KR20150020660A

KR20150020660A - 배기가스 터보차저

Info

Publication number: KR20150020660A
Application number: KR20157000144A
Authority: KR
Inventors: 볼커 폴; 니코 카노프스키
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2015-02-26
Also published as: IN2015DN00176A; DE112013002463T5; DE112013002463B4; US20150152778A1; CN104334850B; CN104334850A; JP2015524037A; KR101998630B1; WO2013191941A1; US10072563B2

Abstract

본 발명은, 가변 터빈 구조 및/또는 웨이스트게이트를 구비한 터빈(2); 및 커플링 로드(14; 14'; 14")에 의해 상기 가변 터빈 구조 및/또는 상기 웨이스트게이트에 연결된 액추에이터(11)를 포함하되, 커플링 로드(14; 14'; 14")는 단부 영역들의 일측이 액추에이터(11)에 연결되고 다른 측이 상기 가변 터빈 구조 및/또는 상기 웨이스트게이트의 조정 샤프트 장치에 연결되며, 커플링 로드(14; 14'; 14")는 MIM 구성요소로서 형성되는, 배기가스 터보차저(1)에 관한 것이다.

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 가이드 그레이트라고도 지칭되는 가변 터빈 구조(VTG)의 조정 샤프트의 조립체에 액추에이터(예를 들어 전기 액추에이터 또는 공압 제어 캡슐)를 연결한다. 여기서, 커플링 로드는 액추에이터에 의해 발생한 운동을 VTG에 전달한다. VTG 대신에 또는 VTG에 더하여, 터빈 바이패스를 구성하는 웨이스트게이트를 구비한 배기가스 터보차저의 경우에 또한 커플링 로드의 사용이 가능하다. 여기서, 커플링 로드는 액추에이터에 배정된 핀 및 조정 샤프트에 배정된 핀에 장착되며, 로크 와셔에 의해 고정된다.

본 발명의 목적은, 증가된 내열성의 커플링 로드를 구비한, 청구범위 제1항의 전제부에 나타난 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다.

이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다.

커플링 로드가 MIM 구성요소로서 형성된다는 사실로 인해, 플라스틱 커플링 로드에 비해 내열성이 증가된다는 이점이 생긴다.

금속으로 구성되며 개별 부품들이 서로에 대해 납땜되는 커플링 로드 변형예와 관련하여, 첫째로 설치 공간과 관련된 개선된 기하 구성이 가능하다는 이점이 있으며, 둘째로 큰 단위량의 경우 생산 비용이 더 낮다는 이점이 있다.

MIM(금속 사출 성형) 공정은, 사출 성형 공정에서 결합제를 구비한 금속 분말이 사용되는 분말 사출 성형 공정이다. 결합제는 차후에 제거된다. 이러한 방식으로, 매우 낮은 공차를 가진 복잡한 형상의 부품들을 제조하는 것이 가능하다.

따라서 MIM 기술은, 제조할 구성요소를 위한 출발 재료로서 고형 금속체가 아닌 미세 분말이 사용되는 분말 야금 공정이다. 상기 분말은 플라스틱을 함유한 결합제와 혼합되고, 소위 공급원료를 형성하기 위해 혼련(kneading)된다.

나중에 공급원료는 상업적으로 일반적인 사출 성형 기계 상에서 높은 압력과 대략 100℃에서 사출 금형(다이) 내로 가압된다. 생산된 소위 미가공품(green part)은 제조될 구성요소의 최종 기하형상을 이미 가지고 있다. 순수 금속 구성요소를 얻기 위해, 상기 미가공품은 후속의 가공 단계들에서 다시 결합제로부터 제거되어야 한다. 이를 위해, 바람직하게는 다단계의 화학적, 열적 공정에서, 결합제가 제거되고, 구성요소는 동시에 대략 1200℃에서 소결 공정에 의해 동시에 소결된다.

MIM 공정은 그 자체로 이미 알려져 있지만, 배기가스 터보차저를 위한 커플링 로드의 크기 및 중량이 상기 MIM 공정에 맞지 않으므로 지금까지 이러한 부품들의 제조에 이용되지는 않았다. 이는 놀랍게도 높은 내온도성 재료들이 또한 상기 제조 공정에 의해 가공될 수 있기 때문에 이러한 MIM 구성요소들이 특히 배기가스 터보차저의 고온 터빈 측에도 적합하다는 것을 본 발명의 맥락 내에서 실행된 테스트들에서 처음으로 보여주었기 때문이다.

종속 청구항 제2항 내지 제4항은 본 발명의 유리한 개선예를 포함한다.

청구범위 제5항 내지 제8항은 독립적으로 시판 가능한 대상으로서 커플링 로드를 정의한다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 특징 및 이점들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 커플링 로드의 두 가지 상이한 실시형태의 측면도이다.
도 4는 도 3에 따른 커플링 로드의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 커플링 로드의 다른 실시형태의 사시도를 보여준다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저의 부분 사시도를 보여준다. 터보차저(1)는 터빈 하우징(2) 및 베어링 하우징을 통해 상기 터빈 하우징에 연결된 압축기 하우징(3)을 포함한다. 하우징들(2, 3)은 회전축을 따라 배치된다. 예시적으로 터빈 하우징(2)에는, 블레이드 베어링 링 및 상기 블레이드 베어링 링에 의해 형성된 반경방향 외측 가이드 그레이트, 또는 회전 차축에 대해 원주방향으로 분포된 다수의 조정 블레이드를 구비한 가변 터빈 구조로 이루어진 장치(도 1에는 도시되지 않음)가 구비된다. 이러한 방식으로, 조정 블레이드들의 위치에 따라 크거나 또는 작은 노즐 단면들이 형성되며, 이를 통해서 공급 덕트를 통해 공급되고 중앙 연결 파이프를 통해 배출되는 엔진 배기가스가 회전축 상에서 중앙에 위치된 터빈 휠 상에 더 크거나 더 작은 정도로 부딪침으로써, 터빈 휠을 통해 동일한 샤프트 상에 안착된 압축기 휠을 구동하게 된다.

조정 블레이드들의 운동 또는 위치를 제어하기 위해, 예를 들어 전기 액추에이터 또는 공압 제어 캡슐로서 설계될 수 있는 구동 장치 또는 액추에이터(11)가 제공된다. 예시된 실시형태에서, 구동 장치(11)는 제어 하우징(12) 및 커플링 로드(14)를 구비하여 블레이드 베어링 링 뒤에 위치된 조정 링으로 그 운동을 전달하며, 상기 운동은 상기 조정 링의 약간의 회전 운동으로 전환된다. 조정 블레이드들을 위한 자유 공간이 터빈 하우징(2)의 환형 부분과 블레이드 베어링 링 사이에 형성된다.

도 2는, 도 1에서와 같이 본 발명에 따라 MIM 구성요소로서 형성된 본 발명에 따른 커플링 로드(14)의 크랭크식 실시형태를 도시한다.

종래와 같이, 커플링 로드(14)는 중앙 부분(12)에 각각 인접한 단부 영역(4, 5)을 구비한다. 이로 인해 전체적으로 MIM 구성요소로서 형성된 일체형 설계가 이루어진다.

도 3은 단부 영역(6, 7) 및 중앙 부분(13)을 구비한 커플링 로드(14')의 제2 실시형태를 보여주며, 이는 상기 커플링 로드(14')가 크랭크식으로 형성되지 않고 평면형 또는 직선형 설계로 이루어진다는 점에서 도 2에 따른 실시형태와 다르다.

도 4는 상기 커플링 로드(14')의 평면도를 보여주며, 관통 요홈으로서 완전한 개구를 구성하며 중앙 부분(13)의 웹들(16, 17)에 의해 한정되는 중앙 요홈(15)이 중앙 부분(13)에 구비된다는 점이 도면으로부터 명백하다.

도 5는 MIM 구성요소로서 설계된 커플링 로드(14")의 다른 실시형태를 보여주며, 상기 커플링 로드는 크랭크식으로 형성되고, 나아가 결과적으로 단부 영역들(8, 9)이 제공되는 중앙 부분(18)에 뼈대 구조(19)가 구비된다. 뼈대 구조(19)는 개구들과 웹들로 형성되며, 개구(10) 및 웹(20)은 모든 개구와 웹에 대한 예로서 도시되어 있다. 그러나 도 5는 단지 이러한 뼈대 구조(19)의 예시적인 실시형태를 보여주는 것이며, 여기에 도시된 요홈(10) 및 웹(20)의 구성에 제한되지 않는다. 사실상 원칙적으로는 상기 유형의 어떠한 원하는 뼈대 구조(19)도 본 발명의 원리들에 따른 커플링 로드에 제공될 수 있는데, 그 이유는 서두에 설명한 바와 같은 MIM 공정이 아무런 문제 없이 심지어 매우 복잡한 구조물들을 제조할 수 있다는 특별한 이점이 있기 대문이다.

도 2 내지 도 5에 따른 실시형태의 단부 영역들에는 예컨대 체결 볼트와 같은 체결 장치들을 수용하기 위해 제공되는 아일릿이 각각의 경우 구비된다는 점이 추가되어야 한다.

본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 본 발명의 개시내용을 보충하기 위해 도 1 내지 도 5에 나타낸 도시를 명백히 참조한다.

1 배기가스 터보차저
2 터빈 하우징
3 압축기 하우징
4~9 단부 영역
10 요홈/개구
11 구동 장치/액추에이터
12, 13, 18 중앙 부분
14, 14', 14" 커플링 로드
15 요홈
16, 17 웹
19 뼈대 구조
20 웹

Claims

가변 터빈 구조 및/또는 웨이스트게이트를 구비한 터빈(2); 및
커플링 로드(14; 14'; 14")에 의해 상기 가변 터빈 구조 및/또는 상기 웨이스트게이트에 연결된 액추에이터(11)를 포함하되,
커플링 로드(14; 14'; 14")는 단부 영역들의 일측이 액추에이터(11)에 연결되고 다른 측이 상기 가변 터빈 구조 및/또는 상기 웨이스트게이트의 조정 샤프트 장치에 연결되며,
커플링 로드(14; 14'; 14")는 MIM 구성요소로서 형성되는, 배기가스 터보차저(1).
제1항에 있어서,
커플링 로드(14")에 뼈대 구조(19)가 구비되는, 배기가스 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서,
커플링 로드(14')는 평면형 설계로 이루어지는, 배기가스 터보차저.
제1항 또는 제2항에 있어서,
커플링 로드(14; 14")는 크랭크식 설계로 이루어지는, 배기가스 터보차저.
중앙 부분(12; 13; 18); 및
중앙 부분(12; 13; 18)에 인접한 두 개의 단부 영역(4, 5; 6, 7; 8, 9)을 포함하되,
상기 중앙 부분 및 상기 단부 영역은 일체형 MIM 구성요소로서 형성되는, 배기가스 터보차저(1)의 커플링 로드(14; 14'; 14").
제5항에 있어서,
중앙 부분(18)에 뼈대 구조(19)가 구비되는, 커플링 로드.
제5항 또는 제6항에 있어서,
중앙 부분(13)은 평면형 설계로 이루어지는, 커플링 로드.
제5항 또는 제6항에 있어서,
중앙 부분(12; 18)은 크랭크식 설계로 이루어지는, 커플링 로드.