KR20060043759A - 캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법 및 연료 탱크필러 튜브용 밀봉 장치 - Google Patents

캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법 및 연료 탱크필러 튜브용 밀봉 장치 Download PDF

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로버트 피 벤제이
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이턴 코포레이션
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Abstract

플래퍼 도어는 연료 보급 노즐 개구를 갖는 필러 튜브 벌크 헤드의 하측에 밸브 시트에 대해 스프링 가압식으로 폐쇄된다. 밸브 시트는 환형의 테이퍼진 표면을 갖고, 플래퍼 도어상의 탄성식 환형 시일은 와이핑 결합으로 밸브 시트와 접촉한다. 유압식 완충 장치는 밸브 시트상에 플래퍼 도어의 폐쇄체의 속도를 지체시킨다.

Description

캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법 및 연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치{METHOD AND ARRANGEMENT FOR SEALING A CAPLESS FUEL TANK FILLER TUBE}
도 1은 본 발명의 장치를 설치한 연료 탱크 필러 튜브의 노즐 수용 단부의 단면도,
도 2는 완충 장치를 도시하기 위해 절결된 부분을 갖는 도 1의 조립체의 사시도,
도 3은 도 1의 일부를 확대한 도면,
도 4는 본 발명의 변형 실시예의 도 1에 유사한 단면도,
도 5는 도 4의 5-5선을 따라 취한 단면도,
도 6은 도 5의 일부를 확대한 도면,
도 7은 도 4의 일부를 확대한 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 연료 탱크 필러 튜브 14 : 벌크 헤드
16 : 연료 보급 노즐 수용 개구 18 : 림
20 : 환형의 테이퍼진 표면 22 : 브래킷
26 : 피봇 핀 28 : 밸브 부재
30 : 환형 홈부 32 : 환형 플랜지
본 발명은 자동차 적용예로서 연료 탱크 필러 튜브의 노즐 수용 단부를 밀봉하는 기술에 관한 것으로, 특히 차량 본체 구조체내에 그리고 전형적으로 사용자 가동형의 접근 도어 또는 커버(user moveable access door or cover) 후방에 오목하게 설치되는 이러한 연료 탱크 필터 튜브를 밀봉하는 기술에 관한 것이다.
지금까지, 연료 탱크 필러 튜브의 연료 노즐 수용 단부에 접근하기 위한 사용자 가동형 커버 또는 도어를 제공하고 그리고 필러 튜브의 단부상에 제거가능한 캡 또는 폐쇄 부재(closure)를 제공하는 자동차용 연료 탱크 필터 튜브 장치의 설계가 광범위하게 실시되고 있다. 전형적으로, 연료 탱크에 가해지는 대기압이 연료 탱크로 충돌하는 것을 방지하기 위해서, 이러한 제거가능한 캡은 연료가 후퇴할 때 주위 공기를 탱크내로 인입시키는 일방향 밸브를 구비하고 있다.
필러 튜브 캡은 비교적 제조 비용이 높을 뿐만 아니라 캡의 수동적인 제거를 위해 접근하기 위해서 필러 튜브의 단부와의 결합을 위한 구조체를 필요로 하므로, 이것은 접근 도어의 사이즈를 결정하게 된다.
따라서, 별개의 폐쇄 캡을 필요로 하지 않고 일방향 공기 밸브를 구비하는 연료 탱크 필러 튜브의 노즐 수용 단부를 밀봉하는 적당한 방식 또는 수단을 제공 하여, 연료 필러 접근 도어를 위한 비용 및 공간 요구 사항을 최소화하는 것이 오랫동안 요구되어 왔다.
본 발명은 연료 탱크 필러 튜브의 확대형 노즐 수용 단부를 밀봉하는 특징적인 구조의 장치 및 방법을 제공하며, 연료 보급 노즐을 끼워맞추도록 크기설정된 개구를 갖는 벌크 헤드(bulkhead)에 대한 운동을 위해 피봇 회전하는 비교적 강성의 플래퍼 도어(flapper door)를 채용하고 있다. 가요성 시일은 노즐 개구 둘레에 형성된 림(rim)과 결합을 와이핑(wiping)하기 위해 플래퍼 도어상에 배치된다. 플래퍼 도어는 스프링 가입식으로 폐쇄되고 연료 보급 노즐의 삽입시 개방되며; 노즐 후퇴시, 폐쇄 위치로의 플래퍼 도어의 운동은 유압식 작용에 의해 완충된다. 일 실시예에 있어서, 감쇠 작용은 튜브 앤드 피스톤(tube-and-piston) 타입의 절첩식 완충 장치(telescoping dampener)에 의해 달성되고; 다른 실시예에 있어서, 제한 장치(restrictor)를 통한 공기를 유입시키는 벨로우즈가 이용된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 벌크 헤드내의 노즐 개구 둘레에 형성된 림은 테이펴 또는 만곡 형상을 갖는다. 환형의 리테이너는 플래퍼 도어상에 제공되어 가요성 시일의 신장을 제한하고 폐쇄 운동을 위한 리미트 정지부(limit stop)로서 기능한다. 변형 실시예로는 벌크 헤드내의 홈부내에 설치한 가요성 시일과, 트랩 도어상에 형성된 테이퍼 또는 만곡 형상부를 갖는다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예는 벌크 헤드(14)를 상단부(12)에 가로질러 배치한 상태로 확대된 상단부(12)를 구비한 연료 탱크 필러 튜브(10)를 구비하며, 벌크 헤드(14)은 그내에 형성된 연료 보급 노즐 수용 개구(16)를 갖는다. 개구는 그 둘레에 형성된 환형의 립(lip) 또는 림(18)을 갖고 그의 외주부 둘레에 환형의 테이퍼진 표면(20)을 구비하며, 이 테이퍼진 표면(20)은 도 1에 도시한 바와 같이 만곡부를 구비할 수 있다.
벌크 헤드(14)는 그에 부착된 브래킷(bracket)(22)을 하류 또는 그의 하부에 구비하고 테이퍼진 표면(20)의 외주부에 인접한 상태로 그로부터 하측으로 연장되고; 브래킷(22)은 예컨대 피봇 핀(pivot pin)(26)과 같은 임의의 적당한 수단에 의해 피봇 운동을 위해 브래킷(22)상에 장착된 피봇 아암(24)을 갖는다. 피봇 핀(26)의 말단부인 피봇 아암(24)의 단부는, 림 또는 비드(bead)(18)를 지나 연장되도록 크기설정 및 구성된 플래퍼 도어 또는 밸브 부재(28)의 하부면에 예컨대 용접과 같은 임의의 적당한 수단에 의해 부착된다. 바람직하게, 플래퍼 도어(28)는 그의 외주부에 인접하게 형성된 환형 홈부(30)와, 필러 튜브(12)의 축에 경사진 환형 플랜지(32)에 형성된 홈부의 외측 립을 갖는다.
환형의 탄성 변형가능하거나 또는 가요성의 와이퍼 시일(flexible wiper seal)(34)은 홈부(30)내에 배치된 그의 일 축방향 에지를 갖고, 바람직하게 플래퍼 도어를 둘러싸는 홈부(30)의 재료를 크림핑(crimping)하거나 또는 다른 금속 변형함으로써 그내에 고정되고; 와이퍼 시일(34)의 상부 축방향 에지는 플래퍼 도어 (28)가 림(18)에 대해 폐쇄되었을 때 와이핑 접촉점(wiping contact)에 있어서의 벌크 헤드의 표면(20)과 결합하도록 크기설정 및 구성된다. 플래퍼 도어의 외주부상의 플랜지(32)는 플래퍼 도어가 폐쇄되었을 때 와이퍼 시일(34)을 신장시키기 위한 리미트 정지부로서 기능하도록 배치된다.
플래퍼 도어(28)는, 그의 일 반동 단부(38)가 벌크 헤드(14) 또는 브래킷(22)의 하부면을 접촉하고 대향 반동 단부(40)가 플래퍼 도어(28)의 하부면 또는 브래킷(24)의 멀리 떨어진 단부의 일부를 접촉한 상태로, 피봇 핀(26)을 중심으로 하여 배치된 코일부(coiled portion)를 구비하는 토션 스프링(36)에 의해 폐쇄 위치로 가압된다.
스프링(36)의 단부(40)를 가압하는 상태로 폐쇄 위치로 플래퍼 도어를 움직이는 것은, 도 1에서 절첩식 피스톤 및 튜브 장치(42)를 포함하는 적당한 유압식 완충 구성체 또는 완충 장치에 의해 완충된다. 완충 장치(42)는, 브래킷(22)의 하단부까지 핀(46)에 의해 피봇식으로 고정된 그의 하단부를 갖는 튜브(44)를 포함하며, 피스톤 로드(46)의 상단부를 레버 아암(24)까지 핀(48)에 의해 피봇식으로 장착한 상태로 튜브(44)내에 수용된 그의 하단부상에 제공된 와이퍼 시일(48)을 갖는 피스톤 로드(46)를 구비한다. 와이퍼 시일은 플래퍼 도어(28)에 대해 작용하는 노즐(도시하지 않음)에 의해 영향을 받는 로드(46)의 하측 운동에 대해 마찰 저항을 최소화하도록 구성된다.
노즐 제거시, 시일(48)은 튜브(44)의 내주부와 마찰식으로 결합하고, 그의 상측 운동은 튜브(44)의 하부에 있어서 챔버(50)내에 형성되는 진공에 의해 저지되 며, 상측 운동은 챔버(50)내에 제공된 공기 배출 구멍(bleed aperture)(52)을 통한 공기 흐름률에 의해 제어된다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 전체적으로 참조부호(60)로 도시되어 있으며, 환형의 밸브 시트(valve seat)(70)를 개구(68)의 하류측 주위에 제공한 상태로 그내에 형성된 연료 보급 노즐 수용 개구(68)를 갖는 그내에 제공된 벌크 헤드(66)를 갖는 확대된 직경의 상단부(64)를 갖는 연료 탱크 필러 튜브(60)를 구비하며, 밸브 시트는 그의 외주부상에 형성된 환형의 테이퍼진 표면(72)과, 바람직하게 외주부상에 형성된 만곡 표면(74)을 갖는다. 본 발명의 실시예에 있어서, 밸브 시트 부재(70)는 플라스틱 재료로 형성되어, 벌크 헤드(66)의 하부면상에 제공된 환형의 리브(76)상에 예컨대 인서트 몰딩(insert molding) 또는 강제 맞춤(press fitting) 등의 적당한 방식으로 금속 벌크 헤드(66)에 부착될 수 있다.
플래퍼 도어 또는 가동형 밸브 부재(78)는 벌크 헤드(66)의 하측 또는 하류면으로부터 하측으로 연장되는 브래킷(80)까지 핀(78)에 의해 피봇식으로 부착되고; 플래퍼 도어(78)는 도 4의 개방 위치에서 외곽이 실선으로 도시되어 있다.
플래퍼 도어(78)는 외주부에 인접하여 그상에 배치된 환형의 와이퍼 시일(81)을 갖고; 바람직한 실시예에 있어서, 와이퍼 시일(80)은 미끄럼 결합식으로 표면(72)상에 와이핑하여 그 주위를 밀봉하기 위해 적당한 가요성의 탄성중합체 재료로 형성된다.
바람직하게, 플래퍼 도어(78)는 시일(80)의 일 축방향 단부를 홈부(82) 둘레 에서, 예컨대 플래퍼 도어(78)를 크림핑하거나 또는 그 재료의 일부를 변형하여 홈부내에 수용하고 그리고 그내에 고정한 상태로 그내에 형성된 환형 홈부(82)를 갖는다. 홈부(82)의 외측 립은 외측으로 각을 이룬 환형 플랜지(84)로 구성되어 시일(80)의 휨(deflection)을 위한 리미트 정지부로서 기능한다.
플래퍼 도어(78)는 일 단부(88)가 브래킷(80)을 접촉하고 대향 단부(90)가 플래퍼(78)의 하부면을 접촉한 상태로 피봇 핀(79)을 중심으로 하여 배치된 코일부를 갖는 토션 스프링(86)에 의해 폐쇄 위치까지 가압된다.
피봇 아암(92)은, 아암(82)의 먼쪽의 단부(94)가 플래퍼(78)의 하부면에 부착된 상태로 브래킷(22)상의 플랜지(21, 23)를 통해 수용된 핀(79)을 중심으로 하여 피봇되는 일 단부를 가져서, 밸브 시트(74)에 대한 피봇 운동을 위해 플래퍼를 위치시킨다.
피봇 아암(92)은 그의 상단부(98)를 갖는 벨로우즈(96)를 가지며, 이 벨로우즈의 하단부를 브래킷(80)상에 형성된 러그(lug)(102)에 고정한 상태로 핀(100)에 의해 아암까지 피봇식으로 부착된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 벨로우즈(96)의 하단부는 공기 배출 노치(bleed notch)(106)가 그내에 제공된 상태로 그상에 형성된 밸브 시트(104)를 갖고; 밸브 시트(104)는 벨로우즈(96)내로의 통로(110)를 통한 공기 흐름을 제어하는 볼 체크 밸브 부재(ball check valve member)(108)를 안착시키고 있다.
작동시, 스프링 단부(90)가 폐쇄 위치쪽으로 플래퍼 도어(78)를 가압할 때, 벨로우즈(96)내에 진공이 형성되고; 밸브 시트(104)에 대해 볼 체크 밸브(108)가 안착되고 공기 배출 노치(106)의 제한 영역만을 통해 공기가 벨로우즈내로 들어가게 되어서, 플래퍼 도어의 운동에 대한 유압식 완충 작용이 성취된다.
연료 보급 노즐(도시하지 않음)을 개구(68)내로 그리고 밸브 시트(78)를 통해 삽입시, 노즐은 플래퍼 도어(78)를 개방하도록 눌러지고, 벨로우즈(96)가 압축되어 공기가 체크 밸브 부재(108)를 지나 자유롭게 흐르므로, 플래퍼 도어의 개방에 대한 최소한의 저항성을 제공한다.
따라서, 본 발명은 설치의 단순함과, 연료 탱크 필러 튜브의 연료 보급 노즐 수용 단부에 대해 용이하게 제조되는 플래퍼 도어 타입의 폐쇄체 및 시일을 제공한다. 본 발명은 연료 보급 노즐의 삽입시 도어를 용이하게 개방할 수 있고; 노즐 후퇴시 도어의 폐쇄 운동을 유압식 완충 장치에 의해 완충한 상태로 노즐 개구 주위를 밀봉하여 시일을 보장하는 와이핑 방식으로 성취된 밀봉을 위해 폐쇄 위치까지 도어를 가압한다.
본 발명은 이상에서 설명된 실시예에 관하여 기술하였지만, 본 발명은 변경 및 변형될 수 있으며 이후의 특허청구범위에 의해서만 제한됨을 알게 될 것이다.
본 발명의 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 장치 및 밀봉 방법은 설치가 단순하고 연료 탱크 필러 튜브의 연료 보급 노즐 수용 단부에 대해 용이하게 제조되는 플래퍼 도어 타입의 폐쇄체 및 시일을 제공한다.

Claims (27)

  1. 캡리스(capless) 연료 탱크 필러 튜브를 밀봉하는 방법에 있어서,
    ⓐ 상기 필러 튜브의 입구 영역내에 그내의 노즐 수용 개구(16)를 갖는 벌크 헤드(14)를 배치하고, 상기 개구 주위에 림(18)을 형성하는 단계와,
    ⓑ 상기 벌크 헤드의 하류측에 피봇 운동하는 도어(28)를 배치하고, 상기 림에 접촉하는 폐쇄 위치를 향한 방향으로 운동하도록 상기 도어를 가압하는 단계와,
    ⓒ 상기 도어 및 상기 림 중 하나상에 환형의 가요성 시일(34)을 배치하고, 폐쇄 위치에 상기 림과 와이핑 접촉한 상태로 상기 시일을 결합하는 단계를 포함하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 림 형성 단계는, 테이퍼진 표면(20)을 형성하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 림 형성 단계는 만곡된 표면을 형성하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가요성 시일 배치 단계는, 연료 증기 투과에 대한 비교적 높은 저항성을 갖는 탄성중합체 재료의 와이퍼를 형성하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어 배치 단계는, 스탬핑된 금속의 도어를 형성하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가요성 시일 배치 단계는, 상기 도어내에 환형 홈부(30)를 형성하는 단계와, 상기 홈부내에 상기 시일의 일부를 삽입하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어 배치 단계는, 환형 홈부(30)를 갖는 시트 금속으로 도어를 스탬핑하는 단계와, 상기 홈부내에 상기 가요성 시일(34)을 삽입하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형 시일 배치 단계는, 상기 도어내에 환형 홈부를 형성하는 단계와, 상기 홈부내에 상기 시일을 삽입하는 단계와, 상기 홈부내에 상기 시일을 유지하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어 가압 단계는, 상기 림을 접촉하는 방향으로 상기 도어의 운동(42)을 완충하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 운동 완충 단계는, 제한 장치(52)를 통해 유체를 유동시키는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 운동 완충 단계는, 튜브(44)내에 피스톤(48)을 배치하는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 운동 완충 단계는, 폐쇄형 일방향 밸브(108)내에 공기 배출 통로(bleed passage)를 통해 유체를 유동시키는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 운동 완충 단계는, 공기 배출 통로를 통해 벨로우즈(96)내로 유체를 인입시키는 단계를 구비하는
    캡리스 연료 탱크 필러 튜브의 밀봉 방법.
  14. 연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치에 있어서,
    ⓐ 벌크 헤드(14)를 갖는 필러 튜브(12)로서, 상기 튜브의 입구 단부의 영역에 노즐 수용 개구(16)가 배치되고, 상기 개구의 외주부 둘레에 림(18)을 갖는, 필러 튜브(12)와,
    ⓑ 상기 도어와 상기 림 중 하나상에 환형 시일(32)을 구비한 벌크 헤드의 하류측상에 피봇 운동하도록 배치된 플래퍼 도어(28)와.
    ⓒ 상기 플래퍼 도어를 상기 벌크 헤드를 향한 방향으로 이동시켜 폐쇄시키도록 가압 작동하는 수단(36)을 포함하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 벌크 헤드와 상기 림은 원피스 부재로서 일체 형성되는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 림은 테이퍼진 표면(20) 및 구형 표면 중 하나로 형성되는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 시일은 탄성중합체 재료로 형성되는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 가압 수단은 토션 스프링(36)을 포함하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 도어는 상기 시일의 일부를 상기 홈부에 수용한 상태로 그 내부에 형성된 환형 홈부를 구비하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 시일은 상기 림의 반경방향 외부면과 접촉하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 환형 시일은 비교적 연료 증기를 투과시키지 않는 탄성중합체 재료로 형성되는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 벌크 헤드를 향한 방향으로 상기 플래퍼 도어의 완충 운동을 위해 작동가능한 장치(42)를 더 포함하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 완충 운동용 장치는 피스톤(48) 및 튜브(44) 장치를 포함하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 완충 운동용 장치는 제한 장치(52)를 통해 유체를 유동시키도록 작동하는 수단을 포함하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 완충 운동용 장치는 일방향 밸브(108)를 갖는 벨로우즈(96)와, 공기밸출 통로(110)를 구비하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 완충 운동용 장치는 튜브(44)내에 피스톤(48)을 구비하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 완충 운동용 장치는 유압식 완충 장치(42)를 구비하는
    연료 탱크 필러 튜브용 밀봉 장치.
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