JP6406897B2 - サーモバルブ一体型オイルクーラ - Google Patents

Description

本発明は、一例として、エンジンオイル等を冷却するオイルクーラと、サーモバルブとが一体的に締結されたものに関する。

下記特許文献１には、エンジンオイル等を冷却するオイルクーラとサーモバルブを一体的に固定したものが提案されている。
この発明は、オイルクーラに固定されたサーモバルブを介して、冷却水をオイルクーラに流入させるか、バイパスさせるかを選択的に切り替えるものである。このサーモバルブ一体型オイルクーラは、オイルクーラの上端部の端プレート上にサーモバルブを載置した後、それらに設けられたボルト孔に締結用のボルトを螺着して、一体に締結するものである。

特開２０１２−００７８２６号公報

しかしながら、このような締結構造においては、ボルト孔の穿設、締結時のボルト締め等、余計な手間がかかりすぎる欠点があった。
そこで、本発明は容易にオイルクーラとサーモバルブとの一体化が行える構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、多数の皿状プレート１がその厚み方向に積層されて、積層方向に交互に冷却水流路２とオイル流路３とが形成され、
その積層方向の上端に外周が皿状プレート１に整合する端プレート４を配置して、一対の冷却水流通孔５が開口したオイルクーラにおいて、
端部にフランジ６を有して、内部にサーモバルブ７を設けたバルブ装置８が、端プレート４上に着座され、
前記端プレート４に立ち上げられた爪部９が前記バルブ装置８のフランジ６にカシメ固定されており、
前記バルブ装置８には、その内部とオイルクーラの内部とを前記端プレート４の冷却水連通孔５を介して連通する筒状のオイルクーラ出入口流路２９が設けられ、
前記流路２９と前記端プレート４の冷却水連通孔５との間をシールするために、前記オイルクーラ出入口流路２９の軸方向の下部に環状の凹部３０が形成されており、
前記一対の冷却水流通孔５の一方にのみバーリング部２６が形成され、
前記バーリング部２６の位置には、一方の前記オイルクーラ出入口流路２９の軸方向の下部内周に、その流路２９の軸方向に対して平行に前記凹部３０が形成され、その凹部３０にシール材１３が配置されるとともに、前記バーリング部２６の立ち上がり面により前記シール材１３が押圧されており、
他方の冷却水流通孔５の位置には、他方の前記オイルクーラ出入口流路２９の下端部で、前記端プレート４の面方向に対して平行に前記凹部３０が形成され、その凹部３０に前記シール材１３が配置されて前記バルブ装置８とオイルクーラとが液密に接合されていることを特徴とするサーモバルブ一体型オイルクーラである。

請求項２に記載の本発明は、多数の皿状プレート１がその厚み方向に積層されて、積層方向に交互に冷却水流路２とオイル流路３とが形成され、
その積層方向の上端に外周が皿状プレート１に整合する端プレート４を配置して、一対の冷却水流通孔５が開口したオイルクーラにおいて、
前記皿状プレート１および端プレート４がそれぞれ平面略方形に形成され、
端部にフランジ６を有して、内部にサーモバルブ７を設けたバルブ装置８が、端プレート４の一方の対角線上に着座され、
前記端プレート４に、その隅部を除いて、方形の四辺が立上げられた立上げ部２２を有し、その立上げ部２２からさらに爪部９が前記対角線上の隅に立ち上げられており、前記爪部９がその根元から折り曲げられて前記バルブ装置８のフランジ６にカシメ固定されていることを特徴とするサーモバルブ一体型オイルクーラである。

請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載のサーモバルブ一体型オイルクーラにおいて、
前記バルブ装置８のフランジ６の外周が前記端プレート４の立上げ部２２の内周に整合し、前記フランジ６に係止用凹部１０が設けられ、その係止用凹部１０に前記爪部９が嵌着されているサーモバルブ一体型オイルクーラである。

本発明のサーモバルブ一体型オイルクーラは、端部にフランジ６を有し、内部にサーモバルブ７を設けたバルブ装置８が端プレート４上に着座され、その端プレート４に立ち上げられた爪部９が、前記バルブ装置８のフランジ６にカシメ固定されたものである。
そのため、オイルクーラのコアにバルブ装置８を後付けで接合して、サーモバルブ一体型オイルクーラを完成でき、構造が簡単なため、製造が容易で、信頼性の高いものとなる。
また、バルブ装置８に形成されたオイルクーラ出入口流路29の軸方向の下部に環状の凹部30が形成され、その凹部30にシール材13が配置されたので、バルブ装置８とオイルクーラとを液密に接合することができる信頼性の高いサーモバルブ一体型オイルクーラとなる。

さらに、一対の冷却水流通孔５の一方にのみバーリング部26を形成し、そのバーリング部26の位置には、一方のオイルクーラ出入口流路29の軸方向の下部内周に、その流路29の軸方向に対して平行に凹部30が形成され、バーリング部26の立ち上がり面と凹部30の間にシール材13を配置し、他方の冷却水流通孔５の位置には、他方のオイルクーラ出入口流路29の下端部で、端プレート４の面方向に対して平行に凹部30が形成され、その凹部30にシール材13を配置している。
この場合、オイルクーラ出入口流路29の軸方向に平行なシール面を有する軸シール部と、端プレート４の平面に平行なシール面を有する面シール部とを有する。
この発明は、バルブ装置８のオイルクーラ出入口流路29と端プレート４の冷却水連通孔５との軸線のずれ（面方向へのずれと、軸線の上下方向へのずれの両方）を抑制することができ、部品の寸法精度等により、僅かな軸線の位置ずれが生じてもバルブ装置とオイルクーラの間のシール効果を保つことができ、信頼性の高いサーモバルブ一体型オイルクーラを提供できる。

請求項２に記載の発明は、皿状プレート１および端プレート４がそれぞれ互いに整合する平面略方形に形成され、バルブ装置８のフランジ６が端プレート４の一方の対角線上に着座され、その端プレート４の対角線上の隅に立ち上げられた爪部９により、前記バルブ装置８のフランジ６にカシメ固定されたものである。
そのため、バルブ装置８を端プレート４に強固に接続できる。また、バルブ装置８のフランジ６の平面形状が、端プレート４の隅の平面形状と整合するときは、位置決め手段を設けずにバルブ装置８とオイルクーラとを接続でき、構造が簡単で、コンパクトなサーモバルブ一体型オイルクーラを提供できる。

また、端プレート４に立上げ部22を有し、その立上げ部22からさらに爪部９が突設され、その爪部９がその根元から曲折されたものである。
そのため、カシメ部分の強度が強く、バルブ装置８とオイルクーラとの接合の信頼性を向上できる。そして、バルブ装置８のフランジ６の外周が、端プレート４の隅の立上げ部22の内周に整合するようにした場合、位置決め手段を設けずにバルブ装置８とオイルクーラとを接続でき、構造が簡単で、コンパクトなサーモバルブ一体型オイルクーラを提供できる。

請求項３に記載の発明は、バルブ装置８の各フランジ６の外周が前記端プレート４の立上げ部22の内周に整合し、その各フランジ６に係止用凹部10が設けられ、その係止用凹部10に前記端プレート４の爪部９が嵌着されたものである。そのため、バルブ装置８の位置決めが容易に行え、且つカシメ強度の高いサーモバルブ一体型オイルクーラとなる。また、このように構成した場合、位置決め手段を設けずにバルブ装置８とオイルクーラとを接続できるとともに、係止用凹部10に爪部９が嵌着するため、嵌着後の爪部９の平面とフランジ６の平面が面一となり、体裁の良いサーモバルブ一体型オイルクーラを提供できる。

本発明のサーモバルブ一体型オイルクーラの全体を示す分解斜視図。 同サーモバルブをオイルクーラの端プレートに載置した状態を示す斜視図。 同オイルクーラの図１のIII-III矢視断面図。 同オイルクーラの図１のIV-IV矢視断面図。 本発明のオイルクーラに用いられるサーモバルブの作用を示す説明図。 本発明の端プレート４の他の例を示す要部斜視図。 その端プレート４とバルブ装置８との接続状態を示す要部縦断面図。 本発明のバルブ装置８の他の実施例を示す平面図及び立面図。 同実施例におけるバルブ装置８の要部縦断面図。 同他の実施例の要部縦断面図。 同さらに他の実施例の要部縦断面図。 本発明のバルブ装置８の他の実施例を示す平面図及び立面図。 同実施例の冷却水流れの説明図。 本発明のサーモバルブ一体型オイルクーラのオイルクーラとバルブ装置８とのカシメ状態を示す他の例であり、シール材13の配置（流路29の半径方向の外側に凹部30を形成）を示す要部断面説明図。 さらに他の例のシール材の配置（流路29の軸方向に平行に配置）を示す説明図。 さらに他の例のシール材の配置（流路29の軸方向に平行に配置）を示す説明図。 さらに他の例のシール材の配置（一方を軸方向に平行に配置、他方を面方向に平行に配置）を示す説明図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
（第１実施例）
本発明に使用されるオイルクーラのコア部分の構造は、各種公知のものを利用することができる。一例として、図１に示す如く、平面略方形の多数の皿状プレート１をその厚み方向に積層して、積層方向に交互に冷却水流路２とオイル流路３とを形成してコアとしたもので説明する。

（オイルクーラの概略）
このコアは、図３、図４に示す如く、オイル流路３の下面（冷却水流路２の上面）を形成する皿状プレート１の底部は、一方の対角線上に配置された一対の冷却水流通孔と、他方の対角線上に配置された一対のオイル流通孔とを除き、平坦に形成されている。その平坦面にはインナーフィン12（矩形若しくは台形波状コルゲートフィン、オフセットフィン等、その形状は問わない）が配置される。このインナーフィン12は、上方の皿状プレート１にその頂部が当接する。
そして、そのオイル流路３の上面（冷却水流路２の下面）を形成する皿状プレート１には、インナーフィン12よりも高さが低い多数のディンプル11が、互いに離間して上方の皿状プレート１に当接するように突設されている。このディンプルを形成している空間が、冷却水流路２となる。
各冷却水流路２は、一方の対角線上に配置された一対の冷却水流通孔と連通しており、各オイル流路３は、他方の対角線上に配置された一対のオイル流通孔に連通する。

コアの積層方向の上端には、その外周が皿状プレート１の内周に整合し、その板厚が皿状プレート１に比べて数倍以上厚い、端プレート４が配置されている。この端プレート４には、一方の対角線上に一対の冷却水流通孔５が開口する。この端プレート４の冷却水流通孔５が、コアの一対の冷却水流通孔と整合している。
また、コアの積層方向の下端には基部プレート14が配置され、それにボルト孔が穿設されている。基部プレート14には、コアの他方の対角線上に配置された一対のオイル流通孔に整合する位置にオイル出入口孔が穿設されている。
このような多数の皿状プレート１と端プレート４と基部プレート14とは、高温の炉内で一体的にろう付け固定されてオイルクーラが製作される。

（バルブ装置８とオイルクーラとの一体化）
本願の発明において特徴的な部分は、オイルクーラの端プレート４とバルブ装置８との固定構造にある。
この例では、プラスチックの成型体からなるバルブ装置８が一対のシール材13を介して端プレート４の一方の対角線上に着座し、カシメによってバルブ装置８が端プレート４に嵌着固定される。
概略で述べた端プレート４には、方形の隅部を除き、各辺には立上げ部22がプレス成形により曲折形成されるとともに、その隅部に一例として、２本の爪部９が一体に立ち上げられている。さらに、立上げ部22の両端には欠切21が設けられ、それにより立上げ部22の成形を容易にしている。
また、バルブ装置８のフランジ６の外周面は、図１に示す如く、端プレート４の立上げ部22の内面に接触するように構成され、さらに、そのフランジ６の上面外周縁には、その立上げ部22に設けられた各爪部９に整合する位置で、それぞれ係止用凹部10が形成されている。

図２，図３に示す如く、バルブ装置８は入口パイプ24と出口パイプ25が突設されており、それらのパイプ24、25はオイルクーラ内部へと連通する一対のオイルクーラ出入口流路29と一体的に形成されている。オイルクーラ出入口流路29は筒状に形成されており、その下部外周にフランジ６が設けられている。オイルクーラ出入口流路29の下端部が端プレート４に設けられた一対の冷却水流通孔５の位置に整合するように配置される。
また、オイルクーラ出入口流路29の下端部の内周に端プレート４に平行で環状に凹陥した凹部30が形成される。その凹部30に環状でゴム弾性を有するシール材13を介し、端プレート４上に着座される際、立ち上げ部22により位置決めされる。そして、各爪部９をその根元から曲折することにより、爪部９がフランジ６の係止用凹部10に図２に示す如く、カシメ固定される。

この場合、そのシール面はバルブ装置８により押圧されるので、端プレート４の平面に平行な面シールの構造となる。
ここで、本願のバルブ装置８において、図３で示すところ、オイルクーラ出入口流路29の下部はフランジ６が設けられる側を、上部は出口パイプ25と連通する側を示している。
この時、端プレート４に隣接する流路がインナーフィン12を介在させるオイル流路３である場合、そのインナーフィン12により、オイル流路３および端プレート４の強度および平面度を確保することができる。それゆえ、端プレート４とバルブ装置８との間をシール材13が密着することができ、より高いシール性を確保することができる。

（バルブ装置８の作用）
この例のバルブ装置８は、図３、図５に示す如く、第１弁17と第２弁19とからなるサーモバルブ７を有し、冷却水15の流入口20とバイパス口18がバルブ装置８内に開閉自在に形成されている。
冷却水15の温度が比較的高温の時は、それを感熱部23が感知し、サーモバルブ７の第１弁17および第２弁19を図５（Ａ）の位置に移動させ、入口パイプ24から流入した冷却水15を流入口20を介してオイルクーラの冷却水流路２に導く。
冷却水15の温度が低温の時は、それを感熱部23が感知し、サーモバルブ７の第１弁17および第２弁19を図５（Ｂ）の位置に移動させ、入口パイプ24から流入した冷却水15をバイパス口18を介して直接出口パイプ25に導く。

次に、オイル16の流れについて説明する。
基部プレート14の開口から流入したオイル16は、図４に示す如く、インナーフィン12を有する各オイル流路３に分配される。そして、各オイル流路３内を、図４において左方から右方に流通し、基部プレート14のオイル出口孔を通じて外部へ流出する。
そして、冷却水流路２を流通する冷却水15と、オイル流路３を流通するオイル16との間に熱交換が行われる。なお、基部プレート14は、図１において、そのボルト孔を介して各種機器に接続される。

（端プレート４の他の実施例）
次に、図６は本発明のサーモバルブ一体型オイルクーラに用いる端プレート４の他の実施例の要部斜視図であり、図７はその要部断面図である。
図１のそれと異なる点は、冷却水流通孔５の孔縁部にバーリング部26を立ち上げた点である。バーリング部26の立ち上げ壁は、バルブ装置８のオイルクーラ出入口流路29に挿通される。
図７に示す如く、バルブ装置８を端プレート４に着座させたとき、シール材13はオイルクーラ出入口流路29の凹部30の内周と、冷却水流通孔５のバーリング部26の外周との間に介装される。このバーリング部26の形成により、バルブ装置８と端プレート４とのシール性が向上する。バーリング部26の先端縁は、図７に示す如く、凹部30の上部の面よりも突出していることが好ましい。
この実施例は、特に円筒形のオイルクーラにバルブ装置８を一体化する時に適用するとよい。円筒形のオイルクーラは隅部がないため、第１実施例のような位置決めができない。そこで、端プレート４にバーリング部26を設けて、位置決めの手段とすることができる。

（本発明に使用するバルブ装置８の他の例）
図８は、本発明の他の実施例のバルブ装置８の平面図（Ａ）及び立面図（Ｂ）である。図９は、そのバルブ装置８の取付構造の要部断面図である。なお、この例では、内部に内装されるサーモバルブは省略している。
この実施例のバルブ装置８は、バイパス路を外部に設け、そのサーモバルブの役割をオイルクーラ内への開閉機能のみとしている。
この例では、端プレート４に凸部が形成され、それに整合する凹部がバルブ装置８に設けられている。そして、この凹凸からなる位置決め手段27によって、バルブ装置８と端プレート４との位置決めを行っている。
次に、図10は、バルブ装置８側に凸部を設け、端プレート４側に凹部を穿設した例である。この例もそれらの凹凸によって位置決め手段27を形成している。
次に、図11は、その冷却水流通孔５の孔縁部を立ち上げ、バーリング部26を形成するとともに、端プレート４に位置決め手段27を立ち上げ、それをバルブ装置８外周に当接したものである。

（本発明に使用するバルブ装置８のさらに他の例）
図12は、さらに他の例のバルブ装置８の平面図（Ａ）及び立面図（Ｂ）であり、図13は、その冷却水流れの説明図である。なお、この例でも、内部に内装されるサーモバルブは省略している。
この実施例のバルブ装置８は、バイパス路を外部に設け、そのサーモバルブの役割をオイルクーラ内への開閉機能のみとしたものである。図13に示す如く、バルブ装置８の入口パイプ24と出口パイプ25は一体形成されているが、その流路は分離されている。
図13に示すように、冷却水の温度が高温の時（点線）は、それを感熱部が感知し、サーモバルブの弁が開状態となり、入口パイプ24から流入した冷却水をオイルクーラの冷却水流路に導く。出口パイプ25から流出する冷却水は、ポンプによりエンジンへ戻される。
冷却水の温度が低温の時（実線）は、それを感熱部が感知し、サーモバルブの弁が閉状態になり、冷却水はオイルクーラ内へ流入することができない。冷却水は、ポンプによりヒータにバイパスされて冷却され、エンジンへ戻される。冷却水が高温になるまで、繰り返される。

（シール材13を配置する他の方法）
図14のシール材13の配置例と図３の例とが異なる点は、オイルクーラ出入口流路29の下端部の内周から半径方向外側に環状の凹部30が形成されている点である。この凹部30は、端プレート４の面方向に対して平行に形成されている。その凹部30にシール材13が配置される。この状態で、バルブ装置８とオイルクーラとをかしめ固定すると、そのシール面はバルブ装置８に押圧されて端プレート４の平面に平行な面シールの構造となる。

（さらに他のシール材13の配置例）
図15のシール材13の配置例と図７の例が異なる点は、オイルクーラ出入口流路29の軸方向の下部内周に凹部30が形成され、その流路29の軸方向に対して平行に形成されている。その凹部30にシール材13が配置されるとともに、バーリング部26の立ち上がり壁によりシール材13が押圧されて配置される。そのシール面はバーリング部26の立ち上がり壁に押圧されるため、オイルクーラ出入口流路29の軸方向に平行な軸シールを形成する。
また、図16の如く、凹部30をオイルクーラ出入口流路29の軸方向の下端部の内周に形成することもできる。これにより、端プレート４の立上げ部22を形成するための材料の歩留りをよくすることができる。

（バルブ装置８の位置ずれを抑制するためのシール材13の配置構造）
部品の寸法精度等により、カシメにより組み付けたバルブ装置８のオイルクーラ出入口流路29の軸線と端プレート４の冷却水連通孔５の軸線とが、軸線の上下方向、端プレート４の面方向へ僅かに位置ずれする可能性がある。
軸シールのみを採用する場合、そのシール部は軸線の上下方向へのずれを抑制し、端プレート４の面方向へのずれが吸収できない。一方、面シールのみを採用する場合、そのシール部は面方向へのずれを抑制することができるが、軸線の上下方向へのずれを吸収することができない。
図17に示す実施例は、軸シールと面シールとの長所、短所を考慮し、次のような構造になっている。

一対の冷却水流通孔５の一方にのみにバーリング部26が形成され、そのバーリング部26が挿通される一方のオイルクーラ出入口流路29の軸方向の下部内周に凹部30が形成される。その凹部30は、シール材13とバーリング部26との接触面積が大きくなるように、オイルクーラ出入口流路29の軸方向に対して平行に形成され、シール面が軸シールとなるように形成されている。
バーリング部26が形成されていない冷却水流通孔５の位置には、他方のオイルクーラ出入口流路29が配置され、その下端部に凹部30が形成される。その凹部30は、シール材13と端プレート４との接触面積が大きくなるように、端プレート４の面方向に対して平行に形成され、シール面が面シールとなるように形成されている。

この構成により、バルブ装置８のオイルクーラ出入口流路29と端プレート４の冷却水連通孔５との軸線のずれ（面方向へのずれと、軸線の上下方向へのずれの両方）を抑制することができる。
この例では、端プレート４の立上げ部22を同一の高さに形成するため、軸シール側のフランジ６を段付き状にし、面シール側のフランジ高さと整合するように形成されている。
なお、上記の実施例では、皿状プレート１および端プレート４が方形に形成されたが、それに替えて、両者を円形に形成してもよい。

１ 皿状プレート
２ 冷却水流路
３ オイル流路
４ 端プレート
５ 冷却水流通孔
６ フランジ
７ サーモバルブ
８ バルブ装置
９ 爪部
10 係止用凹部

11 ディンプル
12 インナーフィン
13 シール材
14 基部プレート
15 冷却水
16 オイル
17 第１弁
18 バイパス口
19 第２弁
20 流入口

21 欠切
22 立上げ部
23 感熱部
24 入口パイプ
25 出口パイプ
26 バーリング部
27 位置決め手段
29 オイルクーラ出入口流路
30 凹部

Claims (3)

1. 多数の皿状プレート（１）がその厚み方向に積層されて、積層方向に交互に冷却水流路（２）とオイル流路（３）とが形成され、
   その積層方向の上端に外周が皿状プレート（１）に整合する端プレート（４）を配置して、一対の冷却水流通孔（５）が開口したオイルクーラにおいて、
   端部にフランジ（６）を有して、内部にサーモバルブ（７）を設けたバルブ装置（８）が、端プレート（４）上に着座され、
   前記端プレート（４）に立ち上げられた爪部（９）が前記バルブ装置（８）のフランジ（６）にカシメ固定されており、
   前記バルブ装置（８）には、その内部とオイルクーラの内部とを前記端プレート（４）の冷却水連通孔（５）を介して連通する筒状のオイルクーラ出入口流路（２９）が設けられ、
   前記流路（２９）と前記端プレート（４）の冷却水連通孔（５）との間をシールするために、前記オイルクーラ出入口流路（２９）の軸方向の下部に環状の凹部（３０）が形成されており、
   前記一対の冷却水流通孔（５）の一方にのみバーリング部（２６）が形成され、
   前記バーリング部（２６）の位置には、一方の前記オイルクーラ出入口流路（２９）の軸方向の下部内周に、その流路（２９）の軸方向に対して平行に前記凹部（３０）が形成され、その凹部（３０）にシール材（１３）が配置されるとともに、前記バーリング部（２６）の立ち上がり面により前記シール材（１３）が押圧されており、
   他方の冷却水流通孔（５）の位置には、他方の前記オイルクーラ出入口流路（２９）の下端部で、前記端プレート（４）の面方向に対して平行に前記凹部（３０）が形成され、その凹部（３０）に前記シール材（１３）が配置されて前記バルブ装置（８）とオイルクーラとが液密に接合されていることを特徴とするサーモバルブ一体型オイルクーラ。
2. 多数の皿状プレート（１）がその厚み方向に積層されて、積層方向に交互に冷却水流路（２）とオイル流路（３）とが形成され、
   その積層方向の上端に外周が皿状プレート（１）に整合する端プレート（４）を配置して、一対の冷却水流通孔（５）が開口したオイルクーラにおいて、
   前記皿状プレート（１）および端プレート（４）がそれぞれ平面略方形に形成され、
   端部にフランジ（６）を有して、内部にサーモバルブ（７）を設けたバルブ装置（８）が、端プレート（４）の一方の対角線上に着座され、
   前記端プレート（４）に、その隅部を除いて、方形の四辺が立上げられた立上げ部（２２）を有し、その立上げ部（２２）からさらに爪部（９）が前記対角線上の隅に立ち上げられており、前記爪部（９）がその根元から折り曲げられて前記バルブ装置（８）のフランジ（６）にカシメ固定されていることを特徴とするサーモバルブ一体型オイルクーラ。
3. 請求項２に記載のサーモバルブ一体型オイルクーラにおいて、
   前記バルブ装置（８）のフランジ（６）の外周が前記端プレート（４）の立上げ部（２２）の内周に整合し、前記フランジ（６）に係止用凹部（１０）が設けられ、その係止用凹部（１０）に前記爪部（９）が嵌着されているサーモバルブ一体型オイルクーラ。

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