KR20170107578A - 터보차저용 베어링 - Google Patents

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KR20170107578A
KR20170107578A KR1020177025041A KR20177025041A KR20170107578A KR 20170107578 A KR20170107578 A KR 20170107578A KR 1020177025041 A KR1020177025041 A KR 1020177025041A KR 20177025041 A KR20177025041 A KR 20177025041A KR 20170107578 A KR20170107578 A KR 20170107578A
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turbocharger
bearing
shaft
housing
boss
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Application number
KR1020177025041A
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English (en)
Inventor
타일러 알. 개러드
윌 알. 히펜
크리스토퍼 메스자로스
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보그워너 인크.
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Abstract

터보차저는 하우징, 그 안에 수용되는 샤프트, 그 제1 단부에서 또는 그 근처에서 샤프트에 부착되는 터빈 휠, 그 대향 제2 단부에서 또는 그 근처에서 샤프트에 부착되는 압축기 휠, 상기 터빈 휠과 상기 압축기 휠 사이에서 샤프트 상에 수용되는 제1 베어링, 및 상기 제1 베어링과 상기 압축기 휠 사이에서 샤프트 상에 수용되는 제2 베어링을 구비한다. 제1 베어링과 제2 베어링 중 하나는 샤프트에 대해 부동적이고 하우징에 부착되며, 다른 하나는 샤프트에 대해 부동적이고 하우징에 대해서도 부동적이다.

Description

터보차저용 베어링
관련 출원에 대한 상호-참조
본 특허 출원은, 그 내용이 본 명세서에 참조로 원용되는 2015년 2월 11일자 미국 가특허출원 제62/114,632호의 이익을 청구하고 그 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 하우징 내에서의 터보차저 샤프트 지지에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 샤프트를 지지하기 위한 베어링의 사용에 관한 것이다.
일부 터보차저는 특정 적용에서 최대 350,000 rpm의 회전 속도로 작동할 수 있다. 저마찰 베어링과 샤프트의 적절한 지지는 터보차저의 효율적인 작동 및 긴 작동 수명으로 이어진다.
따라서 높은 안정성과 낮은 마찰의 이중 목표를 달성하도록 터보차저 베어링을 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명은 첨부된 청구범위에 기재된 특징의 하나 이상 및/또는 하기 특징의 하나 이상 및 그 조합을 포함할 수 있다. 제1 예시적 양태에서, 터보차저는 터보차저 하우징, 상기 터보차저 하우징 내에 수용되는 터보차저 샤프트, 그 제1 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 터빈 휠, 상기 제1 단부와 대향하는 그 제2 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 압축기 휠, 상기 터빈 휠과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되는 제1 베어링, 및 상기 제1 베어링과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되는 제2 베어링을 포함할 수 있다. 제1 베어링과 제2 베어링 중 하나는 터보차저 샤프트에 대해 부동적(floating)일 수 있고 터보차저 하우징에 부착될 수 있으며, 제1 베어링과 제2 베어링 중 다른 하나는 터보차저 샤프트에 대해 부동적일 수 있고 터보차저 하우징에 대해 부동적일 수 있다.
제2 예시적 양태는 제1 예시적 양태의 요지를 포함하며, 상기 터보차저 하우징에는 제1 보스 및 제2 보스가 형성되고, 제1 보스에는 제1 베어링이 배치되고 제2 보스에는 제2 베어링이 배치되며, 하우징에 부착된 제1 및 제2 베어링 중 하나는 제1 및 제2 보스의 각각에 대해 회전하는 것이 방지된다.
제3 예시적 양태는 제2 예시적 양태의 요지를 포함하며, 터보차저 하우징은 제1 보스가 형성되는 터빈 하우징 부분 및, 상기 터빈 하우징 부분에 결합되고 제2 보스가 형성되는 압축기 하우징 부분을 갖는다.
제4 예시적 양태는 제1 내지 제3 예시적 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하며, 제1 베어링과 제2 베어링 사이에서 터보차저 샤프트에 부착되는 회전자를 갖는 전기 기계를 추가로 포함한다.
제5 예시적 양태는 제4 예시적 양태의 요지를 포함하며, 상기 전기 기계는 회전자에 결합되고 터보차저 하우징 내에 장착되는 고정자를 포함한다.
제6 예시적 양태는 제1 내지 제5 예시적 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하며, 터보차저의 제2 단부는 나사산 형성되고, 압축기 휠을 터보차저 샤프트에 고정하기 위해 터보차저 샤프트의 나사식 제2 단부와 결합하도록 구성된 나사식 너트를 추가로 포함한다.
제7 예시적 양태는 제1 내지 제5 예시적 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하며, 상기 압축기 휠은 터보차저 샤프트 상에 압입되거나 터보차저 샤프트에 용접되는 것이다.
제8 예시적 양태는 제1 내지 제5 양태 또는 제7 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하며, 상기 터빈 휠은 터보차저 샤프트 상에 압입되거나 터보차저 샤프트에 용접되는 것이다.
제9 예시적 양태는 제1 내지 제8 예시적 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 베어링은 각각 내경을 가지며, 제1 베어링의 내경은 제2 베어링의 내경보다 크다.
제10 예시적 양태는 제2 및 제3 예시적 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하며, 상기 제1 및 제2 보스는 각각 동심적으로 형성된다.
제11 예시적 양태에서, 터보차저는 제1 및 제2 보스가 형성되는 터보차저 하우징, 상기 터보차저 하우징 내에 수용되는 터보차저 샤프트, 그 제1 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 터빈 휠, 상기 제1 단부와 대향하는 그 제2 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 압축기 휠, 상기 터빈 휠과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되고 제1 보스에 배치되는 제1 베어링, 및 상기 제1 베어링과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되고 제2 보스에 배치되는 제2 베어링을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 베어링 중 하나는 제1 및 제2 보스의 각각 및 터보차저 샤프트 양자에 대해 자유롭게 회전할 수 있고, 제1 및 제2 베어링 중 다른 하나는 터보차저 샤프트가 제1 및 제2 베어링 중 다른 하나에 대해 자유롭게 회전할 수 있지만 제1 및 제2 베어링 중 다른 하나가 제1 및 제2 보스의 각각에 대해 회전하지 못하도록 터보차저 하우징에 부착될 수 있다.
제12 예시적 양태는 제11 예시적 양태의 요지를 포함하며, 제1 베어링과 제2 베어링 사이에서 터보차저 샤프트에 부착되는 회전자를 갖는 전기 기계를 추가로 포함할 수 있다.
제13 예시적 양태는 제12 예시적 양태의 요지를 포함하며, 상기 전기 기계는 회전자에 결합되고 터보차저 하우징 내에 장착되는 고정자를 포함한다.
제14 예시적 양태는 제12 또는 제13 양태의 요지를 포함하며, 터보차저 하우징은 제1 보스가 형성되는 터빈 하우징 부분, 제2 보스가 형성되는 압축기 하우징 부분, 및 전기 기계가 장착되는 전기 기계 하우징 부분을 포함하고, 터빈 하우징 부분과 압축기 하우징 부분 각각은 전기 기계 하우징 부분에 결합된다.
제15 예시적 양태는 제11 내지 제14 예시적 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 베어링은 각각 내경을 가지며, 제1 베어링의 내경은 제2 베어링의 내경보다 크다.
제16 예시적 양태에서, 터보차저는 제1 및 제2 보스가 형성되는 터보차저 하우징, 상기 터보차저 하우징 내에 수용되는 터보차저 샤프트, 그 제1 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 터빈 휠, 상기 제1 단부와 대향하는 그 제2 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 압축기 휠, 상기 터빈 휠과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되고 제1 보스에 배치되는 제1 베어링으로서, 터보차저 샤프트와 제1 보스 양자에 대해 자유롭게 회전할 수 있는, 제1 베어링, 및 상기 제1 베어링과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되고 제2 보스에 배치되는 제2 베어링으로서, 터보차저 샤프트가 제2 베어링에 대해 자유롭게 회전할 수 있지만 제2 베어링이 제2 보스에 대해 회전하지 못하도록 터보차저 하우징에 고정되는, 제2 베어링을 포함할 수 있다.
제17 예시적 양태는 제16 예시적 양태의 요지를 포함하며, 제1 베어링과 제2 베어링 사이에서 터보차저 샤프트에 부착되는 회전자를 갖는 전기 기계를 추가로 포함할 수 있다.
제18 예시적 양태는 제17 예시적 양태의 요지를 포함하며, 터보차저 하우징은 제1 보스가 형성되는 터빈 하우징 부분, 제2 보스가 형성되는 압축기 하우징 부분, 및 전기 기계가 장착되는 전기 기계 하우징 부분을 포함하고, 터빈 하우징 부분과 압축기 하우징 부분 각각은 전기 기계 하우징 부분에 결합된다.
제19 예시적 양태는 제16 내지 제18 예시적 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 베어링은 각각 내경을 가지며, 제1 베어링의 내경은 제2 베어링의 내경보다 크다.
제20 예시적 양태는 제16 내지 제19 예시적 양태 중 어느 하나의 요지를 포함하며, 상기 제1 및 제2 보스는 각각 동심적으로 형성된다.
본 발명은 첨부도면에 예시적으로 및 비제한적으로 도시되어 있다. 적절하다고 간주될 때, 참조 부호는 대응하거나 유사한 요소를 지칭하기 위해 여러 도면 사이에서 반복되었다.
도 1은 고속 전기 기계를 구비하는 종래 기술의 전자-제어식 터보차저(electronically-controlled turbocharger: ECT)의 단면도이다.
도 2는 일반적으로 터보차저에서 실시될 수 있고 특히 도 1에 도시된 것과 같은 ECT에서 실시될 수 있는 터보차저 샤프트 및 베어링 장치의 실시예의 분해도이다.
도 3은 터보차저의 하우징에 고정되도록 구성된 터보차저 샤프트 베어링 장치의 실시예의 분해도이다.
도 4는 터보차저 하우징에 고정된 것으로 도시된 도 3의 터보차저 샤프트 베어링 장치의 조립도이다.
본 발명의 개념은 다양한 수정 및 대안 형태를 받아들일 수 있지만, 그 특정한 예시적 실시예가 도면에 예로서 도시되었으며 이는 여기에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명의 개념을 개시된 특정 형태로 제한하려는 의도는 없으며 그 의도는 명세서 및 청구범위와 일치하는 모든 수정예, 등가물 및 대안을 커버하려는 것임을 알아야 한다.
명세서에서 "일 실시예", "실시예", "예시적 실시예" 등의 언급은 기술된 실시예가 특정한 특징부, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만 모든 실시예가 반드시 특정한 특징부, 구조 또는 특성을 포함하지 않을 수도 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 문구는 동일한 실시예를 지칭할 수 있거나 또는 반드시 그렇지 않을 수도 있다. 또한, 특정한 특징부, 구조, 공정, 공정 단계 또는 특성이 실시예와 관련하여 기술될 때, 이러한 특징부, 구조, 공정, 공정 단계 또는 특성을 명시되거나 명시되지 않는 다른 실시예와 관련하여 달성하는 것이 통상의 기술자의 지식 범위 내에 있을 것이 제안된다. 또한, 본 명세서에 개시된 임의의 단일 특징부, 구조, 공정, 공정 단계 또는 특성은 명시되거나 명시되지 않는 임의의 하나 이상의 다른 개시된 특징부, 구조, 공정, 공정 단계 또는 특성과 조합될 수 있으며 따라서 이러한 조합의 형태 및/또는 개수에 대해 어떠한 제한도 추정되지 않아야 하는 것으로 간주된다.
본 발명은 회전 가능한 터보차저 샤프트를 터보차저 하우징 내에서 및 터보차저 하우징에 대해 지지하기 위한 베어링 장치에 관한 것이다. 본 명세서에서 도시되고 설명되는 베어링 개념은 예를 들어 고정형 터보차저, 가변형 터보차저, 터보차저 회전 속도를 제어하기 위해 하나 이상의 전기 기계가 결합된 소위 전자제어식 터보차저(ECT), 및 기타 종래의 터보-기계류를 포함하지만 이것에 한정되지 않는 임의의 종래의 터보차저에 적용될 수 있음이 이해될 것이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하듯이, 본 발명의 요지인 베어링 장치는 임의의 이러한 종래 터보차저에서 실현될 수 있으며, 하나의 예시적인 이러한 터보차저는 도 1에 단면 도시된 종래의 ECT(10)이다.
도 1을 참조하면, 도시된 ECT(10)는 예를 들어 용접이나 기타 종래의 터빈 휠 부착 구조물 및/또는 기술에 의해 그 일 단부에 터빈 차륜(14)이 부착되는 터보차저 샤프트(12)를 갖는다. 샤프트(12)의 대향 단부에는 압축기 휠(16)이 부착된다. 일 실시예에서, 터보차저 샤프트(12)의 압축기 단부는 나사산 형성되고, 상보적으로 나사산 형성된 너트가 압축기 휠(16)을 샤프트(12)에 부착하기 위해 샤프트(12) 상에서 전진된다. 대체 실시예에서는, 압축기 휠(16)을 샤프트(12)에 부착하기 위해 다른 종래의 구조물 및/또는 기술이 사용될 수 있으며, 그 예로는 용접, 압입 등이 포함되지만 이것에 한정되지 않는다.
터보차저 샤프트(12)는 한 쌍의 베어링(18, 28)에 의해 지지되며, 각각의 베어링(18, 28)은 터보차저 하우징에 각각 형성된 보스 또는 크레이들(cradle)(20, 30)에 배치된다. 도시된 실시예에서, 베어링(18)은 터보차저 하우징의 터빈 하우징 부분(24)에서 보스 또는 크레이들(20)에 배치되고, 베어링(28)은 터보차저 하우징의 압축기 하우징 부분(26)에서 보스 또는 크레이들(30)에 배치된다. 일부 실시예에서, 보스 또는 크레이들(20, 30)은 동심적으로 가공되지만, 대체 실시예에서는 하나만 동심적으로 가공되거나 또는 하나도 동심적으로 가공되지 않을 수 있다.
도시된 실시예에서, 터보차저 샤프트(12)의 외경은 그 주위에 베어링(28)이 배치되는 영역(12B)에 비해서 그 주위에 베어링(18)이 배치되는 영역(12A)에서 더 크다. 이 실시예에서는, 따라서 베어링(18)의 내경이 베어링(28)의 내경보다 크지만, 대체 실시예에서는 샤프트 영역(12A, 12B)의 외경 및 따라서 베어링(18, 28)의 내경이 동일할 수도 있거나 샤프트 영역(12B)의 외경/베어링(28)의 내경이 샤프트 영역(12A)의 외경/베어링(18)의 내경보다 클 수도 있음이 이해될 것이다.
전기 기계(32), 예를 들어 전기-제어식 모터 또는 모터/발전기는 베어링(18, 28) 사이에서 터보차저 샤프트(12)에 부착되는 회전자(34)를 구비하고, 이에 따라 회전자(34)는 샤프트(12)와 함께 회전한다. 고정자(36)는 회전자(34)에 작동적으로 결합되며, 전기 기계(32)는 터보차저 하우징의 전기 기계 하우징 부분(22) 내에 배치된다. 도시된 실시예에서, 터보차저 하우징은 따라서 세 개의 하우징 부분; 즉 터빈 하우징 부분(24), 압축기 하우징 부분(26) 및 전기 기계 하우징 부분(22)으로 구성된다. 터빈 하우징 부분(24) 및 압축기 하우징 부분(26)은 각각 예시적으로 통상적인 방식으로 전기 기계 하우징 부분(22)에 부착된다. 통상의 기술자라면 하우징 부분 사이의 스플릿의 위치에 따라서 보스(22, 24)가 터보차저(10)의 다른 하우징 부분에 구비될 수 있고, 도 1에 도시된 실시예가 그 비제한적 일 예에 불과하다는 것을 알 것이다.
이제 도 2를 참조하면, 터보차저 샤프트에 보유되는 베어링 장치의 실시예를 구비하는 터보차저 샤프트(46)의 부분 분해도가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 터빈 휠(40)은 예를 들어 용접에 의해 또는 스플라인형 결합, 가압 칼라, 압입 등과 같은 다른 종래의 고정 구조물 및/또는 기술에 의해 샤프트(46)에 대해 그 일 단부에서 또는 그 근처에서 부착된다. 베어링(42)은 터빈 휠(40)에 인접하여 샤프트(46) 상에 및 위에 슬라이딩 가능하게 수용된다. 도시된 실시예에서, 베어링(42)은 완전히-부동적인(fully-floating) 베어링이며; 즉 베어링은 샤프트(46) 또는 터보차저 하우징에 부착되지 않지만, 샤프트(46) 주위로 뿐만 아니라 터보차저 하우징의 보스 또는 크레이들(20) 내에서 자유롭게 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 오일 또는 다른 윤활유가 샤프트(46)와 베어링(42) 사이 뿐만 아니라 베어링(42)과 보스(29)(도 2에는 도시되지 않고 도 1에 도시됨) 사이에 제공된다. 어느 경우에나, 베어링(42)은 보스 또는 크레이들(20)과 샤프트(46) 양자에 대해 자유롭게 회전한다. 그러나, 베어링(42)이 자유롭게 부동하기 때문에, 베어링(42)은 예시적으로 터보차저 샤프트(46)의 회전 속도보다 낮은 회전 속도로 회전한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 전기 기계의 회전자(44)는 예를 들어 압입, 용접, 나사산, 회전자(44)를 샤프트(46)의 숄더 또는 원추형 섹션에 가압하는 너트 또는 기타 구조물, 스플라인형 결합, 가압 칼라, 키 결합 및/또는 등과 같은 임의의 종래 구조물 및/또는 기술에 의해 샤프트(46)에 부착된다. 관통 개구가 형성된 판(50)이 터보차저 샤프트(46) 상에 및 위에 그 대향 단부에서 수용되고, 이어서 다른 베어링(52)이 마찬가지로 샤프트(46) 상에 및 위에 수용되며, 판(50)은 회전자(44)와 베어링(52) 사이에 배치된다. 이후 스러스트 베어링 조립체가 베어링(52)과 샤프트(46) 단부 사이에서 터보차저 샤프트(46) 상에 및 위에 수용된다. 도시된 실시예에서, 스러스트 베어링 조립체는 예시적으로, 베어링(52)에 근접한 순서로, 스러스트 베어링 와셔(54), 스러스트 베어링(56), 스러스트 베어링 밀봉판(58), 압축기 시일(60) 및 피스톤 링 시일(62)을 구비한다. 압축기 휠(64)은 이후 샤프트(46)에 대해 그 대향 단부, 즉 터빈 휠(40)이 부착되는 단부에 대향하는 샤프트(46)의 단부에서 또는 그 근처에서 부착된다. 도시된 실시예에서, 터보차저 샤프트(46)의 대향 단부에는 나사산(68)이 제공되며, 압축기 휠(64)은 상보적으로 나사산 형성된 너트(66)를 이 너트(66)가 샤프트(46)와 결합하여 압축기 휠(64)을 샤프트에 고정하도록 나사산(68)을 따라서 전진시킴으로써 샤프트에 부착된다. 대체 실시예에서, 압축기 휠(64)은 용접, 스플라인형 결합, 가압 칼라, 압입 등과 같은 하나 이상의 다른 종래의 고정 구조물 및/또는 기술에 의해 샤프트(46)에 부착될 수 있다.
일 실시예에서, 베어링(52)에는 예시적으로 하나 이상의 슬롯, 채널 또는 오목부가 형성되며, 판(50)에는 예시적으로 베어링(52)이 판(50)에 대해 회전하지 못하게 하기 위해 판(50)과 베어링(52)이 샤프트(46) 상에 수용될 때 베어링(52)에 형성된 하나 이상의 슬롯, 채널 또는 오목부와 결합하는 하나 이상의 상보적으로 구성된 티쓰, 탱(tang) 또는 돌출부가 형성된다. 일부 대체 실시예에서는, 판(50)에 하나 이상의 슬롯, 채널 또는 오목부가 형성될 수 있고 베어링에 하나 이상의 티쓰, 탱 또는 돌출부가 형성될 수 있다. 어느 경우에나, 판(50)에는 추가로 예시적으로 예를 들어 나사, 볼트 등과 같은 종래의 고정 부재를 관통 수용하도록 크기를 갖는 하나 이상의 통로 또는 관통 개구가 형성된다. 판(50)과 베어링(52)이 샤프트(46) 상에 수용되면, 베어링(52)에 형성된 하나 이상의 슬롯, 채널 또는 오목부는 판(50)에 형성된 하나 이상의 대응 티쓰, 탱 또는 돌출부와 정렬 및 결합하고, 판(50)에 관통 형성된 하나 이상의 개구 또는 통로는 터보차저 하우징의 압축기 하우징 부분(26)[및/또는 전기 기계 하우징 부분(22)]에 형성된 대응 개구 또는 통로와 정렬된다. 하나 이상의 종래의 고정 부재는 판(50)에 관통 형성된 개구 또는 통로를 통과하며, 베어링(52) 및 판(50)이 터보차저 하우징에 대해 회전하지 못하도록 판(50) 및 베어링(52)을 터보차저 하우징에 고정하기 위해 압축기 하우징 부분(26)에 형성된 정렬된 개구 또는 통로와 결합한다. 이런 식으로, 베어링(152)은 베어링(152)이 터보차저 하우징에 대해 회전할 수 없도록 압축기 하우징 부분(26)에 "핀고정"되는 것으로 일컬어진다.
도 3에 도시된 분해도 및 도 4에 도시된 조립도에는, 이러한 핀고정 장치의 특정하지만 비제한적인 예가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4에서는 판(50), 베어링(52) 및 압축기 하우징 부분(26)의 상기 상세를 불명료하게 만들지 않기 위해 터보차저 샤프트(46)가 생략되었다. 도시된 실시예에서, 판(50)에는 중심에 관통 형성된 터보차저 샤프트 수용 개구 내로 반경방향 내측으로 각각 연장되는 한 쌍의 직경방향으로 대향하는 티쓰 또는 탱(70)이 형성되고, 베어링(52)의 환형 에지 또는 림에는 대응하는 한 쌍의 직경방향으로 대향하는 슬롯 또는 채널(72)이 형성되며, 티쓰 또는 탱(70) 및 슬롯 또는 채널(72)은 베어링(52)이 판(50)에 대해 회전하지 못하도록 도 3에 도시하듯이 티쓰 또는 탱(70)이 대응 슬롯 또는 채널(72)에 수용되도록 크기형성되고 구성된다.
도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 판(50)에는 터보차저 샤프트 수용 개구와 동일한 평면에 한 쌍의 직경방향으로 대향하는 개구 또는 통로(74)가 추가로 형성되며, 압축기 하우징 부분(26)에는 마찬가지로 상기 개구 또는 통로(74)와 정렬되는 한 쌍의 개구 또는 통로(76)가 형성된다. 베어링(52)이 터보차저 하우징에 대해 회전하지 못하도록 판(50) 및 베어링(52)을 압축기 하우징 부분(26)에 고정시키기 위해 예를 들어 나사와 같은 고정 부재(78)가 개구 또는 통로(74)를 통과하고 개구 또는 통로(76)와 결합한다.
일 실시예에서, 베어링(52)과 이것이 수용되는 하우징 내의 보스(30) 사이에는 오일 또는 기타 윤활유의 얇은 층이 배치될 수 있다. 대체 실시예에서, 베어링(52)은 베어링(52)과 보스(30) 사이에 오일 또는 기타 윤활유의 층이 전혀 배치되지 않는 상태로 압축기 하우징 부분(26)에 고정될 수 있다. 어느 경우에도, 베어링(52)은 터보차저 하우징에 대해 회전하지 않도록 터보차저 하우징에 핀고정된다.
도시된 실시예에서, 베어링(52)은 부분적으로 부동적인 베어링이며; 즉, 베어링은 터보차저 하우징에 부착되지만 샤프트(46)에 대해 그 주위로 부동적이고, 즉 자유롭게 회전할 수 있다. 일 실시예에서, 베어링(52)과 샤프트(46) 사이에는 오일 또는 다른 윤활유가 제공된다. 어느 경우에나, 베어링(52)은 압축기 하우징 부분(30)의 보스 또는 크레이들(30)에 대해 회전하지 못하지만 터보차저 샤프트(46)에 대해 자유롭게 회전하도록 터보차저 하우징에 핀고정된다.
도시된 실시예에서, 베어링(42)은 터보차저 샤프트(46)에 대해 또한 터보차저 하우징의 보스 또는 크레이들(20)에 대해 자유롭게 부동하는 것으로 기술되고, 베어링(52)은 터보차저 하우징에 핀고정되지만 터보차저 샤프트(46)에 대해 자유롭게 부동하는 것으로 기술된다. 따라서, 터빈측 베어링(42)은 터보차저 하우징의 보스 또는 크레이들(20)에 대해 또한 터보차저 샤프트(46)에 대해 회전할 수 있지만, 베어링(42)은 샤프트(46)에 부착되어 있지 않기 때문에 일반적으로 특히 그 사이에 오일 또는 다른 윤활유가 배치되면 샤프트(46)의 회전 속도보다 낮은 회전 속도로 회전할 것이다. 압축기측 베어링(52)은 한편으로 판(50)에 의해 터보차저 하우징에 고정되기 때문에 터보차저 하우징의 보스(30)에 대해 고정되지만, 터보차저 샤프트(46)에 대해 부동적이다. 따라서 베어링(52)은 터보차저 샤프트(46)에 대해 회전할 수 있지만, 베어링(52)과 결합하고 하우징에 부착되는 판(50)에 의해 터보차저 하우징에 대한 회전이 방지된다.
대체 실시예에서는, 베어링(42, 52)의 역할 및 구조가 바뀔 수 있는 바, 즉 터빈측 베어링(42)은 예를 들어 베어링(52)에 대해 전술했듯이 터보차저 하우징에 핀고정될 수 있고 터보차저 샤프트(46)에 대해 부동적일 수 있으며, 압축기측 베어링(52)은 예를 들어 베어링(42)에 대해 전술했듯이 자유롭게 부동적일 수 있다.
본 발명을 도면과 상기 설명에서 상세히 도시 및 설명했지만, 이러한 도시 및 설명은 특성상 예시적이고 비제한적인 것으로 간주되어야 하며, 단지 예시적인 실시예가 도시 및 설명된 것이고 명세서 및 청구범위와 일치하는 모든 변경 및 수정이 보호되어야 하는 것을 알아야 한다.

Claims (20)

  1. 터보차저이며,
    터보차저 하우징,
    상기 터보차저 하우징 내에 수용되는 터보차저 샤프트,
    그 제1 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 터빈 휠,
    상기 제1 단부와 대향하는 그 제2 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 압축기 휠,
    상기 터빈 휠과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되는 제1 베어링, 및
    상기 제1 베어링과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되는 제2 베어링을 포함하며,
    제1 베어링과 제2 베어링 중 하나는 터보차저 샤프트에 대해 부동적이고 터보차저 하우징에 부착되며, 제1 베어링과 제2 베어링 중 다른 하나는 터보차저 샤프트에 대해 부동적이고 터보차저 하우징에 대해 부동적인, 터보차저.
  2. 제1항에 있어서, 상기 터보차저 하우징에는 제1 보스 및 제2 보스가 형성되며, 제1 보스에는 제1 베어링이 배치되고 제2 보스에는 제2 베어링이 배치되며, 하우징에 부착된 제1 및 제2 베어링 중 하나는 제1 및 제2 보스의 각각에 대해 회전하는 것이 방지되는, 터보차저.
  3. 제2항에 있어서, 상기 터보차저 하우징은 제1 보스가 형성되는 터빈 하우징 부분 및, 상기 터빈 하우징 부분에 결합되고 제2 보스가 형성되는 압축기 하우징 부분을 갖는, 터보차저.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 베어링과 제2 베어링 사이에서 터보차저 샤프트에 부착되는 회전자를 갖는 전기 기계를 추가로 포함하는, 터보차저.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전기 기계는 회전자에 결합되고 터보차저 하우징 내에 장착되는 고정자를 구비하는, 터보차저.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 터보차저의 제2 단부는 나사산 형성되고, 압축기 휠을 터보차저 샤프트에 고정하기 위해 터보차저 샤프트의 나사식 제2 단부와 결합하도록 구성된 나사식 너트를 추가로 포함하는, 터보차저.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압축기 휠은 터보차저 샤프트 상에 압입되거나 터보차저 샤프트에 용접되는 것인, 터보차저.
  8. 제1항 내지 제5항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈 휠은 터보차저 샤프트 상에 압입되거나 터보차저 샤프트에 용접되는 것인, 터보차저.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 베어링은 각각 내경을 가지며, 제1 베어링의 내경은 제2 베어링의 내경보다 큰, 터보차저.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 보스는 각각 동심적으로 형성되는, 터보차저.
  11. 터보차저이며,
    제1 및 제2 보스가 형성되는 터보차저 하우징,
    상기 터보차저 하우징 내에 수용되는 터보차저 샤프트,
    그 제1 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 터빈 휠,
    상기 제1 단부와 대향하는 그 제2 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 압축기 휠,
    상기 터빈 휠과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되고 제1 보스에 배치되는 제1 베어링, 및
    상기 제1 베어링과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되고 제2 보스에 배치되는 제2 베어링을 포함하며,
    제1 및 제2 베어링 중 하나는 제1 및 제2 보스의 각각 및 터보차저 샤프트 양자에 대해 자유롭게 회전할 수 있고, 제1 및 제2 베어링 중 다른 하나는 터보차저 샤프트가 제1 및 제2 베어링 중 다른 하나에 대해 자유롭게 회전할 수 있지만 제1 및 제2 베어링 중 다른 하나가 제1 및 제2 보스의 각각에 대해 회전하지 못하도록 터보차저 하우징에 부착되는, 터보차저.
  12. 제11항에 있어서, 제1 베어링과 제2 베어링 사이에서 터보차저 샤프트에 부착되는 회전자를 갖는 전기 기계를 추가로 포함하는, 터보차저.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전기 기계는 회전자에 결합되고 터보차저 하우징 내에 장착되는 고정자를 포함하는, 터보차저.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 터보차저 하우징은 제1 보스가 형성되는 터빈 하우징 부분, 제2 보스가 형성되는 압축기 하우징 부분, 및 전기 기계가 장착되는 전기 기계 하우징 부분을 포함하고, 터빈 하우징 부분과 압축기 하우징 부분 각각은 전기 기계 하우징 부분에 결합되는, 터보차저.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 베어링은 각각 내경을 가지며, 제1 베어링의 내경은 제2 베어링의 내경보다 큰, 터보차저.
  16. 터보차저이며,
    제1 및 제2 보스가 형성되는 터보차저 하우징,
    상기 터보차저 하우징 내에 수용되는 터보차저 샤프트,
    그 제1 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 터빈 휠,
    상기 제1 단부와 대향하는 그 제2 단부에서 또는 그 근처에서 터보차저 샤프트에 부착되는 압축기 휠,
    상기 터빈 휠과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되고 제1 보스에 배치되며 터보차저 샤프트와 제1 보스 양자에 대해 자유롭게 회전할 수 있는 제1 베어링, 및
    상기 제1 베어링과 상기 압축기 휠 사이에서 터보차저 샤프트 상에 수용되고 제2 보스에 배치되는 제2 베어링으로서, 터보차저 샤프트가 제2 베어링에 대해 자유롭게 회전할 수 있지만 제2 베어링이 제2 보스에 대해 회전하지 못하도록 터보차저 하우징에 고정되는 제2 베어링을 포함하는, 터보차저.
  17. 제16항에 있어서, 제1 베어링과 제2 베어링 사이에서 터보차저 샤프트에 부착되는 회전자를 갖는 전기 기계를 추가로 포함하는, 터보차저.
  18. 제17항에 있어서, 터보차저 하우징은 제1 보스가 형성되는 터빈 하우징 부분, 제2 보스가 형성되는 압축기 하우징 부분, 및 전기 기계가 장착되는 전기 기계 하우징 부분을 포함하고, 터빈 하우징 부분과 압축기 하우징 부분 각각은 전기 기계 하우징 부분에 결합되는, 터보차저.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 베어링은 각각 내경을 가지며, 제1 베어링의 내경은 제2 베어링의 내경보다 큰, 터보차저.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 보스는 각각 동심적으로 형성되는, 터보차저.
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