의 보스(20)는 각각의 롤러(50)에 면하도록 위치하고 있다. 도3b에 도시된 바와 같이, 보스(20)의 단부면이 롤러 핀(51)의 단부면에 접촉하여 가변 노즐 기구(100)가 베어링 하우징(3)측을 향해 미끄러지는 것을 제한하고, 그와 동시에 롤러(50)가 탈선되는 것을 방지하고, 보스(20)의 단부면과 롤러(50)의 단부면 사이에는 약간의 간극이 형성되어 있다.

도면부호 9는 베어링 하우징(3)과 노즐 마운트(41) 사이의 유지된 뒤판(back plate)이고, 도면부호 4는 터빈 휠이고, 도면부호 6은 터빈 축이고, 도면부호 7은 베어링이며, 도면부호 01은 터빈 축(6)의 회전의 축선을 표시한다.

본 실시예에 의하면, 가변 노즐 기구(100)는 환상 판형상의 노즐판(47)이 노즐 베인(40) 사이에 위치한 복수의 노즐 지지체(49)에 의해 노즐 마운트(41)의 후 방측(가스 통로측) 상에서 노즐 마운트(41)와 연결되도록 구성되고, 구동 링(43)은 노즐 마운트(41)에 고정된 롤러 핀(51) 상에 지지된 각각의 복수의 롤러의 홈에 구동 링(43)의 내주면을 수용함으로써 구동 링(43)의 축선위치가 롤러(50)에 의해 결정되도록 전방측(베어링 하우징측) 상에서 노즐 마운트(41)에 부착되며, 노즐 베인을 회전시키는 노즐 핀(42)에 고정된 레버 판(44)들은 구동 링(43)에 고정된 연결 핀(44a)과 맞물려 있어서, 가변 노즐 기구(100)가 일종의 카트리지와 같은 조립 유닛으로서 구성된다. 그러므로, 상기 노즐 마운트(41)는 그 반경 방향 위치가 결정되도록 노즐 마운트(41)의 둘레가 터빈 케이싱(1)의 보어(24)에 끼워지고 노즐 마운트(41)의 내주면이 베어링 하우징의 전방부 외주(22)에 끼워진 채로 터빈 케이싱(1)에 장착되도록 배기 터보 차저를 구성함으로써, 노즐판 구동용 링크 기구의 제거, 교체, 또는 조정 없이, 노즐 마운트(41)의 외주부의 단차부의 후방측면이 터빈 케이싱(1)의 스러스트 접촉면(23)과 접촉하여 가변 노즐 기구(100)가 가스 출구측을 향해 미끄러지는 것을 제한하고, 각각의 롤러 핀(51)의 단부면이 각각의 보스(20)의 단부면과 접촉하여 가변 노즐 기구(100)가 베어링 하우징(3)측을 향해 미끄러지는 것을 제한한다. 터빈 케이싱(1)은 터빈 케이싱(1)을 베어링 하우징(3)에 고정하는 볼트를 제거하고 터빈 케이싱(1)을 끌어당기는 것만으로 용이하게 제거될 수 있다.

가변 노즐 기구(100)의 스러스트 베어링부의 축선 방향 이동을 제한하는 간극, 즉, 각각의 보스(20)의 단부면과 각각의 롤러(50)의 단부면 사이의 간극은 보스(20)의 돌출부를 변경함으로써 변경될 수 있다. 이러한 방법으로, 간극의 정확 한 조정이 가능하다.

또한, 상술한 바와 같이, 기구 조립체는 그 반경 방향 위치가 결정되도록 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치(22)에 의해 베어링 하우징에 장착되고, 터빈 케이싱은 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치(24)에 의해 노즐 마운트에 장착되며, 베어링 하우징(3)과 노즐 마운트(41)의 전방측 사이에 제1 스러스트 베어링부를 형성하고 노즐 마운트(41)의 후방측과 터빈 케이싱 사이에 제2 스러스트 베어링부(23)를 형성함으로써 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치가 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에 형성되어, 가변 노즐 기구(100)가 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구의 조립 유닛으로서 구성되기 때문에, 일종의 카트리지와 같은 조립 유닛으로서 구성된 가변 노즐 기구(100)와 터빈 케이싱(1)/베어링 하우징(3) 사이의 스러스트 간극이 터빈 케이싱(1)과 베어링 하우징(3)의 마무리 치수에 따라 용이하고 정확하게 조정될 수 있다.

도4에 도시된 가변 노즐 기구(100)를 구비한 배기 터보 차저의 제2 실시예에 있어서, 도3a 및 도3b의 경우와 같이 전방측(베어링 하우징측) 상에 원주 방향을 따라 천공된 복수의 핀 구멍(41c)은 도4의 노즐 마운트를 관통하는 구멍이고 롤러 핀(51)이 그 구멍 내부에 삽입된다.

본 실시예에 의하면, 핀 구멍(41c)이 노즐 마운트(41)를 관통하여 천공되기 때문에, 천공시 구멍(41c)의 깊이 제어가 불필요하고, 지그를 이용함으로써 롤러 핀(51)의 삽입 깊이를 용이하게 제어할 수 있다.

또한, 롤러 핀(51)의 삽입 깊이는 도3a 및 도3b에 도시된 실시예의 경우보다 깊기 때문에, 롤러 핀의 틸팅에 대한 롤러 핀(51)의 강도가 증가한다.

상술한 것 외에는 도3a 및 도3b에 도시된 실시예와 동일하고 동일한 구성 요소는 도3a 및 도3b과 동일한 도면부호에 의해 표시된다.

가변 노즐 기구(100)를 구비한 배기 터보 차저의 제3 실시예는 도5a 및 도5b에 도시되어 있다.

본 실시예에 있어서, 노즐 마운트(41)의 구멍(41c) 둘레에는 스폿면(spot face)(41a)이 형성되어 스폿면과 롤러(50) 사이에 와셔(52)가 고정된다. 롤러(50)의 축선 방향으로의 슬라이딩 간극은 와셔의 두께에 의해 조정될 수 있어서, 축선 방향으로 롤러와 접촉하는 요소의 정확성이 엄격하게 요구되지 않아 기계가공 비용이 절감된다.

롤러(50)와 접촉하는 슬라이딩 면이 과도하게 마모되면, 노즐 마운트(41), 롤러(50), 및 보스(20) 등의 다른 구성 요소를 교체하지 않고 와셔만 교체하면 충분하다. 그러므로, 유지보수 비용이 절감될 수 있다.

상술한 것 외에는 도3a 및 도3b에 도시된 실시예와 동일하고 동일한 구성 요소는 도3a 및 도3b과 동일한 도면부호에 의해 표시된다.

가변 노즐 기구(100)를 구비한 배기 터보 차저의 제4 실시예는 도6a 및 도6b에 도시되어 있다.

본 실시예에 있어서, 노즐 마운트(41)의 구멍(41c) 둘레에는 스폿면(41a)이 형성되고, 롤러 핀(51)은 와셔, 즉, 도6b에 도시된 바와 같이 형성된 와셔부(51a)를 구비한 롤러 핀으로서 형성된다. 롤러 핀(51)은 노즐 마운트(41)의 측면에 밀착되도록 와셔부(51a)를 구비하기 때문에, 롤러 핀(51)이 틸팅에 대해 강해지고 롤러(50)의 원활한 작동이 확보된다.

상술한 것 외에는 도3a 및 도3b에 도시된 실시예와 동일하고 동일한 구성 요소는 도3a 및 도3b과 동일한 도면부호에 의해 표시된다.

본 발명의 가변 노즐 기구의 제3 실시예를 나타내는 도7 및 도8에는 도2 내지 도6a 및 도6b에 도시된 롤러 핀(51)과 롤러(50)가 구비되어 있지 않다. 구동 링(43)의 내주면(43a)은 노즐 마운트(41)의 외주부(41d) 상에서 미끄러질 수 있게 한다.

노즐 마운트(41)의 구멍에 삽입되는 축부와 헤드부 또는 플랜지부를 각각 가지는 복수의 네일 핀(60)이 원주 방향으로 위치하고, 네일 핀(60)의 플랜지부의 축측면(60c; 청구항 제8항의 축부에 이어지는 밑면에 대응)은 구동 링(43)의 측면과 면하여 스러스트 베어링면으로서 기능하며, 플랜지부의 상단면(60b)은 레버 판(44)과 면한다.

구동 링(43)의 축선 방향 위치는 네일 핀(60)의 플랜지 부의 축측면(60c)과 노즐 마운트(41)의 외주부의 전방측면(41e) 사이에서 결정되고, 구동 링은 그것들 사이에서 회전될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 구동 링의 내주면(43a)이 노즐 마운트(41)의 외주부(41d) 상에서 미끄러지도록 구동 링(43)이 노즐 마운트 상에 지지되어 있지만, 구동 링(43)이 네일 핀(60)의 플랜지부의 축측면(60c)과 미끄럼 접촉하는 면이 작아서 구동 링(43)이 작은 미끄럼 저항으로 구동될 수 있다.

또한, 노즐 마운트(41)의 구멍내에 네일 핀(60)의 삽입 깊이를 변경함으로 써, 스러스트 간극, 즉, 구동 링(43)의 측면과 네일 핀(60)의 플랜지부의 축측면(60c) 사이의 간극이 용이하게 조정될 수 있고, 또한, 노즐 마운트(41)의 마무리 치수 정밀도에 의한 영향없이 상기 스러스트 간극을 충분한 정밀도로 조정할 수 있다.

한편, 노즐 마운트(41)의 마무리 치수 정밀도를 양호하게 유지하면서 네일 핀(60)의 플랜지부의 축측면(60c)이 노즐 마운트(41)의 표면과 접촉할 때까지 네일 핀(60)을 삽입함으로써, 정확한 스러스트 간극이 얻어질 수 있다. 종래기술에 의하면, 정확한 스러스트 간극을 얻기 위해서는 네일 핀의 삽입 깊이와 노즐 마운트 치수의 정확도를 모두 유지하는 것이 필요하다. 반면, 본 실시예에 의하면, 네일 핀의 삽입 깊이의 정확도 또는 노즐 마운트의 정확도 중 하나를 유지함으로써 정확한 스러스트 간극이 얻어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 구동 링의 제1 지지부의 마모가 허용마모 손실에 도달하면, 구동 링은 제2 지지부 상에 지지된다. 그러므로, 지지 요소가 윤활 없이 고온하에서 서로 왕복 미끄럼 접촉 또는 구름 접촉하는 상태에서 구동 링 지지부의 마모가 증가하는 경우에도, 구동 링은 제2 지지부상의 노즐 마운트 상에 지지될 수 있고, 이는 본 발명의 가변 노즐 기구에 고장 안전 특성이 포함된다는 것을 의미한다.

이러한 특징에 의하면, 구동 링이 노즐 마운트 상에 항상 정확히 지지되고, 종래기술에서 겪어왔던 바와 같은 구동 링 지지부의 과도한 마모로 인한 구동 링의 편심회전 또는 탈선의 발생, 액추에이터의 출력과 노즐 베인 개구 사이의 관계의 오차 등의 가변 노즐 기구의 고장으로 인한 기관성능의 감소의 발생, 또는 가변 노즐 기구의 파손의 발생이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성된 가변 노즐 기구는 그 반경 방향 위치가 결정되도록 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되고, 터빈 케이싱은 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 노즐 마운트에 장착되며, 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치가 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에 그것들의 측부에 의해 한정되어, 장착 후에 조정이 불필요한 관련 링크 기구가 부착되어 있는 가변 노즐 기구가 배기 터보 차저에 용이하게 결합될 수 있고, 터빈 케이싱을 베어링 하우징에 고정하는 볼트를 풀어서 터빈 케이싱만을 제거함으로써 제거될 수 있다.

그러므로, 가변 노즐 기구를 배기 터보 차저에 결합하거나 배기 터보 차저로부터 제거하기 위한 인시가 제3 종래기술에 비해 크게 감소하고, 또한 기구의 결합 또는 제거시에 몇몇 구성 요소의 낙하의 발생이 완전히 제거되어 터보 차저의 신뢰성이 증가한다.

가변 노즐 기구가 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성되기 때문에, 가변 노즐 기구의 교체가 요구될 때, 가변 노즐 기구 조립체를 용이하게 공급 및 교체할 수 있고, 배기 터보 차저의 유지보수성이 향상된다.

본 발명에 따르면, 배기 터보 차저는 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성된 가변 노즐 기구가 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근 처에서 베어링 하우징에 장착되어 그 반경 방향 위치가 결정되도록 구성되고, 터빈 케이싱은 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 노즐 마운트에 장착되며, 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치가 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에 그것들의 측부에 의해 한정되기 때문에, 가변 노즐 기구의 구동 링 연결요소가 베어링 하우징과 터빈 케이싱으로 덮인다. 그러므로, 추가적인 가스 출구 케이싱을 구비할 필요가 없고 부품수를 줄여서 조립을 위한 인시가 감소된다.

또한, 가스 출구측의 길이를 줄여서 배기 터보 차저의 전체 길이를 감소시킬 수 있으므로, 배기 터보 차저의 소형화가 실현될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성된 가변 노즐 기구와 터빈 케이싱 및 베어링 하우징 사이의 스러스트 간극이 터빈 케이싱과 베어링 하우징의 마무리 치수에 따라 용이하고 정확하게 조정될 수 있다.

Claims (12)

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2. 액추에이터의 구동력이 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지된 노즐 베인에 전달되어 노즐 베인의 깃각을 변경하는 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구이며,

   상기 가변 노즐 기구는 환상 노즐판이 원주 방향으로 노즐 베인 사이에 위치한 복수의 노즐 지지체에 의해 상기 노즐 마운트에 연결되도록 구성되고, 구동 링은 상기 구동 링의 축선 방향 위치가 상기 노즐 마운트에 부착된 스러스트 베어링 요소에 의해 제한되도록 터보 차저의 축선 방향으로 노즐 베인에 대향한 노즐 마운트의 일측에 구비되어, 상기 가변 노즐 기구가 터보 차저에 용이하게 결합하거나 제거할 수 있는 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성되는 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구.
3. 제2항에 있어서, 상기 스러스트 베어링 요소는 복수의 원주 방향 위치에서 상기 노즐 마운트에 회전 가능하게 지지되어 외팔보식으로 장착되는 복수의 롤러 요소를 포함하며, 상기 롤러 요소는 상기 구동 링이 회전할 수 있도록 상기 구동 링의 내주면을 지지함과 동시에 상기 구동 링의 축선 방향 위치를 제한하는 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구.
4. 제3항에 있어서, 상기 롤러 요소를 상기 노즐 마운트에 지지하는 롤러 핀이 상기 노즐 마운트를 관통하는 구멍에 고정된 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구.
5. 제3항에 있어서, 상기 롤러 요소와 면하는 상기 노즐 마운트의 일측에 와셔가 구비되고 상기 롤러 요소를 상기 노즐 마운트에 지지하는 롤러 핀이 상기 와셔의 내주에 삽입된 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구.
6. 제3항에 있어서, 상기 롤러 요소를 상기 노즐 마운트에 지지하는 상기 롤러 핀은 와셔를 구비한 롤러 핀으로서 형성된 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구.
7. 제2항에 있어서, 상기 구동 링은 상기 구동 링의 내주면이 상기 노즐 마운트 상에 지지되도록 상기 터보 차저의 축선 방향으로 상기 노즐 베인에 대향한 상기 노즐 마운트의 일측에 구비되고, 상기 스러스트 베어링 요소는 복수의 위치에서 상기 노즐 마운트의 반대측 단부면에 고정되고, 상기 구동 링의 축선 방향 위치는 각 스러스트 베어링 요소의 측면과 상기 노즐 마운트의 외주부의 측면 사이에서 결정되며, 각 스러스트 베어링 요소의 단부면은 상기 베어링 하우징에 대한 스러스트 베어링면으로서 기능하는 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구.
8. 제2항에 있어서, 각각의 상기 스러스트 베어링 요소는 축부에 이어지는 밑면이 상기 구동 링의 측면과 면하는 스러스트 베어링면으로서 기능하고 상단면이 상기 베어링 하우징에 대한 스러스트 베어링면으로서 기능하는 헤드부 및 상기 노즐 마운트의 구멍 내에 압입되는 축부를 구비하는 네일 핀인 배기 터보 차저의 가변 노즐 기구.
9. 액추에이터의 구동력이 구동 링을 경유하여 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지된 노즐 베인에 전달되어 노즐 베인의 깃각을 변경하는 가변 노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저이며,

   상기 가변 노즐 기구는 환상 노즐판이 원주 방향으로 노즐 베인 사이에 위치한 복수의 노즐 지지체에 의해 상기 노즐 마운트에 연결되도록 구성되고, 상기 구동 링은 상기 구동 링의 축선 방향 위치가 상기 노즐 마운트에 부착된 스러스트 베어링 요소에 의해 제한되도록 터보 차저의 축선 방향으로 노즐 베인에 대향한 노즐 마운트의 일측에 구비되어, 상기 가변 노즐 기구가 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체로서 구성되고, 상기 가변 노즐 기구 조립체는 그 반경 방향 위치가 결정되도록 상기 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되고, 터빈 케이싱은 상기 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 상기 노즐 마운트에 장착되며, 상기 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치는 상기 베어링 하우징과 상기 터빈 케이싱 사이에 그 측부에 의해 한정되어, 상기 가변 노즐 기구를 터보 차저에 용이하게 결합하거나 제거할 수 있는 배기 터보 차저.
10. 제9항에 있어서, 상기 터보 차저는 상기 가변 노즐 기구 조립체의 일측이 상기 베어링 하우징에 구비된 보스에 접촉하여 상기 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치를 한정할 수 있고 상기 가변 노즐 기구 조립체의 상기 노즐판은 상기 터빈 케이싱에 형성된 환상 홈에 수용되어 그곳에서 지지되도록 구성된 배기 터보 차저.
11. 액추에이터의 구동력이 구동 링을 경유하여 노즐 마운트에 의해 회전 가능하게 지지된 노즐 베인에 전달되어 노즐 베인의 깃각을 변경하는 가변 노즐 기구를 구비한 배기 터보 차저의 제조 방법이며,

    환상 노즐판이 원주 방향으로 노즐 베인 사이에 위치한 복수의 노즐 지지체에 의해 상기 노즐 마운트에 연결되고 상기 구동 링은 상기 구동 링의 축선 방향 위치가 상기 노즐 마운트에 부착된 스러스트 베어링 요소에 의해 제한되도록 터보 차저의 축선 방향으로 노즐 베인에 대향한 노즐 마운트의 일측에 구비되어 일종의 카트리지와 같은 가변 노즐 기구 조립체를 구성하고, 상기 가변 노즐 기구 조립체는 그 반경 방향 위치가 결정되도록 상기 노즐 마운트의 내주면과의 센터링 위치 근처에서 베어링 하우징에 장착되고, 터빈 케이싱은 상기 노즐 마운트의 외주면과의 센터링 위치 근처에서 상기 노즐 마운트에 장착되어, 상기 가변 노즐 기구를 터보 차저에 용이하게 결합하거나 제거할 수 있는 배기 터보 차저의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 가변 노즐 기구 조립체의 축선 방향 위치는 상기 가변 노즐 기구 조립체를 터보 차저에 용이하게 장착하거나 탈착할 수 있도록 상기 베어링 하우징과 터빈 케이싱 사이에서 그 측부에 의해 한정되는 배기 터보 차저의 제조 방법.

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