KR20210063917A - Vane cartridge device and turbocharger - Google Patents

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KR20210063917A
KR20210063917A KR1020190152589A KR20190152589A KR20210063917A KR 20210063917 A KR20210063917 A KR 20210063917A KR 1020190152589 A KR1020190152589 A KR 1020190152589A KR 20190152589 A KR20190152589 A KR 20190152589A KR 20210063917 A KR20210063917 A KR 20210063917A
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박의연
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현대위아 주식회사
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Abstract

A vane cartridge device and a turbocharger having the same are disclosed. The vane cartridge device of the present invention includes: a base ring (110) provided on the inside of a turbine housing (H), and having a groove portion (112) formed therein; a cover ring (120) spaced apart from the base ring (110) while forming a concentric circle with the base ring (110); a vane (200) arranged between the base ring (110) and the cover ring (120) and having a vane projection (210) formed to be selectively coupled or decoupled from the groove portion (112) according to the amount of exhaust gas introduced into the turbine housing (H); and an elastic member (300) positioned between the cover ring (120) and the turbine housing (H) and elastically supporting the cover ring (120) toward the vane (200). The vane projection is formed on the vane, which prevents a leak flow and stably secures a flow rate required for bypass.

Description

베인 카트리지 장치 및 이를 갖는 터보 차저{Vane cartridge device and turbocharger}Vane cartridge device and turbocharger having same

본 발명은 베인 카트리지 장치에 구비된 베인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베인 카트리지 장치 및 이를 갖는 터보 차저에 관한 것이다.The present invention relates to a vane provided in a vane cartridge device, and more particularly, to a vane cartridge device and a turbocharger having the same.

일반적으로 터보 차저는 공기과급기로서 엔진 연소 후 배출되는 배기가스의 유동 에너지를 이용하여 터빈을 회전시키고 이때 유도되는 회전동력을 이용하여 터빈 축과 직결된 엔진 흡기구측에 위치한 압축기를 회전시킴으로써 강제로 공기를 압축하여 연소실로 공급하는 장치이다.In general, a turbocharger is an air supercharger, which uses the flow energy of exhaust gas discharged after engine combustion to rotate a turbine, and uses the rotational power induced at this time to rotate a compressor located on the engine intake side directly connected to the turbine shaft to forcibly air It is a device that compresses and supplies it to the combustion chamber.

터보 차저를 엔진에 적용함으로써 작은 엔진 배기량으로 출력을 증대하기가 용이하기 때문에 고압 연료 분사시스템을 장착하는 차량용 디젤엔진에 모두 장착되고 있으며 최근에는 가솔린엔진에서도 그 적용이 확대되고 있다. Since it is easy to increase output with a small engine displacement by applying a turbocharger to an engine, it is installed in all diesel engines for vehicles equipped with a high-pressure fuel injection system, and its application is also expanding to gasoline engines recently.

첨부된 도 1은 일반적인 터보 차저의 터빈 하우징 측 구조(10)를 도시한 도면이다.1 is a view showing a structure 10 of a turbine housing side of a typical turbocharger.

첨부된 도 1을 참조하면, 일반적인 터보 차저의 터빈 하우징 측 구조(10)는 외형을 이루는 터빈 하우징(11)과, 상기 터빈 하우징(11)의 내측에서 회전할 수 있도록 수용되는 터빈 휠(12)과, 배기 가스를 상기 터빈 휠(12)로 전달하여 상기 터빈 휠(12)이 회전하게 하는 베인 카트리지 장치(13)를 포함한다.1, the turbine housing-side structure 10 of a typical turbocharger includes a turbine housing 11 forming an outer shape, and a turbine wheel 12 accommodated to rotate inside the turbine housing 11. and a vane cartridge device (13) for delivering exhaust gas to the turbine wheel (12) to cause the turbine wheel (12) to rotate.

또한, 도시하지는 않았으나 상기 터보 차저는 상기 터빈 하우징(11)과 연결되는 컴프레셔 하우징과, 상기 컴프레셔 하우징의 내부에 수용되고, 상기 터빈 휠(12)과 연결되어 회전하며, 외부의 흡기를 압축하여 엔진으로 전달하는 컴프레셔 휠을 더 포함한다.In addition, although not shown, the turbocharger includes a compressor housing connected to the turbine housing 11 , accommodated in the compressor housing, connected to the turbine wheel 12 to rotate, and compressing external intake air to generate an engine. It further includes a compressor wheel to transmit to.

첨부된 도 2는 종래의 터보 차저에 구비된 베인 카트리지 장치를 도시한 것으로 종래의 베인 카트리지 장치(13)는 허브(hub)의 역할을 하는 베인 베이스링(13a)과, 상기 베인 베이스링(13a)과 소정거리 이격되어 연결되며 슈라우드(shroud) 역할을 하는 베인 커버링(13b)과, 상기 베인 베이스링(13a)과 상기 베인 커버링(13b) 사이에 복수 개로 구비되며 상기 터빈 휠(12)의 회전축에 방사상으로 위치하는 베인(13c)을 포함한다.2 is a view showing a vane cartridge device provided in a conventional turbocharger. The conventional vane cartridge device 13 includes a vane base ring 13a serving as a hub, and the vane base ring 13a. ) and a plurality of vane coverings 13b that are spaced apart from each other and serve as a shroud, and are provided between the vane base ring 13a and the vane covering 13b, and the rotation shaft of the turbine wheel 12 It includes a vane (13c) positioned radially to.

상기 베인(13)은 상기 베인(13)은 컨트롤링(13d)에 회전하고, 상기 컨트롤 링(13d)은 액추에이터에 의해 회전한다.The vane 13 is rotated by the vane 13 on a control ring 13d, and the control ring 13d is rotated by an actuator.

상기 베인 카트리지 장치(13)는 상기 터빈 휠(12)로 공급되는 배기 가스의 양을 조절할 수 있는 가변 지오메트리(variable geometry) 타입의 카트리지 장치일 수 있다.The vane cartridge device 13 may be a cartridge device of a variable geometry type capable of adjusting the amount of exhaust gas supplied to the turbine wheel 12 .

첨부된 도 3은 종래 터보 차저의 베인 개도량을 설명하기 위한 것으로 도 3의 (a)는 상기 베인(13)이 열린(open) 상태를 도시한 도면이고, (b)는 닫힌 상태를 도시한 도면이다.3 is a view illustrating the vane opening degree of a conventional turbocharger. In FIG. 3 (a) is a view showing an open state of the vane 13, and (b) is a closed state. It is a drawing.

또한, 상기 열린 상태는 고 유량 역영에서 베인(13c)의 개도량을 늘려 배기 가스(f)의 속도를 낮추기 위한 상태로, 상기 터빈 휠(12)로 힘 전달이 너무 커지는 것을 방지하여 컴프레셔 하우징의 오버 부스트가 발생하지 않게 한다.In addition, the open state is a state for lowering the speed of the exhaust gas f by increasing the opening amount of the vane 13c in the high flow area, and prevents the force transmission to the turbine wheel 12 from becoming too large to prevent the compressor housing from being transmitted. Avoid overboost.

상기 닫힌 상태는 저 유량 영역에서 베인(13c)의 개도량을 줄여 배기 가스(f)의 유속을 가속시키는 상태로, 터빈 휠(12)으로의 힘 전달이 증가되고 이에 따라 컴프레셔 하우징의 부스트 압력도 증가된다.The closed state is a state in which the flow rate of the exhaust gas f is accelerated by reducing the opening amount of the vane 13c in the low flow rate region, the force transmission to the turbine wheel 12 is increased, and accordingly, the boost pressure of the compressor housing is also is increased

상기 베인 카트리지 장치(13)는 최대 800도 이상의 고온에서 작동하기 때문에 열팽창이 고려되어야 하는데, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 베인(13c)과 상기 베인 커버링(13b)의 사이, 상기 베인(13c)과 상기 베인 베이스링(13a) 사이에는 소정의 간극(약 0.1mm)이 존재하며 이 간극을 사이드 간극(c : side clearance)(도 2 참조)이라 한다.Since the vane cartridge device 13 operates at a high temperature of up to 800 degrees or more, thermal expansion must be considered, as shown in FIG. 2, between the vane 13c and the vane covering 13b, the vane 13c A predetermined gap (about 0.1 mm) exists between the vane base ring 13a and is referred to as a side clearance c (see FIG. 2 ).

상기 간극은 스페이서에 의해 유지되는 간극으로 고온 작동시 열팽창에 의해 베인(13c)에서 누설이 발생되었다.The gap is a gap maintained by the spacer, and leakage occurred in the vane 13c due to thermal expansion during high-temperature operation.

첨부된 도 4는 종래의 베인의 유체 유동을 설명하기 위한 것으로 20% 개방하였을 경우의 유체 유동을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 유체 유동을 엔트로피(Entropy)로 나타낸 것이다.4 is a view showing the fluid flow when 20% open to explain the fluid flow of the conventional vane, and FIG. 5 shows the fluid flow of FIG. 4 in terms of entropy.

첨부된 도 4 내지 도 5를 참조하면, 상기 베인(13c)은 작동 중 슈라우드측 부 상면(13cc)에 누설 유동(Leakage Flow)이 발생할 경우 사이드 간극 손실이 발생하며, 상기 베인(13c)의 출구에서 후류 유동(Wake Flow)이 만나 혼합 손실(mixing loss)이 발생하게 된다.4 to 5, when leakage flow occurs on the upper surface 13cc of the shroud side during operation of the vane 13c, a side clearance loss occurs, and the exit of the vane 13c At the wake flow, the mixing loss occurs.

또한 상기 베인(13c)의 출구에서 엔트로피가 높아져 유체 유동이 균일하지 않다는 것을 알 수 있으며, 이는 상기 터빈 휠(12)의 성능 저하를 발생시키는 원인으로 작용한다.In addition, it can be seen that the fluid flow is not uniform due to an increase in entropy at the outlet of the vane 13c, which acts as a cause of deterioration of the performance of the turbine wheel 12 .

이와 같이 구성 및 작동되는 종래의 터보 차저는 상기 베인(13c)의 작동에 따라 간극(c)을 통해 발생되는 누설 유동에 의해 공력 성능에 영향을 유발하는 추가적인 유동손실과 터빈 휠(12)의 내구성에도 악영향을 유발하여 이에 대한 대응 방안이 필요하게 되었다.In the conventional turbocharger constructed and operated in this way, an additional flow loss that affects aerodynamic performance due to leakage flow generated through the gap c according to the operation of the vane 13c and the durability of the turbine wheel 12 It also caused adverse effects, and countermeasures were needed.

대한민국공개특허 제10-2015-0098009호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0098009

본 발명의 실시 예들은 가변 터보 차저(VGT) 작동시 불필요한 간극 발생을 방지하여 누설 유동(Leakage flow)의 발생을 원천적으로 차단하고, 효율 향상을 위해 바이패스가 필요할 경우 이를 구현할 수 있는 베인 카트리지 장치 및 이를 갖는 터보 차저를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention prevent the occurrence of unnecessary gaps during operation of the variable turbocharger (VGT) to fundamentally block the occurrence of leakage flow, and a vane cartridge device capable of implementing this when a bypass is required to improve efficiency. and a turbocharger having the same.

본 발명의 제1 실시 예에 의한 베인 카트리지 장치는 외형을 이루는 터빈 하우징(H)의 내측에 구비되고, 홈부(112)가 형성된 베이스 링(110); 상기 베이스 링(110)과 동심원을 이루고 서로 마주보며 이격된 커버 링(120); 상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120) 사이에 배치되고, 상기 터빈 하우징(H)으로 유입되는 배기 가스량에 따라 상기 홈부(112)에 선택적으로 결합 또는 결합 해제되는 베인 돌기(210)가 형성된 베인(200); 및 상기 커버링(120)과 상기 터빈 하우징(H) 사이에 위치되고 상기 커버링(120)을 상기 베인(200) 방향으로 탄지하는 탄성 부재(300)를 포함한다.The vane cartridge device according to the first embodiment of the present invention is provided on the inside of the turbine housing (H) forming the outer shape, the base ring 110 in which the groove portion 112 is formed; a cover ring 120 spaced apart from each other forming a concentric circle with the base ring 110; A vane protrusion 210 disposed between the base ring 110 and the cover ring 120 and selectively coupled or uncoupled to the groove portion 112 according to the amount of exhaust gas flowing into the turbine housing (H). formed vanes 200; and an elastic member 300 positioned between the covering 120 and the turbine housing H and configured to support the covering 120 in the direction of the vane 200 .

상기 베인(200)은 상기 베이스 링(110)에 삽입되도록 소정의 길이로 연장된 베인 샤프트(220); 상기 베인 샤프트(220)와 일체로 연결된 허브(232)와, 상기 허브(232)와 일체로 형성되고 상기 커버링(120)과 밀착되는 슈라우드(234)로 이루어진 베인 바디부(230)를 포함한다.The vane 200 includes a vane shaft 220 extending to a predetermined length to be inserted into the base ring 110; and a hub 232 integrally connected to the vane shaft 220 and a vane body 230 including a shroud 234 integrally formed with the hub 232 and in close contact with the covering 120 .

상기 베인 돌기(210)는 상기 허브(232)에서 상기 베인 샤프트(220)의 축 방향을 향해 제1 높이(H1)으로 돌출되고, 상기 베인 샤프트(220)의 회전 방향으로 연장된 제1 연장폭(W1)으로 형성되되, 상기 제1 연장폭(W1)은 상기 제1 높이(H1) 보다 길게 연장되고, 좌우 대칭 형태로 형성된다.The vane protrusion 210 protrudes from the hub 232 to a first height H1 in the axial direction of the vane shaft 220 , and has a first extension width extending in the rotation direction of the vane shaft 220 . (W1), the first extension width (W1) is longer than the first height (H1), and is formed in a left-right symmetrical shape.

상기 베인 돌기(210)는 상기 허브(232)에서 외측으로 돌출된다.The vane protrusion 210 protrudes outward from the hub 232 .

상기 베인(200)은 최대 열림 구간에 위치될 경우 상기 홈부(112)에서 상기 베인 돌기(210)가 결합 해제되고, 상기 최대 열림 구간을 제외한 나머지 구간에서는 상기 홈부(112)에 상기 베인 돌기(210)가 결합된 상태가 유지된다.When the vane 200 is positioned in the maximum opening section, the vane protrusion 210 is released from the groove portion 112, and the vane projection 210 is in the groove portion 112 in the remaining sections except for the maximum opening section. ) remains bound.

상기 최대 열림 구간을 제외한 구간에서는 상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120)이 상기 베인(200)에 밀착된 상태가 유지되고, 상기 최대 열림 구간에서는 상기 베이스 링(110)에서 상기 베인(200)이 축 방향에서 이격된 틈새(g)가 형성되고, 상기 틈새(g)를 통해 일부의 유량이 바이패스가 이루어지는 것을 특징으로 한다.In a section other than the maximum opening section, the base ring 110 and the cover ring 120 are maintained in close contact with the vane 200, and in the maximum opening section, the vane ( 200) is characterized in that a gap (g) spaced apart in the axial direction is formed, and a portion of the flow rate is bypassed through the gap (g).

상기 탄성 부재(300)는 항시 상기 커버 링(120)을 상기 베인(200) 방향으로 탄지한다.The elastic member 300 always supports the cover ring 120 in the direction of the vane 200 .

상기 탄성 부재(300)는 V-ring 가스켓이 사용되는 것을 특징으로 한다. The elastic member 300 is characterized in that a V-ring gasket is used.

상기 탄성 부재(300)는 컵 스프링(Cup spring) 또는 웨이브 스프링 또는 코일 스프링 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The elastic member 300 is characterized in that any one selected from a cup spring, a wave spring, or a coil spring.

본 실시 예에 의한 베인 카트리지 장치가 구비된 터보 차저를 제공한다.To provide a turbocharger equipped with a vane cartridge device according to the present embodiment.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 베인 카트리지 장치는 외형을 이루는 터빈 하우징(H)의 내측에 구비되고, 복수개의 단위 홈(112a)으로 이루어진 홈부(112)가 형성된 베이스 링(110); 상기 베이스 링(110)과 동심원을 이루고 서로 마주보며 이격된 커버 링(120); 상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120) 사이에 배치되고, 상기 터빈 하우징(H)으로 유입되는 배기 가스량에 따라 상기 홈부(112)에 선택적으로 결합 또는 결합 해제되도록 상기 홈부(112)와 대응되는 형태로 베인 돌기(2100)가 형성된 베인(2000); 및 상기 커버링(120)과 상기 터빈 하우징(H) 사이에 위치되고 상기 커버링(120)을 상기 베인(200) 방향으로 탄지하는 탄성 부재(300)를 포함 한다.The vane cartridge device according to the second embodiment of the present invention is provided on the inside of the turbine housing (H) forming the outer shape, the base ring 110 is formed with a groove portion 112 consisting of a plurality of unit grooves (112a); a cover ring 120 spaced apart from each other forming a concentric circle with the base ring 110; The groove portion 112 is disposed between the base ring 110 and the cover ring 120 and selectively coupled to or disconnected from the groove portion 112 according to the amount of exhaust gas flowing into the turbine housing (H). a vane 2000 in which the vane protrusion 2100 is formed in a corresponding shape; and an elastic member 300 positioned between the covering 120 and the turbine housing H and configured to support the covering 120 in the direction of the vane 200 .

상기 홈부(112)는 상기 베이스 링(110)의 내측 원주 방향을 따라 단위 홈(112a)이 반복적으로 형성되고, 상기 단위 홈(112a)은 쐐기 형태로 형성된다.In the groove portion 112 , unit grooves 112a are repeatedly formed along the inner circumferential direction of the base ring 110 , and the unit grooves 112a are formed in a wedge shape.

상기 베인(2000)은 최대 열림 구간에 위치될 경우 상기 홈부(112)에서 상기 베인 돌기(2100)가 결합 해제되고, 상기 최대 열림 구간을 제외한 나머지 구간에서는 상기 홈부(112)에 상기 베인 돌기(2100)가 결합된 상태가 유지되는 것을 특징으로 한다.When the vane 2000 is positioned in the maximum opening section, the vane protrusion 2100 is released from the groove portion 112, and the vane projection 2100 is disposed in the groove portion 112 in the remaining sections except for the maximum opening section. ) is characterized in that the bonded state is maintained.

상기 최대 열림 구간을 제외한 구간에서는 상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120)이 상기 베인(2000)에 밀착된 상태가 유지되고, 상기 최대 열림 구간에서는 상기 베이스 링(110)에서 상기 베인(2000)이 축 방향에서 이격된 틈새(g)가 형성되고, 상기 틈새(g)를 통해 일부의 유량이 바이패스가 이루어지는 것을 특징으로 한다.In a section other than the maximum opening section, the base ring 110 and the cover ring 120 are kept in close contact with the vane 2000, and in the maximum opening section, the vane ( 2000) is characterized in that a gap (g) spaced apart in the axial direction is formed, and a portion of the flow rate is bypassed through the gap (g).

상기 베인(2000)은 상기 베이스 링(110)에 삽입되도록 소정의 길이로 연장된 베인 샤프트(2200); 상기 베인 샤프트(2200)와 일체로 연결된 허브(2320)와, 상기 허브(2320)와 일체로 형성되고 상기 커버링(120)과 밀착되는 슈라우드(2340)로 이루어진 베인 바디부(2300)를 포함하고, 상기 베인 돌기(2100)는 상기 허브(222)에서 외측으로 돌출된다.The vane 2000 includes a vane shaft 2200 extending to a predetermined length to be inserted into the base ring 110; A hub 2320 integrally connected to the vane shaft 2200, and a vane body portion 2300 comprising a shroud 2340 integrally formed with the hub 2320 and in close contact with the covering 120, The vane protrusion 2100 protrudes outward from the hub 222 .

본 실시 예에 의한 베인 카트리지 장치가 구비된 터보 차저를 제공한다.To provide a turbocharger equipped with a vane cartridge device according to the present embodiment.

본 발명의 실시 예들은 터보 차저에 구비된 베인이 작동될 때 효율이 항시 일정하게 유지되므로 차량의 연비 향상과 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.According to the embodiments of the present invention, when the vane provided in the turbocharger is operated, the efficiency is constantly maintained, so that fuel efficiency and driving stability of the vehicle can be improved.

본 발명의 실시 예들은 터보 차저 작동시 누설 유동이 발생되지 않아 베인의 안정적인 작동을 도모하고 유체 이동에 따른 손실을 최소화 할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, leakage flow does not occur when the turbocharger is operated, so that the vane can be stably operated and loss due to fluid movement can be minimized.

본 발명의 실시 예들은 터보 차저 작동시 바이패스를 통해 엔진으로 공급하여 엔진의 효율 향상을 도모할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the efficiency of the engine may be improved by supplying the supply to the engine through the bypass when the turbocharger is operating.

도 1은 일반적인 터보 차저의 터빈 하우징 측 구조를 보여주는 도면.
도 2는 종래의 터보 차저에 구비된 베인 카트리지 장치를 보여주는 도면.
도 3은 종래의 터보 차저의 베인 개도량을 설명하기 위한 도면.
도 4는 종래의 베인의 유체 유동을 설명하기 위한 도면.
도 5은 도 4의 유체 유동을 엔트로피(Entropy)로 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인 카트리지 장치가 구비된 터보 차저를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인 카트리지 장치의 구성을 도시한 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인 돌기를 도시한 도면.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인이 베이스 링과 커버 링에 밀착된 상태를 도시한 작동 상태도.
도 12내지 도 14는 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인이 최대 열림 구간에서의 작동 상태도.
도 15는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 베인을 도시한 사시도.
도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 베인이 베이스 링에 결합되기 이전 상태를 도시한 사시도.
도 17 내지 도 18은 본 발명의 제2 일 실시 예에 따른 베인 카트리지 장치의 작동 상태도.1 is a view showing the structure of a turbine housing side of a typical turbocharger.
2 is a view showing a vane cartridge device provided in a conventional turbocharger.
3 is a view for explaining a vane opening degree of a conventional turbocharger.
Figure 4 is a view for explaining the fluid flow of the conventional vane.
5 is a diagram showing the fluid flow of FIG. 4 in terms of entropy.
6 is a perspective view illustrating a turbocharger equipped with a vane cartridge device according to a first embodiment of the present invention.
Figure 7 is an exploded perspective view showing the configuration of the vane cartridge device according to the first embodiment of the present invention.
8 is a view showing a vane according to a first embodiment of the present invention.
9 is a view showing a vane projection according to the first embodiment of the present invention.
10 to 11 are operational state diagrams showing a state in which the vane is in close contact with the base ring and the cover ring according to the first embodiment of the present invention.
12 to 14 are diagrams of the operation state in the maximum open section of the vane according to the first embodiment of the present invention.
15 is a perspective view showing a vane according to a second embodiment of the present invention.
Figure 16 is a perspective view showing a state before the vane is coupled to the base ring according to the second embodiment of the present invention.
17 to 18 is an operation state diagram of the vane cartridge device according to the second embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인 카트리지 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 첨부된 도 6은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인 카트리지 장치가 구비된 터보 차저를 도시한 사시도 이고, 도 7은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인 카트리지 장치의 구성을 도시한 분해 사시도 이며, 도 8은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인을 도시한 도면 이고, 도 9는 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인 돌기를 도시한 도면 이며, 도 10은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 베인이 베이스 링과 커버 링에 밀착된 상태를 도시한 작동 상태도 이다.A vane cartridge device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 6 is a perspective view illustrating a turbocharger equipped with a vane cartridge device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view showing the configuration of the vane cartridge device according to the first embodiment of the present invention. It is an exploded perspective view, FIG. 8 is a view showing a vane according to a first embodiment of the present invention, FIG. 9 is a view showing a vane protrusion according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a view showing the present invention is an operation state diagram illustrating a state in which the vane according to the first embodiment is in close contact with the base ring and the cover ring.

첨부된 도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 베인 카트리지 장치는 가변 터보 차저(VGT)의 연비 개선을 위해 바이패스 기능이 구형 가능한 베인 카트리지 장치를 제공하고자 한다. 또한 베인이 베이스 링과 커버링에 밀착된 상태를 유지시켜 불필요한 간극 발생을 방지하여 누설 유동(Leakage flow)의 발생을 원천적으로 차단할 수 있다.6 to 10, an object of the vane cartridge device according to the first embodiment of the present invention is to provide a vane cartridge device with a bypass function for improving fuel efficiency of a variable turbocharger (VGT). In addition, it is possible to fundamentally block the occurrence of leakage flow by preventing unnecessary gaps by maintaining the vane in close contact with the base ring and the covering.

이를 위해 본 실시 예는 외형을 이루는 터빈 하우징(H)의 내측에 구비되고, 홈부(112)(도 10 참조)가 형성된 베이스 링(110)과, 상기 베이스 링(110)과 동심원을 이루고 서로 마주보며 이격된 커버 링(120)과, 상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120) 사이에 배치되고, 상기 터빈 하우징(H)으로 유입되는 배기 가스량에 따라 상기 홈부(112)에 선택적으로 결합 또는 결합 해제되는 베인 돌기(210)가 형성된 베인(200) 및 상기 커버링(120)과 상기 터빈 하우징(H) 사이에 위치되고 상기 커버링(120)을 상기 베인(200) 방향으로 탄지하는 탄성 부재(300)를 포함한다.To this end, the present embodiment is provided on the inside of the turbine housing (H) forming the outer shape, and the base ring 110 in which the groove part 112 (refer to FIG. 10) is formed, and the base ring 110 and the base ring 110 are concentric and face each other The cover ring 120, which is spaced apart while looking at it, is disposed between the base ring 110 and the cover ring 120, and is selectively coupled to the groove portion 112 according to the amount of exhaust gas flowing into the turbine housing (H). Or an elastic member positioned between the vane 200 and the covering 120 and the turbine housing (H) in which the vane protrusion 210 to be released is formed and urges the covering 120 in the direction of the vane 200 ( 300) is included.

상기 터빈 하우징(H)은 상기 베인 카트리지 장치가 수납되는 전체적인 외형을 형성하고, 상기 베이스 링(110)은 원판 형태로 형성되고, 커버 링(120)과 서로 마주보며 배치된다.The turbine housing (H) forms an overall outer shape in which the vane cartridge device is accommodated, and the base ring 110 is formed in a disk shape, and is disposed facing each other with the cover ring 120 .

터빈 휠(20)은 도면에 도시된 바와 같이 다수개의 임펠러가 구비되고 중앙에 샤프트가 결합되고, 스페이서(S)는 베이스 링(110)과 커버 링(120) 사이를 결합하여 체결된다.As shown in the figure, the turbine wheel 20 is provided with a plurality of impellers and the shaft is coupled to the center, and the spacer S is coupled between the base ring 110 and the cover ring 120 to be fastened.

상기 베이스 링(110)에는 베인 삽입 홀(111)이 형성되어 있어 상기 베인(200)에 구비된 베인 샤프트(220)가 삽입된다.A vane insertion hole 111 is formed in the base ring 110 , so that the vane shaft 220 provided in the vane 200 is inserted.

상기 홈부(112)는 후술할 베인 돌기(210)와 마주보는 베이스 링(110)의 상대면에 형성되고 상기 베인 삽입 홀(111)과 이웃하여 배치될 수 있다.The groove portion 112 may be formed on the opposite surface of the base ring 110 facing the vane protrusion 210 to be described later and may be disposed adjacent to the vane insertion hole 111 .

상기 베인(200)은 상기 베인 삽입 홀(111)에 각각 삽입되며 유입되는 배기 가스량에 따라 회전되면서 엔진으로 공급되는 압축 공기의 유량 조절이 이루어진다.The vanes 200 are respectively inserted into the vane insertion holes 111, and the flow rate of compressed air supplied to the engine is adjusted while rotating according to the amount of exhaust gas introduced thereinto.

상기 베인(200)은 상기 베이스 링(110)에 삽입되도록 소정의 길이로 연장된 베인 샤프트(220)와, 상기 베인 샤프트(220)와 일체로 연결된 허브(232)와, 상기 허브(232)와 일체로 형성되고 상기 커버링(120)과 밀착되는 슈라우드(234)로 이루어진 베인 바디부(230)를 포함한다.The vane 200 includes a vane shaft 220 extending to a predetermined length to be inserted into the base ring 110 , a hub 232 integrally connected to the vane shaft 220 , and the hub 232 , It includes a vane body portion 230 formed integrally and made of a shroud 234 in close contact with the covering 120 .

베인 바디부(230)는 에어 포일 형태로 형성되고 베인 숄더 하측에 베인 돌기(210)가 위치된다.The vane body part 230 is formed in the form of an air foil, and the vane protrusion 210 is positioned below the vane shoulder.

베인 바디부(230)는 베인 샤프트(220)를 기준으로 일측 단부에 위치되고, 타측 단부에는 베인 암(미도시)이 형성되어 별도의 액추에이터(미도시)를 통해 다수개의 베인(200)이 동시에 작동된다.The vane body part 230 is located at one end with respect to the vane shaft 220, and a vane arm (not shown) is formed at the other end, so that a plurality of vanes 200 are simultaneously operated through a separate actuator (not shown). It works.

상기 베인 돌기(210)는 상기 허브(232)에서 상기 베인 샤프트(220)의 축 방향을 향해 제1 높이(H1)으로 돌출되고, 상기 베인 샤프트(220)의 회전 방향으로 연장된 제1 연장폭(W1)으로 형성된다.The vane protrusion 210 protrudes from the hub 232 to a first height H1 in the axial direction of the vane shaft 220 , and has a first extension width extending in the rotation direction of the vane shaft 220 . (W1) is formed.

상기 베인(200)은 상기 제1 높이(H1)에 해당되는 길이만큼 상기 베이스 링(110)을 향해 돌출될 수 있으며, 안정적인 작동과 효율 상승을 위한 최적의 바이패스 유량에 대한 시뮬레이션을 통해 상기 제1 높이(H1)를 조절할 경우 엔진으로 공급되는 최적의 바이패스 유량을 셋팅할 수 있어 연비 향상 및 터보 차저의 효율 향상을 동시에 도모할 수 있다.The vane 200 may protrude toward the base ring 110 by a length corresponding to the first height H1, and through simulation of an optimal bypass flow rate for stable operation and efficiency increase, the second 1 When the height H1 is adjusted, the optimal bypass flow rate supplied to the engine can be set, thereby improving fuel efficiency and improving the efficiency of the turbocharger at the same time.

상기 제1 연장폭(W1)은 상기 제1 높이(H1) 보다 길게 연장되고, 좌우 대칭 형태로 형성된다. 상기 제1 연장폭(W1)은 베인(200)이 베인 샤프트(220)를 중심으로 회전될 때 바이패스에 필요한 유량에 따라 길이가 설정된다.The first extension width W1 extends longer than the first height H1 and is formed in a left-right symmetrical shape. The length of the first extension width W1 is set according to the flow rate required for bypass when the vane 200 is rotated around the vane shaft 220 .

일 예로 상기 제1 높이(H1)는 길이의 비율을 1이라라고 가정할 때 상기 제1 연장폭(W1)의 길이는 상기 제1 높이(H1)*4배 이상의 길이로 연장될 수 있다.For example, when it is assumed that the ratio of the length of the first height H1 is 1, the length of the first extension width W1 may extend to a length greater than or equal to 4 times the first height H1*4.

첨부된 도 10 내지 도 11을 참조하면, 베인 돌기(210)는 상기 허브(232)에서 외측(베이스 링 방향)으로 돌출되며 베인(200)이 최대 열림 구간으로 회전되기 이전에는 홈부(112)에 삽입된 상태가 유지된다.10 to 11, the vane protrusion 210 protrudes outward (in the direction of the base ring) from the hub 232, and before the vane 200 is rotated to the maximum opening section, it is in the groove 112. The inserted state is maintained.

본 실시 예에 의한 베인(200)은 후술할 탄성 부재(300)에 의해 항시 베이스 링(110)과 커버 링(120) 사이에 밀착된 상태가 유지되므로 간극이 발생되지 않고 작동이 가능해진다.Since the vane 200 according to the present embodiment is always kept in close contact with the base ring 110 and the cover ring 120 by an elastic member 300 to be described later, a gap is not generated and operation is possible.

상기 베인(200)은 탄성 부재(300)의 탄성 지지력에 의해 허브(232)가 상기 베이스 링(110)에 밀착되고, 슈라우드(234)는 커버 링(120)에 밀착되므로 최대 열림 구간을 제외한 나머지 구간에서는 불필요한 간극이 미 발생되므로 누설 유동(Leakage flow)으로 인한 문제점이 발생되지 않는다.In the vane 200 , the hub 232 is in close contact with the base ring 110 by the elastic support force of the elastic member 300 , and the shroud 234 is in close contact with the cover ring 120 , so the rest except for the maximum opening section. Since unnecessary gaps do not occur in the section, problems due to leakage flow do not occur.

현재 상태는 상기 베인 돌기(210)가 상기 홈부(112)에 삽입된 상태이므로, 화살표로 도시한 베인 열림 방향으로 상기 베인(200)이 회전되지 않는 경우 간극이 형성되지 않고 터보 차저는 기 설정된 효율을 유지하면서 엔진으로 연소에 필요한 압축 공기를 안정적으로 공급할 수 있어 엔진 효율도 동시에 향상될 수 있다.Since the current state is the state in which the vane protrusion 210 is inserted into the groove 112, when the vane 200 is not rotated in the vane opening direction indicated by the arrow, a gap is not formed and the turbocharger has a preset efficiency. As the compressed air required for combustion can be stably supplied to the engine while maintaining the engine efficiency, the engine efficiency can be improved at the same time.

첨부된 도 12 내지 도 14를 참조하면, 터보 차저는 다량의 압축 공기를 엔진으로 공급해야 될 경우(최대 열림 구간) 베인(200)이 열림 방향으로 회전하게 된다.12 to 14, when the turbocharger needs to supply a large amount of compressed air to the engine (maximum opening section), the vane 200 rotates in the opening direction.

이 경우 베인 돌기(210)는 상기 홈부(112)에 더 이상 삽입된 상태가 유지되지 않고 외측으로 위치되어 베이스 링(110)의 표면과 접촉되면서 상기 베인(200)과 상기 베이스 링(110) 사이는 축 방향에서 이격된 틈새(g)가 형성된다.In this case, the vane protrusion 210 is no longer inserted into the groove 112 and is positioned outside and in contact with the surface of the base ring 110 between the vane 200 and the base ring 110 . A gap (g) spaced apart in the axial direction is formed.

이 경우 유량이 상기 틈새(g)를 통해 일부 바이패스 되어 터보 차저의 유량 증가가 이루어지고 엔진으로 공급되는 압축 공기량이 증가하면서 엔진의 출력이 향상된다.In this case, the flow rate is partially bypassed through the gap g, so that the flow rate of the turbocharger is increased, and the amount of compressed air supplied to the engine is increased, thereby improving the output of the engine.

본 실시 예에 의한 베인(200)은 전술한 바와 같이 최대 열림 구간에 위치될 경우(도 12 참조) 상기 홈부(112)에서 상기 베인 돌기(210)가 결합 해제되고, 상기 최대 열림 구간을 제외한 나머지 구간에서는 상기 홈부(112)에 상기 베인 돌기(210)가 결합된 상태가 유지되므로 차량의 작동 상태에 따라 다량의 압축 공기를 엔진으로 공급해야 될 경우 누설 유동(Leakage flow)의 발생 없이 안정적으로 작동된다.When the vane 200 according to the present embodiment is positioned in the maximum opening section as described above (see FIG. 12 ), the vane protrusion 210 is released from the groove portion 112, and the remainder except for the maximum opening section In the section, since the state in which the vane protrusion 210 is coupled to the groove 112 is maintained, when a large amount of compressed air needs to be supplied to the engine depending on the operating state of the vehicle, it operates stably without occurrence of leakage flow. do.

상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120)은 최대 열림 구간을 제외한 구간에서는 상기 베인(200)에 밀착된 상태가 유지되고, 상기 탄성 부재(300)는 항시 상기 커버 링(120)을 상기 베인(200) 방향으로 탄지한다.The base ring 110 and the cover ring 120 are maintained in close contact with the vane 200 in the section except for the maximum opening section, and the elastic member 300 always closes the cover ring 120 to the It is tanned in the direction of the vane 200 .

상기 탄성 부재(300)는 V-ring 가스켓이 사용되는데, V-ring 가스켓은 외형은 링 형태의 접시로 형성되어 상기 커버 링(120)을 베인(200) 방향으로 가압한다.A V-ring gasket is used as the elastic member 300 , and the V-ring gasket is formed in a ring-shaped plate to press the cover ring 120 in the direction of the vane 200 .

상기 탄성 부재(300)는 컵 스프링(Cup spring) 또는 웨이브 스프링 또는 코일 스프링 중에서 선택되며 특별히 특정 스프링으로 한정하지 않는다.The elastic member 300 is selected from a cup spring, a wave spring, or a coil spring, and is not particularly limited to a specific spring.

본 실시 예에 의한 베인 카트리지 장치가 구비된 터보 차저를 제공할 수 있으며, 이를 통해 누설 유동(Leakage flow)의 발생을 방지하고 간극을 통한 바이패스를 통해 유량 증대를 도모할 수 있다.It is possible to provide a turbocharger equipped with a vane cartridge device according to the present embodiment, thereby preventing the occurrence of leakage flow and increasing the flow rate by bypassing the gap.

본 발명의 제2 실시 예에 의한 베인 카트리지 장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 전술한 제1 실시 예와의 차이점은 홈부와 베인의 형상이 상이하고, 이러한 형상 차이를 통해 바이패스 유량을 단계적으로 조절하는데 보다 유리해진다.A vane cartridge device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The difference from the first embodiment described above is that the shape of the groove portion and the vane are different, and it is more advantageous to adjust the bypass flow rate step by step through the shape difference.

첨부된 도 6 또는 도 15 내지 도 17을 참조하면, 본 실시 예에 의한 카트리지 장치는 외형을 이루는 터빈 하우징(H)의 내측에 구비되고, 복수개의 단위 홈(112a)으로 이루어진 홈부(112)가 형성된 베이스 링(110)과, 상기 베이스 링(110)과 동심원을 이루고 서로 마주보며 이격된 커버 링(120)과, 상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120) 사이에 배치되고, 상기 터빈 하우징(H)으로 유입되는 배기 가스량에 따라 상기 홈부(112)에 선택적으로 결합 또는 결합 해제되도록 상기 홈부(112)와 대응되는 형태로 베인 돌기(2100)가 형성된 베인(2000) 및 상기 커버링(120)과 상기 터빈 하우징(H) 사이에 위치되고 상기 커버링(120)을 상기 베인(200) 방향으로 탄지하는 탄성 부재(300)를 포함 한다.6 or 15 to 17 attached, the cartridge device according to this embodiment is provided on the inside of the turbine housing (H) forming the outer shape, the groove portion 112 consisting of a plurality of unit grooves (112a) The formed base ring 110, the cover ring 120 formed concentrically with the base ring 110 to face each other and spaced apart, and disposed between the base ring 110 and the cover ring 120, the turbine The vane 2000 and the covering 120 in which the vane projection 2100 is formed in a shape corresponding to the groove portion 112 so as to be selectively coupled or disconnected from the groove portion 112 according to the amount of exhaust gas flowing into the housing (H). ) and an elastic member 300 positioned between the turbine housing (H) and supporting the covering 120 in the direction of the vane (200).

상기 터빈 하우징(H)은 상기 베인 카트리지 장치가 수납되는 전체적인 외형을 형성하고, 상기 베이스 링(110)은 원판 형태로 형성되며, 커버 링(120)과 서로 마주보며 배치된다.The turbine housing (H) forms an overall outer shape in which the vane cartridge device is accommodated, and the base ring 110 is formed in a disk shape, and is disposed facing each other with the cover ring 120 .

상기 베이스 링(110)에는 베인 돌기(2100)가 선택적으로 결합 또는 결합 해제되는 홈부(112)가 형성된다. 상기 베인(2000)은 베인 삽입 홀(111)에 각각 삽입되며 유입되는 배기 가스량에 따라 회전되면서 엔진으로 공급되는 압축 공기의 유량 조절이 이루어진다.The base ring 110 is formed with a groove 112 to which the vane protrusion 2100 is selectively coupled or uncoupled. The vanes 2000 are respectively inserted into the vane insertion holes 111, and the flow rate of compressed air supplied to the engine is adjusted while rotating according to the amount of exhaust gas introduced thereinto.

상기 홈부(112)는 상기 베이스 링(110)의 내측 원주 방향을 따라 단위 홈(112a)이 반복적으로 형성되고, 상기 단위 홈(112a)은 쐐기 형태로 형성된다.In the groove portion 112 , unit grooves 112a are repeatedly formed along the inner circumferential direction of the base ring 110 , and the unit grooves 112a are formed in a wedge shape.

상기 홈부(112)가 이와 같이 형성되는 이유는 상기 베인(2000)이 최대 열림 구간에서 바이패스 유량을 조절할 때 상기 단위 홈(112a)에 맞물리는 상태에 따라 바이패스 되는 유량을 조절하기 위해서이다.The reason that the groove part 112 is formed in this way is to adjust the bypass flow rate according to the state in which the vane 2000 is engaged with the unit groove 112a when the bypass flow rate is adjusted in the maximum opening section.

상기 베인(2000)은 상기 베이스 링(110)에 삽입되도록 소정의 길이로 연장된 베인 샤프트(2200)와, 상기 베인 샤프트(2200)와 일체로 연결된 허브(2320)와, 상기 허브(2320)와 일체로 형성되고 상기 커버링(120)과 밀착되는 슈라우드(2340)로 이루어진 베인 바디부(2300)를 포함한다.The vane 2000 includes a vane shaft 2200 extending to a predetermined length to be inserted into the base ring 110, a hub 2320 integrally connected to the vane shaft 2200, and the hub 2320 and It includes a vane body portion 2300 formed integrally and made of a shroud 2340 in close contact with the covering 120 .

상기 베인 돌기(2100)는 상기 허브(2320)에서 외측으로 돌출되며 베인(2000)이 최대 열림 구간으로 회전되기 이전에는 홈부(112)에 삽입된 상태가 유지된다.The vane protrusion 2100 protrudes outward from the hub 2320 and remains inserted into the groove 112 before the vane 2000 is rotated to the maximum opening section.

베인 바디부(2300)는 베인 샤프트(2200)를 기준으로 일측 단부에 위치되고, 타측 단부에는 베인 암(미도시)이 형성되어 별도의 액추에이터(미도시)를 통해 다수개의 베인(2000)이 동시에 작동된다.The vane body part 2300 is located at one end with respect to the vane shaft 2200, and a vane arm (not shown) is formed at the other end, so that a plurality of vanes 2000 are simultaneously operated through a separate actuator (not shown). It works.

상기 베인 돌기(2100)는 쐐기 형태로 베인 샤프트(2200)의 원주 방향을 따라 반복 형성되어 있으며 상기 단위 홈(112a)과 대응되는 형태로 형성되어 있어 서로 간에 물림 결합될 수 있다.The vane protrusion 2100 is repeatedly formed along the circumferential direction of the vane shaft 2200 in a wedge shape, and is formed in a shape corresponding to the unit groove 112a, so that they can be engaged with each other.

베인 돌기(2100)는 베이스 링(1100)을 향해 돌출된 높이에 따라 틈새(g)의 이격된 간격이 조절될 수 있으며 터보 차저의 안정적인 작동과 효율 상승을 위한 최적의 바이패스 유량에 대한 시뮬레이션을 통해 최적화하여 높이를 조절할 경우 엔진으로 공급되는 최적의 바이패스 유량을 셋팅할 수 있어 연비 향상 및 터보 차저의 효율 향상을 동시에 도모할 수 있다.In the vane protrusion 2100, the spacing of the gap (g) can be adjusted according to the height protruding toward the base ring 1100, and simulation of the optimal bypass flow rate for stable operation of the turbocharger and increase in efficiency is performed. When the height is adjusted by optimizing it through the engine, the optimal bypass flow rate supplied to the engine can be set, thereby improving fuel efficiency and turbocharger efficiency at the same time.

일 예로 상기 베인(2000)은 베인 돌기(2100)가 상기 단위 홈(112a)에서 이격되는 거리에 따라 바이패스 되는 유량이 조절될 수 있다.For example, in the vane 2000, the flow rate bypassed may be adjusted according to a distance at which the vane protrusion 2100 is spaced apart from the unit groove 112a.

본 실시 예에 의한 베인(2000)은 후술할 탄성 부재(300)에 의해 항시 베이스 링(110)과 커버 링(120) 사이에 밀착된 상태가 유지되므로 간극이 발생되지 않고 작동이 가능해진다.Since the vane 2000 according to the present embodiment is always kept in close contact with the base ring 110 and the cover ring 120 by the elastic member 300 to be described later, there is no gap and operation is possible.

상기 베인(2000)은 탄성 부재(300)의 탄성 지지력에 의해 허브(2320)가 상기 베이스 링(110)에 밀착되고, 슈라우드(2340)는 커버 링(120)에 밀착되므로 최대 열림 구간을 제외한 나머지 구간에서는 불필요한 간극이 발생되지 않으므로 누설 유동(Leakage flow)이 발생되지 않는다.In the vane 2000 , the hub 2320 is in close contact with the base ring 110 by the elastic support force of the elastic member 300 , and the shroud 2340 is in close contact with the cover ring 120 , except for the maximum opening section. Since unnecessary gaps are not generated in the section, leakage flow does not occur.

첨부된 도 17내지 도 18을 참조하면, 베인 돌기(2100)가 상기 홈부(112)에 삽입될 경우에는, 화살표로 도시한 베인 열림 방향으로 베인(2000)이 회전되지 않는 경우 간극이 형성되지 않고 터보 차저는 기 설정된 효율을 유지하면서 엔진으로 연소에 필요한 압축 공기를 안정적으로 공급할 수 있어 엔진 효율도 동시에 향상될 수 있다.17 to 18, when the vane protrusion 2100 is inserted into the groove portion 112, a gap is not formed when the vane 2000 is not rotated in the vane opening direction indicated by the arrow. The turbocharger can stably supply compressed air required for combustion to the engine while maintaining a preset efficiency, so that the engine efficiency can be improved at the same time.

터보 차저는 다량의 압축 공기를 엔진으로 공급해야 될 경우(최대 열림 구간) 베인(2000)이 열림 방향으로 회전하게 되고, 상기 단위 홈(112a)에 삽입되었던 베인 돌기(2100)가 상기 단위 홈(112a)에서 상기 베이스 링(110)의 표면과 접촉되면서 상기 베인(2000)과 상기 베이스 링(110) 사이는 축 방향에서 이격된 틈새(g)가 형성된다.In the turbocharger, when a large amount of compressed air needs to be supplied to the engine (maximum opening section), the vane 2000 rotates in the opening direction, and the vane protrusion 2100 inserted into the unit groove 112a moves into the unit groove ( While in contact with the surface of the base ring 110 in 112a), a gap g spaced apart in the axial direction is formed between the vane 2000 and the base ring 110 .

이 경우 유체는 상기 틈새(g)를 통해 일부의 유량이 바이패스 되어 터보 차저의 유량 증가가 이루어지고 엔진으로 공급되는 압축 공기량이 증가하면서 엔진의 출력이 향상된다.In this case, the flow rate of the fluid is partially bypassed through the gap g, so that the flow rate of the turbocharger is increased, and the amount of compressed air supplied to the engine is increased, and the output of the engine is improved.

본 실시 예에 의한 베인(2000)은 전술한 바와 같이 최대 열림 구간에 위치될 경우 상기 단위 홈(112a)에서 상기 베인 돌기(2100)가 결합 해제되고, 상기 최대 열림 구간을 제외한 나머지 구간에서는 상기 단위 홈(112a)에 상기 베인 돌기(2100)가 결합된 상태가 유지되므로 차량의 작동 상태에 따라 다량의 압축 공기를 엔진으로 공급해야 될 경우 누설 유동(Leakage flow)의 발생 없이 안정적으로 작동된다.As described above, when the vane 2000 according to the present embodiment is positioned in the maximum opening section, the vane projection 2100 is released from the unit groove 112a, and in the remaining sections except for the maximum opening section, the unit Since the state in which the vane protrusion 2100 is coupled to the groove 112a is maintained, when a large amount of compressed air needs to be supplied to the engine according to the operating state of the vehicle, it is stably operated without occurrence of leakage flow.

상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120)은 최대 열림 구간을 제외한 구간에서는 상기 베인(2000)에 밀착된 상태가 유지되고, 상기 탄성 부재(300)는 항시 상기 커버 링(120)을 상기 베인(2000) 방향으로 탄지한다.The base ring 110 and the cover ring 120 are kept in close contact with the vane 2000 in the section except for the maximum opening section, and the elastic member 300 always closes the cover ring 120. It is tanned in the direction of the vane (2000).

상기 탄성 부재(300)는 V-ring 가스켓이 사용되는데, V-ring 가스켓은 외형은 링 형태의 접시로 형성되어 상기 커버 링(120)을 베인(2000) 방향으로 가압한다.A V-ring gasket is used for the elastic member 300 , and the V-ring gasket is formed in a ring-shaped plate to press the cover ring 120 in the direction of the vane 2000 .

상기 탄성 부재(300)는 컵 스프링(Cup spring) 또는 웨이브 스프링 또는 코일 스프링 중에서 선택되며 특별히 특정 스프링으로 한정하지 않는다.The elastic member 300 is selected from a cup spring, a wave spring, or a coil spring, and is not particularly limited to a specific spring.

본 실시 예에 의한 베인 카트리지 장치가 구비된 터보 차저를 제공할 수 있으며, 이를 통해 누설 유동(Leakage flow)의 발생을 방지하고 간극을 통한 바이패스를 통해 유량 증대를 도모할 수 있다.It is possible to provide a turbocharger equipped with the vane cartridge device according to the present embodiment, thereby preventing the occurrence of leakage flow and increasing the flow rate by bypassing the gap.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, an embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. It will be said that various modifications and changes of the present invention can be made by, and this is also included within the scope of the present invention.

H : 터빈 하우징
110 : 베이스 링
112 : 홈부
120 : 커버 링
200, 2000 : 베인
220, 2200 : 베인 샤프트
232, 2320 : 허브
234, 2340 : 슈라우드
230, 2300 : 베인 바디부
210, 2100 : 베인 돌기
300 : 탄성부재
g : 틈새H: turbine housing
110: base ring
112: home
120: cover ring
200, 2000: vane
220, 2200: vane shaft
232, 2320: Hub
234, 2340: Shroud
230, 2300: vane body part
210, 2100: protrusion of the vane
300: elastic member
g: gap

Claims (10)

외형을 이루는 터빈 하우징(H)의 내측에 구비되고, 홈부(112)가 형성된 베이스 링(110);
상기 베이스 링(110)과 동심원을 이루고 서로 마주보며 이격된 커버 링(120);
상기 베이스 링(110)과 커버 링(120) 사이에 배치되고, 상기 터빈 하우징(H)으로 유입되는 배기 가스량에 따라 상기 홈부(112)에 선택적으로 결합 또는 결합 해제되는 베인 돌기(210)가 형성된 베인(200); 및
상기 커버링(120)과 상기 터빈 하우징(H) 사이에 위치되고 커버링(120)을 상기 베인(200) 방향으로 탄지하는 탄성 부재(300)를 포함하는 베인 카트리지 장치.The base ring 110 is provided on the inside of the turbine housing (H) forming the outer shape, the groove portion 112 is formed;
a cover ring 120 spaced apart from each other forming a concentric circle with the base ring 110;
A vane protrusion 210 disposed between the base ring 110 and the cover ring 120 and selectively coupled to or disconnected from the groove portion 112 according to the amount of exhaust gas flowing into the turbine housing H is formed. vane 200; and
A vane cartridge device including an elastic member 300 positioned between the covering 120 and the turbine housing (H) and configured to support the covering 120 in the direction of the vane 200 . 제1 항에 있어서,
상기 베인(200)은 상기 베이스 링(110)에 삽입되도록 소정의 길이로 연장된 베인 샤프트(220);
상기 베인 샤프트(220)와 일체로 연결된 허브(232)와, 상기 허브(232)와 일체로 형성되고 상기 커버링(120)과 밀착되는 슈라우드(234)로 이루어진 베인 바디부(230)를 포함하는 베인 카트리지 장치.The method of claim 1,
The vane 200 includes a vane shaft 220 extending to a predetermined length to be inserted into the base ring 110;
A vane including a vane body portion 230 including a hub 232 integrally connected to the vane shaft 220 and a shroud 234 integrally formed with the hub 232 and in close contact with the covering 120 . cartridge device. 제2 항에 있어서,
상기 베인 돌기(210)는 상기 허브(232)에서 상기 베인 샤프트(220)의 축 방향을 향해 제1 높이(H1)으로 돌출되고, 상기 베인 샤프트(220)의 회전 방향으로 연장된 제1 연장폭(W1)으로 형성되되,
상기 제1 연장폭(W1)은 상기 제1 높이(H1) 보다 길게 연장되고, 좌우 대칭 형태로 형성된 베인 카트리지 장치.The method of claim 2,
The vane protrusion 210 protrudes from the hub 232 to a first height H1 in the axial direction of the vane shaft 220 , and has a first extension width extending in the rotation direction of the vane shaft 220 . Formed by (W1),
The first extended width (W1) is extended longer than the first height (H1), the vane cartridge device formed in a left-right symmetrical shape. 제2 항에 있어서
상기 베인 돌기(210)는 상기 허브(232)에서 외측으로 돌출된 베인 카트리지 장치.3. The method of claim 2
The vane protrusion 210 is a vane cartridge device protruding outward from the hub 232 . 제1 항에 있어서,
상기 베인(200)은 최대 열림 구간에 위치될 경우 상기 홈부(112)에서 상기 베인 돌기(210)가 결합 해제되고,
상기 최대 열림 구간을 제외한 나머지 구간에서는 상기 홈부(112)에 상기 베인 돌기(210)가 결합된 상태가 유지되는 베인 카트리지 장치.The method of claim 1,
When the vane 200 is located in the maximum opening section, the vane protrusion 210 is released from the groove portion 112,
The vane cartridge device in which the state in which the vane projection 210 is coupled to the groove portion 112 is maintained in the remaining sections except for the maximum opening section. 제5 항에 있어서,
상기 최대 열림 구간을 제외한 구간에서는 상기 베이스 링(110)과 상기 커버 링(120)이 상기 베인(200)에 밀착된 상태가 유지되고,
상기 최대 열림 구간에서는 상기 베이스 링(110)에서 상기 베인(200)이 축 방향에서 이격된 틈새(g)가 형성되고, 상기 틈새(g)를 통해 일부의 유량이 바이패스가 이루어지는 베인 카트리지 장치.The method of claim 5,
In a section other than the maximum opening section, the state in which the base ring 110 and the cover ring 120 are in close contact with the vane 200 is maintained,
In the maximum opening section, a gap (g) in which the vanes 200 are spaced apart from each other in the axial direction is formed in the base ring 110, and a portion of the flow rate is bypassed through the gap (g). 제1 항에 있어서,
상기 탄성 부재(300)는 항시 상기 커버 링(120)을 상기 베인(200) 방향으로 탄지하는 베인 카트리지 장치.The method of claim 1,
The elastic member 300 is a vane cartridge device for always pushing the cover ring 120 in the direction of the vane 200 . 제1 항에 있어서,
상기 탄성 부재(300)는 V-ring 가스켓이 사용되는 베인 카트리지 장치.The method of claim 1,
The elastic member 300 is a vane cartridge device in which a V-ring gasket is used. 제1 항에 있어서,
상기 탄성 부재(300)는 컵 스프링(Cup spring) 또는 웨이브 스프링 또는 코일 스프링 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 베인 카트리지 장치.The method of claim 1,
The elastic member 300 is a vane cartridge device, characterized in that any one selected from a cup spring (Cup spring), a wave spring, or a coil spring. 제1 항 내지 제9항에 따른 베인 카트리지 장치가 구비된 터보 차저.
A turbocharger equipped with a vane cartridge arrangement according to any one of claims 1 to 9.
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