KR101304972B1 - 터보 차저의 씰 장치 - Google Patents

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요시미쯔 마쯔야마
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가부시키가이샤 아이에이치아이
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Abstract

터빈 하우징(1)에 있어서의 스크롤 통로(8)에 면하여 형성한 단부(22)에 기밀하게 끼워맞추어 고정되는 끼워맞춤 고정부(25)와, 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부에 클리어런스(S)를 가지고 대치하는 클리어런스 대치부(27)를 가지고 환상으로 형성되고, 상기 스크롤 통로(8)의 유체 압력과 클리어런스(S)에 있어서의 유체 압력의 차이에 의해 상기 클리어런스 대치부(27)가 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)에 압착되도록 한 씰체(24)를 구비하고, 상기 씰체(24)의 끼워맞춤 고정부(25)에, 상기 끼워맞춤 고정부(25)가 단부(22)로부터 탈락되는 것을 방지하는 탈락 방지 수단(29)을 형성한다.

Description

터보 차저의 씰 장치{SEALING DEVICE FOR TURBOCHARGER}
본 발명은 터보 차저의 씰 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 가변 용량형의 터보 차저의 씰 장치의 일례를 도시하고 있고, 상기 터보 차저는 터빈 하우징(1)과 컴프레서 하우징(2)을 베어링 하우징(3)을 개재하여 체결 볼트(3a, 3b)에 의해 일체로 조립하고, 터빈 하우징(1) 내의 터빈 임펠러(4)와 컴프레서 하우징(2) 내의 컴프레서 임펠러(5)를 베어링 하우징(3) 내에 베어링(6)에 의해 회전 자유 자재로 지지된 터빈 축(7)에 의해 연결하여 이루어지는 구성을 가지고 있다.
또한, 상기 베어링 하우징(3)의 터빈 하우징(1)측에는, 도 1의 II부를 확대한 도 2에도 도시하는 바와 같이, 터빈 하우징(1)의 스크롤 통로(8)에 도입되는 유체(배기 가스)를 상기 터빈 임펠러(4)로 유도하기 위한 복수의 베인(9)이 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)과 베어링 하우징측 배기 도입벽(9b) 사이에 원주 방향으로 등간격이 되도록 방사상으로 설치된 배기 노즐(10)(슈라우드)을 배치하고, 상기 배기 노즐(10)은 도 1의 터빈 하우징(1)과 베어링 하우징(3) 사이에 개재하도록 하여 체결 볼트(3a)에 의해 고정되어 있다.
도 2 중, 도면부호 10a, 10b는 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)과 베어링 하우징측 배기 도입벽(9b)을 관통하여 각 베인(9)을 회전 자유 자재로 지지하기 위한 베인축이며, 상기 베인축(10a, 10b)에 의해 각 베인(9)은 양쪽 고정 상태로 지지되어 있다. 한편, 상기 베인(9)을 양쪽 고정 상태로 지지하는 경우에 있어서, 각 베인(9)의 터빈 하우징(1)측의 베인축(10a)은 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)으로 관통시키지 않고 짧은 축에 의해 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 베어링 하우징(3)측의 측면에 몰입시킨 형상의 것도 있다. 또한, 터빈 하우징(1)측의 베인축(10a)을 구비하지 않고, 베어링 하우징측 배기 도입벽(9b)을 관통하는 베인축(10b)만을 구비하고 베인(9)을 한쪽 고정 상태로 지지하도록 한 것도 있다.
또한, 도 1 중, 도면부호 11은 배기 노즐(10)의 조립시의 위치 결정 핀, 도면부호 12는 컴프레서 하우징(2)의 스크롤 통로, 도면부호 13a, 13b, 13c, 13d는 상기 베인축(10b)을 개재하여 베인(9)의 개도(開度)를 조절하기 위한 링크식의 개도 조절 기구이다.
상기 스크롤 통로(8)를 형성하고 있는 터빈 하우징(1)에는 상기 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)에 대치하는 노즐 대치부(14)가 형성되어 있고, 상기 배기 노즐(10)과 노즐 대치부(14) 사이에는 반경 방향으로 연신되어 스크롤 통로(8)로 개구한 환상의 틈(15)이 형성되어 있다. 또한, 상기 배기 노즐(10)을 구성하고 있는 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 내측단에는 노즐 대치부(14)의 내주면에 형성된 단부(段部; 16) 안을 향해 터빈 임펠러(4)를 따라 연신되는 연설부(17)가 형성되어 있고, 이것에 따라, 상기 연설부(17)와 단부(16) 사이에는 상기 노즐 대치부(14)의 내주면으로 개구하는 틈부(15')가 형성되고, 상기 틈부(15')에 상기 틈(15)이 연통하도록 되어 있다.
상기 틈(15) 및 틈부(15')는 본래 불필요한 것이지만, 터빈 하우징(1)이 냉간시와 열간시에 열변형을 일으키는 것, 및 조립 부품에 정밀도상의 편차가 있는 것 등으로 인해 형성되어 있다.
그러나, 상기 틈(15) 및 틈부(15')가 존재하면, 상기 틈(15) 및 틈부(15')를 통과하여 스크롤 통로(8)의 가스가 고압측에서 저압측으로 리크되는 문제가 있고, 가스가 리크되면, 터보 차저의 저속측의 성능이 크게 변화되어 엔진 성능이 불안정해지는 등의 문제를 일으킨다.
이로 인해, 종래에 있어서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 배기 노즐(10)의 연설부(17)의 외주면에 환상의 오목 홈(18)을 형성하고, 상기 오목 홈(18)에 대해 엔진의 피스톤에 사용되고 있는 씰용 피스톤 링(19, 20)을 끼워맞춤으로써 씰 장치를 구성하고, 상기 씰용 피스톤 링(19, 20)의 탄발력(彈撥力)에 의해 그 외주면을 단부(16)의 내주면에 밀착시킴으로써, 상기 틈(15) 및 틈부(15')로부터의 가스 리크를 방지하는 동시에, 열변형을 흡수하도록 한 것이 제안되어 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시되는 터보 차저의 씰 장치와 관련되는 일반적 기술 수준을 나타내는 것으로서는, 예를 들면, 특허문헌 1이 있다.
일본 공개특허공보 제2006-125588호
그러나, 상기한 바와 같이, 틈부(15')에 씰용 피스톤 링(19, 20)을 배치하여 가스 리크를 방지하려고 해도, 가스 리크의 방지에는 한계가 있다고 하는 문제를 가지고 있었다. 즉, 상기 씰용 피스톤 링(19, 20)에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 엔드 갭(合口; 21)을 형성할 필요가 있어서 연속된 링으로 할 수 없기 때문에, 2개의 씰용 피스톤 링(19, 20)의 엔드 갭(21)의 위치를 어긋나게 배치해도, 엔드 갭(21)을 통과하여 가스가 리크되어 버린다고 하는 문제가 있었다.
또한, 상기 노즐 대치부(14)의 단부(16)의 내주면을 높은 진원도(眞圓度)로 가공해도, 씰용 피스톤 링(19, 20)의 진원도가 약간이라도 빗나가면, 노즐 대치부(14)의 내주면에 씰용 피스톤 링(19, 20)을 균일한 압력으로 밀착시킬 수 없기 때문에, 상기 씰용 피스톤 링(19, 20)의 외주부로부터 가스가 리크되어 버리는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 실상을 감안하여, 간단한 구성에 의해 터빈 하우징과 배기 노즐 사이의 틈을 확실하게 폐색할 수 있어 씰성의 향상을 도모할 수 있는 터보 차저의 씰 장치를 제공하려고 하는 것이다.
본 발명은 스크롤 통로를 갖는 터빈 하우징과 배기 노즐의 터빈 하우징측 배기 도입벽 사이에 틈을 가지고 있는 터보 차저의 씰 장치로서,
터빈 하우징에 있어서의 스크롤 통로에 면하여 형성한 단부에 기밀하게 끼워맞추어 고정되는 끼워맞춤 고정부와, 상기 터빈 하우징측 배기 도입벽의 외주부에 클리어런스를 가지고 대치하는 클리어런스 대치부를 가지고 환상으로 형성되고, 상기 스크롤 통로의 유체 압력과 클리어런스에 있어서의 유체 압력의 차이에 의해 상기 클리어런스 대치부가 터빈 하우징측 배기 도입벽에 압착되도록 한 씰체를 구비하고,
상기 씰체의 끼워맞춤 고정부와 단부의 적어도 한쪽에 상기 끼워맞춤 고정부가 단부로부터 탈락되는 것을 방지하는 탈락 방지 수단을 형성한 터보 차저의 씰 장치에 관한 것이다.
상기 수단에 의하면, 이하와 같은 작용이 얻어진다.
터빈 하우징에 있어서의 스크롤 통로에 면하여 형성한 단부에 씰체의 끼워맞춤 고정부를 기밀하게 끼워맞추어 고정시키면, 이 부분에 있어서의 씰은 확보되고, 또한 씰체의 끼워맞춤 고정부와 단부의 적어도 한쪽에 형성한 탈락 방지 수단에 의해 끼워맞춤 고정부가 단부로부터 탈락되는 것을 방지 가능해지는 한편, 외주단측의 클리어런스 대치부는 터빈 하우징측 배기 도입벽의 외주부와의 사이에 클리어런스를 가지고 대치하게 되는데, 터보 차저가 운전되면, 스크롤 통로의 유체 압력과 클리어런스에 있어서의 유체 압력 차이에 의해, 씰체는 클리어런스 대치부를 터빈 하우징측 배기 도입벽의 외주부에 압착시켜 상기 클리어런스를 닫도록 변형하게 되고, 따라서, 클리어런스 대치부에 의한 씰이 자동적으로 행해지게 되고, 따라서, 틈은 효과적으로 씰되게 된다.
상기 터보 차저의 씰 장치에 있어서는, 상기 단부를, 터빈 임펠러의 축선에 대해 직교면이 되는 원환벽과, 상기 원환벽에 대해 직교면이 되고 또한 상기 터빈 임펠러의 축선을 중심으로 하는 원통벽으로 구성하고,
상기 끼워맞춤 고정부를, 상기 단부의 원환벽을 따라 연신되는 내측 원환부와, 상기 내측 원환부의 내주단으로부터 상기 단부의 원통벽을 따라 터빈 하우징측 배기 도입벽을 향하여 연설되는 내측 원통부로 구성하고,
상기 끼워맞춤 고정부의 내측 원통부를 그 개방단측의 직경이 감소되는 테이퍼상으로 형성함으로써, 상기 탈락 방지 수단을 구성할 수 있다.
상기 터보 차저의 씰 장치에 있어서는, 상기 단부를, 터빈 임펠러의 축선에 대해 직교면이 되는 원환벽과, 상기 원환벽에 대해 직교면이 되고 또한 상기 터빈 임펠러의 축선을 중심으로 하는 원통벽으로 구성하고,
상기 끼워맞춤 고정부를, 상기 단부의 원환벽을 따라 연신되는 내측 원환부와, 상기 내측 원환부의 내주단으로부터 상기 단부의 원통벽을 따라 터빈 하우징측 배기 도입벽을 향하여 연설되는 내측 원통부로 구성하고,
상기 단부의 원통벽의 개방단측 외주면에 상기 끼워맞춤 고정부의 내측 원통부의 개방단이 걸리는 돌기를 형성함으로써, 상기 탈락 방지 수단을 구성할 수 있다.
상기 터보 차저의 씰 장치에 있어서는, 상기 단부를, 터빈 임펠러의 축선에 대해 직교면이 되는 원환벽과, 상기 원환벽에 대해 직교면이 되고 또한 상기 터빈 임펠러의 축선을 중심으로 하는 원통벽으로 구성하고,
상기 끼워맞춤 고정부를, 상기 단부의 원환벽을 따라 연신되는 내측 원환부로 구성하고,
상기 단부의 원통벽의 원환벽측 외주면에 상기 끼워맞춤 고정부의 내측 원환부의 내주단이 끼워맞춰지는 오목 홈을 형성함으로써, 상기 탈락 방지 수단을 구성할 수 있다.
본 발명의 터보 차저의 씰 장치에 의하면, 간단한 구성에 의해 터빈 하우징과 배기 노즐 사이의 틈을 확실하게 폐색할 수 있어 씰성의 향상을 도모할 수 있다고 하는 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
도 1은 종래의 터보 차저의 씰 장치의 일례를 도시하는 측단면도이다.
도 2는 도 1의 II부 확대도이다.
도 3은 종래의 씰용 피스톤 링의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 터보 차저의 씰 장치 제 1 실시예를 도시하는 요부 확대 측단면도이다.
도 5는 도 4에 있어서의 씰체의 전체 단면도이다.
도 6은 도 4에 있어서의 씰체의 전체 평면도로서, 도 5의 VI-VI 화살표 방향에서 본 상당도이다.
도 7은 도 4의 VII부 확대도이다.
도 8은 본 발명의 터보 차저의 씰 장치의 제 2 실시예를 나타내는 요부 확대 측단면도이다.
도 9는 도 8의 IX부 확대도이다.
도 10은 본 발명의 터보 차저의 씰 장치의 제 2 실시예에 있어서의 변형예를 도시하는 측단면도로서, 도 8의 IX부 상당도이다.
도 11은 본 발명의 터보 차저의 씰 장치의 제 3 실시예를 나타내는 요부 확대 측단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 터보 차저의 씰 장치의 제 1 실시예로서, 도면 중, 도 1 및 도 2와 동일한 부호를 붙인 부분은 동일물을 나타내고 있고, 터빈 하우징(1)에 있어서의 스크롤 통로(8)에 면하여 형성한 단부(22)에 기밀하게 끼워맞추어 고정되는 끼워맞춤 고정부(25)와, 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부에 클리어런스(S)를 가지고 대치하는 클리어런스 대치부(27)를 가지고 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이 환상으로 형성되고, 상기 스크롤 통로(8)의 유체 압력과 클리어런스(S)에 있어서의 유체 압력의 차이에 의해 상기 클리어런스 대치부(27)가 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)에 압착되도록 한 씰체(24)를 구비하고, 상기 씰체(24)의 끼워맞춤 고정부(25)에 상기 끼워맞춤 고정부(25)가 단부(22)로부터 탈락되는 것을 방지하는 탈락 방지 수단(29)을 형성한 것이다.
본 제 1 실시예의 경우, 상기 단부(22)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 터빈 임펠러(4)의 축선에 대해 직교면이 되는 원환벽(22a)과, 상기 원환벽(22a)에 대해 직교면이 되고 또한 상기 터빈 임펠러(4)의 축선을 중심으로 하는 원통벽(22b)으로 구성하고, 상기 씰체(24)의 끼워맞춤 고정부(25)는 상기 단부(22)의 원환벽(22a)을 따라 연신되는 내측 원환부(25a)와, 상기 내측 원환부(25a)의 내주단으로부터 상기 단부(22)의 원통벽(22b)을 따라 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)을 향하여 연설되는 내측 원통부(25b)로 구성하고, 상기 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원통부(25b)를, 도 4의 가상선 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 그 개방단측의 직경이 감소되는 테이퍼상으로 형성함으로써, 상기 탈락 방지 수단(29)을 구성하고 있다.
또한, 상기 씰체(24)의 내측 원환부(25a)의 외주단에는 외측을 향하여 상기 원환벽(22a)으로부터 이반(離反)하여 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)에 근접하도록 원추대부(26)를 형성하고, 상기 원추대부(26)의 외주단으로부터 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)을 따라 외측으로 연설되는 외측 원환부(27a)와, 상기 외측 원환부(27a)의 외주단으로부터 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주단면(23')을 따라 연설되는 외측 원통부(27b)로부터 상기 클리어런스 대치부(27)가 형성되어 있다. 본 제 1 실시예에 있어서는, 상기 클리어런스 대치부(27)와 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a) 사이에서 클리어런스(S)를 형성하고 있지만, 상기 클리어런스 대치부(27)에 있어서의 클리어런스(S)를 형성하지 않은 경우, 스크롤 통로(8)의 유체 압력이 원추대부(26) 및 클리어런스 대치부(27)에 작용하면, 씰체(24)의 변형 여유가 전혀 없는 점에서, 상기 유체 압력이 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)에 대해 씰체(24)를 개재하여 직접 작용하는 형태가 되고, 상기 배기 노즐(10)이 변형될 가능성이 있기 때문에, 이것을 방지하기 위해서, 상기 씰체(24)에는 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부에 클리어런스(S)를 가지고 대치하는 클리어런스 대치부(27)가 형성되어 있다.
또한, 상기 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원통부(25b)는 그 개방단과는 반대측의 기단부가 단부(22)의 원통벽(22b)에 기밀하게 끼워맞춰지는 구경(口徑)을 가지고 미리 형성되어 있고, 상기 끼워맞춤 고정부(25)를 압입에 의해 단부(22)에 끼워맞춤으로써 씰체(24)는 기밀하게 고정되도록 되어 있다. 덧붙여서 말하자면, 상기 내측 원통부(25b)의 테이퍼상으로 형성되는 경사 각도(θ)는, 단부(22)의 원통벽(22b)에 기밀하게 끼워맞추는 것을 고려한 경우, 30°미만으로 할 수 있지만, 바람직하게는, 10° 정도의 각도로 설정하는 것이 유효해진다.
또한, 도 4 중, 도면부호 28은 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주단면(23')의 코너부를 피하도록 상기 외측 원환부(27a)와 외측 원통부(27b) 사이에 돌설시킨 볼록부이다.
또한, 상기 단부(22)의 원통벽(22b)의 개방단에는 끝이 가늘어지는 테이퍼면(22c)을 형성하고, 상기 씰체(24)의 단부(22)로의 끼워맞추기를 원활하게 행할 수 있도록 되어 있다.
다음에, 상기 제 1 실시예의 작용을 설명한다.
터빈 하우징(1)에 있어서의 스크롤 통로(8)에 면하여 형성한 단부(22)에는 씰체(24)의 끼워맞춤 고정부(25)를 압입으로 기밀하게 끼워맞춤으로써 미리 고정시켜 둔다. 이 때, 씰체(24)의 내측 원통부(25b)는 그 개방단과는 반대측의 기단부가 단부(22)의 원통벽(22b)에 기밀하게 끼워맞춰지는 구경으로 미리 형성되어 있기 때문에, 내측 원통부(25b)는 원통벽(22b)에 기밀하게 고정된다.
또한, 탈락 방지 수단(29)으로서, 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원통부(25b)를, 도 4의 가상선 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 그 개방단측의 직경이 감소되는 테이퍼상으로 형성함으로써, 도 7에 도시하는 바와 같이, 내측 원통부(25b)의 개방단에 있어서의 각부(角部)가 쐐기 효과로 원통벽(22b)에 파고 들어가는 형태가 되어, 압입후의 끼워맞춤 상태가 보다 강고해지고, 끼워맞춤 고정부(25)가 단부(22)로부터 탈락되거나, 어긋나거나 하는 것을 확실하게 방지 가능해진다.
상기 터빈 하우징(1)의 단부(22)에 씰체(24)를 고정시킨 상태에 있어서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 배기 노즐(10)을 협지하도록 하여 터빈 하우징(1)과 베어링 하우징(3)의 조립 고정을 행하면, 상기 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)이 상기 씰체(24)의 클리어런스 대치부(27)에 대해 클리어런스(S)를 가지고 대치하게 된다.
상기 씰체(24)의 내주단측의 끼워맞춤 고정부(25)는 단부(22)에 기밀하게 끼워맞춰짐으로써 이 부분에 있어서의 씰은 확보된다.
한편, 외주단측의 클리어런스 대치부(27)는 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부(23)와의 사이에 클리어런스(S)를 가지고 대치하게 된다. 그러나, 터보 차저가 운전되면, 스크롤 통로(8)의 유체에 의한 압력이 씰체(24)에 작용하는 것과, 클리어런스(S)에 있어서의 유체의 유로 저항이 커서 상기 클리어런스(S)가 형성되는 부분에 유체가 유통하기 어려워져서 이 부분에서의 압력이 상기 스크롤 통로(8)의 압력보다 작게 됨으로써, 씰체(24)는 클리어런스 대치부(27)를 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부(23)에 압착시켜 상기 클리어런스(S)를 닫도록 변형하게 되고, 따라서, 클리어런스 대치부(27)에 의한 씰이 자동적으로 행해지게 되고, 따라서, 틈(15)은 효과적으로 씰되게 된다. 게다가, 상기 씰체(24)에 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부에 클리어런스(S)를 가지고 대치하는 클리어런스 대치부(27)를 형성함으로써, 스크롤 통로(8)의 유체 압력이 원추대부(26) 및 클리어런스 대치부(27)에 작용한 경우, 상기 클리어런스(S)에 의해 씰체(24)의 휘어짐 여유가 확보되고 있는 점에서, 상기 유체 압력이 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)에 대해 씰체(24)를 개재하여 직접 작용하여 상기 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)을 변형시키고자 하는 힘이 감소되어, 상기 배기 노즐(10)의 변형을 방지하는데 있어서 대단히 유효해진다.
이와 같이 하여, 간단한 구성에 의해 터빈 하우징과 배기 노즐(10) 사이의 틈(15)을 확실하게 폐색할 수 있어 씰성의 향상을 도모할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 터보 차저의 씰 장치의 제 2 실시예로서, 도면 중, 도 4 내지 도 7과 동일한 부호를 붙인 부분은 동일물을 나타내고 있으며, 기본적인 구성은 도 4 내지 도 7에 도시하는 제 1 실시예와 같지만, 본 제 2 실시예의 특징으로 하는 부분은, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 상기 단부(22)의 원통벽(22b)의 개방단측 외주면에 상기 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원통부(25b)의 개방단이 걸리는 돌기(30)를 형성함으로써, 상기 끼워맞춤 고정부(25)가 단부(22)로부터 탈락되는 것을 방지하는 탈락 방지 수단(29)을 구성한 점에 있다.
또한, 씰체(24)의 내측 원통부(25b)는 단부(22)의 원통벽(22b)에 기밀하게 끼워맞춰지는 구경으로 미리 형성되어 있다.
또한, 상기 탈락 방지 수단(29)으로서 돌기(30)를 형성한 단부(22)의 원통벽(22b)의 개방단에는 도 4에 도시하는 제 1 실시예의 경우와 같이 끝이 가늘어지는 테이퍼면(22c)을 형성하고, 상기 씰체(24)의 단부(22)로의 끼워맞춤을 원활하게 행할 수 있도록 되어 있다.
다음에, 상기 제 2 실시예의 작용을 설명한다.
터빈 하우징(1)에 있어서의 스크롤 통로(8)에 면하여 형성한 단부(22)에는 씰체(24)의 끼워맞춤 고정부(25)를 압입으로, 그 내측 원통부(25b)가 탈락 방지 수단(29)으로서의 돌기(30)를 타고 넘듯이 끼워맞춤으로써 미리 고정시켜 둔다. 이 때, 씰체(24)의 내측 원통부(25b)는 단부(22)의 원통벽(22b)에 기밀하게 끼워맞춰지는 구경으로 미리 형성되어 있기 때문에, 내측 원통부(25b)가 상기 탈락 방지 수단(29)으로서의 돌기(30)를 타고 넘은 후, 상기 내측 원통부(25b)는 원통벽(22b)에 기밀하게 고정된다.
또한, 상기 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원통부(25b)의 개방단은, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 상기 탈락 방지 수단(29)으로서의 돌기(30)에 대해 걸리기 때문에, 압입후에 끼워맞춤 고정부(25)가 단부(22)로부터 탈락되거나, 벗어나거나 하는 것을 확실하게 방지 가능해진다.
상기 터빈 하우징(1)의 단부(22)에 씰체(24)를 고정시킨 상태에 있어서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 배기 노즐(10)을 협지하도록 하여 터빈 하우징(1)과 베어링 하우징(3)의 조립 고정을 행하면, 도 4에 도시하는 제 1 실시예의 경우와 같이 상기 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)이 상기 씰체(24)의 클리어런스 대치부(27)에 대해 클리어런스(S)를 가지고 대치하게 되고, 상기 씰체(24)의 내주단측의 끼워맞춤 고정부(25)는 단부(22)에 기밀하게 끼워맞춰짐으로써 이 부분에 있어서의 씰은 확보되는 한편, 외주단측의 클리어런스 대치부(27)는 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부(23)와의 사이에 클리어런스(S)를 가지고 대치하게 되는데, 터보 차저가 운전되면, 스크롤 통로(8)의 유체에 의한 압력이 씰체(24)에 작용하는 것과, 클리어런스(S)에 있어서의 유체의 유로 저항이 커서 상기 클리어런스(S)가 형성되는 부분에 유체가 유통하기 어려워져 이 부분에서의 압력이 상기 스크롤 통로(8)의 압력보다 작게 됨으로써, 씰체(24)는 클리어런스 대치부(27)를 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부(23)에 압착시켜 상기 클리어런스(S)를 닫도록 변형하게 되고, 따라서, 클리어런스 대치부(27)에 의한 씰이 자동적으로 행해지게 되고, 따라서, 틈(15)은 효과적으로 씰되게 된다.
이와 같이 하여, 도 8 및 도 9에 도시하는 제 2 실시예의 경우, 도 4 내지 도 7에 도시하는 제 1 실시예의 경우와 같이 간단한 구성에 의해 터빈 하우징과 배기 노즐(10) 사이의 틈(15)을 확실하게 폐색할 수 있어 씰성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도 8 및 도 9에 도시하는 제 2 실시예의 경우, 탈락 방지 수단(29)으로서, 상기 단부(22)의 원통벽(22b)의 개방단측 외주면에 상기 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원통부(25b)의 개방단이 걸리는 돌기(30)를 형성하는 것에 더하여 또한 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원통부(25b)를, 제 1 실시예의 경우와 같이, 도 4의 가상선 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 그 개방단측의 직경이 감소되는 테이퍼상으로 형성하도록 해도 양호한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 도 8 및 도 9에 도시하는 제 2 실시예에 있어서는, 상기 탈락 방지 수단(29)으로서의 돌기(30)의 내측 원통부(25b)측의 가장자리를, 도 10에 도시하는 바와 같이, 외경이 점감(漸減)되는 테이퍼면(30a)으로 할 수 있고, 이와 같이 하면, 가령, 씰체(24)의 치수 정밀도에 불균일이 있어 내측 원통부(25b)의 개방단의 위치가 터빈 임펠러(4)의 축선 방향으로 약간 벗어났다고 해도, 상기 내측 원통부(25b)의 개방단의 터빈 임펠러(4) 축선 방향으로의 어긋남을 상기 테이퍼면(30a)에 의해 허용하는 것이 가능해지고, 또한, 그 때, 내측 원통부(25b)의 개방단에 있어서의 각부가 쐐기 효과로 테이퍼면(30a)으로 파고 들어가는 형이 되기 때문에, 탈락 방지로서의 효과와 기밀성이 저해될 우려도 없어 유효해진다.
도 11은 본 발명의 터보 차저의 씰 장치의 제 3 실시예로서, 도면 중, 도 4 내지 도 7과 동일한 부호를 붙인 부분은 동일물을 나타내고 있으며, 기본적인 구성은 도 4 내지 도 7에 도시하는 제 1 실시예와 같지만, 본 제 3 실시예의 특징으로 하는 부분은, 도 11에 도시하는 바와 같이, 상기 끼워맞춤 고정부(25)를 상기 단부(22)의 원환벽(22a)을 따라 연신되는 내측 원환부(25a)로 구성하고, 상기 단부(22)의 원통벽(22b)의 원환벽(22a)측 외주면에 상기 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원환부(25a)의 내주단이 끼워맞춰지는 오목 홈(31)을 형성함으로써, 상기 끼워맞춤 고정부(25)가 단부(22)로부터 탈락되는 것을 방지하는 탈락 방지 수단(29)을 구성한 점에 있다.
또한, 상기 씰체(24)의 내측 원환부(25a)의 내주단은 단부(22)의 원통벽(22b)에 형성한 탈락 방지 수단(29)으로서의 오목 홈(31)에 기밀하게 끼워맞춰지는 구경으로 미리 형성되어 있다.
다음에, 상기 제 3 실시예의 작용을 설명한다.
터빈 하우징(1)에 있어서의 스크롤 통로(8)에 면하여 형성한 단부(22)에는 씰체(24)의 끼워맞춤 고정부(25)를 압입으로, 그 내측 원환부(25a)의 내주단이 탈락 방지 수단(29)으로서의 오목 홈(31)에 끼워맞춰지도록 끼워맞춤으로써 미리 고정시켜 둔다. 이 때, 씰체(24)의 내측 원환부(25a)의 내주단은 단부(22)의 원통벽(22b)에 형성한 탈락 방지 수단(29)으로서의 오목 홈(31)에 기밀하게 끼워맞춰지는 구경으로 미리 형성되어 있기 때문에, 상기 내측 원환부(25a)는 원환벽(22a)에 밀착되면서 원통벽(22b)에 기밀하게 고정된다.
또한, 상기 끼워맞춤 고정부(25)의 내측 원환부(25a)의 내주단은, 도 11에 도시하는 바와 같이, 상기 탈락 방지 수단(29)으로서의 오목 홈(31)에 대해 끼워맞춰지기 때문에, 압입후에 끼워맞춤 고정부(25)가 단부(22)로부터 탈락되거나, 벗어나거나 하는 것을 확실하게 방지 가능해진다.
상기 터빈 하우징(1)의 단부(22)에 씰체(24)를 고정시킨 상태에 있어서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 배기 노즐(10)을 협지하도록 하여 터빈 하우징(1)과 베어링 하우징(3)의 조립 고정을 행하면, 도 4에 도시하는 제 1 실시예나 도 8에 도시하는 제 2 실시예의 경우와 같이, 상기 배기 노즐(10)의 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)이 상기 씰체(24)의 클리어런스 대치부(27)에 대해 클리어런스(S)를 가지고 대치하게 되고, 상기 씰체(24)의 내주단측의 끼워맞춤 고정부(25)는 단부(22)에 기밀하게 끼워맞춰짐으로써 이 부분에 있어서의 씰은 확보되는 한편, 외주단측의 클리어런스 대치부(27)는 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부(23) 사이에 클리어런스(S)를 가지고 대치하게 되는데, 터보 차저가 운전되면, 스크롤 통로(8)의 유체에 의한 압력이 씰체(24)에 작용하는 것과, 클리어런스(S)에 있어서의 유체의 유로 저항이 커서 상기 클리어런스(S)가 형성되는 부분에 유체가 유통하기 어려워져 이 부분에서의 압력이 상기 스크롤 통로(8)의 압력보다 작아짐으로써, 씰체(24)는 클리어런스 대치부(27)를 터빈 하우징측 배기 도입벽(9a)의 외주부(23)에 압착시켜 상기 클리어런스(S)를 닫도록 변형하게 되고, 따라서, 클리어런스 대치부(27)에 의한 씰이 자동적으로 행해지게 되고, 따라서, 틈(15)은 효과적으로 씰되게 된다.
이와 같이 하여, 도 11에 도시하는 제 3 실시예의 경우, 도 4 내지 도 7에 도시하는 제 1 실시예, 및 도 8 및 도 9에 도시하는 제 2 실시예의 경우와 같이, 간단한 구성에 의해 터빈 하우징과 배기 노즐(10) 사이의 틈(15)을 확실하게 폐색할 수 있어 씰성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 터보 차저의 씰 장치는 상기의 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지로 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
1 터빈 하우징
4 터빈 임펠러
8 스크롤 통로
9a 터빈 하우징측 배기 도입벽
10 배기 노즐
15 틈
22 단부
22a 원환벽
22b 원통벽
23 외주부
24 실체
25 끼워맞춤 고정부
25a 내측 원환부
25b 내측 원통부
26 원추대부
27 클리어런스 대치부
29 탈락 방지 수단
30 돌기
30a 테이퍼면
31 오목 홈
S 클리어런스
θ 경사 각도

Claims (4)

  1. 스크롤 통로를 갖는 터빈 하우징과 배기 노즐의 터빈 하우징측 배기 도입벽 사이에 틈을 가지고 있는 터보 차저의 씰 장치로서,
    터빈 하우징에 있어서의 스크롤 통로에 면하여 형성한 단부에 기밀하게 끼워맞추어 고정되는 끼워맞춤 고정부와, 상기 터빈 하우징측 배기 도입벽의 외주부에 클리어런스를 가지고 대치하는 클리어런스 대치부를 가지고 환상으로 형성되고, 상기 스크롤 통로의 유체 압력과 클리어런스에 있어서의 유체 압력의 차이에 의해 상기 클리어런스 대치부가 터빈 하우징측 배기 도입벽에 압착되도록 한 씰체를 구비하고,
    상기 씰체의 끼워맞춤 고정부와 단부의 적어도 한쪽에 상기 끼워맞춤 고정부가 단부로부터 탈락되는 것을 방지하는 탈락 방지 수단을 형성한 터보 차저의 씰 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단부를, 터빈 임펠러의 축선에 대해 직교면이 되는 원환벽과, 상기 원환벽에 대해 직교면이 되고 또한 상기 터빈 임펠러의 축선을 중심으로 하는 원통벽으로 구성하고,
    상기 끼워맞춤 고정부를, 상기 단부의 원환벽을 따라 연신되는 내측 원환부와, 상기 내측 원환부의 내주단으로부터 상기 단부의 원통벽을 따라 터빈 하우징측 배기 도입벽을 향해 연설되는 내측 원통부로 구성하고,
    상기 끼워맞춤 고정부의 내측 원통부를 그 개방단측의 직경이 감소되는 테이퍼상으로 형성함으로써, 상기 탈락 방지 수단을 구성한 터보 차저의 씰 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단부를, 터빈 임펠러의 축선에 대해 직교면이 되는 원환벽과, 상기 원환벽에 대해 직교면이 되고 또한 상기 터빈 임펠러의 축선을 중심으로 하는 원통벽으로 구성하고,
    상기 끼워맞춤 고정부를, 상기 단부의 원환벽을 따라 연신되는 내측 원환부와, 상기 내측 원환부의 내주단으로부터 상기 단부의 원통벽을 따라 터빈 하우징측 배기 도입벽을 향하여 연설되는 내측 원통부로 구성하고,
    상기 단부의 원통벽의 개방단측 외주면에 상기 끼워맞춤 고정부의 내측 원통부의 개방단이 걸리는 돌기를 형성함으로써, 상기 탈락 방지 수단을 구성한 터보 차저의 씰 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단부를, 터빈 임펠러의 축선에 대해 직교면이 되는 원환벽과, 상기 원환벽에 대해 직교면이 되고 또한 상기 터빈 임펠러의 축선을 중심으로 하는 원통벽으로 구성하고,
    상기 끼워맞춤 고정부를, 상기 단부의 원환벽을 따라 연신되는 내측 원환부로 구성하고,
    상기 단부의 원통벽의 원환벽측 외주면에 상기 끼워맞춤 고정부의 내측 원환부의 내주단이 끼워맞춰지는 오목 홈을 형성함으로써, 상기 탈락 방지 수단을 구성한 터보 차저의 씰 장치.
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