JP2019002610A

JP2019002610A - タンク取り付け構造

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Publication number: JP2019002610A
Application number: JP2017116126A
Authority: JP
Inventors: 雅宏加藤; Masahiro Kato; 恭平滝本; Kyohei Takimoto; 崇金田; Takashi Kaneda
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-06-13
Also published as: JP6872433B2

Abstract

【課題】部材に応力が集中することを抑えて、タンク取り付け構造の小型化を図ること。【解決手段】タンク取り付け構造は、タンク１０がプレート４０に取り付けられる。タンク１０の開口端部１１から突起１５が突出する。プレート４０の延在部４２には、突起１５に係合する穴５０が開口する。穴５０の内周は、突起１５に当接してタンク１０をプレート４０に固定する固定辺５１と、固定辺５１から曲折して固定辺５１に鋭角を持って傾斜する側方辺５３、５４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、タンクがプレートに取り付けられるタンク取り付け構造に関する。

特許文献１には、熱交換器の流路を形成するタンクと、タンクの開口端が固定されるヘッダープレートと、を備えるタンク取り付け構造が開示されている。

上記タンクには、複数の端部爪部が一列に並んで突出している。ヘッダープレートは、タンクの開口端に沿うように延在する周縁部と、周縁部に開口して端部爪部に係合する係止窓と、を有する。

上記熱交換器の製造時には、ヘッダープレートにタンクが組み付けられた状態で、周縁部を折り曲げて、係止窓を端部爪部に係合させる。これにより、端部爪部が係止窓に当接して加締められることで、タンクがヘッダープレートに固定される。

実開昭５８−１６５４８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたタンク取り付け構造では、ヘッダープレートが端部爪部から受ける反力によって係止窓の一部に応力が集中する虞がある。これに対処して、ヘッダープレートの板厚を大きくすると、熱交換器の大型化を招く。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、部材に応力が集中することを抑えて、タンク取り付け構造の小型化を図ることを目的とする。

本発明のある態様によれば、タンクがプレートに取り付けられるタンク取り付け構造であって、前記タンクは、前記プレートに固定される開口端部と、前記開口端部から突出する突起と、を有し、前記プレートは、前記開口端部に沿って延在する延在部と、前記延在部に開口して前記突起に係合する穴と、を有し、前記穴の内周は、前記突起に当接して前記タンクを前記プレートに固定する固定辺と、前記固定辺から曲折して前記固定辺に鋭角を持って傾斜する側方辺と、を有することを特徴とするタンク取り付け構造が提供される。

上記態様によれば、延在部では、固定辺が突起から受ける反力によって生じる応力が側方辺のまわりに分散する。こうしてタンク取り付け構造は、延在部に応力が集中することを抑えて、プレートの板厚を小さくすることで小型化が図れる。

図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器を示す斜視図である。図２は、タンク取り付け構造を示す正面図である。図３は、タンク取り付け構造における穴及び突起を示す正面図である。図４は、タンク取り付け構造の加締め工程を示す正面図である。図５（Ａ）は、比較例における応力の分布を示す図である。図５（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る延在部における応力の分布を示す図である。図６（Ａ）は、比較例における穴の配置を示す図である。図６（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る穴の配置を示す図である。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、突起の変形例を示す正面図である。図８（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、突起及び穴の変形例を示す正面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係るタンク取り付け構造を有する熱交換器１を示す。なお、説明の簡略化のため、熱交換器１は一部を省略して図示している。

熱交換器１は、エンジン（図示省略）に過給される吸気（流体）を冷却液（媒体）によって冷却する水冷式チャージエアクーラとして用いられる。

熱交換器１は、吸気を導く１対のタンク１０（流路部材）と、冷却液が循環するコア３０と、を備える。コア３０は、１対のタンク１０の間に介装される。タンク１０を通じてコア２を流通する吸気は、コア２の内部を流通する冷却液に放熱して冷却される。

金属製のコア３０は、積層される複数のチューブ（図示省略）と、チューブを収容する箱状に形成される複数のコアプレート３１（流路部材）と、コアプレート３１に接続する１対のパイプ３３と、を有する。エンジンの運転時に、ポンプ（図示省略）から配管を通じて送られる冷却液は、黒矢印で示すように、一方のパイプ３３を通じてチューブの内部に流入し、チューブの内部を流通した後に他方のパイプ３３から流出する。

樹脂製のタンク１０は、コア３０に向けて開口するドーム状の開口端部１１と、コア３０と反対側に向けて開口する円筒状の筒部１３と、を有する。筒部１３にはダクト（図示省略）が接続される。吸気は、白抜き矢印で示すように一方のタンク１０を通じてコアプレート３１の内部に流入し、チューブのまわりを流通した後、他方のタンク１０から流出する。

図２は、タンク取り付け構造を示す正面図である。コアプレート３１の開口端部には枠状のプレート４０が接合される。タンク１０の開口端部１１は、プレート４０を介してコア３０に取り付けられる。

開口端部１１は、略矩形の断面形状を有する筒状に形成される。開口端部１１は、１対の短辺部１１Ａと、各短辺部１１Ａにわたって延在する１対の長辺部１１Ｂと、を有する。これにより、開口端部１１は、略矩形の断面を有する流路を形成する。

プレート４０とコア３０との間には、開口端部１１を収容する溝３２が形成される。溝３２は、コア３０のまわりに延在する略矩形の環状に形成される。溝３２とタンク１０の開口端部１１との間には、シールパッキン（図示省略）が介装される。シールパッキンは、ゴム材などの弾性材によって形成される。

プレート４０は、Ｌ字形の断面形状を有する。なお、プレート４０は、これに限らず、Ｓ字形の断面形状を有ものであってもよい。この場合、溝３２は、コア３０を介さず、プレートのみによって形成される。

プレート４０は、開口端部１１のまわりに沿うように延在する延在部４２を有する。延在部４２には、各突起１５に係合する複数の穴５０が形成される。延在部４２は、開口端部１１に沿って延在する板状に形成され、各穴５０が一列に並んで開口している。なお、これに限らず、延在部４２は、複数の爪状の部位が並ぶように形成され、各爪状の部位に穴５０が個別に開口するものであってもよい。

次に、図３を参照して、突起１５及び穴５０の形状について説明する。

突起１５は、略矩形状の断面を有する凸部として形成される。突起１５は、前端１６、後端１７、１対の側端１８、１９と、先端２０と、４つの角２１〜２４と、を有する。４つの角２１〜２４は、直角に曲折する。

前端１６と後端１７とは、互いに平行に延在する平面状に形成される。１対の側端１８、１９は、互いに平行に延在する平面状に形成される。

一方、穴５０の内周（内面）は、略台形状に形成される。穴５０の内周は、突起１５に当接する固定辺５１（長辺）と、固定辺５１に対向する対向辺５２（短辺）と、固定辺５１と対向辺５２との間に延在する１対の側方辺５３、５４と、４つの隅５５〜５８と、を有する。

固定辺５１、対向辺５２、及び側方辺５３、５４は、図中２点鎖線で示す台形Ｔに沿って直線状（平面状）に延在する。なお、これに限らず、固定辺５１、対向辺５２、及び側方辺５３、５４は、曲線状に延在するものであってもよい。側方辺５３、５４は、固定辺５１に直角より小さい鋭角を持って傾斜する。

４つの隅５５〜５８は、円弧状に曲折する。なお、これに限らず、隅５５〜５８は、図中２点鎖線で示す台形Ｔに沿って直線状に曲折するものであってもよい。

側方辺５３と突起１５の側端１８との間には、テーパ状の空隙６３が形成される。固定辺５１が延在する方向（図３において左右方向）について空隙６３の開口幅Ｌは、固定辺５１から離れるのにしたがって次第に小さくなる。同様に、側方辺５４と突起１５の側端１９との間には、テーパ状の空隙６４が形成される。対向辺５２と突起１５の後端１７との間には、空隙６２が形成される。

図４は、熱交換器１の製造時にタンク１０をプレート４０に固定する加締め工程を示す熱交換器１の正面図である。加締め工程では、プレート４０にタンク１０を組み付けた状態で、図中矢印で示すように各延在部４２の基端部を座部４１（図２参照）から折り曲げる。これにより、図１に示すように、各延在部４２がタンク１０の開口端部１１に沿う位置に来ることで、各穴５０の固定辺５１が各突起１５の前端１６に係合して加締められる。こうして、プレート４０にタンク１０が固定される。

以上のようにして、熱交換器１は製造される。次に、熱交換器１の作用について説明する。

熱交換器１の作動時において、タンク１０は、シールパッキンの弾性復元力を開口端部１１の端面に受けるとともに、タンク１０の内面に吸気の圧力を受ける。タンク１０は、穴５０に係合した突起１５によってプレート４０から離れないように支持される。このとき、突起１５は、穴５０の固定辺５１に係合した前端１６が延在部４２に引張荷重を与える。延在部４２には、固定辺５１が突起１５の前端１６から受ける反力によって応力が生じる。延在部４２では、側方辺５３、５４が固定辺５１に対して傾斜する角度を拡げるように変形することで、側方辺５３、５４のまわりに応力が分散する。

図５（Ａ）は、比較例として、穴５０の側方辺５３が、固定辺５１に対して傾斜せずに直交するタンク取り付け構造において、延在部４２に生じる応力の分布を示す図である。延在部４２では、側方辺５３のまわりの領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５の順に応力が高まり、隅５７の近傍に位置する領域Ｓ４、Ｓ５に応力が集中する。

図５（Ｂ）は、本発明の延在部４２に生じる応力の分布を示す図である。延在部４２では、側方辺５３のまわりの領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の順に応力が高まり、隅５７の近傍に位置する領域Ｓ３に応力が集中することが抑えられる。

次に、本実施形態の効果について説明する。

熱交換器１のタンク取り付け構造は、タンク１０と、タンク１０が取り付けられるプレート４０と、を備える。タンク１０は、プレート４０に固定される開口端部１１と、開口端部１１のまわりから突出する突起１５と、を有する。プレート４０は、開口端部１１のまわりに沿うように延在する延在部４２と、延在部４２に開口して突起１５に係合する穴５０と、を有する。突起１５に穴５０を係合させることでタンク１０がプレート４０に取り付けられる。穴５０の内周は、突起１５に当接してタンク１０をプレート４０に固定する固定辺５１と、固定辺５１から曲折して固定辺５１に鋭角を持って傾斜する側方辺５３、５４と、を有する構成とした。

上記構成により、延在部４２では、固定辺５１が突起１５の前端１６から受ける反力によって側方辺５３、５４のまわりに応力が分散する。こうして熱交換器１のタンク取り付け構造は、延在部４２に応力が集中することを抑えて、プレート４０の板厚を小さくすることで小型化が図れる。

また、穴５０の内周は、突起１５の両側に延在する１対の側方辺５３、５４を有する。１対の側方辺５３、５４は、固定辺５１が延在する方向の間隔Ｗが固定辺５１から離れるのにしたがって小さくなる構成とした。

上記構成により、固定辺５１が突起１５の前端１６から受ける反力によって１対の側方辺５３、５４の間隔Ｗを拡げるように変形をすることで、延在部４２に生じる応力が広い範囲に分散する。

ここで、図６（Ａ）は、比較例として、略矩形状の穴７０を有するタンク取り付け構造を示す。この場合には、隣り合う穴７０どうしで隅７７と隅７８との間に設けられる間隔Ｌ２が設けられる。間隔Ｌ２が短くなると、隅７７及び隅７８の近傍に応力が集中しやすくなる。

これに対処して、本発明のタンク取り付け構造は、穴５０の内周が１対の側方辺５３、５４から曲折して固定辺５１に対向するように延在する対向辺５２を有する略台形状である構成とした。

上記構成により、図６（Ｂ）に示すように、略台形状の穴５０では、隣り合う穴５０どうしで隅５７と隅５８との間に設けられる間隔Ｌ１が十分に確保されることにより、延在部４２に生じる応力が広い範囲に分散する。

また、固定辺５１及び側方辺５３、５４は、突起１５との間に空隙６３、６４を形成する。空隙６３、６４は、固定辺５１が延在する方向の開口幅が固定辺５１から離れるのにしたがって小さくなるテーパ状である構成とした。

上記構成により、突起１５に対して穴７０の隅５５、５６が離されるため、空隙６３、６４に面する固定辺５１、隅５５、５６、及び側方辺５３、５４の近傍部位が変形することで、応力が広い範囲に分散する。

また、プレート４０は、延在部４２から曲折して延在する座部４１を有する。座部４１は、熱交換器１のコア３０に接合される。延在部４２及び座部４１は、コア３０との間に開口端部１１を収容する溝３２を形成する構成とした。

上記構成により、プレート４０は、断面Ｌ字形のものとなる。このため、熱交換器１は、コア３０からプレート４０が突出する寸法が抑えられ、小型化が図れる。

なお、突起１５の先端部には、前端１６と後端１７と側端１８、１９が先端２０にかけて湾曲する曲面状に延在する面取り部（図示省略）が形成される構成としてもよい。これにより、各延在部４２が折り曲げられる加締め工程において、穴５０が突起１５の面取り部に摺接して円滑に係合する。

次に、図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す突起１５の変形例について説明する。

図７（Ａ）に示す突起１５は、後端１７に連接する１対の角２３、２４が略円弧状に曲折する。後端１７は、先端２０にかけて湾曲する曲面状に形成される。この場合に、各延在部４２が折り曲げられる加締め工程において、穴５０が突起１５の略円弧状の角２３、２４及び後端１７の曲面状の部位に摺接して円滑に係合する。

図７（Ｂ）に示す突起１５は、略台形状の断面を有する凸部として形成される。１対の側端１８、１９は、互いに傾斜して延在する平面状に形成される。この場合に、各延在部４２が折り曲げられる加締め工程において、略台形状の穴５０が突起１５の側端１８、１９に摺接して円滑に係合する。

図７（Ｃ）に示す突起１５は、略半円形状の断面を有する凸部として形成される。突起１５は、平面状に形成される前端１６と、略半円弧状の曲面に形成される後端１７と、を有する。この場合に、各延在部４２が折り曲げられる加締め工程において、穴５０が突起１５の略半円弧状の後端１７に摺接して円滑に係合する。

次に、図８（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）に示す突起１５及び穴５０の変形例について説明する。

図８（Ｄ）に示す突起１５は、略半円形状の断面を有する凸部として形成される。突起１５は、平面状に形成される前端１６と、略半円弧状の曲面に形成される後端１７と、を有する。一方、穴５０は、突起１５と同様に略半円形状の内周を有する。穴５０の内周は、突起１５に当接する固定辺５１と、固定辺５１の両端から円弧状に延在する１対の側方辺５３、５４と、を有する。この場合に、各延在部４２が折り曲げられる加締め工程において、穴５０の側方辺５３、５４が突起１５の略円弧状の外周に摺接して円滑に係合する。

図８（Ｅ）に示す突起１５は、略三角形状の断面を有する凸部として形成される。突起１５は、平面状に形成される前端１６と、略三角形状に傾斜する１対の側端１８、１９と、を有する。穴５０は、前記図３に示すものと同様に略台形状の内周を有する。この場合に、各延在部４２が折り曲げられる加締め工程において、穴５０の側方辺５３、５４が突起１５の略三角形状をした側端１８、１９に摺接して円滑に係合する。

図８（Ｆ）に示す突起１５は、略三角形状の断面を有する凸部として形成される。突起１５は、平面状に形成される前端１６と、略三角形状に傾斜する１対の側端１８、１９と、を有する。穴５０は、突起１５と同様に略三角形状の内周を有する。穴５０の内周は、突起１５に当接する固定辺５１と、固定辺５１の両端から略三角形状に傾斜する１対の側方辺５３、５４と、を有する。この場合に、各延在部４２が折り曲げられる加締め工程において、穴５０の略三角形状をした側方辺５３、５４が突起１５の略三角形状をした側端１８、１９に摺接して円滑に係合する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本実施形態では、タンク１０は、流路を形成する流路部材である。なお、これに限らず、タンク１０は、気体または液体等を溜める容器として設けられる容器であってもよい。

本実施形態では、プレート４０は、開口端部１１に沿って枠状（環状）に延在する単一の部材である。なお、これに限らず、プレート４０は、開口端部１１に沿って複数に分割された部材であってもよい。

本実施形態では、延在部４２は、開口端部１１のまわりに沿うように折り曲げられる加締め部材である。なお、これに限らず、延在部４２は、開口端部１１のまわりに沿うように予め形成された部材であってもよい。

本発明のタンク取り付け構造は、車両に搭載される熱交換器に好適であるが、これに限らず、熱交換器以外にも適用できる。

１熱交換器
１０タンク
１１開口端部
１５突起
３０コア
３２溝
４０プレート
４１座部
４２延在部
５０穴
５１固定辺
５２対向辺
５３、５４側方辺
６３、６４空隙

Claims

タンクがプレートに取り付けられるタンク取り付け構造であって、
前記タンクは、
前記プレートに固定される開口端部と、
前記開口端部から突出する突起と、を有し、
前記プレートは、
前記開口端部に沿って延在する延在部と、
前記延在部に開口して前記突起に係合する穴と、を有し、
前記穴の内周は、
前記突起に当接して前記タンクを前記プレートに固定する固定辺と、
前記固定辺から曲折して前記固定辺に鋭角を持って傾斜する側方辺と、を有することを特徴とするタンク取り付け構造。
請求項１に記載のタンク取り付け構造であって、
前記穴の内周は、前記突起の両側に延在する１対の前記側方辺を有し、
１対の前記側方辺は、前記固定辺が延在する方向の間隔が前記固定辺から離れるのにしたがって小さくなることを特徴とするタンク取り付け構造。
請求項２に記載のタンク取り付け構造であって、
前記穴の内周は、１対の前記側方辺から曲折して前記固定辺に対向するように延在する対向辺を有する略台形状であることを特徴とするタンク取り付け構造。
請求項１から３のいずれか一つに記載のタンク取り付け構造であって、
前記固定辺及び前記側方辺は、前記突起との間に空隙を形成し、
前記空隙は、前記固定辺が延在する方向の開口幅が前記固定辺から離れるのにしたがって小さくなることを特徴とするタンク取り付け構造。
請求項１から４のいずれか一つに記載のタンク取り付け構造であって、
前記プレートは、
熱交換器のコアに接合される座部と、
前記座部から曲折するように延在する前記延在部と、を有し、
前記コアと前記座部と前記延在部との間に前記開口端部を収容する溝が形成されることを特徴とするタンク取り付け構造。