KR100923189B1

KR100923189B1 - 과급기

Info

Publication number: KR100923189B1
Application number: KR1020070005559A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 시미즈; 유키오 타카하시
Original assignee: 가부시키가이샤 아이에이치아이
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2009-10-22
Also published as: DE602006008264D1; CN101008345A; KR20070078375A; EP1813782A1; EP1813782B1; US7837448B2; CN101008345B; US20070172365A1

Abstract

본 발명의 과급기(過給機)(10)의 오일 씰 구조는 오일 차단 부재(21)와, 씰 하우징(25)과, 오일 차단 부재(21)와 씰 하우징(25) 사이에 배치되어 있는 환상(環狀)의 씰 부재(23)를 가진다. 오일 차단 부재(21)는 축 방향과 수직인 단면에서 대략 원형상의 외연(外緣)이 형성되어 있는 부분을 컴프레서 측 선단부에 가지고 있고, 또한 오일 차단 부재(21)는 이 컴프레서 측 선단에 형성되며 상기 외연의 반경이 이 외연의 다른 부분보다 작게 형성되어 있는 외연 축경부(21a)를 가진다. 씰 부재(23)는 외연 축경부(21a)에 설치되어 있다. 씰 하우징(25)에는 오일 차단 부재(21)가 통과하는 개구가 형성되어 있고, 또한 씰 하우징(25)은 상기 개구를 형성하는 반경 방향의 내연에서 씰 부재(23)와 접촉한다.

Description

과급기{SUPERCHARGER}

도 1은 종래 과급기(過給機)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1의 부분 확대도이며, 종래의 베어링 구조 및 오일 씰 구조를 나타내고 있다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 과급기의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

도 4는 도 3의 부분 확대도이며, 본 발명의 실시형태에 따른 오일 씰 구조를 나타내고 있다.

도 5는 씰 부재의 유지 부재로서 슬리브(sleeve)를 마련한 과급기의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

도 6은 씰 부재 부근의 구성을 나타내는 도 5의 부분 확대도이다.

도 7은 전동기의 로터를 유지 부재로서 이용한 과급기의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

도 8은 씰 부재 부근의 구성을 나타내는 도 7의 부분 확대도이다.

[특허문헌 1] 일본 실용 공개 평4-119624호 공보 ‘터보 챠저(turbocharger)의 베어링 구조’

본 발명은 과급기에 관한 것이다.

과급기는 그 기본 구성으로서 터빈과 컴프레서를 구비하고, 터빈은 엔진의 배기가스에 의해 회전 구동되는 터빈 임펠러(turbine impeller)를 가지며, 컴프레서는 터빈 임펠러의 회전에 의해 회전 구동되는 컴프레서 임펠러를 가지고 있다. 또한, 회전 구동력을 터빈으로부터 컴프레서에 전달하기 위해 터빈 임펠러와 컴프레서를 연결하는 회전축이 과급기에 구비된다.

이와 같은 구성에 의해, 엔진의 배기가스에 의해 터빈 임펠러를 회전시키고, 그와 동시에 컴프레서 임펠러도 회전 구동되어 압축 공기가 컴프레서로부터 엔진에 공급되게 된다. 이에 의해, 엔진에 자연 흡기 이상의 과급 상태를 발생시켜 엔진을 고출력 상태로 한다.

상기 회전축을 회전가능하게 지지하기 위하여 베어링 구조가 과급기의 하우징 내부에 삽입되어 있으며, 이 베어링 구조의 컴프레서 측에는 베어링 구조에 공급된 윤활유가 컴프레서 측으로 새는 것을 방지하는 오일 씰 구조가 삽입되어 있다.

이와 같은 베어링 구조 및 오일 씰 구조는, 예를 들어, 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

도 1은 특허 문헌 1의 과급기의 전체 구성을 나타내는 종단면도이고, 도 2는 도 1의 부분 확대도이며 베어링 구조 및 오일 씰 구조를 나타내고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 이 베어링 구조는 회전축(31)에 고정되어 있는 스러스트(thrust) 부시(33)와, 이 스러스트 부시(33)의 컴프레서 측에 위치하고 베어링 하우징(35)에 고정되어 있는 정(正) 스러스트 베어링(37)과, 스러스트 부시(33)의 터빈 측에 위치하고 베어링 하우징(35)에 고정되어 있는 반(反) 스러스트 베어링(39)을 가진다. 또한, 베어링 구조는 터빈 측과 컴프레서 측에 각각 마련되는 저널 베어링(41)을 가진다.

정 스러스트 베어링(37) 및 반 스러스트 베어링(39)은 스러스트 부시(33)를 개재하여 회전축(31)으로부터 축 방향 하중을 받고, 저널 베어링(41)은 회전축(31)으로부터 반경 방향 하중을 받는다.

상술한 베어링 구조에 윤활유를 공급하기 위하여 하우징에는 유로(油路)(43)가 형성되고, 정 스러스트 베어링(37)에는 이 유로(43)와 연통되고 그 패드면에만 개구되는 전용 유로(45)가 형성되어 있다.

유로(43) 및 전용 유로(45)를 통하여 패드면에 공급된 윤활유가 컴프레서 측으로 새는 것을 방지하기 위하여, 베어링 구조의 컴프레서 측에는 오일 씰 구조가 마련되어 있다.

이 오일 씰 구조는 정 스러스트 베어링(37)의 컴프레서 측에서 회전축(31)에 설치된 오일 차단 부재(47)를 가진다.

오일 차단 부재(47)에 있어서, 터빈 측 단부에는 플랜지부(47a)가 형성되어 있고, 컴프레서 측의 외주면에는 원주 방향으로 링 홈(47b)이 1개 형성되어 있다. 링 홈(47b)에는 환상(環狀)의 씰 부재(49)가 설치되어 있다. 씰 부재(49)는, 예를 들어, 금속으로 형성되어 있다.

또한, 오일 씰 구조는 정 스러스트 베어링(37)의 터빈 측에서 하우징에 고정된 오일 디펜서 플레이트(51)를 더 가진다.

이 오일 디펜서 플레이트(51)는, 예를 들어, 원판상의 박판이며, 하부가 터빈 측으로 꺾인 형상을 가지고, 정 스러스트 베어링(37)을 윤활한 후의 윤활유를 배유구(55)로 유도한다.

또한, 오일 씰 구조는 오일 디펜서 플레이트(51)의 컴프레서 측에서 하우징(35)에 고정되어 있는 씰 하우징(53)을 가진다. 이 씰 하우징(53)은 씰 부재(49)에 접촉하는 위치까지 반경 방향 바깥쪽에서 반경 방향 안쪽으로 연장되어, 상술한 씰 부재(49)와 원주 방향에 걸쳐 접촉하고 있다.

이에 의해, 윤활유가 씰 하우징(53)으로부터 컴프레서 측으로 새는 것이 방지된다.

특허 문헌 1의 오일 씰 구조에서는 씰 부재(49)가 환상이기 때문에, 이것을 링 홈(47b)에 부착하려면 링 홈(47b)에 반경 방향 바깥쪽으로부터 끼워넣지 않으면 안 된다. 또한, 씰 하우징(53)을 과급기에 삽입하기 전에 씰 부재(49)를 부착할 필요가 있으며, 나중에 씰 부재(49)를 부착하는 것이 불가능하여 불편하다.

이와 같이, 특허 문헌 1에서는 씰 부재(49)의 부착 시의 작업성이 좋지 않다.

또한, 특허 문헌 1의 오일 씰 구조보다 씰링 성능이 더 높은 구조가 요구된 다.

본 발명의 목적은 씰 부재의 부착 시의 작업성을 더 개선할 수 있고, 오일 씰 구조의 씰링 성능을 더 높일 수 있는 과급기를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따르면, 배기가스에 의해 회전 구동되는 터빈 임펠러와, 이 터빈 임펠러의 회전에 의해 회전 구동되어 공기를 압축하는 컴프레서 임펠러와, 터빈 임펠러와 컴프레서 임펠러를 연결하는 회전축과, 이 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링 구조가 내부에 마련된 하우징을 구비하고, 상기 베어링 구조의 컴프레서 측에는 상기 베어링 구조에 공급된 윤활유가 컴프레서 측으로 새는 것을 방지하는 오일 씰 구조가 마련되어 있는 과급기로서, 이 오일 씰 구조는 상기 회전축에 고정된 오일 차단 부재와, 이 오일 차단 부재의 반경 방향 바깥쪽에서 오일 차단 부재를 둘러싸도록 상기 하우징에 고정되어 있는 씰 하우징과, 오일 차단 부재와 씰 하우징 사이에 배치되어 있는 환상의 씰 부재를 가지고, 상기 오일 차단 부재는 축 방향과 수직인 단면에서 대략 원형상의 외연(外緣)이 형성되어 있는 부분을 그 컴프레서 측 선단부에 가지고 있으며, 또한 오일 차단 부재는 그 컴프레서 측 선단에 형성되고 상기 외연의 반경이 이 외연의 다른 부분보다 작게 형성되어 있는 외연 축경부(縮徑部)를 가지고, 상기 씰 부재는 상기 외연 축경부에 설치되어 있으며, 상기 씰 하우징에는 축 방향과 수직인 단면의 중심부에 상기 오일 차단 부재가 통과하고 있는 개구가 형성되어 있고, 또한 상기 씰 하우징은 상기 개구를 형성하는 반경 방향의 내연에서 상기 씰 부재와 접촉함으로써, 윤활유가 컴프레서 측으로 새는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 과급기가 제공된다.

상기 과급기는 오일 차단 부재의 컴프레서 측 선단에 형성되어 있는 외연 축경부에 씰 부재가 설치하도록 구성되어 있으므로, 과급기의 조립 시에 컴프레서 측에서 축 방향으로 씰 부재를 이동시키는 것만으로 오일 차단 부재의 외연 축경부에 설치시킬 수 있다. 또한, 축 방향으로 씰 부재를 이동시키는 것만으로 씰 부재를 부착할 수 있기 때문에, 씰 하우징을 삽입한 이후에도 씰 부재를 부착할 수 있다.

따라서, 상기 과급기에서는 씰 부재의 부착 작업을 종래보다 더 간단하게 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 오일 차단 부재는 터빈 측으로부터 이 외연 축경부와 축 방향으로 결합하고 상기 외연의 반경이 외연 축경부보다 크게 형성되어 있는 외연 확경부를 가진다.

이와 같이, 오일 차단 부재는 터빈 측으로부터 외연 축경부와 축 방향으로 결합되는 외연 확경부를 가지므로, 외연 축경부와 외연 확경부의 단차가 형성된다. 이 단차에 의해 외연 축경부에 설치된 씰 부재의 축 방향의 위치 결정을 할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위하여 상기 과급기에서 상기 씰 하우징은 그 컴프레서 측 선단에 형성되고 상기 내연의 반경이 이 내연의 다른 부분보다 크게 형성되어 있는 내연 확경부와, 터빈 측으로부터 이 내연 확경부와 축 방향으로 결합하고 상기 내연의 반경이 내연 확경부보다 작게 형성되어 있는 내연 축경부를 가지고, 상기 씰 부재의 반경 방향의 외연은 상기 내연 축경부의 내연의 반경보다 큰 반경을 가지며, 상기 내연 확경부의 내연과 접촉하고 있다.

이 구성에서는 씰 부재의 반경 방향의 외연은 씰 하우징의 내연 축경부의 내연의 반경보다 큰 반경을 가지고, 씰 하우징의 내연 확경부의 내연과 접촉하고 있으므로, 씰 하우징의 내연 축경부와 오일 차단 부재에 있어서의 외연 축경부보다 터빈 측 부분(예를 들어, 상기 외연 확경부)의 틈을 통하여 축 방향으로 컴프레서 측으로 흘러 온 윤활유는, 이 틈을 막도록 축 방향과 수직한 방향으로 연장되어 있는 씰 부재에 의해 확실히 저지되게 된다. 또한, 상기 구성에서는 씰 하우징의 내연 축경부가 있음으로써 윤활유가 새는 원인이 되는 틈이 좁아져 윤활유가 새기 어려워진다.

따라서, 베어링 구조로부터 컴프레서 측으로 흘러 온 윤활유를 보다 확실하게 차단할 수 있어, 윤활유에 대한 컴프레서 측으로의 씰링 성능을 종래보다 더 높일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 오일 씰 구조는 상기 씰 부재를 일정한 위치에 유지시키는 유지 부재를 가진다.

이 유지 부재에 의해 씰 부재를 일정한 위치에 유지시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 과급기에 있어서, 상기 오일 씰 구조는 상기 씰 부재를 일정한 위치에 유지시키는 유지 부재를 가지고, 이 유지 부재의 터빈 측 단면(端面)이 상기 씰 부재의 컴프레서 측 단면에 접촉함으로써, 상기 씰 부재를 이 터빈 측 단면과 상기 오일 차단 부재의 외연 확경부 사이에 유 지시키고 있다.

이 구성에 의해 오일 차단 부재의 외연 축경부에 설치된 씰 부재를 유지 부재의 터빈측 단면과 상기 오일 차단 부재의 외연 확경부 사이에 확실히 유지시킬 수 있다. 또한, 유지 부재의 외경을 오일 차단 부재의 외연 확경부보다 크게 함으로써, 윤활유가 새기 어려워진다. 또한, 씰 하우징의 내연 확경부의 축 방향 위치와 유지 부재 외경의 축 방향 위치를 오버랩시킴으로써, 내연 확경부와 유지 부재 사이에 생기는 틈을 작게 하는 것이 가능하게 되며, 그 결과 윤활유가 새기 어려워진다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 유지 부재는 상기 컴프레서 임펠러이다.

컴프레서 임펠러를 상기 유지 부재로 이용하므로, 새로운 부재를 마련하지 않고, 씰 부재를 일정한 위치에 유지시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 유지 부재는 상기 컴프레서 임펠러와 상기 씰 부재 사이에 마련되어 있다.

이와 같이, 유지 부재를 상기 컴프레서 임펠러와 상기 씰 부재 사이에 마련함으로써, 씰 부재를 일정한 위치에 유지시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 유지 부재는 상기 컴프레서 임펠러와 상기 씰 부재 사이에 마련된 슬리브이다.

이와 같이, 슬리브를 컴프레서 임펠러와 씰 부재 사이에 마련함으로써, 씰 부재를 일정한 위치에 유지시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 회전축의 회전을 보조하는 전동기를 더 구비하고, 이 전동기의 로터를 상기 유지 부재로서 상기 컴프레서 임펠러와 상기 씰 부재 사이에 배치하고 있다.

이와 같이, 전동기의 로터를 유지 부재로서 컴프레서 임펠러와 씰 부재 사이에 배치함으로써, 씰 부재를 일정한 위치에 유지시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 오일 차단 부재의 컴프레서 측 선단에 형성되어 있는 외연 축경부에 씰 부재가 설치하도록 구성되어 있으므로, 과급기의 조립 시에 컴프레서 측으로부터 축 방향으로 씰 부재를 이동시키는 것만으로 오일 차단 부재의 외연 축경부에 설치시킬 수 있어 씰 부재의 부착 작업을 종래보다 더 간단하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 씰 부재의 반경 방향의 외연은 씰 하우징의 내연 축경부의 내연의 반경보다 큰 반경을 가지고, 씰 하우징의 내연 확경부의 내연과 접촉하고 있으므로, 씰 하우징의 내연 축경부와 오일 차단 부재의 외연 확경부의 틈을 통과하여 축 방향으로 컴프레서 측으로 흘러 온 윤활유는, 이 틈을 막도록 축 방향과 수직한 방향으로 연장되어 있는 씰 부재에 의해 확실히 저지되게 된다. 따라서, 베어링 구조로부터 컴프레서 측으로 흘러 온 윤활유를 보다 확실하게 차단할 수 있어, 윤활유에 대한 컴프레서 측으로의 씰링 성능을 종래보다 더 높일 수 있다.

본 발명의 그 밖의 목적 및 유리한 특징은 첨부 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.

[바람직한 실시예의 설명]

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여 중복된 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 과급기를 축 방향으로 자른 종단면도이며, 과급기의 전체 구성을 나타내고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 과급기(10)는 배기가스에 의해 회전 구동되는 터빈 임펠러(1)와, 터빈 임펠러(1)의 회전에 의해 회전 구동되어 공기를 압축하는 컴프레서 임펠러(3)와, 터빈 임펠러(1)와 컴프레서 임펠러(3)를 연결하는 회전축(5)과, 이 회전축(5)을 회전가능하게 지지하는 베어링 구조가 내부에 마련된 하우징(7)을 구비한다.

하우징(7)은 도 3의 예에서는, 터빈 임펠러(1)를 내부에 수용하는 터빈 하우징(8), 및, 컴프레서 임펠러(3)를 내부에 수용하는 컴프레서 하우징(9)으로 분리되어 있는 베어링 하우징이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 베어링 구조를 내부에 수용하는 하우징은 터빈 하우징 및 컴프레서 하우징의 적어도 어느 하나와 일체로 형성된 하우징이라도 무방하다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 베어링 구조는 회전축(5)에 고정되어 있는 스러스트 부시(11)와, 이 스러스트 부시(11)의 컴프레서 측에 위치하고 베어링 하우징(7)에 고정되고 있는 정(正) 스러스트 베어링(13)과, 스러스트 부시(11)의 터빈 측에 위치하고 베어링 하우징(7)에 고정되어 있는 반(反) 스러스트 베어링(15)을 가진다. 또한, 베어링 구조는 터빈 측과 컴프레서 측에 각각 마련되는 저널 베어링(17)을 가진다. 이들 베어링의 역할은 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 종래의 경우와 마찬가지이다.

상술한 베어링 구조에 윤활유를 공급하기 위하여, 하우징(7)에는 유로(油路)(19)가 형성되고, 정 스러스트 베어링(13)에는 이 유로(19)와 연통하고 패드면에 개구되는 전용 유로(20)가 형성되어 있다.

유로(19) 및 전용 유로(20)를 통하여 패드면에 공급된 윤활유가 컴프레서 측으로 새지 않도록, 베어링 구조의 컴프레서 측에는 오일 씰 구조가 마련되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 이 오일 씰 구조는 회전축(5)에 고정된 오일 차단 부재(21)와, 이 오일 차단 부재(21)의 반경 방향 바깥쪽에서 오일 차단 부재(21)를 둘러싸듯이 하우징(7)에 고정되어 있는 씰 하우징(25)과, 오일 차단 부재(21)와 씰 하우징(25) 사이에 배치되어 있는 환상의 씰 부재(23)를 가진다. 한편, 회전축(5)의 회전에 악영향을 미치지 않으면, 오일 차단 부재(21)의 축 방향과 수직인 단면의 외연은 축 방향에 관하여 부분적으로는 완전한 원형이 아니라도 된다. 또한, 씰 부재(23)는, 예를 들어, 금속으로 형성되어 있다.

오일 차단 부재(21)는 축 방향과 수직인 단면에서 대략 원형상의 외연이 형성되어 있는 부분(21a, 21b)을 그 컴프레서 측 선단부에 가지고 있다.

특히, 본 실시형태에 따르면, 오일 차단 부재(21)는 그 컴프레서 측 선단에 형성되고 그 반경 방향의 외연의 반경이 이 외연의 다른 부분보다 작게 형성되어 있는 외연 축경부(21a)를 가진다.

그리고 이 오일 차단 부재(21)의 컴프레서 측 선단의 외연 축경부(21a)에 씰 부재(23)가 설치되어 있다.

상술한 구성을 가지는 과급기(10)의 조립에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다. 과급기(10)의 각 부재를 다음 순서 (1)~(10)으로 베어링 하우징(7)에 조립할 수 있다.

(1) 저널 베어링(17)을 베어링 하우징(7)에 컴프레서 측으로부터 삽입하여 베어링 하우징(7)에 부착한다.

(2) 베어링 하우징(7)에 부착된 저널 베어링(17)에 터빈 임펠러(1)와 일체로 된 회전축(5)을 터빈 측으로부터 삽입한다.

(3) 반 스러스트 베어링(15)을 컴프레서 측으로부터 회전축(5)을 통과시켜 베어링 하우징(7)에 고정한다.

(4) 스러스트 부시(11)를 컴프레서 측으로부터 회전축(5)을 통과시켜 회전축(5)에 부착한다.

(5) 정 스러스트 베어링(13)을 컴프레서 측으로부터 회전축(5)을 통과시켜 베어링 하우징(7)에 고정한다.

(6) 오일 차단 부재(21)를 컴프레서 측으로부터 회전축(5)을 통과시켜 회전축(5)에 부착한다.

(7) 씰 하우징(25)을 컴프레서 측으로부터 회전축(5)을 통과시켜 베어링 하우징(7)에 고정한다.

(8) 씰 부재(23)를 컴프레서 측으로부터 회전축(5)을 통과시켜 오일 차단 부재(21)의 외연 축경부(21a)에 끼운다.

(9) 컴프레서 임펠러(3)를 컴프레서 측으로부터 회전축(5)을 통과시켜 회전 축(5)에 부착한다.

(10) 너트(24)를 컴프레서 측으로부터 회전축(5)에 부착하고, 이 너트(24)로 스러스트 부시(11), 오일 차단 부재(21) 및 컴프레서 임펠러(3)를 회전축(5)에 조여 고정한다.

이와 같이, 과급기(10)를 조립할 수 있으므로, 과급기(10)의 조립 시에 컴프레서 측으로부터 축 방향으로 씰 부재(23)를 이동시키는 것만으로, 오일 차단 부재(21)의 컴프레서 측 선단에 형성된 외연 축경부(21a)에 씰 부재(23)가 설치되도록, 오일 차단 부재(21)에 부착할 수 있다.

따라서, 씰 부재(23)의 부착 작업을 종래보다 더 간단하게 할 수 있다.

또한, 오일 차단 부재(21)의 컴프레서 측 선단의 외연의 모서리를 깎아내는 숄더 가공을 행함으로써 외연 축경부(21a)를 형성하고, 이 외연 축경부(21a)에 씰 부재(23)를 부착하고 있다. 따라서, 도 2의 종래예와 같이 오일 차단 부재(21)의 중간 부분에 홈을 형성하는 홈 가공을 행할 필요가 없으며, 홈 가공보다 간단한 숄더 가공으로 행할 수 있다. 따라서, 씰 부재(23)의 부착 부분의 가공이 종래보다 간단해진다.

바람직하게, 오일 차단 부재(21)는 터빈 측으로부터 외연 축경부(21a)와 축 방향으로 결합하고 외연 축경부(21a)보다 외연의 반경이 크게 형성되어 있는 외연 확경부(21b)를 가진다.

이와 같이, 오일 차단 부재(21)는 터빈 측으로부터 외연 축경부(21a)와 축 방향으로 결합하는 외연 확경부(21b)를 가지므로, 외연 축경부(21a)와 외연 확경부(21b)의 단차가 형성된다. 이 단차에 의해 외연 축경부(21a)에 설치된 씰 부재(23)의 축 방향의 위치 결정을 할 수 있다. 즉, 외연 축경부(21a)에 설치된 씰 부재(23)는 오일 차단 부재(21)의 외연 확경부(21b)에 축 방향으로부터 접촉함으로써 축 방향으로 위치 결정된다.

또한, 도 4의 예에서는 오일 차단 부재(21)와 정 스러스트 베어링(13)을 분리하여 별개의 부재로 하고 있지만, 오일 차단 부재(21)와 스러스트 부시(11)를 일체로 형성해도 된다. 이 경우에는 부품 수가 줄어들어 구성이 간단해진다.

오일 차단 부재(21)의 그 밖의 구성은 도 2의 종래예와 마찬가지여도 된다.

한편, 하우징(7)에 고정되어 있는 씰 하우징(25)에는 축 방향과 수직인 단면의 중심부에 오일 차단 부재(21)가 통과하고 있는 개구가 형성되어 있다. 이 개구는 컴프레서 측 선단부에서 대략 원형상이어도 된다.

그리고 씰 하우징(25)은 상기 개구를 형성하는 반경 방향의 내연에서 씰 부재(23)와 원주 방향에 걸쳐 접촉함으로써, 윤활유가 컴프레서 측으로 새는 것을 방지하고 있다.

이 씰 하우징(25)은 컴프레서 측 선단에 형성되고 반경 방향의 상기 내연의 반경이 이 내연의 다른 부분보다 크게 형성되어 있는 내연 확경부(25a)와, 터빈 측으로부터 이 내연 확경부(25a)와 축 방향으로 결합하고 내연 확경부(25a)보다 내연의 반경이 작게 형성되어 있는 내연 축경부(25b)를 가진다.

특히, 본 실시형태에 따르면, 씰 부재(23)의 반경 방향의 외연은 내연 축경부(25b)의 내연의 반경보다 큰 반경을 가지고, 내연 확경부(25a)의 내연과 원주 방 향에 걸쳐서 접촉하고 있다.

바꾸어 말하면, 윤활유는 씰 하우징(25)의 내연 축경부(25b)와 오일 차단 부재(21)의 외연 확경부(21b)의 틈을 통과하여 축 방향으로 컴프레서 측으로 흘러 오지만, 씰 부재(23)가 이 틈을 막도록 축 방향과 수직한 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 이 틈을 통해 컴프레서 측으로 흘러 온 윤활유는 씰 부재(23)에 의해 확실히 저지되므로, 윤활유에 대한 컴프레서 측으로의 씰링 성능을 더 높일 수 있다. 또한, 씰 하우징(25)의 내연 축경부(25b)에 의해 내연 축경부(25b)와 외연 확경부(21b) 사이에 형성되는 틈을 좁게 할 수 있으므로, 이 틈으로 윤활유가 새는 것이 억제되어 윤활유가 새기 어려워진다.

또한, 본 실시형태에 따르면, 컴프레서 임펠러(3)의 터빈 측 단면(端面)(3a)이 씰 부재(23)의 컴프레서 측 단면(23a)에 접촉하고 있으며, 이에 의해, 씰 부재(23)를 터빈측 단면(3a)과 오일 차단 부재(21)의 외연 확경부(21b) 사이에 끼워 유지하고 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 새로운 부재를 사용하지 않고 기존의 컴프레서 임펠러의 터빈 측 단면(3a)을 이용하여 씰 부재(23)를 유지할 수 있다. 따라서, 오일 차단 부재(21)의 컴프레서 측 선단을 씰 부재(23)의 부착 개소인 외연 축경부(21a)로 형성하더라도, 기존의 컴프레서 임펠러(3)의 터빈 측 단면(3a)을 이용하여 씰 부재(23)를 확실히 유지할 수 있다.

한편, 도 4의 예와 같이, 바람직하게, 컴프레서 임펠러(3)의 터빈 측 단면(3a)과, 오일 차단 부재(21)의 컴프레서 측 단면(21c)은 모두 축 방향과 수직한 방향으로 연장되어 있고, 서로 축 방향으로 접촉하고 있다. 이에 의해, 씰 부재(23)를 안정적으로 유지할 수 있다.

이와 같이, 컴프레서 임펠러(3)는 씰 부재(23)를 일정한 위치에 유지시키는 유지 부재로서 기능하지만, 다른 부재를 유지 부재로서 과급기에 마련해도 된다.

바람직하게, 유지 부재는 컴프레서 임펠러(3)와 씰 부재(23) 사이에 마련된다.

예를 들어, 유지 부재는 컴프레서 임펠러(3)와 씰 부재(23) 사이에 마련된 통상의 슬리브이다.

도 5는 이 슬리브(26)가 마련되어 있는 경우의 과급기(10’)를 나타내는 종단면도이고, 도 6은 씰 부재(23) 부근의 구성을 나타내는 도 5의 부분 확대도이다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 슬리브(26)의 터빈 측 단면(26a)이 씰 부재(23)의 컴프레서 측 단면(23a)에 접촉하고 있으며, 이에 의해 씰 부재(23)를 슬리브(26)의 터빈 측 단면(26a)과 오일 차단 부재(21)의 외연 확경부(21b) 사이에 끼워 유지할 수 있다.

또한, 보다 윤활유가 새기 어려워지도록 다음의 구성을 채용해도 된다. 유지 부재(26)의 외경을 오일 차단 부재(21)의 외연 확경부(21b)보다 크게 함으로써, 바꾸어 말하면, 유지 부재(26)의 반경 방향 외연을 외연 확경부(21b)의 반경 방향 외연의 위치보다 반경 방향 바깥쪽에 위치시킴으로써, 윤활유가 통과할 가능성이 있는 경로가 복잡해져 윤활유가 새기 어려워진다. 또한, 씰 하우징(25)의 내연 확경부(25a)의 축 방향 위치와 유지 부재(26) 외경의 축 방향 위치를 오버랩시킴으로 써, 바꾸어 말하면, 내연 확경부(25a)의 컴프레서 측 선단을 유지 부재(26)에서의 반경 방향 외연의 터빈측 선단보다 컴프레서에 근접시켜, 내연 확경부(25a)와 유지 부재(26)의 반경 방향 외연을 축 방향 위치에 관하여 오버랩시킴으로써, 윤활유 누출의 원인이 되는 틈(이 경우, 내연 확경부(25a)의 반경 방향 내연과 유지 부재(26)의 반경 방향 외연 사이의 틈)을 작게 할 수 있다. 그 결과, 윤활유가 새기 어려워진다.

한편, 도 6의 예와 같이, 바람직하게, 슬리브(26)의 터빈 측 단면(26a)과 오일 차단 부재(21)의 컴프레서 측 단면(21c)은 모두 축 방향과 수직한 방향으로 연장되어 있으며, 서로 축 방향으로 접촉하고 있다. 이에 의해, 씰 부재(23)를 안정적으로 유지할 수 있다.

도 5, 도 6에 있어서의 과급기(10’)의 기타 구성은 도 3, 도 4의 경우와 마찬가지이다.

또한, 과급기가 회전축(5)의 회전을 보조하는 전동기를 더 구비하는 경우에는 이 전동기의 로터를 유지 부재로서, 컴프레서 임펠러(3)와 씰 부재(23) 사이에 배치해도 된다.

도 7은 전동기(27)가 마련되어 있는 경우의 과급기(10’’) 를 나타내는 종단면도이고, 도 8은 씰 부재(23) 부근의 구성을 나타내는 도 7의 부분 확대도이다.

전동기(27)는 회전축(5)에 고정된 로터(28)와, 로터(28)의 반경 방향 바깥쪽에 마련된 스테이터(29)를 포함한다. 로터(28)는 원주 방향으로 배치된 복수의 영구자석으로 이루어지고, 스테이터(29)는 원주 방향으로 복수 배치한 코일로 이루어 진다. 도시하지 않은 전력 공급 라인에 의해 과급기(10’’)의 외부로부터 스테이터(29)로 전력을 공급하여 회전축(5)의 회전을 보조한다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 로터(28)의 터빈 측 단면(28a)이 씰 부재(23)의 컴프레서 측 단면(23a)에 접촉하고 있으며, 이에 의해 씰 부재(23)를 로터(28)의 터빈 측 단면(28a)과 오일 차단 부재(21)의 외연 확경부(21b) 사이에 끼워 유지할 수 있다.

한편, 도 8의 예의 같이, 바람직하게, 로터(28)의 터빈 측 단면(28a)과 오일 차단 부재(21)의 컴프레서 측 단면(21c)은 모두 축 방향과 수직한 방향으로 연장되어 있고, 서로 축 방향으로 접촉하고 있다. 이에 의해, 씰 부재(23)를 안정적으로 유지할 수 있다.

도 7, 도 8에 있어서의 과급기(10’’)의 기타 구성은 도 3, 도 4의 경우와 마찬가지이다. 한편, 도 7, 도 8에 있어서, 베어링 하우징(7)은 파선 A로 나타내는 바와 같이 분할되어 있는 부재를 서로 결합하여 형성된다.

이상과 같이, 상술한 실시형태에 따른 과급기에서는 오일 차단 부재의 컴프레서 측 선단에 형성되어 있는 외연 축경부에 씰 부재가 설치되어 있기 때문에, 과급기의 조립 시에 컴프레서 측으로부터 축 방향으로 씰 부재를 이동시키는 것만으로 오일 차단 부재를 부착할 수 있어 씰 부재의 부착 작업을 종래보다 더 간단하게 할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에 따른 과급기는 씰 하우징의 내연 축경부와 오일 차단 부재의 외연 확경부의 틈을 통과하여 축 방향으로 컴프레서 측으로 흘러 온 윤 활유가, 이 틈을 막도록 축 방향과 수직한 방향으로 연장되어 있는 씰 부재에 의해 저지되도록 구성되어 있다. 따라서, 베어링 구조로부터 컴프레서 측으로 흘러 온 윤활유를 보다 확실하게 차단할 수 있어, 윤활유에 대한 컴프레서 측으로의 씰링 성능을 종래보다 더 높일 수 있다.

그 밖에 본 발명은 상술한 실시형태로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따르면 씰 부재의 부착 시의 작업성을 더 개선할 수 있고, 오일 씰 구조의 씰링 성능을 더 높일 수 있다.

Claims

배기가스에 의해 회전 구동되는 터빈 임펠러와, 상기 터빈 임펠러의 회전에 의해 회전 구동되어 공기를 압축하는 컴프레서 임펠러와, 터빈 임펠러와 컴프레서 임펠러를 연결하는 회전축과, 상기 회전축을 회전가능하게 지지하는 베어링 구조가 내부에 마련된 하우징을 구비하고, 상기 베어링 구조의 컴프레서 측에는 상기 베어링 구조에 공급된 윤활유가 컴프레서 측으로 새는 것을 방지하는 오일 씰 구조가 마련되어 있는 과급기(過給機)로서,

상기 오일 씰 구조는 상기 회전축에 고정된 오일 차단 부재와, 상기 오일 차단 부재의 반경 방향 바깥쪽에서 오일 차단 부재를 둘러싸도록 상기 하우징에 고정되어 있는 씰 하우징과, 오일 차단 부재와 씰 하우징 사이에 배치되어 있는 환상(環狀)의 씰 부재를 가지고,

상기 오일 차단 부재는 축 방향과 수직인 단면에서 대략 원형상의 외연(外緣)이 형성되어 있는 부분을 그 컴프레서 측 선단부에 가지고 있으며,

또한, 오일 차단 부재는 그 컴프레서 측 선단에 형성되고 상기 외연의 반경이 상기 외연의 다른 부분보다 작게 형성되어 있는 외연 축경부(縮徑部)를 가지고,

상기 씰 부재는 상기 외연 축경부에 설치되어 있으며,

상기 씰 하우징에는 축 방향과 수직인 단면의 중심부에 상기 오일 차단 부재가 통과하고 있는 개구가 형성되어 있고,

또한, 상기 씰 하우징은 상기 개구를 형성하는 반경 방향의 내연에서 상기 씰 부재와 접촉함으로써, 윤활유가 컴프레서 측으로 새는 것을 방지하며,

상기 오일 차단 부재는 터빈 측으로부터 상기 외연 축경부와 축 방향으로 결합하고 상기 외연의 반경이 외연 축경부보다 크게 형성되어 있는 외연 확경부를 가지는 것을 특징으로 하는 과급기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 씰 하우징은,

상기 컴프레서 측 선단에 형성되고 상기 내연의 반경이 상기 내연의 다른 부분보다 크게 형성되어 있는 내연 확경부와,

터빈 측으로부터 상기 내연 확경부와 축 방향으로 결합하고 상기 내연의 반경이 내연 확경부보다 작게 형성되어 있는 내연 축경부를 가지고,

상기 씰 부재의 반경 방향의 외연은 상기 내연 축경부의 내연의 반경보다 큰 반경을 가지며, 상기 내연 확경부의 내연과 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 과급기.
제1항에 있어서,

상기 오일 씰 구조는 상기 씰 부재를 일정한 위치에 유지시키는 유지 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 과급기.
제1항에 있어서,

상기 오일 씰 구조는 상기 씰 부재를 일정한 위치에 유지시키는 유지 부재를 가지고,

상기 유지 부재의 터빈 측 단면(端面)이 상기 씰 부재의 컴프레서 측 단면에 접촉함으로써, 상기 씰 부재를 이 터빈 측 단면과 상기 오일 차단 부재의 외연 확경부 사이에 유지시키고 있는 것을 특징으로 하는 과급기.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 유지 부재는 상기 컴프레서 임펠러인 것을 특징으로 하는 과급기.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 유지 부재는 상기 컴프레서 임펠러와 상기 씰 부재 사이에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 과급기.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 유지 부재는 상기 컴프레서 임펠러와 상기 씰 부재 사이에 마련된 슬리브(sleeve)인 것을 특징으로 하는 과급기.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 회전축의 회전을 보조하는 전동기를 더 구비하고, 상기 전동기의 로터를 상기 유지 부재로서 상기 컴프레서 임펠러와 상기 씰 부재 사이에 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 과급기.