JP5379466B2 - 滑りばめ、パイプ配置及び排気ガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に内燃機関の排気システムである部品の、熱的な負荷を受けるパイプの軸方向に移動可能な軸受部のための、滑りばめに関する。本発明はまた、少なくとも一つのパイプがそのような滑りばめでキャリア部品上に取り付けられている、パイプ配置に関する。さらに本発明は、そのようなパイプ配置またはそのような滑りばめを備える、排気ガス処理装置に関する。

熱的な負荷を受けるパイプを恒久的にキャリアに取り付けられるようにするために、それぞれのパイプを、それぞれのキャリア上の、一方は固定された軸受部に、他方は自由に動く軸受部につなぐことが、習慣的に行われ、パイプとキャリアとの間に受容不可能な高いストレスを発生させることなく、キャリアに対するパイプの長さが変更可能なようにしている。そのような自由に動く軸受部を取り付けるために、滑りばめと呼ばれる構成が、使用されることができ、その構成内では、それぞれのキャリアに形成されたレセプタクルの開口にパイプが据えつけられ、キャリアに対してそのパイプが長手軸の方向に調整可能なように特に据えつけられる。

滑りばめによりキャリア部品上に取り付けられた熱的な負荷を受けるパイプは、多くの技術分野、主としてパイプの内部を高温または低温の流体が輸送される分野において使用される。例えば、この一群の課題が、加熱システム、冷却システム及び排気システムで発生する。排気システムは、加熱システム及び内燃機関、特に車両に見られる。例えば、排気ガス処理装置は、そのような滑りばめを使用した、排気ガス処理装置のハウジング内に取り付けられた、少なくとも一つのパイプを含んでいる。排気ガス処理装置は、例えば、粒子フィルタ、触媒コンバータ、または消音器、またはそのような装置の所望の組合せであってもよい。

従来の滑りばめは、はめ合わせにおけるパイプの軸の調整を容易にするために、パイプとそれぞれのレセプタクルの開口との間に、ある程度の半径方向のあそびを有している。基本的に、ガスが滑りばめを通して交換されるので、この方法はある程度の気密性を要求される用途には不都合である。特に、排気システムの場合には、環境保護に関するより厳重な規制の観点から、例えば排気ガスが滑りばめを通して周囲に洩れることを、防止することが必要である。

さらに、従来の滑りばめの構成では、滑りばめ内のパイプまたはそれぞれのキャリア部の比較的に高い機械的負荷の問題が、基本的に存在する。機械的負荷は摩耗に関連しており、騒音の破壊的な発生につながることがある。

本発明は、滑りばめ、パイプ配置、または排気ガス処理装置のための、改良された実施形態の特定の問題に関し、その改良された実施形態は、基本的にある程度のシール効果が実現され、及び／又は、滑りばめ内部の機械的負荷が削減される、という事実により特に区別される。

この問題は、独立請求項の主題により、本発明に従って解決される。有利な実施例は、従属請求項の主題である。

本発明は、一方では直接または間接にそれぞれの部品に恒久的に取り付けられ、他方ではパイプの外側で半径方向に支持される、ワイヤメッシュをそれぞれの滑りばめに備えつける、一般的な考えに基づいている。動作中に熱的負荷により長さが変化した場合、パイプはワイヤメッシュに沿ってスライドすることができる。そのようなワイヤメッシュはある程度のバネ弾性による反発力を有するので、滑りばめ内部のパイプまたは部品への機械的負荷が削減される。同時に、例えば動作中の振動に起因して発生する、パイプと部品の間の半径方向の相対的な移動は、はじかれ、又は、減衰され得る。従って関連するノイズが、効果的に削減されることができる。

本発明のさらに重要な特徴と利点は、従属請求項、図面、図面を参照する関連する図面の説明から、明らかになる。

勿論、以上に言及され、また以下に説明される特徴は、それぞれに特定される組合せにおいてのみならず、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せで、または個別に用いられることができる。

本発明によれば、滑りばめ、パイプ配置、または排気ガス処理装置のための、改良された実施形態を提供することができ、その改良された実施形態は、基本的にある程度のシール効果が実現され、及び／又は、滑りばめ内部の機械的負荷が削減される、という事実により特に区別される。

本発明の望ましい例としての実施形態は、図面に示されかつ以下の説明でより詳細に説明されるが、同じ参照番号が同じまたは類似または機能的に同じ要素に付されている。

前記図面は、それぞれ概略図であり、図１は、高度に単純化された、排気ガス処理装置の長手方向断面図であり、図２は、排気ガス処理装置のパイプ配置領域の、詳細拡大図であり、図３〜図７は、異なる実施形態の滑りばめ部分のパイプ配置の、高度に単純化された拡大図であり、図８及び図９は、図１とは異なる実施形態の、長手方向断面図である。

図１によれば、排気ガス処理装置１は、ハウジング２と、少なくとも一つのパイプ配置３とを含んでいる。ハウジング２は、少なくとも一つの吸気口４と、少なくとも一つの排気口５とを有する。ここに示される実施形態ではハウジング２は、二つの端板６、７と、一つの中間板８とを有している。第１の端板６は中間板８と共に、ハウジング２内に吸気口チェンバ９を区切る。吸気口４は、吸気口コネクタの形式で、第１の端板６に接続されている。

パイプ配置３は、互いに連通された少なくとも二つのパイプ、即ち第１のパイプ１０と第２のパイプ１１を含んでいる。第１のパイプ１０は、吸気口側では吸気口チェンバ９と連通し、排気口側では偏向チェンバ１２と連通する。第１のパイプ１０は、ここではハウジング２により、または特にここでは中間板８であるハウジング２の部品により形成されているキャリア部品に、吸気口部１３において取り付けられている。排気口部１４では、第１のパイプ１０はまた、滑りばめ１５でキャリア部品、即ち特に第２端板７である、ハウジング２に固定されている。第２のパイプ１１は、吸気口側では偏向チェンバ１２と連通し、排気口側ではさらなる偏向チェンバとして、または分配チェンバとして機能する、チェンバ１６と連通する。第２のパイプ１１の吸気口１７は、偏向チェンバ１２を経由して、第１のパイプ１０の排気口１８と連通する。偏向チェンバ１２は、連通する方法で二つのパイプ１０、１１を互いに接続するので、以下では接続チェンバ１２として、参照されることがある。吸気口部１９では第２のパイプ１１は、滑りばめ２０でキャリア部品、即ち特に第２端板１７であるハウジング２に固定されている。さらに排気口部２１では、第２のパイプ１１はまた、キャリア部品、即ちハウジング２に接続されている。この実施形態の場合には、ハウジング２はチェンバ１６を形成するために、第２のパイプ１１がその排気口部２１で取り付けられている、郭体２２を含んでいる。

第１のパイプ１０は、第１の長手方向中心軸２３を有する。第２のパイプ１１は、第２の長手方向中心軸２４を対応して有する。ここに示される実施形態では、二つの長手方向中心軸２３、２４は、互いに平行に延伸する。どちらのパイプ１０、１１も、別個の開口でそれぞれの板７を貫通する。

ここに示される実施形態では、第１のパイプ１０の排気口１８と、第２のパイプ１１の吸気口１７とは、各々が開放された状態で接続チェンバ１２に入る。ここでは接続チェンバ１２は、第１のパイプ１０の排気口部１４、及び第２のパイプ１１の吸気口部１９に構築された、一つまたはそれ以上の郭体２５により形成されている。代替案として、前記郭体２５が第２端板７に構築される実施形態も可能である。同様に、二つのパイプ１０、１１を互いに接続するために、接続チェンバの代わりに、曲げた接続パイプが使用される実施形態も可能である。そのような接続パイプは、第１のパイプ１０の排気口１８を第２のパイプ１１の吸気口１７に接続する。

ここに示される実施形態は、内燃機関の排気システムに使用されることができる排気ガス処理装置１に関し、この内燃機関は特に、動力車両、望ましくは実用車に配置されることができる。排気ガス処理装置１は、ここでは多機能構成であり、第１のパイプ１内に構成された少なくとも一つの粒子フィルタエレメント２６を含んでいる。ここでは排気ガス処理装置１はさらに、粒子フィルタエレメント２６の特に便宜上上流の第１のパイプ１０内に構成された、少なくとも一つの酸化触媒コンバータエレメント２７を有する。さらに排気ガス処理装置１は、消音効果を奏することができる。

ここでは第１のパイプ１０は、ここでは長いカッコで示される、半径方向に取り外し可能な軸部２８を有する。そのような軸部２８は、例えば、クランプ等の形式の迅速な取り外しが可能な取り付けエレメント４１により、第１のパイプ１０の他の部分に取り付けられている。この目的のために、取り付けエレメント４１と作用しあう、対応するフランジが形成され得る。粒子フィルタエレメント２６は、半径方向に取り外し可能な軸部２８内部に、便宜上構成されている。この方法で、それぞれの粒子フィルタエレメント２６は、例えば、容易に更新または交換される。このようにして、全部のユニットが軸部２８で構成され、その内部に挿入された粒子フィルタエレメント２６が便宜的に交換される。

この例では、その長手方向中心軸３０も他の二つのパイプ１０、１１の長手方向中心軸２３、２４に平行に配列され得る、第３のパイプ２９も、同様に備えられている。第３のパイプ２９の排気口３１は、第２のパイプ１１の排気口３２と連通している。この例では、第２のパイプ１１と第３のパイプ２９はチェンバ１６に入り、その結果、二つのパイプ１１、２９の間に連通する接続を形成する。第３のパイプ２９は、少なくとも一つのＳＣＲ触媒コンバータ３３を含み得る。この例では、三つのそのような触媒コンバータエレメント３３が、第３のパイプ２９内部で、直列に配置されている。そのようなＳＣＲ触媒コンバータ３３を使用することにより、特定の汚染物質の選択触媒還元の実現が可能である。

この例では、排気ガス処理装置１はまた、排気ガスの流れに液状抽出物を供給するために使用され得る、計量装置３４を有している。この計量装置３４は、排気ガスの流れにアンモニアまたは尿素または望ましくは尿素水溶液を導入するために、便宜上使用されることができる。尿素は、加水分解反応によりアンモニアにされることができる。アンモニアは、亜酸化窒素を窒素に変換するために使用される。対応する反応が、ＳＣＲ触媒コンバータ３３内で発生する。

どのような場合にも、ＳＣＲ触媒コンバータ３３の上流で、それぞれの抽出物が排気ガスの流れに供給されるように、計量装置３４は構成または組立てられ得る。注入は、便宜上粒子フィルタ２６の下流で行われる。この注入は基本的に、偏向チェンバ１２で行われ得る。計量装置３４は、望ましくは抽出物を第２のパイプの吸気口部１９に供給する。しかしながら抽出物の注入は、第２のパイプ１１の上流でも発生することができる。排気ガスと抽出物の集中的な混合を実行するために、第２のパイプ１１はここでは、排気ガスと供給される抽出物のための混合部として機能することができる。

ここに示される例では、排気口５に接続される、または排気口コネクタとして構成される排気口５に接続される、第４のパイプ３５も排気ガス処理装置は有している。第４のパイプ３５の吸気口３６は、連通する方法で第３のパイプ２９の排気口３７に接続されている。ここではこれは、郭体３９と第２端板７を使用して実現されている、さらなる偏向チェンバ３８により達成される。第４のパイプ３５の長手方向中心軸４０は、この場合には、第１のパイプ１０または第２のパイプ１１の長手方向中心軸２３、２４に、反対に平行に延伸する。

ここに示される排気ガス処理装置１の断面図には、どの場合にも、単一の第１のパイプ１０、単一の第２のパイプ１１、単一の第３のパイプ２９、単一の第４のパイプ３５のみが見られる。ある特定の例では、前記パイプ１０、１１、２９、３５の少なくとも一種類が、複数存在してもよいことが、明らかである。例えば、複数の第２のパイプ１１及び／又は複数の第３のパイプ２９が、ＳＣＲ触媒コンバータ３３に備えられてもよい。

図２によれば、それにより第１のパイプ１０がキャリア部品２またはハウジング２上に取り付けられる、滑りばめ１５はワイヤメッシュ４２を有する。このワイヤメッシュ４２は、部品２に対して即ちハウジング２に対して固定して構成され、第１のパイプ１０の外側で半径方向に支持されている。従ってパイプ１０は、ワイヤメッシュ４２に沿ってその軸方向に移動することができる。ワイヤメッシュ４２それ自身は、直接または間接にハウジング２に固定されている。

それに加えて、またはそれに代えて、それにより第２のパイプ１１がキャリア部品２上またはハウジング２上に取り付けられている、滑りばめ２０は、一方では第２のパイプ１１の外側で半径方向に支持され、部品２上またはハウジング２上に直接または間接に支持されている、ワイヤメッシュ４２を有する。

触媒コンバータのハウジング内に、触媒コンバータエレメントを保持するために使用され得るワイヤメッシュは、基本的にワイヤメッシュ４２であってよい。そのようなワイヤメッシュ４２は、温度に対して比較的に高い耐性と、ある程度のバネ弾性を有して区別される。ワイヤメッシュ４２を使用することにより、それぞれの滑りばめ１５または２０が、それぞれのパイプ１０、１１を半径方向に固定することができ、それにもかかわらず、パイプ１０、１１とハウジング２または第２端板７との間の、軸方向の相対的な移動を可能にしている。

ワイヤメッシュ４２は、円周方向に分散され、互いに間隔を開けて配置された、複数のワイヤメッシュピローで、基本的に構成されることができる。ワイヤメッシュ４２は、ここでは複数の部品、即ち複数の分離したワイヤメッシュピローにより形成されている。しかしながら、滑りばめ１５または２０において、ある程度の気密性が重要である場合には、円周方向に閉じた環状形にそれぞれのパイプ１０、１１を取り囲むメッシュリングで少なくとも構成されるように、それぞれのワイヤメッシュ４２は望ましくは形成される。図２〜図７に示される実施形態では、どの場合にも単一のメッシュピローまたは単一のメッシュリングだけが見られる。複数のメッシュリングが存在する場合、それらは便宜上軸方向に隣り合って構成される。

図３及び図４に示される実施形態では、それぞれの部品２、即ちここではハウジング２またはその底板７に取り付けられている、締具４３をそれぞれの滑りばめ１５、２０が付加的に備えている。前記締具４３は、ワイヤメッシュ４２を部品２即ちハウジング２に固定する機能を果たす。締具４３は、例えば環状形に形成され、それぞれのパイプ１０、１１の周囲を円周方向に延伸し得る。図３及び図４の実施形態では、締具４３は、半径方向内側に開口しワイヤメッシュ４２がそれに挿入される、環状の溝を形成するＵ字型により区別される。

図５に示される実施形態では、締具４３’は、部品２またはハウジング２と予め一体化され、それぞれのパイプ１０、１１がそれを通って底板７に差し込まれる、開口のエッジ領域の底板７の対応する形状により（以上の詳細は記載せず）、ここでは特に構成されている。

図６及び図７に示される実施形態では、締具４３”を形成するために、カバー４４を備えるレセプタクルを形成して、滑りばめ１５、２０の領域に部品２を形作ることにより、締具４３”は形成されている。

図３及び図４に示される実施形態では、ワイヤメッシュ４２は矩形または楕円形の断面を有する。図５〜図７に示される実施形態では、ワイヤメッシュ４２は円形の断面を有する。図３及び図７に示される実施形態では、ワイヤメッシュ４２に付け加えて作用し、締具４３、４３”とパイプ１０、１１との間の接触の形成で動作する、半径方向の支持が、締具４３または４３”により滑りばめ１５、２０内に実現されることができる。それとは対照的に、図４〜図６の実施形態では、滑りばめ１５、２０内の半径方向の支持は、もっぱらワイヤメッシュ４２を経由して発生する。

図８による実施形態は、ここでの偏向チェンバ１２は、第２端板７または排気ガス処理装置１の全高または全側部にわたって延伸している点のみで、図１による実施形態と異なっている。これは反圧の低減を可能にする。この目的のために、郭形の蓋体４５が第２端板７上に一体に形成され、その結果偏向チェンバ１２が第２端板７及び蓋体４５により取り囲まれるか、または結びつけられる。これとは対照的に、図１による実施形態では、郭体２５はそれにより取り囲まれまたは結びつけられる偏向チェンバ１２と共に、第２端板７とは別個の部品を形成する。

図９による実施形態では、第２端板７とは別個で偏向チェンバ１２の形成を目的とする郭体２５と、第２端板７の全部にわたって延伸しそれに取り付けられた蓋体４５との双方が、備えられている。その結果、偏向チェンバ１２は排気ガス処理装置１の内部で、特に郭体２５と蓋体４５とにより二重に囲まれている。郭体２５の内部は、蓋体４５の内部とは、気密にして分離されている。その結果、蓋体４５は第２端板７と共に、第３のパイプ２９からの排気ガスを第４のパイプ３５に偏向させる、スペースまたは室３８を形成することができる。この設計では、図１及び図８の実施形態での、偏向スペース３８の全体を形成または取り囲む、他の郭体３９を省略することができる。

は、高度に単純化された、排気ガス処理装置の長手方向断面図である。 は、排気ガス処理装置のパイプ配置領域の、詳細拡大図である。 は、異なる実施形態の滑りばめ部分のパイプ配置の、高度に単純化された拡大図である。 は、異なる実施形態の滑りばめ部分のパイプ配置の、高度に単純化された拡大図である。 は、異なる実施形態の滑りばめ部分のパイプ配置の、高度に単純化された拡大図である。 は、異なる実施形態の滑りばめ部分のパイプ配置の、高度に単純化された拡大図である。 は、異なる実施形態の滑りばめ部分のパイプ配置の、高度に単純化された拡大図である。 は、図１とは異なる実施形態の、長手方向断面図である。 は、図１とは異なる実施形態の、長手方向断面図である。

１ 排気ガス処理装置
２ ハウジング
３ パイプ配置
４ 吸気口
５ 排気口
６、７ 端板
８ 中間板
９ 吸気口チェンバ
１０ 第１のパイプ
１１ 第２のパイプ
１２ 接続チェンバ
１３ 吸気口部
１４ 排気口部
１５ 滑りばめ
１６ チェンバ
１７ 吸気口
１８ 排気口
１９ 吸気口部
２０ 滑りばめ
２１ 排気口部
２２ 郭体
２３ 第１の長手方向中心軸
２４ 第２の長手方向中心軸
２５ 郭体
２６ 粒子フィルタエレメント
２７ 酸化触媒コンバータエレメント
２８ 半径方向に取り外し可能な軸部
２９ 第３のパイプ
３０ 長手方向中心軸
３１ 排気口
３２ 排気口
３３ ＳＣＲ触媒コンバータ
３４ 計量装置
３５ 第４のパイプ
３６ 吸気口
３７ 排気口
３８ 偏向チェンバ
３９ 郭体
４０ 長手方向中心軸
４１ 取り付けエレメント
４２ ワイヤメッシュ
４３ 締具
４３’ 締具
４３” 締具
４４ カバー
４５ 蓋体

Claims (10)

1. 排気ガス処理装置であって、
   少なくとも一つの吸気口（４）と少なくとも一つの排気口（５）とを有するハウジング（２）と、
   互いに連通する少なくとも二つのパイプ（１０、１１）を有するパイプ配置（３）と、を有し、
   第１のパイプ（１０）が吸気口部（１３）で前記ハウジング（２）に取り付けられ、
   前記第１のパイプ（１０）が排気口部（１４）で滑りばめ（１５）により前記ハウジング（２）に固定され、
   前記第１のパイプ（１０）の排気口（１８）に、その吸気口（１７）が接続された第２のパイプ（１１）が、吸気口部（１９）で前記ハウジング（２）に滑りばめ（２０）により固定され、
   前記第２のパイプ（１１）が排気口部（２１）で前記ハウジング（２）に固定され、
   前記滑りばめの構成（１５、２０）の少なくとも一つが、熱的な負荷を受ける前記パイプ（１０、１１）の、軸方向に移動可能な軸受部用の滑りばめであって、前記それぞれのパイプ（１０、１１）の外側で半径方向に支持され、直接または間接に前記ハウジング（２）に固定されたワイヤメッシュ（４２）を有し、
   前記ワイヤメッシュ（４２）が、前記ハウジング（２）に取り付けられた締具(４３)内に固定され、
   前記ワイヤメッシュ（４２）が、円周方向に互いに隔てられ分離された、複数のワイヤメッシュピローから構成され、または、前記ワイヤメッシュ（４２）が、円周方向に環状に前記パイプ（１０、１１）を取り囲む、少なくとも一つのメッシュリングから構成され、
   前記第１のパイプ（１０）が、少なくとも一つの粒子フィルタエレメント（２６）を含み、
   前記第１のパイプ（１０）が、少なくとも一つの酸化触媒コンバータエレメント（２７）を含み、
   前記第１のパイプ（１０）が、半径方向に取り外し可能な軸部（２８）を有し、
   前記半径方向に取り外し可能な軸部（２８）が、少なくとも一つの前記粒子フィルタエレメント（２６）を含む、
   排気ガス処理装置。
2. 前記第２のパイプ（１１）の排気口（３２）にその吸気口（３１）が連通して接続された、第３のパイプ（２９）が備えられる、
   請求項１に記載の排気ガス処理装置。
3. 前記第３のパイプ（２９）が、少なくとも一つのＳＣＲ触媒コンバータ（３３）を含む、
   請求項２に記載の排気ガス処理装置。
4. 流体抽出物を供給する、計量装置（３４）が備えられる、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の排気ガス処理装置。
5. 前記第２のパイプ（１１）が、前記排気ガスと前記液体抽出物との混合部として機能する、
   請求項４に記載の排気ガス処理装置。
6. 前記計量装置（３４）が、前記液体抽出物を前記第２のパイプ（１１）の吸気口部（１９）で供給する、
   請求項４または請求項５に記載の排気ガス処理装置。
7. 前記第３のパイプ（２９）の排気口（３７）に、その吸気口（３６）が連通して接続された第４のパイプ（３５）が備えられる、
   請求項２に記載の排気ガス処理装置。
8. 前記第４のパイプ（３５）が、前記排気口（５）を通る、
   請求項７に記載の排気ガス処理装置。
9. 前記第１のパイプ（１０）と前記第２のパイプ（１１）の長手方向中心軸（２３、２４）が、互いに平行に延伸する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の排気ガス処理装置。
10. 前記第１のパイプ（１０）の排気口（１８）を前記第２のパイプ（１１）の吸気口（１７）に接続する、曲げた接続パイプが備えられ、または、
    前記第１のパイプ（１０）の排気口（１８）と前記第２のパイプ（１１）の吸気口（１７）が開放されて入る、接続チェンバ（１２）が備えられている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の排気ガス処理装置。

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