(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガス処理装置のハウジング内にインサートを簡易に装着することを可能とする実施形態を提供する。【解決手段】筒状のハウジング2と、ハウジングに交換可能に配置され、筒状の筐体6と筐体に固定された少なくとも一つの排気ガス処理エレメント7を有するインサート5とを備える、内燃機関の排気系統用の排気ガス処理装置1に関する。インサートはハウジングの長手方向中心軸10に平行な挿入方向9に沿って挿入可能である。筐体が軸方向対向ストッパーに対し挿入方向に沿って軸方向に当接する軸方向ストッパーを筐体外面15に有し、対向ストッパーはハウジング内面17に形成されており、少なくとも一つのボルト部材19がハウジング内面に設けられ、ボルト部材は、挿入方向に沿って筐体に形成された支持構造部20に軸方向に設けられる。【選択図】図１
2017002899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系統用の排気ガス処理装置であって、
筒状のハウジング（２）と、
前記ハウジング（２）に交換可能に配置され、筒状の筐体（６）と該筐体（６）に固定された少なくとも一つの排気ガス処理エレメント（７）を有するインサート（５）とを備え、
前記インサート（５）は前記ハウジング（２）に、該ハウジング（２）の長手方向中心軸（１０）に平行な挿入方向（９）に沿って挿入可能であり、
前記筐体（６）は、軸方向対向ストッパー（１６）に対し挿入方向（９）に沿って軸方向に当接する軸方向ストッパー（１４）を筐体外面（１５）に有し、前記対向ストッパーは前記ハウジング（２）のハウジング内面（１７）に形成されており、
少なくとも一つのボルト部材（１９）が前記ハウジング内面（１７）に設けられ、前記ボルト部材（１９）は、挿入方向（９）に沿って前記筐体（６）に形成された支持構造部（２０）に軸方向に設けられている、排気ガス処理装置。
【請求項２】
前記対向ストッパー（１６）は、前記ハウジング（２）内部において、該ハウジング（２）の軸方向両端部から軸方向に離間した位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス処理装置。
【請求項３】
前記ボルト部材（１９）は、前記ハウジング（２）内部において、該ハウジング（２）の軸方向両端部から軸方向に離間した位置に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の排気ガス処理装置。
【請求項４】
前記各ボルト部材（１９）は径方向にバネ弾性を有する形状に構成され、該ボルト部材が前記支持構造部（２０）と協働して、前記インサート（５）を前記ハウジング（２）内で軸方向に固定する固定位置（ＶＳ）と、前記ボルト部材１９が前記支持構造部（２０）を解放し、それにより前記インサート（５）を前記ハウジング（２）から前記挿入方向（９）とは逆の抜出し方向（１１）に抜き取り可能とする解放位置（ＥＳ）との間で弾性的に変位可能であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項５】
前記各ボルト部材（１９）は、前記ストッパー（１４）が前記対向ストッパー（１６）に対し軸方向に付勢されるよう、前記支持構造部（２０）に対し付勢された状態で支持されていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項６】
前記各ボルト部材（１９）は、前記支持構造部（２０）と協働するボルト側面部（２６）が傾斜した形状で構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項７】
前記各ボルト部材（１９）は、前記ハウジング内面（１７）において径方向にバネ弾性を有する形状に構成され、前記傾斜ボルト側面部（２６）が、前記筐体（６）に軸方向の付勢力を及ぼすように、前記支持構造部（２０）に対して径方向に付勢された状態で当接していることを特徴とする、請求項６に記載の排気ガス処理装置。
【請求項８】
前記ストッパー（１４）は、前記筐体（６）の、挿入方向（９）の前進側軸方向端部（２８）に形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項９】
前記ストッパー（１４）は、周方向（２１）の全周にわたる筐体段差部（２９）により形成され、該筐体段差部は、少なくとも一つの排気ガス処理エレメント（７）を含むエレメント受け部（３１）と筐体カラー部（３０）とをつないでおり、該筐体カラー部の外径（３５）は、前記エレメント受け部（３１）の外径（３６）よりも小さいことを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項１０】
前記対向ストッパー（１６）は、周方向（２１）の全周にわたるハウジング段差部（３２）により形成され、該ハウジング段差部（３２）は、前記インサート（５）が配置されるインサート受け部（３４）とハウジングカラー部（３３）とをつないでおり、該ハウジングカラー部（３３）の内径（３７）は、前記インサート受け部（３４）の内径（３８）よりも小さいことを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項１１】
前記ハウジングカラー部（３３）の内径（３７）は前記筐体カラー部（３０）の外径（３５）よりも大きく、かつ前記エレメント受け部（３１）の外径（３６）よりも小さく、
前記インサート受け部（３４）の内径（３８）は前記エレメント受け部（３１）の外径（３６）よりも大きいことを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の排気ガス処理装置。
【請求項１２】
環状の空隙（３９）が前記ハウジング内面（１７）と前記筐体外面（１５）の間に径方向に形成され、該空隙に少なくとも一つのシール材（４０）が配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項１３】
前記支持構造部（２０）は、前記筐体（６）の、前記挿入方向（９）とは逆方向に前記ストッパー（１４）から離間して対向する軸方向端面（４１）に形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項１４】
少なくとも一つの支持タブ（４２）が前記筐体（６）に設けられ、該支持タブは前記筐体（６）を前記ハウジング内面（１７）に対し径方向に支持していることを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項１５】
少なくとも一つの抜出し用係合部（４５）が前記筐体（６）に設けられ、該係合部（４５）には、前記インサート（５）を前記ハウジング（２）から抜き取るために、抜出し治具が形状に合致するように係合することを特徴とする、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項１６】
前記ハウジング（２）は、各々のボルト部材（１９）から前記挿入方向（９）とは逆方向に離間した領域（４６）において開閉自在であり、前記ハウジング（２）が開放されているときに前記インサート（５）を前記ハウジング（２）から抜き取り、また挿入することができることを特徴とする、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の排気ガス処理装置に用いられるインサートであって、
少なくとも一つの排気ガス処理エレメント（７）が固定された筐体（６）を備え、
該筐体（６）は、前記ハウジング（２）に挿入方向（９）に沿って軸方向に挿入可能であり、
前記筐体（６）は、組み上げ時には前記ハウジング（２）の前記対向ストッパー（１６）に軸方向に対向する軸方向ストッパー（１４）と、組み付け時には各々のボルト部材（１９）が軸方向に支持される支持構造部（２０）とを有することを特徴とする、インサート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系統用の排気ガス処理装置に関し、該処理装置のハウジングには、少なくとも一つの排気ガス処理エレメントを有するインサートが交換可能に装着される。本発明はさらに、上記排気ガス処理装置に用いられるインサートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば触媒コンバータや粒子フィルターといった排気ガス処理装置は通常、排気ガスを導く筒状のハウジングを備え、当該ハウジング内に少なくとも一つの排気ガス処理エレメントが配置されているが、この排気ガス処理エレメントが、排気ガス処理装置の構成に応じて触媒コンバータエレメントであったり粒子フィルターエレメントであったりする。このような排気ガス処理装置には、複数の同様なまたは異なる排気ガス処理エレメントが配置されることも知られている。例えば、粒子フィルターエレメントの上流側に酸化触媒コンバータエレメントを配置すること、あるいはＳＣＲ触媒コンバータエレメントの下流側に酸化触媒コンバータエレメントを配置することが考えられる。後者の場合、ＳＣＲとは選択的触媒還元（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を指す。同様に、ＳＣＲ触媒コンバータエレメントの上流側に粒子フィルターエレメントを配置することも考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような排気ガス処理エレメントは、稼働中にある程度摩耗するので、当該エレメントを備える排気系においては稼働寿命中に、各々の排気ガス処理エレメントの分解、清掃、再装着、または新品との交換が必要となり得る。このようなメンテナンス作業を容易とするため、各々の排気ガス処理エレメントをインサート内に配置し、当該インサートを排気ガス処理装置のハウジング内に交換可能に装着することが考えられる。この場合、例えば、触媒コンバータや粒子フィルターに用いられるセラミック基板の面倒な取り付けを上記インサート内で行うことができ、かつ、当該インサートをハウジング内に適宜、交換可能に装着することができる。
【０００４】
本発明は上記の点に関してなされたものである。本発明は、上記のような排気ガス処理装置またはインサートに関して、排気ガス処理装置のハウジング内にインサートを簡易に装着することを可能とする改善された実施形態を提供するものであり、このような実施形態によればメンテナンスにおいて、インサートの交換、またはインサートの分解と装着をそれぞれ簡易化することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、上記の課題は独立項の主題により解決できる。有益な実施形態は従属項の主題となっている。
【０００６】
本発明は概略、排気ガス処理装置のハウジング内にインサートを固定するために、一方で軸方向移動規制部材を設け、他方で軸方向固定機構を設けるという構成に基づくものである。前記軸方向移動規制部材は前記インサートの筒状の筐体と筒状のハウジングとの間に設けられ、前記インサートを前記ハウジングに挿入方向に挿入する際の限界として作用する。つまり、インサートのハウジング内における軸方向の位置は、この軸方向移動規制部材により規制される。前記固定機構は、インサートについての軸方向の位置を、インサートがハウジングに対して挿入方向とは逆方向に動くのを阻止することにより、固定するものである。これによってインサートとハウジング間の所定の相対位置が確保され、その結果ハウジング内へのインサートの適切な取り付けあるいは装着を容易に行うことができる。前記軸方向移動規制部材および前記軸方向固定機は、それぞれハウジングの内部に、言い換えればハウジングの軸方向における両端部の間の位置に、配置または形成される。
【０００７】
前軸方向移動規制部材は、好ましくは、軸方向におけるストッパー及びこれを補完する軸方向における対向ストッパーで構成され、前記ストッパーは前記筐体の外周側に形成され、前記対向ストッパーは、前記ハウジングの内周側に形成されている。インサートをハウジングに挿入した際、前記ストッパーが前記対向ストッパーに当接した時点で、インサートは、該インサートとハウジング間の所定の相対位置に到達したことになる。前記対向ストッパーは、ハウジングの軸方向両端部から軸方向に適切に離間している。好適には、前記固定機構は少なくとも一つのボルト部材及び支持構造部を備え、ボルト部材は各々前記ハウジングの内周側に配置され、前記支持構造部は前記筐体上に形成されている。固定された状態では、各々のボルト部材は支持構造部上で軸方向に挿入方向に向けられている。したがって、インサートは、軸方向における、挿入方向とは逆の抜出し方向への変異が阻止される。各々のボルト部材は、ハウジングの軸方向両端部から軸方向に適切に離間している。
【０００８】
インサートがハウジングに交換可能に装着されるためには、インサートを、目標として定めている態様で、排気ガス処理装置に対して整合させる必要があり、当該整合は単に幾何学的に適合させるだけのことではない。具体的には軸方向ストッパーをインサートの筐体外周側に配置する必要があり、軸方向ストッパーは、インサートが該インサートとハウジング間の所定の相対位置に到達した時点で、ハウジング側の対向ストッパーと協働する。さらに、インサートの筐体上の支持構造部は、ハウジングに対してインサートを軸方向に固定するためにハウジングのボルト部材と協働するよう、言い換えればインサート側のストッパーがハウジング側の対向ストッパーに軸方向に当接するよう、構成する必要がある。
【０００９】
各々の前記ボルト部材は、好ましくは前記ハウジングとは別部材であり、該ハウジングに、または該ハウジングの内側に固定されているとよい。例えば、ボルト部材はハウジングに溶接またはハンダ付けされていてもよい。前記ボルト部材は、前記ハウジングに強固に取り付けられた把持部と、当該把持部に対し径方向に弾性的に調節可能なスプリング部またはボルト部とを有するスプリングタブとして構成してもよい。当該スプリングタブには、例えば後述するボルト側面部を形成してもよい。
【００１０】
このように別体として構成することにより各々のボルト部材はハウジングの内面に当接し、インサートの筐体はハウジングの内面に対して、該ハウジングの内面と前記筐体の外面との間に環状の空隙が形成されるような寸法に形成される。この環状の空隙は、インサートの分解時およびボルト部材への取付時に該インサートをバイパスさせられるようにボルト部材を配置するに充分な寸法を有している。
【００１１】
このようなボルト部材を周方向に複数、好ましくは均等な分布で配置するとよい。
【００１２】
各々の前記ボルト部材は、上記のボルト部が前記把持部から周方向に突出するよう、周方向に延在していてもよい。
【００１３】
有利な実施形態によれば、各々のボルト部材は、径方向にバネ弾性力を有するよう、具体的には固定位置と解放位置との間で弾性的に調整可能となるように構成されている。固定位置では、各々のボルト部材は、支持構造部と協働して、インサートをハウジング内に軸方向に固定する働きをする。一方、解放位置では、各々のボルト部材は支持構造部を解放して、インサートをハウジングから挿入方向とは逆の抜出し方向に引き出すことを可能とする。ボルト部材が解放位置にある時には当然、同じインサートまたは別のインサートをハウジングに対し挿入方向に挿入することができる。このようなバネ弾性を有するボルト部材は特に安価に製造でき、かつ高い信頼性を有するものである。
【００１４】
さらなる有利な実施形態によれば、各々のボルト部材は前記支持構造部に対し付勢された状態で、言い換えれば前記ストッパーが前記対向ストッパーに対し軸方向に付勢された状態で、支持されていてもよい。ボルト部材が支持構造部に対し付勢されていることにより、インサートとハウジング間の軸方向の遊び、また好ましくは径方向の遊びも、抑制することができる。例えば、騒音を発するようなインサートとハウジング間の相対的なガタつきを防止できる。加えて、製造上の誤差も吸収することができる。
【００１５】
さらなる有利な実施形態によれば、各々のボルト部材に、前記支持構造部と協働する側面部を傾斜した形状で形成してもよい。当該傾斜した形状により、ボルト側面部はハウジングの長手方向中心軸に垂直な断面に対し、例えば０度より大きく４５度より小さい角度で傾斜することとなる。各々のボルト部材の傾斜したボルト側面部により、特に複数のボルト部材が周方向に分布配置されている場合、インサートの径方向の中心位置もまたハウジング内で規定される。
【００１６】
さらなる好適な展開によれば、各々の前記ボルト部材は前記ハウジング内面に対して径方向にバネ弾性力を有するよう構成され、前記支持構造部に対し径方向に付勢された状態とすることができる。傾斜ボルト側面部は筐体に対し軸方向に付勢力を発生し、これにより筐体を、ストッパーを介して対向ストッパーに押し付ける。傾斜ボルト側面部は、このようにボルト部材の径方向の付勢力を偏向させ、筐体に対する軸方向の付勢力に変換する。
【００１７】
さらなる有利な実施形態において、前記ストッパーは前記筐体の、前記挿入方向において前進側である軸方向端部に配置されている。これにより、前記ストッパーを特に簡易な構造とすることができる。
【００１８】
好ましくは、前記ストッパーは、前記筐体の周方向の全周にわたって形成された筐体段差部であってもよい。当該筐体段差部は各々の排気ガス処理エレメントを含むエレメント受け部と、筐体カラー部とをつないでいる部分であり、該段差部の外径は、前記エレメント受け部の外径よりも小さくなっている。言い換えれば、筐体段差部はエレメント受け部に比べて収縮した筐体カラー部を形成している。このような筐体段差部は特に安価に形成可能である。また、ストッパーもこの部分の全周にわたって形成され、それによりインサートとハウジング間において周方向に均一な支持を実現している。
【００１９】
上記の実施形態と同時に実現可能なさらなる実施形態において、前記対向ストッパーは、ハウジングの周方向の全周にわたって形成されたハウジング段差部であってもよい。当該ハウジング段差部は、インサートを含むインサート受け部と、ハウジングカラー部とをつないでいる部分であり、該段差部の内径は前記インサート受け部の内径より小さくなっている。言い換えれば、ハウジング段差部はインサート受け部に比べて収縮したハウジングカラー部を形成している。また、この段差部は比較的容易に形成可能である。加えて、ハウジング段差部は周方向に全周にわたって形成されているので、インサートとハウジング間において周方向に均一な支持を実現している。ハウジングカラー部の外面には、例えばハウジングの吸気ファンネルを配置し、溶接またはハンダ付けにより固定してもよい。
【００２０】
特に有利なさらなる展開として、上記の筐体段差部およびハウジング段差部の双方を形成してもよい。これにより組み上げた時点で、筐体段差部はハウジング段差部に対して軸方向に当接することになる。筐体段差部とハウジング段差部とは、周方向に対し垂直に見た形状において筐体の外面とハウジングの内面との間に疑似的に点接触が起こるよう相互に調整されるが、実際には周方向に線状に閉塞するよう接触している。
【００２１】
具体的には、前記筐体段差部とハウジング段差部とを、前記ハウジングカラー部の内径が前記筐体カラー部の外径より大きく、かつ前記エレメント受け部の外径よりも小さくなるよう、相互に調整してもよい。また、前記インサート受け部の内径は前記エレメント受け部の外径よりも大きい。これにより、筐体カラー部の外径とハウジングカラー部の内径との間、およびエレメント受け部の外径とインサート受け部の内径との間の双方において、径方向に環状の空間が形成され、当該空間において筐体段差部とハウジング段差部との接触は筐体段差部とハウジング段差部それぞれの円錐形状部分で実現される。これに加え、前記ストッパーの領域では、インサートのハウジング内での径方向中心の位置決めが実現できる。この場合の筐体段差部とハウジング段差部との協働は、バルブプレートとバルブシートとの協働と類似したものであり、バルブプレートが筐体段差部に相当し、バルブシートがハウジング段差部に相当する。したがって、ここで言及した軸方向限界ストッパーは筐体とハウジングとの間を密閉する機能を果たし、排気ガスがインサートを迂回して漏出するリスクを低減することができる。
【００２２】
さらなる有利な実施形態において、前記ハウジングの内面と前記筐体の外面の間に径方向に環状の空隙を形成してもよく、当該環状の空隙には、前記筐体に対して別体であり、かつ前記ハウジングに対しても別体である少なくとも一つのシール材を配置してもよい。このようなシール材を配置することで、排気ガスがハウジング内でインサートを迂回して漏出するリスクを低減することができる。前記シール材は前記筐体の外面に緩く装着されている。好ましくは、シール材を前記ハウジングの内面にも緩く装着するとよい。
【００２３】
さらなる実施形態によれば、前記支持構造部は、前記筐体の、挿入方向とは逆方向、すなわち抜出し方向に、前記ストッパーから離間して対向する軸方向端面により形成されている。インサートを挿入した際、インサートの前進側先端が該インサートの前端を構成するとすれば、支持構造部はインサートの後端部に位置することになる。筐体の軸方向端面を用いることにより、支持構造部の形成を簡易化できる。特に、円筒形のハウジングと円筒形の筐体とを任意に使用する場合、ボルト部材と支持構造部との相互位置を正しく位置決めするに当たって、インサートとハウジングとの位置関係は考慮する必要がなくなる。
【００２４】
さらなる実施形態において、前記筐体に、該筐体を前記ハウジングの内面に対して径方向に支持する少なくとも一つの支持タブを設けてもよい。この支持タブにより、インサートとハウジング間の径方向の位置決めが容易となる。好ましくは、インサートをハウジング内で径方向中心に位置決めするため、このような支持タブを周方向に複数、分布配置するとよい。また、支持タブは、筐体の前記軸方向端面に形成するのが好ましく、さらに好ましくは該端面上に一体に形成するのがよい。
【００２５】
さらなる実施形態において、前記筐体に少なくとも一つの抜出し用係合部を設けてもよく、当該係合部には、前記インサートを前記ハウジングから抜き取るため形状が合致する抜出し治具が係合する。このような抜出し用係合部は例えば、筐体の下側の切断エッジに、抜出し治具が後ろ側から係合できるように形成することができる。特に簡易な実施形態として、抜出し用係合部を筐体の径方向の開口として形成し、該開口と形状的に合致する抜出し治具を開口の径方向外側または内側から進入させるとよい。特に好適な例として、抜出し用係合部を、筐体上に配置された抜出しタブに形成してもよい。このような抜出しタブは例えば、支持構造部が形成されている、筐体の軸方向端面に形成することができる。好ましくは、このような抜出し用係合部または抜出しタブを複数、周方向に分布配置するとよい。抜出しタブはそれぞれ径方向の開口を有するのが好ましく、この場合当該開口の周縁が抜出し用係合部として機能する。
【００２６】
さらなる有利な実施形態において、前記ハウジングは、挿入方向とは逆方向に各々の前記ボルト部材から離間した領域において開閉可能であり、これによりハウジングが開放されているときはインサートを該ハウジングから抜き出し可能かつ該ハウジングに挿入可能である。例えば、ハウジングはその排気側に排気ファンネルを備えてもよく、該排気ファンネルは、ハウジングの他の部分に適切な簡易固定手段を用いて容易に固定または取り外しができるようになっている。同様に、ハウジングを軸方向に二つに分割し、当該二つの部分のうち内側に位置するほうをハウジングの開口部に挿入可能として、当該二つの部分を取り外し可能に連結してもよい。基本的に、これらハウジング部分のそれぞれには少なくとも一つのインサートを配置することができ、また上記の方法により軸方向限界ストッパーおよび固定機構も配置することができる。同様に、ハウジング内には、複数のインサートを、個別の軸方向限界ストッパーおよび固定機構を軸方向に連ねるようにして配置してもよい。
【００２７】
本発明によるインサートは、上記のタイプの排気ガス処理装置に装着することを意図したものであり、少なくとも一つの排気ガス処理エレメントが固定された筒状の筐体からなる。前記筐体は、インサート全体が前記ハウジングに挿入方向に挿入可能となる寸法を有している。また、前記筐体は、組み上げ時には前記ハウジングの前記対向ストッパーに軸方向に対向する、軸方向の前記ストッパーと、組み付け時には各々のボルト部材が軸方向に支持される支持構造部とを有する。前記筐体の前記ストッパーが前記ハウジングの前記対向ストッパーに対向した状態で各々のボルト部材が前記筐体の前記支持構造部に対し軸方向に精度よく位置することができるよう、前記インサートおよび排気ガス処理装置を相互に正確に調整することが必要である。具体的には、インサートを排気ガス処理装置に所期の形態で用いることができるよう、インサート側におけるストッパーと支持構造部の構成と配置を、ハウジング側の配置および対向ストッパーと各々のボルト部材の構成とに、正確に合致させることが必要である。
【００２８】
各々の排気ガス処理エレメントは、例えば支持マットを介して前記筐体に軸方向に固定することができ、この場合前記支持マットは、前記排気ガス処理エレメントと前記筐体との間で径方向に押圧されている。
【００２９】
本発明のさらなる重要な特徴および利点は、従属項、添付の図面、および図面を参照してなされる形状に関連する説明により明らかにする。
【００３０】
上記の特徴および以下に説明する特徴は、記述される各々の組合せのみならず、他の組合せにより、またはそれ自体により本発明の範囲を逸脱することなく適用可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】排気ガス処理装置の、図２のＩ−Ｉ線に沿う長手方向簡易断面図である。
【図２】排気ガス処理装置の、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＩＩＩで示す部分の拡大詳細図である。
【図４】図１のＩＶで示す部分の拡大詳細図である。
【図５】図２のＶで示す部分の拡大詳細図である。
【図６】分解時または取付時における、排気ガス処理装置の等尺分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に示すように、排気ガス処理装置１は、本例では吸気ファンネル３を有する筒状のハウジング２を備える。図１で符号４を付した矢印は、作動中に発生する排気ガスの流れる方向を示す。ハウジング２の外側端部は図示されていない。排気ガス処理装置１は例えば、粒子フィルター、触媒コンバータ、複数の異なる触媒コンバータの任意の組合せ、または少なくとも一つの触媒コンバータと一つの粒子フィルターの任意の組合せ等であってよい。排気ガス処理装置１は、例えば自動車に搭載される内燃機関の排気系統に用いられるものである。
【００３３】
ハウジング２には少なくとも一つのインサート５が交換可能に配置されている。インサート５は筒状の筐体６と、該筐体６内に固定された少なくとも一つの排気ガス処理エレメント７とを有する。例えば、排気ガス処理エレメント７は支持マット８を介して筐体６内に固定されてもよい。この場合、支持マット８は排気ガス処理エレメント７と筐体６の間で径方向に押圧されており、これにより排気ガス処理エレメント７を筐体６に対し軸方向に固定する効果を生んでいる。この排気ガス処理エレメント７が固定された筐体６を、「キャニング」と呼ぶこともある。
【００３４】
インサート５は、ハウジング２に矢印で示す挿入方向９に挿入可能となるよう、ハウジング２に対し配置されている。挿入方向９はハウジング２の長手方向中心軸１０に平行である。さらに、インサート５はハウジング２から、矢印で示す抜出し方向１１に抜き取ることも可能である。抜出し方向１１も、長手方向中心軸１０に平行である。
【００３５】
インサート５は、一方では軸方向限界ストッパー１２により、他方では固定機構１３により、ハウジング２に軸方向に固定されている。ここに示す好適な実施形態において、軸方向限界ストッパー１２および固定機構１３は、インサート５をハウジング２内で径方向中心に位置決めする役目も果たしている。
【００３６】
図３に示すように、軸方向限界ストッパー１２は、筐体６の外面１５に形成された軸方向ストッパー１４を有する。軸方向限界ストッパー１２はまた、ハウジング２の内面１７に形成された軸方向対向ストッパー１６を有する。インサート５が挿入された状態または組み上げられた状態では、ストッパー１４は対向ストッパー１６と軸方向、すなわち挿入方向９に当接する。その場合の接点を図３に符号１８にて示す。
【００３７】
図１、図２、図４および図５に示すように、固定機構１３は、筐体側の支持構造部２０上で挿入方向９に軸方向に配置された少なくとも一つのボルト部材１９を有する。支持構造部２０は筐体６上に形成されている。好ましくは、このようなボルト部材１９を複数、ハウジング２の周方向２１に沿って均等に配置するとよい。周方向２１は、ここでは長手方向中心軸１０をその中心としている。図２に示す例では、６個のボルト部材１９が配置されているが、ボルト部材１９の数はこれより多くても少なくてもよい。
【００３８】
軸方向限界ストッパー１２および固定機構１３は、外部から到達できないよう、ハウジング２の内部に形成されている。対向ストッパー１６は、ハウジング２上に、該ハウジング２の軸方向両端部の間の、該両端部のいずれからも軸方向に離間した位置に配置されている。同様に、各々のボルト部材１９も、ハウジング２上に、該ハウジング２の軸方向両端部の間の、該両端部のいずれからも軸方向に離間した位置に配置されている。
【００３９】
図５に示すように、各々のボルト部材１９は径方向にバネ弾性を有する形状に構成され、図５に実線で示す固定位置ＶＳと点線で示す解放位置ＥＳとの間で弾性的に変位可能である。固定位置ＶＳにおいては、各々のボルト部材１９は支持構造部２０と協働してインサート５をハウジング２内で軸方向に固定する役目を果たす。一方解放位置ＥＳでは、各々のボルト部材１９は支持構造部２０を解放し、それによりインサート５をハウジング２から抜出し方向１１に抜き取り可能とする。
【００４０】
本実施形態において、各々のボルト部材１９は把持部２３とボルト部２４とを有するスプリングタブ２２からなり、当該スプリングタブ２２はハウジング２とは別体の部品である。把持部２３を介して、スプリングタブ２２はハウジング内面１７に例えばハンダ付けまたは溶接により固定されている。基本的に、把持部２３はハウジング２にリベット留めされていてもよい。ボルト部２４は、ボルト部材１９が上記の二つの位置、すなわち固定位置ＶＳと解放位置ＥＳをとれるよう、把持部２３に対し弾性的に径方向に変位可能である。
【００４１】
ボルト部材１９は、固定位置ＶＳと解放位置ＥＳの間で長手方向中心軸１０に平行な屈曲軸周りにバネ弾性により調整可能となるよう、ハウジング２に取り付けられている。そのため、各々のボルト部材１９は周方向２１に延びている。すなわち、スプリングタブ２２について見れば把持部２３からボルト部２４が周方向２１に突出し、少なくとも固定位置ＶＳにおいては周方向２１またはハウジング２に接する接線に対しある角度をなしている。図５に示す例では、解放位置ＥＳにおいても、ボルト部２４と周方向２１またはハウジング２に接する接線の間にはある角度が生じている。したがって図５に示すように、ボルト部２４の固定位置ＶＳと解放位置ＥＳの間には角度差２５が規定される。
【００４２】
特に好適な実施形態として、各々のボルト部材１９は支持構造部２０に対し付勢された状態で、結果的にはストッパー１４が筐体６を介して対向ストッパー１６に対し軸方向に付勢された状態で、支持されていてもよい。図示の例では、上記の支持状態は傾斜ボルト側面部２６によって実現され、図４においては各々のボルト部材１９が当該傾斜ボルト側面部２６を介して支持構造部２０に当接している。傾斜ボルト側面部２６は、長手方向中心軸１０に垂直、かつ図４の例では支持構造部２０が含まれる断面平面２７に対して傾斜している。例えば、ボルト側面部２６の断面平面２７に対する傾斜角は、４５度より小さい。
【００４３】
ボルト部材１９が周方向２１に向いていることにより、傾斜ボルト側面部２６は支持構造部２０に作用する径方向のバネ弾性によって、径方向内側向きの付勢力を発生する。この径方向付勢力により、まずインサート５をハウジング２の中心に位置決め可能となる。また、この径方向付勢力は傾斜ボルト側面部２６によって筐体６に対する挿入方向９への軸方向付勢力に変換され、結果として筐体６はストッパー１４を介して、ハウジング２の対向ストッパー１６に対し軸方向に付勢された状態となる。
【００４４】
図１からわかるように、筐体側のストッパー１４は筐体６の、挿入方向９への前進側軸方向端部２８に形成されている。これにより、ストッパー１４は、周方向２１の全周にわたる筐体段差部２９として容易に形成が可能である。当該筐体段差部２９は、筐体カラー部３０と、少なくとも一つの排気ガス処理エレメント７を含むエレメント受け部３１とをつないでいる部分である。本例ではこれと同様に、ハウジング側の対向ストッパー１６も周方向２１の全周にわたるハウジング段差部３２として形成され、当該ハウジング段差部３２はハウジングカラー部３３と、インサート５が配置されるインサート受け部３４とをつないでいる。図３に示すように、筐体カラー部３０の外径３５は、エレメント受け部３１の外径３６よりも小さい。また、ハウジングカラー部３３の内径３７は、インサート受け部３４の内径３８よりも小さい。さらに、筐体段差部２９とハウジング段差部３２とは、筐体６が筐体段差部２９を介してハウジング段差部３２に当接するよう、相互に調整される。この場合、好ましくは周方向に対し横切るように見たときに前記筐体の外面と前記ハウジングの内面との間に点接触１８が起こるが、これらは周方向２１に沿って線状に閉塞するよう接触している。ハウジング段差部３２は筐体段差部２９が着座するシートとして機能し、これにより筐体６とハウジング２とは周方向２１に沿って密着することとなる。ハウジングカラー部３３の内径３７は筐体カラー部３０の外径３５よりも大きく、かつエレメント受け部３１の外径３６よりも小さい。さらに、インサート受け部３４の内径３８はエレメント受け部３１の外径３６よりも大きい。
【００４５】
ハウジング２の吸気ファンネル３は、ハウジングカラー部３３の外面に例えば溶接やハンダ付けにより強固に取り付けられている。
【００４６】
図１および図３からわかるように、環状の空隙３９がハウジング内面１７と筐体外面１５の間に形成され、この空隙に少なくとも一つのシール材４０が配置されている。シール材４０は例えば、耐熱性を有するグラファイト製またはグラファイトを含む柔軟シール材である。シール材４０は周方向２１の全周にわたって閉塞するように設けられている。シール材４０は筐体６とは別体の部品であり、筐体６に対しては緩く配置されているだけで固定されてはいない。
【００４７】
図１、図２、図４および図５に示すように、支持構造部２０は筐体６の、ストッパー１４から抜出し方向１１に離間して対向する軸方向端面４１に形成されている。こうすると、支持構造部２０は特に簡易に形成できる。図示の例では、複数の支持タブ４２が筐体６の端面４１に、好ましくは筐体６と一体に形成されている。図２に例示するように、三つの支持タブ４２が周方向２１に沿って均等な間隔で配置されている。これら支持タブ４２は端面４１から軸方向に突出し、かつハウジング内面１７により径方向に支持されている。したがって、支持タブ４２も筐体６をハウジング２の中心に位置決めする役目を果たしている。
【００４８】
図示の例においてさらに、径方向の開口４４を含む複数の抜出しタブ４３が筐体６に形成され、開口の周縁部が抜出し用係合部４５を形成している。当該抜出し用係合部４５にはこれと形状が合致する不図示の抜出し治具が係合し、インサート５をハウジング２から抜き取ることが可能となっている。図６の例では三つの抜出しタブ４３が設けられ、周方向２１に沿って均等な間隔で配置されている。この例では抜出しタブ４３も、筐体６の端面４１から軸方向に突出するように形成されている。
【００４９】
図１に示すようにハウジング２は領域４６において開閉自在となっている。領域４６は各々のボルト部材１９から抜出し方向１１に、軸方向に離間している。ハウジング２が開放されているとき、インサート５をハウジング２から抜き取り、また挿入することができる。この場合、ボルト部材１９は例えば専用の治具を用いて固定位置ＶＳから解放位置ＥＳへと移動させられる。図１では領域４６は開放されている。ハウジング２が閉じられた状態は図示されていないが、例えば、専用の固定手段を用いてハウジング２に取り外し可能に固定できる排気ファンネルによって、閉鎖することができる。固定手段の例としては、パイプクランプが挙げられる。
【００５０】
ハウジング２を開放してボルト部材１９を解放位置ＥＳに移動した後は、インサート５は抜出し治具を用いてハウジング２から抜出し方向１１に抜き取ることができる。同様に、シール材４０も取り外すことができる。その後、図６に示すように、新しいシール材４０が挿入される。さらにその後、メンテナンスを施した、または新品のインサート５が挿入され、その間、好ましくは、ボルト部材１９は専用の治具によって解放位置ＥＳに据え置かれる。インサート５がハウジング２内の所定の位置に到達した時点で、ストッパー１４がハウジング２の対向ストッパー１６に当接する。上記の治具を取り外すことにより、ボルト部材１９は解放位置ＥＳから固定位置ＶＳへと移動できる。このとき、ボルト部材１９は径方向内側へ跳ね返り、それにより傾斜ボルト側面部２６を介して支持構造部２０を軸方向に挿入方向９に付勢する。同時に、インサート５のハウジング２の中心への位置決めと、ストッパー１４と対向ストッパー１６の相互の軸方向の付勢が実現される。しかる後、ハウジング２を閉鎖することができる。
【００５１】
本明細書中で径方向とある場合、ハウジング２の長手方向中心軸１０を中心とした概念である。
【００５２】
図２においてはハウジング２の断面と筐体６の断面が円筒形として示されているが、ハウジング２および筐体６は任意の他の形状としてもよい。ただし例えば楕円形などの円形とするのが好ましい。理論的には、非円形であって角のある断面を採用してもよい。
【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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【外国語明細書】
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