KR102280198B1

KR102280198B1 - 배기-가스 터보차저의 제어 장치

Info

Publication number: KR102280198B1
Application number: KR1020217007496A
Authority: KR
Inventors: 미하엘 스틸겐바우어; 마티아스 루
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2021-07-22
Also published as: EP3382177B1; KR20210031545A; CA2952169A1; EP3102804B1; WO2015171541A1; EP3102804A1; US20170058761A1; US10487724B2; EP3382177A1; KR20170004957A; CN106103938B; CN106103938A

Abstract

본 발명은 차저 하우징(2)을 가지는 배기-가스 터보차저(4)의 제어 장치(1)에 관한 것으로서, 제어 장치는 차저 하우징(2)의 외측에 배열되는 제1 단부 영역(24)을 가지고, 차저 하우징(2)의 내부에 배열되는 제2 단부 영역(25)을 가지는 스핀들(15)을 가지며; 스핀들(15)에 연결되는 밸브 디스크(18)를 가지며, 밸브 디스크(18) 및 스핀들(15)은 별도의 구성요소이며, 스핀들(15)은 그의 제2 단부 영역(25)을 경유하여 연결 수단(26)에 의해서 밸브 디스크(18)에 연결된다.

Description

배기-가스 터보차저의 제어 장치{CONTROL ARRANGEMENT OF AN EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기-가스 터보차저의 제어 장치에 관한 것이다.

상기 유형의 제어 장치는 DE 10 2009 048 125 A1 호로부터 공지된다. 상기 공지된 제어 장치는 터빈용 웨이스트게이트(wastegate) 장치이며, 여기서 충진 압력 조절은 터빈에서 바이패스를 경유하여 수행된다. 이와 같은 목적으로, 대응하는 대형인 바이패스 리세스(bypass recess)를 통하여, 배기 가스의 일부는 터빈의 터빈 휠을 우회하도록 밸브 디스크의 형태인 제어 수단을 경유하여 안내된다. 이와 같은 경우에, 스핀들 및 밸브 디스크는 조립체를 형성한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 제어 장치의 밸브 디스크와 밸브 시트 사이에 개선된 밀봉 작용을 허용하는 청구범위 제1항의 전제부에 나타낸 유형의 제어 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다.

종래 기술에 비해서, 밸브 디스크 및 스핀들이 별도의 구성요소인 것이 본 발명에 따라 제공된다. 이와 같은 방식으로, 밸브 디스크와 밸브 시트 사이에 밀봉 작용을 개선하기 위해서, 밸브 디스크는 조립 중에, 밸브 시트에 대한 밀봉 작용을 확고히 유지하고 이와 같은 상태로 스핀들에 연결, 특히 용접될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 허용도가 보상되고 완전한 밀봉 작용이 달성되는 것이 유리하게 가능하다.

종속항은 본 발명의 유리한 개량을 포함한다.

특히 바람직한 구현예에서, 연결 수단은 바람직하게, 다수의 구성요소를 가지며, 그 구성요소에 의해서 터보차저의 제어 장치에 대한 특별한 설치 상황 또는 구성에 대한 적응을 수행하는 것이 가능하다.

특히, 연결 수단이 베어링 하우징 내부에 배열되는 스핀들의 제2 단부 영역에 연결될 수 있는 구형 세그먼트를 포함하는 것이 가능하다.

이와 같은 구현예에서, 연결 수단은 더욱더 유리하게, 내부 레버를 가지며 그 레버에 의해서 구형 세그먼트 및 따라서 스핀들의 베어링 하우징 내부에 배열되는 제2 단부 영역이 밸브 디스크에 연결될 수 있다.

추가로 특히 바람직한 구현예에서, 내부 레버는 두 개의 레버 섹션을 포함할 수 있다. 이와 같은 경우에, 레버 섹션 중의 하나는 바람직하게 90°까지 기울어질 수 있는 크랭크 형태일 수 있으며 밸브 디스크에 연결될 수 있는 제2 구형 세그먼트에 직접 접하거나 제2 레버 섹션을 통해서 상기 제2 구형 세그먼트에 연결될 수 있다.

밸브 디스크의 수용 리세스 내측에 삽입될 수 있는 상보적인 형태의 제2 구형 세그먼트의 제공은 조립 공정이 심지어 상대적으로 커다란 허용도의 존재하에서도 특히 간단해지며 밸브 시트에서 달성될 수 있는 밀봉 작용이 추가로 개선되는 장점을 낳는다.

또한, 본 발명의 목적은 배기-가스 터보차저의 제어 장치를 조립하는 방법을 명시하고자 하는 것이며, 그 방법에 의해서 제어 장치의 밸브 디스크와 밸브 시트 사이에 개선된 밀봉 작용을 달성하는 것이 가능하며, 그 방법은 또한, 수행하는 것을 기술적으로 보다 간단하게 한다.

이와 같은 목적은 청구범위 제16항의 특징부에 의해 달성된다.

본 발명에 따라서, 제어 장치의 개별 부품은 부싱(bushing), 스핀들, 밸브 디스크, 중간 피스(piece) 및 외부 레버의 형태로 초기에 생산된다.

제어 장치의 조립을 위해서, 초기에 부싱이 터빈 하우징의 리세스 내측으로 삽입, 특히 가압되는 것이 사실이다.

부싱의 삽입 이후에, 스핀들이 부싱 내측으로 삽입된다.

계속되는 단계에서, 밸브 디스크가 터빈 하우징의 웨이스트게이트 개구에 대해 놓여지며, 중간 피스가 스핀들의 단부 상에 장착된다. 장착된 중간 피스는 스핀들의 단부에 연결, 특히 용접되며, 특히 바람직한 구현예에서 점 용접이 초기에 형성되며, 그 후에 중간 피스와 용접 디바이스로 접근 가능한 스핀들의 단부 사이의 이러한 추가 영역이 추가의 용접물로 채워진다.

스핀들에 중간 피스의 상기 연결 이후에, 밸브 디스크에 대한 외부 레버와 스핀들 사이의 각도가 조정되며 레버가 스핀들에 체결, 특히 용접된다.

레버는 곧바로, 밸브 디스크의 폐쇄 방향으로 잡아 당겨지며, 환언하면 밸브 디스크는 밸브 시트에 대해 가압된다. 이와 같은 상태로 최종 방법의 단계에서, 밸브 디스크는 스핀들의 구형 세그먼트에 연결, 특히 용접되며, 차례로 특히 바람직한 구현예에서 추가의 용접이 수행되기 이전에 점 용접이 초기에 형성된다.

본 발명의 추가의 상세, 장점 및 특징이 도면을 참조한 예시적인 구현예에 대한 다음의 설명에서 찾을 수 있다:

도 1은 본 발명에 따른 배기-가스 터보차저의 구현예의 사시 단면도를 도시하며,
도 2 및 도 3은 상이한 뷰(viewing) 방향으로부터 밸브 디스크와 스핀들의 사시도를 도시하며,
도 4는 스핀들과 밸브 디스크의 사시도를 도시하며,
도 5a는 본 발명에 따른 제어 장치의 제2 구현예의 단면도를 도시하며,
도 5b는 본 발명에 따른 제어 장치의 제2 구현예의 대체 설계인, 도 5a에 대응하는 단면도를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 제어 장치의 제3 구현예의 정면도를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 제어 장치의 추가의 구현예인 도 6에 대응하는 도면을 도시하며,
도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 따른 제어 장치의 추가 구현예의 개별 구성요소를 도시하며,
도 9는 완전 조립된 상태인 도 8a 내지 도 8e에 따른 구성요소로 구성되는 제어 장치를 도시하며,
도 10은 개략적인 간단한 형태로 예시된 폐쇄 영역을 갖춘 스핀들의, 도 8a에 대응하는 도면을 도시하며,
도 11은 종래 기술에 따른 제어 장치 및 본 발명에 따른 제어 장치의 구현예의 가속도 거동을 예시하기 위한 두 개의 곡선을 갖는 좌표계를 도시한다.

도 1은 차저 하우징(2)을 포함하는, 본 발명에 따른 배기-가스 터보차저(4)의 구현예의 사시도이다. 차저 하우징(2)은 도 1에 상세히 도시된 바와 같이 각각의 경우에 서로 연결되는, 터빈 하우징(19), 베어링 하우징(20) 및 압축기 하우징(21)으로 조립된다.

배기-가스 터보차저(4)는 웨이스트게이트 밸브 장치 또는 조절 밸브 장치일 수 있는 제어 장치(1)를 갖추고 있다. 도 1은 제어 장치(1)로서의 웨이스트게이트 밸브 장치를 예시한다. 상기 제어 장치(1)는 따라서, 도 4에서 볼 수 있는 제1 단부 영역(24)을 가지고 (이와 같은 경우에) 터빈 하우징(19)의 외측에 배열되며 외부 레버(14)가 고정되는 스핀들(15)을 가진다. 스핀들(15)은 또한, 터빈 하우징(19) 내부에 배열되는 제2 단부 영역(25)을 가진다. 또한, 도 1에 예시된 구현예에서 제어 장치(1)의 밸브 디스크의 형태인 제어 수단(18)이 예시되며, 상기 제어 수단은 스핀들(15)에 연결된다.

도 1의 도면에 따른 배기-가스 터보차저(4)는 또한, 도 1에 예시된 구현예에서 브래킷(3)을 경유하여 압축기 하우징(21)에 고정되는 작동기(22)를 포함하는 작동 디바이스(17)를 갖는다. 작동기(22)는 공압 제어 캡슐의 형태 또는 전기 작동기(E-actuator)의 형태일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 작동기(22)는 연결 피스(23)를 경유하여 외부 레버(14)에 연결되는 조절 로드(13)를 가진다. 조절 로드(13)가 작동기(22)에 의해 길이방향으로 이동될 때, 레버(14)는 피벗되며, 따라서 그에 체결된 스핀들(15)과 밸브 디스크(18)는 도 1에서 볼 수 없는 웨이스트게이트 밸브 개구(wastegate valve opening)를 개방 및 폐쇄하도록 피벗된다.

도 2 내지 도 4의 병치(juxtaposition)로부터 알 수 있듯이, 제어 장치(1)의 밸브 디스크(18)는 스핀들(15)에 연결되며, 상기 밸브 디스크 및 스핀들은 별도의 구성요소로서 제작되며, 여기서 스핀들(15)은 그의 제2 단부 영역(25)을 경유하여 밸브 디스크(18)에 연결 수단(26)을 경유하여 연결된다.

또한 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 수단(26)은 밸브 디스크(18)에 바람직하게 일체로 배열되는 포크-형상의 고정 영역(27)을 가지며, 고정 영역은 스핀들(15)에 고정된 상태로 스핀들(15)의 단부 영역(25) 주위에 맞물린다.

이와 관련하여 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 단부 영역(25)이 평행하게 지향된 두 개의 평탄한 인접 표면(28,29)을 갖추고 있는 도면의 특히 바람직한 구현예에서 사실이다. 포크-형상의 고정 영역(27)은 조립된 상태에서 인접 표면(28,29)에 대해 지지되는 대응하게 형성된 상대 표면(30,31)을 갖추고 있다.

화살표(32)에 의해 나타낸 영역에, 용접 연결부(32)가 제공되며, 그 용접 면이 바람직하게 전술한 표면(28 내지 31) 사이에 그리고 또한 상기 표면 사이의 둥근 전이 영역(43)에 제공되는 특히 바람직한 구현예에서 또한 사실이다.

도 3 및 도 4의 병치로부터 또한 알 수 있듯이, 고정 영역(27)은 상대 표면(30,31)을 지지하는 두 개의 반대로 배열되는 포크 영역(27A, 27B)을 가진다. 포크 영역(27A)은 둥근 외부 표면(27C)을 가지는 반면에, 포크 영역(27B)은 밸브 디스크(18)의 표면에 대해서 각도(α)로 배열되는 경사 표면(27D)을 포함한다. 양 포크 영역(27A, 27B)은 평면 내에 놓이는 각각, 상부 표면(27E, 27F)을 포함한다. 표면(27D) 및 표면(27F)은 둔각(β)을 포함하는 반면에, 각도(α)는 예각이다.

이와 같은 개선예에서, 스핀들(15) 상에 밸브 디스크(18)의 조립을 위해서 밸브 디스크(18)가 밸브 시트(33)에 대해 밀봉되게 가압되며, 이와 같은 상태에서 스핀들(15)에, 특히 그의 제2 단부 영역(25)에 연결, 바람직하게 용접되는 것이 가능하다. 도입부에서 논의된 바와 같이, 이와 같은 방식으로 허용도가 보상되며 밸브 디스크(18)와 밀봉 시트(33) 사이에 바람직한 밀봉 작용이 실현되는 것이 가능하다.

도 5a는 본 발명에 따른 제어 장치(1)의 추가 구현예의 도면이며, 여기서 도 1 내지 도 4의 요소에 대응하는 모든 요소는 동일한 참조 부호에 의해 확인된다.

따라서, 도 5a의 구현예에 따른 제어 장치(1)는 마찬가지로, 차저 하우징(예시되지 않음) 내의 베어링 장치(40)에 의해 안내되는 스핀들(15) 및 외부 레버(14)에 연결되는, 차저 하우징의 외측에 배열되는 제1 단부 영역(24)을 가진다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 베어링 장치(40)가 베어링 장치의 외부로 돌출하는 스핀들의 단부 영역(24,25)을 제외한 스핀들(15)의 전체 길이에 걸쳐 연장하는 것이 본 구현예에서 사실이다.

도 5a에 예시된 구현예에서, 차저 하우징 내부에 배열되는 제2 단부 영역(25)은 마찬가지로, 연결 수단(26)을 경유하여 밸브 디스크(18)에 연결된다. 그러나 도 5a에 예시된 구현예에서, 연결 수단(26)은 다수의 구성요소를 가진다. 이들 구성요소는 먼저, 제2 단부 영역(25)에 연결되는 원형 기초 표면(34B)을 가지는 구형 세그먼트(34)를 포함한다.

또한, 구형 세그먼트(34)는 두 개의 레버 섹션(16A, 16B)을 갖춘 내부 레버(16)에 의해, 도 5a에 따른 구현예에서 인접된 구형 캡(34A)을 가진다. 제1 레버 섹션(16A)은 하나의 레버 단부(41)를 경유하여 구형 캡(34A)에 그리고 제2 레버 단부(42)를 경유하여 제2 레버 섹션(16B)에 연결된다.

도 5a의 구현예에서, 제2 레버 섹션(16B)은 제2 구형 세그먼트(35)에 의해 인접된다. 상기 제2 구형 세그먼트(35)는 원형 기초 표면(35A)을 경유하여 제2 레버 섹션(16B)에 연결된다. 제2 구형 세그먼트(35)는 또한, 밸브 디스크(18)의 수용 공간(36) 내에 전체적으로 수용되는 구형 캡(35B)을 가진다.

도 5a에 예시된 구현예에서, 수용 공간(36)은 밸브 디스크(18)의 원통형 연결 부품(37) 내에 배열된다. 연결 부품(37)은 반경 방향(R)으로 확대되는 밸브 디스크 영역(37A)을 가지며, 밸브 디스크 영역은 둔각(γ)으로 연결 부품(37)과 인접하고 밸브 시트(33)에 대해 놓이는 접촉 표면(37B)을 가진다.

이와 같은 구성은 심지어 미세한 치수 및 관련된 작은 중량을 갖는 경우에도, 놀랍게도 낮은 관성력을 야기하는 밸브 디스크(18)의 특히 안정한 구현예를 야기한다. 여기서, 본 발명의 맥락 내에서 수행된 테스트에 의해서 매우 미세한 치수에도 불구하고, 본 발명에 따른 제어 장치의 마모 감소가 달성되었으며, 이는 상기 제어 장치가 높은 부하와 관련된, 900°초과의 극히 임계적인 온도 범위에서 그리고 교대하는 가스 압력하에서 사용될 때 특히 놀랄 만하다는 것이 알려졌다.

또한, 도 5a는 예를 들어, 용접 연결, 바람직하게 레이저-용접 연결될 수 있는 연결 수단(26)의 추가 요소를 도면 부호 32로 도시하며, 그에 의해서 구형 세그먼트(35)는 밸브 디스크(18)에 연결될 수 있다.

이는 도 5a에 따른 제어 장치(1)의 구현예의 경우에서도 역시, 밸브 디스크(18) 및 스핀들(15)은 전술한 연결 수단(26)을 경유하여 서로에 연결될 수 있는 별도의 구성요소를 의미한다. 따라서, 본 구현예에서도 역시, 밸브 디스크(18)와 밸브 시트(33) 사이의 밀봉 작용을 개선하기 위해서, 밸브 디스크(18)가 화살표(F_VS)로 나타낸 바와 같이, 조립 공정 중에 밸브 시트(33)에 대해 밀봉 작용을 확고히 유지하는 것이 가능하다. 이와 같은 상태에서, 제2 구형 세그먼트(35)가 수용 공간(36)에 고정되는 덕분으로, 밸브 디스크(18)와 스핀들(15) 사이의 연결이 생성되며, 이는 특히 용접에 의해 수행된다. 이와 같은 방식으로, 허용도가 보상되고 완전한 밀봉 작용이 달성되는 것이, 본 구현예에서도 역시 유리하게 가능하다.

원칙적으로, 스핀들(15), 제1 구형 세그먼트(34), 본 예에서 그의 두 개의 섹션(16A, 16B)을 갖춘 내부 레버(16), 및 제2 구형 세그먼트(35)가 부분으로 나누어지지 않는 구성요소로서 형성되는 것이 가능하다.

그러나 언급된 요소가 조립 과정 중에 서로에 연결, 특히 용접될 수 있는 개별 구성요소로서 각각 형성되는 것도 또한 가능하다.

화살표(F_ST)가 완전한 밀봉 작용을 달성하기 위한 위에서 논의된 조립 옵션을 통해서 보상될 수 있는, 발생하는 응력의 방향 및 결과적인 허용도를 나타낸다는 것이 추가로 지적된다.

도 5a에 예시된 구현예의 경우에, 제1 레버 섹션(16A)은 밸브 디스크(18)의 배열 때문에, 경사진 형태이며, 이때 경사진 형태의 특히 바람직한 각도는 90°이다.

또한, 직선 형태인 제2 레버 섹션(16B)이 제공된다. 그러나 대응하는 장치에서, 제2 구형 세그먼트(35)가 제1 레버 섹션(16A)의 제2 단부(42)에 바로 인접하는 것도 또한 가능할 것이다.

또한, 밸브 디스크(18)의 대응하는 방위에서 제1 섹션(16A)이 경사진 구성없이 형성되는 것도 마찬가지로 가능할 것이다.

도 5b는 도 5a에 따른 제2 구현예의 대체 설계를 도시한다. 그러므로, 도 5a에 따른 구현예에 대응하는 모든 특징은 이와 관련하여 위의 설명에 대한 참조가 이루어지도록 동일한 참조 부호에 의해 나타난다.

도 5b에 따른 제어 장치의 구현예는 도 5b의 개략적인 도면으로부터 용이하게 알 수 있듯이, 레버 섹션(16B)에 대응하게 본 구현예에서 제1 레버 섹션(16A)으로부터 직각으로 그러나 제2 섹션(16B)과 반대 방향으로 분기되는 제3 레버 섹션(16C)을 제공하는 것을 특징으로 한다.

그의 자유 단부에, 제3 레버 섹션(16C)은 그의 원형 기초 표면(35'A)을 경유하여 제3 레버 섹션(16C)의 자유 단부에, 예를 들어 용접 연결을 통해서 연결되는 제3 구형 세그먼트(35')를 갖추고 있다. 제3 구형 세그먼트(35')는 또한, 구형 캡(35'B)을 가지며, 도 5b에 예시된 특히 바람직한 구현예에서의 제3 구형 섹션(35')은 제2 구형 섹션(35)과 동일한 형태이다. 따라서, 제3 레버 섹션(16C)에 그에 부착된 그의 제3 구형 세그먼트(35')를 제공하는 것은 제2 레버 섹션(16B)과 그에 부착되는 구형 세그먼트(35)에 대한 평형추를 형성하며, 이는 도 5b의 구현예에 따른 제어 장치(1)의 가속도 및 진동 특징을 개선한다.

또한, 도 5b의 구현예에 따른 제어 장치(1)는 밸브 디스크(18)가 도 5b에 예시된 밀봉 위치에서 밸브 시트(33)에 대해 놓여질 때 웨이스트게이트 개구의 내측으로 돌출하는 구형 캡(58A)을 가지는 제4 구형 세그먼트(58)를 가진다. 이와 같은 목적으로, 구형 세그먼트(58)는 예를 들어, 용접 연결을 통해서, 이와 같은 경우에 밸브 디스크(18)의 중앙 표면 영역(18A)에, 바람직하게 그의 원형 기초 표면(58B)을 경유하여 중심에 체결된다. 구형 세그먼트(58)를 제공하는 것은 또한, 밸브 디스크(18)와 밸브 시트(33) 사이에 밀봉 시트의 밀봉 작용을 증가시키며, 마찬가지로 특히 밸브 디스크(18) 상의 압력 충격 부하의 작용하에서 진동 특징을 개선한다.

도 6의 구현예는 도 5의 구현예에 대응하며, 따라서 도 5의 설명에 대한 참조가 이루어질 수 있다.

그러나 도 6에 예시된 구현예에서, 연결 부품(37')은 곡선의 외부 표면(38)을 가진다. 이는 특히 소형 설계의 장점을 야기한다.

도 7의 구현예는 차례로 도 5의 구현예에 대응하며, 따라서 이와 관련하여서도 도 5에 따른 구현예에 대한 참조가 이루어질 수 있다.

그러나 도 7에 따른 구현예에서, 추가의 특징으로서 연결 영역(37')에 대해 놓여지는 접촉 칼라(39)가 제공된다.

도 8a 내지 도 8e는 조립된 상태로 도 9에 도시된, 본 발명에 따른 제어 장치(43)의 추가 구현예의 개별 부품을 도시한다.

따라서, 도 8a에 따른 제어 장치(43)는 스핀들 본체(45)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 외경(D45)을 가지는 원통형 스핀들 본체(45)를 갖춘 스핀들(44)을 가진다.

설치된 상태에서 스핀들(44)의 내부 단부인 스핀들 본체(55)의 단부(54)의 영역에서, 스핀들 본체(45)는 실질적으로 직각으로 연결 피스(46)에 의해 인접되며, 그 연결 피스는 상기 스핀들 본체에 일체로 연결될 수 있거나 특히 용접 연결을 통해서 스핀들 본체(45)에 연결될 수 있는 마찬가지로 개별 부품일 수 있다.

연결 피스(46)는 그의 자유 단부에서, 외경(DA47)을 갖는 구형 세그먼트(47)를 지지한다.

도 8b는 상기 구형 세그먼트(47)에 연결될 수 있는 밸브 디스크(48)를 도시한다. 연결을 위해서, 밸브 디스크(48)는 구형 캡(48A) 내에 배열되고 내경(DI48B)을 가지는 수용 리세스(48B)를 가진다. 상기 내경(DI48B)은 외경(DA47)에 대응하거나, 외경(DA47)보다 조금 더 크게 되도록 구성된다.

도 8c는 스핀들(44) 내측으로 삽입될 수 있는 부싱(50)을 도시한다. 이와 같은 목적으로, 부싱(50)은 내경(DI50)을 가지며 부싱(50)의 전체 길이에 걸쳐 일정한 외경(DA50)을 가진다.

도 8c에 도시된 바와 같이, 부싱(50)은 통로 리세스(51)를 가지며, 그의 길이(L51) 및 폭(B51)은 도 9의 도면으로부터 알 수 있듯이, 스핀들(44)이 삽입될 때 상기 연결 피스가 통로 리세스(51)를 통해 돌출할 수 있도록 연결 피스(46)의 치수에 적응된다.

부싱(50)은 또한, 길이(L51)보다 조금 더 짧은 길이(L55)를 가지며 부싱(50)의 반대 하우징 영역(56)과 함께 슬롯(52)의 범위를 정하는 설형부(tongue)(55)를 가진다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 슬롯(52)의 개방 각도는 설형부(55)로 인해, 통로 리세스(51)의 개방 각도보다 더 작다.

마지막으로, 도 8e는 제어 장치(43)가 터빈 하우징 내에 설치될 때 외부 레버가 터빈 하우징의 외측에 배열됨을 의미하는 외부 레버인 레버(53)를 도시한다. 상기 외부 레버(53)는 제어 장치(43)의 각각의 치수 및 각각의 용도에 적응되는 것이 자명할 수 있으나, 그의 형상과 치수에 관해서는 종래의 설계이다. 이들 설명은 본 구현예에서, 연결 피스(46) 및 구형 세그먼트(47)가 연결 수단(57)을 형성한다는 것을 알려준다.

배기-가스 터보차저(4)의 제어 장치의 조립을 위한 가능한 방법이 도 8a 내지 도 8e 및 도 9에 따른 제어 장치(43)의 구현예에 기초하여 아래에서 논의될 것이다. 따라서, 도 8a 내지 도 8e에 따른 개별적인 구성 부품이 먼저 제공된다.

제1 조립 단계에서, 부싱(50)이 터빈 하우징 리세스 내에 배열되며, 상기 부싱은 바람직하게 상기 리세스 내측으로 가압된다. 계속해서, 스핀들(44)은 도 9에서 볼 수 있듯이, 연결 피스(46)가 부싱(50)의 외부로 돌출하도록 부싱(50)의 내측으로 삽입된다.

밸브 디스크(48)는 예를 들어, 도 5의 도면으로부터 알 수 있듯이, 계속해서 밸브 시트(33)의 웨이스트게이트 개구 상에 장착된다.

계속해서, 중간 피스(49)는 단부(54)로 밀쳐져서 그에 연결, 바람직하게 용접된다.

계속된 방법 단계에서, 밸브 디스크(48)에 대한 외부 레버(53)와 스핀들(44) 사이의 각도가 조정되며, 레버(53)는 스핀들(44)의 원통형 스핀들 본체(45)에 고정, 바람직하게 용접된다. 이와 같은 상태에서, 레버(53)는 도 5를 참조하여 이미 논의된 바와 같이, 밸브 디스크(48)의 방향으로 당겨진다. 이와 같은 상태에서, 밸브(43)가 당겨지면서 밸브 디스크(48)는 구형 세그먼트(47)에 최종적으로 연결, 바람직하게 용접되며, 그런 목적으로 구형 세그먼트(47)가 수용 리세스(48B)의 내측으로 삽입된다. 이와 같은 연결의 경우에도 역시, 용접 연결이 특히 바람직한 구현예이다.

도 10은 도 8a에 따른 스핀들의 도면에 대응하며, 따라서 스핀들(44)의 특징에 관하여 도 8a에 대한 위의 설명에 대한 참조가 이루어질 수 있다. 도 10에서, 마모의 영역은 적어도 실질적으로 스핀들 본체(45)의 전체 길이에 걸쳐 연장하는 표면 영역(FB)에 의해 개략적으로 나타나 있다. 본 발명의 맥락 내에서 수행된 테스트는 언급한 바와 같이, 실질적으로 스핀들 본체(45)의 전체 길이에 걸쳐 연장하는 상기 마모의 영역(VB)이 작동 중에 생기나, 놀랍게도 밸브 디스크(18)와 밸브 시트(33) 사이의 밀봉 시트의 밀봉 작용에 영향을 끼치지 않는다는 것을 보여준다. 이는 특히, 마모의 영역(VB)이 밸브 디스크 표면에 적어도 실질적으로 평행하게 지향되는 경우에 사실이다.

도 11은 X-Y 좌표계로 예시된 두 개의 곡선(K1, K2)을 도시하며, 여기서 가속도는 X축에 그려지고 진폭은 Y축에 그려진다. 여기서, 곡선(K1)은 종래 기술, 예를 들어 WO 2014/011468 호에 따른 밸브 디스크를 나타내는 반면에, 곡선(K2)은 본 발명에 따른 제어 장치의 구현예를 나타낸다. 두 개의 곡선(K1, K2) 사이의 비교는 본 발명에 따른 제어 장치가 종래 기술에 따른 제어 장치보다 더 매끄러운 가속도 및 진동 특징을 나타냄을 명확하게 알 수 있으며, 상기 더 매끄러운 진동 특징은 본 발명에 따른 제어 장치의 기능에 유리한 효과를 가진다.

본 발명의 위에 기재된 개시 이외에도, 도 1 내지 도 11의 본 발명의 예시적인 제시에 대한 참조가 이에 의해 명시적으로 이루어진다.

1: 제어 장치
2: 차저 하우징
3: 브래킷
4: 배기-가스 터보차저
5: 하우징 상부 부품
6: 하우징 하부 부품
7: 작동기 하우징
8: 스프링
9: 터빈 휠
10: 회전자 샤프트
11: 압축기 휠
12: 저널
13: 조절 로드
14: 외부 레버
15: 스핀들
16: 내부 레버
16A, 16B, 16C: 제1, 제2 및 제3 레버 섹션
17: 작동 디바이스
18: 제어 수단(밸브 디스크)
18A: 바람직하게 중앙 표면 영역
19: 압축기 하우징
20: 베어링 하우징
21: 압축기 하우징
22, 23: 베어링
24, 25: 단부 영역
26: 연결 수단
27: 고정 영역
27A, 27B: 포크 영역
27C: 외부 표면
27D, 27F: 경사 표면
27E: 상부 표면
28, 29, 30, 31: 인접 표면 또는 상대 표면
32: 용접 연결
33: 밸브 시트
34: 제1 구형 세그먼트
34A: 구형 캡
34B: 원형 기초 표면
35: 제2 구형 요소
35A: 원형 기초 표면
35B: 구형 캡
35': 제3 구형 세그먼트
35'A: 구형 캡
35'B: 원형 기초 표면
36: 수용 공간
37, 37': 연결 영역
37A: 밸브 디스크 영역
37B: 접촉 표면
38: 외부 표면
39: 접촉 칼라
40: 베어링 장치
41: 제1 샤프트 단부
42: 제2 샤프트 단부
43: 제어 장치
44: 스핀들
45: 원통형 스핀들 본체
46: 연결 피스
47: 구형 세그먼트
48: 밸브 디스크
48A: 구형 캡
48B: 수용 리세스
49: 중간 피스
50: 부싱
51: 통로 리세스
52: 슬롯
53: 외부 레버
54: 스핀들 본체의 단부
55: 설형부
56: 하우징 영역
57: 연결 수단
58: 제4 구형 요소
58A: 구형 캡
58B: 원형 기초 표면
L51, L55: 길이
B51: 폭
F_VS: 밀봉 시트 상의 힘
F_ST: 부하 방향
FB: 표면 영역
VB: 마모 영역
K1, K2: 곡선

: 각도
DA45, DA47, DI48B, DI49, DA49, DA50, DI50: 직경 값

Claims

배기-가스 터보차저(4)의 제어 장치(1)를 조립하는 방법으로서,
터빈 하우징(19), 밸브 디스크(18), 및 상기 밸브 디스크(18)와는 별도의 부품인 스핀들(15)을 제공하는 단계;
상기 터빈 하우징(19)에 상기 스핀들을 장착하는 단계;
외부 레버(14)를 제공하고 상기 스핀들(15)에 상기 외부 레버(14)를 체결하는 단계;
웨이스트게이트 개구의 밸브 시트(33) 상에 상기 밸브 디스크(18)를 배치하는 단계;를 포함하고,
상기 방법은,
상기 밸브 디스크(18)가 상기 밸브 시트(33)에 대해 밀봉 작용을 확고히 유지하도록, 상기 밸브 디스크(18)의 폐쇄 방향으로 상기 외부 레버(14)를 당기는 단계; 및
이 상태에서 상기 스핀들(15)에 상기 밸브 디스크(18)를 용접하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 스핀들(15)에 상기 외부 레버(14)를 체결하는 단계는, 상기 스핀들(15)에 상기 외부 레버(14)를 용접하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
터빈 하우징 리세스에 부싱을 삽입하는 단계를 더 포함하고,
상기 터빈 하우징(19)에 상기 스핀들(15)을 장착할 때, 상기 스핀들(15)은 상기 부싱에 삽입되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 스핀들(15)은 연결 수단(26)을 포함하는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 스핀들(15)은 상기 연결 수단(26)을 통해 상기 밸브 디스크(18)와 연결되는, 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 스핀들(15) 및 상기 연결 수단(26)은 나누어지지 않는 구성요소로서 형성되는, 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 스핀들(15) 및 상기 연결 수단(26)은 서로 연결된 개별 구성요소인, 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 연결 수단(26)은 상기 밸브 디스크(18)의 수용 공간(36)에 수용되는 구형 세그먼트(35)를 포함하고,
상기 스핀들(15)에 상기 밸브 디스크(18)를 용접하는 단계는 상기 밸브 디스크(18)에 상기 구형 세그먼트(35)를 용접하는 단계를 포함하는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 수용 공간(36)은 상기 밸브 디스크(18)의 연결 부품(37; 37') 내에 배열되는, 방법.
제9항에 있어서,
상기 연결 부품은, 반경 방향으로 확대되고 둔각(γ)으로 연결 부품(37)과 인접하는 밸브 디스크 영역(37A)을 가지고, 상기 밸브 시트(33)에 대해 놓이는 접촉 표면(37B)을 갖는 원통형 연결 부품(37)인, 방법.
제9항에 있어서,
상기 연결 부품(37')은 곡선의 외부 표면(38)을 갖는, 방법.
제9항에 있어서,
접촉 칼라(39)를 제공하는 단계 및 상기 연결 부품(37')에 대해 상기 접촉 칼라(39)를 놓는 단계를 더 포함하는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 연결 수단(26)은 내부 레버(16)를 포함하고, 상기 내부 레버(16)는 제1 및 제2 레버 섹션(16A, 16B)을 포함하는, 방법.
제13항에 있어서,
상기 구형 세그먼트(35)는 상기 제2 레버 섹션(16B)의 단부에 배열되는, 방법.