JP6917219B2 - タンク取り付け構造及びタンク取り付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンクの開口端部がプレートに取り付けられるタンク取り付け構造及びタンク取り付け方法に関する。

特許文献１には、熱交換器の流路を形成するタンクと、タンクの開口端部が取り付けら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。

上記タンクの開口端部には、複数の端部爪部が一列に並んで突出している。熱交換器の製造時には、ヘッダープレートの端部爪部を曲げて、タンクをヘッダープレートに加締め固定する工程が行われる。

実開昭５８−１６５４８９号公報

上記工程では、端部爪部を曲げる際に、ヘッダープレートが一方に引き寄せられる。このため、治具を用いてヘッダープレートを所定位置に支持した状態で、タンクをヘッダープレートに加締め固定する必要がある。

しかしながら、上記工程において、治具の上にヘッダープレートが載せられて支持される場合には、治具に対するヘッダープレートの位置にズレが生じることがある。このため、タンクの取り付け位置精度を充分に管理する必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、タンクの取り付け位置精度を高められるタンク取り付け構造及びタンク取り付け方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、プレートにタンクの開口端部を取り付けるタンク取り付け構造であって、前記プレートは、前記開口端部が嵌合する枠部と、前記枠部との間に前記開口端部を加締め固定する加締め片と、を有し、前記開口端部は、前記枠部に対向して延在する開口端と、前記開口端と反対側に窪む凹部と、を有し、前記凹部は、前記枠部と前記開口端部との位置合わせをする治具に対して前記枠部と共に係合する形状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。

本発明のある態様によれば、プレートにタンクの開口端部を取り付けるタンク取り付け方法であって、前記プレートは、前記開口端部が嵌合する枠部と、前記枠部との間に前記開口端部を加締め固定する加締め片と、を有し、前記開口端部は、前記枠部に対向して延在する開口端と、前記開口端と反対側に窪む凹部と、を有し、前記枠部及び前記凹部に係合して前記枠部と前記開口端部との位置合わせをする治具を用いて前記加締め片による加締め固定が行われることを特徴とするタンク取り付け方法が提供される。

上記態様によれば、治具がプレートの枠部を係合するとともにタンクの凹部に係合することにより、枠部と開口端部との位置合わせが行われる。これにより、最低限の精度管理でプレートにタンクの開口端部が精度よく組み付けられ、さらにタンクの取り付け位置精度を高められる。

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、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、タンクをプレートに取り付ける工程を示す正面図である。 図４は、図３（Ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う治具の断面図である。 図５は、図３（Ｃ）のＶ−Ｖ線に沿う治具の断面図である。 図６は、治具を示す斜視図である。

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、吸気が流通して冷却液と熱交換をする熱交換器としてのコア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３５（図２参照）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に接続される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に向けて開口する開口端部１１と、開口端部１１からドーム状に延在する流路壁部１２と、流路壁部１２の先端に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。

エンジンの運転時に、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３５のまわりを流通した後、他方のタンク１０から流出する。

次に、コア３０に対するタンク１０の取り付け構造について説明する。

タンク１０の開口端部１１は、枠状のプレート４０（タンクプレート）を介してコア３０に取り付けられる。

図２に示すように、タンク１０の開口端部１１とプレート４０との間には、シール部材３６が介装される。シール部材３６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、開口端部１１が嵌合する枠状の枠部４５と、枠部４５から開口端部１１のまわりに沿うように延在する加締め片４２と、を有する。

枠部４５は、Ｌ字形の断面形状を有し、コア３０のまわりに延在する略矩形の枠状に形成される。枠部４５の内周端は、コアプレート３１に接合される。枠部４５とコアプレート３１（コア３０）との間には、開口端部１１を収容する環状の収容溝３２が形成される。

タンク１０の開口端部１１は、プレート４０の枠部４５に対向して延在する開口端１５と、開口端１５と反対側に並んで延在する凹部１９及び凸部１８と、を有する。

開口端１５は、コア３０のまわりに延在する略矩形の環状に延在し、プレート４０の枠部４５に当接する。開口端１５には、シール部材３６を収容するシール溝１６が開口する。

凸部１８は、開口端１５から一定の距離（高さ）をもって突出し、開口端１５と略平行に延在する。

凸部１８は、流路壁部１２のまわりに一定の間隔をもって延在する。凹部１９は、凸部１８と流路壁部１２との間に形成される。凹部１９は、開口端部１１に対して開口端１５と反対側に窪み、開口端１５から離れる方向（図２において上方向）に向けて開口する。凹部１９は、流路壁部１２のまわりに溝状に窪み、開口端１５と略平行に延在する。

タンク１０の開口端部１１には、複数の突起１７が、一列に並んで突出している。一方、プレート４０の加締め片４２には、各突起１７に係合する複数の穴４３が形成される。各突起１７に各穴４３が係合することにより、タンク１０の開口端部１１がプレート４０に固定される。

加締め片４２は、開口端部１１に沿って延在する平板状に形成される。なお、これに限らず、加締め片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４３が個別に開口するものであってもよい。また、加締め片４２は、穴４３を有さずに、爪状の部位が開口端部１１に沿って折り曲げられるものであってもよい。

次に、タンク１０をプレート４０に取り付ける方法について説明する。

図３〜図５に示すように、熱交換器１の製造時には、タンク１０をプレート４０に取り付ける工程が行われる。この工程では、プレート４０及びタンク１０を挟むように配置される１対の治具５０が用いられる。

１対の治具５０は、ガイドレール（図示省略）によって直線上を移動するように支持され、駆動機構（図示省略）によって駆動される。これにより、１対の治具５０は、図３に矢印で示すように、互いに同期しながらプレート４０の枠部４５及びタンク１０の開口端部１１に沿って移動する。

図６は、治具５０を示す斜視図である。治具５０は、Ｃ字形の断面形状を有するレール状に形成される。治具５０は、プレート４０の枠部４５を支持する支持部５１と、タンク１０の凹部１９に係合する係合部５２と、タンク１０をプレート４０に近づけるスロープ状の押し部５３と、プレート４０を曲げる曲げ部５４と、を有する。係合部５２は、押し部５３に連接する部位から支持部５１に向けてフック状に突出する。曲げ部５４は、支持部５１及び押し部５３に連接する部位からプレート４０に向けてテーパ状に突出する。

治具５０は、寸法Ｄの範囲で支持部５１と押し部５３の間隔が次第に小さくなる圧縮部位５５と、寸法Ｅの範囲で曲げ部５４の突出量が次第に大きくなる加締め部位５６と、を有する。

次に、図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を参照してタンク１０をプレート４０に取り付ける工程を説明する。

まず、図３（Ａ）に示すように、プレート４０にタンク１０が組み付けられ、治具５０の圧縮部位５５がプレート４０及びタンク１０に嵌合する。これにより、シール部材３６の一端側が規定量まで圧縮される。

このときに、図４に示すように、治具５０の支持部５１がプレート４０の枠部４５の背面（下面）を支持し、かつ治具５０の押し部５３がタンク１０の凸部１８に当接している。これにより、図４に実線の矢印で示すように、タンク１０の凸部１８がプレート４０の枠部４５に引き寄せられ、シール部材３６が圧縮される。

続いて、図３（Ｂ）に示すように、治具５０がプレート４０及びタンク１０に嵌合した状態で中程に移動する。これにより、タンク１０の開口端部１１がプレート４０の枠部４５に対して略平行に延在して、シール部材３６が規定量まで圧縮される。

続いて、図３（Ｃ）に示すように、治具５０がプレート４０及びタンク１０に嵌合した状態で移動する。こうして治具５０が通過することにより、シール部材３６が全域で規定量まで圧縮され、プレート４０の加締め片４２が連続的に曲げられる。

このときに、治具５０の曲げ部５４がプレート４０の加締め片４２の外面に摺接することで、図４に破線の矢印で示すように、加締め片４２がタンク１０の開口端部１１に沿うように曲げられる。これにより、図５に示すように、プレート４０の穴４３がタンク１０の突起１７に係合し、タンク１０の開口端部１１がプレート４０に加締め固定される。

以上のようにして、タンク１０がプレート４０に取り付けられる。こうして、熱交換器１が製造される。

次に、本実施形態の効果について説明する。

タンク取り付け構造は、タンク１０が取り付けられるプレート４０を備える。プレート４０は、タンク１０の開口端部１１が嵌合する枠部４５と、枠部４５との間に開口端部１１を加締め固定する加締め片４２と、を有する。タンク１０の開口端部１１は、プレート４０の枠部４５に対向して延在する開口端１５と、開口端１５と反対側に窪む凹部１９と、を有する。凹部１９が、枠部４５と開口端部１１との位置合わせをする治具５０に対して枠部４５と共に係合する形状を有する。

タンク取り付け方法は、プレート４０の枠部４５及びタンク１０の凹部１９に係合して枠部４５と開口端部１１との位置合わせをする治具５０を用いてプレート４０の加締め片４２による加締め固定が行われる構成とした。

上記構成により、治具５０がプレート４０の枠部４５とタンク１０の凹部１９との２箇所に係合することにより、枠部４５と開口端部１１との位置合わせが行われる。これにより、タンク１０の開口端部１１がプレート４０に精度よく組み付けられ、タンク１０の取り付け位置精度を高められる。

なお、治具５０は、熱交換器１の製造時に限らず、熱交換器１の整備時に用いてもよい。

また、治具５０は、プレート４０の枠部４５及びタンク１０の開口端部１１に沿って移動する構成とした。

上記構成により、治具５０が移動することによってタンク１０の開口端部１１がプレート４０に取り付けられるため、取り付けにかかる時間が短縮される。

また、治具５０は、プレート４０の枠部４５に摺接する支持部５１と、タンク１０の凹部１９に摺接する係合部５２と、を備える構成とした。

上記構成により、治具５０が移動するときに、加締め片４２を曲げる反力が支持部５１と係合部５２との２箇所によって支持される。これにより、加締め時に治具５０に対するプレート４０のズレが抑えられ、加締め片４２の曲げ加工が精度よく行われる。

また、治具５０は、タンク１０の開口端部１１（凸部１８）に摺接してタンク１０の開口端１５をプレート４０の枠部４５に近づける押し部５３をさらに備える構成とした。

上記構成により、治具５０が移動することで、押し部５３に押される開口端部１１が枠部４５に対する所定位置に収まる。これにより、シール部材３６が規定量に圧縮された状態で、タンク１０の開口端部１１がプレート４０に取り付けられるため、タンク１０の密封性が確保される。

また、治具５０は、プレート４０の加締め片４２に摺接して加締め片４２を曲げる曲げ部５４をさらに備える構成とした。

上記構成により、治具５０が移動することで、曲げ部５４に押される加締め片４２の曲げ加工が行われる。このため、加締め片４２による開口端部１１の加締め固定が確実に行われる。また、治具５０が移動するときに、曲げ部５４が加締め片４２を連続的に曲げることにより、加締め固定にかかる時間が短縮される。

なお、上記した構成に限らず、加締め片４２を曲げる機構（図示省略）を治具５０とは別に設けてもよい。

ところで、従来の熱交換器の取り付け工程では、治具の上にコアから突出したプレートを載せて支持するようになっていた。このため、治具に対するプレートのズレを抑えるには、コアから突出するプレートの寸法（突出幅）をある程度確保する必要があった。

これに対し、本実施形態では、治具５０がプレート４０及びタンク１０を挟んで支持するため、コア３０から突出するプレート４０の寸法（突出幅）を従来のものより小さくしても、治具５０に対するプレート４０のズレを十分に抑えられる。よって、熱交換器１は、プレート４０及びタンク１０の開口端部１１の小型化が図れる。

また、プレート４０の枠部４５は、熱交換器１のコア３０に接合される構成とした。

上記構成により、熱交換器１は、プレート４０の枠部４５がコア３０から突出する寸法が小さく抑えられ、小型化が図れる。

また、プレート４０の枠部４５は、コア３０に接合され、コア３０との間に開口端部１１を収容する収容溝３２を形成する構成とした。

上記構成により、枠部４５をＬ字形の断面形状を有するものとして、コア３０から枠部４５が突出する寸法を小さく抑えられる。よって、熱交換器１は、プレート４０及びタンク１０の開口端部１１の小型化が図れる。

なお、プレート４０の枠部４５は、Ｌ字形の断面形状を有するものに限らず、Ｓ字形の断面形状を有するものであってもよい。この場合、収容溝３２は、コア３０を介さず、プレート４０のみによって形成される。

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、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、加締め片４２は、開口端部１１のまわりに沿うように塑性変形する部材である。なお、これに限らず、加締め片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てもよい。この場合、加締め片４２が、弾性変形をして穴４３をタンク１０の突起１７に係合することで、加締め固定が行われる。

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。

本発明のタンク取り付け方法は、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 開口端
１９ 凹部
３０ コア（熱交換部）
３２ 収容溝
４０ プレート
４２ 加締め片
４５ 枠部
５０ 治具
５１ 支持部
５２ 係合部
５３ 押し部
５４ 曲げ部

Claims (8)

1. プレートにタンクの開口端部を取り付けるタンク取り付け構造であって、
   前記プレートは、
   前記開口端部が嵌合する枠部と、
   前記枠部との間に前記開口端部を加締め固定する加締め片と、を有し、
   前記開口端部は、
   前記枠部に対向して延在する開口端と、
   前記開口端と反対側に窪む凹部と、を有し、
   前記凹部は、前記枠部と前記開口端部との位置合わせをする治具に対して前記枠部と共に係合する形状を有することを特徴とするタンク取り付け構造。
2. 請求項１に記載のタンク取り付け構造であって、
   前記枠部は、熱交換器の流体が流通する熱交換部に接合されることを特徴とするタンク取り付け構造。
3. 請求項２に記載のタンク取り付け構造であって、
   前記枠部は、前記熱交換部との間に前記開口端部を収容する収容溝を形成することを特徴とするタンク取り付け構造。
4. プレートにタンクの開口端部を取り付けるタンク取り付け方法であって、
   前記プレートは、
   前記開口端部が嵌合する枠部と、
   前記枠部との間に前記開口端部を加締め固定する加締め片と、を有し、
   前記開口端部は、
   前記枠部に対向して延在する開口端と、
   前記開口端と反対側に窪む凹部と、を有し、
   前記枠部及び前記凹部に係合して前記枠部と前記開口端部との位置合わせをする治具を用いて前記加締め片による加締め固定が行われることを特徴とするタンク取り付け方法。
5. 請求項４に記載のタンク取り付け方法であって、
   前記治具は、前記枠部及び前記開口端部に沿って移動することを特徴とするタンク取り付け方法。
6. 請求項５に記載のタンク取り付け方法であって、
   前記治具は、
   前記枠部に摺接する支持部と、
   前記凹部に摺接する係合部と、
   を備えることを特徴とするタンク取り付け方法。
7. 請求項６に記載のタンク取り付け方法であって、
   前記治具は、前記開口端部に摺接して前記開口端を前記枠部に近づける押し部をさらに備えることを特徴とするタンク取り付け方法。
8. 請求項６または７に記載のタンク取り付け方法であって、
   前記治具は、前記加締め片に摺接して前記加締め片による加締め固定が行われる曲げ部をさらに備えることを特徴とするタンク取り付け方法。

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