KR20070005500A

KR20070005500A - 배기 가스 처리 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20070005500A
Application number: KR1020060062339A
Authority: KR
Inventors: 비르스 게오르그; 벤쯔 마르코; 피터 자 닥터; 피터 자케 닥터
Original assignee: 제이 에버스파에허 게엠베하 운트 코 카게
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2007-01-10
Also published as: JP4909658B2; CN1891990B; CN1891990A; JP2007016785A; US20070009402A1; DE102005031677A1; DE102005031677B4; US7803327B2; KR101364816B1

Abstract

본 발명은 내연기관, 특히 자동차의 배기 가스 시스템에 관한 배기 가스 처리 장치(1)에 관한 것으로서, 하우징(2)과 하우징에 배치되고 주위에 베어링 소재(4)가 외장되는 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)로 구성된다.

하우징(2)에서 배기 가스 처리 삽입물(3)의 축 방향 위치 고정을 향상시키기 위해, 적어도 하나의 마찰 구조(5)가 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 제공된다.

Description

배기 가스 처리 장치 및 그 제조 방법{EXHAUST GAS TREATMENT AND THE RESPECTIVE MANUFACTURING PROCESS}

도 1 및 도 2는 다양한 실시예에서 배기 가스 처리 장치에 대한 개략적인 종단면을 각각 나타내고,

도 3 내지 도 6은 다른 실시예에서 배기 가스 처리 장치에 대한 개략적인 반쪽 종단면을 각각 나타내고,

도 7 및 도 8은 다양한 실시예에서 베어링 소재의 상면을 나타내고,

도 9 및 도 10은 다양한 제조 상태에서 이랑이 있는 평판 금속(ribbed expanded metal)의 상면을 나타내고,

도 11 내지 도 13은 다양한 실시예에서 그 제조 중의 배기 가스 처리 장치에 대한 개략적인 반쪽 종단면을 각각 나타내고,

도 14는 다른 실시예에서 도 6의 것과 같은 면을 나타내고,

도 15는 도 14에 따른 실시예에서 도 8의 것과 같은 면을 나타내고,

도 16은 또 다른 실시예에서 도 14의 것과 같은 면을 나타내고,

도 17은 도 16에 따른 실시예의 고정 삽입물을 나타내고,

도 18은 도 17에서 절단선 XVIII에 대한 단면을 나타내고,

도 19는 도 17에서 XIX의 방향에 따른 고정 삽입물의 측면을 나타낸다.

본 발명은 내연기관, 특히 자동차의 배기 시스템에 관한 배기 가스 처리 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 그러한 배기 가스 처리 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.

촉매 컨버터 또는 미립자 필터와 같은 배기 가스 처리 장치는 대개 하우징과 거기에 배치되는 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(insert), 바람직하게는 촉매 컨버터 요소 또는 미립자 필터 요소를 포함한다. 하우징에 각 삽입물을 수용하기 위해, 상기 삽입물은 베어링 소재(bearing material), 바람직하게는 베어링 매트(bearing mat)처럼 디자인된 베어링 소재에 의해 그 주위가 덮여진다. 예를 들면, 특히 모노리스(monoliths) 형태인 세라믹 삽입물의 경우에, 그러한 베어링 소재는 동시에 하우징, 바람직하게는 금속 재질의 하우징에서 축 방향으로 각 삽입물을 보호하는데 이용된다. 마지막으로, 베어링 소재는 그 설치 상태에서 방사상 응력하에 놓이게 된다. 동시에, 제조상의 허용 오차는 이러한 방식에 의해 보상될 수 있다.

그러나, 소정의 시간이 경과한 후, 베어링 소재가 내연기관 및/또는 배기 시스템의 작동으로 인해 변화를 겪는다는 것이 발견되었다. 방사상 압축 응력은 이러한 변화 또는 에이징(aging)으로 인해 감축될 수도 있다. 배기 가스 처리 삽입물과 하우징 사이의 축 방향 위치 고정의 강도는 그로 인해 감축되고, 작동을 일으 키는 관성력과 유동 저항의 효과로 인해 각 삽입물이 하우징에 대해 잘못 배치될 수 있는 위험이 발생한다. 이것은 그 삽입물의 파괴를 이끌 수 있고, 그리고 배기 가스 처리 장치와 전체 배기 시스템에 손상을 야기할 수 있다.

본 발명은 도입부에서 정의된 형태의 배기 가스 처리 장치에 대한 바람직한 실시예를 제공하는 문제에 관한 것이고, 이러한 실시예는 특히 각 배기 가스 처리 삽입물의 개선된 축 방향 고정을 특징으로 한다.

이러한 문제는 독립 청구항의 내용에 의해 본 발명을 통해 해결된다. 유용한 실시예들은 종속 청구항의 내용에 기재되어 있다.

상기 문제에 대한 첫 번째 해결 방안에 있어서, 본 발명은 각 배기 가스 처리 삽입물의 베어링 소재와 하우징 사이의 마찰을 증가시킨다는 일반적인 아이디어에 근거한다. 이것은 베어링 소재와 하우징 사이에 적어도 하나의 마찰 구조를 제공함으로써 이루어진다.

본 발명은, 종래의 배기 가스 처리 장치를 가지고 베어링 소재와 하우징 사이의 점착성 마찰(adhesive friction)이 베어링 소재 상의 방사상 응력을 통해 각 배기 가스 처리 삽입물과 하우징 사이에서 이루어지는 축 방향 고정에 가장 약하게 링크된다는 결과를 이용한다. 대개 베어링 소재와 하우징 사이의 상대적으로 낮은 마찰률(coefficient of friction)은, 적어도 금속 재질의 하우징과 세라믹 재질의 배기 가스 처리 삽입물의 경우에, 베어링 소재와 배기 가스 처리 삽입물 사이의 마 찰률보다 더 낮다. 점착성 마찰은 마찰률, 접촉면과의 수직력(normal force)에 따른 기능이기 때문에, 축상의 부하 증가 및/또는 베어링 소재의 방사상 응력의 감소에 따라서, 즉 수직력의 감소에 따라서 베어링 소재와 하우징 사이의 점착력(adhesion)은 처음에 감소하고, 베어링 소재에 의해 덮여있는 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물은 하우징에 대응하여 움직이기 시작한다.

베어링 소재와 접하는 하우징의 내부에, 예를 들면 내부를 적당히 거칠게 함으로써, 상기 마찰 구조를 전체적으로 디자인하는 것은 근본적으로 가능하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 마찰 구조는 분리된 구성 요소의 형태로 베어링 소재와 하우징 사이에 삽입되는 마찰 삽입물에 의해 이루어질 수도 있다. 하우징의 내부에 대한 부가적인 가공은 상대적으로 복잡하고 값이 비쌀 수 있다. 그와 대조적으로, 부가적인 마찰 삽입물은 상대적으로 값싸게 제조될 수 있고, 적은 노력으로 설치될 수 있다.

마찰 삽입물의 실시예를 위해, 다소 어떤 바람직한 가능성이 있다. 예를 들어, 양면 형태의 마찰성 필름이 고안될 수 있는데; 마찬가지로, 거친 표면을 가진 금속 스트립 또한 고안될 수 있다. 생산하기 쉽고 값이 싼 변형체(variant)에 대해, 각 마찰 삽입물은 그 제조 공정으로 인해 자동적으로 가장자리가 날카로운 장사방형(rhomboidal) 구조를 갖는 이랑이 있는 평판 금속(ribbed expanded metal)에 의해 형성될 수도 있다.

상기 문제를 해결하기 위한 두 번째 접근에 있어서, 본 발명은 각 배기 가스 처리 삽입물의 베어링 소재와 하우징 사이에 적어도 하나의 고정 삽입물을 도입하 는 일반적인 아이디어에 근거하는데, 이것은 한편으로는 베어링 소재를 보호하고, 다른 한편으로는 하우징 상에서 각 고정 삽입물을 보호한다. 상기 고정 삽입물의 사용으로 인해, 적절한 잠금 기술이 각 고정 삽입물 상에서 적어도 축 방향으로는 베어링 소재를 보호하는데 사용될 수 있고, 다른 한편으로는 하우징에 각 고정 삽입물을 붙이는데 사용될 수도 있다. 이때, 베어링 소재와 하우징 사이 및/또는 한편으로는 고정 삽입물과 베어링 소재 사이, 다른 한편으로는 고정 삽입물과 하우징 사이의 마찰은 더 이상 관련이 없다. 이러한 접근은 어떤 용도에는 유용할 수도 있다.

본 발명의 다른 중요한 특징과 이점들은 종속 청구항들, 도면들, 도면상의 그림에 대한 각각의 설명을 통해 도출된다.

전술한 특징들과 다음에 설명할 부분들은 주어진 특별한 조합에서뿐만 아니라 다른 조합에서도 사용될 수 있고, 또한 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 홀로 이용될 수도 있다는 것은 자명하다.

본 발명의 바람직한 구체적인 실시예는 도면에 도시되고, 다음 설명에서 더욱 상세하게 설명되며, 동일한 참조 번호는 동일 또는 유사하거나 또는 기능적으로 유사한 구성 요소를 나타내는데 이용된다.

그림들이 도면상에 각각 도시되어 있다.

도 1 내지 도 6에 따르면, 내연기관의 배기 시스템에 설치되기에 적합한, 바람직하게는 자동차에 설치되는 본 발명에 따른 배기 가스 처리 장치(1)는, 하우징(2)과, 거기에 배치되는 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)과, 베어링 소 재(4)를 포함한다. 베어링 소재(4)는 그 주위에서 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)을 외장하고, 설치된 상태에서 각 배기 가스 처리 삽입물(3)과 하우징(2) 사이에 방사상으로 배치된다. 베어링 소재(4)는 각 배기 가스 처리 삽입물(3)에 대한 지지체를 형성하고, 동시에 하우징(2)의 축 방향 고정을 형성한다. 축방향 고정을 향상시키기 위해, 본 발명에 따르면 적어도 하나의 마찰 구조(5)가 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 제공된다. 이러한 적어도 하나의 마찰 구조(5)가 구성됨으로써, 상기 적어도 하나의 마찰 구조(5)가 없는 다른 구성과 비교할 때, 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이의 점착성 마찰 또는 점착력이 현저하게 증가한다. 그렇게 하기 위해, 예를 들면 적어도 하나의 마찰 구조(5)가 구성됨으로써, 종래의 구성에서처럼 각 마찰 구조가 생략되었을 때 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 형성되는 마찰률보다 베어링 소재(4)에 대한 마찰률이 더 크게 형성된다.

적어도 하나의 마찰 구조(5) 구성은 바람직하게는, 베어링 소재(4)에 대비하여 베어링 소재(4)와 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3) 사이에 형성되는 마찰률과 대략적으로 동일하거나 더 큰 마찰률을 갖는 것을 목표로 한다. 그로 인해, 축 방향 부하는 증가하고, 그리고/또는 베어링 소재(4) 상의 축 방향 응력은 감소하며, 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이의 점착력은 베어링 소재(4)와 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3) 사이의 점착력보다 작지 않다는 것이 확실하다. 구체적으로는, 적어도 하나의 마찰 구조(5)가 베어링 소재(4)에 대해 적어도 0.4 또는 0.5 값의 마찰률을 가질 수 있다.

하우징(2)은 바람직하게는 금속 또는 박판으로 형성된다. 비록 여기에서 보 여지는 실시예에서는 오직 하나의 배기 가스 처리 삽입물만 각각의 경우에 나타나지만, 다른 실시예에서는 다수의 배기 가스 처리 삽입물(3)이, 특히 축 방향으로, 하우징(2)에 수용될 수 있다. 예를 들면, 각각의 배기 가스 처리 삽입물(3)은 모노리스(monolith)로 디자인될 수 있고, 바람직하게는 세라믹으로 형성된다. 촉매 컨버터 요소 또는 미립자 필터 요소와 같은 각 배기 가스 처리 삽입물(3)의 구성이 고안될 수 있다.

베어링 소재(4)는 각 배기 가스 처리 삽입물(3)을 감싸는 베어링 매트를 이루는 것이 바람직하다. 베어링 매트 및/또는 베어링 소재는 팽창되거나 또는 팽창되지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 베어링 소재(4)는 팽창 기능을 수행하기 위한 열 팽창 운모(mica)가 삽입된 세라믹 섬유를 포함한다. 게다가, 설치된 상태의 베어링 소재(4)는 하우징(2)과 베어링 매트(4) 사이에 설계된 적어도 하나의 마찰 선(frictional contour)(5)과 함께 프레스 되고/되거나 방사상으로 스트레칭 된다. 방사상 스트레칭으로 인해, 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 수직력이 형성되고, 그 크기는 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이의 점착성 마찰에 대한 결정적 요소가 된다.

도 1은 베어링 매트(4)에 접하는 하우징(2)의 내면(6)에 각 마찰 구조(5)가 결합되는 실시예를 나타낸다. 각 마찰 구조(5)는 분리된 구성 요소를 형성하지 않고 대신에 그 내면(6)과 완전히 결합된다. 예를 들면, 상기 결합된 마찰 구조(5)는 그 내면(6)을 거칠게 하고/하거나 겉면을 잘라내고/잘라내거나 이랑(rib)을 만들고/만들거나 가장자리를 톱니 형태로 형성함으로써 제조될 수 있다. 그렇게 하 기 위해, 규칙적인 패턴 또는 불규칙적인(stochastic) 거칠기가 이것을 이루기 위한 방법으로 제안된다. 각 마찰 구조(5)는 직선 및/또는 점 형태로 디자인될 수 있다. 마찬가지로, 2차원의 마찰 구조(5)도 가능하다. 특히 본 실시예처럼, 내면(6)의 축 단면에 걸쳐서, 바람직하게는 베어링 매트(4)의 전체 축 방향 길이에 걸쳐서 원기둥 구조로 연장되는 단일 마찰 구조(5)가 제공될 수 있다.

도 2 내지 도 6은 적어도 하나의 마찰 구조(5)가 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)에 의해 형성되거나, 또는 적어도 하나의 마찰 삽입물(7) 상에 형성되는 다른 실시예들을 나타낸다. 그런 마찰 삽입물(7)은 베어링 매트(4), 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3), 하우징(2)에 대해 분리된 구성 요소를 형성하고, 상기 분리된 구성 요소는 부가적으로 배기 가스 처리 장치(1)에 설치된다. 도 2 내지 도 6에서 설명된 실시예에서 상기 적어도 하나의 분리된 마찰 삽입물(7)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 통합된 마찰 구조(5)에 필수적으로 결합될 수 있다.

각 마찰 삽입물(7)은 베어링 소재(4)와 접하는 그 내부 또는 하우징(2)과 접하는 그 외부 또는 그 내부와 외부 모두에서 독점적으로 상기 마찰 구조를 가질 수 있다. 도 2에서, 마찰 구조(5)는 마찰 삽입물(7)의 외부와 마찰 삽입물(7)의 내부 모두에 형성된다. 이와 대조적으로, 도 3 내지 도 6에 따른 실시예에서, 각 마찰 삽입물(7) 상의 마찰 구조는 적어도 각 마찰 삽입물(7)의 내부에 형성된다. 그러나, 이것은 각 마찰 삽입물(7)의 외부의 마찰 구조(5)를 배제하는 것은 분명히 아니다. 본질적으로 각 마찰 삽입물(7)의 내부에 형성된 마찰 구조(5)는, 예를 들면 거칠기 또는 마찰률과 관련하여, 각 마찰 삽입물(7)의 외부에 형성된 마찰 구조(5)와 다르다.

도 1에 따른 실시예에서, 각 마찰 구조(5)는 하우징(2)의 내면(6)에 결합됨으로써 고정 배치된다. 도 2에 따른 실시예에서, 하우징(2)에 접하는 각 마찰 삽입물(7)의 각 마찰 구조(5)는, 예를 들면 마찰 삽입물(7)과 하우징(2) 사이를 따라서 높은 마찰률이 발생하도록 구성된다. 이러한 방식에서는, 또한 충분한 점착력이 마찰 삽입물(7)과 하우징(2) 사이에서 달성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(2)이 반구(half-shell) 형태로 제조될 때, 그러한 구성이 이루어질 수 있다. 이때 각 마찰 삽입물(7)은 특히 베어링 소재(4)가 외장되는 배기 가스 처리 삽입물(3)과 함께 하우징의 일측 반구(half-shell)에 쉽게 삽입될 수 있고, 이것은 하우징의 타측 반구와 결합하여 하우징(2)을 형성할 수 있다.

그러나, 배기 가스 처리 장치(1)의 제조에 있어서, 도 11 내지 도 13과 관련하여 더욱 상세하게 설명되는 방법이 넓게 사용된다; 이 방법에 있어서, 베어링 소재(4)가 감싸는 배기 가스 처리 삽입물(3)은 하우징(2)의 자켓(jacket)에 축 방향으로 삽입되고, 주위는 폐쇄된다. 마찰 구조(5)는 내장된 삽입물(3)의 축 방향 도입을 방해할 수 있다. 이 문제를 줄이기 위해, 하우징(2)에 접하는 각 마찰 삽입물(7)의 외부에 각 마찰 구조(5)를 구성하여, 하우징(2)과 마찰 삽입물(7) 사이에 비교적 낮은 마찰률이 형성되도록 하는 것이 기본적으로 가능하다. 마찬가지로, 마찰 삽입물(7)의 외부에 어떤 특별한 마찰 구조를 제공하지 않는 것도 기본적으로 가능하다.

하우징(2)에서 각 마찰 삽입물(7)의 축 방향 고정을 위해, 각 마찰 삽입물(7)이 특별한 수단을 통해 하우징(2)에 접착될 수도 있다.

도 3 내지 도 6에 따르면, 각 마찰 삽입물(7)이 너무 커서, 예를 들면 베어링 소재(4)를 넘어서 그리고/또는 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)을 넘어서 축 방향으로 돌출될 수 있다. 도 3에 따르면, 각 마찰 삽입물(7)은 하우징 자켓(8)과 하우징 깔때기(funnel)(10), 바람직하게는 입구의 깔때기(funnel) 사이에 형성되는 고리 모양의 공간(annular space)(9)에 축 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 하우징 깔때기(funnel)(10)는 주위 용접(11)에 의해 하우징 자켓(8)에 설치된다. 여기서 설명되는 실시예에서, 각 마찰 삽입물(7)은 고리 모양의 공간(9)으로 돌출되고, 동시에 상기 용접(11)은 각 마찰 삽입물(7)을 하우징(2)에 접합시키게 된다.

도 4에서 설명된 실시예에서, 각 마찰 삽입물(7)은 추가적인 용접에 의해 스폿 용접(spot welds)(12)의 형태로 하우징(2)에 접합된다. 도 4는 주위에서 베어링 소재(4)를 에워싸고, 몇몇 스폿 용접(12)에서 하우징(2)에 접합되는 단일 마찰 삽입물(7)을 나타낸다. 이와 대조적으로, 도 6은 주위를 따라 분포되고, 분리된 스폿 용접(12)으로 하우징(2)에 각각 접합되는 다수의 마찰 삽입물(7)을 구비하는 실시예를 나타낸다.

도 5에 따르면, 추가적인 구성 요소, 즉 각 마찰 삽입물(7)과 함께 하우징(2)에 설치되는 고리부(ring body)(13)가 각 마찰 삽입물(7)을 하우징(2)에 접합시키기 위해 제공될 수 있다. 마지막으로, 상기 고리부(13)는 각 마찰 삽입물(7) 에 대해 그 내면에 접하고, 주위 용접(14)으로 하우징(2)에 접합된다. 이 용접(14)을 통해, 각 마찰 삽입물(7)은 고리부(13) 및/또는 하우징(2)에 동시에 접합된다. 그러한 추가적인 고리부(13)는 특히 각 마찰 삽입물(7)이 비교적 작은 벽 두께를 가질 때 적절하고, 예를 들면 스폿 용접에 대해서는 적합하지 않다. 추가적으로, 고리부(13)는 다수의 마찰 삽입물(7)에 접합 할당됨으로써 그 축 방향 고정을 단순하게 한다. 하우징(2)에 고리부(13)를 스폿 용접함으로써, 모든 개개의 마찰 삽입물(7)은 동시에 하우징(2)에 접합된다. 도 5에 따르면, 고리부(13)는 하우징(2)에서 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)에 대해 축 방향 오프셋(offset)을 가지고 배치되고, 또한 예를 들면 상기 고리부(13)는 베어링 소재(4)에 대해 축 방향 단부를 제공할 수 있다.

도 7 및 도 8에 따르면, 특히 각 배기 가스 처리 삽입물(3) 위에 쉽게 감길 수 있도록 베어링 소재(4)를 박판 형태로 제조하는 것이 근본적으로 가능하다. 마찰 삽입물(7)을 베어링 소재(4)의 단부의 일부로서 베어링 소재(4) 위에 배치하는 것이 적절할 수도 있다. 예를 들면, 도 7 및 도 8에서 몇몇 스트립 형태의 마찰 삽입물(7)은 베어링 소재(4) 위에 나란히 배치된다. 도 7에 따른 실시예에서, 마찰 삽입물(7)은 베어링 소재(4)의 축 방향 길이 내에서 확장되고, 베어링 소재 망(web)의 망 넓이와 일치한다. 이와 대조적으로, 도 8에 따른 변형에서, 마찰 삽입물(7)은 베어링 소재(4) 위 축 방향으로 확장된다. 그 설치된 상태에서, 도 6에 따른 실시예에 이르게 된다.

각 마찰 삽입물(7)은 열 저항 및 특히 스테인리스 스틸과 같은 스케 일(scale) 저항의 금속으로 구성되는 것이 적절하다. 도 9 및 도 10에 따르면, 바람직한 실시예에서 각 마찰 삽입물은 이랑이 있는 평판 금속(ribbed expanded metal)(15)으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 이랑이 있는 평판 금속(15)은 평판 금속 플레이트(16)에 다수의 평행 슬롯을 형성함으로써 제조될 수 있다. 이때, 도 10에 도시된 바와 같이 슬롯들이 넓어지면서 다이아몬드 형태의 통로(openings)를 형성하도록, 상기 평판(16)은 화살표(17) 방향으로 슬롯들에 수직하게 펼쳐진다. 이때 금속 플레이트 소재는, 통로를 둘러싸고, 또한 스트레칭으로 인해 금속 플레이트의 평면 외부로 솟아오르는 이랑(ribs)을 형성한다. 이러한 이랑들은 비교적 예리한 가장자리를 구비함으로써, 평판 금속(expanded metal)(15)이 적어도 일측 방향으로 매우 높은 마찰률을 형성하는 것이 가능하게 된다.

위에서 이미 설명된 바와 같이, 각 마찰 구조(5)가 하우징(2)과 그 기능에 따라 삽입되는 구성 요소 사이에 마찰을 증가시킬 때, 베어링 소재(4)로 외장된 배기 가스 처리 삽입물(3)의 하우징(2)에 대한 축 방향 삽입에는 문제들이 발생될 수 있다. 한편으로는 이러한 마찰이 손상을 일으킬 수도 있고, 다른 한편으로는 각 마찰 구조(5)가 그 기능에 대해 무뎌질 수도 있다.

이러한 문제들을 줄이기 위한 바람직한 제조방법에 따르면, 각 배기 가스 처리 삽입물(3)의 하우징(2)에 대한 축 방향 삽입에서 각 마찰 구조(5)와 하우징(2) 사이 및/또는 각 마찰 구조(5)와 베어링 소재(4) 사이에 어셈블리 보조 피복(assembly aid sheathing)(18)이 방사상으로 설치되는 방식이 제안된다. 어셈블 리 보조 피복(18)은 낮은 마찰률로 특징되고, 그로 인해 각 마찰 구조(5)를 비활성화시키게 된다. 이로 인해 구성 요소는 마찰이 감소되면서 하우징(2)에 도입될 수 있고, 생산이 크게 단순화될 수 있다. 상기 어셈블리 보조 피복(18)은 배기 가스 처리 장치(1)의 마지막 작동 중에 휘발되도록 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 어셈블리 보조 피복(18)은 적절한 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 상기 어셈블리 보조 피복(18)은 어셈블리의 작동만을 위해 각 마찰 구조(5)가 비활성화되도록 구성될 수 있고, 이때 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 형성되는 방사상 응력으로 인한 플로우(flow) 프로세스 또는 크립(creep) 프로세스로 인해 무너짐으로써 각 마찰 구조(5)를 재활성화시키게 된다.

도 11 내지 도 13에 따르면, 베어링 소재(4)로 외장된 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)은 삽입 깔때기(funnel)(19)에 의해 하우징 자켓(8)에 축 방향으로 삽입된다. 이 과정에서, 베어링 소재(4)는 방사상으로, 예를 들면 대략 그 두께의 50% 정도로 압축되어, 압축된 상태에서 바람직한 방사상 응력, 즉 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 바람직한 방사상 압축 응력을 달성할 수 있게 된다.

도 11에 따른 실시예에서, 베어링 소재(4)는 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)을 제공받고, 그 내부와 외부 모두에서 마찰 구조(5)를 번갈아 제공받는다. 외부 상의 마찰 구조(5)는 어셈블리 보조 피복(18)에 의해 비활성화된다. 마지막으로, 어셈블리 보조 피복(18)의 외부에는 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)을 제공받는 베어링 소재(4)가 구성된다. 배기 가스 처리 삽입물(3), 베어링 소재(4), 마찰 삽입물(7), 그리고 어셈블리 보조 피복(18)에 의해 형성되는 구성 요소의 삽입 또는 도 입은, 화살표(20)에 의해 지시되는 바와 같이, 그 때문에 단순화된다.

도 12에 도시된 실시예에서, 각 마찰 구조(5)는 도 1의 실시예에 따른 하우징 자켓(8)의 내면(6)에 결합된다. 여기서, 어셈블리 보조 피복(18)은 하우징(2)에 배치되고, 각 마찰 구조(5)는 비활성화되는 것이 바람직하다. 어셈블리 보조 피복(18)은 삽입 깔때기(19)를 따라 확장되어, 베어링 소재(4)로 외장된 삽입물(3)의 삽입을 용이하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 어셈블리 삽입 피복(18)은 삽입 깔때기(19)에 접합될 수 있다.

도 13은 또 다른 특징으로 나타내는데, 왜냐하면 베어링 소재(4)로 외장된 배기 가스 처리 삽입물(3)이 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)에 의해 하우징 자켓(8)으로 당겨지기 때문이다. 이에 상당하는 당김 도구가 21로 표현되고, 반면에 적용된 장력은 화살표(22)로 나타내진다. 삽입물(3)의 삽입은 압축 응력에 의해 지지될 수 있다.

배기 가스 처리 삽입물(3), 베어링 소재(4), 그리고 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)을 구성하는 구성 요소의 하우징 자켓(8)에 대한 축 방향 삽입에서 베어링 소재(4)에 대한 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)의 축 방향 미끄러짐(slippage)을 방지하기 위해, 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)은 배기 가스 처리 삽입물(7)에 접합될 수도 있다. 예를 들면, 적어도 하나의 적절한 고정 밴드가 제공될 수 있고, 삽입 방향에서 전방 축 방향 끝단면으로 확장되어, 그 단부에서 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)에 연결된다. 마찬가지로, 스트립 형태의 마찰 삽입물(7)이 전방 끝단면으로 확장되는 방식으로 배치될 수 있다. 다수의 그런 벽 형태의 마찰 삽입물(7)이 그 끝단면에서 교차할 수 있다.

본질적으로, 각 마찰 삽입물(7)을 베어링 소재(4)에 고정 접합시키는 것이 가능하다. 예를 들면 구멍이 형성된 플레이트와 같은 실시예에서, 각 마찰 삽입물은 통로들(passages)을 구비할 수 있고, 베어링 소재(4)의 제조 시간에 이미 다소 정형화된 방식으로 그것들에 연결될 수 있다. 만일 마찰 삽입물(7)과 베어링 소재(4) 사이에서 베어링 소재(4)에 연결되는 마찰 삽입물(7)로 인해 마찰 구조(5)가 더 이상 본질적으로 필요하지 않다면, 그 마찰 구조는 생략될 수도 있다. 추가적으로, 각 마찰 삽입물(7)이 적절한 방식으로 하우징(2)에 축 방향으로 고정되면, 마찰 구조(5)도 마찰 삽입물(7)과 하우징 사이에서 생략될 수 있다. 만일 어떤 마찰 구조(5)도 마찰 삽입물의 내부 또는 외부에 필요하지 않다면, 그 마찰 삽입물(7) 대신에 어떤 특별한 마찰 구조(5)를 가지지 않는 변경된 삽입물 또는 고정 삽입물도 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 마찰 구조(5) 없이 작동하는 하우징(2)에서 베어링 소재(4)의 축 방향 고정을 향상시키기 위한 다른 접근을 구성한다. 만일, 이러한 다른 접근을 이루기 위해, 각 삽입물 또는 고정 삽입물이 베어링 소재(4)에 고정 연결되면, 이때 이 해결책은 많은 복잡성을 야기할 수 있다.

마찰 구조(5) 또는 마찰 삽입물(7)을 사용하지 않는 배기 가스 처리 장치(1)의 실시예들은 도 14 내지 도 19를 근거로 하여 이하에서 더욱 상세하게 설명되고, 대신에 각각 전술한 고정 삽입물(24) 중 하나를 가진다. 도 14에 따르면, 다수의 그러한 고정 삽입물들(24)이 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 방사상으로 배치되고, 그 주위를 따라서 분포되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 그 고정 삽입물 들(24)은 스폿 용접(12)에 의해 하우징(2)에 접합된다. 도 14에 도시된 고정 삽입물들(24)은 베어링 소재(4)에 대한 축 방향 고정을 형성한다. 한편, 베어링 소재(4)는 고정 삽입물들(24)을 통해 하우징(2)에 축 방향으로 고정된다. 예를 들면, 이러한 축 방향 고정은, 각 고정 삽입물(24)이 그 배출 단부(outflow end)에서 내부에 방사상으로 돌출되고 내부로 구부러진 가장자리(25)를 가진다는 사실에 의해 이루어진다. 상기 가장자리(25)는 배출 단부에서 베어링 소재(4) 너머로 확장된다. 이러한 방식에서, 고정 삽입물(24)은 베어링 소재(4)에 대한 인장 앵커(tensile anchor)로서 작용한다.

도 15에 따르면, 이러한 고정 삽입물들(24)은 그 제조 단계에서 이미 베어링 소재(4)에 접합될 수 있고, 따라서 배기 가스 처리 장치(1)의 어셈블리를 단순화시키게 된다. 상기 실시예에서 고정 삽입물들(24)이 축 방향에서 베어링 소재(4)를 지나, 즉 한편으로는 스폿 용접(12)을 제조하기 위해 제공되는 단부에서, 그리고 다른 한편으로는 그 가장자리(25)에서, 스트립 형태의 베어링 소재(4)의 세로 방향을 가로질러서 돌출된다고 할 수 있다.

도 16에 따르면, 또 다른 실시예에서 고정 삽입물들(24)은, 베어링 소재(4)에 접하는 측면에서 톱니 모양의 구조(toothed structure)를 가짐으로서 베어링 소재(4)에 접합될 수 있고, 상기 톱니 모양의 구조는 베어링 소재(4)에 맞물리고, 베어링 소재(4)를 관통한다. 베어링 소재(4)에 대한 톱니 구조(26)의 정형화된 맞물림(form-fitting engagement)으로 인해, 베어링 소재는 각 고정 삽입물(24)에 적어도 축 방향으로는 적절하게 고정된다. 그러한 톱니 구조(26)는 위에서 설명된 실 시예의 마찰 구조(5)의 거칠기(roughness)보다 훨씬 더 큰 정도가 된다.

도 17 내지 도 19에 따르면, 각 고정 삽입물(24)은 베어링 소재(4)에 할당된 영역에서 'U'형태의 단면(27)을 가질 수 있다. 상기 톱니 구조(26)는 'U'형태의 단면(27) 반대측 레그들(legs)에 형성될 수 있다. 각각의 톱니(teeth) 또는 갈퀴(prongs)는 절단, 두드림 및/또는 구부림으로 제조될 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 고정 삽입물(24)은 비교적 값싸게 제조될 수 있다.

다른 실시예에서, 고정 삽입물(24)은 톱니 구조(26) 대신에 네일(nail) 구조를 가질 수도 있고, 상기 네일 구조는 내부에 방사상으로 돌출되는 다수의 네일로 특징된다. 이러한 네일들은 베어링 소재(4)에 맞물리고, 따라서 각 고정 삽입물(24) 상에 베어링 소재(4)의 적절한 축 방향 고정을 형성한다.

하우징(2)에 대한 각 마찰 삽입물(7)의 고정을 위해 위에서 설명된 특징들은 각 고정 삽입물들(24)에 대해서도 이루어질 수 있다. 마찬가지로, 마찰 삽입물(7)에 대해 위에서 설명된 프로세스 특징들은 고정 삽입물(24)을 구비하는 실시예에 대해서도 실행될 수 있다.

도 1 내지 도 6, 도 11 내지 도 14 그리고 도 16은 세로 방향 중심축을 도면 번호 23으로 나타낸다.

본 발명을 통해 제안된 바에 따르면, 베어링 소재와 하우징 사이의 마찰 구조로 인해, 베어링 소재와 하우징 사이의 마찰률은 현저하게 증가될 수 있고, 그로 인해 베어링 소재와 하우징 사이의 첨착력이 향상된다.

Claims

내연기관, 특히 자동차의 배기 시스템에 있어서,

하우징(2)을 구비하고,

하우징(2)에 배치되고 주위에 베어링 소재(4)로 외장된 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)을 구비하며,

적어도 하나의 마찰 구조(5)가 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
제1항에 있어서,

적어도 하나의 마찰 구조(5)가 베어링 소재(4)와 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3) 사이의 마찰률과 대략 동일하거나 더 크게 베어링 소재(4)에 대한 마찰률을 가지거나,

적어도 하나의 마찰 구조(5)가 베어링 소재(4)에 대해 적어도 0.4 또는 0.5의 마찰률을 가지거나,

적어도 하나의 마찰 구조(5)가, 마찰 구조(5) 없이 또는 마찰 구조들(5) 없이 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 형성되는 마찰률보다 더 크게 베어링 소재(4)에 대한 마찰률을 가지거나,

중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

적어도 하나의 마찰 구조(5)가 베어링 소재(4)에 접하는 하우징(2)의 내면(6)에 결합되거나,

적어도 하나의 마찰 구조(5)가 베어링 소재(4)에 접하는 하우징(2)의 내면(6)을 거칠게 하고/하거나 겉면을 잘라내고/잘라내거나 이랑(rib)을 만들고/만들거나 가장자리를 톱니 형태로 형성함으로써 구성되거나,

적어도 하나의 마찰 구조(5)가 평면 및/또는 선 및/또는 점의 형태로 구성되거나,

중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

적어도 하나의 마찰 구조(5)가 적어도 하나의 마찰 삽입물(7)에 의해 형성되거나 또는 적어도 하나의 마찰 삽입물(7) 상에 형성되고, 각 마찰 삽입물(7)은 베어링 소재(4), 배기 가스 처리 삽입물(3) 및 하우징(2)에 대해 분리된 요소를 이루거나,

각 마찰 삽입물(7)은 베어링 소재(4)에 대해 그리고/또는 하우징(2)에 대해 마찰 구조(5)를 구비하거나,

각 마찰 삽입물(7)이 이랑이 형성된 평판 금속(ribbed expanded metal)에 의해 형성되거나,

중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
내연기관, 특히 자동차의 배기 시스템에 있어서,

하우징(2)을 구비하고,

하우징(2)에 배열되고 베어링 소재(4)에 의해 주위가 외장되는 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)을 구비하며,

적어도 하나의 고정 삽입물(4)이 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 배치되고, 하우징(2) 상에 설치되며, 베어링 소재(4)에 적어도 축 방향으로 접합되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
제5항에 있어서,

각 고정 삽입물(24)이 장력 앵커(tension anchor)로서 구성되거나,

각 고정 삽입물(24)이 베어링 소재(4)의 하단부 후방에 형성되거나;

각 고정 삽입물(24)이 베어링 소재(4)에 형성되는 톱니 구조(26) 또는 네일 구조를 구비하거나;

각 고정 삽입물(24)이 그 레그에 형성되는 톱니 구조(26)를 가지는 "U" 형태의 단면(27)을 구비하거나,

중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

각 삽입물(7; 24)이 하우징(2)에 접합되거나;

각 삽입물(7; 24)이 베어링 소재(4)에 고정 연결되거나;

각 삽입물(7; 24)이 열 저항 및/또는 스케일 저항 소재로 구성되거나;

몇몇 삽입물(7; 24)이 그 주위를 따라 분포되는 구조로 배치되거나;

단일 삽입물(7; 24)이 그 주위에 베어링 소재(4)를 외장하거나;

적어도 하나의 삽입물(7; 24)이 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)을 지나서 축 방향으로 돌출되거나;

적어도 하나의 삽입물(7; 24)이 하우징 자켓(8)과 하우징 깔때기(funnel)(10) 사이의 고리 모양의 공간(annular space)(9)에 축 방향으로 돌출되거나;

적어도 하나의 삽입물(7; 24)이 하우징 깔때기(10)를 하우징 자켓(8)에 접합시키는 용접(11)에 의해 동시에 하우징(2)에 접합되거나;

각 삽입물(7; 24)이 고리부(ring body)(13)를 구비하는 하우징(2)에 접합되거나;

고리부(13)가 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)에 대해 하우징(2)에 축 방향 오프셋을 가지고 배치되거나;

중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

베어링 소재(4)가 팽창 또는 비팽창 베어링 매트이거나;

적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)가 모노리스이거나;

적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)가 세라믹으로 이루어지거나;

적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)가 촉매 컨버터 요소 또는 미립자 필터 요소로 구성되거나;

베어링 소재(4)가 하우징(2)과 베어링 소재(4) 사이에 배치되는 적어도 하나의 마찰 선(frictional contour)(5)을 가지고 방사상으로 압축되거나;

중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치.
제1항 내지 제8항에 중 어느 한 항에 따른 내연기관, 특히 자동차의 배기 시스템에 관한 배기 가스 처리 장치를 제조하는 방법에 있어서,

적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)이 그 주위에 베어링 소재(4)로 외장되고;

베어링 소재(4)로 외장된 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)이 내면(6)에 적어도 하나의 마찰 구조(5)가 제공되는 하우징(2)에 도입되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치의 제조 방법.
제1항 내지 제8항에 중 어느 한 항에 따른 내연기관, 특히 자동차의 배기 시스템에 관한 배기 가스 처리 장치를 제조하는 방법에 있어서,

적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)이 그 주위에 베어링 소재(4)로 외장되고;

베어링 소재(4)로 외장된 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)이 적어도 하나의 삽입물(7; 24)과 함께 하우징(2)에 도입되고, 이때 상기 적어도 하나의 삽입물(7; 24)은 베어링 소재(4)와 하우징(2) 사이에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치의 제조 방법.
제10항에 있어서,

각 삽입물이 고정 삽입물(24) 또는 마찰 삽입물(7)이거나,

적어도 하나의 삽입물(7; 24)이 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)을 외장하는 시간에 이미 베어링 소재(4)에 연결되거나;

베어링 소재(4)로 외장된 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)이 하우징(2)에 도입되기 전에 그 주위에 삽입물(7; 24)로 외장되거나;

적어도 하나의 삽입물(7; 24)이 적어도 하우징(2)에 대한 삽입을 위해 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)에 접합되거나;

적어도 하나의 삽입물(7; 24)이 하우징에 삽입된 후에 그 하우징(2)에 접합되거나;

베어링 소재(4)로 외장된 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)이 하우징(2)에 대한 삽입을 위해 적어도 하나의 삽입물(7; 24)에 의해 하우징(2)에 축 방향으로 당겨지거나;

중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치의 제조 방법.
제9항 내지 제11항에 있어서,

베어링 소재(4)로 외장된 적어도 하나의 배기 가스 처리 삽입물(3)이 하우징(2)에 삽입되기 전에, 어셈블리 보조 피복(assembly aid sheathing)(18)이 베어링 소재(4)와 적어도 하나의 마찰 구조(5) 사이 또는 적어도 하나의 삽입물(7; 24)과 하우징(2) 사이에 방사상으로 위치되는 방식으로 배치되거나;

어셈블리 보조 피복(18)이 배기 가스 처리 장치(1)의 최후 작동 중에 휘발되도록 구성되거나;

중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리 장치의 제조 방법.