JP2946766B2 - 触媒コンバータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジンに接
続する触媒コンバータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のエンジンは各種有害成分を排出
するので、これを一定のレベルまで減少させるための種
々の工夫がなされている。このため一つの方法として実
施され、良好な成績を納めているものに触媒を用いたも
のがある。この場合、図18に示すように触媒コンバータ
１はエンジン２のエキゾーストマニホールド３下流のエ
キゾーストパイプ４に接続される。通常、触媒コンバー
タ１は触媒ケース５の端部に取付けた接合用フランジ６
（図10参照）を介してエキゾーストパイプ４に接続され
ている。

【０００３】この接合用フランジ６と触媒ケース５の取
付けについて説明する。接合用フランジ６は触媒ケース
５の前部及び後部に取付けられてエキゾーストパイプ４
に接続されているが便宜上片側だけを示して説明する。
先ず、図10及び図11に示すクラムシェル型の触媒ケース
５においては、一対のケース部を軸線に沿って突き合わ
せ溶接した触媒ケース５の前後の端部を小径の円筒部７
（図10）に形成し、この円筒部７を接合用フランジ６に
嵌合させて、図12に示すように円筒部７の外側全周を溶
着Ｗ固定するか、又は図13に示すように接合用フランジ
６の内側全周を溶着Ｗ固定するかしていた。

【０００４】次に、図14及び図15に示す荷重管理型の触
媒ケース５おいては、触媒ケース５の円筒部７に軸線に
沿うラップ部分８があるために円筒部７の寸法Ａがばら
つくこと、また、円筒部７に外周フランジ９が形成され
ているために円筒部７を接合用フランジ６に直接接続す
るのが難しいことのため、パイプ10を介装することによ
って接合用フランジ６を触媒ケース５に取付けていた。
すなわち、パイプ10の一端を触媒ケース５の円筒部７に
嵌合して溶着固定し（図16のＷ1 参照）、さらに、この
パイプ10の他端を接合用フランジ６に嵌合させて溶着固
定（図16のＷ2 参照）していた。

【０００５】この取付けの場合、溶着部分Ｗ1 及びＷ2
が接近しないように双方の間に一定のクリアランスＢ1
を設けている。なお、符号11，12で示すものは触媒及び
サポータである。

【０００６】なお、触媒コンバータとして、実公昭57-2
4892号公報に開示されたものがある。この公報に開示さ
れたものは、触媒を収納するケースに、触媒の軸方向の
端面を支持している支持リングに向けて透孔を形成し、
この透孔に押圧部材を嵌入して押圧部材によって前記支
持リングを押圧固定するようにしたものであり、また、
触媒ケースと接合用フランジとは直接に嵌合固着させた
ものである。

【０００７】また、触媒コンバータ用ケーシングとし
て、実公昭59-13294号公報に開示されたものがある。こ
の公報に開示されたものは、触媒ケースの上下ケースの
突合面の外周縁に軸線に直交する外周フランジを形成す
る一方、触媒ケースの接続管部を半径方向に膨出させて
補強リブを形成し、さらに、この接続管部に直接接合用
フランジを嵌着し、これによって触媒ケースの出入口部
の強度を向上させたものである。

【０００８】また、モノリス型触媒コンバータとして、
実開昭56-63809号公報に開示されたものがある。この公
報に開示されたものは、触媒ケースの上下ケースの突合
面の外周縁に半径方向に伸びる接合フランジを形成し、
このフランジの端部を折り曲げると共にこのフランジを
互いに重合せて溶着したものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したクラムシ
ェル型の触媒ケースにおいては、一対のケース部を軸線
に沿って突合せ溶接した後、触媒ケースの両端部の円筒
部を接合用フランジに嵌合できるように溶接部分（図10
のＣ）に削り加工を必要とし作業効率が悪かった。

【００１０】又、荷重管理型の触媒ケースにおいては、
接合用フランジと触媒ケースとの接続にパイプを必要と
するために必然的に触媒端面からフランジ端面までの距
離Ｄ1 が長くなり（図16）、この長くなった部分が触媒
ケースの前後に存在するので取付時にレイアウトに自由
度がなくなる問題点があった。逆に、接合用フランジの
エキゾーストパイプへの取付位置が決っている場合、接
合用フランジ間に装着する触媒ケースをパイプを介して
接続すると、パイプ挿入のために触媒ケースの装着でき
る距離が小さくなって触媒ケース前後のテーパ部分を相
互に接近させざるを得なくなりテーパ角度α（図16）が
大きくなって触媒へのガス当たりが悪くなる問題点があ
った。

【００１１】そこで、触媒端面からフランジ端面までの
距離Ｄ1 （図16）を短くしてレイアウトの自由度を得る
ために、また、触媒ケースのテーパ角度αを小さくして
触媒へのガス当たりをよくするために、図17に示すよう
に、パイプと接合用フランジとの溶接Ｗ3 を、接合用フ
ランジの内側で行なうと溶接幅分だけ触媒端面から接合
用フランジ端面までの距離Ｄ1 （図16）をＤ2 （図17）
とつめることができる共にクリアランスＢ1 （図16）も
Ｂ2 （図17）と小さくすることができる。

【００１２】しかしながら、このように荷重管理型の触
媒ケース５の場合はパイプと接合用フランジとの溶接
を、クラムシェル型の触媒ケース５の場合は円筒部７と
接合用フランジ６との溶接を、接合用フランジの内側で
行なうとケース内側等のガス通路内面に溶接スパッタが
付着し、燃焼ガスの通過時にそのスパッタが脱落し、そ
のスパッタが触媒端面やサポータ端面を削り、触媒の割
れや脱落を引起こした。そのため、スパッタ粒径の管理
やスパッタ落し工程を追加しなければならず煩雑であっ
た。

【００１３】また、実公昭57-24892号公報に開示された
ものは触媒ケースに形成した透孔に押圧部材を嵌入し、
この押圧部材によって触媒を触媒ケース内に固定するよ
うにしたものであるので触媒ケースと接合用フランジと
の組付制を向上させたものではない。また、触媒ケース
と接合用フランジとは直接に溶着固定してあるが触媒ケ
ースの接合用フランジへの嵌合時には突合せ接合部分の
削り加工が必要となる等の問題が残っている。

【００１４】また、実公昭59-13294号公報に開示された
ものは、触媒ケースの上下ケースの突合面の外周面に軸
線に直交する外周フランジを形成する一方、触媒ケース
の接続管部を半径方向に膨出させて補強リブを形成し、
さらに、このように形成した接続管部を接合用フランジ
に直接固定して接続管部の出入口部分の強化を図ったも
のであるが、接続管部に接合用フランジを取付ける場
合、接続管部が接合用フランジに嵌合できるように突合
せ溶接後、上下ケースの突合せ溶接部分を削り加工を必
要とするので本発明の課題を解決しているものではな
い。

【００１５】さらに、実開昭56-63809号公報に開示され
たものは、触媒ケースの触媒ケースの上下ケースの突合
面の外周面に外周フランジを形成し、さらに、この外周
フランジの端部を折曲げて上下ケースを重ねて溶着する
ものであるので本発明の課題を解決するものではない。

【００１６】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、触媒ケースの前後端部に形成した
円筒部の端部に切欠部を設けることによって、触媒ケー
スをエキゾーストパイプに接続させる接合用フランジに
嵌合させ易くして作業性を向上させると共にたレイアウ
トの自由度を得、触媒へのガス当たりをよくし、サポー
タの端面や触媒の割れや脱落を防止した触媒コンバータ
を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するための手段として、エキゾーストマニホールドの
下流にエキゾーストパイプを接続し、該エキゾーストパ
イプの途中に触媒を配設した触媒コンバータにおいて、
前記触媒を収納する触媒ケースを一対のアッパケースと
ロアケースとの突き合わせによって形成し、その対向す
る端面外周縁に外方に突出する外周フランジを設けると
共に、前記触媒ケースの前後端部を円筒部に形成し、該
円筒部の、前記外周フランジ先端側の側壁に切欠部を形
成し、前記円筒部に接合用フランジを嵌合し、該接合用
フランジを前記切欠部に連なる前記外周フランジの端面
に当接させて位置決めした状態で固着したことを特徴と
するものである。

【００１８】

【作用】以上説明したように、触媒ケースの前後端部に
形成した円筒部の、外周フランジ先端側の側壁に切欠部
を設けて、前記円筒部をエキゾーストパイプ取付用の接
合用フランジに嵌合させる際、その嵌合を容易にさせ
る。さらに、前記円筒部を接合用フランジに嵌合させた
際、接合用フランジを切欠部に連なる外周フランジの端
面に当接させて位置決めし、この位置決めした状態で前
記接合用フランジと、円筒部及び外周フランジの端面と
を一体に固着させる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４に
もとづいて説明する。なお、図１０ないし図17と同一の
部分には同一の符号を付してその詳細な説明は省略す
る。図において、１は本発明に係る触媒コンバータ、５
は触媒を収納する荷重管理型の触媒ケース５を示してい
る。触媒ケース５は一対の、アッパケース5aとロアケー
ス5bとを突合せ溶着して形成したものである。図はその
一端側を示している。

【００２０】この触媒ケース５の端部は円筒部７に形成
されており、円筒部７のアッパケース5a側の両側壁には
円筒部の略中央から端面至る切欠部13が設けられてい
る。この場合、ロアケース5b側は切欠かれない。そし
て、アッパケース5aとロアケース5bの対向する端面外周
縁には軸線に直交する外方に突出する外周フランジ９が
設けられている。

【００２１】６はこの円筒部７に外嵌固着して触媒ケー
ス５をエキゾーストパイプ４に接合するための接合用フ
ランジ６である。接合用フランジ６は板状のフランジ部
6aに円筒部７取付用の筒状の突出部6bを設けたものであ
る。

【００２２】この切欠部13は図１および図２に示すよう
に長さＥ、高さＦだけアッパケース5aを切欠いたもので
ある。そして、その形状は次のように決めてある。すな
わち、図３に示すように触媒ケース５の切欠部13の高さ
Ｆは、図４に示すようにアッパケース5aとロアケース5b
のラップ部分８のビード部の高さＧとアッパケース5aの
曲げ半径Ｒとを加えたものより長いものでなければなら
ない。

【００２３】それを式によって示すと次のようになる。
Ｆ（切欠部の高さ）≧Ｇ（ビード部の高さ）＋Ｒ（ケー
スの曲部半径）となる。また、切欠部13の長さＥは、通
常の場合、図２に示すように接合用フランジ６の端面よ
り突出しないように接合用フランジ６の厚さＨよりも短
くしなければならない。すなわち、 Ｈ（接合用フランジの厚さ）＞Ｅ（切欠部の長さ） となる。

【００２４】このように切欠部13を設けた触媒ケース５
の円筒部７にエキゾーストパイプの接合用フランジ６を
外嵌させて、図２に示すように接合用フランジ６の後端
部と円筒部７外周を全面溶接Ｗして、触媒コンバータ１
の触媒ケースが形成される。

【００２５】上記のように円筒部７に切欠部13を形成す
ればパイプ10を用いずとも触媒ケース５の円筒部７と接
合用フランジ６とを直接溶接することが可能となる。円
筒部７に接合用フランジ６を嵌合する際、切欠部13に連
なる外周フランジ９の端面14が嵌合時の位置決めとなり
嵌合溶接がやり易くなる効果がある。また、触媒ケース
５の外周フランジ９の一部を、図１に示すように、切欠
部13と全周連続溶接が可能となるため溶接の重なる部分
が１箇所だけになり穴開き等の構造上の欠陥が回避され
る。

【００２６】次に、クラムシェル型の触媒ケース５の場
合を説明する。クラムシェル型の触媒ケース５の場合
も、図５に示すように、円筒部７の両側壁に切欠部13を
設ければ従来の円筒部７のように突合せ溶接後、円筒部
が接合フランジ６に嵌合できるように溶接部分を削り加
工することもなく、荷重管理型の触媒ケース５と同様
に、円筒部７に直接接合用フランジ６を外嵌さすことが
可能となる。また、円筒部７を接合用フランジ６に嵌合
させた際、切欠部13に連なる外周フランジ９の端面が嵌
合時の位置決めになり、前述と同様に嵌合溶接の作業性
が向上する。

【００２７】切欠部13の形状は次のように決めてある。
すなわち、図６に示すように、切欠部13の高さ（アッパ
ケース5a側の高さ）Ｊは、図７に示すようにアッパケー
ス5aの板厚Ｋとケース曲げ半径Ｒを加えたものより長い
ものでなければならない。

【００２８】これを式によって示すと、 Ｊ（切欠部の高さ）≧Ｋ（板厚）＋Ｒ（曲げ半径） となる。また、この切欠部13の長さＬ（図５）は、図２
に示す荷重管理型の切欠部13の長さＥと同じである。す
なわち、クラムシェル型触媒ケース５の切欠部13の長さ
Ｌは接合用フランジ６の端面より突出しないように接合
用フランジ６の厚さＨ（図２）よりも短くしなければな
らない。すなわち、 Ｈ（接合用フランジの厚さ）＞Ｌ（切欠部の長さ） となる。

【００２９】以上説明したように、荷重管理型の触媒ケ
ース５及びクラムシェル型の触媒ケース５の端部を円筒
部７に形成してこの円筒部７の側壁に切欠部13を設けた
ので、円筒部７にエキゾーストパイプ接合用フランジ６
を嵌合させる際に、円筒部７に形成した切欠部13の存在
によって円筒部７に直接接合用フランジ６を嵌合させる
ことが可能となる。

【００３０】以上説明した接合用フランジ６には触媒ケ
ース５の円筒部７が嵌合する突出部6aが形成されていた
が、このような突出部6aが形成されていない板フランジ
15（図８）であっても本発明の触媒コンバータ１の円筒
部７を嵌合させることが可能である。また、上記実施例
の円筒部７に形成した切欠部13は円筒部の略中央から端
面に至る切欠部13を形成したが、これに限定されず円筒
部７の中央部に図９に示すような抜孔16を形成してもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように触媒ケー
スの前後端部を円筒部に形成し、この円筒部の側壁に切
欠部を設けたので、例えば、クラムシェル型の触媒ケー
スの場合は、触媒ケースの突合せ溶接後に削り加工をし
なければならない溶接部分がなくなって作業効率が向上
する。また、切欠部によって円筒部が接合用フランジに
嵌合し易くなる。

【００３２】また、荷重管理型の触媒ケースの場合は、
クラムシェル型の触媒ケースと同様に接合用フランジに
円筒部を直接嵌合させることができ、しかも嵌合させ易
くなる効果がある。このように直接嵌合させることがで
きると、従来のようなパイプが不要となり、触媒ケース
装着時の自由度が向上すると共にガス当たりがよくな
る。

【００３３】さらに、パイプが不要になると溶接個所が
１箇所に減少して接合用フランジの内側の溶接が不要と
なり、触媒ケース内側のガス通路内に付着する溶接スパ
ッタがなくなって脱落スパッタによる触媒の割れや脱落
およびサポータ端面を削る等の不具合がなくなる。これ
によって、スパッタ粒径の管理やスパッタ落し工程がな
くなり煩雑さが回避される。

【００３４】また、パイプ不要の分だけコストが低減
し、かつ、溶接個所の減少の分だけ同じくコストが低下
すると共に溶接による穴開き、ガス洩れ等の構造上欠陥
がでる確立が低下する。また、切欠部に連なる外周フラ
ンジの端面が接合用フランジの挿入時の位置決めとな
り、嵌合が容易となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】触媒ケースの円筒部と接合用フランジとの溶接
態様を示す断面図である。

【図３】切欠部の大きさを示す荷重管理型の触媒ケース
の正面図である。

【図４】切欠部の大きさを示す荷重管理型の触媒ケース
の正面図である。

【図５】クラムシェル型の触媒ケースの斜視図である。

【図６】切欠部の大きさを示すクラムシェル型の触媒ケ
ースの正面図である。

【図７】切欠部の大きさを示すクラムシェル型の触媒ケ
ースの正面図である。

【図８】板フランジに嵌合した触媒ケースの一端側半分
の断面図である。

【図９】他の実施例を示すクラムシェル型の触媒ケース
の斜視図である。

【図10】従来のクラムシェル型の触媒ケースと接合用フ
ランジの斜視図。

【図11】従来のクラムシェル型の触媒ケースの本体部分
の断面図である。

【図12】従来の触媒ケースの溶接態様を示す一端側半分
の断面図である。

【図13】従来の触媒ケースの溶接態様を示す一端側半分
の断面図である。

【図14】従来の荷重管理型の触媒ケースと接合用フラン
ジの斜視図。

【図15】従来の荷重管理型の触媒ケースの本体部分の断
面図である。

【図16】従来の荷重管理型の触媒ケースと接合用フラン
ジとの溶接態様を示す断面図である。

【図17】従来の荷重管理型の触媒ケースと接合用フラン
ジとの別の溶接態様を示す断面図である。

【図18】自動車の模式図である。

【符号の説明】

１ 触媒コンバータ ５ 触媒ケース ６ 接合用フランジ ７ 円筒部 13 切欠部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エキゾーストマニホールドの下流にエキ
   ゾーストパイプを接続し、該エキゾーストパイプの途中
   に触媒を配設した触媒コンバータにおいて、前記触媒を
   収納する触媒ケースを一対のアッパケースとロアケース
   との突き合わせによって形成し、その対向する端面外周
   縁に外方に突出する外周フランジを設けると共に、前記
   触媒ケースの前後端部を円筒部に形成し、該円筒部の、
   前記外周フランジ先端側の側壁に切欠部を形成し、前記
   円筒部に接合用フランジを嵌合し、該接合用フランジを
   前記切欠部に連なる前記外周フランジの端面に当接させ
   て位置決めした状態で固着したことを特徴とする触媒コ
   ンバータ。