JP3742723B2

JP3742723B2 - トランスミッションのオイル温度調整装置

Info

Publication number: JP3742723B2
Application number: JP06970598A
Authority: JP
Inventors: 英貴小林; 彰良出口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Calsonic Kansei Corp
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2018-03-19
Also published as: JPH11264318A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスミッションのオイル温度調整装置に関し、特に、オートマチックトランスミッションのオイル温度を、始動時に早期に高め、また、許容される最大温度以下に冷却するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、水冷式エンジンの冷却水によってトランスミションのオイルの加熱及び冷却を行う熱交換装置が知られている（特開平８−１４０４４号公報参照）。例えば前記特開平８−１４０４４号公報に開示されるものでは、エンジンを冷却した冷却水が排出されるアウトレットパイプ（エンジン出口）に熱交換器を介装し、オイル温度が冷却水温度よりも低いときにはオイルを冷却水により加熱させ、逆に、オイル温度が冷却水温度よりも高いときにはオイルを冷却水により冷却させる構成としてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように、冷却水のエンジン出口部分に介装した熱交換器（ウォーマー）でトランスミッションのオイルと冷却水との間の熱交換を行わせる構成とした場合、エンジンルーム内の然もエンジン近傍においては熱交換器のための設置スペースを充分に確保することが困難であり、また、限られた空間容積内で大きな放熱面積（容量）を確保しようとすると、オイル通路の通路抵抗が増大し、オイルの流量が低下してトランスミッションの潤滑不良等の問題が発生する可能性がある。このため、従来の構成では、充分な放熱面積（容量）を確保することが困難であり、トランスミッションの発熱が多い場合には、オイル温度が許容最高温度を越えるようになってしまう可能性があった（図６参照）。
【０００４】
また、ラジエータ及びサーモスタットの下流のインレットパイプ（エンジン入口）に熱交換器を介装すれば、冷却水の温度がアウトレットパイプ（エンジン出口）よりも低いから、オイルを冷却するにあたっては、通路抵抗を増大させることなく放熱量を増大させることが可能であるが、一方、オイルを加熱するにあたっては、サーモスタットが開くとラジエータで冷却された冷却水が熱交換器に流入するようになるので、オイルを十分に加熱することができなくなり、オイル温度を速やかに上昇させることができないという問題があった（図７参照）。
【０００５】
このように、従来では、オイルの加熱性能と冷却性能とを両立させることが困難であるという問題があった。本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、オイル温度を速やかに上昇させ得る加熱性能を確保しつつ、通路抵抗の増大を招くことなくオイルを許容最高温度以下に冷却できるトランスミッションのオイル温度調整装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明に係るトランスミッションのオイル温度調整装置は、水冷式エンジンと組み合わされるトランスミッションのオイル温度を調整する装置であって、前記エンジン出口直後の冷却水とトランスミッションのオイルとの間で熱交換を行わせる第１熱交換器と、前記エンジン冷却水のラジエータ下流側においてエンジン冷却水と前記トランスミッションのオイルとの熱交換を行わせる第２熱交換器と、前記トランスミッションのオイル温度が所定温度未満であるときに、前記トランスミッションのオイルを専ら前記第１熱交換器に流通させ、前記オイル温度が前記所定温度以上であるときに、前記トランスミッションのオイルを前記第１熱交換器に流通させた後に第２熱交換器に流通させる切り替え手段と、を備えて構成される。
【０００７】
かかる構成によると、トランスミッションのオイルの温度が所定温度未満であるときには、専ら第１熱交換器にオイルを流通させて、エンジン出口直後の温度の高い冷却水との間で熱交換を行わせて、始動直後のオイルの温度上昇を図る一方、オイル温度が所定温度以上になると、前記第１熱交換器と第２熱交換器との双方にオイルを流通させ、２つの熱交換器における熱交換でオイル温度の上昇が抑制されるようにする。また、第２熱交換器においては、ラジエータによって冷却された冷却水との間で熱交換が行われ、第１熱交換器においては、ラジエータ上流の比較的温度の高い冷却水との間で熱交換が行われる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、前記切り替え手段が、前記第１熱交換器を流通したオイルを前記第２熱交換器をバイパスしてトランスミッションに戻すバイパス経路をオイル温度に感応して開閉する切り替えバルブによって構成されるものとした。
【０００９】
かかる構成によると、切り替えバルブが、ワックスペレットやバイメタルなどの温度によって変形（変位）する部材を備え、オイル温度に感応して自動的にバイパス経路を開閉する。即ち、オイル温度が所定温度未満のときには、切り替えバルブがバイパス経路を開くことにより、第１熱交換器を通過したオイルが第２熱交換器をバイパスしてトランスミッションに戻されて、専ら第１熱交換器にオイルが流通する一方、オイル温度が所定温度以上になると、切り替えバルブがバイパス経路を閉じて、第１熱交換器を通過したオイルを第２熱交換器に供給し、第１，第２熱交換器が直列に接続された通路を流通してオイルがトランスミッションに戻される。
【００１０】
請求項３記載の発明では、前記第１熱交換器が、エンジン出口直後の冷却水配管に直接介装される構成とした。かかる構成によると、エンジンから受熱して温度が高くなった冷却水が流通するエンジン出口直後の冷却水配管に第１熱交換器が直接介装され、前記冷却水配管内の冷却水温度がオイル温度よりも高ければオイルの温度上昇が図れ、逆に冷却水配管内の冷却水温度がオイル温度よりも低ければオイルの温度抑制が図れることになり、オイルとの間で熱交換を行った冷却水は、低温時であれば直接エンジンに戻され、高温時であればラジエータで冷却されてからエンジンに戻される。
【００１１】
請求項４記載の発明では、前記第１熱交換器が、エンジン出口直後の冷却水配管から分岐して設けられた冷却水配管に介装される構成とした。かかる構成によると、エンジン出口直後の冷却水配管から第１熱交換器に向けて分岐する冷却水通路が設けられて、エンジン出口直後の冷却水の一部がオイルとの間における熱交換用として第１熱交換器に供給される。
【００１２】
請求項５記載の発明では、前記第２熱交換器が、前記ラジエータの出口付近に内蔵される構成とした。かかる構成によると、第２熱交換器は、ラジエータの出口付近に内蔵され、放熱後の温度低下した冷却水とオイルとの間での熱交換を行わせる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、オイル温度が低いときに、サーモスタットの開閉とは無関係にオイル温度の上昇を促進させることができる一方、オイル温度が高くなると、２つの熱交換器でオイルの冷却を行うので、熱交換器の設置スペースに制約があっても、通路抵抗を大幅に増大させることなく必要とされる放熱面積を確保でき、以て、要求される冷却性能を確保できるという効果があると共に、第２熱交換器が、ラジエータで放熱した後のエンジン冷却水との間で熱交換を行うので、エンジン冷却水を用いて効果的にオイルを冷却できるという効果がある。
【００１４】
請求項２記載の発明によると、専ら第１熱交換器にオイルを流通させるか、又は、第１熱交換器及び第２熱交換器の双方にオイルを流通させるかの切り替えを、オイル温度に感応して動作する切り替えバルブによって簡易に行えるという効果がある。
【００１５】
請求項３記載の発明によると、配管構成を複雑化させることなく、第１熱交換器にエンジン出口直後の冷却水を供給して熱交換を行わせることができるという効果がある。
【００１６】
請求項４記載の発明によると、冷却水配管を分岐させて第１熱交換器にエンジン出口直後の冷却水を導くので、第１熱交換器の設置場所の自由度が高く、第１熱交換器において通路抵抗を増大させることなく放熱面積を確保することが容易になるという効果がある。
【００１７】
請求項５記載の発明によると、第２熱交換器をラジエータに内蔵させることで、第２熱交換器の設置スペースを節約できるという効果がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るトランスミッションのオイル温度調整装置の第１の実施形態を示す図である。この図１において、水冷式のエンジン１に、トルクコンバータ式のオートマチックトランスミッション２が組み合わされている。尚、トランスミッションを、上記のトルクコンバータ式のオートマチックトランスミッション２に限定するものではない。
【００１９】
前記エンジン１の冷却系統は、ウォーターポンプ３，ラジエータ４，サーモスタット５等により構成される。前記ウォーターポンプ３によってエンジン１内に吸引・圧送された冷却水は、シリンダブロック・シリンダヘッド内に設けられたウォータージャケット内においてエンジン１の熱を吸収し、高温となった冷却水はエンジン１から排出されてラジエータ４に供給される。そして、ラジエータ４で放熱した冷却水が再びウォーターポンプ３によりエンジン１に供給され、エンジン１とラジエータ４との間で冷却水が循環される。
【００２０】
エンジン１出口に接続される冷却水配管６は、途中で２つの冷却水配管６ａ，６ｂに分岐し、一方の配管６ａはラジエータ４の入口に接続され、他方の配管６ｂは、ラジエータ４出口とウォーターポンプ３とを接続する冷却水配管７に接続される。前記冷却水配管６ｂ，７の接続部には、前記サーモスタット５が介装されており、前記冷却水配管７は、ラジエータ４出口とサーモスタット５とを接続する配管７ａと、サーモスタット５とウォーターポンプ３とを接続する配管７ｂとに分けられる。前記サーモスタット５は、配管６ｂと配管７ｂとの連通を絶つと共に、配管７ａと配管７ｂとを連通させ、冷却水をラジエータ４を介して循環させる状態と、配管６ｂと配管７ｂとを連通させると共に、配管７ａと配管７ｂとの連通を絶ち、冷却水をラジエータ４をバイパスして循環させる状態とのいずれかに切り替えるバルブであり、冷却水温度に感応して前記切り替え動作を行う自動調温装置である。
【００２１】
暖機時（冷却水温度が低いとき）には、前記サーモスタット５により前記ラジエータ４をバイパスして冷却水を直接ウォーターポンプ３に戻す経路が開かれ、冷却水がラジエータ４で放熱することなく循環されて、暖機が促進されるようにする。一方、暖機終了後は、前記サーモスタット５により前記ラジエータ４に冷却水を循環させる経路が開かれて、エンジン１を冷却して高温となった冷却水がラジエータ４で放熱するようにする。
【００２２】
また、エンジン１内の冷却水を、車内暖房用としてヒータコア８に供給し、ヒータコア８を通過した冷却水を直接ウォーターポンプ３上流側に戻す経路が、エンジン１の冷却系統とは独立して設けられている。また、前記オートマチックトランスミッション２のオイル（ＡＴＦ）の温度を調整するための装置として、第１熱交換器11，第２熱交換器12，切り替えバルブ13（切り替え手段）、及び、これらにオイルを流通させるための複数のオイル配管21〜25が設けられている。
【００２３】
オートマチックトランスミッション２から取り出されたオイルは、オイル配管21を介して第１熱交換器11に供給される。第１熱交換器11の出口に一方端が接続されるオイル配管22の他端は、切り替えバルブ13に接続され、該切り替えバルブ13の開閉動作によって、第１熱交換器11を流通したオイルは、オイル配管23を介して第２熱交換器12に流通された後、オイル配管24，25を介してオートマチックトランスミッション２に戻されるか、又は、第２熱交換器12をバイパスしてオイル配管25を介してオートマチックトランスミッション２に戻されるようになっている。
【００２４】
前記第１熱交換器11は、エンジン１出口直後の冷却水とオイルとの間での熱交換を行わせるものであり、エンジン１出口直後の冷却水配管６（分岐部よりも上流側の配管６部分）に内蔵される形で直接介装されている。また、前記第２熱交換器12は、ラジエータ４の出口付近に内蔵されており、ラジエータ４で放熱した後の冷却水との間で熱交換を行わせ、オイルの冷却を図る冷却専用の熱交換器である。前記第２熱交換器12は、ラジエータ４で放熱された冷却水との間で熱交換が行われるものであれば良いが、上記のように、ラジエータ４の出口付近に内蔵させることで、スペース効率良く第２熱交換器12を設置できる。
【００２５】
一方、前記切り替えバルブ13は、図２及び図３に示すように構成されている。前記切り替えバルブ13には、コイルスプリング31によって付勢されるバルブ32が進退可能に収容されると共に、前記バルブ32が着座するシート面32ａが形成されたバルブ室33が設けられており、前記バルブ32は、ワックスペレットやバイメタルなどの感温変形部材34によってバルブ室33内のオイル温度に応じて図で上下方向に駆動されるようになっている。
【００２６】
前記バルブ室33には、前記第１熱交換器11を流通したオイルを供給するオイル配管22が接続されると共に、第２熱交換器12にオイルを供給するオイル配管23が接続される。また、前記バルブ室33にシート面32ａを介して連通するバイパス室35には、第２熱交換器12を流通したオイルを供給するオイル配管24が接続されると共に、オートマチックトランスミッション２にオイルを戻すためのオイル配管25が接続される。
【００２７】
バルブ室33内のオイル温度が所定温度未満であるときには、感温変形部材34により前記バルブ32がシート面32ａからリフトして開弁し、バルブ室33及びバイパス室35を介してオイル配管22とオイル配管25とが連通される状態となる。この状態では、第２熱交換器12の通路抵抗によって、第１熱交換器11を流通したオイルは第２熱交換器12側に殆ど流れることなく、バルブ室33及びバイパス室35（バイパス経路）を介して直接オートマチックトランスミッション２に戻されることになる（図２参照）。
【００２８】
一方、バルブ室33内のオイル温度が前記所定温度以上になると、前記バルブ32がシート面32ａに着座して閉弁し、バルブ室33とバイパス室35とが遮断されるため、第１熱交換器11を流通したオイルは第２熱交換器12側に流れ、第２熱交換器12を通過してからオートマチックトランスミッション２に戻されることになる（図３参照）。
【００２９】
前記所定温度としては、オートマチックトランスミッション２のオイルの温度の許容最大値よりも所定温度だけ低い温度とすることが好ましい。尚、上記切り替えバルブ13は、感温変形部材によりオイル温度に感応して自動的に開閉駆動される構成としたが、前記切り替えバルブ13を電磁バルブ等の電気信号によって制御されるアクチュエータを備えたバルブとし、オイル温度を検出する油温センサの検出信号に応じて前記アクチュエータをソフトウェア的或いはハードウェア回路によって制御して、上記同様な動作を行わせるようにしても良い。
【００３０】
上記構成において、オートマチックトランスミッション２のオイルの温度が所定温度（目標温度）未満であるときには、前記切り替えバルブ13が開弁状態となることで、オートマチックトランスミッション２のオイルは専ら第１熱交換器11を流通して循環する。図４に示すように、一般的に、始動時における冷却水（エンジン出口等、ラジエータを流通する前の冷却水）の温度上昇に対してオイルの温度上昇は遅れるから、オイル温度が冷却水温度に追い付くまでの間においては、前記第１熱交換器11においてオイルは冷却水から吸熱し、冷却水との間で熱交換を行わない場合に比べて、オイルの温度上昇を促進することができる。
【００３１】
また、第１熱交換器11は、最も冷却水が高温となるエンジン１出口において熱交換を行わせるので、効率良くオイルの温度上昇を促進できる。オイル温度が冷却水温度を越えるようになると、第１熱交換器11において逆にオイルが冷却水に対して放熱し、冷却作用を発揮することになるが、第１熱交換器11はエンジン出口直後の高温の冷却水との間で熱交換を行わせる構成であって、然も、放熱面積を大きく確保することよりも、通路抵抗を抑制して低温始動時にオイルの循環が良好に行われることを重視して、容量が比較的小さく設定されており、第１熱交換器11のみではオイルの温度上昇を抑制して目標温度付近に安定させることはできない（図４参照）。
【００３２】
そこで、オイル温度が前記所定温度以上になると、前記切り替えバルブ13を閉状態に切り換えて、第１熱交換器11を流通したオイルが冷却専用の第２熱交換器12に供給されるようにし、第１，第２熱交換器11，12の双方でオイルの冷却を行わせるようにしてある。前記第２熱交換器12は、ラジエータ４で放熱した後の温度が下がった冷却水（ラジエータ下流の冷却水）との間で熱交換を行うので、第１熱交換器11による熱交換ではオイル温度上昇を抑制できない分を補って、トランスミッションオイルの温度上昇を確実に抑制できることになる。
【００３３】
但し、サーモスタット５によりラジエータ４に冷却水が循環されるようになるまでは、ラジエータ５内の冷却水温度は殆ど変化しないため、第２熱交換器12にオイルを循環させてもオイルを加熱できないばかりか、逆に不必要に冷却することになってしまう可能性があり、また、オイル温度が低く粘性の高い状態で第１，第２熱交換器11，12の双方に流通させる構成とすると、熱交換器における通路抵抗によってオイルの循環が妨げられることになってしまう。そこで、オイル温度が所定温度を越えるようになって冷却が必要になったときにのみ、第２熱交換器12にもオイルを循環させるようにしてある。
【００３４】
ところで、前記図１に示した第１の実施形態では、エンジン１出口直後の冷却水配管６に第１熱交換器11を直接介装させる構成としたが、図５の第２の実施形態に示すように、冷却水配管６から分岐させた配管６ｃによって冷却水の一部を第１熱交換器11に供給し、第１熱交換器11を通過した冷却水をサーモスタット５下流側でウォーターポンプ３上流側の配管７に還流させる構成としても良い。
【００３５】
図５に示す第２の実施形態では、第１熱交換器11の設置場所の自由度が高く、大きな容量を確保できる場所に第１熱交換器11を設置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すシステム構成図。
【図２】実施の形態における切り替えバルブの開状態を示す図。
【図３】実施の形態における切り替えバルブの閉状態を示す図。
【図４】本発明の効果を説明するためのタイムチャート。
【図５】本発明の第２の実施形態を示すシステム構成図。
【図６】従来装置の問題点を説明するためのタイムチャート。
【図７】従来装置の問題点を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…オートマチックトランスミッション
３…ウォーターポンプ
４…ラジエータ
５…サーモスタット
６，７…冷却水配管
８…ヒータコア
11…第１熱交換器
12…第２熱交換器
13…切り替えバルブ
21〜25…オイル配管

Claims

水冷式エンジンと組み合わされるトランスミッションのオイル温度を調整するオイル温度調整装置であって、
前記エンジン出口直後の冷却水とトランスミッションのオイルとの間で熱交換を行わせる第１熱交換器と、
前記エンジン冷却水のラジエータ下流側においてエンジン冷却水と前記トランスミッションのオイルとの熱交換を行わせる第２熱交換器と、
前記トランスミッションのオイル温度が所定温度未満であるときに、前記トランスミッションのオイルを専ら前記第１熱交換器に流通させ、前記オイル温度が前記所定温度以上であるときに、前記トランスミッションのオイルを前記第１熱交換器に流通させた後に第２熱交換器に流通させる切り替え手段と、
を備えて構成されたことを特徴とするトランスミッションのオイル温度調整装置。
前記切り替え手段が、前記第１熱交換器を流通したオイルを前記第２熱交換器をバイパスしてトランスミッションに戻すバイパス経路をオイル温度に感応して開閉する切り替えバルブによって構成されることを特徴とする請求項１記載のトランスミッションのオイル温度調整装置。
前記第１熱交換器が、エンジン出口直後の冷却水配管に直接介装されることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスミッションのオイル温度調整装置。
前記第１熱交換器が、エンジン出口直後の冷却水配管から分岐して設けられた冷却水配管に介装されることを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスミッションのオイル温度調整装置。
前記第２熱交換器が、前記ラジエータの出口付近に内蔵されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のトランスミッションのオイル温度調整装置。