KR100916572B1 - 차량용 유압식 공기과급장치 및 그 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 유압식 공기과급장치 및 그 설치구조에 관한 것으로, 상세하게는 엔진으로 구동되는 오임펌프에서 공급된 오일을 이용 실린더로 유입되는 외기를 가압 공급하는 차량용 유압식 공기과급장치에 있어서, 상기 오일펌프의 오일이 오일유입관을 통해 유입 분사되도록 상단부에 구비된 오일유입구와 분사된 오일이 배출되도록 하단부에 오일배출구가 구비되며, 일측에는 관통부가 형성된 하우징; 상기 오일유입구에서 분사된 오일에 의해 회전되도록 외주연에 충돌돌기가 구비되어 상기 하우징의 내측 중앙에 회전가능하게 고정설치되는 임펠러; 상기 임펠러의 중심을 관통하여 임펠러와 함께 회전되도록 일측 고정단이 상기 하우징의 내측에 설치되고, 타측단이 상기 하우징의 관통부를 통해 하우징 외측으로 돌출 설치되는 프로펠러회전축; 외주연의 원주방향으로 다수개의 블레이드가 구비되어 상기 프로펠러회전축의 타측단에 설치되는 프로펠러; 상기 하우징의 관통부 외주연측에 일측면이 결합되어 하우징 내측부와 프로펠러가 설치된 공간을 분리차단하면서 상기 프로펠러 외주연을 감싸는 하우징커버;를 포함하여 이루어지며, 이러한 공기과급장치가 메인흡기관과 별도로 구성된 보조흡기관에 설치되는 구조로 이루어진다.

공기과급장치, 터보챠져, 유압식, 임펠러, 프로펠러

Description

차량용 유압식 공기과급장치 및 그 설치구조{Hydraulic turbocharger and its establishment structure For Vehicle Engine}

본 발명은 차량용 유압식 공기과급장치 및 그 설치구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동력을 발생시키는 엔진 측에 장착된 오일펌프에서 배출되는 오일의 유압을 이용하여 엔진의 실린더로 유입되는 외부 공기를 가압 송풍하는 공기과급장치를 메인흡기관과 별도로 분리된 보조흡기관에 설치되어 외기가 강제 흡입되도록 구성되어, 차량의 운행안전성을 향상시키면서 연비와 출력 및 배기가스의 저감 성능을 향상시킬 수 있도록 개선된 차량용 유압식 공기과급장치 및 그 설치구조에 관한 것이다.

통상 차량의 엔진에 설치되는 공기과급장치(Turbo Charger)는 동일한 엔진에서 배기량을 늘리지 않고 자동차의 출력향상을 위해 사용되는 장치로, 엔진으로 공급되는 외기를 고압으로 압축하여 엔진의 실린더에 다량 공급함으로써 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 이러한 공기과급장치는 단지 엔진의 출력을 증강시키는 역할만 하는 것이 아니라 연소실에서 폭발행정시에 연료의 완전연소를 유도하여 배출되는 배기가스를 줄일 수 있는 유용한 효과를 제공한다.

차량용으로 널리 사용되는 공기과급장치는 구동방식에 따라 엔진의 크랭크축에 직접 연결되어 콤프레셔에 의해 흡입공기를 압축하는 슈퍼챠져방식과, 엔진의 연소실에서 연소되어 배출되는 배기가스를 이용하여 터빈을 회전시키고 터빈과 동일축상에 구비되어 터빈의 회전에 따라 함께 흡입공기를 압축 공급하는 압축기가 구비된 터보챠져방식이 있다.

본 발명은 상술한 두가지 방식중 터보챠져방식에 더욱 가까운 것이어서 슈퍼챠져방식에 대한 자세한 설명은 생략하고, 이하에서는 터보챠져방식에 대해서만 설명하기로 한다.

터보챠져방식은 상술한 바와 같이 엔진의 연소실에서 배출되는 배기가스를 이용하여 회전력을 얻기 때문에 배기가스의 높은 온도와 압력에 충분히 견딜수 있는 내열강도와 내구성을 갖는 터빈의 장착이 필수적이고, 압축비 조절이 용이하지 않아 가솔린 엔진의 경우 과도한 압축비로 인해 노킹이 발생되는 경우가 많아 가솔린엔진에서는 그 사용이 실제 이루어지지 않고 디젤엔진에 대해서만 주로 그 사용이 이루어지고 있는 실정이다.

한편, 상술한 엔진의 배기가스를 이용한 터보챠져방식의 경우 내열성 및 고강도 재질을 이용하여 제작되어야 하므로 제조단가가 상승하게 되고, 배기가스를 이용하므로 소음이 발생하게 되며, 고온의 배기가스로 인한 열전달로 흡입되는 공기의 온도가 상승하여 공기의 충진효율이 저하되며, 압축공기의 냉각을 위해 인터 쿨러가 설치되어야 할 필요성이 있었다.

이와 같은 엔진의 배기가스를 이용한 터보챠져방식의 단점을 해결하기 위해, 차량의 주요 동력장치나 엔진에 사용되는 오일의 유압을 이용하여 엔진으로 유입되는 외기를 압축 공급하는 유압식 공기과급장치가 고안된 바 있다.

이러한 유압을 이용한 공기과급장치의 하나로 국내 특허등록 10-151469호가 개시된 바 있다.

상술한 종래의 유압을 이용한 공기과급장치의 경우, 동력조향장치의 유압펌프에서 압송되는 오일을 이용한 것이지만, 이러한 방식의 엔진과급장치는 오일이 조향기어박스와 유량제어밸브 등을 거치면서 감압되어 유압모터를 충분히 작동시키지 못하여 공기의 과급성능이 떨어지고, 그 설치구조가 복잡한 단점이 있었다.

한편, 상술한 유압식 공기과급장치가 갖는 단점을 해결하기 위해 조향장치의 유압펌프가 아닌 엔진에 장착된 오일펌프에서 압송된 오일을 이용한 공기과급장치가 개발되어 안출된 바 있다.

이러한 오일을 이용한 공기과급장치의 일실시예로 국내특허등록 10-0636687호가 개시된 바 있다.

상술한 종래의 오일을 이용한 공기과급장치의 경우, 흡입관으로 유입되는 외기 흡입과 압축성능이 개별적으로 제어될 수 있도록 하고, 과급에 제공되는 오일압력이 엔진출력에 직접적으로 의존하지 않고 독립적으로 제어가능하도록 구성하여 종래보다 향상된 엔진과급장치가 제공되도록 하였다.

그러나, 이러한 오일을 이용한 공기과급장치의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 외기가 유입되는 에어필터(25)와 흡기다기관(15) 사이에 설치된 메인흡기관(20)의 중간에 설치되는 관계로 오일에 이물질 등이 포함된 경우, 공기과급장치(40)의 임펠러(50)에 오일을 분사하는 분사노줄이 막힐 위험성이 있었으며, 분사노즐이 막히는 경우에는 임펠러(50)와 흡입팬(52), 압축휠(54)의 회전이 제대로 이루어지지 않게 되어 메인흡기관(20)에 설치된 공기과급장치(40)로 인해 외부로부터 엔진의 실린더로 유입되는 공기의 공급이 원활하게 이루어지지 못하게 되어 연료의 불완전연소를 일으켜 오염물질의 배출이 증가하게 되고, 엔진이 정지되는 경우 안전사고가 발생될 수 있는 위험성이 상존하였다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 공기과급장치(40)에 구비되는 임펠러(50)는 분사되는 오일의 충격력으로 회전할 수 있도록 라운드형의 오목한 오일버킷부(52)가 외주연으로 형성되어 있어 고속 회전시 임펠러(50)의 오일버킷(52) 표면에 점착성의 오일이 달라붙어 미쳐 배출되지 못한 채 회전하게 되어 임펠러의 속도를 증대시키지 못하는 단점이 있었다.

또한, 엔진의 실린더로 유입되는 외기 소통로 직각방향으로 임펠러(50)에 오일을 공급하는 구조로 이루어져 있어, 비록 임펠러(50)가 설치된 부위가 밀봉처리되어 있다 하더라도 임펠러(50)에 고압으로 충돌된 오일이 비산되어 회전하는 회전축(60)상에 흘러들어 회전축과 수평방향으로 소통되는 외기 흡입구측으로 유입될 수 있는 설계 구조상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 오일을 이용한 공기과급장치 및 그 설치구조상의 문제점들을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 종래의 메인흡기관과 별도로 보조흡기관을 설치하고, 상기 메인흡기관이나 보조흡기관중 어느 일측에 공기과급장치를 설치하여 이중으로 외기유입통로가 마련된 상태에서 공기과급장치가 설치된 흡기라인에서 공기과급장치의 제품결함으로 원활한 외기흡입이 이루어지지 않아 차량의 안전사고 발생이나 배출가스 발생이 증대되는 것을 예방할 수 있도록 하는 차량용 유압식 공기과급장치 및 설치구조를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 공급되는 오일의 분사력으로 회전되는 임펠러의 구조를 개선하여 분사된 오일이 신속하게 배출되어져 오일압력으로 회전되는 임펠러의 속도증대를 통한 외기공급이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 차량용 유압식 공기과급장치를 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 외기 유입시 회전되는 회전축의 진동 및 소음이 방지될 수 있도록 함은 물론 회전중심유지가 유리하도록 하는 차량용 유압식 공기과급장치를 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량용 유압식 공기과급장치는 엔진에 의해 구동되는 오임펌프에서 공급된 오일을 이용하여 실린더로 유입되는 외기를 가압 공급하도록 에어필터와 흡기다기관 사이의 공기소통로에 설치되는 차량용 유압식 공기과급장치에 있어서, 상기 오일펌프의 오일이 오일유입관을 통해 유입되어 내측으로 분사되도록 상단부에 오일유입구가 구비되고, 상기 오일유입구를 통해 분사된 오일이 배출되도록 하단부에 오일배출구가 구비되며, 일측으로 관통부가 구비된 하우징; 상기 오일유입구를 통해 분사된 오일에 의해 회전되도록 외주연에 충돌돌기가 구비되어 상기 하우징의 내측 중앙에 회전가능하게 고정설치되는 임펠러; 상기 임펠러의 중심부를 관통하여 임펠러와 함께 회전가능하도록 일측 고정단이 상기 하우징의 내측에 회전가능하게 설치되고, 타측단이 상기 하우징의 관통부를 통해 하우징 외측으로 돌출 설치되는 프로펠러회전축; 원주방향으로 경사진 블레이드가 다수개 구비되어 상기 프로펠러회전축의 타측단에 고정 설치되는 프로펠러; 상기 하우징의 관통부 외주연측에 일측면이 밀착 결합되어 하우징 내측부와 프로펠러가 설치된 공간을 분리차단하면서 상기 프로펠러 외주연을 감싸도록 설치되어지되, 상기 프로펠러의 전방 및 외주연측에 위치되는 공기유입구와 공기배출구가 각각 관통형성된 하우징커버;를 포함하여 이루어진다.

특히, 상기 임펠러의 충돌돌기는 오일의 수용 및 배출이 용이하도록 동일방향에 대해 일정각도로 기울어진 톱니모양으로 형성되고, 상기 프로펠러회전축의 원활한 회전이 가능하도록 프로펠러회전축의 고정단 외주연에는 일정길이의 원통형 슬리브가 끼움 설치되고, 상기 고정단 대향측의 프로펠러회전축 중간부 외주연에는 프로펠러회전축의 수평 및 회전지지를 위한 샤프트가이드가 설치되며, 상기 샤프트가이드 내측과 프로펠러회전축의 외주연 사이에는 일정길이의 원통형 슬리부가 끼움 설치된 구조로 이루어진다.

또한, 상기 하우징의 오일유입구에 오일을 공급하는 오일유입관에는 차량의 주행조건에 따라 오일량이나 오일압력을 제어할 수 있는 솔레노이드펌프가 설치되고, 상기 솔레노이드펌프는 별도로 구비된 전자제어부에 의해 동작이 제어되도록 구성된 차량용 유압식 공기과급장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 엔진에 의해 구동되는 오일펌프와, 상기 오일펌프에서 공급된 오일을 이용하여 실린더로 유입되는 외기를 가압 공급하도록 에어필터와 흡기다기관 사이에 설치되는 공기소통로는 외기를 흡기다기관에 직접 공급하는 메인흡기관과, 상기 메인흡기관과 별도로 구성되어 상기 흡기다기관에 직접 외기를 공급하거나 또는 메인흡기관의 말단부에서 접속되어 메인흡기관에서 공급되는 외기와 일체로 외기를 공급하는 보조흡기관으로 분리구성된 구조로 이루어지고, 상기 메인흡기관과 보조흡기관중 어느 하나에는 상기 유압식 공기과급장치가 설치되는 구조를 제공한다.

본 발명에 따른 차량용 유압식 공기과급장치의 기술구성을 아래의 실시예를 통해 더욱 자세히 설명하기로 한다.

본 발명은 차량의 엔진으로 공급되는 흡입공기를 메인흡기관 및 메인흡기관과 별도로 구성된 보조흡기관을 통해 강제 압송하여 추가적으로 공급하므로 외기의 주흡입통로가 방해받지 않으면서 과급이 이루어지게 되어 실린더측으로 공급되는 외기의 공급효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 공기과급장치의 결함시 흡기소통로에 설치된 공기과급장치로 인해 외기흡입이 방해되어 엔진 내부에서 충분한 연소가 이루어지지 못해 엔진의 정지 등으로 차량의 안전사고가 발생될 수 있는 위험을 예방할 수 있음은 물론 배기가스 발생을 증대시켜 환경오염을 일으키는 문제점을 해결할 수 있도록 한다.

또한, 오일에 포함된 불순물 등으로 오일이 분사되는 분사노즐이 막혀 공기과급장치의 임펠러에 오일분사가 제대로 이루어지지 않은 경우에도 공기과급장치에 의한 외기의 공급효율이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 오일의 분사로 회전축을 회전시키는 임펠러의 충돌돌기 형상이 톱니모양으로 이루어져 분사된 오일과 접촉면적을 증대시키고 회전시 분사된 오일의 신속한 이탈을 유도하여 임펠러의 속도를 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 샤프트의 외주연에 슬리브가 끼움 설치되어 축의 수평 및 회전유지에 유리하도록 하고, 이로 인해 회전축에서 발생될 수 있는 진동과 소음을 방지하여 차량의 정숙성을 향상시킬 수 있도록 하는 유용한 효과를 제공한다.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 차량용 유압식 공 기과급장치 및 그 설치구조에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니며, 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.

첨부된 도 3a, 도 3b, 도 3c는 본 발명에 따른 유압식 공기과급장치의 단품상태에 대하여 주요부만을 도시한 일부 단면도이고, 도 4a는 조립상태의 횡축에 대한 일부 절단 단면도이며, 도 4b는 이의 구성을 분리한 분리사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압식 공기과급장치(80)는 그 전체적인 형상이 달팽이 모양으로 이루어져 일측에서 흡입된 공기가 흡입된 방향과 직각방향으로 배출되도록 형성된다.

즉, 도 3a에 도시된 바와 같이, 일측 하우징(82)의 내측에는 외주연에 톱니모양의 충돌돌기(94)가 형성된 임펠러(90)가 회전가능하게 설치되고, 상기 임펠러(90)의 상단측에는 임펠러(90)의 외주연에 형성된 경사진 충돌돌기(94)에 회전력을 부여하기 위해 경사진 방향으로 오일이 분사되도록 하는 오일분사노즐(85)이 오일유입구(83) 내측에 설치되고, 임펠러(90)의 하단측에는 상기 임펠러(90)의 회전력을 일으킨 오일이 낙하되어 오일펌프측으로 배출되도록 오일배출구(87)가 형성된 구조로 이루어진다.

또한, 상기 임펠러(90)가 설치된 하우징(82) 반대측의 하우징커버(84) 내측에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(90)와 동일한 프로펠러회전축(92)상에 설치되어 임펠러(90)와 함께 회전되어 공기를 강제로 흡입하도록 외주연상에 비스듬한 경사각으로 다수의 블레이드가 구비된 프로펠러(100)가 설치된다.

상기 임펠러(90)와 프로펠러(100)가 동일한 회전축상에서 좌·우 양측으로 설치된 구조를 알아보기 쉽도록 도 3c에 공기과급장치의 정단면도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 좌측의 임펠러(90)가 설치된 공간부와 우측의 프로펠러(100)가 설치된 공간부는 비록 동일한 회전축상에 형성되어 있지만 하우징커버(84)에 의해 양측부가 상호 차단 분리된 구조로 이루어져 임펠러 회전공간부에서 비산되는 오일이 프로펠러 회전공간부로 유입되는 것을 차단할 수 있도록 구성된다.

특히, 본 발명에 따른 공기과급장치(80)는 프로펠러(100)에 의해 흡입 및 배출되는 압축공기가 프로펠러(100)의 회전공간부 내측에서 직각방향으로 방향 전환되어 이동되는 구조, 즉 수평설치되어 회전하는 프로펠러회전축(92)에 대해 수평방향으로 유입된 외기가 수직방향으로 방향전환되어 배출되는 직각구조로 이루어진 것이다.

이는 도 2에 도시된 종래의 터보챠져에서 동일축상에 설치된 두개의 휠, 즉 공기를 흡입하는 터빈휠(52)과 이 터빈휠(52)을 통해 유입된 공기를 압축하는 콤프레셔휠(54) 두개로 이루어진 구성보다 간단한 구조로 이루어진 것일 뿐만 아니라 흡입된 외기가 프로펠러 회전축(60)에 대해 수평으로 배출되는 구조, 즉 터빈휠(52)과 콤프레셔휠(54) 사이에 설치된 임펠러(50)측으로 흡입된 외기가 통과하는 구조와는 전혀 다르게 이루어진 것이다.

도 4a 및 도 4b에는 본 발명에 따른 유압식 공기과급장치의 세부구성을 알아보기 쉽도록 주요부위의 분해상태와 조립된 상태의 횡축 종단면도 도시하고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유압식 공기과급장치는 오일펌프로부터 공급된 오일이 그 내측에서 분사된 후에 배출되도록 상단부에 오일유입구(83)와 하단부에 오일배출구(85)가 각각 구비되며, 일측면에는 일정 크기의 관통부(82a)가 형성된 원통형의 하우징(82); 상기 하우징(82)의 일측 관통부(82a)의 외주연에 일측면이 밀착되어 소정의 체결수단에 의해 양측부가 상호 분리 차단되도록 결합되며 상기 체결부의 대향측에는 일정 크기의 공기유입구(84a)가 형성되고 상기 공기유입구(84a)와 직각되는 방향으로 공기배출구(84b)가 형성된 달팽이 모양의 하우징커버(84);로 구성된다.

또한, 상호 결합되는 양측 하우징(82)과 하우징커버(84)의 내측 수평 중심부에는 일측 고정단이 하우징(82)의 내측에 회전가능하게 고정 설치되고 타측단이 하우징(82)의 관통부(82a)를 통해 하우징 외측으로 일정길이 돌출되는 프로펠러회전축(92)이 설치되며, 하우징(82) 내측의 프로펠러회전축(92) 외주연으로는 임펠러(90)와 샤프트가이드(95)가 각각 끼움 고정 설치되고, 상기 하우징(82)의 내측에 일단이 고정되는 고정단 및 상기 샤프트가이드(95) 내측에 위치하는 프로펠러회전축(92)의 외주연으로는 프로펠러회전축(92)의 원활한 회전과 회전시 수평유지 및 소음과 진동을 방지할 후 있도록 원통형 슬리브(86)가 각각 끼움 설치되는 구성으로 이루어지며, 또한 회전축(92)의 외주연에는 복수개의 가이드링(부호생략)이 설치된 구성으로 이루어진다.

상기 임펠러(90)는 하우징(82)의 상단부에서 유입 분사된 오일의 충격력에 의해 회전이 가능하고, 충돌된 오일이 회전력 발생 후 임펠러의 회전시에 쉽게 배출될 수 있도록 일방향으로 동일한 기울기를 갖도록 형성된 충돌돌기(93)가 형성되며, 상기 충돌돌기(93)는 톱니모양으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 이하에서는 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압식 공기과급장치의 설치구조에 대해서 설명한다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압식 공기과급장치는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 메인흡기관(20)과 별도로 분리 구성된 보조흡기관(20a)에 설치되어 엔진으로 공급되는 외기의 강제공급이 이루어질 수 있는 특징적인 구조를 제공한다.

도 5a의 경우에는 메인흡기관(20)과 별도로 분리 구성된 보조흡기관(20a)이 메인흡기관(20)의 입구측에서 분기되어 에어필터(25)를 통해 공급된 외기가 메인흡기관(20)과 보조흡기관(20a)으로 각각 분할 유입된 후에 보조흡기관(20a)으로 유입된 외기는 공기과급장치(80)에 의해 고압으로 압축되어져 송풍된 후에 메인흡기관(20)의 말단부에서 메인흡기관(20)과 합체되어 메인흡기관(20)에서 공급되는 외기와 동시에 흡기다기관(15)으로 공급되는 구조로 이루어지며, 상기 메인흡기 관(20)과 보조흡기관(20a)의 분기와 결합은 소정의 연결소켓(27)에 의해 공기의 흐름이 방해받지 않는 구조와 형상으로 결합된다.

또한, 도 5b는 도 5a과 같이 하나의 에어필터(25), 즉 메인흡기관(20)의 입구에서 분기되는 구조가 아니라 메인흡기관(20)과 보조흡기관(20a) 각각이 별도의 에어필터(25)를 통해 외기를 유입한 후에 보조흡기관(20a)을 통해 유입된 외기는 공기과급장치(80)에 의해 압축된 후에 송풍되어져 메인흡기관(20)의 말단부위에서 메인흡기관(20)으로 유입되는 외기와 합체되어 흡기다기관(15)으로 공급되도록 구성된 것이다.

본 발명의 첨부된 도면의 실시예에서는 기본적으로 차량에 설치되는 메인흡기관(20)을 이용하여 그 일측으로 보조흡기관(20a)을 설치하는 개념으로 설명하여 메인흡기관(20)에 보조흡기관(20a)이 연결소켓(27)에 의해 결합되는 구조로 설명하였지만, 상기 보조흡기관(20a)이 메인흡기관(20)에 연결되지 않고 직접 흡기다기관(15)측으로 연결될 수도 있다.

또한 상술한 본 발명의 설치구조에서는 보조흡기관(20a)에만 공기과급장치(80)가 설치되는 구조만으로 설명되어 있지만, 굳이 공기과급장치가 보조흡기관에만 한정되어 설치될 필요는 없다.

이와 같이 본 발명에 따른 유압식 공기과급장치(80)가 메인흡기관(20)과 별도로 구비된 보조흡기관(20a)(또는 메인흡기관)에 설치되어 메인흡기관(20)으로 외기의 유입이 원활하게 이루어지도록 함과 동시에 보조흡기관(20a)에서 강제로 외기를 압송하는 구조를 제공하여 엔진측으로의 외기 흡입 안전성을 확보하면서 공기과 급장치의 고장시 외기의 흡기성능 저하로 안전사고가 발생될 수 있는 위험을 배제시킬 수 있는 구조를 제공하는데 그 특징이 있는 것이다.

상기 보조흡기관(20a)에 설치된 공기과급장치(80)는 엔진(10)에 장착된 오일펌프(30)에서 고압으로 이동하는 오일이 오일유입관(22)을 통해 공급되어 하우징 내부에 설치된 임펠러에 분사되어 임펠러의 회전력을 유도, 프로펠러의 회전을 일으켜서 외기의 강제압축 및 송풍이 가능하도록 하며, 임펠러의 회전에 기여한 오일은 하우징의 하단부로 흘러내려 입구측과 거의 반대측에 구비된 오일배출구로 배출되어 오일배출관(24)을 통해 다시 오일펌프로 보내지는 순환구조로 이루어진다.

한편, 도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 유압식 공기과급장치의 전반적인 설치구조를 개략적으로 도시한 것으로, 본 발명에 따른 다른 실시예는 상술한 일실시예의 임펠러(90)에 오일을 공급하는 오일유입관(22) 또는 하우징(82)에 공급되는 오일량을 더욱 원활히 하기 위해서 모터펌프(60)를 설치하여 전자제어부(17)에 의해 제어할 수 있도록 구성한 것으로, 이는 상술한 본 발명의 실시예에 공지된 전자제어수단을 접목하여 당업자들이 용이하게 실시가능하므로 이에 대한 구체적인 내용설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 유압식 공기과급장치의 설치 및 동작내용과 그 작용에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 차량용 유압식 공기과급장치는 엔진에 외기를 공급하였던 종 래의 메인흡기관에 설치되는 것이 아니라 메인흡기관과 별도로 분기되어 이루어진 보조흡기관에 설치되어 흡입공기를 과급하여 엔진측으로 송풍되도록 구성되어 실린더 연소실에서의 공기흡입량을 높여 연소효율 및 엔진출력의 증대를 꾀할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 공기과급장치의 기본적인 설치형태는 도 5a와 같이 종래에 설치된 흡기계통의 메인흡기관(20)의 양단, 즉 에어필터(25)와 흡기다기관(15) 입구측 사이의 메인흡기관(20) 양단에 소정의 연결소켓(27)을 설치하고, 이 연결소켓(27)의 일측으로 공기과급장치(80)가 설치되는 보조흡기관(20a)을 설치한다.

이와 같이 공기과급장치(80)가 구비된 보조흡기관(20a)을 설치한 후에, 임펠러가 구비된 하우징의 상면으로 오일펌프(30)에서 유도된 오일이 공급되도록 오일유입관(22)을 연결 설치하고, 임펠러가 구비된 하우징 저면으로 임펠러의 회전에 사용된 오일이 배출되어 오일펌프(30)측으로 보내지도록 오일배출구에 오일배출관(24)을 연결 설치하게 되면, 본 발명에 따른 공기과급장치의 설치가 완료된다.

또한, 도 5b와 같이 외기흡입구가 각각 별도로 구비된 경우, 각 외기 흡입구의 에어필터(25)를 통해 흡입된 공기가 흡기다기관(15)의 입구측에서 하나의 연결소켓(27)에 의해 합체되어 흡기다기관(15) 내측으로 동시에 공급될 수 있는 구조로 이루어질 수 있으며, 이와 같이 설치된 공기과급장치의 하우징 상면 및 저면으로 상술한 오일유입관(22) 및 오일배출관(24)을 각각 연결 설치함으로써 공기과급장치의 설치를 완료하게 되며, 이러한 변형 설치예는 통상 특수 차량이나 개조된 차량에 이용하는 것이 바람직할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 메인흡기관(20)과 별도로 구성된 보조흡기관(20a)에 공기과급장치(80)가 설치된 구조를 제공하므로, 종래와 같이 메인흡기관(20)에 공기과급장치가 설치된 경우 공기과급장치에 제품결함이 발생되어 프로펠러가 회전되지 않을 경우 엔진으로 공급되는 공기가 공기과급장치에 의해 오히려 막히게 되어 엔진정지나 불안전 연소 및 출력저하로 인해 운행중 안전사고가 발생할 수 있었던 문제점을 해결할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 공기과급장치(80)는 엔진(10)의 실린더로 공급되는 공기의 유입과 배출이 이루어지는 프로펠러 회전공간부와 오일펌프에서 공급된 오일로 상기 프로펠러를 회전시키기 위해 임펠러에 오일을 분사하는 임펠러 회전공간부가 하우징과 하우징커버에 의해 좌·우측(또는 전·후측)으로 상호 분리된 구조, 즉 외기가 프로펠러 중심측으로 유입된 후에 프로펠러 외주연으로 프로펠러의 회전방향을 따라 자연스럽게 흘러나가 배출되는 외기의 흡입통로가 프로펠러회전축 전방에 설치되고, 오일의 압력으로 회전되는 임펠러가 프로펠러회전축의 후방에 별도의 독립된 구조로 배치되어 임펠러의 회전을 위해 공급된 오일이 흡기관을 통해 흡기다기관 내측으로 유입되는 것이 확실하게 차단되도록 한다.

특히, 임펠러의 회전을 위해 임펠러 외주연으로 분사되는 오일이 프로펠러 회전축을 타고 흐르는 경우, 프로펠러회전축이 반시계방향으로 회전하면서 프로펠러를 회전시키기 때문에 프로펠러회전축의 전방에 설치된 프로펠러측으로 이동하지 못해 외기가 공급되는 흡기다기관 내부로 오일이 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 임펠러는 도면에 도시된 바와 같이 일측으로 일정하게 기울어진 톱니모양의 충돌돌기가 형성되어 있어 분사노즐에서 분사되는 오일이 경사진 톱니모양의 충돌돌기 내측에 충돌되어 임펠러에 확실한 회전력을 일으킬 뿐만 아니라 충돌돌기 내측으로 유입된 오일은 임펠러의 회전에 따른 원심력에 의해 충돌돌기 외측으로 자연스럽게 배출되어 충돌돌기 사이의 공간부에 점착성이 있는 오일의 잔류로 인해 오일의 충돌성능 저하로 임펠러의 속도가 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 회전하는 프로펠러회전축의 양단에 설치되어 프로펠러회전축과 함께 회전되는 임펠러와 프로펠러 사이 및 프로펠러회전축의 고정단 외주연에는 슬리브가 장착되어 있어 프로펠러회전축의 회전시 수평중심유지로 소음과 진동이 발생되는 것을 효과적으로 예방할 수 있도록 한다.

또한, 상기 임펠러에 공급되는 오일유입관에 추가로 솔레노이드펌프가 설치된 경우, 상기 솔레노이드펌프에 의해 공급되는 오일의 양이나 압력을 조절 공급가능하므로 연료소모량 감소나 유해한 배출가스 성분을 저감시킬 수 있도록 한다.

도 1 및 도 2는 종래의 차량용 유압조절실 공기과급장치의 개략적인 구성도와 과급장치 설치부위의 확대단면도,

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 차량용 유압식 공기과급장치의 주요부를 나타내기 위한 좌측, 정면, 우측의 요부단면도,

도 4a, 도 4b는 본 발명에 따른 공기과급장치의 주요부품 분해상태 및 조립후 일부 절단단면도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 유압식 공기과급장치의 설치도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 공기과급장치의 설치도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명

10 : 엔진 15 : 흡기다기관

20 : 메인흡기관 20a : 보조흡기관

22 : 오일유입관 24 : 유일배출관

25 : 에어필터 30 : 오일펌프

40,80 : 공기과급장치 50, 90 : 임펠러

82 : 하우징 84 : 하우징커버

92 : 프로펠러 회전축 100 : 프로펠러

Claims (5)

1. 삭제
2. 엔진에 의해 구동되는 오임펌프에서 공급된 오일을 이용하여 실린더로 유입되는 외기를 가압 공급하도록 에어필터와 흡기다기관 사이의 공기소통로에 설치되는 차량용 유압식 공기과급장치에 있어서,

   상기 오일펌프의 오일이 오일유입관을 통해 유입되어 내측으로 분사되도록 상단부에 오일유입구가 구비되고, 상기 오일유입구를 통해 분사된 오일이 배출되도록 하단부에 오일배출구가 구비되며, 일측으로 관통부가 구비된 하우징;

   상기 오일유입구를 통해 분사된 오일에 의해 회전되도록 외주연에 일측방향으로 동일한 기울기를 갖는 톱니모양으로 형성된 충돌돌기가 구비되어 상기 하우징의 내측 중앙에 회전가능하게 고정설치되는 임펠러;

   상기 임펠러의 중심부를 관통하여 임펠러와 함께 회전가능하도록 일측 고정단이 상기 하우징의 내측에 회전가능하게 설치되고, 타측단이 상기 하우징의 관통부를 통해 하우징 외측으로 돌출 설치되는 프로펠러회전축;

   외주연에서 원주방향으로 경사진 블레이드가 다수개 구비되어 상기 프로펠러회전축의 타측단에 고정 설치되는 프로펠러;

   상기 하우징의 관통부 외주연측에 일측면이 밀착 결합되어 하우징 내측부와 프로펠러가 설치된 공간을 분리차단하면서 상기 프로펠러 외주연을 감싸도록 설치되어지되, 상기 프로펠러의 전방 및 외주연측에 위치되는 공기유입구와 공기배출구가 각각 관통형성된 하우징커버;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 유압식 공기과급장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 프로펠러회전축의 원활한 회전이 가능하도록 프로펠러회전축의 고정단 외주연에는 일정길이의 원통형 슬리브가 끼움 설치되고,

   상기 고정단 대향측의 프로펠러회전축 중간부 외주연에는 프로펠러회전축의 수평 및 회전지지를 위한 샤프트가이드가 설치되며,

   상기 샤프트가이드 내주연과 프로펠러회전축의 외주연 사이에는 일정길이의 원통형 슬리부가 끼움 설치된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 유압식 공기과급장치.
4. 삭제
5. 엔진에 의해 구동되는 오일펌프와, 상기 오일펌프에서 공급된 오일을 이용하여 실린더로 유입되는 외기를 가압 공급하도록 에어필터와 흡기다기관 사이의 공기소통로에 설치되는 차량용 유압식 공기과급장치에 있어서,

   상기 공기소통로는 외기를 흡기다기관에 직접 공급하는 메인흡기관과, 상기 메인흡기관과 별도로 구성되어 상기 흡기다기관에 직접 외기를 공급하거나 또는 메인흡기관의 말단부에 접속되어 메인흡기관에서 공급되는 외기와 일체로 흡기다기관에 외기를 공급하는 보조흡기관으로 분리구성되고,

   상기 메인흡기관과 보조흡기관중 어느 하나에 제 3 항에 의한 유압식 공기과급장치가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 유압식 공기과급장치의 설치구조.

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