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KR100907167B1 - 증기 벤트 밸브 조립체 및 증기 벤트 제어 방법 - Google Patents

증기 벤트 밸브 조립체 및 증기 벤트 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 연료 탱크 내에 사용되는 플로트 작동식 연료 증기 벤트 밸브를 제공하며, 이 플로트는 플로트의 상부 상에 로스트 모션 이동을 위해 수용된 박막 밸브를 구비한다. 연료를 재급유하면서, 플로트는 상승하고 벤트 포트 밸브 시트상의 박막을 밀봉한다. 케이지의 상부로부터 하방으로 연장하는 돌출부는 박막과 접촉하여 박막 밸브의 부분적인 영역을 밸브 시트로부터 떨어지게 벗겨냄으로써, 연료가 탱크로부터 인출됨에 따라 플로트가 하강할 때 재개방되는 것을 보장한다.

Description

증기 벤트 밸브 조립체 및 증기 벤트 제어 방법{FUEL VAPOR VENT VALVE WITH PEEL-OFF MECHANISM FOR ENSURING REOPENING}
도 1은 본 발명에 사용된 밸브 조립체의 단면도,
도 2는 도 1의 밸브에 사용된 플로트 조립체의 확대도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 밸브 조립체 12, 48 : 본체(하우징)
18 : 출구 통로 20 : 환형 플랜지부
26 : 플로트 조립체 28 : 환형 부착 플랜지
36 : 밸브 시트 40 : 체크 밸브
52 : 만곡 표면 56 : 밸브 부재(박막)
58 : 비드
본 발명은 내연 기관을 작동시키는 휘발성 연료로 채워진 연료 탱크 내에 사용된 형태의 증기 벤트 밸브에 관한 것으로서, 엔진이 작동하지 않는 기간 동안에 연료 증기의 방출을 조절하는 것이 바람직한 증기 벤트 밸브에 관한 것이다.
지금까지, 연료 탱크 증기 벤트 밸브는 그 밸브의 배치에 문제가 있어서, 탱크 벽을 관통하는 벤트 포트(vent port)에 연결된 밸브 출구가 탱크내의 액체 연료의 레벨 상승에 의해 폐쇄되는 구조였다. 특히, 이러한 배치에서, 연료의 인출시에 밸브 소착(valve sticking) 및 재개방 실패의 문제에 직면했다. 낮은 증기압에서 소망의 증기 유동을 제공하기 위해, 비교적 큰 밸브 면적이 필요하게 된다. 비교적 낮은 밸브 폐쇄력이 플로트로부터 얻어지는 경우에, 그러한 비교적 낮은 폐쇄력에 의해 밸브 표면에 효과적으로 장착될 수 있는 비교적 가요성의 연질 밸브 부재가 사용될 필요가 있었다.
공지된 플로트 작동식 밸브는 비교적 얇은 가요성 박막 밸브 부재를 사용하여 비교적 낮은 폐쇄력의 작동으로 밸브를 폐쇄할 수 있다. 그러나, 이와 같은 밸브에 있어서는 탱크가 액체 연료로 완전히 채워져 있을 때에 밸브가 소착되어 폐쇄된 채로 있는, 즉 "코오킹(corking)"이 발생하는 문제가 있었다. 그 후, 연료가 인출되고 플로트가 밸브를 재개방시키는 레벨로 강하할 때, 증가된 증기압은 박막 밸브 부재를 밸브 시트에 밀착시켜서 폐쇄 상태를 지속적으로 유지하도록 작동한다.
따라서, 플로트로부터 얻을 수 있는 낮은 폐쇄력을 사용하여 벤트 포트 시트를 용이하게 밀봉하며, 연료 인출시에 증기 배출이 요구되는 레벨로 강하하는 플로트를 소착시키지 않으면서 확실하게 재개방하는 비교적 얇은 가요성 밸브 부재를 구비한 유동 작동식 연료 벤트 밸브를 확실하게 재개방시키기 위한 방법 또는 수단을 제공하는 것이 오랫동안 요구되었다.
본 발명은 플로트 조립체 상의 제한된 로스트 모션(lost motion) 이동을 위해 케이징된(caged) 가요성 탄성 중합체 박막형 밸브 부재를 구비하는 플로트 작동식 연료 증기 벤트 밸브로서, 케이지의 상부 부분은 탱크로부터의 액체 연료의 인출로 인한 플로트 조립체의 강하시에 밸브 시트로부터 밸브 부재의 부분적인 벗겨냄에 초래하도록 하방으로 연장하는 돌출부를 갖는, 상기 밸브를 제공함으로써 전술된 문제를 해결한다. 플로트 조립체의 바람직한 형태는, 밸브 시트로부터 박막의 한 측면을 벗겨냄으로써, 완전한 재개방을 보장하기 위해 플로트 조립체가 더 강하할 때에 밸브의 재개방을 지속하는데 필요한 힘을 최소화시킬 수 있는 경사진 상부를 갖도록 형성된 케이지를 구비한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 밸브 조립체는 개략적으로 도면부호(10)로 표시되고, 연료 탱크의 외측에 배치되도록 의도된 상부 부분(14)을 구비하며 증기 출구 통로(18)가 그 내부에 형성된 호스 조립부(16)를 구비하는 본체 또는 하우징(12)을 포함한다. 하우징의 상부 부분(14)은 외측으로 연장하는 환형 플랜지부(20)를 포함한다. 밸브 본체(12)는 하방 연장부(22)를 더 포함하는데, 이 하방 연장부(22)는 탱크에 제공된 액세스 개구(도시되지 않음)를 통해 연료 탱크의 내부로 연장되어 있으며, 개략적으로 도면부호(26)로 표시된 플로트 조립체를 그 내부에 활주 가능하게 수용하는 플로트 캐비티(24)를 형성하고 있다.
상부 부분(14)에 형성된 외측방향 연장 플랜지(20)는 바람직하게는 플라스틱 오버몰딩(overmolding)에 의해 그 플랜지(20) 위에 배치된 환형 부착 플랜지(28)를 구비하고, 플랜지(28)와 하방 연장부(22)를 계합시키는 지지 링 또는 보유 링(30)을 포함한다. 이 보유 링(30)의 외주부에는 탄성 중합체 시일 재료(32)가 형성되고, 플랜지(20)와 오버몰드(28) 사이에서 실질적으로 증기 불투과성 시일을 형성한다. 오버몰드(28)가 유사한 재료의 플라스틱 탱크에 용접하기 위해 적용된다는 것은 이해될 것이다.
본체(12)에는 밸브 시트 부재(34)가 배치되고, 이 밸브 시트 부재(34)는 통기 통로(38)의 하단부 상에 형성된 환형 밸브 시트(36)를 포함하며, 밸브 통로로서의 통기 통로(38)는 밸브 시트 부재(34)를 거쳐서 수직 방향으로 연장되어 있다. 통기 통로(38)의 상단부에는 바람직하게는 구형의 중력 반응형 체크 밸브(40)가 장착되고, 이 체크 밸브는 바람직하게는 밸브 시트 부재(34)의 일부로서 형성되어 있는 환형 보유 벽(42)에 의해 밸브 시트 부재의 위에 배치되어 있다.
본체(22)의 하부는 가드 또는 커버(44)에 수용되어 있고, 이 커버(44)는 본 발명의 실시예에서 바람직하게는 컵 모양의 형상 또는 U자형 형상을 가지며, 스냅 잠김 결합 또는 용접과 같은 적당한 수단을 사용하여 본체(22)의 하부에 고정될 수 있다.
증기 통기 통로(38)의 상단부는 적어도 하나의, 바람직하게는 다수의 교차 홈(46)을 구비하며, 체크 밸브(40)가 통기 통로(38)의 단부에 위치할 때 이 홈(46)은 연료 증기의 최소 방출 유동을 가능하게 한다. 탱크 내의 증기압이 과도한 경우, 체크 밸브(40)의 중량에 의한 하방으로의 힘은 장착된 밸브의 면적 전체에 작용하는 압력에 의해 극복되며, 이러한 압력에 의해 밸브(40)가 상방으로 이동하고 유동 면적을 증가시켜서 압력을 줄이게 한다.
도 2를 참조하면, 플로트 조립체(26)가 매우 상세하게 도시되어 있고, 이 플로트 조립체(26)는 그 내부에 코어(50)가 배치되는 개략적으로 환형 또는 관형 형상의 본체(48)를 포함하고, 이 본체(48)의 상단부 상에는 만곡 표면(52)이 형성되어 있다. 코어(50)는 예를 들어 스냅 잠금 또는 용접과 같은 적당한 수단에 의해 본체(48) 내에 고정될 수 있다.
본체(48)는 그의 상단부 상에 형성된 케이지(54)를 구비하며, 이 본체의 상단부에는 탄성의 가요성 밸브 부재(56)가 수용되어 있는데, 이 밸브 부재(56)는 바람직하게는 비교적 얇은 막 구조를 가지며, 또한 바람직하게는 이 밸브 부재의 외주연부 둘레에 그와 일체로 형성된 환형 비드 림(58)을 구비한다. 강성 플레이트 또는 디스크(60)는 밸브 부재(58) 아래에 배치되고, 만곡 표면(52) 상에 장착되어 그 표면 위에서의 피봇 운동하며, 비드(58)와 접촉하여 그에 대해 부착 또는 장착 표면을 제공하도록 외측방향으로 연장된다.
케이지(54)는 플로트 본체(48)의 축에 대해 소정의 각도로 기울어진 상단부(62)를 구비하고, 케이지의 상단부(62)는 바람직하게는 비드(58)의 내주부에 인접하여 위치된 하방으로 연장하는 돌출부(64)를 포함한다. 이 돌출부(64)는 하기에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 플로트 조립체(26)의 하방 이동시에 막(탄성 시일 부재)(56)의 부분적 접촉 및 편향을 제공하도록 작동된다. 케이지(54)는 밸브 부재(56) 및 디스크(60)의 제한된 상대 이동 또는 로스트 모션을 가능하게 할 만큼 충분한 코어(52)로부터의 높이를 가짐을 알 수 있다.
도 1을 참조하면, 플로트 조립체는 스프링(66)에 의해 상방향으로 바이어스되는데, 이 스프링(66)의 하단부는 컵(44)의 내측 바닥부에 위치하고, 상단부는 코어(50)의 하단부에 형성된 환형 홈(68) 내에 장착되어 있다.
작동시에, 탱크 내의 연료 레벨이 상승하면, 플로트는 도 1에 점선으로 표시된 위치까지 상방으로 이동하고, 이 때에 밸브 부재 또는 박막(56)이 밸브 시트(36)와 접촉하며, 플로트 코어의 만곡된 표면(52)이 디스크(60)의 하부 표면에 접촉함에 따라서 박막의 환상 비드(58)를 가압하는 디스크(60)에 의해 밸브 부재가 밀봉된다.
탱크로부터 연료가 인출되어 연료 레벨이 낮아질 때, 플로트 조립체(26)는 강하하여 돌출부(64)를 밸브 부재 또는 박막(56)의 부분과 부분적으로 접촉하고, 이에 의해 밸브 부재(56)의 그 부분이 밸브 시트(36)로부터 부분적으로 벗겨지게 함으로써, 밸브 부재 또는 박막(56)이 밸브 시트(36)에 소착되는 것을 방지한다. 플로트 조립체(26)가 하방으로 추가 이동하면, 케이지의 상부(62)의 하측면이 밸브 부재의 비드 림(58)에 접촉하고, 밸브 부재의 측면이 더욱 벗겨지게 한다. 플로트 조립체(26)가 더욱 강하하면, 케이지의 상부(62) 또는 보다 높은 부분은 돌출부(64)에 대향하는 박막 밸브 부재 림(58)의 측면에 접촉하고, 밸브 시트(36)로부터 밸브 부재를 완전히 개방시킨다.
따라서 본 발명은, 플로트 상에서의 제한된 로스트 모션을 위해 플로트 상의 케이지 내에 장착된 비교적 얇은 탄성 밸브 부재를 구비하여, 플로트가 상승함에 따라 고정된 증기 벤트 밸브 시트를 밀봉하는 플로트 작동식 연료 증기 벤트 밸브에 대한 특유하고 신규한 구조를 제공한다. 연료의 인출 및 플로트의 하강시에, 플로트 케이지 상의 하방으로 연장하는 돌출부는 밸브 박막의 부분적인 영역과 접촉하고, 부분적인 영역이 밸브 시트로부터 벗겨지게 함으로써 밸브가 완전히 폐쇄된 상태에서 유지되는 것을 방지한다. 플로트가 더욱 강하할 때에, 케이지는 이러한 부재(56)를 밸브 시트로부터 완전히 떨어지게 벗겨낸다.
이상에 본 발명은 도시된 실시예에 대해 설명하였음에도 불구하고, 본 발명은 변경 및 변형이 가능하며, 하기의 청구범위에 의해서만 제한된다는 것은 이해될 것이다.
본 발명에 따르면, 플로트로부터 얻을 수 있는 낮은 폐쇄력을 사용하여 벤트 포트 시트를 용이하게 밀봉하며, 연료 인출시에 증기 배출이 요구되는 레벨로 강하하는 플로트를 소착시키지 않으면서 확실하게 재개방하는 비교적 얇은 가요성 밸브 부재를 구비한 유동 작동식 연료 벤트 밸브를 확실하게 재개방시키기 위한 방법 또는 수단을 제공하는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 연료 탱크용 증기 벤트 밸브 조립체에 있어서,
    벤트 통로(38) 및 상기 벤트 통로의 일단부에 밸브 시트(36)를 형성하는 하우징과,
    상기 하우징과 관련되고 상기 하우징에 대하여 이동할 수 있도록 안내되며, 상기 하우징에 대하여 제한된 로스트 모션(lost motion)을 위해 내부에 수용되어(captured) 있는 탄성 시일 부재(56)를 갖는 케이지(cage)를 구비하는 플로트 조립체(26)를 포함하고,
    상기 탄성 시일 부재는 연료 레벨이 일정 레벨로 상승하는 것에 응답하여 상기 플로트 조립체가 상승할 때에 상기 밸브 시트와 접촉하도록 배치되며,
    상기 플로트 조립체는 하방으로 연장하는 돌출부(64)를 더 포함하고, 상기 연료 레벨이 상기 일정 레벨 이하로 감소하여 상기 플로트 조립체가 강하할 때에, 상기 돌출부는 상기 탄성 시일 부재와 접촉하여 상기 탄성 시일 부재를 부분적으로 편향시켜서 상기 밸브 시트와의 접촉으로부터 떨어지도록 작동 가능한
    증기 벤트 밸브 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 시일 부재(56)는 비교적 얇은 원형 형상을 갖는
    증기 벤트 밸브 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 시일 부재(56)는 그 주위에 형성된 확대된 주연 비드(58)를 구비한 비교적 얇은 형상을 갖는
    증기 벤트 밸브 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 시일 부재(56)는 그 주연부 둘레에 일체로 형성된 환형 비드(58)를 구비한 비교적 얇은 형상을 갖는
    증기 벤트 밸브 조립체.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이지는 상기 연료 레벨의 방향으로 경사진 상부 부분(62)을 갖는
    증기 벤트 밸브 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이지는 상기 케이지와 일체식으로 형성된 상기 하방으로 연장하는 돌출부(64)를 구비하는
    증기 벤트 밸브 조립체.
  8. 연료 탱크내의 증기 벤트를 제어하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 탱크의 벽을 관통하는 벤트 포트(38)를 제공하고, 상기 벤트 포트 둘레에 환형 밸브 시트(36)를 제공하는 단계와,
    (b) 플로트(50) 상에서의 제한된 로스트 모션을 위해 탄성 시일(56)을 케이징(caging)하고, 상기 플로트의 상승 이동시에 탄성 시일을 이동시켜 상기 탄성 시일이 상기 밸브 시트와 접촉하도록 상기 플로트를 배치시키는 단계와,
    (c) 하방으로 연장하는 돌출부(64)를 상기 케이지 상에 배치하고, 상기 플로트의 하강 이동시에 상기 탄성 시일을 상기 돌출부와 부분적으로 접촉시켜서, 상기 밸브 시트로부터 상기 탄성 시일을 부분적으로 떨어뜨리는 단계를 포함하는
    증기 벤트 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    케이징하는 상기 단계(b)는 상기 플로트 상에 케이지를 형성하는 단계와, 상기 케이지 내에 비교적 얇은 디스크(56)를 배치하는 단계를 포함하는
    증기 벤트 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    디스크를 배치하는 상기 단계는 상기 디스크의 주연부 둘레에 환형 비드(58)를 형성하는 단계를 포함하는
    증기 벤트 제어 방법.
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