JP4708895B2 - ロウ付け部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば内燃機関のオイルクーラ等の熱交換器に代表されるロウ付け部材に関する。なお、本明細書では明瞭化のために、ろう付け等の「ろう」を「ロウ」と記載している。

特許文献１にも開示されているように、内燃機関用のオイルクーラ等には、表面にロウ材層を有する複数の金属プレートがロウ付けにより接合されたロウ付け部材が好適に用いられる。ロウ付けの際には、ロウ付け状態を安定させるために、ロウ付け部材を構成する各部品を仮組みした仮組立体とともに炉内に入れられるロウ付け治具が用いられる。ロウ付け治具は、仮組立体を積層方向に挟持する一対のロアベース及びアッパベースと、ロウ材の溶融により発生する金属プレートの隙間を調整するように、つまり各部の密接状態を保つように、これらロアベースとアッパベースとを互いに近接する方向に所定圧力で加圧するスプリングや錘等の加圧治具と、を備えている。
実開平５−８８７７０号公報

しかしながら、ロウ付け部材の各部品とともに炉内に入れられるロウ付け治具を使用する構成では、ロウ付け治具が繰り返し高温下に曝されるため、ロウ付け治具の熱変形により寸法精度の低下を招くおそれがある。また、ロウ付け治具が製品であるロウ付け部材とロウ付けされてしまうおそれがある。更に、ロウ付け治具も炉内で不可避的に加熱されるため、その加熱分のエネルギーが無駄となってしまう。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ロウ付け治具を敢えて必要としない新規なロウ付け部材及びその製造方法を提供することを主たる目的としている。

表面にロウ材層を備えた複数のプレートが積層され、ロウ付け時に加熱によりロウ材層が溶融することによって、コア部の積層方向寸法の縮小を伴いつつ、積層方向で隣り合うプレートが互いにロウ付けされるコア部と、
このコア部を積層方向に挟む上記プレートよりも大きい金属製の第１ハウジング及び第２ハウジングと、
ロウ付け前に、上記コア部を挟んで第１，第２ハウジングを積層方向に加圧して、上記コア部が存在する径方向中央側で凸に膨らむように弾性変形させることにより、上記コア部よりも径方向外方へ張り出した上記第１，第２ハウジングの外周部を、上記積層方向に関してロウ付け後の正規寸法状態まで弾性変形させた状態で、これら第１，第２ハウジングの外周部同士を固定して、積層方向での相対位置を拘束させる仮止め部と、
を有している。

本発明によれば、ロウ付け前に第１ハウジングと第２ハウジングとを仮止め部で仮止めしておくことにより、ロウ付け治具を用いることなく、第１，第２ハウジングからコア部に対して積層方向に沿う所定の圧縮圧力を作用させることができる。従って、ロウ付け治具を省略することが可能となり、ロウ付け治具の維持や交換が不要となるとともに、ロウ付け治具の組付・分解等の作業が不要となり、かつ、ロウ付け治具の削減分、炉内の消費熱量が低減し、ロウ付け部材の入炉数を増やすことができる等、実用上多大な効果を得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、理解を容易にするために、以下の説明では、便宜上、「上」「下」の方向を図１〜図３の姿勢を基準として用いることとする。

図１〜図４は、本発明を内燃機関のシリンダブロックに取り付けられるロウ付け部材としてのオイルクーラ１０に適用した第１実施例を示している。このオイルクーラ１０自体は本出願人による特開平１０−１９６３６７号公報や特開平７−２６９３２１号公報等に記載されており、ここでは簡単な説明に留める。

図３及び図４を参照して、オイルクーラ１０は、ステンレス等の金属プレート１２を複数積層して、これら金属プレート１２間にオイル室と冷却水室とを交互に形成したコア部１４と、金属プレート１２の積層方向Ｐ（図３の上下方向）でコア部１４を挟み込むように、このコア部１４を収容するステンレス等の金属製の第１ハウジング１６及び第２ハウジング１７と、を備えている。コア部１４には、積層方向Ｐに貫通して各オイル室へ連通する第１，第２オイル通路１８，１９と、同じく金属プレート１２の積層方向Ｐに貫通して各冷却水室へ連通する一対の冷却水通路（図示省略）とが形成されている。

第１ハウジング１６は、一端が開口する略有底筒状に形成され、その筒部１６Ａに第１，第２冷却水管２２，２３が取り付けられるとともに、円盤状をなす底部１６Ｂの外面に、図外のオイルフィルタへの取付座面２４Ａを有するステンレス製の取付シート２４が取り付けられている。第２ハウジング１７は、略円盤状をなし、第１ハウジング１６の開口部を閉塞するように、その外周縁部１７Ａが第１ハウジング１６の筒部１６Ａの開口周縁部１６Ｃに接合される。第２ハウジング１７の外周縁部１７Ａは、第１ハウジング１６の開口周縁部１６Ｃの内周面に良好に追従・密接するように、下方へ向けて断面略チャンネル状に張り出した形状に折曲成形されている。また、この第２ハウジング１７には、Ｏリング２８を保持するパッキンガイド３０が固定されている。

コア部１４とハウジング１６との間には、冷却水が通流するための第１間隙Ｄ１及び第２間隙Ｄ２を区画形成するように、ディスタンスピース３２とウォータガイド３４とが配設されている。ウォータガイド３４は、略有底筒状をなし、上側の底部３４Ａがコア部１４の最上面にロウ付けにより接合されるとともに、下側の開口端部に径方向外方へ張り出したフランジ部３４Ｂが形成され、このフランジ部３４Ｂがハウジング１６内周面にロウ付けにより接合されている。ディスタンスピース３２は、第１ハウジング１６の底部１６Ｂとウォータガイド３４の底部３４Ａとの間に間隙を確保するように、両者１６Ｂ，３４Ａ間に介装されている。

このようなオイルクーラ１０は、取付シート２４の座面２４Ａにオイルフィルタを取り付けた状態で、オイルフィルタおよびオイルクーラ１０の貫通孔３６を貫通する図外の中空ボルトによって、上記Ｏリング２８を介して第２ハウジング１７側よりシリンダブロックへ液密に締結，固定される。

エンジン側から送り込まれるエンジン潤滑用のオイルは、一方の第１オイル通路１８から金属プレート１２間に画成される各オイル室内に入り、各オイル室内を周方向に沿って流れた後、他方の第２オイル通路１９へ送り出され、ディスタンスピース３２やハウジング底部１６Ｂに形成された穴（図示省略）及び取付シート２４に形成された複数の穴２４Ｂを通してオイルフィルタへ送り出される。オイルフィルタで濾過されたオイルは、上記中空ボルトの内部を通ってエンジン側へと戻される。また、一方の第１冷却水管２２より流入される冷却水は、第１間隙Ｄ１から一方の冷却水通路を経て各冷却水室へ入り、各冷却水室を周方向に流れた後、他方の冷却水通路および第２間隙Ｄ２を経て第２冷却水管２３へと送り出される。そして、各冷却水室内を流れる冷却水によって、オイル室内を流れるオイルが適温化される。

上記の金属プレート１２やディスタンスピース３２等のオイルクーラ１０を構成する多くの部品は、基材の両面にロウ材層を備えたクラッド材からなり、炉内で加熱することにより、各部のロウ付け接合が行われる。

図９を参照して、ロウ付け治具２を用いた比較例に係るロウ付け手順について説明する。一般的にはこの比較例のように、ロウ付け前の各部品を組み立てた仮組立体１Ａにロウ付け治具２を組み付けて炉内に入れ、炉内で加熱することにより各部のロウ付けが行われる。上記のロウ付け治具２は、仮組立体１Ａを積層方向Ｐに挟持する一対のロアベース３及びアッパベース４と、ロウ材の溶融により発生する隙間を調整するように、つまり各部の密接状態を保つように、これらロアベース３とアッパベース４とを互いに近接する圧縮方向に所定圧力で加圧する加圧治具と、を備えている。この加圧治具は、仮組立体１Ａ，ロアベース３及びアッパベース４を貫通するセンターシャフト５と、センターシャフト５の一端に取り付けられてアッパベース４に当接するストッパピン６と、センターシャフト５の他端に設けられ、ロアベース３をアッパベース４側へ例えば初期荷重８００ｋｇ程度の所定圧力で加圧するスプリング７と、を有している。ロウ付け後のオイルクーラ１は、ロウ付け前の仮組立体１Ａに比して、ロウ材の溶融により積層方向Ｐの寸法が所定量αだけ低減することとなる。

これに対して本実施例では、図１及び図２に示すように、ロウ付け前の各部品を組み立てた仮組立体に対し、その積層方向Ｐの寸法がロウ付け後の正規の寸法となるように、スプリングや錘等の適宜な治具を用いて、上記比較例での初期荷重（ロウ付け安定性を得るために必要な荷重）と同等またはそれ以上の荷重・圧力で積層方向Ｐに加圧し、この加圧を保持した状態、つまりロウ付け後の正規寸法状態まで弾性変形した状態で、第１，第２ハウジング１６，１７を、仮止め部４０において溶接等により固定し、両者１６，１７を積層方向Ｐで仮止めする。つまり両者１６，１７の積層方向Ｐでの相対位置を拘束させる。仮止め部４０は、図２に示すように、第１ハウジング１６の開口周縁部１６Ｃに沿って、周方向で適宜間隔毎に複数箇所に設けられている。この第１実施例では、仮止め部４０において、スポット溶接やＹＡＧレーザ溶接などの溶接により両者１６，１７が固定されている。

この仮止め後に加圧を開放すると、図１及び図２に示すような中間成形体１１が得られる。この中間成形体１１では、特に積層方向Ｐに関しては各部品のロウ材層の厚みを合わせた分、第１，第２ハウジング１６，１７が径方向中央側で凸に膨らむように弾性変形し、これら第１，第２ハウジング１６，１７が元の形状に戻ろうとする反発応力・復元力により、積層方向Ｐに挟み込まれるコア部１４，ディスタンスピース３２及びウォータガイド３４に対し、積層方向Ｐに沿う所定の圧縮圧力、つまり上記の初期荷重と同程度の荷重・圧力が作用する。従って、上記比較例のようなロウ付け治具２を用いることなく、第１，第２ハウジング１６，１７により積層方向Ｐに挟持されるコア部１４，ディスタンスピース３２及びウォータガイド３４等に対し、ロウ付け治具２を用いた場合と同じ様に所定の圧縮圧力を作用させることができる。よって、この中間成形体１１を単体で炉内に入れて加熱すると、炉内の温度上昇に伴って熱膨張による変形と、ロウ付け温度下におけるロウ材の溶融による隙間との釣り合いにより、上記のロウ付け治具２を用いた場合と同様に隙間修正作用が働き、ロウ付け治具２を用いた場合と同等又はそれ以上のロウ付け性を得ることが可能となる。このように、ロウ付け治具２を省略することができることから、ロウ付け治具２の維持や交換が不要となるとともに、ロウ付け治具２の組付・分解等の作業が不要となり、かつ、ロウ付け治具２の削減分、炉内の消費熱量が低減し、その入炉数を増加することができる。

特に、この第１実施例にあっては、ディスタンスピース３２やウォータガイド３４によって第１ハウジング１６とコア部１４との間に適宜な間隙Ｄ１，Ｄ２が確保されていることから、図１や図２に模式的に示すように第１ハウジング１６が比較的容易に弾性変形することができる。

また、この第１実施例のように溶接により仮止めを行う構成では、圧入作業性を損ねることなく溶接可能な積層方向Ｐ寸法を十分に確保するように、第１ハウジング１６の開口周縁部１６Ｃの内面に対向し、安定的にスライドして摺動面（摺動部）となる第２ハウジング１７の外周縁部１７Ａの最外壁面１７Ｂの寸法が設定されている。

図５及び図６は、本発明の第２実施例に係るオイルクーラ１０Ａを示している。なお、後述する実施例では、既述した第１実施例と同じ構成要素には同一参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この第２実施例では、周方向に沿って適宜間隔毎に複数設けられた仮止め部４０Ａにおいて、第１ハウジング１６の開口周縁部１６Ｃを第２ハウジング１７の外周縁部１７Ａに加締めることにより両者が結合され、積層方向Ｐに仮止めされている点で、上記第１実施例と異なっている。より具体的には、上記第１実施例と同様、ロウ付け前の各部品を組み立てた状態で、第１ハウジング１６と第２ハウジング１７とを所定圧力で積層方向Ｐに加圧し、この加圧状態で、各仮止め部４０Ａにおいて、第１ハウジング１６の開口周縁部１６Ｃに形成された折曲片部４１を径方向内方へ折り曲げて、第２ハウジング１７の外周縁部１７Ａに巻き付くように接合させる。このような第２実施例においても、第１ハウジング１６と第２ハウジング１７との間に挟まれるコア部１４等に所定圧力を付与することができるので、ロウ付け治具２を用いることなくロウ付け処理を行うことができる。

図７及び図８は、本発明の第３実施例に係る、いわゆるハウジングレス式オイルクーラ１０Ｂを示している。このようなハウジングレス式オイルクーラ自体は特開平１０−１８５４６２号公報等に記載されているように公知であり、ここでは詳細な説明を省略する。このハウジングレス式オイルクーラ１０Ｂは、複数の金属プレート１２が積層され、隣り合う金属プレート１２がロウ付けされてなるコア部１４と、このコア部１４を積層方向Ｐで挟み込む第１ハウジング４６及び第２ハウジング４７とを有している。但し、この第３実施例では、第１，第２ハウジング４６，４７がともに金属プレート１２とほぼ同様の円盤状をなしており、コア部１４の外周はハウジングに覆われることなく外部に露出している。つまり、第１，第２ハウジング４６，４７は、コア部１４の最外層のプレートと換言することもできる。

そして、この第３実施例では、第１，第２ハウジング４６，４７の外周部とコア部１４の外周部とにわたって、これらの部材を積層方向Ｐに仮止めする仮止め部４０Ｂが設けられている。仮止め部４０Ｂは周方向に適宜間隔を置いて複数箇所に設定されている。詳しくは、ロウ付け前に各部品を仮組みした仮組立体に対し、積層方向Ｐの寸法がロウ付け後の正規の寸法となるように、スプリングや錘等の適宜な治具を用いて、積層方向Ｐに所定圧力（上記の初期荷重（８００ｋｇ程度）に相当する圧力）で加圧し、この加圧を保持した状態、つまりロウ付け後の正規寸法まで弾性変形させた状態で、上記の仮止め部４０Ｂにおいて、第１，第２ハウジング４６，４７及びコア部１４の外周部を積層方向Ｐに沿ってＹＡＧ溶接等により固定する。

このような第３実施例においても、上記の第１，第２実施例と同様、第１，第２ハウジング４６，４７により狭持されるコア部１４に対して積層方向Ｐに沿う所定の圧縮圧力が作用するので、ロウ付け治具２を用いることなくロウ付け処理を良好に行うことができる。

以上の説明より把握し得る本発明の特徴的な技術思想について、上記実施例を参照しつつ列記する。但し、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例のような内燃機関のシリンダブロックに取り付けられるオイルクーラに限らず、自動変速機の変速機ケースに取り付けられるオイルクーラや、オイルクーラ以外の熱交換器の他、熱交換器以外の様々なロウ付け部材にも本発明を適用することができる。

（１）複数のプレート１２が積層され、積層方向Ｐで隣り合うプレート１２が互いにロウ付けされるコア部１４と、このコア部１４を積層方向Ｐに挟む第１ハウジング１６（４６）及び第２ハウジング１７（４７）と、ロウ付け前に上記第１，第２ハウジング１６，１７（４６，４７）を積層方向Ｐで仮止めする仮止め部４０（４０Ａ，４０Ｂ）と、を有する。すなわち、第１，第２ハウジング１６，１７（４６，４７）を積層方向Ｐに加圧した状態で仮止めして中間成形体１１を形成し、この中間成形体１１を加熱することにより、ロウ付け治具２を用いることなくロウ付けを行うことができる。

（２）好ましくは上記第１，第２実施例のように、第１ハウジング１６がコア部１４の外周を囲繞する筒部１６Ａを有する略有底筒状をなし、仮止め部４０（４０Ａ）が筒部１６Ａの開口周縁部１６Ｃと、第２ハウジング１７の外周縁部１７Ａと、の結合部に沿って設けられる。仮止め部４０（４０Ａ）では、例えば溶接や加締め等により仮止めが行われる。

（３）第３実施例のハウジングレス型オイルクーラのように、第１，第２ハウジング４６，４７がコア部の積層方向Ｐの両端に配置される略板状をなしている場合、仮止め部４０Ｂにおいて第１，第２ハウジング４６，４７の外周部とコア部１４の外周部とを積層方向Ｐに沿って仮止めすれば良い。

本発明の第１実施例に係るオイルクーラの中間成形体を示す断面図。 上記第１実施例の中間成形体を示す側面図。 上記第１実施例のオイルクーラを示す断面図。 上記第１実施例のオイルクーラを示す上面図。 本発明の第２実施例に係るオイルクーラの断面図。 上記第２実施例のオイルクーラの下面図。 本発明の第３実施例に係るハウジングレス型オイルクーラの断面図。 上記第３実施例のオイルクーラの側面図。 比較例に係るオイルクーラのロウ付け手順を示す説明図。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ…オイルクーラ（ロウ付け部材）
１１…中間成形体
１２…金属プレート
１４…コア部
１６…第１ハウジング
１６Ａ…筒部
１６Ｃ…開口周縁部
１７…第２ハウジング
１７Ａ…外周縁部
４０，４０Ａ，４０Ｂ…仮止め部
４６…第１ハウジング
４７…第２ハウジング

Claims (4)

1. 表面にロウ材層を備えた複数のプレートが積層され、ロウ付け時に加熱によりロウ材層が溶融することによって、コア部の積層方向寸法の縮小を伴いつつ、積層方向で隣り合うプレートが互いにロウ付けされるコア部と、
   このコア部を積層方向に挟む上記プレートよりも大きい金属製の第１ハウジング及び第２ハウジングと、
   ロウ付け前に、上記コア部を挟んで第１，第２ハウジングを積層方向に加圧して、上記コア部が存在する径方向中央側で凸に膨らむように弾性変形させることにより、上記コア部よりも径方向外方へ張り出した上記第１，第２ハウジングの外周部を、上記積層方向に関してロウ付け後の正規寸法状態まで弾性変形させた状態で、これら第１，第２ハウジングの外周部同士を固定して、積層方向での相対位置を拘束させる仮止め部と、
   を有することを特徴とするロウ付け部材。
2. 上記第１ハウジングが、上記コア部の外周を囲繞する筒部を有する略有底筒状をなし、
   上記仮止め部が、上記筒部の開口周縁部と、第２ハウジングの外周縁部と、の結合部に沿って設けられることを特徴とする請求項１に記載のロウ付け部材。
3. 上記第１，第２ハウジングが、コア部の積層方向両端に配置される略板状をなしており、
   上記仮止め部では、上記第１，第２ハウジングの外周部とコア部の外周部とが積層方向に沿って固定されていることを特徴とする請求項１に記載のロウ付け部材。
4. 表面にロウ材層を備えた複数のプレートが積層され、ロウ付け時に加熱によりロウ材層が溶融することによって、コア部の積層方向寸法の縮小を伴いつつ、積層方向で隣り合うプレートが互いにロウ付けされるコア部と、
   このコア部を積層方向に挟む上記プレートよりも大きい金属製の第１ハウジング及び第２ハウジングと、
   を有するロウ付け部材の製造方法において、
   ロウ付け前に、上記コア部を挟んで第１，第２ハウジングを積層方向に加圧して、上記コア部が存在する径方向中央側で凸に膨らむように弾性変形させることにより、上記コア部よりも径方向外方へ張り出した上記第１，第２ハウジングの外周部を、上記積層方向に関してロウ付け後の正規寸法状態まで弾性変形させた状態で、これら第１，第２ハウジングの外周部同士を固定して、積層方向での相対位置を拘束させた中間成形体を形成し、
   この中間成形体を加熱することによりロウ付けを行うことを特徴とするロウ付け部材の製造方法。

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