KR20030006361A

KR20030006361A - 자동차의 연료유량측정장치

Info

Publication number: KR20030006361A
Application number: KR1020010042074A
Authority: KR
Inventors: 한백규
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-01-23

Abstract

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 연료탱크 내부의 연료 쏠림현상이 발생해도 정확히 연료량을 측정할 수 있고 내구성이 향상된 자동차의 연료유량측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이에 따라 본 발명은 연료가 저장되는 공간을 제공하는 연료탱크; 내부에 자성체를 구비한 뜨개; 상기 뜨개가 용이하게 삽입되는 중공부를 구비하며 연료탱크의 내부에 수직으로 고정설치되는 하단이 개방된 가이드 파이프 및 상기 가이드 파이프의 외면을 감싸는 코일로 이루어진 자기발생부재; 상기 코일과 전기접속된 저항측정수단을 포함하며 상기 뜨개는 연료유면 높이에 따라 가이드 파이프 내부에서 자유이동하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 연료유량측정장치를 제공한다.

Description

자동차의 연료유량측정장치{fuel measuring system vehicle}

본 발명은 자동차의 연료량을 측정하는 유량측정장치에 관한 것이며, 특히는 자동차가 선회를 하거나 경사진 도로를 주행할때도 연료탱크 내부의 연료량을 정확하게 측정하는 유량측정장치에 관한 것이다.

연료탱크는 연료공급장치중 연료를 보관하는 장치로서, 연료탱크내에는 연료게이지가 설치되어 차량의 대시패널에 연료의양을 표시하며, 또한 연료가 일정량이하로 감소하면 이를 운전자에게 경고하기 위해 대시패널에 설치된 경고램프를 점등하기 위한 게이지 및 경고장치의 구성이 설치되어 있다.

도 1에는 종래의 코일-저항식 연료탱크용 게이지장치를 나타낸 구성도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 코일-저항식 연료탱크용 게이지장치는 가변저항식 센더 유니트(10), 상기 가변저항식 센더 유니트(10)에 연결된 코일식 리시버유니트(20) 및, 배터리(30) 등으로 구성되어 있다.

상기 가변저항식 센더 유니트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 연료탱크(11) 내부에 설치되어 연료의 액면 변화에 의해상,하방향으로 움직이는 뜨개(12), 상기 뜨개(12)에 연결되어 연료탱크(11)의 상부에 회동가능하게 설치된 회동로드(13),상기 회동로드(13)와 연동하여 회동하고 연료탱크(11)의 외부에 설치된 콘택트 암(14) 및, 상기 콘택트 암(14)의 접동에따라 저항이 달라지는 가변저항기(15) 등으로 구성되어 있다.

또한, 상기 코일식 리시버 유니트(20)도 도1에 도시된 바와 같이, L1,L2코일을 감은 2개의 철심이 직각으로 설치되어 있으며, 상기 2개의 철심의 합성자력이 작용하는 위치에 지침이 붙은 가동철편(21)이 설치되어 있다.

이어 상기와 같이 구성된 종래의 코일-저항식 연료탱크용 게이지장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다. 도 1의 연료탱크에 도시된 바와 같이, A-A선만큼 있던 연료가 B-B선만큼 줄어들게 되면 즉, 연료탱크(11) 내부의 연료가 줄어들면,연료의 표면에 떠있던 뜨개(12)는 연료의 표면을 따라 내려가므로, 회동로드(13)는 시계방향으로 회동하고 회동로드(13)에 연결된 콘택트 암(14)은 가변저항치가 커지는 위치로 회동하게 된다. 그래서, 코일식 리시버 유니트(20) 내부에 설치되어 있는 L2측 보다 L1측에 걸리는 전압이 켜져서, 지침(22)이 붙은 가동철편(21)은 L1측이 만드는 자계의 방향으로 회전하여 지침(22)은 E방향으로 기울어져 연료탱크(11) 내부에 있는 연료의 양이 적음을 운전자에게 인지시켜 준다.

상기와는 반대로, B-B선에서 A-A선만큼 연료의 양이 증가하게 되면, 연료의 표면에 떠있던 뜨개(12)는 연료의 표면을 따라 올라가게 된다. 뜨개(12)가 상방향으로 올라가게 되면 상기 뜨개(12)와 연결된 회동로드(13)는 반시계방향으로 회동하게 되고, 상기 회동로드(13)에 연결된 콘택트 암(14)은 가변저항치가 작은쪽으로 이동한다. 그래서, L1측에서 L2측으로걸리는 전압이 커지므로 지침(22)이 붙은 가동철편(21)은 L2측이 만드는 자계의 방향으로 회전하여 지침(22)을 F측방향으로 움직이게 된다. 그럼으로서, 운전자에게 연료의 양이 증가했음을 인식시켜 준다.

그런데, 종래의 코일-저항식 연료탱크용 게이지장치를 구성하는 연료탱크(11) 내부의 뜨개(12)는 도 2에 도시된 바와 같이, 자동차가 평탄한 도로를 주행할 때는 C-C선과 같이 유체의 표면이 연료탱크(11)와 수평을 이루어 정확한 연료의 양을측정할 수 있지만, 자동차가 선회를 하거나 경사진 도로를 주행하게 되면 D-D선과 같이 연료탱크(11) 내부의 연료가 일측으로 쏠리게 되어 실제의 연료량과 다르게 연료의 양을 측정하게 되어 운전자로 하여금 오인하게 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 연료탱크 내부의 연료 쏠림현상이 발생해도 정확히 연료량을 측정할 수 있고 내구성이 향상된 자동차의 연료유량측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1 은 종래의 코일-저항식 연료탱크용 게이지장치를 나타낸 구성도

도 2 는 자동차가 선회를 하거나 경사진 도로를 주행할 때 종래의 코일-저항식 연료탱크용 게이지장치를 구성하는 연료탱크의 내부를 나타낸 단면도

도 3 은 본 발명에 의한 자동차의 연료유량측정장치의 바람직한 일실시예를 개략적으로 도시한 사시도.

도 4a 는 본 발명에 관련된 뜨개를 도시한 절개 사시도

도 4b 는 본 발명에 관련된 자기발생부재를 도시한 개략도

도 5 는 본 발명에 관련된 자기발생부재 및 뜨개가 장착된 연료탱크의 일예를 보여주는 단면도.

도 6 은 연료유량의 증감에 따라 뜨개의 이동상태를 보여주는 상태도

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

연료탱크(100)연료탱크 상부 하우징(102)

연료탱크 하부 하우징(104)뜨개(110)

외피(120)자성체(130)

자기발생부재(200)제1코일부(210)

제2코일부(220)가이드 파이프(230)

가이드 파이프 지지부(232)저항측정수단(300)

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연료가 저장되는 공간을 제공하는 연료탱크; 내부에 자성체를 구비한 뜨개; 상기 뜨개가 용이하게 삽입되는 중공부를 구비하며 연료탱크의 내부에 수직으로 고정설치되는 하단이 개방된 가이드 파이프 및 상기 가이드 파이프의 외면을 감싸는 코일로 이루어진 자기발생부재; 상기 코일과 전기접속된 저항측정수단을 포함하며 상기 뜨개는 연료유면 높이에 따라 가이드 파이프 내부에서 자유이동하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 연료유량측정장치를 제공한다.

본 발명의 구성에 대하여 첨부한 도면을 참고하면서 보다 상세하게 설명한다.

도 3 은 본 발명에 의한 자동차의 연료유량측정장치의 바람직한 일실시예를 도시한 개략적인 사시도이다.

도 3을 참조하면, 연료탱크(100)의 내부에는 자기발생부재(200)가 적어도 3개이상 설치되고, 상기 자기발생부재(200)의 감겨있는 코일 안쪽으로 뜨개(110)가 삽입되어 있다. 상기 막대형 뜨개(110)는 연료의 부력에 의해 자유롭게 떠있는 상태를 유지하도록 하되 자기발생부재(200)는 연료탱크(100)의 하우징, 즉 상판(102) 또는 하판(104)에 고정설치되어 있다.

상기 연료탱크(100)의 내부에 설치되는 자기발생부재(200)는 도면에 도시된 바와 같이 삼각형을 이루는 형태로 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 설치되는 이유는 후술하겠지만 자동차의 주행상태에 따라 연료탱크(100)가 한쪽으로 기울어졌을 때 적어도 하나 이상의 자기발생부재(200)가 연료에 담겨지도록 함으로써 유량측정을 용이하게 하기 위함이다.

도 4a와 도 4b는 상기 뜨개(110)와 자기발생부재(200)를 각가 도시한 개략도이다.

도 4a에서 보는바와 같이, 상기 뜨개(110)는 대략 그 외관은 막대형 또는 봉(奉)형으로 형성되어 있으며, 코아형태의 외피(120) 내부에 자성체(130)가 삽입된 구조로 이루어져 있다. 상기 뜨개(110)의 내부에 삽입되는 자성체(130)는 막대자석과 같이 일측단에는 N극, 타측단에는 S극으로 분포되어짐이 바람직하다.

상기 자성체(130)를 감싸고 있는 외피(120)는 그 재질에 있어 무관하지만 뜨개(110)가 휘발유 또는 경유에 지속적으로 담겨져 있어야 하므로 그 내구성을 확보하기 위하여 연료와 반응하여 박피되지 않으며 되도록 경량재를 사용함이 바람직하다.

도 4b의 자기발생부재(200)는 대략의 형상이 실린더형태를 이루고 있으며, 2단으로 구분되어 상단에는 제1코일부(210), 하단에는 제2코일부(220)가 형성된다. 상기 제1,2코일부(210)(220)는 구리코일을 지지대 없이 직접 감아 사용할 수도 있으나 바람직하게는 도면의 실시예와 같이 원통형 실린더(이하 가이드 파이프(230))에 감는 것이 적합하다.

상기 코일은 통상의 구리코일을 사용한다. 상기 가이드 파이프(230)의 둘레를 감싸는 코일은 그 감겨진 횟수에 따라 자속밀도가 정해지므로 연료탱크(100)내부에 3개 이상을 설치시 상기 코일의 감겨진 횟수를 동일하게 하여 같은 자속밀도를 갖도록 함이 바람직하다.

상기 제1코일부(210)와 제2코일부(220)는 가이드 파이프(230)에 감기는 횟수를 서로 다르게 하되 가이드 파이프(230)의 하단부에 감기는 제2코일부(220) 권선수가 제1코일부(210)의 권선수보다 많도록 한다. 코일이 많이 감길수록 자속밀도가 높아 저항의 편차를 보다 용이하게 확인할 수 있다.

제1코일부(210)와 제2코일부(220)는 각각 커넥터(106)에 연결접속되어 전류가 통하도록 구성되며 실시간으로 저항을 측정하는 저항측정수단(300)이 각 코일부(210)(220)의 저항 변화량을 체크하여 연료유량표시계(도시생략)에 나타낸다.

도 5는 상기 자기발생부재(200)가 연료탱크(100)내에 장착된 예를 보여주는 단면도이다.

상기 연료탱크(100)는 상부 하우징과 하부 하우징이 용접에 의해 결합된 구조로, 본 발명에 의한 자기발생부재(200)는 상부 하우징(102)과 하부 하우징(104) 사이에 수직으로 설치한다. 상기 자기발생부재(200)의 가이드 파이프(230)는 연료탱크(100)의 하면에 지지되어 설치되지만 가이드 파이프(230)의 하단부는 연료가 가이드 파이프(230)의 내부로 흘러들어갈 수 있도록 일부를 개방시킨다. 즉, 지지부(232) 만을 제외하고 통공(234)을 형성하는 것이다.

기타 실시예로는 상부 하우징(102)에 고정설치하되 하부 하우징의 바닥과는 접촉되지 않도록 이격 설치함도 바람직하다.

상기 자기발생부재(200)의 설치위치는 차량이 비탈길을 주행할 때 연료가 일측으로 쏠리는 것을 감안하여 연료탱크(100)의 중앙과 전후, 또는 중앙과 좌우 등에 설치하여 측정의 정확성을 기할 수 있다.

이하 본 발명에 의한 상기 뜨개(110)와 자기발생부재(200)의 작동과정에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 뜨개(110)가 자기발생부재(200)의 가이드 파이프(230) 내부에 삽입되면 내부에 차있는 연료의 부력에 의해 떠있게 된다. 가이드 파이프(230)에 감겨있는 제1코일부(210)와 제2코일부(220)에 전류를 공급하면, 솔레노이드의 역할을 하게 되고 앙페르의 법칙에 따라 가이드 파이프(230) 내부에서는 자기장이 발생한다.

솔레노이드는 코일이 많이 감길수록 자기장의 크기가 커진다. 제2코일이 제1코일보다 상대적으로 많이 감겨져 있기 때문에 자기장의 크기가 커서 저항의 변화량도 급격해지도록 구성되어 있다.

자성체(130)를 포함하고 있는 뜨개(110)가 자기발생부재(200)의 외부에서 내측으로 진행하게 되면 가이드 파이프(230) 내부의 자기장에 변화가 생긴다. 상기 자기장의 변화는 코일을 통해 흐르는 전류에 영향을 미치고, 이에 따라 저항의 변화가 발생한다.

일정하게 감긴 솔레노이드의 내부에 자성체(130)를 삽입시키면, 자성체(130)의 삽입 위치에 따라 저항의 변화는 선형적으로 변한다. 이와 같이 선형적으로 변하는 저항을 측정하여 게이지로 표시할 수 있게 된다.

연료탱크(100)에 연료가 A-A양과 같이 많이 들어 있는 경우에는 뜨개(110)가 자기발생부재(200)의 내부 상측에 위치하므로 가이드 파이프(230) 내부의 전기장 변화량이 적어 저항이 약간 변화한다. 그러나 B-B와 같이 연료가 소모되어 유면이 낮아지면 뜨개(110)가 점차 하강 진입하여 제2코일부(220)측까지 내려오고 코일의 권선수가 많은 제2코일부(220)에서 측정되는 저항의 변화가 급격하게 이루어진다.

제1코일부(210)와 제2코일부(220)에서 인출되는 단자는 연료탱크(100) 외부에 설치된 저항측정수단(300)으로 접속되어 유면 높이에 따라 선형변위되는 뜨개(110)에 의한 코일의 저항이 측정되고 측정치는 차량의 연료유량표시판에 출력된다.

만일 이러한 자기발생부재(200)가 연료탱크(100)에 단일 설치된다면 비탈길주행, 또는 차량의 쏠림이 발생할 때 기울어진 연료탱크(100) 내부에서 연료가 쏠려 정확한 잔여유량 상태를 확인할 수 없는 경우가 많다.

이를 보완하여 본 발명에서는 상기 자기발생부재(200) 및 뜨개(110)를 적어도 연료탱크(100)의 내부에 3곳 이상 설치함으로써 3지점에서 측정된 저항치의 평균으로 정확한 연료유량을 계산해 낼 수 있다.

이와 같은 경우에 차량의 충격 등으로 인하여 하나의 자기발생부재(200)가 작동을 하지 않는 경우에도 남아 있는 2개의 자기발생부재(200)에 의해 측정이 가능하므로 차량의 신뢰성이 향상된다.

제2코일부(220)의 권선수가 제1코일부(210)의 권선수보다 많은 이유는 다음과 같다. 연료탱크(100) 내부에서는 온도 및 기타 영향으로 인하여 연료가 증발하면서 증발가스가 발생한다. 상기 증발가스는 연료탱크(100)내의 연료유량이 많은 경우에는 적게 발생하고 연료유량이 적어져 유면의 높이가 낮아질수록 많이 발생한다.

그러므로 연료유량이 적어졌을 때는 저항의 측정감도를 높여 보다 정확한 측정이 요구된다. 이를 위하여 본 발명에서는 제2코일부(220)의 권선수를 증가시켜 저항의 변화량을 급격하게 함으로써 보다 정밀한 측정이 가능하도록 하였다.

또한, 자성체(130)가 외피에 의해 보호되며, 가이드 파이프(230) 내면을 따라 슬라이딩하는 단순접촉식이므로 마모될 가능성이 적다.

유면 높이 측정수단인 자기발생부재를 적어도 3곳이상 설치함으로써 노면/주행 상태에 따라 연료탱크의 중심이 변하더라도 평균치를 측정하여 표시하므로 항상 정확한 연료량을 측정할 수 있으며, 뜨개가 자기발생부재와 단순접촉식으로 마모가능성을 줄여 내구성이 획기적으로 향상된다.

Claims

연료가 저장되는 공간을 제공하는 연료탱크;

내부에 자성체를 구비한 뜨개;

상기 뜨개가 용이하게 삽입되는 중공부를 구비하며 연료탱크의 내부에 수직으로 고정설치되는 하단이 개방된 가이드 파이프 및 상기 가이드 파이프의 외면을 감싸는 코일로 이루어진 자기발생부재;

상기 코일과 전기접속된 저항측정수단;을 포함하며 상기 뜨개는 연료유면 높이에 따라 가이드 파이프 내부에서 자유이동하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 연료유량측정장치
제 1 항에 있어서,

상기 코일은 가이드 파이프의 상단부를 감싸는 제1코일부와 가이드 파이프의 하단부를 감싸는 제2코일부로 분리된 것을 특징으로 하는 자동차의 연료유량측정장치
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제2코일부의 권선수는 제1코일부의 권선수보다 많은 것을 특징으로 하는 자동차의 연료유량측정장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가이드 파이프는 도체인 것을 특징으로 하는 자동차의 연료유량측정장치