JP5245959B2

JP5245959B2 - 触媒コンバータの車体取付構造

Info

Publication number: JP5245959B2
Application number: JP2009067706A
Authority: JP
Inventors: 康一鈴木; 知樹馬渕; 龍也柳澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2029-03-19
Also published as: JP2010214354A

Description

本発明は、ディーゼルエンジン自動車等の車両に適用される触媒コンバータの車体取付構造に関する。

従来、ディーゼルエンジン自動車等の車両に適用される触媒コンバータとしては、触媒担体と金属製ケーシングとの間にアルミナ質繊維マットを介在させた構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、この触媒コンバータでは、アルミナ質繊維マットの熱膨張により、金属製ケーシングの内部に触媒担体を安定的に固定している。

特開平９−２０１５１４号公報

しかしながら、上記構成のような触媒コンバータでは、アルミナ質繊維マットの厚さに対して、アルミナ質繊維マットが介在する触媒担体と金属製ケーシングとの隙間寸法が小さ過ぎると、アルミナ質繊維マットが熱膨張する際に膨張圧によって触媒担体が破損する恐れがある。一方、アルミナ質繊維マットの厚さに対して、アルミナ質繊維マットが介在する触媒担体と金属製ケーシングとの隙間寸法が大きいと、触媒担体を安定的に固定できない。

本発明は上記事実を考慮し、触媒担体の破損を防止し、且つ触媒担体のケース内固定位置のずれを防止できる触媒コンバータの車体取付構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の発明に係る触媒コンバータの車体取付構造は、排気ガス浄化用の触媒担体と、該触媒担体を収納する金属製のケースと、前記触媒担体と前記ケースとの間に介在し前記触媒担体を保持する保持材と、前記ケースを車体に取付けると共に、前記ケースとの当接部に前記ケースを前記保持材側に向かって突出変形させる凸部が形成されたバンドと、を有する。

請求項１に記載の触媒コンバータの車体取付構造では、車体に触媒コンバータをバンドによって固定すると、バンドに形成した凸部がケースに当たり、ケースを保持材側に向かって突出変形させる。この結果、変形したケースの部位によって、触媒担体とケースとの間に介在し触媒担体を保持する保持材が圧縮される。このため、触媒担体を安定的に固定できる。また、ケースの変形部がバンドによって保持材側に向かって突出変形する部位以外では、ケースと触媒担体との隙間寸法を保持材の厚さに対して大きくできる。このため、保持材が熱膨張する際に膨張圧によって触媒担体が破損することもない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の触媒コンバータの車体取付構造において、前記ケースは前記バンドの凸部と当接する部位に脆弱部を有することを特徴とする。

請求項２に記載の触媒コンバータの車体取付構造では、車体に触媒コンバータをバンドによって固定する際に、バンドの凸部と当接するケースの部位に設けた脆弱部によって、ケースが容易に変形する。この結果、触媒担体が確実に保持されると共に組付作業性が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の触媒コンバータの車体取付構造において、前記脆弱部はスリット又は薄肉部によって形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の触媒コンバータの車体取付構造では、車体に触媒コンバータをバンドによって固定する際に、バンドの凸部と当接するケースの部位に設けたスリット又は薄肉部によって形成された脆弱部によって、ケースが容易に変形する。この結果、触媒担体が確実に保持されると共に組付作業性が向上する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の触媒コンバータの車体取付構造において、前記バンドは放熱手段を有することを特徴とする。

請求項４に記載の触媒コンバータの車体取付構造では、バンドに設けた放熱手段によって、ケースの温度が下がり、ケースの熱膨張が抑制される。この結果、ケースの熱膨張による触媒担体の保持力低下を抑制できる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の触媒コンバータの車体取付構造において、前記放熱手段がゴムマウントを備えたサポートを介して車体床下に支持されていることを特徴とする。

請求項５に記載の触媒コンバータの車体取付構造では、バンドの放熱手段がゴムマウントを備えたサポートを介して車体床下に支持されているため、サポートからの放熱によりさらにケースの温度が下がり、ケースの熱膨張がさらに抑制される。この結果、ケースの熱膨張による触媒担体の保持力低下をさらに抑制できる。また、触媒コンバータを車体に支持するためのサポートを取付けるための取付手段と、放熱手段とを別部材とする場合に比べて、部品点数を削減できる。

以上説明したように、本発明の請求項１に係る触媒コンバータの車体取付構造では、触媒担体の破損を防止し、且つ触媒担体のケース内固定位置のずれを防止できる。

また、本発明の請求項２に係る触媒コンバータの車体取付構造では、触媒担体を確実に保持できると共に組付作業性を向上できる。

また、本発明の請求項３に係る触媒コンバータの車体取付構造では、触媒担体を確実に保持できると共に組付作業性を向上できる。

また、本発明の請求項４に係る触媒コンバータの車体取付構造では、ケースの熱膨張による触媒担体の保持力低下を抑制できる。

また、本発明の請求項５に係る触媒コンバータの車体取付構造では、ケースの熱膨張による触媒担体の保持力低下をさらに抑制できると共に部品点数を削減できる。

本発明の第１実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造を示す車体斜め前方から見た斜視図である。本発明の第１実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造を示す車体斜め前方から見た分解斜視図である。図１の３−３断面線に沿った断面図である。図３の４−４断面線に沿った拡大断面図である。本発明の第１実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造の組付け途中の状態を示す図４に対応する断面図である。本発明の第２実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造を示す車体斜め前方から見た分解斜視図である。本発明の第３実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造を示す車体斜め前方から見た分解斜視図である。本発明の第４実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造を示す車体斜め前方から見た分解斜視図である。本発明の第４実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造を示す図４に対応する断面図である。本発明の第５実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造を示す図４に対応する断面図である。本発明の第６実施形態に係る触媒コンバータの車体取付構造を示す図４に対応する断面図である。

［第１実施形態］

以下、図１〜図５を用いて、本発明に係る触媒コンバータの車体取付構造の第１実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＵＰは車体上方方向を示し、矢印ＦＲは車体前方方向を示している。

（排気系の全体構成）

内燃機関エンジン（例えば、ディーゼルエンジン）搭載の自動車における排気系構造は、上流から順に、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ、エンジンの暖機促進や暖房維持のために排気ガスの熱回収する排気系熱交換器、排気音を低減（消音）するためのマフラが設けられ、これらの機器が排気管により直列に連通されている。

これらの機器のなかで、図１に示す触媒コンバータ１０の上流側に接続された排気管１２は、上流端が図示しない内燃機関エンジンの排気マニホルドに接続されており、該内燃機関エンジンの排気ガスが導入されるようになっている。また、触媒コンバータ１０の下流側に接続された排気管１４は、図示しない排気系熱交換器に連結されている。

（触媒コンバータの構成及び車体への取付構造）

図３に示すように、触媒コンバータ１０は、中央部に排気ガス浄化用のセラミック等からなる触媒担体２０が円筒形状に配置されており、触媒担体２０の外周を取り巻くようにアルミナファイバーマット等からなる保持材２２が設けられている。また、触媒担体２０と保持材２２はステンレス等の金属製のケース２４に収納されており、保持材２２は触媒担体２０とケース２４との間に介在し触媒担体２０をケース２４の内部の所定の位置に保持している。

図２に示すように、触媒コンバータ１０のケース２４は長手方向を車体前後方向に沿って配置されており、長手方向中間部２４Ａが円筒形状とされている。また、ケース２４の前端部２４Ｂは車体前方へ向かって縮径されており、前端が排気管１２との連結部２４Ｃとなっている。一方、ケース２４の後端部２４Ｄは車体後方へ向かって縮径されており、後端が排気管１４との連結部２４Ｅとなっている。

ケース２４の長手方向中間部２４Ａにおける長手方向中央部には、ケース２４の内側に凹んだ凹部２６が周方向に沿って全周に形成されている。この凹部２６には、触媒コンバータ１０のケース２４を車体側に固定するための金属製のアンダーバンド３０が下方側から係合するようになっている。また、アンダーバンド３０の車体前後方向から見た形状は、本体部３０Ａが開口部を車体上方へ向けたＵ字状となっており、本体部３０Ａの両端部には、互いに離間する方向に延びる取付部３０Ｂがそれぞれ形成されている。

アンダーバンド３０の本体部３０Ａには、本体部３０Ａの内周側（触媒コンバータ１０のケース２４側）に向かって凸部３２が突出形成されている。この凸部３２は本体部３０Ａの前後方向中央部（幅方向中央部）に本体部３０Ａの周方向に沿って連続形成されている。また、アンダーバンド３０の各取付部３０Ｂにはそれぞれ取付孔３４が形成されている。

図５に示すように、アンダーバンド３０の凸部３２の長手方向（周方向）から見た断面形状は先端部３２Ａが尖った三角形状となっており、先端部３２Ａがケース２４の凹部２６の幅方向中央部に当たるようになっている。なお、ケース２４の凹部２６の長手方向（周方向）から見た断面形状は台形状となっている。

図２に示すように、アンダーバンド３０の本体部３０Ａの前後方向両端部には、外周側に向かってフランジ３０Ｃが形成されており、これらのフランジ３０Ｃは、アンダーバンド３０の各取付部３０Ｂの前後方向両端部に車体下方へ向かって形成されたフランジ３０Ｄと連結されている。

図１に示すように、車体床下に車幅方向に沿って配設されたクロスメンバ４０の下面４０Ａには、触媒コンバータ１０を車体に対し支持するための左右一対のサポートロッド４２が固定されている。これらのサポートロッド４２は、側面視で略コ字状に屈曲されており、上側屈曲部４２Ａがクロスメンバ４０の下面４０Ａに溶接によってそれぞれ固定されている。また、各サポートロッド４２の下側屈曲部４２Ｂは、それぞれゴムマウントとしてのサポートゴム４４の上部に連結されている。

左右のサポートゴム４４には、左右のサポートロッド４６を介してアッパバンド４８が取付けられている。即ち、各サポートロッド４６はそれぞれ側面視で略コ字状に形成されており、上側屈曲部４６Ａがサポートゴム４４の下部に連結され、下側屈曲部４６Ｂがアッパバンド４８の上面４８Ａに溶接によって固定されている。

図２に示すように、アッパバンド４８は車幅方向に直線状に延在しており、車幅方向両端部４８Ｂには、取付孔５０がそれぞれ形成されている。また、アンダーバンド３０の取付孔３４及びアッパバンド４８の取付孔５０には、それぞれ車体下方側から車体上方側に向かってボルト５４が挿入されており、これらのボルト５４は、アッパバンド４８の上面４８Ａに設けられたナット５６に締結されている。

図３に示すように、ボルト５４をナット５６に締結すると、図５に示すように、アンダーバンド３０に設けた凸部３２の先端部３２Ａが、ケース２４の凹部２６の底部２６Ａに当接すると共に、ボルト５４をナット５６にさらに締め込むと、図４に示すように、アンダーバンド３０に設けた凸部３２の先端部３２Ａが、ケース２４の凹部２６の底部２６Ａを保持材２２側に向かって突出変形させるようになっている。

従って、ケース２４の変形部６０によって、触媒担体２０の外周を取り巻き、ケース２４と触媒担体２０との間に介在する保持材２２が圧縮され、保持材２２が触媒担体２０を押圧するようになっている。また、アンダーバンド３０によって保持材２２側に向かって突出変形する部位以外では、ケース２４と触媒担体２０との隙間寸法Ｍ１を大きくできるようになっている。

また、本実施形態では、図１に示すように、アンダーバンド３０の各取付部３０Ｂ、各取付部３０Ｂに連続する本体部３０Ａの上部３０Ｅ及びアッパバンド４８が、車両走行風（図１の矢印Ｗ１）に対して、触媒コンバータ１０の熱を放熱する放熱手段として作用するようになっている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態では、車体のクロスメンバ４０に触媒コンバータ１０をアッパバンド４８とアンダーバンド３０とによって固定する際に、左右のボルト５４をそれぞれナット５６に締結すると、図５に示すように、アンダーバンド３０に設けた凸部３２の先端部３２Ａが、ケース２４の凹部２６の底部２６Ａに当接する。

また、ボルト５４をナット５６にさらに締め込むと、図４に示すように、アンダーバンド３０に設けた凸部３２の先端部３２Ａが、ケース２４の凹部２６の底部２６Ａを保持材２２側に向かって突出変形させる。

この結果、ケース２４の変形部６０によって、触媒担体２０の外周を取り巻き、ケース２４と触媒担体２０との間に介在する保持材２２が圧縮され、保持材２２が触媒担体２０を押圧する。このため、保持材２２による触媒担体２０の保持力が上がり、ケース２４内に触媒担体２０を安定的に固定できるので、触媒担体２０のケース内固定位置のずれを防止できる。

また、ケース２４の変形部６０がアンダーバンド３０によって保持材２２側に向かって突出変形する部位以外では、ケース２４と触媒担体２０との隙間寸法Ｍ１を大きくできる。このため、保持材２２が熱膨張する際に膨張圧によって触媒担体２０が破損することもない。

また、本実施形態では、アンダーバンド３０の各取付部３０Ｂ、各取付部３０Ｂに連続する本体部３０Ａの上部３０Ｅ及びアッパバンド４８が、触媒コンバータ１０の熱を放熱する放熱手段（冷却フィン）として作用する。このため、車両走行風（図１の矢印Ｗ１）によって触媒コンバータ１０の温度上昇を抑制できる。この結果、ケース２４の熱膨張を抑制することができ、触媒担体２０が高温になっても保持力の低下を抑制できる。

また、本実施形態では、冷却フィンとして作用するアッパバンド４８をサポートロッド４６、サポートゴム４４及びサポートロッド４２を介して車体のクロスメンバ４０に固定した。このため、サポートロッド４６、サポートゴム４４及びサポートロッド４２からの放熱によりさらにケース２４の温度が下がるためケース２４の熱膨張がさらに抑制される。この結果、ケース２４の熱膨張による触媒担体２０の保持力低下をさらに抑制できる。また、車体のクロスメンバ４０に支持するためのサポートを取付けるための取付手段と、と、放熱手段とを別部材とする場合に比べて、部品点数を削減できる。

［第２実施形態］

次に、本発明の触媒コンバータの車体取付構造の第２実施形態を図６に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材に付いては、同一符号を付してその説明を省略する。

図６に示すように、本実施形態では、先端部６４Ａを有する複数の凸部６４が、アンダーバンド３０の本体部３０Ａの前後方向中央部（幅方向中央）に、本体部３０Ａの内周側（触媒コンバータ１０のケース２４側）に向かって、本体部３０Ａの周方向に沿って隙間６６を開けて不連続に突出形成されている。

従って、本実施形態においても第１実施形態と同様の作用効果を有する。

［第３実施形態］

次に、本発明の触媒コンバータの車体取付構造の第３実施形態を図７に従って説明する。

図７に示すように、本実施形態では、複数の半球状の凸部６８が、アンダーバンド３０の本体部３０Ａの前後方向中央部（幅方向中央）に、本体部３０Ａの内周側（触媒コンバータ１０のケース２４側）に向かって、本体部３０Ａの周方向に沿って隙間７０を開けて形成されている。

［第４実施形態］

次に、本発明の触媒コンバータの車体取付構造の第４実施形態を図８及び図９に従って説明する。

図８に示すように、本実施形態では、アンダーバンド３０に設けた凸部３２の先端部３２Ａが当接するケース２４の部位にスリット７４が周方向に沿って複数形成されており、周方向に沿った脆弱部７６が形成されている。

図９に示すように各スリット７４はケース２４を貫通している。なお、各スリット７４の内周側（排気ガス通路側）には、保持材２２があるため、排気ガスが各スリット７４からケース２４の外部に漏れることはない。

従って、本実施形態では、第１実施形態と同様の作用効果に加えて、スリット７４を設けたことで、アンダーバンド３０に設けた凸部３２の先端部３２Ａが、ケース２４に当接した際に、脆弱部７６が容易に変形する。この結果、触媒担体２０を確実に保持できると共に組付作業性が向上する。

なお、スリット７４に代えて長孔や丸孔を形成することによって脆弱部７６としてもよい。また、スリット７４に代えて、アンダーバンド３０に設けた凸部３２の先端部３２Ａが当接するケース２４の部位に薄肉部を周方向に沿って形成することで脆弱部７６としてもよい。

〔上記実施形態の補足説明〕

以上に於いては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、ケース２４の凹部２６をケース２４の他の部位に比べて薄肉としてもよい。

また、図１０に示す第５実施形態のように、アンダーバンド３０の凸部３２の断面形状と、ケース２４の凹部２６の断面形状とを同じ三角形状とし、アンダーバンド３０の凸部３２に押圧されたケース２４の凹部２６がさらにケース内側へ変形する構成としてもよい。

また、図１１に示す第６実施形態のように、アンダーバンド３０の凸部３２の断面形状と、ケース２４の凹部２６の断面形状とを同じ台形状とし、アンダーバンド３０の凸部３２に押圧されたケース２４の凹部２６がさらにケース内側へ変形する構成としてもよい。

また、上記各実施形態では、触媒コンバータ１０をクロスメンバ４０で車体前後方向に沿って支持したが、触媒コンバータ１０は、クロスメンバ４０以外となる車体床下の他の部位で支持してもよい。また、触媒コンバータ１０の支持方向も車幅方向等の他の方向でもよい。

１０触媒コンバータ
２０触媒担体
２２保持材
２４ケース
２６ケースの凹部
３０アンダーバンド
３０Ｂアンダーバンドの取付部（放熱手段）
３０Ｅアンダーバンドの本体部の上部（放熱手段）
３２アンダーバンドの凸部
４０クロスメンバ（車体）
４２サポートロッド（サポート）
４４サポートゴム（サポート、ゴムマウント）
４６サポートロッド（サポート）
４８アッパバンド（放熱手段）
６０ケースの変形部
６４バンドの凸部
６８バンドの凸部
７４ケースのスリット
７６ケースの脆弱部

Claims

排気ガス浄化用の触媒担体と、
該触媒担体を収納する金属製のケースと、
前記触媒担体と前記ケースとの間に介在し前記触媒担体を保持する保持材と、
前記ケースを車体に取付けると共に、前記ケースとの当接部に前記ケースを前記保持材側に向かって突出変形させる凸部が形成されたバンドと、
を有する触媒コンバータの車体取付構造。
前記ケースは前記バンドの凸部と当接する部位に脆弱部を有することを特徴とする請求項１に記載の触媒コンバータの車体取付構造。
前記脆弱部はスリット又は薄肉部によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の触媒コンバータの車体取付構造。
前記バンドは放熱手段を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の触媒コンバータの車体取付構造。
前記放熱手段がゴムマウントを備えたサポートを介して車体床下に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の触媒コンバータの車体取付構造。