(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形をなし、且つ触媒を担持した触媒担体（２）と、その触媒担体（２）の外周面に巻かれた保持マット（３）と、その保持マット（３）を圧縮した状態で前記触媒担体（２）を保持する円筒形担体保持部（４）を備えたケーシング（５）とより構成され、前記円筒形担体保持部（４）は、径方向二つ割の両半体（４1 ，４2 ）の、軸線方向（ａ）に延びる両側縁部（７1 ，７2 ）を相互に嵌め合せて両嵌め合せ部分（８）を接合された組立体である触媒コンバータにおいて、
前記触媒担体（２）はその外周面が横断面真円形をなすと共に、前記円筒形担体保持部（４）は、前記両嵌め合せ部分（８）間を長径とする横断面オーバル形をなすことを特徴とする、触媒コンバータ。
【請求項２】
円筒形をなし、且つ触媒を担持した触媒担体（２）と、その触媒担体（２）の外周面に巻かれた保持マット（３）と、その保持マット（３）を圧縮した状態で前記触媒担体（２）を保持する円筒形担体保持部（４）を備えたケーシング（５）とより構成され、前記円筒形担体保持部（４）は、径方向二つ割の両半体（４1 ，４2 ）の、軸線方向（ａ）に延びる両側縁部（７1 ，７2 ）を相互に嵌め合せて両嵌め合せ部分（８）を接合された組立体である触媒コンバータにおいて、前記各半体（４1 ，４2 ）は、前記両側縁部（７1 ，７2 ）間に、その半体（４1 ，４2 ）の周方向２等分位置（ｆ）を含み、且つ１つの円弧を持つ第１構成部（１０1 ）と、その第１構成部（１０1 ）の両端部分および前記両側縁部（７1 ，７2 ）間に在って、前記第１構成部（１０1 ）よりも径方向外方へ膨出する少なくとも１つの円弧を持つ一対の第２構成部（１０2 ）とを有することを特徴とする触媒コンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車において排気ガスの浄化に用いられる触媒コンバータ、特に、円筒形をなし、且つ触媒を担持した触媒担体と、その触媒担体の外周面に巻かれた保持マットと、その保持マットを圧縮した状態で前記触媒担体を保持する円筒形担体保持部を備えたケーシングとより構成され、前記円筒形担体保持部は、径方向二つ割の両半体の、軸線方向に延びる両側縁部を相互に嵌め合せて両嵌め合せ部分を接合された組立体である触媒コンバータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種触媒コンバータにおいて、そのケーシングの円筒形担体保持部は横断面真円形に形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
触媒コンバータの製造に当っては、次のような方法が採用されている。即ち、
（１）一方の半体を、その両側縁部を上向きにして下部取付具に保持させる。
（２）両側縁部間に、保持マットを巻付けられた触媒担体を設置する。
（３）他方の半体を、その両側縁部を下向きにして保持した上部取付具を下降させ、両半体により、保持マットを圧縮した状態で触媒担体を挟着すると共に他方の両側縁部を一方の両側縁部に嵌め合せる。
（４）両嵌め合せ部分を溶接等の手段で接合する。
【０００４】
この場合、円筒形担体保持部による触媒担体中心方向への押圧力は、各半体の周方向２等分位置で最も大きく、そこから嵌め合せ部分に至るに従って比較的急激に減少し、その嵌め合せ部分においては略ゼロとなる。
【０００５】
したがって、触媒担体における面圧を、各半体の周方向２等分位置から両嵌め合せ部分に至る間で均一化して、円筒形担体保持部による触媒担体に対する保持力を向上させるためには、保持マットの圧縮後の密度が、前記周方向２等分位置では前記押圧力に応じて所定値となり、また前記周方向２等分位置から両嵌め合せ部分に至る間では、前記押圧力の減少変化に応じて、補填性をもつように増加変化することが必要である。
【０００６】
しかしながら、従来例においては、各半体が円弧状内周面を有することから、両半体により触媒担体を挟着する過程で、各半体の両側縁部の保持マット外周面への食込み量が多く、また保持マット外周面に対する各半体内周面の摩擦力が大きいため、保持マットが周方向へ過度に引張られる。
【０００７】
その結果、保持マットの圧縮後の密度が各半体の周方向２等分位置では極端に低く、また両嵌め合せ部分およびその近傍では極端に高くなる。
【０００８】
これに起因して、触媒担体における面圧は、各半体の周方向２等分位置で極端に低く、一方、嵌め合せ部分近傍で極端に高い、といったように触媒担体の周方向（両嵌め合せ部分に対向する部分は除く。これは、以下同じである。）における面圧の不均一度合が増すため、円筒形担体保持部による触媒担体に対する保持力の低下を招来する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記に鑑み、ケーシングにおける円筒形担体保持部の形状を特定することによって、触媒担体の周方向における面圧の不均一度合を減少させ、これにより円筒形担体保持部による触媒担体に対する保持力を向上させることができるようにした前記触媒コンバータを提供することを目的とする。
【００１０】
前記目的を達成するため本発明によれば、円筒形をなし、且つ触媒を担持した触媒担体と、その触媒担体の外周面に巻かれた保持マットと、その保持マットを圧縮した状態で前記触媒担体を保持する円筒形担体保持部を備えたケーシングとより構成され、前記円筒形担体保持部は、径方向二つ割の両半体の、軸線方向に延びる両側縁部を相互に嵌め合せて両嵌め合せ部分を接合された組立体である触媒コンバータにおいて、前記触媒担体はその外周面が横断面真円形をなすと共に、前記円筒形担体保持部は、前記両嵌め合せ部分間を長径とする横断面オーバル形をなす触媒コンバータが提供される。
【００１１】
円筒形担体保持部の横断面形状を前記のように特定すると、各半体が円弧状内周面を有する場合よりも、各半体における両側縁部間の間隔を拡げると共に各半体の内周面をなだらかにすることが可能であるから、外周面が横断面真円形をなす触媒担体を両半体により保持マットを介して挟着する過程で、各半体の両側縁部の保持マット外周面への食込み量を減らすと共に保持マット外周面に対する各半体内周面の摩擦力を低めて保持マットに対する引張りを緩和することができる。
【００１２】
その結果、保持マットの圧縮後の密度が、各半体の周方向２等分位置で従来例よりも高くなり、また前記周方向２等分位置から両嵌め合せ部分に至る間では、前記押圧力の減少変化に応じて補填性をもつように増加変化する。
【００１３】
これにより、触媒担体の周方向における面圧の不均一度合を減少させ、円筒形担体保持部による触媒担体に対する保持力を向上させることができる。
【００１４】
また本発明によれば、円筒形をなし、且つ触媒を担持した触媒担体と、その触媒担体の外周面に巻かれた保持マットと、その保持マットを圧縮した状態で前記触媒担体を保持する円筒形担体保持部を備えたケーシングとより構成され、前記円筒形担体保持部は、径方向二つ割の両半体の、軸線方向に延びる両側縁部を相互に嵌め合せて両嵌め合せ部分を接合された組立体である触媒コンバータにおいて、前記各半体は、前記両側縁部間に、その半体の周方向２等分位置を含み、且つ１つの円弧を持つ第１構成部と、その第１構成部の両端部分および前記両側縁部間に在って、前記第１構成部よりも径方向外方へ膨出する少なくとも１つの円弧を持つ一対の第２構成部とを有する触媒コンバータが提供される。
【００１５】
各半体の形状を前記のように特定すると、両半体により触媒担体を挟着する過程で、保持マット外周面に対する各第２構成部内周面の摩擦力を一層低めて保持マットに対する引張りをさらに緩和することができる。また前記引張りに起因して保持マット量が増す部分に各第２構成部が位置するので、その増量分をそれら第２構成部に収容させることが可能である。
【００１６】
これにより、保持マットの圧縮後の密度が、各半体の周方向２等分位置で従来例よりも一層高くなり、また前記周方向２等分位置から両嵌め合せ部分に至る間では、前記押圧力の減少変化に応じて十分な補填性をもつように増加変化するので、触媒担体の周方向における面圧の不均一度合を一層減少させ、円筒形担体保持部による触媒担体に対する保持力をさらに向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜３は触媒コンバータ１の第１実施例を示す。その触媒コンバータ１は、円筒形をなし、且つ触媒を担持した触媒担体２と、その触媒担体２の外周面に巻かれた保持マット３と、その保持マット３を圧縮した状態で触媒担体２を保持する円筒形担体保持部４を備えたケーシング５とより構成される。
【００１８】
触媒担体２はセラミックスよりなるハニカム体であって真円形横断面を有する。また保持マット３は、セラミック繊維およびバーミキュライトよりなる混合物をバインダによって結合したものである。これら触媒担体２および保持マット３は公知のものである。
【００１９】
ケーシング５は鋼板よりなり、円筒形担体保持部４の両端にそれぞれ、円錐台形をなし、且つ排気管と接続される接続筒部６を一体に有する。
【００２０】
円筒形担体保持部４は、径方向二つ割の両半体４1 ，４2 の、軸線方向ａに延びる両側縁部７1 ，７2 を内外二重となるように相互に嵌め合せて両嵌め合せ部分８を溶接部９を介し接合された組立体である。両側縁部７1 ，７2 は、弧状をなす半体主体部分ｂから外側へ折曲がる折曲げ部分ｃと、その折曲げ部分ｃに連なると共に接線方向に延びる平坦部分ｄとからなり、外側の平坦部分ｄには触媒コンバータ取付け用フランジｅが連設される。
【００２１】
両円錐台形接続筒部６は、円筒形担体保持部４の両半体４1 ，４2 に連設された一対の半体６1 ，６2 よりなり、またその担体保持部４と同様の組立構造を有する。
【００２２】
この第１実施例において、円筒形担体保持部４は、両嵌め合せ部分８間を長径とする横断面オーバル形をなす。
【００２３】
ここで、各半体４1 ，４2 の周方向２等分位置ｆを０°位置とし、その０°位置から触媒担体２の中心ｇ回りにそれぞれ３０°、６０°離れた位置をそれぞれ３０°位置、６０°位置とし、また担体保持部４内周面と触媒担体２の中心ｇとの間の距離を０°、３０°、６０°位置についてそれぞれＲ0-1 ，Ｒ30-1，Ｒ60-1とすると、Ｒ0-1 ＜Ｒ30-1＜Ｒ60-1となる。
【００２４】
なお、９０°位置においては、保持マット３に対する円筒形担体保持部４による触媒担体中心ｇ方向への押圧力は略ゼロであり、したがって触媒担体２における面圧は略ゼロとなるので、この９０°位置についての前記距離は問題にならない。これは後述する各例について同じである。
【００２５】
円筒形担体保持部４の横断面形状を前記のように特定する、つまりＲ0-1 ＜Ｒ30-1＜Ｒ60-1となるように形成すると、図４に誇張して示すごとく、各半体４1 ，４2 が実線示の円弧状内周面を有する場合よりも、１点鎖線示のように各半体４1 ，４2 における両側縁部７1 ，７2 間の間隔を拡げると共に各半体４1 ，４2 の内周面をなだらかにすることが可能であるから、両半体４1 ，４2 により触媒担体２を挟着する過程で、各半体４1 ，４2 の両側縁部７1 ，７2 の保持マット３外周面への食込み量を減らすと共に保持マット３外周面に対する各半体４1 ，４2 内周面の摩擦力を低めて保持マット３に対する引張りを緩和することができる。
【００２６】
その結果、保持マット３の圧縮後の密度が、各半体の周方向２等分位置で従来例よりも高くなり、また前記周方向２等分位置ｆから両嵌め合せ部分８に至る間では、前記押圧力の減少変化に応じて補填性をもつように増加変化する。
【００２７】
これにより、触媒担体２の周方向における面圧の不均一度合を減少させ、円筒形担体保持部４による触媒担体２に対する保持力を向上させることができる。
【００２８】
図５は触媒コンバータ１の第２実施例を示す。この実施例において、円筒形担体保持部４を構成する各半体４1 ，４2 は、両側縁部７1 ，７2 間に、その半体４1 ，４2 の周方向２等分位置ｆを含み、且つ１つの円弧を持つ第１構成部１０1 と、その第１構成部１０1 の両端部分および前記両側縁部７1 ，７2 間に在って、第１構成部１０1 よりも径方向外方へ膨出する２つの円弧を持つ一対の第２構成部１０2 を有する。
【００２９】
この場合、第２構成部１０2 は、各半体４1 ，４2 の周方向２等分位置ｆを０°位置としたとき、その０°位置から触媒担体２の中心ｇ回りに３０°離れた３０°位置を含む短円弧部分１１と、０°位置から前記同様に６０°離れた６０°位置を含む長円弧部分１２とよりなる。
【００３０】
また円筒形担体保持部４内周面と触媒担体２の中心ｇとの間の距離を、０°、３０°、６０°位置についてそれぞれＲ0-2 ，Ｒ30-2，Ｒ60-2とすると、Ｒ0-2 ＜Ｒ30-2＜Ｒ60-2となり、長円弧部分１２の径方向外方への膨出量は短円弧部分１１のそれよりも大きい。さらに第１実施例との関係においては、Ｒ0-2 ＝Ｒ0-1 ，Ｒ30-2＞Ｒ30-1，Ｒ60-2＞Ｒ60-1となる。
【００３１】
各半体４1 ，４2 の形状を前記のように特定すると、両半体４1 ，４2 により触媒担体２を挟着する過程で、保持マット３外周面に対する各第２構成部１０2 内周面の摩擦力を一層低めて保持マット４に対する引張りをさらに緩和することができる。また前記引張りに起因して保持マット量が増す部分に各第２構成部１０2 の長円弧部分１２が位置するので、その増量分をそれら長円弧部分１２に収容させることが可能である。
【００３２】
その結果、保持マット３の圧縮後の密度が、各半体の周方向２等分位置で従来例よりも一層高くなり、また前記周方向２等分位置ｆから両嵌め合せ部分８に至る間では、前記押圧力の減少変化に応じて十分な補填性をもつように増加変化する。  これにより、触媒担体２の周方向における面圧の不均一度合を一層減少させ、円筒形担体保持部４による触媒担体２に対する保持力をさらに向上させることができる。
【００３３】
図６は、従来の触媒コンバータ１を示し、その円筒形担体保持部４は横断面真円形である（この場合、両嵌め合せ部分８の形状は無視される。）。したがって、円筒形担体保持部４内周面と触媒担体２の中心ｇとの間の距離を、０°、３０°、６０°位置についてそれぞれＲ0 ，Ｒ30，Ｒ60とすると、Ｒ0 ＝Ｒ30＝Ｒ60となる。また第１実施例との関係においてはＲ0 ＝Ｒ0-1 ，Ｒ30＜Ｒ30-1，Ｒ60＜Ｒ60-1となる。
【００３４】
図７は、図２の第１実施例、図５の第２実施例および図６の従来例に関する触媒担体２の半周部における面圧分布を示す。図７の点線は理想面圧分布に該当し、この理想面圧分布では、面圧は０°位置から８０°位置付近まで一定値Ｐとなり、８０°位置を過ぎると、円筒形担体保持部２の構造上の理由から、急激に下降して９０°位置では略ゼロとなる。
（ａ）２点鎖線で示す従来例について
０°位置では円筒形担体保持部４による触媒担体中心ｇ方向への押圧力が最も大きいにも拘らず、この位置では保持マット３の圧縮後の密度が極端に低いため面圧は低く、約０．５９Ｐ程度となる。
【００３５】
３０°位置では前記押圧力が０°位置のそれに比べてかなり減少する。一方、保持マット３の前記密度は０°位置のそれよりもやや高くなるが、前記押圧力の減少変化に対する前記密度増加による補填性が低く、したがって面圧は０°位置のそれよりも低くなって、０．４０Ｐ程度となる。
【００３６】
６０°位置では前記押圧力が３０°位置のそれに比べてかなり減少する。一方、保持マット３の前記密度は３０°位置のそれに比べて極端に高くなるため、前記押圧力の減少変化に対する前記密度増加による補填性が高くなりすぎて、面圧は１．２４Ｐ程度に上昇し、０°位置のそれの２倍以上となる。
（ｂ）実線で示す第１実施例について
０°位置では保持マット３の前記密度が従来例のそれよりも高いので、面圧は従来例のそれよりも上昇し、０．８８Ｐ程度となる。
【００３７】
３０°位置では保持マット３の前記密度が従来例のそれよりも高くなり、これにより前記押圧力の減少変化に対する前記密度増加による補填性が高められるので、面圧は従来例のそれよりも高くなって、０．７４Ｐ程度となる。
【００３８】
６０°位置では保持マット３の前記密度が従来例のそれよりも低くなるので、前記押圧力の減少変化に対する前記密度増加による補填性が従来例の場合よりも低められ、これにより面圧は従来例よりも低下して、Ｐ程度となる。
（ｃ）  １点鎖線で示す第２実施例について
０°位置では保持マット３の前記密度が第１実施例のそれよりも高いので、面圧は第１実施例のそれよりも上昇し、０．９７Ｐ程度となる。
【００３９】
３０°位置では保持マット３の前記密度が第１実施例のそれよりも高くなり、これにより前記押圧力の減少変化に対する前記密度増加による補填性が一層高められるので、面圧は第１実施例のそれよりも高くなって、０．７４Ｐ程度となる。
【００４０】
６０°位置では保持マット３の前記密度が第１実施例と同等になるので、前記押圧力の減少変化に対する前記密度増加による補填性が第１実施例の場合と等しくなり、これにより面圧は第１実施例同様にＰ程度となる。
【００４１】
以上の結果から明らかなように、第１，第２実施例によれば、触媒担体２における面圧の不均一度合を、従来例に比べて大幅に低くして、面圧分布を理想面圧分布に近づけることができる。
【００４２】
図８は触媒コンバータ１の第３実施例を示す。この円筒形担体保持部４においては、一方の半体４1 の中心ｈが触媒担体２の中心ｇよりも他方の半体４2 側へ、また他方の半体４2 の中心ｋが触媒担体２の中心ｇよりも一方の半体４1 側へそれぞれ移行しており、これにより円筒形担体保持部４に横断面オーバル形を具備させたものである。
【００４３】
この第３実施例の触媒担体２における面圧分布は第１実施例の場合と略同じである。
【００４４】
図９は触媒コンバータ１の第４実施例を示す。この実施例において、円筒形担体保持部４を構成する各半体４1 ，４2 は、両側縁部７1 ，７2 間に、その半体４1 ，４2 の周方向２等分位置ｆを含み、且つ１つの円弧を持つ第１構成部１０1 と、その第１構成部１０1 の両端部分および前記両側縁部７1 ，７2 間に在って、第１構成部１０1 よりも径方向外方へ膨出する１つの円弧を持つ一対の第２構成部１０2 とを有する。
【００４５】
この場合、第２構成部１０2 には、各半体４1 ，４2 の周方向２等分位置ｆを０°位置としたとき、その０°位置から触媒担体２の中心ｇ回りに３０°および６０°離れた３０°および６０°位置がそれぞれ含まれる。
【００４６】
また円筒形担体保持部４内周面と触媒担体２の中心ｇとの間の距離を、０°、３０°、６０°位置についてそれぞれＲ0-4 ，Ｒ30-4，Ｒ60-4とすると、Ｒ0-4 ＜Ｒ30-4＜Ｒ60-4となる。さらに第１，第２実施例との関係においては、Ｒ0-4 ＝Ｒ0-1 ＝Ｒ0-2 ，Ｒ30-1＜Ｒ30-4＜Ｒ30-2，Ｒ60-1＜Ｒ60-4＜Ｒ60-2となる。
【００４７】
この第４実施例の触媒担体２における面圧分布は、図７の０°位置から６０°位置に至る間で、第１実施例と第２実施例の略中間に位置する。
【００４８】
円筒形担体保持部４の両嵌合せ部分８においては、保持マット３に対する触媒担体中心ｇ方向への押圧力が略ゼロであることから両嵌合せ部分８内面と保持マット３外周面との間に間隙が生じ、その間隙が排気ガスのバイパスとなるおそれがある。
【００４９】
これを回避するためには、図２，５，８，９に示すように、両半体４1 ，４2 の嵌め合せに先立って、それらの両側縁部７1 ，７2 内面にセラミック系ボンドｍを塗布しておき、前記間隙をそのボンドｍによって埋めるようにすればよい。
【００５０】
また図２，８に示す第１，第３実施例において、円筒形担体保持部４の各半体４1 ，４2 と両円錐台形接続筒部６の各半体６1 ，６2 を一体形にプレス成形する場合、金型のキャビティ形状との関係で各接続筒部６の開口部分１３がオーバル形になるが、各開口部分３は、両半体６1 ，６2 を溶接した後真円形に矯正される。
【００５１】
さらに円筒形担体保持部４と各接続筒部６とを別々に製作して、それらを溶接等の手段を用いて一体化するようにしてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、触媒担体はその外周面が横断面真円形をなすと共に、ケーシングの円筒形担体保持部は、それの径方向二つ割の両半体の両嵌め合せ部分間を長径とする横断面オーバル形をなすので、各半体が円弧状内周面を有する場合よりも、各半体における両側縁部間の間隔を拡げると共に各半体の内周面をなだらかにすることが可能となり、そのため、外周面が横断面真円形をなす触媒担体を両半体により保持マットを介して挟着する過程で、各半体の両側縁部の保持マット外周面への食込み量を減らすと共に保持マット外周面に対する各半体内周面の摩擦力を低めて保持マットに対する引張りを緩和することができる。その結果、保持マットの圧縮後の密度が、各半体の周方向２等分位置で従来例よりも高くなり、また前記周方向２等分位置から両嵌め合せ部分に至る間では、前記押圧力の減少変化に応じて補填性をもつように増加変化するから、触媒担体の周方向における面圧の不均一度合を大いに減少させ、これにより円筒形担体保持部による触媒担体に対する保持力を向上させた触媒コンバータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  触媒コンバータの第１実施例を示す斜視図である。
【図２】  図１の２−２線断面図である。
【図３】  保持マットを巻かれた触媒担体の斜視図である。
【図４】  半体の嵌め合せ作業における半体、保持マットおよび触媒担体の関係を示す説明図である。
【図５】  触媒コンバータの第２実施例の横断面図であって、図２に対応する。
【図６】  触媒コンバータの従来例の横断面図であって、図２に対応する。
【図７】  触媒担体における面圧分布図である。
【図８】  触媒コンバータの第３実施例の横断面図であって、図２に対応する。
【図９】  触媒コンバータの第４実施例の横断面図であって、図２に対応する。
【符号の説明】
１            触媒コンバータ
２            触媒担体
３            保持マット
４            円筒形担体保持部
４1 ，４2     半体
５            ケーシング
７1 ，７2     側縁部
８            嵌め合せ部分
１０1 ，１０2     第１，第２構成部
ａ            軸線方向
ｆ            周方向２等分位置
【図１】
0003660031.tif 000002
【図２】
0003660031.tif 000003
【図３】
0003660031.tif 000004
【図４】
0003660031.tif 000005
【図５】
0003660031.tif 000006
【図６】
0003660031.tif 000007
【図７】
0003660031.tif 000008
【図８】
0003660031.tif 000009
【図９】
0003660031.tif 000010