JP7628971B2

JP7628971B2 - Catalytic converter

Info

Publication number: JP7628971B2
Application number: JP2022000501A
Authority: JP
Inventors: 憲征山中; 克也佐藤
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2025-02-12
Anticipated expiration: 2042-01-05
Also published as: JP2023100093A

Description

本発明は、触媒装置に関する。 The present invention relates to a catalytic device.

特許文献１に開示された触媒コンバータは、ステーを介してエンジンに支持されている。詳しくは、ステーの一端は、触媒コンバータのケースに形成されたブラケットに連結されているとともに、ステーの他端は、エンジンのシリンダブロックと連結されている。 The catalytic converter disclosed in Patent Document 1 is supported on the engine via a stay. More specifically, one end of the stay is connected to a bracket formed on the case of the catalytic converter, and the other end of the stay is connected to the cylinder block of the engine.

実開平３－４３５２７号公報Japanese Utility Model Application Publication No. 3-43527

ブラケットがケースに溶接されている場合、エンジンの振動は、ステー、ブラケット、及び溶接部を介してケースに伝わる。すると、ケースにおける溶接部及びその周辺に応力が集中することで、ケースに亀裂が生じることがある。 When the bracket is welded to the case, engine vibrations are transmitted to the case via the stays, brackets, and welds. This can cause stress to concentrate on the welds and their surrounding areas, which can lead to cracks in the case.

上記問題点を解決するための触媒装置は、触媒と、前記触媒を収容するケースと、前記ケースの外面に溶接されるとともにステーを介してエンジンに接続されるブラケットと、を備え、前記ブラケットは、板部と、前記板部から立設するとともに前記ステーが接続される立設部とを有し、前記板部の縁部は、前記立設部と繋がる内縁部と、前記ケースの外面に溶接された外縁部と、前記内縁部と前記外縁部とを接続する接続縁部とを有し、前記接続縁部は、前記内縁部と繋がる第１縁部と、前記第１縁部が延びる方向とは異なる方向に延びるとともに、前記外縁部と繋がる第２縁部と、前記第１縁部と前記第２縁部とを接続する角部とを有し、前記第２縁部は、前記ケースの外面に溶接されておらず、前記角部は、前記ケースの外面と接触していない。 The catalytic converter for solving the above problems includes a catalyst, a case that houses the catalyst, and a bracket that is welded to the outer surface of the case and connected to the engine via a stay, the bracket has a plate portion and an erected portion that stands upright from the plate portion and to which the stay is connected, the edge portion of the plate portion has an inner edge portion that connects to the erected portion, an outer edge portion that is welded to the outer surface of the case, and a connecting edge portion that connects the inner edge portion and the outer edge portion, the connecting edge portion has a first edge portion that connects to the inner edge portion, a second edge portion that extends in a direction different from the direction in which the first edge portion extends and connects to the outer edge portion, and a corner portion that connects the first edge portion and the second edge portion, the second edge portion is not welded to the outer surface of the case, and the corner portion is not in contact with the outer surface of the case.

発明者は、ブラケットの外縁部及び第２縁部をケースに溶接した場合に、ケースにおける角部と対向する部分及びその周辺に特に応力が集中することを見出した。このため、第２縁部をケースに溶接せず、かつ角部をケースの外面に接触させないことで、エンジンの振動が角部を介してケースに伝わることを抑制する。その結果、ケースにおける角部と対向する部分及びその周辺に応力が集中することが回避されるため、ケースに亀裂が生じることを抑制できる。 The inventor discovered that when the outer edge and second edge of the bracket are welded to the case, stress is particularly concentrated in the portion of the case facing the corner and its surroundings. For this reason, by not welding the second edge to the case and not allowing the corner to come into contact with the outer surface of the case, engine vibration is prevented from being transmitted to the case via the corner. As a result, stress is prevented from concentrating in the portion of the case facing the corner and its surroundings, and cracks in the case can be prevented.

排気ユニットの側面図である。FIG. 触媒装置の側面図である。FIG. 触媒装置の側面図である。FIG. ブラケットの第１接続縁部を示す写真である。1 is a photograph showing a first connecting edge of a bracket. 触媒装置を図２の矢印Ａから見た図である。3 is a view of the catalytic converter as seen from the arrow A in FIG. 2.

以下、触媒装置を具体化した一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。
＜排気ユニット＞
図１に示すように、排気ユニット１０は、エキゾーストマニホールド１１と、触媒装置１２とを備えている。エキゾーストマニホールド１１は、上流側配管１３と、下流側配管１４とを有している。上流側配管１３は、４本の分岐管１３ａと、集合管１３ｂとを有している。触媒装置１２は、上流側配管１３の集合管１３ｂと下流側配管１４との間に配置されている。 Hereinafter, one embodiment of a catalytic converter will be described with reference to FIGS.
<Exhaust unit>
As shown in Fig. 1, the exhaust unit 10 includes an exhaust manifold 11 and a catalytic device 12. The exhaust manifold 11 has an upstream pipe 13 and a downstream pipe 14. The upstream pipe 13 has four branch pipes 13a and a collecting pipe 13b. The catalytic device 12 is disposed between the collecting pipe 13b of the upstream pipe 13 and the downstream pipe 14.

排気ユニット１０は、エンジン１５に固定されている。エキゾーストマニホールド１１は、エンジン１５のシリンダヘッドに固定されている。触媒装置１２は、長板状のステー１６を介してエンジン１５のシリンダブロックに固定されている。 The exhaust unit 10 is fixed to the engine 15. The exhaust manifold 11 is fixed to the cylinder head of the engine 15. The catalytic converter 12 is fixed to the cylinder block of the engine 15 via a long plate-shaped stay 16.

エンジン１５から排出された排気は、上流側配管１３を通って触媒装置１２に流入する。触媒装置１２は、流入した排気ガスを浄化する。浄化された排気は、下流側配管１４に流出する。 Exhaust gas emitted from the engine 15 flows through the upstream pipe 13 into the catalytic converter 12. The catalytic converter 12 purifies the exhaust gas that flows in. The purified exhaust gas flows out into the downstream pipe 14.

＜触媒装置＞
触媒装置１２は、触媒２１と、ケース２２と、ブラケット２３とを有している。ケース２２は、触媒２１を収容している。ブラケット２３は、ケース２２の外面２２ａに溶接されている。 <Catalyst device>
The catalytic converter 12 includes a catalyst 21, a case 22, and a bracket 23. The case 22 houses the catalyst 21. The bracket 23 is welded to an outer surface 22a of the case 22.

＜ケース＞
ケース２２は、円筒状である。ケース２２は、第１リブ２２１と、第２リブ２２２とを有している。第１リブ２２１及び第２リブ２２２はそれぞれ、ケース２２の外面２２ａから突出した部分である。第１リブ２２１は、集合管１３ｂに接続されている。第２リブ２２２は、下流側配管１４に接続されている。 <Case>
The case 22 is cylindrical. The case 22 has a first rib 221 and a second rib 222. The first rib 221 and the second rib 222 are each a portion protruding from an outer surface 22a of the case 22. The first rib 221 is connected to the collecting pipe 13b. The second rib 222 is connected to the downstream pipe 14.

＜ブラケット＞
図２及び図３に示すように、ブラケット２３は、板部２４と、板部２４から板部２４の略板厚方向に立設された板状の立設部２５とを有する。 <Bracket>
As shown in FIGS. 2 and 3 , the bracket 23 has a plate portion 24 and a plate-shaped erect portion 25 erected from the plate portion 24 in approximately the thickness direction of the plate portion 24 .

板部２４の縁部は、内縁部３１と、外縁部３２と、第１接続縁部３３と、第２接続縁部３４とを有している。
内縁部３１は、立設部２５と繋がる縁部である。外縁部３２は、ケース２２の外面２２ａに溶接された縁部である。触媒装置１２は、ケース２２とブラケット２３の外縁部３２とが溶接された溶接部２６を有している。溶接部２６は、第２リブ２２２に繋がっている。 The edge of the plate portion 24 has an inner edge portion 31 , an outer edge portion 32 , a first connecting edge portion 33 , and a second connecting edge portion 34 .
The inner edge 31 is an edge that is connected to the standing portion 25. The outer edge 32 is an edge that is welded to the outer surface 22a of the case 22. The catalytic converter 12 has a welded portion 26 at which the case 22 and the outer edge 32 of the bracket 23 are welded together. The welded portion 26 is connected to the second rib 222.

内縁部３１は、Ｕ字状である。内縁部３１は、一対の第１縁部構成部３１１と、第２縁部構成部３１２とを有している。外縁部３２は、Ｌ字状である。外縁部３２は、ケース２２の軸線に沿って延びる第３縁部構成部３２１と、ケース２２の周方向に延びる第４縁部構成部３２２とを含んでいる。一対の第１縁部構成部３１１はそれぞれ、第３縁部構成部３２１が延びる方向に対して傾斜している。また、一対の第１縁部構成部３１１はそれぞれ、第４縁部構成部３２２が延びる方向に対して傾斜している。一対の第１縁部構成部３１１は、略平行に延びている。第２縁部構成部３１２は、第１縁部構成部３１１を接続している。第２縁部構成部３１２は、一対の第１縁部構成部３１１と直交している。 The inner edge portion 31 is U-shaped. The inner edge portion 31 has a pair of first edge components 311 and a second edge component 312. The outer edge portion 32 is L-shaped. The outer edge portion 32 includes a third edge component 321 extending along the axis of the case 22 and a fourth edge component 322 extending in the circumferential direction of the case 22. Each of the pair of first edge components 311 is inclined with respect to the direction in which the third edge component 321 extends. Also, each of the pair of first edge components 311 is inclined with respect to the direction in which the fourth edge component 322 extends. The pair of first edge components 311 extend approximately parallel to each other. The second edge component 312 connects the first edge components 311. The second edge component 312 is perpendicular to the pair of first edge components 311.

第１接続縁部３３は、内縁部３１の第１端３１ａと外縁部３２の第１端３２ａとを接続している。第１接続縁部３３は、第１縁部３３ａと、第２縁部３３ｂと、角部３３ｃとを有している。第１縁部３３ａは、内縁部３１の第１端３１ａと繋がっている。第２縁部３３ｂは、外縁部３２の第１端３２ａと繋がっている。第２縁部３３ｂは、第１縁部３３ａが延びる方向とは異なる方向に延びている。角部３３ｃは、第１縁部３３ａと第２縁部３３ｂとを接続している。第２接続縁部３４は、内縁部３１の第１端３１ａとは反対側の端である第２端３１ｂと、外縁部３２の第１端３２ａとは反対側の端である第２端３２ｂとを接続している。 The first connecting edge 33 connects the first end 31a of the inner edge 31 and the first end 32a of the outer edge 32. The first connecting edge 33 has a first edge 33a, a second edge 33b, and a corner 33c. The first edge 33a is connected to the first end 31a of the inner edge 31. The second edge 33b is connected to the first end 32a of the outer edge 32. The second edge 33b extends in a direction different from the direction in which the first edge 33a extends. The corner 33c connects the first edge 33a and the second edge 33b. The second connecting edge 34 connects the second end 31b, which is the end opposite the first end 31a of the inner edge 31, and the second end 32b, which is the end opposite the first end 32a of the outer edge 32.

図４に示すように、第２縁部３３ｂは、ケース２２の外面２２ａに溶接されていない。
図４及び図５に示すように、角部３３ｃは、ケース２２の外面２２ａから浮いている。角部３３ｃは、ケース２２の外面２２ａと接触していない。角部３３ｃにおいて、板部２４とケース２２の外面２２ａとの間には間隙Ｓが存在している。 As shown in FIG. 4 , the second edge portion 33 b is not welded to the outer surface 22 a of the case 22 .
4 and 5 , the corner portion 33c is raised above the outer surface 22a of the case 22. The corner portion 33c is not in contact with the outer surface 22a of the case 22. At the corner portion 33c, a gap S exists between the plate portion 24 and the outer surface 22a of the case 22.

＜ステー＞
図１に示すように、ステー１６は、第１端部１６ａ及び第２端部１６ｂを有している。図２に示すように、ステー１６の第１端部１６ａは、第１ボルトＢ１によって、ブラケット２３の立設部２５に接続されている。詳しくは、ステー１６の第１端部１６ａは、ブラケット２３の立設部２５のうち、内縁部３１の第２縁部構成部３１２から立設した部分に接続されている。第１ボルトＢ１の軸線は、内縁部３１の第１縁部構成部３１１と略平行に延びている。第１ボルトＢ１の軸線は、内縁部３１の第２縁部構成部３１２と直交する方向に延びている。ステー１６の第２端部１６ｂは、第２ボルトＢ２によって、エンジン１５に接続されている。 <Stay>
As shown in FIG. 1, the stay 16 has a first end 16a and a second end 16b. As shown in FIG. 2, the first end 16a of the stay 16 is connected to the erected portion 25 of the bracket 23 by a first bolt B1. More specifically, the first end 16a of the stay 16 is connected to a portion of the erected portion 25 of the bracket 23 that is erected from the second edge portion 312 of the inner edge portion 31. The axis of the first bolt B1 extends substantially parallel to the first edge portion 311 of the inner edge portion 31. The axis of the first bolt B1 extends in a direction perpendicular to the second edge portion 312 of the inner edge portion 31. The second end 16b of the stay 16 is connected to the engine 15 by a second bolt B2.

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）発明者は、ブラケット２３の外縁部３２及び第２縁部３３ｂをケース２２に溶接した場合に、ケース２２における角部３３ｃと対向する部分及びその周辺に特に応力が集中することを見出した。このため、第２縁部３３ｂをケース２２に溶接せず、かつ角部３３ｃをケース２２の外面２２ａに接触させないことで、エンジン１５の振動が角部３３ｃを介してケース２２に伝わることを抑制する。その結果、ケース２２における角部３３ｃと対向する部分及びその周辺に応力が集中することが回避されるため、ケース２２に亀裂が生じることを抑制できる。 The operation and effects of this embodiment will be described.
(1) The inventor discovered that when the outer edge 32 and the second edge 33b of the bracket 23 are welded to the case 22, stress is particularly concentrated in the portion of the case 22 facing the corner 33c and its surroundings. For this reason, by not welding the second edge 33b to the case 22 and not bringing the corner 33c into contact with the outer surface 22a of the case 22, the vibration of the engine 15 is prevented from being transmitted to the case 22 via the corner 33c. As a result, stress is prevented from being concentrated in the portion of the case 22 facing the corner 33c and its surroundings, and thus cracks in the case 22 can be prevented.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・ケース２２の形状は、円筒状に限定されない。ケース２２は、例えば、四角筒状であってもよい。 This embodiment can be modified as follows: The embodiment and the modified examples can be combined with each other to the extent that there is no technical contradiction.
The shape of the case 22 is not limited to a cylindrical shape. The case 22 may be, for example, a rectangular tube shape.

・内縁部３１は、Ｕ字状でなくてもよい。
・外縁部３２は、Ｌ字状でなくてもよい。
・ブラケット２３の第２接続縁部３４は、内縁部３１の第２端３１ｂに繋がる第３縁部と、第３縁部が延びる方向とは異なる方向に延びるとともに外縁部３２の第２端３２ｂに繋がる第４縁部と、第３縁部と第４縁部とを接続する第２の角部とを有していてもよい。この場合も、上記実施形態と同様、第４縁部をケース２２の外面２２ａに溶接せず、かつ第２の角部をケース２２の外面２２ａに接触させない。 The inner edge portion 31 does not have to be U-shaped.
The outer edge portion 32 does not have to be L-shaped.
The second connecting edge 34 of the bracket 23 may have a third edge connected to the second end 31b of the inner edge 31, a fourth edge extending in a direction different from the extending direction of the third edge and connected to the second end 32b of the outer edge 32, and a second corner connecting the third edge and the fourth edge. In this case, as in the above embodiment, the fourth edge is not welded to the outer surface 22a of the case 22, and the second corner is not brought into contact with the outer surface 22a of the case 22.

・溶接部２６は、第２リブ２２２に繋がっていなくてもよい。 - The welded portion 26 does not have to be connected to the second rib 222.

１０…排気ユニット
１１…エキゾーストマニホールド
１２…触媒装置
１３…上流側配管
１３ａ…分岐管
１３ｂ…集合管
１４…下流側配管
１５…エンジン
１６…ステー
１６ａ…第１端部
１６ｂ…第２端部
２１…触媒
２２…ケース
２２ａ…外面
２３…ブラケット
２４…板部
２５…立設部
２６…溶接部
３１…内縁部
３１ａ…第１端
３１ｂ…第２端
３２…外縁部
３２ａ…第１端
３２ｂ…第２端
３３…第１接続縁部
３３ａ…第１縁部
３３ｂ…第２縁部
３３ｃ…角部
３４…第２接続縁部
２２１…第１リブ
２２２…第２リブ
３１１…第１縁部構成部
３１２…第２縁部構成部
３２１…第３縁部構成部
３２２…第４縁部構成部
Ｂ１…第１ボルト
Ｂ２…第２ボルト
Ｓ…間隙
REFERENCE SIGNS LIST 10...Exhaust unit 11...Exhaust manifold 12...Catalyst device 13...Upstream piping 13a...Branch pipe 13b...Collecting pipe 14...Downstream piping 15...Engine 16...Stay 16a...First end 16b...Second end 21...Catalyst 22...Case 22a...Outer surface 23...Bracket 24...Plate portion 25...Upright portion 26...Welded portion 31...Inner edge portion 31a...First end 31b...Second end 32...Outer edge portion 32a...First end 32b...Second end 33...First connecting edge portion 33a...First edge portion 33b...Second edge portion 33c...Corner portion 34...Second connecting edge portion 221...First rib 222...Second rib 311...First edge portion forming portion 312...Second edge portion forming portion 321: Third edge component 322: Fourth edge component B1: First bolt B2: Second bolt S: Gap

Claims

A catalyst;
A case that accommodates the catalyst;
a bracket welded to an outer surface of the case and connected to an engine via a stay;
Equipped with
The bracket has a plate portion and an upright portion that stands upright from the plate portion and to which the stay is connected,
the edge of the plate portion has an inner edge portion connected to the standing portion, an outer edge portion welded to an outer surface of the case, and a connecting edge portion connecting the inner edge portion and the outer edge portion,
the connecting edge portion has a first edge portion connected to the inner edge portion, a second edge portion extending in a direction different from the extending direction of the first edge portion and connected to the outer edge portion, and a corner portion connecting the first edge portion and the second edge portion,
the second edge is not welded to an outer surface of the case;
A catalytic converter device, characterized in that the corner portion is not in contact with an outer surface of the case.