(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却されるべき流体を有する構造に固定されるハウジングと、
前記ハウジング上に取り付けられた第１および第２の入口部と、第１および第２の出口部と、を備え、前記ハウジングは、前記第１の入口部および前記第１の出口部と連通する第１の流体通路と、前記第２の入口部および第２の出口部と連通する第２の流体通路と、前記第１および第２の流体通路との間に延びる横断流体通路と、を有し、
前記横断流体通路内に配置され、前記第２の流体通路の一部と、前記第１の流体通路の一部との間に流体の一方向の流れを保証する第１のバルブであって、前記横断流体通路内の流体妨害位置内に垂直に配置され、前記第２の流体通路から前記第１の流体通路までの流体の流れを妨害するスプリングを付勢されたチェックバルブを備えた第１バルブ、
前記第１の通路内に配置される第２のバルブと、
前記第２のバルブに連結された熱アクチュエータであって、前記第２のバルブを前記第１の流体通路内の位置まで移動し、前記第１の通路内の流体温度が所定の温度を超えると、流体が前記第１の通路を通って流れることを可能にする熱アクチュエータと、を備え、
前記第１の通路内の流体温度が、前記所定の温度以下であるとき、前記熱アクチュエータは、前記第２のバルブを前記第１の流体通路内の閉鎖位置まで移動して、前記第１の通路を通る流体の流れを妨害することを特徴とする、クーラーバイパス装置。
【請求項２】
前記熱アクチュエータは、前記第２のバルブと係合可能で伸張可能なピストンを備え、前記ピストンが伸張されたとき、前記第２のバルブを前記開口位置まで移動することを特徴とする、請求項１に記載のクーラーバイパス装置。
【請求項３】
前記第２のバルブは、前記第１の通路内に配置され、前記熱アクチュエータによって係合可能な移動可能なバルブ部材と、前記第１の通路内に配置され、前記移動可能なバルブ部材を流体の流れが可能な位置まで直角に付勢する付勢スプリングと、を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のクーラーバイパス装置。
【請求項４】
前記移動可能なバルブ部材は、前記第１の通路内のボールシートに対して移動可能に配置されたボールを備えたことを特徴とする、請求項３に記載のクーラーバイパス装置。
【請求項５】
前記チェックバルブは、前記第２のバルブが前記閉鎖位置にあるときの流体通路によって、前記第１の通路から前記第２の通路まで流体の流れを可能にする位置まで移動することを特徴とする、請求項１に記載のクーラーバイパス装置。
【請求項６】
前記本体内に配置されたチェックボールと、
前記本体内に取り付けられたボールシートと、
前記本体内に取り付けられ、前記チェックボールを、前記本体の流体の流れを不能にする閉鎖位置まで直角に付勢する付勢手段と、をさらに備え、
前記熱アクチュエータは、前記本体に固定され、伸張可能かつ収縮可能なピストンを有し、前記ピストンが伸張された位置にあるとき、前記本体内の前記ボールシートと接触する流体の流れを妨害する遮蔽位置から、前記チェックボールを係合および移動させ、前記ピストンが収縮位置にあるとき、前記付勢手段が前記チェックボールを前記本体内の前記ボールシートと密封接触するように移させることを可能にすることを特徴とする請求項１に記載のクーラーバイパス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
同時係属中出願の相互参照
本願は、クーラーバイパスアセンブリに対して、２００７年７月１７日に出願された同時係属中の米国仮特許出願Ｓ．Ｎ．６０／９６１，１３７号の出願日の優先利益を請求する。その全内容は、参照することにより本明細書に含まれる。
【０００２】
本発明は、流体の温度が一定温度以上になったときのみ、流体をクーラーに流すことを可能にするクーラーバイパスアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
冷却される必要がある流体を有する機械に容易に接続され、かつ、クーラーラインにも容易に接続され得るクーラーバイパス装置を提供することが望まれる。このような機械の典型的な例は、自動車のトランスミッションである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コスト低減および燃料経済改善の構想は、トランスミッションの流体温度を安価にかつ効率的に調整できるクーラーバイパス装置または機器の必要性をもたらした。この装置は、トランスミッションの流体ができるだけ早く最適動作温度まで上昇し、いったん到達すると、その最適温度で流体を調整することを確保し、その結果、燃料経済の著しく重要な改善となった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この装置は、個別の圧力調整回路に加え、熱調整バルブ回路を備える。熱調整回路は、最適なトランスミッション流体温度に到達したとき、チェックバルブに作用して、バルブを開口し、流体をクーラー回路を通して流すことを可能にする熱アクチュエータを有する。流体が冷却するとき、熱アクチュエータはバルブを調整して流体温度を効率よく制限する。流体が最適温度に到達するような時間になるまで、流体は、チェックバルブを有する圧力バイパス回路を通って強制的に再循環する。クーラー回路をバイパスする流体の強制再循環は、既存のシステムとは対照的に、ウァームアップ時間を大幅に短縮する結果となる。このことは、クーラー環境における燃料経済をさらに大きく改善する結果となる。いったん流体が最適温度に到達すると、熱調整バルブが開口し、流体は、クーラー回路を通って循環し始める。クーラー回路内のいずれかのシステムに妨害／制約があると、圧力調整弁が閉じて圧力ポップオフ（ｐｏｐ−ｏｆｆ）として働き、流体が再循環して機械またはトランスミッションへの重大な損失を避けることができる。
【０００６】
一形態では、クーラーバイパス装置は、冷却されるべき流体を有する構造に固定されるハウジングを備える。第１および第２の入口部、および第１および第２の出口部は、上記ハウジングに取り付けられ、上記ハウジングは、上記第１の入口部および上記第１の出口部と連通する第１の流体通路を有する。第２の流体通路は、上記第２の入口部および上記第２の入口部と連通する。第１および第２の流体通路の間には、横断流体通路が延びる。横断流体通路内には第１のバルブが配置され、上記第２の流体通路の一部と、上記第１の流体通路の一部との間に流体の一方向の流れを保証する。第２のバルブおよび熱アクチュエータは、上記第２のバルブに連結される。第２のバルブおよび熱アクチュエータは、第２の通路内に配置される。熱アクチュエータは、第２のバルブを第２の流体通路内の位置まで移動し、第２の通路内の流体の温度が所定の温度を超えると、流体が前記第２の通路を通って流れることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の種々の特徴、利点、および他の用途は、以下の詳細な説明および図面を参照することにより明確になるであろう。
【図１】クーラーバイパス装置の等角図である。
【図２】クーラーおよびクーラーラインをさらに示す装置の側面図である。
【図３】装置の底面図である。
【図４】アセンブリを形成するために種々の部品が組み立てられるキャスティングの図５の４−４線に沿った断面図である。
【図５】図３の５−５線に沿ったキャスティングの他の断面図である。
【図６】図５の部分拡大詳細図である。
【図７】図５の７−７線に沿った断面図である。
【図８】図１に示すアセンブリの断面図である。
【図９】アセンブリの分解図である。
【図１０】図９のＳＡ１で示される連結サブアセンブリの図である。
【図１１】図９のＳＡ２で示される連結サブアセンブリの図である。
【図１２】図９に示すスプリングおよびボールガイドの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
クーラーバイパス装置は、冷却されるべき流体を運ぶ構造に固定可能なハウジングを有する。上記ハウジング内の入口部および出口部の領域は、第１および第２の流体通路によって連結される。横断流体通路は、第１および第２の流体通路との間に延び、上記第２の通路から上記横断通路を通り上記第１の流体通路までの間の一方向の流れに対して配置された第１のバルブを有する。第２のバルブ、および第２のバルブに連結された熱アクチュエータは、第２の通路に配置される。熱アクチュエータは、流体の温度が閾値を超えるとき、第２のバルブを流体の流れを許可する位置まで動かす。
【０００９】
図１〜９では、クーラーバイパス装置は、アルミニウムキャスティングまたはバイパス取付板、あるいは一般に１０で示すハウジングを備え、そこには、第１および第２の流体ライン連結アセンブリＳＡ１およびＳＡ２が、種々の他の構成部品とともに固定されている。キャスティング１０は、冷却される必要がある流体を運ぶ機械上の対応する平面に固定される比較的平らな底面１０．１を備える。漏れのない接続を保証するため、キャスティング１０は、Ｏリング２０を受ける底面に溝１０．２（図３）を備える。キャスティング１０を機械に固定するため、ボルト（図示せず）がキャスティング１０を機械（図示せず）に固定するために通過する複数のボルト穴１０．３を備える。
キャスティング１０は、２つの一般の垂直通路１０．４および１０．５と、横断接続通路１０．６とを備える。図４から最も良く分るように、第１の垂直通路１０．４は、機械の出口部と整合されている入口部１０．７を有し、第１の流体ライン連結サブアセンブリＳＡ１を受けるトレッド出口部１０．９を有する。また、第２の通路１０．５は、第２の流体ライン連結サブアセンブリＳＡ２を受けるトレッド入口部１０．１０を有する。第１および第２の通路１０．４および１０．５の各々は、流体ライン連結サブアセンブリＳＡ１およびＳＡ２を通り、特別端部Ｌ１およびＬ２をそれぞれ有するクーラーラインまでクーラーと接続する。端部Ｌ１およびＬ２の各々は、一般に、管状であるが、外側に延びているフェルールの接合点を有する。クイック接続連結器１０．６を以下に説明する。
【００１０】
図６および７から最もよく分るように、横断通路１０．６は、垂直通路１０．５の片面に径の異なる第１および第２の部分１０．６１および１０．６２を有する。通路１０．６１は、通路１０．６２より大径である。通路１０．６１と１０．６２との間には、例えば、ボールチェックバルブのようなチェックバルブを受けるシート１０．６３がある。図６から最もよく分るように、大径部分１０．６１は、ボールガイドとして働くが、流体の流れを制限しない内側に延びるリブ１０．６１ａを備える。また、横断通路１０．６は、垂直通路１０．５からアルミニウムキャスティング１０の外側まで延びるさらなる大径部分１０．６４を有する。その端部は、図４の参照番号１０．６５のようにねじ山がつけられている。
【００１１】
キャスティングまたはハウジング１０内には、種々のサブアセンブリが取り付けられている。これらアセンブリの第１は、ボール１２の形状のチェックバルブと、ボール１２をバルブシート１０．６３に直角に押すスプリング１４と、図８および９に最もよく示すボールチェックリテーナ１６とを有する。リテーナ１６は、比較的大径の端部１６．１と、スプリング１４内に配置される比較的小径の端部１６．２と、圧縮スプリング１４の一端を支えるフルート１６，３と、フルート１６．３と大径部分１６．１との間に配置された小径の中間部分とを有する。図８をよく見ると分かるように、大径部分１６．１は、通路１０．６の大径部分１０．６４内に配置され、小径部分１６．２は、通路１０．５を通る流れが押し進まないように、通路１０．５を横切って置かれている。
【００１２】
このチェックバルブサブアセンブリ１２，１４，１６には、プラグ１８およびＯリング２０を有するプラグサブアセンブリが連接されている。部品が組み立てられ、ハウジング内に流体の流れがない場合、プラグ１８および連接するＯリング２０は、通路１０．６の直角開口端部１０．６５にねじ込められ、プラグ１８およびＯリングは、通路１０．６の端部を閉じ、流体が通路１０．６を通ってハウジング１０から出ないようにしている。
図８に示すように、プラグ１８の右側端部は、リテーナ１６の左側端部１６，１を支えている。スプリング１４の左側端部は、リテーナ１６の小径の右側端部１６，２の上を通り、アセンブリ１０内に流体の流れがないとき、スプリング１４の右側端部がボール１２をシート１０．６３の方に押しつけて接触して、圧縮を保持している。同時に、スプリングの左側端部は、リテーナのフルート１６．３を支える。ボール１２がシート１０．６３に接触しているとき、通路１０．６を通る流れはない。
【００１３】
しかしながら、図８に示すように、ボール１２の右への通路１０．４内の圧力が、スプリング力よりも大きいと、ボール１２はシート１０．６３から追い出され、第１の垂直通路１０．４からの流れは、小径通路１０．６２を通ってシート１０．６３を通過し、大径通路１０．６１を通り、最後に、他の垂直通路１０．５まで通過することができる。
スプリングリテーナ１６のフルート１６．３は、フルート１６．３を通る流体のスムーズな流れを可能にする。
【００１４】
第１の流体ライン連結サブアセンブリＳＡ１は、図１０に最も良く示される。この連結アセンブリは、米国特許第４，６４０，５３４号に示されたフィーメイル（ｆｅｍａｌｅ）連結アセンブリに類似している。その主要事項は、参照して本明細書に含まれる。したがって、サブアセンブリＳＡ１は、この連結アセンブリ、第１のＯリング３０、スプリングクリップ３２，および第２のＯリング３４を通って延びる流体通路２４．４を有する主本体２８を備える。
本体２８は、ねじ部１０．１０にねじ込まれるねじ端部２８．１を有する。また、本体２８は、例えば、本体２８をねじ部１０．１０にねじ込むためのレンチなどによって係合される断面が８角形の拡大部２８．２を有する。
Ｏリング３４は、ねじ部２８．１と８角形状の拡大部２８，２との間の溝に受けられ、組み立てるときのリークタイト（ｌｅａｋ−ｔｉｔｅ）シールを保証する。本体２８は、ねじ端部２８．１から間隔を置いた端部に隣接して溝２８．３をさらに備える。溝は、スプリングクリップ３２を受け得るように適切な開口を有する。フィーメイル連結器の本体１０の通路２８．４は、Ｏリング３０を受ける溝２８．５を備える。クーラーライン端部が流体ライン連結アセンブリＳＡ１に完全に挿入されると、スプリングクリップ３２は、クーラーライン端部上の接合面に係合し、端部が引っ込められないようにし、Ｏリング３０は、管状部分を支え、漏れを防止する。
【００１５】
第２の流体ライン連結アセンブリＳＡ２は、図８および１１に最も良く示される。このアセンブリＳＡ２は、連結器アセンブリＳＡ１に類似する連結器アセンブリと、ボールチェックバルブアセンブリと、熱アクチュエータとを有する。連結器サブアセンブリＳＡ２は、第１のＯリング４０と、スプリングクリップ４２と、第２のＯリング４４とを通って延びている流体通路を有する本体３８を備える。本体３８は、ねじ部１０．９にねじ込まれるねじ端部３８．１を有する。また、本体３８は、例えば、本体３８をねじ部１０．１０にねじ込むためのレンチ等によって係合される断面が８角形の拡大部３８．２を有する。Ｏリング４４は、ねじ部３８．１と８角形部分３８．２との間の溝内に受けられ、組み立ての際のリークタイトシールを保証する。
【００１６】
本体３８は、ねじ端部３８．１から間隔を置かれた端部に隣接する溝３８．３をさらに備える。溝３８．３は、スプリングクリップ４２を受ける適切な開口を有する。流体連結器の本体３８の通路３８．４は、Ｏリング４０を受ける溝３８．５を備える。クーラーライン端部Ｌ１が流体ライン連結アセンブリＳＡ２の中に完全に挿入されると、スプリングクリップ４２は、クーラーライン端部の接合面に係合し、端部が引っ込まれないようにし、Ｏリング４０は、接合部の下の管状部分を支え、漏れを防止する。
【００１７】
断面を穴あけされたボールシート部材５０は、圧力嵌めまたは他の適切な方法によってスプリングクリップ４２から遠く離れた通路３８．４の端部に固定される。ボールシート部材５０は、ボール５２が載っているボールシート５０．１を有する。ボール５２は、圧縮スプリング５４によって垂直に押されてシート５０と接触する。スプリング５４は、ボールチェックスリーブ５６内に保持される。スリーブ５６は、本体１０の肩部３８．６を支え、適切な動作条件でスプリング５４およびボール５２を保持する。熱アクチュエータ６０は、圧力嵌め、ねじ止め等のような適切な手段で、シート５０．１から間隔を置いた位置でボールシート部材５０の端部に固定される。
【００１８】
熱アクチュエータ６０は、ボール５２に接触するピストン６２を有する。動作の際、例えば、Ｃａｌｔｈｅｒｍ  ｏｆ  Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，  Ｉｎｄｉａｎａで市販されている種類の熱アクチュエータ６０のピストン６２は、流体温度が一定の点以上のとき、シート５０．１から離れてボール５２を引き上げ、断面を穴あけされた開口５０．２を通ってボール５２を通り過ぎ、線Ｌ１までの流れを可能にする。
【００１９】
上述した構造は、接合ポート（ｍａｔｉｎｇ  ｐｏｒｔ）へのあらゆる種類の取り付けを可能にする。接合プレート（ｍａｔｉｎｇ  ｐｌａｔｅ）は、あらゆる顧客の仕様に対して設計され、アセンブリもまた、クイック接続を利用するトランスミッション冷却ラインとインライン接続され得る独立型のハウジングに組み込む込むことができる。
【００２０】
クーラーバイパスアセンブリの動作を理解するために、自動トランスミッションに取り付けられた場合を想定する。トランスミッション内の流体は、自動車の型およびモデルに応じて一般に１７５〜２２５°Ｆの範囲内で、所望の動作温度を有することは、技術上周知である。自動トランスミッション流体（ＡＴＦ）がこの温度以下であると、トランスミッションはより高い粘度により動作を非効率にし、自動車により多くの燃料を消費させる。この所望の動作温度以上の温度では、ＡＴＦの寿命は、急落し始める。ＡＴＦの寿命の損失を避けるため、トランスミッション流体は、自動車のラジエータ内にあるクーラーを通過する。また、自動車がトレーラ牽引パッケージを備えていると、トランスミッション流体は、外部のクーラーを通過する。通常の周囲温度範囲では、一般に、ＡＴＦが所望の動作温度に到達するまで約１０分しかかからない。しかしながら、例えば自動車がトレーラを牽引しない外部クーラーを有するという極端な条件では、温度が極めて冷たい、例えば１０°Ｆのとき、ＡＴＦ流体は、クーラーを通過するとき所望の動作温度を得ることはできない。とにかく、ＡＴＦをクーラーに通過させると、所望の動作温度に到達するまで自動車の効率は低減する。
【００２１】
動作の際、クーラーバイパスアセンブリは、矢印Ｐ０で示されるＡＴＦ出口部と連通する入口部１０．７と、ＡＴＦ入口部Ｐ１と連通する出口部１０．８とを有するトランスミッションに固定される。自動車が最初に始動すると、ＡＴＦは、周囲温度、例えば５５°Ｆとなる。この温度では、ＡＴＦは、出口部Ｐ０を通って入口部１０．７まで、その後、横断通路１０．６を通り、出口部１０．８および入口部Ｐ１を通ってアセンブリから流れる。温度は、熱アチュエータ６０をスプリングの圧力に対して拡張および上昇させるほど高くはないので、ＡＴＦはクーラーまで流れることはなく、ＡＴＦの流れは、ボール５２を通過し、図２のＣでグラフ的に示すクーラーまで流れることを可能にする。いかなる理由があっても、クーラーが流れを制限すると、ボールチェック１２が開き、クーラーを通る流体のバイパスを可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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