KR20140138055A

KR20140138055A - 합체된 밀봉부를 가진 튜브 피팅

Info

Publication number: KR20140138055A
Application number: KR20140061149A
Authority: KR
Inventors: 딘 알라스테어; 피들러 우베
Original assignee: 티아이 그룹 오토모티브 시스템즈 엘엘씨
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-12-03
Also published as: JP2014228145A; CN104180098B; US9291291B2; US20140345736A1; CN104180098A

Abstract

본원은 유체 밀봉관계로 리시버에 대한 밀봉이 이루어지게 구형 면을 형성한 단부 형상을 가진 연료분사 시스템용 튜브에 관한 것이다. 튜브와 단부 형상부분은 강 또는 스테인리스강으로 제조될 수 있다. 구형 면은 구형 면에 접합된 재료를 가진 층을 형성하는 합체된 밀봉 면을 포함하며, 상기 구형 면은 단부 형상의 재료 경도보다 낮은 경도를 갖고 구리, 구리-니켈 합금, 구리 합금, 니켈 또는 망간을 포함할 수 있다. 다른 형태에서는 상기 재료가 수분 효과, 갈바니 전기(galvanic), 증발, 또는 다른 적절한 증착 공정을 사용하는 가열에 의한 증착을 포함하는 다양한 공정에 의해 단부 형상 구형 밀봉 면에 증착된다.

Description

합체된 밀봉부를 가진 튜브 피팅{TUBE FITTING WITH INTEGRATED SEAL}

본 발명은 특히 자동차 연료분사 시스템용으로 적당한 유체 시스템 부품에 튜브를 연결하기 위한 튜브 피팅(tube fitting)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 연결된 튜브와 관련된 시스템 부품 사이에 접촉면(interface)을 형성하는 밀봉 면을 가진 피팅에 관한 것이다.

현대의 자동차 연료 시스템은 엔진 격실(compartment) 내의 분사기로 액체 연료를 전달하는 연료 부품을 포함한다. 이런 시스템은 높은 압력을 받으며, 연료 레일 또는 매니폴드 및 연결 금속관 연료라인을 포함한다. 그런 연료라인과 관련 부품 사이의 접속은 피팅을 포함하며, 상기 피팅은 혹독한 작동 환경을 견디는, 즉 일정한 진동, 높은 내부압력, 높은 온도에 대한 내성을 가진 유체 밀봉된 연결부를 제공한다.

튜빙은 일반적으로 전달되는 연료에 대한 내성을 가진 고 등급의 스테인레스 강이다. 튜빙은 일반적으로 특정 형상으로 구부러져 접속부 사이로 연장되며, 나사부를 가진 피팅에 의해 관련 리시버에 부착된다.

전형적으로, 연결부는 시스템 부품에 고정된 리시버 또는 몸체를 포함한다. 상기 리시버는 형성된 튜브 단부가 그에 대하여 압력을 받는 환형상 시트(seat)를 포함한다. 나사 너트(threaded nut)는 튜브를 둘러싸며, 리시버 몸체와 결합한다. 튜브는 유체 밀봉 관계로 시트 면과 맞닿게 형성된 확장된 단부 형상부분(enlarged end form)의 구조를 포함한다. 나사 너트는 상기 단부 형상부분을 압박하여 시트와 밀봉 결합을 한다.

일반적으로 스테인레스강 튜브 재료의 경도(hardness) 및 엔진작동과 관련된 진동으로 인해서, 일부 피팅은 튜브의 단부와 리시버의 시트 사이에 개재된 분리형 밀봉 요소(separate seal element)를 포함한다. 이런 밀봉 요소는 낮은 마찰 성질을 가진 재료로 제조될 수 있다. 그 예를 들면, 심한 진동 상태에서 내구력을 가진 구리 합금이 있다.

특정 예에서는 분리형 밀봉 요소가 기계적 변형에 의해 튜브의 단부 형상부분에 고정된다. 그러나, 이것은 복잡하고 제조비용이 추가되는 별도의 공정 단계가 있어야 한다.

분리형 밀봉 요소의 존재는 시스템 부품의 제조를 복잡하게 하고, 또한 조립공정도 복잡하게 한다. 일반적으로, 튜빙 및 그외 시스템 부품은 다른 공급자에 의해 제공된다. 분리형 밀봉 요소의 존재는 최종 조립 단계에서 모니터링 및 확인 절차를 받아서, 품질 보증 및 시스템의 일체성을 확인받아야 한다.

본 발명의 연결 구조는 비교적 연성 또는 가단성 재료의 합체된 밀봉 면 형성 층(integrated seal surface defining layer)을 가진 단부 형상부분을 포함하며, 리시버의 하드 금속 시트 면에 대한 유체 밀봉된 접속을 보장한다. 또한, 본 발명은 최종 조립 시 품질 보장을 충족하는 온전한 조합을 보장한다.

본 발명의 피팅의 튜브 부품은 유체 밀봉 관계로 관련된 리시버에 접속하게 배치된 구형(spherical) 면을 형성하는 단부 형상부분을 포함한다. 본 발명은 단부 형상부분의 재료의 경도보다 낮은 경도를 가진 다른 재료의 합체된 밀봉 면 형성 층을 포함한다. 적당한 재료는 구리, 구리 합금, 구리-니켈 합금, 니켈 및 망간을 포함한다. 밀봉 면 형성 층은 적당한 증착공정으로 단부 형상부분의 면에 접합된다. 즉, 밀봉 면 형성 층은 액체 증착(liquid deposition), 경납땜(brazing), 또는 다른 공정으로 튜브의 단부 형상부분의 구형 단부 형상부분 면에 증착된다.

도 1은 튜브 및 유체 시스템, 특히 엔진 연료분사 시스템의 부품의 평면도이다.
도 2는 종래의 밀봉 요소를 나타낸 도 1의 튜브의 단부 형상부분의 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 기본원리를 예시한 도 1의 튜브의 단부 형상부분의 단면도이다.

도 1은 유체 시스템, 특히 엔진 연료분사 시스템에 사용하는 튜브(100)를 예시한다. 튜브는 연료 레일 또는 매니폴드(200)와 같은 시스템 부품 사이에서 압력 하의 연료를 전달하게 배치된다. 상기 시스템 부품은 부품 내부로의 접근 포트를 둘러싸고 있는 부품(200)에 용접된 보스(boss) 또는 리시버(202)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 부품은 그 외면에서 나사부(204)를 가진 환형상의 몸체와 유체 통로를 형성하는 중앙 보어(206)를 포함한다. 리시버(202)의 자유 단부는 리시버의 외향하는 환형상의 원추형 시트 면(208)을 형성한다.

피팅은 리시버(200)의 원추형 시트 면(208)에 유체 밀봉관계(fluid tight relation)로 튜브(100)의 단부를 부착하게 배치된다. 피팅(102)은 튜브(100)의 단부(103)에 위치한 확장된 단부 형상부분(104)을 포함하며, 부착 너트(300)는 튜브 단부(103)와 단부 형상부분(104)을 둘러싸고 튜브를 헐겁게 유지한다. 단부 형상부분(104)은 튜브 단부를 확장하여 생성될 수 있으며, 상기 확장(enlargement)은 연료전달 라인과 브레이크 라인 또는 HVAC 라인 등의 튜브에서 공통적으로 행해진다. 그러나, 예시한 바와 같이 엔진 연료분사 시스템의 일부분을 형성하는 임의적인 고강도 튜브에 있어서는 단부 형상부분(104)이 경납땜(brazing), 용접 또는 다른 적절한 공정으로 튜브(100)의 단부(103)에 부착된 분리형 환형상 요소이다.

예시된 단부 형상부분(104)은 튜브(100)의 단부(103)를 수용하며 그 안으로 상술한 바와 같이 유체 밀봉관계로 수용되는 중앙 보어(108)를 포함한다.

단부 형상부분(104)의 말단부는 구형의 면(110)을 형성하여 아래에서 설명되는 바와 같이 부착 너트(300)와 함께 동작한다. 환형상의 단부 형상부분(104)의 기부근방 단부는 리시버(202)의 원추형 시트 면(208)과 협력하게 구형의 면(112)으로 형성되어 유체 밀봉 접속부(fluid tight joint)를 형성한다.

부착 너트(300)는 육각형의 외부 면을 가진 대략 환형상으로 형성된다. 너트는 튜브(100)의 단부(103)를 둘러싼다. 너트는 단부 형상부분(104)에서 튜브(100)의 단부(103)를 둘러싸는 개방 단부를 포함한다. 부착 너트(300)는 내부 나사부(301)를 포함하며, 상기 나사부(301)는 리시버(200)의 나사부와 맞물려서 너트(300)를 리시버(202)에 연결한다.

부착 너트(300)는 튜브(100)를 헐겁게 둘러싸는 중앙 보어(304)를 가진 내향 환형상 플랜지(302)가 있는 말단부를 포함한다. 내부 구형 면(306)은 단부 형상부분(104)의 구형 면(110)과 함께 작동하여 부품(200)의 리셉터클(202)에 튜브(100)를 연결할 때 단부 형상부분(104)을 리시버(200)의 원추형 시트 면(208) 쪽으로 압박한다.

튜브(100)는 엔진 격실 내부의 작동 환경을 견딜 수 있는 재료로 제조된다. 일반적으로 그런 튜브는 고강도 강 또는 스테인레스 강으로 형성된다. 각각의 튜브의 단부는 시스템 부품(200)에 튜브(100)를 연결하는 피팅(104)을 포함한다.

도 2는 연료분사 시스템 용품에 현재 사용되는 종래의 연결장치를 나타낸다. 분리형 밀봉 요소(400)는 환형상 단부 형상부분(104)의 기부근방 단부에 부착되며, 기계적 변형에 의해 제위치에서 유지된다. 얇은 환형상의 부재가 단부 형상부분(104)의 기부근방 단부에서 구형 면(112)의 형상과 부합하게 형성된다. 상기 부재는 적당한 수단에 의해 부착될 수 있으며, 기계적 변형에 의해 제위치에서 유지된다.

밀봉 요소(400)는 구리 또는 구리 합금으로 제조된다. 밀봉 요소(400)는 리시버(202)의 나사부(204)에 부착 너트(300)를 연결할 때 단부 형상부분(104)의 구형 면(112)과 리시버(202)의 원추형 시트 면(208)과의 사이에서 압력을 받는다. 그러한 부착 너트(300)의 연결 시, 밀봉 요소(400)는 스테인레스 강의 단부 형상부분(104)의 구형 면(112)과 스테인레스 강으로 제조된 리시버(200)의 원추형 시트 면(208)과의 사이에 압력을 받는다. 밀봉 요소에는 유체 밀봉작용 접속을 보장하는데 필요한 가단성(malleability)이 제공된다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따라 제조된 피팅을 설명한다. 본 발명은 도 2에 예시된 리시버(200)에 부착하기 위해 공지된 구조로 형성된 튜브(100)를 포함한다. 피팅은 도 2와 관련하여 기술된 바와 같이 형성된 단부 형상부분(104)과 부착 너트(300)를 포함한다. 동일한 방식으로 유체를 밀봉하는 관계로 튜브(100)를 리시버(200)에 고정한다. 그러나, 여기에서는 분리형 밀봉 요소를 사용하지 않는다. 오히려, 다른 재료의 밀봉 면 형성 층(500)이 단부 형상부분(104)의 구형 면(112)에 합체되어 제공된다. 즉, 밀봉 면 형성 층(500)은 구리, 구리-니켈 합금, 구리 합금, 니켈, 망간, 등의 비교적 연성의 가단성 재료를 포함하거나, 또는 한정적이지 않은 기재로 증착 재료의 수분효과(the moisturizing effects of the deposition material)를 사용하는 것을 포함한, 증착, 경납땜 또는 다른 증착 방법으로 구형 면(112)에 직접 접합되는 다른 적당한 재료를 포함한다.

밀봉 면 형성 층(500)은 단부 형상부분(104)의 구형 면(112)과 리시버(202)의 원추형 시트(208)의 경도에 비해 낮은 경도를 가진 적당한 재료로 제조될 수 있다. 적당한 재료는 구리, 구리 합금, 구리-니켈 합금, 니켈, 또는 망간을 포함한다. 밀봉 면 형성 층(500)은 0.05mm 내지 약 0.75mm의 두께로 구형 면(112)에 생성될 수 있다. 밀봉 면 형성 층의 재료는 가단성의 성질이 있는 것이 바람직하다.

밀봉 면 형성 층(500)은 단부 형상부분과 합체되어서, OEM 제조자에게 튜브 중간 조립체를 전달하는 과정에서 제거될 수 없다. 밀봉 면 형성 층을 사용하여, 구형 면(112)과 리시버의 원추형 시트 면(208)과의 사이에 비교적 연성의 금속 밀봉을 제공하여서, 운영환경의 조건을 수용할 수 있다. 따라서, 유체 밀봉된 일체형 연결을 보장한다. 물론, 밀봉 면 형성 층(500)은 단부 형상부분(104)에 적용될 수도 있고 또는 튜브 단부(펼쳐진(flared) 튜브 단부)를 변형하여 만들어진 단부 형상부분이 적용될 수도 있다.

본 발명의 범위는 상술한 기술내용의 변경 및 개조를 포함한다. 본 발명의 상술된 기술내용은 명세서 및/또는 도면에서 언급했거나 확인되는 2개 이상의 각각의 특징의 모든 선택적인 조합까지 연장된다. 모든 이러한 다른 조합은 본 발명의 다양한 택일적인 면으로 이루어진다. 본원의 청구범위는 종래기술에 의해 허용된 범위에 대한 택일적인 실시예를 포함하게 기재되었다.

100: 튜브 102: 피팅 103: 튜브 단부
104: 단부 형상부분(end form) 112: 구형 면
200: 부품(연료 레일 또는 매니폴드) 202: 리시버(리셉터클)
208: 원추형 시트 면 300: 너트 400: 분리형 밀봉 요소
500: 밀봉 면 형성 층(seal surface defining layer)

Claims

구형 면을 형성하는 확장된 단부 형상부분을 가진 튜브에 있어서,
상기 구형 면에 합체식으로 형성된 밀봉 면 형성 층은 상기 단부 형상부분의 재료와는 다른 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브.
제1항에 있어서,
상기 밀봉 면 형성 층의 재료는 상기 단부 형상부분의 재료의 경도보다 낮은 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 튜브.
제2항에 있어서,
상기 단부 형상부분은 유체 밀봉 관계로 튜브 단부에 부착된 분리형 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브.
제2항에 있어서,
상기 단부 형상부분은 고강도 스테인레스 강으로 제조되는 것을 특징으로 하는 튜브.
제2항에 있어서,
상기 밀봉 면 형성 층은 상기 단부 형상부분의 구형 면에 접합되는 것을 특징으로 하는 튜브.
제5항에 있어서,
상기 밀봉 면 형성 층은 구리, 구리 합금, 구리-니켈 합금, 니켈 또는 망간으로 구성된 그룹에서 선택된 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 튜브.
제6항에 있어서,
상기 밀봉 면 형성 층은 증착에 의해 구형 면에 증착되는 것을 특징으로 하는 튜브.
제1항에 있어서,
상기 튜브는 개방 단부와 리시버를 연결하기 위한 내부 나사부로 구성된 부착부를 추가로 포함하며,
상기 부착 너트는 상기 튜브에 너트를 헐겁게 연결하는 내향 플랜지를 구비하며,
상기 단부 형상부분은 밀봉 면 형성 층을 가진 구형 면으로부터 간격을 두고 있는 구형 면이 있는 말단부를 구비하며, 상기 너트는 단부 형상부분의 말단부 상의 구형 면과 결합하는 내부 구형 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 튜브.
제8항에 있어서,
상기 밀봉 면 형성 층의 재료는 상기 단부 형상부분의 재료의 경도보다 낮은 경도를 가진 것을 특징으로 하는 튜브.
제9항에 있어서,
상기 단부 형상부분은 유체 밀봉 관계로 튜브 단부에 부착된 분리형 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브.
제9항에 있어서,
상기 단부 형상부분은 고강도 스테인레스 강으로 제조되는 것을 특징으로 하는 튜브.
제9항에 있어서,
상기 밀봉 면 형성 층은 상기 단부 형상부분의 구형 면에 접합되는 것을 특징으로 하는 튜브.
제12항에 있어서,
상기 밀봉 면 형성 층은 구리, 구리 합금, 구리-니켈 합금, 니켈 또는 망간으로 구성된 그룹에서 선택된 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 튜브.
관련 리시버의 면에 대한 밀봉에 적합한 단부 형상부분을 가진 튜브를 형성하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
상기 단부 형상부분에 구형 면을 형성하는 단계와;
상기 단부 형상부분의 재료와는 다른 재료를 상기 구형 면에 증착하여 밀봉 면 형성 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브를 형성하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 단부 형상부분을 형성하는 재료의 경도보다 낮은 경도를 가진 재료의 밀봉 면 형성 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브를 형성하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 단부 형상부분의 구형 면에 밀봉 면 형성 층을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브를 형성하는 방법.
제16항에 있어서,
구리, 구리 합금, 구리-니켈 합금, 니켈 또는 망간으로 구성된 그룹에서 선택된 재료의 밀봉 면 형성 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브를 형성하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 구형 면에 상기 밀봉 면 형성 층을 접합하여 상기 밀봉 면 형성 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브를 형성하는 방법.