KR101695416B1 - 레이저 융착 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 융착 구조에 관한 것으로서, 연료펌프모듈을 구성하는 부품인 제트펌프의 융착 구조 개선을 통해 융착 강도가 향상되어 융착부의 기밀성이 확보되고, 융착에 따른 버(burr)가 발생하지 않으며, 융착량을 조절할 수 있어 융착을 통한 결합 후 정확한 치수로 형성될 수 있는 레이저 융착 구조에 관한 것이다.

Description

레이저 융착 구조 {Laser welding structure}
본 발명은 레이저 융착 구조에 관한 것으로서, 레이저 융착되는 부품들의 융착 구조 개선을 통해 융착 강도가 향상되어 융착부의 기밀성이 확보되고, 융착에 따른 버(burr)가 발생하지 않으며, 융착량을 조절할 수 있어 융착을 통한 결합 후 정확한 치수로 형성될 수 있는 레이저 융착 구조에 관한 것이다.
일반적으로 가솔린 엔진이나 디젤 엔진과 같이 액체 연료를 공급받아 구동되는 차량의 연료장치는 모든 운전조건하에서 엔진에 필요한 연료를 가장 연소하기 쉬운 상태로 공급하는 장치로서, 차량의 출력이나 연비 등을 크게 좌우하는 기능을 한다.
이러한 연료 공급장치는 연료를 저장하는 연료탱크와 연료탱크 내의 연료를 엔진 또는 연료분사장치로 공급하거나 회수하는 연료펌프모듈과 연료펌프모듈에 착탈이 가능하며 연료탱크 내측 바닥에 장착되어 연료가 충전되는 리저버를 포함한다.
도 1과 같이 연료펌프모듈은 크게 연료탱크에 고정되는 플랜지 어셈블리(1), 및 상기 플랜지 어셈블리(1)의 하측에 가이드로드(3)에 의해 연결되며, 연료필터 및 연료펌프를 포함하는 리저버(2)로 구성된다. 그리고 도 2와 같이 리저버(2)의 하측에는 연료펌프 또는 연료분사장치로부터 리턴되는 연료를 이용하여 연료탱크내의 연료를 흡입하여 리저버 내부로 유입시킬 수 있도록 제트펌프(10)가 설치된다.
이때, 제트펌프(10)는 상부의 커버(11)와 하부의 캡(12)이 결합되도록 구성되며, 커버(11)와 캡(12)은 제트펌프(10)의 내부로 공급된 연료의 압력에 견디며 기밀을 유지할 수 있도록 테두리 부분이 초음파 융착에 의해 결합된다.
그런데 초음파 융착은 커버(11)와 캡(12)이 접촉되는 전체면을 한 번에 융착하며 초음파 융착의 특성에 따른 융착 구조로 인해 융착 강도가 저하되고 기밀불량이 발생되며 융착 시 녹은 수지가 흘러나와 제트펌프의 내부 및 외부로 버(burr)가 발생될 수 있으며 융착량의 조절이 어려운 문제점이 있다.
KR 10-2011-0107060 A (2011.09.30.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료펌프모듈을 구성하는 부품인 제트펌프의 융착 구조 개선을 통해 융착 강도가 향상되어 융착부의 기밀성이 확보되고, 융착에 따른 버(burr)가 발생하지 않으며, 융착량을 조절할 수 있어 융착을 통한 결합 후 정확한 치수로 형성될 수 있는 레이저 융착 구조를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 융착 구조는, 상면에 결합홈(110)이 형성되며, 레이저 투과성 재질로 형성되는 제1부재(100); 및 상기 결합홈(110)에 삽입되도록 하면에 돌출부(210)가 형성되며, 레이저 흡수성 재질로 형성되는 제2부재(200); 를 포함하여 이루어져, 상기 결합홈(110)과 돌출부(210)가 레이저 융착되어 상기 제1부재(100)와 제2부재(200)가 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 돌출부(210)의 높이(H2)는 상기 결합홈(110)의 높이(H1)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합홈(110)의 폭(W1)은 상기 돌출부(210)의 폭(W2)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합홈(110)에 돌출부(210)가 삽입된 상태에서의 상기 결합홈(110)의 여유부(120)의 부피는 상기 돌출부(210)가 용융되어 융착되는 용융부(220)의 부피보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 돌출부(210)는 상기 결합홈(110)의 중앙에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합홈(110)의 측면 또는 상기 돌출부(210)의 측면에는 돌출된 엠보가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엠보는 일측 또는 양측 측면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엠보의 단부에는 경사지게 경사부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엠보는 제1부재(100) 또는 제2부재(200)의 폭방향 양측 및 길이방향 양측에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이저 융착 구조는, 연료펌프모듈을 구성하는 부품인 제트펌프의 융착 구조 개선을 통해 융착 강도가 향상되어 융착부의 기밀성이 확보되는 장점이 있다.
그리고 융착 시 용융된 수지가 결합홈의 외부로 흘러나오지 않아 융착에 따른 버(burr)가 발생하지 않아 외관 및 품질 불량을 방지할 수 있다.
또한, 융착량을 조절할 수 있어 융착을 통한 결합 후 정확한 치수로 형성될 수 있어 융착 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 연료펌프모듈을 나타낸 사시도.
도 2는 종래의 제트펌프의 초음파 융착 구조를 나타낸 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 제트펌프의 레이저 융착 구조를 나타낸 분해사시도, 조립사시도 및 부분단면 사시도.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 레이저 융착 구조를 나타낸 조립전, 조립후 및 융착후의 상태를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 레이저 융착 방법을 나타낸 단면도.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 제트펌프의 제1부재를 나타낸 사시도 및 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 엠보가 형성된 부분에서 제1부재와 제2부재의 조립상태를 나타낸 도 10의 AA'방향 단면도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 레이저 융착 구조를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명은 레이저 융착 구조에 관한 것이며, 차량의 연료펌프모듈에서 제트펌프에 이용될 수 있으며, 이외에도 일체형으로 결합되어 기밀을 요하는 다양한 부품들에 적용될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 제트펌프의 레이저 융착 구조를 나타낸 분해사시도, 조립사시도 및 부분단면 사시도이며, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 레이저 융착 구조를 나타낸 조립전, 조립후 및 융착후의 상태를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 레이저 융착 구조는, 상면에 결합홈(110)이 형성되며, 레이저 투과성 재질로 형성되는 제1부재(100); 및 상기 결합홈(110)에 삽입되도록 하면에 돌출부(210)가 형성되며, 레이저 흡수성 재질로 형성되는 제2부재(200); 를 포함하여 이루어져, 상기 결합홈(110)과 돌출부(210)가 레이저 융착되어 상기 제1부재(100)와 제2부재(200)가 결합될 수 있다.
제1부재(100)는 제트펌프에서 하부에 위치하는 캡이 될 수 있으며, 제1부재(100)는 상면에 오목하게 결합홈(110)이 형성된다. 이때, 결합홈(110)은 테두리의 안쪽을 따라 둘레 전체에 걸쳐 형성될 수 있으며, 결합홈(110)은 트렌치 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1부재(100)는 레이저 투과성 재질로 형성되어 융착을 위한 레이저가 통과될 수 있는 재질로 형성되며, 레이저 투과율이 약 40% 이상인 투명한 재질로 형성될 수 있다.
제2부재(200)는 제트펌프에서 상부에 위치하는 커버가 될 수 있으며, 제2부재(200)는 하면에 볼록하게 돌출부(210)가 형성되어 상기 돌출부(210)가 결합홈(110)에 삽입될 수 있도록 서로 대응되는 위치에 형성된다. 그리고 제2부재(200)는 레이저 흡수성 재질로 형성되어 융착을 위한 레이저가 통과되지 않고 흡수되어 레이저가 조사되는 부분이 용융되어 융착될 수 있도록 불투명한 재질로 형성될 수 있다.
그리하여 제1부재(100)의 결합홈(110)에 제2부재(200)의 돌출부(210)가 삽입되도록 결합한 후, 돌출부(210)가 결합홈(110)에 삽입된 상태에서 제1부재(100)를 통과하여 제2부재(200)에 레이저가 조사되도록 하면, 제2부재(200)의 돌출부(210)가 레이저를 흡수하여 레이저를 흡수하는 부분에서 용융이 일어나 돌출부(210)와 결합홈(110)이 융착 결합될 수 있다.
이에 따라 제1부재(100)와 제2부재(200)가 레이저 융착될 수 있으며, 결합홈(110)의 내부에서 돌출부(210)가 용융되어 융착되므로 융착 강도가 향상되어 융착부의 기밀성이 확보될 수 있다. 그리고 융착 시 용융된 수지가 결합홈의 외부로 흘러나오지 않아 융착에 따른 버(burr)가 발생하지 않아 외관 및 품질 불량을 방지할 수 있다.
그리고 도 9와 같이 제1부재(100) 및 제2부재(200)는 조립되어 뒤집어진 상태에서 상부 고정 지그(500)와 하부 고정 지그(600)에 의해 상하로 밀착되도록 하고, 상측에서 레이저 빔(400)을 조사하여 레이저 빔이 제1부재(100)를 통해 제2부재(200)의 돌출부(210)에 조사되도록 하여 레이저 융착이 이루어질 수 있다. 또한, 레이저 융착이 이루어지는 동안에는 상부 고정 지그(500)와 하부 고정 지그(600)를 이용해 가압하여 용융되는 부분이 눌리도록 함으로써 융착이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 돌출부(210)의 높이(H2)는 상기 결합홈(110)의 높이(H1)보다 크게 형성될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 제2부재(200)에 형성된 돌출부(210)의 높이(H2)가 제1부재(100)에 형성된 결합홈(110)의 높이(H1)보다 크게 형성되어, 돌출부(210)가 결합홈(110)에 삽입되어 돌출부(210)의 하단이 결합홈(110)의 바닥면에 밀착되었을 때 제2부재(200)의 하면과 제1부재(100)의 상면이 이격되도록 배치될 수 있으며, 이 상태에서 레이저가 조사되어 융착되면 제2부재(200)와 제1부재(100)가 이격된 높이인 돌출부(210)의 높이(H2)에서 결합홈(110)의 높이(H1)를 뺀 높이 만큼인 용융부(220)가 녹아 융착부(300)로 형성될 수 있다.
그리하여 돌출부의 높이에 의해 융착되는 양을 조절할 수 있어 융착을 통한 결합 후 제1부재와 제2부재가 밀착되어 정확한 치수로 형성될 수 있어 융착 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 결합홈(110)의 폭(W1)은 상기 돌출부(210)의 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다.
이는 제2부재(200)에 형성된 돌출부(210)의 높이(H2)가 제1부재(100)에 형성된 결합홈(110)의 높이(H1)보다 크게 형성된 상태에서, 결합홈(110)의 폭(W1)이 돌출부(210)의 폭(W2)보다 크게 형성되어, 레이저 융착 시 용융부(220)가 녹아 결합홈(110)의 양측인 여유부(120)에 채워지며 융착될 수 있도록 하는 것이다.
그리하여 용융된 수지가 결합홈(110)의 외부로 밀려 나오지 않아, 제1부재(100)와 제2부재(200)의 사이 내부 및 외부에 버(burr)가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 결합홈(110)에 돌출부(210)가 삽입된 상태에서의 상기 결합홈(110)의 여유부(120)의 부피는 상기 돌출부(210)가 용융되어 융착되는 용융부(220)의 부피보다 크게 형성될 수 있다.
즉, 융착 전에 결합홈(110)의 공간 중에서 삽입된 돌출부(210)의 공간을 뺀 나머지 공간인 여유부(120)의 부피가 용융되어 여유부(120)에 채워지는 용융부(220)의 부피보다 크게 형성됨으로써, 레이저 융착 시 용융된 수지가 결합홈(110)의 외부로 밀려 나오지 않아, 제1부재(100)와 제2부재(200)의 사이 내부 및 외부에 버(burr)가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 이는 단면상으로는 여유부(120)의 단면적이 용융부(220)의 단면적보다 크게 형성되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 돌출부(210)는 상기 결합홈(110)의 중앙에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이는 돌출부(210)가 결합홈(110)의 중앙에 배치되도록 함으로써, 레이저 융착 시 용융되는 용융부(220)가 녹아서 돌출부(210) 양측의 여유부(120)로 흘러 채워지도록 함으로써 용융된 수지가 유동되기 용이하여 융착이 용이하게 이루어질 수 있으며, 용융된 수지가 돌출부(210)의 일측으로 흘러 채워지는 경우에 비해 융착부(300)의 면적이 넓어져 기밀성 및 융착 강도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 결합홈(110)의 측면 또는 상기 돌출부(210)의 측면에는 돌출된 엠보가 형성될 수 있다.
이는 융착 전 제1부재(100)와 제2부재(200)를 조립할 때 제1부재(100)의 결합홈(110)의 중앙에 제2부재(200)의 돌출부(210)가 배치되기 용이하도록 결합홈(110)의 측면 또는 돌출부(210)의 측면에 엠보가 돌출 형성되는 것이다.
이때, 엠보(130)는 도 10 내지 도 12와 같이 결합홈(110)의 측면에 형성되는 것이 바람직하나, 돌출부(210)의 측면에 형성될 수도 있다.
그리고 상기 엠보(130)는 일측 또는 양측 측면에 형성될 수 있다.
즉, 결합홈(110)의 측면에 형성되는 엠보(130)는 결합홈(110)의 일측 측면에 형성될 수도 있으며, 양측 측면에 형성되어 돌출부(210)가 결합홈(110)의 중앙에 배치되기 용이하도록 할 수 있다.
또한, 상기 엠보(130)의 단부에는 경사지게 경사부(140)가 형성될 수 있다.
즉, 돌출부(210)가 결합홈(110)에 삽입되기 용이하도록 하기 위해 엠보(130)의 상단이 결합홈(110)의 내측으로 경사지도록 경사부(140)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 엠보(130)는 제1부재(100) 또는 제2부재(200)의 폭방향 양측 및 길이방향 양측에 형성될 수 있다.
즉, 엠보(130)는 제1부재(100)의 결합홈(110) 또는 제2부재(200)의 돌출부(210)에 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 결합홈(110)에 엠보(130)가 형성되는 경우 제1부재(100)의 폭방향 양측 및 길이방향 양측에 엠보(130)가 형성됨으로써 엠보(130)에 의해 돌출부(210)가 결합홈(110)의 중앙에 위치하도록 제1부재(100)와 제2부재(200)가 용이하게 조립될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 결합홈과 돌출부를 이용한 융착 구조는 레이저 융착 이외에도 초음파 융착 및 열 융착에도 적용될 수 있으며, 초음파 융착 및 열 융착의 경우에는 제1부재 또는 제2부재가 레이저 투과성 재질로 이루어질 필요가 없으며, 서로 융착이 가능한 재질로 형성되면 융착이 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 결합홈과 돌출부의 구조는, 돌출부의 높이를 결합홈의 높이와 같게 형성한 후 결합홈에 일정량의 접착제를 도포하고 제1부재와 제2부재를 결합함으로써 접착에 의해 결합되도록 하는데 적용될 수도 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 제1부재
110 : 결합홈 120 : 여유부
130 : 엠보 140 : 경사부
200 : 제2부재
210 : 돌출부 220 : 용융부
300 : 융착부
400 : 레이저 빔
500 : 상부 고정 지그
600 : 하부 고정 지그

Claims (9)

  1. 상면에 테두리의 안쪽을 따라 둘레 전체에 걸쳐 결합홈(110)이 형성되며, 레이저 투과성 재질로 형성되는 제1부재(100); 및
    상기 결합홈(110)에 삽입되도록 하면에 돌출부(210)가 형성되되 상기 돌출부(210)는 결합홈(110)에 대응되는 위치에 형성되며, 상부에 내측면과 외측면을 관통하는 관통공이 형성되며, 레이저 흡수성 재질로 형성되는 제2부재(200); 를 포함하여 이루어져,
    상기 결합홈(110)과 돌출부(210)가 레이저 융착되어 상기 제1부재(100)와 제2부재(200)가 결합되어 융착되는 부분이 밀폐되며,
    상기 돌출부(210)의 높이(H2)는 상기 결합홈(110)의 높이(H1)보다 크게 형성되고, 상기 결합홈(110)의 폭(W1)은 상기 돌출부(210)의 폭(W2)보다 크게 형성되며, 상기 돌출부(210)는 상기 결합홈(110)의 중앙에 배치되며,
    상기 결합홈(110)의 측면에는 돌출된 엠보(130)가 형성되되,
    상기 엠보(130)는 제1부재(100)의 폭방향 양측 및 길이방향 양측에 형성되고, 상기 엠보(130)는 결합홈(110)의 안쪽 측면쪽에만 형성되며, 상기 엠보(130)는 결합홈(110)의 바닥면에서부터 측면의 상단까지 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결합홈(110)에 돌출부(210)가 삽입된 상태에서의 상기 결합홈(110)의 여유부(120)의 부피는 상기 돌출부(210)가 용융되어 융착되는 용융부(220)의 부피보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 엠보의 상단에는 결합홈(110)의 내측 하방으로 경사지게 경사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 구조.
  9. 삭제
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