JP3795250B2 - Multi-plate oil cooler cooling element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は部品点数を少なくしながら剛性を維持し、しかも組立て易くした多板式のオイルクーラの冷却エレメントに関する。
【0002】
【従来の技術】
バス,トラック及び産業車両等に搭載されるディーゼルエンジンでは、図4(a)のようにエンジンブロックEbの側部にオイルクーラOcを配設し、その冷却エレメントCeを同図(b)のように蓋フランジFによりエンジンブロックEbの側壁に取付けてウォータジャケットW中に臨ませ、ラジエータRからポンプPにより循環させられる冷却水を実線矢印のように取入れる一方、オイルパンOpからエンジンの摺動部分や軸受部分に送られるオイルを点線矢印のように対向させて取入れて熱交換させ、オイルの温度を所定に保つようにしている。
【0003】
図5は従来の多板式冷却エレメントの一例の一部分即ち単一段(最下段)のオイル通路を形成するチューブ体を分離して示すものであり、厚さが0.3〜0.4mm程度のステンレス鋼板からなる楕円形状の下向き浅皿状の上プレート1と、同様の上向き皿状の下プレート2と、両者の間に配置される厚さが0.3mm程度の鋼板からなる多孔波状のフィンプレート3及びこのフィンプレート3の両端に対向配置されるフィンプレートの高さにほぼ等しい厚さ(3〜4mm程度)の鋼板からなる曲玉状の補強を兼ねたオイルガイド板4、これと同程度の厚さの鋼板からなるスペーサリング5などを備えている。
【0004】
上プレート1は周りが下向き縁壁1aで囲まれ、最上段になるものを除いて長手方向の両端部にオイルの入口(図では右側)又は出口(同左側)をなす上向きパイプ部1bが設けられると共に各パイプ部1bの周りには溶融ろう材を通すための複数の細孔1dが設けられ、両端パイプ部1bの中間板面には間隔の維持と熱交換面積の増大を目的としてプレス加工された多数の突子1cが上向きに形成されており、一方、下プレート2は周りが上向き縁壁2aで囲まれ、長手方向の両端部にはオイルの入口又は出口になる下向きパイプ部2bが設けられると共にそれらの周りには溶融ろう材を通すための複数の細孔2dが設けられ、両端パイプ部2bの中間板面には間隔の維持と熱交換面積の増大を目的としてプレス加工された多数の突子2cが下向きに形成され、また、フィンプレート3は両端中央部に半円状の切欠部を有し、それらの左又は右側に配置される曲玉状のオイルガイド板4の弧状内周面とで円形をなして、上,下のプレートの上向き又は下向きパイプ1b,2bに揃うようになされている。
【0005】
そして、上記フィンプレート3とオイルガイド板4を中間に介在させて上プレート1と下プレート2を突き合せたものを単一のチューブ体となし、これを図6のように複数段に積層して冷却エレメントCeを構成するわけであるが、その場合、図5における下プレート2の中に先ずほぼ同じ大きさで同じ形状の銅ろう箔8をおき、その上にフィンプレート3と曲玉状のオイルガイド板4を並べておき、それらの上に再び同じ大きさの銅ろう箔8をのせ、その上から上プレート1をその下向きの縁壁1aが下プレート2の上向きの縁壁2aの内側に嵌合する状態に突き合せる。
【0006】
また、同様に形成した他段のものを積層するに当たっては、図6のように下段のものの上プレート1の両端の上向きパイプ部1bの外側にスペーサリング5をそれぞれ嵌め合せると共にそれらの上向きパイプ部1bの内側に上段のものの下段プレート2両端の下向きパイプ2bを嵌め込むというようにして複数段積層し、最上段のものの上プレート1の両端部上には所定大きさの銅ろう箔(図示せず)を介して鋼板からなる補強板6を配置し、また最下段のものの下プレート2両端の下向きパイプ部2bに、鋼板からなる菱形状のフランジ7の中央のボス孔7aを環状の銅ろう箔8(図5)を介在させて嵌め合せ、かつフランジ7両側の通孔7bに小径環状の銅ろう材を介在させて一対のねじ杆9を挿通しておき、このようにチューブ体を複数段に積層したものが治具に収められ、上に重しがのせられて、加熱炉に入れられ、各部材が液密にろう付けされる。
【0007】
上記のようにして組立てられた冷却エレメントCeは、図6のように最下段の下プレート2に固着されたフランジ7のねじ杆9を介し、オイルの入口パイプFaと出口パイプFbを備えた蓋フランジFに取付けられ、かつ蓋フランジFがエンジンブロックEbの側壁に取付けられてウォータジャケットW内に配置され、入口パイプFaから冷却エレメントCeの各段のチューブ体中に取入られたオイルをウォータジャケットW内を流れる冷却水により冷却するように使用される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
一般に多板式の冷却エレメントのチューブ体内部には、高いオイル圧(2〜8kg/cm2)が作用するが、上下プレート間はフィンプレート及びオイルガイド板を介してろう付け接合されていて、熱伝達の向上とともにチューブ体の間隙の拡大及び外周ろう付接合部の剥離を防止している。両端部に何もないとすると、その部分のふくれや接合部の剥離現象を起こすところから、上記従来の冷却エレメントでは各チューブ体中の両端部に前記曲玉状のオイルガイド板4を配設したり、各パイプ部の周りにスペーサリング5を設けたりしていて、部品点数が多く、重量の増大とコスト高を招き、オイルガイド板やスペーサリングの専有空間だけ熱交換面積が小さくなっている。
【0009】
そこで、この発明はこれまでのような曲玉状のオイルガイド板やスペーサリングを用いることなく、部品点数を少なくしながら上プレートと下プレートからなるチューブ体両端部の剛性を維持すると共に冷却エレメントの重量の軽減と熱交換面積の増加を図り、しかもエレメントの組立をやり易くすることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題のもとにこの発明は、車両などに用いられる多板式オイルクーラの冷却エレメントとして、芯材の両面にろう材を配した上プレートと下プレート及びその間に配置される鋼板からなる多孔波状のフィンプレートからなり、上プレートの下向き皿状体部の両端部にオイルの入口または出口をなす上向きパイプ部をその外側半円部が皿状体部から張り出す状態に設け、それら張出し半円部の前後の両側に所定直径の通孔と、この通孔に挿通可能で下段の上プレートを突き抜ける高さの先細りな下向き筒状突起をそれぞれ上プレートの対角線上にあるように設け、また下プレートの上向き皿状体部の両端部にオイルの入口または出口をなす下向きパイプ部をその外側半円部が皿状体部から張出す状態に設け、それら張出し半円部の前後の両側に所定直径の通孔と、この通孔に挿通可能で上段の下プレートを突き抜ける高さの先細りな上向き筒状突起を上プレート両端部の通孔と筒状突起とは前後の位置を異ならせて設け、上記フィンプレートを介在させ、かつ上プレートの下向き筒状突起を下プレートの通孔に挿通すると共に下プレートの上向き筒状突起を上プレートの通孔に挿通して単一のチューブ体となし、上段チューブ体の下向き筒状突起の先端を下段チューブ体の下向き筒状突起に嵌め込み接合する一方、下段チューブ体の上向き筒状突起の先端を上段の上向き筒状突起に嵌め込み接合してチューブ体を複数段に積層し、最上段の上プレート両端のパイプ部上には補強板を接合すると共に最下段の下プレート両端のパイプ部下にはフランジを接合し、積層チューブ体の両端パイプ部の両側に下向き筒状突起及び上向き筒状突起による柱部材を形成したことを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明に係る冷却エレメントの単一段(最下段)のチューブ体を分離して示し、図2はそのチューブ体を複数段積層した状態の断面を示し、また図3は図2のX−X線に沿った一端部の断面を示すものであり、図1において11は楕円形状をなす下向き皿状の上プレートで0.3〜0.4mm程度の厚さのステンレス鋼板の両面に厚さが20μ程度の無酸素銅の薄板ろう材を圧延圧接法などによって接合したクラッド材からなり、周囲に上向きの縁壁11fを有し、長さの大部分(90%程度)は長方形状の下向き皿状体部11aをなし、その壁板には間隔の維持と熱交換面積の増大を目的とした多数の突子11eが上向きに設けられ、この皿状体部11aの両端部には、オイルの入口(図で右)又は出口(同左)となる円形の上向きパイプ部11bが、その外側半円部が皿状体部より右又は左に張り出す状態に設けられ、それらの上向きパイプ部11bの半円状の張り出し部分の前後方向の両側の位置には、所定直径の通孔11cと、この通孔11cに挿通可能で、下段のチューブ体の上プレートを突き抜ける程度の高さの先細りになった下向きの筒状突起11dがそれぞれ設けられ、両端部における通孔11cと筒状突起11dはそれぞれ上プレート11の対角線上に位置し、前後の関係が異なるようになされている。
【0012】
12は上向き皿状の下プレートで、上プレート11と同じ大きさの楕円形状をなし、また、上プレート11と同じく厚さが0.3〜0.4mm程度のステンレス鋼板の両面に無酸素銅の薄板ろう材を接合した同じ厚さのクラッド材からなり、周囲に下向きの縁壁12f(図2参照)を有し、長さの大部分(90%程度)は長方形状の上向き皿状体部12aをなし、その壁板には間隔の維持と熱交換面積の増大を目的とした多数の突子12eが設けられ、皿状体部12aの両端部にはオイルの入口(図で右)又は出口(同左)となる円形の下向きパイプ部12bが、その外側半円部が皿状体部より右又は左に張り出す状態に設けられ、それら下向きパイプ部12bの半円状の張出し部分の前後方向の両側の位置には、上プレートの通孔11cと同じ直径の通孔12cと、この通孔12cの挿通可能で、上段のチューブ体の下プレートを突き抜ける程度の高さの先細りになった上向きの筒状突起12d(高さは上プレートの筒状突起11dと同じ)が、上プレート11の通孔11cと筒状突起11dとは前後の関係を逆にしてそれぞれ設けられている。しかし、両端部における通孔12cと筒状突起12dはそれぞれ下プレート12の対角線上に位置し、かつ前後の関係が異なることは上プレート11と同じである。
【0013】
換言すれば、上プレート11と下プレート12は互いに裏返した関係にあり、そして、最上段のチューブ体の下プレート12に設けられる上向き筒状突起12dの高さは図3に示すように上プレート11の皿状体部11aの上面に揃うようになされ、また最下段の上プレート11に設けられる下向き筒状突起11dの高さは下プレート12の皿状体部12aの下面に揃うようになされている。
【0014】
13は長方形状をなした多孔波状のフィンプレートで、厚さが0.3mm程度の鋼板からなり、上プレート11の下向き皿状体部11aと下プレート12の上向き皿状体部12aの間において、両皿状体部の内面に当接する高さとその内側幅にほぼ等しい幅と両端のパイプ部11b,12bの一部をおおう程度の長さに形成されている。
【0015】
また、図1において17は厚手(6〜8mm程度)の鋼板からなる菱形状のフランジで、その長手軸線がプレートの長手軸線に沿う状態に両端部に配置され、中央に最下段の下プレート12の下向きパイプ部12bを嵌合させるボス孔17aを有すると共に長手軸線の両側にはねじ杆18を挿通してその頭部を固定(ろう付け)する通孔17bを備えている。
【0016】
かくて、図1における上プレート11の下向き皿状体部11aと下プレート12の上向き皿状体部12aとの間にフィンプレート13を配置して、上プレート11と下プレート12を突き合せて単一のチューブ体となし、これを図2,図3のように複数段積層するが、この場合、図3に示すように一側部では上プレート11の端部に設けた下向きの筒状突起11dを下プレート12に設けた通孔12cに挿通すると共にその先端を下段のチューブ体の上プレート11に設けた筒状突起11dに嵌め込む一方、他側では下プレート12の端部に設けた上向きの筒状突起12dを上プレート11に設けた通孔11c挿通すると共にその先端を上段のチューブ体の下プレート12に設けた筒状突起12dに嵌め込むというようにして、チューブ体を複数段に積層する。
【0017】
その際、上プレート11と下プレート12は通孔11c,12cと筒状突起11d,12dとの挿通関係、上段のチューブ体と下段のチューブ体は筒状突起11dまたは12d同士の嵌合関係によって位置決めされながら積層されることになる。
【0018】
そして、最上段のチューブ体の両端の上向きパイプ部11bの上に孔ふさぎを兼ねた鋼板からなる補強板16を配設する一方、最下段のチューブ体の下プレート12両端の下向きパイプ部12bにはフランジ17の中央ボス孔17aを嵌め合せると共に両側の通孔17bには小径環状の銅ろう材を介在させながらねじ杆18を挿通し、このようにして積層チューブ体をまとめたものが治具に収められ、上に重しがのせられて加熱炉に入れられ、各部材が液密にろう付けされて図2,図3のように冷却エレメントCeが形成される。
【0019】
その際には、図2,図3にみられるように上段チューブ体の下プレートの両端部における下向きパイプ部12bが下段チューブ体の上プレート11の上向きパイプ部に接合されるが、それと同時に各パイプ部の両側において、上段チューブ体の上プレート11の下向き筒状突起11dが下段のものの下向き筒状突起11dに接合され、かつ下段チューブ体の下プレート12の上向き筒状突起12dが上段のものの上向き筒状突起12dに接合されることになり、各パイプ部の両側には筒状突起11d,12dが上下に連なった柱部材が形成される。
【0020】
そして、上記のように組立てられた冷却エレメントCeは、最下段の下プレート12に固着されたフランジ17のねじ杆18を介し、オイルの入口パイプFaと出口パイプFbを備えた蓋フランジFに取付けられ(図2ではフランジのねじ杆18にナットをねじ込み易いようにパイプFa,Fbは紙面に垂直方向に曲げられている)、また、その蓋フランジFがエンジンブロックEbの側壁に取付けられてウォータジャケットW内に配置され、入口パイプFaからオイルが、冷却エレメントCeの入口側のパイプを通じ各段のチューブ体内に出口側に向って取入れられ、その外側において対向する状態にウォータジャケットW内を流れる冷却水と熱交換するように使用される。そのとき、冷却エレメントCeに冷却水の動圧やオイルの脈動圧、エンジンの振動などが作用したにしても、両端部にはパイプ部の前後の両側において上下に連なる下向き筒状突起11dまたは上向き筒状突起12dからなる柱部材が形成されているので、それらの柱部材によってエレメント両端部の剛性が充分に維持され、妄りに揺動したり、座屈したり、破損したりすることがない。
【0021】
なお、図示の例では上,下のプレート11,12を楕円形状のものを示したが、これは長方形状のものとしてもよい。また、上下プレートの材料として、芯材の両面に銅ろう材を接合したクラッド材を用いたが、電気銅をメッキ処理したものであっても、さらには各部材間に銅ろう箔を配するようにしてもよい。さらに、図示の例では、ステンレス鋼板製の冷却エレメントについて例示したが、モネル合金製やアルミニム製等であってもよく、材料には限定されない。
【0022】
【発明の効果】
この発明は車両などに用いられる多板式オイルクーラの冷却エレメントとして、上述のように構成されているので、これまでのような曲玉状のオイルガイド板やスペーサリングを必要としないで、冷却エレメントの両端部における剛性を充分に維持し、かつ剥離を防止することができ、部品点数が少なく、重量を軽減することができ、しかも、上プレートと下プレートとは筒状突起と通孔との挿通関係及び上段のチューブ体と下段のチューブ体とは下向き又は上向きの筒状突起同士の嵌合関係によって位置決めしながら組立ることができ、組立て作業が甚だ容易であり、治具での位置決めは必要ないので治具を簡素化でき、また上プレートと下プレートは裏返した関係にあるので量産に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る冷却エレメントの単一段のチューブ体の分離斜視図。
【図2】冷却エレメント全体の断面図。
【図3】図2のX−X線に沿った端部の断面図。
【図4】(a)はオイルクーラの使用状態を示す斜視図。
(b)は冷却エレメントの配置状態を示す説明図。
【図5】従来の冷却エレメントの単一段のチューブ体の分離斜視図。
【図6】従来の冷却エレメントの断面図。
【符号の説明】
11 上プレート
11a 下向き皿状体部
11b 上向きパイプ部
11c 通孔
11d 下向き筒状突起
12 下プレート
12a 上向き皿状体部
12b 下向きパイプ部
12c 通孔
12d 上向き筒状突起
13 フィンプレート
16 補強板
17 フランジ
Ce 冷却エレメント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling element of a multi-plate type oil cooler that maintains rigidity while reducing the number of parts and is easy to assemble.
[0002]
[Prior art]
In a diesel engine mounted on buses, trucks, industrial vehicles, etc., an oil cooler Oc is disposed on the side of the engine block Eb as shown in FIG. 4A, and its cooling element Ce is shown in FIG. It is attached to the side wall of the engine block Eb by the cover flange F and faces the water jacket W, and the coolant circulated by the pump P from the radiator R is taken in as indicated by the solid line arrow, while the engine slides from the oil pan Op. The oil sent to the part and the bearing part is taken in oppositely as indicated by the dotted arrows and heat exchange is performed to keep the oil temperature at a predetermined level.
[0003]
FIG. 5 shows a part of an example of a conventional multi-plate type cooling element, that is, a tube body forming a single-stage (bottom-stage) oil passage separately, and a stainless steel having a thickness of about 0.3 to 0.4 mm. An elliptical downward plate-shaped upper plate 1 made of a steel plate, a similar upward plate-shaped
[0004]
The upper plate 1 is surrounded by a downward-facing edge wall 1a. Except for the uppermost plate, the upper plate 1 is provided with an
[0005]
A single tube body is formed by abutting the upper plate 1 and the
[0006]
Further, when stacking the other stages formed in the same manner, as shown in FIG. 6, the
[0007]
The cooling element Ce assembled as described above is a lid provided with an oil inlet pipe Fa and an outlet pipe Fb via a
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In general, a high oil pressure ( 2 to 8 kg / cm 2 ) acts inside the tube body of a multi-plate type cooling element, but the upper and lower plates are brazed and joined via fin plates and oil guide plates. As well as improving transmission, the gap between the tube bodies is enlarged and the outer brazed joint is prevented from peeling off. If there is nothing at both ends, the above-described conventional cooling element has the curved oil guide plate 4 disposed at both ends in each tube body, since this causes the phenomenon of blistering and separation of the joint. Or a
[0009]
Therefore, the present invention maintains the rigidity of both ends of the tube body composed of the upper plate and the lower plate while reducing the number of parts without using a curved oil guide plate or spacer ring as in the past, and a cooling element. It is an object of the present invention to reduce the weight and increase the heat exchange area, and to make it easy to assemble the element.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Based on the above-mentioned problems, the present invention provides a multi-plate oil cooler used in a vehicle or the like as a cooling element, comprising an upper plate having a brazing material on both sides of a core material, a lower plate, and a porous corrugated plate comprising a steel plate disposed therebetween. The upper pipe has an upward pipe part that forms the inlet or outlet of oil at both ends of the downward plate-like body part of the upper plate, with its outer semicircle projecting from the dish-like body part. A through-hole with a predetermined diameter is provided on both the front and back sides of the section, and tapered downward cylindrical projections that can be inserted into the through-hole and penetrate the lower upper plate so as to lie on the diagonal of the upper plate. A downward pipe part that forms the inlet or outlet of oil is provided at both ends of the upward dish-shaped body part of the plate so that the outer semicircular part projects from the dish-shaped body part. A through-hole with a predetermined diameter and a tapered upward cylindrical protrusion that can be inserted through this through-hole and penetrate the lower plate of the upper stage are different from each other in the front and rear positions of the through-hole and the cylindrical protrusion at both ends of the upper plate. A single tube body with the fin plate interposed therebetween and the downward cylindrical protrusion of the upper plate inserted into the through hole of the lower plate and the upward cylindrical protrusion of the lower plate inserted into the through hole of the upper plate The tip of the downward cylindrical projection of the upper tube body is fitted and joined to the downward cylindrical projection of the lower tube body, while the tip of the upward cylindrical projection of the lower tube body is fitted and joined to the upward cylindrical projection of the upper stage. The tube bodies are stacked in multiple stages, and reinforcing plates are joined to the pipes at both ends of the uppermost upper plate, and flanges are joined to the pipes at both ends of the lowermost plate at the lowermost stage. It is characterized in that on both sides of the pipe section to form a pillar member according to a downward tubular projecting and upward tubular projecting.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 shows a single-stage (bottom-stage) tube body of the cooling element according to the present invention separately, FIG. 2 shows a cross-section of the tube bodies stacked in a plurality of stages, and FIG. 3 shows an X of FIG. FIG. 1 shows a cross section of one end along the X-ray. In FIG. 1,
[0012]
[0013]
In other words, the
[0014]
[0015]
In FIG. 1,
[0016]
Thus, the
[0017]
At that time, the
[0018]
A reinforcing
[0019]
In this case, as shown in FIGS. 2 and 3, the
[0020]
The cooling element Ce assembled as described above is attached to the lid flange F having the oil inlet pipe Fa and the outlet pipe Fb through the
[0021]
In the example shown in the figure, the upper and
[0022]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above as a cooling element for a multi-plate oil cooler used in a vehicle or the like, it does not require a curved ball-shaped oil guide plate or a spacer ring as in the past. It is possible to maintain sufficient rigidity at both ends and prevent peeling, reduce the number of parts, reduce the weight, and the upper plate and the lower plate are formed between the cylindrical projection and the through hole. Insertion relationship and upper tube body and lower tube body can be assembled while positioning by fitting relationship between downward or upward cylindrical projections, assembly work is very easy, positioning with jig Since it is not necessary, the jig can be simplified, and the upper plate and the lower plate are reversed so that they are suitable for mass production.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a single-stage tube body of a cooling element according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the entire cooling element.
3 is a cross-sectional view of an end portion taken along line XX of FIG.
FIG. 4A is a perspective view showing a usage state of an oil cooler.
(B) is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of a cooling element.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a single-stage tube body of a conventional cooling element.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional cooling element.
[Explanation of symbols]
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9380099A JP3795250B2 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Multi-plate oil cooler cooling element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9380099A JP3795250B2 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Multi-plate oil cooler cooling element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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