KR102614560B1 - Lpg 차량용 연료탱크의 마운팅 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LPG 차량용 연료탱크의 마운팅구조에 관한 것이다. 연료탱크는 트렁크 하단의 수용부에 약간 떠 있는 상태로 장착되며, 복수의 브라켓에 용접되어 고정된다. 브라켓과 연료탱크 사이의 용접부 및 브라켓이 파손되는 것을 방지하기 위하여, 본 발명에서는 메인브라켓의 개방된 단부에 보조브라켓을 설치한다. 메인브라켓과 보조브라켓 전체 둘레에 걸쳐 용접을 수행함으로써, 용접부는 폐곡선을 형성하게 됨으로써, 응력이 특정 부위에 집중되지 않고 분산되어 구조적 안정성이 증대된다.

Description

LPG 차량용 연료탱크의 마운팅 구조{MOUNTING STRUCTURE OF LPG DONUT TANK FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차의 구조에 관한 것으로서, 특히 LPG 차량의 연료탱크를 차체에 결합 및 고정시키는 구조에 관한 것이다.

기존의 LPG 차량의 연료탱크는 원통형으로 이루어져 차량의 트렁크에 설치되기 때문에 트렁크의 공간활용이 매우 제한적이었다. 그러나 최근의 LPG 차량들은 트렁크 바닥에 스페어 타이어를 적재하던 공간에 연료탱크를 설치하는 구조를 채택하여 트렁크 공간을 넓게 활용하고 있다. 이러한 구조를 채택함에 따라 연료탱크는 스페어 타이어와 마찬가지로 고리형으로 형성되기 때문에 이를 "도넛 탱크"라고 한다.

도 1에는 도넛 탱크가 차체에 장착되는 구조가 나타나 있다. 도 1을 참고하면, 도넛 탱크(9)는 차체(1)에 오목하게 형성된 수용부(2), 즉 기존에 스페어 타이어가 위치하던 공간에 놓여지되, 수용부(2)의 바닥면으로부터 상방으로 약간 이격된 상태(d)로 설치된다. 도넛 탱크(9)가 차체와 접촉되어 있는 경우, 도넛 탱크로부터 발생하는 소음 및 진동이 차량 실내로 유입될 수 있기 때문이다. 이에 도넛 탱크(9)는 도 1에 도시된 바와 같이 수용부(2) 내에서 살짝 떠 있는 상태에서 복수의 브라켓(8)에 의하여 고정된다. 브라켓(8)의 일단은 차체(1) 또는 차체의 사이드멤버(3)에 체결되고, 타단은 도넛 탱크(9)에 용접된다.

도 2 및 도 3은 기존에 도넛 탱크와 브라켓 사이의 결합상태를 나타낸 도면이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 기존의 브라켓은 알파벳 "U"자 형태의 단면(도3) 또는 알파벳 "U"자를 거꾸로 뒤집어 놓은 형태 "∩"의 단면(도 2)을 가진다. 용접은 브라켓(8)의 외측 둘레를 따라 이루어진다. 참조번호 7은 용접 후의 용접부를 나타낸 것이다.

그러나 기존의 브라켓과 도넛 탱크를 단순히 상호 용접하는 것에 의하여 도넛 탱크를 지지하는 구조는 진동피로에 취약하여 브라켓이이나 도넛 탱크에 크랙이 발생할 가느엉이 매우 높다.

특히 도 4에 도시된 바와 같이, 차량에 따라 트렁크 리어플로우의 구조로 인하여 브라켓의 길이(a,b)가 상호 비대칭적으로 형성되는 경우가 있는데, 이러한 구조에서는 피로파괴 가능성이 매우 높다.

브라켓만 손상되는 경우에는 큰 문제가 아닐수도 있지만, 연료탱크의 용접부에 크랙이 나는 경우 차량 운행중에 가스가 누출되어 매우 위험할 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도넛 형태로 이루어진 LPG 연료탱크를 보다 안정적으로 지지하며, 진동 피로를 잘 견딜 수 있도록 구조가 개선된 LPG 차량용 연료탱크 마운팅구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LPG 차량용 연료탱크의 마운팅구조는, 차체의 수용부 바닥면으로부터 상방으로 이격되게 배치되는 LPG 연료탱크; 일단은 차체에 고정되고, 타단은 상기 연료탱크에 용접되어 상기 연료탱크를 고정하는 복수의 브라켓;을 구비하며, 상기 브라켓이 상기 연료탱크에 접촉되는 단부는 폐곡선을 형성하며, 상기 폐곡선을 따라 상기 브라켓과 연료탱크 사이에 용접이 이루어져, 용접부 역시 폐곡선을 형성하는 것에 특징이 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 브라켓은 일측이 개방된 알파벳 "U"자의 단면 형상을 가지는 메인브라켓과, 상기 메인브라켓의 개방된 면을 감싸며 상기 메인브라캇에 인접하게 배치되는 보조브라켓을 구비하여, 상기 메인브라켓과 보조브라켓의 둘레를 따라 상기 폐곡선이 형성된다.

또는 본 발명의 다른 예에서, 상기 브라켓은 하이드로포밍 공법 등을 이용하여 일체로 성형되어 중공형 관 형상으로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 상기 연료탱크의 표면에 결합되는 패치를 더 구비하고, 상기 브라켓은 상기 패치에 용접되는 것이 바람직하다. 브라켓과 용접부위가 파손되어도 패치에 의해서 연료탱크 자체는 손상되지 않기 때문이다. 본 예에서, 상기 패치는 상기 연료탱크의 표면 형상에 대응되게 형성되며, 연료탱크와 동일한 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 LPG 차량용 연료탱크 마운팅구조에서는 연료탱크와 브라켓 사이의 용접 결합에 있어서 독특한 구조를 채택하였다. 이에 차량에 진동이 지속적으로 인가되는 경우에도 브라켓과 용접부의 어느 특정 부위에 응력이 집중되지 않고 고르게 분산됨으로써 구조적 안정성이 증대된다는 이점이 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에서는 패치를 연료탱크에 덧대어 브라켓 또는 용접부가 파손되는 경우라고 해도 연료탱크 자체는 손상되지 않도록 하여 연료 유출에 따른 위험을 방지하였다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 기존의 LPG 차량의 도넛 탱크의 장착 구조를 설명하기 위한 개략적 도면이다.
도 2 및 도 3은 기존의 브라켓과 도넛 탱크 사이의 용접 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래의 비대칭 브라켓을 이용한 도넛 탱크를 고정한 구조를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 연료탱크의 마운팅구조를 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 효과를 설명하기 위한도면으로서, 도 6은 본 발명에 따른 구조에서 용접부를 포함한 개략적 종단면도이며, 도 7은 종래기술에 따른 구조에서의 용접부를 포함한 개략적 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 연료탱크의 마운팅구조를 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 LPG 차량용 연료탱크를 브라켓을 이용하여 차체에 장착하는 구조에 관한 것이다. 본 발명의 대상이 되는 연료탱크는 주로 LPG 차량에 적용되는 것으로서, 특히 도넛 형태로 이루어진 것이다. 이에 "발명의 명칭" 역시 "LPG 차량용"이라는 점을 기입하였지만, 본 발명은 반드시 LPG 차량이나 도넛 형태의 연료탱크에만 제한적으로 적용되는 것은 아니다.

본 발명의 기술적 메커니즘을 고려하면, 본 발명의 적용 대상은 연료탱크가 차체에 얹어져 지지되는 구조가 아니라, 연료탱크가 차체로부터 이격된 상태에서 별도의 브라켓에 의하여 고정되는 구조에 대하여 모두 적용가능하다고 할 것이다.

이하에서는 본 발명의 일 예에 따른 연료탱크의 마운팅 구조에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 개략적 사시도이다.

도 5를 참고하면, 제1실시예에 따른 연료탱크의 마운팅구조(이하, "마운팅구조"라 함)는 연료탱크(10) 및 복수의 브라켓(50)을 구비한다.

연료탱크(10)는 LPG 연료를 저장하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 도넛 형태로 이루어져 트렁크 바닥면에 오목하게 형성된 수용부(2)에 장착된다. 차량의 크기와 종류에 따라 차이가 있지만, 본 실시예의 경우 연료탱크(10) 자체의 무게가 대략 50kg 정도이며, 가스가 완전히 충전되면 가스의 무게 역시 50kg 정도이므로, 총 무게는 대략 100kg에 이른다.

연료탱크(10)는 100kg에 이를 정도로 매우 무겁기 때문에 차체(1)에 얹어서 지지하는 것이 유리하지만, 앞에서 설명한 바와 같이 연료탱크를 차체가 직접 지지하는 경우 연료탱크로부터 발생하는 진동과 소음과 그대로 차량 내부로 유입되기 때문에 바람직하지 않다. 이에 LPG 연료탱크(10)의 경우 차체(1)에 직접 얹어져 지지되는 것이 아니라, 차체(1)로부터 이격된 상태에서 브라켓에 의해 고정되는 구조로 이루어진다. 본 실시예에서도 마찬가지로 연료탱크(10)는 트렁크의 수용부(2)에 설치되는데, 앞의 도 1에 도시한 바와 같이 차체와 일정 거리 이격된 상태를 유지한다.

복수의 브라켓(50)은 이렇게 차체(1)로부터 이격되어 있는 연료탱크(10)를 지지하는 기능을 수행한다. 도 5를 참고하면, 본 발명에서 브라켓(50)은 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30)을 구비한다. 메인브라켓(20)은 기존에 사용하는 브라켓을 의미하며, 앞의 도면들에 도시된 바와 같이 위에서 보았을 때 평면방향을 따라 길게 형성되며 선단이 구부러진 형태를 띠고 있다. 메인브라켓(20)의 일단부는 차체(1) 하부의 사이드멤버에 나사체결 등의 방식으로 고정되며, 타단부는 연료탱크(10)에 용접된다.

연료탱크(10)의 종단면 형상은 대략 알파벳 "U"자, 또는 이를 거꾸로 뒤집어 놓은 형태로 형성된다. U자나 역 U자의 경우 상방 또는 하방이 개방된 형태이다. 또는 U자를 일정 각도 회전시킨 경우에도 어느 일방이 개방된 형태가 된다.

본 발명에서는 메인브라켓(20)의 개방된 단부를 감싸며 배치되는 보조브라켓(30)을 구비하는데 특징이 있다.

보조브라켓(30)은 도 5에 도시된 바와 같이 메인브라켓(20)의 개방된 면의 외측을 감싸며 배치될 수 있다. 또는 거꾸로 보조브라켓(30)이 메인브라켓(20)의 개방된 단부의 내측으로 끼워져 들어가서 배치될 수도 있다. 도 5는 메인브라켓이 역U자 형으로 형성되었지만, 메인브라켓이 U자 형인 경우에는 보조브라켓이 메인브라켓의 개방된 상단에 배치될 것이다. 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30)은 별도로 결합되지 않으며, 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30)의 외측면 전체에 걸쳐서 연료탱크(10)와 각각 용접이 이루어진다.

여기서 중요한 점은 용접부(40)가 중간에 끊기지 않고 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30) 전체를 둘러 싸면서 폐곡선을 형성한다는 점이다. 보조브라켓(30)이 메인브라켓(20)의 내측으로 삽입된 경우도 마찬가지이다.

도 6 및 도 7을 참고하여 보다 자세하게 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 구조에서 용접부를 포함한 단면도이고, 도 7은 기존과 같이 메인브라켓만 사용한 구조에서의 동일한 단면도이다.

도 6을 보면, 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30) 전체에 걸쳐서 용접이 수행됨으로써 용접부(40)가 폐곡선을 이룬다. 그러나 도 7을 보면, 메인브라켓(20)의 외측에만 용접이 이루어지므로, 용접부의 끝단, 즉 참조번호 E로 표시된 엣지부가 형성된다. 종래기술의 문제점을 설명할 때, 진동에 의한 피로 및 피로파괴가 브라켓 또는 용접부에서 일어난다고 하였는데, 실제 파손이 많이 일어나는 부분이 바로 용접부의 말단인 엣지부(E)였다. 차량의 진동은 수직방향이 가장 우세한데, 이 수직 진동에 따른 응력이 엣지부(E)에 집중되기 때문이다.

본 발명에서는 보조브라켓(30)을 덧대고, 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30) 전체 둘레에 걸쳐 용접을 수행하여, 용접부(40)가 폐곡선을 이루게 됨으로써, 엣지부가 형성되지 않도록 하였다는데 구조적 특징이 있다. 엣지부가 형성되지 않고 용접부(40)가 폐곡선을 형성하게 되면 차량의 수직 진동에 따른 응력이 어느 한 곳으로 집중되지 않고 전체에 걸쳐 고르게 분산되므로 구조적 안정성이 증대되는 것이다.

이러한 관점에 따라 본 발명의 다른 예에서는 메인브라켓과 보조브라켓을 별도로 마련하지 않고, 이들을 일체로 형성할 수도 있다. 즉, 하이드로포밍 등의 특수 공정을 통해 브라켓의 단부를 메인브라켓과 보조브라켓이 결합된 형태로 일체로 형성할 수 있다. 즉, 브라켓에서 연료탱크와 접하는 단부가 중공의 관 형상으로 형성할 수도 있을 것이다. 이렇게 브라켓의 단부를 중공의 관 형상으로 형성하면, 용접부 역시 폐곡선을 형성하게 되므로 앞의 제1실시예와 동일한 효과를 발현할 수 있다. 그리고 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30)과 사이의 결합력을 높이기 위해서 도 5에 참조번호 S로 표시된 부분, 즉 메인브라켓과 보조브라켓의 측면 접촉부에 용접을 수행할 수 있다.

한편, 위와 같이 용접부(40)를 폐곡선으로 형성한 경우 응력이 어느 한 곳으로 집중되지는 않지만, 비포장도로를 지속적으로 주행하는 경우와 같이 진동이 심하게 인가되는 경우에는 여전히 용접부에 대한 파손 우려가 있다. 용접부만의 파손이라면 큰 문제가 없지만, 용접부와 함께 연료탱크가 파손되는 경우 연료 유출이 일어나므로 문제가 된다.

이에 본 발명의 제2실시예에서는 앞에서 설명한 제1실시예를 보강한 구조를 개발하였다. 도 8에는 제2실시예에 따른 구조가 도시되어 있다.

제2실시예에서도 제1실시예와 마찬가지로 연료탱크, 메인브라켓, 보조브라켓을 그대로 구비한다. 제2실시예에서는 연료탱크(10) 위에 별도의 패치(60)를 구비하는데 특징이 있다.

패치(60)는 연료탱크(10)의 표면 형상에 대응되게 형성되며, 바람직하게는 연료탱크(10)와 동일한 재료로 이루어진다.

패치(60)가 먼저 연료탱크(10)의 표면에 용접된 후, 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30)은 패치(60) 위에 제1실시예와 같은 방식으로 용접된다. 여기서도 메인브라켓(20)과 보조브라켓(30)과 사이의 결합력을 높이기 위해서 도 8에 참조번호 S로 표시된 부분, 즉 메인브라켓과 보조브라켓의 측면 접촉부에 용접을 수행할 수 있다.

이렇게 패치(60)를 개재하는 경우, 용접부(40)가 파손되는 경우라도 연료탱크(10)에 손상을 일으키지는 않으므로 최악의 상황은 피할 수 있다. 패치(60)는 어떠한 경우에도 연료탱크의 파손 및 가스의 누출을 방지하기 위한 것, 즉 안전성을 최대한 보장하기 위한 수단으로서 이해할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 LPG 차량용 연료탱크 마운팅구조에서는 연료탱크와 브라켓 사이의 용접 결합에 있어서 독특한 구조를 채택하였다. 이에 차량에 진동이 지속적으로 인가되는 경우에도 브라켓과 용접부의 어느 특정 부위에 응력이 집중되지 않고 고르게 분산됨으로써 구조적 안정성이 증대된다는 이점이 있다.

한편, 본 발명에서 브라켓이 차체에 고정된다고 하였는데, 여기서 차체는 사이드멤버도 포함하여 차체를 이루는 본체를 의미하는 넓은 개념이다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

10 ... 연료 탱크, 20 ... 메인브라켓,
30 ... 보조브라켓, 40 ... 용접부
50 ... 브라켓, 60 ... 패치, E ... 엣지부

Claims (5)

1. 연료탱크에서 발생하는 진동의 차량 내부 유입을 방지하도록 차체의 트렁크 바닥면으로부터 상방으로 이격되게 배치되는 연료탱크; 및
   상기 연료탱크를 중앙에 두고 양쪽 사이드에서 각각 지지하는 메인 브라켓으로서, 일단은 차체에 고정되고, 타단은 상기 연료탱크의 표면에 용접되어 상기 연료탱크를 고정하는 복수의 메인 브라켓;을 구비하며,
   상기 메인 브라켓의 타단이 상기 연료탱크의 표면에 용접되는 용접부에 있어서, 상기 메인 브라켓의 타단 밑동의 개방된 면의 외측에서 덧대는 보조 브라켓이 상기 메인 브라켓의 타단과 함께 상기 연료탱크의 표면에 용접됨으로써 상기 용접부가 폐곡선을 형성하며,
   상기 메인 브라켓과 상기 보조 브라켓은 별도로 결합하지 않으며, 상기 메인 브라켓의 타단 밑동과 상기 보조 브라켓의 외측면 전체에 걸쳐서 상기 연료탱크의 표면에 용접이 실시됨으로써 용접부가 중간에 끊기지 않고 상기 메인 브라켓의 타단 밑동과 상기 보조 브라켓 전체를 둘러 싸면서 상기 용접부의 폐곡선이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, LPG 차량용 연료탱크의 마운팅 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인 브라켓의 개방된 면은 알파벳 "U"자의 단면 형상을 가지는 것인,
   LPG 차량용 연료탱크의 마운팅 구조.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 메인 브라켓은 중공형 관의 단면 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LPG 차량용 연료탱크의 마운팅 구조.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 연료탱크의 표면에 결합되는 패치를 더 구비하고,
   상기 메인 브라켓 및 상기 보조 브라켓은 상기 패치에 용접되는 것을 특징으로 하는 LPG 차량용 연료탱크의 마운팅 구조.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 패치는 상기 연료탱크의 표면 형상에 대응되게 형성되며,
   상기 패치는 상기 연료탱크와 동일한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 LPG 차량용 연료탱크의 마운팅 구조.

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