JP2013204620A

JP2013204620A - Oil cooling device for vehicle

Info

Publication number: JP2013204620A
Application number: JP2012071245A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Miyamoto; 知彦宮本; Shuhei Matsuzaka; 周平松坂
Original assignee: Toyota Motor Corp; T Rad Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; T Rad Co Ltd
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively cool an ATF by a simple constitution.SOLUTION: An oil cooling device 100 for a vehicle includes an oil circulating circuit 20 for circulating an ATF for cooling a trans-axle 10 connected with a motor 40 to the inside of the trans-axle 10, and an oil cooler 30 arranged in an oil reservoir 15 of a lower part of the trans-axle 10, and is characterized by changing the area of the coil cooler 30 contacting with the ATF 16 in response to a load of the vehicle.

Description

本発明は、車両の変速機構を冷却するオイルの冷却装置の構造に関する。 The present invention relates to a structure of an oil cooling device that cools a transmission mechanism of a vehicle.

自動変速機やトルクコンバータ等の変速機構は、オートマチックトランスミッションオイル（ＡＴＦ）を作動油として用いるものが多い。ＡＴＦは温度によって粘度等の特性が変化するので、適切な温度域になるように制御することが望ましく、エンジンの負荷が高い場合にはＡＴＦの温度上昇を抑えるためにオイルクーラによってオイルの冷却を行ったり、逆に、エンジン始動時でＡＴＦの温度が低い場合にＡＴＦウォーマによってＡＴＦの温度を上昇させたりする方法が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。 Many speed change mechanisms such as automatic transmissions and torque converters use automatic transmission oil (ATF) as hydraulic oil. ATF changes its characteristics such as viscosity depending on the temperature, so it is desirable to control it to an appropriate temperature range, and when the engine load is high, the oil is cooled by an oil cooler to suppress the ATF temperature rise. Or, conversely, when the temperature of the ATF is low at the time of starting the engine, a method of increasing the temperature of the ATF with an ATF warmer may be used (for example, see Patent Document 1).

また、ＡＴＦ冷却器に冷却水を流す冷却水ポンプの流量を変速機のＡＴＦの温度に応じて変化させることによってＡＴＦの温度を適正な温度に保つ方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 Also, a method has been proposed in which the temperature of the ATF is maintained at an appropriate temperature by changing the flow rate of the cooling water pump that flows cooling water to the ATF cooler according to the temperature of the ATF of the transmission (for example, Patent Document 2). reference).

特開２００５−２９９７６７号公報JP 2005-299767 A 特開２００４−３４００８２号公報JP 2004-340082 A

ところで、近年、エンジンとモータによって走行するハイブリッド車両が多用されてきている。ハイブリッド車両では、エンジンによって駆動される機械式オイルポンプによってＡＴＦをオイルクーラに循環させて冷却する方法が用いられている場合が多い。エンジンによって駆動される機械式オイルポンプの吐出流量はエンジンの回転数によって決まってしまうので、エンジンの負荷が低い場合でも多量のＡＴＦがオイルクーラに流れこみ、ＡＴＦの温度が低下しすぎてしまう場合があった。また、オイル冷却器の大きさは一定なので、エンジンが高負荷となった場合には、オイルクーラの放熱性能が不足し、ＡＴＦの温度が上昇してしまう場合があった。また、ハイブリッド車両では、エンジンを停止してモータのみで走行するＥＶ走行を行う場合があるが、この場合、上記の機械式オイルポンプが停止してしまうため、ＡＴＦの循環流路に設置したオイルクーラにＡＴＦが流れず、ＡＴＦの温度が上昇してしまう場合があった。 By the way, in recent years, hybrid vehicles that run with an engine and a motor have been frequently used. In hybrid vehicles, a method of cooling ATF by circulating it through an oil cooler using a mechanical oil pump driven by an engine is often used. Since the discharge flow rate of the mechanical oil pump driven by the engine is determined by the engine speed, a large amount of ATF flows into the oil cooler even when the engine load is low, and the temperature of the ATF is too low. was there. In addition, since the size of the oil cooler is constant, when the engine has a high load, the heat dissipation performance of the oil cooler is insufficient, and the temperature of the ATF may increase. Moreover, in a hybrid vehicle, there is a case where EV traveling is performed in which only the motor is stopped with the engine stopped. In this case, since the mechanical oil pump is stopped, the oil installed in the circulation channel of the ATF In some cases, ATF did not flow through the cooler, and the temperature of the ATF increased.

そこで、本発明は、簡便な構成により効果的にＡＴＦの冷却を行うことを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to effectively cool ATF with a simple configuration.

本発明の車両用オイル冷却装置は、変速機構を冷却するオイルを前記変速機構の内部に循環させるオイル循環回路と、前記変速機構下部のオイル溜めの中に配置されたオイル冷却器と、を備える車両用オイル冷却装置であって、車両の負荷に応じてオイルと接触するオイル冷却器の面積を変化させること、を特徴とする。 An oil cooling device for a vehicle according to the present invention includes an oil circulation circuit that circulates oil for cooling a speed change mechanism inside the speed change mechanism, and an oil cooler disposed in an oil reservoir at a lower portion of the speed change mechanism. An oil cooling device for a vehicle, wherein the area of the oil cooler that comes into contact with oil is changed according to a load of the vehicle.

本発明の車両用オイル冷却装置において、前記オイル冷却器は、前記オイル溜め中に半油没に配置され、前記オイル溜めの上部から前記オイル冷却器の表面に向かってオイルを吐出するオイル吐出管と、前記オイル吐出管に設けられ、車両の負荷に応じてオイル吐出管を開閉するリリーフ弁と、を有することとしても好適である。 In the vehicle oil cooling device according to the present invention, the oil cooler is disposed in a semi-oiled state in the oil sump, and discharges oil from the upper part of the oil sump toward the surface of the oil cooler. And a relief valve that is provided in the oil discharge pipe and opens and closes the oil discharge pipe according to the load of the vehicle.

本発明は、簡便な構成により効果的にＡＴＦの冷却を行うことができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that ATF can be effectively cooled with a simple configuration.

本発明の実施形態における車両用オイル冷却装置の構成を示す系統図である。It is a distribution diagram showing the composition of the oil cooling device for vehicles in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における車両用オイル冷却装置のエンジン回転数に対するオイルポンプの吐出流量を示すグラフである。It is a graph which shows the discharge flow volume of the oil pump with respect to the engine speed of the oil cooling device for vehicles in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における車両用オイル冷却装置のエンジン回転数に対するＡＴＦ放熱性能の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the ATF heat dissipation performance with respect to the engine speed of the oil cooling device for vehicles in the embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の車両用オイル冷却装置１００は、内部に変速機とディファレンシャルギアとが配置され、モータ４０が隣接して取り付けられた変速機構であるトランスアクスル１０と、トランスアクスル１０の底部に設けられたオイル溜め１５と、オイル溜め１５に溜まったＡＴＦ１６をトランスアクスル１０とモータ４０の中に循環させるオイル循環回路２０と、トランスアクスル１０の下部のオイル溜め１５の中に配置されたオイル冷却器３０とを備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a vehicular oil cooling device 100 according to the present embodiment includes a transaxle 10 that is a transmission mechanism in which a transmission and a differential gear are disposed, and a motor 40 is mounted adjacent to the transaxle. An oil reservoir 15 provided at the bottom of the axle 10, an oil circulation circuit 20 that circulates the ATF 16 accumulated in the oil reservoir 15 through the transaxle 10 and the motor 40, and an oil reservoir 15 below the transaxle 10. The oil cooler 30 is provided.

オイル冷却器３０は、冷却水入り口管３１と冷却水出口管３４と、冷却水入り口管３１と冷却水出口管３４との間を連通し、その外面に放熱フィンが取り付けられた２つの熱交換ユニット３２，３３を有している。下部の熱交換ユニット３２は、オイル溜め１５の中のＡＴＦ１６の中に油没しており、上部の熱交換ユニット３３はＡＴＦ１６の液面より上に出ている。オイル溜め１５のＡＴＦ１６は、フィルタ２１、ポンプ吸い込み管２２を通して図示しないエンジンによって駆動される機械式オイルポンプ１１に吸い込まれ、加圧されてポンプ吐出管２３からモータ４０の内部に設けられた冷却管２４に流れる。そして、冷却管２４に設けられた孔からモータのコイルエンドなどに吹き付けられたＡＴＦ１６は、トランスアクスル１０の上部から下部のオイル溜め１５に落ちてくる。オイル溜め１５に落ちたＡＴＦ１６は、ＡＴＦ１６の中に油没している下部の熱交換ユニット３２によって冷却され、再びフィルタ２１からオイル循環回路２０を循環する。このように、ＡＴＦ１６は機械式オイルポンプ１１によってトランスアクスル１０とモータ４０の中とを循環している。 The oil cooler 30 communicates between the cooling water inlet pipe 31, the cooling water outlet pipe 34, and the cooling water inlet pipe 31 and the cooling water outlet pipe 34, and has two heat exchanges with heat radiation fins attached to the outer surface thereof. Units 32 and 33 are included. The lower heat exchange unit 32 is immersed in the ATF 16 in the oil sump 15, and the upper heat exchange unit 33 protrudes above the liquid level of the ATF 16. The ATF 16 of the oil sump 15 is sucked into a mechanical oil pump 11 driven by an engine (not shown) through a filter 21 and a pump suction pipe 22 and pressurized, and a cooling pipe provided from the pump discharge pipe 23 to the inside of the motor 40. 24. Then, the ATF 16 blown from the hole provided in the cooling pipe 24 to the coil end of the motor falls from the upper part of the transaxle 10 to the lower oil sump 15. The ATF 16 that has fallen into the oil sump 15 is cooled by the lower heat exchange unit 32 immersed in the ATF 16 and circulates again from the filter 21 through the oil circulation circuit 20. As described above, the ATF 16 is circulated between the transaxle 10 and the motor 40 by the mechanical oil pump 11.

また、機械式オイルポンプ１１のポンプ吐出管２３には、ポンプ吐出管２３の圧力が所定の圧力を超えた場合には、ばね２７が縮み、ＡＴＦ１６をポンプ吐出管２３から吐出管２６に流すばね式のリリーフ弁２５が設けられている。そして、吐出管２６から吹き出したＡＴＦ１６は、図１に示すように、オイル冷却器３０の上側からオイル冷却器３０の上部の熱交換ユニット３３に吹きかけられる。これにより、上部の熱交換ユニット３３でもＡＴＦ１６との熱交換を行うことができる。 Further, in the pump discharge pipe 23 of the mechanical oil pump 11, when the pressure of the pump discharge pipe 23 exceeds a predetermined pressure, the spring 27 contracts and the spring that causes the ATF 16 to flow from the pump discharge pipe 23 to the discharge pipe 26. A relief valve 25 of the type is provided. Then, the ATF 16 blown out from the discharge pipe 26 is sprayed from above the oil cooler 30 to the heat exchange unit 33 at the upper part of the oil cooler 30 as shown in FIG. As a result, the upper heat exchange unit 33 can also exchange heat with the ATF 16.

以上のように構成された車両用オイル冷却装置１００の動作について図２、図３を参照しながら説明する。図２の線ｄに示すように、機械式オイルポンプ１１の吐出流量は、エンジンの回転数に略比例するので、エンジンの回転数が上昇するにつれて機械式オイルポンプ１１の吐出流量は増加していく。エンジンの回転数が有る所定の回転数Ｒ₁に達するまでは、機械式オイルポンプ１１から吐出されたＡＴＦ１６は全てモータ４０の中の冷却管２４を流れてトランスアクスル１０のオイル溜め１５との間を循環している。このため、オイル溜め１５のＡＴＦ１６のレベルは、下部の熱交換ユニット３２のみが油没するレベルとなっている。このため、図３の実線ａ₁に示すように、オイル冷却器３０でのＡＴＦの放熱性能は、油没している熱交換ユニット３２とオイル溜め１５の中の略滞留しているＡＴＦ１６の間の熱交換のみによるので、あまり大きくない。しかし、この場合、エンジンの回転数が低く、車両の負荷も低いことから、ＡＴＦ１６を適切な温度に保持するために必要なＡＴＦ放熱性能は、図３の破線ｂ₁で示すように、実線ａ₁で示すオイル冷却器３０のＡＴＦの放熱性能と略同一となってすることから、ＡＴＦ１６の温度は略適切な温度に保たれる。 The operation of the vehicular oil cooling device 100 configured as described above will be described with reference to FIGS. As indicated by line d in FIG. 2, the discharge flow rate of the mechanical oil pump 11 is substantially proportional to the engine speed, so that the discharge flow rate of the mechanical oil pump 11 increases as the engine speed increases. Go. Until the engine speed reaches a predetermined speed R ₁ , all the ATF 16 discharged from the mechanical oil pump 11 flows through the cooling pipe 24 in the motor 40 and between the oil sump 15 of the transaxle 10. Is circulating. For this reason, the level of the ATF 16 in the oil sump 15 is such that only the lower heat exchange unit 32 is immersed in oil. Therefore, as shown by the solid line a ₁ in FIG. 3, the heat dissipation performance of the ATF in the oil cooler 30 is between the heat exchange unit 32 that is submerged in oil and the ATF 16 that is substantially staying in the oil reservoir 15. It is not so big because of only heat exchange. However, in this case, since the engine speed is low and the load on the vehicle is also low, the ATF heat radiation performance necessary for maintaining the ATF 16 at an appropriate temperature is indicated by a solid line a as shown by a broken line b ₁ in FIG. _Since the heat dissipation performance of the ATF of the oil cooler 30 indicated by ₁ is substantially the same, the temperature of the ATF 16 is maintained at a substantially appropriate temperature.

そして、車両の負荷が大きくなりエンジンの回転数が所定の回転数Ｒ₁に達したら、機械式オイルポンプ１１の吐出流量が図２に線ｅで示すモータ４０に流れるＡＴＦ１６の流量よりも多くなってくる。すると、ポンプ吐出管２３の圧力が上昇し、リリーフ弁２５が開となるので、モータ４０に流れることのできない図２の線ｆで示す余分のＡＴＦ１６は、図１に示すように、リリーフ弁２５から吐出管２６を通ってオイル冷却器３０の上側から降り注ぎ、ＡＴＦ１６とオイル冷却器３０の上部の熱交換ユニット３３との間で熱交換が行なわれる。このため、オイル冷却器３０におけるＡＴＦ１６との熱交換量は大きくなり、図３の実線ａ₂に示すように、エンジンの回転数の上昇に伴ってオイル冷却器３０のＡＴＦ放熱性能は大きくなっていく。また、エンジンの回転数が所定の回転数Ｒ₁になると、車両の負荷あるいはエンジンの負荷が増加してくるので、オイル冷却器３０に必要なＡＴＦ放熱性能は、図３の破線ｂ₂に示すように次第に高くなってくる。 When the vehicle load increases and the engine speed reaches a predetermined speed R ₁ , the discharge flow rate of the mechanical oil pump 11 becomes larger than the flow rate of the ATF 16 flowing through the motor 40 indicated by line e in FIG. Come. Then, the pressure of the pump discharge pipe 23 rises and the relief valve 25 is opened, so that the excess ATF 16 indicated by the line f in FIG. 2 that cannot flow to the motor 40 is, as shown in FIG. From the upper side of the oil cooler 30 through the discharge pipe 26, and heat exchange is performed between the ATF 16 and the heat exchange unit 33 at the top of the oil cooler 30. For this reason, the amount of heat exchange with the ATF 16 in the oil cooler 30 increases, and as shown by the solid line a ₂ in FIG. 3, the ATF heat dissipation performance of the oil cooler 30 increases as the engine speed increases. Go. Further, when the engine speed reaches a predetermined speed R ₁ , the vehicle load or the engine load increases. Therefore, the ATF heat radiation performance required for the oil cooler 30 is indicated by a broken line b ₂ in FIG. As it gets higher gradually.

そして、更にエンジンの回転数が上昇し、図３に示す回転数Ｒ₂に達すると、実線ａ₃に示すように、オイル冷却器３０のＡＴＦ放熱性能は略一定となるが、この放熱損失は、図３に破線ａ₃で示すエンジンの回転数がＲ₂を超えた場合の必要なＡＴＦ放熱性能をカバーしており、オイル冷却器３０はＡＴＦを十分に冷却することができる。 When the engine speed further increases and reaches the engine speed R ₂ shown in FIG. 3, the ATF heat dissipation performance of the oil cooler 30 becomes substantially constant as shown by the solid line a _3. 3 covers the necessary ATF heat dissipation performance when the engine speed indicated by the broken line a ₃ in FIG. 3 exceeds R ₂ , and the oil cooler 30 can sufficiently cool the ATF.

以上述べたように、本実施形態の車両用オイル冷却装置１００は、エンジンの回転数あるいは車両の負荷に応じてＡＴＦ１６とオイル冷却器３０の熱交換ユニット３２，３３の接触面積を変化させるよう構成しているため、オイル冷却器３０のＡＴＦ放熱性能を必要なＡＴＦの放熱性能に近い状態とすることができる。また、図３の一点鎖線ｃ₁，ｃ₂で示すようにオイル循環回路２０の中にオイルクーラを設置した従来技術の場合のように、エンジンの回転数の上昇によってオイル冷却器３０のＡＴＦ放熱性能が必要なＡＴＦ放熱性能を大きく超えてＡＴＦ１６を必要以上に冷却したり、エンジンの回転数が図３に示す回転数Ｒ₀よりも低いＥＶ走行などの場合にオイル冷却器３０のＡＴＦ放熱性能が必要なＡＴＦの放熱性能を下回りＡＴＦの冷却が不足してしまったりすることがなく、簡便な構成で効果的にＡＴＦの冷却を行うことができる。更に、オイル冷却器３０のＡＴＦ放熱性能を必要なＡＴＦの放熱性能に近い状態とすることができるので、オイル冷却器３０の大きさを小さくすることができる。また、オイル冷却器３０をトランスアクスル１０の内部に設置することができるので、車両の駆動機構全体を小型化することができる。 As described above, the vehicle oil cooling device 100 according to the present embodiment is configured to change the contact area between the ATF 16 and the heat exchange units 32 and 33 of the oil cooler 30 according to the engine speed or the vehicle load. Therefore, the ATF heat dissipation performance of the oil cooler 30 can be brought into a state close to the required ATF heat dissipation performance. In addition, as shown by the one-dot chain lines c ₁ and c ₂ in FIG. ATF heat dissipation performance of the oil cooler 30 when the ATF16 is cooled more than necessary, exceeding the required ATF heat dissipation performance, or when the engine speed is lower than the rotational speed _R0 shown in FIG. Therefore, the ATF can be effectively cooled with a simple configuration without lowering the heat dissipation performance of the required ATF and not causing the ATF to be insufficiently cooled. Furthermore, since the ATF heat dissipation performance of the oil cooler 30 can be brought into a state close to the required ATF heat dissipation performance, the size of the oil cooler 30 can be reduced. Further, since the oil cooler 30 can be installed inside the transaxle 10, the entire drive mechanism of the vehicle can be reduced in size.

１０トランスアクスル、１１機械式オイルポンプ、１５オイル溜め、１６ＡＴＦ、２０オイル循環回路、２１フィルタ、２２ポンプ吸い込み管、２３ポンプ吐出管、２４冷却管、２５リリーフ弁、２６吐出管、３０オイル冷却器、３１冷却水入り口管、３２，３３熱交換ユニット、３４冷却水出口管、４０モータ、１００車両用オイル冷却装置 10 transaxle, 11 mechanical oil pump, 15 oil sump, 16 ATF, 20 oil circulation circuit, 21 filter, 22 pump suction pipe, 23 pump discharge pipe, 24 cooling pipe, 25 relief valve, 26 discharge pipe, 30 oil cooling 31, cooling water inlet pipe, 32, 33 heat exchange unit, 34 cooling water outlet pipe, 40 motor, 100 oil cooling device for vehicle

Claims

An oil circulation circuit for circulating oil for cooling the transmission mechanism inside the transmission mechanism;
An oil cooler for a vehicle comprising an oil cooler disposed in an oil sump below the transmission mechanism,
Changing the area of the oil cooler in contact with the oil according to the load of the vehicle,
An oil cooling device for vehicles characterized by this.

The oil cooling device according to claim 1,
The oil cooler is arranged in a semi-submersible in the oil sump;
An oil discharge pipe for discharging oil from the upper part of the oil reservoir toward the surface of the oil cooler;
An oil cooling device for a vehicle, comprising: a relief valve that is provided in the oil discharge tube and opens and closes the oil discharge tube according to a load of the vehicle.