(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスの組成分析用プローブを収容するために、溶接によって取り付けられることなく、雌ねじが切られた孔を有する排気管を提供する。【解決手段】排気ガスがその中を流れる排気管１を含んでなり、排気管は酸素プローブ３のような測定検知器の取付けを可能にするハウジング２を有し、ハウジング２は、排気管の壁を貫通して壁に直接設けられたスリーブによって延伸された孔からなり、ハウジングは、スピニング穿孔を実施する第１工程と、第１工程に引き続く、材料を変形させることによって雌ねじを設ける第２工程とによって形成し、スピニング穿孔は、スピニング穿孔用の工具を、所定の長さと直径を有するスリーブが得られるまで、工具の周囲へ壁の材料を熔融および押出しするのに適した回転速度と侵入力とを用いて壁へ貫通させて、孔を形成する。【選択図】図１
2008274959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスがその中を流れる排気管（１）を含んでなり、上記排気管（１）は酸素プローブのような測定検知器の取付けを可能にするハウジング（２）を有する、内燃機関用排気装置において、上記ハウジング（２）は、上記排気管（１）の壁を貫通して上記壁に直接設けられたスリーブ（２２）によって延伸された孔からなり、上記ハウジング（２）は、スピニング穿孔を実施する第１工程と、上記第１工程に引き続く、材料を変形させることによって雌ねじを設ける第２工程とによって形成し、上記スピニング穿孔は、スピニング穿孔用の工具を、所定の長さと直径を有する上記スリーブが得られるまで、上記工具の周囲へ上記壁の材料を熔融および押出しするのに適した回転速度と侵入力とを用いて上記壁へ貫通させて、上記孔を形成することを特徴とする内燃機関用排気装置。
【請求項２】
上記排気管（１）は、１〜３ｍｍの略均一な厚さの壁を有することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用排気装置。
【請求項３】
上記排気管（１）が非酸化性合金からなる壁を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関用排気装置。
【請求項４】
上記工具は尖頭形状を有する錐を含んでなることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の内燃機関用排気装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
内燃機関用排気装置およびその製造方法
本発明は内燃機関用排気装置およびその製造方法を目的とする。本発明は特に計測用のプローブの取り付けを可能とするハウジングを有する内燃機関用排気装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の自動車に装備される内燃機関は、予めプログラムされた制御計画に基づき、エンジンの動作条件に応じて噴射燃料量や排気ガス再循環量等を制御する電子制御装置を備えている。
【０００３】
動作条件を決定し、それに適合させて噴射燃料量（その他、ＥＧＲ（排気ガス再循環）バルブの開度等）を決定するために電子制御装置に必要な情報には、排気ガスの温度、組成、特に残留酸素濃度に関する情報がある。このような排気ガスに関する情報は、排気管に設けた適当な測定用のプローブによって供給される。
【０００４】
従来の排気管に装着する測定用のプローブは、プローブの分析セルが排気ガス流に接触するように、排気管の壁を貫通して設けられたハウジングの雌ねじに捩じ込んで取り付けられる。
【０００５】
従来のプローブを取り付けるハウジングは、現用の排気管の壁の厚さ（平均値は１.５〜２ｍｍ）は、排気管の壁に設ける貫通孔の直径（２０ｍｍ以上）に比して相対的に小さいので、排気管の壁を貫通して設けた開口に、内面に雌ねじが切られた適当なリングを溶接（ＳＥＦＧ溶接または抵抗溶接）して形成している。
【０００６】
しかしながら、溶接したリングを使用した場合には、特に取付けの不具合やシールの不具合等の種々の不具合が生じる可能性があると思われる。また、溶接の際の加熱によってリングの内面に設けた雌ねじが変形する場合があり、その結果、プローブの捩じ込みが妨げられたり、プローブの取外しが妨げたりする場合がある。さらに、雌ねじの変形は、プローブ取付け箇所のシール性に影響を及ぼし、このため排気ガスが洩れたり、あるいはエンジンの動作点によっては空気が吸入される場合があり、このことは、特にプローブが酸素計測用のプローブである場合には、測定の質に致命的な影響を及ぼすことが分かっている。
【発明の開示】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、ガスの組成分析用プローブを収容するための、雌ねじが切られた孔を有する排気管を提供することにあり、その孔は、溶接によって取り付けられる雌ねじを切られたリングを用いることなく、排気管の壁を貫通して排気管の壁に直接設けられる。
【０００８】
本発明による内燃機関用排気装置は、排気ガスがその中を流れる排気管を含んでなり、上記排気管は酸素プローブのような測定検知器の取付けを可能にするハウジングを有している。
【０００９】
本発明による内燃機関用排気装置の、プローブを取り付けるためのハウジングは、排気管の壁を貫通して壁に直接設けられたスリーブによって延伸された孔からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の目的である内燃機関用排気装置の他の一つの特徴によれば、スリーブによって延伸された孔が形成される上記排気管は、１〜３ｍｍの略均一な厚さの壁を有している。
【００１１】
本発明の目的である内燃機関用排気装置の他の一つの特徴によれば、スリーブによって延伸された孔が形成される上記排気管は、非酸化性合金で形成されている。
【００１２】
本発明はまた内燃機関用排気装置の製造方法に関し、特にプローブを取り付けるためのハウジングの製造方法に関する。本発明によれば、排気管の壁を貫通して作られるハウジングは、スピニング穿孔用の工具を、所定の長さと直径を有するスリーブが得られるまで、工具の周囲へ壁の材料を熔融および押出しするのに適した回転速度と侵入力とを用いて壁へ貫通させて孔を形成する第１工程から出発して得られる。
【００１３】
本発明の目的である内燃機関用排気装置の製造方法の他の一つの特徴によれば、スピニング穿孔用の工具は、尖頭形状を有する錐を含んでなる。
【００１４】
本発明の目的である内燃機関用排気装置の製造方法の他の一つの特徴によれば、上記第１工程のスピニング穿孔に続いて、材料を変形させることによってスリーブの内面に雌ねじを設ける第２工程が実施される。
【００１５】
本発明の目的、特徴、および利点は、添付図面を参照して以下に示す本発明の１実施の形態を読むことにより一層良く理解されるであろうが、それらは例示に過ぎず、それらに限定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る内燃機関用排気装置の排気管に測定用のプローブを取り付けた状態を示す軸方向の部分断面図である。
【００１７】
図２および図３は、プローブのハウジングの製造方法を示す、図１に示した排気管の一部の詳細図である。
【００１８】
図には、本発明の理解に必要な構成部分のみを示している。また、図面の理解を容易にするために、同一の部材には、異なる図面においても同一の符号を付してある。
【００１９】
図１には、例えば自動車に搭載される内燃機関用排気装置の一部である排気管１が示されている。排気管１は、厚さが１〜３ｍｍの非酸化性合金（従来の鋼またはアルミニュウムで被覆された鋼）製の簡単な円筒で形成されており、図には示されていない排気コレクタや触媒ポットに向かって伸びており、例えばラムダ酸素プローブのようなプローブ３を取り付けるためのハウジング２を有する。
【００２０】
ハウジング２は、図２および図３に示す方法によって、排気管１の壁を貫通して直接形成する。
【００２１】
ハウジング２は、第１工程と第２工程とによって形成する。
【００２２】
第１工程においては、図２に示すように、以下に説明するスピニング穿孔によって、スリーブ２２によって延伸された孔２１を形成する。スピニング穿孔においては、例えば炭化タングステンのような高硬度材料から成り、尖頭形状を有するスピニング穿孔用の工具である錐４を、５００ＲＰＭ以上、望ましくは３０００〜５０００ＲＰＭの高速度で回転させつつ排気管１の壁に押しつけて壁に侵入させて、スリーブ２２を有する孔２１を形成する。
【００２３】
高速回転する錐４の先端が排気管１の壁に接触すると、局所的に高い温度上昇がもたらされ、排気管１の壁の金属が可塑状態になる。この状態で前進装置によって錐４に押力を加えて、錐４を排気管１の壁の中に漸進的に侵入させ、錐４の周囲の壁の金属材料を押し出しつつ、孔２１を形成する。錐４の前進方向に押し出された金属材料によって壁の内側の表面に円形の襞が形成され、一方、壁の外側の表面には、錐４の前進方向と逆方向に円形に盛り上がった瘤が形成される。
錐４の上部にあるカラー４１が壁の外表面に当接すると、排気管１の壁の外側の表面に盛り上がった金属材料は押し戻され、プローブ３の支持及びプローブ３と排気管１との間のシールを容易にする平らな面が形成される。
【００２４】
このようにして、スリーブ２２によって延伸され、所定の内径を有する孔２１が数秒で得られる。
【００２５】
第２工程においては、図３に示すように、プローブ３を捩じ込んで取り付けることを可能とする雌ねじ２３を、スリーブ２２に形成する。
【００２６】
雌ねじ２３は、スリーブ２２を構成する材料を変形させることにより、削り屑を発生させることなく形成する。このため、雌ねじ２３は、ねじ形状の加工面を有する工具５を使用して形成する。工具５を、スリーブ２２を構成する材料を変形させながら回転させる。その際、雌ねじ２３は、ねじ山の底からねじ山の頂に向かってスリーブ２２を構成する材料が移動することによって形成される。工具５の回転速度および侵入力は、ねじ山が望ましい抵抗を生じるように適合させる。望ましくは、工具５の回転速度を７００〜１５００ＲＰＭとするが、この回転速度は本発明を制限するものではない。
【００２７】
このようにして、本発明によれば、比較的簡単でかつ迅速に実施可能な第１工程と第２工程とによって、雌ねじを有するハウジング２を、排気管１の壁に直接設けることが可能であり、この方法は、一般的な孔あけまたは板金加工によって排気管に開口を設け、開口の周囲のバリ取りを行い、ステンレス製のプローブ支持体を作成し、該プローブ支持体を排気管に溶接し、最後にこれらの工程によって生じた金属粒子を洗浄して除去する、従来技術の方法よりも著しく簡単である。
【００２８】
それ故、リングまたは挿入物を填め込んで溶接する従来技術に較べて、本発明によって得られる雌ねじは質的に優れているという利点とは別に、本発明がより経済的で、実施がより簡単であるという補足的な利点が供せられる。
【００２９】
本発明は、以上記載され、図示された実施の態様に限定されるものでなく、それらは例示として示されたに過ぎない。本発明は、その精神に従って行なわれる範囲において、記載された手段のあらゆる等価な技術およびそれらの組合せを含むものである。
【００３０】
このように、本発明は酸素プローブを設置するための雌ねじを設けた孔の作成に限定されるものではなく、エンジンの制御に必要な種々の測定検知器またはプローブの設置、排気管に設けた触媒変換によって燃焼するガスの単数または複数の処理手段の診断に必要な、内燃機関の排気管に設ける、雌ねじを有するあらゆる孔の作成に応用可能である。同様に、本発明は複数の同心の管に覆われた排気管にも応用可能であり、この場合には、複数の同心の管の壁を貫通してスピニング穿孔を行なって、測定検知器を取り付けるための雌ねじを設けた孔を作成する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る内燃機関用排気装置の排気管に測定用のプローブを取り付けた状態を示す軸方向の部分断面図である。
【図２】プローブのハウジングの製造方法を示す、図１に示した排気管の一部の詳細図である。
【図３】プローブのハウジングの製造方法を示す、図１に示した排気管の一部の詳細図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：排気管
２：ハウジング
３：プローブ
４：錐
５：工具
２１：孔
２２：スリーブ
２３：雌ねじ
４１：カラー
【図１】
2008274959.tif 000003
【図２】
2008274959.tif 000004
【図３】
2008274959.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月8日(2008.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスがその中を流れる排気管（１）を有し、該排気管（１）は測定検知器の取付けを可能にするハウジング（２）を有し、該ハウジング（２）は、該排気管（１）の壁を貫通して該壁に直接設けられたスリーブ（２２）によって延伸された孔を有する内燃機関用排気装置を製造する方法であって、
スピニング穿孔を実施する第１工程と、引き続いて行われる、材料を変形させることによって雌ねじを設ける第２工程とによって該ハウジング（２）を形成する過程を有し、
第１工程において、尖頭形状を有する錐とその上部にあるカラーを含むスピニング穿孔用の工具を、所定の長さと直径を有する該スリーブが得られるまで、該スピニング穿孔用の工具の周囲へ該壁の材料を熔融および押出しするのに適した回転速度と侵入力とを用いて該壁へ貫通させて、該孔を形成しつつ、該錐の前進方向に押し出された金属材料によって該壁の内側の表面に円形の襞が形成され、該壁の外側の表面には、該錐の前進方向とは逆方向に円形に盛り上がった瘤が形成し、さらに該カラーが該壁の外表面に当接すると、該排気管の該壁の外側の表面に盛り上がった金属材料が押し戻され、該測定検知器の支持及び該測定検知器と該排気管とのシールを容易にする平らな面が形成される方法。
【請求項２】
前記スピニング穿孔用工具において、前記錐の上部とは底面に相当し、前記上部が前記カラーの一面に接しており、接触部において前記上部より前記カラーの該一面のほうが大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記排気管（１）の前記壁は、１〜３ｍｍの略均一な厚さを有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記排気管（１）の前記壁は非酸化性合金からなる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明はまた内燃機関用排気装置の製造方法に関し、特にプローブを取り付けるためのハウジングの製造方法に関する。本発明によれば、排気管の壁を貫通して作られるハウジングは、スピニング穿孔用の工具を、所定の長さと直径を有するスリーブが得られるまで、高速度で回転させつつ排気管の壁に押しつけて、工具と壁との材料との間の摩擦熱によって、工具の周囲へ壁の材料を熔融および押出しするのに適した回転速度と侵入力とを用いて壁へ貫通させて孔を形成する第１工程から出発して得られる。