JP6196820B2

JP6196820B2 - オイルクーラ

Info

Publication number: JP6196820B2
Application number: JP2013129498A
Authority: JP
Inventors: 磯田　勝弘; 勝弘磯田
Original assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Current assignee: Mahle Filter Systems Japan Corp
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: JP2015004468A

Description

本発明は、例えば自動車の内燃機関や自動変速機等の潤滑油の冷却に用いられるオイルクーラに関するものである。

従来のオイルクーラとしては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

概略を説明すれば、このオイルクーラは、内燃機関のオイルの冷却に用いるもので、薄肉に形成された複数のコアプレートが積層され、それぞ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、該コア部の底部にろう付けにより接合され、外周部に形成された複数の取付フランジ部を介してコア部を内燃機関に取付支持するベースプレートと、を備え、各コアプレートの外周部に立ち上げ形成された外壁構成部の先端側が重合することでコア部の外壁が構成されると共に、該コア部の外壁が、各外壁構成部を重合してなる一般部と、コア部の最下層に配置されるコアプレートの外壁構成部のみによって構成される最下層部と、から構成されている。

そして、前記ベースプレートは、それぞれ各コアプレートよりも厚肉に形成された２つのプレートを重合することによって構成されると共に、機関側からコア部側へオイルを導入する導入口と、コア部側から機関側へとオイルを排出する排出口と、がそれぞれ貫通形成され、これら導入口及び排出口をもって、当該オイルクーラ（コア部）と機関とのオイルの授受が行われるようになっている。

特開２００６−１８３９０３号公報

ところで、前記従来のオイルクーラでは、導入口の開口縁にはポンプの加圧に基づく油圧が作用する一方、排出口の開口縁にはこれより下流側の流路抵抗に基づく背圧が作用することとなる。すると、これら両油圧はいずれもベースプレートのコア部と重合する部分を反機関側へ押し退けるように作用する結果、コア部とベースプレートとの接合部のうち各取付フランジ部に臨む領域には、コア部とベースプレートとを剥離する方向に剪断力が作用することとなる。

ここで、前記従来のオイルクーラでは、前述のようにベースプレートは厚肉に形成される一方、各コアプレートは薄肉に形成されていることから、ベースプレートの剛性が十分でない場合には、前記最下層部に、当該ベースプレートの変形に伴って前記剪断力に基づく応力集中が発生してしまい、十分な耐久性が確保できないという問題があった。

これに対し、前記ベースプレートの板厚をより大きく設定することによって前記両油圧に基づく当該ベースプレートの変形を抑制することが考えられるが、かかる構成とした場合には、ベースプレートの重量増大によるオイルクーラの重量化及びコスト増といった問題を招来してしまう。

本発明は、かかる技術的課題に着目して案出されたものであって、最下層のコアプレートに対する応力集中の発生を抑制し得るオイルクーラを提供することを目的としている。

本発明は、複数のコアプレートが積層され、それぞ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、該コア部の底部に接合され、その外周部に形成された複数の取付フランジ部を介して前記コア部を支持するベースプレートと、を備え、前記各コアプレートの外周部に立ち上げ形成された外壁構成部の先端側を重合させることによって前記コア部の外壁が構成されると共に、該コア部の外壁が、前記各外壁構成部が重合してなる一般部と、前記コア部の底面を構成するコアプレートの外壁構成部のみによって構成される最下層部と、から構成されたオイルクーラであって、前記ベースプレートは、前記各コアプレートよりも厚肉に形成されると共に、前記各取付フランジ部に臨む一部が前記最下層部に沿うように切り起こされ、かつ該最下層部と重合して一体的に構成されたことを特徴としている。

このように、ベースプレートの一部を切り起こして最下層部を補強することにより、給排される油圧に基づきベースプレートがコア部側へ押し退けられるような変形が生じてコア部とベースプレートの接合部に剪断力が作用しても、ベースプレートの厚肉化を伴うことなく当該剪断力に抗することが可能となる。

ここで、本発明の好ましい一の態様としては、前記ベースプレートは、前記各コアプレートよりもそれぞれ厚肉に形成された第１プレートと第２プレートとを重合することによって構成され、前記複数の取付フランジ部は、反コア部側に配置される前記第１プレートにのみ設けられ、前記第２プレートの前記各取付フランジ部に臨む一部が、前記最下層部に沿うように外側から切り起こされていることが好ましい。

このように、ベースプレートの一部を外側から切り起こして構成することで、当該切り起こし部の形成を容易に行うことができるため、良好な生産性を維持できるメリットがある。

本発明によれば、ベースプレートの一部を切り起こして最下層部を補強することにより、当該ベースプレートの既存部分を有効利用した最下層部の補強が可能となる。このため、ベースプレートの厚肉化によるオイルクーラの重量化やコスト増といった不都合を招来することなく、前記給排油圧に基づく剪断力に対するオイルクーラの耐久性の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係るオイルクーラの斜視図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図２の要部拡大図である。図１に示すベースプレート単体を現した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。ベースプレートに作用した油圧に基づく変形の状態を現した図２の要部拡大図である。本発明の比較例として示す従来のオイルクーラの図５に相当する図である。本発明の参考例に係るオイルクーラの斜視図である。図７のＣ−Ｃ線断面図である。図８の要部拡大図である。図７に示すベースプレート単体を現した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。ベースプレートに作用した油圧に基づく変形の状態を現した図７の要部拡大図である。

以下に、本発明に係るオイルクーラの各実施形態について、図面に基づいて詳述する。なお、下記の実施形態では、本発明に係るオイルクーラを、自動車のエンジンに適用したもの示す。
〔第１実施形態〕
図１〜図５は本発明に係るオイルクーラの第１実施形態を示し、このオイルクーラ１は、図１〜図３に示すように、エンジン２側から導入されるオイル（いわゆるエンジンオイル）をエンジン２側から供給される冷却水（いわゆるクーラント）により冷却する水冷式のオイルクーラであって、複数のコアプレート１１が積層され、この積層方向において隣り合うコアプレート１１間にオイル流路１２と冷却水流路１３が交互に形成されたコア部１０と、該コア部１０の底部に接合され、オイルの給排に供すると共に外周部に形成された複数の取付フランジ部２５を介してコア部１０を支持するベースプレート２０と、コア部１０の頂部に接合され、冷却水の給排に供するトッププレート３０と、から主として構成され、前記各取付フランジ部２５に設けられるボルト挿通孔２５ａに挿通されたボルト３を介して、例えばエンジン２のシリンダブロックに締結されている。

前記各コアプレート１１は、それぞれ所定のアルミニウム合金材料からなるほぼ同一の板厚Ｔ０を有する単一かつ薄肉の板材をプレス成型してなるもので、外周部には、反ベースプレート２０側へと斜めに立ち上がるように構成された外壁構成部１４が屈曲形成され、該各外壁構成部１４の先端側が隙間なく重合することによって、コア部１０の外壁を構成している。ここで、これら各コアプレート１１には、表面にろう（鑞）材の層が形成され、当該各コアプレート１１及びベースプレート２０が前述のように積層した状態でもって加熱炉に収容されて前記ろう材が融解することにより、前記各プレート１１，２０が相互にろう付け接合されている。

前記コア部１０の外壁は、少なくとも２つ以上の外壁構成部１４が重合してなる一般部１５と、コア部１０の底面を構成するコアプレート１１の外壁構成部１４のみによって構成される最下層部１６と、から構成されている。つまり、換言すれば、最下層部１６のみが単一のコアプレート１１の板厚Ｔ０でもって構成されることによって、当該最下層部１６が、前記複数の外壁構成部１４が重合してなる他の一般部１５に対して局所的に薄く脆弱な構成となっている。

また、前記コア部１０の内部には、前記積層方向へと貫通することによって前記各オイル流路１２を繋ぐ１対の縦方向通路であるオイル導入通路１７ａ及びオイル排出通路１７ｂが、当該コア部１０においてほぼ対角線上に設けられている。そして、これらオイル導入通路１７ａ及びオイル排出通路１７ｂは、それぞれベースプレート２０に形成される後述の導入口２３及び排出口２４と接続され、これら導入口２３及び排出口２４を介してエンジン２側と連通する。かかる構成から、エンジン２側から供給されるオイルは、前記導入口２３を経てオイル導入通路１７ａへと導入され、該オイル導入通路１７ａから各オイル流路１２に分散した後、該各オイル流路１２からオイル排出通路１７ｂに合流して、前記排出口２４を通じてエンジン２側へと還流されることとなる。

一方、前記コア部１０における他方の対角線上にも、前記積層方向へと貫通することによって前記各冷却水流路１３を繋ぐ１対の縦方向通路である冷却水導入通路１８ａ及び冷却水排出通路１８ｂが設けられている。そして、これら冷却水導入通路１８ａ及び冷却水排出通路１８ｂは、それぞれトッププレート３０に形成される後述の導入管３１及び排出管３２と接続され、これら導入管３１及び排出管３２を介してエンジン２側と連通する。かかる構成から、エンジン２側から供給される冷却水は、前記導入管３１を経て冷却水導入通路１８ａへと導入され、該冷却水導入通路１８ａから各冷却水流路１３に分散した後、該各冷却水流路１３から冷却水排出通路１８ｂに合流して、前記排出管３２を通じて図示外のラジエータ側へと還流されることとなる。

前記ベースプレート２０は、反コア部１０側（エンジン２側）に配置され、前記各取付フランジ部２５が設けられた第１プレート２１と、該第１プレート２１に対してコア部１０側に配置され、該コア部１０の底面に接合される第２プレート２２と、を重合してなるもので、これら両プレート２１，２２が前記ろう付け接合されることによって構成されている。また、このベースプレート２０には、コア部１０のオイル導入通路１７ａに対応する位置に、エンジン２側からのオイル導入に供する導入口２３が貫通形成されると共に、コア部１０のオイル排出通路１７ｂに対応する位置に、エンジン２側へのオイル排出に供する排出口２４が貫通形成されている。

前記第１プレート２１は、前記各コアプレート１１よりも十分に厚肉の板厚Ｔ１を有するアルミ金属板によって構成され、前記導入口２３及び排出口２４に対応する位置に、該導入口２３及び排出口２４の各一部を構成する第１導入口構成孔２３ａ及び第１排出口構成孔２４ａがそれぞれ貫通形成されている。そして、かかる第１プレート２１のエンジン２との対向面には、前記各構成孔２３ａ，２４ａの孔縁に、それぞれシール部材４の保持に供する環状のシール保持溝２６が凹設されている。前記各取付フランジ部２５は、それぞれコア部１０の各隅部に相当する位置に、外方へと向かって放射状に突出形成されると共に、各部におけるほぼ中央位置に、前記各ボルト３が挿通するボルト挿通孔２５ａが貫通形成されている。

前記第２プレート２２は、図１〜図４に示すように、前記第１プレート２１と同様に前記各コアプレート１１よりも十分厚肉で、かつ、第１プレート２１よりも若干薄肉の板厚Ｔ２を有するアルミ金属板によって構成され、平面視の外形がコア部１０の外形と相似するように形成されている。そして、この第２プレート２２の前記導入口２３及び排出口２４に対応する位置にも、前記第１プレート２１の各構成孔２３ａ，２４ａと一緒に導入口２３及び排出口２４の各一部を構成する第２導入口構成孔２３ｂ及び第２排出口構成孔２４ｂがそれぞれ貫通形成されている。また、この第２プレート２２には、コア部１０の各隅部に対応する位置に、これら各隅部における最下層部１６と重合することによって当該各隅部の最下層部１６を支持するサポート壁２７が立設されている。

前記各サポート壁２７は、成形前状態の前記コア部１０の各隅部に相当する位置に前記各取付フランジ部２５の幅方向範囲において突出形成された壁構成部２８を、その両側部に設けられた切欠部２９を介して切り起こしてなるものであり、前記各隅部の最下層部１６に沿った形状となるように構成されている。具体的には、当該各サポート壁２７は、周方向において、前記各取付フランジ部２５とほぼ完全に重合するように最下層部１６の各隅部の外形に沿って湾曲形成されると共に（図１、図４参照）、高さ方向において、最下層部１６のみと完全に重合し、一般部１５とは重合しないような構成となっている（図３参照）。このようにして構成された前記各サポート壁２７は、いずれも、その内側面の全体が前記各隅部の最下層部１６の外側面に前記ろう付け接合されることで、当該各隅部の最下層部１６と一体的に構成されている。

前記トッププレート３０は、図１、図２に示すように、前記各コアプレート１１よりも厚肉のアルミ金属板によって形成され、前記ろう付け接合をもってコア部１０の頂部に接合されている。そして、このトッププレート３０には、コア部１０の冷却水導入通路１８ａに対応する位置に、エンジン２側からの冷却水導入に供する円筒状の導入管３１が接続されると共に、コア部１０の冷却水排出通路１８ｂに対応する位置に、エンジン２側への冷却水排出に供する円筒状の排出管３２が接続されている。

以下、本実施形態に係る前記オイルクーラ１の特徴的な作用効果について、図５、図６に基づいて説明する。なお、図５はオイルクーラ１のオイル導入側の要部拡大図、図６はオイルクーラ１の比較例としての従来のオイルクーラＸのオイル導入側の要部拡大図であって、両者の比較を容易にするべく共通部分には同一符号を付してある。また、各図中における矢印は、エンジン２側からのオイルの圧送に基づいて発生する油圧の分布を示している。

前述のように、前記オイルクーラ１には図示外のオイルポンプをもってエンジン２側よりオイルが圧送され、ベースプレート２０に形成された導入口２３よりコア部１０内へと導入されることとなる。このため、導入口２３の開口縁近傍、具体的には第１導入口構成孔２３ａのエンジン２側の孔縁とシール保持溝２６の外周縁との間の径方向領域Ｓ１には、各図中に矢印で示すポンプ吐出圧に応じた油圧Ｐ１が作用する。同様に、具体的な図示は省略するが、排出口２４の開口縁近傍、すなわち第１排出口構成孔２４ａのエンジン２側の孔縁とシール保持溝２６の外周縁との間の径方向領域Ｓ２にも、排出口２４より下流側の流路抵抗に基づく背圧Ｐ２が作用する。このように、両油圧Ｐ１，Ｐ２がいずれもベースプレート２０のコア部１０と重合する部分を反エンジン２側へと押し退けるように作用する結果、前記各取付フランジ部２５の基端側には、反エンジン２側（コア部１０側）に凸となる湾曲状の変形（以下、「凸変形」と略称する。）が生ずることとなる。ここで、当該各取付フランジ部２５に生ずる変形はほぼ同様のものであることから、以下では、導入口２３近傍の取付フランジ部２５を例に、オイルクーラ１の特徴的な作用効果を説明する。

すなわち、前記各取付フランジ部２５の基端側に前記凸変形が発生すると、当該各取付フランジ部２５に臨む領域では、コア部１０とベースプレート２０との接合部Ｗについて、該両者１０，２０を剥離する方向に剪断力が作用することとなる。すると、従来のオイルクーラＸにあっては、図６に示すように、ベースプレート２０が２つのプレート（第１、第２プレート２１，２２）を重合してなる厚肉に構成されるのに対し、最下層部１６が極薄肉のコアプレート１１によって構成されているため、ベースプレート２０の板厚を厚くするなど十分な剛性確保を行わない場合には、当該ベースプレート２０の変形に伴って前記接合部Ｗに作用する剪断力が極薄肉の最下層部１６に集中する、当該最下層部１６への応力集中を招来してしまい、この応力集中の程度によっては当該最下層部１６が破損するなど耐久性を低下させてしまうことになる。

これに対し、前記オイルクーラ１では、図５に示すように、前記各取付フランジ部２５に臨む最下層部１６が第２プレート２２の一部を切り起こしてなるサポート壁２７と一体的に構成されている。このため、前記剪断力が作用する前記各取付フランジ部２５と、最下層部１６とサポート壁２７の重合部と、がほぼ同等の厚さ幅を有することとなって、どちらか一方に前記凸変形に基づく応力が集中してしまうおそれがなく、当該応力は双方に対して比較的近い割合で分散されることとなる。その結果、前記従来のオイルクーラＸのような応力集中の発生による耐久性の低下を抑制することができる。

しかも、前記各サポート壁２７にあっては、第２プレート２２の一部を切り起こすことにより形成したもの、すなわち当該第２プレート２２の既存の一部を利用することによって形成したものである。このため、前記最下層部１６の補強にあたって、ベースプレート２０の既存部分を有効利用でき、当該ベースプレート２０の厚肉化（板厚の増大化）を伴わずに前記凸変形に基づく剪断力に抗することが可能となる。その結果、オイルクーラ１の重量増やコスト増といった弊害を招来してしまうおそれもない。

加えて、前記各サポート壁２７は、第２プレート２２の各隅部に形成した壁構成部２８を外側から切り起こすことによって構成したものである。このため、当該各サポート壁２７を形成するにあたっても、外側から加工を施すことで、前記各壁構成部２８を切り起こして湾曲状とする形態を容易に成形することが可能となる。その結果、オイルクーラ１の良好な生産性を維持できるメリットも得られる。
〔参考例〕
図７〜図１１は本発明に係るオイルクーラの参考例を示したもので、前記第１実施形態におけるベースプレート２０の構成を変更したものである。なお、本参考例においても、オイルクーラ１自体の基本的な構成については前記第１実施形態と同様であるため、該第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付すことによって、具体的な説明については省略する。

すなわち、本参考例においては、図７〜図１０に示すように、前記ベースプレート２０が、前記各コアプレート１１よりも十分厚肉の板厚Ｔ３を有する、前記第１プレート２１と同様の単一のアルミ金属板によって構成されていて、前記コア部１０の各隅部に対応する位置には前記各取付フランジ部２５が突設されると共に、前記コア部１０のオイル導入通路１７ａ及びオイル排出通路１７ｂに対応する位置には、前記導入口２３及び排出口２４がそれぞれ貫通形成されている。

さらに、本参考例の場合には、前記ベースプレート２０のコア部１０の各隅部に対応する位置に、これら各隅部において最下層部１６と重合することによって当該各隅部の最下層部１６を支持するサポート壁２７が立設されている。当該各サポート壁２７は、成形前状態にてコア部１０の各隅部と重合する所定範囲に構成される壁構成部２８を内側から切り起こしてなるものであり、前記各隅部の最下層部１６に沿った形状となるように構成されると共に、前記第１実施形態と同様、その内側面全体が最下層部１６の外側面に前記ろう付け接合されることで、前記各隅部の最下層部１６と一体的に構成されている。なお、当該各サポート壁２７の具体的な形態については、前記第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

以上のような構成から、本参考例においても、前記各取付フランジ部２５について前記両油圧Ｐ１，Ｐ２に基づく凸変形を生ずることになるが（図１１参照）、ベースプレート２０に切り起こした前記各サポート壁２７をもって前記第１実施形態とほぼ同様の作用効果が奏せられることとなる。また、特に、本参考例の場合は、当該各サポート壁２７を、ベースプレート２０の内側から切り起こして形成する構成としたことから、当該ベースプレート２０を、前記第１実施形態のように重合構造とする必要がなく、単一の金属板でもって構成することが可能となる。このため、ベースプレート２０の軽量化が図れ、これによって、オイルクーラ１の軽量化やコスト低減に供されるといったメリットが得られる。

なお、本参考例では、前記ベースプレート２０を単一材料（単層）のものにより構成した例に基づいて説明したが、当該参考例に係るベースプレート２０、すなわち前記各サポート壁２７を内側から切り起こして構成するものについては、必ずしも単一材料（単層）による構成に限定されるものではない。換言すれば、例えば前記各取付フランジ部２５の十分な剛性を確保したい場合など、当該ベースプレート２０を、従来（図６参照）のような２層構造（第１プレート２１と第２プレート２２の重合構造）とする構成を維持したまま前記各取付フランジ部２５を内側から切り起こすかたちで形成して構成することも可能であり、かかる構成によっても、前記接合部Ｗにおける応力集中の回避といった本発明の特異な作用効果が奏せられることは言うまでもない。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、オイルクーラ１の細部の構成、例えばコア部１０の段数や当該コア部１０内における油通路の取り回し、前記各取付フランジ部２５の形状や数量など、本発明の構成とは直接関係しない細部の構成は勿論、前記各サポート壁２７など本発明の構成と直接関係する部分であっても、その形状や寸法など本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適用対象たる内燃機関の仕様等に応じて自由に変更することができる。

具体的には、例えば前記各実施形態では、前記各サポート壁２７の高さ寸法を最下層部１６の高さ寸法と一致させた構成を例示しているが、本発明の趣旨からして、当該各サポート壁２７は、少なくとも最下層部１６にのみ重合する構成となっていればよい。よって、当該各サポート壁２７にあっては、さらに延長して一般部１５と重合させるような構成とすることも可能であって、製品の仕様や加工性との関係等に応じて任意に設定・変更できる。

また、前記各サポート壁２７は、前述したようなコア部１０の各隅部に相当する位置のみならず、前記各取付フランジ部２５に臨む位置であれば、具体的な形成箇所は問わない。換言すれば、前記各取付フランジ部２５がコア部１０の側辺部に設けられる仕様であれば、前記各サポート壁２７も当該各取付フランジ部２５に応じた位置に形成することが可能であり、これによって、前記各実施形態と同様の作用効果が奏せられる。

１…オイルクーラ
２…エンジン
１０…コア部
１１…コアプレート
１２…オイル流路
１３…冷却水流路
１４…外壁構成部
１５…一般部
１６…最下層部
２０…ベースプレート
２１…第１プレート
２２…第２プレート
２５…取付フランジ部

Claims

複数のコアプレートが積層され、それぞ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、該コア部の底部に接合され、その外周部に形成された複数の取付フランジ部を介して前記コア部を支持するベースプレートと、を備え、
前記各コアプレートの外周部に立ち上げ形成された外壁構成部の先端側を重合させることによって前記コア部の外壁が構成されると共に、該コア部の外壁が、前記各外壁構成部が重合してなる一般部と、前記コア部の底面を構成するコアプレートの外壁構成部のみによって構成される最下層部と、から構成されたオイルクーラであって、
前記ベースプレートは、前記各コアプレートよりもそれぞれ厚肉に形成された第１プレートと第２プレートとを重合することによって構成され、
前記複数の取付フランジ部は、反コア部側に配置される前記第１プレートにのみ設けられ、
前記第２プレートの前記各取付フランジ部に臨む一部が、前記最下層部に沿うように外側から切り起こされ、かつ該最下層部と重合して一体的に構成されたことを特徴とするオイルクーラ。