KR20020086255A - 웨이스트게이트를 구비한 터보차저 - Google Patents

웨이스트게이트를 구비한 터보차저 Download PDF

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KR20020086255A
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Abstract

본 발명은 터보차저의 압력 제어 밸브 어셈블리를 위한 액츄에이터 어셈블리에 관한 것으로, 밸브 어셈블리의 위치를 조절하기 위해 그와 연결되어 사용되는 액츄에이터 로드와 짝을 이루는 액츄에이터를 포함하되, 상기 액츄에이터 로드는 적어도 한부분이 신축성있는 인장 가능한 부재로 이루어진 액츄에이터 어셈블리를 제공한다.

Description

웨이스트게이트를 구비한 터보차저{TURBOCHARGER WITH WASTEGATE}
본 발명은 웨이스트게이트(wastegate)와 웨이스트게이트 액츄에이터(wastegate actuator)가 결합된 터보차저(turbocharger)에 관한 것으로, 특히, 액츄에이터가 웨이스트게이트에 연결되는 방식에 관한 것이다.
터보차저는 대기압 이상의 압력(부스트 압력 : boost pressures)에서 사용되는 내연엔진의 흡입구에 공기를 공급하는 장치로 잘 알려져 있다. 일반적인 터보차저는 기본적으로 터빈 하우징내에서 회전하는 축상에 장착되며, 배출가스에 의해 구동하는 터빈 휠을 포함한다. 예를 들면, 구심터빈에서 터빈 하우징은 터빈 휠 주위에 환형의(annular) 흡입 통로와 터빈 휠에서 연장된 축방향의 원통형 배출 통로를 형성한다. 상기 터빈 휠의 회전은 압축기 하우징내에 있는 축의 타단부 상에 장착된 압축기 휠을 회전시킨다. 상기 압축기 휠은 압축공기를 엔진의 여러 흡입부에 제공함으로써, 엔진의 출력이 증가된다.
웨이스트게이트가 결합된 터보차저 역시 잘 알려져 있다. 웨이스트게이트가 결합된 터보차저는 터보차저의 부스트 압력을 제어가능하게 하기 위해 터빈 하우징의 배기가스 흡입부와 배출부 사이에 바이패스(bypass) 통로를 구비한다. 웨이스트게이트 밸브는 상기 통로에 위치하며, 부스트 가스의 압력 레벨(level)이 소정 레벨까지 증가하는 경우 상기 통로가 개방되도록 제어되어, 상기 배기가스의 일부가 터빈 휠을 바이패스함으로써, 부스트 압력이 더 이상 증가하는 것을 방지한다. 일반적으로, 상기 웨이스트게이트 밸브는 압축기 휠에 의해 공급된 부스트 공기압에 의해 작동하는 유압 액츄에이터에 의해 작동된다. 따라서, 상기 터빈 휠을 바이패스하게된 배기가스 양에 따라, 상기 웨이스트게이트 밸브의 위치는 부스트 압력 변화에 대해 직접 반응하여 조절된다.
종래 기술의 유압 액츄에이터는, 압축기 하우징에 장착된 수용체(canister)내에 수용된 다이아프램(diaphragm) 또는 슬라이딩 실(sliding seal)이 적재된 스프링을 포함한다. 상기 다이아프램 실은 터빈 하우징에 장착된 웨이스트게이트 밸브 어셈블리를 작동시키는 커넥팅 로드 상에서 작동한다.
상기 액츄에이터 수용체는, 상기 스프링의 편향에 대항하는 다이아프램(또는 슬라이딩 실) 상에서 작동하고 상기 수용체에 부스트 공기를 제공하는 호스를 통하여 압축기 배출부에 연결된다. 상기 스프링이 선택되고, 상기 액츄에이터와 웨이스트게이트 밸브가 초기화되도록 설정된경우, 낮은 부스트 상태에서는 웨이스트게이트 밸브가 폐쇄 상태를 유지한다. 그러나, 상기 부스트압력이 소정 최대치에 도달할 경우, 상기 다이아프램 실은 상기 스프링의 동작에 대항하여이동되며, 웨이스트게이트 밸브를 개방하도록 작동함으로써(상기 커넥팅 액츄에이터 로드를 통하여), 배기가스의 일부가 터빈 휠을 바이패스하도록 한다.
종래 기술의 장치에서, 웨이스트게이트 밸브는 상기 터빈 하우징을 통해연장되고 밸브를 개폐하기 위해 회전되는 밸브 스템(stem) 상에 장착된다. 상기 밸브 스템의 회전은 상기 액츄에이터 로드의 단부와 밸브 스템을 연결시키는 레버 암(lever arm)을 통해서 상기 액츄에이터 로드의 왕복운동에 의해 이루어진다. 상기 액츄에이터 로드의 운동에 조화시키기 위하여, 상기 레버 암과 액츄에이터 로드 사이에는 피벗가능한 조인트(pivotable joint)가 구비되며, 상기 액츄에이터 레버의 타 단부는 상기 밸브 스템의 단부와 결합(일반적으로 용접에 의함)된다. 상기 액츄에이터의 정확한 작동을 위하여, 상기 다이아프램 실이 상기 수용체 내부에서 정렬상태를 유지하는 것이 중요하므로, 상기 로드가 상기 액츄에이터 수용체의 축에 따른 정렬을 유지하는 것이 중요하다. 따라서, 상기 액츄에이터 로드가 왕복 운동할 때 이동 라인을 벗어나려고 하는 것을 제한함으로써, 상기 액츄에이터 레버의 축을 따라 경미한 이동만 허용하도록 상기 액츄에이터 로드와 상기 레버 암 사이의 피벗 조인트를 디자인하는 것은 공지되어 있다.
상기 "개방점", 즉, 상기 웨이스트게이트 밸브가 개방되기 시작하는 압력은 상기 웨이스트게이트의 작동에 대해 임계적이기 때문에, 상기 액츄에이터와 웨이스트게이트가 터보차저에 조립될 때 경우 많은 주의를 기울여 설정되어야 한다. 상기 다이아프램의 이동이 일어나기 시작하는 때 움직이기 시작하는 때, 액츄에이터 수용부의 정확한 압력은 사용되는 스프링의 예압(preload)에 의해 좌우된다. 그러나, 실질적으로 제작되는 스프링의 내구성은 스프링마다 탄성율이 다를 수 있다는 것을 의미하기 때문에, 터보차저마다 각각 개방점을 설정할 필요가 있다.
상기에서 설명한 종래의 액츄에이터 어셈블리의 초기 설정을 수행하는 한가지 방법은 "설정 용접"으로 알려진 공정이다. 상기 액츄에이터 수용부, 액츄에이터 로드 및 액츄에이터 레버는 미리 조립되어(pre-assembled), 터보차저에 장착된다. 이후, 상기 웨이스트게이트 밸브는 상기 터빈 하우징에 클램핑(clamp) 되어 잠기고, 상기 액츄에이터 수용부는 바람직한 개방압력까지 가압된다. 따라서, 개방 직전에 상기 다이아프램, 액츄에이터 로드 및 밸브가 서로의 상대적인 위치를 유지하고, 액츄에이터 레버의 단부를 밸브 스템에 용접한다. 따라서, 상기 액츄에이터에 소정 개방압을 초과하여 공급되는 압력은 밸브를 개방시킨다.
상기의 방법을 대신하는 공지의 방법은 길이를 조정할 수 있는 액츄에이터 로드를 이용하는 방법으로, 일반적으로, 나사홈이 형성된 로드와 로드 단부를 포함한다. 설정 지점(set point)은 로드의 길이를 조정함으로써 정해지고, 또한, 로드 단부나 로드 단부 어셈블리에 부착된 너트를 회전시킴으로써도 정해질 수 있다.
유럽 특허 공개 제0 976 919호는 상기 설명된 일반적인 액츄에이터 로드의 많은 단점을 극복하기 위한 두 부분으로 형성된 액츄에이터 로드를 공개한다. 상기 액츄에이터와 연결된 로드의 단부와 상기 엑츄에이터 레버와 연결된 로드의 단부 사이에서, 회전가능한 자유도를 가지며, 하는 로드의 웨이스트게이트 단부 측에 위치하는 구형 조인트(spherical joint)를 통하여 상기 로드의 두 부분은 연결된다. 이러한 장치는 상기 레버를 액츄에이터 로드에 미리 조립하여야 하는 필요성(대신, 레버는 웨이스트게이트 밸브 스템에 미리 조립됨)이나 길이 조정이 가능한 로드가 제공되어야 하는 필요성을 제거하여 초기 설정을 매우 간단하게 한다. 그러나 상기 액츄에이터 어셈블리 양자 모두 상대적인 피벗 조인트가 구성요소에 추가되어 비용이 발생하고, 마모가 발생되는 부분이 생기는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 종래 장치의 문제점을 해결하기 위한 터보차저 웨이스트게이트의 작동 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다. 특히, 개량된 액츄에이터 로드를 제공하는데 그 목적이 있다.
도1은 일반적인 터보차저 주요부를 도시한 축방향의 단면도.
도2는 일반적인 웨이스트게이트 밸브와 액츄에이터 어셈블리를 도시한 상세도.
도3은 본 발명에 의한 실시예에 따른 웨이스트게이트 밸브 액츄에이터 어셈블리를 도시한 사시도.
도4는 도3의 액츄에이터 부분을 도시한 상세도.
도5는 내부를 상세히 나타내기 위하여 일부를 절개한 액츄에이터 수용체를 갖는 도3의 액츄에이터 어셈블리를 도3의 화살표 A방향으로 본 사시도.
도6은 도4 및 도5의 액츄에이터 수용부의 내부 상세도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명
1 : 터빈2 : 압축기
8 : 축13 : 웨이스트게이트 밸브
14 : 밸브 스템22 : 액츄에이터 로드
25 : 피스톤 로드27 : 액츄에이터 수용체
본 발명의 첫 번째 관점에 의하면, 그의 위치를 조절하기 위해 밸브 어셈블리에 연결되어 사용되며, 적어도 일부분이 신축적인 인장부재를 포함하는 액츄에이터 로드에 결합된 터보차저의 압력 제어 밸브 어셈블리를 위한 액츄에이터 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 두 번째 관점에 의하면, 액츄에이터, 밸브 어셈블리, 및 상기 액츄에이터와 밸브어셈블리 사이를 연결하는 액츄에이터 로드를 구비하고, 상기 액츄에이터 로드는 적어도 일부분이 신축성 재료로 이루어진 인장 부재를 구비하며, 상기 액츄에이터는 상기 액츄에이터 로드를 통하여 상기 밸브 어셈블리의 작동을 제어하는 압력 제어 어셈블리를 포함하는 터보차저가 제공된다.
상기 액츄에이터 로드는, 예를 들어, 강철 케이블(cable)과 같은 여러 가닥으로 형성된 케이블로 이루어지는 것이 바람직하다.
신축성 액츄에이터 로드의 제공은 종래 기술에 의한 강성(rigid) 액츄에이터 로드에 비하여, 이하 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 많은 장점을 제공한다. 신축성의 정도는 본 발명의 일 실시예부터 다른 실시예까지 다양하다. 상기 로드는, 예를 들어, 상기 밸브 어셈블리를 작동하기 위해 이동함에 따라 정상적인 동작 상태 하에서 휠 수 있고, 일단을 고정시킨 경우에 중력에 의해서 현저히 구부러지지 않을 정도로, 충분한 신축성을 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예는 상기 로드 길이의 적어도 실질적인 일부분에 대해서는 신축적이더라도, 상기 로드가 길이 전체에 대해 신축적일 필요는 없다.
본 발명의 세 번째 관점에 의하면, 터빈 하우징과 압축기를 포함하는 터보차저, 상기 터빈 하우징 내에 장착된 밸브 어셈블리를 포함하는 압력제어 어셈블리, 상기 압축기 또는 외부 공기로부터 압축공기를 받아들이기 위해 터보차저에 장착되는 유압 액츄에이터, 상기 유압 액츄에이터로부터 연장된 신축성 액츄에이터 로드 및 상기 밸브 어셈블리와 터빈 하우징에서 연장되고 상기 액츄에이터 로드를 밸브 어셈블리에 연결하는 레버암을 포함하는 터보차저의 압력제어 어셈블리를 조립하는 방법에 있어서,
상기 터빈 하우징에 밸브 어셈블리와 레버암을 조립하는 단계;
서브 어셈블리(sub-assembly) 방식으로 상기 유압액츄에이터와 액츄에이터 로드를 조립하는 단계;
상기 유압 액츄에이터 및 액츄에이터 로드의 서브 어셈블리를 터보차저에 장착하는 단계; 및
상기 유압 액츄에이터로부터 떨어진 액츄에이터 로드의 단부를 레버암에 고정하는 단계
로 이루어진 터보차저의 압력 제어 어셈블리를 조립하는 방법을 제공한다.
이하 하나의 예로서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.
도1을 참조하여, 종래 기술에 의한 구심형 터보차저의 기본적인 구성요소를 설명한다. 상기 터보챠저는 중앙부의 베어링 하우징(3)을 통해 압축기(2)와 결합된 터빈(1)을 포함한다. 상기 터빈(1)은 터빈 휠(5)을 수용하는 터빈 하우징(4)을 포함한다. 유사하게 상기 압축기(2)는 압축기 휠(7)을 수용하는 압축기 하우징(6)을 포함한다. 상기 터빈 휠(5)과 압축기 휠(7)은 상기 베어링 하우징(3) 내부의 베어링 어셈블리(9)에 의해 지지되는 공통의 축(8)을 중심으로 서로 반대편 단부에 장착된다.
상기 터빈 하우징(4)은 배기 가스 흡입구(10)와 배기가스 배출구(11)를 제공한다. 상기 흡입구(10)는 터빈 휠(5)을 감싸게 형성되는 환상의(annular) 흡입 챔버(chamber)(12)로 흡입된 배기가스를 향하게 한다. 상기 배기 가스는 상기 터빈을 통해 흐르고, 상기 터빈 휠(5)과 동축인 원형의 배출 개방구(outlet opening)를 통해 상기 배출구(11)로 흐른다.
이하 도2를 참조하여, 도1에 도시되지 않은 종래 기술에 의한 웨이스트게이트 밸브와 액츄에이터 어셈블리의 구성요소를 설명한다. 상기 터빈 하우징(4)은 상기 터빈 휠(5)를 바이패스하여 상기 배기 가스 흡입구(10)와 배기 가스 배출구(11) 사이를 연통시키는 바이패스 통로(bypass passageway)(미도시)를 제공한다. 상기 바이패스 통로는, 흐름을 제어하기 위해 제공된 웨이스트게이트 밸브(13)의 밸브 부재(13a)에 의해 개폐되는 원형의 개방구(미도시)를 경유하여, 상기 배기 가스 흡입구(10)와 연통된다. 도2에서 상기 흡입구(10)를 형성하는 상기 터빈 하우징(4)의 일부는, 상기 터빈 하우징(5)의 부시(bush)(14a)를 통하여 연장되는 밸브 스템(14)의 회전에 의해 구동되는 웨이스트게이트 밸브(13)를 상세히 나타내기 위해, 일부를 절개하여 도시한 것이다.
따라서, 상기 밸브 스템(14)의 회전과 상기 웨이스트게이트 밸브(13)의 작동은, 상기 터보차저의 외측에 장착되고, 커넥팅 로드(16)와 작동 레버(17)를 통해 상기 밸브 스템(14)과 연결되는 유압 액츄에이터(15)를 가압하는 스프링을 포함하는 액츄에이터 어셈블리에 의해 이루어진다. 따라서, 상기 액츄에이터 수용부(15)는 상기 압축기(2)의 배출구로부터 압축된 공기를 받아들이고, 종래의 방법으로 압축기 하우징의 외측에 적절한 브라켓(bracket)(미 도시)에 의해 장착된다. 상기 적절한 장착 장치의 상세한 설명은 전체적으로 일반적인 것으로, 도2를 간단히 하기 위해 생략하였다.
상기 액츄에이터(15)는, 도시되지 않은 다이어프램 또는 슬라이딩 밸브(예를 들면 피스톤)를 포함하고, 상기 액츄에이터 로드(16) 일단의 원통형 수용체(액츄에이터 수용체)(18) 내부에 장착된다. 상기 액츄에이터 로드(16)는 상기 액츄에이터 수용부(15)의 전방으로부터 상기 터빈하우징(4) 및 웨이스트게이트 밸브(13)까지 연장된다. 도2에서, 상기 액츄에이터 수용체는, 상기 액츄에이터 로드(16)둘레에 동축으로 장착되고 상기 다이어프램/슬라이딩 실(미도시) 및 상기 액츄에이터 수용체(18)사이에서 작동하는 코일 스프링(19)을 상세하게 나타내기 위해, 절개하여 도시하였다. 따라서, 상기 코일 스프링(19)은 액츄에이터 로드를 상기 액츄에이터 수용체(18)의 후측으로 편향시킨다.
상기 액츄에이터 로드는 상기 액츄에이터(15)의 다이어프램/실을 레버 암(17)을 통해 웨이스트게이트 밸브(13)에 연결한다. 상기 액츄에이터 로드(16)의 단부는 상기 액츄에이터레버(17)와 서로 상대적인 이동이 가능하도록 피벗 커넥션(20)을 통해 연결되는 반면에, 상기 레버(17)는 전술한 바와 같이 일반적인 용접에 의해 상기 밸브 스템(14)에 고정된다.
일반적으로, 상기 웨이스트게이트 밸브(13)는 낮은 부스트 압력 상태에서는 스프링(19)의 작용에 의해 닫혀있는 상태를 유지한다. 그러나 압축기 배출구의 압력이 소정 한계에 도달하게될 경우, 액츄에이터(15)에 유입된 상기 압축 공기가 상기 다이어프램/실을 상기 스프링(19)의 작용에 대항하여 움직이게 함으로써, 상기 웨이스트게이트 밸브(13)가 개방되어, 입구의 배기가스가 터빈을 바이패스할 수 있게 한다. 이러한 방식으로 터보차저에 의해 형성된 최대 부스트 압력이 제어되고, 제한될 수 있다.
예를 들어 설명하면, 상기 액츄에이터 로드(16)는 길이를 조절할 수 있다. 다시 말해서, 상기 액츄에이터 로드(16)는 조절 너트(16a)의 회전에 의해 서로 상대적으로 이동할 수 있는 두 부분으로 형성되어, 상기 로드가 신장되거나 단축될 수 있다. 이것은 로드의 길이가 "개방압", 즉, 밸브가 개방되기 시작하는 압력의 설정을 보장하는 초기 설정치를 조절할 수 있게 하고, 상기 액츄에이터 로드(16)는 상기 액츄에이터(15)의 축에 적절히 정렬된다.(상기 액츄에이터 수용부는 압축기에 스스로 정확하게 장착된다.)
도3 내지 도6은 전술한 종래 기술의 많은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 액츄에이터 어셈블리의 실시예를 도시한 것이다. 기본적으로, 상기 액츄에이터 어셈블리는 유압 액츄에이터(21), 액츄에이터 로드(22) 및 액츄에이터 레버(23)를 포함한다. 상기 액츄에이터(21)는 전체적으로 종래 기술과 동일하고, 흡입 파이프(21a)를 통해 압축기 배출구로부터 공기를 받아들이는 종래 방식에서와 같이, 압축기 하우징에 장착된다. 본 발명에 의한 액츄에이터 어셈블리와 전술한 종래 기술 사이의 기본적인 차이점은 액츄에이터 로드(22)의 특징과 적절히 변형된 레버(23)에 대한 상기 액츄에이터 로드의 연결방식이다.
본 발명에 의하면, 상기 액츄에이터 로드(22)는 신축성 있는 것으로, 본 실시예에서는 여러 가닥의 강철 케이블로 구성된다. 상기 로드(22)의 액츄에이터 단부는 강철 외장(sheath)(24)의 일 단부 내에 고정되고(예를 들면 압착하여(crimping)), 피스톤의 타 단부는 피스톤 로드(25)에 고정된다(압착 또는 용접 등에 의해). 상기 피스톤 로드(25)는 액츄에이터 수용체(27)의 축을 따라 미끄러질 수 있는 피스톤(26)을 지지한다. 코일 스프링(28)은 상기 피스톤(26)이 편향되도록 피스톤(26)과 액츄에이터 수용체(27)의 전방 단부 사이에 장착되어, 액츄에이터 로드(24)가 액츄에이터 수용체(27)의 후방측으로 향하게 함으로써, 상기 밸브 어셈블리가 폐쇄위치 상태를 유지하게 한다. 상기 액츄에이터는 액츄에이터 수용체(27)로 연장된 상기 슬리브관(sleeve) (24)의 단부를 수용하는 원통형 보스(boss) 형상의 액츄에이터 로드 가이드(29)를 구비한다. 이것은 상기 액츄에이터 로드가 액츄에이터로의 입구지점에서 상기 액츄에이터 수용체의 축 방향을 따라효율적으로 향할 수 있도록 한다. 이는 상기 피스톤 로드(25)상에 작용하는 힘을 확실히 할 수 있도록 하고, 따라서, 상기 액츄에이터 로드(22)의 인장력에 의해, 상기 액츄에이터가 액츄에이터 레버(23)와 잘못 정렬되더라도, 상기 액츄에이터 수용체(27)의 축 방향, 즉, 상기 피스톤의 이동 방향을 따라 상기 피스톤(26)을 작동시킨다. 추가적으로, 상기 피스톤이 상기 액츄에이터 수용체(27) 내에서 이동함에 따라, 그 피스톤(27)이 축상에서 벗어나는 것을 방지하기 위하여, 가이드(30)는 피스톤의 주위를 둘러싼다.
상기 액츄에이터 로드(22)의 대향 단부는 클램프(clamp)처럼 형성된 레버(23)에 고정된다. 압력은 상기 액츄에이터 로드(22) 단부에 작용하며, 클램핑 너트(24)를 조임으로써 그 액츄에이터 로드(22)를 견고하게 위치하도록 유지시킨다. 한편, 상기 레버를 밸브 스템(14)에 용접하는 종래의 방식과 같이, 상기 레버(23)는 레버 암을 상기 웨이스트게이트 밸브 스템에 연결할 수 있는 구멍(25)을 더 형성한다.
본 발명에 따른 신축성 액츄에이터 로드의 제공은, 상기 웨이스트게이트 밸브가 배기 가스 흡입구 내의 가스 압력에 의해 액츄에이터 스프링의 작동 방향에 대항하는 개방 위치로 항상 편향되기 때문에, 상기 액츄에이터 로드는 실제로 항상 신장(tension) 상태에 있다는 사실을 기본으로 한다. 따라서, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 밸브가 이동할하는 경우, 밸브를 열기 위해 실질적으로 밀 필요가 없지만(종래 기술의 강성 액츄에이터 로드의 작용과 같이), 상기 밸브가 흡입구의 배기 가스 압력 하에서 쉽게 개방될 수 있도록 한다. 따라서, 신축성 액츄에이터 로드의채택은 액츄에이터 어셈블리의 동작에 불리한 영향을 끼치지 않으며, 대신에, 종래의 강성 액츄에이터 로드보다 많은 장점을 제공한다.
신축성 액츄에이터 로드의 사용 가능성은, 상기에 설명한 종래 기술의 장치와 같이, 상기 액츄에이터 로드와 액츄에이터 레버 사이의 피벗 연결이나, 유럽 특허 공개 제 0 976 919호(상기에 설명)에서 설명된 액츄에이터 로드와 같이 구형(spherical) 조인트를 제공해야 할 필요가 없다. 이는 액츄에이터 어셈블리를 제작하는데 필요한 구성요소의 수를 감소시키고, 사용중에 마모될 수 있는 피벗 조인트를 제거한다.
유효한 로드의 길이(즉, 액츄에이터 레버와 액츄에이터 사이로 연장되는 로드의 길이)가 설정시 정해지기 때문에 길이를 조절할 수 있는 액츄에이터 로드의 필요성 역시 제거된다.
상기 액츄에이터 로드의 신축성 특징은 상기 액츄에이터와 웨이스트게이트 밸브 어셈블리 사이의 정렬이 어느 정도 어긋나더라도 다이어프램/슬라이딩 실 등에 작용하는 힘이 축방향을 현저하게 벗어나지 않도록 한다. 또한, 이는 다양한 구성요소의 제작상의 내구성을 증가시키고 어셈블리를 단순화하여 비용과 제작의 복잡성을 감소시킨다.
신축성 액츄에이터 로드의 더욱 현저한 장점은 상기 웨이스트게이트 밸브 어셈블리와 액츄에이터 사이를 어느 정도 감쇠(damping)할 수 있다는 것이다. 특히, 설명된 바와 같이, 로드가 여러가닥의 케이블로 이루어진 실시예에 있어서는, 케이블의 유연성에 의한 마찰력과 마찬가지로, 여러 가닥의 케이블이 함께 마찰하여 생성되는 마찰력을 통해 에너지가 방출된다. 이는 종래 기술의 웨이스트게이트 액츄에이터 어셈블리의 문제점으로 알려진, 배기가스 흡입구 내부의 압력이 변동함으로써, 웨이스트게이트 밸브의 불규칙한 떨림에 의해 형성되는 진동을 감쇠시킨다.
많은 변형이 상기 설명한 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 설명된 것처럼 상기 액츄에이터 로드의 단부는 클램핑(clamping)에 의해서 만이 아니라, 적절한 수단에 의해 액츄에이터 레버와 연결될 수 있다. 액츄에이터 로드의 효율적인 길이를 초기 설정에서 결정되는 것을 가능하게 하고, 용접(또는 본딩) 또는 압착(crimping)과 같은 대체방법을 포함하는 수단이 바람직하다. 상기 액츄에이터 레버 자체는 선택된 연결 방법 및 밸브 어셈블리의 위치에 적합한 어떠한 바람직한 구성으로 이루어 질 수 있다.
상기 액츄에이터 로드 자체는 여러 가닥의 강철 케이블일 필요는 없다. 여러 가닥의 케이블은 케이블 가닥의 반작용에 의해 제공되는 감쇠작용의 향상 때문에 선호된다. 그러나, 타 금속재료와 플라스틱 섬유를 포함하는 합성재료를 포함하는 다른 케이블 재료 역시 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 케이블은 서로 다른 재질의 복합 섬유로 이루어질 수 있다.
상기에 언급한 바와 같이, 상기 액츄에이터 로드는 케이블일 필요는 없고, 요구되는 신축성을 가지며 기본적으로 단일 피스(piece) 로드로 구성될 수 있다. 이러한 로드는 종래 기술의 로드와 같은 치수를 갖지만, 요구되는 신축성을 본래 갖는 재료로 가공될 수 있다. 강철과 같은 종래의 재료로 적당한 로드가 가공될 수 있지만, 대신에, 요구되는 만큼 신축성을 제공하기 위해 종래의 로드보다 더 얇게만들어져야 한다. 당업자라면 많은 가능한 변화를 알 수 있다.
더욱이, 상기 로드는 전체 길이에 대해서 탄력적일 필요는 없다. 예를 들면, 로드는 하나 이상의 강성 부분과 결합된 하나 이상인 신축성 부분으로 구성되어 사용될 수 있다. 그러나 기본적으로, 연결단 피스(도시된 실시예의 슬리브관(24)와 같은)들과 같은 연결단과 함께 사용가능한 신축성 있는 단일 피스 로드가 기계적 단순화를 위해 바람직하다.
상기에 언급된 바와 같이, 상기 액츄에이터는 전체적으로 종래 기술이다. 그러나, 도시된 실시예에서 상기 액츄에이터는 액츄에이터 가이드(29) 및 피스톤 가이드(20)가 부가됨으로써 개량되었다. 알아야할 것은 이러한 가이드의 정확한 형상은 상당히 다양해질 수 있다는 것이다. 더욱이 상기 가이드 중 하나 또는 둘 모두는, 특히 작동과정이 상기 액츄에이터가 종래 기술의 어셈블리와 같이 액츄에이터 레버와 정확히 정렬되는 것을 보장하는 경우, 제거될 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서 상기 액츄에이터 로드(22)는 피스톤 로드(25)를 통하여 피스톤(26)과 연결되는 반면에, 슬리브관(24)을 통과하여 연장되어 피스톤(26)과 직접 연결될 수 있다. 실질적으로 상기 슬리브관(24)을 완전히 제거할 수 있다.
다시 말해, 액츄에이터 수용체의 상세한 디자인은 다양하게 변경될 수 있는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 상기 슬라이딩 피스톤 액츄에이터는 다이어프램 액츄에이터로 대체될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 웨이스트게이트 밸브를 작동시키는 액츄에이터의 기계적인 구성을 단순화시킬 수 있어서 제작비용을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 터보차저 압력 제어 밸브 어셈블리의 액츄에이터 어셈블리에 있어서,
    상기 액츄에이터 어셈블리는 밸브 어셈블리의 위치를 제어하기 위해 상기 밸브 어셈블리와 연결되어 액츄에이터 로드에 연결되는 사용되는 액츄에이터를 포함하며, 상기 액츄에이터 로드는 적어도 그의 일부가 신축성 있는 인장 가능한 부재를 구비하는
    액츄에이터 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드는 탄성부재로 이루어지는
    액츄에이터 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드는 응력이 가해지지 않은 경우, 직선 형태인
    액츄에이터 어셈블리.
  4. 전술한 항들 중 어느 항에 있어서,
    사용되는 액츄에이터 로드가 상기 액츄에이터와 밸브 어셈블리 사이에서 직선으로 연장된
    액츄에이터 어셈블리.
  5. 전술한 항들 중 어느 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드는 슬리브관이 없는 케이블을 구비하는
    액츄에이터 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드는 여러 가닥의 케이블을 구비하는
    액츄에이터 어셈블리.
  7. 전술한 항들 중 어느 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 유압 액츄에이터인
    액츄에이터 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유압 액츄에이터는 압력 챔버 내부에 수용된 다이어프램 또는 슬라이딩 실을 가압하는 스프링을 구비하고;
    상기 다이어프램 또는 실은 액츄에이터 로드의 제 1 단에 부착되는
    액츄에이터 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 압력 챔버는 상기 다이어프램/ 슬라이딩 실 상의 액츄에이터 로드에 의해 가해지는 힘이 그 다이어프램/슬라이딩 실의 이동방향을 향하도록 하는 가이드 부를 구비하는
    액츄에이터 어셈블리.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 개방구를 감싸는 보스(boss)를 구비하되, 상기 액츄에이터 로드는 상기 개방구를 통해 압력 챔버로 연장되는
    액츄에이터 어셈블리.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 압력 챔버 내에 장착되는 슬라이딩 실을 구비하고;
    상기 슬라이딩 실은 의도된 이동 방향으로의 상기 슬라이딩 실을 당기려는 힘에 저항하는 가이드 수단을 구비하는
    액츄에이터 어셈블리.
  12. 전술한 항들에 따른 밸브 어셈블리 및 액츄에이터 어셈블리를 구비하는
    압력 제어 어셈블리를 포함하는
    터보차저.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 액츄에이터로부터 떨어진 액츄에이터 로드의 단부는,
    밸브가 작동되기 위하여 밸브 어셈블리로부터 연장된 레버 암에 고정되는
    터보차저.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드 단부는, 그 연결점에서 상기 로드와 레버 암의 상대적인 이동이 없도록 상기 레버암에 고정되는
    터보차저.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드는 상기 레버암에 클램핑되거나, 압착되거나, 용접되거나, 또는 본딩되는
    터보차저.
  16. 터보차저의 압력제어 어셈블리의 액츄에이터 로드에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드는 인장 가능한 신축성부재를 포함하는
    액츄에이터 로드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드는 여러 가닥의 케이블을 구비하는
    액츄에이터 로드.
  18. 터빈 하우징과 압축기를 구비하는 터보차저, 상기 터빈 하우징 내에 장착된 밸브 어셈블리를 구비하는 압력제어 어셈블리, 상기 압축기 또는 외부 공기로부터 압축공기를 받도록 상기 터보차저에 장착되는 유압 액츄에이터, 상기 유압 액츄에이터로부터 연장된 신축성 액츄에이터 로드 및 상기 밸브 어셈블리와 터빈 하우징에서 연장되고 상기 액츄에이터 로드를 밸브 어셈블리에 연결하는 레버암을 포함하는 터보차저의 압력제어 어셈블리 조립 방법에 있어서,
    상기 터빈 하우징에 밸브 어셈블리와 레버암을 조립하는 단계;
    서브 어셈블리 방식으로 상기 유압 액츄에이터와 액츄에이터 로드를 조립하는 단계;
    상기 유압 액츄에이터 및 액츄에이터 로드의 서브 어셈블리를 터보차저에 장착하는 단계; 및
    상기 유압 액츄에이터로부터 떨어진 액츄에이터 로드의 단부를 레버암에 고정하는 단계
    를 포함하는 터보차저의 압력제어 어셈블리 조립 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드는 레버암에 클램핑, 압착, 용접 또는 본딩되어 고정되는
    터보차저의 압력제어 어셈블리 조립 방법.
  20. 제 18 항 및 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 로드가 레버암에 고정되기 전에, 상기 밸브 어셈블리는 레버 암이 클램핑되어 닫힌 상태를 유지하고, 상기 유압 액츄에이터는 소정 압력으로 압축되어, 상기 밸브가 개방되기 시작하는 최소압력을 결정하는
    터보차저의 압력제어 어셈블리 조립 방법.
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