KR20220030673A

KR20220030673A - 터보차저용 카트리지

Info

Publication number: KR20220030673A
Application number: KR1020200112291A
Authority: KR
Inventors: 최욱
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2022-03-11

Abstract

본 발명에 따른 터보차저용 카트리지는, 터빈 하우징 내부에 설치되고 중공이 형성되며 중공의 테두리를 따라 상방으로 턱부가 형성되고, 원주 방향으로 복수의 제1 홀이 형성된 커버; 터빈 하우징 내부에 설치되고, 중심부에 터빈휠이 배치되며, 커버에 형성된 제1 홀과 대응되는 위치에 제2 홀이 형성된 베이스링; 커버와 베이스링 사이에 위치하며, 커버 결합부가 제1 홀에 삽입되고 샤프트가 제2 홀에 삽입되며, 커버와 베이스링 사이에 형성된 배기가스 유로를 개폐하는 베인을 포함하는 베인 유닛부; 및 커버의 제1 홀에 삽입된 베인 유닛부의 커버 결합부에 삽입되어 베인 유닛부와 커버를 결합하는 핀 유닛부;를 포함할 수 있다.

Description

터보차저용 카트리지{CARTRIDGE OF TURBOCHARGER}

본 발명은 터보차저용 카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베인으로 유입되는 배기가스와 스페이서 간의 간섭을 개선하고 효율을 향상시키기 위한 터보차저용 카트리지에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 고출력화, 저연비화를 추세로 차량 성능을 향상시키기 위한 가변 형상 터보차저(Variable Geometric Turbo charger, VGT)가 차량에 적용된다. 이러한 가변 터보차저 장치는 저속 영역의 경우 베인이 폐쇄 동작되도록 하여 배기가스의 속도 에너지가 극대화됨으로써 흡입 공기의 충전효율이 증가되도록 하고, 고속영역의 경우 베인이 개방 동작되도록 하여 배기유량이 증가됨에 따라 배기가스의 속도 에너지는 저감되도록 한다.

한편, 종래의 카트리지에서는 베이스링과 커버링을 고정시키기 위해 스페이서가 사용됐었는데 베인으로 유입되는 배기가스와 스페이서 간에 간섭이 발생하여 유동 효율이 손실되는 한계점이 있었다.

KR 10-2016-0147014

상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은 베이스링과 커버 간의 스페이서를 삭제하고 베이스링과 커버를 핀 유닛부로 결합시켜, 배기가스와 스페이서 간의 유동 간섭을 해소함으로써 유동 효율을 향상시킬 수 있는 터보차저용 카트리지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터보차저용 카트리지는, 터빈 하우징 내부에 설치되고 중공이 형성되며 중공의 테두리를 따라 상방으로 턱부가 형성되고, 원주 방향으로 복수의 제1 홀이 형성된 커버; 터빈 하우징 내부에 설치되고, 중심부에 터빈휠이 배치되며, 커버에 형성된 제1 홀과 대응되는 위치에 제2 홀이 형성된 베이스링; 커버와 베이스링 사이에 위치하며, 커버 결합부가 제1 홀에 삽입되고 샤프트가 제2 홀에 삽입되며, 커버와 베이스링 사이에 형성된 배기가스 유로를 개폐하는 베인을 포함하는 베인 유닛부; 및 커버의 제1 홀에 삽입된 베인 유닛부의 커버 결합부에 삽입되어 베인 유닛부와 커버를 결합하는 핀 유닛부;를 포함할 수 있다.

커버에서, 복수의 제1 홀이 형성된 지점에 대응하는 턱부의 측면부에는 핀 유닛부와 결합되기 위한 결합홈이 형성될 수 있다.

베인 유닛부는,

배기가스 유로를 개폐하는 베인; 중앙에 일정 깊이의 홈이 형성된 원기둥 형상이고, 베인 상측에 형성되며, 커버의 제1 홀에 삽입되는 커버 결합부; 및 베인 하측에 형성되며, 베이스링의 제2 홀에 삽입되고, 베이스링에 회전가능하게 설치되는 샤프트;를 포함할 수 있다.

핀 유닛부는,

헤드부 및 헤드부의 하측에 형성되며 커버 결합부에 형성된 홈에 삽입되고 관통홀이 형성된 지지부를 포함하는 제1 핀; 및 지지부의 관통홀에 삽입되어 턱부의 결합홈에 결합되는 제2 핀;을 포함할 수 있다.

헤드부의 직경은 커버부의 제1 홀의 직경보다 크고, 제2 핀은 턱부에 형성된 결합홈에 압입방식으로 결합될 수 있다.

제1 핀은 커버에 리벳방식으로 고정될 수 있다.

베이스링의 하방에 마련되고, 구동부에 의해 회전됨에 따라 베인 유닛부를 회전시킴으로써 커버와 베이스링 사이에 형성된 배기가스 유로를 개폐하는 컨트롤링;을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 베이스링과 커버 간의 스페이서를 삭제하고 베이스링과 커버를 핀 유닛부로 결합시켜, 배기가스와 스페이서 간의 유동 간섭을 해소함으로써 유동 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 커버에서 커버링 형상을 삭제함으로써, 커버링 형상에 상응하는 원가를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지의 측면 단면을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지 작동 매커니즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지의 세부 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지의 측면 단면을 나타내는 도면이며, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지 작동 매커니즘을 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지의 효과를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지는, 커버(100), 베이스링(200), 베인 유닛부(300) 및 핀 유닛부(400)를 포함할 수 있으며, 컨트롤링(500)을 더 포함할 수 있다.

커버(100)는 터빈 하우징 내부에 설치되고, 중공이 형성되며, 중공의 테두리를 따라 상방으로 턱부(120)가 형성될 수 있다. 또한, 중공을 중심으로 원주 방향으로 복수의 제1 홀(110)이 형성될 수 있다.

또한, 커버(100)에서 복수의 제1 홀(110)이 형성된 지점에 대응하는 턱부(120)의 측면부에는 핀 유닛부(400)와 결합되기 위한 결합홈이 형성될 수 있다.

종래와 비교하여 본 발명에 따른 터보차저용 카트리지와 종래의 카트리지의 차이는 커버링 부분이 삭제된 것이다. 본 발명의 커버(100)에 형성된 턱부(120)는 종래의 커버링 부분이 아니라, 추후 설명할 핀 유닛부(400)의 제2 핀(420)이 결합되기 위한 결합홈이 형성된 구성이다. 이러한 구성적인 차이로 인해, 종래에 커버링에서 터빈 블레이드의 컨투어(Contour) 라인을 가공했던 것을 대신하여, 본 발명에서는 터빈 하우징에서 터빈 블레이드의 컨투어 라인을 가공한다.

베이스링(200)은 터빈 하우징 내부에 설치되고, 중심부에 터빈휠이 배치되며, 커버(100)에 형성된 제1 홀(110)과 대응되는 위치에 제2 홀(210)이 형성될 수 있다.

베인 유닛부(300)는 커버(100)와 베이스링(200) 사이에 위치하며, 커버 결합부(320)가 제1 홀(110)에 삽입되고 샤프트(330)가 제2 홀(210)에 삽입되며, 커버(100)와 베이스링(200) 사이에 형성된 배기가스 유로를 개폐하는 베인(310)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 베인 유닛부(300)는 베인(310), 커버 결합부(320) 및 샤프트(330)를 포함할 수 있다.

베인(310)은 배기가스 유로를 개폐하는 역할을 한다. 또한, 구동부에 의해 컨트롤링(500)이 회전됨에 따라 베인(310)은 회전되어 커버(100)와 베이스링(200) 사이에 형성된 배기유로의 통로를 개폐할 수 있다.

샤프트(330)는 베인(310) 하측에 형성되며, 베이스링(200)의 제2 홀(210)에 삽입되고, 베이스링(200)에 회전가능하게 설치된다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 샤프트(330)는 베인암(600)과 베이스링(200)의 하단의 컨트롤링(500)과 연결될 수 있다. 즉, 구동부에 의해 컨트롤링(500)이 회전됨에 따라 샤프트(330)는 회전되고, 샤프트(330)와 연결된 베인(310)이 회전되어 커버(100)와 베이스링(200) 사이에 형성된 배기유로의 통로를 개폐할 수 있다.

커버 결합부(320)는 베인(310) 상측에 형성되고, 커버(100)의 제1 홀(110)에 삽입되며, 중앙에 일정 깊이의 홈이 형성된 원기둥 형상으로 이루어질 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 종래의 카트리지에서는 베이스링(200)과 커버링을 고정시키기 위해 스페이서가 사용됐었는데, 베인(310)으로 유입되는 배기가스와 스페이서 간에 간섭이 발생하여 유동 효율이 저감되는 한계점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 본 발명에서는 스페이서를 삭제하고, 스페이서 대신 베이스링(200)과 커버(100)를 핀 유닛부(400)를 통해 결합시키는데, 이를 위해 종래의 카트리지에서 사용되던 베인 유닛부와 다르게 본 발명의 따른 베인 유닛부(300)에서는 커버 결합부(320)를 추가로 마련한 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베인(310)의 상측에 커버(100)의 제1 홀(110)에 삽입되어 커버(100)와 결합되는 커버 결합부(320)를 마련함으로써, 베인 유닛부(300)와 커버(100)를 연결하고, 추후 설명할 핀 유닛부(400)를 통해 베인 유닛부(300), 커버(100) 및 베이스링(200)을 결합시킴으로써, 스페이서를 삭제할 수 있고, 이를 통해 배기가스와 스페이서간 유동 간섭을 방지하여 효율을 상승시킬 수 있는 것이다.

핀 유닛부(400)는 커버(100)의 제1 홀(110)에 삽입된 베인 유닛부(300)의 커버 결합부(320)에 삽입되어 베인 유닛부(300)와 커버(100)를 결합시킬 수 있다.

구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 핀 유닛부(400)는 제1 핀(410) 및 제2 핀(420)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서의 핀 유닛부(400)는 베인 유닛부(300)와 커버(100)에 결합되어 부품간 상하 운동을 억제하는 역할을 하는 동시에 베인(310)의 회전 운동 축 역할을 할 수 있다.

제1 핀(410)은 헤드부(411)와 헤드부(411)의 하측에 형성되며 커버 결합부(320)에 형성된 홈에 삽입되고, 관통홀이 형성된 지지부(412)를 포함할 수 있다. 여기서, 지지부(412)에는 길이 방향에 관통홀이 형성될 수 있다. 또한, 제1 핀(410)은 베인 유닛부(300)의 회전 축을 역할을 할 수 있다.

실시예에 따라 제1 핀(410)의 헤드부(411)의 직경은 커버(100)부의 제1 홀(110)의 직경 보다 크게 형성될 수 있다. 아울러, 실시예에 따라, 제1 핀(410)은 커버(100)에 리벳방식으로 고정될 수 있다.

제2 핀(420)은 지지부(412)의 관통홀에 삽입되어 턱부(120)에 형성된 결합홈에 결합될 수 있다. 즉, 제2 핀(420)은 지지부(412)의 관통홀에 삽입되어 커버(100)의 결합홈에 결합됨으로써, 커버(100)와 핀 유닛부(400)를 고정하는 역할을 할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 제2 핀(420)은 턱부(120)에 형성된 결합홈에 압입 방식으로 결합될 수 있다. 하지만, 이는 일실시예일 뿐, 핀 유닛부(400)를 통해 커버(100)와 베인 유닛부(300) 및 베이스링(200)을 결합할 수 있다면, 이외의 결합 방식이 사용될 수도 있다.

컨트롤링(500)은 베이스링(200)의 하방에 마련될 수 있다. 또한, 구동부에 의해 회전됨에 따라 베인 유닛부(300)를 회전시킴으로써, 커버(100)와 베이스링(200) 사이에 형성된 배기가스 유로를 개폐할 수 있다. 여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 터보차저용 카트리지에 롤러(700)를 더 포함할 수 있는데, 롤러(700)는 컨트롤링(500)이 회전될 시 지지대 역할을 수행할 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지 작동 매커니즘을 설명하면, 도 5와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 터보차저용 카트리지는 로드를 통해 구동부와 연결되고, 구동부가 구동됨에 따라 로드를 통해 구동력이 전달되어 컨트롤링(500)은 회전하게 된다. 그리고, 컨트롤링(500)과 결합되어 있는 베인암(600)을 회전시키게 되며 최종적으로 베인암(600)과 연결되어 있는 샤프트(330)를 회전시킴으로써, 도 6 및 도 7과 같이 베인(310)을 회전시켜 커버(100)와 베이스링(200) 사이에 형성된 배기가스 유로의 면적을 조절하여 터빈휠로 유입되는 유량을 조절할 수 있다.

한편, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 8과 같이 종래의 베이스링(200)과 커버(100) 간의 스페이서를 삭제하고 베이스링(200)과 커버(100)를 핀 유닛부(400)로 결합시켜, 배기가스와 스페이서 간의 유동 간섭을 해소함으로써 유동 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 9와 같이 커버(100)에서 커버링 형상을 삭제함으로써, 커버링 형상에 대응하는 원가를 절감할 수 있다.

100: 커버 110: 제1 홀
120: 턱부
200: 베이스링 210: 제2 홀
300: 베인 유닛부 310: 베인
320: 커버 결합부 330: 샤프트
400: 핀 유닛부 410: 제1 핀
411: 헤드부 412: 지지부
420: 제2 핀
500; 컨트롤링 600: 베인암
700: 롤러

Claims

터빈 하우징 내부에 설치되고 중공이 형성되며 중공의 테두리를 따라 상방으로 턱부가 형성되고, 원주 방향으로 복수의 제1 홀이 형성된 커버;
터빈 하우징 내부에 설치되고, 중심부에 터빈휠이 배치되며, 커버에 형성된 제1 홀과 대응되는 위치에 제2 홀이 형성된 베이스링;
커버와 베이스링 사이에 위치하며, 커버 결합부가 제1 홀에 삽입되고 샤프트가 제2 홀에 삽입되며, 커버와 베이스링 사이에 형성된 배기가스 유로를 개폐하는 베인을 포함하는 베인 유닛부; 및
커버의 제1 홀에 삽입된 베인 유닛부의 커버 결합부에 삽입되어 베인 유닛부와 커버를 결합하는 핀 유닛부;를 포함하는 터보차저용 카트리지.
청구항 1에 있어서,
커버에서, 복수의 제1 홀이 형성된 지점에 대응하는 턱부의 측면부에는 핀 유닛부와 결합되기 위한 결합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 터보차저용 카트리지.
청구항 2에 있어서,
베인 유닛부는,
배기가스 유로를 개폐하는 베인;
중앙에 일정 깊이의 홈이 형성된 원기둥 형상이고, 베인 상측에 형성되며, 커버의 제1 홀에 삽입되는 커버 결합부; 및
베인 하측에 형성되며, 베이스링의 제2 홀에 삽입되고, 베이스링에 회전가능하게 설치되는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저용 카트리지.
청구항 2에 있어서,
핀 유닛부는,
헤드부 및 헤드부의 하측에 형성되며 커버 결합부에 형성된 홈에 삽입되고 관통홀이 형성된 지지부를 포함하는 제1 핀; 및
지지부의 관통홀에 삽입되어 턱부의 결합홈에 결합되는 제2 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저용 카트리지.
청구항 4에 있어서,
헤드부의 직경은 커버부의 제1 홀의 직경보다 크고,
제2 핀은 턱부에 형성된 결합홈에 압입방식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 터보차저용 카트리지.
청구항 4에 있어서,
제1 핀은 커버에 리벳방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 터보차저용 카트리지.
청구항 1에 있어서,
베이스링의 하방에 마련되고, 구동부에 의해 회전됨에 따라 베인 유닛부를 회전시킴으로써 커버와 베이스링 사이에 형성된 배기가스 유로를 개폐하는 컨트롤링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보차저용 카트리지.