(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱フィンを介して重合する２枚のプレート間に扁平なオイル管を形成したオイル管形成体を、冷却水が流れ得る間隙を空けて複数積層したクーラ本体を備える多板式のオイルクーラにおいて、各プレートを、上記オイル管側から順に、ろう材層と、芯材と、純アルミニウムの中間犠牲材層と、Ａｌ−Ｓｉアルミ合金に亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したろう材層と、からなるアルミニウムの４層クラッド材とし、各プレートおよび伝熱フィンを一体にろう付けしてなることを特徴とするオイルクーラ。
【請求項２】
上記クーラ本体の片面に、ボルトを介してエンジン側へ取り付けられる取付フランジを設け、これら取付フランジおよびクーラ本体の内部を積層方向に延びて各オイル管へ連通するオイル通路を形成したオイルクーラであって、上記取付フランジを、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金材からなるフランジ本体と、薄板状のＡｌ−Ｍｎアルミ合金材層とからなる２層クラッド材とし、このＡｌ−Ｍｎアルミ合金材層を、上記クーラ本体の片面を構成するプレートの外面にろう付けしてなる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】
上記各プレートの外面に複数のエンボス部を形成し、上記ろう付けの際に、上記間隙を挟んで対向するエンボス部同士を互い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】
上記クーラ本体の片面または両面を構成するプレートの外面に、Ａｌ−Ｚｎアルミ合金の犠牲材を一体にろう付けしてなることを特徴とする請求項１〜３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、例えば大型ディーゼル車用エンジンのウォータジャケットにビルトインされ、冷却水によってエンジンの潤滑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】
この種の従来のオイルクーラは、例えばステンレスからなる２枚のプレートによって扁平なオイル管を形成したオイル管形成体を、適宜な間隙を空けて複数積層するとともに、最外層を構成するプレート外面に、ステンレスからなる一対の取付フランジを配した構造となっている。このようなオイルクーラは、液密な状態でウォータジャケット内にビルトインされて使用され、例えば各取付フランジをウォータジャケットのカバー部材の内側にボルトを介して締結して、エンジンに装着されるようになっている。
【０００３】
取付フランジおよび各オイル管形成体の内部には、積層方向に延びて上記各オイル管に連通する一対のオイル通路が形成されており、一方のオイル通路を介してエンジン側から流入された潤滑オイルは、各オイル管内を流れた後、他方のオイル通路からエンジン側へ戻される。そして、各プレートの外側を流れるウォータジャケット内の冷却水によって、オイル管内を流れるオイルを適温化するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにオイルクーラを構成するプレートや取付フランジ等の各部材をステンレスにより形成すると、オイルクーラの重量が大きくなり、自動車の総合軽量化の観点から好ましくない。そこで、例えば上記プレートや取付フランジをアルミニウムで形成するものが提案されているが、この場合、以下に述べる問題がある。
【０００５】
第１に、プレートをアルミニウムにより形成すると、冷却水にさらされるプレート外面に局部的な孔食を生じ、この孔がプレートを貫通して漏れに至る虞がある。特に、大型ディーゼル車用エンジンのウォータジャケット内にビルトインされるようなオイルクーラでは、各プレート外面のほぼ全面が高流速の冷却水にさらされるため、例えばプレート外面に犠牲材層を形成したとしても、十分に孔食を阻止することができない場合がある。
【０００６】
第２に、取付フランジを例えばＡｌ−Ｍｎアルミ合金材により形成すると、取付フランジとしての十分な強度を得ることができず、例えばこの取付フランジに鉄製のボルトを締結した状態で過大な振動応力が加わった場合に、取付フランジ側のネジ山が破損して、取付フランジとエンジン側との間の取付状態やシール性が低下する虞がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１の発明は、伝熱フィンを介して重合する２枚のプレート間に扁平なオイル管を形成したオイル管形成体を、冷却水が流れ得る間隙を空けて複数積層したクーラ本体を備える多板式のオイルクーラにおいて、各プレートを、上記オイル管側から順に、ろう材層と、芯材と、純アルミニウムの中間犠牲材層と、Ａｌ−Ｓｉアルミ合金に亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したろう材層と、からなるアルミニウムの４層クラッド材とし、各プレートおよび伝熱フィンを一体にろう付けしてなることを特徴としている。
【０００８】
つまり各プレートは、ろう材，芯材、純アルミニウムの中間犠牲材，およびＡｌ−Ｓｉアルミ合金に亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したろう材とをクラッド（機械的圧接により一体化）することにより形成される。
【０００９】
上記ろう材としては、ＪＩＳ４０４５及び４３４３に代表されるＡｌ−Ｓｉ（ＪＩＳ４０００系）のアルミ合金が好適に用いられ、更に冷却水側のろう材には、亜鉛を１．０〜２．０重量％添加してある。芯材としては、ＪＩＳ３００３等の耐食性，強度に優れたＡｌ−Ｍｎ（ＪＩＳ３０００系）アルミ合金材が好適である。中間犠牲材には、アルミニウムを９９重量％以上含んだＪＩＳ１０６０，１０７０に代表される純アルミニウム（ＪＩＳ１０００系）材料を用いることができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、上記クーラ本体の片面に、ボルトを介してエンジン側へ取り付けられる取付フランジを設け、これら取付フランジおよびクーラ本体の内部を積層方向に延びて各オイル管へ連通するオイル通路を形成したオイルクーラであって、上記取付フランジを、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金材からなるフランジ本体と、薄板状のＡｌ−Ｍｎアルミ合金材層とからなる２層クラッド材とし、このＡｌ−Ｍｎアルミ合金材層を、上記クーラ本体の片面を構成するプレートの外面にろう付けしてなることを特徴としている。
【００１１】
上記フランジ本体を構成するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ（ＪＩＳ７０００系）アルミ合金材は、ＪＩＳ７Ｎ０１合金に代表されるように、いわゆる時効硬化性を有し、熱処理後から所定時間を経て軟鋼並の強度が得られるもので、本発明のオイルクーラに用いられる取付フランジとして十分な強度を有している。
【００１２】
一方、フランジ本体と一体にクラッドされるＡｌ−Ｍｎ（ＪＩＳ３０００系）アルミ合金材は、例えばフランジ本体に対して約６％程度の厚さの薄板状のもので、クーラ本体側のプレートと一体にろう付けし得る材料となっている。
【００１３】
請求項３の発明は、上記各プレートの外面に複数のエンボス部を形成し、上記ろう付けの際に、上記間隙を挟んで対向するエンボス部同士を互いにろう付けしてなることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明は、上記クーラ本体の片面または両面を構成するプレートの外面に、Ａｌ−Ｚｎアルミ合金の犠牲材を一体にろう付けしてなることを特徴としている。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、各プレートをアルミニウムから形成してあるためにオイルクーラが軽量化され、かつ、プレート両面にろう材層を形成してあるため、伝熱フィンおよび各プレートを一体にろう付けでき、その製造が容易である。しかも、芯材の冷却水側に、純アルミニウムの中間犠牲材層と、Ａｌ−Ｓｉアルミ合金に亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したろう材層とをこの順に形成したため、冷却水に面するプレート外面の孔食を有効に阻止し、オイルクーラの寿命を向上することができる。この理由としては、外側のろう材層が中間犠牲材層や芯材に対して犠牲腐食層的に機能し、かつ中間犠牲材層によって、プレート表面に沿った横方向へと腐食を進行させて、プレートの孔食を有効に阻止するものと考えられる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、取付フランジの本体をなすＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金材が、時効硬化性を有し、例えばろう付けによる高温加熱後一定時間を経て軟鋼並みの強度が得られるものであるため、取付フランジが十分な強度を持ったものとなる。したがって、仮に取付フランジを鉄製のボルトによってエンジン側へ締結した状態で過大な振動応力が加わったとしても、上述した従来例のように取付フランジ側のネジ山が破損して取付状態やシール性が劣化するような虞はない。
【００１７】
一方、取付フランジの本体を構成するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金材は、含有するＭｇの影響によって、クーラ本体の最外層を構成するプレートとのろう付けが困難な材料である。そこで本発明では、フランジ本体の一側面に、上記プレートとろう付け可能な薄板状のＡｌ−Ｍｎ（ＪＩＳ３０００系）アルミ合金材を予めクラッド（機械的圧接により一体化）し、このＡｌ−Ｍｎアルミ合金材層を、クーラ本体の最外層をなすプレートとろう付けするようにしている。これにより取付フランジを各プレート，伝熱フィン等の各部材とともに同時にろう付けでき、オイルクーラの製造が極めて容易なものとなる。
【００１８】
請求項３に記載の発明のよれば、各プレート外面に複数のエンボス部を形成し、間隙を挟んで対向するエンボス部を互いに係合，ろう付けしてあるため、積層方向の剛性が高められるとともに、上記間隙の幅をプレートの面方向に沿って均一化することができる。また、エンボス部同士をろう付けしてあるため、係合するエンボス部同士が互いに摺動することによる磨耗や肉痩せを阻止することができる。しかも、各部材のろう付けの際に、エンボス部が互いにろう付けされるため、何ら接合処理等を追加する必要がない。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、クーラ本体の片面または両面を構成するプレート外面に、Ａｌ−Ｚｎアルミ合金の犠牲材を一体にろう付けしたため、この犠牲材の分、プレートの防食効果を更に延長することができる。また、ろう付けの際にクーラ本体を構成する各部材を積層方向に組み付けた状態で保持するための治具を、最外層のプレートに係合させると、プレート外面に形成されたろう材層によって、プレートと治具とが接合したり、プレート表面に汚れが残る虞がある。本発明ではクーラ本体の片面または両面に犠牲材を設けているため、ろう付けの際に、この犠牲材と上記治具とを係合させることができ、その作業性が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の最適な実施の形態を詳述する。
【００２１】
図１〜４は、本発明の最適な実施例であるオイルクーラ１０を示している。このオイルクーラ１０は、オーバル型のクーラ本体１２と、クーラ本体１２の片面（図１の上面）に設けられた一対の取付フランジ１４と、から大略構成され、各部一体にろう付けされている。そして、図１に示すようなエンジン装着状態にあっては、鉄製のボルト１６を介してアルミダイカスト製カバー１８の内側へ取り付けられて、エンジンのウォータジャケット２０内に配置された状態で使用される。
【００２２】
上記クーラ本体１２は、図１にも示すように、伝熱フィン２２を介して重合する２枚のオーバル型のプレート２４，２４間に扁平なオイル管２６を形成したオイル管形成体２８を、ウォータジャケット２０内の冷却水が流れ得る間隙Ｄを空けて４個積層した構造となっている。また、取付フランジ１４および各オイル管形成体２８の内部には、積層方向に延びて各オイル管２６に連通するオイル通路３０が形成され、各オイル通路３０はカバー１８に形成されたオイル流入口３２へと連通している。
【００２３】
そして、エンジン潤滑用のオイルは、図において左方（図１では図外）のオイル流入口３２からオイル通路３０を通って各オイル管２６を図１の矢印Ａの方向に流れ、図１に示された右方のオイル通路３０，オイル流入口３２を経てエンジン側へ戻される。このとき、上記間隙Ｄ等を通って各プレート２４の外側を図１の紙面に垂直な方向に流れるウォータジャケット２０内の冷却水によって、各オイル管２６を流れる潤滑オイルを適温化するようになっている。
【００２４】
各部の構成を詳述すると、オイル管形成体２８を構成する両プレート２４の外周縁部には、互いに対向するフランジ部３４が曲げ形成されており、これら両フランジ部３４を突き合わせてろう付けすることにより、オイル管形成体２８内部のオイル管２６を密封してある。また、各伝熱フィン２２にオイル通路３０を構成する連通穴３６を形成するとともに、各プレート２４にオイル通路３０を構成する係合片部３８を外側へ曲げ形成してある。そして、オイル通路３０をウォータジャケット２０から遮断するように、上記間隙Ｄを挟んで隣設する両係合片部３８を周方向に係合してあり、さらに係合片部３８の外周に、アルミ製のディスタンスピース４２を上記間隙Ｄ間に介装してある。
【００２５】
プレート２４の間隙Ｄ側の外面には複数のエンボス部４０が形成されている。各エンボス部４０は、図４に示すように、先端に平坦部４０ａが形成された山状に形成されており、間隙Ｄを挟んで対向するエンボス部４０の平坦部４０ａ同士を互いに係合，ろう付けしてある。これらエンボス部４０によって、上記間隙Ｄの幅が面方向で均一化されるとともに、クーラ本体１２の積層方向の剛性が高められている。
【００２６】
クーラ本体１２の最上段を構成する上プレート２４ａと、最下段を構成する下プレート２４ｂとは、本実施例では、その外面にエンボス部４０のないフラットな形状となっており、外観に優れたものとなっている。また、下プレート２４ｂは、オイル通路３０の下端部を閉塞するように、係合片部３８に対応する部分がフラットな板状に形成されており、その外面側にアルミ合金からなる円柱状のレインフォースメント４４が一体にろう付けされている。そして、レインフォースメント４４や各ディスタンスピース４２によって、オイル通路３０に沿った積層方向の剛性が一段と高められている。
【００２７】
一方、取付フランジ１４は、その中央部にオイル通路３０を構成するオイル通路孔４６が軸方向に沿って形成されるとともに、オイル通路孔４６を挟んで両側に、内面に雌ねじ４８ａが形成された一対のボルト孔４８が形成されている。また、取付フランジ１４のオイル通路孔４６の開口周縁部には段部５０が凹設されており、ここにシール部材としてのＯリング５２が配設される。
【００２８】
ここで本実施例では、図４に示すように、各プレート２４をオイル管２６側から順に、Ａｌ−Ｓｉアルミ合金（例えばＪＩＳ４０４５）のろう材層５４，Ａｌ−Ｍｎアルミ合金（例えばＪＩＳ３００３）の芯材５６，純アルミニウム（例えばＪＩＳ１０７０）の中間犠牲材層５８，およびＡｌ−Ｓｉアルミ合金（例えばＪＩＳ４０４５）に亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したろう材層６０と、からなるアルミニウムの４層クラッド材としている。つまり、各プレート２４は、Ａｌ−Ｓｉアルミ合金のろう材と、Ａｌ−Ｍｎアルミ合金の芯材と、純アルミニウムの中間犠牲材と、Ａｌ−Ｓｉアルミ合金に亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したろう材とをクラッド（機械的圧接により一体化）することにより形成されている。
【００２９】
一方、取付フランジ１４を、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金（例えばＪＩＳ７Ｎ０１）からなるフランジ本体６２の一側面に、このフランジ本体６２に対して約６％の厚さの薄板状のＡｌ−Ｍｎアルミ合金材（例えばＪＩＳ３００３）層６４とをクラッドした２層クラッド材としている。
【００３０】
このようなオイルクーラ１０の製造方法を説明すると、予め各部材に非腐食性フラックスを塗布した後乾燥させておき、次いで上記プレート２４，取付フランジ１４の他、伝熱フィン２２、ディスタンスピース４２およびレインフォースメント４４等の各部材を、図示せぬ保持治具を用いて、図１に示すように積層方向に組み付けた状態に保持したまま、炉中にて所定時間加熱する。これにより、オイル側ろう材層５４と冷却水側ろう材層６０とによって、各部品が一体にろう付け固定されたオイルクーラ１０が製造される。
【００３１】
また、このろう付けの際、互いに係合するエンボス平坦部４０ａの接合部の周りには、図４の符号Ｂで示すように、加熱時に一旦溶融した冷却水側ろう材層６０によってろう材の厚肉な層が形成されるため、両エンボス部４０が互いに固定される。
【００３２】
このようにして製造されたオイルクーラ１０は、Ｏリング５２を介して取付フランジ１４とカバー１８とをボルト１６によって強固に共締めすることにより、取付フランジ１４とカバー１８との間が適宜にシールされた状態でカバー１８の内側へ固定され、このカバー１８をエンジン側へ取り付けることにより、ウォータジャケット２０内へビルトインされるようになっている。
【００３３】
以上のように本実施例では、各プレート２４や取付フランジ１４等の各部材をアルミニウムにより形成したため軽量化されており、かつプレート２４の両面にろう材層５４，６０を形成してあるため、各プレート２４，伝熱フィン２２，取付フランジ１４等の各部材を同時にろう付けでき、その製造が容易である。また、各プレート２４の芯材５６の冷却水側の外面に、純アルミニウムの中間犠牲材層５８と、Ａｌ−Ｓｉアルミ合金に亜鉛を１．０〜２．０重量％添加したろう材層６０とをこの順に形成してあるため、冷却水側にさらされるプレート２４外面の孔食を有効に阻止し、オイルクーラ１０の寿命を向上することができる。この理由としては、冷却水側ろう材層６０が中間犠牲材層５８や芯材５６に対して犠牲腐食層的に機能し、中間犠牲材層５８と合わせて、腐食をプレート２４表面に沿った横方向へ進行させて、プレート２４の孔食を有効に阻止しているものと考えられる。
【００３４】
また、取付フランジ１４のフランジ本体６２を強度に優れたＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金材としたため、例えば取付フランジ１４を鉄製のボルト１６によってエンジン側へ締結した状態で過大な振動応力が加わったとしても、取付フランジ１４の雌ねじ４８ａが破損するようなことはなく、上記従来例のように取付状態が劣化したりシール性が低下するようなことはない。
【００３５】
ここで、フランジ本体６２を構成するＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇアルミ合金材は、含有するＭｇの影響により、クーラ本体１２の最上面を構成する冷却水側ろう材層６０とのろう付けが難しい材料であるが、本実施例では、ろう材層６０とろう付け可能なＡｌ−Ｍｎアルミ合金材層６４をフランジ本体６２と一体にクラッドしてあるため、このＡｌ−Ｍｎアルミ合金材層６４側から取付フランジ１４をクーラ本体１２とろう付けすることができる。
【００３６】
しかも、ろう付け成形の際に、間隙Ｄを挟んで対向するエンボス部４０同士が、プレート２４の冷却水側ろう材層６０によって互いにろう付け固定されるため、エンジン稼働中にエンボス部４０が相対的に摺動することによる磨耗，肉痩せを生じることもない。
【００３７】
なお、本発明は上記実施例の構成に限定されるものではなく、例えば図１に仮想線で示すように、クーラ本体１２の両面を構成する上プレート２４ａおよび下プレート２４ｂの外面に、Ａｌ−Ｚｎアルミ合金材からなる薄板状の犠牲材７０をそれぞれ一体にろう付けしたものであってもよい。この場合には、犠牲材７０の分だけ更にプレートの防食効果が延長される。また、ろう付けの際に保持治具を最外層のプレート２４ａ，２４ｂに直接係合させると、保持治具とプレート２４ａ，２４ｂとが接合したり、プレート２４ａ，２４ｂ表面に汚れが残る虞があるが、上記のようにプレート２４ａ，２４ｂの外側に犠牲材７０を設けていると、この犠牲材７０と治具とを係合させることができ、その作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わるオイルクーラのエンジン装着状態を示す一部破断図。
【図２】図１のオイルクーラの上面図。
【図３】図１のオイルクーラの側面図。
【図４】図１のオイルクーラのエンボス部付近を拡大して示す一部破断図。
【符号の説明】
１０…オイルクーラ
１２…クーラ本体
１４…取付フランジ
１６…ボルト
１８…カバー
２２…伝熱フィン
２４…プレート
２６…オイル管
２８…オイル管形成体
３０…オイル通路
４０…エンボス部
５４，６０…ろう材層
５６…芯材
５８…中間犠牲材層
６２…フランジ本体
６４…Ａｌ−Ｍｎアルミ合金材層
７０…犠牲材
【図１】
0003716887.tif 000002
【図２】
0003716887.tif 000003
【図３】
0003716887.tif 000004
【図４】
0003716887.tif 000005