JP3896515B2 - 車両用オイルクーラの冷却エレメント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両の軽量化に役立つと共に剛性を備えて破損しにくいように改良した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 5のようにエンジンブロックＢの側面にオイルクーラＯｃを配設し、その冷却エレメントＥを図６（ａ）のようにエンジンブロックＢの側壁から突出させてシリンダ周囲のウォータジャケットＢａに臨ませる（いわゆる外置き型）か、又は同図（ｂ）のように側壁内に埋込んでウォータジャケットＢａに臨ませる（いわゆる内蔵型）かし、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】
その外置き型のオイルクーラＯｃの一例を示せば図９のとおりであり、多板式の冷却エレメントＥと、これをおおいエンジンロックＢに取付ける帽子状のカバー体Ｃからなり、カバー体Ｃは肉厚が５ないし１０ｍｍ程度のアルミニウム鋳物製で、平面長方形又は楕円形をなし、開放端部周辺にフランジ部Ｃｆを備え、一側壁には冷却水の取入れ口Ｃａが設けられ、上壁にはオイルの入口Ｃｂが冷却水の取入れ口Ｃａの反対側にあり、出口Ｃｄが同じ側にあるように設けられている。
【０００４】
一方、多板式の冷却エレメントＥはこれまではステンレス鋼板製であったが、最近では車両の軽量化とコスト低減のためにアルミニウム製とすることが進められており、平面形状をカバー体Ｃと同じくする下向き皿状の第１プレート１と上向き皿状の第２プレート２及び両者の間に配設される多孔のフィンプレート３からなるが、第１，第２のプレート１，２は厚さが0.5ないし0.7ｍｍ程度のアルミニウム心板（例えばＡｌ−Ｍｎ系、ＪＩＳ．３００３）も一面（オイルに接する面）に厚さが0.1ないし0.2ｍｍ程度のろう材層（例えばＡｌ−Ｓｉ合金、ＪＩＳ．４０４５，４３４３）が被着されると共に他面（冷却水に接する面）には腐食防止と他部材の接合を考慮して厚さが0.1ないし0.2ｍｍ程度の犠牲腐食材層（例えばＡｌ−Ｚｎ系合金、ＪＩＳ．７０７２）とその上に上記ろう材層が被着されてアルミニウムのクラッド材をなしており、又フィンプレート３は上記アルミニウム心板の両面にろう材質が被着されたクラッド材をなしている。
【０００５】
そして、第１プレート１は長手方向の両側部にカバー体Ｃのオイル入口Ｃｂ又は出口Ｃｄに整列する上向きパイプ部１ａを備えると共に周辺につば部１ｂを持ち、最上段以外のものは上面にプレス加工した多数の間隔維持用の突子１ｃを有し、又第２プレート２は最下段のものを除いて長手方向の両側部に下向きパイプ部２ａを備えると共に周辺につば部２ｂを持ち、かつ下面には多数の間隔維持用の突子２ｃを有している。フィンプレート３は図８のように各折りひだ片の側面に多数の通孔を有すると共に長手方向の両側部にはカバー体のオイルの入口Ｃｂ，出口Ｃｄに整列する円形の窓孔３ａが穿設されている。
【０００６】
第１プレート１と第２プレート２は内側にフィンプレート３を介在させつつ向い合せて熱交換用の単位プレート部材となし、上段の単位プレート部材の第２プレート２の下向きパイプ部２ａに下段の単位プレート部材の第１プレート１の上向きパイプ部１ａを嵌挿し、かつその外側にアルミニウム（例えばＡｌ−Ｍｎ系合金、ＪＩＳ．３００３）製の間隔リング４を嵌め合せながら複数段積層し、最上段の第１プレート１の上向きパイプ部１ａにはアルミニウム（例えばＡｌ−Ｍｎ系合金、ＪＩＳ.３００３） 製菱形状の肉厚なカバー体結合用のフランジ５の中央通孔５ａを嵌合し、最下段の第２プレート２の両側部下面には同じアルミニウム製の補強用のプレート６（厚さ３ないし５ｍｍ）を添設し、それら全体が炉中でろう付けされて冷却エレメントＥをなしている。
【０００７】
上記のような冷却エレメントＥがカバー体Ｃ内に収容され、両側のフランジ５の上にシール用のガスケット８を介在させると共にその中央通孔５ａをオイルの入口Ｃｂ又は出口Ｃｄに合せつつカバー体Ｃの上壁内面に当接され、各フランジ５の一対のねじ孔に鉄製のボルト７がねじ込まれてカバー体Ｃに組付けられ、又カバー体Ｃの開放端部に冷却水ガイド用のステンレス鋼板製の仕切板９がビス止めされてオイルクーラＯｃをなし、このオイルクーラＯｃはカバー体周辺のフランジ部Ｃｆが複数箇所においてガスケット８介在のもとにボルト７によりエンジンブロックＢの壁面に取付けられる。
【０００８】
その使用時には、オイルパンから吸い上げられたオイルがカバー体Ｃの入口ＣｂからエレメントＥの各単位プレート部材中に流入する一方、ラジエータ側の冷却水が反対側の取入れ口Ｃａから導入され、各単位プレート部材同士の間隙及び周囲を流れてオイルとの熱交換が行われ、冷却されたオイルは出口Ｃｄからエンジンの摺動部や軸受部に送られ、冷却水は仕切板９の反対側に設けられた流出口９ａからウォータジャケットＢａに出てシリンダー周面に流れていく。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、使用中には冷却エレメントＥにエンジンの振動や冷却水の動圧及びポンプアップされるオイルの脈動圧が作用することになり、そのため、積層プレート部はフランジ５に対する固着部を基点として左右前後に微細に揺動する状態になり、その影響で剛性の小さいフィンプレート３の窓孔３ａの周縁部に亀裂が生じ易く、これを原因として第１，第２のプレート１，２が変形したり、破断したりして、オイル洩れを引き起こす恐れがある。
【００１０】
そこで、この発明は冷却エレメントが使用中に、エンジンの振動や冷却水の動圧及びオイルの脈動を受けたにしても、揺動しにくくすると共にフィンプレートに亀裂を生ぜず、第１，第２プレートの破損を招くことなくオイル洩れを起こさないようにすることを課題とする。
【００１１】
【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用オイルクーラの冷却エレメントとして、両側部に上向きパイプ部を有する下向き皿状の第１プレートと両側部に下向きパイプ部を有する上向き皿状の第２プレートとの間に、両側部に窓孔を有する波状多孔のフィンプレートを介させた単位プレート部材を両側部に間隔リングを介在させて複数段に積層固定し、最上段の第１プレート上の両側部には中央通孔を有するブロック状のフランジを固着し、各第１プレートの上向きパイプ部と第２プレートの下向きパイパ及び各インプレートの窓孔で形成 されるオイルの流通孔には基板部と半円状の柱部からなる補強部材の柱部を下側からそれぞれ挿通し、各基板部を最下段の第２プレートの両側部下面に固着すると共に各柱部の先端部を上記フランジの中央通孔に嵌合固定するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
【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Ｅの一例をカバー体Ｃに組付けた際の一部切断側面を示し、図２はそのフィンプレート１３と第１，第２のプレート１１，１２及びフランジ１５との関係を示す右半部の平面を示し、図３は補強部材１６を示す。冷却エレメントＥは多板式のもので、平面長方形又は楕円形の下向き皿状の第１プレート１１と上向き皿状の第２プレート１２及び両者の間に配設される多孔波状のフィンプレート１３からなり、第１，第２のプレート１１，１２は厚さが0.5ないし0.7ｍｍ程度のアルミニウム心板（例えばＡｌ−Ｍｎ合金、ＪＩＳ．３００３）の一面（オイルに接する面）に厚さが0.1ないし0.2ｍｍ程度のろう材層（例えばＡｌ−Ｚｉ系合金、ＪＩＳ．４０４５，４３４３）が被着されると共に他面（冷却水に接する面）には腐食防止と他部材との接合を考慮して厚さが0.1ないし0.2ｍｍ程度の犠牲腐食材層（例えばＡｌ−Ｚｎ系合金、ＪＩＳ．７０７２）とその上に上記ろう材層が被着されて、肉厚が0.8ないし1ｍｍ程度のアルミニウムのクラッド材をなしており、フィンプレート１３は上記アルミニウム心板の両面にろう材層が被着されて肉厚が0.7ないし0.9ｍｍ程度のアルミニウムのクラッド材をなしている。
【００１３】
第１プレート１１は長手方向の両側部にカバー体Ｃのオイル入口Ｃb 又は出口Ｃｄに整列する上向きパイプ部１１ａを備えると共に周辺につば部１１ｂを持ち、最上段以外のものは上面にプレス加工した多数の間隔維持用の突子１１ｃを有し、又第２プレート１２はすべて長手方向の両側部に下向きパイプ部１２ａを備えると共に周辺につば部１２ｂを持ち、下面には最下段のものを除いて多数のプレス加工による隔維持用の突子１２ｃを有しており、フィンプレート１３は図２のように各折りひだ部の側面に多数の通孔を有すると共に長手方向の両側部にはカバー体Ｃのオイルの入口Ｃｂ，出口Ｃｄに整列する円形の窓孔１３ａが設けられている。
【００１４】
第１プレート１１と第２プレート１２からなる単位プレート部材間に介在される間隔リング１４（厚さ約３ｍｍ）と最上段の第１プレート１１上の両側部に配設される菱形ブロック状のフランジ１５（厚さ約１０ｍｍ）はアルミニウム（例えばＡｌ−Ｍｎ合金、ＪＩＳ．３００３）からなり、フランジ１５はカバー体のオイルの入口Ｃｂ又は出口Ｃｄに整列する段付けられた中央通孔１５ａを有すると共に図２のように両側部には段付けられたボルト挿通孔１５ｂが設けられ、そこには亜鉛メッキした鉄製のボルト１７が頭部を下にして貫通状態に嵌め込まれ、下面には両面にろう材をクラッドしたアルミニウムからなるシール板１９が取付けられている。
【００１５】
又、最下段の第２プレート１２の下面の両側部に配設される補強部材１６もアルミニウム（例えばＡｌ−Ｍｎ合金、ＪＩＳ．３００３）からなり、図３にみられるように円形の基板部１６ａと半円形の柱部１６ｂで形成され、基板部１６ａは間隔リング１４と直径及び肉厚をほぼ同じくし、板面には最下段の第２プレート１２の下向きパイプ部１２ａが係合できる環状みぞ１６ｃを備えており、柱部１６ｂは内向きに開いた半円状をなし、肉厚は約２ｍｍ程度で、内半径はオイルの入口Ｃｂ，出口Ｃｄの半径にほぼ一致し、かつ外半径は第１プレート１１の上向きパイプ部１１ａの上縁の内半径にほぼ一致し、高さは組付け時においてフランジ１５の段付中央通孔１５ａの半分高さに達するようになされている。
【００１６】
そこで、第１プレート１１と第２プレート１２は内側にフィンプレート１３を介在させながら向い合せて熱交換用の単位プレート部材となし、上段の単位プレート部材の第２プレート２の下向きパイプ部１２ａに下段の単位プレート部材の第１プレート１１の上向きパイプ部１１ａを嵌挿し、かつその外側に間隔リング１４を嵌め合せながら複数段積層し、その後、両側部において上向き，下向きパイプ部１１ａ，１２ａの嵌合関係で形成される孔部に、補強部材１６の半円状の柱部１６ｂを下側からそれぞれ挿通し、かつ基板部１６ａに設けた位置決め用の環状みぞ１６ｃに最下段の第２プレートの下向きパイプ部１２ａをそれぞれ係合させて基板部１６ａをプレート下面に当接させ、次いで、最上段の第１プレート１１の両側部上に、プレートから突出している上向きパイプ１１ａと補強部材１６の柱部１６ｂに段付中央通孔１５ａを嵌め合せつつボルト付のフランジ１５をそれぞれ配設し、その際、柱部１６ｂの先端部と中央通孔１５ａとの間にろう材を介在させ、このようにした全体が炉中でろう付けされて冷却エレメントＥをなしている。
【００１７】
上記のような冷却エレメントＥは、両側のフランジ１５上にシール用の非金属ガスケット１８を施した上でカバー体Ｃ内に収容され、その中央通孔１５ａをオイルの入口Ｃｂ又は出口Ｃｄに合せると共に各ボルト１７をカバー体Ｃのボルト挿通孔にそれぞれ挿通して、カバー体Ｃの上壁内面に当接され、各ボルト１７の突出部にそれぞれナット２１がねじ込まれてカバー体Ｃに一体に組付けられ、このような結合手段をとることにより、アルミニウム製のフランジに上からボルトをねじ込む従来のものに比べ、ねじをつぶすことなく、強く締付けることができる。 又、カバー体Ｃの開放端部には冷却水ガイド用のステンレス鋼板製の仕切板２０がビス止めされてオイルクーラＯｃをなし、このオイルクーラＯｃはカバー体周辺のフランジ部Ｃｆが複数箇所においてガスケット１８介在のもとにボルト１７によりエンジンブロックＢの壁面に取付けられる。
【００１８】
そして、使用時にはオイルパンから吸い上げられたオイルが点線矢印のようにカバー体Ｃの入口Ｃｂから冷却エレメントＥの各単位プレート部材中に流入する一方、ラジエータ側の冷却水が実線矢印のように反対側の取入れ口Ｃａからカバー体Ｃ内に導入され、各単位プレート部材同士の間隙及び周囲を流れてオイルとの熱交換が行われ、オイルは出口Ｃｄからエンジンの摺動部や軸受部に送られ、冷却水は仕切板２０の流出口２０ａからエンジン周囲のウォータジャケットＢａに流れていく。
【００１９】
その際、冷却エレメントＥにエンジンの振動や冷却水の動圧及びオイル脈動圧が作用したにしても、積層プレート部材の両側部に作られているオイル流通用の孔部には下側から挿通された補強部材１６の柱部１６ｂにとって補強され、剛性が付与されているので揺動しにくく、フィンプレート１３に亀裂を生じることなく、第１，第２プレート１１，１２の破損が防がれる。
【００２０】
図４は、菱形状のフランジ１５をその長手軸線を冷却エレメントＥの長手軸線に一致させて最上段の第１プレート１１上に取付け、カバー体Ｃのオイルの入口Ｃｂ又は出口Ｃｄがカバー体Ｃの長手軸線に直交又は交差状態に設けられた場合に、冷却エレメントEをカバー体Ｃに支障なく組付けられるようにした例を示す。
【００２１】
なお、上述の例では冷却エレメントＥを帽子状のカバー体Ｃに取付けてエンジンブロックＢの側壁上に突出させて用いるようにしたものを示したが、平板状のカバー体に取付けてエンジンブロックＥｂの側壁内に全体又は一部を埋込んで用いるようにしてもよく、又冷却エレメントEを専用のウォータケーシング内に配設して用いるようにしてもよい。そして、図１のようにフランジ１５が最上段の第１プレート１１内に収まる場合には、フランジ１５を直接プレートにろう付けしてもすむので、フランジ下面のシール板１９は必ずしも必要としない。更に上述の例では冷却エレメントE全体をアルミニウムとしたものを示したが、その重量を問題としないならば、第１，第２のプレート１１，１２、フィンプレート１３等の構成部品をステンレス鋼製としたものにもこの発明は適用することができる。また、上述の例では、第１プレートと第２プレートそれぞれの外周に形成されたつば部同士を互いに向い合せて単位プレート部材を形成したものを示したが、第１プレートと第２プレートとの外周部を互に加締める構造として、単位プレート部材を形成するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は車両用オイルクーラの冷却エレメントとして、請求項１のように構成されているので、使用時に冷却エレメントにエンジンの振動や冷却水の動圧並びにポンプアップされるオイルの脈動圧が作用したにしても、積層プレート部材の両側部にあるオイルの流通孔の部分は半円状の柱部によって補強され、剛性を備えて揺動しにくく、これまでのようにフィンプレートの窓孔縁辺に亀裂を生じることなく第１プレートと第２プレートの破損を招かず、オイル洩れを引き起こす恐れはない。
【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一例の使用状態を示す一部切断側面図。
【図２】 フィンプレートと第１，第２プレート及びフランジとの関係を示す右半部の平面図。
【図３】 補強部材の一例の斜視図。
【図４】 フランジを横に張り出させた例の右半部の一部切断側面図。
【図５】 オイルクーラの使用状態を示す斜視図。
【図６】 （ａ）は外置き型の状態を示す説明図。
（ｂ）は内蔵型の状態を示す説明図。
【図７】 従来の冷却エレメントの使用状態を示す一部切断側面図。
【図８】 フィンプレートの一部の斜視図。
【符号の説明】
Ｅ 冷却エレメント
Ｃ カバー体
Ｏｃ オイルクーラ
１１ 第１プレート
１１ａ 上向きパイプ部
１２ 第２プレート
１２ａ 下向きパイプ部
１３ フィンプレート
１３ａ 窓孔
１４ 間隔リング
１５ フランジ
１５ａ 中央通孔
１６ 補強部材
１６ａ 基板部
１６ｂ 柱部

Claims (1)

1. 両側部に上向きパイプ部を有する下向き皿状の第１プレートと両側部に下向きパイプ部を有する上向き皿状の第２プレートとの間に、両側部に窓孔を有する波状多孔のフィンプレートを介させた単位プレート部材を両側部に間隔リングを介在させて複数段に積層固定し、最上段の第１プレート上の両側部には中央通孔を有するブロック状のフランジを固着し、各第１プレートの上向きパイプ部と第２プレートの下向きパイプ及び各フィンプレートの窓孔で形成されるオイル流通孔には基板部と半円状の柱部からなる補強部材の柱部を下側からそれぞれ挿通し、各基板部を最下段の第２プレートの両側部下面に固着すると共に各柱部の先端部を上記フランジの中央通孔に嵌合固定するようにしたことを特徴とする車両用オイルクーラの冷却エレメント。

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