(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状のケーシング内に触媒担体を直列配置で収容し、前記ケーシングの前記触媒担体間に対応する位置に、センサーの取付座となる平坦面を有する縮径部を形成するタンデム型の触媒コンバータであって、
前記ケーシングとなる円筒材の前記触媒担体間に対応する位置をスピニング加工を施して縮径させ、縮径した部分の肉厚をケーシングを構成する円筒材の両端側に逃がす第１の工程と、
前記第１の工程で縮径された部分にプレス加工を施して前記平坦面を有する縮径部を形成する第２の工程とを備え、
前記第２の工程に於いて、前記第１の工程で縮径された縮径部分の曲面の径を維持しつつ前記平坦面を形成し、
さらに、前記第２の工程の後に、前記縮径部の平坦面に取付孔を形成し、前記取付孔にセンサーの取付具を挿入して前記取付具の鍔状部を前記平坦面に当接するように配置し、前記取付具の鍔状部と前記平坦面とをプロジェクション溶接を行う工程を備えることを特徴とする触媒コンバータの製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程は、前記縮径部より幅の小さい成形ローラを用い、前記円筒材の長手方向に於ける前記縮径部の一方の端部と前記縮径部の他方の端部の前記成形ローラの移動を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１記載の触媒コンバータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状のケーシング内に触媒坦体を直列配置で収容するタンデム型の触媒コンバータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円筒状のケーシング内に触媒坦体を直列配置で収容するタンデム型の触媒コンバータとして、ケーシングの触媒坦体間に対応する位置に、センサーの取付座となる平坦面を有する縮径部を形成するものが知られている。前記触媒コンバータは、触媒坦体が収容される収容部の径に対応する円筒材を用い、円筒材を内型に装着して複数の割型を内型側に移動して円筒材をプレス加工することにより、取付座となる平坦面を有する縮径部を形成し、縮径部の両側に位置する収容部に触媒坦体を収容し、円筒材の両端にコーン部を有する案内部材を溶接して製造される（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９２４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記触媒コンバータは、内型と複数の割型のプレス加工により縮径部の平坦面と曲面を形成するものであるが、プレス加工時に円筒材の肉厚が加工部分に集中するため、高い平面度の平坦面を得るためには、例えば縮径部の平坦面と曲面との周長差を補うための凹溝或いは凸条を形成しながら加工することが必要となる。しかしんがら、前記凹溝或いは前記凸条を設けても、円筒材の径によっては平坦面に十分な平面度が得られない場合があり、斯様な場合にはセンサーの取付具と平坦面とをプロジェクション溶接等で取り付けることができなくなる。
【０００５】
また、特許文献１の如く多数の割型でプレス加工を施す場合、縮径部の径が異なる多品種の触媒コンバータを製造するに際して、各径に対応する多数の割型を準備し、且つ変更する必要があるため、製造コストが高価になると共に、製造に要する労力も大きくなる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、触媒坦体を直列配置で収容するタンデム型の触媒コンバータで、縮径部の平坦面の所要平面度を確実に確保することができる触媒コンバータ及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、製造コストの低減と、製造に要する労力の低減を図ることができる触媒コンバータ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の触媒コンバータの製造方法は、略円筒状のケーシング内に触媒担体を直列配置で収容し、前記ケーシングの前記触媒担体間に対応する位置に、センサーの取付座となる平坦面を有する縮径部を形成するタンデム型の触媒コンバータであって、前記ケーシングとなる円筒材の前記触媒担体間に対応する位置をスピニング加工を施して縮径させ、縮径した部分の肉厚をケーシングを構成する円筒材の両端側に逃がす第１の工程と、前記第１の工程で縮径された部分にプレス加工を施して前記平坦面を有する縮径部を形成する第２の工程とを備え、前記第２の工程に於いて、前記第１の工程で縮径された縮径部分の曲面の径を維持しつつ前記平坦面を形成し、さらに、前記第２の工程の後に、前記縮径部の平坦面に取付孔を形成し、前記取付孔にセンサーの取付具を挿入して前記取付具の鍔状部を前記平坦面に当接するように配置し、前記取付具の鍔状部と前記平坦面とをプロジェクション溶接を行う工程を備えることを特徴とする。
【００１３】
尚、本発明の触媒コンバータは、自動車のエンジンの排気経路に設ける等、内燃機関の排気構造に於いて、内燃機関の排気経路に設けると好適である。また、本発明で直列配置される触媒坦体の個数は、３個、４個など２個以上の適宜の複数個とすることが可能である。また、本明細書開示の発明には、各発明や各実施形態の構成の他に、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものも含まれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、ケーシングの縮径部がスピニング加工を施して縮径され、その縮径した部分にプレス加工を施して平坦面を有する縮径部が形成されている。そして、前記スピニング加工時に縮径した部分の肉厚はケーシングを構成する円筒材の両端側に逃げ、その後のプレス加工時にも縮径した部分の肉厚は円筒材の両端側に逃げるようになり、縮径部やその平坦面にシワが出来にくくなる。そのため、周長差を補うための凹溝或いは凸条を形成する必要がなく、例えば０．３ｍｍ以下の平面度など所要平面度の平坦面を有する縮径部を容易且つ確実に得ることができる。従って、センサーの取付具と平坦面とをプロジェクション溶接等で確実に固定することができ、又、内燃機関の排気経路等に設置する際に前記凸条等が障害となるような事が無く、内燃機関の排気経路等に確実に設置することができる。
【００１５】
また、例えばスピニング加工で縮径し、その縮径した部分に、内型と平坦面に対応する部分を有する押型とでプレス加工を施して縮径部の平坦面を形成する等、スピニング加工で縮径された縮径部分の曲面の径を維持しつつ、プレス加工で平坦面を形成することにより、多数の割型を用いずに、縮径部の径が異なる多品種の触媒コンバータを低コスト、省労力で製造することができる。
【００１６】
また、縮径部の平坦面から曲面に滑らかに移行する構成とすることにより、周長差を補うための凹溝或いは凸条を形成する金型を用いずに製造することが可能となり、製造コストを低減することができる。
【００１７】
また、縮径部の内周面を、触媒坦体の外周に設けられ触媒坦体を保持する保持材よりも内側に配置することにより、保持材の飛散や保持材の変質を極力防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の触媒コンバータ及びその製造方法の実施形態について説明する。
【００１９】
本実施形態の触媒コンバータ１は、触媒坦体が直列配置されるタンデム型の触媒コンバータであり、図１〜図３に示すように、略円筒状のケーシング２と、ケーシング２内に離間して直列配置で収容される２個の触媒坦体３と、ケーシング２内で触媒坦体３を保持する保持材４と、ケーシング２に取り付けられる酸素センサー等のセンサーの取付具５とを備える。
【００２０】
ケーシング２には、長手方向の２箇所に離間して触媒坦体３が収容される収容部２１が設けられており、収容部２１は触媒坦体３の径より若干大径とされ、触媒坦体３の長さに対応する長さで形成されている。触媒坦体３・３間に対応する位置である収容部２１・２１間には、収容部２１の内端より中央に向かって縮径するテーパ部２２と、テーパ部２２・２２間に位置する縮径部２３が形成されている。
【００２１】
縮径部２３は、横断面視に於いて、円周状の曲面２３１の上面にセンサー取付具５の取付座となる平坦面２３２が形成されている形状であり、平坦面２３２と曲面２３１との境界には外側に突出する凹溝或いは凸条がなく、平坦面２３２から曲面２３１に滑らかに移行する形状となっている。縮径部２３の内周面である曲面２３１と平坦面２３２の内面は、後述する触媒坦体３を保持する保持材４よりも内側に配置されるように形成されている。前記平坦面２３２を有する縮径部２３は、後述の如くスピニング加工で縮径した部分にプレス加工を施して形成される。更に、平坦面２３２の略中央には後述するセンサーの取付具５の取付孔２３３が形成されている。
【００２２】
ケーシング２の両端にはコーン部２４が各々形成されており、コーン部２４は収容部２１の外端から外側に向かって先細りになるように形成され、コーン部２４の先端には筒状の開口部２４１が形成されている。
【００２３】
触媒坦体３は、外周に保持材４を巻き付けられて各収容部２１に収容されており、収容部２１の内周面と触媒坦体３の外周面との間に介装される保持材４により、触媒坦体３は収容部２１内で保持される。触媒坦体３は、モノリス型の触媒坦体等とし、保持材４は、セラミックス繊維など緩衝機能を有するクッション材とするとよい。
【００２４】
センサーの取付具５は、外周に段差を有する略リング状であり、小径部５１と大径部５２を有し、中央には周面に雌ねじを形成された取付孔５３が設けられている（図９参照）。取付具５の小径部５１は平坦面２３２の取付孔２３３と略同一径であり、小径部５１は取付孔２３３に挿入され、大径部５２は平坦面２３２に当接して載置される。取付具５とケーシング２とは、大径部５２と平坦面２３２とが後述するプロジェクション溶接で溶接されることにより、固着されている。取付具５のねじ孔である取付孔５３には図示しないセンサーの雄ねじ部が螺着され、前記螺着によりセンサーが触媒コンバータ１に取り付けられる。
【００２５】
次に、上記触媒コンバータ１の製造方法について説明する。
【００２６】
ケーシング２を構成する部材としては、図４に示す収容部２１の径に対応する径を有する円筒材２００を用いる。そして、図５に示すように、スピニング加工装置のクランプ１１で円筒材２００の一方側を保持し、円周方向に複数配設されている成形ローラ１２により、ケーシング２の縮径部２３の形成部位に対応する円筒材２００の略中央部位に、横断面視で円筒材２００と略同心円状で略真円形に縮径された縮径部２０３ａを形成する。成形ローラ１２は、自転及び前記円周方向の公転が可能であると共に、円筒材２００の半径方向に移動可能である。スピニング加工で縮径部２０３ａを形成する際には、成形ローラ１２を円筒材２００の外周面に当接し、成形ローラ１２を自転及び公転させながら円筒材２００の中心軸に向かって移動させ、成形ローラ１２と略同一幅の縮径部２０３ａを形成する。前記縮径部２０３ａの形成に伴って縮径部２０３ａの両側にはテーパ部２０２が形成される。
【００２７】
尚、前記縮径部２０３ａと幅が同じ成形ローラ１２を用いる構成に代え、図１０に示すように、縮径部２０３ａより幅の小さい成形ローラ１２１を用い、成形ローラ１２１を円筒材２００の長手方向に移動しながら半径方向に移動することにより、縮径部２０３ａを形成してもよい。例えば図１０に示すように、円筒材２００の長手方向に於ける縮径部２０３ａの一方の端部に対応する位置に成形ローラ１２１を配置し、成形ローラ１２１を円筒材２００の半径方向に移動して円筒材２００に押し付けて縮径し（図１０（ａ）参照）、前記半径方向の位置のまま縮径部２０３ａの他方の端部に対応する位置に成形ローラ１２１を移動し、縮径部２０３ａの対応領域全体に亘って縮径部２０３１を形成する（図１０（ｂ）参照）。次いで、前記他方の端部に対応する位置で、成形ローラ１２１を円筒材２００の半径方向に更に移動して円筒材２００に押し付けて縮径し、前記半径方向の位置のまま前記一方の端部に対応する位置に成形ローラ１２１を移動し、縮径部２０３ａの対応領域全体に亘って更に縮径された縮径部を形成する。前記一方の端部と他方の端部の成形ローラ１２１の移動を複数回繰り返し、所定径の縮径部２０３ａを形成する。前記縮径加工は、縮径部２０３ａに於ける円筒材２００の肉厚を縮径部２０３ａの各端部側にバランス良く逃がすことができて好適である。また、前記成形ローラ１２を公転する構成に代え、円筒材２００をクランプ１１で保持しつつ周方向に回転する構成としてもよい。
【００２８】
その後、図６に示すように、プレス加工装置の内型１３に円筒材２００を外嵌して、円筒材２００の縮径部２０３ａが内型１３で支持されるように配置する。前記配置状態では、内型１３の上面の平面部１３１を後述する円筒材２００の平坦面２０３２の形成位置に対応する位置に配置する。そして、横断面視で縮径部２０３ａの下半分をパッド１５で支持すると共に、縮径部２０３ａの上半分から凹状の押型１４を下降して縮径部２０３ａを押圧して、内型１３の平面部１３１と押型１４の平面部１４１に対応する位置に平坦面２０３２をプレス加工で成形し、曲面２０３１の上面に平坦面２０３２を有する縮径部２０３を形成する。尚、本例の如く、プレス加工では略真円状の縮径部２０３ａに平坦面２０３２だけを形成する工程とすると好適であるが、例えば割型を用いてプレス加工時に縮径部２０３ａの更なる縮径を行いつつ平坦面２０３２を形成する工程とすることも可能である。
【００２９】
その後、図７に示すように、円筒材２００の縮径部２０３の内側に、平坦面２０３２に当接するようにして抜き台１６を配置し、抜き台１６の抜き穴１６１に対応するようにして縮径部２０３の外側にポンチ１７を配置し、ポンチ１７を抜き穴１６１まで下降して平坦面２０３２の略中央を打ち抜き、センサーの取付具５の取付孔２０３３をピアス加工で形成する。
【００３０】
次いで、図８に示すように、センサーの取付具５の小径部５１を取付孔２０３３に挿入し、大径部５２の鍔状に突出する部分（鍔状部）の下面を平坦面２０３２の上面に当接して配置し、大径部５２の前記突出部分と平坦面２０３２とをプロジェクション溶接して固着する。前記プロジェクション溶接を行う際には、図９に示すように、大径部５２の前記突出部分と平坦面２０３２が重なる箇所に於いて、平坦面２０３２の下面に下側電極１８を当接し、大径部２３２の前記下側電極１８と対応する位置に上側電極１９を当接し、電極１８、１９に電流を流して大径部２３２の前記突出部分と平坦面２０３２とを溶接する。
【００３１】
更に、円筒材２００の縮径部２０３の両側に、外周に保持材４を巻き付けられた触媒坦体３をそれぞれ挿入して収容する（図８参照）。そして、円筒材２００を図示しないスピニング加工装置のクランプで保持し、円筒材２００の長手方向の両端に成形ローラでスピニング加工を施して、筒状の開口部２４１を有するコーン部２４を形成し、図１及び図２に示す触媒コンバータ１が完成する。その後、触媒コンバータ１の取付具５には、取付孔５３に螺合してセンサーが取り付けられる。
【００３２】
上記触媒コンバータ１の製造工程では、スピニング加工で縮径部２０３ａを形成した際に縮径部２０３の肉厚が円筒材２００の両端側に逃げ、その後のプレス加工時にも、前記肉厚の逃げの流れに倣って縮径部２０３の肉厚が円筒材２００の両端側に逃げるようになり、縮径部２３、２０３やその平坦面２３２、２０３２にシワが出来にくい。そのため、所要平面度の平坦面２３２を有する縮径部２３を、周長差を補うための凹溝或いは凸条を形成することなく、容易且つ確実に得ることができる。また、平坦面２３２に所要平面度を確実に確保することが可能であるから、プロジェクション溶接の際に取付具５と平坦面２３２を確実に溶接することができる。また、多数の割型を用いないことから、縮径部２３の径が異なる多品種の触媒コンバータ１を低コスト、省労力で製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、例えば自動車のエンジンの排気経路に設ける触媒コンバータとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施形態の触媒コンバータの平面図。
【図２】実施形態の触媒コンバータの縦断面図。
【図３】実施形態の触媒コンバータの縮径部に於ける横断面図。
【図４】円筒材の縦断面図。
【図５】（ａ）はスピニング加工が施される円筒材を示す縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）の円筒材の縮径部分を示す横断面図。
【図６】（ａ）は縮径部分にプレス加工が施される円筒材を示す縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）の円筒材の縮径部分を示す横断面図。
【図７】（ａ）は縮径部分にピアス加工が施される円筒材を示す縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）の円筒材の縮径部分を示す横断面図。
【図８】ピアス加工が施された円筒材にセンサー取付具と触媒坦体が設けられた状態を示す縦断面図。
【図９】平坦面の取付孔にセンサー取付具をプロジェクション溶接で固着する工程を説明する部分説明図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は変形例のスピニング加工が施される円筒材の一部を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…触媒コンバータ  ２…ケーシング  ２００…円筒材  ２１…収容部  ２２、２０２…テーパ部  ２３、２０３、２０３ａ、２０３１…縮径部  ２３１、２０３１…曲面  ２３２、２０３２…平坦面  ２３３、２０３３…取付孔  ２４…コーン部  ２４１…開口部  ３…触媒坦体  ４…保持材  ５…取付具  ５１…小径部  ５２…大径部  ５３…取付孔  １１…クランプ  １２、１２１…成形ローラ  １３…内型  １４…押型  １３１、１４１…平面部  １５…パッド  １６…抜き台  １６１…抜き穴  １７…ポンチ  １８…下側電極  １９…上側電極
【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】
0005107006.tif 000008
【図８】
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【図９】
0005107006.tif 000010
【図１０】
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