JP2019536607A - ハニカム体を製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、排ガス後処理用のハニカム体（１）を製造する方法であって、ハニカム体（１）は、少なくともケーシング（２）と、多数の通路（４）を有するハニカム構造（３）とを有する、方法において、少なくとも：ａ）少なくとも１つの平滑な金属薄板（５）を用意し、ｂ）平滑な金属薄板（５）の少なくとも部分領域に構造（６）を設け、このとき、金属薄板（５）の少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）における構造（６）を、少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）における構造（６）とは異なって形成し、ｃ）構造化された少なくとも１つの金属薄板（５）の配置および曲成によりハニカム構造（３）を形成し、内側の半径方向のゾーン（８）における第１のセル密度（１２）は、外側の半径方向のゾーン（９）における第２のセル密度（１３）と比較して高められており、ｄ）ハニカム構造（３）をケーシング（２）内に嵌め込み、ｅ）ハニカム構造（３）をケーシング（２）に結合する、ステップを備える、排ガス後処理用のハニカム体を製造する方法に関する。

Description

本発明は、排ガス後処理用のハニカム体を製造する方法に関する。特に本方法は、触媒担体本体として移動型の内燃機関の排ガス装置内に装入あるいは排ガス装置内で使用され得るハニカム体を製造するために用いられる。このようなハニカム体は、特に大きな表面を提供し、その大きな表面上に、触媒活性を有する材料が配置され、ハニカム体を貫流する排ガスと接触させられる。本方法にしたがって製造されたハニカム体は、特に自動車において排ガス浄化に使用される。

既に多数の種々異なる構成の排ガス後処理用のハニカム体が公知である。基本的には、セラミックからなるハニカム体と、金属からなるハニカム体とで区別される。比較的簡単な製造と、比較的薄い壁厚さ、ひいては単位体積あたりの比較的大きな表面を提供する可能性とに基づいて、特に金属のハニカム体が、冒頭で挙げた目的のためには好適である。このようなハニカム体は、平滑なかつ／または構造化された金属の層あるいは薄板シートにより構成することができる。これらの金属の層は、積層され、巻回されかつ／または曲成され、最終的にハニカム体のケーシング内に配置されることができ、その結果、排ガスが貫流可能な多数の通路が形成される。その際、通路は、例えば直線状に、曲成されてかつ／または斜めに、このようなハニカム体の端面間を延在し得る。

排ガスをハニカム体の内壁あるいはそこに配置される触媒コーティングにできる限り緊密に接触させる目的で、ハニカム体を通る排ガスの層流を減じる手段が既に提案されている。例えば開口を通路壁内に設けてもよく、その結果、互いに連通する通路が形成される。同じく、通路内での適切な流動偏向、通路間の圧力差等を実現すべく、通路内に偏向構造、案内羽根等を設けることも公知である。しかし、その際に考慮すべきことは、場合によってはハニカム体内の排ガス流動の強められた偏向により、ハニカム体にわたる圧力損失も高まることである。このことは、内燃機関の出力損失に至らしめることがある。それというのも、これにより形成されるせき止め圧力が、内燃機関からの排ガスの排出を妨げてしまうことがあるからである。

まさに自動車製造に際しては、別の要求がこのようなハニカム体あるいはその製造に課される。そして、特に焦点となるのは、製造をできる限り低コストかつ簡単なものにすることである。さらに、このようなハニカム体は、移動型の排ガス系内でかなりの熱的かつ／または動的な交番負荷に曝されているため、ここでも特に高い要求が、これらの条件下でのこのようなハニカム体の耐久性に課されることについても考慮すべきである。

加えて、特にハニカム体の特定の使用領域では、例えばハニカム体が排ガス経路内の偏向部の下流および／または排ガス管路の湾曲部の下流に配置されているとき、ハニカム体への不均一あるいは非一様な吹き付けを回避できないか、または比較的高い手間あるいはコストを要してのみ回避することができる。このことは、通例、このようなハニカム体を一様には貫流することができないため、ハニカム体を理想的には使用できないことにつながる。例えば、この種の不均一な吹き付けの場合、特に、場合によっては存在する触媒コーティングを完全にはかつ／または理想的には排ガスと接触させることができないため、かつ／または場合によってはハニカム体の、分離機能を具備して構成された個々のまたは複数の通路が十分には貫流されないため、ハニカム体の浄化作用が減少してしまうことがある。

このことから出発して、本発明の課題は、従来技術に関して述べた問題を少なくとも部分的に解決することである。とりわけ、特に排ガス装置内での不利な組み込み状況でも、ハニカム体のできる限り一様な、あるいはより一様な貫流を可能にする、排ガス後処理用のハニカム体を製造する方法を提供する。加えて、本方法は、できる限り簡単かつ低コストに実施可能であることが望ましい。

これには、独立請求項の特徴により特徴付けられた方法が寄与する。別の有利な構成は、従属請求項に記載されている。付言すると、従属請求項に個々に記載の特徴は、任意の技術的に有意義な形式で互いに組み合わされてもよく、本発明の別の構成を規定する。さらに、特許請求の範囲に記載の特徴を明細書において詳しく特定するとともに説明し、そこでは本発明のさらなる好ましい構成を示す。

提案するのは、排ガス後処理用のハニカム体を製造する方法であって、ハニカム体は、少なくともケーシングと、多数の（貫流可能な）通路を有するハニカム構造とを有し、ハニカム構造の１つの（あるいは少なくとも１つの特定）横断面は、複数の半径方向のゾーンを有する、方法において、少なくとも：
ａ）少なくとも１つの平滑な金属薄板を用意し、
ｂ）少なくとも１つの平滑な金属薄板の少なくとも部分領域に構造を設け、このとき、金属薄板の少なくとも１つの第１の長手方向区間における構造を、金属薄板の少なくとも１つの第２の長手方向区間における構造とは異なって形成し、
ｃ）少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板の配置および曲成によりハニカム構造を形成し、このとき、内側の半径方向のゾーンにおける第１のセル密度が、外側の半径方向のゾーンにおける第２のセル密度と比較して高められているように、金属薄板を配置し、かつ曲成し、
ｄ）ハニカム構造をケーシング内に嵌め込み、
ｅ）ハニカム構造をケーシング（２）に結合する、
ステップを備える、排ガス後処理用のハニカム体を製造する方法である。

本方法は、特に自動車の内燃機関の排ガスの後処理用のハニカム体を製造するために用いられる。方法ステップの示した順序は、本方法の正規の進行時に生じる。個々のまたはすべての方法ステップは、同時に、相前後してかつ／または少なくとも部分的に並行して実施されてもよい。本方法にしたがって製造されたハニカム体は、特に半径方向で変化する／異なっているあるいは可変の／変わり得る流動抵抗を有している。提案する方法は、有利な形式で、特に排ガス装置内でのハニカム体の不利な組み込み状況でも、ハニカム体の一様な、あるいはより一様な貫流を可能にする、排ガス後処理用のハニカム体を製造することを実現する。このことは、特に、ハニカム体の流動抵抗が、外側の半径方向のゾーンにおいて比較的低いセル密度に基づいて（適切に）減じられていることにより実現される。セル密度の異なる複数の半径方向のゾーンを有するハニカム構造を製造するにもかかわらず、ハニカム体は、特に、異なるセル密度を（専ら）、金属薄板の構造の、金属薄板の長手方向で異なる構成によって調整可能であるため、有利な形式で比較的簡単かつ低コストに製造可能である。さらに、ハニカム体を製造する既存の工具が使用可能である。それというのも、そこでは、特に層セットを曲成する巻回工程が技術的に簡単に適合され得るからである。

本方法にしたがって製造されたハニカム体は、基本的には、様々な形状、特に円形、楕円形、多角形またはこれに類する形の横断面を有していてもよい。しばしば、このようなハニカム体は、管類似のケーシングを有して形成される。その際、排ガスは、運転中、通例、ハニカム体の第１の端面を介して流入し、ハニカム体の第２の端面を介して再流出する。好ましくは互いに略平行に配置される端面は、通例、ハニカム体の中心軸線方向でのハニカム体の（軸方向の）長さを規定する。この中心軸線は、両端面を通り、特に少なくとも一方の端面、好ましくは両方の端面に対して垂直にかつ中央に配置されている。

本方法にしたがって製造されたハニカム体のハニカム構造の１つの（あるいは少なくとも１つの特定の）横断面は、それぞれ異なるセル密度を有する複数の半径方向のゾーンを有している。セル密度の異なる複数の半径方向のゾーンを有するハニカム構造の、特に中心軸線に沿ってかつ／または軸方向で互いに間隔を置いた複数の横断面が形成されてもよい。ハニカム構造のこの横断面あるいはここで見たようなこれらの横断面は、それぞれ、特にハニカム体の中心軸線に対して直交するように方向付けられた横断面の平面内に位置している。「軸方向」および「半径方向」なる概念は、ここでは、特に断りのない限り、ハニカム体の中心軸線に関する。

好ましくは、ハニカム構造の少なくとも１つの軸方向の区間において（のみ）、内側の半径方向のゾーンにおける第１のセル密度が、外側の半径方向のゾーンにおける第２のセル密度と比較して高くなるように、ハニカム構造、特に金属薄板の構造を構成する。特に好ましくは、（このために）金属薄板の少なくとも１つの幅区間において（のみ）、金属薄板の少なくとも１つの第１の長手方向区間における構造を、金属薄板の少なくとも１つの第２の長手方向区間における構造とは異なって形成する。構造の特徴付けは、特に高さおよび幅を基にして行うことができ、異なるセル密度を設定すべく、構造の、適合された、つまり、特により小さなまたはより大きな高さおよび／または幅が形成される。好ましくは、特に中心軸線に沿ってかつ／または軸方向で互いに間隔を置いた複数の軸方向の区間に、セル密度の異なる複数の半径方向のゾーンをハニカム構造内に設ける。さらに好ましくは、少なくとも１つの軸方向の区間を、ハニカム体の少なくとも第１の端面または第２の端面に対して間隔を置いて形成する。好ましくは、半径方向のゾーンは、ハニカム構造の軸方向の長さ（全体）に沿って延在している。

好ましくは、第１のセル密度に対する第２のセル密度の比は、０．１ないし０．７の範囲、特に好ましくは、０．２５ないし０．６の範囲内にある。好ましくは、第１のセル密度は、３００ないし１，０００ｃｐｓｉ（平方インチ当たりのセル数）の範囲、特に４００ないし８００ｃｐｓｉの範囲内にある。さらに好ましくは、第２のセル密度は、１００ないし６００ｃｐｓｉの範囲内にある。

好ましくは、複数の外側の半径方向のゾーン、特にそれぞれ異なるセル密度を有する複数の外側の半径方向のゾーンを設け、このとき、これらの外側の半径方向のゾーンにおけるセル密度は、それぞれ、内側の半径方向のゾーンにおけるセル密度よりも小さいものとする。単数または複数の外側の半径方向のゾーンが、特に、内側の半径方向のゾーンを少なくとも部分的に、好ましくは完全に包囲するように、単数または複数の外側の半径方向のゾーンを配置する。好ましくは、内側の半径方向のゾーンを、ハニカム体の中心軸線の領域にあるいはハニカム体の中心軸線の周りに配置する。さらに好ましくは、外側の半径方向のゾーンを、ケーシングの領域にあるいはケーシングに接するように配置する。

内側の半径方向のゾーンは、様々に、特に円形、楕円形、多角形またはこれに類する横断面を有して構成してもよい。好ましくは、内側の半径方向のゾーンは、少なくとも５０ｃｍ^２（平方センチメートル）の大きさを有している。好ましくは、内側の半径方向のゾーンは、７０ないし８５ｃｍ^２の範囲内の大きさを有している。外側の半径方向のゾーンは、少なくとも７０ｃｍ^２の大きさを有していることができる。好ましくは、外側の半径方向のゾーンは、９０ないし１２０ｃｍ^２の範囲内の大きさを有している。さらに好ましくは、内側の半径方向のゾーンおよび外側の半径方向のゾーンの（総）横断面積に対する、内側の半径方向のゾーンの（総）横断面積の比は、０．３ないし０．６の範囲、特に０．４ないし０．５の範囲内にある。好ましくは、少なくとも内側の半径方向のゾーンまたは外側の半径方向のゾーンを、ハニカム体の中心軸線に対して同軸に配置する。換言すれば、内側の半径方向のゾーンを、好ましくは、ハニカム構造の横断面に関して中央に配置する。

好ましくは、少なくとも内側の半径方向のゾーンまたは外側の半径方向のゾーンを、少なくとも排ガス装置内でのハニカム体の組み込み状況に応じて、またはハニカム体に吹き付ける排ガス流動の吹き付けプロファイルに応じて配置する。この場合、内側の半径方向のゾーンを、ハニカム体の中心軸線に対して偏心して位置付けてもよい。例えばハニカム体が（直接的に）排ガス装置内の偏向部の下流および／または排ガス管路の湾曲部の下流に配置されているように、排ガス装置あるいは排ガス管路内でのハニカム体の組み込み状況がなっている場合、ハニカム体に吹き付ける排ガス流動の流動プロファイルは、ハニカム体の中心軸線に対して偏心して配置される流動プロファイル最大値を有していることがある。流動（吹き付け）プロファイルは、流動（吹き付け）横断面にわたる流動速度の分布を示している。流動（吹き付け）プロファイル最大値は、特に最大の吹き付け速度の領域にある。好ましくは、内側の半径方向のゾーンを、ハニカム体の吹き付けに関して中央に、特にハニカム体に吹き付ける排ガス流動の流動（吹き付け）プロファイル最大値に関して中央に配置する。特に好ましくは、内側の半径方向のゾーンの中央の領域が、ハニカム体に吹き付ける排ガス流動の流動（吹き付け）プロファイル最大値を覆うあるいは流動（吹き付け）プロファイル最大値に重なるように、内側の半径方向のゾーンを配置する。

ステップａ）により、まず少なくとも１つの平滑な金属薄板を用意する。金属薄板は、３０ないし２００μｍ（マイクロメートル）の範囲内の厚さを有して構成されていることができ、好ましくは、耐熱性、耐食性の材料、好ましくは、比較的高い割合のアルミニウム、クロム、モリブデンまたは同様に作用する成分を含む材料を有している。用意した金属薄板が、（まだ）（「無端の」）薄板帯材である場合、この金属薄板は、いずれにしても長手方向、ここでは特に、薄板帯材を加工機械に供給する搬送方向に沿った長手方向と、ここでは、長手方向に対して横方向に方向付けられた幅方向での金属薄板あるいは薄板帯材の延在寸法と解される（薄板）幅と、幅よりも明らかに小さい（薄板）厚さとを有している。用意した金属薄板が（既に）特に（「無端の」）薄板帯材から裁断あるいは切断された（有端の）金属薄板である場合、この金属薄板は、加えて、ここでは、長手方向での金属薄板の延在寸法と解される（薄板）長さを有している。金属薄板あるいは薄板帯材の長手方向区間は、ここでは、特に長手方向に沿った金属薄板あるいは薄板帯材の区間と解される。

ステップｂ）により、用意した平滑な金属薄板内に少なくとも部分的に構造を設ける。その際、特に、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板が形成されるように、構造を設ける。このような少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板は、少なくとも部分的に構造化された金属の層あるいはシートと称してもよい。（個々の）金属薄板が、平滑な区間と、構造化された区間とを、あるいはそれぞれ異なる構造化が施された複数の区間を有するように、構造を金属薄板内に設けてもよい。少なくとも部分的に構造化された金属薄板の構造は、好ましくは、金属薄板の薄板幅全体にわたって、あるいは（将来的な）ハニカム構造の軸方向の長さ全体にわたって、つまり第１の端面と第２の端面との間に形成される。少なくとも部分的に構造化された金属薄板の構造は、特に第１の端面から第２の端面へと延在する凸部および凹部により形成されている。凸部および凹部は、例えば金属薄板内に押し込み加工される。凸部および凹部は、横断面で見て正弦波、ジグザグ形またはこれに類する形態を形成してもよい。好ましくは、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板は、ハニカム体の（軸方向の）長さ全体にわたって延在している。

好ましくは、特に金属薄板が巻回された状態において、少なくとも１つの第１の長手方向区間に、少なくとも１つの第２の長手方向区間におけるセル密度よりも高いセル密度が生じるように、ステップｃ）において、構造を様々に形成する。

こうして予め成形したハニカム構造を、（場合によっては予圧あるいは横断面の軽微な締め代を伴って）（好ましくは、一体の管形の）ケーシング内に嵌め込んでもよい。

少なくとも１つの金属薄板および／またはハニカム体の互いに接する区間をケーシングに持続的に結合するには、ろう接プロセスまたは溶接プロセスが使用可能である。好ましくは、結合は、硬ろう付け法を用いて実施する。

提案する有利な一構成によれば、構造を設けるステップｂ）は、少なくとも：
ｂ１．１）金属薄板の少なくとも１つの第１の長手方向区間と、少なくとも１つの第２の長手方向区間とに一次構造を設け、
ｂ１．２）金属薄板の少なくとも１つの第１の長手方向区間に（のみ）二次構造を設ける、
中間ステップを有する。

これにより、金属薄板の少なくとも１つの第１の長手方向区間には、一次構造も二次構造も存在している。好ましくは、少なくとも１つの第１の長手方向区間において一次構造を二次構造と重畳させるか、あるいは二次構造により重畳させる。ステップｂ１．１）およびｂ１．２）は、（時間的に）相前後して、少なくとも部分的に並行して、または同時に実施してもよい。好ましくは、二次構造を設けたにもかかわらず、一次構造の一次構造幅は、実質的に維持される。

一次構造は、通例、その一次構造幅および／またはその一次構造高さにより特徴付けられる。さらに、二次構造は、通例、その二次構造幅および／またはその二次構造高さにより特徴付けられる。（一次あるいは二次）構造幅とは、ここでは、構造の、互いに隣接して配置され、同じ方向に方向付けられた２つの極値の距離と解される。（一次あるいは二次）構造が、例えば高点（波の山）と低点（波の谷）とを有する波形である場合、（一次あるいは二次）構造幅は、波形の延びの中で直接的に連続する２つの高点または２つの低点の距離である。（一次あるいは二次）構造高さとは、ここでは、構造の、互いに隣接して配置され、互いに逆方向に方向付けられた２つの極値間の間隔と解される。（一次あるいは二次）構造が、例えば高点（波の山）と低点（波の谷）とを有する波形である場合、（一次あるいは二次）構造高さは、波形の延びの中で直接的に連続する高点と低点との間の間隔である。好ましくは、一次構造幅に対する二次構造幅の比は、０．２ないし０．８の範囲、特に０．４ないし０．６の範囲内にある。

一次構造を設け、あるいは金属薄板を変形加工し、その結果、一次構造幅と一次構造高さとを有する一次構造を形成することは、好ましくは、連続的に実施される。このような一次構造を製作するには、特に波付けロール成形（Ｗｅｌｌｗａｌｚｅｎ）またはロール曲げ（Ｗａｌｚｂｉｅｇｅｎ）等の製造方法が考えられる。これらの曲げ変形加工法の場合、回転あるいは転動する複数のプロファイルロールが使用され、これらのプロファイルロールは、少なくとも部分的に互いに係合することができ、その際にあるいはその間に、金属薄板は、（その長手方向で）プロファイルロールを通して案内される。波付けロール成形の場合、金属薄板は、変形加工工程中、常に、互いに係合する両プロファイル歯の歯面と接触しているのに対し、波付け曲げ（Ｗｅｌｌｂｉｅｇｅｎ）の場合、大抵、両側の接触は、プロファイル歯の歯元あるいは頂部の領域で行われるだけである。その際、それぞれ一次構造が生成され、一次構造の曲げ平面は、回転する工具の軸線に対して略垂直に位置している。

ステップｂ１．２）により、特に、既に少なくとも部分的に一次構造が設けられたまたは（まさに）一次構造を設けるべき金属薄板に二次構造を設ける。好ましくは、ステップｂ１．２）において、二次構造を形成すべく、金属薄板の第１の長手方向区間を、一次構造を形成するプロファイルロールに対して代替的または累積的に、特に二次構造を形成するために設けられ、かつ構成されたプロファイルロールを通して案内する、あるいは特に二次構造を形成するために設けられ、かつ構成されたプロファイルロールに接触させる。二次構造は、一次構造に好ましくは重畳し、すなわち、換言すれば、特に二次構造は、一次構造を局所的に限られた範囲で変更あるいは解消する。例えば、一次構造を少なくとも部分的に再び取り消し、別の構造に置換し、かつ／または強めることが可能である。一次構造と二次構造とを区別する基準として、金属薄板におけるあるいは金属薄板内での場所あるいは位置を用いることができる。一般的に、一次構造は、金属薄板の長手方向に対して平行に延在する金属薄板の（外側の）エッジを見れば、一目瞭然である。これに対して、二次構造は、通例、この（外側の）エッジに対して斜め、特に垂直に、かつ／または金属薄板の幅方向に沿って延びる構造の最大値（波の山）および最小値（波の谷）に、略真っ直ぐに延びる構造の最大値および最小値の変更部としてより容易に視認できる。このことは、特に間欠的な、つまり局所的に何度も繰り返す二次構造についていえる。

提案する別の有利な一構成によれば、構造を設けるステップｂ）は、少なくとも：
ｂ２．１）金属薄板の少なくとも１つの第１の長手方向区間と、少なくとも１つの第２の長手方向区間とに一次構造を設け、
ｂ２．２）少なくとも上述の少なくとも１つの第１の長手方向区間または上述の少なくとも１つの第２の長手方向区間に設けられた一次構造を変更、特に変形加工し、このとき、一次構造の一次構造幅を、少なくとも、上述の少なくとも１つの第１の長手方向区間において小さくするか、または上述の少なくとも１つの第２の長手方向区間において大きくする、
中間ステップを有する。

ステップｂ２．１）の説明については、ステップｂ１．１）についてした説明を参照されたい。

ステップｂ２．２）により、既に少なくとも部分的に一次構造が設けられた金属薄板、あるいは一次構造を、後加工あるいは改めて加工する。特にステップｂ２．２）による変形加工ステップは、金属薄板の少なくとも１つの第１の長手方向区間に、少なくとも１つの第２の長手方向区間における第２の一次構造幅よりも小さい第１の一次構造幅が設定されることを結果として伴う。好ましくは、少なくとも１つの第１の長手方向区間における一次構造は、押し潰され、ひだ寄せされ、より密に押し縮められ、互いに押し入れられる等される。一次構造幅を小さくすることあるいは減じることは、特に、極値が互いに近付くようにシフトし、極値間に位置する金属薄板領域が、より急な下り勾配あるいは上り勾配を示すことを結果として伴う。代替的または累積的に、少なくとも１つの第２の長手方向区間における一次構造は、（互いに）引き離され、引き伸ばされ、互いに押し広げられ、互いに押し離され、または等される。一次構造幅を大きくすることは、特に、極値が互いに離れるようにシフトし、極値間に位置する金属薄板領域が、よりなだらかな下り勾配あるいは上り勾配を示すことを結果として伴う。特に好ましくは、少なくとも上述の少なくとも１つの第１の長手方向区間および／または上述の少なくとも１つの第２の長手方向区間における一次構造の一次構造高さは、ステップｂ２）における変更中、略一定にとどまる。

提案する別の有利な一構成によれば、構造を設けるステップｂ）は、少なくとも：
ｂ３．１）金属薄板の少なくとも１つの第１の長手方向区間に、第１の一次構造高さを有する一次構造を設け、
ｂ３．２）金属薄板の少なくとも１つの第２の長手方向区間に、第２の一次構造高さを有する一次構造を設け、
このとき、第２の一次構造高さは、第１の一次構造高さよりも高い、
中間ステップを有する。

これによれば、少なくとも１つの第１の長手方向区間および少なくとも１つの第２の長手方向区間に、特に相前後して、少なくとも部分的に並行して、または同時に、それぞれ異なる一次構造を設け、このとき、それぞれの一次構造は、その高さの点で（のみ）相違している。好ましくは、この（これらの）一次構造を異なる長手方向領域に設けるために、同じプロファイルロールを使用する。さらに好ましくは、金属薄板の第１の長手方向区間がプロファイルロール間を通される間、一次構造を製作するプロファイルロール間の（最短の）間隔は、拡大される。換言すれば、プロファイルロールは、異なる一次構造高さを異なる長手方向領域に形成すべく、適切に離間移動あるいは接近移動される。ステップｂ）における構造は、金属薄板の長手方向で見て、あるいは金属薄板の長さに沿って、第２の長手方向区間、第１の長手方向区間および第２の長手方向区間が（直接的に）相前後して配置されるように、金属薄板内に設けてもよい。本構成は、特に、ステップａ）における金属薄板が既に、平滑な（「無端の」）薄板帯材から裁断あるいは切断された（平滑な）金属薄板として用意される場合に有利である。

少なくとも１つの平滑な金属薄板は、ステップａ）において平滑な薄板帯材あるいは平滑な帯材形の金属薄板として用意してもよい。これについては、特に、実質的に変形加工技術的に処理されていない薄板帯材から出発すべきであり、これは、この薄板帯材が好ましくは直接的にコイルから引き出されることを意味している。「平滑」とは、この関連において、まだ構造が設けられていないこと、つまり薄板帯材が略平面状に延在していることを意味している。多重に構造化された金属薄板を製造する方法ステップが、少なくとも主に連続的に実施されるという事実に鑑み、ここでは、薄板帯材とは、いわゆる「無端の」薄板帯材あるいはいわゆる「無端の」薄板シート、つまり、特に、例えば触媒活性を有するコーティング用の担体本体として使用されている最中に最終的に有している寸法をまだ有していない（帯材形の）金属薄板を意味している。

ステップｂ）における構造は、薄板帯材の長手方向に沿って複数の第１の長手方向区間および第２の長手方向区間が交番するように、平滑な薄板帯材内に設けてもよい。好ましくは、第１および第２の長手方向区間は、薄板帯材の長手方向に沿って連続的に交番する。

ステップｂ）における構造は、少なくとも１つの第１の長手方向区間と、少なくとも１つの第２の長手方向区間とが、それぞれ、薄板帯材および／または金属薄板の長手方向で予め規定された長手方向位置に配置され、それぞれ、予め規定された長さにわたって延在しているように、平滑な薄板帯材内に設けてもよい。特に金属薄板がハニカム体へと渦巻き形に曲成あるいは巻回される場合には、渦巻き形に曲成される間、各第１の長手方向区間がハニカム構造の内側の半径方向のゾーンに配置され、各第２の長手方向区間が外側の半径方向のゾーンに配置されるように、少なくとも１つの第１の長手方向区間および少なくとも１つの第２の長手方向区間の長手方向位置および長さを定めることが好ましい。さらに好ましくは、少なくとも１つの第１の長手方向区間および少なくとも１つの第２の長手方向区間の少なくとも長手方向位置または長さを、少なくとも内側の半径方向のゾーンまたは外側の半径方向のゾーンの少なくとも大きさおよび／または（半径方向の）場所あるいは位置に応じて定める。この場合、少なくとも内側の半径方向のゾーンまたは外側の半径方向のゾーンの少なくとも大きさおよび／または（半径方向の）場所あるいは位置は、排ガス装置内でのハニカム体の組み込み状況に応じて、またはハニカム体に吹き付ける排ガス流動の（平均の、あるいは決まって予測できる）吹き付けプロファイルに応じて定めることができる。特に金属薄板がハニカム体へとｓ字形に曲成あるいは巻回される場合には、（薄板帯材から裁断された）金属薄板の長さに関して、少なくとも１つの第１の長手方向区間が中央に配置されるように、少なくとも１つの第１の長手方向区間および少なくとも１つの第２の長手方向区間の長手方向位置および長さを定めることが好ましい。

薄板帯材の裁断は、（時間的に）ハニカム構造を形成する前に実施してもよい。裁断は、特に、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板が形成あるいは用意され、このとき、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板が、薄板帯材の少なくとも１つの第１の長手方向区間および少なくとも１つの第２の長手方向区間、好ましくは２つの第２の長手方向区間を有するように実施される。

少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板は、ステップｄ）において、少なくとも１つの第１の長手方向区間が内側の半径方向のゾーンに（のみ）配置され、少なくとも１つの第２の長手方向区間が外側の半径方向のゾーンに（のみ）配置されるように、配置しかつ曲成してもよい。このために、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板を、巻回、曲成かつ／または積層することができる。例えば少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板を、一方の端部でもってハニカム体の中心軸線の領域に配置し、中心軸線を中心として渦巻き状に曲成してもよい。さらに複数の金属薄板を、積層体へと重ねて配置し、例えばｓ字形に曲成してもよい。

好ましくは、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板を、少なくとも１つの金属の平滑層とともに配置して少なくとも１つの積層体を形成し、この積層体を（続いて）ハニカム構造へと曲成してもよい。この場合、平滑層は、有利な形式で、隣接する構造化された金属薄板同士が意図せず嵌り合うことを防止できる。特に平滑層が設けられていない場合、（このために）基本的には、構造の凸部および凹部が金属薄板の幅方向に対して斜めにあるいはハニカム体の中心軸線に対して斜めに延びるように、構造を金属薄板内に設ける可能性もある。これにより特に、中心軸線に対して平行ではなく、斜めに延びる通路が形成される。このことは、特に、構造の凸部および凹部が少なくとも部分的に、かつ好ましくは、ハニカム体のいずれの箇所でも、線形に重なり合わず、互いに交差し、ひいては互いに略点形の載置点のみを形成することにつながる。このことは、同じく、隣接する構造化された金属薄板同士が意図せず嵌り合うことを（平滑層が存在していなくても）防止できる。好ましくは、少なくとも部分的に構造化された少なくとも１つの金属薄板と、少なくとも１つの金属の平滑層とを有してｓ字形に曲成されている積層体を有するハニカム構造が製造される。複数の積層体が使用される場合、積層体は、ｕ字形かつ／またはｖ字形に曲げられる配置として相並んで配置され、かつ互いに曲成されて、ケーシング内に収められていることができる。両構成は、一般的に、積層体、薄板および／または層のすべての端部が外側に向かって方向付けられている（つまり、ケーシングに当接している）一方、曲げ部（ｓ、ｖ、ｕ）が内部に位置付けられている点で、共通している。積層体内には、それぞれハニカム体の通路を画定する、少なくとも部分的に構造化された金属薄板と、金属の平滑層とが、好ましくは交互に存在する。通路の壁は、平滑（通路の延び方向で平坦かつ／または組み込み部材なし）であるかつ／または突出部、ベーン、穴および／または排ガス用の偏向面を有していることができる。好ましくは、ステップｅ）における結合は、熱を用いた接合法、特に溶接法または（硬）ろう付け法により実施される。

加えて、排ガス装置を有する内燃機関を備える自動車であって、排ガス装置は、ここで説明する方法にしたがって製造されたハニカム体を有して構成された少なくとも１つの触媒担体または粒子状物質分離装置を有している、自動車を提案する。その際、触媒担体および／または粒子状物質分離装置は、場合によってはハニカム体の軸方向の部分区間で異なって構成されていてもよい触媒活性を有するコーティングを有していてもよい。

本発明および技術的環境について、以下に図面を参照しながら詳しく説明する。付言すると、本発明は、図示の実施例により限定されるものではない。特に、図面に示した事項の部分態様を抜き出し、他の図面および／または本明細書に記載の別の構成部分および／または知見と組み合わせることも、特に断りのない限り可能である。

ここで説明する方法にしたがって製造されたハニカム体の概略横断面である。 構造が設けられた金属薄板の概略横断面である。 構造が設けられた別の金属薄板の概略横断面である。 構造が設けられた別の金属薄板の概略横断面である。

図１は、ここで説明する方法にしたがって製造された排ガス後処理用のハニカム体１の横断面を概略的に示している。ハニカム体１は、ケーシング２と、多数の通路４を有するハニカム構造３とを有している。図１に示すように、ハニカム構造３の横断面７は、それぞれ異なって構成された複数の半径方向のゾーン８，９を有している。この場合、内側の半径方向のゾーン８における第１のセル密度１２は、外側の半径方向のゾーン９における第２のセル密度１３と比較して高くされている。

図２は、金属薄板５の横断面を概略的に示しており、金属薄板５内には、構造６が設けられている。図２に示した図示によれば、金属薄板５の１つの第１の長手方向区間１０における構造６は、金属薄板５の２つの第２の長手方向区間１１における構造６とは異なって形成されている。このために、一次構造１４が、金属薄板５の第１の長手方向区間１０と第２の長手方向区間１１とに設けられている。加えて、二次構造１５が、金属薄板５の第１の長手方向区間１０に（のみ）設けられている。図２に看取可能であるように、第１の長手方向区間１０における二次構造１５は、そこにある一次構造１４に重畳している。図２に示した図示によれば、二次構造１５は、第１の長手方向区間１０におけるセル密度をほぼ倍増させる。

加えて、図２に示すように、構造６は、金属薄板５の長手方向１９で見て第２の長手方向区間１１、第１の長手方向区間１０および第２の長手方向区間１１が（直接的に）相前後して配置されるように金属薄板５内に設けられている。さらに、構造６は、第１の長手方向区間１０と第２の長手方向区間１１とが、それぞれ、長手方向１９で予め規定された長手方向位置２０に配置され、かつそれぞれ、予め規定された長さ２１にわたって延在するように設けられている。

図３は、別の金属薄板５の横断面を概略的に示しており、金属薄板５内には、構造６が設けられている。構造６は、金属薄板５の１つの第１の長手方向区間１０において、金属薄板５の２つの第２の長手方向区間１１における構造６とは異なって形成されている。このために、一次構造１４が、金属薄板５の第１の長手方向区間１０と第２の長手方向区間１１とに設けられている。第１の長手方向区間１０内に設けられた一次構造１４は、第１の長手方向区間１０における一次構造１４の一次構造幅１６が、第２の長手方向区間１１における一次構造１４の一次構造幅１６と比較して小さくなるように変更あるいは変形加工されている。第１の長手方向区間１０における一次構造１４の一次構造幅１６の、図３に示した変更あるいは変形加工は、ひだ寄せまたはギャザリングともいう。

図４は、別の金属薄板５の横断面を概略的に示しており、金属薄板５内には、構造６が設けられている。構造６は、金属薄板５の１つの第１の長手方向区間１０において、金属薄板５の２つの第２の長手方向区間１１における構造６とは異なって形成されている。このために、第１の一次構造高さ１７を有する一次構造１４が、金属薄板５の第１の長手方向区間１０に設けられ、第２の一次構造高さ１８を有する一次構造１４が、第２の長手方向区間１１に設けられている。この場合、第２の一次構造高さ１８は、第１の一次構造高さ１７よりも大きい。

図２、図３または図４に示した実施変化態様に則してそれぞれ形成された複数の金属薄板５が、重なり合わせに、あるいは１つの積層体内に配置され、かつ例えばｓ字形に、図１の横断面図に示したようなハニカム構造３へと曲成されると、各金属薄板５の第１の長手方向区間１０は、ハニカム構造３の内側の半径方向のゾーン８に（のみ）配置され、第２の長手方向区間１１は、外側の半径方向のゾーン９に（のみ）配置される。図２、図３または図４に示した実施変化態様に則してそれぞれ構成された金属薄板５のこのような配置および曲成により、内側の半径方向のゾーン８における第１のセル密度１２が、外側の半径方向のゾーン９における第２のセル密度１３よりも大きくなる。高くされたセル密度に基づいて、内側の半径方向のゾーン８は、より大きな流動抵抗を有しているので、ハニカム構造３に吹き付ける、場合によっては非一様な排ガス流動は、むしろ、外側の半径方向のゾーン９を通って流動しようとする傾向を示す。これにより、ハニカム構造３のより一様な貫流を実現することができ、このことは、通例、ハニカム構造３の、場合によっては存在する触媒機能および／または分離機能のより効率的な利用に寄与する。

ここでは、従来技術に関して述べた問題を少なくとも部分的に解決する排ガス後処理用のハニカム体を製造する方法を提供する。特に、本方法は、特に排ガス装置内での不利な組み込み状況でも、ハニカム体のできる限り一様な、あるいはより一様な貫流を可能にするハニカム体の製造を可能にする。加えて、本方法は、できる限り簡単かつ低コストに実施可能である。

Claims (10)

1. 排ガス後処理用のハニカム体（１）を製造する方法であって、
   前記ハニカム体（１）は、少なくともケーシング（２）と、多数の通路（４）を有するハニカム構造（３）とを有し、前記ハニカム構造（３）の横断面（７）は、複数の半径方向のゾーン（８，９）を有している、方法において、少なくとも：
   ａ）少なくとも１つの平滑な金属薄板（５）を用意し、
   ｂ）前記少なくとも１つの平滑な金属薄板（５）の少なくとも部分領域に構造（６）を設け、このとき、前記金属薄板（５）の少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）における前記構造（６）を、前記金属薄板（５）の少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）における前記構造（６）とは異なって形成し、
   ｃ）少なくとも部分的に構造化された前記少なくとも１つの金属薄板（５）の配置および曲成により前記ハニカム構造（３）を形成し、このとき、内側の半径方向のゾーン（８）における第１のセル密度（１２）が、外側の半径方向のゾーン（９）における第２のセル密度（１３）と比較して高くなるように、前記金属薄板（５）を配置し、かつ曲成し、
   ｄ）前記ハニカム構造（３）を前記ケーシング（２）内に嵌め込み、
   ｅ）前記ハニカム構造（３）を前記ケーシング（２）に結合する、
   ステップを備える、排ガス後処理用のハニカム体を製造する方法。
2. 前記構造（６）を設けるステップｂ）は、少なくとも：
   ｂ１．１）前記金属薄板（５）の前記少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）と、前記少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）とに一次構造（１４）を設け、
   ｂ１．２）前記金属薄板（５）の前記少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）に二次構造（１５）を設ける、
   中間ステップを有する、請求項１記載の方法。
3. 前記構造（６）を設けるステップｂ）は、少なくとも：
   ｂ２．１）前記金属薄板（５）の前記少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）と、前記少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）とに一次構造（１４）を設け、
   ｂ２．２）少なくとも前記少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）または前記少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）に設けられた前記一次構造（１４）に変更を加え、このとき、前記一次構造（１４）の一次構造幅（１６）を、少なくとも、前記少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）において小さくするか、または前記少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）において大きくする、
   中間ステップを有する、請求項１記載の方法。
4. 前記構造（６）を設けるステップｂ）は、少なくとも：
   ｂ３．１）前記金属薄板（５）の前記少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）に、第１の一次構造高さ（１７）を有する一次構造（１４）を設け、
   ｂ３．２）前記金属薄板（５）の前記少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）に、第２の一次構造高さ（１８）を有する一次構造（１４）を設け、
   このとき、前記第２の一次構造高さ（１８）は、前記第１の一次構造高さ（１７）よりも高い、
   中間ステップを有する、請求項１記載の方法。
5. ステップｂ）において、前記金属薄板（５）の長手方向（１９）で見て第２の長手方向区間（１１）、第１の長手方向区間（１０）および第２の長手方向区間（１１）が相前後して配置されるように、前記構造（６）を前記金属薄板（５）内に設ける、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. ステップａ）における前記少なくとも１つの平滑な金属薄板（５）を平滑な薄板帯材として用意する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. ステップｂ）において、前記薄板帯材の長手方向（１９）に沿って複数の第１の長手方向区間（１０）および第２の長手方向区間（１１）が繰り返し交番するように、前記構造（６）を前記平滑な薄板帯材内に設ける、請求項６記載の方法。
8. ステップｂ）において、前記少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）と、前記少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）とが、それぞれ、前記薄板帯材の長手方向（１９）で予め規定された長手方向位置（２０）に配置され、それぞれ、予め規定された長さ（２１）にわたって延在するように、前記構造（６）を前記平滑な薄板帯材内に設ける、請求項６または７記載の方法。
9. 前記ハニカム構造（３）を形成する前に前記薄板帯材の裁断を実施する、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。
10. ステップｄ）において、前記少なくとも１つの第１の長手方向区間（１０）が前記内側の半径方向のゾーン（８）に配置され、前記少なくとも１つの第２の長手方向区間（１１）が前記外側の半径方向のゾーン（９）に配置されるように、少なくとも部分的に構造化された前記少なくとも１つの金属薄板（５）を配置し、かつ曲成する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。

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