JP5352569B2 - 触媒コンバータ - Google Patents

Description

本発明は，軸方向に並ぶ一対の保持筒部及び，一側に平坦なセンサ取り付け壁部を有して前記両保持筒部間を一体に接続する縮径筒部を備えるケーシングと，前記両保持筒部にそれぞれ保持材を介して収容保持される一対の触媒担体と，前記センサ取り付け壁部を貫通しながらその外側面に溶接されるセンサ装着ボスと，このセンサ装着ボスに装着されて感知部を前記両触媒担体間に臨ませるＯ₂ センサとよりなり，前記縮径筒部は，前記保持筒部間に延在する素材部分からプレス成形される触媒コンバータの改良に関する。

かゝる触媒コンバータは，下記特許文献１に開示されるように，既に知られている。

特開２００４−９２４６１号公報

かゝる触媒コンバータのケーシングにおいて，一対の触媒担体を収容保持する一対の保持筒部間に縮径筒部を配設することは，その縮径筒部の両端と，それらに隣接する触媒担体との隙間を極力狭めて，保持材への排ガスの侵入を抑えてその耐久性を確保する上に有効である。またその縮径筒部の一側の平坦なセンサ取り付け壁部にセンサ装着ボスを介してＯ₂ センサを付設することにより，Ｏ₂ センサの感知部を両触媒担体間の流路中心に近づけることができ，その感知性能の向上を図ることができる。

ところで，従来の触媒コンバータのケーシングの縮径筒部は，平坦なセンサ取り付け壁と，その両端間を一体に接続する半径一定の優弧壁部とで構成されおり，このような縮径筒部は，保持筒部と同径の素材部分をプレス加工により縮径させたとき，縮径筒部の加工前と加工後の周長の差により，特に平坦であるべきセンサ取り付け壁に皺が生じ易い。センサ取り付け壁に皺が発生すると，その外側面にセンサ装着ボスを特にプロジェクション溶接する場合には，溶接部の気密性を安定的に確保することが困難となる。

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，平坦なセンサ取り付け壁に皺を発生させずに縮径筒部をプレス加工により成形し得るようにして，センサ取り付け壁へのセンサ装着ボスの溶接部の気密性の確保を容易にした触媒コンバータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，軸方向に並ぶ一対の保持筒部及び，一側に平坦なセンサ取り付け壁部を有して前記両保持筒部間を一体に接続する縮径筒部を備えるケーシングと，前記両保持筒部にそれぞれ保持材を介して収容保持される一対の触媒担体と，前記センサ取り付け壁部を貫通しながらその外側面に溶接されるセンサ装着ボスと，このセンサ装着ボスに装着されて感知部を前記両触媒担体間に臨ませるＯ₂ センサとよりなり，前記縮径筒部は，前記保持筒部間に延在する素材部分からプレス成形される触媒コンバータにおいて，前記縮径筒部を，前記センサ取り付け壁部と，このセンサ取り付け壁部の両側端を一体に接続する優弧状部とで構成すると共に，該縮径筒部の内周側の周長が，該優弧状部の内接円の円周より大となるように該優弧状部を形成したことを第１の特徴とする。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記センサ取り付け壁部を，前記内接円の内側に配置したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記優弧状部を，曲率半径が前記内接円の半径より大なる複数の壁部を周方向に一体に連ねて構成したことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴に加えて，前記優弧状部を，半径方向内方に凹となる凹曲壁部と半径方向外方に凸となる凸曲壁部とを周方向に交互に複数一体に連ねて構成したことを第４の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴に加えて，前記優弧状部には，軸方向に延びる複数条のリブを形成したことを第５の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば，縮径筒部の内周側の周長は，優弧状部の内接円の円周より大となっていることから，縮径筒部の成形前と成形後の周長の差をゼロもしくは極力小さくすることができ，これにより平坦なセンサ取り付け壁部の外側面を，皺のない高精度の平坦面に形成することが可能になる。したがって，プロジェクション溶接によっても，センサ取り付け壁部外側面へのセンサ装着ボスの気密接合を常に容易，確実に行うことができる。

本発明の第２の特徴によれば，センサ取り付け壁部が，接続筒部の優弧状部の内接円の内側に配置されることで，そのセンサ取り付け壁部にセンサ装着ボスを介して付設されるＯ₂ センサの感知部を両触媒担体間の流路中心に極力近づけることができて，Ｏ₂ センサの感知性能の向上を図ることができる。

本発明の第３の特徴によれば，縮径筒部の成形前と成形後の周長の差がゼロでない場合でも，プレス加工時，各壁部およびセンサ取り付け壁部に発生する皺は，センサ取り付け壁部を含む各壁部間の稜線部に向かって押しやられることになり，その結果，特に平坦なセンサ取り付け壁部の外側面を，皺のない高精度の平坦面に形成することができる。

本発明の第４及び第５の特徴によっても，縮径筒部の内周側の周長を，優弧状部の内接円の円周より大とすることができて，縮径筒部の成形前と成形後の周長の差をゼロもしくは極力小さくすることができ，したがって平坦なセンサ取り付け壁部の外側面を，皺のない高精度の平坦面に形成することができる。

本発明の第１実施形態に係る触媒コンバータの縦断面図。 図１の２−２線断面図。 図２のセンサ取り付け壁部周りの拡大図でセンサ装着ボスのプロジェクション溶接の要領を示す。 図２の縮径筒部のプレス加工前の状態説明図。 図２の縮径筒部のプレス加工後の状態説明図。 本発明の第２実施形態を示す，図２との対応図。 本発明の第３実施形態を示す，図２との対応図。 本発明の第４実施形態を示す，図２との対応図。

本発明の実施形態を添付図面に基づいて以下に説明する。

先ず，図１〜図５に示す本発明の第１実施形態の説明より始める。

図１において，自動車用の触媒コンバータＣは，筒状のケーシング１と，このケーシング１に，相互に一定の間隔を置いて直列に収容保持される一対の触媒担体２ａ，２ｂと，この両触媒担体２ａ，２ｂ間に介入するようケーシング１に取り付けられるＯ₂ センサ３とよりなっている。ケーシング１の軸方向に沿う一端には，自動車用エンジンの吸気ポートに連なる上流側排気管４が，その他端には，排気マフラに連なる下流側排気管５が接続される。

而して，エンジンから排出される排ガスは，上流側排気管４からケーシング１に流入し，一対の触媒担体２ａ，２ｂを順次通過するとき，排ガス中の有害物質が酸化還元により浄化され，浄化された排ガスは下流側排気管５を通して大気中に放出される。その間，前記Ｏ₂ センサ３は，一対の触媒担体２ａ，２ｂ間において排ガス中のＯ₂ 濃度を検出して，その検出信号を図示しない電子制御ユニットへ出力するもので，電子制御ユニットは，その信号に基づいて燃料噴射量等を制御してエンジンの吸入混合気の空燃比を適正に制御する。

ケーシング１は，直列に配置される円筒状の保持筒部７ａ，７ｂと，これら保持筒部７ａ，７ｂの対向端部間を一体に接続する，これら保持筒部７ａ，７ｂより小径の縮径筒部８と，両保持筒部７ａ，７ｂの外端にそれぞれ接続されるファンネル状の一対の案内筒部９ａ，９ｂとで構成される。その両保持筒部７ａ，７ｂの内周面に前記一対の触媒担体２ａ，２ｂが，それら外周面に纏設される弾性を有する保持材６を介して圧入される。または両保持筒部７ａ，７ｂ内に触媒担体２ａ，２ｂを保持材６と共に挿入後，両保持筒部７ａ，７ｂに縮径加工を施して保持材６に保持力を付与する。こうして，触媒担体２ａ，２ｂは両保持筒部７ａ，７ｂに収容保持される。

上記縮径筒部８は，両保持筒部７ａ，７ｂに触媒担体２ａ，２ｂを収容保持させる前に成形され，また案内筒部９ａ，９ｂは，両保持筒部７ａ，７ｂに触媒担体２ａ，２ｂを収容保持した後に成形されるものである。

次に，縮径筒部８の構造，その成形方法，並びにＯ₂ センサ３の取り付け構造について説明する。

図１及び図２に示すように，縮径筒部８は，本来，保持筒部７ａ，７ｂに連続した，それらと同径の素材部分８′にプレス加工による縮径を施してなるもので，複数の壁部１０ａ，１０ａ…を周方向に一体に接続してなる優弧状部１０と，この優弧状部１０の相対向する両端間を一体に接続する平坦なセンサ取り付け壁部１１とで構成され，前記各壁部１０ａ，１０ａ…は，その曲率半径Ｒ２が優弧状部１０の内接円１２の半径Ｒ１より大となるように形成される。また優弧状部１０は，その内接円１２が触媒担体２ａ，２ｂの外径と略等しくなるように形成される。

而して，縮径筒部８の上記構造によって，縮径筒部８の内周側の周長をＳ１，優弧状部１０の内接円１２の円周をＳ２としたとき，Ｓ１＞Ｓ２となる。

図４及び図５に示すように，このような縮径筒部８を成形するプレス装置１５は，成形すべき縮径筒部８の内周面に対応する外周面を有する芯型１６と，複数の壁部１０ａ，１０ａ…及びセンサ取り付け壁部１１の外周面に対応する内周面をそれぞれ有する複数の分割外型１７，１７…とを備えている。

縮径筒部８の成形に当たっては，縮径筒部８の成形前の素材部分８′内に芯型１６を配置し，また素材部分８′の外周に複数の分割外型１７，１７…を配置する。そして，図示しない中空テーパ筒状のカムにより分割外型１７，１７…を半径方向内方へ同時に移動させ，素材部分８′を，分割外型１７，１７…と芯型１６とで挟圧，縮径させることにより，複数の壁部１０ａ，１０ａ…よりなる優弧状部１０と平坦なセンサ取り付け壁部１１を成形する。即ち縮径筒部８を成形する。

ところで，Ｓ１＞Ｓ２，即ち縮径筒部８の内周側の周長Ｓ１は，優弧状部１０の内接円１２の円周Ｓ２より大となっているので，縮径筒部８の成形前と成形後の周長の差をゼロもしくは極力小さくすることができ，これにより平坦なセンサ取り付け壁部１１の外側面１１ａを，皺のない高精度の平坦面に形成することが可能になる。

また縮径筒部８の成形前と成形後の周長の差がゼロでない場合でも，プレス加工時，分割外型１７，１７…は，その半径方向内方への移動に伴ない，素材部分８′に対して，各壁部１０ａ，１０ａ…およびセンサ取り付け壁部１１に対応する部分の各中間部から押圧を開始していくため，各壁部１０ａ，１０ａ…およびセンサ取り付け壁部１１に発生する皺は，各壁部１０ａ，１０ａ…及びセンサ取り付け壁部１１の中間部から両端部，即ち各壁部１０ａ，１０ａ…及びセンサ取り付け壁部１１間の稜線部に向かって押しやられることになり，その結果，特に平坦なセンサ取り付け壁部１１の外側面１１ａは，皺のない高精度の平坦面に形成されることになる。

図２及び図３に示すように，その後，センサ取り付け壁部１１には取り付け孔２０が穿設され，この取り付け孔２０にセンサ装着ボス２１が嵌合され，プロジェクション溶接される。即ち，センサ装着ボス２１は，ねじ孔２２を有して取り付け孔２０に嵌合される円筒部２１ａと，この円筒部２１ａの外端部外周に一体に連設されるフランジ部２１ｂとよりなっており，このフランジ部２１ｂには，センサ取り付け壁部１１の外側面１１ａに対向する環状突起２３が形成される。この環状突起２３をプロジェクション溶接によりセンサ取り付け壁部１１の外側面１１ａに溶着させることにより，センサ装着ボス２１はセンサ取り付け壁部１１の外側面に接合される。その際，特に，前述のようにセンサ取り付け壁部１１の外側面１１ａを皺のない高精度の平坦面に形成し得たことで，プロジェクション溶接によっても，センサ装着ボス２１のセンサ取り付け壁部１１外側面への高気密の接合を常に容易，確実に行うことができる。

このセンサ装着ボス２１のねじ孔２２に前記Ｏ₂ センサ３が螺着され，その先端の感知部３ａが両触媒担体２ａ，２ｂの中間部に配置される。

ところで，前記優弧状部１０は，その内接円１２が前記触媒担体２ａ，２ｂの外径と略同径となるように成形され，またセンサ取り付け壁部１１は，上記内接円１２より半径方向内方に位置を占めるように成形される。こうすることにより，縮径筒部８と，それに隣接する触媒担体２ａ，２ｂとの間隙を狭め，排ガスの保持材６側への侵入を極力抑え，保持材６の耐久性の向上を図ることができる。

またセンサ取り付け壁部１１が，縮径筒部８の優弧状部１０の内接円１２の内側に配置されることで，センサ取り付け壁部１１にセンサ装着ボス２１を介して付設されるＯ₂ センサ３の感知部３ａを両触媒担体２ａ，２ｂ間の流路中心に極力近づけることができて，Ｏ₂ センサ３の感知性能の向上を図ることができる。

次に，図６に示す本発明の第２実施形態について説明する。

この第２実施形態では，縮径筒部８の優弧状部１０は，半径方向内方に凹となる凹曲壁部２５と半径方向外方に凸となる凸曲壁部２６とを周方向に交互に複数一体に連ねて構成される。その他の構成は，前実施形態と同様であるので，図６中，前実施形態と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この第２実施形態によっても，縮径筒部８の内周側の周長Ｓ１は，優弧状部１０の内接円１２の円周Ｓ２より大となり，縮径筒部８の成形前と成形後の周長の差をゼロもしくは極力小さくすることができ，したがって平坦なセンサ取り付け壁部１１の外側面１１ａを，皺のない高精度の平坦面に形成することができる。この場合も，センサ取り付け壁部１１は，優弧状部１０の内接円１２の内側に配置される。

次に，図７に示す本発明の第３実施形態について説明する。

この第３実施形態では，縮径筒部８の優弧状部１０は，優弧壁２７と，この優弧壁２７に，その周方向に所定間隔をおいて半径方向外向きに隆起形成されて軸方向に延びる複数条のリブ２８，２８…とで構成される。その他の構成は，前記第１実施形態と同様であるので，図６中，前実施形態と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この第３実施形態によっても，縮径筒部８の内周側の周長Ｓ１は，優弧状部１０の内接円１２の円周Ｓ２より大となり，縮径筒部８の成形前と成形後の周長の差をゼロもしくは極力小さくすることができ，したがって平坦なセンサ取り付け壁部１１の外側面１１ａを，皺のない高精度の平坦面に形成することができる。この場合も，センサ取り付け壁部１１は，優弧状部１０の内接円１２の内側に配置される。

最後に，図８に示す本発明の第４実施形態について説明する。

この第４実施形態では，ケーシング１を，保持筒部７ａ，７ｂ及び縮径筒部８を有するケーシング主要部と，漏斗状の案内筒部９ａ，９ｂとに分割し，その案内筒部９ａ，９ｂを保持筒部７ａ，７ｂの外端部に嵌合して気密に溶接したもので，その他の構成は，前記第１実施形態と同様であるので，図６中，前実施形態と対応する部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，触媒担体２ａ，２ｂは，モノリス型に限らず，他の形式，例えばメタルハニカム型とすることもできる。またケーシング１は，断面楕円状に形成することもできる。またセンサ取り付け壁部１１外側面へのセンサ装着ボス２１の溶接には，プロジェクション溶接以外のＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接を用いることもできる。

Ｃ・・・・・・触媒コンバータ
１・・・・・・ケーシング
２ａ，２ｂ・・触媒担体
３・・・・・・Ｏ₂ センサ
３ａ・・・・・感知部
６・・・・・・保持材
７ａ，７ｂ・・保持筒部
８・・・・・・縮径筒部
８′・・・・・素材部分
１０・・・・・優弧状部
１０ａ・・・・壁部
１１・・・・・センサ取り付け壁部
１２・・・・・優弧状部の内接円
２１・・・・・センサ装着ボス
２５・・・・・凹曲壁部
２６・・・・・凸曲壁部
２８・・・・・リブ

Claims (5)

1. 軸方向に並ぶ一対の保持筒部（７ａ，７ｂ）及び，一側に平坦なセンサ取り付け壁部（１１）を有して前記両保持筒部（７ａ，７ｂ）間を一体に接続する縮径筒部（８）を備えるケーシング（１）と，前記両保持筒部（７ａ，７ｂ）にそれぞれ保持材（６）を介して収容保持される一対の触媒担体（２ａ，２ｂ）と，前記センサ取り付け壁部（１１）を貫通しながらその外側面に溶接されるセンサ装着ボス（２１）と，このセンサ装着ボス（２１）に装着されて感知部（３ａ）を前記両触媒担体（２ａ，２ｂ）間に臨ませるＯ₂ センサ（３）とよりなり，前記縮径筒部（８）は，前記保持筒部（７ａ，７ｂ）間に延在する素材部分（８′）からプレス成形される触媒コンバータにおいて，
   前記縮径筒部（８）を，前記センサ取り付け壁部（１１）と，このセンサ取り付け壁部（１１）の両側端を一体に接続する優弧状部（１０）とで構成すると共に，該縮径筒部（８）の内周側の周長が，該優弧状部（１０）の内接円（１２）の円周より大となるように該優弧状部（１０）を形成したことを特徴とする触媒コンバータ。
2. 請求項１記載の触媒コンバータにおいて，
   前記センサ取り付け壁部（１１）を，前記内接円（１２）の内側に配置したことを特徴とする触媒コンバータ。
3. 請求項１記載の触媒コンバータにおいて，
   前記優弧状部（１０）を，曲率半径（Ｒ２）が前記内接円（１２）の半径（Ｒ１）より大なる複数の壁部（１０ａ）を周方向に一体に連ねて構成したことを特徴とする触媒コンバータ。
4. 請求項１記載の触媒コンバータにおいて，
   前記優弧状部（１０）を，半径方向内方に凹となる凹曲壁部（２５）と半径方向外方に凸となる凸曲壁部（２６）とを周方向に複数一体に連ねて構成したことを特徴とする触媒コンバータ。
5. 請求項１記載の触媒コンバータにおいて，
   前記優弧状部（１０）には，軸方向に延びる複数条のリブ（２８）を形成したことを特徴とする触媒コンバータ。

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