KR20150023663A - 배기가스 터보차저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 배기가스를 위한 터빈 하우징 입구(8) 및 터빈 하우징 출구(9)를 구비하고, 터빈 하우징 입구(8)와 터빈 하우징 출구(9) 사이에 웨이스트게이트 덕트(19)를 구비하는 터빈 하우징(2); 및 웨이스트게이트 덕트(19)를 개폐하기 위한 피봇식 플랩판을 구비하는 플랩 장치(10)를 포함하되, 플랩판은 탄성 스프링 디스크(11)의 형태로 이루어지는 것인, 배기가스 터보차저(1)에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.
충진 압력 조절을 위해, 일반적인 배기가스 터보차저에는, 터빈 휠을 우회하면서 터빈 입구를 터빈 출구에 연결하는 웨이스트게이트 덕트가 구비된다. 필요한 충진 압력이 얻어지면, 배기가스 유동의 적어도 일부는 상기 웨이스트게이트 또는 바이패스 덕트를 통해 터빈 또는 터빈 휠을 지나 안내될 수 있다. 상기 웨이스트게이트 덕트를 개폐하기 위해, 충진 압력 조절 플랩이라고도 지칭되는 웨이스트게이트 플랩이 구비된다. 상기 충진 압력 조절 플랩은 연결장치를 통해 예컨대 공압 또는 전기 제어 캡슐의 형태일 수 있는 액추에이터에 연결된다.
본 발명의 목적은, 제조 및 조립이 저렴하면서 낮은 유지보수비 및 효율적인 방식으로 작동될 수 있는, 청구범위 제1항의 전제부에 명시된 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다. 특히, 본 발명의 목적은 웨이스트게이트 덕트를 위한 플랩 장치를 가능한 한 간단하고 유지보수비가 낮게 되도록 설계하는 것이다.
이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선예들을 제시한다.
본 발명에 따르면, 플랩 장치의 플랩판은 탄성 스프링 디스크의 형태이다. 여기서, 스프링 디스크는 플랩 장치 내부의 추가 구성요소가 아니며 플랩판 전체가 탄성 스프링 디스크의 형태이다. 그러므로, 플랩 장치가 닫힌 상태에서, 스프링 디스크는 터빈 하우징을 직접적으로 지탱하며, 따라서 직접적으로 웨이스트게이트 덕트(또는 바이패스)를 밀봉한다.
탄성적으로 변형 가능한 스프링 디스크는 상기 스프링 디스크의 휨성으로 인해 웨이스트게이트 덕트를 밀봉한다. 여기서, 스프링 디스크는 구성요소 공차로 인한 변형(distortion) 및 영향, 예컨대 경사 위치(oblique position)를 보상한다.
스프링 디스크의 조정을 위해, 플랩 샤프트가 터빈 하우징에 회전 가능하게 장착된다. 조절 로드가 플랩 샤프트의 일 단부 상에 작용한다. 조절 로드는 예를 들어 액추에이터에 의해 이동된다. 스프링 디스크는 플랩 샤프트의 다른 내측 단부에 레버를 통해 연결된다. 플랩 샤프트의 회전에 의해, 스프링 디스크는 피봇 회전하고, 따라서 웨이스트게이트 덕트는 개폐된다. 플랩판으로서 형성된 스프링 디스크를 플랩 샤프트에 직접적으로 견고하게 연결하는 것이 특히 바람직하다. 이는 레버와 플랩 샤프트 사이에 가능한 한 유극이 없는 직접 연결을 필요로 하고, 레버와 스프링 디스크 사이에 가능한 한 유극이 없는 직접 연결을 필요로 한다. 따라서 특히 바람직하게 레버는 플랩 샤프트와 일체로 제조되거나 또는 점착 연결부, 예컨대 용접 연결부가 플랩 샤프트와 레버 사이에 형성된다. 레버와 스프링 디스크 사이의 가능한 한 직접적이고 유극이 없는 연결을 위해, 스프링 디스크는 특히 레버를 직접적으로 지탱한다.
스프링 디스크에 요홈이 제공되는 것이 특히 바람직하다. 상기 요홈을 통해 핀이 돌출된다. 핀은 레버에 연결되거나 또는 레버의 일체형 구성 부분이다. 따라서 스프링 디스크는 핀의 헤드와 레버 사이 또는 레버와 핀에 장착된 대응부 사이에 클램핑된다. 대응부는 핀에 나사 연결되거나 용접된다.
스프링 디스크를 플랩 샤프트에 직접적으로 견고하게 연결한 결과, 상기 구성요소들 사이의 진동이 실질적으로 방지됨에 따라, 음향 문제 및 진동으로 유발된 상당한 마찰 마모가 발생하지 않는다.
본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해진다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1 실시형태에 따른 배기가스 터보차저를 보여준다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예시적인 제1 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 플랩 장치를 보여준다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제2 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 플랩 장치를 보여준다.
도 5는 본 발명의 예시적인 제3 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 플랩 장치를 보여준다.
도 6은 본 발명의 예시적인 제4 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 플랩 장치를 보여준다.
도 7은 본 발명의 예시적인 제5 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 플랩 장치를 보여준다.
도 1은 배기가스 터보차저(1)를 부분 절개도로 보여준다. 도 1에 전체적으로 나타난 배기가스 터보차저의 구성은 모든 예시적인 실시형태에 적용된다. 도 1에 따르면, 배기가스 터보차저(1)는 터빈 하우징(2), 압축기 하우징(3) 및 터빈 하우징(2)과 압축기 하우징(3) 사이에 배치된 베어링 하우징(4)을 포함한다. 터빈 휠(5)이 터빈 하우징(2)에 배치된다. 샤프트(6)가 베어링 하우징(4)에 회전 가능하게 장착된다. 압축기 휠(7)이 압축기 하우징(3)에 위치된다. 터빈 휠(5)과 압축기 휠(7)은 샤프트(6) 상에 함께 회전하도록 장착된다. 터빈 하우징 입구(8)를 통해 배기가스가 도입된다. 상기 배기가스는 터빈 휠(5)로 흐르며 터빈 하우징 출구(9)를 통해 장치를 빠져나간다. 터빈 휠(5)은 배기가스에 의해 회전하도록 되어 있다. 따라서 압축기 휠(7) 또한 샤프트(6)를 통해 회전하도록 되어 있다. 내연기관을 위한 충진 공기는 압축기 휠(7)에 의해 압축된다.
웨이스트게이트 덕트(19; 도 3 참조)가 터빈 하우징(2)에 형성된다. 상기 웨이스트게이트 덕트(19)를 통해, 배기가스는 터빈 휠(5)을 우회하여 터빈 하우징 입구(8)로부터 터빈 하우징 출구(9)로 직접적으로 안내될 수 있다. 웨이스트게이트 덕트(19)는 플랩 장치(10)에 의해 폐쇄될 수 있다.
플랩 장치(10)는 본 발명에 따르면 스프링 디스크(11)의 형태인 플랩판을 포함한다. 플랩 장치(10)가 폐쇄 상태일 때, 상기 스프링 디스크(11)는 터빈 하우징(2)을 밀봉되도록 지탱하고, 따라서 웨이스트게이트 덕트(19)를 폐쇄한다.
스프링 디스크(11)는 레버(12)를 통해 플랩 샤프트(13)에 연결된다. 플랩 샤프트(13)는 터빈 하우징(2)에 회전 가능하게 배치된다. 조절 로드(14)가 플랩 샤프트(13)의 외측 단부 상에서 작용한다. 조절 로드(14)는 액추에이터(15), 예컨대 공압 제어 캡슐에 의해 이동된다.
여기에서 도시된 예시적인 실시형태들에서 동일하거나 기능면에서 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호로 나타낸다. 도 2 내지 도 7은 플랩 장치(10)를 개략적으로 단순하게 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 예시적인 제1 실시형태에 따른 플랩 장치(10)의 상세한 설계를 보여준다. 도 2에서 알 수 있듯이, 플랩 샤프트(13)는 플레인 베어링(23)에 의해 터빈 하우징(2)에 회전 가능하게 고정된다. 플랩 샤프트(13)는 바람직하게 레버(12)와 함께 일체로 제조된다. 대안적으로, 플랩 샤프트(13)와 레버(12) 사이의 높은 강성의 나사 연결 또는 용접 연결 또한 가능하다.
도 3은 레버(12)와 스프링 디스크(11) 사이의 연결을 상세히 보여준다. 스프링 디스크(11)에는 중앙 요홈이 제공된다. 스프링 디스크(11)는 레버(12)를 직접적으로 지탱한다. 핀 헤드(17)를 구비한 핀(16)이 스프링 디스크의 요홈을 통해 삽입되고 레버(12)에 나사 연결된다. 그러므로 스프링 디스크(11)는 핀 헤드(17)와 레버(12) 사이에 클램핑된다. 도시된 예에서, 핀 헤드(17)는 웨이스트게이트 덕트(19)에 대향된다.
스프링 디스크(11) 상의 완전히 둘러싸는 원형 밀봉 표면은 완전히 둘러싸는 헤드(18)로서 설계된다.
도 4는 예시적인 제2 실시형태를 보여준다. 여기서, 핀 헤드(17)는 예시적인 제1 실시형태에서보다 훨씬 더 크게 형성된다. 핀 헤드(17)는 헤드 높이(20)를 갖는다. 웨이스트게이트 덕트(19)의 직경(21)이 헤드 높이(20)에 수직으로 측정된다. 헤드 높이(20)는 직경(21)의 적어도 30%에 이른다. 웨이스트게이트 덕트(19) 내에 핀 헤드(17) 전체를 위한 공간이 존재하도록 하기 위해, 웨이스트게이트 덕트(19)는 터빈 하우징 출구(9)를 향해 폭이 넓어진다.
도 5는 예시적인 제3 실시형태를 보여준다. 예시적인 제3 실시형태에서, 핀(16)은 레버(12)와 일체로 제조된다. 핀(16) 상에서 웨이스트게이트 덕트(19)에 대향하는 측부에 대응부(22)가 장착된다. 그러므로 스프링 디스크(11)는 레버(12)와 대응부(22) 사이에 클램핑된다. 대응부(22)는 핀(16)에 용접된다.
도 6은 예시적인 제4 실시형태를 보여준다. 예시적인 제4 실시형태에서, 스프링 디스크(11)는 또한 핀(16)에 용접된 대응부(22)에 의해 클램핑된다. 예시적인 제4 실시형태에서, 스프링 디스크(11)의 밀봉 표면은 웨이스트게이트 덕트(19)를 향해 전방으로 절곡된 표면의 형태이다.
도 7은 예시적인 제5 실시형태를 보여준다. 예시적인 제5 실시형태에서, 핀(16)은 레버(12)와 일체로 제조된다. 핀(16) 상에 나사산이 형성된다. 이에 상응하여, 대응부(22)는 너트의 형태로 이루어진다. 스프링 디스크(11)는 대응부(22)와 레버(12) 사이에 클램핑된다. 밀봉 표면은 비드(18)의 형태로 이루어진다.
예시적인 여러 실시형태들에 도시된 스프링 디스크(11) 상의 밀봉 표면의 설계는, 스프링 디스크(11)와 레버(12) 사이에 나타난 연결들의 여러 예들과 무관하다. 따라서, 예를 들어 모든 예시적인 실시형태에서 밀봉 표면은 비드(18)의 형태 또는 웨이스트게이트 덕트(19)를 향해 절곡된 표면의 형태일 수 있다.
본 발명의 상기 기재된 기재내용 외에도, 이의 추가적인 개시를 위해 도 1 내지 도 7에 나타낸 본 발명의 도시를 명백히 참조한다.
1 배기가스 터보차저
2 터빈 하우징
3 압축기 하우징
4 베어링 하우징
5 터빈 휠
6 샤프트
7 압축기 휠
8 터빈 하우징 입구
9 터빈 하우징 출구
10 플랩 장치
11 스프링 디스크(플랩판)
12 레버
13 플랩 샤프트
14 조절 로드
15 액추에이터
16 핀
17 핀 헤드
18 비드
19 웨이스트게이트 덕트
20 헤드 높이
21 웨이스트게이트 덕트의 직경
22 대응부
23 플레인 베어링

Claims (10)

  1. 배기가스를 위한 터빈 하우징 입구(8) 및 터빈 하우징 출구(9)를 구비하고, 터빈 하우징 입구(8)와 터빈 하우징 출구(9) 사이에 웨이스트게이트 덕트(19)를 구비하는 터빈 하우징(2); 및
    웨이스트게이트 덕트(19)를 개폐하기 위한 피봇식 플랩판을 구비하는 플랩 장치(10)를 포함하되,
    상기 플랩판은 탄성 스프링 디스크(11)의 형태로 이루어지는 것인, 배기가스 터보차저(1).
  2. 제1항에 있어서,
    스프링 디스크(11)는 플랩 장치(10)가 폐쇄 상태일 때 터빈 하우징(2)과 직접적인 밀봉 접촉을 이루도록 배치되는, 배기가스 터보차저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    플랩 장치(10)는 터빈 하우징(2)에 회전 가능하게 장착된 플랩 샤프트(13) 및 레버(12)를 포함하며 레버(12)는 스프링 디스크(11)를 플랩 샤프트(13)에 함께 회전하는 방식으로 연결하는, 배기가스 터보차저.
  4. 제3항에 있어서,
    플랩 샤프트(13)는 레버(12)와 일체로 제조되거나, 또는 플랩 샤프트(13)는 레버(12)에 용접되는, 배기가스 터보차저.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    스프링 디스크(11)는 요홈을 포함하며, 레버(12)는 상기 요홈을 통해 돌출되는 핀(16)에 의해 스프링 디스크(11)에 연결되는, 배기가스 터보차저.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    스프링 디스크(11)는 레버(12)를 직접적으로 지탱하는, 배기가스 터보차저.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    스프링 디스크(11)의 환형 외측부는 밀봉 표면으로서 형성되는, 배기가스 터보차저.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밀봉 표면은 비드(18)의 형태로 이루어지는, 배기가스 터보차저.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 밀봉 표면은 웨이스트게이트 덕트(19)를 향해 전방으로 절곡되는, 배기가스 터보차저.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    스프링 디스크(11)는 스프링 강으로 제조되는, 배기가스 터보차저.
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