KR100920695B1 - 센서용 플랜지 피이스를 갖는 허니콤체의 제조 방법 및 그허니콤체 - Google Patents

Abstract

센서 (5) 를 수용하는 플랜지 피이스 (6) 를 구비한 재킷튜브 ( jacket tube ) (2) 와 허니콤 구조 (3) 를 포함하는 허니콤체 (1) 의 제조 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 방법은, 판금을 사용하여 재킷튜브 (2) 를 제조하는 단계, 림 (7) 으로 경계가 정해지는 구멍 (12) 을 규정된 위치에서 상기 판금에 형성하는 단계, 상기 플랜지 피이스 (6) 를 상기 재킷튜브 (2) 의 구멍의 림 (7) 에 끼워맞추는 단계, 상기 재킷튜브 (2) 안에 상기 허니콤 구조 (3) 를 넣는 단계, 및 상기 재킷튜브 (2) 를 상기 허니콤 구조 (3) 및 플랜지 피이스 (6) 에 접합시키기 위해 접합 열처리 공정을 실시하는 단계를 포함한다. 상기 방법에 의해 진행 중인 열처리 공정의 일부로서 유리한 방식으로 플랜지 피이스 (6) 를 재킷튜브 (2) 에 연결할 수 있으므로, 단순하고 빠른 제조가 가능하며 비용이 절감된다.

Description

센서용 플랜지 피이스를 갖는 허니콤체의 제조 방법 및 그 허니콤체{METHOD FOR THE PRODUCTION OF A HOMEYCOMB BODY WITH A FLANGE PIECE FOR A SENSOR AND CORRESPONDING HONEYCOMB BODY}

본 발명은 허니콤 구조, 관형 케이싱 및 측정센서용 플랜지 피이스를 갖는 허니콤체의 제조 방법과 측정센서용 플랜지 피이스를 갖는 허니콤체에 관한 것이다.

허니콤체는 자동차 산업에서 내연기관으로부터의 연소배기가스의 촉매변환을 위한 시스템의 일부를 형성하는 촉매 지지체로서 널리 사용되고 있다. 환경으로 방출되는 내연기관의 배기가스 중 오염물질의 허용농도에 대한 법적 규제가 강화된다는 점에서, 예를 들어 배기가스 조성에 따라 자신의 작동 거동을 조절하는 배기가스 정화 시스템을 사용할 필요가 있다. 일반적으로 이것은 예를 들어 촉매 지지체 부위에서 측정센서 ( 측정센서로부터의 신호는 배기가스 정화 시스템을 제어하는데 사용됨 ) 를 구비한 제어식 배기가스 정화 시스템을 이용함으로써 달성될 수 있다.

지금까지는, 허니콤체에 측정센서를 고정시키기 위한 부분을 갖는 이 유형의 허니콤체를 제조하기 위해 다양한 부가적인 작업 공정이 요구되었다. 예를 들 어, 허니콤체의 관형 케이싱에 구멍을 형성한 후, 플랜지 피이스를 끼워맞춘 다음 부가적인 작업 공정으로 관형 케이싱에 접합, 특히 용접을 실시해야 했다. 이로 인해 이 유형의 허니콤체의 제조에는 추가적인 비용이 발생한다.

이러한 상황을 고려한 본 발명의 목적은 작업 공정의 수를 가능한 한 줄이고 비용을 줄이는 측정센서용 연결부를 구비한 허니콤체의 제조 방법을 제공하고, 상응하는 구성의 허니콤체를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 청구범위 제 1 항의 특징을 갖는 방법과 청구범위 제 14 항의 특징을 갖는 허니콤체에 의해 상기 목적은 달성된다. 상기 방법 및 허니콤체의 다른 유리한 특징은 각각의 종속항의 요지를 구성하고 각각 또는 다양한 변형예로 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 허니콤 구조, 관형 케이싱 및 관형 케이싱상에 있는 측정센서용 플랜지 피이스를 구비한 허니콤체를 제조하는 방법은

a. 판금으로 관형 케이싱을 제조하는 단계,

b. 림으로 경계가 정해지는 구멍을 규정된 위치에서 상기 판금에 형성하는 단계,

c. 플랜지 피이스를 상기 관형 케이싱의 구멍 림에 끼워맞추는 단계,

d. 상기 관형 케이싱 안에 허니콤 구조를 넣는 단계, 및

e. 상기 관형 케이싱을 상기 허니콤 구조 및 플랜지 피이스에 접합시키기 위해 공통 열처리 공정을 실시하는 단계를 포함하며,

상기 단계 a, b 및 c 는 임의의 원하는 순서로 실시될 수 있다.

그러므로, 상기 방법에 의하면, 단일 열처리 공정으로 측정센서용 플랜지 피이스를 갖는 허니콤체의 제조가 가능하다. 공통 열처리 공정으로, 허니콤 구조의 판금층은 관형 케이싱에 접합되고, 플랜지 피이스는 관형 케이싱에 접합되며, 적절하다면 허니콤 구조의 판금층이 서로 접합된다. 이로써 플랜지 피이스를 관형 케이싱에 접합시키는 다른 처리 공정이 필요없게 된다.

본 발명에서는 단계 a ∼ c 의 순서를 유지하던지 또는 상이한 순서로 실시하던지 상관이 없다. 예를 들어, 판금을 변형시켜 관형 케이싱을 형성하기 전에 림으로 경계가 정해지는 구멍을 판금에 형성하는 경우도 동일하게 유리하며 본 발명의 보호범위에 속한다.

본 방법의 유리한 특징에 따르면, 구멍 림과 플랜지 피이스는 열처리 공정 전과 열처리 공정 중에 함께 유지되도록 형상화되어 있다. 이것은 예를 들어, 구멍 림을 플랜지 피이스에 탄성결합 또는 걸쇠결합되도록 성형함으로써 달성될 수 있다. 이로써 플랜지 피이스가 스프링력 또는 걸쇠 작용으로 관형 케이싱에 유지됨이 보장된다. 이것은 특히 허니콤체를 직립 상태로 열처리하는 경우 유리하다.

또한, 이후의 취급 동안 그리고 최종 접합 전의 열처리 동안, 관형 케이싱과 플랜지 피이스를 함께 유지하는 것을 돕기 위해, 다른 다양한 조치가 개별적으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 플랜지 피이스가 끼워맞춰질 때 적어도 하나의 점 용접이 예비고정( pre-fixing )을 위한 단순하고 효과적인 방법이다. 조립 클립 ( assembly clip ), 특히 재사용이 가능한 조립 클립의 부착도 또한 유리하다.

본 방법의 유리하며 특히 바람직한 다른 특징에 따르면, 열처리방법은 납땜방법이다. 납땜은 허니콤체의 제조에 가장 널리 사용되는 열처리 방법이고, 기존의 납땜 공정으로 관형 케이싱에 플랜지 피이스를 접합하는 것이 비용면에서 저렴하고 제조 기술 측면에서도 적합하다. 본 발명에 따르면, 플랜지 피이스를 관형 케이싱에 접합하고 허니콤 구조를 관형 케이싱에 접합하는데, 또한 적절하다면 허니콤 구조의 판금층을 서로 접합하는데 단일 납땜 공정이면 충분하다.

본 발명의 또다른 유리한 특징에 따르면, 플랜지 피이스가 구멍 림에 끼워맞춰지기 전에 또는 그 후에, 땜납이 구멍 림 및/또는 플랜지 피이스에 가해진다. 이로 인해 현존하는 공정 단계를 고려하면 특히 플랜지 피이스 및/또는 구멍 림에 땜납을 가함에 매우 유연한 공정을 이용할 수 있다.

본 발명의 또다른 유리한 특징에 따르면, 땜납은 땜납 분말, 땜납 페이스트 또는 땜납 포일, 바람직하게는 땜납 분말 또는 땜납 포일, 특히 바람직하게는 땜납 분말로서 가해진다. 플랜지 피이스 및/또는 구멍 림의 설계에 따라, 구멍 림 및/또는 플랜지 피이스에 땜납을 가함에 있어 그 상황에 가장 적합한 땜납 형태를 개별적으로 선택할 수 있다. 그러므로, 땜납을 가할 때 땜납 유형의 조합 선택의 폭이 넓어진다. 적절하다면, 2종의 성분 중 하나에 아교( glue )층 및/또는 부동태층을 가하는 등 또다른 공정이 예를 들어 땜납 분말의 이용시 고려될 수 있다. 구멍이 제조되는 방식에 따라, 다른 공정을 위한 림의 준비를 위해 무엇보 다도 구멍 림의 기계가공이 필요할 수도 있다. 이 기계가공의 예를 들면 납땜 작업을 향상시키기 위한 특히 디버링 ( deburring ), 평활화 ( smoothing ) 또는 표면처리가 있다.

본 방법의 또다른 유리한 특징에 따르면, 허니콤 구조는 측정센서를 수용하기 위한 빈 공간을 갖고 있다. 이로써 측정센서가 결합되어 있는 허니콤체를 직접 제조할 수 있다. 이 경우, 플랜지 피이스와 허니콤체 내의 빈 공간은 측정센서가 플랜지 피이스를 통해 허니콤체 내로 유도되도록 상응하고 있다. 측정센서는 플랜지 피이스에 예를 들어 나사결합 또는 클램핑 ( clamping ) 에 의해 결합된 후, 허니콤 구조 내로 진입해 있다.

본 방법의 또다른 유리한 특징에 따르면, 구멍은 목부를 통해 관형 케이싱 내에 형성된다. 이로써 다른 작업 공정의 필요 없이 플랜지 피이스와 관형 케이싱 사이에 탄성연결이 형성될 수 있는데, 이는 목부의 융기단부( bent-up end )가 스프링 부재로서 작용하기 때문이다. 이로써 플랜지 피이스와 관형 케이싱이 예를 들어 납땜 또는 용접에 의해 접합되기 전에 서로 분리될 가능성이 예방되어 유리하다. 그러므로, 이러한 목부의 구성으로 플랜지 피이스가 관형 케이싱으로부터 떨어지는 것이 방지된다. 허니콤체가 직립 상태로 운반되고 그리고/또는 납땜된다면, 이것은 또한 보장된다.

본 방법의 다른 유리한 특징에 따르면, 플랜지 피이스는 목부 위에 끼워맞춰진 후 목부에 접합된다. 목부의 융기단부의 스프링력은 안쪽에서 바깥쪽으로 작용하므로 플랜지 피이스를 고정한다.

본 방법의 또다른 유리한 특징에 따르면, 플랜지 피이스는 목부 내로 끼워맞춰진 후 목부에 접합된다. 이 경우, 목부의 융기단부의 스프링력은 바깥쪽에서 안쪽으로 작용한다. 이러한 종류의 배열에 의하면, 적절한 구성의 플랜지 피이스가 주어진 관형 케이싱에 플랜지 피이스를 고정시킬 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 측정센서용 플랜지 피이스를 위한 림으로 경계가 정해지는 구멍을 갖는 관형 케이싱과 허니콤 구조를 가지며, 플랜지 피이스가 구멍 림에 납땜되는 허니콤체를 제안한다. 이 유형의 허니콤체는 저비용으로 제조될 수 있고, 측정센서를 관형 케이싱에 고정된 플랜지 피이스에 결합시킴으로써 측정센서를 관형 케이싱에 결합시킬 수 있어 유리하다.

상기 허니콤체의 유리한 특징에 따르면, 구멍은 목부를 구비하고 있다. 이 경우, 플랜지 피이스는 적어도 부분적으로 목부 주위에 또는 목부 안에 플러그 연결 방식으로 결합되는 것이 유리한데, 제조 및 정확한 위치결정을 용이하게 하기 때문이다. 이 유형의 허니콤체는 측정센서를 구비할 수 있고, 내연기관, 예를 들어 자동차의 배기 시스템에서 사용될 수 있어 유리하다.

본 발명의 유리하고 특히 바람직한 다른 특징은 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명하는데, 본 발명은 설명하는 실시형태로 제한되지 않는다.

도 1 은 본 발명에 따른 허니콤체의 제 1 실시형태를 보여준다.

도 2 는 관형 케이싱에 접합되는 본 발명의 플랜지 피이스의 상세도이다.

도 3 은 플랜지 피이스와 구멍 림 사이의 접합을 보여주는 확대도이다.

도 4 는 본 발명에 따른 허니콤체의 제 2 실시형태를 보여준다.

도 5 는 측정센서 수용을 위한 빈 공간 형성의 한 실시예를 보여준다.

도 1 은 관형 케이싱 (2) 및 허니콤 구조 (3) 를 포함하는 허니콤체 (1) 를 보여준다. 허니콤 구조 (3) 는 판금층 (4) 을 포함하는데, 이 판금층은 유체가 관류할 수 있는 공간이 형성되도록 적어도 부분적으로 구조화되어 있다. 명료함을 위해, 판금층 (4) 의 구조는 도면에서 생략하였다. 플랜지 피이스 (6) 내에 고정되는 측정센서 (5) 가 허니콤체 (1) 에 들어가 있다. 이 플랜지 피이스 (6) 는 관형 케이싱 (2) 에 형성된 구멍 (12) 의 림 (7) 에 접합된다. 허니콤 구조 (3) 는, 판금층 (4) 이 없으며 측정센서 (5) 를 수용하는데 사용되는 공간 (11) 을 갖고 있다.

빈 공간 (11) 은 다양한 방식으로 형성될 수 있는데, 예컨데 적층 또는 감기 (winding) 전 또는 후에 공지된 절단 기술, 예컨데 캐버티싱킹 (cavity sinking), 레이저절단, 워터젯절단 (water jet cutting) 등을 이용하여 구멍을 만들 수 있다. 또한, 상이한 적층체로 허니콤 구조 (3) 를 만들 때에는 이 적층체 중 적어도 하나를 축선방향으로 분리할 수도 있다. 도 5 는 이것의 한 실시예를 보여준다. 허니콤 구조 (3) 는 3개의 적층체를 서로 얽히게 하여 형성되는데, 이 적층체 각각은 복수의 평활 판금층 (14) 과 주름진 판금층이 교대로 적층되어 형성되어 있다. 명료함을 위해, 평활 판금층 (14) 만을 도시하였다. 본 실시예에서, 허니콤 구조 (3) 는 균일하게 서로 얽혀있는 3개의 적층체를 포함한다. 하나의 적층체 (15) 는 축선방향으로 제 1 부분 적층체 (16) 와 제 2 부분 적층체 (17) 로 분할되어 있는데, 이들은 축선방향으로 서로 떨어져 있으며, 이로 인해 측정센서 ( 도시 안됨 ) 를 수용하는데 사용되는 빈 공간 (11) 이 형성된다. 이러한 방식으로, 예를 들어 판금 적층체를 서로 얽히게 한 후 다른 기계가공 공정을 실시할 필요 없이 빈 공간 (11) 을 손쉽게 형성할 수 있다.

도 2 는 플랜지 피이스 (6) 가 구멍 림 (7) 에 접합되는 방식을 상세하게 보여주는 도 1 의 부분 확대도이다. 구멍 (12) 은 관형 케이싱 (2) 의 목을 이루는 목부 (8) 에 의해 형성된다. 플랜지 피이스 (6) 는 이 목부 (8) 위에 끼워맞춰진다. 플랜지 피이스 (6) 를 끼워맞추기 전에 필요할 수 있는 다른 기계가공, 특히 구멍 림 (7) 의 디버링 또는 평활화 가공을 할 수 있다.

목부 (8) 의 단부는 열처리 공정 ( 바람직하게는 납땜 공정 ) 전과 열처리 공정 동안 상응하는 형상의 플랜지 피이스 (6) 를 고정하는 스프링 부재로서 작용한다. 그러므로, 이런식으로 플랜지 피이스 (6) 가 목부 (8) 에 고정되어 있는 허니콤체 (1) 는, 플랜지 피이스 (6) 가 관형 케이싱 (2) 에서 분리됨이 없이 또는 관형 케이싱 (2) 에 대한 플랜지 피이스 (6) 의 위치가 변하지 않은 채로, 예를 들어 플랜지 피이스 (6) 에 끼워맞추는 제조 공정과 납땜 공정 사이에서 운반 및 보관될 수 있다. 또한 직립 위치에서, 즉 플랜지 피이스 (6) 가 옆으로 돌출한 상태에서, 관형 케이싱 (2) 에 대한 플랜지 피이스 (6) 의 위치가 변하지 않은 채로 납땜을 실시할 수 있다. 이로써 수직 납땜의 경우에도 플랜지 피이스 (6) 와 관형 케이싱 (2) 의 구멍 림 (7) 사이의 양호한 납땜 접합이 보장된다. 제조 기술상의 이유로 필요하다면, 플랜지 피이스 (6) 는 예를 들어 점 용접 (13) 또는 마운팅 클립에 의해 관형 케이싱 (2) 에 예비고정될 수도 있다.

플랜지 피이스를 끼워맞추기 전에 또는 그 후에, 구멍 림 (7) 및/또는 플랜지 피이스 (6) 의 대응 베어링 면 (10) 에 땜납 (9) 이 가해진다. 일반적인 납땜 공정 후, 플랜지 피이스 (6) 는 구멍 림 (7) 에 단단히 접합된다. 이 납땜 공정은 허니콤 구조 (3) 를 관형 케이싱 (2) 에 접합하는데 사용되는 납땜 공정과 동일하다. 적절하다면, 이 공정은 허니콤 구조 (3) 를 형성하기 위해 판금층 (4) 들을 서로 접합시키는데 사용될 수도 있다. 이로써 플랜지 피이스 (6) 를 구멍 림 (7) 에 고정하기 위해 본 발명에 따른 방법을 사용하지 않는 경우 필요할 수 있는 작업 공정이 회피된다. 이로써 측정센서 (5) 를 고정하기 위한 플랜지 피이스 (6) 를 갖는 허니콤체 (1) 의 대량 생산에서 제조 공정이 가속화되고 비용이 절감된다.

납땜 공정이 끝난 후, 측정센서 (5) 가 플랜지 피이스 (6) 내로 유도될 수 있다. 측정센서 (5) 는 적절한 방법으로, 예를 들어 나사결합 연결 또는 클램핑 연결의 형태로 플랜지 피이스 (6) 에 결합된다. 측정센서 (5) 는 예를 들어 람다 센서 또는 탄화수소 센서 ( HC sensor ) 일 수 있다.

도 3 은 도 2 의 부분 확대도이다. 도 3 은 목부 (8) 의 구멍 림 (7) 과 플랜지 피이스 (6) 의 베어링 면 (10) 사이의 땜납층 (9) 을 보여주는데, 납땜 공정 후 이 땜납층은 플랜지 피이스 (6) 를 구멍 림 (7) 에 접합시킨다. 플랜지 피이스 (6) 가 목부 (8) 에 끼워맞춰지기 전에 또는 그 후에, 구멍 림 (7) 및/또는 베어링 면 (10) 에 땜납 (9) 이 바람직하게는 땜납 분말, 땜납 포일 또는 땜납 페이스트 형태로 가해질 수 있다. 적절하다면, 땜납을 가하기 전에 특정 영역에서 바람직하지 않은 납땜 접합을 방지하기 위해 아교층을 가하거나 또는 부동태층을 형성할 수 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 허니콤체 (1) 의 다른 실시형태의 일부를 보여준다. 이 경우 림 (7) 을 구비한 구멍 (12) 은 목부에 의해 형성되어 있지 않다. 구멍 림 (7) 또는 플랜지 피이스 (6) 의 대응 베어링 면 (10) ( 도시 안됨 ) 에 땜납 (9) 이 제공되어 있다. 납땜 공정이 실시된 후, 플랜지 피이스 (6) 와 구멍 림 (7) 사이에 접합이 형성된다. 허니콤 구조 (3) 는 측정센서 (5) 를 수용하는데 사용되는 빈 공간 (11) 을 구비하고 있다. 측정센서 (5) 는 적절한 방법으로, 예를 들어 나사결합 연결 또는 클램핑 연결 형태로 플랜지 피이스 (6) 에 결합된다.

본 발명에 따른 방법에 의해, 측정센서 (5) 의 수용을 위한 플랜지 피이스 (6) 를 갖는 관형 케이싱 (2) 을 구비한 허니콤체 (1) 의 제조가 단순해진다. 플랜지 피이스 (6) 는 열처리 공정 전과 열처리 공정 중에, 플랜지 피이스 (6) 의 위치가 관형 케이싱 (2) 에 대해 변하지 않은 상태에서 관형 케이싱 (2) 에 고정되어, 플랜지 피이스 (6) 와 관형 케이싱 (2) 사이의 확실한 접합이 형성된다.

참조번호 목록

1 허니콤체

2 관형 케이싱

3 허니콤 구조

4 판금층

5 측정센서

6 플랜지 피이스

7 구멍 림

8 목부

9 땜납

10 베어링면

11 빈 공간

12 구멍

13 점 용접

14 평활 판금층

15 분할 적층체

16 제 1 부분 적층체

17 제 2 부분 적층체

Claims (16)

1. 허니콤체의 제조 방법으로서,

   a. 판금으로 관형 케이싱을 제조하는 단계,

   b. 림으로 경계가 정해지는 구멍을 규정된 위치에서 상기 관형 케이싱의 판금에 형성하는 단계,

   c. 측정 센서용 플랜지 피이스를 상기 관형 케이싱의 구멍 림에 끼워맞추는 단계,

   d. 상기 관형 케이싱 안에 허니콤 구조를 넣는 단계, 및

   e. 단일 공통 열처리 공정을 이용하여 실시되는 납땜 또는 용접으로 상기 관형 케이싱을 상기 허니콤 구조 및 플랜지 피이스에 접합시키는 단계를 포함하며,

   상기 단계 a, b 및 c 를 임의의 원하는 순서로 실시할 수 있는 허니콤체의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구멍 림과 플랜지 피이스를 열처리 공정 전과 열처리 공정 중에 함께 유지되도록 형상화하는 것을 더 포함하는 허니콤체의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 최종 접합 공정 전에 상기 구멍 림에 상기 플랜지 피이스를 예비고정하는 단계를 더 포함하는 허니콤체의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 플랜지 피이스는 점 용접에 의해 상기 구멍 림에 예비고정되는 허니콤체의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 열처리 공정은 납땜 공정인 허니콤체의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 플랜지 피이스를 상기 구멍 림에 끼워맞추기 전에 또는 그 후에, 상기 구멍 림과 상기 플랜지 피이스의 어느 일방 또는 쌍방에 땜납 재료를 가하여 상기 납땜 공정을 행하는 것을 더 포함하는 허니콤체의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 땜납 재료는 땜납 분말, 땜납 페이스트와 땜납 포일로 이루어진 군에서 선택되는 허니콤체의 제조 방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 땜납 재료는 땜납 분말과 땜납 포일로 이루어진 군에서 선택되는 허니콤체의 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 땜납 재료는 땜납 분말인 허니콤체의 제조 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 허니콤 구조는 측정센서를 수용하기 위한 빈 공간을 구비하고 있는 허니콤체의 제조 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 목부를 제공함으로써 상기 구멍을 형성하는 허니콤체의 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 플랜지 피이스를 상기 목부 위에 끼워맞춘 후 그 플랜지 피이스를 상기 목부에 접합시키는 것을 더 포함하는 허니콤체의 제조 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 플랜지 피이스를 상기 목부 내로 끼워맞춘 후 그 플랜지 피이스를 상기 목부에 접합시키는 것을 더 포함하는 허니콤체의 제조 방법.
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