(57)【要約】【課題】装置全体の大型化を招くことなく、潤滑油温を調整可能な熱交換器を提供する。【解決手段】回転ギヤを収容したケース２１の底部に潤滑油が貯留されたギヤ装置２０の熱交換器７０Ａ，７０Ｂであって、ケース２１の底部に貯留された潤滑油に浸漬されると共に、その内部に熱交換媒体を流通させる媒体流路７２が形成されており、熱交換媒体を潤滑油と熱交換させる本体部７１を備えた。【選択図】図２
2020012535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ギヤを収容したケースの底部に潤滑油が貯留されたギヤ装置の熱交換器であって、
前記ケースの底部に貯留された前記潤滑油に浸漬されると共に、その内部に熱交換媒体を流通させる媒体流路が形成されており、前記熱交換媒体を前記潤滑油と熱交換させる本体部を備える
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記本体部から突出すると共に、前記回転ギヤの回転方向に並行に延びる熱交換用フィンをさらに備える
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ギヤ装置が、少なくともその一部を前記ケース内に収容された主軸と、前記ケース内の前記主軸よりも前記底部側に該主軸と並行に設けられた副軸と、前記主軸に回転可能に設けられた遊転ギヤと、前記主軸側に設けられて前記遊転ギヤを該主軸と同期結合させる同期装置とを備える変速機であり、少なくとも前記本体部が、前記副軸の前記同期装置に対向する部位と前記底部との間に配置される
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の熱交換器を備える熱交換システムであって、
エンジンの冷却水を循環させる冷却水回路と、
前記冷却水回路と前記媒体流路の入口部とを接続して、前記冷却水回路を流れる冷却水を前記媒体流路に導入する第１流路管と、
前記媒体流路の出口部と前記冷却水回路とを接続して、前記媒体流路を通過した冷却水を前記冷却水回路に戻す第２流路管と、を備える
ことを特徴とする熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換器及び、熱交換システムに関し、特に、変速機等のギヤ装置の熱交換器及び、熱交換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、変速機等のギヤ装置のケース内には、噛合要素や摺動要素に発生する摩耗を低減するための潤滑油が封入されている。このような潤滑油の油温が低下すると、粘性が高くなることで撹拌抵抗の増加を招き、燃費性能等に影響を与えることになる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、変速機ケースの外部に配置された潤滑油回路にウォーマやクーラ等を個別に設けることで、潤滑油温を適宜に調整できるようにした装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４２８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１記載の装置のように、変速機ケースの外部にウォーマやクーラを個別に配置すると、部品点数の増加に伴うコストの上昇や装置全体の大型化を招くといった課題がある。
【０００６】
本開示の技術は、装置全体の大型化を招くことなく、潤滑油温を調整可能な熱交換器及び、熱交換システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の熱交換器は、回転ギヤを収容したケースの底部に潤滑油が貯留されたギヤ装置の熱交換器であって、前記ケースの底部に貯留された前記潤滑油に浸漬されると共に、その内部に熱交換媒体を流通させる媒体流路が形成されており、前記熱交換媒体を前記潤滑油と熱交換させる本体部を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記本体部から突出すると共に、前記回転ギヤの回転方向に並行に延びる熱交換用フィンをさらに備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記ギヤ装置が、少なくともその一部を前記ケース内に収容された主軸と、前記ケース内の前記主軸よりも前記底部側に該主軸と並行に設けられた副軸と、前記主軸に回転可能に設けられた遊転ギヤと、前記主軸側に設けられて前記遊転ギヤを該主軸と同期結合させる同期装置とを備える変速機であり、少なくとも前記本体部が、前記副軸の前記同期装置に対向する部位と前記底部との間に配置されることが好ましい。
【００１０】
本開示の熱交換システムは、前記熱交換器を備える熱交換システムであって、エンジンの冷却水を循環させる冷却水回路と、前記冷却水回路と前記媒体流路の入口部とを接続して、前記冷却水回路を流れる冷却水を前記媒体流路に導入する第１流路管と、前記媒体流路の出口部と前記冷却水回路とを接続して、前記媒体流路を通過した冷却水を前記冷却水回路に戻す第２流路管と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の技術によれば、装置全体の大型化を招くことなく、潤滑油温を調整可能な熱交換器及び、熱交換システムを提供することがきる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る熱交換器及び、熱交換システムが適用された車両の動力伝達系を示す模式的な全体構成図である。
【図２】（Ａ）は、熱交換器の模式的な軸方向断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】他の実施形態に係る熱交換器の模式的な軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る熱交換器及び、熱交換システムについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る熱交換器及び、熱交換システムが適用された車両１の動力伝達系を示す模式的な全体構成図である。
【００１５】
車両１には、駆動力源の一例としてのエンジン１０が搭載されている。エンジン１０のクランクシャフト１１には、クラッチ装置１２を介して、変速機２０のインプットシャフト２２が断接可能に接続されている。
【００１６】
変速機２０（ギヤ装置の一例）は、潤滑油が封入された変速機ケース２１を備えている。潤滑油は、変速機ケース２１の底部に貯留されている。なお、図中において、破線ＯＬは、変速機ケース２１内の潤滑油の液面レベルを模式的に示している。
【００１７】
変速機ケース２１には、インプットシャフト２２（主軸の一例）及び、アウトプットシャフト２３（主軸の一例）が回転可能に設けられている。これらインプットシャフト２２及び、アウトプットシャフト２３は、同軸上に配置されている。また、変速機ケース２１内の各シャフト２２，２３よりも底部側には、カウンタシャフト２４（副軸）が回転可能に設けられている。カウンタシャフト２４は、インプットシャフト２２及び、アウトプットシャフト２３に対して並行に配置されている。
【００１８】
インプットシャフト２２には、入力主ギヤ２５が一体回転可能に設けられている。カウンタシャフト２４には、入力側から順に、入力副ギヤ３０、第１出力副ギヤ３１、第２出力副ギヤ３２、第３出力副ギヤ３３、第４出力副ギヤ３４、第５出力副ギヤ３５が設けられている。入力副ギヤ３０は、カウンタシャフト２４に一体回転可能に設けられており、入力主ギヤ２５と常時噛合する。
【００１９】
各出力副ギヤ３１〜３５のうち、第１出力副ギヤ３１、第４出力副ギヤ３４及び、第５出力副ギヤ３５は、カウンタシャフト２４に一体回転可能に設けられている。また、各出力副ギヤ３１〜３５のうち、第２出力副ギヤ３２及び、第３出力副ギヤ３３は、カウンタシャフト２４にニードルベアリング等を介して相対回転可能に設けられている。第２出力副ギヤ３２及び、第３出力副ギヤ３３は、これら各ギヤ３２，３３の間に配置された第２同期装置５２によってカウンタシャフト２４と選択的に同期結合される。
【００２０】
アウトプットシャフト２３には、入力側から順に、第１出力主ギヤ４１、第２出力主ギヤ４２、第３出力主ギヤ４３、第４出力主ギヤ４４、第５出力副ギヤ４５が設けられている。これら各出力主ギヤ４１〜４５は、対応する各出力副ギヤ３１〜３５と常時噛合する。
【００２１】
各出力主ギヤ４１〜４５のうち、第２出力主ギヤ４２及び、第３出力主ギヤ４３は、アウトプットシャフト２３に一体回転可能に設けられている。また、各出力主ギヤ４１〜４５のうち、第１出力主ギヤ４１、第４出力主ギヤ４４及び、第５出力主ギヤ４５（遊転ギヤの一例）は、アウトプットシャフト２３にニードルベアリング等を介して相対回転可能に設けられている。第１出力主ギヤ４１は、アウトプットシャフト２３の入力端に配置された第１同期装置５１によってアウトプットシャフト２３と選択的に同期結合される。第４出力主ギヤ４４及び、第５出力主ギヤ４５は、これら各ギヤ４４，４５の間に配置された第３同期装置５３によってアウトプットシャフト２３と選択的に同期結合される。
【００２２】
同期装置５１，５２，５３は、シャフト２３，２４に一体回転可能に設けられたハブＡと、ハブＡの外周歯と常時噛合する内周歯を有するスリーブＢと、各ギヤ４１，３２，３３，４４，４５（第１同期装置５１はインプットシャフト２２）に一体回転可能に設けられたドグギヤＣと、ハブＡとドグギヤＣとの間に設けられたシンクロナイザリングＤとを備えている。
【００２３】
同期装置５１，５２，５３は、スリーブＢのシフト移動に伴いシンクロナイザリングＤが押圧されると、シンクロナイザリングＤとドグギヤＣとの間に同期荷重が生じる。スリーブＢとドグギヤＣとの回転が同期すると、スリーブＢがさらにシフト移動してドグギヤＣと完全噛合することにより、各ギヤ４１，３２，３３，４４，４５をシャフト２３，２４と選択的に同期結合（第１同期装置５１は、インプットシャフト２２とアウトプットシャフト２３とを直結）させるように構成されている。
【００２４】
エンジン１０には、冷却水循環回路６０（冷却水回路）が設けられている。冷却水循環回路６０は、エンジン１０のシリンダブロック内に形成されたウォータジャケット６１と、ウォータジャケット６１の出口部とラジエータ６２の入口部とを接続する上流配管６３と、ラジエータ６２の出口部とウォータジャケット６１の入口部とを接続する下流配管６４と、上流配管６３と下流配管６４とを接続して冷却水をラジエータ６２から迂回させるバイパス配管６５とを備えている。
【００２５】
また、上流配管６３とバイパス配管６５との分岐部には、サーモスタット６６が設けられ、下流配管６４には冷却水ポンプ６７が設けられている。冷却水温が所定の暖機温度（例えば、約８０度）に達すると、サーモスタット６６が開弁して、冷却水の流路をバイパス配管６５からラジエータ６２に切り替えるようになっている。
【００２６】
本実施形態において、冷却水循環回路６０は、下流配管６４のバイパス配管６５との合流部よりも下流側の部位から分岐して、熱交換器７０Ａ，７０Ｂに冷却水（熱交換媒体）を導入する導入配管６８（第１流路管の一例）と、上流配管６３のバイパス配管６５との分岐部よりも上流側の部位に合流して、冷却水を熱交換器７０Ａ，７０Ｂから上流配管６３に戻すリターン配管６９（第２流路管の一例）とをさらに備えている。以下、熱交換器７０Ａ，７０Ｂの詳細について説明する。
【００２７】
［熱交換器］
熱交換器７０Ａ，７０Ｂは、変速機ケース２１の底部に貯留された潤滑油に浸漬されており、その内部に流通させる冷却水を潤滑油と熱交換させることにより、該潤滑油を昇温又は冷却する。すなわち、熱交換器７０Ａ，７０Ｂは、冷却水温が潤滑油温よりも高い時には、潤滑油を昇温するウォーマとして機能し、冷却水温が潤滑油温よりも低い時には、潤滑油を冷却するクーラとして機能するようになっている。
【００２８】
本実施形態では、エンジン１０の始動から冷却水温が暖機温度に達するまでの間は、ウォータジャケット６１で昇温された冷却水が、導入配管６８を介して熱交換器７０Ａ，７０Ｂに供給されることで、潤滑油の早期昇温が図られるようになっている。また、冷却水温が暖機温度を超えた後は、ラジエータ６２にて調温された冷却水が、下流配管６４から導入配管６８を介して熱交換器７０Ａ，７０Ｂに供給されることで、潤滑油の安定的な調温が図られるようになっている。
【００２９】
本実施形態において、熱交換器７０Ａは、カウンタシャフト２４よりも変速機ケース２１の底部側の空間のうち、入力副ギヤ３０と第１出力副ギヤ３１との間、言い換えれば、カウンタシャフト２４の第１同期装置５１と対向する部位よりも変速機ケース２１の底部側のスペースが空いている空間に配置されている。また、熱交換器７０Ｂは、カウンタシャフト２４よりも変速機ケース２１の底部側の空間のうち、第４出力副ギヤ３４と第５出力副ギヤ３５との間、言い換えれば、カウンタシャフト２４の第３同期装置５３と対向する部位よりも変速機ケース２１の底部側のスペースが空いている空間に配置されている。
【００３０】
このように、カウンタシャフト２４と変速機ケース２１の底部との間のスペースが空いている空間を熱交換器７０Ａ，７０Ｂの設置スペースとして有効利用することにより、変速機ケース２１の拡張等が不要となり、装置全体の大型化が防止されるように構成されている。なお、図示例では、熱交換器７０Ａ，７０Ｂを２個設けているが、設置個数は、変速機２０のギヤ配列等に応じて１個或は３個以上であってもよい。
【００３１】
図２（Ａ）は、熱交換器７０Ａの模式的な軸方向断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、熱交換器７０Ｂは、熱交換器７０Ａと略同様に構成されるため、以下では、熱交換器７０Ａの詳細について説明し、熱交換器７０Ｂの説明は省略する。
【００３２】
熱交換器７０Ａは、冷却水を流通させる本体部７１と、本体部７１から突出する複数枚の熱交換用フィン７３Ａ，７３Ｂとを備えている。これら本体部７１及び、熱交換用フィン７３Ａ，７３Ｂは、変速機ケース２１の底部に貯留された潤滑油に浸漬されている。
【００３３】
図２（Ａ）に示すように、本体部７１は、冷却水流路（媒体流路）７２を有する断面略矩形状に形成されている。また、図２（Ｂ）に示すように、本体部７１は、軸方向視で略半円弧状に形成されている。すなわち、本体部７１は全体として略半円弧状を呈しており、その内部に形成された冷却水流路７２も略半円弧状に形成されている。
【００３４】
冷却水流路７２の入口部７２Ａには、導入配管６８の出口部が接続され、冷却水流路７２の出口部７２Ｂには、リターン配管６９の入口部が接続されている。本実施形態において、冷却水は、好ましくは、冷却水流路７２内をギヤ回転方向（図中矢印Ａ参照）と逆方に流されるようになっている。
【００３５】
熱交換用フィン７３Ａ，７３Ｂは、本体部７１の円弧内周面から径方向内側に突出する複数枚の内側熱交換用フィン７３Ａと、本体部７１の円弧外周面から径方向外側に突出する複数枚の外側熱交換用フィン７３Ｂとを備えている。これら内側熱交換用フィン７３Ａ及び、外側熱交換用フィン７３Ｂは、軸方向視で略半円弧状に形成されている。内側熱交換用フィン７３Ａの突出端縁と、カウンタシャフト２４の外周面との間には、所定のクリアランスが確保されている。同様に、外側熱交換用フィン７３Ｂの突出端縁と、変速機ケース２１の湾曲する底部内周面との間には、所定のクリアランスが確保されている。
【００３６】
本実施形態において、内側熱交換用フィン７３Ａ及び、外側熱交換用フィン７３Ｂは、軸方向に空隙を隔てて対向しつつ、ギヤ回転方向に互いに並行に延びるように立設されている。すなわち、各フィン７３Ａ，７３Ｂの対向側面の間には、ギヤ回転方向に沿って延びる潤滑油の流路７４Ａ，７４Ｂ（図２（Ａ）参照）が区画形成されている。このように、潤滑油を各フィン７３Ａ，７３Ｂの間にギヤ回転方向へ流通させることで、各副ギヤ３０〜３５によって撹拌される潤滑油の整流効果を得つつ、冷却水と潤滑油との熱交換効率の向上が図られるようになっている。
【００３７】
以上詳述した本実施形態によれば、ウォーマ及びクーラとして機能する熱交換器７０Ａ，７０Ｂが、変速機ケース２１の底部に貯留された潤滑油に浸漬配置されている。特に、本実施形態では、熱交換器７０Ａ，７０Ｂをカウンタシャフト２４と変速機ケース２１の底部との間のペースが空いている空間に配置するように構成されている。これにより、変速機ケース２１の拡張を伴うことなく、熱交換器７０Ａ，７０Ｂを効果的に配置することが可能となり、装置全体の小型化を図ることができる。
【００３８】
また、熱交換器７０Ａ，７０Ｂを変速機ケース２１の内部に配置することで、潤滑油を変速機ケース２１の外部に送るポンプ等が不要となり、部品点数を効果的に削減することができる。
【００３９】
また、熱交換器７０Ａ，７０Ｂを変速機ケース２１の潤滑油に浸漬させることで、少ない潤滑油量で必要な液面レベルを確保することが可能となり、潤滑油の総油量を効果的に削減することができる。
【００４０】
また、潤滑油の総油量が削減されることで、潤滑油の早期昇温を図ることが可能になる。さらに、各副ギヤ３０〜３５によって撹拌される油量も減ることで、撹拌抵抗が効果的に低減されるようになり、変速機２０の動力伝達効率を向上することも可能になる。
【００４１】
また、熱交換用フィン７３をギヤ回転方向に並行に立設したことで、各副ギヤ３０〜３５によって撹拌される潤滑油の整流効果を効果的に得つつ、冷却水と潤滑油との熱交換効率の向上を図ることが可能になる。
【００４２】
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。
【００４３】
例えば、図３に示すように、熱交換器７０の熱交換用フィン７３を本体部７１の側面から軸方向に突出させると共に、各熱交換用フィン７３が軸方向視で互いに略半円弧状に並行に延びるように設けてもよい。この場合も上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４４】
また、導入配管６８は下流配管６４から分岐し、リターン配管６９は上流配管６３に合流するものとして説明したが、導入配管６８を上流配管６３から分岐させ、リターン配管６９を下流配管６４に合流させるように構成してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、熱交換媒体としてエンジン１０の冷却水を用いるものとして説明したが、主として潤滑油の昇温を目的とする場合には、エンジン１０の排気系から取り出した高温排気を熱交換器７０Ａ，７０Ｂに供給するように構成してもよい。
【００４６】
また、変速機２０のギヤ配列は、図示例の配列パターンに限定されず、他の配列パターンであってもよい。
【００４７】
また、本実施形態の適用は、変速機２０に限定されず、例えば、デファレンシャル装置等、潤滑油を封入するギヤケースを備える他のギヤ装置にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  エンジン
２０  変速機
２１  変速機ケース（ケース）
２２  インプットシャフト（主軸）
２３  アウトプットシャフト（主軸）
２４  カウンタシャフト（副軸）
５１  第１同期装置
５３  第３同期装置
６０  冷却水循環回路（冷却水回路）
６１  ウォータジャケット
６２  ラジエータ
６３  上流配管
６４  下流配管
６５  バイパス配管
６８  導入配管（第１流路管）
６９  リターン配管（第２流路管）
７０Ａ，７０Ｂ  熱交換器
７１  本体部
７２  冷却水流路（媒体流路）
７３  熱交換用フィン
【図１】
2020012535.tif 000003
【図２】
2020012535.tif 000004
【図３】
2020012535.tif 000005