KR100412456B1 - 자동차용 촉매컨버터 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 촉매컨버터 제조방법에 관한 것으로서, 스피닝 가공법을 이용하여 입구부 외측 콘을 쉘과 일체로 성형함으로써, 입구부 외측 콘과 쉘간의 용접부가 삭제될 수 있고, 결국 잔류응력 및 열응력 집중으로 인한 크랙 등의 파손을 줄일 수 있으며, 용접불량으로 인한 배기가스 누출 위험 및 용접시 쉘 내부 구성품의 열해로 인한 파손을 줄일 수 있는 자동차용 촉매컨버터 제조방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 촉매컨버터 제조방법{Method of manufacturing a catalytic converter}

본 발명은 자동차용 촉매컨버터 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스피닝 가공법을 이용하여 입구부 외측 콘을 쉘과 일체로 성형함으로써, 입구부 외측 콘과 쉘간의 용접부가 삭제될 수 있는 자동차용 촉매컨버터 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에서 연소된 배기가스는 배기매니폴드와 배기파이프를 거쳐 대기로 방출된다.

그런데 연소가스 중에는 환경을 오염시키고 인체에 유해한 성분들을 다량 함유하고 있어 배기가스가 대기로 배출되기 전 정화처리를 하게 되며, 이를 위하여 배기파이프 도중 또는 배기매니폴드에 촉매컨버터를 접속하고 있다.

자동차 배기가스 중의 유해성분을 정화하는 상기 촉매컨버터(catalytic converter)는 그 자신은 변화하지 않으면서 다른 물질의 화학반응을 촉진시켜 주는 촉매(catalyst)를 이용하여 배기가스 중 유해물질인 CO, HC, NOx 등을 정화시켜 각각 무해한 CO₂, H₂O, N₂로 산화환원되어지게 하는 장치이다.

이러한 촉매컨버터는 엔진 및 외부에서 발생하는 고온, 고압 및 각종 가진력 등을 직접적으로 받기 때문에 충분한 내구성을 가져야 하고, 최근에는 촉매컨버터가 엔진에 근접 배치되는 추세이다.

상기 촉매컨버터의 구성을 설명하면, 첨부한 도 4에 도시한 바와 같이, 외곽을 이루는 쉘(shell)(12)과, 내부에 배치되어 배기가스를 정화하는 다공질 촉매(14)와, 상기 쉘(12)과 촉매(14) 사이에 위치하여 적절한 지지압으로 촉매(14)의 위치를 고정하고 쉘(12)로 전달되는 배기가스 열을 차단하는 매트(mat)(15)와, 각각 배기파이프(미도시됨)와의 연결을 위한 입구부(16,17) 및 출구부의 콘(cone)(18,19)을 포함하여 이루어진다.

촉매컨버터 중에는 입구부 및 출구부의 콘이 모두 내측 콘(16,18)과 외측 콘(17,19)으로 구성된 것도 있으며, 이러한 촉매컨버터(10)에서는 내측 콘(16,18)과 외측 콘(17,19)이 동심축 상에서 안팎으로 배치되어 각각 쉘(12)과 용접된 구조로 되어 있다.

즉, 상기와 같이 입구부 및 출구부의 내측 콘과 외측 콘이 모두 쉘에 용접되므로 종래에는 용접부가 과도하게 많았고, 용접부 증가로 인해 다음과 같은 문제점이 있었다.

1) 입구부 및 출구부의 각 콘 용접시 조립공차가 발생하기 쉽고, 결국 용접 후 잔류응력으로 인한 파손 가능성이 많아진다.

2) 용접불량으로 인한 배기가스 누출 위험과, 열응력 집중으로 인한 크랙 가능성이 많아진다.

3) 용접시 쉘 내부 구성품 열해로 인한 파손 가능성이 많아진다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 스피닝 가공법을 이용하여 입구부 외측 콘을 쉘과 일체로 성형함으로써, 입구부 외측 콘과 쉘간의 용접부가 삭제될 수 있고, 결국 잔류응력 및 열응력 집중으로 인한 크랙 등의 파손을 줄일 수 있으며, 용접불량으로 인한 배기가스 누출 위험 및 용접시 쉘 내부 구성품의 열해로 인한 파손을 줄일 수 있는 자동차용 촉매컨버터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 촉매컨버터의 단면도,

도 2는 본 발명의 제조방법에서 외측 콘 및 쉘 성형공정의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 제조방법에서 쉘 압축공정을 개략적으로 나타낸 도면,

도 4는 종래의 제조방법에 의해 제조된 촉매컨버터의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 소재 3a, 3b : 스피닝 형틀

5 : 훑기주걱 7 : 다이홀더

9 : 다이 10 : 촉매컨버터

12 : 쉘 13 : 걸림부

14 : 촉매 15 : 매트

16 : 입구부 내측 콘 17 : 입구부 외측 콘

18 : 출구부 내측 콘 19 : 출구부 외측 콘

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은: 원통형의 소재(1)를 스피닝 가공법을 이용하여 원뿔형의 입구부 외측 콘(17)과 원통형의 쉘(12)이 일체로 된 형상으로 성형하는 단계와; 미리 제조된 입구부 내측 콘(16)을 상기 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽을 통해 상기 입구부 외측 콘(17) 안으로 삽입하는 단계와; 촉매(14)와 매트(15)를 포함한 내부 조립체를 상기 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽을 통해 이 쉘(12) 내부로 삽입하는 단계와; 상기 외측 콘(17) 안에 삽입된 상기 내측 콘(16)이 고정될 수 있게, 상기 내측 콘(16) 후방의 쉘(12) 직경을 일정정도 압축 축소시켜 상기 내측 콘 후단부 끝 테두리(16a)가 그 후방으로 걸리게 되는 걸림부(13)를 형성하는 단계와; 안팎으로 배치되는 출구부 내측 콘(18)과 외측 콘(19)을 상기 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽 끝에 각각 용접하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 촉매컨버터의 단면도로서, 도시한 바와 같이, 본 발명은 미도시된 배기매니폴드 또는 배기파이프로부터 배기가스가 유입되는 입구부 외측 콘(17)을 스피닝 가공법(spinning method)을 이용하여 쉘(12)과 일체로 성형함으로써, 용접부가 축소될 수 있는 자동차용 촉매컨버터 제조방법에 관한 것이다.

즉, 기존 제조방법 대비 입구부 외측 콘을 별도로 제작할 필요가 없고, 입구부 외측 콘과 쉘간의 용접부가 삭제될 수 있는 것이다.

본 발명의 제조방법을 설명하면, 먼저 원통형의 소재(1)를 첨부한 도 2에 도시한 바와 같이 스피닝 가공법을 이용하여 원뿔형의 입구부 외측 콘(17)과 원통형의 쉘(12)이 일체로 된 형상으로 성형한다.

이때, 상기 쉘(12)에서 출구부 쪽은 개방된 상태이다.

상기 스피닝 가공법은, 소재를 원하는 원형단면의 제품형상으로 성형하기 위하여, 스피닝 선반을 이용, 소재(1)를 회전시키면서 이 소재(1)와 함께 장착된 스피닝 형틀(3a,3b)에 맞추어 훑기주걱(5)으로 소재(1)를 눌러 원뿔형의 용기를 만들거나 용기의 아가리를 오므라들게 좁히는 가공법이다.

이러한 스피닝 가공법에서는 가공되는 소재의 형태나 성형하고자 하는 제품형상에 따라 여러가지 형태의 스피닝 장치들이 이용된다.

상기와 같이 촉매컨버터(10)의 입구부 외측 콘(17)과 쉘(12)을 일체로 성형한 후, 상기 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽을 통해 상기 입구부 외측 콘(17) 안으로 미리 제조된 입구부 내측 콘(16)을 동심축상에 배치되게 삽입한다.

여기서, 상기 내측 콘(16)은 완성된 촉매컨버터(10)에서 상기 도 1에 도시한 바와 같이 그 후방의 쉘(12)을 소정의 방법에 의해 압축 변형시켜 형성한 걸림부(13)에 의해 움직이지 않도록 고정된다.

상기와 같이 내측 콘(16)을 삽입한 후에는 촉매(14)와, 이 촉매(14)를 보호하기 위하여 그 외주를 감싸고 있는 매트(15)를 포함한 내부 조립체를 상기 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽을 통해 쉘(12) 내부로 삽입한다.

다음으로, 상기 외측 콘(17) 안의 내측 콘(16)이 삽입된 상태에서 후방으로 움직이지 않게 고정되어야 하는 바, 이를 위하여 전술한 바 있는 걸림부(13)를 형성시켜야 한다.

즉, 상기 걸림부(13)는 삽입된 상태의 내측 콘(16)을 후방 이동시 걸리게 하여 고정시켜주는 것으로서, 최대 직경의 내측 콘 후단부 끝 테두리(16a)가 외측 콘(17)의 내측면과 접촉된 상태이므로 이 테두리(16a) 후방의 쉘(12) 직경을 일정정도 압축하여 축소시키면 상기 후단부 끝 테두리(16a)가 걸리게 되는 걸림부(13)가 완성된다.

상기와 같이 내측 콘(16)의 후방 이동시 이를 걸리게 하는 걸림부(13)를 형성시키기 위한 쉘 압축공정의 일 실시예가 첨부한 도 3에 간략히 도시되고 있다.

여기서, 이동량이 정밀하게 제어되는 다이홀더(7)가 전방 이동하면서 그 내측에 경사면으로 접하고 있는 다이(9)를 반경방향으로 압축하게 되고, 이 다이(9)는 그 내측으로 고정된 쉘(12)을 미리 설정된 압축량만큼 균일하게 압축시킨다.

이후, 안팎으로 동심축 상에 배치되는 출구부의 내측 콘(18)과 외측 콘(19)을 종래와 동일하게 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽 끝에 각각 용접하게 되면 촉매컨버터(10)가 완성된다.

이와 같이 하여, 입구부 외측 콘을 별도로 제작할 필요가 없고, 입구부 외측 콘과 쉘간의 용접부가 삭제될 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 촉매컨버터 제조방법에 의하면, 스피닝 가공법을 이용하여 입구부 외측 콘을 쉘과 일체로 성형함으로써, 입구부 외측 콘과 쉘간의 용접부가 삭제될 수 있다.

결국, 용접부가 축소되면서 기존 제조방법 대비 용접 후 잔류응력 및 열응력 집중으로 인한 크랙 등의 파손을 줄일 수 있고, 용접불량으로 인한 배기가스 누출 위험 및 용접시 쉘 내부 구성품의 열해로 인한 파손을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 원통형의 소재(1)를 스피닝 가공법을 이용하여 원뿔형의 입구부 외측 콘(17)과 원통형의 쉘(12)이 일체로 된 형상으로 성형하는 단계와;

   미리 제조된 입구부 내측 콘(16)을 상기 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽을 통해 상기 입구부 외측 콘(17) 안으로 삽입하는 단계와;

   촉매(14)와 매트(15)를 포함한 내부 조립체를 상기 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽을 통해 쉘(12) 내부로 삽입하는 단계와;

   상기 외측 콘(17) 안에 삽입된 상기 내측 콘(16)이 고정될 수 있게, 상기 내측 콘(16) 후방의 쉘(12) 직경을 일정정도 압축 축소시켜 상기 내측 콘 후단부 끝 테두리(16a)가 그 후방으로 걸리게 되는 걸림부(13)를 형성하는 단계와;

   안팎으로 배치되는 출구부 내측 콘(18)과 외측 콘(19)을 상기 쉘(12)의 개방된 출구부 쪽 끝에 각각 용접하는 단계;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매컨버터 제조방법.