JP2009136918A

JP2009136918A - 縮径用金型

Info

Publication number: JP2009136918A
Application number: JP2007318867A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Akazawa; 知彦赤澤; Toshihide Aoki; 敏英青木
Original assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Current assignee: Yutaka Giken Co Ltd
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-10
Also published as: JP4856618B2

Abstract

【課題】複数個の分割型の移動量を一律にすることができる金型構造を提供することを課題とする。
【解決手段】第１の中心点２２から測った半径が大きい成形面３７ａを有する第１の分割型群４１、４１と、第２の中心点２５から測った半径が第１の分割型群４１の半径より小さい成形面３９ａを有する第２の分割型群４２、４２のような複数の群で構成され、第１の中心点２２を通り第１の分割型群４１の端を通る第１の中心線４６上に第２の中心点２５を存在させた。大きい方の分割型３７は第１の中心点２２に向かって前進させ、小さい方の分割型３９は第２の中心点２５に向かって前進させる。
【効果】分割型から見ると、第１の中心点と第２の中心点は、近似した位置にあるので、複数個の分割型の移動量を一律にすることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、楕円触媒コンバータを製造する際に、用いる縮径用金型に関する。

排ガスのエミッション対策として、触媒コンバータが車両の排気管に装着されるようになってきた。
触媒コンバータは、排気管に装着する関係から、セラミックス製の触媒を金属ケースに収めたものが主に採用される。金属ケースであれば排気管に溶接で簡単に接続することができるからである。

触媒コンバータは種々の構造のものが提案されてきたが、金属ケースを縮径して触媒を固定する形式のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−９７９４４公報（図２、図６）

特許文献１を図９及び図１０に基づいて説明する。
図９は従来の触媒コンバータ及び縮径用金型を説明する図であり、（ａ）に示すように、触媒１０１にマット１０２を巻いたものを金属ケース１０３に挿入する。この金属ケース１０３の外周にテーパーの付いた押圧部材１０４、１０４を沿わせる。これらの押圧部材１０４、１０４は、テーパーの付いた入力部材１０５で囲われている。この入力部材１０５を、図右から左へ移動させる。

すると、（ｂ）に示すように、８個の押圧部材１０４は白き矢印のように移動して金属ケース１０３を縮径する。この結果、触媒１０１は金属ケース１０３に固定される。

図１０は従来の楕円触媒コンバータ及び縮径用金型を説明する図であり、上下の押圧部材１０４Ｖ、１０４Ｖの移動量と、左右の押圧部材１０４Ｈ、１０４Ｈの移動量とを制御することで、楕円断面の金属ケース１０３を縮径することができる。
車両の床下のような手狭な箇所に配置するには、楕円触媒コンバータは好適である。
ところで、図１０の縮径用金型には次に述べる問題があることが判明した。

図１１は従来の縮径用金型の問題点を説明する図であり、（ａ）に示すように、縮径金型は、次に述べる理由により、標準楕円１１１だけでなく、最小楕円１１２まで縮径することが求められる。その理由は、図９（ａ）に示した触媒１０１はセラミックスの焼成品であって、出来上がり品の外径は、不可避的にばらつく。ばらつきを見込んで最小楕円１１２まで成形可能にする必要があるからである。

（ｂ）に示すように、最小楕円１１２まで縮径させると、上下の押圧部材１０４Ｖ、１０４Ｖに左右の押圧部材１０４Ｈ、１０４Ｈが、ごく接近する。ここで、最小楕円１１２と上の押圧部材１０４Ｖと左の押圧部材１０４Ｈとの交点をＰ０とする。次に、標準楕円１１１に対応するまで押圧部材１０４Ｖ、１０４Ｖ、１０４Ｈ、１０４Ｈを移動（後退）させる。

（ｃ）に示すように、例えば上の押圧部材１０４ＶはＬｙだけ上へ移動させ、左の押圧部材１０４ＨはＬｘだけ左へ移動させることで、標準楕円１１１に対応させることができる。標準楕円１１１は横長であるため、Ｌｙ＜Ｌｘとなる。すなわち、左の押圧部材１０４Ｈ、上の押圧部材１０４Ｖ毎に独立して移動制御を行う必要がある。図９（ｂ）に示すように押圧部材１０４の数が多いと、移動制御も複雑となる。すなわち、８個の押圧部材１０４に各々サーボシリンダを設け、これらのサーボシリンダを個別に制御する必要があるため、制御系が複雑になると共に、８個のサーボシリンダを配置する分だけ、設備が複雑になり、設備費用が嵩む。

この点、図９（ａ）の押圧部材１０４、１０４は、１個のシリンダユニットで一括して移動させることができれば、設備費用の低減を図ることができる。
そこで、複数の押圧部材１０４の移動量は一律であることが望まれる。

本発明は、複数個の分割型の移動量を一律にすることができる金型構造を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、楕円柱状の触媒にマットを巻いたものを金属製の楕円ケースに挿入し、この楕円ケースを縮径することで前記楕円ケースに前記触媒を固定するようにした楕円触媒コンバータを製造する際に、前記縮径に用いる縮径用金型において、
この縮径用金型は、前記楕円ケースを囲う複数個の分割型で構成され、これらの複数の分割型は、第１の中心点から測った半径が大きい成形面を有する第１の分割型群と、第２の中心点から測った半径が前記第１の分割型群の半径より小さい成形面を有する第２の分割型群のような複数の群で構成され、前記第１の中心点を通り前記第１の分割型群の端を通る第１の中心線上に前記第２の中心点が存在するごとくに、大きな半径の中心線上に次に小さな半径の中心点が存在しており、第１の分割型群は前記第１の中心点に向かって前進させ、第２の分割型群は前記第２の中心点に向かって前進させるごとくに、前記分割型は中心点に向かって前進させるようにしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、分割型群内における分割型の中心角は互いに同一であり、前記分割型群のうちで、楕円の長径を含む主軸又は短径を含む主軸に交差している分割型群は、この分割型群の分割位置が前記主軸と合致しないように、奇数個の分割型で構成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、縮径用金型を構成する複数個の分割型は、第１の中心点、第２の中心点又はその他の中心点に向かって前進させる。分割型から見ると、第１の中心点、第２の中心点及びその他の中心点は、近似した位置にあるので、複数個の分割型の移動量を一律にすることができる。加えて、隣り合う分割型間のクリアランスは小さく設定することができる。

請求項２に係る発明では、分割型群内における分割型の中心角を同一にしたので、分割型群の形状決定が容易になり、設計工数の低減が図れる。
また、仮に、分割型群の分割位置が主軸と合致していると、主軸を挟む２個の分割型の成形面に段差が発生した場合に、長径や短径を正確に計測することができない。
この点、本発明では、分割型群の分割位置が主軸と合致しないようにしたので、縮径用金型における長径や短径を正確に計測することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。また、以下の説明中、「中心線」は中心点を通る直線、「中心角」は中心点を通る２本の直線がなす角度を指す。

図１は楕円触媒コンバータの断面図であり、楕円触媒コンバータ１０は、楕円柱状の触媒１１にマット１２を巻き、金属製の楕円ケース１３に挿入して、楕円ケース１３を標準楕円まで縮径してなる。標準楕円の長径をＡ、短径をＢとする。

なお、触媒１１は、セラミックスの焼成品であるため仕上がり寸法は不可避的にばらつく。そこで、触媒１１の外径を計測し、計測した外径が標準外径より大きい場合には標準楕円より大きな楕円まで縮径する。また、計測した外径が標準外径より小さい場合には標準楕円より小さな楕円まで縮径する。そのために、標準楕円と最小楕円の概念が必要となる。

図２と図３に基づいて標準楕円の設定方法を説明する。
図２は大きな半径の設定手順を説明する図であり、（ａ）に示すように、Ａ×Ｂの四辺形１５を描く。次に、（ｂ）に示すように、四辺形１５に、接点１６、１７及び１８で内接する楕円１９を描く。次に、（ｃ）に示すように、接点１７を通り、楕円１９に近似した大きな円２１を描く。この大きな円２１の半径はＲ、中心点は、第１の中心点２２とする。

図３は小さな半径の設定手順を説明する図であり、（ａ）に示すように、円２１に対称に円２３を描く。次に、（ｂ）に示すように、接点１６又は１８を通り、２つの円２１、２３に内接する小さな円２４を描く。この小さな円２４の半径はｒ、中心点は、第２の中心点２５とする。
以上により、（ｃ）に示すように、標準楕円２６を設定することができる。

すなわち、標準楕円２６は、大きな半径Ｒに基づく円弧２７、２７と小さな半径ｒに基づく円弧２８、２８を、接点３１〜３４で結んで得た、複合アール楕円である。

図４と図５に基づいて、縮径用金型の形状の決定方法を説明する。
図４は第１の分割型群の決め方を説明する図であり、（ａ）に示すように、大きな半径Ｒの円弧２７が与えられる。この円弧２７は標準楕円の一部に相当する。
（ｂ）に示すように、最小楕円の一部３６を書き添えることができる。最小楕円の一部３６の弧長Ｋ１は、円弧２７の弧長より２×ΔＫ１だけ小さい。すなわち、円弧２７を最小楕円の一部３６まで縮径する場合には、少なくとも、２×ΔＫ１に相当するクリアランスを、円弧２７に確保しておく必要がある。

ただし、クリアランスが過大であると、図１に示した楕円ケース１３に筋を発生させる。
そこで、実験により、筋が発生しないようなクリアランスを求める。このクリアランスと楕円ケース１３の材質、厚さを考慮して、許容クリアランスδ１を決定する。

（ｃ）に示すように、中心角θ１において、５等分された分割型３７を得る（分割の数については後述。）。２つの分割型３７、３７の間のクリアランスは許容クリアランスδ１（又はそれ以上）が確保されている。クリアランスの総和は５×δ１であり、この５×δ１は、２×ΔＫ１以上にすれば、最小楕円に設定するときに、分割型３７、３７同士が接触する心配はない。

ここで、分割型３７の分割数の決定方法を説明する。分割数をＮとすれば、Ｎ×δ１≧２×ΔＫ１の計算式から、Ｎ≧２×ΔＫ１／δ１が導かれる。ΔＫ１は幾何学的に決定される。また、δ１は実験で決定される。この結果、Ｎは計算で定めることができる。なお、Ｎは計算値を切り上げて得た、正の整数であることは言うまでもない。

次に、第２の分割型群について検討する。
図５は第２の分割型群の決め方を説明する図であり、（ａ）に示すように、小さな半径ｒの円弧２８が与えられる。この円弧２８は標準楕円の一部に相当する。
（ｂ）に示すように、最小楕円の一部３８を書き添えることができる。最小楕円の一部３８の弧長Ｋ２は、円弧２８の弧長より２×ΔＫ２だけ小さい。この２×ΔＫ２だけは、円弧２８の段階でクリアランスを設けておく必要がある。

（ｃ）に示すように、中心角θ２において、７等分された分割型３９を得る。２つの分割型３９、３９の間のクリアランスは許容クリアランスδ２（又はそれ以上）が確保されている。クリアランスの総和は７×δ２であり、この７×δ２は、２×ΔＫ２以上にすれば、最小楕円に設定するときに、分割型３９、３９同士が接触する心配はない。

図６は本発明に係る縮径用金型の全体図であり、縮径用金型４０は、中心角がθ１で示されている、上下の第１の分割型群４１、４１と、中心角がθ２で示されている、左右の第２の分割型群４２、４２とから構成される。
第１の分割型群４１は、５個の大きな分割型３７で構成されている。５個の分割型３７は、中心角θ１１が共通である。
第２の分割型群４２は、７個の小さな分割型３９で構成されている。７個の分割型３９は、中心角θ１２が共通である。

図７は図６の要部拡大図兼作用図であり、標準楕円２６上に並んでいる分割型のうちで、大きい方の分割型３７、３７は、第１の中心点２２に向かって前進して、想像線で示す最小楕円４３上に至る。２つの分割型３７、３７のうちで図左側の分割型３７の移動方向を矢印（１）とする。同様に、標準楕円２６上に並んでいる分割型のうちで、小さい方の分割型３９、３９は、第２の中心点２５に向かって前進して、想像線で示す最小楕円４３上に至る。２つの分割型３９、３９のうちで図右側の分割型３９の移動方向を矢印（２）とする。

図１０で説明したように、従来の金型では、上の押圧部材１０４Ｖは上下に移動し、左の押圧部材１０４Ｈは左右に移動するため、標準楕円の位置から最小楕円の位置まで移動させる間に、クリアランスは急激に狭まる。そのため、従来は、クリアランスを十分に大きく設定する必要があり、そのために、金属ケースに筋が発生するなど不具合が発生しやすかった。

この点、図７に示す実施例では、そのような不具合は発生しない。矢印（２）の延長線４４と、第１の中心点２２とを直径とする仮想円４５を描いた場合、大きな分割型３７と小さな分割型３９は、仮想円４５に向かって移動する。すなわち、分割型３７、３７から見ると、これらの分割型３７、３７は、仮想円４５に向かって移動する。仮想円４５は十分に小さいので、分割型３７、３７は、近似した点に向かって移動すると見なすことができる。であれば、分割型３７と分割型３９の前進量は、同一にすることができる。

分割型３７、３７は、近似した点に向かって移動すると見なすことができるから、分割型３７と分割型３９との間のクリアランスは、徐々に狭めることができる。すなわち、標準楕円２６におけるクリアランスを小さく設定することができる。

以上に説明から、本発明の縮径用金型は次のようにまとめることができる。
図６に示すように、縮径用金型４０は、複数個の分割型３７、３７で構成され、これらの複数の分割型３７、３７は、第１の中心点２２から測った半径が大きい成形面３７ａを有する第１の分割型群４１、４１と、第２の中心点２５から測った半径が第１の分割型群４１の半径より小さい成形面３９ａを有する第２の分割型群４２、４２のような複数の群で構成され、第１の中心点２２を通り第１の分割型群４１の端を通る第１の中心線４６上に前記第２の中心点２５が存在するごとくに、大きな半径Ｒの中心線４６上に、次に小さな半径ｒの中心点２５が存在している。そして、図７に示すように、大きい方の分割型３７は第１の中心点２２に向かって前進させ、小さい方の分割型３９は第２の中心点２５に向かって前進させるようにした。

加えて、図６に示すように、第１分割型群４１内における分割型３７の中心角θ１１は互いに同一であり、同様に、第２分割型群４２内における分割型３９の中心角θ１２は互いに同一である。分割型群内における分割型の中心角を同一にしたので、分割型群の形状決定が容易になり、設計工数の低減が図れる。

さらに、図６において、４７は楕円の長径を含む横の主軸であり、４８は楕円の短径を含む縦の主軸である。
横の主軸４７は、分割型（３９）、（３９）（他と区別するために括弧を付した。）を横断している。
同様の、縦の主軸４８は、分割型（３７）、（３７）（他と区別するために括弧を付した。）を横断している。

すなわち、分割型群４１、４２のうちで、楕円の長径を含む主軸４７に交差している分割型群４２は、この分割型群４２の分割位置が主軸４７と合致しないように、７個の分割型３９で構成されている。楕円の短径を含む主軸４８に交差している分割型群４１は、この分割型群の分割位置が主軸４８と合致しないように、５個の分割型３７で構成されていることを特徴とする。

仮に、分割型群の分割位置が主軸と合致していると、主軸を挟む２個の分割型の成形面に段差が発生した場合に、長径や短径を正確に計測することができない。
この点、本発明では、分割型群の分割位置が主軸と合致しないようにしたので、縮径用金型４０における長径や短径を正確に計測することができる。

次に、縮径用金型の別実施例を説明する。
図８は図６の変更実施例を示す図であり、縮径用金型５０は、複数個の分割型５１、５２、５３で構成され、これらの複数の分割型５１、５２、５３は、中心角がθ３１で第１の中心点５４から測った半径が大きい成形面５１ａを有する第１の分割型群５５と、中心角がθ３２で第２の中心点５６から測った半径が第１の分割型群５５の半径より小さい成形面５２ａを有する第２の分割型群５７と、中心角がθ３３で第３の中心点５８から測った半径が第２の分割型群５７の半径より小さい成形面５３ａを有する第３の分割型群５９で構成される。

加えて、第１の中心点５４を通り第１の分割型群５５の端を通る第１の中心線６１上に第２の中心点５６が存在し、第２の中心点５６を通り第２の分割型群５７の端を通る第２の中心線６２上に第３の中心点５８が存在するごとくに、大きな半径の中心線上に次に小さな半径の中心点が存在している。

そして、第１の分割型群５５は第１の中心点５４に向かって前進させ、第２の分割型群５７は第２の中心点５６に向かって前進させ、第３の分割型群５９は第３の中心点５８向かって前進させるようにした。
分割型群の種類は、２種類（図６参照）、３種類（図８参照）又はそれ以上であってもよい。

尚、本発明は、車両の排気系に配置される楕円触媒コンバータに好適であるが、この楕円触媒コンバータは、産業機械に搭載されるエンジンの排気系に配置することは差し支えない。

本発明は、車両の排気系に配置される楕円触媒コンバータに好適である。

楕円触媒コンバータの断面図である。大きな半径の設定手順を説明する図である。小さな半径の設定手順を説明する図である。第１の分割型群の決め方を説明する図である。第２の分割型群の決め方を説明する図である。本発明に係る縮径用金型の全体図である。図６の要部拡大図兼作用図である。図６の変更実施例を示す図である。従来の触媒コンバータ及び縮径用金型を説明する図である。従来の楕円触媒コンバータ及び縮径用金型を説明する図である。従来の縮径用金型の問題点を説明する図である。

符号の説明

１０…楕円触媒コンバータ、１１…触媒、１２…マット、１３…楕円ケース、２２、５４…第１の中心点、２５、５６…第２の中心点、３７、３９、５１、５２、５３…分割型、３７ａ、３９ａ、５１ａ、５２ａ、５３ａ…成形面、４０、５０…縮径用金型、４１、５５…第１の分割型群、４２、５７…第２の分割型群、４６、６１…第１の中心線、４７、４８…主軸、５８…第３の中心点、５９…第３の分割型群、６２…第２の中心線、Ａ…長径、Ｂ…短径、Ｒ…大きな半径、ｒ…小さな半径。

Claims

楕円柱状の触媒にマットを巻いたものを金属製の楕円ケースに挿入し、この楕円ケースを縮径することで前記楕円ケースに前記触媒を固定するようにした楕円触媒コンバータを製造する際に、前記縮径に用いる縮径用金型において、
この縮径用金型は、前記楕円ケースを囲う複数個の分割型で構成され、これらの複数の分割型は、第１の中心点から測った半径が大きい成形面を有する第１の分割型群と、第２の中心点から測った半径が前記第１の分割型群の半径より小さい成形面を有する第２の分割型群のような複数の群で構成され、前記第１の中心点を通り前記第１の分割型群の端を通る第１の中心線上に前記第２の中心点が存在するごとくに、大きな半径の中心線上に次に小さな半径の中心点が存在しており、第１の分割型群は前記第１の中心点に向かって前進させ、第２の分割型群は前記第２の中心点に向かって前進させるごとくに、前記分割型は中心点に向かって前進させるようにしたことを特徴とする縮径用金型。
前記分割型群内における分割型の中心角は互いに同一であり、前記分割型群のうちで、楕円の長径を含む主軸又は短径を含む主軸に交差している分割型群は、この分割型群の分割位置が前記主軸と合致しないように、奇数個の分割型で構成されていることを特徴とする請求項１記載の縮径用金型。