KR20140047119A

KR20140047119A - 배기가스 터보차저의 구동력 전달 장치

Info

Publication number: KR20140047119A
Application number: KR1020147003256A
Authority: KR
Inventors: 유르겐 치른쉬케
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-04-21
Also published as: DE112012002539B4; CN103597183A; US9488096B2; KR101915083B1; WO2013015985A1; JP6069320B2; JP2014521865A; DE112012002539T5; CN103597183B; US20140140831A1

Abstract

본 발명은, 액추에이터(11)에 의해 변위될 수 있는 조절 막대(12); 조절 막대(12)의 자유 단부 영역(14)에 배치된 가이드 피스(15); 및 가이드 피스(15)의 가이드 피스 핀(19)에 체결된 레버(16)를 구비하고, 이 때 레버 보어(50)와 레버 보어(50)를 통해 연장된 가이드 피스 핀(19) 사이에는 반경방향 유극(S_R)이 존재하고 가이드 피스(15)와 레버(16) 사이에는 축방향 유극(S_A)이 존재하는, 배기가스 터보차저(1)의 구동력 전달 장치(10)에 관한 것으로서, 클램핑 스프링(20; 20'; 20")이 가이드 피스 핀(19)에 대해 레버(16)에 예비 하중을 가하는 것을 특징으로 한다.

Description

배기가스 터보차저의 구동력 전달 장치{ACTUATING FORCE TRANSMITTING DEVICE OF AN EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저의 구동력 전달 장치에 관한 것이다.

예를 들어 배기가스 터보차저의 웨이스트게이트 플랩 장치(arrangement)를 구동 가능하게 하기 위해서, 예컨대 전기 모터 또는 공압 제어 캡슐 형태의 액추에이터에 일 단부가 연결 작동되는 조절 막대를 구비한 구동력 전달 장치가 제공된다.

조절 막대의 다른 자유 단부 영역에는, 가이드 피스 핀을 통해 레버에 연결된 가이드 피스가 배치된다.

이를 위해, 레버는 가이드 피스 핀을 안내하기 위한 레버 보어를 갖고, 레버는 예를 들어 리벳 연결을 통해 가이드 피스 핀에 연결될 수 있다.

레버 보어와 가이드 피스 핀 사이에는 상기 부분들 간의 상대 이동을 가능하게 하기 위해 반경방향 유극이 제공되며, 가이드 피스와 레버 사이에는 축방향 유극이 제공된다.

상기 유극들로 인해 가이드 피스와 레버 사이에 오정렬이 발생할 수 있으며, 작동 중 엔진에 의해 특히 조절 막대의 방향으로 진동이 부여된 결과, 레버 보어가 극심하게 마모되어 리벳 연결이 불완전하게 되고, 이는 배기가스 터보차저 전체의 고장으로 이어질 수 있다.

그러므로 본 발명의 목적은, 진동으로 인한 마모를 감소시키거나 완전히 없앨 수 있는 배기가스 터보차저의 구동력 전달 장치를 제공하는 데에 있다.

상기 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다.

가이드 피스 핀에 대한 레버의 예비 하중의 결과, 서두에 언급한 축방향 유극 및 바람직하게는 반경방향 유극이 배기가스 터보차저의 작동 중 "이동"할 수 없고, 엔진에 의해 발생한 진동이 전달될 수 있는 구성요소들 사이에서 정해진 위치에 유지될 수 있게 된다.

결과적으로, 예를 들어 레버 보어와 가이드 피스 핀 사이의 연결부에서의 진동으로 인한 마모는 적어도 감소되거나 완전히 없어진다.

또한 결과적으로 클램핑 스프링의 제공으로 배기가스 터보차저의 조립 순서에 어떠한 변화도 필요로 하지 않으며 나아가 새로운 장착을 가능하게 한다는 이점이 있다.

종속 청구항들은 본 발명의 유리한 개선에 관한 것이다.

청구범위 제11항 및 제12항은 독립적으로 시판 가능한 대상으로서 배기가스 터보차저를 정의한다.

도면에 기초하여 이하의 예시적인 구현예를 설명함으로써 본 발명의 추가적인 상세사항, 특징 및 이점들을 알게될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 부분 단면 사시도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 3은 구동력 전달 장치의 제1 및 제2 구현예를 개략적으로 단순화하여 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 구동력 전달 장치의 제3 구현예를 개략적으로 단순화하여 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4에서의 구동력 전달 장치를 부분 단면 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 구동력 전달 장치의 다른 구현예를 보여주는, 도 5에 상응하는 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저(1)의 사시도이며, 종래와 같이 압축기 휠(2), 압축기 하우징(3), 및 터빈 하우징(5) 내의 터빈 휠(4)을 구비한다. 터빈 하우징(5) 및 압축기 하우징(3)은 베어링 하우징(18)을 통해 종래의 방식으로 서로 연결되어 있으며, 베어링 하우징 내에는 로터 샤프트(17)가 장착되어 두 개의 자유단에서 각각 압축기 휠(2)과 터빈 휠(4)을 지탱한다.

터빈 하우징(5)에는 웨이스트게이트 덕트를 개폐하기 위한 웨이스트게이트 플랩 장치(6)가 구비되며, 웨이스트게이트 덕트는 도 1에 선택된 도시에서는 보이지 않는다. 상기 웨이스트게이트 덕트가 웨이스트게이트 플랩 장치(6)에 의해 개방되면, 터빈 하우징 입구가 터빈 하우징 출구에 연결된다.

웨이스트게이트 플랩 장치(6)는 플랩 레버(8)에 장착된 플랩 플레이트(7)를 구비한다. 플랩 레버(8)에는, 터빈 하우징(5)으로부터 안내되고 단부(이 예에서는 상단)에서 구동력 전달 장치(10)의 레버(16)에 연결된 플랩 샤프트(9)가 구비된다. 전달 장치(10)의 레버(16)는 가이드 피스(15)를 통해 조절 막대(12)에 연결된다. 조절 막대(12)는 제1 단부 영역(13)에서 액추에이터(11)에 연결되고, 제2 자유 단부 영역(14)에서 조절 막대(12)는 가이드 피스(15)를 통해 레버(16)에 연결된다. 이를 위해, 제2 단부 영역(14)은 이 예에서는 나사산 부분(32)을 구비하며, 나사산 부분에 두 개의 너트(30, 31)가 나사 고정되고, 두 너트 사이에서 가이드 피스(15)가 단부 영역(14)에 고정된다.

상기 배치로 인한 결과, 조절 막대(12)의 선형 운동(B)은 구동력 전달 장치에 의해 회전축(D)을 중심으로 한 레버(16)의 회전 운동 및 그에 따른 플랩 샤프트(9)의 회전 운동으로 전환되고, 따라서 플랩 플레이트(7)는 웨이스트게이트 개구로부터 멀어지도록 피벗 운동할 수 있으며, 개구를 닫기 위해 개구 쪽으로 피벗 운동할 수 있다.

도 2a 및 도 3을 함께 살펴보면, 도 1에 도시된 배기가스 터보차저(1)에 사용될 수 있는 구동력 전달 장치(10)의 제1 실시예가 나타나 있다. 여기서, 도 1을 참조하여 이미 기술된 부분들은 도 2a 및 도 3에서도 동일한 참조부호로 표시된다.

따라서, 도 2a 및 도 3에 따른 구현예의 구동력 전달 장치(10)는, 제1 단부 영역(21)로 고정 클립(22)에 부착된 클램핑 스프링(20)을 구비한다. 고정 클립(22)은 조절 막대(12) 상에 배치되고, 이를 위해 일 측에 슬롯이 형성된 막대 리세스(27, 29)가 마련된 막대 안내부(26, 28)를 가지며, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 막대 리세스를 통과하여 조절 막대(12)가 연장된다. 두 막대 안내부(26, 28)는 연결 플레이트(25)를 통해 서로 연결되며, 연결 플레이트 상에는 상기 막대 안내부가 적어도 실질적으로 직각으로 배치된다. 여기서, 클램핑 스프링(20)은 제1 단부 영역(21)이 연결 플레이트(25) 상에 맞물리고, 도 2a에서 알 수 있는 바와 같이 제2 단부 영역(23)이 레버(16)의 하부면(24A)을 지탱한다.

도 2a 및 도 3을 함께 참조하면, 제2 단부 영역(23)은 후크 형상의 구부러진 형태로 이루어져 레버(16)의 하부면(24A)에 대해 접촉점(P)을 형성하는 것을 알 수 있고, 그에 따라 마모를 감소시키거나 방지하기 위해 상기 접촉점에서 일어나는 상대적 이동으로 인한 마찰이 최소화된다.

도 2a에서 알 수 있듯이, 상기 장치에서, 축방향 유극(S_A)은 가이드 피스 핀(도 2a에서는 보이지 않음)와 레버(16) 사이에서 리벳 헤드로 나타난 리벳 연결부의 리벳 와셔(33)의 영역 내로 이동되는 반면, 레버(16)와 가이드 피스(15; 도 2a에서는 이를 가리는 고정 클립(22)의 배치로 인해 보이지 않음) 사이의 축방향 유극(S_A)은 0의 값으로 감소한다. 이로 인해, 특히 상기 영역에서 진동에 의해 발생되는 마모의 방지 또는 제거와 관련하여, 서두에 설명한 이점이 있다.

도 2b는 본 발명에 따른 구동력 전달 장치(10)의 제2 구현예를 도시한다. 이 때 도 1, 도 2a 및 도 3을 참조하여 이미 기술된 부분 및 구성요소는 모두 동일한 참조부호로 표시되며, 따라서 이와 관련하여 상기의 설명을 참조할 수 있다.

도 2b는, 상기 구현예에서, 클램핑 스프링(20)은 레버(16)의 하부면 또는 전방면(24A)의 반대측에 위치한 상부면 또는 후방면(24B) 상에서 후크 형상의 단부 영역(23)과 맞물림으로써 상기에서 언급한 접촉점(P)이 다시 형성되는 것을 보여준다. 상기 배치에서, 가이드 피스 핀(19)에 대한 레버(16)의 예비 하중에 의해 레버(16)와 가이드 피스(15) 사이의 영역에 정의된 방식으로 유극(S_A)이 또한 설정되고, 그에 따라 상기 배치에서도 마찬가지로 유극(S_A)의 "이동" 및 관련된 마찰 마모 문제가 해결될 수 있다.

도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 구동력 전달 장치(10)의 다른 구현예가 나타나 있다.

이와 관련하여 도 4 역시 도 1을 참조하여 이미 기술된 나사(30, 31)를 통해 조절 막대(12)에 체결된 가이드 피스(15)를 구비한 조절 막대(12)를 보여준다. 도 4 및 도 5에 따른 구현예는, 이 구현예에서는 참조 번호 20'로 표시된 클램핑 스프링의 디자인이 도 2의 구현예와 다르다.

도 5의 도시로 상세히 알 수 있는 바와 같이, 상기 클램핑 스프링(20')은, 두 개의 브래킷 림(35, 36)을 구비한 브래킷의 형태로 되어 있다. 브래킷 림(35, 36)은 연결 림(42)에 의해 서로 연결되어, 도 5에서 볼 수 있는 U자형 구조가 만들어진다. 브래킷 림(35, 36)에는 각각 후크 형상의 단부 영역(37, 38)이 구비된다. 상기 후크 형상의 단부 영역(37, 38)은 각각 레버의 해당 지지 숄더(39, 40) 뒤에 맞물린다. 도 5에 예시된 구현예에서, 레버(16)는 상기 기술된 리벳 와셔(33) 및 리벳 헤드(34)의 형성에 의해 가이드 피스 핀(19)에 연결된다. 도 5에 또한 나타난 바와 같이, 리벳 헤드(34)는 클램핑 스프링(20')의 작동 시 연결 림(42)의 지지대(41)에 맞대어 예비-하중을 받고, 이 때 상기 리벳 헤드와 지지대 사이의 마모를 감소시키기 위해 상기 지지대는 이 예에서 돔 형상으로 디자인되며, 이러한 돔 형상은 리벳 헤드(34)의 방향으로 내측으로 연장된다.

이 구현예에서 진동으로 인한 마모를 해결하는 것은, 클램핑 스프링(20')의 구동 시 지지대(41)를 향해 레버(16)가 당겨지고 따라서 레버(16)와 가이드 피스(15) 사이의 축방향 유극(S_A)이 설정됨으로써 달성된다.

도 6은 본 발명에 따른 구동력 전달 장치(10)의 다른 구현예를 보여준다. 상기 예시를 간단히 하기 위해, 도 5에서 도시된 것과 같은 너트(30, 31)를 구비한 조절 막대(12)는 다시 도시되지 않는다.

도 6에 따른 구현예는, 축방향 감쇠 외에도 반경방향 감쇠가 이루어진다는 점에서 도 5의 구현예와 다르다. 상기 반경방향 감쇠는, 클램핑 스프링(20')이 각각 후크 형상의 단부 영역(37, 37)에서 각각 브래킷 림(35, 36)의 외측면(45, 46)으로부터 돌출된 두 개의 웹(43, 44)을 구비함으로써 달성된다. 여기서, 웹(43, 44)은 각각 가이드 피스(15)의 상응하는 홈(47, 48)에 맞물림으로써, 레버 보어(50)의 내측면이 가이드 피스 핀(19)의 외측면으로부터 유극(S_R)에 상응하는 거리에서 유지될 수 있다.

도 6에 또한 나타난 바와 같이, 웹(43, 44)은 가이드 피스 핀(19)의 종축(L)에 대해 예각의 각도(α)로 형성되며, 이는 두 웹에 대한 예로서 웹(43)에 대해 도시되어 있다.

도 5에 따른 구현예와 다르게, 이 경우에는 연결 립(42)의 내측벽(49)이 돔 형상으로 디자인되지 않는다. 그러나, 리벳 헤드(34)가 돔 형상으로 디자인됨으로써, 내측벽(49)에 대한 접촉점이 지지대(41)로서 생성되어, 이러한 접촉점은 마찬가지로 적어도 마찰 및 마모의 감소에 기여한다.

그러나 도 6의 구현예는 도 5에 따른 돔 형상의 지지대(41)와 함께 형성될 수도 있다는 점이 강조되어야 할 것이다.

그 외에 도 6의 구현예는 도 5의 구현예에 상응하며, 따라서 구성요소 및 작용 방식과 관련하여 상기 설명을 참조할 수 있다.

본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 도 1 내지 도 6에서의 본 발명의 개략적인 도시를 명백히 참조한다.

1 배기가스 터보차저
2 압축기 휠
3 압축기 하우징
4 터빈 휠
5 터빈 하우징
6 웨이스트게이트 플랩 장치
7 플랩 플레이트
8 플랩 레버
9 플랩 샤프트
10 구동력 전달 장치
11 액추에이터
12 조절 막대
13 제1 단부 영역
14 제2 단부 영역
15 가이드 피스
16 레버
17 로터 샤프트
18 베어링 하우징
19 가이드 핀
20, 20', 20" 클램핑 스프링
21 제1 단부 영역
22 고정 클립
23 제2 단부 영역
24A 하부면/전방면
24B 상부면/후방면
25 연결 플레이트
26, 28 막대 안내부
27, 29 막대 리세스
30, 31 너트
32 나사산 부분
33 리벳 와셔
34 리벳 헤드
35, 36 브래킷 림
37, 38 단부 영역
39, 40 지지 숄더
41 지지대
42 연결 림
43, 44 웹
45, 46 외측면
47, 48 홈
49 내측벽
50 레버 보어
D 회전축
L 종축
B 운동 방향
S_A 축방향 유극
S_R 반경방향 유극
α 각도
P 접촉점

Claims

액추에이터(11)에 의해 변위될 수 있는 조절 막대(12);
조절 막대(12)의 자유 단부 영역(14)에 배치된 가이드 피스(15); 및
가이드 피스(15)의 가이드 피스 핀(19)에 체결된 레버(16)를 구비하고, 이 때 레버 보어(50)와 레버 보어(50)를 통해 연장된 가이드 피스 핀(19) 사이에는 반경방향 유극(S_R)이 존재하고 가이드 피스(15)와 레버(16) 사이에는 축방향 유극(S_A)이 존재하는, 배기가스 터보차저(1)의 구동력 전달 장치(10)로서,
클램핑 스프링(20; 20'; 20")이 가이드 피스 핀(19)에 대해 레버(16)에 예비 하중을 가하는 것을 특징으로 하는 구동력 전달 장치.
제1항에 있어서,
클램핑 스프링(20)은 제1 단부 영역(21)이 고정 클립(22)에 체결되고, 레버(16)의 하부면(24A)을 제2 자유 단부 영역(23)이 지탱하는, 구동력 전달 장치.
제2항에 있어서,
제2 단부 영역(23)은 후크 형상의 구부러진 형태로 이루어진, 구동력 전달 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
고정 클립(22)은 조절 막대(12)에 배치되고, 가이드 피스(10) 상에, 그리고 가이드 피스(10)의 양측에서 조절 막대(12)의 나사산 부분(32)에 나사 고정되는 두 개의 너트(30, 31) 상에 맞물리는, 구동력 전달 장치.
제1항에 있어서,
클램핑 스프링(20'; 20")은 두 개의 브래킷 림(35, 36)을 구비한 브래킷의 형태이고, 브래킷 림의 후크 형상의 단부 영역(37, 38)은, 레버(16)의 해당 지지 숄더(39, 40) 뒤에 맞물려, 브래킷 림(35, 36)을 연결하는 연결 림(42)의 지지대(41)에 맞대어 헤드(34)에 예비 하중을 가하는, 구동력 전달 장치.
제5항에 있어서,
상기 헤드는 리벳 헤드(34)의 형태인, 구동력 전달 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,
연결 림(42)의 지지대(41)는 돔 형상으로 이루어지며, 헤드(34) 측을 향하는, 구동력 전달 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
브래킷(20")은, 후크 형상의 단부 영역(37, 38)에서 브래킷 레그(35, 36)의 외측면(각각 45, 46)으로부터 돌출되며 가이드 피스(15)의 해당 홈(각각 47, 48)에 맞물리는 두 개의 웹(43, 44)을 구비하는, 구동력 전달 장치.
제8항에 있어서,
웹(43, 44)은 각각의 경우 가이드 피스 핀(19)의 종축(L)에 대해 예각의 각도(α)로 배치되는, 구동력 전달 장치.
제5항에 있어서,
헤드(34)는 돔 형상으로 이루어지며, 지지대(41)는 연결 레그(42)의 내측벽(49) 상에서의 지지점인, 구동력 전달 장치.
제1항의 전제부에 따른 구동력 전달 장치(10)를 구비한 배기가스 터보차저(1)로서, 클램핑 스프링(20; 20'; 20")이 가이드 피스 핀(19)에 대해 레버(16)에 예비 하중을 가하는 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
제11항에 있어서,
제2항 내지 제10항 중 적어도 하나의 항을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.