KR101908930B1 - 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치 - Google Patents

조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터보차저(10); 상기 터보차저(10)에 연결되는 액추에이터(20); 상기 액추에이터(20)에 의하여 개폐되는 밸브(30); 상기 액추에이터(20)와 상기 밸브(30)에 각각 연결되는 복수의 작동부재(40); 및 상기 각 작동부재(40)에 구비되어 작동부재(40) 상호간의 결합 및 분리를 가능하게 하는 결합수단(50);을 포함하여 이루어진다.
즉 본 발명은 터보차저의 밸브를 개폐시키기 위해 액추에이터와 밸브를 연결하는 복수의 작동부재가 결합수단에 의하여 결합 및/또는 분리 가능하도록 구성되어 있어 작동부재간의 길이를 조절하는 경우 추가적으로 다른 부품들을 분해할 필요가 없어 작업이 편리해질 뿐만 아니라, 분해 조립이 용이해지고, 밸브와 액추에이터를 연결하는 부품수를 줄여 경제성을 높일 수 있는 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치를 제안하고자 한다.

Description

조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치{SUPER PRESSURE CONTROL APPARATUS FOR TURBO-CHARGER }
본 발명은 터보차저의 밸브를 개폐시키기 위해 액추에이터와 밸브를 연결하는 복수의 작동부재가 결합수단에 의하여 결합 및/또는 분리 가능하도록 구성되어 있어 작동부재간의 길이를 조절하는 경우 추가적으로 다른 부품들을 분해할 필요가 없어 작업이 편리해질 뿐만 아니라, 분해 조립이 용이해지고, 밸브와 액추에이터를 연결하는 부품수를 줄여 경제성을 높일 수 있는 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치에 관한 것이다.
종래의 터버차저의 과급을 제어 및 제어하기 위한 장치로는 대한민국 실용신안공보 제1998-041992호(1998.09.25. 이하 '종래기술'이라 함) “터보 챠져 엔진의 과급압 저절 장치”가 개시되어 있다.
상기 종래기술은 터보차쳐 장착 엔진의 과급공기의 압력에 따라 연소개스를 터빈을 거치지 않고 바이패스시켜 컴프래셔에 압축되는 과급공기의 압력을 일정 수준으로 유지하기 위한 과급압 조절 장치에 있어서, 웨스트 게이트 밸브를 개폐하는 푸쉬로드를 흡기관의 압력에 따라 조절하는 액츄에이터의 일측에 과압축공기를 배출하는 릴리스 밸브를 형성함을 특징으로 하고 있다.
그러나 상기 종래기술은 웨스트 게이트 밸브에 연결되는 푸쉬로드는 액추에이터에 의하여 흡기관의 압력에 따라 조절되어 웨스트 게이트 밸브를 개폐하도록 하는 단순한 구조로 구성되어 있어 밸브의 초기위치가 일정한 위치에 배치되도록 세팅을 하여야 하는 경우 푸쉬로드를 조절하기 어렵다는 문제가 있다.
상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 도 4에는 액추에이터와 밸브를 연결하는 푸쉬로드 또는 로드의 길이조절이 가능하도록 구성된 일반적인 액추에이터의 구조가 도시되어 있다.
이 경우 밸브에는 레벨러가 구비되고, 이 밸브 레벨러와 연결되는 터보차저 레벨러는 핀과 스냅링에 의하여 연결되며, 액추에이터에 연결되는 베어링이 일측단부에 구비되는 단부부재가 구비된다.
그리고 로드는 터보차저 레벨러와 단부부재에 연결을 위해 양단에 나사산이 형성되고, 터보차저 레벨러와 단부부재에는 각각 나사산이 체결되는 나사홈이 형성되며,
로드의 나사산이 터보차저 레벨러와 단부부재의 각 나사홈에 체결한 후, 너트를 로드의 나사산에 체결하여 로드와 터보차저 레벨러와 단부부재를 연결하게 된다.
이 경우 로드의 길이를 조절하여야 하는 경우, 즉 밸브 레벨러의 초기위치를 일정한 위치에 배치되도록 세팅을 하여야 하는 경우에는 스냅링을 분리한 후, 로드에서 너트를 분해하고, 터보차저 레벨러나, 또는 로드를 회전시켜 길이를 조절하여야 한다.
즉 종래에는 로드의 길이조절을 하여야 하는 경우 부품들이 조립된 상태에서 작업을 수행할 수 없기 때문에, 다른 부품들을 분해한 후, 작업을 수행하여야 하는 불편함이 있다.
또한 스냅링, 와셔 등과 같은 부품이 분해되는 경우 분실할 염려가 있을 뿐만 아니라, 휨 변형이 발생하여 재조립이 어려워지는 문제가 있다.
아울러 재조립 시, 너트에 의한 고정작업 중 밸브 레벨러에 힘이 가해져 휘어지거나, 또는 위치가 변경되는 문제가 있고,
터보차저 레벨러의 분해를 위해 액추에이터 주변 부품의 분해하여야 하기 때문에 재조립시 문제가 발생할 가능성이 높아지게 된다.
또한 액추에이터의 작동평면과 밸브 레벨러의 작동평면이 서로 동일하여 액추에이터의 장착 시, 장착위치에 제약이 따른 문제가 있고,
종래의 로드 구조가 터보차저 레벌러, 너트, 로드, 너트, 단부부재 총 5개소의 부품들로 이루어져 부품수가 많다는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제들을 해결하기 안출된 것으로,
터보차저의 밸브를 개폐시키기 위해 액추에이터와 밸브를 연결하는 복수의 작동부재가 결합수단에 의하여 결합 및/또는 분리 가능하도록 구성되어 있어 작동부재간의 길이를 조절하는 경우 추가적으로 다른 부품들을 분해할 필요가 없어 작업이 편리해질 뿐만 아니라, 분해 조립이 용이해지고, 밸브와 액추에이터를 연결하는 부품수를 줄여 경제성을 높이고자 하는 것을 하나의 목적으로 한다.
또한 본 발명은 결합수단의 길이조절부가 각 작동부재의 상하면 상호 맞물리도록 톱니부가 형성되어 있어 결합부재를 해체한 후 톱니부들간의 상호 맞물린 위치를 조절함으로써 표준조립위치의 설정을 쉽고 용이하도록 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
아울러 본 발명은 액추에이터 측의 작동부재와 밸브 측의 작동부재가 상하로 적층 배치되어 있어 액추에이터와 밸브 상호간의 작동평면이 서로 다르게 구성됨으로써 밸브와 액추에이터간의 장착구조 상의 제약이 줄어들 뿐만 아니라, 길이조절부의 톱니부 두께에 따라 옵셋조절이 가능하도록 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
본 발명에 따른 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치는 터보차저; 터보차저에 연결되는 액추에이터; 액추에이터에 의하여 개폐되는 밸브; 액추에이터와 밸브에 각각 연결되는 복수의 작동부재; 및 각 작동부재에 구비되어 작동부재 상호간의 결합 및 분리를 가능하게 하는 결합수단;을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 결합수단은 각 작동부재에 상호 대응하도록 형성되는 결합공과, 각 결합공에 삽입되어 작동부재들을 체결 고정하는 체결부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 결합수단은 각 작동부재간의 길이조절을 가능하게 하는 길이조절부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 길이조절부는 각 작동부재의 상하면에 상호 대응하도록 형성되어 상호간에 맞물리도록 톱니부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 결합수단의 각 결합공은 작동부재간의 길이조절을 수용하도록 장공 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 결합수단의 길이조절부는 액추에이터의 작동평면과 밸브의 작동평면이 서로 상이하고, 옵셋조절이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 작동평면간의 간격을 조절하기 위해 길이조절부의 톱니부는 두께의 증감이 가능하도록 두께가변부가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치는 작동부재간의 길이조절의 위하여 다른 부품들을 분해하지 않고, 결합수단에 의하여 작동부재의 결합 및/또는 분리가 가능함으로써 작업의 편리해지고, 분해 후, 재조립이 쉽고 용이하게 할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 액추에이터와 밸브간의 연결을 위한 부품수를 줄일 수 있어 장착구조를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라, 경제성을 제고할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 작동부재간의 길이조절이 길이조절부의 톱니부들간의 맞물림 위치를 변경하는 것으로 가능해져 표준조립위치의 설정 변경을 신속하면서도 편리하게 할 수 있다.
또한 본 발명은 액추에이터와 밸브간의 작동평면이 서로 다르게 배치됨으로써 액추에이터와 밸브간의 장착구조 상의 제약을 줄일 수 있고, 옵셋조절이 가능하여 장치의 효율성을 높일 수 있게 된다.
또한 본 발명은 종래의 로드가 가공품으로서 제작비가 비싼데 반하여 종래의 터보차저 레벨러와, 단부부재 및 로드를 대체하는 작동부재들은 단조가공을 통하여 제작이 가능하여 부품의 교체 시에도 원가를 절감할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 터보차저용 과급압 조절장치의 결합수단을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 터보차저용 과급압 조절장치의 작동평면간의 간격을 나타내는 정면도,
도 4는 종래의 과급압 조절장치를 나타내는 사시도.
이하에서는 본 발명에 따른 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 기술하기로 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 터보차저용 과급압 조절장치는
터보차저(10)와, 터보차저(10)에 연결되는 액추에이터(20)와, 이 액추에이터(20)에 의하여 개폐되는 밸브(30)와, 액추에이터(20)와 밸브(30)에 각각 연결되는 복수의 작동부재들(40)과, 이 작동부재(40)에 구비되어 작동부재(40)들 상호간의 결합 및/또는 분리를 가능하게 하는 결합수단(50)을 포함하여 구성된다.
우선 본 발명에 따른 터보차저(10)는 종래에 대기로 버려지던 배기가스를 배기 통로에 마련된 터빈에 공급하여 배기가스의 유동에너지를 터빈의 회전력으로 변화시키게 된다.
이때 터빈에 연결된 압축기가 구동하여 공기를 흡입 및 가압하여 과급공기를 엔진으로 공급함으로써 엔진출력을 향상시키고, 연료효율을 향상시키게 된다.
다만 터보차저의 경우 고속운전 시, 다량으로 배출되는 고속, 고압의 배기가스로 인하여 과도한 과압이 발생하게 되면 터빈의 고속회전으로 내구성에 문제가 유발되기 때문에, 일정조건 이상의 과압이 발생하는 경우 배기가스의 일부가 터빈을 경유하지 아니하고, 배출되도록 터빈을 우회할 수 있도록 바이패스관과, 이 바이패스관을 개폐하는 밸브, 즉 웨이스트 게이트 밸브(waste gate valve)가 구비된다.
이 경우 밸브의 개폐동작을 위하여 액추에이터가 구비되고, 이 액추에이터와 밸브를 연결하는 로드가 구비되며, 이때 액추에이터가 일정조건 이상의 과압이 발생하면 작동되고, 로드가 작동되어 밸브를 개방함으로써 배기가스의 일부를 바이패스관을 통하여 우회시켜 배출시키게 된다.
도 4의 도시와 같이 종래의 액추에이터와 밸브는 로드에 의하여 연결되는데,
이를 위하여 밸브에는 레벨러가 구비되고, 이 밸브 레벨러와 연결되는 터보차저 레벨러는 핀과 스냅링에 의하여 연결되며, 액추에이터에 연결되는 베어링이 일측단부에 구비되는 단부부재가 구비된다.
그리고 로드는 터보차저 레벨러와 단부부재에 연결을 위해 양단에 나사산이 형성되고, 터보차저 레벨러와 단부부재에는 각각 나사산이 체결되는 나사홈이 형성되며,
로드의 나사산이 터보차저 레벨러와 단부부재의 각 나사홈에 체결한 후, 너트를 로드의 나사산에 체결하여 로드와 터보차저 레벨러와 단부부재를 연결하게 된다.
이 경우 로드의 길이를 조절하여야 하는 경우, 즉 밸브 레벨러의 초기위치를 일정한 위치에 배치되도록 세팅을 하여야 하는 경우에는 스냅링을 분리한 후, 로드에서 너트를 분해하고, 터보차저 레벨러나, 또는 로드를 회전시켜 길이를 조절하여야 한다.
즉 종래에는 로드의 길이조절을 하여야 하는 경우 부품들이 조립된 상태에서 작업을 수행할 수 없기 때문에, 다른 부품들을 분해한 후, 작업을 수행하여야 하는 불편함이 있다.
또한 스냅링, 와셔 등과 같은 부품이 분해되는 경우 분실할 염려가 있을 뿐만 아니라, 휨 변형이 발생하여 재조립이 어려워지는 문제가 있다.
아울러 재조립 시, 너트에 의한 고정작업 중 밸브 레벨러에 힘이 가해져 휘어지거나, 또는 위치가 변경되는 문제가 있고,
터보차저 레벨러의 분해를 위해 액추에이터 주변 부품의 분해하여야 하기 때문에 재조립시 문제가 발생할 가능성이 높아지게 된다.
또한 액추에이터의 작동평면과 밸브 레벨러의 작동평면이 서로 동일하여 액추에이터의 장착 시, 장착위치에 제약이 따른 문제가 있고,
종래의 로드 구조가 터보차저 레벌러, 너트, 로드, 너트, 단부부재 총 5개소의 부품들로 이루어져 부품수가 많다는 단점이 있다.
따라서 본 발명에서는 상기한 바와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 액추에이터(20)와 밸브(30)를 연결하도록 2개의 작동부재(40)를 도입하고,
이 작동부재(40)들간의 결합 및/또는 분리를 위해 결합수단(50)이 도입된다.
우선 본 발명에 따른 작동부재(40)는 종래의 터보차저 레벨러를 대체하는 제1 부재(41)와, 종래의 단부부재를 대체하는 제2 부재(43)로 구성된다.
이 경우 제1 부재(41)의 외측단부에는 밸브 레벨러(31)와 연결을 위해 홀이 형성되어 밸브 레벨러(31)와 핀(33)과 스냅링(S)에 의하여 결합되어 밸브(30)와 제1 부재(41)가 연결된다.
또한 제2 부재(43)의 외측단부에는 액추에이터(20)에 연결되는 베어링(43a)이 구비되어 액추에이터(20)와 제2 부재(43)가 연결된다.
다음으로 작동부재(40)의 제1 및 제2 부재(41)(43)를 연결하기 위한 결합수단(50)은
제1 부재(41)의 내측단부 부분과 제2 부재(43)의 내측단부 부분에 상호 대응하도록 결합공(51)이 형성되고,
이들 결합공(51)에 관통 삽입되는 볼트(53a)와, 볼트(53a)에 체결되는 너트(53b)로 이루어진 체결부재(53)로 구성된다.
따라서 작동부재(40)간의 분리와 결합은 체결부재(53)를 체결하거나, 푸는 작업만으로 제1 부재(41)와 제2 부재(43)를 결합하여 연결하고, 분리할 수 있게 되므로 분해 및/또는 조립작업이 쉽고 간편하면서도, 신속하게 수행할 수 있게 된다.
또한 작동부재(40)의 길이를 조절하기 위해 결합수단(50)에는 길이조절부(55)가 구비되는데,
이 길이조절부(55)는 제1 부재(41)의 내측단부 부분 상면과, 제2 부재(43)의 내측단부 부분 하면에 다수의 톱니로 이루어진 톱니부(55a)로 구성된다.
따라서 결합수단(50)의 체결부재(53)를 분리한 후, 길이조절부(55)의 톱니부(55a)들간의 맞물림 위치를 변경하여 작동부재(40)간의 길이를 조절함으로써 밸브 레벨러(31)의 초기위치가 일정한 위치로 세팅하는 작업을 간편하게 수행할 수 있게 된다.
그리고 작동부재(40)간의 길이 조절 후, 결합수단(50)의 체결부재(53)를 결합공(51)에 체결하여 작동부재(40)를 재조립함으로써 재조립 작업을 손쉽게 할 수 있게 된다.
이 경우 작동부재(40) 방향으로 인가되는 부하는 톱니부(55a)들간의 맞물림으로 지지가 가능하여 장치의 안정성을 충분히 확보할 수 있다.
또한 작동부재(40)간의 길이조절 작업을 하게 되는 경우 결합공(51)이 원형 홀 형태인 경우에는 결합공(51)들의 위치가 달라져 체결부재(53)의 의한 결합작업이 어려워지는 문제는 결합공(51)들을 장공 형태로 형성하여 작동부재(40)간의 길이가 변경되는 경우에도 결합공(51)들이 상호 대응하는 위치에 배치되어 체결부재(53)를 수용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
나아가 도 3에 도시된 바와 같이 액추에이터(20)의 작동평면(AP)과 밸브의 작동평면(VP)은 작동부재(40)의 제1 부재(41)와 제2 부재(43)가 상하로 배치됨으로써 서로 다르게 설정되기 때문에, 종래와 같이 작동평면이 동일하여 액추에이터의 장착위치에 제약을 받는 문제를 해결할 수 있게 된다.
또한 옵셋조절을 위하여 액추에이터(20)와 밸브의 작동평면(AP)(VP)간의 간격을 조절하여야 하는 경우에는 도 3(b)의 도시와 같이 길이조절부(55)의 톱니부(55a) 두께를 가변적으로 제작하여 두께가변부(55b)를 구비하도록 하는 것이 바람직하다.
도 3의 도시와 같이 두께가변부(55b)는 톱니부의 두께를 도 3(a)보다 도 3(b)와 같이 두껍게 제작하여 작동평면(AP)(VP)간의 간격이 도 3(b)의 D2가 도 3(a)의 D1보다 커지도록 하여 옵셋을 조절하는 것이 가능하다.
반대로 첨부된 도면에는 도시되지 않았지만, 톱니부의 두께, 즉 두께가변부를 도 3(a)의 톱니부의 두께보다 작게 제작하여 작동평면간의 간격이 도 3(a)의 D1보다 작아지도록 하여 옵셋을 조절하는 것도 가능하다.
아울러 길이조절부(55)의 형상은 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 톱니 형태 외에도 작동부재(40)의 제1 및 제2 부재(41)(43)에 상호 대응하도록 요부 또는 철부, 또는 요철이 형성되도록 하거나, 또는 물결 모양이나, 홀과 돌기와 등과 같은 다양한 형태로 제작이 가능하다.
나아가 종래의 로드는 가공품으로 제작비가 비싼데 반하여 종래의 터보차저 레벨러와, 단부부재 및 로드를 대체하는 작동부재들(40)은 단조가공을 통하여 제작이 가능하여 부품의 교체 시에도 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
AP : 액추에이터의 작동평면
VP : 밸브의 작동평면
D1, D2 : 작동평면간의 간격 S : 스냅링
10 : 터보차저
20 : 액추에이터
30 : 밸브
31 : 밸브 레벨러 33 : 핀
40 : 작동부재
41 : 제1 부재 43 : 제2 부재
43a : 베어링
50 : 결합수단
51 : 결합공 53 : 체결부재
53a : 볼트 53b : 너트
55 : 길이조절부 55a : 톱니부
55b : 두께가변부

Claims (7)

  1. 터보차저(10);
    상기 터보차저(10)에 연결되는 액추에이터(20);
    상기 액추에이터(20)에 의하여 개폐되는 밸브(30);
    상기 액추에이터(20)와 상기 밸브(30)에 각각 연결되는 복수의 작동부재(40); 및
    상기 각 작동부재(40)에 구비되어 작동부재(40) 상호간의 결합 및 분리를 가능하게 하는 결합수단(50); 을 포함하며,
    상기 결합수단(50)은 상기 각 작동부재(40)간의 길이조절을 가능하게 하는 길이조절부(55); 를 포함하고,
    상기 결합수단(50)의 길이조절부(55)는 상기 액추에이터의 작동평면(AP)과 상기 밸브의 작동평면(VP)이 서로 상이하고, 옵셋조절이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결합수단(50)은
    상기 각 작동부재(40)에 상호 대응하도록 형성되는 결합공(51)과,
    상기 각 결합공(51)에 삽입되어 상기 작동부재(40)들을 체결 고정하는 체결부재(53)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 길이조절부(55)는 상기 각 작동부재(40)의 상하면에 상호 대응하도록 형성되어 상호간에 맞물리는 톱니부(55a)로 구성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 결합수단(50)의 각 결합공(51)은 상기 작동부재(40)간의 길이조절을 수용하도록 장공 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치.
  6. 삭제
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 작동평면(AP)(VP)간의 간격을 조절하기 위해 상기 길이조절부(55)의 톱니부(55a)는 두께의 증감이 가능하도록 두께가변부(55b)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 조립구조가 개선된 터보차저용 과급압 조절장치.
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