電動アシスト過給機の冷却構造
【課題】ドロップインによる搭載を容易化できる電動アシスト過給機の冷却構造を提供する。
【解決手段】本発明の電動アシスト過給機の冷却構造３０は、モータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２と連通流路３３とを備える。モータ冷却ジャケット３１は、ハウジングの内部において電動機のステータを囲むように周方向に延び、ハウジング外部から冷却液を導入するための冷却液入口流路３４と連通する。タービン冷却ジャケット３２は、ハウジングの内部においてタービンインペラの背面側の位置に形成され回転軸を囲むように周方向に延び、冷却液をハウジング外部に排出するための冷却液出口流路３５と連通する。連通流路３３は、モータ冷却ジャケット３１を通過した冷却液をタービン冷却ジャケット３２に供給する。
【解決手段】本発明の電動アシスト過給機の冷却構造３０は、モータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２と連通流路３３とを備える。モータ冷却ジャケット３１は、ハウジングの内部において電動機のステータを囲むように周方向に延び、ハウジング外部から冷却液を導入するための冷却液入口流路３４と連通する。タービン冷却ジャケット３２は、ハウジングの内部においてタービンインペラの背面側の位置に形成され回転軸を囲むように周方向に延び、冷却液をハウジング外部に排出するための冷却液出口流路３５と連通する。連通流路３３は、モータ冷却ジャケット３１を通過した冷却液をタービン冷却ジャケット３２に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機により回転駆動を補助し得るように構成された電動アシスト過給機の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、出力増大のために過給機（ターボチャージャ）を設置したものがある。かかる過給機は、排気ガスのエネルギーをタービンで回収し、回転軸を介してタービンと同軸に連結されたコンプレッサを作動させ、圧縮空気をエンジンに供給して出力増大を図る装置である。また、過給機の回転軸と同軸上に電動機を組み込み、コンプレッサの回転駆動を補助することにより、加速応答性等を改善した過給機も用いられている。このような電動機による電動アシスト機能をもつ過給機を電動アシスト過給機という。
【０００３】
従来の電動アシスト過給機は、例えば、下記特許文献１に開示されている。図１は、特許文献１に開示された電動アシスト過給機の概略構成図である。図１において、タービンインペラ５０とコンプレッサインペラ５１が回転軸５２で連結されている。タービンインペラ５０、コンプレッサインペラ５１及び回転軸５２は、ハウジング５３の内部に回転可能に配置されている。ハウジング５３は、タービンハウジング５４、コンプレッサハウジング５５及びセンターハウジング５６からなる。
【０００４】
センターハウジング５６の内部には電動機５７が設けられている。電動機５７は、回転軸５２に取り付けられた永久磁石からなるロータ５７ｒと、センターハウジング５６の内部に固定されたコイルからなるステータ５７ｓとからなる。タービンに導入される排気ガスは高温であるため、過給機の稼働中は、タービン側からの熱伝導によりセンターハウジング５６のタービン寄りの部分が高温となる。このため、センターハウジング５６のタービン寄りの部分には、冷却水を流すためのタービン冷却ジャケット５８が設けられている。
【０００５】
また、電動アシスト過給機では、過給機の稼働中、電動機５７が高速回転し風損や渦電流損により自己発熱する。また、タービンには高温の排気ガスが流れるため、タービンインペラ５０から回転軸５２、回転軸５２から電動機５７のロータ５７ｒへの熱伝導により電動機５７が高温となる。電動機５７が高温になると内部の永久磁石が減磁したり、電動機５７の効率が低下したりするなどの悪影響がある。このような問題を軽減するため、センターハウジング５６には、ステータ５７ｓを囲むようにモータ冷却ジャケット５９が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３０１７６号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の電動アシスト過給機において、タービン冷却ジャケット５８とモータ冷却ジャケット５９は、並列に接続された流路、あるいは、互いに独立した流路として構成されている。このため、電動機５７およびモータ冷却ジャケット５９を持たないタイプの過給機（以下、非アシスト型の過給機という）に供給する冷却水の量と比較して、従来の電動アシスト過給機では、モータ冷却ジャケット５９へ冷却水を供給する分、冷却水の量が増加する。しがたって、従来の電動アシスト過給機を車両に搭載しようとすると、周辺機器（ポンプなど）の仕様もそれに合わせる必要があり、電動アシスト過給機をドロップイン（簡単な置き換え）により搭載することが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ドロップインによる搭載を容易化できる電動アシスト過給機の冷却構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明の電動アシスト過給機の冷却構造は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、回転軸で連結されたコンプレッサインペラとタービンインペラがハウジング内で回転可能に配置され、前記回転軸の回転を電動機で補助し得るように構成された電動アシスト過給機の冷却構造であって、前記ハウジングの内部において前記電動機のステータを囲むように周方向に延び、前記ハウジング外部から冷却液を導入するための冷却液入口流路と連通するモータ冷却ジャケットと、前記ハウジングの内部において前記タービンインペラの背面側の位置に形成され前記回転軸を囲むように周方向に延び、冷却液を前記ハウジング外部に排出するための冷却液出口流路と連通するタービン冷却ジャケットと、前記モータ冷却ジャケットを通過した冷却液を前記タービン冷却ジャケットに供給する連通流路と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の本発明の構成によれば、モータ冷却ジャケットとタービン冷却ジャケットが連通流路によって直列に接続されている。このため、冷却液入口から導入された冷却液は、モータ冷却ジャケットを流れる過程で電動機のステータを冷却し、モータ冷却ジャケットを通過した冷却液は、連通流路を通ってタービン冷却ジャケットに流入し、タービン冷却ジャケットを通過して冷却液出口から排出される。このようにモータ冷却ジャケットとタービン冷却ジャケットは直列の冷却系統として構成されているので、冷却液の流量は、非アシスト型の過給機に供給する冷却液流量と同じでよい。したがって、冷却液を供給するための周辺機器は、非アシスト型の過給機と同じでよく、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載が簡単になる。
【００１１】
（２）上記の電動アシスト過給機の冷却構造において、前記回転軸の軸心を含む平面を境界とする第１領域及び第２領域を定義したとき、前記冷却液入口流路は第１領域において前記モータ冷却ジャケットに接続されており、前記冷却液出口流路は第１領域において前記タービン冷却ジャケットに接続されており、前記連通流路の入口は第２領域において前記モータ冷却ジャケットに接続されており、前記連通流路の出口は第２領域において前記タービン冷却ジャケットに接続されており、前記冷却液出口流路の下流端は前記冷却液入口流路の上流端よりも高い位置に配置されている。
【００１２】
上記の構成によれば、冷却液入口流路からモータ冷却ジャケットに導入された冷却液は、２方向に分岐して流れ、反対側に設けられた連通流路の入口で合流し、連通流路を通り、連通流路の出口からタービン冷却ジャケットに流入して２方向に分岐して流れ、冷却液出口流路で合流して排出される。このように、モータ冷却ジャケットの内部で冷却液の流れを分岐させることで電動機の冷却を効率的に行うことができ、タービン冷却ジャケットの内部で冷却液の流れを分岐させることでハウジングのタービン側の部位の冷却を効率的に行うことができる。
【００１３】
（３）上記の電動アシスト過給機の冷却構造において、前記連通流路の入口は、前記モータ冷却ジャケットにおける前記冷却液入口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において前記モータ冷却ジャケットに接続しており、前記タービン冷却ジャケットは、前記連通流路の出口で分岐して前記冷却液出口流路に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有する。
【００１４】
上記の構成によれば、連通流路の入口がモータ冷却ジャケットにおける冷却液入口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置においてモータ冷却ジャケットに接続しているので、モータ冷却ジャケットの内で分岐する２つの流路の流量を同等にすることができ、２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。また、タービン冷却ジャケットが、連通流路の出口で分岐して冷却液出口流路に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有するので、タービン冷却ジャケットの内で分岐する２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。
【００１５】
（４）上記の電動アシスト過給機の冷却構造において、前記連通流路の出口は、前記タービン冷却ジャケットにおける前記冷却液出口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において前記タービン冷却ジャケットに接続しており、前記モータ冷却ジャケットは、前記冷却液出口流路との接続点で分岐して前記連通流路の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有する。
【００１６】
上記の構成によれば、連通流路の出口がタービン冷却ジャケットにおける冷却液出口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置においてタービン冷却ジャケットに接続しているので、タービン冷却ジャケットの内で分岐する２つの流路の流量を同等にすることができ、２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。また、モータ冷却ジャケットが、冷却液出口流路との接続点で分岐して連通流路の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有するので、モータ冷却ジャケットの内で分岐する２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。
【００１７】
（５）上記の電動アシスト過給機の冷却構造において、前記ハウジングの外面には、冷却液供給ラインと前記冷却液入口流路とを接続するための供給側接続部と、前記冷却液排出ラインと前記冷却液出口流路とを接続するための排出側接続部とが設けられており、前記排出側接続部は、前記タービン冷却ジャケットに対応する軸方向位置において前記ハウジングに設けられており、前記供給側接続部は、前記排出側接続部と同じ軸方向位置、または、前記排出側接続部と同じ軸方向位置から前記タービン冷却ジャケットと前記モータ冷却ジャケットの間の真ん中の軸方向位置までの範囲に設けられている。
【００１８】
上記の構成によれば、供給側接続部（例えば、冷却水供給ラインを接続するためにハウジングに設けた冷却水入口フランジ）が排出側接続部（例えば、冷却水排出ラインを接続するためにハウジングに設けた冷却水出口フランジ）に近い位置に配置される。非アシスト型の過給機では冷却水入口フランジと冷却水出口フランジが近接して配置されているため、上記の構成を採用することにより、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載がより簡単になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電動アシスト過給機の冷却構造によれば、ドロップインによる搭載を容易化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】特許文献１に開示された電動アシスト過給機の概略構成図である。
【図２】本発明に係る冷却構造を備えた電動アシスト過給機の概略構成断面図である。
【図３】本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造の第１実施形態の概略斜視図である。
【図４】本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造の第１実施形態の、軸方向からの視点による概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態の冷却構造の別の構成例を示す図である。
【図６】本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造の第２実施形態の概略斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態における排出側接続部を配置する範囲を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２２】
図２は、本発明に係る冷却構造を備えた電動アシスト過給機の概略構成断面図である。
図２において、タービンインペラ２とコンプレッサインペラ３が回転軸４で連結されている。タービンインペラ２、コンプレッサインペラ３及び回転軸４は、ハウジング６の内部に回転可能に配置されている。回転軸４は、図示例では、タービンインペラ２と一体成型された構成要素であり、一端側（図２で左端側）においてタービンインペラ２の背面側と結合しており、他端側（図２）で右端側においてナット５の締結によってコンプレッサインペラ３に固定されている。また回転軸４は、ハウジング６の内部において、軸受１３により回転可能に支持されている。
【００２３】
ハウジング６は、タービンハウジング７、コンプレッサハウジング８及びセンターハウジング９からなる。タービンハウジング７は、タービンインペラ２を囲み、スクロール１１に導入された内燃機関からの排気ガスをタービンインペラ２に送る。コンプレッサハウジング８は、コンプレッサインペラ３を囲み、コンプレッサインペラ３からの圧縮空気をスクロール１２に集めて内燃機関に供給する。センターハウジング９は、タービンハウジング７とコンプレッサハウジング８の間に配置され、タービンハウジング７とコンプレッサハウジング８に固定されている。
【００２４】
センターハウジング９の内部には電動機１４が設けられている。電動機１４は、回転軸４に取り付けられた永久磁石等からなるロータ１４ｒと、センターハウジング９の内部に固定されたコイル等からなるステータ１４ｓとからなる。タービンに導入される排気ガスは高温であるため、過給機の稼働中は、タービン側からの熱伝導によりセンターハウジング９のタービン寄りの部分が高温となる。このため、センターハウジング９のタービン寄りの部分には、冷却液を流すためのタービン冷却ジャケット３２が設けられている。タービン冷却ジャケット３２は、回転軸４周りに周方向に延びるリング状の流路である。冷却液は、例えばラジエター水である。
【００２５】
電動アシスト過給機では、過給機の稼働中、電動機１４が高速回転し風損や渦電流損により自己発熱する。また、タービンには高温の排気ガスが流れるため、タービンインペラ２から回転軸４、回転軸４から電動機１４のロータ１４ｒへの熱伝導により電動機１４が高温となる。電動機１４が高温になると内部の永久磁石が減磁したり、電動機１４の効率が低下したりするなどの悪影響がある。このような問題を軽減するため、センターハウジング９には、ステータ１４ｓを囲むようにモータ冷却ジャケット３１が設けられている。モータ冷却ジャケット３１は、ステータ１４ｓを囲むように周方向に延びるリング状の冷却水用の流路である。
【００２６】
モータ冷却ジャケット３１を構成する流路壁は、コンプレッサ側のセンターハウジング９の内面と、ジャケット形成スリーブ１５の外周面により構成されている。ジャケット形成スリーブ１５は、センターハウジング９の内側に挿入されたリング状の部材である。センターハウジング９のコンプレッサ側の端部には、モータ冷却ジャケット３１の流路壁を構成する部分よりも外径が大きいフランジ部１５ａが形成され、このフランジ部１５ａがセンターハウジング９と円盤状のシールプレート２１との間に挟まれることで、ジャケット形成スリーブ１５がセンターハウジング９に固定されている。
【００２７】
ジャケット形成スリーブ１５は、アルミニウム合金等の熱伝導率の高い材料からなるのがよい。モータ冷却ジャケット３１から冷却液が漏れるのを防止するため、ジャケット形成スリーブ１５とセンターハウジング９との間にはシール部材１８、１９が配置されている。なお、本発明におけるモータ冷却ジャケット３１の構成は図２に示した形態に限られない。例えば、モータ冷却ジャケット３１は、鋳造によって形成した流路でもよい。
【００２８】
図２の構成例において、電動機１４のステータ１４ｓは、ジャケット形成スリーブ１５の内周面に密着して配置されている。図示例のステータ１４ｓは、導線で形成されたコイル１６と、コイル１６を覆るモールド材１７とからなる。モールド材１７は高熱伝導性の樹脂からなり、外周面においてジャケット形成スリーブ１５の内周面と密着している。このような構成により、ステータ１４ｓからジャケット形成スリーブ１５への伝熱性が良くなり、冷却性能が高まる。
【００２９】
図３は、本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造３０の第１実施形態の概略斜視図である。図３に示すように、第１実施形態の冷却構造３０は、モータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２と連通流路３３を備えている。冷却構造３０の流路中の矢印は、冷却液の流れる方向を示している。
【００３０】
モータ冷却ジャケット３１は、上述したように電動機１４のステータ１４ｓ（図２参照）を囲むように周方向に延びる流路であり、ハウジング６外部から冷却液を導入するための冷却液入口流路３４と連通している。冷却液入口流路３４の上流端には、ハウジング６の外部に設けられた冷却液供給ライン（図示せず）と冷却液入口流路３４とを接続するための供給側接続部３６が設けられている。この供給側接続部３６は、ハウジング６の外面に設けられた冷却液入口フランジであり、モータ冷却ジャケット３１に対応する軸方向位置に設けられている。
【００３１】
タービン冷却ジャケット３２は、上述したようにタービンインペラ２（図２参照）の背面側の位置に形成され回転軸４を囲むように周方向に延びる流路であり、冷却液をハウジング６外部に排出するための冷却液出口流路３５と連通している。冷却液出口流路３５の下流端には、ハウジングの外部に設けられた冷却液排出ライン（図示せず）と冷却液出口流路３５とを接続するための排出側接続部３７が設けられている。この排出側接続部３７は、ハウジングの外面に設けられた冷却液出口フランジであり、タービン冷却ジャケット３２に対応する軸方向位置に設けられている。
【００３２】
連通流路３３は、モータ冷却ジャケット３１を通過した冷却液をタービン冷却ジャケット３２に供給するための流路であり、入口３３ａがモータ冷却ジャケット３１に接続され、出口３３ｂがタービン冷却ジャケット３２に接続されている。図示例では、連通流路３３の入口３３ａは、モータ冷却ジャケット３１の外周部に接続されているが、モータ冷却ジャケット３１の内周部や側面部に接続されてもよい。また図示例では、連通流路３３の出口３３ｂは、タービン冷却ジャケット３２の外周部に接続されているが、タービン冷却ジャケット３２の内周部や側面部に接続されてもよい。
【００３３】
上記のように構成された本発明の電動アシスト過給機の冷却構造３０の第１実施形態によれば、モータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２が連通流路３３によって直列に接続されている。このため、冷却液入口流路３４から導入された冷却液は、モータ冷却ジャケット３１を流れる過程で電動機１４のステータ１４ｓを冷却し、モータ冷却ジャケット３１を通過した冷却液は、連通流路３３を通ってタービン冷却ジャケット３２に流入し、タービン冷却ジャケット３２を通過して冷却液出口流路３５から排出される。このようにモータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２は直列の冷却系統として構成されているので、冷却液の流量は、非アシスト型の過給機に供給する冷却液流量と同じでよい。したがって、冷却液を供給するための周辺機器は、非アシスト型の過給機と同じでよく、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載が簡単になる。
【００３４】
図４は、図３に示した第１実施形態に係る冷却構造３０の、軸方向（矢印Ｘ方向）からの視点による概略図である。なお、図３において、連通流路３３は、モータ冷却ジャケット３１の内周部とタービン冷却ジャケット３２の外周部を連結しているように示されているが、これはモータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２をつなぐ流路としての連通流路３３を機能的に図示したものであり、モータ冷却ジャケット３１の内周部とタービン冷却ジャケット３２の外周部を接続することを意図したものではない。
【００３５】
ここで、回転軸４の軸心を含む平面を境界として分けた２つの領域を第１領域及び第２領域と定義する。図４では、上記の平面を回転軸４の軸心を含む鉛直面Ｓに設定し、鉛直面Ｓより右側の領域を第１領域、鉛直面より左側の領域を第２領域とする。
図３に示す冷却構造３０において、冷却液入口流路３４は第１領域においてモータ冷却ジャケット３１に接続されている。冷却液出口流路３５は第１領域においてタービン冷却ジャケット３２に接続されている。連通流路３３の入口は第２領域においてモータ冷却ジャケット３１に接続されている。連通流路３３の出口は第２領域においてタービン冷却ジャケット３２に接続されている。冷却液出口流路３５の下流端は冷却液入口流路３４の上流端よりも高い位置に配置されている。図４中の符号ｈは、冷却液入口流路３４の上流端と冷却液出口流路３５の下流端の高低差を示している。
【００３６】
このような構成によれば、図３及び図４に示すように、冷却液入口流路３４からモータ冷却ジャケット３１に導入された冷却液は、２方向に分岐して流れ、反対側に設けられた連通流路３３の入口で合流し、連通流路３３を通り、連通流路３３の出口からタービン冷却ジャケット３２に流入して２方向に分岐して流れ、冷却液出口流路３５で合流して排出される。このように、モータ冷却ジャケット３１の内部で冷却液の流れを分岐させることで電動機１４の冷却を効率的に行うことができ、タービン冷却ジャケット３２の内部で冷却液の流れを分岐させることでハウジングのタービン側の部位の冷却を効率的に行うことができる。
【００３７】
また、図３及び図４に示す構成例において、連通流路３３の入口は、モータ冷却ジャケット３１における冷却液入口流路３４との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置においてモータ冷却ジャケット３１に接続している。また、タービン冷却ジャケット３２は、連通流路３３の出口で分岐して冷却液出口流路３５に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段３８を有する。図示例において、流量均一化手段３８は、邪魔板（流路内に形成された突起）によって流路断面積を制限するものであるが、短い方の流路の全部または一部の断面積を、長い方の流路の断面積より小さくしてもよい。
【００３８】
このような構成によれば、連通流路３３の入口３３ａがモータ冷却ジャケット３１における冷却液入口流路３４との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置においてモータ冷却ジャケット３１に接続しているので、モータ冷却ジャケット３１の内で分岐する２つの流路の流量を同等にすることができ、２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。また、タービン冷却ジャケット３２が、連通流路３３の出口３３ｂで分岐して冷却液出口流路３５に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段３８を有するので、タービン冷却ジャケット３２の内で分岐する２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。
【００３９】
図３に示した構成例において、連通流路３３は回転軸４の軸心方向と平行に伸びてタービン冷却ジャケット３２の外周部の位置で屈曲してタービン冷却ジャケット３２に接続しているため、タービン冷却ジャケット３２内の２つの流路の長さが異なっているが、代わりに、冷却流路３３の入口３３ａの位置は図３のままで、連通流路３３を回転軸４の軸心に対して傾斜させるか途中で屈曲する形状にすることで、タービン冷却ジャケット３２における冷却液出口流路３５との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置に連通流路３３の出口３３ｂを接続すれば、タービン冷却ジャケット３２内の２つの流路の長さを同じにすることができる。これにより、流量均一化手段３８を省略してもよい。
【００４０】
また、図４の構成例に代えて、図５に示す構成を採用してもよい。図５において、連通流路３３の出口は、タービン冷却ジャケット３２における冷却液出口流路３５との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において、タービン冷却ジャケット３２に接続している。モータ冷却ジャケット３１は、冷却液出口流路３４との接続点で分岐して連通流路の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段３８を有する。
【００４１】
このような構成によれば、連通流路３３の出口が、タービン冷却ジャケット３２における冷却液出口流路３５との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置において、タービン冷却ジャケット３２に接続しているので、タービン冷却ジャケット３２の内で分岐する２つの流路の流量を同等にすることができ、２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。また、モータ冷却ジャケット３１が、冷却液出口流路３５との接続点で分岐して連通流路３３の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段３８を有するので、モータ冷却ジャケット３１の内で分岐する２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。
【００４２】
なお、センターハウジング９（図２参照）内の他の構造との関係で、モータ冷却ジャケット３１における冷却液入口流路３４との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置に連通流路３３の入口を接続することができず、かつ、タービン冷却ジャケット３２における冷却液出口流路３５との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置に連通流路３３の出口を接続することができない場合には、モータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２の両方において流量均一化手段３８を設け、各ジャケットにおいて２つの流路の流量を均一化してもよい。
【００４３】
図６は、本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造３０の第２実施形態の概略斜視図である。第２実施形態において、排出側接続部３７は、タービン冷却ジャケット３２に対応する軸方向位置においてハウジングに設けられている。供給側接続部３６は、排出側接続部３７とほぼ同じ軸方向位置に設けられている。このため、冷却液入口流路３４は、モータ冷却ジャケット３１から供給側接続部３６の位置まで延びている。第２実施形態の他の構成については、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４４】
上記の構成によれば、供給側接続部３６が排出側接続部３７に近い位置に配置される。非アシスト型の過給機では冷却水入口フランジと冷却水出口フランジが近接して配置されているため、上記の構成を採用することにより、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載がより簡単になる。
【００４５】
図６の構成と異なり、排出側接続部３７を供給側接続部３６とほぼ同じ軸方向位置に配置することが困難である場合、図７に示すように、排出側接続部３７と同じ軸方向位置からタービン冷却ジャケット３２とモータ冷却ジャケット３１の間の真ん中の軸方向位置までの範囲に、排出側接続部３７を配置してもよい。ここで、図７中、Ｌ１はタービン冷却ジャケット３２（の軸方向中心位置）とモータ冷却ジャケット３１（の軸方向中心位置）との距離であり、Ｌ２は供給側接続部３６（の開口部中心）と排出側接続部３７（の開口部中心）との距離である。すなわち、Ｌ２≦Ｌ１／２としてよい。このような構成によっても、排出側接続部３７を供給側接続部３６に対して比較的近い位置に配置することができるので、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載を容易化するのに寄与できる。
【００４６】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００４７】
１ 電動アシスト過給機
２ タービンインペラ
３ コンプレッサインペラ
４ 回転軸
１４ 電動機
１４ｒ ロータ
１４ｓ ステータ
６ ハウジング
７ タービンハウジング
８ コンプレッサハウジング
９ センターハウジング
３０ 冷却構造
３１ モータ冷却ジャケット
３２ タービン冷却ジャケット
３３ 連通流路
３４ 冷却液入口流路
３５ 冷却液出口流路
３６ 供給側接続部
３７ 排出側接続部
３８ 流量均一化手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機により回転駆動を補助し得るように構成された電動アシスト過給機の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、出力増大のために過給機（ターボチャージャ）を設置したものがある。かかる過給機は、排気ガスのエネルギーをタービンで回収し、回転軸を介してタービンと同軸に連結されたコンプレッサを作動させ、圧縮空気をエンジンに供給して出力増大を図る装置である。また、過給機の回転軸と同軸上に電動機を組み込み、コンプレッサの回転駆動を補助することにより、加速応答性等を改善した過給機も用いられている。このような電動機による電動アシスト機能をもつ過給機を電動アシスト過給機という。
【０００３】
従来の電動アシスト過給機は、例えば、下記特許文献１に開示されている。図１は、特許文献１に開示された電動アシスト過給機の概略構成図である。図１において、タービンインペラ５０とコンプレッサインペラ５１が回転軸５２で連結されている。タービンインペラ５０、コンプレッサインペラ５１及び回転軸５２は、ハウジング５３の内部に回転可能に配置されている。ハウジング５３は、タービンハウジング５４、コンプレッサハウジング５５及びセンターハウジング５６からなる。
【０００４】
センターハウジング５６の内部には電動機５７が設けられている。電動機５７は、回転軸５２に取り付けられた永久磁石からなるロータ５７ｒと、センターハウジング５６の内部に固定されたコイルからなるステータ５７ｓとからなる。タービンに導入される排気ガスは高温であるため、過給機の稼働中は、タービン側からの熱伝導によりセンターハウジング５６のタービン寄りの部分が高温となる。このため、センターハウジング５６のタービン寄りの部分には、冷却水を流すためのタービン冷却ジャケット５８が設けられている。
【０００５】
また、電動アシスト過給機では、過給機の稼働中、電動機５７が高速回転し風損や渦電流損により自己発熱する。また、タービンには高温の排気ガスが流れるため、タービンインペラ５０から回転軸５２、回転軸５２から電動機５７のロータ５７ｒへの熱伝導により電動機５７が高温となる。電動機５７が高温になると内部の永久磁石が減磁したり、電動機５７の効率が低下したりするなどの悪影響がある。このような問題を軽減するため、センターハウジング５６には、ステータ５７ｓを囲むようにモータ冷却ジャケット５９が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３０１７６号公報（図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の電動アシスト過給機において、タービン冷却ジャケット５８とモータ冷却ジャケット５９は、並列に接続された流路、あるいは、互いに独立した流路として構成されている。このため、電動機５７およびモータ冷却ジャケット５９を持たないタイプの過給機（以下、非アシスト型の過給機という）に供給する冷却水の量と比較して、従来の電動アシスト過給機では、モータ冷却ジャケット５９へ冷却水を供給する分、冷却水の量が増加する。しがたって、従来の電動アシスト過給機を車両に搭載しようとすると、周辺機器（ポンプなど）の仕様もそれに合わせる必要があり、電動アシスト過給機をドロップイン（簡単な置き換え）により搭載することが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ドロップインによる搭載を容易化できる電動アシスト過給機の冷却構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明の電動アシスト過給機の冷却構造は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、回転軸で連結されたコンプレッサインペラとタービンインペラがハウジング内で回転可能に配置され、前記回転軸の回転を電動機で補助し得るように構成された電動アシスト過給機の冷却構造であって、前記ハウジングの内部において前記電動機のステータを囲むように周方向に延び、前記ハウジング外部から冷却液を導入するための冷却液入口流路と連通するモータ冷却ジャケットと、前記ハウジングの内部において前記タービンインペラの背面側の位置に形成され前記回転軸を囲むように周方向に延び、冷却液を前記ハウジング外部に排出するための冷却液出口流路と連通するタービン冷却ジャケットと、前記モータ冷却ジャケットを通過した冷却液を前記タービン冷却ジャケットに供給する連通流路と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の本発明の構成によれば、モータ冷却ジャケットとタービン冷却ジャケットが連通流路によって直列に接続されている。このため、冷却液入口から導入された冷却液は、モータ冷却ジャケットを流れる過程で電動機のステータを冷却し、モータ冷却ジャケットを通過した冷却液は、連通流路を通ってタービン冷却ジャケットに流入し、タービン冷却ジャケットを通過して冷却液出口から排出される。このようにモータ冷却ジャケットとタービン冷却ジャケットは直列の冷却系統として構成されているので、冷却液の流量は、非アシスト型の過給機に供給する冷却液流量と同じでよい。したがって、冷却液を供給するための周辺機器は、非アシスト型の過給機と同じでよく、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載が簡単になる。
【００１１】
（２）上記の電動アシスト過給機の冷却構造において、前記回転軸の軸心を含む平面を境界とする第１領域及び第２領域を定義したとき、前記冷却液入口流路は第１領域において前記モータ冷却ジャケットに接続されており、前記冷却液出口流路は第１領域において前記タービン冷却ジャケットに接続されており、前記連通流路の入口は第２領域において前記モータ冷却ジャケットに接続されており、前記連通流路の出口は第２領域において前記タービン冷却ジャケットに接続されており、前記冷却液出口流路の下流端は前記冷却液入口流路の上流端よりも高い位置に配置されている。
【００１２】
上記の構成によれば、冷却液入口流路からモータ冷却ジャケットに導入された冷却液は、２方向に分岐して流れ、反対側に設けられた連通流路の入口で合流し、連通流路を通り、連通流路の出口からタービン冷却ジャケットに流入して２方向に分岐して流れ、冷却液出口流路で合流して排出される。このように、モータ冷却ジャケットの内部で冷却液の流れを分岐させることで電動機の冷却を効率的に行うことができ、タービン冷却ジャケットの内部で冷却液の流れを分岐させることでハウジングのタービン側の部位の冷却を効率的に行うことができる。
【００１３】
（３）上記の電動アシスト過給機の冷却構造において、前記連通流路の入口は、前記モータ冷却ジャケットにおける前記冷却液入口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において前記モータ冷却ジャケットに接続しており、前記タービン冷却ジャケットは、前記連通流路の出口で分岐して前記冷却液出口流路に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有する。
【００１４】
上記の構成によれば、連通流路の入口がモータ冷却ジャケットにおける冷却液入口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置においてモータ冷却ジャケットに接続しているので、モータ冷却ジャケットの内で分岐する２つの流路の流量を同等にすることができ、２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。また、タービン冷却ジャケットが、連通流路の出口で分岐して冷却液出口流路に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有するので、タービン冷却ジャケットの内で分岐する２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。
【００１５】
（４）上記の電動アシスト過給機の冷却構造において、前記連通流路の出口は、前記タービン冷却ジャケットにおける前記冷却液出口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において前記タービン冷却ジャケットに接続しており、前記モータ冷却ジャケットは、前記冷却液出口流路との接続点で分岐して前記連通流路の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有する。
【００１６】
上記の構成によれば、連通流路の出口がタービン冷却ジャケットにおける冷却液出口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置においてタービン冷却ジャケットに接続しているので、タービン冷却ジャケットの内で分岐する２つの流路の流量を同等にすることができ、２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。また、モータ冷却ジャケットが、冷却液出口流路との接続点で分岐して連通流路の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有するので、モータ冷却ジャケットの内で分岐する２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。
【００１７】
（５）上記の電動アシスト過給機の冷却構造において、前記ハウジングの外面には、冷却液供給ラインと前記冷却液入口流路とを接続するための供給側接続部と、前記冷却液排出ラインと前記冷却液出口流路とを接続するための排出側接続部とが設けられており、前記排出側接続部は、前記タービン冷却ジャケットに対応する軸方向位置において前記ハウジングに設けられており、前記供給側接続部は、前記排出側接続部と同じ軸方向位置、または、前記排出側接続部と同じ軸方向位置から前記タービン冷却ジャケットと前記モータ冷却ジャケットの間の真ん中の軸方向位置までの範囲に設けられている。
【００１８】
上記の構成によれば、供給側接続部（例えば、冷却水供給ラインを接続するためにハウジングに設けた冷却水入口フランジ）が排出側接続部（例えば、冷却水排出ラインを接続するためにハウジングに設けた冷却水出口フランジ）に近い位置に配置される。非アシスト型の過給機では冷却水入口フランジと冷却水出口フランジが近接して配置されているため、上記の構成を採用することにより、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載がより簡単になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電動アシスト過給機の冷却構造によれば、ドロップインによる搭載を容易化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】特許文献１に開示された電動アシスト過給機の概略構成図である。
【図２】本発明に係る冷却構造を備えた電動アシスト過給機の概略構成断面図である。
【図３】本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造の第１実施形態の概略斜視図である。
【図４】本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造の第１実施形態の、軸方向からの視点による概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態の冷却構造の別の構成例を示す図である。
【図６】本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造の第２実施形態の概略斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態における排出側接続部を配置する範囲を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２２】
図２は、本発明に係る冷却構造を備えた電動アシスト過給機の概略構成断面図である。
図２において、タービンインペラ２とコンプレッサインペラ３が回転軸４で連結されている。タービンインペラ２、コンプレッサインペラ３及び回転軸４は、ハウジング６の内部に回転可能に配置されている。回転軸４は、図示例では、タービンインペラ２と一体成型された構成要素であり、一端側（図２で左端側）においてタービンインペラ２の背面側と結合しており、他端側（図２）で右端側においてナット５の締結によってコンプレッサインペラ３に固定されている。また回転軸４は、ハウジング６の内部において、軸受１３により回転可能に支持されている。
【００２３】
ハウジング６は、タービンハウジング７、コンプレッサハウジング８及びセンターハウジング９からなる。タービンハウジング７は、タービンインペラ２を囲み、スクロール１１に導入された内燃機関からの排気ガスをタービンインペラ２に送る。コンプレッサハウジング８は、コンプレッサインペラ３を囲み、コンプレッサインペラ３からの圧縮空気をスクロール１２に集めて内燃機関に供給する。センターハウジング９は、タービンハウジング７とコンプレッサハウジング８の間に配置され、タービンハウジング７とコンプレッサハウジング８に固定されている。
【００２４】
センターハウジング９の内部には電動機１４が設けられている。電動機１４は、回転軸４に取り付けられた永久磁石等からなるロータ１４ｒと、センターハウジング９の内部に固定されたコイル等からなるステータ１４ｓとからなる。タービンに導入される排気ガスは高温であるため、過給機の稼働中は、タービン側からの熱伝導によりセンターハウジング９のタービン寄りの部分が高温となる。このため、センターハウジング９のタービン寄りの部分には、冷却液を流すためのタービン冷却ジャケット３２が設けられている。タービン冷却ジャケット３２は、回転軸４周りに周方向に延びるリング状の流路である。冷却液は、例えばラジエター水である。
【００２５】
電動アシスト過給機では、過給機の稼働中、電動機１４が高速回転し風損や渦電流損により自己発熱する。また、タービンには高温の排気ガスが流れるため、タービンインペラ２から回転軸４、回転軸４から電動機１４のロータ１４ｒへの熱伝導により電動機１４が高温となる。電動機１４が高温になると内部の永久磁石が減磁したり、電動機１４の効率が低下したりするなどの悪影響がある。このような問題を軽減するため、センターハウジング９には、ステータ１４ｓを囲むようにモータ冷却ジャケット３１が設けられている。モータ冷却ジャケット３１は、ステータ１４ｓを囲むように周方向に延びるリング状の冷却水用の流路である。
【００２６】
モータ冷却ジャケット３１を構成する流路壁は、コンプレッサ側のセンターハウジング９の内面と、ジャケット形成スリーブ１５の外周面により構成されている。ジャケット形成スリーブ１５は、センターハウジング９の内側に挿入されたリング状の部材である。センターハウジング９のコンプレッサ側の端部には、モータ冷却ジャケット３１の流路壁を構成する部分よりも外径が大きいフランジ部１５ａが形成され、このフランジ部１５ａがセンターハウジング９と円盤状のシールプレート２１との間に挟まれることで、ジャケット形成スリーブ１５がセンターハウジング９に固定されている。
【００２７】
ジャケット形成スリーブ１５は、アルミニウム合金等の熱伝導率の高い材料からなるのがよい。モータ冷却ジャケット３１から冷却液が漏れるのを防止するため、ジャケット形成スリーブ１５とセンターハウジング９との間にはシール部材１８、１９が配置されている。なお、本発明におけるモータ冷却ジャケット３１の構成は図２に示した形態に限られない。例えば、モータ冷却ジャケット３１は、鋳造によって形成した流路でもよい。
【００２８】
図２の構成例において、電動機１４のステータ１４ｓは、ジャケット形成スリーブ１５の内周面に密着して配置されている。図示例のステータ１４ｓは、導線で形成されたコイル１６と、コイル１６を覆るモールド材１７とからなる。モールド材１７は高熱伝導性の樹脂からなり、外周面においてジャケット形成スリーブ１５の内周面と密着している。このような構成により、ステータ１４ｓからジャケット形成スリーブ１５への伝熱性が良くなり、冷却性能が高まる。
【００２９】
図３は、本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造３０の第１実施形態の概略斜視図である。図３に示すように、第１実施形態の冷却構造３０は、モータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２と連通流路３３を備えている。冷却構造３０の流路中の矢印は、冷却液の流れる方向を示している。
【００３０】
モータ冷却ジャケット３１は、上述したように電動機１４のステータ１４ｓ（図２参照）を囲むように周方向に延びる流路であり、ハウジング６外部から冷却液を導入するための冷却液入口流路３４と連通している。冷却液入口流路３４の上流端には、ハウジング６の外部に設けられた冷却液供給ライン（図示せず）と冷却液入口流路３４とを接続するための供給側接続部３６が設けられている。この供給側接続部３６は、ハウジング６の外面に設けられた冷却液入口フランジであり、モータ冷却ジャケット３１に対応する軸方向位置に設けられている。
【００３１】
タービン冷却ジャケット３２は、上述したようにタービンインペラ２（図２参照）の背面側の位置に形成され回転軸４を囲むように周方向に延びる流路であり、冷却液をハウジング６外部に排出するための冷却液出口流路３５と連通している。冷却液出口流路３５の下流端には、ハウジングの外部に設けられた冷却液排出ライン（図示せず）と冷却液出口流路３５とを接続するための排出側接続部３７が設けられている。この排出側接続部３７は、ハウジングの外面に設けられた冷却液出口フランジであり、タービン冷却ジャケット３２に対応する軸方向位置に設けられている。
【００３２】
連通流路３３は、モータ冷却ジャケット３１を通過した冷却液をタービン冷却ジャケット３２に供給するための流路であり、入口３３ａがモータ冷却ジャケット３１に接続され、出口３３ｂがタービン冷却ジャケット３２に接続されている。図示例では、連通流路３３の入口３３ａは、モータ冷却ジャケット３１の外周部に接続されているが、モータ冷却ジャケット３１の内周部や側面部に接続されてもよい。また図示例では、連通流路３３の出口３３ｂは、タービン冷却ジャケット３２の外周部に接続されているが、タービン冷却ジャケット３２の内周部や側面部に接続されてもよい。
【００３３】
上記のように構成された本発明の電動アシスト過給機の冷却構造３０の第１実施形態によれば、モータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２が連通流路３３によって直列に接続されている。このため、冷却液入口流路３４から導入された冷却液は、モータ冷却ジャケット３１を流れる過程で電動機１４のステータ１４ｓを冷却し、モータ冷却ジャケット３１を通過した冷却液は、連通流路３３を通ってタービン冷却ジャケット３２に流入し、タービン冷却ジャケット３２を通過して冷却液出口流路３５から排出される。このようにモータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２は直列の冷却系統として構成されているので、冷却液の流量は、非アシスト型の過給機に供給する冷却液流量と同じでよい。したがって、冷却液を供給するための周辺機器は、非アシスト型の過給機と同じでよく、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載が簡単になる。
【００３４】
図４は、図３に示した第１実施形態に係る冷却構造３０の、軸方向（矢印Ｘ方向）からの視点による概略図である。なお、図３において、連通流路３３は、モータ冷却ジャケット３１の内周部とタービン冷却ジャケット３２の外周部を連結しているように示されているが、これはモータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２をつなぐ流路としての連通流路３３を機能的に図示したものであり、モータ冷却ジャケット３１の内周部とタービン冷却ジャケット３２の外周部を接続することを意図したものではない。
【００３５】
ここで、回転軸４の軸心を含む平面を境界として分けた２つの領域を第１領域及び第２領域と定義する。図４では、上記の平面を回転軸４の軸心を含む鉛直面Ｓに設定し、鉛直面Ｓより右側の領域を第１領域、鉛直面より左側の領域を第２領域とする。
図３に示す冷却構造３０において、冷却液入口流路３４は第１領域においてモータ冷却ジャケット３１に接続されている。冷却液出口流路３５は第１領域においてタービン冷却ジャケット３２に接続されている。連通流路３３の入口は第２領域においてモータ冷却ジャケット３１に接続されている。連通流路３３の出口は第２領域においてタービン冷却ジャケット３２に接続されている。冷却液出口流路３５の下流端は冷却液入口流路３４の上流端よりも高い位置に配置されている。図４中の符号ｈは、冷却液入口流路３４の上流端と冷却液出口流路３５の下流端の高低差を示している。
【００３６】
このような構成によれば、図３及び図４に示すように、冷却液入口流路３４からモータ冷却ジャケット３１に導入された冷却液は、２方向に分岐して流れ、反対側に設けられた連通流路３３の入口で合流し、連通流路３３を通り、連通流路３３の出口からタービン冷却ジャケット３２に流入して２方向に分岐して流れ、冷却液出口流路３５で合流して排出される。このように、モータ冷却ジャケット３１の内部で冷却液の流れを分岐させることで電動機１４の冷却を効率的に行うことができ、タービン冷却ジャケット３２の内部で冷却液の流れを分岐させることでハウジングのタービン側の部位の冷却を効率的に行うことができる。
【００３７】
また、図３及び図４に示す構成例において、連通流路３３の入口は、モータ冷却ジャケット３１における冷却液入口流路３４との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置においてモータ冷却ジャケット３１に接続している。また、タービン冷却ジャケット３２は、連通流路３３の出口で分岐して冷却液出口流路３５に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段３８を有する。図示例において、流量均一化手段３８は、邪魔板（流路内に形成された突起）によって流路断面積を制限するものであるが、短い方の流路の全部または一部の断面積を、長い方の流路の断面積より小さくしてもよい。
【００３８】
このような構成によれば、連通流路３３の入口３３ａがモータ冷却ジャケット３１における冷却液入口流路３４との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置においてモータ冷却ジャケット３１に接続しているので、モータ冷却ジャケット３１の内で分岐する２つの流路の流量を同等にすることができ、２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。また、タービン冷却ジャケット３２が、連通流路３３の出口３３ｂで分岐して冷却液出口流路３５に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段３８を有するので、タービン冷却ジャケット３２の内で分岐する２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。
【００３９】
図３に示した構成例において、連通流路３３は回転軸４の軸心方向と平行に伸びてタービン冷却ジャケット３２の外周部の位置で屈曲してタービン冷却ジャケット３２に接続しているため、タービン冷却ジャケット３２内の２つの流路の長さが異なっているが、代わりに、冷却流路３３の入口３３ａの位置は図３のままで、連通流路３３を回転軸４の軸心に対して傾斜させるか途中で屈曲する形状にすることで、タービン冷却ジャケット３２における冷却液出口流路３５との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置に連通流路３３の出口３３ｂを接続すれば、タービン冷却ジャケット３２内の２つの流路の長さを同じにすることができる。これにより、流量均一化手段３８を省略してもよい。
【００４０】
また、図４の構成例に代えて、図５に示す構成を採用してもよい。図５において、連通流路３３の出口は、タービン冷却ジャケット３２における冷却液出口流路３５との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において、タービン冷却ジャケット３２に接続している。モータ冷却ジャケット３１は、冷却液出口流路３４との接続点で分岐して連通流路の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段３８を有する。
【００４１】
このような構成によれば、連通流路３３の出口が、タービン冷却ジャケット３２における冷却液出口流路３５との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置において、タービン冷却ジャケット３２に接続しているので、タービン冷却ジャケット３２の内で分岐する２つの流路の流量を同等にすることができ、２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。また、モータ冷却ジャケット３１が、冷却液出口流路３５との接続点で分岐して連通流路３３の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段３８を有するので、モータ冷却ジャケット３１の内で分岐する２つの流路の冷却能力をバランスさせることができる。
【００４２】
なお、センターハウジング９（図２参照）内の他の構造との関係で、モータ冷却ジャケット３１における冷却液入口流路３４との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置に連通流路３３の入口を接続することができず、かつ、タービン冷却ジャケット３２における冷却液出口流路３５との接続点から回転軸４周りに１８０度転回した位置に連通流路３３の出口を接続することができない場合には、モータ冷却ジャケット３１とタービン冷却ジャケット３２の両方において流量均一化手段３８を設け、各ジャケットにおいて２つの流路の流量を均一化してもよい。
【００４３】
図６は、本発明に係る電動アシスト過給機の冷却構造３０の第２実施形態の概略斜視図である。第２実施形態において、排出側接続部３７は、タービン冷却ジャケット３２に対応する軸方向位置においてハウジングに設けられている。供給側接続部３６は、排出側接続部３７とほぼ同じ軸方向位置に設けられている。このため、冷却液入口流路３４は、モータ冷却ジャケット３１から供給側接続部３６の位置まで延びている。第２実施形態の他の構成については、第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４４】
上記の構成によれば、供給側接続部３６が排出側接続部３７に近い位置に配置される。非アシスト型の過給機では冷却水入口フランジと冷却水出口フランジが近接して配置されているため、上記の構成を採用することにより、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載がより簡単になる。
【００４５】
図６の構成と異なり、排出側接続部３７を供給側接続部３６とほぼ同じ軸方向位置に配置することが困難である場合、図７に示すように、排出側接続部３７と同じ軸方向位置からタービン冷却ジャケット３２とモータ冷却ジャケット３１の間の真ん中の軸方向位置までの範囲に、排出側接続部３７を配置してもよい。ここで、図７中、Ｌ１はタービン冷却ジャケット３２（の軸方向中心位置）とモータ冷却ジャケット３１（の軸方向中心位置）との距離であり、Ｌ２は供給側接続部３６（の開口部中心）と排出側接続部３７（の開口部中心）との距離である。すなわち、Ｌ２≦Ｌ１／２としてよい。このような構成によっても、排出側接続部３７を供給側接続部３６に対して比較的近い位置に配置することができるので、電動アシスト過給機のドロップインでの搭載を容易化するのに寄与できる。
【００４６】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００４７】
１ 電動アシスト過給機
２ タービンインペラ
３ コンプレッサインペラ
４ 回転軸
１４ 電動機
１４ｒ ロータ
１４ｓ ステータ
６ ハウジング
７ タービンハウジング
８ コンプレッサハウジング
９ センターハウジング
３０ 冷却構造
３１ モータ冷却ジャケット
３２ タービン冷却ジャケット
３３ 連通流路
３４ 冷却液入口流路
３５ 冷却液出口流路
３６ 供給側接続部
３７ 排出側接続部
３８ 流量均一化手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸で連結されたコンプレッサインペラとタービンインペラがハウジング内で回転可能に配置され、前記回転軸の回転を電動機で補助し得るように構成された電動アシスト過給機の冷却構造であって、
前記ハウジングの内部において前記電動機のステータを囲むように周方向に延び、前記ハウジング外部から冷却液を導入するための冷却液入口流路と連通するモータ冷却ジャケットと、
前記ハウジングの内部において前記タービンインペラの背面側の位置に形成され前記回転軸を囲むように周方向に延び、冷却液を前記ハウジング外部に排出するための冷却液出口流路と連通するタービン冷却ジャケットと、
前記モータ冷却ジャケットを通過した冷却液を前記タービン冷却ジャケットに供給する連通流路と、を備えることを特徴とする電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項２】
前記回転軸の軸心を含む平面を境界とする第１領域及び第２領域を定義したとき、
前記冷却液入口流路は第１領域において前記モータ冷却ジャケットに接続されており、
前記冷却液出口流路は第１領域において前記タービン冷却ジャケットに接続されており、
前記連通流路の入口は第２領域において前記モータ冷却ジャケットに接続されており、
前記連通流路の出口は第２領域において前記タービン冷却ジャケットに接続されており、
前記冷却液出口流路の下流端は前記冷却液入口流路の上流端よりも高い位置に配置されている、請求項１記載の電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項３】
前記連通流路の入口は、前記モータ冷却ジャケットにおける前記冷却液入口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において前記モータ冷却ジャケットに接続しており、
前記タービン冷却ジャケットは、前記連通流路の出口で分岐して前記冷却液出口流路に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有する、請求項２記載の電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項４】
前記連通流路の出口は、前記タービン冷却ジャケットにおける前記冷却液出口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において前記タービン冷却ジャケットに接続しており、
前記モータ冷却ジャケットは、前記冷却液出口流路との接続点で分岐して前記連通流路の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有する、請求項２記載の電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項５】
前記ハウジングの外面には、冷却液供給ラインと前記冷却液入口流路とを接続するための供給側接続部と、前記冷却液排出ラインと前記冷却液出口流路とを接続するための排出側接続部とが設けられており、
前記排出側接続部は、前記タービン冷却ジャケットに対応する軸方向位置において前記ハウジングに設けられており、
前記供給側接続部は、前記排出側接続部と同じ軸方向位置、または、前記排出側接続部と同じ軸方向位置から前記タービン冷却ジャケットと前記モータ冷却ジャケットの間の真ん中の軸方向位置までの範囲に設けられている、請求項２乃至３のいずれか１項に記載の電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項１】
回転軸で連結されたコンプレッサインペラとタービンインペラがハウジング内で回転可能に配置され、前記回転軸の回転を電動機で補助し得るように構成された電動アシスト過給機の冷却構造であって、
前記ハウジングの内部において前記電動機のステータを囲むように周方向に延び、前記ハウジング外部から冷却液を導入するための冷却液入口流路と連通するモータ冷却ジャケットと、
前記ハウジングの内部において前記タービンインペラの背面側の位置に形成され前記回転軸を囲むように周方向に延び、冷却液を前記ハウジング外部に排出するための冷却液出口流路と連通するタービン冷却ジャケットと、
前記モータ冷却ジャケットを通過した冷却液を前記タービン冷却ジャケットに供給する連通流路と、を備えることを特徴とする電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項２】
前記回転軸の軸心を含む平面を境界とする第１領域及び第２領域を定義したとき、
前記冷却液入口流路は第１領域において前記モータ冷却ジャケットに接続されており、
前記冷却液出口流路は第１領域において前記タービン冷却ジャケットに接続されており、
前記連通流路の入口は第２領域において前記モータ冷却ジャケットに接続されており、
前記連通流路の出口は第２領域において前記タービン冷却ジャケットに接続されており、
前記冷却液出口流路の下流端は前記冷却液入口流路の上流端よりも高い位置に配置されている、請求項１記載の電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項３】
前記連通流路の入口は、前記モータ冷却ジャケットにおける前記冷却液入口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において前記モータ冷却ジャケットに接続しており、
前記タービン冷却ジャケットは、前記連通流路の出口で分岐して前記冷却液出口流路に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有する、請求項２記載の電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項４】
前記連通流路の出口は、前記タービン冷却ジャケットにおける前記冷却液出口流路との接続点から回転軸周りに１８０度転回した位置において前記タービン冷却ジャケットに接続しており、
前記モータ冷却ジャケットは、前記冷却液出口流路との接続点で分岐して前記連通流路の入口に至る２つの流路のうち短い方の流路に、当該２つの流路の流量を均一化するための流量均一化手段を有する、請求項２記載の電動アシスト過給機の冷却構造。
【請求項５】
前記ハウジングの外面には、冷却液供給ラインと前記冷却液入口流路とを接続するための供給側接続部と、前記冷却液排出ラインと前記冷却液出口流路とを接続するための排出側接続部とが設けられており、
前記排出側接続部は、前記タービン冷却ジャケットに対応する軸方向位置において前記ハウジングに設けられており、
前記供給側接続部は、前記排出側接続部と同じ軸方向位置、または、前記排出側接続部と同じ軸方向位置から前記タービン冷却ジャケットと前記モータ冷却ジャケットの間の真ん中の軸方向位置までの範囲に設けられている、請求項２乃至３のいずれか１項に記載の電動アシスト過給機の冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１９６４７８（Ｐ２０１０−１９６４７８Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３９１１７（Ｐ２００９−３９１１７）
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２３日（２００９．２．２３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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