CN101305170B - 用于排气处理单元的蜂窝体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于排气处理单元(2)的蜂窝体(1)以及一种用于制造相应的蜂窝体的方法，该蜂窝体(1)包括至少一个蜂窝结构(3)和至少部分地包围所述至少一个蜂窝结构(3)的至少一个壳体(4)，其中在蜂窝结构(3)与壳体(4)之间的至少一个区域(5)形成有硬钎焊连接(6)，在所述蜂窝体中设置有至少两个彼此不同的结构(7，9)来界定硬钎焊连接(6)。

Description

用于排气处理单元的蜂窝体
技术领域
本发明涉及一种用于排气处理单元的蜂窝体，该蜂窝体包括至少一个蜂窝结构和至少部分地包围所述至少一个蜂窝结构的至少一个壳体。本发明特别是涉及在蜂窝结构与壳体之间的硬钎焊连接的形成。这种蜂窝体经常用于在机动车中净化排气。
背景技术
这种蜂窝体通常具有金属或陶瓷的蜂窝结构。虽然以下内容(方面)通常也可用于陶瓷蜂窝结构，但这里特别是考虑借助于硬钎焊连接固定在壳体上或壳体中的金属蜂窝结构。形成特定的硬钎焊连接对于保证蜂窝结构与壳体的持久连接是特别重要的。这是因为，在移动式或固定式内燃机的排气系统中，这两个部件显示出不同的热性能以及动态性能。由于蜂窝结构与壳体彼此间存在一定的相对运动，希望二者仅部分地——亦即不是在整个外表面或接触面上——彼此钎焊。
基本上，对于应如何以及在什么位置施加硬焊料/硬钎料并产生硬钎焊连接的很多可能性已做出说明。然而，到目前为止并未充分考虑到以下情况，即正是在钎焊过程本身期间，或者甚至已在蜂窝体装配期间或在之后的存储和运输期间，会存在导致硬钎焊连接最终延伸到所希望的区域之外的情况。这种硬钎焊连接扩展到所希望的区域之外的情况导致蜂窝体的热膨胀性能改变，这或许会导致蜂窝体功能失效。
发明内容
因此，本发明的目的在于，至少部分地解决参照现有技术所述的技术问题。特别是应提供一种蜂窝体，该蜂窝体即使在批量生产的情况下也保证精确界定的硬钎焊连接。另外，还应提供一种用于制造蜂窝体的方法，在该方法中实现这种清晰地界定的硬钎焊连接。
所述目的由具有下述特征的蜂窝体来实现。该蜂窝体用于排气处理单元，包括一个蜂窝结构和一个至少部分地包围所述蜂窝结构的壳体，所述蜂窝结构具有第一端面和第二端面，在蜂窝结构的所述第二端面处的区域构造有硬钎焊连接，所述蜂窝结构与所述壳体通过所述硬钎焊连接直接连接，其特征在于，设置有凹槽和陶瓷涂层来界定硬钎焊连接，其中，所述凹槽和所述陶瓷涂层设置在所述第一端面和所述硬钎焊连接之间。所述目的还由具有下述特征的用于制造蜂窝体的方法来实现，该蜂窝体包括一个蜂窝结构和一个至少部分地包围所述蜂窝结构的壳体，所述蜂窝结构具有第一端面和第二端面，所述方法至少包括以下步骤：选择硬钎焊连接的至少一个区域，所述硬钎焊连接设置在所述蜂窝结构的所述第二端面处；选择蜂窝结构到壳体中的插入方向；在壳体中设置凹槽，在插入方向上观察，该凹槽位于所述第一端面和硬钎焊连接的区域之间；设置用于界定硬钎焊连接的陶瓷涂层，所述陶瓷涂层设置在所述第一端面和所述硬钎焊连接的所述区域之间；对所述区域施加硬焊料；将蜂窝结构插入壳体中；在所述区域中形成硬钎焊连接，以使所述蜂窝结构与所述壳体通过所述硬钎焊连接直接连接。须指出，本文中单独列出的特征可以以任意的、技术上合理的方式相互组合并形成其它有利的实施形式。
根据本发明的用于排气处理单元的蜂窝体包括至少一个蜂窝结构和至少部分地包围所述至少一个蜂窝结构的至少一个壳体，其中在蜂窝结构与壳体之间的至少一个区域构造有硬钎焊连接。这里，该蜂窝体的优点在于，设置有至少两个彼此不同的结构/措施来界定硬钎焊连接。
蜂窝体特别是用作例如应用在机动车辆排气系统中的催化剂载体、过滤器、吸附器或类似的排气处理单元。优选地，蜂窝体具有恰好一个蜂窝结构和恰好一个壳体，其中，该壳体优选完全包围该蜂窝结构。具有硬钎焊连接的区域的数量须与各热负荷相匹配，其中在很多情况下，蜂窝结构与壳体之间接触面的单个区域作为用于硬钎焊连接的区域被认为是足够的。
为保证对硬钎焊连接的所希望的界定，现在设置分离的结构，这里使用两个彼此不同的结构。所述结构通常布置在硬钎焊连接区域的边缘上或硬钎焊连接区域之外。所述结构具有阻止不希望的硬焊料流动(例如在钎焊过程期间和/或在蜂窝体装配期间)的功能。相当特别优选地，用于界定硬钎焊连接的结构用来中断硬焊料的毛细管效应/作用和/或硬焊料的磨损。
根据蜂窝体的一优选实施方案，所述结构包括以下一组结构中的至少两个：
-在壳体中的凹槽，
-在蜂窝结构外部的微结构，
-陶瓷涂层，
-设置在蜂窝结构与壳体之间的中间层。
壳体中的凹槽优选地设计成环绕的，其中该凹槽例如具有在0.1至0.5mm范围内的深度和在0.5至2.0mm范围内的宽度。凹槽优选具有基本上是半圆的横截面。凹槽有利地紧邻硬钎焊连接区域的边缘。在具有硬钎焊连接的区域的一侧或两侧设置多个特别是紧邻的凹槽可能也是有意义的。在一优选的实施方案中，设置恰好一个凹槽来界定蜂窝体的相对地位于更内侧的部分区域。
微结构特别是包括蜂窝结构的径向指向外侧的突起部，这些突起部例如在蜂窝结构的周向方向上与壳体形成连续的或不连续的线接触。该微结构可例如施加在或形成于蜂窝结构的外表面的外侧上，但也可以利用设置在蜂窝结构与壳体之间的分离的构件来形成该微结构。
设置陶瓷涂层特别是氧化铝或类似材料导致硬焊料颗粒不能聚集其上，或者陶瓷涂层起一种阻止硬钎焊(Lotstop)的作用。该陶瓷涂层也可以是蜂窝结构和/或壳体的一部分。
此外，也可在蜂窝结构与壳体之间设置一中间层。在此，该中间层是分离的构件例如分离的金属薄板的实施例是优选的。该金属薄板用作一种对于在蜂窝结构与壳体之间不希望的硬焊料流动的障碍。
根据蜂窝体的另一实施例，蜂窝结构由多个至少部分地形成结构的材料厚度小于80μm、优选小于60μm的金属层形成。特别地，蜂窝结构由多个被卷绕和/或缠绕的平滑的和制成波纹状的金属薄板构成。这里，所述金属薄板通常界定多个基本上彼此平行地延伸的排气可穿流的通道。通道表面通常用作过滤面或催化剂载体面。金属层或金属薄板的材料厚度优选甚至小于50μm。这种蜂窝结构以较高的预应力装入壳体中，因此在这种情况下产生相当大的摩擦力。这会导致在预先将硬焊料施加到壳体中的情况下，在插入蜂窝结构时该硬焊料被磨掉或“移位”。然而，为了在所希望的区域中产生精确界定的硬钎焊连接，设置有不同的用于界定硬钎焊连接的结构。
优选地，用于界定硬钎焊连接的陶瓷涂层设置在所述第一端面处。
另外还提出，设置硬钎焊连接的环绕的区域，以及在所述的硬钎焊连接区域与蜂窝体的端面之间设置用于界定的结构。换句话说，在硬钎焊连接区域的一侧设置至少两个彼此不同的结构，即设置一种双重障碍。这里在蜂窝体的不同部件(壳体，和/或蜂窝结构和/或中间层)中分别设置有用于界定硬钎焊连接的结构的实施例是特别优选的。
根据蜂窝体的另一实施例，相对于第一端面，所述至少一个硬钎焊连接区域布置得更靠近第二端面，其中所述结构设置在第一端面与所述区域之间。相当特别优选地，所述区域构造成基本上邻接于第二端面，其中设置成朝向第一端面的结构阻止不希望的朝向第一端面的硬焊料流动。
根据本发明的另一方面，提出一种用于制造蜂窝体的方法，该蜂窝体包括至少一个蜂窝结构和至少部分地包围所述至少一个蜂窝结构的至少一个壳体，所述方法至少包括以下步骤：
-在蜂窝结构与壳体之间选择至少一个硬钎焊连接区域，
-选择蜂窝结构到壳体中的插入方向，
-在壳体中设置凹槽，在插入方向上观察该凹槽位于硬钎焊连接区域之前，
-设置用于界定硬钎焊连接的另一结构，
-对区域施加硬焊料，
-将蜂窝结构插入壳体中，
-在所述区域中形成硬钎焊连接。
作为用于界定硬钎焊连接的其它结构，特别优选地设置陶瓷涂层，该陶瓷涂层有利地施加在蜂窝结构上。该方法特别优选地用于制造前述的根据本发明的蜂窝体，其中特别是适应于制造具有金属层的金属蜂窝体。正是在这里所使用的薄的金属薄板中增强地产生部分地不希望的毛细管效应，因此这里应用了新的保护措施来避免在壳体与蜂窝结构之间出现这种现象。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行详细说明。附图还示出本发明的特别优选的实施方案，但本发明并不限于此。图中示意性示出：
图1示出根据本发明的蜂窝体的第一实施方案，
图2示出根据本发明的蜂窝体的另一实施方案的细节，以及
图3示出根据本发明的蜂窝体的第三实施方案的细节。
具体实施方式
图1以局部横剖视图示意性示出用于排气处理单元2的蜂窝体1。蜂窝体1包括一蜂窝结构3和一完全包围该蜂窝结构3的壳体4。在蜂窝结构3与壳体4之间设置有用于形成硬钎焊连接6的区域5。这里，相对于第一端面13，硬钎焊连接6的区域5定位成更靠近第二端面14。另外，蜂窝体1具有两个不同的用于界定硬钎焊连接6的结构，即环绕地形成于壳体4中的凹槽7以及设置在蜂窝结构3的第一端面13附近的外侧的陶瓷涂层9。
为了制造这种蜂窝体1，首先在邻近第二端面14处选择硬钎焊连接6区域5。然后确定将蜂窝结构3在装配期间沿着插入方向15插入壳体4中。为了阻止在对蜂窝体1进行热处理期间硬焊料不期望地流向第一端面13，在壳体4中设置环绕的凹槽7，在插入方向15上观察该环绕的凹槽7位于区域5之前。为了完整性应指出，在区域5距离第二端面14较远的情况下凹槽7也可设置在另一侧上，该凹槽阻止例如在插入期间不期望地夹带钎料。
现在，以多个至少部分形成结构的金属薄板17形成蜂窝结构3，同时产生多个基本上彼此平行地延伸的通道16。当首先在壳体4的内部在区域5内设置完具有硬钎料的带之后，将该蜂窝结构3沿插入方向15插入壳体4中。在(该蜂窝结构3)到达所期望的相对于壳体4的相对位置之后，对该蜂窝体1进行热处理，使得在区域5中精确地形成所期望的硬钎焊连接6。这种蜂窝体1的优点在于，其甚至在机动车辆排气系统中的高热负荷和动载荷的情况下具有高的寿命。
图2示意性示出用于界定硬钎焊连接6的结构的另一实施方案的细节。同样地，凹槽7以规定的宽度19以及预定的深度18形成。在凹槽7的一侧上形成具有硬钎焊连接6的区域，而在相对的一侧上陶瓷涂层9设置在壳体4上。
图3示出一实施方案，其中除壳体4中的凹槽7外，在蜂窝结构3与壳体4之间设置有中间层10。蜂窝结构3由具有规定材料厚度12的金属层11形成。在此处作为具有微结构8的金属薄板而形成的中间层10同样形成于第一端面13与凹槽7之间。特别优选这样一种实施方案，在该实施方案中，中间层10的微结构8设计成环绕地平行于凹槽7。
尽管是根据附图来对本发明进行了详细说明，但是所示的发明思想的通常变型方案并不偏离于本发明。
附图标记列表
1     蜂窝体
2     排气处理单元
3     蜂窝结构
4     壳体
5     区域
6     硬钎焊连接
7     凹槽
8     微结构
9     涂层
10    中间层
11    层
12    材料厚度
13    第一端面
14    第二端面
15    插入方向
16    通道
17    薄板
18    深度
19    宽度

Claims (8)

1.一种用于排气处理单元(2)的蜂窝体(1)，该蜂窝体包括一个蜂窝结构(3)和一个至少部分地包围所述蜂窝结构(3)的壳体(4)，所述蜂窝结构(3)具有第一端面(13)和第二端面(14)，在蜂窝结构(3)的所述第二端面(14)处的区域(5)构造有硬钎焊连接(6)，所述蜂窝结构(3)与所述壳体(4)通过所述硬钎焊连接(6)直接连接，其特征在于，设置有凹槽(7)和陶瓷涂层(9)来界定硬钎焊连接(6)，其中，所述凹槽(7)和所述陶瓷涂层(9)设置在所述第一端面(13)和所述硬钎焊连接(6)之间。
2.根据权利要求1所述的蜂窝体(1)，其特征在于，所述蜂窝结构(3)由至少部分地形成结构的多个金属层(11)形成，所述金属层的材料厚度(12)小于60μm。
3.根据上述权利要求中任一项所述的蜂窝体(1)，其特征在于，所述区域(5)是环绕的区域(5)。
4.根据权利要求1或2所述的蜂窝体(1)，其特征在于，所述凹槽(7)设计成环绕的并具有在0.1至0.5mm范围内的深度(18)和在0.5至2.0mm范围内的宽度(19)。
5.根据权利要求1或2所述的蜂窝体(1)，其特征在于，所述陶瓷涂层(9)设置在所述第一端面(13)处。
6.根据权利要求1或2所述的蜂窝体(1)，其特征在于，所述陶瓷涂层(9)是所述蜂窝结构(3)的一部分。
7.根据权利要求1或2所述的蜂窝体(1)，其特征在于，在所述凹槽(7)的一侧形成具有所述硬钎焊连接(6)的所述区域(5)，在相对的另一侧紧邻所述凹槽(7)设置所述陶瓷涂层(9)。
8.一种用于制造蜂窝体(1)的方法，该蜂窝体包括一个蜂窝结构(3)和一个至少部分地包围所述蜂窝结构(3)的壳体(4)，所述蜂窝结构(3)具有第一端面(13)和第二端面(14)，所述方法至少包括以下步骤：
-选择硬钎焊连接(6)的至少一个区域(5)，所述硬钎焊连接(6)设置在所述蜂窝结构(3)的所述第二端面(14)处，
-选择蜂窝结构(3)到壳体(4)中的插入方向(15)，
-在壳体(4)中设置凹槽(7)，在插入方向(15)上观察，该凹槽(7)位于所述第一端面(13)和硬钎焊连接(6)的区域(5)之间，
-设置用于界定硬钎焊连接(6)的陶瓷涂层(9)，所述陶瓷涂层(9)设置在所述第一端面(13)和所述硬钎焊连接(6)的所述区域(5)之间，
-对所述区域(5)施加硬焊料，
-将蜂窝结构(3)插入壳体(4)中，
-在所述区域(5)中形成硬钎焊连接(6)，以使所述蜂窝结构(3)与所述壳体(4)通过所述硬钎焊连接(6)直接连接。
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