クッション体とその製造方法

【課題】金属メッシュの量を低減しても十分な保持力を発揮することができるクッション体を提供する。
【解決手段】本願のクッション体２は、金属メッシュを圧縮成形することで環状に形成され、被保持部材に取付けられる。クッション体２には、被保持部材の端面に当接する端面部２８と、被保持部材の外周面に嵌合する側面部２０を備えている。端面部２８と側面部２０との境界に、圧縮成形時に側面部と端面部との間で金属メッシュが移動することを制限する切欠き部２４が設けられている。これによって、側面部２０の崇密度が端面部２８の崇密度の１．０〜２．０倍の範囲となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属メッシュを圧縮成形することで形成され、被保持部材に取付けられる環状のクッション体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハウジング等に部材を取付ける場合に、ハウジング等と部材との間にクッション体を配置する場合がある。このようなクッション体には、金属メッシュを圧縮成形することで環状に形成され、被保持部材の端面に取付けられて使用されるものがある。例えば、自動車等の排気ガス管路には、排気ガス管路を流れる排気ガスを浄化するための触媒が配置される。この触媒には、例えば、モノリス触媒が用いられる。モノリス触媒は非常にもろく破損しやすい。そのため、触媒の端面にクッション体が取付けられ、クッション体を介して排気ガス管路に触媒が保持されるようになっている。このような触媒を保持するためのクッション体の従来例が、特許文献１に開示されている。特許文献１のクッション体は、触媒の端面に当接する端面部と、触媒の側面に嵌合する側面部を備える。このクッション体は、端面部によって触媒の端面を保護すると共に、側面部によって触媒の側面を保護し、触媒が管路の壁面に衝突して破損してしまうことを好適に防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、自動車の燃費と材料コストと環境負荷の低減のために、自動車部品の更なる軽量化が求められており、クッション体の材料である金属メッシュの量を低減することが求められている。しかしながら、特許文献１のクッション体のように、端面部と側面部を有するクッション体においては、クッション体を圧縮成形する時に端面部と側面部とで嵩密度に偏りが生じ易い。このため、単純に金属メッシュの量を低減すると、圧縮成形時に生じる嵩密度の偏りにより、十分な保持力を発揮することができない。その結果、被保持部材の位置ズレが生じ、また、被保持部材がクッション体から脱落する等の不具合が生じる可能性がある。
【０００５】
本願は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、圧縮成形時の嵩密度の偏りを制御することで、金属メッシュの量を低減しても十分な保持力を発揮することができるクッション体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等が鋭意検討した結果、金属メッシュの量を低減することで嵩密度に偏りが生じても、その偏りを適切な範囲に制御すれば、十分な保持力を発揮できることが判明した。具体的には、本発明者等が行った実験によると、金属メッシュの量を低減しても、側面部の崇密度が端面部の崇密度の１．０〜２．０倍の範囲に調整することで、従来と同様の保持力を有することが分かった。
【０００７】
本願のクッション体は、上記の知見に基づいて創作されたものである。すなわち、本願は、金属メッシュを圧縮成形することで形成され、被保持部材に取付けられる環状のクッション体であって、被保持部材の端面に当接する端面部と、被保持部材の外周面に嵌合する側面部と、を備えている。そして、端面部と側面部との境界に、圧縮成形時に側面部と端面部との間を金属メッシュが移動することを制限する制限手段を設けることで、側面部の崇密度が端面部の崇密度の１．０〜２．０倍の範囲となることを特徴とする。
【０００８】
上記のクッション体では、端面部と側面部との境界に制限手段が設けられることで、圧縮成形時に端面部と側面部との間を金属メッシュが移動することが制限される。これによって、側面部の崇密度が端面部の崇密度の１．０〜２．０倍の範囲に調整される。その結果、端面部の嵩密度が側面部より低くても、側面部と端面部で十分な保持力を発揮することができる。
【０００９】
上記のクッション体は、端面部が被保持部材の端面と当接する当接面を有し、制限手段は、側面部の内周面に形成された第１の切欠きと、端面部の当接面に形成された第２の切欠きを有することができる。そして、第１の切欠きは、側面部の内周面から外側に向かって伸び、第２の切欠きは、第１の切欠きが伸びる方向と垂直となる方向に伸びていてもよい。このような構成によると、クッション体に第１の切欠きと第２の切欠きが設けられるため、嵩密度の偏りをより低減することができる。
【００１０】
また、上述したクッション体は、下記の製造方法によって好適に製造することができる。すなわち、この製造方法は、第１工程と第２工程と第３工程と第４工程を有する。第１工程では、クッション体の内周側の表面形状に倣った成形面を有する第１の金型に金属メッシュをセットする。第２工程では、クッション体の外周側の表面形状及び一端側の表面形状に倣った成形面を有する第２の金型を、その成形面が第１の金型の成形面に対向するように配置する。第３工程では、クッション体の他端側の表面形状に倣った成形面を有する第３の金型を、その成形面が第２の金型の成形面のうち一端側の表面形状に倣った部分に対向するように配置する。第４工程では、第３の金型と第１の金型を、第３の金型から第２の金型に向かう方向に移動させて、第１の金型にセットした金属メッシュを押圧する。この製造方法によると、１回の圧縮成形でクッション体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１のクッション体の概略構成を示す図。
【図２】クッション体の断面を拡大して示す図。
【図３】実施例１のクッション体を製造する装置の概略構成を示す図。
【図４】図３の内型の側面に形成されている凸部の拡大図。
【図５】クッション体を製造する方法を説明するための図（１）。
【図６】クッション体を製造する方法を説明するための図（２）。
【図７】クッション体を製造する方法を説明するための図（３）。
【図８】クッション体を製造する方法を説明するための図（４）。
【図９】実施１のクッション体の製造手順を説明するためのフローチャート。
【図１０】実施例１のクッション体の作用効果を説明する図。
【図１１】従来のクッション体の作用効果を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を具現化した実施例にかかるクッション体２を図面に基づいて説明する。クッション体２は、自動車の触媒を保持する触媒保持部材として用いられる。クッション体２は、金属線材に機械加工（例えば、メリヤス編み等）を施すことによって成形された金属メッシュから製造されており、弾性変形能を備えている。図１に示すように、クッション体２は環状に形成されており、大径の開口部１０（図中の上側）と、開口部１０より小径の開口部１２（図中の下側）を備えている。開口部１０から開口部１２側に触媒を挿入可能になっている。
【００１３】
図２に示すように、クッション体２は、端面部２８と、側面部２０を有している。端面部２８は、クッション体２の開口部１２側に形成されている。端面部２８は、上端面２６と内周面３０と下端面２７と外周面２９を有している。外周面２９は、下端面２７から側面部２０側に伸び、側面部２０の外周面２１に接続している。下端面２７と外周面２９の角部は面取りを模した形状となっている。内周面３０は、下端面２７の内周端から開口部１０側に向かって垂直に伸びている。内周面３０の径は、略一定であり、取り付けられる触媒の径よりも小さくされている。上端面２６は、内周面３０の上端から外周側に伸びている。クッション体２に触媒が取付けられると、上端面２６と触媒の端面が当接する。上端面２６の外周側の端部には、後述する切欠き２４が形成されている。
【００１４】
側面部２０は、クッション体２の開口部１０側に形成されている。側面部２０は、上端面２３と傾斜面２２と外周面２１を有している。外周面２１は、上端面２３の外周端より下方に伸び、端面部２８の外周面２９に接続されている。外周面２１の径は略一定とされている。傾斜面２２は、上端面２３の内周端から開口部１２側に向かって伸びており、開口部１０側から開口部１２側に向かって側面部２０の断面積が増大するように傾斜している。傾斜面２２は触媒の外周面に嵌合するように構成されている。傾斜面２２の開口部１２側の端部（下端）の径は、触媒の外径よりもわずかに小さくされている。クッション体２は弾性変形が可能であるため、クッション体２に触媒が取付けられると、側面部２０の弾性力によって触媒がクッション体２から脱落することが防止される。
【００１５】
側面部２０と端面部２８との間（詳しくは、端面部２８の上端面２６と側面部２０の傾斜面２２との間）に切欠き部２４が形成されている。図２に示すように、切欠き部２４は、側面部２０に形成される第１切欠き３２と、端面部２８の上端面２６の外周端に形成される第２切欠き３４を備えている。第１切欠き３２は、傾斜面２２の下方に位置し、側面部２０の内周側から外周側に向かって凹形状を有している。第２切欠き３４は、端面部２８の上端面２６から開口部１２側に向かって凹形状を有しており、その凹形状方向は第１切欠き３２の凹形状方向に対して垂直となっている。第１切欠き３２と第２切欠き３４は一体化されて一つの凹形状を形成している。
【００１６】
なお、本実施例では、端面部２８の上端面２６の延長線１８より上方の領域を側面部２０とし、延長線１８より下方の領域を端面部２８としている。切欠き２４の形状は、側面部２０の嵩密度が端面部２８の嵩密度の１．０〜２．０倍の範囲となるように設定されている。後述するように、側面部２０と端面部２８の嵩密度の比を上記の範囲に調整することで、クッション体２は優れた触媒保持力を有することができる。
【００１７】
次に、上述したクッション体２を製造する製造方法について説明する。まず、クッション体２を好適に製造するために用いられる製造装置について説明する。
【００１８】
（クッション体を製造するための製造装置）
クッション体２は金属メッシュを金型で圧縮成形することで製造することができる。図３に示すように、クッション体２を製造するための金型は、内型４０と、外型４２と、上型４４を備えている。内型４０は略円柱状で、その外周面にクッション体２の内周面の形状に倣った成形面４０ａが形成されている。図４に示すように、成形面４０ａは、クッション体２の傾斜面２２に倣った凹部８０と、クッション体２の切欠き部２４の形状に倣った凸部８２及び凸部８４と、クッション体２の端面部２８の形状に倣った凹部８６を備えている。本実施例の内型４０は、図示しない押圧手段（油圧シリンダ等）によって上下方向（図４の縦方向）に移動可能となっている。
【００１９】
図３に示すように、外型４２は、複数に分割されている。複数の外型４２は、図示しない押圧手段によって、互いに当接して環状となる状態と、互いに離隔した状態とに移動可能となっている。複数の外型４２が移動して互いに当接すると、内型４０の周囲を取り囲むように環状となる。外型４２の内周面には、クッション体２の外周面の形状に倣った成形面４２ａが形成されている。
【００２０】
上型４４は、内型４０の上方に配置され、その下端部が環状に構成されている。上型４４の下端部には、クッション体２の上端面２３の形状に倣った成形面４４ａが形成されている。上型４４は、図示しない押圧手段によって上下方向（図４の縦方向）に移動可能となっている。上型４４が下降すると、その下端部が内型４０と外型４２の間に挿入されるようになっている。
【００２１】
内型４０と外型４２と上型４４のそれぞれの押圧手段は、制御部４６によって制御される。内型４０と外型４２と上型４４をそれぞれ押圧すると、内型４０の外周側に外型４２が当接し、内型４０と外型４２との間に上型４４が挿入されるようになっている。その結果、内型４０と外型４２と上型４４と覆われた環状の空洞部が形成される。この空洞部は、製造するクッション体２の形状に倣った形状となる。
【００２２】
（クッション体の製造方法）
次に、クッション体２の製造方法について図面を参照して説明する。
【００２３】
図９に示すように、まず、ステンレス製の鋼線をメリヤス編みして、金属メッシュ６を筒状に作製した後、波付けを行う（ステップＳ２）。次に、波付けされた金属メッシュ６を袋巻きにして、金属メッシュ６を環状に形成する（ステップＳ４）。次いで、金属メッシュ６を内型４０の成形面４０ａにセットする（ステップＳ６）。すなわち、図５に示すように、金属メッシュ６を成形面４０ａに取付け、図６に示す状態とする。
【００２４】
次いで、外型４２を内型４０に向かって移動させ、金属メッシュ６が配置された内型４０に外型４２を当接させる（ステップＳ８）。これにより、図７に示すように、金属メッシュ６が外型４２の成形面４２ａとも当接する。
【００２５】
次いで、内型４０と上型４４を下降させ、内型４０と外型４２の間に位置する金属メッシュ６を上方から押圧する（Ｓ１０）。すなわち、図８に示すように金属メッシュ６を押圧し、クッション体２を成形する。この際、内型４０の成形面４０ａに形成された凸部８２及び凸部８４によって、端面部２８側の金属メッシュ６が側面部２０側に移動することが制限される。これによって、側面部２０の嵩密度が端面部２８の嵩密度の１．０〜２．０倍の範囲となる。
【００２６】
最後に、内型４０と外型４２と上型４４のそれぞれに作用させた押圧力を解除し、内型４０から成形体を離型することで、金属メッシュ６からクッション体２が得られる。
【００２７】
次に、本実施例のクッション体２と、比較例のクッション体とで、側面部と端面部との密度比を検証した例を説明する。本実施例のクッション体２の外径は１３７ｍｍであり、端面部２８の内径は１２５ｍｍとした。本実施例のクッション体と比較例のクッション体とで、切欠き部２４以外の形状は同一とした。すなわち、比較例のクッション体の外形状は、図１１に示すような形状とした。また、本実施例のクッション体２を製作するための金属メッシュの量と、比較例のクッション体を製作するための金属メッシュの量は同一とし、嵩密度の平均が１．１ｇ／ｃｍ^３とした。密度計測した結果を表１に示す。表１に示すように、本実施例のクッション体２はいずれも、側面部２０と端面部２８との嵩密度比が２．０：１〜１．０：１の範囲内となり、その平均値は１．７：１であった。これに対し、比較例のクッション体は側面部と端面部との嵩密度比は２．５：１〜２．１：１の範囲で、平均は、２．３：１であった。
【００２８】
【表１】

【００２９】
また、本実施例のクッション体２と比較例のクッション体について触媒の保持力を測定した結果、本実施例のクッション体２は、従来のクッション体と端面部の嵩密度の平均がほぼ同じであり、同等の保持力を有していた。一方で、比較例のクッション体は従来のクッション体よりも保持力が低下した。なお、従来のクッション体は、比較例のクッション体と同一形状体で、かつ、金属メッシュ量は嵩密度の平均が１．３ｇ／ｃｍ^３であった。
【００３０】
上述した結果から明らかなように、本実施例のクッション体２によると、比較例のクッション体と比較して、側面部２０と端面部２８における金属メッシュの偏りを少なくすることができる。その結果、従来のクッション体より金属メッシュの量を少なくしても、従来と同等の保持力を有することができる。
【００３１】
さらに、本実施例に係るクッション体２の作用効果を、従来のクッション体と比較して説明する。まず、従来のクッション体の作用効果から説明する。図１１は、従来の切欠き部を備えない一般的なクッション体を示している。
【００３２】
図１１に示すように、従来のクッション体は、管路８内で、略円柱形状の触媒４（例えば、モノリス触媒）を保持するものである。なお、管路８の一端には、管路変化部８ａが形成されており、クッション体の排気下流側（図の下側）への移動が抑止されている。
【００３３】
従来のクッション体は、金属メッシュによって環状に形成され、本実施例のクッション体２と同様に、側面部７２と端面部７８を備えている。側面部７２の内周側には傾斜部７０が形成されており、端面部７８には触媒４の端部と当接する保持面７６が形成されている。図１１から明らかなように、従来のクッション体では、傾斜部７０と保持面７６の境界７４に切欠き部が形成されていない。このため、従来のクッション体では、組み付け時に触媒４が傾斜部７０に乗り上げ、予め決められた位置から触媒４がずれてしまう可能性がある。このため、クッション体に切欠き部がないと、十分に触媒４を保持できない場合がある。このため、クッション体に用いる金属メッシュ量を低減すると、十分な保持力を得ることができない。
【００３４】
一方、図１０に示すように、本実施例のクッション体２では、側面部２０と端面部２８との間の内周側側面に切欠き部２４が形成されている。クッション体２に触媒４が取付けられると、触媒４の端面がクッション体２の端面部２８の上端面２６に当接する一方で、触媒４の側面がクッション体２の側面部２０の傾斜面２２の先端と当接する。端面部２８の上端面２６と、傾斜面２２との先端には間隔が空けられているため、組み付け時に触媒４が安定して取り付けられ、傾斜面２２上に乗り上げ難くなっている。また、本実施例のクッション体２では、側面部２０と端面部２８における金属メッシュの偏りが抑制されている。その結果、クッション体２は、触媒４を安定して保持することができる。
【００３５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上述した実施例では、クッション体の内周側に切欠きを形成した例であったが、クッション体の外周側に切欠きを形成してもよい。また、内周側と外周側の両面に切欠きを形成してもよい。両面に切欠きを備えると、より少ない金属材料で密度の安定したクッション体を得ることが可能である。また、クッション体の側面部の内周面は、傾斜していなくてもよい。全面が触媒と当接可能であってもよい。また、金属メッシュの材料はステンレス線に限定されない。例えば、鉄線、真鍮線、銅線等、公知の材料を用いることができる。
【００３６】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３７】
２クッション体、４触媒、６金属メッシュ、８管路、８ａ管路変化部、１０，１２開口部、１８延長線、２０，７２側面部、２１，２９外周面、２２傾斜面、２３，２６上端面、２４切欠き部、２７下端面、２８，７８端面部、３０内周面、３２第１切欠き、３４第２切欠き、４０内型、４０ａ，４２ａ，４４ａ成形面、４２外型、４４上型、４６制御部、７０傾斜部、７４境界、７６保持面、８０，８６凹部、８２，８４凸部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属メッシュを圧縮成形することで形成され、被保持部材に取付けられる環状のクッション体であって、
被保持部材の端面に当接する端面部と、
被保持部材の外周面に嵌合する側面部と、を備えており、
端面部と側面部との境界に、圧縮成形時に側面部と端面部との間を金属メッシュが移動することを制限する制限手段を設けることで、側面部の崇密度が端面部の崇密度の１．０〜２．０倍の範囲となることを特徴とするクッション体。
【請求項２】
前記端面部は、被保持部材の端面と当接する当接面を有しており、
前記制限手段は、側面部の内周面に形成された第１の切欠きと、端面部の当接面に形成された第２の切欠きを有しており、
第１の切欠きは、側面部の内周面から外側に向かって伸びており、
第２の切欠きは、第１の切欠きが伸びる方向と垂直となる方向に伸びていることを特徴とする、請求項１に記載のクッション体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクッション体を製造する製造方法であって、
クッション体の内周側の表面形状に倣った成形面を有する第１の金型に金属メッシュをセットする工程と、
クッション体の外周側の表面形状及び一端側の表面形状に倣った成形面を有する第２の金型を、その成形面が第１の金型の成形面に対向するように配置する工程と、
クッション体の他端側の表面形状に倣った成形面を有する第３の金型を、その成形面が第２の金型の成形面のうち一端側の表面形状に倣った部分に対向するように配置する工程と、
第３の金型と第１の金型を、第３の金型から第２の金型に向かう方向に移動させて、第１の金型にセットした金属メッシュを押圧する工程と、を備えている、クッション体の製造方法。

【図１】