JP5699224B2 - 排気ガスのための挿入部品、ホルダー及び後処理ユニット - Google Patents

Description

本発明は、燃焼機関の排気ガス用の後処理ユニット内のホルダーのための挿入部品であって、処理されるべき排気ガスがその中を通過して流れるように意図された処理コンポーネントのためのソケットと、挿入部品をホルダー内の所定位置に保持するための連結手段と、ソケットをホルダーに対して気密封止するためのシール手段とを備えた挿入部品に関する。また、本発明は、そのような挿入部品のためのホルダー、及び、そのような挿入部品を備える後処理ユニットにも関する。

ますます厳格になる排出規制に適合する方法として、車両製造業者は排気の後処理に長らく頼ってきた。この処理は、排気ガスを化学的又は物理的に変換することで、有害物質が排気管から少量だけしか排出されないように、種々の触媒及びフィルタの中で実行されている。上述のような挿入部品の中で用いられる処理コンポーネントは、例えば酸化触媒、ＳＣＲ（選択触媒還元）触媒又は壁面流フィルタ（ｗａｌｌ ｆｌｏｗ ｆｉｌｔｅｒ）などであっても良い。フィルタや触媒の中で使用されて被覆物が付着した物質がそれらの機能を果たすためには、それら物質は大抵の場合、回復作業のため、つまり例えば大きな背圧を引き起こす灰等の燃焼残留物を除去し空にするため、及び場合によっては処理コンポーネントを交換するために、後処理ユニット／排気消音器から引き出し可能であることが必要である。そのような挿入部品のための公知のシールは、所謂Ｖシールを含む。毎回の引き出しの後で、そのようなシールは新たなシールと交換されなければならない。なぜなら、そのようなシールは塑性変形してしまっており、挿入部品が後処理ユニット用のホルダーに再連結された場合には、排気放出に関する現行の規制条件に適合するために十分な気密性が得られないからである。現在の排気規制は、大抵の場合、後処理ユニット内の挿入部品を通って排気ガスがリークする偶発的な確率さえも許可していない。

本発明の目的は、本明細書の導入部に記載した種類の挿入部品であって、効果的なシールを備え、取出し及び再挿入が容易であるがシールを交換する必要がない、挿入部品を提供することである。

この目的は後述する特許請求の範囲に記載の特徴によって達成される。

本発明の一つのバージョンによれば、前記シール手段は、ソケット上のシールリングであって、ホルダー内の対向するシールリングと協働して自動調心（ｓｅｌｆ−ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）しつつ着座係合するシールリングを含む。このようなシール構造は、原理的には弁座シールのように働くと考えられて良いが、高い封止性能を持ち、多数回の再挿入が可能となる。環状の実施形態ではシールが円周方向に曲げ弾性を持ち、その結果、挿入部品がホルダーに連結されたとき、例えば円錐形状からの自動調心によってリング同士が互いに線接触で締め付け合うよう付勢される。

シールリングは、例えば金属、とりわけ鋼材などの硬質材料で形成されるが、セラミック材料も考えられる。また、シールリングは、最適な封止性能を得るための高い表面平滑度となるように、例えば旋盤加工又は研削加工のような機械加工がされても良い。その表面平滑度は、例えば現在のユーロ６（Ｅｕｒｏ ６）などの現行の排出規制に適合するのに十分な気密性が得られるものになっていても良い。

また、シールリングは、ソケット及びホルダーの、それぞれのコーナー凹部内に配置されても良い。

挿入部品をホルダーの中の所定位置に保持するための連結は、ねじ結合を含んでも良い。そのような連結は、場合によっては締め付けトルクを監視することで確認でき、シールリング同士間の良好で正常な接触圧を達成するための簡易な方法である。

ねじ結合は、ホルダー上の雌ねじ部と係合する、ソケット上の雄ねじ部を含んでも良い。このようにすれば、挿入部品をホルダー内に単一の操作によって固定することができる。

また、ソケットの外側の端部は、連結を締め付け及び解放させる工具のための、外周上に配置された切欠きを有していても良い。

本発明の他の特徴及び利点は、特許請求の範囲と後述する実施形態の例の説明とにより示される。

本発明に係る挿入部品を具備可能な排気後処理ユニットの斜視図である。 排気後処理ユニット用のホルダーに封止連結された本発明に係る挿入部品の部分断面側面図である。 概略的に示された排気後処理ユニットのホルダー内に部分的に挿入された、本発明に係る挿入部品の側面図である。 挿入部品と排気後処理ユニットのホルダーとの間における、本発明に係るシールの部分破断された拡大断面図である。 排気後処理ユニットのカバー機構の断面の部分破断された斜視図である。 カバー機構と排気後処理ユニットとの間の封止領域を示す部分破断された拡大断面図である。 カバー機構のカバー締め付け具を示す部分破断された斜視図である。 偏心クランプ手段を有するカバー締め付け具の例を概略的に示す図である。

同一又は同種の機能を有する項目については、全図にわたって同一の参照番号が使用されている。

図１は、例えば貨物運搬車用のディーゼルエンジンなどの、図示しない燃焼機関のための排気後処理ユニット１０を示す。後処理ユニット１０は、公知の方法でハウジング１２を備え、このハウジング１２は、燃焼機関からの排気ガスのための吸気口と排気口とを有するが、詳細に図示されてはいない。ユニット１０は、一つ又は複数の互換性のある挿入部品であって、例えば図１においては破線によって表される挿入部品５０を有しても良く、それら挿入部品の各々は、例えば酸化触媒、ＳＣＲ触媒又は壁面流フィルタなど、排気ガスがその中を通過して流れるように構成された物質を収容する、処理コンポーネントを備えていても良い。

図２に示すように、挿入部品５０は、薄肉スリーブ５２又は所謂「スリービングパイプ」を有し、この薄肉スリーブ５２は、両端が開口しており、且つその中に物質７０が押し込められ、次に相互に対向する一対のロックリング７２によって軸線方向に固定される。ロックリング７２自体は、スリーブ５２の相互に対向する両端部に形成された環状の肩部７４によって固定される。また、物質７０は、内側スリーブ７６の形態を持つ、半径方向の支持部材を有しても良く、内側スリーブ７６は、例えば衝撃吸収材料又は振動ダンピング材料など、適切な材料で形成される。

図３において部分的にさらに概略図示するように、挿入部品５０は、ハウジング１２内のカバー３０を有する孔１６を通じて、後処理ユニット１０の中に挿入されても良く、且つ取り外されても良い。より詳細には、ハウジング１２の中の所定位置に図示しない方法で溶接されている排気ダクト２０に一体化されているホルダー２２に対し、挿入部品５０が押し込まれても良く、且つホルダー２２から挿入部品５０が引き出されても良い。また、スリーブ５２の他の端部には、ホルダー２２の雌ねじ部２４と係合する雄ねじ部５４が設けられており、これにより、挿入部品５０がダクト２０内に強固に連結されることが可能となる。スリーブ５２の外側縁部にある軸線方向の外側フランジ５６は、外周の回りに均等に配置された幾つかの切欠き５８をさらに備え、ダクト２０のホルダー２２の中の挿入部品５０を引き出し且つ解放するための図示しない工具と係合するようにしても良い。

図２において最も明確に示すように、スリーブ５２の内側端とホルダー２２との間には環状のシール構造８０が存在する。環状のシール構造８０は、シールリング８２，８４の形態の一対のシール手段を含み、シールリング８２，８４は、実質的に線接触することで協働し且つ適切な品質の鋼材で形成されている。図４において最も明確に示すように、シールリング８２と８４とは、例えばスリーブ５２とホルダー２２とのそれぞれ適切な形状を持つコーナー凹部内に配置されても良く、且つそれら凹部内に適切な接合部８６によって連結されても良い。接合部８６は、例えば溶接若しくはろう付けされた接合部であっても良く、又は場合によっては、通過して流れる排気ガスからの高温に耐え得る結合剤などの他の気密形態を持つ接合部であっても良い。シール構造８０は、リング８２，８４のシーリング面８２’，８４’のうちの一方の８４’が円錐状であるという事実に起因して自動調心され、その結果、挿入部品５０のスリーブ５２がダクト２０のホルダー２２の中に強固にねじ込まれたとき、シール構造８０は原理的にシート弁のような役割を果たす。リング８２，８４は当然ながら逆の形状を持っていても良く、つまり、スリーブ５２のシールリング８２上に円錐状表面が存在しても良い（図示せず）。また、協働するシーリング面８２’，８４’は、好適には、さらに封止性能を向上させるため、高い表面平滑度となるように、例えば旋盤加工され且つ適所においては研削加工されるなどの機械加工が施されても良い。

図１の説明に戻るが、図１には排気消音器／後処理ユニット１０の板金壁部１４内の円形進入孔１６用の開放可能なカバー機構３０も示されている。図５により詳細に示すように、カバー機構３０はカバー３２とカバー締め付け具４０とを含む。ペンキ缶の蓋のようなカバー３２は、一枚の板金、例えば鋼板で形成されており、カバーするカバーディスク３４と、弾性シーリングフランジ３８とを備えており、カバーディスク３４は、湾曲ｖを有しており、弾性シーリングフランジ３８は、カバー３０が孔１６の中に圧入されたときに孔１６の縁部と封止係合するよう意図され、適切に僅かに円錐状となっている。図５に示す例においては、孔１６の縁部は、内側フランジ１８によって輪郭が描かれているが、このフランジ１８も、同様に、必須ではないが、僅かに円錐状となっていても良い。孔１６の縁部は、必ずしもフランジ１８で構成される必要はなく、場合によっては、丸みのある断面（図示せず）を持つ円形の内側縁部であっても良い。

カバー締め付け具４０は、図６に示すようにカバー３２を嵌合状態でクランプ留めすることができる。この例では、ロック締め付け具４０が支持フレームを有し、この支持フレームは、互いに交差する一対の支持部材又は支持アーム４２を含み、それら支持アーム４２は直径方向に対頂角をなす終端部４４を持ち、それら終端部４４はシーリングフランジ３８の内側に対して例えば溶接又はろう付けなどにより強固に結合されている。締め付けねじ４６とロックナット４８との形態を持つクランプ手段が、支持アーム４２に対してそれらの交差点領域においてねじ結合されている。ねじ４６の自由端は、湾曲したカバーディスク３４と係合し、その結果、ねじ４６が締め付けられたとき、ねじの自由端がカバーディスク３４の中央領域を押圧して、カバーディスクの湾曲を低減させる。カバー機構３０が後処理ユニット１０の孔１６内に配置されたとき、図６に概略を示すように、シーリングフランジ３８は、一点鎖線で表す位置から実線で表す位置へと矢印方向に移動する。その結果、シーリングフランジ３８は孔１６の縁部／フランジ１８に対して一段と強く封止クランプされる。図６にさらに示すように、締め付けねじ４６が締め付けられたときに支持アーム４２が外側に向かって歪むことを防止するために、各々の支持アーム４２は、必要に応じて、例えば湾曲した断面を持っていても良い。

カバーとカバー締め付け具とについての多様な変形例が可能である。図７に示すように、カバー締め付け具４０は、例えば一枚の板金で形成され、この板金が空孔を有することで、適当数の放射状の支持アーム又はスポーク４２を持つ支持ディスクのような形状となっていても良い。図８は、クランプ手段９０を有するカバー締め付け具４０を概略的に示し、クランプ手段９０は、偏心要素９２を含み、偏心要素９２は、支持フレーム４２内の孔内に枢動可能に支持され、且つハンドル９４を用いて操作可能であって、カバーディスク３４の湾曲を一点鎖線と実線とでそれぞれ示す各状態の間で変化させることができる。

さらに、カバーディスクが図で示した方向とは逆の方向（即ち孔の内部方向に向かう方向）に湾曲することも考えられ、その場合、クランプ装置が、カバーディスクに対して押圧力の代わりに引張力を加えることも考えられる（図示せず）。

上述の説明は主として理解を促進することを意図したものであり、上述の説明から発明の不必要な限定が推論されるべきではない。本発明の概念又は以下に記載する特許請求の範囲の範囲を逸脱することなく、上述の説明を読むことで当業者にとって自明である修正を実行することは可能である。

Claims (10)

1. 燃焼機関の排気ガス用の後処理ユニット（１０）内のホルダー（２２）のための挿入部品（５０）であって、
   処理されるべき前記排気ガスがその中を通過して流れるように意図された処理コンポーネント（７０）のためのソケット（５２）と、
   前記挿入部品（５０）を前記ホルダー（２２）内の所定位置に保持するための連結手段（５４）と、
   前記ソケット（５２）を前記ホルダー（２２）に対して気密封止するためのシール手段（８０）であって、前記シール手段（８０）が、前記ソケット（５２）上にシールリング（８２）を含み、前記シールリング（８２）は、前記ホルダー内の対向するシールリング（８４）と協働して自動調心しつつ着座係合する、シール手段と
   を備えた挿入部品において、
   前記シールリング（８２）が、前記ソケット（５２）のコーナー凹部内に配置されており、
   前記連結手段が、ねじ結合（２４，５４）を含み、前記ねじ結合（２４，５４）が、前記ホルダー（２２）上の雌ねじ部（２４）と係合するための前記ソケット（５２）上の雄ねじ部（５４）を含む、ことを特徴とする、挿入部品。
2. 前記シールリング（８２）が、前記対向するシールリング（８４）と円錐形状に着座係合するよう構成された、請求項１に記載の挿入部品。
3. 前記シールリング（８２）が、金属で形成されている、請求項１又は２に記載の挿入部品。
4. 前記シールリング（８２）が、鋼材で形成されている、請求項１から３までのいずれか一項に記載の挿入部品。
5. 前記ソケット（５２）の外側端部が、前記結合（５４，２４）を締め付け及び解放させる工具のための、外周上に配置された切欠き（５８）を有している、請求項１から４までのいずれか一項に記載の挿入部品。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の挿入部品（５０）のためのホルダー（２２）であって、排気ガス用の後処理ユニット（１０）に用いられ、前記対向するシールリング（８４）を有するホルダー。
7. 前記対向するシールリング（８４）が、金属で形成されている、請求項６に記載のホルダー。
8. 前記対向するシールリング（８４）が、鋼材で形成されている、請求項６又は７に記載のホルダー。
9. 前記対向するシールリング（８４）が前記ホルダー（２２）のコーナー凹部内に配置されている、請求項６から８までのいずれか一項に記載のホルダー。
10. 請求項１から９までのいずれか一項に記載の挿入部品（５０）及び／又はホルダー（２２）を備える、排気ガス用の後処理ユニット（１０）。

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