KR101971353B1 - Variable Geometry Lobe Bearing system - Google Patents

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KR101971353B1 KR1020170110122A KR20170110122A KR101971353B1 KR 101971353 B1 KR101971353 B1 KR 101971353B1 KR 1020170110122 A KR1020170110122 A KR 1020170110122A KR 20170110122 A KR20170110122 A KR 20170110122A KR 101971353 B1 KR101971353 B1 KR 101971353B1
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Abstract

본 발명은 가변형 로브 베어링 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 윤활유 점성 변화에 따라 외측 보어와 플로팅 링 간의 간극을 조절함으로써 윤활유 점성 변화에 따른 최적화된 간극을 유지할 수 있는 가변형 로브 베어링 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable lobe bearing system, and more particularly, to a variable lobe bearing system capable of maintaining an optimized gap according to a change in lubricant viscosity by adjusting a gap between an outer bore and a floating ring in accordance with a change in lubricant viscosity.

Description

가변형 로브 베어링 시스템{Variable Geometry Lobe Bearing system}Variable Geometry Lobe Bearing System [0002]

본 발명은 가변형 로브 베어링 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 윤활유 점성 변화에 따라 외측 보어와 플로팅 링 간의 간극을 조절함으로써 윤활유 점성 변화에 따른 최적화된 간극을 유지할 수 있는 가변형 로브 베어링 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable lobe bearing system, and more particularly, to a variable lobe bearing system capable of maintaining an optimized gap according to a change in lubricant viscosity by adjusting a gap between an outer bore and a floating ring in accordance with a change in lubricant viscosity.

베어링은 원자력, 화력, 플랜트 등의 다양한 산업분야에서 회전체 기기의 부하를 지지하기 위해 사용되며 구체적으로는 터빈, 펌프, 압축기, 발전기 등의 기기가 운전 중일 때 회전체 전체의 부하를 지지하는 중요한 부품이다.Bearings are used to support load of rotating machinery in various industrial fields such as nuclear power, thermal power, and plant. Specifically, bearings are used to support the load of the entire rotating body when the equipment such as turbine, pump, compressor, Parts.

한편, 종래 차량에 사용되는 터보차저는 엔진의 출력을 향상시키기 사용되는 것으로서, 샤프트의 일단에는 터빈 휠이 일체로 회전되게 장착됨과 더불어 상기 샤프트의 타단에는 컴프레서 휠이 일체로 회전되게 장착되어, 엔진에서 배출되는 배기가스가 상기 터빈을 감싸고 있는 터빈 하우징으로 유입되어 상기 터빈 휠을 고속으로 회전시키고, 상기 터빈 휠의 고속 회전으로 상기 샤프트와 컴프레서 휠이 함께 회전하면서 상기 컴프레서 휠을 감싸고 있는 컴프레서 하우징을 통해 공기가 흡입되며, 이렇게 흡입된 공기는 가압되면서 연소실로 보내지게 되고, 이는 엔진의 충진효율을 향상시키고 출력을 증대시킨다.A turbomachine used in a conventional vehicle is used to improve the output of the engine. A turbine wheel is integrally mounted on one end of the shaft, and a compressor wheel is integrally mounted on the other end of the shaft. The exhaust gas discharged from the compressor is introduced into a turbine housing surrounding the turbine to rotate the turbine wheel at a high speed and the shaft and the compressor wheel rotate together with the turbine wheel at a high speed to enclose the compressor housing, Air is sucked in through the suction port, and the sucked air is sent to the combustion chamber while being pressurized, which improves the filling efficiency of the engine and increases the output.

전술한 바와 같이 터빈 휠이 고속으로 회전함에 따라 샤프트와 컴프레서 휠이 함께 회전하게 되는데, 고속 회전시 샤프트의 회전축이 이동하는 것을 방지할 수 있도록 샤프트와 베어링 하우징 사이에는 베어링이 구비된다.As described above, as the turbine wheel rotates at a high speed, the shaft and the compressor wheel rotate together. A bearing is provided between the shaft and the bearing housing to prevent the rotation shaft of the shaft from moving during high-speed rotation.

도 1은 종래의 터보차저에 구비되는 저널 플로팅 링 베어링을 보여주는 것으로 도 1을 참조하면, 종래의 저널 플로팅 링 베어링(10)은 샤프트인 저널(13)을 감싸는 외측 보어(11)와 저널(13)과 외측 보어(11) 사이에 이격되어 구비되는 플로팅 링(12)을 포함한다.1, a conventional journal floating ring bearing 10 includes an outer bore 11 and a journal 13 surrounding a journal 13 which is a shaft, And a floating ring 12 spaced between the outer bore 11 and the outer bore 11.

또한, 상기 외측 보어(11) 내부에는 윤활유가 주입되어 있다. The inner bore 11 is filled with lubricating oil.

이 저널 플로팅 링 베어링(10)은 저널(13) 외측의 플로팅 링(12)이 윤활유의 점성마찰에 의해 자유롭게 회전(풀 플로팅 링 베어링)하거나 구속되어 고정(세미 플로팅 링 베어링)될 수 있으며, 구름 베이링 보다 적은 마찰 손실을 가지며, 일반적인 플레인 저널 베어링에 비해 높은 동적 안정성을 갖는다.The journal floating ring bearing 10 can be freely rotated (full floating ring bearing) or constrained (semi floating ring bearing) by the viscous friction of the lubricating oil and the floating ring 12 outside the journal 13 can be fixed It has less friction loss than Bearing, and has higher dynamic stability compared to plain plain journal bearings.

한편, 종래의 저널 플로팅 링 베이링(10)은 운전 조건에 따라 윤활유의 온도가 변화하게 되며 윤활유 온도 변화는 윤활유의 점성을 변화시켜 외측 보어(11)와 플로팅 링(12) 간의 운전 최적 간극이 변하게 된다.In the conventional journal floating ring ring 10, the temperature of the lubricating oil changes according to the operating conditions, and the temperature change of the lubricating oil changes the viscosity of the lubricating oil so that the optimum operating gap between the outer bore 11 and the floating ring 12 .

그럼에도 불구하고 종래의 저널 플로팅 링 베어링(10)은 외측 보어(11)와 플로팅 링(12) 간의 간극을 조절할 수 없으므로 진동과 소음발생 및 출력이 저하되는 문제점이 있었다.Nevertheless, the conventional journal floating ring bearing 10 can not adjust the clearance between the outer bore 11 and the floating ring 12, which causes vibration, noise, and output to decrease.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 윤활유의 점성에 따라 외측 보어와 플로팅 링 간의 간극을 최적화하여 터보차저의 진동과 소음발생 및 출력저하를 방지할 수 있는 가변형 로브 베어링 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a variable-type lobe capable of preventing vibration, noise, and output degradation of a turbocharger by optimizing a gap between an outer bore and a floating ring according to viscosity of the lubricating oil. And to provide a bearing system.

한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In the meantime, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부공간에 윤활유가 주입된 외측 보어(bore); 및 상기 외측 보어의 내부에 구비되며 저널과 이격되어 상기 저널을 감싸는 플로팅 링(floating ring);을 포함하며, 상기 외측 보어는 복수의 로브가 형성되며, 상기 로브들로 구분되는 각 보어면은 상기 플로팅 링을 향해 이동하며, 상기 플로팅 링과의 간극을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 가변형 로브 베어링 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine comprising: an outer bore into which an inner space is filled with lubricating oil; And a floating ring disposed inside the outer bore and spaced apart from the journal and surrounding the journal, wherein the outer bore is formed with a plurality of lobes, And the movable ring is movable toward the floating ring, and the clearance between the floating ring and the floating ring can be adjusted.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 보어면들의 외측에는 상기 보어면들을 각각 상기 플로팅 링을 향해 밀거나 당겨 이동시킬 수 있는 엑츄에이터가 구비된다.In a preferred embodiment, an actuator capable of pushing or pulling the bore surfaces toward the floating ring, respectively, is provided outside the bore surfaces.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 윤활유의 온도를 계측하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 계측된 온도에 따라 상기 엑츄에이터의 동작을 제어하는 제어기;를 포함한다.In a preferred embodiment, the temperature sensor measures the temperature of the lubricating oil; And a controller for controlling the operation of the actuator according to the temperature measured by the temperature sensor.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 보어면은 로브를 기준으로 서로 분리된다.In a preferred embodiment, the bore surfaces are separated from each other with respect to the lobes.

또한, 본 발명은 상기 가변형 로브 베어링 시스템을 갖는 차량용 터보차저를 더 제공한다.The present invention further provides a vehicle turbocharger having the variable lobe bearing system.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 로브 베어링 시스템에 의하면, 윤활유의 점성 변화에 따라 외측 보어와 플로팅 링 사이의 간격을 변화시켜 윤활유의 점성에 최적화된 베어링 작동간극을 유지할 수 있는 장점이 있다.The variable lobe bearing system according to an embodiment of the present invention is advantageous in that the interval between the outer bore and the floating ring is changed according to the viscosity change of the lubricating oil to maintain the bearing operating gap optimized for the viscosity of the lubricating oil.

도 1은 종래의 저널 플로팅 링 베어링을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 로브 베어링 시스템을 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 로브 베어링 시스템을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a conventional journal floating ring bearing,
2 is a view showing a variable lobe bearing system according to a first embodiment of the present invention,
3 is a view showing a variable lobe bearing system according to a second embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.Although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, the meaning described or used in the detailed description part of the invention The meaning must be grasped.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

[제1 실시예][First Embodiment]

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 로브 베어링 시스템을 보여주는 것으로 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 로브 베어링 시스템(100)은 차량용 터보차저의 샤프트에 해당하는 저널(13)을 터보차저의 하우징(20)에서 반경방향으로 지지하기 위한 장치이다.2, a variable lobe bearing system 100 according to a first embodiment of the present invention includes a variable lobe bearing system 100 according to a first embodiment of the present invention, Is a device for radially supporting the journal (13) in the housing (20) of the turbocharger.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 로브 베어링 시스템(100)은 샤프트, 터빈휠 및 하우징과 함께 하나의 완성된 터보차저로 제공될 수 있다.In addition, the variable lobe bearing system 100 according to the first embodiment of the present invention may be provided as one complete turbocharger with a shaft, a turbine wheel, and a housing.

상기 로브 베어링 시스템(100)은 외측 보어(110) 및 플로팅 링(120)을 포함하여 이루어지며, 상기 플로팅 링(120)의 내측에 회전축인 저널(13)이 위치한다.The lobe bearing system 100 includes an outer bore 110 and a floating ring 120. A journal 13, which is a rotating shaft, is located inside the floating ring 120. [

상기 외측 보어(110,bore)는 터보 차져 하우징(20)의 베어링 체결구(21)에 체결된다.The outer bore (110) is fastened to the bearing fastener (21) of the turbocharger housing (20).

또한, 상기 베어링 체결구(21)과 상기 외측 보어(110) 내부에는 윤활유가 주입된다.In addition, lubricant is injected into the bearing fastener 21 and the outer bore 110.

또한, 상기 외측 보어(110)는 복수 개의 로브(lobe)를 갖는 로브 베어링이며, 로브 사이의 면을 보어 면(112)이라 한다.Also, the outer bore 110 is a lobe bearing having a plurality of lobes, and a surface between the lobes is referred to as a bore surface 112.

도 2에서는 상기 외측 보어(110)가 3-로브 베어링인 것을 도시하였으나 4-lobe 베어링일 수 있으며, 로브의 개수에는 제한이 없다.In FIG. 2, the outer bore 110 is a 3-lobe bearing, but it may be a 4-lobe bearing, and the number of lobes is not limited.

즉, 상기 외측 보어(110)가 3-로브 베어링인 경우 상기 외측 보어(110)는 세 개의 로브(111,111a,111b)와 세 개의 보어 면(112,112a,112b)으로 이루어진다.That is, when the outer bore 110 is a 3-lobe bearing, the outer bore 110 is composed of three lobes 111, 111a and 111b and three bore surfaces 112, 112a and 112b.

상기 플로팅 링(120)은 상기 외측 보어(110) 내부에서 저널(13)을 감싸며 위치하며, 상기 외측 보어(110) 및 상기 저널(13)과는 각각 이격된다.The floating ring 120 surrounds the journal 13 inside the outer bore 110 and is spaced apart from the outer bore 110 and the journal 13.

또한, 상기 플로팅 링(120)은 상기 외측 보어(110)와 상기 저널(13) 사이에 두 개의 유막이 형성되게 하여, 마찰 손실을 줄이고 저널(13)의 동적성능을 향상시키는 역할을 한다.In addition, the floating ring 120 has two oil films formed between the outer bore 110 and the journal 13 to reduce frictional loss and improve the dynamic performance of the journal 13.

또한, 상기 플로팅 링(120)은 상기 저널(13)의 회전에 의해 회전할 수도 있고, 상기 베어링 체결구(21)의 소정 부분에 고정될 수도 있다.The floating ring 120 may be rotated by the rotation of the journal 13 or may be fixed to a predetermined portion of the bearing fastener 21.

한편, 상기 외측 보어(110)의 각 보어 면(112,112a,112b)은 각각 상기 플로팅 링(120)을 향해 움직일 수 있다.The bore surfaces 112, 112a, and 112b of the outer bore 110 may move toward the floating ring 120, respectively.

이는 상기 외측 보어(110)와 상기 플로팅 링(120) 사이의 간격을 조절하기 위함이다.This is for adjusting the distance between the outer bore 110 and the floating ring 120.

한편, 상기 윤활유는 터보차저 회전 속도에 따라 온도가 변화하고, 이 온도 변화는 윤활유의 점성변화를 야기한다.On the other hand, the temperature of the lubricating oil changes according to the turbocharger rotational speed, and this temperature change causes a viscosity change of the lubricating oil.

또한, 상기 외측 보어(110)와 상기 플로팅 링(120) 사이의 간격과 윤활유의 점성은 상기 저널(13)에 대한 상기 플로팅 링(120)의 회전 속도의 비(RSR,Ring Speed Ratio)에 영향을 미치고, 이 회전 속도의 비는 베어링의 성능을 결정하는 중요한 요인으로 작용한다.The gap between the outer bore 110 and the floating ring 120 and the viscosity of the lubricant may affect the ratio (RSR) of the rotation speed of the floating ring 120 to the journal 13 And the ratio of the rotational speed serves as an important factor for determining the performance of the bearing.

즉, 윤활유의 점성이 변화할 때, 상기 외측 보어(110)와 상기 플로팅 링(120) 사이의 간극을 변화시켜 보상해 줄 수 있는 것이다.That is, when the viscosity of the lubricant oil changes, the gap between the outer bore 110 and the floating ring 120 can be changed to compensate.

또한, 상기 베어링 체결구(21)에는 상기 외측 보어(110)의 각 보어 면(112,112a,112b)을 상기 플로팅 링(120)을 향해 밀거나 당겨 이동시킬 수 있는 액츄에이터(120,130a,130b)가 구비된다.The bearing fastener 21 is provided with actuators 120, 130a, and 130b that can push or pull the bore surfaces 112, 112a, and 112b of the outer bore 110 toward the floating ring 120 Respectively.

또한, 상기 액츄에이터(120,130a,130b)는 유압 액츄에이터, 공압 액츄에이터등을 이용할 수 있다.The actuators 120, 130a, and 130b may be a hydraulic actuator, a pneumatic actuator, or the like.

또한, 상기 액츄에이터들(120,130a,130b)은 제어기(140)에 의해 동작이 제어되며, 상기 제어기(140)는 상기 베어링 체결구(21)의 내측 또는 상기 외측 보어(110)의 내측에 구비되는 온도 센서(141)가 측정한 온도에 따라 윤활유의 점도를 예측하여 상기 액츄에이터들(120,130a,130b)을 동작시킨다.The actuators 120, 130a and 130b are controlled by a controller 140 and the controller 140 is installed inside the bearing fastener 21 or inside the outer bore 110 And the actuators 120, 130a, and 130b are operated by predicting the viscosity of the lubricant according to the temperature measured by the temperature sensor 141.

다만, 상기 온도 센서(141)는 점도 센서로 대체가 가능하다.However, the temperature sensor 141 may be replaced with a viscosity sensor.

결과적으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 로브 베어링 시스템(100)에 의하면, 윤활유의 점성 변화에 따라 상기 외측 보어(110)와 상기 플로팅 링(120) 사이의 간격을 변화시켜 윤활유의 점성에 최적화된 베어링 작동간극을 유지할 수 있는 장점이 있다.As a result, according to the variable lobe bearing system 100 according to the first embodiment of the present invention, the gap between the outer bore 110 and the floating ring 120 is changed according to the viscosity change of the lubricating oil, And the bearing operating gap optimized for the bearing can be maintained.

[제2 실시예][Second Embodiment]

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 다른 가변형 로브 베어링 시스템을 보여주는 도면으로 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가변형 로브 베어링 시스템(200)은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가변형 로브 베어링(100)과 비교하여 외측보어의 보어 면들(112',112a',112b')이 서로 연결되어 있는 것이 아니라 서로 이격되어 있으며, 이 경우, 상기 보어 면들(112',112a',112b')이 유연하지 않더라도 상기 플로팅 링(120)을 향해 이동이 가능하다.3, the variable lobe bearing system 200 according to the second embodiment of the present invention is a modified lobe bearing system according to the first embodiment of the present invention. The bore surfaces 112 ', 112a' and 112b 'of the outer bores are not connected to each other but are spaced apart from each other as compared with the variable lobe bearing 100 according to the present invention. In this case, , 112b 'can move toward the floating ring 120 even if they are not flexible.

즉, 본 발명의 제1 실시예의 외측 보어(110)는 보어 면들(112,112a,112b)들이 서로 연결되어 있어 휘어져 이동할 정도로 유연성을 가져야 하나 본 발명의 제2 실시예에 따른 외측 보어는 보어 면들(112',112a',112b')이 유연하지 않더라도 상기 플로팅 링(120)을 향해 이동이 가능한 것이다.That is, the outer bore 110 of the first embodiment of the present invention is flexible enough to bend and move while the bore surfaces 112, 112a, and 112b are connected to each other. However, the outer bore according to the second embodiment of the present invention has bore surfaces 112 ', 112a', 112b 'are not flexible, they can move toward the floating ring 120.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.

100,200:가변형 로브 베어링 시스템
110:외측 보어 111,111a,111b:로브
112,112a,112b:보어 면 120:플로팅 링
130,130a,130b:엑츄에이터 140:제어기
141:온도 센서100,200: Variable lobe bearing system
110: outer bore 111, 111a, 111b:
112, 112a, 112b: a bore surface 120: a floating ring
130, 130a, 130b: an actuator 140:
141: Temperature sensor

Claims (5)

내부공간에 윤활유가 주입된 외측 보어(bore); 및
상기 외측 보어의 내부에 구비되며 저널과 이격되어 상기 저널을 감싸는 플로팅 링(floating ring);을 포함하고,
상기 외측 보어는 복수의 로브가 형성되며, 상기 로브들로 구분되는 각 보어면은 상기 플로팅 링을 향해 이동하며 상기 플로팅 링과의 간극을 조절할 수 있으며,
상기 보어면들의 외측에 구비되고, 상기 보어면들을 각각 상기 플로팅 링을 향해 밀거나 당겨 이동시킬 수 있는 엑츄에이터;
상기 외측 보어의 내측면에 구비되고 상기 윤활유의 온도를 계측하는 온도센서; 및
상기 온도센서에서 계측된 온도에 따라 상기 엑츄에이터의 동작을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 로브 베어링 시스템.
An outer bore into which an inner space is filled with lubricating oil; And
And a floating ring disposed inside the outer bore and spaced apart from the journal and surrounding the journal,
The outer bore is formed with a plurality of lobes, and each of the bore surfaces divided by the lobes moves toward the floating ring to adjust the gap with the floating ring,
An actuator disposed on the outer side of the bore surfaces and capable of pushing or pulling the bore surfaces toward the floating ring, respectively;
A temperature sensor provided on an inner surface of the outer bore and measuring a temperature of the lubricating oil; And
And a controller for controlling the operation of the actuator according to the temperature measured by the temperature sensor.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 각 보어면은 로브를 기준으로 서로 분리된 것을 특징으로 하는 가변형 로브 베어링 시스템.
The method according to claim 1,
And the bore surfaces are separated from each other with respect to the lobe.
제 1 항 또는 제 4 항의 가변형 로브 베어링 시스템을 갖는 차량용 터보차저.A turbocharger for a vehicle having a variable lobe bearing system as claimed in any one of the preceding claims.
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