KR20150013682A - 단열 액추에이터 링크 장치 - Google Patents

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KR20150013682A KR1020147033961A KR20147033961A KR20150013682A KR 20150013682 A KR20150013682 A KR 20150013682A KR 1020147033961 A KR1020147033961 A KR 1020147033961A KR 20147033961 A KR20147033961 A KR 20147033961A KR 20150013682 A KR20150013682 A KR 20150013682A
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Abstract

단열 액추에이터 링크 장치(805, 905)는 로드 엔드 볼(812, 912)이 배치되는 베어링 개구(814, 914)를 구비한 로드 엔드 하우징(810, 910)을 포함한다. 레이스 인서트(816, 916)가 로드 엔드 하우징(810, 910)과 로드 엔드 볼(812, 912) 사이에 배치된다. 나사부(818, 918)가 로드 엔드 하우징(810, 910)으로부터 연장되며, 수나사 또는 암나사를 포함할 수 있다. 실드(830, 930)가 로드 엔드 하우징(810, 910)으로부터 연장된다. 실드(830, 930)는 로드 엔드 하우징(810, 910)과 일체로 형성된다. 실드(830, 930)는 대부분의 로드 엔드 하우징(810, 910) 주위에 연장되며, 베어링 개구(814, 914)의 일 측으로 연장될 수 있다. 대안적으로, 실드의 제1 부분(932)이 베어링 개구(914)의 일 측을 향해 연장될 수 있고, 실드의 제2 부분(932)이 타 측을 향해 연장될 수 있다.

Description

단열 액추에이터 링크 장치{HEAT ISOLATING ACTUATOR LINKAGE}
본 발명은 단열 액추에이터 링크 장치에 관한 것이다.
오늘날의 내연기관은 소비자 및 정부 감독 기관에서 요구하는 더 엄격한 배기 및 효율 기준에 부합해야 한다. 따라서, 자동차 제조업자들 및 공급자들은 내연기관의 작동을 개선하기 위한 기술의 연구 및 개발에 상당한 노력과 자본을 들이고 있다. 터보차저는 특히 관심 대상인 엔진 개발 분야이다.
터보차저는 보통은 낭비될 배기가스 에너지를 사용하여 터빈을 구동한다. 터빈은 이후 압축기를 구동하는 샤프트에 장착된다. 터빈은 배기가스의 열과 운동 에너지를, 압축기를 구동하는 회전력으로 변환한다. 터보차저의 목적은 엔진에 들어가는 공기의 밀도를 증가시킴으로써 엔진의 체적 효율을 개선하는 것이다. 압축기는 주변 공기를 끌어들이고, 이를 흡기 매니폴드 및 궁극적으로는 실린더들 내로 압축한다. 따라서, 각각의 흡기 행정 시에 더 큰 질량의 공기가 실린더들에 들어간다.
터보차저가 엔진으로부터 바로 나온 배기가스를 처리해야 한다는 점을 고려할 때, 터보차저의 구성요소들이 극한의 온도를 겪는다는 것을 알 수 있다. 많은 터보차저 구성요소들이 터보차저의 특히 터빈측의 극한의 열을 처리하도록 설계되었다. 그러나, 몇몇 구성요소들은, 가변 터빈 구조(VTG) 메커니즘 및 웨이스트게이트 제어 메커니즘과 연관된 가동 조인트들 및 액추에이터들과 같이, 기능성을 유지하면서 온도 저항성을 갖도록 제조하기가 어렵다.
따라서, 이러한 구성요소들은 배기가스에 의해 발생된 열로부터 적어도 부분적으로 보호되어야 한다.
본원에서는, 로드 엔드 볼이 배치되는 베어링 개구를 구비한 로드 엔드 하우징을 포함하는 단열 액추에이터 링크 장치가 제공된다. 레이스 인서트가 로드 엔드 하우징과 로드 엔드 볼 사이에 배치된다. 나사부가 로드 엔드 하우징으로부터 연장되며, 수나사 또는 암나사를 포함할 수 있다. 실드가 로드 엔드 하우징으로부터 연장된다.
본원에 설명된 기술의 소정의 양상들에서, 실드는 로드 엔드 하우징과 일체로 형성된다. 실드는 대부분의 로드 엔드 하우징 주위에 연장되며, 베어링 개구의 일 측으로 연장된다. 다른 경우에, 실드의 제1 부분이 베어링 개구의 제1 측을 향해 연장되고, 실드의 제2 부분이 베어링 개구의 제2 측을 향해 연장된다.
또한, 본원에서는, 단열 액추에이터 링크 장치의 구성 방법이 고려된다. 일 구현예에서, 방법은 플랜지를 구비한 로드 엔드 하우징을 형성하는 단계로, 플랜지는 대부분의 볼 엔드 부분 주위에 연장되는 단계를 포함한다. 로드 엔드 볼이 로드 엔드 하우징에 삽입되고, 플랜지가 볼 엔드 하우징의 일 측을 향해 변형된다. 방법은 또한 로드 엔드 하우징과 로드 엔드 볼 사이에 레이스 인서트를 삽입하는 단계를 포함하되, 레이스 인서트는 플랜지를 볼 엔드 하우징의 일 측을 향해 변형시키기 전에 삽입된다. 로드 엔드 하우징을 변형시키는 단계는 예컨대 스탬핑 또는 스웨이징을 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 방법은 원주방향으로 이격되는 복수의 플랜지 세그먼트들을 구비한 로드 엔드 하우징을 형성하는 단계로, 복수의 플랜지 세그먼트들은 볼 엔드 부분 주위에 연장되는 단계를 포함할 수 있다. 로드 엔드 볼이 로드 엔드 하우징에 삽입되고, 적어도 하나의 플랜지 세그먼트가 볼 엔드 하우징의 제1 측을 향해 변형되며, 적어도 하나의 플랜지 세그먼트가 볼 엔드 하우징의 제2 측을 향해 변형되고, 플랜지 세그먼트들은 케이지를 형성한다. 방법은 로드 엔드 하우징과 인접하게 컵 또는 원반 형태의 커버를 위치지정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 커버는 케이지를 형성하도록 플랜지 세그먼트들을 변형시키기 전에 로드 엔드 하우징과 인접하게 배치될 수 있다.
단열 링크 장치의 이러한 양상들 및 다른 양상들은 본원의 상세한 설명 및 도면을 검토한 후에 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명의 범주는, 주어진 주제가 배경기술에 언급된 임의의 쟁점 또는 모든 쟁점들을 다루는지 여부, 또는 주어진 주제가 이러한 발명의 내용에 언급된 임의의 특징들 또는 양상들을 포함하는지 여부에 의해 결정되는 것이 아니라, 제시된 바와 같은 청구범위에 의해 결정되어야 한다는 점을 이해해야 한다.
단열 링크 장치의 바람직한 구현예를 포함하는 비제한적, 비포괄적 구현예들이 하기 도면을 참조하여 설명되며, 달리 명시되지 않는 한, 다양한 도면들에 걸쳐, 유사한 도면부호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 제1 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치의 평면도이다.
도 2는 제2 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치의 평면도이다.
도 3은 제3 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치의 평면도이다.
도 4는 제4 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치의 평면도이다.
도 5는 제5 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치의 평면도이다.
도 6은 제6 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치의 평면도이다.
도 7은 제7 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치의 평면도이다.
도 8은 종래의 로드 엔드의 전방 입면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 종래의 로드 엔드의 측부 입면도이다.
도 10은 제1 예시적인 구현예에 따른 로드 엔드 단열 액추에이터 링크 장치의 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 로드 엔드 단열 액추에이터 링크 장치의 측부 입면도이다.
도 12는 제2 예시적인 구현예에 따른 로드 엔드 단열 액추에이터 링크 장치의 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 로드 엔드 단열 액추에이터 링크 장치의 전방 입면도이다.
도 14는 도 13에 도시된 로드 엔드 하우징의 부분 단면도이다.
구현예들은, 본 명세서의 일부를 구성하며 예로써 특정한 예시적인 구현예들을 도시하는 첨부 도면을 참조하여, 이하에 보다 상세히 설명된다. 이러한 구현예들은 당업자들이 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 개시된다. 그러나, 구현예들은 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에 설명된 구현예들에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 그러므로, 후술하는 상세한 설명은 제한적인 의미로 고려되지 않아야 한다.
도 1에 도시된 단열 링크 장치(5)는 VTG 터보차저와 사용하기 위한 것이다. 본 구현예에서, 단열 링크 장치(5)는 제1 단부(10), 제2 단부(12), 및 그 사이에 연장되는 중앙부(14)를 포함한다. 제1 단부(10)는 베어링 개구(16)를 포함하고, 베어링 개구(16)는 베어링 레이스(18) 및 로드 엔드 볼(20)을 수용하도록 구성되며 크기결정된다. 이 경우, 제2 단부(12)는 체결구를 수용하도록 구성되는 간극 홀(40) 및 나사 구멍(42)을 구비한 액추에이터 샤프트 클램프(44)의 형태이다. 단열 링크 장치(5)의 중앙부(14)는 복수의 구멍들(30~36)을 포함한다. 이 경우, 구멍들(30~36)은 직사각형 형태이며, 또한 이 경우, 사다리형 패턴을 형성한다. 각각의 구멍이 링크 장치의 이웃한 특징부들과 관련하여 절두형이 될 수도 있지만, 일반적으로, 구멍들은 구멍(32)과 같이 직사각형 형태라는 것을 이해해야 한다. 예컨대, 구멍(30)은 베어링 개구(16)에 대응하도록 윤곽이 형성된다. 다른 예로, 구멍(36)은 나사 구멍(42) 또는 클램프 영역(44)과 교차하지 않도록 절두형이 된다.
구멍들(30~36)은 중앙부(14)의 단면 면적을 감소시키는 효과가 있다. 예컨대, 구멍(32)은 중앙부의 면적(A2)이 각각 제1 단부 단면(A1) 또는 제2 단부 단면(A3)보다 작도록 면적(A2)을 감소시킨다. 그러므로, VTG 메커니즘으로부터의 열 전달을 방지하여, 베어링 레이스(18)를 과도한 열로부터 보호한다.
제2 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치(105)가 도 2에 도시되어 있다. 이 경우, 링크 장치는 제1 단부(110), 제2 단부(112), 및 그 사이에 연장되는 중앙부(114)를 포함하는 세장형 링크를 구비한다. 제1 단부(110)는 베어링 개구(116) 및 복수의 구멍들(130~138)을 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 링크 장치(105)는 도 1과 관련하여 설명된 링크 장치와 유사하다. 그러나, 이 경우, 구멍들(130~138)은 각각 삼각형 형태이며, 이후 트러스형 패턴을 형성한다. 전술한 구현예들이 특정한 형상의 구멍들을 예시하고 있지만, 절개부들의 형상은 직사각형 또는 삼각형에 제한되는 것이 아니라, 종방향 단면 면적을 감소시키는 임의의 형상일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
제3 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치(205)가 도 3에 도시되어 있다. 다시, 이 링크 장치(205)는 제1 단부(210), 제2 단부(212), 및 그 사이에 연장되는 중앙부(214)를 포함하는 세장형 링크를 구비한다는 점에서 도 1 및 도 2와 관련하여 설명된 링크 장치와 유사한 특징을 가진다. 그러나, 이 경우, 중앙부는 절연 세그먼트(230)를 포함한다. 절연 세그먼트(230)는 양호한 단열 특성을 가진 플라스틱 또는 복합 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다.
도 4 내지 도 7은 웨이스트게이트 액추에이터와 사용하도록 의도된 단열 링크 장치들을 도시한다. 예컨대, 도 4는 제1 단부(310), 제2 단부(312), 및 그 사이에 연장되는 중앙부(314)를 포함하는 제4 예시적인 구현예에 따른 세장형 단열 링크 장치이다. 제1 단부(310)는 베어링 개구(316)를 포함하고, 제2 단부(312)는 레버를 웨이스트게이트 샤프트에 용접하는 것을 용이하게 하는 구멍(317)을 포함할 수 있다. 중앙부(314)는 링크 장치(305)의 단면 면적을 감소시켜 열 전도율을 감소시키는 구멍들(330, 332)을 포함한다. 이 경우, 구멍들은 원 형태이다. 그러나, 다른 구멍 형상들이 사용될 수 있다. 예컨대, 도 5를 참조하면, 제5 예시적인 구현예에 따른 단열 링크 장치(405)는 중앙부(414)를 관통하여 형성되는 세장형 또는 타원형 구멍(430)을 포함한다. 다시, 링크 장치(405)는 제1 단부(410), 제2 단부(412), 및 그 사이에 연장되는 중앙부(414)를 각각 포함한다. 제1 단부(410)는 베어링 개구(416)를 포함하고, 제2 단부(412)는 구멍(417)을 포함할 수 있다.
제6 예시적인 구현예에 따른 웨이스트게이트 단열 링크 장치(505)가 도 6에 도시되어 있다. 링크 장치(505)는 제1 단부(510), 제2 단부(512), 및 그 사이에 연장되는 중앙부(514)를 포함한다. 제1 단부(510)는 베어링 개구(516)를 포함하고, 제2 단부(512)는 구멍(517)을 포함할 수 있다. 이 경우, 중앙부(514)는 냉각 핀들(530)과 같은 복수의 냉각 부재들을 포함한다. 링크 장치(505)는 종축(L)을 따라 연장된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 냉각 핀들(530)은 종축(L)에 횡방향으로 또는 직교하여 연장된다. 도 7은 제7 예시적인 구현예에 따른 링크 장치(605)를 도시하며, 이 또한 냉각 핀들을 포함한다. 링크 장치(605)는 제1 단부(610), 제2 단부(612), 및 그 사이에 연장되는 중앙부(614)를 각각 포함한다. 제1 단부(610)는 베어링 개구(616)를 포함하고, 제2 단부(612)는 구멍(617)을 포함할 수 있다. 중앙부(614)는 종방향으로 연장되는 복수의 냉각 핀들(630)을 포함한다. 도면을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 냉각 핀들(630)은 링크 장치(605)의 종축(L)을 따라 종방향으로 연장된다. 상기한 냉각 부재들은 특정한 배향을 가진 핀들로 도시되어 있지만, 냉각 부재들은 예컨대 나선형일 수 있는 로드들 및 종방향 또는 직교형 또는 다른 적절한 기하형상과 같은 상이한 형태들 및 배향들을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본원에서는, 로드 엔드 형태의 단열 액추에이터 링크 장치가 또한 개시된다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 종래의 로드 엔드(705)는 베어링 개구(714)가 형성되는 로드 엔드 하우징(710)을 포함한다. 레이스 인서트(716)가 베어링 개구(714)에 삽입된다. 레이스 인서트(716)는 예컨대 청동 또는 플라스틱과 같은 베어링 재료로 이루어질 수 있다. 로드 엔드 볼(712)이 레이스 인서트 내에 배치된다. 따라서, 레이스 인서트는 로드 엔드 볼과 로드 엔드 하우징(710) 사이의 금속-대-금속 접촉을 방지하는 역할을 한다. 베어링 하우징은 또한 로드 엔드 하우징으로부터 연장되는 나사부(718)를 포함한다. 이 경우, 나사부는 암나사를 포함한다. 그러나, 당해 기술분야에 알려진 바와 같이, 로드 엔드 나사부는 수나사를 포함할 수도 있다. 종래의 로드 엔드 베어링에 의하면, 레이스 인서트 및 로드 엔드 볼은 로드 엔드의 양 측의 주변 환경에서 열에 노출된다는 것을 이해해야 한다.
도 10은 제1 예시적인 구현예에 따른 로드 엔드 형태의 단열 액추에이터 링크 장치를 도시한다. 본 구현예에서, 로드 엔드(805)는 로드 엔드 볼(812) 및 레이스 인서트(816)가 배치되는 하우징(810)을 포함한다. 도 10에서, 하우징(810)은 또한 사전-성형 또는 사전-스탬핑된 상태의 실드 플랜지(830)를 포함한다는 것을 알 수 있다. 스탬핑 후 최종 형태의 실드(830)를 도시하는 도 11을 추가로 참조하면, 실드(830)는 로드 엔드 하우징(810)의 일 측으로 연장된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 로드 엔드(805)의 실드 측은 터보차저의 터빈 하우징과 같은 열원과 인접하게 배치된다. 그러므로, 열 실드(830)는 터빈 하우징으로부터 발산된 과도한 열에 의해 손상될 수 있는 레이스 인서트로 열이 전달되는 것을 방지한다.
도 12는 제2 예시적인 구현예에 따른 로드 엔드 단열 액추에이터 링크 장치를 도시한다. 이 경우, 로드 엔드(905)는 레이스 인서트(916) 및 로드 엔드 볼(912)이 조립되는 로드 엔드 하우징(910)을 포함한다. 이 경우, 실드(930)는 원주방향으로 이격되는 복수의 플랜지 세그먼트들(932)을 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 플랜지 세그먼트들은 로드 엔드 하우징(910) 상에 형성되며, 이후 제자리에 스탬핑되거나 다른 방식으로 변형된다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 플랜지 세그먼트(932)는 교번적으로 로드 엔드 하우징(910)의 일 측 또는 타 측으로 절곡되어, 레이스 인서트의 양 측에 케이지형 구조를 형성한다는 것을 알 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 커버(934)가 플랜지 세그먼트들(932)과 로드 엔드 하우징(910) 사이에 삽입될 수 있다. 커버(934)는 플랜지 세그먼트들(932)을 제자리에 절곡시키기 전에 로드 엔드 하우징(910)과 인접하게 배치되어, 제자리에 고정될 수 있다. 커버(934)는 예컨대 원반 또는 컵 형상의 실드 부재의 형태일 수 있다.
따라서, 단열 링크 장치가 예시적인 구현예들에 대해 어느 정도의 특수성을 가지고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 본원에 포함된 신규의 개념들로부터 벗어남 없이 예시적인 구현예들에 대한 수정 또는 변경이 이루어질 수 있도록, 종래 기술에 비추어 해석되는 하기 청구범위에 의해 한정된다는 것을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 베어링 개구(814, 914)가 형성되는 로드 엔드 하우징(810, 910);
    상기 하우징(810, 910)으로부터 연장되는 실드(830, 930); 및
    상기 베어링 개구(814, 914) 내에 배치되는 로드 엔드 볼(812, 912)을 포함하는 단열 액추에이터 링크 장치(805, 905).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로드 엔드 하우징(810, 910)과 상기 로드 엔드 볼(812, 912) 사이에 배치되는 레이스 인서트(816, 916)를 더 포함하는 단열 액추에이터 링크 장치(805, 905).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로드 엔드 하우징(810, 910)으로부터 연장되는 나사부(818, 918)를 더 포함하는 단열 액추에이터 링크 장치(805, 905).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 나사부(818, 918)는 수나사를 포함하는, 단열 액추에이터 링크 장치(805, 905).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실드(830, 930)는 상기 로드 엔드 하우징(810, 910)과 일체로 형성되는, 단열 액추에이터 링크 장치(805, 905).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실드(830, 930)는 대부분의 상기 로드 엔드 하우징(810, 910) 주위에 연장되는, 단열 액추에이터 링크 장치(805, 905).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실드(930)의 제1 부분(932)이 상기 베어링 개구(914)의 제1 측을 향해 연장되고, 상기 실드(930)의 제2 부분(932)이 상기 베어링 개구(914)의 제2 측을 향해 연장되는, 단열 액추에이터 링크 장치(905).
  8. 단열 액추에이터 링크 장치(805)의 구성 방법에 있어서,
    플랜지(830)를 구비한 로드 엔드 하우징(810)을 형성하는 단계로, 상기 플랜지(830)는 대부분의 상기 로드 엔드 하우징(810) 주위에 연장되는 단계;
    로드 엔드 볼(812)을 상기 로드 엔드 하우징(810)에 삽입하는 단계; 및
    상기 플랜지(830)를 상기 로드 엔드 하우징(810)의 일 측을 향해 변형시키는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 로드 엔드 하우징(810)과 상기 로드 엔드 볼(812) 사이에 레이스 인서트(816)를 삽입하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 레이스 인서트(816)는 상기 플랜지(830)를 상기 로드 엔드 하우징(810)의 일 측을 향해 변형시키기 전에 삽입되는, 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 로드 엔드 하우징(810)을 형성하는 단계는 스탬핑을 포함하는, 방법.
  12. 단열 액추에이터 링크 장치(905)의 구성 방법에 있어서,
    원주방향으로 이격되는 복수의 플랜지 세그먼트들(932)을 구비한 로드 엔드 하우징(910)을 형성하는 단계로, 상기 복수의 플랜지 세그먼트들(932)은 상기 로드 엔드 하우징(910) 주위에 연장되는 단계;
    로드 엔드 볼(912)을 상기 로드 엔드 하우징(910)에 삽입하는 단계;
    적어도 하나의 플랜지 세그먼트(932)를 상기 볼 엔드 하우징(910)의 제1 측을 향해 변형시키는 단계; 및
    적어도 하나의 플랜지 세그먼트(932)를 상기 볼 엔드 하우징(910)의 제2 측을 향해 변형시키는 단계를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 플랜지 세그먼트들(932)은 케이지를 형성하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 로드 엔드 하우징(910)과 인접하게 커버(934)를 위치지정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 커버(934)는 상기 케이지를 형성하도록 상기 플랜지 세그먼트들(932)을 변형시키기 전에 상기 로드 엔드 하우징(910)과 인접하게 배치되는, 방법.
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