KR20060076206A

KR20060076206A - 가변 터빈 구조의 터보차저

Info

Publication number: KR20060076206A
Application number: KR1020050124596A
Authority: KR
Inventors: 랄프 보에닝; 디트마 메츠; 디르크 프랑켄슈타인
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2006-07-04
Also published as: US7507067B2; EP1676980B1; CN100478546C; JP4578394B2; JP2006189041A; EP1676980A1; US20060140751A1; CN1796729A; KR101172834B1

Abstract

본 발명은 베인 베어링 링(2) 및 유동 채널(4)를 형성하기 위해 상기 베인 베어링 링(2)에 고정될 수 있는 디스크(3)를 포함하는 베인 베어링 링 조립체(1); 및 제1 단부(6)는 상기 베인 베어링 링(2)에 연결되고 제2 단부(7)는 상기 디스크(3)에 용접되는 적어도 하나의 지지핀(5)을 포함하는 가변 터빈 구조의 터보차저(1)에 관한 것으로, 상기 디스크(3)는 용접되는 지지핀 단부(7)를 위해 지지핀(5) 당 하나의 오목부(11)를 포함하고, 상기 오목부는 히트 스로틀(14)에 의해 둘러싸인다.

Description

가변 터빈 구조의 터보차저{Turbocharger of variable turbine geometry}

도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 터보차저를 위한 본 발명의 베인 베어링 조립체의 단면도; 및

도 3은 도 2의 X 부분을 확대한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 베인 베어링 링 조립체 2 : 베인 베어링 링

3 : 디스크 4 : 유동 채널

5 : 지지핀(들) 6 : 지지핀(5)의 제1 단부

7 : 지지핀(5)의 용접될 제2 단부 8 : 축부

9 : 외부 나사산(external thread) 10 : 베인 베어링 링(2)의 내부 나사산

11 : 오목부(recess) 12 : 원뿔 확장부

13 : 용접 14 : 히트 스로틀(홈)

15 : 터보차저 16 : 압축기 임펠러

17 : 압축기 하우징 18 : 베어링 하우징

19 : 축 20 : 터빈 휠

21 : 터빈 케이싱

본 발명은 청구항 제1항의 전문에 따른 가변 터빈 구조(VTG)의 터보차저에 관한 것이다.

EP 1 236 866 A에 알려진 것처럼 이러한 터보차저의 VTG 카트리지는 베인 및 레버를 포함하는 가이드 장치 및 터빈 케이싱 측의 디스크로 구성된다. 이 디스크는 일반적인 터보차저에서 나사 또는 용접에 의해 베인 베어링 조립체의 베인 베어링 링에 고정된다. 베인 베어링 링과 디스크 사이에 형성되어 VTG의 베인들이 위치되는 유동 채널을 위한 소정 너비를 설정하기 위하여, 용접 후에 용접 조인트가 다시 제거될 수 있는 스페이서 슬리브가 필요하다. 그러나, 용접은 강한 열 유입으로 디스크가 뒤틀리게 할 수 있다. 디스크의 뒤틀림은 베인과 디스크 사이에 국부적으로 간격을 감소시켜 베인의 작동을 막을 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 가능하다면 전혀 뒤틀림 없이 디스크를 베인 베어링 링에 연결하는 용접 조인트를 형성하여, 나사로 연결하는 경우와 같이 항상 일 정한 간격을 유지할 수 있는 청구항 제1항의 전문에 따른 형태의 터보차저를 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 제1항의 특징에 의해 달성된다.

종속 청구항 제2항 내지 제4항은 본 발명에 따른 터보차저의 바람직한 개량 형태에 관한 것이다.

청구항 제6항 내지 제8항은 본 발명에 따른 터보차저의 베인 베어링 조립체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

청구항 제5항은 독립적으로 유통될 수 있는 물품으로서 베인 베어링 조립체를 한정한다. 용접 중 바람직하지 못한 디스크의 뒤틀림을 방지하기 위하여, 특히 바람직한 실시 형태에서는 히트 스로틀(heat throttle)이 제공되고, 이 히트 스로틀은 용접될 지지핀 단부를 위한 오목부를 둘러싼다.

특히 바람직한 실시 형태에서, 상기 히트 스로틀은 용접될 지지핀 단부를 위한 오목부 둘레에 존재하는 홈으로 형성된다.

이러한 히트 스로틀의 존재 덕분에, 디스크에 주입되는 에너지는 가능한 한 작게 유지될 수 있다. 이러한 히트 스로틀의 다른 장점은 용접 조인트를 둘러싸는 디스크 물질로 더 적은 에너지가 방출되기 때문에, 즉 에너지가 용접 조인트에 "갇혀" 있기 때문에, 디스크 물질의 용접을 위해 전체적으로 더 적은 에너지가 필요하다는 사실에서 알 수 있다.

지지핀의 제1 단부는 디스크에 나사 결합, 리벳 결합, 또는 다른 방식으로 고정될 수 있다.

지지핀은 바람직하게는 몇 밀리미터의 매우 작은 직경을 가지며, 그로 인해 유동 단면의 감소뿐 아니라 관련된 유동 소용돌이를 최소로 유지할 수 있다.

이하, 본 발명의 세부 사항, 장점들 및 특징들을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

가변 터빈 구조의 터보차저의 모든 구성 요소들을 전부 도시하는 것은 본 발명의 구조적 원리에 대한 이하의 설명에 불필요하기 때문에, 도 1은 본 발명에 따른 터보차저(15)의 기본 구성 요소만을 도시하였으며, 이러한 터보차저(15)는 일반적으로 압축기 하우징(17) 내의 압축기 임펠러(16), 축(19)에 필요한 베어링을 구비한 베어링 하우징(18) 및 터빈 케이싱(21) 내의 터빈 휠(20)을 포함한다. 나머지 부분들은 본 발명의 모든 원리를 기술하기 위해 설명할 필요는 없지만, 이러한 부분들도 당연히 제공된다.

그리고, 도 2는 본 발명에 따른 터보차저의 베인 베어링 조립체(1) 만을 도시한 것이다. 상기 베인 베어링 조립체(1)는 소정 거리에 디스크(3)가 배치되는 베인 베어링 링(2)을 포함한다. 상기 디스크(3)는 바람직하게는 베인 베어링 링(2)과 같은 물질로 만들어지고, 상기한 바와 같이 유동 채널(4)을 한정하기 위해 정확한 축방향 간격을 설정하는 역할을 한다.

상기 디스크(3)를 베인 베어링 링(2)에 고정하기 위해, 도 2에 도시된 지지핀(5)과 같은 적어도 하나의 지지핀, 그러나 일반적으로 다수의 지지핀이 제공된다. 상기 지지핀(5)은 각각 제1 단부(6) 및 제2 단부(7)를 포함한다. 설치된 상태 에서 상기 유동 채널(4)에 배열되는 축부(8)는 단부들(6,7) 사이에 배치된다.

도 2 및 도 3에서 알 수 있는 것처럼, 도시된 실시예에서 단부(6)에는 상기 베인 베어링 링(2)에 고정하기 위해 베인 베어링 링(2)의 대응 내부 나사산(10)과 결합하는 외부 나사산(9)을 포함한다.

도 3의 확대된 도면으로부터 더욱 명확히 알 수 있는 것처럼, 상기 지지핀(5)의 제2 단부(7)는 디스크(3)의 오목부(11)에 배치되고 오목부(11)의 원뿔형 확장부(12)에서 용접(13)을 통해 상기 디스크(3)에 연결된다. 이를 위하여 상기 단부(7)는 완벽한 용접(13)을 달성할 수 있도록 그 면이 지붕처럼 테이퍼지게 형성된다.

도 2 및 도 3에 도시된 특히 바람직한 실시예에서, 열이 디스크(3)의 고체 부분에 직접적으로 침투하는 것을 방지하는 둘레 홈(14) 형태로 디스크(3)의 오목부(11) 둘레에 히트 스로틀(heat throttle)이 제공되며, 이는 용접 중 디스크(3)의 뒤틀림을 방지하고 투입되는 용접 에너지의 필요량을 줄인다.

본 발명의 방법에 따르면, 상기 디스크(3)는 상기한 바와 같이 베인 베어링 링(2), 베인축, 레버 및 일반적으로 제공되는 다른 부품들의 표준 제조 단계와 함께, 본 발명의 베인 베어링 링 조립체를 제조하기 위해 지지핀(5) 마다 대응하는 오목부(11)가 제공되고, 상기 히트 스로틀이 둘레 홈(14) 형태로 상기 각각의 오목부(11) 둘레에 설치된다.

이어서, 디스크(3)를 베인 베어링 링(2)에 고정하기 위해, 지지핀(5)의 제1 단부(6)를 우선 베인 베어링 링(2)에 나사 결합한다. 그런 다음 스페이서(도면에 구체적으로 도시되지 않음)가 베인 베어링 링(2)과 디스크(3) 사이의 한정된 거리를 조절하기 위하여 상기 베인 베어링 링(2)과 디스크(3) 사이에 삽입된다. 그런 다음 제2 단부(7)가 용접되고 상기 스페이서는 제거된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 터보차저는 디스크를 베인 베어링 링에 전혀 뒤틀림 없이 연결하는 용접 조인트를 형성하여, 나사로 연결하는 경우와 같이 항상 일정한 간격을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

- 베인 베어링 링(2) 및 유동 채널(4)를 형성하기 위해 상기 베인 베어링 링(2)에 고정될 수 있는 디스크(3)를 포함하는 베인 베어링 링 조립체(1); 및

- 제1 단부(6)는 상기 베인 베어링 링(2)에 연결되고 제2 단부(7)는 상기 디스크(3)에 용접되는 적어도 하나의 지지핀(5)을 포함하는 가변 터빈 구조의 터보차저(1)에 있어서,

상기 디스크(3)는 용접되는 지지핀 단부(7)를 위해 지지핀(5) 당 하나의 오목부(11)를 포함하고, 상기 오목부는 히트 스로틀(14)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항에 있어서,

상기 히트 스로틀은 상기 오목부(11) 둘레에 존재하는 홈(14)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지지핀(5)의 제1 단부(6)는 외부 나사산(9)을 구비하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 지지핀(5)은 제1 단부(6) 및 제2 단부(7) 사이에 외경이 테이퍼진 축부(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
- 베인 베어링 링(2) 및 유동 채널(4)를 형성하기 위해 상기 베인 베어링 링(2)에 고정될 수 있는 디스크(3); 및

- 제1 단부(6)는 상기 베인 베어링 링(2)에 연결되고 제2 단부(7)는 상기 디스크(3)에 용접되는 적어도 하나의 지지핀(5);을 포함하고,

제1항 내지 제4항 중 적어도 하나의 특성을 특징으로 하는 가변 터빈 구조의 터보차저를 위한 베인 베어링 링 조립체(1).
제5항에 따른 베인 베어링 링 조립체(1)를 제조하는 방법.
제6항에 있어서,

상기 지지핀(5)의 제1 단부(6)는 베인 베어링 링(2)에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 디스크(3)에 히트 스로틀이 상기 오목부(11) 둘레의 홈(14) 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 방법.