KR20030040091A - 연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법 및증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체 - Google Patents

연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법 및증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체 Download PDF

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Abstract

연료 증기 벤트 밸브는 연료 탱크와 상이한 플라스틱 재료로 형성된다. 탱크 재료로 형성된 U-형상 또는 컵-형상 부착 부재가 밸브 위로 수납되며, 탱크내의 호스 부착을 위해 상측 단부는 호스 체결구가 슬롯을 통해 외측으로 연장하도록 하 기 위해 슬롯을 갖는다. 부착 부재의 림은 용접에 의해 상측 탱크 벽의 하측면에 고정된다.

Description

연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법 및 증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체{ATTACHMENT OF FUEL VAPOR VENT VALVE TO THE INSIDE OF A FUEL TANK}
본 발명은 가솔린 또는 가솔린과 알콜의 혼합물과 같은 고휘발성 액체로 충전된 연료 탱크내에 적용되는 연료 증기 벤트 밸브(fuel vapor vent valve)에 관한 것으로 특히 차량 연료 탱크내에 적용된 밸브에 관한 것이다.
현재의 승용차 및 경트럭 차량은 저장 장치로의 액체 연료 레벨 위의 돔내에서의 증기 유동을 제어하는 플로트 작동형 밸브(float operated valve)를 통해 차량 연료 탱크에 연결된 연료 증기 저장 장치를 적용한다. 현재, 이러한 밸브는 탱크의 과충전 또는 전복 상태를 포함하는 차량의 각도 변위의 경우 액체 연료가 빠져나가는 것을 방지할 것이 요구된다.
성형된 플라스틱 연료 탱크의 출현으로, 벤트 밸브 및 탱크에의 밸브 부착에 대한 경제적 설계를 제공하는 것이 어렵게 되었다. 지금까지, 이러한 벤트 밸브는 탱크내의 접근 개구를 통해 설치되었는데, 이것은 벤트 밸브 및 탱크 벽의 재료를 통한 증기의 탈출 및 침입을 방지하기에 충분한 방식으로 밀봉할 것이 필요하다.
액체 연료 및 증기에의 연속적 노출을 견디도록 요구되는 재료는 연료 증기에 대해 투과성인 성질을 가짐이 밝혀졌다. 이 문제는 탱크 벽의 재료내에 매립되는 증기 불투과성 배리어 층을 갖는 상이한 재료의 층의 탱크 벽을 성형함으로써 다루어지고 있다.
증기 벤트 밸브의 설치를 위해 접근 개구가 탱크의 상부에 형성되는 경우, 증기 배리어 연속성이 깨져 국부적 증기 투과에 대한 가능성이 발생된다.
따라서, 탱크의 상측 벽내에 접근 개구를 형성함없이 연료 탱크의 내부상에 증기 벤트 밸브를 설치하는 것이 제안되어 있다.
탱크의 내부상에 증기 벤트 밸브를 장착하는 상기 제안은 연료 탱크를 성형하기 위해 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재료를 사용하는 것에 의해 복잡하게 되었다. 연료 탱크의 내측상에 벤트 밸브를 경제적으로 설치하기 위하여, 용접없이 탱크의 벽에 밸브를 고정할 수 있도록 밸브에 대해 HDPE 재료의 사용이 요구되고 있다. 그러나, HDPE 재료는 플로트 작동형 밸브의 구조적 요소에는 만족스럽지 않다고 밝혀졌으며, 이에 의해 탱크내의 내부 설치를 위한 밸브의 설계 및 제조가 어렵게 되어 있다.
본 발명은 연료 탱크내에 플로트 작동형 연료 증기 벤트 밸브를 설치하고 용접에 의해 탱크 벽에 밸브를 고정하는 독특하고 신규한 기술을 제공하는 것이다. 본 발명은 컵-형상 또는 U-형상 부착 부재를 제공하는데, 밸브가 그 내에 수용되어 용접에 의해 탱크 벽의 내측 표면에 고정된 부착 부재의 림 아래로 오목하게 된다. 부착 부재는 밸브를 탱크내의 소망 위치 및 배향으로 고정하고 유지한다. 따라서, 본 발명의 구성은 밸브의 몸체 구조가 용접에 의한 부착을 용이하게 하도록 탱크 벽 재료와 동일할 것이 요구되는 부착 부재의 재료와 상이한 소망의 재료로 형성될 수 있도록 한다.
도 1은 용접에 의해 연료 탱크의 상측 벽에 고정된 플로트 작동형 연료 증기 벤트 밸브를 갖는 본 발명의 제 1 실시예의 단면도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 대한 도 1과 유사한 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 대한 도 1과 유사한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
12: 연료 탱크의 상측 벽14: 밸브 조립체
18: 밸브 몸체20: 연료 증기 밸빙 통로
26: 플로트32: 호스 체결구
36: 컵-형상 부착 부재72, 132: 부유 스프링
도 1을 참조하면, 본 발명의 조립체는 일반적으로 참조부호(10)로 표시되며연료 탱크의 상측 벽(12)의 일부를 포함하는데, 밸브 조립체(14)가 탱크내에 탱크 벽의 내측 표면에 인접하게 배치된다. 밸브 조립체는 그 상측 단부내에 배치된 시트 부재(seat member)(19)내에 형성된 연료 증기 밸빙 통로(20)를 갖는 몸체(18)를 포함하며, 환상의 밸브 시트(seat)(22)가 통로(20)의 하단상에 배치된다. 몸체(18)는 그내에 형성된 플로트 캐비티(24)를 가지며, 이 플로트 캐비티내로 그 상단에 가요성 밸빙 부재(28)가 배치되는 플로트(26)가 슬라이딩 가능하게 수용된다. 도 1에서는 플로트가 최하측 위치 즉 하강된 위치에 있는 것으로 도시되어 있으며, 통로(20)는 개방되어 증기가 그것을 통해 밸브 몸체(18)의 상측 단부로부터 연장하는 호스 체결구(32)내에 형성된 상측 벤트 또는 출구 통로(30)로 빠져나간다.
밸브 몸체(18)는 상측 단부에 인접하게 체결구(32) 아래로 그 주변부 주위에 형성된 환상 플랜지(34)를 갖는다.
참조부호(36)로 표시된 컵-형상을 갖는 부착 부재가 밸브 몸체(18)위로 수납되며, 부착 부재(36)는 그상에 형성된 환상 숄더(shoulder)(38)를 가지며, 이 환상 숄더에 대해 밸브 몸체 플랜지(34)의 하측면이 일치되며 걸림턱(barb)(39)을 지나 스냅핑함으로써 그에 대해 유지된다.
컵-형상 부착 부재(36)의 바닥 및 측면은 컵-형상 부재(36)의 내부내로의 액체 연료의 진입을 허용하도록 액체 연료 통로(40)를 구비한다.
볼 또는 구형 부재의 형태인 체크 밸브(42)가 밸빙 통로(20)의 상측 단부상에 안착되어 밸브 시트 부재(46)내에 형성된 환상 벽(44)에 의해 그 위에 위치된다. 볼은 스테인레스 강으로 제조되는 것이 바람직하며, 통로의 단부내에 형성된 작은 누출 그루브(48)를 제외하고는 벤트 통로를 폐쇄된 상태로 유지한다. 탱크내의 증기 압력이 예정된 레벨에 도달하는 경우, 압력은 볼의 중력을 극복하여 볼을 상승시켜, 통로(20)로의 벤팅을 위한 유동 면적을 증가시킬 것이다.
탱크내의 연료 레벨이 탱크 벽의 하측면(16) 부근의 예정된 레벨에 도달하는 경우, 플로트는 도 1에서 점선으로 도시된 위치까지 상승되어, 밸브 부재(28)가 밸브 시트(22)를 폐쇄하고 통로(20)를 막아, 액체 연료가 증기 통로(30)내로 유입되는 것을 방지한다.
컵-형상 부재(36)의 상부 림(50)은 용접에 의해 탱크 벽(12)의 하측면(16)에 부착되는데, 이것은 현재의 양호한 실시에 있어서 탱크의 상측 벽의 형성동안 탱크 벽(12)이 반용융 상태에 있을 때 림(50)을 표면(16)에 대해 가압함으로써 달성된다. 통상적으로 탱크는 두 개의 하프 셸 섹션(half shell section)으로 형성되는데, 상측 벽(12)은 하나의 하프 셸내에 형성되며, 이것은 그 뒤 벤트 밸브(14)를 탱크 벽(12)에 설치한 후 하부 하프 셸(도시안됨)에 부착된다. 따라서, 도 1의 실시예의 구성은, 연료가 튀어 오르는 효과로부터 밸브 몸체를 차폐하는 컵-형상 부착 부재를 제공하며, 컵-형상 부착 부재는 컵-형상 부착 부재내에 배치되고 플로트(26)에 대해 소망의 부력을 제공하도록 캘리브레이션되는 플로트 캘리브레이션 스프링(52)에 대한 반동 표면으로서 작용한다.
바람직하게는, 부착 부재(36)의 상측 단부는 그 내에 형성된 슬롯(54)을 가지며 이 슬롯은 부착 부재의 상측 림(50)에 대한 성곽(castellation)을 형성한다.도 1에 도시된 바와 같이, 체결구(32)는 슬롯(54)중 하나를 통해 외측으로 연장하며, 밸브(14)는 부착 부재의 림(50) 아래로 오목하게 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예가 일반적으로 참조부호(60)로 표시되어 있는 바, 밸브 조립체는 일반적으로 참조부호(62)로 표시되며 그 내에 형성된 밸브 플로트 캐비티(66)를 갖는 하부를 구비하는 밸브 몸체(64)를 가지며, 플로트(68)가 캐비티내에 슬라이딩 가능하게 수용되어 밸브 부재(64)의 바닥에 제공된 캡(70)에 의해 보유된다. 부유 스프링(72)이 캐비티(66)내에 제공되며, 스프링의 하측 단부는 캡(70)의 내측 표면에 대해 일치되며 스프링의 상측 단부는 플로트(68)의 하측 표면에 대해 일치된다. 스프링은 플로트에 대해 예정된 바이어스력을 제공하여 액체 연료내에서의 소망 부유를 실행한다. 밸브 몸체는 그 내에 배치된 밸브 시트 부재(74)를 가지며, 밸브 시트 부재상에는 호스 체결구(82)를 통해 밸브 몸체로부터 외측으로 연장하는 증기 벤트 통로(80)와 연통하는 밸빙 통로(78)의 하측 단부를 둘러싸는 밸브 시트(76)가 형성된다.
밸빙 통로(78)의 상측 단부는 그 내에 형성된 횡단 그루브(84)를 가지며, 이 그루브에 대해 밸브 시트 부재(74)내에 형성된 환상 벽(88)에 의해 위치되는 체크 볼(86)이 안착된다.
가요성 밸브 부재(90)가 플로트(68)의 상측 표면상에 배치되며 탱크내의 연료 레벨이 상승함에 따른 플로트의 상방 운동시 밸브 표면(76)을 폐쇄하도록 위치된다.
밸브 몸체(64)는 그 상측 단부에 인접하게 형성된 외측방향으로 연장하는 환상의 플랜지(92)를 갖는데, 이 플랜지는 그 하측면이 컵-형상 부착 부재(96)의 하측 단부상에 형성된 내측으로 연장하는 대응하는 환상 플랜지(94)에 대해 일치되어 걸림턱(93)을 지나 스냅핑함으로써 그에 대해 보유된다. 부착 부재(96)는 그 주위에 형성된 적어도 하나의 바람직하게는 다수의 슬롯(98)을 갖는데, 이 슬롯은 그 상측 림으로 개방되어 부착 부재의 상측 림(100)에 대한 성곽같은(castellated) 형태를 만든다. 호스 체결구(82)는 슬롯(98)의 하나를 통해 외측으로 연장하며, 부재(92)는 밸브 부재를 연료 탱크 상측 벽(104)(그 일부가 도 2에 도시됨)의 하측면(102)에 인접하게 제 위치에 위치시키며 보유한다.
본 발명의 현재의 양호한 실시예에 있어서, 부착 부재(96)의 림(100)은 용접에 의해 바람직하게는 탱크 벽(104)의 형성동안 림(100)을 반용융 상태에 있는 탱크 벽의 하측면(102)에 대해 가압함으로써 탱크의 상측 벽의 하측면(102)에 고정된다. 통상적으로 탱크 벽은 표면(102)에 대해 부착 부재(96)를 설치한 후 대응하는 하부 하프 섹션(도시안됨)에 접합되는 연료 탱크의 하프 섹션의 일부로서 성형된다.
밸브(62)의 기능은 도 1의 실시예의 것과 유사한데, 플로트(68)의 상방 이동시, 밸브 부재(90)는 밸브 시트(76)를 폐쇄하여 통로(80)로의 증기 유동을 차단한다. 체크 볼(86)은 볼의 하측면에 대해 작용하는 예정된 증기 압력이 볼의 중량을 극복하여 그것을 그루브(84)로부터 상승시켜 통로(80)로의 증기 유동 면적을 증가시킬 때까지 통로(84)를 통한 증기 유동을 제한한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 일반적 참조부호(120)로 표시되어 있으며, 그 하측 단부에 있어서 그 내에 형성된 플로트 캐비티(126)를 갖는 밸브 몸체(124)를 구비하는 밸브(122)를 포함한다. 밸브 몸체(124)는 그 하측 단부내에 고정되어 플로트(130)가 캐비티(126)내에 슬라이딩 가능하게 배치되도록 유지하는 단부 캡(128)을 갖는다. 플로트는 그 하측 단부가 캡(128)에 대해 일치하며 그 상측 단부가 플로트(124)의 하측 단부에 대해 일치하는 캘리브레이션된 부유 스프링(132)에 의해 상방으로 바이어스된다.
플로트(124)의 상측 단부는, 그 위에 배치되며 밸브 몸체(124)의 상측 단부에 고정된 밸브 시트 부재(138)의 하측 단부상에 형성된 밸브 시트(136)에 인접하게 위치되는 가요성 바람직하게는 탄성중합체 밸브 부재(134)를 갖는다. 밸빙 통로(148)는 밸빙 부재(138)를 통해 수직으로 형성되며, 통로(148)는 밸브 몸체(124)로부터 연장하는 호스 체결구(146)내에 형성된 수평으로 배치된 증기 벤트 통로(150)와 연통한다. 밸빙 통로(148)의 상측 단부는 그내에 형성된 횡단 그루브(152)를 가져 체크 볼(154)이 그에 대해 일치되고 밸빙 부재(138)내에 형성된 환상 벽(156)에 의해 위치될 때 누출 유동을 제공한다.
밸브 몸체(124)는 호스 체결구(146) 아래에서 그 상에 형성된 외측으로 연장하는 환상 플랜지(158)를 갖는다.
관형 부착 부재(158)가 밸브 몸체(124)위로 수납되며, 부착 부재(158)는 반경방향 내측으로 연장하며 그에 대해 몸체 플랜지(158)의 하측면이 일치되는 환상 숄더(160)를 갖는다. 플랜지(158)는 부착 부재(158)의 내부상에 제공된 걸림턱(159)을 지나 스냅핑함으로써 제 위치에 고정된다.
관형 부착 부재(158)의 상측 단부는 그내에 형성된 다수의 슬롯(162)을 갖는데, 이 슬롯은 그 상측 림에 대해 개방되고 관형 부착 부재(158)의 상측 단부에 대해 성곽과 같은 형태를 형성한다. 호스 체결구(146)는 슬롯(162) 중 하나를 통해 외측으로 연장하며, 상측 림(164)은 연료 탱크의 상측 벽[그 일부가 도 3에서 참조부호(168)로 도시됨]의 하측면(166)에 고정된다. 본 발명의 현재의 양호한 실시예의 있어서, 부재(158)의 상측 림(164)은 탱크 벽(168)의 형성중 반용융 상태에 있으며 용접을 실시하는 동안 표면(166)에 대해 가압된다. 탱크 벽(168)은 통상적으로 탱크의 상측 하프 셸의 일부로서 형성되며 림(164)을 하측면(166)에 용접한 후 대응하는 하부 하프 셸(도시안됨)에 부착된다.
도 3의 실시예(120)의 작동은 도 1의 실시예의 것과 유사하며, 탱크내의 연료 레벨이 상승시 플로트가 스프링(132)의 힘 및 플로트(124)의 부력에 의해 상방으로 가압되어 밸브 부재(134)가 밸브 시트(136)에 대해 안착되도록 하여 밸빙 통로(148)를 폐쇄함을 이해할 것이다. 체크 밸브(154)는 도 1의 실시예에서와 유사하게 기능하는데, 탱크내의 증기 압력이 예정된 문턱값을 초과하는 경우, 증기 압력의 힘은 체크 볼(154)의 중력을 극복하여 벤트 통로(150)에 대한 밸빙 통로(148)의 유동 면적을 증가시킨다.
따라서, 본 발명은, 밸브가 탱크 벽과 상이한 재료로 형성되는 경우, 플로트 작동형 연료 증기 벤트 밸브를 용접에 의해 플라스틱 연료 탱크의 상측 벽의 내측 표면에 부착하기 위한 독특하고 비교적 저비용의 기술을 제공한다.
본 발명이 도시된 실시예에 관하여 기술되어 있지만, 본 발명은 변형 및 변경이 가능하고 다음의 청구범위에 의해서만 제한됨을 이해할 것이다.
본 발명에 따르면, 밸브가 탱크 벽과 상이한 재료로 형성되는 경우, 플로트 작동형 연료 증기 벤트 밸브를 용접에 의해 플라스틱 연료 탱크의 상측 벽의 내측 표면에 부착하기 위한 독특하고 비교적 저비용의 기술이 제공된다.

Claims (13)

  1. 연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법에 있어서,
    (a) 컵-형상 부재를 형성하고 상기 컵-형상 부재의 개방 단부내에 벤트 밸브를 배치하고 벤트 밸브를 상기 컵-형 부재의 림 아래로 오목하게 하여 그 서브조립체(subassembly)를 형성하는 단계와,
    (b) 상기 연료 탱크내에 상기 서브조립체를 삽입하고 상기 컵-형상 부재의 림을 상기 탱크의 내측 표면에 부착하는 단계를 포함하는
    연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부착 단계는 용접을 포함하는
    연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부착 단계는 상기 림을 상기 탱크의 상부의 하측면에 부착하는 것을 포함하는
    연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컵-형상 부재의 형성 단계는 상기 컵-형상 부재의 림 주위에 성곽(castellation)을 형성하는 것을 포함하는
    연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컵-형상을 형성하는 단계는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재료로 형성하는 것을 포함하는
    연료 탱크내에 연료 증기 벤트 밸브를 장착하는 방법.
  6. 증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체에 있어서,
    (a) 상측 벽을 갖는 연료 탱크와,
    (b) 벤트 도관 커넥터가 그 위에 제공된 대체로 원통형인 형태를 갖는 벤트 밸브와,
    (c) 상기 벤트 밸브가 그내에 수용된 컵-형상 형태를 갖는 하우징으로서, 상기 컵-형상 하우징의 림이 상기 벤트 밸브를 지나 연장하며, 상기 탱크의 상측 벽의 내측 표면에 부착되는, 상기 하우징을 포함하는
    증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 컵-형상 부재의 림은 용접에 의해 부착되는
    증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 컵-형상 부재의 림은 성곽과 같은 구조로 된
    증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 컵-형상 부재의 림은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 재료로 형성된
    증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 컵-형상 부재는 컵 형상의 폐쇄된 단부내에 개구를 가지며, 상기 벤트 밸브의 부분이 그것을 통해 하방으로 연장하는
    증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 밸브 조립체는 플로트 작동형이며, 상기 개구를 통해 하방으로 연장하는 부분은 플로트를 내포하는
    증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체.
  12. 증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체에 있어서,
    (a) 상측 벽을 갖는 연료 탱크와,
    (b) 벤트 도관 커넥터가 그 위에 제공된 대체로 원통형인 형태를 갖는 플로트 작동형 벤트 밸브와,
    (c) 대체로 U-형상 형태를 갖는 부착 부재로서, 상기 벤트 밸브가 상기 U-형상 부재의 내측 표면의 적어도 일부에 대해 일치하며, 상기 U-형상 부착 부재의 단부는 상기 탱크의 상측 벽의 내측 표면에 부착되는
    증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 U-형상 부재는 상기 탱크에 용접에 의해 부착되는
    증기 벤팅 밸브 조립체와 차량 연료 탱크의 조합체.
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