(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に成形してなる排気ガス浄化装置において、
前記パンチングメタルは、支持部材で支持される部分は孔なし部とし、それ以外の部分は孔あり部とし、更に、この孔あり部のうち前記孔なし部につながる縁部は、孔あけ密度を他の部分より粗にしたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
エンジンから延びる排気管は一対の半割円筒を合わせてなる部分を備え、前記排気管内に触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に形成し、突合わせ部を溶接してなる排気ガス浄化装置において、
前記突合わせ部に沿って一定幅の孔なし部を設けた前記筒状のパンチングメタルを略Ｗ字状のステーにより軸方向で一箇所で支持し、
前記略Ｗ字状のステーの両端部を夫々同じ側の半割円筒に溶接により固定し、
前記筒状のパンチングメタルは、エキパイ部から排気管の吊り金具近傍に亘って複数設けられるとともに、当該複数のパンチングメタルを３つの略Ｗ状のステーで支持したことを特徴とする排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動二輪車の内燃機関等に使用する排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大気汚染防止を目的として車両に排気ガス浄化装置を搭載する技術が知られており、例えば▲１▼特開平３−８５３２０号公報の「内燃機関の排気ガス浄化装置」や、▲２▼特開平６−２１２９６３号公報の「排気浄化装置の触媒保持構造」もその技術である。
【０００３】
上記▲１▼の装置は、公報の第１図に示される通り、パンチングで複数の小孔を開けた内管５を排気管３内に配置し、この内管５に触媒を担持して排気ガス中の未燃成分を酸化させるものである。内管５は、一対の半割筒体のフランジ部同士を重ね合せたもので、重ね合せたフランジ部を排気管３で挟持するものである。
【０００４】
上記▲２▼の装置は、公報の図４に示される通り、板状のセパレータ４３に金網４５及び固定フレーム４６で触媒４４を排気管内に挟持し排気ガス中の未燃成分を酸化させるものである。このセパレータ４３はパンチングメタルなどで形成したもので、触媒４４が接触する領域に複数の小孔を備える。またセパレータ４３は両端部を折曲げて、これらの折曲げ部を膨張室の内壁に固定して膨張室内に配置するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼は、内管５のフランジ部にパンチング加工を施さないので、パンチング加工を施した領域は、触媒の反応が促進して熱が高くなる為、施さない領域との境界で熱分布が急激に変化する。従って、境界の通気孔から車体振動等の影響で亀裂が発生して排気ガス浄化装置の寿命が短くなる場合がある。
上記▲２▼は、セパレータ４３の折曲げ部にパンチング加工を施さないので、上記▲１▼と同様にパンチング加工を施した領域と施さない領域との境界で熱分布が急激に変化する。従って、境界の穴から亀裂が発生して排気ガス浄化装置の寿命が短くなる場合がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、熱分布の急激な変化を抑えることにより亀裂の発生をなくして排気ガス浄化装置の寿命を延ばすことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に成形してなる排気ガス浄化装置において、前記パンチングメタルが、支持部材で支持される部分を孔なし部とし、それ以外の部分を孔あり部とし、更に、この孔あり部のうち前記孔なし部につながる縁部の孔あけ密度を他の部分より粗にしたことを特徴とする。
【０００８】
孔あり部から孔なし部につながる縁部の孔あけ密度を粗にしたので、排気ガス浄化装置が熱伸縮したとき、孔あり部から孔なし部につながる領域の熱分布が緩やかに変化する。
従って、孔あり部から孔なし部につながる領域に亀裂が発生する心配はない。
【０００９】
請求項２は、エンジンから延びる排気管は一対の半割円筒を合わせてなる部分を備え、前記排気管内に触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に形成し、突合わせ部を溶接してなる排気ガス浄化装置において、前記突合わせ部に沿って一定幅の孔なし部を設けた前記筒状のパンチングメタルを略Ｗ字状のステーにより軸方向で一箇所で支持し、前記略Ｗ字状のステーの両端部を夫々同じ側の半割円筒に溶接により固定したことを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項２は、筒状のパンチングメタルは、エキパイ部から排気管の吊り金具近傍に亘って複数設けられるとともに、当該複数のパンチングメタルを３つの略Ｗ状のステーで支持したことを特徴とする。
【００１１】
【実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の側面図であり、自動二輪車１はメインフレーム２の前部にヘッドパイプ３を介してフロントフォーク４を軸支し、このフロントフォーク４に前輪５、フロントフェンダ６を取付け、メインフレーム２の下方にエンジンハンガー部７，７を介して２サイクルエンジン８を取付け、この２サイクルエンジン８から排気管５０を延出し、更にメインフレーム２の後端部のピボット９を介して片持ちのスイングアーム１１を軸支し、このスイングアーム１１に後輪１２を取付けてなる。
【００１２】
図中、１４は燃料タンク、１５はエアクリーナ、１６は気化器、１７はシート、１８，１９はシートレール、２０は同乗者用シート、２１はリアサスペンション、２２はドライブチェーン、２３はサイレンサである。
また、２５はメータ、２６はヘッドライト、２７はカウリング２８の前部の左右の開口部に設けたウインカー、３０はブレーキディスク、３１はキャリパー、３２はラジエータ、３３はエンジン８の排気口上縁に設けられる排気タイミング制御バルブの駆動用プーリ、３４は排気タイミング制御バルブの駆動モータ、３５は吸気チャンバ、３６はバッテリ、３７はオイルタンク、３８はテールライト、３９はシートカウル、４０はリヤアクスルである。
【００１３】
図２は本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の平面図であり、排気管５０は車体中央から後方へ延出したのち、リアサスペンション２１及び片持ちのスイングアーム１１を迂回し、乗員から見て車体右側を後方へ伸びる。
図中、４２，４２はライダ用ステップ、４３はブレーキペダル、４４はチェンジペダル、４５はステアリングハンドルである。
【００１４】
図３は本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた排気管の側面図である。
図１で述べた排気管５０は、排気ガス浄化装置６０を内蔵し、曲り管状のエキパイ部５１と膨張室５２とテールパイプ部５６とを備える。膨張室５２は、ガスの流れ方向に流路断面積が徐々に増加するダイバー部５３と、同断面積がほぼ一定のストレート部５４と、同断面積が徐々に減少するコンバー部５５とからなる。排気ガス浄化装置６０は図４で説明する。
なお、前記エキパイはエキゾーストパイプの略称であるが、ここでは排気管全体ではなくエンジン直下の曲り管のみを指す。ダイバーはダイバージェントの略称、コンバーはコンバージェントの略称である。
５８は吊り金具である。
【００１５】
図４は本発明に係る排気ガス浄化装置の要部断面図であり、排気ガス浄化装置６０は、エキパイ部５１の後端に配置した小径の第１の触媒付き筒部材６１と、膨張室５２に配置した大径の第２の触媒付き筒部材７１とからなる。大径の第２の触媒付き筒部材７１は、ダイバー部５３からストレート部５４にかけて配置し、前端部を小径の第１の触媒付き筒部材６１の後端部に嵌入したものである。
【００１６】
図５は図４の５−５線断面図であり、第１の触媒付き筒部材６１を支持する支持ステーの構成を示す。
支持ステー（支持部材）６２は、Ｗ字状のサポート金具６３と、このサポート金具６３に溶接するアウタリング６４とからなり、このアウタリング６４は組立ての都合で上下に２分割したものである。このアウタリング６４とインナリング１０９（図６も参照）との間に環状の弾性材６５を備える。弾性材６５は、前記弾性材７５と同様に、耐熱性及びクッション性を備えたステンレスウールが好適である。
【００１７】
エキパイ部５１は右側半割円筒５１Ｒと左側半割円筒５１Ｌとを合せてなり、右側半割円筒５１Ｒは支持ステー６２のサポート金具６３を溶接にて止める部材である。
支持ステー６２は、第１の触媒付き筒部材６１をエキパイ部５１の断面略中央に支持する部材である。
【００１８】
図６は本発明に係る第１の触媒付き筒部材の側面図である。
第１の触媒付き筒部材６１は、触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に形成して端部１０５，１０６を突合せ、突合せ部を溶接したものである。
この第１の触媒付き筒部材６１は、中央のインナリング１０９，１０９が嵌入する領域１０１ａ及び右端部の領域１０１ｂを孔なし部とし、また、端部１０５，１０６の突合せ溶接部１０７に沿った一定幅の領域を孔なし部１０１ｃ，１０１ｃとしたものである。
【００１９】
第１の触媒付き筒部材６１は、孔なし部１０１ａ，１０１ｂにつながる縁部を低密度孔あり部１０３…（…は複数を示す。以下同様。）とし、それ以外の部分を孔あり部１０２ａ，１０２ｂとしたものである。
孔なし部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｃはパンチ孔９０…のない領域であり、低密度孔あり部１０３…は低密度（即ち、「粗」の状態）にパンチ孔９０…を明けた領域である。孔あり部１０２ａ，１０２ｂは比較的高密度にパンチ孔９０…を明けた領域である。
白抜き矢印は排気ガスの流れ方向を示す。
【００２０】
図７は図４の７−７線断面図であり、第２の触媒付き筒部材７１を支持する前部支持ステーの構成を示す。
前部支持ステー（支持部材）７２Ｆは、Ｗ字状サポート金具７３Ｆと、このサポート金具７３Ｆに溶接するアウタリング７４とからなり、このアウタリング７４は組立ての都合で左右に２分割したものである。このアウタリング７４とインナリング９２との間には環状の弾性材７５を備える。弾性材７５は耐熱性及びクッション性を備えたステンレスウールが好適である。
【００２１】
膨張室５２は、上側分割管体５２Ｔと下側分割管体５２Ｂとを合せてなり、上側分割管体５２Ｔにのみ前部支持ステー７２ＦのＷ字状サポート金具７３Ｆを溶接にて止める部材である。
上側分割管体５２Ｔに前部支持ステー７２ＦのＷ字状サポート金具７３Ｆを溶接することにより、前部支持ステー７２Ｆは、第２の触媒付き筒部材７１を膨張室５２の断面略中央に支持する部材である。
【００２２】
図８は図４の８−８線断面図であり、第２の触媒付き筒部材７１を支持する後部支持ステーの構成を示す。
後部支持ステー（支持部材）７２Ｒは、上記前部支持ステー７２Ｆと比較してＷ字状サポート金具７３Ｒの形状が若干異なるだけで、基本的には前部支持ステー７２Ｆと同構造であるから同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
図９は本発明に係る第２の触媒付き筒部材の側面図である。
第２の触媒付き筒部材７１は、触媒を担持させたパンチングメタルを筒状に形成して端部８１，８２を突合せ、突合せ部を溶接したものである。
第２の触媒付き筒部材７１は、左端部の補強リング９３、中央のインナリング９２及び右端部のインナリング９２が嵌入するそれぞれの領域８５ａ，８５ｂ，８５ｃを孔なし部とし、また端部８１，８２を溶接した突合せ溶接部９１に沿った一定幅の領域を孔なし部８５ｄ，８５ｄとしたものである。
【００２４】
第２の触媒付き筒部材７１は、孔なし部８５ａ，８５ｂ，８５ｃにつながる縁部を低密度孔あり部８７…とし、それ以外の部分を孔あり部８６ａ，８６ｂとしたものである。
孔なし部８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ，８５ｄはパンチ孔９０…のない領域であり、低密度孔あり部８７…は低密度にパンチ孔９０…を明けた領域である。孔あり部８６ａ，８６ｂは比較的高密度にパンチ孔９０…を明けた領域である。
なお、上述した補強リング９３は、触媒付き筒部材７１を排気ガスで加熱した時に触媒付き筒部材７１の左端部に発生する熱変形を抑える部材である。
白抜き矢印は排気ガスの流れ方向を示す。
【００２５】
第１の触媒付き筒部材７１の製造工程を図１０→図６→図５→図４の順に説明する。
図１０は本発明に係る排気ガス浄化装置の第１製造説明図であり、第１の触媒付き筒部材６１を製造するパンチングメタル１００を示す。
先ず、矩形のパンチングメタル１００の所定区域に複数のパンチ孔９０…を低密度や高密度の状態にパンチング加工し、パンチングメタル１００に孔なし部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｃと、低密度孔あり部１０３…と、孔あり部１０２ａ，１０２ｂとを備える。
【００２６】
孔なし部１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｃ，１０１ｃは、パンチングメタル１００の中央部、右端部及び上下端部に設けてある。低密度孔あり部１０３…は、孔あり部１０２ａ，１０２ｂの周囲に設けてある。
【００２７】
次に、パンチングメタル１００を丸め、図６に示すように端部１０５と端部１０６とを突合せ溶接して第１の筒部材６１ａを形成する。次に、第１の筒部材６１ａの内外周面に活性アルミナを薄く成膜し、この活性アルミナ層に触媒成分を担持して第２の触媒付き筒部材６１を得る。
次いで、第１の触媒付き筒部材６１の左側孔なし部１０１ａにインナリング１０９，１０９を配置して溶接する。
【００２８】
続いて、図５に示すようにインナリング１０９，１０９（一方のみ図示する）に耐熱性の弾性材６５，６５を嵌合し、弾性材６５，６５を２つ割りのアウタリング６４で抑える。次いで、アウタリング６４，６４をサポート金具６３でエキパイ部５１内に第１の触媒付き筒部材６１を配置する（図４参照）。
【００２９】
次に、第２の触媒付き筒部材７１の製造工程を図１１→図１２→図９→図６→図７→図４の順に説明する。
図１１は本発明に係る排気ガス浄化装置の第２製造説明図であり、第２の触媒付き筒部材７１を形成するパンチングメタル８０を示す。
先ず、矩形のパンチングメタル８０の所定区域に複数のパンチ孔９０…を低密度や高密度の状態にパンチング加工し、パンチングメタル８０に孔なし部８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ，８５ｄと、低密度孔あり部８７…、孔あり部８６ａ，８６ｂとを備える。
【００３０】
孔なし部８５ａ〜８５ｄは、それぞれパンチングメタル８０の左端部、中央部、右端部及び上下端部に設けてある。低密度孔あり部８７…は、孔あり部８６ａ，８６ｂにつながる上下左右の縁部に設けてある。
【００３１】
図１２は本発明に係る排気ガス浄化装置の第３製造説明図であり、第２の触媒付き筒部材７１を筒形に丸めた状態を示す。
図１１で説明した矩形のパンチングメタル８０を丸め、上端部８１と下端部８２とを突合せ溶接して第２の筒部材７１ａを形成する。次に、第２の筒部材７１ａの内外周面に活性アルミナを薄く成膜し、この活性アルミナ層に触媒成分を担持して第２の触媒付き筒部材７１を得る。
【００３２】
次いで、第２の触媒付き筒部材７１の中央の孔なし部８５ｂと右端部の孔なし部８５ｃにインナリング９２，９２を被せ、中央のインナリング９２の切欠底部９２ａと第２の触媒付き筒部材７１とを溶接する。９２ｂ，９２ｂはインナリング９２，９２の突合せ溶接部である。
続いて、第２の触媒付き筒部材７１の左端部の孔なし部８５ａに補強リング９３を被せ、第２の触媒付き筒部材７１の左端部と補強リング９３の左端部とを溶接する。
【００３３】
上述した製造工程の結果、図９に示すように第２の触媒付き筒部材７１の孔なし部８５ａ，８５ｂ，８５ｃに、それぞれ補強リング９３、インナリング９２，９２を配置した状態となる。
【００３４】
次に、図６、図７に示すようにインナリング９２，９２に耐熱性の弾性材７５，７５を嵌合し、弾性材７５，７５を２つ割りのアウタリング７４，７４で抑える。次いで、サポート金具７３Ｆ，７３Ｒを膨張室５２内に溶接して、膨張室５２内に第２の触媒付き筒部材７１を配置する（図４参照）。
【００３５】
次に、本発明に係る排気ガス浄化装置６０の作用を説明する。
図４に示す排気管５０のエキパイ部５１内に排気ガスを排気すると（白抜き矢印は排気ガスの流れ方向を示す）、排気ガスは第１の触媒付き筒部材６１及び第２の触媒付き筒部材７１の内外を通過する。各筒部材６１，７１の触媒は、排気ガス中の未燃焼成分を酸化して無害成分に転換する。
【００３６】
同時に、排気ガスで第１、第２の触媒付き筒部材６１，７１を加熱する。
図６に示す第１の触媒付き筒部材６１は孔なし部１０１ａの左右端部が低密度孔あり部１０３，１０３に隣接する。従って、図６に示す第１の触媒付き筒部材６１を排気ガスで加熱したとき、孔なし部１０１ａの左右端部の熱分布が緩やかに変化するので孔９０…から亀裂が発生する心配はない。
【００３７】
また、突合せ溶接部１０７は孔なし部１０１ｃ，１０１ｃに隣接するので、突合せ溶接部１０７を孔あり部から離すことができる。従って、第１の触媒付き筒部材６１を排気ガスで加熱したとき、孔あり部から突合せ溶接部１０７に向って亀裂が発生する心配はない。
【００３８】
一方、図９に示す第２の触媒付き筒部材７１は、孔なし部８５ａ，８５ｂ，８５ｃの側部がそれぞれ低密度孔あり部８７…に隣接する。従って、排気ガスで第２の触媒付き筒部材７１を加熱したとき、左側の孔なし部８５ａから低密度孔あり部８７につながるの領域の熱分布が緩やかに変化するのでパンチ孔９０…から亀裂が発生する心配はない。
【００３９】
同様に、中央の孔なし部８５ｂから孔あり部８６ａ，８６ｂにつながる領域の熱分布が緩やかに変化し、かつ右側の孔なし部８５ｃから孔あり部８６ｂにつながる領域の熱分布が緩やかに変化する。従って、これらの領域のパンチ孔９０…から亀裂が発生する心配はない。
また、突合せ溶接部９１は孔なし部８５ｄ，８５ｄに隣接するので、突合せ溶接部９１を孔あり部から離すことができる。従って、第２の触媒付き筒部材７１を排気ガスで加熱したとき、孔あり部から突合せ溶接部９１に向って亀裂が発生する心配はない。
【００４０】
尚、本実施例は排気ガス浄化装置を自動二輪車の排気管に使用した場合について説明したが、本発明の排気ガス浄化装置は産業機械などのその他の内燃機関の排気管に使用してもよいことは勿論である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、孔あり部から孔なし部につながる縁部の孔あけ密度を粗にしたので、排気ガス浄化装置が熱伸縮したとき、孔あり部から孔なし部につながる領域の熱分布が緩やかに変化する。
従って、孔あり部から孔なし部につながる領域に亀裂が発生する心配はないので、排気ガス浄化装置の寿命が延びる。
【００４２】
請求項２は、筒状のパンチングメタルを、エキパイ部から排気管の吊り金具近傍に亘って複数設けるとともに、当該複数のパンチングメタルを３つの略Ｗ状のステーで支持した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の側面図
【図２】本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた自動二輪車の平面図
【図３】本発明に係る排気ガス浄化装置を備えた排気管の側面図
【図４】本発明に係る排気ガス浄化装置の要部断面図
【図５】図４の５−５線断面図
【図６】本発明に係る第１の触媒付き筒部材の側面図
【図７】図４の７−７線断面図
【図８】図４の８−８線断面図
【図９】本発明に係る第２の触媒付き筒部材の側面図
【図１０】本発明に係る排気ガス浄化装置の第１製造説明図
【図１１】本発明に係る排気ガス浄化装置の第２製造説明図
【図１２】本発明に係る排気ガス浄化装置の第３製造説明図
【符号の説明】
５０…排気管、５１…エキパイ部、５２…膨張室、６０…排気ガス浄化装置、６１…第１の触媒付き筒部材、６２…支持ステー（支持部材）、７１…第２の触媒付き筒部材、７２Ｆ…前部支持ステー（支持部材）、７２Ｒ…後部支持ステー（支持部材）、８５ａ〜８５ｄ，１０１ａ〜１０１ｃ…孔なし部、８６ａ，８６ｂ，１０２ａ，１０２ｂ…孔あり部、８７，１０３…低密度孔あり部、９１，１０７…突合せ溶接部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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