(57)【要約】【課題】自動変速機油（ＡＴＦ；登録商標）を効率的に昇温できるようにする。【解決手段】ＡＴＦの昇温装置は、エンジン冷却水を循環させてＡＴＦとの間で熱交換を行う熱交換器４００と、ＡＴＦの温度に応じて変形（伸縮）する形状記憶合金からなる圧縮コイルばね５００と、を有する。熱交換器４００は、自動変速機３００のオイルパン３２０の底部に上下動可能に配設される。また、圧縮コイルばね５００は、オイルパン３２０と熱交換器４００との間に介在し、ＡＴＦの温度変化に伴って、オイルパン３２０に対する熱交換器４００の位置を上下動させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速機のオイルパンの底部に上下動可能に配設され、エンジン冷却水を循環させて自動変速機油との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記自動変速機油の温度に応じて変形し、前記オイルパンに対する前記熱交換器の位置を上下動させる感温部材と、
を有することを特徴とする自動変速機油の昇温装置。
【請求項２】
前記感温部材は、前記自動変速機油の温度上昇に伴って、前記オイルパンに対する前記熱交換器の位置を上方へと移動させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機油の昇温装置。
【請求項３】
前記感温部材は、前記オイルパンと前記熱交換器との間に介在された、形状記憶合金からなる圧縮コイルばねである、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動変速機油の昇温装置。
【請求項４】
前記熱交換器は、前記オイルパンの底面に固定された、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の自動変速機油の昇温装置。
【請求項５】
自動変速機のオイルパンの底部に上下動可能に固定された熱交換器を、自動変速機油の温度に応じて変形する感温部材で上下動させ、前記熱交換器に導入されたエンジン冷却水と前記自動変速機油との間で熱交換を行わせて、前記自動変速機油の昇温を促進する、
ことを特徴とする自動変速機油の昇温方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動変速機油（ＡＴＦ；登録商標）の昇温を促進する、ＡＴＦの昇温装置及びＡＴＦの昇温方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載される自動変速機では、低温時におけるＡＴＦの粘度が高いため、暖機中のフリクションロスが大きく、自動車の燃費低下の要因の１つとなっている。このため、特開２０１２−１２７４５６号公報（特許文献１）に記載されるように、オイルパンの内部に熱交換器を配設し、ここにエンジン冷却水を循環させることで、ＡＴＦの昇温を促進する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２７４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＡＴＦは温度による体積変化が大きいため、オイルパンに配設された熱交換器がＡＴＦを効率的に昇温するとは限らない。即ち、ＡＴＦの油面は温度変化に応じて上下するため、ＡＴＦと熱交換器との位置関係が変化し、例えば、熱交換器の上部がＡＴＦの油面から上方へと出てしまうことで、エンジン冷却水の熱が有効活用されなくなってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、オイルパンの内部に配設された熱交換器がＡＴＦを効率的に昇温できるようにした、ＡＴＦの昇温装置及びＡＴＦの昇温方法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】
【０００６】
このため、ＡＴＦの昇温装置は、自動変速機のオイルパンの底部に上下動可能に配設され、エンジン冷却水を循環させてＡＴＦとの間で熱交換を行う熱交換器と、ＡＴＦの温度に応じて変形し、オイルパンに対する熱交換器の位置を上下動させる感温部材と、を有する。
【０００７】
また、ＡＴＦの昇温方法は、自動変速機のオイルパンの底部に上下動可能に固定された熱交換器を、ＡＴＦの温度に応じて変形する感温部材で上下動させ、熱交換器に導入されたエンジン冷却水とＡＴＦとの間で熱交換を行わせて、ＡＴＦの昇温を促進する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、オイルパンの内部に配設された熱交換器が、ＡＴＦを効率的に昇温できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エンジン及び自動変速機の一例を示す斜視図である。
【図２】エンジン及び自動変速機の一例を示す側面図である。
【図３】熱交換器の搭載状態の一例を示す下面図である。
【図４】熱交換器の搭載状態の一例を示す斜視図である。
【図５】熱交換器の搭載状態の一例を示す断面図である。
【図６】熱交換器の変形例を示す斜視図である。
【図７】エンジン冷却水及びＡＴＦの経路の一例を示す配管図である。
【図８】オイルパンにおけるＡＴＦの油面を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１及び図２は、自動車に搭載されたエンジン及び自動変速機の一例を示す。
【００１１】
エンジン１００の一端面には、ボルト及びワッシャを含んだ複数の締結具２００によって、トルクコンバータ及び遊星歯車機構を内蔵した電子制御式の自動変速機３００が着脱可能に締結されている。そして、エンジン１００の出力は、自動変速機３００のトルクコンバータを介して、その遊星歯車機構に伝達されている。エンジン１００は、例えば、直列３気筒、直列４気筒、直列６気筒、Ｖ型６気筒、Ｖ型８気筒などのディーゼルエンジン又はガソリンエンジンであって、車両に対して縦置きに搭載されている。
【００１２】
なお、エンジン１００は、車両に対して横置きに搭載することもできる。また、自動変速機３００は、トルクコンバータ及び遊星歯車機構を内蔵した変速機に限らず、例えば、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）、ＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）など、公知の変速機とすることもできる。
【００１３】
自動変速機３００の下部には、図示しない締結具によって、歯車の潤滑及び制御バルブの操作などに使用されるＡＴＦを溜めておく、オイルパン３２０が着脱可能に締結されている。オイルパン３２０は、例えば、上面が開口した略箱形形状をなし、薄板鋼板をプレス加工することで製造される。そして、オイルパン３２０は、自動変速機３００の下部で開口する開口部を閉塞し、周壁及び底壁で区画される部分でＡＴＦを保持する。なお、オイルパン３２０の形状は、上面が開口した略箱形形状に限らず、例えば、上面が開口した異形形状とすることもできる。
【００１４】
また、オイルパン３２０の内部、具体的には、オイルパン３２０の底部付近には、エンジン１００の冷却水（エンジン冷却水）を循環させて、ＡＴＦの昇温を促進する熱交換器４００が上下動可能に配設されている。
【００１５】
熱交換器４００は、図３〜図５に示すように、所定距離離間しつつ略平行に延びる一対の熱交換部材４２０と、熱交換部材４２０の長手方向の両端部を相互に連結する一対の連結部材４４０と、を有する。なお、図３は、熱交換器４００の搭載状態を説明するため、オイルパン３２０を取り外した自動変速機３００を示している。
【００１６】
熱交換部材４２０として、例えば、エンジン冷却水が流れるチューブの周囲にフィンが形成された、略直方体形状をなすフィンチューブ放熱管を使用することができる。連結部材４４０は、例えば、側面視で、中央部が下方に突出した略ハット形状の薄板鋼板からなり、その中央部の上面に熱交換部材４２０がろう付けなどで固着されている。ここで、連結部材４４０の両端部、即ち、中央部と略平行に延びる部分は、熱交換器４００をオイルパン３２０に取り付けるための取付部Ａとして機能し、ここに略円形形状をなす円孔が形成されている。連結部材４４０は、熱交換器４００がオイルパン３２０に対して上下動可能であることから、オイルパン３２０と接合されていない。なお、連結部材４４０は、複数の部材を溶接などで接合して形成することもできる。
【００１７】
連結部材４４０は、図６に示すように、下面が開口する略コ字状（略チャンネル状）の横断面を有する直線状の板部材とすることもできる。この場合、連結部材４４０の両端部の上面は、熱交換部材４２０の長手方向の下面にろう付けなどで夫々固着されている。また、熱交換部材４２０の長手方向の外側面に、取付部Ａとして機能する、別部品の取付部材４４２がろう付けなどで夫々固着されている。取付部材４４２は、例えば、側面視で略Ｌ字形状を有する等辺山形鋼からなり、その一面が熱交換部材４２０の上面及び下面と略平行、かつ、その一面が上方に位置するように配置されている。そして、取付部材４４２の一面には、略円形形状をなす円孔が形成されている。要するに、図６に示す熱交換器４００では、熱交換部材４２０を主要構造部材として、ここに取付部Ａとして機能する別部品の取付部材４４２が取り付けられている。
【００１８】
図３〜図５に戻って、一対の熱交換部材４２０の一端部には、一方の熱交換部材４２０にエンジン冷却水を導入する冷却水導入配管４６０と、他方の熱交換部材４２０からエンジン冷却水を導出する冷却水導出配管４６２と、が夫々接続されている。冷却水導入配管４６０及び冷却水導出配管４６２は、オイルパン３２０と熱交換器４００との相対変位を可能とすべく、例えば、金属製又は合成樹脂製のフレキシブルチューブ４６４を介して、オイルパン３２０に夫々固定されている。
【００１９】
一対の熱交換部材４２０の他端部は、一方の熱交換部材４２０から排出されたエンジン冷却水を他方の熱交換部材４２０へと導入する連通配管４６６を介して、相互に連通されている。ここで、冷却水導入配管４６０、冷却水導出配管４６２及び連通配管４６６は、ＡＴＦとの熱交換に寄与すべく、例えば、鉄製とすることができる。
【００２０】
そして、熱交換器４００は、一対の熱交換部材４２０がエンジン１００のクランクシャフト（図示せず）と略平行になるように、オイルパン３２０の内部に配置されている。なお、熱交換器４００は、図３〜図５に示す形状に限らず、オイルパン３２０の内部に配設可能な他の形状とすることもできる。
【００２１】
オイルパン３２０の底面、具体的には、熱交換器４００の各取付部Ａに対向する４箇所には、底面から垂直に立ちあがる、略円柱形状をなすピン部材４８０の基端部がろう付けなどで夫々固着されている。各ピン部材４８０には、例えば、形状記憶合金からなる圧縮コイルばね５００を介在して、熱交換器４００の各取付部Ａの円孔が相対変位可能に嵌合されている。ここで、ピン部材４８０に対する熱交換器４００の抜け止めは、例えば、ピン部材４８０の先端部に形成した周溝にスナップリングを嵌合することで行われる。また、圧縮コイルばね５００は、雰囲気温度が所定温度以下である低温時には自然長となり、雰囲気温度が所定温度を越えると、温度上昇に伴って全長が漸増する特性を有している。なお、圧縮コイルばね５００が、ＡＴＦ温度に応じて変形する感温部材の一例として挙げられる。
【００２２】
かかる構成によれば、熱交換器４００がオイルパン３２０の内部に配設されるため、例えば、オイルパン３２０からＡＴＦを外部の熱交換器に導くＡＴＦ配管が不要となり、特に、冷間始動時において、粘度の高いＡＴＦがＡＴＦ配管を流れることによる圧損を低減することができる。このため、ＡＴＦを循環させるオイルポンプの負荷が低減し、燃費向上に貢献することができる。
【００２３】
また、熱交換器４００がオイルパン３２０の底面に固定されるため、例えば、点検整備などを行うときに、自動変速機３００からオイルパン３２０を取り外すと、これと一体化された熱交換器４００を一緒に取り外すことができる。このため、熱交換器４００の点検整備などに要する工数を低減することができる。
【００２４】
図７は、エンジン冷却水及びＡＴＦの経路の一例を示す。
エンジン１００の冷却水出口１０２は、第１の冷却水配管１１０を介して、ラジエータ１２０の冷却水入口１２２に接続されている。ラジエータ１２０の冷却水出口１２４は、第２の冷却水配管１３０を介して、エンジン１００の冷却水入口１０４に取り付けられたウォータポンプ１４０に接続されている。ここで、ウォータポンプ１４０は、例えば、エンジン１００又は電動モータの出力によって駆動することができる。
【００２５】
第１の冷却水配管１１０と第２の冷却水配管１３０とは、ラジエータ１２０をバイパスするバイパス配管１５０を介して連通されている。ラジエータ１２０とバイパス配管１５０の接続箇所との間に位置する第２の冷却水配管１３０には、エンジン冷却水の温度（冷却水温度）に応じてエンジン冷却水の流路を開閉するサーモスタット１６０が配設されている。サーモスタット１６０は、冷却水温度が暖機完了温度以下では流路を閉じ、冷却水温度が暖機完了温度を越えると、冷却水温度の上昇に伴って流路の開度を全開に向けて漸増する。
【００２６】
従って、エンジン１００の暖機中には、サーモスタット１６０により流路が閉じていることから、エンジン冷却水がラジエータ１２０を通過せず、エンジン１００を短時間で暖機することができる。一方、エンジン１００の暖機が完了すると、サーモスタット１６０により流路が開くことから、エンジン冷却水がラジエータ１２０を通過し、エンジン冷却水を適正温度範囲に維持することができる。なお、サーモスタット１６０は、ラジエータ１２０とバイパス配管１５０の接続箇所との間に位置する第１の冷却水配管１１０に配設することもできる。また、バイパス配管１５０は、ラジエータ１２０と一体化することもできる。
【００２７】
エンジン１００の冷却水出口１０２とバイパス配管１５０の接続箇所との間に位置する第１の冷却水配管１１０は、第３の冷却水配管１７０を介して、熱交換器４００の冷却水導入配管４６０に連通されている。ウォータポンプ１４０とバイパス配管１５０の接続箇所との間に位置する第２の冷却水配管１３０は、第４の冷却水配管１８０を介して、熱交換器４００の冷却水導出配管４６２に連通されている。従って、エンジン１００を通過したエンジン冷却水の一部は、第３の冷却水配管１７０を通って熱交換器４００へと導入され、オイルパン３２０のＡＴＦと熱交換を行ってＡＴＦを昇温させる。そして、熱交換器４００でＡＴＦと熱交換を行ったエンジン冷却水は、第４の冷却水配管１８０を通ってウォータポンプ１４０の上流へと戻される。
【００２８】
また、自動変速機３００には、ＡＴＦが許容温度を越えることを抑制する、ＡＴＦクーラ３４０が取り付けられている。ＡＴＦクーラ３４０は、図２に示すように、ラジエータ１２０の近傍に配設することができる。オイルパン３２０の下部にあるＡＴＦは、例えば、エンジン１００と自動変速機３００との間に配設されたオイルポンプ３５０により吸い上げられ、所定圧力に調圧された状態で制御バルブ３６０及びトルクコンバータ３７０へと供給される。制御バルブ３６０及びトルクコンバータ３７０を通過したＡＴＦは、自動変速機３００のＡＴＦ出口３０２に接続された第１のＡＴＦ配管３８０を介して、ＡＴＦクーラ３４０のＡＴＦ入口３４２へと導入される。ＡＴＦクーラ３４０へと導入されたＡＴＦは、大気と熱交換を行って冷却された後、ＡＴＦ出口３４４に接続された第２のＡＴＦ配管３８２を介して、自動変速機３００のＡＴＦ入口３０４へと戻される。
【００２９】
第１のＡＴＦ配管３８０と第２のＡＴＦ配管３８２とは、ＡＴＦクーラ３４０をバイパスするバイパス配管３８４を介して連通されている。ＡＴＦクーラ３４０とバイパス配管３８４の接続箇所との間に位置する第２のＡＴＦ配管３８２には、ＡＴＦの温度（ＡＴＦ温度）に応じてＡＴＦの流路を開閉するサーモスタット３９０が配設されている。サーモスタット３９０は、ＡＴＦ温度が許容温度以下では流路を閉じ、ＡＴＦ温度が許容温度を越えると、ＡＴＦ温度の上昇に伴って流路の開度を全開に向けて漸増する。
【００３０】
従って、ＡＴＦ温度が許容温度以下のときには、サーモスタット３９０により流路が閉じていることから、ＡＴＦがＡＴＦクーラ３４０を通過せず、ＡＴＦの昇温を阻害することがない。一方、ＡＴＦ温度が許容温度を越えたときには、サーモスタット３９０により流路が開くことから、ＡＴＦがＡＴＦクーラ３４０へと導入され、外気と熱交換を行って冷却され、ＡＴＦ温度を適正温度範囲以下に維持することができる。なお、サーモスタット３９０は、ＡＴＦクーラ３４０とバイパス配管３８４の接続箇所との間に位置する第１のＡＴＦ配管３８０に配設することもできる。また、バイパス配管３８４は、ＡＴＦクーラ３４０と一体化することもできる。
【００３１】
次に、熱交換器４００によるＡＴＦの昇温作用について説明する。
エンジン１００の冷間始動直後などには、自動変速機３００のＡＴＦ温度が所定温度以下になっているため、ＡＴＦの体積が小さく、図８において実線で示すように、オイルパン３２０におけるＡＴＦの油面が低くなっている。また、エンジン１００の冷間始動直後などには、圧縮コイルばね５００の雰囲気温度も所定温度以下になっているため、圧縮コイルばね５００は、熱交換器４００の重量を受けて自然長よりも縮まり、図５に示すように、オイルパン３２０における熱交換器４００の位置も低くなっている。このため、冷間時の熱交換器４００の配設位置を適切に設定することで、熱交換器４００をＡＴＦの油面下に位置させることができる。
【００３２】
エンジン１００の暖機中には、サーモスタット１６０により流路が閉じているので、エンジン冷却水は、ラジエータ１２０を通過せず、バイパス配管１５０を通って循環し、その温度が短時間で上昇する。そして、オイルパン３２０のＡＴＦは、このエンジン冷却水を循環させる熱交換器４００と熱交換を行うため、冷却水温度の上昇に若干遅れて昇温する。ＡＴＦ温度が上昇すると、ＡＴＦの粘度が低下し、自動変速機３００の内部のフリクションが低減することから、燃費向上を図ることができる。
【００３３】
また、ＡＴＦ温度が上昇すると、ＡＴＦの体積が大きくなり、図８において破線で示すように、ＡＴＦの油面が上昇する。そして、ＡＴＦ温度が所定温度を越えると、温度上昇に伴って圧縮コイルばね５００の全長が漸増するので、オイルパン３２０における熱交換器４００の位置が徐々に高くなる。このため、圧縮コイルばね５００の特性などを適切に設定することで、ＡＴＦ温度に追従して熱交換器４００の位置を変化させることができ、熱交換器４００を常にＡＴＦの油面下に位置させることができる。熱交換器４００が常にＡＴＦの油面下に位置していると、例えば、熱交換器４００の上部がＡＴＦの油面から上方へと出てしまうことがなく、エンジン冷却水の熱を有効活用して、ＡＴＦを効果的に昇温させることができる。
【００３４】
エンジン１００の暖機が完了すると、サーモスタット１６０により流路が開くことから、エンジン冷却水がラジエータ１２０を通過して、その温度が適正温度範囲に維持される。この冷却水温度は、ＡＴＦの適正温度より低いが、自動変速機３００の歯車の潤滑などによってＡＴＦ温度が更に上昇し、自動変速機３００におけるＡＴＦ温度を適正温度まで上昇させることができる。このとき、ＡＴＦクーラ３４０の容量及びサーモスタット３９０の作動特性などを適切に設定することで、オイルパン３２０のＡＴＦが適正温度より昇温すると、ＡＴＦがＡＴＦクーラ３４０を通過し、ＡＴＦ温度を適正範囲内に維持することができる。
【００３５】
感温部材としては、形状記憶合金からなる圧縮コイルばね５００に限らず、例えば、バイメタル、ワックスなど、温度に応じて変形（伸縮）する公知の部材を使用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
３００  自動変速機
３２０  オイルパン
４００  熱交換器
５００  圧縮コイルばね（感温部材）
【図１】
2016145596.tif 000003
【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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