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Bezugnahme auf betroffene Anmeldung
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Die vorliegende Offenbarung bzw. Erfindung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-32556 , welche am 17. Februar 2012 angemeldet wurde, welche hier durch Bezugnahme miteinbezogen ist.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tank aus Harz eines Wärmetauschers, welcher zum Beispiel als ein Kühler in einem Kühlsystem eines Motors oder einem Heizkern bzw. Heizkörper für ein Aufheizen von Luft verwendet wird.
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Hintergrund Stand der Technik
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Ein Wärmetauscher, welcher zum Beispiel in der Patentliteratur 1 vorgestellt ist, umfasst einen Tank, welcher durch Verwenden eines synthetischen Harzes gebildet ist, in welchem Glasfasern als ein Verstärkungsmaterial hinzugefügt sind.
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Wie es in den 16 und 17 gezeigt ist, weist dieser Tank 100 einen Querschnitt auf, bei welchem ein Deckenabschnitt gebogen ist, und dieser Tank 100 bildet eine Öffnung, welche in einer im Allgemeinen rechteckigen Form (einer im Allgemeinen länglichen Form) ausgebildet ist. Des Weiteren weist der Tank 100 einen Tankfuß 110 auf, welcher sich ringsherum von der Öffnung des Tanks 100 erstreckt. Eine Kernplatte ist an dem Tankfuß 110 durch eine Crimpverbindung durch eine nichtdargestellte Dichtung befestigt. Im Zeitpunkt eines Gießens des Tanks 100 wird häufig im Hinblick auf ein gutes Strömen des Harzes und ein Verkürzen der Einfüllzeit des Harzes eine Öffnung von einem Anguss G an einem Hohlraum von einem Spritzgusswerkzeug, d. h. eine Angussposition GP (in der Zeichnung mit einem Pfeil angegeben), welche einen Einfüllanschluss des Harzes bildet, in einem longitudinalen Endteil von dem Tank 100 platziert (einer seitlichen Oberfläche von dem Tank 100), wie es in der 14 gezeigt ist, oder einem oberen Teil von dem Tank 100 in einem longitudinalen mittleren Abschnitt des Tanks, wie es in der 15 gezeigt ist.
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Des Weiteren offenbart die Patentliteratur 2, dass in dem Zeitpunkt eines Gießens des Tanks 100, welcher einen Vorsprung, wie zum Beispiel ein Rohr, aufweist, der lokal an einer von zwei gegenüberliegenden longitudinalen Oberflächen von dem Tank 100 platziert ist, jeweils zwei Angusspositionen GP in einer seitlichen Oberfläche von dem Tank 100 und der anderen von den longitudinalen Oberflächen von dem Tank 100 angeordnet sind, welche nicht den Vorsprung aufweist, wie es in der 18 gezeigt ist. Gemäß der obengenannten Technik aus dem Stand der Technik kann ein Strom des Harzes an der anderen von den longitudinalen Oberflächen, welche nicht den Vorsprung aufweist, gestört werden. Daher kann eine Schrumpfung von dem Harz nach dem Gießen zwischen der Seite, welche den Vorsprung aufweist, und der anderen Seite, welche nicht den Vorsprung aufweist, ausgeglichen werden. Auf diese Weise kann ein Verwerfen des Tanks 100 begrenzt werden.
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In dem Fall der 14 jedoch, in welchem die Angussposition GP in der seitlichen Oberfläche von dem Tank 100 platziert ist, und dem Fall der 15, bei welchem die Angussposition GP in dem oberen Teil von dem mittleren Abschnitt von dem Tank 100 platziert ist, strömt das Harz in der longitudinalen Richtung (der Richtung links-rechts in der 15) von dem Tank an dem oberen Teil von dem Tank 100 (der Stelle, an welcher eine Mittellinie O hindurchgeht). Der Strom des Harzes an diesem oberen Teil des Tanks ist ein Strom in einer nichtverstärkenden Richtung im Verhältnis zu einer Richtung (einer Richtung E-E, einer Richtung F-F) einer Verformung des Tanks 100, welche durch eine innere Drucklast von dem Tank 100 verursacht wird, wie es in den 16 und 17 gezeigt ist. Das heißt, die Glasfasern, welche in dem Harz hinzugefügt sind, sind in der longitudinalen Richtung von dem Tank 100 (eine Richtung senkrecht zu einer Ebene der Zeichnung) ausgerichtet. Dies ist nachteilig mit Bezug auf die Festigkeit und Haltbarkeit des Tanks 100. Die 16 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVI-XVI in der 14, und die 17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII in der 15.
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Des Weiteren ist in dem Fall, in welchem die Angussposition GP in dem oberen Teil in dem mittleren Abschnitt des Tanks platziert ist, die Angussposition GP in einem erzeugenden Teil der maximalen Belastung in dem Tank 100 angeordnet, welche durch die innere Drucklast verursacht wird. Die Festigkeit des Tanks 100 kann daher in nachteiliger Weise durch eine Restspannung an der Angussposition GP verschlechtert sein.
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Bei der Technik des Standes der Technik, welche in der Patentliteratur 2 offenbart ist, ist die Angussposition GP an zwei Stellen platziert, welche in der seitlichen Oberfläche und der longitudinalen Oberfläche von dem Tank 100 jeweils angeordnet sind. Daher werden, wie es in der 18 gezeigt ist, der Strom des Harzes, welches von der Angussposition GP, welche in der seitlichen Oberfläche von dem Tank 100 platziert ist, eingefüllt wird, und der Strom von dem Harz, welches von der anderen Angussposition GP, welche in der longitudinalen Oberfläche von dem Tank 100 platziert ist, eingefüllt wird, von verschiedenen Richtungen jeweils zusammengebracht. Somit wird eine Nahtlinie an einer Stelle erzeugt, welche in der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. Diese Nahtlinie wird in dem Deckenabschnitt des Tanks erzeugt, welcher den maximalen Einfluss der inneren Drucklast empfängt. Die Festigkeit und die Haltbarkeit des Tanks 100 können daher in nachteiliger Weise verschlechtert sein.
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Des Weiteren kann bei der Struktur der Patentliteratur 2, wie es in der 19 gezeigt ist, der Strom des Harzes schnell an dem Bereich angrenzend zu dem Vorsprung 120 geändert werden. Somit kann eine beträchtliche Unordnung in der Ausrichtung der Glasfasern erzeugt werden. Das heißt, im Vergleich zu einem H-Teil in der 19, bei welchem die Glasfasern gleichförmig in der longitudinalen Richtung des Tanks 100 ausgerichtet werden, wird die schnelle Änderung in der Ausrichtung der Glasfasern an dem Bereich angrenzend zu dem Vorsprung 120 erzeugt, wie es in einem I-Teil in der 19 angegeben ist. Daher tendiert die Festigkeit des Tanks 100 im Verhältnis zu der inneren Drucklast des Tanks 100 dazu, verschlechtert zu sein.
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Zitierliste - Patentliteraturen
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- Patentliteratur 1: JPS56-56595A (entspricht der US 4,316,503 A )
- Patentliteratur 2: JPH03-142214A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände hin gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tank eines Wärmetauschers und ein Verfahren zur Herstellung desselbigen bereitzustellen, welche eine Festigkeit und Haltbarkeit des Tanks gegen eine innere Drucklast durch ein geeignetes Platzieren einer Angussposition verbessern können.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Tank für einen Wärmetauscher bereitgestellt, welcher eine Tankwand umfasst, die eine Öffnung aufweist, welche in einer im Allgemeinen rechteckigen Form ausgebildet ist, die sich in einer longitudinalen Richtung und einer seitlichen Richtung, welche zueinander senkrecht sind, erstreckt, wobei ein Querschnitt der Tankwand, welcher senkrecht zu der longitudinalen Richtung der Öffnung ist, gebogen ist, und ein Tankfuß ist gebildet, um sich ringsherum von der Öffnung der Tankwand zu erstrecken, und ist ausgebildet, um mit einer Kernplatte verbunden zu sein. Die Tankwand ist ein aus Harz gegossenes Produkt, welches durch ein Einfüllen von mit Fasern vermischtem Harz gegossen ist, in welchem Fasern als ein Verstärkungsmaterial hinzugefügt sind, in ein Spritzgusswerkzeug an einer Angussposition, welche einen Einfüllanschluss des mit Fasern vermischten Harzes bildet, an mindestens einer Stelle lediglich in einer seitlichen Oberfläche von dem Tankfuß platziert ist, welche sich in der longitudinalen Richtung von der Tankwand erstreckt.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, wird des Weiteren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Tank für einen Wärmetauscher bereitgestellt, welcher eine Tankwand umfasst, die eine Öffnung aufweist, welche in einer im Allgemeinen quadratischen Form gebildet ist, die sich in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, welche senkrecht zueinander sind, erstreckt, wobei ein Querschnitt der Tankwand, welcher senkrecht zu der ersten Richtung der Öffnung ist, gebogen ist und ein Tankfuß gebildet ist, um sich ringsherum von der Öffnung der Tankwand zu erstrecken, und ausgebildet ist, um mit einer Kernplatte verbunden zu sein. Die Tankwand ist ein aus Harz gegossenes Produkt, welches durch ein Einfüllen von mit Fasern vermischtem Harz in ein Spritzgusswerkzeug gegossen ist, in welchem Fasern als ein Verstärkungsmaterial hinzugefügt sind. Eine Angussposition, welche einen Einfüllanschluss des mit Fasern vermischten Harzes bildet, ist an mindestens einer Stelle lediglich in einer seitlichen Oberfläche von dem Tankfuß platziert, welcher sich in der ersten Richtung erstreckt.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, wird des Weiteren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Tanks von einem Wärmetauscher bereitgestellt, welcher eine Tankwand umfasst, die eine Öffnung aufweist, welche sich in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, welche senkrecht zueinander sind, erstreckt, wobei ein Querschnitt der Tankwand, welcher senkrecht zu der ersten Richtung der Öffnung ist, gebogen ist und ein Tankfuß gebildet ist, um sich ringsherum von der Öffnung von der Tankwand zu erstrecken, und ausgebildet ist, um mit einer Kernplatte verbunden zu sein. Das Verfahren umfasst: Einspritzen von einem mit Fasern vermischten Harz, welches in einem geschmolzenen Zustand ist und Fasern umfasst, welche als ein Verstärkungsmaterial hinzugefügt sind, in einen Hohlraum eines Spritzgusswerkzeugs durch mindestens einen Anguss, welcher lediglich in einer seitlichen Wand von dem Hohlraum vorgesehen ist, welcher eine seitliche Oberfläche von dem Tankfuß bildet, die sich in der ersten Richtung erstreckt, so dass die Tankwand in dem Hohlraum gegossen wird; Kühlen und Erstarrenlassen der Tankwand, welche in dem Hohlraum gegossen wird; und Entfernen der Tankwand, welche erstarrt ist, aus dem Hohlraum des Spritzgusswerkzeugs.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht eines Tanks, an welchem ein Kühlerkern installiert ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht des Tanks der ersten Ausführungsform.
- 3 ist eine Draufsicht des Tanks zum Erläutern eines Stroms von Harz gemäß der ersten Ausführungsform.
- 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in der 3.
- 5(a) ist eine schematische Darstellung eines Tanks entlang einer longitudinalen Richtung, welche einen Strom von Harz von einem Modell des Standes der Technik zeigt, und 5(b) ist eine schematische Darstellung, welche eine gebogene Form des Tanks in einem Querschnitt des Tanks zeigt, welcher senkrecht zu der longitudinalen Richtung der 5(a) ist.
- 6(a) ist eine schematische Darstellung des Tanks entlang einer longitudinalen Richtung, welche einen Strom von Harz der ersten Ausführungsform zeigt, und 6(b) ist eine schematische Darstellung, welche eine gebogene Form des Tanks in einem Querschnitt von dem Tank zeigt, welcher senkrecht zu der longitudinalen Richtung der 6(a) ist.
- 7(a) ist eine perspektivische Ansicht des Tanks, welche einen Querschnitt eines Deckenabschnitts von der Tankwand zeigt, welcher entlang der longitudinalen Richtung geschnitten ist, gemäß der ersten Ausführungsform, und 7(b) ist eine Querschnittsansicht des Tanks, welche einen erzeugenden Bereich von einer inneren Spannung von dem Deckenabschnitt von dem Tank der 7(a) zeigt.
- 8(a) bis 8(c) sind Querschnittsansichten, welche Simulationsergebnisse für ein Analysieren eines Spannungszustands des Tanks zeigen.
- 9 ist ein Auswertungsdiagramm, welches ein Balkendiagramm zeigt, das ein Festigkeitsverhältnis zwischen dem Tank des Standes der Technik und dem Tank der ersten Ausführungsform angibt.
- 10 ist eine Draufsicht eines Tanks gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 11(a) ist eine Querschnittsansicht eines Tanks, welche einen Querschnitt des Tanks entlang einer Richtung zeigt, welche senkrecht zu einer longitudinalen Richtung von dem Tank ist, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 11(b) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche einen Bereich XIB in der 11(a) zeigt.
- 12 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Zustand zeigt, in welchem eine Kernplatte an dem Tankfuß der 11(b) durch ein Crimpverbinden durch eine Dichtung befestigt ist.
- 13(a) ist eine Draufsicht, welche eine Modifikation des Tanks der ersten Ausführungsform zeigt, und 13(b) ist eine Draufsicht, welche eine Modifikation des Tanks von der zweiten Ausführungsform zeigt.
- 14 ist eine Draufsicht des Tanks aus dem Stand der Technik.
- 15 ist eine Draufsicht von einem anderen Tank des Standes der Technik.
- 16 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVI-XVI in der 14.
- 17 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII in der 15.
- 18 ist eine Draufsicht eines Tanks von der Patentliteratur 2.
- 19 ist eine schematische Darstellung, welche einen Strom von Harz in dem Tank der Patentliteratur 2 zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier im Folgenden im Detail beschrieben werden.
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Erste Ausführungsform
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Bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Beispiel beschrieben werden, bei welchem ein Prinzip der vorliegenden Erfindung an einem Tank eines Kühlers angewendet wird, welcher in einem Motorkühlsystem eines Automobils verwendet wird.
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Der Kühler umfasst einen Kühlerkern, welcher Wärme zwischen einem Motorkühlmittel und äußerer Luft austauscht, und ein Paar von Tanks 1, welche an einem oberen Endteil und einem unteren Endteil von dem Kühlerkern jeweils angeordnet sind.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst der Kühlerkern: flache Rohre 2, welche ein Kühlmittel leiten; Kühlerrippen (nicht gezeigt), welche derart eingebaut sind, dass die Kühlerrippen mit Oberflächen von den Rohren 2 in Kontakt stehen; und Kernplatten 3, von denen jede verwendet wird, um den Kühlerkern und den entsprechenden Tank 1 aneinander zu befestigen. Der Kühlerkern wird in einem Zustand montiert, in welchem zwei Endteile von jedem Rohr 2 durch die Kernplatten 3 jeweils eingesetzt sind, und der montierte Kühlerkern wird integral zum Beispiel durch ein Löten in einem Ofen verbunden.
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Die Rohre 2, die Kühlerrippen und die Kernplatten 3 sind aus einem Metall, wie zum Beispiel Aluminium, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit und ein leichtes Gewicht aufweist und leicht verarbeitet werden kann, hergestellt.
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Wie es in der 2 gezeigt ist, ist der Tank 1 durch eine Tankwand 4 gebildet, welche in einer longitudinalen Richtung L länglich ist. Ein Öffnungsende 4a der Tankwand 4 weist eine Öffnung 1a auf, welche in einer im Allgemeinen rechteckigen Form (eine im Allgemeinen längliche Form) ausgebildet ist, die sich in der longitudinalen Richtung (einer ersten Richtung) L und einer seitlichen Richtung (einer zweiten Richtung) T, welche zueinander senkrecht sind, erstreckt. Ein Querschnitt der Tankwand 4, welcher senkrecht zu der longitudinalen Richtung L der Öffnung 1a ist, ist gebogen bzw. gekrümmt. Die Tankwand 4 weist einen Tankfuß (einen Flanschabschnitt) 5 auf, welcher in einer Flanschform ausgebildet ist und welcher gebildet ist, um sich ringsherum von der Öffnung 1a von der Tankwand 4 zu erstrecken.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, werden der Kühlerkern und der Tank 1 derart zusammengebaut, dass ein Endteil der Kernplatte 3 mit dem Tankfuß 5 durch ein Crimpverbinden über eine Dichtung 6 befestigt wird, um einen Kühlmitteldurchlass in einem Inneren von dem Tank 1 zu bilden. Die Dichtung 6 ist aus einem Material, wie zum Beispiel EPDM (Ethylenpropylenkautschuk), welches eine Elastizität aufweist, hergestellt. In dem Zustand, in welchem der Endteil von der Kernplatte 3 an dem Tankfuß 5 durch ein Crimpverbinden befestigt wird, wird die Dichtung 6 komprimiert und zwischen einer Endoberfläche von dem Tankfuß 5 und der Kernplatte 3 geklemmt.
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Der Tank 1 (noch genauer die Tankwand 4) ist ein aus Harz gegossenes Produkt, welches durch ein Einfüllen eines mit Fasern vermischten Harzes gegossen ist, welches durch ein Hinzufügen von Fasern in zum Beispiel ein Polyamidharz als ein Verstärkungsmaterial erzeugt ist, in einen Hohlraum 200 eines Spritzgusswerkzeugs M, welches in der 3 gezeigt ist, durch einen Anguss G (engl.: gate). Wie es in der 3 gezeigt ist, ist eine Öffnung von einem Anguss G des Hohlraums 200, d. h. eine Angussposition GP (welche durch einen Pfeil in der 3 angegeben ist), welche einen Einfüllanschluss des mit Fasern vermischten Harzes bildet, lediglich in einer seitlichen Oberfläche 5a des Tankfußes 5 platziert, welche sich in der longitudinalen Richtung L von der Tankwand 4 erstreckt. Diese Angussposition GP ist in einer Stelle in einem mittleren Abschnitt von dem Tankfuß 5 platziert, welche in der longitudinalen Richtung L zentriert ist. Noch genauer ist der Anguss G in der einen Stelle in dem longitudinalen mittleren Abschnitt von der einen Seitenwand 200a platziert, welche die seitliche Oberfläche 5a des Tankfußes 5 bildet, unter Seitenwänden 200a-200d des Hohlraums 200, welche den Tankfuß 5 umgeben.
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Wie es oben diskutiert wurde, strömt, wenn die Angussposition GP in die eine Stelle in dem mittleren Abschnitt von dem Tankfuß 5, welche in der longitudinalen Richtung L zentriert ist, platziert wird, das Harz, welches in den Hohlraum 200 an der Angussposition GP eingefüllt wird, radial, wie es durch Pfeile in der Zeichnung angegeben ist. In diesem Fall wird in dem mittleren Abschnitt von dem Tank 1, welcher in der longitudinalen Richtung L zentriert ist, wie es in der 4 gezeigt ist, dort ein Strom des Harzes in einer Richtung entlang einem gebogenen Querschnitt von der Tankwand 4 erzeugt. Daher wird in einem Deckenabschnitt (einem Teil B in der 4) von dem longitudinalen mittleren Abschnitt des Tanks 1, welcher eine maximale Spannung aufweist, welche in Antwort auf eine innere Drucklast erzeugt wird, der Strom von dem Harz in einer Verstärkungsrichtung im Verhältnis zu einer Richtung (eine Richtung C-C in der 4) einer Verformung des Tanks 1, welche durch die innere Drucklast verursacht wird, erzeugt, um gleichförmig die Glasfasern in einer Richtung einer Verformung von dem Tank 1 auszurichten. Die 4 ist eine Querschnittsansicht des Tanks 1 entlang der Linie IV-IV in der 3.
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Hier wird ein Analyseergebnis der inneren Spannung, welche durch den inneren Druck des Tanks erzeugt wird, verglichen zwischen einem Tankmodell aus dem Stand der Technik (hier im Folgenden als ein Modell des Standes der Technik bezeichnet), bei welchem die Angussposition GP an einer Stelle in einem mittleren Abschnitt von dem Tankfuß 5, welche in einer seitlichen Richtung T von dem Tank 1 zentriert ist, platziert ist, und einem Tankmodell von der vorliegenden Ausführungsform (hier im Folgenden als ein Modell der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet), bei welchem die Angussposition GP in der einen Stelle in dem mittleren Abschnitt von dem Tankfuß 5 platziert ist, welche in der longitudinalen Richtung L zentriert ist. Die 5(a) und 5(b) zeigen den Strom des Harzes (die Ausrichtung der Glasfasern) von dem Modell des Standes der Technik. Noch genauer ist die 5a eine schematische Darstellung, welche eine longitudinale Richtung L des Tanks 1 zeigt, und die 5(b) ist eine schematische Darstellung, welche einen Querschnitt des Tanks 1 (eine gebogene Form der Tankwand 4) in einer Ebene zeigt, welche senkrecht zu der longitudinalen Richtung L des Tanks 1 ist. Die 6(a) und 6(b) zeigen den Strom des Harzes (die Ausrichtung der Glasfasern) von dem Modell der vorliegenden Ausführungsform. Noch genauer ist die 6(a) eine schematische Darstellung, welche eine longitudinale Richtung L des Tanks 1 zeigt, und die 6(b) ist eine schematische Darstellung, welche einen Querschnitt von dem Tank 1 (eine gebogene Form der Tankwand 4) in einer Ebene zeigt, welche senkrecht zu der longitudinalen Richtung L des Tanks 1 ist.
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Die innere Spannung, welche in dem Tank erzeugt wird, ist in einem Schnittmodell des Tanks 1 gezeigt, welches durch ein Schneiden des Deckenabschnitts der Tankwand 4 in der 7(a) entlang der longitudinalen Richtung L vorbereitet ist. Noch genauer wird ein eine innere Spannung erzeugender Teil (ein Teil, welcher durch einen Kreis in der 7(b) umgeben ist) von dem Deckenabschnitt des Tanks, der in der 7(b) gezeigt ist, in einem Querschnitt entlang eine Linie VIII-VIII in der 7(b) überprüft (vgl. 8(a) bis 8(c)).
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Die 8(a) bis 8(c) zeigen Simulationsergebnisse der inneren Spannung. Noch genauer zeigt die 8(a) das Modell des Standes der Technik. Die 8(b) zeigt das Modell der vorliegenden Ausführungsform. Abgesehen von dem Modell des Standes der Technik und dem Modell der vorliegenden Ausführungsform zeigt die 8(c) ein Referenzmodell, bei welchem die Glasfasern in einer Richtung ausgerichtet sind, welche um 45 Grad im Verhältnis zu der longitudinalen Richtung L des Tanks 1 abgewinkelt ist. Ein schraffierter Bereich in den 8(a) bis 8(c) ist ein Bereich, an welchem eine maximale innere Spannung in der Tankwand 4 von dem Tank 1 erzeugt wird. Der Bereich, in welchem die maximale innere Spannung erzeugt wird, d. h. der schraffierte Bereich, welcher in der 8(a) bis 8(c) gezeigt ist, wird hier im Folgenden als ein eine maximale Spannung erzeugender Bereich bezeichnet.
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Beim Vergleich zwischen dem Modell des Standes der Technik und dem Modell der vorliegenden Ausführungsform wird herausgefunden, dass der die maximale Spannung erzeugende Bereich der vorliegenden Ausführungsform 65 % des eine maximale Spannung erzeugenden Bereichs von dem Modell des Standes der Technik in dem Fall ist, in welchem der Bereich eines Erzeugens der maximalen Spannung von dem Modell des Standes der Technik 100 % ist. Das heißt, die vorliegende Ausführungsform kann den Bereich eines Erzeugens einer maximalen Spannung um in etwa 35 % im Verhältnis zu dem Modell des Standes der Technik reduzieren.
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Des Weiteren ist der eine maximale Spannung erzeugende Bereich des Referenzmodells 75 % von dem Modell des Standes der Technik, und dadurch kann das Referenzmodell den Bereich einer maximalen Erzeugung von Spannung um in etwa 25 % im Vergleich zum Modell des Standes der Technik reduzieren. Jedoch ist im Vergleich von dem Referenzmodell mit dem Modell der vorliegenden Ausführungsform der Bereich einer maximal erzeugten Spannung um in etwa 10 % erhöht.
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Wie es oben diskutiert wurde, ist bei dem Modell der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zum Modell des Standes der Technik und dem Referenzmodell der Bereich eines Erzeugens einer maximalen Spannung reduziert, und dadurch wird man verstehen, dass das Modell der vorliegenden Ausführungsform die hohe Festigkeit im Verhältnis zu dem inneren Druck des Tanks aufweist.
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Als nächstes wird eine aktuelle Vorrichtung (ein aktueller Tank, welcher durch das Gießen des Harzes gebildet wird) von dem Modell des Standes der Technik durch ein Verwenden der Angussposition GP von dem Modell des Standes der Technik erzeugt, und eine aktuelle Vorrichtung (ein aktueller Tank, welcher durch ein Gießen des Harzes gebildet ist) des Modells der vorliegenden Ausführungsform wird durch ein Verwenden von der Angussposition GP des Modells der vorliegenden Ausführungsform erzeugt. Ein Festigkeitstest wird an der aktuellen Vorrichtung des Modells des Standes der Technik und der aktuellen Vorrichtung des Modells der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt. Dieser Test ist ein Dehnungstest, welcher unter einer hohen Temperatur und einem hohen Druck ausgeführt wird. Bei dem Dehnungstest wird eine Zeitdauer, welche von der Zeit eines Startens des Dehnungstests zu der Zeit eines Bruchs von dem Tank geht, gemessen. Die Festigkeit des Tanks 1 wird basierend auf einer Länge der gemessenen Zeitdauer ausgewertet. Im Folgenden wird hier die aktuelle Vorrichtung des Modells aus dem Stand der Technik als ein Tank des Standes der Technik bezeichnet, und die aktuelle Vorrichtung des Modells der vorliegenden Ausführungsform wird als ein Tank der vorliegenden Ausführungsform bezeichnet.
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Die 9 zeigt ein Balkendiagramm, welches ein Festigkeitsverhältnis zwischen dem Tank des Standes der Technik und dem Tank der vorliegenden Ausführungsform angibt. Bei dem Balkendiagramm der 9 ist das Festigkeitsverhältnis des Tanks des Standes der Technik als 100 % angegeben.
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Die Ergebnisse des Dehnungstests geben an, dass das Festigkeitsverhältnis des Tanks der vorliegenden Ausführungsform im Verhältnis zu dem Tank des Standes der Technik bei in etwa 140 % liegt und die Festigkeit des Tanks der vorliegenden Ausführungsform um in etwa das 1,4fache höher ist als dasjenige von dem Tank des Standes der Technik. In anderen Worten ist eine Lebensdauer des Tanks der vorliegenden Ausführungsform bis zu dem Zeitpunkt eines Bruchs von dem Tank um in etwa 1,4 mal länger als diejenige von dem Tank des Standes der Technik, und dadurch zeigt der Tank der vorliegenden Ausführungsform die höhere Haltbarkeit im Vergleich zu dem Tank des Standes der Technik.
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Ein Tank A und ein Tank B, welche in der 9 gezeigt sind, werden bereitgestellt, um eine Größendifferenz des Tanks 1 aufzuzeigen. Der Tank A weist eine längere Größe in der longitudinalen Richtung und eine breitere Größe in der seitlichen Richtung im Vergleich zu dem Tank B auf. Im Vergleich zu dem Tank des Standes der Technik ist das Festigkeitsverhältnis des Tanks der vorliegenden Ausführungsform höher als das Festigkeitsverhältnis von dem Tank des Standes der Technik, unabhängig von den Größen des Tanks 1.
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Wirkungen und Vorteile der ersten Ausführungsform
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Der Tank 1 von der ersten Ausführungsform weist die Angussposition GP in der einen seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 auf, welche sich in der longitudinalen Richtung L von der Tankwand 4 erstreckt, und diese Angussposition GP ist an der einen Stelle in dem mittleren Abschnitt von dem Tankfuß 5 platziert, welcher in der longitudinalen Richtung L zentriert ist. In diesem Fall strömt, wie es in der 4 gezeigt ist, das Harz, welches von der Angussposition GP eingefüllt wird, entlang dem gebogenen Querschnitt der Tankwand 4 (der Querschnitt, welcher senkrecht zu der longitudinalen Richtung L ist) in dem mittleren Abschnitt in dem Deckenabschnitt von der Tankwand 4, an welchem die Last eines inneren Drucks groß ist. Auf diese Weise verläuft der Strom in der verstärkenden Richtung im Verhältnis zu der Richtung (der Richtung C-C in der 4) von der Verformung des Tanks 1, welche durch die Last des inneren Drucks verursacht wird, um die Glasfasern in der Richtung einer Verformung des Tanks 1 gleichförmig auszurichten. Dadurch werden, wie es aus dem Simulationsergebnis der Tankmodelle und dem Ergebnis des Festigkeitstests unter Verwenden der aktuellen Vorrichtungen offenbar wird, die Festigkeit und die Haltbarkeit des Tanks 1 verbessert.
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Außerdem wird, da die Angussposition GP an der einen Stelle platziert ist, das gegossene Produkt, welches aus dem Hohlraum 200 nach dem Abkühlen und dem Erstarren des gegossenen Produkts auf das Gießen hin von dem gegossenen Produkt in dem Spritzgusswerkzeug M freigegeben wird, nicht eine Nahtlinie aufweisen, welche ansonsten durch den Zusammenstoß von Harzströmen, welche in verschiedene Richtungen geleitet werden, jeweils erzeugt werden würde. Es ist daher möglich, eine Reduzierung hinsichtlich der Festigkeit des Tanks 1, welche durch eine Erzeugung von der Nahtlinie verursacht wird, zu begrenzen.
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Zweite Ausführungsform
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Wie es in der 10 gezeigt ist, ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Beispiel, bei welchem die Angusspositionen GP an mehreren Stellen platziert sind (zwei Stellen in der 10) in der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5, welche sich in der longitudinalen Richtung L erstreckt. Noch genauer ist die zweite Ausführungsform das Beispiel, bei welchem der Anguss G an den mehreren Stellen platziert ist (den zwei Stellen bei der vorliegenden Ausführungsform) in der seitlichen Wand 200a von dem Hohlraum 200 von dem Spritzgusswerkzeug M, welches in der 3 von der ersten Ausführungsform gezeigt ist.
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In diesem Fall strömt das Harz, welches von dem einen von den Angüssen G (den Angusspositionen GP) eingefüllt wird, welches von dem anderen der Angüsse G (den Angusspositionen GP) eingefüllt wird, im Allgemeinen in einer gleichen Richtung. Das heißt, in der gesamten Erstreckung des Tanks 1 in der longitudinalen Richtung L wird der Strom des Harzes entlang dem gebogenen Querschnitt der Tankwand 4 von der Seite des einen Tankfußes, in welchem die Angusspositionen GP platziert sind, zu der Seite des anderen Tankfußes erzeugt. Auf diese Weise wird in dem Deckenabschnitt der Tankwand 4, bei welchem die Last des inneren Drucks groß ist, der Strom von dem Harz in der Verstärkungsrichtung im Verhältnis zu der Richtung einer Verformung von dem Tank 1 erzeugt, um die Glasfasern in der Richtung einer Verformung von dem Tank 1 gleichförmig auszurichten. Daher werden die Festigkeit und die Haltbarkeit des Tanks 1 verbessert.
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Die Patentliteratur 2, welche oben diskutiert wurde, offenbart die Technologie des Standes der Technik, bei welcher die Angussposition GP in der seitlichen Oberfläche und in der longitudinalen Oberfläche von dem Tank 1 platziert bzw. angeordnet ist. In solch einem Fall ist die Richtung von dem Strom des Harzes, welches von der Angussposition GP eingefüllt wird, welche in der seitlichen Oberfläche von dem Tank 1 platziert ist, deutlich verschieden von der Richtung des Stroms von dem Harz, welches von der Angussposition GP eingefüllt wird, welche in der longitudinalen Oberfläche von dem Tank 1 platziert ist. Daher wird eine tiefe Nahtlinie in einem Bereich erzeugt, an welchem diese zwei Ströme des Harzes miteinander zusammengehen.
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Im Gegensatz dazu sind bei der zweiten Ausführungsform die Mehrzahl der Angusspositionen GP in dem gemeinsamen Tankfuß 5 platziert. Das Harz, welches von jeder der Angusspositionen GP in den Hohlraum eingefüllt wird, tendiert daher dazu, in die Richtung zu strömen, welche entlang dem Querschnitt von der Tankwand 4 liegt und welche senkrecht zu der longitudinalen Richtung L von dem Tank 1 ist. Das heißt, es gibt keinen beträchtlichen Unterschied zwischen den Richtungen von den Strömen von dem Harz, welches von den jeweiligen Angusspositionen GP in den Hohlraum eingefüllt wird, und diese Ströme von dem Harz liegen im Allgemeinen in der gleichen Richtung. Im Vergleich zu der Patentliteratur 2 ist es daher möglich, die Erzeugung der Nahtlinie zu begrenzen. Es ist daher möglich, die Reduzierung hinsichtlich der Festigkeit von dem Tank 1, welche durch die Erzeugung von der Nahtlinie verursacht wird, zu begrenzen.
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Dritte Ausführungsform
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Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform. Wie es in der 11(a) gezeigt ist, ist die dritte Ausführungsform ein Beispiel, bei welchem eine Vertiefung bzw. Aussparung 7 in der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 gebildet ist und die Angussposition GP in der Aussparung 7 platziert ist.
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In einem Fall, in welchem ein Vorlauf von dem Anguss, welcher nach dem Einfüllen des Harzes verbleibt, nach außen von der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 vorragt, kann es möglicherweise einen Fehler hinsichtlich eines Crimpverbindens verursachen, wie zum Beispiel eine Verkürzung der Crimpfestigkeit in dem Zeitpunkt eines Vercrimpens von dem Endteil der Kernplatte 3 mit dem Tankfuß 5 oder ein Verhindern von einem normalen Crimpverbinden von dem Endteil von der Kernplatte 3 mit dem Tankfuß 5. In solch einem Fall ist daher ein Nachprozess erforderlich, bei welchem der Vorlauf des Angusses abgeschnitten wird.
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Im Gegensatz zu diesem Fall ist es, wie es in der 1 1(b) gezeigt ist, wenn die Angussposition GP in der Aussparung 7 platziert wird, welche in der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 gebildet ist, möglich, den nach außen ragenden Vorsprung von dem Vorlauf des Angusses (einem Angussrest in der Zeichnung) von der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 zu begrenzen. Es ist hier wünschenswert, dass eine Tiefe der Aussparung 7 eingestellt ist, um ein Vorragen nach außen von dem Vorlauf des Angusses von der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 zu vermeiden. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, einen nachfolgenden Prozess zu haben, um den Vorlauf des Angusses abzuschneiden, und es ist möglich, die Fehler in der Crimpverbindung von der Kernplatte 3 zu begrenzen, welche durch ein Verbleiben von dem Vorlauf von dem Anguss verursacht werden könnten.
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Des Weiteren ist es in dem Zeitpunkt eines Bildens von der Aussparung 7 in der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 möglich, eine Ecke zurückzulassen, welche als ein Basispunkt in dem Zeitpunkt eines Crimpverbindens der Kernplatte 3 gegen den Tankfuß 5 verwendet werden kann.
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Das heißt, im Verhältnis zu dem Tankfuß 5, welcher in der 11(b) gezeigt ist, ist in einem Fall, in welchem die Endoberfläche des Tankfußes 5, welcher die Dichtung 6 im Zusammenwirken mit der Kernplatte 3 klemmt, als eine Dichtungsoberfläche 5b definiert ist und eine gegenüberliegende Oberfläche von dem Tankfuß 5, welche gegenüberliegt von der Dichtungsoberfläche 5b und mit dem Endteil von der Kernplatte 3 in Eingriff steht, als eine eingreifende Oberfläche 5c definiert ist, die Aussparung 7, in welcher die Angussposition GP platziert ist, in einem Zustand vertieft, in welchem ein Abschnitt von der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 in der Seite der eingreifenden Oberfläche 5c gelassen wird. Mit der obigen Konstruktion kann, wie es in der 12 gezeigt ist, da der Abschnitt der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 an der Seite der eingreifenden Oberfläche 5c von der Aussparung 7 gelassen wird, der Endteil von der Kernplatte 3 an dem Tankfuß 5 durch eine Crimpverbindung befestigt werden, während eine Kante C, an welcher die seitliche Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 und die eingreifende Oberfläche 5c miteinander zusammengebracht werden, als der Basispunkt verwendet wird. Das heißt, selbst wenn die Aussparung 7 in der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 gebildet wird, um die Angussposition GP in der Aussparung 7 zu platzieren, wird die Leistungsfähigkeit eines Crimpverbindens von dem Fuß 5 mit der Kernplatte 3 nicht aufgrund des Vorsehens von der Ecke C verschlechtert. Es ist dadurch möglich, eine Leistungsfähigkeit einer Crimpverbindung zu erreichen, welche gleich bzw. äquivalent zu der Leistungsfähigkeit einer Crimpverbindung in dem Fall ist, in welchem die Aussparung 7 nicht in der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 gebildet ist.
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Modifikationen
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Bei der ersten bis dritten Ausführungsform wird das Beispiel von einem Tank 1 diskutiert, welcher in dem Kühler verwendet wird. Auf alternative Art und Weise kann der Tank der vorliegenden Erfindung als ein Tank aus Harz von einem anderen Wärmetauscher verwendet werden, welcher ein anderer ist als ein Kühler, und ist zum Beispiel ein Heizkern für ein Aufheizen von Luft, ein Zwischenkühler für ein Kühlen von Luft, welche durch einen Auflader bzw. Turbolader komprimiert wurde, oder ein EGR-Kühler, welcher in einer EGR-Vorrichtung (EGR exhaust gas recirculation, dt. Abgasrückführung) für ein Rezirkulierenlassen von einem Teil von einem Abgas in eine Ansaugluft verwendet wird.
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Bei der ersten bis dritten Ausführungsform werden die Glasfasern in das Harzmaterial als Verstärkungsmaterial hinzugefügt. Das Verstärkungsmaterial ist jedoch nicht auf die Glasfasern beschränkt. Zum Beispiel können Kohlenstofffasern als das Verstärkungsmaterial verwendet werden.
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Bei der ersten Ausführungsform wird das Beispiel diskutiert, bei welchem die Angussposition GP in dem mittleren Abschnitt von dem Tankfuß 5 platziert ist, welcher in der longitudinalen Richtung L zentriert ist. Es ist jedoch nicht absolut erforderlich, die Angussposition GP in dem mittleren Abschnitt von dem Tankfuß 5 zu platzieren. Die Angussposition GP kann zum Beispiel an einer anderen Stelle platziert werden, welche von der mittleren Position von dem Tankfuß 5 in Richtung zu dem einen Ende von dem Tankfuß 5 in der longitudinalen Richtung L oder dem anderen Ende von dem Tankfuß 5 in der longitudinalen Richtung L abweicht.
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Bei der ersten bis dritten Ausführungsform ist der Tank beschrieben, welcher in der im Allgemeinen rechteckigen Form (die im Allgemeinen längliche Form) ausgebildet ist, welche die longitudinale Richtung L und die seitliche Richtung T aufweist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Tank 1 beschränkt, welcher in der im Allgemeinen rechteckigen Form ausgebildet ist. Die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel auf einen Tank 1 angewendet werden, welcher eine Öffnung aufweist, welche in einer im Allgemeinen quadratischen bzw. eckigen Form ausgebildet ist. Zum Beispiel ist es wie in einem Fall einer Modifikation von der ersten Ausführungsform, welche in der 13(a) gezeigt ist, möglich, einen Tank 300 zu verwenden, welcher eine Tankwand 4 umfasst. Die Tankwand 4 des Tanks 300 weist eine Öffnung 1a auf, welche in einer im Allgemeinen quadratischen Form ausgebildet ist, die sich in einer ersten Richtung L1 und in einer zweiten Richtung T1 erstreckt, welche zueinander senkrecht sind. Ein Querschnitt der Tankwand 4, welcher senkrecht zu der ersten Richtung L1 von der Öffnung 1a ist, ist auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform gekrümmt bzw. gebogen. Die Form des Tanks 300, welcher in der 13(a) in einer Draufsicht gezeigt ist, ist im Wesentlichen eine quadratische Form, und eine seitliche Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5, welche sich in der ersten Richtung L1 von der Tankwand 4 erstreckt, weist die Angussposition GP auf, welche in einem mittleren Abschnitt von der seitlichen Oberfläche 5a platziert ist, welcher in der ersten Richtung L1 zentriert ist. Auf alternative Art und Weise kann, wie in einem Fall einer Modifikation von der zweiten Ausführungsform, welche in der 13(b) gezeigt ist, der Tank 300, welcher die ähnliche Form zu der Modifikation der 13(a) aufweist, d. h. ausgebildet ist, die im Allgemeinen quadratische Form in der Draufsicht aufzuweisen (der Tank, welcher die Öffnung 1a aufweist, welche ausgebildet ist, in der im Allgemeinen quadratischen Form) vorgesehen werden, und die Angussposition G kann an einer Mehrzahl von Stellen in der seitlichen Oberfläche 5a von dem Tankfuß 5 platziert werden, welche sich in der ersten Richtung von der Tankwand 4 erstreckt. Des Weiteren kann die Angussposition GP von jeder der Modifikationen, welche in den 13(a) und 13(b) gezeigt sind, in der Aussparung 7 auf ähnliche Weise zu der dritten Ausführungsform platziert werden.
