KR20220006176A - 연료탱크용 플러그 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구성 부품 간에 결합력을 강화시키면서 연료탱크와 열융착되어 일체로 고정되는 연료탱크용 플러그에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료탱크용 플러그는 합성수지를 포함하는 소재로 형성되는 연료탱크에 구비되는 플러그로서, 원통 형상으로 형성되어 내측에 제 1 관통공이 형성되고, 상기 연료탱크를 구성하는 합성수지와 열융착되면서 일체화되는 플러그 베이스와; 원통 형상으로 형성되어 내측에 제 2 관통공이 형성되고, 상기 플러그 베이스의 제 1 관통공에 고정되는 보강 보스와; 원통 형상으로 형성되어 내측에 나사산이 형성되고, 상기 보강 보스의 제 2 관통공에 고정되는 인서트 너트를 포함한다.

Description

연료탱크용 플러그{Plug for fuel tank}
본 발명은 연료탱크용 플러그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구성 부품 간에 결합력을 강화시키면서 연료탱크와 열융착되어 일체로 고정되는 연료탱크용 플러그에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 엔진은 연소실의 연료를 연소시켜 발생되는 폭발력을 이용해 크랭크샤프트를 회전시킴으로써 열에너지를 기계적인 회전력으로 변환하는 장치이다.
이와 같은 엔진은 연소실에서 연소될 연료가 지속적으로 공급되어야 하며, 연료의 지속적인 공급을 위해 차량에는 일정량의 연료를 저장할 수 있는 연료탱크가 구비된다.
이러한 연료탱크는 일반적으로 스틸(steel) 소재를 사용하여 제작되었지만, 최근에는 중량감소 및 연비향상을 위하여 플라스틱(plastic) 소재를 사용하여 연료탱크를 제작하는 방법이 증가하고 있는 추세이다.
한편, 외력에 의해 발생되는 충격에 의해 연료탱크가 파손되는 것을 방지하기 위하여 프로텍터(Protector)를 별도로 제작하여 연료탱크의 외부를 커버하고 있다. 특히, 최근에 적용되고 있는 플라스틱 소재의 연료탱크는 스틸 소재의 연료탱크 대비 강성이 낮기 때문에 프로텍터의 중요성이 더욱 부각되고 있다.
일반적으로 프로텍터를 사용하여 연료탱크를 보호하기 위해서는 프로텍터를 연료탱크의 외부에 고정시키는데, 이를 위하여 연료탱크에는 프로텍터를 결합시키기 위한 브라켓 또는 플러그를 설치하였다.
플라스틱 소재의 연료탱크에 브라켓 또는 플러그를 설치하는 방법은 인서트 사출법과 융착법이 사용된다.
인서트 사출법은 연료탱크의 성형시 미리 제작된 브라켓을 금형의 내부에 배치한 다음 연료탱크를 사출 성형하는 방법으로서, 금형의 내부에 브라켓을 배치시키기 위하여 별도의 로봇장치를 추가로 구비하여야 하는 단점이 있었다.
융착법은 연료탱크와 플러그를 미리 제작한 다음 연료탱크와 플러그를 열로 융착시켜서 고정하는 방법으로서, 연료탱크와 플러그의 융착강도가 낮아서 플러그에 프로텍터를 조립하더라도 외력에 의해 쉽게 파손되는 단점이 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 내용은 본 발명에 대한 배경을 이해하기 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
등록특허공보 제10-1965430호 (2019.03.28)
본 발명은 구성 부품의 소재를 다르게 적용하면서 구조를 변경하여 구성 부품 간에 구조적인 결합력 및 강성을 강화시킬 수 있고, 연료탱크와 직접 열융착되는 플러그 베이스를 연료탱크와 동일 소재의 합성수지로 형성하여 열융착시 융착강도를 강화시키면서 일체로 고정되는 연료탱크용 플러그를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 연료탱크용 플러그는 합성수지를 포함하는 소재로 형성되는 연료탱크에 구비되는 플러그로서, 원통 형상으로 형성되어 내측에 제 1 관통공이 형성되고, 상기 연료탱크를 구성하는 합성수지와 열융착되면서 일체화되는 플러그 베이스와; 원통 형상으로 형성되어 내측에 제 2 관통공이 형성되고, 상기 플러그 베이스의 제 1 관통공에 고정되는 보강 보스와; 원통 형상으로 형성되어 내측에 나사산이 형성되고, 상기 보강 보스의 제 2 관통공에 고정되는 인서트 너트를 포함한다.
상기 플러그 베이스는 상기 연료탱크를 구성하는 합성수지와 동일한 합성수지로 형성되고, 단부에는 상기 연료탱크에 열융착되는 접합면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플러그 베이스를 형성하는 합성수지는 고밀도폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 한다.
상기 보강 보스는 보강섬유에 합성수지를 함침시킨 복합소재로 형성되고, 상기 인서트 너트는 스틸소재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 플러그 베이스의 내주면에는 원주방향을 따라 제 1 스토핑홈이 형성되며, 상기 보강 보스는 일측 단부의 외주면에 상기 제 1 스토핑홈에 고정되는 스토핑 플랜지가 형성되며, 상기 제 1 스토핑홈에 상기 스토핑 플랜지가 결합되어 상기 플러그 베이스와 상기 보강 보스가 축방향으로 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 플러그 베이스의 내주면에는 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 축방향을 따라 다수의 제 1 내측 스플라인이 형성되고, 상기 보강 보스의 외주면에는 상기 제 1 내측 스플라인과 결합되는 다수의 제 1 외측 스플라인이 형성되어, 상기 제 1 내측 스플라인과 제 1 외측 스플라인이 결합되어 상기 플러그 베이스와 상기 보강 보스가 원주방향으로 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 보강 보스의 내주면에는 원주방향을 따라 중심방향으로 돌출되는 스토핑돌기가 형성되고, 상기 인서트 너트의 외주면에는 상기 스토핑돌기가 인입되어 고정되는 제 2 스토핑홈이 형성되어, 상기 스토핑돌기가 상기 제 2 스토핑홈에 결합되어 상기 보강 보스와 인서트 너트가 축방향으로 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 보강 보스의 내주면에는 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 축방향을 따라 다수의 제 2 내측 스플라인이 형성되고, 상기 인서트 너트의 외주면에는 상기 제 2 내측 스플라인과 결합되는 다수의 제 2 외측 스플라인이 형성되어, 상기 제 2 내측 스플라인과 제 2 외측 스플라인이 결합되어 상기 보강 보스와 상기 인서트 너트가 원주방향으로 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 연료탱크용 플러그를 구성하는 부품 중 연료탱크에 직접 열융착되는 플러그 베이스는 연료탱크와 동일 소재의 합성수지로 형성하여 연료탱크와의 융착강도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 연료탱크용 플러그를 구성하는 부품 중 프로텍터와 같은 결합 대상물과 체결을 위한 인서트 너트는 스틸 소재로 형성하여 결합 대상물과의 결합력도 향상시킬 수 있다.
또한, 연료탱크용 플러그를 구성하는 부품 중 플러그 베이스와 인서트 너트를 결합시키는 보강 보스는 복합소재로 형성하면서, 각 구성 부품의 구조를 개선하여 구성 부품 간에 구조적인 결합력 및 강성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 플러그를 연료탱크에 열융착 방식으로 고정시키기 때문에 플러그의 고정 공정을 간소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그를 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그를 보여주는 분해 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그를 보여주는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그의 설치 및 사용 상태를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그는 별도의 결합 대상물을 연료탱크에 부착시키기 위하여 연료탱크에 열융착에 의해 접착되어 일체화되는 플러그이다. 이때 연료탱크는 합성수지를 사용하여 제작된다. 그리고, 결합 대상물은 연료탱크를 보호하는 프로텍터(Protector)일 수 있다. 물론 결합 대상물은 프로텍터로만 한정되는 것이 아니라 연료탱크에 고정되는 플러그에 결합되는 다양한 부품일 수 있다. 이에, 이하에서는 결합 대상물로 프로텍터를 예로 하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그를 보여주는 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그를 보여주는 단면도이다. 이때 도 3은 도 1의 A-A선에 대한 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그(1)는 플러그 베이스(10), 보강 보스(20) 및 인서트 너트(30)를 포함한다. 이때 플러그 베이스(10), 보강 보스(20) 및 인서트 너트(30)는 모두 원통 형상으로 형성된다. 그리고, 플러그 베이스(10), 보강 보스(20) 및 인서트 너트(30) 순으로 점점 직경을 작게 제작하여 플러그 베이스(10)의 내부에 보강 보스(20)가 삽입되어 고정되고, 보강 보스(20)의 내부에 인서트 너트(30)가 삽입되어 고정된다.
부연하자면, 플러그 베이스(10)는 연료탱크(100)를 구성하는 합성수지와 열융착되면서 일체화되는 구성으로서, 원통 형상으로 형성되어 내측에 제 1 관통공(11)이 형성된다. 그리고, 플러그 베이스(10)의 일측 단부에는 연료탱크(100)에 열융착되는 접합면(10a)이 형성된다. 이때 접합면(10a)은 연료탱크(100)에 직접 대면되는 영역으로서, 연료탱크(100)의 표면에 대응되는 형상으로 평평하게 또는 굴곡지게 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 플러그 베이스(10)는 연료탱크(100)와의 열융착 시 열융착이 용이하게 구현되고, 열융착 후 융착강도를 우수하게 유지하기 위하여 연료탱크(100)를 구성하는 합성수지와 동일한 합성수지로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 실시예에서는 연료탱크(100)와 플러그 베이스(10)를 고밀도폴리에틸렌(HDPE)을 사용하여 제작한다. 고밀도폴리에틸렌(HDPE)은 경도, 기계적 강도 및 내열성이 우수한 열가소성 소재로서, 열융착이 용이하고, 열융착 후 연료탱크(100)와 플러그 베이스(10)의 일체화가 용이하면서 강도를 우수하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
한편, 플러그 베이스(10)는 내측에 제 1 관통공(11)이 형성되는 원통 형상으로 형성된다. 이때 플러그 베이스(10)는 보강 보스(20)와의 구조적인 결합력을 향상시키기 위하여 그 내주면에 원주방향을 따라 제 1 스토핑홈(13)이 형성된다. 제 1 스토핑홈(13)은 플러그 베이스(10)의 내주면으로 개구되면서 원주방향을 따라 대략 링 형상의 음각으로 형성된다.
그리고, 플러그 베이스(10)의 내주면에는 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 축방향을 따라 다수의 제 1 내측 스플라인(15)이 더 형성된다.
보강 보스(20)는 서로 다른 재질로 형성되는 플러그 베이스(10)와 인서트 너트(30) 사이에 개재되어 플러그 베이스(10)와 인서트 너트(30)를 구조적으로 결합시키면서 플러그 베이스(10)와 인서트 너트(30)의 강도 차이를 완충시키는 역할을 하는 구성이다. 이를 위하여 보강 보스(20)는 보강섬유에 합성수지를 함침시킨 복합소재로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 유리섬유(GF)에 폴리아미드(PA) 수지를 함침시킨 복합소재를 사용하여 보강 보스(20)를 제작하였다. 예를 들어 유리섬유(GF) 25wt%와 폴리아미드 수지(PA66) 75wt%를 함침시킨 유리강화 폴리아미드 수지를 사용하여 보강 보스를 제작할 수 있다.
한편, 보강 보스(20)는 내측에 제 2 관통공(21)이 형성되는 원통 형상으로 형성되어 플러그 베이스(10)의 제 1 관통공(11)에 고정된다. 이때 보강 보스(20)는 플러그 베이스(10)와의 구조적인 결합력을 향상시키기 위하여 그 일측 단부의 외주면에 제 1 스토핑홈(13)에 고정되는 스토핑 플랜지(23)가 형성된다. 그래서 플러그 베이스(10)의 제 1 스토핑홈(13)에 보강 보스(20)의 스토핑 플랜지(23)가 결합되어 플러그 베이스(10)와 보강 보스(20)가 축방향으로 고정된다. 이에 따라 플러그 베이스(10)에서 보강 보스(20)가 축방향으로 분리되는 것을 방지한다.
그리고, 보강 보스(20)의 외주면에는 플러그 베이스(10)의 제 1 내측 스플라인(15)과 결합되는 다수의 제 1 외측 스플라인(25)이 형성된다. 그래서 제 1 내측 스플라인(15)과 제 1 외측 스플라인(25)이 결합되어 플러그 베이스(10)와 보강 보스(20)가 원주방향으로 고정된다. 이에 따라 플러그 베이스(10)에서 보강 보스(20)가 원주방향으로 슬립되는 것을 방지한다.
한편, 보강 보스(20)는 인서트 너트(30)와의 구조적인 결합력을 향상시키기 위하여 그 내주면에는 원주방향을 따라 중심방향으로 돌출되는 스토핑돌기(27)가 형성된다. 스토핑돌기(27)는 보강 보스(20)의 내주면에서 중심방향으로 대략 링 형상의 양각으로 돌출되어 형성된다.
그리고, 보강 보스(20)의 내주면에는 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 축방향을 따라 다수의 제 2 내측 스플라인(29)이 더 형성된다.
인서트 너트(30)는 연료탱크용 플러그(1)에 프로텍터(200)를 결합시키기 위한 체결수단인 볼트(2)가 체결되는 구성으로서, 볼트(2)와의 견고한 체결을 위하여 스틸 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 인서트 너트(30)는 SUM22 소재로 제작될 수 있다.
한편, 인서트 너트(30)는 내측에 볼트(2)와의 체결을 위한 나사산(31)이 형성되는 원통 형상으로 형성되어 보강 보스(20)의 제 2 관통공(21)에 고정된다. 이때 인서트 너트(30)는 보강 보스(20)와의 구조적인 결합력을 향상시키기 위하여 그 외주면에 보강 보스(20)의 스토핑돌기(27)가 인입되어 고정되는 제 2 스토핑홈(33)이 형성된다. 이때 제 2 스토핑홈(33)은 인서트 너트(30)의 외주면으로 개구되면서 원주방향을 따라 대략 링 형상의 음각으로 형성된다. 그래서, 스토핑돌기(27)가 제 2 스토핑홈(33)에 결합되어 보강 보스(20)와 인서트 너트(30)가 축방향으로 고정된다. 이에 따라 보강 보스(20)에서 인서트 너트(30)가 축방향으로 분리되는 것을 방지한다.
그리고, 인서트 너트(30)의 외주면에는 보강 보스(20)의 제 2 내측 스플라인(29)과 결합되는 다수의 제 2 외측 스플라인(35)이 형성된다. 그래서 제 2 내측 스플라인(29)과 제 2 외측 스플라인(35)이 결합되어 보강 보스(20)와 인서트 너트(30)가 원주방향으로 고정된다. 이에 따라 보강 보스(20)에서 인서트 너트(30)가 원주방향으로 슬립되는 것을 방지한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그의 사용 상태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료탱크용 플러그의 설치 및 사용 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연료탱크용 플러그(1)는 플러그 베이스(10)의 접합면(10a)이 연료탱크(100)의 표면에 접촉되면서 대면되고, 이렇게 대면된 영역에 열을 가하면 플러그 베이스(10)의 접합면과 연료탱크(100)가 용융되고, 이 상태에서 경화시키면 플러그 베이스(10)와 연료탱크(100)가 융착부(10b)를 매개로 일체화된다. 이때 연료탱크(100)와 플러그 베이스(10)는 동일한 소재인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)로 형성되기 때문에 열융착이 용이하게 구현되고, 열융착 후에도 약 16,956N 정도의 높은 융착강도가 구현되는 효과를 기대할 수 있다.
이 상태에서 연료탱크용 플러그(1)의 타측에 결합 대상물인 프로텍터(200)를 배치한 다음 볼트(2)를 이용하여 체결한다. 이때 볼트(2)는 인서트 너트(30)에 형성된 나사산(31)에 체결됨에 따라 프로텍터(200)를 연료탱크용 플러그(1)에 고정시킨다. 이에 따라 연료탱크용 플러그(1)를 매개로 연료탱크(100)에 프로텍터(200)가 고정된다.
이때 축방향을 기준으로 플러그 베이스(10)와 보강 보스(20)는 보강 보스(20)의 스토핑 플랜지(23)가 플러그 베이스(10)의 제 1 스토핑홈(13)에 단속되면서 분리되는 것이 방지된다. 그리고 보강 보스(20)와 인서트 너트(30)는 보강 보스(20)의 스토핑돌기(27)가 인서트 너트(30)의 제 2 스토핑홈(33)에 단속되면서 분리되는 것이 방지된다.
그리고, 원주방향을 기준으로 플러그 베이스(10)와 보강 보스(20)는 플러그 베이스(10)의 제 1 내측 스플라인(15)과 보강 보스(20)의 제 1 외측 스플라인(25)이 결합되면서 원주방향으로 슬립되는 것이 방지된다. 그리고 보강 보스(20)와 인서트 너트(30)는 보강 보스(20)의 제 2 내측 스플라인(29)과 인서트 너트(30)의 제 2 외측 스플라인(35)이 결합되면서 원주방향으로 슬립되는 것이 방지된다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
1: 플러그 2: 볼트
10: 플러그 본체 10a: 접합면
10b: 융착부 11: 제 1 관통공
13: 제 1 스토핑홈 15: 제 1 내측 스플라인
20: 보강 보스 21: 제 2 관통공
23: 스토핑 플랜지 25: 제 1 외측 스플라인
27: 스토핑돌기 29: 제 2 내측 스플라인
30: 인서트 너트 31: 나사산
33: 제 2 스토핑홈 35: 제 2 외측 스플라인

Claims (8)

  1. 합성수지를 포함하는 소재로 형성되는 연료탱크에 구비되는 플러그로서,
    원통 형상으로 형성되어 내측에 제 1 관통공이 형성되고, 상기 연료탱크를 구성하는 합성수지와 열융착되면서 일체화되는 플러그 베이스와;
    원통 형상으로 형성되어 내측에 제 2 관통공이 형성되고, 상기 플러그 베이스의 제 1 관통공에 고정되는 보강 보스와;
    원통 형상으로 형성되어 내측에 나사산이 형성되고, 상기 보강 보스의 제 2 관통공에 고정되는 인서트 너트를 포함하는 연료탱크용 플러그.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플러그 베이스는 상기 연료탱크를 구성하는 합성수지와 동일한 합성수지로 형성되고, 단부에는 상기 연료탱크에 열융착되는 접합면이 형성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크용 플러그.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 플러그 베이스를 형성하는 합성수지는 고밀도폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 하는 연료탱크용 플러그.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 보강 보스는 보강섬유에 합성수지를 함침시킨 복합소재로 형성되고,
    상기 인서트 너트는 스틸소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 연료탱크용 플러그.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 플러그 베이스의 내주면에는 원주방향을 따라 제 1 스토핑홈이 형성되며,
    상기 보강 보스는 일측 단부의 외주면에 상기 제 1 스토핑홈에 고정되는 스토핑 플랜지가 형성되며,
    상기 제 1 스토핑홈에 상기 스토핑 플랜지가 결합되어 상기 플러그 베이스와 상기 보강 보스가 축방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 연료탱크용 플러그.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 플러그 베이스의 내주면에는 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 축방향을 따라 다수의 제 1 내측 스플라인이 형성되고,
    상기 보강 보스의 외주면에는 상기 제 1 내측 스플라인과 결합되는 다수의 제 1 외측 스플라인이 형성되어,
    상기 제 1 내측 스플라인과 제 1 외측 스플라인이 결합되어 상기 플러그 베이스와 상기 보강 보스가 원주방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 연료탱크용 플러그.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강 보스의 내주면에는 원주방향을 따라 중심방향으로 돌출되는 스토핑돌기가 형성되고,
    상기 인서트 너트의 외주면에는 상기 스토핑돌기가 인입되어 고정되는 제 2 스토핑홈이 형성되어,
    상기 스토핑돌기가 상기 제 2 스토핑홈에 결합되어 상기 보강 보스와 인서트 너트가 축방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 연료탱크용 플러그.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강 보스의 내주면에는 원주방향을 따라 등간격으로 이격되어 축방향을 따라 다수의 제 2 내측 스플라인이 형성되고,
    상기 인서트 너트의 외주면에는 상기 제 2 내측 스플라인과 결합되는 다수의 제 2 외측 스플라인이 형성되어,
    상기 제 2 내측 스플라인과 제 2 외측 스플라인이 결합되어 상기 보강 보스와 상기 인서트 너트가 원주방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 연료탱크용 플러그.
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