KR20150024281A - 터보차저를 위한 장치 - Google Patents

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KR20150024281A
KR20150024281A KR20140110745A KR20140110745A KR20150024281A KR 20150024281 A KR20150024281 A KR 20150024281A KR 20140110745 A KR20140110745 A KR 20140110745A KR 20140110745 A KR20140110745 A KR 20140110745A KR 20150024281 A KR20150024281 A KR 20150024281A
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compressor housing
connection
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KR20140110745A
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베른트 알비츠
한스 트뢴들
마티아스 야루젤
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에이비비 터보 시스템즈 아게
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Abstract

본 발명의 대상은 터보차저를 위한 장치가 2개의 여러 가지 유형의 나사연결 (4) 을 갖는 플랜지 연결을 포함한다는 것이다. 상기 나사연결 (4) 들 중 제 1 유형은 짧은 연결 (46) 들이다. 이 짧은 연결 (46) 들은, 이때 공기 유입 하우징 (1) 과의 연결을 만들어내지 않고 내부 압축기 하우징 (2) 과 외부 압축기 하우징 (3) 을 연결시킨다. 상기 나사연결 (4) 들 중 제 2 유형은 긴 연결 (45) 들이다. 이 긴 연결 (45) 들은 공기 유입 하우징 (1) 과 내부 압축기 하우징 (2) 과 외부 압축기 하우징 (3) 을 서로 연결시킨다. 이를 통해, 공기 유입 하우징 (1) 의 보다 빠른 분리 및 개선된 접근성이 가능해진다.

Description

터보차저를 위한 장치{DEVICE FOR A TURBOCHARGER}
본 발명은 터보차저 분야에 관한 것이다. 본 발명은 터보차저를 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는 공기 유입 하우징과 내부 압축기 하우징과 외부 압축기 하우징을 포함한다.
배기가스 터보차저라고도 불리우는 터보차저는 일반적으로 압축기와 배기가스 터빈을 포함하며, 상기 압축기와 상기 배기가스 터빈은 하나의 공통의 샤프트를 통해 기계적으로 서로 연결된다. 피스톤 기계의 배기가스들은 상기 배기가스 터빈에 공급된다. 이 배기가스들은 불완전하게 팽창되기 때문에, 상기 배기가스의 아직 존재하는 에너지의 일부는 상기 배기가스 터빈의 회전 에너지로 전환된다. 상기 배기가스 터빈의 상기 회전 에너지는 상기 샤프트를 통해 상기 압축기로 전달되고, 상기 압축기는 상기 피스톤 기계에 공급된 신선한 공기를 압축한다. 이렇게, 상기 피스톤 기계는 훨씬 더 많은 신선한 공기로 과급될 수 있고, 이는 상기 피스톤 기계의 출력밀도의 상승을 초래한다.
상기 압축기에 있어서, 신선한 공기는 예컨대 필터 소음기 또는 공기 흡입 접합관일 수 있는 공기 유입 하우징을 통해 압축기 하우징 안으로 들어간다. 상기 압축기 하우징은 압축기휠을 둘러싼다. 상기 압축기휠의 회전을 통해 상기 압축기휠의 회전 에너지는 상기 신선한 공기의 압축 에너지로 전환되고, 이렇게 상기 신선한 공기를 압축한다. 보통 상기 압축기 하우징은 흐름을 안내하는 내부 압축기 하우징과 폐쇄하는 외부 압축기 하우징으로 분할된다. 도 1 은 압축기휠과 함께 선행기술로부터의 터보차저를 위한 장치의 도식적인 도면을 나타낸다. 압축기휠 (5) 은 내부 압축기 하우징 (2) 과 외부 압축기 하우징 (3) 으로 둘러싸인다. 신선한 공기가 필터 소음기 (1) 를 통해 흡입되고, 내부 압축기 하우징 (2) 에 의해 형성되는 흐름채널을 통해 압축기휠 (5) 에 공급된다. 압축기휠 (5) 에 의한 상기 신선한 공기의 압축 후, 상기 압축된 신선한 공기는 외부 압축기 하우징 (3) 을 통해 배출되고, 도시되지 않은 피스톤 기계에 공급된다. 외부 압축기 하우징 (3) 은 터보차저의 도시되지 않은 베어링 하우징과 연결되고, 이렇게 공간 안에 배치된다. 외부 압축기 하우징 (3) 과 내부 압축기 하우징 (2) 과 공기 유입 하우징 (1) 은 플랜지 연결 (flange connection) 을 통해 서로 연결된다. 상기 플랜지 연결에 있어서, 공기 유입 하우징 (1) 의 플랜지 (11) 와 내부 압축기 하우징 (2) 의 플랜지 (21) 와 외부 압축기 하우징 (3) 의 플랜지 (31) 는 나사연결 (4) 들을 이용해 서로 압축된다. 이때, 내부 압축기 하우징 (2) 의 플랜지 (21) 는 공기 유입 하우징 (1) 의 플랜지 (11) 와 외부 압축기 하우징 (3) 의 플랜지 (31) 사이에 배치된다.
보통 상기 공기 유입 하우징의 최대 지름과 상기 외부 압축기 하우징의 최대 지름이 각각의 플랜지들의 지름들보다 크기 때문에 상기 플랜지 연결의 나사연결부들에 접근하기가 나쁘고, 부품들을 조립한 후 관련 보어 (bore) 들 안으로 나사들을 도입시키는 것이 어렵다.
일반적으로, 이 문제는 상기 외부 압축기 하우징 안으로 나사연결된 스터드 볼트 (stud bolt) 를 포함하는 나사연결들에 의해 해결되며, 이때 상기 내부 압축기 하우징의 플랜지와 상기 공기 유입 하우징의 플랜지는 너트 (nut) 들을 이용해 상기 스터드 볼트 위에 고정된다. 이는 나사연결의 축방향에 있어서의 제한된 공간상태에 있어서 나사연결의 제한된 접근성을 가능하게 한다. 이 해결책은 접근성이 여전히 불충분하고, 상기 공기 유입 하우징의 조립 또는 분해시 나사연결의 조임 도는 풀림이 매우 많은 시간을 필요로 한다라는 단점을 갖는다.
본 발명의 목적은 개선된 접근성을 구비하는, 그리고 공기 유입 하우징의 보다 빠른 조립 또는 분해를 가능하게 하는, 터보차저를 위한 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은 특허청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 터보차저를 위한 장치를 통해 달성된다. 바람직한 실시형태들은 종속 특허청구항들의 대상이다.
본 발명의 대상은 상기 장치가 2개의 여러 가지 유형의 나사연결을 갖는 플랜지 연결을 포함한다는 것이다. 상기 나사연결들 중 제 1 유형은 짧은 연결들이다. 이 짧은 연결들은, 이때 상기 공기 유입 하우징과의 연결을 만들어내지 않고 상기 내부 압축기 하우징과 상기 외부 압축기 하우징을 연결시킨다. 상기 나사연결들 중 제 2 유형은 긴 연결들이다. 이 긴 연결들은 상기 공기 유입 하우징과 상기 내부 압축기 하우징과 상기 외부 압축기 하우징을 서로 연결시킨다. 이를 통해, 상기 공기 유입 하우징의 보다 빠른 분리 및 개선된 접근성이 가능해진다.
바람직한 제 1 실시형태는 상기 공기 유입 하우징의 플랜지 안의 적어도 하나의 리세스 (recess) 를 포함한다. 이 리세스는, 조립된 그리고 연결시키는 작용을 갖는, 상기 리세스 안에 배치된 짧은 연결이 상기 짧은 연결의 축방향에 있어서 상기 공기 유입 하우징과의 언더컷을 형성하지 않도록 설계된다. 이렇게, 상기 짧은 연결은, 예컨대 상기 리세스의 지름이 상기 짧은 연결의 나사의 지름보다 크면 상기 짧은 연결의 축방향에 있어서 상기 공기 유입 하우징과의 형상 결합을 만들어내지 않는다. 이는 상기 장치의 간단한 제조를 가능하게 한다.
그 밖의 바람직한 실시형태는 상기 나사연결들의 적어도 45 퍼센트가 짧은 연결들인 장치에 관한 것이다. 이는 터보차저의 내부에서의 부품들의 충돌 및 이로부터 생기는 상기 내부 압축기 하우징의 이동이 발생하는 경우, 상기 공기 유입 하우징이 확실히 플랜지 연결에 의해 고정되고, 잘라내지지 않는 것을 가능하게 한다.
그 밖의 바람직한 실시형태는 슬리브 (sleeve) 를 갖는 짧은 연결을 구비하는 장치에 관한 것이다. 상기 슬리브의 길이는, 상기 짧은 연결의 방사상 방향에 있어서 예컨대 오픈 엔드 렌치 (open-end wrench) 를 사용해 상기 짧은 연결의 너트에 접근 가능하도록 설계된다. 바람직하게는, 상기 짧은 연결의 상기 너트는 상기 슬리브를 통해 축방향으로, 긴 연결의 너트와 동일한 위치에 배치된다. 이는 상기 장치의 보다 간단한 조립을 가능하게 한다.
그 밖의 바람직한 실시형태는 짧은 연결의 영역 안의 상기 공기 유입 하우징과 상기 공기 유입 하우징의 플랜지 사이의 리브 (rib) 들을 구비하는 장치에 관한 것이다. 이는 나사연결의 개선된 접근성을 가능하게 하는데, 왜냐하면 상기 짧은 연결은 이미 상기 공기 유입 하우징의 배치 전에 조여질 수 있고, 이렇게 조임시 상기 리브들을 방해하지 않기 때문이다.
그 밖의 바람직한 실시형태는 모든 나사연결이 리세스들 안에 배치되는, 그리고 긴 연결이 평와셔 (plain washer) 를 포함하는 장치에 관한 것이다. 상기 평와셔는 상기 긴 연결과 상기 공기 유입 하우징 사이의 형상 결합을 만들어낸다. 바람직하게는, 모든 리세스는 동일하다. 이는 상기 장치의 간단해진 제조를 가능하게 하고, 조립 오류가 생길 위험을 감소시킨다.
이하, 본 발명은 실시예들을 근거로 도면들과 관련하여 상세히 설명된다.
도면들은 도식적인 도면을 나타낸다:
도 1 은 압축기휠과 함께 선행기술로부터의 터보차저를 위한 장치;
도 2 는 조립된 공기 유입 하우징을 갖는 본 발명에 따른 장치의 축방향 단면;
도 3 은 분해된 공기 유입 하우징을 갖는 본 발명에 따른 장치의 투시 도면을 나타낸다.
도면들 안에 사용된 참조부호들은 참조부호 목록에 요약된다. 원칙적으로, 동일한 부품들은 동일한 참조부호들을 갖는다.
도 2 는 조립된 공기 유입 하우징을 갖는 터보차저를 위한 본 발명에 따른 장치의 도식적인 도면을 나타내며, 상기 장치는 필터 소음기 (1), 내부 압축기 하우징 (2), 외부 압축기 하우징 (3), 및 나사연결들을 갖는 플랜지 연결을 포함한다.
외부 압축기 하우징 (3) 은 외부 압축기 하우징 (3) 의 플랜지 (31) 안의 나사 보어 (threaded bore) 들을 구비하고, 상기 나사 보어들 안에 스터드 볼트 (41) 들이 나사연결된다. 내부 압축기 하우징 (2) 의 플랜지 (21) 와 필터 소음기 (1) 의 플랜지 (11) 는 보어들을 구비하고, 상기 보어들은 스터드 볼트 (41) 들에 대해 동축적으로 배치되고, 나사연결들을 위해 이용된다. 각각의 제 2 나사연결만 긴 연결 (45) 이고, 상기 긴 연결 (45) 은 필터 소음기 (1) 와 내부 압축기 하우징 (2) 과 외부 압축기 하우징 (3) 을 서로 연결시킨다. 나머지 나사연결들은 짧은 연결 (46) 들이고, 상기 짧은 연결 (46) 들은 내부 압축기 하우징 (2) 의 내부 가스 유입부와 외부 압축기 하우징 (3) 사이의 연결을 만들어내고, 이때 필터 소음기 (1) 를 상기 연결 안에 포함하지 않는다. 필터 소음기 (1) 의 플랜지 (11) 안의 보어들은 원통 모양의 리세스들을 구비하며, 상기 리세스들의 지름은 나사연결들을 위해 사용된 너트 (43) 들의 최대 지름보다 크다. 짧은 연결 (46) 들에 있어서, 너트 (43) 들과 내부 압축기 하우징 (2) 의 플랜지 (21) 사이에 각각 하나의 슬리브 (42) 가 배치된다. 슬리브 (42) 는 필터 소음기 (1) 의 플랜지 (11) 안의 보어들보다 작은 지름을 갖는다. 이렇게, 짧은 연결 (46) 들의 너트 (43) 들은, 바로 내부 압축기 하우징 (2) 의 내부 가스 유입부의 플랜지 (21) 에 배치되지 않고, 내부 압축기 하우징 (22) 의 플랜지 (21) 와 외부 압축기 하우징 (3) 의 플랜지 (31) 를 내리 누리기 위한 힘을 가한다. 이때, 짧은 연결 (46) 들의 너트 (43) 들로부터 슬리브 (42) 들에 가해지는 압축력은 슬리브 (42) 들을 통해 내부 압축기 하우징 (2) 의 플랜지 (21) 로 전달된다. 상기 슬리브의 길이는, 조여진 상태에서 짧은 연결 (46) 들의 너트 (43) 들이 필터 소음기 (1) 의 플랜지 (11) 안의 보어들 밖에 배치되도록, 그리고 이렇게 나사연결들의 방사상 방향에서의 접근성을 보장하도록 선택된다. 즉, 나사연결들의 축방향에 있어서 제공된 공간을 고려하여, 상기 슬리브는 필터 소음기 (1) 의 플랜지 (11) 와 대략 동일한 길이를 갖거나 또는 플랜지 (11) 의 두께보다 길다. 긴 연결들에 있어서, 너트 (43) 들과 내부 압축기 하우징 (2) 의 플랜지 (21) 사이에 각각 하나의 평와셔 (44) 가 배치된다. 평와셔 (44) 는, 평와셔 (44) 의 너트 (43) 와 마주하고 있는 측이 필터 소음기 (1) 의 플랜지 (11) 의 숄더 (shoulder) 위에 놓이도록, 그리고 이렇게 상기 필터 소음기를 내부 압축기 하우징 (2) 및 외부 압축기 하우징 (3) 과 연결시키도록 필터 소음기 (1) 의 플랜지 (11) 의 보어들보다 큰 최대 지름을 갖는다.
도 3 은 분해된 공기 유입 하우징을 갖는 투시 도면의 도식적인 그림을 나타낸다. 스터드 볼트 (41) 들은 외부 압축기 하우징 (3) 의 플랜지 (31) 위의 하나의 나사원 (screw circle) 에 배치된다. 내부 압축기 하우징 (2) 은 내부 압축기 하우징 (2) 의 플랜지 (21) 안의 보어들을 구비하고, 스터드 볼트 (41) 들과 상기 보어들의 도움으로 외부 압축기 하우징 (3) 위에 꽂힌다. 이 짧은 연결 (46) 들이 외부 압축기 하우징 (3) 과 내부 압축기 하우징 (2) 사이의 연결을 만들어내도록 각각의 제 2 스터드 볼트 (41) 에 슬리브 (42) 와 너트 (43) 가 제공된다. 그 후, 아직 기능하지 않는 긴 연결 (45) 들 및 이미 조여진 짧은 연결 (46) 들 위에, 이 도면에 도시되지 않은 필터 소음기가 놓여진다. 그 후, 긴 연결 (45) 들의 스터드 볼트 (41) 들 위에 평와셔 (44) 들이 놓이고, 상기 평와셔들은 상기 필터 소음기의 플랜지의 숄더 위에 놓이고, 너트들의 도움으로 조여진다.
선택적으로, 평와셔 대신에 다른 형상 결합식 요소들을 사용하거나, 또는 너트들의 상기 필터 소음기의 플랜지를 향하는 측이 상기 필터 소음기의 플랜지의 숄더 위에 놓이도록, 그리고 이렇게 상기 필터 소음기의 플랜지와의 형상 결합을 만들어내도록 상기 너트들의 영역에서의 보어들의 지름이 상기 너트들의 최대 지름보다 작도록 상기 긴 연결를 위한 보어들을 치수화하는 것이 가능하다. 상기 슬리브를 생략하고, 짧은 연결의 너트를 바로 상기 내부 압축기 하우징의 플랜지 위에 나사연결하는 것이 가능하다. 짧은 연결과 긴 연결 사이의 비율은 1 대 1 일 필요가 없고, 기계적 부하의 요구에 상응하여 변화될 수 있다. 상기 외부 압축기 하우징의 플랜지 위에서의 스터드 볼트들의 공간적 분배는 가변적으로 설계될 수 있다.
1 : 필터 소음기 11 : 필터 소음기의 플랜지
2 : 내부 압축기 하우징 21 : 내부 압축기 하우징의 플랜지
3 : 외부 압축기 하우징 31 : 외부 압축기 하우징의 플랜지
4 : 나사연결 41 : 스터드 볼트
42 : 슬리브 43 : 너트
44 : 평와셔 45 : 긴 연결
46 : 짧은 연결 5 : 압축기휠

Claims (9)

  1. 터보차저를 위한 장치로서, 상기 장치는,
    플랜지 (11) 를 구비하는 공기 유입 하우징 (1) 과, 플랜지 (21) 를 구비하는 내부 압축기 하우징 (2) 과, 플랜지 (31) 를 구비하는 외부 압축기 하우징 (3) 을 포함하며,
    상기 공기 유입 하우징 (1) 과 상기 내부 압축기 하우징 (2) 과 상기 외부 압축기 하우징 (3) 은 플랜지 연결을 통해 서로 기계적으로 연결되고,
    상기 플랜지 연결은 상기 공기 유입 하우징 (1) 의 상기 플랜지 (11) 와 상기 내부 압축기 하우징 (2) 의 상기 플랜지 (21) 와 상기 외부 압축기 하우징 (3) 의 상기 플랜지 (31) 를 나사연결 (4) 들을 이용해 연결시키고,
    상기 내부 압축기 하우징 (2) 의 상기 플랜지 (21) 는 상기 공기 유입 하우징 (1) 의 상기 플랜지 (11) 와 상기 외부 압축기 하우징 (3) 의 상기 플랜지 (31) 사이에 배치되는, 상기 터보차저를 위한 장치에 있어서,
    상기 나사연결 (4) 들은 제 1 유형의 짧은 나사연결 (46) 들을 포함하며, 짧은 연결 (46) 들은 상기 공기 유입 하우징 (1) 과 상기 내부 압축기 하우징 (2) 과 상기 외부 압축기 하우징 (2) 중에서 오로지 상기 내부 압축기 하우징 (2) 과 상기 외부 압축기 하우징 (3) 만을 서로 연결시키고, 상기 나사연결 (4) 들은 제 2 유형의 긴 나사연결 (45) 들을 포함하며, 긴 연결 (45) 들은 상기 공기 유입 하우징 (1) 과 상기 내부 압축기 하우징 (2) 과 상기 외부 압축기 하우징 (3) 을 서로 연결시키는 것을 특징으로 하는 터보차저를 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 유입 하우징 (1) 의 상기 플랜지 (11) 는 적어도 하나의 짧은 연결 (46) 의 영역 안의 리세스를 구비하고, 상기 리세스는 상기 짧은 연결의 지름보다 큰 지름을 가지며, 상기 리세스는, 연결된 상태에서 상기 공기 유입 하우징 (1) 이 상기 리세스를 통해 상기 짧은 연결 (46) 위에 놓여질 수 있도록 상기 짧은 연결의 영역 안으로 배치되는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 나사연결 (4) 들의 적어도 45 퍼센트는 짧은 연결 (46) 들인 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 짧은 연결 (46) 은 너트 (43) 와 슬리브 (42) 를 구비하며, 상기 슬리브 (42) 는 상기 내부 압축기 하우징 (2) 의 상기 플랜지 (21) 및 상기 외부 압축기 하우징 (3) 의 상기 플랜지 (31) 의 압축면과 상기 너트 (43) 사이에 배치되고, 상기 슬리브는, 상기 너트 (43) 에 상응하는 오픈 엔드 렌치 (open-end-wrench)를 위해 상기 짧은 연결 (46) 의 방사상 방향에 있어서 상기 너트 (43) 에 접근 가능하도록 길이를 갖는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 유입 하우징 (1) 의 상기 플랜지 (11) 는 리브 (rib) 를 구비하며, 상기 리브는 상기 공기 유입 하우징 (1) 의 상기 플랜지 (11) 의 기계적 강화에 사용되고, 상기 리세스를 구비하는 상기 공기 유입 하우징 (1) 의 상기 플랜지 (11) 의 영역에 배치되는 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 유입 하우징 (1) 의 상기 플랜지 (11) 는 긴 연결 (45) 의 영역 안의 다른 리세스를 구비하며, 상기 다른 리세스는 상기 리세스와 동일하고, 상기 긴 연결 (45) 은 평와셔 (44) 를 구비하며, 상기 평와셔 (44) 는, 상기 긴 연결 (45) 이 상기 다른 리세스에도 불구하고 상기 긴 연결 (45) 의 축방향에 있어서 상기 공기 유입 하우징 (1) 과 상기 내부 압축기 하우징 (2) 과 상기 외부 압축기 하우징 (3) 과의 형상 결합을 구비하고 따라서 상기 긴 연결 (45) 이 상기 공기 유입 하우징 (1) 과 상기 내부 압축기 하우징 (2) 과 상기 외부 압축기 하우징 (3) 을 서로 연결시키도록 설계되는 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나사연결 (4) 들 중 하나는 스터드 볼트 (41) 를 구비하고, 상기 스터드 볼트 (41) 는 상기 공기 유입 하우징 (1) 의 상기 플랜지 (11) 안에 또는 상기 외부 압축기 하우징 (3) 의 상기 플랜지 (31) 안에 나사연결되는 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나사연결 (4) 들은 하나의 나사원 위에 배치되는 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 장치를 갖는 터보차저.
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