JP2018105238A - 冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】オイルの温度が冷却水の温度よりも低くなることに起因したヒーターの暖気性能の低下を抑制する。【解決手段】車両１は、冷却水が循環する冷却水流路３０と、オイルが循環するオイル流路４０と、冷却水流路３０に設けられ、冷却水の熱を利用して暖気を行うヒーター５５と、オイル流路４０に設けられ、オイルが通過する変速機２０と、冷却水流路３０を流れる冷却水と、オイル流路４０を流れるオイルとを熱交換して、オイルを冷却するオイルクーラー６０と、オイル流路４０に設けられ、オイルの温度に基づいて変速機２０からオイルクーラー６０へ向かうオイルの流量を制御する流量制御部材６５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、変速機のオイルを冷却する冷却システムに関する。

トラック等の車両には、変速機が設けられているが、変速機は、機械的な部品が嵌合して駆動するため、フリクションが発生する恐れがある。このため、フリクションを低減するために、オイルが用いられている。また、オイルの温度が高くなると劣化や潤滑能力の低下が生じるため、オイルの熱を冷却水に伝達させてオイルを冷却するオイルクーラー（熱交換器）が設けられている。

上記の車両においては、冷却水が流れる流路に、車両の車室内へ送る空気を暖気するためのヒーターが設けられている。ヒーターは、オイルクーラーを通過した冷却水の熱を空気に伝達させることで、暖気を行う。通常、ヒーターの暖気性能は、ヒーターを通過する冷却水の温度が高いほど向上する。

特開２０１３−２４１８５７号公報

ところで、オイルの温度が冷却水の温度よりも低くなるケースが発生しうる。例えば、車両が一定速度の場合には、変速機が変速を行わないためオイルが変速機を通過する際に温度が上昇せず、オイルの温度が冷却水の温度よりも低くなることがある。
このようにオイルの温度が冷却水の温度よりも低くなる場合には、オイルクーラーにおいてオイルの熱を冷却水に伝達し難くなるため、ヒーターにおいて冷却水の熱を空気に適切に伝達できない。この結果、ヒーターの暖気性能が低下する恐れがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、オイルの温度が冷却水の温度よりも低くなることに起因したヒーターの暖気性能の低下を抑制することを目的とする。

本発明の一の態様においては、冷却水が循環する第１流路と、オイルが循環する第２流路と、前記第１流路に設けられ、前記冷却水の熱を利用して暖気を行うヒーターと、前記第２流路に設けられ、前記オイルが通過する変速機と、前記第１流路を流れる冷却水と、前記第２流路を流れるオイルとを熱交換して、前記オイルを冷却する熱交換器と、前記第２流路に設けられ、前記オイルの温度に基づいて前記変速機から前記熱交換器へ向かう前記オイルの流量を制御する流量制御部と、を備える、冷却システムを提供する。
かかる冷却システムによれば、流量制御部によって、オイルの温度に応じて、熱交換器へ流れ込むオイルの流量を制御できる。これにより、例えばオイルの温度が低下した場合（変速機による変速が行われない場合）には、熱交換器へ向かうオイルの流量を少なくすることで、熱交換器において温度が低いオイルによって冷却水が冷却されることを、抑制できる。この結果、冷却水の熱を利用したヒーターの暖気性能の低下を抑制できる。

また、前記流量制御部は、前記オイルの温度が所定値以上になると、前記オイルを前記熱交換器へ向かって流すこととしてもよい。

また、前記流量制御部は、前記オイルの温度に応じて開度が変化する弁を有し、前記弁の開度は、前記オイルの温度が低いほど小さくなることとしてもよい。

また、前記流量制御部は、前記変速機による変速が行われない場合に、前記オイルの前記熱交換器への流れを規制することとしてもよい。

本発明によれば、オイルの温度が冷却水の温度よりも低くなることに起因したヒーターの暖気性能の低下を抑制できるという効果を奏する。

本発明の一の実施形態に係る車両１の構成を説明するための模式図である。 流量制御部材６５がオイルの流れを規制する状態を説明するための模式図である。 車両１の変形例を説明するための模式図である。

＜車両の構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る冷却システムが搭載された車両１の構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係る車両１の構成を説明するための模式図である。なお、図１では、冷却水の流れが実線の矢印で示され、オイルの流れが破線の矢印で示されている。

車両１は、例えばトラックである。車両１は、図１に示すように、エンジン１０と、変速機２０と、冷却水流路３０と、オイル流路４０と、ラジエーター５０と、ヒーター５５と、オイルクーラー６０と、流量制御部材６５と、ＥＣＵ８０とを有する。車両１は、冷却水によって変速機２０のオイルを冷却する。なお、本実施形態においては、冷却水流路３０は第１流路であり、オイル流路４０は第２流路である。

エンジン１０は、複数の気筒を含むエンジンであり、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１０は、気筒内で燃料と空気の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。また、エンジン１０は、燃焼後の排気ガスを排出する。なお、エンジン１０が異常高温になることを防止するために、エンジン１０には冷却水が流れている。

変速機２０は、エンジン１０の出力を駆動輪に伝達する過程において、適切なトルクと回転速度に変速する。変速機２０には、機械部品が嵌合して駆動する変速機２０のフリクションを低減するために、潤滑油であるオイルが通過するようになっている。すなわち、変速機２０は、オイル流路４０に設けられている。

また、変速機２０は、例えば流体クラッチ２２を有しており、流体クラッチ２２にはオイルが流れる。流体クラッチ２２による変速がされると、オイルの温度が上昇し、流体クラッチ２２による変速がされない（すなわち、車両の速度が一定）と、オイルの温度は上昇しない。

冷却水流路３０は、冷却水が循環する流路である。冷却水流路３０は、エンジン１０、ラジエーター５０、ヒーター５５及びオイルクーラー６０の間で冷却水が循環するように、５つの流路３１〜３５を有する。例えば、エンジン１０から流出して流路３１を流れる冷却水は、流路３２、流路３３、流路３４、流路３５の順に流れて、エンジン１０へ戻る。すなわち、冷却水は、エンジン１０、ラジエーター５０、エンジン１０、ヒーター５５、オイルクーラー６０、エンジン１０の順に流れる。

オイル流路４０は、オイルが循環する流路である。オイル流路４０は、変速機２０とオイルクーラー６０の間でオイルが循環するように、２つの流路４１、４２を有する。例えば、変速機２０（具体的には、流体クラッチ２２）から流出したオイルは、流路４１、流路４２の順に流れて、変速機２０へ戻る。

ラジエーター５０は、冷却水流路３０を流れる冷却水を冷却する。ラジエーター５０は、車両の前方に設けられており、走行風が通過可能になっている。ラジエーター５０は、流路３１から流入する冷却水（エンジン１０で温められた冷却水）の熱を、通過する走行風に伝達されることで、冷却水を冷却する。

ヒーター５５は、冷却水流路３０に設けられており、冷却水の熱を利用して車室内に送る空気の暖気を行う機能を有する。ヒーター５５には、エンジン１０で温められた冷却水が流路３３を介して流れ込む。ヒーター５５では、流れ込んだ冷却水の熱が空気に伝達される（これに伴い、冷却水の温度が低下する）ことで、車室内へ送られる空気を温める。ヒーター５５の暖房性能は、ヒーター５５へ流れ込む冷却水の温度が高いほど向上する。

オイルクーラー６０は、冷却水流路３０を流れる冷却水と、オイル流路４０を流れるオイルとを熱交換して、オイルを冷却する熱交換器である。オイルクーラー６０は、オイルの劣化や潤滑能力の低下を抑制するために、オイルの温度が一定以下となるように冷却する。オイルクーラー６０には、ヒーター５５から流出した冷却水が流路３４を介して流れ込む。また、オイルクーラー６０には、変速機２０から流出したオイルが流路４１を介して流れ込む。通常、冷却水の温度がオイルの温度よりも低いので、オイルクーラー６０では、オイルの熱が冷却水に伝達される（これに伴い、冷却水の温度が上昇する）ことで、オイルが冷却される。

流量制御部材６５は、オイル流路４０の流路４１に設けられている。流量制御部材６５は、オイルの温度に基づいて、変速機２０からオイルクーラー６０へ向かうオイルの流量を制御する流量制御部である。なお、流量制御部材６５によるオイルの流量制御の詳細については、後述する。

ＥＣＵ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置（Electric Control Unit）である。例えば、ＥＣＵ８０は、エンジン１０や変速機２０の動作を制御する。

ところで、車両１の走行状態によっては、オイルクーラー６０に流れ込むオイルの温度が冷却水の温度よりも低くなるケースが発生しうる。例えば、車両１が一定速度の場合には、変速機２０が変速を行わないためオイルが変速機２０を通過する際に温度が上昇せず、オイルの温度が冷却水の温度よりも低くなることがある。このようにオイルの温度が冷却水の温度よりも低くなる場合には、オイルクーラー６０においてオイルの熱を冷却水に伝達し難くなるため、ヒーター５５において冷却水の熱を空気に適切に伝達できない。この結果、ヒーター５５の暖気性能が低下する恐れがある。
これに対して、本実施形態では、ヒーター５５の暖気性能の低下を抑制するために、オイルの温度が冷却水の温度よりも低くなるような場合（具体的には、変速機２０による変速が行われない場合）には、流量制御部材６５によって、オイルがオイルクーラー６０に流れ込む流量を制御している。

＜オイルの流量制御について＞
図１及び図２を参照しながら、流量制御部材６５によるオイルの流量制御について説明する。

図２は、流量制御部材６５がオイルの流れを規制する状態を説明するための模式図である。なお、図２では流量制御部材６５の開閉弁６５ａが閉じており、図１では開閉弁６５ａが開いている。

流量制御部材６５は、ここではサーモスタットであり、開閉自在な開閉弁６５ａを有する。開閉弁６５ａの開度は、オイル流路４０を流れるオイルの温度に応じて開度が変化する。この際、開閉弁６５ａは、オイルの温度に応じて、自動で開閉する。そして、開閉弁６５ａの開度は、オイルの温度が低いほど小さくなる。

具体的には、開閉弁６５ａの開度は、オイルの温度が高いと大きくなり、オイルの温度が低いと小さくなる。これにより、オイルの温度が高い場合には、開閉弁６５ａを通過するオイルの流量が多くなるので、オイルクーラー６０に流れ込むオイルの流量も多くなる。一方で、オイルの温度が低い場合には、開閉弁６５ａを通過するオイルの流量が少なくなるので、オイルクーラー６０に流れ込むオイルの流量も少なくなる。

開閉弁６５ａは、オイルの温度が閾値以上になると、図１に示すように開いた状態で、オイルクーラー６０へ向かってオイルを流す。この際、オイルの温度が高くなるほど開閉弁６５ａの開度が大きくなるので、オイルの温度が高くなるにつれて、オイルクーラー６０へ流れ込むオイルの流量は多くなる。これにより、オイルの温度に応じてオイルの流量を細かく制御できる。

一方で、開閉弁６５ａは、オイルの温度が所定の閾値よりも小さいと、図２に示すように完全に閉じてしまうように設定されている。これにより、オイルの温度が過大に低下した場合には、オイルがオイルクーラー６０に流れることを防止できる。この結果、オイルクーラー６０において温度が低いオイルによって冷却水が冷却されることを、効果的に防止できる。

なお、図１及び図２には示していないが、オイル流路４０にオイルを送るためのポンプが設けられてもよい。かかる場合には、オイル流路４０内にてオイルが循環されやすくなる。

上記では、流量制御部材６５が、オイルの温度に応じて自動で開閉する開閉弁６５ａを有するサーモスタットであることとしたが、これに限定されない。例えば、流量制御部材６５は、ＥＣＵ８０によって開閉を制御される部材であってもよい。具体的には、ＥＣＵ８０は、オイルの温度をセンサーで検出して、流量制御部材６５の開閉を制御してもよい。

また、オイル流路４０において、図３に示すように、流量制御部材６５よりも変速機２０側にオイルのバイパス経路４３が設けられてもよい。かかる場合には、開閉弁６５ａが閉じていても、オイルがバイパス経路４３を流れることで、変速機２０へのオイルの供給を継続できる。

図３は、車両１の変形例を説明するための模式図である。図３に示すように、バイパス経路４３は、流路４１において流量制御部材６５よりも上流側の部分と流路４２とを接続する流路である。バイパス経路４３を設けることで、流量制御部材６５の開閉弁６５ａが閉じていても、オイルがバイパス経路４３を流れることで、オイルを循環させることができる。

＜本実施形態における効果＞
上述した本実施形態によれば、オイルクーラー６０は、オイル流路４０を流れるオイルを、冷却水流路３０を流れる冷却水と熱交換して、オイルを冷却する。そして、オイル流路４０に設けられた流量制御部材６５は、オイル流路４０を流れるオイルの温度に基づいて、変速機２０からオイルクーラー６０へ向かうオイルの流量を制御する。具体的には、流量制御部材６５は、オイルの温度が所定値以上になるとオイルをオイルクーラー６０へ向かわせ、オイルの温度が所定値よりも低いとオイルをオイルクーラー６０へ向かわせない。
かかる場合には、流量制御部材６５によって、オイルの温度に応じて、オイルクーラー６０へ流れ込むオイルの流量を制御できる。これにより、例えばオイルの温度が低下した場合（変速機２０による変速が行われない場合）には、オイルクーラー６０へ向かうオイルの流量を少なくすることで、オイルクーラー６０において温度が低いオイルによって冷却水が冷却されることを、抑制できる。この結果、冷却水の熱を利用したヒーター５５の暖気性能の低下を抑制できる。

なお、上記では、本発明に係る冷却システムがトラックに搭載されていることとしたが、これに限定されない。例えば、冷却システムがバスや船舶等に搭載されていてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 車両
２０ 変速機
２２ 流体クラッチ
３０ 冷却水流路
４０ オイル流路
５５ ヒーター
６０ オイルクーラー
６５ 流量制御部材
６５ａ 開閉弁

Claims (4)

1. 冷却水が循環する第１流路と、
   オイルが循環する第２流路と、
   前記第１流路に設けられ、前記冷却水の熱を利用して暖気を行うヒーターと、
   前記第２流路に設けられ、前記オイルが通過する変速機と、
   前記第１流路を流れる冷却水と、前記第２流路を流れるオイルとを熱交換して、前記オイルを冷却する熱交換器と、
   前記第２流路に設けられ、前記オイルの温度に基づいて前記変速機から前記熱交換器へ向かう前記オイルの流量を制御する流量制御部と、
   を備える、冷却システム。
2. 前記流量制御部は、前記オイルの温度が所定値以上になると、前記オイルを前記熱交換器へ向かって流す、
   請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記流量制御部は、前記オイルの温度に応じて開度が変化する弁を有し、
   前記弁の開度は、前記オイルの温度が低いほど小さくなる、
   請求項１又は２に記載の冷却システム。
4. 前記流量制御部は、前記変速機による変速が行われない場合に、前記オイルの前記熱交換器への流れを規制する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却システム。
   
   

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