JP2018040319A - ケースの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、偏心又は偏角された筒状ケースの長寿命化の技術を提供すること。【解決手段】排ガス浄化装置（１０）のケース（２０）の製造方法は、板材（１３）に絞り加工を施して絞り板（３０）を得る工程と、絞り板（３０）の一部を切り出すことによりケース半体（４０）を得る工程と、を有する。ケース半体（４０）は、略半円筒状の半円筒部（４１）と、この半円筒部（４１）の一端を覆う半円部（４２）と、この半円部（４２）の下端に形成され上方に向かって略円弧状に切り欠かれた欠肉部（４３）と、からなる。ケース半体（４１）を得る工程は、平面部（３１）及び絞り部（３２）の境界である境界部（３３）を切り出すことにより行われ、又は、平面部（３１）及び絞り部（３２）の境界である境界部（３３）よりも絞り部（３２）側の部位が切り出されることによって行われる。【選択図】図３

Description

本発明は、排ガス浄化装置のケースの製造方法に関する。

内燃機関で発生した排ガスを浄化するために、多くの車両に排ガス浄化装置が搭載されている。排ガス浄化装置は、排ガスを浄化する浄化部材と、この浄化部材に巻かれているマットと、これらのマット及び浄化部材を収納するケースとからなる。排ガス浄化装置のケースには、排ガスの導入口の軸線と排出口の軸線とが異なる方向を向いているものがある。このようなケースの製造方法に関する従来技術として特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に開示される技術を図１０に基づいて説明する。図１０には、特許文献１の図２に開示された技術が符号を振り直した状態で再掲されている。

図１０（ａ）を参照する。ケース１００は、円筒部１０１と、この円筒部１０１の一端に設けられ円筒部１０１から離れるに連れて径の小さくなるテーパ筒部１０２と、からなる。テーパ筒部１０２の中心軸ＣＬ１は、円筒部１０１の中心軸ＣＬ２に対して、偏心かつ偏角している。即ち、排ガスの導入口の軸線と排出口の軸線とが異なる方向を向いている。次に、このケース１００の製造方法について説明する。

図１０（ｂ）を参照する。はじめに、板材に絞り加工を施し、突出した絞り部２０１が形成された絞り板２０２を得る。

図１０（ｃ）を参照する。次に、絞り板２０２の一部を切り出し、絞り板２０２から第１のケース半体２０３を得る。第１のケース半体２０３は、略半円筒状の半円筒部２０４と、この半円筒部２０４の縁から左右に延びる左右の平面部２０５，２０５と、からなる。

図１０（ｄ）を参照する。次に、第１のケース半体２０３の左右の平面部２０５，２０５を上方に立ち上げて、第２のケース半体２０６を得る。次に、立ち上げられた左右の平板部の上端２０５ａ，２０５ａが互いに対向するように第２のケース半体２０６を円筒状に丸める。最後に、上端２０５ａ，２０５ａを突き合わせて溶接し、ケース１００が完成する。

ところで、従来技術による製造方法では、平面部２０５及び半円筒部２０４の境界である境界部２０７，２０７は（図１０（ｃ）参照）、絞り板２０２を得る工程（図１０（ｂ）参照）において、矢印（Ａ）が示す方向に変形し、さらに、第２のケース半体２０６を得る工程（図１０（ｄ）参照）において、矢印(Ｂ)が示す方向に変形する。即ち、境界部２０７，２０７には、絞り工程において力が加わり、さらに、立ち上げ工程において絞り工程とは逆の向きに力が加わる。そのため、上記の製造方法では、境界部２０７，２０７には、半円筒部２０４や平面部２０５，２０５よりも負荷がかかる。この負荷は、ケース１００の寿命に影響を及ぼす虞がある。

特開２０１５−２００２１９号公報

本発明は、偏心又は偏角された筒状ケースの長寿命化を課題とする。

請求項１に係る発明は、排ガスを浄化する浄化部材及びこの浄化部材に巻かれたマットを収納するケースの製造方法であって、
板材を準備する準備工程と、
準備された前記板材に絞り加工を施し、平面部と、この平面部から突出した絞り部と、からなる絞り板を得る工程と、
前記絞り板の一部を切り出すことにより、略半円筒状の半円筒部と、この半円筒部の一端を覆う半円部と、この半円部の下端に形成され上方に向かって略円弧状に切り欠かれた欠肉部と、からなるケース半体を得る工程と、
前記ケース半体の半円筒部を円筒状に丸めてケース半完成品を得る工程と、
前記ケース半完成品を接合して前記ケースを得る工程と、を有し、
前記ケース半体を得る工程は、前記平面部及び前記絞り部の境界である境界部を切り出すことにより行われ、又は、前記平面部及び前記絞り部の境界である境界部よりも前記絞り部側の部位が切り出されることによって行われる。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記ケース半完成品を得る工程において、前記半円部を、前記円筒部から離れる方向に押す。

請求項１に係る発明において、排ガスを浄化する浄化部材及びこの浄化部材に巻かれたマットを収納するケースの製造方法は、板材に絞り加工を施し、平面部と、この平面部から突出した絞り部と、からなる絞り板を得る工程と、絞り板の一部を切り出してケース半体を得る工程と、ケース半体を丸めてケース半完成品を得る工程と、ケース半完成品を接合してケースを得る工程と、を有する。

ケース半体は、略半円筒状の半円筒部と、この半円筒部の一端を覆う半円部と、この半円部の下端に形成され上方に向かって略円弧状に切り欠かれた欠肉部と、からなる。ケース半体の半円筒部を丸めることにより、このケース半体から偏心又は偏角の筒状のケースが得られる。

ケース半体を得る工程は、平面部及び絞り部の境界である境界部を切り出すことにより行われ、又は、平面部及び絞り部の境界である境界部よりも絞り部側の部位が切り出されることによって行われる。即ち、ケース半体は、平面部を含まずに切り出される。従来技術によるケース半体は、平面部を含み、絞り加工及び立ち上げ加工時に、平面部及び絞り部の境界である境界部に負荷がかかる。一方、本発明によるケース半体は、平面部を立ち上げる立ち上げ加工を有さないため、絞り加工時に負荷の加わった境界部にさらに力が加わることはない。このケース半体を丸めて接合することにより、ケースが完成する。結果、ケースの長寿命化を図ることができる。

請求項２に係る発明では、ケース半完成品を得る工程において、半円部を、円筒部から離れる方向に押す。即ち、ケース半完成品を得る工程では、半円部を丸めると共に、半円部を円筒部から離れる方向に押す。これにより、半円筒部と半円部との境界に段差が形成されることなく、半円筒部を円筒状に形成しつつ、半円部を確実にテーパ筒状に形成することができる。段差が形成されないため、さらにケースの負担を軽減でき、ケースの長寿命化を図ることができる。

本発明の実施例１による製造方法によって製造されたケースを用いた排ガス浄化装置について説明する図である。 図１に示されたケースについて準備工程から絞り板を得る工程までを説明する図である。 図２に示された絞り板からケース半体を得る工程を説明する図である。 図３に示されたケース半体の斜視図である。 図４に示されたケース半体からケース半完成品を得る工程の前半を説明する図である。 図４に示されたケース半体からケース半完成品を得る工程の後半を説明する図である。 図６に示された半完成品を溶接してケースを得る工程を説明する図である。 本発明の作用を説明する図である。 本発明の実施例２の製造方法に係るケース半体を得る工程について説明する図である。 従来技術によりケースを得る工程を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図中Ｌは左、Ｒは右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例１＞

図１を参照する。図１には、本発明の実施例１による排ガス浄化装置１０が示されている。この排ガス浄化装置１０は、車両のエンジンとマフラーとの間に配置される。排ガス浄化装置１０は、排ガスを浄化する浄化部材１１と、この浄化部材に巻かれているマット１２と、これらのマット１２及び浄化部材１１を収納するケース２０と、からなる。

ケース２０は、円筒部２１と、この円筒部２１の一端に設けられ円筒部２１から離れるに連れて縮径するテーパ筒部２２と、からなる。円筒部２１は、排ガスの導入口２１ａを有する。テーパ筒部２２は、排ガスの排出口２２ａを有する。排ガスの排出口２２ａの中心軸ＣＬ１は、排ガスの導入口２１ａの中心軸ＣＬ２に対して、偏心かつ偏角している。

浄化部材１１には、例えば、セラミック製のハニカム構造のフィルタを用いることができる。マット１２には、例えば、アルミナ繊維を含有したものを用いることができる。

排ガスは、円筒部２１の導入口２１ａから導入され、浄化部材１１に接触する。排ガス中に含まれる有害成分は、浄化部材を通過する際に、酸化又は還元される。有害成分の取り除かれた排ガスは、テーパ筒部２２の排出口２２ａから排出される。

次に、ケース２０の製造方法について説明する。

図２（ａ）を参照する。はじめに、板材１３を準備する（準備工程）。図２（ｂ）を参照する。次に、準備された板材１３に絞り加工を施し、絞り板３０を得る（絞り板３０を得る工程）。この絞り板３０は、平面部３１と、この平面部３１から突出した絞り部３２と、からなる。絞り部３２は、両端が覆われた略半円筒形状（Ｕ字形状）を呈する。平面部３１と絞り板３０との境界には境界部３３が位置する。

図３（ａ）を参照する。次に、絞り板３０の一部を切り出してケース半体４０を得る（ケース半体４０を得る工程）。このケース半体４０は、境界部３３よりも絞り部３２側の部位が切り出されることによって行われる。図３（ｂ）を併せて参照する。即ち、ケース半体４０は、平面部３１及び境界部３３のいずれも含まずに切り出される。

図４を参照する。切りだされたケース半体４０は、略半円筒状の半円筒部４１と、この半円筒部４１の一端を覆う半円部４２と、この半円部４２の下端に形成され上方に向かって略円弧状に切り欠かれた欠肉部４３と、からなる。

半円筒部４１は、半円筒部４１の軸線ＣＬ３に沿って伸びる左右の第１の直線部４４,４４と、これらの第１の直線部４４,４４を円弧状につなぐ円弧部４５と、を有する。半円部４２は、欠肉部４３と左右の第１の直線部４４,４４とを繋ぐ第２の直線部４６,４６を有する。円弧部４５の上端には、半円筒部４１の軸線ＣＬ３が延びる方向に突出した係止部４７が設けられている。係止部４７には、係止孔４７ａが形成されている。第１の直線部４４と第２の直線部４６とは略直交している。

次に、ケース半体４０の半円筒部４１を円筒状に丸める曲げ加工について説明する。

図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照する。曲げ加工のための金型５０は、下型５１と、この下型５１の上方に位置する上型５２と、下型５１と上型５２の間に位置しケース２０（図１参照）の外形と略同一形状を呈する芯金５３と、からなる。この金型５０は、カム式の金型５０である。上型５２は、第１の傾斜部５２ａ及び第１の鉛直部５２ｂを有する。芯金５３は、第２の傾斜部５３ａ及び第２の鉛直部５３ｂを有する。第２の傾斜部５３ａと第１の傾斜部５２ａとは接触している。

以下、この金型５０を使用した曲げ加工について説明する。はじめに、ケース半体４０が上方に開いた状態で（図５（ｃ）参照）、ケース半体４０を下型５１に配置する。このとき、半円筒部４１の係止孔４７ａを下型５１に係止させる。ケース半体４０の半円筒部４１の下部は、下型５１と芯金５３に挟まれている。半円筒部４１の第１の直線部４４,４４は、上型５２に接触している（図５（ｂ）参照）。半円部４２は、芯金５３の先端部５３ｃに接触している（図５（ａ）参照）。

なお、上型５２は、カム式の金型であってもよい。即ち、上型５２の一部を左右対称の２つ部材から構成し、２つの部材が互いに近づくように水平方向に移動させて、曲げ加工を施しても良い。

図５（ｄ）〜図５（ｆ）を参照する。上型５２が下方に移動すると、矢印（１）に示すように、半円筒部４１は、上型５２の円弧状の内周面に沿って曲げられ、Ｃ型形状となる。同様に、半円部４２もＣ型形状となる（図５（ｅ）（ｆ）参照）。上型５２の下方への移動に伴い、芯金５３は水平方向に移動する（図５（ｄ）参照）。矢印（２）に示すように、半円部４２は、芯金５３の先端部５３ｃに押されて、下端を基点に曲げられる（図５（ｄ）（ｆ）参照）。

図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照する。上型５２がさらに下方に移動すると、上型５２の第１の傾斜部５２ａと、芯金５３の第２の傾斜部５３ａとが接触しなくなり、上型５２の第１の鉛直部５２ｂと芯金５３の第２の鉛直部５３ｂとが接触する（図６（ａ）参照）。芯金５３は、水平方向へ移動せずに、上型５２のみが下方に移動する。矢印（３）に示すように、半円筒部４１は、さらに、上型５２の円弧状の内周面に沿って曲げられる。第１の直線部４４,４４，の互いの間隔は狭まる（図６（ｂ）（ｃ）参照）。

図６（ｄ）〜図６（ｅ）を参照する。下型５１に上型５２が重なると、第１の直線部４４,４４が接触し、互いに付き合わされた状態となる（図６（ｅ）参照）。同様に、第２の直線部４６,４６も接触し、互いに付き合わされた状態となる。半円筒部４１は、円筒状に形成され、半円部４２は、テーパ筒状に形成される（図６（ｆ）参照）。

このように、ケース半体４０に曲げ加工を施すことにより、テーパ筒部２２の中心軸ＣＬ１が円筒部２１の中心軸ＣＬ２に対して偏心かつ偏角したケース半完成品６１が得られる（ケース半完成品を得る工程）。なお、係止部４７は、曲げ加工を施した後に切り落とす。

図７（ａ）を参照する。最後に、ケースの半完成品６１の第１の直線部４４,４４及び第２の直線部４６,４６をアーク溶接（TIG溶接等）する。なお、第１の直線部４４,４４及び第２の直線部４６,４６は、レーザー溶接又はろう付けにより接合してもよい。図７（ｂ）を参照する。これにより、ケース２０が得られる（ケース２０を得る工程）。

なお、ケース２０のテーパ筒部２２を展開した形状は、ケース半体４０における欠肉部４３が形成された半円筒部４２に相当する（図４参照）。即ち、絞り板３０を得る工程（図２参照）における絞り部３２の形状及びケース半体４０を得る工程（図３参照）における欠肉部４３の形状及び位置は、完成品となるケース２０のテーパ筒部２２の形状に合わせて設定される。

なお、ケース半体４０の半円部４２に形成される欠肉部４３の位置・大きさを適宜変更することにより、中心線ＣＬ１のＣＬ２に対する偏心又は偏角の量を変化させることができる。

次に本発明の作用及び効果について説明する。

図８（ａ）を参照する。比較例では、絞り加工を施した絞り板を切り出すことにより半円筒部２０４と平面部２０５,２０５とを形成し、その後、平面部２０５,２０５を立ち上げる。最後に、平面部２０５,２０５を丸めて円筒形状のケースの半完成品２０７を得る。ケースの半完成品２０７を得るまでに、平面部２０５及び半円筒部２０４の境界である境界部２０６,２０６は、矢印（Ａ）が示す方向に変形し、さらに、矢印（Ｂ）が示す方向に変形する。そのため、境界部２０６,２０６には、負荷がかかる。

図８（ｂ）を参照する。一方、本実施例では、ケース半体４０を得る工程において、ケース半体４０は、境界部３３よりも絞り部３２側の部位が切り出されることによって行われる。即ち、ケース半体４０は、平面部３１及び境界部３３のいずれも含まずに切り出される。その後、ケース半体４０を丸めて、ケースの半完成品６１を得る。ケースの半完成品６１は、負荷の加わった境界部３３を含まない。結果、ケース２０（図１参照）の長寿命化を図ることができる。

図８（ｃ）を参照する。変形例について説明する。ケース半体４０Ａを得る工程において、平面部３１及び絞り部３２の境界である境界部３３を含んだ状態でケース半体４０Ａを得てもよい。負荷のかかった境界部３３を溶接して、ケースの半完成品６１Ａを得ることができる。結果、ケースの長寿命化を図ることができる。

図５を参照する。半円筒部４１は、上型５２の円弧状の内周面に沿って曲げられると共に、半円部４２は、芯金５３の先端部５３ｃに押されて、下端を基点に曲げられる。これにより、半円筒部４１と半円部４２との境界に段差が形成されることなく、半円筒部４１を円筒状に形成しつつ、半円部４２をテーパ筒状に形成することができる。段差が形成されないため、さらにケース２０の負担を軽減でき、ケース２０の長寿命化を図ることができる。

図４及び図７を参照する。ケース２０のテーパ筒部２２を展開した形状は、ケース半体４０における欠肉部４３が形成された半円筒部４２に相当する。そのため、ケース半完成品６１を得る工程（図５,図６参照）において、半円筒部４２は、一部の部位が伸びることなく、テーパ筒部２２の形状に成形される。詳細には、例えば、欠肉部４３は、伸びることなく排出口２２ａに成形される。

結果、ケース２０の表面に凹凸が形成されにくくなる。応力集中を抑制できるため、浄化装置が高温及び低温になる使用環境下でも、ケース２０の耐久性が高まり、長寿命化になる。加えて、排気の流れが乱れる箇所が無くるため、排気をスムースに流すことができる。加えて、従来必要であった、シワ、座屈等を補正するための手段（金型、工程）が不要になり、コストを抑えてケース２０を製造することができる。
＜実施例２＞

図９を参照する。次に、本発明の実施例２について説明する。実施例２では、ケース半体を絞り部から切り出す方法が異なる。その他の構成については、実施例１のケースの製造方法と同様であり、符号を流用すると共に説明を省略する。

図９（ａ）を参照する。実施例２による、ケース半体４０Ｂを得る工程では、１つの絞り部３２Ｂから２つのケース半体４０Ｂを切り出す。詳細には、２つのケース半体４０Ｂ,４０Ｂの半円筒部４１Ｂ,４１Ｂの円弧部４５Ｂ,４５Ｂが互いに対向するように、ケース半体４０Ｂ,４０Ｂを切り出す。実施例２によるケースの製造方法おいても、本発明所定の効果を得ることができる。さらに、実施例２によるケースの製造方法によれば、上記の方法により、以下の特有の効果を得ることができる。

図９（ｂ）を併せて参照する。図９（ｂ）には、実施例１によるケース半体を得る工程が示されている。実施例１の場合、１つの絞り部３２から１つのケース半体４０を切り出す。実施例２と比較すると、ケース半体４０の円弧部４５に沿って切り出される半円状の部材３２ａが余分となる。そのため、実施例２によるケースの製造方法では、材料となる板材の歩留まりがよくなる。

なお、本発明による製造方法により製造された排ガス浄化装置は、乗用車の他、バスやトラック等の車両、船舶等にも搭載することができ、乗り物に限らず、任意の装置に搭載することができる。

本発明によって製造されたケースを含む浄化装置は、四輪車に好適である。

１０…排ガス浄化装置
１１…浄化部材
１２…マット
１３…板材
２０…ケース
２１…円筒部
２１ａ…導入口
２２…テーパ筒部
３０…絞り板
３１…平面部
３２…絞り部
３２ａ…半円状の部材
３３…境界部
４０…ケース半体
４１…半円筒部
４２…半円部
４３…欠肉部
４４…第１の直線部
４５…円弧部
４６…第２の直線部
４７…係止部
４７ａ…係止孔ａ
５０…金型
５１…下型
５２…上型
５２ａ…第１の傾斜部
５２ｂ…第１の鉛直部
５３…芯金
５３ａ…第２の傾斜部
５３ｂ…第２の鉛直部
５３ｃ…先端部
６１…ケース半完成品
ＣＬ１…中心軸
ＣＬ２…中心軸

Claims (2)

1. 排ガスを浄化する浄化部材及びこの浄化部材に巻かれたマットを収納するケースの製造方法であって、
   板材を準備する準備工程と、
   準備された前記板材に絞り加工を施し、平面部と、この平面部から突出した絞り部と、からなる絞り板を得る工程と、
   前記絞り板の一部を切り出すことにより、略半円筒状の半円筒部と、この半円筒部の一端を覆う半円部と、この半円部の下端に形成され上方に向かって略円弧状に切り欠かれた欠肉部と、からなるケース半体を得る工程と、
   前記ケース半体の半円筒部を円筒状に丸めてケース半完成品を得る工程と、
   前記ケース半完成品を接合して前記ケースを得る工程と、を有し、
   前記ケース半体を得る工程は、前記平面部及び前記絞り部の境界である境界部を切り出すことにより行われ、又は、前記平面部及び前記絞り部の境界である境界部よりも前記絞り部側の部位が切り出されることによって行われることを特徴とするケースの製造方法。
2. 前記ケース半完成品を得る工程において、前記半円部を、前記円筒部から離れる方向に押すことを特徴とする請求項１記載のケースの製造方法。

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