JP2022138056A - 車両用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行用原動機および動力伝達装置を必要に応じて効率的に冷却できるようにする。【解決手段】経路切替装置５６が第１接続状態（図の状態で、ポートａｂ、ｃｄが接続される状態）に切り替えられると、ラジエータ５２によって冷却された冷却水が冷却水ポンプ５０を経てエンジン（走行用原動機）１４へ供給された後に自動変速機（動力伝達装置）１６へ供給される。また、経路切替装置５６が第２接続状態（ポートａｃ、ｂｄが接続される状態）に切り替えられると、冷却水が部分的に逆向きに流通させられるようになり、ラジエータ５２によって冷却された冷却水が自動変速機１６へ供給された後に冷却水ポンプ５０を経てエンジン１４へ供給される。このため、それ等のエンジン１４および自動変速機１６を必要に応じて効率的に冷却できるようになる。【選択図】図１

Description

本発明は車両用冷却装置に係り、特に、走行用原動機および動力伝達装置を効率的に冷却することができる車両用冷却装置に関するものである。

走行用原動機と、その走行用原動機の出力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、冷媒を外気によって冷却するラジエータと、前記走行用原動機、前記動力伝達装置、および前記ラジエータを接続して前記冷媒を循環させる冷媒循環回路と、を有する車両用冷却装置が知られている（特許文献１参照）。このような車両用冷却装置によれば、ラジエータによって冷却された冷媒により、走行用原動機および動力伝達装置の両方を冷却することができる。特許文献１にはまた、ラジエータと並列にバイパス管が設けられ、エンジン始動初期等の低温時にはバイパス管を介して動力伝達装置に冷媒が供給され、エンジンによって暖められた冷媒により動力伝達装置が速やかに加温されるようになっている。

特開２０１４－７０５０１号公報

上記従来技術では、走行用原動機の低温時には一律にバイパス管を介して冷媒が動力伝達装置に供給されるため、例えば発進停止を繰り返す市街地走行など走行用原動機の負荷が比較的小さい場合には、冷媒がラジエータを通ることなくバイパス管から動力伝達装置に供給される。しかしながら、発進停止を繰り返す市街地走行では、トルクコンバータのロスが大きくて動力伝達装置の作動油温度が高くなり、動力伝達装置の樹脂部品や作動油が定常的に高温に維持されて劣化が促進される可能性があった。すなわち、走行用原動機および動力伝達装置は、車両の走行状態によって冷却の必要性が相違するため、必要に応じて効率的に冷却する上で改善の余地があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、走行用原動機および動力伝達装置を必要に応じて効率的に冷却できるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、走行用原動機と、その走行用原動機の出力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、冷媒を冷却するラジエータと、前記走行用原動機、前記動力伝達装置、および前記ラジエータを接続して前記冷媒を循環させる冷媒循環回路と、を有する車両用冷却装置において、前記冷媒循環回路には、前記ラジエータによって冷却された前記冷媒を前記走行用原動機へ供給した後に前記動力伝達装置へ供給する第１接続状態と、前記ラジエータによって冷却された前記冷媒を前記動力伝達装置へ供給した後に前記走行用原動機へ供給する第２接続状態と、に切り替えられる経路切替装置が設けられていることを特徴とする。

このような車両用冷却装置においては、経路切替装置が第１接続状態に切り替えられると、ラジエータによって冷却された冷媒が走行用原動機へ供給された後に動力伝達装置へ供給される一方、経路切替装置が第２接続状態に切り替えられると、ラジエータによって冷却された冷媒が動力伝達装置へ供給された後に走行用原動機へ供給されるため、それ等の走行用原動機および動力伝達装置を必要に応じて効率的に冷却できるようになる。

本発明が適用された車両の駆動装置の概略構成を説明する図で、その車両に設けられた車両用冷却装置の冷媒循環回路を併せて示した図である。 図１の車両用冷却装置が備えている経路切替装置が第２接続状態に切り替えられた場合の冷媒循環回路を説明する図である。 車両用冷却装置の経路切替装置が第２接続状態から第１接続状態へ切り替えられる場合の各部の温度および車速の変化を示したタイムチャートの一例である。 車両用冷却装置の経路切替装置が第１接続状態から第２接続状態へ切り替えられる場合の各部の温度および車速の変化を示したタイムチャートの一例である。

本発明は、走行用原動機としてエンジン（内燃機関）のみを有するエンジン駆動車両や、エンジンの他に電動モータが設けられたパラレル型、シリーズ型等のハイブリッド車両、走行用原動機として電動モータのみが設けられた電気自動車など、種々の車両に適用され得る。動力伝達装置は、例えばエンジンや電動モータ等の走行用原動機の回転を変速して駆動輪に伝達する自動変速機やトルクコンバータ等の流体式伝動装置、遊星歯車装置、ロックアップクラッチや摩擦クラッチ等の係合装置などである。自動変速機は、遊星歯車式や２軸噛合い式等の有段変速機でも、ベルト式等の無段変速機でも良く、遊星歯車装置および差動制限用回転機等を備える電気式無段変速機であっても良い。冷媒による走行用原動機や動力伝達装置の冷却は、走行用原動機や動力伝達装置に冷媒通路を設けて冷却することもできるが、例えば動力伝達装置の作動油がオイルクーラによって冷却される場合に、そのオイルクーラを冷媒によって冷却することにより動力伝達装置を冷却する場合も含む。

経路切替装置は、車両の走行状態によって異なる走行用原動機および動力伝達装置の発熱状況等に基づいて第１接続状態および第２接続状態に切り替えられる。経路切替装置が第１接続状態に切り替えられ、ラジエータによって冷却された冷媒が走行用原動機へ供給された後に動力伝達装置へ供給されるようになると、走行用原動機が優先的に冷却されるため、その走行用原動機の発熱が比較的大きい場合、例えば走行用原動機の負荷が大きい高速走行時等に冷媒温度や原動機温度（油温など）が予め定められた判定値以上になったら、経路切替装置が第１接続状態に切り替えられるようにすることが望ましい。また、経路切替装置が第２接続状態に切り替えられ、ラジエータによって冷却された冷媒が動力伝達装置へ供給された後に走行用原動機へ供給されるようになると、動力伝達装置が優先的に冷却されるため、走行用原動機の発熱が比較的小さいとともに動力伝達装置の発熱が比較的大きい場合、例えば発進停止を繰り返すことによりトルクコンバータのロスなどで動力伝達装置の作動油温度が上昇し易い市街地走行時等に、動力伝達装置の作動油温度が予め定められた判定値以上になったら、経路切替装置が第２接続状態に切り替えられるようにすることが望ましい。

経路切替装置は、例えば電子制御装置により各部の温度や走行状態等に基づいて電気的に切替制御されるように構成されるが、例えば冷媒温度や動力伝達装置の作動油温度等の所定の温度が切替温度を超えた場合など、予め定められた条件で機械的に接続状態を切り替えるサーモバルブ等を用いて切り替えられるようにしても良い。この経路切替装置は、単一の切替弁にて構成することもできるが、複数の切替弁を用いて構成しても良い。経路切替装置は、少なくとも第１接続状態と第２接続状態とに切り替えることができれば良く、更に別の接続状態に切替可能に構成することもできる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例である車両用冷却装置３０（以下、単に冷却装置３０という）を備えている車両１０の駆動装置を説明する概略構成図である。車両１０は、走行用原動機としてエンジン１４のみを備えているエンジン駆動車両で、エンジン１４の出力は自動変速機１６からディファレンシャル装置１８に伝達され、そのディファレンシャル装置１８から左右のドライブシャフト２０Ｌ、２０Ｒに分配されて左右の駆動輪２２Ｌ、２２Ｒに伝達される。エンジン１４は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関である。自動変速機１６は、エンジン１４の回転を変速して駆動輪２２Ｌ、２２Ｒに伝達するもので、例えばロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ１６ｃおよび有段式或いは無段式の変速機を備えて構成されている。この自動変速機１６は、冷却装置３０による冷却対象の動力伝達装置である。

冷却装置３０は、図１に破線矢印で示す冷媒循環回路３４を備えている。冷媒循環回路３４は、冷媒としてクーラント等の冷却水によりエンジン１４および自動変速機１６を冷却するためのもので、冷却水ポンプ（ＷＰ）５０およびラジエータ５２を備えているとともに、配管等を介して冷却水ポンプ５０、ラジエータ５２、エンジン１４、および自動変速機１６を接続している。冷却水ポンプ５０は冷媒ポンプに相当し、例えば車両走行時にエンジン１４や動力伝達軸等により機械的に回転駆動される機械式のポンプが用いられるが、循環流量を任意に制御できる電動式ポンプを採用することもできる。ラジエータ５２は外気によって冷却水を冷却する空冷式の熱交換器で、車両前端部に配設されており、冷却水ポンプ５０によって冷媒循環回路３４を冷却水が循環させられることにより、ラジエータ５２で冷却された冷却水がエンジン１４に供給されてそのエンジン１４が冷却されるとともに、自動変速機１６に供給されてその自動変速機１６が冷却される。

エンジン１４にはウォータージャケットが設けられており、そのウォータージャケットを冷却水が流通させられることによりエンジン１４が冷却される。ウォータージャケットを流通させられた冷却水の一部は他の熱システム５４に供給され、その他の熱システム５４の熱源として利用された後に冷却水ポンプ５０へ戻される。他の熱システム５４は、例えば車両室内の空調装置の空気を暖める熱交換器などである。自動変速機１６の冷却は、例えばトルクコンバータ１６ｃ等を流通させられる作動油がオイルクーラによって冷却される場合に、そのオイルクーラを冷却水によって冷却するように構成されるが、エンジン１４と同様に自動変速機１６のケース等に冷却水通路を設けて冷却水を流通させて冷却することもできる。

冷媒循環回路３４には、電気的に冷媒通路を切り替えることができる経路切替装置５６が設けられている。経路切替装置５６は、ａ～ｄの４つの連結ポートを備えているスプール式の電磁切替弁等で、連結ポートａは配管を介してラジエータ５２に連結され、連結ポートｂは配管を介して冷却水ポンプ５０の吸い込み側に連結され、連結ポートｃは配管を介してエンジン１４のウォータージャケットの流出側に連結され、連結ポートｄは配管を介して自動変速機１６に連結されている。この経路切替装置５６は、４つの連結ポートａ～ｄの接続状態が電子制御装置６０によって切り替えられるようになっており、図１に示されるように連結ポートａおよびｂを接続するとともに連結ポートｃおよびｄを接続する第１接続状態と、図２に示されるように連結ポートａおよびｃを接続するとともに連結ポートｂおよびｄを接続する第２接続状態と、に切り替えられる。そして、図１の第１接続状態では、ラジエータ５２によって冷却された冷却水が冷却水ポンプ５０からエンジン１４へ供給された後に自動変速機１６へ供給され、自動変速機１６よりもエンジン１４が優先的に冷却される。また、図２の第２接続状態では、冷却水が部分的に逆向きに流通させられるようになり、ラジエータ５２によって冷却された冷却水が自動変速機１６へ供給された後に冷却水ポンプ５０からエンジン１４へ供給され、エンジン１４よりも自動変速機１６が優先的に冷却される。なお、第１接続状態では、例えば車両１０の運転開始当初にエンジン１４で暖められた冷却水が自動変速機１６へ供給されることにより、自動変速機１６の作動油を速やかに加温することができる。

冷却装置３０は、上記経路切替装置５６を切替制御するための電子制御装置６０を備えている。電子制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、経路切替装置５６を前記第１接続状態と第２接続状態とに切り替える。電子制御装置６０には、油温センサ６４および冷却水温センサ６６から自動変速機油温ＴＨat、冷却水温ＴＨw を表す信号が供給される他、制御に必要な各種の情報が供給される。油温センサ６４は、例えば自動変速機１６のケース下部の油溜等に設けられて、自動変速機１６の作動油の温度を自動変速機油温ＴＨatとして検出する。冷却水温センサ６６は、例えば冷却水ポンプ５０やラジエータ５２等の近傍に設けられて、冷媒循環回路３４を流通させられる冷却水の温度を冷却水温ＴＨw として検出する。冷却水温ＴＨw は冷媒温度に相当する。

電子制御装置６０は、エンジン１４および自動変速機１６を必要に応じて効率的に冷却するために、例えば自動変速機油温ＴＨatや冷却水温ＴＨw 等に基づいて前記経路切替装置５６の接続状態を切り替える。具体的には、エンジン１４の発熱が比較的大きい場合、例えばエンジン１４の負荷が大きい高速走行時等に冷却水温ＴＨw が予め定められた第１判定値ＴＨ１以上になったら、経路切替装置５６を第１接続状態に切り替え、エンジン１４が優先的に冷却されるようにする。すなわち、エンジン１４の負荷が大きくなるとエンジン１４の発熱量が大きくなり、エンジン油温ＴＨe が高くなるとともに自動変速機油温ＴＨatおよび冷却水温ＴＨw も高くなるため、その冷却水温ＴＨw に基づいてエンジン１４の発熱を判断することができる。エンジン油温ＴＨe はエンジンオイルの温度であり、そのエンジン油温ＴＨe を検出して経路切替装置５６を切り替えることもできる。図３は、車速Ｖが高い高速走行時に、冷却水温ＴＨw が第１判定値ＴＨ１以上になった時間ｔ１で、経路切替装置５６が第２接続状態から第１接続状態に切り替えられた場合に、自動変速機油温ＴＨat、エンジン油温ＴＨe 、冷却水温ＴＨw 、および車速Ｖの変化を示したタイムチャートの一例である。この場合、ラジエータ５２によって冷却された冷却水により、エンジン油温ＴＨe の温度上昇が適切に抑制されるとともに、自動変速機油温ＴＨatの温度上昇も抑制される。

また、エンジン１４の発熱が比較的小さいとともに自動変速機１６の発熱が比較的大きくなる場合、例えば車両１０が発進停止を繰り返すことによりトルクコンバータ１６ｃのロスなどで自動変速機油温ＴＨatが上昇し易い市街地走行時等に、その自動変速機油温ＴＨatが予め定められた第２判定値ＴＨ２以上になったら、経路切替装置５６を第２接続状態に切り替え、自動変速機１６が優先的に冷却されるようにする。図４は、車両１０が発進停止を繰り返す市街地走行時に、自動変速機油温ＴＨatが第２判定値ＴＨ２以上になった時間ｔ２で、経路切替装置５６が第１接続状態から第２接続状態に切り替えられた場合に、自動変速機油温ＴＨat、エンジン油温ＴＨe 、冷却水温ＴＨw 、および車速Ｖの変化を示したタイムチャートの一例である。この場合は、ラジエータ５２によって冷却された冷却水により、自動変速機油温ＴＨatの温度上昇が適切に抑制され、常用域における平均的な自動変速機油温ＴＨatが低減されて、自動変速機１６の樹脂部品や作動油の劣化が抑制される。また、自動変速機１６で暖められた冷却水が冷却水ポンプ５０を経てエンジン１４へ供給されるため、エンジン油温ＴＨe が低い場合にエンジン１４が加温され、燃費向上等に寄与する。

このように、本実施例の車両１０の冷却装置３０においては、経路切替装置５６が第１接続状態（図１の状態）に切り替えられると、ラジエータ５２によって冷却された冷却水がエンジン１４へ供給された後に自動変速機１６へ供給される一方、経路切替装置５６が第２接続状態（図２の状態）に切り替えられると、冷却水が部分的に逆向きに流通させられるようになり、ラジエータ５２によって冷却された冷却水が自動変速機１６へ供給された後にエンジン１４へ供給されるため、それ等のエンジン１４および自動変速機１６を必要に応じて効率的に冷却できるようになる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１４：エンジン（走行用原動機） １６：自動変速機（動力伝達装置） ２２Ｌ、２２Ｒ：駆動輪 ３０：車両用冷却装置 ３４：冷媒循環回路 ５２：ラジエータ ５６：経路切替装置

Claims (1)

1. 走行用原動機と、該走行用原動機の出力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、冷媒を冷却するラジエータと、前記走行用原動機、前記動力伝達装置、および前記ラジエータを接続して前記冷媒を循環させる冷媒循環回路と、を有する車両用冷却装置において、
   前記冷媒循環回路には、前記ラジエータによって冷却された前記冷媒を前記走行用原動機へ供給した後に前記動力伝達装置へ供給する第１接続状態と、前記ラジエータによって冷却された前記冷媒を前記動力伝達装置へ供給した後に前記走行用原動機へ供給する第２接続状態と、に切り替えられる経路切替装置が設けられている
   ことを特徴とする車両用冷却装置。

Images