(57)【要約】ハニカム構造体と、外被管と、該管に設けた測定センサ用のフランジ部材とを備えたハニカム体の製造方法に関し、鋼板で外被管を製造し、鋼板の所定の個所に孔縁で縁取られた孔を設け、外被管の孔縁にフランジ部材を設け、外被管内にハニカム構造体を挿入する工程を含む。外被管をハニカム構造体およびフランジ部材に結合するため共通の熱処理過程を実施する。かくして、フランジ部材と外被管との結合を既存の熱処理過程に一体に組み込み、もって単純で迅速な製造、従ってコストの低下を可能とする。
2005526625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハニカム構造体（３）と、外被管（２）と、該外被管（２）に設けた測定センサ（５）用のフランジ部材（６）とを備えるハニカム体（１）の製造方法において、次の工程
ａ）鋼板で外被管（２）を製造する、
ｂ）鋼板の所定の個所に孔縁（７）で縁取られた孔（１２）を設ける、
ｃ）外被管（２）において孔縁（７）にフランジ部材（６）を設置する、
ｄ）外被管（２）の中にハニカム構造体（３）を挿入する、および
ｅ）外被管（２）をハニカム構造体（３）およびフランジ部材（６）に結合するために共通の熱処理過程を実施する
を含み、前記ａ）、ｂ）、ｃ）の工程は任意の順序で実施することを特徴とする方法。
【請求項２】
孔縁（７）およびフランジ部材（６）を、これらが熱処理過程前或いは過程中に突き合わされているように形成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
最終の結合過程前における取扱い中、孔縁（７）およびフランジ部材（６）の突き合わせを、少なくとも１つの補助的な処置、特に点溶接（１３）によって支援することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
熱処理過程がろう付けであることを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項５】
孔縁（７）および／又はフランジ部材（６）に、フランジ部材（６）の孔縁（７）への設置前又は後に、半田を着けることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の方法。
【請求項６】
半田（９）を、粉末、ペースト或いは箔として、好適には粉末或いは箔、特に有利には粉末として着けることを特徴とする請求項４又は５記載の方法。
【請求項７】
ハニカム構造体（３）が、測定センサ（５）を収容するための空所（１１）を有することを特徴とする請求項１から６の１つに記載の方法。
【請求項８】
孔をくびれ加工により設けることを特徴とする請求項１から７の１つに記載の方法。
【請求項９】
フランジ部材（６）をくびれ加工部の上にはめ込み、該加工部に結合することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
フランジ部材（６）をくびれ加工部内にはめ込み、該加工部に結合することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
ハニカム構造体（３）と、測定センサ（５）用フランジ部材（６）に対する孔縁（７）で縁取られた孔（１２）を備えた外被管（２）とを有するハニカム体（１）において、フランジ部材（６）が孔縁（７）にろう付けされたことを特徴とするハニカム体。
【請求項１２】
孔（１２）がくびれ加工領域（８）により包囲されたことを特徴とする請求項１１記載のハニカム体。
【請求項１３】
フランジ部材（６）がくびれ加工領域（８）の周囲にかみ合っていることを特徴とする請求項１２記載のハニカム体。
【請求項１４】
フランジ部材（６）がくびれ加工領域（８）内に突出することを特徴とする請求項１２記載のハニカム体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体と外被管と測定センサ用フランジ部材とを備えたハニカム体の製造方法と、測定センサ用フランジ部材を備えたハニカム体とに関する。
【０００２】
ハニカム体は、自動車工業において通常内燃機関の燃焼排気ガスを触媒転換する設備内で、触媒担体として利用されている。大気に放出される内燃機関の排気ガスにおける有害物質の許容濃度に対する益々厳しくなる法的限界値の枠内で、その運転性能が例えば排気ガスの組成に関係して適合されるような排気ガス浄化装置を利用する必要がある。これは、一般に、制御形排気ガス浄化装置の利用によって行われ、該装置は、例えば触媒担体の領域に測定センサを有し、その信号が、排気ガス浄化装置を制御するために利用される。
【０００３】
ハニカム体に測定センサ取付け装置を備えたハニカム体を製造する際、従来種々の追加的な作業工程が必要であった。ハニカム体の外被管に孔を開けた後、例えばフランジ部材を付け、該部材を、追加的な作業工程で外被管に結合、特に溶接せねばならなかった。これは、そのようなハニカム体の製造時に追加的経費を必要とする。
【０００４】
本発明の課題は、上述の問題から出発し、できるだけ少ない作業工程で済み、コスト的に有利な、測定センサ用取付け装置を備えたハニカム体の製造方法を提供し、かつそれに応じて形成されたハニカム体を提供することにある。
【０００５】
この課題は、本発明に従い、請求項１に記載の特徴を有する方法と請求項１１に記載の特徴を有するハニカム体により解決される。本発明に基づく方法の有利な実施態様とハニカム体をそれらの従属請求項に示し、それらは個々に又は組み合わせて利用できる。
【０００６】
ハニカム構造体と外被管とこの外被管における測定センサ用フランジ部材とを備えたハニカム体の本発明に基づく製造方法は、
ａ）鋼板で外被管を製造する、
ｂ）鋼板の所定の個所に孔縁で縁取られた孔を設ける、
ｃ）外被管の孔縁にフランジ部材を設置する、
ｄ）外被管の中にハニカム構造体を挿入する、および
ｅ）外被管をハニカム構造体およびフランジ部材に結合するために共通の熱処理過程を実施する
工程を含み、前記のａ）、ｂ）、ｃ）工程は任意の順序で実施できる。
【０００７】
かくして本発明の方法は、測定センサ用フランジ部材付きのハニカム体を唯一の熱処理過程で製造することを可能にする。この共通の熱処理過程中に、ハニカム構造体の薄板層を外被管に、フランジ部材を外被管にそして場合によってはハニカム構造体の薄板層の薄板を相互に、各々結合する。こうすることで、フランジ部材を外被管に結合する別個の作業工程が不要となる。
【０００８】
この場合、ａ）工程からｃ）工程迄の所定の順序を維持するか、製造過程の一部を異なる順序で実施するかは、本発明においてさしたる問題ではない。例えば孔縁で縁取られた孔を、鋼板を外被管の形に成形する前にその鋼板に設けることも同様に有利であり、本発明に含まれる。
【０００９】
本発明に基づく方法の有利な実施態様において、孔縁およびフランジ部材は、これらを熱処理過程前或いは熱処理過程中に突き合わせるべく形成する。これは、例えば孔縁がフランジ部材と弾性継手或いはかみ合い継手を形成するよう孔縁を成形することで達成できる。これは、ばね力或いはかみ合いによって、フランジ部材を外被管に保持することを保証する。これは、特にハニカム体を直立姿勢で熱処理する際に有利である。
【００１０】
続く取扱い工程中および最終結合前の熱処理時に、外被管とフランジ部材を突き合わされた状態に保持すべく、種々の別の方式も、個々に又は組み合わせて採用できる。即ちフランジ部材設置時の少なくとも１つの点溶接が、単純で有効な予備的固定手段である。また、特に再利用可能な組立クランプの採用も好ましい。
【００１１】
本発明に基づく方法の、他の有利な、特に優れた実施態様では、熱処理過程はろう付け過程である。ろう付けは、ハニカム体を製造するに際し最も普及している熱処理過程であって特にコスト的に有利である。製造技術的には、フランジ部材と外被管との結合も既存のろう付け過程に一体に組み入れると有利である。本発明に基づきフランジ部材を外被管に結合すべく、ハニカム構造体を外被管に結合し、場合によってはハニカム構造体の薄板層の薄板を相互に結合するために、唯一のろう付け過程で十分である。
【００１２】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、孔縁および／又はフランジ部材に、フランジ部材の孔縁への設置前或いは設置後、半田が着けられる。これは、製造方法の非常に柔軟な実施を可能にし、特に、既存の製造工程の枠内で、フランジ部材および／又は孔縁に、半田を着けることを考慮できる。
【００１３】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様では、半田を、粉末、ペースト或いは箔として、好適には粉末或いは箔、特に粉末として着ける。フランジ部材や孔縁の形成に応じ、個々にその都度、孔縁および／又はフランジ部材に半田を着けるために最も適した半田の形態が選定される。また、半田の種類と半田を着ける時点との組合せに、多くの方式が生ずる。場合によっては、例えば半田粉末の利用時、両部品の一方に、にかわ層および／又は活性層を設置するような他の工程も考慮できる。孔の製造方式に応じ、孔縁を他の工程で用意すべく、まず孔縁を加工することも必要となる。これは特に、はろう付け過程を改善するためのバリ取り、平滑処理、或いは表面処理である。
【００１４】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様では、ハニカム構造体は、測定センサを収容するための空所を備える。これは、測定センサを一体に組み込んだハニカム体の直接製造を可能にする。この場合、フランジ部材とハニカム体内部の空所とは、測定センサをフランジ部材を経てハニカム体の中に入れられるように、相互に対応している。測定センサはフランジ部材に、例えばねじやクランプで結合され、ハニカム構造体内に突出する。
【００１５】
本発明による方法の他の有利な実施態様では、孔を外被管にくびれ加工で設ける。これは、くびれ加工部の湾曲した先端がばね要素として作用する故、他の工程なしに、フランジ部材と外被管との弾性継手の形成を可能にする。この結果、フランジ部材と外被管が、例えばろう付けや溶接による結合前に分離するのを防止できる利点がある。即ちくびれ加工部の形成によって、フランジ部材が外被管から落下するのを防止できる。これは、ハニカム体を直立姿勢で搬送しおよび／又はろう付けするときも保証される。
【００１６】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様では、フランジ部材をくびれ加工部の上にはめ込み、該加工部に結合する。くびれ加工部の湾曲した先端のばね力で、フランジ部材を内側から外側への力作用によって固定する。
【００１７】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様では、フランジ部材をくびれ加工部内にはめ込み、該加工部に結合する。この場合、くびれ加工部の湾曲した先端のばね力は外側から内側に作用する。この構造によっても、フランジ部材を対応して形成した場合、外被管へのフランジ部材の固定が生ずる。
【００１８】
本発明の他の課題に対応し、ハニカム構造体と、測定センサ用フランジ部材に対する孔縁で縁取られた孔を備えた外被管とを有するハニカム体において、フランジ部材を孔縁にろう付けする。このハニカム体は低コストで製造でき、測定センサを外被管に固定したフランジ部材に結合することで、測定センサと外被管との結合が可能となる利点がある。
【００１９】
本発明によるハニカム体の有利な実施態様では、孔はくびれ加工領域を有する。この場合、フランジ部材を差込み継手の形で、少なくとも部分的に、くびれ加工領域の周りに或いはその中に係合させると、製造と正確な位置決めを容易になる故有利である。このハニカム体に測定センサを設け、例えば自動車の内燃機関の排気装置に設置するとよい。
【００２０】
本発明の他の利点および特に有利な実施態様を、以下図を参照して詳細に説明する。なお、本発明は図示した実施例に限定されない。
【００２１】
図１は、外被管２とハニカム構造体３とを有するハニカム体１を示す。ハニカム構造体３は薄板層４から成り、該層４は、少なくとも部分的に流体が貫流できる空間が生ずるように構成されている。分かり易くするため、薄板層４の構造は図示していない。ハニカム体１に測定センサ５が設けられ、該センサ５はフランジ部材６に固定されている。この部材６は、外被管２に設けた孔１２の孔縁７に結合されている。ハニカム構造体３は、測定センサ５を収容するために用いる薄板層４が存在しない空所１１を有している。
【００２２】
その空所１１は種々の方式で作れる。例えば薄板層を積層又は巻回する前又は後で、公知のあらゆる技術、例えば窪み成形加工、レーザ切断加工、水ジェット切断加工等によって、孔が設けられる。更に、ハニカム構造体３を種々の積層体から構成する際、その少なくとも１つの積層体を軸方向に分割してもよい。その例を図５に示す。ハニカム構造体３は３つの積層体を絡み合わせてなりそれらの積層体は、各々互い違いに積層された多数の平形薄板１４と波形薄板で構成されている。分かり易くするために、平形薄板１４のみを示す。この実施例では、ハニカム構造体３は、互いに同じ形で絡み合わされた３つの積層体から成っている。１つの積層体１５は軸方向に第１部分積層体１６と第２部分積層体１７に分割され、該積層体１６、１７は互いに軸方向に離され、この結果測定センサ（図示せず）を収容するために用いる空所１１が生じている。かくして、積層体の絡み合わせ後に他の作業工程を実施する必要なしに、空所１１を簡単に形成できる。
【００２３】
図２は、図１に示すフランジ部材６と孔縁７との結合部を拡大して詳細に示す。孔１２は、外被管２のくびれ加工された、くびれ加工領域８により形成されている。該加工領域８の上に、フランジ部材６がはめ込まれている。フランジ部材６のはめ込み前に、場合によっては孔縁７の加工、特にバリ取り或いは平滑化加工が行われる。
【００２４】
くびれ加工領域８の先端ははばね要素として働き、該要素は、それに対応して形成されたフランジ部材６を、熱処理過程、好適にはろう付け過程の前および過程中に固定する。そのようにくびれ加工領域８に固定されたフランジ部材６を備えたハニカム体１は、フランジ部材６のはめ込み工程とろう付け過程の実施との間に、フランジ部材６を外被管２から分離する必要も、外被管２に関するフランジ部材６の位置を変化させる必要もなしに、例えば搬送および貯蔵できる。また、ろう付けを、直立姿勢で、即ちフランジ部材６と外被管２との相対位置を変化させる必要なしに、フランジ部材６が横に突出した姿勢で行うこともできる。これは、直立姿勢のろう付け時でも、外被管２内でのフランジ部材６と孔縁７との良好なろう付け結合を保証する。製造技術的に必要なら、例えば点溶接１３或いは組立クランプによるフランジ部材６の外被管２への予備的な固定も行える。
【００２５】
フランジ部材６のはめ込み前又は後、孔縁７および／又はそれに対応したフランジ部材６の接触面１０に、半田９が着けられる。共通のろう付け過程後、フランジ部材６は孔縁７に密に結合している。このろう付け過程は、ハニカム構造体３を外被管２に結合するろう付け過程と同じである。この際、ハニカム構造体３を形成すべく、薄板層４の薄板相互の結合をも行える。これは、本発明の方法でない場合に必要なフランジ部材６を孔縁７に固定する作業工程を不要とする。この結果生産過程を加速し、測定センサ５を固定するためのフランジ部材６を備えたハニカム体１の量産時、コストを低下させ得る。
【００２６】
ろう付け過程の終了後、測定センサ５がフランジ部材６に挿入される。測定センサ５は適当な手段により、例えばねじ込み継手或いはクランプ継手の形で、フランジ部材６に結合される。測定センサ５は例えばラムダセンサや炭化水素センサ（ＨＣセンサ）である。
【００２７】
図３は、図２の一部を拡大して示す。この図から、くびれ加工領域８の孔縁７とフランジ部材６の接触面１０との間に存在する半田層９が理解できる。この層９はろう付け過程後にフランジ部材６を孔縁７に結合する。半田９は、フランジ部材６のくびれ加工領域８上へのはめ込み前やはめ込み後に、好適には、半田粉末、箔或いはペーストの形で、孔縁７上および／又は接触面１０上に着けられる。場合によっては、不十分な半田結合を防止すべく、半田を着ける前に所定の領域に、にかわ層や活性層の形成が行われる。
【００２８】
図４は、本発明に基づくハニカム体１の異なった実施例の一部を示す。ここでは、孔縁７付きの孔はくびれ加工部の形成で生じていない。孔縁７或いはそれに対応したフランジ部材６の接触面１０（図示せず）に、半田９が設けられている。ろう付け過程の実施後、フランジ部材６と孔縁７との結合が生じている。ハニカム構造体３は、測定センサ５を収容するために用いる空所１１を有している。測定センサ５はフランジ部材６に、例えばねじ込み継手或いはクランプ継手の形をした適当な手段によって結合される。
【００２９】
本発明による方法は、その外被管２が測定センサ５を受けるためのフランジ部材６を有するハニカム体１の製造を簡単化する。フランジ部材６は、熱処理過程前および熱処理過程中、外被管２に関するフランジ部材６の相対位置が変化しないように、外被管２に固定される。この結果、フランジ部材６と外被管２との確実な結合が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に基づくハニカム体の第１実施例の部分断面図。
【図２】外被管に結合された本発明に基づくフランジ部材の詳細断面図。
【図３】フランジ部材と孔縁との結合部の拡大断面図。
【図４】本発明に基づくハニカム体の第２実施例の部分断面図。
【図５】測定センサを収容するための空所を形成する方式の一例。
【符号の説明】
【００３１】
１  ハニカム体、２  外被管、３  ハニカム構造体、４、１４  薄板層、５  測定センサ、６  フランジ部材、７  孔縁、８  くびれ加工領域、９  半田、１０  接触面、１１  空所、１２  孔、１３  点溶接、１５〜１７  積層体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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