KR102075603B1 - 터보차저를 위한 샤프트 밀봉 시스템 - Google Patents

터보차저를 위한 샤프트 밀봉 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102075603B1
KR102075603B1 KR1020147033963A KR20147033963A KR102075603B1 KR 102075603 B1 KR102075603 B1 KR 102075603B1 KR 1020147033963 A KR1020147033963 A KR 1020147033963A KR 20147033963 A KR20147033963 A KR 20147033963A KR 102075603 B1 KR102075603 B1 KR 102075603B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
sealing
sealing surface
rotatable member
bore
Prior art date
Application number
KR1020147033963A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150013684A (ko
Inventor
티모시 하우스
다니엘 엔. 워드
Original Assignee
보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 보르그워너 인코퍼레이티드 filed Critical 보르그워너 인코퍼레이티드
Publication of KR20150013684A publication Critical patent/KR20150013684A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102075603B1 publication Critical patent/KR102075603B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186—Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F01D25/183—Sealing means
    • F01D25/186—Sealing means for sliding contact bearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/28—Arrangement of seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/18—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for elastic or plastic packings
    • F16J15/184—Tightening mechanisms
    • F16J15/185—Tightening mechanisms with continuous adjustment of the compression of the packing
    • F16J15/186—Tightening mechanisms with continuous adjustment of the compression of the packing using springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/23—Three-dimensional prismatic
    • F05D2250/232—Three-dimensional prismatic conical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

가스 및 매연의 이동을 방지하는 밀봉을 제공하는 한 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들을 추가함으로써, 상이한 압력의 체적들(예컨대, 터보차저 터빈 하우징 및 주변 공기)을 연결하는 보어를 통해 연장되는 샤프트 주위의 가스 및 매연 누출 경향을 최소화한다. 이러한 밀봉면들은 절두-구형 또는 절두-원추형일 수 있다. 편향 부재가 하나 이상의 구조에 편향력을 가하도록 작동 가능하게 위치하여, 밀봉을 형성하도록 밀봉면들을 서로 결합된 상태로 유지한다.

Description

터보차저를 위한 샤프트 밀봉 시스템{SHAFT SEALING SYSTEM FOR A TURBOCHARGER}
구현예들은 전반적으로 터보차저에 관한 것으로, 특히 터보차저 내의 하우징과 샤프트 사이의 경계면에 관한 것이다.
터보차저는 일종의 강제 흡기 시스템이다. 터보차저는 자연 흡기 구성에서 가능한 것보다 더 큰 밀도로 공기를 엔진 흡기구에 전달하여, 더 많은 연료가 연소되게 하므로, 엔진 중량을 현저히 증가시키지 않으면서 엔진 마력을 증폭시킨다. 큰 물리적 크기의 자연 흡기 엔진을 대체하는 작은 터보차지 엔진은 질량을 감소시킬 것이며, 차량의 공기역학적 전방 면적을 감소시킬 수 있다.
통상적인 터보차저(10)의 일례가 도 1에 도시되어 있다. 터보차저(10)는 엔진 배기 매니폴드로부터의 배기가스 유동을 사용하여, 터빈 하우징(14) 내에 위치하는 터빈 휠(12)을 구동한다. 배기가스가 터빈 휠(12)을 통과하고, 터빈 휠(12)이 배기가스로부터 에너지를 추출하면, 소모된 배기가스는 엑스듀서를 통해 터빈 하우징(14)을 빠져나가며, 차량 다운파이프, 및 대개는 촉매 컨버터, 미립자 포집기, 및 NOx 포집기와 같은 후처리 장치들로 덕트를 통해 전달된다.
웨이스트게이트 터보차저에서, 터빈 볼류트는 바이패스 덕트에 의해 터빈 엑스듀서에 유체 연결된다. 바이패스 덕트를 통한 유동은 웨이스트게이트 밸브(16)에 의해 제어된다. 바이패스 덕트의 입구가 터빈 휠(12)의 전단에 있는 터빈 볼류트의 입구측에 있고, 바이패스 덕트의 출구가 터빈 휠(12)의 후단에 있는 볼류트의 엑스듀서측에 있기 때문에, 바이패스 덕트를 통한 유동은 바이패스 모드일 때 터빈 휠(12)을 우회하여, 터빈 휠에 의해 추출된 동력에 추가되지 않는다. 웨이스트게이트를 작동시키기 위해서는, 구동력 또는 제어력이 터빈 하우징(14) 외부로부터 터빈 하우징(14)을 통해 터빈 하우징(14) 내부의 웨이스트게이트 밸브(16)로 전달되어야 한다. 이를 위해, 웨이스트게이트 피벗 샤프트(18)가 터빈 하우징(14)을 통해 연장된다.
액추에이터(20)가 터빈 하우징(14) 밖에 구비된다. 액추에이터(20)는 링크 장치(24)를 통해 웨이스트게이트 레버 암(22)에 연결되며, 웨이스트게이트 레버 암(22)은 웨이스트게이트 피벗 샤프트(18)에 연결된다. 터빈 하우징(14) 내부에서, 피벗 샤프트(18)는 웨이스트게이트 밸브(16)에 연결된다. 액추에이터(20)로부터의 구동력이 피벗 샤프트(18)의 회전으로 전환되고, 이는 터빈 하우징(14)의 내부에서 웨이스트게이트 밸브(16)를 이동시킨다. 몇몇 경우에, 웨이스트게이트 피벗 샤프트(18)는 터빈 하우징(14)의 보어(28)에 구비된 원통형 부싱(26) 내에서 회전한다. 다른 경우에, 웨이스트게이트 피벗 샤프트(18)는 부싱 없이 터빈 하우징(14)의 보어 내에서 회전한다.
터빈 하우징(14)은 터보차저(5)의 작동 중에 상당한 온도 변화를 겪는다. 터빈 하우징(14)의 외부는 주변 공기 온도에 노출되는 반면, 터빈 볼류트 표면들은 엔진에서 사용된 연료에 따라 740℃ 내지 1050℃의 배기가스와 접촉한다. 그러므로, 필수적으로, 액추에이터(20)는 정확하고 반복적이며 막힘 없는(non-jamming) 방식으로 터빈 휠(12)로의 유동을 제어하기 위해 웨이스트게이트 밸브(16)를 제어할 수 있어야 한다.
게다가, 피벗 샤프트(18)의 외주면(30)과, 피벗 샤프트(18)가 위치하는 부싱(26)의 보어의 내주면(32) 사이에 환상 간극(34)이 있다. 이러한 간극을 통해, 고온 유독성 배기가스 및 매연이 가압된 터빈 하우징(14)으로부터 배출될 수 있다. 매연 증착은 미학적 관점에서 바람직하지 않으며, CO, CO2, 및 다른 유독성 화학물을 함유하는 배기가스의 배출은 차량의 탑승자들의 건강에 해로울 수 있다. 이로써, 배기가스 누출은 구급차 및 버스와 같은 차량에서 특히 민감한 문제가 된다. 배출의 관점에서, 터빈단으로부터 배출되는 가스는 엔진/차량 후처리 시스템에 의해 포획되어 처리되지 않는다.
간극(34)을 통한 배기가스 및 매연의 이동을 최소화하기 위해 많은 노력이 이루어졌다. 예컨대, 밀봉 링들(피스톤 링들로도 지칭됨)과 같은 밀봉 수단이 사용되었다. 도 2를 참조하면, 밀봉 링(36)이 피벗 샤프트(18)와 부싱(26) 사이에 구비된다. 밀봉 링(36)은 부싱(26)의 내주면(32) 및 샤프트(18)를 밀봉할 수 있다. 밀봉 링(36)은 샤프트(18)에 구비된 링 홈(38) 내에 부분적으로 존재할 수 있다.
링 밀봉(36)이 배기가스 및 매연(40)의 이동을 어느 정도 최소화할 수 있지만, 밀봉 링이 밀봉 링 홈(38)의 측벽(42, 44)과 직접적으로 접촉할 때에만, 실질적으로 완전한 밀봉 조건이 달성될 수 있다. 그러나, 대부분의 조건들에서, 도 2에 일반적으로 도시된 바와 같은 누출 경로가 존재할 수 있다. 복수의 링 밀봉들을 제공하고, 링들 사이에 압력 또는 진공을 도입하여 복수의 밀봉 링들 전반의 압력차를 수정함으로써, 이러한 누출을 감소시키려는 상당한 노력이 이루어졌지만, 밀봉 링들(36)이 홈(38)의 측벽(들)(42, 44)과 직접적으로 접촉하지 않는 한, 잠재적인 누출이 항상 존재한다.
따라서, 터보차저 내의 배기가스 및 매연의 이동을 최소화하기 위한 효과적인 밀봉 시스템에 대한 필요성이 있다.
본원에 설명된 구현예들은, 피벗 샤프트가 웨이스트게이트 또는 VTG 터보차저의 터빈 하우징에 수용되는 경계면과 같은, 회전 가능한 부재와 주변 구조 사이의 경계면에서 터보차저를 위한 효과적인 밀봉 시스템을 제공할 수 있다. 밀봉 시스템은 절두-구형 또는 절두-원추형 형태일 수 있는, 스프링 하중 및 자동-센터링 방식의, 한 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들을 도입할 수 있다. 스프링 압력은 한 쌍의 상보적인 밀봉면들을 서로 가압하여, 밀봉 접촉을 형성하고 이를 유지할 수 있다. 그러므로, 배기가스 및 매연에 의해 내부적으로 가압된 챔버와 외부 환경 사이에 지속적인 가스 및 매연 밀봉을 달성할 수 있다.
본 발명은 유사한 도면부호들이 유사한 구성요소들을 나타내는 첨부 도면에 제한이 아닌 예로써 도시된다:
도 1은 통상적인 웨이스트게이트 터보차저의 단면도이다.
도 2는 가스 누출 경로를 나타내는, 통상적인 터보차저 내의 부싱과 샤프트 사이의 경계면의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 밀봉 시스템의 제1 구현예의 단면도이다.
도 4a는 견고하지 않은 연결이 인서트와 샤프트 사이에 제공된 경우, 밀봉 시스템의 제2 구현예의 단면도이다.
도 4b는 견고한 연결이 인서트와 샤프트 사이에 제공된 경우, 밀봉 시스템의 제2 구현예의 단면도이다.
도 5는 밀봉 시스템의 제2 구현예의 대안적인 구성의 단면도이다.
도 6은 밀봉 시스템의 제3 구현예의 단면도이다.
도 7은 밀봉 시스템의 밀봉면들이 절두-원추형인 대안적인 장치의 단면도이다.
도 8은 밀봉 시스템이 피스톤 링을 포함하는 대안적인 장치의 단면도이다.
본원에 설명된 배치들은 샤프트와 주변 구조 사이(예컨대, 피벗 샤프트와 피벗 샤프트 부싱 사이)의 경계면을 위한 개선된 밀봉 시스템을 구비한 장치 터보차저와 관련된다. 상세한 구현예들이 본원에 개시된다; 그러나, 개시된 구현예들은 단지 예시의 목적이라는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 특정한 구조적, 기능적 상세는 제한의 의도로 해석되는 것이 아니라, 당업자가 실제로 임의의 적절하게 상세화된 구조에서 본원의 양상들을 다양하게 채용하도록 교시하기 위한 대표적인 근거 및 청구범위를 위한 근거로만 해석되어야 한다. 게다가, 본원에 사용된 용어들 및 문구들은 제한의 의도가 아니라, 가능한 실시예들의 이해할 만한 설명을 제공하도록 의도된 것이다. 배치들이 도 3 내지 도 8에 도시되었지만, 구현예들은 도시된 구조 또는 응용에 제한되지 않는다.
구현예들은 회전 가능한 또는 이동 가능한 부재(예컨대, 샤프트, 피벗 샤프트, 또는 피벗 샤프트에 구비된 부재) 및 주변 구조(예컨대, 피벗 샤프트 부싱) 상에 구비된 상보적인 감소형 밀봉면들의 사용, 및 터보차저의 작동 중에 이러한 밀봉면들의 결합을 유지하기 위한 시스템에 관한 것이다.
감소형 밀봉면들은 임의의 적절한 형태를 가질 수 있다. 일반적으로, 감소형 밀봉면들의 직경 또는 폭은 샤프트 또는 회전 가능한 부재의 길이를 따라 감소할 수 있다. 일 구현예에서, 하나의 밀봉면은 감소형 오목 영역을 포함할 수 있고, 다른 밀봉면은 상보적인 감소형 볼록 영역을 포함할 수 있다.
적절한 감소형 밀봉면들의 예로, 대략 절두-원추형, 절두-구형, 부분 원추형, 부분 구형, 단차형, 평면형 및 원추형 또는 평면형 및 구형의 조합, 또는 상이한 각도의 원추면들의 조합, 또는 상이한 곡률면들의 조합으로 이루어진 면들이 포함될 수 있고, 이들은 샤프트와 부싱의 경계면에서 사용된다. 원추면들은 임의의 적절한 각도로 구비될 수 있고, 곡률면들은 임의의 적절한 곡률로 구비될 수 있다. 감소형 밀봉면들은 샤프트 축과 실질적으로 동축을 가질 수 있다. 이러한 감소형 밀봉면들 및 다른 감소형 밀봉면들이 WO 2011/149867 A2에 기재되어 있고, 그 개시가 본원에 참조로 포함된다.
후술하는 내용은 회전 부재(예컨대, 웨이스트게이트 피벗 샤프트 또는 VTG 제어 샤프트)와 주변 구조(예컨대, 부싱 또는 터빈 하우징) 사이의 경계면과 관련하여 설명될 것이다. 그러나, 본원에 설명된 구현예들이, 회전 부재가 다른 구조 내에 적어도 부분적으로 수용되는, 터보차저의 임의의 적절한 위치에서 사용될 수 있음은 물론이다.
샤프트 밀봉 시스템(50)의 제1 구현예의 일례가 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다. 밀봉 시스템(50)은 상술한 회전 가능한 부재로서 피벗 샤프트(18)와 피벗 샤프트(18)에 연결된 웨이스트 게이트 밸브(16)를 포함하고, 샤프트(18) 주변에 보어를 가진 구조로서 부싱(26)을 포함한다. 시스템(50)은 피벗 샤프트(18)와 부싱(26) 사이에 구비되는 한 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54)을 포함할 수 있다. 밀봉면들(52, 54)은 절두-원추형으로 도시되어 있지만, 밀봉면들(52, 54)이 임의의 적절한 구성을 가질 수 있음은 물론이다(몇가지 예가 상기에 설명되었다). 밀봉면들(52, 54)은 형상의 정점이 피벗 샤프트(18)에 의해 점유된 영역 내에 있어 "절단(cut off)"될 것이기 때문에 "절두"-원추형 또는 "절두"-구형으로 지칭된다. 이러한 절두-원추형 경계면은 피벗 샤프트(18)가 부싱(26) 내에 센터링되는 동안 부싱(26) 위에서 흔들리거나 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
부싱(26)은 플랜지(56)에 의해 축방향으로 구속될 수 있다. 부싱(26)은 피벗 샤프트 부싱(26)의 외경과 터빈 하우징(14) 사이에 삽입된 핀(미도시)에 의해 축방향으로 및 각지게 구속될 수 있거나, 또는 부싱(26)의 안쪽 단부를 향한 기계적 결합 및/또는 다른 적절한 수단에 의해 축방향으로 구속될 수 있다.
일 구현예에서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 밀봉면(54)은 샤프트(18) 자체에 의해 한정될 수 있다. 이 경우, 특징부가 예컨대 기계가공에 의해 샤프트(18)에 형성될 수 있다. 대안적으로, 밀봉면(18)은 예컨대 압입, 기계적 결합, 체결구, 접착제, 및/또는 다른 적절한 부착 수단에 의해 샤프트(18)에 견고하게 부착될 수 있는 별개의 부재(미도시)에 의해 한정될 수 있다. 도 3은 샤프트 상의 밀봉면(54)을 볼록한 절두-원추형으로, 부싱(26)에 구비된 밀봉면(52)을 오목한 절두-원추형으로 도시하고 있지만, 정반대의 배치가 제공될 수 있음은 물론이다. 즉, 볼록한 절두-원추형 밀봉면이 부싱(26)에 구비될 수 있고, 오목한 절두-원추형 밀봉면이 샤프트(18)에 구비될 수 있다.
시스템(50)은 편향 부재를 더 포함할 수 있다. 일례로, 편향 부재는 스프링(58)일 수 있다. 스프링(58)은 나선형 스프링 또는 파형 스프링과 같은 임의의 적절한 유형의 스프링일 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 배치에서, 스프링(58)은 샤프트(18)의 일부를 둘러싼 구조와 샤프트(18)의 바깥쪽 단부 영역(60)에 부착된 구조 사이에 작동 가능하게 위치할 수 있다. 예컨대, 스프링(58)은 피벗 샤프트 부싱(26)과 샤프트(18)의 단부 영역(60)에 부착된 레버 암(22) 사이에 작동 가능하게 위치할 수 있다. 레버 암(22)은 하나 이상의 체결구, 기계적 결합, 접착제, 용접, 및/또는 다른 수단과 같은 임의의 적절한 방식으로 샤프트(18)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "작동 가능하게 연결된(operatively connected)"이라는 표현은 직접적인 물리적 접촉이 없는 연결을 포함한 직접 또는 간접 연결을 포함할 수 있다. "바깥쪽" 및 "안쪽"이라는 표현은, 웨이스트게이트 밸브(16), 또는 샤프트(18)의 이동이 직접적으로 또는 간접적으로 영향을 미치는 다른 부재에 대한, 샤프트(18)의 일부의 일반적인 위치를 나타내기 위해 편의상 피벗 샤프트(18)와 관련하여 사용된다. 따라서, 샤프트(18)의 "안쪽" 부분은 샤프트(18)의 "바깥쪽" 부분보다 웨이스트게이트 밸브(16)에 더 근접하게 위치한다. 이에 따르면, 레버 암(22)은 샤프트(18)의 바깥쪽 부분인 단부 영역(60)에 작동 가능하게 연결된 구조라고 할 수 있다.
스프링(58)은 피벗 샤프트 부싱(26)의 외부-대향면(62) 및 레버 암(22)의 부싱-대향면(64)을 작동 가능하게 결합시킬 수 있다. 그러므로, 스프링(58)은 피벗 샤프트 부싱(26)의 외부-대향면(62) 상에 대략 제2 방향(68)으로 힘을 가할 수 있다. 스프링(58)은 동시에 레버 암(22)의 부싱-대향면(64) 상에 제1 방향(66)으로 힘을 가할 수 있다. 제1 방향(66)은 제2 방향(68)과 정반대일 수 있다. 그 결과, 밀봉면(52)은 스프링(58)의 힘으로 인해 제2 방향(68)으로(즉, 도 3b에 도시된 배치의 아래쪽으로) 밀릴 수 있다. 레버 암(22)이 스프링(58)에 의해 제1 방향(66)으로 밀리고, 그로 인해 작동 가능하게 연결된 피벗 샤프트(18)가 그와 함께 당겨짐에 따라, 밀봉면(54)은 제1 방향(66)으로(즉, 도 3b에 도시된 배치의 위쪽으로) 당겨질 수 있다. 따라서, 한 쌍의 상보적인 밀봉면들(52, 54)은 스프링(58)의 반동에 의해 서로 결합되어, 가스 및 매연의 유동이 터빈 하우징(14)으로부터 주변 환경으로 빠져나가는 것을 방지하기 위해 밀봉을 형성할 수 있다. 이러한 밀봉은 스프링(58)에 의해 가해진 지속적인 힘에 의해 유지될 수 있다.
한 쌍의 밀봉면들(52, 54)을 이용한 스프링(58)의 셀프-센터링 작용은 피벗 샤프트(18)를 축(70)을 중심으로 원하는 회전축과 실질적으로 동심을 갖도록 당기므로, 액추에이터의 시트 압력 요건에 의해 야기된 코크 작용(cocking action)에 저항할 수 있다. 그 결과, 웨이스트게이트 밸브면과 이 면이 밀봉하는 웨이스트게이트 포트의 중첩이 더 작아질 수 있으므로, 웨이스트게이트 밸브 헤드의 크기를 감소시킬 가능성을 가져올 수 있다.
샤프트 밀봉 시스템(50')의 제2 구현예가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 본 구현예에서, 한 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54)이 "바깥쪽 밀봉"을 형성하기 위해 웨이스트게이트 피벗 샤프트(18)의 외부를 향해 위치할 수 있다. 밀봉면들(52, 54)의 상기 설명이 시스템(50')에 동일하게 적용될 수 있다. 샤프트(18) 상의 밀봉면(54)은 볼록한 절두-원추형일 수 있고, 부싱(26)에 구비된 밀봉면(52)은 오목한 절두-원추형일 수 있다. 밀봉면(54)은 샤프트(18)에 의해 한정될 수 있다. 그러나, 몇몇 경우에, 이러한 배치는 가능하지 않거나 실용적이지 않을 수 있다. 예컨대, 레버 암(22)이 통상적으로 터빈 하우징(14)의 내부로부터 터빈 하우징의 외부를 향한(도 4a의 도면의 상부를 향한) 방향으로 조립되기 때문에, 밀봉면(54)은 웨이스트게이트 피벗 샤프트(18)가 부싱(26)에 삽입된 후(피벗 샤프트가 부싱 내에 존재하게 된다) 피벗 샤프트(18)에 조립되는 별개의 인서트(72)에 구비될 수 있다.
인서트(72)는, 샤프트(18)가 예컨대 축(70)의 방향을 따라 인서트(72)에 대해 이동할 수 있도록, 예컨대 견고하지 않은 방식을 포함한 임의의 적절한 방식으로 샤프트(18)에 부착될 수 있다. 그러나, 다른 경우에, 인서트(72)는 샤프트(18)에 견고하게 부착될 수 있다. "견고하게 부착된(rigidly attached)"이라는 표현은 인서트(72)가 샤프트(18)와 함께 형성되거나, 또는 샤프트(18) 및 인서트(72)가 적어도 축(70)의 방향으로 서로에 대해 실질적으로 이동하지 않도록(즉, 적어도 축(70)의 방향으로 함께 이동하도록), 인서트(72)가 샤프트(18)에 부착되는 것을 의미한다. 견고한 부착의 예로, 예컨대, 압입, 기계적 결합, 체결구, 접착제, 및/또는 다른 적절한 부착 수단이 포함될 수 있다.
인서트(72)는 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 인서트(72)는 적어도 마찰 및/또는 갈바닉 부식의 관점에서 샤프트(18) 및/또는 부싱(26)과 양립 가능한 내고온성 금속으로 이루어질 수 있다.
시스템(50')은 편향 부재를 더 포함할 수 있다. 일례로, 편향 부재는 스프링(58)일 수 있다. 스프링(58)은 나선형 스프링 또는 파형 스프링과 같은 임의의 적절한 유형의 스프링일 수 있다. 도 4a에 도시된 배치에서, 스프링(58)은 인서트(72)(또는 밀봉면(54)이 샤프트(18)에 구비된 경우 심지어 샤프트(18) 자체) 및 레버 암(22)과 같이 샤프트(18)의 바깥쪽 단부 영역(60)에 부착된 구조 사이에 작동 가능하게 위치할 수 있다. 이러한 배치는 인서트(72)가 예컨대 슬립 핏(slip fit)에 의해 샤프트(18)에 견고하지 않게 부착되는 경우에 적절할 수 있다. 견고하지 않은 배치에서, 샤프트(18) 및 인서트(72)는 적어도 축(70)의 방향으로 서로에 대해 이동할 수 있다.
스프링(58)은 레버 암(22)의 부싱-대향면(64)뿐만 아니라 샤프트(18) 또는 인서트(72)의 외부-대향면(74)을 작동 가능하게 결합시킬 수 있다. 그러므로, 스프링(58)은 레버 암(22)의 부싱-대향면(64) 상에 제1 방향(66)으로 힘을 가할 수 있다. 스프링(58)은 동시에 인서트(72)의 외부-대향면(74) 상에 대략 제2 방향(68)으로 힘을 가할 수 있다. 그 결과, 밀봉면(54)은 스프링(58)의 힘으로 인해 제2 방향(68)으로(즉, 도 4a에 도시된 배치의 아래쪽으로) 밀릴 수 있다. 레버 암(22)이 스프링(58)에 의해 제1 방향(66)으로 밀리고, 그로 인해 작동 가능하게 연결된 피벗 샤프트(18)가 그와 함께 당겨짐에 따라, 부싱(26)에 구비된 밀봉면(52)은 제1 방향(66)으로(즉, 도 4a에 도시된 배치의 위쪽으로) 당겨질 수 있다. 이후, 피벗 샤프트(18)는 부싱(26)(예컨대, 단부면(65))과 샤프트(18)(예컨대, 견부면(63)) 사이의 결합으로 인해 부싱(26)을 당길 수 있다. 따라서, 한 쌍의 상보적인 밀봉면들(52, 54)은 스프링(58)의 반동에 의해 서로 결합되어, 가스 및 매연의 유동이 터빈 하우징(14)으로부터 주변 환경으로 빠져나가는 것을 방지하기 위해 밀봉을 형성할 수 있다. 이러한 밀봉은 스프링(58)에 의해 가해진 지속적인 힘에 의해 유지될 수 있다.
전술한 바와 같이, 인서트(72)가 샤프트(18)와 함께 형성되거나 견고한 방식으로 샤프트(18)에 부착되는 구현예들에서, 스프링(58) 또는 다른 편향 부재가 샤프트(18)(또는 샤프트(18)에 연결된 다른 구조)와 부싱(26)의 단부면(65) 사이의 경계면에 작동 가능하게 위치할 수 있다. 이러한 배치의 일례가 도 4b에 도시되어 있다.
이 경우, 스프링(58)은 부싱(26)의 단부(65) 상에 대략 제1 방향(66)으로 힘을 가하여, 밀봉면(52)을 제1 방향(66)으로 밀 수 있다. 스프링(58)은 동시에 샤프트(18)(또는 샤프트(18)에 연결된 다른 구조) 상에 제2 방향(68)으로 힘을 가할 수 있다. 일례로, 스프링(58)은 샤프트(18)의 견부면(63)에 힘을 가할 수 있다. 견부면(63)은 스프링(58)을 수용하기 위한 요홈(67)을 포함할 수 있다. 그 결과, 밀봉면(54)은 샤프트(18)가 인서트(72)에 견고하게 부착될 때의 스프링(58)의 힘으로 인해 제2 방향(68)으로(즉, 도 4b에 도시된 배치의 아래쪽으로) 당겨질 수 있다. 따라서, 한 쌍의 상보적인 밀봉면들(52, 54) 사이에 밀봉이 형성되고 유지될 수 있다.
밀봉 시스템의 다른 예가 도 5에 도시되어 있다. 이러한 배치에서, 절두-구면(52)과 인서트(72)의 내경의 교차점은 편평면(76)을 형성하기 위해 짧게 절단될 수 있다. 편평면(76)은 회전축(70)을 대략 횡단할 수 있다. 일 구현예에서, 편평면(76)은 축(70)에 실질적으로 수직일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예컨대 샤프트(18)의 외경을 감소시킴으로써, 샤프트(18)에 접경 랜딩부(78)를 형성할 수 있다. 이러한 배치에서, 제1 스프링(58)이 인서트(72)(또는 밀봉면(54)이 샤프트(18)에 구비된 경우 심지어 샤프트(18) 자체)와 샤프트(18)에 부착된 구조(레버 암(22)) 사이에 작동 가능하게 위치할 수 있다. 또한, 제2 스프링(58') 또는 다른 편향 부재가 샤프트(18)(또는 샤프트(18)에 연결된 다른 구조)와 부싱(26)의 단부면(65) 사이에 작동 가능하게 위치할 수 있다. 예컨대, 제2 스프링(58')은 샤프트(18)의 견부면(63)을 작동 가능하게 결합시킬 수 있다. 다시, 견부면(63)은 요홈(67)을 포함할 수 있다.
제1 스프링(58)은 레버 암(22)과 인서트(72)를 작동 가능하게 결합시킬 수 있다. 그러므로, 제1 스프링(58)은 레버 암(22) 상에서 대략 제1 방향(66)으로 힘을 가할 수 있다. 제1 스프링(58)은 또한 인서트(72) 상에서 대략 제2 방향(68)으로 힘을 가할 수 있다. 따라서, 밀봉면(54) 및 편평면(76)은 스프링(58)의 힘으로 인해 제2 방향(68)으로(즉, 도 5에 도시된 배치의 아래쪽으로) 밀릴 수 있다.
제2 스프링(58') 또는 다른 편향 부재는 샤프트(18)의 견부면(63)(또는 샤프트(18)에 연결된 다른 구조)과 부싱(26)의 단부면(65) 사이에 작동 가능하게 위치할 수 있다. 이 경우, 제2 스프링(58')은 부싱(26)의 단부(65) 상에 대략 제1 방향(66)으로 힘을 가하여, 밀봉면(52)을 제1 방향(66)으로(즉, 도 5에 도시된 배치의 위쪽으로) 밀 수 있다.
제1 스프링(58)에 의해 가해진 힘은 인서트(72)의 내부 대향 편평면(76) 및 샤프트(18)의 접경 랜딩부(78)를 서로를 향해 및 서로 접촉하도록 밀 수 있다. 편평면(76)과 접경 랜딩부(78) 사이의 이러한 접촉은 실질적인 밀봉 결합을 초래하여, 샤프트(18)와 인서트(72) 사이의 추가적인 밀봉 경계면을 형성하여, 매연 및 가스 누출을 최소화할 수 있다. 밀봉 경계면은 제1 스프링(58)에 의해 가해진 힘에 의해 유지될 수 있다.
게다가, 제1 스프링(58)에 의해 가해진 힘은 밀봉면(54)을 제2 방향(68)으로 밀고, 제2 스프링(58')에 의해 가해진 힘은 밀봉면(52)을 제1 방향(66)으로 밀 수 있다. 그 결과, 밀봉면들(52, 54)은 서로 실질적으로 밀봉 접촉할 수 있다. 밀봉면들(52, 54) 사이의 실질적인 밀봉 접촉은 제1 및 제2 스프링(58, 58')에 의해 유지될 수 있다.
몇몇 경우에, 인서트(72)는, 편평면(76) 및 접경 랜딩부(78)가 서로 직접적으로 접경하도록, 제자리에 클램핑될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 이러한 배치는 레버 암(22)을 샤프트(18)에 용접함으로써 유지될 수 있다. 이 경우, 밀봉면들(52, 54)은 서로 접촉할 수 있으며, 제2 스프링(58')에 의해 접촉 유지될 수 있기 때문에, 제1 스프링(58)이 필요하지 않을 수 있다.
샤프트 밀봉 시스템(50")의 제3 구현예가 도 6에 도시되어 있다. 본 구현예에서, 상보적인 절두-구면들의 쌍들이 "안쪽 밀봉" 및 "바깥쪽 밀봉"을 형성하기 위해 두 위치에 구비된다. 일례로, 도 6은 도 3a, 도 3b, 및 도 4에 구비된 양상들의 하나의 가능한 조합을 도시한다. 스프링(58)은 레버 암(22)뿐만 아니라 인서트(72) 또는 샤프트(18)를 작동 가능하게 결합시킬 수 있다. 그러므로, 스프링(58)은 레버 암(22) 상에 제1 방향(66)으로 힘을 가할 수 있다. 스프링(58)은 동시에 인서트(72) 상에 대략 제2 방향(68)으로 힘을 가할 수 있다. 그 결과, 바깥쪽 밀봉면(54)은 스프링(58)의 힘으로 인해 제2 방향(68)으로(즉, 도 6에 도시된 배치의 아래쪽으로) 밀릴 수 있다. 레버 암(22)이 스프링(58)에 의해 제1 방향(66)으로 밀리고, 그로 인해 작동 가능하게 연결된 피벗 샤프트(18) 및 부싱(26)이 그와 함께 당겨짐에 따라, 바깥쪽 밀봉면(52)은 제1 방향(66)으로(즉, 도 6에 도시된 배치의 위쪽으로) 당겨질 수 있다. 따라서, 한 쌍의 상보적인 밀봉면들(52, 54)은 스프링(58)의 반동에 의해 서로 결합되어, 가스 및 매연의 유동이 터빈 하우징(14)으로부터 주변 환경으로 빠져나가는 것을 방지하기 위해 밀봉을 형성할 수 있다. 이러한 밀봉은 스프링(58)에 의해 가해진 지속적인 힘에 의해 유지될 수 있다.
본 배치에서, 스프링(58)에 의해 가해진 힘은 안쪽의 볼록한 절두-구면(54')을 안쪽의 오목한 절두-구면(52') 내로 당길 수 있다. 스프링(58)에 의해 가해진 힘은 또한 인서트(72)를 안쪽으로(즉, 도 6의 아래쪽으로) 밀어서, 바깥쪽의 볼록한 절두-구면(54')을 바깥쪽의 오목한 절두-구면(54') 내로 가압하고, 그로 인해 트윈 센터링 메커니즘 및 트윈 밀봉 경계면을 제공할 수 있다. 도 6에 도시된 배치는 인서트(72)가 샤프트(18)에 견고하지 않게 부착되는(예컨대, 슬립핏되는) 구현예들에 적합하다.
전술한 바와 같이, 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54)은 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 그러므로, 밀봉면들이 도 3 내지 도 6에 절두-구면들로 도시되어 있지만, 구현예들은 절두-구면 밀봉면들에 제한되지 않음은 물론이다. 실제로, 도 7은 밀봉면들이 절두-원추면들로 구성되는 대안적인 배치를 도시한다. 본 구성에서, 절두-원추형 밀봉면(54)을 포함하는 인서트(72)가 부싱(26)의 상보적인 절두-원추형 밀봉면(52) 내로 밀려서, 부싱(26) 내에 인서트(72) 및 샤프트(18)를 센터링하고, 매연 및 가스가 터빈 하우징 내부로부터 주변 환경으로 이동하는 것을 방지하기 위해 밀봉 경계면을 제공한다.
도 8은 밀봉 시스템의 또 다른 대안적인 장치를 제시한다. 인서트의 보어의 내경과 피벗 샤프트(18)의 외주면(30) 사이의 누출 경로를 밀봉하기 위해, 피스톤 링(80)과 같은 하나 이상의 링 밀봉을 사용할 수 있다.
전술한 배치들이 효과적인 밀봉 시스템을 제공할 수 있음은 물론이다. 스프링을 구비함으로써, 실질적으로 모든 터보차저 작동 조건들에서 밀봉을 유지할 수 있다. 따라서, 밀봉 시스템은 밀봉면들을 함께 유지하기 위해 작동 조건들(예컨대, 터빈 하우징 압력)에 좌우되지 않는다. 게다가, 본원에 제시된 밀봉 시스템은 종전에 사용된 피스톤 링 밀봉 시스템보다 작동 가능한 구성요소들의 오정렬을 훨씬 더 견딜 수 있다. 본원에 사용된 "부정관사(a, an)"는 1개, 또는 2개 이상으로 정의된다. 본원에 사용된 "복수"라는 용어는 2개, 또는 3개 이상으로 정의된다. 본원에 사용된 "다른"이라는 용어는 적어도 제2, 또는 그 이상으로 정의된다. 본원에 사용된 "포함하는(including)" 및/또는 "구비한"이라는 용어는 포함하는(comprising)으로 정의된다(즉, 개방형 언어).
본원에 설명된 양상들은 본 발명의 정신 또는 본질적인 속성을 벗어남 없이 다른 형태들 및 조합들로 구현될 수 있다. 따라서, 구현예들은 단지 예로써 주어진 본원에 설명된 특정한 상세에 제한되지 않으며, 후술하는 청구범위 내에서 다양한 수정들 및 변경들이 가능하다는 점을 물론 이해할 것이다.

Claims (16)

  1. 터보차저를 위한 밀봉 시스템(50)에 있어서,
    하우징;
    연관된 회전축(70), 안쪽 부분(61), 및 바깥쪽 부분(60)을 구비한 샤프트(18)를 포함하는 회전 가능한 부재;
    상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조;
    상기 회전 가능한 부재의 적어도 일부를 수용하는 보어를 가진 제2 구조;
    제1 밀봉면(52) 및 제2 밀봉면(54)을 포함하는 한 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54)로서, 상기 제2 밀봉면(54)은 상기 회전 가능한 부재의 상기 안쪽 부분(61)에 구비되며, 상기 제1 밀봉면(52)은 상기 보어를 가진 상기 제2 구조에 구비되고, 상기 보어를 가진 제2 구조는 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지를 더 포함하고, 상기 플랜지는 상기 보어를 가진 제2 구조를 상기 하우징에 대해 축방향으로 구속하도록 구성되고 배치되는, 상기 한 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54); 및
    상기 보어를 가진 제2 구조 및 상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조 사이에 작동 가능하게 위치하는 편향 부재(58)로서, 상기 회전 가능한 부재의 상기 안쪽 부분(61)에 제공되어 있는 상기 제1 밀봉면(52)을 상기 샤프트를 따라서 제1 방향(66)으로 당기기 위하여 상기 제1 방향(66)으로 상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조에 힘을 가하며, 상기 보어를 가진 제2 구조에 제공되어 있는 다른 하나의 밀봉면(52)을 상기 제1 방향(66)과 정반대인 제2 방향(68)으로 밀어내기 위하여 상기 제2 방향으로 상기 보어를 가진 제2 구조에 추가로 힘을 가하여, 밀봉을 형성하도록 상기 밀봉면들(52, 54)을 서로 결합시키는, 상기 편향 부재(58);를 포함하는 밀봉 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트(18)는 VTG 또는 웨이스트게이트 피벗 샤프트(18)이며, 상기 샤프트(18)에 부착되는 상기 제1 구조는 레버 암(22)인, 밀봉 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보어를 가진 상기 제2 구조는 부싱(26)인, 밀봉 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 감소형 밀봉면들(52, 54)은 절두-원추형인, 밀봉 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감소형 밀봉면들(52, 54)은 절두-구형인, 밀봉 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전 가능한 부재는 상기 샤프트(18)에 작동 가능하게 연결되는 인서트(72)를 포함하고, 상기 회전 가능한 부재의 상기 안쪽 부분(61)에 구비된 상기 제2 밀봉면은 상기 인서트(72)에 의해 한정되는, 밀봉 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트(18)의 상기 안쪽 부분(61)에 구비된 상기 제2 밀봉면은 상기 샤프트(18)에 의해 한정되는, 밀봉 시스템.
  8. 터보차저를 위한 밀봉 시스템(50')에 있어서,
    하우징;
    연관된 회전축(70), 안쪽 부분(61), 및 바깥쪽 부분(60)을 구비한 샤프트(18)를 포함하는 회전 가능한 부재;
    상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조;
    상기 회전 가능한 부재의 적어도 일부를 수용하는 보어를 가진 제2 구조;
    제1 밀봉면(52) 및 제2 밀봉면(54)을 포함하는 한 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54)로서, 상기 제2 밀봉면(54)은 상기 회전 가능한 부재의 상기 바깥쪽 부분(60)에 구비되며, 상기 제1 밀봉면(52)은 상기 보어를 가진 제2 구조에 구비되는, 상기 한 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54); 및
    상기 회전 가능한 부재 및 상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조 사이에 작동 가능하게 위치하는 편향 부재(58)로서, 상기 회전 가능한 부재의 상기 바깥쪽 부분(60)에 제공되어 있는 상기 밀봉면들 제2 밀봉면(54)을 상기 샤프트를 따라서 제1 방향(66)으로 당기기 위하여 상기 제1 방향(66)으로 상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조에 힘을 가하며, 상기 보어를 가진 제2 구조에 제공되어 있는 상기 제1 밀봉면(52)을 상기 제1 방향(66)과 정반대인 제2 방향(68)으로 밀어내기 위하여 상기 제2 방향으로 상기 회전 가능한 부재에 추가로 힘을 가하여, 밀봉을 형성하도록 상기 밀봉면들(52, 54)을 서로 결합시키는, 상기 편향 부재(58);를 포함하는 밀봉 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 샤프트(18)는 VTG 또는 웨이스트게이트 피벗 샤프트(18)이며, 상기 샤프트(18)에 부착되는 상기 제1 구조는 레버 암(22)인, 밀봉 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 보어를 가진 상기 제2 구조는 부싱(26) 또는 터빈 하우징(14) 중 하나인, 밀봉 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 감소형 밀봉면들(52, 54)은 절두-원추형인, 밀봉 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 감소형 밀봉면들(52, 54)은 절두-구형인, 밀봉 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 회전 가능한 부재는 상기 샤프트(18)에 작동 가능하게 연결되는 인서트(72)를 포함하고, 상기 회전 가능한 부재의 상기 바깥쪽 부분(60)에 구비된 상기 제1 밀봉면은 상기 인서트(72)에 의해 한정되는, 밀봉 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 회전 가능한 부재의 상기 바깥쪽 부분(60)에 구비된 상기 밀봉면은 상기 샤프트(18)에 의해 한정되는, 밀봉 시스템.
  15. 터보차저를 위한 밀봉 시스템(50")에 있어서,
    하우징;
    연관된 회전축(70), 안쪽 부분(61), 및 바깥쪽 부분(60)을 구비한 샤프트(18)를 포함하는 회전 가능한 부재;
    상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조;
    상기 회전 가능한 부재의 적어도 일부를 수용하는 보어를 가진 제2 구조로서, 반경 방향 외측으로 연장되는 플랜지를 더 포함하고, 상기 플랜지는 상기 보어를 가진 제2 구조를 상기 하우징에 대해 축방향으로 구속하도록 구성되고 배치되는, 상기 보어를 가진 제2 구조;
    제1 밀봉면(52') 및 제2 밀봉면(54')을 포함하는 제1 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52', 54')로서, 상기 제2 밀봉면(54')은 상기 회전 가능한 부재의 상기 안쪽 부분(61)에 구비되며, 상기 제1 밀봉면(52')은 상기 보어를 가진 제2 구조에 구비되는, 상기 제1 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52', 54');
    제3 밀봉면(52) 및 제4 밀봉면을 포함하는 제2 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54)로서, 제3 밀봉면은 상기 회전 가능한 부재의 상기 바깥쪽 부분(60)에 구비되며, 제4 밀봉면은 상기 보어를 가진 제2 구조에 구비되는, 상기 제2 쌍의 상보적인 감소형 밀봉면들(52, 54); 및
    상기 회전 가능한 부재 및 상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조 사이에 작동 가능하게 위치하는 편향 부재(58)로서, 제1 방향(66)으로 상기 샤프트(18)의 상기 바깥쪽 부분(60)에 작동 가능하게 연결되는 제1 구조에 힘을 가하며, 상기 제1 방향(66)과 정반대인 제2 방향(68)으로 상기 회전 가능한 부재에 추가로 힘을 가하여, 제1 밀봉을 형성하도록 상기 제1 쌍의 밀봉면들(52', 54')을 서로 결합시키며, 제2 밀봉을 형성하도록 상기 제2 쌍의 밀봉면들(52, 54)을 서로 결합시키는, 상기 편향 부재(58);를 포함하는 밀봉 시스템.
  16. 삭제
KR1020147033963A 2012-05-17 2013-05-01 터보차저를 위한 샤프트 밀봉 시스템 KR102075603B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261648163P 2012-05-17 2012-05-17
US61/648,163 2012-05-17
PCT/US2013/038970 WO2013173055A1 (en) 2012-05-17 2013-05-01 Shaft sealing system for a turbocharger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150013684A KR20150013684A (ko) 2015-02-05
KR102075603B1 true KR102075603B1 (ko) 2020-03-02

Family

ID=49584159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147033963A KR102075603B1 (ko) 2012-05-17 2013-05-01 터보차저를 위한 샤프트 밀봉 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150097345A1 (ko)
KR (1) KR102075603B1 (ko)
CN (1) CN104271919B (ko)
DE (1) DE112013002028T5 (ko)
IN (1) IN2014DN09988A (ko)
RU (1) RU2014148497A (ko)
WO (1) WO2013173055A1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012204497A1 (de) * 2012-03-21 2013-09-26 Mahle International Gmbh Wastegate-Ventilvorrichtung
US9889323B2 (en) * 2013-03-13 2018-02-13 The Boeing Company Fire seal end cap and associated multi-member assembly and method
DE102014207671B4 (de) * 2014-04-24 2023-09-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasturbolader mit einem Wastegate-Ventil
WO2015190356A1 (ja) * 2014-06-09 2015-12-17 株式会社Ihi 過給機
CN106605052B (zh) * 2014-08-29 2019-03-15 株式会社Ihi 流量可变阀机构及增压器
CN106662006B (zh) * 2014-08-29 2019-03-29 株式会社Ihi 增压器
JP6705146B2 (ja) * 2015-10-07 2020-06-03 株式会社Ihi 流量可変バルブ機構及び過給機
US10227916B2 (en) * 2016-07-24 2019-03-12 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger turbine wastegate assembly
US10233827B2 (en) * 2016-07-24 2019-03-19 Garrett Transportation I Inc. Turbine wastegate
US10215088B2 (en) * 2016-07-24 2019-02-26 Garrett Transporation I Inc. Method of assembling a turbine wastegate assembly
US20200370470A1 (en) * 2017-03-30 2020-11-26 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Exhaust bypass device and turbocharger
US10590789B2 (en) * 2017-04-26 2020-03-17 Borgwarner Inc. Turbocharger radial seal
JP6669707B2 (ja) * 2017-11-08 2020-03-18 本田技研工業株式会社 ウェイストゲート封止治具
DE102017128830A1 (de) * 2017-12-05 2019-06-06 Continental Automotive Gmbh Wastegateanordnung für einen Abgasturbolader
US11208915B2 (en) * 2018-01-30 2021-12-28 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Driving device, valve apparatus including the same, and link driving mechanism for turbocharger
US11242890B2 (en) * 2018-07-03 2022-02-08 GM Global Technology Operations LLC Articulating joint with a high wear life
DE112019004994T5 (de) 2018-10-05 2021-07-01 Ihi Corporation Lagerstruktur
DE102018217602A1 (de) * 2018-10-15 2020-04-16 Continental Automotive Gmbh Abgasturbine eines Abgasturboladers mit einer abgedichteten Wastegate-Ventileinrichtung sowie Abgasturbolader
US10711690B2 (en) 2018-11-06 2020-07-14 Borgwarner Inc. Wastegate assembly and turbocharger including the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060213195A1 (en) * 2003-07-11 2006-09-28 Leavesley Malcolm G Turbocharger apparatus having an exhaust gas sealing system for preventing gas leakage from the turbocharger apparatus
WO2011149867A2 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Borgwarner Inc. Control shaft seal

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363600A (en) * 1981-04-06 1982-12-14 General Motors Corporation Variable vane mounting
JP2005113797A (ja) * 2003-10-08 2005-04-28 Aisin Seiki Co Ltd ターボチャージャの排気ガスシール構造
JP4556501B2 (ja) * 2004-06-08 2010-10-06 株式会社Ｉｈｉ 過給機およびシール装置
JP2009257090A (ja) * 2008-04-11 2009-11-05 Toyota Motor Corp 可変容量型ターボチャージャ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060213195A1 (en) * 2003-07-11 2006-09-28 Leavesley Malcolm G Turbocharger apparatus having an exhaust gas sealing system for preventing gas leakage from the turbocharger apparatus
WO2011149867A2 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Borgwarner Inc. Control shaft seal

Also Published As

Publication number Publication date
CN104271919A (zh) 2015-01-07
US20150097345A1 (en) 2015-04-09
WO2013173055A1 (en) 2013-11-21
CN104271919B (zh) 2018-05-01
KR20150013684A (ko) 2015-02-05
RU2014148497A (ru) 2016-06-27
IN2014DN09988A (ko) 2015-08-14
DE112013002028T5 (de) 2015-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102075603B1 (ko) 터보차저를 위한 샤프트 밀봉 시스템
KR101827450B1 (ko) 작동샤프트의 스프링 편향형 밀봉 방법
US9488182B2 (en) Control shaft seal
US8763393B2 (en) Sealing arrangement between a variable-nozzle assembly and a turbine housing of a turbocharger
US10024184B2 (en) Actuation pivot shaft face seal
EP2594745B1 (en) Turbocharger variable-nozzle assembly with vane sealing arrangement
JP4884102B2 (ja) ガスタービンエンジン用の弁組立体
US20090249785A1 (en) Variable-nozzle assembly for a turbocharger
WO2011074039A1 (ja) ターボチャージャ
WO2012131997A1 (ja) ターボチャージャ
JP2002534626A (ja) 排気ガスターボチャージャタービン
EP3103988B1 (en) Turbocharger with variable-vane turbine nozzle having a bypass mechanism integrated with the vanes
EP3121413B1 (en) Turbocharger systems with direct turbine interfaces
EP3610144B1 (en) Face seal assembly for variable turbine geometry turbocharger
KR20140012715A (ko) 작동샤프트의 가스 압력 편향형 밀봉 방법
JP2013541671A (ja) 羽根車のためのハウジング
KR20140001881A (ko) 엔진 브리딩 시스템 밸브 및 시일
US11125095B2 (en) Sliding seal
US20110252787A1 (en) Gas sealing arrangement for a variable geometry turbocharger
WO2024038495A1 (ja) タービンハウジング、タービン及び過給機

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant