KR102006850B1 - 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리 - Google Patents

Abstract

차량용 연료탱크의 커버 어셈블리가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리는 차량의 연료탱크에 마련되는 플레이트와, 플레이트 상에 설치되는 아울렛 포트와, 플레이트 상에 설치되며 내부에 연료탱크를 제어하는 메인모듈기판이 마련된 컨트롤 하우징과, 아울렛 포트에 마련되는 센서 하우징과, 센서 하우징에 마련되며 연료탱크의 내부 압력 및 연료의 압력을 감지하여 메인모듈기판에 신호를 전달하기 위한 압력센서들이 마련되는 센서모듈기판을 포함한다.

Description

차량용 연료탱크의 커버 어셈블리{Cover Assembly of fuel tank for vehicle}

본 발명은 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립이 간편하고 제조가 용이하도록 한 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 연료장치는 모든 운전 조건 하에서 엔진에 필요한 혼합기를 가장 연소하기 쉬운 상태로 공급하기 위한 것으로 엔진의 성능 즉, 엔진의 출력이나 경제성을 좌우하는 주요 요소 중 하나이다.

이러한 연료장치에 있어서 매우 중요한 부품이 연료와 공기를 적절히 혼합시켜 엔진으로 공급하는 연료공급장치이다. 연료공급장치는 연료를 저장하는 연료탱크와, 연료탱크 내에 채워져 있는 연료를 강제적으로 엔진으로 공급하기 위한 연료펌프 모듈을 포함한다.

연료펌프 모듈은 연료탱크에서 연료를 빨아올려 엔진까지 압송하는 장치로서, 엔진 캠샤프트의 회전력을 이용한 기계식과 직류전동기 또는 피스톤(플런저)을 사용하는 전기식이 있으며, 통상적으로는 전기식 연료펌프 모듈이 많이 사용되고 있다. 전기식 연료펌프 모듈은 연료탱크 안의 연료에 잠겨 있기 때문에 펌프 작동소음 및 베이퍼 록 억제에 탁월한 기능을 가지고 있다.

종래의 연료펌프 모듈은 연료탱크에 고정되는 플레이트 어셈블리와, 플레이트 어셈블리의 하측에 가이드로드에 의해 연결되는 리저브바디 어셈블리로 구성될 수 있다.

플레이트 어셈블리는 플레이트에 호스가 연결되어 엔진으로 연료를 이송하기 위한 공급포트와, 연료펌프를 전자적으로 제어하기 위한 컨트롤러를 포함한다.

컨트롤러는 ECU(Electronic Control Unit)로부터 신호를 받아 연료 라인의 압력, 온도, 운전조건에 따라 연료 분사량과 연료펌프의 구동속도를 결정하여 출력되는 신호로 연료펌프의 구동을 제어한다. 이러한 컨트롤러는 플레이트의 윗면에 설치되며 내부에 PCB 기판이 설치되는 컨트롤 하우징과, 컨트롤 하우징의 개방된 상부를 폐쇄하는 커버를 갖는다. PCB 기판에는 다수의 전장 부품들 예를 들면 콘덴서, 터미널 등이 실장되어 있다.

또한, 종래의 플레이트 어셈블리는 공급포트에 연료의 압력을 측정하기 위한 압력센서와 연료탱크의 압력을 측정하기 위한 압력센서를 구비한다. 이 압력센서들은 감지된 신호를 컨트롤러에 전달할 수 있도록 커넥터 및 케이블로 연결되어야 하는데, 종래에는 이들 커넥터와 케이블들이 플레이트 어셈블리 상에 분리 마련되기 때문에 조립 공정이 복잡하였다.

한국 공개특허 제10-2002-0002223호(2002.01.09.)

본 발명의 실시 예에 따르면 조립이 간편하고 제조가 용이한 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 연료탱크에 마련되는 플레이트와, 플레이트 상에 설치되는 아울렛 포트와, 플레이트 상에 설치되며 내부에 연료탱크를 제어하는 메인모듈기판이 마련된 컨트롤 하우징과, 아울렛 포트에 마련되는 센서 하우징과, 센서 하우징에 마련되며 연료탱크의 내부 압력 및 연료의 압력을 감지하여 메인모듈기판에 신호를 전달하기 위한 압력센서들이 마련되는 센서모듈기판을 포함하는 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리가 제공될 수 있다.

또한, 상기 센서모듈기판의 압력센서는 연료탱크의 내부 압력을 감지하기 위한 제1압력센서와, 연료의 압력을 감지하기 위한 제2압력센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서 하우징은 상기 센서모듈기판과, 상기 센서모듈기판의 하부에 결합하여 외부 유해 물질 유입을 방지하기 위한 바디와, 상기 센서모듈기판의 상부에 결합하며 상기 메인모듈기판과 연결되는 커넥터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서모듈기판과 상기 커넥터 사이에는 외부와의 압력 평형을 위한 멤브레인 필터가 더 마련될 수 있다.

또한, 상기 바디는 외부 이물질이 센서 하우징으로 유입되지 못하도록 하는 아우터실링과, 상기 센서모듈기판에 유입되지 못하도록 하는 인너실링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 바디는 상기 센서모듈기판의 하부에 마련되는 세라믹 버튼을 더 포함하고, 상기 세라믹 버튼은 상기 센서모듈기판에 마련되는 제1압력센서와 연통하는 제1센서유로와, 상기 센서모듈기판에 마련되는 제2압력센서와 연통하는 제2센서유로를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리는 아울렛 포트에 마련되는 센서 하우징의 내부에 연료탱크의 내부 압력을 감지하기 위한 압력센서와 연료의 압력을 감지하기 위한 압력센서를 갖는 센서모듈기판을 컨트롤러 하우징의 메인모듈기판과 하나의 케이블을 이용하여 전기적으로 접속되도록 함으로써 제조 공정을 단순화하고 배선이나 케이블 등의 연결 부품을 감소시켜 제조 원가를 효과적으로 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리가 마련되는 연료탱크를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리를 분해 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리를 도시한 저면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리에 있어서 센서모듈을 분해 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도이다.
도 7은 도 2의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 여기서, 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 나아가 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리가 설치된 연료탱크를 도시한 도면이며, 도 2는 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리를 도시한 사시도이고, 도 3은 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리를 분해 도시한 도면이며, 도 4는 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리의 저면을 도시한 도면이고, 도 5는 차량용 연료탱크 커버 어셈블리의 센서 하우징을 분해 도시한 도면이며, 도 6 및 도 7은 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리의 단면도이다.

도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료탱크 커버 어셈블리(100)는 연료탱크(1) 상에 마련되는 플레이트(110)와, 플레이트(110)에 마련되는 아울렛 포트(122) 및 인렛 포트(124)을 포함하는 연료 포트(120)와, 컨트롤러 모듈(130)을 포함할 수 있다.

플레이트(110)는 가스 연료가 저장되는 연료탱크(1)의 상부 입구측에 장착되는 것으로, 대략 원판 형상으로 마련된다.

연료 포트(120) 중 아울렛 포트(122)는 연료탱크에 채워져 있는 연료를 내연기관인 엔진으로 배출하기 위한 유로이며, 인렛 포트(124)는 내연기관으로부터 들어오는 연료가 복귀하는 유로이다. 인렛 포트(124)는 컨트롤러 사양에 따라 생략될 수 있다.

좀더 구체적으로, 아울렛 포트(122)는 미도시된 연료펌프 및 구동모터의 동작에 의해 연료탱크로부터 내연기관으로 선택적으로 연료를 공급하거나 차단하기 위한 것으로, 내부에 코일 스프링형 역류방지 체크밸브를 포함할 수 있다. 연료펌프의 동작 중에는 펌프로부터 토출되는 연료의 압력이 코일 스프링의 탄성력보다 높아 아울렛 포트(122)가 개방되며, 연료펌프의 정지 중에는 연료 압력이 발생하지 않으므로 코일 스프링의 탄성력에 의해 아울렛 포트(122)는 폐쇄된다.

컨트롤러 모듈(130)은 도 3에 도시한 바와 같이 장방형의 내부 공간을 가지며 상부가 개구되어 있는 컨트롤 하우징(131)과, 컨트롤 하우징(131)의 내부 공간에 결합되는 메인모듈기판(150)과, 컨트롤 하우징(131)의 개구된 상부를 폐쇄시키도록 결합되는 커버(160)를 포함할 수 있다.

컨트롤 하우징(131)은 상부가 개구되는 박스 형태로 사출 방식에 의해 플레이트(110)와 분리 마련되어 조립되거나 또는 하나의 부품으로 성형 마련될 수 있다. 분리 마련 시에는 연료탱크의 윗면과 마주하는 컨트롤 하우징(131)의 밑면 둘레에 미세한 틈새가 형성되지 않도록 하여, 연료에서 발생된 증발 가스가 컨트롤 하우징(131)의 내측으로 유입되는 않도록 해야 한다.

또한, 컨트롤 하우징(131)은 연료탱크를 제어하기 위한 전자 소자들이 실장되는 메인모듈기판(150)이 설치되는 기판설치부(132)와, 기판설치부(132)의 일측에 마련되는 파워커넥터부(138)로 이루어질 수 있다.

기판설치부(132)에는 제1,2접속단자(135,136)와, 소정 높이의 보스(137)가 바닥으로부터 돌출 마련된다.

제1접속단자(135)는 연료펌프 구동장치(미도시)와 신호를 전달하기 위한 단자이며, 제2접속단자(136)는 연료펌프의 모터(미도시)를 제어하기 위한 단자이다. 여기서, 제1,2접속단자(135,136)는 설계 사양에 따라 단자의 위치 및 역할이 달라질 수 있음은 물론이다. 제1,2접속단자(135,136)의 상부단은 메인모듈기판(150)에 전기적으로 연결되며, 하부단은 플레이트(110)를 관통하여 연료탱크측 접속 터미널과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1,2접속단자(135, 136) 하부단의 전기적 연결을 위해 플레이트(110)의 배면에는 도 4에 도시한 바와 같이 제1커넥터(115)와 제2커넥터(116)가 돌출 마련된다. 보스(137)는 적어도 하나 이상 마련되어 상부에 설치되는 메인모듈기판(150)의 높이를 일정하게 유지한다.

파워커넥터부(138)는 외부로부터 전원이 인가될 수 있도록 하여 연료펌프 구동장치(미도시)와 연료펌프의 모터(미도시)를 전기적으로 연결한다.

한편, 아울렛 포트(122)에는 도 3에 도시된 바와 같이 압력센서가 마련된 센서 하우징(140)을 설치할 수 있도록 센서하우징홀(126)이 마련된다. 센서하우징홀(126)은 아울렛 포트(122)의 출구로부터 내부 공간이 확장되도록 마련되어 아울렛 포트(122)의 출구와 플레이트(110)의 배면 즉, 연료탱크(1)를 연결하는 유로를 내부에 구비한다. 이러한 센서하우징홀(126)은 플레이트(110)의 성형 가공 시 일체로 마련될 수 있다.

센서 하우징(140)은 도 5에 도시한 바와 같이 두 개의 압력센서(141,142)가 마련된 센서모듈기판(143)과, 센서모듈기판(143) 하부에 결합하며 외부 유해 물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 바디(147)와, 센서모듈기판(143)의 상부에 결합하여 컨트롤 하우징(131)의 메인모듈기판(150)과 접속하기 위한 케이블이 연결되는 커넥터(149)를 포함한다.

센서모듈기판(143)은 바디(147)와 커넥터(149)에 의해 상부 및 하부가 밀봉된 상태로 센서하우징홀(126)에 결합되며, 장착 및 탈거가 용이하도록 클립(도 3의 128)으로 센서하우징홀(126)에 탄성적으로 고정될 수 있다.

센서모듈기판(143)에 마련되는 두 개의 압력센서 중 하나는 연료탱크 내부의 압력 즉 공압을 감지하기 위한 제1압력센서(141)이며, 다른 하나는 연료의 압력 즉 포트를 이동하는 연료의 유압을 감지하기 위한 제2압력센서(142)이다. 제1압력센서(141)와 제2압력센서(142)는 센서모듈기판(143) 상에 실장되는 형태로 마련될 수 있다.

제1압력센서(141)는 상대압을 이용하여 연료탱크 내부의 공압을 측정한다. 이를 위해 제1압력센서(141)는 센서모듈기판(143)의 상부를 커버하는 커넥터(149)에 마련되는 외부 파이프(미도시)와 연통된다. 즉, 제1압력센서(141)는 외부 파이프를 통해 대기압을 감지하며, 감지된 대기압을 기초로 ECU(미도시)에서 연료탱크 내부의 공압을 연산한다. 이는 제1압력센서(141)는 연료탱크 내부의 압력 상태를 낮은 압력으로 측정하기 때문에 고도차(높은 고도의 낮은 압력)가 나더라도 이를 충분히 반영할 수 있도록 하기 위함이다. 외부 파이프의 내측 입구에는 압력 평형을 위한 멤브레인 필터(144)가 마련될 수 있다.

제2압력센서(142)는 플레이트(110)의 배면에 돌출 마련되는 센서포트(117)를 이용하여 내부 호스(미도시)와 연결된다. 센서포트(117)의 유로와 연통되어 있는 제2압력센서(142)는 절대압 방식을 이용하여 연료의 유압을 측정한다. 도 4에서 미설명된 참조부호 118은 연료탱크의 공압을 측정하기 위한 제1압력센서(141)와 연료탱크 내부를 연통시키기 위한 센서홀이다.

한편, 센서모듈기판(143)은 도 5에 분해 도시한 바와 같이 제1압력센서(141)와 제2압력센서(142)를 보호하기 위한 커버(143a)를 포함할 수 있다.

또한, 바디(147)는 외부 유해 물질이 센서 하우징(140)으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로, 복수의 아우터실링(147a)을 이용하여 센서하우징홀(126)과 결합 시 외부 유해 물질이 바디 내부로 유입되는 것을 1차로 방지하며, 복수의 인너실링(147b)을 이용하여 센서모듈기판(143)의 바디(147) 장착 시 외부 유해 물질이 바디 내부로 유입되는 것을 2차로 방지한다.

바디(147)는 계단과 같이 다단 형태를 가져 내부 공간이 점진적으로 확대 마련되며, 센서모듈기판(143)은 다단 형태의 세라믹 버튼(148)을 이용하여 바디(147)에 설치된다. 또한, 바디(147)는 센서모듈기판(143)의 압력센서와 연통하는 유로로 중앙홀과 그 주위에 마련되는 바디홀(147c)을 포함할 수 있다.

세라믹 버튼(148)은 도 6에 도시한 바와 같이 내부 중심에 마련되는 제2센서유로(148b)와 그 주위에 마련되는 제1센서유로(148a)를 포함하며, 인너실링(147b)은 제1센서유로(148a)와 제2센서유로(148b)를 분리하는 역할도 한다. 제1센서유로(148a)는 제1압력센서(141)와 연통되고, 제2센서유로(148b)는 제2압력센서(142)와 연통된다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 실선 화살표는 제2압력센서(142)를 이용하여 연료의 유압을 측정하기 위한 유로를 나타낸 것이며, 점선 화살표는 제1압력센서(141)를 이용하여 연료탱크 내부의 공압을 측정하기 위한 유로를 나타낸 것이다.

커넥터(149)는 센서모듈기판(143)의 상부에 위치한다. 커넥터(149)의 내부 공간에는 센서모듈기판(143)을 보호하기 위한 보호커버(143a)와 멤브레인 필터(144)가 위치할 수 있다. 커넥터(149)와 센서모듈기판(143)은 자세히 도시하지는 않았지만 복수의 접속단자핀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 컨트롤 하우징(131)의 내부에 마련되는 메인모듈기판(150)에는 연료탱크 구체적으로는 연료펌프를 제어하기 위한 각종 소자 및 외부 전원과 전기적으로 연결하는 제1접속단자핀(152)들과, 센서 하우징(140)의 내부에 마련되며 제1압력센서(141)와 제2압력센서(142)를 포함하는 센서모듈기판(143)과 전기적으로 연결하는 제2접속단자핀(미도시)들이 마련될 수 있다.

따라서, 본 실시 예에 따른 연료탱크의 커버 어셈블리(100)는 연료탱크(1)의 내부 압력을 감지하기 위한 제2압력센서(142)와 연료의 압력을 감지하기 위한 제1압력센서(141)를 포함하는 센서모듈기판(143)이 컨트롤 하우징(131)의 내부에 마련되는 메인모듈기판(150)과 하나의 케이블(미도시)을 통해 직접적이고 간편하게 연결되기 때문에 제조 공정이 단순화될 뿐만 아니라 배선이나 케이블 등의 연결 부품이 감소되어 원가 절감 효과를 볼 수 있다.

한편, 커버(160)는 컨트롤 하우징(131)의 상측 개구를 폐쇄하도록 설치된다. 커버(160)는 연료펌프의 작동 중 발생하는 전자파 또는 외부로부터 유입되는 정전기를 차단하는 접지(grounding) 역할을 수행하도록 금속성 재질을 포함할 수 있다. 커버(160)와 컨트롤 하우징(131)은 볼트 등을 통해 체결될 수 있다.

상기와 같이 마련되는 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리는 파워커넥터부(138)를 통해 차량에 마련되는 이그니션키가 온 조작되면, 연료펌프 구동장치가 차량의 전자제어유닛으로부터 전달되는 신호에 따라 연료펌프의 모터를 구동하며, 메인모듈기판(150)에 마련되는 제어부가 센서모듈기판(143)으로부터 전달받은 신호를 근거로 실장된 각 장치들을 제어하여 엔진에 공급되는 연료의 양을 효과적으로 컨트롤한다.

100..연료탱크 커버 어셈블리 110..플레이트
117..센서포트 118..센서홀
122..아울렛 포트 124..인렛 포트
130..컨트롤러 모듈 131..컨트롤 하우징
132..기판부 135,136..제1,2접속단자
137..보스 138..파워커넥터부
140..센서 하우징 141..제1압력센서
142..제2압력센서 143..센서모듈기판
147..바디 149..커넥터
150..메일모듈기판 154..접속단자
160..커버

Claims (6)

1. 차량의 연료탱크에 마련되는 플레이트와,
   상기 플레이트 상에 설치되는 아울렛 포트와,
   상기 플레이트 상에 설치되며 내부에 연료탱크를 제어하는 메인모듈기판이 마련된 컨트롤 하우징과,
   상기 아울렛 포트에 마련되는 센서 하우징과,
   상기 센서 하우징에 마련되며 연료탱크의 내부 압력 및 연료의 압력을 감지하여 상기 메인모듈기판에 신호를 전달하기 위한 제1압력센서 및 제2압력센서가 마련되는 센서모듈기판과,
   상기 센서모듈기판의 하부에 결합하여 외부 유해 물질 유입을 방지하기 위한 바디를 포함하고,
   상기 바디는 외부 이물질이, 센서 하우징으로 유입되지 못하도록 센서 하우징과의 사이에 마련되는 아우터실링과, 상기 센서모듈기판에 유입되지 못하도록 센서모듈기판과의 사이에 마련되는 인너실링와, 상기 센서모듈기판의 하부에 마련되는 세라믹 버튼을 더 포함하고,
   상기 세라믹 버튼은 상기 센서모듈기판에 마련되는 제1압력센서와 연통하는 제1센서유로와, 상기 센서모듈기판에 마련되는 제2압력센서와 연통하는 제2센서유로를 포함하며, 상기 센서 하우징에 결합 시 상기 인너실링에 의해 제1센서유로(148a)와 제2센서유로(148b)가 분리되는 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 센서모듈기판의 압력센서는 연료탱크의 내부 압력을 감지하기 위한 제1압력센서와, 연료의 압력을 감지하기 위한 제2압력센서를 포함하는 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 센서 하우징은
   상기 센서모듈기판의 상부에 결합하며 상기 메인모듈기판과 연결되는 커넥터를 포함하는 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 센서모듈기판과 상기 커넥터 사이에는 외부와의 압력 평형을 위한 멤브레인 필터가 더 마련되는 차량용 연료탱크의 커버 어셈블리.
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