KR20120086724A - 터보차저 - Google Patents

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KR20120086724A
KR20120086724A KR1020127015278A KR20127015278A KR20120086724A KR 20120086724 A KR20120086724 A KR 20120086724A KR 1020127015278 A KR1020127015278 A KR 1020127015278A KR 20127015278 A KR20127015278 A KR 20127015278A KR 20120086724 A KR20120086724 A KR 20120086724A
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Abstract

본 발명은 가변 터빈 구조(VTG)를 가진 터보차저(1)에 관한 것으로, 상기 터보차저는 배기가스 공급 덕트(9)를 구비한 터빈 하우징(2); 터빈 하우징(2) 내에 회전 가능하게 장착된 터빈 로터(4); 및 터빈 로터(4)를 외부에서 반경방향으로 둘러싸는 가이드 격자(18)로, 블레이드 베어링 링(6), 각각의 경우 하나의 블레이드 샤프트(8)가 블레이드 베어링 링(6) 내에 장착된 다수의 가이드 블레이드(7), 일 단에서 블레이드 샤프트(8)들에 체결되며 타 단에서 조절링(5)의 연관 맞물림 리세스(24)와 맞물려 배치될 수 있는 레버 헤드(23)를 각각 구비하는 연관 블레이드 레버(20)들에 의해 가이드 블레이드(7)들에 연결되어 작동하는 조절링(5), 및 조절링(5)을 블레이드 베어링 링(6)에 고정하며 평 베어링 장치로 형성된 베어링 장치(28)를 구비한 가이드 격자(18)를 포함한다.

Description

터보차저{TURBOCHARGER}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 터보차저에 관한 것이다.
상기 유형의 터보차저가 EP 2 018 480 A1호에 알려져 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 가이드 격자(guide grate) 또는 가이드 장치의 조립 및 구성의 단순화를 가능하게 하는 청구범위 제1항의 전제부에 명시된 유형의 터보차저를 제공하는 데에 있다.
상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다.
블레이드 베어링 링 상의 조절링의 베어링 장치가 축방향 정지부(axial stop)를 가진 평 베어링 장치로 형성되기 때문에, 조절링의 축방향 및 반경방향 위치결정이 모두 수행된다. 블레이드 레버들은 조절링을 위한 축방향 정지부를 형성할 필요 없이 조절력만을 흡수한다. 블레이드 샤프트의 중심에 가까운 조절링의 수정된 배치의 결과로, 블레이드 샤프트의 일 단에 도입된 조절력에 의해 초래된 블레이드 베어링 힘이 감소한다.
종속항들은 본 발명의 유리한 양상들에 관한 것이다.
청구범위 제10항은 독립적으로 처리될 수 있는 목적으로 가이드 격자를 정의하고 있다.
본 발명의 다른 상세, 이점, 특징은 아래의 도면에 기반한 예시적인 실시형태의 후술하는 설명에서 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 기본 설계의 단면 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 가이드 격자의 제1 실시형태의 사시도를 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 가이드 격자의 부분 단면도를 도시한다.
도 1은 터빈 하우징(2), 및 베어링 하우징(19)을 통해 터빈 하우징에 연결된 압축기 하우징(3)을 구비한 본 발명에 따른 터보차저(1)를 도시한다. 하우징들(2, 3, 19)은 회전축(R)을 따라 배치된다. 원주에 걸쳐 분포되며 피벗축 또는 블레이드 샤프트(8)를 가진 다수의 가이드 블레이드(8)를 구비한 반경방향 외부 가이드 격자(18)의 일부로서 블레이드 베어링 링(6)의 배치를 설명하기 위해, 터빈 하우징(2)의 부분 단면도를 도시한다. 이런 방식으로, 가이드 블레이드(7)들의 위치에 따라 더 크거나 더 작으며, 엔진의 배기가스와 함께 더 많이 또는 더 적게 회전축(R)의 중심에 장착된 터빈 로터(4)에 작용하는 노즐 횡단면들이 형성되고, 여기서 배기가스는 터빈 로터(4)를 통해 동일한 샤프트 상에 안착된 압축기 로터(17)를 구동하기 위해 공급 덕트(9)를 통해 공급되어 중앙 연결 부품(10)을 통해 토출된다.
구동 장치(11)가 가이드 블레이드(7)들의 위치 또는 이동을 제어하기 위해 구비된다. 상기 구동 장치(11)는 임의의 원하는 설계로 이루어질 수 있지만, 바람직한 실시형태에서는 체결된 플런저 부재(14)의 제어 이동을 제어하는 제어 하우징(12)을 구비하여, 상기 플런저 부재(14)의 이동을 블레이드 베어링 링(6) 뒤에 위치된 조절링(5)의 근소한 회전 이동으로 변환한다. 가이드 블레이드(7)들을 위한 자유 공간(13)이 터빈 하우징(2)의 환상부(15) 및 블레이드 베어링 링(6) 사이에 형성된다. 상기 자유 공간(13)을 보장할 수 있도록, 블레이드 베어링 링(6)은 일체로 형성된 스페이서(16)들을 구비한다. 일례로, 3개의 스페이서(16)가 각각의 경우 120°의 각도 간격으로 블레이드 베어링 링(6)의 원주 상에 배치된다. 그러나, 원칙적으로, 상기 유형의 스페이서(16)를 더 많거나 더 적게 구비하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 가이드 격자(18)의 제1 실시형태의 부분도를 확대 축척으로 도시한다.
상기 가이드 격자(18)의 전체 가이드 블레이드들을 대표하여 하나의 블레이드 레버를 도면부호 20으로 나타내고, 상기 블레이드 레버는, 블레이드 샤프트(8)의 일 단이 고정되는 리세스(22)를 가진 체결링(21)을 일 단에 구비한다.
블레이드 레버(20)의 레버 헤드(23)가 조절링(5)의 맞물림 리세스(24)에 배치되어, 조절링(5)과 맞물린다. 또한, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 이런 목적으로, 레버 헤드(23)는 조절링(5)의 맞물림 리세스(24) 내에 끼워맞춤되는 제1 접촉 림(contact limb, 35) 및 제2 접촉 림(36)을 구비한다. 블레이드 레버(20)는 펀칭 및 후속 성형에 의해 제조될 수 있다. 두 접촉 림의 성형에 의해, 먼저 맞물림 리세스(24)들에 대한 가능한 한 큰 접촉 면적을 형성한다는 것과, 다음으로 접촉 림들의 접촉면이 펀칭 공정에 의해 불리한 영향을 받지 않는다는 것을 보장한다. 대안으로, MIM 제조 공정을 이용할 수도 있다.
블레이드 베어링 링(6)의 반경방향 외측(40)에는, 각각의 경우, 두 인접한 맞물림 리세스(24) 사이에 요홈부(41)가 구비된다. 아울러, 블레이드 베어링 링(6)은 둘러싸는 환상벽(38)을 포함하고, 상기 환상벽은 환상 몸체(32)에 대해 상승되어 있고, 블레이드 간격에 대응하여, 각각의 블레이드 레버(20)의 체결링(21)을 위한 접촉 영역(39)들을 구비하며, 상기 접촉 영역(39)들은 체결링(21)의 크기 및 형상과 일치한다.
조절링(5)은 평 베어링 장치(28, 도 3 참조)에 의해 블레이드 베어링 링(6) 내에 장착된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드 베어링 링(6)에 대해 조절링(5)의 조절의 최소 정지를 정의하는 제1 정지부(25), 및 블레이드 베어링 링(6)에 대해 조절링(5)의 조절의 최대 정지를 정의하는 제2 정지부(26)가 또한 블레이드 베어링 링(6)에 고정된다.
여기서, 조절링(5)이 블레이드 베어링 링(6)의 요홈부(41)들 사이에 배치되며, 이후 (베이오넷 연결 방식으로) 일 블레이드 간격의 절반의 회전에 의해 상기 요홈부(41)들의 슬라이딩면 내로 회전되므로, 블레이드 베어링 링(6) 및 조절링(5)의 조립이 이루어지고, 그에 따라, 가이드 러그(30)들이 가이드 슬롯(29)들에 맞물린 결과로, 양 측에 축방향 정지부를 가진 반경방향 평 베어링 장치가 형성된다. 블레이드 레버(20)들의 체결링(21)들이 블레이드 샤프트(21)들에 용접된 후, 제1 정지부(25) 및 제2 정지부(26)는 블레이드 베어링 링(6) 내로 압착된다. 정지부들(25, 26)에 의해 제한된 회전 각도로 인해, 조절링(5) 및 블레이드 베어링 링(6)은 이후 더 이상 분리되거나 분해되지 않는다.
도 3은 가이드 격자(18)의 일부를 보여준다. 도 3은 블레이드 샤프트(8)의 단면도를 도시하되, 가이드 블레이드(7)들 중 하나가 일 단에 체결되고, 블레이드 레버(20)들 중 하나가 타 단에 체결되어 있다. 또한, 도 3은 인접하게 배치된 블레이드 레버(20') 및 연관된 블레이드 샤프트(8')와 가이드 블레이드(7')를 도시한다. 블레이드 샤프트(8)는 블레이드 베어링 링(6)의 내부에서 블레이드 베어링 장치(27) 내에 장착된다. 도 3에서도 확인할 수 있는 바와 같이, 블레이드 베어링 링(6)은, 벌지(bulge, 31)가 접촉 영역(39)에 형성되고, 벌지(31) 및 환상 몸체(32) 사이에 가이드 슬롯(29)이 구비된다. 조절링(5)의 가이드 러그(30)는 가이드 슬롯(29)에 슬라이딩 방식으로 장착되고, 가이드 격자(18)의 중심점(M, 도 2 참조)에 대해 반경방향 내측으로 돌출된다.
블레이드 레버(20)는 블레이드 몸체(33)를 레버 헤드(23)의 방향으로 90° 편향시키는 굽힘부(34)를 포함한다. 이런 방식으로, 레버 헤드(23)는 조절링(5)의 반경방향 중심선(ML)과 일직선으로 조절링(5)과 맞물리게 된다. 그러므로, 블레이드 레버(20)에 의한 조절력의 도입은 중심선(ML) 상에 놓인 위치(P)에서 이루어지고, 조절력에 의해 초래된 블레이드 베어링 힘 및 블레이드 샤프트들 상의 최종 전복 모멘트는 종래 기술의 힘 도입점(KP)에 비해 현저히 감소한다.
부호의 설명
1 터보차저
2 터빈 하우징
3 압축기 하우징
4 터빈 로터
5 조절링
6 블레이드 베어링 링
7 가이드 블레이드
8 블레이드 샤프트
9 공급 덕트
10 축방향 연결 부품
11 구동 장치
12 제어 하우징
13 가이드 블레이드들을 위한 자유 공간
14 플런저 부재
15 터빈 하우징의 환상부
16 스페이서/스페이서 캠
17 압축기 로터
18 가이드 격자/가이드 장치
19 베어링 하우징
20 블레이드 레버
21 체결링
22 리세스
23 레버 헤드
24 맞물림 리세스
25 제1 정지부(최소 정지)
26 제2 정지부(최대 정지)
27 블레이드 베어링 장치
28 평 베어링 장치
29 가이드 슬롯
30 가이드 러그
31 벌지
32 환상 몸체
33 블레이드 몸체
34 굽힘부
35 접촉 림
36 접촉 림
37, 37' 맞물림 리세스
38 환상벽
39 접촉 영역
40 반경방향 외측
41 요홈부
M 중심점
ML 중심선
P 힘 도입점
KP 종래 기술의 힘 도입점

Claims (12)

  1. 가변 터빈 구조(VTG)를 가진 터보차저(1)에서,
    배기가스 공급 덕트(9)를 구비한 터빈 하우징(2);
    터빈 하우징(2) 내에 회전 가능하게 장착된 터빈 로터(4); 및
    터빈 로터(4)를 외부에서 반경방향으로 둘러싸는 가이드 격자(18)로, 블레이드 베어링 링(6), 각각의 경우 하나의 블레이드 샤프트(8)가 블레이드 베어링 링(6) 내에 장착된 다수의 가이드 블레이드(7), 일 단에서 블레이드 샤프트(8)들에 체결되며 타 단에서 조절링(5)의 연관 맞물림 리세스(24)와 맞물려 배치될 수 있는 레버 헤드(23)를 각각 구비하는 연관 블레이드 레버(20)들에 의해 가이드 블레이드(7)들에 연결되어 작동하는 조절링(5), 및 조절링(5)을 블레이드 베어링 링(6)에 고정하며 평 베어링 장치로 형성된 베어링 장치(28)를 구비한 가이드 격자(18)를 포함하는 터보차저.
  2. 제1항에 있어서,
    평 베어링 장치(28)는, 조절링(5) 상에서 가이드 격자(18)의 중심점(M)에 대해 바라볼 때 반경방향 내측으로 돌출된 가이드 러그(30), 및 블레이드 베어링(6)의 가이드 슬롯(29)에 의해 형성되는 것인 터보차저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    가이드 슬롯(29)은, 블레이드 베어링 링(6)의 환상 몸체(32) 및 중심점(M)에 대해 외측으로 돌출된 벌지(31)에 의해 축방향으로 한정되는 것인 터보차저.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    블레이드 레버(20)들은 굽힘 설계(bent design)로 이루어진 것인 터보차저.
  5. 제4항에 있어서,
    블레이드 레버(20)들은, 대략 블레이드 샤프트(8)의 중심으로 연장된 굽힘부(34)를 통해 레버 헤드(23)가 부착되는 블레이드 몸체(33)를 포함하는 것인 터보차저.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    레버 헤드(23)는 2개의 접촉 림(35, 36)을 가진 대략 U자형 설계로 이루어진 것인 터보차저.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    블레이드 베어링 링(6)은 레버 헤드(23)의 형상과 일치하는 맞물림 리세스들(24, 37, 37')을 포함하는 것인 터보차저.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    맞물림 리세스(24)들과 접촉하게 되는 접촉 림들(35, 36)의 표면은 펀칭면이 아닌 것인 터보차저.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    블레이드 베어링 링(6)은 둘러싸는 환상벽(38)을 포함하고, 상기 환상벽은 환상 몸체(32)에 대해 상승되어 있고, 블레이드 간격에 대응하여, 체결링(21)의 크기 및 형상과 일치하는 접촉 영역(39)들을 구비하는 것인 터보차저.
  10. 제9항에 있어서,
    환상벽(38)의 반경방향 외측(40)에서는, 요홈부(41)들이 접촉면(39)들 사이에 구비되는 것인 터보차저.
  11. 가변 터빈 구조(VTG)를 가진 터보차저(1)의 터빈 로터(4)를 외부에서 반경방향으로 둘러싸는 터보차저(1)를 위한 가이드 격자(18)에서,
    블레이드 베어링 링(6);
    각각의 경우 하나의 블레이드 샤프트(8)가 블레이드 베어링 링(6) 내에 장착된 다수의 가이드 블레이드(7);
    일 단에서 블레이드 샤프트(8)들에 체결되며 타 단에서 조절링(5)의 연관 맞물림 리세스(24)와 맞물려 배치될 수 있는 레버 헤드(23)를 각각 구비하는 연관 블레이드 레버(20)들에 의해 가이드 블레이드(7)들에 연결되어 작동하는 조절링(5); 및
    조절링(5)을 블레이드 베어링 링(6)에 고정하며 평 베어링 장치로 형성된 베어링 장치(28)를 포함하는 가이드 격자.
  12. 제11항에 있어서,
    제2항 내지 제10항의 특징부들 중 적어도 하나의 특징부를 포함하는 가이드 격자.
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