JP3728585B2 - 触媒ケース構造 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される触媒ケースに関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】
従来、図5の断面図で示すように、触媒ケース51内には触媒52が内包され、触媒ケース51に形成されたフランジ部51aに対し、排気マニホールド53または排気管に形成されたフランジ部53aが当接されて、フランジ部51a,53aがボルト54を締め付けて結合されているが、このような構造では、フランジ部51a,53aが大きくなり、ボルト54は耐熱ボルトを用いる必要があり、高価なものとなってしまうという問題点があった。
【0003】
一方、図6の断面図で示すように、摩擦圧接面Pで摩擦圧接させて触媒ケース51に排気マニホールド53を接合させる構造では、図7に要部拡大図で、図8に横断面構成図で示すように、摩擦圧接時に発生する溶バリ55が触媒52側へ脱落するのを防ぐために、脱落防止堰51bを設けた構造のものが提案されているが、溶バリ55が、脱落防止堰51bと摩擦圧接面Pとの間に溜まって圧力を与え、摩擦圧接面Pの近傍は摩擦圧接により極めて高温となっているため、溶バリ55の圧力により、図9の要部拡大断面図で示すように、排気マニホールド53側の側壁が外側へ押し出されて、摩擦圧接面Pが移動し、不完全な接合となってしまうという問題点があり、摩擦圧接面Pと脱落防止堰51bの間の距離を大きく設定しておく必要があるという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、良好な接合状態が得られ、できる限り接合部の形状を小さく設定できる触媒ケースを提供せんことを目的とし、その第1の要旨は、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される際に、該排気マニホールド或いは該排気管と接触する溶融層としての立壁部と、該立壁部の径方向内側に形成され摩擦圧接時に発生する溶バリが触媒側へ脱落するのを防止する脱落防止堰と、前記立壁部と前記脱落防止堰との間に形成された溝部と、を備える触媒ケースにおいて、該溝部の摩擦圧接前の深さL3,溝幅t3が、前記排気マニホールド或いは排気管と前記立壁 部との接合面の幅t1,排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代L1,触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代L2に対し、t3×L3≧t1×(L1+L2)×1/2の関係となるように構成されていることである。
また、第2の要旨は、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される接合面の内側に、摩擦圧接時に発生する溶バリの内側への脱落を防ぐ脱落防止堰が立設されてなる触媒ケースにおいて、前記接合面と脱落防止堰の間には断面三角状の溝部が形成され、該溝部の摩擦圧接前の深さL3,溝幅t3が、前記接合面の幅t1,排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代L1,触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代L2に対し、t3×L3≧t1×(L1+L2)の関係となるように構成されていることである。
【0005】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、触媒ケースの断面構成図であり、触媒ケース1内には触媒5が内包され、触媒ケース1の図における外周側の立壁部1b上端には、摩擦圧接時に溶融して溶バリとして排出される溶融層1aが形成されており、この溶融層1aに対して排気マニホールド4の下端側の溶融層4aが接触されて、摩擦圧接前の接触面P1を形成しており、触媒ケース1側を回転させながら摩擦圧接することにより、この溶融層1a,4aの部分が溶融し、アプセット工程で、回転を停止させて強い圧力を加えることにより、溶融層1a,4aの部分が溶バリとして外側及び内側に排出され、接合面P2で接合されるものである。
この接合面P2の内側には、触媒ケース1に溝部2が凹み状に形成されており、溝部2の内側に立ち上げ状に脱落防止堰3が形成されて、溶バリの触媒5側への脱落を防ぐように構成されている。
【0006】
なお、前記触媒ケース1側の溶融層1aの高さ寸法は、摩擦圧接時の寄り代L2となり、排気マニホールド4側の溶融層4aの高さ寸法は、摩擦圧接時の寄り代L1となる。接触面P1の幅寸法をt1とし、接触面P1の中心径をD1とすると、摩擦圧接により排出される溶バリの体積は、接触面P1の幅t1が中心径D1に対して小さいことから、近似的にt1×(L1+L2)×πD1で表され、これは溶融層1a,4aの体積である。なお、溶バリは接合面P2の内側及び外側に排出されることから、溝部2側へ排出される溶バリの量は前記式の1/2の量となる。
また、溝部2の摩擦圧接前の深さ寸法をL3とし、溝部2の幅寸法をt3とし、溝部2の中心径をD3とすると、D3に対して溝部2の幅寸法t3は小さく、溝部2の体積はt3×L3×πD3で表されることとなり、この溝部2の体積を内側へ排出される溶バリの量以上の体積に設定しておけば、溶バリの圧力により排気マニホールド4の側壁が外側へ押し出されることがなく、接合面P2が完全なものとなる。
【0007】
なお、前記式において、t1,t3はD1,D3に対して小さいことから、簡略化して、t3×L3≧t1×(L1+L2)×1/2の式で表すことができ、この式を満たすように溝部2の深さL3と幅t3を決定すれば良く、このような深さL3,幅t3の溝部2を設けることにより、摩擦圧接による接合状態を良好化することができ、必要以上に溝部2を大きくすることなく、できる限り接合部周辺を小さい形状にすることができる。
なお、溝部2は、触媒ケース1が鋳造製である場合は型で形成することができるが、後に加工して形成したものであっても良い。
【0008】
なお、図2または図3に示すように、幅t1に対しΔt分、部材がズレて接合される場合においても、脱落防止堰3に近い方の側壁からの距離をt3として、溝部2の深さL3と幅t3を決めれば上記式をほぼ満足させて、接合部が外側へ押し出されることなく良好な接合状態を得ることができるものとなる。
【0009】
また、溝部2を図4のように断面三角形状に形成した場合は、脱落防止堰3の形状は台形になり、この場合は、t3×L3≧t1×(L1+L2)の関係式となるように、溝部2の体積を、内側へ排出される溶バリ量以上にし、前記関係式を満たすように溝部2を設定して、摩擦圧接後の接合面P2を良好な状態にすることが可能となり、また、接合部の形状を小さく設定することができるものとなる。
【0010】
なお、本例では、排気マニホールド4を触媒ケース1に摩擦圧接で接合する場合を例示しているが、排気管が触媒ケース1に接合される場合についても、同様な関係式を満足するように溝部を設定することができる。
【0011】
【発明の効果】
本発明は、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される際に、該排気マニホールド或いは該排気管と接触する溶融層としての立壁部と、該立壁部の径方向内側に形成され摩擦圧接時に発生する溶バリが触媒側へ脱落するのを防止する脱落防止堰と、前記立壁部と前記脱落防止堰との間に形成された溝部と、を備える触媒ケースにおいて、該溝部の摩擦圧接前の深さL3,溝幅t3が、前記排気マニホールド或いは排気管と前記立壁部との接合面の幅t1,排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代L1,触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代L2に対し、t3×L3≧t1×(L1+L2)×1/2の関係となるように構成されていることにより、摩擦圧接による接合面の接合状態を良好化して、必要以上に溝部を大きくすることなく、できる限り接合部周辺を小さい形状にすることができる。
【0012】
また、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される接合面の内側に、摩擦圧接時に発生する溶バリの内側への脱落を防ぐ脱落防止堰が立設されてなる触媒ケースにおいて、接合面と脱落防止堰の間には断面三角状の溝部が形成され、溝部の摩擦圧接前の深さL3,溝幅t3が、接合面の幅t1,排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代L1,触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代L2に対し、t3×L3≧t1×(L1+L2)の関係となるように構成されていることにより、摩擦圧接による接合面の接合状態を良好化して、接合部形状を小さくすることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 四角形状の溝部を形成した触媒ケースと排気マニホールドの摩擦圧接状態を示す断面構成図である。
【図2】 接合状態がズレた状態の要部断面構成図である。
【図3】 さらに異なる方向に接合面がズレた状態の要部断面構成図である。
【図4】 三角形状の溝部を有する触媒ケースに排気マニホールドを接合させた断面構成図である。
【図5】 従来の接合構造を示す断面構成図である。
【図6】 従来の摩擦圧接による接合構造を示す断面構成図である。
【図7】 図6の要部拡大断面構成図である。
【図8】 図7の横断面構成図である。
【図9】 接合部が変形した状態を示す要部拡大断面構成図である。
【符号の説明】
1 触媒ケース
1a 溶融層
1b 立壁部
2 溝部
3 脱落防止堰
4 排気マニホールド
4a 溶融層
5 触媒
P1 摩擦圧接前の接触面
P2 摩擦圧接後の接合面
t1 接触面の幅
t3 溝部の幅
L1 排気マニホールド側の寄り代
L2 触媒ケース側の寄り代
D1 摩擦圧接面中心径
D3 溝部中心径
Claims (2)
- 排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される際に、該排気マニホールド或いは該排気管と接触する溶融層としての立壁部と、該立壁部の径方向内側に形成され摩擦圧接時に発生する溶バリが触媒側へ脱落するのを防止する脱落防止堰と、前記立壁部と前記脱落防止堰との間に形成された溝部と、を備える触媒ケースにおいて、該溝部の摩擦圧接前の深さL3,溝幅t3が、前記排気マニホールド或いは排気管と前記立壁部との接合面の幅t1,排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代L1,触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代L2に対し、t3×L3≧t1×(L1+L2)×1/2の関係となるように構成されていることを特徴とする触媒ケース構造。
- 排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される接合面の内側に、摩擦圧接時に発生する溶バリの内側への脱落を防ぐ脱落防止堰が立設されてなる触媒ケースにおいて、前記接合面と脱落防止堰の間には断面三角状の溝部が形成され、該溝部の摩擦圧接前の深さL3,溝幅t3が、前記接合面の幅t1,排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代L1,触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代L2に対し、t3×L3≧t1×(L1+L2)の関係となるように構成されていることを特徴とする触媒ケース構造。
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