KR20130143009A

KR20130143009A - 배기가스 터보차저의 베어링 하우징

Info

Publication number: KR20130143009A
Application number: KR1020137006165A
Authority: KR
Inventors: 마틴 베커; 요한네스 호른바흐; 올리버 슘니히
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-12-30
Also published as: US8757885B2; KR101779880B1; CN103026027B; JP5897009B2; WO2012027212A3; JP2013536373A; CN103026027A; WO2012027212A2; DE112011102810T5; US20130142465A1; CN105114137B; CN105114137A

Abstract

본 발명은, 압축기 측 하우징 플랜지(2); 하우징 플랜지(2)에 일체로 연결되며, 오일 유입구(20)와 오일 배출구(21)를 가진 오일 챔버(5)의 제1 부분 섹션(4)이 배치된 중앙 하우징 섹션(3); 및 터빈 측 하우징 플랜지(7)를 구비하며, 오일 챔버(5)의 제2 부분 섹션(8)이 배치된 터빈 측 하우징 섹션(6)을 포함하며, 중앙 하우징 섹션(3) 및 터빈 측 하우징 섹션(6)에 오일 냉각 덕트(13, 13')가 구비되는 것인, 배기가스 터보차저의 베어링 하우징(1)에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저의 베어링 하우징{BEARING HOUSING OF AN EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저의 베어링 하우징에 관한 것이다.

상기 유형의 베어링 하우징이 DE 43 30 380 A1호에 공지되어 있다. 공지된 베어링 하우징은, 베어링 인서트 및 베어링 인서트를 적어도 부분적으로 둘러싸는 베어링 접시로 나누어진다. 여기서, 주조 부품인 베어링 인서트에, 베어링 하우징의 베어링들을 냉각하기 위한 오일 챔버가 형성된다. 상기 배치를 통해 구성 및 생산의 단순화를 이루려고 하지만, 오일 챔버를 구비한 베어링 인서트는 주조로 쉽게 만들어질 수 없는 비교적 복잡한 기하형상을 갖게 되므로 그 설계가 까다롭다. 더욱이, 베어링 하우징 및 그 베어링들의 냉각에는 개선의 여지가 있다.

이에 따라 본 발명의 목적은, 하우징 설계가 단순화되고 냉각 특성이 개선된, 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저의 베어링 하우징을 제공하는 데에 있다.

상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다.

오일 냉각 덕트를 제공한 결과로, 오일 챔버 내로 유입되는 오일을 먼저 베어링 하우징의 베어링 장치에 공급하는 데에 사용할 수 있다. 과량의 오일이 오일 냉각 덕트 내로 도입될 수 있고, 그 결과 베어링 장치에 의해 유속 및 농도 면에서 영향을 받지 않는 더 많은 오일(오일 미스트 및 오일 거품)이 더 큰 표면적으로 흐른다는 점에서 개선된 냉각 작용을 얻는다.

특히 바람직한 구현예에 있어서 오일 냉각 덕트와 오일 챔버를 분리하는 베어링 슬리브가 구비되는 경우, 상기 베어링 슬리브는 오일 냉각 덕트에 의해 고온의 터빈 측으로부터 효과적으로 차단될 수 있다. 또한 베어링 윤활 및 냉각 기능들 사이에서 오일의 양을 나눌 수 있고, 나아가 조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 더 적은 오일이 동적 시일(dynamic seal)로 지나가게 되고, 이는 실링 작용을 개선한다.

또한, 오일 냉각 덕트의 소리 차단 효과 및 베어링 슬리브의 댐핑으로 인해 결과적으로 음향 면에서 개선이 이루어진다.

제조를 위해, 상응하게 설계된 내부 코어가 제공될 수 있다. 접근이 용이한 상기 대형 내부 코어로 인해 베어링 하우징 상부 부분으로부터의 모래 제거가 쉽다.

대안적인 구현예에 있어서, 일체형 베어링 하우징의 경우, 다시 말해서 삽입 가능한 베어링 슬리브가 구비되지 않는 경우, 오일 냉각 덕트는 상응하는 코어 형성을 통해 제조된다. 여기서, 오일 냉각 덕트는 오일 유입구로부터 분기되어 터빈 측에서 바로 오일 배출구로 이어진다.

제1 구현예에서와 같이, 먼저 결과적으로 수냉 장치(water-cooling arrangement)에 대한 필요가 없어진다는 이점이 있으며, 오일의 양이 초과되지 않고(분무로 인한 손실 감소) 베어링 영역으로의 오일 공급을 보장하기 위해 한편으로는 윤활 및 냉각에 사용되는 오일 덕트 또는 챔버가 분리되어야 하지만, 불투과성이 베어링 하우징의 고장으로 이어지지는 않으므로, 비용 감소를 위해서 덕트들(오일 냉각 덕트 및 오일 윤활 덕트) 사이의 벽 두께가 얇아도 된다.

그러므로, 제1 구현예 및 제2 구현예의 특정한 이점들은 구성요소의 단순화로 인한 비용 감소, 더 작은 설치 공간 및 베어링 장치 코어에서의 오일 처리량 감소이며, 그 결과 전력 손실이 낮아지고 오일 누출이 개선된다.

종속 청구항들은 본 발명의 유리한 개선에 관한 것이다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면에 기초하여 이하에 예시적인 구현예를 설명함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링 하우징이 구비된 터보차저 몸체 그룹을 약간 단순화하여 보여주는 개략도이다.
도 2는 베어링 슬리브 삽입 전의 본 발명에 따른 베어링 하우징의 단면도이다.
도 3은 베어링 슬리브 삽입 및 로터 조립 후의 본 발명에 따른 베어링 하우징의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 베어링 하우징을 제조하기 위한 코어의 사시도이다.
도 5는 도 1에 대응되는 대안적인 베어링 하우징의 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 베어링 하우징(1)을 구비한 배기가스 터보차저 몸체 그룹을 보여준다. 몸체 그룹은 또한 샤프트(16)를 포함하며, 샤프트의 일 측에 압축기 휠(15)이 장착되고 타측에 터빈 휠(19)이 장착되어 로터를 형성한다. 샤프트(16)는 축방향 베어링(22)과 함께 압축기 측 베어링 장치(17) 및 터빈 측 베어링 장치(18)를 통해 베어링 하우징(1)에 장착된다. 도 1에는 도시되지 않은 압축기 하우징 및 터빈 하우징이 상기 몸체 그룹에 추가되면 이는 배기가스 터보차저를 이루게 되며, 이로써 본 발명은 또한 하기에 상세히 기술되는 베어링 하우징(1)을 구비한 배기가스 터보차저로서 기술될 수 있다.

도 2는 베어링 슬리브(9) 삽입 전의 본 발명에 따른 베어링 하우징(1)을 보여준다. 베어링 하우징(1)은, 압축기 측 하우징 플랜지(2); 하우징 플랜지(2)에 일체로 연결되고 오일 챔버(5)의 제1 부분 섹션(4, 도 1 참조)이 배치된 중앙 하우징 섹션(3); 및 터빈 측 하우징 플랜지(7)를 구비하고 오일 챔버(5)의 제2 부분 섹션(8, 도 1 참조)이 배치된 터빈 측 하우징 섹션(6)을 포함한다. 오일 유입구(20) 및 오일 배출구(21) 또한 상기 도시로부터 확인할 수 있다.

중앙 하우징 섹션(3) 및 터빈 측 하우징 섹션(6)은 일체형으로 형성되고, 별도의 구성요소를 형성하는 베어링 슬리브(9)가 중앙 하우징 섹션(3) 및 터빈 측 하우징 섹션(6)에 삽입된다. 상기 배치의 이점은, 베어링 슬리브(9)와 두 하우징 섹션(3, 6)이 함께 오일 챔버(5)를 한정한다는 점이다.

또한 도 1 내지 도 3으로부터, 상기 구현예에 있어서 오일 챔버(5)가 배수관(overflow, 10)을 경유하여 오일 냉각 덕트(13)에 연결된다는 것을 알 수 있다. 또한 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 베어링 슬리브(9)에 오일 유입 덕트(11, 12)가 구비된다.

도 1 내지 도 3의 베어링 하우징의 구현예는, 오일 챔버(5)로부터 분기되어 오일 냉각 덕트(13)로 이어지는 배수관(10)을 구비한다. 도면에 도시된 예시적 구현예에서, 상기 오일 냉각 덕트(13)는 세 개의 덕트 섹션(13A, 13B, 13C)을 가지며, 이는 주로 터빈 측 하우징 섹션(6)에서 구불구불하게 이어져 베어링 하우징(9)이 고온 터빈 측으로부터 차단될 수 있도록 한다. 이는 특히 도 3에서 확인할 수 있다.

도 2 및 도 3은 또한 마지막 덕트 섹션(13C)이 오일 배출구(21)로 개방되는 것을 보여준다.

도 4는 베어링 하우징(1)의 제조를 위한 코어(K)를 사시도로 보여주며, 이러한 코어에 구비된 오일 챔버 코어

는 오일 코어

및 냉각 덕트 코어(KK)로 나누어지고, 이는 완전히 주조된 베어링 하우징(1)에서는 도 4의 도시에서 직접 알 수 있는 바와 같이 오일 챔버(5)와 오일 냉각 덕트(13)의 전술한 설계를 이룬다.

도 5는 베어링 하우징(1)의 대안적인 구현예를 보여주며, 여기서 도 1 내지 도 3에 대응되는 부분들에는 모두 동일한 참조부호가 부여된다. 도 1 내지 도 3의 2-부분 구현예와 달리, 여기에서는 일체형 베어링 하우징(1)이 제공되며, 도 5에 나타난 바와 같이 오일 유입구(20)로부터 분기되고 이 경우에도 고온의 터빈 측으로부터 열 차단이 가능하도록 하기 위해 터빈 측 하우징 섹션(6)으로 대부분 이어지는 오일 냉각 덕트(13')를 구비한다. 오일 냉각 덕트(13')는 도 5에서 직접 확인할 수 있는 바와 같이 오일 배출구(21)로 개방된다.

상기 개시내용을 보충하기 위해, 도 1 내지 도 5에서 본 발명의 개략적인 도시를 명백히 참조한다.

1 베어링 하우징
2 압축기 측 하우징 플랜지
3 중앙 하우징 섹션
4 제1 부분 섹션
5 오일 챔버
6 터빈 측 하우징 섹션
7 터빈 측 하우징 플랜지
8 제2 부분 섹션
9 베어링 슬리브
10 배수관
11, 12 오일 유입 덕트
13, 13' 오일 냉각 덕트
13A, 13B, 13C 덕트 섹션
15 압축기 휠
16 샤프트
17 베어링 장치
18 터빈 측 베어링 장치
19 터빈 휠
20 오일 유입구
21 오일 배출구
22 축방향 베어링
K 코어

오일 코어

오일 챔버
KK 냉각 덕트 코어

Claims

배기가스 터보차저의 베어링 하우징(1)으로서,
압축기 측 하우징 플랜지(2);
하우징 플랜지(2)에 일체로 연결되며, 오일 유입구(20)와 오일 배출구(21)를 가진 오일 챔버(5)의 제1 부분 섹션(4)이 배치된 중앙 하우징 섹션(3); 및
터빈 측 하우징 플랜지(7)를 구비하며, 오일 챔버(5)의 제2 부분 섹션(8)이 배치된 터빈 측 하우징 섹션(6)을 포함하며,
중앙 하우징 섹션(3) 및 터빈 측 하우징 섹션(6)에 오일 냉각 덕트(13, 13 )가 구비되는 것인 베어링 하우징(1).
제1항에 있어서,
오일 냉각 덕트(13)는 배수관(10)을 경유하여 오일 챔버(5)에 연결되는 것인 베어링 하우징(1).
제2항에 있어서,
오일 냉각 덕트(13)는 배수관(10)으로부터 오일 배출구(21)로 구불구불하게 이어진 세 개의 덕트 섹션(13A, 13B, 13C)을 구비하는 것인 베어링 하우징(1).
제1항에 있어서,
오일 냉각 덕트(13')는 오일 유입구(20)로부터 분기되어 오일 배출구(21) 내로 개방되는 것인 베어링 하우징(1).
제1항에 있어서,
오일 냉각 덕트(13')는 오일 챔버 주위에 환형으로 배치되는 것인 베어링 하우징(1).
제1항에 있어서,
오일 냉각 덕트(13, 13')에서의 통과 유속은 오일 냉각 덕트(13, 13')의 단면적에 의해 결정되는 것인 베어링 하우징(1).