KR20080108281A - 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 터빈 구조를 위하여 터빈 하우징(2) 안에 배치된 카트리지(K); 상기 터빈 케이싱(2)과 컴프레서 휠의 컴프레서 케이싱 사이에 배치되며, 터빈 휠과 상기 컴프레서 휠을 지지하는 축(W)을 위한 베어링 장치가 배치된 베어링 하우징(3); 및 상기 카트리지(K)와 상기 베어링 하우징(3) 사이에 배치되는 플레이트 스프링(4);을 갖는 터보차저(1)에 관한 것으로서, 상기 플레이트 스프링(4)은 적어도 두 재료층들(5, 6)과 단열재(17)로서 제작된다.

터빈 케이싱, 카트리지, 베어링 하우징, 디스크 스프링, 터보차저, 단열재

Description

터보차저{TURBOCHARGER}

본 발명은 청구항 1의 전문(preamble)에 따른 터보차저에 관한 것이다. 이러한 터보차저는 WO 2004/048 755A로부터 알려져 있다.

추가적인 터보차저가 특허 EP 1 398 463 A1로부터 알려져 있다. 이 터보차저의 경우에 터빈(turbine) 측의 축 주위에 단열재(heat shield)가 형성되어 있어서, 상기 터빈을 통해 흐르는 내연기관의 배기 가스에 의한 과도한 온도에 의해 베어링 하우징(bearing housing)이 손상되는 것을 방지한다. 상기 공지의 단열재는 단층 부품을 포함하고 있으나, 그의 단열성이 더 개선되어야 할 필요가 있다.

EP 0 160 460 B1에 있어서는, 추가적인 장치가 보여지며, 이 경우에 축 방향으로 고정되는 블레이드 베어링 링(blade bearing ring)에 대해 축 방향 프리텐셔닝력(pretensioning force)을 부여하는 디스크 스프링(disk spring)이 사용된다. 여기서는 터빈 휠(turbine wheel)의 간격 때문에 단열 기능이 필요하지 않다.

따라서 본 발명의 목적은 청구항 1의 전문에 개시된 형태의 터보차저를 창조하는 것이며, 한편 디스크 스프링에 의해 터빈 휠의 근처에서 가변 터빈 구조(variable turbine geometry)의 카트리지의 축 방향 고정을 확보하며, 다른 한편 상기 베어링 하우징의 방향으로의 단열을 향상시킨다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징들에 의해서 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 디스크 스프링은 단열재와 함께 제작된다. 이러한 단열재는 한편 상기 디스크 스프링의 부품 온도를 낮추어 높은 가압력을 가져오며, 다른 한편 인접 부품들(베어링 하우징들)에 열이 적게 전달되도록 해 준다. 단열층, 단열재 및 디스크 스프링 층의 구성은 재료간의 접합(materially- bonding) 또는 형상 맞춤(form-fitting)방식으로 하거나, 터보차저를 조립할 때 개별 부품들이 개별적으로 설치될 수 있다. 이러한 단열재는 상기 베어링 하우징에 관련한 고온의 카트리지 부품들로부터 열을 차단하도록 설계될 수 있다.

본 발명에 따른 터보차저를 위한 상기 디스크 스프링은 적어도 두 개의, 필요하면 복수 개의, 재료층들(material layers)로서 구성되며, 프리텐셔닝력을 생성하는 기능과 열저항성을 증가시킴으로써 단열 기능의 추가적인 향상을 포함한다. 결과적으로, 특히 배기 가스의 온도가 증가하는 경우에 있어서도 상기 기능들을 보호하는 것이 가능하다.

또한, 유익하게는 상기 베어링 하우징의 액체 냉각도 사용되지 않을 수 있다.

종속항들은 본 발명의 주제로서 유익한 개발들을 가진다.

청구항 11에 있어서, 본 발명에 따른 터보차저를 위한 디스크 스프링은 독립적으로 판매할 수 있는 대상으로 정의되고 있다.

이하에서는, 본 발명의 더 상세한 내용, 이점 및 특징을 참고 도면을 참조하여 기술한다.

도 1 은 본 발명에 따라 디스크 스프링을 갖는 터보차저의 부분도이고;

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 디스크 스프링의 단면도이다.

도면부호에 관한 설명

1 터보차저 / 배기 가스 터보차저

2 터빈 케이싱

3 베어링 하우징

4 디스크 스프링

5, 6 재료층들

(5: 프리텐셔닝을 위한 디스크 스프링 층(디스크 스프링);

6: 층(5)을 위한 단열층(단열재))

7 에어 갭

8, 9 중앙 오목부들

10,11,11' 정착 영역들

12 VTG 디스크

13 -

14 축방향 스톱

15 블레이드 베어링 링

16 터빈 케이싱(2) 상의 카트리지(K)의 중심

17 단열재

18 조임 영역

19 지지 영역

20 11'에 대해 각진 5의 주요부

21 각진 중간 영역(22)을 통해 11로 연결된 6의 주요부

22 중간 영역

W 축

K 가변 터빈 구조(VTG)의 카트리지

도 1 은 본 발명에 따른 터보차저(1)의 부분도로서, 이 부분도는 본 발명에 따른 원리들을 설명하는데 충분하다. 당연히, 상기 터보차저(1)는 통상적으로 제공되는 모든 구성 요소들을 가지지만, 도 1에서는 설명의 간략화를 위해 일부 요소들은 생략되어 있다.

따라서, 도 1 은 베어링 하우징(3)에 인접하여 배치된, 터빈의 터빈 케이싱(turbine casing, 2)을 보이고 있다. 상기 베어링 하우징(3)은 상기 터빈 케이 싱(2)과 미도시의 컴프레서 휠(compressor wheel)의 컴프레서 케이싱(compressor casing, 미도시) 사이에 배치된다. 상기 베어링 하우징(3)은 도 1에서 'W'로 표시한 축(shaft)을 위한 베어링을 가지고 있으며, 도 1에서는 본 발명에 따른 터보차저(1)의 상부만 도시하고 있다.

상기 축(W)은 상기 터빈과 상기 컴프레서 휠을 지지하며, 적절한 베어링 장치에 의해 상기 베어링 하우징(3) 안에 설치된다.

다수의 층들로 형성된, 본 발명에 따른 디스크 스프링(4)은 상기 베어링 하우징(3) 및 카트리지(K) 사이에 조여져 있으며(clamped), 상기 카트리지(K)는 축방향 스톱(axial stop, 14)을 가진 VTG 디스크(variable turbine geometry disk, 12)와 블레이드 베어링 링(15)에 의해 형성되며, 상기 터빈 케이싱(2) 안에서 축 방향으로 움직일 수 있다. 이 예의 경우에, 두 개의 재료층들(material layers, 5 및 6)이 여기에 제공되며, 이들은 다음에 도 2를 참조하여 더 상세히 설명된다.

도 1은 상기 터빈 케이싱(2)과 베어링 하우징(3) 사이의 디스크 스프링(4)의 배치를 도시한 것으로서, 상기 재료층(5)은 방사상 내측 정착 영역(radially inner locating region, 10)과 상기 재료층(6)의 정착 영역(11)과 평행하게 배향된 방사상 외측 정착 영역(11')을 가진다. 단열재(17)는 상기 재료층들(5, 6)의 사이 또는 이들의 정착 영역들(11, 11')의 사이의 조임 영역(clamping region, 18)에 의해 조여진다. 상기 단열재(17)의 방사상 외측 단부는 약 90°의 각도를 이루며 그 결과로 상기 단열재(17)를 상기 카트리지(K) 상에서 방사상으로 지지하는 지지 영역(support region, 19)을 형성하게 된다. 따라서, 상기 카트리지(K)로부터 발산 되는 열이 상기 베어링 하우징(3)으로 전달되는 것을 효과적으로 차단한다.

도 2에서는, 본 발명에 따른 디스크 스프링(4)을 전체적으로 보이고 있다. 본 실시예에서, 상기 두 개의 재료층들(5, 6)은 상기 단열재(17)의 상기 조임 영역(18)을 포함하여 서로에 대해 샌드위치의 형태로 배치된 분리된 부품들이다. 도 2는 상기 재료층(5)이 상기 재료층(6)의 중앙 오목부(center recess, 8)와 동축으로 배치되며 직경이 보다 큰 중앙 오목부(9)를 가지고 있는 것을 보이고 있다. 상기 재료층들(5, 6)의 사이에는 단열성을 더욱 향상시키는 에어 갭(air gap, 7)이 형성된다. 또한, 도 2는 상기 재료층(5)이 상기 정착 영역(11')에 대하여 둔각으로 배치된 상기 중앙 오목부(9)에 인접한 주요부(main section, 20)를 가지는 것을 보이고 있다. 상기 재료층(6)도 또한 각진 중간 영역(22)을 통해 상기 베어링 영역에 일체로 연결되는 상기 중앙 오목부(8)에 인접한 주요부(21)를 가지고 있다.

상술한 설명에 추가해서 개시를 보완하기 위해, 도 1 및 2에 대한 본 발명의 설명을 도면의 간단한 설명에 명시적으로 언급하였다.

Claims (11)

1. 터빈 휠의 터빈 케이싱(2);

   상기 터빈 케이싱(2) 내에 배치되는, 가변 터빈 구조를 위한 카트리지(K);

   상기 터빈 케이싱(2)과 컴프레서 휠의 컴프레서 케이싱 사이에 배치되며, 상기 터빈 휠과 상기 컴프레서 휠을 지지하는 축(W)을 위한 베어링 장치가 배치되는 베어링 하우징(3); 및

   상기 카트리지(K)와 상기 베어링 하우징(3) 사이에 배치되며, 하나의 재료층(6)이, 디스크 스프링 층(5)를 형성하는 다른 재료층(5)에 대해 단열층으로 작용하는 둘 이상의 재료층(5, 6)으로 구성되는 디스크 스프링(4);을 포함하는 터보차저(1)에 있어서,

   상기 재료층(5, 6) 사이에 단열 재료로 구성된 단열재(17)가 배치되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단열재(17)는 컵의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 단열재(17)는 상기 재료층(6) 또는 상기 재료층(5)의 외측에 방사상으로 배치되는 정착 영역(11, 11') 사이에 배치되는 조임 영역(18)을 가지는 것을 특 징으로 하는 터보차저.
4. 제3항에 있어서,

   상기 정착 영역(11, 11')은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 터보차저.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 단열재(17)는 상기 조임 영역(18)에 대해 약 90°의 각도로 배치되는 지지 영역(19)을 더 가지는 것을 특징으로 하는 터보차저.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 재료층(5, 6) 사이에 에어 갭(7)이 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 재료층(5)은 상기 터빈 케이싱(2) 상에서 상기 카트리지(K)를 축 방향으로 고정시키는 것을 특징으로 하는 터보차저.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 재료층(5, 6)과 상기 단열재(17)는 서로 일체형으로 연결되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 재료층(5, 6)과 상기 단열재(17)는 개별 부품인 것을 특징으로 하는 터보차저.
10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 재료층(5, 6)과 상기 단열재(17)는 동일한 재료 또는 서로 다른 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 터보차저.
11. 두 개의 재료층(5, 6)을 갖는 터보차저(1)을 위한 디스크 스프링(4)에 있어서,

    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 특징 중 하나 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 디스크 스프링(4).

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