KR101915092B1

KR101915092B1 - 배기가스 터보차저

Info

Publication number: KR101915092B1
Application number: KR1020147032423A
Authority: KR
Inventors: 디트마르 메츠; 마틴 뮬러; 토마스 램
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2018-11-06
Also published as: DE112013001529B4; US9518476B2; DE112013001529T5; IN2014DN06183A; US20150118028A1; JP6175491B2; KR20150003838A; CN104220718B; CN104220718A; JP2015514923A; WO2013163015A1

Abstract

본 발명은, 흡기 덕트(4)에 의해 둘러싸인 터빈 휠(3)을 구비하는 터빈(2); 흡기 덕트(4)를 한정하는 와셔(6) 및 베인 베어링 링(7)을 구비하며, 흡기 덕트(4)에 배열되며 베인 레버(10)에 연결된 회전 가능한 베인 샤프트(9)를 통해 베인 베어링 링(7)에 장착되고, 이 때 베인 베어링 링(7)의 외측을 둘러싸는 유니슨 링(13)의 관련 홈(12)에 상기 베인 레버의 레버 헤드(11)가 맞물리는 것인 복수의 베인(8)을 구비하는 VTG 카트리지(5); 및 유니슨 링(13)과 베인 베어링 링(7) 사이의 반경방향 베어링을 포함하되, 상기 반경방향 베어링을 형성하기 위한 베인 레버(10)는 캠 레버의 형태이고, 레버 헤드(11)는 홈(12)에 지지되는, 배기가스 터보차저(1)에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.

이러한 배기가스 터보차저의 경우, 가이드 베인들이 유니슨 링에 의해 조정되는 가변 터빈 구조(VTG)가 제공된다. 가능한 최상의 제어를 제공할 수 있도록 하기 위해, 시스템의 가능한 최소 히스테리시스 및 이에 따른 가능한 최소 마찰이 바람직하다. 예를 들어 유니슨 링의 반경방향 베어링 또한 이에 영향을 끼친다. 주지의 배기가스 터보차저의 경우, 이를 위해 핀들 상의 롤러들 또는 그 밖에 구름 베어링이 제공된다.

이를 감안하여 본 발명의 목적은, 더 간단하고 더 비용 효과적인 설계의 구조를 가지는, 청구범위 제1항의 전제부에 나타난 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다.

이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징들에 의해 달성된다.

이는 유리하게는 먼저 구성요소, 예컨대 주지된 베어링의 경우 구비되는 것과 같은 핀들 상의 롤러들의 개수를 절감시키게 된다.

또한, 캠 레버 형태의 베인 레버를 위한 스탬핑 및/또는 성형된 부품들을 사용할 수 있으므로, 제조 비용이 감소된다.

베어링 힘을 낮게 유지할 수 있도록 하기 위해서, 힘은 바람직하게 베인 섕크 또는 베인 베어링 링의 보어들의 중심에 가능한 한 가까운 평면에 도입되며, 그 결과 에지 하중을 피하게 된다.

종속 청구항은 본 발명의 유리한 개선예를 포함한다.

청구범위 제11항 및 제12항은 독립적으로 시판 가능한 대상으로서 본 발명에 따른 VTG 카트리지를 정의한다.

본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저를 개략적으로 매우 단순하게 나타낸 도면을 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 VTG 카트리지의 제1 실시형태의 평면 사시도를 보여준다.
도 3은 도 2에 도시된 VTG 카트리지의 부분 확대도를 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 VTG 카트리지의 제2 실시형태의 일부를 보여주는, 도 3에 상응하는 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 터보차저 회전축(L)을 가지는 배기가스 터보차저(1)를 개략적으로 매우 단순하게 나타낸 기본 도면을 보여준다.

배기가스 터보차저(1)는 또한, 소위 VTG 카트리지(5)를 구비한, 흡기 덕트(4)로 둘러싸인 터빈 휠(3)을 포함하는 터빈(2)을 가진다. 이러한 VTG 카트리지(5)에 대해서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 이하에 상세히 설명할 것이다.

배기가스 터보차저(1)는 또한 배기가스 터보차저의 다른 모든 일반적인 부품들, 예컨대 베어링 하우징(26)에 회전 가능하게 장착되어 일 단부에서 터빈 휠(3)을 지탱하고 다른 단부에서 압축기(27)의 압축기 휠(28)을 지탱하는 회전자(25)를 구비함은 물론이다. 이들 부품은 본 발명의 원리를 설명하는 데에 있어서 중요하지 않으므로, 도 1에서는 마찬가지로 개략적으로 매우 단순하게 도시하였을 뿐이다.

언급된 바와 같이 도 2 내지 도 4를 참조하여 이하에 상세히 설명될 VTG 카트리지도 마찬가지로 개략적으로 매우 단순화된 형태로 도시된다.

VTG 카트리지는 베인 베어링 링(7)과 와셔(6) 사이에서 터빈 휠(3)을 향한 배기가스의 통로를 위한 흡기 덕트(4)를 한정하는 구조적 유닛을 의미하는 것으로 이해한다. 또한, 이러한 유형의 VTG 카트리지는 흡기 덕트(4)에 배열된 복수의 베인을 구비하며, 도 4는 참조 번호 8로 나타낸 하나의 베인을 상응하는 참조 번호의 모든 베인 베어링의 대표적인 예로서 보여준다. 베인(8)은 베인 베어링 링(7)에서 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에 회전 가능하게 이동될 수 있다. 이를 위해, 베인(8)은 회전축을 각각 가지는 베인 샤프트(9)를 구비한다. 베인 샤프트(9)는 결국 베인 레버(10)에 연결되며, 그 중 두 개의 베인 레버가 각각의 경우 도 2에 참조 번호 10으로 나타나 있다. 도 2에 나타난 바와 같이, 도시된 실시형태에서 바람직하게는 이러한 크랭크식 베인 레버가 각각의 경우 동일한 설계로 10개 구비된다.

각각의 베인 레버(10)는, 유니슨 링(13)의 관련된 홈(12)에 맞물리는 레버 헤드(11)를 갖는다. 도 2는 이러한 점에서 유니슨 링(13)이 베인 베어링 링(7)을 외측 상에서, 즉 그 외주를 따라 둘러싸는 것을 보여준다.

유니슨 링(13)을 반경방향으로 장착하기 위해, 본 발명에 따라 베인 레버(10)에 의해 형성된 반경방향 베어링이 제공된다. 이를 위해, 베인 레버(10)는 캠 레버로서 형성되며, 레버 헤드(11)는 유니슨 링(13)의 홈(12)에 지지된다.

도 2 및 도 3은 이러한 점에서 제1 실시형태를 보여준다. 이 실시형태에서, 레버 헤드(11)에는 각각 만곡된 형태를 가진 단부면(14)이 구비된다. 이들 만곡된 단부면(14)은 각각 관련된 홈(12)의 반대면(15)과 구름 접촉하며, 이러한 구름 접촉은 도 3에서 화살표(KW)로 나타나 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 실시형태에서, 홈의 반대면(15)은 각각의 경우 평면 형태를 가진다.

도 3의 다른 두 개의 화살표(KS₁, KS₂)는 레버 헤드(11)와 각각의 관련 홈(12) 사이의 측방향 접촉점을 나타낸다. 이들 접촉점(KS₁, KS₂)은 레버 헤드(11)의 측벽(16, 17)과 홈(12)의 상응하는 관련 측벽(18, 19) 사이에서 발생하며, 이들 측벽(18, 19)은 각각 반대면(15)에 인접한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 홈(12)은 각각 후방벽(24)에 의해 폐쇄되고, 이러한 후방벽은 결국 측벽(18, 19)에 인접하며 반대면(15)에 실질적으로 평행하게 이어진다.

도 4는 바람직하게 크랭크식의 베인 레버(10)가 결국 캠 레버의 형태인 제2 실시형태를 보여주며, 레버 헤드(11)는 홈(12)에 지지되지만 이러한 지지는 도 4에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이 측방향 구름 베어링 지지점(KW₁, KW₂)에 제공된다. 레버 헤드(11)의 이러한 구름 베어링 지지점(KW₁, KW₂)은, 마찬가지로 도 4에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 홈(12)의 에지 영역(20, 21) 상에서 지지된다.

또한 이 실시형태에서 레버 헤드(11)는 각각 중앙 리세스(23)를 가지며, 이러한 리세스에 유니슨 링(13)의 관련 러그(22)가 맞물리고, 그 결과 베인을 조정하기 위한 힘이 전달된다.

두 실시형태에 공통적으로, 베인 레버(10)는 각각 바람직하게는 크랭크식 레버의 형태이며, 스탬핑 또는 성형된 부품의 형태로 제조될 수 있다.

또한, 두 실시형태에서 유니슨 링(13)은 베인 베어링 링(7)을 통해 축방향으로 장착된다. 이를 위해, 베인 베어링 링(7)은 유니슨 링(13)에 안착되는 베어링 세그먼트들(24, 도 2 참조)을 구비한다.

본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 본 발명의 개시내용을 보충하기 위해 도 1 내지 도 4에 나타낸 도시를 명백히 참조한다.

1 배기가스 터보차저
2 터빈
3 터빈 휠
4 흡기 덕트
5 VTG 카트리지
6 와셔
7 베인 베어링 링
8 베인
9 베인 샤프트
10 베인 레버
11 레버 헤드
12 홈
13 유니슨 링
14 만곡된 단부면
15 반대면
16, 17 측벽
18, 19 측벽
20, 21 단부 영역
22 러그
23 리세스
24 베어링 세그먼트
KS₁, KS₂ 베인을 조정하기 위한 측방향 접촉점
KW 구름 베어링을 위한 접촉점
KW₁, KW₂ 구름 베어링을 위한 접촉점
L 터보차저 종축

Claims

흡기 덕트(4)에 의해 둘러싸인 터빈 휠(3)을 구비하는 터빈(2);
흡기 덕트(4)를 한정하는 와셔(6) 및 베인 베어링 링(7)을 구비하며, 흡기 덕트(4)에 배열되며 베인 레버(10)에 연결된 회전 가능한 베인 샤프트(9)를 통해 베인 베어링 링(7)에 장착되고, 이 때 베인 베어링 링(7)의 외측을 둘러싸는 유니슨 링(13)의 관련 홈(12)에 상기 베인 레버의 레버 헤드(11)가 맞물리는 것인 복수의 베인(8)을 구비하는 VTG 카트리지(5); 및
유니슨 링(13)과 베인 베어링 링(7) 사이의 반경방향 베어링을 포함하되,
상기 반경방향 베어링을 형성하기 위한 베인 레버(10)는 레버 헤드(11)가 관련 홈(12)에 지지되어 구름 접촉(KW)하도록 형성된 형태인, 배기가스 터보차저(1).
제1항에 있어서,
레버 헤드(11)는 각각, 홈(12)의 반대면(15)과 구름 접촉(KW)하는 만곡된 단부면(14)을 가지는, 배기가스 터보차저.
제2항에 있어서,
반대면(15)은 평면 형태를 가지는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
레버 헤드(11)는, 반대면(15)에 인접하는 홈(12)의 관련된 측벽(18, 19)과 측방향 접촉(KS₁, KS₂)하는 측벽(16, 17)을 가지는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
레버 헤드(11)는 홈(12)의 관련된 외측 에지 영역(20, 21) 상에 지지되는 측방향 구름 베어링 지지점(KW₁, KW₂)을 가지는, 배기가스 터보차저.
제5항에 있어서,
레버 헤드(11)는 각각 유니슨 링(13)의 관련 러그(22)와 맞물리는 중앙 리세스(23)를 가지는, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
베인 레버(10)는 홈(12)에 맞물리도록 구부러진 형태인, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
베인 레버(10)는 스탬핑 또는 성형된 부품의 형태인, 배기가스 터보차저.
제1항에 있어서,
유니슨 링(13)은 베인 베어링 링(7)을 통해 축방향으로 장착되는, 배기가스 터보차저.
제9항에 있어서,
베인 베어링 링(7)은 유니슨 링(13) 상에 안착되는 베어링 세그먼트들(24)을 가지는, 배기가스 터보차저.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배기가스 터보차저(1)의 VTG 카트리지(5).
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