(57)【要約】少なくとも部分的に構造化（２）された板状シート（３）を有し、通路（４）が形成されていて、この通路は特に内燃機関の排気ガスのために貫流可能であり、かつハニカム体（１）の内部（５）に延びる、センサ（７）用の少なくとも１つの収納部（６）を有する金属ハニカム体（１）の製造方法において、少なくとも１枚の板状シートに切欠部（８）を製造する工程、ハニカム構造体（９）を形成するために板状シートを積層および／又は巻き付け、この場合に、内部へ延びる少なくとも１つの収納部が形成されるように、少なくとも１枚の板状シートを配置する工程、この板状シートを開口部（１１）を備えたジャケット管（１０）に導入し、この場合に、開口部は少なくとも部分的に収納部上に重ねる工程、板状シート相互のおよび／又はジャケット管との接合技術的な結合を製造する工程を有する。この提案された方法は、センサ用の収納部を後から製造する場合に、通路の仕上げ技術的な損傷を軽減し、かつ例えば排気ガスの特に有効な変換を保証する。
2004526564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に構造化（２）された板状シート（３）を有し、通路（４）が形成さていて、この通路は特に内燃機関の排気ガス用に貫流可能であり、かつハニカム体（１）の内部（５）に延びる、センサ（７）用の少なくとも１つの収納部（６）を有する金属ハニカム体（１）の、次の工程を含む製造方法。
少なくとも１枚の板状シート（３）に切欠部（８）を製造する工程、
ハニカム構造体（９）を形成するために板状シート（３）を積層および／又は巻き付け、その際内部（５）へ延びる少なくとも１つの収納部（６）が形成されるように、少なくとも１枚の板状シート（３）を配置する工程、
この板状シート（３）を開口部（１１）を備えたジャケット管（１０）に導入し、その際開口部（１１）を少なくとも部分的に少なくとも１つの収納部（６）上に重ねる工程、および
板状シート（３）相互のおよび／又はジャケット管（１０）との接合技術的な結合を製造する工程。
【請求項２】
収納部（６）をめくら穴の形状に作成する請求項１記載の方法。
【請求項３】
板状シート（３）が０．０３ｍｍ未満の厚さ（１２）を有する請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
板状シート（３）の構造（２）を作成するに先立って切欠部（８）を形成する請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項５】
切欠部（８）を打ち抜き加工する請求項４記載の方法。
【請求項６】
板状シート（３）を最初に少なくとも部分的に構造化（２）し、引き続き少なくとも収納部（６）の製造を予定している板状シート（３）を積層し、その際高エネルギジェット（１３）を用いて切欠部（８）を作成する請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項７】
板状シート（３）をまず最初に積層し、引き続きＳ字状に折り曲げるか又は伸開線状に内部（５）から外側に向かってジャケット管（１０）に迄延在するように配置する請求項１から６の１つに記載の方法。
【請求項８】
切欠部（８）がＵ字状に構成されている請求項７に記載の方法。
【請求項９】
隣接する板状シート（３）の切欠部（８）が異なる深さ（１４）を有する請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
収納部（６）が少なくとも断面的（１８）に板状シート（３）の曲線（１９）に沿うように構成されており、この場合に、有利に引き続きそれに応じて成形されたセンサ（７）を使用する、請求項７から９の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも部分的に構造化された板状シートを有し、特に内燃機関の排気ガスのために貫流可能な通路が形成されている金属製ハニカム体の製造方法に関する。この金属製ハニカム体は、ハニカム体の内側へ延びるセンサ用の少なくとも１つの収納部を有する。
【背景技術】
【０００２】
センサを備えたこの種のハニカム体は、特に「オンボード診断（ＯＤＢ）」のために使用され、診断の対象は、例えば自動車の排気ガスシステム中の触媒コンバータの機能監視である。この際、触媒コンバータは、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物、不飽和炭化水素、一酸化炭素）を、適用される法的規制に応じて環境へ放出できる成分に変換するのに利用される。例えば有害な炭化水素をセンサを用いて直接的に測定することは今日でも不可能であるという事実に基づき、現在は触媒コンバータの機能を監視すべく用いられる２つの方法が利用されている。
【０００３】
第１の方法の対象は、触媒コンバータ中に蓄積される酸素の測定である。このために、触媒コンバータの前、後に各々１つの酸素センサを配置し、これら酸素センサが排気ガス中の酸素含有量を測定する。このことから、触媒の蓄積容量及び老化プロセスの進行を推測できる。
【０００４】
第２の方法は触媒コンバータの直前及び直後に配置された２つの熱センサを用いて、排気ガスの温度変化を測定する。この方法は触媒コンバータ内部の熱的プロセスに、特に触媒と排気ガスとの発熱反応に基づいている。
【０００５】
この種触媒コンバータの前、後に２つのセンサを配置する他に、独国実用新案第８８１６１５４号明細書には、排気ガスを浄化するための触媒反応用の担体が記載され、このハニカム体は金属製波状帯から一体的に構築されている。その際センサは金属製ハニカム体の内部に延びるように担体に配置されている。更に、このために必要な開口部を電子ビーム切断又はレーザ切断、皿穴あけ又は高速度フライス削り及び高速度研削を用いて製造することが提案されている。この場合、この種の開口部の製造は金属製ハニカム体を製造した後に仕上げ技術として行うことは困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このことから出発し、本発明の課題は、より確実でかつ大量生産に適した製造プロセスが保証される金属製ハニカム体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題は、請求項１記載の方法により解決される。更に、この方法の有利な実施態様は、従属請求項に記載してある。
【０００８】
少なくとも部分的に構造化された板状シートを有し、特に内燃機関の排気ガスのために貫流可能な通路が形成され、かつハニカム体内へ延びる少なくとも１つのセンサ用の収納部を有する金属製ハニカム体の本発明による製造方法は次の工程を有する。
少なくとも１つの板状シートに切欠部を製造する工程、
ハニカム構造体を形成させるためにこの板状シートを積層および／又は巻き付け、その際に、少なくとも１つの板状シートは内部へ延びる少なくとも１つの収納部を形成するように配置する工程、
開口部を備えたジャケット管中にこの板状シートを導入し、その際に、開口部を少なくとも１つの収納部上に少なくとも部分的に重ねる工程、および
板状シート相互のおよび／又はジャケット管との接合技術的な結合を製造する工程。
【０００９】
本発明の方法は、特にハニカム構造体の形成のために板状シートを積層および／又は巻き付ける前に、収納部の形成のための主要な加工プロセスを行うことを特徴とする。このことは、この種切欠部の製造時に、少なくとも１つの板状シートの直接隣接する領域だけに応力がかかる結果となる。これとは反対に、同様の収納部を慣用の公知方法により製造する場合には、多くの隣接する板状シートが変形してしまう。それはこの板状シートが既に相互に密に配置されているためである。この種の変形は、特に通路の閉塞を生じ、この場合に例えば触媒コンバータの効果及び圧力損失に不利な影響を及ぼす。この欠点は本発明により提案された方法で解決され、その際に特に各々個々の板状シートを別個に加工することが有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
他の実施態様の場合、収納部をめくら穴の形で作成するとよい。従って、積層および／又は巻き付け後に、ハニカム構造体の周辺部から内部領域に迄延びる１つの収納部が生じるように、この収納部は少なくとも１つの板状シート上に作成する。めくら穴の寸法は、この場合めくら穴がハニカム体の内部へ延びるセンサよりも僅かにだけ大きいように選択する。従って、センサをハニカム体内部に配置するにも係わらず、十分に多数の通路が完全に閉じた壁部を有することが保証され、この壁部は排気ガス内の有害物質の触媒活性反応のために必要な表面を提供する。
【００１１】
他の実施態様の場合には、金属製ハニカム体は０．０３ｍｍ未満の厚さを有する板状シートを有する。このように薄いシートに関しては、後からの加工は（積層されたおよび／又は巻き付けられた状態での後からの加工は）特に困難であるため、この提案された方法はこの種の板状シートのために特に適している。
【００１２】
この方法の他の実施態様の場合には、この切欠部を板状シートの構造を作成する以前に製造する。通常は、金属製ハニカム体は平坦な板状シートと波形の板状シートとからなる。この波状の板状シートは板状シートに圧延法によって作成される。切欠部の作成に関して、調節された製造が有利である。それは比較的簡単な加工方法で行えるためである。板状シートから切欠部を打ち抜き加工するか又はニップル加工することもできる。従って、板状シートの構造の損傷を抑制できる。
【００１３】
更に、板状シートをまず少なくとも部分的に構造化し、引き続き少なくとも収納部の製造を予定している板状シートを積層し、その際にこの切欠部は高エネルギジェットを用いて作成できる。その際、特にレーザ切断法、プラズマ切断法並びに水−砥粒ジェット切断法が挙げられる。この場合、同時に加工可能な積層すべき板状シートの数は、有利に２０枚、特に有利に１０枚、又は５枚の板状シートに制限する。
【００１４】
この方法の他の実施態様の場合には、板状シートをまず最初に積層し、引き続きＳ字状に曲げるか又は板状シートが伸開線状に内側から外側に向かってジャケット管に迄延在するように配置する。この場合に、切欠部の製造は積層の前に行うのが有利である。Ｓ字状のもしくは伸開線状の板状シートの配置は、板状シートが各々ハニカム体の周辺部に迄もしくはジャケット管に迄延在する結果となる。これは、相応する収納部の作成が特に簡単であるという利点を有する。このために、隣接するように配置された所定の数の板状シートが、センサの寸法に依存して、切欠部を備えていることで十分である。切欠部は所望の収納部を直接形成する。これとは反対に、板状シートをスパイラル状に配置する場合には、切欠部の製造の際に円周の変化を常に考慮しなければならず、従って巻き付けられる板状層の切欠部を前に巻き付けられた板状層の切欠部上に配置する。
【００１５】
この場合、この切欠部をＵ字形にするとよく、その際、特に隣接する板状シートは異なる深さを有する。この切欠部のＵ字状の構成により、特に棒状のセンサを使用できる。隣接する板状シートの切欠部の深さを有利に僅かに変えることで、ジャケット管付近の板状シートの軽度に湾曲した配置が配慮され、この場合に例えばスティック状のセンサが板状シートと接触することなしにこのスティック状のセンサを組み込むことが保証される。
【００１６】
この方法の有利な実施態様では、この収納部は少なくとも断面的に板状シートの延在方向に沿うように構成される。これは、比較的僅かな板状シートだけが切欠部を備えている結果となる。この場合に、使用すべきセンサは板状シートに適合するように構成されている。それにより、板状シートの損傷を抑制でき、この場合にハニカム構造体の機能性は極めて僅かにしか影響されない。
【００１７】
他の有利な実施態様及び特に有利な実施形態は図面を用いて更に詳細に説明する。
【００１８】
図１は金属製ハニカム体１を示し、このハニカム体は板状シート３を有し、この板状シートは少なくとも部分的に構造２を有しており、この場合に通路４が形成される。この種の金属製ハニカム体１は特に内燃機関の排気ガスを浄化するために使用され、その際に浄化すべき排気ガスはハニカム体１の通路４を通過するように流れる。ハニカム体１は、ハニカム体１の内部５に延びる収納部６を有し、この収納部中にセンサ７が配置されている。この収納部６はいくつかの切欠部８から形成され、この切欠部は相応する数の板状シート３内に設置されている。この板状シート３はこの場合にＳ字状に曲げられており、ジャケット管１０により取り囲まれている。
【００１９】
図２は平坦な板状シートと波形の板状シートの積層物とを示し、これは一緒になってハニカム構造体９を形成する。この板状シート３は、有利に０．０３ｍｍ未満の厚さ１２を有する。この種の積層物を引き続き例えばＳ字状に曲げる。この場合に、例えば図１に示したような収納部６を製造すべく、いくつかの板は切欠部８を有し、この切欠部は、後にジャケット管１０に隣接する板状シートの縁部から出発し所定の深さ１４を有する。隣接する板状シート３の切欠部８の深さ１４は、この場合に異なるように構成できる。その際、板状シートを個別に特定の切断方法で加工するとよい。
【００２０】
図３は板状シート３がスパイラル状に巻き付けられた金属ハニカム体１を製造する過程を図式的に示す。この場合に、平坦な板状シートと構造化された板状シート３とが相互に重ね合わされ、かつ切欠部８は高エネルギジェット１３を用いて作成される。この場合に、例えばノズルが切欠部８の所望の形状に応じて板状シート３上を動き（矢印により示されている）、ウォータージェット−砥粒ジェット切断法を用いて例えば丸い切欠部８を作成する。こうして処理された板状シート３は巻き付けられてハニカム構造体になり、その際に、隣接する切欠部８の間の間隔は、巻き取りの際にこの切欠部が常にオーバーラップするように構成されている。ハニカム構造体が所定の直径に達した場合に、供給された板状シート３を切断し、かつハニカム構造体をジャケット管１０中に挿入する。このジャケット管１０は開口部１１を有し、この開口部が少なくとも部分的に切欠部８上に配置されるように調整される。収納部６（図示されていない）が形成され、この中に引き続きセンサ７を配置することができる。
【００２１】
図４は、板状シート３を備えた金属ハニカム体１の１実施形態の図式的な断面図を示し、この場合にまず構造２（図示されていない）は省略されている。この板状シート３はこの場合にジャケット管１０中に配置されており、この場合に伸開線状の曲線１９が形成される。板状シート３により形成された収納部６は、その収納部６中に配置されかつそれに応じて成形されたセンサ７と同様に、その断面１８において曲線１９に沿っている。このセンサ７はホルダ１５によってジャケット管１０の開口部１１内に固定されている。このセンサ７は少なくとも部分的に弾性であるかもしくは変形可能に構成されているため、センサ７の収納部６への導入を容易にする。切欠部８（図示されていない）を備えた板状シート３の数は、このように２０枚未満、特に１０枚未満に制限される。
【００２２】
図５は被覆されたハニカム構造体９の図式的な詳細図を示す。このハニカム構造体９の通路４は、板状シート３により区切られており、構造２を有する板状シート３と平坦な板状シート３とが交互に折り曲げられている。この場合に、この板状シートは０．０３ｍｍ未満の厚さ１２を有する。図示されたハニカム構造体９は、この種のハニカム体１を排気ガス浄化用の触媒担体として有利に使用する観点で、触媒活性被覆１６を有している。この被覆１６は浄化プロセスの間に通路４を貫流するガスと接触し、その際にこの貴金属１７を含有する被覆１６は有害物質の変換を可能にする。
【００２３】
本発明による方法は、センサ用の収納部を後から製造する際に製造技術的に通路を損傷することを抑制し、従って例えば排気ガスの特に有効な変換を保証する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】センサを備えた金属製ハニカム体の図式的な斜視図を示す。
【図２】切欠部を備えた板状シートの配置の図式的な斜視図を示す。
【図３】本発明による方法の形態の経過の図式的な斜視図を示す。
【図４】伸開線状に延びる板状シートを備えた金属製ハニカム体の１実施形態の図式的な断面図を示す。
【図５】被覆されたハニカム構造体の図式的な詳細図を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１  ハニカム体、２  構造、３  板状シート、４  通路、５  内部、６  収納部、７  センサ、８  切欠部、９  ハニカム構造体、１０  ジャケット管、１１  開口部、１２  厚さ、１３  ジェット、１４  深さ、１５  ホルダ、１６  被覆、１７  貴金属、  １８  断面、１９  曲線
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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