(57)【要約】【課題】潤滑油の油温制御装置に関し、低温時に潤滑油の昇温を促進する。【解決手段】車両１０に搭載される差動装置４０のハウジング４１内に封入された潤滑油の油温制御装置１であって、ペルチェ素子３１を有する熱交換部３０と、油温センサ５３と、車両１０の駆動系で得られる回転動力を用いて発電する発電装置６０と、発電装置６０により発電された電力のペルチェ素子３１への供給を制御する制御部８０とを備え、制御部８０は、油温センサ５３の検出値が所定の油温よりも低い時はペルチェ素子３１に潤滑油を昇温する通電方向に電流を流すようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される差動装置のハウジング内に封入された潤滑油の油温制御装置であって、
前記ハウジングに設けられ、前記潤滑油を昇温もしくは冷却可能なペルチェ素子を有する熱交換部と、
前記潤滑油の油温を検出する油温センサと、
前記車両の駆動系で得られる回転動力を用いて発電する発電装置と、
前記発電装置により発電された電力の前記ペルチェ素子への供給を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記油温センサの検出値が所定の油温よりも低い時は該検出値が所定の油温になるまで、前記ペルチェ素子に前記潤滑油を昇温する通電方向に電流を流す
ことを特徴とする潤滑油の油温制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記油温センサの検出値が所定の油温よりも高い時は該検出値が所定の油温になるまで、前記ペルチェ素子に前記潤滑油を冷却する通電方向に電流を流す
ことを特徴とする請求項１記載の潤滑油の油温制御装置。
【請求項３】
前記熱交換部は、
前記ペルチェ素子に対してハウジング内部側に突出した複数のフィンを有する第１のヒートシンクと、
前記ペルチェ素子に対してハウジング外部側に突出した複数のフィンを有する第２のヒートシンクとを備える
ことを特徴とする請求項１又は２記載の潤滑油の油温制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記油温センサの検出値が所定の油温の時は、前記発電装置で発電された電力を前記車両のメインバッテリに供給する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の潤滑油の油温制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油の油温制御装置に関し、特に、車両に搭載される差動装置のハウジング内に封入された潤滑油の油温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される差動装置は、ハウジング内にギヤ機構やベアリング等が収容されている。また、差動装置のハウジング内には、これらギヤ機構やベアリング等を潤滑する潤滑油（以下、デフオイル）が封入されている。
【０００３】
一般的に、デフオイルは油膜保持のために粘度が高く、特に低油温時には摩擦抵抗の増加により差動装置の駆動損失が大きくなる。また、デフオイルは、高速走行時など高油温時には粘度の低下により潤滑作用が損なわれてしまう。そのため、デフオイルの油温は、適正温度よりも低い場合は昇温され、適正温度よりも高い場合は冷却されることが好ましい。
【０００４】
例えば、特許文献１には、差動装置のハウジング下部にウォータジャケットを形成し、このウォータジャケットにエンジン冷却水の一部を循環させることで、デフオイルの油温を適正温度に制御しうる装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２７８３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の装置によれば、デフオイルをエンジンの冷却水との熱交換により適正温度に制御するため、始動時等においては冷却水温が十分に上昇するまでデフオイルを昇温できない可能性がある。そのため、デフオイルの昇温遅れにより、低油温に起因した摩擦抵抗が増加して差動装置の駆動損失が大きくなることで、燃費を悪化させてしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その目的は、低温時にデフオイルの昇温を促進することで、燃費を効果的に向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の潤滑油の油温制御装置は、車両に搭載される差動装置のハウジング内に封入された潤滑油の油温制御装置であって、前記ハウジングに設けられ、前記潤滑油を昇温もしくは冷却可能なペルチェ素子を有する熱交換部と、前記潤滑油の油温を検出する油温センサと、前記車両の駆動系で得られる回転動力を用いて発電する発電装置と、前記発電装置により発電された電力の前記ペルチェ素子への供給を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記油温センサの検出値が所定の油温よりも低い時は該検出値が所定の油温になるまで、前記ペルチェ素子に前記潤滑油を昇温する通電方向に電流を流すことを特徴とする。
【０００９】
また、前記制御部は、前記油温センサの検出値が所定の油温よりも高い時は該検出値が所定の油温になるまで、前記ペルチェ素子に前記潤滑油を冷却する通電方向に電流を流すものであってもよい。
【００１０】
また、前記熱交換部は、前記ペルチェ素子に対してハウジング内部側に突出した複数のフィンを有する第１のヒートシンクと、前記ペルチェ素子に対してハウジング外部側に突出した複数のフィンを有する第２のヒートシンクとを備えてもよい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記油温センサの検出値が所定の油温の時は、前記発電装置で発電された電力を前記車両のメインバッテリに供給してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の潤滑油の油温制御装置によれば、低温時にデフオイルの昇温を促進することで、燃費を効果的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置の要部を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置を示す模式的な後方側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置による制御内容を示すフローチャートである。
【図５】他の実施形態に係る潤滑油の油温制御装置を示す模式的な全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１〜４に基づいて、本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置について説明する。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。
【００１５】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置１は、車両１０に搭載される差動装置４０の潤滑油温を制御するもので、差動装置４０と、熱交換部３０と、誘導電流発生装置６０と、油温センサ５３と、ＥＣＵ（電子制御ユニット）８０とを備える。なお、本実施形態において、誘導電流発生装置６０は本発明の発電装置に相当し、ＥＣＵ８０は本発明の制御部に相当する。
【００１６】
図１に示すように、車両１０の前方にはエンジン１１が搭載されている。また、エンジン１１の出力軸はクラッチ１２を介して変速機１３の入力軸と断接可能に接続されている。また、変速機１３の出力軸は図示しないユニバーサルジョイントを介してプロペラシャフト１４の一端に接続され、プロペラシャフト１４の他端は差動装置４０に接続されている。さらに、差動装置４０には左右の駆動軸１５，１６が接続されるとともに、左右の駆動軸１５，１６の先端には左右の駆動輪１７，１８がそれぞれ取り付けられている。
【００１７】
すなわち、エンジン１１の回転動力は、変速機１３からプロペラシャフト１４に伝達された後、差動装置４０を介して左右の駆動軸１５，１６から左右の駆動輪１７，１８へと伝達される。
【００１８】
差動装置４０は、エンジン１１の回転動力を変速機１３及びプロペラシャフト１４を介してドライブピニオン４２から入力するとともに、この回転動力を左右の駆動軸１５，１６に分配して伝達する。ハウジング４１内には所定量の潤滑油（以下、デフオイル）が封入されるとともに、ドライブピニオン４２が車両１０の前方側から挿入されている。このドライブピニオン４２は、ベアリング５１，５２によりハウジング４１に回転可能に軸支されている。
【００１９】
ドライブピニオン４２の一端にはドライブピニオンギヤ４２ａが設けられ、このドライブピニオンギヤ４２ａにはドリブンギヤ４３が噛合されている。また、ドリブンギヤ４３は、図示しないボルトによりデフケース４４に固定されている。デフケース４４内には、左右一対のサイドギヤ４５，４６がそれぞれ左右の駆動軸１５，１６にスプライン嵌合されている。さらに、このサイドギヤ４５，４６には、二対のデフピニオンギヤ４７，４８（図１中において一対は図示省略）が噛合されている。また、デフピニオンギヤ４７，４８は、デフケース４４に固定されたスパイダ４９に回転可能に挿通されている。これらデフケース４４、サイドギヤ４５，４６、デフピニオンギヤ４７，４８及び、スパイダ４９により、左右の駆動輪１７，１８に差動を許容しつつ駆動力を伝達する差動機構が構成されている。
【００２０】
熱交換部３０は、図１，２に示すように、デフオイルを昇温または冷却可能なペルチェ素子３１と、ペルチェ素子３１を保持する外枠部材３２と、ハウジング４１内部側に突出した複数のフィン３５を有する内側ヒートシンク３３と、ハウジング４１外部側に突出した複数のフィン３５を有する外側ヒートシンク３４とを備える。また、ペルチェ素子３１には電流供給用の電気配線が接続されている。なお、本実施形態において、内側ヒートシンク３３は本発明の第１のヒートシンクに相当し、外側ヒートシンク３４は本発明の第２のヒートシンクに相当する。
【００２１】
ペルチェ素子３１は図示しないＰ型半導体とＮ型半導体とを金属で接合して構成されている。このペルチェ素子３１は、図２に示すように、直流電流を正方向（矢印Ｘ方向）に流すと、ハウジング４１内部側に向けられた内側面３１ａが高温面（放熱面）になるとともに、ハウジング４１外部側に向けられた外側面３１ｂが低温面（吸熱面）になる。一方、ペルチェ素子３１に直流電流を逆方向（矢印Ｙ方向）に流すと、ハウジング４１内部側に向けられた内側面３１ａが低温面（吸熱面）になるとともに、ハウジング４１外部側に向けられた外側面３１ｂが高温面（放熱面）になる。なお、ペルチェ素子３１の通電方向は、後述するＥＣＵ８０の通電制御部８２によって制御されている。
【００２２】
外枠部材３２は、図３に示すように矩形枠状に形成されており、ハウジング４１の開口部４１ａに嵌め込まれている。この開口部４１ａは、デフオイルの液位（破線Ａ参照）よりも下方に位置するハウジング４１の後方側部に形成されている。また、図１，２に示すように、外枠部材３２の中空内部にはペルチェ素子３１が収容保持されている。さらに、外枠部材３２のハウジング４１内部側には内側ヒートシンク３３が取り付けられ、外枠部材３２のハウジング４１外部側には外側ヒートシンク３４が取り付けられている。なお、外枠部材３２が嵌め込まれる開口部４１ａの位置は、デフオイルの液位よりも下方であれば、ハウジング４１の底部や前方側部に形成されてもよい。
【００２３】
内側ヒートシンク３３は、図２に示すように、内側基板部３３ａの表面に複数のフィン３５が所定の間隔を隔てて立設されている。また、内側基板部３３ａの裏面にはペルチェ素子３１の内側面３１ａが密着されている。また、内側ヒートシンク３３の複数のフィン３５は、外枠部材３２がハウジング４１の開口部４１ａに嵌め込まれた状態でハウジング４１内部側に突出する。すなわち、内側ヒートシンク３３のフィン３５の表面は、ハウジング４１内に封入されたデフオイルと常に接触するように構成されている。
【００２４】
外側ヒートシンク３４は、図２に示すように、外側基板部３４ａの表面に複数のフィン３５が所定の間隔を隔てて立設されている。また、外側基板部３４ａの裏面には、ペルチェ素子３１の外側面３１ｂが密着されている。また、外側ヒートシンク３４の複数のフィン３５は、外枠部材３２がハウジング４１の開口部４１ａに嵌め込まれた状態でハウジング４１外部側に突出する。すなわち、外側ヒートシンク３４のフィン３５の表面は外気と接触するように構成されている。
【００２５】
誘導電流発生装置６０は、図１に示すように、プロペラシャフト１４を挿通した状態で差動装置４０に隣接して設けられている。この誘導電流発生装置６０は、プロペラシャフト１４に設けられた図示しないロータと、ロータの周囲に配設された図示しないステータとを備える。また、誘導電流発生装置６０は、電気配線によりインバータ６１を経由してＥＣＵ８０に接続されている。すなわち、プロペラシャフト１４の回転エネルギの一部は、誘導電流発生装置６０により電気エネルギ（交流電力）へと変換されるとともに、インバータ６１で直流電力に変換された後にペルチェ素子３１やメインバッテリ９０に供給されるように構成されている。
【００２６】
油温センサ５３は、ハウジング４１内に封入されたデフオイルの油温を検出するもので、デフオイルの液位よりも下方に位置するハウジング４１に設けられている。また、油温センサ５３は、電気配線を介してＥＣＵ８０と接続されている。
【００２７】
メインバッテリ９０は、エンジン１１により駆動される図示しないオルタネータにより発電された電力を蓄電するとともに、蓄電した電力を車両１０の電装系に供給する。また、メインバッテリ９０は、電気配線を介してＥＣＵ８０と接続されている。なお、このメインバッテリ９０には、充電状態（State Of Charge：以下、ＳＯＣという）を検出するバッテリセンサ９１が設けられている。
【００２８】
ＥＣＵ８０は、車両１０やエンジン１１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。この各種制御を行うために、ＥＣＵ８０には、図示しないエンジン回転センサ、アクセル開度センサ、油温センサ５３、バッテリセンサ９１等の各種センサの出力信号がＡ／Ｄ変換された後に入力される。
【００２９】
また、ＥＣＵ８０は、バッテリ充電状態判定部８１と、通電制御部８２とを一部の機能要素として有する。なお、これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ８０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００３０】
バッテリ充電状態判定部８１は、バッテリセンサ９１の検出値に基づいて、メインバッテリ９０のＳＯＣが十分か否かを判定する。検出値が所定の下限値（例えば５０％）以下の場合はＳＯＣを不十分と判定し、検出値が所定の下限値よりも大きい場合はＳＯＣを十分と判定する。
【００３１】
通電制御部８２は、油温センサ５３の検出値（以下、検出油温ＴOという）に基づいて、誘導電流発生装置６０で発電されてインバータ６１により変換された直流電力のペルチェ素子３１への通電方向を制御する。具体的には、検出油温ＴOが所定の油温（例えば、８０〜９０℃）よりも低い場合、この通電制御部８２は、検出油温ＴOが所定の油温になるまでペルチェ素子３１に正方向の直流電流を流させる。すなわち、デフオイルの油温が所定の油温よりも低い場合、ペルチェ素子３１の内側面３１ａはデフオイルの油温が所定の油温に上昇するまで高温面（放熱面）に制御される。
【００３２】
一方、検出油温ＴOが所定の油温よりも高い場合、この通電制御部８２は、検出油温ＴOが所定の油温になるまでペルチェ素子３１に逆方向の直流電流を流させる。すなわち、デフオイルの油温が所定の油温よりも高い場合、ペルチェ素子３１の内側面３１ａはデフオイルの油温が所定の油温に降下するまで低温面（吸熱面）に制御される。
【００３３】
さらに、検出油温ＴOが所定の油温で、かつ、メインバッテリ９０のＳＯＣがバッテリ充電状態判定部８１により不十分と判定された場合、この通電制御部８２は、誘導電流発生装置６０で発電されてインバータ６１により変換された直流電力をメインバッテリ９０に供給するように制御する。すなわち、デフオイルの昇温や冷却が不要で、かつ、メインバッテリ９０のＳＯＣが所定の下限値（５０％）以下の場合、誘導電流発生装置６０で発電された電力はメインバッテリ９０に蓄電されるように構成されている。
【００３４】
本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置１は、以上のように構成されているので、例えば図４に示すフローチャートに従って以下のような制御が行われる。この制御は、エンジン１１の始動（キー操作ＯＮ）と同時にスタートする。
【００３５】
ステップ（以下、ステップを単にＳと記載する）１００では、ＥＣＵ８０に油温センサ５３の検出値が読み込まれ、通電制御部８２により検出油温ＴOが所定の油温（例えば８０〜９０℃）であるか否かが確認される。検出油温ＴOが所定の油温でない場合はＳ１１０へと進む。一方、検出油温ＴOが所定の油温である場合はＳ２００へと進む。
【００３６】
Ｓ１１０では、通電制御部８２により検出油温ＴOが所定の油温よりも低いか否かが確認される。検出油温ＴOが所定の油温よりも低い場合はＳ１２０へと進む。一方、検出油温ＴOが所定の油温よりも高い場合はＳ１４０へと進む。
【００３７】
Ｓ１２０では、通電制御部８２により、ペルチェ素子３１に誘導電流発生装置６０で発電されてインバータ６１により変換された直流電流が正方向に流される。すなわち、ペルチェ素子３１の内側面３１ａは、デフオイルを昇温するように高温面（放熱面）に制御される。
【００３８】
Ｓ１３０では、通電制御部８２により検出油温ＴOが所定の油温まで上昇したか否かが確認される。検出油温ＴOが所定の油温まで上昇した場合はＳ２００へと進む。一方、検出油温ＴOが所定の油温まで上昇していない場合は、デフオイルの昇温を継続すべくＳ１２０へと戻される。
【００３９】
前述のＳ１１０で、検出油温ＴOが所定の油温よりも高いと判定された場合は、Ｓ１４０において、通電制御部８２によりペルチェ素子３１に誘導電流発生装置６０で発電されてインバータ６１により変換された直流電流が逆方向に流される。すなわち、ペルチェ素子３１の内側面３１ａは、デフオイルを冷却するように低温面（吸熱面）に制御される。
【００４０】
Ｓ１５０では、通電制御部８２により検出油温ＴOが所定の油温まで降下したか否かが確認される。検出油温ＴOが所定の油温まで降下した場合はＳ２００へと進む。一方、検出油温ＴOが所定の油温まで降下していない場合は、デフオイルの冷却を継続すべくＳ１４０へと戻される。
【００４１】
Ｓ２００では、バッテリ充電状態判定部８１により、メインバッテリ９０のＳＯＣが確認される。ＳＯＣが所定の下限値（５０％）以下の場合、ＳＯＣは不十分と判定されＳ２１０へと進む。一方、ＳＯＣが所定の下限値（５０％）よりも大きい場合、ＳＯＣは十分と判定されて本制御はリターンされる。
【００４２】
Ｓ２１０では、誘導電流発生装置６０で発電されてインバータ６１により変換された直流電力がメインバッテリ９０に蓄電されて本制御はリターンされる。その後、本制御のＳ１００からＳ２１０のフローは、エンジン１１が停止（キー操作ＯＦＦ）されるまで繰り返し行われる。
【００４３】
以上のような構成により、本発明の一実施形態に係る潤滑油の油温制御装置１によれば以下のような作用効果を奏する。
【００４４】
始動時など、デフオイルの油温が所定の油温よりも低い場合、誘導電流発生装置６０で発電されてインバータ６１により変換された直流電流は熱交換部３０のペルチェ素子３１に正方向に流される。そして、ペルチェ素子３１の内側面３１ａは、デフオイルが所定の油温に昇温されるまで高温面（放熱面）に制御される。
【００４５】
したがって、低温時にデフオイルの昇温を促進して粘性抵抗を下げることで差動装置４０の駆動損失を低減することが可能となり、燃費を効果的に向上することができる。
【００４６】
また、車両１０が高速走行を継続した時など、デフオイルの油温が所定の油温よりも高い場合、誘導電流発生装置６０で発電されてインバータ６１により変換された直流電流は熱交換部３０のペルチェ素子３１に逆方向に流される。そして、ペルチェ素子３１の内側面３１ａは、デフオイルが所定の油温に冷却されるまで低温面（吸熱面）に制御される。
【００４７】
したがって、差動装置４０の冷却に直接関与するデフオイルの封入量を少なくすることが可能となり、差動装置４０のフリクショントルクが効果的に低下することで、燃費を向上することができる。
【００４８】
また、熱交換部３０には、ハウジング４１内部側に突出した複数のフィン３５を有する内側ヒートシンク３３と、ハウジング４１外部側に突出した複数のフィン３５を有する外側ヒートシンク３４とが設けられている。そして、内側ヒートシンク３３のフィン３５の表面は、ハウジング４１内に封入されたデフオイルと常に接触し、外側ヒートシンク３４のフィン３５の表面は外気と接触するように構成されている。
【００４９】
したがって、熱交換部３０のデフオイルと外気との接触面積を大きく確保することが可能となり、デフオイルの昇温効率や冷却効率の向上を図ることができる。
【００５０】
また、デフオイルの油温が所定の油温（８０〜９０℃）の時は、誘導電流発生装置６０で発電されてインバータ６１により変換された直流電力はペルチェ素子３１に供給されることなくメインバッテリ９０に蓄電される。
【００５１】
したがって、車両１０のオルタネータ（不図示）の発電負荷が効果的に低減され、燃費のさらなる向上を図ることができる。
【００５２】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００５３】
例えば、誘導電流発生装置６０は差動装置４０に隣接して設けられるものとして説明したが、変速機１３付近やエンジン１１の図示しないフライホイール付近、ブレーキディスク付近に設けられてもよい。
【００５４】
また、本発明の潤滑油の油温制御装置１は、図５（ａ）に示すような、ＰＴＯ装置１３ａから取り出した回転動力で発電する走行用モータ６０ａを備えたハイブリッド車両１００や、図５（ｂ）に示すような、クラッチ１２と変速機１３との間に走行用モータ６０ａを備えたハイブリッド車両２００に適用することもできる。この場合、ペルチェ素子３１への電力供給源は、誘導電流発生装置６０に替えて走行用モータ６０ａを用いればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  潤滑油の油温制御装置
１０  車両
３０  熱交換部
３１  ペルチェ素子
３３  内側ヒートシンク（第１のヒートシンク）
３４  外側ヒートシンク（第２のヒートシンク）
３５  フィン
４０  差動装置
４１  ハウジング
６０  誘導電流発生装置（発電装置）
５３  油温センサ
８０  ＥＣＵ（制御部）
【図２】
2012159173.tif 000003
【図４】
2012159173.tif 000004
【図５】
2012159173.tif 000005
【図１】
2012159173.tif 000006
【図３】
2012159173.tif 000007