KR101755508B1 - 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

촉매 컨버터용 배기 연결유닛 및 그 제작방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛은 터보 차저와, 상기 터보 차저의 하류측에 배치되는 웜업 촉매컨버터를 상호 연결하기 위한 것으로, 일단이 상기 터보 차저에 장착되는 플랜지; 및 하나의 원통형 파이프를 밴딩, 컷팅 및 하이드로 포밍 성형을 통해 일체형으로 제작되며, 상기 플랜지의 타단에 일단이 연결되고, 타단은 상기 웜업 촉매 컨버터에 연결되는 연결부재를 포함한다.

Description

촉매 컨버터용 배기 연결유닛 및 그 제조방법{EXHAUST CONNECTING UNIT FOR CATALYTIC CONVERTER AND MANUFACTURING METHOD IN THE SAME}
본 발명은 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스를 외부로 배출하는 배기라인에 설치되는 터보 차저와 웜업 촉매 컨버터를 연결하도록 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 보다 큰 출력을 얻을 수 있도록 터보 차저(Turbo-charge)가 구비된다.
이와 같이 터보 차저를 적용한 엔진은 터보 차저의 압축기에 의해 배기가스나 외부공기를 흡입하여 압축시키고, 이때 발생된 과급공기(고온의 압축공기)를 엔진측으로 공급한다.
이러한 터보 차저는 웜업 촉매 컨버터와 콘 형상의 배기 연결유닛을 통해 연결되며, 상기 배기 연결유닛은 배기가스를 웜업 촉매 컨버터로 공급하는 통로의 기능을 한다.
여기서, 종래의 배기 연결유닛은 터보 차저에 장착되는 플랜지와, 상부 콘 부재와 하부 콘 부재로 구성되어 상호 용접을 통해 결합되며, 플랜지가 선단에 용접으로 장착되는 연결 파이프를 포함한다.
그러나 상기와 같은 종래의 배기 연결유닛은 각각의 구성요소가 용접을 통해 상호 결합되어 용접 부분이 과다해지고, 배기가스의 고열에 견디도록 주물재질로 제작됨에 따라, 중량이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 용접 부분은 고온의 배기가스에 의해서 재질특성이 변화될 수 있어 용접 부분에서 배기가스의 리크가 발생될 수 있고, 내구성이 저하될 수 있다.
이에 따라, 터보 차저가 구비된 차량에서는 진동과 온도변화율이 크기 때문에, 터보 차저와 웜업 촉매컨버터를 연결하는 배기 연결유닛의 구조개선이 요구되는 실정이다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배기가스를 외부로 배출하는 배기라인에 설치되는 터보 차저와 웜업 촉매 컨버터를 연결하도록 동일 재질로 구성하여 경량화를 도모하고, 용접 부분을 최소화하여 배기가스의 누출 방지 및 내구성을 향상시키도록 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛은 터보 차저와, 상기 터보 차저의 하류측에 배치되는 웜업 촉매컨버터를 상호 연결하기 위한 것으로, 일단이 상기 터보 차저에 장착되는 플랜지; 및 하나의 원통형 파이프를 밴딩, 컷팅 및 하이드로 포밍 성형을 통해 일체형으로 제작되며, 상기 플랜지의 타단에 일단이 연결되고, 타단은 상기 웜업 촉매 컨버터에 연결되는 연결부재; 를 포함하되, 상기 연결부재는 밴딩 성형을 통해 하나의 원통형 파이프에서 중앙부분을“U”자 형상으로 절곡 성형하고, 밴딩 성형이 완료된 파이프를 “L”자 형상으로 컷팅한 후에 하이드로 포밍(hydro－forming) 성형으로 전체 형상 및 양단부를 확관 성형하여 제작될 수 있다.
상기 플랜지는 상기 터보 차저에 연결되는 연결부; 및 상기 연결부재의 내부로 삽입되는 삽입부를 포함할 수 있다.
상기 연결부와 상기 삽입부의 사이에는 상기 연결부재의 일단이 지지되는 걸림턱이 형성될 수 있다.
상기 플랜지는 오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 주조를 통해 성형될 수 있다.
삭제
상기 연결부재에는 내부에서 외부로 관통되는 적어도 하나의 센서 장착홀이 형성될 수 있다.
상기 연결부재는 오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 제작방법은 터보 차저와, 상기 터보 차저의 하류측에 배치되는 웜업 촉매컨버터를 상호 연결하기 위한 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 제작방법에 있어서, 주조를 통해 플랜지를 제작하는 단계; 상기 플랜지와 동일한 재질로 형성되는 하나의 원통형 파이프에서 중앙부분을“U”자 형상으로 밴딩 성형하는 단계; 밴딩 성형이 완료된 파이프를 “L”자 형상이 되도록 컷팅하는 단계; 컷팅이 완료된 파이프를 하이드로 포밍을 통하여 전체 외형을 성형하고, 양단부를 확관하여 연결부재를 제작하는 단계; 및 상기 플랜지를 성형이 완료된 상기 연결부재의 일단에 용접을 통해 결합하는 단계를 포함한다.
상기 플랜지와 연결부재는 오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 및 그 제조방법에 의하면, 배기가스를 외부로 배출하는 배기라인에 설치되는 터보 차저와 웜업 촉매 컨버터를 연결하도록 동일 재질로 구성하여 경량화를 도모하고, 용접 부분을 최소화하여 배기가스의 누출 방지 및 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 밴딩 성형과 하이드로 포밍 성형을 통하여 일체형으로 연결부재를 제작함으로써, 종래에 비해 성형성 및 생산성을 향상시키는 효과도 있다.
또한, 플랜지의 용접을 제외하고 용접 작업을 제거함으로써, 연결부재의 열해 및 물성변화를 방지하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛이 적용된 배기 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛에 적용되는 연결부재의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 제작방법의 공정 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛이 적용된 배기 시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛의 측면도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛(100)이 적용되는 배기가스 배기 시스템은 엔진(10), 터보 차저(20), 웜업 촉매 컨버터(30) 및 머플러(40)를 포함할 수 있다.
즉, 엔진(10)에서 배출되는 배기가스는 배기 매니폴드를 통해 상기 터보 차저(20)로 유입되고, 상기 터보 차저(20)의 출구로 배출되는 배기가스는 상기 웜업 촉매 컨버터(30)로 상기 배기 연결유닛(100)을 통해 공급된다.
상기 웜업 촉매 컨버터(30)에서 배출되는 배기가스는 상기 머플러(40)를 통해서 차량의 외부로 배출된다. 상기 웜업 촉매 컨버터(30)의 기능에 대해서는 공지기술을 참조하며 그 상세한 설명은 생략한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛(100)은 상기 터보 차저(20)와, 상기 터보 차저(20)의 하류측에 배치되는 상기 웜업 촉매컨버터(30)를 상호 연결하기 위해 적용된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛(100)은 플랜지(110)와 연결부재(120)를 포함한다.
상기 플랜지(110)는 일단이 상기 터보 차저(20)에 볼트 체결을 통해 장착된다.
여기서, 상기 플랜지(110)는 오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 주조를 통해 성형될 수 있다.
이러한 플랜지(110)는 상기 터보 차저(20)에 연결되는 연결부(111)와, 상기 연결부(112)로부터 일체로 연장되어 상기 연결부재(120)의 내부로 삽입되는 삽입부(114)를 포함할 수 있다.
상기 삽입부(114)는 상기 연결부재(120)의 일단에 삽입되도록 그 외경이 상기 연결부재(120)의 내경 보다 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 삽입부(114)는 상기 연결부재(120)에 억지 끼움 결합된 상태로, 용접을 통해 결합될 수 있다.
상기 삽입부(114)는 상기 플랜지(110)와 상기 연결부재(120)의 사이에서 열 차단 기능을 하도록 상기 연결부재(120)와 이중으로 겹쳐질 수 있다.
이에 따라, 상기 연결부재(120)의 일단부가 고온의 배기가스에 직접 노출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 플랜지(110)와 결합되는 상기 연결부재(120)의 일단부에서 열변형 발생 및 배기가스가 누출되는 것을 방지하여 내구성이 향상될 수 있다.
여기서, 상기 연결부(112)와 상기 삽입부(114)의 사이에는 상기 연결부재(120)의 일단이 지지되는 걸림턱(116)이 형성될 수 있다. 상기 걸림턱(116)은 상기 연결부재(120)에 상기 삽입부(114)를 삽입할 경우, 상기 연결부재(120)의 일단이 접촉됨으로써, 상기 삽입부(114)가 완전히 삽입되었는지를 판단할 수 있다.
그리고 상기 연결부재(120)는 하나의 원통형 파이프를 밴딩, 컷팅 및 하이드로 포밍 성형을 통해 일체형으로 제작되며, 상기 플랜지(110)의 타단에 일단이 연결되고, 타단은 상기 웜업 촉매 컨버터(30)에 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛에 적용되는 연결부재의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 연결부재(120)는 원통 형상의 직선 파이프(S1)를 밴딩 성형을 통해 중앙부분을 “U”자 형상으로 절곡 성형한다(S2). 그런 후, “U”자 형상의 중앙을 컷팅하고(S3), 2 개로 분리된 파이프를 “L”자 형상으로 각각 컷팅한다(S4).
그런 후, 컷팅이 완료된 “L”자 형상의 파이프를 하이드로 포밍(hydro－forming) 성형으로 전체 형상 및 양단부를 확관 성형한다(S5).
여기서, 상기 연결부재(120)에는 내부에서 외부로 관통되는 두 개의 센서 장착홀(122)이 형성된다. 상기 센서 장착홀(122)에는 배기가스의 특성을 감지하는 센서(미도시)가 장착될 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 연결부재(120)는 오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 형성될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛(100)의 제작방법을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 제작방법의 공정 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 제작방법은 오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 주조를 통해 상기 플랜지(110)를 제작하고(S1), 상기 플랜지(110)와 동일한 오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 형성되는 하나의 원통형 파이프에서 중앙부분을“U”자 형상으로 밴딩 성형한다(S20).
그런 후, 양 단부로부터 중앙부분이“U”자 형상으로 밴딩 성형이 완료된 파이프를“L”자 형상이 되도록 2 번 컷팅 한다(S30).
컷팅이 완료된 “L”자 형상의 파이프는 하이드로 포밍을 통하여 전체 외형을 성형하고, 양단부를 확관하여 상기 연결부재(120)로 제작한다(S40).
그리고 상기 플랜지(110)를 성형이 완료된 상기 연결부재(120)의 일단에 상기 삽입부(114)를 삽입한 상태로, 용접을 통해 결합하여(S50) 배기 연결유닛(100)의 제작을 완료한다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 촉매 컨버터용 배기 연결유닛(100) 및 그 제조방법을 적용하면, 배기가스를 외부로 배출하는 배기라인에 설치되는 상기 터보 차저(20)와 상기 웜업 촉매 컨버터(30)를 연결하도록 동일 재질로 구성하여 경량화를 도모하고, 용접 부분을 최소화하여 배기가스의 누출 방지 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 원형 파이프를 밴딩 성형과 하이드로 포밍 성형을 이용해 일체형이 되도록 상기 연결부재(120)를 제작함으로써, 종래에 비해 성형성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 플랜지(110)의 용접을 제외하고 용접 작업을 제거함으로써, 상기 연결부재(120)의 열해 및 물성변화를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 배기 연결유닛
110 : 플랜지
112 : 연결부
114 : 삽입부
116 : 걸림턱
120 : 연결부재
122 : 센서 장착홀

Claims (9)

  1. 터보 차저와, 상기 터보 차저의 하류측에 배치되는 웜업 촉매컨버터를 상호 연결하기 위한 것으로,
    일단이 상기 터보 차저에 장착되는 플랜지; 및
    하나의 원통형 파이프를 밴딩, 컷팅 및 하이드로 포밍 성형을 통해 일체형으로 제작되며, 상기 플랜지의 타단에 일단이 연결되고, 타단은 상기 웜업 촉매 컨버터에 연결되는 연결부재; 를 포함하되,
    상기 연결부재는 밴딩 성형을 통해 하나의 원통형 파이프에서 중앙부분을“U”자 형상으로 절곡 성형하고, 밴딩 성형이 완료된 파이프를 “L”자 형상으로 컷팅한 후에 하이드로 포밍(hydro－forming) 성형으로 전체 형상 및 양단부를 확관 성형하여 제작되는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지는
    상기 터보 차저에 연결되는 연결부; 및
    상기 연결부재의 내부로 삽입되는 삽입부:
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결부와 상기 삽입부의 사이에는 상기 연결부재의 일단이 지지되는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지는
    오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 주조를 통해 성형되는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재에는
    내부에서 외부로 관통되는 적어도 하나의 센서 장착홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재는
    오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛.
  8. 터보 차저와, 상기 터보 차저의 하류측에 배치되는 웜업 촉매컨버터를 상호 연결하기 위한 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 제작방법에 있어서,
    주조를 통해 플랜지를 제작하는 단계;
    상기 플랜지와 동일한 재질로 형성되는 하나의 원통형 파이프에서 중앙부분을“U”자 형상으로 밴딩 성형하는 단계;
    밴딩 성형이 완료된 파이프를 “L”자 형상이 되도록 컷팅하는 단계;
    컷팅이 완료된 파이프를 하이드로 포밍을 통하여 전체 외형을 성형하고, 양단부를 확관하여 연결부재를 제작하는 단계; 및
    상기 플랜지를 성형이 완료된 상기 연결부재의 일단에 용접을 통해 결합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 제작방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플랜지와 연결부재는
    오스테나이트 계열의 탄소 합금강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 컨버터용 배기 연결유닛 제작방법.
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