KR100309413B1 - 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치에 관한 것으로, 리턴파이프가 설치된 연료탱크의 연료량을 검출하는 연료량검출장치에 있어서, 상기 연료탱크내 연료의 양에 따라 부유하는 제2플로트와, 상기 제2플로트에 결합되어 제2플로트가 부유함에 따라 이동하는 제1플로트와, 상기 제1플로트의 내측에 설치되어 상기 제1플로트가 이동함에 따라 상기 리턴파이프의 외주면에 형성된 제1기어이빨에 맞물려 시계 또는 반시계방향으로 회전하는 센서롤러와, 상기 센서롤러의 회전수를 감지하는 포토센서와, 상기 포토센서에 의해 감지된 상기 센서롤러의 회전수에 따른 전류치를 출력하여 연료량을 검출하는 제어수단으로 구성되어, 항상 정확한 연료량을 지시할 수 있고, 전자식 연료량 검출로 연비계산 등을 용이하게 할 수 있으며, 무접점 방식으로 접점 불량에 의한 작동 불량을 방지한다.

Description

자동차용 연료탱크의 연료량검출장치 {apparatus for detecting fuel flow of fuel tank in automobile}

본 발명은 자동차용 연료탱크에 관한 것으로, 특히 연료탱크내 연료량을 정확히 검출하여 게이지의 오작동을 방지하는 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연료탱크의 내부에는 연료게이지가 설치되어 차량의 대시패널에 연료의 잔량을 표시하게 되며, 또한 연료가 일정량 이하로 감소하면 이를 운전자에게 경고하기 위해 대시패널에 설치된 경고램프를 점등하도록 되어 있다.

이러한, 종래 연료량감지장치는 도 1에 도시한 바와같이, 연료탱크(1)내에 별도로 설치된 아세이브라켓(3)에 연료게이지(5)를 설치하고 있다.

상기 연료게이지(5)는 연료에 의해 부유하는 플로트(7)와, 상기 플로트(7)에 일측이 힌지된 플로트 아암(9)과, 상기 플로트 아암(9)에 힌지점(11)을 매개로 연결되어 연료의 양에 따라 좌우회동하는 접촉아암(13)과, 상기 접촉아암(13)에 구비된 접점부(15)와 접촉되어 연료의 양에 따라 변화하는 저항값을 감지하는 세라믹저항판(17)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 연료량감지장치에 있어서, 연료탱크(1)내 유량의 높이만큼 플로트(7)가 부유하면, 도 1의 화살표로 도시한 바와같이, 플로트 아암(9)이 상하회동하여 접촉아암(13)이 수평으로 회동하므로, 접촉아암(13)의 접점부(15)가 세라믹저항판(17)에 접촉되어 연료의 양에 따라 변화하는 저항값을 감지한다.

상기 세라믹저항판(17)에서 감지된 저항값에 따라 ECU(19)에서 전류치를 판독하여 판독된 전류치만큼 운전석 게이지(21)가 작동하여 연료량을 표시하게 된다.

그런데, 이와같은 종래의 연료량감지장치에 있어서는, 플로트아암(9)의 로드 길이가 길어서 연료 유동에 의한 접점 불량이 많고, 접점부(15)가 오염 또는 산화된 경우 전류가 흐르지 않아 연료량 지시가 불가능하며, 저항의 오차 또는 플로트아암(9)의 축 변형으로 정확한 연료 검출이 어렵고, 아세이브라켓(3)을 따로 설치하므로 부품수가 증가한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 연료의 양에 따라 이동하는 롤러를 플로트상에 설치하고 롤러의 회전량에 따라 전류치를 출력하여 정확한 연료량 검출이 가능하므로 항상 정확한 연료량을 지시할 수 있고, 전자식 연료량 검출로 연비계산 등을 용이하게 할 수 있으며, 무접점 방식으로 접점 불량에 의한 작동 불량을 방지하는 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치는, 리턴파이프가 설치된 연료탱크의 연료량을 검출하는 연료량검출장치에 있어서, 상기 연료탱크내 연료의 양에 따라 부유하는 제2플로트와, 상기 제2플로트에 결합되어 제2플로트가 부유함에 따라 이동하는 제1플로트와, 상기 제1플로트의 내측에 설치되어 상기 제1플로트가 이동함에 따라 상기 리턴파이프의 외주면에 형성된 제1기어이빨에 맞물려 시계 또는 반시계방향으로 회전하는 센서롤러와, 상기 센서롤러의 회전수를 감지하는 포토센서와, 상기 포토센서에 의해 감지된 상기 센서롤러의 회전수에 따른 전류치를 출력하여 연료량을 검출하는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래에 의한 연료량검출장치의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 연료량검출장치가 장착된 연료탱크의 내부 구성도,

도 3은 도 2의 A부를 확대한 도면,

도 4는 본 발명에 적용되는 센서롤러의 평면도,

도 5는 도 3의 B에서 본 도면,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 연료량검출장치의 회로구성도,

도 7은 본 발명에 의한 연료량검출장치에서 연료량을 검출하기 위한 동작순서를 도시한 플로우챠트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연료탱크 32 : 리턴파이프

40,42 : 플로트 50 : 센서롤러

60,62 : 지지롤러 66 : 포토센서

100 : 회전수감지수단 102 : 제어수단

104 : 운전석 게이지 106 : 경고등점등수단

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 연료량검출장치가 장착된 연료탱크의 내부 구성도이고, 도 3은 도 2의 A부를 확대한 도면이며, 도 4는 본 발명에 적용되는 센서롤러의 평면도이고, 도 5는 도 3의 B에서 본 도면이다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와같이, 연료탱크(1)의 내부에는 연료공급파이프(30)와, 연료리턴파이프(32;이하, 리턴파이프라 한다)가 플레이트(34)에 결합되어 있고, 상기 플레이트(34)는 연료탱크바디(36)에 결합되어 있으며, 상기 리턴파이프(32)의 외주면에는 리턴파이프(32)의 길이 방향을 따라 랙 형상의 제1기어이빨(38)이 다수개 형성되어 있다.

상기 리턴파이프(32)의 외측에는 연료의 양에 따라 수직으로 이동하는 제1플로트(40)가 설치되어 있고, 상기 제1플로트(40)의 하측에는 제1플로트(40)를 수직으로 이동시키도록 연료의 양에 따라 부유하는 제2플로트(42)가 연결부재(44)를 매개로 나사결합되어 있으며, 상기 제1플로트(40)의 하면과 상기 연결부재(44)의 상면에는 최소 연료량을 감지하도록 서로 접촉 또는 비접촉되어 온/오프되는 접점(46,48)이 부착되어 있다.

상기 제1플로트(40)의 내측에는 상기 리턴파이프(32)에 형성된 제1기어이빨(38)에 맞물려 연료의 양에 따라 시계 또는 반시계방향으로 회전하는센서롤러(50)가 축부재(52)에 결합되어 있고, 상기 센서롤러(50)의 외주면에는 상기 제1기어이빨(38)에 맞물리는 피니언 형상의 제2기어이빨(54)이 형성되어 있다.

상기 센서롤러(50)의 하측에는 상기 리턴파이프(32)에 형성된 제1기어이빨(38)에 맞물려 상기 센서롤러(50)가 원활하게 회전되도록 시계 또는 반시계방향으로 회전하는 제1지지롤러(56)가 축부재(58)에 결합되어 있고, 상기 제1지지롤러(56)의 외주면에는 상기 제1기어이빨(38)에 맞물리는 피니언 형상의 제3기어이빨(60)이 형성되어 있다.

또한, 상기 제1플로트(40)의 내측에는 상기 센서롤러(50)가 시계 또는 반시계방향으로 원활하게 회전하도록 상기 리턴파이프(32)에 미끄럼 접촉되지 않고 구름 접촉되어 리턴파이프(32)를 지지하는 제2지지롤러(62)가 축부재(63)에 결합되어 있고, 상기 축부재(63)에는 상기 제2지지롤러(62)를 밀어주는 지지스프링(64)이 고정부재(65)에 설치되어 있다.

상기 센서롤러(50)의 내부에는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와같이, 원주방향으로 일정개수의 홀(50a)이 형성되어 있고, 상기 홀(50a)과 일정간격을 두고 상기 센서롤러(50)의 전후 소정위치에는 연료 주입 또는 연료 소모로 인한 센서롤러(50)의 회전시 상기 홀(50a)과 교차됨에 따라 온/오프되는 포토센서(66)가 지지부재(68)에 설치되어 있다.

상기 지지부재(68)의 일측 상기 제1플로트(40)의 상면에는 상기 포토센서(66)의 온/오프에 따른 상기 센서롤러(50)의 회전수를 감지하는 회전수감지수단(100)이 내장된 PCB기판(70)이 설치되어 있고, 상기 PCB기판(70)의 일측에는상기 회전수감지수단(100)을 후술하는 제어수단에 연결하는 와이어(72)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 연료량감지장치를 제어하는 회로구성도를 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6에 도시한 바와같이, 회전수감지수단(100)은 연료 주입 또는 연료 소모로 인한 상기 센서롤러(50)의 회전수를 감지하는 것으로서, 이 회전수감지수단(100)은 외부에서 인가되는 전압(Vcc)을 저항(R1,R2)을 통해 입력받아 상기 센서롤러(50)의 회전수를 감지하도록 온/오프동작하는 포토센서(66)와, 상기 포토센서(66)의 온/오프동작에 따라 발생하는 펄스를 출력하도록 외부에서 인가되는 전압을 저항(R3)을 통해 입력받아 턴온/턴오프동작하는 트랜지스터(TR2)와, 상기 트랜지스터(TR2)의 턴온/턴오프동작시에 상기 센서롤러(50)의 회전수에 비례하는 펄스신호를 출력하는 저항(R4)으로 구성되어 있다.

제어수단(102)은 상기 회전수감지수단(100)에 의해 감지된 센서롤러(50)의 회전수에 비례하는 펄스신호를 입력받아 펄스수에 따른 전류치를 판독하는 ECU(Electronic Control Unit;전자제어장치의 마이크로컴퓨터)이고, 운전석 게이지(104)는 상기 제어수단(102)에서 판독된 전류치만큼 작동하여 연료량을 표시한다.

경고등점등수단(106)은 상기 제어수단(102)으로부터의 제어신호에 따라 운전자에게 연료가 최소연료량 미만으로 떨어졌음을 알려주도록 경고등(107)을 점등한다.

이하, 상기와 같이 구성된 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치의 작용효과를 설명한다.

도 7은 본 발명에 의한 연료량검출장치에서 연료량을 검출하기 위한 동작순서를 도시한 플로우챠트로서, 도 7에서 S는 스텝(STEP)을 표시한다.

운전자가 도시되지 않은 키스위치를 조작하여 시동을 켜면, 스위치접점을 통해 밧데리(도시안됨)의 전원전압이 제어수단(102)에 인가된다.

따라서, 스텝S1에서 제어수단(102)은 이전의 전류량을 기억하였다가 운전석 계기판에 출력하면, 운전석 게이지(104)가 기억된 전류량만큼 작동하여 연료량을 표시하게 된다.

이때, 연료탱크(1)내 연료량에 따라 제2플로트(42)가 부유하면, 제2플로트(42)에 연결된 연결부재(44)의 상면 접점(48)이 제1플로트(40)의 하면 접점(46)과 접촉 또는 비접촉되게 되는데, 스텝S2에서 제어수단(102)은 플로트접점(46,48)이 온되었는지를 판별한다.

상기 스텝S2에서의 판별결과, 플로트접점(46,48)이 온되면(YES일 경우) 연료탱크(1)내 연료가 최소연료량 이상이라고 판단하여 제어수단(102)은 연료 주입 또는 연료 소모에 따른 연료량 변화를 아래와 같이 감지한다.

먼저, 연료탱크(1)내 유량의 높이만큼 제2플로트(42)가 부유하면, 상기 제2플로트(42)에 연결부재(44)를 매개로 나사결합된 제1플로트(40)가 리턴파이프(32)를 따라 수직으로 이동하게 된다.

상기 제1플로트(40)의 이동에 따라 센서롤러(50)의 제2기어이빨(54)이 리턴파이프(32)의 외주면에 형성된 제1기어이빨(38)에 맞물려 시계 또는 반시계방향으로 회전하게 되는데, 이때에 상기 센서롤러(50)의 하측에 설치된 제1지지롤러(56)의 제3기어이빨(60)이 리턴파이프(32)의 제1기어이빨(38)에 맞물려 시계 또는 반시계방향으로 회전하면서 센서롤러(50)가 원활하게 회전할 수 있도록 한다.

또한, 상기 리턴파이프(32)를 사이에 두고 센서롤러(50)의 맞은편에 설치된 제2지지롤러(62)가 리턴파이프(32)에 구름 접촉되면서, 리턴파이프(32)를 지지하므로 센서롤러(50)가 원활하게 회전할 수 있도록 한다.

상기 센서롤러(50)의 회전시 센서롤러(50)의 원주방향으로 형성된 홀(50a)과 포토센서(66)가 일직선상에 놓이게 되면, 회전수감지수단(100)의 포토센서(66)의 발광다이오드(LED)로부터 발신되는 광신호가 홀(50a)을 통과하여 수광트랜지스터(TR1)에 인가되므로 상기 수광트랜지스터(TR1)가 턴온된다.

수광트랜지스터(TR1)가 턴온되면, 트랜지스터(TR2)가 턴오프되면서 회전수감지수단(100)으로부터 와이어(72)를 통해 제어수단(102)의 입력단자(I1)에 하이레벨의 전압신호가 입력된다.

한편, 상기 센서롤러(50)의 회전시 홀(50a)과 포토센서(66)가 일직선상이 아이면, 포토센서(66)의 발광다이오드(LED)로부터 발신되는 광신호가 센서롤러(50)에 의해 차단되어 수광트랜지스터(TR1)가 턴오프된다.

상기 수광트랜지스터(TR1)가 턴오프되면, 트랜지스터(TR2)가 턴온되어 제어수단(102)의 입력단자(I1)에는 로우레벨의 전압신호가 입력된다.

이와같이, 제어수단(102)에서는 입력단자(I1)에 입력되는 하이 또는 로우레벨의 전압신호에 따라 발생하는 펄스의 개수를 카운터하여 센서롤러(50)의 회전수를 감지한다.

따라서, 스텝S3에서 제어수단(102)은 상기 센서롤러(50)가 반시계방향으로 회전하였는지를 판별하여, 반시계방향으로 회전하면(YES일 경우) 연료탱크(1)내에 연료가 주입되었다고 판단하여 스텝S31로 나아가서 제어수단(102)은 센서롤러(50)의 회전수에 따른 전류치를 판독하여 이전 전류치에서 센서롤러(50)의 회전량만큼 상승된 전류치를 운전석 계기판에 출력한다.

이에 따라, 운전석 게이지(104)가 상승된 전류치만큼 작동하여 증가된 연료량을 표시하면서 상기 스텝S2로 복귀하여 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.

상기 스텝S3에서의 판별결과, 센서롤러(50)가 반시계방향으로 회전하지 않으면(NO일 경우) 스텝S4로 나아가서 제어수단(102)은 상기 센서롤러(50)가 시계방향으로 회전하였는지를 판별한다.

상기 스텝S4에서의 판별결과, 시계방향으로 회전하면(YES일 경우) 연료탱크(1)내 연료가 소모되었다고 판단하여 스텝S5로 나아가서 제어수단(102)은 센서롤러(50)의 회전수에 따른 전류치를 판독하여 이전 전류치에서 센서롤러(50)의 회전량만큼 감소된 전류치를 운전석 계기판에 출력한다.

따라서, 운전석 게이지(104)가 감소된 전류치만큼 작동하여 감소된 연료량을 표시하면서 상기 스텝S2로 복귀하여 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.

한편, 상기 스텝S4에서의 판별결과, 시계방향으로 회전하지 않으면(NO일 경우) 연료탱크(1)내 연료가 주입되거나 소모되지 않았다고 판단하여 스텝S6으로 나아가서 제어수단(102)은 기억된 이전의 전류치를 운전석 계기판에 출력하고, 운전석 게이지(104)가 기억된 이전 전류치만큼 작동하여 연료량을 표시하면서 상기 스텝S2로 복귀하여 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.

또한, 상기 스텝S2에서의 판별결과, 플로트접점(46,48)이 온되지 않으면(NO일 경우) 연료탱크(1)내 연료가 최소연료량 미만이라고 판단하여 스텝S21로 나아가서 제어수단(102)은 최저 전류치를 운전석 계기판에 출력하고, 운전석 게이지(104)가 최저 전류치만큼 작동하여 연료량을 표시한다.

이어서, 스텝S22에서 제어수단(102)은 연료탱크(1)내 연료가 최소연료량 미만임을 경고하기 위한 제어신호를 경고등점등수단(106)에 출력한다.

따라서, 상기 경고등점등수단(106)에서는 제어수단(102)으로부터의 제어신호에 따라 운전자에게 연료가 최소연료량 미만으로 떨어졌음을 알려주도록 경고등(107)을 점등시키면서 상기 스텝S2로 복귀하여 스텝S2이하의 동작을 반복수행한다.

상기의 설명에서와 같이 본 발명에 의한 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치에 의하면, 연료의 양에 따라 이동하는 롤러를 플로트상에 설치하고 롤러의 회전량에 따라 전류치를 출력하여 정확한 연료량 검출이 가능하므로 항상 정확한 연료량을 지시할 수 있고, 전자식 연료량 검출로 연비계산 등을 용이하게 할 수 있으며, 무접점 방식으로 접점 불량에 의한 작동 불량을 방지한다는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 리턴파이프가 설치된 연료탱크의 연료량을 검출하는 연료량검출장치에 있어서,

   상기 연료탱크내 연료의 양에 따라 부유하는 제2플로트와,

   상기 제2플로트에 결합되어 제2플로트가 부유함에 따라 이동하는 제1플로트와,

   상기 제1플로트의 내측에 설치되어 상기 제1플로트가 이동함에 따라 상기 리턴파이프의 외주면에 형성된 제1기어이빨에 맞물려 시계 또는 반시계방향으로 회전하는 센서롤러와,

   상기 센서롤러의 회전수를 감지하는 포토센서와,

   상기 포토센서에 의해 감지된 상기 센서롤러의 회전수에 따른 전류치를 출력하여 연료량을 검출하는 제어수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1,2플로트를 연결하는 연결부재의 상면과 상기 제1플로트의 하면에는 최소 연료량을 감지하도록 온/오프되는 플로트접점이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1플로트의 내측에는 상기 센서롤러가 원활하게 회전하도록 상기 리턴파이프의 제1기어이빨에 맞물려 회전하는 제1지지롤러와, 상기 리턴파이프에 구름 접촉되는 제2지지롤러가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서롤러의 내부에는 상기 포토센서가 온/오프되도록 원주방향으로 일정개수의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제어수단은 상기 플로트접점이 오프되면 최저 전류치를 출력하면서 연료가 최소연료량 미만임을 경고하는 경고등을 점등시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어수단은 최초 시동시에 이전의 전류량을 기억하였다가 이전 전류치를 출력하는 것을 특징으로 하는 자동차용 연료탱크의 연료량검출장치.