JP5239349B2 - パワートレインケースの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されているパワートレインを冷却するのに好適な構造に関する。より詳細には、車両に搭載されている駆動伝達系をなすパワートレインのケースに適用される冷却構造に関する。

車両には、エンジンを駆動源として、クラッチ、トランスミッション、プロペラシャフト、デファレンシャル、ドライブシャフトなどを介してホイールに回転力を伝達するパワートレインが搭載されている。パワートレインを成す各装置は、高速で回転する種々の要素（構造）を含むので大量の熱が発散される。そこで、従来において、例えばパワートレインケース下部に配備したオイル貯留用のオイルパン（オイル受けのケース）の底部を波型に形成して設けて内部表面積を大きくして放熱を促進する冷却構造が提案されていた。更には、オイルパンの内部にフィン（リブ）を設けた冷却構造などもあった（例えば、特許文献１の図１８参照）。
特開平８−１５８８４５号公報

しかしながら、従来にあってはパワートレインケース自体の放熱性能自体について最適な設置位置などについては検討がされていなかった。そのため、パワートレインケースから発生する熱を効率良く冷却できなくなることが懸念される。特に波型形状においては、内部からの受熱と外部への放熱のバランスを取ることが困難である。
仮に、パワートレインから放出される熱を効率良く低減できない場合、周辺部の過昇温や潤滑オイルの劣化などが問題となってしまう。

よって、本発明の目的は、上記従来の課題を解決して、効率的に放熱して内部を確実に冷却できるパワートレインケースの冷却構造を提案することである。

上記目的のため、本発明に係るパワートレインケースの冷却構造は、
車両に搭載されるパワートレインのケースの下部に、潤滑油を貯蔵するオイルパンを形成したパワートレインケースの冷却構造であって、前記パワートレインケースは鋳造により成型されるものであり、前記オイルパンの内部側に潤滑油に接触して潤滑液を冷却するフィンを設けるとともに、前記オイルパン外部側に当該オイルパンを冷却するフィンを設け、前記オイルパンの内部側のフィンと外部側のフィンとが対向する領域に配置してあり、前記内部側のフィン及び前記外部側のフィンの延在する方向が、鋳造時の湯流れ方向に対して４５度以内に設定され、前記内部側のフィンは、貯留したオイルの吸上げ箇所と、当該箇所から前記湯流れ方向と直交する吸上げ領域と、を回避して設定されることにより、特徴付けされるものである。

かかる本発明のパワートレインケースの冷却構造によれば、内部側のフィンが受熱し、その熱を外部側のフィンへと伝達して放出できるので、効率的な放熱処理を実現できる。よって、パワートレインの発熱源となる要素を確実に冷却できる。

本発明の一実施形態として複数の実施例を、図を参照して詳細に説明する。
以下で説明する実施例は、トランスミッション（変速機）の下部に配備されて潤滑オイルを貯留するケース（以下、オイルパンと称す）に本発明を適用した場合について説明する。より具体的に説明する。図１はトランスミッションの外観を示した図である。本発明は、このようなトランスミッション１用のケース下部に形成されるオイルパン２に好適に適用される冷却構造である。

図２は、実施例１に係る冷却構造を適用したオイルパン３を模式的に示した断面図である。このオイルパン３の底面部３１の外部側には放熱用のフィン３２が複数立設されている。そして、内部側にも複数の放熱用フィン３３が立設されている。外部側のフィン３２と内部側のフィン３３とは、図示しているように、表裏で互いに対向する領域（位置）に配置されている。この構造では、表面積を大きく形成してある内部側のフィン３３がケース内に貯留あるいは流動するオイルと接触するので、効率良く受熱（吸熱）する。これの熱を対向位置にある外部側のフィン３２へと伝達する。外部側のフィン３２も表面積を大きく形成してあるので、受けた熱をその表面から外へ放出（排出）できる。ここで示した冷却構造は、ケース内部側のフィン３３と外部側のフィン３２との相乗効果により、効率的な放熱を行って内部を確実に冷却できる。なお、図２で示しているオイルパン３が、例えば鋳型にアルミなどの金属材料を流し込んで成型できるオイルパンである場合、従来の鋳型に軽微な変更を加えるだけで図示のような冷却構造を得ることができる。

また、図２はより好ましい例として、オイルパンの側壁部３５の外部側にフィン３６、内部側にはフィン３７を前述した底面部３１と同様に設ける場合を例示している。これらのフィン３６、３７は、図示のように側壁部３５の一部に設けてもよいし、側壁部３５の全体に設けてもよい。

図３は、実施例２に係る冷却構造を適用したオイルパン４を模式的に示した断面図である。このオイルパン４の場合も、底面部４１の外部側にはフィン４２が複数立設され、内部側にも複数のフィン４３が立設されている。ただし、この実施例２ではフィンの配置が上記実施例１とは少々異なっている。より詳細には、外部側のフィン４２と内部側のフィン４３とが同一の直線ＬＮ上に位置するように設定してある。側壁部４５についても同様に外部側にフィン４６、内部側にはフィン４７が配置してある。

図４（Ａ）は底面部４１の一部を拡大して示した図、（Ｂ）は外部側のフィン４２と内部側のフィン４３との距離によって変化する外部への放熱量を示した図である。（Ａ）で示すように外部側のフィン４２と内部側のフィン４３とが同一直線ＬＮ上にある（表裏のフィンの位置ズレがゼロになる）とき、（Ｂ）で示すように外部への放熱量が最大となるので、最も効率の良い冷却構造を実現できる。なお、ここで同一直線上というのは数学的な意味において厳格に解釈すべきものではなく、一方のフィン中心線が他方のフィンを通過する程度の位置関係であっても一定以上の冷却効果を期待できる。

図５は、実施例３に係る冷却構造を適用したオイルパン５を模式的に示した断面図である。このオイルパン５の場合も、底面部５１の外部側にフィン５２が複数立設され、内部側に複数のフィン５３が立設されている。本実施例３では内部側のフィン５３の高さ（長さ）の方が外部側のフィン５２よりも大きく、すなわち内部側フィン５３の表面積の方が大きくなるように形成してある。

オイルパン内の熱の外部への放出は、オイルパンの外部・内部の熱伝達率と表面積、オイルパン−流体間温度差をパラメータ因子として決定される。ここで熱伝達率は、流体の流速、動粘度等で決定されるレイノルズ数等の影響を受ける。オイルパン内部・外部で熱伝達率が低い側の表面積を大きくすることで放熱を効率の向上を図ることができる。ここでオイルパンの外側部が外気と接触している場合、機外への熱放出は比較的スムーズである。その一方、内部側でのオイル流動が遅く外部側に対して、熱伝達率が低くなる可能性がある。このような場合には、図５で例示するように内部のフィン５３の表面積を相対的に大きくした構造を採用すると熱伝導効率（放熱効率）を向上できる。なお、本実施例３に係る図５の放熱用フィンの構造を、前述した実施例１、２に適用するとより一層の冷却効果を期待できる。

図６は、実施例４に係る冷却構造を適用したオイルパン６を模式的に示した平面図である。このオイルパン６に設けたフィン６３は製造時における湯流れ方向ＰＤとほぼ同じ方向、すなわちフィン６３が延在する方向が鋳造時に金属を型に流し込む方向（湯流れ方向ＰＤ）と平行となるように設定してある。このようにフィン６３の配備位置を設計しておくことで、製造時に湯流れを妨げることなくオイルパン６を製造できる。

そして、オイルパン６の底部内に滞留したオイルを吸い上げるためパイプが設置される箇所（例えば、オイルストレーナが設置される位置）６８を回避して設定してある。このようにフィン６３の配備位置を設計しておくことで、吸上げパイプ周囲のオイルの流れが阻害されることを抑制できる。オイルパン内のオイルは、このオイルパンが搭載された車両の運転状態や周辺環境の影響を受ける。例えば、車両が低温の環境で使用される時、また車両が旋回或いは加速・減速されるような時にあっては吸上げパイプからエアを吸込み易い。これに対しては、図６で示しているように、貯留したオイルの吸上げ箇所を回避してフィン６３を設定することでエアの吸込み発生を抑制できる。

なお、図６はオイルパン６の平面図であって内部側のフィン６３が図示されている。ここでは図示されない外部側のフィンについても、湯流れ方向ＰＤとほぼ同じ方向に設定するのが好ましい。

（変形例）
図７は、図６で示す実施例４に関連した変形例のオイルパン７について示した図である。なお、図７では図６と対応する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。実施例４では、フィン６３を延在させる方向を湯流れ方向ＰＤと一致する（平行な）方向としているが、これは厳密に平行である必要はない。図７で示すオイルパン７のように、フィン６３が延在する方向が湯流れ方向ＰＤと平行に近い状態で交差することを許容してもよい。フィン６３が延在する方向を、湯流れ方向ＰＤに対する傾斜角で、例えば０〜４５度としておけば鋳造時において実施的に障害とならない。また、図7で示すようにパイプの設置箇所６８を回避し、これを中心にして放射状にフィン６３を配設してもよい。

以上で説明したオイルパンに適用した実施例の冷却構造によれば、内部側のフィンが受熱し、その熱を外部側のフィンへと伝達して放出できるので、効率的な放熱処理を実現できる。よって、パワートレインの発熱源となる要素を確実に冷却できる。また、鋳型を用いてオイルパンを製造する場合、設計する鋳型に軽微な変更を加えるだけでよいので上記実施例はコスト上昇を伴うことなく実施できる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。上記実施例ではトランスミッション下のオイルパンについての冷却構造を一例として説明したが、これに限らず発熱源となる要素を含むパワートレインを成す装置のケース部分に前述したのと同様の冷却構造を適用できる。更に、パワートレインという場合、エンジンよりも下流側の駆動伝達系の要素と解されることもあるが、本発明においてはエンジンも含む広い概念とすることができる。すなわち、エンジン下のオイルパンにも前述した冷却構造を同様に適用できる。

前本発明によれば、効率的に放熱して内部を確実に冷却できるパワートレインケースの冷却構造を提供できる。

そして、前記内部側のフィンと前記外部側のフィンとが同一線上に配置されているパワートレインケースの冷却構造とするのが望ましい。これにより、より確実に冷却できる。

また、前記内部側のフィンは、前記外部側のフィンよりも表面積を大きく形成してあるのが望ましい。これにより、内部にこもり易い熱をより確実に放出して冷却できる。

更に、前記パワートレインケースが鋳造により成型されるものであって、前記内部側のフィン及び前記外部側のフィンが鋳造時の湯流れと同じ方向に設定されているパワートレインケースの冷却構造とすることが好ましい。そして、前記パワートレインケースがオイルパンとすることができる。さらに、この場合、前記内部側のフィンは貯留したオイルの吸上げ箇所を回避して設定しておくのが好ましい。

実施例のオイルパンを適用できるトランスミッションの外観を示している図である。 実施例１に係る冷却構造を適用したオイルパンを模式的に示した断面図である。 実施例２に係る冷却構造を適用したオイルパンを模式的に示した断面図である。 実施例２について詳細に示した図であり、（Ａ）は底面部の一部を拡大して示した図、（Ｂ）は外部側のフィンと内部側のフィンとの距離によって変化する外部への放熱量を示した図である。 実施例３に係る冷却構造を適用したオイルパンを模式的に示した断面図である。 実施例４に係る冷却構造を適用したオイルパンを模式的に示した平面図である。図である。 実施例４に関連した変形例について示している図である。

符号の説明

１ トランスミッション（パワートレイン）
２ オイルパン
３ オイルパン（パワートレインケース）
３１ 底面部（ケース）
３５ 側壁部（ケース）
３２、３６ 外部側のフィン
３３、３７ 内部側のフィン

Claims (4)

1. 車両に搭載されるパワートレインのケースの下部に、潤滑油を貯蔵するオイルパンを形成したパワートレインケースの冷却構造であって、
   前記パワートレインケースは鋳造により成型されるものであり、
   前記オイルパンの内部側に潤滑油に接触して潤滑液を冷却するフィンを設けるとともに、前記オイルパン外部側に当該オイルパンを冷却するフィンを設け、
   前記オイルパンの内部側のフィンと外部側のフィンとが対向する領域に配置してあり、
   前記内部側のフィン及び前記外部側のフィンの延在する方向が、鋳造時の湯流れ方向に対して４５度以内に設定され、
   前記内部側のフィンは、貯留したオイルの吸上げ箇所と、当該箇所から前記湯流れ方向と直交する吸上げ領域と、を回避して設定される、
   ことを特徴とするパワートレインケースの冷却構造。
2. 前記内部側のフィンと前記外部側のフィンとが同一線上に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のパワートレインケースの冷却構造。
3. 前記内部側のフィンは、前記外部側のフィンよりも表面積を大きく形成してある、ことを特徴とする請求項１または２に記載のパワートレインケースの冷却構造。
4. 前記パワートレインケースは変速機のケースである、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワートレインケースの冷却構造。

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