KR100502625B1 - 차량용 연료탱크의 결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플랜지부가 없는 연료탱크의 접합을 위해 그 결합부위의 밀착성을 강제로 유지시킬 수 있도록 그 구조가 개량된 것인 바, 그 구성은 하단 외측면에 다수개의 스터드부가 돌출 형성되는 상부 탱크 패널과, 그 다수개의 스터드부에 대응되는 요홈부가 형성되고 상부 탱크 패널의 하단부가 일부 삽입되는 하부 탱크 패널과, 그 상,하부 탱크 패널의 결합부위가 상호 밀착되도록 상부 탱크 패널의 스터드부와 체결되는 체결부재를 포함하여 된 것이다.

이에 따르면 본 발명은 플랜지부가 없는 형태의 연료탱크를 제작할 수 있으므로, 공간 및 중량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 플랜지부의 공간만큼 더 큰 용적의 연료탱크를 채용할 수 있는 이점을 갖는다.

Description

차량용 연료탱크의 결합구조{STRUCTURE FOR MOUNTING OF FLANGELESS TYPE FUEL TANK}

본 발명은 차량용 연료탱크의 결합구조에 관한 것으로, 특히 상,하부 탱크 패널의 결합시 플랜지부없이도 상호간의 결합이 가능하도록 함과 아울러, 단순 구조로 견고하게 결합이 이루어지도록 그 구조가 개량된 차량용 연료탱크의 결합구조에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 엔진에서 소모되는 연료를 지속적으로 공급해 주기 위하여 어느 정도의 연료를 저장해 둘 수 있는 연료탱크가 구비되어 있다.

종래의 차량용 연료탱크는 상,하로 분리된 두 패널이 용접으로 상호 접합되어 이루어지는 것으로, 그 구조가 하부패널과 상부패널이 상호 대칭형으로 형성되고, 각각의 테두리에 형성된 플랜지부위가 상호 맞댄 상태에서 용접되는 것이 통상적이다.

기존에는 연료탱크를 구성하는 상,하부 탱크 패널의 접합을 위한 용접방법으로 시임용접(seam welding)이 주로 사용되고 있으며, 그 시임용접은 전기저항용접의 일종으로서 접합될 부위의 양 패널을 겹친 상태에서 그 패널의 플랜지부위를 한쌍으로 된 원형의 전극 로울러 사이에 삽입함으로써, 이 한쌍의 로울러가 회전하면서 연속적으로 선(line)용접되는 방법이다.

이때, 전극 로울러는 패널을 이송시킴과 아울러 시임 전극의 기능을 동시에 수행하게 된다.

그 시임 용접기를 이용한 시임용접은 주로 기밀, 유밀을 요구하는 이음부에 사용되므로 연료탱크의 상,하부 탱크 패널을 접합하는 데 유리한 기능을 갖고 있으나, 시임 전극과 패널 사이에서 발생되는 마찰에 의해 마모가 쉽게 일어나게 되고, 전극 로울러를 자주 교체해야 하므로 재료비 및 원가 상승의 요인이 되었다.

또한, 플랜지부의 접촉면이 불균일할 경우 용접 품질이 저하될 뿐만 아니라, 전극과 패널과의 접촉면적이 다른 용접방식보다 비교적 넓어 용접 열변형이 크게 일어나게 되어 이후 연료의 유동이나 충격에 의한 크랙이 발생할 우려가 있었다.

이에 따라 종래에는 시임용접이 아닌 다른 용접방식으로 차량용 연료탱크의 상,하 패널을 접합하기 위한 선행기술들이 제안되어 있으며, 일 예로 미국 특허번호 제 5626776호 "플랜지가 없는 연료탱크"에 개시되고 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 그 연료탱크(10)는 플랜지가 없는 형태로 상,하 양측으로 대칭되도록 분리된 상,하 연료 탱크 패널(12,14)으로 구분되고, 그 상,하 연료 탱크 패널(12,14)의 벽(16,18)부위가 내측으로 겹쳐져 있고, 그 겹쳐진 부위를 따라 용접이 되어 일체화된다.

또한, 그 상,하 연료탱크 패널(12,14)은 상호 겹쳐지는 부위에 각각 돌기형상의 성형부(20,22)가 형성되고 복수개의 골(30)이 형성되어 용접작업전에 위치를 고정시키도록 되어 있다.

이때, 용접 방식은 레이저 빔을 상,하 연료탱크 패널(12,14)의 결합부위에 조사하여 그 열을 이용하여 용융 접합하는 레이저빔 용접법을 채택하고 있다.

그런데, 상기한 플랜지부가 없는 연료 탱크 접합방식은 플랜지 폭만큼의 용량을 증대시킬 수 있으며 중량을 감소시키는 등의 효과를 갖고 있으나, 상기한 종래 레이저 용접방식은 용접시 위치를 고정시킴과 아울러 밀착성을 향상시키기 위하여 상,하 연료 탱크 패널(12,14)의 레이저 접합부위에 각기 성형부(20,22) 및 골(30)을 형성시켜야 하는 제약이 있었다.

이 구조는 패널의 성형 방향에 교차되는 구조적 특성상 성형이 어려울 뿐만 아니라, 상,하 패널간의 갭을 전부위에 일정하게 유지시켜야 하는 작업이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 플랜지가 없는 방식의 차량 연료 탱크의 상,하 패널을 단순 구조로 상호간의 결합이 용이하도록 함과 아울러, 그 결합 부위의 삽입 길이를 제한하도록 그 구조가 개량된 차량용 연료탱크의 결합구조를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부 탱크 패널의 하단부가 하부 탱크 패널의 상단 내측면으로 일부위 삽입되어 그 겹쳐진 부위가 일체로 접합되며,

상기 상부 탱크 패널의 하단 외측면에 상호 이격된 다수개의 스터드부가 일체로 돌출 형성되고,

상기 하부 탱크 패널의 상단부에 상기 스터드부가 안착되도록 요홈부가 형성되며,

상기 스터드부의 단부에 체결되어 상부 탱크 패널과 하부 탱크 패널의 접합부위를 밀착시키기 위한 체결부재를 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로, 상기 하부 탱크 패널의 내측면에 상단부로부터 이격된 위치에 내측으로 돌출 형성되는 딤플 구조의 스톱퍼부를 더 구비하여 된 것이다.

본 발명의 또 다른 특징으로, 상기 체결부재는 상기 스터드부의 외주면에 형성된 숫나사산과 대응되는 암나사산이 형성된 중공을 가지며, 상기 중공의 외측에 상기 하부 탱크 패널의 외측면과 접촉되는 플랜지를 갖는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 차량용 연료 탱크의 결합구조는, 도 1 내지 도 5를 참조, 그 구성이 하단 외측면에 다수개의 스터드부(115)가 돌출 형성되는 상부 탱크 패널(110)과, 그 상부 탱크 패널(110)의 하단부가 일부 삽입되고 상단부에 스터드부(115)에 대응되는 원호 형상의 요홈부(125)가 다수개 형성된 하부 탱크 패널(120)과, 그 상,하부 탱크 패널(110,120)의 결합부위가 상호 밀착되도록 일면이 하부 탱크 패널(120)의 외측면과 면 접촉되고 내부가 상부 탱크 패널(110)의 스터드부(115)와 체결되는 체결부재(210)를 포함하여 된 것이다.

그외에도, 하부 탱크 패널(120)의 내측면 상부에 상부 탱크 패널(110)의 하단부가 안착되도록 딤플 구조의 스톱퍼부(122)가 내측으로 돌출되게 형성되어 있다.

더 상세히 설명하면, 그 스터드부(115)는 상부 탱크 패널(110)의 하부 외측면에 핀이나 볼트 형태를 가지며, 그 외주면에 숫나사산이 형성된 구조를 갖는다.

그리고, 체결부재(210)는 여기서 너트를 일예로 하고 있으며, 그 구조는 내부에 중공(212)이 형성되고, 그 중공(212)의 내주면에 스터드부(115)와의 체결을 위한 암나사산이 형성되며, 일측에 하부 탱크 패널(120)의 외측면과 면접촉되도록 플랜지(215)가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 그 스톱퍼부(122)는 하부 탱크 패널(120)의 내측면에 내측으로 돌출되는 구조로서, 하부 탱크 패널(120)의 내측면에 서로 대칭되는 위치에 위치하도록 복수개 형성하거나, 내주면 일부위의 둘레를 고리형태로 형성할 수도 있다.

이러한 구조를 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 차량용 연료탱크의 결합구조는, 우선 각 구성요소들간의 조립과정을 설면하면, 먼저 상부 탱크 패널(110)의 하단부를 하부 탱크 패널(120)의 내측으로 일부위 삽입되도록 안착시키면, 상부 탱크 패널(110)의 하단부가 하부 탱크 패널(120)의 스톱퍼부(122)에 간섭되어 안착됨과 아울러, 상부 탱크 패널(110)의 스터드부(115)가 하부 탱크 패널(120)의 요홈부(125)에 안착된다.

이어서, 외측으로 돌출된 스터드부(115)의 일단부에 체결부재(210)를 결합시켜 회전시키면, 체결부재(210)의 중공(212)에 형성된 나사산과 스터드부(115)의 외주면에 형성된 나사산이 상호 체결됨과 아울러, 체결부재(210)의 플랜지(215)가 하부 탱크 패널(120)의 외측면과 면 접촉된다.

이때, 스터드부(115)와 체결부재(210)의 조임력에 의해 하부 탱크 패널(120)과 상부 탱크 패널(110)의 결합부위가 상호 밀착된다. 이는, 체결부재(210)의 플랜지(215)가 하부 탱크 패널(120)의 외측면에 지지된 상태에서 체결부재(210)의 조임력이 스터드부(115)에 전달되는 구조로 인해, 상부 탱크 패널(110)을 외측으로 당기는 힘으로 작용하기 때문이다.

즉, 스터드부(115)와 체결부재(210)의 체결력에 의해 하부 탱크 패널(120)과 상부 탱크 패널(110) 결합부위간의 간극을 조절할 수 있으며, 그 결합부위의 용접을 위해 적정 갭을 유지할 수 있게 된다.

이후에, 상,하부 탱크 패널(110,120)의 결합부위를 용접으로 일체화시키면, 플랜지부가 없는 밀폐형 연료탱크의 제작이 완료된다.

참고로, 상,하부 탱크 패널(110,120)의 결합부위 용접시 레이저 용접, 플라즈마 용접, 소프트 브레이징(Soft Brazing)에서는 대략 0.2㎜이내여야 하며, CO₂용접등의 경우에는 약 0.5㎜이내의 간극을 유지하여야 한다.

한편, 도 6은 본 발명 체결부재(210)의 다른 예를 나타낸 것으로, 앞서 설명한 너트 형식의 체결부재(210) 대신에 너트 런너(NUT RUNNER;300)를 채용한 것으로, 그 구조는 상,하부 탱크 패널(110,120)이 안착되도록 상,하 승강가능한 지그(400)에 전,후진 동작가능하게 설치되는 런너 본체(310)와, 그 런너 본체(310)의 상부 일측에 회전가능하게 마련되어 스터드부(115)를 체결시키는 체결부(320)와, 그 체결부(320)와 근접된 위치에 취부되고 하부 탱크 패널(120)의 일측을 지지하는 지지부(330)로 구성된 것이다.

이러한 구조의 너트 런너는 지그(400)가 가조립된 상,하부 탱크 패널(110,120)을 승강시킨 후에 체결부(320)가 회전되면서 스터드부(115)와 체결됨과 아울러, 지지부(330)가 하부 탱크 패널(120)의 일측면에 면접촉되어 지지되고, 이어서 지그(400)에서 후진되어 상부 탱크 패널(110)을 외측으로 당겨서 하부 탱크 패널(120)과의 밀착성을 유지시키도록 된 것이다.

이후에, 상,하부 탱크 패널(110,120)의 밀착상태를 유지하면서 결합부위 둘레를 용접으로 접합하고, 그 접합이 완료된 후에는 지그(400)를 이탈시키면 밀폐형 연료탱크가 완성된다.

상기한 실시예는 스터드부(115)를 체결시켜 상,하부 탱크 패널(110,120)의 밀착성을 유지시키는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명이 가지는 개념과 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 변형 실시가 가능할 것이다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 플랜지부가 없는 연료탱크의 결합시 접합을 위해 그 상,하부 탱크 패널의 결합부위들간의 밀착성을 강제로 유지시킬 수 있도록 그 구조가 개량된 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 플랜지부가 없는 형태의 연료탱크를 제작할 수 있으므로, 공간 및 중량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 플랜지부의 공간만큼 더 큰 용적의 연료탱크를 채용할 수 있는 매우 유용한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 연료탱크의 결합구조를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명 결합부위를 나타낸 확대 단면도.

도 4는 본 발명의 요부를 발췌하여 확대한 분해 사시도.

도 5는 도 4의 결합상태 단면도.

도 6은 본 발명 체결부재의 다른 예를 나타낸 사용상태도.

도 7은 종래 플랜지부없는 연료탱크의 일 예를 나타낸 분해 사시도.

도 8은 도 7의 요부 결합상태 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 상부 탱크 패널 115 : 스터드부

120 : 하부 탱크 패널 122 : 스톱퍼부

125 : 요홈부 210 : 체결부재

212 : (체결부재의)중공

215 : (체결부재의)플랜지

Claims (3)

1. 상부 탱크 패널(110)의 하단부가 하부 탱크 패널(120)의 상단 내측면으로 일부위 삽입되고, 그 겹쳐진 부위가 일체로 접합되는 차량용 연료탱크의 결합구조에 있어서,

   상기 상부 탱크 패널(110)의 하단 외측면에 상호 이격된 다수개의 스터드부(115)가 일체로 돌출 형성되고,

   상기 하부 탱크 패널(120)의 상단부에 상기 스터드부(115)가 안착되도록 요홈부(125)가 형성되며,

   상기 스터드부(115)의 단부에 체결되어 상부 탱크 패널(110)과 하부 탱크 패널(120)의 접합부위를 밀착시키기 위한 체결부재(210)를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 연료 탱크의 결합구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하부 탱크 패널(120)의 내측면에 상단부로부터 이격된 위치에 내측으로 돌출 형성되는 딤플 구조의 스톱퍼부(122)를 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 연료 탱크의 결합구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 체결부재(210)는 상기 스터드부(115)의 외주면에 형성된 숫나사산과 대응되는 암나사산이 형성된 중공(212)을 가지며, 상기 중공(212)의 외측에 상기 하부 탱크 패널(120)의 외측면과 접촉되는 플랜지(215)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 연료 탱크의 결합구조.