JPH10196367A5 - - Google Patents

Description

【発明の名称】オイルクーラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数積層するプレート間にオイル室と冷却水室とを交互に形成したコア部と、上記コア部を収容し一対の冷却水管を備えたハウジングと、を有するオイルクーラにおいて、上記ハウジングを構成するハウジング本体をアルミ合金により一体に成形し、かつ、上記コア部とハウジングとの間に冷却水が流れ得る間隙を形成するように、上記ハウジングの内面に、部分的に内側へ張り出し両冷却水管の間の流れを制御する突起部を形成したことを特徴とするオイルクーラ。
【請求項２】上記ハウジングのハウジング本体が外筒部と底部とを有し、上記底部の内面に内側へ部分的に張り出した第１突起部を形成するとともに、上記外筒部の内周面に内側へ部分的に張り出した一対の第２突起部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のオイルクーラ。
【請求項３】オイルフィルタへの取付座面を有する取付シートを、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金からなる芯材の取付座面の反対側面に、中間層，ろう材層がこの順に形成されたアルミ合金の３層クラッド材から構成し、上記ろう材層側よりハウジングの外面にろう付けしてなることを特徴とする請求項１または２に記載のオイルクーラ。
【請求項４】上記ハウジングの外筒部にろう付けされて、上記間隙へ連通する筒状の冷却水管を、内周側から見て、犠牲材層，芯材，犠牲材層，ろう材層がこの順に形成されたアルミ合金の４層クラッド材としたことを特徴とする請求項１乃至３に記載のオイルクーラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジンに設けられ、エンジン潤滑用のオイルを適温化するオイルクーラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６〜８は従来のオイルクーラ１０を示し、このオイルクーラ１０は、ステンレスからなるプレート１２を複数積層して、これらプレート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、コア部１４を収容する略筒状のステンレス製のハウジング１６とを備え、コア部１４には、プレート１２の積層方向に貫通して各オイル室へ連通する一対のオイル通路１８，１９（図７）と、同じくプレート１２の積層方向に貫通して各冷却水室へ連通する一対の冷却水通路２０，２１（図８）とが形成されている。
【０００３】
ハウジング１６は、一端が開口する略筒状に形成され、その外筒部１６ａに一対の冷却水管２２，２３が取り付けられるとともに、底部１６ｂの外面には、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。また、ハウジング１６の開口部を閉塞するようにステンレス製のエンドプレート２６が嵌着され、さらにその外側に、Ｏリング２８を保持するパッキンガイド３０が設けられている。
【０００４】
コア部１４とハウジング１６との間には、冷却水が流通し得る間隙Ｄ１，Ｄ２を区画形成するとともに、冷却水が間隙Ｄ１，Ｄ２間をバイパスするのを阻止するように、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。つまり、ディスタンスピース３２は、ハウジング底部１６ｂの内面とコア部１４の最上面との間に介在し、またウォータガイド３４は、上部下面をコア部１４上面に接合するとともに、側面をハウジング１６内周に接合して、水路を仕切る構造となっている。
【０００５】
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を介してエンドプレート２６側よりエンジンブロックへ締結，固定される。
【０００６】
そして、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、図７に示すように、一方のオイル通路１８から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、他方のオイル通路１９へ送り出される。それから上記オイルは、ディスタンスピース３２およびハウジング底部１６ｂに形成された穴を介して取付シート２４の内部へ送られ、この取付シート２４に形成された複数の穴２４ｂを介してオイルフィルタへ送り出される。この後、オイルフィルタで濾過されたオイルは、図外の中空ボルトの内部を通ってエンジン側へと戻される。
【０００７】
一方、冷却水管２２より流入される冷却水は、図８に示すように、コア部１４とハウジング１６との間に区画形成された一方の間隙Ｄ１から冷却水通路２０を介し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２１および間隙Ｄ２を通って冷却水管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ように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のオイルクーラ１０は、ディスタンスピース３２、ウォータガイド３４、エンドプレート２６およびパッキンガイド３０等の多くの部材を必要とするため、その構造が複雑になるとともに、製造時の組立が煩雑で、重量も重くなる。
【０００９】
また、ハウジング１６、冷却水管２２，２３、取付シート２４、およびエンドプレート２６等の各部材がステンレスから形成されているため、その重量が非常に重くなり、自動車軽量化の観点から好ましいものではない。
【００１０】
そこで、仮にハウジング１６や取付シート２４等の各部材をアルミ合金により形成すると、特にオイルフィルタの締付時に強度が要求される取付シート２４の剛性に不安が残る。また、製造時に金属製のオイルフィルタとメタルタッチする取付シート２４の座面２４ａに傷が生じやすく、この傷に起因してオイル漏れを起こすといった問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜４の各発明は、上記課題を解決するためになされたものである。
【００１２】
すなわち請求項１の発明は、複数積層するプレート間にオイル室と冷却水室とを交互に形成したコア部と、上記コア部を収容し一対の冷却水管を備えたハウジングと、を有するオイルクーラにおいて、上記ハウジングを構成するハウジング本体をアルミ合金により一体に成形し、かつ、上記コア部とハウジングとの間に冷却水が流れ得る間隙を形成するように、上記ハウジングの内面に、部分的に内側へ張り出し両冷却水管の間の流れを制御する突起部を形成したことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２の発明は、上記ハウジングのハウジング本体が外筒部と底部とを有し、上記底部の内面に内側へ部分的に張り出した第１突起部を形成するとともに、上記外筒部の内周面に内側へ部分的に張り出した一対の第２突起部を形成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明は、オイルフィルタへの取付座面を有する取付シートを、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金からなる芯材の取付座面の反対側面に、中間層，ろう材層がこの順に形成されたアルミ合金の３層クラッド材から構成し、上記ろう材層側よりハウジングの外面にろう付けしてなることを特徴としている。
【００１５】
請求項４の発明は、上記ハウジングの外筒部にろう付けされて、上記間隙へ連通する筒状の冷却水管を、内周側から見て、犠牲材層，芯材，犠牲材層，ろう材層がこの順に形成されたアルミ合金の４層クラッド材としたことを特徴としている。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ハウジング本体をアルミ合金により一体に成形したため、従来例のようにステンレスにより形成したものに比して軽量化される。また、ハウジング本体の内面に、部分的に内側へ張り出した突起部を形成して、ハウジングとコア部との間に間隙を形成するようにしたため、上記従来例のように、別部材のディスタンスピースやウォータガイドが不要となり、つまり部品点数が低減されて、構造が簡素化されるとともに、製造時の組付が容易となる。
【００１７】
請求項２に記載の発明では、ハウジング本体底部の内面から内側へ部分的に張り出した第１突起部が、上記従来例におけるディスタンスピースとして機能するとともに、外筒部の内周面から内側へ部分的に張り出した一対の第２突起部が、上記従来例のウォータガイドとして機能して、ハウジング本体とコア部との間に間隙を区画形成したため、上記ディスタンスピースやウォータガイドが不要となり、つまり部品点数が低減されて、構造が簡素化されるとともに、製造時の組付が容易となる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、取付シートを構成するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金が、いわゆる時効硬化性を有し、加熱後に一定時間を経て軟鋼並の強度が得られるものであるから、オイルクーラに適用可能な程度に取付シートの硬度および剛性が向上する。つまり、組付時にオイルフィルタと接触する取付座面の傷の発生を抑制し、ひいては上記傷による液漏れを未然に阻止することができる。
【００１９】
また、取付シートをアルミ合金の３層クラッド材としたため、ステンレス等で形成した場合に比して軽量化される。さらに、外側にろう材層を形成したため、アルミ合金からなるハウジング本体と一体にろう付けすることができ、その製造が容易となる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、冷却水管をアルミ合金の４層クラッド材としたため、ステンレス等で形成した場合に比して軽量化される。また、外周側にろう材層が形成されているため、アルミ合金から形成されるハウジング本体と一体にろう付けでき、その製造が容易となる。そして、芯材の両面に犠牲材層を設けたため、内周面側の犠牲材層で内部を流れる冷却水による孔食を阻止するとともに、外周面側の犠牲材層によって、例えば冷却水管に取り付けられるゴムホースとの間に不可避的に浸入する水による孔食をも有効に阻止することができる。つまり、孔食に起因する強度低下や水漏れを有効に阻止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最適な実施の形態を添付図面を参照して詳述する。
【００２２】
図１〜３は、本発明の実施例に係わるオイルクーラ４０を示し、このオイルクーラ４０は、形状の異なる２種類のプレート４２ａ，４２ｂを交互に積層して、これらプレート４２間に扁平なオイル室４４と冷却水室４６とを交互に形成したコア部４８と、コア部４８を収容するハウジング５０とを備えている。
【００２３】
各プレート４２ａ，４２ｂは、外周フランジと内周フランジとを有する環状皿形に形成され、芯材の両面に犠牲材層やろう材層をクラッドしたアルミ合金のクラッド材により成形されている。コア部４８には、プレート４２ａ，４２ｂの積層方向に貫通する４つの通路５２〜５５が９０度毎に形成されており、対向する一対のオイル通路５２，５３（図１参照）が一段置きに各オイル室４４へ連通し、対向するもう一方の一対の冷却水通路５４，５５（図２参照）が、一段置きに各冷却水室４６へ連通している。なお、各オイル室４４内には伝熱フィン５６が介装され、また図２において冷却水室４６の上面を構成する一方のプレート４２ａの表面には複数のエンボス部５８が形成されており、これらによって、コア部４８の積層方向の剛性を高めつつ、オイル室４４や冷却水室４６の幅を面方向で均一化するようになっている。
【００２４】
ハウジング５０はハウジング本体６４，取付シート６２およびエンドプレート６６とで構成される。ハウジング本体６４は、一端が開口する略筒状に形成され、その外筒部５０ａに形成された取付穴５１，５１に一対の冷却水管６０，６１がろう付けにより固定されてなるものである。ハウジング本体６４の底部５０ｂの外面には、図外のオイルフィルタへの取付座面６２ａを有する取付シート６２がろう付け固定されており、かつ、ハウジング本体６４の開口部はエンドプレート６６により閉塞されている。
【００２５】
図４，５はハウジング本体６４を単体で示し、図４は底部５０ｂ側から見た図、また図５は開口部側から見た図である。ハウジング本体６４は、本実施例では、周知のアルミ合金の冷間鍛造（インパクト成型）法によって、アルミ合金により各部が一体不可分に成形されており、つまり、外筒部５０ａ，底部５０ｂおよび貫通孔６８を形成する内筒部５０ｃとが一体に成形されて構成される。底部５０ｂの外面には、図４に示すように、取付シート６２の脚部６２ｂが係合する溝７０が２つ同心状に形成されている。
【００２６】
また底部５０ｂの内面には、図５に示すように、１つのオイル通路孔７８が形成されている他、内方側へ部分的に張り出した第１突起部７２が形成されている。つまり底部５０ｂは、図２に示すように、第１突起部７２が厚肉となってコア部４８の最上面に当接，ろう付けされ、かつ、第１突起部７２以外の部分７４では、コア部４８の最上面との間に間隙Ｄ３，Ｄ４が形成される。
【００２７】
一方、ハウジング外筒部５０ａの内周面には、図１，５に示すように、内周側つまりコア部４８側へ部分的に張り出した一対の第２突起部７６が幅方向に帯状に延長形成されており、コア部４８の外周に当接，ろう付けされている。つまり、第１突起部７２が上記従来例のディスタンスピース的に機能するとともに、第２突起部７６が上記従来例のウォータガイド的に機能して、外筒部５０ａ内周面とコア部４８外周面との間に間隙Ｄ３，Ｄ４を区画形成し、かつ、間隙Ｄ３，Ｄ４間のバイパスを阻止するようになっている。
【００２８】
再び図１〜３を参照して、上記取付シート６２は、図１に拡大して示すように、ＪＩＳ７Ｎ０１等のＪＩＳ７０００系のＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金からなる芯材８２の取付座面６２ａの反対側面に中間層８４とろう材層８６とがこの順に形成された薄板状のアルミ合金の３層クラッド材を、プレス成形により環状略皿形に形成したものである。ここで、中間層８４は、ＪＩＳ３００３等のＡｌ−Ｍｎアルミ合金で形成され、ろう材層８６はＪＩＳ４０４５及び４３４３に代表されるＪＩＳ４０００系のＡｌ−Ｓｉアルミ合金またはこれに亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したアルミ合金で形成されている。この取付シート６２は、ろう材層８６側からハウジング本体６４の底部５０ｂの外面にろう付けされている。
【００２９】
また各冷却水管６０，６１は、図２に拡大して示すように、内周側から見て犠牲材層８８，芯材９０，犠牲材層９２，ろう材層９４がこの順に形成されたアルミ合金の４層クラッド材によって、略筒状に形成されている。ここで、犠牲材層８８，９２は例えばＪＩＳ７０７２や純アルミ系（Ａ１０７０）のようなアルミ合金により形成され、芯材９０はＪＩＳ３００３等のＡｌ−Ｍｎアルミ合金により形成され、ろう材９４はＪＩＳ４０４５及び４３４３等のＪＩＳ４０００系のＡｌ−Ｓｉアルミ合金材またはこれに亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したアルミ合金で形成されている。このような各冷却水管６０，６１は、外周側のろう材層９４がハウジング外筒部５０ａの取付穴５１，５１内壁にろう付けされ、エンジン装着時には、その先端部外周に冷却水用のゴムホース（図示省略）が取り付けられる。
【００３０】
エンドプレート６６は、アルミ合金により一体不可分の略環状に成形されており、その内，外周面でハウジング５０の内筒部５０ｃおよび外筒部５０ａに嵌着して、ハウジング５０の開口部を閉塞するようになっている。また、エンドプレート６６のコア部４８側の側面には、コア部４８最下段のプレート４２ａの外周，内周フランジに対応したテーパ６６ａ，６６ａが形成され、この側面が上記最下段のプレート４２ａ外面（下面）に圧接，嵌着するようになっている。このエンドプレート６６は、図外のエンジンブロックへ取り付けられる座面６６ｂを有し、この座面６６ｂには図外のＯリングが配設されるパッキン溝６６ｃが全周に形成されている。なお、図１の符号６６ｄは一方のオイル通路５２へ連通するオイル入口孔である。
【００３１】
このようなオイルクーラ４０は、取付シート６２の座面６２ａ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４０を貫通する中空ボルト９６を介してエンドプレート６６側よりエンジンブロックへ締結，固定される。このとき、エンドプレート６６のパッキン溝６６ｃに配設されたＯリングによって、エンドプレート６６の座面６６ｂとエンジンブロック側の取付面との間が適宜にシールされる。
【００３２】
このような構造のオイルクーラ４０において、エンジン側より送り込まれるエンジン潤滑用のオイルは、図１に示すように、エンドプレート６６のオイル入口孔６６ｄからオイル通路５２を介して各オイル室４４内に入り、各オイル室４４内を周方向に沿って流れた後、他方のオイル通路５３へ送り出される。それから上記オイルは、ハウジング本体６４底部５０ｂに形成されたオイル通路孔７８を通って、取付シート６２の内部へ送られ、取付シート６２の穴６２ｃを介してオイルフィルタへ送り出される。この後、オイルフィルタで濾過されたオイルは、中空ボルト９６内のオイル戻り通路９６ａを経てエンジン側へと戻される。
【００３３】
一方、図２に示すように、一方の冷却水管６０より流入された冷却水は、コア部４８とハウジング本体６４との間に区画形成された一方の間隙Ｄ３から冷却水通路５４を介して各冷却水室４６へ入り、各冷却水室４６を周方向に流れた後、冷却水通路５５および他方の間隙Ｄ４を通って冷却水管６１へと送り出される。
そして、各冷却水室４６内を流れる冷却水によって、オイル室４４内を流れるオイルが適温化されるように構成されている。
【００３４】
次に、上記オイルクーラ４０の製造方法を説明する。まず、コア部４８を構成する各プレート４２ａ，４２ｂと伝熱フィン５６、ハウジング本体６４、冷却水管６０，６１、取付シート６２およびエンドプレート６６等の各部材の表面に非腐食性フラックスを塗布した後乾燥させておく。次いで上記各部材を図示せぬ保持治具を用いて図１，２に示すように組み付け保持した状態で、炉中にて所定時間加熱する。これにより、各部材が一体にろう付け固定されたオイルクーラ４０が製造される。
【００３５】
以上のような本実施例によれば、以下に示す効果を奏する。
【００３６】
第１に、オイルクーラ４０を構成する各プレート４２ａ，４２ｂ、ハウジング５０（ハウジング本体６４、冷却水管６０，６１、取付シート６２、エンドプレート６６）等の各部材をアルミ合金により形成したため、例えば各部材をステンレスのような鉄系の金属で形成した場合に比して著しく軽量化される。
【００３７】
第２に、ハウジング５０のハウジング本体６４内面に第１，第２突起部７２，７６，７６を形成して、ハウジング本体６４とコア部４８との間に間隙Ｄ３，Ｄ４を区画形成したため、上記従来例のように別部材のディスタンスピースやウォータガイドが不要となり、つまり部品点数が少なくてすみ、構造が簡素化されるとともに、製造時の組付が容易となる。
【００３８】
第３に、取付シート６２を、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金材からなる芯材８２の取付座面６２ａの反対側面に、中間層８４とろう材層８６とがこの順に形成されたアルミ合金材により形成したため、軽量かつ強度に優れたものとなる。
【００３９】
詳述すると、取付シート６２の芯材８２を構成する７Ｎ０１のようなＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金材は、いわゆる時効硬化性を有し、ろう付け後に炉冷され、さらに常温下で１〜２週間経過した後に軟鋼並の強度が得られるものであり、例えばＪＩＳ３００３のアルミ合金の引張強度が８〜１０Ｋｇ／ｍｍ2であるのに対し、ＪＩＳ７Ｎ０１のアルミ合金では５２〜５８Ｋｇ／ｍｍ2と数倍の強度が得られる。この結果、取付シート６２の硬度と剛性が向上し、例えば製造時にオイルクーラと接触する取付座面６２ａに生じる傷が低減され、上記傷による破損，液漏れ等の発生を未然に阻止することができる。
【００４０】
また、取付シート６２のコア部４８側の外面にろう材層８６を形成したため、アルミ合金からなるハウジング本体６４と一体にろう付けすることができ、その製造が容易となる。言い換えると、上記芯材８２を構成するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金は、含有するＭｇの影響により、ろう付けが困難な特性を持っており、そのままではオイルクーラに用いることができない。本実施例では、芯材８２の一側面に中間層８４とろう材層８６とをクラッドした３層構造とすることにより、ハウジング本体６４へのろう付けを可能とし、つまり取付シート６２をオイルクーラ４０へ適用可能としてある。
【００４１】
第４に、各冷却水管６０，６１をアルミ合金の４層クラッド材とし、外周表面にろう材層９４を形成したため、アルミ合金から形成されるハウジング本体６４と一体にろう付けでき、その製造が容易となる。また、芯材９０の両面に犠牲材層８８，９２を設けたため、内周面側の犠牲材層８８で内部を流れる冷却水による孔食を阻止するとともに、外周面側の犠牲材層９２によって、例えば冷却水管６０，６１に取り付けられるゴムホースとの間に不可避的に浸入する水による孔食をも有効に阻止することができる。つまり、孔食に起因する強度低下や水漏れを有効に阻止することができる。
【００４２】
第５に、パッキン溝６６ｃを有するエンドプレート６６をアルミ合金により一体成形したため、上記従来のように別部材のエンドプレートとパッキンガイドとを設けたものに比し、部品点数が少なくてすみ、構造が簡素化されるとともに、製造時の組付が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わるオイルクーラのオイル通路側の断面図。
【図２】図１のオイルクーラの冷却水通路側の断面図。
【図３】図１のオイルクーラの上面図。
【図４】図１のオイルクーラのハウジング本体を単体で底部側から見た正面図。
【図５】図４のハウジング本体を単体で開口部側から見た正面図。
【図６】従来のオイルクーラを示す上面図。
【図７】図６のオイルクーラのオイル通路側の断面対応図。
【図８】図６のオイルクーラの冷却水通路側の断面図。
【符号の説明】
４０…オイルクーラ
４２ａ，４２ｂ…プレート
４４…オイル室
４６…冷却水室
４８…コア部
５０…ハウジング
５０ａ…外筒部
５０ｂ…底部
６０，６１…冷却水管
６２…取付シート
６２ａ…取付座面
６４…ハウジング本体
７２…第１突起部
７６…第２突起部
８２，９０…芯材
８４…中間層
８６，９４…ろう材層
８８，９２…犠牲材層
Ｄ３，Ｄ４…間隙