KR20080055783A - 배기 터보 과급기 - Google Patents

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KR20080055783A
KR20080055783A KR1020087002204A KR20087002204A KR20080055783A KR 20080055783 A KR20080055783 A KR 20080055783A KR 1020087002204 A KR1020087002204 A KR 1020087002204A KR 20087002204 A KR20087002204 A KR 20087002204A KR 20080055783 A KR20080055783 A KR 20080055783A
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세이이찌 이바라끼
후미하루 다까하시
요오 아끼야마
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

터빈 하우징과 베어링 하우징 사이로 유입한 배기 가스의, 장치 밖으로의 누출을 효과적으로 방지하면서, 조립·분해 시의 작업성이 우수한 배기 터보 과급기를 제공한다. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 터빈 하우징 내에 형성되고 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 터빈 하우징 내에 삽입되고 일단에 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 터빈 하우징에 접속되고 내부에 베어링이 수납되는 베어링 하우징을 형성한다. 터빈 하우징에는 볼트 삽입 구멍을 형성하고, 볼트 삽입 구멍 내에는, 단열재제의 암나사를 갖는 인서트를 형성하고, 터빈 하우징과 베어링 하우징을, 암나사를 갖는 인서트에 결합하는 볼트에 의해 고정한다.
배기 터보 과급기, 터빈 샤프트, 베어링 하우징, 단열제, 배기 가스

Description

배기 터보 과급기 {EXHAUST TURBOCHARGER}
본 발명은, 선박이나 자동차, 발전기 등의 동력원이 되는 내연 기관에 이용되는 배기 터보 과급기, 특히 VG(Variable Geometry) 배기 터보 과급기에 관한 것이다.
배기 터보 과급기는, 내연 기관의 연소실 내로 강제적으로 공기를 공급함으로써 내연 기관의 연소 효율을 향상시켜, 내연 기관의 출력의 향상이나, 내연 기관의 배기 가스의 성질 개선을 도모하는 것이다.
이러한 배기 터보 과급기로서는, 예를 들어 후기의 특허 문헌1에 기재된 가변 용량형 배기 터보 과급기가 알려져 있다.
이 가변 용량형 배기 터보 과급기는, 내부에 소용돌이 형상의 유로가 형성된 터빈 하우징(터빈 케이싱)과, 이 터빈 하우징의 직경 방향 대략 중심부에 형성되는 터빈 휠을 갖고 있다. 터빈 하우징의 소용돌이 형상의 유로에는, 내연 기관으로부터 배기 가스가 공급되도록 되어 있다. 터빈 휠은, 이 소용돌이 형상의 유로로 공급된 배기 가스에 의해 회전 구동되도록 되어 있다.
또한, 이 가변 용량형 배기 터보 과급기는, 내부에 소용돌이 형상의 유로가 형성된 컴프레서 하우징과, 컴프레서 하우징의 직경 방향 대략 중심부에 형성되는 컴프레서 휠을 갖고 있다. 컴프레서 휠은, 회전 구동됨으로써 외기를 컴프레서 하우징 내로 받아들이는 동시에, 받아들인 외기를 컴프레서 하우징 내의 소용돌이 형상의 유로로 송출하는 것이다. 컴프레서 하우징의 소용돌이 형상의 유로는, 내연 기관의 흡기 계통에 접속되어 있다. 이에 의해, 컴프레서 휠에 의해 이 소용돌이 형상의 유로로 보내진 외기는, 내연 기관의 흡기 계통에 강제적으로 보내지게 되어 있다.
터빈 휠과 컴프레서 휠은, 터빈 샤프트에 의해 연결되어 있다. 터빈 하우징과 컴프레서 하우징 사이에는, 베어링 하우징이 형성되어 있다. 베어링 하우징에는, 터빈 샤프트를 축선 주위로 회전 가능하게 하여 지지하는 베어링이 형성되어 있다.
베어링 하우징에 있어서, 터빈 하우징과의 접속단의 외주부에는, 플랜지부가 형성되어 있다. 터빈 하우징에 있어서, 베어링 하우징과의 접속단에는, 베어링 하우징의 플랜지부를 받는 영역의 외측에, 복수의 나사 구멍이 형성되어 있다. 베어링 하우징과 터빈 하우징은, 터빈 하우징에 형성된 각 나사 구멍에 각각 볼트를 결합시킴으로써 접속되어 있다. 구체적으로는，베어링 하우징은, 터빈 하우징의 각 나사 구멍에 결합되는 볼트의 머리부, 혹은 이들 볼트 머리부에 장착되는 와셔에 의해, 베어링 하우징의 플랜지부가 터빈 하우징에 압박됨으로써 터빈 하우징에 고정되어 있다.
또한, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이에는, 터빈 샤프트의 삽입부를 통해서 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이로 유입한 배기 가스의, 장치 밖으로의 누출 을 방지하는 개스킷이 형성되어 있다. 이 개스킷의 터빈 하우징과 베어링 하우징과의 접촉압(면압)은, 볼트의 체결력에 의해 결정된다.
이 가변 용량형 배기 터보 과급기에서는, 내연 기관의 배기 계통으로 터빈 하우징 내의 소용돌이 형상의 유로 내로 도입된 배기 가스에 의해 터빈 휠이 회전 구동된다.
이렇게 터빈 휠이 회전 구동되면, 그 구동력이 터빈 샤프트를 통해서 컴프레서 휠에 전달되어, 컴프레서 휠이 회전 구동된다.
이에 의해, 컴프레서 휠이 컴프레서 하우징 내로 외기를 받아들이는 동시에, 받아들인 외기를 컴프레서 하우징 내의 소용돌이 형상의 유로 내로 송출한다. 이에 의해, 컴프레서 하우징 내로 받아들인 외기가, 내연 기관의 연소실 내로 강제적으로 공급된다.
또한, 이 가변 용량형 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징 내에, 터빈의 용량을 조정하는 가변 노즐 기구가 형성되어 있다.
가변 노즐 기구는, 터빈 하우징 내의 소용돌이 형상의 유로의 내주측에 터빈의 원주 방향으로 등간격으로 복수 배치되는 노즐 베인을 갖고 있다. 각 노즐 베인은, 터빈 하우징에 형성된 노즐 마운트에 대하여, 각각 블레이드각을 변화시킬 수 있도록 해서 형성되어 있다.
가변 노즐 기구는, 각 노즐 베인의 블레이드각을 조정함으로써, 소용돌이 형상의 유로로부터 터빈 휠로 보내어지는 배기 가스의 유량을 조정하는 것이다. 가변 노즐 기구는, 이렇게 터빈 휠로 보내어지는 배기 가스의 유량을 조정함으로써, 터빈 휠의 회전량을 조정하여, 컴프레서 휠에 의한 흡기 계통으로의 송기량을 조정한다.
특허 문헌 : 일본 특허 공개 제2004-156592호 공보
가변 용량형 배기 터보 과급기의 동작 중에는, 터빈 하우징이, 내부를 유통하는 배기 가스의 열을 받아 고온이 된다. 또한, 터빈 하우징의 나사 구멍에 결합하고 있는 볼트는, 나사면에서 터빈 하우징과 면 접촉하고 있으므로, 이 볼트 자체도 고온이 된다.
한편, 베어링 하우징에는, 통상, 베어링에 윤활유를 공급해서 베어링의 윤활 및 냉각을 행하는 윤활 기구가 형성되어 있다. 베어링 하우징은, 윤활 기구가 공급하는 윤활유에 의해 냉각되어 있어, 터빈 하우징에 비하여 온도 상승이 생기기 어렵다.
이로 인해, 가변 용량형 배기 터보 과급기를 동작시킴으로써 생기는 베어링 하우징의 열팽창량은, 터빈 하우징 및 볼트의 열팽창량에 비해 적다. 이에 의해, 가변 용량형 배기 터보 과급기의 동작 중에는, 터빈 하우징과 베어링 하우징을 체결하는 볼트의 체결력이 감소하여, 개스킷의 면압이 감소한다.
종래는, 가변 용량형 배기 터보 과급기의 동작 중에도 개스킷의 면압이 충분히 확보되도록, 상기한 바와 같은 볼트의 체결력의 감소량을 고려하여, 볼트의 조이기 토크를 단순한 고정을 위해 필요한 토크보다도 높게 설정하고 있다.
그러나, 이와 같이 볼트의 조이기 토크를 높게 설정한 경우에는, 볼트의 착탈 작업에 시간을 필요로 하기 때문에, 가변 용량형 배기 터보 과급기의 조립·분해 시의 작업성이 낮다.
여기서, 가변 용량형 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징과 베어링 하우징은, 서로의 사이에 노즐 마운트를 끼운 상태로 고정되도록 되어 있다. 즉, 터빈 하우징, 베어링 하우징 및 볼트는 노즐 마운트를 고정하기 위한 고정 장치를 겸하고 있다.
이 구성에서는，노즐 마운트를 고정하기 위해 별개로 고정 장치를 형성할 필요가 없어, 부품 개수가 삭감되고, 제조 코스트가 저감된다.
그러나, 이와 같이 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이에 노즐 마운트를 끼워서 고정하는 구성에서는, 볼트의 체결력이, 터빈 하우징과 베어링 하우징의 고정뿐만 아니라, 터빈 하우징과 베어링 하우징에 의한 노즐 마운트의 유지력으로서 작용한다. 즉, 이 구성에서는, 볼트의 체결력이 분산되게 되기 때문에, 볼트에 의한 터빈 하우징과 베어링 하우징의 고정을 더 확실하게 하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이로 유입한 배기 가스의, 장치 밖으로의 누출을 효과적으로 방지하면서, 조립·분해 시의 작업성이 우수한 배기 터보 과급기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
본 발명은, 제1 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 볼트 삽입 구멍이 형성되어 있고, 상기 볼트 삽입 구멍 내에는, 단열재제의 암나사를 갖는 인서트가 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이 상기 암나사를 갖는 인서트에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제1 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징의 볼트 삽입 구멍 내에 형성된 단열재로 이루어지는 암나사를 갖는 인서트에 의해, 터빈 하우징과 볼트 사이에서의 열의 전달이 방지되고 있다.
이에 의해, 배기 터보 과급기를 동작시켜, 터빈 하우징의 온도가 상승해도, 볼트의 온도 상승이 억제되어, 볼트의 열팽창량이 저감되므로, 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기에서는, 이와 같이 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제2 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 관통 구멍이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 관통 구멍에 삽입 관통되는 볼트와, 상기 볼트에 결합하는 너트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고, 상기 관통 구멍의 내면과 상기 볼트 사이에는, 단열재로 이루어지는 인서트 혹은 공기층이 형성되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제2 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징의 관통 구멍의 내면과 볼트 사이에, 단열재로 이루어지는 인서트 혹은 공기층이 형성되어 있고, 이 인서트 혹은 공기층에 의해, 터빈 하우징과 볼트 사이에서의 열의 전달이 방지되고 있다.
이에 의해, 배기 터보 과급기를 동작시켜, 터빈 하우징의 온도가 상승해도, 볼트의 온도 상승이 억제되어, 볼트의 열팽창량이 저감되므로, 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기에서는, 이와 같이 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제3 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되는 동시에, 상기 나사 구멍의 근방에 방열 핀 혹은 방열 홈이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제3 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징의 나사 구멍의 근방에는 방열 핀 혹은 방열 홈이 형성되어 있고, 외기와의 접촉 면적이 증대되어 있다.
이로 인해, 배기 터보 과급기를 동작시켜서, 터빈 하우징의 온도가 상승해도, 터빈 하우징에 있어서 나사 구멍 근방 부분에서는, 열이 주위로 효과적으로 방출되어, 온도 상승이 억제된다.
그 결과, 이 나사 구멍에 결합하는 볼트의 온도 상승이 억제되어, 볼트의 열팽창량이 저감되므로, 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기에서는, 이와 같이 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제4 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고, 상기 볼트에는, 그 축선을 따라 관통 구멍이 형성되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제4 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징과 베어링 하우징을 고정하는 볼트에는, 축선 방향을 따라 관통 구멍이 형성되어 있다.
이에 의해, 볼트의 표면적이 증대해서 볼트로부터의 방열량이 많아지는 동시에, 관통 구멍 내로 유입하는 외기에 의해 볼트가 냉각된다.
이에 의해, 배기 터보 과급기를 동작시켜, 터빈 하우징의 온도가 상승해도, 볼트의 온도 상승이 억제되어, 볼트의 열팽창량이 저감되므로, 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기에서는, 이와 같이 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한，이 배기 터보 과급기에 있어서, 터빈 하우징에 형성되는 나사 구멍이 관통 구멍이어도 되고, 또한 나사 구멍을 막힘 구멍으로서 이 나사 구멍의 저부에 있어서 볼트의 관통 구멍에 대향하는 부위에 관통 구멍이 형성되어도 된다. 이 경우에는, 외기가 볼트의 관통 구멍 내를 보다 용이하게 유통할 수 있으므로, 볼트의 온도 상승이 보다 한층 생기기 어려워져, 볼트의 열팽창에 의한 개스킷의 면압 저하가 더 효과적으로 방지된다.
또한, 본 발명은, 제5 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고, 상기 터빈 하우징 내면 중 상기 배기 가스와 접촉하는 영역에는, 열차단층이 형성되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제5 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징의 내면에 형성된 열차단층에 의해, 터빈 하우징 내로 도입된 배기 가스로부터 터빈 하우징으로의 열의 전달이 방지되고 있다.
이에 의해, 배기 터보 과급기를 동작시켜도, 터빈 하우징의 온도 상승이 억제되어, 터빈 하우징 및 터빈 하우징에 결합되는 볼트의 열팽창량이 저감되므로, 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기에서는, 이와 같이 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 이 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징의 열차단성이 향상되므로, 터빈의 효율 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징의 온도 상승이 억제되므로, 열응력에 의한 터빈 하우징으로의 부하가 저감되어, 터빈 하우징의 내구성이 향상된다.
또한, 본 발명은, 제6 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 베어링 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제6 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 온도 상승이 생기기 어려운 베어링 하우징에 나사 구멍이 형성되어 있고, 터빈 하우징과 베어링 하우징은, 이 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 접속되어 있다.
즉, 터빈 하우징과 베어링 하우징을 접속하는 볼트는, 다른 부재와의 접촉 면적이 가장 큰 부위인 나사면을, 온도 상승이 생기기 어려운 베어링 하우징에 접촉시켜지게 된다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기에서는, 배기 터보 과급기를 동작시켜도, 터빈 하우징의 열이 볼트로 전달되기 어려워, 볼트의 열팽창량이 저감되므로, 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기에서는, 이와 같이 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 이 배기 터보 과급기에서는, 볼트의 머리부가 터빈 하우징측(배기 터보 과급기의 단부측)을 향하고 있으므로, 볼트 머리부 근방에 볼트 조작용의 공구(스패너 등)가 들어가기 쉬워져, 볼트의 착탈 작업이 용이해진다.
또한, 본 발명은, 제7 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고, 상기 볼트의 머리부와 상기 베어링 하우징 사이에는, 탄성 부재가 상기 볼트의 축선 방향으로 압축된 상태로 되어 형성되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제7 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 볼트와 베어링 하우징 사이에, 탄성 부재가, 볼트의 축선 방향으로 압축된 상태로 되어 형성되어 있다.
이에 의해, 터빈 하우징 및 볼트의 열팽창량과 베어링 하우징의 열팽창량 사이에 차가 생기면, 그 만큼 탄성 부재가 압축 상태로부터 복원되어, 이 열팽창량의 차를 보충하므로, 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기에서는, 이와 같이 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
여기서, 탄성 부재로서는, 예를 들어 접시 용수철 형상의 와셔 등의 용수철류나, 탄력성을 갖는 고무 또는 수지로 이루어지는 부시 등을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제8 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고, 상기 베어링 하우징 중, 상기 볼트를 받는 볼트 지지부는, 상기 볼트의 축선 방향으로 탄성 변형 가능하게 되어 있으며, 상기 터빈 하우징측에 탄성 변형된 상태에서 상기 볼트를 받고 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제8 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 베어링 하우징에 있어서, 볼트를 받는 볼트 지지부는, 볼트의 축선 방향으로 탄성 변형 가능하게 되어 있다.
이 볼트 지지부는, 터빈 하우징측에 탄성 변형된 상태에서 볼트를 받고 있다.
이에 의해, 터빈 하우징 및 볼트의 열팽창량과 베어링 하우징의 열팽창량 사이에 차가 생기면, 그 만큼 볼트 지지부가 자신의 탄성 변형량을 저감하는 방향으로 복원되어, 이 열팽창량의 차를 보충하므로, 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기에서는, 이와 같이 볼트의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제9 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징에는, 상기 터빈 샤프트의 주위를 둘러싸는 통 형상의 수형 끼워 맞춤부가 형성되어 있으며, 상기 베어링 하우징은, 상기 수형 끼워 맞춤부가 삽입되고 내주면에서 이 수형 끼워 맞춤부와 끼워 맞추는 암형 끼워 맞춤부가 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징은, 상기 수형 끼워 맞춤부와 상기 암형 끼워 맞춤부를 끼워 맞춘 상태에서, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
여기서, 상기한 바와 같이, 배기 터보 과급기를 운전해도, 베어링 하우징의 온도는 터빈 하우징에 비하여 상승하기 어려워, 베어링 하우징의 열팽창량은, 터빈 하우징의 열팽창량에 비하여 적다.
본 발명의 제9 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징에는 수형 끼워 맞춤부가 형성되어 있고, 베어링 하우징에는 수형 끼워 맞춤부와 끼워 맞추는[소위 인롱(印籠) 결합] 암형 끼워 맞춤부가 형성되어 있다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기를 운전하면, 터빈 하우징의 온도가 상승하여, 터빈 하우징에 형성된 수형 끼워 맞춤부는, 직경 방향 외측을 향해도 열팽창한다.
한편, 베어링 하우징에 형성된 암형 끼워 맞춤부의 열팽창량은, 수형 끼워 맞춤부의 열팽창량에 비하여 적다. 이로 인해, 터빈 하우징의 온도가 상승하면, 수형 끼워 맞춤부의 외주면이, 암형 끼워 맞춤부의 내주면에 밀착하고, 이에 의해 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이가 밀봉된다. 수형 끼워 맞춤부와 암형 끼워 맞춤부와의 밀착력은, 수형 끼워 맞춤부와 암형 끼워 맞춤부와의 열팽창량의 차(즉 터빈 하우징과 베어링 하우징과의 열팽창량의 차)가 크면 클수록 강해져, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이의 밀봉이 보다 확실하게 된다.
이에 의해, 터빈 하우징 및 볼트와 베어링 하우징 사이에 열팽창량의 차가 생겨서 볼트의 체결력이 감소해도, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이로부터의 배기 가스의 누출이 방지된다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기에서는, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제10 태양으로서, 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과, 상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과, 일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와, 상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과, 상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고, 상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이에는, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측을 향하여, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징과의 거리가 좁혀진 협애부와, 상기 협애부보다도 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징과의 거리가 크게 취해진 확대부가 이 순서로 형성되어 있고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징은, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기를 제공한다.
상기 본 발명의 제10 형태에 관한 배기 터보 과급기에서는, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이에는, 개스킷을 향해서 순서대로, 협애부와 확대부가 형성되어 있다.
협애부는, 터빈 하우징의 터빈 샤프트 삽입 관통부로부터 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이로 유입한 배기 가스의 압력을 저감시키는 교축부로서 기능한다.
협애부를 통과한 배기 가스는, 확대부로 유입함으로써 팽창하고, 더욱 압력이 저감된다.
이와 같이, 이 배기 터보 과급기에서는，개스킷에 가해지는 배기 가스의 압력이 낮아도 되므로, 터빈 하우징 및 볼트와 베어링 하우징 사이에 열팽창량의 차가 생겨서 볼트의 체결력이 감소해도, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이로부터의 배기 가스의 누출이 방지된다.
특히, 배기 가스의 압력 변동이 클 경우에는, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이로부터의 배기 가스의 누출이 효과적으로 방지된다.
구체적으로는, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이에 진입한 배기 가스는, 협애부를 통과함으로써, 터빈 하우징 내의 배기 가스와는 압력 변동에 시간차가 생긴다.
이에 의해, 확대부에서는, 배기 가스의 압력이 평균화되게 되고, 확대부의 내압은, 배기 가스의 피크 압력보다도 저하된다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기에서는, 볼트의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
여기서, 상기 제10 형태에 관한 배기 터보 과급기에 있어서, 상기 터빈 하우징에는, 상기 확대부부터 상기 배기 가스의 출구 근방까지 통하는 바이패스 유로가 형성되어 있어도 된다.
터빈 하우징 내로 도입된 배기 가스는, 그 에너지를 터빈 휠의 회전 구동에 거의 소비되므로, 터빈 하우징의 배기 가스 출구에서는, 배기 가스의 압력은 거의 대기압으로 되어 있다.
이로 인해, 확대부 내의 배기 가스의 압력이 터빈 하우징의 배기 가스 출구 근방에 있어서의 배기 가스의 압력보다도 높을 경우에는, 확대부 내의 배기 가스가 바이패스 유로를 통해서 터빈 하우징의 배기 가스 출구 근방으로 유입하게 되어, 확대부의 내압이 저감된다.
이로 인해, 개스킷에 가해지는 배기 가스의 압력이 더 낮아져, 개스킷의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
본 발명에 의하면, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이로 유입한 배기 가스의, 장치 밖으로의 누출을 효과적으로 방지하면서, 조립·분해 시의 작업성이 우수한 배기 터보 과급기를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도2는 도1의 일부 확대도이다.
도3은 도2의 모식도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도5는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도6은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 평면도이다.
도7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 다른 구성예를 도시하는 평면도이다.
도8은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도9는 본 발명의 제５ 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도10은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도11은 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도12는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 다른 구성예를 도시하는 종단면도이다.
도13은 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도14는 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도15는 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 다른 구성예를 도시하는 종단면도이다.
도16은 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
도17은 본 발명의 제11 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기의 구성을 도시하는 종단면도이다.
<부호의 설명>
1, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131, 141, 151 : 배기 터보 과급기
2, 52, 62, 72, 82, 92 : 터빈 하우징
3 : 터빈 휠
21 : 터빈 샤프트
22, 93, 113, 123, 133 : 베어링 하우징
23 : 베어링
44 : 개스킷
46 : 볼트 삽입 구멍
48 : 볼트
47 : 암나사를 갖는 인서트
56, 76a : 관통 구멍
57 : 너트
67 : 방열 핀
69 : 방열 홈
88 : 열차단층
104 : 탄성 부재
114 : 볼트 지지부
127 : 암형 끼워 맞춤부
128 : 수형 끼워 맞춤부
146 : 협애부
147 : 확대부
154 : 바이패스 유로
A : 공기층
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
[제1 실시 형태]
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서, 도1 및 도2를 이용하여 설명한다.
본 실시예에서는, 본 발명을, VG 배기 터보 과급기에 적용한 예에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은, 이것에 한정되지 않고, 일반적인 배기 터보 과급기에 적용할 수 있다.
도1의 종단면도에 도시한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(1)는, 내부에 소용돌이 형상의 유로(2a)가 형성된 터빈 하우징(2)과, 이 터빈 하우징(2)의 직경 방향 대략 중심부에 형성되는 터빈 휠(3)을 갖고 있다. 터빈 하우징(2)의 소용돌이 형상의 유로(2a)에는, 도시하지 않은 내연 기관으로부터 배기 가스가 공급되도록 되어 있다. 터빈 휠(3)은, 이 소용돌이 형상의 유로(2a)로 공급된 배기 가스에 의해 회전 구동되도록 되어 있다. 여기서, 터빈 휠(3)의 재질은 일반적인 내열 합금이다.
또한, 이 배기 터보 과급기(1)는, 내부에 소용돌이 형상의 유로(12a)가 형성된 컴프레서 하우징(12)과, 컴프레서 하우징(12)의 직경 방향 대략 중심부에 형성되는 컴프레서 휠(13)을 갖고 있다. 컴프레서 휠(13)은, 회전 구동됨으로써 외기를 컴프레서 하우징(12) 내로 받아들이는 동시에, 받아들인 외기를 컴프레서 하우징(12) 내의 소용돌이 형상의 유로(12a)로 송출하는 것이다. 컴프레서 하우징(12)의 소용돌이 형상의 유로(12a)는, 상기한 내연 기관의 흡기 계통에 접속되어 있다. 이에 의해 컴프레서 휠(13)에 의해 이 소용돌이 형상의 유로(12a)로 보내진 외기는, 전기의 내연 기관의 흡기 계통에 강제적으로 보내지게 되어 있다.
터빈 휠(3)과 컴프레서 휠(13)은, 터빈 샤프트(21)에 의해 연결되어 있다. 터빈 하우징(2)과 컴프레서 하우징(12) 사이에는, 베어링 하우징(22)이 형성되어 있다. 베어링 하우징(22)에는, 터빈 샤프트(21)를 축선 주위로 회전 가능하게 해서 지지하는 베어링(23)이 형성되어 있다. 또한, 베어링 하우징(22)에는, 베어링(23)으로 윤활유를 공급해서 베어링(23)의 윤활 및 냉각을 행하는 윤활 기구(24)가 형성되어 있다. 베어링 하우징(22)은, 이 윤활 기구(24)가 공급하는 윤활유에 의해 냉각되고 있다. 여기서, 베어링 하우징(22)의 재질은 일반적으로는 주철이다.
이 배기 터보 과급기(1)에서는, 내연 기관의 배기 계통으로부터 터빈 하우징(2) 내의 소용돌이 형상의 유로(2a) 내로 도입된 배기 가스에 의해 터빈 휠(3)이 회전 구동된다.
이렇게 터빈 휠(3)이 회전 구동되면, 그 구동력이 터빈 샤프트(21)를 통해서 컴프레서 휠(13)에 전달되어, 컴프레서 휠(13)이 회전 구동된다.
이에 의해, 컴프레서 휠(13)이 컴프레서 하우징(12) 내로 외기를 받아들이는 동시에, 받아들인 외기를 컴프레서 하우징(12) 내의 소용돌이 형상의 유로(12a) 내로 송출한다. 이에 의해, 컴프레서 하우징(12) 내로 받아들여진 외기가, 내연 기관의 연소실 내로 강제적으로 공급된다.
또한, 이 배기 터보 과급기(1)에서는, 도2에 도시한 바와 같이 터빈 하우징(2) 내에, 터빈의 용량을 조정하는 가변 노즐 기구(31)가 형성되어 있다.
가변 노즐 기구(31)는, 터빈 하우징(2) 내의 소용돌이 형상의 유로(2a)의 내 주측에 터빈 휠(3)의 원주 방향으로 등간격으로 복수 배치되는 노즐 베인(32)을 갖고 있다. 각 노즐 베인(32)은, 터빈 하우징(2)에 형성된 원환 형상의 노즐 마운트(33)에 형성되어 있고, 액츄에이터(33)에 의해, 각각 블레이드각[소용돌이 형상의 유로(2a)의 반경선에 대한 각도]을 조정할 수 있게 되어 있다.
가변 노즐 기구(31)는, 액츄에이터(33)에 의해 각 노즐 베인(32)의 블레이드각을 조정함으로써, 소용돌이 형상의 유로(2a)부터 터빈 휠(3)까지의 유로 단면적을 조정하여, 터빈 휠(3)로 보내어지는 배기 가스의 유량을 조정하는 것이다. 이렇게 터빈 휠(3)로 보내어지는 배기 가스의 유량을 조정함으로써, 터빈 휠(3)의 회전량을 조정하여, 컴프레서 휠(13)에 의한 흡기 계통으로의 송기량을 조정할 수 있다.
여기서, 터빈 하우징(2)과 베어링 하우징(22)은, 서로의 사이에 노즐 마운트(33)를 끼운 상태로 고정되도록 되어 있다. 즉, 터빈 하우징(2), 베어링 하우징(22), 및 후술하는 볼트(48)는, 노즐 마운트(33)를 고정하기 위한 고정 장치를 겸하고 있다.
이 배기 터보 과급기(1)에서는, 상기한 바와 같은 노즐 마운트(33)의 고정 구조를 채용한 것으로, 노즐 마운트(33)를 고정하기 위해 별개로 고정 장치를 형성할 필요가 없어, 부품 개수가 삭감되고, 제조 코스트가 저감된다.
이하, 터빈 하우징(2)과 베어링 하우징(22)의 접속 구조에 대해서, 도3을 이용해서 구체적으로 설명한다. 또한, 도3에서는, 터빈 하우징(2)과 베어링 하우징(22)의 접속 구조에 대해서 이해를 쉽게 하기 위해, 터빈 하우징(2) 및 베어링 하우징(22)의 형상을 간략화해서 도시하고 있다. 또한, 동일한 취지에 기초하여, 도3에서는, 노즐 마운트(33)의 지지 구조에 관해서는 도시를 생략하고 있다.
베어링 하우징(22)에 있어서, 터빈 하우징(2)과의 접속단에는, 그 외주부에, 플랜지부(41)가 형성되어 있다.
또한, 터빈 하우징(2)에 있어서, 베어링 하우징(22)과의 접속단에는, 베어링 하우징(22)의 터빈 하우징(2)과의 접속단을, 플랜지부(41)째 수납하는 오목부(42)가 형성되어 있다.
오목부(42)의 내경은, 플랜지부(41)의 외경과 거의 동일하게 되어 있다. 또한, 오목부(42)의 저부 외주연에는, 전체 둘레에 걸쳐, 오목부(42)의 개구 방향[베어링 하우징(22)측]으로 돌출되는 단부(43)가 형성되어 있다. 이 단부(43) 상에는, 베어링 하우징(22)의 플랜지부(41)를 받고, 단부(43)와 베어링 하우징(22) 사이를 밀봉하는 개스킷(44)이 형성되어 있다.
여기에서, 단부(43) 및 개스킷(44)은, 직경 방향의 폭이 플랜지부(41)보다도 좁혀져 있다. 이에 의해, 단부(43) 및 개스킷(44)의 직경 방향 내측에서는, 플랜지부(41)와 터빈 하우징(2)과 베어링 하우징(22) 사이에, 전체 둘레에 걸쳐 공간(S)이 형성되어 있다.
터빈 하우징(2)에는, 오목부(42)의 가장자리부를 따라, 복수의 볼트 삽입 구멍(46)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 이 볼트 삽입 구멍(46)은 막힘 구멍으로 되어 있다.
이 볼트 삽입 구멍(46) 내에는, 단열재제의 암나사를 갖는 인서트(47)가 형 성되어 있다. 암나사를 갖는 인서트(47)의 재질은, 예를 들어 열전도율이 낮은 세라믹스로 할 수 있다.
터빈 하우징(2)과 베어링 하우징(22)은, 암나사를 갖는 인서트(47)에 결합하는 볼트(48)에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있다.
구체적으로는, 베어링 하우징(22)은, 볼트(48)의 머리부에 의해 플랜지부(41)가 터빈 하우징(2)의 단부(43) 사이에 끼워짐으로써, 터빈 하우징(2)에 대하여 고정되어 있다. 또한, 볼트(48)의 머리부에 와셔를 장착하고, 이 와셔에 의해 플랜지부(41)가 터빈 하우징(2)의 단부(43) 사이에 끼워지도록 하여도 된다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(1)에서는, 터빈 하우징(2)의 볼트 삽입 구멍(46) 내에 형성된 단열재로 이루어지는 암나사를 갖는 인서트(47)에 의해, 터빈 하우징(2)과 볼트(48) 사이에서의 열의 전달이 방지되고 있다.
이에 의해, 내연 기관의 배기 가스의 열을 받아 터빈 하우징(2)의 온도가 상승해도, 볼트(48)의 온도 상승이 억제되어, 볼트(48)의 열팽창량이 저감되므로, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어렵다.
이 배기 터보 과급기(1)에서는, 이와 같이 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기(1)는, 터빈 하우징(2)과 베어링 하우징(22) 사이로 유입한 배기 가스의, 장치 밖으로의 누출을 효과적으로 방지하면서, 조립·분해 시의 작업성이 우수하다.
[제2 실시 형태]
다음에 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서, 도4를 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(51)는, 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에서, 터빈 하우징(2)과 베어링 하우징(22)의 접속 구조를 변경한 것이다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
이 배기 터보 과급기(51)에서는, 터빈 하우징(2) 대신에, 터빈 하우징(52)이 이용되고 있다. 터빈 하우징(52)은, 제1 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(2)에 있어서, 막힘 구멍인 볼트 삽입 구멍(46) 대신에, 볼트(48)가 삽입 관통되는 관통 구멍(56)을 형성한 것이다.
이 배기 터보 과급기(51)에서는, 터빈 하우징(52)의 관통 구멍(56)에 볼트(48)를 삽입 관통하고, 관통 구멍(56)으로부터 돌출된 볼트(48)의 선단에, 너트(57)를 결합시켜, 볼트(48)의 머리부와 너트(57) 사이에 터빈 하우징(52) 및 베어링 하우징(22)의 플랜지부(41)을 끼워 넣음으로써, 터빈 하우징(52)과 베어링 하우징(22)의 고정이 이루어지게 되어 있다.
본 실시예에서는, 관통 구멍(56)의 내면과 볼트(48) 사이에는, 간극이 형성되어 있다. 즉, 관통 구멍(56)의 내면과 볼트(48) 사이에는, 공기층(A)이 형성되어 있어, 볼트(48)와 터빈 하우징(2)의 접촉 면적이 최소한으로 억제되고 있다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(51)에서는, 터빈 하우징(2)의 관통 구멍(56)의 내면과 볼트(48) 사이에, 공기층(A)이 형성되어 있고, 이 공기층(A)에 의 해, 터빈 하우징(2)과 볼트(48) 사이에서의 열의 전달이 방지되고 있다.
이에 의해, 터빈 하우징(2)의 온도가 상승해도, 볼트(48)의 온도 상승이 억제되어, 볼트(48)의 열팽창량이 저감된다.
이에 의해, 본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(51)에서는, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
여기서, 관통 구멍(56)의 내면과 볼트(48) 사이에는, 공기층(A) 대신에, 단열재로 이루어지는 인서트를 형성하여도 된다. 이 경우에도, 인서트에 의해 터빈 하우징(2)과 볼트(48) 사이에서의 열의 전달이 방지되므로, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
[제3 실시 형태]
다음에 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서, 도5 및 도6을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(61)는, 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에 있어서, 터빈 하우징(2) 대신에, 터빈 하우징(62)을 이용한 것을 주된 특징으로 하는 것이다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
터빈 하우징(62)은, 제1 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(2)에 있어서, 볼 트 삽입 구멍(46) 대신에, 볼트(48)가 결합되는 나사 구멍(66)을 형성한 것이다. 또한, 터빈 하우징(62)에 있어서, 나사 구멍(66)의 근방에는, 방열 핀(67)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 도6에 도시한 바와 같이 터빈 하우징(62)은, 나사 구멍(66)이 형성되는 영역이, 외주부로 돌출된 형상으로 되어 있고, 이 영역에는, 나사 구멍(66)의 축선 방향을 따라 연장되는 복수의 방열 핀(68)이, 나사 구멍(66)의 주위 방향을 따라 간격을 두고 배치되어 있다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(61)에서는, 터빈 하우징(62)의 나사 구멍(66)의 근방에는 방열 핀(67)이 형성되어 있어, 외기와의 접촉 면적이 증대되어 있다.
이로 인해, 터빈 하우징(62)의 온도가 상승해도, 터빈 하우징(62)에 있어서 나사 구멍(66) 근방 부분에서는, 열이 주위로 효과적으로 방출되어, 온도 상승이 억제된다.
그 결과, 이 나사 구멍(66)에 결합하는 볼트(48)의 온도 상승이 억제되어, 볼트(48)의 열팽창량이 저감된다.
이에 의해, 이 배기 터보 과급기(61)에서는, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
여기서, 이 배기 터보 과급기(61)에 있어서, 터빈 하우징(66) 대신에, 도7에 도시하는 터빈 하우징(68)을 이용해도 된다. 터빈 하우징(68)은, 터빈 하우징(66)에 있어서, 방열 핀(67) 대신에, 나사 구멍(66)의 축선 방향을 따라 연장되는 복수 의 방열 홈(69)을 형성한 것이다. 도7에서는, 방열 홈(69)으로서, V 홈을 형성한 예를 도시하고 있지만, 방열 홈(69)의 형상은 임의이다.
이 경우에도, 터빈 하우징(68)에서 나사 구멍(66) 근방 부분에서는, 열이 주위로 효과적으로 방출되어, 온도 상승이 억제된다.
그 결과, 이 나사 구멍(66)에 결합하는 볼트(48)의 온도 상승이 억제되어, 볼트(48)의 열팽창량이 저감된다. 이에 의해, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
[제4 실시 형태]
다음에 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서, 도8을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(71)는 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에 있어서, 터빈 하우징(2) 대신에, 터빈 하우징(72)을 이용하는 동시에, 볼트(48) 대신에 볼트(76)을 이용한 것을 주된 특징으로 하고 있다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
터빈 하우징(72)은, 제1 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(2)에 있어서, 볼트 삽입 구멍(46) 대신에, 나사 구멍(77)을 형성한 것이다. 본 실시예에서는, 나사 구멍(77)은 막힘 구멍으로 되어 있고, 나사 구멍(77)의 저부에는 나사 구멍(77)과 대략 동축으로 하여, 나사 구멍(77)보다도 소경의 관통 구멍(77a)이 형성되어 있다.
볼트(76)는, 제1 실시 형태에서 설명한 볼트(48)에 있어서, 그 축선을 따라 관통 구멍(76a)을 형성한 것이다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(71)에서는, 터빈 하우징(72)과 베어링 하우징(22)을 고정하는 볼트(76)에는, 축선 방향을 따라 관통 구멍(76a)이 형성되어 있다.
이에 의해, 볼트(76)의 표면적이 증대해서 볼트(76)로부터의 방열량이 많아지는 동시에, 관통 구멍(76a) 내로 유입하는 외기에 의해 볼트(76)가 냉각된다.
본 실시예에서는, 나사 구멍(77)의 저부에서 볼트(76)의 관통 구멍(76a)에 대향하는 부위에 관통 구멍(77a)이 형성되어 있다. 이에 의해, 외기가 볼트(76)의 관통 구멍(76a) 내를 보다 용이하게 유통할 수 있으므로, 볼트(76)의 온도 상승이 보다 한층 생기기 어려워진다.
이와 같이, 이 배기 터보 과급기(71)에서는, 터빈 하우징(72)의 온도가 상승해도, 볼트(76)의 온도 상승이 억제되어, 볼트(76)의 열팽창량이 저감되므로, 볼트(76)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보된다.
이 배기 터보 과급기(71)에서는, 이와 같이 볼트(76)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트(76)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한，이 배기 터보 과급기에 있어서, 터빈 하우징에 형성되는 나사 구멍이 관통 구멍이어도 된다. 이 경우에도, 외기가 볼트(76)의 관통 구멍(76a) 내를 보다 용이하게 유통할 수 있으므로, 볼트(76)의 온도 상승이 보다 한층 생기기 어려 워진다.
[제5 실시 형태]
다음에 본 발명의 제5 실시 형태에 대해서, 도9를 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(81)는, 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에 있어서, 터빈 하우징(2) 대신에, 터빈 하우징(82)을 이용한 것을 주된 특징으로 한다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
터빈 하우징(82)은, 제1 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(2)에 있어서, 볼트 삽입 구멍(46) 대신에, 나사 구멍(86)을 형성한 것이다. 본 실시예에서는, 나사 구멍(86)은 막힘 구멍으로 되어 있다.
또한, 터빈 하우징(82)의 내면 중, 배기 가스와 접촉하는 영역에는, 단열재로 이루어지는 열차단층(88)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 터빈 하우징(82)에는, 소용돌이 형상의 유로(2a)의 내면 및 소용돌이 형상의 유로(2a)부터 터빈 휠의 외주연 근방까지의 영역에 열차단층(88)이 형성되어 있다.
열차단층(88)으로서는, 예를 들어, Co-Ni-Cr-Al-Y 합금 등의 용사막으로 이루어지는 열차단 코팅막을 이용할 수 있다.
또한, 열차단층(88)으로서, 외형이 소용돌이 형상의 유로(2a)의 내면 형상과 대략 일치하는 얇은 열차단관을 형성하여도 된다. 이 열차단관으로서는, 예를 들어 열전도율이 낮은 스테인리스 강제의 것이나 세라믹스제의 것을 이용할 수 있다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(81)에서는, 터빈 하우징(82)의 내면에 형성된 열차단층(88)에 의해, 터빈 하우징(82) 내로 도입된 배기 가스로부터 터빈 하우징(82)으로의 열의 전달이 방지되고 있다.
이에 의해, 배기 터보 과급기(81)를 동작시켜도 터빈 하우징(82)의 온도 상승이 억제되어, 터빈 하우징(82) 및 터빈 하우징(82)에 결합되는 볼트(48)의 열팽창량이 저감되므로, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보된다.
이 배기 터보 과급기(81)에서는, 이와 같이 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 이 배기 터보 과급기(81)에서는, 터빈 하우징(82)의 열차단성이 향상되므로, 터빈의 효율 향상을 도모할 수 있다.
또한, 이 배기 터보 과급기(81)에서는, 터빈 하우징(82)의 온도 상승이 억제 되므로, 열응력에 의한 터빈 하우징(82)으로의 부하가 저감되어, 터빈 하우징(82)의 내구성이 향상된다.
[제6 실시 형태]
다음에 본 발명의 제6 실시 형태에 대해서, 도10을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(91)는, 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에 있어서, 터빈 하우징(2) 대신에, 터빈 하우징(92)을 이용하고, 베어링 하우징(22) 대신에, 베어링 하우징(93)을 이용한 것을 주된 특징으로 하고 있다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
터빈 하우징(92)은, 제1 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(2)에 있어서, 오목부(42)를, 베어링 하우징(93)의 플랜지부(41)보다도 소경으로 형성하고, 베어링 하우징(93)과의 접속단에 플랜지부(92a)를 형성하고, 볼트 삽입 구멍(46) 대신에, 플랜지부(92a)에 플랜지부(92a)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(92b)을 형성한 것이다.
이 배기 터보 과급기(91)에서는, 개스킷(44)은, 터빈 하우징(92)에 있어서, 관통 구멍(92b)이 형성되는 영역과 오목부(42) 사이의 영역과, 베어링 하우징(93)의 플랜지부(41) 사이에 끼움 장착되어 있다.
베어링 하우징(93)은, 베어링 하우징(22)에 있어서, 플랜지부(41)에, 나사 구멍(93a)을 형성한 것이다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(91)에서는, 배기 가스와 접촉하는 터빈 하우징(93)에 비하여 온도 상승이 생기기 어려운 베어링 하우징(92)에 나사 구멍(93a)이 형성되어 있고, 터빈 하우징(92)과 베어링 하우징(93)은, 이 나사 구멍(93a)에 결합하는 볼트(48)에 의해 접속되어 있다.
즉, 터빈 하우징(92)과 베어링 하우징(93)을 접속하는 볼트(48)는, 다른 부재와의 접촉 면적이 가장 큰 부위인 나사면을, 온도 상승이 생기기 어려운 베어링 하우징(93)에 접촉시켜지게 된다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기(91)에서는，터빈 하우징(93)의 열이 볼 트(48)에 전달되기 어려워, 볼트(48)의 열팽창량이 저감되므로, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보된다.
이 배기 터보 과급기(91)에서는, 이와 같이 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
또한, 이 배기 터보 과급기(91)에서는, 볼트(48)의 머리부가 터빈 하우징(93)측[배기 터보 과급기(91)의 단부측]을 향하고 있으므로, 볼트(48)의 머리부 근방에 볼트 조작용의 공구(스패너 등)가 들어가기 쉬워져, 볼트(48)의 착탈 작업이 용이해진다.
[제7 실시 형태]
다음에 본 발명의 제7 실시 형태에 대해서, 도11을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(101)는, 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에 있어서, 터빈 하우징(2) 대신에, 터빈 하우징(102)을 이용하고, 볼트(48)의 머리부와 베어링 하우징(22)의 플랜지부(41) 사이에, 탄성 부재(104)를 볼트(48)의 축선 방향으로 압축된 상태로 하여 형성한 것을 주된 특징으로 한다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
터빈 하우징(102)은, 제1 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(2)에 있어서, 볼트 삽입 구멍(46) 대신에, 나사 구멍(106)을 형성한 것이다. 본 실시예에서는, 나사 구멍(106)은 막힘 구멍으로 되어 있다.
본 실시예에서는, 탄성 부재(104)로서, 접시 용수철 형상의 와셔를 이용하고 있다. 탄성 부재(104)는, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 다른 용수철류나, 탄력성을 갖는 고무 또는 수지로 이루어지는 부시 등을 이용할 수 있다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(101)에서는, 볼트(48)와 베어링 하우징(22) 사이에, 탄성 부재(104)가, 볼트(48)의 축선 방향으로 압축된 상태로 되어 형성되어 있다.
이에 의해, 터빈 하우징(102) 및 볼트(104)의 열팽창량과 베어링 하우징(22)의 열팽창량 사이에 차가 생기면, 그 만큼 탄성 부재(104)가 압축 상태로부터 복원되어, 이 열팽창량의 차를 보충하므로, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보된다.
이 배기 터보 과급기(101)에서는, 이와 같이 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
여기서, 본 실시예에서는, 볼트(48)의 머리부와 베어링 하우징(22)의 플랜지부(41) 사이에 탄성 부재(104)를 형성한 예를 설명했지만, 도12에 도시한 바와 같이 탄성 부재(104) 대신에, 베어링 하우징(22)보다도 열팽창 계수가 높은 재질로 이루어지는 와셔(107)를 형성하여도 된다. 와셔(107)의 재질로서는, 예를 들어, Cu(구리) 또는 Cu기 합금, Al(알루미늄) 또는 Al기 합금, Mg(마그네슘)기 합금 등을 이용할 수 있다.
이 경우에는, 터빈 하우징(102) 및 볼트(48)의 열팽창량과 베어링 하우 징(22)의 열팽창량 사이에 차가 생겨도, 그 팽창량의 차가, 와셔(107)의 팽창량으로 보충되므로, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보된다.
이 배기 터보 과급기(101)에서는, 이와 같이 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
[제8 실시 형태]
다음에 본 발명의 제8 실시 형태에 대해서, 도13을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(111)는, 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에 있어서, 터빈 하우징(2) 대신에 제7 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(102)을 이용하고, 베어링 하우징(22) 대신에 베어링 하우징(113)을 이용한 것을 주된 특징으로 한다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
베어링 하우징(113)은, 볼트(48)를 받는 볼트 지지부(114)가, 볼트(48)의 축선 방향으로 탄성 변형 가능하게 된 것이다.
본 실시예에서는, 베어링 하우징(113)은, 플랜지부(41) 중 적어도 볼트(48)를 받는 영역의 외주면에 슬릿(116)이 형성되어 있고, 이에 의해, 플랜지부(41)의 볼트(48)를 받는 영역이, 볼트(48)의 축선 방향으로 탄성 변형 가능한 볼트 지지부(114)로 되어 있다.
볼트 지지부(114)는, 터빈 하우징(102)과 베어링 하우징(113)을 볼트(48)에 의해 고정한 상태에서는, 터빈 하우징(102)측에 탄성 변형된 상태에서 볼트(48)를 받고 있다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(111)에서는, 베어링 하우징(113)의 볼트 지지부(114)는, 터빈 하우징(102)측에 탄성 변형된 상태에서 볼트(48)를 받고 있다.
이에 의해, 터빈 하우징(102) 및 볼트(48)의 열팽창량과 베어링 하우징(113)의 열팽창량 사이에 차가 생기면, 그 만큼 볼트 지지부(114)가 자신의 탄성 변형량을 저감하는 방향으로 복원되어, 이 열팽창량의 차를 보충하므로, 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보된다.
이 배기 터보 과급기(111)에서는, 이와 같이 볼트(48)의 체결력의 저하가 생기기 어려워, 개스킷(44)의 면압이 확보되므로, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
[제9 실시 형태]
다음에 본 발명의 제9 실시 형태에 대해서, 도14를 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(121)는, 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에 있어서, 터빈 하우징(2) 대신에 터빈 하우징(122)을 이용하고, 베어링 하우징(22) 대신에 베어링 하우징(123)을 이용한 것을 주된 특징으로 하고 있다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
터빈 하우징(122)은, 제1 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(2)에 있어서 볼트 삽입 구멍(46) 대신에, 나사 구멍(126)을 형성하고, 단부(43) 상에, 터빈 샤프트(21)의 주위를 둘러싸는 통 형상의 수형 끼워 맞춤부(127)를 형성한 것이다. 본 실시예에서는, 나사 구멍(126)은 막힘 구멍으로 되어 있다.
베어링 하우징(123)은, 제1 실시 형태에서 설명한 베어링 하우징(123)에 있어서, 플랜지부(41)의 단부(41)를 향하는 측에, 수형 끼워 맞춤부(127)가 삽입되고 내주면에서 이 수형 끼워 맞춤부(127)와 끼워 맞추는 암형 끼워 맞춤부(128)를 형성한 것이다.
터빈 하우징(122)과 베어링 하우징(123)은, 수형 끼워 맞춤부(127)와 암형 끼워 맞춤부(128)를 끼워 맞춘 상태에서, 나사 구멍(126)에 결합하는 볼트(48)에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있다.
이렇게 구성되는 배기 터보 과급기(121)에서는, 터빈 하우징(122)의 온도가 상승하면, 터빈 하우징(122)에 형성된 수형 끼워 맞춤부(127)는, 직경 방향 외측을 향해도 열팽창한다.
한편, 베어링 하우징(123)은, 상기한 바와 같이 윤활 기구(24)에 의해 냉각되고 있으므로, 베어링 하우징(123)에 형성된 암형 끼워 맞춤부(128)의 직경 방향 외측으로의 열팽창량은, 수형 끼워 맞춤부(127)의 직경 방향 외측으로의 열팽창량에 비하여 적다. 이로 인해, 터빈 하우징(122)의 온도가 상승하면, 수형 끼워 맞춤부(127)의 외주면이, 암형 끼워 맞춤부(128)의 내주면에 밀착하고, 이에 의해 터빈 하우징(122)과 베어링 하우징(123) 사이가 밀봉된다.
수형 끼워 맞춤부(127)와 암형 끼워 맞춤부(128)의 밀착력은, 수형 끼워 맞춤부(127)와 암형 끼워 맞춤부(128)의 열팽창량의 차[즉 터빈 하우징(122)과 베어링 하우징(123)과의 열팽창량의 차]가 크면 클수록 강해지고, 그 만큼 터빈 하우징(122)과 베어링 하우징(123) 사이의 밀봉이 보다 확실하게 된다.
이에 의해, 터빈 하우징(122) 및 볼트(48)와 베어링 하우징(123) 사이에 열팽창량의 차가 생겨서 볼트(48)의 체결력이 감소해도, 터빈 하우징(122)과 베어링 하우징(123) 사이로부터의 배기 가스의 누출이 방지된다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기(121)에서는, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
여기서, 터빈 하우징에 있어서의 수형 끼워 맞춤부(127)의 설치 위치, 및 베어링 하우징에 있어서의 암형 끼워 맞춤부(128)의 설치 위치는 임의이다.
도15에, 수형 끼워 맞춤부(127) 및 암형 끼워 맞춤부(128)의 설치 형태의 일례로서, 배기 터보 과급기(131)를 도시한다.
배기 터보 과급기(131)는, 배기 터보 과급기(121)에 있어서, 터빈 하우징(122) 대신에 터빈 하우징(132)을 이용하고, 베어링 하우징(123) 대신에 베어링 하우징(133)을 이용한 것이다.
터빈 하우징(132)은, 터빈 하우징(122)에 있어서, 베어링 하우징(133)의 플랜지부(41)보다도 소경으로 형성하는 동시에, 단부(43)를 생략한 것이다.
이 배기 터보 과급기(131)에서는, 개스킷(44)은, 터빈 하우징(122)에 있어서, 나사 구멍(126)이 형성되는 영역과 오목부(42) 사이의 영역과, 베어링 하우 징(133)의 플랜지부(41) 사이에 끼움 장착되어 있다.
이 터빈 하우징(132)에서는, 외주연이 수형 끼워 맞춤부(127)를 구성하고 있다.
베어링 하우징(133)은, 터빈 하우징(123)에 있어서, 플랜지부(41)를, 터빈 하우징(132)의 외주연보다도 직경 방향 외측으로 튀어나오게 하여, 이 플랜지부(41)에 볼트(48)가 삽입 관통되는 관통 구멍(134)을 형성하는 동시에, 터빈 하우징(132)의 외주연보다도 직경 방향 외측의 영역에, 암형 끼워 맞춤부(128)를 형성한 것이다.
[제10 실시 형태]
다음에 본 발명의 제10 실시 형태에 대해서, 도16을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(141)는, 제1 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(1)에 있어서, 터빈 하우징(2) 대신에 터빈 하우징(142)을 이용한 것을 주된 특징으로 한다. 또한, 이하에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
터빈 하우징(142)과 베어링 하우징(22) 사이에는, 터빈 샤프트(21)의 직경 방향 외측을 향하고, 터빈 하우징(142)과 베어링 하우징(22)과의 거리가 좁혀진 협애부(146)와, 협애부(146)보다도 터빈 하우징(142)과 베어링 하우징(22)과의 거리가 크게 취해진 확대부(147)가 이 순서로 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 터빈 하우징(142)은, 제1 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(2)에 있어서, 볼트 삽입 구멍(46) 대신에, 나사 구멍(144)을 형성하고, 오목 부(42) 내에는, 베어링 하우징(22)의 선단이 삽입되는 대략 통 형상의 돌출부(148)를 형성한 구성으로 되어 있다.
이에 의해, 돌출부(148)와 베어링 하우징(22)의 선단 사이에 협애부(146)가 형성되고, 오목부(43) 내에 있어서 돌출부(148)보다도 직경 방향 외측의 영역[공간(S)이 형성되는 영역]에, 확대부(147)가 형성된다.
협애부(146)는, 터빈 하우징(142)의 터빈 샤프트(21)의 삽입 관통부로부터 터빈 하우징(142)과 베어링 하우징(22) 사이로 유입된 배기 가스의 압력을 저감시키는 교축부로서 기능한다.
협애부(146)를 통과한 배기 가스는, 확대부(147)로 유입됨으로써 팽창하여, 더욱 압력이 저감된다.
이와 같이, 이 배기 터보 과급기(141)에서는, 개스킷(44)에 가해지는 배기 가스의 압력이 낮아지기 때문에, 터빈 하우징(142) 및 볼트(48)와 베어링 하우징(22) 사이에 열팽창량의 차가 생겨서 볼트(48)의 체결력이 감소해도, 터빈 하우징(142)과 베어링 하우징(22) 사이로부터의 배기 가스의 누출이 방지된다.
특히, 배기 가스의 압력 변동이 클 경우에는, 터빈 하우징(142)과 베어링 하우징(22) 사이로부터의 배기 가스의 누출이 효과적으로 방지된다.
구체적으로는, 터빈 하우징(142)과 베어링 하우징(22) 사이로 진입한 배기 가스는, 협애부(146)를 통과함으로써, 터빈 하우징(142) 내의 배기 가스와는 압력 변동에 시간차가 생긴다.
이에 의해, 확대부(147)에서는, 배기 가스의 압력이 평균화되게 되어, 확대 부(147)의 내압은, 배기 가스의 피크 압력보다도 저하된다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기(141)에서는, 볼트(48)의 체결력을 높게 설정하지 않아도, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
[제11 실시 형태]
다음에 본 발명의 제11 실시 형태에 대해서, 도17을 이용하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 배기 터보 과급기(151)는, 제10 실시 형태에서 설명하는 배기 터보 과급기(141)에 있어서, 터빈 하우징(142) 대신에 터빈 하우징(152)을 이용한 것을 주된 특징으로 한다. 또한, 이하에서는, 제10 실시 형태와 마찬가지 또는 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용해서 나타내고, 상세한 설명을 생략한다.
터빈 하우징(152)은, 제10 실시 형태에서 설명한 터빈 하우징(142)에 있어서, 확대부(147)부터 배기 가스 출구(152a) 근방까지 통하는 바이패스 유로(154)를 형성한 것이다.
여기서, 터빈 하우징(152) 내로 도입된 배기 가스는, 그 에너지를 터빈 휠(3)의 회전 구동에 거의 소비되므로, 터빈 하우징(152)의 배기 가스 출구(152a)에서는, 배기 가스의 압력은 거의 대기압으로 되어 있다.
이로 인해, 확대부(147) 내의 배기 가스의 압력이 터빈 하우징(152)의 배기 가스 출구(152a) 근방에서의 배기 가스의 압력보다도 높을 경우에는, 확대부(147) 내의 배기 가스가 바이패스 유로(154)를 통해서 터빈 하우징(152)의 배기 가스 출구(152a) 근방으로 유입하게 되어, 확대부(147)의 내압이 저감된다.
이로 인해, 이 배기 터보 과급기(151)에서는, 개스킷(44)에 가해지는 배기 가스의 압력이 낮아져, 개스킷(44)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.

Claims (11)

  1. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 볼트 삽입 구멍이 형성되어 있고,
    상기 볼트 삽입 구멍 내에는, 단열재제의 암나사를 갖는 인서트가 형성되어 있고,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 암나사를 갖는 인서트에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기.
  2. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 관통 구멍이 형성되어 있고,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 관통 구멍에 삽입 관통되는 볼트와,
    상기 볼트에 결합하는 너트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고,
    상기 관통 구멍의 내면과 상기 볼트 사이에는, 단열재로 이루어지는 인서트 혹은 공기층이 형성되어 있는 배기 터보 과급기.
  3. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되는 동시에,
    상기 나사 구멍의 근방에 방열 핀 혹은 방열 홈이 형성되어 있고,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기.
  4. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있으며,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고,
    상기 볼트에는, 그 축선을 따라 관통 구멍이 형성되어 있는 배기 터보 과급기.
  5. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있으며,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고,
    상기 터빈 하우징 내면 중 상기 배기 가스와 접촉하는 영역에는, 열차단층이 형성되어 있는 배기 터보 과급기.
  6. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고，
    상기 베어링 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있고,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기.
  7. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되 는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있으며,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고,
    상기 볼트의 머리부와 상기 베어링 하우징 사이에는, 탄성 부재가 상기 볼트의 축선 방향으로 압축된 상태로 되어 형성되어 있는 배기 터보 과급기.
  8. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있으며,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징이, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있고,
    상기 베어링 하우징 중, 상기 볼트를 받는 볼트 지지부는, 상기 볼트의 축선 방향으로 탄성 변형 가능하게 되어 있으며, 상기 터빈 하우징측에 탄성 변형된 상태에서 상기 볼트를 받고 있는 배기 터보 과급기.
  9. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있으며,
    상기 터빈 하우징에는, 상기 터빈 샤프트의 주위를 둘러싸는 통 형상의 수형 끼워 맞춤부가 형성되어 있고,
    상기 베어링 하우징은, 상기 수형 끼워 맞춤부가 삽입되고 내주면에서 이 수형 끼워 맞춤부와 끼워 맞추는 암형 끼워 맞춤부가 형성되어 있고,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징은, 상기 수형 끼워 맞춤부와 암형 끼워 맞춤부를 끼워 맞춘 상태에서, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기.
  10. 내연 기관의 배기 가스가 내부로 도입되는 터빈 하우징과,
    상기 터빈 하우징 내에 형성되고 상기 배기 가스에 의해 회전 구동되는 터빈 휠과,
    일단이 상기 터빈 하우징 내에 삽입되고 상기 일단에 상기 터빈 휠이 설치되는 터빈 샤프트와,
    상기 터빈 샤프트를 지지하는 베어링과,
    상기 터빈 하우징에 접속되고 내부에 상기 베어링이 수납되는 베어링 하우징과,
    상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측의 영역에서 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이를 밀봉하는 개스킷을 갖고,
    상기 터빈 하우징에는 나사 구멍이 형성되어 있으며,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징 사이에는, 상기 터빈 샤프트의 직경 방향 외측을 향하고, 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징의 거리가 좁혀진 협애부와,
    상기 협애부보다도 상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징의 거리가 크게 취해진 확대부가 이 순서로 형성되어 있고,
    상기 터빈 하우징과 상기 베어링 하우징은, 상기 나사 구멍에 결합하는 볼트에 의해 착탈 가능하게 고정되어 있는 배기 터보 과급기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 터빈 하우징에는, 상기 확대부로부터 상기 배기 가스의 출구 근방까지 통하는 바이패스 유로가 형성되어 있는 배기 터보 과급기.
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