KR910010159B1 - 배기가스 터어보 과급기의 원심 윤활유 펌프 - Google Patents

배기가스 터어보 과급기의 원심 윤활유 펌프 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

배기가스 터어보 과급기의 원심 윤활유 펌프
첨부도면은 내측 베어링을 갖는 배기가스 터어보 과급기(turbocharger)의 원심 윤활유 펌프의 종단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 터어보 과급기 축 2 : 축 베어링
3 : 베어링 내측링 4 : 베어링 외측링
5 : 로울링체(rolling bodies) 6 : 케이싱
7 : 펌프로우터 8 : 중공공간
9 : 오일 흡입관 10 : 오일 회전환
11 : 유조(oil sump) 12 : 공기 벤트덕트
13 : 오일 트랩구멍 14 : 오일 간극
15 : 분출구멍(ejection hole) 16 : 분사노즐(injection nozzle)
17 : 홈 18 : 포켓
19 : 축시일
본 발명은 배기 가스 터어보 과급기의 원심 윤활유 펌프에 관한 것이다.
배기 가스 터어보 과급기에는 종종 로울링 베어링이 장착되며, 그것은 시동시 및 낮은 회전속도에서는 오일 없이도 운전될 수 있지만 높은 회전 속도 때문에 다량의 분사유에 의해 윤활 및 냉각되어야 한다. 분사되는 오일의 양은 정확하게 정해져야 하며 대략 회전속도에 비례하여 증가한다. 로울링 베어링의 로울링체 레이스(race) 내로의 오일 분사는 베어링 내측링 근처에서 발생하여야 한다. 윤활유는 터어보 과급기 축상에 배치된 원심펌프에 의해 유조로부터 흡입되며 로울링 베어링을 통과한다. 오일의 일부는 냉각을 위해서 예를들어 베어링 내측링과 같은 과열을 받는 부품상에 직접 분사될 수 있다.
앞에서 설명한 형식의 원심 윤활유 펌프는 예를들어 스위스 특허 제451714호에 기재되어 있다. 여기에서의 윤활유 펌프는 터어보 과급기 축의 한단부에 부착되어 있기 때문에 외부 베어링을 갖는 터어보 과급기에서만 사용될 수 있다. 왜냐하면 이 시스템은 베어링 직경에 비해 비교적 작은 내경의 회전 오일링에 의존하기 때문이며, 이는 설계상 이유로, 내측 베어링을 갖는 터어보 과급기에서 항상 가능한 것은 아니다.
내측 베어링을 갖는 배기가스 터어보 과급기의 축 베어링의 윤활은 보통 기관의 윤활 회로에 의해서 또는 상당히 먼지에 민감한 로울러 베어링의 경우에는 예를들어 기어 또는 피스톤 펌프와 같은 외부의 펌프에 의해 수행된다. 이런 펌프는 별도의 구동장치와 넓은 공간을 필요로 하며, 또한 정비에 인력 소모가 많고 각 부품들의 고장도 무시할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 내측 베어링을 갖는 배기가스 터어보 과급기를 위해서도 사용될 수 있는 효율이 높고 신뢰할 수 있는 윤활유 펌프를 제공하는 것이다.
이 목적은 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명에 의해 얻어지는 이점들은 주로 축 베어링 속으로 분사하는 원심력 효과에 의하여, 오일 회전환내에 발생된 유압을 직접 사용할 가능성이 없는 곳에서라도 내측 베어링을 갖는 배기가스 터어보 과급기를 위해 마련된 원심 윤활유 펌프내에서 적당한 분사 압력이 얻어질 수 있는 것이다.
내측 베어링을 갖는 배기가스 터어보 과급기의 축상에 직접 원심 윤활유 펌프를 설치함에 따라 터어보 과급기의 유용성에 악영향을 미치는 인자들이 제거된다.
이하 본 발명의 한 실시예를 첨부도면에 의거 설명하고자 한다.
본 도면은 내부 베어링을 갖는 배기가스 터어보 과급기의 원심 윤활유 펌프의 길이 방향 단면을 도시하고 있다.
윤활유의 유동 방향은 화살표로 표시되고, 본 발명에 별로 중요하지 않는 터어빈, 압축기 등과 같은 배기가스 터어보 과급기의 부품들은 생략된다.
터어보 과급기 축(1)은 베어링 내측링(3), 베어링 외측링(4) 및 로울링체(5)로 구성되는 축 베어링(2)에 의해 케이싱(6)내에 지지된다. 반경방향으로 배치된 공기 벤트덕트(12)를 갖춘 펌프 로우터(7)는 터어보 과급기 축(1)에 고정된다. 오일 흡입관(9)의 하단부는 유조(11)에 잠긴다. 오일 흡입관(9)의 상단부는 중공공간(8)에 연결되며, 그 속에서 공기 벤트 덕트(12)의 흡입효과에 기인하여 진공이 발생된다.
운전중, 베어링(2)을 통해 유조(11)로부터 흡입된 오일은 원심력에 의해, 중공공간(8)에 오일 회전환(10)을 형성한다.
이 오일 회전환(10)의 유압은 반경이 증가함에 따라 증가한다.
작은 반경으로부터 시작하는 오일의 회전환의 압력의 형성은, 로울링체 레이스 내로의 오일의 분사는 베어링 내측링(3) 가까이서 발생하여야 하기 때문에, 오일의 회전환으로부터 바로 작은 직경의 베어링으로 분사하기 위하여서는 꼭 필요한 조건일 것이다. 내측 베어링을 갖는 배기가스 터어보 과급기에 설치한 윤활유 펌프의 경우, 분사노즐(16)이 설치되는 반경보다 작은 오일 회전환의 내부 반경을 만드는 것은 불가능하다. 즉, 이는 측 베어링(2) 내로 효과적으로 분사하기 위해 반드시 필요한 조건일 것이다. 왜냐하면 터어보 과급기 축(1)의 강도상의 이유 때문에 펌프로우터(7)의 위치에서 두께를 줄일 수 없으며, 증가된 원심력, 마찰에너지 및 재질온도 때문에 선택된 베어링 직경이 보다 크게 제조될 수 없기 때문이다.
본 발명에 의한 펌프로우터(7)는 2개의 횡 방향으로 배치된 중공공간(8)을 갖추고 있으며, 2개의 축 베어링(2) 사이 터어보 축(1)상에 고정되며, 축 베어링(2)은 각기 펌프로우터(7)의 중공공간(8)과 오일 흡입관(9)사이에 배치한다. 이것은 유조(11)로부터 분사노즐(16)과 축 베어링(2)을 통해 오일이 흡입되는 효과가 있다.
또, 환상 오일 간극(14)은 케이싱(6)과 베어링 외측링(4)의 분사노즐(16)쪽을 면하는 단면 사이에 위치한다. 오일덕트(17)는 케이싱(6)과 베어링 외측링(4)의 원통형 외면 사이 그리고 베어링 외측링(4)의 분사노즐(16)로부터 멀리 떨어져 마주한 단부면과 케이싱(6)사이의 접촉면으로 위치한다.
이 수단에 의해서, 베어링의 양측으로부터 자유롭게 오일 배출이 가능해지며 비산량도 줄어든다. 이 오일은 안쪽으로 직접 유동할 수 있으며, 로울링체(5)에 의한 선회와 함께 밖을 향해 오일간극(14)내로 유동하고, 이 위치에서, 회전하는 오일환의 원심력으로 인해, 외측링(3)의 내경만큼 홈(17)을 통해 다시 반경방향 안쪽으로 유동한다. 이 오일은 또 다시 펌프로우터(7)의 중공공간(8)내로 유입해서 거기서 오일의 회전환(10)을 형성한다. 오일의 전량이 분출구멍(15)을 통과하여 유조(11)에 수집된다.
펌프로우터(7)상에 배치된 분출구멍(15)은 반경방향 밖으로 떨어지도록 설치되며 또한 오일 회전환(10)의 내경 표면상 얕은 깊이로써 분출이 이루어지도록 치수를 준다.
이는 공기가 분출구멍(15)을 통해 진공하의 중공공간(8)내로 침입하는 것을 방지하여 선회성능 손실을 최소로 줄이는 잇점이 있다.
그 속에서 오일의 회전환(10)이 형성하는 펌프로우터(7)의 중공공간(8)은 먼지 분리기 역할을 하는 포켓(18)을 갖는다. 중공공간(8)내에 일정한 압력을 유지하기 위해 축시일(19)을 통해 그리고 오일을 따라 도착하는 공기는 제거되어야 한다. 이것은 공기 벤트 덕트(12)의 흡입효과에 의해 달성된다. 펌프로우터(7)의 공기 분리 덕트(12)를 통하여 윤활유가 나오는 것을 방지하기 위하여, 공기는 처음에 오일 트랩 구멍(13)을 통해 반경방향으로 내향하여 통과하며, 그것을 통해 오일은 원심력 때문에 뒤따라 통과할 수 없다. 이 오일 트랩 구멍(13)은 가능한한 반경 방향으로 내향하여 멀리 배치된다.
이 경우 오일 유동이 불충분하기 때문에 오일 흡입관(9)에 교축점이 없어야 하는 점이 매우 중요하다.
이하 원심 윤활유 펌프의 작동 방법을 서술하겠다.
펌프로우터(7)의 공기 벤트덕트(12)내에서, 공기는 운전중 원심력 효과에 의해 외향하게 되며, 그것은 중공공간(8)내에 진공을 유발하며 오일은 유조(11)로부터 오일 흡입관(9), 고정 분사노즐(16) 및 축 베어링(2)을 통해 흡입된다. 벽 마찰 때문에 오일의 회전환(10)이 중공공간(8)내에 형성되며, 그 오일 회전환의 내측 반경은 분출구멍(15)을 통한 오일 분출과 오일공급에 의존한다. 원심력 효과에 기인하여 오일 회전환(10)내에 유압이 형성된다. 오일내의 먼지는 중공공간(8)의 외측 내벽상에 퇴적되며, 그것은 포켓(18)의 형상으로 형성되며, 때때로 제거된다.
오일환의 내경이 분출구멍(15) 개구부 위치의 직경보다 수밀리미터 작을 경우, 올바른 치수의 분출구멍(15)을 사용하면, 중공공간(8)내에 소정의 진공이 자동적으로 발생한다. 오일환의 직경이 감소하면, 분출구멍(15) 내로의 개구부에서의 유압이 증가하여, 더 많은 오일이 분출되며 오일환의 직경도 다시 증가하며, 오일환의 직경이 증가하면, 그 반대로 된다.
본 발명은 상술하고 도시한 것에 한정되지 않음은 명백하다.
본 발명의 변형으로서 축 베어링(2)은 이중 베어링(탄뎀 베어링)으로 설계될 수도 있다. 주변에 분포된 한 열의 오일 트랩 구멍(13) 대신에 2개이상의 열을 중공공간마다 설치할 수 있다. 이는 분출구멍(15)에도 마찬가지이다.

Claims (4)

  1. 터어보 과급기 축(1)상에 배치되고 공기 벤트 덕트(12)로 제공되는 펌프로우터(7)와, 하단부는 유조(11)내에 잠기며 상단부는 운전중 원심력 효과에 의하여 오일 회전환(10)이 형성되는 중공공간(8)에 연결되는 오일 흡입관(9)으로 구성되며, 과급기축을 지지하는 축 베어링과 케이싱을 갖는 배기 가스 터어보 과급기의 원심 윤활유 펌프에 있어서, 펌프로우터(7)는 2개의 횡방향으로 배치된 중공공간(8)으로 제공되고 2개의 축 베어링(2)사이에서 터어보 과급기 축(1)상에 고정되고, 축 베어링(2)은 각기 펌프로우터(7)의 중공공간(8)과 오일 흡입관(9) 사이에 배치되며, 오일은 유조(11)로부터 분사노즐(16)과 축 베어링(2)을 통하여 흡입되고, 오일 덕트(17)는 케이싱(6)과 분사노즐(16)에서 멀리떨어져 대향하는 베어링 외측링(4)의 단부면사이, 그리고 케이싱(6)과 베어링 외측링(4)의 원통형 외면사이의 접촉면에 위치하는 것을 특징으로 하는 배기가스 터어보 과급기의 원심 윤활유 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 환상의 오일 간극(14)은 케이싱(6)과 베어링 외측링(4)의 분사노즐(16)과 마주하는 단부면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 원심 윤활유 펌프.
  3. 제1항에 있어서, 분출구멍(15)은 펌프로우터 상에 위치하며, 그 내부 구멍이 오일 회전환(10)의 내부 반경에 의하여 얇은 두께의 커버로 제공되도록 외부로 방사상으로 아주 멀리 위치하며 이에 따른 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 원심 윤활유 펌프.
  4. 제1항에 있어서, 작동중 오일 회전환(10)이 형성되는 펌프로우터(7)의 중공공간(8)에는 먼저 분리기로서 작용하는 외측으로 배치된 포켓(18)이 배치되는 것을 특징으로 하는 원심 윤활유 펌프.
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