KR20110013505A - 연결점이 형성된 금속의 허니콤 몸체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 허니콤 몸체(1)에 관한 것으로서, 상기 허니콤 몸체는 하우징(2)과, 복수의 덕트(4)를 구비한 허니콤 구조체(3)를 적어도 구비하며, 상기 허니콤 구조체(3)는 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층(5)으로 형성되고, 상기 금속층은 상기 허니콤 구조체(3)를 고정시키는 연결점(6)을 형성하고, 허니콤 구조체(3)의 단면(8)은 연결점(6)이 형성된 반경방향 영역(9, 10, 11)을 구비하고, 더욱이, 적어도 하나의 영역(9, 10, 11)에 있어서, 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층(5)의 적어도 1% 및 기껏해야 20%의 내측 접촉점(7)이 연결점(6)을 단면(8)에서 형성하고, 상이한 덕트 단면(12)을 갖는 덕트(4)가 적어도 2개의 반경방향 영역(9, 10, 11)에서 적어도 형성된다.
Description
본 발명은 하우징과, 복수의 채널을 구비한 허니콤 구조체를 적어도 포함한 허니콤 몸체에 관한 것이며, 상기 허니콤 구조체는 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층으로 형성되고, 상기 금속층은 상기 허니콤 구조체를 고정시키는 연결점을 형성하고, 상기 허니콤 구조체의 단면은 연결점이 형성된 반경방향 영역을 구비하고, 더욱이, 적어도 하나의 반경방향 영역에 있어서, 상기 단면에서의 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층의 적어도 1% 및 기껏해야 20%의 내측 접촉점이 연결점을 형성한다. 이러한 허니콤 몸체는 이동가능한 내연기관의 배기 시스템에서의 배기-가스 처리 유닛으로 특히 사용된다.
상기 타입의 허니콤 몸체는 통상적으로 단일부품의 하우징이나 다수부품의 하우징으로 이루어지며, 상기 하우징에는 비교적 두꺼운 재료부가 제공되어, 상기 하우징은 외측 형상이나 구조체 및/또는 배기 라인의 일부를 형성할 수 있다. 이와 달리, 동일한 설치 공간에 가능한 한 큰 표면적이 제공될 수 있도록, 허니콤 구조체를 구성하는 금속 포일이 비교적 얇은 벽으로 형성될 수 있도록 고려된다. 표면이, 예를 들면 허니콤 구조체를 통해 유동하는 배기 가스와 접촉하게 되는 촉매를 적용하기 위해 사용된다. 배기-가스 성분과 촉매의 과도한 접촉과 이에 따른 배기 가스의 효과적인 정화가 이에 따라 보장된다.
이동가능한 배기 시스템에서 통상적인 교호의 열부하 및/또는 동하중이 가해지면 얇은 금속 포일이 비교적 얇은 벽의 하우징과 상이하게 작동한다는 문제점이 있다. 따라서, 하우징과 금속 포일 사이의 연결부에 특별한 기술이 적용될 필요가 있다.
금속 포일이나 허니콤 구조체를 통합하고 허니콤 구조체를 삽입하기 전에, 납땜 재료, 예를 들면, 소위 납땜 포일의 스트립을 이러한 허니콤 몸체의 하우징의 내측 큰 표면에 사용하는 것으로 알려졌다. 이와 같이 이러한 납땜 포일이 허니콤 구조체 주위를 둘러싸고 상기 조립체를 하우징에 삽입시켜서, 전체 납땜 포일이 하우징의 내측 큰 표면을 지지한다는 것은 공지되었다. 동일한 공정이 이미 제시되었으며, 납땜 구역이 전체 원주부 상에서 스트립보다는 비교적 큰, 상호 오프셋된 패치(patch)에 의해 제공된다. 또한 허니콤 구조체의 단부측이나 부분 공간에 단면적이 비슷한 패치형 납땜 재료가 제공될 수 있도록 이미 제시되었다.
이러한 "선택적인(selective)" 납땜의 목적은 특히 허니콤 구조체의 영역을 형성하거나 연결 구역을 허니콤 구조체와 하우징 사이에 형성하는 것으로서, 이들 영역은 서로 견고하게 연결되지 않고 이에 따라 서로에 대해 이격된 개별 구성요소에 의해 상이한 팽창 등을 보상할 수 있다. 허니콤 몸체의 적당한 내구성이 상기와 같은 구성을 사용해 여러 경우에 적용되지만, 특히 고하중이 가해지는 부분에 때때로 손상이 발생할 수 있다.
이로부터 시작하여, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 강조된 문제점을 적어도 부분적으로 해결하는 것이다. 본 발명에서, 특히 고하중을 받고 있는 경우에서도, 교호의 열부하 및/또는 동하중에 대해 안정적으로 작동하고 이에 따라 사용 수명이 길게 형성된 허니콤 몸체가 특정된다.
상기 본 발명의 목적은 청구항 1의 특징부에 따른 허니콤 몸체에 의해 달성된다. 허니콤 몸체의 유리한 실시예와 적용예가 종속 청구항에 특정되었다. 청구범위에서 개별적으로 특정된 특징은 임의의 필요한 기술적으로 의미있는 방식으로 서로 결합되고 본 발명의 다른 일 실시예를 형성한다는 것을 알 수 있다. 본 발명은 도면을 참조하여 아래에 보다 상세하게 설명되었으며, 본 발명의 구조체의 다른 한 실시예가 특정된다.
본 발명에 따른 허니콤 몸체는 적어도 하우징과, 복수의 채널을 구비한 허니콤 구조체를 구비하고, 상기 허니콤 구조체는 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층으로 형성되고, 상기 금속층은 허니콤 구조체를 고정시키는 연결점을 형성한다. 더욱이, 허니콤 구조체의 단면은 연결점이 형성된 반경방향 영역을 구비하고, 더욱이, 적어도 하나의 영역에 있어서, 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층의 적어도 1% 및 기껏해야 20%의 내측 접촉점이 단면에서 연결점을 형성한다. 더욱이, 상이한 채널 단면을 갖는 채널은 적어도 두 개의 반경방향 영역에 형성된다.
본 발명에서, 하우징은 단일부품으로 형성되는 것이 바람직하고 원통형 단면 형상이나 수개의 여러 단면 형상을 갖는 것이 바람직하다. 채널의 개수와 관련하여, 허니콤 몸체가 100 내지 1000, 특히 200 내지 600 사이의 평방 인치당 채널 밀도(cpsi)로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 복수의 매끈하고 복수의 구성된(예를 들면 주름진) 금속층(예를 들면 시트-금속 포일의 형태)이 허니콤 몸체를 이루도록 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 금속층이 예를 들면 나선형 형상으로 감길지라도, 본 발명에서 금속층은 바람직하게도 상기 나선형과 상이한 프로파일, 예를 들면 S-형상, V-형상, W-형상, U-형상 등을 취할 수 있다. 이러한 금속층은 서로에 대해 배치되어, 상기 금속층이 종국에는 일정하게 허니콤 몸체의 (원형, 타원형, 또는 이와 유사한 형상) 단면을 채운다. 금속층은 여러 지점, 소위 연결점에서 (비-고정식 잠금(non-positively locking, 독일어로는 "kraftschluessig") 및/또는 고정식 잠금(positively locking, 독일어로는 "formschluessig") 방식으로) 서로 연결되어 있다. 상기 연결점은 납땜된 연결부, 특히 고온 진공 납땜된 연결부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 연결점에 의하여, 금속층의 서로에 대한 상대 위치는 허니콤 구조체가 실질적으로 서로에 대해 하우징에서 고정되는 점형(punctiform) 방식으로 형성된다.
허니콤 몸체는 복수의 반경방향 영역으로 현재 나뉘어져 있고, 연결점은 하나의 반경방향 영역에 있어서 적어도 매우 한정된 연장부에서만 형성된다. 예를 들면, 적어도 하나의 금속층의 복수의 내측 접촉점이 상기 반경방향 영역(예를 들면 중앙 링이나 원형 링의 형상)으로 형성된다. 상기 접촉점은 인접한 (매끈한 및/또는 구성된) 금속층의 다른 한 섹션을 지지하는 구성된 금속층의 한 섹션에 의해 통상적으로 형성된다. 상기 접촉점은 일반적으로 구조체의 방향으로 뻗어있는, 금속층의 인접한 섹션의 접촉선이다. 상기 적어도 하나의 영역에 있어서, 기껏해야 20%의 상기 접촉점이 허니콤 구조체를 고정시키고 분포 방식으로 배치된 연결점을 형성하도록 현재 사용되고; 연결점이 (적어도 고려된 단면에 있어서) 다른 접촉점에 형성되지 않는다. 본 발명에서, 연결점의 비율이 바람직하게는 접촉점의 10%이거나 5%이하 까지도 가능하다.
더욱이, 본 발명에서 상이한 채널 단면을 갖는 채널이 적어도 두 개의 반경방향 영역에 형성되는 것으로 제시되었다. 특히 하우징에 가깝게 배치된 영역이 상이한 단면을 갖는다면 매우 바람직하다. 채널 단면의 변경된 형상에 의해, 하우징을 구비한 금속층의 접촉점이나 내측 접촉점의 구조체가 특히 변경될 수 있다. 이러한 변경은 연결점의 내구성이 있고 선택적인 형성에 유리한 접촉점의 생성 기준을 만든다. 이러한 점에 있어서, 허니콤 구조체가 또한 허니콤 구조체-배기 가스 접촉 및/또는 압력 손실의 상호작용에 의해 주로 영향을 받지 않는 구성 기준을 사용하여 설계되는 것으로 제시되기 때문에, 연결점이 "통상적인(conventional)" 접촉점에서만 형성된다는 점으로부터, 본 발명이 안출되었다.
명확하게 하기 위한 것으로서, 이러한 구성은 금속층의 랜덤의 "변형(deformations)"을 의미하는 것이 아닌, 전체 반경방향 영역을 나타낸 채널 단면이 시작점으로 취해지는 것을 의미한다는 것을 알 수 있다. 특히, 인접한 반경방향 영역에 대한 경계가 상당히 확실하게 분리되어 있고 및/또는 명확하게 구별된다.
따라서, 내측 접촉점이 적어도 하나의 반경방향 영역보다는 하나의 반경방향 영역으로 허니콤 구조체의 단면 영역의 유닛마다 보다 고밀도로 제공되는 것이 바람직하다고 여겨진다. 이러한 "유닛의 단면 영역"은 각각의 반경방향 영역에 대해 대표적인 채널 단면 형상을 둘러싸도록 충분히 큰 허니콤 구조체의 가상의 구역을 의미한다. 본 발명에서, 허니콤 구조체의 단면 영역의 유닛은 예를 들면 적어도 20개의 채널, 적어도 50개의 채널, 또는 적어도 100개의 채널을 포함한다. 어느 한 반경 방향 영역으로의 동일한 유닛의 단면 영역이 고려된다면, 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층의 인접한 섹션 사이의 수개 이상의 내측 접촉점이 본 발명에서 동일할 수 있다. 따라서 단면 영역의 유닛마다의 내측 접촉점의 밀도 또는 개수는 수개 이상의 옵션이 고정 연결점의 형성에 이용가능하다는 것을 나타낸다. 이러한 방식으로, 본 발명에서 연결점의 특정 형성을 위해 특별하게 분포된 점형 납땜 패턴을 사전형성할 수 있다. 유닛의 단면 영역당 접촉점의 밀도는 금속층의 구조체의 특정 사항, 즉 예를 들면 금속층의 높이 및/또는 폭에 의해 특히 영향을 받을 수 있다. 또한 추가 구성요소가 삽입될 수 있고 및/또는 접촉점이 넓혀질 수 있다. 연결점의 형성이 동일하게 요구됨으로써, 상이한 밀도/개수의 연결점이 그럼에도 불구하고 단면 영역의 유닛마다 형성되거나 형성되지 않을 수 있다.
더욱이, 적어도 하나의 금속층을 따라 보여지는 바와 같이 연결점이 적어도 하나의 여러 반경방향 영역보다는 하나의 반경방향 영역으로 보다 고밀도로 형성되는 것이 또한 유리하다. 이미 상기 기재한 바와 같이, 허니콤 구조체가 형성된 이후에, 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층은 허니콤 구조체의 단면상에서 보여지는 예비형성된 프로파일을 갖는다. 허니콤 구조체가 예를 들면 매끈하고 주름진 시트-금속 포일을 조합하여 형성된다면, 상기 구조체가 규칙적이고, 상기 두 개의 시트-금속 포일 사이의 내측 접촉점이 층의 프로파일 방향을 따라서 규칙적인 간격으로 형성된다. 본 발명에 있어서, 이러한 층은 일반적으로 복수의 반경방향 영역 상에서 뻗어있다. 특히 이러한 점을 고려하여, 제공된 접촉점으로 일반적으로 가능한 연결점의 밀도 또는 개수가 증가되는 것으로 본 발명에서 제시된다.
일 실시예에 있어서, 상이한 프로파일의 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층이 적어도 하나의 다른 한 반경방향 영역이 아닌 한 반경방향 영역에 제공되는 것으로 제시되었다. 이러한 구성은 예를 들면, 프로파일 방향에서의 상당히, 명확하게 동일한 변화가 하나의 반경방향 영역으로부터 다른 하나의 반경방향 영역까지의 전이부에서 발생한다는 것을 의미한다. 본 발명에서, 이러한 구성은 상기 영역 경계를 가로지르는 모든 층에 대해 특히 적용가능하다. 더욱이, 상기 프로파일 전이부는 또한 비-연속적이고 및/또는 상당히 상이한 곡률 반경(가능하다면 상이한 방향으로)을 초래할 수 있다. 허니콤 구조체의 전체 단면과 관련하여 내측 접촉점의 위치는 또한 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층의 프로파일 방향으로의 변화의 결과로서 영향을 받아서, 이러한 각각의 방식으로, 또한, 상이한 채널 단면을 여러 측정과 특히 조합하여, 내측 접촉점의 형성 배치의 설정을 가능하게 하고, 이러한 배치에 의해 정확하고 내구성 있는 허니콤 몸체의 납땜이 만들어질 수 있다.
더욱이, 하나의 반경방향 영역에 있어서, 채널 단면이 채널로 돌출한 돌출부에 의해 영향을 받는게 유리하다는 것을 알 수 있다. 상기 돌출부는 예를 들면, 펀치가공된 부, 굽힘부 등이며, 이들에 의해 금속층의 일부가 변형되어 (표준 구조체 외측의) 돌출부를 형성한다. 상기 돌출부가 현재 예를 들면 채널 단면의 적어도 일부 상에서 뻗어있고, 이에 따라 인접한 금속층과 내측 접촉점을 형성하여, 추가 접촉점이 "표준(normal)" 구조체로 내측 접촉점 사이에 형성될 수 있다. 또한, 이런 식으로, 단면 영역의 유닛마다 또는 층의 프로파일 방향을 따르는 내측 접촉점의 밀도나 개수가 영향을 받을 수 있다.
허니콤 몸체의 일 실시예에 따라, 하나의 반경방향 영역에서, 채널 단면이 적어도 부분적으로 구성된 금속층의 구조체의 변경된 폭이나 높이 때문에 영향을 받는다. 특히 구조체의 폭이나 높이만 반경방향 영역에서 상이하다면 매우 바람직하다는 것을 알 수 있다. 본 발명에서, "폭"은 금속층의 프로파일 방향의 유사한 구조체 극대부의 간격을 의미하는 한편, "높이"는 금속층의 프로파일 방향에 대해 가로지르는 방향의 마주한 구조체 극대부의 간격을 의미하는 것을 알 수 있다.
더욱이, 하나의 반경방향 영역에 있어서, 연결점이 허니콤 구조체의 원주 방향의 연장부로 형성되는 것으로 제시된다. 연결점이 일반적으로 제공되어 실질적으로 선형 또는 스트립-형상의 연장부를 구비한다. 상기 연결점은 허니콤 구조체의 단부측 사이에서 뻗어있는 채널의 프로파일이나 구조체의 프로파일을 통상적으로 따른다. 그러나 연결점이 실질적으로 하나의 반경방향 영역에 수직으로 형성되고, 이에 따라 연결점이 허니콤 구조체의 단부측이나 단면에 평행하게 뻗어있도록 본 발명에서 제시된다. 이와 같은 여러 경우에, 예를 들면 상기 연결점은 또한 채널을 폐쇄하는데 사용되며, 이 경우 또한 상기 채널이 유동 측면에서 배기 가스에 바람직하지 못한 채널 단면 형상을 사전에 구비하는 것이 바람직하다. 이런 식으로, 이러한 허니콤 몸체를 통해 유동하는 배기-가스 유동의 압력 손실은 낮게 유지될 수 있다. 또한, 이러한 특징으로부터, 허니콤 구조체의 원주 방향으로의 연장부를 구비한 연결점이 에지 구역, 즉 하우징 근처에만 제공되는 것이 유리하다. 본 발명에서, "연장부"는 각각의 연결점의 최대 치수, 즉 예를 들면 상기 연결점의 스트립-형상이나 선형 구조체의 경우의 길이 치수로 만들어진다.
더욱이, 허니콤 구조체가 적어도 하나의 반경방향 영역에서, 코팅부로 형성된다. 코팅부는 예를 들면, 확산 연결이 접촉한 상태의 금속층 사이와 연결점이 형성되지 않은 금속층 사이에 형성되는 것을 방지하도록 제공된다. 대응하는 코팅부는 예를 들면, 산화 알루미늄을 포함할 수 있다. 동시에, 배기-가스 처리, 예를 들면 배기 가스에 함유된 성분의 변환 및/또는 배기-가스 유동의 임의의 성분의 저장을 위해, 코팅부가 선택적으로 및/또는 부가적으로 제공될 수 있다.
허니콤 구조체가 복수의 적어도 부분적으로 구성된 금속층으로 형성되는 허니콤 몸체의 일 실시예가 특히 매우 바람직하며, 상기 금속층은 하우징을 그 양단부에서 지지하고 축방향으로 제한된 연장부까지 연결된다. 즉, 이러한 구성은 특히 각각의 금속층이 허니콤 구조체의 단면을 분할하거나 상기 단면을 이격시킨다는 것을 의미한다. 허니콤 구조체와 하우징 사이에서 하중을 동시에 받을 수 있는 고정 연결부를 형성하기 위해, 양 단부가 허니콤 구조체를 하우징에 고정하기 위해 사용되며, 이 경우 상기 허니콤 구조체는 전체 축방향 연장부보다는 축방향으로 한정된 섹션에서만 하우징에 연결된다. 상기 축방향으로 한정된 섹션은 허니콤 구조체의 축방향 길이의 40%이하, 특히 20% 이하에 상당한다. 특히 S-형상, V-형상 및/또는 O-형상 프로파일을 갖는 상기 타입의 허니콤 구조체가 제공되면 매우 바람직하다.
이러한 허니콤 몸체는 특히 내연기관과 배기가스 후처리 시스템을 구비한 자동차에 사용되며, 배기가스 후처리 시스템은 본 발명에 따른 적어도 하나의 허니콤 몸체를 구비한다.
본 발명과 기술 분야는 도면에 기초하여 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 도면에 있어서, 동일한 구성요소는 전반적으로 동일한 부재 번호로 제공되었다. 도면은 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내기 위한 것으로서, 본 발명이 상기 도면으로 한정되는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.
도 1은 허니콤 몸체의 일 실시예에 따른 단면도이고,
도 2는 허니콤 몸체의 다른 일 실시예에 따른 도면이고,
도 3은 허니콤 몸체의 다른 일 실시예에 따른 상세한 도면이고,
도 4는 허니콤 몸체의 다른 일 실시예에 따른 상세한 도면이고,
도 5는 허니콤 몸체의 다른 일 실시예에 따른 상세한 도면이고,
도 6은 다른 타입의 허니콤 구조체를 구성하는 금속층을 도시한 도면이고,
도 7은 허니콤 몸체의 부가 실시예를 도시한 단면도이고,
도 8은 허니콤 몸체의 일 실시예의 길이방향 단면도이고,
도 9는 배기 시스템을 구비한 자동차를 도시한 도면이고,
도 10은 허니콤 몸체용 스택을 상세하게 도시한 도면이며,
도 11은 허니콤 몸체용 스택의 다른 한 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 허니콤 몸체의 다른 일 실시예에 따른 도면이고,
도 3은 허니콤 몸체의 다른 일 실시예에 따른 상세한 도면이고,
도 4는 허니콤 몸체의 다른 일 실시예에 따른 상세한 도면이고,
도 5는 허니콤 몸체의 다른 일 실시예에 따른 상세한 도면이고,
도 6은 다른 타입의 허니콤 구조체를 구성하는 금속층을 도시한 도면이고,
도 7은 허니콤 몸체의 부가 실시예를 도시한 단면도이고,
도 8은 허니콤 몸체의 일 실시예의 길이방향 단면도이고,
도 9는 배기 시스템을 구비한 자동차를 도시한 도면이고,
도 10은 허니콤 몸체용 스택을 상세하게 도시한 도면이며,
도 11은 허니콤 몸체용 스택의 다른 한 실시예를 도시한 도면이다.
도 1은 단부측에서 본, 허니콤 몸체(1)의 단면(8)을 도시한 도면이다. 이러한 경우에, 허니콤 몸체(1)는 허니콤 구조체(3)가 위치되는 케이싱 튜브와 같은 라운드형 하우징(2)으로 형성된다. 허니콤 구조체는 복수의 매끈하고 주름진 금속층(5)으로 형성되고, 본 발명에서 상기 금속층은 S-형상으로 배치된다. 상기 금속층(5)은 구성된 금속층(5)의 주름진 구조체(12)로부터 특히 만들어지는 복수의 채널(4)을 형성하는데 사용된다. 이 경우, 구조체(12)와 같은 채널(4)은 허니콤 몸체(1)의 반경부(25)에 수직으로, 즉 도면의 평면에 수직으로 실질적으로 뻗어있다.
단면(8)은 예를 들면 축선(22) 구역의 중심으로부터, 복수의 반경방향 영역, 특히 제 1 반경방향 영역(9), 제 2 반경방향 영역(10) 및 제 3 반경방향 영역(11)으로 분할될 수 있다. 본 발명과 상이한 구조체가 가능할 수도 있지만, 본 발명에서, 영역은 동심의 원이나 원형 링의 방식으로 형성된다. 아래쪽 부분에 개략적으로 도시된 바와 같이, 영역은 복수의 금속층(5)을 반경부(25)의 방향으로 포함한다. 예를 들면 제 3 영역(11)과 같은 하나의 반경방향 영역에서의 금속층(5)은 접촉점(7)의 열을 형성하고, 이들 접촉점은 구조체(12)의 극대부를 따라서 특히 선형으로 형성된다. 본 발명에서 (단지 개략적으로) 지시된 바와 같이, 단지 수개의 연결점(6)이, 상당히 많은 수의 접촉점(7)이 제공됨에도 불구하고, 분포 방식으로 형성된다. 도 1에 도시된 실시예에 있어서, 금속층(5)의 적어도 1% 및 기껏해야 20%의 접촉점(7)이 모든 영역에서 서로 접촉점(6)을 형성하지만, 이는 반드시 요구되는 사항이 아니다.
이러한 허니콤 구조체(3)의 단면이 도 2에 상세하게 도시되어 있고, 제 1 반경방향 영역(9)으로부터 제 2 반경방향 영역(10)까지의 전이부가 상기 도 2에 도시되어 있다. 상부 구역에 있어서, 제 1 반경방향 영역(9)은 주름진 층(27)과 매끈한 층(26)의 교호의 배치로 형성된다. 이들 2개의 층은 복수의 구역(접촉점)에서 서로 접촉하고, 이들 구역 중 수개의 구역만이 연결점(6)을 형성하는데 사용된다. 변경된 채널 단면(12)에 대한 매끈한 층과 주름진 층의 구조체가 제 1 반경방향 영역(9) 아래에 도시되어 있다. 채널 단면(12)은 서로 접촉하는 인접한 층에 의해 경계가 설정되고, 채널은 특히 각각의 층과 두 개의 인접한 접촉점에 의해 특징지워진다. 도 2의 아래쪽에 있어서, 구조체(17)가 비록 폭(15)이 동일하지만 높이(16)가 감소되도록 형성된다. 이러한 구성은 보다 많은 수의 접촉점이나 연결점(6)이 단면 영역(44)의 하부 유닛에 만들어질 수 있거나 형성될 수 있다는 효과를 갖는다.
대응되는 실시예가 도 3에 또한 도시되었다. 본 발명에서, 아래쪽에 도시된 제 2 반경방향 영역(10)의 단면 영역(44)의 유닛에 있어서, 접촉점(7)의 밀도 또는 개수는 주름진 층(27)에 의해 증가되고, 상기 주름진 층은 추가 접촉점(7)을 형성하는 돌출부(14)를 구비한 예비형성된 지점에서 (상기와 같은 경우에서만) 형성된다. 또한 이러한 방식으로, 접촉점(7)의 개수와 밀도가 영향을 받을 수 있다.
이어서, 도 4에는 다른 실시예가 도시되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 상이한 구조체의 채널 단면(12)이 아래쪽에 도시된 제 2 반경방향 영역(10)에 도시되어 있다. 매끈한 층(26)만이 상기 구역에 제공되고, 상기 구역에서 매끈한 층(26)이 예를 들면 엠보싱(28)으로 형성되며, 상기 엠보싱은 제 1 반경방향 영역(9)에 형성된 것과 상당히 상이한 구조체의 높이대 폭의 비를 형성한다. 특히, 상기 구역에 있어서, 매끈한 층(26)이 제 1 반경방향 영역(9)에서의 배치보다 상당히 더 가깝게 함께 위치된다.
도 5에 있어서, 주름진 층(27)의 구조체가 제 1 반경방향 영역(9)과 제 2 반경방향 영역(10)에 유지된다. 그러나, 이를 위하여, 매끈한 층(26)이 제 2 반경방향 영역(10)의 구역에서 구조체(17)로 형성되며, 상기 구조체는 주름진 층(27)의 구조체와 짝지워지거나 상기 주름진 층의 구조체에 위치하게 된다. 이런 식으로, 두개의 층 사이의 접촉 구역이 팽창되어, 연결점의 의도된 적용이나 형성이 가능하게 된다.
도 6은 부분적으로 구성된 금속층(5)의 개략적인 사시도이다. 도 6의 좌측 구역에 있어서, 금속층은 금속층(5)(주름진 층(27))의 프로파일(13) 방향에 수직한 방향으로 뻗어있는 경사부(29)와 오목부(30)를 갖는 주름진 또는 사인파형 구조체(17)를 갖는다. 상기 구조체 극대부(경사부 및/또는 오목부)는 연결점(6)을 실현하는데 사용될 수 있는 접촉점을 형성한다. 이러한 연결점(6)이 두개의 부분 구역에 지시되고, 여기서 상기 연결점(6)이 일반적으로 서로에 대해 프로파일(13) 방향으로 더욱 이격된다. 그럼에도 불구하고 연결점(6)이 스트립-형상이나 선형 구조체로 형성되어, 상기 구조체는 구조체 극대부를 따라 (최대) 연장부(18)를 구비한다. 허니콤 몸체의 뒷부분에 상이한 반경방향 영역을 형성하기 위하여, 금속층(5)의 상기 섹션은 실질적으로 매끈한 섹션(31)에 의해 연결된다. 그럼에도 불구하고 엠보싱(28)이 상기 매끈한 섹션(31)에 제공되고, 이 섹션에서 상기 엠보싱(28)은 특히 구조체(17)에 수직하여 뻗어있다. 또한, 엠보싱의 치수와 관련하여, 상기 엠보싱(28)은 구조체(17) 높이의 10%보다 상당히 낮은데, 특히 높이가 상당히 낮다. 엠보싱(28)이 층(5)의 어느 한 면 및/또는 양면으로 돌출하고, 이와 관련하여, 인접한 층(5)과, 허니콤 몸체의 원주 방향으로 뻗어있는 선형 접촉점을 형성한다. 상기 접촉점이 층을 고정하는데 사용된다면, 이때 연결점(6)은 상기 엠보싱(28)을 따라서 형성되고, 이에 따라 상기 엠보싱은 상이한 방향의 (최대) 연장부(18)를 (실질적으로 조립된 상태에서의 원주 방향으로) 구비한다. 층(5)의 단부를 형성하고 특히 하우징과 접촉하도록 사용되는 만곡된 단부(21)가 연장부(18) 근방에서 그 우측에 제공된다. 만곡된 구조체의 결과로서, 하우징과의 국부 접촉이 향상될 수 있다.
도 7에는 허니콤 구조체(3)가 주름진 층과 매끈한 층으로 다시 형성되고, 이 경우 상기 주름진 층의 길이가 짧아진 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 매끈한 층(26)이 예를 들면 만곡된 프로파일로부터 직선형 프로파일(13)로 되어가 하우징(2)과 접촉한다. 즉, 이러한 구성은 제 1 반경방향 영역(10)이 비교적 작은 채널 단면을 갖고, 매끈한 층과 주름진 층으로 형성된 채널(4)을 제공한다는 것을 의미한다. 이와 달리 외측의 제 2 반경방향 영역(10)이 매끈한 층(26)으로만 형성된다. 본 발명에서, 매끈한 층(26)은 특히 강화된 구조체일 수도 있다. 따라서, 예를 들면, 매끈한 층(26)이 제 2 반경방향 영역(10)의 구역에서 변형되어, 다수의 층의 두께가 예를 들면, 상기 매끈한 층(26)의 다수의 주름부(fold)에 의해 상기 영역에서 얻어질 수 있다. 이와 같이 본 발명에서 (예를 들면, 상이한 시트-금속 두께의) 추가 시트-금속 포일이 매끈한 층(26)에 여러 다양한 방식으로 용접되거나, 납땜되거나 고정될 수 있다. 또한, 단면에서 보여지는 바와 같이, 제 1 반경방향 영역(9)에서의 층의 S-형상 배치 때문에, 하우징(2) 방향으로의 매끈한 층(26)의 일정하지 않은 형상이 나타난다. 그럼에도 불구하고 원주 방향(19)으로 하우징(2)에 대한 허니콤 구조체(3)의 일정한 연결을 본 발명에서 형성하기 위하여, 매끈한 층(26)의 일부가 추가 엠보싱(28)으로 형성되어, 접촉점 즉, 연결점(6)이 원주 방향(19)에서 실질적으로 동일한 간격으로 형성된다.
도 8은 허니콤 몸체(1)의 일 실시예의 길이방향 단면도이다. 허니콤 몸체(1)는 허니콤 구조체(3)가 위치된 하우징(2)에 의해 외측 경계가 설정된다. 허니콤 구조체(3)는 상기 허니콤 구조체(3)의 단부측(35) 사이에 뻗어있는 복수의 채널(4)을 구비한다. 본 발명에서, 허니콤 구조체(3)의 길이(34)가 또한 단부측(35)에 의해 형성된다. 본 명세서에 기재된 실시예에 있어서, 채널(4) 연장부의 방향은 허니콤 구조체(3)의 중앙 축선(22)과 평행이다. 반경부(25)는 상기 축선(22)에 수직한 것으로 지시된다.
축선(22), 단부측(35) 및/또는 길이(34)와 관련된 각각의 연결점의 위치는 이러한 각각의 길이방향 단면으로부터 명확하다. 배기 가스에 의해 유동 방향(33)으로 영향을 받는 단부측(35)의 구역에 있어서, 인접한 연결 구역이 형성되고, 연결점(6)은 예를 들면 10mm 이하 또는 5mm 이하로 비교적 짧다. 단부측(35)의 반대쪽에서, 복수의 연결점(6)이 축선(22) 주위에서 동심으로 형성된 제 1 영역(9)의 구역에 있어서, 외측에서 원형 링의 형태로 제 2 영역(10)에서 연결점(6)과 상이한 연장부를 구비하도록 제공된다. 명확하게 하기 위해, 본 발명에서 연결 영역이 크게 형성되지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서 단지 연결점(6)을 개략적으로 나타내기 위해 해치 표시하였다. 단지 기본적으로 분포된 선형 연결점(6)이 본 발명에서 인접한 금속층(5)의 예비형성된 많은 수의 접촉점에서 형성된다.
도 9는 예를 들면, 디젤 기관이나 불꽃 점화 기관과 같은 내연 기관(36)을 구비한 자동차(23)를 개략적으로 도시한 도면이다. 내연 기관(36)에서 발생되는 배기 가스는 배기가스 후처리 시스템(24)을 통해 적어도 하나의 배기-가스 처리 유닛(37)으로 유동하고, 상기 배기-가스 처리 유닛은 본 발명에서 본 발명에 따른 허니콤 몸체(1)로 형성된다. 배기-가스 처리 유닛(37)으로서, 특히 촉매 변환기, 흡수기, 필터, 입자 분리기, 재성형기, 가열기 등이 고려된다.
도 10에는 복수의 구성된 및 매끈한 금속층(5)을 갖는 스택(38)(예를 들면, 시트-금속 포일 및/또는 금속의 초미세-와이어 부직포의 형태)이 도시되어 있다. 이 도 10에서, 스택(38)은 펼쳐진 상태, 즉 실질적으로 직선형 프로파일(13)을 갖도록 도시되었다. 또한 도시된 바와 같이, 금속층의 연결점(6)이 서로 상이한 색깔로 도시되었다. 이러한 연결점(6)(납땜된 연결부)이 조립된 상태, 즉 감겨진 상태로, 하우징의 내부에 먼저 형성된다는 사실의 결과로서, 도 10에는 특히 접착 위치가 도시되어 있고, 이 접착 위치에서 예를 들면 파우더 납땜 재료가 코일링 공정 이후에 위치되고, 이 코일링 공정에서 납땜 재료가 구성된 금속층(5)과 관련하여, 본 발명에서 설명되고 도시된 궁극적으로 상부측 연결점(암점으로 표시됨)과 하부측 연결점(명점으로 표시됨)을 생성하도록 사용된다. 접착제 및/또는 납땜 재료를 위치시키기 위하여, 예를 들면 잉크젯 공정의 형태로, 프린팅 공정이 특히 사용될 수 있다.
도 10의 아래쪽에 도시된 바와 같이, 즉, 하부 매끈한 층(5)의 경우에 있어서, 동일한 타입의 하부측 연결점(6)이 사전 형성된 간격(39)을 형성하며, 상기 간격은 예를 들면 프로파일(13)의 방향으로, 적어도 20mm에 상당하고 및/또는 복수의 구조체 극대부(경사부 및 오목부, 예를 들면 적어도 20개의 경사부)를 둘러싼다. 연결점(6)이 규칙적으로 배치된 것으로 도시되었지만, 이러한 규칙적인 배치가 반드시 요구되는 것은 아니다. 통상적으로, 주름진 금속층(5)의 구조체(17)는 각각의 경우에 있어서 매끈한 금속층(5)을 지지하여, 상기 구조체(17)는 접촉점을 매끈한 층(5)에서 축선(22) 방향으로, 즉 프로파일(13)에 수직한 방향으로 형성한다. 후반 작동 동안에 프로파일(13)에 수직방향으로 금속층(5)에 힘이 가해지는 경우에, 팽창 조인트(43)가 형성되고 이에 따라 가요성 허니콤 구조체의 가요성이 상당히 더 커질 수 있고 허니콤 구조체의 열적 및 동적 부하 특성에 보다 잘 적응할 수 있다는 것을 도 10으로부터 알 수 있다.
도 11에는 각각의 연결점(6)이 2개의 납땜점(40)으로 인접한 구조체 극대부(경사부(29) 또는 오목부(30)) 상에 형성된 실시예가 도시되어 있다. 구성된 금속층(5)의 복수의 구조체 극대부가 연결점(6) 사이에 제공된다. 이러한 연결점에서 프로파일(13)의 방향으로의 동일한 연결점(6)(동일한 색으로 도시된 연결점) 사이의 구조체 극대부의 개수는 실시예로 도시된 것보다 통상적으로 상당히 더 많으며; 특히, 적어도 15개의 구조체 극대부가 이들 사이에 위치된다는 것을 알 수 있다.
더욱이, 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 매끈한 금속층(5)에 코팅부(20)가 제공되고, 상기 코팅부는 특히 인접한 금속층(5)의 (불필요한) 확산(diffusion) 연결을 방지하며, 상기 금속층은 사용중에 서로를 규칙적으로 지탱한다. 상기 코팅부가 매끈한 및/또는 주름진 금속층(5)의 상부측(41)과 하부측(42)에 바람직하게 제공되지만, 예를 들면 어느 한 측에 산화층이 제공되어 예외적인 상황을 만들 수 있다. 여하튼, 이러한 방식으로 예를 들면 확산의 결과로서, 금속층의 연결이 방지되고, 비교적 큰 팽창 조인트(43)가 결론적으로 하중을 받아 형성된다는 것이 보장된다. 즉, 이러한 팽창 조인트(43)가 예를 들면 매끈한 금속층(5)의 섹션과 구성된 금속층(5)의 섹션으로 형성되고, 상기 팽창 조인트(43)가 2개의 동일한 연결점(본 발명에서 하부측 연결점으로 도시됨)으로 경계가 설정되고, 더욱이 구성된 금속층(5)에 의한 상기 팽창 조인트 경계가 적어도 15개의 구조체 극대부로 형성되는 것을 특정하는 구성 방식이 가능하다. 이러한 구성은 팽창 조인트(37)의 상당한 정도의 고 변형성이나 인접한 시트-금속 포일의 가요성 배치를, 특히 프로파일(13)의 방향과 이 방향에 수직한 방향으로도 제공한다. 연결점(6) 당 납땜점의 개수는 최대 3개, 특히 단지 2개로 한정되며, 정확하게 단지 하나의 납땜점을 갖는 연결점(6)의 실시예가 특히 바람직하다.
1 허니콤 몸체 2 하우징
3 허니콤 구조체 4 채널
5 금속층 6 연결점
7 접촉점 8 단면
9 제 1 반경방향 영역 10 제 2 반경방향 영역
11 제 3 반경방향 영역 12 채널 단면
13 프로파일 14 돌출부
15 폭 16 높이
17 구조체 18 연장부
19 원주 방향 20 코팅부
21 단부 22 축선
23 자동차 24 배기가스 후처리 시스템
25 반경부 26 매끈한 층
27 주름진 층 28 엠보싱
29 경사부 30 오목부
31 섹션 32 단부측
33 유동 방향 34 길이
35 연결 구역 36 내연기관
37 배기-가스 처리 유닛 38 스택
39 간격 40 납땜점
41 상부측 42 하부측
43 팽창 조인트 44 유닛의 단면 영역
3 허니콤 구조체 4 채널
5 금속층 6 연결점
7 접촉점 8 단면
9 제 1 반경방향 영역 10 제 2 반경방향 영역
11 제 3 반경방향 영역 12 채널 단면
13 프로파일 14 돌출부
15 폭 16 높이
17 구조체 18 연장부
19 원주 방향 20 코팅부
21 단부 22 축선
23 자동차 24 배기가스 후처리 시스템
25 반경부 26 매끈한 층
27 주름진 층 28 엠보싱
29 경사부 30 오목부
31 섹션 32 단부측
33 유동 방향 34 길이
35 연결 구역 36 내연기관
37 배기-가스 처리 유닛 38 스택
39 간격 40 납땜점
41 상부측 42 하부측
43 팽창 조인트 44 유닛의 단면 영역
Claims (10)
- 하우징(2)과, 복수의 채널(4)을 구비한 허니콤 구조체(3)를 적어도 포함한 허니콤 몸체(1)로서,
상기 허니콤 구조체(3)는 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 금속층(5)으로 형성되고, 상기 금속층(5)은 상기 허니콤 구조체(3)를 고정시키는 연결점(6)을 형성하고, 상기 허니콤 구조체(3)의 단면(8)은 상기 연결점(6)이 형성된 반경방향 영역(9, 10, 11)을 구비하고, 더욱이, 적어도 하나의 영역(9, 10, 11)에 있어서, 상기 단면(8)에서의 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 상기 금속층(5)의 적어도 1% 및 기껏해야 20%의 내측 접촉점(7)이 상기 연결점(6)을 형성하고, 상이한 채널 단면(12)을 갖는 상기 채널(4)이 적어도 두개의 반경방향 영역(9, 10, 11)에 형성되는 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 청구항 1에 있어서,
보다 고밀도의 상기 내측 접촉점(7)이 적어도 하나의 여러 반경방향 영역보다는 하나의 반경방향 영역(9, 10, 11)에서 상기 허니콤 구조체(3)의 단면 영역의 유닛마다 제공되는 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 청구항 1 또는 2에 있어서,
적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 상기 금속층(5)을 따라 보여지는 상기 연결점(6)의 밀도는 적어도 하나의 여러 반경방향 영역보다는 하나의 반경방향 영역(9, 10, 11)에서 보다 고밀도인 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 상기 금속층(5)의 상이한 프로파일(13)이 적어도 하나의 여러 반경방향 영역보다는 하나의 반경방향 영역(9, 10, 11)에 제공되는 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
하나의 반경방향 영역(9, 10, 11)에 있어서, 상기 채널 단면(12)이 상기 채널(4)로 돌출한 돌출부(14)에 의해 영향을 받는 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
하나의 반경방향 영역(9, 10, 11)에 있어서, 상기 채널 단면(12)은 적어도 부분적으로 구성된 상기 금속층(5)의 구조체(17)의 변경된 폭(15)이나 높이(16) 때문에 영향을 받는 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
하나의 반경방향 영역(9, 10, 11)에 있어서, 상기 연결점(6)은 상기 허니콤 구조체(3)의 원주 방향(19)에서 연장부(18)로 형성되는 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 허니콤 구조체(3)는 적어도 하나의 반경방향 영역(9, 10, 11)에서 코팅부(20)로 형성되는 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 허니콤 구조체(3)는 복수의 적어도 부분적으로 구성된 금속층(5)으로 형성되고, 상기 금속층 모두는 상기 하우징(2)을 양 단부(21)로 지지하고 상기 금속층에서 축방향으로 한정된 연장부와 연결되는 것을 특징으로 하는 허니콤 몸체(1). - 내연 기관(36)과, 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 허니콤 몸체(1)를 구비한 배기가스 후처리 시스템 (24)을 구비한 것을 특징으로 하는 자동차(23).
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KR20140133949A (ko) * | 2012-04-05 | 2014-11-20 | 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하 | 전기적으로 가열가능한 허니콤 바디의 다수의 시트 금속층의 전기적 커넥션, 및 연관된 허니콤 바디 |
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