KR20080057964A - 차량용 연료 탱크 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

양측이 개방된 알루미늄 재질의 몸체; 마찰 교반 용접에 의해 상기 몸체와 접합되는 알루미늄 재질의 엔드 캡; 및 상기 몸체의 내부 공간에 배치되며, 마찰 교반 용접에 의해 상기 몸체와 접합되는 배플을 포함하는 차량용 연료 탱크를 제공한다. 이러한 구성의 차량용 연료 탱크는 알루미늄 판재를 연료 탱크의 형상인 사각 통형상으로 벤딩하고, 알루미늄 판재의 양단부가 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제1 접합부를 형성함으로써 몸체를 형성하는 단계; 상기 몸체 내부에 배플을 배치하는 단계; 상기 몸체와 배플이 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제2 접합부를 형성하는 단계; 및 알루미늄 재질의 엔드 캡과 몸체가 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제3 접합부를 형성하는 단계를 포함하는 연료 탱크 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

마찰, 교반, 상용차, 연료탱크, 접합 툴

Description

차량용 연료 탱크 및 이의 제조 방법{FUEL TANK FOR VEHICLE AND FABRICATING METHOD THEREOF}

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 사시도이다.

도 7는 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 제1 접합부 단면을 나타내는 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 제2 접합부 단면을 나타내는 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 제3 접합부 단면을 나타내는 단면도이다.

본 발명은 상용차를 포함하는 중대형 차량의 연료를 보관하는 차량용 연료 탱크 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄으로 이루어진 연료 탱크 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

중대형 차량, 특히 상용차에 구비되는 연료 탱크는 크게 몸체, 몸체의 양쪽 에 접합되는 엔드 캡(end cap), 몸체 내부에 설치되어 연료의 유동을 감소시키는 배플(baffle), 및 몸체 내부로 연료를 주입하기 위한 주입구를 포함한다.

이러한 구성의 연료 탱크는 아연도금 강판으로 이루어진 몸체 및 엔드 캡 등의 부품을 아크 용접 방법으로 용접하여 제조하고 있다.

그런데, 상기한 아연도금 강판으로 이루어진 연료 탱크는 중량이 크기 때문에 연비가 저하되는 단점이 있으며, 또한 아연도금 강판을 아크 용접할 때 용접부 표면의 도금이 손상되어 용접부에서 균열 및 부식이 발생하게 되는 단점이 있다.

이러한 단점을 제거하기 위해, 근래에는 경량이면서 내부식성이 우수한 알루미늄 합금으로 연료 탱크를 제조하고 있다.

그러나, 종래의 알루미늄 연료 탱크는 알루미늄 와이어를 사용하는 CO₂ 용접을 적용하고 있기 때문에 변형 및 균열이 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 경량화 및 접합부 내부식성이 향상되고 변형 및 균열이 제거된 차량용 연료 탱크를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 차량용 연료 탱크를 효과적으로 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은,

양측이 개방된 알루미늄 재질의 몸체;

마찰 교반 용접에 의해 상기 몸체와 접합되는 알루미늄 재질의 엔드 캡; 및

상기 몸체의 내부 공간에 배치되며, 마찰 교반 용접에 의해 상기 몸체와 접합되는 배플

을 포함하는 차량용 연료 탱크에 의해 달성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 몸체는 알루미늄 판재를 벤딩한 후, 이 판재의 양단부가 밀착되는 제1 접합부를 마찰 교반 용접으로 접합하여 형성된다. 이때, 상기 제1 접합부는 다단 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 몸체와 배플이 밀착되는 제2 접합부는 맞대기 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 몸체와 엔드 캡이 밀착되는 제3 접합부는 다단 형상 또는 맞대기 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 구성의 차량용 연료 탱크는,

알루미늄 판재를 연료 탱크의 형상인 사각 통형상으로 벤딩하고, 알루미늄 판재의 양단부가 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제1 접합부를 형성함으로써 몸체를 형성하는 단계;

상기 몸체 내부에 배플을 배치하는 단계;

상기 몸체와 배플이 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제2 접합부를 형성하는 단계; 및

알루미늄 재질의 엔드 캡과 몸체가 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제3 접합부를 형성하는 단계

를 포함하는 연료 탱크 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 사시도를 도시한 것이고, 도 7은 몸체의 제1 접합부를 나타내는 단면도이며, 도 8은 몸체와 배플의 제2 접합부를 나타내는 단면도이고, 도 9는 몸체와 엔드 캡의 제3 접합부를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 연료 탱크(100)는 양측이 개방된 알루미늄 재질의 몸체(110)를 포함한다.

상기 몸체(110)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 알루미늄 판재(112)를 연료 탱크의 형상인 사각 통형상으로 벤딩하고, 알루미늄 판재(112)의 양단부가 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제1 접합부(FSW1)를 형성함으로써 제조할 수 있다.

여기에서, 상기 마찰 교반 용접은 두 개의 부재를 동일한 축상으로 서로 맞대어 회전 가능하게 지지한 다음, 두 소재가 맞댄 상단에서 고속으로 회전하는 특수한 형상의 용접 툴(140)을 삽입한 뒤, 두 소재를 맞댄 상태로 회전시키면 마찰열에 의해 맞댄 영역이 열 및 기계적으로 교반되어 동적 재결정됨으로써 두 소재가 접합되도록 구성한 용접 방법을 말한다.

이러한 마찰 교반 용접은 CO₂ 용접과는 달리 고상에서 이루어지고, 스패터나 흄 등이 발생하지 않아 환경친화적이며 접합 후 열변형과 결함 발생이 매우 적은 장점이 있다.

또한, 접합부의 고유의 내부식성이 거의 유지될 뿐만 아니라 소모성 재료가 없기 때문에 제조 단가 또한 절감되고, 고속 접합이 가능하여 생산량 증가가 가능한 장점이 있다.

구체적으로 도시하지는 않았지만 상기한 용접 툴(140)은 회전 유닛에 의해 설정 속도로 회전하는 숄더와, 숄더의 단부에 구비되는 핀을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 숄더는 도시하지 않은 이송 유닛에 의해 접합부를 따라 이송될 수 있으며, 상기 핀에는 소성 유동을 효과적으로 발생시키기 위해 나사 형태의 홈들이 형성될 수 있다.

한편, 상기한 마찰 교반 용접시에 변형을 최소화시키면서 접합부를 충분히 재결정시킬 수 있도록 하기 위해, 알루미늄 판재(112)의 양 단부는 도 7에 도시한 바와 같이 다단 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 형상의 제1 접합부(FSW1)는 마찰 교반 용접시 모재가 서로 어긋나는 것을 방지해 주는 작용도 한다.

상기한 방법에 따라 제조된 몸체(110)의 내부에는 배플(120)이 설치된다. 상기 배플(120)은 알루미늄 재질로 이루어지며, 차량 운행중 발생되는 충격으로 인한 연료의 유동을 감소시키는 작용을 한다.

따라서, 상기 배플(120)을 몸체(110)에 고정시키는 방법 또한 중요한데, 본 발명의 실시예에서는 도 8에 도시한 바와 같이 몸체(110)와 배플(120)이 밀착되는 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 맞대기 형상의 제2 접합부(FSW2)를 형성함으로써 배플(120)을 몸체(110)에 고정시킨다.

그리고, 배플(120)이 설치된 몸체(110)의 양단부에는 엔드 캡(130)이 고정된다. 상기 엔드 캡(130)은 알루미늄 재질로 이루어지며, 도 9에 도시한 바와 같이 용접 툴(140)을 이용한 마찰 교반 용접에 의해 제3 접합부(FSW3)에서 몸체(110)에 고정된다.

이때, 제3 접합부(FSW3)는 도 9에 도시한 바와 같이 다단 형상으로 형성되거나, 도시하지는 않았지만 맞대기 형상으로 형성될 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 차량용 연료 탱크는 몸체와 엔드 캡 및 배플이 알루미늄 재질로 이루어지므로 경량화가 가능하고, 이로 인해 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

그리고, 마찰 교반 용접을 이용하여 각 부품(몸체, 엔드 캡 및 배플)의 접합을 실시하므로, 접합부의 내부식성을 향상시킬 수 있으며, 결함 발생률을 낮출 수 있고, 접합 속도 향상으로 인한 생산량 증가가 가능하다.

또한, 상기한 마찰 교반 용접은 비소모성 용접 툴을 사용하고 쉴드 가스가 필요하지 않기 때문에 차량용 연료 탱크의 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 양측이 개방된 알루미늄 재질의 몸체;

   마찰 교반 용접에 의해 상기 몸체와 접합되는 알루미늄 재질의 엔드 캡; 및

   상기 몸체의 내부 공간에 배치되며, 마찰 교반 용접에 의해 상기 몸체와 접합되는 배플

   을 포함하는 차량용 연료 탱크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체는 알루미늄 판재를 벤딩한 후, 이 판재의 양단부가 밀착되는 제1 접합부를 마찰 교반 용접으로 접합하여 형성되는 차량용 연료 탱크.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제1 접합부는 다단 형상으로 형성되는 차량용 연료 탱크.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 몸체와 배플이 밀착되는 제2 접합부는 맞대기 형상으로 형성되는 차량용 연료 탱크.
5. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 몸체와 엔드 캡이 밀착되는 제3 접합부는 다단 형상 또는 맞대기 형상으로 형성되는 차량용 연료 탱크.
6. 알루미늄 판재를 연료 탱크의 형상인 사각 통형상으로 벤딩하고, 알루미늄 판재의 양단부가 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제1 접합부를 형성함으로써 몸체를 형성하는 단계;

   상기 몸체 내부에 배플을 배치하는 단계;

   상기 몸체와 배플이 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제2 접합부를 형성하는 단계; 및

   알루미늄 재질의 엔드 캡과 몸체가 밀착된 부분에서 마찰 교반 용접을 실시하여 제3 접합부를 형성하는 단계

   를 포함하는 연료 탱크 제조 방법.

Images