KR20120099757A - 트랜스미션 어셈블리 및 배기 가스 터보차저 - Google Patents

트랜스미션 어셈블리 및 배기 가스 터보차저 Download PDF

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KR20120099757A
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미햐엘 보이얼레
미햐엘 나우
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 4절 링크 기구(2)를 가지는, 특히 배기 가스 터보차저의 웨이스트 게이트의 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1)에 관한 것으로서, 4절 링크 기구는 트랜스미션(11)에 의해 구동장치와 상호 작동 연결되어 있는 구동 크랭크(3)와, 종동 크랭크(4)와, 구동 크랭크(3)와 종동 크랭크(4)를 상호 작동 연결하는 커플러(5)를 가지며, 트랜스미션(11)은 구동장치에 할당된 구동 기어(12)와, 구동 크랭크(4)에 할당되고 구동 기어(12)와 상호 작용하는 종동 기어(13)를 갖는다. 이때 구동 기어(12)는 원주가 변하는 구름 곡선 반경(r1, r2, r3)을 가지며 종동 기어(13)는 구동 기어에 상보적인 구름 곡선 반경(r'1, r'2, r'3)을 가지고, 구름 곡선 반경(r1, r2, r3; r'1, r'2, r'3)은 회전 각도 범위 내에서 4절 링크 기구(2)의 확장 위치만큼 적어도 영역별로 트랜스미션의(11)의 제1 변속비를 형성하기 위해 선택되고, 회전 각도 범위 밖에서 제1 변속비에 비해 더 큰 하나 이상의 제2 변속비를 형성하기 위해 선택된다. 또한, 본 발명은 배기 가스 터보차저에 관한 것이다.

Description

트랜스미션 어셈블리 및 배기 가스 터보차저{TRANSMISSION ASSEMBLY AND EXHAUST GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 4절 링크 기구를 가지는 특히 배기 가스 터보차저의 웨이스트 게이트의 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리에 관한 것으로서, 4절 링크 기구는 트랜스미션에 의해 구동장치와 상호 작동 연결되는 구동 크랭크와, 종동 크랭크와, 구동 크랭크와 종동 크랭크를 상호 작동 연결하는 커플러를 가지며, 트랜스미션은 구동장치에 할당된 구동 기어와, 구동 크랭크에 할당되고 구동 기어와 상호 작용하는 종동 기어를 갖는다. 또한, 본 발명은 배기 가스 터보차저에 관한 것이다.
조정 장치 또는 액추에이터를 이용해 조정될 수 있는 웨이스트 게이트를 가지는 배기 가스 터보차저가 선행 기술에 공지되어 있다. 액추에이터는 예를 들어 공압식 액추에이터로서 형성될 수 있다. 그러나 대안으로서 웨이스트 게이트의 제어 또는 조정은 전기식 액추에이터를 이용해서도 이루어질 수 있다. 공압식 액추에이터에 비해 이 전기식 액추에이터를 이용하면 훨씬 더 큰 조정력이 제공될 수 있다. 이때 일반적으로 계속하여 약 250N까지 값들이 얻어지고, 이 값들은 폐쇄 위치에서 웨이스트 게이트의 최적의 기밀에 필요하다. 만약 전기식 액추에이터가 로터리 액추에이터라면, 힘 전달이 종종 4절 링크 기구에 의해 또는 4절 구동장치에 의해 이루어진다. 4절 링크 기구는 구동 크랭크, 종동 크랭크 및 커플러를 가지며, 커플러에 의해 구동 크랭크는 종동 크랭크와 상호 작동 연결되어 있다. 구동 크랭크는 직접적으로 또는 트랜스미션에 의해 구동장치와 상호 작동 연결될 수 있다. 이때 트랜스미션은 구동장치의 토크를 구동 크랭크에 전달하기 위해 상호 작용하는 구동 기어와 종동 기어를 갖는다. 구동 기어는 구동장치에 할당되고 종동 기어는 구동 크랭크에 할당되어 있다.
일반적으로 4절 링크 기구는 구동 크랭크가 웨이스트 게이트의 폐쇄 위치에서 확장 위치의 범위에 위치하도록 설계되었다. 그러나 4절 링크 기구, 조정 장치 및/또는 웨이스트 게이트의 연속 작동 동안 마모와 드리프트 현상을 보상할 수 있기 위해, 웨이스트 게이트의 폐쇄 위치에서 확장 위치와 구동 크랭크 사이에 공간이 제공될 수도 있다. 이때 확장 위치는 구동 크랭크의 위치이며, 이 위치에서 (구동 크랭크가 구동장치와 상호 작동 연결되어 있는) 구동장치 지지점과, 구동 크랭크와 커플러 간 연결 지점 사이의 가상의 직선이 구동 크랭크 및 종동 크랭크와 커플러의 연결 지점들 사이 가상의 직선 또는 커플러와 실질적으로 일직선 상에 놓이는, 즉 이들의 연장부에 준하는 형태를 나타낸다. 구동 크랭크가 웨이스트 게이트의 폐쇄 위치에 있는 회전 각도 위치 범위는 마모 범위라고도 할 수 있는데, 앞서 설명한 것처럼 마모 범위가 마모 또는 드리프트 현상의 보상을 위해 보유되기 때문이다.
구동 크랭크의 위치가 웨이스트 게이트의 폐쇄 위치에서 확장 위치에 가까울수록, 구동장치 지지점에 폐쇄 위치를 고정하기 위해 필요한 토크나 구동장치로부터 구동 크랭크로 전달되어야 하는 토크가 그만큼 더 작다. 그러나 그 반대로 이는 구동 크랭크가 확장 위치에 접근하면 구동 크랭크를 이용해 커플러에 제공할 수 있는 조정력이 상승하는 것을 의미하기도 한다. 이는 커플러에서 발생할 수 있는 조정력이 마모 범위에서 (확장 위치에 접근하기 때문에) 조정하려는 장치 예를 들어 배기 가스 터보차저의, 커플러에 작용하는 허용 조정력을 초과하는 것을 의미한다. 이는 장치의 손상을 야기할 수 있다.
선행 기술 중 예를 들어 DE 10 2009 051 623.9호, DE 10 2005 028 372 A1호 및 DE 102 45 193 A1호가 공지되어 있다. DE 10 2009 051 623.9호는 4절 구동장치를 가지는 밸브 플랩용 조정 장치를 기술하고 있으며, 4절 구동장치는 액추에이터에 의해 간접적으로 또는 직접적으로 회전할 수 있는 제1 선회 암을 가지며, 선회 암 자유단에 전달 부재가 회전 운동할 수 있게 지지되어 있다. 전달 부재는 밸브 플랩을 조정하는 제2 선회 암을 작동시키며, 제2 선회 암 역시 자유단에서 회전 운동할 수 있게 전달 부재와 연결되어 있다. 이때 탄성 매체가 제공되고, 탄성 매체는 제1 선회 암의 종축이 실질적으로 전달 부재에 대해 평행하게 연장하는 4절 구동장치의 확장 위치에서, 이 위치에서 정지부로 조정되고 폐쇄되는 밸브 플랩에 인장력을 제공한다. 이때 탄성 매체는 박스 스프링 또는 스프링 어큐뮬레이터로서 형성되어 있다. 이 매체는 투피스형 전달 부재의 양 부재 사이에 연결되어 있다. DE 10 2005 028 372 A1호는 전기 서보모터, 액추에이팅 유닛을 조정하는 조정축 및 서보모터와 조정축 사이에 배치된 트랜스미션을 포함하는 액추에이팅 유닛용 액추에이터에 관한 것으로서, 트랜스미션은 서보모터에 의해 구동될 수 있는 제1 치차 및 이 제1 치차와 맞물리는 제2 치차를 포함하는 트랜스미션 입력단을 갖는다. 양 치차 각각은 동일한 피치 원 직경을 가지며 축 방향으로 나란히 톱니 옵셋 배치된 2개 이상의 톱니를 가져야 한다. 마찬가지로 제1 치차의 톱니들 중 어느 하나는 제2 치차의 톱니들 중 어느 하나와 맞물린다. 끝으로 DE 102 45 193 A1호는 액추에이터 하우징을 가지는 액추에이팅 유닛에 관한 것이다. 액추에이팅 유닛은 한 쌍의 기어를 가지는 트랜스미션을 포함하며, 서보모터 측의 치차는 제1 결합과 제2 결합 사이에서 서보모터 측의 가변 구름 곡선 반경을 가지며 스로틀 바디 측의 치차는 제1 결합과 제2 결합 사이에서 서보모터 측 구름 곡선 반경에 대해 상보적으로 변하는 스로틀 바디 측 구름 곡선 반경을 갖는다.
선행 기술에 공지된 트랜스미션 어셈블리에 비해 제1항에서 언급되는 특징들을 가지는 트랜스미션 어셈블리는 조정하려는 장치의 허용 조정력의 초과를 피할 수 있는 장점을 갖는다. 본 발명에 따라 이를 달성하기 위해서, 구동 기어가 원주가 변하는 구름 곡선 반경을 가지며 종동 기어는 이에 상보적인 구름 곡선 반경을 가지고, 구름 곡선 반경이 4절 링크 기구의 확장 위치 주변의 회전 각도 범위 내에서 트랜스미션의 제1 변속비를 형성하기 위해 그리고 회전 각도 범위 밖에서 제1 변속비에 비해 더 큰 하나 이상의 제2 변속비를 형성하기 위해 선택된다. 이때 더 큰 변속비는 구동 기어에 인가되는 토크에 대한 종동 기어에 인가되는 토크의 비율이 더 크다는 것을 의미한다. 그러므로 트랜스미션은 구동 기어 내지 종동 기어의 회전 각도 위치에 걸쳐 변하는 변속비를 갖는다. 구동 기어의 구름 곡선 반경 및 종동 기어의 구름 곡선 반경은 구동 기어와 종동 기어가 각각의 회전 각도 위치에서 구동장치의 토크를 구동 크랭크에 전달하기 위해 상호 작용하도록 서로 조정된다. 만약 구동 기어와 종동 기어가 치차로서 형성되면, 구름 곡선 반경은 치차들이 각각의 회전 각도 위치에서 서로 맞물리도록 선택될 수 있다. 구름 곡선 반경들의 적절한 선택을 통해 회전 각도 범위 내 변속비가 회전 각도 범위 밖에서보다 4절 링크 기구의 확장 위치만큼 더 작다. 그러므로 구동장치의 토크가 변함이 없는 경우에도 불구하고, 커플러에 전달되는 조정력이 허용 조정력을 초과하지 않게 된다. 이와 같은 방식으로 트랜스미션 어셈블리, 조정 장치 및/또는 배기 가스 터보차저의 손상이 회피된다. 그러나 제1 변속비가 전체 회전 각도 범위에 대해 있을 필요는 없다. 오히려 제1 변속비는 회전 각도 범위의 일부 범위에서만 제공될 수 있거나 특정 회전 각도 위치에 할당될 수 있다. 제1 변속비가 구동 기어와 종동 기어 사이에 있는 최소 변속비인 것이 유리하다. 그러므로 회전 각도 범위 내 그리고 회전 각도 범위 밖의 그 외 변속비는 제1 변속비보다 더 크다.
바람직하게는 회전 각도 위치에 대해 변속비가 지속적으로 변한다. 이는 제1 변속비가 4절 링크 기구가 확장 위치에 위치하는 구동 기어의 회전 각도 위치에 있음을 의미한다. 제1 변속비로부터 시작하여 트랜스미션의 변속비가 계속 상승하고, 예를 들어 선형 상승 또는 임의의 다른 규칙에 따르는 상승이 제공될 수 있다. 트랜스미션 어셈블리의 앞서 설명한 실시예의 장점은 트랜스미션의 평균 변속비가 감소하기 때문에 조정 장치의 조정 시간이 줄어들 수 있다는 것이다. 이는 선행 기술에 공지된 조정 장치에서와 동일한 조정 효과를 달성하기 위해, 즉 예를 들어 배기 가스 터보차저의 웨이스트 게이트를 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동하기 위해 구동장치가 적은 수의 회전을 실행해야 한다는 것을 의미한다. 마찬가지로 이미 앞서 설명한 것처럼 조정하려는 장치는 허용되지 않게 높은 조정력으로부터 보호된다.
본 발명의 그 외 실시예에 따라 구동 기어와 종동 기어가 치차로서 형성되어 있다. 그러므로 구동장치로부터 구동 크랭크로 토크의 신뢰할만한 전달이 보장된다. 이때 치차의 구름 곡선 반경들이 서로 매칭되어, 항상 치차의 맞물림이 보장된다. 치차의 마모가 가능한 한 작게 발생하도록, 곡선 구름 반경이 선택되는 것이 유리하다. 치차들이 예를 들어 스퍼 기어로서 제공되고 이때 인벌류트 치형 또는 빌트하버-노비코프 치형을 가질 수 있다.
본 발명의 그 외 실시예에 따라 구동 기어 및/또는 종동 기어의 각각의 회전 각도 위치에 대해 트랜스미션의 특정 변속비가 제공되고 그리고/또는 특정 구동 토크가 구동장치에 의해 만들어지면 특정 조정 토크가 종동 크랭크에서 달성될 수 있다. 이때 변속비는 구동 기어와 종동 기어의 구름 곡선 반경들을 이용해 결정된다. 그러므로 구름 곡선 반경의 적절한 선택을 통해 각각의 회전 각도 위치에 대해 각각의 경우에 특정 해당 변속비가 조정될 수 있다. 이미 앞서 설명한 것처럼, 이때 변속비가 지속적으로 변하도록 선택되는 것이 유리하며, 최소의 변속비는 4절 링크 기구가 확장 위치에 위치하는 회전 각도 범위에 있다. 이때 구름 곡선 세트의 선택은 특정 구동 토크, 특히 일정한 구동 토크로 특정 조정 토크, 특히 일정한 조정 토크가 구동 크랭크에서 달성되도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 그 외 실시예에 따라 구동 기어 및/또는 종동 기어가 360° 이하의 구름 각도를 갖는다. 구름 각도는 예를 들어 웨이스트 게이트의 개방 위치 또는 폐쇄 위치에서의 회전 각도 위치들 사이에 있는 각이다. 즉, 구름 각도는 구동 기어 또는 종동 기어가 취할 수 있는 최종 회전 각도 위치들 사이의 차이다. 만약 구름 각도가 360°보다 작으면, 구동 기어 또는 종동 기어가 원주의 일부 범위에서만 서로 상호 작동 연결된다.
본 발명의 그 외 실시예에 따라 제1 변속비는 최소 변속비이다. 이는 제1 변속비가 트랜스미션의 최소 변속비가 되도록 구름 곡선 반경이 선택되는 것을 의미한다. 4절 링크 기구의 확장 위치 주변의 회전 각도 범위 내에 있는 제1 변속비에서 시작하여, 단지 변속비의 증가나 불변이 제공된다.
본 발명의 그 외 실시예에 따라 이미 언급한, 즉 확장 위치에 가까운 회전 각도 범위 밖에 제3 변속비가 제공되고, 제3 변속비는 제2 변속비보다 작다. 제1 변속비에서 시작하여 변속비가 제2 변속비까지 증가한다. 이어서, 변속비는 제2 변속비보다 작은 제3 변속비에 도달할 때까지 작아진다. 이때 제2 변속비는 최대 변속비인, 즉 트랜스미션에 있는 최대 변속비일 수 있다. 트랜스미션 어셈블리의 모든 실시예에서 제3 변속비는 제2 변속비보다는 작지만 제1 변속비보다는 크다. 그러나 대안적으로 제3 변속비가 제1 변속비보다 작을 수 있다. 제1, 제2 및/또는 제3 변속비 사이의 변속비 곡선은 기본적으로 임의 선택될 수 있다.
본 발명의 그 외 실시예에 따라 구동 크랭크가 종동 기어와 회전 불가능하게 연결되어 있으며 특히 종동 기어와 함께 공동의 베어링에 지지되어 있다. 그러므로 트랜스미션의 종동 기어가 직접적으로 구동 크랭크에 작용하며, 이들 양 부재 사이에 그 외 트랜스미션이 제공되지 않는다. 트랜스미션 어셈블리의 이러한 실시예의 경우에 구동 크랭크와 종동 기어가 공동의 베어링에 지지되면 특히 유리하다.
본 발명의 그 외 실시예에 따라 구동 크랭크와 종동 기어가 일체형으로 형성될 수 있다. 이런 실시예의 경우에 양 부재들 사이에 재료 결합식 연결이 제공된다.
또한, 본 발명은 웨이스트 게이트 및 웨이스트 게이트의 조정을 위한 조정 장치를 포함하는 배기 가스 터보차저에 관한 것으로서, 조정 장치는 4절 링크 기구를 포함하는, 특히 상기 실시예들에 따른 트랜스미션 어셈블리를 가지며, 4절 링크 기구는 트랜스미션에 의해 구동장치와 상호 작동 연결되어 있는 구동 크랭크와, 종동 크랭크와, 구동 크랭크와 종동 크랭크를 상호 작동 연결하는 커플러를 가지며, 트랜스미션은 구동장치에 할당된 구동 기어 및 구동 크랭크에 할당되어 구동 기어와 상호 작용하는 종동 기어를 갖는다. 이때 본 발명에 따라 구동 기어는 원주가 변하는 구름 곡선 반경을 가지며 종동 기어는 이와 상보적인 구름 곡선 반경을 가지고, 구름 곡선 반경들은 회전 각도 범위 내에서 4절 링크 기구의 확장 위치만큼 적어도 영역별로 트랜스미션의 제1 변속비를 형성하기 위해 선택되고 회전 각도 범위 밖에서 제1 변속비보다 더 큰 하나 이상의 제2 변속비를 형성하기 위해 선택된다. 트랜스미션 어셈블리는 상기 실시예들에 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 그 외 실시예에 따라 구동장치는 배기 가스 터보차저의 압축기 하우징에 제공되고 웨이스트 게이트는 배기 가스 터보차저의 터빈 하우징에 제공되어 있다. 압축기 하우징에 구동장치가 배치되는 것은 열적 이유 때문이다. 그에 반해 웨이스트 게이트는 고온 터빈 측에서 터빈 하우징에 배치되어야 한다. 그러므로 조정 장치의 작동시 배기 가스 터보차저의 터빈 하우징과 압축기 하우징 사이에 하중 전이가 있다. 이때 하중 전이는 4절 링크 기구의 커플러에 의해 전달되는 조정력에 상응한다. 이때 본 발명에 따르지 않은 배기 가스 터보차저를 이용하면, 하중 전이가 허용되지 않을 만큼 커지므로 배기 가스 터보차저가 손상을 받을 수도 있는 경우가 나타날 수 있다. 이는 트랜스미션의 구동 기어와 종동 기어의 구름 곡선 반경을 적절히 선택하여 회피되는데, 이러한 방식으로 커플러에 의해 전달되는 조정력과 이에 따라 하중 전이 역시 허용 조정력에 한정되기 때문이다.
본 발명은 하기에서 도면에 도시된 실시예들을 참고로 상세히 설명되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 트랜스미션 어셈블리가 4절 링크 기구를 포함하며 구동 크랭크가 확장 위치에 있는 개략도이다.
도 2는 구동 크랭크에 할당된 트랜스미션 어셈블리의 트랜스미션에 관한 개략도이다.
도 3은 종동 기어의 회전 각도 위치에 대한 트랜스미션의 변속비가 도시된 그래프다.
도 4는 트랜스미션의 구동 크랭크와 종동 크랭크의 구름 곡선이 도시된 그래프다.
도 1은 4절 링크 기구(2)를 포함하는 트랜스미션 어셈블리(1)에 관한 개략적인 도이다. 이와 같은 4절 링크 기구(2)는 예를 들어 배기 가스 터보차저의 웨이스트 게이트의 조정 장치에 이용되며, 조정 장치는 여기에 도시되지 않았다. 이때 조정장치는 전기에 의해 작동되는 조정 장치이며, 즉 전기 액추에이터 또는 전기 구동장치를 갖는다. 4절 링크 기구(2)는 구동 크랭크(3)와, 종동 크랭크(4)와, 구동 크랭크(3)와 종동 크랭크(4)를 상호 작동 연결하는 커플러(5)를 갖는다. 이때 구동 크랭크(3)는 지지점(6)을 중심으로 회전할 수 있게 지지되어 있다. 지지점(6)에서 구동 크랭크는 여기에 도시되지 않은 트랜스미션(11)과 상호 작동 연결되어 있다. 커플러(5)는 커플러 지지점(7)에서 회전할 수 있게 구동 크랭크(2)에 지지되어 있다. 구동 크랭크(4)에 추가의 커플러 지지점(8)이 제공되어 있으며, 이러한 커플러 지지점에서 커플러(5)는 종동 크랭크(4)에 회전할 수 있게 지지되어 있다. 종동 크랭크(4)는 종동 지지점(9)을 중심으로 회전할 수 있게 지지되어 있으며 이를 위해 바람직하게는 종동 축(10)에 고정되어 있다. 종동 크랭크(4)와 배기 가스 터보차저의 웨이스트 게이트 사이의 상호 작동 연결은 종동 축(10)에 의해 이루어진다. 즉, 트랜스미션 어셈블리(1) 또는 여기에 도시되지 않은 4절 링크 기구(2)는 웨이스트 게이트의 조정 장치의 구성요소이다.
구동 크랭크(3)가 도 1에서 한 회전 각도 위치에서 도시되어 있으며, 이 회전 각도 위치에서 4절 링크 기구(2)가 확장 위치에 있다. 이 확장 위치에서 지지점(6)과 커플러 지지점(7) 사이 가상의 직선은 실질적으로 커플러 지지점들(7과 8) 사이 가상의 직선의 연장부를 형성한다. 이때 종동 크랭크(4)는 배기 가스 터보차저의 웨이스트 게이트가 폐쇄 위치에 위치하는 회전 각도 위치에 있다. 그러므로 종동 크랭크(4)의 도시된 회전 각도 위치 역시 폐쇄 위치라고 할 수 있다. 만약 종동 크랭크(4)가 이 회전 각도 위치에 고정되어야 하면, 구동 크랭크(3)의 도시된 확장 위치가 특히 유리한데, 이러한 확장 위치에서는 (도시되지 않은) 구동장치로부터 전달되는 토크가 매우 작거나 0에 가깝기 때문이다. 그러므로 매우 적은 에너지 소비로 종동 크랭크(4)를 폐쇄 위치에 고정할 수 있다. 확장 위치에 있는 4절 링크 기구(2)의 도 1에 도시된 위치는 바람직하게는 최대 마모 및/또는 최대 온도 드리프트에 도달하는 경우에만 도달되거나 조정된다. 바람직하게는 확장 위치가 종동 크랭크(4)의 폐쇄 위치에 (아직) 도달하지 않도록 4절 링크 기구(2)가 형성되므로, 리저브 회전 각도 범위가 마모, 허용오차 및/또는 온도 드리프트의 추후 조정 또는 보상을 위해 이용될 수 있다.
매우 큰 조정력이 구동장치의 비교적 작은 토크의 이용하에 구동 크랭크(3)에 의해 확장 위치의 범위에서 커플러(5)에 제공될 수 있는 것을 도 1에 알 수 있다. 특히 왜냐하면 일반적으로 구동장치가 배기 가스 터보차저의 압축기 하우징에 그리고 웨이스트 게이트가 배기 가스 터보차저의 터빈 하우징 내에 제공되기 때문이지만, 커플러(5)에 의해 전달되는 조정력을 허용 값으로 제한하는 것이 필요하다.
이는 구동 크랭크(3)가 도 2에 도시된 트랜스미션(11)에 의해 구동장치와 연결됨으로써 달성된다. 트랜스미션은 구동 기어(12)와 종동 기어(13)를 갖는다. 양자는 치차(14)로서 형성되어 있으므로 톱니를 갖는다. 구동 기어(12)는 구동장치에 할당되고, 종동 기어(13)는 구동 크랭크(3)에 할당되어 있다. 일반적으로 이때 구동 크랭크(3)는 회전 불가능하게 종동 기어(13)와 연결되어 있다. 이상적으로는 이들이 지지점(6)의 공동의 베어링에 지지되는 것이다. 구동 기어(12)는 구동장치에 의해 제공되는 토크를 구동 크랭크(3)에 전달하기 위해 종동 기어(13)와 상호 작용한다. 이런 목적을 위해 구동 기어(12)와 종동 기어(13)의 톱니들이 서로 맞물린다. 도 2에서 알 수 있는 것처럼, 구동 기어(12) 뿐 아니라 종동 기어(13)도 각각의 경우에 원주가 변하는 구름 곡선 반경을 갖는다. 구동 기어(12)에 대하여 이는 구름 곡선(15)으로 그리고 종동 기어(13)에 대하여는 구름 곡선(16)으로 도시되어 있다. 구동 기어(12)와 종동 기어(13)의 톱니들이 서로 맞물리는 범위에서 구름 곡선들(15와 16)이 일치한다. 종동 기어(13)의 구름 곡선 반경이 구동 기어(12)의 구름 곡선 반경과 상보적인 것을 알 수 있다. 이와 같은 방식으로 톱니들이 항상 서로 맞물리는 것이 보장된다. 예를 들어 구동 기어(12)가 구동장치의 축(18)에 고정됨으로써, 구동 기어(12)가 지지점(17)에서 구동장치와 연결되어 있다. 그에 반해 종동 기어(13)는 구동 크랭크(3)와 공동으로 지지점(6)에 지지되어 있다. 지지점(6) 및 지지점(17)이 고정되어 있다.
트랜스미션(11)의 작동은 도 3 내지 도 4를 이용해 도시된다. 이들에서 각각의 경우 트랜스미션(11)의 그 외 실시예가 상이한 회전 각도 위치들에서 도시되어 있다. 도 2에서 구동 기어(12) 또는 종동 기어(13)는 웨이스트 게이트 또는 조정 장치의 개방 위치에 상응하는 회전 각도 위치에 있다. 이 회전 각도 위치는 제1 최종 회전 각도 위치를 의미한다. 이때 4절 링크 기구(2)의 도시되지 않은 구동 크랭크(3)가 확장 위치로부터 떨어져 배치되어 있다.
도 2에는 구동 기어(12)의 구름 곡선 반경(r1, r2 및 r3)과 종동 기어(13)의 구름 곡선 반경(r'1, r'2 및 r'3)이 도시되어 있다. 이와 같은 방식으로 구동 기어(12) 및/또는 종동 기어(13)의 각각의 회전 각도 위치에 트랜스미션(11)의 특정 변속비가 할당될 수 있다. 반경(r1 및 r'1)의 범위에 트랜스미션(11)의 제1 변속비가, 반경(r2 및 r'2)의 범위에 제2 변속비가 및 반경(r3 및 r'3)의 범위에 제3 변속비가 존재한다. r1이 r2보다 크고 r2는 r3보다 작으며 r3는 r1보다 큰 것을 쉽게 알 수 있다. 마찬가지로 r'1이 r'2보다 작고 r'2는 r'3보다 크며 r'3는 r'1보다 작다. 그 결과 제1 변속비는 제2 변속비보다 작은 반면, 제3 변속비는 제1 변속비보다 작으며 또한 제2 변속비보다도 작다. 도 2에서 구동 기어(12)와 종동 기어(13)는 4절 링크 기구(2)가 확장 위치에 있는 회전 각도 위치를 취한다. 이는 제1 변속비가 확장 위치 주변의 회전 각도 범위 내에 있는 반면, 제2 및 제3 변속비는 회전 각도 범위 밖에 있는 것을 의미한다. 이와 같은 방식으로 4절 링크 기구(2)의 확장 위치의 범위에서 커플러(5)에 제공된 조정력 또는 구동 크랭크(3)로 도입되는 토크의 감소가 달성된다.
이는 도 3의 그래프에 도시되어 있다. 그래프에서 트랜스미션(11)의 변속비(i)가 °단위로 표시된 종동 기어(13)의 회전 각도 위치(α)에 대하여 표시되어 있다. 이때 α= 0°의 회전 각도 위치는 4절 링크 기구(2)의 확장 위치에 상응한다. 그러므로 α= 0°의 회전 각도 위치에 대해 제1 변속비가 있으며 제1 변속비는 이 경우 최소 변속비이다. 제1 변속비에서 시작하여 트랜스미션의 변속비는 회전 각도 위치(α)가 커지면서 상승하고 회전 각도 위치가 약 α= 32°될 때 트랜스미션(11)의 최대 변속비에 상응하는 제2 변속비에 이를 때까지 계속된다. 회전 각도 위치(α)가 추가로 상승할 때 변속비는 약 α= 62°일 때 제3 변속비에 이를 때까지 강하한다. 그 후 변속비는 회전 각도 위치가 커지는 경우에도 제3 변속비의 값에서 일정하다.
도 4는 구동 기어(12)의 구름 곡선(15)과 종동 기어(13)의 구름 곡선(16)이 한 번 더 도시된 그래프다. 이때 그래프는 x축에 대한 y축의 좌표를 도시하며 양자의 단위는 ㎜이다. 그래프의 점(0;0)에서 종동 기어(13)의 회전 점 즉 지지점(6)이 위치한다. 그에 반해 구동 기어(12)의 회전 점은 (0;-28)에 위치하며, 이는 지지점(17)에 상응한다.

Claims (10)

  1. 4절 링크 기구(2)를 포함하는, 특히 배기 가스 터보차저의 웨이스트 게이트의 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1)이며, 4절 링크 기구는 트랜스미션(11)에 의해 구동장치와 상호 작동 연결되어 있는 구동 크랭크(3)와, 종동 크랭크(4)와, 구동 크랭크(3)와 종동 크랭크(4)를 상호 작동 연결하는 커플러(5)를 가지며, 트랜스미션(11)은 구동장치에 할당된 구동 기어(12)와, 구동 크랭크(4)에 할당되고 구동 기어(12)와 상호 작용하는 종동 기어(13)를 가지는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리에 있어서,
    구동 기어(12)는 원주가 변하는 구름 곡선 반경(r1, r2, r3)을 가지며 종동 기어(13)는 구동 기어에 상보적인 구름 곡선 반경(r'1, r'2, r'3)을 가지고, 구름 곡선 반경(r1, r2, r3; r'1, r'2, r'3)은 회전 각도 범위 내에서 4절 링크 기구(2)의 확장 위치만큼 적어도 영역별로 트랜스미션의(11)의 제1 변속비를 형성하기 위해 선택되고, 회전 각도 범위 밖에서 제1 변속비에 비해 더 큰 하나 이상의 제2 변속비를 형성하기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1).
  2. 제1항에 있어서, 구동 기어(12)와 종동 기어(13)는 치차(14)로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1).
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항 또는 복수 항에 있어서, 구름 곡선 반경(r1, r2, r3; r'1, r'2, r'3)은, 구동 기어(12) 및/또는 종동 기어(13)의 각각의 회전 각도 위치에 대해 트랜스미션(11)의 특정 변속비가 존재하고 그리고/또는 특정 구동 토크가 구동장치에 의해 발생되면 특정 조정 토크가 종동 크랭크(4)에서 달성될 수 있도록 선택되는 것을 특징으로 하는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 복수 항에 있어서, 구동 기어(12) 및/또는 종동 기어(13)는 360° 이하의 구름 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 복수 항에 있어서, 제1 변속비는 최소 변속비인 것을 특징으로 하는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 또는 복수 항에 있어서, 제2 변속비보다 작은 제3 변속비가 회전 각도 범위 밖에서 제공되는 것을 특징으로 하는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 또는 복수 항에 있어서, 구동 크랭크(3)는 종동 기어(13)와 회전 불가능하게 연결되어 있으며 특히 종동 기어와 공동의 베어링에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 또는 복수 항에 있어서, 구동 크랭크(3)와 종동 기어(13)는 일체형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조정 장치용 트랜스미션 어셈블리(1).
  9. 웨이스트 게이트 및 웨이스트 게이트의 조정을 위한 조정 장치를 포함하는 배기 가스 터보차저이며, 조정 장치는 4절 링크 기구(2)를 포함하는, 특히 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항 또는 복수 항에 따른 트랜스미션 어셈블리(1)를 가지며, 4절 링크 기구(2)는 트랜스미션(11)에 의해 구동장치와 상호 작동 연결되어 있는 구동 크랭크(3)와, 종동 크랭크(4)와, 구동 크랭크(3)와 종동 크랭크(4)를 상호 작동 연결하는 커플러(5)를 가지며, 트랜스미션(11)은 구동장치에 할당된 구동 기어(12)와, 구동 크랭크(3)에 할당되고 구동 기어(12)와 상호 작용하는 종동 기어(13)를 가지는 배기 가스 터보차저에 있어서,
    구동 기어(12)는 원주가 변하는 구름 곡선 반경(r1, r2, r3)을 가지며, 종동 기어(13)는 구동 기어와 상보적인 구름 곡선 반경(r'1, r'2, r'3)을 가지고, 구름 곡선 반경들(r1, r2, r3; r'1, r'2, r'3)은 회전 각도 범위 내에서 4절 링크 기구(2)의 확장 위치만큼 적어도 영역별로 트랜스미션(11)의 제1 변속비를 형성하기 위해 선택되고 회전 각도 범위 밖에서 제1 변속비에 비해 더 큰 하나 이상의 제2 변속비를 형성하기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항 또는 복수 항에 있어서, 구동장치는 배기 가스 터보차저의 압축기 하우징에 제공되고 웨이스트 게이트는 배기 가스 터보차저의 터빈 하우징에 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 터보차저.
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