KR20160066349A - 차량용 연료레일의 접합 구조 - Google Patents

차량용 연료레일의 접합 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가솔린 직분사 엔진의 연료레일 파이프의 단부의 틈에 용가재를 삽입하여 기밀성을 향상시키는 발명에 관한 것으로, 연료공급부로부터 공급받은 연료가 저장되는 중공부와 상기 중공부에 저장된 연료가 분배되도록 형성된 분배홀을 가지며, 일단에 제1결합부가 형성된 파이프; 상기 파이프의 일단에 상기 중공부가 폐쇄되도록 상기 제1결합부와 결합하는 제2결합부가 형성된 엔드 플러그; 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 삽입 설치되어 상기 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드 내부로 연료를 분사하기 위한 인젝터가 고정되고, 상기 분배홀을 통하여 분배되는 연료가 상기 인젝터로 유입되도록 상기 분배홀과 연통하는 연료통로가 형성된 인젝터컵; 및 상기 파이프를 상기 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 고정하기 위한 볼트홀이 형성된 마운팅홀더; 를 포함하되, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부 사이에 브레이징 접합을 위한 용가재가 충진되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일이 소개된다.

Description

차량용 연료레일의 접합 구조{Junction Structures of Fuel Rail for Vehicles}
본 발명은 가솔린 직분사 엔진의 연료레일 파이프의 단부의 틈에 용가재를 삽입하여 기밀성을 향상시키는 발명에 관한 것이다.
이하의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
종래의 연료레일 파이프의 기밀구조는 나선형의 형상으로 가공하여 조립하는 구조가 대부분이었다. 그러나 이런 구조는 상당한 고압을 견뎌야 하는 연료레일의 기밀성을 유지하기에는 한계가 있다. 이를 보완하기 위해 종래에는 기밀부에 씰러를 삽입하여 기밀성을 향상시키기도 하였으나 이 경우 연료나 외부환경에 지속적으로 노출되면서 씰러가 부식되어 기밀성이 현저히 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 가솔린 직분사 엔진의 연료레일 파이프의 단부를 나선형으로 가공하고 용가재를 주입해 밀봉접합함으로써 기밀성이 향상된 차량용 연료레일을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 연료레일은 연료공급부로부터 공급받은 연료가 저장되는 중공부와 상기 중공부에 저장된 연료가 분배되도록 형성된 분배홀을 가지며, 일단에 제1결합부가 형성된 파이프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 파이프의 일단에 상기 중공부가 폐쇄되도록 상기 제1결합부와 결합하는 제2결합부가 형성된 엔드 플러그가 포함될 수 있다.
실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 삽입 설치되어 상기 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드 내부로 연료를 분사하기 위한 인젝터가 고정되고, 상기 분배홀을 통하여 분배되는 연료가 상기 인젝터로 유입되도록 상기 분배홀과 연통하는 연료통로가 형성된 인젝터컵이 포함될 수 있다.
상기 파이프를 상기 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 고정하기 위한 볼트홀이 형성된 마운팅홀더를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1결합부와 상기 제2결합부 사이에 브레이징 접합을 위한 용가재가 충진될 수 있다.
상기 제1결합부는 상기 파이프의 일단부의 내주면에 형성될 수 있다.
상기 제2결합부는 상기 엔드 플러그의 외주면에 형성될 수 있다.
상기 제1결합부와 상기 제2결합부는 나사 결합될 수 있다
상기 제1결합부와 제2결합부 사이에 상기 용가재가 설정된 양으로 주입되도록 틈새가 형성될 수 있다.
한편, 본발명의 일 실시예는 전술한 연료레일을 포함하는 차량용 엔진일 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 연료레일의 접합 구조에 따르면 나선형 형상보다 기밀성 유지가 용이하고 별도의 씰러가 불필요한 장점이 있다.
이외에도, 본 발명의 효과는 실시예에 따라서 우수한 내구성을 가지는 등 다양한 효과를 가지며, 그러한 효과에 대해서는 후술하는 실시예의 설명 부분에서 명확하게 확인될 수 있다.
도 1은 차량용 연료레일의 기밀구조를 도시한 도면이다.
도 2는 파이프와 엔드 플러그의 단면을 도시한 도면이다.
도 3은 파이프의 제1결합부와 엔드 플러그의 제2결합부가 맞물려 결합된 모습을 나타낸다.
도 4는 파이프의 제1결합부와 엔드 플러그의 제2결합부 사이에 용가재가 충진된 모습을 나타낸다.
도 5는 차량용 연료레일 조립방법을 나타낸다.
도 6은 도 5의 연료레일 조립방법 중에서 용가재 충진단계의 세부 단계를 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 연료레일의 접합 구조에 대하여 살펴본다.
도 1은 차량용 연료레일의 기밀구조를 도시한 도면이다.
도 2는 파이프와 엔드 플러그의 단면을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 연료레일(1)은 파이프(10), 엔드 플러그(13), 인젝터컵(15), 마운팅홀더(17)를 포함하여 구성될 수 있다.
파이프(10)는 중공부(12)와 분배홀(35)을 포함할 수 있다. 중공부(12)에는 연료공급부로부터 공급받은 연료가 저장될 수 있다. 분배홀(35)은 파이프(10)의 외주면에 복수 개 형성될 수 있다. 분배홀(35)은 중공부(12)에 저장된 연료를 각각의 인젝터로 분배하는 역할을 할 수 있다.
인젝터는 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 삽입 설치되어 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드 내부로 연료를 분사할 수 있다. 인젝터컵(15)은 이러한 인젝터를 고정하는 역할을 한다. 인젝터컵(15)의 일측에는 인젝터가 삽입 설치되는 설치홀(31)이 형성되고, 타측에는 파이프(10)와 용접 결합되는 결합부가 형성될 수 있다.
인젝터컵(15)의 내부에는 전술한 분배홀(35)과 인젝터를 연통하는 연료통로(30)가 형성될 수 있다. 연료통로(30)의 일단은 결합부와 연결되어 분배홀(35)과 연통되고, 타단은 전술한 설치홀(31)과 연결되어 분배홀(35)에서 토출되는 연료가 인젝터로 분배되도록 한다.
마운팅홀더(17)는 파이프(10)를 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 고정하는 역할을 한다. 마운팅홀더(17)는 둘레면의 적어도 일부가 곡선부를 포함하여 형성될 수 있으며 내부에는 일단면과 타단면을 연결하는 볼트홀(36)이 형성될 수 있다. 이 볼트홀(36)에 볼트를 관통시켜, 마운팅홀더(17)를 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 고정할 수 있다.
인젝터컵(15)과 마운팅홀더(17)는 브릿지(32)로 연결될 수 있다. 실시예에 따라서 브릿지(32)는 인젝터컵(15) 및 마운팅홀더(17)와 일체로 형성될 수 있다. 또는 브릿지(32)는 인젝터컵(15) 또는 마운팅홀더(17)와 별도의 피스로 형성될 수도 있다. 또는 브릿지(32)는 인젝터컵(15)의 둘레면으로부터 돌출 형성되어 마운팅홀더(17)와 용접결합할 수 있다. 또는 브릿지(32)는 마운팅홀더(17)의 둘레면으로부터 돌출 형성되어 인젝터컵(15)과 용접결합할 수 있다.
도 2를 참조하면, 엔드 플러그(13)는 파이프(10)의 일단에 삽입 설치되어 중공부(12)를 폐쇄할 수 있다. 엔드 플러그(13)는 원통 형상을 포함할 수 있다. 엔드 플러그(13)가 삽입되는 파이프(10)의 일단의 내경은 파이프(10)의 중공부(12)보다 직경이 큰 대경부(33)가 형성될 수 있다. 엔드 플러그(13)는 이 대경부(33)에 삽입 설치될 수 있다. 즉, 엔드 플러그(13)는 파이프(10)의 대경부(33)의 내주면과 엔드 플러그(13)의 외주면이 대향하여 설치될 수 있다.
도 3은 파이프의 제1결합부와 엔드 플러그의 제2결합부가 맞물려 결합된 모습을 나타낸다.
도 4는 파이프의 제1결합부(19)와 엔드 플러그의 제2결합부(21) 사이에 용가재가 충진된 모습을 나타낸다.
도 3 및 4를 참조하면, 파이프(10)의 일단부 내주면에 제1결합부(19)가 형성될 수 있다. 또한, 엔드 플러그(13)의 외주면에는 제2결합부(21)가 형성될 수 있다. 엔드 플러그(13)가 파이프(10)의 일단부에 삽입 설치시 제1결합부(19)와 제2결합부(21)가 결합되어 설치될 수 있다.
제1결합부(19)와 제2결합부(21)는 서로 형상적으로 대응하도록 형성될 수 있다. 제1결합부(19)와 제2결합부(21)의 형상은 서로 대칭적으로 형성될 수 있다.
실시예에 따라서는 제1결합부(19)와 제2결합부(21)는 서로 맞물리는 나사산 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우 엔드 플러그(13)가 파이프(10)에 결합되기 위해서는 지그를 통하여 엔드 플러그(13)를 회전시켜 파이프(10)에 나사 결합시킬 수 있다.
제1결합부(19)와 제2결합부(21) 사이에는 용가재(37)가 충진될 수 있다. 제1결합부(19)와 제2결합부(21)는 완전하게 밀착하도록 형성되지 않는다. 제1결합부(19)와 제2결합부(21) 사이에 틈새(34)가 형성될 수 있으며, 이 틈새(34)에 용가재(37)가 개재될 수 있다.
실시예에 따라서는 엔드 플러그(13)를 파이프(10)의 일단부에 삽입한 뒤에 용가재(37)를 주입할 수 있다. 다른 실시예에 따라서는 고체의 링 형상의 용가재(37)를 파이프(10)의 중공부(12)와 대경부(33)가 연결되는 단턱부(38)에 배치하고 엔드 플러그(13)를 파이프(10)의 일단부에 삽입한 뒤에 가열하여 제1결합부(19)와 제2결합부(21) 사이에 충진시킬 수 있다.
파이프(10)의 중공부(12)에는 고압의 연료가 저장된다. 따라서 엔드 플러그(13)는 연료의 고압을 견디도록 파이프(10)에 견고하게 고정되어야 한다. 본 실시예에 따른 구조는 제1결합부(19)와 제2결합부(21)가 형상적으로 대응되어 서로 맞물려 결합함과 동시에 제1결합부(19)와 제2결합부(21) 사이에 틈새(34)가 형성되도록 설계하여 이 틈새(34)로 용가재(37)가 개재되도록 함으로써 엔드 플러그(13)가 고압의 연료에 견딜 수 있다.
도 5는 차량용 연료레일 조립방법을 나타낸다.
도 6은 도 5의 연료레일 조립방법 중에서 용가재 충진단계의 세부 단계를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 측면은 차량용 연료레일 조립방법이다. 본 측면에 의한 차량용 연료레일 조립방법은 파이프(10), 인젝터컵(15), 마운팅홀더(17) 및 엔드 플러그(13)를 마련하는 준비단계(S100), 인젝터컵(15)을 파이프(10)에 브레이징 용접하는 인젝터컵(15) 용접단계(S120), 인젝터컵(15)에 인젝터를 설치하는 인젝터 설치단계(S130), 엔드 플러그(13)를 파이프(10)에 설치하고 용가재(37)를 용융시켜 충진하는 용가재 충진단계(S140)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 용가재 충진단계(S140)는 실시예에 따라서 고형 용가재(37) 예컨대 링, 원통 등 형상의 용가재(37)를 파이프(10)의 대경부(33)와 중공부(12)가 연결되는 단턱부(38)에 설치하는 설치단계(S210), 파이프(10)의 제1결합부(19)와 엔드 플러그(13)의 제2결합부(21)를 형상적으로 결합 예컨대 나사 결합하는 결합단계(S220), 파이프(10) 내부에 설치된 용가재(37)를 가열하여 용융시키는 용융단계(S230), 용융된 용가재(37)가 제1결합부(19)와 제2결합부(21) 사이의 틈새(34)를 밀폐하는 밀폐단계(S240)를 포함할 수 있다.
밀폐단계(S240)는 파이프(10)의 단턱부(38)에 설치된 용가재(37)가 용용되어 제1결합부(19)와 제2결합부(21) 사이의 틈새(34)를 타고 내부로부터 외측으로(X방향으로) 흘러나가서 틈새(34)를 내부로부터 채우는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명에서 용가재(37)가 파이프(10)의 단턱부(38)에 설치되어 용융되면서 틈새(34)를 타고 흐르는 구조는 용융된 용가재(37)가 자연스럽게 틈새(34)를 타고 흘러들어가 중공부(12)를 밀폐하므로 공정이 단순하여 제작비용이 감소하고, 밀폐 효과는 향상시킬 수 있다.
특히, 본 실시예는 용가재(37)가 파이프(10)의 단턱부(38)에 설치된 상태에서 용융되어 축방향 외측으로(X방향으로) 타고 흐르면서 점차적으로 굳어지도록 형성된 구조를 제공하는데,
이러한 구조에서는 용융된 용가재(37)의 온도는 단턱부(38) 측이 높고, 단턱부(38)로부터 파이프의 끝단부(39) 측으로 가면서 낮아진다. 따라서 파이프(10)의 끝단부(39) 측보다는 단턱부(38) 측에서 충진된 용가재의 조직이 더욱 치밀하고 단단하게 형성되므로 중공부(12)에 저장되는 연료의 고압을 직접 접하는 엔드 플러그(13)의 끝단(P)을 견고하게 밀폐하는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 의한 차량용 엔진의 실시예는 전술한 실시예의 차량용 연료레일(1)을 포함할 수 있는 엔진이다. 전술한 실시예의 차량용 연료레일(1)을 적용할 수 있는 엔진이라면 어떠한 것이라도 무방하다. 이러한 엔진 자체는 종래에 많이 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 연료레일 12: 중공부
13: 엔드 플러그 15: 인젝터컵
17: 마운팅홀더 19: 제1결합부
21: 제2결합부 30: 연료통로
31: 설치홀 32: 브릿지
33: 대경부 34: 틈새
35: 분배홀 36: 볼트홀
37: 용가재 38: 단턱부

Claims (6)

  1. 연료공급부로부터 공급받은 연료가 저장되는 중공부와 상기 중공부에 저장된 연료가 분배되도록 형성된 분배홀을 가지며, 일단에 제1결합부가 형성된 파이프;
    상기 파이프의 일단에 상기 중공부가 폐쇄되도록 상기 제1결합부와 결합하는 제2결합부가 형성된 엔드 플러그;
    실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 삽입 설치되어 상기 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드 내부로 연료를 분사하기 위한 인젝터가 고정되고, 상기 분배홀을 통하여 분배되는 연료가 상기 인젝터로 유입되도록 상기 분배홀과 연통하는 연료통로가 형성된 인젝터컵; 및
    상기 파이프를 상기 실린더 헤드 또는 흡기 매니폴드에 고정하기 위한 볼트홀이 형성된 마운팅홀더;
    를 포함하되,
    상기 제1결합부와 상기 제2결합부 사이에 브레이징 접합을 위한 용가재가 충진되는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1결합부는 상기 파이프의 일단부의 내주면에 형성되고, 상기 제2결합부는 상기 엔드 플러그의 외주면에 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1결합부와 상기 제2결합부는 형상적으로 대칭인 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1결합부와 상기 제2결합부는 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1결합부와 제2결합부 사이에 상기 용가재가 설정된 양으로 주입되도록 틈새가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 연료레일.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 의한 차량용 연료레일을 포함하는 차량용 엔진.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102631039B1 (ko) * 2023-07-10 2024-01-29 한명국 가스터빈용 노즐조립체 제조방법

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