KR102031181B1

KR102031181B1 - 배기가스 터보차저의 조절 플랩 장치

Info

Publication number: KR102031181B1
Application number: KR1020147033027A
Authority: KR
Inventors: 세바스티안 맥
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2019-10-11
Also published as: DE112013001944T5; JP6349305B2; CN104302887A; KR20150013597A; US9835042B2; IN2014DN09987A; CN104302887B; DE202012004719U1; US20150125272A1; JP2015516055A; WO2013169507A1

Abstract

본 발명은, 터빈 하우징(2)을 구비한 배기가스 터보차저(3)의 조절 플랩 장치(1)에 있어서, 플랩 플레이트(4); 및 외측 플랩 레버(6)를 통해 구동부(8)의 조절 로드(7)에 연결되며, 내측 플랩 샤프트 레버(9)를 통해 플랩 플레이트(4)에 연결되고, 터빈 하우징(2)에서 부싱(10)에 의해 안내되는 플랩 샤프트(5)를 포함하되, 부싱(10)의 표면 단부 상의 제1 실링 표면(11); 외측 플랩 레버(6) 또는 내측 플랩 샤프트 레버(9) 상에 제1 실링 표면(11)에 대향하여 위치되는 제2 실링 표면(12); 및 단면으로 보았을 때 적어도 하나의 공동(14)을 가지며, 제1 실링 표면(11) 및 제2 실링 표면(12)을 동시에 지지하고, 실링 작용을 부여하기 위해 플랩 샤프트(5)의 축방향(15)으로 압축 및 변형되는 성형 실링 링(13)을 특징으로 하는, 조절 플랩 장치에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저의 조절 플랩 장치{REGULATING FLAP ARRANGEMENT OF AN EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은, 독립 청구항의 전제부에 따른, 터빈 하우징을 구비한 배기가스 터보차저의 조절 플랩 장치에 관한 것이다.

도 5는 이미 공지된 조절 플랩 장치(100)를 보여준다. 도면은 터빈 하우징 내에 삽입되는 부싱(110)을 보여준다. 플랩 샤프트(105)가 상기 부싱(110)에 회전 가능하게 장착된다. 플랩 샤프트(105)의 일 단부에 플랩 샤프트 레버(109)가 체결된다. 상기 플랩 샤프트 레버(109)는 예를 들어 웨이스트게이트 덕트를 개폐하기 위한 플랩 플레이트(104)에 연결된다. 플랩 샤프트(105)와 부싱(110) 사이의 실링은, 플랩 샤프트(105)에서 중앙에 배치된 두 개의 피스톤 링(101)에 의해 구현된다. 이미 공지된 조절 플랩 장치(100)는 계속되는 유극, 기울기 및 회전으로 인해 작동 중 발생하는 유극 및 간극을 불충분하게 보상할 수 있을 뿐이고, 그에 따라 엔진의 주위 환경으로의 누출 가스로서 그을음을 동반한 배기가스가 새어나가는 것은 만족스럽게 방지되지 못한다.

그러므로 본 발명의 목적은, 부싱과 플랩 샤프트 사이를 신뢰할만한 방식으로 실링할 수 있게 하는, 청구범위 제1항 및 제3항의 전제부에 명시된 유형의 조절 플랩 장치를 제공하는 데에 있다.

이러한 목적은 독립 청구항의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항은 각각의 경우 본 발명의 유리한 실시형태들에 관한 것이다.

본 발명에 따른 실링은, 각각의 경우, 부싱의 표면 단부(face-side end) 상에 배치된 성형 실링 링에 의해 구현된다. 성형 실링 링은 축방향으로 압축될 수 있고, 그렇게 함으로써 부싱의 표면 단부와 외측 플랩 레버 또는 내측 플랩 샤프트 레버 사이에 실링을 제공할 수 있다. 대안적으로, 성형 실링 링은 반경방향으로 압축될 수 있다. 반경방향 구성의 경우, 성형 실링 링은 플랩 샤프트와 부싱의 내향 벽 사이에 실링을 제공한다.

두 경우 모두, 본 발명에 따르면 단면 상으로 봤을 때 적어도 하나의 공동을 가진 성형 실링 링이 사용된다. 특히, 성형 실링 링은 V자형 또는 S자형의 형태로 이루어진다. 상기 공동으로 인해, 성형 실링 링은 축방향 또는 반경방향으로 적절한 범위까지 압축 또는 변형될 수 있다. 성형 실링 링이 변형된 결과, 변형력에 대응하고 따라서 성형 실링 링이 실링 작용을 부여하도록 만드는 응력이 성형 실링 링에 발생한다.

외측 플랩 레버 또는 내측 플랩 샤프트 레버는 플랩 샤프트와 일체로 제조될 수도 있다.

허용될 수 없을 정도로 강한 압축을 피하기 위해, 성형 실링 링은 특히 금속으로 제조되며 이차적인 힘의 플럭스에 배치된다.

조절 플랩 장치의 새로운 설계에 의해, 작동 중 발생하는 간극 및 유극이 보상되고, 배기가스 및 그을음의 누출이 실질적으로 방지된다. 그로 인해 운전실 내로 배기가스가 유입되고 인접한 구성요소들이 그을음으로 오염되는 문제가 또한 해결된다. 주위 환경으로의 배출이 없어지고, 배기가스 및 그을음은 촉매 컨버터 및 미립자 필터를 통해서만 대기 중으로 들어갈 수 있다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 단면 사시도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제1 실시형태에 따른 조절 플랩 장치의 상세도를 보여준다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제2 실시형태에 따른 조절 플랩 장치의 상세도를 보여준다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제3 실시형태에 따른 조절 플랩 장치의 상세도를 보여준다.
도 5는 종래 기술에 따른 조절 플랩 장치를 보여준다.

도 1은 도 2 내지 도 4를 참조하여 더 상세히 설명될 본 발명에 따른 조절 플랩 장치(1)가 배치될 수 있는 터빈 하우징(2)을 구비한 배기가스 터보차저(3)를 도시한다.

도 1은 웨이스트게이트 덕트를 개폐하기 위한 플랩 플레이트(4)로 구성된 조절 플랩 장치(1)의 기본 설계를 보여준다. 플랩 플레이트(4)는 내측 플랩 샤프트 레버(9)를 통해 플랩 샤프트(5)에 연결된다. 상기 플랩 샤프트(5)는 터빈 하우징(2)을 통해 외부로 연장된다. 플랩 샤프트(5)의 외측 단부에 외측 플랩 레버(6)가 체결된다. 플랩 레버(6)는 결과적으로 로절 로드(7)에 연결된다. 조절 로드(7)는 구동부(8)에 의해 이동된다.

도 2는 조절 플랩 장치(1)의 예시적인 제1 실시형태를 자세히 보여준다. 도 2에 따르면, 부싱(10)이 터빈 하우징(2)에 위치된다. 플랩 샤프트(5)는 상기 부싱(10)에 회전 가능하게 수용된다. 플랩 샤프트(5)와 관련하여 축방향(15) 및 반경방향(16)이 정의된다. 부싱(10)의 표면 단부 상에 홈(19)이 형성된다. 이러한 예시적인 실시형태에서, 홈(19)은 반경방향(16) 외측으로 개방되며 축방향(15) 외측으로 개방된다. 성형 실링 링(13)이 홈(19)에 배치된다.

부싱(10)의 표면 단부는 제1 실링 표면(11)을 구성한다. 상기 제1 실링 표면(11)에 대향하여 제2 실링 표면(12)이 위치된다. 제2 실링 표면(12)은 플랩 레버(6) 상에 형성된다. 성형 링(13)은 상기 두 개의 실링 표면(11, 12) 사이에 실링을 제공한다.

이러한 예시적인 실시형태에서, 성형 실링 링(13)은 V자 형태로 이루어진다. V자 형태는 단면으로 보았을 때 제1 레그(17) 및 제2 레그(18)를 포함한다. 상기 두 개의 레그(17, 18)는 서로 평행하지 않고, 이에 따라 각각의 레그(17, 18)는 자유 단부를 가지며 레그(17, 18)의 다른 단부는 서로 연결된다. 레그(17, 18)의 자유 단부는 실링 표면(11, 12)을 지지한다. 실링 작용은 축방향(15)으로 성형 실링 링(13)의 축방향 압축 및 변형의 결과로 발생한다. 상기 변형의 결과, 성형 실링 링(13)에 응력이 발생함에 따라, 성형 실링 링(13)은 실링 표면(11, 12)에 대해 레그(17, 18)를 가압한다.

홈(19)은 축방향(15)으로 홈 깊이(20)를 가진다. 홈 깊이(20)는 성형 실링 링(13)이 지나치게 강하게 압축되지 않도록 선택된다. 구체적으로, 성형 실링 링(13)이 파괴되기 전에, 플랩 레버(6)는 부싱(10)에 인접하게 되고 성형 실링 링(13)은 홈(19) 내부에 안전하게 수용된다.

성형 실링 링(13)은 공동(14)을 가진다. 상기 공동(14)으로 인해, 성형 실링 링(13)은 원반형 형태의 단순한 씰과는 상당히 다르다. 공동(14)은 성형 실링 링(13)이 압축될 때의 이의 적절한 변형을 얻고 이에 따라 성형 실링 링(13)에 적절한 응력을 구축하는 데 있어서 중요하다.

도 3은 예시적인 제2 실시형태에 따른 조절 플랩 장치(1)를 보여준다. 모든 예시적인 실시형태들에 있어서 동일하거나 기능면에서 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호로 나타낸다. 예시적인 제2 실시형태에서는 성형 실링 링이 S자 형태로 이루어진다는 점에서, 처음 두 개의 예시적인 실시형태들은 상이하다. 그 결과, 성형 실링 링(13)은 두 개의 공동(14)을 갖는다. 예시적인 제2 실시형태에서도, 성형 실링 링(13)은 축방향(15)으로 압축된다.

도 4는 예시적인 제3 실시형태에 따른 조절 플랩 장치(1)를 보여준다. 모든 예시적인 실시형태들에 있어서 동일하거나 기능면에서 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호로 나타낸다. 예시적인 제3 실시형태에서, 성형 실링 링(13)은 두 개의 레그(17, 18)를 가진 V자 형태로 이루어진다. 그러나 예시적인 제1 실시형태와 달리, 예시적인 제3 실시형태에서 성형 실링 링(13)의 V자 형상은 축방향(15)으로 개방된다.

예시적인 제3 실시형태에서, 성형 실링 링(13)은 반경방향(16)으로 브레이싱된다. 이는 플랩 샤프트(5)를 향해 대향하는 부싱(10)의 내벽 상의 제1 실링 표면(11)을 필요로 한다. 제2 실링 표면(12)은 이에 상응하여 플랩 샤프트(5)의 측방향 표면 상에 정의된다. 따라서 부싱(10)의 표면 단부 상의 홈(19)은 축방향(15) 외측으로, 그리고 반경방향(16) 내측으로 개방된다. 성형 실링 링(13)은 레그(17, 18)의 자유 단부로 실링 표면(11, 12)을 지지한다.

조절 플랩 장치의 예를 기초로 하여 본 발명을 전술하였지만, 실링 장치는 가변 터빈 구조를 가진 배기가스 터보차저에도 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 본 발명의 추가적인 개시를 위해 도 1 내지 도 4에 나타낸 도시를 명백히 참조한다.

1 조절 플랩 장치
2 터빈 하우징
3 배기가스 터보차저
4 플랩 플레이트
5 플랩 샤프트
6 외측 플랩 레버
7 조절 로드
8 구동부
9 내측 플랩 샤프트 레버
10 부싱
11 제1 실링 표면
12 제2 실링 표면
13 성형 씰
14 공동
15 축방향
16 반경방향
17 제1 레그
18 제2 레그
19 홈
20 홈 깊이
100 종래 기술에 따른 조절 플랩 장치
101 종래 기술에 따른 피스톤 링
104 종래 기술에 따른 플랩 플레이트
105 종래 기술에 따른 플랩 샤프트
109 종래 기술에 따른 플랩 샤프트 레버
110 종래 기술에 따른 부싱

Claims

터빈 하우징(2)을 구비한 배기가스 터보차저(3)의 조절 플랩 장치(1)에 있어서,
플랩 플레이트(4); 및
외측 플랩 레버(6)를 통해 구동부(8)의 조절 로드(7)에 연결되며, 내측 플랩 샤프트 레버(9)를 통해 플랩 플레이트(4)에 연결되고, 터빈 하우징(2)에서 부싱(10)에 의해 안내되는 플랩 샤프트(5)를 포함하되,
부싱(10)의 표면 단부 상의 제1 실링 표면(11);
외측 플랩 레버(6) 또는 내측 플랩 샤프트 레버(9) 상에 제1 실링 표면(11)에 대향하여 위치되는 제2 실링 표면(12); 및
단면으로 보았을 때 적어도 하나의 공동(14)을 가지며, 제1 실링 표면(11) 및 제2 실링 표면(12)을 동시에 지지하고, 실링 작용을 부여하기 위해 플랩 샤프트(5)의 축방향(15)으로 압축 및 변형되는 성형 실링 링(13)을 포함하고,
금속으로 이루어지는 성형 실링 링(13)을 수용하는 역할을 하는 홈(19)이 부싱(10)의 표면 단부에 형성되고, 홈(19)이 갖는 축방향(15)의 홈 깊이(20)는 성형 실링 링(13)이 지나치게 강하게 압축되지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 조절 플랩 장치.
제1항에 있어서,
홈(19)은 축방향(15) 외측으로 개방되는, 조절 플랩 장치.
터빈 하우징(2)을 구비한 배기가스 터보차저(3)의 조절 플랩 장치(1)에 있어서,
플랩 플레이트(4); 및
외측 플랩 레버(6)를 통해 구동부(8)의 조절 로드(7)에 연결되며, 내측 플랩 샤프트 레버(9)를 통해 플랩 플레이트(4)에 연결되고, 터빈 하우징(2)에서 부싱(10)에 의해 안내되는 플랩 샤프트(5)를 포함하되,
부싱(10) 상에서 플랩 샤프트(5)를 향해 대향하는 제1 실링 표면(11);
플랩 샤프트(5) 상에서 제1 실링 표면(11)에 대향하여 위치되는 제2 실링 표면(12); 및
단면으로 보았을 때 적어도 하나의 공동(14)을 가지며, 제1 실링 표면(11) 및 제2 실링 표면(12)을 동시에 지지하고, 실링 작용을 부여하기 위해 플랩 샤프트(5)의 반경방향(16)으로 압축 및 변형되는 성형 실링 링(13)을 포함하고,
금속으로 이루어지는 성형 실링 링(13)을 수용하는 역할을 하는 홈(19)이 부싱(10)의 표면 단부에 형성되고, 홈(19)이 갖는 축방향(15)의 홈 깊이(20)는 성형 실링 링(13)이 지나치게 강하게 압축되지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 조절 플랩 장치.
제3항에 있어서,
홈(19)은 반경방향(16) 내측으로 개방되고 축방향(15) 외측으로 개방되는, 조절 플랩 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
성형 실링 링(13)은 단면으로 보았을 때 서로에 대해 평행하지 않은 두 개의 레그(17,18)에 의해 V자형 형태로 이루어지며, 성형 실링 링(13)은 레그(17, 18)의 자유 단부들로 제1 및 제2 실링 표면(11, 12)을 지지하는, 조절 플랩 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
성형 실링 링(13)은 단면으로 보았을 때 S자형으로 이루어지는, 조절 플랩 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 실링 표면(11)은 제2 실링 표면(12)에 평행하게 배치되는, 조절 플랩 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
홈 깊이(20)는 성형 실링 링(13)이 파괴될 정도로 압축되기 전에 플랩 레버(6)가 부싱(10)에 맞닿아서 성형 실링 링(13)이 홈(19) 내부에 안전하게 수용되도록 선택되는, 조절 플랩 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
성형 실링 링(13)은 이차적인 힘의 플럭스에 배치되는, 조절 플랩 장치.
터빈 하우징(2); 및
터빈 하우징(2)에 배치된, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 조절 플랩 장치(1)를 구비하는 배기가스 터보차저(3).