KR101983756B1

KR101983756B1 - 배기가스 터보차저

Info

Publication number: KR101983756B1
Application number: KR1020147027165A
Authority: KR
Inventors: 프랭크 랭글러
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2019-09-03
Also published as: KR20140133586A; JP2015510089A; US20150030451A1; WO2013138120A1; JP6140801B2; IN2014DN06187A; CN104145101B; US9784109B2; CN104145101A; DE112013000963T5

Abstract

본 발명은, 샤프트(2); 샤프트(2)에 체결된 터빈 휠(5); 및 샤프트(2)와 터빈 휠(5) 사이의 열 스로틀(8)을 포함하되, 샤프트(2)의 단부면(3)에, 샤프트(2)의 외경(A₂)보다 더 작은 외경(A₄)을 가지는 돌출부(4)가 구비되고, 터빈 휠(5)은, 휠 후방측(6)에 일체로 형성되고, 돌출부(4)의 외경(A₄)에 상응하는 내경(I₇) 및 샤프트(2)의 외경(A₂)에 상응하는 외경(A₇)을 가지며, 돌출부(4)가 맞물리는 중공 수용부(7)를 구비하고, 열 스로틀(8)은, 돌출부(4)의 외경(A₄)보다 더 작은 내경(A₈)을 가지고 돌출부(4)로부터 수용부(7) 내로 연장되는 공동(8A, 8B)에 의해 형성되는, 배기가스 터보차저(1)에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.

이러한 유형의 배기가스 터보차저가 US 7,287,960 B2에 공지되어 있다. 이처럼 공지된 배기가스 터보차저의 로터는 휠 후방측에 연결 저널을 갖는 터빈 휠에 의해 형성된다. 연결 저널은 배기가스 터보차저의 샤프트의 샤프트 숄더의 공동 내에 삽입된다. 이러한 점에서, 저널의 단부면과 샤프트 숄더의 공동의 반대측 사이에 열 스로틀의 역할을 할 수 있는 간극을 남길 수 있다. 그러나 구성과 관련된 방식으로, 주로 저널과 샤프트 숄더 사이의 연결부에 요구되는 강도로 인하여, 이러한 열 스로틀은 단부면과 샤프트 숄더의 인접한 벽 사이에서 자신의 위치로 인하여 비교적 짧게만 형성될 수 있다.

그러므로 본 발명의 목적은, 터빈 휠로부터 샤프트 내로 열이 과도하게 도입되는 것을 확실하게 방지할 수 있는 방식으로 크기가 결정될 수 있는 열 스로틀을 가진, 청구범위 제1항의 전제부에 나타난 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다.

이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 일반적인 종래 기술의 개념과 관련된 단점은, 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 로터의 샤프트의 단부면에 돌출부 또는 저널이 구비되고, 그 외경이 샤프트의 외경보다 더 작다는 점에서 해결된다. 터빈 휠의 휠 후방측에는 돌출부를 위한 수용부가 구비되고, 수용부의 내경은 돌출부의 외경과 상응함에 따라, 돌출부는 소위 중간 끼워맞춤으로 수용부 내에 도입될 수 있다.

열 스로틀은 돌출부 및 수용부의 길이에 좌우되는 공동의 형태이며, 그 이유는 이러한 공동이 돌출부의 외경보다 더 작은 내경을 가지며 따라서 돌출부 및 터빈 휠의 수용부 둘 다에서 연장될 수 있기 때문이다. 이로 인해 공동의 크기 및 그에 상응하는 열 스로틀의 크기를 상당히 증가시킬 수 있으며, 따라서 샤프트의 방향으로 터빈휠로부터의 열의 흐름을 상당히 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 경우, 오일 코킹과 결합하여 샤프트가 과도하게 뜨거워질 위험성을 완전히 피하지는 않더라도 감소시킬 수는 있다.

또한, 돌출부와 수용부 사이의 연결면 또는 연결 심(seam)의 형태는 강도 요건에 따라 조정될 수 있으며, 따라서 접착 본딩/납땜에 적합한 전단 응력을 보장한다는 이점이 있다. 본 발명에 따르며 인장 및 박리 응력을 피할 수 있다.

또한, 터빈 휠과 샤프트는 함께 연결되기 전에 마무리 가공되고, 따라서 로터가 조립된 후에는 더 이상 추가의 가공이 필요하지 않다는 이점이 있다.

종속 청구항 제2항 내지 제8항은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 유리한 개선예에 관한 것이다.

청구범위 제9항 및 제10항은, 독립적으로 시판될 수 있는 대상으로서 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 로터를 정의한다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저를 개략적으로 매우 단순하게 나타낸 기본 도면을 보여준다.
도 2는 도 1에 도시된 배기가스 터보차저의 터빈 휠과 샤프트 사이의 연결 영역을 개략적으로 약간 단순하게 나타낸 도면을 보여준다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저(1)를 개략적으로 매우 단순화하여 나타낸 기본 도면을 보여준다. 배기가스 터보차저(1)는 베어링 하우징(12)에 장착된 샤프트(2)를 구비한다. 샤프트(2)의 일 단부에는 터빈(4)의 터빈 휠(5)이 장착된다. 샤프트(2)의 반대측 단부에는 압축기(11)의 압축기 휠(10)이 고정된다.

도 2는 샤프트(2)와 터빈 휠(5) 간의 연결 영역을 확대하여 도시한다. 도 2는 샤프트(2)의 단부면(3)에 샤프트(2)의 외경(A₂)보다 더 작은 외경(A₄)을 가진 돌출부(4)가 구비된 것을 보여준다.

터빈 휠(5)은 휠 후방측(6)에 일체로 형성된 상보적인 형태의 중공 수용부(7)를 갖는다. 바람직하게는 중간 끼워맞춤을 가능하게 하기 위해, 수용부(7)의 내경(I₇)은 돌출부(4)의 외경(A₄)에 상응한다(즉, 동일하거다 약간 더 작다). 도 2는 샤프트(2)와 터빈 휠(5)로 형성되는 배기가스 터보차저(1)의 로터가 조립된 상태를 보여준다. 이러한 조립 상태에서, 돌출부(4)는 중공 수용부(7) 내로 삽입된다. 센터링을 위해, 이러한 점에서 끼워맞춤 표면부(18)가 제공되고, 경사부 또는 도 2에 도시된 바와 같이 단차부로 형성되며 돌출부(4)와 수용부(7)의 표면 영역들을 포함한다. 중공 수용부(7)는 샤프트(2)의 외경(A₂)에 상응하는 외경(A₇)을 갖는다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이, 돌출부(4)의 외경(A₄)보다 더 작은 직경(I₈)을 갖는 공동(8A, 8B) 형태의 열 스로틀(8)이 제공된다. 전술한 내경 및 외경 크기들은 각각 종방향 중심선(L)으로부터 바깥쪽으로 진행되는 화살표로 표시된다.

내경(I₈)을 선택함으로써 돌출부(4) 및 터빈 휠(5) 영역 둘 다에 열 스로틀(8)을 배치할 수 있게 된다. 도 2에 도시된 특히 바람직한 실시예에서, 공동은 두 개의 부분 공간(8A, 8B)으로 분할되며, 부분 공간(8A)은 돌출부(4)에 배치되고 부분 공간(8B)은 터빈 휠(5)에 배치된다. 이는 특히 바람직한 실시예를 나타내지만, 원칙적으로 이러한 공동을 돌출부(4)에만 또는 터빈 휠에만 제공할 수도 있다. 또한, 공동 또는 열 스로틀(8)의 내경(I₈) 및 길이를 상이한 장착 상황에 맞게 조정하는 것 또한 물론 가능하다.

도 2는 나아가 샤프트(2)가 단부면(3)에 인접하게 홈(13)을 가지는 것을 보여주며, 이러한 홈 내로 피스톤 링(미도시)이 삽입될 수 있다.

더욱이, 도시된 특히 바람직한 실시예에서, 돌출부(4)는 예컨대 납땜 와이어 또는 접착제와 같은 형상 끼워맞춤 수단의 삽입을 위한 두 개의 홈(14, 15)을 가진다. 이러한 점에서, 결과적인 연결면 부분(17)의 길이에 따라, 돌출부(4)와 수용부(7) 사이에 오직 한 개의 홈 또는 더 많은 수의 홈을 제공하는 것이 물론 가능하다. 공동(8A, 8B)으로부터 연결면 부분(17)으로 연장되는 환기 보어(16)가 돌출부(4)에 제공되어, 돌출부(4)를 중공 수용부(7) 내로 삽입하는 동안, 특히 연결 과정 동안 공기가 빠져나갈 수 있다.

본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 이의 개시내용을 보충하기 위해 도 1 및 도 2에 나타낸 도시를 명백히 참조한다.

1 배기가스 터보차저
2 샤프트
3 단부면
4 돌출부
5 터빈 휠
6 휠 후방측
7 수용부
8 열 스로틀
8A, 8B 부분 공간(8A, 8B)으로 구성된 공동
9 베어링 하우징
10 압축기 휠
11 압축기
12 로터
13 홈
14, 15 홈
16 환기 보어
17 연결면 부분
18 끼워맞춤 표면부
L 배기가스 터보차저 또는 로터(12)의 종방향 중심선
A₂ 샤프트(2)의 외경
A₄ 돌출부(4)의 외경
A₇ 수용부(7)의 외경
I₇ 수용부(7)의 내경
I₈ 공동(8A, 8B)의 내경

Claims

외경(A₂)을 갖는 샤프트(2);
샤프트(2)에 체결된 터빈 휠(5); 및
샤프트(2)와 터빈 휠(5) 사이의 열 스로틀(8)을 포함하되,
샤프트(2)의 단부면(3)에, 샤프트(2)의 외경(A₂)보다 더 작은 외경(A₄)을 가지는 돌출부(4)가 구비되고,
터빈 휠(5)은, 휠 후방측(6)에 일체로 형성되고, 돌출부(4)의 외경(A₄)에 상응하는 내경(I₇) 및 샤프트(2)의 외경(A₂)에 상응하는 외경(A₇)을 가지며, 돌출부(4)가 맞물리는 중공 수용부(7)를 구비하고,
열 스로틀(8)은, 돌출부(4)의 외경(A₄)보다 더 작은 내경(I₈)을 가지고 돌출부(4)로부터 수용부(7) 내로 연장되는 공동(8A, 8B)에 의해 형성되고,
공동(8A, 8B)으로부터 돌출부(4)와 수용부(7) 사이의 연결면 부분(17)으로 이어지는 환기 보어(16)를 갖는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
샤프트(2)는 단부면(3)에 인접하게 피스톤 링을 위한 홈(13)을 갖는, 배기가스 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서,
돌출부(4)는 형상 끼워맞춤 수단의 삽입을 위한 적어도 하나의 홈(14, 15)을 갖는, 배기가스 터보차저.
제3항에 있어서,
상기 형상 끼워맞춤 수단은 납땜 와이어 또는 접착제인, 배기가스 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서,
돌출부(4)와 수용부(7) 사이의 끼워맞춤 표면부(18)를 특징으로 하는, 배기가스 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서,
연결면 부분(17)의 길이는 상이한 강도 요건들에 따라 조정될 수 있는, 배기가스 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서,
샤프트(2) 및 터빈 휠(5)은 조립 전에 마무리 가공되는, 배기가스 터보차저.
외경(A₂)을 갖는 샤프트(2);
샤프트(2)에 체결된 터빈 휠(5); 및
샤프트(2)와 터빈 휠(5) 사이의 열 스로틀(8)을 포함하되,
샤프트(2)의 단부면(3)에, 샤프트(2)의 외경(A₂)보다 더 작은 외경(A₄)을 가지는 돌출부(4)가 구비되고,
터빈 휠(5)은, 휠 후방측(6)에 일체로 형성되고, 돌출부(4)의 외경(A₄)에 상응하는 내경(I₇) 및 샤프트(2)의 외경(A₂)에 상응하는 외경(A₇)을 가지며, 돌출부(4)가 맞물리는 중공 수용부(7)를 구비하고,
열 스로틀(8)은, 돌출부(4)의 외경(A₄)보다 더 작은 내경(I₈)을 가지고 돌출부(4)로부터 수용부(7) 내로 연장되는 공동(8A, 8B)에 의해 형성되고,
공동(8A, 8B)으로부터 돌출부(4)와 수용부(7) 사이의 연결면 부분(17)으로 이어지는 환기 보어(16)를 갖는, 배기가스 터보차저(1)의 로터(12).
제8항에 있어서,
샤프트(2)는 단부면(3)에 인접하게 피스톤 링을 위한 홈(13)을 갖는, 배기가스 터보차저(1)의 로터(12).
제8항 또는 제9항에 있어서,
돌출부(4)는 형상 끼워맞춤 수단의 삽입을 위한 적어도 하나의 홈(14, 15)을 갖는, 배기가스 터보차저(1)의 로터(12).