JP4740064B2

JP4740064B2 - オイルクーラ

Info

Publication number: JP4740064B2
Application number: JP2006221352A
Authority: JP
Inventors: 康朗鈴木; 洋行駒井; 直樹大井
Original assignee: 株式会社マーレフィルターシステムズ
Priority date: 2006-08-15
Filing date: 2006-08-15
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-08-15
Also published as: JP2008045477A

Description

この発明は、例えば内燃機関の潤滑油や自動変速機の作動油等のオイルの冷却に用いられるプレート積層型のオイルクーラに関する。

特許文献１に記載されているように、例えば内燃機関の潤滑油や自動変速機の作動油のようなオイルの冷却用のオイルクーラとして、多数のコアプレートを積層してオイル流路と冷却水流路とを交互に構成するようにしたプレート積層型の水冷式オイルクーラが知られている。
特開２００２−３３２８１８号公報

図９及び図１０に示す比較例のオイルクーラを参照して、本発明の技術的課題について説明する。このオイルクーラ１０は、複数のコアプレート１２が積層方向に積層され、隣り合うコアプレート１２間にオイル流路１３と冷却水流路１４とが交互に形成されたコア部１１と、このコア部１１の底面を形成する下側プレート１２Ａに固定され、上記コアプレート１２よりも厚肉なベースプレート１５と、を有し、このベースプレート１５が内燃機関のシリンダブロック等にボルトを用いて固定される。各コアプレート１２の外周部には外側（径方向外方）へ傾斜しつつ積層方向でベースプレート１５から離間する上方向（図９の上方向）へ立ち上がる立上フランジ部１６が形成され、複数の立上フランジ部１６が重合することによりコア部１１の外周壁部１７が形成されている。このように、このオイルクーラ１０は、各流路１３，１４を区画形成するコアプレート１２がコア部１１の外郭体つまりハウジングとしても機能している。

このようなプレート積層型のオイルクーラ１０にあっては、コア部１１の外周壁部１７には、下側プレート１２Ａの立上フランジ部１６のみにより形成される最下層部１７Ａと、複数のコアプレート１２の立上フランジ部１６が重合する一般部１７Ｂと、が存在する。従って、最下層部１７Ａの厚さ（径方向寸法）が立上フランジ部１６の一枚分しかなく、他の一般部１７Ｂに比して局所的に薄く脆弱な構造となっている。

また、冷却対象であるオイルの流量を十分に確保するために、一般的には上記特開２００２−３３２８１８号公報の図１にも示すように、下側プレート１２Ａとその上側のコアプレート１２との間に形成される最下層の流路１８がオイル流路１３とされる。このために、コアプレート１２の中で下側プレート１２Ａ（及び最上層のコアプレート）を除く中間プレート１２Ｂについては、その上下面の一方が冷却水流路１４に面する（接触する）こととなる一方、下側プレート１２Ａのみが冷却水流路１４と面していない。従って、オイル流路１３に高温のオイルが流れている状態で、冷却水流路１４に冷却水が急激に流れた場合、冷却水流路１４に面している多くの中間プレート１２Ｂが熱収縮により収縮方向Ｆ１（図１０参照）へ引張られて変形することから、図１０（Ｂ）に誇張して描いているように、最下層部１７Ａでは、その上側のみが径方向内方へ引き込まれるように歪み・変形を生じるとともに応力集中を招き易く、かつ、この最下層部１７Ａは他の一般部１７Ｂに比して薄肉で脆弱であることから、その信頼性・耐久性を確保することが非常に困難である。

本発明は、このようなオイルクーラに特有の技術的課題に鑑みてなされたものであって、コア部の外周壁部の中で下側プレートの立上フランジ部のみにより形成される最下層部の歪み・変形や応力集中の発生を低減・回避し、その信頼性・耐久性を向上することを目的としている。

本発明に係るオイルクーラは、複数のコアプレートが積層方向に積層され、隣り合うコアプレート間にオイル流路と冷却水流路とが交互に形成されたコア部と、このコア部の底面を形成する下側プレートに固定され、上記コアプレートよりも厚肉なベースプレートと、を有し、各コアプレートの外周部には、積層方向でベースプレートから離間する上方へ向けて外側へ傾斜しつつ立ち上がる立上フランジ部が形成され、複数のコアプレートの立上フランジ部が重合することによりコア部の外周壁部が形成され、この外周壁部に、上記下側プレートのみにより形成される最下層部と、複数のコアプレートの立上フランジ部が重合する一般部と、が設けられている。

そして本発明では、上記下側プレートとその上側のコアプレートとの間に形成される最下層の流路をオイル流路とし、かつ、上記下側プレートを挟んで最下層のオイル流路の下方に、上記下側プレートに沿って冷却水が通流する補助冷却水流路をベースプレートに凹設して、上記最下層のオイル流路と上記補助冷却水流路との間に上記下側プレートが位置するように構成している。

この発明によれば、上述したプレート積層型のオイルクーラに特有の技術的課題である、コア部の外周壁部の中で下側プレートの立上フランジ部のみにより形成される最下層部の歪み・変形や応力集中の発生を低減・回避し、その信頼性・耐久性を向上することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。なお、上記比較例と実質的に同一の構成要素には同じ参照符号を付している。

先ず図１〜図４を参照して本発明の第１実施例について説明する。このオイルクーラ１０は、複数のコアプレート１２が積層方向に積層され、隣り合うコアプレート１２間に、エンジンオイルが通流するオイル流路１３と、エンジンの冷却水が通流する冷却水流路１４と、が積層方向で交互に、つまり一つ置きに互い違いに形成されたコア部１１と、このコア部１１の底面に固定され、上記コアプレート１２よりも厚肉なベースプレート１５と、を有している。このベースプレート１５にはコア部１１よりも側方へ張り出したフランジ部１９が設けられ、このフランジ部１９には複数のボルト孔１９Ａが貫通形成されている。これらのボルト孔１９Ａを挿通する固定ボルト（図示省略）によって、このオイルクーラ１０のベースプレート１５がエンジンの例えばシリンダブロック側の固定部（図示省略）へ共締め固定される。

各コアプレート１２の外周部には外側つまり径方向外方へ傾斜しつつ積層方向でベースプレート１５から離間する上方向（図１の上方向）へ立ち上がる立上フランジ部１６が屈曲形成され、これらの立上フランジ部１６が隙間無く重合することによりコア部１１の外周壁部１７が形成されている。このように、このオイルクーラ１０は、各流路１３，１４を区画形成するコアプレート１２がコア部の外郭体つまりハウジングとしても機能する、いわゆるハウジングレス式でプレート積層型の構造となっている。各コアプレート１２（及びベースプレート１５）の表面にはロウ（鑞）材の層が形成されており、製造の際には、各部品を仮組した状態で高温の炉内でロウ付けを行うことによって、各部品が一体にロウ付け接合される。

図４に示すように、各流路１３，１４の外壁を構成するコア部１１の外周壁部１７には、コア部１１の底面を形成する下側プレート１２Ａの立上フランジ部１６のみにより形成される最下層部１７Ａと、複数のコアプレート１２の立上フランジ部１６が少なくとも２枚以上重合する一般部１７Ｂと、が存在する。言い換えると、一般部１７Ｂでは少なくとも２枚以上の立上フランジ部１６が径方向で重なり合うように、立上フランジ部１６の長さや傾斜角度が設定されている。従って、この第１実施例のように部品共用化等の目的で下側プレート１２Ａを他の中間プレート１２Ｂと同一の板厚に設定した場合、最下層部１７Ａでは、その板厚がプレート一枚分しかなく、他の一般部１７Ｂに比して局所的に薄く脆弱な構造となっている。

図２及び図３に示すように、コア部１１には、コア部１１の内部を積層方向に貫通して各オイル流路１３に連通する２本のオイル縦通路２０と、コア部１１の上部に形成されて両オイル縦通路２０を繋ぐオイル連通路２１（図１，図２参照）と、が設けられている。エンジンオイルは、これらのオイル縦通路２０とオイル連通路２１を通してオイル流路１３内へ送給され、オイル流路１３内を通流するように構成されている。また、コア部１１には、コア部１１の内部を積層方向に貫通して各冷却水流路１４に連通する２本の冷却水縦通路２２と、コア部１１の上面に固定されて各冷却水縦通路２２に接続する２本の冷却水配管部２３と、が設けられている。冷却水は、エンジン側より一方の冷却水配管部２３と冷却水縦通路２２を通して各冷却水流路１４へ供給され、各冷却水流路１４を通流した後、他方の冷却水縦通路２２と冷却水配管部２３を通してエンジン側へ戻される。

この第１実施例では、上記の比較例と同様、冷却対象であるオイルの流量を十分に確保するために、下側プレート１２Ａ上に形成される最下層の流路１８がオイル流路１３とされる。また、部品共用化等の目的で下側プレート１２Ａが他の中間プレート１２Ｂと実質的に同じ板厚に設定されている。そして、ベースプレート１５には、下側プレート１２Ａを挟んで最下層の流路１８であるオイル流路１３の下方に、冷却水が通流する補助冷却水流路２４が凹設されている。図３では明瞭化のために補助冷却水流路２４の領域をハッチングを施して描いており、この図３にも示すように、各冷却水流路１４と同様、補助冷却水流路２４は上記の一対の冷却水縦通路２２に連通しており、冷却水は、一方の冷却水縦通路２２を通して補助冷却水流路２４へ供給され、この補助冷却水流路２４内を通流した後、他方の冷却水縦通路２２へと流れる。なお、図４に示すように、下側プレート１２Ａは補助冷却水流路２４の周縁部に残るベースプレート１５の上面に接合されることとなる。

このような第１実施例によれば、コア部１１の最下層の流路１８をオイル流路１３として、エンジンオイルの流量を十分に確保しつつ、この最下層の流路１８の下方に下側プレート１２Ａを挟んで補助冷却水流路２４を形成しているために、冷却水流路１４に面する他の中間プレート１２Ｂと同様、下側プレート１２Ａの下面が補助冷却水流路２４に面することとなる。従って、オイル流路１３に高温のオイルが流れている状態で冷却水流路１４に低温の冷却水が急激に流れるような場合に、下側プレート１２Ａも他のコアプレート１２と同様に水温の影響を受けて熱収縮するために、上述したようにコア部１１の外周壁部１７の中でも特に薄肉で脆弱な下側プレート１２Ａの最下層部１７Ａの歪み・変形やこれに起因する応力集中を効果的に低減・解消することができる。

特に、この第１実施例のように、所期の板厚を確保して強度・剛性を確保するためにベースプレート１５が上側プレート１５Ａと下側プレート１５Ｂとを重ね合わせて構成されている場合には、コア部１１に接合される上側のプレート１５Ａに、上記の補助冷却水流路２４を貫通形成することができ、その加工作業が容易である。

以下に説明する参考例では、既述した実施例と同一構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

図５は第１参考例を示している。この第１参考例では、ベースプレート１５に補助冷却水流路（２４）が設けられていない簡素な構造となっており、かつ、下側プレート１２Ａを他の中間プレート１２Ｂよりも立上フランジ部１６を含めて厚肉に形成している点で、上記第１実施例と異なっている。つまり、下側プレート１２Ａの厚さ方向寸法Ｄ１を、他の中間プレート１２Ｂの厚さ方向寸法Ｄ０よりも大きく設定している。そして、単一の下側プレート１２Ａにより構成される最下層部１７Ａの径方向寸法（Ｄ１）を、複数のコアプレート１２が重なり合うことにより構成される他の一般部１７Ｂの厚さ方向寸法（２×Ｄ０）以上に確保している。この結果、コア部１１の外周壁部１７の中でも最下層部１７Ａの強度・剛性を他の一般部１７Ｂと同等またはそれ以上に確保することができ、その歪み・変形や応力集中を有効に低減・解消することができる。

図６は第２参考例を示している。この第３実施例では、下側プレート１２Ａが他の中間プレート１２Ｂと同一の板厚に設定されるとともに、第１実施例のような補助冷却水流路２４が設けられていない簡素な構成であり、かつ、下側プレート１２Ａ上に形成される最下層の流路１８を冷却水流路１４としている。この第２参考例によれば、下側プレート１２Ａも他の中間プレート１２Ｂと同様に冷却水流路１４に面することとなる。従って、オイル流路１３に高温のオイルが流れている状態で冷却水流路１４に低温の水が急激に流れるような場合に、矢印Ｆ１に示すように、下側プレート１２Ａも他の中間プレート１２Ｂと同様に水温の影響を受けて熱収縮するために、上述したようにコア部１１の外周壁部１７の中でも特に薄肉で脆弱な最下層部１７Ａの歪み・変形や応力集中を効果的に低減・解消することができる。

図７は第３参考例を示している。この第３参考例では、第１参考例と同様に立上フランジ部１６を含めて下側プレート１２Ａの厚さＤ１を他の中間プレート１２Ｂの厚さＤ０よりも大きく設定し、かつ、第２参考例と同様に最下層の流路１８を冷却水流路１４としている。このような構成によれば、上記第１参考例と第２参考例の双方の作用効果を得ることができ、外周壁部１７における最下層部１７Ａの歪み・変形や応力集中をより一層確実に低減・解消することができる。

図８は第４参考例を示している。この第４参考例では、ベースプレート１５に下側プレート１２Ａが嵌合する凹部２５を設けている。この凹部２５の内壁面と下側プレート１２Ａの立上フランジ部１６の外周面とが実質的に隙間なく対向し、上記のロウ付け処理により互いに強固に接合されている。この第４参考例によれば、ベースプレート１５の凹部２５の周壁部により下側プレート１２Ａが安定して支持されるために、上記第１参考例のように下側プレート１２Ａを厚肉化した場合と同様、コア部１１の外周壁部１７の中でも特に薄肉で脆弱な下側プレート１２Ａの最下層部１７Ａの歪み・変形を著しく低減・解消することができる。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、図８に示す第４参考例では最下層の流路１８をオイル流量の向上を図るためにオイル流路１３としているが、図６や図７に示す第２，第３参考例と同様に、最下層部１７Ａの歪み・変形や応力集中を更に確実に低減・解消するために、最下層の流路１８を冷却水流路１４としても良い。

本発明に係るオイルクーラの一例を示す側面図。上記オイルクーラを示す上面図。上記オイルクーラのベースプレートを単体で示す上面対応図。本発明の第１実施例に係るオイルクーラを示す要部断面図。第１参考例に係るオイルクーラを示す要部断面図。第２参考例に係るオイルクーラを示す要部断面図。本発明の第３参考例に係るオイルクーラを示す要部断面図。本発明の第４参考例に係るオイルクーラを示す要部断面図。比較例に係るオイルクーラを示す要部断面図。上記比較例に係るオイルクーラの歪み・変形の様子を示す説明図。

１０…オイルクーラ
１１…コア部
１２…コアプレート
１２Ａ…下側プレート
１２Ｂ…中間プレート
１３…オイル流路
１４…冷却水流路
１５…ベースプレート
１６…立上フランジ部
１７…外周壁部
１７Ａ…最下層部
１７Ｂ…一般部
１８…最下層の流路
２４…補助冷却水流路
２５…凹部

Claims

複数のコアプレートが積層方向に積層され、隣り合うコアプレート間にオイル流路と冷却水流路とが交互に形成されたコア部と、このコア部の底面を形成する下側プレートに固定され、上記コアプレートよりも厚肉なベースプレートと、を有し、
各コアプレートの外周部には、積層方向でベースプレートから離間する上方へ向けて外側へ傾斜しつつ立ち上がる立上フランジ部が形成され、複数のコアプレートの立上フランジ部が重合することによりコア部の外周壁部が形成され、
この外周壁部に、上記下側プレートの立上フランジ部のみにより形成される最下層部と、複数のコアプレートの立上フランジ部が重合する一般部と、が設けられるオイルクーラであって、
上記下側プレートとその上側のコアプレートとの間に形成される最下層の流路をオイル流路とし、
かつ、上記下側プレートを挟んで最下層のオイル流路の下方に、上記下側プレートに沿って冷却水が通流する補助冷却水流路をベースプレートに凹設して、上記最下層のオイル流路と上記補助冷却水流路との間に上記下側プレートが位置するように構成したことを特徴とするオイルクーラ。