KR101889381B1 - 배기가스 터보차저 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 압축기 하우징(2); 터빈 하우징(3); 및 압축기측 플랜지(5)와 터빈 하우징측 플랜지(6)를 구비한 베어링 하우징(4)을 포함하는 배기가스 터보차저(1)에 관한 것으로, 터빈 하우징측 플랜지(6)는 기계적 및 열적 특성의 관점에서 터빈 하우징(2)의 재료에 상응하는 재료로 제조된다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저에 관한 것이다.
상기 유형의 배기가스 터보차저는 압축기 하우징을 구비한 압축기뿐만 아니라, 베어링 하우징측 플랜지를 통해 베어링 하우징에 체결되는 터빈 하우징을 구비한 터빈을 포함한다. 여기서, 주지의 일반적인 배기가스 터보차저는 주조 부품인 재료로 제조된 베어링 하우징을 구비한다.
상기 주조 재료는 펄라이트 미세구조로 이루어질 수 있고, 펄라이트 미세구조는 450℃ 이상까지 가열될 때, 펄라이트가 구성 요소들로 부서지기 때문에 그 구조를 잃기 시작한다. 여기서, 먼저 재료의 체적 변화가 일어나고, 다음으로 베어링 하우징이 경도(HB)를 잃는다. 상기 경도 손실은, 구체적으로 재료의 매트릭스의 수지상 형성과 함께, 상당한 크랙 형성이 발생할 정도로 심각할 수 있다.
베어링 하우징 재료는 특히 터빈 하우징과 관련하여 끼워맞춤부 또는 접촉면에서 매우 높은 온도를 겪으며, 추가로 연결 요소들의 고정력(clamping force)에 의한 기계 하중을 겪는다. 상기 하중, 배기가스 터보차저의 사용 중 엔진 작동으로부터 기인한 진동, 및 베어링 하우징과 터빈 하우징의 상이한 팽창 계수와 함께, 상기 크랙 형성이 베어링 하우징측 플랜지에서 발생하고, 이는 베어링 하우징과 터빈 하우징 사이의 연결점에서의 배기가스의 직접적인 누출을 초래한다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 일반적인 터보차저의 전술한 문제점들을 최소화하거나 제거하는 것을 가능하게 하는, 청구범위 제1항의 전제부에 명시된 유형의 배기가스 터보차저를 제공하는 데에 있다.
상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다.
상기 특징부에 의해, 터빈 하우징과 베어링 하우징 사이의 고하중 접촉 영역은 더 큰 하중을 견딜 수 있는 재료에 의해 형성될 수 있다.
여기서, 터빈측 베어링 하우징 플랜지는 주지의 해결방안과 관련하여 더 높은 등급의 재료로 이루어진 별개의 플랜지로 대체될 수 있다. 고온에서의 강도 및 밀폐 작동과 관련하여 터빈 하우징에 대한 베어링 하우징의 신뢰할 수 있는 연결을 실현하기 위해, 베어링 하우징 상에 별도로 장착될 플랜지의 재료는 그 특성의 관점에서 터빈 하우징의 재료와 매칭된다.
사용되는 터빈 하우징 재료에 따라, 터빈 하우징측 플랜지는 내고온성 페라이트 재료(예컨대, X22XCrMoV 12-1 (1.4923)) 또는 오스테나이트 주강(예컨대, GX40MeCrSiNb38-18 (1.4849))으로 제조될 수 있다.
종속항들은 본 발명의 유리한 개선들과 관련된다.
베어링 하우징에 대한 별개의 터빈 하우징측 플랜지의 연결은 나사 연결, 억지끼움(shrink-fit) 연결, 용접 연결, 접착 연결, 납땜 연결, 복합 주조, 또는 전술한 연결 유형들의 조합에 의해 실현될 수 있다.
베어링 하우징의 가공은 바람직하게는 베어링 하우징에 별개의 플랜지를 고정한 후 종래의 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 상세들, 특징들, 이점들은 도면을 참조한 예시적인 실시예들의 후술하는 설명에서 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 터보차저의 단면 사시도를 도시한다.
도 2는 터빈으로부터 바라볼 때 배기가스 터보차저의 베어링 하우징의 평면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 A-A 라인을 따른 베어링 하우징의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 베어링 하우징의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
도 5는 도 4에 따른 베어링 하우징의, 도 3에 상응하는 단면도를 도시한다.
도 6은 도 4에 따른 베어링 하우징의 부분도를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 베어링 하우징의 또 다른 실시예의, 도 4에 상응하는 도면을 도시한다.
도 8은 도 7에 따른 베어링 하우징의, 도 5에 상응하는 도면을 도시한다.
도 9는 도 7에 따른 베어링 하우징의, 도 6에 상응하는 도면을 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 베어링 하우징의 또 다른 실시예의, 도 7에 상응하는 도면을 도시한다.
도 11은 도 10에 따른 베어링 하우징의, 도 8에 상응하는 도면을 도시한다.
도 1은 압축기(7)와 압축기 하우징(2)을 구비한 본 발명에 따른 배기가스 터보차저(1)를 도시한다.
배기가스 터보차저(1)는 또한 터빈 하우징(3)을 구비한 터빈(8)을 포함하며, 압축기측 플랜지(5)를 통해 압축기(7)에 연결되며 터빈 하우징측 플랜지(6)를 통해 터빈(8) 또는 터빈 하우징(3)에 연결되는 베어링 하우징(4)을 포함한다.
터빈 하우징측 플랜지(6)의 설계가 도 2 내지 도 11을 참조하여 이하에 상세히 설명될 것이다. 도 1에 도시된 배기가스 터보차저는 또한 이러한 터보차저의 다른 모든 구성요소들을 포함하는 것이 자명하지만, 상기 구성요소들은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 필요하지 않기 때문에 상세히 설명되지 않을 것이다.
도 2 및 도 3은 배기가스 터보차저(1)의 본 발명에 따른 베어링 하우징(6)의 제1 실시예를 도시한다.
도 2의 도면은 터빈(8)의 방향으로부터의 도면으로, 터빈 하우징측 플랜지(6)를 구비한 베어링 하우징(4)을 도시하며, 선택된 도시로 인해, 부시, 레버, 핀으로 이루어진 장치(9), 및 2개의 다웰 핀(dowel pins; 10, 11)을 볼 수 있다.
도 3은 별개의 구성요소로 형성된 터빈 하우징측 플랜지(6)가 베어링 하우징(4)에 나사결합 또는 용접될 수 있는 강철 플랜지로 형성되는 것을 보여준다. 도면부호 14는 상징적으로 다수의 용접점들 중 가능한 용점점들 중 하나를 나타낸다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 베어링 하우징(4)의 다른 실시예를 도시하며, 도 2 및 도 3에 상응하는 모든 특징부들을 동일한 도면부호들로 나타낸다.
상기 설계 변형예에서, 플랜지(6)는 베어링 하우징(4)과 일체로 주조되며, 도 5는 연결이 적절한 형상화부(17)에 의해 실현되는 것을 보여준다.
도 4 및 도 6은 상기 실시예에서 플랜지(6)의 표면 내에 완전히 위치하는 2개의 리세스(15, 16)를 추가로 보여준다.
도 7 내지 도 9는 일체 주조 플랜지(6)의 또 다른 설계 변형예를 도시하며, 도 8은 다시 형상 끼워맞춤부(form fit, 17)를 보여준다. 도 9가 리세스들(15, 16)이 플랜지(6)의 재료 내에 부분적으로 위치하며, 베어링 하우징(4)의 재료 내에 부분적으로 위치하는 것을 보여주는 것과는 별도로, 상기 실시예는 다른 경우엔 도 4 내지 도 6에 따른 실시예에 상응한다.
도 10 및 도 11은 도 2 및 도 3에 따른 실시예에 실질적으로 상응하는 변형예를 보여주며, 여기서 플랜지(6)는 암/수나사(13)에 의해 베어링 하우징(4)에 나사결합된다. 도 9에 따른 리세스들(15, 16)은 압입 부시(9) 또는 압입 핀(11)(도 2에 도시됨)과 함께 회전 방지 수단의 역할을 한다.
본 발명에 따른 베어링(4)의 전술한 설계 변형예들 모두는 공통적으로 플랜지(6)가 재료 특성의 관점에서 터빈 하우징(3)의 재료와 매칭되며, 그에 따라 특히 베어링 하우징(4)과 터빈 하우징(3) 사이의 접촉점 영역의 바람직하지 않은 크랙 형성과 관련하여 도입부에 설명된 문제점들을 제거할 수 있다.
본 발명의 전술한 개시 외에도, 도 1 내지 도 11의 개략적인 도해를 이에 명시적으로 참조한다.
부호의 설명
1 배기가스 터보차저
2 압축기 하우징
3 터빈 하우징
4 베어링 하우징
5 압축기측 플랜지
6 터빈 하우징측 플랜지
7 압축기
8 터빈
9 부시, 레버, 핀으로 이루어진 장치
10, 11 다웰 핀
12 원주 칼라
14 용접점
13 암나사/수나사
15, 16 리세스
17 베어링 하우징(4)과 맞물리는 적절한 형상화부(형상 끼워맞춤부)를 구비한 연결 장치

Claims (8)

  1. 압축기 하우징(2);
    터빈 하우징(3); 및
    압축기측 플랜지(5)와 터빈 하우징측 플랜지(6)를 구비한 베어링 하우징(4);을 포함하는 배기가스 터보차저(1)로서,
    상기 터빈 하우징측 플랜지(6)는, 고온에서의 강도 및 밀폐 작동에 관하여 터빈 하우징(3)에 대한 베어링 하우징(4)의 연결을 유지하도록 기계적 및 열적 특성이 상기 터빈 하우징(3)의 재료에 상응하는 강철 재료로 제조되고;
    상기 터빈 하우징측 플랜지(6)는 상기 베어링 하우징(4)에 연결되는 별도로 제조된 구성요소로서, 상기 베어링 하우징(4)의 한 부분을 원주형으로 감싸는 링 모양 부품인, 배기가스 터보차저.
  2. 제1항에 있어서, 상기 터빈 하우징측 플랜지(6)는 나사 연결, 억지끼움 연결, 용접, 접착 연결, 납땜, 및 복합 주조 중 하나 이상에 의해 상기 베어링 하우징(4)에 연결되는, 배기가스 터보차저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 터빈 하우징측 플랜지(6)의 재료는 페라이트 강철 디스크인, 배기가스 터보차저.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 터빈 하우징측 플랜지(6)의 재료는 오스테나이트 강철 디스크인, 배기가스 터보차저.
  5. 압축기측 플랜지(5)와 터빈 하우징측 플랜지(6)를 구비한, 배기가스 터보차저(1)용 베어링 하우징(4)으로서,
    상기 터빈 하우징측 플랜지(6)는, 고온에서의 강도 및 밀폐 작동에 관하여 터빈 하우징(3)에 대한 베어링 하우징(4)의 연결을 유지하도록 기계적 및 열적 특성이 상기 터빈 하우징측 플랜지(6) 상에 장착될 터빈 하우징(3)의 재료에 상응하는 강철 재료로 제조되고;
    상기 터빈 하우징측 플랜지(6)는 상기 베어링 하우징(4)에 연결되는 별도로 제조된 구성요소로서, 상기 베어링 하우징(4)의 한 부분을 원주형으로 감싸는 링 모양 부품인, 베어링 하우징.
  6. 제5항에 있어서, 상기 터빈 하우징측 플랜지(6)는 나사 연결, 억지끼움 연결, 용접, 접착 연결, 납땜, 및 복합 주조 중 하나 이상에 의해 상기 베어링 하우징(4)에 연결되는, 베어링 하우징.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 터빈 하우징측 플랜지(6)의 재료는 페라이트 강철 디스크인, 베어링 하우징.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 터빈 하우징측 플랜지(6)의 재료는 오스테나이트 강철 디스크인, 베어링 하우징.
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