JP5135200B2 - 変速機のオイル加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に接続された変速機のオイルを加熱する変速機のオイル加熱装置に関する。

内燃機関に接続された変速機のオイルリザーバに熱交換器を配置し、内燃機関の高温の冷却水あるいは低温の冷却水を正逆転可能なウオータポンプでオイルリザーバの熱交換器に供給することで、変速機のオイルと冷却水との間で熱交換して該オイルの温度を適温に制御するものが、下記特許文献１により公知である。
特開平８−２４７２６３号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、変速機のオイルリザーバに設けられる熱交換器や、その熱交換器に冷却水を供給・排出する配管が必要になって部品点数およびコストが増加するだけでなく、図９に示すように、内燃機関の始動後に冷却水で変速機のオイルを加熱する場合、冷却水の温度が昇温するまでオイルを加熱できないだけでなく、冷却水の熱がオイルに奪われるために該冷却水の昇温が遅れるという問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、冷却水の温度に影響を与えずに、簡単な構造で変速機のオイルを速やかに加熱することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、内燃機関に接続された変速機のオイルを加熱する変速機のオイル加熱装置において、前記内燃機関の内部に配置されて前記変速機のオイルが循環する熱交換通路と、前記変速機のオイルリザーバから前記熱交換通路にオイルを供給するオイル供給通路と、前記熱交換通路から前記オイルリザーバあるいは前記オイル供給通路にオイルを戻すオイル戻し通路と、前記オイル供給通路に配置されて前記オイルリザーバのオイルを汲み上げるオイルポンプと、前記オイル供給通路の上流端に配置されるフイルタとを備え、前記オイル戻し通路の下流端は、前記オイル供給通路の前記フィルタおよび前記オイルポンプの間に接続されることを特徴とする変速機のオイル加熱装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記オイル戻し通路に、前記オイルを潤滑油として前記変速機の被潤滑部に供給する潤滑油供給ポートを接続したことを特徴とする変速機のオイル加熱装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または２の構成に加えて、前記熱交換通路は、前記内燃機関のシリンダの周囲に配置されることを特徴とする変速機のオイル加熱装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、内燃機関に接続された変速機のオイルを加熱する変速機のオイル加熱装置において、前記内燃機関のシリンダの周囲で該内燃機関の内部に配置されて前記変速機のオイルが循環する熱交換通路と、前記変速機のオイルリザーバから前記熱交換通路にオイルを供給するオイル供給通路と、前記熱交換通路から前記オイルリザーバあるいは前記オイル供給通路にオイルを戻すオイル戻し通路と、前記オイル供給通路に配置されて前記オイルリザーバのオイルを汲み上げるオイルポンプとを備え、前記熱交換通路は、前記シリンダに摺動自在に嵌合するピストンの下死点における頂面よりも下方に配置されることを特徴とする変速機のオイル加熱装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、内燃機関に接続された変速機のオイルを加熱する変速機のオイル加熱装置において、前記内燃機関の内部に配置されて前記変速機のオイルが循環する熱交換通路と、前記変速機のオイルリザーバから前記熱交換通路にオイルを供給するオイル供給通路と、前記熱交換通路から前記オイルリザーバあるいは前記オイル供給通路にオイルを戻すオイル戻し通路と、前記オイル供給通路に配置されて前記オイルリザーバのオイルを汲み上げるオイルポンプとを備え、前記熱交換通路は、前記内燃機関のシリンダヘッドに配置されることを特徴とする変速機のオイル加熱装置が提案される。

また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記オイル供給通路および前記オイル戻し通路と前記熱交換通路とは、前記内燃機関と前記変速機との結合面において接続されることを特徴とする変速機のオイル加熱装置が提案される。

本発明によれば、オイル供給通路に設けたオイルポンプにより変速機のオイルリザーバから汲み上げたオイルを、内燃機関の内部に配置された熱交換通路に供給し、熱交換通路において内燃機関と熱交換して温度上昇したオイルを、熱交換通路からオイル戻し通路によりオイルリザーバあるいはオイル供給通路に戻すので、内燃機関の始動後に冷却水の昇温を妨げることなく変速機のオイルを速やかに昇温し、変速機の動力伝達効率を高めることができる。

また特に請求項１の発明によれば、オイル戻し通路の下流端を、オイル供給通路の上流端に設けたフイルタとその下流側のオイルポンプの間に接続したので、熱交換通路を通過して加熱されたオイルはフィルタを通過することなく再び熱交換通路に供給されることになり、フィルタの流通抵抗の分だけオイルポンプの負荷を低減することができる。

また特に請求項２の発明によれば、オイルを潤滑油として変速機の被潤滑部に供給する潤滑油供給ポートをオイル戻し通路に接続したので、熱交換通路を通過して温度上昇したオイルを潤滑油として被潤滑部に供給することが可能となり、被潤滑部を効果的に潤滑することができる。

また特に請求項３，４の各発明によれば、熱交換通路を内燃機関のシリンダの周囲に配置したので、熱交換通路を容易に形成できるだけでなく、内燃機関の燃焼熱によってオイルを効果的に加熱することができる。

また特に請求項４の発明によれば、熱交換通路を、シリンダに摺動自在に嵌合するピストンの下死点における頂面よりも下方に配置したので、熱交換通路により内燃機関の暖機が妨げられるのを最小限に抑えるとともに、内燃機関の暖機運転完了後にオイルの温度が過度に上昇するのを回避することができる。

また特に請求項５の発明によれば、熱交換通路を内燃機関のシリンダヘッドに配置したので、熱交換通路を容易に形成できるだけでなく、内燃機関の燃焼熱によってオイルを更に効果的に加熱することができる。しかもシリンダブロックに比べて高温であるシリンダヘッドに熱交換通路を形成したことで、熱交換通路を短縮することができる。

また特に請求項６の発明によれば、オイル供給通路およびオイル戻し通路と熱交換通路とが、内燃機関と変速機との結合面において接続されるので、接続用の配管を内燃機関や変速機の外部に取り回すことなく、内燃機関および変速機を結合面において結合するだけでオイル供給通路、オイル戻し通路および熱交換通路の接続を完了することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は変速機のオイルの加熱装置を示す図、図２は図１の２方向拡大矢視図、図３はオイルの加熱装置の回路図、図４は本実施の形態の効果の説明図である。

図１〜図３に示すように、自動車に搭載された直列多気筒内燃機関Ｅは、シリンダブロック１１に形成された複数のシリンダ１２…を備えており、それらのシリンダ１２…を囲むようにウオータジャケット１３が形成される。ウオータジャケット１３はシリンダブロック１１のデッキ面１１ａからクランクケース１４に向かって凹設されており、そのウオータジャケット１３の底部近傍に仕切り部材１５を圧入することで、ウオータジャケット１３の底部と仕切り部材１５との間にシリンダ１２…の周囲を囲む熱交換通路１６が区画される。熱交換通路１６の高さは、下死点にあるピストン１７の頂面１７ａよりも低く設定される。

内燃機関Ｅに接続された変速機Ｔの底部には、変速機Ｔの作動油および潤滑油として機能するオイルを貯留するオイルリザーバ１８が設けられる。変速機Ｔの内部にはオイル供給通路１９およびオイル戻し通路２０が配置される。

オイル供給通路１９は、その上流端がオイルリザーバ１８の内部に延び、その下流端が変速機Ｔおよび内燃機関Ｅを結合する結合面のａ点において熱交換通路１６の上流端に接続される。オイル供給通路１９には、上流側から下流側に向けて、フィルタ２１、オイルポンプ２２、制御油供給ポート２３への分岐部１９ａおよび潤滑油供給ポート２４への分岐部１９ｂが配置される。

オイル戻し通路２０の第１オイル戻し通路２０ａは、その上流端が変速機Ｔおよび内燃機関Ｅを結合する結合面のｂ点において熱交換通路１６の下流端に接続され、そこから第２オイル戻し通路２０ｂおよび第３オイル戻し通路２０ｃに分岐してオイルリザーバ１８の内部に延びている。前記分岐部にはソレノイドバルブよりなる切換弁２５が配置され、切換弁２５の下流の第３オイル戻し通路２０ｃにオイルクーラ２６が設けられる。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

内燃機関Ｅの始動直後であって変速機Ｔのオイルが低温であるときは、図３（Ａ）に示すように、切換弁２５がオイル戻し通路２０の第１オイル戻し通路２０ａを第２オイル戻し通路２０ｂに接続した状態でオイルポンプ２２が作動し、変速機Ｔのオイルリザーバ１８内のオイルを、オイル供給通路１９のフィルタ２１およびオイルポンプ２２と、熱交換通路１６と、オイル戻し通路２０の第１オイル戻し通路２０ａ、切換弁２５および第２オイル戻し通路２０ｂとを介してオイルリザーバ１８に戻す閉回路を循環させる。

内燃機関Ｅのシリンダブロック１１は始動後に速やかに昇温するため、その近傍に配置された熱交換通路１６を通過するオイルは加熱されて昇温した後にオイルリザーバ１８に戻され、オイルは上記経路を循環する間に適温まで加熱される。そしてオイルポンプ２２が吐出したオイルの一部は、オイル供給通路１９の分岐部１９ａから制御油供給ポート２３に供給されて変速用の油圧制御弁の作動等に使用され、オイル供給通路１９の分岐部１９ｂから潤滑油供給ポート２４に供給されてギヤやクラッチの潤滑等に使用される。内燃機関Ｅの暖機運転中は、熱交換通路１６からオイル戻し通路２０に戻されたオイルは未だ充分に昇温していないため、オイルクーラ２６を迂回してオイルリザーバ１８に戻される。

内燃機関Ｅの始動後に所定の時間が経過してオイルの温度が充分に昇温した後は、切換弁２５がオイル戻し通路２０の第１オイル戻し通路２０ａを第３オイル戻し通路２０ｃに接続することで、高温になったオイルはオイルクーラ２６を通過して冷却された後にオイルリザーバ１８に戻され、オイルの過熱による劣化が防止される。

以上のように、変速機Ｔのオイルを内燃機関Ｅのシリンダブロック１１に設けた熱交換通路１６を循環させて加熱するので、オイルの粘度を適切な値に調整して変速機Ｔの動力伝達効率を高めるとともに、摺動部に異常摩耗が発生するのを防止することができる。

またシリンダブロック１１のウオータジャケット１３の一部を仕切り部材１５で仕切って熱交換通路１６を形成したので、熱交換通路１６の形成が容易である。しかも内燃機関Ｅおよび変速機Ｔの外部にオイルや冷却水を導く配管を設ける必要がないので構造が簡単であり、特に、内燃機関Ｅおよび変速機Ｔを結合すると、内燃機関Ｅ側の熱交換通路１６と変速機Ｔ側のオイル供給通路１９およびオイル戻し通路２０がａ点およびｂ点で自動的に接続されるため、組付けも容易である。

また変速機Ｔのオイルは内燃機関Ｅの冷却水との間で熱交換するのではなく、シリンダブロック１１との間で熱交換するため、内燃機関Ｅの暖機運転完了前の冷却水温度が低いときでもオイルの加熱が可能であるばかりか、内燃機関Ｅの暖機運転中に冷却水の昇温を妨げることが防止される。

更にまた、熱交換通路１６はシリンダ１２…に摺動自在に嵌合するピストン１７…の下死点における頂面１７ａ…よりも下方に配置されているので、熱交換通路１６により内燃機関Ｅの暖機が妨げられるのを最小限に抑えるとともに、内燃機関Ｅの暖機運転完了後にオイルの温度が過度に上昇するのを回避することができる。

図４は内燃機関Ｅの冷間始動時における、内燃機関Ｅの冷却水温度および変速機Ｔのオイル温度の変化を示すものであり、図９に示す引用文献１のものと比べて、冷却水温度の昇温に影響を与えることなく、オイル温度を速やかに昇温可能であることが分かる。

次に、図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態（図５参照）は、変速機Ｔのオイル供給通路１９およびオイル戻し通路２０の構造において、第１の実施の形態（図３参照）と異なっている。即ち、第１の実施の形態ではオイル戻し通路２０の第２オイル戻し通路２０ｂがオイルリザーバ１８に直接接続されていたが、第２の実施の形態では第２オイル戻し通路２０ｂがオイル供給通路１９のフィルタ２１およびオイルポンプ２２の間に接続されている。そして第１の実施の形態ではオイル供給通路１９のオイルポンプ２２の下流に設けられていた潤滑油供給ポート２４への分岐部１９ｂが、第２の実施の形態では第２オイル戻し通路２０ｂおよび第３オイル戻し通路２０ｃに設けられている（分岐部２０ｄ参照）。

この実施の形態によれば、第２オイル戻し通路２０ｂがオイル供給通路１９のフィルタ２１およびオイルポンプ２２の間に接続されているため、フィルタ２１を通過するオイルの流量が減少して流通抵抗が小さくなり、オイルポンプ２２の駆動力を負荷を低減することができる。しかも熱交換通路１６を通過した後のオイルを潤滑油供給ポート２４に供給するので、内燃機関Ｅの始動直後でも昇温した潤滑油で変速機Ｔを潤滑し、その動力伝達効率を更に高めることができる。

次に、図６に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第３の実施の形態は、シリンダブロック１１のウオータジャケット１３とは別個に、ウオータジャケット１３の下方にシリンダブロック１１にクランクケース１４側からシリンダ１２…を囲む溝を形成し、この溝の開口部を仕切り部材１５で閉塞して熱交換通路１６を構成したものである。この第３の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図７に基づいて本発明の第４の実施の形態を説明する。

第４の実施の形態は、シリンダブロック１１の鋳造時にシリンダ１２…を囲むパイプ部材を埋設して熱交換通路１６を構成したものである。この第４の実施の形態によっても、上述した第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図８に基づいて本発明の第５の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、熱交換通路１６をシリンダブロック１１のシリンダ１２…を囲むように形成しているが、第５の実施の形態では、熱交換通路１６が変速機Ｔ側の端部寄りのシリンダブロック１１およびシリンダヘッド２７の両方に亘って逆Ｕ字状に形成されている。この第５の実施の形態によれば、シリンダブロック１１よりも一層早期に昇温するシリンダヘッド２７に熱交換通路１６の一部を配置したことで、熱交換通路１６の長さを短縮しながら、内燃機関Ｅの始動時に変速機Ｔのオイルをより速やかに加熱することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では内燃機関Ｅとして直列多気筒ものを例示したが、本発明は他の任意の形式の内燃機関に対して適用することができる。

第１の実施の形態に係る変速機のオイルの加熱装置を示す図 図１の２方向拡大矢視図 オイルの加熱装置の回路図 本実施の形態の効果の説明図 第２の実施の形態に係る、前記図３に対応する図 第３の実施の形態に係る、前記図２に対応する図 第４の実施の形態に係る、前記図２に対応する図 第５の実施の形態に係る、前記図１に対応する図 従来例の効果の説明図

１２ シリンダ
１６ 熱交換通路
１７ ピストン
１７ａ 頂面
１８ オイルリザーバ
１９ オイル供給通路
２０ オイル戻し通路
２１ フイルタ
２２ オイルポンプ
２４ 潤滑油供給ポート
２７ シリンダヘッド
Ｅ 内燃機関
Ｔ 変速機

Claims (6)

1. 内燃機関（Ｅ）に接続された変速機（Ｔ）のオイルを加熱する変速機のオイル加熱装置において、
   前記内燃機関（Ｅ）の内部に配置されて前記変速機（Ｔ）のオイルが循環する熱交換通路（１６）と、
   前記変速機（Ｔ）のオイルリザーバ（１８）から前記熱交換通路（１６）にオイルを供給するオイル供給通路（１９）と、
   前記熱交換通路（１６）から前記オイルリザーバ（１８）あるいは前記オイル供給通路（１９）にオイルを戻すオイル戻し通路（２０）と、
   前記オイル供給通路（１９）に配置されて前記オイルリザーバ（１８）のオイルを汲み上げるオイルポンプ（２２）と、
   前記オイル供給通路（１９）の上流端に配置されるフイルタ（２１）とを備え、
   前記オイル戻し通路（２０）の下流端は、前記オイル供給通路（１９）の前記フィルタ（２１）および前記オイルポンプ（２２）の間に接続されることを特徴とする、変速機のオイル加熱装置。
2. 前記オイル戻し通路（２０）に、前記オイルを潤滑油として前記変速機（Ｔ）の被潤滑部に供給する潤滑油供給ポート（２４）を接続したことを特徴とする、請求項１または請求項１に記載の変速機のオイル加熱装置。
3. 前記熱交換通路（１６）は、前記内燃機関（Ｅ）のシリンダ（１２）の周囲に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の変速機のオイル加熱装置。
4. 内燃機関（Ｅ）に接続された変速機（Ｔ）のオイルを加熱する変速機のオイル加熱装置において、
   前記内燃機関（Ｅ）のシリンダ（１２）の周囲で該内燃機関（Ｅ）の内部に配置されて前記変速機（Ｔ）のオイルが循環する熱交換通路（１６）と、
   前記変速機（Ｔ）のオイルリザーバ（１８）から前記熱交換通路（１６）にオイルを供給するオイル供給通路（１９）と、
   前記熱交換通路（１６）から前記オイルリザーバ（１８）あるいは前記オイル供給通路（１９）にオイルを戻すオイル戻し通路（２０）と、
   前記オイル供給通路（１９）に配置されて前記オイルリザーバ（１８）のオイルを汲み上げるオイルポンプ（２２）とを備え、
   前記熱交換通路（１６）は、前記シリンダ（１２）に摺動自在に嵌合するピストン（１７）の下死点における頂面（１７ａ）よりも下方に配置されることを特徴とする、変速機のオイル加熱装置。
5. 内燃機関（Ｅ）に接続された変速機（Ｔ）のオイルを加熱する変速機のオイル加熱装置において、
   前記内燃機関（Ｅ）の内部に配置されて前記変速機（Ｔ）のオイルが循環する熱交換通路（１６）と、
   前記変速機（Ｔ）のオイルリザーバ（１８）から前記熱交換通路（１６）にオイルを供給するオイル供給通路（１９）と、
   前記熱交換通路（１６）から前記オイルリザーバ（１８）あるいは前記オイル供給通路（１９）にオイルを戻すオイル戻し通路（２０）と、
   前記オイル供給通路（１９）に配置されて前記オイルリザーバ（１８）のオイルを汲み上げるオイルポンプ（２２）とを備え、
   前記熱交換通路（１６）は、前記内燃機関（Ｅ）のシリンダヘッド（２７）に配置されることを特徴とする、変速機のオイル加熱装置。
6. 前記オイル供給通路（１９）および前記オイル戻し通路（２０）と前記熱交換通路（１６）とは、前記内燃機関（Ｅ）と前記変速機（Ｔ）との結合面において接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の変速機のオイル加熱装置。

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