KR20110074882A - 게이지가 장착된 연료 탱크 및 이러한 탱크의 제조 방법 - Google Patents

게이지가 장착된 연료 탱크 및 이러한 탱크의 제조 방법 Download PDF

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KR20110074882A
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Abstract

벽, 게이지, 가요부를 포함한 와류 포트, 하우징을 포함한 게이지 스탠드, 및 게이지가 내장되고 2개의 단부가 마련된 지지체를 포함하는 플라스틱 연료 탱크에 관한 것으로, 와류 포트 및 게이지는 탱크 벽에 체결되고, 게이지 지지체는 지지체의 일 단부가 게이지 스탠드의 하우징과 상호작동되고 다른 단부는 와류 포트의 가요부와 강제 접촉되도록 위치된다.

Description

게이지가 장착된 연료 탱크 및 이러한 탱크의 제조 방법{FUEL TANK EQUIPPED WITH A GAUGE AND PROCESS FOR MANUFACTURING SUCH A TANK}
본 발명은 게이지가 장착된 플라스틱 연료 탱크 및 이러한 탱크의 제조 방법에 관한 것이다.
각종 차량에 탑재된 연료탱크는 일반적으로 이들 연료탱크가 설계된 용도의 유형과 관련하여 기밀성과 투과성에 대한 기준과, 이들이 만족시켜야 하는 환경적 요구조건도 충족시켜야 한다. 현재 유럽 및 전세계에서는, 대기 및 일반적으로는 환경으로의 오염물질 배출 한도에 관련된 요구조건이 상당히 강화되고 있는 것을 경험하고 있다.
이들 배출물을 제한하기 위해, 본 출원인은 하나 이상의 슬롯을 포함하는 패리슨으로부터 탱크를 성형하는 방법을 개발하였으며, 탱크가 실제 성형되는 동안 부속물(을 위한 지지체)을 상기 슬롯으로 투입(및 체결)시켜 개공(drilling opening)을 막을 수 있다(예를 들어, 특허 출원 EP 1 110 697을 참조함).
또한, 본 출원인은 부속물(을 위한 지지체)을 체결하는 구체적인 방법을 개발하였다(현장에서의 리벳 펀칭, 특허 출원 WO 2006/008308의 주제로서 이 목적을 위해 그 내용이 본원에 참조로써 통합됨).
부속물이 ("주 공급 펌프"로 공지되어 있으며 차량의 엔진에 연료를 공급하는)연료 펌프로 구성된 특수 경우에, 문제의 지지체는 사실 "와류 포트(swirl pot)"로 지칭되는 것으로 이루어지는데, 이때 와류 포트는 차량이 모퉁이를 통과하고, 경사지에서 주행하는 등의 경우, 또는 펌프 흡입점(suction point)이 노출될 위험(더 이상 연료에 침지되어 있지 않음)이 있는 기타 다른 상황을 위해 연료 리저브를 구성할 수 있도록 한다. 흔히 연료 탱크의 와류 포트는 탱크 내 연료 수준을 측정가능하게 하는 게이지의 지지체 역할을 한다. 일반적으로, 이러한 게이지는 암(arm)(금속 막대)의 일 단부에 위치한 플로트(float)로 구성되고, 상기 암은 와류 포트의 한 지점 또는 와류 포트에 일체화된 게이지 지지체의 한 지점에 고정되어 이를 중심으로 피봇 회전(pivot)한다. 암은 일반적으로 도전부(conductive part)를 포함하며, 도전부의 위치는 특정 센서에 의해 검출되어 암의 위치와, 이에 따른 플로트의 위치 및 결과적으로 탱크내 연료 수준을 알 수 있도록 한다.
게이지 지지체에 체결된 게이지 암의 경우, 일반적으로 두 단부가 갖추어진 사출-성형된 플라스틱 부품으로 구성되며, 이 단부 중 하나는 와류 포트에 체결되고 다른 하나는 자유로운 상태로 있다. 게이지 지지체는 무엇보다도 냉각시 그 재료의 수축으로 인한 크기공차를 일반적으로 가진다. 따라서, 게이지 암의 위치와 결과적으로 플로트의 위치는 게이지 서포트의 자유 단부의 위치에 따라 가변됨에 따라, 탱크 내 연료 수준 측정은 이 게이지 서포트의 자유 단부의 위치공차에 좌우된다.
본 발명은 게이지 암의 위치공차의 영향을 제한하여 결과적으로 탱크내 연료 수준 측정의 정밀도를 개선한 연료 탱크(제조 방법)를 제공하여 이 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 플라스틱 연료 탱크에 관한 것으로, 상기 연료 탱크는 벽, 게이지, 유동부를 포함한 와류 포트, 하우징을 포함한 게이지 스탠드, 및 게이지가 내장(bearing)되고 2개의 단부가 마련된 지지체를 포함하며, 와류 포트 및 게이지는 탱크 벽에 체결되고, 게이지 지지체는 지지체의 일 단부가 게이지 스탠드의 하우징과 상호작동되고 다른 단부는 와류 포트의 가요부와 강제 접촉되도록 위치된다.
본 발명은 또한, 2개의 공동부와 1개의 코어를 포함한 몰드를 이용하여 2개의 판(sheet)으로 절단되는 튜브형 패리슨을 성형함으로써 플라스틱 연료 탱크를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은:
1. 패리슨을 몰드 공동부 내부로 도입하는 단계와;
2. 와류 포트, 및 하우징을 포함한 게이지 스탠드가 먼저 장착되어 있는 코어를 패리슨 내부로 도입하는 단계와;
3. 공동부가 코어와 기밀한 접촉을 이루도록 몰드를 닫는 단계와;
4. 코어를 통한 블로잉 공정을 행하고/행하거나 공동부 후방에 진공을 발생시켜 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 단계와;
5. 코어에 견고하게 부착된 장치를 사용하여, 와류 포트 및 게이지 스탠드를 패리슨에 체결하는 단계와;
6. 몰드를 개방하여 코어를 인출하는 단계와;
7. (가압유체를 패리슨 내부로 주입하는) 블로우 성형법 및/또는 (공동부 후방에 진공을 발생시키는) 열성형법에 의해 패리슨의 최종 성형을 수행하는 단계와;
8. 탱크를 탈형하는 단계를 포함한다.
제1 구현예에 따르면, 상기 방법은:
9. 탱크 벽에 절개부를 만들어 개구부(opening)를 얻는 단계; 및
10. 게이지가 내장되고 2개의 단부가 마련된 지지체를 개구부와 게이지 지지체를 통해 탱크 내부로 도입하여, 지지체의 일 단부가 게이지 스탠드의 하우징과 상호작동되고 다른 단부는 가요부와 강제 접촉되도록 위치시키는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 다른 구현예에 따르면, 단계 5에서 상기 와류 포트 및 게이지 스탠드를 패리슨에 고정시키기 전에 게이지 지지체를 와류 포트와 게이지 스탠드 사이에 미리 탑재한다.
전술한 개체들(특히 와류 포트 및 게이지 지지체)은, 연료에 대한 그 기계적 내성과 구조적 강도를 위해, 바람직하게는 폴리아세탈계 및 특히 POM(폴리옥시메틸렌)계이고; 이들은 또한 강성이 매우 높다는 장점을 가진 PPS(폴리페닐렌 설파이드)계 또는 PBT계(이는 알코올 연료와 혼화되지 않음)일 수 있다(이들 부품의 크기를 고려할 때, 좀 덜 보편적임).
전술한 바와 같이, 연료 탱크의 와류 포트는 보통 (본 발명에서와 같이 중간(intermediate) 게이지 지지체를 사용하여 직접적으로 또는 간접적으로) 게이지의 지지체로서의 역할을 하며, 이는 탱크 전체 내 또는 탱크의 포켓 내 연료 수준을 측정할 수 있게 한다. 일반적으로, 게이지는 암(금속 막대)의 일 단부에 위치하는 플로트로 이루어진다. 본 발명의 범주에서, 암의 다른 단부는 게이지 스탠드 하우징과 상호작동하는 단부에서 게이지 지지체에 고정되어 그 고정위치를 확실히 한다. 일반적으로, 이 암은 수직 평면에서 피봇 회전한다.
본 발명에 따르면, 탱크의 실제 성형시 와류 포트 및 게이지 스탠드는, 게이지 지지체를 본 발명에 따라 와류 포트와 게이지 스탠드 사이에 배치할 수 있도록 벽의 이격된 위치들에서 패리슨에 체결된다. 이러한 체결 조작은 임의의 공지된 방법으로 수행될 수 있다. 바람직하게, 와류 포트와 게이지 스탠드의 체결 지점들 중 적어도 하나에는 리벳-펀칭(야금술 분야에서는 보편적인 기법으로, 체결되는 부품의 오리피스를 통과하여 유동하도록 되어 있는 용융 재료로 현장에서 리벳을 성형한 후 그 안에 방치하여 응고되도록 하는 기법)을 할 수 있게 오리피스가 마련된다.
와류 포트에 관해서, 리벳-펀칭 오리피스는 바람직하게 와류 포트와 일체로 성형되거나 또는 와류 포트에 부착되는 체결용 탭으로 만들어진다. 이는 하나의 오리피스가 구비된 전체 봉합체(envelope)에 대해 하나 이상의 오리피스를 구비하거나 또는 돌출부를 갖는, 부속물의 하나의 단순 부품(전체 봉합체의 일부임)일 수 있다.
이러한 체결용 탭은 임의의 형상: 한 개 이상의 오리피스가 구비된 텅(tongue); 부속물을 둘러싸고 여러 개의 오리피스를 포함하는 플랜지 등의 형상을 가질 수 있다.
바람직하게, 와류 포트에는 여러 개의 체결용 탭이 마련되어 있으며, 가능하다면 이들 탭은 와류 포트에 고르게 분산된다. 가장 특히 바람직하게는, 기계적 응력(예를 들면, 단순히 중력에 의해 가해짐)이 가해 질 때 부하를 분산시키기 위해 각 체결용 탭은 여러 개의 오리피스를 포함한다.
본 발명과 관련하여, 비록 와류 포트가 탱크 벽에 체결되더라도, 탱크 벽의 체결지점들 중 적어도 하나에 대해서는 움직일 수 있게 하는 것이 바람직하다. 이러한 이동성은 다양한 방법으로 실현될 수 있다. 부속물이 적어도 하나의 체결용 탭을 포함하는 경우에는 상기 부속물이 확실히 가요성 텅(즉, 체결되는 탱크의 벽에 대해 부속물이 상대적인 이동성을 갖도록 하는 두께, 형상 및/또는 구성재료를 갖는 편평한(그러나 만곡되거나 접혀질 수 있는 등의 형태) 부품)의 형태를 취하는 것으로 충분하다.
본 발명의 이러한 변형예에 따른 체결용 탭은 바람직하게 내열성 재료를 기초로 하며, 이는 재료가 과대하게 변형되는 것을 막기 위함이다. POM(폴리옥시메틸렌), PA(폴리아미드), PBT(폴리부틸렌 테레프탈레이트) 및 금속 같은 재료가 특히 적합하다. HDPE는 일반적으로 사용 온도에서 변형될 수 있으므로(적어도 두께에 관한 한 일반적으로 2 내지 3 mm 변형되는 것으로 여겨짐) 덜 권장된다.
가장 특히 바람직하게, 각 체결용 탭은 원형 오리피스를 구비하며, 이러한 원형 오리피스는 바람직하게 탱크에 체결되는 영역(즉, 리벳-펀칭 도중 패리슨과 접촉하는 영역)의 실질적으로 중심부에 위치하며, 바람직하게는 중앙 오리피스를 둘러싸는 원주에 고르게 분포된 여러 개의 슬롯들(2개, 3개, 4개 또는 그 이상)에 의해 원형 오리피스가 둘러싸여 있는 것이 바람직한데, 이의 목적은 체결부(자신의 중량을 통해, 리벳-펀칭 영역에 있는 용융상태의 플라스틱 상에 작용하는 구성요소)의 하중-지지강도를 높이기 위함이다. 일반적으로, 탭의 체결 영역은 탭의 만곡된(접혀진) 단부에 위치한다.
본 발명의 특히 바람직한 일 변형예에 따르면, 와류 포트는 탱크 벽이 성형되는 동안 탱크 벽에 체결되되, 성형 후 수축을 보상하기에 충분한 이동성을 가진다(HDPE 탱크의 경우, 약 3%임).
따라서, 바람직하게, 와류 포트는 3개의 리벳을 이용하여 탱크 벽에 체결하며, 이 중 하나는 강성 탭으로 만들어지며 "고정" 체결부를 구성하고, 나머지 두 개는 가요성 탭으로 만들어져서 와류 포트가 탱크 벽 상의 이들 두 개의 해당 체결지점에 대해 이동하도록 한다. 가장 특히 바람직하게, 이들 두 가요성 탭은 부속물이 두 수직 방향으로 움직이도록 하고, 또한 와류 포트의 성형에 대한 기하학적 제조 공차를 흡수하면서 와류 포트가 체결 공구로 그립핑되도록 한다.
게이지 스탠드에 관해, 이는 일반적으로 와류 포트와는 상이한 플라스틱 부품으로 구성된다. 상기 부품은 일반적으로 사출 성형된다. 바람직하게 게이지 스탠드에는 강성 부분으로 만들어진 하나 이상의 리벳-펀칭 오리피스가 마련된다. 대안으로, 게이지 스탠드는 탱크 벽에 용접될 수 있다. 일반적으로, 게이지 스탠드는 탱크 벽의 고정 위치에서 탱크 벽에 체결될 수 있을 만큼 크기가 작아서, 탱크 내 연료 수준의 측정시 임의의 위치공차에 좌우되지 않도록 확실히 한다. 따라서, 상기 부품은 일반적으로 단지 하나의 리벳/용접점에 의해 탱크 벽에 고정된다.
본 발명에 따라, 게이지 스탠드는 게이지 지지체의 일 단부와 상호작동할 수 있는 하우징을 포함한다. 바람직하게 하우징은, 클램핑 효과를 함께 생성할 수 있는 하나 이상의 가요성 부분 및 하나 이상의 강성 부분을 포함하며, 이로써 게이지 지지체의 일 단부가 하우징내로 도입되어 가요성 부분 및 강성 부분과 상호작동할 때, 상기 단부가 이들 두 가요성 부분 및 강성 부분 사이에서 압축되어 고정된다.
더욱 바람직하게, 게이지 스탠드의 하우징은 또한 이전 단락에서 서술된 가요성 부분 및 강성 부분에 대해 실질적으로 직교 배향된 강성 부분들을 포함함으로써, 지지체의 단부가 게이지 스탠드의 하우징 내부로 도입될 때, 스탠드의 강성부들은 게이지 지지체의 단부가 그 자신이 압축되어 고정되어 있는 방향과 대략 직교하는 방향으로 전혀 움직이지 못하게 한다.
사출성형으로 스탠드를 보다 쉽게 제조하게 하는 일 구현예에 의하면, 스탠드 하우징은 실질적으로 강성이다(즉, 강성부만을 포함하며 가요부는 전혀 포함하지않음). 이 구현예는 와류 포트, 스탠드 및 게이지 지지체를 탱크 성형 도중 패리슨 상에 고정하기 전에 예비조립할 때에 보다 쉽게 구현된다. 본 발명에 따르면, 와류 포트는 자신과 단일 부품으로 만들어지는 가요부(예를 들어, 감소된 두께 및/또는 특정 형상에서 비롯된 가요성을 지님), 또는 부착식 부품(예를 들어, 금속으로 제조될 수 있음)의 형태로서의 가요부를 포함한다. 일반적으로 가요부는 와류 포트의 제조 과정에서 생산된 사출성형 부품으로 이루어지며, 와류 포트 외부측을 향하는 돌출부를 구성한다. 이 부분은 압축 응력의 영향하에 가요성을 띄고, 압축 응력 방향과 반대 방향으로 스프링 효과를 발생할 수 있다. 일반적으로 가요부는 임의의 형상을 가질 수 있고, 특히는 스트립(strip) 형상을 가진다. 본 발명의 바람직한 일 구현예에서는, 와류 포트와 스탠드 사이에 게이지 지지체를 탑재한 후, 추가 고정부(예를 들어, 적절히 조절된 형상의 클립)를 사용하여 지지체가 (예를 들어, 탱크가 진동을 받는 경우) 와류 포트 및 스탠드에서 분리되는 것을 막을 수 있다.
본 발명과 관련하여, 게이지 스탠드, 게이지 지지체 및 와류 포트는 탱크 벽에 체결되어, 지지체가 가요부와 게이지 스탠드 사이에서 병진운동을 하지 않게 하거나, 또는 지지체 축의 세로축에 대해 또는 세로축에 직교하는 축에 대해 회전하지 않도록 한다.
"연료 탱크"라는 용어는 여러 다양한 용도 및 환경 조건 하에서 연료를 저장할 수 있는 기밀 탱크(또는 벽으로 구획된 중공체)를 의미하는 것으로 이해하면 된다. 이러한 탱크의 예로는, 자동차에 삽입되는 탱크가 있다.
본 발명에 따른 연료 탱크는 플라스틱으로 만들어진다.
"플라스틱"이라는 용어는 1종 이상의 합성 수지 폴리머를 포함하는 임의의 재료를 의미한다.
모든 종류의 플라스틱이 적합할 수 있다. 특히 적합한 플라스틱은 열가소성 부류에 속하는 플라스틱이다.
특히, 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리아미드 및 이들의 공중합체를 사용가능하다. 중합체 또는 공중합체의 배합물도 사용할 수 있으며; 마찬가지로, 고분자 재료와 무기-, 유기- 및/또는 천연-충전재(비제한적 예로, 탄소, 염 및 기타 다른 무기 유도체가 있음) 및 천연- 또는 고분자-섬유와의 배합물도 역시 사용가능하다.
자주 사용되는 한 중합체는 폴리에틸렌이다. 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)으로 우수한 결과를 얻었다.
탱크 벽은 하나의 또는 두 개의 열가소성층으로 구성될 수 있다. 유리하게는, 액체 및/또는 기체에 대해 차단벽(barrier)이 되는 재료로 만들어진 층으로 하나 이상의 다른 가능한 추가층을 구성할 수 있다. 바람직하게, 차단층의 성질 및 두께는 탱크의 내부면과 접촉하는 액체 및 기체의 투과율을 최소화하도록 선택한다. 이 층은 바람직하게 차단성 수지, 다시 말하면 예를 들어 EVOH(부분적으로 가수분해된 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체)와 같이 연료에 대해 불침투성인 수지에 기초한다. 대안으로는, 연료에 대해 불침투성을 갖도록 탱크의 표면을 처리(불소화 또는 술폰화)할 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 탱크는 HDPE계 외부층들 사이에 위치되는 EVOH계 차단층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 앞서 언급한 특허 출원 EP 1 110 697에 기재되어 있는 바와 같이 하나의 판을 절단하여 얻은 두 개의 판을 압출한 튜브형 패리슨을 블로우-성형 또는 열성형하여 탱크를 성형하며, 이러한 목적상 상기 출원의 내용을 본원에 참조로써 통합하였다.
따로 압출된 두 개의 판들을 성형하는 것과 비교하여(이 판들의 두께는 일정함), 본 방법은 적합한 압출 장치(일반적으로, 다이와 맨드릴(mandrel)이 장착된 압출기로, 그 위치는 조절가능함)를 이용하여 얻는 다양한 두께(다시 말하면, 두께가 패리슨의 길이를 따라 일정하지 않음)를 가진 패리슨을 사용할 수 있게 한다. 이러한 패리슨은, 몰드 내의 재료가 일정하지 않은 수준으로 변형한 결과로서, 성형 도중 패리슨 상의 특정 지점들에 발생하는 두께의 감소를 감안한 것이다.
패리슨을 성형하기 위해 어떤 기법을 사용하였든, 이는 의미상 패리슨의 외부면과 접촉하도록 의도된 두 개의 공동부를 포함하는 몰드를 사용하는 것을 포함하며, 패리슨의 열성형 또는 블로우-성형은 공동부 후방에 진공을 발생시키고/시키거나 패리슨 내부로 가압된 공기를 주입함으로써 패리슨을 공동부에 대해 가압하여 행해진다.
본 발명에 따르면, 바람직하게 몰드는 코어를 포함하며, 이때 코어는 와류 포트 및 게이지 스탠드를 체결하기 위한 공구의 적어도 일 부분을 통합한다. "코어"란 용어는 몰드의 공동부들 사이에 삽입되어 특히는 성형되는 도중에 패리슨 내부로 도입될 수 있는 적절한 모양과 크기를 가진 부품으로 이해하면 된다. 이러한 부품은 예를 들어 이러한 목적상 그 내용이 본원에 참조로써 통합된 특허 출원 GB 1 410 215에 기재되어 있다. 유리하게는, 패리슨에 여러 개의 부속물들을 동시에 체결하기 위해 코어를 사용할 수 있는데, 이는 예를 들어 로봇팔(robot arm)과 같은 대체 장치가 일반적으로 수행할 수 없는 것이다. 이 변형예에서, 부속물은 탱크의 내부벽에 체결되고, 오목 릴리프는 탱크의 내부를 향한다.
코어는 또한 패리슨을 블로우-성형하기 위해 필요한 가압 가스를 유입하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 블로잉 대상 패리슨이 두 개의 부분으로 구성될 때, 코어는 또한 두 부분의 가장자리가 적어도 공정의 특정 단계들(일반적으로: 탱크 제조를 위해 상기 두 부분을 함께 용접시키는 단계 이전의 단계들)에서 고온 상태를 유지하도록 하는데 사용될 수 있다. 이러한 변형예에는 2부(two-part) 패리슨이 매우 적합한데, 그 이유는 몰드를 개방하는 순간 패리슨이 분리될 수 있고 이로 인해 튜브를 체결하는 일이 더 용이해지기 때문이다.
마지막으로, 코어는 또한 공정 제어를 위해 적어도 부분적으로 사용될 수 있다. 이 목적을 위해, 예를 들어 카메라를 코어 내부에 통합시킴으로써, 이전에 상기 설명한 바와 같이 부속물의 체결 조작을 디스플레이하고 그 품질을 점검할 수 있다. 이 카메라로 충전튜브(fill tube)(그리고 탱크의 기타 다른 가능한 모든 구성요소들)의 체결(연결) 품질을 또한 점검할 수 있다. 일반적으로, 영상 분석을 통해 이러한 점검을 수행한다. 부속물의 체결 조작을 더 잘 감시하도록, 힘(force), 스트로크(stroke), 압력, 온도와 같은 계량치를 한가지 이상 측정하는 하나 이상의 센서를 코어에 설치할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 방법 도중에, 탱크가 탈형된 후, 탱크 벽에 절개부를 만들어 탱크 내부에 부속물을 도입하기에 충분한 치수의 개구부를 확보한다. 바람직하게, 개구부는 실질적으로 원형인 단면을 가진다. 특히, 개구부는 연료 공급 펌프를 도입할 수 있도록 하는 스톱퍼 개구부를 구성된다.
본 발명의 이 구현예에 따른 방법에서, 게이지 지지체는 상기 개구부를 통해 탱크 내부로 도입되어, 지지체의 일 단부가 게이지 스탠드의 하우징과 상호작동되고 다른 단부는 와류 포트의 가요부과 접촉하도록 위치된다. 이러한 방식으로 게이지 지지체는 게이지 스탠드와 가요성 스트립 사이에서 전술한 바와 같이 스트립에 의해 생성된 스프링 효과에 의해 압축 상태로 고정된다.
상기 설명된 바와 같이, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 게이지 지지체는 탱크의 성형 도중 패리슨에 고정되기 전에 미리 와류 포트와 게이지 스탠드 사이에 탑재된다. 이 구현예에서 와류 포트상의 가요부는, 탱크가 탈형되기 전에 냉각 되면서 수축되는 현상을 처리하도록 되어 있다.
도 1은 선행 기술에 따라 와류 포트 및 레벨 게이지(level gauge)를 장착한 연료 탱크를 예시한다.
본 발명은 비제한적으로 도 2 내지 도 4에 예시된다.
도 2는 본 발명에 따른 탱크의 특정 구성요소의 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 변형예에 따른 탱크의 특정 구성요소의 수직 단면도이다.
도 3a는 도 3에 예시된 탱크의 AA선을 따른 단면의 일부분이다
도 3b는 도 3에 예시된 탱크의 AA선을 따른 단면의 다른 일부분이다
도 4a 내지 4e는 도 3에서와 같은 수직 단면도로서, 게이지 지지체 체결 조작의 연속적 단계들을 나타낸다.
이들 도면에서, 동일한 도면번호는 동일한 구성요소를 표시한다.
도 1에 예시된 탱크는 벽(7)을 포함하며, 상기 벽에는 연료 탱크를 형성할 수 있도록 하며 펌프(미도시)의 지지체로서 역할하는 와류 포트(1)가 체결된다. 와류 포트(1)는 체결용 탭(도면번호 10을 통해 개략적으로 예시됨)을 수단으로 리벳-펀칭에 의해 벽(7)에 체결된다. 이러한 체결 메커니즘은 성형 후 냉각 시 발생하는 탱크의 수축 현상을 보상하는(즉, 벽(7)에 장력(tension)을 발생시키지 않으면서 와류 포트(1)가 탱크에 체결된 상태를 유지하도록 확실히 함) 한편 탱크 내 와류 포트(1)의 고정 위치를 보장한다. 게이지 암 지지체(2)는 와류 포트(1)에 체결되고, 암(6)이 게이지 지지체(2)에 체결되는 지점에 대해 회전할 수 있도록 하나의 자유 단부를 구비하고 있다. 게이지 암(6)은 탱크 내 연료 수준을 추적할 수 있는 플로트(3)를 포함한다. 예를 들어 재료의 수축으로 인해 생긴 변형의 영향 하에서는 지지체(2)의 자유 단부 위치가 변할 수 있으므로, 게이지 암(6)이 지지체(2)에 체결되는 지점의 위치 및 플로트(3)의 위치를 보장할 수 없게 된다.
도 2는 게이지 스탠드(4) 및 와류 포트(1)를 포함하는, 본 발명에 따른 탱크를 예시한다. 이들 두 구성요소는 리벳-펀칭에 의해 탱크 벽에 체결되어 있다. 탱크는 두 개의 단부가 마련된 게이지 암 지지체(2)를 추가로 포함하며, 이들 단부 중 하나(자유 단부)는 게이지 스탠드(4)에 체결되어 지지체(2)의 세로축을 따라 모든 방향으로(평행이동은 제외) 인덱싱(index)될 수 있고, 나머지 단부는 와류 포트(1)에 체결된 금속 스트립 유형의 가요부(5)와 접촉된다. 스트립(5)은 지지체(2)의 단부에 힘을 가하여, 평행이동시 지지체가 스트립(5)과 게이지 스탠드(4) 사이에 블로킹되도록 한다.
도 3은, 도 2에 예시된 바와 같이 와류 포트 및 게이지 스탠드가 장착된 탱크의 바람직한 일 변형예의 단면도를 나타낸다. 탱크는 스톱퍼 개구부(8)를 포함하며, 이 개구부를 통해 게이지 암 지지체(2)를 탱크 내부에 도입된다. 그런 후에, 지지체(2)를 게이지 스탠드(4)와 가요부(5) 사이에 배치한다.
도 3a는 가요부(5)의 일 변형예를 예시하고 있으며, 상기 가요부는 와류 포트(1)의 제조 도중에 생성되어 와류 포트에 통합되는 사출성형 부품으로 이루어진다. 가요부(5)는 인가된 힘의 영향 하에 가요성(flexible)을 띄는 부분을 포함하여, 게이지 암이 탱크 내에 배치될 때 상기 암의 일 단부는 가요부(5)의 가요성 부분과 접촉하며, 가요부가 스프링으로 작용하여 평행이동시 게이지 지지체를 블로킹하도록 상기 부분에 힘을 가한다.
도 3b는 도 3에 나타낸 변형예에서의 게이지 스탠드(4)의 단면도를 보여준다. 지지체(2)의 일 단부가 게이지 스탠드(4)에 마련된 하우징 내부에 도입되어 있다. 이는 탱크 벽(7)에 (예를 들어, 리벳-펀칭에 의해) 체결되는 사출성형된 부품으로 구성된다. 스탠드(4)는 지지체(2)를 블로킹하고, 도 3의 단면 AA의 평면에서 상기 지지체의 어떠한 움직임도 방지하는 프로파일부(4')를 포함한다.
도 4a내지 도 4e는 스톱퍼 오리피스(8)를 통해 지지체(2)를 탱크 내부로 도입하여 게이지 스탠드(4)와 가요부(5) 사이에 이 지지체(2)를 배치하는 과정의 연속적인 단계들을 나타낸다.
지지체(2)는, 가요부(5)에 의해 생성된 스프링 효과에 의해, 게이지 스탠드(4)와 가요부(5) 사이에서 압축상태로 고정된다. 이런 방식으로, 예를 들어 재료 수축 현상의 영향 하에 발생되는 지지체(2)의 어떠한 변형도, 게이지 암(6)이 지지체(2)에 체결되는 지점의 위치를 수정할 수 있는 지지체의 변위(displacement)를 야기하지 않는다.

Claims (10)

  1. 벽, 게이지, 가요부를 포함한 와류 포트, 하우징을 포함한 게이지 스탠드, 및 게이지가 내장되고 2개의 단부가 마련된 지지체를 포함하는 플라스틱 연료 탱크로서, 와류 포트 및 게이지는 탱크 벽에 체결되고, 게이지 지지체는 지지체의 일 단부가 게이지 스탠드의 하우징과 상호작동되고 다른 단부는 와류 포트의 가요부와 강제 접촉되도록 위치되는, 플라스틱 연료 탱크.
  2. 제 1항에 있어서, 게이지는 암의 일 단부에 위치한 플로트로 구성되고, 게이지 스탠드의 하우징과 상호작동하는 단부인 암의 다른 단부는, 게이지 지지체에 고정되는, 플라스틱 연료 탱크.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 게이지 스탠드는 스냅-리벳점(snap-rivet point) 또는 용접점(weld point)에 의한 고정 위치에서 탱크 벽에 체결되는 사출성형된 플라스틱 부품인, 플라스틱 연료 탱크.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 게이트 스탠드 하우징은 클램핑 효과를 함께 생성할 수 있는 하나 이상의 가요성 부분 및 하나 이상의 강성 부분을 포함하며, 이로써 게이지 지지체의 일 단부가 하우징내로 도입되어 가요성 부분 및 강성 부분과 상호작동할 때, 상기 단부가 두 가요성 부분 및 강성 부분 사이에서 압축되어 고정되는, 플라스틱 연료 탱크.
  5. 제 4항에 있어서, 게이지 스탠드의 하우징은, 가요성 부분 및 강성 부분에 대해 실질적으로 직교 배향된 추가 강성 부분을 포함하여, 지지체의 단부가 압축상태로 고정되어 있는 방향과 대략 직교하는 방향으로 전혀 움직이지 못하게 하는, 플라스틱 연료 탱크.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 게이지 스탠드의 하우징이 실질적으로 강성인, 플라스틱 연료 탱크.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 추가 고정 부품을 이용하여 지지체가 와류 포트 및 스탠드에서 분리되는 것을 방지하는, 플라스틱 연료 탱크.
  8. 2개의 공동부와 1개의 코어를 포함한 몰드를 이용하여 2개의 판(sheet)으로 절단되는 튜브형 패리슨을 성형함으로써 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 플라스틱 연료 탱크를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은:
    1. 패리슨을 몰드 공동부 내부로 도입하는 단계와;
    2. 와류 포트(1), 및 하우징을 포함한 게이지 스탠드(4)가 먼저 장착되어 있는 코어를 패리슨 내부로 도입하는 단계와;
    3. 공동부가 코어와 기밀한 접촉을 이루도록 몰드를 닫는 단계와;
    4. 코어를 통한 블로잉 공정을 행하고/행하거나 공동부 후방에 진공을 발생시켜 패리슨을 공동부에 대해 가압하는 단계와;
    5. 코어에 견고하게 부착된 장치를 사용하여, 와류 포트(1) 및 게이지 스탠드(4)를 패리슨에 체결하는 단계와;
    6. 몰드를 개방하여 코어를 인출하는 단계와;
    7. (가압유체를 패리슨 내부로 주입하는) 블로우 성형법 및/또는 (공동부 후방에 진공을 발생시키는) 열성형법에 의해 패리슨의 최종 성형을 수행하는 단계와;
    8. 탱크를 탈형하는 단계를 포함하는, 플라스틱 연료 탱크 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 방법은:
    9. 탱크 벽에 절개부를 만들어 개구부(8)를 얻는 단계; 및
    10. 게이지가 내장되고 2개의 단부가 마련된 지지체(2)를 개구부(8)와 게이지 지지체(2)를 통해 탱크 내부로 도입하여, 지지체(2)의 일 단부가 게이지 스탠드(4)의 하우징과 상호작동되고 다른 단부는 가요부(5)와 강제 접촉되도록 위치시키는 단계를 추가로 포함하는, 플라스틱 연료 탱크 제조 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 단계 5에서 상기 와류 포트 및 게이지 스탠드를 패리슨에 고정시키기 전에 미리 게이지 지지체를 와류 포트와 게이지 스탠드 사이에 탑재하는, 플라스틱 연료 탱크 제조 방법.
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