KR101483698B1 - 가변 터보차저 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 가변 터보차저는 가스가 흐르는 유로에 설치되는 가변베인, 상기 가변베인의 일측을 고정하는 고정부, 및 상기 가변베인의 타측을 움직여서 상기 고정부를 중심으로 상기 가변베인을 탄성변형시켜 상기 가변베인이 가스의 흐름을 가변시키도록 하는 액추에이터를 포함할 수 있다.

Description

가변 터보차저{VARIABLE TURBO CHARGER}
본 발명은 배기가스에 의해서 터빈이 회전하고, 상기 터빈에 의해서 회전하는 컴프레서가 흡기를 압축하여 엔진의 출력을 상승시키고 배기가스의 품질을 높이는 가변 터보차저에 관한 것이다.
터보차저는 내연기관에 널리 사용되었고, 특히 대형트럭이나 선박엔진에 적용되었다. 최근에는 승용차에 터보차저가 사용되고 있으며, 작은 엔진에서 높은 출력을 얻도록 한다.
아울러, 터보차저는 연료가 보다 완벽하게 연소하도록 함으로서 배기가스의 품질을 향상시킨다. 이러한 터보차저의 기능과 디자인은 종래기술에 기재되어 있다.
터보차저는 배기가스에 의해서 회전하는 터빈, 상기 터빈에 의해서 회전하여 흡기를 압축하는 컴프레서를 포함하고, 상기 터빈과 상기 컴프레서를 샤프트가 연결하는 구조를 갖는다.
그리고, 내연기관의 성능을 개선하고, 배기가스의 규제를 충족시키기 위해서 VGT(variable geometry turbocharger)가 적용되고 있으며, 터빈측과 컴프레서 측에도 VGC(variable geometry compressor) 및 VIGV(variable inlet guide vane)가 적용되고 있다.
한편, 일반적인 VGC나 VIGV는 다수의 가변베인(variable vane)을 구동하기 위해서 여러 개의 링크장치와 회전링 등을 필요로 하여 원가가 상승하고, 구조가 복잡해질 수 있다.
본 발명의 목적은 가변베인을 구동하는 여러 개의 링크장치와 회전링 등의 구조를 간단하게 함으로써 제조원가를 줄이고 전체적인 구조를 간단하게 하는 가변 터보차저를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 터보차저는 가스가 흐르는 유로에 설치되는 가변베인, 상기 가변베인의 일측을 고정하는 고정부, 및 상기 가변베인의 타측을 움직여서 상기 고정부를 중심으로 상기 가변베인을 탄성변형시켜 상기 가변베인이 가스의 흐름을 가변시키도록 하는 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기 가변베인은 컴프레서의 입구측 입구파이프에 설치되어 흡기를 제어할 수 있다.
상기 입구파이프의 둘레를 따라서 형성되고, 상기 액추에이터에 의해서 상기 입구파이프의 유로 중심부를 기준으로 회전하도록 배치되는 회전부를 더 포함하고, 상기 고정부는 상기 회전부와 거리를 두고 상기 입구파이프의 둘레를 따라서 형성되고, 상기 가변베인의 외측단부의 일측은 상기 회전부에 일체로 연결되고, 상기 가변베인의 외측단부의 타측은 상기 고정부에 일체로 연결될 수 있다.
상기 가변베인은 상기 입구파이프의 둘레를 따라서 설정된 각을 두고 배열될 수 있다.
상기 가변베인의 내측단부는 하나의 노즈콘에 연결될 수 있다.
상기 가변베인은 상기 입구파이프의 외측에서 유로 중심 방향으로 그 폭이 점차 줄어들도록 형성될 수 있다.
상기 입구파이프를 지나는 흡기의 흐름방향으로 상기 회전부, 상기 노즈콘, 및 상기 고정부가 순차적으로 배치되거나 역방향으로 배치될 수 있다.
상기 회전부, 상기 고정부, 및 상기 가변베인은 설정된 두께와 설정된 형태를 갖는 금속판재를 컷팅하고 벤딩하여 일체로 만들어질 수 있다.
상기 가변베인은 컴프레서의 외측에 설치되어 압축된 흡기를 제어할 수 있다.
상기 컴프레서의 외측 둘레를 따라서 형성되고, 상기 액추에이터에 의해서 상기 컴프레서의 회전 중심부를 기준으로 회전하도록 배치되는 회전부를 더 포함하고, 상기 가변베인은 상기 액추에이터에 의해서 상기 고정부의 힌지를 중심으로 회전하도록 배치되고, 상기 가변베인의 외측단부는 상기 회전부에 일체로 연결될 수 있다.
상기 가변베인은 상기 컴프레서의 외측 둘레를 따라서 설정된 각을 두고 배열될 수 있다.
상기 회전부, 및 상기 가변베인은 설정된 두께와 설정된 형태를 갖는 금속판재를 컷팅하고 벤딩하여 일체로 만들어질 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 터보차저에서, 가변베인을 탄성변형시켜 가스의 흐름을 제어함으로써 제조원가를 줄이고 전체적인 구조를 간단하게 할 수 있다.
아울러, 가변베인을 하나의 금속판재를 절곡하여 제작함으로써 부품의 원가와 구조를 간단하게 할 수 있다.
도 1은 가변 터보차저의 컴프레서 측의 일부 분해 사시도이다.
도 2는 가변 터보차저의 컴프레서 측의 일부 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 입구측에 설치되는 가변베인을 제작하기 위한 금속판재를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 입구측에 설치되는 가변베인의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 출구측에 설치되는 가변베인을 제작하기 위한 금속판재를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 출구측에 설치되는 가변베인의 개략적인 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 입구측에 설치되는 가변베인의 작동구조를 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 출구측에 설치되는 가변베인의 작동구조를 보여주는 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 가변 터보차저의 컴프레서 측의 일부 분해 사시도이고, 도 2는 가변 터보차저의 컴프레서 측의 일부 단면 사시도이다.
도 1을 참조하면, 가변 터보차저는 컴프레서(100), 가변베인(110), 및 고정부(120)를 포함한다. 상기 컴프레서(100)의 외측 둘레를 따라서 상기 가변베인(110)이 설정된 각도간격을 두고 배치되고, 상기 가변베인(110)은 힌지구조의 상기 고정부(120)를 중심으로 회전 가능하게 배치된다.
상기 가변베인(110)은 별도의 구동부(미도시)에 의해서 회전하여 상기 고정부(120)를 중심으로 회전하여 상기 컴프레서(100)에서 토출되는 흡기를 제어한다.
도 2를 참조하면, 가변 터보차저는 입구측파이프(210), 가변베인(200), 컴프레서(100), 및 컴프레서하우징(220)을 포함한다.
상기 입구측파이프(210)의 유로에 상기 가변베인(200)이 배치되고, 상기 가변베인(200)은 별도의 액추에이터(미도시)에 의해서 흡기의 흐름을 제어하고, 상기 컴프레서(100)는 상기 컴프레서하우징(220) 내측에 설치되어 흡기를 압축한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 입구측에 설치되는 가변베인을 제작하기 위한 금속판재를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 컴프레서(100)의 입구측파이프(210)에 설치되는 가변베인(200)은 금속판재(300)를 이용하여 만들어지며, 상기 금속판재(300)에 설정된 부위에 절개부(310)를 형성하고, 이를 절곡하여 도 4와 같은 입구측파이프(210)에 설치되는 가변베인(200)이 만들어진다.
본 발명의 실시예에서 상기 금속판재(300)는 스테인레스 재질을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 입구측에 설치되는 가변베인의 개략적인 사시도이다.
도 4를 참조하면, 가변 터보차저는 상기 컴프레서(100)의 회전축(440)의 연장선상에 배치되는 노즈콘(410), 그 내측단부가 상기 노즈콘(410)과 접합되고 상기 입구측파이프(210)의 외측으로 연장되는 가변베인(200), 상기 가변베인(200)의 외측단부의 일측을 일체로 연결하는 회전부(400), 및 상기 가변베인(200)의 외측단부의 타측을 일체로 연결하는 고정부(430)를 포함하다.
본 발명의 실시예에서 상기 고정부(430)와 상기 회전부(400)는 원형의 링구조를 가지고, 상기 회전부(400), 상기 가변베인(200), 및 상기 고정부(430)는 일체로 형성되고, 상기 노즈콘(410)은 별도로 제작되어 접합될 수 있다.
아울러, 상기 회전부(400), 상기 노즈콘(410), 상기 고정부(430)는 상기 컴프로서(100)로 유입되는 공기의 흐름방향으로 순차적 또는 역방향으로 배치될 수 있고, 상기 회전부(400)와 상기 고정부(430) 사이에 상기 가변베인(200)이 설치된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 출구측에 설치되는 가변베인을 제작하기 위한 금속판재를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 컴프레서(100)의 외측 둘레에 설치되는 가변베인(100)은 금속판재(500)를 이용하여 만들어지며, 상기 금속판재(500)에 설정된 부위에 절개부(510)를 형성하고, 이를 절곡하여 도 6과 같은 컴프레서(100)의 외측 둘레에 설치되는 가변베인(110)이 만들어진다.
본 발명의 실시예에서 상기 금속판재(300)는 스테인레스 재질을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 출구측에 설치되는 가변베인의 개략적인 사시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 컴프레서(100)의 외측둘레를 따라서 설정된 각도간격을 두고 상기 가변베인(110)이 배치되고, 상기 가변베인(110)의 내측단부는 상기 컴프레서(100)의 회전축에 가깝고, 외측단부는 상기 컴프레서(100)의 회전축에서 멀다.
그리고, 상기 가변베인(110)의 외측단부를 상기 회전부(600)가 일체로 연결하고, 상기 회전부(600)는 상기 컴프레서(100)의 외측 둘레를 따라서 형성되는 링구조를 가진다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 입구측에 설치되는 가변베인의 작동구조를 보여주는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 고정부(430)는 상기 입구측파이프(210)의 외측 또는 내측 둘레에 고정되고, 상기 회전부(400)의 일측은 액추에이터로드(710)에 연결된다. 상기 액추에이터로드(710)는 액추에이터(700)에 의해서 당겨지거나 밀려나서 상기 회전부(400)는 상기 고정부(430)를 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전한다.
따라서, 상기 고정부(430)를 기준으로 상기 회전부(400)에 의해서 상기 가변베인(200)이 탄성적으로 변형되어 상기 컴프레서(100)로 유입되는 흡기의 흐름이 가변된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가변 터보차저의 컴프레서의 출구측에 설치되는 가변베인의 작동구조를 보여주는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 상기 가변베인(110)의 중심부는 힌지구조인 상기 고정부(120)에 의해서 회전 가능하게 고정된다.
그리고, 상기 회전부(600)가 액추에이터(미도시)에 의해서 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전하면, 상기 가변베인(110)은 탄성변형되어 상기 고정부(120)의 힌지를 중심으로 회전하여 상기 컴프레서(100)에서 토출되는 압축가스의 흐름을 제어한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
210: 입구측파이프
220: 컴프레서하우징
400: 회전부
410: 노즐콘
200, 110: 가변베인
430: 고정부

Claims (12)

  1. 가스가 흐르는 유로에 설치되는 가변베인;
    상기 가변베인의 일측을 고정하는 고정부; 및
    상기 가변베인의 타측을 움직여서 상기 고정부를 중심으로 상기 가변베인을 탄성변형시켜 상기 가변베인이 가스의 흐름을 가변시키도록 하는 액추에이터; 를 포함하고,
    상기 가변베인은 컴프레서의 입구측 입구파이프에 설치되어 흡기를 제어하고,
    상기 입구파이프의 둘레를 따라서 형성되고, 상기 액추에이터에 의해서 상기 입구파이프의 유로 중심부를 기준으로 회전하도록 배치되는 회전부; 를 더 포함하고,
    상기 고정부는 상기 회전부와 거리를 두고 상기 입구파이프의 둘레를 따라서 형성되고, 상기 가변베인의 외측단부의 일측은 상기 회전부에 일체로 연결되고, 상기 가변베인의 외측단부의 타측은 상기 고정부에 일체로 연결되고,
    상기 회전부, 상기 고정부, 및 상기 가변베인은 설정된 두께와 설정된 형태를 갖는 금속판재를 컷팅하고 벤딩하여 일체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 가변베인은 상기 입구파이프의 둘레를 따라서 설정된 각을 두고 배열되는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
  5. 제4항에서,
    상기 가변베인의 내측단부는 하나의 노즈콘에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
  6. 제1항에서,
    상기 가변베인은 상기 입구파이프의 외측에서 유로 중심 방향으로 그 폭이 점차 줄어들도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
  7. 제1항에서,
    상기 입구파이프를 지나는 흡기의 흐름방향으로 상기 회전부, 노즈콘, 및 상기 고정부가 순차적으로 배치되거나 역방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 가변베인은 컴프레서의 외측에 설치되어 압축된 흡기를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
  10. 제1항에서,
    상기 컴프레서의 외측 둘레를 따라서 형성되고, 상기 액추에이터에 의해서 상기 컴프레서의 회전 중심부를 기준으로 회전하도록 배치되는 회전부; 를 더 포함하고,
    상기 가변베인은 상기 액추에이터에 의해서 상기 고정부의 힌지를 중심으로 회전하도록 배치되고, 상기 가변베인의 외측단부는 상기 회전부에 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
  11. 제10항에서,
    상기 가변베인은 상기 컴프레서의 외측 둘레를 따라서 설정된 각을 두고 배열되는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
  12. 제10항에서,
    상기 회전부, 및 상기 가변베인은 설정된 두께와 설정된 형태를 갖는 금속판재를 컷팅하고 벤딩하여 일체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 가변 터보차저.
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