JP2001515168A - エンジンの近くに設置するための触媒担体配列 - Google Patents

エンジンの近くに設置するための触媒担体配列

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エミテク・ゲゼルシャフト・フュール・エミシオーンテクノロギー・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
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Abstract

(57)【要約】 本願の主題は、触媒担体本体（４）がその中に配されるハウジング（１）を有する、触媒担体配列に関する。触媒担体本体（４）は、仕切り（７）によって互いに隔てられかつ触媒担体本体（４）の軸方向に延びる、複数の通路を有する。ハウジング（１）は、触媒担体本体（４）の軸方向に、少なくとも部分的に延びる。ハウジング（１）は、少なくとも１つのカラー（５）を有し、カラー（５）は、実質的に径方向に外に向かい、触媒担体本体（４）を少なくとも部分的に取囲む。カラー（５）は、内燃機関のシリンダヘッド（１６）とマニホルド（２０）との間に配することができる。本発明に従った触媒担体配列の設計によれば、触媒担体本体をエンジンの近くに設置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の主題は、触媒担体配列、構造ユニット、および、内燃機関の排気シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関から排気されるガスを触媒作用によって変換する成分として、触媒担
体本体に少なくとも１つの触媒活性物質を付与することが知られている。触媒担
体本体は、排気ガスがそれを通じて流れることのできるガスの通路を有し、これ
らのガスの通路は触媒担体本体の長手方向に延びる。触媒担体本体をハニカム形
状に設計することが知られている。この触媒担体本体は、少なくとも部分的に構
造が設けられたシートメタルの層から形成することができる。また、セラミック
材料からなる触媒担体本体が知られている。このような触媒担体本体は押出し成
形される。
【０００３】 触媒担体本体は、排気システムの一部であるハウジング内に配される。ハウジ
ングは、触媒担体本体の材料に応じて、種々の構成が知られている。
【０００４】 ＷＯ ９０／０２２５１号は、エンジンの近くにかつ排気システムの内部に設
置するのに特に好適な、触媒担体本体を有するハウジングを開示している。該ハ
ウジングは、触媒担体本体よりも大きな断面を有する。該ハウジングは、ほぼ長
方形の開口部を有し、その長さは触媒担体本体の最大長さよりも長く、その幅は
触媒担体本体の最大幅よりも広い。この触媒担体本体は、ハウジングの開口部よ
りも長さが長く幅も広い、平らなまたは湾曲した保持板に取付けられている。こ
の保持板は、ハウジングを閉じるカバーとして機能し、触媒担体本体は、ハウジ
ングの内部チャンバ内に突出する。これにより、触媒担体本体をハウジングに設
置したりそれから取外すことが容易となっている。
【０００５】 触媒担体配列の別の設計が、たとえば、ＷＯ ９６／２７７３５号、ＷＯ ９
６／０１６９８号、およびＷＯ ９６／１９６４７号から知られている。
【０００６】 乗用車に設置される内燃機関の場合には特に、乗用車のエンジンチャンバの内
部空間が比較的狭いため、エンジンの近くに触媒担体本体を設置することは困難
である。
【０００７】 ＤＥ ２６ ３５ ７２５ Ａ１号は、少なくとも１つの触媒担体本体がその
中に配されるハウジングを有する、触媒担体配列を開示している。触媒担体本体
は、仕切りによって互いに隔てられかつ触媒担体本体の軸方向に延びる、複数の
通路を有する。ハウジングは、実質的に径方向に外に向かうフランジを有する。
このフランジは、内燃機関のシリンダヘッドとマニホルドとの間に配することが
できる。ハウジングは、フランジと一体として形成されている。
【０００８】 ＤＥ ４３ １７ ０９２ Ａ１号は、内燃機関の排気マニホルド内に配され
る、触媒担体配列を開示している。この触媒担体配列は、フレームの形に設計さ
れたハウジングを有する。このフレーム状のハウジングは、カラー状のビードを
有するが、これは、触媒担体本体がハウジング内に、径方向にも軸方向にも確実
に固定されるようにするためのものである。ハウジングはフランジに接続されて
いる。フランジは、カラー状のビードの１つに溶接されている。ＤＥ ４３ １
７ ０９２ Ａ１号からはまた、フランジを複数のハウジングに接続することが
可能であることも知られている。
【０００９】 ＤＥ ４３ ２２ ５２６ Ａ１号は、内燃機関のための触媒担体配列の別の
設計を開示している。この触媒担体配列は、触媒担体本体がその中に配されるハ
ウジングを有する。ハウジングに固定されるカラーを有するフランジが、ハウジ
ングに接続される。フランジは、排気パイプとともに、内燃機関のシリンダヘッ
ドに固定される。
【００１０】
【発明の概要】
本発明の目的は、設計が容易でありエンジンの近くに設置することが可能な、
触媒担体配列を提供することである。本発明の別の目的は、内燃機関の近傍に少
なくとも２つの触媒担体本体を容易に設けることができるようにする、構造ユニ
ットを提供することである。本発明のさらに別の目的は、低コストで製造するこ
とが可能な、内燃機関の排気システムを提供することである。
【００１１】 この目的は、請求項１に記載の触媒担体配列、請求項２２に記載の構造ユニッ
ト、および、請求項２５に記載の排気システムによって達成される。これら触媒
担体配列、構造ユニットおよび排気システムの有利な改良および構成が、各従属
項の主題となっている。
【００１２】 触媒配列の新規な設計は、仕切りによって互いに隔てられかつ触媒担体本体の
軸方向に延びる複数の通路を有する触媒担体本体がその中に配される、ハウジン
グを有する。該ハウジングは、触媒担体本体の軸方向に、少なくとも部分的に延
びる。本発明に従った配列は、実質的に径方向に外に向かい、少なくとも部分的
に触媒担体本体を取囲み、かつ、内燃機関のシリンダヘッドとマニホルドとの間
に配することのできる、少なくとも１つのフランジを有する。該フランジは、少
なくとも部分的にハウジング内に突出する少なくとも１つの区分を有する。本発
明に従った触媒配列のこの設計によれば、ハウジングとフランジとの間に鋭い移
行部が形成され、したがって、本発明に従った触媒担体配列は、設置スペースが
比較的少なくて済む。たとえばＤＥ ４３ ２２ ５２６ Ａ１号から知られる
触媒担体配列は、［空隙と］ハウジングとの間の移行領域において、ある曲率半
径を有するため、既存の内燃機関の場合には特に、この種の触媒担体配列をそれ
らに合せて改造することができないという問題がある。このような触媒担体配列
は、別の構成要素を適合させることによってのみ、寸法を合せることが可能とな
る。触媒担体配列の本発明に従った設計によれば、このように排気マニホルドま
たはシリンダヘッドを適合させる必要は全くない。
【００１３】 フランジが少なくとも部分的にハウジング内に延びていることによって、フラ
ンジとハウジングとの間の接合上にかかる負荷もまた減じられる。というのも、
触媒担体本体およびハウジングにかかる力のいくらかが、ハウジングを介してフ
ランジ内に直接導入されるためである。ハウジングとフランジとの間の接合上の
負荷を減じることはまた、触媒担体配列の耐用年数に好影響をもたらす。
【００１４】 また、本発明に従った触媒担体配列の設計は、既存の内燃機関に合せて改造す
ることを可能とし、その結果として、排気ガスの有害成分の排出を減じることが
できる。
【００１５】 触媒担体配列は、好ましくは、触媒担体本体を少なくとも部分的に、内燃機関
からの出口通路内に導入することができるような寸法を有する。この配列によれ
ば、触媒を備える触媒担体本体を、その動作温度へと迅速に導くことが可能とな
り、したがって、内燃機関、特に車両のエンジンのコールドスタート段階におけ
る有害な成分の排出が減じられる。
【００１６】 触媒担体配列の有利な構成に従えば、ハウジングがその外壁上またはその中に
、フランジの少なくとも１区分がその中に突出することのできる、くぼみを有す
ることが提案される。このくぼみは、好ましくは溝で形成され、特定的には、連
続的にまわりを一周する溝で形成される。フランジは、好ましくはハウジングの
外径よりも大きな内径を有する、通路開口部を有する。フランジは、溝の領域内
に位置付けられる。少なくとも溝の領域において、ハウジングを径方向に外に向
かって変形させることによって、フランジの区分がくぼみ内に入るようにされる
。ハウジングの塑性変形は、ハウジングに十分に高い内圧をかけることによって
達成することができる。必要であれば、ハウジングの変形は、温度を上げて行な
ってもよい。
【００１７】 触媒配列のさらに別の有利な構成に従えば、くぼみを、外壁において径方向に
外に向かう少なくとも１つのスエージ加工された区分によって、形成することが
提案される。このスエージ加工された区分は、好ましくはビードの形とされる。
【００１８】 本発明のまたさらに別の有利な構成に従えば、フランジの１区分を触媒担体本
体にまで延在させることが提案される。触媒担体配列がこのような構成にされる
場合、ハウジングは好ましくは、２つの部品からなる設計とされる。
【００１９】 触媒担体配列の有利な構成に従えば、ハウジングに、触媒担体本体の軸方向に
おいて、触媒担体本体の長さよりも短い、好ましくははるかに短い、範囲をもた
せることが提案される。その結果、触媒担体配列の蓄熱質量は比較的小さいもの
となり、したがって、触媒担体配列は、動作温度により迅速に到達することがで
きるようになる。この構成のさらに別の利点は、触媒担体配列の外寸を、所望の
レベルに減じることができ、したがって、触媒担体配列が内燃機関からの出口に
配される場合に、出口通路を広げる必要がなくなる、ということである。さらに
、出口通路における自由流れ断面が、この触媒担体配列によってわずかな程度し
か減じられない、または、排気ガスの流れ特性がわずかな程度しか影響を受けな
い、という効果もまた達成される。
【００２０】 触媒担体本体の軸方向に延びる範囲が、触媒担体本体の長さよりも短い、特に
、はるかに短いハウジングは、らせん状に巻かれた金属製の触媒担体本体を収め
るのに特に好適である。
【００２１】 らせん状に巻かれた触媒担体本体に代えて、たとえば、Ｓ字状に巻かれた触媒
担体本体をハウジング内に配する場合には、ハウジングを、少なくとも２つのハ
ウジング部品で形成することが提案される。この場合、各ハウジング部品は、触
媒担体本体の長手方向の範囲の一部にわたって延びる。ハウジングのこのような
構成によれば、触媒担体本体が該ハウジング部品によって開いてしまうことを防
ぐことができるという利点がある。個々のハウジング部品の全長を、触媒担体本
体の全長に対応させる必要はなく、個々のハウジング部品の間に自由な区分があ
ってもよい。十分に長いハウジングである場合には、Ｓ字状に巻かれた触媒担体
本体を単一の部品からなるハウジング内に配することもまた可能である。
【００２２】 触媒担体配列のさらに別の有利な構成に従えば、ハウジングまたはハウジング
部品をリングまたはスリーブ状に設計することが提案される。このような構成に
よれば、ハウジングまたはハウジング部品の製造が比較的容易となるという利点
がある。ハウジングまたはハウジング部品の外郭は、好ましくは、出口通路の断
面または、出口通路に隣接する排気ガス流路の断面に対応する。
【００２３】 本発明のさらに別の有利な構成に従えば、フランジを、ハウジングまたはハウ
ジング部品と合せて、単一の担体ユニットを形成することが提案される。これに
よれば、複数の部品を取扱う必要がなくなるという利点がある。
【００２４】 この担体ユニットの別の有利な構成に従えば、ハウジングまたはハウジング部
品に、触媒担体本体を圧迫するようにすることのできる、少なくとも１つのスト
ップを持たせることが提案される。これによれば、ハウジングまたはハウジング
部品の内部において、触媒担体本体を規定の設置位置に位置付けることが可能と
なる。
【００２５】 好ましくは、触媒担体配列は、フランジが、マニホルドおよびシリンダヘッド
に気密性をもって接続されるように、少なくとも１つの封止面を有するように、
構成される。この封止面は、好ましくは環状とされて、触媒担体本体を取囲むよ
うにされる。この場合、触媒配列の好ましい構成は、フランジ自体がシールを形
成するような構成である。触媒担体配列のこのような構成は、触媒担体配列が内
燃機関上に直接配される場合に特に好適である。というのも、付加的な封止手段
を省くことができるためである。したがって、該フランジは、内燃機関のエンジ
ンブロックとマニホルドとの間にシールを形成する。触媒担体配列を内燃機関の
燃焼室に近接して配することによって、確実に、触媒担体本体が比較的迅速に加
熱され、その結果として、触媒担体配列が短時間で完全に有効となるようにされ
る。フランジは、好ましくは、金属製のシールを形成する。
【００２６】 シールの形状によっては、ある状況下において、フランジを少なくとも１つの
封止部材で設計することが好都合な場合もある。これによれば、フランジ上に封
止面を正確に形成する必要がないため、フランジの製造コストを減じることがで
きる。
【００２７】 触媒担体配列のさらに別の有利な構成に従えば、触媒担体本体を、金属製の触
媒担体本体とすることが提案される。これは好ましくは、モノリシックなハニカ
ム床とされる。金属製の触媒担体本体を使用することにより、触媒担体本体を少
なくともハウジングおよび／またはフランジにろう付することができ、したがっ
て、触媒担体配列の安定性を増すことができる、という利点がある。
【００２８】 金属製の触媒担体本体は、少なくとも部分的に構造が設けられたメタルシート
の層を含んでもよい。代替的に、触媒担体本体は、焼結された金属から製造され
てもよい。
【００２９】 金属製の触媒担体本体の代替例として、セラミック製の触媒担体本体を使用す
ることも可能である。しかし、この場合、触媒担体本体の材料と、金属製である
ハウジングの材料との、異なる膨張係数によって引起される異なる熱膨張を、好
適な方法で確実に補償することが必要となる。
【００３０】 触媒担体配列のさらに別の有利な構成に従えば、触媒担体本体に、別の通路よ
りも大きな断面を有する少なくとも１つの通路を含む、少なくとも１つの領域を
持たせることが提案される。この寸法によれば、確実に、排気ガス流の流れ特性
が触媒の支持によって影響を受けないようにするか、または、受けたとしてもそ
の影響をごくわずかな程度とすることができる。このような効果は、内燃機関の
燃焼室内における混合物形成に対してフィードバック効果がある場合に、特に重
要である。
【００３１】 本発明の別の概念に従えば、請求項１から２１のいずれかに記載の触媒担体配
列を少なくとも２つ有し、かつ、それら触媒担体配列が共通のフランジを有する
、構造ユニットが提案される。触媒担体配列の数は、好ましくは、内燃機関から
の出口通路の数に対応する。その結果、触媒担体配列における組立ての経費を減
じることが可能となる。触媒担体配列の数が内燃機関の出口通路の数に対応する
構造ユニットの場合には特に、内燃機関が好適に設計されかつ構造ユニットが適
切に構成されれば、この構造ユニットを直接、内燃機関に接続することが可能と
なり、したがって、各触媒担体本体の一部が、内燃機関の出口通路内に突出する
ようにすることができる。
【００３２】 好ましくは、このような構造ユニットは、各触媒支持部が封止面の内部に配さ
れるような構成とされる。代替的に、各触媒支持部のための接合カラーの上に、
適切なシールを形成することも可能である。
【００３３】 本発明のさらに別の概念に従えば、請求項１から２１のいずれかに記載の触媒
担体配列および／または、請求項２２もしくは２３に記載の構造ユニットを有す
る、内燃機関のための排気システムが提案される。この排気システムは、少なく
とも１つの排気ガス流路を有し、その中に、触媒担体本体が少なくとも部分的に
配される。本発明に従った排気システムによれば、触媒担体本体を、内燃機関の
すぐ近くに設置することが可能となる。
【００３４】 好ましくは、どの場合にも、各流路につき１つの触媒担体本体が配され、した
がって、排気ガス内の有害な成分の排出を減じることができる。
【００３５】 排気システムをできる限り有効とし、かつ、排気ガスの迂回する流れを防ぐた
めに、ハウジングを含む各触媒担体本体に、排気ガスの１流路の断面に実質的に
対応する断面を持たせることが提案される。
【００３６】 内燃機関に接続されるように少なくとも１つのフランジを有する少なくとも１
つのマニホルドを含む、排気システムのさらなる有利な構成に従えば、カラーが
フランジを少なくとも部分的に圧迫するようにすることが提案される。特定的に
は、このカラーは、気密性をもってフランジに接続することができるように設計
される。
【００３７】
【詳細な説明】
本発明のさらなる詳細および利点について、図面に示した実施例を参照して説
明する。
【００３８】 図１および図２は、触媒担体配列の第１の実施例を示す。この触媒担体配列は
、２つの部品で設計されているハウジング１を有する。ハウジング１は、第１の
ハウジング部品２および第２のハウジング部品３を有する。第１のハウジング部
品２および第２のハウジング部品３は、実質的に筒状である。触媒担体本体４が
、ハウジング１の内部に配されている。触媒担体本体４は、複数の通路８を有し
、それら通路８は、仕切り７によって互いに隔てられ、かつ、触媒担体本体４の
長手方向の軸１２の長手方向に延びる。図示した実施例においては、触媒担体本
体４はメタルシートの層で形成されている。これらメタルシートは、少なくとも
部分的に構造が設けられており、好ましくはＳ字状に絡み合せられている。触媒
担体本体４は他の構成を有することも可能である。触媒担体本体はまた、非金属
材料で、特にセラミックで形成されてもよい。
【００３９】 ハウジング１は、通路８の長手方向に実質的に直交して延びる分割面Ｅによっ
て分割されている。図示する実施例においては、分割面Ｅは実質的に、触媒担体
本体４の対称面に位置するが、これは必ずしもそうである必要はなく、ハウジン
グは、非対称に分割されてもよい。
【００４０】 フランジ５は、第１のハウジング部品２と第２のハウジング部品３との間に配
される。フランジ５は、分割面Ｅに配される。触媒担体本体４は、フランジ５を
貫通する。この目的のために、フランジ５は、触媒担体本体４の外郭に適合され
る通路開口部１３を有する。フランジ５は、ハウジング１を通じて、触媒担体本
体４にまで延びる。
【００４１】 金属製の触媒担体本体４は、ハウジング１の第１のハウジング部品２および第
２のハウジング部品３に、少なくとも部分的に接続される。触媒担体本体４と、
第１のハウジング部品２または第２のハウジング部品３との接合は、好ましくは
ろう接とされる。好ましくは、フランジ５と触媒担体本体４との間も、ろう接と
される。加えて、または代替的に、フランジ５と、ハウジング１の第１のハウジ
ング部品２および／または第２のハウジング部品３との間も、ろう接とされても
よい。フランジ５と、ハウジング１の第１のハウジング部品２および／または第
２のハウジング部品３との間のこの接合はまた、材料と材料との接合であっても
よい。この接合は、たとえば、溶接によって、具体的には、レーザ溶接、摩擦溶
接、アーク溶接、または抵抗溶接によって形成されてもよい。
【００４２】 フランジ５は、触媒担体本体４の長手方向の軸１２に実質的に垂直である。こ
れはまた、ハウジング１に対しても実質的に垂直となるように設計される。フラ
ンジ５が触媒担体本体４にまで延びていることによって、フランジ５とハウジン
グ１との間には、縁部の鋭い移行部がある。このフランジ５とハウジング１との
間の鋭い縁部の移行部によって、触媒担体配列を、排気システムの排気ダクト内
に、非常に正確に位置付けることができる。特定的には、シリンダ上の出口通路
の縁部は必ずしも機械加工する必要がない。フランジ５がハウジング１内に突出
していることによって、触媒担体本体４からハウジング１にかかる力もまた、ハ
ウジング３を通じてフランジ５内に導入される。図示する実施例においては、ハ
ウジング部品２、３の端面が、フランジ５に密着する。流れる排気ガスが原因で
触媒担体本体に作用する力は、これらの端面を介してフランジ５内に導かれる。
これにより、フランジ５と触媒担体本体４との間の、または、フランジ５とハウ
ジング１の第１のハウジング部品２および／または第２のハウジング部品３との
間の、接続にかかる負荷が軽減される。図３は、ハウジング部品２、３とフラン
ジ５との接続領域の拡大図を示す。
【００４３】 フランジ５は２つのボア６を有し、それらを通じて、取付け部材、特にねじが
突出することが可能であり、これらの部材によって、触媒担体配列が排気システ
ムに接続される。ボア６は、共通の軸１０の上に位置する。フランジ５は、少な
くとも１つの封止面９を有するシールとして設計される。
【００４４】 図１から特にわかるように、触媒担体本体４は、互いに間隔をおいて形成され
かつ触媒担体本体４の他の通路８よりも大きな断面を有する、２つの通路１４を
有する。これら通路１４は、触媒担体本体４の実質的に中央領域に形成されてい
る。図１に示す触媒担体本体４の場合、通路１４は、触媒担体本体４を形成する
ようらせん状のスピンドルが係合している領域に、形成されている。この触媒担
体本体は、好ましくは、ＷＯ ９７／００７２５号またはＷＯ ９７／００１３
５号から知られている方法に従って製造される。
【００４５】 図４、図５および図６は、触媒担体配列の第２の実施例を示す。この触媒担体
配列は、２つの部品からなるハウジング１を含む。触媒担体本体４が、ハウジン
グ１内に配されている。触媒担体本体４は、仕切り７によって互いに隔てられて
いる複数の通路８を有する。これら通路８は、触媒担体本体の長手方向に延びる
。仕切り７は、少なくとも部分的に構造が設けられているメタルシートで形成す
ることができる。
【００４６】 ハウジング１は、通路８の長手方向に実質的に直交して延びる分割面Ｅで分割
されており、第１のハウジング部品２および第２のハウジング部品３を有する。
各ハウジング部品２、３は、触媒担体本体４を部分的に取囲む。
【００４７】 フランジ５は、ハウジング１の第１のハウジング部品２と第２のハウジング部
品３との間に配される。このフランジ５は板状であって、分割面Ｅに配される。
フランジ５は通路開口部１３を有し、それを通じて、触媒担体本体４が延在する
。通路開口部１３の形状は、触媒担体本体４の外郭に実質的に対応する。通路開
口部１３の内縁１５は、触媒担体本体４の外側のケーシングを圧迫する。フラン
ジ５は、好ましくは、触媒担体本体４にろう付される。
【００４８】 フランジ５は、対向する面上に配された、封止面９を有する封止部材１１を含
む。封止部材１１の端部は、図６からとくにわかるように、第１のハウジング部
品２および第２のハウジング部品３からは隔てられている。
【００４９】 フランジ５は、図６に示すように、ハウジング部品２と３の間に配される。ハ
ウジング部品２、３の互いに向き合う端面が、フランジ５を圧迫する。フランジ
５は、触媒担体本体４にまで延びる。フランジ５は、第１の実施例において既に
説明した態様で、ハウジング１に、またはハウジング部品２、３に、接合するこ
とができる。
【００５０】 図７および図８は、触媒担体配列のさらに別の実施例を示す。この触媒担体配
列は、２つの部品から設計されるハウジング１を有する。ハウジング１は、第１
のハウジング部品２および第２のハウジング部品３を有する。第１のハウジング
部品２および第２のハウジング部品３は、実質的に筒状とされる。触媒担体本体
４は、ハウジング１の内部に配される。触媒担体本体４は、仕切り７によって互
いに隔てられかつ触媒担体本体４の長手方向の軸１２の長手方向に延びる、複数
の通路８を有する。
【００５１】 図示する実施例において、触媒担体本体４は、少なくとも部分的に構造が設け
られておりかつ、図７からわかるように実質的にＳ字状に絡み合せられている、
メタルシートの層によって形成されているが、触媒担体本体４は、他の構成を有
してもよい。
【００５２】 ハウジング１は、通路８の長手方向に実質的に直交する、分割面Ｅによって分
割されている。図示する実施例において、分割面Ｅは、触媒担体本体４の対称面
に実質的に位置する。しかし、これは必ずしもそうでなくてもよい。
【００５３】 フランジ５は、第１のハウジング部品２と第２のハウジング部品３との間に形
成される。フランジ５は、分割面Ｅに位置する。触媒担体本体４は、フランジ５
を貫通する。このために、フランジ５は、触媒担体本体４の外郭に適合された通
路開口部１３を有する。
【００５４】 フランジ５およびハウジング部品２が、担体ユニット２７を形成する。ハウジ
ング部品２およびフランジ５は、ハウジング部品２に接続されている。フランジ
５は、好ましくは、ハウジング部品２にろう付または溶接される。
【００５５】 図９から特にわかるように、第２のハウジング部品３は、フランジ５から軸方
向にある距離をおいて位置する。
【００５６】 この金属製の触媒担体本体４は、好ましくは、ハウジング１の第１のハウジン
グ部品２および第２のハウジング部品３に、少なくとも部分的に接続される。触
媒担体本体４と、第１のハウジング部品２または第２のハウジング部品３との間
の接合は、好ましくは、ろう接である。フランジ５と触媒担体本体４との間も、
ろう接とされることが好ましい。
【００５７】 フランジ５は、２つのボア６を有し、それらを通じて取付け部材、特にねじが
延びることが可能であり、これらの部材によって、触媒担体配列を内燃機関（図
示せず）のシリンダヘッドおよび／またはマニホルドに接続することができる。
ボアは、共通の軸１０上に位置する。
【００５８】 フランジ５は、板状とされる。これは好ましくは、少なくとも１つの封止面９
を有するシールを形成する。
【００５９】 図７からとくにわかるように、触媒担体本体４は２つの主通路１４を有する。
これら主通路１４は、互いに距離をおいて形成されており、触媒担体本体４内の
他の通路８よりも大きい断面を有する。通路１４は、実質的に触媒担体本体４の
中央領域に形成される。図７に示す触媒担体本体４の場合、主通路１４は、触媒
担体本体４を形成するためにらせん状のスピンドルがその中で係合する領域内に
形成されている。触媒担体本体は、好ましくは、ＷＯ ９７／００７２５号また
は、ＷＯ ９７／００１３５号から知られている方法に従って製造される。
【００６０】 図１０は、触媒担体配列のさらに別の実施例を断面図で示す。この触媒担体配
列は、触媒担体本体４を有する。触媒担体本体４は、仕切り７によって互いに隔
てられておりかつ触媒担体本体の長手方向の軸１２の長手方向に延びる、複数の
通路８を有する。
【００６１】 ハウジング１は、触媒担体本体４を取囲む。このハウジング１は、触媒担体本
体１の長手方向に、触媒担体本体４の長さよりも短い、特定的にははるかに短い
範囲を有する。
【００６２】 ハウジング１は環状とされる。ハウジング１はフランジ５に接続され、フラン
ジ５は、ハウジング１とともに担体ユニット２７を形成する。このようなフラン
ジ５は、シールを形成することも可能である。
【００６３】 フランジ５は、触媒担体本体４がそれを通じて延びる通路開口部１３を有する
。通路開口部１３に隣接する区分４３が、ハウジング１内に突出している。ハウ
ジング１は、連続的にまわりを一周するくぼみ４４を有し、その中に区分４３が
突出するのである。図示する実施例において、くぼみ４４は、図１１からわかる
ように階段状である。くぼみ４４は、互いに対して実質的に垂直に延びかつフラ
ンジ５によって圧迫される、２つの面によって範囲が定められている。フランジ
５とハウジング１との間の移行領域は、鋭い縁部を有し、したがって、この触媒
担体配列は、所定の設置位置に配される。フランジ５は、好ましくは、ろう接に
よってハウジング１に接合される。代替的に、フランジ５は、溶接によってハウ
ジング１に接合されてもよい。フランジ５とハウジング１との間のろう接は、ハ
ウジング１と触媒担体本体との間のろう接と同時に形成することができる。ろう
接されていない触媒構造を取扱う際に、確実にフランジ５がその所定の位置から
離れることのないようにするために、フランジ５を圧力ばめによって、および／
または形をぴったり合せて、ハウジング１に接続することが提案される。
【００６４】 図１０に示すハウジング１に加えて、少なくとも１つのハウジング部品をハウ
ジング１から距離をおいて設けてもよい。このような構成は、触媒担体本体４が
Ｓ字状に巻かれる金属製の触媒担体本体である場合に特に好都合である。
【００６５】 図１２、図１３および図１４は、触媒担体配列のさらに別の実施例を示す。こ
の触媒担体配列は、単一部品からなるハウジング１を有する。触媒担体本体４が
このハウジング１内に配される。触媒担体本体４は、仕切り７によって互いに隔
てられた複数の通路８を有する。通路８は、触媒担体本体の長手方向に延びる。
仕切り７は、少なくとも部分的に構造が設けられたメタルシートによって形成さ
れてもよい。
【００６６】 この触媒担体配列はフランジ５を有する。フランジ５の区分４３は、部分的に
ハウジング１内に突出している。ハウジング１はその外壁４５にくぼみ４６を有
する。フランジ５の区分４３は、そのくぼみ４６内に突出するのである。くぼみ
４６は溝で形成されている。溝４６は、ハウジング１の円周方向に沿って連続的
に延びるように設計される。
【００６７】 図１４に特に示される、フランジ５とハウジング１との間の接合もまた、くぼ
み４６の領域内でハウジング１を分割することによっても形成することができる
。
【００６８】 フランジ５の区分４３は、好ましくは、ハウジング１が設置されていない状態
で、フランジ５の通路開口部１３の内径よりも小さく、好ましくは通路開口部１
３の内径よりもわずかに小さい、ハウジング１の外径まで、ハウジング１のくぼ
み４６内に導入される。その後、ハウジング１は、少なくともくぼみ４６の領域
において広げられ、それにより、フランジ５の区分４３がくぼみ４６に入るよう
にされる。ハウジング１は、たとえば、ハウジング１を塑性変形することによっ
て広げることが可能である。この塑性変形は、ハウジング１に機械的に作用する
ことによって達成することができる。ハウジング１はまた、ハウジング１の内部
チャンバに対して加圧媒体、特に空気を付与することによって、広げることも可
能である。
【００６９】 図示する実施例において、フランジ５は封止部材１１を有し、これらはフラン
ジ５の両側に配される。封止部材１１の端部は、図１４から特にわかるように、
第１のハウジング部品および第２のハウジング部品３から距離をおかれている。
【００７０】 ハウジング１の軸方向の範囲は、触媒担体本体４の軸方向の範囲に実質的に対
応するが、これは必須ではない。個々のハウジング部品、すなわち、両方のハウ
ジング部品２および３の軸方向の範囲は、触媒担体本体４の軸方向の範囲よりも
小さくてもよい。触媒担体本体４はまた、ハウジング１から突出してもよい。
【００７１】 図１５から図１７は、触媒担体配列のさらに別の実施例を示す。この触媒担体
配列は、ハウジング１およびフランジ５を含む。触媒担体本体４はハウジング１
内に配される。触媒担体本体４は、互いに仕切り７によって隔てられておりかつ
触媒担体本体４の軸方向に延びる、複数の通路を有する。仕切り７は実質的に、
触媒担体本体４の長手方向の軸１２の長手方向に延びる。図１５は、触媒担体本
体４が実質的にＳ字状に形成されていることを示している。これは、少なくとも
部分的に構造が設けられている複数のメタルシートの層で形成されている。
【００７２】 フランジ５は、実質的に径方向に外に向かう。これは実質的に板状とされる。
図示する実施例において、フランジ５は２つのボアを有し、これらを通じて、好
適な取付け手段、とくにねじが、延在することができる。この取付け手段によっ
て、触媒担体配列は排気システムに接続される。ボア６は共通の軸１０上に位置
するが、これは必ずしもそうでなくともよい。フランジ５は、その対向する両面
に封止部材１１を有し、これら封止部材は封止面９を有する。シール１１は、排
気システムと触媒配列との間に、かつ、エンジン、特に内燃機関のハウジングと
の間に、気密性の高い接続を形成する。
【００７３】 フランジ５は通路ボア１３を有し、それを通じてハウジング１が延びる。フラ
ンジ５は、通路ボア１３に隣接する区分４３を有する。フランジ５のこの区分４
３は、部分的にハウジング１内に延びる。ハウジング１は、その外壁４５にくぼ
み４７を有し、区分４３がこのくぼみ４７内に突出する。くぼみ４７は、径方向
に外を向く、スエージ加工された区分４８によって形成される。図示する実施例
において、スエージ加工された区分４８は、フランジ５の両側に形成される。ス
エージ加工された区分はビード状とされる。それらはまた、ナッブまたは他の形
状とされてもよい。スエージ加工された区分は、ラム等で形成され得る。
【００７４】 図１８は、共通のフランジ５を有する複数のハウジング１を含む、構造ユニッ
ト２５を示す。フランジ５はハウジング１に接続されている。フランジ５は、ハ
ウジング１の長手方向の範囲に実質的に直交するように形成されている。
【００７５】 図１８に示す実施例において、各ハウジング１は楕円形に設計されているが、
ハウジング１は他の断面を有してもよい。各ハウジング１は必ずしも同じ断面を
有する必要はない。ハウジング１の断面は、互いに異なって適合されてもよく、
また、ハウジング１同士の距離もばらつきがあってもよい。ハウジングの断面形
状および、それらの互いに対する配置は、実質的に内燃機関の形状によって、特
定的には、出口通路の配置およびその数によって、決定される。図示する実施例
においては、互いに間隔をおかれた４つのハウジング１が設けられている。
【００７６】 フランジ５は、好ましくは、どの場合にも、対向する側面３４、３５が封止面
を形成するように設計される。側面３４、３５は、構造ユニット２５を、内燃機
関（図示せず）のシリンダヘッドとマニホルドとの間に封止する態様で接続する
のに使用される。
【００７７】 図１８からとくにわかるように、側面３４は、連続的にまわりを一周する設計
とされる封止面３９を有する。各ハウジング１は、封止面３９によって範囲が定
められたフランジ５の表面内に配される。代替的に、各ハウジング１は、少なく
とも１つの封止面によって囲まれてもよい。フランジ５の上に直接、封止面を形
成するのに代えて、カラー５を圧迫する封止部材を使用することも可能である。
【００７８】 構造ユニット２５を内燃機関のシリンダヘッドおよび／またはマニホルドに接
合するために、フランジ５はボア６を有し、その各々を通じて、接続部材、たと
えば、ねじまたはねじが切られたピンが延びることが可能である。
【００７９】 好ましくは、各ハウジング１は、ハウジング１のチャンバ２８内に突出するス
トップ３８を有する。このストップ３８は、好ましくは、環状とされる。ストッ
プ３８はまた、突起状とされてもよい。ストップ３８は、ハウジング１のチャン
バ２８内に配される触媒担体本体を固定するのに使用される。
【００８０】 フランジ５をシリンダヘッドまたはマニホルドに固定するために、フランジ５
はボア６を有し、それを通じて、たとえば、ねじが延びることが可能である。
【００８１】 触媒担体本体４が、各ハウジング１内に配される。触媒担体本体４の長手方向
の範囲は、好ましくは、ハウジング１の軸方向の長さに対応する。図示する実施
例において、触媒担体本体４は、滑らかなメタルシート２９および構造が設けら
れたメタルシート３０からなる、金属製のハニカム本体であって、該メタルシー
トはそれらの間に、排気ガスのための通路８の範囲を定めている。触媒担体本体
４は、フランジ５の両側に延びる。
【００８２】 金属製の触媒担体本体に代えて、セラミック製の触媒担体本体を使用すること
も可能である。このようなセラミック製の触媒担体本体を使用する場合、絶縁マ
ットが触媒担体本体とハウジングとの間に配されて、構造ユニット内のハニカム
本体の異なる熱膨張が圧縮される。
【００８３】 本発明に従った触媒担体配列は、エンジンの近くに設置するのに特に好適であ
る。図１９は、図２に示した触媒担体配列を設置した状態を示す。内燃機関のシ
リンダヘッド１６は、出口通路１７を有する。出口通路１７の開口部は、封止面
１８で取囲まれている。
【００８４】 触媒担体本体４は、部分的に出口通路１７内に突出している。触媒担体本体４
は、２つの部品からなるハウジング１内に配されている。触媒担体本体４の、フ
ランジ５および第１のハウジング部品２で形成されている担体ユニット２７内に
配されている区分１０が、出口通路１７内に突出しているのである。フランジ５
は、シリンダヘッド１６の封止面１８を圧迫する。フランジ５は、金属製のシー
ルとして設計されている。ねじ切ボルト１９が、フランジ５の開口部６を通じて
延びている。
【００８５】 第２のハウジング部品３は、触媒担体本体４の第２のハウジング部品３内に配
されている区分４１と合せて、マニホルド２０の排気ダクト２１内に突出する。
排気ダクト２１は、内燃機関からの排気ガスのための排気ガス流路４２を形成す
る。
【００８６】 マニホルド２０は、接続片２２を有する。この接続片２２はボア２３を有し、
これらボアはフランジ５のボア６に対応する設計とされる。シリンダヘッド１６
に接続されるねじ切ボルト１９は、フランジ５のボア６および、接続片２２のボ
ア２３を通じて延びる。マニホルド２０およびフランジ５をシリンダヘッド１６
上に固定するために、ねじ切ボルト１９上にナット２４がねじ込まれる。
【００８７】 上述のように、フランジ５は、金属製のシールの形状として設計される。フラ
ンジ５のこの構成によって、シリンダヘッド１６とマニホルド２０との間に気密
性の高い接続が形成される。この目的のために、フランジ５はシリンダヘッド１
６の封止面１８を圧迫する。接続片２２もまた封止面２６を有し、これがフラン
ジ５を圧迫するようになる。マニホルド２０は、触媒担体配列とともに、内燃機
関の排気システムの一部を形成する。
【００８８】 内燃機関が複数の出口通路１７を有する場合には、触媒担体配列は、各出口通
路に位置付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 触媒担体配列の第１の実施例の正面図である。
【図２】 図１に示す触媒担体配列の側断面図である。
【図３】 図２のＸ部の詳細を拡大して示す図である。
【図４】 触媒担体配列の第２の実施例の正面図である。
【図５】 図４に示す触媒担体配列の断面図である。
【図６】 図５のＸ部の詳細図である。
【図７】 触媒担体配列の第３の実施例の正面図である。
【図８】 図７に示す触媒担体配列の側断面図である。
【図９】 図８のＸ部の詳細を拡大して示す図である。
【図１０】 触媒担体配列のさらに別の実施例の断面図である。
【図１１】 図１０のＸ部の詳細図である。
【図１２】 触媒担体配列のさらに別の実施例の正面図である。
【図１３】 図１２の触媒担体配列の側断面図である。
【図１４】 図１３のＸ部の詳細図である。
【図１５】 触媒担体配列のさらに別の実施例の正面図である。
【図１６】 図１５の触媒担体配列の側断面図である。
【図１７】 図１６のＸ部の詳細図である。
【図１８】 触媒担体本体を有する担体ユニットの第１の実施例の平面図で
ある。
【図１９】 排気システムの一部の断面図である。
【符号の説明】 １ ハウジング、２，３ ハウジング部品、４ 触媒担体本体、５ フランジ
、６ ボア、７ 仕切り、８ 通路、９ 封止面、１０ 共通の軸、１１ 封止
部材、１２ 長手方向の軸、１３ 通路開口部、１４ 主通路、１６ シリンダ
ヘッド、２０ マニホルド、２２、接続片、２５ 構造ユニット、４２ 排気流
路、４３ 区分、４５ 外壁、４６，４７ くぼみ、４８ スエージ加工された
区分。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２８日（２０００．２．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２８】 該フランジ（５）が気密性をもって該接続片（２２）に接
続されることを特徴とする、請求項２７に記載の排気システム。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２８日（２０００．２．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １９７ ５５ ７０３．１ (32)優先日 平成９年12月15日(1997．12．15) (33)優先権主張国 ドイツ（ＤＥ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＫＲ，ＵＳ (72)発明者 ジープマン，ウーベ ドイツ連邦共和国、デー−51103 ケルン、 フェアアインスシュトラーセ、１−３ (72)発明者 ビーレス，ルートビヒ ドイツ連邦共和国、デー−51491 オーバ ラス、オッペルナー・シュトラーセ、２ Ｆターム(参考） 3G004 DA02 DA12 DA21 3G091 AA28 AB01 BA39 GA08 GB17X HA01 HB01

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 仕切り（７）によって互いに隔てられかつ触媒担体本体（４
    ）の軸方向に延びる複数の通路（８）を有する、少なくとも１つの触媒担体本体
    （４）がその中に配される、ハウジング（１）を含み、さらに、実質的に径方向
    に外に向かい、少なくとも１つの触媒担体本体（４）を取囲み、かつ内燃機関の
    シリンダヘッド（１６）とマニホルド（２０）との間に配することのできる、少
    なくとも１つのフランジ（５）を含む、触媒担体配列であって、 該フランジ（５）の少なくとも１区分（４３）が少なくとも部分的に該ハウジ
    ング（１）内に延びることを特徴とする、触媒担体配列。
  2. 【請求項２】 該ハウジング（１）がくぼみ（４６、４７）を有し、該くぼ
    みの中に該フランジ（５）の少なくとも１区分（４３）がその外壁（４５）上に
    またはその中に突出することを特徴とする、請求項１に記載の触媒担体配列。
  3. 【請求項３】 該くぼみ（４６）が、溝、特に連続的にまわりを一周する溝
    によって形成されることを特徴とする、請求項２に記載の触媒担体配列。
  4. 【請求項４】 該くぼみ（４７）が、少なくとも１つのスエージ加工された
    区分（４８）によって形成され、該区分（４８）が該外壁（４５）において、径
    方向に外に向かうことを特徴とする、請求項２に記載の触媒担体配列。
  5. 【請求項５】 どの場合にも、少なくとも１つのスエージ加工された区分（
    ４８）が該フランジ（５）の両側に形成されることを特徴とする、請求項４に記
    載の触媒担体配列。
  6. 【請求項６】 該少なくとも１つのスエージ加工された区分（４８）が、ビ
    ード状に形成されることを特徴とする、請求項４または５に記載の触媒担体配列
    。
  7. 【請求項７】 該フランジ（５）の少なくとも１区分が、該触媒担体本体（
    ４）にまで延びることを特徴とする、請求項１に記載の触媒担体配列。
  8. 【請求項８】 該ハウジング（１）が、少なくとも２つのハウジング部品（
    ２、３）によって形成され、各ハウジング部品（２、３）が該触媒担体本体（４
    ）の長手方向の範囲の一部にわたって延びることを特徴とする、請求項１から７
    のいずれかに記載の触媒担体配列。
  9. 【請求項９】 該触媒担体本体（４）の長手方向における該ハウジング（１
    ）の範囲が、該触媒担体本体（４）の軸方向の長さよりも短く、好ましくははる
    かに短いことを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の触媒担体配列。
  10. 【請求項１０】 該ハウジング（１）またはハウジング部品（２、３）が環
    状であることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の触媒担体配列。
  11. 【請求項１１】 該ハウジング（１）および／または少なくとも１つのハウ
    ジング部品（２）が、触媒担体本体（４）を圧迫するようにすることのできる少
    なくとも１つのストップを有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれ
    かに記載の触媒担体配列。
  12. 【請求項１２】 該フランジ（５）が少なくとも１つの封止面（９）を有す
    ることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の触媒担体配列。
  13. 【請求項１３】 該封止面（９）が、実質的に連続した円状に延びるように
    設計されることを特徴とする、請求項１２に記載の触媒担体配列。
  14. 【請求項１４】 少なくとも１つの封止部材（１１）が該フランジ（５）上
    に配されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の触媒担体配列。
  15. 【請求項１５】 該フランジ（５）がシールを形成することを特徴とする、
    請求項１から１３のいずれかに記載の触媒担体配列。
  16. 【請求項１６】 該フランジ（５）が少なくとも１つの板状の区分を有する
    ことを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の触媒担体配列。
  17. 【請求項１７】 該フランジ（５）が少なくとも該ハウジング（１）にろう
    付されることを特徴とする、請求項１から１６のいずれかに記載の触媒担体配列
    。
  18. 【請求項１８】 該触媒担体本体（４）が金属製の触媒担体本体であること
    を特徴とする、請求項１から１７のいずれかに記載の触媒担体配列。
  19. 【請求項１９】 該フランジ（５）が、少なくとも該触媒担体本体（４）に
    ろう付されることを特徴とする、請求項１７に記載の触媒担体配列。
  20. 【請求項２０】 該触媒担体本体（４）がセラミックの触媒担体本体である
    ことを特徴とする、請求項１から１７のいずれかに記載の触媒担体配列。
  21. 【請求項２１】 該触媒担体本体（４）が、別の通路（８）よりも大きい断
    面を有する少なくとも１つの主通路（１４）を有する、少なくとも１つの領域を
    含むことを特徴とする、請求項１から２１のいずれかに記載の触媒担体配列。
  22. 【請求項２２】 請求項１から２１のいずれかに記載された触媒担体配列を
    少なくとも２つ有する構造ユニットであって、該触媒担体配列が少なくとも１つ
    の共通のフランジ（５）を有する、構造ユニット。
  23. 【請求項２３】 触媒支持部（４）が共通の封止面の内側に配されることを
    特徴とする、請求項２２に記載の構造ユニット。
  24. 【請求項２４】 請求項１から２１のいずれかに記載の触媒担体配列および
    ／または請求項２２もしくは２３に記載の構造ユニットを有する、内燃機関の排
    気システムであって、該排気システムは、触媒担体本体（４）が少なくとも部分
    的にその中に配される少なくとも１つの排気流路（４２）を有する、排気システ
    ム。
  25. 【請求項２５】 触媒担体本体（４）がどの場合にも各流路内に配されるこ
    とを特徴とする、請求項２４に記載の排気システム。
  26. 【請求項２６】 ハウジング（１）を有する各触媒担体本体（４）が、該排
    気流路（４２）の断面に実質的に対応する断面を有することを特徴とする、請求
    項２４または２５に記載の排気システム。
  27. 【請求項２７】 内燃機関に接続するための少なくとも１つの接続片（２２
    ）を有する少なくとも１つのマニホルド（２０）を含み、該フランジ（５）が該
    接続片（２２）を少なくとも部分的に圧迫する、請求項２４、２５または２６に
    記載の排気システム。
  28. 【請求項２８】 該フランジ（５）が気密性をもって該接続片（２２）に接
    続されることを特徴とする、請求項２７に記載の排気システム。
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