KR20180008784A - 압력 용기용 보강 단부 캡 조립체 - Google Patents

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KR20180008784A
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마이클 제이. 지드로이크
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밀레니엄 인더스트리스 코포레이션
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Abstract

연료 레일 또는 압력 용기 조립체는 길이 축 방향으로 연장되고 도관의 양측 길이 방향 단부 중 적어도 하나에 위치한 개구부를 구비한 연료 도관을 포함한다. 도관은 고압 연료 펌프에 결합된 유입구, 복수의 유출구 및 유입구와 유출구 사이에 유체 흐름 통로를 형성하는 도관 내부를 포함한다. 단부 캡 조립체가 장착되어 각각의 유체 도관 개구부를 덮어서 폐쇄한다. 단부 캡 조립체는 컵 내부와 통하는 개공부를 한정하는 프리 에지부를 구비한다. 컵은 도관 내부와 대향하는 내측 표면을 구비한다. 단부 캡 조립체는 컵의 내측 표면에 장착된 보강부를 더 포함한다. 컵 및 보강부는 스탬핑된 금속 부재일 수 있으며 함께 브레이징 될 수 있다.

Description

압력 용기용 보강 단부 캡 조립체
본 출원은 2016년 5월 18일 출원된 국제특허출원 PCT/US2016/033095호 및 2015년 5월 19일 출원된 미국특허출원 제14/716,035호를 우선권으로 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 전체 참조로 통합된다.
본 발명은 연료 레일 조립체에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 연료 레일 조립체용의 단부 캡 조립체에 관한 것이다.
이 배경 기술은 단지 본 발명의 배경 정보를 제공하기 위한 목적으로 설명되는 것이다. 따라서, 이 배경 기술은, 어떠한 측면으로도, 명시적 또는 묵시적으로 또는 어떠한 다른 방식으로도, 본 명세서의 개시 내용에 대한 선행기술로 인정되어서는 아니된다.
내연 기관과 함께 사용하기 위한 연료 이송 시스템은 가압 연료를 다수의 연료 분사기에 이송할 수 있게 하는 하나 이상의 유체 도관을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 시스템에서는, 연료 레일 조립체와 같은 유체 도관은 연료 공급원에 연결된 유입구 및 고압 연료 펌프의 유출구를 포함할 수 있다. 일반적으로, 유체 도관은 또한 그에 대응하는 연료 분사기와 결합하도록 구성된 복수의 유출구를 포함한다. 유체 도관은 길이 방향 단부들 중 하나 또는 둘 모두에 개구부를 가질 수 있으며, 개구부는 단부 캡에 의해 덮여지고 폐쇄된다.
일부 연료 시스템은 비교적 낮은 압력(예를 들어, 3.0 bar 내지 100 bar 이하)에서 연료를 이송하기 위해 연료 레일 조립체를 사용한다. 이러한 저압 시스템에서, 스탬핑된(stamped) 금속 단부 캡이 비교적 저가의 연료 레일 조립체를 제공하기 위해 사용된다. 가솔린 직접 분사(GDI: gasoline direct injection) 시스템과 같은 고압 연료 시스템에서는, 예를 들어, 일반적으로 150-180 bar (15-18 Mpa) 범위에서 100 bar (10 Mpa) 이상의 연료 압력을 사용하는데, 2018년경에는 200-350 bar (20-35 Mpa) 범위에서 작동할 것으로 예상된다. 그러나 본 발명자는 상기와 같이 스탬핑된 금속 단부 캡은 스탬핑된 벽 두께의 한계 때문에 이러한 고압 시스템에서는 사용될 수 없다는 것을 발견했다. 즉, 단부 캡에 스탬핑될 수 있는 금속 스톡(metal stock)의 최대 두께에는 실질적인 제한이 있다. 이렇게 제한된 두께의 단부 캡은 이러한 높은 압력에 적합하지 않다. 증가된 연료 압력에 필요한 벽 두께를 가진 기계 가공된 금속 단부 캡을 사용할 수 있지만, 기계 가공된 단부 캡은 가격이 더 비싸다. 또한, 본 발명자는 튜브 카운터 보어(tube counter-bore)에 의해 남겨진 틈이 캡에 의해 채워지지 않고 피로 파괴를 초래할 수 있는 응력 상승을 발생시킨다는 사실을 발견하였다.
전술한 설명은 단지 본 분야를 예시하기 위한 것이므로, 청구 범위에 관하여 스스로 부인이나 부정한 (disavowal) 것으로 이해되어서는 아니된다.
본 발명에 따른 단부 캡 조립체의 일 실시예는 고압 적용에 적합하고, 보다 적은 비용으로 구할 수 있는 단부 캡 조립체를 포함한다. 일 형태에서, 연료 레일 조립체는 컵 및 보강부를 갖는 단부 캡 조립체를 포함한다. 여기서, 컵 및 보강부는 스탬핑(stamping), 냉간 성형(cold formed) 또는 기계 가공(machined) 등의 방법으로 제조될 수 있으며, 보강부는 브레이징 재료(brazing material) 등을 사용하여 컵의 내부에 직접 장착될 수 있다. 이러한 추가 피스(보강부)는 단부 캡 조립체에 가장 큰 응력이 작용하는 부분을 보강한다. 즉, 보강부는 유체 도관/압력 용기 외부로 연장되는 단부 캡 조립체의 노출 부분을 보강한다. 일 실시예에서, 이러한 단부 캡 조립체의 비용 절감 효과는 기계 가공된 단부 캡 조립체와 비교하여 40% 이상일 수 있다.
일 실시예에서, 유체 도관 및 단부 캡 조립체를 포함하는 연료 레일 조립체가 제공된다. 유체 도관은 제1 길이 방향 축을 따라 연장되고 제1 길이 방향 단부와 그 맞은편의 제2 길이 방향 단부 중 하나에 개구부를 갖는 몸체부를 가질 수 있다. 단부 캡 조립체는 몸체부의 제1 단부에 장착되고 유체 도관 개구부를 덮고 닫도록 구성된다. 일 실시예에서, 유체 도관은 양측 길이 방향 단부에 개구부를 가지며, 연료 레일 조립체는 이들 개구부를 덮고 폐쇄하는 한 쌍의 단부 캡 조립체를 포함한다.
유체 도관은 연료 펌프와 같은 고압 연료 공급원에 결합되도록 구성된 유입구를 더 가질 수 있다. 유체 도관은 적어도 하나 이상의 유출구 및 유체 흐름 통로를 가짐으로써, 유입구와 적어도 하나 이상의 유출구 사이에서 유체를 교통시킬 수 있다. 또한, 유체 도관은 내측 표면 및 외측 표면을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 단부 캡 조립체는 컵의 내부로 이르는 개공부를 한정하는 프리 에지부(free edge)를 갖는 컵을 포함한다. 컵은 컵의 내부와 대향하는 내측 표면을 갖는다. 단부 캡 조립체는 컵의 내측 표면에 장착된 보강부를 더 포함한다. 일 실시예에서, 컵과 보강부는 스탬핑 가공된 금속 부재일 수 있다. 일 실시예에서, 보강부는 브레이징 재료를 사용하여 컵에 장착되고, 컵의 노출된 영역의 벽 두께를 증가시키도록 컵의 내측 표면에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 연료 레일 조립체 내의 적어도 하나의 다른 부품이 브레이징(장착)되는 브레이징 공정은 보강부가 컵에 장착되는 공정과 동일한 브레이징 공정일 수 있다. 보강부의 형태 및 보강부와 컵 사이의 장착관계에 대해서는 다양한 변형이 제시될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보강부는 또한 카운터 보어(counter-bore)에 의해 남겨진 갭을 처리하기 위해 입구에 사용될 수 있다.
상기에서 설명된 본 발명의 양상들 및 다른 양상들, 특징들, 세부 사항들, 효용들 및 이점들은 다음의 설명 및 청구 범위를 읽고, 첨부 도면들을 검토함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단부 캡 조립체의 제 1 실시예의 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 단부 캡 조립체를 사용하는 연료 레일 조립체를 실질적으로 유체 도관의 길이 방향 축을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 단부 캡 조립체의 제 2 실시예를 포함하는 연료 레일 조립체의 측면도이다.
도 4는 도 3의 연료 레일 조립체를 실질적으로 4-4 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5는 도 4의 단부 캡 조립체의 확대 단면도이다.
도 6은 단부 캡 조립체의 제 3 실시예를 포함하는 연료 레일 조립체의 측면도이다.
도 7은 도 6의 연료 레일 조립체를 실질적으로 7-7선을 따라 절취한 단면도이다.
도 8은 도 7의 단부 캡 조립체의 확대 단면도이다.
도 9는 단부 캡 조립체의 제 4 실시예를 포함하는 연료 레일 조립체의 측면도이다.
도 10은 도 9의 연료 레일 조립체를 실질적으로 10-10선을 따라 절취한 단면도이다.
도 11은 도 10의 단부 캡 조립체의 확대 단면도이다.
도 12는 단부 캡 조립체의 제 5 실시예를 포함하는 연료 레일 조립체의 측면도이다.
도 13은 도 12의 연료 레일 조립체를 실질적으로 13-13선을 따라 절취한 단면도이다.
도 14는 도 13의 단부 캡 조립체의 확대 단면도이다.
여러 도면에서, 동일하거나 유사한 구성 요소들은 유사한 도면 부호로 표시된다. 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 단부 캡 조립체의 제 1 실시예의 개략 단면도이며, 도 2는 도 1의 단부 캡 조립체를 사용하는 연료 레일 조립체의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 도 2의 연료 레일 조립체의 단면은 실질적으로 유체 도관 길이 방향 축을 따라 절개된 것이다. 본 명세서에서 설명될 유체(예를 들어, 연료) 이송 시스템 및 이를 구성하는 구성 요소 및 방법은 스파크 점화식(spark-ignited) 또는 연료 주입식(fuel-injected)의 내연 기관에 적용될 수 있다. 그러나 당업자는 본 발명이 다른 방식으로도 적용될 수 있다는 것을 인식하거나 고려할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2를 계속 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연료 이송 시스템(20)은 연료 펌프(22), 연료 레일 조립체(24) 및 펌프(22)를 연료 레일 조립체(24)에 유체가 교통할 수 있도록 연결하는 공급 호스 또는 도관(26)과 같은 고압 연료 공급원을 포함한다. 연료 저장조 또는 탱크(28) 또한 펌프(22)에 연결된 것으로 도시되어 있다. 공지된 바와 같이, 연료 이송 시스템(20)은 다중 실린더 내연 기관 엔진과 함께 사용하도록 구성될 수 있다. 고압 연료 펌프(22)는 당 업계에 공지된 종래의 구성 요소를 포함할 수 있다. 고압 연료 펌프(22)의 유출구는 공급 호스(26)를 통해 연료 레일 조립체(24)에 연결되고 종래의 유체 부착 수단을 사용하여 각 단부에 부착될 수 있다. 본 실시예는 가솔린 직접 분사(GDI) 어플리케이션과 같은 비교적 고압의 연료 이송 어플리케이션에 적용될 수 있다. GDI 애플리케이션은 150-180 bar (15-18 Mpa)의 연료 압력을 포함할 수 있으며, 장래에는 더 높은 압력(예: 200-350 bar / 20-35 Mpa)에 도달할 것으로 예상된다.
연료 레일 조립체(24)는 제1 길이 방향 축(A)을 따라 연장되고 몸체부(32)(때로는 외벽 (32)이라고도 함)를 갖는 유체 도관(30)을 포함한다. 유체 도관(30)은 제1 길이 방향 단부 (36) 및 제2 길이 방향 단부(38) 중 하나에 적어도 하나의 개구부(34)를 포함한다. 제2 길이 방향 단부(38)는 제1 길이 방향 단부(36)와 축 방향으로 반대측에 있다. 또한, 도시된 실시예에서, 유체 도관(30)은 길이 방향 단부(36, 38)들 각각에 각각의 개구부(34)를 포함한다.
유체 도관(30)은 고압 연료 펌프(22)와 같은 고압 연료 공급원의 출력부에 연결되도록 구성된 유입구(40)를 갖는다. 유체 도관(30)은, 도면에 421, 422 및 423으로 표시된 것과 같은, 적어도 하나의 유출구(42)를 더 포함한다. 유체 도관(30)은 또한 도관 외벽(32)에 의해 형성된 내부(44)를 포함하며, 이는 유입구(40)와 하나 이상의 출구(42) 사이의 유체 연통을 위한 유체 흐름 통로로서 기능한다.
당 업계에 공지된 바와 같이, 유체 도관(30)은 압력 용기로서 기능할 수 있는 튜브 또는 파이프 또는 기타의 형상/구성을 포함할 수 있다. 유체 도관(30) 및 그 구성 요소(본 명세서에서 설명된 단부 캡 조립체를 포함함)는 예시적인 목적만을 위해 알루미늄, 다양한 등급의 스테인레스 강, 저탄소 강, 기타의 금속 및/또는 다양한 종류의 플라스틱과 같은 다양한 유형의 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 연료 레일 조립체(24) (및 그 구성 요소)는 브레이징 가공될 수 있는 금속 또는 다른 재료로 형성될 수 있으므로, 1150℃ (2050℉) 정도의 노내 브레이징 온도(furnace brazing temperature)에 견딜 수 있다. 연료 레일 조립체(24) (및 그 구성 요소)는 다양한 부분에서 상이한 두께를 가질 수 있다. 또한, 연료 레일 조립체(24), 특히 유체 도관 부분(30)은 도시된 실시예에서 대체로 원형 단면 형상을 가질 수 있지만, 대안적으로는 임의의 수의 상이한 단면 형상을 가질 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 도시된 실시예에서, 유체 도관(30)은 외벽(32)이 내측 표면(46) 및 외측 표면(48)을 포함하는 원형(둥근) 형상의 파이프를 포함한다.
유출구(421, 422 및 423) 각각은 각각의 연료 분사기 컵(50) (3 개가 도시되고 501, 502 및 503으로 표시됨)에 근접하여 배치될 수 있어서, 연료 분사기 컵(50)에 연결된 대응하는 복수의 연료 분사기(미도시)에 가압된 연료를 이송할 수 있다. 분사기(도시되지 않음)는 전기적으로 제어되는 유형일 수 있으므로, 이들 각각은 전자 엔진 제어기 등 (미도시)과의 연결을 위해 구성된 전기적 연결수단(미도시)을 포함할 수 있다.
또한, 연료 레일 조립체(24)는 복수의 마운팅 보스 또는 브래킷(도 3, 도 6, 도 9 및 도 12에 511, 512, 513 및 514 로 도시됨)을 포함할 수 있다. 마운팅 브래킷(511, 512, 513 및 514)은 엔진 구획 내에 연료 레일 조립체(24)를 고정하기 위해 대응되는 체결수단 또는 이와 유사한 부재와 조합하여 사용될 수 있다.
연료 레일 조립체(24)는 제1 및 제2 길이 방향 단부(36, 38) 중 하나 또는 다른 하나(또는 양쪽 모두)에 장착된 하나 이상의 단부 캡 조립체(52)를 더 포함한다. 단부 캡 조립체(52)는 유체도관(30)의 각각의 단부에 있는 각각의 개구부(34)를 덮고 폐쇄하여, 연료 레일 조립체(24)의 단부를 유체적으로 밀봉하도록 구성된다.
단부 캡 조립체(52)는 "B"로 표시된 제 2 길이 방향 축을 따라 연장되며, 컵(54) 및 보강 부(56)를 포함한다. 일 실시예에서, 컵(54) 및 보강부(56) 모두는 기계 가공된 금속 부품이 아닌 스탬핑 가공된 금속 부품을 포함할 수 있다. 그러나 스탬핑 가공과 비교하여 단순성 및/또는 비용면에서 이와 유사한 다른 제조 공정이 또한 사용될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 냉간 성형(cold forming), 냉간 헤딩(cold heading), 단조(forging) 및 경우에 따라 기계 가공(machining) 역시 사용 가능하다. 일 실시예에서, 유체 도관 벽 두께는 약 1.5-6 mm일 수 있다. 일 실시예에서, 컵(54)은 약 1-4 mm 사이의 벽 두께를 가질 수 있고, 보강부(56) 역시 약 1-4 mm 사이의 벽 두께를 가질 수 있다.
컵(54)은 일반적으로 폐쇄 및 밀봉 기능을 제공하고, 컵(54)의 내부 공간 또는 체적부(62)로 유도되는 개공부(60)를 한정하는 프리 에지부(58)를 포함한다. 컵(54)은 내부(62)와 대향하는 내측 표면(64)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 컵(54)은 단면이 실질적으로 U 자형일 수 있다.
본 발명자는 종래의 스탬핑 가공된 금속 단부 캡은 고압 연료 레일 조립체에 사용되기에 필요한 벽 두께를 소유하지 못한다는 것을 발견했다. 즉, 스탬핑 가공(또는 다른 유사한 제조 공정)에 적합한 벽 두께를 갖는 금속 스톡은 일반적으로 포스트 스탬핑(post-stamping)된 고압 시스템에 적합한 벽 두께를 가지지 않을 것이다. 그러나 본 발명에 따른 단부 캡 조립체의 실시예는 당 업계에 공지된 문제점을 극복한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 단부 캡 조립체는 (i) 200bar보다 높게 작동하는 시스템과 같은 고압 연료 레일 조립체에 사용하기에 충분한 유효 벽 두께를 가지면서도, (ii) 스탬핑(stamping) 등과 같은 보다 단순한 저비용 제조 방법의 이점을 획득할 수 있다.
도시된 실시예에서, 보강부(56) (예를 들어, 스탬핑 가공된 부품)는 브레이징 공정에 의해 브레이징 재료를 사용하여 컵(54)의 내측 표면(64) (예를 들어, 스탬핑 가공된 부품)에 장착된다. 또한, 컵(54)의 외측 표면(65)은 마찬가지로 외벽(32)의 내측 표면(46)에 브레이징 장착된다. 두개의 브레이징 연결부는 모두 동일한 브레이징 공정 중에 형성될 수 있다.
브레이징 공정과 관련하여, 브레이징 재료는 브레이징 작업 중에 가해지는 열 수준(예: 1200-2050°F (650-1121°C))에 노출될 때 솔리드에서 액체로 변할 수 있는 융점을 갖는 것을 특징으로 하며, 일단 냉각되면 고체로 되돌아 올 수 있다. 사용될 수 있는 물질의 예로는 제한없이, 예시적인 목적만을 위해, 프리폼된 구리 조각(pre-formed copper pieces), 구리 페이스트(copper paste), 구리 및 니켈의 다양한 혼합물 및 은과 니켈의 다양한 혼합물이 포함되며, 이들 모두는 대략 1200-2050°F (650-1121°C)의 융점을 갖는다. 브레이징 작업의 가열 및 냉각 단계가 수행됨에 따라, 브레이징 재료가 녹아서 본 명세서에 설명된 바와 같이 접합부/접촉면으로 당겨진다. 일단 충분히 냉각되면, 브레이징 재료는 고체 상태로 되돌아와서, 결합되는 부 조립체(sub-assembly)의 부품들을 함께 고정시킨다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이의 결과로서 제조된 단부 캡 조립체(52)는 연료 레일 조립체(24)에서 응력이 가장 높은 영역, 즉, 외부적으로 노출된 컵(54)의 영역(즉, 유체 도관(30)의 외벽(32)에 의해 덮이지 않은 컵의 부분)에 이중 벽 두께(double wall thickness)를 포함한다. 단부 캡 조립체 (52)의 증가된 유효 벽 두께는 GDI 어플리케이션과 같은 고압 어플리케이션(예를 들어, 200 bar를 초과하는 압력이 작용하는)에서 사용될 수 있게 한다. 더욱이, 단부 캡 조립체(52)는, 단부 캡을 가공함에 따른 비용증가의 문제, 즉 복잡한 및/또는 시간 소모적인 제조 공정으로 인해 제조 비용이 증가하는 문제는 발생하지 않는다.
또한, 도 3 내지 도 5는 단부 캡 조립체(52a)로 지칭되는 단부 캡 조립체의 제 2 실시예를 사용하는 연료 레일 조립체(24a)를 도시한다. 전술한 실시예에서 설명된 특징 및/또는 구성 요소와 유사한 본 실시예의 특징 및/또는 구성 요소는 관련 참조 번호에 "a" 접미사를 첨부한다. 또한, 상기한 연료 레일 조립체(24) 및 단부 캡 조립체(52)의 설명은 일반적으로 연료 레일 조립체(24a) 및 단부 캡 조립체(52a)에 다음의 추가 설명과 함께 적용된다.
이제 도 5를 참조하면, 단부 캡 조립체(52a)는 컵(54a) 및 보강부(56a)를 포함한다. 컵(54a)은 베이스(76a) 및 베이스(76a)로부터 축 방향으로 연장되는 환형 측벽(78a)을 포함한다. 환형 측벽(78a)은 컵(54a)의 내부(62a)에 이르는 개공부(60a)을 한정하는 프리 에지부(58a)를 갖는다. 컵(54a)은 내부(62a)와 대향하는 내측 표면(64a) (베이스부와 대응됨) 및 내측 표면(82a) (환형 측벽과 대응됨)을 갖는다. 이 실시예에서, 보강부(56a)는 외부 환경에 노출되어서 도관 벽 두께(외벽 (32a))에 의해 통상적으로 두 배가 되지 않는 컵(54a)의 부분(즉, 베이스부(76a)와 연결된 내측 표면(64a))에 위치한다. 따라서, 보강부 (56a)는 베이스부(76a) 상의 벽(유체 도관(30a)의 외벽의 임의의 부분과 정렬되지 않는 부분)의 두께를 두 배로 증가시킨다. 또한, 컵의 환형 측벽(78a) 및 외벽(32a)의 두께는 어느 정도의 축 방향 길이에 걸쳐 중첩되어, 그 축 방향 길이 이상(실질적으로 벽 두께의 2 배)를 제공한다.
계속해서 도 5를 참조하면, 외벽(32a)은 내측 표면(46a)과 외측 표면(48a)을 갖는다. 내측 표면(46a)은 제1 내경부(66a)와 제2 내경부(70a)를 포함한다. 제2 내경부(70a)는 적어도 하나의 단부 개구부(34a)에 근접하게 위치되고 내측 표면(68a)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 제1 내경부(66a)는 사실상 카운터 보어(70a)를 형성하는 제2 내경부(70a)보다 직경이 더 작다. 일 실시예에서, 카운터 보어(70a)는 단부 캡 조립체(52c)를 수용하기 위해 제어된 직경을 제공하도록 기계 가공될 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 제1 내경부(66a)는 단부 개구부(34a) 및 카운터 보어(70a) 양자로부터 상대적으로 먼 위치에 있다. 컵(54a)의 프리 에지부(58a)는 제1 내경부(66a)와 제2 내경부(70a) 사이에 형성된 전이부(80a)에 근접하여 위치한다. 단부 캡 조립체(52a)는 컵(52a)의 내부(62a)가 유체 도관(30a)의 내부(44a)와 대향하도록 개구부(34a) 내에 배치된다.
일부 실시예에서, 전이부(80a)는 단부 캡 조립체(52a)가 개구부(34a) 내로 삽입될 때 기계적인 정지부로서 기능할 수 있다. 컵(54a)의 외경은 프리 에지부(58a)가 전이부(80a)와 맞물릴 때까지 삽입을 계속하면서 단부 개구(34a)를 통해 도입될 수 있는 크기로 구성되고, 그 이상의 추가적인 삽입은 금지된다.
컵(54a)의 내측 표면(들)은 베이스부(76a)에 대응하는 제1 부분(64a) 및 환형 측벽(78a)에 대응하는 제2 부분(82a)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 보강부(56a)는 내측 표면의 제1 부분(64a)에 장착되지만(예를 들어, 브레이징 공정에 의해 도입된 브레이징 재료를 사용하여), 컵(54a)의 제2 부분(82a)에 장착되거나 그 이상을 넘어 연장되지는 않는다. 상기에 언급되었듯이, 보강부의 크기 선정 및 배치는 컵의 노출된 부분을 보강하여 벽 두께를 효과적으로 두 배로 만든다.
또한, 도 6 내지 도 8은 단부 캡 조립체(52b)로 지칭되는 단부 캡 조립체의 제 3 실시예를 포함하는 연료 레일 조립체(24b)를 도시한다. 전술한 실시예에서 설명된 특징 및/또는 구성 요소와 유사한 본 실시예의 특징 및/또는 구성 요소는 관련 참조 번호에 "b" 접미사를 첨부한다. 또한, 상기한 연료 레일 조립체(24, 24a) 및 단부 캡 조립체(52, 52a)의 설명은 일반적으로 연료 레일 조립체(24b) 및 단부 캡 조립체(52b)에 다음의 추가 설명과 함께 적용된다.
이제 도 8을 참조하면, 단부 캡 조립체(52b)는 컵(54b) 및 환형 보강부(56b)를 포함한다. 컵(54b)은 대체로 환형이며, 베이스부(76b) 및 베이스부(76b)로부터 축 방향으로 연장되는 환형 측벽(78b)을 포함한다. 환형 측벽(78b)은 컵(54b)의 내부(62b)에 이르는 개공부(60b)를 한정하는 프리 에지부(58b)를 갖는다. 컵(54b)은 내부(62b)와 대향하는 내측 표면(64b, 82b)을 갖는다. 이 실시예에서, 보강부(56b)는 컵(54b) 전체의 벽 두께를 효과적으로 두 배로 만든다.
외벽(32b)은 내측 표면(46b)과 외측 표면(48b)을 갖는다. 내측 표면(46b)은 제1 내경부(66b) 및 제2 내경부(70b)를 포함한다. 제2 내경부(70b)는 적어도 하나의 개구부 (34b)에 근접하게 위치되고, 내측 표면(68b)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 제1내경부 (66b)는 사실상 카운터 보어(70b)를 형성하는 제2 내경부(70b)보다 직경이 더 작다. 일 실시예에서, 카운터 보어(70b)는 단부 캡 조립체(52b)를 수용하기 위해 제어된 직경을 제공하도록 기계 가공될 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 제1 내경부(66b)는 개구(34b) 및 카운터 보어(70b) 양자로부터 상대적으로 먼 위치에 있다. 컵(54b)의 프리 에지부(58b)는 제1 직경부(66b)와 제2 직경 부(70b) 사이에 형성된 전이부(80b)에 근접하여 위치한다. 단부 캡 조립체(52b)는 컵 (52b)의 내부(62b)가 유체 도관 (30b)의 내부(44b)를 향하도록 개구부(34b) 내에 배치된다.
일부 실시예에서, 전이부(80b)는 단부 캡 조립체(52b)가 개구부(34b) 내로 삽입될 때 기계적인 정지부로서 기능 할 수 있다. 컵(54b)의 외경은 프리 에지부(58b)가 전이부 (80b)와 맞물릴 때까지 삽입을 계속하면서 단부 개구(34b)를 통해 도입 될 수 있는 크기로 구성되고, 그 이상의 추가적인 삽입은 금지된다.
컵(54b)의 내측 표면(들)은 베이스부(76b)에 대응하는 제1 부분(64b) 및 환형 측벽(78b)에 대응하는 제2 부분(82b)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 보강부(56b)는 제1 부분(64b) 및 제2 부분(82b) 모두에 (예를 들어, 브레이징 공정에 의해 도입된 브레이징 재료를 사용하여) 장착된다. 상기에 언급되었듯이, 보강부의 크기 선정 및 배치는 컵의 노출된 부분을 보강하여 벽 두께를 효과적으로 두 배로 만든다.
도 9 내지 도 11은 단부 캡 조립체(52c)로 지칭되는 단부 캡 조립체의 제4 실시예를 포함하는 연료 레일 조립체 (24c)를 도시한다. 전술한 실시예에서 설명된 특징 및/또는 구성 요소와 유사한 본 실시예의 특징 및/또는 구성 요소는 관련 참조 번호에 "c" 접미사를 첨부한다. 또한, 상기한 연료 레일 조립체(24, 24a 및 24b) 및 단부 캡 조립체(52, 52a 및 52b)의 설명은 일반적으로 연료 레일 조립체(24c) 및 단부 캡 조립체(52c)에 다음의 추가 설명과 함께 적용된다.
이제 도 11을 참조하면, 단부 캡 조립체 (52c)는 컵 (54c) 및 환형 보강부 (56c)를 포함한다. 컵(54c)은 대체로 환형이고, 베이스부(76c) 및 베이스부(76c)로부터 축 방향으로 연장되는 환형 측벽(78c)을 포함한다. 환형 측벽(78c)은 컵(54c)의 내부(62c)에 이르는 개공부(60c)를 한정하는 프리 에지부(58c)를 갖는다. 컵(54c)은 내부(62c)와 대향하는 내측 표면(64c, 82c)을 갖는다.
외벽(32c)은 내측 표면(46c)과 외측 표면(48c)을 갖는다. 내측 표면(46c)은 제 1 내경부 (66c) 및 제2 내경부(70c)를 포함한다. 제2 내경부(70c)는 적어도 하나의 개구부(34c)에 근접하게 위치되고, 내측 표면(68c)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 제1 내경부(66c)는 사실상 카운터 보어(70c)를 형성하는 제2 내경부(70c)보다 직경이 더 작다. 일 실시예에서, 제2 내경부(70c)는 단부 캡 조립체(52c)를 수용하기 위해 제어된 직경을 제공하도록 기계 가공될 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 제1 내경부(66c)는 개구부(34c) 및 카운터 보어(70c)로부터 상대적으로 먼 위치에 있다. 컵(54c)의 프리 에지부(58c)는 제1 직경부(66c)와 제2 직경 부(70c) 사이에 형성된 전이부(80c)에 근접하여 위치한다. 단부 캡 조립체(52c)는 컵 (52c)의 내부(62c)가 유체 도관(30c)의 내부(44c)를 향하도록 개구(34c) 내에 배치된다.
컵(54c)의 내측 표면(들)은 베이스부(76c)에 대응하는 제1 부분(64c) 및 환형 측벽(78c)에 대응하는 제2 부분(82c)을 포함한다. 이 실시예에서, 단부 캡 조립체(52c)는 컵(54c)과 유체 도관(30c)의 내경부(66c) 사이의 갭을 카운터 보어 브릿징(counterbore-bridging)하는 단부 위에 보강부(56c)를 부가한다. 환형 보강부(56c)는 컵(54c)과 유체 도관(30c)을 연결하는 연결 부재로서 기능한다.
이와 관련하여, 도시된 실시예에서, 보강부(56c)는 제2 부분(82c)에 (예를 들어, 브레이징 공정에 의해 도입된 브레이징 재료를 사용하여) 장착되지만 제1 부분(64c)에는 장착되지 않는다. 유사하게, 보강부(56c)는 (예를 들어, 브레이징 공정에 의해 도입된 브레이징 재료를 사용하여) 장착면(72)에서 도관(30c)의 내부면(46c)에 장착된다. 일 실시예에서, 컵 (54c)과 유체 도관 코너(즉, 영역(68c, 80c)) 사이의 제2 내경부(70c) ("카운터 보어(counter-bore)")의 단부에는 브레이징 재료(예를 들어, 구리 링 등의 구리 프리폼)을 브레이징 용으로 첨가할 수 있다. 브레이징 공정 중에, 액체 구리는 모세관 작용에 의해 컵의 외부와 유체 도관의 내부, 예를 들어 영역(70c) 사이의 간격/갭으로 흐른다. 따라서, 구리 프리폼이 용융될 때, 원래의 고체 구리 링이 초기에 배치 된 영역, 즉 영역(68c / 80c)에 공극(void)이 남는다. 이 공극은 상대적으로 높은 응력 영역이 될 수 있다. 그러나 보강부 (56c)는 이 공극/갭을 연결하여 이 영역을 보강하도록 작용한다. 즉, 이 간극이 응력 집중 영역(stress concentration area)이 될 수 있는데, 보강부(56c)는 이 간극을 브리징(bridging)하여 접합부를 보강한다.
계속해서 도 11을 참조하면, 보강부(56c)는 중개 리브(88)에 의해 분리된 제1 결합부(84) 및 제2 결합부(86)를 포함한다. 각각의 부분(84, 86 및 88)은 완전히 원주 방향으로 연장될 수 있다. 제1 결합부(84)는 컵(54c)의 내측 표면(82c)에 장착되고(예를 들어, 브레이징 공정에 의해 도입된 브레이징 재료를 사용하여), 제2 결합부(86)는 (예를 들어, 브레이징 공정에 의해 도입된 브레이징 재료를 사용하여) 외벽(32c)의 내측 표면 (46c)에 장착된다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 결합부(84, 86)는 실질적으로 동일한 각각의 외경을 가질 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 전이부(80c)는 기계적인 정지부로서 기능할 수 있다. 이와 관련하여, 보강부(56c)의 리브(88)는 단부 개구부(34c)를 통해 도입될 때 리브(88)가 전이부(80c)와 맞물리어 추가적인 삽입을 방해하는 크기로 구성될 수 있다. 보강부(56c) 및 컵 (54c)의 개구부(34c) 로의 삽입은 순차적으로 발생할 수 있다. 대안적으로는, 보강부 (56c)는, 개구부(34c) 내로 부 조립체(sub-assembly)가 삽입되기 이전에, 컵(54c)에 부착되어 부 조립체를 형성할 수 있다. 삽입(및 적절한 브레이징 재료의 적용/삽입) 이후에, 부품은 전술한 바와 같이 브레이징 공정을 통해 브레이징 재료를 사용하여 접합될 수 있는데, 이러한 브레이징 공정은 전체 연료 레일 조립체에 적용되는 브레이징 공정과 동일한 브레이징 공정일 수 있다.
도 12 내지 도 14는 단부 캡 조립체(52d)로 지칭되는 단부 캡 조립체의 제5 실시예를 포함하는 연료 레일 조립체 (24d)를 도시한다. 전술한 실시예에서 설명된 특징 및/또는 구성 요소와 유사한 본 실시예의 특징 및/또는 구성 요소는 관련 참조 번호에 "d" 접미사를 첨부한다. 또한, 상기한 (i) 연료 레일 조립체(24, 24a, 24b 및 24c) 및 (ii) 단부 캡 조립체(52, 52a, 52b 및 52c)의 설명은 일반적으로 연료 레일 조립체(24d) 및 단부 캡 조립체(52d)에 다음의 추가 설명과 함께 적용된다.
이제 도 14를 참조하면, 단부 캡 조립체(52d)는 컵(54d) 및 환형 보강부(56d)를 포함한다. 컵(54d)은 대체로 환형이며, 베이스부(76d) 및 베이스부(76d)로부터 축 방향으로 연장되는 환형 측벽(78d)을 포함한다. 환형 측벽(78d)은 컵(54d)의 내부(62d)에 이르는 개공부(60d)를 한정하는 프리 에지부(58d)를 갖는다. 컵(54d)은 내부(62d)와 대향하는 내측 표면(64d, 82d)을 갖는다.
외벽(32d)은 내측 표면(46d)과 외측 표면(48d)을 갖는다. 내측 표면(46d)은 제1 내경부(66d)와 제2 내경부(70d)를 포함한다. 제2 내경부(70d)는 적어도 하나 이상의 개구부(34d)에 근접하여 위치되고 내측 표면(68d)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 제1 내경부(66d)는 사실상 카운터 보어(70d)를 형성하는 제2 내경부(70d) 보다 직경이 더 작다. 일 실시예에서, 제2 내경부(70d)는 단부 캡 조립체(52d)를 수용하기 위해 제어된 직경을 제공하도록 기계 가공될 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 제1 내경부(66d)는 개구(34d) 및 카운터 보어(70d)로부터 상대적으로 먼 위치에 있다. 컵(54d)의 프리 에지부(58d)는 제1 직경부(66d)와 제2 직경부(70d) 사이에 형성된 전이부(80d)에 근접하여 위치한다. 단부 캡 조립체는 컵(52d)의 내부(62d)가 유체 도관(30d)의 내부(44d)와 대향하도록 개구부(34d) 내에 배치된다.
컵(54d)의 내측 표면(들)은 베이스부(76d)에 대응하는 제1부분(64d) 및 환형 측벽(78d)에 대응하는 제2부분(82d)을 포함한다. 환형 보강부(56d)는 일반적으로 컵(54d)을 유체 도관 (30d)에 결합시키도록 구성된 결합부재를 포함한다. 이와 관련하여, 도시된 실시예에서, 보강부(56d)는 컵의 제2 부분(82d)에 (예를 들어, 브레이징 공정에 의해 도입된 브레이징 재료를 사용하여) 장착되지만 컵의 제1부분(64d)에는 장착되지 않는다. 이와 유사하게, 보강부(56d)는 (예를 들어, 브레이징 공정에 의해 도입된 브레이징 재료를 사용하여) 장착면(74)에서 도관(30d)의 내면(46d)에 장착된다.
계속해서 도 11을 참조하면, 보강부(56d)는 유체 도관(32d)의 내경부(66d)에 대응하는 제1 외경을 갖는 확대 직경부(90)를 갖는다. 보강부(56d)는 컵(54d)의 환형 측벽(78d)의 내경에 대응하는 제2 외경을 갖는 축소 직경부(92)를 더 포함한다. 보강부(56d)는 또한 확대 직경부(90)로부터 축소 직경부(92)로 전이하는 네크 다운(necked-down) 중간 영역(94)을 포함한다. 각 부분(90,92,94)은 완전히 원주 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 컵(54d)의 외측 표면(즉, 환형 측벽(78d)의 외측 표면)은, 예를 들어, 브레이징 공정을 통해 브레이징 재료를 사용하여, 내측 표면(68d)에 장착된다. 예를 들어, 보강부(56d) 및 컵(54d)의 삽입(및 적절한 브레이징 재료의 적용/삽입) 이후에, 부품들은 브레이징 공정을 통해 브레이징 재료를 사용하여 접합될 수 있다. 이러한 브레이징 공정은 전체 연료 레일 조립체에 적용되는 브레이징 공정과 동일한 브레이징 공정일 수 있다.
"상부", "하부", "상측", "하측" 등의 용어는 단지 설명의 편의를 위한 것이며 본질적으로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다.
하나 이상의 특정 실시예가 도시되고 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (16)

  1. 제1 길이 방향 축을 따라 연장되며, 내측 표면 및 외측 표면을 가진 몸체부를 구비하는 연료 도관으로서, 상기 연료 도관의 제1길이 방향 단부 및 제2 길이 방향 단부 중 적어도 하나에는 개구부가 구비되며, 상기 연료 도관은 고압 연료 펌프에 결합되도록 구성된 유입구, 적어도 하나 이상의 유출구, 및 상기 유입구와 상기 적어도 하나 이상의 유출구 사이에 유체 흐름 통로를 형성하여 유체 교통을 가능하게 하는 도관 내부를 더 구비하는 연료 도관; 및
    상기 연료 도관에 장착되며 상기 개구부를 덮어서 폐쇄하도록 구성된 단부 캡 조립체로서, 상기 단부 캡 조립체는 컵 내부와 통하는 개공부를 한정하는 프리 에지부를 구비하며, 상기 컵은 상기 컵 내부와 대향하는 내측 표면 및 상기 컵의 상기 내측 표면에 장착된 보강부를 구비하는 단부 캡 조립체; 를 포함하는 연료 레일 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컵은 베이스부 및 상기 베이스부로부터 제1 방향으로 연장되는 환형 측벽을 포함하며, 상기 환형 측벽은 상기 프리 에지부를 한정하는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체부는 내측 표면 및 외측 표면을 한정하는 외벽을 포함하며, 상기 내측 표면은 제1 내경부 및 상기 연료 도관의 상기 적어도 하나 이상의 개구부에 근접하게 위치한 제2 내경부를 한정하고, 상기 제2 내경부는 상기 제1 내경부보다 작게 형성되며, 상기 제1 내경부는 상기 개구부 및 상기 제2 내경부 양측에서 원격되어 위치하고, 상기 컵의 상기 프리 에지부는 상기 제1 내경부 및 상기 제2 내경부 사이에 위치한 전이부에 근접하게 위치한 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 컵의 상기 내측 표면은 상기 베이스부와 대응하는 제1 부분 및 상기 환형 측벽과 대응하는 제2 부분을 포함하며, 상기 보강부는 상기 제1 부분에 장착되되 상기 제2 부분에는 장착되지 않는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 컵의 상기 내측 표면은 상기 베이스부와 대응하는 제1 부분 및 상기 환형 측벽과 대응하는 제2 부분을 포함하며, 상기 보강부는 상기 제1부분 및 상기 제2부분에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 컵의 상기 내측 표면은 상기 베이스부와 대응하는 제1 부분 및 상기 환형 측벽과 대응하는 제2 부분을 포함하며, 상기 보강부는 상기 제1 부분에 장착되되 상기 제2 부분에는 장착되지 않는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보강부는 중개 리브에 의해 분리된 제1 결합부 및 제2 결합부를 포함하며, 상기 제1결합부는 상기 컵의 상기 환형 측벽의 내측에 장착되고 상기 제2결합부는 상기 연료 도관의 상기 제1 내경부에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 결합부 및 상기 제2 결합부는 균일한 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 연료 도관의 상기 제1 내경부와 대응하는 제1 외경을 가지는 확대 직경부를 포함하며, 상기 보강부는 상기 컵의 상기 환형 측벽의 내경과 대응하는 제2 외경을 가지는 축소 직경부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보강부는 상기 확대 직경부와 상기 축소 직경부 사이에 중간 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 컵의 상기 환형 측벽은 상기 연료 도관의 상기 제1 내경부에 장착되며, 상기 보강부의 상기 축소 직경부는 상기 컵의 상기 환형 측벽의 내측에 장착되고, 상기 확대 직경부는 상기 연료 도관의 상기 제1 내경부에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 단부 캡 조립체는 제2 길이 방향 축을 따라 연장되며, 상기 제1 길이 방향 축 및 상기 제2길이 방향 축은 실질적으로 일치하고, 상기 컵의 상기 베이스부는 상기 제 1길이 방향 축 및 상기 제2길이 방향에 대하여 일반적으로 횡 방향으로 위치한 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 단부 캡 조립체는 상기 연료 도관에 장착되어 상기 컵 내부가 상기 도관 내부와 대향하도록 위치하게 하는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 보강부는 브레이징 재료를 사용하여 상기 컵에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 단부 캡 조립체는 브레이징 재료를 사용하여 상기 연료 도관에 장착되는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 브레이징 재료는 구리 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 레일 조립체.
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