KR20100125427A - 배기 가스 터보차저의 베인 그릴 배열체, 배기 가스 터보차저 및 베인 그릴 배열체의 제조 방법 - Google Patents

배기 가스 터보차저의 베인 그릴 배열체, 배기 가스 터보차저 및 베인 그릴 배열체의 제조 방법 Download PDF

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KR20100125427A
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랄프 뵈닝
디르크 프랑켄슈타인
홀거 패트
마르크 힐러
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 시트 금속 부품으로 형성되고 VTG 가이드 베인을 장착하는데 사용되는 하나 이상의 캐리어 링을 포함하는 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저의 베인 그릴 배열체에 관한 것이며, 여기서 VTG 가이드 베인은 캐리어 링의 오목부 내에 회전 가능하게 장착된다. 본 발명은 또한, 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저, 및 베인 그릴 배열체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

배기 가스 터보차저의 베인 그릴 배열체, 배기 가스 터보차저 및 베인 그릴 배열체의 제조 방법 {VANE GRILLE ARRANGEMENT OF AN EXHAUST GAS TURBOCHARGER, EXHAUST GAS TURBOCHARGER, AND METHOD FOR PRODUCING A VANE GRILLE ARRANGEMENT}
본 발명은 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저의 베인 그릴 배열체에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저 및 배기 가스 터보차저를 위한 또는 배기 가스 터보차저 내에 베인 그릴 배열체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
가변 터빈 형상(VTG)을 갖는 배기 가스 터보차저는 내연기관의 성능 향상 및 연료 소모를 감소시키는데 장점이 있다는 것이 과거에 이미 입증되었다. 가변 터빈 형상에 의해, 고온 배기 가스가 배기 가스 터보차저의 터빈 휠로 안내되는 입구의 횡단면이 변경될 수 있다. 이러한 방법에 의해, 일정한 조절 불가능한 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저에 비해서 부스터 압력(boost pressure) 증가의 속도가 엔진 속도 및 엔진 부하에 따라 조절될 수 있다. 따라서, 신속한 부스터 압력 증가가 각각의 엔진 작동 지점에서 보장될 수 있다. 예를 들어, "터보 랙(turbo lag)"으로서 지칭되는 낮은 엔진 속도에서의 예를 들어, 매우 지연된 부스터 압력 증가와 같은 일정한 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저의 단점들은 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저에 의해 효율적으로 방지 또는 적어도 감소될 수 있다.
VTG를 갖는 종래의 배기 가스 터보차저에 있어서 가변 터빈 형상은 조절가능한 베인 그릴에 의해 실행된다. 그와 같은 베인 그릴은 터빈의 배기 가스 공급 채널과 터빈 로터 사이의 베인 챔버로서 지칭되는 좁은 영역 내에 배열되는 가변 얼라인먼트의 가이드 베인 링으로 구성된다.
배기 가스 유동에 대한 효율적인 저손실 제어를 가능하게 하기 위해, 베인 챔버는 가이드 베인의 높이보다 상당히 더 넓게 구성되면 안 된다. 그러나, 다른 한편으로 베인 챔버는 구성 요소들의 열 변형의 결과로써 작동 중에 가이드 베인이 끼일 수 있기 때문에, 너무 좁은 치수로 되면 안 된다.
EP 1 734 231 A1호에는 전술한 바와 같이, 조절가능한 베인 그릴이 가변 얼라인먼트의 가이드 베인 링에 의해 형성된 가변 터빈 형상을 갖는 터보차저가 설명되어 있다. 이 경우에, 가이드 베인의 조절은 베인 지지 링으로서도 지칭되는 캐리어 링 내에 가이드 베인을 회전가능하게 장착하는 것에 의해 실행된다.
도 1은 예를 들어, EP 734 231 A1호에 설명된 바와 같은 공지된 베인 그릴 배열체를 도시한다. 베인 그릴 배열체(1)는 내부에 복수의 VTG 가이드 베인(3)이 장착되는 베인 지지 링(2)으로 구성된다. VTG 가이드 베인(3)은 일체로 형성된 피봇 핀(4)에 의해 베인 지지 링(2)의 오목부(5) 내에 회전가능하게 장착된다. 베인 지지 링(2)은 VTG 가이드 베인(3) 높이(HO)의 1 내지 2 배인 두께(D0)를 가진다.
그와 같은 베인 지지 링은 전형적으로 기계 가공 제조 방법에 의해 제조된다. 베인 지지 링의 기계 가공 제조를 위해서는 터닝 공정, 드릴 공정 및 밀링 공정도 요구된다. 그러므로 기계 가공 제조 방법에 의해 베인 지지 링을 제조하기 위해서는 그와 같은 베인 지지 링의 제조를 복잡하고 비용 소모적으로 만드는 특별한 기계 공구들이 제공되어야 한다.
EP 1 394 364 B1호에, 도 1에 도시된 베인 지지 링과 유사한 구성을 갖는 베인 지지 링이 설명되어 있다. 이 경우에, 주조 방법에 의한 베인 지지 링의 제조가 제안되었다. 주조 부품으로서 베인 지지 링의 제조 중, 원형(prototype) 및 주형의 구성, 적합한 용융 노의 제공 및 주조 부품에 요구되는 후-기계 가공은 주요 비용 요인들로서 열거될 수 있다. 그 결과 주조 부품으로서 베인 지지 링을 제조하더라도 상당한 관련 비용이 초래된다.
이러한 배경 하에서, 본 발명의 목적은 종래의 해결책에 비해 비용면에서 효과적인, 배기 가스 터보차저의 VTG 가이드 베인을 장착하기 위한 대안적인 베인 그릴 배열체를 제공하고자 하는 것이다. 또한, 본 발명의 추가의 목적은 그와 같은 베인 그릴 배열체를 갖는 배기 가스 터보차저뿐만 아니라 그와 같은 베인 그릴 배열체를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따라, 이들 목적들 중의 적어도 하나는 제 1항의 특징들을 갖는 베인 그릴 배열체 및/또는 제 3항의 특징들을 갖는 베인 그릴 배열체 및/또는 제 12항의 특징들을 갖는 배기 가스 터보차저 및/또는 제 13항의 특징들을 갖는 베인 그릴 배열체를 제조하는 방법에 의해 달성된다.
따라서, 하나 이상의 시트 금속 부품으로 형성되고 VTG 가이드 베인을 장착하는데 사용되는 하나 이상의 캐리어 링을 포함하는, 배기 가스 터보차저의 베인 그릴 배열체에는 가변 터빈 형상이 제공되며, 상기 VTG 가이드 베인은 캐리어 링의 오목부 내에 회전가능하게 장착된다.
하나 이상의 환형 부품으로 형성되는 하나 이상의 캐리어 링 및 캐리어 링의 오목부 내에 회전 가능하게 장착되는 VTG 가이드 베인을 포함하는, 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저의 베인 가이드 배열체가 제공되며, 각각의 경우에 상기 환형 부품은 VTG 가이드 베인의 높이의 75% 미만인 축 방향 연장부를 가진다.
또한, 본 발명에 따라 배기 가스를 공급하기 위한 공급 채널을 갖춘 터빈 측 부분을 포함하는 배기 가스 터보차저가 제공되며, 상기 공급 채널 내부에는 터빈 로터가 회전가능하게 장착되며 본 발명에 따라 베인 그릴 배열체가 제공된다.
또한, 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체를 제조하는 방법은 다음과 같은 단계, 즉, 하나 이상의 금속 부품을 제공하는 단계와, 하나 이상의 시트 금속 부품으로부터 오목부를 갖는 캐리어 링을 제조하는 단계와, VTG 가이드 베인을 제공하는 단계, 및 상기 VTG 가이드 베인을 캐리어 링의 오목부 내측으로 삽입하는 단계들을 포함한다.
본 발명이 내포하는 사상은 종래의 캐리어 링에 비교하여 얇게 설계되며, VTG 가이드 베인을 회전가능하게 장착하기 위해 하나 이상의 종래 시트 금속 부품으로 형성되는 하나 이상의 캐리어 링을 포함하는 베인 그릴 배열체를 제공하고자 하는 것이다. 시트 금속으로 제조되고 종래의 해결책에 비해 얇게 구성된 캐리어 링의 사용에 의해, 캐리어 링의 신속하고 균일한 전체의 가열이 작동 중에 보장된다. 그 결과로써, 캐리어 링의 열 유도 변형으로 인해 VTG 가이드 베인이 베인 챔버에 끼일 위험성이 현저히 감소된다. 또한, 그와 같은 캐리어 링을 사용할 때, 보다 두껍게 설계된 종래의 캐리어 링에 비해서 재료 절약이 달성될 수 있다. 이러한 비용 절약과 내열성 재료는 공지의 해결책에 비해서 비용 효율적인 베인 그릴 배열체의 제조를 가능하게 한다.
본 발명의 추가의 사상은 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체를 포함하며 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 베인 그릴 배열체를 배기 가스 터보차저 내측에 끼워 맞춤으로써, 배기 가스 터보차저에 대한 전체 제조 비용이 종래 기술의 배기 가스 터보차저에 비해서 감소될 수 있다. VTG 가이드 베인의 끼임 위험성이 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체를 사용함으로써 감소되므로, 그와 같은 베인 그릴 배열체를 갖는 배기 가스 터보차저는 종래 기술의 배기 가스 터보차저에 비해서 보다 높은 작동 신뢰성을 특징으로 한다.
본 발명의 추가의 사상은 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체를 제공하기 위한 방법을 제공하고자 하는 것이다. 베인 그릴 배열체를 제조하기 위한 종래의 방법에 비해서, 본 발명에 따른 방법은 VTG 가이드 베인을 장착하기 위한 캐리어 링이 종래의 시트 금속 부품으로 제조되는 것을 특징으로 한다. 그 결과, 캐리어 링의 제조 중에 주조 부품으로서 제조되거나 기계 가공된 부품으로 제조되는 종래 기술에 비해 재료 절약이 달성될 수 있다. 이러한 비용 절감과 내열성 재료의 결과로써, 본 발명에 따른 방법은 종래 기술의 방법에 비해서 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체를 효과적인 비용으로 제조할 수 있게 한다.
본 발명의 유리한 실시예와 개선예들은 종속항들의 요지를 이루고 있을 뿐만 아니라 도면을 참조한 설명들을 이루고 있다.
본 발명의 바람직한 실시예예 따라, 캐리어 링을 제조하는데 사용되는 시트 금속 부품은 VTG 가이드 베인의 높이의 75% 미만인 두께를 가진다. 더 바람직하게, 시트 금속 부품의 두께는 VTG 가이드 베인의 높이의 60% 미만, 더더욱 바람직하게 50% 미만이다. 그와 같은 캐리어 링의 실시예는 캐리어 링을 제조하는데 사용되는 시트 금속 부품의 감소된 두께에 의해, 캐리어 링에 대한 신속하고 균일하며 전체적인 가열이 보장되며, 캐리어 링의 열 유도 변형의 결과로써 베인 챔버에 VTG 가이드 베인이 끼일 위험이 현저히 감소되는 장점을 가진다. 또한, 캐리어 링을 제조하는데 사용되는 시트 금속 부품의 감소된 두께에 의해, 캐리어 링의 제조 중에 재료 절약이 증대될 수 있다. 차례로, 전체적인 베인 그릴 배열체에 대한 제조 비용의 감소가 초래된다.
베인 그릴 배열체가 본 발명의 전형적인 실시예에서 제공되는데, 이러한 각각의 실시예에서 VTG 가이드 베인은 베인 부품 및 베인 부품에 일체로 형성되는 피봇 핀을 포함한다. 그와 같은 VTG 가이드 베인의 구조적 설계에 의해, VTG 가이드 베인은 캐리어 링의 각각의 오목부 내에 간단한 방식으로 회전 가능하게 장착될 수 있다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서, 캐리어 링 및 캐리어 링의 오목부를 제조하기 위해 시트 금속 부품이 스탬프 가공 및/또는 니블(nibble) 가공된 베인 그릴 배열체가 제공된다. 그 결과, 캐리어 링의 제조 중에 그리고 전체 베인 그릴 배열체의 제조 중에 비용 장점이 초래된다. 이와는 달리, 캐리어 링 및 캐리어 링의 오목부를 제조하기 위한 시트 금속 부품도 당연히, 예를 들어 추가의 전단 가공 방법, 웨지-액션 절단 방법(본 경우에, 특히 듀얼 블레이드 절단 방법) 또는 클리비지(cleavage) 방법과 같은 하나 또는 그보다 많은 추가의 비용 효과적인 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 일반적인 제 1 실시예에서, 단일 캐리어 링을 포함하는 베인 그릴 배열체가 제공되며, 여기서 가이드 베인의 피봇 핀은 그의 오목부 내에 회전가능하게 장착된다. 그와 같은 VTG 가이드 베인의 단면 장착에 의해, 베인 그릴 배열체의 특히 간단하고 비용 효과적인 구성이 가능해진다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서, 두 개 이상, 및 특히 단지 두 개의 캐리어 링을 갖는 베인 그릴 배열체가 제공되며, 여기서 캐리어 링 사이에 VTG 가이드 베인이 샌드위치 식으로 개재되며 캐리어 링의 오목부 내에 VTG 가이드 베인의 피봇 핀이 회전 가능하게 장착된다. 그와 같은 VTG 가이드 베인의 양면 지지는 초 슬림 설계인 캐리어 링에도 불구하고, VTG 가이드 베인 상의 힘을 흡수하기 위한 커다란 스팬(span)이 제공되는 장점을 가진다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시예에서, 각각의 경우에 캐리어 링이 상하로 적층된 복수의 시트 금속 부품으로 형성되어, 캐리어 링이 정렬 및 중첩된 오목부를 가지며 VTG 가이드 베인의 피봇 핀이 회전 가능하게 장착되는 베인 그릴 배열체가 제공된다. 그와 같은 캐리어 링의 구조적 설계는 VTG 가이드 베인을 단면 장착하는 경우에도 VTG 가이드 베인 상의 힘을 흡수하는데 커다란 스팬이 이용될 수 있는 장점을 가진다.
본 발명의 전형적인 실시예에 따라, 캐리어 링의 오목부가 캐리어 링의 중심 지점으로부터 동일한 반경 방향의 거리에 제공되고 캐리어 링에 원주 방향으로 균일하게 제공되는 베인 그릴 배열체가 제공된다.
본 발명의 추가의 다른 실시예에서, 터보차저 내에 베인 그릴 배열체가 설치된 상태에서 베인 그릴 배열체가 회전 고정 방식으로 터보차저의 터빈 하우징 및/또는 지지 하우징 내에 고정되게 보장하는 비틀림 방지 장치를 갖춘 베인 그릴 배열체가 제공된다. 그와 같은 비틀림 방지 장치는 터보차저의 터빈 하우징 및/또는 지지 하우징 상의 VTG 가이드 베인에 가해지는 힘을 지지하기 위해 필요하다. 통상적으로, 그와 같은 비틀림 방지 장치는 캐리어 링을 지지 하우징 및/또는 터빈 하우징에 나사 고정함으로써 실시된다. 그러나, 그와 같은 비틀림 방지 장치는 예를 들어, 지지 하우징 및/또는 터빈 하우징과 캐리어 링의 내측 에지 및/또는 외측 에지 사이의 설부(togue) 및 홈 연결부로서 구성될 수도 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 캐리어 링의 내측 에지 및/또는 외측 에지가 원형 구성을 갖는 베인 그릴 배열체가 제공된다. 그와 같은 캐리어 링의 구조적 설계는 캐리어 링의 내측에 위치된 터빈 로터와 캐리어 링의 외측에 위치된 하우징 부품이 모두 원형 형상을 갖기 때문에 유리하다. 그러나, 캐리어 링의 내측 에지 및/또는 외측 에지는 당연히, 다각형 또는 이와는 달리 예를 들어, 비틀림 방지 장치를 생성하기 위한 환형으로 구성될 수도 있다.
본 발명의 추가의 다른 실시예에 따라, 전단 가공 방법에 의해 제조되는 시트 금속 부품으로부터 캐리어 링이 제조되는 베인 그릴 배열체를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 전단 가공 방법에 의해 시트 금속 부품을 제조하는 것은 기계 가공되거나 주조된 부품으로서 제조하는 것에 비해서 비용 측면에서 상당한 장점을 가진다. 그와 같은 전단 가공 방법은 예를 들어, 스탬프 가공 방법 또는 니블 가공 방법일 수 있다. 이와는 달리, 캐리어 링 및 캐리어 링의 오목부를 제조하기 위한 시트 금속 부품은 당연히, 예를 들어 다른 전단 가공 방법, 웨지-액션(wedge-action) 절단 방법(이 경우에, 특히 듀얼 블레이드 절단 방법) 또는 클리이브 방법과 같은 하나 또는 그보다 많은 다른 비용 효과적인 방법에 의해서도 제조될 수 있다.
본 발명은 개략적인 도면에 제공된 예시적인 실시예들을 참조하여 이후에 더 상세히 설명된다.
도 1은 공지된 베인 그릴 배열체의 개략적인 단면도이며,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체의 제 1 실시예의 개략적인 단면도 및/또는 개략적인 평면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체의 예시적인 실시예의 개략적인 평면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체의 바람직한 실시예의 개략적인 단면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체의 다른 바람직한 실시예의 개략적인 단면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체를 포함하는 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저의 예시적인 등각도이다.
모든 도면에서, 특정 변형예가 제공되지 않은 동일한 및/또는 기능적으로 동일한 구성 요소들은 동일한 도면 참조 부호가 제공되었다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 베인 그릴 배열체(10)의 제 1 실시예를 도시하는 개략적인 단면도 및/또는 평면도이다. 베인 그릴 배열체(10)는 캐리어 링(11)뿐만 아니라, 캐리어 링(11) 내에 회전가능하게 장착되는 복수의 VTG 가이드 베인(12)을 포함한다.
캐리어 링(11)은 본 예에서, 단일 시트 금속 부품(18)으로 형성되며 내측 에지(14) 및 외측 에지(15)를 가진다. 또한, 캐리어 링(11)은 도 2b에 예로서 도시한 바와 같이, 캐리어 링(11)의 중앙 지점으로부터 동일한 반경 방향의 거리에 배열되고 캐리어 링(11) 상에 원주 방향으로 균일하게 배열되는 복수의 오목부(16)를 가진다. 캐리어 링(11) 및 그에 따른 시트 금속 부품(18)도 두께(D)를 가진다.
VTG 가이드 베인(12)은 높이(H)를 가지며 VTG 가이드 베인 상에 일체로 형성되는 피봇 핀(13)도 가진다. 베인 지지 링(11) 내에 VTG 가이드 베인(12)을 회전가능하게 장착하기 위해, 일체로 형성된 각각의 피봇 핀(13)이 캐리어 링(11)의 오목부(16) 내측으로 삽입된다.
본 발명에 따라, 시트 금속 부품(18)의 두께(D)는 VTG 가이드 베인(12)의 높이(H)의 75% 미만, 바람직하게 60% 미만이다. 전형적으로, 시트 금속 부품(18)의 두께는 3 mm 내지 6 mm이다.
캐리어 링(11) 내에 장착된 VTG 가이드 베인(12)을 회전시키기 위해, 터빈의 유동 단면적은 각각의 엔진 작동 지점에 대해 최적으로 조절될 수 있다. 낮은 엔진 속도 또는 전체 엔진 부하에서, VTG 가이드 베인(12)은 터빈의 유동 단면적을 감소시키기 위해 평탄한 위치로 이동하며, 배기 가스의 더욱 용이한 유동의 결과로써 신속한 부스트 압력 증가를 가능하게 한다. 그러나, 터빈 상의 과도한 배기 가스로 인해 VTG 가이드 베인(12)은 터빈의 유동 단면적을 감소시키기 위해 더욱 경사진 위치로 이동되며, 배기 가스가 더욱 저속으로 이동하는 결과로써 부스트 압력을 제한한다.
배기 가스 터보차저의 터빈이 예를 들어, 1050 ℃까지의 초고온의 배기 가스에 접한다는 사실로 인해, 본 발명에 따른 베인 가이드 배열체(10)의 제조 중에 전형적으로 내열성 재료가 사용된다. 따라서 베인 가이드 배열체(10)는 예를 들어, 크롬과 니켈의 함량이 높은 내열성 오스테나이트 스틸로 제조될 수 있다. 강도를 증가시키기 위해, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 니오븀, 티탄 또는 붕소가 내열성 오스테나이트 스틸에 추가될 수 있다. 또한, 베인 가이드 배열체(10)를 니켈계 합금 또는 터빈 측에 있는 터보차저 부분의 내측을 꽉 채우고 있는 배기 가스 온도에 견딜 수 있는 어떤 다른 재료로 제조하는 것도 고려할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 베인 가이드 배열체(10)의 다른 예시적인 실시예를 도시하는 개략적인 평면도이다. 시트 금속 부품(18)으로 형성된 캐리어 링(11)이 또한 제공되어 있으며, 캐리어 링의 오목부 내에는 복수의 VTG 가이드 베인이 회전가능하게 장착된다. 예로서 도시한 바와 같이, 캐리어 링(11)은 캐리어 링(11)의 외측 에지(15)에 부착된 복수의 홈(17)을 가지며, 상기 복수의 홈에 의해 회전 고정되는 방식으로 터보차저의 지지 하우징 및/또는 터빈 하우징 내에 베인 그릴 배열체를 부착할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 베인 가이드 배열체(10)의 바람직한 실시예를 도시하는 개략적인 단면도이다. 시트 금속 부품(18)으로 형성된 제 1 캐리어 링(11) 이외에도, 시트 금속 부품(18)으로 형성된 제 2 캐리어 링(19)이 제공된다. VTG 가이드 베인(12)은 두 개의 캐리어 링(11,19) 사이에 샌드위치 식으로 개재되어 VTG 가이드 베인(12)이 캐리어 링(11,19)의 오목부(16)의 양측에 일체로 형성되는 피봇 핀(13)에 의해 회전 가능하게 장착된다.
도 5는 본 발명에 따른 베인 가이드 배열체(10)의 다른 바람직한 실시예를 도시하는 개략적인 단면도이다. 상하로 쌓인 3 개의 시트 금속 부품(18)에 의해 형성되는 단일 캐리어 링(11)이 제공된다. 그와 같이 제조된 캐리어 링(11)은 일치된 중첩 오목부(16)를 가지며, 오목부 내부에는 VTG 가이드 베인(12)이 일체로 형성된 피봇 핀(13)에 의해 회전 가능하게 장착된다.
도 6은 본 발명에 따른 베인 가이드 배열체(10)를 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 예를 도시하는 등각도이다. 배기 가스 터보차저(21)는 터빈 측에 하나의 부품(22)을 가진다. 본 발명에 따른 베인 가이드 배열체(10)는 본 예에서, 배기 가스를 공급하기 위한 공급 채널(23)과 회전가능하게 장착된 터빈 로터(24) 사이의 터빈 측에 배기 가스 터보차저의 부분(22) 내측에 배열된다.
이제까지 양호한 예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 그러한 실시예들에 한정되지 않으며 본 발명은 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도면에 도시된 베인 가이드 배열체의 특정 설계에 한정되지 않는다. 대신에, 베인 가이드 배열체는 본 발명의 원리로부터 이탈함이 없이 임의의 방식으로 변경될 수 있다.
특히, 베인 가이드 배열체는 반드시 도면에 도시된 바와 같이 단지 하나 또는 두 개의 캐리어 링으로 형성될 필요는 없으며, 당연히 3 개 또는 그보다 많은 캐리어 링을 가질 수 있다. 열 기계적 거동 및 기계적 하중을 지지하는 능력과 관련한 캐리어 링의 설정 요건에 따라서, 단일 캐리어 링은 하나 또는 세 개의 시트 금속 부품으로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 임의의 수의 시트 금속 부품으로 상하로 적층될 수 있다.
VTG 가이드 베인의 피봇 핀들은 반드시 VTG 가이드 베인에 일체로 형성될 필요가 없다. 그러므로, 단일 VTG 가이드 베인도 별도의 피봇 핀뿐만 아니라 베인 부품으로 형성될 수 있으며, 두 개의 부품들은 적합한 회전 고정 방식으로 함께 연결된다. 피봇 핀과 베인 부품을 연결하기 위해, 터빈 측에 있는 배기 가스 터보차저의 부분 내측에 만연된 고온에서 회전 고정되는 피봇 핀과 베인 부품의 신뢰성 있는 연결을 보장할 수 있는 예를 들어, 페더키(feather key) 연결법, 테이퍼진 핀 연결법, 나사 연결법, 용접 연결법, 납땜 연결법 또는 임의의 다른 연결법이 제안된다.
캐리어 링의 내측 에지와 외측 에지는 반드시 원형 구성일 필요는 없다. 대신에, 캐리어 링의 내측 에지 및/또는 외측 에지는 예를 들어, 비틀림 방지 장치를 형성하기 위한 다각형 또는 이와는 다른 환형으로 구성될 수 있다.
VTG 가이드 베인을 장착하기 위한 오목부는 캐리어 링의 중앙 지점으로부터 동일한 거리를 갖도록 배열되고 캐리어 링의 원주 방향으로 균일하게 배열될 필요가 없다. 대신에, 설치 조건을 고려할 때 기술적으로 합당한 베인 가이드 배열체가 터빈 측에 있는 터보차저의 부분에 제조될 수 있다면, VTG 가이드 베인을 장착하기 위한 오목부는 캐리어 링 상에 어떤 방식으로도 배열될 수 있다.

Claims (15)

  1. 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10)로서,
    하나 이상의 시트 금속 부품(18)으로 형성되고 가변 터빈 형상(VTG)을 갖는 가이드 베인(12)을 장착하는데 사용되는 하나 이상의 캐리어 링(11,19)을 포함하며, 상기 VTG 가이드 베인(12)은 캐리어 링(11,19)의 오목부(16) 내에 회전가능하게 장착되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시트 금속 부품(18)은 상기 VTG 가이드 베인(12)의 높이(H)의 75% 미만, 바람직하게 60% 미만, 더 바람직하게 50% 미만인 두께(D)를 가지는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  3. 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10)로서.
    하나 이상의 환형 부품(18)으로 형성되는 하나 이상의 캐리어 링(11,19), 및 캐리어 링(11,19)의 오목부(16) 내에 회전 가능하게 장착되는 VTG 가이드 베인(12)을 포함하며, 상기 환형 부품(18)은 각각의 경우에, 상기 VTG 가이드 베인(12)의 높이(H)의 75% 미만인 축 방향 치수(D)를 가지는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    VTG 가이드 베인(12)은 베인 부품 및 상기 베인 부품에 (일체로)형성되는 하나 이상의 피봇 핀(13)으로 구성되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트 금속 부품(18) 및/또는 오목부(16)는 스탬프 가공 및/또는 니블 아웃(nibbled out) 가공되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단일 캐리어 링(11)이 제공되며, 상기 VTG 가이드 베인(12)이 상기 캐리어 링의 오목부(16) 내에 회전가능하게 장착되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두 개의 캐리어 링(11,19)이 제공되며, 상기 두 개의 캐리어 링 사이에는 상기 VTG 가이드 베인(12)이 샌드위치 식으로 개재되며 상기 캐리어 링의 오목부(16) 내에는 상기 VTG 가이드 베인(12)이 회전가능하게 장착되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 링(11,19)은 상기 VTG 가이드 베인(12)이 내부에 회전가능하게 장착되는 정렬된 중첩 오목부(16)를 상기 캐리어 링(11,19)이 갖도록, 상하로 적층된 복수의 시트 금속 부품(18)으로 형성되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 링(11,19)의 오목부(16)는 상기 캐리어 링(11,19)의 중앙 지점으로부터 동일한 반경 방향의 거리에 배열되고 상기 캐리어 링(11,19)에 원주 방향으로 균일하게 배열되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베인 그릴 배열체(10)는 가변 터빈 형상을 갖는 상기 배기 가스 터보차저(21) 내에 상기 베인 그릴 배열체(10)가 설치된 상태에서, 회전 고정 방식으로 상기 터빈 측에 있는 상기 배기 가스 터보차저(21)의 일부분(22)에 상기 베인 그릴 배열체(10)가 고정되는 것을 보장하는 비틀림 방지 장치(17)를 가지는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 링(11,19)의 내측 에지(14) 및/또는 외측 에지(15)는 원형 구성인,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)의 베인 그릴 배열체(10).
  12. 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)로서,
    배기 가스를 공급하는 공급 채널(23)을 갖는 터빈 측 부분(22)을 포함하며, 상기 터빈 측 부분 내에 터빈 로터(24)가 회전가능하게 장착되며 상기 터빈 측 부분 내에 제 1 항 내지 제 11 항 중 하나 이상의 항에 따라 청구된 상기 베인 그릴 배열체(10)가 제공되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21).
  13. 가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)용 베인 그릴 배열체(10)를 제조하는 방법으로서,
    (a) 하나 이상의 시트 금속 부품(18)을 제공하는 단계와,
    (b) 상기 하나 이상의 시트 금속 부품(18)으로부터 오목부(16)를 갖는 캐리어 링(11,19)을 제조하는 단계와,
    (c) VTG 가이드 베인(12)을 제공하는 단계, 및
    (d) 상기 캐리어 링(11,19)의 오목부(16) 내에 상기 VTG 가이드 베인(12)을 삽입하는 단계를 포함하는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)용 베인 그릴 배열체(10)를 제조하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 캐리어 링(11) 및/또는 오목부(16)를 형성하는 상기 시트 금속 부품(18)은 전단 방법으로 제조되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)용 베인 그릴 배열체(10)를 제조하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 캐리어 링(11) 및/또는 오목부(16)를 형성하는 상기 시트 금속 부품(18)은 스탬프 가공 방법 및/또는 니블 가공 방법에 의해 제조되는,
    가변 터빈 형상을 갖는 배기 가스 터보차저(21)용 베인 그릴 배열체(10)를 제조하는 방법.
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