JPS5815719B2 - ネツコウカンキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、トルクコンバータの羽根機構を減速機とし
て利用するトルクコンバータ変速機に使用される熱交換
器に関する。

減速機として、トルクコンバータの羽根機構を利用する
トルクコンバータ変速機は、周知のものである。

高い制動能力をもつかような型としては、本出願人によ
り開発された所謂ニス・アール・エム・ティ・ニス（Ｓ
ＲＭＤＳ） トルクコンパ−タカある。

機関車、重トラック、まだはバスの普通の駆動の場合、
トルクコンバータの作動流体を所望温度に維持するに足
る程度に冷却することは、特に困難なことではない。

然し、羽根機構が減速機として利用される場合、特に、
案内羽根がタービンに対して後方に回転し、その正規の
出力軸からトルクコンバータに送られたエネルギーを熱
に変形するようにトルクコンバータの装置が利用される
場合には、冷却能力の必要条件は数倍にも増加する。

熱交換器は、長い下り坂こう配上をつりやった速度で走
行する場合、トルクコンバータの作動流体たる油から毎
秒十分なカロリーを冷却用冷却媒体たる流体に伝達して
適度な温度を保つことができなければならない。

例えば、６チのこう配に沿うて下り坂を走行する場合、
４０トントラツクが８０ｋｍ／ｈのトップスピードで走
る場合、トルクコンバータカラ約２５０ｈｐの割合で熱
を除去することができなければならない。

すなわち、トラックを駆動する機関の合計エネルギーと
同量の熱を除去しなければならない。

しかし、流体制動が使用されない場合は、冷却能力はそ
の２０係（すなわち１１５）で十分である。

今日の油類は、高い油温でも使用にさしつかえないもの
になってはいるが、やはり、比較的少量の循環油が利用
されており、更に、油循環方式は、圧力降下を制限しな
ければならない。

従って、油側では熱交換器による大きい圧力降下は許さ
れない。

冷却水側では、熱交換器は、普通、機関冷却方式におい
ては機関と直列に接続されている。

機関は、制動用冷却と同時に冷却される必要がないし更
に、機関が最大の冷却を必要とする条件下で運転中、変
速機への入力馬力の僅少な部分だけを冷却により除去す
ればよいので、流体制動使用の際機関の普通の冷却方式
は十分な能力があるものとなる。

唯一の条件は、水側の特別な圧力降下を制限して、それ
が、水循環量に一切影響しないようにしなければならな
いことである。

ある特別な圧力降下は、常に、中央ポンプの特性により
、冷却流体循環を減らさなくても実際に起こることであ
る。

トルクコンバータが減速機として使用される場合、流体
力学的トルクコンバータ変速機との共用に適した熱交換
器は、上記の多数の特徴を持たなければならず、それは
標準熱交換器においては普通要求されていない。

この発明の一般的目的は、既知の構造よりは優れており
、特別な環境を利用する熱交換器の構造を提供し、その
環境下では上記目的のための熱交換器が作動し、すなわ
ち、熱交換器の適当な容量と所望形状内で、最大冷却能
力を得ると共に、同時に、管を含む油側と水側の両方の
合計圧力降下が、実質的に軽減されるようにすることに
ある。

最後に、承認できる寸法で達成できる能力を変えて前記
の型の流体力学的制動の使用を可能にするか、または、
流体制動なしで、伝達を可能にすることが望ましい。

この発明の主な目的は、温度の極めて急速な変化に対す
る感度が普通の熱交換より低い構造を提供し、冷却媒体
と被冷却媒体の漏洩が直接大気に漏洩し、片方の媒体か
ら他方の媒体に漏洩しないようにすることにあり、この
ことは、前記種類の用途の場合には極めて重要なことと
なる。

この発明の付随的な目的は、前記と同じ循環流体の冷却
能力と量の場合に、熱交換器による圧力降下を軽減する
ばかりでなく、熱交換器に流体を出入させる外部配管の
使用を、も避ける、熱交換器を提供することにある。

この発明により、トルクコンバータ変速機内の作動流体
すなわち被冷却液から、機関冷却方式の冷却液に熱を伝
達するのに適しだ熱交換器が提供される。

この熱交換器は、所定間隔をおいて対向する２枚の金属
シートの周囲を密封状態に固着して形成したエレメント
を所定間隔をおいて複数個積層し、各エレメントに被冷
却液の流入口と流出口とをエレメントの積層方向に貫通
するように設け、各エレメント内にパツキンを前記流入
口と流出口とを囲繞するように設け、各パツキンに前記
流入口と流出口とに夫々連通ずる流路を設け、各エレメ
ント間に直径の異なる２つのシールリングを前記流入口
と流出口とに沿って同心に設け、各エレメントとパツキ
ンとに前記リング間をエレメントの積層方向に貫通し、
大気中に貫通するドレン孔を設けたものから成る。

各エレメントの２枚のシートは、短距離の溶接により相
互に密封されるのが好ましい。

冷却流体は、堤内に配置された隣接エレメント間を都合
よく通過し、隣接エレメントは密封エレメントにより相
互に連結され、密封エレメントは、冷却液と被冷却液が
周囲の空気に対して密封されるが、相互には密封されな
いように形成され、エレメントの堤または組立体は容器
内に包囲される。

問題の目的のだめのこの熱交換器の特徴の一つは、それ
がトルクコンバータ変速機の完全体とし使用され、例え
ば、コンバータ用の油だめと変速機の静止ケーシングの
一部を形成することができるということである。

従って、トルクコンバータの供給流体方式に接続される
管は、このケーシング内に置かれる。

問題の型の熱交換器の場合、圧力油用外側管はすべてな
くなる。

同時に、接続管の数は最小に減らされ、それらの内径は
比較的大きく作られ、接続管方式内の油圧損失を軽減す
ることができる。

この発明による熱交換器の別の特徴は、熱交換器エレメ
ントのシートの標準化により、熱交換器は適当な数のエ
レメントを使用して色々な用途に適応せしめられること
である。

更に、トルクコンバータに存在する温度および油量の制
限内で、必要な圧力降下と熱伝達を容易に達成すること
が可能である。

問題の型のトルクコンバータは、かなりの高温で通常は
作動し、これらの高温における油の粘度は通常比較的低
い。

エレメントは、適当な油圧流路の直径で製作され、まだ
油側の境界層を破るように適当な装置がつくられ、高い
効率が得られるようになる。

更に、これは高い圧力降下損を招かずに行なわれる。

今、添付図面についてこの発明を例示で説明する。

第１図の変速機は、三主要部分、すなわち、回転ケーシ
ング２２をもつ型のトルクコンバータＴＣ１関連作動を
行なう構成部分の中央組立体ＣＡ、関連作動を行左う後
部組立体ＲＡの組立体として考えられる。

中央組立体ＣＡの関連構成部分は、静止部材４内で担持
され、部材４は静止ハウジング２内に取付けられ、部材
４をトルクコンバータ案内羽根軸６が貫通し、軸受８に
支持されている。

中央静止部材４は、また、案内羽根軸ブレーキ１２と、
案内羽根軸６およびタービン軸１８間に介在した遊星歯
車用遊星歯車受け１６と、遊星歯車受け１６用ブレーキ
１４とを担持する。

供給流体歯車ポンプ２０は、２個の外側噛合歯車２１，
２３（第２図）を含み、その内の１個は回転ケーシング
２２上の歯車を介し、ゴムクッション２４を通してはず
み車３２から直接駆動される。

タービン軸１８は、すべり軸受２６を介して回転ケーシ
ング２２に支持される。

回転ケーシング２２は、その後端部でラジアル軸受２８
の中央静止部材４に支持され、その前端部で軸受３０を
介してはずみ車３２に支持される。

タービン軸１８はその後端部で、出力軸３６にすべり軸
受３４を介して支持され、軸３６は順に玉軸受４０とラ
ジアル軸受４２により後方カバー３８に支持されるター
ビン軸１８と出力軸３６との間に、遊星歯車受け４４を
もつ逆転遊星歯車装置があり、クラッチ４６が係合した
場合に軸１８と３６間を直接連結し、ブレーキ４８が係
合しクラッチ４６が解放される場合にタービン軸１８の
回転方向を逆転する。

回転ケーシング２２内で、案内羽根リング５０は案内羽
根軸６に取付けられ、タービン軸１８にタービン部材５
２が取付けられている。

回転ケーシング２２は、まだ、クラッチ５６を介して回
転ケーシング２２に連結されるか、または、それから解
放されるポンプ部材５４を含んでいる。

施錠クラッチ装置５８は、また、タービン軸１８を直接
、回転ケーシング２２に連結するだめに含まれている。

第２図は、中央組立体ＣＡを介し第１図のトルクコンバ
ータの断面を示し、第１図と共に供給流体ポンプ２０が
圧力流体をコンバータ静止ハウジング２の外側に取付け
た弁方式Ｖに、圧力流体供給管６４と２本の管連結部６
６と６８を介して配給する方法を示す。

管連結部６６と６８は、交互に圧力流体供給管６４に弁
１１２により連結され、管６６と６８の残りの管は、流
体流がトルクコンバータ羽根方式を通過した後流体流を
帰す。

この図は、また、静止ハウジング２内で、弁方式から熱
交換器６２に到る帰り管８４と熱交換器の出口側から歯
車ポンプ２０に到る管連結部６０とを示す。

管６６からトルクコンバータを通り管６８に流れる流体
流路は、中央組立体ＣＡ（第１図）を通過して室８８に
向い、孔８６を通り、軸６と１８との間の空間を通り、
孔９０を通り作動室９２と羽根リング５０．５２と５４
に向い、そこから、孔９４と関連最大圧力弁９６とを通
り、孔９８と一方弁１００とを通り、孔１０２を通り、
タービン軸１８の中央孔、または、内孔１９を通り、孔
１０４，１０６と１０８を通って中央組立体ＣＡＯ室１
１０に戻るが、組立体ＣＡにおいて管６６は室８８に連
結され管６８は室１１０に連結されている。

流体流は、トルクコンバータが油圧駆動で、弁１１２が
、第２図に示す位置にあって管６４を管６６に連結する
場合に、前記流路を通過する。

この状態で、ポンプ部材５４は、最大圧力弁９６をわた
る流体圧力差が起す力を介して、クラッチ５６により回
転ケーシング２２に連結される。

直接駆動の場合、流体流は、主として、管６６と６８と
の間で逆流し、圧力流体が管６８を通って入るようにし
、弁１１２は管６４を管６８に連結するように設定され
る。

然し、一方弁１００を通過する代りに、圧力流体は孔１
０２に流入し、最大圧力弁１１４を通過し、圧力降下に
より、それから、サーボピストン１１６に作用し、施錠
クラッチ５８を閉じる。

この流体は、最大圧力弁１１４を通過した後、クラッチ
５６の摩擦面間を通り、ポンプ部材５４を開放し、孔９
０を通って作動室９２を去り、それから、前記流路を戻
って管６６と弁１１２に帰る。

両方の場合、帰った流体は弁１１２を通過し、主ケーシ
ング２のダクト８４を通って熱交換器に戻り、熱交換器
を通って供給流体ポンプ２０に戻る。

第２図に示す断面は、弁１１２の縦軸線を通過し弁１１
２は前述の如く、圧力油管６４を２本の管６６．６８の
いずれか片方に連結し、連結されない他方の管をダクト
８４により圧力管に連結する機能をもっている。

弁１１２は、また、第３の位置をもち、その位置では圧
力管６４は管６６にも管６８にも、連結されない。

圧力管６４は、それから図示されない最大圧力弁を介し
て熱交換器に直接出口をあけられる。

然し、第１図についていえば、孔１２０゜１２１．１２
２、タービン軸内に形成された通路１２４、また、ター
ビン軸内の他の孔１２６と１２８とを介して供給流体ポ
ンプ２０を作動室９２に連結する流路１１８が示されて
いる。

これらの孔と通路を通って入る流体は、制限された量の
ものであるが、同時に、低圧差量大圧力弁として作用す
る一方弁１００を通って作動室９２を去り、管６８と低
圧差量大圧力弁１３２（第２図）とを通過する。

対応する最大圧力弁１３０は、比較的高い開口圧力用に
設計されており、作動室９２内の流体圧力が油圧制動に
確実に適するようにする。

この弁１３０は、変速機が中立位置にある場合に閉じら
れる。

弁１１２における空間１３４と１３６とは、静止ハウジ
ング２内の管８４と連通ずる。

弁１１２は、すべての部品、すなわち、弁、弁心棒、弁
座が同軸線上に配置されるような構造をもち、弁は軸線
方向に変位して開くように配置され、それぞれの座に押
付けられる場合は閉じるようになっている。

第３図は、トルクコンバータ羽根方式が減速機として使
用される場合の流体力学的トルクコンバータ変速機の性
能曲線をグラフで示すものである第３図の曲線は、２２
００ ｒ’−ｐ−ｍで２４０ ｈｐの機関をもつ４０ト
ントラツクの場合のものである。

直線Ｌ１．Ｌ２．Ｌ３．Ｌ４は、それぞれ、２％４％、
６％と８係のこう配の下り坂で発生するエネルギー量を
示す。

図において、Ｎ１は油圧制動機関制動、と後者軸から起
る制動力であり、Ｎ２はころがり抵抗と空気抵抗から生
ずる制動力であり；ｎｌは毎分回転数で表わした機関の
速度であり；ｎ２は毎分回転数の出力軸速度である。

従って、８０ｋｍ／ｈの速度で６’％のこう配を下る場
合、トルクコンバータによって除去される熱は２４０ｈ
ｐの割合でなければならない。

すなわち除去された熱は、トラックを駆動する機関の合
計エネルギーと同じでなければならず、切片Ｎ１ で表
わされる。

他方、油圧制動が使用されない場合冷扁能力は２０係で
十分である。

第４図〜第７図はこの発明の熱交換器を構成するエレメ
ントを説明するものである。

ここで、４０２．４０４は金属シートであり、この２枚
の金属シー）４０２，４０４は所定間隔をおいて対向し
、周囲を溶接またはろう付けにより密封状態に固着され
、エレメントを形成している。

このエレメントは複数個積層され、各エレメントには被
冷却液の流入口Ｉと流出口Ｏとがエレメントの積層方向
に貫通するように設けられている。

各エレメント内にはパツキン４０６が前記流入口Ｉと流
出口０とを囲繞するように設けられ、該パツキン４０６
には前記流入口■と流出口Ｏとに夫々連通ずる流路４０
８が設けられている。

各エレメント間には直径の異なる２つのシールリング４
１２゜４１２′が前記流入口■と流出口Ｏとに沿って同
心に設けられ、各エレメントとパツキン４０６とには前
記シールリング４１２、４１２’の間をエレメントの積
層方向に貫通し、大気中に貫通するドレン孔４１０が設
けられている。

多数のこのようなエレメントの積層体はトルクコンバー
タの静止ハウジング２の底部におけるなべの中に重ね合
されて取付けられている。

流入口Ｉから流出口Ｏに隔室内で流れる加熱された流体
の冷却は、隔室の外側を流れる冷却水を使用して行われ
る。

シー）４０２，４０４は、また、例えば少くとも一枚の
シートのプレスの時に適当な距離を置いて形成された４
１３の如きリブに沿うで相互に溶接され必要な油圧が隔
室内に造成されるようにする。

このリブは、また、隔室内の流体流に方向を与え、隔室
内に所要の流体流速度を得てシート表面にわたり、実質
的に等しい流れの分布を得るために存在する。

リブ４１３の位置と方向の双方、もしくは一方は、また
、隔室を通る流路の長さと方向が、所要の通りに調節さ
れるようにする。

冷い方の隔室は、流入口および流出口ＩとＯを通過する
管状部材４１４により堤内で一緒に保持される。

流入口および流出口■とＯとはシールリング４１２によ
り隔室間の空間から密封され、内方および外方シールリ
ング４１２と４１２′と呼ばれるものの間で、ドレン孔
４１０は熱交換器内より圧力の低い大気に連通し、水か
ら油、または、油から水への漏洩を防止する。

この方法で、発生する一切の漏洩は大気に漏洩し、それ
により、熱交換器内での流体と空気の混合を避ける。

シー）４０２，４０４間の距離とリブの位置と高さを変
えるととにより、トルクコンバータ用として採用される
流体流状態と圧力降下を調整することができる。

また、異なる数の隔室を使用して、問題の用途に必要な
だけの大きさの冷却面を得ることもできる。

隔室内で流路を形成するリブ、まだは、みぞ４１３は、
隔室の外側に鏡像的リブまたはみそをつくり、これらの
後者のリブとみぞとは、隔室間で水用流路を形成しその
結果、冷却水のために適当々流れの状態がまたつくられ
る。

以下本発明の実施態様を列記する。

（］）特許請求の範囲に記載した熱交換器。

（２）多数のエレメントが、鋼板から形成され、冷却剤
流体連結部をもつ容器内に取付けられ、冷却剤をエレメ
ント間の単連路に通すようになっている、第（１）項に
よる熱交換器。

（３）容器がトルクコンバータ変速機の静止ケーシング
に連結されるだめのフランジを有し、その変速機から容
器が冷却される流体を収容し、熱交換器通過後冷却剤流
体をその変換器に容器が配給するようになっている、第
（１）項による熱交換器。

（４）冷却器エレメントの眸れ抵抗と熱伝達能力が使用
エレメント数と、エレメント間の流体、および、エレメ
ントの周囲の冷却剤とを案内するシート上のリブ４１３
、および、みぞの図形とを変えることで変えられるよう
になっている、第（１）項による熱交換器。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トルクコンバータを減速機として使用せしめ
られ、機械的エネルギーを熱に転換する流体力学的トル
クコンバータ変速機の縦断面図。 第２図は、第１図の線■−■に沿うて見た第１図の変速
機の中央組立体の断面図。 第３図は、２４０ｈｐの機関をもつ４０トントラツクに
おける問題の型のトルクコンバータ変速機の油圧ブレー
キを連結して得られる制動トルクを一例として示す概略
図。 第４図は、この発明により形成された熱交換器エレメン
トの平面図。 第５図は、隣接熱交換器エレメント間の密封連結部の断
面図。 第６図は、第４図の一部分の拡大側面図。 第７図は工しメントの流入口又は流出口を半断面で示す
斜視図。 ＴＣ・・・トルクコンバータ、２２・・・回転ケーシン
グ、ＣＡ・・・中央組立体、ＲＡ・・・後方組立体、２
・・・静止ハウジング、４・・・静止部材、６・・・ト
ルクコンバータ案内羽根軸、８・・・軸受、１２・・・
案内羽根軸ブレーキ、１４・・・ブレーキ、１６・・・
遊星歯車受け、１８・・・タービン軸、２０・・・供給
流体歯車ポンプ、２１、２３・・・外部噛合歯車、３２
・・・はずみ車、２４・・・ゴムクッション、２６・・
・すべり軸受、２８・・・ラジアル軸受、３０・・・軸
受、３４・・・すべり軸受、３６・・・出力軸、３８・
・・後方カバー、４０・・・玉軸受、４２・・・ラジア
ル軸受、４４・・・遊星歯車受け、４６・・・クラッチ
、４８・・・ブレーキ、５０・・・案内羽根リング、５
２・・・タービン部材、５４・・・ポンプ部材、５６・
・・クラッチ、５８・・・施錠クラッチ装置、６０・・
・管連結部、６２・・・熱交換器、６４・・・圧力流体
供給管、６６、６８・・・管、８６・・・孔、８８・・
・室、９０・・・孔、９２・・・作動室、９４・・・孔
、９６・・・最大圧力弁、９８・・・孔、１００・・・
一方弁、１９゜１０２．１０４，１０６，１０８・・・
孔、１１０・・・室、１１２・・・弁、１１６・・・サ
ーボピストン、１１８・・・流路、１２０，１２Ｌ１２
２・・・孔、１２４・・・通路、１２６，１２８・・・
孔、１３２・・・低圧力差最大圧力弁、１３０・・・対
応最大圧力弁、１３４．１３６・・・空間、４０２，４
０４・・・金属シート、４０６・・・パツキン、４０８
・・・流路、４１０・・・ドレン孔、 ４１２、４１２
’・・・シールリング、４１１・・・側壁、４１３・・
・リブ、Ｉ、Ｏ・・・孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 所定間隔をおいて対向する２枚の金属シートの周囲
   を密封状態に固着して形成したエレメントを所定間隔を
   おいて複数個積層し、各エレメントに被冷却液の流入口
   と流出口とをエレメントの積層方向に貫通するように設
   け、各エレメント内にパツキンを前記流入口と流出口と
   を囲繞するように設け、各パツキンに前記流入口と流出
   口とに夫夫連通ずる流路を設け、各エレメント間に直径
   の異なる２つのシールリングを前記流入口と流出口とに
   沿って同心に設け、各エレメントとパツキンとに前記リ
   ング間をエレメントの積層方向に貫通し、大気中に連通
   ずるドレン孔を設けたことを特徴とする熱交換器。