(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗波板を作る粗波板形成工程と、
作られた粗波板の凹部に棒状のコアを挿入し、コアの挿入された状態で波部が重なる方向に押圧して矯正する矯正工程と、
からなることを特徴とする波板の製造方法。
【請求項２】
前記矯正する工程は雌型と雄型が閉じたとき円筒状キャビティを形成する型で波部が重なる方向に押圧して矯正する工程である請求項１に記載の波板の製造方法。
【請求項３】
前記粗波板を作る粗波板形成工程は、平板中央に中央波部を形成する中央波部形成工程と、該中央波部を狭持した状態でその両側の側波部を形成する側波部形成工程とからなる請求項１または２に記載の波板の製造方法。
【請求項４】
前記中央波部形成工程は波状の雌型の中央凹部に平板をその中央が一致するように載置する工程と、波状の雄型の中央凸部が該雌型の中央凹部に圧入する工程と、からなる請求項３に記載の波板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの製造方法で製造される外径が略円形で断面がヘアピン形状の波板。
【請求項６】
請求項５の波板をパイプに組み込んだ排気浄化触媒サポート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は自動車やオートバイの排気装置に配設される排気浄化触媒サポート用波板の製造方法、波板及び触媒サポートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車やオートバイの排気装置に配設される排気浄化触媒サポートは図１２に示すように、パイプ材２００とパイプ材２００内に組み込まれた波板１００とから構成されている。波板１００は高温の排気ガスに曝されるため耐熱鋼材で形成されている。波板１００は触媒が担持される表面積を広げた形状を採り、通常断面５山のヘアピン形状をしている。そのような波板１００は、雌型と雄型を使って５山の波部を同時にプレス成形する方法で製造されていた。そして波板１００をパイプ材２００に圧入して密着させた後、ろう付け加工され触媒サポートが形成されていた。
【０００３】
ヘアピン形状の触媒サポートはセルが粗く、セル壁厚が厚いため、エンジン失火などによる異常高温に強く、２・４サイクルエンジンに搭載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
波板１００に使用される耐熱鋼材は、例えば、組成が２０％Ｃｒ−５％Ａｌ鋼板で、厚さが０．５ｍｍ、伸びが約１５％、硬度が約２２０ＨＶである。このため、この耐熱鋼板は成形性が悪く、同時成形する従来の製造法ではプレス時に波板１００に割れや擦り傷が発生するとともに金型にも擦り傷が発生し、問題であった。割れや擦り傷が発生するのは、中央波部が成形される途中でその両側の側波部が形成される際、金型に材料の供給が不足するため及び材料の伸びが少ないために金型と材料が擦れることによると考えられる。
【０００５】
また、波板をパイプに圧入すると、波板とパイプの内壁及び波板同士に隙間が発生し、隙間のない触媒サポートを作ることが困難であった。隙間が発生するのは、圧入時に波板の波部が重なる方向に圧縮されるため、波部のＲ形状が潰れることによると考えられる。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、擦り傷や割れが発生しない波板の製造方法を提供することと、パイプに圧入する際隙間が発生しない波板を製造する方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る波板の製造方法は、粗波板を作る粗波板形成工程と、作られた粗波板の凹部に棒状のコアを挿入し、コアの挿入された状態で波部が重なる方向に押圧して矯正する矯正工程と、からなることを特徴とする。
【０００９】
【実施の形態】
粗波板形成工程は、平板中央に中央波部を形成する中央波部形成工程と、該中央波部を狭持した状態でその両側の側波部を形成する側波部形成工程と、からなり、５山を持つ波板の製造を可能とする。側波部形成工程を繰り返すことで、９山の波板を製造することができる。すなわち、平板中央に中央波部を形成する中央波部形成工程と、該中央波部を狭持した状態でその両側の側波部を形成する側波部形成工程と、該側波部を狭持した状態でさらにその両側の側々波部を形成する側々波部形成工程とからなるようにする。
【００１０】
前記中央波部形成工程は波状の雌型の中央凹部に平板をその中央が一致するように載置する工程と、波状の雄型の中央凸部が該雌型の中央凹部に圧入する工程と、からなるようにすると、平板中央に確実に中央波部を形成することができる。
【００１１】
また、前記側波部を形成する工程を前記雌型の中央凹部の両側凹部に前記雄型の中央凸部の両側凸部が圧入する工程にすると、中央波部の両側に側波部を確実に形成することができる。側波部形成工程は前記雌型の中央凹部と両側凹部の間の凸部を、前記雄型の中央凸部と両側凸部の間の凹部に圧入する工程でも良い。
また、波状の雄型と雌型の場合は、隣り合う凸部と凸部の間は凹部であり、凹部と凹部の間は凸部であるから、側波部形成工程は、雌型の中央凹部の両側凹部に雄型の中央凸部の両側凸部が圧入するのと、雌型の中央凹部と両側凹部の間の凸部を前記雄型の中央凸部と両側凸部の間の凹部に圧入することが同時に行われる工程でも良い。
【００１２】
さらに、前記雄型は前記両側凸部の中央溝部に前記中央凸部の上端部が加圧手段を介して枢着されていると、雄型を雌型に圧入する際、両側凸部を加圧するだけで最初中央凸部が圧入され、続いて中央波部を狭持した状態で両側凸部が圧入される。したがって、自動化、量産化に適している。
【００１３】
前記加圧手段にはコイルばね、板ばね、油圧ピストン、など適宜使用できる。
【００１４】
本発明の波板の製造方法は、粗波板を作る粗波板形成工程と、作られた粗波板の凹部に棒状のコアを挿入し、コアの挿入された状態で波部が重なる方向に押圧して矯正する矯正工程と、からなる。この波板の製造方法の粗波板形成工程は本発明の波板の製造方法に限定されない。すなわち、いかなる方法で製造された粗波板も擦り傷や割れがなければ、その粗波板の凹部に棒状のコアを挿入し、コアの挿入された状態で波部が重なる方向に押圧して矯正することで、パイプに圧入する際隙間が発生しない波板を製造することができる。
【００１５】
棒状のコアは粗波板の波部の曲率半径と等しい半径のコアが好ましい。波部の形状を損なうことなく矯正できるからである。
【００１６】
前記矯正する工程が雌型と雄型が閉じたとき円筒状キャビティを形成する型で波部が重なる方向に押圧して矯正する工程であると、パイプに圧入する際、隙間が発生しない波板を確実に形成することができる。
【００１７】
また、円筒状キャビティの内径は、圧入すべきパイプの内径に近い方が、パイプに圧入する際、隙間が発生しない波板を、より確実に形成することができる。
矯正された波板は材料のスプリングバック作用で少し広がるので、キャビティの内径はパイプの内径より小さくても良い。
【００１８】
波板に使用される鋼材は、自動車やオートバイの排気装置に配設される排気浄化触媒サポート用の場合は、たとえば、組成が２０％Ｃｒ−５％Ａｌのような耐熱鋼材製の鋼板が適している。耐熱鋼材としてはその他に、SUS304やSUS430などでもよい。
【００１９】
【作用】
本発明の粗波板の製造方法は、中央波部形成工程の後に側波部形成工程で該中央波部を狭持した状態でその両側の側波部を形成するので、金型への材料の供給不足が生ぜず擦り傷や割れの発生が生じにくい。
【００２０】
本発明の波板の製造方法は、粗波板の凹部に棒状のコアを挿入し、コアの挿入された状態で波部が重なる方向に押圧して矯正するので、パイプに圧入する際波部のＲ形状が潰れることがなく、隙間が発生しない。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２２】
実施例１
実施例１による５山の粗波板の製造プロセスを図１〜図４に示す。図１は厚さ０．５mm、幅１９５mm、長さ１１０mmの耐熱鋼（１８％Ｃｒ−３％Ａｌ）平板１を雄型２と雌型３の間に挿入した状態を示す。雄型２は、山（３）（図では○の中に３と記す）用の中央凸部２１、山（１）（図では○の中に１と記す）と（５）（図では○の中に５と記す）用の両側凸部２２、加圧手段としての波状スプリング２３とからなる。中央凸部２１の元部２１２はコの字状をしており、元部２１２が両側凸部２２のコの字状中央溝部２２２にスプリング２３を介して枢着されている。スプリング２３の一端は中央溝部２２２の頂部に、他端は元部２１２のコの字状凹部の低部に固着されている。したがって、中央凸部２１はスプリング２３の伸縮によって中央溝部２２２をスライドする。
【００２３】
スプリング２３が収縮して中央凸部２１の首部２１１が両側凸部２２の首部２２１に一致すると山（２）（図では○の中に２と記す）、（４）（図では○の中に４と記す）用の凹部を形成する。なお、中央凸部２１の首部２１１が両側凸部２２の先端と一致している。
【００２４】
波状の雌型３は山（３）（図では○の中に３と記す）用の中央凹部３１と山（１）（図では○の中に１と記す）、（５）（図では○の中に５と記す）用の両側凹部３２、及び中央凹部と両側凹部の間に山（２）（図では○の中に２と記す）と（４）（図では○の中に４と記す）用の凸部３３を持っている。
【００２５】
雄型２と雌型３の互いに対応する凹凸の曲率半径は５ｍｍである。
【００２６】
図１の状態で雄型２を図示しない加圧手段で加圧すると、スプリング２３が殆ど収縮しない状態で、雄型２の中央凸部２１が平板１を伴って雌型３の中央凹部３１に圧入されて中央波部の山（３）（図では○の中に３と記す）が形成され出すと同時に、平板１は雌型の山（２）（図では○の中に２と記す）と（４）（図では○の中に４と記す）用の凸部３３で下面から押し上げられ、雄型２の両側凸部２２で上面から押し下げられ、図２の状態になる。さらに雄型２を加圧して降下させると、雄型２の中央凸部２１が雌型３の中央凹部３１に完全に圧入され、平板１に中央波部の山（３）（図では○の中に３と記す）が形成される。
【００２７】
次にこの状態、すなわち、中央波部を狭持した状態でさらに雄型２を加圧すると、スプリング２３が収縮し両側凸部２２が降下し雌型３の山（１）（図では○の中に１と記す）と（５）（図では○の中に５と記す）用の両側凹部３２への圧入を開始すると同時に、中央凸部２１と両側凸部２２との間に山（２）（図では○の中に２と記す）、（４）（図では○の中に４と記す）用の凹部を形成し始め、雌型３の山（２）（図では○の中に２と記す）と（４）（図では○の中に４と記す）用の凸部３３が雄型２の山（２）（図では○のかに２と記す）、（４）（図では○の中に４と記す）用凹部に圧入され始める。さらに、雄型２を加圧すると、スプリング２３が収縮し両側凸部２２が雌型３の山（１）（図では○の中に１と記す）と（５）（図では○の中に５と記す）用の両側凹部３２に圧入され、雌型３の山（２）（図では○の中に２と記す）、（４）（図では○の中に４と記す）用凸部３３が雄型２の山（２）（図では○の中に２と記す）、（４）（図では○の中に４と記す）用凹部に圧入され、最終的に図3に示す状態になり、平板１に両側の側波部が形成される。
【００２８】
図４は成形後、型から取り出した波板の斜視図であるが、擦り傷や割れの発生が無かった。
【００２９】
実施例２
実施例２による波板の製造プロセスを図５〜図７に示す。図５は実施例１で製造した波板１０の波部にコアとしての直径１０ｍｍの丸棒６を挿入して、半円筒状の雄型４とU字状の雌型５のキャビティ内に波板１０の波部が重なる方向と型が閉じる方向が一致するようにセットした状態を示す。雄型４の半円筒の曲率半径と雌型５のＲ部の曲率半径はそれぞれ１５ｍｍで、雄型４と雌型５が閉じた状態で直径３０ｍｍの円筒状キャビティを形成する。図５の状態で雄型４を雌型５に圧入したところ、波板１０は波部が重なる方向に押圧され、図６の状態になった。
【００３０】
波部の曲率を５ｍｍに保ったまま外形を３０ｍｍに矯正することができた。図７は金型４と５から取り出し、丸棒６を取り除いた波板を示す。金型から取り出すと材料のスプリングバックにより若干広がったが、波部の変形や潰れの無い波板を製造することができた。これを内径２９．４ｍｍ、外形３１．８ｍｍのステンレス製パイプに圧入したところ、波部のＲ形状が潰れることがなく、隙間が発生しなかった。パイプ内壁にろうスラリーを塗布した後波板を圧入し、ろう付け熱処理することで良好なヘアピン形状触媒サポートが完成した。
【００３１】
実施例３
実施例３よる９山の波板の製造プロセスを図８〜図１１に示す。図８は厚さ０．５ｍｍ、幅３５０ｍｍ、長さ１１０ｍｍの耐熱鋼（１８％Ｃｒ-３％Ａｌ鋼）平板１を雄型７と雌型８の間に挿入した状態を示す。雄型７は、山（５）（図では○の中に５と記す）用の中央凸部７１、山（３）（図では○の中に３と記す）と（７）（図では○の中に７と記す）用の第一両側凸部７２、山（１）（図では○の中に１と記す）と（９）（図では○の中に９と記す）用の第二両側凸部７３、加圧手段としての第一波状スプリング７４、第二波状スプリング７５とからなる。
【００３２】
中央凸部７１の元部７１２はコの字状をしており、元部７１２が第一両側凸部７２のコの字状中央溝部７２２に第一スプリング７４を介して枢着されている。第一スプリング７４の一端は中央溝部７２２の頂部に、他端は元部７１２のコの字状凹部の低部に固着されている。したがって、中央凸部７１は第一スプリング７４の伸縮によって中央溝部７２２をスライドする。第一スプリング７４が収縮して中央凸部７１の首部が両側凸部７２の首部に一致すると山（２）（図では○の中に２と記す）、（４）（図では○の中に４と記す）用の凹部を形成する。
【００３３】
第一両側凸部７２の元部は第二両側凸部７３のコの字状中央溝部７３２に第２スプリング７５を介して枢着されている。第二スプリング７５の一端は中央溝部７３２の頂部に、他端は第一両側凸部７２の上面に形成された凹部に固着されている。したがって、第一両側凸部７２は第二スプリング７５の伸縮によって第二両側凸部７３の中央溝部７３２をスライドする。第二スプリングが収縮して第一両側凸部７２の首部が第二両側凸部７３の首部に一致すると、山（２）（図では○の中に２と記す）、（８）（図では○の中に８と記す）用の凹部を形成する。
【００３４】
波状の雌型８は山（５）（図では○の中に５と記す）用の中央凹部８１と山（３）（図では○の中に３と記す）、（７）（図では○の中に７と記す）用の第一両側凹部８２、山（１）（図では○の中に１と記す）、（９）（図では○の中に９と記す）用の第二両側凹部８３を持ち、かつ、中央凹部と第一両側凹部の間に山（４）（図では○の中に４と記す）と（６）（図では○の中に６と記す）用の凸部８４を、第一両側凹部と第二両側凹部の間に山（２）（図では○の中に２と記す）と（８）（図では○の中に８と記す）用の凸部８５を、持っている。
【００３５】
雄型７と雌型８の互いに対応する凹凸の曲率半径は５ｍｍである。
【００３６】
図８の状態で雄型７を図示しない加圧手段で加圧すると、第一スプリング７４、第二スプリング７５が殆ど収縮しない状態で、雄型７の中央凸部７１が平板１を伴って雌型８の中央凹部８１に圧入されて中央波部の山（５）（図では○の中に５と記す）が形成され出すと同時に、平板１は雌型の山（４）（図では○の中に４と記す）と（６）（図では○の中に６と記す）用の凸部８４で下面から押し上げられ、雄型７の第一両側凸部７２で上面から押し下げられる。さらに雄型７を加圧して降下させると、雄型７の中央凸部７１が雌型８の中央凹部８１に完全に圧入され、平板１に中央波部の山（５）（図では○の中に５と記す）が形成される。
【００３７】
次にこの状態すなわち、中央波部を狭持した状態でさらに雄型７を加圧すると、第一スプリング７４が収縮し第一両側凸部７２が降下し雌型８の山（３）（図では○の中に３と記す）と（７）（図では○の中に７と記す）用の第一両側凹部８２への圧入を開始すると同時に、中央凸部７１と第一両側凸部７２との間に山（４）（図では○の中に４と記す）、（６）（図では○の中に６と記す）用の凹部を形成し始め、雌型８の山（４）（図では○の中に４と記す）と（６）（図では○の中に６と記す）用の凸部８４が雄型７の山（４）（図では○の中に４と記す）、（６）（図では○の中に６と記す）用凹部に圧入され始め、図９の状態になる。
【００３８】
さらに、雄型７を加圧すると、第一両側凸部７２が雌型８の第一両側凹部８２に完全に圧入され、側波部の山（３）（図では○の中に３と記す）と（７）（図では○の中に７と記す）及び山（４）（図では○の中に４と記す）と（６）（図では○の中に６と記す）が形成される。次に、この状態すなわち、側波部を狭時した状態でさらに雄型７を加圧すると、第二スプリング７５が収縮し第二両側凸部７３が雌型８の山（１）（図では○の中に１と記す）と（９）（図では○の中に９と記す）用の第二両側凹部８３に圧入され、雌型８の山（２）（図では○の中に２と記す）、（８）（図では○の中に８と記す）用凸部８５が雄型７の山（２）（図では○の中に２と記す）、（８）（図では○の中に８と記す）用凹部に圧入され、最終的に図１０に示す状態になり、平板１に側々波部が形成される。
【００３９】
図１１は成形後、型から取り出した波板の断面図であるが、擦り傷や割れの発生が無かった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波板の製造方法によれば、金型への材料の供給不足が生ぜず擦り傷や割れの発生がない。また、パイプに圧入する際、波部のＲ形状が潰れることがなく、隙間が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の製造プロセスの初期段階を示す断面図である。
【図２】実施例１の製造プロセスの途中段階を示す断面図である。
【図３】実施例１の製造プロセスの最終段階を示す断面図である。
【図４】実施例１の製造プロセスで製造された波板の斜視図である。
【図５】実施例２の製造プロセスの初期段階を示す断面図である。
【図６】実施例２の製造プロセスの最終段階を示す断面図である。
【図７】実施例２の製造プロセスで製造された波板の断面図である。
【図８】実施例３の製造プロセスの初期段階を示す断面図である。
【図９】実施例３の製造プロセスの途中段階を示す断面図である。
【図１０】実施例３の製造プロセスの最終段階を示す断面図である。
【図１１】実施例３の製造プロセスで製造された波板の断面図である。
【図１２】触媒サポートの断面図である。
【符号の説明】
１・・・平板、２、４、７・・・雄型、３、５、８・・・雌型、６・・・コア、１０・・・波板、２１、７１・・・中央凸部、２２、７２、７３・・・両側凸部、２３、７４、７５…加圧手段、３１、８１・・・中央凹部、３２、８２、８３・・・両側凹部
【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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