KR100528226B1 - 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 운행과정에서 연료탱크 내에 저장된 연료의 흔들림으로 인하여 연료 표면에서 발생되는 표면파로 인한 슬러싱 소음이 발생되는 것을 줄이기 위한 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치 및 그 제어방법에 관한 것으로,

차량의 엔진에서 소모되는 연료가 저장되도록 소정용적을 갖는 통형상의 연료탱크에 있어서,

상기한 탱크의 연료의 흔들림에 지배되어 힌지축을 기준으로 회동동작되도록 상기 탱크의 내부 도중에 형성되는 회전 배플 플레이트와; 상기한 회전 배플 플레이트의 회전방향제어를 위해서 회전 배플 플레이트의 힌지축 일단에 형성되는 종동풀리와; 상기 종동 풀리에 벨트를 연결시켜 회전력을 전달하기 위한 구동모터와; 상기 구동모터를 제어하기 위한 제어부와; 상기 연료탱크가 어느 일측에 기울어져 있고 연료의 슬러싱값은 어느정도인지를 측정하여 상기 제어부로 그 측정값이 입력되도록 하기 위한 슬러싱 센서; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 구성되는 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치를 구동하는 방법에 있어서, 연료탱크 내의 연료량이 설정량 이상인가를 판단하는 단계와; 연료량 판단 단계에서 연료량이 설정량 이상일 경우 슬러싱 센서를 작동시키는 단계와; 슬러싱 센서에서 측정된 탱크 내의 연료 슬러싱 값에 따라 회전 배플 플레이트의 회전방향 및 회전각을 결정하는 단계와; 상기 단계에서 결정된 결과값에 따라 구동모터를 회전시키는 단계; 를 포함하여 작동이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치 및 그 제어방법{Apparatus to reduce sloshing noise of fuel tank and controlling method thereof}

본 발명은 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 운행과정에서 연료탱크 내에 저장된 연료의 흔들림으로 인하여 연료 표면에서 발생되는 표면파로 인한 슬러싱 소음이 발생되는 것을 줄이기 위한 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

차량의 운행에 필요한 연료가 저장되는 연료탱크는 금속판재를 이용하여 내부에 소정 용적을 갖도록 통형상으로 형성되는 것이 일반적이고, 그 외측의 도중에는 연료의 보충을 위한 연료 충전 파이프가 연장형성된다.

연료탱크는 차종에 따라서 그 크기 및 형상이 다르게 형성되고, 차량에 장착되는 위치도 달라지게 된다. 예를 들어, 승용차량의 경우에는 차실이 마련되는 언더 패널의 하측에 취부되고, 트럭 차량의 경우에는 데크의 측면에 취부된다.

그리고 연료탱크의 내부에는 연료의 펌핑을 위한 연료펌프가 수용되고, 펌핑된 연료가 엔진 측으로 이송될 수 있도록 하기 위한 연료파이프 및 연료량을 측정하기 위한 연료량 측정기구 등이 형성된다. 또한, 연료의 출렁임을 방지하기 위해서 탱크 내의 적당한 위치에는 금속판재로 형성된 배플 플레이트가 부착된다는 것은 주지의 사실이다.

한편, 상기와 같이 연료탱크 내부에 배플 플레이트가 부착되므로서 차량의 흔들림에 의한 연료의 출렁임은 어느정도 방지되지만, 차량이 급출발되거나 급정지되는 경우 또는 차량이 경사로에서 운행되는 경우에는 상기한 배플 플레이트 만으로는 연료의 출렁임을 충분히 막지 못하게 된다.

따라서 연료탱크 내에는 연료의 유동현상이 일어나게 되고, 연료의 표면에서 발생된 표면파가 연료탱크의 내벽에 부딪치는 과정에서 1차 충격에 따른 소음과, 연료의 2차 충격에 따른 소음을 일으키게 된다. 이렇게 연료탱크 내에 발생되는 연료 표면파가 벽면에 부딪치는 현상을 슬러싱(sloshing) 현상이라고 하고, 이 슬러싱 현상에 의한 소음을 슬러싱 소음이라고 한다.

연료의 슬러싱에 의한 슬러싱 소음의 저감을 위해서는 위에서도 언급하였듯이 연료탱크 내에 격벽 역활을 하는 배플 플레이트를 부착하여 연료의 유동을 줄이는 방식이 적용되고 있으나, 연료탱크의 설계시에 배플 플레이트 부착에 따른 배플 플레이트의 부착위치 및 크기 등의 정확하고 객관적인 설계지침이 존재하지 않기 때문에 연료탱크의 크기에 따라 케이스 바이 케이스(case-by-case)로 설정되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 차량 운행과정에서 연료탱크 내에 저장된 연료의 흔들림으로 인하여 연료 표면에서 발생되는 표면파로 인한 슬러싱 소음이 발생되는 것을 줄이기 위한 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치 및 그 제어방법를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

차량의 엔진에서 소모되는 연료가 저장되도록 소정용적을 갖는 통형상의 연료탱크에 있어서,

상기한 탱크의 연료의 흔들림에 지배되어 힌지축을 기준으로 회동동작되도록 상기 탱크의 내부 도중에 형성되는 회전 배플 플레이트와; 상기한 회전 배플 플레이트의 회전방향제어를 위해서 회전 배플 플레이트의 힌지축 일단에 형성되는 종동풀리와; 상기 종동 풀리에 벨트를 연결시켜 회전력을 전달하기 위한 구동모터와; 상기 구동모터를 제어하기 위한 제어부와; 상기 연료탱크가 어느 일측에 기울어져 있고 연료의 슬러싱값은 어느정도인지를 측정하여 상기 제어부로 그 측정값이 입력되도록 하기 위한 슬러싱 센서; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 구성되는 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치를 구동하는 방법에 있어서, 연료탱크 내의 연료량이 설정량 이상인가를 판단하는 단계와; 연료량 판단 단계에서 연료량이 설정량 이상일 경우 슬러싱 센서를 작동시키는 단계와; 슬러싱 센서에서 측정된 탱크 내의 연료 슬러싱 값에 따라 회전 배플 플레이트의 회전방향 및 회전각을 결정하는 단계와; 상기 단계에서 결정된 결과값에 따라 구동모터를 회전시키는 단계; 를 포함하여 작동이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의해 구성되는 연료탱크 슬러싱 소음 저감장치의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 슬러싱 소음 저감장치가 적용된 연료탱크의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성된 슬러싱 센서의 정단면도이고, 도 3은 본 발명에 의해 형성된 슬러싱 센서의 측단면도이고, 도 4 내지 도 5는 본 발명에 의한 슬러싱 소음 저감장치의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 10은 본 발명이 적용되는 연료탱크를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의한 슬러싱 센서를 지시하는 것이다.

상기한 연료탱크(10)의 내부 하측에는 연료의 움직임에 따라서 연료탱크 내의 연료의 유동량을 측정하기 위한 슬러싱 센서(30)가 장착되고, 상기 연료탱크(10)의 저면에는 연료탱크 내에 마련된 회전 배플 플레이트(12)를 회전시키기 위한 구동모터(20)가 마련된다.

회전 배플 플레이트(12)는 연료탱크(10)의 측방향으로 장착되는 회전축(14)을 중심으로 소정의 각도범위 내에서 전방 또는 후방으로 회동될 수 있도록 구성되는 것이다.

한편, 상기한 회전 배플 플레이트(12)는 연료탱크(10)의 크기를 고려하여 복수로 형성될 수 있는 것이며, 회전 배플 플레이트(12)의 중심에 연결된 회전축(14)의 끝단에는 벨트장착을 위한 종동풀리(16)가 형성된다.

상기 종동풀리(16)는 상기한 구동모터(20)에 마련된 구동풀리(22)와 벨트(24)로써 연결되어 구동모터(20)의 회전방향에 따라서 상기 회전 배플 플레이트(12)가 회동되도록 구성된다.

회전 배플 플레이트(12)가 복수로 형성되는 경우에는 각각의 회전축(14)에 마련된 종동풀리(16)가 하나의 벨트(24)로써 연결되어 다수의 회전 배플 플레이트(12)가 일률적으로 동작될 수 있도록 구성된다.

벨트(24)가 느슨해는 것을 방지하며 각각의 종동풀리(16)에 동일한 장력이 가해질 수 있도록 상기 벨트(24)가 지나는 도중에는 아이들 풀리(26)가 마련되는 것이 바람직하다.

특히, 다수의 회전 배플 플레이트(12)가 적용되는 경우에 연료탱크(10)의 중앙부에 위치되는 회전 배플 플레이트가 주변의 것보다 그 위상이 높게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 구동모터(20)는 제어부(40)의 제어에 의해서 동작되어 회전 배플 플레이트(12)에 벨트(24)를 통하여 회전력을 전달하게 된다.

그리고 상기한 슬러싱 센서(30)는 연료탱크(10) 내에 저장된 연료의 유동에 따른 슬러싱값에 의해서 회전 배플 플레이트(12)의 회전방향 및 회전각도를 결정하기 위해서 마련되는 것이다. 이를 위하여 상기한 슬러싱 센서(30)의 케이스(31)는 연료탱크(10)의 하부면에 부착되고, 상기 케이스(31)의 내부에는 케이스(10) 외측에 마련된 작동 플레이트(32)의 동작방향에 순응하여 회동되는 센서본체(33)가 회동축(34)을 기준으로 수용된다. 상기 작동 플레이트(32)와 센서본체(33)는 일체로 형성되며, 그 목부가 케이스(31)의 도중에 소정의 각도로 마련된 작동홈(35)에 끼워진 상태가 된다. 그리고 센서본체(33)의 일측과 케이스(31)의 내측면 사이에는 각각 상기 센서본체(33)의 회동량이 인식되도록 하기 위한 단자(36) 및 저항체(37)가 형성된다. 즉, 센서본체(33)에 부착된 단자(36)의 위치가 그 상대물인 저항체(37)에 접하는 위치가 달라짐으로 인하여 측정되는 저항값이 상기한 제어부(40)에서 인식되도록 구성되는 것이다. 특히, 상기한 센서본체(33)의 일측에는 센서본체(33)의 기준위치를 설정하며, 센서본체(33)가 어느 일측으로 기울어진 경우에 다시 원래의 위치가 될 수 있도록 하기 위한 코일 스프링(38)이 장착된다.

그리고 상기한 제어부(40)는 연료탱크(10) 내의 연료가 전방을 향해 쏠리는 상태가 되면 상기한 회전 배플 플레이트(12)를 그 반대방향으로 회전시키고, 연료가 후방을 향하여 쏠리는 상태가 되면 상기 회전 배플 플레이트(12)의 그 반대방향으로 회전시키도록 설정된다.

그리고 상기와 같이 구성되는 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치는 다음과 같은 단계로 동작될 수 있도록 설정된다.

즉, 연료탱크(10) 내에 연료량이 설정량(바람직하게는 연료탱크 용적의 20% 수준을 설정) 이상인가를 판단하는 단계와, 현재의 연료량 판단 단계에서 연료량이 설정량 이상일 경우에만 상기한 슬러싱 센서(30)를 작동시키는 단계와, 상기한 슬러싱 센서(30)에서 측정된 연료의 슬로싱값에 따라서 회전 배플 플레이트(12)의 회전방향 및 회전각도를 결정하는 단계와, 구동모터를 구동시키는 단계를 포함하여 상기한 연료탱크 슬러싱 소음 저감장치가 동작될 수 있도록 설정된다.

상기와 같이 연료탱크(10) 내의 연료량이 연료탱크 용적의 20% 이하일 경우에는 연료의 슬러싱 소음이 상대적으로 덜 발생되는 것을 감안하여 연료량이 20% 이상일 경우에는 상기 슬러싱 센서(30)가 동작되도록 설정되는 것이다.

따라서 차량의 급작스런 출발이나 정지시 또는 차량의 경사로 주행시에 연료탱크(10) 내의 연료가 어느 일측으로 쏠리게 되면 슬러싱 센서(30)에서는 이를 인식하여 제어부(40)로 신호를 보내게 되고, 상기 제어부(40)에서는 구동모터(20)를 회전시키게 되므로서 상기한 회전 배플 플레이트(12)가 필요한 방향으로 필요한 각도만큼 회전되어진다. 다수의 회전 배플 플레이트(12)는 벨트(24)에 의해서 일률적으로 연료의 쏠림방향으로 회전되어 지나친 연료의 쏠림 및 연료쏠림으로 인한 슬러싱 소음이 방지된다. 즉, 상기한 회전 배플 플레이트(12)들이 연료의 쏠림방향과 반대방향으로 회전되므로서 연료의 유동에 따른 운동량을 감쇄시켜 연료의 슬러싱 소음이 방지되는 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 이하면, 차량의 급작스런 출발이나 정지시 또는 경사로 주행시에 연료탱크 내의 연료가 어느 일측으로 쏠리게 되면 이를 슬러싱 센서에서 인식하고 연료의 쏠림방향과는 반대방향으로 회전 배플 플레이트가 소정의 각도 범위 내에서 회전되므로서 연료탱크 내의 연료의 쏠림방향의 유체 운동량이 감쇄되는 커다란 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 슬러싱 소음 저감장치가 적용된 연료탱크의 단면도.

도 2는 본 발명에 의해 형성된 슬러싱 센서의 정단면도.

도 3은 본 발명에 의해 형성된 슬러싱 센서의 측단면도.

도 4 내지 도 5는 본 발명에 의한 슬러싱 소음 저감장치의 작동상태도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연료탱크 12 : 회전 배플 플레이트

14 : 회전축 16 : 종동풀리

20 : 구동모터 22 : 구동풀리

24 : 벨트 26 : 아이들 풀리

30 : 슬러싱 센서 31 : 케이스

32 : 작동 플레이트 33 : 센서본체

34 : 회동축 35 : 작동홈

36 : 단자 37 : 저항체

38 : 코일 스프링 40 : 제어부

Claims (5)

1. 차량의 엔진에서 소모되는 연료가 저장되도록 소정용적을 갖는 통형상의 연료탱크에 있어서,

   상기한 연료탱크(10)의 연료의 흔들림에 지배되어 힌지축(14)을 기준으로 회동동작되도록 상기 연료탱크(10)의 내부 도중에 형성되는 회전 배플 플레이트(12)와;

   상기한 회전 배플 플레이트(12)의 회전방향제어를 위해서 상기 회전 배플 플레이트(12)의 힌지축(14) 일단에 형성되는 종동풀리(16)와;

   상기 종동풀리(16)에 벨트(24)를 연결시켜 회전력을 전달하기 위한 구동모터(20)와;

   상기 구동모터(20)의 동작을 제어하기 위한 제어부(40)와;

   상기 연료탱크(10)가 어느 일측에 기울어져 있고 연료의 슬러싱값은 어느정도인지를 측정하여 상기 제어부(40)로 그 측정값이 입력되도록 하기 위한 슬러싱 센서(30); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 회전 배플 플레이트(12)는 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크 슬러싱 소음 저감장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기한 복수의 회전 배플 플레이트(12)에 형성된 복수의 종동풀리(10)는 구동모터(20)의 구동풀리(22)와 하나의 벨트(24)로써 연결되고, 벨트(24)의 도중이 처지는 것을 방지하기 위해 벨트(24)가 지나는 도중에는 복수의 아이들 풀리(26)가 형성된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 슬러싱 소음 저감구조.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기한 슬러싱 센서(30)는,

   연료탱크(10) 하부에 부착되며 그 외주 도중에는 작동홈(35)이 형성된 통형상의 케이스(31)와;

   상기 케이스(31) 외부에 연료의 흐름방향에 지배되어 동작되는 작동 플레이트(32)와;

   상기 작동홈(35)을 통해 입력되는 작동 플레이트(32)의 동작과 연계되어 회전 동작되며 그 일측에는 코일 스프링(38)이 부설된 통형상의 센서본체(33)와;

   상기 센서본체(33)와 케이스(31) 사이에 각각 형성되는 단자(36) 및 저항체(37); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치.
5. 제 1항에 의해 구성되는 연료탱크의 슬러싱 소음 저감장치를 구동하는 방법에 있어서,

   연료탱크 내의 연료량이 설정량 이상인가를 판단하는 단계와;

   연료량 판단 단계에서 연료량이 설정량 이상일 경우 슬러싱 센서를 작동시키는 단계와;

   슬러싱 센서에서 측정된 탱크 내의 연료 슬러싱 값에 따라 회전 배플 플레이트의 회전방향 및 회전각을 결정하는 단계와;

   상기 단계에서 결정된 결과값에 따라 구동모터를 회전시키는 단계; 를 포함하여 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료탱크 슬러싱 소음 저감장치의 제어방법.