JP2007163015A - Mounting structure of heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラケット部が熱交換器本体と一体成形された熱交換器を、該ブラケット部を介して被取付側に取り付ける熱交換器の取付構造に関し、特に、熱交換器本体と被取付側との間に熱膨張差が生じた際に、ブラケット部に生じる熱応力を緩和するための熱交換器の取付構造に関する。 The present invention relates to a heat exchanger mounting structure in which a heat exchanger in which a bracket portion is integrally formed with a heat exchanger main body is attached to the mounted side via the bracket portion, and more particularly, the heat exchanger main body and the mounted side. It is related with the attachment structure of the heat exchanger for relieving the thermal stress which arises in a bracket part when a thermal expansion difference arises between.
近年、熱交換器本体(例えば、EGRクーラ等)を被取付側(例えば、エキゾマニホールドや吸気インテークマニホールド等)に取り付けるために、図3(a)〜(c)に示す如く、ブラケット部1,10が熱交換器本体2の長手方向両端部に一体成形された熱交換器100が開発されている。同図に示す熱交換器100において、熱交換器本体2の長手方向両端部には、ブラケット部3,30、コーン部4,40及びパイプ6,60が一対ずつ設けられ、前述のブラケット部1,10はコーン部4,40に設けられている。そして、高温流体(例えば、EGRガス等)と低温流体(例えば、エンジン冷却水等)は、それぞれコーン部4,40及びパイプ6,60を通じて熱交換器本体2内に供給され、この熱交換器本体2内のコア部のプレート7を介して相互に熱交換を行うようになっている。
In recent years, in order to attach a heat exchanger body (for example, an EGR cooler) to a mounted side (for example, an exo manifold or an intake intake manifold), as shown in FIGS. A
かかる熱交換器100は、ブラケット部1,10を介して被取付側200に取り付けられる構造となっており、具体的には、ブラケット部1,10に設けられたボルト孔11にボルト5,50を挿通して該ボルト5,50を被取付側200に締結固定し、該ボルト5,50の頭部5a,50a側をそれぞれブラケット部1,10側に締め付けるようにして該ブラケット部1,10を被取付側200に取り付ける構造となっている(例えば、特許文献1参照)。このようにして、ブラケット部1,10と熱交換器本体2とが一体成形された熱交換器100は、ブラケット部1,10を介して被取付側200に取り付けられる。
しかしながら、上記のような従来技術には、次のような問題があった。すなわち、従来の熱交換器の取付構造にあっては、ブラケット部1,10に設けられたボルト孔11の形状がボルト5,50の形状とほぼ同一に形成されており、しかもブラケット部1,10がボルト5,50の頭部5a,50aにより被取付側200に対して強く締め付けられていて、いずれも被取付側200に完全に固定された状態にある。そのため、ブラケット部1,10はいずれもボルト5,50に対して相対移動することができず、熱交換器本体2と被取付側200との間に熱膨張差が生じて熱交換器本体2が被取付側200に対して長手方向に熱膨張する際に、ブラケット部1,10及び熱交換器本体2に過大な熱応力が生じてしまう(例えば、図3(b)のブラケット部1,10の斜線部参照)。
However, the conventional techniques as described above have the following problems. That is, in the conventional heat exchanger mounting structure, the shape of the
例えば、ブラケット部1,10が一体成形されたEGRクーラ100を、アルミ鋳物製の吸気インテークマニホールド200に完全に固定して取り付けた場合には、エンジン運転時における吸気インテークマニホールド200の熱膨張量は比較的低温の吸気温度に支配されて微少であるが、EGRクーラ100の熱交換器本体2には比較的高温のEGRガスが流れるためその熱膨張量は過多となり、後者の熱膨張量が前者の約2〜5倍に達することがある。その結果、熱交換器本体2と吸気インテークマニホールド200との間に大きな熱膨張差が生じることとなり、熱交換器本体2が吸気インテークマニホールド200に対して長手方向(図3(a)の場合には左右両方向)に熱膨張する。その際、従来の熱交換器の取付構造にあっては、前述したようにブラケット部1,10が、いずれも被取付側の吸気インテークマニホールド200に完全に固定された状態にあるので、ボルト5,50に対して相対移動することができない。そのため、ブラケット部1,10及びこれらと一体成形された熱交換器本体2(例えば、図3(c)のプレート7等)に過大な熱応力が生じて、亀裂破損などが発生することがあった。
For example, when the EGR cooler 100 in which the
本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、その目的は、熱交換器本体と被取付側との間に熱膨張差が生じた際に、ブラケット部及び熱交換器本体に生じる熱応力を緩和するための熱交換器の取付構造を提供することにある。 This invention is for solving said subject, The objective arises in a bracket part and a heat exchanger main body, when a thermal expansion difference arises between a heat exchanger main body and a to-be-attached side. An object of the present invention is to provide a heat exchanger mounting structure for relieving thermal stress.
上記課題を解決するために、本発明は、ブラケット部が熱交換器本体と一体成形された熱交換器を、該ブラケット部を介して被取付側に取り付ける熱交換器の取付構造であって、前記ブラケット部には、前記熱交換器本体の長手方向に対して長穴状に形成されたボルト孔が設けられ、該ボルト孔にボルトを挿通し、該ボルト頭部と前記ブラケット部との間に圧縮した伸縮部材を介在させて該ボルトを前記被取付側に締結固定するとともに、前記熱交換器本体と前記被取付側との間に熱膨張差が生じて該熱交換器本体が該被取付側に対して長手方向に熱膨張する際に、前記ブラケット部が前記ボルトに対して相対移動可能となるように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a heat exchanger mounting structure in which a heat exchanger in which a bracket portion is integrally formed with a heat exchanger body is attached to a mounted side via the bracket portion, The bracket portion is provided with a bolt hole formed in a long hole shape with respect to the longitudinal direction of the heat exchanger body, and a bolt is inserted into the bolt hole so that a gap between the bolt head and the bracket portion is provided. The bolt is fastened and fixed to the attached side with a compressed elastic member interposed therebetween, and a difference in thermal expansion occurs between the heat exchanger body and the attached side, so that the heat exchanger body is attached to the attached side. When the thermal expansion is performed in the longitudinal direction with respect to the mounting side, the bracket portion is configured to be relatively movable with respect to the bolt.
かかる構成によれば、ボルト孔が長穴状に形成されているので、熱交換器本体と被取付側との間に熱膨張差が生じると、これに伴ってブラケット部が熱膨張と同じ方向にスライド移動する。このブラケット部のスライド移動により、ブラケット部及び熱交換器本体に生じる熱応力が分散若しくは吸収されることとなり、かかる熱応力を緩和することが可能となる。なお、ボルト孔を長穴状に形成しただけで、ボルト頭部をブラケット部に当接させた状態で該ボルトを締結固定した場合には、ボルトのブラケット部に対する押圧力を微調整しにくくなり、熱交換器の取付強度の保持と、ブラケット部のスライド移動とをうまく両立させることができない。すなわち、ボルト頭部をブラケット部に当接させた状態で該ボルトを強く締結固定すると、ブラケット部に対する押圧力が増加して熱交換器の取付強度が向上する一方、ブラケット部のスライド移動に対する抵抗が上昇してスムースな移動が阻害されてしまう。逆に、その状態でボルトを緩く締結固定すると、ブラケット部のスライド移動に対する抵抗が低下してスムースな移動が可能となる一方、ブラケット部に対する押圧力が減少して熱交換器の取付強度が低下してしまう。しかし、本発明のように、ボルト孔を長穴状に形成しただけでなく、ボルト頭部とブラケット部との間に伸縮部材を介在させた場合には、伸縮部材の付勢により間接的にブラケット部を押圧することとなり、ボルト頭部により直接的にブラケット部を押圧する場合と比べると、前述した押圧力を微調整しやすくなる。その結果、熱交換器の取付強度の保持と、ブラケット部のスライド移動とを両立させることが可能となる。 According to such a configuration, since the bolt hole is formed in the shape of a long hole, if a difference in thermal expansion occurs between the heat exchanger main body and the mounted side, the bracket portion is accompanied by the same direction as the thermal expansion. Move to slide. By the sliding movement of the bracket portion, the thermal stress generated in the bracket portion and the heat exchanger body is dispersed or absorbed, and the thermal stress can be relaxed. If the bolt is tightened and fixed with the bolt head in contact with the bracket just by forming the bolt hole into a long hole, it will be difficult to make fine adjustments to the pressing force of the bolt against the bracket. Therefore, it is not possible to achieve a good balance between maintaining the mounting strength of the heat exchanger and sliding the bracket portion. That is, if the bolt is firmly tightened and fixed with the bolt head in contact with the bracket portion, the pressing force against the bracket portion increases and the mounting strength of the heat exchanger is improved, while the resistance against the slide movement of the bracket portion is improved. Rises and smooth movement is hindered. Conversely, if the bolts are loosely tightened and fixed in this state, the resistance to the sliding movement of the bracket portion will be reduced and smooth movement will be possible, while the pressing force on the bracket portion will be reduced and the mounting strength of the heat exchanger will be reduced. Resulting in. However, as in the present invention, when the bolt hole is not only formed in the shape of a long hole, but also when an expansion / contraction member is interposed between the bolt head and the bracket portion, it is indirectly caused by the bias of the expansion / contraction member. The bracket portion is pressed, and the above-described pressing force can be finely adjusted as compared with the case where the bracket portion is directly pressed by the bolt head. As a result, it is possible to achieve both the mounting strength of the heat exchanger and the sliding movement of the bracket portion.
また、本発明において、前記ボルトは、段付ボルトであり、該段付ボルトの段差部を前記被取付側に接触させた状態にして、該段付ボルトを前記被取付側に締結固定したこととしてもよい。或いは、前記ボルト孔にカラーを挿通して該カラーを前記被取付側に接触させた状態にし、該カラー内に前記ボルトを挿通して該ボルトを前記被取付側に締結固定したこととしてもよい。 In the present invention, the bolt is a stepped bolt, and the stepped bolt is fastened and fixed to the mounted side with the stepped portion of the stepped bolt in contact with the mounted side. It is good. Alternatively, the collar may be inserted into the bolt hole so that the collar is in contact with the attached side, and the bolt is inserted into the collar and the bolt is fastened and fixed to the attached side. .
かかる構成によれば、段付ボルト或いはカラーによって、前記伸縮部材の圧縮代が適切に管理されることとなり、熱交換器の取付強度の保持と、ブラケット部のスライド移動との両立が容易となる。従って、熱交換器を被取付側に取り付けた状態を維持しつつ、ブラケット部をスライド移動させることにより、ブラケット部及び熱交換器本体に生じる熱応力をよりいっそう緩和することができる。 According to this configuration, the compression allowance of the expansion / contraction member is appropriately managed by the stepped bolt or the collar, and it is easy to maintain both the mounting strength of the heat exchanger and the sliding movement of the bracket portion. . Therefore, the thermal stress generated in the bracket portion and the heat exchanger body can be further alleviated by sliding the bracket portion while maintaining the state where the heat exchanger is attached to the attached side.
本発明によれば、ブラケット部が熱交換器本体と一体成形された熱交換器を、該ブラケット部を介して被取付側に取り付ける熱交換器の取付構造において、熱交換器本体と被取付側との間に熱膨張差が生じた際に、ブラケット部及び熱交換器本体に生じる熱応力を緩和することができる。 According to the present invention, in the heat exchanger mounting structure in which the heat exchanger in which the bracket portion is integrally formed with the heat exchanger main body is attached to the mounted side via the bracket portion, the heat exchanger main body and the mounted side When a difference in thermal expansion occurs between them, the thermal stress generated in the bracket portion and the heat exchanger body can be relaxed.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の各実施形態について説明する。図1A及び図1Bは本発明の第一実施形態の説明図、図2は本発明の第二実施形態の説明図である。なお、同図において、図3と同一若しくは類似の箇所には同一の符号を付し、変更箇所及び新たに追加した箇所には新たな符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1A and 1B are explanatory diagrams of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the second embodiment of the present invention. In the figure, the same or similar parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and changed parts and newly added parts are denoted by new reference numerals.
===第一実施形態===
図1A及び図1Bは、本発明の第一実施形態における熱交換器の取付構造を示す説明図であり、図1Aは熱膨張前の状態を示し、図1Bは熱膨張時の状態を示す。
=== First Embodiment ===
1A and 1B are explanatory views showing a heat exchanger mounting structure according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a state before thermal expansion, and FIG. 1B shows a state during thermal expansion.
同図に示す熱交換器の取付構造は、ブラケット部10,110が熱交換器本体2と一体成形された熱交換器100を、これらのブラケット部10,110を介して被取付側200に取り付ける構造となっている。同図右側のブラケット部110には、熱交換器本体2の長手方向(同図の場合には左右両端側の方向)に対して長穴状に形成されたボルト孔111が設けられている。ボルト孔111には、段付ボルト150が挿通されており、この段付ボルト150を被取付側200に締結固定している。また、段付ボルト150の頭部150aとブラケット部110との間には、圧縮した伸縮部材120を介在させており、この伸縮部材120によりブラケット部110を被取付側200に付勢若しくは押圧した状態で取り付けている。そして、熱交換器本体2と被取付側200との間に熱膨張差が生じて、熱交換器本体2が被取付側200に対して長手方向に熱膨張すると、ブラケット部110が段付ボルト150に対して相対移動可能となっている。
In the heat exchanger mounting structure shown in the figure, the
すなわち、前述したようにボルト孔111を長穴状に形成しておくことにより、熱交換器本体2が被取付側200に対して長手方向(同図の場合には右側方向)に熱膨張する際に、ブラケット部110が被取付部200に締結固定された段付ボルト150に対してスライド移動するようになっている(同図の場合には、右側方向に移動)。なお、ボルト孔111の形状、大きさ等については、ボルト孔111と先端部150cとの間に遊びを設けた構成となるように設計する。
That is, by forming the
段付ボルト150は、頭部150aと柱部150bと先端部150cとで構成され、柱部150bと先端部150cとの間に段差部が形成されている。この段付ボルト150は、柱部150bの先端側がボルト孔111内に挿通され、前述した段差部が被取付側200に接触している。
The stepped
伸縮部材120は、予め収縮量と反発力の特性を把握したものを使用する。また、段付ボルト150の締結加重の程度は、熱交換器本体2の重量やブラケット部110のスライド移動に伴う動的な加重などを考慮して、熱交換器100の取付強度の保持と、ブラケット部110のスライド移動とが両立するように管理する。
As the expansion /
以上の構成によれば、熱交換器本体2と被取付側200との間に熱膨張差が生じて、該熱交換器本体2が該被取付側200に対して長手方向に熱膨張する際に、ブラケット部110は、被取付部200に締結固定された段付ボルト150に対してスライド移動する。
According to the above configuration, when a difference in thermal expansion occurs between the
このようなブラケット部110のスライド移動により、ブラケット部110に生じる熱応力を分散若しくは吸収するとともに、その反対側(図中左側)のブラケット部10に生じる熱応力についても分散若しくは吸収することとなる。その結果、ブラケット部10,110の双方に生じる熱応力が緩和され、これに伴って、ブラケット部10,110と一体成形された熱交換器本体2に生じる熱応力も緩和される。なお、ブラケット部110のスライド移動は、熱交換器本体2が熱膨張して過大な熱応力が発生し、その熱応力がブラケット部110の摩擦限界を超えた場合に開始する。
By such sliding movement of the
ところで、本実施形態では、ボルト頭部150aとブラケット部110との間に伸縮部材120を介在させ、この伸縮部材120の付勢力により間接的にブラケット部110を被取付側200に押圧するように構成している。そのため、ボルト頭部150aをブラケット部110に当接させて、このボルト頭部150aにより直接的にブラケット部110を押圧する場合と比べると、押圧力を微調整しやすくなり、熱交換器100の取付強度の保持と、ブラケット部110のスライド移動とを両立させることが可能となる。しかも、段付ボルト150によって、伸縮部材120の圧縮代が適切に管理されるので、その両立が容易である。
By the way, in this embodiment, the expansion /
また、本実施形態では、ブラケット部10,110のうち一端側のブラケット部110に対してのみ本発明を適用し、上記のように改良している。しかし、ブラケット部10,110の双方に本発明を適用して、前述のように改良することが好ましい。かかる場合には、ブラケット部10,110がいずれも段付ボルト150に対して相対移動可能となり、熱交換器本体2が被取付側200に対して長手方向に熱膨張した際に、ブラケット部10は左側方向にスライド移動する一方で、ブラケット部110は右側方向にスライド移動する。従って、ブラケット部10,110に生じる熱応力を両端側で分散若しくは吸収するとともに、これらと一体成形された熱交換器本体2に生じる熱応力についても分散若しくは吸収することとなる。そのため、例えば、熱交換器本体2がEGRクーラであり、且つ被取付側200が吸気インテークマニホールドの場合、すなわち熱交換器本体2と被取付側200との間に大きな熱膨張差が生じる場合であっても、ブラケット部10,110及び熱交換器本体2に生じる熱応力をよりいっそう緩和することができるようになり、具体的には、熱応力を約50%まで低減することも可能である。
Moreover, in this embodiment, this invention is applied only to the
===第二実施形態===
図2は、本発明の第二実施形態における熱交換器の取付構造を示す説明図である。同図に示す熱交換器の取付構造は、第一実施形態とほぼ同様の構成である。しかし、本実施形態においては、ボルト孔11にカラー160を挿通し、このカラー160を被取付側200に接触させた状態にするとともに、該カラー160にボルト5を挿通した状態でボルト5を被取付側200に締結固定している。
=== Second Embodiment ===
FIG. 2 is an explanatory view showing a heat exchanger mounting structure in the second embodiment of the present invention. The heat exchanger mounting structure shown in the figure is substantially the same as that of the first embodiment. However, in this embodiment, the
以上の構成によれば、カラー160は、第一実施形態で示した段付ボルト150と同様の機能を有し、これにより伸縮部材120の圧縮代が適切に管理されることとなる。そのため、熱交換器100の取付強度の保持と、ブラケット部110のスライド移動との両立が容易となる。従って、熱交換器100を被取付側に取り付けた状態を維持しつつ、ブラケット部110をスライド移動させることにより、前述した熱応力をよりいっそう緩和することができる。
According to the above configuration, the
110 ブラケット部
111 ボルト孔
120 伸縮部材
150 段付ボルト
160 カラー
110
Claims (3)
前記ブラケット部には、前記熱交換器本体の長手方向に対して長穴状に形成されたボルト孔が設けられ、該ボルト孔にボルトを挿通し、該ボルト頭部と前記ブラケット部との間に圧縮した伸縮部材を介在させて該ボルトを前記被取付側に締結固定するとともに、前記熱交換器本体と前記被取付側との間に熱膨張差が生じて該熱交換器本体が該被取付側に対して長手方向に熱膨張する際に、前記ブラケット部が前記ボルトに対して相対移動可能となるように構成したことを特徴とする熱交換器の取付構造。 A heat exchanger mounting structure in which a heat exchanger in which a bracket portion is integrally formed with a heat exchanger main body is attached to a mounted side via the bracket portion,
The bracket portion is provided with a bolt hole formed in a long hole shape with respect to the longitudinal direction of the heat exchanger body, and a bolt is inserted into the bolt hole so that a gap between the bolt head and the bracket portion is provided. The bolt is fastened and fixed to the attached side with a compressed elastic member interposed therebetween, and a difference in thermal expansion occurs between the heat exchanger body and the attached side, so that the heat exchanger body is attached to the attached side. The heat exchanger mounting structure, wherein the bracket portion is configured to be relatively movable with respect to the bolt when thermally expanding in the longitudinal direction with respect to the mounting side.
前記ボルトは、段付ボルトであり、該段付ボルトの段差部を前記被取付側に接触させた状態にして、該段付ボルトを前記被取付側に締結固定したことを特徴とする熱交換器の取付構造。 In the heat exchanger mounting structure according to claim 1,
The bolt is a stepped bolt, and the stepped bolt is fastened and fixed to the mounted side with the stepped portion of the stepped bolt in contact with the mounted side. Mounting structure of the vessel.
前記ボルト孔にカラーを挿通して該カラーを前記被取付側に接触させた状態にし、該カラー内に前記ボルトを挿通して該ボルトを前記被取付側に締結固定したことを特徴とする熱交換器の取付構造。
In the heat exchanger mounting structure according to claim 1,
The heat is characterized in that a collar is inserted into the bolt hole so that the collar is in contact with the mounted side, the bolt is inserted into the collar and the bolt is fastened and fixed to the mounted side. Exchanger mounting structure.
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