KR101264449B1 - 레벨 센서 장착부 - Google Patents

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제임스 에드워드 톰슨
딘 암스트롱
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이너지 오토모티브 시스템즈 리서치 (소시에떼 아노님)
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Abstract

상부벽 및 하부벽을 가지는 연료 탱크에 발부 및 실질적으로 관형의 머리부를 갖는 연료 레벨 센서를 장착하는 방법에 있어서, 성형 리테이너를 통해 연료 탱크의 바닥벽에 상기 센서의 발부를 고정하는 단계 및 성형 리테이너를 통해 상기 탱크의 상부벽에 상기 센서의 관형 머리부를 탄성적으로 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법을 제공한다.
연료 레벨 센서

Description

레벨 센서 장착부{LEVEL SENSOR MOUNTING}
본 발명은 레벨 센서 장착부에 관한 것이다.
일반적으로 자동 연료 시스템은 탱크 내부에 남아 있는 연료를 측정하기 위해 연료 펌프 모듈에 직접 장착하는 회전식 저항체 연료 레벨 센서를 사용한다.
많은 OEM 이 상기 연료 탱크 주위에 또는 관통하는 배터리, 배기구 및 구동라인 요소 등의 다른 부품들을 장착하기 때문에 상기 연료 탱크는 좀 더 복잡해지고 있다. 플라스틱 연료 탱크의 가장 큰 이점은 자동차 제조업자가 연료 저장을 위해 가능한 자동차 환경을 최적화하고, 이를 이용할 수 있다는 점이다. 그러나, 이러한 발전 때문에, 많은 연료 시스템들은 연료 충만 레벨 아래에 위치하는 펌프 모듈이 장착되어 설계되고 있다. 이는 습식 펌프 장착으로 알려져 있다. 습식 장착은 상기 회전식 연료 레벨 센서가 연료 충만 정지 레벨까지 휩쓸고 가는 것을 방해한다. 측정 범위를 향상시키기 위해서는, 센서 장착부를 펌프 모듈에서 떨어져서 재배치 또는 연장시키기 위해 길이가 긴 센서 플로트 아암 로드 또는 연장 브래킷이 필요하다. 이는 탱크 내부에 상기 펌프 모듈 조립체를 설치하는 어려움을 증가시키며, 측정의 정확도를 감소시킨다. 종종 연장부가 형성된 회전식 연료 레벨 센서 플로트 아암이 최적으로 휩쓸고 나가는 것이 가능하지 않게 된다.
저항식 회전 연료 레벨 센서의 다른 문제점은 자극적인 연료로 인한 저항 회로 카드의 손상, 제한된 해상도 및 운동부의 마모 또는 손상이다.
이러한 문제들로 인하여, 자동차 제조업자는 어떠한 운동부도 없는 연료 레벨 센서를 선호한다.
어떠한 운동부도 갖지 않는 여러 기술들이 존재하지만, 저항체 회전 게이지를 사용하는 것보다 2 배 내지 5 배의 비용이 소요된다. 제조 분야에서 운동부를 갖지 않는 연료 레벨 센서를 도입하는 것은 비용 때문에 특별한 차량에만 한정되고 있다.
운동부를 갖지 않는 연료 레벨 센서의 다른 문제는, 보통 이들이 연료 탱크의 바닥이 아닌 상부에만 고정되기 때문에, 바닥 기준이 아니라는 점이다 (이는 바닥, 즉, 연료 탱크가 비워졌을때의 레벨을 측정하지 못함을 의미한다).
예를 들어, US 4,679,431 에서는 다수의 디스크가 장착된 특별하고, 다소 복잡한 시스템을 사용하여, 탱크의 상부에만 용량 연료 레벨 센서를 장착한 기술이 기재되어 있다.
바닥 기준이 아니기 때문에 측정 정확도가 낮아지는 문제점은 이미 FR 2,560,167 문헌에서 언급되었으며, 이 문헌은 게이지를 탱크 외부로 신장하여 고정하는 방식으로 문제를 해결하였으나, 최근에는 투과성 (환경성) 을 이유로 사용되지 않고 있다.
본 발명은 투과성 문제를 발생시키지 않으면서, 연료 탱크 내부에 연료 레벨 센서를 장착하는 매우 간단한 방법을 제공함으로써 바닥 기준의 문제를 해결함을 목적으로 하고 있다.
이를 위하여, 본 발명은 상부벽 및 하부벽을 가지는 연료 탱크에 발부 및 머리부를 갖는 연료 레벨 센서를 장착하는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
·성형 리테이너를 통해 연료 탱크의 바닥벽에 상기 센서의 발부를 고정하는 단계; 및
·성형 리테이너를 통해 상기 탱크의 상부벽에 상기 센서의 관형 머리부를 탄성적으로 고정하는 단계.
여기에서, "연료 탱크" 라는 용어는 변하는 압력 및 온도 조건하에서 액체 및/또는 가스 연료를 저장할 수 있는 유형의 탱크를 의미한다. 모터 차량에서 발견되는 유형의 탱크가 더욱 특별히 참고된다. 여기에서, "모터 차량" 의 의미는 자동차 뿐만 아니라, 오토바이 및 화물자동차 (또는 트럭) 을 포함하는 의미이다.
상기 탱크는 금속 또는 플라스틱재로 만들어진다. 본 발명에 따른 방법은 플라스틱으로 만들어진 연료 탱크에 더욱 적합하도록 되어 있다.
"플라스틱"은 1 종 이상의 합성 수지 폴리머를 포함하는 임의의 재료를 말한다.
모든 종류의 플라스틱이 적합하다. 특히 적합한 플라스틱은 열가소성 재료에 속하는 것이다.
"열가소성 재료"는 열가소성 엘라스토머뿐만 아니라 그들의 화합물까지도 포함하는 열가소성 폴리머를 말한다. "폴리머"는 호모폴리머 및 코폴리머 (특히 2원 또는 3 원 코폴리머) 모두를 말한다. 그러한 코폴리머의 예로서 비한정적으로 랜덤 코폴리머, 리니어 블록 코폴리머, 다른 블록 코폴리머 및 그래프트 (graft) 코폴리머가 있다.
그 용융점이 분해 온도 이하인 열가소성 폴리머 또는 코폴리머는 어떠한 종류도 적합하다. 10℃ 이상의 용융 범위를 갖는 합성 열가소성 재료가 특히 적합하다. 이러한 재료의 예는 그 분자량에서 폴리분산을 보이는 것들을 포함한다.
특히 폴리올레핀, 열가소성 폴리에스테르, 폴리케톤, 폴리아미드 및 그들의 코폴리머가 사용될 수 있다. 예컨대, 비한정적으로 탄소, 염 및 다른 무기 유도체, 천연 섬유 또는 폴리머 섬유와 같은 무기, 유기 및/또는 천연 필러와 폴리머 재료와의 화합물 처럼, 폴리머 또는 코폴리머 화합물이 사용될 수도 있다. 상기 1 종 이상의 폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 결합된 적층된 층들로 이루어진 다층 구조체를 사용할 수도 있다.
한정하려는 것이 아닌, 이러한 연료 레벨을 감지하는 용도에 바람직한 센서는 연속 용량 측정에 기초한 무운동부 센서이다. 많은 종류의 용량성 연료 센서가 있다. 주전극으로서 작용하는 중앙 로드 및 기준 전극으로 작용하는 외부 관 (관 또는 하우징) 을 포함하는 센서가 바람직하다. 상기 센서는 상기 전극들 사이의 용량을 측정한다. 연료의 높이가 높아지면 전위 용량이 감소하고, 그 반대도 성립한다. 역사적으로, 연속 용량의 한 문제는 상업적인 등급/종류의 연료의 다양한 유전 특성을 구별할 수 있는 능력에 관한 것이다. 다양한 종류의 연료에 대하여 센서를 조절하고 보정하기 위해서는, 연료의 유전 상수를 측정하고 이에 따라 센서를 재보정하기 위해 그 센서의 바닥부에 기준 센서가 부착되어야 한다. 이러한 센서는 높은 측정 해상도를 제공할 수 있으며, 탱크 안에 남아있는 연료의 양에 대하여 신호 출력을 선형화할 수 있다.
이러한 센서들 (탱크 바닥으로부터 최대 연료 레벨까지 측정할 수 있는, 즉, 이를 위해 바닥 기준을 유지할 수 있는 능력이 중요한 여러 유형의 센서들) 의 장착 및 보유가 본 발명의 목적이다.
본 발명에 따라 릴리프로 성형된 (탱크벽과 일체로 성형된) 컵 형상의 부분인 리테이너를 사용하여 상기 보유가 이루어진다. 전술한 바닥 기준을 보장하기 위해서는 적어도 하부의 성형 리테이너는 상기 탱크 벽과 연속하는 (동일한 평면인) 바닥을 갖는 것이 바람직하다. 상부 리테이너는 상기 탱크 벽과 연속하는 바닥을 가질 수 있거나, 보유 능력을 크게 하고, 좀 더 탱크가 역동적으로 움직일 수 있도록 (또는, 측정 범위를 증가시키도록) 탱크의 상부 표면 위로 신장될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 고정 (장착) 될 센서는 기준 센서에 연결되기에 적합한 발부, 즉, 주어진 형상의 바닥부를 갖는다. 이러한 발부의 형상은 상기 연료 탱크의 바닥벽에 성형된 리테이너에 직접 결속되는데 적합할 수 있다 (즉, 바람직하게는 연료 탱크와 일체로 연료 탱크와 함께 성형되거나, 그에 고정되는 일종의 스냅이다). 대안으로, 상기 리테이너에 결속될 수 있는 상기 발부가 기준 센서에 결합 (고정) 된다.
본 발명에 있어서, 상기 센서는 상부를 가지며, 이 상부는 실질적으로 관형이며, 상기 탱크의 상부벽에 탄성적으로 고정된다. 이 벽 역시 성형 리테이너를 갖고 있으며, 이 리테이너는 상기 센서의 상부가 움직일 수 있는 부분 (바람직하게 중공) 을 직접 포함하거나 이러한 부분을 수용할 수 있기에 적합한 형상을 갖는다. 여기서, "탄성적으로 고정" 및 "움직일 수 있는" 의 의미는 상기 센서의 상부가 시간이 지남에 따라 연료 탱크의 변형을 수용할 수 있도록 수직하게 미끄러질 수 있음을 의미한다.
특히, 연속 용량 측정에 기초한 센서에 있어서, 이러한 센서는 탱크의 내부 바닥에서 탱크의 내부 상부까지 신장하는 관 형상이다. 이러한 관은 선형이거나 곡선형을 취할 수 있다. 이 경우에 있어서, 전술한 바와 같이, 상기 기준 센서는 별도의 발부 대신 상기 관 또는 곡선체의 하단부에 결합할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 상기 발부는 상기 기준 센서가 위치하는 상기 관 또는 곡선체의 하단부일 수 있다. 대안으로, 상기 센서에서 전기 커넥터까지 이르는 전기적 도선부가 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 센서의 비회전을 보장하기 위해, 추가 부분이 발부로서 주어질 수 있다.
바람직하게, 상기 센서의 상부와 성형 리테이너 사이에는 중간부가 존재하며, 이 중간부는 탱크의 성형된 요소와 결합하는 움직이는 구형 위치 지점기를 갖고 있다. 이는 센서측에서는 볼로서 작용하고 탱크측에서는 소켓으로서 작용한다.
이 부분은 분리되는 것을 방지하도록 관내에 형성된 슬롯에서 미끄러지는 부분의 베이스에 위치하는 스냅 요소 (다리) 에 의해 상기 관에 유지된다. 그 부분은 바람직하게 구형 뿐만 아니라, 안정화에 도움을 주고, 조립, 정상적인 탱크 팽창 및 수축 동안에 관 위로 안내되도록 하는 원통형 연장부를 포함한다.
이러한 실시형태에 따른 상부 성형 리테이너는 구형이며, 조립을 용이하게 하는 인도부를 갖고 있다. 이러한 요소는 소켓으로서 작용한다. 바닥 성형 요소는 추축점 (pivot point) 으로 작용하고, 연료가 유지 요소 안으로 흘러가도록 (센서가 남은 연료를 정확하게 측정하도록) 설계되어 있다.
바람직한 실시형태에 있어서, 작은 원통형 포켓이 상기 구형 부착물의 상부에 위치하며, 이 포켓은 작은 금속 인서트를 수용할 수 있다. 이 금속 인서트는, 예를 들어, 탱크 외부로부터 상기 금속 인서트를 감지할 수 있는 연료 탱크 조립 스테이션의 근접 센서를 사용하여 탱크 안에 센서가 정확하게 결합하는 것을 보장한다. 유사한 요소가 상기 탱크의 바닥부에 있는 부착물에 결합될 수 있다.
상기 센서의 상부를 탱크 상부에 성형된 리테이너 (또는, 그에 결속되어 있는 일부분) 에 탄성적으로 고정하는 것은 바람직하게 스프링으로 이루어질 수 있다. 상기 센서는 일반적으로 하우징을 갖고, 상기 스프링은 상기 하우징 주위에 감겨질 수 있다. 또는, 전술한 바와 같은 가동구를 포함하는 시스템의 경우에는 상기 스프링은 상기 구에 결합될 수도 있다.
상기 스프링은 바람직하게는 형성된 업셋부에 의해 상기 관 (상기 센서의 하우징) 의 샤프트에 유지된다. 이러한 형성된 업셋부는 스프링이 관 밑으로 미끄러지는 것을 방지한다. 이는 절취되어 관 안으로 직접 구부러진 탭으로도 이루어질 수 있다.
요소들은 탱크안으로 돌출될 수 있거나 탱크 외부로 신장될 수 있다.
상기 유지 요소 (성형 리테이너) 는 바람직하게 상기 탱크 벽과 일체로 되어 있다. 유지 요소는 가장 바람직하게는 주형내의 인서트 또는 인서트를 둘러 쌓음으로써 탱크 자체의 성형 중에 형성된다. 바람직하게 상기 탱크를 제조하는 동안 내부 탱크 쉘에 용접 (또는 다른 방법으로 고정) 되는 개별적인 요소들이 존재할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 센서는 펌프 모듈 개구부를 통해 (설치/장착을 위해) 탱크 안으로 삽입될 수 있다. 또는, 센서는, 예를 들어, 먼저 상기 리테이너를 성형하고, 이어서, 센서를 고정하기 위해 코어 (내부 배치 기구) 또는 로봇이 장착된 주형을 사용함으로써 탱크 자체의 성형 동안 고정될 수 있다.
리테이너를 형성하고 마지막으로 센서를 고정하는 이러한 공정들은 바람직하게 두 부분으로 된 패리슨 (parison) (또는 사출 성형물) 을 사용하며, 이는 본 출원에서 참조문헌으로 이용하고 있는 공동 계류중인 FR 04.11550, FR 04.10081, FR 04.08196 에 기재되어 있다.
특별한 실시형태에 있어서, 상기 연료 레벨 센서는 연료 탱크 내부에 밸브 또는 다른 부품을 장착하는데 사용된다.
예를 들어, 이러한 부품은 연장 브래킷으로 상기 센서의 상부에 부착될 수 있다. 일반적으로 연료 레벨 제한 밸브 (FLVV) 및 연료 레벨 게이지 곡선의 정점의 소정의 위치는 동일한 지점이며 (일반적으로 탱크의 용적 중심의 상부), 따라서 그러한 밸브는 본 발명에 따른 센서와 함께 유리하게 고정될 수 있다.
본 발명의 방법은 연료 레벨 센서가 펌프 모듈로부터 분리될 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 방법은 연료 레벨 센서가 최적의 게이지 곡선을 측정할 수 있도록 장착 가능하다.
또한, 본 발명의 방법은 젖은 (침수된) 모듈 개구를 갖는 시스템에 연료 충만 레벨에 도달할 수 있는 해결책을 제공한다.
또한, 본 발명의 방법은 센서가 바닥 기준이 되도록 (탱크가 팽창하더라도 센서가 바닥에 유지되도록) 할 수 있다.
또한, 성형 요소는 별도의 장착 브래킷을 추가해야할 필요성을 없게 한다.
본 발명은 연료 탱크 내부에 다른 부품들 (밸브, 센서 등) 을 장착시킬 수 있다.
도 1 내지 6 은 본 발명의 중요 사항을 잘 설명해주고 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
도 1 은 탱크 벽과 일체로 성형된 2 개의 리테이너 (1, 2) 에 장착된 센서를 나타내고 있다.
도 2 는 도 1 의 센서의 장착 요소의 세부도를 나타낸 것이다.
도 3 은 상기 센서 (3) 의 하우징에 연결부 (4) 를 결합하는 것을 나타낸다.
도 4 는 한 슬롯 (8) 및 스프링 (5) 이 미끄러지는 것을 방지하기 위해 형성된 업셋부 (9) 를 나타낸다.
도 5 및 도 6 은 성형 리테이너가 형성된 상부벽 (10) 과 바닥벽 (11) 을 각각 포함하는 연료 탱크의 일부분을 나타내는 것이다.
도 1 은 탱크 벽 (도시 되지 않음, 도 1 에서는 상기 벽에서 절취된 리테이너만을 도시하고 있음) 과 일체로 성형된 2 개의 리테이너 (1, 2) 에 장착된 센서를 나타내고 있다.
도 2 는 도 1 의 센서의 장착 요소의 세부도를 나타낸 것이다. 상기 센서는 하우징 (3) 을 포함하고, 스프링 (5) 을 지탱하고 있다. 이는 볼 형상의 상부를 포함하는 연결부 (4) 에 끼워지고, 상기 볼의 상부에는, 전술한 바와 같이, 금속 인서트 (도시되지 않음) 를 수용할 수 있는 크기로 되어 있는 작은 원통형 포켓 (4') 이 형성되어 있다. 상기 센서의 하부는 기준 센서 (6) 와 결합되어 있다.
도 3 은 상기 센서 (3) 의 하우징에 연결부 (4) 를 결합하는 것을 나타내며, 이 결합은 상기 연결부의 기저부에 위치하는 다리 (7) 에 의해 이루어지며, 이 다리는 상기 하우징 (3) 에 형성된 슬롯 (8) 을 따라 미끄러진다.
도 4 에는 이러한 슬롯 (8) 하나와 상기 스프링 (5) 이 미끄러지는 것을 방지하기 위해 형성된 업셋부 (9) 가 나타나 있다.
도 5 및 도 6 은 성형 리테이너가 형성된 상부벽 (10) 과 바닥벽 (11) 을 각각 포함하는 연료 탱크의 일부분을 나타내는 것이다.

Claims (11)

  1. 상부벽 및 하부벽을 가지는 연료 탱크에 발부 및 실질적으로 관형의 머리부를 갖는 연료 레벨 센서를 장착하는 방법에 있어서,
    성형 리테이너를 통해 연료 탱크의 바닥벽에 상기 센서의 발부를 고정하는 단계; 및
    성형 리테이너를 통해 상기 탱크의 상부벽에 상기 센서의 관형 머리부를 탄성적으로 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연료 탱크는 플라스틱으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서는 연속 용량 측정에 기초한 무운동부 센서인 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서의 발부는 기준 센서와 결합하거나 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 센서의 상부와 성형 리테이너 사이에 중간부가 존재하고, 이 중간부는 상기 성형 리테이너와 결합하는 가동 구 형상의 위치 지정기를 갖는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 구는 관형 상부 안에 형성된 슬롯에 미끄러지며, 상기 중간부의 베이스에 위치하는 다리부를 통해 상기 센서의 관형 상부에 유지되는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 구의 상부에는 작은 원통형 포켓이 존재하고, 이 포켓은 탱크 내부에 센서가 정확하게 결합되어 있는 것을 보장하는 작은 금속 인서트를 수용할 수 있는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 성형 리테이너에 상기 센서의 상부가 탄성적으로 결합하는 것은 스프링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 센서는 하우징을 포함하고, 상기 스프링은 상기 하우징의 주위에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 스프링은 형성된 업셋부에 의해 상기 하우징에 유지되는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연료 레벨 센서는 연료 탱크의 내부에 밸브 또는 다른 부품을 장착하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 연료 탱크에 연료 레벨 센서를 장착하는 방법.
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