(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される際に、該排気マニホールド或いは該排気管と接触する溶融層としての立壁部と、該立壁部の径方向内側に形成され摩擦圧接時に発生する溶バリが触媒側へ脱落するのを防止する脱落防止堰と、前記立壁部と前記脱落防止堰との間に形成された溝部と、を備える触媒ケースにおいて、該溝部の摩擦圧接前の深さＬ３，溝幅ｔ３が、前記排気マニホールド或いは排気管と前記立壁部との接合面の幅ｔ１，排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ１，触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ２に対し、ｔ３×Ｌ３≧ｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）×１／２の関係となるように構成されていることを特徴とする触媒ケース構造。
【請求項２】
排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される接合面の内側に、摩擦圧接時に発生する溶バリの内側への脱落を防ぐ脱落防止堰が立設されてなる触媒ケースにおいて、前記接合面と脱落防止堰の間には断面三角状の溝部が形成され、該溝部の摩擦圧接前の深さＬ３，溝幅ｔ３が、前記接合面の幅ｔ１，排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ１，触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ２に対し、ｔ３×Ｌ３≧ｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）の関係となるように構成されていることを特徴とする触媒ケース構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される触媒ケースに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来、図５の断面図で示すように、触媒ケース５１内には触媒５２が内包され、触媒ケース５１に形成されたフランジ部５１ａに対し、排気マニホールド５３または排気管に形成されたフランジ部５３ａが当接されて、フランジ部５１ａ，５３ａがボルト５４を締め付けて結合されているが、このような構造では、フランジ部５１ａ，５３ａが大きくなり、ボルト５４は耐熱ボルトを用いる必要があり、高価なものとなってしまうという問題点があった。
【０００３】
一方、図６の断面図で示すように、摩擦圧接面Ｐで摩擦圧接させて触媒ケース５１に排気マニホールド５３を接合させる構造では、図７に要部拡大図で、図８に横断面構成図で示すように、摩擦圧接時に発生する溶バリ５５が触媒５２側へ脱落するのを防ぐために、脱落防止堰５１ｂを設けた構造のものが提案されているが、溶バリ５５が、脱落防止堰５１ｂと摩擦圧接面Ｐとの間に溜まって圧力を与え、摩擦圧接面Ｐの近傍は摩擦圧接により極めて高温となっているため、溶バリ５５の圧力により、図９の要部拡大断面図で示すように、排気マニホールド５３側の側壁が外側へ押し出されて、摩擦圧接面Ｐが移動し、不完全な接合となってしまうという問題点があり、摩擦圧接面Ｐと脱落防止堰５１ｂの間の距離を大きく設定しておく必要があるという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、良好な接合状態が得られ、できる限り接合部の形状を小さく設定できる触媒ケースを提供せんことを目的とし、その第１の要旨は、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される際に、該排気マニホールド或いは該排気管と接触する溶融層としての立壁部と、該立壁部の径方向内側に形成され摩擦圧接時に発生する溶バリが触媒側へ脱落するのを防止する脱落防止堰と、前記立壁部と前記脱落防止堰との間に形成された溝部と、を備える触媒ケースにおいて、該溝部の摩擦圧接前の深さＬ３，溝幅ｔ３が、前記排気マニホールド或いは排気管と前記立壁部との接合面の幅ｔ１，排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ１，触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ２に対し、ｔ３×Ｌ３≧ｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）×１／２の関係となるように構成されていることである。
また、第２の要旨は、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される接合面の内側に、摩擦圧接時に発生する溶バリの内側への脱落を防ぐ脱落防止堰が立設されてなる触媒ケースにおいて、前記接合面と脱落防止堰の間には断面三角状の溝部が形成され、該溝部の摩擦圧接前の深さＬ３，溝幅ｔ３が、前記接合面の幅ｔ１，排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ１，触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ２に対し、ｔ３×Ｌ３≧ｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）の関係となるように構成されていることである。
【０００５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、触媒ケースの断面構成図であり、触媒ケース１内には触媒５が内包され、触媒ケース１の図における外周側の立壁部１ｂ上端には、摩擦圧接時に溶融して溶バリとして排出される溶融層１ａが形成されており、この溶融層１ａに対して排気マニホールド４の下端側の溶融層４ａが接触されて、摩擦圧接前の接触面Ｐ１を形成しており、触媒ケース１側を回転させながら摩擦圧接することにより、この溶融層１ａ，４ａの部分が溶融し、アプセット工程で、回転を停止させて強い圧力を加えることにより、溶融層１ａ，４ａの部分が溶バリとして外側及び内側に排出され、接合面Ｐ２で接合されるものである。
この接合面Ｐ２の内側には、触媒ケース１に溝部２が凹み状に形成されており、溝部２の内側に立ち上げ状に脱落防止堰３が形成されて、溶バリの触媒５側への脱落を防ぐように構成されている。
【０００６】
なお、前記触媒ケース１側の溶融層１ａの高さ寸法は、摩擦圧接時の寄り代Ｌ２となり、排気マニホールド４側の溶融層４ａの高さ寸法は、摩擦圧接時の寄り代Ｌ１となる。接触面Ｐ１の幅寸法をｔ１とし、接触面Ｐ１の中心径をＤ１とすると、摩擦圧接により排出される溶バリの体積は、接触面Ｐ１の幅ｔ１が中心径Ｄ１に対して小さいことから、近似的にｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）×πＤ１で表され、これは溶融層１ａ，４ａの体積である。なお、溶バリは接合面Ｐ２の内側及び外側に排出されることから、溝部２側へ排出される溶バリの量は前記式の１／２の量となる。
また、溝部２の摩擦圧接前の深さ寸法をＬ３とし、溝部２の幅寸法をｔ３とし、溝部２の中心径をＤ３とすると、Ｄ３に対して溝部２の幅寸法ｔ３は小さく、溝部２の体積はｔ３×Ｌ３×πＤ３で表されることとなり、この溝部２の体積を内側へ排出される溶バリの量以上の体積に設定しておけば、溶バリの圧力により排気マニホールド４の側壁が外側へ押し出されることがなく、接合面Ｐ２が完全なものとなる。
【０００７】
なお、前記式において、ｔ１，ｔ３はＤ１，Ｄ３に対して小さいことから、簡略化して、ｔ３×Ｌ３≧ｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）×１／２の式で表すことができ、この式を満たすように溝部２の深さＬ３と幅ｔ３を決定すれば良く、このような深さＬ３，幅ｔ３の溝部２を設けることにより、摩擦圧接による接合状態を良好化することができ、必要以上に溝部２を大きくすることなく、できる限り接合部周辺を小さい形状にすることができる。
なお、溝部２は、触媒ケース１が鋳造製である場合は型で形成することができるが、後に加工して形成したものであっても良い。
【０００８】
なお、図２または図３に示すように、幅ｔ１に対しΔｔ分、部材がズレて接合される場合においても、脱落防止堰３に近い方の側壁からの距離をｔ３として、溝部２の深さＬ３と幅ｔ３を決めれば上記式をほぼ満足させて、接合部が外側へ押し出されることなく良好な接合状態を得ることができるものとなる。
【０００９】
また、溝部２を図４のように断面三角形状に形成した場合は、脱落防止堰３の形状は台形になり、この場合は、ｔ３×Ｌ３≧ｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）の関係式となるように、溝部２の体積を、内側へ排出される溶バリ量以上にし、前記関係式を満たすように溝部２を設定して、摩擦圧接後の接合面Ｐ２を良好な状態にすることが可能となり、また、接合部の形状を小さく設定することができるものとなる。
【００１０】
なお、本例では、排気マニホールド４を触媒ケース１に摩擦圧接で接合する場合を例示しているが、排気管が触媒ケース１に接合される場合についても、同様な関係式を満足するように溝部を設定することができる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明は、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される際に、該排気マニホールド或いは該排気管と接触する溶融層としての立壁部と、該立壁部の径方向内側に形成され摩擦圧接時に発生する溶バリが触媒側へ脱落するのを防止する脱落防止堰と、前記立壁部と前記脱落防止堰との間に形成された溝部と、を備える触媒ケースにおいて、該溝部の摩擦圧接前の深さＬ３，溝幅ｔ３が、前記排気マニホールド或いは排気管と前記立壁部との接合面の幅ｔ１，排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ１，触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ２に対し、ｔ３×Ｌ３≧ｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）×１／２の関係となるように構成されていることにより、摩擦圧接による接合面の接合状態を良好化して、必要以上に溝部を大きくすることなく、できる限り接合部周辺を小さい形状にすることができる。
【００１２】
また、排気マニホールド或いは排気管が摩擦圧接にて接合される接合面の内側に、摩擦圧接時に発生する溶バリの内側への脱落を防ぐ脱落防止堰が立設されてなる触媒ケースにおいて、接合面と脱落防止堰の間には断面三角状の溝部が形成され、溝部の摩擦圧接前の深さＬ３，溝幅ｔ３が、接合面の幅ｔ１，排気マニホールド側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ１，触媒ケース側の摩擦圧接時の寄り代Ｌ２に対し、ｔ３×Ｌ３≧ｔ１×（Ｌ１＋Ｌ２）の関係となるように構成されていることにより、摩擦圧接による接合面の接合状態を良好化して、接合部形状を小さくすることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  四角形状の溝部を形成した触媒ケースと排気マニホールドの摩擦圧接状態を示す断面構成図である。
【図２】  接合状態がズレた状態の要部断面構成図である。
【図３】  さらに異なる方向に接合面がズレた状態の要部断面構成図である。
【図４】  三角形状の溝部を有する触媒ケースに排気マニホールドを接合させた断面構成図である。
【図５】  従来の接合構造を示す断面構成図である。
【図６】  従来の摩擦圧接による接合構造を示す断面構成図である。
【図７】  図６の要部拡大断面構成図である。
【図８】  図７の横断面構成図である。
【図９】  接合部が変形した状態を示す要部拡大断面構成図である。
【符号の説明】
１  触媒ケース
１ａ  溶融層
１ｂ  立壁部
２  溝部
３  脱落防止堰
４  排気マニホールド
４ａ  溶融層
５  触媒
Ｐ１  摩擦圧接前の接触面
Ｐ２  摩擦圧接後の接合面
ｔ１  接触面の幅
ｔ３  溝部の幅
Ｌ１  排気マニホールド側の寄り代
Ｌ２  触媒ケース側の寄り代
Ｄ１  摩擦圧接面中心径
Ｄ３  溝部中心径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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