JPH11210453A - ワンピース・ハウジングを有する自動車用排気処理装置 - Google Patents

ワンピース・ハウジングを有する自動車用排気処理装置

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JPH11210453A
JPH11210453A JP10312211A JP31221198A JPH11210453A JP H11210453 A JPH11210453 A JP H11210453A JP 10312211 A JP10312211 A JP 10312211A JP 31221198 A JP31221198 A JP 31221198A JP H11210453 A JPH11210453 A JP H11210453A
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Erich James Nowka
エリック、ジェイムス、ノウカ
Edward A Umin
エドワード、エイ、ウミン
Michael Blake Albrecht
ミハエル、ブレイク、アルブレット
Timothy D Morrow
ティモシー、ディー、モロー
Vincent Harold
ビンセント、ハロルド
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Ford Global Technologies LLC
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EAGLE PRECISION TECHNOL Inc
Ford Global Technologies LLC
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Abstract

(57)【要約】 【課題】耐漏れ性で、容積の小さな装置を作りながら、
触媒基体のシール及び支持システムに対しての排気の衝
突を大いに減少するガスシールドを提供する。 【解決手段】内燃機関用の排気処理装置は、ワンピース
のハウジング内でスエージング加工された略円筒状の基
体１８及びシール・システム２２，２４を含む。ワンピ
ースのハウジングは、基体を保持する一本の管からスピ
ニング加工された区分けされた入口及び出口ガスシール
ド・ディフューザー２６ａ−ｄを含む。スピニング加工
された入口及び出口ガスシールド・ディフューザーは、
ハウジングのスピニング加工により生成された複数の凹
凸部を含む区分けされた構成を持つ。排気処理装置は、
溶接や他のいかなる高温作業も必要とすることなく、組
立てられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気処理装置に関
し、例えば、好ましくは金属製のワンピース円筒ハウジ
ングを、スピニング加工され得る入口ガスシールド・デ
ィフューザーと共に、有しても良いものである。
【０００２】
【従来の技術】多くの国において自動車に適用されるテ
ールパイプでの排出規制法は、徐々に厳しいものとなっ
ている。より厳しい基準は、より正確な空燃比制御を要
求する。これは、空気の漏れが空燃比の制御能力を低め
ることになるので、排気系における空気漏れが最小の場
合にのみ、可能である。次に考慮すべき重要な点は、排
気処理装置を迅速にライトオフ（light off）する必要
があるということである。迅速なライトオフは、ある排
気処理装置を、車両のエンジンの近くに配置することを
必要とする。それで、非常に小さな容積しか占めず、そ
れにより、エンジンルーム内又は車両のトーボード領域
等の排気処理システムのために大きなスペースを確保出
来ない所に配置し得る排気処理装置を持つのが望まし
い。
【０００３】自動車製造業者の目標の別のものは、車両
のコストを下げるということであるが、エンジンの排気
処理システムは、車両の高価なシステムを構成すること
になっている。本発明の排気処理装置は、はるかに柔軟
性に富むパッケージングを可能としながら、一方で、溶
接及び追加部品をなくすので、コストを低くすることを
可能とする。
【０００４】米国特許４９６９２６４号は、触媒コンバ
ーター及び、スエージング加工された中央部及びラム成
形された端部を持つ基体支持部を開示している。不運に
も、この特許の内容は、ラム成形端部が排気による支持
システムのアンダーカットに対するいかなる保護も行な
わないので、自動車用触媒コンバーターに用いるには適
していない。そして、基体近傍で行なうラム成形は、基
体を損傷するという不幸な結果を招くことになりかねな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の発明者らは、
耐漏れ性に優れ、容積の小さな装置を作りながら、触媒
基体のシール及び支持システムに対しての排気の衝突を
大いに減少するガスシールドを提供する様に、入口ガス
シールド・ディフューザーが、ラム成形ではなく、スピ
ニング加工され得ることを見出した。加えて、一体型の
ディフューザーを持つ本発明による排気処理装置は、付
加的な延長部を必要とすることなく排気管と接合され得
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】内燃機関用の排気処理装
置は、略円筒状で、入口面と出口面との間を延びる円筒
状外面を持つ基体及び、円筒状外面に載せられたシール
・システムを含む。基体を保持し、基体へ及びそこから
の排気の流れを方向付ける略円筒状の一体ハウジング
が、シール・システムが均一に圧縮される様に、基体に
対してスエージング加工された中央部及び、入口ガスシ
ールド・ディフューザーを含む。入口ガスシールド・デ
ィフューザーは、シール・システムに対する排気の衝突
を防止する様に、ハウジングの中央部と、基体の入口面
の周縁部に位置する第１凸部との間を延びる第１凹部を
含む。入口ガスシールド・ディフューザーは、更に、第
１凸部と、排気入口管がそこに取付可能な端部を有する
第２凸部との間を延びる第２凹部を有する。出口ガスシ
ールド・ディフューザーが、シール・システムに対する
排気の衝突を防止する様に、ハウジングの中央部と、上
記基体の出口面の周縁部に位置する第１凸部との間を延
びる第１凹部を有し、第１凸部と、排気出口管がそこに
取付可能な端部を有する第２凸部との間を延びる第２凹
部を更に有する。
【０００７】入口ガスシールド・ディフューザーの第１
凹部が、上記第１凸部の曲率半径の約２倍の曲率半径を
有する。入口ガスシールド・ディフューザーの第１凹部
が、略円筒状ハウジングの最大直径の約１０分の１の長
さの曲率半径を持つ。また、入口ガスシールド・ディフ
ューザーの上記第１凸部が、上記略円筒状ハウジングの
最大直径の約５分の１の長さの曲率半径を持つ。
【０００８】本発明の別の観点によれば、シール・シス
テムが、金属製のＶ字状シールの位置まで、上記基体の
略全長に亘って延びるワイヤー・メッシュのマットを有
する。入口ガスシールド・ディフューザー及び出口ガス
シールド・ディフューザーは、基体がスエージング加工
されハウジング内に置かれた後で、スピニング加工され
る。ハウジングの一端のスピニング加工に先立ちハウジ
ング内に基体を置く手順が正確である限り、スピニング
加工の他の代替案が可能である。いずれの場合において
も、入口ガスシールド・ディフューザーの第１凹部は、
基体の円筒状外面に対して、約４５度の角度で内側に延
びる。
【０００９】本発明の別の観点によれば、排気処理装置
を組立てる手順が、排気処理用基体を円筒状金属管に挿
入する工程、基体がハウジング内に強固に保持される様
にスエージング加工により管の直径を減少させる工程及
び、排気処理装置の両端において管からガスシールド・
ディフューザーをスピニング加工する工程を有する。
【００１０】
【発明の効果】本発明に従って作られた排気処理装置
が、ワンピースの耐漏れ性に優れた構造となることが、
本発明の効果である。
【００１１】本発明に従って作られた排気処理装置が製
造するのに経済的であるということが、本発明の更なる
効果である。
【００１２】本発明に従って作られた排気処理装置が、
小さなパッケージ容積を持ち、そして、いかなる種類の
自動車においても、より小さな場所へと適合することが
可能であるということが、更にまた別の効果である。
【００１３】本発明に従って作られた排気処理システム
が、フレキシブル・マニュファクチャリング・システム
を用いて製造され得て、排気処理装置の長さと直径を容
易に変更するのを可能とするのが、本発明の更に別の効
果である。
【００１４】本発明に従って作られた排気処理装置は、
溶接などの高温作業のいずれも必要とすることなく、製
造され得る。
【００１５】本発明の他の効果及び特徴は、本明細書を
読むことにより明らかになると思われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１に示される様に、排気処理装
置１０が、入口管１２と出口管１４との間に取り付けら
れる。入口管１２は、内燃機関からのガスを排気処理装
置１０へ導く様に意図されている。多くの図面に示され
る様に、排気処理装置１０は、基体１８を保持する一体
の略円筒状ハウジングを持つ。注意すべき点は、本発明
の排気処理装置の組立には溶接を必要としないというこ
とである。
【００１７】基体１８は略円筒状であって、入口面１８
ｂと出口面１８ｃとの間を延びる円筒状外面１８ａ（図
１及び２を参照）を持つ。入口面１８ｂ及び出口面１８
ｃは、平面状のものとして示されているが、当業者であ
れば本明細書より判る通り、本発明による排気処理装置
には他の種類の面も使用し得るのである。本明細書より
更に判るであろうが、基体１８は、セラミック・モノリ
ス又は巻状の熱反応器要素などの当業者に知られ本明細
書により示唆されたものから成すこともできるであろ
う。ここで用いられる様に、単語「基体」は、これらの
種類の装置を全て包含するものと意図されている。
【００１８】基体１８がモノリスのセラミック・ブリッ
クである場合に、基体１８の円筒状外面１８ａに用いら
れるであろうシール・システムを設けることが必要であ
ろう。図１，２及び３に示された様に、ワイヤー・メッ
シュ２２及び金属性Ｖ字状シール２４より成るシール・
システムが外面１８ａに設けられる。ワイヤー・メッシ
ュ２２の目的は、略円筒状ハウジングの中央部１６内の
位置に基体１８を圧縮状態でしっかりと保持することで
ある。金属製Ｖ字状シール２４の目的は、後で述べる入
口及び出口ガスシールド・ディフューザーに関連し、ワ
イヤー・メッシュ２２により占められた領域へ排気が衝
突するのを防ぐために機能するということである。本明
細書より当業者であれば判る通り、本発明により排気処
理システムには、セラミック・マット材及び他の種類の
シールを用いることが可能である。そのようなマットと
シールの組み合わせは、当業者に良く知られており、い
くつかは本明細書により示唆されている。
【００１９】いかなる排気処理装置も適切に機能するた
めには、装置の基体全体にわたり均一な流れ場を生成す
るのを促進する入口ディフューザーを設けるのが必要で
ある。一般的には、円錐形状のディフューザーが用いら
れる。勿論、その様な円錐形状のディフューザーは伝統
的にプレス技術により形成されてきたが、プレス技術
は、一旦基体が挿入されると装置の領域内にプレス工具
を配置することが不可能であり、本発明による排気処理
装置の一体構造には適していない。排気処理装置のいず
れかの端部においてワンピースで一体のガスシールド及
びディフューザーの組み合わせを形成する目的で、室温
又は冷間スピニング処理を用いることにより、ワンピー
スの排気処理装置を製造する上で固有の問題が解決され
た。
【００２０】図３に示される様に、ガスシールド・ディ
フューザーが、入口面１８ｂつまりより正確に言えば、
基体の入口面１８ｂと円筒状外面１８ａとの間の交差
部、の周縁部つまりそれに非常に近接して位置すること
が、重要である。
【００２１】上述の様に、入口ガスシールド・ディフュ
ーザー２６は、スピニング加工により製造され、これは
図６及び７に関連して以下に述べられる。スピニング加
工は、直線辺を持つ円錐を作ることができないので、入
口ガスシールド・ディフューザー２６のために、区分け
された曲線を製造することが必要である。ガスシールド
・ディフューザー２６の多くの部分が図３に示され、最
初に第１凹部２６ａがハウジングの中央部１６と第１凸
部２６との間を延びる。特記すべきは、凸部２６ｂが、
基体１８の入口面１８ｂと円筒状出口面１８ａとの交差
部の、周縁部に位置しているということである。実施に
際して、本発明の発明者らは、第１凸部２６ｂと、基体
１８の入口面１８ｂと円筒状外面１８ａとの交差部との
間の間隔は、外径が約１００ｍｍの排気処理装置につい
て４ｍｍより大きくあるべきではないことを見出した。
更に図３について記すべきは、第１凸部２６ｂの曲率半
径は、第１凹部２６ａの曲率半径の約２倍であるという
ことである。そして、第１凹部２６ａの曲率半径は、円
筒状ハウジングの最大直径の約１０分の１である。最後
に第１凸部２６ｂの曲率半径は、円筒状ハウジングの最
大直径の約５分の１である。
【００２２】上述の位置関係により、約４５度の角度Θ
が発生し、これは、面２６ａと２６ｂとの間の触媒ハウ
ジングの内面に含まれる。この様にして、シール・シス
テムに対する排気の衝突が防止され、その結果として、
この排気処理装置の耐用期間全般にわたって基体１８が
円筒状ハウジングの中央部１６内に強固に保持される。
【００２３】入口ガスシールド・ディフューザー２６は
第２凸部２６ｄによって完成するが、これは部位２６ｅ
において終わっており、排気入口管１２が取り付けられ
得る管を効果的に形成する。
【００２４】区分けされた出口ガスシールド・ディフュ
ーザー３０は入口ガスシールド・ディフューザー２６と
同様の構造であり、同様の方法でスピニング加工され得
る。従って、第１凹部３０は第１凸部３０ｂへと暫変
し、次に第２凹部３０ｃへと暫変し、そして第２凸部３
０ｄとなる。入口ガスシールド・ディフューザー２６に
ついてと同様に、最終部位３０ｅに出口管１４の取付に
適した部分が設けられる。
【００２５】図４から８は、本発明の別の観点に従う手
順を示す。図４から８の詳細な説明に入る前に、記すべ
きは、入口ガスシールド・ディフューザー２６を、外側
ハウジング内に位置する基体１８のスエージング加工の
前にスピニング加工しても良いし、入口ガスシールド・
ディフューザー２６のスピニング加工をスエージング加
工の後に行なっても良いということである。重要なこと
は、スピン加工作業が、入口ガスシールド・ディフュー
ザー２６の第１凸部２６ｂと基体１８との間の非常に近
接した周縁接合を生むのを可能とするということであ
る。排気処理装置のハウジングの、プレスや型成形など
の、他の成形方法であれば、本発明による装置の構造を
持つ装置を容易に製造することは、できないであろう。
【００２６】図４は、本発明による排気処理装置の製造
手順の最初の部分を示す。図４は、基体１８の円筒状ハ
ウジングの中央部１６への挿入を示す。位置決め器３２
は、基体１６がハウジングの中央部１６内に正確に位置
するのを、確実なものとするために用いられる。
【００２７】図５に進むと、この場合にはワイヤー・メ
ッシュ２２及びＶ字状シール２４を有するシール・シス
テムが圧縮され、結果として、いずれもがいかなる排気
処理システムの機能も大きく損なうであろう基体１８の
破壊及び／又は基体の後でのガスの漏れを避ける様に、
ハウジングの中央部１６により基体１８及びシール・シ
ステムが密に保持されるであろう様に、中央部１６が基
体１８に対してスエージング加工される。スエージング
工程は、スエージング・ラム３６を用い、ラムはスエー
ジング・コレット３８内の排気処理装置を保持するが、
これらは米国特許５７２４７３５号に詳細に記載されて
いる。パレット３８及びカラー４０は協働して、ワイヤ
ー・メッシュ２２及びＶ字状シール２４を含むシール・
システムを圧縮する様に、中央部位１６の直径を一様に
小さくする。
【００２８】中央部１６が基体及びシールの組み合わせ
に対して一旦スエージング加工されると、工程は図６へ
と進み、そこでは、最初の区分けされたガスシールド・
ディフューザーが、本発明の排気処理装置のハウジング
を構成する管の一端においてスピニング加工される。ス
ピニング加工は第１のスピニング加工ヘッド５０により
始められる。そして、ハウジングの他端が、図７に示す
様に、第２スピニング加工ヘッド５２によりスピニング
加工される。最後に、ガスシールド・ディフューザーの
端部である、排気処理システムの端部が、図８に示す様
に、ガスシールド・ディフューザーに形成された開口が
排気管を受容する様に円筒形状となっているのを確実に
する整寸器５４により、寸法が整えられる。
【００２９】図９は、当業者に公知で本明細書により示
唆される種類の軌道スピニング加工ツールの中心部６０
を示している。ツール６０の中心キャビティ６２は、本
発明の入口及び出口ガスシールド・ディフューザー部の
最終形状に非常に近似した形状を持つ。成形キャビティ
６２は本発明の円筒状金属管と噛み合う様に軸方向に動
くにつれて、軌道又は章動運動しながら金属管と噛み合
う。この様にして、入口及び出口ガスシールド・ディフ
ューザーがスピニング・ヘッド５２により形成される。
【００３０】発明を好ましい実施例の中に示して説明し
てきたが、発明が属する分野の当業者には、本発明の範
囲から逸脱することなしに、多くの変更及び改良がなさ
れ得ることは明白であろう。例えば、本発明概念による
排気処理システムの長さと直径は、そこから装置が形成
される原料チューブの直径及び／又は長さを変更するだ
けで、異なったアスペクト比つまり、長さの直径に対す
る比を持つ装置を作る様に、調整され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気処理装置を有する排気管組立
体を示す。
【図２】図１の排気処理装置の一部破断平面図である。
【図３】図２の円３の内側を取り出した排気処理装置の
拡大断面図である。
【図４】本発明の排気処理装置の処理を示す。
【図５】本発明の排気処理装置の処理を示す。
【図６】本発明の排気処理装置の処理を示す。
【図７】本発明の排気処理装置の処理を示す。
【図８】本発明の排気処理装置の処理を示す。
【図９】図４に示された処理のスピニング加工部分を示
す。
【符号の説明】
１６中央部 １８基体 １８ａ円筒状外面 １８ｂ入口面 １８ｃ出口面 ２２，２４シール・システム ２６ａ，３０ａ第１凹部 ２６ｂ，３０ｂ第１凸部 ２６ｃ，３０ｃ第２凹部 ２６ｄ，３０ｄ第２凸部 ２６ａ−ｄ入口ガスシールド・ディフューザー ３０ａ−ｄ出口ガスシールド・ディフューザー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598151049 イーグル、プリシジョン、テクノロジー ズ、インコーポレーテッド カナダ、オンタリオ州ブラントフォード、 ウエスト・ストリート、565 (72)発明者 ジェラルド、ウミン アメリカ合衆国ミシガン州ニュー・ボスト ン、アッシ ュ・ロード、38001 (72)発明者 エリック、ジェイムス、ノウカ アメリカ合衆国ミシガン州アナーバー、ジ ャクソン・ ロード、1716 (72)発明者 エドワード、エイ、ウミン アメリカ合衆国ミシガン州ロックウッド、 イースト・ フーロン・ドライブ、24704 (72)発明者 ミハエル、ブレイク、アルブレット アメリカ合衆国ミシガン州ディアボーン・ ハイツ、ハ イビュー、5677 (72)発明者 ティモシー、ディー、モロー アメリカ合衆国ミシガン州イプシランテ ィ、ノーズ、 ウォレス、209 (72)発明者 ビンセント、ハロルド カナダ、オンタリオ州ブラントフォード、 リンデン・ ヒル・クレセント、68

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】略円筒状で、入口面と出口面との間を延び
    る円筒状外面を持つ基体、 上記円筒状外面に載せられたシール・システム、及び上
    記基体を保持し、該基体へ及びそこからの排気の流れを
    方向付けるワンピースで略円筒状のハウジングを有し、
    該ハウジングが、 上記シール・システムが均一に圧縮される様に、基体に
    対してスエージング加工された中央部、 上記シール・システムに対する排気の衝突を防止する様
    に、上記ハウジングの上記中央部と、上記基体の入口面
    の周縁部に位置する第１凸部との間を延びる第１凹部を
    有し、上記第１凸部と、排気入口管がそこに取付可能な
    端部を有する第２凸部との間を延びる第２凹部を更に有
    する区分けされた入口ガスシールド・ディフューザー、
    及び上記シール・システムに対する排気の衝突を防止す
    る様に、上記ハウジングの上記中央部と、上記基体の出
    口面の周縁部に位置する第１凸部との間を延びる第１
    凹部を有し、上記第１凸部と、排気出口管がそこに取付
    可能な端部を有する第２凸 部との間を延びる第２凹部
    を更に有する区分けされた出口ガスシールド・ディフュ
    ーザー、を有することを特徴とする内燃機関用排気処理
    装置。
  2. 【請求項２】上記入口ガスシールド・ディフューザーの
    上記第１凸部は、上記第１凹部の曲率半径の約２倍の曲
    率半径を有することを特徴とする請求項１の排気処理装
    置。
  3. 【請求項３】上記入口ガスシールド・ディフューザーの
    上記第１凹部は、上記略円筒状ハウジングの最大直径の
    約１０分の１の長さの曲率半径を持つことを特徴とする
    請求項１の排気処理装置。
  4. 【請求項４】上記入口ガスシールド・ディフューザーの
    上記第１凸部は、上記略円筒状ハウジングの最大直径の
    約５分の１の長さの曲率半径を持つことを特徴とする請
    求項１の排気処理装置。
  5. 【請求項５】上記シール・システムは、金属製のＶ字状
    シールの位置まで、上記基体の略全長に亘って延びるワ
    イヤー・メッシュのマットを有することを特徴とする請
    求項１の排気処理装置。
  6. 【請求項６】上記入口及び出口ガスシールド・ディフュ
    ーザーはスピニング加工されることを特徴とする請求項
    １の排気処理装置。
  7. 【請求項７】上記入口及び出口ガスシールド・ディフュ
    ーザーは室温でスピニング加工されることを特徴とする
    請求項１の排気処理装置。
  8. 【請求項８】上記ハウジング内において上記基体がスエ
    ージング加工された後で、上記入口及び出口ガスシール
    ド・ディフューザーがスピニング加工されることを特徴
    とする請求項１の排気処理装置。
  9. 【請求項９】上記ハウジング内において上記基体がスエ
    ージング加工される前に、上記入口ガスシールド・ディ
    フューザーがスピニング加工され、上記ハウジング内に
    おいて上記基体がスエージング加工された後で、上記出
    口ガスシールド・ディフューザーがスピニング加工され
    ることを特徴とする請求項１の排気処理装置。
  10. 【請求項１０】上記入口ガスシールド・ディフューザー
    の第１凹部が、上記基体の円筒状外面に対して約４５度
    で内側に向けて延びることを特徴とする請求項１の排気
    処理装置。
JP10312211A 1997-12-03 1998-11-02 ワンピース・ハウジングを有する自動車用排気処理装置 Pending JPH11210453A (ja)

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