專利名稱：用于利用至少一個(gè)成形段制造金屬蜂窩體的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將至少部分形成(凸凹)結(jié)構(gòu)的金屬薄板巻繞成 蜂窩結(jié)構(gòu)的裝置以及一種利用至少部分形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板制造蜂窩體的 方法。此外還提出了一種蜂窩結(jié)構(gòu)或蜂窩體的特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案，以及 其在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā)明特別涉及這樣的蜂窩體，這種蜂窩體內(nèi)置在廢氣系統(tǒng)中，并在 這里在除去或轉(zhuǎn)化包含在廢氣中的有害物質(zhì)時(shí)協(xié)同作用。這樣，例如已知 將蜂窩體用作不同涂層的載體，以實(shí)現(xiàn)與廢氣相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，例如，作為催化轉(zhuǎn)化劑、吸附劑等。此外，這種蜂窩結(jié)構(gòu)還可以用于形成開放式或 封閉式的顆粒過濾器，所述顆粒過濾器在必要時(shí)同樣可以設(shè)有涂層。最后 還已知，至少有時(shí)還可以對這種金屬蜂窩體加載電流，從而該蜂窩體可以 實(shí)現(xiàn)加熱元件的功能，或者給該蜂窩體設(shè)置微結(jié)構(gòu)，從而使該蜂窩體起流 混合器的作用。
背景技術(shù)：
金屬蜂窩體基本上區(qū)分為兩種常見的結(jié)構(gòu)形式。 一種在DE2902779中 示出常見例子的結(jié)構(gòu)形式是螺旋狀的結(jié)構(gòu)形式，在這種結(jié)構(gòu)形式中，主要 是將一平滑的和一形成波紋的金屬薄板相互疊置鋪放，并將其巻繞成螺旋 形。在另一種結(jié)構(gòu)形式中，蜂窩體由多個(gè)交替布置的平滑的和形成波紋或 形成不同形式波紋的金屬薄板構(gòu)成，其中，所述金屬薄板首先形成一個(gè)或 多個(gè)堆疊，所述堆疊相互纏繞。這里所有金屬薄板的端部都位于外邊并可 以與殼體或外殼管相連。由此形成了大量的連接部，所述連接部提高的蜂 窩體的持久性。在EP0245737種說明了這種結(jié)構(gòu)形式的常見示例。長期以來還已知，所述金屬薄板設(shè)有附加的(凸凹)結(jié)構(gòu)，以控制流動(dòng)和/或?qū)崿F(xiàn)各流動(dòng)通道之間的橫向混合。這種設(shè)計(jì)的常見示例有WO91/01178、 WO91/01807和WO90/08249。最后還存在錐形結(jié)構(gòu)形式的 蜂窩體，這種結(jié)構(gòu)形式必要時(shí)也設(shè)計(jì)成具有另外的、用于控制流動(dòng)的附加 結(jié)構(gòu)，例如可參見W097/49卯5。此外，蜂窩體還可以設(shè)有用于傳感器的 凹口 ，如DE8816154U1中所述的那樣。在蜂窩體的制造中，巻繞過程，即進(jìn)行蜂窩體從平面形的堆疊到圓柱形或錐形體的成形過程，在技術(shù)上是有問題的，因?yàn)閼?yīng)使用優(yōu)選非常薄的 金屬薄板。這種薄的金屬薄板有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即這種薄板使得可以在單位 蜂窩體體積中形成更多的通道數(shù)量，同時(shí)還使蜂窩體的單位表面積的熱容量降低，由此所述蜂窩體可以快速地跟隨廢氣系統(tǒng)中的熱交變栽荷。但也 存在這樣的危險(xiǎn)，即，例如形成波紋的金屬薄板在巻繞期間會(huì)發(fā)生變形， 例如在巻繞時(shí)形成不同的通道形狀。以后在廢氣系統(tǒng)中這對于廢氣的流動(dòng) 特性會(huì)產(chǎn)生不利的影響。WO97/00135給出了一種可以非常好地起作用的、用于制造金屬蜂窩 體的方法。這里建議了一種用于由至少一個(gè)由多個(gè)至少部分形成結(jié)構(gòu)的金 屬板組成的堆疊制造蜂窩體的裝置，其中設(shè)有至少兩個(gè)成形段。每個(gè)成形 段分別可繞一平行于包纏方向的軸線延伸的擺動(dòng)軸線與包纏裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)方 向相反地?cái)[動(dòng)。通過每個(gè)成形段與包纏裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的擺動(dòng)可以防 止，在成型結(jié)束時(shí)金屬板堆疊被擠壓變形。這里可以看到，如果起支座 (Widerlager)作用的成型段直接貼靠在堆疊上，則是更為有利的。但每 個(gè)堆疊還沒有巻繞的段是自由的。由此不會(huì)出現(xiàn)明顯的對堆疊仍未巻繞的段作用的載荷，從而在這里避免了彎曲載荷。蜂窩體既可以用于內(nèi)燃機(jī)(例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等)的移動(dòng)式的廢氣裝置內(nèi)，也可以用于固定運(yùn)行。在這種情況下特別是還采用具有 較大直徑的蜂窩體，這里在這種蜂窩體的制造中存在特別大的技術(shù)上的困 難。因此例如應(yīng)考慮到，對于按螺旋狀的結(jié)構(gòu)形式的、具有大于150mm 的直徑的圓柱形的金屬蜂窩體必須采用具有大于10000mm的長度和約 1500g或更多重量的金屬薄板。對于具有金屬薄板堆疊的結(jié)構(gòu)形式，也必須使較厚和較長的堆疊相互 連接。這一方面使得金屬薄板的操作，特別是巻繞過程比較困難。在巻繞 過程中，通常力導(dǎo)入點(diǎn)距離巻繞裝置的中心區(qū)域較遠(yuǎn)，從而難以在整個(gè)橫 截面上均勻地導(dǎo)入力，并且由此對于批量生產(chǎn)的情況還難以工藝上可靠地 確保蜂窩體均勻地形成。此外在巻繞時(shí)產(chǎn)生多個(gè)摩擦部位，從而對于大的 蜂窩體，在這個(gè)處理過程中需要施加較大的力，但由此又會(huì)增加金屬薄板 變形的危險(xiǎn)。發(fā)明內(nèi)容由此出發(fā)，本發(fā)明的目的是，至少部分地解決參考現(xiàn)有技術(shù)所述的問題。特別是應(yīng)提供一種用于將至少部分地形成(凸凹)結(jié)構(gòu)的金屬薄板巻繞成蜂窩體的裝置，該裝置使得即使是大的蜂窩體也可以在工藝上可靠地制造，并且同時(shí)還降低了巻繞期間金屬薄板變形的危險(xiǎn)。此外還應(yīng)提供一種用于制造蜂窩體的方法，以及提供適用于移動(dòng)式的廢氣裝置中的蜂窩結(jié) 構(gòu)或蜂窩體。所述目的利用根據(jù)權(quán)利要求1的特征的裝置來實(shí)現(xiàn)。該裝置特別的實(shí) 施形式以及與該裝置相關(guān)的方法、產(chǎn)品和使用目的在按從屬形式撰寫的權(quán) 利要求中給出。應(yīng)該指出，在權(quán)利要求中單獨(dú)列出的特征可以以任意在技 術(shù)上合理的方式相互組合，此時(shí)由此給出本發(fā)明另外的實(shí)施形式。根據(jù)本發(fā)明，用于將至少部分地形成(凸凹)結(jié)構(gòu)的金屬薄板巻繞成蜂窩體的裝置至少包括-至少一個(gè)在裝置的中央?yún)^(qū)域內(nèi)的包纏芯，所述包纏芯具有用于至少一 個(gè)金屬薄板的接納部，-至少一個(gè)成型元件，所述成型元件具有至少一個(gè)用于在巻繞過程中引 導(dǎo)所述至少一個(gè)金屬薄板的引導(dǎo)元件和至少一個(gè)可擺動(dòng)的夾緊塊，其中所 述至少 一個(gè)引導(dǎo)元件設(shè)計(jì)成具有至少 一個(gè)滾動(dòng)體。首先要指出，這里術(shù)語"巻繞"不只是指螺旋形地將金屬薄板巻繞起 來，而且還包括金屬薄板的相互彎曲(Umbiegen)、扭絞(Verwinden)或纏繞(Verschlingen),從而使金屬薄板例如按S形、W形、M形、V 形等形式變形。原則上金屬薄板可以設(shè)計(jì)成部分形成結(jié)構(gòu)以及部分是平滑 的，但優(yōu)選是將完全平滑的金屬薄板和完全形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板相互巻繞 成蜂窩結(jié)構(gòu)。所述裝置包括至少一個(gè)包纏芯。當(dāng)進(jìn)行螺旋形的巻繞以構(gòu)成蜂窩結(jié)構(gòu) 時(shí)，優(yōu)選設(shè)置恰好一個(gè)包纏芯。這里所述金屬薄板可拆卸地與包纏芯相連， 所述包纏芯在制造期間自動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并在此時(shí)巻繞金屬薄板。如果同 時(shí)使多個(gè)金屬薄板堆疊相互扭絞，優(yōu)選設(shè)置與堆疊數(shù)量相等的包纏芯。所 述包纏芯有利地以相同的距離和關(guān)于裝置中點(diǎn)相同的圓周段(Teilung)定 位。用于接納至少一個(gè)金屬薄板的接納部例如可以以包纏芯這樣形成，即， 設(shè)置可基本上阻止所述至少一個(gè)金屬薄板相對于包纏芯的相對運(yùn)動(dòng)的結(jié) 構(gòu)。此外還設(shè)有至少一個(gè)成型元件。所述成型段形成一種支座，所述支座 在巻繞期間從外面支承蜂窩結(jié)構(gòu)的形成。為此，所述成型段具有至少一個(gè) 引導(dǎo)元件，借助于該引導(dǎo)元件將金屬薄板引導(dǎo)到中央?yún)^(qū)域內(nèi)。這里金屬薄 板特別是在引導(dǎo)元件上滑過而進(jìn)入所述中央?yún)^(qū)域。此外所述成型段還具有 一可擺動(dòng)的夾緊塊，所述夾緊塊特別是設(shè)計(jì)成使其可以朝所述中央?yún)^(qū)域擺 動(dòng)。所述夾緊塊的任務(wù)特別是，主動(dòng)地使金屬薄板的部分區(qū)域、特別是端 部區(qū)域朝裝置的中央?yún)^(qū)域移動(dòng)。這里優(yōu)選是采用這樣的實(shí)施形式，其中所 述夾緊塊在其擺出的位置中完全包圍裝置的中央?yún)^(qū)域，其中所述夾緊塊由 此限定/描繪蜂窩結(jié)構(gòu)的外輪廓。優(yōu)選設(shè)有至少3個(gè)成型段，特別是對于較 大的蜂窩結(jié)構(gòu)所述裝置具有例如3、 4或5個(gè)成型段。對于成型段的所述至少一個(gè)引導(dǎo)元件，現(xiàn)在進(jìn)一步建議，設(shè)有至少一 個(gè)滾動(dòng)體。如前面所述的那樣，當(dāng)使所述包纏芯以旋轉(zhuǎn)方式移動(dòng)時(shí)，所述 至少一個(gè)金屬薄板沿所述引導(dǎo)元件滑動(dòng)。由此在巻繞期間，在金屬薄板和引導(dǎo)原件的接觸部處出現(xiàn)摩擦。現(xiàn)在在該區(qū)域內(nèi)提供滾動(dòng)體使得摩擦降低， 因?yàn)闈L動(dòng)體貼靠在金屬薄板上并且在金屬薄板經(jīng)過時(shí)在表面上滾動(dòng)。原則上也可以在一個(gè)引導(dǎo)元件上設(shè)置多個(gè)滾動(dòng)體，并且在巻繞過程中所述滾動(dòng)體與所述至少 一個(gè)金屬薄板接觸，但優(yōu)選是給每個(gè)5)導(dǎo)元件設(shè)置單一的滾 動(dòng)體。在所述部位減小的摩擦對于用包纏芯施加的力有明顯的影響，即， 使所述力明顯減小。此外還可以提高成型段的使用時(shí)間。最終還需要考慮 到，金屬薄板發(fā)生較小的磨損，從而可以簡化這種裝置的維護(hù)。所有這些 方面特別是對于較大的蜂窩結(jié)構(gòu)會(huì)使得實(shí)現(xiàn)均勻的結(jié)構(gòu)，由此在以后在廢 氣裝置中的使用中可以通過蜂窩體實(shí)現(xiàn)符合目的的廢氣流動(dòng)特性。根據(jù)所述裝置的一個(gè)改進(jìn)方案，所述至少一個(gè)成型段相對于所述至少 一個(gè)包纏芯是可移動(dòng)的。這特別是指，所述成型段總體上可相對于裝置的 中央?yún)^(qū)域平移地移動(dòng)。這種平移移動(dòng)特別是對于待制造的圓形的蜂窩結(jié)構(gòu) 優(yōu)選從裝置的中央?yún)^(qū)域出發(fā)是徑向朝外的。從而所述成型段例如在構(gòu)造具 有增大的直徑的蜂窩體時(shí)可以遠(yuǎn)離裝置的中央?yún)^(qū)域向外移動(dòng)，從而在巻繞 的每個(gè)時(shí)刻可以確保成型段通過引導(dǎo)元件與所述至少一個(gè)金屬薄板的接 觸。對于這種具有可相對移動(dòng)的成型段的裝置基本功能或基本結(jié)構(gòu)可以參見WO97/00135的內(nèi)容，這里完全引用該文件作為本說明書的內(nèi)容。此外有利的是，所述至少一個(gè)成型段設(shè)計(jì)成具有一個(gè)引導(dǎo)元件和一個(gè) 夾緊塊，其中所述引導(dǎo)元件和所述夾緊塊彼此相鄰接地布置。只提供一個(gè) 單一的引導(dǎo)元件一方面可以確保對所述至少一個(gè)金屬薄板良好的引導(dǎo)，但 另一方面還確保只出現(xiàn)較小的摩擦力。這里引導(dǎo)元件和夾緊塊優(yōu)選一體地 制成，其中引導(dǎo)元件例如是夾緊塊的一個(gè)突起的區(qū)域。這里還可以考慮， 由此所述至少一個(gè)滾動(dòng)體直接定位在夾緊塊的附近或與其鄰接。此外還建議，所述至少 一個(gè)成型段的所述至少 一個(gè)夾緊塊具有 一與所 述至少一個(gè)滾動(dòng)體的4t轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))軸線重合的擺動(dòng)軸線。在滾動(dòng)體的這種 布置中確保，滾動(dòng)體即使在夾緊塊的擺出位置也與金屬薄板相接觸，并且 夾緊塊使金屬薄板后續(xù)的部分朝中央?yún)^(qū)域移動(dòng)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)成型段的所述至少一個(gè)引導(dǎo) 元件形成用于所述至少一個(gè)金屬薄板的支承面，其中所述支承面的至少 50%由所述至少一個(gè)滾動(dòng)體形成。這里優(yōu)選采用這樣的設(shè)計(jì)方案，即，所 述支承面的至少80%,甚至全部支承面都由所述至少一個(gè)滾動(dòng)體形成。在一種所述支承面的至少50%由一滾動(dòng)體形成的實(shí)施形式中，在所述 至少一個(gè)金屬薄板在引導(dǎo)元件上經(jīng)過時(shí)，已經(jīng)可以明顯地降低摩擦。為了確保一定的預(yù)緊力，同樣有利的是，允許一定程度的摩擦。特別是對于大 的蜂窩體或蜂窩結(jié)構(gòu)，利用所述至少一個(gè)滾動(dòng)體形成所述支承面的較高比例，因此降低摩擦的標(biāo)準(zhǔn)較為重要。所述至少一個(gè)成型段的至少一個(gè)引導(dǎo)元件設(shè)計(jì)成使所述至少一個(gè)滾動(dòng) 體朝裝置的中央?yún)^(qū)域突出地形成也是有利的。這特別是指，所述引導(dǎo)元件 和夾緊塊由一具有彼此相互過渡的外表面的部件制成，其中單獨(dú)的滾動(dòng)體 略微突出于所述部件或其外表面。由此確保，金屬薄板實(shí)際上只貼靠在滾 動(dòng)體上。與本發(fā)明結(jié)合，還建議了一種用于用至少部分形成(凸凹)結(jié)構(gòu)的金 屬薄板制造蜂窩體的方法。該方法至少包括以下步驟a) 提供至少一個(gè)平滑的金屬薄板和一形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板，b) 利用前面所述的根據(jù)本發(fā)明的類型的裝置將所述金屬薄板巻繞 成一蜂窩結(jié)構(gòu)，c) 將所述蜂窩結(jié)構(gòu)裝入一殼體中，以及d) 使金屬薄板與所述殼體相連。這種方法可用于制造所有開頭所述類型的蜂窩體。下面只參考一種堆 疊結(jié)構(gòu)形式來舉例說明該方法，但這并不對本發(fā)明構(gòu)成限制。據(jù)此，在步驟a)中優(yōu)選提供多個(gè)平滑的和形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板。所 述金屬薄板交替地相互疊置，從而由于形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板的(凸凹)結(jié) 構(gòu)而形成通道?，F(xiàn)在將所述平滑的和形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板固定在所述裝置 的包纏芯或由包纏芯形成的接納部上并對其進(jìn)行巻繞。在巻繞期間，所述 包纏芯至少有時(shí)進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)，此時(shí)至少一部分金屬薄板在一側(cè)與包纏芯 接觸，而在另一側(cè)與所述至少一個(gè)成型段，并且特別是與引導(dǎo)元件或其滾 動(dòng)體接觸。特別是接近巻繞過程的終點(diǎn)時(shí)，沿中央?yún)^(qū)域的方向使夾緊塊擺 動(dòng)，從而使金屬薄板的端部同樣朝中央?yún)^(qū)域的方向彎曲。由此形成一基本 上對應(yīng)于待制造的蜂窩體希望的形狀的蜂窩結(jié)構(gòu)。在前面說明的步驟b)之后，將該蜂窩結(jié)構(gòu)至少部分地裝入一殼體中(步驟C))。此時(shí)所述蜂 窩結(jié)構(gòu)可至少仍在所述裝置中停留一段時(shí)間或?qū)⑵滢D(zhuǎn)移給另外的設(shè)備。最后，使金屬薄板與殼體或者金屬板相互之間至少部分地相連接，見步驟d )。 所述連接包括使金屬薄板相互之間或金屬薄板與殼體熔焊和/或硬釬焊連 接。接合材料，例如硬釬焊料的提供可以在步驟b)之前或者也可以在步 驟b )或步驟c)之后進(jìn)行。優(yōu)選的是，可能的連接部位或者說金屬薄板之 間或金屬薄板和殼體之間所有的接觸區(qū)域中實(shí)際上只有較小的比例利用接 合技術(shù)進(jìn)行連接，其中特別是對于大的蜂窩體，所述比例明顯低于30%。 由此可以顧及這種蜂窩體在廢氣系統(tǒng)中的熱性能。對于這種方法有利的是，步驟a)包括將平滑的金屬薄板和形成波紋 的金屬薄板交替地疊置成一堆疊。這里優(yōu)選的還有，在步驟b)中同時(shí)巻 繞多個(gè)堆疊，其中^爭個(gè)堆疊分配一個(gè)包纏芯和一個(gè)成型段，所述包纏芯 和成型段在巻繞期間與所述堆疊相接觸。這里優(yōu)選利用具有三個(gè)包纏芯和 三個(gè)成型段的裝置制造蜂窩體。此外的其它細(xì)節(jié)結(jié)合對附圖的解釋進(jìn)行說 明。利用才艮據(jù)本發(fā)明的裝置優(yōu)選可以制造具有多個(gè)通道的蜂窩體，所述通 道從一第一端側(cè)延伸到一第二端側(cè)，其中蜂窩結(jié)構(gòu)具有大于150mm的延展尺寸(Ausdehnung)。這里，當(dāng)蜂窩體具有圓柱形構(gòu)型時(shí)，術(shù)語"狄 尺寸"是指直徑，對于其它形狀是指相應(yīng)的最大的可能尺寸。這特別是針 對大的蜂窩體而言的，在這種蜂窩體中，在巻繞期間較低的摩擦在很大的 程度上會(huì)使得實(shí)現(xiàn)明顯較為均勻的結(jié)構(gòu)。同樣可以利用本領(lǐng)域的方法制造這樣的蜂窩體，即，所述蜂窩體設(shè)計(jì) 成具有這樣的蜂窩結(jié)構(gòu)，所述蜂窩結(jié)構(gòu)具有多個(gè)從一個(gè)端側(cè)向另一個(gè)端側(cè) 延伸的通道，其中蜂窩結(jié)構(gòu)具有大于150mm的延展尺寸。對于優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)該注意到，將蜂窩結(jié)構(gòu)(利用根據(jù)本發(fā)明的裝 置制造)和/或蜂窩體(利用如上所述的方法制造)用于機(jī)動(dòng)車輛，特別是 載重車相結(jié)合會(huì)帶來有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化上的優(yōu)點(diǎn)和蜂窩結(jié)構(gòu)或蜂窩體長的使用 壽命。


下面結(jié)合

本發(fā)明和(相關(guān)的)技術(shù)領(lǐng)域。這里應(yīng)當(dāng)指出，附 圖只是示出本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方案，但不對本發(fā)明構(gòu)成限制。此外， 附圖通常具有示意性的特點(diǎn)，因此不適于顯示尺寸比例。因此，在附圖中，圖1示出成型段的一個(gè)實(shí)施方案的俯視圖，圖2示出圖1中所示的成型段在引導(dǎo)裝置的區(qū)域內(nèi)的剖視圖，圖3示出巻繞過程的第一階段，圖4示出巻繞過程的第二階段，圖5示出巻繞過程的第三階段，圖6示出巻繞過程的第四階段，圖7示出巻繞過程的第五階段，圖8示出帶有具有蜂窩體的廢氣裝置的車輛，以及圖9示出一蜂窩體。
具體實(shí)施方式
圖1示意性地示出成型段6的一個(gè)實(shí)施變型方案的俯視圖。成型段6 包括一支承臂27,在所述支承臂上固定有夾緊塊8，所述夾緊塊可相對于 支承臂27沿?cái)[動(dòng)方向26擺動(dòng)。夾緊塊8具有輪廓面25，所述輪廓面特別 是在偏轉(zhuǎn)出來的最終位置(這里只示出了擺入的位置)與金屬薄板相接觸。 用于引導(dǎo)至少一個(gè)金屬薄板(這里未示出)的引導(dǎo)元件7在左側(cè)與夾緊塊 8的輪廓面25相鄰接地形成有滾動(dòng)體9。滾動(dòng)體9在這里與夾緊塊8的擺 動(dòng)軸線IO對齊地布置?，F(xiàn)在在圖2中示出在圖1中示出的成型段6的剖視圖。這里特別是示 出了在引導(dǎo)元件7的區(qū)域內(nèi)的結(jié)構(gòu)。引導(dǎo)元件7 ^L計(jì)成具有圓柱形的滾動(dòng) 體9，所述滾動(dòng)體通過一銷軸24可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。為此在滾動(dòng)體9和銷軸24 之間設(shè)有兩個(gè)軸承23。這里滾動(dòng)體9的旋轉(zhuǎn)軸線與擺動(dòng)軸線10相重合。 在這里所示的實(shí)施方案中，滾動(dòng)體的外表面與引導(dǎo)元件7的外表面相平齊，從而形成用于金屬薄板的共同的支承面12?，F(xiàn)在圖3至7示出了巻繞過程的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的各階段，其中， 用平滑的金屬薄板14和形成(凸凹)結(jié)構(gòu)的金屬薄板15相互扭絞成三個(gè) 堆疊17。如圖3所示，首先在中點(diǎn)對堆疊17進(jìn)行彎轉(zhuǎn)，從而金屬薄板的端部 32只布置在堆疊17的一側(cè)。每個(gè)堆疊17都以與金屬薄板14、 15的端部 相對的一側(cè)與一單獨(dú)的包纏芯3相配。相應(yīng)的包纏芯3只與最靠內(nèi)的金屬 薄板相接觸，該金屬薄板包圍包纏芯的大部分。現(xiàn)在三個(gè)所示的成型段6 從外向裝置l的中央?yún)^(qū)域4移動(dòng)，從而引導(dǎo)元件7至少部分地貼靠在堆疊 17最靠外的金屬薄板上。由此，現(xiàn)在通過相鄰的引導(dǎo)元件7和與該引導(dǎo)元 件分別相配的包纏芯3形成用于每個(gè)堆疊17的接納部5。這構(gòu)成了現(xiàn)在將 接著進(jìn)行的巻繞過程的一種初始位置。此時(shí)所述三個(gè)包纏芯3現(xiàn)在開始沿 所示的旋轉(zhuǎn)方向31旋轉(zhuǎn)，此時(shí)包纏芯3相互間的距離保持不變。在巻繞過程的下一個(gè)階段中，例如存在如圖4所示的狀態(tài)。在已經(jīng)說 明的包纏芯3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，引導(dǎo)元件7分別形成用于堆疊17的引導(dǎo)區(qū)域 29。所述引導(dǎo)區(qū)域29主要通過引導(dǎo)元件7 (這里未示出的)滾動(dòng)體形成。 對于成型段6的運(yùn)動(dòng)過程應(yīng)該注意，所述成型段沿平移方向28移動(dòng)離開中 央?yún)^(qū)域4。這例如可以借助于在所有階段中支承臂27和保持部48的相對 位置看出，其中保持部48例如與裝置1的(這里未示出的)底板相連接。由于包纏芯3繼續(xù)進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)過程，最終在支承臂27的區(qū)域內(nèi)也形成 引導(dǎo)區(qū)域29，從而分別用多個(gè)成型段6將堆疊17引導(dǎo)到裝置1的中央?yún)^(qū) 域內(nèi)，如圖5所示出的那樣。在裝置l的中央可以看到，堆疊17越來越多 地相互貼靠并相互包圍。由于在裝置l的中央?yún)^(qū)域4漸增形成的蜂窩結(jié)構(gòu) 2，各成型段6繼續(xù)沿平移方向28向外移動(dòng)?，F(xiàn)在，圖6示出從單純的巻繞過程向成型過程的過渡階段。這里，利 用引導(dǎo)元件7或滾動(dòng)體9形成的引導(dǎo)區(qū)域29已經(jīng)處于金屬薄板14、 15的 端部32的區(qū)域內(nèi)。在這個(gè)時(shí)刻，蜂窩結(jié)構(gòu)2不再能繼續(xù)漸增形成，因?yàn)橛?成型段6還只形成三個(gè)點(diǎn)式的用于多個(gè)金屬薄板14、 15的支座。由此存在一個(gè)直徑，在該直徑下，蜂窩結(jié)構(gòu)2的形成不再能"從內(nèi)向外"繼續(xù)進(jìn)行， 而是在下面"從外向內(nèi)，，地進(jìn)行。為此現(xiàn)在使夾緊塊8向中央?yún)^(qū)域4擺動(dòng)， 如用虛線示出的擺動(dòng)方向26所示的那樣。圖7示出巻繞過程最后的階段。在該時(shí)刻，夾緊塊8沿?cái)[動(dòng)方向26 完全擺出。此時(shí)輪廓面25形成具有希望的g尺寸21的蜂窩結(jié)構(gòu)2的外 周34。換而言之，金屬薄板14、 15的所有端部32都貼靠在成型段6的輪 廓面25上。在所示的方案中，成型段6的輪廓面25形成一圓形或者說圓 柱形，但這不是必需的。同樣也可以制造其它的輪廓形狀。圖8應(yīng)示出利用所述裝置或者說所述方法制造的蜂窩體的一種優(yōu)選的 應(yīng)用。這種應(yīng)用特別是在汽車領(lǐng)域。這里示出一具有內(nèi)燃機(jī)38 (例如汽油 發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī))的車輛22。內(nèi)燃機(jī)38通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置37調(diào)節(jié) 地運(yùn)行，其中廢氣裝置46中設(shè)有用于確定組成成分或廢氣裝置46中的條 件的測量裝置41。才艮據(jù)所測得的測量值可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置37可以 控制或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行方式。這里廢氣沿一優(yōu)選的流動(dòng)方向流過廢氣裝 置46，此時(shí)廢氣流過前后順序布置的至少通過廢氣管道40相互連接的部 件渦輪增壓器40、流混合器42、催化轉(zhuǎn)化器44 (它設(shè)計(jì)成氧化催化器)、 顆粒捕集器43、吸附器45以及最后的另一個(gè)催化轉(zhuǎn)換器44，例如三元催 化器。圖9示意性地以透視圖示出螺旋形地繞巻繞點(diǎn)47構(gòu)成的蜂窩體13的 一個(gè)實(shí)施方案。該蜂窩體13具有一個(gè)平滑金屬薄板14和一個(gè)波紋狀的形 成結(jié)構(gòu)的金屬薄板15，所述兩個(gè)金屬薄板這樣螺旋形地布置，即，形成多 個(gè)從一第一端側(cè)19延伸到一第二端側(cè)的通道18,這里延展尺寸21大于 150mm。在通道18的內(nèi)部設(shè)有用于控制流動(dòng)的微結(jié)構(gòu)36。兩個(gè)金屬薄板 14、 15優(yōu)選具有相同的、大約在0.15mm至0.03mm范圍內(nèi)的薄板厚度。附圖標(biāo)記表1 裝置2 蜂窩結(jié)構(gòu)3 包纏芯4 中央?yún)^(qū)域5 接納部6 成型段7 引導(dǎo)元件8 夾緊塊9 滾動(dòng)體10 擺動(dòng)軸線11 旋轉(zhuǎn)軸線12 支承面13 蜂窩體14 平滑的金屬薄板15 形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板16 殼體17 堆疊18 通道19 第一端側(cè)20 第二端側(cè)21 狄尺寸22 車輛23 軸承24 銷軸25 輪廓面26 擺動(dòng)方向27 支承臂28 平移方向29 引導(dǎo)區(qū)域30 包纏部31 4t轉(zhuǎn)方向32 端部33 直徑34 外周35 薄板厚度36 微結(jié)構(gòu)37 發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置38 內(nèi)燃才幾39 渦輪增壓器40 廢氣管道41 測量裝置42 流混合器43 顆粒捕集器44 轉(zhuǎn)化器45 吸附器46 廢氣裝置47 巻繞點(diǎn)48 保持部
權(quán)利要求
1. 用于將至少部分形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板卷繞成蜂窩結(jié)構(gòu)(2)的裝置(1)，至少包括-至少一個(gè)在裝置(1)的中央?yún)^(qū)域(4)內(nèi)的包纏芯(3)，所述包纏芯具有用于至少一個(gè)金屬薄板的接納部(5)，-至少一個(gè)成型段(6)，所述成型段具有至少一個(gè)用于在卷繞過程中引導(dǎo)所述至少一個(gè)金屬薄板的引導(dǎo)元件(7)和至少一個(gè)可擺動(dòng)的夾緊塊(8)，其中所述至少一個(gè)引導(dǎo)元件(7)設(shè)計(jì)成具有至少一個(gè)滾動(dòng)體(9)。
2、 按權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其特征為，所述至少一個(gè)成型 段(6)能夠相對于所述至少一個(gè)包纏芯(3)移動(dòng)。
3、 按權(quán)利要求1或2所述的裝置(1)，其特征為，所述至少一個(gè) 成型段(6)設(shè)計(jì)成具有一個(gè)引導(dǎo)元件(7)和一個(gè)夾緊塊(8)，其中所述 引導(dǎo)元件(7)和夾緊塊(8)彼此相鄰接設(shè)置。
4、 按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1)，其特征為，所述至 少一個(gè)成型段(6)的所述至少一個(gè)夾緊塊(8)具有與所述至少一個(gè)滾動(dòng) 體(9)的旋轉(zhuǎn)軸線(11)相重合的擺動(dòng)軸線(10)。
5、 按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1),其特征為，所述至 少一個(gè)成型段(6)的所述至少一個(gè)引導(dǎo)元件(7)形成用于所述至少一個(gè) 金屬薄板的支承面(12)，其中所述支承面(12)的至少50%由所述至少 一個(gè)滾動(dòng)體(9)形成。
6、 按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置(1),其特征為，所述至 少一個(gè)成型段(6)的至少一個(gè)引導(dǎo)元件(7)設(shè)計(jì)成使所述至少一個(gè)滾動(dòng) 體(9)朝裝置(1)的中央?yún)^(qū)域(4)突出地形成。
7、 一種用于用至少部分形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板制造蜂窩體(13)的方 法，該方法至少包括以下步驟a)提供至少一個(gè)平滑的金屬薄板(14)和至少一個(gè)形成結(jié)構(gòu)的金屬 薄板(15),b) 利用按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置(1)將所述金屬薄 板巻繞成一蜂窩結(jié)構(gòu)(2)，c) 將所述蜂窩結(jié)構(gòu)(2)裝入一殼體(16)中，以及d) 使金屬薄板(14、 15)與所述殼體(16)相連。
8、 按權(quán)利要求7所述的方法，其特征為，步驟a)包括，將平滑的 金屬薄板(14 )和形成波紋的金屬薄板(15 )交替地疊置成一堆疊(17)。
9、 按權(quán)利要求8所述的方法，其特征為，步驟b)包括，同時(shí)巻繞 多個(gè)堆疊(17)，其中給每個(gè)堆疊(17)分配一個(gè)包纏芯(3)和一個(gè)成型 段(6)，所述包纏芯和成型段在巻繞期間與所述堆疊(17)相接觸。
10、 利用按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置(1)制造的蜂窩結(jié) 構(gòu)(2),所述蜂窩結(jié)構(gòu)具有多個(gè)通道(18),所述通道從一第一端側(cè)(19) 延伸到一第二端側(cè)(20)，其中所述蜂窩結(jié)構(gòu)(2)具有大于150mm的延 展尺寸(21)。
11、 利用按權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法制造的蜂窩體(13 ), 所述蜂窩體(13)具有帶有多個(gè)通道(18)的蜂窩結(jié)構(gòu)(13)，所述通道 從一第一端側(cè)(19)延伸到一第二端側(cè)(20)，其中所述蜂窩結(jié)構(gòu)(2)具 有大于150mm的t艮尺寸(21)。
12、 一種車輛(22),包括利用按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝 置(1)制造的蜂窩體(13 )、利用按權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的方法 制造的蜂窩體(13)、按權(quán)利要求10的蜂窩結(jié)構(gòu)(2)或按權(quán)利要求11 的蜂窩體(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將至少部分形成結(jié)構(gòu)的金屬薄板卷繞成蜂窩結(jié)構(gòu)(2)的裝置(1)，它至少包括至少一個(gè)在裝置(1)的中央?yún)^(qū)域(4)內(nèi)的包纏芯(3)，所述包纏芯具有用于至少一個(gè)金屬薄板的接納部(5)；至少一個(gè)成型段(6)，所述成型段具有至少一個(gè)用于在卷繞過程中引導(dǎo)所述至少一個(gè)金屬薄板的引導(dǎo)元件(7)和至少一個(gè)可擺動(dòng)的夾緊塊(8)，其中所述至少一個(gè)引導(dǎo)元件(7)設(shè)計(jì)成具有至少一個(gè)滾動(dòng)體(9)。本發(fā)明特別適于制造大型蜂窩體。
文檔編號B21D53/00GK101282802SQ200680037866
公開日2008年10月8日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者F·弗雷興, M·福伊特 申請人:排放技術(shù)有限公司