JP5985647B2 - 一体取付物を有する排気処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関から排出される望ましくない排気物を低減する排気処理装置に係り、とくに車両において排気処理装置を支持するために頑丈に一体につくられた一体取付物装置に関する。

本欄の記載は必ずしも先行技術に必要とされない本発明の開示に関連する背景技術情報を提供するものである。

排気ガス処理装置は、内燃機関から排出される排気ガスを処理するために、接触コンバーター、ディーゼル用酸化触媒(DOC)、ディーゼル排気微粒子フィルタ(DPF)及びこれらの類似物などのように種々様々に用いられている。排気ガス処理装置の多くは、排気を処理するためのセラミック基体や触媒床のような比較的重い部品を含んでいる。排気処理装置を車両に取り付けるための取付装置は、車輪が道路の凹みに嵌まり込み凹みを出るときのように大きく変動する外力の幅広い範囲に耐えるべきものである。

典型的な排気処理装置は、多数の溶接されたブラケット又はストラップと共に車体の下部ボディー又はフレームに固定されている。これらの設備は排気処理装置を十分に支持しうるものではあるが、複数の支持ブラケットを排気処理装置に個々に溶接する構造の複雑さとコストの点で望ましくない。溶接構造では使用されたブラケットの数と取り付け箇所に応じて、排気処理装置の使用寿命に対してネガティブな影響を及ぼす応力集中を招く結果となるからである。さらに、クランプの使用は、他の車両部品を明りょうにするために排気処理装置とクランプの適正な向きを保証する取り付けにおいて更なる課題を生じる。

ある公知の排気処理装置は、板金ハウジングに後で接続される鋳造品として形成された流入口端部を含んでいる。鋳造品は排気処理装置を取り付けるための取付手段（マウンティングプロビジョン）を含んでいる。不都合なことに、入口アッセンブリの全体が鋳造部品でつくられていることから、排気処理装置の内部からの熱が入口アッセンブリ鋳造品に対して迅速に伝わるようになっている。大多数のエンドユーザーと原物装置製造者は、排気処理装置の外部温度が所定の最大温度を下回る状態に断熱された配置を好むものである。さらに、鋳造品は他の部品に比べて相対的に大きく、重く、かつ高価である。従って、十分な熱遮蔽をもつコスト効果のある一体取付物装置を有する改善された排気処理装置を提供することは有益である。

本欄は開示の一般的な要旨を提供するものであり、その全範囲又はその特徴の包括的な開示ではない。

排気処理装置は、内殻と外殻の間に配置された断熱材を含む。流入管は、内殻によって規定されるキャビティに連通する端部を含む。エンジン排気を処理するための基体は、内殻のなかに配置されている。金属取付リングは、内殻と外殻の間に配置され、締結具（ファスナー）を受け取る取付手段を含む。

排気処理装置は、内殻、外殻、および内殻と外殻の間に配置された断熱材を含む。流入管は、内殻によって規定されるキャビティに連通する端部を含む。エンジン排気を処理するための基体は、内殻のなかに配置されている。金属取付部材は取付手段（マウンティングプロビジョン）を含む。被覆板は、取付部材に係合し、外殻との間に取付部材を保持するために外殻に固定されている。

本発明の適応性の更なる領域はここに提供された記載から明白になるはずである。この概要の欄の記載と詳細実施例は、図示の目的のためのみに示されたものであり、本願の開示の範囲を限定するものではない。

ここに記載した図面は、選ばれた実施の形態を図示することのみを目的とするばかりではなく全ての可能性ある実施を含むものであり、本願の開示の範囲に限定されるものではない。

図１は、模範的な一体取付物を有する排気処理装置を示す斜視図である。 図２は、図１の排気処理装置の全体を通して示す縦断面図である。 図３は、取付リング鋳造品を示す斜視図である。 図４は、図３の取付リング鋳造品の全体を通して示す縦断面図である。 図５は、代替えの排気処理装置を示す斜視図である。 図６は、図５の排気処理装置の全体を通して示す縦断面図である。

添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態をここに十分に記述して説明する。

図１〜図４に参照符号10で表示した模範的な排気処理装置を示す。排気処理装置10は、ハウジング15のなかに第２の基体14の上流に配置された第１の基体12を有する。第１の基体12はディーゼル用酸化触媒(DOC)または選択接触還元装置用触媒（SCR触媒）とすることができる。一方、第２の基体14はディーゼル排気微粒子フィルタ（DPF）またはスリップ触媒とすることができる。第１の基体12及び第２の基体14の代わりに他の排気処理エレメントを用いてもよい。さらに、本発明の開示は、ハウジング15内に１つ又はそれ以上の基体を含む排気処理装置に関係している。図中に示した２つの基体の配置は単に図示する目的のために示したにすぎないものである。

ハウジング15は内殻16及び外殻17を含む。外殻17は内殻16の周囲を取り囲んでいる。内殻16は相互連結された数個の金属打抜き（メタルスタンピング）を含むものである。例えば、内殻16は、第１の基体12及び第２の基体14を受け取る内管18を含む。これらの基体12,14は、第２の基体14と内管18の間に第２のマット30を圧入するばかりでなく、第１の基体12と内管18の間に第１のマット28を圧縮して詰め込む方法（スタッフィングプロセス）又はその大きさに合わせてつくる方法（サイジングプロセス）を用いて内管18のなかに収容されている。外殻17もまた内管18の周りに摺接する外管34のようにいくつかが相互連結された打抜きを含むものである。断熱材36は、内管18の周囲を取り囲み、外管34と内管18の間に配置されている。

入口アッセンブリ37は外管34及び内管18に固定されている。入口アッセンブリ37は、第１の端面キャップ44に固定されたフランジ40をもつリング被覆板38を含む。流入口41は内管18に固定されたリップ43を含む。流入口41は内殻16の一部として形成される一方、端面キャップ44は外殻17の一部として形成される。

取付リング54は、第１の端面キャップ44とリング被覆板38の間に配置されている。取付リング54は、一つに纏まったワンピースの部品として、成分中に珪素とマンガンを多く含むダクタイル鋳鉄を鋳造して製造するようにしてもよい。このダクタイル鋳鉄材料は、優れた組織的物理的性質を備えており、排気処理装置の高温環境にも耐えることができる材料である。取付リングは、鍛造、打抜き、または機械加工のような方法のいずれかを用いるか又はこれらの方法のうちのいくつかを組合せて用いることにより形成することができる。また、ここに記載した材料以外の他の金属材料も考慮される。

取付リング54は、端面壁64により互いに接続された内壁60と外壁62により規定される一般的なカップ形状の中空断面を含むものである。複数の中実取付ボス66が互いに離間して円周上に振り分け配置されている。各ボス66は、排気処理装置を車両に取り付けるための締結具（図示せず）を受けるネジ穴68を含む。排気処理装置10のための頑丈な構造の取付けを規定するために、第１の端面キャップ44の内面70は取付リング54の外面72を補足するポケット状の形状である。複数の孔76がネジ穴68と一直線上に揃い第１の端面キャップ44を通って伸びている。取付リング54はカップ形状の部分を必ずしも含まないこと、および、取付リング54はさらに一貫した中実断面をもつ形状とすることが分かる。

排気処理装置10を組み立てるために、取付リング54を内面70と係合するようにキャップ内部に配置する。リング被覆板38を取付リング54に係合するように配置する。所望の箇所で取付リング54を保持するためにフランジ40を第１の端面キャップ44に溶接し、鋳造品と打抜き鋼残留部品との間に構造的な相互接続を設ける。なお、第１の端面キャップ44を取付リング54に溶接してもよい。断熱材77はリング被覆板38と内側流入口41との間に閉じ込められている。

リング被覆板38は、内側流入口41に形成された類似のボス又は複数のボス50に係合する少なくとも１つのボス48を含む。第１の端面キャップ44は、ボス又はリング被覆板38のボス48に係合して配置されたボス又は１組のボス78を含む。１組のボスの各々は、第１の端面キャップ44、リング被覆板38、および内側流入口41を互いに固定するために共に溶接される。これら３つの隣接するシート鋼部分は各溶接で接続されている。第１の端面キャップ44は、入口アッセンブリ37の完成後に外管34に固定されるフランジ46を含む。熱シールド80は、カバーボス78に第１の端面キャップ44の外側の面を任意に固定させてもよい。なぜならこれらの領域には断熱材77が無いからである。

流入管アッセンブリ82は、シールド86に固定された管84を含む。断熱材88は、管84とシールド86との間に配置されている。管84は、第１の基体12の上流に形成されたキャビティ92に連通する外管34及び内管18の両者を通って延び出す第１の端部90を含む。流入口94は、内燃機関から出てくる排気を受ける流入管アッセンブリ82の第２の対向端部に形成されている。

気流拡散板96は、管84の第１端90より下流の位置で内側流入口41に固定されている。気流拡散板96は、第１の基体12を通流する排気ガス流を実質的に均一にさせるための異なるサイズの離間する複数の孔98を含む。

出口アッセンブリ100は、入口アッセンブリ37の作製に用いた部品と同じか又は少なくともこれらと非常に似た同様の部品を用いて構成することができる。例えば、出口アッセンブリ100は、第２の端面キャップ44a、リング被覆板38a、断熱材77a、内側出口41a、管84a、シールド86a、断熱材88aおよび出口94aを含む。出口アッセンブリ100の他の特徴は、入口アッセンブリ37を形成する部品の特徴と実質的に同じである。よって、これらの要素には添字“ａ”を付して識別できるようにしている。

出口アッセンブリ100を形成するための部品の相互接続は、図中に示した出口アッセンブリ100のなかに存在しない取付リング54を除いて入口アッセンブリ37と実質的に同じである。しかし、取り付けの融通性（取り付けやすさ）が要求される場合は、取付リング54と実質的に同様の取付リングを出口アッセンブリ100に含ませることが考慮されてもよい。他の配置においてもまた、取付リング54が無いものとして入口アッセンブリ37を構成してもよく、また第２の端面キャップ44aとリング被覆板38aとの間に挟まれた取付リングを含む出口アッセンブリ100を構成してもよい。

図５に変更例の排気処理装置を参照符号110で示す。排気処理装置110は、出口アッセンブリ100を別の出口アッセンブリ114に代替えしたことを除いて、上記の排気処理装置10と実質的に同じである。出口アッセンブリ114は、内管18に固定された内円錐116および外管34に固定された外円錐118を含む。断熱材120が内円錐116と外円錐118の間に配置されている。導管124は、キャビティ128に連通して導管124の第１の端面126を外円錐118及び内円錐116の両方に形成された孔に取り付けるために当該孔を通って外方に延び出ている。導管124は、処理した排気を排気処理装置110に逃がすようにするための出口130を含む。

排気処理装置110は、上記装置10からの配置が垂直であるかどうかを測定する代わりの例を提供するものである。管84は、基体12,14を通る排気流の向きに揃う軸を横切って交差している。導管124は、この排気流軸と同軸に揃った出口を提供するものである。これは、入口94と出口94aが両方とも基体12,14を通る排気流の向きに対して直角に延び出す排気処理装置10により規定された配置が垂直であるかどうかを測定することと対照的である。本発明の技術分野に属する通常の知識を有する当業者であれば、入口、出口、及び排気流路の他の幾何学的な配置が本願開示の範囲内にあると見ることが考えられる。

上述した種々の実施の形態は図示及び記載の目的のために便宜上提供されたものであり、本発明の開示を限定するものではない。個々の実施形態の個々の要素又は特徴は、一般にその個々の実施形態を限定するものではないが、たとえ図示されていないか又は記載されていないとしても、置き換え可能なものには適用可能である。同じことは多くの方法や手段に変えてもよい。そのような変更は本発明の開示から離れるものとはみなされず、あらゆる変形が本発明の開示の範囲内に含まれるものと意図されている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］内殻と、外殻と、前記内殻と外殻との間に配置された断熱材と、前記内殻によって規定されたキャビティに連通する端部を有する流入管と、エンジン排気を処理するために前記内殻のなかに配置された基体と、前記内殻と外殻との間に配置された金属取付リングと、を具備し、前記金属取付リングは締結具を受け取る取付手段を含むことを特徴とする排気処理装置。
［２］前記取付リングに連結され、それ自体と前記外殻との間に前記取付板が保持されるように前記外殻に固定されるリング被覆板をさらに含むことを特徴とする［１］に記載の排気処理装置。
［３］前記リングは、実質的に平らな端面壁により相互に接続された円筒状内壁および円筒状外壁を持つＣ形状断面を含むことを特徴とする［２］に記載の排気処理装置。
［４］前記取付手段は、前記端面壁内に延びるネジ穴を含むことを特徴とする［３］に記載の排気処理装置。
［５］前記断熱材は、前記内殻と前記リング被覆板との間に挟まれていることを特徴とする［２］に記載の排気処理装置。
［６］前記取付リングは、前記キャビティと同じく前記断熱の対向側にあることを特徴とする［５］に記載の排気処理装置。
［７］前記基体と同軸に配列され、前記内殻のなかに配置された第２の基体をさらに有することを特徴とする［１］に記載の排気処理装置。
［８］前記金属取付リングは、ダクタイル鋳鉄合金を鋳造したものであることを特徴とする［１］に記載の排気処理装置。
［９］前記リングは、前記外殻に固定されていることを特徴とする［１］に記載の排気処理装置。
［１０］前記基体に流入する前に排気が通るように配置された複数の孔を有する気流拡散板をさらに含むことを特徴とする［１］に記載の排気処理装置。
［１１］前記内殻は外方に延び出す突起を含み、前記リング被覆板は内方に延び出すボスを含み、前記突起は前記ボスと係合し、かつ前記ボスに固定されていることを特徴とする［２］に記載の排気処理装置。
［１２］前記外殻は、前記ボスに入れ子になり、かつ前記ボスに固定された内方延出突起を含むことを特徴とする［１１］に記載の排気処理装置。
［１３］内殻と、外殻と、前記内殻と外殻との間に配置された断熱材と、前記内殻によって規定されたキャビティに連通する端部を有する流入管と、エンジン排気を処理するために前記内殻のなかに配置された基体と、取付手段を含む鋳造金属取付部材と、前記取付部材に連結され、前記外殻との間に前記取付部材を保持するために前記外殻に固定された被覆板と、を有することを特徴とする排気処理装置。
［１４］前記断熱材は、前記外殻と前記被覆板との間に挟まれていることを特徴とする［１３］に記載の排気処理装置。
［１５］前記取付部材は、前記キャビティと同じく前記断熱の対向側にあることを特徴とする［１４］に記載の排気処理装置。
［１６］前記内殻は外方に延び出す突起を含み、前記被覆板は内方に延び出すボスを含み、前記突起は前記ボスと係合し、かつ前記ボスに固定されていることを特徴とする［１３］に記載の排気処理装置。
［１７］前記外殻は、前記ボスに入れ子になり、かつ前記ボスに固定された内方延出突起を含むことを特徴とする［１６］に記載の排気処理装置。
［１８］前記取付部材は、前記外殻に溶接されていることを特徴とする［１３］に記載の排気処理装置。
［１９］前記取付部材は、途切れがないリング形状であることを特徴とする［１３］に記載の排気処理装置。

10,110…排気処理装置、12…第１の基体、14…第２の基体、15…ハウジング、16…内殻、17…外殻、18…内管、28…第１のマット、30…第２のマット、34…外管、
36,77,77a,88,88a…断熱材、37…入口アッセンブリ、38,38a…リング被覆板、40,46…フランジ、41…内側流入口、43…リップ、44,44a…端面キャップ、
54…取付リング、60…内壁、62…外壁、64…端面壁、66,78,78a…ボス、68…ネジ穴、70…内面、72…外面、76…孔、80…熱シールド、82…流入口管アッセンブリ、84…管（パイプ）、86,86a…シールド、94…入口、94a…出口、96…気流拡散板、98…孔、
100,114…出口アッセンブリ、116…内円錐、118…外円錐、120…断熱材、124…導管（チューブ）、128…キャビティ、130…出口。

Claims (13)

1. 内殻、外殻、および前記内殻と前記外殻との間の断熱材を含むハウジングと、
   前記ハウジング内のキャビティに連通する端部を持つ流入管と、
   前記ハウジング内に配置され、エンジン排気を処理する排気処理エレメントと、
   被覆板と、
   排気処理装置を支持し、前記被覆板により覆われ、前記被覆板と前記外殻との間に配置され、前記外殻の内面に係合される外面を含み、取付手段を含む金属取付部材と、
   を具備し、
   前記被覆板は、前記取付部材の内面を覆い、前記取付部材に係合され、前記外殻との間に前記取付部材が保持されるように前記外殻に直接固定されていることを特徴とする排気処理装置。
2. 前記被覆板および前記取付部材は前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングは前記取付手段に対して位置が揃えられた孔を含むことを特徴とする請求項１記載の排気処理装置。
3. 前記取付手段は前記取付部材内に受口を含み、前記受口に対して前記孔が位置揃えされていることを特徴とする請求項２記載の排気処理装置。
4. 前記ハウジングは湾曲面を含み、前記取付部材は前記湾曲面を補う形状に形成された合せ面を含み、該合せ面は前記湾曲面に係合され、前記被覆板は前記ハウジングに固定され、前記ハウジングに前記取付部材が接合されていることを特徴とする請求項１記載の排気処理装置。
5. 前記被覆板が前記取付部材に接していることを特徴とする請求項４記載の排気処理装置。
6. 前記被覆板とともに前記湾曲面は、前記取付部材を包み込むことを特徴とする請求項４記載の排気処理装置。
7. 前記内殻は、金属内管と、前記内管の一端を閉止する内端面板とを含み、
   前記外殻は、前記内管を取り囲む金属外管と、前記外管の一端を閉止する外端面板とを含み、
   前記取付部材は前記外端面板に接していることを特徴とする請求項１記載の排気処理装置。
8. 前記断熱材は、前記内端面板と前記外端面板との間に配置されていることを特徴とする請求項７記載の排気処理装置。
9. 前記被覆板は、前記外端面板に固定されていることを特徴とする請求項８記載の排気処理装置。
10. 前記被覆板は、前記外管に固定されていることを特徴とする請求項８記載の排気処理装置。
11. 前記被覆板および前記外殻は、前記取付部材を包み込むことを特徴とする請求項１記載の排気処理装置。
12. 前記取付部材は、切れ目のないリングを含むことを特徴とする請求項１記載の排気処理装置。
13. 前記内殻、前記外殻、および前記被覆板は、共通の箇所において相互に固定されていることを特徴とする請求項１記載の排気処理装置。

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