JP7420460B2

JP7420460B2 - 車両用ラジエータ

Info

Publication number: JP7420460B2
Application number: JP2021194142A
Authority: JP
Inventors: 豊竹山; 翔平森
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2041-11-30
Also published as: JP2023080671A

Description

本願発明は、車両用（自動車用）の内燃機関に使用するラジエータに関するものである。

ラジエータは、インレットタンクとアウトレットタンクと熱交換ユニットとを備えており、インレットタンクとアウトレットタンクとが上下に配置されたタイプと左右に配置されたタイプとに大別される。インレットタンクとアウトレットタンクとを上下に配置した場合は、インレットタンクを横長のアッパタンクと成して、アウトレットタンクを横長のロアタンクと成している。

そして、冷却水をアッパタンクに流す方式では、インレットパイプをアッパタンクの上面に設けた方式と、インレットパイプをアッパタンクの長手一側面に設けた方式とがあるが、後者の方式は、ラジエータの高さを抑制できるため、配置スペースを抑制できる利点がある。特に、車両用ラジエータは、車体の前部に設けたラジエータサポートで支持されることが多いため、インレットパイプをアッパタンクから横向きに突設させると、インレットパイプはラジエータサポートに干渉しないため好適である。

アッパタンクにインレットパイプを横向き姿勢で突設している公知例として特許文献１があり、この特許文献１では、車両（乗用車）の走行等によってホースが上下方向に振動することに起因してインレットパイプの付け根部に負荷が掛かることの対策として、インレットパイプの付け根部の略上半部に、上端を中心にして両側に広がる平面視Ｈ字形の補強リブを設けることが開示されている。この特許文献１では、補強リブはホースのストッパーも兼ねている。

特開２０１９－１０４３４２号公報

さて、冷却水が流れるホースは僅かながら弾性変形するようになっており、ホースの内径をインレットパイプ等の通水パイプの外径よりも僅かに小径に設定して、接続に際しては、作業員が強引に押し込みながらホースを通水パイプに密嵌させているが、単に軸方向に押しただけでは摩擦によってホースを動かせないため、ホースを通水パイプの半径方向に揺すりながら（こじりながら）押し込んでいる。

この場合、作業員は片手でホースを握って揺すっているが、ホースの先端部と通水パイプとは水平姿勢であるため、手首を上下に動かすのが自然で最も力を掛けやすい。そこで、ホースを上下方向（鉛直方向）に動かして、こじりながら少しずつ押し込んでいるが、ホースと通水パイプとの間の摩擦は大きく、しかも、通水パイプの先端には抜け防止の突起が形成されていることが普通であるため、ホースの嵌め込みには大きな力を要している。

このようにホースの嵌め込みに大きな力を要することは、ホースに対して上下方向の大きな外力が掛かることを意味しているが、特許文献１のように通水パイプの上面にストッパー兼用の補強リブが形成されていると、ホースの先端が補強リブに当たると、ホースの先端が補強リブに突っ張る現象が発生する。すると、通水パイプのうち補強リブの縁部の箇所に応力が集中して、通水パイプが破損しやすくなる（亀裂が発生しやすくなる）ことが懸念される。

つまり、通水パイプの接続作業時に、車両の走行によって生じる曲げモーメントよりも大きな曲げモーメントが通水パイプに作用することがあって、通水パイプの破損の原因になることが懸念される。

本願発明は、このような現状を背景になされたものであり、ホースのストッパー機能は確保してホースを適切な深さに保持しつつ、接続作業時の通水パイプの破損を防止できる技術を開示せんとするものである。

本願発明は様々な構造を含んでおり、その典型例を各請求項で特定している。このうち請求項１の発明に係る車両用ラジエータは、
「冷却水が溜まるタンクと、前記タンクの側面から略水平方向に突出した通水パイプと、前記通水パイプに外側から嵌め込まれるホースと、を備えており、
前記ホースは、当該ホースの弾性に抗して強制的に押し込むことによって前記通水パイプに嵌め込まれるように設定されている」
という基本構成において、
「前記通水パイプは、前記タンクに一体に形成されているか、又は溶着で固定されているか、若しくはかしめ付けられており、
前記通水パイプの外周面のうち鉛直方向の上端部と下端部とを除いた複数の部位に、前記ホースの先端が当たって当該ホースをそれ以上に押し込みできないように規制するストッパーが形成されており、前記ホースの先端は前記ストッパーのみに当接している」
という特徴を有している。

ストッパーは、通水パイプの軸心方向から見て上下両端部を除いた左右のエリアに１つずつ以上配置するのが好ましい。なお、上端部及び下端部の範囲は、通水パイプの外径によって相違するが、一般的には、上の頂点及び下の頂点を挟んだ左右片側１０ｍｍ程度の範囲として定義できる。

請求項２の発明は、請求項１を好適に展開したものであり、
「前記ストッパーは、前記通水パイプの軸心方向から見て鉛直線及び水平線に対して傾斜したＸ字方向の４か所に配置されている」
という構成になっている。

請求項３の発明は請求項２の発明を好適に展開したものであり、
「前記通水パイプと前記タンクとは合成樹脂製で一体に形成されていて、前記通水パイプには上向き筒部が一体に形成されており、
前記４か所に配置した前記ストッパーのうち上部に位置した一対のストッパーは、その基端が前記上向き筒部の下端まで至って、下部に位置した一対のストッパーは、前記通水パイプの軸心方向に長い形態であってその基端は前記タンクの側面まで至っている」
という構成になっている。

この請求項３とは異なって、複数のストッパーとタンクとの関係としては、ストッパーが複数個あってその全てがタンクの側面まで至っている態様と、複数のストッパーのうちの一部がタンクの側面まで至っている態様と、ストッパーが１つだけでこれがタンクの側面まで至っている態様、の３つの態様が有り得る。

本願発明では、ストッパーの存在により、ホースを所定の深さまできっちりと嵌め込むことができる。従って、通水パイプとホースとの間のシールを確実化して、漏水を防止できる。また、ホースにこじれが残ることも防止できるため、この面でもシール性を確保できる。

そして、既述のとおり、水平姿勢の通水パイプに対してホースを接続するに際しては、手首を上下に動かす（振る）ことによってホースには上下方向の大きな力が掛かるが、本願発明では、ストッパーは通水パイプの上端部と下端部とから外れた部位に配置されているため、ホースがストッパーに当たってもストッパーに大きな押圧力（突っ張り力）が掛かることはなく、従って、通水パイプのうちストッパーの周縁部に応力が集中することはない。

他方、ホースの先端部の上端と下端とに大きな力が作用しても、外力はホースの上端と下端とが変形することによって吸収されて、ホースの上端と下端とが通水パイプに対して強く突っ張ることはないのであり、従って、通水パイプの上端と下端とに応力が集中することはない。

結局、本願発明では、ホースを通水パイプに接続するに際してホースに大きな外力が掛かることは是認しつつ、通水パイプの一部に応力が集中することを防止した状態でホースを所定の深さまで嵌め込みできるのであり、これにより、通水パイプの破損事故を確実に防止しつつ、通水パイプとホースとの間のシール性を確保できる。

請求項２のようにストッパーを４か所に配置すると、ホースの先端面が複数箇所においてストッパーに当たるため、こじれを無くした状態での嵌め込みの確実性を向上できる。また、右上方から見ても左上方から見てもストッパーを視認できるため、作業者が右利きであっても左利きであってもホースの当接状態を確実に把握できる。また、ストッパーは通水パイプの補強機能も有するが、４か所に配置すると、それだけ補強機能を向上できる。

請求項３の構成を採用すると、通水パイプの補強機能を向上できる。従って、ホースの接続時の破損防止の効果を更に向上できると共に、車両の走行によるホースの振れ動きによって通水パイプに作用する曲げモーメントに対する抵抗も増大できる。

第１実施形態を示す図で、（Ａ）は部分正面図、（Ｂ）は下方から見た斜視図である。（Ａ）は第２実施形態の斜視図、（Ｂ）は第３実施形態の斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ－Ｃ視断面図である。第４実施形態を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は正面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、車両の進行方向を前として、前後・左右を定義している。左右方向は車幅方向になる。

(1).第１実施形態の構造
まず、図１に示す第１実施形態を説明する。図１（Ａ）はラジエータ１の上部の部分正面図であり、ラジエータ１は、左右長手のアッパタンク（インレットタンク）２と、図示しない左右長手のロアタンク（アウトレットタンク）と、両者に接続された多数本の細管（チューブ）３の群とを有しており、細管３の群よりなる熱交換ユニットを走行風又はファンによる吸引風が通過することにより、冷却水から放熱される。

アッパタンク２及びロアタンクはアルミ製又は合成樹脂製であり、アッパタンク２における長手一側面に、請求項に記載した通水パイプの例としてのインレットパイプ４が装着されている。インレットパイプ４は合成樹脂製で円筒形に形成されており、先端には、インレットホース５の抜け止めのために断面山形の環状突起４ａが形成されている。

インレットパイプ４の前後中途部には上向き筒部６が一体成形されており、上向き筒部６の上端に、ラジエータキャップ７が装着される大径部８を一体に設けている。また、大径部８には、リザーバタンク（図示せず）にホースを介して接続される横向き小径筒８ａが一体に形成されている。なお、ラジエータキャップ７には差圧弁が内蔵されており、差圧弁の働きにより、冷却水がリザーバタンクからアッパタンク２に送られたり、アッパタンク２からリザーバタンクに戻されたりして、アッパタンク２の内部の水位が自動調節される。

アッパタンク２が合成樹脂製の場合は、インレットパイプ４をアッパタンク２に一体成形することも可能である。アッパタンク２がインレットパイプ４と別部材である場合は、インレットパイプ４は、溶着やかしめ付けなどによってアッパタンク２に固定されている。

インレットパイプ４は、上向き筒部６よりも僅かに手前の部位までインレットホース５が押し込まれるようになっている。そこで、インレットパイプ４の外周面に、インレットホース５の前端が当接する第１及び第２のストッパー９，１０を一体に形成している。なお、インレットホース５は、図示しないホースバンドによってインレットパイプ４に掴持されている。

ストッパー９，１０はリブ状に形成されており、インレットパイプ４の軸方向から見て（正面視で）、軸心１１を通る縦長中心線１２を挟んだ左右両側に上下１つずつ形成されている。すなわち、ストッパー９，１０は、インレットパイプ４の軸心方向から見て、鉛直線と水平線とに待機して傾斜したＸ字方向（放射方向）を向いた４か所に配置されている。

そして、軸心１１よりも上に位置した第１ストッパー９は、長さは短くて後端は上向き筒部６と一体化しており、軸心１１よりも下に位置した第２ストッパー１０は、長さは長くて後端はアッパタンク２の前側面に至っている。両ストッパー９，１０とも、正面視で台形又は四角形の形態を成している。なお、上向き筒部６の前面に平坦面１２を形成しており、インレットホース５の先端が上向き筒部６に当たらないように設定している。

さて、インレットホース５は比較的硬いゴムで形成されており、内径はインレットパイプ４の外径よりも僅かに小径に設定している。従って、インレットホース５をインレットパイプ４に接続するに当たっては、インレットホース５を僅かに弾性変形させた状態で押し込むことになるが、軸方向に押しただけでは摩擦に負けて嵌め込みできないため、作業者は、インレットホース５をインレットパイプ４の半径方向に揺すりながら押し込んでいく。その際、インレットパイプ４が水平姿勢であると、人は手首を上下に動かすのが自然で最も力を強く掛けることができるため、（Ｂ）に点線の矢印で示すように、インレットホース５は、上下方向に揺すられながらインレットパイプ４に嵌め込まれていく（押し込まれていく）。

そして、インレットホース５は、ストッパー９，１０に当たることによって差し込み深さが規定されるが、インレットホース５は上下に揺すられるため、インレットホース５の上端と下端との先端に最も大きな押圧力が作用する。しかるに、ストッパー９，１０はインレットパイプ４の上端部と下端部には存在しておらず、縦長中心線１２を挟んで左右に分離したエリアに配置されているため、インレットホース５の先端がストッパー９，１０に当たっても、それらストッパー９，１０の箇所に応力が集中することはない。

また、インレットホース５における先端部の上端と下端とは自由状態になっているため、インレットホース５を押し込みきった状態で先端部の上端と下端とに上下方向の外力が作用しても、インレットパイプ４に当たって弾性変形するだけであり、インレットパイプ４に大きな負荷（突っ張り力）が掛かることはない。

このように、インレットパイプ４のうちストッパー９，１０の配置箇所への応力集中がないことと、インレットホース５の先端部の上端と下端によってインレットパイプ４に大きな負荷が掛かることはないこととにより、インレットパイプ４に亀裂が入るような不具合は生じない。図示のように４か所にストッパー９，１０を設けると、インレットホース５はこじれを確実に解消した状態で正確に位置決めされるため、好適である。

本実施形態のように第２ストッパー１０をアッパタンク２の前面まで至らせると、インレットパイプ４の補強効果を高めて強度を向上できる。このため、車両の走行に際してインレットホース５が上下に振れ動くことに対する抵抗も増大できる。すなわち、インレットホース５の支持強度も向上できる。

(2).他の実施形態
図２（Ａ）に示す第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、この実施形態では、第１ストッパー９が第１実施形態よりも短くなっている。

図２（Ｂ）（Ｃ）に示す第３実施形態では、各ストッパー９，１０は前後長さが小さい突起状に形成されており、かつ、前後の付け根部に隅肉１３を盛っている。このように大きな隅肉１３を形成すると、ストッパー９，１０の周縁部への応力集中を防止できるため、ストッパー９，１０の前後幅が小さくても、亀裂の発生をしっかりと防止できる。

ストッパー９，１０は、インレットホース５を当てる機能のために前面の隅肉１３の大きさには限度があるが、後面にはインレットホース５は当たらないため、図２（Ｃ）に一点鎖線で示すように、後面の全体を傾斜面にすることも可能である。

図３に示す第４実施形態では、インレットパイプ４の外周面のうち軸心を挟んだ左右両側に一対のストッパー１４を形成している。本実施形態では、インレットパイプ４はアッパタンク２の前面に重なるフランジ１５を有しており、ストッパー１４は前後長手の姿勢で後端はフランジ１５に繋がっている。

以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、実施形態はアッパタンクに設けたインレットパイプを例示して説明したが、ロアタンクに設けたアウトレットパイプにも適用できる。インレットタンクとアウトレットタンクとを縦長に形成して、細管を水平状に配置したラジエータの場合は、インレットタンクに設けたインレットパイプとアウトレットタンクに設けたアウトレットパイプとのいずれにも適用できる。

また、図３の実施形態のように、縦長中心線を挟んだ左右両側に１つずつのストッパーを配置した場合、ストッパーの前端に周方向に延びる部分を一体に設けて、ストッパーを全体として横向きＴ形に形成することも可能である。或いは、縦長中心線を挟んだ左右のエリアに上下２本のストッパーを設けている場合、上下のストッパーの前端を周方向に延びる部分で繋ぐことも可能である。

本願発明は、車両用ラジエータに具体化できる。従って、産業上利用できる。

１ラジエータ
２アッパタンク
４インレットパイプ（通水パイプ）
５インレットホース
６上向き筒部
９，１０、１４ストッパー
１３隅肉

Claims

冷却水が溜まるタンクと、前記タンクの側面から略水平方向に突出した通水パイプと、前記通水パイプに外側から嵌め込まれるホースと、を備えており、
前記ホースは、当該ホースの弾性に抗して強制的に押し込むことによって前記通水パイプに嵌め込まれるように設定されている車両用ラジエータであって、
前記通水パイプは、前記タンクに一体に形成されているか、又は溶着で固定されているか、若しくはかしめ付けられており、
前記通水パイプの外周面のうち鉛直方向の上端部と下端部とを除いた複数の部位に、前記ホースの先端が当たって当該ホースをそれ以上に押し込みできないように規制するストッパーが形成されており、前記ホースの先端は前記ストッパーのみに当接している、
車両用ラジエータ。
前記ストッパーは、前記通水パイプの軸心方向から見て鉛直線及び水平線に対して傾斜したＸ字方向の４か所に配置されている、
請求項１に記載した車両用ラジエータ。
前記通水パイプと前記タンクとは合成樹脂製で一体に形成されていて、前記通水パイプには上向き筒部が一体に形成されており、
前記４か所に配置した前記ストッパーのうち上部に位置した一対のストッパーは、その基端が前記上向き筒部の下端まで至って、下部に位置した一対のストッパーは、前記通水パイプの軸心方向に長い形態であってその基端は前記タンクの側面まで至っている、
請求項２に記載した車両用ラジエータ。