JP2008546940A - 移動式排出ガス後処理用の特に大きなハニカム体の製造方法 - Google Patents

Abstract

１つのハウジング（２）と複数の層（３）とを含み、これらの層が湾曲状部分（４）と予め定められた長さ（５）とを有し、これらの層が少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属箔（６）をそれぞれ含み、１つの通路横断面（８）を有する多数の通路（７）が形成されており、複数の層（３）が互いに異なる長さ（５）で実施されているハニカム体。さらに、ハニカム体製造方法およびハニカム体の使用が提案される。

Description

本発明は、１つのハウジングと複数の層とを含み、これらの層が湾曲状部分と予め定められた長さとを有し、これらの層が少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属箔をそれぞれ含み、１つの通路横断面を有する多数の通路が形成されているハニカム体に関する。さらに、ハニカム体の製造方法およびハニカム体の特別な使用が提案される。この種のハニカム体は特に自動車分野で排出ガス後処理に利用される。

金属ハニカム体は好ましくは金属箔で構成され、触媒活性被膜、吸着被膜、酸化被膜、還元被膜および／または他の被膜覆用の担持体として移動内燃機関の排気装置内で利用される。極端な熱的、動的負荷がそこでは支配的であるので、金属箔相互間に、そして金属箔とハウジングとの間でも、持続的結合を保証することが特別重要である。ふつう金属箔は相互におよびハウジングに接合技術で、特に焼結、硬ろう付けおよび／または溶接によって結合される。このため、所望の結合個所で隣接金属箔間もしくは金属箔とハウジングとの間に、結合用ベースとして利用できる十分な接触個所の存在する必要がある。

金属箔とハウジングとの安定した結合を保証するために、欧州特許第０２４５７３７号明細書により、板層の端部が外被管に接触しかつこれに密着することは波形板層を平らな板層に比べて予め定められた間隔だけ短縮することによって達成できることが明らかとなる。この密着に基づいて、さまざまな接触角において外被管への強固な結合は一層容易に遂行されている。

国際公開第２００５／０３３４８４号パンフレットから明らかとなる層長差を有する金属ハニカム体の製造方法では複数の平らな金属箔と少なくとも部分的に構造化された複数の金属箔がハウジング内に配置され、平らな金属箔が第１長さ、構造化された金属箔が第２長さを有し、第１長さと第２長さとの差は初期応力に依存して選択される。そのようなハニカム体の従来の製造ではハニカム体がかなりの初期応力でハウジングに押し込まれるとき構造化された金属箔が変形されるが、この事実にもかかわらず、国際公開第２００５／０３３４８４号パンフレットで提案された製造法でもって金属箔端部の均一な当接が確保されるとされる。

しかし、金属箔が螺旋状に巻き取られておらずまたは積層されただけの構成のハニカム体では特に、強変形帯域と接合技術による結合部の悪い構成とが製造時に生じた。そのことは例えば金属箔の非対称な巻付け形式を理由とすることができる。しかしそれとともに、まさに大量生産を考慮するとハニカム体が不均一に形成される虞があり、ハニカム体はかなり強く変形した通路横断面の局部を有することになる。そのことは例えばこのようなハニカム体内での排出ガスの流れ挙動にも影響し、状況によっては排出ガスの流れ分布に対してハニカム体の位置合せが必要となり得よう。

さらに、例えば固定利用用またはトラック用のまさに大きなハニカム体の製造時にその他の困難が判明した。特に、大きな金属箔束と巻取り時に発生する力との取扱いを確実なプロセスでコントロールすることが困難である。直径増に伴って、巻取り時の非対称性もしくは巻取りに必要な力の影響も著しく強まる。ハウジングの内側領域の輪郭に実質一致したハニカム体に金属箔を巻付けもしくは捩じることに成功しないなら、ハニカム体をハウジングに押し込むとき大きな力を加えねばならず、ますます肉薄に実施されるハウジングのゆえに状況によってはハウジング自体の変形が起きることがあり、そのことから排気系統に一体化するとき問題を生じることがある。

そのことを前提に本発明の課題は、従来技術に関連して述べた問題を減らしもしくは解決することである。特に、通路横断面の特別均一な構成の点で優れているハニカム体が提示されねばならない。特に金属箔の間もしくは金属箔とハウジングとの間に規定された結合点が実現されねばならない。さらに、そのようなハニカム体の製造方法が提示されねばならず、特に僅かな力で大きなハニカム体の製造が確実なプロセスで可能とされねばならない。好ましくは、一定した品質のハニカム体を大量製造できるようにするために、装置をこのように大きなハニカム体の巻付けにどのように適合できるのかも明示されねばならない。最後に、このようなハニカム体の使用も提示されねばならない。

これらの課題は、請求項１の特徴を有するハニカム体と請求項６の特徴を有するハニカム体の製造方法とによって解決される。特別好ましい実施態様はそれぞれ従属請求項に記載されている。指摘しておくなら、請求項に個々に挙げられた特徴は技術的に意味のある任意の仕方で互いに組合せることができ、本発明のその他の実施態様を示すものである。

本発明に係るハニカム体は１つのハウジングと複数の層とを含み、これらの層が湾曲状部分（湾曲状推移）と予め定められた長さとを有し、これらの層は少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属箔をそれぞれ含み、１つの通路横断面を有する多数の通路が形成されており、過半数の層は互いに異なる長さで実施されている。

１つの「層」は、少なくとも１列の通路を形成するように構成されている。これは例えば、構造化された金属箔を積重ね、平らな金属箔と構造化された金属箔とを積重ね、２つの平らな金属箔とその間に配置された構造化された金属箔とを積重ねることによって行うことができる。好ましくは１つの層の全長にわたって構成される金属箔の構造体はふつう正弦波に類似しているが、しかしジグザグおよび／または長方形として実施しておくこともできる。金属箔が隣接する結果、そして構造体を設けることによって、少なくとも２つの金属箔によって規則的に画成された通路が形成される。これにより通路の通路横断面が規定される。通路横断面は特に半円状形状、鐘状形状、長方形形状、オメガ形状または類似形状である。好ましくは、通路横断面の形状は全長にわたって同じである。

金属箔は、好ましくは耐熱耐食性材料からなる。これに適しているのは特に、アルミニウムおよびクロムの割合の高い鋼素材である。金属箔は、好ましくは０．１５ｍｍ以下の範囲、特に０．０２ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲内の箔厚で実施されている。基本的に金属箔は孔、開口部、または構造体に被さるミクロ構造体（誘導面、突出部、等）を備えて実施しておくこともできる。

ところでここでは、過半数の層を互いに異なる長さで実施することが提案される。これはまず、ハニカム体が少なくとも２つの層で形成されていることを意味する。好ましくは、ハニカム体が有する層の数は５または１０よりも大きく、２０より大きくさえある。層は複数の群に配置され次に捩じられ、その後、１つの群のすべての層はそれぞれ他の１つ又は複数の群とは異なる形状を有する。同様に、すべての層において実質的に同じ形状が生じるように、すべての層を積層して変形させることによってハニカム構造体を構成することも可能である。その際、層のさまざまな巻付け形式もしくは形状成形、特に螺旋形状、Ｓ字形状、Ｖ字形状またはＷ字形状を形成しておくことができる。巻付け形式は例えばハウジングの構成を考慮して選択することもでき、基本的にあらゆるハウジング横断面、特に円形、楕円形、多角形、三角形または類似のハウジング横断面が利用可能である。これらすべての巻付け形式に共通する点として、湾曲状部分を有する層が配置されており、層は好ましくは完全に湾曲し、つまり平面区域を有していない。しかし湾曲状部分がどのように湾曲しているかは些細なことであり、例えばさまざまな曲率半径、凹面および／または凸面区域、転換個所、鞍形個所等を設けておくことができる。

ところでこの湾曲状部分および場合によってはハウジング横断面形状も、層のさまざまな変形度を生じ、層は巻付け後、からみ合せ後、および／または捩り後、同じ層長においてハウジング横断面に一致しない外側輪郭を形成する。それゆえに従来では、ハウジング横断面全体が確実に詰められているような長さを層が有するように製造プロセスは設計され、ハウジング横断面から張り出す層区域はハウジングへの押込み時に変形された。

本発明はこの処理方式から発想の転換を図る。というのは、本発明は、ハウジング内に嵌挿する前に層の端部がハウジング横断面に実質的に一致した輪郭を形成するように個々の各層の層長を選択することを提案するからである。その際多数のさまざまなハウジング横断面を検討できる事実に鑑み、少なくとも過半数の層は互いに異なる層長で実施されている。特別好ましくは、ハニカム体内に配置された層の長さはすべて異なる長さで実施されている。そのような構想は従来では検討されたことがなかった。というのも、さまざまな層を取扱いかつそれらを相互に位置決めする際に相当の困難が予想されたからである。

しかしここで発見されたように、例えば直径が１５０ｍｍ以上または２００ｍｍ以上でさえある（固定応用の他に特にトラック分野でも利用されるような）まさに大きなハニカム体の場合、ハウジングへの金属箔の統合は確実なプロセスで、比較的僅かな力を投入して行うことができ、金属箔を有する構造体が変形することは殆どなく、従って非常に均一なハニカム構造体が形成される。そのことから、このようなハニカム体内での排出ガスの流れ挙動が向上する他に、特に金属箔相互もしくは金属箔とハウジングとの規定された接触も生じ、接合技術による結合部の構成は確実なプロセスで局所的に規定して行うことができる。その結果さらに、まさに大きなハニカム体の場合に金属箔相互もしくは金属箔とハウジングとの間の顕著な熱膨張挙動は適切かつ持続的に調整することができるようになる。

ハニカム体の他の１構成によれば、少なくとも９５％の通路の通路横断面は一致している。まったく特別好ましくは、全通路横断面の少なくとも９８％は同一に実施されており、またまったく特別好ましい１構成では、完全に金属箔のみによって画成された通路はすべて同じ通路横断面を有する。そのことは特に層のさまざまな長さに基づいて可能となる。この長さは、層端部がさしたる変形なしに簡単にハウジングで終了するように選択されており、ハウジングへの密着を確保するための構造化された金属箔の平らな端部区域は省くことができ、それにもかかわらずハウジングとの接触は確保されている。明確にするためにここで指摘しておくなら、通常の製造公差が存在する場合でも通路横断面はなお「一致している」と見做される。

さらに、過半数の金属箔を互いに異なる長さで実施することが提案される。これは、特に、１つの層の内部で金属箔も互いに異なる長さで実施しておくことができることを意味する。その場合、層の長さは１つの層の金属箔の長さの平均値から生じる。層の高さが１０ｍｍ以下、特に５ｍｍ以下の範囲内である事実に鑑み、ハニカム体のこの構成では、隣接する金属箔の湾曲挙動がこのように僅かに異なる場合でさえ適合は行われる。

ハウジングが少なくとも１つの湾曲ハウジング区域と、少なくとも１つの層部分とをこの少なくとも１つの湾曲ハウジング区域で終了させると、特別な応用において有利である。これは、特に、層が湾曲ハウジング区域に突き当たり、一定のハウジング区域（例えば１０ｍｍまたは６ｍｍ以上）にわたって密着が殆ど存在しないことを意味する。これまで利用された層端部密着方法は材料需要増と外側にある通路の変形増とを生じた。さまざまな長さの層を設けることによって、ハウジングの形状が湾曲している場合でもハウジングで層を直接終了させることが可能である。

さらに、層がハウジングとの接触点を形成し、接触点の少なくとも一部について隣接接触点との間隔が等しくないように実施されていると有利である。隣接接触点の相互間隔を不均一に構成することは実質的に層の巻付け形式もしくは形状成形によっても影響を受けている。接触点のこのような構成は特に、半径方向の均一な初期応力と縁領域における通路変形の減少とを生じた。

最後に、金属箔が互いにおよびハウジングとで接触個所を形成し、これらの接触個所が一緒に総接触領域を決定し、総接触領域の最高５０％に関して物質結合が実施されているハニカム体も提案される。総接触領域の最高３０％が、または最高１０％でさえ、物質結合部を備えて実施された構成が好ましい。

実質的に互いに平行に延びる直線状通路をまさに構成する場合、金属箔の下もしくは金属箔とハウジングとの間にほぼ線状の接触個所が多数形成される。これらの接触個所は基本的にコンポーネント間に接合技術による結合部を形成するのに利用可能であり、これら接触個所の総体をここでは「総接触領域」と称する。接触個所が例えば実質的に線状に構成されている場合、総接触領域は線状接触個所の合計として生じ、最終的に全長が指定可能であろう。補足的になお指摘しておくなら、金属箔相互の接触個所の割合が著しく優勢であり、金属箔とハウジングとの接触個所の割合は例えば１０％以下の範囲内、特に約５％である。

ところでここでは、この総接触領域のうち最高５０％で実際に物質結合部を備えて実施することが提案され、総接触領域の残りはこれに利用されるのでなく、コンポーネント相互の緩い接触によって熱膨張挙動のずれもしくはさまざまな熱膨張挙動が可能である。物質結合部は、好ましくは、硬ろう付けプロセスの枠内で生成されたろう結合部として実施されている。ハニカム体に関して物質結合部の配置はハニカム体の熱負荷と利用される材料とを考慮して自由に選択可能である。特に、物質結合部はハニカム体の半径方向、軸線方向およびその他任意のあらゆる方向で局部的に規定し、相互に独立して設けておくことができる。例えばハニカム体の横断面全体の最初の数ミリメートル（例えば６、８または１０ｍｍ）にわたって全接触個所の１つの端面側結合部のみが好ましく、このため好ましくは製造時に層の間もしくは層とハウジングとの間にろう帯片が挿入される。このようにしてハニカム体の寸法に応じて例えば総接触領域の３０％以下に物質結合部を実際に備えて実施しておくこともできる。同様に、加圧法（滴状適用、例えばいわゆる「ドロップオンディマンド」法、「バブルジェット」法、「連続ジェット」法）によって、所望の接触個所へのろうの精確な適用を実行することができ、まさにこのような方法で総接触領域の１０％以下に物質結合部を備えて実施することもできる。

本発明の他の態様により、ハニカム体の製造方法において、
ａ）予め定められた長さの複数の層を成形し、これらの層が少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属箔をそれぞれ含み、１つの通路横断面を有する多数の通路が形成され、過半数の層が互いに異なる長さで実施されるステップ、
ｂ）複数の層の少なくとも一部を互いに積層し、それにより少なくとも１つの積層体が形成されるステップ、
ｃ）少なくとも１つの積層体を変形させ、それにより層の湾曲状部分が形成されるステップ、
ｄ）少なくとも１つの積層体をハウジング内に配置するステップ、
を少なくとも有するハニカム体の製造方法が提案される。
この方法は、特に、本発明による上記ハニカム体を製造するのに適している。

ステップａ）に関して付記しておくなら、層の成形は特に金属箔の切断、金属箔の構造化された金属箔相互の積層、金属箔相互の位置合せ、金属箔の（例えば付着剤または接着剤での）一時的結合およびその他の操作を含むことができる。特にステップａ）によって、並べて配置された少なくとも１列の通路が形成され、好ましくは、各通路が一部では構造化された金属箔によって、一部では平形金属箔によって画成されている。

次にステップｂ）により、成形された層は少なくとも部分的に積層される。積層体の数は好ましくは常に１〜６の範囲内で選択することができる。

次にステップｃ）により、積層体の変形を行うことができる。これは例えば複数の段階で行うこともでき、例えばまず各積層体は個別に変形され、特に曲げ返されもしくは折り曲げられ、次に積層体は互いに位置決めされ、一緒に捩じられ、互いにからみ合せ、曲げられ、または類似の仕方で変形される。好ましくはステップｃ）後に積層体もしくはそのなかに含まれた層はそれらの全長にわたって湾曲状部分で実施されており、特に、さまざまな曲率半径の領域が存在する。

最後に、積層体はステップｄ）に相応してハウジング内に配置される。積層体をハウジング内に配置する前および／または配置した後、ハニカム体の内部および／または表面に添加物を適用することができ、添加物は特に物質結合部を構成するための手段（ここでは例えば結合剤、付着剤、付着制限剤（例えばワックス、油）、ろう、等）を含む。

さらに、ステップｂ）では、１つの積層体の複数の層を互いにずらして配置することが提案される。すなわち、例えば、隣接する層はさまざまな長さで実施できるだけでなく、互いにずらしても配置され、つまり共通する終了平面を形成しない。ずらしの方式はやはりハウジングの構成と金属箔の構造体とに依存している。事情によっては、１つの層の内部で金属箔自体を互いにずらして配置しておくことも有利である。

少なくともステップａ）またはｂ）において複数の層が磁気的に固定されることも有利である。層のさまざまな長さもしくは層相互の実現されたずらしの結果、積層体もしくは層のハンドリングに問題が発生する。そこでここでは、層もしくは金属箔もしくは積層体を少なくとも１つの磁石によって、規定された相互位置で保持することが提案される。そのことから、付着剤を利用することなく層もしくは積層体の輸送および／または保管が可能となり、このために利用されるハンドリング機器はさまざまな層および／またはハニカム体用に同時に利用可能である。層の固定は磁気掴み具、磁気台板等によって行うことができる。

既に示唆したように、ステップｃ）は少なくとも２段階で行うことができ、
少なくとも１つの積層体を折り返す操作、
複数の積層体を互いに位置合せする操作、
複数の積層体を互いに捩じる操作、
少なくとも１つの積層体を第１工具で第１増大寸法に至るまで変形させ、少なくとも１つの積層体を少なくとも１つの第２工具でさらに変形させる操作
の少なくとも１つが行われると有利である。

上記操作を行うことは、１５０ｍｍ以上、特に２００ｍｍ以上の直径を最終的に有するハニカム体において特に有利である。巻付けプロセスを２段階に構成する場合、ごく僅かな通路変形でおよび／または比較的僅かな力を利用して特別慎重な製造を実現することができる。

そのことは、螺旋状に巻かれかつ（必ずしもではないが）さまざまな長さの複数層で形成されるハニカム体について以下で説明する。その場合、以下の処置が有利であろう。
多数の通路が形成されているように、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属箔を含む層を形成する。
層の端部領域を掴みユニットで固定する。
掴みユニットを回転させ、層が掴みユニットの周りに配置され、かつ直径の増加するハニカム体を形成する。
ハニカム体が第１増大寸法に達したことを確認する。
少なくとも１つの第２工具または案内手段または駆動手段を含む手段を作動させる。
ハニカム体が所望の直径に達するまでハニカム体の既存の周面に積層体をさらに取付ける。
これに関連して、図１１についての補足的説明を特に参照するように指示する。第１増大寸法の決定は掴みユニットの回転角に基づいて、および／または直接にハニカム体で行うことができる。

本方法の他の有利な構成によれば、ステップｃ）で直径を有する円筒形ハニカム構造体が形成され、ハウジング内に配置前と配置後とでハニカム構造体が最高５％の直径変化を有する。好ましくは、直径の変化は２％以下の範囲内である（例えば３ｍｍ以下の直径偏差に相当）。そのことは、本発明に係る方法によって予め定められた外側輪郭を有するハニカム構造体を形成することができる精度で具体的に説明でき、その外側輪郭はハウジング横断面に非常に近づけられる。ハニカム構造体の輪郭をハウジング横断面にこのように近づけることによって、（非円形ハウジングの場合）すべての縁領域を均一に詰めることができ、同時に、縁領域での通路の変形は回避される。それにもかかわらず、例えば接合技術による結合部を構成するために層端部がハウジングに確実に当接することは保証される。

本方法の他の構成によれば、ステップｅ）としてハニカム体の変形がその周方向にわたって行われる。すなわち、換言するなら、ハウジング内に積層体を配置した後にハニカム体の他の僅かな塑性変形、いわゆる「校正」がなお行われる。このため例えばハウジングの周方向にわたって均一な半径方向内向きの圧力が加えられ、ハウジングは所望の直径もしくは予め定められた真円度または別の形状精度に校正される。その際同時に内部で層もしくは金属箔の「応力除去」もしくは「負担軽減」を行うことができ、ハウジングへの層端部の確実な当接がなお保証されている。

さらに、ステップｆ）として、局部的に限定された物質結合部が少なくとも金属箔の間または少なくとも１つの金属箔とハウジングとの間に作成され、局部がハニカム体のさまざまな平面で異なるように実施されていることが提案される。好ましくは、金属箔の間でもハウジングとの間でも物質結合部が作成される。

「局部的に限定された結合部」とは、特に、異なる熱膨張挙動を補償するために、ハニカム体が物質結合部のある領域と物質結合部のない領域とを有することを意味する。局部はハニカム体の大面積もしくは大容積の領域、例えば星形領域、またはハウジングを向いた周方向領域とすることができるが、しかし、局部を若干数の通路、例えば１０以下の相隣接して配置された通路に限定することも同様に可能である。１つの通路の方向でも局部的に限定された物質結合部を設けることができ、通路を形成する金属箔は通路の全長にわたって互いに物質結合で結合されているのではない。ハニカム体の構成がやはり好ましく、例えば総接触領域の最高１０％、特に最高５％が物質結合部を有する。物質結合部はさまざまな平面で異なるように実施されている。平面は通路の方向でもこの方向と直角方向でも検討することができる。物質結合部が配置されていない平面も基本的に設けておくことができる。

本発明に係る上記ハニカム体、もしくは本発明に係る方法によって製造されるハニカム体は、好ましくは、自動車の排気装置と組合せて使用される。まったくかつ特別好ましくは、トラック排気系統用の使用が提案され、ハニカム体は１５０ｍｍ以上の直径を有する。

以下、本発明と周辺技術が図に基づいて詳しく説明される。図は本発明の特別好ましい実施例も示しているが、しかしそれらに限定されない。さらに指摘しておくなら、図は略図であり、従って当然に寸法比を具体的に説明するのに適していない。
図１はハニカム体用層の製造に関する１実施例を示す。
図２は層の輸送を示す。
図３は複数層の積層体を示す。
図４はハウジング内の巻かれた層を有するハニカム体を示す。
図５は１つの積層体の層長のグラフである。
図６はハウジングでの層の接触点を具体的に示す図である。
図７は公知のハニカム体製造方法における技術的問題を具体的に示す図である。
図８はハニカム体製造方法の変更実施形態の斜視図である。
図９はハニカム体の細部を示す。
図１０はハニカム体内の物質結合部を有する局部を具体的に示す図である。
図１１はハニカム体を２段階で巻付けるための装置を示す。
図１２はハニカム体を有する排気装置を示す。

図１〜図４はハニカム体製造方法を具体的に示し、図１は層の成形を示し、図２は図３により構成される積層体への層の輸送を示し、最後に図４は湾曲状部分（湾曲状推移）を持つ２つの積層体のハウジング内への配置を示す。

図１に示す装置は平帯材供給装置２６を含み、この供給装置内で平形金属箔６が例えばリールに巻き取られている。平帯材供給装置２６は平形金属箔６を一方で波帯材装置２７へ移送し、この波帯材装置内で平形金属箔６から、構造化された金属箔６が（例えば波形ロールを介して）作成される。図示された実施例において層３として、構造化された金属箔と平形金属箔６とが互いに結合され、平帯材供給装置２６は平形金属箔６を固定するための磁石２９を備えて実施された移送ベルト２８を介して平形金属箔６を供給する。両金属箔６は重ねて配置され、エンドレス金属箔６から所望の長さの層３を形成する切断装置４７へ一緒に供給される。

図２と図３に具体的に示すように、形成された層３は完全に構造化された金属箔６と完全に平らな金属箔６とを含み、いまや掴み具３０によって積層体１５として配置される。掴み具３０は好ましくはやはり層３を磁気的に固定するための手段を有する。掴み具３０によっていまや（少なくとも部分的に相互に異なる長さ５を有する）複数の層３が個々に積層され、隣り合せて位置決めされた層３の相互ずれ３１が付加的に実現される。図示された実施形態では７つの層３が結合されて１つの積層体１５が構成される。

２つのこの積層体１５が次にまず個別に巻き付けられ、層３の両端部が片側で位置決めされている。次に、両積層体１５は互いに捩じられ、図４に示すハウジング２に導入され、所望のハニカム体１が形成されている。このようにしてハニカム体１はハウジング２と層３で形成されたハニカム構造体１９とを含み、ハウジング２内に層３は湾曲状部分４で配置されている。層３の端部は周方向２１にわたってハウジング２に直接突き当たり、特に湾曲ハウジング区域９でも突き当たっている。ハウジング区域２の領域における層３の接触点１０は、好ましくは、層３とハウジング２との間に接合技術による結合部を製造するのに適している。ハニカム構造体１９を具体的に示すために図４では通路７を有する構造体も一部示してある。

図５はハニカム体１の層３の異なる長さ５の実施例を示しており、このハニカム体は図４におけると同様にＳ字状部分４の層３で形成されている。層３の長さ５は縦座標として示され、１つの積層体１５の層３の数は横座標にわたって示してある。この図から読取ることができるように、層３はこの層３と同じ長さ５を有する２つの隣接層３を有しておらず、特に隣接層３のいずれも特定層３と同じ長さ５を有してはいない。１つの積層体１５の内部で１つの層３の最大長さ５と最小長さ５との間に２０ｍｍ以上、５０ｍｍ以上、または１００ｍｍ以上の差があることも認めることができる。ところで図５に示す積層体１５がＳ字状に捩じられると、図６に示すようにハウジング２に接触点１０が形成される。その際目につく点として、接触点１０は互いに同じ間隔ではなく変化する相互間隔１１を形成する。

図７は、公知の製造法において現れた形状誤差を例示的に示す。図７の左図では複数の層３を有する１つの積層体１５が利用され、層３は一様な長さ５で実施されている。しかし巻付け工程後に、楕円形輪郭を有するハニカム構造体１９が形成される。このハニカム構造体１９を円筒状ハウジング２に嵌挿しようとすると、張り出した変形領域３２に特別な力を作用させねばならず、そこに形成された通路が変形する。そのことは本発明に係る方法もしくは本発明に係るハニカム体で回避される。

図８は予め定められた長さ５の層３の製造ラインの１実施形態を示しており、層３はそれぞれ、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属箔６を含む。波帯材装置２７によって波形帯材３４が作成され、移送ベルト２８によって送り方向３７に輸送される平形帯材３３と同時に切断装置４７へ輸送される。切断装置４７によって層３が波形帯材３４および平形帯材３３から同時に切り離され、中間保管部３５に一時収容される。異なる方向に移動可能かつ場合によっては回転可能な掴み具３０によって、切断された層３は中間保管部３５から積層体保管部３６に引き渡される。この引渡しは隣接する層３に対する所望の位置合せで、例えば特定のずれをもって行うことができる。形成された積層体１５は最後に掴み具３０でもって他の加工ステーションに引き渡すことができる。好ましくは、掴み具３０は層３の磁気的固定手段を備えて実施されている。

図９は、ハウジング２内に配置される多数の層３を含むハニカム体１の細部を示す。層３はそれぞれ１つの平形金属箔と１つの波形金属箔６とで形成されており、予め定められた通路横断面８を有する通路７が形成されている。完全に金属箔６によって形成されたすべての通路７の通路横断面８は実質的に一致している。

さらに図９から読取ることができるように、結合部１４を有する局部が設けられている。図示された実施形態のハニカム体１では、すべての波形金属箔６がハウジング２との接触個所１２に、硬ろう結合部である結合部１４を備えて実施されている。図９がハウジング２に対する平形金属箔６の接触個所１２に関して結合部１４を示していないとしても、それでも金属箔は少なくとも部分的に、類似の結合部１４を備えて実施しておくことができる。ハニカム構造体１９の内部でも、局部的に限定された結合部１４が金属箔６の接触個所１２に設けられている。認めることができるように、さまざまな層３は異なる多くの結合部１４を備えて実施されており、これは規則的間隔でまたは可変でも行うことができる。接合技術による結合部１４をこのように局部的に構成すると、通路の推移方向でも層３の推移方向でも、またハニカム体１に関して軸線方向および半径方向でも、熱的交番荷重に基づいてハニカム体１が比較的自由に膨張し収縮し得ることが可能となる。

接合技術による結合部１４の若干大きな局部的広がりが図１０に示してある。図示したハニカム体１は端面４８の領域に結合部１４付きの第１局部２２を有し、この局部２２は実質的にハウジング２の近傍に配置され、部分領域で半径方向内側に広がっている。しかしこの端面側局部２２は軸線４９の方向にハニカム体１の深さ全体にわたって延びているのではなく、その一部にわたってのみ延びている。付加的にハニカム体１の内側にある領域には、結合部１４を有する他の局部２２が形成されている。図１０の図示では２つの平面２３が軸線４９に垂直に示唆されており、ハニカム体１の図示された平面２３において局部２２は異なるように実施されている。

図１１は少なくとも１つの層３を螺旋状に巻き付けて１つのハニカム体１を構成する装置を示す。層３は層貯蔵器４１から心棒４４へ案内され、心棒が層３の一端を固定する。心棒４４は、その軸線の周りでの心棒４４の回転４３を可能とする第１工具１６の一部である。巻付けプロセスの第１段階において層貯蔵器４１は位置固定に位置決めされており、ハニカム体１の構成は専ら心棒４４の回転４３に基づいて行われる。予め定められた増大寸法１７、例えば５０ｍｍ範囲内の増大寸法１７に達すると、第２工具１８が追加投入され、最終的に希望する直径２０に至るまでハニカム体１がさらに構成される。

図１１が示す他の２つの第２工具１８は個々にまたは組合せて、単独で、または第１工具１６を支援するために利用することができる。上記第２工具１８がプランジャ３９を含み、このプランジャ３９は例えば昇降運動４０によってハニカム体１９の端面４８の一方に係合もしくは当接する。好ましくは、この第２工具１８は駆動装置３８を備えて実施されており、プランジャ３９は心棒４４と同期して回転することができる。このようにして、ハニカム構造体１９の回転用に必要な力は複数の駆動装置３８に、もしくはハニカム構造体１９の１つ又は複数の端面４８の大きな面に分配され、増大寸法１７が大きくなる場合でも、既に形成されたハニカム構造体１９の周りでの層３の均一な配置は保証されている。プランジャ３９はベースの一部として、もしくは心棒４４の周方向領域に、設けておくこともできる。さらに、プランジャ３９は例えば、既に形成されたハニカム構造体１９の通路７内に入り込む複数の窪みを備えて実施することも可能である。さらに、他のピン、磁石板等の同一作用手段を空間的に大きな力導入室に利用することもできる。

さらに、層貯蔵器４１自体によって第２工具１８を形成することも可能である。その際、層貯蔵器４１は形成されるハニカム構造体１９に対するその相対位置を変えることができ、特にハニカム構造体１９の周りを回ることができ、心棒４４との半径が可変である。描くことのできる軌道４２においては層貯蔵器４１が（螺旋に類似して）常にハニカム構造体１９の周りを引き続き移動し、層３に当接する。この軌道４２を実施するために、および／または層貯蔵器４１の固有回転を実現するために、この第２工具１８も駆動装置３８を備えて実施しておくことができる。

好ましくは、第１工具１６と第２工具１８は制御され相互に調整されて作動する。付加的に、実際の増大寸法１７を決定するための手段、プランジャ３９を位置決めするための手段、および／または第１工具１６に対する第２工具１８の相対運動を生成するための手段を設けておくことができる。

図１２は、ここに述べたハニカム体１の優れた使用を具体的に示す。図示された自動車２５はディーゼル式エンジン４５として実施された内燃機関を備えたトラックである。エンジン４５内で生成された排出ガスは排気装置２４を介して流れ方向４６で、機能の異なる複数のハニカム体１に供給され、最後には浄化済み排出ガスが環境中に放出される。このような自動車２５では特に直径１５０ｍｍ以上のハニカム体１が利用される。まさにこれらのハニカム体１としては、ここに述べたハニカム体１、そしてその製造方法が格別適している。

ハニカム体の層の製造に関する１実施例を示す概略図 層の輸送を示す概略図 複数層の積層体を示す概略図 ハウジング内の巻かれた層を有するハニカム体を示す概略図 １つの積層体の層長のグラフ ハウジングでの層の接触点を具体的に示す図 公知のハニカム体の製造方法における技術的問題を示す図 ハニカム体の製造方法の変更実施形態の斜視図 ハニカム体の細部を示す図 ハニカム体内の物質結合部を有する局部を示す図 ハニカム体を２段階で巻付けるための装置を示す図 ハニカム体を有する排気装置を示す図

符号の説明

１ ハニカム体
２ ハウジング
３ 層
４ 推移
５ 長さ
６ 金属箔
７ 通路
８ 通路横断面
９ ハウジング区域
１０ 接触点
１１ 間隔
１２ 接触個所
１３ 総接触領域
１４ 結合部
１５ 積層体
１６ 第１工具
１７ 増大寸法
１８ 第２工具
１９ ハニカム構造体
２０ 直径
２１ 周方向
２２ 領域
２３ 平面
２４ 排気装置
２５ 自動車
２６ 平帯材供給装置
２７ 波帯材装置
２８ 移送ベルト
２９ 磁石
３０ 掴み具
３１ ずれ
３２ 変形領域
３３ 平形帯材
３４ 波形帯材
３５ 中間保管部
３６ 積層体保管部
３７ 送り方向
３８ 駆動装置
３９ プランジャ
４０ 昇降運動
４１ 層貯蔵器
４２ 軌道
４３ 回転
４４ 心棒
４５ エンジン
４６ 流れ方向
４７ 切断装置
４８ 端面
４９ 軸線

Claims (14)

1. １つのハウジング（２）と複数の層（３）とを含み、これらの層（３）が湾曲状部分（４）と予め定められた長さ（５）とを有し、これらの層（３）が少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属箔（６）をそれぞれ含み、１つの通路横断面（８）を有する多数の通路（７）が形成されているハニカム体（１）において、過半数の層（３）が互いに異なる長さ（５）で実施されていることを特徴とするハニカム体。
2. 少なくとも９５％の通路（７）の通路横断面（８）が一致していることを特徴とする請求項１記載のハニカム体。
3. 過半数の金属箔（６）が互いに異なる長さ（５）で実施されていることを特徴とする請求項１または２記載のハニカム体。
4. 層（３）がハウジング（２）との接触点（１０）を形成し、接触点（１０）の少なくとも一部について隣接接触点（１０）との間隔（１１）が等しくないように実施されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載のハニカム体。
5. 金属箔（６）が互いにおよびハウジング（２）とで接触個所（１２）を形成し、これらの接触個所（１２）が一緒に総接触領域（１３）を決定し、総接触領域（１３）の最高５０％に関して物質結合部（１４）が実施されていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のハニカム体。
6. ハニカム体（１）の製造方法において、
   ａ）予め定められた長さ（５）の複数の層（３）を成形し、これらの層（３）が少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属箔（６）をそれぞれ含み、１つの通路横断面（８）を有する多数の通路（７）が形成され、過半数の層（３）が互いに異なる長さ（５）で実施されるステップ、
   ｂ）複数の層（３）の少なくとも一部を互いに積層し、それにより少なくとも１つの積層体（１５）が形成されるステップ、
   ｃ）少なくとも１つの積層体（１５）を変形させ、それにより層（３）の湾曲状部分（４）が形成されるステップ、
   ｄ）少なくとも１つの積層体（１５）をハウジング（２）内に配置するステップ、
   を少なくとも有することを特徴とするハニカム体の製造方法。
7. ステップｂ）では１つの積層体（１５）の複数の層（３）が互いにずらして配置される請求項６記載の方法。
8. 少なくともステップａ）またはｂ）において複数の層（３）が磁気的に固定される請求項６または７記載の方法。
9. ステップｃ）が少なくとも２段階で行われる請求項６乃至８の１つに記載の方法。
10. 少なくとも１つの積層体（１５）を折り返す操作、
    複数の積層体（１５）を互いに位置合せする操作、
    複数の積層体（１５）を互いに捩じる操作、
    少なくとも１つの積層体（１５）を第１工具（１６）で第１増大寸法（１７）に至るまで変形させ、少なくとも１つの積層体（１５）を少なくとも１つの第２工具（１８）でさらに変形させる操作
    の少なくとも１つが行われる請求項９記載の方法。
11. ステップｃ）で直径（２０）を有する円筒形ハニカム構造体（１９）が形成され、ハウジング（２）内に配置前と配置後とでハニカム構造体（１９）が最高５％の直径（２０）の変化を有する請求項６乃至１０の１つに記載の方法。
12. ステップｅ）としてハニカム体（１）の変形がその周方向（２１）にわたって行われる請求項６乃至１１の１つに記載の方法。
13. ステップｆ）として、局部的に限定された物質結合部（１４）が少なくとも金属箔（６）の間または少なくとも１つの金属箔（６）とハウジング（２）との間に作成され、局部（２２）がハニカム体（１）のあらゆる平面（２３）で異なるように実施されている請求項６乃至１２の１つに記載の方法。
14. 自動車（２５）の排気装置（２４）と組合せて使用される請求項１乃至５記載のハニカム体または請求項６乃至１３記載の方法により製造されたハニカム体。

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