KR101220013B1 - 차량용 연료레일 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량용 연료레일 구조에 관한 것으로, 길이방향으로 관통되는 관통홀이 형성되고, 양단 내측에 각각 일정길이로 고정부가 형성되는 메인파이프와; 상기 메인파이프의 외측면에 일정 간격으로 구비되는 다수의 분사기 연결구에 고정되는 연료분사기와; 상기 고정부에 구비되는 용가재와; 상기 메인파이프의 양단의 고정부에 각각 끼워져 고정되는 엔드캡 및 플러그;를 포함하여 구성되고, 상기 용가재가 용융되어 상기 고정부의 내측면과 상기 엔드캡 및 플러그의 외측면 사이에 형성되는 틈새와 메인파이프의 단부 외측 둘레를 채워 응고됨으로써, 상기 메인파이프의 양단에 엔드캡 및 플러그가 각각 고정되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 메인파이프의 단부 내측에 용가재가 끼워져 걸림 고정된 상태에서 엔드캡 및 플러그를 고정한 후에 가공시 용가재가 융융되어 삽투압 현상에 의해 메인파이프의 단부 내측면과 엔드캡 및 플러그의 외측면 사이에 채워진 후에, 메인파이프의 외측 단부 둘레까지 용융된 용가재가 채워지는 것을 육안으로 확인하여 엔드캡 및 플러그의 고정상태를 판단함으로써, 가공시에 모든 제품을 확인할 수 있어, 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Description

차량용 연료레일 구조 {FUEL RAIL STRUCTURE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 연료레일 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료레일의 메인 파이프 양단에 엔드캡 및 플러그를 고정할 때, 메인파이프의 양단 내측에 용가재를 삽입하고, 엔드캡 및 플러그를 억지 끼움으로 고정한 후에, 가공시 용가재가 메인파이프의 내측과 엔드캡 및 플러그의 외측면 사이에 형성된 틈새를 채워서 메인파이프에 엔드캡 및 플러그를 고정하기 위한 차량용 연료레일 구조에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린엔진에는 간접 다점 연료분사(MPI;Multi Point Injection)엔진이 주류를 이루고 있다.

그러나 최근에는 지구 온난화 방지와 대기오염방지를 위해 자동차 배기가스오염 규제가 강화됨으로써, 다점 연료분사 엔진만으로는 이를 만족할 수 없게 되었다.

이와 같은 자동차 배기가스 오염 규제를 만족하기 위해 가솔린엔진에 디젤엔진과 동일한 기술인 엔진 실린더 내부에 연료를 직접 분사하는 가솔린 직접분사(GDI;Gasoline Direct Injection)엔진을 개발하게 되었다. 상기 가솔린 간접 다점 연료 분사(MPI)엔진은 연료분사 압력이 4~5bar에 불가하였으나 가솔린 직접분사(GDI)엔진의 연료분사 압력이 200bar 이상이 요구되고 있다.

상기 가솔린 직접분사(GDI) 엔진에는 연료탱크로부터 연료를 공급받아 연료를 분사하기 위한 복수의 연료분사기를 구비한 연료레일이 구비된다.

이러한 종래의 연료레일은 길이방향으로 중공의 연료통로가 형성되는 메인파이프와, 메인파이프의 일단에 고정되는 플러그와, 메인파이프의 타단에 고정되는 엔드캡과, 메인파이프의 외측에 일정간격으로 구성되고 엔진의 각 실린더로 연료를 분사하기 위한 연료분사기를 포함하여 구성된다.

상기 메인파이프의 외측면에는 연료분사기를 착탈 가능하게 고정하기 위한 복수의 분사기 연결구가 일정 간격으로 구비된다.

상기 메인파이프는 일단부에 고정되는 플러그를 통해 연료를 공급받고, 외측면에 일정간격으로 구비되는 연료분사기를 통하여 실린더로 분사할 수 있도록 타단부는 엔드캡에 의해 막히도록 구성되는 것이다.

플러그와 엔드캡이 메인파이프의 단부에 고정되는 구조는 동일한 것으로, 엔드캡이 고정되는 구조를 예를 들어 설명하기로 한다.

메인파이프의 일단부에 엔드캡을 억지 끼움으로 고정한 다음, 메인파이프의 단부와 메인파이프의 단부로 노출되는 엔드캡의 외주에 용가재를 용융시켜 메인파이프와 엔드캡을 고정하였다.

이러한, 종래의 연료레일은 실린더 내에 연료분사기로 연료를 분사할 때 발생하는 고압이 메인파이프의 일측단부를 막고 있는 엔드캡으로 작용하기 때문에, 메인파이프의 단부에 고정되는 엔드캡과 메인파이프의 사이로 연료가 새지 않아야하므로, 엔드캡 및 플러그가 용가재에 의해 제대로 고정되었는지를 확인하는 신뢰성 확보가 반드시 필요로 하게 된다.

그러나, 종래의 연료레일은 메인파이프의 단부에 엔드캡과 플러그가 잘 고정되어 있는지를 확인하기 위해서는 다수의 연료레일 중 일정 샘플을 절단하여 엔드캡과 메인파이프의 단부 사이에 융착된 용가재의 상태를 육안으로 직접 확인하여 제품의 신뢰성을 판단하기 때문에, 이러한 일련의 작업이 매우 불편한 문제점이 있었다.

또한, 제품의 신뢰성 판단시 일정량의 샘플만을 추출하여 확인하기 때문에, 제품의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 메인파이프의 단부 내측에 용가재를 삽입하고, 엔드캡과 플러그를 메인파이프 단부에 끼워 고정한 후에, 가공시 용융된 용가재가 엔드캡 및 플러그의 외측면과 메인파이프의 단부 내측면 사이를 채우도록 구성하여, 메인파이프의 외측 단부 둘레로 용가재가 흘러나오는 것을 육안으로 확인하여 제품의 신뢰성을 판단할 수 있는 차량용 연료레일 구조를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 메인파이프의 양단부에 끼워지는 엔드캡과 플러그의 외측면에 띠 형태의 요철을 구성하여 메인파이프의 내면과 엔드캡 및 플러그의 외면과의 전주 둘레에 일정한 틈새를 유지함으로써, 요철 사이로 용가재가 잘 스며들 수 있도록 한 차량용 연료레일 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 엔드캡을 프레스 가공 및 단조가공, 정밀주조, 기계가공으로 성형하고, 메인파이프의 단부 쪽을 향하는 엔드캡의 일측 내면을 곡면 형태의 홈으로 형성하여, 연료분사기의 연료 분사시 엔드캡에 작용하는 압력을 최소화할 수 있도록 한 차량용 연료레일 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 길이방향으로 관통되는 관통홀이 형성되고, 양단 내측에 각각 일정길이로 고정부가 형성되는 메인파이프와; 상기 메인파이프의 외측면에 일정 간격으로 구비되는 다수의 분사기 연결구에 고정되는 연료분사기와; 상기 고정부에 구비되는 용가재와; 상기 메인파이프의 양단의 고정부에 각각 끼워져 고정되는 엔드캡 및 플러그;를 포함하여 구성되고, 상기 메인파이프가 브레이징 노의 통과시 상기 용가재가 용융되어 액체 상태의 상기 용가재가 모세관 현상에 의하여 상기 엔드캡 및 상기 플러그의 외측면과 상기 고정부의 내주면 사이에 형성되는 틈새와 상기 메인파이프의 단부 외측 둘레를 채워 응고됨으로써, 상기 메인파이프의 양단에 상기 엔드캡 및 플러그가 각각 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 고정부는 상기 관통홀의 내경보다 큰 내경으로 형성되어, 상기 관통홀과 고정부의 경계부분에 단턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 용가재는 상기 단턱에 도포되는 페이스트로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 용가재는 일측이 터진 링 형상으로 상기 고정부의 내경보다 큰 직경으로 형성되되, 탄성을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 엔드캡과 플러그의 외측면에는 상기 고정부의 내측면과 상기 엔드캡 및 플러그의 외측면 사이에 형성된 틈새를 유지시키기 위한 틈새유지부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 틈새유지부는 상기 엔드캡과 플러그의 외측면 둘레를 따라 형성되는 띠 형태의 요철로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 엔드캡은 상기 고정부에 끼워지는 방향의 일단부 내측에는 곡면 형상의 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 메인파이프의 단부 내측에 용가재가 끼워져 걸림 고정된 상태에서 엔드캡 및 플러그를 고정한 후에 가공시 용가재가 융융되어 모세관 현상에 의해 메인파이프의 단부 내측면과 엔드캡 및 플러그의 외측면 사이에 채워진 후에, 메인파이프의 외측 단부 둘레까지 용융된 용가재가 채워지는 것을 육안으로 확인하여 엔드캡 및 플러그의 고정상태를 판단함으로써, 가공시에 모든 제품을 확인할 수 있어, 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 메인파이프의 양단부에 끼워지는 엔드캡과 플러그의 외측면에 띠 형태의 요철이 구성되어, 메인파이프의 단부 내측면과 엔드캡 및 플러그의 외측면 사이에 미새한 틈새를 유지함으로써, 용융된 용가재가 요철들 사이로 잘 스며들어 메인파이프의 단부 외측 둘레까지 용이하게 채워지는 효과가 있다.

또한, 엔드캡을 프레스 가공 및 기계가공, 단조가공, 정밀주조 등으로 성형하고, 메인파이프의 단부 쪽을 향하는 엔드캡의 일측 내면을 곡면 형태의 홈으로 형성함으로써, 연료분사기의 연료 분사시 엔드캡에 작용하는 압력을 최소화하여, 엔드캡에 균열이 발생되거나 파손되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료레일 구조를 보인 분해 사시도.
도 2는 도 1의 연료레일에서 엔드캡의 고정 구조를 보인 요부 분해 사시도.
도 3은 도 2의 분해 단면도.
도 4a 내지 도 4c는 연료레일의 엔드캡을 고정하는 과정을 보인 단면도.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연료레일 구조를 보인 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 연료레일에서 엔드캡의 고정 구조를 보인 요부 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 분해 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 연료레일의 엔드캡을 고정하는 과정을 보인 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 연료레일(10)은 메인파이프(20)의 내측 단부에 용가재(30)를 구비한 후에 엔드캡(40)과 플러그(50)를 억지 끼움으로 고정하여, 가공시 용융된 용가재(30)가 메인파이프(20)의 내측면과 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면 사이의 미세한 틈새를 채우고, 메인파이프의 외측 단부의 둘레를 완전히 채워 응고됨으로써, 엔드캡(40) 및 플러그(50)가 고정되는 구조이다.

메인파이프(20)는 길이 방향으로 관통되는 관통홀(21)이 형성되는 것으로, 일단에는 엔드캡(40)이 고정되고, 타단에는 플러그(50)가 고정된다. 상기 플러그(50)에는 연료공급관(미도시)가 연결되어 연료탱크(미도시)로부터 연료를 공급받도록 구성된다. 그리고, 엔드캡(40)은 메인파이프(10)의 일단을 막아서 메인파이프(10)의 중간부분에 고정된 복수의 연료분사기(60)가 엔진의 실린더로 연료를 분사할 수 있도록 구성된다.

상기 메인파이프(20)의 양단부 내측에는 메인파이프(20)의 내경보다 큰 직경으로 된 고정부(22)가 형성되고, 이 고정부(22)는 관통홀(21)의 내면과 단차를 이루도록 단턱(23)을 형성하게 된다.

그리고, 상기 메인파이프(20)의 고정부(22)에 용가재(30)를 쭉 밀어 끼워서 용가재(30)를 고정부(22)의 끝단부인 단턱(23)에 걸리도록 한다.

여기서, 용가재(30)는 동(銅) 재질로 성형되는 링 형태로 구성되되, 상기 메인파이프(20)의 고정부(22)에 끼워지도록 고정부(22)의 내경보다 작게 형성된다. 상기 용가재(30)는 동 재질로 성형하는 것이 바람직하나 브레징 가공으로 사용할 수 있는 재질은 모두 적용할 수 있는 것이다.

또한, 용가재(30)는 일측이 터진 C자 형태의 링 형상으로, 직경이 고정부(22)의 내경보다 크게 형성되되, 탄성을 갖도록 형성되어 고정부(22)에 압축된 상태로 끼워지도록 구성할 수도 있다.

또한, 용가재(30)는 크림과 같은 페이스트로 구성되어, 상기 고정부(22)의 단턱(23)에 도포하여 구성할 수도 있다.

상기 엔드캡(40)은 메인파이프(20)의 양단 중 일단에 형성된 고정부(22)에 억지 끼움으로 끼워져서 메인파이프(20)의 일단부를 막기 위하여 구성된다.

상기 플러그(50)는 메인파이프(20)의 양단 중 타단에 형성된 고정부(22)에 억지 끼움으로 끼워져 고정되되, 메인파이프(20)와 연료탱크 사이에 연결되는 연료공급관을 연결하기 위하여 구성된다. 즉, 플러그(50)는 관통되도록 구성되어, 상기 연결공급관을 통해 공급되는 연료를 메인파이프(20)로 유입되도록 하기 위함이다.

한편, 상기 엔드캡(40)은 프레스 공법에 의해 성형되는 것으로, 상기 고정부(22)에 끼워지는 방향의 일단부 내측에는 곡면 형태의 홈(41)이 형성된다. 이 곡면 형태의 홈(41)은 연료분사기(60)의 연료분사시 엔드캡(40)에 작용하는 압력을 최소화하여 엔드캡(40)에 균열이 발생되거나 파손되는 것을 방지하게 된다.

또한, 상기 고정부(22)는 메인파이프(20)의 양단부에서 엔드캡(40) 및 플러그(50)가 끼워지는 곳까지 각각 형성되되, 관통홀(21)의 내경과 동일한 직경으로 형성되고, 고정부(22)의 내측 단부에는 상기 단턱(23)의 역할 즉, 용가재(30)가 관통홀(21)의 내측으로 더 깊이 들어가는 것을 방지하는 돌기부를 형성하여 구성할 수도 있다.

또한, 메인파이프(20)의 외측에는 일정 간격으로 복수의 분사기 연결구(11)가 고정되고, 이 분사기 연결구(11)는 메인파이프(20)의 내부로 공급되는 연료를 엔진의 실린더로 분사하기 위한 연료분사기(60)를 착탈 가능하게 고정하기 위한 것이다.

상기 분사기 연결구(11)는 엔진의 실린더 숫자와 같은 개수로 이루어져서, 엔진에 구비되는 복수의 실린더에 각각 연료를 분사하도록 구성되는 것이다.

상기와 같은 연료레일(10)은 메인파이프(20)의 양단부에 형성된 고정부(22)의 내측에 용가재(30)를 끼워 단턱(23)까지 밀어서 걸리도록 한 후에, 상기 고정부(22)의 내측으로 엔드캡(40) 및 플러그(50)를 억지 끼움으로 끼워서 고정한다. 그런 다음, 메인파이프(20)를 납땜 가공을 위한 브레이징 노를 통과시켜서 메인파이프(20)의 양단에 엔드캡(40) 및 플러그(50)를 완전하게 고정하게 된다.

즉, 메인파이프(20)를 브레이징 노를 통과시키게 되면, 용가재(30)가 용융되어 액체상태가 되는데, 이 액체상태의 용가재(30)는 모세관 현상에 의해 상기 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면과 고정부(22)의 내측면 사이에 형성된 미세한 틈새를 채움과 동시에 메인파이프의 단부 외측 둘레를 채우고 응고되는 것에 의해 엔드캡(40) 및 플러그(50)가 메인파이프(20)의 양단에 완전히 고정되는 것이다.

한편, 상기 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면에는 메인파이프(20)의 양단에 끼워져 고정되는 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면과 고정부(22)의 내측면 사이에 형성되는 틈새를 유지시켜 용융된 용가재(30)가 잘 스며들 수 있도록 하기 위한 틈새유지부(70)가 구비된다.

상기 틈새유지부(70)는 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면 둘레를 따라 띠 형상으로 형성되는 요철로 구성되는데, 이 요철은 널링 가공에 의해 우툴두툴한 자국 형태로 형성되는 것이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 연료레일 구조의 작용을 간략하게 설명하기로 한다.

연료레일(10)의 조립 방법을 간략하게 살펴보면 먼저, 연료레일(10)의 메인파이프(20)의 양단부에 관통홀(21)의 내경보다 큰 내경을 갖는 고정부(22)를 일정깊이로 형성한다. 즉, 고정부(22)는 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 일측단부가 끼워지되 메인파이프(20)의 양단부로 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 타측단부가 일정길이 돌출될 수 있는 깊이로 형성되는 것이다.

그런 다음, 이 메인파이프(20)의 외측에 실린더로 연료를 분사하기 위한 연료분사기(60)를 고정하기 위한 분사기 연결구(11)를 일정한 간격으로 고정한다.

이후에, 메인파이프(20)의 양단에 형성된 고정부(22)의 내측에 용가재(30)를 끼워 넣고, 양쪽의 고정부(22)에 엔드캡(40) 및 플러그(50)를 각각 억지 끼움으로 고정한다.

그런 다음, 메인파이프(20)를 브레이징 로를 통과시키면, 고정부(22)에 끼워져 단턱(23)에 걸려있는 용가재(30)가 용융되어 액상 상태가 되면서 모세관 현상으로 인하여 고정부(22)의 내측면과 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면 사이에 형성된 미세한 틈새로 용융된 액상의 용가재(30)가 스며들어가 채우게 된다. 이와 동시에 용융된 액상의 용가재(30)는 메인파이프(20)의 양끝에 돌출된 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면 둘레와 메인파이프의 양끝단을 채우면서 응고된다. 이렇게 용가재(30)가 응고되는 것에 의해 메인파이프(20)의 양단에 각각 엔드캡(40)과 플러그(50)가 완전히 고정되는 것이다.

상기와 같이, 용융된 용가재(30)가 메인파이프(20)의 양끝단과 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면 경계 둘레를 채우게 된 상태로 응고되는 것을 작업자는 육안으로 확인하여 엔드캡(40)과 플러그(50)의 고정 상태를 판단하기 때문에, 엔드캡(40)과 플러그(50)의 고정상태를 확인하기 위하여 종래와 같이 메인파이프(20)를 절단하지 않아도 되므로 제품의 품질 확인 작업이 매우 편리할 뿐 아니라, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.

이후에, 메인파이프(20)에 구비된 다수의 분사부 연결구(11)에 연료분사기(60)를 별도의 고정부재를 이용하여 고정함으로써, 연료레일(10)의 조립을 완료하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 연료레일 11 : 분사기 연결구
20 : 메인파이프 22 : 고정부
23 : 단턱 30 : 용가재
40 : 엔드캡 50 : 플러그
60 : 연료분사기 70 : 틈새유지부

Claims (7)

1. 길이방향으로 관통되는 관통홀(21)이 형성되고, 양단 내측에 각각 일정길이로 고정부(22)가 형성되는 메인파이프(20)와;
   상기 메인파이프(20)의 외측면에 일정 간격으로 구비되는 다수의 분사기 연결구(11)에 고정되는 연료분사기(60)와;
   상기 고정부(22)에 구비되는 용가재(30)와;
   상기 메인파이프(20)의 양단의 고정부(22)에 각각 끼워져 고정되는 엔드캡(40) 및 플러그(50);를 포함하여 구성되고,
   상기 메인파이프(20)가 브레이징 노의 통과시 상기 용가재(30)가 용융되어 액체 상태의 상기 용가재(30)가 모세관 현상에 의하여 상기 엔드캡(40) 및 상기 플러그(50)의 외측면과 상기 고정부(22)의 내주면 사이에 형성되는 틈새와 상기 메인파이프(20)의 단부 외측 둘레를 채워 응고됨으로써, 상기 메인파이프(20)의 양단에 상기 엔드캡(40) 및 플러그(50)가 각각 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정부(22)는 상기 관통홀(21)의 내경보다 큰 내경으로 형성되어, 상기 관통홀(21)과 고정부(22)의 경계부분에 상기 용가재(30)가 걸리는 단턱(23)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일 구조.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 용가재(30)는 상기 단턱(23)에 도포되는 페이스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일 구조.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 용가재(30)는 일측이 터진 링 형상으로 상기 고정부(22)의 내경보다 큰 직경으로 형성되되, 탄성을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일 구조.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 엔드캡(40)과 플러그(50)의 외측면에는 상기 고정부(22)의 내측면과 상기 엔드캡(40) 및 플러그(50)의 외측면 사이에 형성된 틈새를 유지시키기 위한 틈새유지부(70)가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일 구조.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 틈새유지부(70)는 상기 엔드캡(40)과 플러그(50)의 외측면 둘레를 따라 형성되는 띠 형태의 요철로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일 구조.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 엔드캡(40)은 상기 고정부(22)에 끼워지는 방향의 일단부 내측에 곡면 형상의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일 구조.

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