KR102044186B1 - 배기가스 터보차저 - Google Patents

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KR102044186B1
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Abstract

본 발명은, 베어링 하우징(2); 베어링 하우징(2)에 장착된 샤프트(3); 샤프트(3)에 배치된 압축기 휠(5) 및 샤프트(3)에 배치된 터빈 휠(4); 압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)을 둘러싸는 하우징 구성요소(7); 및 베어링 하우징(2)과 하우징 구성요소(7) 사이의 실링 링(14)을 포함하되, 실링 링(14)은 실링 작용을 부여하기 위해 샤프트(3)에 수직인 방향으로 압축되는, 배기가스 터보차저(1)에 관한 것이다.

Description

배기가스 터보차저{EXHAUST-GAS TURBOCHARGER}
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저 및 배기가스 터보차저의 조립 방법에 관한 것이다.
도 4는 종래 기술에 따른 배기가스 터보차저(100)를 보여준다. 전체 배기가스 터보차저(100)의 단면이 좌측에 도시되어 있다. 우측 도시는 상세부를 보여준다. 이미 공지된 배기가스 터보차저(100)의 하우징은, 샤프트(103)가 장착된 베어링 하우징(102)을 포함한다. 일측에서 베어링 하우징(102)은 압축기 하우징(108)에 의해 폐쇄된다. 베어링 하우징(102)의 다른 측에 터빈 하우징(107)이 위치된다. 상세 도시는 베어링 하우징(102)과 터빈 하우징(107) 사이의 연결부를 보여준다. 터빈 하우징(107)은 보통 나사 연결부(126)에 의해 베어링 하우징(102)에 고정 연결된다. 두 하우징 구성요소 사이에 실링 링(114)이 위치된다. 실링 링은 V자 형태로 이루어진다. V자 형태는 샤프트(103)에 수직인 방향으로 개방된다. 이미 공지된 터보차저(100)에서는, 터빈 하우징(107)과 베어링 하우징(103) 사이의 연결 지점을 실링하기 위해, 축방향 실링 형상의 실링 링(예를 들어 실링 링(114)) 또는 대안적으로 하프 비드 실이 사용된다. 두 변형 다 축방향으로 구성되므로, 실을 압축하기 위해 나사 연결부(126)의 조임력이 또한 요구된다. 실의 작용은 나사 연결부(126)의 개수, 크기 및 조임 토크에 크게 좌우되는 선형 압력에 기반한다. 조립 중 스크루 드라이버에 대한 공구 접근의 제공 및 패키징 요건들로 인해, 일반적으로 조립 능력과 실링 작용 사이에 절충이 이루어진다.
그러므로 본 발명의 목적은, 가능한 한 효과적인 방식으로 서로에 대하여 실링되는 하우징 구성요소들을 가지며 제조 및 조립 비용이 저렴한, 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저를 명시하는 데에 있다. 또한 본 발명의 목적은 이러한 배기가스 터보차저를 조립하기 위한 상응하는 방법을 명시하는 데에 있다.
이러한 목적은 각각의 경우 독립 청구항의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항은 본 발명의 바람직한 개선예에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 실링 링은 더 이상 축방향으로 압축되지 않는다. 실제로 본 발명에 따르면 실링 작용을 부여하기 위해 실링 링은 샤프트에 수직인 방향으로, 다시 말해서 반경 방향으로 압축된다. 본 발명에 따르면, 상기 구성은 베어링 하우징과 하우징 구성요소 사이의 실링 링에 사용된다. 하우징 구성요소는 터빈 하우징 또는 압축기 하우징일 수 있다. 축방향 나사 연결이 확립되기 전에 실링 링에서 실링 작용을 생성하기 위한 상응하는 변형이 이미 발생되어 있도록 실링 링이 형성 및 배치된다는 것이 중요하다.
본 발명에 따른 실링 링의 반경방향 압축 또는 반경방향 구성의 결과로, 베어링 하우징을 하우징 구성요소에 연결하기 위한 나사 연결부의 조임력에 더 이상 영향이 가해지지 않는다. 따라서 조임력은 전적으로 베어링 하우징을 하우징 구성요소에 브레이싱하는 데에 사용될 수 있다. 실링 링에 적절히 높은 선형 압력을 생성하기 위하여 종래 기술에서 요구되었던 조임력을, 실링 링이 실링 작용을 부여하기 위해 더 이상 요구하지 않으므로, 조립 공정 중 더 용이한 접근 가능성을 보장하기 위해 나사가 불균일하게 분포되도록 일부 나사가 배치되고/되거나 생략될 수 있다. 이러한 방식으로 조립 시간 또한 감소된다. 베어링 하우징과 하우징 구성요소가 함께 끼워맞춰지기 전에 본 발명에 따른 실링 링이 내측 또는 외측에 센터링되어 가압되므로, 고정 설치가 또한 자동으로 보장됨에 따라 조림 및 공정 능력이 최적화된다.
본 발명에 따른 실링 링을 사용함에 따라, 더 이상 실링 작용과 조립 능력 사이에 절충이 이루어지지 않고, 어떠한 요건도 최적의 방식으로 개별적으로 설계될 수 있다.
실링 링이 베어링 하우징과 터빈 하우징 사이에 배치됨에 따라서 배기가스의 누출을 방지하는 것이 편리하다. 그러나, 실링 링은 베어링 하우징과 압축기 하우징 사이에 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 베어링 하우징 및 하우징 구성요소를 함께 가압함으로써 실링 링이 반경 방향으로 변형되는 것이 중요하다. 그 후에 비로소 하우징의 나사 연결이 확립된다.
본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 단면도를 보여준다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제1 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 상세도를 보여준다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제2 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 상세도를 보여준다.
도 4는 종래 기술에 따른 배기가스 터보차저를 보여준다.
배기가스 터보차저(1)의 예시적인 제1 실시형태를 도 1 및 도 2에 기초하여 하기에 설명한다. 도 3은 예시적인 제2 실시형태에 따른 배기가스 터보차저(1)의 상세부를 보여준다.
도 1에 도시된 바와 같이, 배기가스 터보차저(1)의 하우징은 세 개의 주요 구성요소로 조립된다. 베어링 하우징(2)이 중간에 위치한다. 상기 베어링 하우징(2)에 샤프트(3)가 회전 가능하게 장착된다. 터빈 하우징(7)과 압축기 하우징(8)이 베어링 하우징(2)에 플랜지-장착된다. 샤프트(3)의 일측에 터빈 휠(4)이 안착된다. 다른 측에는 압축기 휠(5)이 안착된다. 배기가스를 위한 유입 덕트(9)가 터빈 하우징(7)에 형성된다. 압축 공기를 위한 배출 덕트(10)가 압축기 하우징(8)에 형성된다.
유입 덕트(9)를 통해 유입되는 배기가스는 터빈 휠(4)을 구동한다. 샤프트(3)를 통해 연결된 압축기 휠(5) 또한 터빈 휠(4)과 함께 회전한다. 압축기 휠(5)은 공기를 흡인시키며, 배출 덕트(10)를 통해 압축 공기를 배출한다.
터빈 하우징(7) 및 압축기 하우징(8)은 일반적으로 "하우징 구성요소"로도 지칭된다. 이하, 특히 하우징 구성요소와 베어링 하우징(2) 사이의 실(seal)을 참조한다. 여기서, 예시적인 실시형태는 터빈 하우징(7)과 베어링 하우징(2) 사이의 실을 보여주는데, 이는 이러한 위치에서 특히 실이 유리하게 사용되기 때문이다.
도 1의 참조 부호 11은 도 2 및 도 3에 도시된 상세부를 나타낸다.
도 2는 베어링 하우징(2)과 터빈 하우징(7) 사이의 플랜지를 보여준다. 정확한 조립을 위해, 베어링 하우징(2) 및 터빈 하우징(7) 둘 다의 안으로 연장되는 센터링 핀(12)이 제공된다. 터빈 하우징(7)과 베어링 하우징(2) 사이에 나사 연결부(미도시)가 상기 센터링 핀(12)과 평행하게 이어진다.
각각의 경우 베어링 하우징(2) 및 터빈 하우징(7)에 하나의 홈이 형성된다. 상기 두 개의 홈은, 조립 상태에서 공동(13)을 형성하도록 배치된다. 상기 공동(13)은 샤프트(3)의 전체 원주 주위에 형성된다. 공동(13)에는 단면이 V자형 또는 U자형으로 형성된 실링 링(14)이 안착된다.
도시를 단순하게 하기 위해, 도 2는 샤프트(3) 전체보다는 샤프트(3)의 종축(15)만을 보여준다. 실링 링(14)의 V자 또는 U자 형상은 샤프트(3)에 평행하거나 샤프트(3)의 종축(15)에 평행한 방향으로 개방된다.
실링 링(14)은 제1 환형 표면(16)과 제2 환형 표면(19) 사이에 압착 또는 압축된다. 두 개의 환형 표면(16, 19)은 샤프트(3)에 평행하다. 제1 환형 표면(16)은 베어링 하우징(2) 상에 형성된다. 제2 환형 표면(19)은 터빈 하우징(7) 상에 형성된다. 실링 링(14)은 두 개의 환형 표면(16, 19) 사이에서 변형되며, 따라서 샤프트(3)의 종방향으로 예컨대 나사 연결부에 의해 생성된 브레이싱 작용과 상관 없이 실링 작용을 부여한다. 그러므로 이는 실링 링(14)의 반경방향 구성으로도 지칭될 수 있다.
베어링 하우징(2)에 실링 링(14)을 수용하기 위한 홈은 제1 환형 표면(16)에 의해 형성된다. 제1 환형 표면(16)은 일측 상에서 작은 숄더부로서 형성된 제1 벽(17)에 의해 한정된다. 다른 측 상에서, 제1 환형 표면(16)은 제2 벽(18)에 의해 한정된다. 이러한 구성의 결과, 실링 링(14)은 베어링 하우징(2)과 터빈 하우징(7)이 함께 연결되기 전에 베어링 하우징(2) 상에 가압되거나 또는 미리 장착될 수 있다. 제1 벽(17)에 의해, 실링 링(14)이 떨어지는 것이 방지된다.
제2 환형 표면(19)에 경사면(20)이 형성된다. 상기 경사면(20)은, 베어링 하우징(2)과 터빈 하우징(7)이 함께 가압될 때 실링 링(14)에 대한 손상을 방지한다.
공동 높이(21)가 도 2에 나타나 있다. 공동 높이(21)는 샤프트(3)에 수직이다. 또한 공동 폭(22) 및 실링 링 폭(23)이 나타나 있다. 공동 폭(22) 및 실링 링 폭(23)은 샤프트(3)에 평행하다. 공동 폭(22)은 실링 링 폭(23)보다 더 크다. 따라서, 샤프트(3)의 축 방향으로 압축이 일어난 결과로 실링 링(14)이 변형되지 않는다. 장착되지 않은 상태에서, 다시 말해서 베어링 하우징(2) 및 터빈 하우징(7)이 함께 가압되기 전에, 도시된 공동 높이(21)보다 실링 링(14)의 높이가 더 크다. 실링 링(14)은 공동 높이(21)로 압축되고, 따라서 오직 베어링 하우징(2)과 터빈 하우징(7)을 함께 가압한 결과로서 실링 작용을 부여한다.
도 3은 예시적인 제2 실시형태를 상세하게 보여준다. 동일하거나 기능적으로 동일한 구성요소들은 모든 예시적인 실시형태에 있어서 동일한 참조 번호로 표시한다. 예시적인 제1 실시형태와 달리, 베어링 하우징(2)의 홈은 제1 환형 표면(16)에 대향하여 위치된 벽(24)을 가진다. 샤프트(3)에 평행하게 측정한 대향벽(24)의 폭(25)은 전체적인 공동 폭(22)보다 상당히 더 작다. 예시적인 제2 실시형태에 따른 상기 설계는 공동(13)의 크기를 증가시키고, 따라서 상대적으로 큰 실링 링(14)을 삽입할 수 있게 한다.
예시적인 제1 또는 제2 실시형태에 따른 배기가스 터보차저(1)의 조립을 위한 본 발명에 따른 방법에 있어서, 베어링 하우징(2)과 터빈 하우징(7)이 함께 가압됨에 따라 실링 링(14)이 압축되는 것이 중요하다. 여기서, 샤프트(3)에 수직인 방향으로 실링 링(14)에 힘이 가해진다. 실링 링(14)이 완전히 변형된 후에야, 예컨대 도 4에 참조 번호 126으로 도시한 통상적인 나사 연결부가 확립된다. 그러나 본 발명에 따르면, 상기 나사 연결부는 실링 링(14)에는 전혀 영향을 주지 않으며, 또한 실링 링(14)의 실링 작용을 변경시키지 않는다.
본 발명의 상기 기재된 개시내용 외에도, 본 발명의 추가적인 개시를 위해 도 1 내지 도 3에 나타낸 도시를 명백히 참조한다.
1 배기가스 터보차저
2 베어링 하우징
3 샤프트
4 터빈 휠
5 압축기 휠
7 터빈 하우징
8 압축기 하우징
9 유입 덕트
10 배출 덕트
11 상세부
12 센터링 핀
13 공동
14 실링 링
15 샤프트 축
16 제1 환형 표면
17 제1 벽
18 제2 벽
19 제2 환형 표면
20 경사면
21 공동 높이
22 공동 폭
23 실링 링 폭
24 대향벽
25 대향벽의 벽 폭

Claims (10)

  1. 베어링 하우징(2);
    베어링 하우징(2)에 장착된 샤프트(3);
    샤프트(3)에 배치된 압축기 휠(5) 및 샤프트(3)에 배치된 터빈 휠(4);
    압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)을 둘러싸는 하우징 구성요소(7); 및
    베어링 하우징(2)과 하우징 구성요소(7) 사이의 실링 링(14)을 포함하되,
    실링 링(14)은 실링 작용을 부여하기 위해 샤프트(3)에 수직인 방향으로 압축되고,
    실링 링(14)은 샤프트(3)의 전체 원주 주위에 배치되고,
    실링 링(14)을 수용하기 위한 공동(13)이 베어링 하우징(2) 및 하우징 구성요소(7)에 의해 형성되고, 샤프트(3)에 수직인 공동 높이(21) 및 샤프트(3)에 평행하는 공동 폭(22)을 가지는 것을 특징으로 하며, 실링 링(14)은 샤프트(3)에 수직인 실링 링 높이 및 샤프트(3)에 평행하는 실링 링 폭(23)을 가지고, 배기가스 터보차저가 완전히 조립된 상태에서 공동 폭(22)은 실링 링 폭(23)보다 더 크고,
    공동 높이(21)는 장착되지 않은 실링 링(14)의 실링 링 높이보다 더 작은, 배기가스 터보차저.
  2. 제1항에 있어서,
    실링 링(14)은 단면이 V자 형상 또는 U자 형상이며, 상기 V자 형상 또는 U자 형상은 샤프트(3)에 평행한 방향으로 개방되는, 배기가스 터보차저.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    실링 링(14)은 베어링 하우징(2)의 제1 환형 표면(16)과 하우징 구성요소(7)의 제2 환형 표면(19) 사이에서 압축되며, 제1 및 제2 환형 표면(16, 19)은 샤프트(3)에 평행하게 배치되는, 배기가스 터보차저.
  4. 제3항에 있어서,
    제1 환형 표면(16) 또는 제2 환형 표면(19)은 양측 각각에 제1 벽(17) 및 제2 벽(18)에 의해 한정되며, 실링 링(14)은 제1 벽(17) 및 제2 벽(18) 사이에 미리 장착될 수 있는, 배기가스 터보차저.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    베어링 하우징(2)과 하우징 구성요소(7) 사이의 연결 요소들을 특징으로 하는 배기가스 터보차저.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결 요소들은 나사들인, 배기가스 터보차저.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    하우징 구성요소(7)는 배기가스를 위한 유입 덕트(9)를 구비한 터빈 하우징의 형태인, 배기가스 터보차저.
  8. 터빈 휠(4)을 압축기 휠(5)에 연결하는 샤프트(3)를 장착하도록 설계된 베어링 하우징(2)을 제공하는 단계;
    압축기 휠(5) 또는 터빈 휠(4)을 둘러싸는 하우징 구성요소(7)를 제공하는 단계;
    베어링 하우징(2) 또는 하우징 구성요소(7)에서 샤프트(3)에 수직인 방향으로 개방된 홈 내로 실링 링(14)을 삽입하는 단계;
    샤프트(3)에 평행한 방향으로 베어링 하우징(2) 및 하우징 구성요소(7)를 함께 가압하는 동시에 실링 링(14)을 압축하는 단계; 및
    실링 링(14)이 완전히 압축된 후에 베어링 하우징(2) 및 하우징 구성요소(7)를 함께 나사 연결하는 단계를 포함하고,
    실링 링(14)은 샤프트(3)의 전체 원주 주위에 배치되고,
    실링 링(14)을 수용하기 위한 공동(13)이 베어링 하우징(2) 및 하우징 구성요소(7)에 의해 형성되고, 샤프트(3)에 수직인 공동 높이(21) 및 샤프트(3)에 평행하는 공동 폭(22)을 가지는 것을 특징으로 하며, 실링 링(14)은 샤프트(3)에 수직인 실링 링 높이 및 샤프트(3)에 평행하는 실링 링 폭(23)을 가지고, 배기가스 터보차저(1)가 완전히 조립된 상태에서 공동 폭(22)은 실링 링 폭(23)보다 더 크고,
    공동 높이(21)는 장착되지 않은 실링 링(14)의 실링 링 높이보다 더 작은, 배기가스 터보차저(1)의 조립 방법.
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