KR101400878B1

KR101400878B1 - 터보차저

Info

Publication number: KR101400878B1
Application number: KR1020087027831A
Authority: KR
Inventors: 랄프 뵈니히; 디트마 메츠
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2014-05-29
Also published as: KR20090010199A; EP3073064B1; WO2007134787A1; US20100014961A1; EP2018480B1; BRPI0709404A2; JP2009537727A; BRPI0709404B1; EP3073064A1; CN101438062A; EP2018480A1; US8328520B2

Abstract

본 발명은 배출가스들을 위한 공급 덕트(9)를 가지는 터빈 하우징(2)을 가지고; 상기 터빈 하우징(2)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 터빈 로터(4)를 가지며; 외측에서 반경방향으로 상기 터빈 로터(4)를 둘러싸는 가이드 그레이트(18)를 가지며, 상기 가이드 그레이트(18)는 블레이드 장착 링(6)의 내부에 설치되는 블레이드 축(8)을 각각의 경우에 가지는 복수의 가이드 블레이드들(7)을 가진 상기 블레이드 장착 링(6)을 가지고, 상기 가이드 그레이트(18)는 그들의 단부들 중의 한쪽에서 상기 블레이드 축들(8)에 고정되는 연관된 블레이드 레버들(20)에 의해 가이드 블레이드들(7)에 작동되게 연결되는 조정링(5)를 가지며, 각각의 블레이드 레버(20)는 다른 단부에 상기 조정링(5)의 연관된 맞물림 홈(24)과 맞물려서 위치되는 레버 헤드(23)을 가지며, 상기 가이드 그레이트(18)는 상기 가이드 블레이드들(7)에 의해 형성되는 노즐 단면들을 통해서 적어도 최소 관통류를 세팅하기 위한 정지부(25)를 가지는 가변 터빈 구조(VTG)를 가지는 터보차저(1)에 관한 것으로, 상기 정지부(25)는 상기 가이드 그레이트(18)의 내부에 고정될 수 있는 별도의 구성요소로서 구현된다.

터보차저, 가이드 베인, 터빈, 하우징, 정지부

Description

터보차저{TURBOCHARGER}

본 발명은 청구항 제1항에 기재된 것과 같이 터보차저에 관한 것이다.

종래의 터보차저로는 유럽특허 EP 1564380 A1에 의해 공지되어 있는 것을 들 수 있다. 상기 공개문서는 조정링의 약화를 방지하기 위해 상기 조정링에 단일 부품으로 연결되는 정지부를 제안하고 있다.

그러나 상기 조정링 상에 상기 정지부를 단일 부품으로 형성한 결과, 상기 공지된 터보차저에서는, 예를 들어 가이드 베인 캐스케이드(guide vane cascade)의 단부 위치들의 수정이 반드시 행해져야 할 경우에, 가이드 베인 캐스케이드를 설치한 후 상기 정지부의 돌출부를 후가공하는 것이 가능하기는 하나 상대적으로 높은 비용이 소모되어야만 후가공이 가능하게 된다. 게다가, 상기 베인들에 있는 조정레버들이 고정링들에 접합된 결과, 상기 공지된 터보차저의 정지부의 돌출부는 상기 단부 위치들을 제한하게 되며, 이는 상기 단부 위치들의 정확한 조정을 보다 어렵게 하는데, 그 이유는 첫째로 상기 베인 조정레버들의 상기 고정링들이 제작 상의 허용오차들을 가지고 있기 때문이고, 둘째로 (간격(spacing)의) 위치 선정의 결과로서 오류들이 발생하기 때문이다.

그러므로 본 발명의 목적은 가이드 베인 캐스케이드 또는 디퓨저(diffuser)의 설치의 간소화를 가능하게 하며, 상기 디퓨저 단독으로 최소 관통류(throughflow)의 적어도 한번의 간단하면서 정확한 조정이 가능하게 하는 청구항 제1항에 기재된 타입의 터보차저를 만들어 내는 것이다.

상기 목적의 달성은 청구항 제1항의 특징들에 의해 이루어진다.

적어도 상기 가이드 베인들에 의해 형성되는 노즐 단면들을 관통하는 상기 최소 관통류의 조정을 가능하게 하는 상기 정지부가 상기 가이드 베인 캐스케이드의 내부에 고정될 수 있는 별도의 구성요소로서 형성된다는 사실에 의해, 요구되는 정지부 위치의 정확한 조정을 위해 간단한 방식으로 상기 정지부를 상기 가이드 베인 캐스케이드의 설치 후에 후가공하는 것이 가능하다. 이는 상기 정지부가 상기 가이드 베인 캐스케이드에 단일 부품으로 연결되어 있지 않기 때문이다. 만약 상기 가이드 베인 캐스케이드의 두 개의 단부 위치들 중의 하나의 재조정의 필요성이 발생한다면, 바람직한 단부 위치에 적합한 정지부 구성요소가 그 결과로서 선택되어 간단한 방식으로 설치될 수 있거나, 또는 제공된 상기 정지부 구성요소가 돌출부의 후가공에 의해 조정된 다음 상기 가이드 베인 캐스케이드에 설치될 수 있다. 그러므로, 상기 정지부가 단일 부품으로 형성되어 있는 일반적인 타입의 터보차저의 경우에서는 문제점이었던 정확한 단부 위치의 세팅을 요구되는 방식으로 수행하는 것이 가능하다.

원칙적으로 하우징에 고정되는 베어링 링(bearing ring)에나, 이동 가능한 조정링에 모두 상기 정지부를 고정하는 것이 가능하다. 이에 따라 상기 정지부의 돌출부는 이때 상기 조정링의 접합 정지면들과 상호 작용하거나 베인 레버들의 고정링들과 상호 작용한다.

더구나, 상기 전체 디퓨저가 카트리지로서 완전히 미리 조립될 수 있고 상기 디퓨저가 터빈 하우징의 내부에 설치되기 전에 상기 최소 관통류가 조정될 수 있다는 이점이 발생한다.

그러므로 상기 최소 관통류의 조정은 터빈 하우징 및 베어링 하우징과 같은 상기 터보차저의 다른 구성요소들과 관계없이 수행된다. 또한, 베어링 하우징과 터빈 하우징 사이의 덕트 위치는 상기 최소 관통류 조정에 더 이상 어떤 영향도 끼치지 않는다. 마찬가지로 조정레버의 마모와 상기 조정링에 대한 상기 조정레버의 작용은 상기 최소 관통류 체적에 어떤 영향도 끼치지 않는다.

더구나, 용접의 경우에는, 상기 최소 관통류 조정을 위해 필요한 위치에서 베인 축들을 베인 레버들에 직접적으로 연결하여 그 결과로 이후의 조정 과정을 생략하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 방식으로, 최소 관통류 변화의 위험과 가능성이 차단된다.

종속항들은 본 발명의 유익한 개선들을 요지로 하고 있다.

청구항 제8항에서, 가이드 베인 캐스케이드는 각각의 경우에 독립적으로 취급될 수 있는 대상으로서 정의된다.

더욱 상세하게는, 본 발명의 이점들 및 특징들이 도면을 참조한 실시예의 뒤따르는 설명으로부터 나온다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 원리 구성의 단면 사시도를 보여주며;

도 2는 본 발명에 따른 가이드 베인 캐스케이드의 제1실시예의 사시도를 보여주며;

도 3은 본 발명에 따른 상기 가이드 베인 캐스케이드의 제2실시예의, 도 2에 대응하는, 사시도를 보여준다.

도 1에서, 본 발명에 따른 터보차저(1)가 보여지고, 상기 터보차저(1)는 터빈 하우징(2)과, 베어링 하우징(19)을 통해 상기 터빈 하우징에 연결되는 압축기 하우징(3)을 가진다. 상기 하우징들(2, 3, 19)은 회전축(R)을 따라 배열되어 있다. 원주에 걸쳐 분포되는 피봇들 또는 베인 축들(8)과 함께, 복수의 가이드 베인들(7)을 가지는 반경방향으로 외측의 가이드 베인 캐스케이드(18)의 일부로서 베인 베어링 링(6)의 배열을 설명하기 위해, 상기 터빈 하우징(2)이 부분적인 단면으로 보여진다. 이의 결과로서, 상기 가이드 베인들(7)의 위치에 따라 더 크거나 더 작은 노즐 단면들이 형성되며, 상기 노즐 단면들은 엔진의 배출가스의 작용에 대해 더 크거나 더 작은 정도로 상기 회전축(R)의 중앙에 설치되는 상기 터빈 로터(4)를 노출시키며, 상기 엔진의 배출가스는 공급 통로(9)를 통해 공급되고 중앙 덕트(10)를 통해 배출되어, 동일한 축에 안착된 압축기 로터(17)를 터빈 로터(4)를 통해 구동시킨다.

상기 가이드 베인들(7)의 운동 또는 위치를 제어하기 위해, 조종 장치(11)가 구비된다. 이러한 조종 장치는 본래 임의로 형성되지만, 바람직한 실시예로서 컨트롤 하우징(12)을 구비할 수 있으며, 상기 컨트롤 하우징은, 상기 베인 베어링 링(6)의 후방에 위치된 조정링(5)상에서의 램 구성요소(ram component, 14)의 운동을 상기 조정링의 자유 회전운동으로 변환하기 위해, 컨트롤 하우징에 장착된 램 구성요소의 운동을 제어한다. 상기 가이드 베인들(7)을 위한 자유공간(13)이 상기 베인 베어링 링(6)과 상기 터빈 하우징(2)의 환형부(15) 사이에 형성된다. 상기 자유공간(13)을 보호할 수 있도록 하기 위해, 상기 베인 베어링 링(6)은 단일 부품으로 형성되는 스페이서들(16)을 가진다. 예로서, 세 개의 스페이서들(16)이 각각의 경우 120^O 의 각으로 이루어진 간격으로 상기 베인 베어링 링(6)의 원주에 배열된다. 그러나, 원칙적으로 더 많거나 더 적은 수로 상기 스페이서들(16)을 제공하는 것이 가능하다.

도 2에, 본 발명에 따른 상기 가이드 베인 캐스케이드(18)의 제1실시예의 부분 사시도가 확대된 크기로 보여진다.

상기 가이드 베인 캐스케이드(18)의 모든 상기 베인 레버들을 대표하는 베인 레버(20)가 도시되어 있는데, 상기 베인 레버(20)는 그 일 단부가 고정링(21)을 갖고 있고, 상기 고정링(21)은 개구부(22)를 갖고, 상기 베인 축(8)의 일 단부가 상기 개구부(22)에 고정된다.

상기 베인 레버(20)의 레버 헤드(23)는 상기 조정링(5)의 맞물림 홈(24)의 내부에 배열되고 그 결과로 상기 조정링(5)과 맞물린다.

게다가, 도 2는 별도의 구성요소의 형태로 정지부(25)의 배열을 도시하고 있다. 상기 정지부(25)는, 도시된 상기 실시예의 경우에, 상기 베인 베어링 링(6)에 고정되어 있는 정지부 몸체(26)를 가진다. 상기 정지부 몸체(26)는 반경방향 외측으로 돌출되어 있는 돌출부(27)를 가지며, 이러한 돌출부(27)는 상기 조정링(5)의 슬롯(31)에 맞물리게 되는데, 이에 대해서는 아래에서 보다 구체적으로 설명한다. 상기 조정링(5)의 슬롯(31)은 두 개의 정지 캠들(29, 30)에 의해 경계가 정해진다. 상기 정지 캠들(29, 30)은 상기 슬롯(31)을 향하여 내측으로 면하는 정지부 결합 표면(stop mating surfaces)을 가지며, 이러한 정지 캠들(29, 30)의 정지부 결합 표면은, 대응하는 돌출부(27)의 인접 표면과 서로 맞물리게 된다. 도 2에 도시된 경우는, 상기 정지 캠(29)의 정지 위치를 나타내는데, 이는 상기 가이드 베인 캐스케이드(18)의 노즐 단면을 통과하는 관통류가 최소가 되도록 조정하는 정지 캠의 위치이다.

더구나 도 2가 도시하고 있는 것과 같이, 정지 브릿지(28)는 상기 정지 캠(29)을 향해 면하고 있는 돌출부(27)의 측면(34)의 상부 단부에 배열되고, 상기 측면(34)에 대해 직각으로 연장해 있다. 상기 가이드 베인 캐스케이드(18)를 설치하는 동안에 여전히 위치를 정확히 조정할 수 없다는 것이 명백한 경우, 정지부의 정확한 위치 조정이 필요할 때 상기 정지 브릿지(28)를 후가공할 수 있다. 이를 위해, 상기 정지부(25)는 상기 베인 베어링 링(6)으로부터 분리될 수 있으며, 상기 정지 브릿지(28)의 적당한 부분을 제거함으로써 정밀 장치에서 후가공될 수 있다.

도 3에, 본 발명에 따른 상기 가이드 베인 캐스케이드(18)의 제2실시예가 보여진다. 상기 실시예의 경우에, 형성과 기능에 관한 이전의 설명이 참조될 수 있도록, 도 2의 부분들과 상응하는 동일한 부분들이 동일한 명칭들로 제공되어 있다.

정지 브릿지(28)의 추가에 대비되는 것으로서, 상기 제2실시예의 상기 정지부(25)는 조정판(32)을 구비하고 있다. 상기 조정판(32)은, 고정 클립(36)과 같은 것에 의해, 상기 정지부 몸체(26)에 고정될 수 있는 고정판(35)을 가진다. 당연히, 상기 정지부 몸체(26)에 상기 조정판(32)을 고정하기 위한 고정 가능성의 어떤 다 른 형태들도 또한 생각될 수 있다.

상기 정지 브릿지(28)의 대신에, 상기 제2실시예의 경우에 상기 조정판(32)은 상기 돌출부(27)의 상기 측면(34)에 평행하게 연장되어 있으며, 정확한 정지 위치를 한정할 수 있도록, 도 3으로부터 명백한, 상기 측면까지의 거리를 차지하고 있는 정지판(33)을 구비하고 있다.

상기 실시예의 경우에 정확한 조정, 특히 상기 최소 관통류의 정확한 조정이 간단하면서 저렴한 방식으로 가능하도록, 상기 실시예에 의해 결과적으로 상기 조정판(32)를 교체함으로써 상기 정지 위치가 달성될 수 있다.

이상과 같은 개시 내용들을 보충하기 위해, 본 발명을 개략적으로 도시하고 있는 도 1 내지 3을 참조할 수 있다.

명칭들의 목록

1 터보차저

2 터빈 하우징

3 압축기 하우징

4 터빈 로터

5 조정링

6 베인 베어링 링

7 가이드 베인들

8 베인 축

9 공급 통로

10 축방향 덕트

11 조종 장치

12 컨트롤 하우징

13 가이드 베인들(7)을 위한 자유공간

14 램 구성요소

15 상기 터빈 하우징(2)의 환형부

16 스페이서/거리 캠

17 압축기 로터

18 가이드 베인 캐스케이드/디퓨저

19 베어링 하우징

20 베인 레버

21 고정링

22 개구부

23 레버 헤드

24 맞물림 홈들

25 정지부

26 정지부 몸체

27 돌출부

28 정지 브릿지

29, 30 정지 캠

31 슬롯

32 조정판

33 정지판

34 측면들

35 고정판

36 고정 클립

Claims

배출가스들을 위해 공급 통로(9)를 가진 터빈 하우징(2);

상기 터빈 하우징(2)에 회전 가능하게 설치되는 터빈 로터(4); 및

가이드 베인 캐스케이드(18);를 포함하는 가변 터빈 구조(VTG)를 가지는 터보차저(1)에 있어서,

상기 가이드 베인 케스케이드(18)는,

외측에서 반경방향으로 상기 터빈 로터(4)를 둘러싸고,

베인 베어링 링(6)을 가지며,

상기 베인 베어링 링(6)의 내부에 설치되는 베인 축(8)을 각각의 경우에 가지는, 복수의 가이드 베인들(7)을 가지고,

단부들 중 하나에 의해 상기 베인 축(8)상에 고정되는 연관된 베인 레버(20)들을 통해, 상기 가이드 베인들(7)과 기능상 소통되는 조정링(5)을 가지고, 각각의 베인 레버(20)는 다른 단부에 상기 조정링(5)의 연관된 맞물림 홈(24)과 맞물릴 수 있는 레버 헤드(23)를 가지며,

상기 가이드 베인들(7)에 의해 형성되는 노즐 단면들을 통해서 적어도 최소 관통류의 조정을 위해 정지부(25)를 가지며,

상기 정지부(25)는 상기 가이드 베인 캐스케이드(18)의 내부에 고정될 수 있는 별도의 구성요소로서 형성되며,

상기 정지부(25)는 상기 베인 베어링 링(6) 또는 상기 조정링(5)에 고정되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항에 있어서,

상기 정지부(25)는 상기 베인 베어링 링(6)에 고정될 수 있으며 상기 조정링(5)의 슬롯(31)에 맞물리는 돌출부(27)를 가지는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항에 있어서,

상기 정지부(25)는 상기 조정링(5)에 고정될 수 있으며 인접한 가이드 베인들(7)의 고정링들(21)에 의해 한계가 정해지는 공간에서 맞물리는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 돌출부(27)는 정지 브릿지(28)를 가지는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 정지부(25)는 조정판(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제5항에 있어서,

상기 조정판(32)은 치수가 가변적인 교체 가능한 구성요소로서 형성되며 상기 정지부(25)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 최소 관통류는 베인 레버(20)에 대한 베인 축(8)의 위치설정에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
가변 터빈 구조(VTG)를 가지는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 터보차저(1)를 위한 가이드 베인 캐스케이드(18)에 있어서, 상기 가이드 베인 캐스케이드(18)는,

외측에서 반경방향으로 터보차저(1)의 터빈 로터(4)를 둘러싸며,

베인 베어링 링(6);

상기 베인 베어링 링(6)의 내부에 설치되는 베인 축(8)을 각각의 경우에 가지는, 복수의 가이드 베인들(7);

각각의 단부들 중의 하나에 의해 상기 베인 축들(8) 상에 고정되며, 각각이 다른 단부에 조정링(5)의 연관된 맞물림 홈(24)과 맞물릴 수 있는 레버 헤드(23)를 가지는, 연관된 베인 레버들(20)을 통해 상기 가이드 베인들(7)과 기능상 소통되는 조정링(5); 및

상기 가이드 베인들(7)에 의해 형성되는 노즐 단면들을 통해서 적어도 최소 관통류의 조정을 위해 정지부(25);를 구비하며,

상기 정지부(25)는 상기 가이드 베인 캐스케이드(18)의 내부에 고정될 수 있는 별도의 구성요소로서 형성되며, 상기 정지부(25)는 상기 베인 베어링 링(6) 또는 상기 조정링(5)에 고정되는 것을 특징으로 하는 가이드 베인 캐스케이드.