JP2009127432A

JP2009127432A - Ｅｇｒクーラ

Info

Publication number: JP2009127432A
Application number: JP2007300087A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Kimura; 茂樹木村
Original assignee: Tokyo Radiator Mfg Co Ltd
Current assignee: Tokyo Radiator Mfg Co Ltd
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】ＥＧＲクーラ固定用部材、車両側取り付けブラケット、クランプからなるクランプタイプのブラケットを用いて、ＥＧＲクーラを車両に取り付ける場合において、クランプの締め付け力にシェルが耐え切れずシェルが変形し、これによりＥＧＲクーラ全体が変形し、亀裂が生じたり、排気ガス入口及び排気ガス出口のパイプ、冷却水入口及び冷却水出口のパイプの接続位置がずれ、車両に正しく取り付けることが出来ないといった問題を解消する。
【解決手段】クランプタイプのブラケットにより車両に取り付けるＥＧＲクーラにおいて、シェルに、クランプの締め付け方向に向かう複数のビードを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランプタイプのブラケットを用いて車両に固定するＥＧＲクーラに関する。

従来、ＥＧＲクーラは冷却水入口及び冷却水出口を備えた中空状のシェルと、前記シェル内部に配置されたＥＧＲガスが通る複数のチューブとを備えるように構成されている。このようなＥＧＲクーラは、シェルの上下面又は両側面から垂直方向に冷却水導入管を設置し、冷却水をシェル内に導入するようにしている。シェル内の冷却水は、冷却水入口から冷却水出口に向かって、チューブとチューブの間及びシェルとチューブ間を通って流れ、チューブ内に流入されるＥＧＲガスを冷却する。

従来のＥＧＲクーラにはブラケットがシェルまたはヘッダーに設けられており、そのブラケットと車両側とをボルト等で固定することにより、ＥＧＲクーラを車両に取り付けていた。
このようなＥＧＲクーラにおいては、熱交換の際に生じる各機関の熱膨張にともなう熱応力によって、機関に破損が起こることを防ぐため、様々な工夫がなされている。

特許文献１には、ＥＧＲクーラと、ＥＧＲガスを調整するＥＧＲ弁と、ＥＧＲ管とを含んで構成されるＥＧＲ装置において、排気マニホールドの側面にＥＧＲクーラが装着されかつそのＥＧＲクーラ内の冷却液液面がサーモスタットハウジング内の冷却液液面より低位にあるよう構成することにより、ＥＧＲクーラ内のエア抜きの改善によるＥＧＲクーラへの熱的負荷の低減とクーラ特性の保全、及びＥＧＲ弁の熱負荷を低減させることができるものが記載されている。

また、特許文献２には、ＥＧＲクーラと一体型のブラケットを被取付物に取り付けるに際し、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を設け、当該ボルト孔にボルトを挿通し、当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、ブラケットと被取付物とをスライド可能な構造にすることによって、ＥＧＲクーラと被取付物との間に熱膨張差が生じても、熱応力を緩和し破損が発生するのを防ぐことができるものが記載されている。

また、特許文献３には、排気マニホールドとＥＧＲクーラを近接させて取り付ける場合において、複数個に分割形成したエキゾーストマニホールドと、各エキゾーストマニホールドの上面を覆うブラケットと、ＥＧＲクーラをブラケットの上面に結合する前部ステイおよび後部ステイを備え、前記各エキゾーストマニホールドとブラケットを所定の取付基準位置においてシリンダヘッドに位置決めさせて締付固定するとともに、前記両ステイの基部をそれぞれ前記取付基準位置と、エキゾーストマニホールドの長さ方向で一致させた位置においてブラケットに結合したことにより、マニホールドが熱膨張してもEGRクーラとの相対位置が変化しなくなり、過大な熱応力の発生を防ぎ、かつ、ブラケットによりEGRクーラへの熱遮断を行うことができるものが記載されている。

特開２０００−２８２９５９公報特開２００７−１６３０１５公報特許第３６５７５２４号公報

また、近年では、製造コストを抑えるために部品の共通化が盛んに行われているため、ＥＧＲクーラにおいても車両別に専用取り付けブラケットを設けたＥＧＲクーラではなく、ＥＧＲクーラの本体は同じで取り付け手段を車両別に工夫しているものも見られるようになってきた。
たとえば、図８に示したように、クランプタイプのブラケットを別用品として用意し、同じEGRクーラを多くの車両で使用できるよう、取り付け方を工夫したものがある。
クランプタイプのブラケットによる取り付け手段は、ブラケットを別部品で準備し、取り付け位置を自由に設定することができるため、取り付けの汎用性が高く、さまざまな製品の取り付けで採用されている。また、ＥＧＲクーラの本体の熱歪みによるシェルの変形を吸収することができることも、採用される理由の一つである。

このようなクランプタイプのブラケットを用いた従来の取り付けに関しては、径の小さなシェルチューブタイプのＥＧＲクーラにおいては、シェルの断面が真円であり、一般に、クランプタイプのブラケットをＥＧＲクーラのシェルに固定する際の締め付け力に十分に耐え得る剛性をもっていたが、近年のＥＧＲクーラに多く見られる、内部に複数の扁平型のチューブを並列した構造のＥＧＲクーラにおいては、シェルの断面が四角形であり十分な剛性があるとは言えない。特に熱交換性能を上げるために大型化されたＥＧＲクーラは重量も重く、シェルのコーナー部及び平面部の面積が多くなったことでコーナー部の曲げ剛性及び平面部の面剛性が不足している。

このため、特に図８に示した角型のシェル７０を備えたＥＧＲクーラ５をクランプタイプのブラケット７１に固定する際、クランプ７２の矢印方向の締め付け力によりシェル７０に力が加わり、シェルのコーナー部や平面部の多い側面部が耐え切れず、範囲Ｅのシェルが変形し、ＥＧＲクーラ５とブラケット７１が正しい取り付けがなされないといったことが生じていた。また、シェル７０が変形することによってＥＧＲクーラ５全体が変形し、亀裂が生じたり、排気ガス入口及び排気ガス出口のパイプ、冷却水入口及び冷却水出口のパイプの接続位置がずれ、車両に正しく取り付けることが出来ないといったことも生じていた。
また、クランプでＥＧＲクーラを固定する際、正しい固定位置を決めるためにＥＧＲクーラの長手方向の位置出しをする工数もかかっていた。

本発明の課題は、ＥＧＲクーラをクランプタイプのブラケットで車両に固定する際、クランプの締め付け力によるＥＧＲクーラのシェルの変形を防ぐ構造を提供することにある。
また、他の課題は、クランプでＥＧＲクーラを固定する際、クランプを取り付ける位置の位置出しを容易にすることにある。

本発明において、前記課題が効果的に解決される手段は以下の通りである
請求項１の発明は、クランプタイプのブラケットにより車両に取り付けるＥＧＲクーラにおいて、シェルに、クランプの締め付け方向に向かう複数のビードを設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のＥＧＲクーラにおいて、前記ビードを、前記シェルの全周に渡り連続して設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のＥＧＲクーラにおいて、２枚のコ字状プレートを上下面の接合部で接合し、角型シェルを形成したＥＧＲクーラに、前記ビードを、上下面の接合部を除いたシェルの周囲に連続して設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のＥＧＲクーラにおいて、前記ビードが、シェルの外側に向けて凸型のビードであり、クランプを取り付けるシェルの位置の両側に近接するように設けられたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２又は３に記載のＥＧＲクーラにおいて、前記ビードが、シェルの外側に向けて凹型のビードであり、クランプを取り付けるシェルの位置の中央にあたるような部位に設けられたことを特徴とする。

請求項１にかかる発明によれば、ＥＧＲクーラのシェルに、クランプの締め付け方向に向かう複数のビードを設けたことにより、ビードを設置した部分の剛性が上がり、クランプによる締め付け力に十分耐え得るようになり、シェルの変形を防止でき、ＥＧＲクーラ全体が変形し、亀裂が生じたり、排気ガスの入口出口パイプ、冷却水の入口出口パイプの接続位置がずれ、車両に正しく取り付けることができないといった問題を解消することができる。

また、ＥＧＲクーラ本体の大きさ、振動等によりクランプの締め付け力を調整する場合は、ビード高さ、又はビード幅を調整することで対応させることができる。

また、シェルに複数のビードを設けることにより、ビード間の平面の面積が小さくなり、クランプの当たり面の平面精度を上げることができるため、クランプとシェルが正しく接触し、良好な締め付け力で取り付けることが可能となった。

請求項２にかかる発明によれば、前記ビードを、前記シェルの全周に渡り連続して設けたことにより、ビードを設置した部分の剛性が上がり、クランプによる締め付け力に十分耐え得るようになり、シェルの変形を防止でき、ＥＧＲクーラ全体が変形し、亀裂が生じたり、排気ガスの入口出口パイプ、冷却水の入口出口パイプの接続位置がずれ、車両に正しく取り付けることができないといった問題を解消することができる。

請求項３にかかる発明によれば、２枚のコ字状プレートを上下面の接合部で接合し、角型シェルを形成したＥＧＲクーラにおいて、クランプの締め付け方向に向かう複数のビードを、上下面の接合部を除いたシェルの周囲に連続して設けたことにより、接合部を含む全周に渡りビードを設ける場合に比べ、コ字状プレートの接合の際プレート同士が隙間なく接合するためのビードの位置、高さ、幅を調整する工数を省くことができる。

請求項４にかかる発明によれば、シェルの外側に向けて凸型のビードを、クランプを取り付けるシェルの位置の両側に近接するように設けたことにより、クランプを取り付けるシェルの位置が明確になり、位置出しを容易にすることができる。

請求項５にかかる発明によれば、シェルの外側に向けて凹型のビードを、クランプを取り付けるシェルの位置の中央にあたるようなシェルの部位に設けたことにより、クランプを取り付けるシェルの位置が明確になり、位置出しを容易にすることができる。

以下、本発明の第１実施形態にかかるＥＧＲクーラを説明する。
本例にかかるＥＧＲクーラ１は、図１に示すように角型のシェル１０を備えたＥＧＲクーラであり、冷却水入口１２及び冷却水出口１３を備え、シェル内に冷却水を流通させ、排気ガス入口１４から流入したチューブ内の排気ガスを冷却し、排気ガス出口１５から排出する。

図３に示すように、ＥＧＲクーラ１のシェル１０は金属板を加工して形成した２枚のコ字状プレートを組み合わせて接合部３２，３３で接合し、下側面、上側面、一側面、他側面を備えた四角筒状に形成されている。内部は、排気ガスの流通する扁平型のチューブ３４を多数本並列した構造をしており、チューブとチューブの間、及びチューブとシェルの間には空隙を設けるためにダボ３５を配置している。
本例では、図１に示すように、車体への取り付けに関し、図７のようなクランプタイプの取り付け用ブラケット４を別用品として用意し、これを用いて車体に取り付ける。

クランプタイプの取付け用ブラケット４は、図７の通り、上部のコの字形のＥＧＲクーラ固定用部材２１と下部の車両側取付けブラケット２０が鋼製のクランプ２２によってまとめられている。クランプにはクランプ締め付けボルト２３とナット２４が設けられ、クランプ締め付けボルト２３を締めることによってクランプ２２が締め付けられるような機構となっている。
ＥＧＲクーラ固定用部材２１と車両側取付けブラケット２０には、シェル１０と接する部分の中央部に、シェル接合部の逃げ２５，２６が設けられており、シェル１０の上面及び下面とぐらつくことなく良好に接触し、クランプ２２によって上下の力で締め付けられるようになっている。

図７に記載してある、コの字型のＥＧＲクーラ固定用部材２１のＣの寸法と、車両側取付けブラケット２０のＤの寸法は、ＥＧＲクーラ１の幅よりわずかに大きく設定しており、ＥＧＲクーラ１ががたつかない程度で、挟み易くなっている。
また、ＥＧＲクーラ固定用部材２１と車両側取付けブラケット２０の外側には、クランプがずれないよう、両端にガイドが設けられている。

本例では、図２に示すようにクランプ取り付け面３０，３１に近接する両側の位置に、シェルの外側に向けて凸型のビード１６，１７，１８，１９を、クランプ２２の締め付け方向と同じ向きに、シェルの全周に渡ってプレス加工する。本例では２箇所でクランプタイプのブラケットによりＥＧＲクーラを固定するため、凸型ビードを合計４本設ける。

本例でＥＧＲクーラ１をクランプタイプの取り付け用ブラケット４により車体に取り付ける場合、シェル１０に設けた凸型ビードとビードの間のクランプ取り付け面３０，３１にクランプ２２の締め付け面を配置し、クランプ２２の締め付けボルト２３により、所定の締め付けトルクにて締め付ける。

このような実施の形態では、クランプの締め付け方向と同じ向きに凸型ビード１６，１７，１８，１９を設けたことにより、ビードを設置した面部分の面剛性及びコーナー部の曲げ剛性が上がり、クランプ２２による締め付け力に十分耐え得るようになり、シェル１０の変形を防止でき、EGRクーラ全体が変形し、亀裂が生じたり、排気ガスの入口出口パイプ、冷却水の入口出口パイプの接続位置がずれ、車両に正しく取り付けることができないといった問題を解消することができる。

前記ビードを複数設けたことにより、ビード間の面積が小さくなり、クランプの取り付け面３０，３１の平面精度を上げることができるため、クランプ２２とシェル１０が正しく接触し、良好な締め付け力で取り付けることが可能となる。

クランプ取り付け面３０，３１に近接する両側の位置に、シェルの外側に向けて凸型のビードを、クランプの締め付け方向と同じ向きに、シェルの全周に渡って設けたことにより、クランプ取り付け面３０，３１が容易に把握できるため、ＥＧＲクーラの長手方向の位置出しを行う必要もなく、クランプタイプの取り付け用ブラケット４を容易に取り付けることができる。

ＥＧＲクーラ本体の大きさ、振動等によりクランプの締め付け力を調整する場合には、ビードの高さ、又はビードの幅を調整することで対応させることができる。

別態様を以下に示す。
[第２実施形態]
前記第１実施形態では、クランプ取り付け面３０，３１に近接する両側の位置に、シェルの外側に向けて凸型のビード１６，１７，１８，１９を、クランプの締め付け方向と同じ向きに、シェル１０の全周に渡ってプレス加工したが、前記凸型ビードはシェル１０の全周に渡るものでなくてもよく、図４、５に示す凸型ビード４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２，５３のように、上下面の接合部５７，５８付近を除いたシェルの周囲に連続して設けても良い。

この場合、クランプの締め付け方向に向かう凸型ビード４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２，５３を、シェルの上下面の接合部５７，５８を除いたシェルの周囲に連続して設けたことにより、接合部５７，５８を含む全周に渡りビードを設ける場合に比べ、コ字状プレートの接合の際プレート同士が隙間なく接合するためのビードの位置、高さ、幅を調整する工数を省くことができる。

[第３実施形態]
前記第１実施形態では、位置出しの手段として、シェルのクランプ取り付け面３０，３１に近接する両側の位置に、シェルの外側に向けて凸型のビード１６，１７，１８，１９を設けたが、図６に示すように、シェルのクランプを取り付ける位置の中央に、シェルの外側に向けて凹型のビード６２を設けても良い。この場合、クランプタイプの取り付け用ブラケット６３でＥＧＲクーラ３を固定する箇所と同じ本数の凹型ビードを設ける。例えば、２箇所でＥＧＲクーラをブラケットに固定する場合には、合計２本の凹型ビードを設ける。

ＥＧＲクーラ３をクランプタイプの取り付け用ブラケット６３により車体に取り付ける場合、シェル６０に設けた凹型ビード６２にクランプタイプの取り付け用ブラケット６３の中央部を合わせ、クランプ２２の締め付けボルト２３により、所定の締め付けトルクにて締め付ける。

この場合、シェルのクランプを取り付ける位置の中央に、シェルの外側に向けて凹型のビード６２を設けたことにより、シェルのクランプ取り付け位置が容易に把握できるため、ＥＧＲクーラの長手方向の位置出しを行う必要もなく、クランプタイプの取り付け用ブラケット６３を容易に取り付けることができる。

[その他の態様]
ＥＧＲクーラの長さや振動に応じ、クランプによる取り付け位置を増やしても良い。
また、ビードは、ＥＧＲクーラの形状により、クランプの両側または取り付け部中央に設ける代わりに、クランプの締め付けによる変形が起こる場所に、面剛性が上がる最適な長さ、位置を設定し設けても良い。
また、角型シェルを備えたＥＧＲクーラに限らず、クランプタイプのブラケットを用いる径の大きなシェルチューブタイプのＥＧＲクーラにも剛性が不足しているようであればビードを設けてもよい。
図７では、車両側取付けブラケットを一体型で表示したが、クランプと車両側取付けブラケットが対になった別体型のクランプタイプブラケットを用い、ＥＧＲクーラの大きさ、長さ、車両の振動によって、必要に応じてその本数を増やしても良い。

本発明の第１実施形態に係るＥＧＲクーラをブラケットに取り付けた状態を示す平面図である。同ＥＧＲクーラの斜視図である。同ＥＧＲクーラの構造を示す図２中Ａ―Ａ線における断面図である。本発明の第２実施形態に係るＥＧＲクーラの斜視図である。同ＥＧＲクーラの構造を示す図４中Ｂ―Ｂ線における断面図である。本発明の第３実施形態に係るＥＧＲクーラにおけるブラケット取り付け位置を示す拡大平面図である。本発明の第１実施形態においてＥＧＲクーラに取り付けるクランプタイプの取り付け用ブラケットの斜視図である。従来の角型シェルを備えたＥＧＲクーラにおけるブラケット取り付け位置を示す拡大平面図である。

符号の説明

１ＥＧＲクーラ
１０シェル
１１a，１１b ヘッダー
１２冷却水入口
１３冷却水出口
１４排気ガス入口
１５排気ガス出口
１６，１７，１８，１９凸型ビード
４クランプタイプの取り付け用ブラケット
２０車両側取り付けブラケット
２１ＥＧＲクーラ固定用部材
２２クランプ
２３クランプ締め付けボルト
２４ナット
２５，２６シェル接合部の逃げ
３０，３１シェルのクランプ取り付け面
３２，３３接合部
３４チューブ
３５ダボ
３６a，３６b フランジ
２ＥＧＲクーラ
４０シェル
４１a，４１b ヘッダー
４２冷却水入口
４３冷却水出口
４４排気ガス入口
４５排気ガス出口
４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２，５３凸型ビード
５４，５５シェルのクランプ取り付け面
５６a，５６b フランジ
５７，５８接合部
３ＥＧＲクーラ
６０シェル
６１ヘッダー
６２凹型ビード
６３クランプタイプの取り付け用ブラケット
５ＥＧＲクーラ
７０シェル
７１クランプタイプの取り付け用ブラケット
７２クランプ

Claims

クランプタイプのブラケットにより車両に取り付けるＥＧＲクーラにおいて、シェルに、クランプの締め付け方向に向かう複数のビードを設けたことを特徴とするＥＧＲクーラ。
前記ビードを、前記シェルの全周に渡り連続して設けたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
２枚のコ字状プレートを上下面の接合部で接合し、角型シェルを形成したＥＧＲクーラにおいて、前記ビードを、上下面の接合部を除いたシェルの周囲に連続して設けたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲクーラ。
前記ビードが、シェルの外側に向けて凸型のビードであり、クランプを取り付けるシェルの位置の両側に近接するように設けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載のＥＧＲクーラ。
前記ビードが、シェルの外側に向けて凹型のビードであり、クランプを取り付けるシェルの位置の中央にあたるような部位に設けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載のＥＧＲクーラ。