JP3550647B2

JP3550647B2 - Catalytic converter container and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP3550647B2
Application number: JP19343999A
Authority: JP
Inventors: 彰高島; 明慶山本; 哲高橋; 知憲羽沢
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JP2000317533A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等において排気系中に設置されて排気ガスを浄化するために使用される触媒コンバータ容器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から種々の触媒コンバータ容器が知られており、その一種に図１８に示すように全体がシェル形状を有するものがある。「シェル形状」の断面としては、図１９に示すように離れた一対の半円と両者をつなぐ二本の直線から成るレーストラック形状２２４や、図２０に示すように横方向に膨出した楕円形状２２６がある。何れにしても、シェル形状の触媒コンバータ容器は、高さ（厚さ）方向の寸法が小さく、自動車内の排気系の狭くて扁平な空間を利用して配置できることから、広く利用されている。
【０００３】
上記シェル形状の触媒コンバータ容器は、プレス加工により製造されていた。即ち、板状の素材（ワーク）の周縁部を保持装置により保持した状態で中央部にプレス型を押し当ててワーク全体を容器形状に変化させ、図１８に示す上容器２１２と下容器２１４を作る。その後、上下容器２１２，２１４により形成される空間部に触媒を収納し、溶接などにより両容器２１２，２１４を周縁のフランジ部２１６，２１８で接合する。こうして、触媒を収納した本体部２２０と、その両側にあり排気管に接続されるコーン部２２２とを有する触媒コンバータ容器２１０が完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記プレス加工によるシェル形状の触媒コンバータ容器の製造方法及び当該製造方法で製造されたコンバータ容器には以下の課題があった。
第１には、プレス加工はワークを所定形状に切り抜いた後変形させて触媒コンバータ容器を成形するものであるから、その性質上ワークの歩留まりが悪く、その分触媒コンバータ容器２１０の製造コストが上昇する。
第２には、触媒コンバータ容器の形状の自由度が低い。つまり、触媒コンバータ容器の本体部２２０の大きさはほぼ同じでも、コーン部２２２の最少径即ちパイプの口径には車種に応じて様々の寸法のものがあるが、単一のプレス型では単一種類の触媒コンバータ容器しか製造できない。さりとて、コーン部２２２の最小径寸法のみが異なる触媒コンバータ容器のために複数種類のプレス型を準備するのでは生産効率が悪い。
第３に、フランジ部２１６，２１８により熱容量が大きくなり、車両コールドスタート時の触媒活性化温度までの上昇時間が遅くなり、排気ガス浄化性能が劣る。
第４には、上容器２１２と下容器２１４との接合のために形成したフランジ部２１６，２１８が容器から外方に出っ張っている分本体部２２０の寸法を小さくするか、または自動車内の触媒コンバータの配置スペースを大きくしなければならない。
【０００５】
一方、触媒コンバータ容器をスピニング加工により形成することも試みられており、ワークが円筒形状である場合は概ね所望の寸法精度の触媒コンバータ容器が製造できる。しかし、ワークの断面形状が楕円形やレーストラック形状の場合は、コーン部のうち本体部に近い部分が不規則に変形してしまい、所望の寸法精度の容器は得られなかった。これは主に、ワークの断面形状（楕円、レーストラック形状）とローラの公転軌跡（円形）とが異なることに起因する。
【０００６】
本発明は上記事情を背景にしてなされたもので、上記スピニング加工による触媒コンバータ容器の製造方法を踏襲してその課題を解決せんとするものである。よって、本発明は、第１に、その表面上にフランジ及び接合面がなく、信頼性が高くかつ品質管理が容易な断面楕円形状又はレーストラック形状の触媒コンバータ容器を提供することを目的とする。
本発明は、第２に、ワークの断面形状が楕円またはレーストラック形状であっても、ワークの歩留まりが良くて製造コストが低減でき、形状の自由度が高く、スピニング加工により本体部の両端に所定形状のコーン部を形成できる触媒コンバータの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る触媒コンバータ容器は、軸直角方向の断面形状が楕円又はレーストラック形状でその内部に触媒を収納する筒状の本体部と、該本体部の軸方向両端部から一体的に延び軸直角方向の断面形状が楕円又はレーストラック形状で該本体部から徐々に縮径されたコーン部とから成り、該本体部及び該コーン部は周辺にフランジ部を持たない。この触媒コンバータ容器は、管状のワークの軸方向両端部をスピニング加工することにより、該ワークの中央部を本体部とし、該ワークのスピニング加工された両端部を一対の該コーン部としたものである。
【０００８】
また、本発明に係る触媒コンバータ容器の製造方法では、スピニング加工を利用して、軸直角方向の断面形状が楕円又はレーストラック形状の管状のワークの少なくとも一端部を開放した状態で該ワークを保持装置により保持しつつ、外周側から該ワークの前記一端部と当接する状態でローラを該ワークに対して相対回転させつつ軸方向に相対移動させるとともにその回転半径を徐々に縮少させる。上述したように、断面形状が楕円又はレーストラック形状の管状のワークをスピニング加工する場合は、コーン部のうち本体部に近い部分が不規則に変形する問題があった。
そこで、本発明では、ワークの中間部を保持する保持装置から端部側に向かって軸方向に突出した治具を設けた。この治具は、端部のうち本体部に近い部分でローラと当接しない範囲を支持するもので、軸方向に突出しワークの不規則な変形を防止する突出部を持ち、治具の内面には支持面が形成されている。ここで、ワークのうちローラと当接しない範囲とは、楕円又はレーストラック形状の輪郭線がローラの回転軌跡からはみ出す部分であり、また治具の支持面は軸直角方向の断面形状が楕円又はレーストラック形状をなしている。
【０００９】
治具の具体的態様について説明する。治具は上下一対のチャックのそれぞれに設けられ、本体部と、これから軸方向に突出した突出部とを有する。本体部はワークを保持する部分であり、チャックに取り付けられている。突出部は、絞り加工時にワークの不規則な変形を阻止する部分で、ワークのうち絞り加工されない部分に対向している。例えば、突出部は、平面形状が概ね三角形状で、断面形状は肉厚が本体部から先端に向かって段々と減少する三角形状とできる。また、突出部の外面は、ワークの当初の外面形状と所定のコーン部の外面形状との関係、即ち、公転するローラの前進量及び軸方向移動量により決まる円錐面の一部から構成される。突出部の突出量は、ワークの端部上の楕円又はレーストラック形状の一部を残す点、即ちワークの最短径よりもローラの公転半径が小さくなる点に概ね対応する。
【００１０】
ローラによるワーク端部のスピニング加工時には、ローラの前進量を調整しつつ、ローラをワークの端部と本体部の境界部付近から端部の先端に向かって軸方向に移動させる。このスピニング加工は概ね二段階で行われる。
絞りの第１段階においては、ワークの輪郭のうちその径がローラの公転半径よりも大きい部分、即ち楕円又はレーストラック形状のワークのうち左右方向に対向する部分がローラによりワークの中心に向かってより絞られる。この部分には治具の突出部は存在せず、そのようなワークの変形が可能である。
一方、ワークの輪郭のうちその径がローラの公転半径よりも小さくローラが接触しない部分は、治具の支持面により変形を規制されているので、中心から遠ざかる方向には変形できず、この部分はワークの先端に向かってわずかに変形する。こうして、ワークの上下方向に対向する部分は楕円又はレーストラック形状の一部から成り、左右方向に対向する部分は当初の楕円又はレーストラックの径よりも小さい半径の円弧からなる第１のコーン部が形成される。
【００１１】
絞りの第２段階では、ローラの公転半径が当初よりも相当小さくなっており、その回転軌跡がワークの最少径よりも小さくなる。従って、ワークの上下方向に対向する部分も左右方向に対向する部分もローラに絞られる。但し、ワークの左右方向に対向する部分の方が上下方向に対向する部分よりも絞り量が多く、左右方向に対向する部分の一部は上下方向に対向する部分に向かって変形する。こうして、断面円形で円錐状の第２のコーン部が形成される。
【００１２】
尚、本発明の製造方法において、ワークの端部にコーン部を形成するとき、必要に応じてワークの中空部にマンドレルを挿入しておくことにより、ワークが径方向内側に不規則に変形することが防止できる。
また、ワークとローラとは相対回転すればよいから、ワークを回転させつつローラは公転させることなく軸方向に移動させても良いし、ワークは静止しておいてローラを公転させつつ軸方向に移動させても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。
＜第１の実施の形態＞
はじめに、断面レーストラック形状のワークからスピニング加工により触媒コンバータ容器を製造する方法につき説明する。
図１に示すように、断面レーストラック形状で金属製で管状のワーク１０の長手方向中間部１２を上下方向に開閉可能な保持装置２０により保持する。ワーク１０は矩形状の板素材を円形に湾曲させてその端縁をプラズマ溶接などで接合したもので、その内部には予め触媒（図示せず）を収納しておく。
この保持装置２０は、上下方向に開閉する一対のチャック２２と、このチャック２２の対向面に取り付けられた一対の治具２４とから成る。上下のチャック２２及び治具２４は同一形状である。
【００１４】
図２及び図３に示すように、上下チャック２２は半円形の治具取り付け面２６を有し、そこに前面側のワーク支持面２５がレーストラック形状を二分した形状とされ、背面側の取り付け面２７が半円形とされた断面三日月形状の治具２４が取り付けられ、その両端はチャック２２から軸方向に突出している。治具の両端から突出部２８が軸方向に突出しており、この突出部２８は上方から見て三角形で、その肉厚は根本が厚く先端に進むにつれて次第に薄くなり、上面２９は円錐面の一部から形成されている。
【００１５】
この状態で、保持装置２０を回転してワーク１０を回転させつつ、治具２４から突出したワーク１０の端部１４に対して、ローラ３０をワーク１０の長手方向と直角な方向から接近させるとともに先端に向かって前進させて、絞り加工を施す。ローラ３０の前進量はローラがワーク１０の先端に進むにつれて大きくする。
絞り加工の前半では、ワーク１０の端部１４のうち軸方向において中間部１２に近い部分で、円周方向においてローラ３０が接触する部分（左右方向において対向する円弧部分１４ａ）は、ローラ３０によりより小さい半径に絞り加工される。しかし、ワーク１０のうちローラ３０が接触しない部分（上下方向に対向する直線部分１４ｂ）は、突出部２８の支持面２５により規制されているので上下方向に変形できず、当初のレーストラック形状に維持される。
【００１６】
尚、治具２４の突出部２８に形成した円錐面２９により、ローラ３０を半径方向及び軸方向に移動させる際、ローラ３０と治具２４との干渉を避けることができる。
ここで、もしも治具２４が設けられていなければ、図７に示すように、ワークの１０の端部１４はローラ３０によってレーストラック形状の円弧部分１４ａを絞られるにつれて、二点鎖線で示すように直線部分１４ｂが円筒状に変形しようとし、所定のレーストラック形状が損なわれる。
【００１７】
これに対して、絞り加工の後半では、図４（ａ）に示すように、ワーク３０の左右の円弧部分１４ａ間の距離は当初よりも相当小さくなっているが、まだローラ３０の公転半径よりも大きい。これに対して、ワーク３０の上下の直線部分１４ｂ間の距離はローラ３０の公転半径よりも小さい。また、ローラ３０は治具２４の突出部２８から軸方向に外れた位置にある。従って、ローラ３０により円弧部分１４ａが絞られ、図４（ｂ）に示すようにこの肉余り部分が直線部上１４ｂに移動して（１４ｃ）、ワークの端部が円錐形状に絞り加工される。
【００１８】
こうして、図６に示すように、その内部に触媒を収納可能であり、軸直角方向の断面形状がレーストラック形状の筒状の本体部４２と、その両端部から一体的に延び軸直角方向の断面形状がレーストラック形状で徐々に縮径された一対のコーン部４４及びその先端の円筒形のパイプ４６と、から成る触媒コンバータ容器４０が、軸直角方向の断面形状がレーストラック形状で管状のワーク１０の軸方向両端部１４をローラ３０でスピニング加工することにより形成された。
なお、ワーク１０の他端部１４にコーン部を形成するためには、保持装置２０を上下に開き、ワーク１０を左右反転させた後保持装置２０を閉じ、上述したのと同様のスピニング加工をこの他端部１４に施せばよい。
【００１９】
この実施の形態に特有の効果として、触媒コンバータ容器４０の断面形状がレーストラック形状であるので、上下方向に狭い空間内に配置することができる。また、治具２４の背面２７及びチャック２２の治具取付け面２６を半円筒形状にしたので、背面２７及び取付け面２６が容易に加工できるのみならず、加工後の細かい位置合わせが不要になるので治具２４のチャック２２への着脱も容易になる。
【００２０】
＜比較例＞
ここで、比較例を図８を基に説明する。
この比較例が上記実施の形態と異なる点は、治具５０の先端に突出部が形成されていないことである。即ち、保持装置２０に取り付けられた治具５０は、外面が半円形で、内面がレーストラック形状を二分した形状とされている。
しかし、これでは断面がレーストラック形状のワーク１０の端部１４の内中間部１２に近い部分をスピニング加工するとき、ローラの移動（回転）軌跡からはみ出た部分がローラが接触しない範囲に向かって変形し、所望形状のコーン部を得ることは困難である。
【００２１】
＜第２の実施の形態＞
次に、図９を基に、断面が楕円形状のワーク７０の両端７２にスピニング加工によりコーン部を形成する実施の形態について説明する。
その手順は上記断面レーストラック形状のワーク１０の両端１４にコーン部４４を形成する場合と実質的に同じであり（図１から図６参照）、治具６０の先端には突出部６２が形成されている。但し、治具６０の内面の支持面６４が楕円を二分した形状にされている点が異なる。
この実施の形態に特有の効果として、ワーク７０の断面が楕円形状であるので、ローラの移動軌跡と比較的近く、ワーク７０の端部７４をスピニング加工するときワーク７０に無理な力が加わらない点があげられる。
【００２２】
＜第３の実施の形態＞
この実施の形態は、上記第１の実施の形態において、断面レーストラック形状のワークの端部にスピニング加工によりコーン部を形成する際、端部の内方への変形をより確実に防止するために改良したものである。つまり、図３、図４及び図７を用いて説明したように、保持装置２０に治具２４を設けたことにより、ワーク１０の端部１４が絞り時に半径方向外側に変形することは防止できることとなったが、反面図１０に示すように治具２４によって外方への変形を拘束されたワーク１０は内方変形しようとする。
【００２３】
ワークのそのような変形を防止するため、この実施の形態では、ワークの絞り加工時にその中空部にマンドレルを挿入した。以下、図１１から図１７を基に詳述する。
図１１に示す断面レーストラック形状のワーク８０を、図１２に示す保持装置９０により保持する。この保持装置９０は上記保持装置２０（図１参照）と同様に構成され、一対の保持部材９２と、その対向面に取り付けられた一対の治具９４とを有し、治具９４の先端には突出部９６が形成されている。
【００２４】
この保持装置９０によりワーク８０の両端８２にコーン部を形成する場合は、図１２に示すように、保持装置９０でワーク８０を保持する際又は保持後に、ワーク８０の自由端からその中空部にマンドレル８６を挿入する。このマンドレル８６は図１６（ａ）に示すように複数の部材８６ａから成り、全長に亘ってワーク８０の断面形状よりも小さい断面レーストラック形状又はこれに近似する形状を有し、図１５から明らかなようにその先端は、保持部材９２の端面近辺まで延びている。
この状態で、回転しているローラ３０をワーク８０の中心に向かって前進させて端部８２に当接させ、ローラ３０の半径方向の前進量及び軸方向の移動量を制御することにより、ワーク８０の端部８２をコーン形状に絞り加工する。絞り加工の前半において、上記第１の実施の形態と同様、ワーク８０の端部８２の外面は治具９２の突出部９４により外方への変形が規制される。また、端部８２の内面に近接してマンドレル８６が位置しており、ワーク８０とマンドレル８６との間には大きな隙間はないので、ワーク８０の端部８２（特に直線部分）が内方に不規則に変形することが防止される。
【００２５】
尚、ワーク８０の端部８２の内径は絞り加工が進むにつれて減少するので、図１６（ｂ）に示すように、左右方向に積み重ねた複数の部材８６ａの一部を抜き取ることにより、マンドレル８６の左右方向の寸法を減少させる。このようにすれば、マンドレル８６がワーク８０の端部８２の絞り加工の妨げにならない。そして、マンドレルは８６は、コーン部８４の先端にパイプ部８５が形成される直前でワーク８０から抜いておく。
こうして、図１４に示すように、スピニング加工に加工によりワーク８０の端部８２にコーン部８４及びパイプ部８５が形成されることとなる。
【００２６】
尚、上記図１６（ａ）に示したマンドレル８６に代えて、図１７（ａ）に示すように、先端部にコーン部８８ａを有するロッド８８ｂと、これを収容するケース８８ｃとから成るマンドレル８８を自由端から中空部に挿入しても良い。この場合も、ワーク８０の端部８２の絞り加工の進行につれて、図１７（ｂ）に示すように、マンドレル８８をコーン部８８ａのサイズがより小さいものに置換する。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の触媒コンバータ容器によれば、そのコーン部が管状のワークをスピニング加工することにより形成されるので、プレス加工した半容器を溶接により接合する溶接作業が不要となる。その結果、溶接の良否に注意を払うことが不要となり、触媒コンバータ容器に対する信頼性が向上するとともに、品質管理が容易になる。また、触媒コンバータ容器の本体部の周辺にフランジ部が存在しないので、その分触媒コンバータ容器内部の触媒収容スペースが増大し、触媒コンバータ容器の熱容量が小さくなり、もって排気ガスの浄化作用が向上する。
また、本発明の製造方法によれば、管状のワークの両端部をスピニング加工することによりコーン部を形成するので、上記プレス加工に特有の歩留まりの低下の問題はなく、ワークの殆ど全てを触媒コンバータ容器に利用できる。また、治具の突出部でワークの不規則な変形を防止しつつ触媒コンバータ容器のコーン部をスピニング加工により形成するので、ワークとローラとを軸方向に相対移動させつつローラの前進量を調整するのみでコーン部の形状及びその最少径の寸法を調整でき、生産効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す斜視図（加工前）である。
【図２】第１の実施の形態の正面図である。
【図３】第１の実施の形態の側面図である。
【図４】第１の実施の形態の作動説明図で、（ａ）は絞り加工前を示し、（ｂ）は絞り加工後を示す。
【図５】第１の実施の形態を示す斜視図（加工後）である。
【図６】第１の実施の形態により製造した触媒コンバータ容器の斜視図である。
【図７】第１の実施の形態の作用を説明するための説明図である。
【図８】比較例を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図１０】第１の実施の形態の改良の余地を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態で使用するワークの斜視図である。
【図１２】第３の実施の形態における作用を説明する斜視図（加工前）である。
【図１３】第３の実施の形態における作用を説明する斜視図（加工途中）である。
【図１４】第３の実施の形態における作用を説明する斜視図（加工終了時）である。
【図１５】第３の実施の形態における作用を説明する断面図である。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は第３の実施の形態で使用するマンドレルの斜視図である
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は第３の実施の形態で使用する別のマンドレルの斜視図である。
【図１８】従来の触媒コンバータ容器の一例を示す斜視図である。
【図１９】ワークの断面レーストラック形状を示す説明図である。
【図２０】ワークの断面楕円形状を示す説明図である。
【符号の説明】
１０、７０，８０：ワーク１２：ワークの中間部
１４、７４，８２：ワークの端部２０、９０：保持装置
２２、９２：チャック２４、６０，９０：治具
２５：支持面２８，９４：突出部
３０：ローラ４０：触媒コンバータ容器
４２：容器の本体部４４：容器のコーン部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a catalytic converter container installed in an exhaust system of an automobile or the like and used for purifying exhaust gas, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various types of catalytic converter containers have been known, and one of them has a shell shape as a whole as shown in FIG. The cross section of the “shell shape” may be a racetrack shape 224 composed of a pair of semicircles separated from each other and two straight lines connecting the two as shown in FIG. 19, or an ellipse bulged in the lateral direction as shown in FIG. There is a shape 226. In any case, the shell-shaped catalytic converter container is widely used because it has a small dimension in the height (thickness) direction and can be arranged using a narrow and flat space of an exhaust system in an automobile.
[0003]
The shell-shaped catalytic converter container has been manufactured by press working. That is, a press die is pressed against a central portion of the plate-shaped material (work) in a state where the peripheral portion of the work is held by the holding device to change the entire work into a container shape, and the upper container 212 and the lower container 214 shown in FIG. create. Thereafter, the catalyst is accommodated in a space formed by the upper and lower containers 212 and 214, and the two containers 212 and 214 are joined together by flanges 216 and 218 on the periphery by welding or the like. Thus, the catalytic converter container 210 having the main body 220 containing the catalyst and the cones 222 on both sides connected to the exhaust pipe is completed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method for producing a shell-shaped catalytic converter container by the above-described press working and the converter container produced by the method have the following problems.
First, the press working is to cut the work into a predetermined shape and then deform the work to form the catalytic converter container. Therefore, the yield of the work is low due to its nature, and the manufacturing cost of the catalytic converter container 210 increases accordingly. I do.
Second, the degree of freedom of the shape of the catalytic converter container is low. In other words, although the size of the main body 220 of the catalytic converter container is almost the same, the minimum diameter of the cone part 222, that is, the diameter of the pipe, has various dimensions depending on the vehicle type. Only different types of catalytic converter vessels can be manufactured. In addition, if a plurality of types of press dies are prepared for a catalytic converter container in which only the minimum diameter of the cone portion 222 is different, production efficiency is poor.
Third, the flange portions 216 and 218 increase the heat capacity, slow the rise time to the catalyst activation temperature at the time of cold start of the vehicle, and deteriorate the exhaust gas purification performance.
Fourth, the size of the main body 220 is reduced by the amount that the flanges 216 and 218 formed for joining the upper container 212 and the lower container 214 protrude outward from the container, or the catalyst inside the automobile is reduced. The converter placement space must be increased.
[0005]
On the other hand, attempts have been made to form the catalytic converter container by spinning, and when the work has a cylindrical shape, a catalytic converter container having approximately desired dimensional accuracy can be manufactured. However, when the cross-sectional shape of the work is an elliptical shape or a race track shape, a portion of the cone portion close to the main body portion is irregularly deformed, and a container having a desired dimensional accuracy cannot be obtained. This is mainly due to the difference between the cross-sectional shape of the work (ellipse, race track shape) and the orbit of the roller (circle).
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the problem by following the method of manufacturing a catalytic converter container by spinning. Therefore, first, the present invention has an object to provide a catalytic converter container having an elliptical cross section or a race track shape, which has no flange and joint surface on its surface, has high reliability, and is easy in quality control. .
Second, the present invention provides a good work yield and a low manufacturing cost even if the cross-sectional shape of the work is an ellipse or a race track shape, a high degree of freedom in shape, and a spinning process at both ends of the main body. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a catalytic converter capable of forming a cone having a predetermined shape.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a catalytic converter container according to the present invention has a tubular main body that has an elliptical or race-track cross-sectional shape in a direction perpendicular to an axis and that stores a catalyst therein, and an axial direction of the main body. Ri consists perpendicular direction of the cross section axis extending integrally from opposite ends gradually reduced diameter cone portion from the body portion in an ellipse or a race track shape, the body portion and the cone portion is a flange portion on the periphery do not have. In this catalytic converter container, by spinning both ends in the axial direction of a tubular work, the central portion of the work is used as a main body, and the spinned ends of the work are used as a pair of cones. is there.
[0008]
Further, in the method for manufacturing a catalytic converter container according to the present invention, the work is held in a state where at least one end of a tubular work having an elliptical or race-track-shaped cross section in the direction perpendicular to the axis is opened by using spinning. while holding the device, gradually scaled down the Rutotomoni its rotation radius the one end and the roller abutting state of the workpiece is relatively moved in the axial direction while rotated relative to the workpiece from the outer peripheral side. As described above, when spinning a tubular work having an elliptical or race-track cross-sectional shape, there has been a problem that a portion of the cone near the main body is irregularly deformed.
Therefore, in the present invention, a jig protruding in the axial direction from the holding device that holds the intermediate portion of the work toward the end portion is provided. This jig supports the area of the end that is not in contact with the roller at the part near the main body , has a protruding part that protrudes in the axial direction to prevent irregular deformation of the work, and is attached to the inner surface of the jig . Has a supporting surface. Here, the range of the workpiece that does not come into contact with the roller is a portion where the contour of the ellipse or race track protrudes from the rotation locus of the roller, and the support surface of the jig has an elliptical or cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis. It has the shape of a race track.
[0009]
A specific mode of the jig will be described. The jig is provided on each of the pair of upper and lower chucks, and has a main body and a protruding portion protruding in the axial direction from the main body. The main body is a part that holds the work, and is attached to the chuck. The protruding portion is a portion that prevents irregular deformation of the work during drawing, and faces a portion of the work that is not drawn. For example, the projecting portion may have a generally triangular planar shape, and a cross-sectional shape having a triangular shape in which the thickness gradually decreases from the main body portion toward the distal end. Further, the outer surface of the protruding portion is constituted by a part of a conical surface determined by the relationship between the initial outer surface shape of the workpiece and the outer surface shape of the predetermined cone portion, that is, the amount of advance of the revolving roller and the amount of axial movement. . The amount of protrusion of the protrusion substantially corresponds to a point at which a part of the elliptical or race track shape on the end of the work is left, that is, a point where the revolution radius of the roller is smaller than the shortest diameter of the work.
[0010]
During spinning of the end of the work by the roller, the roller is moved in the axial direction from near the boundary between the end of the work and the main body toward the tip of the end while adjusting the amount of advance of the roller. This spinning is generally performed in two stages.
In the first stage of the drawing, a portion of the contour of the work whose diameter is larger than the revolving radius of the roller, that is, a portion of the elliptical or race-track-shaped work opposed in the left-right direction is moved toward the center of the work by the roller. More squeezed. There is no projecting part of the jig in this part, and such a deformation of the work is possible.
On the other hand, the part of the contour of the work whose diameter is smaller than the revolving radius of the roller and does not contact the roller cannot be deformed in the direction away from the center because the deformation is regulated by the support surface of the jig. Slightly deforms toward the tip of the work. In this manner, the portion of the workpiece facing in the vertical direction is formed of an elliptical or part of the shape of the race track, and the portion of the workpiece facing in the horizontal direction is formed of the first ellipse or an arc having a smaller radius than the race track. Is formed.
[0011]
In the second stage of the drawing, the orbital radius of the roller is considerably smaller than at the beginning, and its rotation locus is smaller than the minimum diameter of the work. Therefore, both the part facing the work in the vertical direction and the part facing the work in the horizontal direction are narrowed by the rollers. However, the amount of the diaphragm than the portion it is facing in the vertical direction of the opposite portions in the lateral direction of the workpiece is large, a part of the portion facing the lateral direction is deformed toward the part facing the vertical direction. In this way, a second cone portion having a circular cross section and a conical shape is formed.
[0012]
In the manufacturing method of the present invention, when a cone is formed at the end of the work, the work is irregularly deformed radially inward by inserting a mandrel into the hollow portion of the work as necessary. Can be prevented.
In addition, since the work and the roller only need to rotate relative to each other, the roller may be moved in the axial direction without revolving while rotating the work, or the work may be stationary while the roller revolves in the axial direction. You may move it.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First embodiment>
First, a method of manufacturing a catalytic converter container from a work having a racetrack cross section by spinning will be described.
As shown in FIG. 1, a longitudinally intermediate portion 12 of a metal-made tubular work 10 having a racetrack cross section is held by a holding device 20 that can be opened and closed in the vertical direction. Work 10 by way of its edge joined by plasma welding by bending a rectangular plate material to a circle, previously housed beforehand catalyst (not shown) therein.
The holding device 20 includes a pair of chucks 22 that open and close in a vertical direction, and a pair of jigs 24 attached to opposing surfaces of the chucks 22. The upper and lower chucks 22 and the jig 24 have the same shape.
[0014]
As shown in FIGS. 2 and 3, the upper and lower chucks 22 each have a semicircular jig mounting surface 26, on which a work support surface 25 on the front side has a shape obtained by bisecting a race track shape, and a mounting surface on the rear side. A jig 24 with a crescent cross section having a semicircular surface 27 is attached, and both ends of the jig 24 protrude from the chuck 22 in the axial direction. Projections 28 project axially from both ends of the jig. The projections 28 have a triangular shape when viewed from above. The thickness of the protrusions is thicker and the thickness gradually becomes thinner toward the tip. Part is formed.
[0015]
In this state, while rotating the holding device 20 to rotate the work 10, the roller 30 is moved closer to the end 14 of the work 10 protruding from the jig 24 from a direction perpendicular to the longitudinal direction of the work 10. It is advanced toward the tip to perform drawing. The amount of advance of the roller 30 increases as the roller advances toward the tip of the work 10.
In the first half of the drawing process, a portion of the end portion 14 of the workpiece 10 which is close to the intermediate portion 12 in the axial direction and which is in contact with the roller 30 in the circumferential direction (the arc portion 14a facing in the left-right direction) is It is drawn to a smaller radius. However, the portion of the work 10 to which the roller 30 does not contact (the straight portion 14b facing in the vertical direction) cannot be deformed in the vertical direction because it is restricted by the support surface 25 of the protruding portion 28. Will be maintained.
[0016]
The conical surface 29 formed on the projecting portion 28 of the jig 24 can avoid interference between the roller 30 and the jig 24 when the roller 30 is moved in the radial direction and the axial direction.
Here, if the jig 24 is not provided, as shown in FIG. 7, as the end portion 14 of the work 10 is narrowed by the roller 30 on the arc portion 14a of the race track shape, as shown by a two-dot chain line. In the meantime, the straight portion 14b tends to be deformed into a cylindrical shape, and the predetermined race track shape is impaired.
[0017]
On the other hand, in the latter half of the drawing process, as shown in FIG. 4A, the distance between the left and right arc portions 14a of the work 30 is considerably smaller than the initial one, but is still smaller than the revolution radius of the roller 30. Is also big. On the other hand, the distance between the upper and lower linear portions 14b of the work 30 is smaller than the revolution radius of the roller 30. Further, the roller 30 is located at a position deviated in the axial direction from the projecting portion 28 of the jig 24. Therefore, the circular arc portion 14a is narrowed by the roller 30, and the excess portion moves to the straight portion 14b as shown in FIG. 4B (14c), and the end of the work is drawn into a conical shape. .
[0018]
In this manner, as shown in FIG. 6, the catalyst can be housed therein, and the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the axis is a racetrack-shaped cylindrical main body 42, which extends integrally from both ends and extends in the direction perpendicular to the axis. A catalytic converter container 40 comprising a pair of cone portions 44 having a cross-sectional shape that is gradually reduced in diameter in a racetrack shape and a cylindrical pipe 46 at the tip thereof has a racetrack-shaped cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis. It was formed by spinning both ends 14 of the workpiece 10 in the axial direction with the roller 30.
In order to form a cone at the other end portion 14 of the work 10, the holding device 20 is opened up and down, the work 10 is turned left and right, the holding device 20 is closed, and the same spinning process as described above is performed. What is necessary is just to apply to this other end part 14.
[0019]
As an effect peculiar to this embodiment, since the cross-sectional shape of the catalytic converter container 40 is a race track shape, the catalytic converter container 40 can be arranged in a narrow space in the vertical direction. Further, since the back surface 27 of the jig 24 and the jig mounting surface 26 of the chuck 22 are formed into a semi-cylindrical shape, not only the back surface 27 and the mounting surface 26 can be easily processed, but also fine positioning after the processing becomes unnecessary. Therefore, attachment / detachment of the jig 24 to / from the chuck 22 is also facilitated.
[0020]
<Comparative example>
Here, a comparative example will be described with reference to FIG.
This comparative example differs from the above-described embodiment in that no protrusion is formed at the tip of the jig 50. That is, the jig 50 attached to the holding device 20 has a semicircular outer surface, and an inner surface formed by bisecting the race track shape.
However, in this case, when spinning a portion close to the inner intermediate portion 12 of the end portion 14 of the work 10 having a racetrack shape in cross section, a portion protruding from the locus of movement (rotation) of the roller moves toward a range where the roller does not contact. It is difficult to obtain a cone portion that is deformed and has a desired shape.
[0021]
<Second embodiment>
Next, an embodiment in which cone portions are formed by spinning at both ends 72 of a work 70 having an elliptical cross section will be described with reference to FIG.
The procedure is substantially the same as the case where the cones 44 are formed at both ends 14 of the work 10 having the racetrack cross section (see FIGS. 1 to 6). Have been. However, the difference is that the support surface 64 on the inner surface of the jig 60 has a shape obtained by bisecting an ellipse.
As an effect peculiar to this embodiment, since the cross section of the work 70 is elliptical, it is relatively close to the locus of movement of the roller, and no excessive force is applied to the work 70 when spinning the end portion 74 of the work 70. Points.
[0022]
<Third embodiment>
In this embodiment, in order to more reliably prevent inward deformation of the end portion when forming a cone portion by spinning at the end portion of the work having a racetrack cross section in the first embodiment. It is an improved version. That is, as described with reference to FIGS. 3, 4, and 7, by providing the jig 24 on the holding device 20, it is possible to prevent the end portion 14 of the work 10 from being deformed radially outward during drawing. On the other hand, as shown in FIG. 10, the work 10 restrained from deforming outward by the jig 24 tends to deform inward.
[0023]
In this embodiment, in order to prevent such deformation of the work, a mandrel is inserted into the hollow portion of the work during drawing. Hereinafter, a detailed description will be given based on FIGS. 11 to 17.
A work 80 having a racetrack cross section shown in FIG. 11 is held by a holding device 90 shown in FIG. The holding device 90 has the same configuration as the holding device 20 (see FIG. 1), and has a pair of holding members 92 and a pair of jigs 94 attached to opposing surfaces thereof. Has a projection 96 formed thereon.
[0024]
When cones are formed at both ends 82 of the work 80 by the holding device 90, as shown in FIG. 12, when the work 80 is held by the holding device 90 or after the holding, the free end of the work 80 is inserted into the hollow portion. Insert the mandrel 86. This mandrel 86 is composed of a plurality of members 86a as shown in FIG. 16 (a), and has a cross-sectional race track shape smaller than the cross-sectional shape of the work 80 over its entire length or a shape similar thereto, and is apparent from FIG. In this way, the tip extends to near the end face of the holding member 92.
In this state, the rotating roller 30 is advanced toward the center of the work 80 and brought into contact with the end portion 82, and the amount of advance of the roller 30 in the radial direction and the amount of movement in the axial direction are controlled. The end 82 of 80 is drawn into a cone shape. In the first half of the drawing process, similarly to the first embodiment, the outer surface of the end portion 82 of the work 80 is restricted from being deformed outward by the projection 94 of the jig 92. Further, since the mandrel 86 is located close to the inner surface of the end portion 82 and there is no large gap between the work 80 and the mandrel 86, the end portion 82 (particularly, a straight line portion) of the work 80 is directed inward. Irregular deformation is prevented.
[0025]
Since the inner diameter of the end portion 82 of the work 80 decreases as the drawing process proceeds, as shown in FIG. 16B, by extracting a part of the plurality of members 86a stacked in the left-right direction, the mandrel 86 is removed. Decrease the left and right dimensions. In this way, the mandrel 86 does not hinder the drawing of the end portion 82 of the work 80. The mandrel 86 is removed from the work 80 immediately before the pipe 85 is formed at the tip of the cone 84.
Thus, as shown in FIG. 14, the cone portion 84 and the pipe portion 85 are formed at the end portion 82 of the work 80 by spinning.
[0026]
Instead of the mandrel 86 shown in FIG. 16A, as shown in FIG. 17A, a mandrel 88 composed of a rod 88b having a cone 88a at the tip and a case 88c for accommodating the rod 88b. May be inserted from the free end into the hollow portion. Again, as the progress of the drawing end 82 of the workpiece 80, as shown in FIG. 17 (b), replacing the mandrel 88 to that the size of the cone portion 88a is not more small.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the catalytic converter container of the present invention, since the cone portion is formed by spinning a tubular work, it is not necessary to perform a welding operation for joining the pressed half containers by welding. Become. As a result, it is not necessary to pay attention to the quality of welding, reliability of the catalytic converter container is improved, and quality control is facilitated. In addition, since there is no flange around the main body of the catalytic converter container, the space for accommodating the catalyst inside the catalytic converter container increases by that much, the heat capacity of the catalytic converter container decreases, and the purification action of the exhaust gas improves. .
Further, according to the manufacturing method of the present invention, since the cone portion is formed by spinning the both ends of the tubular work, there is no problem of a decrease in the yield peculiar to the press working, and almost all of the work is catalyzed. Can be used for converter containers. In addition, since the cone of the catalytic converter container is formed by spinning while preventing irregular deformation of the work with the projecting part of the jig, the advance amount of the roller is adjusted while moving the work and the roller relatively in the axial direction Only by doing so, the shape of the cone portion and the minimum diameter thereof can be adjusted, and the production efficiency can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view (before processing) showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the first embodiment.
FIG. 3 is a side view of the first embodiment.
4A and 4B are explanatory views of the operation of the first embodiment, in which FIG. 4A shows a state before drawing and FIG. 4B shows a state after drawing.
FIG. 5 is a perspective view (after processing) showing the first embodiment.
FIG. 6 is a perspective view of a catalytic converter container manufactured according to the first embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the operation of the first embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing a comparative example.
FIG. 9 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a room for improvement of the first embodiment.
FIG. 11 is a perspective view of a work used in a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view (before processing) illustrating an operation in the third embodiment.
FIG. 13 is a perspective view (during processing) illustrating an operation in the third embodiment.
FIG. 14 is a perspective view (at the end of processing) for explaining the operation in the third embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating an operation according to the third embodiment.
16 (a) and (b) are perspective views of a mandrel used in the third embodiment. [FIG. 17] (a) and (b) are different types used in the third embodiment It is a perspective view of a mandrel.
FIG. 18 is a perspective view showing an example of a conventional catalytic converter container.
FIG. 19 is an explanatory view showing a race track shape in cross section of a work.
FIG. 20 is an explanatory diagram showing a cross-sectional elliptical shape of a work.
[Explanation of symbols]
10, 70, 80: Work 12: Work intermediate part 14, 74, 82: Work end 20, 90: Holding device 22, 92: Chuck 24, 60, 90: Jig 25: Support surface 28, 94: Projecting portion 30: Roller 40: Catalytic converter container 42: Main body portion of container 44: Cone portion of container

Claims

軸直角方向の断面形状が楕円又はレーストラック形状でその内部に触媒を収納する筒状の本体部と、該本体部の軸方向両端部から一体的に延び軸直角方向の断面形状が楕円又はレーストラック形状で該本体部から徐々に縮径されたコーン部とから成り、該本体部及び該コーン部の周辺にフランジ部を持たず、
管状のワークの軸方向両端部をスピニング加工することにより、該ワークの中央部を本体部とし、該ワークのスピニング加工された両端部を一対の該コーン部としたことを特徴とする触媒コンバータ容器。A cylindrical main body that has an elliptical or race-track cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis and that accommodates the catalyst therein, and that extends integrally from both axial end portions of the main body, has an elliptical or lacy cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis. It has a track shape and a cone portion gradually reduced in diameter from the main body portion, and has no flange portion around the main body portion and the cone portion,
By spinning the axial ends of the tubular workpiece, the catalyst, characterized in that the central portion of the work to the body portion and the end portions which are spinning pressurized Engineering of the workpiece to a pair of said cone portion Converter container.

軸直角方向の断面形状が楕円又はレーストラック形状で管状のワークの少なくとも一端部を開放した状態で該ワークを保持装置により保持しつつ、外周側から該ワークの前記一端部と当接する状態でローラを該ワークに対して相対回転させつつ軸方向に相対移動させるとともにその回転半径を徐々に縮少させる触媒コンバータ容器の製造方法において、
前記保持装置は前記ワークにおける前記ローラと当接しない範囲を支持する治具を有し、該治具は軸方向に突出し該ワークの不規則な変形を阻止する突出部を持ち、該治具の内面には軸直角方向の断面形状が楕円又はレーストラック形状をなす支持面が形成されていることを特徴とする触媒コンバータ容器の製造方法。A roller in a state where the cross-sectional shape in a direction perpendicular to the axis is an elliptical or race-track shape and at least one end of the tubular work is opened and at least one end of the work is held by a holding device, and the work comes into contact with the one end of the work from the outer peripheral side. The method for manufacturing a catalytic converter container, in which the relative rotation of the workpiece relative to the workpiece is moved relatively in the axial direction and the radius of rotation is gradually reduced,
The holding device has a jig that supports an area of the work that does not come into contact with the roller, the jig has a protrusion that protrudes in the axial direction to prevent irregular deformation of the work, A method for manufacturing a catalytic converter container, wherein a support surface having an elliptical or race-track cross section in a direction perpendicular to the axis is formed on an inner surface.

前記ワークの中空部にマンドレルを挿入した状態で前記ローラの回転半径を徐々に縮少させる請求項２に記載の触媒コンバータ容器の製造方法。The method for manufacturing a catalytic converter container according to claim 2, wherein a rotation radius of the roller is gradually reduced while a mandrel is inserted into a hollow portion of the work.