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KR102035673B1 - 배기가스 터보차저 - Google Patents

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KR102035673B1
KR102035673B1 KR1020157000426A KR20157000426A KR102035673B1 KR 102035673 B1 KR102035673 B1 KR 102035673B1 KR 1020157000426 A KR1020157000426 A KR 1020157000426A KR 20157000426 A KR20157000426 A KR 20157000426A KR 102035673 B1 KR102035673 B1 KR 102035673B1
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bearing
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실비오 코흐
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보르그워너 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명은, 베어링 하우징(2); 베어링 하우징(2)에 삽입된 베어링 카트리지(8); 베어링 카트리지(8)에 장착되고 축 방향으로 연장되는 샤프트(7); 베어링 하우징(2)에 연결된 베어링 하우징 커버(9); 샤프트(7) 상에 배치된 터빈 휠(5); 및 샤프트(7) 상에 배치된 압축기 휠(6)을 포함하되, 베어링 카트리지(8)를 회전하지 않도록 하면서 축 방향으로 고정하기 위해 베어링 하우징 커버(9)는 베어링 카트리지(8)에 직접적으로 연결되는, 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.
종래 기술에 따른 배기가스 터보차저는 베어링 하우징을 포함한다. 샤프트가 베어링 하우징에 회전 가능하게 장착된다. 터빈 휠이 샤프트의 일 단부에 장착된다. 압축기 휠이 샤프트의 다른 단부에 장착된다. 샤프트를 베어링 하우징에 장착하는 것은 베어링 카트리지에 의해 이루어질 수 있다. 샤프트를 장착하기 위한 롤링 베어링 및/또는 플레인 베어링이 이러한 베어링 카트리지에 배치된다. 베어링 카트리지는 축방향 변위도 되지 않고 회전되지도 않도록 베어링 하우징 내에 고정되어야 한다. 베어링 카트리지를 고정하기 위해 보통 별도의 고정 요소들이 사용된다.
본 발명의 목적은, 제조 및 조립이 저렴하면서 거의 유지보수 없이 신뢰성 있게 작동될 수 있는, 청구범위 제1항의 전제부에 따른 배기가스 터보차저를 명시하는 데에 있다. 또한 본 발명의 목적은 이에 상응하는 배기가스 터보차저의 조립 방법을 명시하는 데에 있다.
이러한 목적은 독립 청구항들의 특징들에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 유리한 개선예들에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 베어링 카트리지는 회전하지 않도록 축 방향으로 베어링 하우징 커버에 의해 직접적으로 고정된다. "축 방향"은 샤프트에 의해 정의된다. "회전"은 은 축 방향을 중심으로 한 운동을 의미한다. 본 발명에 따르면, 베어링 카트리지는 베어링 하우징 커버에 의해 두 축방향 및 두 회전 방향으로 고정된다. 이는 베어링 하우징 커버가 베어링 카트리지와 직접 연결되도록 배치됨으로써 달성된다. 더욱이, 베어링 하우징 커버가 베어링 하우징에 고정 연결됨에 따라, 베어링 카트리지는 베어링 하우징 커버에 의해 베어링 하우징에 대해 고정되도록 위치된다.
본 발명에 따르면, 베어링 하우징 커버는 터보차저의 작동력을 직접적으로 흡수한다. 이러한 방식으로, 이전에 알려진 구성들에서는 베어링 카트리지를 고정하는 데에만 사용되었던 다른 구성요소를 생략할 수 있다. 카트리지와의 접촉 표면을 정밀 가공함으로써 공차 감소가 가능하다.
축방향 고정 작용 및 회전을 방지하기 위한 고정 작용은, 바람직하게는 베어링 하우징 커버와 베어링 카트리지 사이의 두 포지티브형 끼워맞춤부에 의해 구현된다. 축 방향으로의 고정 작용을 위해서, 바람직하게는 베어링 카트리지 외주 상에 홈이 제공된다. 베어링 하우징 커버의 반경방향 내향측을 향하는 러그가 상기 홈에 맞물린다.
회전을 방지하기 위한 고정 작용을 위해, 베어링 하우징 커버 및 베어링 카트리지를 관통하여 특히 반경 방향으로 핀이 삽입된다. 핀은 베어링 하우징 커버에 고정 안착된다. 핀은 베어링 카트리지와 관련하여 작은 정도의 유극을 가짐에 따라, 베어링 카트리지는 자신의 댐핑 필름 상에 떠 있을 수 있다.
본 발명은 또한 배기가스 터보차저의 조립 방법을 포함한다. 본 발명에 따른 배기가스 터보차저와 관련하여 기술된 유리한 개선예 및 종속 청구항은 이에 상응하여 바람직하게는 본 발명에 따른 방법과 함께 사용된다. 본 발명에 따른 방법에서, 먼저 베어링 하우징 커버를 베어링 카트리지 상에 가압한다. 여기서, 베어링 하우징 커버의 러그가 베어링 카트리지의 홈에 맞물린다. 홈 상에 평탄부가 제공되는 것이 특히 바람직하다. 정확히는 이러한 평탄부에서 러그가 홈 내로 가압된다. 그 후 베어링 하우징 커버는 베어링 카트리지에 대해 회전되고, 그에 따라 러그는 더 이상 평탄부에 위치되지 않는다. 두 구성요소는 두 개의 상응하는 보어가 서로에 대해 정렬될 때까지 서로에 대해 회전된다. 핀은 상기 두 개의 보어를 통해 베어링 하우징 커버 및 베어링 카트리지에 삽입된다.
베어링 하우징 커버 및 베어링 카트리지는 서로 미리 조립되고 그에 따라 "조립 유닛"을 형성할 수 있다.
본 발명의 추가적인 상세사항, 이점 및 특징들은 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저를 보여준다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 조립 유닛을 보여준다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 베어링 하우징 커버를 보여준다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 베어링 카트리지를 보여준다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 제1 조립 단계를 보여준다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 제2 조립 단계를 보여준다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저의 2-부분 베어링 하우징 커버를 구비한 베어링 카트리지를 보여준다.
도 8은 도 7의 단면도를 보여준다.
도 1은 예시적인 실시형태에 따른 배기가스 터보차저(1)를 부분 단면도로 개략적으로 단순하게 보여준다.
배기가스 터보차저(1)는 베어링 하우징(2), 터빈 하우징(3) 및 압축기 하우징(4)을 포함한다. 터빈 휠(5)이 터빈 하우징(3)에 배치된다. 압축기 휠(6)이 압축기 하우징(4)에 위치된다. 베어링 하우징(2)에 샤프트(7)가 회전 가능하게 장착된다. 샤프트(7)의 장착은 베어링 카트리지(8)에 의해 이루어진다. 도시된 예에서, 베어링 하우징(2)은 압축기 측에서 베어링 하우징 커버(9)에 의해 폐쇄된다. 마찬가지로, 베어링 하우징(2)은 대안적으로 또는 추가적으로 터빈 측에서 베어링 하우징 커버(9)에 의해 폐쇄될 수도 있다. 샤프트(7)는 베어링 하우징 커버(9)를 관통하여 이어진다.
배기가스 터보차저(1)의 작동 중, 배기가스는 터빈 하우징(3)을 통해 터빈 휠(5)로 흐른다. 이러한 방식으로, 터빈 휠(5), 샤프트(7) 및 압축기 휠(6)이 회전하게 된다. 내연기관을 위한 충진 공기가 압축기 휠(6)에 의해 압축된다. 베어링 하우징(2)을 통해 베어링 카트리지(8)로 오일이 공급된다. 따라서, 샤프트(7)는 베어링 하우징 커버(9)와 관련하여 밀봉되어야 한다. 더욱이, 오일의 누출을 방지하기 위해 베어링 하우징 커버(9)는 또한 베어링 하우징(2)에 밀봉 연결된다.
도 2는 배기가스 터보차저(1)의 복수의 구성요소들을 조립 유닛(10)으로서 보여준다. 상기 조립 유닛(10)은 베어링 카트리지(8), 베어링 카트리지(8)에 장착된 베어링 하우징 커버(9), 및 베어링 하우징 커버(9)에 삽입된 밀봉 부시(13)를 포함한다. 도시를 단순하게 하기 위해, 샤프트(7)는 단지 축선으로 도시되어 있다.
도 2는 샤프트(7)를 위한 베어링 카트리지(8)의 두 개의 롤링 베어링(11)을 보여준다. 베어링 하우징 커버(9)는 나사 볼트 형태의 나사 연결부(12)에 의해 베어링 하우징(2)에 직접 나사 결합된다. 또는, 베어링 하우징 커버(9)는 베이어닛 연결부에 의해 베어링 하우징(2)에 연결될 수 있다.
도 2는 조립 유닛(10)이 완전히 조립된 상태를 보여준다. 도 3은 베어링 하우징 커버(9)를 완전한 도면과 절개된 도면으로 보여준다. 도 4는 베어링 카트리지(8)를 상세하게 보여준다. 상기 도면으로부터, 베어링 하우징 커버(9)는 러그(14)를 갖는다는 것을 알 수 있다. 상기 러그(14)는 반경방향 내측으로 연장된다. 베어링 카트리지(8)의 외주 상에 환형 홈(16)이 형성된다. 홈(16)은 하나의 위치에 평탄부(20)를 가진다. 조립 유닛(10)의 조립된 상태에서, 러그(14)는 홈(16)과 포지티브 결합된다. 이러한 방식으로, 베어링 카트리지(8)의 축방향 변위가 더 이상 어느 방향으로도 가능하지 않게 된다.
또한, 제1 보어(17)가 베어링 하우징 커버(9)에 형성된다. 조립된 상태에서, 상기 제1 보어(17)는 베어링 카트리지(8)의 제2 보어(18)와 정렬된다. 도시된 예에서, 제1 보어(17)는 러그(14)에 위치된다. 이에 대응하여, 제2 보어(18)는 홈(16)에 위치된다. 제1 보어(17) 및 제2 보어(18)를 통해 핀(15)이 삽입된다. 핀(15)은 베어링 하우징 커버(9)에 대한 베어링 카트리지(8)의 회전을 방지한다.
도 5 및 도 6에 기초하여 조립 유닛(10)의 조립 과정을 설명하기로 한다. 도 5에 따르면, 먼저 러그(14)를 평탄부(20)에 위치시킨다. 그 후 베어링 카트리지(8)와 베어링 하우징 커버(9) 중 하나를 다른 하나의 내부에 가압한다. 후속 단계에서, 베어링 하우징 커버(9)를 베어링 카트리지(8) 대해 회전시키고, 그에 따라 도 6에 도시된 바와 같이, 러그(14)는 더 이상 평탄부(20)에 위치되지 않는다. 제1 보어(17)가 제2 보어(18)와 정렬될 때까지 상기 베어링 하우징 커버를 회전시킨다. 그 후 핀(15)이 삽입된다. 완전한 조립 유닛(10)은 베어링 하우징(2)에 연결된다. 여기서, 나사 연결부(12)는 볼트 구멍(19)을 관통하여 형성된다.
본 발명에 따르면, 베어링 하우징 커버(9)는 베어링 카트리지(8)와 직접적으로 포지티브 연결된다. 여기서, 베어링 카트리지(8)는 축방향으로 변위되지 않고 회전되지도 않도록 고정된다. 본 발명에 따르면, 베어링 카트리지(8)를 고정하기 위한 추가의 구성요소가 필요하지 않으므로, 조립 및 제조 둘 다 간단하게 된다.
도 7 및 도 8은 각각의 경우 2-부분 베어링 하우징 커버(9)에 의해 베어링 카트리지(8)를 고정하는 것을 보여준다. 여기서, 베어링 하우징 커버(9)는 대칭적인 제1 부분(21) 및 대칭적인 제2 부분(22)을 포함한다. 두 부분(21, 22)은 나사 연결부(12)에 의해 베어링 하우징(2)에 연결된다.
도 2, 도 5 및 도 8은 피스톤 링(24)(밀봉 링이라고도 함)을 보여준다. 도시된 것에 대안적으로, 베어링 카트리지(8)의 내측 링(23)이 세장형으로 고안됨에 따라, 피스톤 링(24)은 내측 링(23) 상에 직접 배치될 수도 있다.
본 발명의 상기 기재된 기재내용 외에도, 이의 추가적인 개시를 위해 도 1 내지 도 8에 나타낸 본 발명의 도시를 명백히 참조한다.
1 배기가스 터보차저
2 베어링 하우징
3 터빈 하우징
4 압축기 하우징
5 터빈 휠
6 압축기 휠
7 샤프트
8 베어링 카트리지
9 베어링 하우징 커버
10 조립 유닛
11 롤링 베어링
12 나사 연결부
13 밀봉 부시
14 러그
15 핀
16 홈
17 제1 보어
18 제2 보어
19 볼트 구멍
20 평탄부
21 제1 베어링 하우징 커버 부분
22 제2 베어링 하우징 커버 부분
23 내측 링
24 피스톤 링

Claims (12)

  1. 베어링 하우징(2);
    베어링 하우징(2)에 삽입된 베어링 카트리지(8);
    베어링 카트리지(8)에 장착되고 축 방향으로 연장되는 샤프트(7);
    베어링 하우징(2)에 연결된 베어링 하우징 커버(9);
    샤프트(7) 상에 배치된 터빈 휠(5); 및
    샤프트(7) 상에 배치된 압축기 휠(6)을 포함하되,
    베어링 카트리지(8)를 회전하지 않도록 하면서 축 방향으로 고정하기 위해 베어링 하우징 커버(9)는 베어링 카트리지(8)에 직접적으로 연결되고,
    축방향 고정 작용을 제공하기 위해, 베어링 하우징 커버(9)의 적어도 하나의 반경방향 내향 러그(14)는 베어링 카트리지(8)의 홈(16) 안으로 돌출되는, 배기가스 터보차저(1).
  2. 제1항에 있어서,
    베어링 하우징 커버(9)는 포지티브 끼워맞춤부를 이용하여 베어링 카트리지(8)에 맞물리는, 배기가스 터보차저.
  3. 제1항에 있어서,
    러그(14)의 삽입을 위해, 홈(16)은 적어도 하나의 위치에서 평탄화되는, 배기가스 터보차저.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    베어링 하우징 커버(9)는 러그(14)와 함께 일체로 제조되는, 배기가스 터보차저.
  5. 제4항에 있어서,
    베어링 하우징 커버(9)는 러그(14)와 함께 일체형 주조 부품으로서 제조되는, 배기가스 터보차저.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    베어링 하우징 커버(9)는 다수의 부품으로 형성되는, 배기가스 터보차저.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전을 방지하기 위한 고정 작용을 제공하기 위해, 적어도 하나의 연속 핀(15)이 베어링 하우징 커버(9) 및 베어링 카트리지(8) 내로 삽입되는, 배기가스 터보차저.
  8. 제6항에 있어서,
    베어링 하우징 커버(9)의 제1 보어(17)에 대한 핀(15)의 끼워맞춤은 중간 또는 억지 끼워맞춤의 형태이며, 베어링 카트리지(8)의 제2 보어(18)에 대한 핀(15)의 끼워맞춤은 헐거운 끼워맞춤의 형태인, 배기가스 터보차저.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 부시(13)가 베어링 하우징 커버(9)에 삽입되며, 샤프트(7)는 밀봉 부시(13)를 관통하여 이어지는, 배기가스 터보차저.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    베어링 하우징 커버(9)는 베어링 카트리지(8)를 세장형 내측 링과 함께 고정하고, 세장형 내측 링(23) 상에는 베어링 하우징 커버(9)와 관련하여 밀봉을 제공하기 위한 적어도 하나의 피스톤 링(24)이 배치되는, 배기가스 터보차저.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    베어링 하우징 커버(9)는 베이어닛 연결부 또는 나사 연결부(12)에 의해 베어링 하우징(2)에 연결되는, 배기가스 터보차저.
  12. 배기가스 터보차저(1)의 조립 방법에 있어서,
    원주 상에 홈(16)을 갖는 베어링 카트리지(8)를 제공하는 단계;
    적어도 하나의 반경방향 내향 러그(4)를 구비한 베어링 하우징 커버(9)를 베어링 카트리지(8)에 장착하여, 러그(14)가 홈(16) 안에 맞물리도록 하는 단계;
    베어링 카트리지(8)에 대해 베어링 하우징 커버(9)를 회전시키는 단계; 및
    베어링 하우징 커버(9) 및 베어링 카트리지(8)에 핀(15)을 삽입하는 단계를 포함하고,
    축방향 고정 작용을 제공하기 위해, 베어링 하우징 커버(9)의 적어도 하나의 반경방향 내향 러그(14)는 베어링 카트리지(8)의 홈(16) 안으로 돌출되는, 방법.
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