WO2019082747A1

WO2019082747A1 - 熱制御装置

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Publication number: WO2019082747A1
Application number: PCT/JP2018/038545
Authority: WO
Inventors: 清一郎冨川; 明宏浦上
Original assignee: いすゞ自動車株式会社
Priority date: 2017-10-23
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2019-05-02
Also published as: JP2019078201A; JP6984308B2; DE112018004664T5; US20200240510A1; US11480244B2; CN111247360A; CN111247360B

Abstract

熱制御装置（１）は、車両のエンジン（１１）を冷却する冷却水を冷却するラジエータ（１２）と、エンジン（１１）で生じる動力を伝達するトランスミッション（１３）と、トランスミッション（１３）を冷却するトランスミッションオイルを車両の外側の空気と熱交換することで冷却する空冷式オイルクーラ（１４）と、トランスミッションオイルを冷却水と熱交換することで冷却する水冷式オイルクーラ（１５）と、トランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ（１４）に流入させるか、またはトランスミッションオイルを水冷式オイルクーラ（１５）に流入させるかを切り換える流路切換部（１６）と、を有する。

Description

熱制御装置

　本開示は、車両における熱を制御する熱制御装置に関する。

　車両には、熱制御装置が設けられている。特許文献１には、トランスミッションオイルが熱交換器においてエンジン冷却水によって冷却される構成が開示されている。

日本国特開平１１－２６４３１８号公報

　トランスミッションオイルを熱交換器においてエンジン冷却水によって冷却する構成の場合、車両の状態（例えばエンジン冷却水が当該熱交換器に流れない場合）によっては、当該熱交換器においてトランスミッションオイルを冷却することができず、トランスミッションを冷却する能力が低下してしまうという問題が生じていた。

　そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両のトランスミッションを冷却する冷却性能を向上させる熱制御装置を提供することを目的とする。

　本開示の第１の態様においては、車両のエンジンを冷却する冷却水を冷却するラジエータと、前記エンジンで生じる動力を伝達するトランスミッションと、前記トランスミッションを冷却するトランスミッションオイルを前記車両の外側の空気と熱交換することで冷却する空冷式オイルクーラと、前記トランスミッションオイルを前記冷却水と熱交換することで冷却する水冷式オイルクーラと、前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させるか、または前記トランスミッションオイルを前記水冷式オイルクーラに流入させるかを切り換える流路切換部と、を有することを特徴とする熱制御装置を提供する。

　また、前記冷却水が前記ラジエータに流れない場合に、前記流路切換部は、前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させるようにしてもよい。また、前記エンジンは、前記冷却水の温度に基づいて、前記冷却水を前記ラジエータに流入させるか、または前記冷却水を前記ラジエータに流入させないかを切り換えるサーモスタットを有し、前記サーモスタットは、前記冷却水の温度が第１の閾値未満の場合に、前記冷却水を前記ラジエータに流入させないようにしてもよい。

　また、前記車両の状態に基づいて、前記流路切換部を切り換えるように制御する制御部を更に有するようにしてもよい。また、前記制御部は、前記車両の外側の空気の温度が第２の閾値未満の場合には、前記流路切換部を作動させることで、前記トランスミッションから流出した前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させるようにしてもよい。

　また、前記制御部は、前記車両が走行している場合には、前記流路切換部を作動させることで、前記トランスミッションから流出した前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させるようにしてもよい。また、前記制御部は、前記冷却水の温度が第３の閾値未満の場合には、前記流路切換部を作動させることで、前記トランスミッションから流出した前記トランスミッションオイルを前記水冷式オイルクーラに流入させるようにしてもよい。

　また、前記制御部は、前記トランスミッションオイルの温度が第４の閾値以上の場合には、前記流路切換部を作動させることで、前記トランスミッションから流出した前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラ及び前記水冷式オイルクーラに流入させるようにしてもよい。

　また、前記制御部は、前記冷却水が前記ラジエータに流れていない場合は前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させ、前記冷却水が前記ラジエータに流れる場合は前記トランスミッションオイルを前記水冷式オイルクーラに流入させるよう、前記流路切換部を作動させるようにしてもよい。

　本開示によれば、熱制御装置は、車両のトランスミッションを冷却する冷却性能を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係る熱制御装置の構成を示す。図２は、本実施形態に係る熱制御装置が設けられている車両の構成の一例を示す。図３は、本実施形態に係る熱制御装置において冷却水がラジエータに流れない場合における冷却水及びトランスミッションオイルの流れを示す。図４は、本実施形態に係る熱制御装置において冷却水がラジエータに流れる場合における冷却水及びトランスミッションオイルの流れを示す。

＜本実施形態＞［本実施形態に係る熱制御装置１の構成］
　図１は、本実施形態に係る熱制御装置１の構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る熱制御装置１が設けられている車両の構成の一例を示す図である。
　車両は、熱制御装置１、サイドフレーム２、及びタイヤ３を有する。熱制御装置１は、車両のトランスミッション１３を冷却する冷却性能を向上させる機能を有する。サイドフレーム２は、車両の前後方向において延伸する複数の部材である。タイヤ３は、車両の前輪である。

　熱制御装置１は、エンジン１１、ラジエータ１２、トランスミッション１３、空冷式オイルクーラ１４、水冷式オイルクーラ１５、流路切換部１６、及び制御部１７を有する。エンジン１１は、車両を駆動するための動力を発生する。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジン又はガソリンエンジンである。エンジン１１は、サーモスタット１１１とポンプ１１２とを有する。

　サーモスタット１１１は、冷却水の温度に基づいて、冷却水をラジエータ１２に流入させるか、または冷却水をラジエータ１２に流入させないかを切り換える機能を有する。具体的には、サーモスタット１１１は、エンジン１１内部を流れる冷却水の温度に基づいて開閉することで、エンジン１１からラジエータ１２に向かって流れる冷却水の流量を調節する機能を有する。冷却水は、エンジン１１とラジエータ１２との間を循環する流体である。冷却水は、エンジン１１を冷却するために用いられる流体であり、例えばＬＬＣ（Ｌｏｎｇ　Ｌｉｆｅ　Ｃｏｏｌａｎｔ）である。

　具体的には、サーモスタット１１１は、エンジン１１内部を流れる冷却水の温度が第１の閾値未満である場合には閉じている。この場合、冷却水は、エンジン１１からラジエータ１２には流れない。より具体的には、図３に示すように、冷却水は、サーモスタット１１１からポンプ１１２に向かって流れることで、エンジン１１の内部で循環する。

　サーモスタット１１１は、エンジン１１内部を流れる冷却水の温度が第１の閾値以上である場合には開く。この場合、冷却水は、エンジン１１からラジエータ１２に流れる。より具体的には、図４に示すように、冷却水は、サーモスタット１１１からラジエータ１２に流れて、ラジエータ１２で冷却された後、エンジン１１に流入する。なお、第１の閾値は、７０～９０℃の間で設定されてもよい。たとえば、サーモスタット１１１は、エンジン１１内部を流れる冷却水の温度が８０℃以上である場合に開くようにしてもよい。

　ポンプ１１２は、冷却水を流すための力を発生する機能を有する。ポンプ１１２が作動することで、冷却水は、エンジン１１の内部を循環して流れる。

　ラジエータ１２は、エンジン１１を冷却する機能を有する。ラジエータ１２は、空冷式のラジエータである。具体的には、ラジエータ１２は、エンジン１１で加熱された冷却水と、走行風又はファンにより送風される空気とを熱交換することで、冷却水を冷却する。

　トランスミッション１３は、エンジン１１で生じる動力を伝達する機能を有する。具体的には、トランスミッション１３は、エンジン１１で生じる動力を、例えば駆動輪に伝達する。トランスミッション１３には、例えば自動変速マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｍａｎｕａｌ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ））、又は連続可変トランスミッション（ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ））が含まれる。

　空冷式オイルクーラ１４は、トランスミッション１３を冷却するトランスミッションオイルを車両の外側の空気と熱交換することで冷却する。具体的には、空冷式オイルクーラ１４は、トランスミッション１３で加熱されたトランスミッションオイルと走行風又はファンにより送風される空気とを熱交換することで、トランスミッションオイルを冷却する。トランスミッションオイルは、トランスミッション１３を冷却するために用いられる流体である。トランスミッションオイルは、例えばオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｆｌｕｉｄ））である。具体的には、トランスミッションオイルは、例えばトランスミッション１３に含まれているフルードカップリング部、トルクコンバーター部、及びギアに発生する加熱部を冷却する。

　水冷式オイルクーラ１５は、トランスミッションオイルを冷却水と熱交換することで冷却する。具体的には、水冷式オイルクーラ１５は、トランスミッション１３で加熱されたトランスミッションオイルとラジエータ１２で冷却された冷却水とを熱交換することで、トランスミッションオイルを冷却する。

　流路切換部１６は、トランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４に流入させるか、またはトランスミッションオイルを水冷式オイルクーラ１５に流入させるかを切り換える機能を有する。流路切換部１６は、例えば三方弁である。

　流路切換部１６を作動させることで、トランスミッションオイルは、トランスミッション１３と空冷式オイルクーラ１４との間、又はトランスミッション１３と水冷式オイルクーラ１５との間を循環する。具体的には、トランスミッションオイルは、流路切換部１６を作動させることで、図３に示すように、トランスミッション１３→流路切換部１６→空冷式オイルクーラ１４→トランスミッション１３と流れるか、または図４に示すように、トランスミッション１３→流路切換部１６→水冷式オイルクーラ１５→トランスミッション１３と流れる。

　制御部１７は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）を有する。制御部１７は、車両の状態に基づいて、流路切換部１６を切り換えるように制御する。具体的には、制御部１７は、例えば冷却水がラジエータ１２に流れているか、または冷却水がラジエータ１２に流れていないかによって、流路切換部１６を作動させることで、トランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４に流入させるか、またはトランスミッションオイルを水冷式オイルクーラ１５に流入させるか、を切り換える。

　図２に示すように、車両には、車両の前後方向において、前方から後方に向かって、ラジエータ１２、エンジン１１、トランスミッション１３の順に配置されている。また、空冷式オイルクーラ１４は、例えば車両の前方、かつ複数のサイドフレーム２の車両の車幅方向における外側に配置されている。また、水冷式オイルクーラ１５は、エンジン１１の付近に配置されている。

　［熱制御装置１における冷却水及びトランスミッションオイルの流れ］
　図３は、本実施形態に係る熱制御装置１において冷却水がラジエータ１２に流れない場合における冷却水及びトランスミッションオイルの流れを示す図である。図４は、本実施形態に係る熱制御装置１において冷却水がラジエータ１２に流れる場合における冷却水及びトランスミッションオイルの流れを示す図である。

　図３に示すように、冷却水がエンジン１１からラジエータ１２に流れない場合は、冷却水は、エンジン１１の内部を循環する。具体的には、この場合、サーモスタット１１１は閉じている状態であり、冷却水は、エンジン１１→サーモスタット１１１→ポンプ１１２→エンジン１１の順にエンジン１１の内部において循環する。また、ポンプ１１２から流出した冷却水のうちの一部は、水冷式オイルクーラ１５を流れて、ポンプ１１２に流入する。この場合、冷却水は、ラジエータ１２に流れないため、ラジエータ１２で冷却されない。よって、水冷式オイルクーラ１５を流れる冷却水は高温の状態である。

　このとき、すなわち、冷却水がラジエータ１２に流れない場合、熱制御装置１は、流路切換部１６を作動させることで、トランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４に流入させる。具体的には、この場合、トランスミッションオイルは、トランスミッション１３→流路切換部１６→空冷式オイルクーラ１４→トランスミッション１３の順に循環する。このようにすることで、トランスミッションオイルが、空冷式オイルクーラ１４で冷却されるので、冷却水がエンジン１１からラジエータ１２に流れない場合であっても、トランスミッション１３を十分に冷却することが可能になる。

　図４に示すように、冷却水がエンジン１１からラジエータ１２に流れる場合は、冷却水は、エンジン１１とラジエータ１２との間を循環する。具体的には、この場合、サーモスタット１１１は開いている状態であり、冷却水は、エンジン１１→サーモスタット１１１→ラジエータ１２→ポンプ１１２→エンジン１１の順に循環する。また、ポンプ１１２から流出した冷却水のうちの一部は、水冷式オイルクーラ１５を流れて、ポンプ１１２に流入する。この場合、冷却水は、ラジエータ１２に流れるため、ラジエータ１２で冷却される。そして、ラジエータ１２で冷却された冷却水は、エンジン１１内部を循環する前に、水冷式オイルクーラ１５に流入する。よって水冷式オイルクーラ１５を流れる冷却水は低温の状態である。

　このとき、すなわち、冷却水がラジエータ１２に流れる場合、流路切換部１６を作動させることで、トランスミッションオイルを水冷式オイルクーラ１５に流入させる。具体的には、この場合、トランスミッションオイルは、トランスミッション１３→流路切換部１６→水冷式オイルクーラ１５→トランスミッション１３の順に循環する。よって、トランスミッションオイルは、水冷式オイルクーラ１５で冷却される。

　［変形例］
　制御部１７は、例えば、車両の外側の空気の温度が第２の閾値未満の場合に流路切換部１６を作動させることで、トランスミッション１３から流出したトランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４に流入させるようにしてもよい。車両の外側の空気の温度は、例えば車両の外側面から突出して設けられている温度測定部で測定される。第２の閾値は、例えば、冷却水の温度に基づいて定められ、水冷式オイルクーラ１５よりも空冷式オイルクーラ１４の方が高い冷却性能を有すると判定できる温度である。このようにすることで、水冷式オイルクーラ１５によりトランスミッションオイルを冷却できないにもかかわらず、トランスミッションオイルを水冷式オイルクーラ１５に流入させることを防止できる。

　また、制御部１７は、例えば車両が走行している場合に流路切換部１６を作動させることで、トランスミッション１３から流出したトランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４に流入させるようにしてもよい。車両が走行しているか否かは、車両に設けられている速度計で計測された速度情報が制御部１７に通知され、制御部１７が当該通知された速度情報を用いて判定する。車両が走行している間は、空冷式オイルクーラ１４による冷却効果が大きいので、このようにすることで、トランスミッションオイルを効果的に冷却させることができる。

　また、制御部１７は、冷却水の温度が第３の閾値未満の場合に流路切換部１６を作動させることで、トランスミッション１３から流出したトランスミッションオイルを水冷式オイルクーラ１５に流入させるようにしてもよい。冷却水の温度は、例えばエンジン１１の出口付近に設けられている温度計測部で計測される。第３の閾値は、例えば、冷却水の温度に基づいて定められ、空冷式オイルクーラ１４よりも水冷式オイルクーラ１５の方が高い冷却性能を有すると判定できる温度である。このようにすることで、空冷式オイルクーラ１４によりトランスミッションオイルを冷却できないにもかかわらず、トランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４に流入させることを防止できる。

　また、制御部１７は、冷却性能が不足している場合、例えばトランスミッションオイルの温度が第４の閾値以上の場合には、流路切換部１６を作動させることで、トランスミッション１３から流出したトランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４及び水冷式オイルクーラ１５に流入させるようにしてもよい。トランスミッションオイルの温度は、例えばトランスミッション１３の出口付近に設けられている温度計測部で計測される。第４の閾値は、例えば、トランスミッションオイルの温度に基づいて定められ、空冷式オイルクーラ１４又は水冷式オイルクーラ１５のいずれか一方の冷却性能では、トランスミッションオイルを十分に冷却することができないと判定できる温度である。このようにすることで、トランスミッションオイルを効果的に冷却させることができる。

　上記実施形態では、エンジン１１がサーモスタット１１１とポンプ１１２とを有するとしたが、これに限定されない。サーモスタット１１１は、エンジン１１とラジエータ１２との間における例えばラジエータ１２の入口付近に設けられており、ポンプ１１２は、エンジン１１とラジエータ１２との間における例えばエンジン１１の入口付近に設けられていてもよい。

　［本実施形態に係る熱制御装置１による効果］
　本実施形態に係る熱制御装置１は、車両のエンジン１１を冷却する冷却水を冷却するラジエータ１２と、エンジン１１で生じる動力を伝達するトランスミッション１３と、トランスミッション１３を冷却するトランスミッションオイルを車両の外側の空気と熱交換することで冷却する空冷式オイルクーラ１４と、トランスミッションオイルを冷却水と熱交換することで冷却する水冷式オイルクーラ１５と、を有する。そして、熱制御装置１は、トランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４に流入させるか、またはトランスミッションオイルを水冷式オイルクーラ１５に流入させるかを切り換える流路切換部１６を有する。

　本実施形態に係る熱制御装置１は、このようにトランスミッション１３を冷却するトランスミッションオイルを冷却するために空冷式オイルクーラ１４及び水冷式オイルクーラ１５を有し、トランスミッションオイルを空冷式オイルクーラ１４又は水冷式オイルクーラ１５に流入させるかを切り換えることができる。よって、熱制御装置１は、車両の状態に応じて、異なる方式である空冷式オイルクーラ１４と水冷式オイルクーラ１５とを切り換えて利用することができるので、より冷却性能が高いオイルクーラを利用することができる。

　この結果、熱制御装置１は、トランスミッション１３を冷却する冷却性能を向上させることができる。また、熱制御装置１は、トランスミッション１３を冷却するためのオイルクーラを２つ有することで、それぞれのオイルクーラを小型化することができるので、オイルクーラを車両に設ける際の自由度が向上する。

　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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

　本出願は、2017年10月23日付で出願された日本国特許出願（特願2017-204562）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明は、車両のトランスミッションを冷却する冷却性能を向上させることができるという効果を有し、熱制御装置等に有用である。

　１・・・熱制御装置
　１１・・・エンジン
　１１１・・・サーモスタット
　１１２・・・ポンプ
　１２・・・ラジエータ
　１３・・・トランスミッション
　１４・・・空冷式オイルクーラ
　１５・・・水冷式オイルクーラ
　１６・・・流路切換部
　１７・・・制御部
　２・・・サイドフレーム
　３・・・タイヤ

Claims

　車両のエンジンを冷却する冷却水を冷却するラジエータと、
　前記エンジンで生じる動力を伝達するトランスミッションと、
　前記トランスミッションを冷却するトランスミッションオイルを前記車両の外側の空気と熱交換することで冷却する空冷式オイルクーラと、
　前記トランスミッションオイルを前記冷却水と熱交換することで冷却する水冷式オイルクーラと、
　前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させるか、または前記トランスミッションオイルを前記水冷式オイルクーラに流入させるかを切り換える流路切換部と、
　を有することを特徴とする熱制御装置。
　前記冷却水が前記ラジエータに流れない場合に、前記流路切換部は、前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させることを特徴とする、
　請求項１に記載の熱制御装置。
　前記エンジンは、前記冷却水の温度に基づいて、前記冷却水を前記ラジエータに流入させるか、または前記冷却水を前記ラジエータに流入させないかを切り換えるサーモスタットを有し、
　前記サーモスタットは、前記冷却水の温度が第１の閾値未満の場合に、前記冷却水を前記ラジエータに流入させないことを特徴とする、
　請求項１又は２に記載の熱制御装置。
　前記車両の状態に基づいて、前記流路切換部を切り換えるように制御する制御部を更に有することを特徴とする、
　請求項１から３のいずれか一項に記載の熱制御装置。
　前記制御部は、前記車両の外側の空気の温度が第２の閾値未満の場合には、前記流路切換部を作動させることで、前記トランスミッションから流出した前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させることを特徴とする、
　請求項４に記載の熱制御装置。
　前記制御部は、前記車両が走行している場合には、前記流路切換部を作動させることで、前記トランスミッションから流出した前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させることを特徴とする、
　請求項４又は５に記載の熱制御装置。
　前記制御部は、前記冷却水の温度が第３の閾値未満の場合には、前記流路切換部を作動させることで、前記トランスミッションから流出した前記トランスミッションオイルを前記水冷式オイルクーラに流入させることを特徴とする、
　請求項４から６のいずれか一項に記載の熱制御装置。
　前記制御部は、前記トランスミッションオイルの温度が第４の閾値以上の場合には、前記流路切換部を作動させることで、前記トランスミッションから流出した前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラ及び前記水冷式オイルクーラに流入させることを特徴とする、
　請求項４から７のいずれか一項に記載の熱制御装置。
　前記制御部は、前記冷却水が前記ラジエータに流れていない場合は前記トランスミッションオイルを前記空冷式オイルクーラに流入させ、前記冷却水が前記ラジエータに流れる場合は前記トランスミッションオイルを前記水冷式オイルクーラに流入させるよう、前記流路切換部を作動させることを特徴とする、
　請求項１から８のいずれか一項に記載の熱制御装置。