JP2018141611A - Oil heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の変速機などに使用されるオイルをエンジン冷却水などの熱媒体と熱交換させるオイル用熱交換器に関する。 The present invention relates to an oil heat exchanger for exchanging heat used in a vehicle transmission or the like with a heat medium such as engine coolant.
車両に搭載される自動変速機では、回転要素と別の回転要素とを連結するためのクラッチや回転要素を制動するためのブレーキが多く使用されている。クラッチやブレーキには、作動のためのオイル(作動油)を供給する必要がある。また、クラッチやブレーキなどは、回転要素間の差回転を吸収しなければならず、潤滑のためのオイル(潤滑油)の供給を必要とする。 In an automatic transmission mounted on a vehicle, a clutch for connecting a rotating element and another rotating element and a brake for braking the rotating element are often used. It is necessary to supply oil (operating oil) for operation to the clutch and brake. Moreover, a clutch, a brake, etc. must absorb the differential rotation between rotating elements, and supply of oil (lubricating oil) for lubrication is required.
自動変速機の各部に供給されるオイルは、温度(油温)によって粘性が変化する。油温が低すぎると、オイルの粘度が高いため、クラッチやブレーキの作動油圧の立ち上がりが遅れたり、各部での動力損失が増大したりする。また、油温が高すぎると、オイルの劣化や潤滑能力の低下が生じる。そのため、油温は、適温とされる範囲内に保持されることが好ましい。 The viscosity of the oil supplied to each part of the automatic transmission changes depending on the temperature (oil temperature). If the oil temperature is too low, the viscosity of the oil is high, so that the rising of the hydraulic pressure of the clutch and brake is delayed, or the power loss at each part increases. On the other hand, when the oil temperature is too high, the oil is deteriorated and the lubricating ability is lowered. Therefore, it is preferable that the oil temperature is maintained within a range that is set to an appropriate temperature.
そこで、車両には、オイル用熱交換器が設けられることがある。オイル用熱交換器は、たとえば、筐体内に複数のエレメントを間隔を空けて積層した構成を有している。各エレメントは、インナフィンを内蔵し、そのインナフィンが収容された内部をオイルが流通可能に構成されている。筐体には、オイルを流入させるオイル流入口およびオイルを流出させるオイル流出口が形成されており、各エレメントの内部は、互いに連通するとともに、オイル流入口およびオイル流出口と連通している。また、筐体には、エンジン冷却水を流入させる冷却水流入口およびエンジン冷却水を流出させる冷却水流出口が形成されている。 Therefore, the vehicle may be provided with an oil heat exchanger. The oil heat exchanger has, for example, a configuration in which a plurality of elements are stacked in a casing with a space therebetween. Each element incorporates an inner fin, and is configured to allow oil to flow through the inside in which the inner fin is accommodated. An oil inflow port through which oil flows in and an oil outflow port through which oil flows out are formed in the housing, and the interior of each element communicates with each other and with the oil inflow port and the oil outflow port. In addition, a cooling water inlet through which engine cooling water flows in and a cooling water outlet through which engine cooling water flows out are formed in the housing.
オイル流入口から流入するオイルは、各エレメントの内部を流通して、オイル流出口から流出する。その一方で、冷却水流入口から流入するエンジン冷却水は、エレメント間の隙間を流通して、冷却水流出口から流出する。各エレメントの内部を流通するオイルとエレメント間を流通するエンジン冷却水との間でインナフィンを介して熱交換が行われる。すなわち、オイルの油温がエンジン冷却水の水温よりも低いときには、オイルがインナフィンから受熱して温められ、オイルの油温がエンジン冷却水の水温よりも高いときには、オイルがインナフィンに吸熱されて冷やされる。 The oil flowing in from the oil inlet flows through the inside of each element and flows out from the oil outlet. On the other hand, the engine cooling water flowing in from the cooling water inlet flows through the gaps between the elements and flows out from the cooling water outlet. Heat exchange is performed via the inner fins between the oil flowing inside each element and the engine coolant flowing between the elements. That is, when the oil temperature is lower than the engine cooling water temperature, the oil receives heat from the inner fin, and when the oil temperature is higher than the engine cooling water temperature, the oil is absorbed by the inner fin and cooled. It is.
そのため、インナフィンに形成されているオイル流路の断面積が小さく、インナフィンとオイルとの接触面積が大きいほど、オイル用熱交換器における熱交換効率を上げることができる。その反面、オイル流路がオイルに含まれる金属粉などのダストにより目詰まりしやすくなる。オイル流路の目詰まりが発生すると、オイルが流れにくくなって、オイルが流通するときに流体音が発生し、最終的には、オイル用熱交換器をオイルが流通しなくなるおそれがある。 Therefore, the heat exchange efficiency in the oil heat exchanger can be increased as the cross-sectional area of the oil flow path formed in the inner fin is smaller and the contact area between the inner fin and the oil is larger. On the other hand, the oil flow path is easily clogged with dust such as metal powder contained in the oil. When the oil flow path is clogged, it becomes difficult for the oil to flow, and a fluid noise is generated when the oil flows. Finally, the oil may not flow through the oil heat exchanger.
本発明の目的は、オイル流路の目詰まりが発生した場合にもオイルの流通を確保できる、オイル用熱交換器を提供することである。 An object of the present invention is to provide an oil heat exchanger capable of ensuring oil circulation even when an oil flow path is clogged.
前記の目的を達成するため、本発明に係るオイル用熱交換器は、オイルを熱媒体と熱交換させる熱交換器であって、所定方向に間隔を空けて積層した状態に配置され、オイルが流通するオイル流路をそれぞれ有する複数のオイル流通部と、複数のオイル流通部の間に介在され、熱媒体が流通する熱媒体流通部とを備え、複数のオイル流通部には、相対的に小さい断面積で相対的に短いオイル流路を有する第1オイル流通部と、相対的に大きい断面積で相対的に長いオイル流路を有する第2オイル流通部とが含まれる。 In order to achieve the above object, an oil heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger for exchanging heat between oil and a heat medium, and is disposed in a state where the oil is stacked in a predetermined direction with a gap therebetween. A plurality of oil circulation sections each having an oil flow path that circulates, and a heat medium circulation section that is interposed between the plurality of oil circulation sections and through which the heat medium circulates. A first oil circulation part having a relatively short oil flow path with a small cross-sectional area and a second oil circulation part having a relatively long oil flow path with a relatively large cross-sectional area are included.
この構成によれば、複数のオイル流通部の間に熱媒体流通部が介在されている。すなわち、最小の構成では、オイル流通部の一方側からオイル流通部、熱媒体流通部およびオイル流通部がこの順に積層されている。オイル流通部をオイルが流通し、熱媒体流通部を熱媒体が流通すると、オイルと熱媒体との間で熱の授受が行われる。すなわち、オイルの油温が熱媒体の温度よりも低いときには、オイルが熱媒体から受ける熱により温められて昇温し、オイルの油温が熱媒体の温度よりも高いときには、オイルが熱媒体に熱が奪われることにより冷やされて降温する。そのため、オイルの油温を熱媒体の温度付近に保持することができる。 According to this configuration, the heat medium circulation part is interposed between the plurality of oil circulation parts. That is, in the minimum configuration, the oil circulation part, the heat medium circulation part, and the oil circulation part are laminated in this order from one side of the oil circulation part. When oil circulates through the oil circulation part and the heat medium circulates through the heat medium circulation part, heat is exchanged between the oil and the heat medium. That is, when the oil temperature of the oil is lower than the temperature of the heat medium, the oil is heated and heated by the heat received from the heat medium. When the oil temperature of the oil is higher than the temperature of the heat medium, the oil becomes a heat medium. It is cooled down by the heat being deprived. Therefore, the oil temperature of the oil can be maintained near the temperature of the heat medium.
オイル流通部には、第1オイル流通部と第2オイル流通部とが含まれる。第1オイル流通部のオイル流路は、断面積および長さ(流路長)の両方が相対的に小さく、第2オイル流通部のオイル流路は、断面積および長さ(流路長)の両方が相対的に大きい。 The oil circulation part includes a first oil circulation part and a second oil circulation part. The oil flow path of the first oil circulation part has a relatively small cross-sectional area and length (flow path length), and the oil flow path of the second oil circulation part has a cross-sectional area and length (flow path length). Both are relatively large.
そのため、第1オイル流通部を流通するオイルの流量と第2オイル流通部を流通するオイルの流量とを揃えることができる。こうすることにより、オイル流路にダストによる目詰まりが生じていない状態では、第1オイル流通部および第2オイル流通部の両方にまんべんなくオイルを流通させることができ、オイル用熱交換器の全体を使用してオイルと熱媒体との間での効率のよい熱交換を達成することができる。また、第1オイル流通部のオイル流路で断面積が小さいために目詰まりが発生しても、第2オイル流通部のオイル流路をオイルが流れるので、オイル用熱交換器におけるオイルの流通を確保できる。 Therefore, the flow rate of the oil flowing through the first oil circulation unit and the flow rate of the oil flowing through the second oil circulation unit can be made uniform. By doing so, in a state where the oil passage is not clogged with dust, the oil can be distributed evenly through both the first oil circulation section and the second oil circulation section, and the entire oil heat exchanger Can be used to achieve efficient heat exchange between the oil and the heat medium. Further, even if clogging occurs because the cross-sectional area is small in the oil flow path of the first oil circulation section, the oil flows in the oil flow path of the second oil circulation section, so that the oil circulation in the oil heat exchanger Can be secured.
第1オイル流通部は、インナフィンを備え、第1オイル流通部のオイル流路は、インナフィンにより形成されていてもよい。 The first oil circulation part may include an inner fin, and the oil flow path of the first oil circulation part may be formed by the inner fin.
本発明によれば、オイル流路の目詰まりが発生していない状態では、オイル用熱交換機の全体を使用してオイルと熱媒体との間での効率のよい熱交換を達成できる。また、断面積が相対的に小さいオイル流路を有する第1オイル流通部で目詰まりが発生しても、第2オイル流通部におけるオイルの流通を確保でき、オイル用熱交換器とオイルが供給される変速機などとの間でのオイルの流通を確保できる。 According to the present invention, in a state where the oil passage is not clogged, efficient heat exchange between the oil and the heat medium can be achieved using the entire oil heat exchanger. In addition, even if clogging occurs in the first oil circulation section having an oil passage having a relatively small cross-sectional area, the oil circulation in the second oil circulation section can be secured, and the oil heat exchanger and oil are supplied. It is possible to ensure the oil distribution between the transmission and the like.
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<オイル用熱交換器>
図1は、本発明の一実施形態に係るオイル用熱交換器1の平面図である。図2は、図1に示される切断面線A−Aにおけるオイル用熱交換器1の断面図である。
<Heat exchanger for oil>
FIG. 1 is a plan view of an
オイル用熱交換器1(オイルウォーマ)は、たとえば、自動変速機に付随して車両に搭載され、自動変速機に使用されるオイル(たとえば、ATF:Automatic Transmission Fluid)をエンジン冷却水と熱交換させることにより、オイルを冷却または加温するものである。オイル用熱交換器1は、ベースプレート11、トッププレート12、ベースカッププレート13、第1カッププレート14および第2カッププレート15を備えている。
The oil heat exchanger 1 (oil warmer) is mounted on a vehicle along with an automatic transmission, for example, and oil (for example, ATF: Automatic Transmission Fluid) used in the automatic transmission is exchanged with engine cooling water. By cooling, the oil is cooled or heated. The
ベースプレート11は、金属厚板からなり、平面視円形状のプレート積層基部21と、プレート積層基部21から径方向外側に張り出した平面視略三角形状の2個の取付部22とを一体的に有している。取付部22には、ボルト孔23が形成されており、オイル用熱交換器1は、ボルト孔23に挿通されるボルト(図示せず)により、車両のエンジンコンパートメント内の所定部に取り付けられる。
The
トッププレート12は、ベースプレート11のプレート積層基部21の上側に離間して設けられて、オイル用熱交換器1の上面をなす。トッププレート12は、金属薄板からなり、円形板状の底面部31と底面部31の周縁から径方向外側に僅かに拡径しつつ上側に延びる周縁部32とを一体的に有する略皿状をなしている。底面部31には、オイル入口33およびオイル出口34が互いに180°回転対称をなす位置に貫通して形成されている。オイル入口33およびオイル出口34には、それぞれオイル流入管35およびオイル流出管36が接続されている。また、底面部31には、冷却水入口および冷却水出口が互いに180°回転対称をなし、オイル入口33およびオイル出口34に対して90°ずれた位置に形成されており、冷却水入口および冷却水出口には、それぞれ冷却水流入管37および冷却水流出管38(図2参照)が接続されている。
The
ベースカッププレート13は、ベースプレート11上に載置されている。ベースカッププレート13は、金属薄板からなり、円形板状の底面部41と底面部41の周縁から径方向外側に僅かに拡径しつつ上側に延びる周縁部42とを一体的に有する略皿状をなしている。底面部41には、位置決め開口43が形成されており、この位置決め開口43にベースプレート11の上面に突設された位置決め突起44が嵌合することにより、ベースカッププレート13がベースプレート11に対して位置決めされている。
The
第1カッププレート14および第2カッププレート15は、トッププレート12とベースカッププレート13との間に、トッププレート12側から第2カッププレート15および第1カッププレート14の順で交互に積層されている。第1カッププレート14および第2カッププレート15の積層体の下端(ベースカッププレート13の直上)には、第2カッププレート15が配置されている。
The
第1カッププレート14は、属薄板からなり、円形板状の底面部51と底面部51の周縁から径方向外側に僅かに拡径しつつ上側に延びる周縁部52とを一体的に有する略皿状をなしている。底面部51には、オイル入口33およびオイル出口34と上下方向(積層方向)に対向する位置に、それぞれ連通口53,54が貫通して形成されている。底面部51における連通口53,54の周縁部は、下側に折り曲げられることにより、それぞれ扁平な管状の嵌入部55,56を形成している。また、底面部51には、図示されないが、冷却水入口および冷却水出口と上下方向に対向する位置に、それぞれ上側に***した***部が形成されており、各***部に連通口が貫通して形成されている。
The
第2カッププレート15は、属薄板からなり、円形板状の底面部61と底面部61の周縁から径方向外側に僅かに拡径しつつ上側に延びる周縁部62とを一体的に有する略皿状をなしている。底面部61には、オイル入口33およびオイル出口34と上下方向に対向する位置に、それぞれ上側に***した***部63,64が形成されている。***部63,64には、それぞれ嵌合口65,66が貫通して形成されている。嵌合口65,66は、それぞれ第1カッププレート14の嵌入部55,56の外形に対応した形状の周縁を有している。
The
第1カッププレート14の周縁部52と第2カッププレート15の周縁部62とは、ろう付けにより、液密に固着されている。また、トッププレート12の周縁部32と最上の第2カッププレート15の周縁部62とは、ろう付けにより、液密に固着されている。さらに、ベースカッププレート13の周縁部42と最下の第2カッププレート15の周縁部62とは、ろう付けにより、液密に固着されている。
The
これにより、相対的に下側の第1カッププレート14と相対的に上側の第2カッププレート15との各間およびベースカッププレート13と最下の第2カッププレート15との間には、オイルが流通するオイル流通部71が形成されている。また、相対的に上側の第1カッププレート14と相対的に下側の第2カッププレート15との各間およびトッププレート12と最上の第2カッププレート15との間には、エンジン冷却水が流通する冷却水流通部72が形成されている。
As a result, there is oil between the relatively lower
第1カッププレート14の嵌入部55,56がそれぞれ第2カッププレート15の嵌合口65,66に上側から嵌合することにより、5層のオイル流通部71が相互に連通している。また、その5層のオイル流通部71は、オイル流入管35およびオイル流出管36の内部と連通している。同様に、5層の冷却水流通部72は、相互に連通するとともに、冷却水流入管37および冷却水流出管38の内部と連通している。
The
かかる構成により、オイル流入管35から各層のオイル流通部71にオイルが流入し、そのオイルがオイル流通部71を流通する。そして、オイル流通部71からオイル流出管36にオイルが流出する。また、冷却水流入管37から各層の冷却水流通部72にエンジン冷却水が流入し、そのエンジン冷却水が冷却水流通部72を流通する。そして、冷却水流通部72から冷却水流出管38に冷却水が流出する。オイルがオイル流通部71を流通する間に、そのオイルと冷却水流通部72を流通するエンジン冷却水との間で熱交換が行われる。
With this configuration, oil flows from the
熱交換の効率を向上させるため、下4層のオイル流通部71には、インナフィン73が設けられている。インナフィン73は、第1カッププレート14および第2カッププレート15に当接している。インナフィン73としては、たとえば、一般的に知られているオフセットフィンを採用することができる。インナフィン73が設けられていることにより、オイル流通部71には、断面積が微小で略直線状に延びる多数のオイル流路74が形成されている。
In order to improve the efficiency of heat exchange,
なお、図2には、インナフィン73の一部が図解的に示されている。
FIG. 2 schematically shows a part of the
<ラビリンス構造>
図3は、最上の第1カッププレート14の平面図である。
<Labyrinth structure>
FIG. 3 is a plan view of the uppermost
最上層のオイル流通部71には、インナフィン73が設けられておらず、その代わりに、ラビリンス構造81が形成されている。
The uppermost
すなわち、最上層のオイル流通部71には、複数のラビリンス壁部82が設けられている。複数のラビリンス壁部82は、連通口53,54を通る直線に沿う方向に間隔を空けて、その直線に対して直交する方向に直線状に互いに平行をなして延びている。また、各ラビリンス壁部82は、第1カッププレート14の底面部51に対して垂直に立ち上がり、その下端が底面部51に溶着されている。各ラビリンス壁部82の上端は、第2カッププレート15に下側から当接する。さらに、連通口53,54を通る直線に対する一方側の端が第1カッププレート14の周縁部52に接続され、他方側の端が周縁部52に接続されてないラビリンス壁部82と、連通口53,54を通る直線に対する一方側の端が第1カッププレート14の周縁部52に接続されず、他方側の端が周縁部52に接続されたラビリンス壁部82とが交互に並んでいる。これにより、複数のラビリンス壁部82によるラビリンス構造81が形成されている。
That is, the
そして、このラビリンス構造81により、最上層のオイル流通部71には、オイルが流入する連通口53とオイルが流出する連通口54との間に、クランク状に屈曲するオイル流路83が形成されている。オイル流路83は、インナフィン73が形成するオイル流路74よりも断面積が大きく、かつ、その長さが長い。
The
<作用効果>
以上のように、オイル用熱交換器1には、オイル流通部71と冷却水流通部72とが交互に積層されている。オイル流通部71をオイルが流通し、冷却水流通部72をエンジン冷却水が流通すると、オイルとエンジン冷却水との間で熱の授受が行われる。すなわち、オイルの油温がエンジン冷却水の温度よりも低いときには、オイルがエンジン冷却水から受ける熱により温められて昇温し、オイルの油温がエンジン冷却水の温度よりも高いときには、オイルがエンジン冷却水に熱が奪われることにより冷やされて降温する。そのため、オイルの油温をエンジン冷却水の温度付近に保持することができる。
<Effect>
As described above, the
オイル流通部71には、インナフィン73が設けられたオイル流通部71と、ラビリンス構造81が設けられたオイル流通部71とが含まれる。具体的には、下4層のオイル流通部71には、インナフィン73が設けられ、最上層のオイル流通部71には、ラビリンス構造81が設けられている。これにより、下4層のオイル流通部71のオイル流路74は、断面積および長さ(流路長)の両方が相対的に小さく、最上層のオイル流通部71のオイル流路83は、断面積および長さの両方が相対的に大きい。
The
そのため、ラビリンス構造81の設計により、下4層のオイル流通部71を流通するオイルの流量と最上層のオイル流通部71を流通するオイルの流量とを揃えることができる。こうすることにより、オイル流路にダストによる目詰まりが生じていない状態では、下4層のオイル流通部71および最上層のオイル流通部71の両方にまんべんなくオイルを流通させることができ、オイル用熱交換器1の全体を使用してオイルとエンジン冷却水との間での効率のよい熱交換を達成することができる。また、下4層のオイル流通部71のオイル流路で断面積が小さいために目詰まりが発生しても、最上層のオイル流通部71のオイル流路をオイルが流れるので、オイル用熱交換器1におけるオイルの流通を確保できる。その結果、オイル用熱交換器1とオイルが供給される自動変速機との間でのオイルの流通を確保できる。
Therefore, the
<変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
<Modification>
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
たとえば、前述の実施形態では、オイル用熱交換器1が自動変速機に使用されるオイルを冷却または加温するものであるとしたが、オイル用熱交換器1は、自動変速機に使用されるオイル専用ではなく、CVT(Continuously Variable Transmission:無段変速機)用のオイル、エンジンオイル、デファレンシャルオイルなど、自動変速機に使用されるオイル以外のオイルを冷却または加温するために用いられてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.
1:オイル用熱交換器
71:オイル流通部
72:冷却水流通部(熱媒体流通部)
73:インナフィン(第1オイル流通部)
74:オイル流路
81:ラビリンス構造(第2オイル流通部)
83:オイル流路
1: Oil heat exchanger 71: Oil circulation part 72: Cooling water circulation part (heat medium circulation part)
73: Inner fin (1st oil distribution part)
74: Oil flow path 81: Labyrinth structure (second oil circulation part)
83: Oil flow path
Claims (1)
所定方向に間隔を空けて積層した状態に配置され、オイルが流通するオイル流路をそれぞれ有する複数のオイル流通部と、
前記複数のオイル流通部の間に介在され、熱媒体が流通する熱媒体流通部とを備え、
前記複数のオイル流通部には、
相対的に小さい断面積で相対的に短い前記オイル流路を有する第1オイル流通部と、
相対的に大きい断面積で相対的に長い前記オイル流路を有する第2オイル流通部とが含まれる、オイル用熱交換器。 A heat exchanger for exchanging oil with a heat medium,
A plurality of oil circulation portions that are arranged in a stacked state at intervals in a predetermined direction, each having an oil passage through which oil circulates;
A heat medium circulation part that is interposed between the plurality of oil circulation parts and through which the heat medium circulates,
In the plurality of oil circulation parts,
A first oil circulation part having the oil passage relatively short with a relatively small cross-sectional area;
A heat exchanger for oil, including a second oil circulation part having the oil flow path having a relatively long cross-sectional area and a relatively long length.
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