JP7315019B2 - 冷却構造体および過給機 - Google Patents

Description

本開示は、冷却構造体および過給機に関する。本出願は２０１９年１０月３０日に提出された日本特許出願第２０１９－１９６９８６号に基づく優先権の利益を主張するものであり、その内容は本出願に援用される。

従来、過給機は、タービンハウジングと、ベアリングハウジングと、コンプレッサハウジングとを備える。タービンハウジングには、タービンインペラが収容される。コンプレッサハウジングには、コンプレッサインペラが収容される。タービンインペラとコンプレッサインペラは、シャフトにより接続される。ベアリングハウジングには、シャフトと、軸受が収容される。軸受は、シャフトを軸支する。

ベアリングハウジングには、冷却流路と、潤滑油路が形成される。冷却流路には、冷却液が流通する。冷却液は、ベアリングハウジングを冷却する。潤滑油路には、潤滑油が流通する。潤滑油は、潤滑油路を通って軸受に供給される。潤滑油は、軸受を潤滑する。

特許文献１には、分割式のベアリングハウジングについて開示がある。分割式のベアリングハウジングは、軸受とタービンインペラとの間の空間で、シャフトの軸方向と直交する分割面により分割される。分割式のベアリングハウジングは、第１ベアリングハウジングと、第２ベアリングハウジングとを備える。第１ベアリングハウジングは、コンプレッサインペラ側に配される。第２ベアリングハウジングは、タービンインペラ側に配される。

第１ベアリングハウジングには、第１冷却流路が形成される。第２ベアリングハウジングには、第２冷却流路が形成される。第１ベアリングハウジングと第２ベアリングハウジングが締結されると、第１冷却流路および第２冷却流路により、１つの冷却流路が形成される。

軸受とタービンインペラとの間の空間には、シャフトを収容するシャフト収容空間が形成される。第１ベアリングハウジングには、第１シャフト収容空間が形成される。第２ベアリングハウジングには、第２シャフト収容空間が形成される。第１ベアリングハウジングと第２ベアリングハウジングが締結されると、第１シャフト収容空間および第２シャフト収容空間により、１つのシャフト収容空間が形成される。

特開平７－１５０９６２号公報

しかし、冷却流路を流通する冷却液の一部は、分割面を介してシャフト収容空間に流出する場合がある。シャフト収容空間には、軸受を潤滑した後の潤滑油が飛散している。そのため、シャフト収容空間内で潤滑油と冷却液が混合するおそれがあった。

本開示の目的は、潤滑油と冷却液との混合を低減することが可能な冷却構造体および過給機を提供することである。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る冷却構造体は、シャフトが挿通される挿通孔が形成された内筒部を有するハウジングと、ハウジングに形成され、ハウジングのうちシャフトの回転軸方向の一側に開口し、内筒部よりも径方向外側に位置する冷却流路と、冷却流路の開口に配され、内筒部よりも径方向外側に位置し、冷却流路に隣接して配された蓋部材であって、当該蓋部材は、径方向の一方の端部である第１端部と、径方向の他方の端部である第２端部と、を含み、第１端部は、冷却流路の内周面と面一に形成されたハウジングの対向面と径方向に当接し、第２端部は、ハウジングの突き当て面と回転軸方向に当接する、蓋部材と、を備える。

ハウジングと径方向に対向し、蓋部材の内径側に形成された内径側端部と、ハウジングと径方向に対向し、蓋部材の外径側に形成された外径側端部と、ハウジングに形成され、内径側端部および外径側端部のうちいずれか一方とシャフトの軸方向に当接する突き当て面と、を備えてもよい。

内径側端部と径方向に対向するハウジングの内径側対向面と、外径側端部と径方向に対向するハウジングの外径側対向面と、内径側対向面および外径側対向面のうちいずれか一方に配されるシール部材と、を備えてもよい。

突き当て面に配されるシール部材を備えてもよい。

上記課題を解決するために、本開示の過給機は、上記冷却構造体を備える。

本開示によれば、潤滑油と冷却液との混合を低減することが可能となる。

図１は、過給機の概略断面図である。 図２は、図１中、一点鎖線部分の抽出図である。 図３は、図１中、破線部分の抽出図である。 図４は、突き当て面が蓋部材の内径側端部と当接する状態を示す図である。 図５は、外径側対向面にシール部材が配される状態を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、過給機ＴＣの概略断面図である。図１に示す矢印Ｌ方向を過給機ＴＣの左側として説明する。図１に示す矢印Ｒ方向を過給機ＴＣの右側として説明する。図１に示すように、過給機ＴＣは、過給機本体１を備える。過給機本体１は、ベアリングハウジング３と、タービンハウジング５と、コンプレッサハウジング７とを含む。ベアリングハウジング３の左側には、締結ボルト９によってタービンハウジング５が連結される。ベアリングハウジング３の右側には、締結ボルト１１によってコンプレッサハウジング７が連結される。

ベアリングハウジング３には、軸受孔３ａが形成される。軸受孔３ａは、過給機ＴＣの左右方向に貫通する。軸受孔３ａには、軸受１３が配される。図１では、軸受１３の一例としてセミフローティング軸受を示す。ただし、軸受１３は、フルフローティング軸受や転がり軸受など、他のラジアル軸受であってもよい。軸受１３には、シャフト１５が挿通される。シャフト１５は、軸受１３によって回転自在に軸支される。シャフト１５の左端部には、タービンインペラ１７が設けられる。タービンインペラ１７は、タービンハウジング５内に回転自在に収容される。シャフト１５の右端部には、コンプレッサインペラ１９が設けられる。コンプレッサインペラ１９は、コンプレッサハウジング７内に回転自在に収容される。タービンインペラ１７およびコンプレッサインペラ１９は、シャフト１５と一体的に回転する。

コンプレッサハウジング７には、吸気口２１が形成される。吸気口２１は、過給機ＴＣの右側に開口する。吸気口２１は、不図示のエアクリーナに接続される。ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング７の間には、ディフューザ流路２３が形成される。ディフューザ流路２３は、空気を昇圧する。ディフューザ流路２３は、シャフト１５（コンプレッサインペラ１９）の径方向（以下、単に径方向という）の内側から外側に向けて環状に形成される。ディフューザ流路２３は、径方向の内側において、コンプレッサインペラ１９を介して吸気口２１に連通している。

コンプレッサハウジング７には、コンプレッサスクロール流路２５が形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、環状に形成される。コンプレッサスクロール流路２５は、例えば、コンプレッサインペラ１９よりも径方向の外側に位置する。コンプレッサスクロール流路２５は、不図示のエンジンの吸気口、および、ディフューザ流路２３と連通している。

コンプレッサインペラ１９が回転すると、吸気口２１からコンプレッサハウジング７内に空気が吸気される。吸気された空気は、コンプレッサインペラ１９の翼間を流通する過程において、加圧加速される。加圧加速された空気は、ディフューザ流路２３およびコンプレッサスクロール流路２５で昇圧される。昇圧された空気は、不図示の吐出口から流出し、エンジンの吸気口に導かれる。

コンプレッサインペラ１９の背面側（図１中、左側）には、シールプレート２７が配されている。シールプレート２７は、円盤形状である。シールプレート２７の外径は、コンプレッサインペラ１９の最大外径よりも大きい。ただし、シールプレート２７の外径は、コンプレッサインペラ１９の最大外径と等しくてもよいし、コンプレッサインペラ１９の最大外径より小さくてもよい。シールプレート２７には、径方向の中心に貫通孔が形成される。貫通孔には、シャフト１５が挿通される。

ベアリングハウジング３のコンプレッサハウジング７側（図１中、右側）の面には、嵌込穴３ｂが形成される。シールプレート２７は、嵌込穴３ｂに嵌め込まれる。シールプレート２７には、貫通孔よりも径方向外側にボルト孔（不図示）が設けられる。ボルト孔は、シャフト１５の回転軸方向（以下、単に軸方向という）に貫通する。嵌込穴３ｂには、ボルト孔と軸方向に対向する位置にネジ穴（不図示）が形成される。ボルト孔には、締結ボルト（不図示）が挿通される。ネジ穴には、締結ボルトが螺合する。締結ボルトによって、シールプレート２７は、ベアリングハウジング３に締結される。

ベアリングハウジング３の軸受孔３ａに収容された軸受１３は、潤滑油により潤滑される。シールプレート２７は、軸受１３を潤滑した後の潤滑油がベアリングハウジング３からコンプレッサハウジング７側に漏出することを抑制する。

ベアリングハウジング３とタービンハウジング５との間には、遮熱板２９が配される。遮熱板２９は、円盤形状である。遮熱板２９の外径は、タービンインペラ１７の最大外径よりも大きい。遮熱板２９には、径方向の中心に貫通孔が形成される。貫通孔には、シャフト１５が挿通される。遮熱板２９は、タービンインペラ１７と軸方向に対向する位置に配される。遮熱板２９は、タービンインペラ１７と軸方向に離隔して配される。

遮熱板２９は、タービンインペラ１７からベアリングハウジング３側への輻射熱を遮断する。すなわち、遮熱板２９は、排気ガスの熱がベアリングハウジング３側へ伝熱することを抑制する。遮熱板２９は、ベアリングハウジング３の軸受孔３ａに収容された軸受１３の温度上昇を抑制することができる。その結果、軸受１３の軸受性能が維持される。

タービンハウジング５には、排気口３１が形成される。排気口３１は、過給機ＴＣの左側に開口する。排気口３１は、不図示の排気ガス浄化装置に接続される。ベアリングハウジング３とタービンハウジング５の間には、間隙３３が形成される。間隙３３には、排気ガスが流通する流通路ｘが形成される。流通路ｘは、シャフト１５の径方向内側から外側に向けて環状に形成される。

タービンハウジング５には、タービンスクロール流路３５が形成される。タービンスクロール流路３５は、例えば、タービンインペラ１７よりも径方向の外側に位置する。流通路ｘは、タービンインペラ１７とタービンスクロール流路３５との間に位置する。流通路ｘは、タービンインペラ１７を介してタービンスクロール流路３５と排気口３１とを連通させる。

タービンスクロール流路３５は、不図示のガス流入口と連通する。ガス流入口には、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれる。ガス流入口からタービンスクロール流路３５に導かれた排気ガスは、流通路ｘおよびタービンインペラ１７の翼間を介して排気口３１に導かれる。排気口３１に導かれた排気ガスは、その流通過程においてタービンインペラ１７を回転させる。

タービンインペラ１７の回転力は、シャフト１５を介してコンプレッサインペラ１９に伝達される。上記のとおりに、空気は、コンプレッサインペラ１９の回転力によって昇圧されて、エンジンの吸気口に導かれる。

タービンハウジング５に導入される排気ガスの流量が小さくなると、タービンインペラ１７の回転量が小さくなる。タービンインペラ１７の回転量が小さくなると、コンプレッサインペラ１９の回転量も小さくなる。コンプレッサインペラ１９の回転量が小さくなると、エンジンの吸気口に供給される空気の圧力を十分に高めることができない場合がある。

そこで、タービンハウジング５には、間隙３３に可変容量機構１００が配される。可変容量機構１００は、シュラウドリング１０１と、ノズルリング１０３と、ノズルベーン１０５と、駆動機構１０７と、アクチュエータ１０９とを含む。

シュラウドリング１０１は、間隙３３のうちベアリングハウジング３から離隔する側に配される。シュラウドリング１０１は、本体部１０１ａと、突出部１０１ｂを有する。本体部１０１ａは、薄板リング状に形成される。突出部１０１ｂは、本体部１０１ａの内周縁部から排気口３１側に突出する。

本体部１０１ａには、ピン軸孔１０１ｃが形成される。ピン軸孔１０１ｃは、本体部１０１ａを軸方向に貫通する。ピン軸孔１０１ｃは、本体部１０１ａの周方向に等間隔で複数（図１では１つのみを示す）形成される。ただし、ピン軸孔１０１ｃは、本体部１０１ａの周方向に不等間隔で複数形成されてもよい。

ノズルリング１０３は、間隙３３のうちベアリングハウジング３に近接する側に配される。ノズルリング１０３は、シュラウドリング１０１と軸方向に対向して配される。ノズルリング１０３は、シュラウドリング１０１と軸方向に離隔して配される。シュラウドリング１０１とノズルリング１０３との間に流通路ｘが形成される。

ノズルリング１０３は、本体部１０３ａを有する。本体部１０３ａは、薄板リング状に形成される。ノズルリング１０３の本体部１０３ａは、シュラウドリング１０１の本体部１０１ａと直径（外径）が大凡等しい。

本体部１０３ａには、ピン軸孔１０３ｂが形成される。ピン軸孔１０３ｂは、本体部１０３ａを軸方向に貫通する。ピン軸孔１０３ｂは、本体部１０３ａの周方向に等間隔で複数（図１では１つのみを示す）形成される。ただし、ピン軸孔１０３ｂは、本体部１０３ａの周方向に不等間隔で複数形成されてもよい。

ピン軸孔１０３ｂは、ピン軸孔１０１ｃと軸方向に対向配置される。ピン軸孔１０１ｃ、１０３ｂには、連結ピン１１１が挿通される。連結ピン１１１により、シュラウドリング１０１は、ノズルリング１０３と連結される。連結ピン１１１により、シュラウドリング１０１とノズルリング１０３との対向間隔が一定に保たれる。

シュラウドリング１０１の本体部１０１ａには、翼軸孔１０１ｄが形成される。翼軸孔１０１ｄは、本体部１０１ａのうちピン軸孔１０１ｃよりも径方向内側に配される。翼軸孔１０１ｄは、本体部１０１ａを軸方向に貫通する。翼軸孔１０１ｄは、本体部１０１ａの周方向に等間隔で複数（図１では１つのみを示す）形成される。

ノズルリング１０３の本体部１０３ａには、翼軸孔１０３ｃが形成される。翼軸孔１０３ｃは、本体部１０３ａのうちピン軸孔１０３ｂよりも径方向内側に配される。翼軸孔１０３ｃは、本体部１０３ａを軸方向に貫通する。翼軸孔１０３ｃは、本体部１０３ａの周方向に等間隔で複数（図１では１つのみを示す）形成される。翼軸孔１０３ｃは、翼軸孔１０１ｄと軸方向に対向配置される。

ノズルベーン１０５には、翼軸１０５ａが一体的に形成される。翼軸１０５ａは、ノズルベーン１０５から軸方向に延在する。翼軸１０５ａは、翼軸孔１０１ｄ、１０３ｃに挿通される。翼軸１０５ａは、翼軸孔１０１ｄ、１０３ｃに回転自在に軸支される。ノズルベーン１０５は、翼軸１０５ａが翼軸孔１０１ｄ、１０３ｃに挿通された状態で、本体部１０１ａ、１０３ａの間に配される。つまり、ノズルベーン１０５は、流通路ｘ内に配される。ノズルベーン１０５は、流通路ｘ内に周方向に離隔して複数配される。複数のノズルベーン１０５は、タービンインペラ１７の回転方向（周方向）に等間隔に配される。ただし、複数のノズルベーン１０５は、タービンインペラ１７の回転方向に不等間隔に配されてもよい。

駆動機構１０７は、アクチュエータ１０９および翼軸１０５ａに接続される。アクチュエータ１０９は、例えば空圧アクチュエータである。駆動機構１０７は、アクチュエータ１０９の直線運動を回転運動に変換する。駆動機構１０７は、アクチュエータ１０９の駆動により、翼軸１０５ａを回転させる。

翼軸１０５ａが回転すると、翼軸１０５ａと一体的にノズルベーン１０５が回転する。ノズルベーン１０５が回転すると、流通路ｘ内に配された複数のノズルベーン１０５の間隔が変化する。複数のノズルベーン１０５の間隔が変化すると、流通路ｘの流路断面積が変化する。流通路ｘの流路断面積が変化すると、流通路ｘを流通する排気ガスの流速が変化する。

可変容量機構１００は、排気ガスの流量に応じて、複数のノズルベーン１０５の間隔（以下、開度という）を変更する。例えば、可変容量機構１００は、排気ガスの流量が小さいとき、ノズルベーン１０５の開度を小さくし、排気ガスの流速を増大させる。これにより、可変容量機構１００は、排気ガスの流量が小さいときでも、タービンインペラ１７の回転量を増大させることができる。その結果、可変容量機構１００は、排気ガスの流量が小さいときでも、コンプレッサインペラ１９の回転量を増大させることができる。

図２は、図１中、一点鎖線部分の抽出図である。図３は、図１中、破線部分の抽出図である。図２および図３に示すように、ベアリングハウジング３は、軸受構造ＢＳを備える。軸受構造ＢＳは、挿通孔２０１と、軸受１３と、潤滑油路２０３とを含む。

挿通孔２０１は、ベアリングハウジング３を図１中、左側端部から右側端部まで貫通する。挿通孔２０１には、シャフト１５が挿通される。挿通孔２０１は、シャフト１５と径方向に対向する。挿通孔２０１の中央部には、軸受孔３ａが形成される。軸受孔３ａは、挿通孔２０１のうち、軸受１３と径方向に対向する部位である。軸受孔３ａには、軸受１３が収容される。

挿通孔２０１には、溝２０１ａが形成される。溝２０１ａは、挿通孔２０１に開口する。溝２０１ａの開口部は、軸受孔３ａに対しタービンインペラ１７側に形成される。溝２０１ａの開口部は、軸受１３とタービンインペラ１７との間に形成される。

溝２０１ａは、径方向延在部２０１ｂと、軸方向延在部２０１ｃとを有する。径方向延在部２０１ｂは、シャフト１５と径方向に対向し、シャフト１５の径方向外側に延在する。径方向延在部２０１ｂは、シャフト１５の周方向に亘って延在し、環状に形成される。軸方向延在部２０１ｃは、径方向延在部２０１ｂの外周縁部からシャフト１５の軸方向に延在する。ただし、溝２０１ａは、径方向延在部２０１ｂのみ備えてもよい。つまり、溝２０１ａは、軸方向延在部２０１ｃを備えなくてもよい。溝２０１ａの内部に飛散空間Ｓ１が形成される。飛散空間Ｓ１の詳細については、後述する。

潤滑油路２０３には、潤滑油が供給される。潤滑油路２０３は、軸受孔３ａに開口（連通）する。潤滑油路２０３は、潤滑油を軸受孔３ａに導く。潤滑油は、潤滑油路２０３から軸受孔３ａ内に流入する。

軸受孔３ａには、軸受１３が配される。軸受１３は、環状に形成される。軸受１３には、貫通孔１３ａが形成される。貫通孔１３ａは、軸受１３の内周面から外周面まで径方向に延在する。貫通孔１３ａは、潤滑油路２０３と径方向に対向している。軸受孔３ａ内に流入した潤滑油は、貫通孔１３ａを通って軸受１３の内周面とシャフト１５の間の空間Ｓ２に流入する。

空間Ｓ２に流入した潤滑油は、シャフト１５の軸方向（図２および図３中、左右方向）に移動する。軸受１３には、空間Ｓ２の左右両側に、一対の軸受面１３ｂ、１３ｂが形成される。潤滑油は、一対の軸受面１３ｂ、１３ｂとシャフト１５の間に供給される。潤滑油は、一対の軸受面１３ｂ、１３ｂを潤滑する。潤滑油の油膜圧力によってシャフト１５が軸支される。一対の軸受面１３ｂ、１３ｂは、シャフト１５のラジアル荷重を受ける。

一対の軸受面１３ｂ、１３ｂを潤滑した潤滑油は、空間Ｓ２から離隔する方向に向かって、シャフト１５の軸方向に移動する。潤滑油の一部は、軸受１３からタービンインペラ１７に向かって移動する。シャフト１５の回転時、潤滑油の一部は、シャフト１５の回転に伴い、シャフト１５の径方向に飛散する。

シャフト１５の径方向に飛散した潤滑油は、飛散空間Ｓ１に流入する。飛散空間Ｓ１に流入した潤滑油は、飛散空間Ｓ１（溝２０１ａ）内をシャフト１５の回転方向に移動しながら鉛直下方に向かって落下する。飛散空間Ｓ１が形成されることで、飛散空間Ｓ１が形成されない場合よりも、タービンインペラ１７側に移動する潤滑油の量が低減される。

挿通孔２０１には、径方向内側に突出する突起２０１ｄが形成される。突起２０１ｄは、飛散空間Ｓ１よりもタービンインペラ１７側に配される。シャフト１５には、大径部１５ａが形成される。大径部１５ａは、シャフト１５のうち、一対の軸受面１３ｂ、１３ｂと対向する対向部の径より大きい。大径部１５ａは、突起２０１ｄと径方向に対向する。

飛散空間Ｓ１よりもタービンインペラ１７側に突起２０１ｄおよび大径部１５ａが配されることで、突起２０１ｄおよび大径部１５ａが配されない場合よりも、タービンインペラ１７側に移動する潤滑油の量が低減される。

突起２０１ｄおよび大径部１５ａよりもタービンインペラ１７側には、シールリング２０５が配される。シールリング２０５は、突起２０１ｄおよび大径部１５ａに隣接する。シールリング２０５は、突起２０１ｄおよび大径部１５ａの間の隙間から潤滑油がタービンインペラ１７側に漏出することを抑制する。以下、本実施形態に係る冷却構造体ＣＳについて図２および図３を用いて説明する。

図２および図３に示すように、ベアリングハウジング３は、冷却構造体ＣＳを備える。冷却構造体ＣＳは、本体（ハウジング）２０７と、蓋部材２０９とを含む。本体２０７は、ベアリングハウジング３の一部を構成する。蓋部材２０９は、ベアリングハウジング３の一部を構成する。本体２０７と蓋部材２０９とにより、ベアリングハウジング３が構成される。本体２０７は、挿通孔２０１が形成された内筒部２０７ａを有する。内筒部２０７ａには、溝２０１ａ（飛散空間Ｓ１）が形成される。

本体２０７には、冷却流路２１１が形成される。冷却流路２１１は、内筒部２０７ａよりも径方向外側に形成される。換言すれば、内筒部２０７ａは、本体２０７のうち冷却流路２１１よりも径方向内側の部位である。内筒部２０７ａにおいて、冷却流路２１１と溝２０１ａとの間には、仕切壁２０７ｂが形成される。冷却流路２１１と溝２０１ａは、仕切壁２０７ｂによって仕切られている。冷却流路２１１は、シャフト１５の周方向に延在する。本体２０７には、冷却流路２１１よりもタービンハウジング５側に、開口部２１３が形成される。開口部２１３は、本体２０７の外部に開口する。開口部２１３は、冷却流路２１１と連続している。

冷却流路２１１には、冷却液（冷却水）が流通する。冷却液は、ベアリングハウジング３（本体２０７）を冷却する。ベアリングハウジング３は、コンプレッサインペラ１９側よりもタービンインペラ１７側の温度が高くなり易い。したがって、冷却流路２１１は、本体２０７のタービンインペラ１７側に形成される。

蓋部材２０９は、環状に形成される。蓋部材２０９は、内筒部２０７ａよりも径方向外側に配される。蓋部材２０９は、開口部２１３に配される。蓋部材２０９は、開口部２１３を閉塞する。換言すれば、蓋部材２０９は、開口部２１３を被覆する。

本実施形態では、蓋部材２０９は、開口部２１３に圧入される。これにより、蓋部材２０９は、本体２０７に接合される。ただし、これに限定されず、蓋部材２０９は、本体２０７に締結されてもよいし、溶接されてもよいし、接着されてもよい。

蓋部材２０９は、開口部２１３に圧入されると、冷却流路２１１と隣接して配される。蓋部材２０９は、図２中、左側が外部空間（タービンハウジング５の内部空間）に面し、図２中、右側が冷却流路２１１に面する。つまり、蓋部材２０９は、冷却流路２１１の一部を形成する。このように、冷却流路２１１は、本体２０７と蓋部材２０９の２つの部材により形成される。

蓋部材２０９より図２中、左側には、遮熱板２９が配される。遮熱板２９より図２中、左側には、ノズルリング１０３が配される。蓋部材２０９と遮熱板２９との間には、スプリングワッシャＳＷが配される。スプリングワッシャＳＷは、蓋部材２０９および遮熱板２９と接続する。スプリングワッシャＳＷは、蓋部材２０９から離隔する方向に遮熱板２９を押圧する。この押圧により、遮熱板２９は、ノズルリング１０３に当接する。つまり、遮熱板２９は、スプリングワッシャＳＷにより、ノズルリング１０３に押し付けられる。遮熱板２９は、スプリングワッシャＳＷにより、ノズルリング１０３と蓋部材２０９の間で保持される。

蓋部材２０９は、内径側端部２０９ａと、外径側端部２０９ｂとを備える。内径側端部２０９ａは、蓋部材２０９の内径側に形成される。内径側端部２０９ａは、本体２０７と径方向に対向する。外径側端部２０９ｂは、蓋部材２０９の外径側に形成される。外径側端部２０９ｂは、本体２０７と径方向に対向する。

開口部２１３は、内径側対向面２１３ａと、外径側対向面２１３ｂと、突き当て面２１３ｃとを備える。内径側対向面２１３ａは、蓋部材２０９の内径側端部２０９ａと径方向に対向する。外径側対向面２１３ｂは、蓋部材２０９の外径側端部２０９ｂと径方向に対向する。突き当て面２１３ｃは、外径側端部２０９ｂと軸方向に対向し、外径側端部２０９ｂと当接する。突き当て面２１３ｃは、外径側端部２０９ｂと当接することで、蓋部材２０９の軸方向の位置を決定する。

内径側対向面２１３ａは、大凡円筒形状である。内径側対向面２１３ａは、冷却流路２１１の内径側の内周面を軸方向に延在させた位置にある。例えば、内径側対向面２１３ａは、冷却流路２１１の内径側の内周面と面一である。突き当て面２１３ｃは、大凡円環形状である。突き当て面２１３ｃは、冷却流路２１１の外径側の内周面を、軸方向と直交する方向に延在させた位置にある。突き当て面２１３ｃは、内径端が冷却流路２１１の外径側の内周面と連続する。外径側対向面２１３ｂは、大凡円筒形状である。外径側対向面２１３ｂは、突き当て面２１３ｃの外径端と連続する。外径側対向面２１３ｂは、突き当て面２１３ｃの外径端からタービンハウジング５側に向かって軸方向に延在させた位置にある。

蓋部材２０９は、本体２０７と同じ材質で構成される。つまり、蓋部材２０９は、本体２０７と線膨張係数が等しい材料で構成される。ただし、蓋部材２０９は、本体２０７と線膨張係数が異なっていてもよい。例えば、蓋部材２０９は、本体２０７よりも線膨張係数が大きい材料で構成されてもよい。その場合、ベアリングハウジング３の温度が上昇すると、蓋部材２０９は、本体２０７よりも大きく膨張する。

このとき、外径側対向面２１３ｂは、外径側端部２０９ｂにより径方向外側に押圧される。そのため、冷却流路２１１を流通する冷却液は、外径側対向面２１３ｂと外径側端部２０９ｂとの間から漏出し難くなる。

一方、内径側端部２０９ａは、内径側対向面２１３ａから離隔する方向に移動（膨張）する。そこで、内径側対向面２１３ａには、シール部材２１５が配される。シール部材２１５は、例えば、シールリングである。シール部材２１５は、内径側対向面２１３ａと内径側端部２０９ａとの間から冷却液がタービンハウジング５側に漏出することを抑制する。

本実施形態では、突き当て面２１３ｃにも、シール部材２１７が配される。シール部材２１７は、例えば、シールリングである。シール部材２１７は、突き当て面２１３ｃと外径側端部２０９ｂとの間から冷却液がタービンハウジング５側に漏出することを抑制する。ただし、シール部材２１５、２１７は、必須の構成ではない。例えば、本体２０７と蓋部材２０９とが同じ材質で構成される場合、内径側対向面２１３ａおよび突き当て面２１３ｃには、シール部材２１５、２１７が配されなくてもよい。

以上のように、本実施形態の冷却構造体ＣＳは、冷却流路２１１を本体２０７と蓋部材２０９の２つの部材により形成する。つまり、冷却流路２１１は、２つの分割された部材により形成される。ここで、従来、冷却流路を１つの部材で形成する鋳造方法が行われていた。

具体的に、冷却流路は、ベアリングハウジングの鋳造時に、鋳型の中に砂型（中子）を配置して形成することで、１つの部材により形成されていた。この従来の鋳造方法では、冷却流路を形成する壁の肉厚の薄さに限界があり、冷却流路の形状や流路断面積に制限がかかっていた。

また、従来の鋳造方法では、冷却流路を形成する壁の肉厚の薄さに限界があり、冷却流路をシャフトに設けられたシールリングに近づけることが困難であった。冷却流路とシールリングとの距離が大きくなるほど、シールリングが冷却され難くなる。シールリングが冷却され難くなると、シールリングの温度が耐熱温度以上になり、シールリングが劣化し、シール性が悪化するおそれがあった。

また、従来の鋳造方法では、冷却流路が複雑な構造を有する場合、ベアリングハウジングを鋳造により形成した後、鋳砂を除去することが困難であった。また、従来の鋳造方法では、冷却流路を複雑な形状にしたり、冷却流路を形成する壁の肉厚を薄く形成した場合、許容される寸法公差の範囲が小さくなり、歩留まりが悪化するおそれがあった。

これに対し、本実施形態の冷却構造体ＣＳは、冷却流路２１１を本体２０７と蓋部材２０９の２つの部材で形成する。蓋部材２０９が本体２０７に取り付けられる前、冷却流路２１１は、開口部２１３を介して本体２０７の外部に露出する。そのため、冷却流路２１１は、外部から切削加工を行うことができる。したがって、冷却構造体ＣＳは、冷却流路２１１の形状や流路断面積の制限を緩和することができる。ここで、冷却流路２１１は、鋳造により形成されずに、切削加工により形成されてもよい。また、冷却流路２１１は、鋳造により形成された（すなわち、鋳型の中に中子を配置して形成された）後、切削加工により形成されてもよい。

本実施形態の冷却構造体ＣＳは、冷却流路２１１を本体２０７と蓋部材２０９の２つの部材で形成する。これにより、例えば、軸方向において、蓋部材２０９の厚さを薄くすることで、冷却流路２１１をシャフト１５に設けられたシールリング２０５に近づけることが容易になる。さらに、軸方向および径方向において、冷却流路２１１を切削加工することで、冷却流路２１１をシールリング２０５に近づけることが容易になる。冷却流路２１１をシールリング２０５に近づけることで、シールリング２０５の温度が耐熱温度以上になることを抑制できる。

本実施形態の冷却構造体ＣＳは、蓋部材２０９が本体２０７に取り付けられる前、冷却流路２１１は、開口部２１３を介して本体２０７の外部に露出している。そのため、ベアリングハウジング３を鋳造により形成した場合でも、冷却流路２１１から鋳砂を除去することが容易になる。また、冷却流路２１１は、開口部２１３を介して本体２０７の外部に露出することで、切削加工により形成することができる。そのため、本実施形態の冷却構造体ＣＳは、鋳造時の寸法公差の範囲を大きくでき、歩留まりを改善することができる。

本実施形態の冷却構造体ＣＳは、本体２０７のうち内筒部２０７ａよりも径方向外側に冷却流路２１１と隣接する蓋部材２０９が配されている。したがって、本体２０７と蓋部材２０９との分割面（接合面）は、挿通孔２０１（溝２０１ａ）に露出しない。つまり、本体２０７と蓋部材２０９との分割面（接合面）は、挿通孔２０１（溝２０１ａ）と連通しない。本体２０７と蓋部材２０９との分割面が挿通孔２０１（溝２０１ａ）に連通すると、冷却流路２１１を流通する冷却液の一部は、分割面を介して飛散空間Ｓ１に流入するおそれがある。冷却液が飛散空間Ｓ１に流入すると、飛散空間Ｓ１内の潤滑油が冷却液と混合し、潤滑油が希釈されるおそれがある。潤滑油が希釈されると、例えば、過給機ＴＣが車両や船舶に搭載された場合、エンジンが故障する原因になる。

これに対し、冷却流路２１１と隣接する蓋部材２０９が内筒部２０７ａよりも径方向外側に配されると、２つの部材の分割面は、冷却流路２１１と飛散空間Ｓ１とを接続しなくなる。したがって、冷却流路２１１を流通する冷却液は、２つの部材の分割面を通って飛散空間Ｓ１に流入しなくなる。その結果、本実施形態の冷却構造体ＣＳは、冷却液と潤滑油の混合、潤滑油の希釈、および、エンジンの故障を抑制（低減）することができる。

本実施形態の冷却構造体ＣＳは、蓋部材２０９の外径側端部２０９ｂと軸方向に当接可能な突き当て面２１３ｃを備える。これにより、蓋部材２０９が本体２０７に圧入される際に、突き当て面２１３ｃは、蓋部材２０９を軸方向に位置決めすることができる。ただし、突き当て面２１３ｃは、蓋部材２０９の内径側端部２０９ａと軸方向に当接してもよい。

図４は、突き当て面３１３ｃが蓋部材３０９の内径側端部３０９ａと当接する状態を示す図である。図４に示すように、本体３０７には、冷却流路２１１と、開口部３１３が形成される。開口部３１３には、蓋部材３０９が圧入される。

開口部３１３は、内径側対向面３１３ａと、外径側対向面３１３ｂと、突き当て面３１３ｃとを備える。内径側対向面３１３ａは、蓋部材３０９の内径側端部３０９ａと径方向に対向する。外径側対向面３１３ｂは、蓋部材３０９の外径側端部３０９ｂと径方向に対向する。突き当て面３１３ｃは、内径側端部３０９ａと軸方向に対向し、内径側端部３０９ａと当接する。突き当て面３１３ｃは、内径側端部３０９ａと当接することで、蓋部材３０９の軸方向の位置を決定する。このように、突き当て面２１３ｃ、３１３ｃは、内径側端部３０９ａおよび外径側端部２０９ｂのうちいずれか一方と軸方向に当接してもよい。

外径側対向面３１３ｂは、大凡円筒形状である。外径側対向面３１３ｂは、冷却流路２１１の外径側の内周面を軸方向に延在させた位置にある。例えば、外径側対向面３１３ｂは、冷却流路２１１の外径側の内周面と面一である。突き当て面３１３ｃは、大凡円環形状である。突き当て面３１３ｃは、冷却流路２１１の内径側の内周面を、軸方向と直交する方向に延在させた位置にある。突き当て面３１３ｃは、外径端が冷却流路２１１の内径側の内周面と連続する。内径側対向面３１３ａは、大凡円筒形状である。内径側対向面３１３ａは、突き当て面３１３ｃの内径端と連続する。内径側対向面３１３ａは、突き当て面３１３ｃの内径端からタービンハウジング５側に向かって軸方向に延在させた位置にある。

ここで、蓋部材３０９が本体３０７よりも線膨張係数が小さい材料で構成されると、ベアリングハウジング３の温度上昇に伴い、本体３０７は、蓋部材３０９よりも大きく膨張する。

このとき、内径側端部３０９ａは、内径側対向面３１３ａにより径方向外側に押圧される。そのため、冷却流路２１１を流通する冷却液は、内径側対向面３１３ａと内径側端部３０９ａとの間から漏出し難くなる。

一方、外径側対向面３１３ｂは、外径側端部３０９ｂから離隔する方向に移動（膨張）する。そこで、外径側対向面３１３ｂには、シール部材３１５が配される。シール部材３１５は、例えば、シールリングである。シール部材３１５は、外径側対向面３１３ｂと外径側端部３０９ｂとの間から冷却液がタービンハウジング５側に漏出することを抑制する。このように、シール部材２１５、３１５は、内径側対向面２１３ａおよび外径側対向面３１３ｂのうちいずれか一方に配されてもよい。これにより、本体２０７、３０７と蓋部材２０９、３０９の材質が異なる場合でも、冷却流路２１１から冷却液がタービンハウジング５側に漏出することを抑制できる。

なお、シール部材２１５、３１５は、シールリングに限定されない。シール部材２１５、３１５は、例えば、液状ガスケットでもよい。

図５は、外径側対向面４１３ｂにシール部材４１５が配される状態を示す図である。図５に示すように、本体４０７には、冷却流路２１１と、開口部４１３が形成される。開口部４１３には、蓋部材４０９がネジ締結される。

開口部４１３は、内径側対向面３１３ａと、外径側対向面４１３ｂと、突き当て面３１３ｃとを備える。内径側対向面３１３ａは、蓋部材４０９の内径側端部３０９ａと径方向に対向する。外径側対向面４１３ｂは、蓋部材４０９の外径側端部４０９ｂと径方向に対向する。突き当て面３１３ｃは、内径側端部３０９ａと軸方向に対向し、内径側端部３０９ａと当接する。

図５に示すように、外径側対向面４１３ｂには、内周にネジが切られた雌ネジ部ＦＳが形成される。外径側端部４０９ｂには、外周にネジが切られた雄ネジ部ＭＳが形成される。雌ネジ部ＦＳと雄ネジ部ＭＳが係合した状態で、蓋部材４０９を本体４０７に対し回転させると、蓋部材４０９と本体４０７とがネジ締結される。これにより、蓋部材２０９と本体２０７とが圧入される場合よりも、ベアリングハウジング３（蓋部材４０９と本体４０７）の組み立てを容易にすることができる。

雌ネジ部ＦＳと雄ネジ部ＭＳとの間には、シール部材４１５が配される。シール部材３１５は、例えば、液状ガスケットである。シール部材４１５は、雌ネジ部ＦＳと雄ネジ部ＭＳとの間から冷却液がタービンハウジング５側に漏出することを抑制する。

以上のように、本実施形態の冷却構造体ＣＳは、突き当て面２１３ｃにシール部材２１７が配される（図２および図３参照）。これにより、シール部材２１７は、突き当て面２１３ｃと外径側端部２０９ｂとの間から冷却液がタービンハウジング５側に漏出することを抑制する。

以上、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態では、本体２０７、３０７、４０７に突き当て面２１３ｃ、３１３ｃが形成される例について説明した。しかし、これに限定されず、本体２０７、３０７、４０７には、突き当て面２１３ｃ、３１３ｃが形成されなくてもよい。また、上記実施形態では、内径側対向面２１３ａ、３１３ａまたは外径側対向面２１３ｂ、３１３ｂ、４１３ｂにシール部材２１５、３１５、４１５が配される例について説明した。しかし、これに限定されず、内径側対向面２１３ａ、３１３ａまたは外径側対向面２１３ｂ、３１３ｂ、４１３ｂにシール部材２１５、３１５、４１５が配されなくてもよい。また、上記実施形態では、突き当て面２１３ｃ、３１３ｃにシール部材２１７が配される例について説明した。しかし、これに限定されず、突き当て面２１３ｃ、３１３ｃにシール部材２１７が配されなくてもよい。例えば、蓋部材２０９、３０９、４０９は、本体２０７、３０７、４０７に溶接されてもよい。

本開示は、冷却構造体ＣＳおよび過給機ＴＣに利用することができる。

１５:シャフト ２０１：挿通孔 ２０７：本体（ハウジング） ２０７ａ：内筒部 ２０９：蓋部材 ２０９ａ：内径側端部 ２０９ｂ：外径側端部 ２１１：冷却流路 ２１３ａ：内径側対向面 ２１３ｂ：外径側対向面 ２１３ｃ：突き当て面 ２１５：シール部材 ２１７：シール部材 ３０９ａ：内径側端部 ３０９ｂ：外径側端部 ３１３ａ：内径側対向面 ３１３ｂ：外径側対向面 ３１３ｃ：突き当て面 ３１５：シール部材 ＣＳ：冷却構造体

Claims (5)

1. シャフトが挿通される挿通孔が形成された内筒部を有するハウジングと、
   前記ハウジングに形成され、前記ハウジングのうち前記シャフトの回転軸方向の一側に開口し、前記内筒部よりも径方向外側に位置する冷却流路と、
   前記冷却流路の前記開口に配され、前記内筒部よりも前記径方向外側に位置し、前記冷却流路に隣接して配された蓋部材であって、
   当該蓋部材は、
   前記径方向の一方の端部である第１端部と、
   前記径方向の他方の端部である第２端部と、
   を含み、
   前記第１端部は、前記冷却流路の内周面と面一に形成された前記ハウジングの対向面と前記径方向に当接し、
   前記第２端部は、前記ハウジングの突き当て面と前記回転軸方向に当接する、
   蓋部材と、
   を備える冷却構造体。
2. 前記蓋部材の線膨張係数は、前記ハウジングの線膨張係数と異なる、
   請求項１に記載の冷却構造体。
3. 前記蓋部材の線膨張係数は、前記ハウジングの線膨張係数より大きく、
   前記第１端部は、前記冷却流路のうち前記径方向内側の内周面と当接し、
   前記冷却流路のうち、前記第１端部と前記径方向に当接する内径側対向面にシール部材が配される、
   請求項２に記載の冷却構造体。
4. 前記蓋部材の線膨張係数は、前記ハウジングの線膨張係数より小さく、
   前記第１端部は、前記冷却流路のうち前記径方向外側の内周面と当接し、
   前記冷却流路のうち、前記第１端部と前記径方向に当接する外径側対向面にシール部材が配される、
   請求項２に記載の冷却構造体。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却構造体を備える過給機。

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