KR100912349B1 - 일방향 밸브 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브 안착면과 슬롯(38)을 구비한 관체를 포함하는 연료 탱크 필러 네크 내의 삽입용인 일방향 밸브 조립체에 관한 것이다. 밸브 부재(50)는 상기 슬롯(38) 내에 힌지식으로 수용되고, 스프링(48)에 의해 밸브 안착면 쪽으로 가압된다. 시일(52)은 밸브 부재(52)와 밸브 안착면 사이에 배치된다. 또한, 본 발명은 필러 튜브(16; 106)를 설치하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 환형 플랜지를 갖는 필러 네크(20; 108)를 제공하는 단계와, 탱크(12; 102)에 면하는 필러 네크(20; 102)의 단부 내에 일방향 밸브를 삽입하는 단계와, 노즐 수용부(26; 112)를 필러 네크(20; 102)에 연결된 가요성 필러 네크(110) 또는 가요성 튜브(24) 내에 삽입하는 단계와, 조립체를 탱크(12; 102) 내에 삽입하는 단계와, 플랜지(22)를 탱크(12; 102)에 고정, 바람직하게는 용접하는 단계를 포함한다.

Description

일방향 밸브 조립체{ONE-WAY VALVE ASSEMBLY FOR A FILLER NECK AND METHOD OF INSTALLING A FILLER NECK}
본 발명은 차량 연료 탱크용 급유 시스템(filling system)에 관한 것으로, 특히 원격으로 접근가능한 필러 튜브(filler tube)를 갖는 유형, 예컨대 차량의 측면상에 장착된 연료 필러 도어를 통해 접근가능한 유형의 탱크에 관한 것이다. 이러한 종류의 연료 탱크 설치는 보통 차량 본체 내에 오목하게 형성되고, 미적(estetic) 또는 스타일링 목적을 위한 차량의 측면 구조체와 조화되는 필러 도어(filler door)에 의해 덮여지는 연료 탱크 필러를 구비하는 것이 요구되는 승용차 및 경량 트럭에 사용된다.
의무적인 연료 증기 배출 요구 조건을 만족시키기 위하여, 차량용 연료 탱크 급유 시스템(vehicle fuel tank filler system)에는 필러 노즐 제거시 필러 튜브 또는 "네크(neck)"의 확실한 밀봉을 필요로 하며, 이에 따라 전형적으로 연료가 급유시 필러 튜브에 도입되지 않을 때에 필러 튜브를 폐쇄하는 플래퍼 도어 밸브(flapper door valve)의 형태인 일방향 밸브(one-way valve)를 제공하도록 실시되고 있다.
차량 제조 동안의 차량 상에 탱크 설치시 필러 튜브 노즐 수용부(filler tube nozzle receiver)가 필러 튜브에 부착되는 경우 연료 탱크의 외부에 필러 튜브 조립체 내에 연료 탱크 필러 튜브 체크 밸브(check valve)를 제공하는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이러한 구성체는 차량 조립 라인 상에서 체크 밸브 및 별개의 필러 튜브 호스 연결부(hose connection)의 취급을 필요로 하므로, 조립 라인에 공급될 부품 또는 구성요소의 개수 및 차량 조립의 복잡성을 증가시킨다.
상기 문제점은 현재의 차량 제조에서 2가지 상이한 유형의 필러 튜브의 부착부(attachment)를 필요로 하는 플라스틱제 연료 탱크와 금속제 연료 탱크 양자를 이용하는 점에서 보다 복잡하다는 것이다. 이에 따라, 2가지 상이한 체크 밸브 구성체를 구비할 필요성이 없이 금속 또는 플라스틱 재료로 된 연료 탱크를 갖는 사전 조립된 팩키지(pre-assembled package)로 이용될 수 있는 단일형 연료 탱크 필러 튜브 체크 밸브를 결합한 방식 또는 수단을 제공하는 것이 요구되고 있다. 또한, 연료 탱크의 서비스 또는 교체가 필요한 경우에 연료를 탱크로부터 제거하기 위한 사이펀 튜브(siphon tube) 또는 호스를 용이하게 수용하는 이러한 연료 탱크 필러 튜브 체크 밸브 구성체를 제공하는 것이 요구되고 있다.
또한, 차량에 설치할 준비가 된 완전한 탱크 서브조립체로서 차량용 연료 탱크에 부착된 필러 튜브 조립체와, 그 내에 내장된 일방향 체크 밸브를 구비한 차량용 연료 탱크를 제공하는 것이 요구되고 있다.
발명의 요약
본 발명은 연료 탱크에 사전 조립될 수 있는 일방향 체크 밸브와, 필러 튜브의 단부 상의 노즐 수용 리셉터클(nozzle receiving receptacle)을 구비한 연료 필러 튜브 또는 네크 조립체를 설계하는 상술한 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 본 발명의 필러 튜브 조립체는 체크 밸브용 일방향 밸브를 포함하고, 금속제 연료 탱크 또는 플라스틱제 연료 탱크에 사전 조립될 수 있다. 본 발명의 일방향 체크 밸브를 포함하는 필러 튜브 조립체는 필러 튜브 조립체의 필러 노즐 수용 리셉터클 단부를 통해 삽입된 사이펀 호스를 쉽게 수용하고, 사이펀 호스의 단부가 일방향 밸브 내에 부착되거나 고정되고, 또는 일방향 밸브용 탄성중합체 시일이 손상될 위험 없이 일방향 밸브를 통한 사이펀 호스의 통로를 연료 탱크 내에 허용한다.
도 1은 금속제 연료 탱크에 부착된 본 발명의 필러 튜브 및 체크 밸브를 구비한 금속제 연료 탱크의 일부의 단면도,
도 2는 플라스틱제 연료 탱크 상에 설치된 본 발명의 변형예의 도 1에 유사한 단면도,
도 3은 도 1의 조립체에 이용된 밸브의 실시예의 단면도,
도 4는 도 2의 시스템에서 사용되는 밸브의 변형예의 단면도,
도 5는 도 2의 시스템에서 사용되는 도 3의 밸브의 구성체의 단면도,
도 6은 도 3의 밸브의 분해도.
도 1을 참조하면, 본 발명을 이용한 연료 탱크 및 필러 튜브 조립체가 개략적으로 도면부호 10으로 표시되어 있고, 접근 개구부(access opening)(14)가 상부벽에 형성된 금속제 연료 탱크(12)와, 개략적으로 도면부호 16으로 표시된 필러 튜브 조립체로서 그를 통해 수용되고 그에 고정되는 일방향 밸브를 포함하는 필러 튜브 조립체에 적용된 것으로 도시되어 있다. 필러 튜브 조립체(16)는 일방향 밸브(18)와, 일방향 밸브(18)를 그 단부에 수용하는 금속제 결합 튜브(20)를 구비하며, 금속제 결합 튜브(20)에는 환형 콘볼루션(annular convolution)(22)이 형성되고, 이 튜브(20)는 개구부(14)에 고정되어 예컨대 용접 등의 임의의 적당한 수단에 의해 탱크(12)에 밀봉될 수 있다.
튜브(20)의 상단부는 탱크의 외측으로 연장되고, 또한 튜브(20)의 상단부 위에는 바람직하게는 탄성중합체 재료로 이루어진 필러 호스(24)가 수용되는데, 필러 호스(24)의 하단부가 튜브(20)의 상단부 위에 수용된다. 필러 호스(24)의 상단부 내에는 노즐 수용 리셉터클 튜브(26)가 수용될 수 있으며, 이 노즐 수용 리셉터클 튜브(26)의 상단부는 개방되어 있고 급유 노즐(도시하지 않음)을 내부에 수용하도록 구성되어 있다.
도 3을 참조하면, 일방향 밸브(18)가 확대 단면도로 도시되어 있는데, 이 밸브(18)는 밀봉 링 홈(seal ring groove)(30)이 형성된 환형 바브(annular barb)가 그 상단부에 제공된 관체(tubular body)(28)를 포함하며, 필요에 따라 관체(28)의 단부 중간에 그리고 밀봉 링 홈(30) 아래에 환형 장착 플랜지(annular mounting flange)(32)가 제공될 수 있다. 관체(28)의 내주면에는 원주방향으로 이격된 반경방향 내측으로 연장되는 리브(rib)(34)가 적어도 하나 그리고 바람직하게는 복수개 형성되어 있다.
관체(28)의 하단부는, 그로부터 외측방향으로 연장되며 리브(34)와 원주방향으로 정렬된 돌출부(projection)(36)를 갖는다. 돌출부(36)의 내부에는 관체의 축방향으로 기다란 슬롯(38)이 형성되어 있고, 슬롯(38) 내에는 비틀림 스프링(torsion spring)(40)이 수용되며, 비틀림 스프링(40)의 일단부는 관체(28)의 단부 위로 반경방향 내측으로 연장된다.
관체(28)는 플라스틱으로 형성되는 것이 바람직하고, 관체(28) 내에는 축적된 정전하(static electrical charge)의 방전을 촉진하도록 도전성 재료가 혼입되어 있을 수 있다.
플래퍼(flapper)로서 구성될 수도 있는 가동형 밸브 부재(movable valve member)가 개략적으로 도면부호 50으로 표시되어 있는데, 가동형 밸브 부재(50)는 관체(28)의 단부 상에 배치되고, 밸브 부재(50)의 외주 둘레에는 관체(28)의 하단부와 밀봉 접촉하는 환형 탄성 시일, 바람직하게는 탄성중합체 시일(elastomeric seal)(52)이 고정되어 있다. 밸브 부재(50)의 대향하는 양 측부에는 이 밸브 부재(50)로부터 외측으로 연장되는 한쌍의 아암(54)이 제공되며, 각각의 아암에는 내측방향으로 연장되는 트러니언(trunnion)(56)이 형성되어 있다. 밸브 부재(50)의 부착시, 각각의 아암(54)이 편향되고, 트러니언(56)이 돌출부(36)의 슬롯(38)의 대향 단부에 각각 맞물림으로써, 관체(28)의 단부에 대해 밸브 부재(50)의 피봇 운동을 위한 힌지(hinge)를 형성한다. 원하는 경우, 원주방향으로 부분적으로 연장되는 쉴드(shield) 또는 슈라우드(shroud)(58)가 관체(28)의 하단 개구부 둘레에 그리고 밸브 부재(50) 둘레에 형성될 수도 있다.
비틀림 스프링(56)의 내측방향 연장 단부(41)는 밸브 부재(50)의 외측면 상에 제공된 융기 접촉면(raised contact surface)(60)(도 6 참조)에 활주가능하게 접촉되어 있다.
트러니언(56)은 슬롯(38) 내에서의 축방향으로의 제한된 일정한 이동(limited lost motion)에 대해서는 자유로우며, 이에 의해 비틀림 스프링의 단부(41)의 힘이 표면(60)에서 밸브 부재(50)에 중심방향으로 인가되게 하고, 밸브 부재(50)가 관체(28)의 단부 상에 안착하도록 자기 조정되게 한다는 것을 이해해야 할 것이다. 밸브(50)의 내측면에는 도 3에서 점선으로 도시된 사이펀 호스(62)의 삽입시에 밸브를 개방하는 캐밍 동작(camming action)을 제공하는 기능을 하는 디플렉터 리브(deflector rib)(61)가 형성되어 있다. 호스(62)의 단부는 리브(34)를 따라 활주하고, 리브(61)와 접촉하여 슬롯(38) 내의 트러니언(56)을 중심으로 밸브(50)를 도 3에 점선으로 도시한 위치까지 피봇시킨다. 리브(34) 및 리브(61)는 사이펀 호스를 시일(52)로부터 멀어지도록 유도함으로써 기부가 호스에 걸리거나 호스를 손상시키는 것을 방지하는 기능을 한다.
도 2를 참조하면, 본 발명을 이용한 변형 시스템(100)은 도면부호 100으로 표시되어 있으며, 플라스틱제 연료 탱크(102)의 상부벽의 일부에 필러 튜브 조립체(106)가 삽입되는 접근 개구부(104)가 형성되는 것으로 도시되어 있는데, 이 필러 튜브 조립체(106)는 일방향 밸브 또는 체크 밸브 조립체(108)와, 그 하단부가 탱크의 외측으로 연장되는 밸브 조립체의 부분 위에 끼워지는 호스(110)를 포함하며, 또한 차량 구조체에 접속하도록 구성된 필러 노즐 리셉터클 튜브(112)가 호스(110)의 상단부에 부착된다.
도 5를 참조하면, 일방향 밸브 조립체(108)는 대체로 관형 형상을 갖는 밸브 몸체(114)를 구비하는 것으로 상세하게 확대하여 도시되어 있으며, 밸브 몸체(114)의 상단부에는 환형 바브(116)가 형성되어 있고, 밸브 몸체(114)의 중간에는 내부에 밀봉 링(120)을 수용되는 밀봉 링 홈(118)이 형성되어 있다. 밀봉 링 홈(118)과 튜브의 하단부 중간의 관형 부재(114)의 외주부 둘레에는 환형 플랜지(122)가 형성될 수도 있다.
바람직하게는 기다란 관형 형상을 갖는 장착 부재(124)의 일단부는 밸브 튜브(114)의 환형 바브(116) 위에 수용되는 크기 및 형상으로 구성되어 있고, 관형 장착 부재(124)의 내주부는 밸브 몸체(114)의 밀봉 링(120) 위를 밀봉한다. 바람직하게는, 관형 장착 부재(124)의 하단부는 플랜지(122)의 하나의 축방향 면에 대해 정합되어 있다. 관형 장착 부재(124)의 상단부 또는 플랜지(122)의 반대측 단부 상에는 유체 밀봉 결합으로 호스(110)(도 2)의 단부와 결합하기 위한 환형 바브(126)가 형성될 수도 있다.
환형 장착 부재 또는 튜브(124)에는 이 부재(124)의 외주부 둘레에 형성되며 이 부재(124)의 축방향으로 중간부에 위치된 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지(128)가 제공된다. 그러나, 이 플랜지(128)는 필요에 따라 관형 장착 부재(124) 상의 다른 위치, 예컨대 관형 장착 부재(124)의 하단부에 위치될 수도 있다.
플랜지(128)의 하측면에 인접한 플랜지(128)의 외주부 둘레에는 바람직하게는 탄성중합체 물질로 형성된 환형 밀봉 부재(130)가 배치되며, 이 시일(130)은 관형 장착 부재(124)에 제공된 쇼울더(shoulder)(129)와 마찰식으로 결합하는 내주부를 구비하는 유지 링(retaining ring)(132)에 의해 유지될 수도 있다.
플랜지(128) 및 밀봉 링(130)은 오버레이(overlayer) 또는 오버몰드(overmold)(132)를 구비하며, 이 오버몰드(132)는 접근 개구부(104)를 통한 밸브(108)의 삽입시에 용접에 의해 탱크에 부착 및 밀봉될 수 있도록 연료 탱크(102)와 호환성이 있는 재료로 형성된다.
관형 부재(114)는 일방향 밸브 부재 또는 플래퍼(134)를 가지며, 이 밸브 부재(134)는 관형 부재(114)에 제공된 돌출부(138) 내에 형성된 슬롯(136)을 중심으로 피봇 운동한다. 밸브 부재(134)의 주연부에는 튜브(114)의 단부에 대한 밀봉을 위해 환형 시일(140)이 제공된다. 선택적으로, 시일(140)은 튜브(114)의 하단부에 장착될 수 있다. 밸브(134)의 작동 및 구성은 도 3의 실시예의 밸브(50)의 경우와 유사하다는 것이 이해될 것이다. 유사하게는, 튜브(114) 내에는 도 3의 실시예에서의 리브(34)와 동일한 기능을 하도록 유사하게 구성된 호스 편향 리브(hose deflecting rib)(142)가 형성되어 있다. 도 5의 밸브 조립체(108)는 도 3의 실시예의 밸브 구조체(18)가 어댑터 튜브(124) 내에 장착되어 플라스틱제 연료 탱크에 고정되게 할 수 있는 것이 명백하다.
도 4를 참조하면, 플라스틱제 연료 탱크에 부착하기 위한 일방향 밸브 조립체의 변형 실시예가 개략적으로 도면부호 144로 도시되어 있는데, 일방향 밸브 조립체(144)는 바람직하게는 일체형 단일 부재(one-piece member)로서 형성된 관형 밸브 몸체(146)를 포함하며, 이 관형 밸브 몸체(146)의 상단부에는 도 2의 시스템 구성의 호스(110)의 하단부내에 수용되도록 의도된 환형 바브(148)가 제공되어 있다.
관형 밸브 몸체(146)에는 바람직하게는 그와 일체형으로 형성된 환형의 반경방향 외측으로 연장되는 플랜지(150)가 제공된다. 바람직하게는 탄성중합체 재료로 형성되는 밀봉 링(152)이 플랜지(150)의 하측면의 외주부 둘레에 배치되며, 플랜지(150)에 제공된 환형 쇼울더(151)와 마찰식으로 결합할 수 있는 유지 링(154)에 의해 플랜지(150)의 하측면 상에서 제 위치에 유지될 수 있다. 시일(152) 및 플랜지(150)는 바람직하게는 오버몰딩에 의해 형성된 오버레이(156)를 구비하는데, 예컨대 도 5의 실시예에 유사한 방식으로 용접 등에 의해 플라스틱제 연료 탱크(102)에의 부착을 용이하게 하도록 플라스틱제 연료 탱크(102)와 호환가능한 재료로 오버몰딩된다.
일방향 밸브(158)는 관형 부재(146)의 하단부 상에 제공되고, 밸브 부재(158)는 도 3 및 도 5의 실시예의 밸브 부재(50, 134)와 동일할 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 호스(110)는 바브(148) 위에 조립되고, 호스(110)의 상단부에는 노즐 리셉터클 튜브(112)가 수용된다. 다음에, 밸브(144), 호스(110) 및 노즐 리셉터클 튜브(112)의 조립체는 탱크의 접근 개구부에 장착되고, 오버몰드(156)의 용접에 의해 연료 탱크에 고정된다. 그에 따라, 도 4의 밸브(144)가 설치되어 도 5의 밸브와 동일한 방식으로 기능을 한다.
따라서, 본 발명은 금속제 또는 플라스틱제 연료 탱크에 설치하기 위한 공통의 일방향 밸브를 포함하는 단순하고 용이하게 제조된 필러 튜브 조립체를 제공한다. 일방향 밸브는 사이펀 호스가 일방향 밸브를 개방하고 연료 탱크 내부로 통과하도록 필러 튜브를 통해 삽입된 사이펀 호스를 편향시키는 리브가 내부에 구성되어 있다.
본 발명은 기술된 실시예에 대하여 상술되었지만, 본 발명은 수정 및 변형될 수 있으며 이하의 청구의 범위에 의해서만 제한됨을 알아야 한다.

Claims (22)

  1. 연료 탱크 필러 네크용 일방향 밸브 조립체에 있어서,
    ⓐ 일단부에는 밸브 안착면(valve seating surface)을 구비하고, 상기 일단부의 대향 단부에 외경 축소부(reduced exterior diameter)(30)를 구비하며, 기존의 필러 네크의 단부 내에 삽입하도록 구성되고, 또한 상기 일단부에 인접하여 형성된 리세스(38)를 갖는 관체(tubular body)(28)와,
    ⓑ 상기 관체의 일단부에 대해 이동하도록 힌지식으로 배치된 가동형 밸브 부재(50)와,
    ⓒ 일단부가 상기 관체의 리세스에 접속되며 상기 일단부의 대향 단부(41)가 상기 밸브 부재에 고정되도록 배치되고, 상기 밸브 부재를 상기 밸브 안착면과 접촉하도록 가압하여 그 상태를 유지하도록 작동하는 스프링(48)과,
    ⓓ 상기 밸브 부재와 상기 밸브 안착면 사이를 밀봉하도록 배치된 가요성 환형 시일(52)을 포함하는
    일방향 밸브 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 부재(50)는, 상기 밸브 안착면에 대한 안착 상태를 자기 조정(self alignment)하기 위해 제한된 이동(limited lost motion)을 허용하도록 상기 스프링에 장착되는
    일방향 밸브 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 시일(52)은 상기 밸브 부재와 함께 이동하도록 상기 밸브 부재에 부착되는
    일방향 밸브 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링은 상기 관체에 형성된 슬롯(38) 내에 수용되는 코일부(48)를 구비하는 비틀림 스프링을 포함하는
    일방향 밸브 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 슬롯에 대한 상기 코일부의 제한된 횡방향 이동을 허용하는 크기로 구성되는
    일방향 밸브 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 관체 및 상기 밸브 부재는 플라스틱 재료로 형성되고, 상기 환형 시일은 탄성중합체 재료로 형성되는
    일방향 밸브 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료에는 축적된 정전하의 방전을 촉진하도록 도전성 재료가 혼입되어 있는
    일방향 밸브 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 부재는 피봇식으로 이동하도록 상기 관체에 부착되는
    일방향 밸브 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 부재는, 상기 관체의 외경 축소부를 통해 사이펀 호스(62)를 삽입함으로써, 상기 밸브 안착면과 접촉하는 위치로부터 개방 위치까지 이동가능한
    일방향 밸브 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링은 적어도 하나의 코일이 형성된 비틀림 스프링을 포함하는
    일방향 밸브 조립체.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 관체에는 슬롯(38)이 형성되고, 상기 슬롯(38) 내에는 상기 밸브 부재의 일부(56)가 수용되어, 상기 관체의 대향 단부 상에의 상기 밸브 부재의 안착을 용이하게 하도록 축방향 이동을 허용하는
    일방향 밸브 조립체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링의 일단부(41)는 상기 밸브 부재와 그 중앙부에서 접촉하는
    일방향 밸브 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 밸브 부재는 V자형 홈(60)을 구비하며, 상기 밸브 부재와 접촉하는 상기 스프링의 중심설정을 위해 상기 스프링의 일단부가 상기 홈 내에 안착되는
    일방향 밸브 조립체.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 부재는 그로부터 연장되는 한쌍의 아암(54)을 포함하며, 상기 아암의 단부는 상기 관체와 피봇식으로 맞물리는
    일방향 밸브 조립체.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 관체는 사이펀 호스를 관체 내에 삽입할 때 사이펀 호스를 안내하기 위해 내측으로 연장되는 리브(34)를 포함하는
    일방향 밸브 조립체.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 부재는 사이펀 호스를 관체 내에 삽입할 때 사이펀 호스를 상기 환형 시일로부터 편향시키도록 상기 밸브 부재로부터 상방으로 연장되는 리브(61)를 구비하는
    일방향 밸브 조립체.
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