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KR100471729B1 - 중공제품, 유체처리시스템 및 중공부재 결합방법 - Google Patents

중공제품, 유체처리시스템 및 중공부재 결합방법 Download PDF

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KR100471729B1
KR100471729B1 KR10-2002-7016336A KR20027016336A KR100471729B1 KR 100471729 B1 KR100471729 B1 KR 100471729B1 KR 20027016336 A KR20027016336 A KR 20027016336A KR 100471729 B1 KR100471729 B1 KR 100471729B1
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KR
South Korea
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hollow
hollow member
coupling
pipe
catalytic converter
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이시즈세이지
와키데가즈시
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명에 따르면, 촉매변환기의 컨테이너(10)의 연결부(10c)는 스피닝작업에 의하여 플랜지부재(11)의 결합부(16)에 결합될 결합부(15)를 구비하여 형성되고, 스피닝작업에 의하여 형성된 결합부(15)는 마찰용접에 의하여 플랜지부재(11)의 결합부(16)에 결합된다. 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c) 및 플랜지부재(11)중의 하나는 결합부(15, 16)의 반경방향의 내측에 배치되도록 연장된다.

Description

중공제품, 유체처리시스템 및 중공부재 결합방법 {HOLLOW PRODUCT, FLUID PROCESSING SYSTEM AND JOINING METHOD OF HOLLOW MEMBERS}
본 발명은 중공제품, 유체처리시스템 및 중공부재의 결합방법에 관한 것으로, 특히, 내부에 유체를 흐르게 하도록 결합된 중공부재를 포함하는 중공제품, 결합된 중공부재를 포함하는 유체처리시스템, 내부에 흐르는 유체에 대하여 사전설정된 처리를 수행하는 처리기능부를 갖는 적어도 하나의 중공부재에 관한 것이다. 본 발명은 또한 중공부재를 서로 결합시키는 결합방법에 관한 것이다.
내부에 유체를 흐르게 하는 중공제품에 따라, 배기가스 또는 유체를 흐르게 하고 배출시키는 배기시스템이 차량용 내연기관과 같은 연소기관에 연결된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 배기시스템은 배기매니폴드(1), 촉매변환기(2), 파이프(3), 예비소음기(pre-muffler)(4), 주소음기(5)와 같은 중공부재를 포함한다. 촉매변환기(2)는 배기가스의 산화환원과 같은 화학반응을 일으켜, 배기매니폴드로부터 흐르는, 연소기관으로부터 배출된 배기가스를 정화시킨다. 예비소음기(4) 및 주소음기(5)는 소음을 감소시키기 위하여, 촉매변환기(2) 및 파이프(3)로부터 흐르는 고압의 배기가스를 대기압에 가깝게 만든다.
배기매니폴드(1), 촉매변환기(2), 파이프(3), 예비소음기(4) 및 주소음기(5)와 같은 증공부재들은 이것들이 손상되었을 때, 여타의 부재들로 쉽게 대체될 수 있도록 인접한 중공부재에 분리가능하게 연결된다. 따라서, 중공부재는 볼트에 의하여 체결될 수 있는 플랜지부재를 구비한 컨테이너 또는 연결파이프의 끝단부에 제공되어, 중공부재가 하나의 유닛으로 형성된다.
도 20은 하나의 중공부재인 플랜지부재(11')를 연결파이프와 같은 여타의 중공부재(10')에 결합시키는 관련기술을 나타낸다. 이러한 관련기술에서, 판은 중공플랜지부재(11')를 형성하기 위한 홀을 구비하여 형성되고, 연결파이프와 같은 중공부재(10')는 플랜지부재(11')안으로 삽입되며, 2개의 부재들은 클래딩용접에 의하여 서로 결합된다.
예를 들어, 일본국 특개평 제 9-234877호, 제 10-29077호, 제 9-242540호 및 제 63-132790호에는 마찰용접에 의하여 그들의 길이방향으로 파이프형상 중공부재의 끝단부를 결합시키는 기술이 개시되어 있다.
상기 일본국 특개평 제 63-132790호에는 회전샤프트에 대한 제조방법이 개시되어 있으며, 여기서, 파이프형상 회전샤프트 구성부재의 끝단면은 회전샤프트본체를 형성하도록 또 하나의 파이프형상 회전샤프트 구성부재의 끝단면에 마찰용접된다. 이러한 방법에서, 회전샤프트구성부재는 버의 생성을 막는 코어부재가 회전샤프트 구성부재의 파이프내로 삽입된 상태로 서로 마찰용접된다. 상기 공보는 상기 코어부재가 그것의 외경이 회전샤프트 구성부재의 내경과 실질적으로 동일하게 형성되는 것을 기술한다. 상기 공보는 또한 코어부재가 마찰용접작업 이전에 정치상태로 유지되는 회전샤프트 구성부재의 파이프로 삽입되는 것을 기술한다.
일본국 특개평 공보 제 2957163호는 테이퍼진 상태로 그 반대쪽 끝단부의 직경이 감소되는 내측파이프 및 테이퍼진 상태로 그 반대쪽 끝단부의 직경이 감소되는 외측파이프를 포함하는 이중열절연구조체(double heat insulation structure)의 배기시스템부분을 개시하고, 여기서 내측 및 외측파이프는 그 사이에 갭을 두어 배치된다. 상기 공보는 또한, 배기시스템부분의 제조방법을 개시한다. 상기 공보에는, "외측파이프의 양쪽으로 테이퍼진 직경감소부의 선단부는 상기 선단부를 소성변형시키기 위하여 내측파이프의 연결부의 외주면에 대하여 상기 선단부를 떠미는 스피닝롤러에 의하여 연장되고, 상기 연장된 연결부 및 내측파이프의 연결부는 서로 결합되어, 내측 및 외측파이프를 일체로 형성하거나" 또는 "충격흡수부재가 가공(drawing)에 의하여 내측 및 외측파이프의 연결부상에 형성된 단부(step)들 사이에 개재되어, 내측 및 외측파이프가 진동에 의하여 서로 접촉하게 되는 것을 방지하고, 내측파이프와 외측파이프 사이에서, 온도차 및 그에 따른 열팽창계수에 의하여 발생되는 응력을 완화시켜 내구성을 증강시키도록, 내측 및 외측파이프가 축선방향으로 상대적으로 미끄러질 수 있도록 되는 것"을 기술한다(단락번호는 0024, 0029, 0030임).
상술된 종래의 기술들 중에, 플랜지부재 및 플랜지부재의 홀에 삽입되는 파이프를 구성하는 판재를 클래딩용접하는 도 20에 도시된 기술은 용접에 의하여 클래딩되므로 중공부재의 무게가 증가되는 문제점을 가진다. 이러한 문제는 자동차와 같은 내연기관을 갖는 이동체의 배기시스템의 경우에 특히 심각하다. 또한, 이러한 관련된 기술에서는, 용접에 의한 클래딩시에 생성되는 스패터(spatter)로부터 중공부재 및 용접장치를 보호하기 위한 커버와 같은 보호수단이 취해질 필요가 있으므로, 설비비용이 증가되는 문제점이 있다. 또한, 중공부재가 그 안에 유체가 흐르도록 사용되는 경우에는 이러한 관련 기술에서, 중공제품내에 흐르는 유체에 대하여 신뢰성있게 기밀을 확보하기 위해서, 전체 둘레에 걸쳐 용접에 의한 클래딩을 연속적으로 수행할 필요가 있어, 매우 전문적인 용접에 의한 결합품질이 요구된다는 문제가 있다. 또한, 결합된 중공부재의 품질이 용접에 의한 열영향으로 인해 변화될 수 있다는 문제점도 있다.
또한, 상술된 종래의 기술중에서, 마찰용접에 의하여 파이프를 결합시키는 기술은 비교적 얇은 중공부재의 끝단면이 결합될 때, 결합특성이 불안정하다는 문제가 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 일본국 특개평 제 9-234877호, 제 10-29077호 및 제 9-242540호에서는, 마찰용접으로 인하여, 중공부재(30', 31')의 외측 뿐만 아니라, 그것의 내측에도 버가 생성된다. 사전설정된 처리를 수행하기 위하여, 중공부재가 내부에 유체가 흐르도록 사용되면, 중공부재로부터 돌출되어 내측에 형성된 버가 흐름효율을 저하시키는 유체의 흐름저항이 되기 때문에, 버를 제거할 필요가 있다. 그러나, 일본국 특개평 제 63-132790호에 기술된 바와 같이, 내측상에 형성된 버는 제거하기 어렵다. 따라서, 마찰용접에 의하여 파이프를 결합시키기 위한 관련된 기술에서는, 중공부재에 흐르는 유체의 흐름효율을 증대시킬 수 없다. 일본국 특개평 제 63-132790호의 코어부재는 단지 회전샤프트 구성부재의 파이프로 삽입될 뿐, 회전샤프트 구성부재의 마찰용접후에, 회전샤프트 구성부재로부터 코어부재를 뽑아내는지 아니면, 코어부재가 그 내부에 남아있는 지에 관련된 설명은 없다.
상술된 종래의 기술들중에, 일본국 특개평 제 2957163호에서는, 외측파이프의 연결부가 내측파이프의 연결부에 직접적으로 또는 스피닝롤러를 사용하는 드로잉에 의한 충격흡수부재만를 통하여 연결된다. 따라서, 내측파이프와 외측파이프 사이이 연결이 약하다는 문제가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 중공부재로서 플랜지부재가 결합부를 형성하기 위하여 버링처리(burring processing)되기 쉬운 상태를 나타내는 설명도,
도 2는 버링장치의 정면도,
도 3은 도 2에 도시된 장치의 평면도,
도 4는 제1실시예에 따른 각 단계에서의 중공부재의 형상을 순차적으로 나타내는 설명도,
도 5는 도 4에 도시된 마찰용접을 나타내는 확대된 설명도,
도 6은 마찰용접에 필요한 마진(margin)이 촉매변환기의 컨테이너의 결합부의 판두께에 대하여 1.5배인 본 발명의 제1실시예의 수정의 설명도,
도 7은 도 6에 도시된 마찰용접을 나타내는 확대 설명도,
도 8은 중공부재의 중심축선들이 동축 연장선과 일치하도록 한 중공부재 및 다른 중공부재를 배치하고 지지하는 지지장치를 설명하는 단면도로서, 도 8은 양쪽의 중공부재의 결합부가 마찰용접에 의하여 서로 결합되기 전의 상태를 나타내는 단면도,
도 9는 2개의 중공부재의 결합부가 도 8에 도시된 상태로부터 마찰용접에 의하여 서로 결합되는 상태를 나타내는 설명도,
도 10은 플랜지부재가 결합되는 촉매변환기가 또 다른 구조체의 플랜지에 연결되는 상태는 설명하는 단면도,
도 11은 소정의 각도로 편향되어 형성되는 촉매변환기의 컨테이너에 플랜지부재가 사전설정된 위상으로 연결되는 상태를 나타내는 설명도,
도 12는 제2실시예에 따른 각 단계에서 중공부재의 형상을 순차적으로 나타내는 설명도,
도 13은 제3실시예에 따른 각 단계에서 중공부재의 형상을 순차적으로 나타내는 설명도,
도 14는 도 13에 도시된 실시예의 수정예의 마찰용접이 수행되기 전의 상태를 나타내는 확대 단면도,
도 15는 2개의 중공부재의 결합부가 도 13에 도시된 상태로부터 마찰용접에 의하여 서로 결합되는 상태를 나타내는 설명도,
도 16은 제4실시예에 따른 각 단계에서 중공부재의 형상을 순차적으로 나타내는 설명도,
도 17은 제5실시예에 따른 각 단계에서 중공부재의 형상을 순차적으로 나타내는 설명도,
도 18은 제6실시예에 따른 각 단계에서 중공부재의 형상을 순차적으로 나타내는 설명도,
도 19는 본 발명이 적용되는 차량을 위한 배기시스템의 사시도로서, 상기 시스템은 각각의 구성유닛으로 분리되는 것을 특징으로 하는 도면,
도 20은 플랜지부재가 용접에 의한 클래딩(cladding)으로 결합되는 관련기술을 설명하는 단면도,
도 21은 종래의 마찰용접에 의하여 중공부재를 결합시켜, 또한 내면에도 버(burr)가 생성되는 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명은 상술된 문제점들을 고려하여 만들어졌으며, 본 발명의 목적은 중공제품의 내측상에 버를 생성하지 않고, 서로 용이하고 신뢰성있게 결합되어, 유체가 중공제품내에서 효과적으로 흐를 수 있는 경량의 중공제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 중공제품내에 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 되도록 되어 있는 유체처리시스템을 제공하고, 또한 중공부재의 결합방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1형태에 따르면, 내부에 유체를 흐르게 하기 위하여 서로 결합되는 중공부재를 포함하는 중공제품이 제공되며, 여기서 중공부재중의 하나는 스피닝작업에 의하여, 여타의 중공부재에 결합될 연결부를 구비하여 형성된다.
이러한 형태에 의하면, 하나의 중공부재는 스피닝작업에 의한 결합부를 구비하여 형성되므로, 하나의 중공부재의 전체 둘레에 걸쳐 안정적이고 신뢰성있게 결합부가 형성되는, 우수한 흐름효율을 갖는 경량의 중공제품을 제공할 수 있다.
상기의 형태에서, 스피닝작업에 의하여 형성된 하나의 중공부재의 결합부는 마찰용접에 의하여 서로 결합될 수 있다.
이러한 배열에 의하면, 하나의 중공부재에 형성된 결합부는 마찰용접에 의하여 여타의 중공부재에 결합되므로, 중공부재의 두께에 관계없이, 전체 둘레에 걸쳐 중공부재가 용이하고 신뢰성있게 결합되고 중공부재의 무게가 감소되는, 내부에 유체를 흐르게 하는 중공제품을 제공할 수 있다.
상술된 형태에서는, 임의의 중공부재가 결합부에 배치되도록 연장될 수 있다.
이러한 배열에 의하여, 임의의 중공부재는 결합부의 반경방향의 내측으로 배치되도록 연장될 수 있으므로, 마찰용접으로 인하여 중공제품 내측에 버가 생성되는 것을 막을 수 있다. 또한, 내면이 연속적으로 형성되므로, 유체의 흐름효율이 높은 중공제품을 제공할 수 있다.
본 명세서에서는, 결합부가 하나의 중공부재의 중간부에서 외측으로 돌출하도록 형성될 수 있고, 중공부재가 여타의 중공부재로 삽입될 수 있으며, 하나의 중공부재의 결합부가 마찰용접에 의하여 여타의 중공부재에 결합될 수 있다. 연결부로부터 선단부를 향하는 하나의 중공부재의 부분은 마찰용접에 의하여 반경방향의 내측에 위치된다. 따라서, 마찰용접으로 인하여 중공제품의 내면에 버가 생성되는 것을 막을 수 있다.
또한, 결합부는 선단부를 향하여 직경이 감소되도록 하나의 중공부재의 중간부에 단계적으로 형성되고, 하나의 중공부재는 여타의 중공부재로 삽입되며, 하나의 중공부재상에 단계적으로 형성된 결합부는 마찰용접에 의하여 여타의 중공부재의 선단부에 결합된다. 이러한 구조에 의하면, 하나의 중공부재가 마찰용접부의 반경방향의 내측에 위치되므로, 마찰용접으로 인하여 중공제품의 내면에 버가 생성되는 것을 막을 수 있다.
또한, 결합부는 그것의 선단부가 하나의 중공부재의 중간부보다 더 큰 직경을 가질 수 있도록 형성될 수도 있고, 여타의 중공부재가 하나의 중공부재로 삽입되며, 상기 하나의 중공부재의 직경증가선단부 및 상기 선단부에 대응하는 여타의 중공부재의 부분이 마찰용접에 의하여 결합된다. 연결부로부터 선단부를 향하는 여타의 중공부재의 부분은 마찰용접부의 반경방향의 내측에 위치되므로, 마찰용접으로 인하여 중공제품의 내면에 버가 생성되는 것을 막을 수 있다.
본 발명의 제2형태에 따르면, 서로 결합될 중공부재를 포함하는 유체처리시스템이 제공되고, 상기 중공부재들중의 적어도 하나는 중공부재내로 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 되도록 되어 있는 처리기능부를 갖는 중공부재이며, 여기서 상기 중공부재중의 하나는 스피닝작업에 의하여 여타의 중공부재에 결합될 결합부를 구비하여 형성된다.
제2형태에 따르면, 중공부재가 스피닝작업에 의하여 여타의 중공부재에 결합될 결합부를 구비하여 형성되므로, 하나의 중공부재의 전체 둘레에 걸쳐 안정적이고 신뢰성있게 결합부가 형성되는, 우수한 흐름효율을 갖는 경량의 유체처리시스템을 제공할 수 있다.
상기의 형태에서, 스피닝작업에 의하여 형성된 하나의 중공부재의 결합부는 마찰용접에 의하여 여타의 중공부재에 결합될 수 있다.
이러한 배열에 의하여, 하나의 중공부재에 형성된 결합부는 마찰용접에 의하여 여타의 중공부재에 결합되므로, 중공부재의 두께에 관계없이, 전체 둘레에 걸쳐 중공부재가 용이하고 신뢰성있게 결합되고 중공부재의 무게가 감소되며, 유체의 흐름효율이 증대되는, 중공부재내에 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 되도록 되어 있는 유체처리시스템을 제공할 수 있다.
또한, 임의의 중공부재는 결합부의 반경방향의 내측에 배치되도록 연장될 수 있다.
이러한 배열에 따르면, 마찰용접으로 인하여 중공부재의 내면에 버가 생성되는 것을 막을 수 있고, 상기 내면이 연속적으로 형성된다. 따라서, 유체의 흐름효율이 높은 유체처리시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 제3형태에 따르면,
스피닝작업에 의하여 하나의 중공부재상에 결합부를 형성하는 단계; 및
마찰용접에 의하여 하나의 중공부재의 결합부를 여타의 중공부재에 결합시키는 단계를 포함하고, 내부에 유체를 흐르게 하기 위하여, 중공부재를 서로 결합시키는 방법이 제공된다.
제3형태를 구비하면, 하나의 중공부재는 스피닝작업에 의하여 결합부를 구비하여 형성된 후, 상기 하나의 중공부재 및 여타의 중공부재의 결합부가 마찰용접에 의하여 서로 결합된다. 따라서, 중공부재의 두께에 관계없이 전체 둘레에 걸쳐 용이하고 신뢰성있게 중공부재가 결합되며, 무게의 감소와 함께 유체의 흐름효율이 우수해지는 중공부재의 결합방법을 제공할 수 있다.
상기의 형태에서, 마찰용접에 의하여 중공부재를 결합시키는 단계에서는, 중공부재중의 어느 하나가 결합부의 반경방향의 내측에 배치되도록 결합부를 하나의 중공부재상에 형성시킬 수 있다.
이러한 배열에 따르면, 중공부재가 결합부의 반경방향의 내측에 배치되도록 연장되므로, 마찰용접으로 인하여 중공제품의 내면에 버가 형성되는 것을 막을 수 있고, 상기 내면이 연속적으로 형성된다. 따라서, 유체의 흐름효율이 높은 중공부재의 결합방법을 제공할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 상기 중공부재는 중공부재에 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 되도록 되어 있는 처리기능부를 가질 수 있다.
이러한 배열에 따르면, 결합된 중공부재에 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 되도록 되어 있는 유체처리시스템을 제조하도록 적용될 수 있는 중공부재의 결합방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 제1실시예는 도 1 내지 도 11을 기초로 상세히 설명된다. 본 실시예에서, 도 19에 도시된 바와 같은 차량의 엔진의 배기시스템은 엔진으로부터 배출된 배기가스에 대하여 산화-환원과 같은 화학반응을 일으키고, 배기매니폴드를 통해 흐르게 하여 배기가스를 정화시키기 위한 1개의 구성유닛인 촉매변환기(2)(중공유닛중의 하나임)를 포함한다. 배기시스템은 또한 처리기능부와 같은 촉매변환기(2)의 촉매캐리어(12)(도 10 참조)가 수용되는 컨테이너(10)를 포함한다. 상기 컨테이너(10)는 수용부(10a), 직경이 수용부(10a)로부터 점차적으로 줄어드는 원뿔부(10b), 원뿔부(10b)를 통하여 수용부(10a)에 연결되는 작은 직경의 연결부(10c)를 포함한다. 이제, 여타의 구성유닛(1, 3)의 플랜지(21)에 체결시키기 위하여 연결부(10c)와 고정될 플랜지(11)(여타의 중공부재)를 결합시키는 방법이 설명된다.
본 발명의 중공제품과 같은 배기시스템의 하나의 구성유닛인 촉매변환기(2)는, 스피닝작업에 의하여, 결합부(15)가 또 다른 중공부재(플랜지부재(11))의 결합부(16)에 결합되어, 하나의 중공부재(촉매캐리어(12)가 수용되는 촉매변환기(2)의 컨테이너(10)의 연결부(10c))가 형성되도록 형성된다. 또한, 스피닝작업에 의하여 형성되는 결합부(15)는 마찰용접에 의하여 또 다른중공부재(플랜지부재(11))의 결합부(16)에 결합된다. 하나의 중공부재(촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)) 및 또 다른 중공부재(플랜지부재(11))중의 하나는 결합부(15, 16)의 반경방향의 내측에 배치되도록 연장된다.
본 발명의 중공부재(10, 11)의 결합방법은, 스피닝작업에 의하여 하나의 중공부재(촉매캐리어(12)가 수용되는 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c))상에 결합부(15)를 형성하는 단계, 및 상기 결합부(15)와 또 다른 중공부재의 (플랜지부재(11)의)결합부(16)를 마찰용접에 의하여 결합시키는 단계를 포함한다. 스피닝작업단계에서, 하나의 중공부재(촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)) 및 또 다른 중공부재(플랜지부재(11))중의 하나는 결합부(15, 16)의 반경방향의 내측에 배치되도록 연장된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플랜지부재(11)는 사전설정된 형상으로 형성되는 판재가 홀(20)을 구비하여 형성되고, 홀(20)의 둘레가 버링되도록 형성됨에 따라, 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)가 삽입될 수 있도록(본 실시예의 경우) 중공구조로 플랜지부재(11)를 형성하고, 그것의 부분은 플랜지부재(11)의 표면으로부터 돌출한다. 본 실시예에서는, 플랜지부재(11)의 하나의 표면으로부터 돌출하는 부분이 후술되는 바와 같이 형성되는 촉매변환기의 결합부에 결합될 결합부(16)를 구성한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 플랜지부재(11)가 볼트(52)에 의하여 또 하나의 구성부인 플랜지부재(51)와 맞닿아 체결될 때, 플랜지부재(11)는 기밀을 유지하도록 밀봉부재를 수용하기 위한 고리모양 그루브를 구비하여 형성된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 플랜지부재(11, 51)는, 촉매변환기(2)의 측면상의 한 플랜지부재(11)는 볼트(52)가 삽입되는 홀(11b)을 구비하여 형성되고, 다른 하나의 플랜지부재(51)는 볼트(52)가 나사결합되는 암나사홀(51a)을 구비하여 형성되도록 되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 버링작업을 수행하는 장치의 일예는 플랜지부재(11)가 될 판재를 보유하고 홀(20) 주위에서 판재를 회전시키는 스핀들(60) 및 스핀들(60)의 회전축선방향 및 반경방향으로 이동하는 버링툴(61)을 포함한다. 스핀들(60)은 모터(62)에 연결되어 벨트(64)로 감싸지는 풀리(65)와 풀리(63) 및 플랜지부재(11)가 될 판재를 유지하는 척(66)을 포함한다. 버링장치는, 서보모터(67)에 의하여 구동되는 이송스크루기구(68)에 의하여 이동되는 축선방향이동테이블(69) 및 축선방향이동테이블(69)상에 제공되며, 서보모터(70)에 의하여 구동되는 이송스크루기구(71)에 의하여 이동되는 반경방향이동테이블(72)을 포함한다. 버링툴(61)은 반경방향이동테이블(72)에 의하여 지지된다. 모터(62)가 벨트(64)를 통하여 스핀들(60)을 회전시키도록 구동되면, 척(66)에 의하여 잡혀진 플랜지부재(11)가 될 판재가 사전에 형성된 홀(20)의 주위에서 회전된다. 이러한 경우에, 서보모터(67)는 축선방향이동테이블(69)을 앞쪽으로 이동(도 2 및 도 3에서 테이블을 좌측으로 이동시킴)시키도록 구동되고, 버링툴(61)은 도 1a에 도시된 바와 같이, 버링툴(61)이 홀(20)과 접촉하지 않도록 플랜지부재(11)가 될 판재의 홀(20)로 삽입된다. 서보모터(70)는 반경방향이동테이블(72)을 반경방향의 외측으로 이동시키도록 구동되어, 버링툴(61)이 플랜지부재(11)가 될 판재의 홀(20)의 내측둘레와 접촉하게 한다. 이러한 상태에서, 서보모터(67)는 축선방향이동테이블(69)을 뒷쪽으로(도 2 및 도 3에서 우측으로) 이동시키도록 구동되고, 홀(20)의 내측둘레는 한 면을 향하여 돌출하도록 형성된다. 상기 단계를 반복하면, 홀(20)은 촉매변환기(2)의 연결부(10)가 홀(20)로 삽입될 수 있는 크기로 형성될 수 있으며, 또한 홀(20)은 결합부(16)가 플랜지부재(11)의 한면으로부터 돌출하도록 형성된다. 버링툴이, 플랜지부재(11)가 될 판재에 형성된 홀(20)을 중심으로 상대적으로 회전될 수 있는 한 버링장치는 도 2 및 도 3에 예시된 실시예로 한정되지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 촉매변환기의 컨테이너(10)는 반대쪽 끝단부를 향하여 촉매캐리어(12)의 수용부(10a)로부터 테이퍼진 원뿔부(10b) 및 촉매캐리어(12)를 수용할 수 있는 크기를 갖는 파이프형상블랭크를 반복적으로 스피닝작업시키는 한편 성형롤러(81)를 파이프형상블랭크에 대하여 회전시켜, 반대쪽 끝단부에 배치되는 직경축소연결부(10c)를 포함한다. 본 발명에서는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 파이프형상블랭크를 스피닝작업시켜, 적어도 하나의 원뿔부(10b) 및 연결부(10c)가 실질적으로 최종 형상 및 크기로 형성되고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 원뿔부(10b)로부터 연결부(10c)의 축선방향의 중간부까지의 각 연결부(10c)는 최종 소정의 외경으로 더욱 드로잉가공된 후, 성형롤러(81)는 일단 반경방향으로 외측으로 후퇴된다. 그런 다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 성형롤러(81)는 연결부(10c)의 선단부로부터 축선방향의 중간부까지 이동되고, 상기 부분은 최종 소정의 외경으로 드로잉가공된다. 원뿔부(10b)의 측면상의 연결부(10c)의 부분 및 선단부는 직격이 감소되고, 블랭크의 재료는 직경감소시에, 연결부(10c)의 축선방향의 중간부를 향하여 축적된다. 따라서, 고리모양결합부(15)가 반경방향의 외측으로 돌출하기 위하여 전체 둘레에 걸쳐 연결부(10c)의 축선방향의 중간부에 신뢰성 있게 형성된다. 결합부(15)의 반경방향의 외측으로의 돌출량은 원뿔부(10b)의 측면상의 연결부(10c) 및 축선방향의 중간부를 향하는 연결부(10c)의 선단측의 직경감소량 및 재료의 축적량에 의하여 조정될 수 있다.
다음은, 도 4d에 도시된 바와 같이, 원뿔부(10b) 및 결합부(15) 중의 하나를 갖는 연결부(10c)를 구비하여 형성되는 촉매변환기의 컨테이너(10) 및 버링작업에 의하여 결합부(16)를 구비하여 형성되는 플랜지부재(11)가 될 파이프형상블랭크는 그들의 중심축선들이 동축연장선과 일치하도록 배치되고 지지장치(82)에 의하여 지지된다. 지지장치(82)는 그 축선을 중심으로 회전되는 스핀들(도시되지 않음)에 장착되는 플랜지부재(11)를 유지하는 척(90) 및 척(90)의 중심에 제공되는 베어링(91)에 의하여 피벗되는 샤프트(92)를 포함한다. 척(90) 및 샤프트(92)에 의하여 유지되는 플랜지부재(11)는 상대적으로 회전가능하다. 샤프트(92)는 이를 지지하기 위하여 촉매변환기92)의 컨테이너(10)의 끝단부에서 연결부(10c)로 삽입하여 맞춰질 수 있는 크기로 형성된다. 샤프트(92)의 선단부는 연결부(10c)의 내주면에 대하여 5°내지 15°의 각도를 형성하도록 테이퍼진다. 본 실시예의 경우에, 촉매변환기(2)의 컨테이너(10)의 끝단부에 형성된 연결부(10c)는 도 4d 및 도 4e에 도시된 바와 같이 클램퍼(93)에 의하여 회전할 수 없도록 클램핑되어 고정된다. 촉매변환기(2)의 컨테이너(10)를 클램핑하는 클램퍼(93) 뿐만 아니라, 척(90) 및 샤프트(92)가 제공되는 스핀들(도시되지 않음)은 축선방향에 대하여 이동할 수 있다.
촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)가 클램퍼(93)에 의하여 클램핑되고, 플랜지부재(11)가 척(90)에 의하여 유지되는 상태에서, 척(90)이 제공되는 스핀들(도시되지 않음)이 그것의 축선을 중심으로 회전됨에 따라, 플랜지부재(1)가 회전하게 되면, 플랜지부재(11)가 회전함과 동시에, 플랜지부재(11) 및 촉매변환기의 컨테이너(10)는 축선방향으로 서로 근접하게 상대적으로 이동되고, 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 끝단부로부터 샤프트(92)가 먼저 삽입되고, 플랜지부재(11)는 서로에 대하여 정렬된다. 샤프트(92)는 척(90)에 의하여 유지되는 플랜지부재(11)와 독립적으로 회전가능하게 지지되기 때문에, 샤프트(92)는 촉매변환기의 클램핑된 컨테이너(10)에 대하여 회전하지 않는다. 따라서, 촉매변환기의 컨테이너(10)와 샤프트(92) 사이에는 마찰열이 생성되지 않는다. 따라서, 촉매변환기의 컨테이너(10)의 두께(t)가 얇더라도, 촉매변환기가 컨테이너(10)가 마찰열에 의하여 용융 및 손상되는 것을 막을 수 있다.
촉매변환기의 컨테이너(10) 및 플랜지부재(11)는 축선방향으로 서로에 대하여 더 근접하게 상대적으로 이동되면, 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)는 플랜지부재(11)로 삽입된다. 도 4e, 도 5 또는 도 9에 도시된 바와 같이, 2개의 결합부(15, 16)의 접촉끝단면은 사전설정된 업셋압력으로 사전설정된 마진(Y)에 미는힘을 가해 연화됨에 따라 마찰용접을 수행한다. 마찰용접을 수행하면, 2개의 결합부(15, 16)상에 버가 생성된다. 그러나, 본 발명에서는, 결합부(15)가 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 축선방향의 중간부에 형성되기 때문에, 즉, 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)가 마찰용접을 수행하는 플랜지부재(11)로 삽입될 때, 결합부(15)와 연결부(10c)의 선단부 사이의 부분(10d)이 플랜지부재(11)의 안쪽위치까지 연장하기 때문에, 상기 부분(10d)는 결합부(15, 16)의 반경방향으로 내측에 배치된다. 따라서, 2개의 결합부(15, 16)의 반경방향의 외측에만 버가 생성되고, 촉매변환기(2)의 내측에는 버가 생성되지 않는다. 2개의 결합부(15, 16)의 반경방향의 외측에 생성된 버는 필요하다면 쉽게 제거될 수 있다. 촉매변환기의 컨테이너(10) 및 플랜지(11)의 결합부(15, 16)는 마찰용접을 수행하여 전체 둘레에 걸쳐 기밀결합된다.
본 명세서에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 마찰용접에 필요한 마진(Y)이 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 두께(t)보다 1.5배 크면, 원뿔부(10b)의 측면상의 그것의 부분으로부터의 연결부(10c) 및 축선방향의 중간부를 향하는 선단부로부터의 그것의 부분의 직경감소량 및 재료의 축적량에 의해서만 마진(Y)에 대응하는 축선방향의 두께를 갖는 결합부(15)를 형성하기 어렵다. 따라서, 이러한 경우에는, 도 6a에 도시된 바와 같이, 반경방향의 외측으로 돌출하는 고리모양 돌출부(15')는 그것의 돌출량이 도 4 및 도 5에 도시된 결합부(15)보다 커지도록, 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 축선방향의 중간부상에 형성되고, 상기 돌출부(15')가 도 6b에 도시된 바와 같이 성형롤러에 의하여 결합부의 선단부를 향하여 기울어지도록 스피닝작업이 수행된다. 이러한 배열에 따르면, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 마찰용접에 필요한 마진(Y)에 충분히 대응할 수 있는 두께(t)보다 1.5배 큰 축선방향의 두께를 갖는 결합부(15)를 형성할 수 있다.
본 발명은 상술된 실시예로 한정되지 않으며, 촉매변환기(2)의 컨테이너(10) 및 플랜지부재(11)의 2개의 결합부(15, 16)는 상대적으로 회전될 수 있다. 이러한 마찰용접에서는, 2개의 결합부(15, 16)의 맞댐면상에 소성유동층이 형성될 때까지는, 플랜지부재(11) 및 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 상대회전수 및 미는속도가 일정하게 유지되고, 그런 다음에 회전이 정지된 후, 미는힘이 정지될 때까지는, 상대회전수가 사전설정된 감속비로 감소되는 것이 바람직하다.
원뿔부(10b) 및 연결부(10c)를 구비한 그것의 한쪽 면에 스피닝작업에 의하여, 촉매변환기(2)의 컨테이너(10)가 형성되면, 촉매캐리어(12)는 다른쪽 면으로 삽입된다. 상기 다른쪽 면의 끝단부는 유사하게 스피닝작업되기 쉽고, 상기 원뿔부(10b) 및 연결부(10c)는 일체로 형성된다. 상기 다른쪽 면의 연결부(10c)는 또한 동일한 결합부(15)를 구비하여 형성되며, 이 결합부(15)는 마찰용접에 의하여 플랜지부재(11)의 결합부(16)에 결합된다. 도 4 내지 도 7의 도면에 도시된 실시예의 촉매변환기(2)의 컨테이너(10)에서, 한 결합부(15)는 플랜지부재(11)로부터 약간 돌출되도록 결합된다. 따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 연결부(10c)에 연결될 여타의 구성유닛은 여타의 구성유닛이 파이프와 같은 중공부재의 연결부(50)의 선단부로부터 약간 돌출하도록 결합된다. 따라서, 플랜지부재(11, 51)가 서로 고정될 때, 2개의 연결부(10c, 50)가 여타의 구성유닛의 플랜지부재(51)에서 서로 맞닿는다.
상술된 실시예에 추가하여, 본 발명은 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 축선이 촉매캐리어(12)의 수용부(10a)의 축선에 대하여, 도 11에 도시된 바와 같이 사전설정된 각도로 기울어지는 상태로 적용될 수도 있다. 이러한 상태에서, 마찰용접시, 연결부(10c)에 대한 플랜지부재(11)의 상대회전을 정지시키기 위한 위상을 설정하면, 플랜지부재(11)가 여타의 구성유닛의 플랜지부재(5`)의 위상과 일치할 수 있도록 기울어진 촉매변환기(2)에 대하여 설정된 위상위치에서 플랜지부재(11)를 결합시킬 수 있다.
다음은, 도 12를 바탕으로 본 발명의 제2실시예가 설명된다. 이하의 설명에서는, 상기 실시예와 상이한 부분만 설명되며, 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 참조번호로 표시되며, 그것의 설명은 생략된다.
본 실시예에서는, 도 12a에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 원뿔부(10b) 및 연결부(10c)가 도 12b에 도시된 바와 같은 최종형상 및 크기로 형성되도록 파이프형상블랭크가 스피닝작업되도록 되어 있다. 그런 다음, 도 12c에 도시된 바와 같이, 그것의 축선방향의 중간부로부터 선단부(10d)까지의 연결부(10c)는 연결부(10c)가 스피닝작업에 의하여 플랜지부재(11)로 삽입될 수 있는 정도의 직경으로 감소되어, 그것의 전체 둘레에 걸쳐 계단형상의 결합부(15)를 나타낸다. 연결부(10c)의 계단형상 결합부(15)의 반경방향의 크기는 상기 연결부(10c)가 플랜지부재(11)로 삽입되고, 상기 연결부(10c)가 결합부(16)가 될 플랜지부재(11)의 한 면으로부터 돌출하는 끝단면에 마찰용접될 수 있도록 설정된다. 그런 다음에, 도 12d에 도시된 바와 같이, 결합부(16)를 구비하여 형성된 플랜지부재(11) 및 하나의 원뿔부(10b)와 결합부(15)를 갖는 연결부(10c)를 구비하여 형성된 촉매변환기(2)의 컨테이너가 될 파이프형상블랭크는 지지장치에 의하여 그들의 중심축선을 동축연장선과 일치하도록 배치된다. 촉매변환기의 컨테이너(10)가 클램퍼(93)에 의하여 클램핑되고 고정되고, 플랜지부재(11)가 회전하면서 축선방향으로 이동되는 상태에서, 플랜지부재(11)는 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 외측에 삽입되어 고정된다. 그런 다음, 도 12e에 도시된 바와 같이, 사전설정된 업셋압력으로 사전설정된 마진(Y)에 미는힘을 가하여, 결합부(15, 16)의 접촉끝단면을 연화시키고 용접하기 위하여, 마찰용접이 수행된다. 이 때, 연결부(10c)의 감소직경부(10d)는 상술된 실시예에서와 같이, 플랜지부재(11)를 향하여 연장되고, 결합부(15, 16)의 반경방향의 내측에 위치되기 때문에, 마찰용접이 수행될 때, 결합부(15, 16)의 반경방향의 외측에만 버가 생성되고, 촉매변환기(2)의 내측에는 버가 생성되지 않는다.
다음에는, 도 13 내지 도 15를 토대로, 본 발명의 제3실시예가 설명된다. 이하의 설명에서는, 상기 실시예와 상이한 부분만 설명되며, 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 참조번호로 표시되고, 그것의 설명이 생략된다.
본 실시예에서는, 도 13a에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 원뿔부(10b) 및 연결부(10c)가 도 13b에 도시된 바와 같은 최종형상 및 크기로 형성되도록 파이프형상블랭크가 스피닝작업되도록 되어 있다. 계단형상 결합부(15)가 될 부분의 크기는 플랜지부재(11)의 한 면으로부터 돌출하는 부분이 결합부(15)로 삽입될 수 있도록 설정된다. 다음은, 도 13c에 도시된 바와 같이, 원뿔부(10b)로부터 축선방향의 중간부까지의 연결부(10c)의 부분이 최종 소정의 외경으로 나타나고, 성형롤러(81)가 일단 반경방향의 외측으로 후퇴된다. 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)는 축선방향의 중간부로부터 그것의 선단부까지의 연결부(10c)의 부분(10d)의 직경이 전체 둘레에 걸쳐 상대적으로 증가되도록 형성된다. 이러한 실시예의 경우에, 촉매변환기의 컨테이너(10)의 결합부(15)는 선단면 및 직경에서 상대적으로 증가될 수 있도록 형성된 연결부(10c)의 내주면을 포함한다. 플랜지부재(11)의 결합부(16)는 그것의 한 면으로부터 돌출하는 부분의 둘레 및 이 부분의 외주면을 포함한다. 원뿔부(10b)로부터 그것의 축선방향의 중간부까지의 연결부(10c)의 내경 및 실질적으로 서로 동일한 플랜지부재(11)의 내경을 설정하는 것이 바람직하다. 플랜지부재(11)의 한면으로부터 돌출하는 부분의 선단부는 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)와 접촉하지 않도록 설정된다.
다음은, 도 13d에 도시된 바와 같이, 원뿔부(10b) 및 결합부(15)를 갖는 연결부(10c)를 구비하여 형성되는 촉매변환기의 컨테이너(10) 및 결합부(16)를 구비하여 형성된 플랜지부재(11)는 지지장치에 의하여 지지되고, 중심축선들이 동축연장선과 일치되도록 배치된다. 촉매변환기의 컨테이너(10)가 클램퍼(93)에 의하여 클램핑되어 고정되고, 플랜지부재(11)가 회전하면서 축선방향으로 이동되는 상태에서, 플랜지부재(11)는 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 외측에 삽입되어 고정된다. 그런 다음, 도 13e에 도시된 바와 같이, 사전설정된 업셋압력으로 사전설정된 마진에 미는힘을 가하여, 2개의 결합부(15, 16)의 접촉끝단면을 연화시키고 용접하기 위하여, 마찰용접이 수행된다. 이 때, 그것의 한면으로부터 돌출하는 플랜지부재(11)의 부분은 상술된 실시예에서와 같이, 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)를 향하여 연장되고, 2개의 결합부(15, 16)의 반경방향의 내측에 위치되기 때문에, 마찰용접이 수행될 때, 결합부(15, 16)의 반경방향의 외측에만 버가 생성되고, 촉매변환기(2)의 내측에는 버가 생성되지 않는다. 플랜지부재(11)의 내경 및 원뿔부(10b)로부터 축선방향의 중간부까지의 연결부(10c)의 내경이 실질적으로 서로 동일하게 설정되면, 배기시스템을 흐르는 배기가스와 같은 유체의 흐름저항을 감소시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 플랜지부재(11)의 한면으로부터 돌출하는 부분의 베이스끝단부의 외측둘레에 그루브(11c)를 형성하는 것이 바람직하다. 그루브(11c)를 형성하면, 결합부(15, 16)의 마찰용접시에, 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)의 재료가 연화되고, 상기 재료가 플랜지부재(11)의 그루브(11c)로 흘러서 용접된다. 따라서, 플랜지부재(11)와 촉매변환기의 컨테이너의 연결부(10c)간의 결합을 강화시킬 수 있다.
다음은, 결합될 2개의 중공부재가 배기시스템 등에 사용되는 파이프(30, 31)인 경우를 바탕으로 하는 도 16을 참조하여 본 발명의 제4실시예가 설명된다. 이하의 설명에서는, 상기 실시예와 상이한 부분만 설명되며, 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 참조번호로 표시되며, 그것의 설명은 생략된다.
도 16a, 도 16b, 도 16d, 도 16e의 각 도면에서, 좌측파이프는 "하나의 파이프(30)"로 불려지고, 우측파이프는 "나머지 파이프(31)"로 불려진다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 실질적으로 동일한 직경을 갖는 직선파이프가 파이프(30, 31)로 사용된다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 성형롤러(81)는 하나의 파이프(30)의 선단부를 향하여, 성형롤러(81)를 상대적으로 회전시키면서, 선단 부근의 사전설정된 위치로부터 축선방향으로 사전설정된 길이까지 도 16b의 우측으로 이동되어, 하나의 파이프(30)가 그것의 직경을 감소시키기 위하여 스피닝작업되도록 되어 있다. 다음은, 도 16c에 도시된 바와 같이, 성형롤러(81)가 회전하면서, 하나의 파이프(30)의 선단부로부터 축선방향으로 사전설정된 길이까지 도 16c의 좌측으로 이동되어, 하나의 파이프(30)가 그것의 직경을 감소시키기 위하여 스피닝작업되도록 되어 있다. 이러한 동작시에, 반경방향의 외측으로 돌출하는 고리모양결합부(15)는 선단부의 근방에서 하나의 파이프(30)의 부분에 형성된다. 도 16의 결합부(15)의 부분이 그것의 좌우측에서 직경이 감소하면, 결합부(15)를 향하여 성형롤러(81)를 축선방향으로 이동시켜 하나의 파이프(30)의 재료가 축적된다. 따라서, 결합부(15)는 축선방향 및 반경방향으로 나머지 파이프(31)의 결합부(16)에 대하여 마찰용접을 하기 위한 충분한 두께를 가진다.
도 16b에 도시된 바와 같아, 성형롤러(31)는 나머지 파이프(31)의 선단부를 향하여, 성형롤러(81)를 상대적으로 회전시키면서, 선단 부근의 사전설정된 위치로부터 축선방향으로 사전설정된 길이까지 도 16b의 좌측으로 이동되어, 나머지 파이프(31)가 그것의 직경을 감소시키기 위하여 스피닝작업되도록 되어 있다. 나머지 파이프(31)의 선단부의 원래 직경은 유지되고, 결합부(16)는 나머지 파이프(31)의 선단면에 의하여 조성된다.
도 16d에 도시된 바와 같이, 상술된 방식으로 형성되는 2개의 파이프(30, 31)는 그들의 중심축선들이 동축연장선과 일치하도록 배치되고, 상기 축선을 중심으로 상대적으로 회전하면서 서로 근접하게 축선방향으로 이동된다. 도 16e에 도시된 바와 같이, 하나의 파이프(30)는 나머지 파이프(31)로 삽입되고, 사전설정된 업셋압력으로 사전설정된 마진(Y)에 미는힘을 가하여, 결합부(15, 16)의 접촉끝단면을 연화시키고 용접하여, 마찰용접이 수행된다. 이 때, 하나의 파이프(30)의 부분(30d)은 결합부(15, 16)의 반경방향의 내측에 위치되도록 결합부(15)로부터 선단부까지 연장하므로, 결합부(15, 16)의 반경방향의 외측에만 버가 생성되고, 파이프(30, 31)의 내측에는 버가 생성되지 않는다.
다음은, 결합될 중공부재가 배기시스템의 촉매변환기(2)로 사용되는 이중중공덕트를 조성하는 내측파이프(40) 및 외측파이프(41)인 경우를 바탕으로, 도 17을 참조하여, 본 발명의 제5실시예가 설명된다. 이하의 설명에서는, 상기 실시예와 상이한 부분만 설명되며, 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 참조번호로 표시되며, 그것의 설명은 생략된다.
본 실시예에서는, 도 17a에 도시된 바와 같이, 촉매캐리어(12)를 수용할 수 있는 크기를 갖는 파이프형상블랭크가 성형롤러(81)를 상대적으로 회전시키면서 스피닝작업되도록 되어 있다. 따라서, 내측파이프(40)는 내측파이프(40)의 대향 끝단을 향하여 테이퍼진 원뿔부(40b) 및 대향 끝단에 배치되는 감소직경연결부(40c)와 일체로 형성된다. 각 연결부(40c)의 끝단부는 반경방향의 외측으로 직경이 증가됨에 따라, 연결부(15)를 형성한다. 도 17b에 도시된 바와 같이, 외측파이프(41)를 조성하는 원통형블랭크는 반경방향에서 내측파이프(40)의 촉매캐리어(12)의 수용부(40a)로부터 사전설정된 거리에 상기의 방식으로 형성된 내측파이프의 외측에 배치된다. 그런 다음, 도 17c에 도시된 바와 같이, 성형롤러(81)를 회전시키면서, 외측파이프(41)가 반복적으로 스피닝작업되도록 되어 있어, 외측파이프(41)는 촉매캐리어(12)를 위한 수용부(40a), 테이퍼진 원뿔부(40b), 내측파이프(40)의 연결부(40c)들 사이에서 반경방향으로 사전설정된 거리를 유지하면서 직경이 감소된다. 이 때, 외측파이프(41)의 끝단부는 결합부(16)를 조성하는 내측파이프(40)의 연결부(40c)상에 형성된 끝단부의 직경증가부(15)의 경계와 실질적으로 일치된다. 그 후, 도 17d에 도시된 바와 같이, 성형롤러(81)를 회전시키면서 스피닝작업을 수행하여, 내측파이프(40)의 연결부(40c)상에 형성된 끝단부의 직경증가부가 접히고, 외측파이프(41)의 끝단부는 기밀이 유지될 수 있는 방식으로 내측파이프의 연결부(40c)와 접힘부(15) 사이에 끼워져서 클램핑된다.
외측파이프(41)의 끝단부가 내측파이프의 연결부(40c)와 접힘부(15) 사이에 끼워져서 클램핑된 상태에서, 내측파이프(40) 및 외측파이프(41)는 축선을 중심으로 상대적으로 회전하면서, 성형롤러(81)에 의하여 가압되고, 2개의 파이프(40, 41)의 결합부(15, 16)는 마찰용접에 의하여 서로 결합된다.
다음에, 결합될 중공부재가 배기시스템으로 사용되는 이중직선파이프를 구성하는 내측파이프(40') 및 외측파이프(41')인 경우를 바탕으로, 도 18을 참조하여 본 발명이 제6실시예가 설명된다. 이하의 설명에서는, 상기 실시예와 상이한 부분만 설명되며, 동일하거나 대응하는 부분은 동일한 참조번호로 표시되며, 그것의 설명은 생략된다.
본 실시예에서는, 도 18a에 도시된 바와 같이, 성형롤러(81)를 상대적으로 회전시키면서 축선방향의 중간부를 향하여 그것의 재료를 축적시키도록 파이프형상블랭크에 대하여 성형롤러(81)를 축선방향으로 이동시켜, 결합부(15)를 조성하기 위하여 반경방향의 외측으로 돌출하는 고리형상돌출부(15')가 축선방향의 중간부에 내측파이프(40')상에 형성된다. 도 18b에 도시된 바와 같이, 외측파이프(41')는 반경방향의 내측파이프(40')로부터 사전설정된 거리에 돌출부(15')를 구비하여 형성된 내측파이프(40')에 걸쳐 공급된다. 그런 다음, 도 18c에 도시된 바와 같이, 외측파이프(41')의 끝단부는 성형롤러(81)를 상대적으로 회전시키면서 내측파이프(40')의 돌출부(15')와 끝단부가 접촉하게 되도록 직경이 감소된다. 그 후, 내측파이프(40')상에 형성된 돌출부(15')는 성형롤러(81)를 상대적으로 회전시키면서 기울어지고, 외측파이프(41')의 끝단부는 돌출부(15')에 의하여 형성된 결합부(15)와 내측파이프(40')의 외주면 사이에 끼워져서 클램핑된다. 또한, 본 실시예에서는, 도 17에 도시된 실시예에서와 같이, 내측 및 외측파이프가 축선을 중심으로 파이프를 상대적으로 회전시키면서, 성형롤러(81)에 의하여 떠밀리고, 2개의 파이프(40', 41')의 결합부(15, 16)는 마찰용접에 의하여 서로 결합될 수 있다.
본 발명은 상술된 실시예로 한정되는 것이 아니며, 유체의 흐름효율을 요구하는 시스템에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명은 유체에 물리적인 영향 및/또는 화학적인 영향을 미치도록 유체를 기능적인 재료와 접촉하게 하여, 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 가해지도록 하는 처리기능부로서, 기능성재료를 갖는 유체처리시스템으로 적절하다. 적용예로는, 처리기능부로서 유체의 배기와 관련된 산화-환원과 같은 화학반응을 일으키는 촉매에 덧붙여, 소음을 감소시키기 위한 소음기를 갖는 배기시스템 및 흡입유체를 물리적으로 분리시키기 위한 필터를 갖는 흡입시스템이 있다. 본 발명은 시스템이 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 가해지도록 하는 처리기능부를 갖는 경우에만, 차량을 위한 엔진외에 내연기관과 같은 유체처리시스템에 적용될 수도 있다. 유체 자체는 가스로 한정되는 것이 아니며, 액체 및 기체의 혼합물 및/또는 액체와 작은 고형물을 포함하는 파워의 혼합물과 같이 유체가 유동성을 갖는 다면, 재료의 상태는 제한되지 않는다.

Claims (10)

  1. 내부에 유체를 흐르게 하도록 서로 결합된 중공부재를 포함하는 중공제품에 있어서,
    상기 중공부재(10; 11)중의 하나는 스피닝작업에 의하여, 여타의 중공부재(11; 10)에 결합될 결합부를(15; 15') 구비하여 형성되고,
    상기 하나의 중공부재(10; 11)의 상기 결합부(15; 15')는 스피닝작업에 의하여, 상기 하나의 중공부재(10; 11)의 중간부에서 외측으로 돌출하도록 형성되고,
    상기 하나의 중공부재(10; 11)의 상기 결합부(15; 15')는 마찰용접에 의하여 상기 여타의 중공부재(11; 10)에 결합되는 것을 특징으로 하는 중공제품.
  2. 서로 결합되는 중공부재를 포함하는 유체처리시스템으로서, 적어도 하나의 상기 중공부재가 상기 중공부재내에 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 되도록 되어 있는 처리기능부(12)를 갖는 것을 특징으로 하는 유체처리시스템에 있어서,
    상기 중공부재(10; 11)중의 하나는 스피닝작업에 의하여 여타의 중공부재(11; 10)에 결합될 결합부(15; 15')를 구비하여 형성되고,
    상기 하나의 중공부재(10; 11)의 상기 결합부(15; 15')는 스피닝작업에 의하여, 상기 하나의 중공부재(10; 11)의 중간부에서 외측으로 돌출하도록 형성되고,
    상기 하나의 중공부재(10; 11)의 상기 결합부(15; 15')는 마찰용접에 의하여 상기 여타의 중공부재(11; 10)에 결합되는 것을 특징으로 하는 유체처리시스템.
  3. 내부에 유체를 흐르게 하도록 중공부재를 서로 결합시키는 방법에 있어서,
    상기 하나의 중공부재(10; 11)의 중간부에서 외측으로 돌출하도록 스피닝작업에 의하여, 상기 하나의 중공부재(10; 11)상에 결합부(15; 15')를 형성하는 단계; 및
    마찰용접에 의하여, 상기 하나의 중공부재(10; 11)의 상기 결합부(15; 15')를 여타의 중공부재(11; 10)에 결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합방법.
  4. 제3항에 있어서,
    마찰용접에 의하여 상기 중공부재(10; 11)를 결합시키는 상기 단계에서,
    상기 결합부(15; 15')는 상기 중공부재(10; 11)중의 어느 하나가 상기 결합부(15; 15')의 반경방향으로 내측에 배치되도록 상기 하나의 중공부재(10; 11)상에 형성되는 것을 특징으로 하는 결합방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 중공부재들(10; 11)중의 적어도 하나는 상기 중공부재들(10; 11)의 적어도 하나에 흐르는 유체에 사전설정된 처리가 되도록 되어 있는 처리기능부(12)를 갖는 것을 특징으로 하는 결합방법.
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