KR102431857B1 - 차량 연료레일의 인젝터하우징 체결방법 - Google Patents

차량 연료레일의 인젝터하우징 체결방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 연료레일에 인젝터하우징을 체결하는 방법에 관한 것으로, 펀치헤드 외주연을 따라 다수개의 코킹정이 돌출된 코킹펀치 및 하우징안착지그와 파이프가이드와 고정프레스를 구성하며, 결합선단이 위를 향하도록 하우징안착지그에 인젝터하우징을 안착하고, 결합선단과 결합구멍이 맞닿도록 파이프가이드 내에 바디파이프를 거치하며, 바디파이프 위에 위치한 고정프레스가 바디파이프를 아래로 눌러 고정하고, 하우징안착지그 밑에 위치한 코킹펀치가 결합선단을 위로 펀칭하여, 결합구멍에 결합선단이 끼움됨과 동시에 결합선단이 코킹정에 의해 벌어져 임시고정된 후, 브레이징하여 바디파이프에 인젝터하우징이 체결되도록 한다.

Description

차량 연료레일의 인젝터하우징 체결방법{INJECTOR HOUSING FIXED METHOD OF THE VEHICLE FUEL RAIL}
본 발명은 차량의 연료레일에 인젝터하우징을 체결하는 방법에 관한 것으로, 고정프레스로 눌러 고정된 바디파이프에 바디파이프의 결합구멍에 위치한 인젝터하우징을 코킹정이 돌출된 코킹펀치로 펀칭한 후, 브레이징하여 체결하는 차량 연료레일의 인젝터하우징 체결방법에 관한 것이다.
현대 세타엔진(Hyundai theta[θ] Engine)은 현대자동차에서 개발한 중형승용차용 엔진으로, 2010년 이후 연료분사방식을 다중분사인 MPI 방식에서 직분사인 GDI 방식으로 변경하였으며, 세타Ⅲ엔진의 연료분사 방식도 GDI방식으로 개발 및 사용되고 있다.
여기서 GDI 엔진, 즉 가솔린 직접 분사식(GDI; Gasoline Direct Injection) 엔진은 연소실 내부로 고압의 연료를 직접 분사시켜 연료의 무화를 촉진함으로써, 연소 효율을 극대화하고 연비를 개선하여 배기가스 환경 규제를 충족시킬 수 있음에 따라, GDI 엔진에 대한 개발 및 적용이 이루어지고 있다.
특히, GDI 엔진은 고압으로 연료를 직접 분사하기 때문에 연료레일과 인젝터의 강성 및 체결성은 보다 높은 수준을 요구하게 되어, 이를 위한 개발들이 이루어지고 있다.
그 예로 국내특허등록 제1861002호에서는, 가솔린 직접 분사식 엔진의 연료레일에 설치되는 인젝터 컵의 결합구조를 변경하고 인젝터 컵과 마운팅 홀더 사이의 연결구조를 부가하여 연료레일에 대한 구조 강성을 증대시는 "차량의 연료레일 조립체"가 게시되어 있다.
그리고 국내특허등록 제1608252호에서는 연료공급부로부터 연료를 공급받아 내연기관의 실린더 내부의 연소실로 전달하는 "차량용 내연기관 연료공급장치"가 게시되어 있으며, 국내특허등록 제1027791호에서는 메인 파이프에 결합되는 마운트 구조물과 인젝터 컵이 포함하되, 인젝터 컵과 마운트 구조물이 브리지로 연결되어 일체화되고, 인젝터 컵은 상기 메인 파이프에 용착되고, 마운트 구조물과 상기 메인 파이프는 서로 분리되어 있는 "직분식 연료레일의 마운트 구조체"가 게시되어 있다.
1. 등록번호/일자 1018610020000 (2018.05.17) 2. 등록번호/일자 1016082520000 (2016.03.28) 3. 등록번호/일자 1010277910000 (2011.03.31)
그러나 "차량의 연료레일 조립체"와 "차량용 내연기관 연료공급장치", "직분식 연료레일의 마운트 구조체" 및 종래 GDI 연료레일의 경우, 연료레일의 바디파이프와 인젝터컵 또는 인젝터하우징 체결이 4개소 가용접한 후, 외주연을 따라 브레이징하여 체결되는데, 이때, 인젝터하우징은 가용접에 의해 열변형되어 정확한 위치에 안착하기 어려워지는 문제점이 있을뿐더러, 가용접에 의한 파손과 가용접 공정에서 오는 불편함 등의 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 연료레일의 바디파이프와 인적터하우징의 체결에서 가용접 없이 체결되도록, 펀치헤드 외주연을 따라 삼각기둥 또는 반구형 및 엠보싱 형상의 코킹정이 다수개 돌출된 코킹펀치를 구성하며, 바디파이프의 결합구멍에 위치한 인젝터하우징의 결합선단을 인젝터하우징 내부 후미에서 코킹펀치로 펀칭하여, 결합구멍에 결합선단이 끼움됨과 동시에 결합선단이 코킹정에 의해 벌어져 바디파이프에 인젝터하우징이 고정된 후, 결합부위의 외주연을 따라 브레이징하여 체결되도록 한다.
보다 구체적으로, 하우징안착지그와 파이프가이드와 고정프레스를 구성하며, 결합선단이 위를 향하도록 하우징안착지그에 인젝터하우징을 안착하고, 결합선단과 결합구멍이 맞닿도록 파이프가이드 내에 바디파이프를 거치하며, 바디파이프 위에 위치한 고정프레스가 바디파이프를 아래로 눌러 고정하고, 하우징안착지그 밑에 위치한 코킹펀치가 결합선단을 위로 펀칭하여, 코킹펀치로 펀칭 시, 인젝터하우징과 바디파이프의 유동을 제한하도록 한다.
이와 같이 본 발명은 바디파이프와 인젝터하우징의 외주연을 따라 브레이징 하기 전에 바디파이프의 결합구멍에 맞닿은 인젝터하우징의 결합선단을 펀치헤드에서 코킹정이 돌출된 코킹펀치로 펀칭하여, 결합구멍에 결합선단이 끼움됨과 동시에 결합선단이 돌출된 코킹정에 의해 벌어져 바디파이프에 인젝터하우징이 고정되도록 함으로써, 바디파이프와 인젝터하우징의 브레이징 전에 임시고정을 위한 가용접을 하지 않아, 가용접의 열변형에 의해 정위치 안착이 어려웠던 문제점과 가용접에 의한 파손 및 가용접 공정의 불편함이 해결되는 효과가 있다.
또한, 인젝터하우징이 안착되는 하우징안착지그, 바디파이프가 거치되는 파이프가이드, 바디파이프를 눌러 고정하는 고정프레스를 사용함으로써, 코킹정이 돌출된 코킹펀치로 펀칭 시, 인젝터하우징과 바디파이프의 유동이 제한됨으로써, 유동으로 인한 파손 및 체결불량을 줄이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 예시에 따른 코킹프레스장치 정면 일부의 단면도.
도 2는 본 발명의 예시에 따라 인젝터하우징이 안착된 코킹프레스장치 정면 일부의 단면도.
도 3은 본 발명의 예시에 따라 바디파이프가 거치된 코킹프레스장치 측면의 단면도.
도 4는 본 발명의 예시에 따라 고정프레스가 작동한 코킹프레스장치 정면 일부의 단면도.
도 5는 본 발명의 예시에 따라 코킹펀치가 작동한 코킹프레스장치 정면 일부의 단면도.
도 6은 도 5의 인젝터하우징과 코킹펀치의 부분절단 사시도.
도 7은 본 발명의 예시에 따라 체결된 연료레일의 사시도.
본 발명은 차량의 연료레일에 인젝터하우징을 체결하는 방법에 관한 것으로, 펀치헤드 외주연을 따라 다수개의 코킹정이 돌출된 코킹펀치 및 하우징안착지그와 파이프가이드와 고정프레스를 포함하는 코킹프레스장치를 구성하여, 인젝터하우징의 결합선단과 바디파이프의 결합구멍이 맞닿도록, 하우징안착지그에 인젝터하우징을 안착, 파이프가이드 내에 바디파이프를 거치 후, 바디파이프를 고정프레스로 눌러 고정하고, 코킹펀치로 결합선단을 펀칭하여, 결합구멍에 결합선단이 끼움됨과 동시에 결합선단이 코킹정에 의해 벌어져 바디파이프에 인젝터하우징이 고정된 후, 브레이징으로 체결되도록 한다.
본 발명의 차량 연료레일의 인젝터하우징 체결방법 설명에 앞서, 연료레일을 간략히 설명한 후, 체결방법에 사용될 코킹프레스장치를 설명한 다음, 이 코킹프레스장치에 의해 바디파이프와 인젝터하우징이 체결되는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 연료레일(100)은 도 7에서 도시한 바와 같이, 속이 빈 사각통 구조의 바디파이프(120)에 소켓 형상의 인젝터하우징(110) 4개가 체결되는데, 연료레일(100)은 도시된 인젝터하우징(110)과 바디파이프(120) 외, 장착보스, 인설트, 실링캡, 락링, 니플, 니플아세이, 플러그댐퍼, 구리링 등이 구성된다.
여기서, 인젝터하우징(110)은 도 6에서 도시한 바와 같이, 관통된 소켓 구조이되, 선단은 돌출된 결합선단(111), 후미는 벌어진 플랜지(112)가 형성되며, 바디파이프(120)는 도 3에서 도시한 바와 같이, 인젝터하우징(110)의 결합선단(111)의 외경과 대응되는 직경의 결합구멍(121)이 형성된다.
다음, 코킹프레스장치(200)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 하부에 코킹펀치틀(210), 상부에 고정프레스(240)가 구성되고, 코킹펀치틀(210)은 펀치틀 구조로, 체결될 인젝터하우징(110)의 개수와 위치 대응되는 펀치홀(211)이 형성되고, 이 코킹펀치틀(210)의 펀치홀(211)을 기준으로 상부에 하우징안착지그(220)가, 하부에 코킹펀치(250)가, 정면과 배면과 양측면에 파이프가이드(231)(232)가 구성된다.
여기서, 하우징안착지그(220)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 결합선단(111)이 위를 향한 인젝터하우징(110)이 안착되는 속이 빈 원통 지그 구조로, 인젝터하우징(110)의 내경에 대응되는 외경으로 형성되고, 코킹펀치틀(210)의 펀치홀(211)에 대응되는 펀치홀(221)이 형성되며, 인젝터하우징(110) 후미의 플랜지(112)에 대응되는 플랜지안착요철(222)이 형성된다.
또, 파이프가이드(231)(232)는 도 3과 4에서 도시한 바와 같이, 결합구멍(121)이 아래를 향한 바디파이프(120)가 인젝터하우징(110) 위에 거치되도록 바디파이프(120)의 정면과 배면과 측면을 받쳐주는 가이드 구조로, 바디파이프(120)의 길이방향 양단을 고정하는 파이프가이드(231), 바디파이프(120)의 두께방향 양단을 고정하는 파이프가이드(232)가 구성되되, 도 3에서 도시한 바와 같이, 하우징안착지그(220)와 겹치지 않는 위에서 바디파이프(120)의 밑면을 받쳐주는 받침턱을 형성한다.
또한, 고정프레스(240)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 코킹프레스장치(200)의 상부에 구성되어, 도 4에서 도시한 바와 같이, 바디파이프(120)를 아래로 눌러 고정하는 프레스 구조로, 하우징안착지그(220)마다 그 위에 구성된다.
그리고 코킹펀치(250)는 도 1에서 도시한 바와 같이, 코킹펀치틀(210)의 펀치홀(211)마다 하부에 구성되어, 도 5에서 도시한 바와 같이, 인젝터하우징(110)의 결합선단(111)을 위로 펀칭하는 펀치 구조로, 코킹펀치(250)의 펀치헤드(251) 외주연을 따라 다수개의 코킹정(252)이 돌출된다.
여기서, 코킹정(252)은 일정각도로 적어도 3개가 바람직하며, 펀치헤드(251)의 외경은 결합선단(111)의 내경보다 작고, 코킹정(252)들이 이루는 원의 외경은 결합선단(111)의 외경보다 크다.
또한, 코킹정(252)은 도 1과 6에서 도시한 바와 같이, 선단이 모따기된 삼각기둥 구조 또는 반구형 구조 및 엠보싱 구조로 형성된다.
끝으로, 이렇게 구성되는 코킹프레스장치(200)에 의해 연료레일(100)의 바디파이프(120)와 인젝터하우징(110)이 체결되는 그 순서는 도 1에서 도시한 바와 같은 코킹프레스장치(200)를 구성하고, 도 2에서 도시한 바와 같이, 코킹프레스장치(200) 중, 하우징안착지그(220) 마다 인젝터하우징(110)을 안착하되, 인젝터하우징(110)의 결합선단(111)이 위를 향하게 하고, 인젝터하후징(110)의 플랜지(112)가 하우징안착지그(220)의 플랜지안착요철(222)에 안착되도록 한다.
그 후, 도 3에서 도시한 바와 같이, 안착된 인젝터하우징(110)의 결합선단(111)과 바디파이프(120)의 결합구멍(121)이 맞닿도록 인젝터하우징(110) 위에 바디파이프(120)를 거치하되, 파이프가이드(231)(232) 내에 바디파이프(120)를 거치하여 파이프가이드(231)(232)가 바디파이프(120)의 정면, 배면, 양측면을 고정하도록 한다.
그 후, 도 4에서 도시한 바와 같이, 고정프레스(240)가 아래로 내려와 바디파이프(120)를 눌러 고정하고, 도 5에서 도시한 바와 같이, 하우징안착지그(220) 밑에 위치한 코킹펀치(250)가 인젝터하우징(110) 내부 후미에서 펀치홀(211)(221)을 지나 인젝터하우징(110)의 결합선단(111) 내면을 위로 펀칭한다.
이때, 바디파이프(120)의 결합구멍(121)에 인젝터하우징(110)의 결합선단(111)이 끼움됨과 동시에 결합선단(111)이 코킹정(252)에 의해 벌어져, 결합구멍(121)에 고정된다.
그 후, 코킹펀치(250)에 의해 임시고정된 바디파이프(120)와 인젝터하우징(110)를 외주연을 따라 브레이징하여 체결한다.
이와 같이 본 발명은 바디파이프(120)와 인젝터하우징(110)의 체결 시, 가용접이 없어, 가용접의 열변형에 의해 정위치 안착이 어려웠던 문제점이 해소될 뿐만 아니라 체결력도 상승되며, 가용접보다 공정이 간편하고 공정시간도 감소되는 특징이 있다.
또한, 고정프레스(240)로 눌러 고정하고 코킹펀치(250)로 펀칭함으로써, 인젝터하우징(110)과 바디파이프(120)의 유동이 제한되어, 유동으로 인한 파손 및 체결불량을 줄어들어, 흔들림 없이 정위치에 바르고 튼튼하게 체결되는 특징이 있다.
100: 연료레일 110: 인젝터하우징 111: 결합선단
112: 플랜지 120: 바디파이프 121: 결합구멍
200: 코킹프레스장치 210: 코킹펀치틀 211: 펀치홀
220: 하우징안착지그 221: 펀치홀 222: 플랜지안착요철
231: 파이프가이드 232: 파이프가이드 240: 고정프레스
250: 코킹펀치 251: 펀치헤드 252: 코킹정

Claims (5)

  1. 연료레일의 바디파이프에 연료레일의 인젝터하우징을 체결하는 방법에 있어서,
    바디파이프 결합구멍의 타측에 고정프레스를 구비하여, 후술하는 코킹펀치로 펀칭하기 전, 결합구멍과 결합선단이 맞닿은 바디파이프를 고정프레스로 눌러 고정함으로써, 코킹펀치 펀칭 시 바디파이프의 유동을 제한하도록 하고,
    코킹펀치틀에는 하우징안착지그와 파이프가이드를 구비하여, 결합선단이 위를 향하도록 하우징안착지그에 인젝터하우징을 안착하고, 결합선단과 결합구멍이 맞닿도록 파이프가이드 내에 바디파이프를 거치하며, 바디파이프 위에 위치한 고정프레스가 바디파이프를 아래로 눌러 고정하고, 하우징안착지그 밑에 위치한 코킹펀치가 결합선단을 위로 펀칭함으로써, 코킹펀치로 펀칭 시, 인젝터하우징과 바디파이프의 유동을 제한하도록 하며,
    상기 코킹펀치에는, 펀치헤드 외주연을 따라 다수개의 코킹정이 돌출되도록 구성하여, 바디파이프의 결합구멍에 위치한 인젝터하우징의 결합선단을 인젝터하우징 내부 후미에서 코킹펀치로 펀칭함으로써, 결합구멍에 결합선단이 끼움 됨과 동시에 결합선단이 코킹정에 의해 벌어져 고정된 후, 브레이징 함으로써,
    바디파이프에 인젝터하우징이 일체로 체결되는 것을 특징으로 하는 차량 연료레일의 인젝터하우징 체결방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    하우징안착지그는 인젝터하우징 후미의 플랜지에 대응되는 플랜지안착요철을 형성하며,
    플랜지안착요철에 인젝터하우징의 플랜지가 안착된 후, 코킹펀치가 펀칭함으로써,
    코킹펀치로 펀칭 시, 인젝터하우징의 유동을 제한하는 것을 특징으로 하는 차량 연료레일의 인젝터하우징 체결방법.
  5. 제 1항 또는 4항에 있어서,
    결합구멍의 직경과 결합선단의 외경은 상호 대응하며,
    펀치헤드의 외경은 결합선단의 내경보다 작고, 코킹정들이 이루는 원의 외경은 결합선단의 외경보다 크며,
    코킹정은 선단이 모따기된 삼각기둥 구조 또는 반구형으로 형성함으로써,
    코킹펀치로 펀칭 시, 결합선단이 코킹정에 의해 벌어져 결합구멍에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량 연료레일의 인젝터하우징 체결방법.
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