KR20160063032A - 터보차저의 스러스트베어링 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 모터와 샤프트가 커플링으로 연결되어 회전동력이 전달되고, 스테이지를 이동시켜 샤프트에 축방향 하중을 발생시키도록 설치되되, 샤프트를 지지하는 롤러베어링과 스러스트베어링이 각각 삽입 설치되는 센터하우징; 양 베어링으로 오일이 개별 공급되는 한 쌍의 오일 공급홀 중 스러스트베어링의 오일 공급홀 선단에 설치되는 제1온도센서와 압력센서; 및 스러스트베어링 하단의 오일 배출홀 선단에 설치되어 스러스트베어링을 통해 배출되는 오일의 온도를 측정하도록 설치되는 제2온도센서;를 포함하는 터보차저의 스러스트베어링 측정장치가 제공된다.
이에 의하면, 축방향 하중과 회전속도의 변화에 따라 스러스트베어링의 마찰손실을 측정할 수 있어 고성능의 스러스트베어링을 설계할 수 있다.

Description

터보차저의 스러스트베어링 측정장치 {Measuring apparatus for thrust bearing of turbocharger}
본 발명은 터보차저의 스러스트베어링 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 배기가스 터보차저는, 샤프트 양측에 연결되어 동일한 회전 속도로 회전하는 컴프레서와 터빈을 본질적으로 포함한다. 터빈은, 무용하게 배출되는 에너지를 배기가스를 통해 회전에너지로 변환하여 컴프레서를 구동시키며, 컴프레서는 새로운 공기를 흡입하여 사전 압축된 공기를 엔진의 개별 실린더에 공급하게 된다.
한편, 종래의 터보차저의 베어링 마찰 측정장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(M)와 샤프트(S)가 커플링(D)으로 연결되어 동력이 전달되고, 스테이지(G)를 이동시켜 샤프트(S)에 축방향 하중을 발생시키도록 설치된다. 센터하우징(10)의 내부에는, 샤프트(S)를 지지하는 저널베어링(20)과 스러스트베어링(30)이 각각 삽입 설치된다. 아울러, 양 베어링으로 오일이 분기되어 공급되는 메인 공급홀(L)의 선단에는, 제1온도센서(T1)와 압력센서(P)가 부착되고, 오일이 통합 배출되는 배출홀(C) 하단에는, 제2온도센서(T2)가 부착되어 배출되는 오일의 온도를 측정한다.
이와 같은 구조에 의하면, 모터(M)의 축에 볼트(B)로 고정된 원주방향 토크센서(F)를 통해 모터(M)가 회전할 때 반작용으로 발생하는 토크를 스트레인 게이지(도시 생략)를 이용하여 측정하며, 축방향 하중센서(H)는 스테이지(G)가 이동하면서 반작용으로 발생하는 하중을 스트레인 게이지를 이용하여 측정하게 된다.
이와 같은 종래의 터보차저의 베어링 마찰 측정장치에 의하면, 저널 베어링과 스러스트베어링의 마찰손실이 통합되어 측정됨으로써 저널베어링의 마찰손실이 지배적이기 때문에 측정값에서 스러스트베어링의 마찰손실만 분리해서 보기 어렵다.
아울러, 오일온도가 측정되는 지점이 공용의 메인 공급홀과 배출홀이므로 저널베어링과 스러스트베어링에 대한 각각의 오일 소요 유량 및 온도 상승 정도를 파악하는데 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 스러스트베어링의 마찰손실을 측정할 수 있는 터보차저의 스러스트베어링 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 터보차저의 스러스트베어링 측정장치는,
모터(M)와 샤프트(S)가 커플링(D)으로 연결되어 회전동력이 전달되고, 스테이지(G)를 이동시켜 샤프트(S)에 축방향 하중을 발생시키도록 설치되는 터보차저의 스러스트베어링 측정장치에 있어서,
샤프트(S)를 지지하는 롤러베어링(120)과 스러스트베어링(130)이 각각 삽입 설치되는 센터하우징(110);
양 베어링(120)(130)으로 오일이 개별 공급되는 한 쌍의 오일 공급홀(L) 중 스러스트베어링(130)의 오일 공급홀(L) 선단에 설치되는 제1온도센서(T1)와 압력센서(P); 및
스러스트베어링(130) 하단의 오일 배출홀(C) 선단에 설치되어 스러스트베어링(130)을 통해 배출되는 오일의 온도를 측정하도록 설치되는 제2온도센서(T2);
를 포함한다.
또한, 스러스트베어링(130)은,
샤프트(S)에 일정간격으로 연동결합되는 슬리브(131)와, 스러스트링(132) 사이에 개재되어 축방향 하중을 지지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 롤러베어링(120)은,
샤프트(S)와 선접촉되어 스러스트베어링(130)으로 축방향 하중이 100% 전달되는 것을 특징으로 한다.
또한, 스러스트베어링(130)으로 공급되는 오일 공급홀(L)의 출구와 스러스트링(132) 사이에는, 센터하우징(110)의 내부에서 샤프트(S) 반경방향으로 연장된 격벽(111)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 터보차저의 스러스트베어링 측정장치에 의하면, 축방향 하중과 회전속도의 변화에 따라 스러스트베어링의 마찰손실을 측정할 수 있어 고성능의 스러스트베어링을 설계할 수 있다.
도 1은 종래의 터보차저의 베어링 마찰 측정장치를 보인 개략도 및
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저의 스러스트베어링 측정장치를 보인 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저의 스러스트베어링 측정장치에 대해 상세하게 살펴본다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저의 스러스트베어링 측정장치는, 불필요한 노이즈를 제거하여 정확한 측정을 유도하기 위해 센터하우징(110)의 좌측으로 결합되는 컴프레서 휠(도시 생략)과, 우측으로 결합되는 터빈 휠(도시 생략)이 탈거된 상태로 측정이 이루어진다.
이를 위해 본 발명의 터보차저의 스러스트베어링 측정장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(M)와 샤프트(S)가 커플링(D)으로 연결되어 회전동력이 전달되고, 스테이지(G)를 이동시켜 샤프트(S)에 축방향 하중을 발생시키도록 설치되되, 샤프트(S)를 지지하는 롤러베어링(120)과 스러스트베어링(130)이 각각 삽입 설치되는 센터하우징(110); 양 베어링(120)(130)으로 오일이 개별 공급되는 한 쌍의 오일 공급홀(L) 중 스러스트베어링(130)의 오일 공급홀(L) 선단에 설치되는 제1온도센서(T1)와 압력센서(P); 및 스러스트베어링(130) 하단의 오일 배출홀(C) 선단에 설치되어 스러스트베어링(130)을 통해 배출되는 오일의 온도를 측정하도록 설치되는 제2온도센서(T2);를 포함한다.
여기서, 센터하우징(110)의 일측(왼편)에는, 센터하우징커버(140)가 설치되어 오일 공급홀(L)에서 스러스트베어링(130)으로 공급되는 오일을 실링함과 동시에, 스러스트베어링(130)의 외곽을 지지한다.
또한, 스러스트베어링(130)은, 샤프트(S)에 일정간격으로 연동결합되는 슬리브(131)와, 스러스트링(132) 사이에 개재되어 축방향 하중을 지지한다.
또한, 롤러베어링(120)은, 샤프트(S)와 면접촉을 이루는 종래의 저널베어링(20)을 대체하여 샤프트(S)와 선접촉되며, 스러스트베어링(130)으로 축방향 하중이 100% 전달되도록 설치된다.
또한, 오일 공급홀(L)은 각각의 베어링(120)(130)으로 오일을 공급하도록 분리되어 이루어지며, 스러스트베어링(130)으로 공급되는 오일 공급홀(L)의 출구와 스러스트링(132) 사이에는, 센터하우징(110)의 내부에서 샤프트(S) 반경방향으로 연장된 격벽(111)이 설치되어 롤러베어링(120)으로 공급되는 오일 중 일부가 스러스트베어링(130) 측으로 공급되는 것을 최소화함이 바람직하다.
이하, 상술한 본 발명 터보차저의 스러스트베어링 측정장치의 작용에 대해 살펴본다.
모터(M)의 축에 볼트(B)로 고정된 원주방향 토크센서(F)를 통해 모터(M)가 회전할 때, 반작용으로 발생하는 토크를 스트레인 게이지(도시 생략)를 이용하여 측정하며, 축방향 하중센서(H)는 스테이지(G)가 이동하면서 반작용으로 발생하는 하중을 스트레인 게이지를 이용하여 측정하게 된다.
한편, 스러스트베어링(130)으로 100% 전달된 축방향 하중은, 오일 공급홀(L)과 스러스트베어링(130) 하단의 오일 배출홀(C) 선단에 각각 설치된 제1온도센서(T1), 압력센서(P) 및 제2온도센서(T2)를 통해 유량에 따른 오일온도 변화량이 측정된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 터보차저의 스러스트베어링 측정장치에 의하면, 축방향 하중과 회전속도의 변화에 따라 스러스트베어링의 마찰손실을 측정할 수 있어 고성능의 스러스트베어링을 설계할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (4)

  1. 모터(M)와 샤프트(S)가 커플링(D)으로 연결되어 회전동력이 전달되고, 스테이지(G)를 이동시켜 샤프트(S)에 축방향 하중을 발생시키도록 설치되는 터보차저의 스러스트베어링 측정장치에 있어서,
    샤프트(S)를 지지하는 롤러베어링(120)과 스러스트베어링(130)이 각각 삽입 설치되는 센터하우징(110);
    양 베어링(120)(130)으로 오일이 개별 공급되는 한 쌍의 오일 공급홀(L) 중 스러스트베어링(130)의 오일 공급홀(L) 선단에 설치되는 제1온도센서(T1)와 압력센서(P); 및
    스러스트베어링(130) 하단의 오일 배출홀(C) 선단에 설치되어 스러스트베어링(130)을 통해 배출되는 오일의 온도를 측정하도록 설치되는 제2온도센서(T2);
    를 포함하는 터보차저의 스러스트베어링 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 스러스트베어링(130)은,
    샤프트(S)에 일정간격으로 연동결합되는 슬리브(131)와, 스러스트링(132) 사이에 개재되어 축방향 하중을 지지하는 것을 특징으로 하는 터보차저의 스러스트베어링 측정장치.
  3. 제 1항에 있어서, 롤러베어링(120)은,
    샤프트(S)와 선접촉되어 스러스트베어링(130)으로 축방향 하중이 100% 전달되는 것을 특징으로 하는 터보차저의 스러스트베어링 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서, 스러스트베어링(130)으로 공급되는 오일 공급홀(L)의 출구와 스러스트링(132) 사이에는, 센터하우징(110)의 내부에서 샤프트(S) 반경방향으로 연장된 격벽(111)이 설치되는 것을 특징으로 하는 터보차저의 스러스트베어링 측정장치.
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