KR20230023191A - 터보차저 축 유격 측정장치 - Google Patents

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Abstract

측정자에 상관없이 정확하게 축 유격 측정이 가능한 터보차저 축 유격 측정장치가 개시된다. 본 발명에 따른 터보차저 축 유격 측정장치는, 프레임 상부에 터보차저의 축이 수평으로 놓은 상태로 터보차저가 고정되는 고정부; 상기 고정부에 고정된 상태의 터보차저의 축 중에 일단에 일정한 하중을 전달하는 하중 전달부; 및 상기 하중 전달부에 의해 터보차저의 축 일단에 하중이 가해진 상태에서 상기 축의 타단에 접촉하여 축의 유격을 측정하는 게이지가 설치된 측정부;를 포함할 수 있다.

Description

터보차저 축 유격 측정장치{Turbocharger shaft clearance measuring apparatus}
본 발명은 터보차저 축 유격 측정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 측정자에 상관없이 정확하게 축 유격 측정이 가능한 터보차저 축 유격 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 등에 장착되는 내연기관에 관하여는 터보차저(turbo charger)에 관한 기술이 있다. 터보차저란 연소 후에 버려지는 배기가스를 구동동력으로 재활용하는 장치로, 실린더 내에 고밀도의 압축공기를 공급하여, 엔진의 성능(출력, 토크)을 향상시켜, 연료 소비효율을 개선시키고 엔진 경량화(downsizing)에 필수적인 장치이다.
터보차저는 터빈 휠(turbine wheel), 터빈 하우징(turbine housing), 컴프레서 휠(compressor wheel), 컴프레서 하우징(compressor housing) 및 센터 하우징(center housing)등으로 이루어져 있고, 터빈 휠과 컴프레서 휠은 배기경로의 중간지점에 마련된 센터 하우징을 매개로 하여, 센터 하우징 내에 회전 가능하게 설치된 샤프트(shaft)를 통하여 동축으로(coaxially) 연결되어 있다.
터보차저에 있어서, 내연기관으로부터 방출된 배기가스는 배기 가스를 유입하는 터빈 하우징 내로 흘러 들어가, 이 배기가스는 소용돌이 형태로 스크롤 경로(scroll passage)를 따라서 흐른다. 그 후 스크롤 경로로부터 노즐 경로로 흐르고, 터빈 휠에 부딪혀서 터빈 휠을 회전시킨다.
터빈 휠이 이렇게 회전하면, 터빈 휠의 토크(torque)가 터빈 축(turbine shaft)을 통하여 컴프레서 휠에 전달되고, 컴프레서 휠은 터빈 휠과 동기적(synchronism)으로 회전한다. 이 때 흡입공기 입구 근처의 흡입공기는 컴프레서 휠의 회전에 의해 발생한 흡입력에 의해 컴프레서 하우징으로 빨려 들어가고, 방출경로(sent-out passage)와 스크롤 경로를 통하여 흡입공기 출구로 보내어진다.
컴프레서 하우징에서 압축된 흡입공기는 강제적으로 연소실로 공급되어, 흡입공기의 충전효율은 향상된다. 이러한 과정에서, 연료 주입량은 흡입 공기량에 따라서 증가하게 되고, 이에 의해 더 큰 연소력(combustion power)과 폭발력을 얻을 수 있어 엔진출력이 향상된다.
한편, 터보차저의 축은 동축으로 연결되어 있고, 베어링 하우징 어셈블리의 회전 시 과도한 언밸런스나 동축의 하중에 따라 발생되는 유격에 의해 차량 실내에 소음을 유발하게 되기 때문에 차량에서 소음이 발생되지 않는 수준으로 이를 관리하여야 한다. 따라서 터보차저의 축에 하중이 가해질 때 그 유격 범위를 정하여 관리하여야 한다.
그러나, 종래의 경우에는 수동으로 작업자가 축에 하중을 가하여 유격을 측정하게 되기 때문에 작업자가 바뀌게 되면 축 유격에 대한 측정 값이 변하게 되어 제대로 관리가 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.
특허공개 제2011-0080521호
본 발명에 따르면 축 유격을 측정하기 위하여 일측에서 가해지는 하중을 정확하게 제공하고 이를 바탕으로 축 반대 쪽에서 게이지로 자동으로 유격을 측정하도록 함으로써 작업자가 바뀌어도 항상 동일하게 터보차저의 축 유격을 측정할 수 있는 터보차저 축 유격 측정장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따른 터보차저 축 유격 측정장치는, 프레임 상부에 터보차저의 축이 수평으로 놓은 상태로 터보차저가 고정되는 고정부; 상기 고정부에 고정된 상태의 터보차저의 축 중에 일단에 일정한 하중을 전달하는 하중 전달부; 및 상기 하중 전달부에 의해 터보차저의 축 일단에 하중이 가해진 상태에서 상기 축의 타단에 접촉하여 축의 유격을 측정하는 게이지가 설치된 측정부;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 고정부는 상기 프레임의 상부에 설치되고 상기 터보차저의 일부가 안착된 상태로 놓이게 되는 안착부; 및 상기 안착부에 상기 터보차저가 안착된 상태에서 상기 터보차저의 상단부를 눌러 고정하는 압착 고무;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 압착 고무가 일단단에 고정되고 타단은 회전 가능하게 상기 프레임에 고정된 링크; 자유단의 손잡이가 회전됨으로써 상기 링크가 회전되어 상기 터보차저를 상기 압착 고무가 누르게 되도록 상기 링크에 연결된 고정 레버;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 하중 전달부는, 상기 터보차저의 축 일단에 걸려 일 방향으로 하중을 가하고 제공되는 상기 하중을 측정하게 되는 로드셀부; 및 상기 로드셀부 하부에 상기 프레임에 지지되도록 설치되며 상기 로드셀부를 삼축에 대하여 이동시키는 스테이지;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스테이지는 상기 프레임으로부터 X, Y, Z 축 스테이지가 각각 순차적으로 설치될 수 있다.
이때, 상기 스테이지에는 각 축에 대하여 미세 조정 가능하도록 조절 노브가 설치될 수 있다.
이때, 상기 측정부는, 상기 프레임에 수직으로 세워진 포스트; 상기 포스트에 수직으로 이송하도록 설치된 승강 블록; 상기 승강 블록에 설치되어 축의 유격을 측정하는 게이지; 및 상기 게이지에 설치되고 상기 터보차저의 축에 밀착되어 하중이 가해지면 축의 유격을 측정하도록 축의 변형에 따라 수직방향으로 이동하는 게이지 로드;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 측정부 측에 위치하도록 설치되어 터보차저의 동심원도를 측정하는 동심도 측정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 안착부에는 안착 돌기가 형성되고, 상기 터보차저의 둘레에는 복수개의 안착 홈이 형성되어 상기 안착 돌기가 상기 안착 홈에 삽입됨으로써 터보차저의 하단부가 고정될 수 있다.
이때, 상기 하중 전달부 측에는 상기 터보차저의 터빈 휠 측이 위치하고, 반대쪽의 측정부에는 컴프레서 휠이 위치할 수 있다.
상기의 구성에 따라, 본 발명에 따른 터보차저 축 유격 측정장치는, 터보차저를 고정하고 터보차저 축 일단에 로드셀에 의해 가해지는 하중에 대한 축 유격을 정확하게 측정할 수 있기 때문에 작업자가 바뀌어도 정확한 측정이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저 축 유격 측정장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저 축 유격 측정장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저 축 유격 측정장치의 우측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저 축 유격 측정장치의 좌측면도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터보차저 축 유격 측정장치를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저 축 유격 측정장치는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 고정부(20), 하중 전달부, 측정부(30)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 고정부(20)는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 프레임(10) 상부에 터보차저(1)의 축이 수평으로 놓은 상태로 터보차저(1)가 고정될 수 있다.
상기 고정부(20)는 터보차저(1)를 수평으로 축이 놓이도록 한 상태로 고정하게 되고, 이렇게 고정함으로써 축의 한쪽에 하중을 가하고 반대쪽에서 유격을 측정하게 된다. 이러한 측정 결과로 양품을 판정할 수 있게 된다.
이때, 상기 고정부(20)는 안착부(11), 압착 고무(23), 링크(22), 고정 레버(21)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 안착부(11)는, 도 1을 참고하면, 상기 프레임(10)의 상부에 설치되고 상기 터보차저(1)의 일부가 안착된 상태로 놓이게 될 수 있다.
이때, 상기 압착 고무(23)는, 상기 안착부(11)에 상기 터보차저(1)가 안착된 상태에서 상기 터보차저(1)의 상단부를 눌러 고정할 수 있다.
이때, 상기 링크(22)는, 상기 압착 고무(23)가 일단단에 고정되고 타단은 회전 가능하게 상기 프레임(10)에 고정될 수 있다.
이때, 상기 고정 레버(21)는 자유단의 손잡이가 회전됨으로써 상기 링크(22)가 회전되어 상기 터보차저(1)를 상기 압착 고무(23)가 누르게 되도록 상기 링크(22)에 연결될 수 있다.
이때, 상기 안착부(11)에는 안착 돌기(11a)가 형성되고, 상기 터보차저(1)의 둘레에는 복수개의 안착 홈(1c)이 형성되어 상기 안착 돌기(11a)가 상기 안착 홈(1c)에 삽입됨으로써 터보차저(1)의 하단부가 고정될 수 있다.
따라서 상기 터보차저(1)가 안착부(11)에 놓인 상태에서 작업자가 고정 레버(21)에 힘을 가하면 상기 링크(22)가 회전되고, 그에 따라 상기 압착 고부가 터보차저(1)의 상단을 압착하여 고정시키게 된다. 이러한 상태에서 하중이 가해지고 축 유격 측정이 진행될 것이다.
상기 하중 전달부는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 고정부(20)에 고정된 상태의 터보차저(1)의 축 중에 일단에 일정한 하중을 전달할 수 있다.
이때, 상기 하중 전달부는 상기 터보차저(1)의 축 일단에 걸려 일 방향으로 하중을 가하고 제공되는 상기 하중을 측정하게 되는 로드셀부(50)와, 상기 로드셀부(50) 하부에 상기 프레임(10)에 지지되도록 설치되며 상기 로드셀부(50)를 삼축에 대하여 이동시키는 스테이지(60, 70)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스테이지(60, 70)는 상기 프레임(10)으로부터 X, Y, Z 축 스테이지(60, 70)가 각각 순차적으로 설치될 수 있다.
이때, 상기 스테이지(60, 70)에는 각 축에 대하여 미세 조정 가능하도록 조절 노브(61, 71, 72)가 설치될 수 있다.
따라서 상기 터보차저(1)가 고정된 상태에서 로드셀부(50)가 터보차저(1)의 축 일단에 하중을 가하면 그 가해지는 하중은 로드셀부(50)에 의해 측정되어 이를 디스플레이 하게 된다. 물론 가해지는 하중은 방향으로 축에 대하여 어느 방향이든지 수직으로 가해지게 될 것이다. 즉 반드시 중력 방향으로 하중이 가해지는 것이 아니라 수평 방향과 같이 다양한 방향으로 하중이 가해질 수 있을 것이다.
이때, 상기 하중 전달부 측에는 상기 터보차저(1)의 터빈 휠(1a) 측이 위치하고, 반대쪽의 측정부(30)에는 컴프레서 휠(1b)이 위치할 수 있다.
상기 측정부(30)는, 도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 하중 전달부에 의해 터보차저(1)의 축 일단에 하중이 가해진 상태에서 상기 축의 타단에 접촉하여 축의 유격을 측정하는 게이지(33)가 설치될 수 있다.
이때, 상기 측정부(30)는, 상기 프레임(10)에 수직으로 세워진 포스트(31)와, 상기 포스트(31)에 수직으로 이송하도록 설치된 승강 블록(32)과, 상기 승강 블록(32)에 설치되어 축의 유격을 측정하는 게이지(33)와, 상기 게이지(33)에 설치되고 상기 터보차저(1)의 축에 밀착되어 하중이 가해지면 축의 유격을 측정하도록 축의 변형에 따라 수직방향으로 이동하는 게이지 로드(34)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 측정부(30) 측에 위치하도록 설치되어 터보차저(1)의 축의 동심원도를 측정하는 동심도 측정부(40)가 설치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 하단부에 스테이지 형태의 프레임(10)이 지면으로부터 일정 높이에 위치하도록 설치되어 있다. 상기 프레임(10)의 중앙에는 안착부(11)가 구비되어 있고, 안착부(11)의 안착 돌기(11a)가 터보차저(1)의 안착 홈(1c)에 삽입됨으로써 정확한 위치에 고정이 이루어질 수 있다. 물론 이러한 안착 홈(1c)과 안착 돌기(11a)는 선택 사항이기 때문에 안착부(11)는 터보차저(1)를 하부에 움직이지 않도록 지지하는 형태로 이루어지면 될 것이다. 상기 터보차저(1)는 도 1을 기준으로, 고정된 상태에서, 좌측에는 터빈 휠(1a) 측이, 우측에는 컴프레서 휠(1b) 측이 위치한다. 이러한 상태에서 좌측의 터빈 휠(1a) 측의 축에 하중을 가하게 되고, 그 결과 추 유격은 우측의 컴프레서 휠(1b) 측의 축에서 측정이 이루어질 수 있다. 상기 터보차저(1)는 하부는 안착부(11)에 안착되고 상부는 압착 고무(23)에 눌려 안착될 수 있다. 고정 레버(21)를 전방으로 회전시키면 압착 고무(23)가 설치된 링크(22)가 회전되면 압착 고무(23)가 터보차저(1)를 압착하여 고정하게 된다.
도 1에서, 터보차저(1)의 좌측에는 터보차저(1)의 축에 하중을 가하게 되는 로드셀부(50)가 위치한다. 가해지는 하중에 따라 로드셀부(50)에서 하중이 측정되고 그 후방에 설치된 디스플레이로 가해지는 하중이 표시될 수 있다. 로드셀부(50)의 하부에는 Z축 스테이지(60)가 설치되어 로드셀부(50)의 승강에 관여한다. 즉 Z축 방향으로의 이동에 관하여 그 방향으로 가해지는 하중을 조절할 수 있게 된다. 물론 그 조절은 Z축 조절 노브(61)를 회전시킴으로써 미세 조정이 가능하다. 따라서 작업자는 조절 노브(61, 71, 72)들을 이용하여 미세 조정하고, 그 가해지는 하중을 디스플레이를 통해 확인하면서 작업을 진행할 수 있을 것이다. Z축 스테이지(60)의 하부에는 XY 스테이지(70)가 설치되어 로드셀부(50)의 XY 방향을 조절할 수 있도록 되어 있다. 물론 그 미세 조정은 X축 조절 노브(71), Y축 조절 노브(72)를 이용하여 X, Y 축의 이동을 미세 조정할 수 있게 된다. 결국 프레임(10)의 상단에서부터 X, Y, Z 축 스테이지(60, 70)가 순서대로 설치될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 터보차저(1)의 우측에는 측정부(30)가 설치되어 있다. 도 3을 함께 참고하면, 측정부(30)에는 포스트(31)에 승강 블록(32)이 수직방향으로 승강할 수 있도록 되어 있고, 상기 승강 블록(32)에는 게이지(33)가 고정되어 있고, 게이지(33)의 게이지 로드(34)가 게이지(33)로부터 하부로 돌출되도록 설치되어 있다. 따라서 승강 블록(32) 높이를 조절하여 게이지 로드(34)가 상기 터보차저(1)의 축에 밀착되도록 한 상태에서 하중을 가하고 그 결과 발생되는 유격을 게이지(33)가 측정하도록 되어 있다. 더불어 도 1에서 터보차저(1)의 우측에는 동심도를 측정할 수 있는 동심도 측정부(30)가 설치되어 있다.
도 4를 참고하면, 터보차저(1) 상부를 고정하기 위하여 압착 고무(23)를 승강시킬 수 있는 고정 레버(21)의 구조가 도시되어 있다. 고정 레버(21)는 후방으로 회전된 상태에서 전방으로 작업자가 회전시키면 링크(22)가 그에 따라 회전되면서 링크(22)에 고정된 압착 고무(23)가 터보차저(1)를 눌러 고정하게 된다.
전술한 작업 순서에 따라 터보차저(1)를 고정하고 게이지 로드(34)를 터보차저(1) 축에 밀착시킨 상태에서 반대쪽에서 조절 노브(61, 71, 72)들을 이용하여 정해진 방향과 하중을 가하면서 게이지(33)가 측정된 값을 읽어 기록하게 된다. 이러한 방식으로 터보차저(1)의 축 유격을 측정하고 그에 따라 양부 판정을 진행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 터보차저
1a : 터빈 휠 1b : 컴프레서 휠
1c : 안착 홈 10 : 프레임
11 : 안착부 11a : 안착 돌기
20 : 고정부 21 : 고정 레버
22 : 링크 23 : 압착 고무
30 : 측정부 31 : 포스트
32 : 승강 블록 33 : 게이지
34 : 게이지 로드 40 : 동심도 측정부
50 : 로드셀부 60 : Z축 스테이지
61 : Z축 조절 노브 70 : XY축 스테이지
71 : X축 조절 노브 72 : Y축 조절 노브

Claims (10)

  1. 프레임 상부에 터보차저의 축이 수평으로 놓은 상태로 터보차저가 고정되는 고정부;
    상기 고정부에 고정된 상태의 터보차저의 축 중에 일단에 일정한 하중을 전달하는 하중 전달부;
    상기 하중 전달부에 의해 터보차저의 축 일단에 하중이 가해진 상태에서 상기 축의 타단에 접촉하여 축의 유격을 측정하는 게이지가 설치된 측정부;
    를 포함하는, 터보차저 축 유격 측정장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 프레임의 상부에 설치되고 상기 터보차저의 일부가 안착된 상태로 놓이게 되는 안착부; 및
    상기 안착부에 상기 터보차저가 안착된 상태에서 상기 터보차저의 상단부를 눌러 고정하는 압착 고무;를 포함하는, 터보차저 축 유격 측정장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 압착 고무가 일단단에 고정되고 타단은 회전 가능하게 상기 프레임에 고정된 링크;
    자유단의 손잡이가 회전됨으로써 상기 링크가 회전되어 상기 터보차저를 상기 압착 고무가 누르게 되도록 상기 링크에 연결된 고정 레버;를 더 포함하는, 터보차저 축 유격 측정장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 하중 전달부는,
    상기 터보차저의 축 일단에 걸려 일 방향으로 하중을 가하고 제공되는 상기 하중을 측정하게 되는 로드셀부;
    상기 로드셀부 하부에 상기 프레임에 지지되도록 설치되며 상기 로드셀부를 삼축에 대하여 이동시키는 스테이지;를 포함하는, 포함하는, 터보차저 축 유격 측정장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 프레임으로부터 X, Y, Z 축 스테이지가 각각 순차적으로 설치된, 터보차저 축 유격 측정장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 스테이지에는 각 축에 대하여 미세 조정 가능하도록 조절 노브가 설치된, 터보차저 축 유격 측정장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 프레임에 수직으로 세워진 포스트;
    상기 포스트에 수직으로 이송하도록 설치된 승강 블록;
    상기 승강 블록에 설치되어 축의 유격을 측정하는 게이지; 및
    상기 게이지에 설치되고 상기 터보차저의 축에 밀착되어 하중이 가해지면 축의 유격을 측정하도록 축의 변형에 따라 수직방향으로 이동하는 게이지 로드;를 포함하는, 터보차저 축 유격 측정장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 측정부 측에 위치하도록 설치되어 터보차저의 동심원도를 측정하는 동심도 측정부를 더 포함하는, 터보차저 축 유격 측정장치.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 안착부에는 안착 돌기가 형성되고, 상기 터보차저의 둘레에는 복수개의 안착 홈이 형성되어 상기 안착 돌기가 상기 안착 홈에 삽입됨으로써 터보차저의 하단부가 고정되는, 터보차저 축 유격 측정장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 하중 전달부 측에는 상기 터보차저의 터빈 휠 측이 위치하고, 반대쪽의 측정부에는 컴프레서 휠이 위치하는, 터보차저 축 유격 측정장치.
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