KR101530507B1 - 구동 장치 및 조인트 - Google Patents

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KR101530507B1
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Abstract

본 발명은 특히 내연 기관의 액추에이터(2)를 양방향으로 조정하기 위해, 액추에이터 드라이브(4) 및 상기 액추에이터 드라이브(4) 및 액추에이터(2)에 연결되는 연결 장치(5)를 포함하는 구동 장치(1)에 관한 것이며, 연결 장치(5)는 제1 연결 부재(7), 제2 연결 부재(8) 및 상기 두 연결 부재(7, 8)를 연접식으로 함께 연결하는 조인트(9)를 포함한다. 조인트(9)가 상기 제1 연결 부재(7)에 견고하게 연결되며, 제2 연결 부재(8)에 대해 개방되고 제1 연결 부재(7)에서 떨어져 대면하는 구면 세그먼트 형상의 제1 베어링 면(19)을 갖는 베어링 챔버(16)를 갖는 하우징(15) - 제1 베어링 면(19)의 회전 중심(20)은 하우징(15)의 종방향 중심축(21) 상에 놓임 - 을 포함하고, 상기 조인트(9)가 상기 제2 연결 부재(8)의 샤프트(18)에 견고하게 연결되고, 베어링 챔버(16)에 배치되고, 제1 연결 부재(7)에 대면하는 제1 대응 베어링 면(23)을 가지며, 제1 베어링 면(19)을 보완하기 위한 구면 세그먼트 형상의 형상을 이루며, 제1 베어링 면(19) 상에 바싹 접해 놓여 지는 베어링 쉘(22)을 포함하면, 상대적으로 큰 압축력을 콤팩트한 구성으로 전달할 수 있다.

Description

구동 장치 및 조인트{ACTUATING DEVICE AND JOINT}
본 발명은 청구항 1의 전제부의 특징들을 갖는, 특히 내연 기관의 액추에이터를 양방향으로 조정하기 위한 구동 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 그러한 구동 장치의 조인트에도 관한 것이다. 본 발명은 마지막으로 그러한 구동 장치를 갖춘 배기 터빈 과급기(exhaust gas turbocharger)에 관한 것이다.
EP 0 976 919 B1에서는, 내연 기관의 터빈 과급기의 폐기물 배출구(wastegate) 밸브를 양방향으로 조정하기 위한 구동 장치가 개시되어 있다. 이 구동 장치는 구동력을 발생시키는 액추에이터 드라이브 및 액추에이터 드라이브로부터의 구동력을 폐기물 배출구 밸브에 의해 형성되는 액추에이터에 전달하기 위한 연결 장치(coupling device)를 포함한다. 이를 위해, 연결 장치는 그 한쪽은 액추에이터 드라이브에 구동-연결되어 있고, 다른 한쪽은 액추에이터에 구동-연결되어 있다. 연결 장치는 적어도 제1 연결 부재, 제2 연결 부재 및 두 연결 부재를 연접식으로(in a articulated manner) 서로 연결하는 조인트를 포함한다. 공지의 구동 장치에서, 조인트는 볼 조인트로서 구성되며, 이 볼 조인트는 제1 연결 부재 상에 형성된 볼과 제2 연결 부재 상에 형성되며 볼이 축방향으로 삽입되는 원통형 볼 용기(ball receptacle)를 포함한다. 공지의 구동 장치에서, 액추에이터 드라이브는 제1 연결 부재를 선형적으로 구동하는 유압식 드라이브로서 구성된다. 제2 연결 부재는 레버 장치를 통해 피벗축을 중심으로 하여 피벗가능하게 변위될 수 있도록 장착되는, 폐기물 배출구 밸브에 연결된다. 따라서, 액추에이터의 선형식 조정 운동은 연결 장치 내에서 폐기물 배출구 밸브, 즉, 액추에이터의 회전식 조정 운동으로 변환된다.
운동학적으로 서로 다른 구동 운동을 서로 결합하는, 예를 들어, 병진 운동(translatory movenent)과 회전 운동(rotary movement)을 결합하는 그러한 구동 장치에서는, 연결 장치 내에서 응력(stress)을 피하기 위해 연결 장치 내에 적어도 하나의 조인트가 존재해야 한다. 이 조인트는 연결 부재들 간의 상이한 경사각을 허용하도록 설계된다.
마찬가지로 그러한 구성을 가질 수 있는 다른 구동 장치는, 예를 들어, 가변식 터빈(VTR: variable turbine geometry)을 조정하거나 또는 외기 시스템(fresh air system)의 플랩들, 예컨대, 제어 플랩(control flaps), 텀블 플랩(tumble flaps) 또는 스월 플랩(swirl flaps)을 조정하기 위해 사용될 수 있다.
볼 조인트로서의 조인트의 구성은, 상대적으로 큰 압축력이 전달되어야 하지만, 그와 동시에 이용가능한 설치 공간은 상대적으로 작은 경우에는 문제일 수 있다. 줄어든 설치 공간은 사용할 수 있는 최대 볼 직경을 제한한다. 볼 직경이 작을수록, 표면 압력은 커지고 전달될 수 있는 압축력은 작아진다.
본 발명은 상술한 유형의 구동 장치 및 이런 구동 장치를 구비하는 배기 터빈 과급기와, 특히 콤팩트한 설계로 상대적으로 큰 압축력을 전달할 수 있는 것을 특징으로 하는 연관된 조인트에 대한 개선된 실시 형태를 구체화하는 문제에 대해 관심을 가져왔다.
이 문제는 본 발명에 따른 독립항들의 요지에 의해 해결된다. 유리한 실시 형태들은 종속항들의 요지를 형성한다.
본 발명은 조인트 안에 실질적으로 완전한 볼 대신에 단지 볼 세그먼트(ball segment)만을 사용하는 일반적인 개념에 기초한다. 볼 세그먼트는 설치 공간 전체를 활용할 수 있으므로, 연관되는 볼 직경은 실질적으로 완전한 볼이 동일한 설치 공간에 수용되어야 하는 경우보다 훨씬 더 크게 선택될 수 있다. 환언하자면, 사용된 볼 세그먼트는, 연관된 구체(sphere)가 볼 세그먼트를 수용하도록 제공된 설치 공간보다 훨씬 더 큰 볼 직경을 갖는다. 볼 직경이 커짐으로써 표면 압력이 줄어들게 되어, 더 큰 압축력의 전달이 가능해진다.
상세히 기술하자면, 본 발명에 따른 조인트는 하우징을 포함하며, 하우징은 제1 연결 부재에 고정적으로 연결되고 베어링 챔버를 가지며, 베어링 챔버는 제2 연결 부재를 향해 개방되며 제1 연결 부재에서 떨어져 대면하는 구면 세그먼트 형상(spherical-segment-shaped)의 제1 베어링 면을 가지며, 제1 베어링 면의 회전 중심은 하우징의 종방향 중심축 상에 놓인다. 제1 베어링 면의 회전 중심은 연관된 실질적인 구체의 중심점에 대응한다. 조인트는 제2 연결 부재의 샤프트에 고정적으로 연결되고, 베어링 챔버에 배치되고, 구면 세그먼트 형상의 제1 대응 베어링 면을 갖는 베어링 쉘을 더 포함하고, 제1 대응 베어링 면은 제1 연결 부재에 대면하고 제1 베어링 면과 상보적으로 형상을 이루고 제1 베어링 면에 바싹 접하여 위치된다. 제1 대응 베어링 면이 제1 베어링 면과 상보적으로 형상을 이루고 제1 베어링 면에 바싹 접하여 위치되므로, 제1 대응 베어링 면의 회전 중심 및 제1 베어링 면의 회전 중심은 동일하다.
상호 작용하는 베어링 면의 볼 세그먼트의 크기는, 편의 상, 조인트가 올바르게 그리고 의도된 대로 사용될 때 두 연결 부재 간에 예기될 수 있는 최대 편향을 각각의 경우에 선택된 볼 세그먼트의 사이즈에 의해 신뢰성 있게 커버할 수 있도록 정해질 수 있다. 연결 부재들 간에서 있을 수 있는 편향이 커질수록, 볼 세그먼트의 사이즈는 커지도록 선택해야 한다. 베어링 셀의 바깥 경계는 바람직하게는, 볼 중심점으로부터 베어링 셀 상의 제1 대응 베어링 면의 최외측 점의 연결 라인이 두 연결 부재들 간에서의 편향이 최대이더라도 하우징의 종방향 중심축을 넘어가지 않도록 선택된다.
조인트가 또한 상대적으로 큰 인장력을 전달하는 데 적합한, 특히 유리한 실시 형태에 따르면, 상술한 베어링 셀은 또한 제1 연결 부재에서 떨어져 대면하는 구면 세그먼트 형상의 제2 대응 베어링 면을 가질 수 있으며, 제2 대응 베어링 면의 회전 중심은 제1 대응 베어링 면의 회전 중심과 일치한다. 또한, 조인트는 이 경우에 클램핑 링을 더 포함하며, 클램핑 링은 제2 연결 부재의 샤프트를 둘러싸고, 베어링 챔버의 개방 측으로부터 베어링 챔버 내로 돌출하고, 하우징에 체결되고, 구면 세그먼트 형상의 제2 베어링 면을 가지며, 제2 베어링 면은 제1 연결 부재에 대면하고, 제2 대응 베어링 면과 상보적으로 형상을 이루며, 제2 대응 베어링 면에 바싹 접하여 위치한다. 이 경우에서도, 제2 베어링 면의 회전 중심은 제2 대응 베어링 면의 회전 중심과 동일하게 대응한다. 이로써, 베어링 셀은 그의 두 대응 베어링 면들로 두 볼 세그먼트들을 한정한다. 볼 세그먼트의 연관된 구체들은 동심원으로 배치되며, 대응하게 동일한 구 중심점을 갖는다.
유리한 실시 형태에 따르면, 제1 베어링 면 및 제1 대응 베어링 면의 제1 반경은 하우징의 외경의 절반보다 클 수 있다. 추가로 또는 이와는 다르게, 제2 베어링 면 및 제2 대응 베어링 면의 제2 반경은 하우징의 외경의 절반보다 클 수 있다. 이들 측도(measures)는 구면 세그먼트 형상의 면들의 곡률은 상대적으로 작은 것을 의미하는데, 즉, 상대적으로 큰 반경 및 직경을 갖는 것을 의미한다. 이는, 조인트에서 발생하는 표면 압력의 감소로 이어져, 그 결과, 전달될 수 있는 압축력 및/또는 인장력이 증가할 수 있다.
원칙적으로는, 제1 베어링 면 및 제1 대응 베어링 면은 그들의 면적 전체에서 서로 지지될 수 있다. 유리한 실시 형태에 따르면, 그러나, 제1 베어링 면 및 제1 대응 베어링 면은 환상형 영역에서만 서로 바싹 접하여 위치되도록 하는 한편, 환상형 영역으로 둘러싸인 중심 영역에서는 축방향으로 서로 이격되도록 제공될 수 있다. 이런 설계에 의해, 조인트를 축방향 전체에 걸쳐 더 콤팩트하게 만들 수 있다.
유리한 개발(development)에 따르면, 제1 베어링 면이 평편한 중심 영역을 둘러싸는 구면 세그먼트 형상의 환상형 영역에 의해 한정되는 것을 고려할 수 있다. 이로써, 제1 대응 베어링 면은 제1 베어링 면에 상보적으로 구면 세그먼트 형상의 환상형 영역 및 이 환상형 영역으로 둘러싸인 개방된 중심 영역을 가질 수 있다.
추가로 또는 이와는 다르게, 제2 베어링 면이 구면 세그먼트 형상의 환상형 영역에 의해 형성되는 것을 고려할 수 있다. 추가로 또는 이와는 다르게, 제2 대응 베어링 면은 구면 세그먼트 형상의 환상형 영역에 의해 형성될 수 있다.
원칙적으로는, 베어링 셀이 샤프트 상에 일체로 형성되는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 베어링 셀은 샤프트와 독립된 부품으로서 샤프트에 고정적으로 연결되는 실시 형태가 바람직하다. 이와 같이 하여 구성된 변형 실시 형태는 개별 부품들의 제조를 단순화시킨다.
유리한 개발에 따르면, 독립된 부품으로서 설계된 베어링 셀은 베어링 셀을 관통하고 샤프트가 축방향으로 삽입되는 샤프트-수용 개구부를 가질 수 있으며, 샤프트의 축방향 단부 면은 제1 베어링 면에서 축방향으로 이격되어 있다. 이로써, 샤프트는 베어링 셀에 의해 하우징 상에서 오직 간접적으로만 지지된다.
다른 유리한 실시 형태에 따르면, 제1 베어링 면은 삽입 부품 상에 형성될 수 있으며, 이 삽입 부품은 하우징과 독립된 부품으로서 베어링 챔버 내로 삽입된다. 그러한 삽입 부품을 이용하면, 제1 베어링 면을 하우징의 외부에서 또는 하우징과 독립적으로 고 정밀도로 제조하는 것이 가능하고, 결과적으로는, 하우징의 제조가 단순해진다. 원칙적으로는, 그러나, 제1 베어링 면이 하우징 상에 일체로 형성되는 대체 실시 형태도 생각할 수 있다.
유리한 개발에서는, 그래서, 삽입 부품에 적어도 하나의 스프링 소자에 의해 베어링 셀에 대한 압축 응력이 부여되는 것을 고려할 수 있다. 이로써, 서로 상호 작용하는 면들은 계속 접촉 상태에 있고, 그 결과, 상대 운동, 잡음 및 마모를 줄일 수 있다.
다른 유리한 실시 형태에 따르면, 클램핑 링은 샤프트를 방사상 유격(radial play)을 갖고 둘러쌀 수 있다. 조인트의 회전 중심으로부터 일정한 거리의 한 지점에 위치하는 이런 방사상 유격은, 하우징에 대한 또는 클램핑 링에 대한 샤프트의 운동 자유를 미리 규정할 수 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 샤프트는 샤프트와 하우징 간의 동축 방향에서 최대 20°까지 또는 최대 10°까지 조인트의 회전 중심에 대해 편향될 수 있다. 이로써, 방사상 유격을 이용하여 샤프트와 클램핑 링 간에서의 운동 정지를 규정할 수 있다.
다른 유리한 실시 형태에 따르면. 클램핑 링은 수나사를 가질 수 있다. 하우징은 베어링 챔버의 개방 측을 갖는 단부 영역에서, 클램핑 링의 수나사와 상보적으로 형상을 이루는 암나사를 가질 수 있다. 이로써, 클램핑 링은 하우징에 나사 고정될 수 있다. 클램핑 링의 조임식 토크(tightening torque)는, 예를 들어, 조인트 내에 베어링 유격 또는 베어링 마찰을 설정하도록 이용될 수 있다. 클램핑 링은 방사상 칼라(collar)를 가질 수 있고, 이 칼라는 방사상으로 돌출하여 원주 방향으로 회전하며, 클램핑 링과 하우징 간에서 축방향 스톱(stop)으로서 작용할 수 있다.
바람직한 실시 형태에 따르면, 제1 베어링 면, 제1 대응 베어링 면, 제2 베어링 면 및 제2 대응 베어링 면은 제2 연결 부재를 향해 볼록하게 만곡될 수 있다. 특히 축방향으로 콤팩트한 조인트에 대한 설계는 이에 의해 실현될 수 있다. 그러나, 이와는 다르게, 제1 베어링 면, 제1 대응 베어링 면, 제2 베어링 면 및 제2 대응 베어링 면은 제2 연결 부재를 향해 오목하게 만곡될 수 있는 실시 형태도 생각할 수 있다.
본 발명에 따른 배기 터빈 과급기에서는, 폐기물 배출구 밸브 또는 가변식 터빈(VTG)을 작동시킬 수 있도록 하기 위해 상술한 유형의 적어도 하나의 구동 장치가 제공된다. 배기 터빈 과급기는 통상적으로 외기를 압축시키는 압축기 및 배기 가스를 팽창시키는 터빈을 가지며, 압축기 및 터빈은 공통 드라이브 샤프트에 의해 서로 구동-연결되어 있다. 동력(power)을 조절하기 위해, 배기 터빈 과급기 또는 배기 터빈 과급기의 터빈은 바람직하게는 가솔린 엔진에서, 폐기물 배출구 밸브를 가질 수 있다. 이와는 다르게, 터빈은 또한 바람직하게는 디젤 엔진에서, 동력 조절을 위한 가변식 터빈(VTG)을 구비할 수 있다. 원칙적으로는, 터빈에 폐기물 배출구 밸브 및 가변식 터빈(VTG) 모두를 제공하는 것 역시 가능하다. 이런 경우, 폐기물 배출구 밸브는, 예를 들어, 하류측 촉매 변환 장치의 급속한 가열을 위해 사용될 수 있다.
제1 연결 부재와 제2 연결 부재 간에서 압축력 및 인장력을 전달할 수 있는 연접식 연결을 만드는 데 사용될 수 있는 본 발명에 따른 조인트는 이로써, 제1 연결 부재에 고정적으로 연결될 수 있으며 베어링 챔버를 갖는 하우징을 특징으로 하며, 베어링 챔버는 축방향 베어링 챔버 개구부 및 베어링 챔버 개구부에 대면하는 구면 세그먼트 형상의 제1 베어링 면을 가지며, 제1 베어링 면의 회전 중심은 하우징의 종방향 중심축 상에 놓인다. 조인트는 베어링 셀을 더 포함하며, 베어링 쉘은 제2 연결 부재의 샤프트에 고정적으로 연결될 수 있고, 베어링 챔버에 배치되고, 구면 세그먼트 형상의 제1 대응 베어링 면을 가지며, 제1 대응 베어링 면은 베어링 챔버 개구부에서 떨어져 대면하고, 제1 베어링 면과 상보적으로 형상을 이루고, 제1 베어링 면에 바싹 접하여 위치한다. 조인트가 또한 인장력을 전달할 수 있도록 하기 위해, 선택적으로 베어링 셀이 또한 베어링 챔버 개구부에 대면하는 구면 세그먼트 형상의 제2 대응 베어링 면을 갖는 것을 고려할 수 있으며, 제2 대응 베어링 면의 회전 중심은 제1 대응 베어링 면의 회전 중심과 일치한다. 조인트는 클램핑 링을 더 포함하며, 클램핑 링은 베어링 챔버 개구부를 축방향으로 관통하여 베어링 챔버 내로 돌출하고, 하우징에 체결되고, 구면 세그먼트 형상의 제2 베어링 면을 가지며, 제2 베어링 면은 제2 대응 베어링 면과 상보적으로 형상을 이루며 제2 대응 베어링 면에 바싹 접하여 위치한다.
본 발명의 또 다른 중요한 특징들 및 이점들은 특허청구 범위의 일부(subclaims), 도면 및 도면을 참조하여 기술한 상세한 설명에서 찾아 볼 수 있다.
상술한 특징들 및 이하에서 후술할 특징들은 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한은, 각각의 경우에서 주어진 결합뿐만 아니라 다른 결합 또는 단독으로 사용될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 도면에서 도시되고 이하의 상세한 설명에서 더 상세히 설명하기로 하며, 동일 또는 유사하거나 기능적으로 등가인 부품은 동일한 참조 부호로 나타내었다.
도 1은 구동 장치의 고도로 단순화된 다이어그램의 개략도.
도 2는 구동 장치의 조인트를 관통하는 단면도의 개략도.
도 3은 도 2의 조인트를 관통하는 단면도들의 개략도로서, 도 3a 내지 도 3e는 서로 다른 조립 상태를 나타내는 단면도의 개략도.
도 1에 따르면, 구동 장치(1)는 액추에이터 드라이브(4) 및 연결 장치(5)를 포함하고, 구동 장치(1)의 도움으로 액추에이터(2)는 양방향 화살표(3)에 따라 양방향으로 조정될 수 있다. 액추에이터(2)는 도 1의 실시예에서는 터보 과급기(6)의 폐기물 배출구 밸브이다. 액추에이터 드라이브(4)는, 예를 들어, 전기 모터로서, 압축력 및 인장력 양쪽일 수 있는 구동력을 발생할 수 있다. 연결 장치(5)는 그 한쪽은 액추에이터 드라이브(4)에 구동 연결되고, 다른 한쪽은 액추에이터(2)에 구동 연결된다. 연결 장치(5)는 적어도 제1 연결 부재(7), 제2 연결 부재(8) 및 두 연결 부재(7 및 8)를 서로에 대해 연접식으로 연결하는 조인트(9)를 포함한다. 조인트(9)는 또한 두 연결 부재(7 및 8) 간에 액추에이터 드라이브(4)의 인장력 및 압축력을 전달할 수 있다. 실시예에서는, 액추에이터 드라이브(4)는 제2 연결 부재(8)에 연결되어 있으며, 이 경우, 제2 연결 부재(8)는 막대 형상이며, 액추에이터 드라이브(4)의 도움으로 양방향 화살표(10)에 따라 양방향으로, 그리고 직선 및/또는 병진 운동 방식으로 조정될 수 있다. 제1 연결 부재(7)는, 그러나, 레버 장치(11) 에 의해 액추에이터(2)에 구동 연결된다. 레버 장치(11)는 스핀들(12)을 포함하며, 이 스핀들(12)은 회전 축(13)을 중심으로 하여 회전 방식으로 변위될 수 있도록 장착되어, 레버 장치(11) 및 이에 따라 액추에이터(2)는 양방향 화살표(14)에 따라 회전 축(13)에 관련하여 양방향으로 그리고 회전 방식으로 조정될 수 있다. 따라서, 연결 장치(5)는 구동 장치(4)의 병진 구동 운동과 액추에이터(2)의 회전 구동 운동의 결합을 형성한다. 이를 위해 필요한 두 연결 부재(7 및 8) 간에서의 상대 운동을 허용하기 위해, 조인트(9)는 대응하는 자유도를 갖는다. 동시에, 조인트(9)는 상대적으로 큰 물리력을 인장 방향 및 압축 방향으로 전달할 수 있어야만 한다.
도 2 및 도 3에 따르면, 조인트(9)는 하우징(15)을 포함하며, 하우징(15)은 설치된 상태에 있을 때에는, 제1 연결 부재(7)에 고정적으로 연결된다. 하우징(15)은 베어링 챔버(16)를 가지며, 베어링 챔버(16)는 제2 연결 부재(8)를 향해 개방되어 있으며, 베어링 챔버 개구부(17)를 갖는다. 도 2는 제2 연결 부재(8)의 샤프트(18)를 도시하고 있으며, 샤프트(18)는 제2 연결 부재(8) 상에 일체로 형성될 수 있거나, 또는 제2 연결 부재(8)에 부착될 수 있다.
베어링 챔버(16)는 구면 세그먼트 형상의 제1 베어링 면(19)을 더 가지며, 제1 베어링 면(19)은 베어링 챔버 개구부(17)에 대면하고, 설치된 상태에 있을 때에는 제1 연결 부재(7)에서 떨어져 대면하며, 제1 베어링 면(19)의 회전 중심(20)은 하우징(15)의 종방향 중심축(21) 상에 놓인다. 조인트(9)는 또한 베어링 쉘(22)을 가지며, 베어링 쉘(22)은 샤프트(18)에 고정적으로 연결될 수 있거나 또는 조인트(9) 및 구동 장치(1)가 조립된 상태에 있을 때 고정적으로 연결된다. 베어링 쉘(22)은 베어링 챔버(16)에 배치되고 제1 대응 베어링 면(23)을 가지며, 제1 대응 베어링 면(23)은 베어링 챔버 개구부(17)에서 떨어져 대면하고 제1 베어링 면(19)과 상보적으로 형상을 이루는데, 즉, 이 역시도 구면 세그먼트 형상으로 되어 있으며, 제1 베어링 면(19)에 바싹 접하여 위치된다. 베어링 쉘(22) 또한, 제2 대응 베어링 면(24)을 가지며, 제2 대응 베어링 면(24)은 베어링 챔버 개구부(17)에 대면하고, 이 역시도 구면 세그먼트 형상이며, 제2 대응 베어링 면(24)의 회전 중심(25)은 제1 대응 베어링 면(23)의 회전 중심(20)과 일치한다. 회전 중심(20)은 제1 베어링 면(19) 및 제1 대응 베어링 면(23)에 대해 동일하다. 제2 대응 베어링 면(24) 역시 구면 세그먼트 형상이다.
조인트(9)는 또한 클램핑 링(26)을 포함하며, 클램핑 링(26)은 조립된 상태에 있을 때에는 샤프트(18)를 둘러싸며, 베어링 챔버(16)의 개방 측으로부터 베어링 챔버 개구부(17) 내로 삽입되어 베어링 챔버(16) 내로 돌출된다. 베어링 링(26)은 하우징(15)에 체결되며 제2 베어링 면(27)을 가지며, 제2 베어링 면(27)은 구면 세그먼트 형상이며, 제2 대응 베어링 면(24)과 상보적으로 형상을 이루며, 베어링 챔버 개구부(17)에서 떨어져 대면한다. 제2 베어링 면(27)은 제2 대응 베어링 면(24)에 바싹 접하여 위치되고, 동일한 회전 중심(25)을 갖는다. 결국 4 개의 구면 세그먼트 형상 면들의 회전 중심들은 동심구의 중심점을 형성하는 공통 중심점(28)에서 일치하고, 이 중심점(28)의 한 측 상에 제1 베어링 면(19) 및 제1 대응 베어링 면(23)의 구면 세그먼트 형상 면이 놓이고, 다른 측 상에는 제2 베어링 면(27) 및 제2 대응 베어링 면(24)의 구면 세그먼트 형상 면이 놓인다.
하우징(15)은 외경(29)을 갖는다. 제1 베어링 면(19) 및 제1 대응 베어링 면(23)은 공통 중심점(28)에 관련하고 공통의 회전 중심(20)에 관련하는 제1 반경(30)을 갖는다. 제2 베어링 면(27) 및 제2 대응 베어링 면(24)은 공통 중심점(28)에 관련하고 공통의 회전 중심(25)에 관련하는 제2 반경(31)을 갖는다. 제1 반경(30) 및 제2 반경(31) 각각은 외경(29)의 절반보다 크다. 따라서, 제1 베어링 면(19) 및 제1 대응 베어링 면(23)에 속하는 제1 구면 직경은 외경(29)보다 크다. 또한, 이에 상응하게, 제2 베어링 면(27) 및 제2 대응 베어링 면(24)에 속하는 제2 구면 직경에 대해서도 동일하게 적용된다.
제1 베어링 면(19) 및 제1 대응 베어링 면(23)은 환상형 영역(32)에서만 서로 바싹 접하여 위치된다. 그러나, 제1 베어링 면(19) 및 제1 대응 베어링 면(23)은 링 영역(32)으로 둘러싸인 중심 영역(33)에서는 서로 이격된다. 하우징(15)의 종방향 중심축(21)에 의해 축 방향이 정해진다. 이런 설계를 위해, 제1 베어링 면(19)은 구면 세그먼트 형상의 환상형 영역(34) 및 환상형 영역(34)으로 둘러싸인 평편한 중심 영역(35)을 가진다. 제1 대응 베어링 면(23)은 구면 세그먼트 형상의 환상형 영역(36) 및 환상형 영역(36)으로 둘러싸인 개방된 중심 영역(37)을 가진다. 제2 베어링 면(27)은 구면 세그먼트 형상의 환상형 영역(38)에 의해 형성된다. 제2 대응 베어링 면(24)은 구면 세그먼트 형상의 환상형 영역(39)에 의해 형성된다.
본원에서 도시된 바람직한 실시 형태에서, 베어링 쉘(22)은 샤프트(18)와 독립된 부품으로서, 샤프트(18)에 고정적으로 연결되어 있다. 편의 상, 개방된 중심 영역(37)에 형성되는 용접된 연결부(40)는 바람직하게는 본원에서 연결을 위해 제공된다. 이런 설계를 위해, 베어링 쉘(22)은 베어링 쉘(22)을 관통하는 샤프트-수용 개구부(41)를 가진다. 샤프트(18)는 샤프트-수용 개구부(41) 내로 축방향으로 삽입된다. 샤프트(18)의 축방향 단부면(42)은 개방된 중심 영역(37)의 범위를 정하며 제1 베어링 면(19)에서 축방향으로 이격되어 있다. 특히 평편한 단부면(42)은 평편한 중심 영역(35)에 대향하여 위치된다. 적어도 도 1에서 도시된 시작 위치에서, 하우징(15)의 종방향 중심축(21)은 샤프트(18)의 종방향 중심축(43)과 일치한다.
본원에서 도시된 실시예에서, 제1 베어링 면(19)은 삽입 부품(44) 상에 형성된다. 삽입 부품(44)은 하우징(15)과 독립된 부품으로서, 베어링 챔버(16) 내로 삽입된다. 도 2에는, 스프링 소자(45)가 도시되어 있으며, 스프링 소자(45)는 베어링 쉘(22)에 대한 압축 응력을 삽입 부품(44)에 부여하도록 제공될 수 있다. 이를 위해, 스프링 소자(45)는 그 한쪽이 제1 베어링 면(19)에서 떨어져 대면하는 삽입 부품(44)의 배면(46) 상에서 지지될 수 있고, 다른 한쪽은 베어링 챔버 개구부(17)에 대향하는 베어링 챔버 바닥부(47) 상에서 또는 베어링 챔버 바닥부(47) 내로 절결된 리세스 내에서 지지될 수 있다.
클램핑 링(26)은 샤프트(18)에 관련하여 방사상 유격(48)을 가지며, 방사상 유격(48)은 샤프트(18)를 도 2에서 도시된 시작 위치에서 원주 방향으로 균일하게 둘러싼다. 이로써, 샤프트(18)는 하우징(15)에 관련하여 중심점(28)을 중심으로 하여 공간적으로 회전될 수 있다. 방사상 유격(48)의 크기는, 하우징(15)에 대해 샤프트(18)에서 피벗가능하게 변위될 수 있는 사전 정해진 능력이 확보될 수 있도록 한다. 예를 들어, 샤프트(18)는 하우징(15)에 대해 최대 20°까지 또는 최대 10°까지 피벗가능해야 하며, 각자의 피벗 각도는 중심점(28)에서 교차하는, 하우징(15)의 종방향 중심축(21)과 샤프트(18)의 종방향 중심축(43) 간에서 형성된다.
실시예에서, 클램핑 링(26)은 수나사(49)를 가지는 한편, 하우징(15)은 암나사(51)를 가지며, 암나사(51)는 베어링 챔버 개구부(17)를 갖는 단부 영역(50)에서 수나사와 상보적으로 형성된다. 이로써, 클램핑 링(26)은 하우징(15) 내로 나사 고정된다. 클램핑 링(26)의 나사 고정(screw-in) 깊이 및/또는 클램핑 링(26)의 조임식 토크를 이용하여 제1 베어링 면(19) 및 제1 대응 베어링 면(23)에 의해 형성되는 슬라이딩 베어링 및 제2 베어링 면(27) 및 제2 대응 베어링 면(24)에 의해 형성되는 슬라이딩 베어링에서 베어링 유격을 설정할 수 있다.
본원에서 도시된 실시 형태에서, 제1 베어링 면(19), 제1 대응 베어링 면(23), 제2 베어링 면(27) 및 제2 대응 베어링 면(24)은 베어링 챔버 개구부(17)를 향해 볼록하게 만곡된다. 이에 의해, 축방향으로 특히 콤팩트한 구성이 형성된다. 원칙적으로, 상기 면들(19, 23, 27 및 24)은 오목하게도 만곡될 수 있다.
도 2에 도시된 조인트(9)의 가능한 조립체에 대해 도 3a 내지 도 3e를 참조하면서 이하에서 더 상세히 기술하기로 한다.
먼저, 도 3a에 따르면, 샤프트(18)는, 예를 들어, 용접된 연결부(40)에 의해 베어링 쉘(22) 내로 삽입되어 베어링 쉘(22)에 고정적으로 연결된다.
도 3b에 따르면, 제1 베어링 면(19)을 갖는 삽입 부품(44)은 하우징(15) 내로, 그리고 하우징(15)의 베어링 챔버(16) 내로 삽입된다. 도 3c에 따르면, 베어링 쉘(22)을 갖는 샤프트(18)가 그 후에 베어링 용기(16) 내로 삽입되어, 제1 대응 베어링 면(23)이 제1 베어링 면(19) 상에서 지지된다. 도 3d에 따르면, 그 후에 클램핑 링(26)은 제2 베어링 면(27)이 제2 대응 베어링 면(24)과 접촉하게 될 때까지 마운트된다(mount). 특히, 서로 상호 작용하는 면들(19, 23, 24 및 27)은 유격 없이(in a play-free manner) 위치되어야 한다.
도 3e에 따르면, 이로써, 조인트(9)는 중심점(28)을 중심으로 하여 하우징(15)과 샤프트(18) 간에서의 피벗 운동을 가능케 한다.

Claims (12)

  1. 특히 내연 기관의 액추에이터(2)를 양방향으로 조정하기 위한 구동 장치로서,
    - 구동력을 발생하기 위한 액추에이터 드라이브(4)를 가지며,
    - 상기 액추에이터 드라이브(4)에 구동-연결되고 상기 액추에이터(2)에 구동-연결되어 상기 액추에이터 드라이브(4)로부터의 구동력을 상기 액추에이터(2)에 전달하는 연결 장치(5)를 가지며,
    - 상기 연결 장치(5)는 제1 연결 부재(7), 제2 연결 부재(8) 및 상기 두 연결 부재(7, 8)를 연접식으로 서로 연결하는 조인트(9)를 갖는, 구동 장치에 있어서,
    - 상기 조인트(9)는 하우징(15)을 가지며, 상기 하우징(15)은 상기 제1 연결 부재(7)에 고정적으로 연결되며, 상기 제2 연결 부재(8)를 향해 개방되며 상기 제1 연결 부재(7)에서 떨어져 대면하는 구면 세그먼트 형상의 제1 베어링 면(19)을 갖는 베어링 챔버(16)를 가지며, 상기 제1 베어링 면의 회전 중심(20)은 상기 하우징(15)의 종방향 중심축(21) 상에 놓이고,
    - 상기 조인트(9)는 베어링 쉘(22)을 가지며, 상기 베어링 쉘(22)은 상기 제2 연결 부재(8)의 샤프트(18)에 고정적으로 연결되고, 베어링 챔버(16)에 배치되고, 구면 세그먼트 형상의 제1 대응 베어링 면(23) 및 구면 세그먼트 형상의 제2 베어링 면(24)을 가지며, 상기 제1 대응 베어링 면(23)은 상기 제1 연결 부재(7)에 대면하고, 상기 제1 베어링 면(19)과 상보적으로 형상을 이루고, 제1 베어링 면(19)에 바싹 접하여 위치하며, 상기 제2 베어링 면(24)은 상기 제1 연결 부재(7)에서 떨어져 대면하고, 상기 제2 베어링 면의 회전 중심(25)은 상기 제1 대응 베어링 면(23)의 회전 중심(20)과 일치하며,
    - 상기 조인트(9)는 클램핑 링(26)을 가지며, 상기 클램핑 링(26)은 상기 제2 연결 부재(8)의 상기 샤프트(18)를 둘러싸고, 상기 베어링 챔버(16)의 개방 측으로부터 상기 베어링 챔버(16) 내로 돌출하고, 상기 하우징(15)에 체결되고, 구면 세그먼트 형상의 제2 베어링 면(27)을 가지며, 상기 제2 베어링 면(27)은 상기 제1 연결 부재(7)에 대면하고, 상기 제2 대응 베어링 면(24)과 상보적으로 형상을 이루며 상기 제2 대응 베어링 면(24)에 바싹 접하여 위치하는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 제1 베어링 면(19) 및 상기 제1 대응 베어링 면(23)의 반경(30)은 상기 하우징(15)의 외경(29)의 절반보다 크고, 그리고/또는
    - 상기 제2 베어링 면(27) 및 상기 제2 대응 베어링 면(24)의 제2 반경(31)은 상기 하우징(15)의 외경(29)의 절반보다 큰 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 베어링 면(19) 및 상기 제1 대응 베어링 면(23)은 환상형 영역(32)에서만 서로에 대해 바싹 접해 위치하고, 상기 환상형 영역(32)으로 둘러싸인 중심 영역(33)에서는 축방향으로 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 베어링 쉘(22)은 상기 샤프트(18)와 독립된 부품으로서 상기 샤프트(18)에 고정적으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 베어링 쉘(22)은 상기 베어링 쉘(22)을 관통하며 상기 샤프트(18)가 축방향으로 삽입되는 샤프트-수용 개구부(41)를 가지며, 상기 샤프트의 축방향 단부면(42)은 상기 제1 베어링 면(19)에서 축방향으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 베어링 면(19)은 삽입 부품(44) 상에 형성되고, 상기 삽입 부품(44)은 상기 하우징(15)과 독립된 부품으로서 상기 베어링 챔버(16) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 삽입 부품(44)에는 적어도 하나의 스프링 소자(45)에 의해 상기 베어링 쉘(22)에 대한 압축 응력이 부여되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 클램핑 링(26)은 상기 샤프트(18)를 방사상 유격(48)을 갖고 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 클램핑 링(26)은 수나사(49)를 가지며,
    - 상기 하우징(15)은 상기 베어링 챔버(16)의 개방 측을 갖는 단부 영역(50)에서, 상기 클램핑 링(26)의 상기 수나사(49)와 상보적으로 형상을 이루는 암나사(51)를 가지며,
    - 상기 클램핑 링(26)은 상기 하우징(15) 내로 나사 고정되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 제1 베어링 면(19), 상기 제1 대응 베어링 면(23), 상기 제2 베어링 면(27) 및 상기 제2 대응 베어링 면(24)은 상기 제2 연결 부재(8)를 향해 볼록하게 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는, 구동 장치.
  11. 내연 기관용 배기 터보 과급기로서,
    - 상기 내연 기관에 공급될 외기를 충전하기 위한 압축기를 가지며,
    - 상기 압축기에 구동-연결되어 상기 내연 기관으로부터 배출될 배기 가스를 팽창시키는 터빈을 가지며,
    - 폐기물 배출구 밸브 또는 가변식 터빈(VTG)을 작동하기 위해 제1항 또는 제2항에 따른 구동 장치(1)를 갖는,
    내연 기관용 배기 터보 과급기.
  12. 제1 연결 부재(7)와 제2 연결 부재(8) 사이에서 압축력 및 인장력을 전달하는 연접식 연결을 만들기 위한 조인트에 있어서,
    - 하우징(15)을 가지며, 상기 하우징(15)은 상기 제1 연결 부재(7)에 고정적으로 연결될 수 있고, 축방향 베어링 챔버 개구부(17) 및 상기 베어링 챔버 개구부(17)에 대면하는 구면 세그먼트 형상의 제1 베어링 면(19)을 갖는 베어링 챔버(16)를 가지며, 상기 제1 베어링 면의 회전 중심(20)은 상기 하우징(15)의 종방향 중심축(21) 상에 놓이고,
    - 베어링 쉘(22) 가지며, 상기 베어링 쉘(22)은 상기 제2 연결 부재(8)의 샤프트(18)에 고정적으로 연결되거나 또는 연결될 수 있고, 베어링 챔버(16)에 배치되고, 구면 세그먼트 형상의 제1 대응 베어링 면(23) 및 구면 세그먼트 형상의 제2 베어링 면(24)을 가지며, 상기 제1 대응 베어링 면(23)은 상기 베어링 챔버 개구부(17)에서 떨어져 대면하고, 상기 제1 베어링 면(19)과 상보적으로 형상을 이루고, 제1 베어링 면(19)에 바싹 접하여 위치하며, 상기 제2 베어링 면(24)은 상기 베어링 챔버 개구부(17)에 대면하고, 상기 제2 베어링 면의 회전 중심(25)은 상기 제1 대응 베어링 면(23)의 회전 중심(20)과 일치하며,
    - 클램핑 링(26)을 가지며, 상기 클램핑 링(26)은 상기 베어링 챔버 개구부(17)를 축방향으로 관통하여 상기 베어링 챔버(16) 내로 돌출하고, 상기 하우징(15)에 체결되고, 구면 세그먼트 형상의 제2 베어링 면(27)을 가지며, 상기 제2 베어링 면(27)은 상기 베어링 챔버 개구부(17)에서 떨어져 대면하고, 상기 제2 대응 베어링 면(24)과 상보적으로 형상을 이루며 상기 제2 대응 베어링 면(24)에 바싹 접하여 위치하는 것을 특징으로 하는, 조인트.
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