(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を形成する上側殻（３４）および下側殻（３５）を有するハウジングと、
上側面（２）、下側面（３）、第１及び第２の端面（６、１５）、第１及び第２の横側周辺部位（４、５）を備え、平らな横断面領域および巻回された板金層（７）を有し、この板金層（７）が触媒活性材料（２２）で被覆され、板金層のうちの少なくとも一部（８、８．１、８．２、８．３、８．４）が構造化され、すべての板金層が、第１の横側周辺部位（４）に配置されている第１の共通固定領域（１０）を有しているハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）と
を含み、
前記ハウジングが、前記空間を２つの部分（２６、２７）に分割する壁（２５）に対する受け部を有し、この壁（２５）の周りに前記ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）が配置されていることを特徴とするハウジングとハニカム体とを含む装置。
【請求項２】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）のすべての板金層が少なくとも第１および第２の共通固定領域（１０、１１）を有し、その第１の共通固定領域（１０）が第１の横側周辺領域（４）に、第２の共通固定領域（１１）が第２の横側周辺領域（５）に配置されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）のすべての板金層が点状部位（１６）を形成する共通固定領域（１０、１１）を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）のすべての板金層が線（１７）に沿って延びる共通固定領域（１０、１１）を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の第１および第２の共通固定領域（１０、１１）が対向して位置していることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
固定領域（１０、１１、１６、１７）においてハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の少なくとも板金層（７）の外側面が隣接する板金層（７）の内側面に堅牢に結合されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の固定領域（１０、１１、１６、１７）の範囲において構造化板金（８、８．１、８．２、８．３、８．４）の構造化物が、少なくとも残りの平らな横断面形状におけるそれよりも小さいことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
ハニカム体（１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）が、板金層（７）の少なくとも一部がたわむことができるように層状に構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）が、負荷を受けても形状を維持するように、巻回され、積層され、板金から及び／又は少なくとも一部をセラミックスから構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）が、その少なくとも一部を補助的に固定するための手段（４６）を有していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の第１の板金が少なくとも部分的に第２の板金と共に板金層（７）を形成し、その第１の板金が第２の板金より厚いことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の固定領域（１０、１１、１６、１７）が補強体（１２）に支持されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の少なくとも一部が消音器（１８）の壁（２５）を形成していることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の板金層（７）が排気装置（１８）の壁（３４、３５、３６）に付設されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
壁（２５、３４、３５、３６）及び／又は少なくとも板金層（７）が相対的な位置決めをするための手段（３７、３８、３９、４０）を有していることを特徴とする請求項１３又は１４記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの板金層（７）が壁（３４、３５、３６）の切欠き（３８）、歯（３７）あるいは凹所（３９、４０）に固定されていることを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）が排気装置（１８）の一部の構成部品であることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の装置が内燃機関（１９）の排気装置（１８）の空間（２６、２７）内に配置されることを特徴とする触媒装置。
【請求項１９】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）が排気装置（１８）の消音器（２１）に配置されることを特徴とする請求項１８記載の触媒装置。
【請求項２０】
内燃機関（１９）の排気装置（１８）用の消音器（２１）であって、ハウジングによって形成され、請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の装置を含む消音器（２１）において、消音器（２１）がハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）を受けるための手段を有していることを特徴とする消音器。
【請求項２１】
消音器（２１）がハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）を固定するための手段（３７、３８、３９、４０、４２）を有していることを特徴とする請求項２０記載の消音器。
【請求項２２】
消音器（２１）の一部が、ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の少なくとも１つの板金層に係合するための手段（３７、３８、４２）を有していることを特徴とする請求項２０又は２１記載の消音器。
【請求項２３】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）が配置される壁（３４、３５、３６）に、歯（３７）、切欠き（３８）あるいは隆起部（４２）が存在していることを特徴とする請求項２２記載の消音器。
【請求項２４】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）が交換可能に挿入されていることを特徴とする請求項２０ないし２３のいずれか１つに記載の消音器。
【請求項２５】
消音器（２１）の一部がハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）に力を与えることを特徴とする請求項２０ないし２４のいずれか１つに記載の消音器。
【請求項２６】
ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）の一部が消音器（２１）によって圧搾されていることを特徴とする請求項２０ないし２５のいずれか１つに記載の消音器。
【請求項２７】
上側面（２）と、下側面（３）と、第１及び第２の端面（６、１５）と、第１及び第２の横側周辺部位（４、５）と備え、平らな横断面領域と巻回された板金層（７）とを有し、板金層のうちの少なくとも一部（８、８．１、８．２、８．３、８．４）が構造化されているハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）を有する請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の装置の製造方法において、
１．板金層（７）を形成する工程、
２．この板金層（７）を補強体（１２、２５）の周りに巻回する工程、
３．横側周辺部位（４）を形成する工程、
４．ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）に応じて固定部位（１０、１１）を形成する工程、
５．ハニカム体（１、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、３２、３３）をハウジング内に固定する工程、
６．ハウジングを結合する工程
から成っていることを特徴とするハウジングとハニカム体とを含む装置の製造方法。
【請求項２８】
板金層（７）がその巻回前にあるいは巻回後に触媒活性材料（２２）で被覆されることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
固定領域（１０）を備えた横側周辺部位（４）の形成が板金層（７）の変形によって行われることを特徴とする請求項２７又は２８記載の方法。
【請求項３０】
第１の固定領域（１０）が第１の横側周辺部位（４）に、第２の固定領域（２０）が第２の横側周辺部位（５）に作られることを特徴とする請求項２７ないし２９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３１】
第１および第２の固定領域（１０、１１）が、ハニカム体の製造後に互いに対向して位置するように配置されることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、空間を形成する上側殻および下側殻を有するハウジングと、
上側面、下側面、第１及び第２の端面、第１及び第２の横側周辺部位を備え、平らな横断面領域および巻回された板金層を有し、この板金層が触媒活性材料で被覆され、板金層のうちの少なくとも一部が構造化され、すべての板金層が、第１の横側周辺部位に配置されている第１の共通固定領域を有しているハニカム体とを含む装置に関する。さらに、本発明はこの装置の製造方法に関する。
本発明はまた、内燃機関の排気装置用の消音器に関する。
流体が貫流できる多数の通路を有し金属外被管で包囲されたハニカム体は例えばヨーロッパ特許第００４９４８９号明細書、同第０１２１１７４号明細書、同第０１２１１７５号明細書、同第０２４５７３７号明細書、同第０２４５７３８号明細書で知られている。これらには、特に自動車の内燃機関の排気装置に使用される触媒支持体の種々の基本形状が示されている。
シリンダ室が２５０ｃｍ3より小さなエンジン、特に５０ｃｍ3より小さな小形エンジンにおいて、例えば動力鋸や芝刈機などにおいて、排気ガスを浄化するために小さな寸法をしたハニカム体が特に使用されている。そのような装置の場合、スペース的な理由からハニカム体はしばしば排気装置のポット状拡大部における隔壁に配置され、そのポット状拡大部は消音機能を兼ね備えている。それは例えばドイツ特許第３８２９６６８号明細書あるいは米国特許第３５９７１６５号明細書で知られている。またヨーロッパ特許第０４７０１１３号明細書に、貫流方向に対してほぼ直角に延びる隔壁に設置されるハニカム体が記載されている。そこで開示された小形エンジンに対する特徴は本発明においても適用される。
本発明の課題は、ハニカム体の構成に基づいてその板金層が特に相互に安定している、ハウジングとハニカム体とを含む装置を提供することにある。また本発明の課題は、ハニカム体がスペースをとらずに安定して共働する消音器および触媒装置を提供することにある。さらにまた本発明の課題は、上述の課題に対して有用なハウジングとハニカム体とを含む装置の製造方法を提供することにある。
これらの課題は、請求の範囲請求項１に記載の特徴を備えたハウジングとハニカム体とを含む装置、請求項１８に記載の触媒装置、請求項２０に記載の特徴を備えた消音器、および請求項２７に記載の特徴を備えたハウジングとハニカム体とを含む装置の製造方法によって解決される。本発明の有利な実施態様は各従属請求項に記載されている。
上側面と、下側面と、第１及び第２の端面と、第１及び第２の横側周辺部位とを備えたハニカム体は、平らな横断面領域と巻回された板金層とを有している。板金層のうちの少なくとも一部は構造化され、その巻回された板金層は特に既に触媒活性材料で被覆されている。すべての板金層は第１の横側周辺部位に配置されている第１の共通固定領域を有している。本発明に基づくハニカム体は、例えばハニカム体内に横補強材を有する円形のハニカム体と異なって平らにされている。これはそれ自体でハニカム体を特に安定させる。他方ではこの平らな横断面形状は、横側周辺部位に固定領域が形成されていることによって、すべての板金層がいわゆる伸縮運動を阻止されることを可能にする。正にハニカム体に長時間にわたって連続して振動が生じた際、このハニカム体において、個々の板金層が緩み、これがハニカム体の端面から突き出るという恐れが生ずる。しかしこれは、共通固定領域が形成されていることによって防止される。更に固定領域はハニカム体全体に対する特別な安定場所を形成する。これは好適には少なくとも第１および第２の共通固定領域によって達成され、その第１の共通固定領域はハニカム体の第１の横側周辺部位に、第２の共通固定領域はハニカム体の第２の横側周辺部位に配置されている。共通固定領域はそれぞれ点状部を形成しているか、あるいはまたそれぞれ線状に延びている。両方の共通固定領域がほぼ対向して位置していると有利である。これはハニカム体を特に安定させる。更にこれは、事情によって必要な固定領域の製造工程が両側の横側周辺部位においてほぼ同じ高さで行われるので、製造技術的な利点をもたらす。固定領域の配置は特にまた、ハニカム体がこれが特別な強度を生ずる１つあるいは複数の特権方向を有するように選定される。
共通固定領域は例えばこの領域においてすべての板金層が互いに押し潰されることによって形成される。板金層が巻回されるとき、この巻回は、固定領域の範囲において板金層が互いにきつく接するように実施される。板金層間に生ずる摩擦に基づいて、板金層はもはやずれなくなる。摩擦による板金層間のずれ防止は、板金層の少なくとも外側面が隣接する板金層の内側面に堅牢に結合されていることによって強化されるか、あるいはまたこれで代用される。これはろう付け、溶接、接着あるいは別の接合技術で行われる。それには外側面および内側面がかみ合い結合部を有するように配慮する板金層の構造的形状もある。これは櫛状構造、歯、切欠き、あるいは板金のしわでよい。
板金層の一部は構造化されている。しかしすべての板金層が横側周辺部位に配置された固定領域を形成するようにするために、そこでは構造化物は少なくとも、隣接する内側面および外側面が互いに接するように平らになっていなければならない。そのような平らさは、固定領域の範囲において構造化板金の構造化物が、残りの平らな横断面形状におけるそれよりも、少なくとも小さいことによって支援される。このようにして平らな横断面形状における構造化物の形状形成は少なくとも或る部分において規則的に形成され、構造化物の移行部は固定領域の範囲に並びに隣接する範囲に限定される。これは弾性性能並びに強度性能に関して特権方向を有するハニカム体を形成することを可能にする。
構造化物として特に板金の波、湾曲部、歯あるいはしわである。これは更にマイクロ構造化物も有し、且つ小さな切り込みおよび開口も有する。板金層の構造化物、種類および形状について特に、ヨーロッパ特許第０４８４３６４号明細書、国際特許出願公表第ＷＯ９３／２０３３９号明細書、ヨーロッパ特許第０１５２５６０号明細書、ドイツ特許第２９６１１１４３号明細書を参照されたい。
たとえ本発明に基づくハニカム体において１つあるいは複数の板金層の伸縮運動の危険が取り除かれようとも、ハニカム体は有利な実施態様においてたわみ性を有する。これは、ハニカム体をその組立場所に合わせることを可能にし、且つ振動、揺れおよび衝撃に、材料を損傷することなしに反応することを可能にする。そのためにハニカム体は、板金層の少なくとも一部がたわみ性を有するように層状に構成されている。構造化板金と非構造化板金とから成るこのような板金層の実施態様において、たわみ性は構造化物の曲がり易さによって得られる。これは波、しわ、あるいは別の形に形成される。別の実施態様において、たわみ性は板金層を形成する板金間の間隔によって得られる。ハニカム体が圧縮されたとき、これは少なくとも板金層の板金間の間隔がもう縮まらないまで弾性変形できる。
ハニカム体の別の実施態様によれば、ハニカム体が、負荷を受けても形状を維持するように、巻回され、積層され、板金から及び／又は少なくとも一部をセラミックスから構成されている。これはハニカム体の少なくとも一部に或る弾性をもたらす。ハニカム体は有利な実施態様において、これが過負荷を受けた際に塑性変形する所定の塑性変形領域を有している。その塑性変形領域は、変形エネルギを吸収することによってハニカム体の損傷を防止する働きをする。ハニカム体の形状安定性は、ハニカム体が構造の支持部分として使われることによって利用される。
固定領域に基づいて、ハニカム体自体が特に安定しているだけでなく、むしろこの安定性はハニカム体を包囲するかこれに隣接する別の構造部品と共働して利用される。従って固定領域によって安定されているほかに、ハニカム体がその少なくとも一部を補助的に固定するための手段を有していると有利である。この手段は、ハニカム体にあるいはハニカム体内に生ずる力を受け、そのようにして共通固定領域における板金層の結合部の負荷を軽減する働きをする。本発明の有利な実施態様においてこの手段は、ハニカム体およびそれに隣接する構造部品に安定性を与える働きもする。この手段として例えばハニカム体にあるいはハニカム体内に存在する支材、補強体、ピンなどが利用される。
ハニカム体は有利な実施態様において、その板金層構造が補助的に位置決めして固定するための手段としても利用されるように形成されている。それに応じて板金層は第１の板金と第２の板金とを有し、その第１の板金が第２の板金より厚くされている。弾性上の理由から、厚い第２の板金が構造化され、第１の板金がこの構造化物の上に置かれるか接していると特に有利である。これに対して安定性を優先して考えるときは第１の板金が構造化物を有する。ハニカム体が種々の部位で種々の特性を有する必要があるとき、例えばその組立様式に基づいて、板金層の構成は板金の構造化及び非構造化の取り替えによって変更することができ、また両板金を構造化することもできる。
最も安定したハニカム体の実施態様において、両固定領域の少なくとも１つが補強体に支持されている。この補強体は補助板金層、厚板板金あるいは壁であってよい。補強体としてハニカム体の周囲に配置された構造部品も使える。この考えに応じた特別な実施態様において、ハニカム体の一部が消音器の壁として形成され、例えば壁の周りにハニカム体の板金層が配置される。しかしこれは排気装置の壁に対しても適用される。排気装置、特に消音器のこの壁はガス流を分割するために並びにその流れを案内するためにも使われる。例えばエンジンブロックから個々の配管を集合する曲がり管系は知られている。この曲がり管系はいまや、この１つあるいは複数の壁がハニカム体によって形成されるようにできる。更に、隔壁で分割されている消音器も知られている。この隔壁を同様にハニカム体の構造部品にできる。周りに板金層が配置されている壁ないしハニカム体の構造部品が、板金層を位置決めするための手段を有していると有利である。しかし壁の周りに配置された板金層がこの手段を有することもできる。この壁と板金層との共働によって特別の固定性および高い安定性が得られる。相対位置を決めるための手段として、板金層及び／又は壁にあり両者を互いに固定する切欠き、歯あるいは凹所が使われる。
平らな横断面形状をし、すべての板金層に対して少なくとも２つの共通固定領域を備え、これらの固定領域が左右の横側周辺部位に配置されているハニカム体は、ハニカム体自体が排気装置の一部の構成部品である場合にも適用される。それは、ハニカム体が排気装置にもはや埋設されず、むしろ流れ部分を形成し、その前後に排気装置の別の流れ部分が続くことを意味する。そのためにハニカム体はその周りに位置する外被管を必ずしも必要としない。むしろハニカム体が外被管を形成する。ハニカム体はこの外被管において排気装置のそれぞれの流れ部分に接続される。
ハニカム体の好適な用途分野において、ハニカム体は内燃機関、特に小形エンジンの排気装置における触媒装置に配置される。そこではハニカム体は排気装置の空間内に置かれる。ハニカム体が排気装置の消音器内に置かれるとき、特にスペースを節約した配置が生ずる。伸縮運動が阻止され且つスペースが節約されたこのハニカム体の配置において、内燃機関の排気装置の消音器と本発明に基づくハニカム体との寸法を正確に合わせることもできる。従ってそのように設計された消音器は、このようなハニカム体を受けるために決められた手段を有している。本発明のこの考えに応じて、例えば消音器を排気装置に組み込む際の作業性から、ハニカム体が消音器に一体に組み入れられていると有利である。この一体化は消音器がハニカム体を受けるための手段を有していることによっても単純化される。この手段はハニカム体を保持する手段も同様に実現できる。受けるため、一体化するため及び／又は固定するための手段として、消音器の壁並びに消音器にある突起あるいは横補強材あるいはそれに応じてハニカム体に形成された部位が適用される。
このような消音器の有利な実施態様において、消音器の少なくとも一部がハニカム体の少なくとも１つの板金層に作用するために決められた手段を有している。この手段は固定のために使われるが、安定作用をも有する。その手段として歯や切欠きなどあるいは膨出部も利用され、その場合、ハニカム体を消音器の壁に配置する際、この壁も対応する手段を有する。ハニカム体自体は触媒被覆によって高まる材料値を有しているので、消音器はハニカム体が交換可能に設置できるように構成されていることが有利である。これはまた別の観点における利点も有する。ハニカム体が触媒として使用される場合に法的規制に応じてもはや作動しない状態に達してしまったとき、触媒だけを交換することができる。その際、排気装置自体を交換する必要がない。中古車あるいは別の消費財のリサイクルの観点からも、そのような消音器およびハニカム体の構造的な調和は、環境に優しく、リサイクル処理の時間も節約される。
上述のハニカム体を備えた消音器の他の実施態様において、消音器の一部がハニカム体に力、特に締付け力を与える。これはハニカム体を保持するための手段によって並びにそれを固定するための手段によって行われる。その力は、ハニカム体あるいはその１つあるいは複数の板金層が消音器の長い運転時間中においてその設置された位置からずれることを防止する。そのような効果は、ハニカム体の一部が消音器によって圧搾されていることによって強められる。
内燃機関の排気装置の分野における上述の用途から目を転じても、本発明は、上述のハニカム体のコンパクトで安定し且つ特に頑丈な装置を提供する。このために、ハウジングの上側殻と下側殻が中空室を形成し、そのハウジングが中空室を２つの範囲に分離する壁に対する受け部を有している。そしてこの分離壁の周りにハニカム体が配置されている。この壁並びにハウジングも上述したすべての特徴を持つことができる。従ってこのハウジングは消音器でよく、またそのような構成が必要である化学設備あるいは別の設備の構造部品でもよい。
更に本発明によって、上側面と、下側面と、第１及び第２の端面と、第１及び第２の横側周辺部位とを備え、平らな横断面領域と巻回された板金層とを有し、その少なくとも一部が構造化されているハニカム体の製造方法も得られる。この方法は次の工程を有している。
１．板金層を形成する。
２．この板金層をそれ自体で、あるいは補強体の周りに巻回する。
３．横側周辺部位を形成する。
４．上述のハニカム体の横側周辺部位に応じて第１の固定領域を形成する。
巻回前にあるいは巻回後に、板金層は触媒活性材料で被覆され、これによって製造されたハニカム体自体を触媒として使用できる。これによってハニカム体は内燃機関、特に小形エンジンの排気装置に利用される。排気ガス流が触媒処理されねばならない別の用途分野もそのようなハニカム体で満足させられる。ハニカム体の特別な安定性を得るために、固定領域を備えた横側周辺部位の形成は、板金層の変形によって達成される。その場合ハニカム体は作業を中断することなしに、連続作業で製造できる。安定性、特にハニカム体の形状安定性を高めるために、製造工程において第１の横側周辺部位における第１の固定領域のほかに第２の固定領域がハニカム体の第２の横側周辺部位に配置される。これらの固定領域が製造後にほぼ対向して位置していると好ましい。
本発明に基づく別の有利な実施態様および利点は、以下の図を参照した説明から理解できる。そこで開示される特徴と上述の特徴との目的に適った組合せによって、本発明の別の有利な実施態様が生ずる。
図１は２つの固定領域が形成されたハニカム体とその製造方法の概略図、
図２は異なった製造方法により製造されるハニカム体の概略図、
図３は本発明に基づくハニカム体の排気装置への種々の配置を示す概略図、
図４はハニカム体の異なった製造方法の概略図、
図５は図４における製造方法のその他の加工工程の概略図、
図６は消音器の壁が一体に組み入れられているハニカム体の概略図、
図７は図６に相当する消音器の概略断面図、
図８はハニカム体に壁を組み入れる製造工程の概略図、
図９はハニカム体の異なった製造方法の概略図、
図１０はハニカム体の更に異なった製造方法の概略図、
図１１はハニカム体の更に異なった製造方法の概略図、
図１２は１つの固定領域を備えたハニカム体の概略図、
図１３はハニカム体が種々の配置方式で組み入れられた消音器ハウジングの概略断面図、
図１４は異なった消音器ハウジングの概略断面図、
図１５は消音器ハウジングとして形成されたハウジングの概略斜視図、
図１６は外歯付きハニカム体の概略斜視図である。
図１には、上側面２と下側面３と第１及び第２の横側周辺部位４、５とを持ったハニカム体１が示されている。このハニカム体１は正面から見てその正面（第１）の端面６が平たい横断面領域と、巻回された板金層７とを有している。板金層７は構造化されている板金（以下、構造化板金）８と構造化されていない板金（以下、非構造化板金）９とから構成されている。すべての板金層７は左右の横側周辺部位４、５に配置されている共通固定領域１０、１１を有している。その第１の固定領域１０はハニカム体１のほぼ中央に配置されている。第２の固定領域１１は第１の固定領域１０と反対側に位置している。第１の固定領域１０および第２の固定領域１１においてそれぞれ板金層７の全板金８、９は接し合っている。第１の固定領域１０と第２の固定領域１１との間に厚板板金１２が存在している。この板金１２は両固定領域１０、１１間を延び、ハニカム体１を製造する際にハニカム体１のベースとして使われる。第１の固定領域１０において例えばこの厚板板金１２に第１の構造化板金８．１が第１の非構造化板金９．１と共に当てられ、そして連続して厚板板金１２上に配置される。厚板板金１２の第１の固定領域１０とは反対側端において第１の構造化板金８．１および第１の非構造化板金９．１が曲げられて案内され、それによりそれらが第２の構造化板金８．２および第２の非構造化板金９．２を形成する。第２の固定領域１１が形成されるようにするために、構造化板金８および非構造化板金９は、板金層７の全板金８、９が摩擦接触するように、厚板板金１２の周りをきつく導かれている。第２の固定領域１１の範囲において板金層は第１のラム１３によって圧縮される。この圧縮は反対側において第２のラム１４によって繰り返される。このようにして構造化物の形状変化が、補強体として作用する厚板板金１２に巻き付けられる際に促進される。徐々に形成されるハニカム体１は、幾分変更された製造方式の場合、板金層７をそれぞれの固定領域１０、１１において圧縮するのに単一のラム１３で足りるように、その長手軸線の中心として回転される。
図２には異なった形状のハニカム体１が示されている。この図からハニカム体１の軸方向の長さ並びに第１の端面６および第２の端面１５が理解できる。このハニカム体１も巻回された板金層７を有し、この板金層７も構造化板金８と非構造化板金９とから構成されている。ハニカム体１の中央に補強体１２が配置され、その周りに板金層７が巻き付けられている。構造化板金８の波は、特にハニカム体１の内部に最も平らな断面形状が存在し、その平坦さが外向きに幾分減少しているように、横断面にわたって変化している。ハニカム体１は更に４つの共通の固定領域を有し、そのうちの２つが図から理解できる。その一方の固定領域１６は点部位を形成し、他方の固定領域１７は線状に延びている。両固定領域１６、１７の位置は勿論ハニカム体１の構造に関係している。ハニカム体１の軸方向長さが変わると、固定領域１６、１７がそれに応じて横側周辺部位においてずらされる。図示された第１のラム１３は少なくとも二重の目的に利用される。まず一方では、形成されたハニカム体が製造の際に回転されたとき、共通固定領域１６、１７が形成されるように、第１のラム１３がその都度の板金層７を横側周辺部位に押しつけられる。他方では第１のラム１３は、ハニカム体１が平らな横断面形状になるようにハニカム体１の全体あるいは一部を変形させる働きをする。
図３には内燃機関１９の排気装置１８へのハニカム体１の種々の配置方式が示されている。例えば３つのハニカム体１．１、１．２、１．３が曲がり管部位２０に存在し、集合された流れ部位にもう１つのハニカム体１．４が存在している。円錐状拡大部とそれに続く狭まり部によって消音器２１が示されている。この消音器２１の中にもハニカム体１．５が存在している。図示されたハニカム体１．１〜１．５の形状は常に平らな横断面形状をしている。曲がり管部位２０に配置された第１のハニカム体１．１はさらに例えば円錐状に広がっている。これは第２のハニカム体１．２にも当てはまるが、曲がり管部位２０内における第３のハニカム体１．３は例えばほぼ同じ幅にて曲げられている。
図４にはハニカム体がどのように製造されるかが示されている。第１の構造化板金８．３と第２の構造化板金８．４と非構造化板金９．３とから成る板金層７に、触媒被膜２２が着けられている。板金８．３と９．３ないし８．４と９．３は互いに接する部位で互いに結合されている。これはろう付け、点溶接あるいは類似の接合法で行われる。そしてこの板金層７は曲げ用マンドレル２３にその両端にある矢印の方向に巻き付けられ、この場合そのようにして多かれ少なかれ半分に折り畳まれる。
図５にはそのように巻き付けられた板金層７が更にどのように加工されるかが示されている。第１のラム１３は第１の横側周辺部位４まで繰り出され、その場合、構造化板金８．３を第１の共通固定領域１０が生ずるほどに大きく曲げる。第１のラム１３が相手を曲げることができるようにするために、この第１のラム１３の移動中に曲げ用マンドレル２３は板金層７内にとどまっている。曲げ用マンドレル２３の形状の選定によって、横側周辺部位４の将来の形状が与えられる。更に図５から、ハニカム体の所望の特性に応じて第１の構造化板金８．３が非構造化板金９．３と異なった厚さを有していることが理解できる。このようにしてハニカム体の弾性特性を設定することができる。いま内側に位置する第２の構造化板金８．４の構造化物（ここでは波）は、ハニカム体の弾性特性のために空間ないし距離が生ずるように形成できる。
図６には破線で示されている消音器２４で包囲されているハニカム体１の配置が示されている。このハニカム体１は板金層７で構成されている。ハニカム体１の中に消音器２１の室を上側室２６と下側室２７とに分割する壁２５が組み入れられている。排気ガス流２８は第１の接続管２９を介して上側室２６の中に導入され、この排気ガス流２８は、壁２５が配置されていることによって、ハニカム体１の第１の部分を通って下側室２７への入口開口３０に導かれる。そこで排気ガス流２８はハニカム体１の残り部分を貫流する。続いて排気ガス流２８は消音器から第２の接続管３１を通って出る。ハニカム体１はその平らな横断面形状が特に消音器ハウジング２４の形状に合わされている。このハウジング２４は特に、壁２５が組み入れられたハニカム体１が安定して固定されるように、壁２５を保持する手段を有している。
図７には消音器２１内における第１のハニカム体３２と第２のハニカム体３３が示されている。ここでも排気ガス流２８は矢印で示されているように消音器２１を通して導かれる。消音器２１は上側殻３４と下側殻３５とを有し、上下の両殻間に第１および第２の両ハニカム体３２、３３が配置されている。第１のハニカム体３２と第２のハニカム体３３との間に隔壁３６が存在している。この隔壁３６は消音器２１を上側室２６と下側室２７に分割している。この隔壁３６は更に第１のハニカム体３２ないし第２のハニカム体３３の板金層７と協働する歯３７ないし切欠き３８を有している。このようにして両ハニカム体３２、３３は隔壁３６に対して固定される。更に、上側殻３４は第１の溝３９と第２の溝４０とを有している。これらの溝も第１のハニカム体３２を位置決めするために使われる。更にまた、上側殻３４は第１のハニカム体３２の板金層７に係合する歯３７を有している。上側殻３４と下側殻３５と隔壁３６は互いに固定手段４１によって結合されている。この固定手段４１はハニカム体３２、３３を交換することができるように取外すことができる。上側殻３４と下側殻３５は更に、それらが消音器２１を組み立てる際に例えば固定手段４１の締め付けによって第１のハニカム体３２ないし第２のハニカム体３３に、歯３７あるいは隆起部４２が第１および第２のハニカム体３２、３３に係合して、これらを締めつけ、及び／又は板金層７の少なくとも一部を押しつぶすような圧力を与えるように形成される。更に、第１の接続管２９および第２の接続管３１に比べて流れ技術的に有利な位置に配置された接続管２９．１、３１．１が破線で示されている。
図８には、補強体１２あるいは壁２５が板金層７の板金４３にどのように結合されるかが示されている。ラム４４の押圧ヘッド４５が補強体１２に向けて繰り出され、板金４３を補強体１２にある凹所４６に向けて押しつける。その凹所４６は板金層７の伸縮運動を防止し、このようにしてハニカム体の共通固定領域を形成する。少なくともこの範囲において、後で上下に位置する板金４３が互いにろう付けなどで結合される。
図９には異なった形状のハニカム体１の製造方法が示されている。このハニカム体１は、構造化板金８と非構造化板金９が入り交じって積層されていることによって形成されている。本来のハニカム体芯から突出する構造化板金８および非構造化板金９の両側端は、第１の横側周辺部位４および第２の横側周辺部位５が生ずるように、矢印の方向に折り曲げられる。これらの横側周辺部位において共通固定領域が適当な固定技術によって形成される。板金８、９の両側端４７は異なった製造方法においては、それらが構造化板金８と非構造化板金９とから成る板金層７の周りにハニカム体１の外被の形に曲げられるほどに長くされている。これらの両側端４７の曲げ加工は好適には、構造化板金８であるか非構造化板金９であるかに無関係に、１枚の板金だけでなくすべての板金に対して一緒に一回の作業工程で行われる。そのために、構造化板金８および非構造化板金９を、両側端４７を折り返すことなしにまず一度重ね合わせ、続いてこの積層体全体を、すべての板金層７の両側端４７が巻回されるように回転する方法が有利である。これはハニカム体１自体を回転することによって、あるいは外から両側端４７に作用する成形装置によっても行える。
図１０にはハニカム体１の異なった製造方法が示されている。このハニカム体１は単一の板金４８を自分自身の周りに巻回することによって形成されている。単一の板金４８は構造化部位４９と非構造化部位５０とを有している。非構造化部位５０の重ね合わせによって、そのように形成された横側周辺部位４、５に、固定領域を形成することができる。
図１１にも同様にハニカム体１の製造方法が示されている。図１で説明した方法に類似して、第１のラム１３および第２のラム１４が、板金層を圧縮するために繰り出される。しかし図１におけるハニカム体と異なって、ここで形成されたハニカム体は補強用の厚板板金１２を有していない。むしろ回転体５１の中に構造化板金８および非構造化板金９がイワシ缶詰用缶切りのように回転体５１のスリットに入れられる。回転体５１が回転する際、両板金８、９は板金層として巻回される。そのようにして形成されたハニカム体１の形状は回転体５１の幾何学形状に左右される。そのようにして形成されたハニカム体１の内部に生ずる中空室は、その都度の要求に応じてむしろ大きくされるが、あるいはまた小さくされる。この中空室内に補助ハニカム体を入れることもできる。回転体５１は別の有利な製造方法においてハニカム体１の中に置かれたままにされ、その厚さのために補強体として使われ、また補助的に入れられるハニカム体の受けとして使われる。
図１２には異なったハニカム体１が示されている。このハニカム体１は上側面２と、下側面３と、第１及び第２の横側周辺部位４、５とを有している。その第１の横側周辺部位４は第１の固定領域１０を有し、この第１の固定領域１０でハニカム体１のすべての板金層７は互いに結合されている。ここでもハニカム体１は、たとえ第１の横側周辺部位４と第２の横側周辺部位５との長さ比が異なっていても、平らな横断面形状をしている。ちなみにこのことは、上側面２並びに下側面３に対しても当てはまる。また横側周辺部位４、５と上側面２ないし下側面３との長さの差は、横側周辺部位４、５が長くされるようにして無くされる。その場合、側面自体は真っ直ぐに、凹面状にあるいは凸面状に、あるいは別の形に形成される。またハニカム体は本発明に応じてこれらの４つの側面より多くの面にすることができ、例えば六面体にあるいは別の多角形状に構成することもできる。
図１３には本発明に基づいて形成された第１のハニカム体１．１、第２のハニカム体１．２、第３のハニカム体１．３の消音器ハウジング２４への配置が示されている。その消音器ハウジング２４は上側殻３４と下側殻３５とを有している。上側殻３４は下側殻３５に互いにかみ合う閉鎖機構５３によって閉じられ、保持されている。上側殻３４および下側殻３５の壁終端部５４は、それぞれフック５５を形成している。これらのフック５５は、上側殻３４を下側殻３５に押しつける際に、上側殻３４の壁終端部５４が内側に押され、下側殻３５の壁終端部５４が外側に押されるように形成されている。これによって、そのように互いに対向して位置するフック５５がかみ合い引っ掛かる。消音器ハウジング２４の内側形状はそこに配置すべき１つあるいは複数のハニカム体１．１、１．２、１．３のために種々に利用できる。破断して図示されている第１のハニカム体１．１はそれだけが消音器ハウジング２４内に収納されているが、第２のハニカム体１．２および第３のハニカム体１．３の配置には、上側殻３４および下側殻３５の幾何学形状が上側室２６ないし下側室２７にそれぞれ１つのハニカム体を保持するためにそのフック形状をどのように利用しているかが示されている。これに対して第１のハニカム体１．１の場合、閉鎖機構５３の一部がハニカム体１．１自体に係合し、そのようにしてハニカム体１．１を消音器ハウジング２４に固定している。
図１４には上側殻３４と下側殻３５とを備えた消音器ハウジング２４が示されている。この消音器ハウジング２４はそれ自体が、その内部に配置すべきハニカム体をその形状に基づいて固定するように形成されている。即ちハニカム体はほぼ四角形をしているが、凹面状あるいは凸面状をしていてもよい。更に消音器ハウジングは、図１２に示されているものに匹敵するハニカム体１がこの中に配置できるように形成することもできる。その場合、１つあるいは複数の共通固定領域は、これが消音器ハウジング２４と共働してこれに強度を与える働きをするので、どこに設けられるかについて考慮される。
図１５には消音器ハウジング２４として使用できるハウジング５６が示されている。この消音器ハウジング２４は波５８を持ったベース体５７を有している。その波５８はこれが消音器ハウジング２４の内部に配置されたハニカム体１にある対応した凹所５９にはまり込み、これによってハニカム体１を固定するように形成されている。ベース体５７は第１のベース体部分５７．１と第２のベース体部分５７．２とから成り、これらのベース体部分はそれぞれ折り曲げ縁６０を有している。この折り曲げ縁６０も同様にハニカム体１に係合している。側面を覆ってハニカム体１を貫流するガス流６１の流出する阻止するために、ベース体５７の両側に第１のカバー６２および第２のカバー６３が存在している。第１のカバー６２にはハニカム体１の凹所５９に係合する膨出部６４が存在している。これによってハニカム体１は横側が固定される。横に設置されるカバーによる消音器ハウジング２４の閉鎖方式は、ハニカム体をベース体５７を通して出し入れすることによって交換することを可能にする。
図１６には第１の横側周辺部位４に歯６５を有しているハニカム体１が示されている。この歯６５が固定領域も有する横側周辺部位に設けられていると有利である。これによってハニカム体１を例えば消音器ハウジングに挿入した際、これが再び滑り出ることが防止される。この滑り出し防止は歯６５の向きによって調整できる。消音器ハウジング内におけるハニカム体の滑りを阻止する別の手段と共働して、ハニカム体１は堅牢に固定される。歯６５はハニカム体１の外側面以外にも設けることができる。例えば板金層の相互のかみ合い結合を達成するために、ハニカム体の板金自体がそのような歯を有することもできる。
符号の説明
１．１、１．２、１．３            ハニカム体
２                                上側面
３                                下側面
４                                第１の横側周辺部位
５                                第２の横側周辺部位
６                                第１の端面
７                                巻回された板金層
８、８．１、８．２、８．３、８．４    構造化板金
９、９．１、９．２、９．３、９．４    非構造化板金
１０                              第１の固定領域
１１                              第２の固定領域
１２                              厚板板金、補強体
１３                              第１のラム
１４                              第２のラム
１５                              第２の端面
１６                              点状の固定領域
１７                              線状に延びる固定領域
１８                              排気装置
１９                              内燃機関
２０                              曲がり管部
２１                              消音器
２２                              触媒被覆
２３                              曲げ用マンドレル
２４                              消音器ハウジング
２５                              壁
２６                              上側室
２７                              下側室
２８                              排気ガス流
２９、２９．１                    接続管
３０                              入口開口
３１、３１．１                    接続管
３２                              第１のハニカム体
３３                              第２のハニカム体
３４                              上側殻
３５                              下側殻
３６                              隔壁
３７                              歯
３８                              切欠き
３９                              第１の溝
４０                              第２の溝
４１                              固定手段
４２                              隆起部
４３                              板金
４４                              ラム
４５                              押圧ヘッド
４６                              凹所
４７                              両側端
４８                              個々の板金
４９                              構造化部位
５０                              非構造化部位
５１                              回転体
５２                              スリット
５３                              閉鎖機構
５４                              終端部
５５                              フック
５６                              ハウジング
５７                              ベース体
５７．１                          第１のベース体部分
５７．２                          第２のベース体部分
５８                              波
５９                              凹所
６０                              折り曲げ縁
６１                              ガス流
６２                              第１のカバー
６３                              第２のカバー
６４                              膨出部
６５                              歯
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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