KR20140050680A

KR20140050680A - 배기가스 터보차저

Info

Publication number: KR20140050680A
Application number: KR1020147004554A
Authority: KR
Inventors: 토마스 램; 니코 카노프스키
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2011-08-08
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-04-29
Also published as: US9494045B2; US20140154056A1; WO2013022683A1; KR101864241B1; DE112012002909T5; CN103620183A; CN103620183B

Abstract

본 발명은, 가변 터빈 구조(18) 및/또는 웨이스트게이트를 구비한 터빈(2); 및 커플링 로드(14; 14'; 14")를 통해 가변 터빈 구조(18) 및/또는 웨이스트게이트에 연결된 액추에이터(11)를 포함하는 배기가스 터보차저(1)에 관한 것으로, 커플링 로드(14; 14')는 일측의 단부 영역(21, 22)이 액추에이터(11)에 연결되고, 타측이 가변 터빈 구조(18) 및/또는 웨이스트게이트의 조절 샤프트 장치(23; 26)의 핀(19)에 연결되는 배기가스 터보차저(1)에 있어서, 조절 샤프트 장치(23; 26)의 핀(19)은 베이어닛 핀의 형태이고, 핀(19)과 상호작용하는 커플링 로드(14)의 단부 영역(22)은, 베이어닛 핀(19)에 매칭되는 베이어닛 리셉터클(24; 27)의 형태이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.

상기 유형의 배기가스 터보차저가 DE 10 2008 053 079 A1에 공지되어 있다. 상기 공지된 설계에서, 커플링 로드가 액추에이터(예를 들어 전기 액추에이터 또는 공압 제어 캡슐)를 가이드 그레이트(guide grate)로도 불리는 가변 터빈 구조(VTG)의 조절 샤프트의 조립체에 연결한다. 여기서, 커플링 로드는 액추에이터에 의해 발생된 운동을 VTG에 전달한다. VTG 대신 또는 VTG에 더하여, 커플링 로드의 사용은, 터빈 바이패스를 구성하는 웨이스트게이트를 구비한 배기가스 터보차저의 경우에도 가능하다. 여기서, 커플링 로드는 액추에이터에 배정된 핀 및 조절 샤프트에 배정된 핀에 장착되며, 로크 와셔를 통해 고정된다. 그러나, 알려진 로크 와셔에는, 어려운 장착 공정으로 인해 핀 직경에 대한 그 고정(clipping)이 공정 면에서 신뢰성 있게 보장되지 못한다는 단점이 있다.

그러므로 본 발명의 목적은, 액추에이터와 가변 터빈 구조(VTG) 및/또는 웨이스트게이트 사이에 커플링 로드를 더 쉽게 장착할 수 있도록 하는, 청구범위 제1항에 명시된 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다.

상기 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다.

종속 청구항들은 본 발명의 유리한 개선예에 관한 것이다.

청구범위 제4항 내지 제6항은 독립적으로 시판 가능한 대상으로서 커플링 로드를 정의한다.

도면에 기초하여 이하의 예시적인 구현예를 설명함으로써 본 발명의 추가적인 상세사항, 특징 및 이점들을 알게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 부분 단면 사시도이다.
도 2는 조절 샤프트 장치의 사시도이다.
도 3은 액추에이터 장치의 사시도이다.
도 4 및 도 5는 커플링 로드의 두 구현예의 사시도이다.
도 6은 도 4에 따른 커플링 로드를 액추에이터와 가변 터빈 구조 사이에 설치된 상태로 보여준다.
도 7은 조절 가능한 장치의 다른 구현예를 보여주는 도면으로서, 도 2에 상응한다.
도 8은 베이어닛 리셉터클을 구비한 가이드 피스의 사시도이다.
도 9는 가이드 피스가 설치된 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 일부를 보여주는 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 부분 단면 사시도이다. 터보차저(1)는 터빈 하우징(2), 및 베어링 하우징(20)을 통해 상기 터빈 하우징에 연결된 압축기 하우징(3)을 구비한다. 하우징들(2, 3, 20)은 회전축(R)을 따라 배치된다. 블레이드 베어링 링(6) 및 상기 블레이드 베어링 링에 의해 형성된 반경방향 외측 가이드 그레이트, 또는 가변 터빈 구조(18)의 배치를 보여주기 위해 터빈 하우징(2)은 부분적으로 단면으로 도시되며, 이러한 가변 터빈 구조는, 원주를 중심으로 분포되고 회전 샤프트(8)를 구비한 다수의 조절 가능 블레이드(7)를 구비한다. 이러한 방식으로, 조절 가능 블레이드들(7)의 위치에 따라 더 커지거나 작아지고, 공급 덕트(9)를 통해 회전축(R) 상의 중심에 위치한 터빈 휠(4)로 공급되어 중앙 연결 피스(10)를 경유하여 배출되는 엔진의 배기가스를 더 많거나 더 적은 양으로 공급하는 노즐 단면들이 형성되어, 터빈 휠(4)에 의해 동일 샤프트에 위치한 압축기 휠(17)을 구동한다.

조절 가능 블레이드들(7)의 운동 또는 위치를 제어하기 위해 작동 장치 또는 액추에이터(11)가 제공되며, 이는 예를 들어 전기 액추에이터 또는 공압 제어 캡슐 형태일 수 있다. 예시된 구현예에서, 작동 장치(11)는, 블레이드 베어링 링(6) 뒤에 위치한 조절 링(5)으로 자신의 운동을 전달하기 위해, 커플링 로드(14) 및 제어 하우징(12)을 구비하며, 상기 운동은 상기 조절 링의 약간의 회전 운동으로 변환된다. 터빈 하우징(2)의 환형 부분(15)과 블레이드 베어링 링(6) 사이에는, 조절 가능 블레이드들(7)을 위한 자유 공간(13)이 형성된다. 상기 자유 공간(13)을 보호하기 위해 상기 블레이드 베어링 링(6)은 스페이서들(16)을 구비한다. 조절 가능 블레이드들(7)을 위한 자유 공간은, 수용 디스크(19)에 의해 스페이서들(16) 위에서 상부 방향으로 한정된다.

도 2는 레버(23A)를 구비한 조절 샤프트 장치(23)의 사시도로서, 레버는 예시적으로 크랭크 설계로 이루어지고, 레버의 일 단부 영역에는 샤프트 핀(shaft peg)(23B)이 제공되며 다른 샤프트 영역에는 베이어닛 핀(19)이 제공된다.

도 3은 예를 들어 전기 또는 공압 액추에이터(제어 캡슐)의 형태일 수 있는 액추에이터(11)를 보여준다. 상기 액추에이터(11)는 마찬가지로 작동부(11A)에 부착된 베이어닛 핀(20')을 구비한다.

도 4 및 도 5는 각각 단부 영역(21, 22)을 구비한 커플링 로드(14, 15')라는 두 가지 가능한 구현예를 도시한다. 단부 영역들에는 각각, 형상 및 치수 면에서 베이어닛 핀(19, 20')의 형상 및 치수에 맞게 이루어진 베이어닛 리셉터클(24, 25)이 제공된다. 두 커플링 로드(14, 14')의 구현예들 간 차이점은 단지, 도 5에서 자세히 알 수 있듯이, 커플링 로드(14')는 함께 연결 가능한 두 개의 로드 부분(14A, 14B)으로부터 조립된다는 점에 있다.

도 6은 본 발명에 따른 터보차저(1)의 일부를 보여주는 도면으로, 터빈 하우징(2)과 압축기 하우징(3) 및 액추에이터(11)와 커플링 로드(14)의 조립된 상태를 보여준다. 여기서, 도 6은 액추에이터(11)의 베이어닛 핀(20')이 베이어닛 리셉터클(25)에 맞물리는 반면 조절 샤프트 장치(5)의 베이어닛 핀(19)이 베이어닛 리셉터클(24)에 맞물리는 것을 보여준다.

장착을 위해서, 먼저 커플링 로드(14)의 일측, 예컨대 베이어닛 리셉터클(24)을 베이어닛 핀(19)에 끼운 후, 회전시킨다. 그 후 다른 베이어닛 리셉터클, 예를 들어 베이어닛 리셉터클(25)을 베이어닛 핀(20')에 위치시키며, 역시 고정하기 위해 회전시킨다. 이어서 다음 조립 단계에서, 액추에이터(11)를 압축기 하우징(3)에 나사로 결합시킬 수 있다.

상기 배치의 이점은, 먼저 장착한 후 축방향으로 고정한다는 것이며, 이는 각각 베이어닛 연결을 통해 달성된다.

본 발명에 따른 배치에서는 추가의 고정 요소가 필요하지 않으며, 그 결과 생산 및 조립이 간단해지고, 따라서 전체적으로 비용이 감소한다.

도 7은 다른 조절 샤프트 장치(26)를 보여주며, 이는 레버(26A) 및 레버(26A)의 일 단부에 배치된 샤프트 핀(26B)을 구비한다. 레버(26A)의 다른 단부에는 베이어닛 핀(19)이 배치되지만, 베이어닛 핀(19) 및 샤프트 핀(23B)이 동일한 방향을 향하는 도 2의 구현예와 달리, 도 7에서 자세히 알 수 있듯이 이 경우에는 서로 반대 방향을 향하고 있다. 또한, 레버(26A)는 크랭크 설계로 이루어지지 않는다.

도 8은, 전술한 구현예에서와 같이 베이어닛 핀(19)과의 베이어닛 연결을 형성할 수 있게 하기 위하여, 형상 및 치수 면에서 베이너닛 핀에 맞게 이루어진 베이어닛 리셉터클(27)이 제공된 단부 영역(29)을 가진 가이드 피스(28)를 보여준다.

도 9는 터빈 하우징(2)과 가변 터빈 구조(18), 및 압축기 하우징(3)과 이에 고정된 액추에이터(11)를 구비한 배기가스 터보차저(1)를 보여준다. 상기 구현예에서, 가이드 피스(28)는 베이어닛 리셉터클(27)을 통해 베이어닛 핀(19)에 장착되고 고정된다. 제2 단계에서, 다른 단부 영역(30)에서 가이드 피스(28)에 제공된 보어 내로 액추에이터 조절 로드(31)(제어 캡슐 조절 로드)가 삽입되며, 예를 들어 최종 고정을 구현하기 위해 용접된다.

상기 구현예 또한, 도 2 내지 도 6에 따른 구현예에 기반하여 설명된 것과 동일한 이점을 갖는다.

본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 도 1 내지 도 9에서의 본 발명의 개략적인 도시를 명백히 참조한다.

1 배기가스 터보차저
2 터빈 하우징
3 압축기 하우징
4 터빈 휠
5 조절 링
6 블레이드 베어링 링
7 조절 가능 블레이드
8 회전 샤프트
9 공급 덕트
10 축방향 연결 피스
11 작동 장치/액추에이터
11A 작동부
12 제어 하우징
13 가이드 블레이드들(7)을 위한 자유 공간
14, 14', 14" 피스톤 로드
14A, 14B 로드 부분
15 터빈 하우징(2)의 환형 부분
16 스페이서/스페이서 캠
17 압축기 휠
18 가변 터빈 구조(VTG)/가이드 그레이트
19 베이어닛 핀
20 베어링 하우징
20' 베이어닛 핀
21, 22 단부 영역
23 조절 샤프트 장치
23A 레버
23B 샤프트 핀
24, 25 베이어닛 리셉터클
26 조절 샤프트 장치
26A 레버
26B 샤프트 핀
27 베이어닛 리셉터클
28 가이드 피스
29 베이어닛 리셉터클을 구비한 제1 단부 영역
30 제2 단부 영역
31 커플링 로드
R 회전축

Claims

가변 터빈 구조(18) 및/또는 웨이스트게이트를 구비한 터빈(2); 및
커플링 로드(14; 14'; 14")를 통해 가변 터빈 구조(18) 및/또는 웨이스트게이트에 연결된 액추에이터(11)를 포함하되,
커플링 로드(14; 14')는 일측의 단부 영역(21, 22)이 액추에이터(11)에 연결되고, 타측이 가변 터빈 구조(18) 및/또는 웨이스트게이트의 조절 샤프트 장치(23; 26)의 핀(19)에 연결되는 배기가스 터보차저(1)에 있어서,
조절 샤프트 장치(23; 26)의 핀(19)은 베이어닛 핀의 형태이고,
핀(19)과 상호작용하는 커플링 로드(14)의 단부 영역(22)은, 베이어닛 핀(19)에 매칭되는 베이어닛 리셉터클(24; 27)의 형태인 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
액추에이터(11)에는 베이어닛 핀(20')이 구비되고,
커플링 로드(14; 14')에는 두 단부 영역(21, 22)에 각각의 경우 하나의 베이어닛 리셉터클(24, 25)이 구비되고, 상기 베이어닛 리셉터클들은 형상 및 치수 면에서 조절 샤프트 장치(23) 및 액추에이터(11)의 베이어닛 핀(19, 20)에 맞게 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
커플링 로드(14")는 가이드 피스(28)를 가지며, 그 단부 영역(29)에는 베이어닛 리셉터클(27)이 배치되고, 가이드 피스(28)의 다른 단부 영역(30)은 액추에이터 조절 로드(31)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
적어도 하나의 단부 영역(29)에 베이어닛 리셉터클(27)이 구비되는 것을 특징을 하는 배기가스 터보차저(1)의 커플링 로드(14; 14'; 14").
제4항에 있어서,
두 단부 영역(21, 22)이 제공되며 각각 관련 베이어닛 리셉터클(24, 25)을 구비하는 것을 특징으로 하는 커플링 로드.
제4항에 있어서,
가이드 피스(28)가 제공되며, 그 단부 영역(29)에는 베이어닛 리셉터클(27)이 배치되고 다른 단부 영역(30)에는 액추에이터 조절 로드(31)가 배치되는 것을 특징으로 하는 커플링 로드.