(57)【要約】オイル冷却器及び、通常は開いているバイメタル弁を伴うオイル冷却器回路の上流冷却器入口部分（１１０）と下流冷却器出口部分（１１４）との間に設置された少なくとも１つのバイパスオリフィス（１０６）を有する車両オイル冷却システム。下流冷却器出口オイルは、閉鎖した弁に作用するバイパスオリフィス（１０６）における上流部分の圧力部域が弁に作用する上流オリフィス部域と等しい有効圧力部域に対し直接相対しているような形で、バルブ（１５２）の裏側にポートされる。熱で活性化するバイメタルアクチュエータ（１４４）要素は、バイパスオリフィスにおいて及び弁の上流側の面を横断して加えられた最大正味差圧の力よりも大きい熱活性化されるバネ力を生成する冷却器回路の下流冷却器出口部分（１１４）と油圧連結及び熱連結されている。このバネ力は、オイル温度の上昇に伴って増大する。
2005524823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−上流入口部分と下流出口部分を有する、オイルからの熱を消散させるための熱交換器；及び
−前記入口部分と前記出口部分と流体連通状態にある少なくとも１つのバイパス弁を内含し、該バイパス弁が、バイパス弁を閉鎖するべく温度上昇と共に増大する熱で活性化されるバネ力を生成する熱起動式バイメタルアクチュエータ部材を有している、少なくとも１つのバイパス弁キャリヤ、
を含んで成る自動車用オイル冷却システムにおいて、前記バイパス弁が開放している場合に、前記熱交換器から前記オイルが迂回させられる自動車用オイル冷却システム。
【請求項２】
前記バイパス弁キャリヤが、熱交換器に対する取付けのためのバイパス弁を収納するモジュール式アセンブリであり、かくしてバイパス要素は、前記オイルが前記熱交換器をバイパスするような形でオイル流を前記上流入口部分から離れるように迂回させるようになっている請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項３】
前記バイパス弁キャリヤが、熱交換器に対する取付けのためのバイパス弁を収納するモジュール式アセンブリであり、かくしてバイパス弁キャリヤは、熱交換器の上流エンドタンクに配置されたオリフィスと相互作用することにより前記熱交換器の冷却管から離れるようにオイル流を迂回させるようになっている、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項４】
前記バイパス弁キャリヤが、熱交換器の上流エンドタンクに配置されたオリフィスと相互作用することにより前記熱交換器の冷却管から離れるようにオイル流を迂回させるようになっており、前記オリフィスの面積が、前記入口部分の面積の少なくとも５０％である、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項５】
前記バイメタルアクチュエータ部材が、二次圧力部域を横断して上流側のオイル流を許容し、かくして開放力を増大させるような形で機能する、請求項３に記載のオイル冷却システム。
【請求項６】
前記バイパス弁が、前記上流入口部分及び前記下流出口部分を連結するオリフィスを内含し、該オリフィスが前記バイメタルアクチュエータ部材により閉鎖される、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項７】
前記バイパス弁が通常は開放している弁であり、前記下流出口部分は、バイパス弁に作用するオリフィスにおける下流出口部分の第１圧力部域が前記バイパス弁の上流側に生成された第２圧力部域に直接相対しているような形で前記バイパス弁の裏側にポートされている、請求項６に記載のオイル冷却システム。
【請求項８】
前記バイパス弁が、バイメタルアクチュエータ部材の長さ方向に対して横方向であるオリフィス流れ方向を有し、バネ力の方向はその長さ方向に対し垂直である、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項９】
長さが前記アクチュエータ部材の幅の少なくとも３倍であり、幅が前記アクチュエータ部材の厚みの少なくとも１０倍である、請求項８に記載のオイル冷却システム。
【請求項１０】
バイパス弁がバイメタルアクチュエータ部材の長さ方向に対して平行なオリフィス流れ方向を有し、バネ力の方向はその長さ方向に対し平行である、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項１１】
長さが前記アクチュエータ部材の幅の少なくとも３倍であり、幅が前記アクチュエータ部材の厚みの少なくとも１０倍である、請求項１０に記載のオイル冷却システム。
【請求項１２】
前記バイメタルアクチュエータ部材は、第１部分と第２部分の熱膨張の比率が３：１〜１５：１となるような形でバイメタル組成物で作製されている、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項１３】
バイメタルアクチュエータ部材が６０℃〜１３８℃のおおよその温度範囲で閉鎖して密封する、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項１４】
バイメタルアクチュエータ部材が７０℃〜９０℃のおおよその温度範囲で閉鎖して密封する、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項１５】
バイメタルアクチュエータ部材が５０℃〜７０℃のおおよその温度範囲で閉鎖して密封する、請求項１に記載のオイル冷却システム。
【請求項１６】
自動車用熱交換器において、
−熱交換器；
−熱交換器のための入口部分と出口部分に分割され、熱交換器と流体連通状態で連結されている少なくとも１つのエンドタンク；
−第１のエンドタンクの入口部分と流体連通状態にある入口；
−第１のエンドタンクの出口部分と流体連通状態にある出口；
−複数の管のうち少なくとも１本の管が入口部分と流体連通状態にあり、複数の管のうち少なくとももう１本の管が出口部分と流体連通状態にある、熱交換器の中のフロー回路内で内部を通る流体フローのために適合された複数の熱交換器管；及び
−フロー回路全体を通過するのを回避するような形で流体を迂回させるべくフロー回路内の流体を比較的低い運転温度で遮断するように適合されたフロー回路内の中間的場所にある１本のバイパス通路を提供するように適合されている、バイメタルバイパス要素、
を含んで成る熱交換器。
【請求項１７】
バイパス要素が、入口の一部である第１の通路及び出口の一部である第２の通路そして第１の通路と第２の通路をつなぐ第３の通路を内含している、請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項１８】
バイパス要素の第１の通路、第２の通路及び第３の通路が単一の部材によって画定されており、該通路が入口と出口の間の流体連通を提供している、請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項１９】
流体が入口を通って第１の方向に流れ、バイパス要素の第３の通路が少なくとも部分的に、第１の方向とは反対の第２の方向に延在している、請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項２０】
バイパス要素の入口、出口及び通路が単一のキャリヤ部材によって画定されており、該バイパス通路が入口と出口の間の流体連通を提供している、請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項２１】
流体が入口を通って第１の方向に流れ、バイパス通路が少なくとも部分的に、第１の方向とは反対の第２の方向に延在している、請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項２２】
バイパス要素は、密封部材と、バイパス要素の通路を通って流体が流れるのを実質的に禁止するべく密封部材を選択的に移動させるためのバイメタルアクチュエータとを内含している、請求項１６に記載の熱交換器。
【請求項２３】
バイメタルアクチュエータは、流体がバイパス要素を通って流れるのを禁止するべく密封部材に対しバネ力を加えるバネであり、該バネ力に、流体が比較的冷たい場合にバイパスを横断して誘発され得る圧力勾配が打ち勝つ、請求項２２に記載の熱交換器。
【請求項２５】
バネがその幅よりも大きい長さを有し、前記バネ力が前記長さに対して平行な方向に作用する、請求項２４に記載の熱交換器。
【請求項２６】
バネがその幅よりも大きい長さを有し、前記バネ力が前記長さに対して垂直な方向に作用する、請求項２４に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーステアリング油圧システムのオイル冷却器部分を横断する高い圧力の影響を最小限におさえ、高温サイクル中の冷却を損なうことなくトランスミッション又はエンジンオイルシステムのトランスミッションウォームアップ時間を改善するための簡略型弁システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン、トランスミッション及びパワーステアリングシステムは、温度変化と共に大きく変動する粘度をもつオイルを使用している。オイル冷却器は、オイルから熱を除去する。高性能冷却器のコアチューブは、小さな通路をもつものとしても記載できる小さい水力直径を有している。これらの通路には同様に、管の外側壁に熱をより良く消散させるための「撹拌器」又は「フィン」も備わっている。オイルの粘度は、温度が低くなると大幅に増大し得ることから、低温気候は、これらの小さな通路を通るオイル流を大幅に制限することになる。
【０００３】
低温気候でもなお、オイルシステムは余剰の熱を除去することができなくてはならない。システムの単数又は複数の部分は往々にして、「ホットスポット」として記載できる部域の中でオイル内に熱を連続的に放出している。このようなホットスポットは、エンジンピストン、トランスミッショントルク変換器、油圧式ファンモーター、パワーステアリング油圧モーター、軸受及びギヤ部域といったような部域に見出される。低温気候においても、オイルはなお「ホットスポット」部域を通って流れ、流出するオイル内に及びこのオイルから熱を消散できるようにする必要がある。このことは同様に、オイルが過熱又は焼き焦げるのを防ぐ一助ともなる。
【０００４】
オートマッチトランスミッショントルク変換器のオイルは、「スリップ」モードで作動しているとき冷却器を通して冷却される必要がある。このモードは、変換器が流体継手として作用しているとき及び変換器の固定子がロックされて中でトルク増倍を提供するときに発生する。冷却器から戻るオイルは通常クラッチ板、軸受及びギヤ表面を潤滑するために使用される。オイルは、「クラッチ係合」におけるエネルギー中断のタイミングを調節するべくフィードオリフィス及びアキュミュレータシステムを通して「クラッチ活用する（クラッチピストンを活用する）」ために用いられる。クラッチ活用タイミングは、低温でより粘度の高いオイルがよりゆっくりと流れて「クラッチ活用」回路を充てんするにつれて改変される。「クラッチ活用」は同様に、電気油圧式ソレノイド信号により制御される調節弁を用いても制御可能である。ソレノイド装置油圧部分は、より小さなフィードオリフィスと共に働き、弁の信号応答は又、オイルの粘度を増大させることによっても影響される。
【０００５】
オイル作動範囲は、４０℃〜１００℃（１０４゜Ｆ〜２１２゜Ｆ）の間の温度で記載されている。トランスミッションオイルの温度は、約８０℃〜１２１℃（１７６゜Ｆ〜２５０゜Ｆ）の間の冷却範囲で約６０℃〜１００℃（１４０゜Ｆ〜２１２゜Ｆ）の間の温度で一貫性あるシフト品質を提供するべく最適化でき、最適化された冷却範囲は８０℃（１２１゜Ｆ）前後でありおおよその上限利用は１３５℃（２７５゜Ｆ）である。低温時期の間、シフト効率を改善するべくオイル温度を速やかに上昇させる必要がある。
【０００６】
高性能冷却器は、オイルが冷却するにつれてオイル流量が大きく影響されるように乱流を最適化するべく小さい断面積をもつ長い管状ポートを使用する。小さな水力直径内を流れる流体の能力は、上昇する温度によって左右される。温度が低下するにつれて、オイルはきわめて濃厚となり、コアを通してオイルを流すためにはるかに高い圧力差が必要となり、厳寒期には、流れは事実上停止し得る。冷却回路は、冷却液及び潤滑剤の両方と作用するべく、流れてきたパワーシステムに戻るように油が流動できるようにしなければならない。低温オイルは、冷却器でブロックされ、冷却及び潤滑の両方の能力を低減させる可能性がある。
【０００７】
低温気候条件下でバイパスを利用できるようにするべく制御された漏洩流及び制御された冷却削減を有するバイパスオリフィス回路について記載する米国特許第５，５７５，３２９号明細書で記載されたものといったような一部のバイパス回路が提案されてきた。この「受動的バイパスオリフィス」方法では、コアのまわりを一貫して流れバイパスオリフィスの中を通過するオイルの非冷却流部分の差を補償するため熱交換器のコア部域サイズを増大させることが必要となる。一部のオイル冷却器システムは、コアの上流部分と下流部分の間に常時開放したバイパスオリフィスを有し、バイパスする高温オイルを補償するためにバイパスされていないオイルを冷却するために付加的なコア補償を必要とする。バイパスオリフィスを通りオイル冷却器を通過して移行する低粘度高温オイルは実質的なものである。コアサイズは、バイパスオイル内の余剰の熱を補償するために増大させられなくてはならない。
【０００８】
もう１つの既知の方法は、冷却器回路の伝達部分の中で圧力弁を用いている。大部分の油圧システムは、オイルをバイパスするために圧力「解放」弁を有している。この弁は、最大許容回路圧が得られるまで、通常は開放していない。オイルの粘度が増大するにつれて、より低温の回路の低温オイル流は制限された状態となる。比較的粘度の高いオイルは流れに抵抗し、回路を横断して圧力を上昇させる。冷却器内の低温オイル抵抗によって外部抵抗がひき起こされる場合、内部的にバイパスされた高温オイルは、効率の良いシステム動作のための最適なせん断特性を維持するのに適切でない可能性のある温度でクラッチ、軸受及びギヤまで戻される。弁は、冷却器回路のまわりでオイルをバイパスさせるように規定の圧力で開放し、圧力が高い場合潤滑回路まで流れる。この弁は同様に、車両が深い雪の中で動けなくなった場合といったように冬の条件下での高温動作中にも開放し得る。「ドライブ」から「リバース」に、そして次に「ドライブ」に戻るようにシフトするという傾向があり、ここで変換器は「スリップ」モードにあり、それが大量の熱を発生させる。冷却器をバイパスする高温オイルは、潤滑回路まで（又は時として「オイルサンプ」又は「タンク」まで）「熱い」状態で戻る。高温オイルは幾分かの潤滑能力を提供するが、クラッチ表面からの熱の除去は大幅に低減される。クラッチ表面からの熱除去能力の低下は、クラッチ面の焼付きを起こし早期に故障させる可能性がある。軸受及びギヤの表面での温度上昇は、磨耗を加速する可能性がある。もう１つのバイパス回路においては、ボール及びバネ又はスプールバルブ及びバネを有する圧力解放弁は、圧力が冷却器回路を横断して高い場合に開放する。一部のオートマチックトランスミッションでは、圧力制御されたバイパス弁が使用されている。弁アセンブリはトランスミッションの中に組立てられ、オイルは内部を再循環する。この弁は、高圧に反応し、一般に、潤滑回路に補給を行なうべく上流冷却器回路から高温オイルを漏出させるために使用可能である弁体ガスケット内の溝路横断スリットオリフィスを除き、温度には反応しない。熱は高温オイルから消散されず、クラッチの過熱さらには焼付きの危険性をもたらす。ギヤ及び軸受はなお作動可能にあるものの、摩擦損失はさらに高い。
【０００９】
もう１つの既知のシステムは、米国特許第６，４９９，６６６号明細書に記載されているような第２の弁座を活用するべく二次的バネ部分で弁座に対し作用するように第１のバイパスポートを開放するべく、サーマルアクチュエータを使用する。これは、バイパス機能を達成するためにサーマルピストン、２つのバネ又は２つの独立した弁座コンポーネントといったような付加的なコンポーネントを必要とし、かかる追加のコストのために部品コストはさらに高い水準になる。起動を実施するためのコンポーネントの数の増加は、規定の温度及び圧力での開閉起動の可変性を増大させる。高圧解放弁が必要とされ得、パワーステアリング冷却器回路において付加的なボール及びバネが必要とされうるように、付加的コンポーネントが必要となり得る。バイパス回路は、後ろに熱膨張ろう様材料を伴うピストン弁を有する。この「ろう様」材料は、弁を移動させるための適切な力及び運動を提供するピストン又はダイヤフラムの後ろにあるが、該アセンブリは比較的高価である。該アセンブリは通常、二次的高圧「ポペット」弁及び閉鎖したサーマルバルブ部分のまわりで高圧解放を提供するためのバネを有する。多数のコンポーネントを伴うデュアルシステムは、付加的コストでこれらのコンポーネントを有している。
【００１０】
ラジエータの「タンク内」タンクオイル冷却器は、パッケージングスペースに起因してサイズに制限がある。従って、それは一般に極めて高温の条件については、熱伝達能力に関し制限されている。より低温の周囲温度での外部オイル冷却器の高い効率は、冷却器コア内のコアの小さい管通路を通って流れようとするオイルの粘度が極度に高いことから、オイルの流れを制限する可能性がある。制限された流れは、下流コンポーネントの潤滑及び冷却を制限する。
【００１１】
油圧システムは、平方インチあたりのポンド（ｐｓｉ）数で圧力を描写する。システムを横断した圧力差により、流体はシステムの高いポテンシャルから低いポテンシャルの部分へと流れさせられる。メートル法バージョンは通常キロパスカル（ｋＰａ）又はメガパスカル（ＭＰａ）単位である。パワーステアリング、トランスミッション及びエンジン冷却器の場合、それらは「流れ抵抗面積」である。オイル冷却器は、大部分の仕事を行なうシステムの一部分から上流オイルを受けとり、オイル内への熱エネルギーとしてその効率の一部を失う。冷却器回路内を通るオイルは、冷却器ラインを通って流れるにつれて幾分かの抵抗に会い、高性能冷却器通路を流れるにつれて大幅に増大する。最新式の高性能冷却器においては、通路は、冷却性能を改善するため通路のサイズが縮小されるにつれて小さい水力直径を有する。通路が小さくなると、粘度変化に対する感度は高くなる。オイル粘度は温度との関係においてきわめて大幅に変化することから、この条件は、温度変化との関係における可変的抵抗とみなすことができる。オイルのコンシステンシーは、極低温条件での「ハチミツ様」の濃さから、高温での「水様」の濃さまで変化する。
【００１２】
オイル冷却器は、非常に小さいオリフィスをもつ流れ通路に類似してオイルが非常に低温であるときに高い対流れ抵抗を有する。オイル冷却器は、非常に大きいオリフィスをもつ流れ通路に類似してオイルが極めて高温であるときに低い対流れ抵抗を有する。システムオイルポンプは、最大許容可能システムオイル圧に達するまで、オイル流を押そうとする。低温オイルでのコアの上流から下流へと圧力差は、非常に高い。例えば、自動車のトランスミッション冷却器回路圧は通常ほぼ最低４０〜４５ｐｓｉに調節されており、コアを横断する「低温」圧力は３０〜３５ｐｓｉであり得る。
【００１３】
パワーステアリング冷却器は通常、１２００〜１５００ｐｓｉに圧力限界があるポンプにより駆動される流量を有する。基本的冷却器圧力差は１１００ｐｓｉを上回る可能性があり、形状及び長さにより制限されたバイパスオリフィスの場合でさえ、コアを横断する圧力差は４００〜６００ｐｓｉに達し得る。大型の輸送用トラックさらには一部の大型スポーツ汎用車（ＳＵＶ）は、システム圧力限界はより高いものであり得る。
【００１４】
一部のオイル冷却器回路は、冷却器のまわりを流れるためのバイパス回路を有する。このバイパスは、回路を横断する圧力を低減させるか又は発熱部分まで戻る流れを提供してシステム内のオイルの早期ウォームアップを提供するために用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
パワーステアリング油圧システムのオイル冷却器部分を横断する高い圧力の影響を最小限におさえるためそして高温サイクル中に冷却を損なうことなくトランスミッション又はエンジンオイルシステムのトランスミッションウォームアップ時間を改善するために、簡略化された弁システムに対するニーズが存在している。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
好ましい実施形態においては、本発明は、第１のエンドタンクの入口部分と流体連通状態にある入口；第１のエンドタンクの出口部分と流体連通状態にある出口；うち少なくとも１本の管が入口部分と流体連通状態にあり、少なくとももう１本の管が出口部分と流体連通状態にある、第１のフロー回路内で内部を通る流体フローのために適合された複数の熱交換器管；及び、第１のフロー回路全体を通過するのを回避するような形で流体を迂回させるべく第１のフロー回路内の流体を比較的低い運転温度で遮断するように適合された第１のフロー回路内の中間的場所にある１本のバイパス通路を提供するように適合されている、エンドタンクの外側にあるバイパス要素、を含んで成る改良型熱交換器アセンブリに向けられている。
【００１７】
もう１つの好ましい実施形態においては、バイパス要素はエンドタンクの外部に位置設定されかつ、比較的低い運転温度で第１の圧力勾配を誘発し、かつ熱交換器回路を通過するのを回避するような形で流体を迂回させるべく第１のフロー回路内の流体を遮断するために特に適合されている。かくして本書のバイパス要素のための１つの好ましい構造は、入口の一部である第１の通路、出口の一部である第２の通路、そして第１の通路と第２の通路をつなぐ第３の通路を内含している。さらに一層好ましい実施形態においては、かかる第３の通路の直径は約４．０〜約８．０ｍｍの間である。全ての好ましい実施形態において、流体の実質的部分は、迂回され得る。
【００１８】
本発明は、高温及び低温の両方の条件において温度及び圧力の両方に対し反応できる単一要素のサーマルアクチュエータを提供する。冷却器サーマルバイパス弁は、冷却器バイパス流を可能にするべく高圧及び低温の両方に反応する単一の熱素子によって制御される通常は開放した弁を使用する。単一バネアクチュエータ要素は、サーマルスプリングが最小の力で動作できるようにバイパスフィードオリフィスを横断して弁に加えられた上流圧力に抵抗するため「ポペット」弁の裏側に対して下流圧力により補助されている。
【００１９】
本発明は、パワーステアリングの油圧又はエンジンオイルシステムのオイル冷却器部分を横断する高い圧力の影響を最小限におさえ、高温サイクル中の冷却を損なうことなくトランスミッションウォームアップ時間を改善するために簡略化された弁システムを提供する。
【００２０】
該システムは単純なものであるため、製造上の検査は単一のアクチュエータ要素に焦点をあてることができ、多数のアクチュエータコンポーネント及びバネに比べて可変性が削減され、相対的製造コストを削減することができる。
【００２１】
弁システムは、オイル冷却器まで流れるオイルが冷却器をバイパスして回路の下流側戻り部分までオリフィスを通って流れることができるようにするバイパスオリフィスを有する。オリフィスはコアを横断しての最大差圧及びウォームアップ時間の較正を可能にするようにサイズ決定される。オリフィスのサイズ決定は同様に、同じ温度でコアを横断してオイルを流すための差圧以下である利用可能な放出圧力を用いて「低温」動作中に下流回路機能に補給を行なうのに必要とされる量のオイルを許容する。オリフィスの下流側に設置された、能動バイパス弁、特に能動バイパス弁が、温度に対し反応する単一能動弁サーマルアクチュエータでオリフィスを通る流れを閉め切り、弁は、「ポペット」弁の裏側に下流圧力を露呈させることにより閉鎖補助を受けている。サーマルスプリングアクチュエータは、「高温」のときにコアを通って流れるのに必要とされる最大圧力差のみに対して弁を閉鎖する。弁は、オリフィスを横断する過剰な差圧及び低温に応答して開放する。
【００２２】
弁又は１つの特定の実施形態においては「ポペット」弁の側面に対して熱素子により生成された力は、オリフィスを横断する上流又は入口側圧と同等の同じ弁裏側部域に対する下流圧力により補助されている。熱素子の力は、差圧力のみに対して働かなくてはならないことから、最小限におさえられる。バネ負荷は、「高温」サイクルの冷却段階中にコアを横断する最大差圧によって生成される力に抵抗するように設計されている。（オイルがその最低粘度にあることから）「高温」であるときにコアを通って通常流れるのに必要とされる圧力よりも大きい任意の圧力が、弁を強制的に開いて上流圧力を解放するために許容される。高い上流圧力は、弁が通常開放している場合である専らより低いオイル温度の場合にのみ見られる。
【００２３】
熱素子は、その幅に比べて一定の長さをもつバイメタル材料である。バイメタル要素の厚みは、所要差圧力が「ポペット」弁に対する閉鎖力を維持する必要性を増大させるにつれて増大させられる。こうして、オリフィスを横断する差圧に対する封鎖が維持される。
【００２４】
温度が規定の弁閉鎖温度まで上昇するにつれて、通常開放している弁は閉じ、弁はバイパスオリフィスを密封する。流れはバイパスオリフィスを横断して停止させられ、冷却器を通るように全ての流れを強制する。
【００２５】
オイルが規定の密封温度より低く冷却され、バイメタル要素が位置づけされている回路の下流の「冷却器退出」部分に入った時点で、該要素は弛緩して、低温オイルをさらに多く、冷却器をバイパスするオリフィスを通って流れさせ、規定のサーマルバルブ「クラッキング点」に近づくのに充分暖まるまでオイルシステムを通して再循環させる。熱素子は、油圧システムに戻りつつある下流の又は「冷却器退出」オイルを検知しこれにより活性化される。
【００２６】
弁は、規定の弁クラッキング温度でコアを横断しておおよそ最大の差圧（又はそれよりもわずかに高いもの）に対してのみ作用するように設計されている。クラッキング点の仕様よりも大きいあらゆる入口ライン側圧力は、弁をバイパスモードに移行させる。
【００２７】
弁部分は、弁が第２の圧力部域に対し開いて開放圧力と閉鎖圧力の間に幾分かの間隔を許容する、付加的な圧力ヒステリシス特徴を有することができる。こうして「クラッキング点」での開放から閉鎖への「乱調」が低減する。
【００２８】
熱動作モードは、低温オイルをバイパスするために開放し高温状態で密封して高温オイルを冷却器に強制的に通すバルブスプリングの緊張又は弛緩を提供する。金属サーマルスプリングが、高温状態でバネキャリッジに対し増大する力を提供する。バネキャリッジはバイパスオリフィスを横断して位置づけされている。オリフィスは低温（及び差圧）で通常の流量の約半分（１／２）に対してサイズ決定されている。キャリッジそして特にオリフィスの穴を密封する弁座は、オイルが高温であるときに冷却器入口から冷却器戻りラインまで移行するのを防ぐ。サーマルバイパスシステムは、潤滑回路といったようなシステムの下流部分の油圧欠乏を防ぐため極高温及び極低温の両方の周囲条件の間、冷却器を通る最大限に冷却されたオイルの流れ及びバイパス回路を通る「低温」オイルの流れを維持し、潤滑対象コンポーネントの過熱を防止する。バイパスオリフィスは、規定の冷却温度モードに近づくまで冷却器のまわりをオイルが流れることができるようにする。弁は、約１４０゜Ｆ〜約２１２゜Ｆの範囲内の温度で開放又は閉鎖し、通常約１２ｐｓｉ〜約３５ｐｓｉの差圧に耐えることができるようになっている。弁キャリッジは、サーマルスプリングの過度のたわみ又は過大応力を防ぐため１．０〜３．０ミリメートルの間までの制限された開放行程を有する。バネと弁は、カートリッジ形ハウジング内に組立てられる。ハウジングは少なくとも１つのラジアルリングを有し、１つの特定の実施形態においてはＯリングが密封してオイルの漏洩を防いでいる。外部の汚れ及び湿気がカートリッジ密封部分に入らないようにするため、付加的なダストシールドを追加することができる。冷却器内への上流側の流量及び冷却器からの下流側の流量を制限するためのオリフィスアパーチャを内含する付加的な制御機構を内含させて、特に早期ウォームアップ制御のためバイパス流量比を調節することもできる。
【００２９】
単純なバイメタルアクチュエータスプリングそして好ましくはモノブロックキャリッジが、冷却器を通る流れが厳しく制限されるほどオイル温度が低下した場合に、「冷却器進入」油圧ラインから「冷却器退出」戻りラインへとオイルが移行できるようにする廉価で信頼性の高いバイパス弁システムを提供する。
【００３０】
弁が単純であるため、製造コストは低くとどまり、その動作は車両の寿命中再現性及び持続性のあるものとなる。この方法は、開放バイパスオリフィスシステムにおいてコアの周囲を流れる高温のバイパスオイルについて補償するために冷却器コアサイズの追加を必要としない。
【００３１】
システムのコストは、ハウジングコンポーネント、プランジャ、シール、バネ及び熱膨張ワックスを必要とする２相材料サーマルバルブよりも少ない。
【００３２】
バイパス弁及びハウジングアセンブリを含めた１つ又は複数のバイパス弁キャリヤ要素が、本発明に従った熱交換器内で有利にも使用される。本発明に従った熱交換器においては、有利にも制御オリフィス及び通路が使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図３ａ及び３ｂを参照すると、オイル（トランスミッションオイル、パワーステアリングオイルなど）といった流体を冷却するための熱交換器１００が例示されている。有利には、熱交換器は、流体温度が比較的高い場合にバイパス弁キャリヤ要素１０２を通る流体の流れを実質的に禁止するものの流体温度が比較的低い場合にバイパス要素１０２を通る流体の流れを許容する能力を有するバイパス弁キャリヤ要素１０２の一例を内含している。
【００３４】
１実施形態においては、部材１０４（例えばアルミニウムブロック）が具備されており、この部材１０４には、熱交換器１００の入口１１０及び出口１１４と流体連通状態にある制御オリフィス１０６を内含する通路１２２が含まれている。図示されているように、制御オリフィス１０６を内含する通路は、チャンバ１１８、第１の貫通孔１２２及び第２の貫通孔１２４を内含する。第１の貫通孔１２２は、チャンバ１１８及び入口１１０と流体連通状態にある。第２の貫通孔１２４は、チャンバ１１８及び出口１１４と流体連通状態にある。
【００３５】
変形実施形態においては、通路１０６をさまざまな構成に従って形成させることが可能である。例えば、通路１０６の貫通穴が熱交換器１００のエンドタンク１３８の入口部分１３０及び出口部分１３４と流体連通状態にあってもよい。その他の実施例では、チャンバ１１８は除外される。
【００３６】
図示された好ましい実施形態に従うと、バイパス要素１０２は、バイパス通路１０６を通る流体フローを選択的に及び実質的に禁止するためチャンバ１１８内に位置設定されているアセンブリ１４０を内含している。図示されているように、アセンブリ１４０は、１つ又は複数の支持構造１４８に取付けられたアクチュエータ１４４、及び少なくとも第１の位置（図３ａに示されている）と第２の位置（図３ｂに示されている）の間でアクチュエータ１４４を介して起動させることのできる栓部材１５２を内含する。
【００３７】
好ましい実施形態においては、支持構造１５６は部材１０４に取付けられており、次にはチャンバ１１８内部でアクチュエータ１４４を支持するためこのアクチュエータ１４４に取付けられる。支持構造１４８は、アクチュエータ１４４を支持するためさまざまな構成及び形状で提供され得ると考えられている。図３ａ及び３ｂに示されているように、支持構造１４８の各々には、アクチュエータ１４４の部分１６０内の穴（図示せず）及び栓部材１５２内の穴を通って滑動可能な形で延在する本体部分１５６が含まれている。好ましくは、支持構造１４８は同様に、アクチュエータ１４４を本体部分１５６上に保持するキャップ部分１６４を内含する。
【００３８】
さらに、好ましい実施形態においては、アクチュエータ１４４は、チャンバ１１８の壁１６６及び／又はアパーチャに向かって部材１５２を押し付けるため部材１５２に対抗してバイアスされている。部材１５２をバイアスさせるためさまざまな構成でアクチュエータ１４４を提供することが可能であると考えられている。図３ａ及び３ｂでは、アクチュエータ１４４は、その突出した部分１７０が栓部材１５２の第１の表面１７４に対抗してバイアスされるような形で支持構造１５６に取付けられた部分１６０をもつバネ（例えばリーフスプリング）として示されている。
【００３９】
通常の動作中、流体はエンドタンク１３８の入口部分１３０まで入口１１０を通って流れる。その後、流体は、熱交換器１００の管１８０を通ってエンドタンク１３８の出口部分１３４まで、そして出口１１４を通って外へと流れる。かかる流れを駆動するため、熱交換器１００内に流入する流体と熱交換器１００から外に流出する流れの間には圧力差が誘発される。標準的には、この圧力差は、流体が低温である場合、流体がさらに低温になった時点での差に比べ高いものである。好ましくは、この圧力差は、バイパス１０２を横断しても誘発され、圧力差の規模に応じて、流体の少なくとも一部分がバイパス１０２を通って流れることができる。
【００４０】
特に、アクチュエータ１４４は、部材１５２に対して力を加え、チャンバ１１８の壁１６６に対し栓部材１５２の表面１８０を押し付ける。圧力差の規模が予め定められた閾値より低い場合（すなわち流体がより暖かい場合）、アクチュエータ１４４は、栓部材１５２の表面１８０を（図３ａに示されているように）チャンバ１１８の壁１６６に対し実質的に一平面上にある状態に維持する。次には、栓部材１５２の表面１８０は、通路１０６の貫通孔１２２をカバー又は閉鎖し、バイパス要素１０２を通る流体の流れを実質的に禁止する。しかしながら、圧力差の規模が予め定められた閾値より高い場合、圧力差はアクチュエータ１４４によって部材１５２に加えられる力を超過し、部材１５２をチャンバ１１８の壁１６６から離れるように移動させ、流体の実質的部分が通路１０６を通って流れ（図３ｂ）に示されているように）熱交換器１００の管１９０をバイパスさせることができるようにする。きわめて好ましい実施形態においては、部材１５２は、通路１０６を通るいかなる実質的な流れも許容することなく、通路１０６のチャンバ１１８内に実質的量の流体を維持するため、小さい抽気孔（図示せず）を内含することができる。
【００４１】
有利には、熱交換器を通って流れるべき特定の流体に応じて、又特定の熱交換器の構成に応じて圧力差の予め定められた閾値を決定するように、アクチュエータ１４４を選択することが可能である。その上、流体がバイパスを通って流れることを該部材が可能にする場合にバイパスを通る流体フローのほぼ任意の所望の部分（例えば全て、半分など）を有するように、バイパス要素を構成することができる。
【００４２】
本書で開示されたバイパス機能が、単一流体熱交換器におけるその使用を特に基準にして例示されてきたということを認識すべきである。しかしながら、これらの機能は、多流体熱交換器においても利用することができる。従って、本発明は同様に、バイパス機能を含む多流体熱交換器及びその作動をも考慮している。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態においては、バイパスオリフィス及び弁システムは、冷却器コア入口１１０と冷却器コア出口ライン１１４の間の温度及び圧力差に呼応する。上流コア入口１１０と下流コア出口１１４の間の差圧は、弁サーマルスプリング又は弁アクチュエータに作用する唯一の圧力である。上流又は入口圧力は、バイパス弁の前方側オリフィス直径にポートされ、下流又は出口圧力はバイパス弁の裏側にポートされかくして入口圧力との関係における弁に対し相対する力の効果を有する。従って、この弁を閉鎖状態に保つのに必要とされる力は、２つの圧力の差によりオリフィス直径において弁上に作り出される力にほぼ等しい。この配置は、比較的低い割合のサーマルスプリングの閉鎖力がオリフィスを密封し、オイルが高温であるときに冷却器を通して最大の流量を維持することを可能にする。バイパス配置は、オリフィスの入口半分がコアの上流側にあり、オリフィスの出口がコアの下流側にあるかぎりにおいてオイル回路のどこにでも位置づけされ得、サーマルスプリングは冷却器回路のその場所でオリフィスを閉鎖するようにセットされる。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態においては、１つ又は複数のオリフィスのサイズは、温度が上昇してオイルをウォームアップする時のバイパス流量に対するコア出口流量の比で決定される。特に好ましい実施形態においては、バイパス流量に対するさらなるコア流量の比率でバイパスオリフィスの下流側でコア入口にオリフィスが設置される。その他の実施形態においては、第３のオリフィスをコア出口にそしてバイパスオリフィス出口の上流側に付加することができる。もう１つの好ましい実施形態においては、コア管自体は、温度変化に敏感な複合可変オリフィスとして作用する。
【００４５】
バネの好ましい場所は、オイルが再利用のため戻される場合に、望ましいオイル温度条件に従って開放又は閉鎖位置を調整できるように、下流オイル内、すなわち出口１１４の下流にある。この配置は同様に、エンジン、トランスミッション又はパワーステアリングシステムの効率のためのオイルの早期暖化、例えば、圧力損失を結果としてもたらす密閉部域を横断した漏洩の減少又はクラッチ活用制御オリフィスを横断して又は軸受、弁及びピストン表面上又はポンプ及びモーター表面上のオイルせん断の低下についての調節温度制御をも可能にする。
【００４６】
弁の材料は、少なくとも２つの異なる金属から成る、すなわちバイメタル弁である。平らに形成された場合、バイメタル材料は通常形状が曲がって平坦から弓形までたわむ。スイッチの場合、バイメタル弁は、Ｕ字形又は丸いディスク形状のいずれかである。ディスク形状は、直ちに変化をひき起こすオーバーセンタスナップ作用を有する。材料の選択は通常、疲労及びコストを考慮に入れて温度との関係における接点での所望の運動及び力荷重について行なわれる。
【００４７】
各材料は、もう一方の材料との関係において異なる熱膨張を有する。例えば、本発明において使用するために提案されている２つの材料のうちの１つは、ステンレス鋼（すなわちクロム−鋼合金）である。第２の材料は、好ましくは３０〜４０重量％のニッケル、好ましくは約４０重量％のニッケルを含むニッケル−ステンレス鋼合金である（その商標名はＩＮＶＡＲTMである）。一方についての熱膨張係数は温度変化１度あたり約１２×１０-6であり、第２の材料は、温度変化１度あたり約３〜４×１０-6の熱膨張係数を有する。２つのタイプの材料間の膨張比は約４：１である。従って２つの材料を結合させて、加熱又は冷却した場合、バイメタル圧延シートの全体的結果は、形状がゆがみ平らなシートから漸進的曲線が出現するように形状が歪むか、又は湾曲形状が漸進的にまっすぐになるかである。膨張率の大きな材料に対する膨張の低い材料の正常な厚み比は、約２：１から１：１又は厚みの５０〜７０％である。
【００４８】
もう１つの材料タイプは、その熱機械特性を修正するためのその他の微量金属を伴う３６重量％のニッケルを含有するニッケル−ステンレス鋼合金でありうる（その商標名はＩＮＣＯＮＥＬTM）。第１のステンレス鋼についての熱膨張係数は、温度変化１度あたり約１２×１０-6であり、第２のものは、温度変化１度あたり約０．８×１０-6の熱膨張係数を有する。２つのタイプの材料の間の膨張比は、約１５：１である。
【００４９】
オイルは、当業者にとって既知の特性を伴って約４０℃〜１００℃（１０４゜Ｆ〜２１２゜Ｆ）の間の温度範囲で動作するように設計されている。図１参照。オイルの作動粘度は、約６０℃の温度で最適化されることになる。これは、およそ６０℃〜１００℃の間又は８０℃±２０℃（１４０゜Ｆ〜２１２゜Ｆ又は１７６゜Ｆ±３６゜Ｆ）の温度にクラッキング点を設定することによって得られる。温度が８０℃のクラッキング点未満に降下し、流れがバイパスオリフィスを通ってさほど制限されない場合、バルブスプリングは弛緩し、低温オイルを図３ｂ、４ｃ及び５ｃに示されている通りに外へバイパスオリフィスを通って冷却器戻りラインまで流れさせる。オイルが冷却するにつれて、バイパスオリフィスを通っての全流量が達成される。弁は８０℃以上で着座し（閉じる）、図２のグラフに示されているように、コアの入口対出口の差圧に耐える。
【００５０】
弁システムは、裏面戻りライン圧とサーマルスプリングの力の補助を得て作用する動作モードをもつ。バイメタルバルブスプリング２１２は、図４ａで概略的に例示されているようにコアを横断して最大差圧に抵抗する力を提供するように設計されており、かくして特定の弁２１０は図４ｂに示されているようにサーマルスプリングアクチュエータ２１２及び低温下流戻りライン圧２３０の両方によって生成される力で、上流入口ライン２２０に対し閉じられる。「クラッキング点」仕様よりも大きいあらゆる上流圧力（図２参照）がバイパス弁２１０を図４ｃに示されているようなバイパスモードに移行させる。バイパスモードでは、バイメタルバルブスプリング２１２は図４ｃに示されているように左へと偏向し、かくしてオリフィス２０６を開放する。従って、コア２４０の管２９０を自動的にバイパスしオイルを直接冷却器入口２２０から冷却器出口２３０まで送るため、低温気候の高圧スパイクはことごとく低減されることになる。
【００５１】
図４ａ−４ｃの実施形態においては、オイル経路は、バイパスオリフィス２０６が備わった熱交換器のエンドタンク２３８の入口部分２３６と冷却器入口２２０を内含する。図４ｃに示されたバイパスモードでは、バイパス弁２１０は開放し、流体はエンドタンク２３８の入口部分２３６からバイパス弁２１０の裏側へと流れる。このとき、オイルは冷却器出口２３０を通って流れる。かくして、図４ａ−４ｃの実施形態においては、バイパス流路は、バイパス要素２００及びエンドタンク２３８の両方を内含する。
【００５２】
図５ａ−５ｃの実施形態において、オイル経路は、熱交換器のエンドタンク３３８の入口部分３３６と冷却器入口３２０を内含する。前述の実施形態とは異なり、バイパス弁及び通路は、バイパス要素３００内に収納されている。図５ｃに示されたバイパスモードでは、バイパス弁３１０は開放しており、流体は冷却器入口３２０から外に、そしてバイパス弁３１０の裏側でチャンバ３１８内に流れ込む。その後、オイルは冷却器出口３３０を通って流れる。かくして、図５ａ−５ｃの実施形態においては、バイパス流路は、専らバイパス要素３００内部に収納されており、かくしてこのバイパス配置は熱交換器のエンドタンク３３８の修正をほとんど又は全く必要としない。
【００５３】
図４ａ−４ｃ内に概略的に示されている弁システムは、バイパス弁２１０の下流側に対して、サーマルバルブスプリング２１２の長さとの関係において横方向の起動力を加えるサーマルバルブスプリング２１２を描いている。バイメタルサーマルバルブスプリング２１２は、オリフィス２０６から離れるようにたわみ、かくしてオリフィス２０６を開放する。
【００５４】
図５ａ−５ｃに概略的に示されている代替的弁システムは、バイパス要素３００の下流側に対して、チャンバ３１８及びサーマルバルブスプリング３１２との関係において及びこの長さに沿って「整列して」線形機動力を加えるサーマルバルブスプリング３１２を描いている。
【００５５】
各ケースにおいて、熱動作モードは、「冷却器退出」オイルが暖まっている場合の単純な緊張又は「冷却器退出」温度が低温である場合のバルブスプリングの弛緩を提供する。こうして、再現可能な開放「低温」動作と密封「高温」動作が提供され、冷却器回路を通して高温オイルを強制する。単純なバイメタルスプリングが、オイルの加熱に従ってバネキャリッジに対する張力の増加を提供する。バネキャリッジは、オイルが冷却を必要とする温度に達するまで、オリフィスを通した及び冷却器のまわりの通常の流れを可能にするようにサイズ決定されているバイパスオリフィス上に位置づけされる。キャリッジはオリフィスの穴を密封し、かくしてオイルが高温である場合冷却器入口から冷却器戻りラインまでのオイルのバイパスを防止する。この配置は、システム潤滑回路の油圧の窮乏を防ぎかくして図３ａ、４ｂ及び５ｂに示されているように潤滑されたコンポーネントの過熱を防ぐべく、極高温又は極低温の周囲条件の両方の間に冷却器回路を通る連続した冷却済みオイルの流れを提供する。
【００５６】
正常な規定のシステム運転温度より高くなるにつれて閉鎖される（図４ｂに示されているものと類似した）バイパス弁の第２の実施形態の構築においては、バイパスオリフィスは３．７５ｍｍそして室温（２０℃）で０．５というバネから弁へのギャップでサイズ決定されている。−１２゜Ｆのオイルサンプ温度では、弁システムは細長い６ｍｍのディンプル付き管オリフィスと同じ位速く、又図６ａに示されているような細長い４ｍｍのオリフィスよりも速く出口温度を加熱した。弁オリフィスが４ｍｍの直径以上まで増大した時点で、ウォームアップはより一層加速し得る。システムのオイルサンプのオイル温度は、図６ａのグラフの残りの部分で示されているように共に高温スケジュール内で連続的に開いている４ｍｍの細長いオリフィス及び先行技術の営業用冷却器の６ｍｍのディンプル入り管バイパスと比べて、冷却器を通って全てのオイルを強制するべく弁が密封した時点でより高い温度で低下させられる。
【００５７】
低温サイクルの高圧パワーステアリングシステムは、３．７５ｍｍのオリフィスの弁で６ｍｍの冷却器の４５６．８ｐｓｉから２２１．４ｐｓｉまで、そして図６ｂに示されているようにオリフィスの直径が４．０ｍｍのオリフィスまで増大した場合にはさらに、冷却器部分の圧力降下を低減させることができる。スケジュールの高温サイクル部分に到達するにつれて、「冷却器進入」圧力は、図６ｂに示されているように開放した６ｍｍ及び４ｍｍのオリフィスのユニットと比べて、冷却器コアを通って流れが強制されるにつれてバイパス弁と共に増大する。
【００５８】
テストから、より厳しい５５ＭＰＨの４％グレードでの高温サイクルスケジュールは、サーマルバルブを伴う冷却器が６ｍｍ及び４ｍｍの開放オリフィス冷却器に比べて、オイルサンプで測定された場合に、冷却器コアを横断してより高い圧力を維持し、冷却器を通して流れを強制しシステムの冷却を改善させるということを示している、ということがわかる。
【００５９】
弁アセンブリは、冷却器入口ライン１１０、２２０、３２０と冷却器戻りライン１１４、２３０、３３０の間に油圧式にリンクされたチャンバ１１８、２１８、３１８の中に存在している。密封用プレート又は弁は、冷却器回路の高圧又は入口ライン側を密封し、バネの後ろで冷却器戻りラインへの接続をも提供している。密封用プレートの場合、アセンブリは、冷却器入口ラインから通じているバイパスホール又はオリフィス１０６、２０６、３０６の上に存在する密封用部材１５２、２１３、３１３を含み、これらのバイパスオリフィス１０６、２０６、３０６上で閉じられた状態にプレートを保持するべくプレートに対する規定の張力に較正されているプレートに対し取付けられたバイメタルスプリング２１２、３１２を有する。プレート及びバイメタルスプリングは、穴及び／又はスロット入り端部といったような端部部域内部に存在するピン又はネジといった垂直柱を用いることにより穴又はオリフィス全体にわたり心合せさせることができる。バネは、柱の上部でキャップにより端部柱に反って垂直方向に位置設定される。密封用プレートの反対側からロードセル読取り値を用いて、張力を較正することができる。密封用プレートは同様に、流体が開放の前にチャンバを充てんできるようにするべく、小さな抽気孔を有することもできる。
【００６０】
バネは、正常な最小動作差圧より高圧でかつ正常な最低運転温度より高温で、バイパス穴内で冷却器に対して密封プレートを維持するのに充分な保持力を維持するように較正される。
【００６１】
図３ｂ、４ｃ及び５ｃに示されているプレートバイパス弁は、外部冷却器オイルが冷却器を通って実質的に遮断される規定の極寒温度に達する前のそのままの開放状態で示されている。バネは、プレートバルブが解放しチャンバを通してそして外のオイル冷却器復帰までの流れを可能にさせる弛緩位置にある。
【００６２】
図７ａ及び７ｂに示されている通りの「乱調」を防ぐため弁の閉鎖から弁の開放温度又は圧力を離隔させるべく、ポペット弁において圧力／温度遅延ヒステリシスを適用することができる。これは、バイパス弁システムの弁部分上の第２の直径部域に対する開放及び／又は閉鎖により行なわれる。
【００６３】
本発明の独自性は、サーマルバルブが、オイルが高温であるときに冷却器の入口又は上流圧力に対してポペット弁又はボール弁を閉じるための起動力である、という点にある。さらに、サーマルスプリングは、それを補助するべくポペット弁の裏側に下流圧力をポートすることによって、閉鎖に際し補助される。バネのみが弁上の差圧を補償しなければならないことから、弁を閉鎖状態を保つために非常に低い力が用いられる。さらに、高温冷却（ＨＯＴ）モードの間に冷却器コアを通して全流量を強制するべく密封するように規定されたものよりも高い差圧についてバイメタルスプリングが開放することから、高圧解放のための第２のバネは必要とされない。
【００６４】
バネは、弁が規定の「ＨＯＴ」冷却段階より低い全ての温度で開放状態となるようにする。こうして自動的にオイルシステムの早期ウォームアップを開始させるためのバイパス流が提供される。弁は、製造されたバネの較正が、起動の質に一貫性をもたせるためのより再現性の高いものとなるように、わずか１つの能動素子のみで作製されている。部品の数が比較的少ないことにより製造コストは低く保たれる。すなわち、型打ちしたバイメタルスプリング、プラスチックのポペット弁、弁とバネを位置づけするプラスチックのカートリッジハウジング、アセンブリ内の既存の熱交換器弁体にハウジングを密封するためのＯリングシール、熱交換器ブロック内にハウジングアセンブリを保持するための圧延シート素材で作製されたリテイナピン及び開口部を塵埃、泥及び通路の塩から保護するための任意のダストシールである。入口及び出口オリフィス制御機構は、ウォームアップを改善するべく、バイパスオリフィス流との関係においてコアの中へ又はコアから外への流れを釣合わせるようにコアタンク接続部分においてサイズ決定可能である。このシステムは、あらゆる特定のオイルシステムから独立しており、一般に、パワーステアリング、エンジン又はトランスミッションシステムのみのために使用又は較正可能である。
【００６５】
バイパス流を締め切るために必要とされる密封圧力は、通常、トランスミッション冷却器の差圧については２０ｐｓｉ未満、その他の大部分については４０ｐｓｉ未満である。４０ｐｓｉより大きい圧力は、通常オイルが低温であるときに発生する。オリフィスは、オイルを迅速に暖め最低の規定温度限界を維持できるようにするために約６０℃（１４０゜Ｆ）より低い温度で開放状態にあるべきである。
【００６６】
温度が極低温である場合、その他の手段による圧力解放をもたないパワーステアリングシステム及び一部のトランスミッションのために圧力解放が必要となる可能性がある。一部のオイル冷却器は、圧力解放能力を有する。バイパスオリフィスが小さすぎるか又は制限されている場合には、ウォームアップ時間がさらに長くかかる。過度に大きいオリフィスは、オイル冷却の利点を少ないものにする。これらのケースでは、より小さいオリフィスが高温オイルをより低温に保つ。
【００６７】
弁の裏側に対し下流オイル圧が加わったバルブをもつバイメタルスプリングは、閉鎖のための所要負荷をより軽くすることができる。弁は、オイル冷却器の冷却モード中にバイパスオイル流が締め切られることから、バイパス内でより大きいオリフィスを使用することを可能にしている。弁の両側に対して働く差圧は、わずかな圧力差でのみ作用し極めて低温の条件下で通常発生することになるきわめて高い圧力ではつねに開放していることを理由として、極めて高い圧力で開放するための二次的バネ機構の必要性を減じている。
【００６８】
弁は、高温オイルがオリフィス内を流れ低温オイルがコアから外に流れるのを見て開閉することになる。バネの疲労寿命を増大させるべく弁の「乱調」又は調節を削減することができる。これは、それが開放したとき図７ａ及び７ｂで示されているように第２の圧力部域まで開放するような形で、弁に対し油圧ヒステリシスを加えることによって行なうことができる。このことは又、圧力部域が変化するにつれての弁の閉鎖中の「乱調」を回避するためにも有利であると思われる。
【００６９】
図７ａ及び７ｂを参照すると、高い側方差圧が弁を押し開き、オイル温度が裏面で低下していた場合−急速流入オイルが弁のまわりの裏側オイルよりも暖かいならば、バネは弁を暖め閉鎖させることができる。このサイクルは何度もくり返して流出するオイルについてオイル温度を調節することができる。開口は、第２のより大きい圧力部域に通じ、さらに高いオイル温度においてさえより長時間弁を開放状態に保つことができる。こうして、開放と閉鎖の間に段付きスペースが得られ、弁及び近くのゾーンに明確なテーパが得られる。
【００７０】
換言すると、バイパス弁は、開閉時間を離隔させるのに用いられる開口の後に二次的圧力部域（すなわち弁キャリヤの二次的部分）を有し、流体フローのギャップをより急速に開くことができ、温度及び／又は圧力は（全て相互に関係することから）調節器であり、アクチュエータスプリングを調節するように作用する。
【００７１】
本発明を、選択された好ましい実施形態に関して示し記載してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく形状及び詳細についてのさまざまな変更をそれに加えることができる、ということがわかると思われる。例えばバイパス弁は、圧力又は温度に対し反応する単一のバイメタルスプリングである。このバネは通常入口を出口冷却器ラインに連結するオリフィスの裏側に取付けられている。バネ作用はその長さ方向に対し横方向であるか又はバネの長い方の軸（長さ）に平行であってもよい。バネの作用は、ポペット弁の裏面に力を加え、オリフィスに対して弁を閉じる。「クラッキング」又は開放温度で加えられる最大の力は、低い側方コア圧（出口圧力）がバネを助けて弁を閉鎖状態に保つことから、コアを横断する最大差圧に等しい。ただし、弁が、バネの長さ方向との関係において平行な力の作用に対し横方向であり得るということも考えられている。それでも、弁はバネを補助するためコアの裏側圧力を利用することになる。差圧は、少なくともオリフィスを横断する圧力降下を許容するためバネ力に等しい。
【００７２】
「ポペット」弁を作動させるために、線形力モーター又はソレノイドを使用することができる。モーターに必要とされる力は、オリフィスサイズが増大するにつれて高くなり、このシステムに許容された電流量を上回る可能性がある。弁を往復させオイルを再度方向づけするために大きな表面全体にわたる小さい圧力が使用されることから、スプールバルブの端部上の信号として用いられるオリフィス及びソレノイドを使用して電力を増幅させることが可能である。
【００７３】
さらに、液体間熱交換器にバイパス弁を適合させることもできる。弁は、流体フローを再度方向づけするため、冷却液側又はオイル側のいずれかにあることになる。
【００７４】
将来においては、大型トラック、軍事車両そして公共輸送車両といったようなその他の車両がこの技術を利用できる。重量輸送車両のオイル流量及び差圧必要条件は、軽量トラック及び自動車よりも大きいことが予想される。バイメタルスプリングは通常１キログラム未満の力負荷生成に制限されており負荷特性に特定的なものとなるためにはより多くの情報が必要である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】Ｍｏｂｉｌ  Ｏｉｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（モービル石油株式会社）からの既知のオイル粘度／温度グラフを示す。
【図２】本発明の特徴を示すオイル温度対冷却器差圧のグラフである。
【図３Ａ】本発明の一態様に従って熱交換器に対し取付けられたバイパスシステムの第１の実施形態の側面断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一態様に従って熱交換器に対し取付けられたバイパスシステムの第１の実施形態の側面断面図である。
【図４Ａ】オイル流路に対し横方向のバネを伴う冷却器バイパスシステム油圧回路図の第２の実施形態を例示する。
【図４Ｂ】閉鎖位置で示された第２の実施形態を例示する。
【図４Ｃ】開放位置で示された第２の実施形態を例示する。
【図５Ａ】長さがオイル流路と同一線形順序に並んだバネを伴う、冷却器バイパスシステム油圧回路図の第３の実施形態を例示する。
【図５Ｂ】閉鎖位置で示された第３の実施形態を例示する。
【図５Ｃ】開放位置で示された第３の実施形態を例示する。
【図６Ａ】外部冷却器／コンボオリフィス／コンボバルブの温度比較図である。
【図６Ｂ】外部冷却器／コンボオリフィス／コンボバルブの圧力比較図である。
【図７Ａ】「乱調」を防止するべく弁の閉鎖から弁の開放を離隔させるためポペット弁において圧力／温度遅延ヒステリシスを提供するためのアセンブリの一例を示す。
【図７Ｂ】「乱調」を防止するべく弁の閉鎖から弁の開放を離隔させるためポペット弁において圧力／温度遅延ヒステリシスを提供するためのアセンブリの一例を示す。
【符号の説明】
【００７６】
１００  熱交換器
１０２  キャリヤ要素
１０４  部材
１０６  制御オリフィス
１１０  入口
１１４  出口
１４０  アセンブリ
１４４  アクチュエータ
１４８  支持構造
１５２  栓部材
１８０  表面
１９０  管
２１０  弁
２０６  オリフィス
２１０  バイパス弁
２１２  サーマルバルブスプリング
２１８  チャンバ
【図１】
2005524823.tif 000003
【図２】
2005524823.tif 000004
【図３Ａ】
2005524823.tif 000005
【図３Ｂ】
2005524823.tif 000006
【図４Ａ】
2005524823.tif 000007
【図４Ｂ】
2005524823.tif 000008
【図４Ｃ】
2005524823.tif 000009
【図５Ａ】
2005524823.tif 000010
【図５Ｂ】
2005524823.tif 000011
【図５Ｃ】
2005524823.tif 000012
【図６Ａ】
2005524823.tif 000013
【図６Ｂ】
2005524823.tif 000014
【図７Ａ】
2005524823.tif 000015
【図７Ｂ】
2005524823.tif 000016
【国際調査報告】
2005524823.tif 000017
2005524823.tif 000018
2005524823.tif 000019