JP2573167B2 - 排気管に接続されるシェルの端部部材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気管に接続されて排
ガス浄化触媒を装填することなどに用いられるシェルの
端部部材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１および図１２に公知の自動車用排
ガス浄化触媒コンバータを示してある。このコンバータ
は、ハニカム構造等の排ガス浄化触媒（セラミック触
媒、金属触媒、その他の各種触媒）Ｃを装填したインナ
ーシェル１０１とその周囲を取り囲むアウターシェル１
０２を有し、インナーシェル１０１の端窄まり状のロー
ト状胴部１０３，１０４のそれぞれに端部部材１０５，
１０６が設けられており、これらの端部部材１０５，１
０６を利用して排気管の中途部にこのコンバータを着脱
できるようになっている。

【０００３】図１２のように、従来の端部部材１０５
は、一側が拡径された筒状の接続部品１０７に、フラン
ジ部１０８とそのフランジ部１０８の内周部から延び出
た先窄まり状の壁部１０９とを有するフランジ１１０を
嵌め込んで上記壁部１０９と接続部品１０７を溶接１１
１で接合することにより製作されていた。そして、この
端部部材１０５は、その接続部品１０７を上記インナー
シェル１０１のロート状胴部１０３に嵌め込んで両者を
溶接１１２で接合することによりインナーシェル１０１
に結合されていた。なお、図１１において、１１３は、
フランジ部１０８を排気管（不図示）側のフランジに結
合することに用いられるスタッドボルト（不図示）の取
付孔である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記コンバータを排気
管の中途部に装着した場合には、従来例として上述した
端部部材１０５の溶接１１１，１１２による接合箇所に
衝撃や振動、熱等に起因する応力が集中しやすく、それ
らの接合箇所が強度面での弱点となって場合によっては
接合箇所に亀裂や破損の起こることがあった。

【０００５】本発明は以上の事情のもとでなされたもの
であり、その目的は、上述したインナーシェル１０１の
ロート状胴部１０３を端部部材側に具備させると共に、
その傾斜部材とフランジ部とを応力吸収作用を発揮する
形状を持つ部分で一体に連設した形状であって、強度面
での弱点となる溶接による接合箇所をなくすることので
きる排気管に接続されるシェルの端部部材の製造方法を
提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、上記したロート状胴
部を端部部材側に具備させることによって、シェルの構
造を簡単にすることのできるシェルの端部部材の製造方
法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
円筒材の軸心方向中間部を絞り込むことによってその絞
り箇所の両側にそれぞれ先拡がり状の胴体部を成形した
後、一方の胴体部をその軸心と直交する方向に拡げて排
気管に接続される円環状のフランジ部を成形すると共
に、他方の胴体部をロート状胴部とすることを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】請求項１に係る発明は、基本形状の端部部材を
容易に製造する方法を提案したものである。そして、こ
の方法により製造された端部部材は、当該端部部材に加
わる衝撃や振動、熱等に起因する力が、円環状フランジ
部とロート状胴部との間の湾曲状の曲り部によって吸収
される。また、フランジ部と曲り部とロート状胴部とが
一体になっていることにより、当該端部部材に溶接によ
る接合箇所が存在しなくなり、同時に、シェル側にロー
ト状胴部を設ける必要がなくなる。

【０００９】

【実施例】図９及び図１０は請求項１に係る発明の製造
方法によって製造された端部部材１を示している。この
端部部材１は、基本形状を形作るための構成として、排
気管（不図示）に接続される円環状フランジ部２と、こ
のフランジ部２の内周部に一体に具備された切断面形状
が湾曲状の曲り部３と、この曲り部３から先拡がり状に
延出し先端部がシェルの胴部１１４との結合部４となさ
れたロート状胴部５とを備える。そして、具体的には、
ロート状胴部５が外側に少し張り出した球面状に形成さ
れていると共に、上記フランジ部２には、その外周部に
ロート状胴部５側に折り曲げられた円環状のリブ６、周
方向の適所に開設されたボルト取付孔（挿通孔）７、内
周部に形成されたパッキン収容用の環状凹部８等が設け
られている。また、上記結合部４は、シェル胴部１１４
を内嵌合可能な円環状の突片部１０とその突片部１０に
内嵌合された上記胴部１１４の端面が突き合わされる段
付面９とを備えている。実施例の端部部材１において、
上記曲り部３は外面３ａが軸心方向において略円弧状に
湾曲しているが、内面３ｂは軸心方向においてまっすぐ
な平坦面になっており、また、曲り部３とフランジ部２
やロート状胴部５との連設箇所には角張った部分が存在
しない。

【００１０】この端部部材１はステンレスや鋼板或いは
鉄板などを材料として広義の板金（プレスや転造を含
む）工程を経て製作することができ、また、この端部部
材１を自動車用排ガス浄化触媒コンバータのシェルに用
いる場合、その厚さを例えば３ｍｍ程度にすることがコ
ンバータに要求される重量や強度等の面から見て好まし
い。

【００１１】上記端部部材１は、図９のように、円筒状
のシェル胴部１１４の端部を突片部１０に内嵌合してそ
の端面を段付面９に突き合わせ、突片部１０とシェル胴
部１１４の端部との嵌合箇所を溶接で接合することによ
りシェル胴部１１４と結合されて一体化される。この場
合において、シェル側にロート状胴部を設けておく必要
はなく、また、シェル胴部１１４の端部と突片部１０に
嵌合及びシェル胴部１１４の端面と段付面９との突き合
わせによってシェル胴部１１４と端部部材１の結合部４
とが確実に位置決めされ、そのように確実に位置決めさ
れた箇所に溶接を施すことができるので、溶接による接
合を確実に行うことができる。環状凹部８に収容したパ
ッキン（不図示）をフランジ部２と図示していない排気
管側のフランジ部との間に挾んで締結ボルトなどの止具
（不図示）でそれらのフランジ部同士を結合することに
より排気管（不図示）の中途部に装着される。

【００１２】この端部部材１によると、当該端部部材に
加わる衝撃や振動、熱等に起因する力が、円環状フラン
ジ部２とロート状胴部５との間の湾曲状の曲り部３で分
散されると共に、その曲り部３によってうまく吸収され
るので、応力集中に伴う亀裂や割れの発生するおそれが
すくない。また、この端部部材１がステンレス製、鋼板
製或いは鉄板製であり、その厚さが３ｍｍ程度であった
としても、リブ６がフランジ部２の曲り剛性を高めるこ
とに役立つので、フランジ部２の熱変形や衝撃・振動に
よる変形がリブ６によって防止される。

【００１３】次に、本発明の実施例による端部部材の製
造方法を説明する。図１及び図２に端部部材の製造方法
を原理的に示してあり、図３〜図８にはロール加工を主
とする実際的な製造工程を説明的に示してある。

【００１４】図１に示したように、この製造方法の原理
は、上段に示したパイプ材などでなる円筒材Ａの軸心方
向中間部を絞り込むことによってその絞り箇所１４の両
側にそれぞれ先拡がり状の胴体部１２，１３を成形した
後（中段）、一方の胴体部１２をその軸心と直交する方
向に拡げて排気管に接続される円環状のフランジ部２を
成形すると共に、他方の胴体部１３を、先端部がシェル
の胴部との結合部となされたロート状胴部５とする（下
段）成形工程を含むものであって、フランジ部２とロー
ト状胴部５とは湾曲状の曲り部３を介して一体に連設さ
れたものとなる。図９に示した曲り部３、結合部４、リ
ブ６、凹部８等は図４〜図８について説明する実際的な
製造工程中で形成される。

【００１５】図２は端部部材１をステンレス製或いは鋼
製のパイプ材などでなる円筒材Ａからロール加工によっ
て製造する原理的な方法を示している。１５は回転下
型、１６は回転上型、１７は絞り成形用ロール状回転型
である。この方法では、例えば、円筒材Ａを回転下型１
５と回転上型１６との間の溝部１８を覆うようにセット
し、その状態から図２上段のように絞り成形用ロール状
回転型１７を円筒材Ａの軸心方向中間部を押し付けるこ
とによってその箇所を絞るという第１段階の工程を行っ
た後、図２下段のように回転下型１９と回転上型２０と
フランジ部成形用ロール状回転型２１とで一方の胴体部
１２を拡開してフランジ部２を成形する。これにより端
部部材１が得られる。

【００１６】次に、図３〜図８を参照して図９で説明し
た実際的な形状の端部部材１を製造するためのロール加
工を主とする工程を説明する。この方法は厚さ３ｍｍ程
度のステンレス鋼板を用いる場合に適する。

【００１７】図３〜図５はロール成形工程を示してお
り、このうち、図３及び図４は第１ロール成形工程を、
図５は第２ロール成形工程をそれぞれ示したものであっ
て、これらの工程では、回転下型５２，回転上型５３、
曲り部成形用ロール状回転型５４、結合部成形用ロール
状回転型５５、曲り部仕上げ用ロール状回転型５６等が
用いられる。

【００１８】図３及び図４のように、図１の中段に示し
た部材（中間部材）の胴体部１２の開き角度を他の胴体
部１３の開き角度よりもやゝ大きな角度に成形したもの
を回転下型５２に置き、回転上型５３を下降させてその
拡径用成形面５３ａで胴体部１３を先拡がり状に拡径し
ながら、曲り部成形用ロール状回転型５４を移動させて
フランジ部２と胴体部１２，１３との境界部分をさらに
絞って縮径させることによりロート状胴部５を成形す
る。これにより、フランジ部２とロート状胴部５との境
界部分が、曲り部成形用ロール状回転型５４に具備され
た略円弧状に滑らかに曲がった曲り部成形面５４ａが押
すことによって略円弧状に粗成形される。また、結合部
成形用ロール状回転型５５がロート状胴部５の先端部を
回転上型５３の結合部成形面５３ｂに押し付けて結合部
４を成形する。

【００１９】図３及び図４の第１ロール成形工程におい
て、回転上型５３が下死点に向かって下降するときに
は、結合部成形用ロール状回転型５５は、図３のように
結合部成形面５３ｂから離れた位置に維持したまま、回
転上型５３と連れ回りしながら回転上型５３と共に下降
する。そして、回転上型５３が下死点に達した後、図４
のように結合部成形用ロール状回転型５５が結合部成形
面５３ｂ側に移動（例えば約１ｍｍ移動）してロート状
胴部５の先端部を押して同図のように折り曲げる。この
第１ロール成形工程において、回転上型５３が下死点に
達したときには、フランジ部２は曲り部成形用ロール状
回転型５４の下面に対して接触していない。しかも、フ
ランジ部２はテーパ状に傾斜している。これにより、フ
ランジ部２に対して曲り部成形用ロール状回転型５４の
下面が焼き付くといった事態が生じない。

【００２０】図５のように、第２ロール成形工程では、
曲り部仕上げ用ロール状回転型５６の曲り部成形面５６
ａが、略円弧状に粗成形されたフランジ部２とロート状
胴部５との境界部分を押して適正形状に仕上げ成形し、
これにより曲り部３が成形される。この第２成形ロール
工程においても、フランジ部２から曲り部仕上げ用ロー
ル状回転型５６の曲り部成形面５６ａが離れているよう
に維持してフランジ部２に対し曲り部仕上げ用ロール状
回転型５６の下面が焼き付くことを防いでいる。

【００２１】図６及び図７はプレスによる凹部成形工程
を示している。凹部成形工程では、凹部成形面５７ａを
備えた下型５７と、上型５８と、凹部成形面５９ａを備
えた割り型でなる押型５９とが用いられる。この工程で
は、テーパ状に傾斜したフランジ部２を水平、即ち軸心
に対して直交する方向に曲げ成形するために、幾つかに
分割されてその各々がスプリングで拡げられた割り型で
なる押型５９を用いる。そして、図６のように、その押
型５９でフランジ部２を叩いてフランジ部２の傾斜を解
消し、その後、図７のように下型５７の凹部成形面５７
ａと上型５８と押型５９の凹部成形面５９ａとの間でフ
ランジ部２やロート状胴部５等を挾み付けて凹部８を成
形する。

【００２２】図８はリブ成形工程を示している。リブ成
形工程では、回転下型６０と、回転上型６１と、リブ成
形用ロール状回転型６２とが用いられる。このリブ成形
工程では、上記フランジ部２が回転下型６０と回転上型
６１とにより挾み付けられて保持され、その状態でフラ
ンジ部２の外周部にリブ成形用ロール状回転型６２のリ
ブ成形面６２ａを押し付けることによってリブ６が成形
される。リブ成形工程は図示のようなロール成形による
ことが好ましく、この工程を例えばプレスで行うとフラ
ンジ部２の端部に割れが発生しやすいことを確認してい
る。

【００２３】以上のようにして図９及び図１０に示した
端部部材１が成形される。

【００２４】本発明は自動車用消音器のシェルの端部部
材の製造方法などのように、実施例で説明した自動車用
排ガス浄化触媒コンバータのシェルの端部部材と類似形
状の端部部材の製造方法についても適用することが可能
である。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に係る発明の製造方法による
と、円筒材の軸心方向中間部を絞り込むことによってそ
の絞り箇所の両側にそれぞれ先拡がり状の胴体部を成形
した後、一方の胴体部をその軸心と直交する方向に拡げ
て排気管に接続される円環状のフランジ部を成形すると
共に、他方の胴体部をロート状胴部とするという工程を
経るだけでシェルの端部部材を製作することが可能であ
る。特に、円筒材としてパイプ材を所定長さに切断した
ものを用いることが可能であるという利点がある。そし
て、本発明の製造方法によっで製造された端部部材は、
溶接箇所がないので溶接箇所に衝撃や振動、熱等に起因
する力が集中して亀裂や破損を起こすといったおそれが
ない。また、シェル側にロート状胴部を具備させる必要
がなくなり、シェル胴部を円筒形という単純な形状に構
成することができる。さらに、端部部材を１つの部材だ
けで構成できるようになり、従来のように接続部品１０
７とフランジ部材１０９とで端部部材を組み立てるとい
う複雑な組立工程が不要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の原理を示した説明図であ
る。

【図２】ロール加工で図１の成形工程を行うことを示し
た説明図である。

【図３】第１ロール成形工程の説明図である。

【図４】第１ロール成形工程の説明図である。

【図５】第２ロール成形工程の説明図である。

【図６】凹部成形工程の説明図である。

【図７】凹部成形工程の説明図である。

【図８】リブ成形工程の説明図である。

【図９】本発明の製造方法によって製造された端部部材
の縦断面図である。

【図１０】図９の端部部材の正面図である。

【図１１】端部部材を用いた従来公知の自動車用排ガス
浄化触媒コンバータの正面図である。

【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図であ
る。

【符号の説明】

Ａ 円筒材 １ 端部部材 ２ フランジ部 ４ 結合部 ５ ロート状胴部 １４ 絞り箇所 １２，１３ 胴体部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒材の軸心方向中間部を絞り込むこと
   によってその絞り箇所の両側にそれぞれ先拡がり状の胴
   体部を成形した後、一方の胴体部をその軸心と直交する
   方向に拡げて排気管に接続される円環状のフランジ部を
   成形すると共に、他方の胴体部をロート状胴部とするこ
   とを特徴とする排気管に接続されるシェルの端部部材の
   製造方法。