KR20070052766A

KR20070052766A - 배기 시스템 및 배기 시스템 구성 요소들의 접합 방법

Info

Publication number: KR20070052766A
Application number: KR1020077004275A
Authority: KR
Inventors: 알프레드 브륌르; 홍양 쿠이
Original assignee: 어빈메리토 에미션스 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-05-22
Also published as: WO2006015666A1; EP1774147B1; JP2008508468A; DE502005002767D1; DE102004038099A1; US20090261574A1; ES2301090T3; CN101044302A; JP4558793B2; EP1774147A1

Abstract

제1 구성요소와 제2 구성요소를 구비한 배기 가스 시스템은 2개의 구성요소(10, 12) 사이에 유도 납땜 접합부(induction solder joint)가 존재하는 것을 특징으로 한다. 차량 배기 가스 시스템의 제1 구성요소와 제2 구성요소를 접합시키는 방법에 있어서, 함께 조립되며 고온 땜납 재료(20)가 제공되는 2개의 구성요소는 인덕터(28)를 이용하여 땜납 재료의 영역에서 땜납 재료(20)의 융해점 이상의 온도까지 가열된다.

Description

배기 시스템 및 배기 시스템 구성 요소들의 접합 방법{EXHAUST SYSTEM AND METHOD FOR JOINING COMPONENTS OF AN EXHAUST SYSTEM}

본 발명은 배기 가스 시스템, 특히 자동차용 배기 가스 시스템의 2개의 구성요소를 접합시키는 방법 뿐만 아니라 배기 가스 시스템, 특히 자동차용 배기 가스 시스템에 관한 것이다.

서로 접합할 구성요소들은, 특히 배기 가스 시스템의 파이프이며, 상기 파이프는 배기 가스 유동을, 예컨대 출구 매니폴드로부터 촉매 컨버터 또는 소음기까지 안내한다. 배기 가스 시스템의 구성요소들이 노출되는 높은 온도와 큰 동적 응력을 고려하여, 지금까지는 상기 구성요소들을 항상 용접선(weld seam)으로 접합시켰다. 실제로, 배기 가스 시스템의 구성요소들을 서로 용접할 경우에 몇 가지 단점이 발생한다. 첫째로, 전술한 방법을 수행함에 있어서, 예컨대 자동 용접 기계 또는 용접 로보트를 위한 비교적 넓은 작업 공간이 필요하다는 점이다. 두 가지 경우 모두에서, 서로 용접할 2개의 구성요소를 용접 헤드에 대해 이동시켜야만 한다. 이런 이유로 서로 용접할 구성요소들을 고정시키기 위해 복잡한 장치가 필요하며, 큰 동적 부하가 수반된다. 상기 장치들은 용접 공간을 위해, 그리고 장치의 보관을 위해 비교적 넓은 공간을 필요로 한다. 또한, 일반적으로 각 구성마다 새로운 장치가 필요하기 때문에, 매우 많은 장치를 보관해야만 한다. 또한, 용접선은 강도에 좋지 않은 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로는, 용접선이 접합된 구성요소의 단면의 급격한 변화를 유발하며, 이에 대응하여 배기 가스 시스템의 강성이 변하므로, 용접선 영역에서 응력 집중을 초래한다. 특히, 용접선 루트(root) 또는 언더컷(undercut)의 영역이 크랙 발생의 원인이다. 마지막으로, 용접하는 동안에 2개의 구성요소에 전달되는 열은 용접-유발 비틀림(welding-provoked distortion) 발생의 원인이며, 상기 용접-유발 비틀림은, 필요하다면, 용접 후에 교정 벤치(straightening bench)에서 개별적으로 교정되어야만 한다. 이러한 모든 단점에도 불구하고, 배기 가스 시스템 분야에서 구성요소들을 서로 용접할 때는 일반적으로 전술한 방법이 인정되고 있다. 종래 기술에 있어서, 발생되는 열 응력과 동적 응력을 견디도록 구성요소의 접합부를 만들기 위해서는 전술한 방법이 유일하다는 의견이 압도적이다.

본 발명은 용접 과정에서의 전술한 단점들을 피하기 위해 용접 이외의 방법으로 배기 가스 시스템의 2개의 구성요소를 접합시키는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 따라 제1 구성요소와 제2 구성요소를 포함하며 2개의 구성요소 사이에 유도 납땜 접합부(induction solder joint)가 존재하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템이 제공된다. 또한, 차량 배기 가스 시스템의 제1 구성요소를 제2 구성요소와 접합시키는 방법으로서, 함께 조립되며 고온 땜납 재료가 제공되는 2개의 구성요소를 땜납 재료의 영역에서 인덕터(inductor)를 이용하여 땜납 재료의 융해점 이상의 온도까지 가열하는 방법에 의해 전술한 문제를 해결한다. 본 발명은 전문가들 사이에 널리 퍼져있는 편견과는 달리 고온 납땜된 접합부가 차량 배기 가스 시스템에 작용하는 응력을 잘 견딘다는 놀라운 사실에 기초한다. 현재까지는, 배기 가스 시스템의 구성요소에서 대개 600 ℃ 이상의 온도가 발생할 수도 있다는 이유만으로, 일반적으로 납땜 접합은 전혀 불가능한 것으로 추정하였다. 고온 땜납을 사용한다고 하더라도 납땜된 구성요소의 최대로 가능한 작동 온도는 일반적으로 대략 200 ℃로 알려져 있었다[예컨대, 2002년 10월의 German Association for Welding Technology(Deutscher Verband fur Schweisstechnik)의 게시물 초고 DVS 938-2 "Electric Arc Soldering" (Lichtbogenschweissen)을 참조하면, 배기 가스 시스템용 용접 접합부의 작동 온도는 기껏해야 180 ℃로 되어 있으며, 180 ℃ 이상의 온도에 납땜 접합부를 채용하는 것은 명시적으로 추천하지 않고 있음]. 본 발명에서는, 납땜된 구성요소들이 납땜 접합부의 기계적 안정성의 손상 없이 600 ℃ 이상의 온도에 훨씬 더 오랜 시간 동안 노출될 수 있다는 것을 출원인이 실험적으로 발견하였기 때문에 전술한 편견을 무시한다. 땜납 재료가 응고된 후 다시 융해되는 온도가 처음의 융해점 온도보다 높아진다는 사실은, 부가적으로 납땜 접합부의 고온 강도에 유리하게 작용한다. 이에 대한 이유는 아직 확실하게 밝혀지지 않고 있다. 한 가지 이유는 특정 바이-얼로이(by-alloy)가 용융 중에 기화한다는 점에 있을 수도 있다. 다른 이유는 기재(base material)의 원자가 땜납 재료로 확산된다는 점에 있을 수도 있다.

용접 접합 대신에 납땜 접합을 채용하는 것은 많은 장점을 수반한다. 첫째로, 용접 방법을 채용한 경우에 비해 적은 비용과 작은 공간 요구조건으로 2개의 구성요소를 서로 접합할 수 있다. 로보트가 2개의 구성요소 주위로 구성요소들의 접합부 영역에서 둘레 방향으로 이동할 필요가 없다. 대신, 2개의 구성요소의 접합부 영역을 컴팩트한 차폐용 가스 챔버 내에 수용할 수 있다. 배기 가스 시스템에서 발생하는 작동 온도보다 낮은 특정 온도까지, 납땜 접합부의 동적 강성은 용접 접합부의 동적 강성보다 높은데, 이는 강도의 급격한 변화가 발생하지 않기 때문이다. 2개의 구성요소를 서로 용접하는 대신 납땜하는 경우, 더 얇은 벽 두께를 갖는 2개의 구성요소를 형성하는 것 또한 가능하다. 다시 말해서, 배기 가스 시스템 분야에서 몇몇 경우에, 서로 용접할 구성요소들의 벽 두께는 구성요소에 요구되는 강성의 관점이 아니라 용접하는 동안 녹아버릴 위험을 더 고려하여 설계되어야만 한다. 2개의 구성요소를 납땜하는 경우에는 전술한 위험이 없으므로, 이후에는 발생되는 응력만이 치수를 결정함에 있어서 의미를 가질 것이다. 마지막으로, 플랜지 및 클램핑 부재를 납땜 접합부로 대체하는 것이 가능하다. 플랜지 및 클램핑 접합의 높은 조립 비용 및 기밀 유지(leak tightness)와 관련된 문제 때문에, 상기 플랜지 및 클램핑 접합은 점점 더 불리하므로, 배기 가스 시스템의 모든 구성요소들을 일체형 접합부의 형태로 만드는 방향으로 나아가고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 구성요소들 중 하나에는 땜납을 위한 땜납 지지면이 마련된다. 이에 따라 납땜 간격 근처에 땜납을 배치하는 것이 가능해져서 땜납은 융해되자마자 모세관 힘에 의해 납땜 간격으로 빨려 들어간다. 이 과정에서, 땜납 지지면은 땜납 재료가 납땜 간격으로부터 구성요소의 다른 영역을 향해 흐르는 것을 방지한다. 한편으로는, 시각적인 이유 때문에 땜납 재료가 구성요소의 다른 영역에 있는 것이 바람직하지 않고, 다른 한편으로는, 이렇게 흘러가버린 땜납 재료는 실제 납땜되는 접합부에 대해 더 이상 쓸모가 없다.

상기 구성요소 상의 땜납 지지면은 그 위에 땜납 링이 배치될 수도 있는 둘레의 비드(bead)에 의해 적은 비용으로 형성될 수 있다.

다른 대안적인 실시예에 따르면, 납땜 접합부 영역에 땜납 지지부를 배치할 수 있고, 땜납 지지부는 땜납 재료에 대한 지지면을 포함한다. 이러한 실시예는 땜납 지지면을 형성하기 위해 구성요소 자체를 변형시킬 필요가 없다는 장점을 갖는다. 땜납 지지부는 전기적으로 비전도성인 재료, 예컨대 세라믹 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 이것은 유도 납땜 과정 동안에 땜납 지지부가 유도전류에 의해 가열되지 않기 때문에 상기 땜납 재료가 땜납 지지부에 접착되지 않는다는 것과 관련이 있다. 따라서, 2개의 구성요소가 서로 납땜되면, 땜납 지지부를 아무런 어려움 없이 제거할 수 있다.

본 발명의 또 다른 대안적인 실시예에 따르면, 2개의 구성요소 사이에 런아웃 영역(runout region)이 마련되며, 2개의 구성요소와 접합되지 않은 과잉의 땜납을 수용한다. 따라서, 상기 런아웃 영역은 납땜 간격이 땜납 재료로 완전히 채워진 후에 채워지는 오버플로우 컨테이너(overflow container)의 특성을 가지고 작동한다. 이 경우, 상기 런아웃 영역은 납땜하는 동안 납땜 온도까지 가열되지 않으므로 땜납 재료는 런아웃 영역에 들어가자마자 응고되기 시작한다. 이것은 땜납 재료가 납땜 간격으로부터 먼 쪽을 향해 측부 상으로 빠져나가지 못하도록 하며, 원치 않는 땜납 액적이 2개의 구성요소의 내부에 존재하는 결과를 초래한다. 상기 땜납 액적은 배기 가스 시스템이 작동하는 동안 내부에서 손상을 유발할 수도 있다.

본 발명의 이로운 실시예는 종속 청구항들부터 명백해질 것이다.

이후, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 다양한 실시예에 기초하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따라 납땜 장치에 배치되어 서로 납땜될 2개의 구성요소의 모식도이다.

도 2는 2개의 구성요소를 서로 납땜한 후의 도면으로, 도 1의 II 부분을 확대한 도면이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 서로 납땜될 2개의 구성요소의 모식도이다.

도 4는 도 3의 2개의 구성요소가 납땜된 상태를 도시한 도면이다.

도 5는 도 4의 V 부분을 확대한 도면이다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따라 서로 납땜될 2개의 구성요소의 모식도이다.

도 7은 도 6의 2개의 구성요소가 납땜된 상태를 도시한 도면이다.

도 8은 도 7의 VIII 부분을 확대한 도면이다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따라 서로 납땜될 2개의 구성요소의 모식도 이다.

도 10은 도 9의 구성요소들이 납땜된 상태를 도시한 도면이다.

도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따라 서로 납땜될 2개의 구성요소의 모식도이다.

도 12는 납땜하는 동안 다른 위치에서 도 11의 구성요소들을 도시한 도면이다.

도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따라 서로 납땜될 2개의 구성요소의 모식도이다.

도 1은 2개의 구성요소(10, 12)를 도시하고 있으며, 이 경우 상기 구성요소는 자동차용 배기 가스 시스템의 2개의 파이프이다. 이와 관련하여, 파이프 이외의 구성요소들, 예컨대 파이프를 구비한 깔대기형 요소, 하우징을 구비한 깔대기형 요소 등을 서로 접합시킬 수 있다.

제1 구성요소(10)는 일정한 단면을 갖도록 구성되는 반면, 제1 구성요소(10)를 바라보는 제2 구성요소(12)의 단부는 바깥쪽을 향하는 비드(14)와 함께 구성되며 비드(14)에 이웃한 삽입부(16)를 구비하도록 구성된다. 상기 삽입부(16)는 제1 구성요소(10)의 내경보다 약간 작은 외경을 갖는다.

제1 구성요소(10)를 향하며 중앙의 축선(M)에 수직으로 정렬되는 비드(14)의 영역은 링 형상의 땜납 재료(20)가 배치되는 지지면(18)을 형성한다. 따라서, 상기 땜납 재료는 제2 구성요소(12)의 삽입부(16)와 제1 구성요소(10) 사이에 형성되 는 납땜 간격 영역에 놓인다. 상기 땜납 재료(20)는 구리 또는 니켈을 주성분으로 하는 고온 땜납이다.

실시예에서는 땜납 링을 도시하고 있지만, 상기 땜납은 물론 다른 형태, 예컨대 금속 박판 스트립, 페이스트(paste) 등의 형태로 제공될 수 있다.

사실상 기밀 구조로 납땜될 영역을 둘러싸는 2개의 쉘(24, 26)을 필수 구성으로 하는 납땜 장치(22)가 2개의 구성요소(10, 12)의 납땜 영역 주위에 배치된다. 쉘(24, 26) 내부의 차폐용 가스 분위기는 적절한 장치(도시 생략)에 의해 형성될 수 있다. 인덕터(28)는 2개의 쉘(24, 26) 주위에 연장되며, 상기 인덕터는 땜납 재료(20)에서 뿐만 아니라 서로 납땜될 2개의 구성요소(10, 12)의 일부 영역에서 맴돌이 전류(eddy current)를 발생시킨다. 상기 멤돌이 전류는 전기 저항에 의해 열로 바뀐다.

2개의 구성요소(10, 12)를 서로 납땜하기 위해, 제1 단계로 링 형상의 땜납 재료(20)를 제2 구성요소(12)의 비드(14) 상에 배치한다. 그 후, 삽입부(16)를 이용하여 제1 구성요소(10) 내부로 제2 구성요소(12)를 삽입한다. 이어서, 2개의 쉘(24, 26)을 이용하여 납땜될 2개의 구성요소(10, 12)의 일부를 차폐시키고, 2개의 쉘 내부에 차폐용 가스 분위기를 형성한다. 그 후, 인덕터(28)를 이용하여 1000 ℃ 범위의 온도까지, 땜납 재료(20) 뿐만 아니라 2개의 구성요소(10, 12)의 납땜될 부분을 가열한다. 이 과정에서, 땜납 재료(20)는 융해되어 모세관 힘에 의해 2개의 구성요소(10, 12) 사이의 납땜 간격 안으로 중력을 거슬러 빨려 들어가고 납땜 간격을 완전히 채운다. 이것은 도 2에서 확인할 수 있다. 비드(14) 상의 지 지면(18)은 융해된 땜납 재료가 납땜 간격으로부터 멀어지게 아래로 흐르지 않고 납땜 간격으로 빨려 들어가는 것을 보장한다. 대안으로서, 전술한 납땜 과정은 또한 수평 또는 경사진 방위로 수행될 수도 있다.

상기 2개의 구성요소(10, 12)를 공기 중에서 더 이상 수축이 일어나지 않을 정도로 냉각한 때에, 2개의 쉘(24, 26)을 개방하고 이제는 서로 접합된 상기 구성요소들을 제거할 수 있다. 납땜 장치는 다음 구성요소를 수용할 준비가 되어 있다. 상기 납땜 장치 및 이를 이용하여 수행되는 납땜 방법의 도입에 따른 구체적인 장점은 매우 짧은 처리 시간이 가능하다는 것이다. 가열과 냉각을 포함하여 2개의 구성요소를 접합시킴에 있어서 달성 가능한 처리 시간은 40 초 범위 내에 있으며, 실제로 - 용접과는 달리 - 이음매의 길이와는 무관하다. 결과적으로, 작은 공간을 필요로 하면서도 높은 생산성을 얻을 수 있다.

도 3 내지 도 5는 제2 실시예를 도시하고 있다. 제1 실시예에서 알려진 구성요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 이들 구성요소에 관해서는 전술한 설명을 참조한다.

제1 실시예와의 차이점은, 실시예에서 땜납 지지면(18)이 구성요소들 중 하나의 구성요소 자체에 형성되지 않고 폐쇄 링으로서 형성된 땜납 지지부(30) 상에 형성된다는 점이다. 상기 땜납 지지부는 전기적으로 비전도성인 재료, 예컨대 세라믹 재료로 만들어지며, 납땜 간격에 인접하여 제2 구성요소(12)를 둘러싼다. 다시 말해서, 제1 구성요소는 땜납 지지부(30)에 대해 안착할 때까지 제2 구성요소(12) 위로 미끄러진다. 이것은 상기 땜납 지지부를 서로에 대해 2개의 구성요 소(10, 12)의 위치를 설정하는 기준으로 사용할 수 있도록 한다. 제1 구성요소(10)를 바라보는 땜납 지지부(30)의 표면은 그 위에 링 형태의 땜납 재료(20)가 배치될 땜납 지지면(18)을 형성한다. 땜납 지지부 상에 주름, 돌출부, 또는 홈이 마련될 수 있으며, 이 경우에 땜납 지지부는 폐쇄 링으로 구성되어 땜납이 제1 구성요소(10)의 단부면 아래에서 납땜 간격 내부로 쉽게 흐를 수 있도록 한다.

2개의 구성요소(10, 12)의 납땜될 영역은 납땜 장치(도시 생략)에 의해 제1 실시예에서와 같이 가열되어, 땜납 재료(20)가 융해되고 2개의 구성요소(10, 12) 사이의 납땜 간격 내부로 빨려 들어간다(도 4 및 도 5 참조). 이 과정에서, 소량의 땜납 재료가 땜납 지지부를 지나 아래 방향으로 흐른다. 그러나, 땜납 지지부(30)가 전기적으로 비전도성인 재료로 이루어지기 때문에, 땜납 지지부는 인덕터(28)에 의해 가열되지 않으므로 상기 땜납 재료는 땜납 지지부 영역에서 응고한다. 이런 이유로 실제 납땜된 접합부에 이용할 수 없는 땜납 재료는 매우 소량이다. 도 5에서, 땜납 지지부가 제거된 후, 2개의 구성요소(10, 12) 사이의 납땜된 접합부를 볼 수 있다. 납땜하는 동안 납땜 온도에 도달할 때까지 땜납 지지부(30)가 가열되지 않기 때문에 땜납 지지부를 제거하는 것은 아무런 문제 없이 이루어질 수 있다. 따라서, 땜납 재료(20)는 땜납 지지부의 표면에 접착되지 않는다. 땜납 지지부(30)의 "효과"는 분명히 알 수 있다.

도 6 내지 도 8은 제3 실시예를 도시하고 있다. 여기에서도, 이전의 실시예에서 알려진 구성요소들에 대해서는 동일한 도면부호가 사용된다.

제1 실시예와의 차이점은 제3 실시예에서의 땜납 지지면(18)이 깔대기 형태 로 벌어진 제2 구성요소(12)의 단부 위에 형성된다는 점이다. 따라서, 링 형태의 땜납 재료(20)는 제1 구성요소(10)와 제2 구성요소(12) 사이에 직접 놓인다. 또 다른 차이점은 제1 구성요소(10)와 제2 구성요소(12) 사이의 납땜 간격이 액상의 땜납 재료에 대한 런아웃 영역(32)을 형성하는 구조를 갖는다는 것이다. 상기 런아웃 영역은 2개의 구성요소(10, 12)에서 인덕터(28)에 의해 가열되는 영역 외부에 있도록 정해진다. 따라서 런아웃 영역은 심지어 실제 납땜 작업 동안에도 땜납 재료(20)의 응고 온도보다 낮은 온도로 유지될 것이다.

2개의 구성요소(10, 12)가 서로 납땜될 때, 납땜 간격의 영역은 인덕터에 의해 가열된다. 땜납 재료(20)는 융해되자마자 모세관 힘에 의해 납땜 간격으로 빨려 들어가고 납땜 간격에서 2개의 구성요소(10, 12)의 표면 영역을 적신다. 상기 땜납 재료가 도 7에서의 납땜 간격의 하부에 도달하자마자, 땜납 재료는 실제 납땜 간격을 빠져나와 런아웃 영역(32)으로 들어간다. 런아웃 영역은 땜납 재료(20)의 응고 온도보다 낮은 온도이기 때문에, 땜납 재료는 런아웃 영역(32)에서 응고한다. 상기 런아웃 영역은 땜납 재료가 납땜 간격의 하측부로 빠져나와 2개의 구성요소(10, 12)의 내부로 들어가는 것을 방지하기 위해, 충분한 길이를 갖도록 선택된다. 도 8에서, 런아웃 영역(32)에 있는 2개의 구성요소(10, 12)는 상대적으로 낮은 온도이기 때문에, 땜납 재료(20)가 런아웃 영역에 있는 2개의 구성요소의 표면을 적시지 못한다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 땜납 재료(20)의 단부면은 납땜 간격의 상단에서 볼 수 있는 바와 같이 오목하지 않고 볼록하다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제4 실시예를 도시하고 있다. 이전의 실시예와 의 차이점은 제4 실시예에서는 수용 챔버(34)가 마련되며, 그 내부에 땜납 재료(20)가 배치된다는 것이다. 이전의 실시예와는 달리, 이 경우 땜납 재료(20)는 완전히 둘러싸는 링으로 배치될 필요가 없다. 땜납 재료는, 예컨대 환형 수용 챔버(34)의 둘레의 약 절반에만 걸쳐서 연장되는 것으로 충분하다. 땜납은 융해되자마자 모세관 힘 때문에 납땜 간격의 전체 둘레를 따라 퍼져서 2개의 구성요소 사이를 둘러싸며, 기밀을 유지하는 접합부가 만들어진다.

서로 납땜될 구성요소(10, 12)의 영역이 땜납 재료(20)의 융해점보다 높은 온도까지 가열되면, 이때 액상으로 변한 땜납 재료는 모세관 힘에 의해 2개의 구성요소(10, 12) 사이의 납땜 간격으로 빨려 들어간다. 이 과정에서 2개의 특유한 납땜 접합부가 형성된다, 다시 말해서 제1 납땜 접합부는 제2 구성요소(12)의 단부면과 제1 구성요소(10)의 외측부 사이에, 즉 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이 수용 챔버의 좌측에 형성되며, 제2 납땜 접합부는 제1 구성요소(10)의 삽입부(16)와 제2 구성요소(12) 사이에 형성된다.

도 11은 본 발명의 제5 실시예를 도시하고 있다. 이전의 실시예와의 차이점은, 제1 구성요소(10)에는 절두 원추형의 축소부를 구비한 단부가 마련되는 반면, 제2 구성요소에는 깔대기 형상으로 벌어진 부분을 구비한 단부가 마련된다는 점이다. 제1 구성요소의 축소부는 제2 구성요소의 벌어진 부분에 배치된다. 땜납 재료(20)는 제2 구성요소(12)의 벌어진 부분의 단부면에 직접 놓인다. 땜납 재료는 융해되자마자 모세관 힘에 의해 납땜 간격 내로 빨려 들어가서 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 균일한 접합부를 형성한다.

도 12는 도 11로부터 알려진 구성요소들을 도시하고 있지만, 도 11과 달리 2개의 구성요소(10, 12)의 종축은 수평이 아닌 수직으로 정렬되어 있다. 따라서, 제2 구성요소(12)의 벌어진 부분의 단부면이 땜납 재료(20)에 대한 지지면(18) 역할을 한다.

도 13은 제6 실시예를 도시하고 있다. 이전의 실시예와의 차이점은, 서로 용접될 파이프는 없고 배기 가스 시스템의 소음기, 촉매 컨버터 또는 다른 구성요소의 2개의 하우징 부품이 있다는 점이다. 제1 구성요소(10)는 상기 하우징의 상부 쉘을 형성하고, 제2 구성요소(12)는 상기 하우징의 하부 쉘을 형성한다. 두 구성요소 모두에는 주위의 림(rim)이 마련되며, 제2 구성요소의 림에는 주위에 비드가 마련되고 제1 구성요소의 림과 조합하여 땜납 재료(20)를 수용하기 위한 챔버를 형성한다.

땜납 재료(20) 뿐만 아니라 제1 구성요소(10) 및 제2 구성요소(12)의 림은 유도 가열되어 땜납 재료는 융해되고 2개의 구성요소는 서로 접합된다. 본 실시예에서는 이음매의 길이가 매우 긴 경우에 이런 유형의 구성요소를 사용하더라도 처리 시간이 증가하지 않는다는 점을 주목할 만하다. 2개의 구성요소를 서로 용접하는 경우, 용접선의 길이가 길기 때문에 처리 시간은 수 분이 소요된다.

대체로, 배기 가스 시스템의 모든 구성요소들은 본 발명에 따른 방법을 이용하여 서로 접합될 수 있다. 이 점에서, 부품들이 연속적으로, 그룹으로 동시에, 또는 모두가 동시에 납땜되는가의 여부는 중요하지 않다. 또한, 서로 다른 재료를 납땜하는 것도 가능하다. 예를 들면, 본 발명을 이용하여 실제 배기 가스 파이프 의 재료와 다른 재료의 - 비철 금속으로 구성된 - 파이프의 말미를 배기 파이프에 납땜하는 것이 가능하다.

Claims

제1 구성요소와 제2 구성요소를 포함하는 배기 가스 시스템으로서, 2개의 구성요소(10, 12) 사이에 유도 납땜 접합부(induction solder joint)가 존재하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
제1항에 있어서, 상기 2개의 구성요소(10, 12)는 압입 끼워맞춤 연결부(push fit connection)를 통해 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구성요소(10, 12) 중 적어도 하나의 구성요소는 파이프인 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 구성요소(10, 12) 중 하나의 구성요소는 땜납 링(20)을 위한 땜납 지지면(18)을 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
제4항에 있어서, 상기 땜납 지지면(18)은 둘레의 비드(bead)(14)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 땜납 지지면(18)이 마련된 하나의 구성요 소(10, 12)는 다른 하나의 구성요소(12, 10) 안에 수용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 2개의 구성요소(10, 12) 사이에 런아웃 영역(32)이 마련되며, 상기 런아웃 영역은 상기 2개의 구성요소와 접합하지 못한 과잉의 땜납(20)을 수용하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 구성요소(10, 12) 중 하나의 구성요소에는 납땜 재료를 위해 구성요소를 둘러싸는 수용 챔버(34)가 마련되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
제8항에 있어서, 상기 수용 챔버(34)는 비드에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템.
배기 가스 시스템, 특히 차량 배기 가스 시스템의 제1 구성요소를 제2 구성요소와 접합시키는 접합 방법으로서, 함께 조립되며 고온 땜납 재료(20)가 제공되는 2개의 구성요소가 인덕터(28)를 이용하여 땜납 재료(20)의 영역에서 땜납 재료(20)의 융해점 이상의 온도까지 가열되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.
제10항에 있어서, 땜납 재료(20)는 땜납 지지면(18) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.
제11항에 있어서, 유도 납땜 접합부의 영역에 땜납 지지부(30)가 배치되며, 이 땜납 지지부는 땜납 재료(20)를 위한 땜납 지지면을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.
제12항에 있어서, 상기 땜납 지지부(30)는 전기적으로 비전도성인 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.
제13항에 있어서, 상기 땜납 지지부(30)는 세라믹 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 땜납 지지부(30)는 유도 납땜 접합부 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.
제10항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 땜납 재료(20)의 양은 2개의 구성요소(10, 12) 사이의 납땜 간격에 맞춰져서, 상기 땜납 재료는 납땜 간격을 완전히 채우며 과잉의 땜납 재료는 런아웃 영역에 수용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.
제10항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 땜납 재료(20)로서 니켈을 주성분으로 하는 땜납이 사용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.
제10항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 땜납 재료(20)로서 구리를 주성분으로 하는 땜납이 사용되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 시스템의 접합 방법.