JP3982302B2

JP3982302B2 - Guide jig for press fitting

Info

Publication number: JP3982302B2
Application number: JP2002100142A
Authority: JP
Inventors: 守荘司; 栄作柿倉; 利明笹木
Original assignee: 三菱化学産資株式会社
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-04-02
Also published as: JP2003293760A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用排ガス浄化装置の組立工程などにおいて用いるのに好適な圧入用ガイド治具に係り、詳しくは、外周面に保持マットを巻回したハニカム状セラミック触媒を金属製ケースに圧入して触媒コンバーターを組み立てる場合に使用する圧入用ガイド治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の内燃機関の排ガス中に含まれる有害物を除去するために、排ガスの流路の触媒ケーシング内にハニカム状セラミック触媒（以下単に「触媒」と称す場合がある。）を収容した浄化装置が使用されている。例えば、自動車ではマフラーを触媒ケーシングとし、保持マットを介してマフラー内部に触媒を収容して浄化装置としている。
【０００３】
このような浄化装置、即ち、触媒コンバーターは、貴金属などの触媒を坦持した触媒（ハニカム状セラミック触媒）と、この触媒を収容してマフラーに接続するための金属製ケースと、この金属製ケースに触媒を固定するための保持マットとの３つの部品で主に構成され、保持マットの両端又は一方の端部にステンレスやインコネルなどの耐熱金属の細線からなるメッシュリングが併用される場合もある。
【０００４】
従来、触媒コンバーターの組み立て方法としては、予め半割した金属製ケース内に、保持マットを巻回した触媒を装着して半割ケース同士を溶接して一体化するクラムシェル方式と、触媒の外周よりもやや大きな金属製ケースに、保持マットを巻回した触媒を圧入するスタッフィング方式とがある。特に最近では、部品点数の削減、或いは組み立て工数の削減から、スタッフィング方式が主流になりつつある。
【０００５】
スタッフィング方式による触媒コンバーターの組み立てには、保持マットを巻回した触媒を、その触媒上に巻回された保持マットの外径よりも小さい内径を有する金属製ケースに圧入する方式（以下「圧入方式」と称す。）と、触媒上に巻回された保持マットの外径よりも大きな内径を有する金属製ケースに挿入した後、この金属製ケースの外径を絞り加工する方式とがあり、このうち、圧入方式は後加工が不要である点において、生産性に優れる。
【０００６】
従来、圧入方式では、一般に、図３，４に示すような筒形の漏斗状の圧入用ガイド治具４を用い、保持マット２を巻回したハニカム状セラミック触媒１を金属製ケース３に圧入する。従来の圧入用ガイド治具４は、図３に示す如く、内孔４Ｓの一端側４ａが大径であり、他端側４ｂが小径となるように、内孔４Ｓの内周面が一端側４ａから他端側４ｂにかけてテーパ状に縮径された形状を有する。なお、圧入用ガイド治具４の他端側の内周縁部には、金属製ケース３の上端が内嵌する凹段部４Ａが設けられており、この凹段部４Ａに金属製ケース３の上端部を内嵌させて圧入用ガイド治具４を金属製ケース３に固定し（図４（ａ））、この状態で保持マット２を巻回した触媒１を圧入用ガイド治具４の一端（上端）から圧入用ガイド治具４の内孔４Ｓを通過させ（図４（ｂ））、金属製ケース３内に圧入する（図４（ｃ））。
【０００７】
この圧入方式では、図４（ｃ）に示す如く、金属製ケース３の内周と触媒１の外周との間の間隙（以下「ギャップ」と称す。）ｗ_１は、通常３〜４ｍｍであるのに対して、保持マット２は嵩密度０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３で、触媒１に巻回された状態での厚み（図４（ａ）のｗ_２）は５〜１０ｍｍ程度である。従って、保持マット２を巻回した触媒１を金属製ケース３に圧入する際には、保持マット２の厚みｗ_２を１／２〜１／３に圧縮しながら圧入することになる。また、保持マット２のギャップ充填密度（以下「ＧＢＤ」と称す。）の標準は通常０．３〜０．４ｇ／ｃｍ^３で、この密度まで圧縮する時に必要な圧力（以下「圧縮面圧」と称す。）は、一般的な保持マットでは２〜５ｋｇ／ｃｍ^２と考えられるが、金属製ケース３の内寸公差及び触媒１の外寸公差、更には保持マット２の繊維重量公差を考慮した場合、ＧＢＤは最高０．５ｇ／ｃｍ^３以上にも達する場合がある。この場合、圧入後の保持マットは初期厚みの１／４に圧縮された圧縮面圧は８ｋｇ／ｃｍ^２にもなる。
【０００８】
このような高圧縮条件下において、適正な圧入が行われない場合には、金属製ケース内で保持マットが触媒の周囲に均一に介在しないため、触媒を安定に保持することができず、また、排ガスによって保持マットが部分的に損傷して飛散するなどの問題を引き起こす。
【０００９】
また、圧入時には、図３に示す如く、内孔４Ｓの内周面に傾斜を持たせた圧入用ガイド治具４を用いるが、この圧入用ガイド治具４の内孔４Ｓの傾斜角（図３のθ）が大きく、深さの浅いもの、即ち、圧入方向の長さ（図３のＬ）が短いものは圧入距離が少なく、従って、サイクルタイムを短くでき、量産に向いているが、圧入によって保持マット２の導入側が急激に圧縮されると、その反動で保持マット２の反導入側が大きく反発してマットの巻回外径が拡大され、触媒との密着性が悪化するという欠点がある。通常、保持マット２は接着剤や両面テープで部分的に触媒１に接着、固定されて圧入に供されるが、このような反発が生じると、保持マット２と触媒１との接着部が外れる原因となる。接着が外れたままの状態で圧入した場合には、更に保持マットが大きくずれることとなる。一方、この傾斜角θの小さい圧入用ガイド治具４であれば、保持マットが徐々に圧縮されるため、比較的良好な圧入を行うことができるが、圧入距離が長くなるため、サイクルタイムが長く、量産に不向きであるとい欠点がある。また、圧入距離が長いと、保持マット２と圧入用ガイド治具４の内面との接触、摩擦によって保持マット２の表面状態が悪化して傷として残り、保持マットの耐久性に問題が生じる可能性も出てくる。
【００１０】
なお、保持マットの巻回時の密着性を確保するために、触媒に保持マットを巻回した後に保持マットの外周にテープを巻き付けて保持マットの厚みを減少させる方法が採用される場合もあるが、この場合には、作業工数の増加、作業性の悪化の問題や、過度にテープを巻き付けて逆に圧入用ガイド治具との滑り性が悪化して、圧入が困難になるという問題も生じる。
【００１１】
ところで、触媒コンバーターの使用温度は通常６００℃以上であり、より高い触媒効率を得ようとした場合、より高い温度で使用する必要がある。このような高温下では、従来のセラミック繊維を主体とした保持マットでは、繊維の熱劣化が起こり保持能力が低下する恐れがある。そこで、より耐熱性に優れたアルミナ繊維からなる保持マットを用いる方法が注目されている（特開平７−２８６５１４号公報、特開平９−９４６号公報他）。その中でも、アルミナ繊維の積層シートであって、ニードルパンチングによりその繊維の一部を積層面に対して貫通方向に配向させてなるマットは、その強度、復元性、取り扱い性において特に優れている。
【００１２】
しかしながら、このようなアルミナ繊維からなる耐熱性マットであっても、実使用前に過度の機械的応力が加わった場合は、繊維の一部が破損し、使用中の寿命低下を招く恐れがある。特に、保持マットを触媒コンバータに装着する場合に、最近主流とされている上述のような圧入方式を採用した場合には、圧入の際に繊維を傷める不都合の他、保持マットを金属製ケースと触媒との間のギャップに均一に挿入することができないという問題がある。
【００１３】
従来、スタッフィング方式で触媒コンバーターを組み立てる際に使用する圧入用ガイド治具については、次のような提案がなされているが、いずれも問題の解決には到っていない。
▲１▼ 特開２００１−２２１０３９号公報：触媒コンバーターの製造において触媒表面をシール材で巻回する工程と、その外周を圧密治具を用いて圧密する工程と、更に筒状ケースに押圧する充填工程を有する。圧密（圧縮率）が少ない場合は単一角度のテーパー形状の縮径治具、或いはピアノ線状の滑り治具を用いることが図示記載されている。しかしながら、圧密治具との併用は作業性に劣り量産に不向きという問題点がある。
▲２▼ 特開昭５８−２８５０６号公報：テーパー状の案内ブッシュを用いる。この方法では、シール材外周にカラー（滑り部材）を必要とし、圧入の際にカラーまで金属製ケースに圧入している。このため部品点数が多く製造コストの削減を図ることができないという問題がある。
▲３▼ 特願平０９−３１７４５５号公報及び特願平０９−３１７４５７号公報：周長が変わるようスリットを設けている漏斗状の取り付け治具が図示記載されている。この方法は高い圧入圧力を必要とする場合は治具の強度がないという問題がある。
▲４▼ 特表２００１−５２６１１５号公報：触媒コンバーターの組み立てにおいて触媒をマットで包み込み、円筒形容器に挿入してから容器周囲を圧縮して応力保持する方法であり、挿入時に使用する押し込みコーンが図示記載されている。しかし、この後の円筒容器の縮径のために比較的緩い押し込みしか必要とせず、治具の形状は限定されていない。
▲５▼ 特開平１１−２８０４５９号公報：押し込み治具として、テーパ角２〜１０°程度で表面粗さが０．８〜１２．５μｍのものが図示記載されている。しかしながら、滑り性の悪い保持マットや圧入時のマット密度が高い場合はマットと触媒の密着が悪く、ずれが生じ、良好な圧入ができない問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、保持マットを巻回した触媒を金属製ケースに圧入して触媒コンバーターを組み立てる際に、生産性を損なうことなく、触媒に巻回された保持マットを劣化ないし破損させることなく、また、保持マットのずれやはみ出しを防止して円滑に圧入することができる圧入用ガイド治具を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧入用ガイド治具は、外周面に保持マットが巻回されたハニカム状セラミック触媒を筒形の金属製ケース内に圧入する際に使用される筒形のガイド治具であって、内孔の一端側が大径であり、他端側が小径となっており、該他端側が該金属製ケースに当接され、前記保持マットが巻回されたセラミック触媒が該一端側から他端側に向って通り抜ける圧入用ガイド治具において、該内孔の内周面は、該一端側から他端側にかけて、テーパ角がそれぞれ異なる導入部、保持部及び圧入部となっており、該導入部のテーパ角が最も大きく、該保持部のテーパ角が最も小さく、該圧入部のテーパ角がこれらの間の角度となっていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の圧入用ガイド治具は、内孔の内周面が導入部、保持部、及び圧入部で異なるテーパ角を有しているため、比較的短い圧入距離で、従って生産性を損なうことなく、保持マットを劣化ないし破損させることなく、また、保持マットのずれやはみ出しを防止して、保持マットを巻回した触媒を金属製ケースに円滑に圧入することができる。
【００１７】
即ち、テーパ角の最も大きい導入部で保持マットを触媒に密着させ、その後、保持マットを巻回した触媒全体が内部に入る、テーパ角が最も小さい保持部では保持マットは軽く圧縮される。そして、圧入部においては、保持マットが既に十分に圧縮されているため、保持マットと触媒とのずれをひき起こすことなく、良好な圧入を行える。
【００１８】
本発明においては、ハニカム状セラミック触媒の最大外径をｄ_１とし、このセラミック触媒に巻回された保持マットの最大外径（圧入用ガイド治具内に導入される前の最大外径）をｄ_２とし、圧入用ガイド治具の導入部の入口端の最大内径をＤ_１とし、導入部と保持部との境界部の最大内径をＤ_２とし、保持部と圧入部との境界部の最大内径をＤ_３とし、圧入部の出口端の最大内径をＤ_４とした場合、導入部の入口端の最大内径Ｄ_１は保持マットの最大外径ｄ_２よりも大であり、前記最大内径Ｄ_２，Ｄ_３及びＤ_４はいずれも保持マットの最大外径ｄ_２よりも小さく且つ触媒の最大外径ｄ_１よりも大であることが好ましい。
【００１９】
なお、ハニカム状セラミック触媒の形状は、通常柱状であるが、その断面（軸方向に垂直な断面）の形状は円形、楕円形、三角形、四角形、五角形等の方形等、様々な形状が採用される。従って、このようなハニカム状セラミック触媒が圧入される金属製ケース、及びハニカム状セラミック触媒を金属製ケースに圧入するための圧入用ガイド治具についても、その内孔がこのハニカム状セラミック触媒の形状に倣う筒形であり、その断面（筒軸方向に垂直な断面）の形状は、ハニカム状セラミック触媒の断面形状と同様に円形、楕円形、三角形、四角形、五角形等の方形等、様々な形状を採用し得る。
【００２０】
本発明において、ハニカム状セラミック触媒の最大外径ｄ_１，このセラミック触媒に巻回された保持マットの最大外径ｄ_２、圧入用ガイド治具の各部の最大内径Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４及び後述の金属製ケースの最大内径とは、その断面（柱又は筒軸方向に垂直な断面）において、当該断面形状を平行な２本の直線で挟んだ場合に、その直線間距離が最も大きくなる部分の長さを指し、例えば、当該断面形状が円形であればその円の直径であり、楕円形であればその楕円の長径である。また、当該断面形状が三角形であれば最長の一辺の長さであり、正方形、長方形、正六角形等であれば対角線の長さである。
【００２１】
一般的には、ハニカム状セラミック触媒は、その軸方向において同一断面形状及び同一断面寸法の柱状であり、このハニカム状セラミック触媒が圧入される金属製ケースの内孔も、その軸方向において同一断面形状及び同一断面寸法である。また、ハニカム状セラミック触媒を金属製ケースに圧入する圧入用ガイド治具の内孔の断面形状は、ハニカム状セラミック触媒の断面形状と相似形であり、この断面形状の寸法がハニカム状セラミック触媒の圧入方向に異なるものとされる。
【００２２】
なお、以下において、上記「最大外径」、「最大内径」は、それぞれ単に「外径」、「内径」と称す。
【００２３】
本発明においては、上述のような外径、内径寸法において、更に、保持マットの幅（圧入方向の長さ）をＭとし、前記導入部の圧入方向の長さをＬ_１とし、前記保持部の圧入方向の長さをＬ_２とし、前記圧入部の圧入方向の長さをＬ_３とした場合、Ｌ_１／Ｍは０．８／１０〜２／１０であり、Ｌ_２／Ｍは９／１０〜１１／１０であり、Ｌ_３／Ｍは２／１０〜５／１０であることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の圧入用ガイド治具の前記他端側の内周縁部には、金属製ケースが内嵌する凹段部が周設されており、該凹段部と前記圧入部との境界部が該圧入部の出口端であり、該圧入部の出口端の内径Ｄ_４は該金属製ケースの内径以下であることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図１は実施の形態に係る圧入用ガイド治具と、保持マットを巻回した触媒及び金属製ケースを示す断面図であり、図２はこの圧入用ガイド治具を用いた触媒コンバーターの組み立て方法を示す断面図である。
【００２７】
圧入用ガイド治具１０は、外周面に保持マット２を巻回したハニカム状セラミック触媒１を筒形の金属製ケース３内に圧入する際に使用される筒形のガイド治具であって、内孔１０Ｓの一端側（図１の上端側）が大径であり、他端側（図１の下端側）が小径となっている。この他端側の内周縁部には、金属製ケース３が内嵌する凹段部１０Ａが周設されている。
【００２８】
この圧入用ガイド治具１０は、保持マット２を巻回した触媒１が一端側から他端側に向って通り抜ける内孔１０Ｓの内周面が、この一端側から他端側にかけて、テーパ角がそれぞれ異なる導入部１０ａ、保持部１０ｂ及び圧入部１０ｃとなっており、導入部１０ａのテーパ角θ_１が最も大きく、保持部１０ｂのテーパ角θ_２が最も小さく、圧入部１０ｃのテーパ角θ_３がこれらの間の角度となっている。
【００２９】
この圧入用ガイド治具１０の導入部１０ａの入口端（上端）の内径Ｄ_１は、触媒に巻回された保持マット２の圧入前の外径（以下「巻回外径」と称す場合がある。）ｄ_２よりも大であり、導入部１０ａと保持部１０ｂとの境界部の内径Ｄ_２、保持部１０ｂと圧入部１０ｃとの境界部の内径Ｄ_３、圧入部１０ｃの出口端（この出口端は凹段部１０Ａと圧入部１０ｃとの境界部である。）の内径Ｄ_４はいずれも、この触媒に巻回された保持マットの外径ｄ_２より小さく、触媒の外径ｄ_２よりも大きい。なお、圧入部の出口端の内径Ｄ_４は金属製ケース３の内径Ｄ_５以下である。
【００３０】
また、保持マット２の幅（圧入方向の長さ）Ｍに対して、導入部１０ａの圧入方向の長さＬ_１は、Ｌ_１／Ｍ＝０．８／１０〜２／１０であり、保持部１０ｂの圧入方向の長さＬ_２は、Ｌ_２／Ｍ＝９／１０〜１１／１０であり、圧入部１０ｃの圧入方向の長さＬ_３は、Ｌ_３／Ｍ＝２／１０〜５／１０であることが好ましい。
【００３１】
このような圧入用ガイド治具１０を用いることにより、保持マット２を巻回した触媒１を圧入用ガイド治具１０の導入部１０ａから保持部１０ｂ、圧入部１０ｃを経て、円滑に金属製ケース３に圧入することが可能となる。
【００３２】
即ち、導入部１０ａは、触媒１の周囲に巻回された保持マット２の外径ｄ_２から外径ｄ_２未満にするための傾斜面又は曲面で構成される。保持マット２の巻回状態では保持マット２が触媒１に対して均一に密着していても、触媒１の外径ｄ_１にマット厚みを加えたものよりも更にその外径ｄ_２は大きい。そこで、第１段目の圧縮、圧入工程となる導入部１０ａでは、好ましくは巻回状態のマット外径ｄ_２から触媒外径ｄ_１とマット厚みとの合計以下に圧縮することにより、保持マット２を触媒１に密着させる（図２（ａ））。
【００３３】
従って、導入部１０ａの入口端の内径Ｄ_１は触媒１に巻回された保持マット２の外径ｄ_２よりも大きく、導入部１０ａと保持部１０ｂとの境界部の内径Ｄ_２は、触媒の外径ｄ_１と巻回前の保持マット２の厚み（ｄ_３とする）との合計（ｄ_１＋ｄ_３×２）に対して、（ｄ_１＋ｄ_３×２）〜（ｄ_１＋ｄ_３×２−２．０）ｍｍ程度の範囲とするのが好ましい。
【００３４】
この導入部１０ａにおける、過度に圧縮されない第１段目の圧縮、圧入工程では、マット反発に伴う巻回外径ｄ_２の拡大がなく、保持マット２の触媒１に対する密着性が悪化することもない。従って、この導入部１０ａの長さＬ_１は、保持マット２の幅Ｍの０．８／１０〜２／１０程度で十分である。
【００３５】
次に、第２段目の圧縮、圧入工程となる保持部１０ｂでは、保持マット２が巻回された触媒１の全体が圧入用ガイド治具１０内に入り（図２（ｂ））、更に軽く圧縮され、保持マット２が更に触媒１に密着する。この保持部１０ｂの内周面のテーパ角は、通常２°以下、特に０．５〜１．５°の傾斜面で構成されることが好ましく、また、保持部１０ｂの長さＬ_２は、保持マットの幅Ｍとほぼ等しく、保持マット２の幅Ｍの通常９／１０〜１１／１０程度とすることが好ましい。保持部１０ｂの長さＬ_２がこれよりも短いと、保持マット２の一部が触媒１に対して密着せず、また、これよりも長いと、圧入距離が長過ぎて、生産性を損う。従って、保持部１０ｂの長さＬ_２は、保持マット２の幅Ｍとほぼ同等に設定される。
【００３６】
更に、第３段目の圧縮、圧入工程となる圧入部１０ｃは、テーパ角θ_３が通常４°以下、特に２〜３°の傾斜面で構成され、最終的に金属製ケース３の内径Ｄ_５以下に巻回外径を圧縮する。この圧入部１０ｃでは、保持部１０ｂで既に十分に保持マット２と触媒１とが密着している状態で圧入が行われるため、保持マット２と触媒１のずれは極めて少なく、円滑な圧入が可能となる。この圧入部１０ｃの長さＬ_３は、保持マット２の幅Ｍに対して２／１０〜５／１０程度とすることが好ましい。
【００３７】
このように、本発明によれば、圧入用ガイド治具１０の内孔１０Ｓの内周面が、導入部１０ａ、保持部１０ｂ、圧入部１０ｃで、各々の圧縮ないし圧入条件に応じた異なるテーパ角とされているため、圧入距離を長くすることなく、従って、生産性を損うことなく、良好な圧入を行える。
【００３８】
なお、図１に示す断面図においては、導入部１０ａ、保持部１０ｂ及び圧入部１０ｃの内周面は直線となっているが、曲面であっても良い。
【００３９】
なお、本発明において、触媒、保持マット、金属製ケースについては特に制限はなく、触媒コンバーターの製造に従来より一般的に使用されているものを用いることができる。
【００４０】
前述の如く、保持マットとしては、従来、非晶質アルミナシリカ系繊維に熱膨張性鉱石（一般的にはバーミキュライト）を混ぜて抄造したものが一般的であったが、最近になって触媒効率の向上の観点から触媒位置をよりエンジンに近い部分に移動して高温化したり、触媒担体（主にコーディエライトよりなるハニカム構造）の薄肉化が進んでいる。このため、従来の熱膨張性保持マットでは耐熱性が低く、更に薄肉の触媒担体を破壊する恐れがあるなどの市場要求の変化から、近年では、耐熱性の高い結晶質のアルミナシリカ系繊維を用いた保持マットが主流になってきている。
【００４１】
このアルミナ繊維は、繊維径が３〜５μｍ、長さ数ミリから数百ｍｍ程度の短繊維で構成され、マット状で市場に供給されるのが一般的である。こうした状態では繊維同士の繋がりが弱いため、その中でも、アルミナ繊維の積層シートであって、ニードルパンチングによりその繊維の一部を積層面に対して貫通方向に配向させたものが耐久性が優れている点で好適である。更に、有機バインダーを含浸したものが一般的である。有機バインダーは繊維を保護するだけでなく、保持マットの厚みを均一に保つなど、使用時の取り扱い性を向上させる役割を果たすが、圧入の際、圧入用ガイド治具との滑りを阻害して良好な圧入を行えなくなる原因となることもあるため、有機バインダー樹脂量は、この圧入を阻害しない範囲で十分な保形性を発揮するような量とすることが好ましい。
【００４２】
一般的には、保持マットとしては、アルミナ繊維量１０００〜２０００ｇ／ｍ^２、嵩密度０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３、繊維に対する有機バインダー樹脂量３〜３０重量％、厚み５〜１０ｍｍ程度のものが使用される。
【００４３】
また、ギャップは２〜５ｍｍで保持マットは、その厚みが１／２〜１／５に圧縮され、ＧＢＤ０．２〜０．５ｇ／ｃｍ^３で圧入されることが好ましい。即ち、本発明の圧入用ガイド治具によれば、保持マットの厚みに対してギャップが小さく、保持マットが高いＧＢＤで大きく圧縮される場合であっても、保持マットのずれやはみ出しを引き起こすことなく圧入を行うことができる。このため、ＧＢＤを高くすることで、触媒の保持安定性を高めることができ、高品質の触媒コンバーターを製造することができる。
【００４４】
なお、図１，２に示す如く、保持マット２の幅Ｍは、圧入時のマット２の延びを考慮して触媒１の長さよりも短くし、圧入方向の触媒端面とマット端面を揃えて触媒に巻回されるが、触媒１の長さとこの保持マット２の幅Ｍとの差（図１のｍ）は、保持マット２の厚さや圧入時の圧縮面圧、圧入距離等によっても異なるが、一般的には、ｍは１０ｍｍ以下となるように設計することが好ましい。
【００４５】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４６】
実施例１
図１，２に示す如く、本発明の圧入用ガイド治具１０を用いて、触媒コンバーターの組み立てを行った。
【００４７】
保持マット２として、アルミナ繊維の把持材（三菱化学産資（株）製：商品名「マフテックＯＢＭ」）を準備した。この保持マット２の単位面積当たりの繊維量は１３２０ｇ／ｍ^２、繊維に対する有機バインダー樹脂量は８．５重量％、厚みは６．２ｍｍ、幅（Ｍ）１１４ｍｍ、長さは３３８ｍｍであり、ＧＢＤで０．５ｇ／ｃｍ^３まで圧縮したときに８ｋｇ／ｃｍ^２の圧縮面圧を発生するものであった。これを長さ１２４ｍｍ、外径（ｄ_１）１０１．５ｍｍφの円柱形状のハニカム状セラミック触媒１に、圧入方向で触媒１の端面に揃えて、幅１０ｍｍの２列の両面テープを介して巻回し、更に巻回したその周囲を市販の２４ｍｍ幅のマスキングテープ３列で固定した。
【００４８】
即ち、この実施例では、保持マット２の幅Ｍを圧入時のマット２の延びを考慮して、触媒１の長さより１０ｍｍ短くし、圧入方向で触媒端面に揃えて巻回した状態で金属製ケース３に圧入し、圧入後のマット２の端面が触媒１の端面よりはみ出しているか否かで、圧入用ガイド治具の善し悪しを判断することとした。圧入が悪くマットが良好に圧入されない場合は、このはみ出し量が多くなる。
【００４９】
この時、保持マット２を巻回した触媒１のおおよその外径ｄ_２は１１６ｍｍであった。
【００５０】
金属製ケース３としては、内径（Ｄ_５）１０６．７ｍｍφの円筒形のもの（内孔の水平断面の形状は円形）を用いた。従って、触媒１と金属製ケース３との間のギャップは２．６ｍｍ（＝（Ｄ_５−ｄ_１）÷２＝（１０６．７−１０１．５）÷２）である。
【００５１】
また、圧入用ガイド治具１０としては、下記仕様の略円筒形のもの（内孔の水平断面の形状は円形）を用いた。

【００５２】
上記圧入用ガイド治具１０の内周面に潤滑剤を薄く塗布して金属製ケース３の上部に固定し、保持マット２を巻回した触媒１を圧入した。
【００５３】
この結果、ギャップ２．６ｍｍで、ＧＢＤは０．５０８ｇ／ｃｍ^３にもなるが、圧入した保持マットのずれやはみ出しはなく、良好な圧入を行うことができた。
【００５４】
比較例１
図３，４に示す如く、圧入用ガイド治具４として、５０ｍｍの長さで内径が１２１ｍｍから１０６．５ｍｍ（テーパ角θ＝８．２°）に縮径する略円筒形のもの（内孔の水平断面の形状は円形）を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で圧入を行ったところ、図４（ｃ）に示す如く、約２０ｍｍの保持マットのはみ出し２Ａが生じた。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の圧入用ガイド治具によれば、保持マットを巻回した触媒を金属製ケースに圧入して触媒コンバーターを組み立てる際に、生産性を損なうことなく、触媒に巻回された保持マットを劣化ないし破損させることなく、また、保持マットのずれやはみ出しを防止して円滑に圧入することができ、高品質の触媒コンバーターを効率的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る圧入用ガイド治具と保持マットを巻回した触媒及び金属製ケースを示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る圧入用ガイド治具を用いた触媒コンバーターの組み立て方法を示す断面図である。
【図３】従来の圧入用ガイド治具と保持マットを巻回した触媒及び金属製ケースを示す断面図である。
【図４】従来の圧入用ガイド治具を用いた触媒コンバーターの組み立て方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１ハニカム状セラミック触媒
２保持マット
３金属製ケース
４圧入用ガイド治具（従来例）
１０圧入用ガイド治具（本発明例）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a press-fitting guide jig suitable for use in an assembly process of an automobile exhaust gas purification device, and more specifically, press-fitting a honeycomb-shaped ceramic catalyst having a holding mat wound around an outer peripheral surface thereof into a metal case. The present invention relates to a press-fitting guide jig used when assembling a catalytic converter.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to remove harmful substances contained in exhaust gas of an internal combustion engine such as an automobile, a honeycomb ceramic catalyst (hereinafter sometimes simply referred to as “catalyst”) is accommodated in a catalyst casing of a flow path of the exhaust gas. A purification device is used. For example, in a car, a muffler is used as a catalyst casing, and a catalyst is accommodated inside the muffler via a holding mat to form a purification device.
[0003]
Such a purification device, that is, a catalytic converter, includes a catalyst (honeycomb ceramic catalyst) carrying a catalyst such as a noble metal, a metal case for housing the catalyst and connecting it to a muffler, and the metal case It is mainly composed of three parts with a holding mat for fixing the catalyst to the mesh, and a mesh ring made of fine wires of heat-resistant metal such as stainless steel or Inconel may be used at both ends or one end of the holding mat in some cases. .
[0004]
Conventionally, catalytic converters are assembled using a clamshell method in which a catalyst in which a holding mat is wound is installed in a metal case that has been previously halved, and the halved cases are welded together to form an outer periphery of the catalyst. There is a stuffing method in which a catalyst in which a holding mat is wound is press-fitted into a slightly larger metal case. In particular, recently, the stuffing method is becoming mainstream because of the reduction in the number of parts or the number of assembly steps.
[0005]
In assembling a catalytic converter by the stuffing method, a catalyst in which a holding mat is wound is press-fitted into a metal case having an inner diameter smaller than the outer diameter of the holding mat wound on the catalyst (hereinafter referred to as “press-fitting method”). And a method of drawing the outer diameter of the metal case after inserting it into a metal case having an inner diameter larger than the outer diameter of the holding mat wound on the catalyst. Among them, the press-fitting method is excellent in productivity in that post-processing is unnecessary.
[0006]
Conventionally, in the press-fitting method, generally, a tubular funnel-shaped press-fitting guide jig 4 as shown in FIGS. 3 and 4 is used to press-fit a honeycomb ceramic catalyst 1 around which a holding mat 2 is wound into a metal case 3. To do. As shown in FIG. 3, in the conventional press-fitting guide jig 4, the inner peripheral surface of the inner hole 4S has one end side so that one end side 4a of the inner hole 4S has a large diameter and the other end side 4b has a small diameter. It has a shape that is reduced in diameter from 4a to the other end side 4b. A concave step portion 4A into which the upper end of the metal case 3 is fitted is provided at the inner peripheral edge portion on the other end side of the press-fitting guide jig 4, and the metal case 3 is provided in the concave step portion 4A. The upper end is fitted inside to fix the press-fitting guide jig 4 to the metal case 3 (FIG. 4A), and the catalyst 1 around which the holding mat 2 is wound in this state is attached to one end of the press-fitting guide jig 4. The inner hole 4S of the press-fitting guide jig 4 is passed from (the upper end) (FIG. 4B) and press-fitted into the metal case 3 (FIG. 4C).
[0007]
In this press-fitting method, as shown in FIG. 4C, a gap between the inner periphery of the metal case 3 and the outer periphery of the catalyst 1 (hereinafter referred to as “gap”) w. ₁ Is usually 3 to 4 mm, while the holding mat 2 has a bulk density of 0.1 to 0.2 g / cm. ³ And the thickness in the state of being wound around the catalyst 1 (w in FIG. 4A). ₂ ) Is about 5 to 10 mm. Therefore, when the catalyst 1 wound around the holding mat 2 is press-fitted into the metal case 3, the thickness w of the holding mat 2 is reduced. ₂ Is pressed in while being compressed to 1/2 to 1/3. The standard of the gap filling density (hereinafter referred to as “GBD”) of the holding mat 2 is usually 0.3 to 0.4 g / cm. ³ The pressure required for compression to this density (hereinafter referred to as “compression surface pressure”) is 2 to 5 kg / cm for a general holding mat. ² However, when considering the inner dimension tolerance of the metal case 3, the outer dimension tolerance of the catalyst 1, and the fiber weight tolerance of the holding mat 2, the GBD is 0.5 g / cm at the maximum. ³ This may be reached. In this case, the holding mat after press-fitting is compressed to 1/4 of the initial thickness, and the compression surface pressure is 8 kg / cm. ² It also becomes.
[0008]
If proper press-fitting is not performed under such a high compression condition, the holding mat does not uniformly exist around the catalyst in the metal case, so that the catalyst cannot be stably held. This causes problems such as the holding mat being partially damaged and scattered by the exhaust gas.
[0009]
Further, at the time of press-fitting, as shown in FIG. 3, a press-fitting guide jig 4 in which the inner peripheral surface of the inner hole 4 </ b> S is inclined is used, and the inclination angle of the inner hole 4 </ b> S of the press-fitting guide jig 4 (FIG. 3 having a large θ) and a shallow depth, that is, a short length in the press-fitting direction (L in FIG. 3) has a small press-fitting distance, and therefore the cycle time can be shortened, which is suitable for mass production. When the introduction side of the holding mat 2 is suddenly compressed by press-fitting, the counter-introduction side of the holding mat 2 is greatly repelled by the reaction, and the wound outer diameter of the mat is enlarged, and the adhesion with the catalyst is deteriorated. is there. Usually, the holding mat 2 is partially bonded and fixed to the catalyst 1 with an adhesive or a double-sided tape and used for press-fitting. When such a repulsion occurs, the bonded portion between the holding mat 2 and the catalyst 1 is released. Cause. When press-fitting with the adhesive removed, the holding mat is further greatly displaced. On the other hand, with the press-fitting guide jig 4 having a small inclination angle θ, the holding mat is gradually compressed, so that relatively good press-fitting can be performed. It is long and unsuitable for mass production. In addition, if the press-fitting distance is long, the surface condition of the holding mat 2 deteriorates and remains as a scratch due to contact and friction between the holding mat 2 and the inner surface of the press-fitting guide jig 4, which may cause a problem in durability of the holding mat. Sex comes out.
[0010]
In order to ensure adhesion when the holding mat is wound, there is a case where a method of reducing the thickness of the holding mat by winding a tape around the outer periphery of the holding mat after winding the holding mat around the catalyst may be adopted. However, in this case, there are problems such as an increase in work man-hours and a deterioration in workability, and a problem that press-fit becomes difficult due to excessive slipping of tape with the guide jig for press-fitting. Arise.
[0011]
By the way, the use temperature of the catalytic converter is usually 600 ° C. or higher, and it is necessary to use the catalyst converter at a higher temperature in order to obtain higher catalyst efficiency. Under such a high temperature, in the conventional holding mat mainly composed of ceramic fibers, there is a possibility that the fibers are thermally deteriorated and the holding capacity is lowered. Therefore, a method using a holding mat made of alumina fibers having higher heat resistance has attracted attention (JP-A-7-286514, JP-A-9-946, etc.). Among these, a mat that is a laminated sheet of alumina fibers, in which a part of the fibers is oriented in the penetrating direction with respect to the laminated surface by needle punching, is particularly excellent in its strength, resilience, and handleability.
[0012]
However, even with such heat-resistant mats made of alumina fibers, if excessive mechanical stress is applied before actual use, some of the fibers may be damaged, leading to a reduction in service life during use. . In particular, when the holding mat is attached to the catalytic converter, if the above-mentioned press-fitting method, which has been the mainstream recently, is adopted, in addition to the inconvenience of damaging the fibers during the press-fitting, the holding mat is replaced with a metal case. There is a problem that it cannot be uniformly inserted into the gap between the catalyst.
[0013]
Conventionally, the following proposals have been made on the press-fitting guide jig used when assembling the catalytic converter by the stuffing method, but none of them has solved the problem.
(1) Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-221039: In the production of a catalytic converter, a step of winding the catalyst surface with a sealing material, a step of consolidating the outer periphery using a compacting jig, and a filling for pressing the cylindrical case Process. When the compaction (compression ratio) is small, it is shown and described that a single-angle tapered diameter reducing jig or a piano wire-like sliding jig is used. However, the combined use with a compacting jig is inferior in workability and unsuitable for mass production.
(2) JP 58-28506 A: A tapered guide bush is used. In this method, a collar (sliding member) is required on the outer periphery of the sealing material, and the collar is press-fitted into the metal case at the time of press-fitting. For this reason, there is a problem that the number of parts is large and the manufacturing cost cannot be reduced.
(3) Japanese Patent Application No. 09-317455 and Japanese Patent Application No. 09-317457: A funnel-shaped mounting jig provided with slits to change the circumference is illustrated. This method has a problem that the jig has no strength when a high press-fitting pressure is required.
(4) Japanese Translation of PCT International Publication No. 2001-526115: A catalyst converter is assembled by wrapping a catalyst with a mat and inserting it into a cylindrical container, and then compressing the periphery of the container to maintain the stress. It is shown and described. However, only a relatively loose push-in is required for the subsequent diameter reduction of the cylindrical container, and the shape of the jig is not limited.
(5) Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-280459: A pushing jig having a taper angle of about 2 to 10 ° and a surface roughness of 0.8 to 12.5 μm is illustrated. However, when the holding mat has poor sliding properties or the mat density at the time of press-fitting is high, the mat and the catalyst are not closely adhered, causing a problem that the press-fitting cannot be performed.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-described conventional problems, and when a catalyst converter is assembled by press-fitting a catalyst wound with a holding mat into a metal case, the holding mat wound around the catalyst without impairing productivity. It is an object of the present invention to provide a press-fitting guide jig that can be smoothly press-fitted without deteriorating or damaging and preventing the holding mat from shifting or protruding.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The press-fitting guide jig of the present invention is a cylindrical guide jig used when press-fitting a honeycomb ceramic catalyst having a holding mat wound around an outer peripheral surface thereof into a cylindrical metal case, One end side of the inner hole has a large diameter, the other end side has a small diameter, the other end side is in contact with the metal case, and the ceramic catalyst around which the holding mat is wound is from the one end side to the other end side. In the press-fitting guide jig that passes through the inner hole, the inner peripheral surface of the inner hole serves as an introduction part, a holding part, and a press-fitting part having different taper angles from the one end side to the other end side. The taper angle is the largest, the taper angle of the holding part is the smallest, and the taper angle of the press-fitting part is an angle between them.
[0016]
In the press-fitting guide jig of the present invention, the inner peripheral surface of the inner hole has different taper angles at the introduction part, the holding part, and the press-fitting part. Thus, the catalyst around which the holding mat is wound can be smoothly press-fitted into the metal case without deteriorating or damaging the holding mat, and preventing the holding mat from shifting or protruding.
[0017]
That is, the holding mat is brought into close contact with the catalyst at the introduction portion having the largest taper angle, and then the entire catalyst around which the holding mat is wound enters the inside, and the holding mat is lightly compressed at the holding portion having the smallest taper angle. In the press-fitting portion, since the holding mat is already sufficiently compressed, good press-fitting can be performed without causing a shift between the holding mat and the catalyst.
[0018]
In the present invention, the maximum outer diameter of the honeycomb ceramic catalyst is defined as d. ₁ And the maximum outer diameter of the holding mat wound around the ceramic catalyst (the maximum outer diameter before being introduced into the press-fitting guide jig) is d ₂ And the maximum inner diameter of the inlet end of the introduction part of the press-fitting guide jig is D ₁ And the maximum inner diameter of the boundary between the introduction part and the holding part is D ₂ And the maximum inner diameter of the boundary between the holding part and the press-fitting part is D ₃ And the maximum inner diameter of the outlet end of the press-fitting part is D ₄ The maximum inner diameter D of the inlet end of the introduction part ₁ Is the maximum outer diameter d of the holding mat ₂ Greater than the maximum inner diameter D ₂ , D ₃ And D ₄ Is the maximum outer diameter d of the holding mat ₂ Smaller than the maximum outer diameter d of the catalyst ₁ It is preferable that it is larger than.
[0019]
The shape of the honeycomb-shaped ceramic catalyst is usually a columnar shape, but the cross-section (cross-section perpendicular to the axial direction) has various shapes such as a circle, an ellipse, a triangle, a quadrangle, a pentagon, etc. The Therefore, the inner hole of the metal case into which the honeycomb ceramic catalyst is press-fitted and the press-fitting guide jig for press-fitting the honeycomb ceramic catalyst into the metal case have a shape of the honeycomb ceramic catalyst. The cross-section (cross-section perpendicular to the cylinder axis direction) has various shapes such as round, oval, triangular, quadrangular, pentagonal, etc. Can be adopted.
[0020]
In the present invention, the maximum outer diameter d of the honeycomb ceramic catalyst ₁ The maximum outer diameter d of the holding mat wound around the ceramic catalyst ₂ , Maximum inner diameter D of each part of the press-fitting guide jig ₁ , D ₂ , D ₃ , D ₄ The maximum inner diameter of the metal case described later is the largest distance between the straight lines when the cross-sectional shape is sandwiched between two parallel straight lines in the cross-section (cross-section perpendicular to the column or cylinder axis direction). For example, if the cross-sectional shape is circular, it is the diameter of the circle, and if it is elliptical, it is the major axis of the ellipse. Further, if the cross-sectional shape is a triangle, the length is the longest one side, and if the cross-sectional shape is a square, a rectangle, a regular hexagon, etc., the length is a diagonal line.
[0021]
In general, the honeycomb-shaped ceramic catalyst has a columnar shape having the same cross-sectional shape and the same cross-sectional dimension in the axial direction, and the inner hole of the metal case into which the honeycomb-shaped ceramic catalyst is press-fitted also has the same cross-section in the axial direction. The shape and the same cross-sectional dimensions. Further, the cross-sectional shape of the inner hole of the press-fitting guide jig for press-fitting the honeycomb-shaped ceramic catalyst into the metal case is similar to the cross-sectional shape of the honeycomb-shaped ceramic catalyst, and the dimension of the cross-sectional shape is the same as that of the honeycomb-shaped ceramic catalyst. Different in the press-fitting direction.
[0022]
In the following description, the “maximum outer diameter” and “maximum inner diameter” are simply referred to as “outer diameter” and “inner diameter”, respectively.
[0023]
In the present invention, in the outer diameter and inner diameter dimensions as described above, the width of the holding mat (length in the press-fitting direction) is M, and the length of the introduction portion in the press-fitting direction is L. ₁ And the length of the holding portion in the press-fitting direction is L ₂ And the length of the press-fitting portion in the press-fitting direction is L ₃ L ₁ / M is 0.8 / 10 to 2/10, L ₂ / M is 9/10 to 11/10, L ₃ / M is preferably 2/10 to 5/10.
[0024]
In addition, a concave step portion into which a metal case is fitted is provided around the inner peripheral edge portion on the other end side of the press-fitting guide jig of the present invention, and a boundary between the concave step portion and the press-fit portion is provided. Is the outlet end of the press-fit portion, and the inner diameter D of the outlet end of the press-fit portion ₄ Is preferably equal to or smaller than the inner diameter of the metal case.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a press-fitting guide jig according to an embodiment, a catalyst around which a holding mat is wound, and a metal case. FIG. 2 is a method for assembling a catalytic converter using the press-fitting guide jig. FIG.
[0027]
A press-fitting guide jig 10 is a cylindrical guide jig used when press-fitting a honeycomb-shaped ceramic catalyst 1 having a holding mat 2 wound around an outer peripheral surface thereof into a cylindrical metal case 3. One end side (upper end side in FIG. 1) of the inner hole 10S has a large diameter, and the other end side (lower end side in FIG. 1) has a small diameter. A concave step portion 10A into which the metal case 3 is fitted is provided around the inner peripheral edge portion on the other end side.
[0028]
The press-fitting guide jig 10 has an inner peripheral surface of an inner hole 10S through which the catalyst 1 wound around the holding mat 2 passes from one end side to the other end side, and has a taper angle from the one end side to the other end side. The introduction portion 10a, the holding portion 10b, and the press-fit portion 10c are different from each other, and the taper angle θ of the introduction portion 10a. ₁ Is the largest, and the taper angle θ of the holding portion 10b ₂ Is the smallest, and the taper angle θ of the press-fit portion 10c ₃ Is the angle between them.
[0029]
Inner diameter D of the inlet end (upper end) of the introduction part 10a of the press-fitting guide jig 10 ₁ Is the outer diameter of the holding mat 2 wound around the catalyst before press-fitting (hereinafter sometimes referred to as “winding outer diameter”) d. ₂ The inner diameter D of the boundary portion between the introduction portion 10a and the holding portion 10b. ₂ The inner diameter D of the boundary portion between the holding portion 10b and the press-fit portion 10c ₃ , The inner diameter D of the outlet end of the press-fit portion 10c (this outlet end is the boundary between the concave step portion 10A and the press-fit portion 10c). ₄ Are both the outer diameter d of the holding mat wound around the catalyst. ₂ Smaller, catalyst outer diameter d ₂ Bigger than. The inner diameter D of the outlet end of the press-fitting part ₄ Is the inner diameter D of the metal case 3 ₅ It is as follows.
[0030]
Further, the length L of the introduction portion 10a in the press-fitting direction with respect to the width (length in the press-fitting direction) M of the holding mat 2 ₁ L ₁ /M=0.8/10 to 2/10, and the length L of the holding portion 10b in the press-fitting direction ₂ L ₂ / M = 9/10 to 11/10, and the length L of the press-fit portion 10c in the press-fit direction ₃ L ₃ It is preferable that / M = 2/10 to 5/10.
[0031]
By using such a press-fitting guide jig 10, the catalyst 1 wound with the holding mat 2 is smoothly passed through the holding part 10 b and the press-fitting part 10 c from the introduction part 10 a of the press-fitting guide jig 10, and the metal case smoothly. 3 can be press-fitted.
[0032]
That is, the introduction part 10a has an outer diameter d of the holding mat 2 wound around the catalyst 1. ₂ From outer diameter d ₂ It is comprised by the inclined surface or curved surface for making it less than. Even when the holding mat 2 is in close contact with the catalyst 1 in the wound state of the holding mat 2, the outer diameter d of the catalyst 1 ₁ The outer diameter d is more than the mat thickness added to ₂ Is big. Therefore, in the introduction part 10a which is the first stage compression and press-fitting process, the mat outer diameter d is preferably wound. ₂ To catalyst outer diameter d ₁ The holding mat 2 is brought into close contact with the catalyst 1 by being compressed to be equal to or less than the total of the mat thickness (FIG. 2A).
[0033]
Therefore, the inner diameter D of the inlet end of the introduction portion 10a ₁ Is the outer diameter d of the holding mat 2 wound around the catalyst 1 ₂ Larger than the inner diameter D of the boundary portion between the introduction portion 10a and the holding portion 10b. ₂ Is the outer diameter d of the catalyst ₁ And the thickness of the holding mat 2 before winding (d ₃ And the sum (d) ₁ + D ₃ × 2) for (d ₁ + D ₃ × 2) to (d ₁ + D ₃ It is preferable to set it as the range of about x2-2.0) mm.
[0034]
In the first-stage compression and press-fitting process that is not excessively compressed in the introduction portion 10a, the winding outer diameter d accompanying mat repulsion ₂ The adhesion of the holding mat 2 to the catalyst 1 does not deteriorate. Therefore, the length L of the introduction portion 10a ₁ Is about 0.8 / 10 to 2/10 of the width M of the holding mat 2 is sufficient.
[0035]
Next, in the holding part 10b which is the second stage compression and press-fitting process, the entire catalyst 1 around which the holding mat 2 is wound enters the press-fitting guide jig 10 (FIG. 2B), and further Lightly compressed, the holding mat 2 further adheres to the catalyst 1. The taper angle of the inner peripheral surface of the holding portion 10b is preferably composed of an inclined surface of usually 2 ° or less, particularly 0.5 to 1.5 °, and the length L of the holding portion 10b. ₂ Is approximately equal to the width M of the holding mat and is preferably about 9/10 to 11/10 of the width M of the holding mat 2. Length L of holding part 10b ₂ However, if it is shorter than this, a part of the holding mat 2 does not adhere to the catalyst 1, and if it is longer than this, the press-fitting distance is too long and the productivity is impaired. Therefore, the length L of the holding portion 10b ₂ Is set substantially equal to the width M of the holding mat 2.
[0036]
Further, the press-fitting portion 10c, which is the third-stage compression and press-fitting process, has a taper angle θ ₃ Is usually composed of an inclined surface of 4 ° or less, particularly 2 to 3 °, and finally the inner diameter D of the metal case 3 ₅ The wound outer diameter is compressed below. In this press-fitting portion 10c, press-fitting is performed in a state where the holding mat 2 and the catalyst 1 are already sufficiently in contact with each other in the holding portion 10b. It becomes. The length L of the press-fit portion 10c ₃ Is preferably about 2/10 to 5/10 with respect to the width M of the holding mat 2.
[0037]
As described above, according to the present invention, the inner peripheral surface of the inner hole 10S of the guide jig 10 for press-fitting is different in taper depending on each compression or press-fitting condition at the introduction part 10a, the holding part 10b, and the press-fitting part 10c. Since it is made into a corner, good press-fitting can be performed without increasing the press-fitting distance, and without impairing productivity.
[0038]
In the cross-sectional view shown in FIG. 1, the inner peripheral surfaces of the introduction portion 10a, the holding portion 10b, and the press-fit portion 10c are straight lines, but may be curved surfaces.
[0039]
In the present invention, the catalyst, the holding mat, and the metal case are not particularly limited, and those conventionally used in the manufacture of catalytic converters can be used.
[0040]
As mentioned above, the holding mat has been generally made by mixing amorphous alumina silica fiber with a heat-expandable ore (generally vermiculite). From the viewpoint of improvement, the catalyst position is moved closer to the engine to increase the temperature, and the catalyst carrier (honeycomb structure mainly made of cordierite) is becoming thinner. For this reason, due to changes in market demands such as conventional heat-expandable retaining mats with low heat resistance and the possibility of destroying a thin catalyst support, in recent years, crystalline alumina silica fibers with high heat resistance have been used. The holding mat used has become mainstream.
[0041]
This alumina fiber is composed of short fibers having a fiber diameter of 3 to 5 μm and a length of several millimeters to several hundreds of millimeters, and is generally supplied to the market in a mat shape. In such a state, since the connection between fibers is weak, among them, a laminated sheet of alumina fibers, in which a part of the fibers are oriented in the penetrating direction with respect to the laminated surface by needle punching, has excellent durability. This is preferable. Furthermore, what impregnated with the organic binder is common. The organic binder not only protects the fibers, but also keeps the thickness of the holding mat uniform, improving the handleability during use, but when press-fitting, it inhibits slipping with the press-fitting guide jig. The amount of the organic binder resin is preferably set to an amount that exhibits sufficient shape retention within a range that does not hinder the press-fitting.
[0042]
Generally, as the holding mat, the amount of alumina fiber is 1000 to 2000 g / m. ² , Bulk density 0.1-0.2 g / cm ³ The amount of the organic binder resin with respect to the fiber is 3 to 30% by weight and the thickness is about 5 to 10 mm.
[0043]
Further, the gap is 2 to 5 mm, and the holding mat is compressed to 1/2 to 1/5, and GBD 0.2 to 0.5 g / cm. ³ It is preferable to press fit with. That is, according to the press-fitting guide jig of the present invention, even when the gap is small with respect to the thickness of the holding mat and the holding mat is greatly compressed with a high GBD, the holding mat is displaced or protruded. Can be press-fitted without any problems. For this reason, by increasing GBD, the retention stability of the catalyst can be increased, and a high-quality catalytic converter can be manufactured.
[0044]
As shown in FIGS. 1 and 2, the width M of the holding mat 2 is made shorter than the length of the catalyst 1 in consideration of the extension of the mat 2 at the time of press-fitting, and the catalyst end face and the mat end face in the press-fitting direction are aligned. Although the difference between the length of the catalyst 1 and the width M of the holding mat 2 (m in FIG. 1) varies depending on the thickness of the holding mat 2, the compression surface pressure during press-fitting, the press-fitting distance, and the like. In general, it is preferable to design so that m is 10 mm or less.
[0045]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
[0046]
Example 1
As shown in FIGS. 1 and 2, the catalytic converter was assembled using the press-fitting guide jig 10 of the present invention.
[0047]
As the holding mat 2, an alumina fiber gripping material (manufactured by Mitsubishi Chemical Industrial Co., Ltd .: trade name “Maftech OBM”) was prepared. The amount of fibers per unit area of the holding mat 2 is 1320 g / m. ² The amount of the organic binder resin with respect to the fiber is 8.5% by weight, the thickness is 6.2 mm, the width (M) is 114 mm, the length is 338 mm, and GBD is 0.5 g / cm. ³ 8kg / cm when compressed to ² The compression surface pressure was generated. This has a length of 124 mm and an outer diameter (d ₁ ) A cylindrical honeycomb catalyst 1 having a diameter of 101.5 mmφ was wound on the end surface of the catalyst 1 in the press-fitting direction through two rows of double-sided tape having a width of 10 mm. Fixed with three rows of width masking tape.
[0048]
That is, in this embodiment, the width M of the holding mat 2 is made 10 mm shorter than the length of the catalyst 1 in consideration of the extension of the mat 2 at the time of press-fitting, and is made of metal in a state of being wound in alignment with the catalyst end face in the press-fitting direction. Whether or not the press-fitting guide jig is good or bad is determined based on whether or not the end face of the mat 2 after press-fitting into the case 3 protrudes from the end face of the catalyst 1. If the press-fit is poor and the mat is not press-fit well, this amount of protrusion increases.
[0049]
At this time, the approximate outer diameter d of the catalyst 1 wound around the holding mat 2 ₂ Was 116 mm.
[0050]
The metal case 3 has an inner diameter (D ₅ ) A cylindrical shape of 106.7 mmφ (the shape of the horizontal cross section of the inner hole is circular) was used. Therefore, the gap between the catalyst 1 and the metal case 3 is 2.6 mm (= (D ₅ -D ₁ ) ÷ 2 = (106.7−101.5) ÷ 2).
[0051]
As the press-fitting guide jig 10, a substantially cylindrical one having the following specifications (the shape of the horizontal cross section of the inner hole is circular) was used.

[0052]
A thin lubricant was applied to the inner peripheral surface of the press-fitting guide jig 10 and fixed to the upper part of the metal case 3, and the catalyst 1 around which the holding mat 2 was wound was press-fitted.
[0053]
As a result, with a gap of 2.6 mm, GBD is 0.508 g / cm. ³ However, there was no deviation or protrusion of the press-fitted holding mat, and good press-fitting could be performed.
[0054]
Comparative Example 1
As shown in FIGS. 3 and 4, the press-fitting guide jig 4 has a substantially cylindrical shape (inner hole) with a length of 50 mm and an inner diameter reduced from 121 mm to 106.5 mm (taper angle θ = 8.2 °). Except for using a circular shape of the horizontal cross section of Fig. 4, when press-fitting was performed under the same conditions as in Example 1, as shown in Fig. 4 (c), a protrusion 2A of a holding mat of about 20 mm occurred.
[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the press-fitting guide jig of the present invention, when assembling the catalytic converter by press-fitting the catalyst around which the holding mat is wound into a metal case, the coil is wound around the catalyst without impairing productivity. The rotated holding mat can be smoothly press-fitted without deteriorating or damaging the holding mat and preventing the holding mat from shifting or protruding, and a high-quality catalytic converter can be efficiently manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a catalyst and a metal case around which a press-fitting guide jig and a holding mat are wound according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for assembling the catalytic converter using the press-fitting guide jig according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional press-fitting guide jig and a catalyst around which a holding mat is wound and a metal case.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method for assembling a catalytic converter using a conventional press-fitting guide jig.
[Explanation of symbols]
1 Honeycomb ceramic catalyst
2 holding mat
3 Metal case
4 Press fitting guide jig (conventional example)
10 Guide jig for press fitting (example of the present invention)

Claims

A cylindrical guide jig used when press-fitting a honeycomb-shaped ceramic catalyst having a holding mat wound around an outer peripheral surface thereof into a cylindrical metal case,
One end side of the inner hole has a large diameter, the other end side has a small diameter, the other end side comes into contact with the metal case, and the ceramic catalyst around which the holding mat is wound is moved from the one end side to the other end side. In the press-fitting guide jig that passes through
The inner peripheral surface of the inner hole is an introduction portion, a holding portion, and a press-fitting portion having different taper angles from the one end side to the other end side,
The taper angle of the introduction part is the largest,
The taper angle of the holding part is the smallest,
A press-fitting guide jig, wherein a taper angle of the press-fitting portion is an angle between them.

In claim 1,
Said ceramic maximum outer diameter of the catalyst and d _1, the ceramic maximum outer diameter of the catalyst wound holding mat (maximum outer diameter before being introduced into a press-fitting guide jig in) and d _2,
Let D _{1 be} the maximum inner diameter of the inlet end of the introduction section,
The maximum inner diameter of the boundary portion between the introduction portion and the holding portion and D _2,
The maximum inner diameter of the boundary between the press-fit portion and the holding portion and D _3,
If the maximum inner diameter of the outlet end of the piezoelectric join the club was D _4,
The maximum inner diameter D ₁ of the inlet end of the introduction portion is larger than the maximum outer diameter d ₂ of the retaining mat,
The maximum inner diameters D ₂ , D _3, and D ₄ are all smaller than the maximum outer diameter d ₂ of the holding mat and larger than the maximum outer diameter d _{1 of the} ceramic catalyst, and the press-fitting guide treatment is characterized in that Ingredients.

In claim 2, the width of the holding mat (length in the press-fitting direction) is M,
The length of the introduction part in the press-fitting direction is L ₁ ,
The length of the press-fitting direction of the holding portion and L _2,
If the length of the press-fitting direction of the press-fit portion has a L _3,
L ₁ / M is 0.8 / 10 to 2/10,
L ₂ / M is a 9 / 10-11 / 10,
L ₃ / M is 2/10 to 5/10, and a press-fitting guide jig.

In any one of Claims 1 thru | or 3, the recessed step part which the said metal case fits in is provided in the inner peripheral part of the said other end side of this press-fitting guide jig,
A boundary portion between the concave step portion and the press-fit portion is an outlet end of the press-fit portion,
Press-fitting guide jig, wherein the maximum internal diameter D ₄ of the outlet end of the piezoelectric join the club is less than or equal to the maximum inner diameter of the metallic casing.