KR102035198B1

KR102035198B1 - 배기가스 터보차저

Info

Publication number: KR102035198B1
Application number: KR1020147032158A
Authority: KR
Inventors: 디트마르 메츠; 마틴 뮬러; 토마스 램
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2019-11-08
Also published as: CN104220719A; JP2015514924A; KR20150003822A; CN104220719B; JP6225171B2; IN2014DN06186A; US9540990B2; US20150132112A1; DE112013001537T5; WO2013163018A1

Abstract

본 발명은, 흡기 덕트(4)에 의해 둘러싸인 터빈 휠(3)을 구비하는 터빈(2); 흡기 덕트를 한정하는 디스크(6) 및 베인 베어링 링(7)을 구비하며, 흡기 덕트(4)에 배열되며 베인 레버(10)에 연결된 회전 가능한 베인 샤프트(9)를 통해 베인 베어링 링(7)에 장착되고, 이 때 베인 베어링 링(7)의 외측을 둘러싸는 유니슨 링(13)의 관련 홈(12)에 상기 베인 레버의 레버 헤드(11)가 맞물리는 것인 복수의 베인을 구비하는 VTG 카트리지(5); 및 유니슨 링(13)과 베인 베어링 링(7) 사이의 반경방향 베어링을 포함하되, 상기 반경방향 베어링은, 원주방향으로 배치되고 외주(U)로 개방된 베인 베어링 링(7)의 오목부(14) 내로 삽입되는 제1 지지 영역(8A); 및 오목부(14) 반대측에 배치되고 유니슨 링(13)에 제공되며 오목부(14)를 향한 방향으로 일측 상에서 개방되는 베어링 홈(15)에 맞물리는 제2 지지 영역(8B)을 갖는 적어도 하나의 롤러 요소(8)를 포함하는, 배기가스 터보차저(1)에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.

이러한 배기가스 터보차저의 경우, 가이드 베인들이 유니슨 링에 의해 조정되는 가변 터빈 구조(VTG)가 제공된다. 가능한 최상의 제어를 제공할 수 있도록 하기 위해, 시스템의 가능한 최소 히스테리시스 및 이에 따른 가능한 최소 마찰이 바람직하다. 예를 들어 유니슨 링의 반경방향 베어링 또한 이에 영향을 끼친다. 주지의 배기가스 터보차저의 경우, 이를 위해 핀들 상의 롤러들 또는 그 밖에 구름 베어링이 제공된다.

이를 감안하여 본 발명의 목적은, 더 간단하고 더 비용 효과적인 설계의 구조를 가지는, 청구범위 제1항의 전제부에 나타난 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다.

이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다.

이는 유리하게는 먼저 구성요소, 예컨대 주지된 베어링의 경우 구비되는 것과 같은 핀들 상의 롤러들의 개수를 절감시키게 된다.

유리하게는 주어진 설치 공간에서 마찰 반경과 구름 반경 사이의 매우 이로운 관계가 또한 얻어진다.

롤러 요소(롤러 블록)는 360° 회전할 수 있으므로, 측방향 안내면을 가진다.

종속 청구항은 본 발명의 유리한 개선예를 포함한다.

청구범위 제9항 및 제10항은 독립적으로 시판 가능한 대상으로서 본 발명에 따른 VTG 카트리지를 정의한다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저를 개략적으로 매우 단순하게 나타낸 도면을 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 VTG 카트리지의 제1 실시형태의 부분 사시도를 보여준다.
도 3은 덮개판이 장착된 도 2에 도시된 VTG 카트리지의 일부로서, 도 2에 상응하는 도면을 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 VTG 카트리지의 제2 실시형태로서, 도 3에 대한 부분 확대도를 보여준다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저 회전축(L)을 가지는 배기가스 터보차저(1)를 개략적으로 매우 단순하게 나타낸 기본 도면을 보여준다.

배기가스 터보차저(1)는 또한, 소위 VTG 카트리지(5)를 구비한, 흡기 덕트(4)로 둘러싸인 터빈 휠(3)을 포함하는 터빈(2)을 가진다. 이러한 VTG 카트리지(5)에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 이하에 상세히 설명할 것이다.

배기가스 터보차저(1)는 또한 배기가스 터보차저의 다른 모든 일반적인 부품들, 예컨대 베어링 하우징(21)에 회전 가능하게 장착되어 일 단부에서 터빈 휠(3)을 지탱하고 다른 단부에서 압축기(22)의 압축기 휠(23)을 지탱하는 회전자(20)를 구비함은 물론이다. 이들 부품은 본 발명의 원리를 설명하는 데에 있어서 중요하지 않으므로, 도 1에서는 마찬가지로 개략적으로 매우 단순하게 도시하였을 뿐이다.

언급된 바와 같이 도 2 내지 도 4를 참조하여 이하에 상세히 설명될 VTG 카트리지도 마찬가지로 개략적으로 매우 단순화된 형태로 도시된다.

VTG 카트리지는 베인 베어링 링(7)과 디스크(6) 사이에서 터빈 휠(3)을 향한 배기가스의 통로를 위한 흡기 덕트(4)를 한정하는 구조적 유닛을 의미하는 것으로 이해한다. 또한, 이러한 VTG 카트리지는 흡기 덕트(4)에 배열된 복수의 베인을 구비하지만, 이는 도 2 내지 도 4에서는 볼 수 없다. 베인은 베인 베어링 링(7)에서 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에 회전 가능하게 이동될 수 있다. 이를 위해, 베인은 회전축을 각각 가지는 베인 샤프트(9)를 구비한다. 베인 샤프트(9)는 결국 베인 레버(10)에 연결되며, 그 중 두 개의 베인 레버가 각각의 경우 도 2에 참조 번호 10으로 나타나 있다. VTG 카트리지(5)의 경우, 예를 들어 각각 동일하게 형성되고 바람직하게는 오프셋된 10개의 베인 레버가 제공될 수 있다.

각각의 베인 레버(10)는, 유니슨 링(13)의 관련된 홈(12)에 맞물리는 레버 헤드(11)를 갖는다. 도 2는 이러한 점에서 유니슨 링(13)이 베인 베어링 링(7)을 외측 상에서, 즉 그 외주를 따라 둘러싸는 것을 보여준다.

유니슨 링(13)을 반경방향으로 장착하기 위해, 본 발명에 따라 적어도 하나의 롤러 요소(8)에 의해 형성된 반경방향 베어링이 제공된다.

도 2 및 도 3에 도시된 제1 실시형태에서, 롤러 요소(8)는, 원주방향으로 배치되고 베인 베어링 링(7)의 외주(U)로 개방된 베인 베어링 링(7)의 오목부(14) 내로 삽입되는 제1 지지 영역(8A)을 가진다. 또한, 도 2 및 도 3은, 롤러 요소(8)가 오목부(14) 반대측에 배치되고 유니슨 링(13)에 배치되며 오목부(14)를 향한 방향으로 일측 상에서 개방되는 베어링 홈(15)에 맞물리는 제2 지지 영역(8B)을 가지는 것을 보여준다.

도 2는 롤러 블록으로서 지칭될 수도 있는 롤러 요소(8)가 삼각형 구성을 가지는 것을 보여준다. 이 경우, 제1 지지 영역(8A)은 반원형으로 만곡된 형태를 가지며, 외측으로 원뿔형으로 넓어지는 방식으로 제2 지지 영역(8B)에 통합된다. 이러한 지지 영역(8B)은 결국, 베어링 홈(15)의 대향면(15_G) 상에서 롤링하는 만곡된 단부면(16)을 가지고, 유니슨 링(13)과 롤러 요소(8) 사이의 구름 베어링을 위한 접촉점(K)은 도 3에서 화살표로 나타내었다. 대향면(15_G)은 이 경우 평면 형태를 가지거나 또는 마찬가지로 약간 만곡된 형태를 가질 수 있다.

도 3은 롤러 요소(8)를 축방향으로 고정하기 위해 덮개판(19)이 오목부(14) 내에 삽입되어 고정된 것을 보여준다. 롤러 요소(8)의 전체 구성을 볼 수 있도록 하기 위해, 이러한 덮개판(19)은 도 2에는 도시되어 있지 않다.

도 4는 대안적인 실시형태를 보여주며, 여기에서 도 2 및 도 3에 도시된 실시형태에 상응하는 모든 특징부들에는 동일한 참조 부호가 주어진다.

이 실시형태에서도, 결과적으로 일측 상에서 개방된 베인 베어링 링(7)의 오목부(14)에 맞물리는 반원형의 만곡된 제1 지지 영역(8A)을 가지는 롤러 요소(롤러 블록(8))가 제공된다.

이러한 롤러 블록(8)은 또한 베어링 홈(15)에 맞물리는 제2 지지 영역(8B)을 가진다. 그러나 이 실시형태에서는, 제2 지지 영역(8B)은 리세스(17)를 가지고, 이러한 리세스에 유니슨 링(13)의 드라이버 돌기(18)가 맞물리며, 이는 도 4의 예시적인 도시로부터 상세하게 분명히 알 수 있다.

도 2 및 도 3 또는 도 4에 도시된 두 실시형태는, 롤러 요소(8)가 오목부(14) 및 베어링 홈(15)에서 자유롭게 이동 가능하도록 안내된다는 공통된 특징을 가진다.

또한, 두 실시형태에서, 바람직하게는 VTG 카트리지의 원주 상에 배치 및 분포될 수 있는 3개, 4개 또는 5개의 롤러 요소(8)가 제공될 수 있다.

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

1 배기가스 터보차저
2 터빈
3 터빈 휠
4 흡기 덕트
5 VTG 카트리지
6 디스크
7 베인 베어링 링
8 롤러 요소/롤러 블록
8A, 8B 지지 영역
9 베인 샤프트
10 베인 레버
11 레버 헤드
12 홈
13 유니슨 링
14 오목부
15 베어링 홈
15_G 대향 벽면
16 단부면
17 리세스
18 드라이버 돌기
19 덮개판
20 회전자
21 베어링 하우징
22 압축기
23 압축기 휠
K₁, K₂ 롤러 요소(8)를 따라 이동하기 위한 측방향 접촉점
K 구름 베어링을 위한 접촉점
L 터보차저 종축

Claims

흡기 덕트(4)에 의해 둘러싸인 터빈 휠(3)을 구비하는 터빈(2);
상기 흡기 덕트를 한정하는 디스크(6) 및 베인 베어링 링(7)을 구비하며, 흡기 덕트(4)에 배열되며 베인 레버(10)에 연결된 회전 가능한 베인 샤프트(9)를 통해 베인 베어링 링(7)에 장착되고, 이 때 베인 베어링 링(7)의 외측을 둘러싸는 유니슨 링(13)의 관련 홈(12)에 상기 베인 레버의 레버 헤드(11)가 맞물리는 것인 복수의 베인을 구비하는 VTG 카트리지(5); 및
유니슨 링(13)과 베인 베어링 링(7) 사이의 반경방향 베어링을 포함하되,
상기 반경방향 베어링은,
원주방향으로 배치되고 외주(U)로 개방된 베인 베어링 링(7)의 오목부(14) 내로 삽입되는 제1 지지 영역(8A); 및
오목부(14) 반대측에 배치되고 유니슨 링(13)에 제공되며 오목부(14)를 향한 방향으로 일측 상에서 개방되는 베어링 홈(15)에 맞물리는 제2 지지 영역(8B)을 갖는 적어도 하나의 롤러 요소(8)를 포함하는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
롤러 요소(8)는 삼각형 구성을 가지는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
제1 지지 영역(8A)은 반원형의 만곡된 형태를 가지는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
제2 지지 영역(8B)은 만곡된 단부면(16)을 가지는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
제2 지지 영역(8B)은 유니슨 링(13)의 드라이버 돌기(18)와 맞물리는 리세스(17)를 가지는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
롤러 요소(8)를 축방향으로 고정하기 위해 덮개판(19)이 오목부(14) 내에 삽입되어 고정되는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
롤러 요소(8)는 오목부(14)와 베어링 홈(15)에서 자유롭게 이동 가능하도록 안내되는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
3개, 4개 또는 5개의 롤러 요소(8)가 제공되는, 배기가스 터보차저.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배기가스 터보차저(1)를 위한 VTG 카트리지(5).
삭제