KR100444661B1 - 자동차용 촉매 컨버터의 제조방법 - Google Patents

자동차용 촉매 컨버터의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 촉매 컨버터의 제조방법에 관한 것으로서, 하이드로폼법을 이용하여 촉매 컨버터의 쉘을 앞 배기파이프와 통합하여 성형함으로써, 쉘간의 접합부 용접공정이 삭제될 수 있고, 입구부 콘 및 플랜지와 그 용접부 등이 삭제될 수 있는 촉매 컨버터의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 앞 배기파이프와 일체화된 쉘 내부에 담체와 매트의 결합품을 삽입하는 방법으로 조립이 이루어지므로, 쉘과 담체의 간극이 전 둘레에서 일정하게 유지될 수 있고, 매트의 지지압이 균일하게 유지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 쉘간의 용접부, 입구부 콘 및 플랜지와 그 용접부 등이 삭제될 수 있으므로, 공정수 및 부품수가 축소될 수 있고, 각 용접부의 파손 위험 감소, 제조비용 및 수리비용 절감, 중량저감 등을 이룰 수 효과가 있다.

Description

자동차용 촉매 컨버터의 제조방법{Method of manufacturing a catalytic converter}
본 발명은 자동차용 촉매 컨버터의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이드로폼법을 이용하여 촉매 컨버터의 쉘을 앞 배기파이프와 통합하여 성형함으로써, 쉘간의 접합부 용접공정이 삭제될 수 있고, 입구부 콘 및 플랜지와 그 용접부 등이 삭제될 수 있는 촉매 컨버터의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 촉매 컨버터(catalytic converter)는 그 자신은 변화하지 않으면서 다른 물질의 화학반응을 촉진시켜 주는 물질인 촉매(catalyst)를 이용하여 자동차의 배기가스 중에서 유해물질인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물(NOx) 등을 산화 또는 환원반응으로 정화시켜 무해한 물질로 변환시켜주는 장치로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 자동차의 배기장치에 사용된다.
자동차의 배기장치(1)는 엔진의 배기 매니폴드(미도시됨)에 연결된 앞 배기파이프(10), 촉매 컨버터(20), 중간 배기파이프(30), 머플러(40), 뒷 배기파이프(50)로 이어지는 구조로 되어 있으며, 배기가스의 유해물질을 정화시키기 위하여 사용되는 촉매 컨버터(20)는 도 4에 도시한 바와 같은 구조로 되어 있다.
이에 도시한 바와 같이, 촉매 컨버터(20)는 외곽을 이루는 쉘(shell)(21)과, 내부에 배치되어 화학적 변환과정으로 배기가스를 정화하는 다공질 세라믹 담체(substrate)(22)와, 상기 쉘(21)과 담체(22) 사이에 위치하여 적절한 지지압으로 담체(22)의 위치를 고정하고 쉘(21)로 전달되는 배기가스의 온도를 차단하는 매트(mat)(23)와, 각각 앞 배기파이프(10)와 중간 배기파이프(30)와의 연결을 위한 입구부 콘(24) 및 플랜지(25)와 출구부 콘(26) 및 플랜지(27) 등을 포함하여 이루어진다.
특히, 촉매 컨버터(20)는 엔진 및 외부에서 발생하는 고온, 고압 및 각종 가진력 등을 직접적으로 받기 때문에 내구성능이 충분히 확보되어야 한다.
여기서, 촉매 컨버터(20)의 제조방법을 설명하면, 도3에 도시한 바와 같이, 먼저 스테인레스 스틸 등을 사용하여 프레스 성형이나 벤딩 가공으로 제작한 쉘(21) 내부에 담체(22)와 매트(23)를 장착한다.
이때, 쉘(21)은 두 부분으로 구분 제작하여 서로 접합하게 되는데, 적절한 하중을 가하여 담체(22)와 매트(23)의 결합품을 감싼 후 쉘(21)간의 접합부를 용접하여 접합하게 된다.
이후, 촉매 컨버터(20)의 몸체부에 입구부 콘(24) 및 출구부 콘(26)과, 해당 플랜지(25,27) 등을 용접하여 최종적으로 완성시키게 된다.
그러나, 상기와 같은 제조방법에 의하면, 담체(22)와 매트(23)의 결합품을 쉘(21)에 장착하는 과정에서 매트(23)가 위치되는 쉘(21)과 담체(22) 사이의 간극이 변형될 수 있으며, 이로써 매트(23)의 지지압이 변화되는 문제점이 발생한다.
결국, 매트(23)의 지지압이 전 둘레에서 불균일하게 작용되는 바, 상기 매트(23)의 지지압이 부족하면 정화효율의 저하 및 담체(22)의 파손이 발생하게 된다.
또한, 쉘(21)의 용접 및 입/출구부 콘(24,26) 의 용접시, 조립공차가 발생하기 쉽고, 이로써 용접에 따른 잔류응력이 발생하여 파손이 쉽게 되는 문제점이 있었다.
또한, 쉘(21)간의 용접, 입/출구부 콘(24,26) 및 각 해당 플랜지(25,27)의 용접 등으로 용접부가 과도하게 많고, 이 용접부에서 파손이 빈번히 발생하여 이에 대한 대처방안이 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 하이드로폼법을 이용하여 촉매 컨버터의 쉘을 앞 배기파이프와 통합하여 성형함으로써, 매트의 지지압이 변화되는 문제점을 해소함과 동시에, 쉘간의 접합부 용접공정이 삭제될 수 있고, 입구부 콘 및 플랜지와 그 용접부 등이 삭제될 수 있는 자동차용 촉매 컨버터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 자동차 엔진의 일반적인 배기장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 촉매 컨버터의 제조방법을 나타낸 도면,
도 3은 종래의 자동차용 촉매 컨버터의 담체 및 매트의 장착과정을 나타낸 도면,
도 4는 종래의 자동차용 촉매 컨버터의 조립된 상태를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 배기장치 10 : 앞 배기파이프
20 : 촉매 컨버터 21 : 쉘
22 : 담체 23 : 매트
24 : 입구부 콘 25 : 입구부쪽 플랜지
26 : 출구부 콘 27 : 출구부쪽 플랜지
30 : 중간 배기파이프
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은: 촉매 컨버터(20)의 쉘(21)과 앞 배기파이프(10)를 하이드로폼법에 의해 일체화하여 성형가공하는 단계와; 성형된 쉘의 출구부(21a)를 통해 상기 쉘(21) 내부로 담체(22)와 매트(23)의 결합품을 삽입하는 단계와; 상기 쉘의 출구부(21a)쪽으로 출구부 콘(26) 및 플랜지(27)를 용접하여 접합하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 실시예로써 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 촉매 컨버터의 제조방법을 나타낸 도면으로서, 본 발명은 하이드로폼법을 이용하여 촉매 컨버터(20)의 쉘(21)을 앞 배기파이프(10)와 통합하여 성형함으로써, 종래의 제조방법에 대비하여, 쉘(21)간의 접합부 용접공정이 삭제될 수 있고, 입구부 콘(24) 및 플랜지(25)와 그 용접부 등이 삭제될 수 있는 촉매 컨버터의 제조방법에 관한 것이다.
먼저, 하이드로폼법을 이용하여 촉매 컨버터(20)의 쉘(21)과 앞 배기파이프(10)를 일체화하여 성형한다.
여기서, 촉매 컨버터(20)의 쉘(21)과 앞 배기파이프(10)는 두께 2mm의 스테인레스 스틸을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 하이드로폼법(hydroform method)은 제품을 성형가공하는 다양한 방법 중에서 액압(液壓)을 이용한 특수 가공법으로서, 암형을 이용해 그 위에 가공재료를 올려 놓고 반대측에서 고액압을 가해 성형하는 방법이다.
이러한 하이드로폼법은 판재 및 튜브의 성형시 이용될 수 있으며, 가공되는 재료의 형태나 성형하고자 하는 형상에 따라 여러가지 형태의 하이드로포밍 장치들을 이용하게 된다.
상기와 같이 촉매 컨버터(20)의 쉘(21)을 성형한 후, 성형된 촉매 컨버터(20)의 쉘(21)을 고정용 지그(60) 등을 이용하여 고정하고, 담체(22)와 매트(23)의 결합품에 하중을 가하여 상기 쉘의 출구부(21a)를 통해 쉘(21) 내부로삽입한다.
이후, 출구부 콘(26) 및 플랜지(27)를 종래와 동일한 방법으로 용접하게 되면 촉매 컨버터(20)가 완성된다.
이와 같이 하여, 쉘(21)간의 접합부 용접공정이 삭제될 수 있고, 입구부 콘 및 플랜지와 그 용접부 등이 삭제될 수 있는 것이다.
이상에서 상술한 바와 같이, 앞 배기파이프와 일체화된 쉘 내부에 담체와 매트의 결합품을 삽입하는 방법으로 조립이 이루어지므로, 쉘과 담체의 간극이 전 둘레에서 일정하게 유지될 수 있고, 매트의 지지압이 균일하게 유지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 쉘간의 용접부, 입구부 콘 및 플랜지와 그 용접부 등이 삭제될 수 있으므로, 공정수 및 부품수가 축소될 수 있고, 각 용접부의 파손 위험 감소, 제조비용 및 수리비용 절감, 중량저감 등을 이룰 수 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 하이드로폼법에 의해 성형된 쉘(21)의 출구부(21a)를 통해 쉘(21)의 내부로 담체(22)와 매트(23)의 결합품을 삽입하는 단계와 상기 쉘(21)의 출구부(21a)쪽으로 출구부 콘(26) 및 플랜지(27)를 용접하여 접합하는 단계를 포함하는 자동차용 촉매 컨버터의 제조방법에 있어서,
    상기 쉘(21)과 배기매니폴드측으로 연결되는 앞 배기파이프(10)를 하이드로폼법에 의해 일체화하여 성형가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 촉매 컨버터의 제조방법.
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