JP4504528B2

JP4504528B2 - 金属担体の保持構造

Info

Publication number: JP4504528B2
Application number: JP2000236913A
Authority: JP
Inventors: 英樹田村
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: JP2002047928A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属担体の保持構造に関し、特に、触媒コンバータの熱遮断用の外筒内に金属担体を弾性保持させるための保持構造に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
エンジンから排出される排気ガスの特定成分を浄化作用する触媒コンバータ１は、図３に示すように、エンジンの排気マニホールド（図示略）に連結されたフロントエキゾーストパイプ２の排気ガス集合部に取り付けられているものであり、その触媒コンバータケース（熱遮蔽用の外筒）３内部には、一体構造の触媒（モノリス担体）が組み込まれている。そして、触媒コンバータ１の排気下流側には、リヤエキゾーストパイプ４を介してマフラー５が車体後部に吊設されている。
【０００３】
従来、触媒コンバータ１の触媒には、現在主流のセラミックス担体と金属担体とがあり、セラミックス担体と比較して、排気抵抗が小さく、暖機性が良い金属担体を採用する車種が増加する傾向にある。
このような金属担体６は、図４（ａ）の側断面図に示すように、耐熱性金属箔の平箔と波箔とを一緒に巻き上げて積層し、積層内部の排気上流側でロウ付けされたハニカム体７（ロウ付け部位にハッチングを付す）と、このハニカム体７を収納する筒体８とが、ハニカム体７の排気下流側で筒体８とロウ付けされた結合部位９を有することによって、径方向の熱応力が緩和された一体構造をなしている。なお、図中、ハニカム体７の排気上流側外周面と筒体８とは、若干の離間距離が有するように図示されているが、実際の離間距離は極わずかとされている。さらに、この金属担体６、つまり筒体８の長手方向の略中間位置には、熱遮蔽用の外筒１０内に固定されたスプリングブラケット１１が当接する所定形状の窪み部８ａが設けられている。そのことにより、金属担体６は、スプリングブラケット１１によって弾性保持された状態で外筒１０に保持収納されるようになっている。ところで、図中の矢印は、排気ガスの流れる方向を示している。
【０００４】
しかしながら、このような従来の金属担体の保持構造における排気系上流側へのさらなる適用は、図４（ｂ）に示すように、スプリングブラケット１１と当接する窪み部８ａを除いた筒体８の排気上流側および下流側は、高温の排気熱によって大きく熱変形してしまう。そして、エンジン停止後のハニカム体７収縮時には、ハニカム体７と筒体８との結合部位９に引張り応力が発生してしまう。そして、そのような熱膨張、収縮の繰り返しによって、ハニカム体７と筒体８との結合部位９に亀裂が生じてしまうという問題を有している。
そして、この亀裂は、エンジン始動・停止毎に徐々に拡大されていくことによって、筒体８からハニカム体７が脱落してしまうという問題が発生してしまう。
【０００５】
このような問題を解決するため、高負荷運転領域では、エンジンへの燃料噴射量の増量によるエンジン冷却を行うことによって、排気ガス温度を低下させることも考えられるが、このような場合には、燃料消費量が増加することになり、燃費やエンジン出力に悪影響を及ぼしてしまうことになる。
【０００６】
この発明は、上記のような従来の金属担体の保持構造が有している問題点を解決するためになされたものであって、金属担体を構成するハニカム体と、このハニカム体を収納する筒体とのロウ付け部位の熱応力を緩和するとともに、熱遮蔽用の外筒との熱膨張差を吸収して、ロウ付け部位に生じていた亀裂発生を防止することができ、しかも、低コストで、支持構造に大きな変更を加えることがない金属担体の保持構造を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、金属筒体の内部にロー付けされた金属担体を備えると共に、金属筒体の外周を覆う金属外筒を備え、上記金属筒体を上記金属外筒に対して、上記金属筒体と上記金属外筒の間に設けられたブラケットを介して保持する金属担体の保持構造において、
上記金属筒体と上記金属担体とのロー付け位置と、上記ブラケットによる上記金属筒体の保持位置とを略一致させたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記金属筒体と上記金属担体とのロー付け位置は、上記金属担体の排気下流側であることを特徴とする。
【０００９】
また、上記ブラケットは、上記金属筒体および金属外筒への接合部を交互に形成し、少なくとも一つの上記金属外筒用の接合部に隣接して上記金属筒体用の接合部が備えられていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した金属担体の保持構造の実施の形態について、図１〜図２を用いて説明する。図１は、本発明の金属担体の保持構造を有する触媒コンバータを一側方から見た際の側断面図、図２は、図１中の触媒コンバータを正面から見た際のＡ−Ａ矢視図である。なお、従来例と同様の構成部材については、同一の符号を付してある。
【００１１】
図１および図２に図示した触媒コンバータ１２の排気上流側には、従来例と同様に、エンジンの排気マニホールドがフロントエキゾーストパイプ２を介して連結され、排気下流側には、リヤエキゾーストパイプ４を介してマフラ５が連結されていて、エンジンから排出された排気ガスが、触媒コンバータ１２内を流出入するようになっている。
【００１２】
金属担体６は、図１〜２に示すように、耐熱性金属箔の平箔と波箔とを一緒に巻き上げて積層し、積層内部の排気上流側でロウ付けされたハニカム体７（ロウ付け部位にハッチングを付す）と、このハニカム体７を収納する筒体８とが、ハニカム体７の排気下流側外周面で筒体８の内周面とロウ付けされた結合部位９を有しており、径方向の熱応力を緩和した一体構造となっている。なお、図１中、ハニカム体７の排気上流側外周面と筒体８の内周面とは、若干の離間距離が有するように図示されているが、実際の離間距離は極わずかとされる。
【００１３】
上下二分割構造を有している熱遮蔽用の外筒１０の内周面の所定位置には、周方向に凹凸形状とされた２個のスプリングブラケット１３が、それぞれ上下に対向配置されて結合固定されている。
これらのスプリングブラケット１３は、外筒１０の内周面に結合固定される結合面１３ａと、金属担体６の外周面と当接して押圧するための押圧面１３ｂとを有するとともに、これらの押圧面１３ｂと結合面１３ａとが交互に配置されている。そして、スプリングブラケット１３の結合面１３ａと外筒１０との結合位置は、スプリングブラケット１３の押圧面１３ｂが、筒体８を隔てて、金属担体６の結合部位９の位置と略一致して押圧する位置となるように設定されている。そのことにより、スプリングブラケット１３によって金属担体６が、外筒１０内に弾性保持されることとなる。
ところで、結合部位９の配置箇所が、筒体８の排気上流側〜排気下流側のいずれかの位置にある場合でも、スプリングブラケット１３の配置箇所は、結合部位９の配置個所と略一致するように適宜設定される。
【００１４】
このように、スプリングブラケット１３の押圧面１３ｂが、筒体８を隔てた金属担体６の結合部位９に略一致して押圧するように、スプリングブラケット１３の結合面１３ｂが、外筒１０の内周面に取り付けられているので、エンジンの高負荷運転により排気ガス温度が高温になった際には、スプリングブラケット１３が筒体８の排気下流側の膨張を抑えるように作用する一方で、エンジン停止後の排気ガスが低温時には、押圧面１３ｂと筒体８とが未結合状態となっていることにより、熱膨張した筒体８の収縮作用を妨げることはない。
また、スプリングブラケット１３は、筒体８の排気下流側の膨張時における排気熱を外筒１０に伝導することで、筒体８の排気熱を拡散放射して、筒体８の径方向への熱変形を防止するとともに、筒体８の径方向の熱膨張を吸収することができるとともに、ハニカム体７および筒体８の収縮時における結合部位９に発生していた引張り熱応力を緩和することができる。
【００１５】
さらに、スプリングブラケット１３の押圧面１３ｂが、金属担体６の結合部位９を押圧するように外筒１０に結合固定されることにより、金属担体６の長手方向の略中間位置の外周面に、スプリングブラケット１３の押圧面１３ｂが押圧するための窪み部を設ける必要はなくなるので、窪み部を設けるための二次加工を金属担体６に施すことはなく、保持構造が簡素化される。
さらにまた、スプリングブラケット１３による金属担体６の保持構造では、スプリングブラケット１３のスプリング反力によって排気システムの振動を吸収することができるので、外筒１０の排気ビビリ音を防止するとともに、排気振動による振動騒音を改善することができるとともに、従来の部品点数と比較しても増加することはなく、しかも、保持構造に大きな変更を加えることもない。
【００１６】
これらの結果、金属担体６を構成するハニカム体７と、このハニカム体７を収納する筒体８とのロウ付けされた結合部位９の熱応力を緩和するとともに、スプリングブラケット１３が外筒１０との熱膨張差を吸収するので、結合部位９に生じていた亀裂発生を防止することができ、しかも、支持構造に大きな変更を加えずに、低コストに実施することができる、などの効果が得られる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の金属担体の保持構造によれば、放熱性、耐振性を向上させて、金属担体を構成するハニカム体と筒体との結合部位の熱応力を緩和するので、結合部位に発生していた亀裂を防止することができるようになる。そのことにより、金属担体の低熱容量、低排圧の特性を最大限に引き出すことができて、金属担体を備えた触媒コンバータをより排気系上流側へ適用することが可能となり、金属担体を備えた触媒コンバータの配置の自由度が向上させることができるとともに、装着車種を幅広く選ぶことができる。また、熱応力に対抗する触媒コンバータを、部品点数を増加することなく実現することができるようにしたので、部品点数の低減と、製造工程の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属担体の保持構造を有する触媒コンバータを一側方から見た際の側断面図である。
【図２】図１中の触媒コンバータを正面から見た際のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】車両のエキゾーストシステムにおける触媒コンバータの一配置例を示した説明図である。
【図４】（ａ）は、従来の金属担体の保持構造を示した側断面図、（ｂ）は、（ａ）の構成における高温時の熱変形量を示した側断面図である。
【符号の説明】
６金属担体
７ハニカム体
８筒体
９結合部位
１２触媒コンバータ
１３スプリングブラケット

Claims

金属筒体の内部にロー付けされた金属担体を備えると共に、上記金属筒体の外周を覆う金属外筒を備え、上記金属筒体を上記金属外筒に対して、上記金属筒体と上記金属外筒の間に設けられたブラケットを介して保持する金属担体の保持構造において、
上記ブラケットは、上記金属筒体と上記金属担体とのロー付け位置に対して略一致させた位置に配置されるとともに、金属外筒の内周面に結合固定される結合面と、上記金属筒体の外周面に非結合状態で当接して配置され、上記金属筒体を押圧するための押圧面とを有し、これら結合面と押圧面とを交互に配置したことを特徴とする金属担体の保持構造。
上記金属筒体と上記金属担体とのロー付け位置は、上記金属担体の排気下流側であることを特徴とする請求項１に記載の金属担体の保持構造。