KR100291057B1

KR100291057B1 - 배기터빈과급기

Info

Publication number: KR100291057B1
Application number: KR1019970043086A
Authority: KR
Inventors: 황중현
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2001-09-17
Also published as: KR19990019689A

Abstract

흡입공기의 과압을 방지하는 바이패스수단의 구조를 대체할 수 있도록 한 배기터빈 과극기에 대해 개시한다. 이 과급기는 엔진의 연소실(500)로부터 배출되는 배기가스의 배기압력으로 회전되는 터빈(100)과, 상기 터빈(100)에 그 일단이 축설되어 연동되는 중심축(300)과, 상기 중심축(300)의 타단에 연결되며 터빈(100)의 구동력으로 흡입공기를 압축하여 상기 연소실(500)내로 공급시키는 컴프레셔(200)와, 상기 터빈(100)의 회전속도에 따라 이 터빈(100)의 구동력을 컴프레셔(200)로 전달/차단시키는 클러치수단을 포함하여 이루어진다. 상기 클러치수단은 상기 중심축(300)이 터빈축(310)과 컴프레셔축(320)으로 분리되어서, 터빈축(310)은 그 이단이 터빈(100)에 축설되고 그 타단이 소정의 경사를 갖는 경사면이 형성되어 있으며, 컴프레셔축(320)은 그 일단이 컴프레셔(200)에 축설되고 그 타단이 상단부와 하단부로 분리되어 그 양단부가 힌지축(600)을 중심으로 회동가능하게 축설되어 있으며 상기 양단부의 내면에 소정의 인장력을 갖는 인장부재(400)가 마련되는 구조를 갖는다. 따라서, 이 배기터빈 과급기는 그 터빈축의 회전속도에 따라 상기 터빈축과 컴프레셔축이 연동되거나 단락됨으로써, 상기 컴프레셔축의 회전을 제어하도록 한 것인바, 종래 복잡한 구조의 바이패스수단을 대체할 수 있게 되어 제조단가의 비용절감 및 제조작업성이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

Description

배기터빈 과급기

본 발명은 배기가스의 압력에 의해 터빈 및 컴프레셔를 구동시키는 배기터빈 과급기에 관한 것으로서, 특히 터빈의 회전속도에 따라 그 구동력을 컴프레셔로 차단/전달시키는 바이패스수단의 구조를 클러치수단을 대체한 배기터빈 과급기에 관한 것이다.

일반적으로, 배기터빈 과급기는 연소실로부터 배출되는 배기가스의 에너지로 터빈을 회전시키고, 그 회전에 따른 터빈의 구동력을 컴프레셔로 전달하여 그 컴프레셔를 구동시켜 연소실 내부로 압축된 흡입공기를 공급하는 장치로서, 일명 터보차저(Turbocharger)라고도 한다.

종래의 배기터빈 과급기는 도 1에 도시된 바와 같이, 흡/배기유로(12,14)가 각각 마련되는 연소실(10)과, 상기 배기유로(14)에 수용되어 그 내부로 배출되는 배기가스의 배출압으로 회전되는 터빈(20)과, 상기 배기유로(14)의 일측에 설치되어 과압의 배기가스가 배출될 경우에 그 배기가스를 바이패스통로(14a)측으로 유도하여 그 터빈(20)의 회전을 차단시키는 바이패스수단과, 상기 터빈(20)에 그 일단이 축설되어 터빈(20)의 회전에 따라 연동되는 중심축(50)과, 상기 중심축(50)의 타단에 축설되고 그 흡기유로의 일측에 설치되어 그 터빈(20)의 회전에 따라 함께 회전되어 흡입공기를 압축하여 상기 연소실 내부로 공급하는 컴프레셔(30)로 이루어진 구조로 되어 있다.

상기 바이패스수단은 그 터빈(20)의 고속회전시 발생되는 과압을 방지하도록 하기 위한 것으로, 그 배기유로(24)의 일면에 마련된 액츄에이터(미도시됨)의 작동으로 회전되어 배기유로(14)를 개폐시키는 바이패스밸브(40)와, 상기 바이패스밸브(40)의 회전에 따라 개방되어 배기가스가 터빈(20)측으로 배출되지 않도록 별도의 유로가 마련된 바이패스통로(14a)를 갖는다.

이와 같이, 종래의 배기터빈 과급기는 그 터빈(20)의 고회전으로 인한 과압을 방지하기 위해서 바이패스수단을 마련하고 있으나, 이는 그 구조(바이패스밸브 (40), 액츄에이터, 바이패스통로(14a)등)가 복잡하므로 그에 따른 제작상의 단점이 있을 뿐만 아니라 제조단가의 비용이 증가되는 단점을 갖는다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 터빈의 회전속도에 따라 컴프레셔의 회전을 단속하는 종래 바이패스수단의 구조를 보다 단순한 구조의 클러치수단으로 대체한 배기터빈 과급기를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 배기터빈 과급기의 작동원리를 개략적으로 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 배기터빈 과급기의 구성을 간략하게 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 작동상태를 나타낸 것으로,

도 3a는 본 발명의 터빈축이 저속일 경우, 컴프레셔축이 인장부재에 의해 터빈축에 밀착된 상태를 나타낸 것이고,

도 3b는 본 발명의 터빈축이 고속일 경우, 그 중심축에 발생하는 회전관성력이 인장부재의 인장력을 초과한 시점 이상에서 컴프레셔축이 터빈축으로부터 분리된 상태를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 터빈 200 : 컴프레셔

300 : 중시축 310 : 터빈축

320 : 컴프레셔축 400 : 인장부재

500 : 연소실

본 발명 배기터빈 과급기는 엔진의 연소실로부터 배출되는 배기가스의 배기압력에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에 그 이단이 축설되어 연동되는 중심축과, 상기 중심축의 타단에 연결되며 상기 터빈의 구동력으로 흡입공기를 압축하여 연소실내로 공급시키는 컴프레셔를 구비하여 된 배기터빈 과급기에 있어서, 상기 터빈의 회전속도에 따라 상기 터빈의 구동력을 컴프레셔로 전달/차단시키는 클러치수단을 포함하며, 상기 클러치수단은, 상기 중심축이 터빈축과 컴프레셔축으로 분리되어 그 터빈축의 일단이 상기 터빈에 축설되고 그 터빈축의 타단에 경사면이 형성되어 있으며, 상기 컴프레셔축의 일단이 상기 컴프레셔에 축설되고 그 타단이 상단부와 하단부로 분리되어 그 양단부가 힌지축을 중심으로 회동가능하게 축설되어 있으며, 상기 양단부 내측 사이에 인장부재가 개재되어 그 인장력으로 상기 경사면의 외주면에 접촉되도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 특징에 의하면, 터빈의 구동력을 컴프레셔로 전달 및 차단시키는 종래 바이패스수단의 구조를 간단한구조의 클러치수단으로 대체함으로써, 그에 따른 제조공정상의 작업성이 향상되며 비용절감 등의 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명 배기퍼빈 과급기를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명 배기터빈 과급기는, 도 2 참조, 엔진의 연소실(500)로부터 배출되는 배기가스의 배기압력으로 회전되는 터빈(100)과, 상기 터빈(100)에 그 일단이 축설되어 연동되는 중심축(300)과, 상기 중심축(300)의 타단에 연결되며 상기 터빈(100)의 회전에 연동되는 구동력으로 흡입공기를 압축하여 상기 연소실(500)내로 공급시키는 컴프레셔(200)와, 상기 터빈(100)의 회전속도에 따라 터빈(100)의 구동력을 컴프레셔(200)로 전달/차단시키는 클러치수단을 포함하여 이루어진다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 클러치수단은 상기 중심축(300)이 터빈축(310)과 컴프레셔축(320)으로 분리되어서, 상기 터빈축(310)은 그 일단이 터빈(100)에 축설되고 그 타단이 소정의 경사를 갖는 경사면이 형성되어 있고, 상기컴프레셔축(320)은 그 일단이 컴프레셔(200)에 축설되고 그 타단이 상단부와 하단부로 분리되어 그 양단부가 힌지축(600)을 중심으로 회동가능하게 축설되며 상기 양단부의 내면에 소장의 인장력을 갖는 인장부재(400)가 마련된 구조를 갖는다.

즉, 상기 컴프레셔축(320)은 그 타단의 양단부가 힌지축(600)에 의해 회동가능한 상태로, 상기 터빈축(310)의 외주면에 상기 인장부재(400)의 인장력에 의한 가압력으로 접촉되어진 것이다.

또한, 상기 컴프레셔축(320)의 내주면은 상기 터빈축(310)과의 접촉면적을 증대시키기 위해서 상기 터빈축(310)이 갖는 경사에 대응되도록 소정의 경사를 갖도록 함이 바람직할 것이다.

그리고, 상기 인장부재(400)는 그 터빈축(310)과의 회전속도에 대응되는 소정의 인장력을 갖는 스프링을 사용함이 바람직하다.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명 배기터빈 과급기의 작동상태를 터빈축(310)의 회전속도에 따라 구분하여 설명하면, 도 2 및 도 3 참조, 먼저 터빈축(310)의 회전속도가 저속일 경우, 상기 터빈축(310)은 연소실(500)로부터 배출되는 배기가스의 배출압력으로 회전되고 그 회전력이 터빈축(310)을 회전시킨다. 그때 터빈축(310)은 그 타단의 외주면이 인장부재(400)의 인장력에 의해 컴프레셔축(320)의 타단 내주면과 면접촉되어 있으므로, 상기 터빈축(310)의 회전시 마찰이 발생되어 상기 컴프레셔축(320)을 회전시킨다.

따라서, 상기 컴프레셔축(320)은 컴프레셔(200)와 연동되어 회전하고, 이 컴프레셔(200)의 회전에 따른 원심력으로 흡입공기를 압축시킨 연소실(500) 내부로 공급시키게 된다.

한편, 터빈축(310)의 회전속도가 고속일 경우, 상기 중심축(300)에서 발생하는 회전관성력이 컴프레셔축(320)의 타단에 마련된 상기 인장부재(400)의 인장력을 초과하는 시점에서, 상기 컴프레셔축(320) 타단의 양단부가 힌지축(600)을 중심으로 벌어지고, 상기 터빈축(310)의 외주면으로부터 떨어져 컴프레셔축(320)과 터빈축(310)이 분리된다.

즉, 터빈축(310)은 계속 고속으로 회전하지만, 컴프레셔축(320)은 그 구동력이 근원이 되는 터빈축(310)과 분리되므로 그 회전속도가 저속으로 변하되어 그 연소실(500)내부로 공급시키는 압축력이 저하된다.

즉, 컴프레셔축(320)은 상기 터빈축(310)의 회전속도가 낮아졌을 때, 상기 인장부재(400)의 인장력으로 인해 터빈축(310) 타단이 경사면과 면접촉되고, 다시 터빈축(310)과 함께 연동되는 것이다.

즉, 본 발명 배기터빈 과급기는 그 터빈축(310)의 회전속도가 고속일 때 연소실(500)로 공급되는 흡입공기의 압력이 과도해 지는 것을 방지하는 기능의 종래 바이패스수단을 배제시키고, 클러치수단으로 대체하여 그 조절이 자동적으로 되도록 된 것이다.

따라서, 본 발명 배기터빈 과급기는 터빈축(310)의 회전속도에 따라 터빈축(310)과 컴프레셔축(320)이 연동되거나 단락됨으로써, 상기 컴프레셔(200)의 회전을 제어하도록 한 것인바, 종래 바이패스수단을 보다 간단한 구조의 클러치수단을 대체할 수 있게 되어, 제조단가의 비용절감 및 제조작업성이 향상되는 유용한 효과를 갖는 것이다.

Claims

엔진의 연소실로부터 배출되는 배기가스의 배기압력에 의해 구동되는 터빈과, 상기 터빈에 그 일단이 축설되어 연동되는 중심축과, 상기 중심축의 타단에 연결되며 상기 터빈의 구동력으로 흡입공기를 압축하여 연소실내로 공급시키는 컴프레셔를 구비하여 된 배기터빈 과급기에 있어서, 상기 터빈의 회전속도에 따라 상기 터빈의 구동력을 컴프레셔로 전달/차단시키는 클러치수단을 포함하며, 상기 클러치수단은, 상기 중심축이 터빈축과 컴프레셔축으로 분리되어 그 터빈축의 일단이 상기 터빈에 축설되고 그 터빈축의 타단에 경사면이 형성되어 있으며, 상기 컴프레셔축의 일단이 상기 컴프레셔에 축설되고 그 타단이 다시 상단부와 하단부로 분리되어 그 양단부가 힌지축을 중심으로 회동가능하게 축설되어 있으며, 상기 양단부 내측 사이에 인장부재가 개재되어 그 인장력으로 상기 경사면의 외주면에 접촉되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 배기터빈 과급기.