KR20090087894A - 터보차저 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 컴프레서(2); 샤프트(3)를 수단으로 상기 컴프레서(2)에 연결되며, 배기가스 유입구(5)와 배기가스 배출구(7)가 마련된 터빈(4); 및 상기 배기가스 유입구(5)로부터 분기되어 상기 터빈(4)을 바이패스하며 상기 배기가스 배출구(7)에 이르게 형성되어 있고, 부스트 압력 조절플랩(boost-pressure regulating flap)이 배치되어 있는, 바이패스 라인(6)을 포함하는 터보차저(1)에 관한 것으로, 상기 조절플랩은 연결장치(12)를 수단으로 플랩 샤프트(14)에 연결된 플랩판(13)을 포함한다.

Description

터보차저{TURBOCHARGER}

본 발명은 청구항 1, 청구항 5 또는 청구항 6의 전제부에 따른 터보차저에 관한 것이다.

상기 유형의 터보차저는 유럽특허 EP 1 626 212 A1로부터 알려져 있다. 상기 문헌에 개시된 터보차저는 충전 압력(charge pressure)을 조절하기 위해 배기가스 바이패스 라인에 배치된 조절플랩(regulating flap)을 구비하고 있다. 상기 조절플랩은, 그의 구조(geometry)로 인해, 작은 직경의 플랩 또는 적은 질량 유량용으로만 적당하다. 상기 구조의 첫번째 특징은 플랩 샤프트의 회전축이 플랩의 밀봉용 평면에 놓이지 않고 밀봉용 평면에 대해 오프셋 되어 있다는 것이고, 두번째 특징은 레버와 플랩판 사이에 원통형 연결장치가 있다는 것이다. 부하 하에서, 베어링 유격으로 인해 플랩 샤프트가 경사지며, 그 결과로 플랩판과 레버 사이의 접촉점이 이론적 중심에서 벗어나, 플랩판에 편심으로 작용하는 압력을 발생시킨다. 레버/플랩판 연결장치의 유격의 크기에 따라, 이는 플랩판으로 하여금 그 주변상으로 불균일한 압력(pressure force)을 받게 하거나, 플랩판이 밀봉 시트와 완전하게 접촉되지 않게 되어 상당한 누설을 초래한다.

연결장치의 유격을 증가시켜 상기 문제를 해결할 수는 없는 데, 왜냐하면 밀 봉 시트에 접하기 직전에 플랩판의 상대적 이동이 그로 인해 커져서 마모를 증가시키고, 그 결과 작동 중에 누설이 증가한다.

대조적으로, 본 발명의 목적은 청구항 1의 전제부에 명시한 유형의 터보차저를 안출하는 것이며, 이 터보차저의 충전 압력 조절플랩은 새로운 상태에서 누설량을 상당히 감소시키고, 적은 마모량의 결과로서 작동중에 상기 감소를 유지한다.

상기 목적은 청구항 1, 청구항 5 또는 청구항 6의 특징들에 의해 달성된다.

종속항들은 본 발명의 유익한 세부 개선사항들에 관한 것이다.

청구항 7은 본 발명에 따른 충전 압력 조절플랩을 별도로 판매할 수 있는 개체로서 정의하고 있다. 특히 다단계 과급(multi-stage supercharging)의 경우, 충전 압력 조절플랩은 터빈의 바이패스 조절유닛 및 컴프레서의 조절유닛으로서 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저(1)의 개략적이고 아주 단순화된 도면을 보여준다.

터보차저(1)는 컴프레서(2)를 구비하며, 컴프레서 휠은 샤프트(3)를 수단으로 터빈(4)의 터빈휠에 연결되어 있다. 터빈(4)은, 내연기관의 배기라인(9)에 연결된 배기가스 유입구(5)를 가지고 있다.

또한 터빈(4)은 배기가스 배출구(7)를 가지고 있다.

도 1은 또한 터빈입구의 상류측에 있는 배기가스 유입구(5)로부터 분기되어 배기가스 배출구(7)에 이르게 형성되어 있는 바이패스 라인(6)을 도시하고 있으며, 이로써 터빈(4)이 상기 바이패스 라인(6)에 의해 바이패스 된다.

블로킹 요소(8)는 바이패스 라인(6) 내에 배치되고, 이 블로킹 요소(8)은 예를 들어, 소위 “웨이스트게이트”로서 설계될 수 있다. 블로킹 요소(8)는 본 발명에 따라 설계된 충전 압력 조절플랩(16)을 구비하고 있으며, 이는 다른 실시예들을 근거로 이하 더욱 상세히 설명된다.

완전한 구성을 보여주기 위해, 도 1은 또한 컴프레서(2) 내부로의 흡기구(10) 및 컴프레서(2)로부터의 배기구(11)를 도시하고 있으며, 여기에서 컴프레서(2)에 의해 압축된 공기는 배기구(11)를 통해 내연기관(12’)으로 전도된다.

도 1에 따른 터보차저(1)에는 자명하게 통상의 다른 모든 부품들이 구비되어 있으나, 설명의 단순함을 위해, 이러한 부품들이 본 발명을 설명하는 데 있어서 중요하지 않기 때문에, 도 1에 예시되지 않았다.

도 2는, 플랩판(13) 및 연결장치(12)의 레버(22)를 포함하여 구성된, 본 발명에 따른 충전 압력 조절플랩(16)의 측면도를 보여주고 있으며, 이하 더욱 상세히 설명된다.

도 3의 단면도에는, 본 발명에 따른 충전 압력 조절플랩(16)의 전체적 배치의 제 1 실시예가 도시되어 있다. 상기 제 1 실시예에 있어서, 플랩판(13)과 플랩 샤프트(14)는 연결장치(12)에 의해 연결되어 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 연결장치(12)는, 고정부(fastening section)(23)를 수단으로 샤프트(14)에 고정되어 있는 레버(22)를 구비한다. 샤프트(14)의 중심축(20)은 플랩판(13)의 밀봉용 평 면(19)과의 공통 평면에 놓여있다. 연결장치(12)는, 레버(22)의, 예를 들어 원추형의 접촉면(17)을 수단으로, 플랩판(13)의 곡선모양의, 예를 들어 구형으로 둥글게 형성된 결합면(mating surface)(18)에 기능적으로 연결된다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 플랩판(13)과 레버(12)의 접촉면/결합면의 편성(pairing)은 역으로도 가능하다. 즉, 곡선모양의 결합면(18)이 레버(22)에 형성되고, 원추형 접촉면(17)이 플랩판(13)에 형성될 수 있다.

접촉면(17)/결합면(18) 편성을 상기 형상으로 유지함으로써, 부하 하에서도 플랩판(13)과 레버(22)간의 접촉을 확실하게 에워싸게(encircling) 된다. 따라서 이론적 접점이 플랩판(13)의 중심에 남게 되며, 이로써 누설량을 상당히 감소시킬수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 본 실시예의 연결장치(12)는 개조된 크랭크 레버(22’)를 구비함으로써, 이전과 마찬가지로, 플랩 샤프트(14)의 회전축이 밀봉 평면(19)과의 공통 평면에 놓여지게 된다. 그러나, 연결장치(12)의 상기 실시예에 있어서, 접촉면(17)은 원통형으로 설계되고, 이와 유사한 플랩판(13)의 원통형 결합면(18)과 동작 접촉(operative contact)을 이룬다. 체결 볼트(21)은 후측으로부터 플랩판(13)의 개구부내로 삽입된다. 도면에서 플랩판(13)의 원호형상의 이동경로(L)를 일점쇄선으로 강조하였다. 플랩판(13)의 상기 이동 프로파일에 의하면, 이동경로의 최고점에서, 플랩판(13)이 터빈 하우징 내의 밀봉 시트(미도시)에 접하게 된다. 종래의 설계들과 대조적으로, 상기 배치는 플랩판(13)이 밀봉 시트에 대해 상대적 이동을 하 지 못하도록 확실하게 한다. 이는 바로 부품들의 기능적 성능과 유효 수명(service life)을 상당히 증가시킨다.

상술된 개시의 보완 목적으로, 도면이 명백하게 참조된다.

본 발명의 상세한 설명, 장점들 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예의 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 개략적이고 아주 단순화된 도면.

도 2는 본 발명에 따른 조절플랩의 측면도.

도 3은 충전 압력 조절플랩의 일 실시예의 단면도.

도 4는 충전 압력 조절플랩의 다른 실시예의 단면도.

<도면부호에 관한 설명>

1 터보차저/배기가스 터보차저

2 컴프레서

3 샤프트

4 터빈

5 배기가스 유입구

6 바이패스 (라인)

7 배기가스 배출구

8 블로킹 요소

9 배기가스 라인

10 흡기구

11 배기구

12 연결장치

12’? 내연기관

13 플랩판

14 플랩 샤프트

16 충전 압력 조절플랩

17 원추형 접촉면

18 둥글게 형성된 결합면

19 밀봉용 평면

20 플랩 샤프트의 중심축

21 체결 볼트들

22, 22’ 레버들

23 고정부

Claims (7)

1. 컴프레서(2);

   샤프트(3)를 수단으로 상기 컴프레서(2)에 연결되며, 배기가스 유입구(5)와 배기가스 배출구(7)가 마련된 터빈(4); 및

   상기 배기가스 유입구(5)로부터 분기되어 상기 터빈(4)을 바이패스하며 상기 배기가스 배출구(7)에 이르게 형성되어 있고, 연결장치(12)를 수단으로 플랩 샤프트(14)에 연결된 플랩판(13)을 구비하는 충전 압력 조절플랩(16)이 배치되어 있는, 바이패스 라인(6)을 포함하며,

   상기 연결장치(12)는, 곡선모양의 결합면(18)에 기능적으로 연결된 원추형 접촉면(17)을 가지는 것을 특징으로 하는 터보차저(1).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 원추형 접촉면(17)은 상기 플랩 샤프트(14)의 레버(22) 상에 배치되고, 상기 곡선모양의 결합면(18)은 플랩판(13) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 터보차저(1).
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 원추형 접촉면(17)은 플랩판(13) 상에 배치되고, 상기 곡선모양의 결합면(18)은 상기 플랩 샤프트(14)의 레버(22) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 터보차저(1).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 플랩 샤프트(14)의 중심축(20)이 상기 플랩판(13)의 밀봉 평면(19)과의 공통 평면에 놓이게 되는 것을 특징으로 하는 터보차저(1).
5. 컴프레서(2);

   샤프트(3)를 수단으로 상기 컴프레서(2)에 연결되며, 배기가스 유입구(5)와 배기가스 배출구(7)가 마련된 터빈(4); 및

   상기 배기가스 유입구(5)로부터 분기되어 상기 터빈(4)을 바이패스하며 상기 배기가스 배출구(7)에 이르게 형성되어 있고, 연결장치(12)를 수단으로 플랩 샤프트(14)에 연결된 플랩판(13)을 구비한 충전 압력 조절플랩(16)이 배치되어 있는, 바이패스 라인(6)을 포함하며,

   상기 연결장치(12)는, 곡선모양의 결합면(18)에 기능적으로 연결된 곡선모양의 접촉면(17)을 가지는 것을 특징으로 하는 터보차저(1).
6. 컴프레서(2);

   샤프트(3)를 수단으로 상기 컴프레서(2)에 연결되며, 배기가스 유입구(5)와 배기가스 배출구(7)가 마련된 터빈(4); 및

   상기 배기가스 유입구(5)로부터 분기되어 상기 터빈(4)을 바이패스하며 상기 배기가스 배출구(7)에 이르게 형성되어 있고, 연결장치(12)를 수단으로 플랩 샤프트(14)에 연결된 플랩판(13)을 구비한 충전 압력 조절플랩(16)이 배치되어 있는, 바이패스 라인(6)을 포함하며,

   상기 연결장치(12)는, 상기 플랩 샤프트(14)의 중심축(20)이 상기 플랩판(13)의 밀봉 평면(19)과의 공통 평면에 놓이도록 설계되는 것을 특징으로 하는 터보차저(1).
7. 제 1항 내지 제 6항에 기재된 특징들 중 하나이상으로 특징지어지는 플랩 샤프트(14)에 연결장치(12)를 수단으로 연결된 플랩판(13)을 포함하는, 컴프레서의 충전 압력 조절플랩(16) 및/또는 터보차저(1)의 터빈의 충전압력 조절플랩(16).

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