KR101837395B1 - 터보 차저 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 기존의 히트 쉴드를 조립에 의한 조립 오류를 제거하기 위해 히트 쉴드를 제거함에 따라 원가 절감 및 구조가 단순화되고, 베인 베이스링을 통해 터빈 휠 측의 고온이 센터 하우징 측으로 전달되는 것을 저감시킴으로써 냉각 효율이 향상되는 터보차저가 소개된다.

Description

터보 차저 {TURBO CHARGER}
본 발명은 터보차저 내부에서 터빈 휠 측의 고온이 센터 하우징 측으로 전달되는 것을 저감하기 위한 냉각 구조가 적용된 터보 차저에 관한 것이다.
최근에는 차량의 고출력화, 저연비화를 추세로 차량 성능을 향상시키기 위한 가변 형상 터보차저(Variable Geometric Turbo charger, VGT)가 차량에 적용되고 있다. 이러한 가변 형상 터보차저는 터빈에 구비된 베인의 개도 위치를 제어하도록 구성되며, 이는 ECU를 통해 공기압력, 연료분사량, 엔진회전수 등을 토대로 차량 주행상황에 따른 필요 부스트압에 따라 베인의 위치가 결정된다.
이러한 가변 터보차저 장치는 저속 영역의 경우 베인이 폐쇄 동작되도록 하여 배기가스의 속도 에너지가 극대화됨으로써 흡입 공기의 충전효율이 증가되도록 하고, 고속 영역의 경우 베인이 개방 동작되도록 하여 배기유량이 증가됨에 따라 배기가스의 속도 에너지는 저감되도록 한다.
한편, 터보차저는 컴프레서 휠을 이용한 공기의 압축을 수행하는데, 이 압축되는 힘은 배기가스가 배출되는 곳의 터빈 휠로부터 얻는다. 여기서, 컴프레서 휠 측에서는 200도 이하의 온도가 유지되지만, 터빈 휠 측은 800도 이상의 온도로 고온 조건에서 작동된다. 이에 따라, 터빈 휠 측에는 별도의 히트 쉴드를 적용하여, 터빈 휠 측의 고온의 열이 컴프레서 휠 측으로 전달되지 않도록 한다.
그러나 히트 쉴드를 적용하여 열해를 방지하는 경우 히트 쉴드 조립에 의해 조립 구성간 간극 오류가 발생될 수 있으며, 이러한 간극 오류로 인해 히트 쉴드가 파손되어 품질 문제가 발생될 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2002-0084114 A (2002.11.04)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기존의 히트 쉴드를 조립에 의한 조립 오류를 제거하기 위해 히트 쉴드를 제거하고, 베인 베이스링을 통해 터빈 휠 측의 고온이 센터 하우징 측으로 전달되는 것을 저감시키는 터보 차저를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터보 차저는 샤프트가 회전 가능하게 관통된 센터 하우징; 센터 하우징의 측면에 결합되고 샤프트가 관통된 터빈 하우징; 및 센터 하우징과 터빈 하우징 사이에 설치되고 다수의 베인이 구비되며, 센터 하우징 측으로 냉각 매체가 유통되는 냉각 유로가 형성된 베이스링;을 포함한다.
센터 하우징에는 베이스링과 마주보는 일측면이 함몰되어 접촉단부가 형성되고, 베이스링에는 센터 하우징과 마주보는 타측면이 돌출되어 접촉단부에 접촉되는 돌출단부가 형성되며 돌출단부에 냉각 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
센터 하우징의 접촉단부는 샤프트의 주변으로 인접한 위치에 형성되고, 베이스링의 돌출단부는 접촉단부를 중심으로 샤프트와 반대되는 위치에 형성되어 접촉단부를 감싸도록 형성된 것을 특징으로 한다.
베이스링은 엔진 실린더를 순환하는 냉각수를 전달받고, 전달받은 냉각수가 냉각 유로를 순환하여 센터 하우징 측으로 전달되는 열을 냉각하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 터보 차저에 따르면, 기존의 히트 쉴드를 조립에 의한 조립 오류를 제거하기 위해 히트 쉴드를 제거함에 따라 원가 절감 및 구조가 단순화되고, 베인 베이스링을 통해 터빈 휠 측의 고온이 센터 하우징 측으로 전달되는 것을 저감시킴으로써 냉각 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 차저를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 터보 차저를 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 터보 차저의 베이스링을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 터보 차저에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 터보차저는 도 1에 도시된 바와 같이, 샤프트(100)가 회전 가능하게 관통된 센터 하우징(200); 센터 하우징(200)의 측면에 결합되고 샤프트(100)가 관통된 터빈 하우징(300); 및 센터 하우징(200)과 터빈 하우징(300) 사이에 설치되고 다수의 베인(미도시)이 구비되며, 센터 하우징(200) 측으로 냉각 매체가 유통되는 냉각 유로(440)가 형성된 베이스링(400);을 포함한다.
본 발명의 터보차저는 샤프트(100), 센터 하우징(200), 터빈 하우징(300), 베이스링(400)과 더불어, 센터 하우징(200)의 타측으로 컴프레서 하우징(500)이 구비될 수 있고, 샤프트(100)는 일측단에 터빈임펠러(120)가 구비되고 타측단에 컴프레서임펠러(140)가 구비될 수 있다.
즉, 도 1에서 볼 수 있듯이, 샤프트(100)가 센터 하우징(200)의 중심을 관통하고 샤프트(100)는 베어링을 통해 센터 하우징(200)에 회전 가능하게 설치된다. 이러한 샤프트(100)의 일측단에는 터빈임펠러(120)가 구비되고 타측단에는 컴프레서임펠러(140)가 구비되며, 터빈임펠러(120)의 경우 센터 하우징(200)의 일측면에 결합된 터빈 하우징(300) 내부에 위치되고 컴프레서임펠러(140)의 경우 센터 하우징(200)의 타측면에 결합된 컴프레서 하우징(500)에 위치된다.
또한, 센터 하우징(200)과 터빈 하우징(300) 사이에는 배기가스의 속도를 조절하기 위한 다수의 베인이 구비된 베이스링(400)이 구비되는데, 본 발명의 베이스링(400)은 센터 하우징(200)과 터빈 하우징(300) 사이에 위치된 상태에서 센터 하우징(200) 측으로 냉각 매체가 유통되는 냉각 유로(440)가 형성됨으로써 터빈임펠러(120) 측에서 발생된 고온의 열이 센터 하우징(200) 측에 직접적으로 전달되지 않도록 냉각한다. 아울러, 베이스링(400)이 냉각을 수행함에 따라 센터 하우징(200)에 별도의 히트 쉴드를 마련하지 않아도 됨에 따라 히트 쉴드시 발생되는 조립상 오류가 제거되며, 베이스링(400)과 센터 하우징(200)의 조립만으로 구조가 단순화된다.
상술한 본 발명에 대해서 구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 센터 하우징(200)에는 베이스링(400)과 마주보는 일측면이 함몰되어 접촉단부(220)가 형성되고, 베이스링(400)에는 센터 하우징(200)과 마주보는 타측면이 돌출되어 접촉단부(220)에 접촉되는 돌출단부(420)가 형성되며 돌출단부(420)에 냉각 유로(440)가 형성될 수 있다.
이렇게, 센터 하우징(200)의 일측면에는 타측으로 함몰되어 접촉단부(220)가 형성되고, 센터 하우징(200)의 일측면에 결합되는 베이스링(400)의 타측면에는 타측으로 돌출단부(420)가 돌출되어 접촉단부(220)에 접촉되도록 형성된다. 여기서, 베이스링(400)의 돌출단부(420)에는 냉각 유로(440)가 형성되어 냉각 유로(440)를 통해 냉각 매체가 유통되도록 이루어짐으로써 베이스링(400)의 돌출단부(420)가 센터 하우징(200)의 접촉단부(220)에 접촉됨에 따라 돌출단부(420) 내에 냉각 유로(440)를 통해 흐르는 냉각 매체와 접촉단부(220)와의 열교환이 이루어질 수 있다.
이로 인해, 터빈 하우징(300) 내부에 배치된 샤프트(100)의 터빈임펠러(120) 측에서 발생된 고온이 베이스링(400)의 돌출단부(420)에 형성된 냉각 유로(440)를 통해 흐르는 냉각 매체와 열교환되어 온도가 저감된다. 이에 따라, 센터 하우징(200)으로 전달되는 고온의 열이 베이스링(400)에서 냉각 및 분산됨에 따라 냉각 효과가 증대된다.
한편, 센터 하우징(200)의 접촉단부(220)는 샤프트(100)의 주변으로 인접한 위치에 형성되고, 베이스링(400)의 돌출단부(420)는 접촉단부(220)를 중심으로 샤프트(100)와 반대되는 위치에 형성되어 접촉단부(220)를 감싸도록 형성될 수 있다.
이렇게, 베이스링(400)의 돌출단부(420)는 샤프트(100)의 주변에 인접하게 위치된 센터 하우징(200)의 접촉단부(220)를 감싸도록 형성됨에 따라 샤프트(100)로부터 전달되는 고온의 열을 냉각 매체와의 열교환을 통해 원활한 냉각이 수행되도록 할 수 있다.
또한, 센터 하우징(200)의 접촉단부(220)와 베이스링(400)의 돌출단부(420)는 상호 면접촉되는 구조를 이루고 센터 하우징(200)과 터빈 하우징(300) 사이에 베이스링(400)이 개재되도록 마련됨으로써, 터빈 하우징(300) 측에서 전달되는 고온의 열은 베이스링(400)에 의해 분산됨과 더불어 돌출단부(420)에 형성된 냉각 유로(440)를 통해 흐르는 냉각 매체가 고온의 열과 열교환됨으로써 센터 하우징(200) 측으로 전달되는 열이 저감된다.
이처럼, 센터 하우징(200)과 터빈 하우징(300) 사이에 개재되도록 마련된 베이스링(400)을 통해 일차적으로 열을 분산시키고, 베이스링(400)을 통과하는 냉각 매체를 통해 이차적으로 온도를 저감함으로써 베이스링(400)과 센터 하우징(200)의 냉각 효율이 향상된다. 또한, 기존의 센터 하우징(200)과 터빈 하우징(300) 사이에 히트 쉴드를 별도로 구성함에 따라 센터 하우징(200)과 터빈 하우징(300) 간의 조립 간극이 발생되어 조립 오류가 발생되는 문제를 센터 하우징(200)과 터빈 하우징(300) 사이에 마련되는 베이스링(400)으로 동일한 열차단 기능을 수행함에 따라 구조의 단순화 및 조립성이 향상된다.
한편, 베이스링(400)은 엔진 실린더(10)를 순환하는 냉각수를 전달받고, 전달받은 냉각수가 냉각 유로(440)를 순환하여 센터 하우징(200) 측으로 전달되는 열을 냉각할 수 있다.
여기서, 베이스링(400)의 내부에 순환되는 냉각 매체는 냉각수이며, 이 냉각수는 엔진 실린더(10)를 순환하는 냉각수를 전달받도록 이루어진다. 즉, 베이스링(400)은 엔진 실린더(10)의 워터 재킷으로부터 냉각수를 공급받고 냉각수가 냉각 유로(440)를 순환하여 열교환 후 배출된다. 이렇게, 베이스링(400)은 엔진 실린더(10)를 순환하는 냉각수를 전달받고, 냉각 유로(440) 이전에 별도의 밸브 제어를 통해 냉각 매체의 온도 조절 및 냉각 매체의 유량을 조절하여 효율적인 냉각이 수행되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 터보 차저에 따르면, 기존의 히트 쉴드를 조립에 의한 조립 오류를 방지하기 위해 히트 쉴드가 제거됨에 따라 원가 절감 및 구조가 단순화되고, 베인 베이스링(400)을 통해 터빈 휠 측의 고온이 센터 하우징(200) 측으로 전달되는 것을 저감시킴으로써 냉각 효율이 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100:샤프트 200:센터 하우징
220:접촉단부 300:터빈 하우징
400:베이스링 420:돌출단부
440:냉각 유로

Claims (4)

  1. 샤프트가 회전 가능하게 관통된 센터 하우징;
    센터 하우징의 측면에 결합되고 샤프트가 관통된 터빈 하우징; 및
    센터 하우징과 터빈 하우징 사이에 설치되고 다수의 베인이 구비되고, 센터 하우징 측으로 냉각 매체가 유통되는 냉각 유로가 형성된 베이스링;을 포함하며,
    센터 하우징에는 베이스링과 마주보는 일측면이 함몰되어 접촉단부가 형성되고,
    베이스링에는 센터 하우징과 마주보는 타측면이 돌출되어 접촉단부에 접촉되는 돌출단부가 형성되며 돌출단부에 냉각 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 터보차저.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    센터 하우징의 접촉단부는 샤프트의 주변으로 인접한 위치에 형성되고,
    베이스링의 돌출단부는 접촉단부를 중심으로 샤프트와 반대되는 위치에 형성되어 접촉단부를 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 터보차저.
  4. 청구항 1에 있어서,
    베이스링은 엔진 실린더를 순환하는 냉각수를 전달받고, 전달받은 냉각수가 냉각 유로를 순환하여 센터 하우징 측으로 전달되는 열을 냉각하는 것을 특징으로 하는 터보차저.
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