JP4184042B2

JP4184042B2 - 触媒コンバータの製造方法及び軸合せ治具

Info

Publication number: JP4184042B2
Application number: JP2002330745A
Authority: JP
Inventors: 仁堀川
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2022-11-14
Also published as: JP2004162641A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌用内燃機関の排気系等に設けられる触媒コンバータの製造方法と、軸合せ治具とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に触媒コンバータは、セラミック製触媒保持体の周囲にマット状の保持シール材を巻き付けてなる巻回体を略円筒状の金属ケース内に圧入して構成されている。セラミック製触媒保持体は全体の体積が同一であっても複数個に分割してケース内に分割収容した方が排気浄化性能がよいことから、長尺な円筒状ケースの中央を縮径し、その縮径部（小径部）の前後に位置する大径の収容空間内に、保持シール材を巻き付けた触媒保持体を各々配置することも行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４２８２６号公報（要約）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の触媒コンバータでは、コンバータケースがストレートに延びているため、触媒保持体の複数分割片化は触媒コンバータ全体の長尺化を助長する。それ故、車輌への実装時に取付けスペースの確保が難しくなったり、排気管の取り回しに無駄がでたりする等の不都合を生じ得る。これに対し、コンバータケースを途中で折れ曲がった屈曲形状とすることで、車輌への実装上の問題を解決しようとする試みがある。しかし、コンバータケースが途中で曲がった形状になると、ケースの曲がり部の前後に位置する各収容部に、触媒保持体及び保持シール材からなる巻回体を圧入する作業がやりづらくなる。特に、巻回体をケースの各収容部内に圧入するための圧入機の適用が困難になり、生産性の低下が危惧される。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００５】
本発明の目的は、略円筒状の二つの収容部の間に曲がり部が形成されたコンバータケースの各収容部内に、触媒保持体を含む被収容物を円滑且つ確実に圧入又は挿入することが可能な触媒コンバータの製造方法を提供することにある。更には、その方法の実施に使用する軸合せ治具を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、略円筒状の二つの収容部の間に曲がり部が形成されたコンバータケースと、触媒保持体を含む被収容物とを具備する触媒コンバータの製造方法であって、作業時の設置面に対して傾斜した載置面を有する軸合せ治具を準備するとともに、前記コンバータケースの二つの収容部のうちの一収容部の筒端部を前記軸合せ治具の傾斜載置面上に接触配置することにより、前記二つの収容部のうちの残りの収容部を前記設置面に対してほぼ垂立させた後、その垂立状態の収容部に対して、触媒保持体を含む被収容物を前記設置面の法線方向から圧入又は挿入することを特徴とする触媒コンバータの製造方法である。
【０００７】
この方法によれば、触媒コンバータの組立て作業時に、軸合せ治具の傾斜載置面上にコンバータケースの二つの収容部のうちの一収容部の筒端部を接触配置することで、二つの収容部のうちの残りの収容部を設置面に対してほぼ垂立させることができる。その結果、圧入又は挿入の対象となる収容部の軸線方向が、被収容物の圧入又は挿入の方向（即ち設置面の法線方向）とほぼ平行になり、設置面の法線方向に圧入又は挿入される被収容物と、圧入又は挿入の対象となる収容部との軸合せが容易になる。従ってこの方法によれば、コンバータケースが略円筒状の二つの収容部の間に曲がり部を有するような屈曲形状をしている場合でも、そのケースの各収容部内に触媒保持体を含む被収容物を円滑且つ確実に圧入又は挿入することが可能となる。
【０００８】
なお、この方法で使用する前記軸合せ治具において、設置面に対する載置面の傾斜角度が前記コンバータケースの二つの収容部の中心軸線（Ｌ１，Ｌ２）間の交差角度にほぼ一致するように設定されていることは好ましい。かかる載置面の傾斜角設定により、本件方法の作用及び効果が最大限に発揮される。
【０００９】
第２の発明は、略円筒状の二つの収容部の間に曲がり部が形成された触媒コンバータ用ケースの各収容部内に触媒保持体を含む被収容物を圧入又は挿入する際に使用する軸合せ治具であって、作業時において設置面上に設置される治具本体には、コンバータケースの収容部を受容するための受容部が設けられ、その受容部の底には、前記設置面に対して傾斜すると共に前記収容部の筒端部を接触配置するための載置面が形成され、その載置面の前記設置面に対する傾斜角度は、コンバータケースの二つの収容部の中心軸線間の交差角度にほぼ一致するように設定されていることを特徴とする軸合せ治具である。
【００１０】
この軸合せ治具を用いれば、触媒コンバータ用ケースが略円筒状の二つの収容部の間に曲がり部を有するような屈曲形状をしている場合でも、設置面との間に当該軸合せ治具を介在させることで、触媒保持体を含む被収容物の圧入又は挿入の対象となるコンバータケースの収容部を、設置面に対してほぼ垂立状態とすることができる。故に、設置面の法線方向から圧入又は挿入される被収容物と、圧入又は挿入の対象となる収容部との軸合せが容易になり、上記触媒コンバータの製造方法を円滑且つ確実に実施可能となる。
【００１１】
なお、本発明の軸合せ治具において、前記受容部の内側には、前記載置面に接触配置された収容部の外周側面を支えるべく湾曲した支持面が形成されていることは好ましい。また、治具本体には、前記載置面に接触配置された収容部を前記湾曲した支持面との間に挟着してコンバータケースを当該治具本体に固定するための固定手段（例えば固定ボルト）が設けられていることは好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
（触媒コンバータの構成要素）
図１（Ａ）に示すように、触媒コンバータは、筒状のコンバータケース１０と、そのケース１０内に収容される二組の被収容物２３，２４とを少なくとも具備する。尚、コンバータケース１０の上流側及び下流側の各開口端部にそれぞれフランジ材２１，２２を溶接することにより、触媒コンバータが一体化された排気マニホールド（いわゆるマニバータ）が構成される。
【００１４】
コンバータケース１０は、真っ直ぐな金属製パイプ（例えば肉厚１．５ｍｍのステンレス製パイプ）に対しバルジ成形（ハイドロフォーミング）を施すことにより、図１（Ｂ）に示すような形状に一体成形されている。即ち筒状コンバータケース１０の途中には曲がり部１３が形成され、その曲がり部１３の前後（図では上下）には、ストレート円筒状の二つの収容部１１，１２が設けられている。曲がり部１３は、ケース１０の全周にわたりその筒体内側に向かって凹んだスプール状に形成されることで、その前後の収容部１１，１２よりも縮径されて両収容部の間を境界付けると共に、二つの収容部１１，１２間の取付け角度を変化させている。また、曲がり部１３は、その上側に位置する被収容物２３が万一脱落落下したとしても、被収容物２３の下端部と係合して被収容物２３のそれ以上の落下を阻止する。つまり曲がり部１３は、その下側に位置する被収容物２４に被収容物２３が接触して破損等するのを未然に防止する役割をも担う。
【００１５】
上流側の収容部１１と下流側の収容部１２とはその内外径が等しく、各収容部の開口端部（筒端部）は円環状をなしている。他方、各収容部の軸方向長さに関しては、上流側収容部１１が相対的に短く、下流側収容部１２が相対的に長くなっている。また、コンバータケース１０が前記曲がり部１３にて屈曲した形状を有する結果、上流側収容部１１の中心軸線Ｌ１と下流側収容部１２の中心軸線Ｌ２とは、曲がり部１３の領域において交差する関係にある。なお、両軸線Ｌ１，Ｌ２の交差角度θは、好ましくは５〜４５度（°）の範囲である。交差角度θが４５度を超えると、肉厚の不均一性等が顕著となり曲がり部１３の強度が低下する等の不都合を生じやすい。
【００１６】
図１（Ｂ）に示すように、コンバータケースの各収容部１１，１２には、それぞれの軸方向長さに対応する全長を持った被収容物２３，２４が圧入される。この被収容物２３，２４は、円柱状の触媒保持体（２３ａ，２４ａ）の外周にマット状の保持シール材（２３ｂ，２４ｂ）を巻き付けてなる巻回体である。触媒保持体２３ａ，２４ａは、多孔質セラミックス焼結体製のいわゆるハニカム構造体であってハニカム構造の各セルの表面に排気ガス浄化触媒を固定又は担持したものである。保持シール材２３ｂ，２４ｂは、例えばアルミナファイバーのような耐熱性セラミックス繊維をマット状に固めたものであり、シール材としての役割と、触媒保持体とケース収容部の内壁面との間に介在して面圧を及ぼすことにより触媒保持体をケース収容部内に安定保持するための保持材としての役割とを兼ねた部材である。
【００１７】
（軸合せ治具）
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、軸合せ治具の本体３１は直方体状をなし、その底面（下面）は、作業台の設置面Ｐ上に設置される。治具本体３１の上面側には、コンバータケースの収容部１１又は１２を受容するための受容部３２が凹設されている。その受容部３２の底には、前記設置面Ｐに対して傾斜した載置面３３が形成されている。更に、前記受容部３２の内側には、前記傾斜した載置面３３の最も低い位置とつながる湾曲した支持面３４と、前記傾斜した載置面３３の最も高い位置とつながる直立壁面３５とが形成されている。換言すれば、載置面３３、支持面３４及び直立壁面３５により、治具本体３１の上面に対して凹んだ受容部３２が区画形成されている。なお、図２（Ｂ）に記した各補助線の幾何学的作図関係からわかるように、載置面３３の設置面Ｐに対する傾斜角度θは、コンバータケースの二つの収容部１１，１２の中心軸線Ｌ１，Ｌ２間の交差角度θに一致するように設定されている。
【００１８】
受容部の載置面３３は、コンバータケースの一収容部１１又は１２の筒端部を接触配置するための面であり、湾曲した支持面３４は、受容部３２内に受け入れたコンバータケースの一収容部１１又は１２の外周側面を支えるための面である。直立壁面３５はコンバータケースと接触関係を持たない部位であるが、その直立壁面３５を形成する壁部には、当該軸合せ治具にコンバータケース１０を固定する固定手段としての固定ボルト３６が螺着されている。固定ボルト３６の受容部３２内への突出量は、ボルトの回動操作により自在に設定可能である。
【００１９】
次に、上記軸合せ治具を用いた触媒コンバータの組立て手順（即ち製造方法）を説明する。まず図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、水平な作業台の設置面Ｐ上に軸合せ治具の本体３１を設置する。当該軸合せ治具の上方には、触媒保持体を含む被収容物２３又は２４をコンバータケース内に圧入するための圧入機（図示略）が配設されている。圧入機による被収容物の圧入方向は鉛直方向（即ち水平な設置面Ｐの法線方向）である。
【００２０】
第１段階として図３（Ａ）に示すように、屈曲したコンバータケース１０の短い部分である上流側収容部１１を軸合せ治具の受容部３２に進入させる。そして上流側収容部１１の筒端部を載置面３３に接触させると共に上流側収容部１１の外周側面を湾曲した支持面３４に接触させて、受容部３２に対しコンバータケース１０を位置決めする。載置面３３の設置面Ｐに対する傾斜角度θが前記両軸線Ｌ１，Ｌ２間の交差角度θに一致しているため、コンバータケースの下流側収容部１２の中心軸線Ｌ２が設置面Ｐに対して直交するように、上流側収容部１１を載置面３３及び支持面３４に対し接触配置することができる。コンバータケース１０の位置が決まったら、固定ボルト３６を締め付けてボルト先端部と支持面３４との間に収容部１１を挟着しコンバータケース１０の軸線Ｌ１周りでの回動（自転）を規制する。
【００２１】
図３（Ａ）のように下流側収容部１２が設置面Ｐに対して垂立する結果、中心軸線Ｌ２の方向が圧入機による被収容物２４の圧入方向（即ち鉛直方向）と一致する。それ故、コンバータケース１０を受容した軸合せ治具を設置面Ｐ上で水平移動させるなり、被収容物２４を把持した圧入機を水平移動させるなりすれば、コンバータケースの下流側収容部１２と被収容物２４との間の軸合せを容易に行うことができる。軸合せ後に圧入機を作動させることで、触媒保持体２４ａを保持シール材２４ｂで巻回してなる被収容物２４を下流側収容部１２内に確実に圧入することができる。圧入機による鉛直方向の押圧力は、コンバータケース１０及び軸合せ治具本体３１を介して設置面Ｐに対して垂直に作用するため、圧入時に、コンバータケースを保持した軸合せ治具が設置面Ｐ上を滑って横逃げすることはなく、圧入が確実に行われる。
【００２２】
下流側収容部１２への被収容物２４の圧入完了後、コンバータケース１０を軸合せ治具から一旦取り外し、コンバータケース１０を倒置させてから軸合せ治具に再び付け直す。
【００２３】
即ち第２段階として図３（Ｂ）に示すように、屈曲したコンバータケース１０の長い部分である下流側収容部１２を軸合せ治具の受容部３２に進入させる。そして下流側収容部１２の筒端部を載置面３３に接触させると共に下流側収容部１２の外周側面を湾曲した支持面３４に接触させて、受容部３２に対しコンバータケース１０を位置決めする。載置面３３の設置面Ｐに対する傾斜角度θが前記両軸線Ｌ１，Ｌ２間の交差角度θに一致しているため、コンバータケースの上流側収容部１１の中心軸線Ｌ１が設置面Ｐに対して直交するように、下流側収容部１２を載置面３３及び支持面３４に対し接触配置することができる。コンバータケース１０の位置が決まったら、固定ボルト３６を締め付けてボルト先端部と支持面３４との間に収容部１２を挟着しコンバータケース１０の軸線Ｌ２周りでの回動（自転）を規制する。
【００２４】
図３（Ｂ）のように上流側収容部１１が設置面Ｐに対して垂立する結果、中心軸線Ｌ１の方向が圧入機による被収容物２３の圧入方向（即ち鉛直方向）と一致する。それ故、コンバータケース１０を受容した軸合せ治具を設置面Ｐ上で水平移動させるなり、被収容物２３を把持した圧入機を水平移動させるなりすれば、コンバータケースの上流側収容部１１と被収容物２３との間の軸合せを容易に行うことができる。軸合せ後に圧入機を作動させることで、触媒保持体２３ａを保持シール材２３ｂで巻回してなる被収容物２３を上流側収容部１１内に確実に圧入することができる。前記同様、圧入機による鉛直方向の押圧力は、コンバータケース１０及び軸合せ治具本体３１を介して設置面Ｐに対して垂直に作用するため、圧入時に、コンバータケースを保持した軸合せ治具が設置面Ｐ上を滑って横逃げするようなことはなく、圧入が確実に行われる。
【００２５】
各収容部１１，１２への被収容物２３，２４の圧入完了後、必要に応じて各収容部の筒端部に対し絞り加工（例えばスピニング加工）を施して漏斗状に変形加工し、その後にフランジ材２１，２２の環状端部を突き合わせそこに全周溶接を施すことで、図１（Ａ）に示す触媒コンバータを含むマニバータが完成する。
【００２６】
（効果）本実施形態によれば、コンバータケース１０が略円筒状の二つの収容部１１，１２間に曲がり部１３を有するような屈曲形状をしている場合でも、設置面Ｐとの間に上記軸合せ治具を介在させることで、被収容物２３又は２４の圧入対象となるコンバータケース収容部を、設置面Ｐに対して垂立状態とすることができる。故に、設置面Ｐの法線方向から圧入される被収容物２３又は２４と、圧入対象となる収容部１１又は１２との軸合せが容易になり、コンバータケースの各収容部内に触媒保持体を含む被収容物２３又は２４を円滑且つ確実に圧入することができる。
【００２７】
また、本件方法で製造された触媒コンバータによれば、比較的小型の触媒保持体２３ａ，２４ａをコンバータケース１０内に分割して直列配置しているため、各保持体に固定又は担持された排気浄化触媒の浄化性能が良好となる。また、途中に曲がり部１３を設けた屈曲形状としているため、車輌の取り付けスペースに応じた形状選択の自由度があり、触媒コンバータ全体としてのコンパクト化及び省スペース化が図りやすい。それ故、車輌への実装時に取付けスペースの確保が難しくなったり排気管の取り回しに無駄がでたりする等の不都合を未然に回避することができる。そして、当該触媒コンバータの前後に接続される排気管の実装上の自由度を向上させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の触媒コンバータの製造方法によれば、コンバータケースが略円筒状の二つの収容部の間に曲がり部を有するような屈曲形状をしている場合でも、設置面の法線方向から圧入又は挿入される被収容物と、圧入又は挿入の対象となる収容部との軸合せが容易になり、コンバータケースの各収容部内に、触媒保持体を含む被収容物を円滑且つ確実に圧入又は挿入することが可能となる。また、本発明の軸合せ治具によれば、本件触媒コンバータの製造方法を円滑且つ確実に実施可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）触媒コンバータを含むマニバータの概略正面図、（Ｂ）コンバータケース及び被収容物の分解状態の断面図。
【図２】（Ａ）軸合せ治具の平面図、（Ｂ）Ｘ−Ｘ線での断面図。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は被収容物の圧入手順を示す断面図。
【符号の説明】
１０…コンバータケース、１１…上流側収容部、１２…下流側収容部、１３…曲がり部、２３，２４…被収容物、２３ａ，２４ａ…触媒保持体、２３ｂ，２４ｂ…保持シール材、３１…軸合せ治具の本体、３２…受容部、３３…傾斜した載置面、３４…湾曲した支持面、Ｌ１，Ｌ２…中心軸線、Ｐ…作業台の設置面。

Claims

略円筒状の二つの収容部の間に曲がり部が形成されたコンバータケースと、触媒保持体を含む被収容物とを具備する触媒コンバータの製造方法であって、
作業時の設置面に対して傾斜した載置面を有する軸合せ治具を準備するとともに、前記コンバータケースの二つの収容部のうちの一収容部の筒端部を前記軸合せ治具の傾斜載置面上に接触配置することにより、前記二つの収容部のうちの残りの収容部を前記設置面に対してほぼ垂立させた後、その垂立状態の収容部に対して、触媒保持体を含む被収容物を前記設置面の法線方向から圧入又は挿入することを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
前記軸合せ治具において設置面に対する載置面の傾斜角度が前記コンバータケースの二つの収容部の中心軸線（Ｌ１，Ｌ２）間の交差角度にほぼ一致するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータの製造方法。
略円筒状の二つの収容部の間に曲がり部が形成された触媒コンバータ用ケースの各収容部内に触媒保持体を含む被収容物を圧入又は挿入する際に使用する軸合せ治具であって、
作業時において設置面上に設置される治具本体には、コンバータケースの収容部を受容するための受容部が設けられ、その受容部の底には、前記設置面に対して傾斜すると共に前記収容部の筒端部を接触配置するための載置面が形成され、その載置面の前記設置面に対する傾斜角度は、コンバータケースの二つの収容部の中心軸線間の交差角度にほぼ一致するように設定されていることを特徴とする軸合せ治具。