JP2001514374A - グロメットおよび一体鋳込みタンクを用いた熱交換機集合体 - Google Patents
グロメットおよび一体鋳込みタンクを用いた熱交換機集合体Info
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Abstract
Description
グロメットを用いた自動車熱交換機に関する。
、エンジン冷却剤用ラジエタ、空気調整凝縮機および蒸発機、オイル冷却機)で
あり、または空気対空気熱交換機(充填空気冷却機)でもある。液体対空気およ
び空気対空気熱交換機は、代表的には入口タンクまたはマニホルド、出口タンク
またはマニホルド、および冷却されるべき流体を運ぶタンクもしくはマニホルド
間に延びる多数の管からなる。ヘッダは、管の機械的取付けおよび流体接続のた
めにタンクに通常は設けられる。管に取り付けられたフィンが管内の液体または
気体と外部の大気との間で熱を伝達する。機械的骨組または構造は、集合体に構
造上の強度を与えるように、また、ユニットを自動車にまたはユニットが用いら
れるその他の機械に装着する手段を与えるように、通常は含まれている。
コア)は、熱伝達フィンを間挿された複数の垂直に平行に離間された管22から
なる。これらのフィンは、図1に示す合成コア形体の平坦フィン24または蛇行
フィン26でもよい。これらのフィンの任意形体は、熱伝達を上げるように放熱
孔を含んでいてもよい。フィンは、アルミニウム、真鍮、銅、その他の熱伝導性
金属もしくは合金のストリップから代表的にはなる。平坦フィン24は、穴のま
わりに形成されたカラーを有するシート金属から一般的にはなる。管22は、カ
ラー付き開口を通して挿入され、そして、複数のフィンがコア内にフィン配列を
作り上げるために重ねられてもよい。蛇行フィンは、蛇行パターンで延び、スト
リップが隣接管の間で複数の交互曲げで形成される。曲げの根元は、管にロウ付
けまたはハンダ付けによって一般に固定される。根元間のストリップ部分は、管
の間に延びている。蛇行フィン30(図2)においては,そのパターンはジグザ グであるが、蛇行フィン26においては、そのパターンは正弦波に類似している
。管の端は、ヘッダ・タンクに接続するように、コア20のフィン配列を超えて
延びている。
22の上端および下端を受けかつ密閉する開口を有する板である。上方タンク3
4aおよび下方タンク34bは、それぞれ通常はヘッダ28aおよび28bに溶
接またはハンダ付けされ、熱交換機のための入口36および出口38を含む。側
面支持レール32またはその他の構造は、コアのいずれかの側にタンクおよびヘ
ッダを固定するように用いられてもよく、また、完成された熱交換機を自動車ま
たは機械枠内に固定されるようにしてもよい。
ったオーバルでもよい。管対ヘッダ・ジョイントを溶接する従来の方法は、例え
ば、米国特許第5,407,004号に開示されている。その記載がここで参考
として組み込まれている。
より長さを増加させる。タンクまたはマニホルドがユニット骨組または構造によ
って互いに関して固定されるので、管の長さの増加がタンクおよび関連したヘッ
ダに、特に管とヘッダ間のジョイント領域に高い機械的な応力を生じる。さらに
、熱交換機内の熱い液体または熱い空気圧力が、タンクまたはマニホルドおよび
ヘッダを歪ませる傾向があり、これが管対ヘッダ・ジョイントにさらなる応力を
生じる。熱膨張および内部圧力から生じる応力の組合せは、熱交換機の早期故障
を生じる。管とヘッダ間のジョイントに生じる割れが故障の最も共通した形態で
ある。多くの対策が、熱膨張および内部圧力による熱交換機の故障を避けるよう
に取られてきた。最も多くの対策は、1つまたは2つのカテゴリに入る。それは
、(1)故障しやすい領域の強度を改善する対策、(2)故障しやすい領域に弾
性を与える対策である。弾性を与える対策は、設計者に訴えるものがあった。な
ぜならば、設計者は強度の改善を達成するためにより多くの材料を設けなければ
ならない対策よりも、より大きな経済性をもって熱膨張大内部圧力の応力に対し
て解決を与えるからである。
て設計されてきた。機関車ラジエタは、図3に示すように、特別の弾性設計のヘ
ッダを使用して30年間以上も本発明の譲受人によって製造されてきた。金属ヘ
ッダ28は、ボルト止め等によってタンクに機械的に取り付けられ、ラジエタ・
コアから延びるオーバル真鍮管22を受けるようにヘッダ内に大きめの穴または
開口を有している。平坦形式の設計のフィン24は、管のまわりに嵌合されるカ
ラー25を有している。ヘッダの開口内でオーバル真鍮口輪44が置かれる。こ
れらの口輪は、シリコンごむ40を鋳込むことによってヘッダに接合される。次
に、口輪は、管とヘッダ間に漏れのない弾性ジョイントを形成するように全体に
わたって延びるコア管にハンダ付けされる。これは機関車にとって代表的な動作
条件の下で極めて有効な設計ではあったが、それは製造することが高価である。
ニウム・ヘッダ、プラスチック・タンクを用いた自動車用ラジエタが製造された
。鋳造ごむシートがヘッダの各管穴に弾性グロメットを設け、そして、プラスチ
ック・タンクに対してヘッダを密閉するガスケットを設けていた。プラスチック
・タンクは、ヘッダの絞られたタブによってヘッダに取り付けられている。管を
ヘッダの穴のごむグロメットに挿入することによって、グロメットのごむを圧縮
し、ヘッダに対して管の弾性密閉取付けを与える。しかし、相当の力がすべての
コア管をヘッダ穴に挿入するために要求された。この設計は、組立て中のコアお
よびヘッダ歪み問題のために、また、所望量のグロメット圧縮をもってコア管を
ヘッダに嵌合させることを要求された精密な公差のために比較的に小単位に限ら
れていた。
していた。これらのラジエタは、管のほとんどの長さにそってフィンを設けられ
た丸い端部とオーバル断面とを有する個々のフィン付き管のまわりに設計されて
いた。以前の設計におけるように、ヘッダに対する管の密閉は、管とヘッダ間で
グロメットの圧縮によって達成された。しかし、この別の設計においては、管は
個々にヘッダに組み立てられ、これにより高い組立て力を回避している。これは
、重い構造設備に対して非常に大きいラジエタの構造を許す。しかし、丸い端部
を持った管の使用が、多くのコア設計にくらべて比較的に貧弱な熱性能を生じる
むしろ広い管間隔を有するコアに対してこの設計を限定している。
って円形断面の管を用いたラジエタを記載している。この種の設計は、図4に示
されている。そこでは、管22が平坦板フィン24のカラー開口25を通して圧
縮される。管端が、ヘッダ板28の開口に配置されたシリコンごむグロメット4
2を貫通する。グロメットは、中央周辺溝と、ヘッダ板の頂部および下部で外方
に延びる頂部および下部リップまたはフランジとを有している。その丸い管のた
めに、この設計は多くのラジエタ設計にくらべて貧弱な熱的性能から影響を受け
、また、ジョイントを密閉するように管とヘッダ開口との間でグロメットの必要
な圧縮を達成するように精密な公差を有していなければならない。米国特許第5
,052,475号および同第5,226,235号は、ハンダ付けタンクおよび溶
接タンクにそれぞれ円形管を密閉するように円形のグロメットを使用することを
開示している。英国特許第29,777号は、ヘッダと一体に鋳込まれた管板を 備えた丸い管およびグロメットの使用を開示しているが、鋳込みがなされた後に
丸い開口が管板に穴開けされるか、さもなければ形成される。
空気熱交換機が市場へ供給されつつある。大きめの寸法の開口を有するアルミニ
ウム・ヘッダが鋳込まれたアルミニウム・マニホルドに溶接される。(完全鋳込
みタンク/ヘッダは用いられていないと考えられる。)上述した’361号特許
において記載されたグロメットに類似するオーバル・シリコンごむグロメットが
溶接されたタンクのヘッダ開口に挿入される。タンク/ヘッダ結合体に関連して
、グロメットを用いた熱交換機を高価なロウ付け、溶接、機械加工をすることは
、望ましくない取扱いおよび製造過程にその他の費用を追加する。
・ジョイントにグロメットを利用し、溶接またはロウ付けをせずに容易に製造さ
れうる改良された熱交換機を提供することにある。
タンクの管対ヘッダ・ジョイントにグロメットを利用した熱交換機を組み立てる
方法を提供することにある。
良された方法を提供することにある。
分と一体になったヘッダ部分を有する鋳込みのままの結合ヘッダ・タンクからな
る熱交換機を提供する本発明において達成される。鋳込みヘッダ・タンク結合体
は、その結合体へおよびそこからの冷却剤通路のためにその合体のヘッダ部分に
最初に鋳込まれた少なくとも1つの開口とおよびその結合体のタンク部分に最初
に鋳込まれた少なくとも1つの開口とを有している。管が、ヘッダ部分開口に受
けられかつその開口を貫通する。密閉手段が、管のまわりからの漏洩を防止する
ようにヘッダ部分に対してその管を密閉する。
そこからの冷却剤通路のためにその合体のヘッダ部分に最初に鋳込まれた複数の
開口を有している。管が、ヘッダ部分開口に受けられかつその開口を貫通する。
密閉手段が、管のまわりからの漏洩を防止するようにヘッダ部分に対してその管
を密閉する。
、およびグロメットの横断面がオーバルである。さらに好ましくは、結合された
鋳込みヘッダ・タンクが、幅よりも大きい長さを有しかつその長さにそって延び
る単列の複数のオーバル・ヘッダ開口を有している長方形のヘッダ部分を備え、
オーバル・ヘッダ開口がヘッダ部分の幅の方向に延びる長径を有する。
法を提供する。 a)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する結合された鋳込みヘッダ・
タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク結合体が該結合体へおよびそこからの冷
却剤通路のために該結合体のヘッダ部分に最初に鋳込まれた少なくとも1つの開
口とおよび該結合体のタンク部分に最初に鋳込まれた少なくとも1つの開口とを
有している結合された鋳込みヘッダ・タンクを設けること、 b)前記ヘッダ開口内に挿入するように熱交換機コアから管を設けること、 c)前記管を前記ヘッダ部分開口に対して密閉すること。 代案として、上述した方法の工程(a)は、タンク部分と一体になったヘッダ
部分を有する結合された鋳込みヘッダ・タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク
結合体がその結合体へおよびそこからの冷却剤通路のためにその結合体のヘッダ
部分に最初に鋳込まれた複数の開口を有している結合された鋳込みヘッダ・タン
クを設けることからなる。
含んでもよい。
の製造方法を提供する。 a)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する所望の結合されたヘッダ・
タンクの内部および外部形状にそれぞれ対応する内側鋳型部および外側鋳型部で
あって、ヘッダ部分およびタンク部分の各々が冷却剤通路のために少なくとも1
つの開口を有している内側鋳型部および外側鋳型部を設けること、 b)外側鋳型部内に内側鋳型部を支持しかつ結合されたヘッダ・タンクの形状
に対応する空間をそれらの間に形成するようにヘッダおよびタンク部分開口を通
して内側鋳型部および外側鋳型部を接続すること、 c)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する結合された鋳込みヘッダ・
タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク結合体がその結合体へおよびそこからの
冷却剤通路のためにその結合体のヘッダ部分に少なくとも1つの開口とタンク部
分に少なくとも1つの開口とを有している結合された鋳込みヘッダ・タンクを形
成するように、空間に溶融金属を満たし、そしてその溶融金属を凝固させること
、 d)鋳込まれたヘッダ・タンクを外側鋳型部から取り出すこと、 e)内側鋳型部を前記鋳込まれたヘッダ・タンクから取り出すこと。
タンクの内部および外部形状にそれぞれ対応する内側鋳型部および外側鋳型部で
あって、ヘッダ部分が冷却剤通路のために複数の開口を有している内側鋳型部お
よび外側鋳型部を設けること、 b)外側鋳型部内に内側鋳型部を支持しかつ結合されたヘッダ・タンクの形状
に対応する空間をそれらの間に形成するようにヘッダ部分開口を通して内側鋳型
部および外側鋳型部を接続すること、 c)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する結合された鋳込みヘッダ・
タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク結合体がその結合体へおよびそこからの
冷却剤通路のためにその結合体のヘッダ部分に複数の開口を有している結合され
た鋳込みヘッダ・タンクを形成するように、前記空間に溶融金属を満たし、そし
てその溶融金属を凝固させること、 d)鋳込まれたヘッダ・タンクを外側鋳型部から取り出すこと、 e)内側鋳型部を鋳込まれたヘッダ・タンクから取り出すこと。
分を通して鋳込まれたヘッダ・タンクから取り出される。鋳型部の取出しに続い
て、その方法は、管を熱交換機コアから鋳込まれたヘッダ部分の開口に挿入し、
そして管をそこに固定することを含んでいてもよい。
求の範囲に述べられている。図面は、図示の目的のためにだけであり、寸法を描
く必要はない。しかし、組織および動作の方法に関する本発明自体は以下の添付
図面に関連してとられた詳細な記載を参照して最もよく理解されるであろう。
空気冷却機または中間冷却機として用いられる空気対空気熱交換機に主として向
けられている。しかし、それはその他の形式の熱交換機、例えば、ラジエタ、オ
イル冷却機等のような本発明の背景技術において検討したものにも用いられうる
。本発明は、ヘッダ部分に開口を有する一体鋳込み結合ヘッダ・タンク、ならび
に管の熱膨張およびタンク内部圧力の組合せによる管対ヘッダ応力を最少にする
弾性管対ヘッダ部分ジョイントを有する熱交換機を提供する。好ましくは、オー
バル管は、他の形状および断面が用いられてもよいが、コアの最適熱伝達のため
に緊密な管間隔を得るように用いられる。
結合された鋳込みヘッダ・タンクを用いる。図5−7に示すように、結合された
ヘッダ・タンク100は、熱交換機集合体へまたはそこからの冷却されるべき流
体の通路と車両とを接続するための入口または出口開口102を備えた中空タン
ク部分を有する。弾性グロメットを受けかつグロメット内で熱交換機コア集合体
からの管を受ける複数の開口52を有する長方形一体ヘッダ部分28がタンク1
00の端部を閉じる。
・グロメットおよび管を受けるように単列に配列される。代案として、管の多数
列が用いられてもよい。ここに述べたように、「オーバル」という用語は、楕円
、丸い隅を持つ長方形、その他の長円または卵形のような総体的に滑らかな湾曲
周を有する任意の非円形形状軸断面(すなわち、管の軸に垂直)を言う。オーバ
ル断面形状であるために、このような管および開口は、一方の方向の直径が他方
の方向(通常は垂直)の直径よりも大きい。これは、それぞれ「長径」および「
短径」としてここでは言及される。オーバル形状管、したがってオーバル形状ヘ
ッダ開口およびグロメットが好ましいが、その他の管、開口、グロメット形状(
円形または長方形)が用いられてもよい。
ましい。開口52は、図示したオーバルの長い寸法がヘッダ部分28の幅の方向
にあるように、また、全幅Wをほぼ横切って延びるように、整列される。個々の
開口52は、次に長さ方向にそって並んでまたは単列のヘッダ部分28に並んで
整列される。
10において鋳込み鋳型に関連して示されている。鋳型108は、内面が一体の
ヘッダ・タンク100の外面に一致する外側鋳型部112と、外面が一体のヘッ
ダ・タンク100の内面に一致する内側鋳型部またはシェル・コア部分110と
からなる。好ましくは、外側鋳型部112および内側鋳型部110の両者は、砂
または砂と樹脂との組合せからなる。これらは、内面および外面の概略形状をつ
くるように詰め込まれかつ形成される。鋳型108をつくるさいに、シェル・コ
ア110は、樹脂と砂との混合物を鋳型(シェル・コア・ボックス)に注ぐこと
によって好ましくは形成される。鋳型は、一体ヘッダ・タンク100の内面の形
状を有する。鋳型は表面上の樹脂と砂との混合物を養生するように加熱され、こ
れにより樹脂と砂との混合物が養生する前に加熱が中断された後に、剛性のシェ
ルを形成する。シェル・コアは、シェル・コア・ボックスから取り出され、養生
されていない砂と樹脂は開口をかいして内面から取り出され、中空のシェル・コ
アを残す。シェル・コア110が完成された後に、それは内側鋳型112(好ま
しくは、一体ヘッダ・タンク100の内面に一致した2つの部品に形成される)
に置かれ、それにより一体ヘッダ・タンク結合体100に一致する空間をつくる
。
口102に一致する)において、また、区分118(ヘッダ部分開口52に一致
する)において、詰め込まれかつ形成された砂または砂/樹脂混合体の一部によ
って外側鋳型112に接続されかつそこに支持されてもよいことがわかった。鋳
型のシェル・コア110および外側鋳型部112は、入口/出口開口(鋳型区分
116)においておよび少なくとも1つのヘッダ部分開口(鋳型区分118)に
おいて接続されるこたが好ましい。ランナ区分114は、溶融金属を鋳型の種々
の区分に分配するために、外側鋳型部112内に形成される。
、で満たされ、かつ、金属が冷却され、凝固された後に、内側鋳型部および外側
鋳型部が仕上げられた一体鋳込みヘッダ・タンク結合体100のまわりから取り
出される。取出しは、揺動および/または振動によって砂および/または砂/樹
脂混合体を破壊することを代表的には含んでいる。シェル・コア材料110が仕
上げられた鋳込みヘッダ・タンク結合体内にあるので、その部品は入口/出口開
口102および/またはヘッダ部分開口52をかいして取り出される。
は仕上げ作業が、必要に応じて、なされてもよい。例えば、入口/出口開口10
2および/またはヘッダ部分開口52は、必要に応じて、これらの開口の精密な
公差を保証するように機械加工等によってさらに仕上げられてもよい。代案とし
て、開口は熱交換機の最終集合体に用いるために鋳込みのままに留められていて
もよい。また、他のヘッダ部分開口52を含む他の開口が、鋳物に機械加工され
てもよい。
てもよいが、グロメットが管とヘッダ部分開口間の好適な密閉手段となる。本発
明の好適なグロメットは、図11、12において応力のかかっていない、または
歪まされていない状態に図示されている。グロメット50は、代表的には金属ま
たは合金からつくられている熱交換機の他の成分に対して良好な密閉を与えるシ
リコンごむまたは他の弾性可撓もしくは柔順なポリマもしくは他の材料からなる
ことが好ましい。グロメット50は、熱交換機コアから管を受けるように開口を
有する本体部分からなる。半径方向外方に延びるリップまたはフランジ58は、
本体部分の第1上方端に配置され、半径方向内方に延びるリップまたはフランジ
60は、グロメットの第2下方端に配置される。相対的な「向き」の用語は、こ
こでは図面と関連してのみ使用され、グロメットおよびその他の成分は図示され
た以外のその他のものを含めて任意の位置に用いられてもよいことを理解された
い。外方リップ58は、グロメットの外側壁区分54に向かって下内方に延びる
環状部分62を有する。外側区分54は、そこからグロメットの下方端まで真っ
すぐに延びている。内壁56は、、それが半径方向内方に突出するリップ60に
達するまで、グロメットの上方端から下方に真っすぐに延びている。図11の側
面図に示すように、上方リップ58と下方リップ60とは、総体的に丸められた
隅を有する。しかし、これらリップの他の任意形状または形体が用いられてもよ
い。また、グロメット50の本体部分は、円錐形状でもよい。
採寸されたヘッダ部分28のオーバル開口52の形状に一致する。組立て中に、
グロメット50はまずヘッダ開口52に挿入されることが好ましい。それに続い
て、熱交換機コア管がグロメットに入れられる。上方リップまたはフランジ58
が本体から半径方向外方に延びるグロメットの一部分のみになるので、ヘッダの
一方の側からの挿入が容易になる。好ましくは、グロメットはヘッダ部分のいわ
ゆる「空気」側、すなわち、熱交換機外の包囲大気にさらされたヘッダ部分の側
から挿入される。内方に突出された端を有するグロメットの下方端は、まずヘッ
ダ部分開口に挿入され、そして挿入後、ヘッダ部分28のいわゆる「流体」側、
すなわち、熱交換機内側の空気または液体にさらされた側から延びる。完全挿入
後、外方リップ58はヘッダ部分開口52の外部に留まり、好ましくはヘッダ部
分の空気側面に接触する。
大きいことがわかる(ヘッダ開口に挿入された想像線で示す管22の長径よりも
わずかに大きい)。これは、ヘッダの可撓性を最小にし、ヘッダ部分の強度を最
大にする。さらに、ヘッダ部分は、管端のために開口を含む比較的に平らなまた
は平坦な中央区分を持ってつくられることが好ましい。
方端の外壁が半径方向外側に押されるように、管端の外径よりも小さい。グロメ
ット材料の弾性のために、管はグロメットを下方領域において引き延ばし、その
壁をたわませて、内方リップ60と管端48の外面との間に良好な密閉接触を与
え、そして管のまわりに緊密な密閉を形成する。さらに、内方リップ60の膨張
が、ヘッダ部分開口52の縁に鎖錠しかつ密閉するグロメット外壁部分54を外
方に膨らませ、または押し付け、グロメットがヘッダ部分から滑り出ないように
する。管およびヘッダ部分に対するグロメットの密閉は、Oリングのように、管
およびヘッダ部分と緊密な接触状態にリップ60を半径方向内方に押し付ける働
きをするタンク/ヘッダ集合体内圧の作用によって、さらに強化される。グロメ
ットの上方端の内面は、漏れを防ぐように密閉するために管外面に接触するよう
に内方に押し付けられる。さらに、外方リップ58の下外側縁は、追加の密閉を
与えるように、ヘッダ部分開口52の縁を密閉する。
。図14に示すように、挿入管なしに、右側の応力を受けていないグロメット7
2は、内方リップ80に維持する前に下方端付近で内方に湾曲する外面84を有
する。再び、外壁84は、グロメットがまず挿入されるとき、ヘッダ部分開口に
きつく嵌まるが、グロメットの形状を歪めるほどには大きめの寸法にはなってい
ない。上外方リップまたはフランジ76は、図示するような長方形断面でもよい
。しかし、動作の同じ原理は、変更グロメット72の形状にも存在する。管72
は、下内方リップ80が管22を密閉し、かつ、グロメット外本体部分がそれに
よって押し付けられ、または外方に延ばされてヘッダ部分開口の縁を鎖錠密閉す
るように、ヘッダ部分28の(空気)側から矢印75で示す方向にグロメットの
本体を通して挿入される。
においては、前述したグロメット50とは異なる原理は、下内方リップ82が外
方に延びる部分を有していて、管22がグロメットの本体を通して方向75に挿
入されたときに、ヘッダ部分28の縁に鎖錠するようにグロメットの能力を高め
るということである。本発明の結果は同じ、すなわち、管対ヘッダ穴の位置にお
いてより大きい公差を許す管とヘッダ部分間でグロメットを圧縮せずに密閉する
ということである。
集合体は、ヘッダ部分にグロメットを挿入することによって、開始する。ヘッダ
部分は、前述したように、従来の工程においてタンクと一体に鋳込まれる。グロ
メットをヘッダ部分開口に、好ましくはヘッダ部分の空気側から挿入することに
続いて、熱交換機コア用管はグロメットが挿入されたときに、同じ側から挿入さ
れる。管は、一度に1本ずつ挿入されてもよく、あるいは、グロメット形状の結
果として要求される低い組立て力のために完全なコア集合体の一部として同時に
挿入されてもよい。
とも意図している。フィン70は、高い熱伝導性を有する銅、アルミニウム、ま
たは真鍮のような薄い金属ストリプからつくられる。これらの蛇行フィン70は
、交互に曲げられて、曲げの根元92が管22に接触する。フィンは、管22と
フィン70との間の良好な熱伝導を保証し、また、フィンが隣接管を接続しかつ
管が隣接フィンを接続しするように、これらの根元92において管にハンダ付け
またはロウ付けされる。交互の根元92間フィン70の部分が管内の流体から熱
交換機の外部の大気に大部分の熱を伝達する。フィン70は、管22にそって連
続し、管端48付近のストリプの自由端93において終了する。
錠するために、フィン70の蛇行パターンが熱交換機コアの製造のさいにフィン
を管にロウつけまたはハンダ付けする以前に管端48付近で圧縮される。さらに
好ましくは、ほとんどすべてのフィン70が、その根元がある位置で、すなわち
、管の間のどこかの点というよりはむしろ管外面に緊密に隣接または接触して終
了するように、ストリプが切断される。組立て後、フィンのこの圧縮または「梳
く(comb)」ことによって、管端48が長さ「L」まで延びてタンク/ヘッダ集
合体内に管の適性位置を与えかつヘッダ部分開口にグロメットを定位置に鎖錠す
る。この場合に、フィン70の圧縮パターンは、グロメット50の一部を上部リ
ップ58に接触押圧してそれを確実に定位置に保持する。さらに、リップ70の
自由端93が不規則に代えて根元で切断されるので、これはグロメットと管との
間の領域にフィンの一部を突発的に導入することを回避する。
aを含むタンク一体ヘッダ部分28a用の入口または出口としてタンク開口10
2aを有する。グロメット50は、仕上げられた鋳込みヘッダ・タンク結合体1
00aのヘッダ部分開口52aに挿入されてもよい。好ましくは、個々のグロメ
ットは、グロメットそれ自体と同じ弾性材料からつくられたウエブ68によって
接続される。
立てられる。図18に示すように、熱交換機110は、上下側に構造コア延長部
96を有するコア94からなり、また、一体鋳込みヘッダ/タンク100b、1
00cはそれぞれタンク部分16b、106cを有する。コア延長部は、対向す
る鋳込みヘッダ・タンク結合体100b、100cの対応する部分に嵌合する張
出し端を有する。管−フィン・コア集合体から延びる管端は、ヘッダ部分28b
、28cの対応するグロメット開口に整列されかつ部分的に挿入される。全体の
タンク/ヘッダとグロメットの集合体が次にいずれかの端でコアに押し付けられ
る。機械的締結具104a、104bが、コア94のいずれかの端にタンク10
0b、100cを接続する。この機械的締結具は、タンクが作業用のコアから容
易に取り外されるように、設けられる。ボルトまたはスナップ嵌めのような任意
の形式の機械的締結具が利用されてもよい。好ましくは、支持部材96の端の対
応する開口にスナップ嵌合するタンクから延びる傾斜突起を用いるスナップ構造
が好ましい。
開口に管端を固定するように弾性グロメットと共に使用されたときに、特に良好
な結果をもたらすことがわかった。さらに、ヘッダ部分穴に関して管の正確な位
置決めは、厳密ではなくてよい。なぜならば、その形状が、管と、密閉のために
ヘッダ部分の内側との間でグロメットの精密な圧縮に依存していないからである
。ヘッダ部分と管との間およびコアとヘッダ/タンクとの間の機械的組立てが、
現場で損傷が起きた場合に、コア交換のためにユニットの分解を容易にする。機
械的ジョイントが、熱膨張による管対ヘッダ部分の応力を最小にし、かつ、構造
部品とタンク間のジョイントに非常に低い応力を生じる弾性の管対ヘッダ部分の
ためにのみ可能となる。さらに、空気充填冷却機またはその他の熱交換機を車両
に最終的に組み立てることは、それが他の構造に取り付けられる場合に、側面支
持体の溶接が不要になるように、十分な追加の機械的支持体を与える。
、グロメット、ヘッダ部分穴の使用にくらべてコア管の緊密な間隔を許す。コア
内のこの緊密な間隔は、最適な熱伝達性能を与える。
成からなされてもよいので、前述した記載から明らかになったものの間で、効率
的に達成されることは理解されるであろう。また、上述した記載に含まれかつ添
付図面に示されるすべての事項が図示されかつ限定的意味ではないものとして解
釈されなければならない。
図示され、記載されてきたが、多くの変更が可能であり、本発明の範囲にあるこ
とが認識されるであろう。添付請求の範囲は、等価の完全範囲に権利がある。
の横断面図である。
ある。
である。
背面断面図である。
側面断面図である。
の上面断面図である。
。
ヘッダ・タンクのヘッダ部分の底面図である。
る別の実施例の横断面図である。
ける別の変更実施例の横断面図である。
に嵌合された本発明の一体ヘッダ・タンクのヘッダ部分を示す一部断面側面図で
ある。
の分解斜視図である。
である。
方端の外壁が半径方向外側に押されるように、管端の外径よりも小さい。グロメ
ット材料の弾性のために、管はグロメットを下方領域において引き延ばし、その
壁をたわませて、内方リップ60と管端48の外面との間に良好な密閉接触を与
え、そして管のまわりに緊密な密閉を形成する(以下に述べる図14および15 参照) 。さらに、内方リップ60の膨張が、ヘッダ部分開口52の縁に鎖錠しか つ密閉するグロメット外壁部分54を外方に膨らませ、または押し付け、グロメ
ットがヘッダ部分から滑り出ないようにする。管およびヘッダ部分に対するグロ
メットの密閉は、Oリングのように、管およびヘッダ部分と緊密な接触状態にリ
ップ60を半径方向内方に押し付ける働きをするタンク/ヘッダ集合体内圧の作
用によって、さらに強化される。グロメットの上方端の内面は、漏れを防ぐよう
に密閉するために管外面に接触するように内方に押し付けられる。さらに、外方
リップ58の下外側縁は、追加の密閉を与えるように、ヘッダ部分開口52の縁
を密閉する。
立てられる。図18に示すように、熱交換機110は、上下側に構造コア延長部
96を有するコア94からなり、また、一体鋳込みヘッダ/タンク100b、1
00cはそれぞれタンク部分106b、106cを有する。コア延長部は、対向
する鋳込みヘッダ・タンク結合体100b、100cの対応する部分に嵌合する
張出し端を有する。管−フィン・コア集合体から延びる管端は、ヘッダ部分28
b、28cの対応するグロメット開口に整列されかつ部分的に挿入される。全体
のタンク/ヘッダとグロメットの集合体が次にいずれかの端でコアに押し付けら
れる。機械的締結具104a、104bが、コア94のいずれかの端にタンク1
00b、100cを接続する。この機械的締結具は、タンクが作業用のコアから
容易に取り外されるように、設けられる。ボルトまたはスナップ嵌めのような任
意の形式の機械的締結具が利用されてもよい。好ましくは、支持部材96の端の
対応する開口にスナップ嵌合するタンクから延びる傾斜突起を用いるスナップ構
造が好ましい。
Claims (21)
- 【請求項1】 タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する鋳込みのまま
の結合ヘッダ・タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク結合体が該結合体へおよ
びそこからの冷却剤通路のために該結合体のヘッダ部分に最初に鋳込まれた少な
くとも1つの開口とおよび該結合体のタンク部分に最初に鋳込まれた少なくとも
1つの開口とを有している鋳込みのままの結合ヘッダ・タンクと、 ヘッダ部分開口に受けられかつ該開口を貫通する管と、 前記管のまわりからの漏洩を防止するように前記ヘッダ部分に対して前記管を
密閉する手段と、 からなる熱交換機。 - 【請求項2】 前記密閉手段が弾性グロメットからなる、請求項1に記載の
熱交換機。 - 【請求項3】 前記ヘッダ部分開口および前記管の横断面がオーバルである
、請求項1に記載の熱交換機。 - 【請求項4】 前記ヘッダ部分開口、前記管、および前記グロメットの横断
面がオーバルである、請求項2に記載の熱交換機。 - 【請求項5】 前記の結合された鋳込みヘッダ・タンクが、幅よりも大きい
長さを有しかつその長さにそって延びる単列の複数のオーバル・ヘッダ開口を有
している長方形のヘッダ部分を備え、該オーバル・ヘッダ開口が前記ヘッダ部分
の幅の方向に延びる長径を有する、請求項1に記載の熱交換機。 - 【請求項6】 タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する鋳込みのまま
の結合ヘッダ・タンクであって、前記ヘッダ部分が幅よりも大きい長さを有し、
鋳込みヘッダ・タンク結合体が該長さにそって延びていて該結合体へおよびそこ
からの冷却剤通路のために該結合体のヘッダ部分に最初に鋳込まれた複数の開口
を有している鋳込み結合ヘッダ・タンクと、 ヘッダ部分開口に受けられかつ該開口を貫通する管と、 前記管のまわりからの漏洩を防止するように前記ヘッダ部分に対して前記管を
密閉する手段と、 からなる熱交換機。 - 【請求項7】 前記密閉手段が弾性グロメットからなる、請求項6に記載の
熱交換機。 - 【請求項8】 前記ヘッダ部分開口および前記管の横断面がオーバルである
、請求項6に記載の熱交換機。 - 【請求項9】 前記ヘッダ部分開口、前記管、および前記グロメットの横断
面がオーバルである、請求項7に記載の熱交換機。 - 【請求項10】 前記鋳込みヘッダ・タンク結合体が、長方形のヘッダ部分
とその長さにそって延びる単列の複数のオーバル・ヘッダ開口とを有し、該オー
バル・ヘッダ開口が前記ヘッダ部分の幅の方向に延びる長径を有する、請求項6
に記載の熱交換機。 - 【請求項11】 次の工程からなる熱交換機の製造方法。 a)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する結合された鋳込みヘッダ・
タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク結合体が該結合体へおよびそこからの冷
却剤通路のために該結合体のヘッダ部分に最初に鋳込まれた少なくとも1つの開
口と該結合体のタンク部分に最初に鋳込まれた少なくとも1つの開口とを有して
いる結合された鋳込みヘッダ・タンクを設けること、 b)前記ヘッダ開口内に挿入するように熱交換機コアから管を設けること、 c)前記管を前記ヘッダ部分開口に対して密閉すること。 - 【請求項12】 前記(c)の工程が次のことからなる請求項11に記載の
方法。 c1)前記ヘッダ開口内に延びる本体部分を有する弾性グロメットを設けるこ
と、 c2)前記グロメットを前記ヘッダ開口に挿入すること、 c3)前記管を前記ヘッダ部分開口に前記グロメット本体部分をかいして挿入
すること。 - 【請求項13】 前記(c)の工程前に、前記ヘッダ部分開口を仕上げる工
程をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】 次の工程からなる熱交換機の製造方法。 a)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する結合された鋳込みヘッダ・
タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク結合体が該結合体へおよびそこからの冷
却剤通路のために該結合体のヘッダ部分に最初に鋳込まれた複数の開口を有して
いる結合された鋳込みヘッダ・タンクを設けること、 b)前記ヘッダ開口内に挿入するように熱交換機コアから管を設けること、 c)前記管を前記ヘッダ部分開口に対して密閉すること。 - 【請求項15】 前記(c)の工程が次のことからなる請求項14に記載の
方法。 c1)前記ヘッダ開口内に延びる本体部分を有する弾性グロメットを設けるこ
と、 c2)前記グロメットを前記ヘッダ開口に挿入すること、 c3)前記管を前記ヘッダ部分開口に前記グロメット本体部分をかいして挿入
すること。 - 【請求項16】 前記(c)の工程前に、前記ヘッダ部分開口を仕上げる工
程をさらに含む、請求項14に記載の方法。 - 【請求項17】 次の工程からなる熱交換機の製造方法。 a)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する所望の結合されたヘッダ・
タンクの内部および外部形状にそれぞれ対応する内側鋳型部および外側鋳型部で
あって、前記ヘッダ部分およびタンク部分の各々が冷却剤通路のために少なくと
も1つの開口を有している内側鋳型部および外側鋳型部を設けること、 b)前記外側鋳型部内に前記内側鋳型部を支持しかつ前記結合されたヘッダ・
タンクの形状に対応する空間をそれらの間に形成するように前記ヘッダおよびタ
ンク部分開口を通して前記内側鋳型部および外側鋳型部を接続すること、 c)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する結合された鋳込みヘッダ・
タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク結合体が該結合体へおよびそこからの冷
却剤通路のために該結合体のヘッダ部分に少なくとも1つの開口とタンク部分に
少なくとも1つの開口とを有している結合された鋳込みヘッダ・タンクを形成す
るように、前記空間に溶融金属を満たし、そして該溶融金属を凝固させること、 d)前記の鋳込まれたヘッダ・タンクを前記外側鋳型部から取り出すこと、 e)前記内側鋳型部を前記鋳込まれたヘッダ・タンクから取り出すこと、 f)管を熱交換機コアから前記の鋳込まれたヘッダ部分の開口に挿入し、そし
て前記管をそこに固定すること。 - 【請求項18】 前記内側鋳型部が前記ヘッダ部分の開口を通して前記の鋳
込まれたヘッダ・タンクから取り出される、請求項17に記載の方法。 - 【請求項19】 前記内側鋳型部が前記タンク部分の開口を通して前記の鋳
込まれたヘッダ・タンクから取り出される、請求項17に記載の方法。 - 【請求項20】 次の工程からなる熱交換機の製造方法。 a)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する所望の結合されたヘッダ・
タンクの内部および外部形状にそれぞれ対応する内側鋳型部および外側鋳型部で
あって、前記ヘッダ部分が冷却剤通路のために複数の開口を有している内側鋳型
部および外側鋳型部を設けること、 b)前記外側鋳型部内に前記内側鋳型部を支持しかつ前記結合されたヘッダ・
タンクの形状に対応する空間をそれらの間に形成するように前記ヘッダ部分開口
を通して前記内側鋳型部および外側鋳型部を接続すること、 c)タンク部分と一体になったヘッダ部分を有する結合された鋳込みヘッダ・
タンクであって、鋳込みヘッダ・タンク結合体が該結合体へおよびそこからの冷
却剤通路のために該結合体のヘッダ部分に複数の開口を有している結合された鋳
込みヘッダ・タンクを形成するように、前記空間に溶融金属を満たし、そして該
溶融金属を凝固させること、 d)前記の鋳込まれたヘッダ・タンクを前記外側鋳型部から取り出すこと、 e)前記内側鋳型部を前記鋳込まれたヘッダ・タンクから取り出すこと、 f)管を熱交換機コアから前記の鋳込まれたヘッダ部分の開口に挿入し、そし
て前記管をそこに固定すること。 - 【請求項21】 前記内側鋳型部が前記ヘッダ部分の開口を通して前記の鋳
込まれたヘッダ・タンクから取り出される、請求項20に記載の方法。
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