KR20110027820A - 자동차 연료 탱크 - Google Patents

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KR20110027820A
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charger neck
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KR1020117002304A
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클라우스 게베르트
악셀 바그너
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카우텍스 텍스트론 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

본 발명은, 유체-밀폐 방식으로 연료 탱크 (4) 에 연결되는, 일체로 성형되지 않은 적어도 하나의 충전기 목 (4) 을 구비하는 서모플라스틱으로 된 자동차 연료 탱크 (1) 에 관한 것으로, 충전기 목 (5) 은 연료 탱크 (1) 의 개구부 (5) 에 삽입되며 이 충전기 목 (4) 의 외측 원주에 있는 밀봉 수단 (11) 에 의해 개구부 (5) 에서 연료 탱크 (1) 에 대해 밀봉된다. 충전기 목 (4) 은 탱크 벽 (2) 에 대해 축방향으로 클램핑되고, 시일은 반경방향으로 작용한다.

Description

자동차 연료 탱크{MOTOR VEHICLE FUEL TANK}
본 발명은 일체로 성형되지 않은 적어도 하나의 충전기 목을 구비하는 서모플라스틱으로 된 자동차 연료 탱크에 관한 것이다.
서모플라스틱으로 된 자동차 연료 탱크는, 비교가능한 금속 탱크에 비해, 비교적 복잡한 외측 윤곽을 가지는 거의 어떤 원하는 형상으로도 제조될 수 있는 이점을 가진다. 이러한 탱크는, 예컨대 충돌의 경우의 외부의 기계적인 영향이 일반적으로 플라스틱 탱크의 영구적인 변형을 야기하지 않기 때문에, 상대적으로 내구성이 있다. 또한, 이러한 자동차 연료 탱크는 자동차에서 거의 어떠한 원하는 설치 상황에도 적용될 수 있다. 플라스틱으로 만들어진 알려진 일체형 또는 1-부품 연료 탱크의 경우에, 충전기 목 및 공기 공급부 및 추출 라인은 적어도 부분적으로 일체로 성형된다. 압출 취입 성형을 이용하여 이러한 탱크를 제조할 때, 탱크에 하나 이상의 평행한 파이프를 비교적 간단하게 성형하는 것이 가능하다. 충전기 목 이외에, 예컨대 한 번의 작업으로 버블 구간 등을 갖는 공기 추출 라인을 성형하는 것이 또한 가능하다.
자동차의 가용 장착 공간은 이러한 탱크를 자동차에 통합하는 것을 항상 허용하지는 않는다. 특히, 연료 탱크의 충전 개구부가 탱크의 내부로부터 비교적 길게 배치되는 경우, 일체로 성형된 충전기 목은 장착을 간단하게 하기 위해 종종 생략된다. 충전기 목은 연료 탱크가 자동차에 장착되어 있을 때에만 연료 탱크에 연결된다. 일반적으로, 비교적 큰 연결 부속품이 이 목적을 위해 연료 탱크에 제공되고, 탄력 있는 연결 요소가 상기 부속품에 클램핑된다. 이 연결 요소는 예컨대 클립을 이용하여 가스-밀폐 및 액체-밀폐 방식으로 연료 탱크에 체결될 수 있다.
그러나, 이러한 연결은 충격에 의해 유발된 힘의 영향하에 놓일 수 있고, 그러면 액상 탄화수소는 불가피하게 방출된다. 연료 탱크에 일체로 결합되지 않는 충전기 목을 위한 알려진 연결은 이런 점에서 그리 바람직하지 않다. 또한, 충전기 목과 연료 탱크 사이의 이러한 결과적으로 만들어진 결합을 밀봉하는 것은 문제가 있다. 종종, 연료 탱크에 제공된 연결 부속품 및 고정식으로 설치된 충전기 목에 탄성중합 호스가 클램핑된다. 이러한 해결책은 특히 에탄올을 함유하는 연료와 관련하여 문제가 있다. 이 경우, 어떤 상황하에서는, 에탄올-함유 연료의 높은 증기 압력으로 인해 연결 지점의 완전한 밀봉을 보장하는 것이 더 이상 가능하지 않다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 상기 단점을 갖지 않으며, 특히 높은 증기 압력을 갖는 연료의 잠재적인 방출 통로가 최소한으로 제한되도록 충전기 목이 연결되게 할 수 있는, 일체로 성형되지 않은 적어도 하나의 충전기 목을 구비하는 서모플라스틱으로 된 자동차 연료 탱크를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 유체 밀폐 방식으로 연료 탱크에 연결되는, 일체로 성형되지 않은 적어도 하나의 충전기 목을 구비하는 서모플라스틱으로 된 자동차 연료 탱크에 의해 달성되며, 충전기 목은 연료 탱크의 개구부에 삽입되고 충전기 목의 외측 원주에 있는 밀봉 수단에 의해 개구부에서 연료 탱크에 대해 밀봉된다.
본 발명은, 본 발명에 따른 충전기 목이 연료 탱크에 도입되고 연료 탱크 또는 연료 탱크에 위치된 인서트에 대해 반경방향으로 밀봉되며, 시일은 거의 대부분 연료 탱크 내측에 배치되는 취지로 요약될 수 있다. 이와 같이, 충전기 목의 연결 영역에서 연료 탱크 밖으로 액상 및/또는 기상 탄화수소가 이동하는 것을 신뢰할 수 있게 방지할 수 있다.
충전기 목은 탱크 벽에 대해 축방향으로 편리하게 클램핑된다. 충전기 목의 밀봉 및 체결은 기능적으로 서로 별개로 하여, 특히 효과적인 시일을 보장하는 것이 특히 바람직하다.
이와 대조적으로, 충전기 목과 연료 탱크 사이의 알려진 연결의 경우에, 밀봉과 체결은 기능적으로 별개로 되어 있지 않고, 따라서 시일은 누출을 야기할 수 있는 충전기 목에 작용하는 힘을 견뎌야 하는 어떤 상황을 맞는다. 본 발명에 따르면, 밀봉 수단은 장착력에 대해 완전히 자유롭게 유지되고, 따라서 밀봉 기능은 기계적인 힘에의 노출에 의해 약화될 수 없다.
본 발명에 따른 연료 탱크의 일 변형에 있어서, 충전기 목은, 이것이 연료 탱크의 벽에 연결되는 영역에, 결합 조인트에 의해 연료 탱크의 벽에 대해 축방향으로 고정되는 적어도 하나의 원주 플랜지형 칼라를 포함한다.
본 발명에 따른 연료 탱크의 추가의 바람직한 변형에서, 탱크 벽의 개구부에는, 탱크 벽에 용접되고 충전기 목이 연료 탱크 내측에서 반경방향으로 밀봉되는 연결 인서트가 제공된다.
연료 탱크로 돌출하는 영역에서, 연결 인서트는 적어도 부분적으로 액상 또는 기상 탄화수소가 존재하는 상태에서 팽창하지 않는 플라스틱으로 구성될 수 있다. 이와 같이, 연결 인서트의 형상이 안정적으로 유지되어 내구성 있는 시일을 또한 보장하는 것이 보장된다.
연료 탱크로 돌출하는 영역에서, 예컨대 연결 인서트에는 액상 또는 기상 탄화수소에 대해 내성이 있는 재료로 된 원주 밴드가 제공될 수 있다. 예컨대, POM, PA 또는 ABS 와 같은 플라스틱이 이 목적에 적합하다. 이러한 밴드는 팽창불가능한 플라스틱 또는 금속으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 연료 탱크의 대안적인 변형에서, 개구부는 탱크 벽의 안쪽으로 또는 바깥쪽으로 돌출하는 부분에 제공된다. 안쪽으로 또는 바깥쪽으로 돌출하는 부분 역시 액상 또는 기상 탄화수소에 대해 내성이 있는 재료로 된 밴드 또는 링에 의해 둘러싸일 수 있다.
탱크 벽 및 충전기 목은 편리하게는 액상 또는 기상 탄화수소에 대비한 적어도 하나의 장벽층을 구비하는 서모플라스틱으로 된 다층 압출체로 구성된다.
도면에 도시된 복수의 예시적인 실시형태를 참조하여 이하에서 본 발명을 설명한다.
도 1 의 a, b 는 충전기 목이 연결 영역에 삽입되어 있는 연료 탱크의 벽의 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 제 2 예시적인 실시형태의 도 1 의 a, b 에 대응하는 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 제 3 예시적인 실시형태의 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 제 4 예시적인 실시형태의 도면이다.
본 발명에 따른 연료 탱크 (1) 는, 6- 또는 7-층 공압출체 (coextrudate) 로서 서모플라스틱으로부터 알려진 방식으로 취입 성형된다. 간략화를 위해, 연료 탱크 (1) 를 완전히 도시하지 않는다. 탱크 벽 (2) 만을 도면에 도시하였다. 압출 취입 성형된 연료 탱크 (1) 의 정확한 층 구조 또한 도시하지 않았으며, 도면은 단지 액상 및/또는 기상 탄화수소에 대비한 장벽층 (3) 만을 나타내고 있다.
연료 탱크는 예컨대 관형 압출체로부터 압출 취입 성형될 수 있다. 대안적으로는, 웨브- 또는 플레이트-형상 압출체가 뜨거운 상태에 있는 동안 이 웨브-또는 플레이트-형상 압출체로부터 연료 탱크를 성형하는 것이 가능하다. 마지막으로, 본 발명에 따른 연료 탱크는 또한 열성형에 의해 플레이트-형상 중간제품으로부터 획득될 수 있다.
마찬가지로 서모플라스틱으로 구성되는 충전기 목 (4) 을 수용하기 위해서, 탱크 벽 (2) 에는 예컨대 원형 구멍을 커팅함으로써 획득된 개구부 (5) 가 제공된다.
충전기 목 (4) 은 연료 탱크 (1) 에 연결되는 그 단부의 영역만이 도시되어 있다.
본 발명의 제 1 예시적인 실시형태에 있어서, 연결 인서트 (6) 를 탱크 벽 (2) 의 개구부 (5) 에 삽입하였다. 이 연결 인서트 (6) 도 마찬가지로 압출 취입 성형될 수 있다. 바람직한 예시적인 실시형태에서, 연결 인서트 (6) 는 취입 성형 동안 발생하는 패리슨 폐기물 (parison waste) 로부터 압축 성형된다. 그러므로, 연결 인서트 (6) 의 층 구조는 탱크 벽 (2) 의 층 구조에 대응한다.
연결 인서트 (6) 에는, 개구부 (5) 를 둘러싸는 탱크 벽 (2) 의 칼라 (8) 에 용접되는 원주 플랜지 (7) 가 제공되고, 한편 이는 연결 인서트 (6) 의 장벽층 (3) 과 탱크 벽 (2) 의 장벽층 (3) 이 서로 수직으로 연장되도록 실행된다.
일단부가 탱크의 내측 (9) 으로 돌출하는 연결 인서트 (6) 는, 그 내부에 밀봉된 충전기 목 (4) 의 단부를 수용한다. 연결 인서트 (6) 에 의해 둘러싸이는 충전기 목 (4) 의 단부에서, 충전기 목 (4) 에는, 각각 O-링 시일 (11) 을 수용하는 하나 이상의 원주 홈 (10) 이 제공된다.
충전기 목 (4) 에도 마찬가지로, 이 충전기 목 (4) 이 연료 탱크 (1) 에 연결되는 영역에, 제한 정지부로서 연결 인서트 (6) 의 플랜지 (7) 에 받쳐지는 원주 칼라 (12) 가 제공된다. 연결 인서트 (6) 의 플랜지 (7) 아래에는, 단일-부품 또는 다-부품 구성일 수 있으며 결합 너트 (14) 와 상호작용하는 나사산 형성 링 (13) 이 배치된다. 결합 너트 (14) 는 충전기 목 (4) 의 칼라 (12) 위에 맞물린다. 결합 너트 (14) 에는 나사산 형성 링 (13) 과 상호작용하는 내나사가 제공된다. 밑면이 플랜지 (7) 에 놓이는 결합 너트 (14) 는, 충전기 목 (4) 이 탱크 벽 (2) 에 (충전기 목의 종방향 축선에 대해) 축방향으로 클랭핑될 수 있게 한다.
도 1 의 a 는 단지 하나의 O-링 시일 (11) 을 가지는 충전기 목의 변형을 나타내고, 도 1b 는 2 개의 O-링 시일 (11) 이 축방향으로 연속해서 배치되는 충전기 목 (4) 의 변형을 나타낸다.
위에서 설명한 바와 같은 연결 인서트 (6) 는 액상 또는 기상 탄화수소가 존재하는 상태에서 팽창할 수 있는 서모플라스틱으로 구성될 수 있기 때문에, 연결 인서트 (6) 에는 팽창불가능한 재료로 된 원주 밴드 (15) 가 제공된다. 이 밴드 (15) 는 예컨대 금속 또는 팽창불가능한 플라스틱으로 구성될 수 있다. 이는 충전기 목 (4) 이 그 종방향 축선에 대해 횡방향으로 팽창하는 것을 방지하고, 따라서 O-링 시일 (11) 에 의해 제공된 시일이 항상 보장된다.
도 2 및 도 3 에 도시된 예시적인 실시형태에 있어서, 도 1 에 나타낸 예시적인 실시형태의 구성요소에 기능적으로 대응하는 구성요소에는 동일한 도면부호가 제공된다.
도 2 는, 탱크 벽 (2) 에 바깥쪽으로 돌출하는 부분 (15) 이 제공되는 연료 탱크 (1) 의 변형을 나타낸다. 도 1 의 a 및 도 1 의 b 에 도시된 예시적인 실시형태와 같이, 충전기 목 (4) 은 바깥쪽으로 돌출하는 부분 (15) 내의 개구부 (5) 에서 O-링 시일 (11) 에 의해 탱크 벽 (2) 에 대해 밀봉된다. 바깥쪽으로 돌출하는 부분 (15) 의 외측 원주에도, 바깥쪽으로 돌출하는 부분 (15) 의 홈에 수용되는 나사산 형성 링 (13) 이 제공된다. 내나사에 의해 나사산 형성 링 (13) 과 상호작용하는 14 로 표시된 결합 너트 (14) 에 의해, 충전기 목 (4) 은 축방향으로 고정되고, 결합 너트 (14) 는 충전기 목 (4) 의 원주 칼라 (8) 주위에 맞물린다. 바깥쪽으로 돌출하는 부분 (15) 은, 결합 너트 (14) 가 그 주위에 맞물리기 때문에, 형상의 변화가 방지된다.
도 3 에 도시된 예시적인 실시형태에 있어서, 개구부 (5) 는 탱크 벽 (2) 의 안쪽으로 돌출하는 부분 (16) 에 제공된다. 그러나, 다른 점에서는, 도 3 에 도시된 배치는 도 2 에 도시된 배치에 실질적으로 대응하고, 나사산 형성 링 (13) 은 탱크 벽 (2) 에 용접되어 있다.
안쪽으로 돌출하는 부분 (16) 은, 탱크의 내측 (9) 에서, 안쪽으로 돌출하는 부분 (16) 이 탄화수소의 작용으로 인한 팽창의 결과로 반경 방향으로 확장되는 것을 방지하는 클램핑 링 (17) 에 의해 둘러싸인다.
또한, 도 3 에 도시된 예시적인 실시형태에 있어서, 충전기 목 (4) 에는 원주의 경사진 단을 형성하는 감소된 직경의 돌출부 (18) 가 제공된다. 단 (19) 은, 충전기 목 (4) 이 단 (19) 에 의해 어깨부 (20) 에 기대지도록, 안쪽으로 돌출하는 부분 (16) 의 원주 어깨부 (20) 에 놓인다.
본 발명에 따른 연료 탱크 (1) 의 다른 변형이 도 4 에 도시되어 있다. 탱크 벽 (2) 의 개구부 (5) 는 원주 플랜지형 링 (21) 의 형태를 취하고, 탱크 벽 (2) 을 바라보는 플랜지형 링 (21) 의 바닥부 (22) 는, 플랜지형 링 (21) 의 두께가 개구부 (5) 로부터 바깥쪽 방향으로 감소하도록, 외측으로 경사져 있다.
충전기 목 (4) 의 칼라 (12) 는 플랜지형 링 (21) 의 외부 직경에 대응하는 외부 직경을 갖는다. 칼라 (12) 의 상부 (23) 또한, 경사져 있고, 플랜지형 링 (21) 및 플랜지형 링 (21) 위에 놓이는 충전기 목의 칼라 (12) 가 함께 모일 때 이 플랜지형 링 및 칼라가 사다리꼴 단면 형상을 형성하도록 바깥쪽 반경 방향으로 경사져 있다. 충전기 목 (4) 은 클램핑 링 (24) 에 의해 플랜지형 링 (21) 에 유지되고, 클램핑 링 (24) 은, 플랜지형 링 (21) 의 바닥부 (22) 및 칼라 (12) 의 상부 (23) 주위에 맞물리는 단면이 사다리꼴인 원주 홈 (25) 을 포함한다. 클램핑 링 (24) 은 1-부품 또는 실제로 2-부품 구성을 가질 수 있다. 홈 (25) 의 깊이 및 지오메트리는, 원주 방향의 클램핑이 플랜지형 링 (21) 과 칼라 (12) 사이에 표면 압력을 일으키고 따라서 또한 구성요소의 축방향 클램핑을 일으키도록 치수가 정해진다.
상기 예시적인 실시형태에서와 같이, 밀봉은 예컨대 충전기 목 (4) 의 원주 홈 (10) 에 묻히는 O-링 시일 (11) 에 의해 달성된다.
1 연료 탱크
2 탱크 벽
3 장벽층
4 충전기 목
5 개구부
6 연결 인서트
7 플랜지
8 칼라
9 탱크의 내측
10 홈
11 O-링 시일
12 칼라
13 나사산 형성 링
14 결합 너트
15 바깥쪽으로 돌출하는 부분
16 안쪽으로 돌출하는 부분
17 클램핑 링
18 돌출부
19 단
20 어깨부
21 플랜지형 링
22 플랜지형 리의 바닥부
23 칼라의 상부
24 클램핑 링
25 홈

Claims (11)

  1. 유체-밀폐 방식으로 연료 탱크 (1) 에 연결되는, 일체로 성형되지 않은 적어도 하나의 충전기 목 (4) 을 구비하는 서모플라스틱으로 된 자동차 연료 탱크 (1) 로서, 충전기 목 (4) 은 연료 탱크 (1) 의 개구부 (5) 에 삽입되고 이 충전기 목의 외측 원주에 있는 밀봉 수단에 의해 개구부 (5) 에서 밀봉되는, 자동차 연료 탱크 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전기 목 (4) 은 탱크 벽 (2) 에 대해 축방향으로 클램핑되는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 충전기 목 (4) 의 밀봉 및 체결은 기능적으로 별개인 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전기 목 (4) 은, 이 충전기 목 (4) 이 연료 탱크의 벽에 연결되는 영역에, 결합 조인트에 의해 연료 탱크 (1) 의 벽에 대해 축방향으로 고정되는 적어도 하나의 원주 플랜지형 칼라 (12) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크 벽 (2) 의 개구부 (5) 에는, 탱크 벽 (2) 에 용접되고 충전기 목 (4) 이 연료 탱크 (1) 내측에서 반경방향으로 밀봉되는 연결 인서트 (6) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연료 탱크로 돌출하는 영역에서, 상기 연결 인서트 (6) 는, 적어도 부분적으로, 액상 또는 기상 탄화수소가 존재하는 상태에서 팽창되지 않는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 연료 탱크로 돌출하는 영역에서, 상기 연결 인서트 (6) 에는 액상 또는 기상 탄화수소에 대해 내성이 있는 재료로 된 원주 밴드가 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구부 (5) 는 탱크 벽 (2) 의 안쪽으로 또는 바깥쪽으로 돌출하는 부분 (15, 16) 에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 안쪽으로 또는 바깥쪽으로 돌출하는 부분 (15, 16) 은, 액상 또는 기상 탄화수소가 존재하는 상태에서 팽창되지 않는 재료로 된 밴드 또는 링에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크 벽 (2) 및 충전기 목은 액상 또는 기상 탄화수소에 대비한 적어도 하나의 장벽층을 구비하는 서모플라스틱으로 된 다층 공압출체로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 탱크 (1) 에 대한 충전기 목 (4) 의 연결 영역에서, 상기 충전기 목 (4) 은 클램핑 링 (24) 에 의해 연료 탱크 (1) 의 플랜지형 링 (21) 에 대해 고정되는 원주 칼라 (12) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 연료 탱크 (1).
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