KR20140113944A - 임펠러를 샤프트에 연결하기 위한 커넥터를 갖는 터보차저 - Google Patents

Abstract

샤프트(2)에 임펠러(1)를 연결하기 위한 커넥터(3)를 가지는 터보차저가 제공된다. 임펠러는 중앙 리세스를 구비하는 샤프트 측 허브 연장부(H)를 가진다. 임펠러는 샤프트의 소재보다 큰 열팽창계수를 가지는 소재로 형성된다. 케넥터의 외측으로 향하는 면을 허브 연장부(H)의 방사상 내측면에 마찰되게 연결하기 위해, 커넥터는 리세스로 삽입된다. 커넥터가 임펠러와 샤프트 사이에 회전 고정 연결을 제공하도록, 커넥터는 샤프트의 상응하는 나사 부분(7)에 나사고정되는 나사산을 수반하는 나사 부분(11)을 가진다. 커넥터는 샤프트의 소재의 열팽창계수보다 큰 열팽창계수를 가지는 소재로 형성된다.

Description

임펠러를 샤프트에 연결하기 위한 커넥터를 갖는 터보차저{Turbocharger having a connector for connecting an impeller to a shaft}

본 발명은 임펠러를 샤프트에 연결하기 위한 커넥터에 관한 것으로, 특히, 이에 제한되지 않으나 터보차저의 임펠러를 터보차저 샤프트에 연결하기 위한 연결 장치에 관한 것이다.

터보차저(turbocharger)의 임펠러는 상업적으로 수용가능한 가격에 적절한 강도로 낮은 회전 관성(rotational inertia)을 제공하도록 통상 알루미늄 합금으로 이루어진다. 스틸 터보차저 샤프트로의 임펠러의 부착은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 알루미늄의 상대적인 취약성 및 샤프트의 작은 지름으로 인하여, 한 가지 옵션은 샤프트 상에 나사결합할 수 있는 나사산(screw-threaded) 소켓을 포함하는 스틸 인서트를 임펠러에 제공하는 것이다. 이러한 방식은 알루미늄 바디 내부로 샤프트가 직접적으로 나사연결된 연결보다 높은 수준의 토크를 견딜 수 있다(토크는 접합부를 통해 전달되는 출력에 비례하며, 따라서 임펠러는 직접 나사연결되는 경우보다 높은 압력비율에서 사용될 수 있다).

통상, 이러한 인서트는 가열수축조립에 의해 임펠러에 피팅된다; 임펠러의 알루미늄 바디는 스틸 인서트를 수용하는 구멍을 넓히기 위해 가열되고, 반면에 인서트는 액체 질소 등을 이용해서, 구멍에 삽입되기 전에 냉각된다. 이러한 간섭 연결(interference connection)은 물성이 영향을 받기 이전에 알루미늄이 가열될 수 있는 온도에 의해, 혹은 스틸이 냉각될 수 있는 온도에 의해 제한된다.

이러한 배치는 만족스럽게 실행될 수 있지만, 터보차저의 무부하에서 최고 부하까지의 과정에서 문제가 발생할 수 있다. 터보차저가 회전하기 시작하면 접합부는 원심력의 영향을 받게 되는데, 이 과정에서 알루미늄이 스틸 인서트 바깥쪽으로 팽창한다. 이는 인서트와 임펠러 간의 간섭력(interference force)을 감소시키고, 설계상의 제약으로 인해 이러한 간섭력 감소가 인서트의 일측 말단에서 타측에 비해 커지는 것이 발견되었다. 결과적으로, 인서트는 일측 말단에서 타측에 비해 더 견고하게 결합된다. 그 다음, 터보차저가 가열되기 시작하고 알루미늄과 스틸의 열팽창계수의 차이로 인해 알루미늄이 스틸보다 축 방향으로 더 팽창하고, 이는 여전히 임펠러가 인서트에 견고하게 접지되는 부분을 제외하고 이 두 종류의 금속이 서로 미끄러지게 만든다. 운전이 정지되면 원심력이 제거되는 반면, 가열의 의한 응력은 터보차저가 냉각되는 수 분간 존재하게 된다. 이러한 과정에서, 임펠러와 인서트가 견고하게 접지되는 부분이 한쪽 말단에서 타측 말단으로 변화되고, 터보차저가 냉각됨에 따라 인서트는 임펠러를 따라 "움직이게(walk)" 된다.

특정한 사이클링 조건에서(예를 들어, 주위가 고온일 때의 고속 훼리(ferry) 어플리케이션의 경우), 인서트가 임펠러를 따라 많이 움직이게 되어, 터보차저의 운전 실패가 발생하는 경우가 발견되었다. 부품들 사이의 원래의 간섭을 증가시켜 이러한 영향력이 일정 부분 완화될 수 있음에도, 상기에서 언급된 이유들로 인해, 이러한 해결방안은 제한될 수밖에 없고, 따라서 운전 중 접지부가 인서트의 한쪽 말단에서 타측 말단으로 움직이지 않고, 확실하게 동일한 위치에 있도록 설계하는 것이 바람직하다.

이에 따라, EP1394387에서는 알루미늄 임펠러와 인서트 사이의 마찰 접촉을 보강하는 외부 스틸 속박 링을 제안하고 있다. 터보차저가 가열되더라도 링은 임펠러 바디 만큼 팽창하지는 않기 때문에, 터보차저의 전체 운전 사이클에서, 임펠러와 인서트 간의 접지부는 링의 축 영역 내로 유지되고, 따라서 임펠러가 인서트를 따라서 "움직이는" 경향을 방지할 수 있다. 이러한 결과로, 속박 링이 없는 기존의 터보차저에 비해 터보차저의 운전수명이 상당히 증가할 수 있다.

그러나, 이러한 조인트의 어셈블리는 상대적으로 복잡하다. 먼저, 인서트와 임펠러 보어(bore)은 엄격한 오차한계로 제조된다. 그 다음으로 통상 인서트는 냉각되고 임펠러는 가열되며, 그리고 임펠러의 허브 연장부에서 인서트는 임펠러 보어 내로 위치된다. 인서트가 가열되고 임펠러가 냉각되면서, 수축 끼워맞춤 조인트가 형성되지만, 임펠러의 비-축대칭인 형상에 의하여 임펠러 내에 소정의 변형이 일어난다. 따라서 일반적으로 속박 링을 구비한 외부 접합부에 적합하도록, 임펠러 허브 연장부의 외부 표면은 축대칭이 되도록 재연마되어야 한다. 이후에, 임펠러로부터 속박 링이 빠져나오는 것이 방지되도록 인서트의 플랜지부 상으로 추가 링이 수축될 수 있다.

설치하기 더 단순하면서도 높은 토크를 전달할 수 있고 임펠러의 "움직이는" 경향을 방지하거나 절감시킬 수 있는 임펠러와 샤프트 간의 연결을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 본 발명의 첫 번째 양상은 임펠러를 샤프트에 연결하기 위한 커넥터를 제공하는데, 특히 이는 터보차저의 임펠러를 터보차저의 샤프트에 연결하기 위한 것으로, 상기 임펠러는 중앙 리세스를 구비하는 샤프트 측 허브 연장부를 가지고, 상기 임펠러는 상기 샤프트의 소재보다 큰 열팽창계수를 가지는 소재로 형성되는, 커넥터에 있어서:

상기 커넥터는 상기 커넥터의 외측으로 향하는 면을 상기 허브 연장부의 방사상 내측 표면에 마찰되게 연결하기 위해 상기 리세스로 삽입되고;

상기 커넥터는 상기 커넥터가 상기 임펠러와 상기 샤프트 사이에 회전 고정 연결을 제공하도록, 상기 샤프트의 상응하는 나사 부분에 나사고정되는 나사산(thread)를 수반하는 나사 부분을 가지고; 그리고

상기 커넥터는 상기 샤프트의 소재의 열팽창계수보다 큰 열팽창계수를 가지는 소재로 형성된다.

상기 커넥터를 그러한 열팽창계수를 가지는 소재로부터 형성함으로써, 상기 임펠러가 "움직이게" 고무하는 차별화되는 열응력(thermal force)이 감소될 수 있고, 그리하여 접합부의 토크 용량을 유지하면서 상기 임펠러가 "움직이는" 어떠한 경향이라도 감소시킬 수 있다. 게다가, 보통 EP1394387에 기술된 종류의 속박 링을 허브 연장부에 피팅하는 것이 불필요하기 때문에, 커넥터를 피팅한 후에 허브 연장부의 재연마를 피할 수 있다.

본 발명의 두 번째 양상은 중앙 리세스를 구비하는 샤프트 측 허브 연장부를 가지고, 첫 번째 양상에 따른 커넥터에 피팅되는 임펠러를 제공하는데, 상기 커넥터는 상기 허브 연장부의 방사상 내측 면과 외측으로 향하는 면에서 마찰 연결된다.

본 발명의 세 번째 양상은 두 번째 양상의 커넥터와 피팅되는 임펠러를 제공하는데, 상기 임펠러는 상응하는 나사 연결된 섹션을 가지는 샤프트에 연결되고, 상기 커넥터의 나사 부분의 나사산은 상기 샤프트의 상응하는 나사 부분에 나사고정된다.

본 발명의 네 번째 양상은 연결된 세 번째 양상의 샤프트와 임펠러를 가지는 터보차저를 제공한다.

본 발명의 추가적인 특징이 기재될 것이다. 이는 독립적으로 혹은 본 발명의 어느 양상과도 결합하여서 적용가능하다.

중앙 리세스는 블라인드 구멍(blind hole)일 수 있다(즉, 말단면을 가진다). 그리하여 상기 임펠러는 임펠러의 일측에서 타측으로 연장되는 통공을 가지지 않을 수 있다.

상기 커넥터의 외측으로 향하는 면은 대략 원통 형상일 수 있다. 외측으로 향하는 면과 마찰되게 연결되는 상기 임펠러의 샤프트 측 허브 연장부의 방사상 내측면는 대략적으로 상응하는 원통 형상일 수 있다.

상기 커넥터와 상기 허브 연장부의 마찰 연결은 예를 들어 압입이나 가열수축조립에 의해 달성될 수 있다. 특히, 커넥터의 소재가 전통적인 커넥터의 소재보다 더 큰 열팽창계수를 가지기 때문에, 피팅 동안 커넥터는 냉각되고 임펠러는 가열되는 온도를 유지하면서 가열수축조립은 임펠러와 더 엄격한 공차를 생산하는데 이용될 수 있다.

상기 커넥터(외측으로 향하는 면과 나사 부분을 제공하는)응 일체의 바디로 형성될 수 있다.

회전 고정 연결을 제공하기 위해, 나사산은, 예를 들어 테이퍼되어 정합잠금될 수 있다. 그러나 커넥터를 위한 또 다른 선택은, 나사 부분이 함께 나사운동할 때, 샤프트가 상응하는 샤프트의 어벗먼트면(예를 들어, 견부에 의해 제공되는)을 체결하는 어벗먼트면(예를 들어, 플랜지부에 의해 제공되는)을 가지고, 그렇게 함으로써 나사산을 조여 회전 고정 연결을 제공하는 것이다.

상기 커넥터의 나사 부분에 수반되는 나사산은 상기 커넥터에 피팅되는 헬리코일 형성부(helicoil formation)에 의해 보호될 수 있다. 커넥터의 소재는 샤프트의 소재에 비해 강하지 않을 수도 있어, 헬리코일 형성부는 커넥터의 나사산에 가해지는 피해를 방지할 수 있다.

상기 커넥터의 나사 부분은 상기 중앙 리세스 내에 있을 수 있다. 이런 방식으로, 축 상의 컴팩트한 배치가 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 커넥터의 외측으로 향하는 면과 허브 연장부의 방사상 내측면 사이의 마찰 연결은, 사용시, 실질적으로 샤프트와 임펠러 사이의 거의 모든 토크를 전달한다.

커넥터는 임펠러의 소재보다 더 큰 강성을 가지는 소재로 형성될 수 있다. 커넥터는 임펠러의 소재보다 더 작은 열팽창계수를 가지는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 샤프트는 스틸(예를 들어, 고강성 스틸)로 형성될 수 있는데 통상적으로 대략 11×10^-6/K의 열팽창계수를 가지고, 임펠러는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있는데 통상적으로 대략 22.7×10^-6/K의 열팽창계수를 가진다. 바람직하게는 커넥터는 샤프트에 마모되는데 저항성이 있는 소재로 형성된다. 예를 들면, 커넥터는 마그네슘 합금, 청동, 놋쇠, 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다. 일반적으로, 임펠러의 열팽창계수 값과 등가이거나 비슷한 커넥터의 열팽창계수 값은 임펠러가 "움직이는" 것을 조장하는 차별화되는 열응력을 감소시키기 위해 선호된다. 그러므로, 바람직하게는 α_c는 상기 커넥터의 열팽창계수이고, α_i는 상기 임펠러의 열팽창계수이고, α_s는 상기 샤프트의 열팽창계수일 때, (α_c-α_s)/(α_i-α_s)의 값이 0.2보다 크고, 더욱 바람직하게는 0.3 혹은 0.4보다 크다. 그러나 샤프트의 열팽창계수보다 매우 큰 커넥터의 열팽창계수의 위험은 고온에서의 그에 따른 샤프트의 늘어남이 샤프트의 파손에 이를 수 있다는 점이다. 그러므로, 적어도 임펠러와 샤프트를 위한 통상적인 소재(각각 알루미늄 합금과 스틸 같은)는 바람직하게는 (α_c-α_s)/(α_i-α_s)의 값이 0.9보다 작고, 더욱 바람직하게는 (α_c-α_s)/(α_i-α_s)의 값이 0.8 혹은 0.7보다 작다. 그러나, 이는 (α_c-α_s)/(α_i-α_s)의 값이 1과 같거나 커질 수 있는 것을 배제하지는 않는다. 특히, 만약 (α_i-α_s)의 값이 감소된다면, 그 다음에는 더 높은 (α_c-α_s)/(α_i-α_s)의 값이 샤프트 파손의 위험 없이 채택될 수 있다. 그리하여 한 가지 옵션은, 실리콘 카바이드의 볼륨에 따라 다르지만 통상 14에서 17×10^-6/K 범위의 열팽창계수를 가지는 알루미늄 합금으로 강화된 실리콘 카바이드와 같이 상대적으로 낮은 열팽창계수를 가지는 소재의 임펠러를 형성하는 것이다. 이러한 경우에, 샤프트를 위한 상대적으로 높은 열팽창계수는 임펠러가 "움직이는" 경향을 감소시킬 뿐 아니라, 커넥터와 허브 연장부 사이의 가열수축조립된 마찰 연결의 생산에 도움을 줄 수 있다.

커넥터 및/또는 임펠러는 하나 또는 그보다 많은 상응하는 샤프트의 중심부와 체결되는 각각의 체결면을 가지는 하나 또는 그보다 많은 중심부를 가지고, 커넥터의 나사 부분과 커넥터 및/또는 임펠러의 중심부는 임펠러의 축을 따라 분포한다. 커넥터의 나사산 표면과 커넥터 및/또는 임펠러의 체결면은 방사상 내측으로 향할 수 있고, 나사산의 샤프트와 체결면 상에서 각각의 직경은 임펠러를 향해 감소될 수 있다.

일반적으로, 임펠러는 케이싱을 가지고, 커넥터 및/또는 허브 연장부는 케이싱의 섹션과 밀봉을 형성할 수 있다. 예를 들면, 밀봉은 밀봉 링을 포함할 수 있는데, 밀봉 링은 케이싱 섹션에 수반되고 커넥터 및/또는 허브 연장부의 외측 면 상에 형성된 상응하는 원주상의 리세스에 의해 수용된다. 밀봉 링은 방사상 내측 면 상에 하나 또는 그보다 많은 환형 홈(groove)를 가질 수 있으며, 리세스는 상기 홈에 수용되는 상응하는 원주상의 리브를 가질 수 있다. 밀봉은 위한 또 다른 옵션은 래비린드 밀봉을 포함하는 것으로, 케이싱 섹션과 래비린드를 형성하는 커넥터 및/또는 허브 연장부의 접합면에 형성부를 가지는 것이다.

커넥터는 방사상 외측면에서 원주상의 오일 쓰로워 형성부(oil thrower formation)로 형성되거나, 또는 이를 수반할 수 있다.

본 발명의 추가의 선택적인 특징이 아래에 기술된다.

본 발명의 실시예는 첨부되는 도면을 참고로 하여 예시적으로 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 커넥터에 의해 샤프트에 접합되는 터보차저 임펠러를 관통하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 임펠러의 케이싱의 섹션과 임펠러의 허브 연장부 사이의 밀봉에 대한 확대 개략도이다.
도 3은 커넥터의 다른 실시예의 임펠러의 케이싱의 섹션과 슬리브부 사이의 밀봉에 대한 확대 개략도이다.
도 4는 커넥터의 다른 실시예의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

먼저, 도 1을 참조하여, 알루미늄 합금 임펠러(1)는 스틸 커넥터(3)에 의해 스틸 터보차저 샤프트(2)에 구비된다. 임펠러가 제조되는 합금(미국에서 "2618A"로 알려진)은 약 200℃의 온도에서까지 사용할 수 있도록 상대적으로 높은 강성을 가지고, 약 2.5중량 퍼센트의 구리와 더 적은 양의 마그네슘, 철, 니켈로 이루어진 알루미늄 조성물을 가진다.

임펠러(1)의 합금은 대략 22.7×10^-6/K의 열팽창계수를 가지고, 샤프트(2)의 스틸은 대략 11×10^-6/K 의 열팽창계수를 가진다. 커넥터(3)의 소재는 바람직하게는 (α_c-α_s)/(α_i-α_s)의 값이 0.2보다 크도록, 더욱 바람직하게는 0.3 혹은 0.4보다 크도록 하는 열팽창계수를 가진다. 예를 들면, 커넥터(3)는 마그네슘 합금(열팽창계수가 약 26×10^-6/K인), 청동(망간 함유 청동인 경우 20-21×10^-6/K 만큼 높은 값을 가지기는 하지만, 통상 열팽창계수가 18×10^-6/K인), 놋쇠(열팽창계수가 약 18.7×10^-6/K인) 혹은 스테인리스 스틸(열팽창계수가 약 16-17.3×10^-6/K인)로부터 제조될 수 있다. 또한, 그러한 합금은 샤프트(2)의 스틸과의 마모에 저항성을 가질 수 있다.

커넥터(3)는 컵 형상을 가지고 임펠러(1)에 연결되기 위한 외측면(14)을 가지는데, 나사 보어(threaded bore)(11)을 구비하는 나사 부분(12)의 컵의 하단부를 형성하고 플랜지부(8)는 컵 입구의 둘레를 형성한다.

샤프트(2)는 원통형 중심부(5)를 둘러싸는 제 1 견부(4)를 구비하는 말단에서 형성되고, 더 감소된 직경의 스크루-나사 부분(7)은 중앙부의 말단으로부터 연장된다. 커넥터(3)는 허브 연장부(H)의 방사상 내측면에 마찰되게 연결되는 커넥터(3)의 외측면(14)을 구비하고, 허브 연장부(H) 내에 형성되는 블라인드 중앙 리세스로 삽입된다. 커넥터(3)의 플랜지부(8)는 커넥터(3)와 허브 연장부(H)의 상대적인 축 상의 위치를 결정하기 위해 허브 연장부(H)의 샤프트 측 말단(9)에 체결된다. 플랜지부(8)는 샤프트(2) 상의 견부(4)에 의해 타측에서 체결된다. 샤프트의 중심부(5)는 커넥터의 상응하는 중심부(10)에 타이트하지는 않지만, 끼워 맞추어져 수용된다. 나사 보어(11)는 샤프트의 스크루-나사 부분(7)에 체결된다. 나사 부분(12)은 리세스의 말단으로부터 작은 공차을 가진다.

커넥터(3)는 커넥터가 수축되도록 커넥터(3)를 냉각하고 허브 연장부(H)이 팽창하도록 임펠러를 가열함으로써 허브 연장부(H)에 피팅되는데, 그 다음으로 플랜지부(8)가 허브 연장부(H)의 말단면(9)과 접할 때까지 커넥터(3)를 허브 연장부(H)의 중앙 리세스에 삽입한다. 그것들의 열적 이상(thermal excursion)에서 돌아오면, 커넥터(3)와 허브 연장부(H)는 커넥터(3)의 외측면(14)과 허브 연장부(H)의 방사상 내측면을 가로질러 마찰되게 접지된다. 외측면(14)은 연장되고 그리하여 허브 연장부(H)의 축 상 길이의 대부분에 마찰되게 접촉하게 된다.

플랜지부(8)의 외측 직경은 오일 캡쳐/쓰로워 링(R)에 제공되는데, 이는 본 발명의 실시예에서 플랜지부(8)에 맞도록 가공된다. 그러나, 또 다른 옵션은 별도의 컴포넌트로서 링(R)을 형성하는 것이다.

도 2에서 더 잘 보여지는 바와 같이, 임펠러 케이싱의 섹션(15)과 허브 연장부(H)의 외측면은 임펠러(1)와 케이싱 사이에 회전하는 오일과 압력 밀봉을 제공하는 것을 돕기 위해 매우 근접해 있다. 밀봉을 개선하기 위해, 허브 연장부(H)는 커넥터의 첫 번째 컴포넌트의 플랜지부(8)에 의해 한 말단에서 경계지어지고 케이싱 섹션(15)에 수반되는 밀봉 링(15)을 수용하는, 외측면 상에 리세스(13)를 가진다. 밀봉 링(16)과 허브 연장부(H) 간의 마모를 줄이기 위해, 케이싱 섹션(15)은 밀봉 링(16)의 샤프트 측(도 1의 오른쪽) 상에 작은 어벗먼트면(20)을 가지고, 밀봉 링(16)이 이에 의해 지지된다. 강화된 밀봉을 제공하기 위하여, 유럽특허 EP1130220에 기재된 바와 같이, 밀봉 링(16)은 방사상 내측면에 환형 홈(18)을 가지며, 리세스는 홈 안으로 받아들여지는 상응하는 원주형 리브(17)를 포함한다. 그러나 대안적으로 밀봉 링은 평평한 리세스(즉, 리브가 없음)에 수용되는 플레인 링(즉, 홈이 없음)일 수도 있다. 밀봉 링(16)은 케이싱의 섹션(15)과 함께 작동하여, 어셈블리의 샤프트 측으로의 윤활 오일과 어셈블리의 임펠러 측(도 1의 왼쪽)으로의 압축 공기를 유지하도록 돕는다. 압축 공기는 임펠러(1)의 바디와 밀봉 링(16)을 구비한 허브 연장부(H) 및 임펠러 케이싱 사이에 제한되는데, 그 내측에서 임펠러 어셈블리는 회전을 위해 돌출 베어링(미도시) 상에 탑재된다.

커넥터(3)가 허브 연장부(H) 상에 피팅된 후, 샤프트(2)의 스크루-나사 부분(7)은 커넥터(3)의 나사 부분(12)에 고정되고, 각각의 중심부(5, 10)는 샤프트가 임펠러의 축과 정렬되도록 보장한다. 나사산은 플랜지부(8)의 반대 면과 견부(4)가 접할 때까지 나사고정되는데, 이는 나사산이 타이트해지고 임펠러(1)와 샤프트(2) 사이에 회전 고정 연결을 제공하도록 한다.

유리하게는, 커넥터(3)를 중간수준의 열팽창계수를 가지는 소재로 형성함으로써, 커넥터(3)와 임펠러(1) 사이의 마찰 연결을 활동하는 차별화되는 열응력은 샤프트와 같은 열팽창계수를 가지는 소재로 형성된 커넥터에 비해 상대적으로 감소될 수 있다. 이런 방식으로, 임펠러가 "움직이는" 경향이 감소될 수 있는데, 이는 임펠러가 높은 토크로 가동되도록 하고 따라서 임펠러의 최대 압력 비율을 증가시키도록 한다. 게다가, 허브 연장부(H)의 중앙 리세스에서 커넥터(3)와 샤프트(2) 사이의 나사 연결을 포함함으로써 축 상으로 컴팩트한 배치가 달성된다. 커넥터(3)와 임펠러 사이의 마찰 연결은, 사용시, 실질적으로 거의 모든 샤프트(2)와 임펠러(1) 사이의 토크를 전달한다. 게다가, EP1394387에 기재된 종류의 속박 링을 허브 연장부(H)에 피팅할 필요가 없기 때문에, 커넥터(3)의 피팅 동안 재연마 작업이 회피될 수 있다.

임펠러(1)가 "움직이는" 경향이 있다면, 유리하게도 이는 플랜지부(8)와 말단면(9) 사이에서 열리는 갭의 크기를 측정함으로써 모니터링될 수 있다. 이러한 이유로, 플랜지부(8)와 말단면(9)이 커넥터(3)와 허브 연장부(H)의 상대적인 축 상의 위치를 결정하는 것이 바람직하다. 각각 인접하여 축 상의 상대위치를 결정하도록 구성된 (나사 부분(12)과 리세스 말단면과 같이) 면특성의 대안적인 쌍을 조사하기에 쉽지 않다.

도 3은 임펠러의 케이싱의 섹션과 커넥터(3)의 다른 실시예의 플랜지부(8) 사이의 밀봉에 대한 확대된 개략도이다. 이 경우에, 밀봉 링에 의해 형성된 밀봉 대신에 일측의 허브 연장부(H) 및 플랜지부(8)와 타측의 케이싱 섹션(15)은 래비린드 실을 형성하도록 맞물리는 가공된 홈의 각각의 세트를 수반하는 체결면(19)을 가진다.

도 4는 커넥터의 또 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이 실시예는 샤프트(2)가 두 개의 중심부(5, 10)을 가지고 커넥터가 두 개의 상응하는 중심부(10a,10b)를 가진다는 점을 제외하고는, 도 1의 실시예와 유사하다. 샤프트(2)과 커넥터의 나사 부분(7, 12)은, 중심부의 체결되는 쌍 사이에 축 상으로 위치하여, 샤프트와 커넥터 각각의 위에서 나사 부분과 중심부 각각의 직경이 임펠러를 향해 감소하게 된다. 도 1의 실시예와 비교하여 또 다른 차이는 나사산이 테이퍼 되어, 단지 나사 부분(7, 12)을 나사고정함으로써 임펠러(1)와 샤프트(2) 사이에 회전 마찰 연결되는 결과를 초래한다는 점이다.

본 발명은 상기 실시예와 관련하여 기술되었으나, 본 기재에 의한 균등한 수정이나 변형은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 리세스의 하부에 있는 중심부(5b)를 가지는 샤프트가 있는 도 4와 같은 실시예에서, 중심부(10b)를 가지는 커넥터 대신에, 임펠러는 샤프트의 중심부(5a)와 체결되는 리세스의 하부에서 중심부를 가질 수도 있다. 또 다른 예시에서는, 샤프트(1)의 더 강한 소재로부터 커넥터(3)의 나사산에 대한 피해를 방지하기 위해, 커넥터(3)의 나사 부분(12)에 수반하는 나사산이 헬리코일 형성부에 의해 보호될 수 있다. 따라서, 상기 전술한 실시예는 예시적인 것이며, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 기재된 실시예에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

여기에서 인용되는 모든 참조문헌들이 참조로써 채택된다.

Claims (13)

1. 임펠러(1)를 샤프트(2)에 연결하는 커넥터(3)로서, 상기 임펠러는 중앙 리세스(recess)를 구비하는 샤프트 측 허브 연장부(hub extension)(H)를 가지고 상기 임펠러는 상기 샤프트의 소재보다 큰 열팽창계수를 가지는 소재로 형성되는, 커넥터에 있어서:
   상기 커넥터는 상기 커넥터의 외측으로 향하는 면(14)을 상기 허브 연장부의 방사상 내측 표면에 마찰되게 연결하기 위해 상기 리세스로 삽입되고;
   상기 커넥터는 상기 커넥터가 상기 임펠러와 상기 샤프트 사이에 회전 고정 연결을 제공하도록, 상기 샤프트의 상응하는 나사 부분(7)에 나사 고정되는 나사산(thread)을 수반하는 나사 부분(12)를 가지고; 그리고
   상기 커넥터는 상기 샤프트의 소재의 열팽창계수보다 큰 열팽창계수를 가지는 소재로 형성되는,
   커넥터.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 중앙 리세스는 블라인드 구멍(blind hole)인,
   커넥터.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   α_c는 상기 커넥터의 열팽창계수이고, α_i는 상기 임펠러의 열팽창계수이고, α_s는 상기 샤프트의 열팽창계수일 때, (α_c-α_s)/(α_i-α_s)의 값이 0.2보다 큰,
   커넥터.
   
4. 제 3항에 있어서,
   (α_c-α_s)/(α_i-α_s)의 값이 1과 같거나 큰,
   커넥터.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 커넥터는 상기 임펠러의 소재보다 큰 강성을 가지는 소재로 형성된,
   커넥터.
   
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 커넥터의 상기 외측으로 향하는 면과 상기 허브 연장부의 상기 방사상 내측 면 사이의 마찰 연결이, 사용시, 실질적으로 상기 샤프트와 상기 임펠러 사이의 모든 토크를 전달하는,
   커넥터.
   
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 커넥터의 상기 나사 부분이 상기 중앙 리세스 안에 있는,
   커넥터.
   
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 커넥터 및/또는 상기 임펠러가 상기 샤프트의 하나 또는 그보다 많은 상응하는 중심부(5; 5a, 5b)와 체결되는 각각의 체결면을 가지는 하나 또는 그보다 많은 중심부(10; 10a, 10b)를 포함하고, 상기 커넥터의 상기 나사 부분과 상기 커넥터 및/또는 상기 임펠러의 중심부가 상기 임펠러의 축을 따라 분포하는,
   커넥터.
   
9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 임펠러는 케이싱을 가지고, 상기 커넥터 및/또는 상기 허브 연장부는 상기 케이싱의 섹션(15)과 밀봉을 형성하는,
   커넥터.
   
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커넥터는 방사상 외측면에서 원주상의 오일 쓰로워 형성부(oil thrower formation)(R)로 형성되거나, 또는 이를 수반하는,
    커넥터.
    
    
11. 중앙 리세스를 구비하는 샤프트 측 허브 연장부를 가지고 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 커넥터와 피팅되는 임펠러로서, 상기 커넥터는 상기 허브 연장부의 방사상 내측면과 외측으로 향하는 면에서 마찰 연결되는,
    임펠러.
    
12. 제 11항의 커넥터와 피팅되는 임펠러로서, 상기 임펠러는 상응하는 나사 부분을 가지는 샤프트에 연결되고 상기 커넥터의 상기 나사 부분의 상기 나사는 상기 샤프트의 상기 상응하는 나사 부분에 고정되는,
    임펠러.
    
13. 연결된 제 12항의 커넥터와 샤프트를 가지는,
    터보차저.
    
    

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