KR101286263B1 - 조절가능한 가이드 블레이드, 블레이드 레버, 및 이들을 위한 조절링을 포함하는 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 터빈 구조(VTG)를 가지는 터보차저(1)에 관한 것으로서, 배기 가스용 공급 채널(9)을 가진 터빈 하우징(2), 상기 터빈 하우징(2)에 회전 가능하게 장착된 터빈 로터(4), 및 가이드 배플(guide baffle, 18)을 포함하고, 상기 가이드 배플(18)은 상기 터빈 로터(4)의 외부를 반경방향으로 둘러싸고, 다수의 가이드 블레이드(7)를 가지는 블레이드 베어링 링(6)을 가지며, 각각의 상기 가이드 블레이드(7)는 상기 블레이드 베어링 링(6)에 장착되는 블레이드축(8)을 가진다. 또한, 상기 가이드 배플은 관련되는 블레이드 레버(20)에 의해 상기 가이드 블레이드(7)와 상호 작용하는 조절링(5)을 가지며, 상기 블레이드 레버는 그들의 단부들(21) 중 하나에 의해 상기 블레이드축(8)에 고정된다. 각 블레이드 레버(20)의 다른 단부(22)는 상기 조절링(5)의 관련되는 맞물림용 오목부(24)에 맞물릴 수 있는 레버 헤드(23)를 가진다. 각 블레이드 레버(20)는 비대칭적이며 중앙부(26)의 일 측에만 아크-세그먼트 형상의 베어링 러그(25)를 가지며, 상기 베어링 러그(25)는 상기 레버 헤드(23)와 동일한 평면에 배치된다.

터보차저, 가변 터빈 구조, 가이드 블레이드, 블레이드 레버, 조절링

Description

조절가능한 가이드 블레이드, 블레이드 레버, 및 이들을 위한 조절링을 포함하는 터보차저{TURBOCHARGER COMPRISING ADJUSTABLE GUIDE BLADES, BLADE LEVER AND ADJUSTING RING THEREFOR}

본 발명은 청구항 1의 전문(preamble)과 같은 터보차저에 관한 것이다.

상기 타입의 터보차저는 EP 1 357 255 A1로부터 알려져 있다. 블레이드 장착링과 조절링 사이에 볼들이나 핀들과 같은 베어링 요소들을 피하기 위해, 상기 문헌은 일 실시예에서 블레이드 헤드의 양측들에 상기 조절링의 마주보는 면(mating surface)들에 대해 지지되는 베어링 면들을 가진 블레이드 레버를 제안한다.

대조적으로, 본 발명의 목적은 가이드 그레이트(guide grate)나 가이드 장치의 디자인을 더욱 단순화시키는 청구항 1의 전문에 상술된 타입의 터보차저를 제조하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1의 특징들에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 디자인은 상기 조절링의 반지름 방향의 장착이 행해지기도 하는 동일 평면에서 상기 블레이드 레버들이나 가이드 블레이드들이 조절되도록 한다. 상기 하나의 평면의 결과로서, 상기 블레이드 레버와 조절링의 제작이 단지 하나의 평면에서 이루어지기 때문에 본 발명에 따른 터보차저의 상기 가이드 그레이트나 가이드 장치가 회전하는 본체들이 없이 비용 효율적인 방법으로 디자인되는 것이 가능하게 된다.

종속 청구항들은 그 내용으로서 본 발명의 유익한 개량들을 가진다.

특히, 맞물림용 오목부들의 불균일한 분포를 야기시키는 상기 조절링의 불균일한 피치에 의해서 상기 조절링은 모든 작동점에서 하나 이상의 레버들에 의해 지지될 수 있게 된다.

게다가, 상기 조절 레버들이 서로에 대해 약간씩 회전함으로써 이론적으로 모든 조절 레버들이 블레이드 중심 위치에서 최대 35˚ 변위각(deflection angle)으로 맞물려지는 것이 확보된다.

모든 블레이드들에 대해, 적어도 쌍들로, 상기 블레이드에 대한 상기 레버 헤드의 위치가 다르므로, 상기 레버들이 상이한 각 위치로 블레이드축에 고정, 특히 용접된다.

청구항 4 및 5는 각각의 경우에 별도로 판매할 수 있는 물건으로서의 블레이드 레버와 조절링을 정의한다.

도면을 기초로 하여 실시예에 대한 아래의 상세한 설명으로부터 본 발명의 더욱 상세한 내용, 장점들 및 특징들이 얻어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저의 기본 디자인을 보이는 사시 단면도이며;

도 2는 본 발명에 의한 블레이드 레버의 사시도이며;

도 3은 본 발명에 의한 터보차저의 조절링의 평면도이며;

도 4는 본 발명에 의한 터보차저의 가이드 그레이트의 조립 상태를 나타내는 평면도이며;

도 5는 도 4의 가이드 그레이트의 확대 상세도이며;

도 6 내지 도 8은 상이한 가이드 블레이드 위치들에서 본 발명에 의한 터보차저의 가이드 그레이트의 평면도를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 의한 터보차저(1)를 도시하며, 이는 터빈 하우징(2), 및 베어링 하우징(19)을 통해 상기 터빈 하우징(2)과 연결되는 컴프레서 하우징(3)을 가진다. 상기 하우징들(2, 3, 및 19)은 회전축(R)을 따라 배치된다. 원주에 분포되고, 피봇축이나 블레이드축(8)을 가진 다수의 가이드 블레이드(7)를 가진, 반경방향 외부 가이드 그레이트(18)의 일부로서 블레이드 장착링(6)의 배치를 나타내기 위해, 상기 터빈 하우징(2)이 부분적인 단면으로 도시된다. 이와 같이 하여, 상기 가이드 블레이드(7)의 위치에 따라 커지거나 작아지는 노즐 단면들이 형성되며, 이 노즐 단면들은 회전축(R)의 중심에 장착된 터빈 로터(4) 상에서 공급 덕트(9)에 의해 공급되고 중앙 파이프 스터프(pipe stub; 10)를 통해 배출되는 엔진의 배기 가 스와 더 크거나 더 작은 정도로 작용하여, 동일한 축에 위치된 컴프레서 로터(17)를 상기 터빈 로터(4)에 의해 구동시킨다.

상기 가이드 블레이드(7)의 운동 또는 위치를 제어하기 위해, 액추에이팅 장치(11)가 구비된다. 상기 액추에이팅 장치(11)는 원하는 어떠한 디자인으로도 이루어질 수 있지만, 바람직한 실시예로서는 플런저 요소(14)의 운동을 상기 블레이드 장착링(6)의 후방에 위치되는 조절링(5)의 미소한 회전 운동으로 변환하기 위해, 제어 하우징(12)에 고정된 상기 플런저 요소(14)의 제어 동작을 제어하는 제어 하우징(12)를 가진다. 상기 블레이드 장착링(6)과 상기 터빈 하우징(2)의 고리 형상부(15) 사이에 상기 가이드 블레이드(7)를 위한 자유 공간(free space; 13)이 형성된다. 상기 자유 공간(13)을 확보할 수 있도록 상기 블레이드 장착링(6)은 스페이서들(16)과 일체로 형성된다. 이 예에서는, 3개의 스페이서들(16)이 상기 블레이드 장착링(6)의 외주에 각각의 경우에 120˚ 각도의 간격으로 배치된다. 그러나, 원칙적으로, 더 많거나 더 적은 상기 타입의 스페이서(16)를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명에 사용되는, 본 발명에 따른 터보차저(1)의 블레이드 레버들을 나타내는 블레이드 장착링(6)을 상세히 도시한다.

상기 블레이드 레버(20)는 2개의 단부들(21, 22)을 가진 평면 부품이다. 상기 단부(21)는 할당된 블레이드축(8)의 일 단부가 삽입되고, 회전할 수 있게 확보된 방식으로 고정될 수 있는 홈부(21A)를 가진다. 상기 고정은 종래 방식의 용접을 통해 행해진다.

다른 단부(22)는 레버 헤드(23)에 의해 형성되는데, 상기 레버 헤드(23)는 이 예에서, 평편한 단부 표면을 가지나 대안으로서 둥글게 형성될 수도 있다.

도 2에서, 상기 레버 헤드(23)는 중앙부(26)의 방향으로 점차 가늘어지는데, 상기 중앙부(26)는 그의 우측에서 아크 세그먼트(arc-segment) 형상의 접촉면(27)을 가진 베어링 러그(bearing lug; 25)와 하나로 병합된다. 이하에서 더 상세하게 설명될, 도 4와 도5에서의 조립된 가이드 그레이트(18)의 도면으로부터 상세히 볼 수 있는 바와 같이, 결합된 회전 및 슬라이딩 운동을 위해 상기 접촉면(27)은, 조립된 상태에서, 상기 조절링(28)의 마주보는 면과 서로 지지된다.

도 3은 본 발명에 따른 터보차저(1)의 상기 조절링(5)의 평면도를 나타낸다. 상기 평면도는 상기 조절링(5)이 다수의 맞물링용 오목부들을 가지며 그 중의 하나가 대표로서 참조 부호 24로 표시되는 것을 보여준다. 도 3은 상기 조절링(5)이 불균일한 피치의, 이 예에서 4개의 그룹이 형성된, 상기 맞물림용 오목부들(24)을 가지는데, 그 중의 하나는 5개의 인접 맞물림용 오목부(24)를 포함하고 그 중의 나머지 3개는 각각 2개의 인접 맞물림용 오목부(24)를 포함한다.

도 4 및 도 5에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 가이드 그레이트 또는 가이드 장치(18)의 조립된 상태에서, 각각의 가이드 블레이드(7)(이 도면에서는 미도시)의 레버 헤드(23)는 상기 조절링(5)의 관련된 맞물림용 오목부(24)에 맞물린다. 도 4는 특히 상기 베어링 러그(25)가 다른 방향들로 향하는 것을 나타낸다.

무엇보다도, 도 5의 확대 도면은, 거기에 참조 부호 20으로 표시된 블레이드 레버의 예라는 관점에서, 상기 관련된 베어링 러그(25)가 상기 조절링(5)의 마주보는 면(28) 상에서 접촉면(27)에 지지됨으로써, 베어링 러그(25)의 접촉면(27)의 아크-세그먼트 형상의 디자인으로부터 야기되는 통합된 회전 및 슬라이딩 운동으로 회전하는 본체들이 없이 상기 조절링이 반경 방향으로 장착될 수 있는 것을 도시한다.

마지막으로, 도 6 내지 도 8은 상기 가이드 블레이드(7)의 상이한 위치들을 도시한다.

도 6은 개방된 블레이드 위치를 도시하는 반면에, 도 7 및 도 8은 반개방 및 폐쇄된 블레이드 위치의 가이드 블레이드(7)를 도시한다. 서로에 대한 상기 블레이드 레버(20)의 미소한 회전의 결과로서, 이론적으로 모든 상기 레버가 상기 블레이드 중심 위치에서 최대 35˚ 변위각으로 맞물려지는 것이 여기에서 확보된다.

발명의 개시를 보완하기 위해, 도 1 내지 도 8에서 본 발명의 개략도가 명시적으로 참조된다.

<참조 부호 리스트>

1 터보차저

2 터빈 하우징

3 컴프레서 하우징

4 터빈 로터

5 조절링

6 블레이드 장착링

7 가이드 블레이드

8 블레이드축

9 공급 덕트

10 중앙 파이프 스터프

11 액추에이팅 장치

12 제어 하우징

13 가이드 블레이드(7)용 자유 공간

14 플런저 요소

15 터빈 하우징(2)의 고리형상부

16 스페이서/스페이서 캠

17 컴프레서 로터

18 가이드 그레이트/가이드 장치

19 베어링 하우징

20 블레이드 레버

21,22 블레이드 레버(20)의 단부들

21a 홈부

23 레버 헤드

24 맞물림용 오목부

25 베어링 러그

26 중앙부

27 접촉면

28 마주보는 면

Claims (5)

1. 배기 가스용 공급 덕트(9)를 가진 터빈 하우징(2), 상기 터빈 하우징(2)에 회전 가능하게 장착된 터빈 로터(4), 및 가이드 그레이트(18)를 가지고;

   상기 가이드 그레이트(18)는:

   외측에서 반경 방향으로 상기 터빈 로터(4)를 둘러싸고,

   블레이드 장착링(6)을 구비하며,

   각 경우에 상기 블레이드 장착링(6)에 장착되는 하나의 블레이드축(8)을 가지는, 다수의 가이드 블레이드(7)를 가지며,

   할당된 블레이드 레버(20)에 의해 상기 가이드 블레이드(7)와 동작 가능하게 연결된 조절링(5)을 가지고, 상기 블레이드 레버(20)는 그의 한쪽 단부(21)에서 상기 블레이드축(8)에 고정되며, 상기 조절링(5)의 맞물림용 오목부(24)와 맞물리게 배치될 수 있는 레버 헤드(23)를 다른 쪽 단부(22)에 가지는,

   가변 터빈 구조(VTG)를 가진 터보차저(1)에 있어서,

   각각의 상기 블레이드 레버(20)는 비대칭 형상으로 이루어지며 중앙부(26)의 일 측에만 아크-세그먼트 형상의 베어링 러그(25)를 가지며, 상기 베어링 러그(25)는 상기 레버 헤드(23)와 동일한 평면에 배치되고,

   상기 조절링(5)의 상기 맞물림용 오목부(24)의 피치는 불균일한 것을 특징으로 하는 터보차저.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 블레이드 레버(20)는 다른 방향을 향하는 베어링 러그(25)로 상기 조절링(5)의 상기 맞물림용 오목부(24)에 맞물리는 것을 특징으로 하는 터보차저.
4. 삭제
5. 블레이드 레버(20)의 레버 헤드(23)를 지지하기 위해, 내부 원주 방향으로 개구된 다수의 맞물림용 오목부(24)를 가지는, 가변 터빈 구조(VTG)를 가진 터보차저(1)를 위한 조절링(5)에 있어서,

   상기 조절링(5)의 상기 원주 상의 상기 맞물림용 오목부(24)의 피치는 불균일한 것을 특징으로 하는 조절링.

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