KR20060130833A

KR20060130833A - 비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트

Info

Publication number: KR20060130833A
Application number: KR1020050048707A
Authority: KR
Inventors: 손인석; 김경환; 전문식; 김형민
Original assignee: 주식회사 캐프스
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2006-12-20
Also published as: EP1889018A1; EP1889018B1; CN101194150A; US8015871B2; EP1889018A4; CN100585347C; KR100720176B1; JP4807533B2; US20080202231A1; WO2006132496A1; JP2008544219A

Abstract

본 발명은 비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트에 관한 것으로, 연료탱크 내에 고정되며 연료량의 액면 높이에 따라 부유하는 뜨게의 위치를 감지하여 차량의 연료 잔량을 감지하기 위한 센더 유니트에 있어서, 케이싱(110)과; 상기 케이싱(110) 내에 회동 가능하도록 수납되는 원형의 회전자 요크(130)와; 상기 회전자 요크(130) 하부에 고정되는 고리 형상의 자석(140)과; 상기 자석(140)의 하면과 이격되어 서로 수평한 다수의 암들(151)(152)(153)로 이루어져 상기 자석(140)과 함께 폐 자기회로를 이루는 자성체인 고정자 요크(150)와; 상기 고정자 요크(150)에 형성된 갭 사이에 고정되는 자기 감지 소자(160)와; 상기 케이싱(110) 내에 수납 고정되며 상기 고정자 요크(150)가 고정되는 플레이트(170)와; 일측 단부가 뜨게(101)와 연결되며 타측 단부가 상기 케이싱(110)을 관통하여 상기 회전자 요크(130)에 고정되는 로드(120)로 구성되어, 연료탱크 내에 남아 있는 연료량을 비접촉 방식으로 감지함으로써 내구성을 높일 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.

연료탱크, 센더 유니트, 비접촉식, 홀 소자, 금속 분말.

Description

비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트{Sender unit for sensing the level of remaining fuel in a fuel tank utilizing a non-contacting sensor}

도 1은 일반적인 차량의 연료탱크 내에 설치되는 연료잔량 감지장치를

보여주는 도면,

도 2는 본 발명의 연료잔량 감지장치의 외관을 보여주는 도면,

도 3은 본 발명의 연료잔량 감지용 센더 유니트의 분해 사시도,

도 4는 본 발명의 연료잔량 감지용 센더 유니트의 단면도,

도 5는 본 발명의 연료잔량 감지용 센더 유니트의 작동 예를

설명하기 위해 자석과 고정자 요크 사이의 자로를 도시한 도면,

도 6a 및 도 6b는 본 발명에 있어 고정자 요크의 다른 실시예를

보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 케이싱 120 : 로드

130 : 회전자 요크 140 : 자석

150 : 고정자 요크 160 : 자기 감지 소자

170 : 플레이트

본 발명은 비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트에 관한 것으로, 특히 제작 공정의 효율을 향상시킬 수 있으며 소형화할 수 있는 비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 운전석 앞쪽의 계기판에는 연료탱크 내에 저장된 연료량을 표시할 수 있는 게이지가 구비되며 연료탱크 내에는 연료량을 감지할 수 있는 센더 유니트가 설치되어 센더 유니트에서 감지된 신호는 게이지로 전달되어 연료탱크 내에 남아 있는 연료량을 알려준다.

도 1은 일반적인 차량의 연료탱크 내에 설치되는 연료잔량 감지장치를 보여주는 도면으로, 센더 유니트(10)는 연료탱크(1) 내측 상단에 고정된 가이드부재(2)에 고정되며, 일단에 뜨개(20)가 고정된 와이어 암(21)이 회동 가능하게 구비된다.

뜨개(20)는 부력에 의해 연료의 액면 높이에 따라 상하 이동하며, 뜨개(20)의 상하 이동은 와이어 암(21)의 회전 운동으로 전달된다.

한편, 와이어 암(21)이 회동 가능하게 힌지 체결되는 센더 유니트(10) 내에는 와이어 암(21)의 회전에 따라 저항 값이 변하는 가변 저항이 구비된다. 가변 저항 값의 변화에 따라 이 신호는 계기판의 연료 게이지로 전달되어 연료탱크 내에 남아 있는 연료량을 표시하게 된다.

이와 같이, 종래의 센더 유니트는 가변 저항을 이용한 접촉식이 많이 이용되고 있다. 이러한 접촉 방식의 센더 유니트 이외에도 홀 소자, 자력식, 또는 암호판의 엔코드 방식 등의 비접촉 방식의 센더 유니트가 있다.

그러나, 상술한 접촉 방식의 센더 유니트는 PCB기판 또는 세라믹 기판 상에 가공된 저항 트랙과, 이 저항 트랙과 전기적으로 접촉하는 가동접점과 연결된 와이어 암의 회전에 의해 연료량 감지 동작이 이루어진다.

즉, 일반 접촉 방식의 센더 유니트에서는 저항 트랙 상에서 가동접점의 상대적인 회전 정도에 따라 연료량을 감지하게 되므로, 브러시 마모나 저항불량 등으로 인하여 내구수명의 저하와 출력 값의 선형성 문제, 측정 정도의 한계성 등과 관련된 많은 문제점이 있다.

반면에, 비접촉식 센더 유니트는 접촉 방식과 달리 내구성 및 정확성에 있어 우수한 특성이 있으나, 정밀한 공정 작업을 필요로 하며 제작비용이 고가인 문제점이 있다. 특히, 비접촉식의 마그네틱 위치센서의 경우에는 소형화 제작에 상당한 어려움이 있으며, 또한 와류에 의한 손실을 줄이기 위하여 사용되는 성층 규소강판은 낱장의 규소강판을 적층해야 되는 공정이 수반되어 공정 효율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 연료탱크 내에 장착되어 연료량을 감지하기 위한 센더 유니트에 있어, 제작 공정의 효율을 향상시킬 수 있도 록 슬림형으로 소형화할 수 있는 비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명의 비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트는 연료탱크 내에 고정되며, 연료량의 액면 높이에 따라 부유하는 뜨게의 위치를 감지하여 차량의 연료 잔량을 감지하기 위한 센더 유니트에 있어서, 케이싱과; 상기 케이싱 내에 회동 가능하도록 수납되는 원형의 회전자 요크와; 상기 회전자 요크 하부에 고정되는 고리 형상의 자석과; 상기 자석의 하면과 이격되어 서로 수평한 다수의 암들로 이루어져 상기 자석과 함께 폐 자기회로를 이루는 자성체이되, 상기 다수의 암들 중에 최소한 한 개소 이상에는 갭이 형성되는 고정자 요크와; 상기 고정자 요크에 형성된 갭 사이에 고정되는 자기 감지 소자와; 상기 케이싱 내에 수납 고정되며, 상기 고정자 요크가 고정되는 플레이트와; 일측 단부가 상기 뜨게와 연결되며, 타측 단부가 상기 케이싱을 관통하여 상기 회전자 요크에 고정되는 로드로써 달성된다.

도 2 내지 도 6b는 본 발명의 연료잔량 감지장치를 보여주는 도면으로, 도 2는 본 발명의 연료잔량 감지장치의 외관을 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 연료잔량 감지용 센더 유니트의 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 연료잔량 감지용 센더 유니트의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 연료잔량 감지용 센더 유니트의 작동예를 설명하기 위해 자석과 고정자 요크 사이의 자로를 도시한 도면이며, 도 6a 및 도 6b는 본 발명에 있어 고정자 요크의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참고하면, 비접촉식 센서 유니트는 케이싱(110)에 의해 보호되며 케이싱(110) 외부로 로드(120)에 의해 뜨게(101)와 연결된다. 케이싱(20)에는 도시되지 않았으나 연료탱크 내에 견고히 고정될 수 있도록 고정용 브라켓 또는 고정부재가 구비될 수 있다.

케이싱(110)의 형상이나 구조는 연료가 장치 내로 침입하는 것을 방지할 수 있도록 기밀을 갖는 구조이면 충분하며, 이러한 목적의 범위 내에서 형상은 다양하게 변형이 가능하다.

도 3은 본 발명의 연료잔량 감지용 센더 유니트의 분해 사시도로서, 전체 장치를 보호하는 케이싱은 도시되지 않았다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 센더 유니트는 전체 장치가 수납되는 케이싱(미도시)과; 이 케이싱 내에 회동 가능하도록 수납되는 디스크 형상의 회전자 요크(130)와; 이 회전자 요크(130) 하부에 고정되는 고리 형상의 자석(140)과; 상기 자석(140)의 하면과 이격되어 서로 수평한 다수의 암들로 이루어져 상기 자석과 함께 폐 자기회로를 이루는 자성체인 고정자 요크(150)와; 상기 고정자 요크(150)에 형성된 갭 사이에 고정되는 자기 감지 소자(160)와; 케이싱 내에 수납 고정되며, 상기 고정자 요크(150)가 고정되는 플레이트(170)와; 일측 단부 가 뜨게와 연결되며, 타측 단부가 케이싱을 관통하여 회전자 요크(130)에 고정되는 로드(120)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

회전자 요크(130)의 중앙에는 축공(131)이 형성되며 로드(120)가 강제 압입되어 로드(120)의 회전에 따라 회전자 요크(130)는 일체로 회전이 이루어진다.

자석(140)은 회전자 요크(130)의 하부면에 고정되며, 고리 형상의 영구자석 등에 의해 제공될 수 있다.

고정자 요크(150)는 자석(140)의 하면과 일정 간격 이격되어 평행하게 위치하며, 자석(140)과 함께 폐 자기회로를 이루도록 자성체에 의해 제공된다.

특히, 본 발명에 있어 고정자 요크(150)는 금속 분말로 이루어진 단층의 코어로 제작되는 것을 특징으로 하여, 와류(eddy current)에 의한 손실을 줄일 수 있으며 일정 정도의 두께를 가진 슬림형으로 소형화할 수 있는 장점이 있다.

고정자 요크(150)는 지름방향으로 연결된 고리 형상을 갖는 제1,2,3암(151)(152)(153)으로 이루어지며, 각 암들(151)(152)(153)에는 갭(151a)(152a)(153a)이 형성된다. 이러한 갭은 자기 감지 소자가 위치하게 되며, 각 암들 모두에 반드시 갭이 형성될 필요는 없으며, 암들(151)(152)(153) 중에 자기 감지 소자가 위치할 수 있도록 최소한 한 개소 이상이면 충분하다. 도 3에는 제2암(152)에 형성된 갭(152a) 사이에 자기 감지 소자(160)가 고정된 것으로 도시하고 있다.

제2암(152)의 센터에는 로드(120)의 단부가 삽입되도록 힌지공(152b)이 형성된다.

이러한 본 발명의 실시예에 의한 고정자 요크(150)는 제1,2,3암(151)(152)(153)에 각각 갭(151a)(152a)(153a)에 형성되어, 두 부분으로 나뉘어서 따로 제작될 수도 있으나, 제작이 용이하도록 코어가 되는 고정자가 일체가 되도록 하나로 제작할 수 있다.

구체적인 일례로서 도 6a 및 도 6b를 참고하면, 도 6a에 도시된 바와 같이 제1암(251)과 제3암(253)에는 각각 갭이 형성되며 제2암(252)에는 별도의 갭이 없이 서로 연결되어, 제1암(251) 또는 제3암(253) 중의 어느 하나에만 자기 감지 소자(260)가 구비될 수 있다.

이러한 고정자 요크(250)는 일체로 구성됨에 따라 한 벌의 금형만으로 제작이 가능하기 때문에 제작이 용이하며 공정의 효율을 높일 수가 있다.

한편, 6b에 도시된 바와 같이, 자기 감지 소자는 제1암(251) 및 제3암(253)의 갭 모두에 설치되어, 두 자기 감지 소자(261)(262)에서 검출된 홀기전력을 통해 회전자 요크의 회전각을 결정함으로써 데이터의 신뢰성을 높일 수가 있다.

다음으로, 본 발명에 있어 자기 감지 소자(160)는 홀 소자(Hall element)에 의해 제공되며, 홀 소자는 암에 형성된 갭 사이에 위치하여 자기장에 의해 발생된 홀기전력을 감지하며, 홀 소자와 연결된 단자(미도시) 등을 통해 신호를 제어부 또는 게이지 측으로 전달한다.

플레이트(170)는 고정자 요크(150)를 고정하여 케이싱 내에 수납되어 고정된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 센더 유니트의 작동관계를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 연료잔량 감지용 센더 유니트의 작동 예를 설명하기 위한 자로를 도시한 도면으로, 화살표 방향은 자석(140)에서 발생된 자기장이 고정자 요크(150)를 통해 다시 자석(140)으로 귀환되는 자로를 보여준다.

한편, 자기 감지 소자(160)는 제2암(152)의 갭 사이에 위치하여 제2암(152)의 갭 사이에서 자기장에 의한 발생되는 홀기전력을 검출한다. 이때, 자기 감지 소자(160)에서 검출하게 되는 홀기전력은 회전자 요크(130)에 고정되어 자기장을 발생시키는 자석(140)과, 고정자 요크(150) 사이의 상대적인 위치에 따라 달라진다.

즉, 연료 탱크 내에 구비된 뜨게(101)의 높이에 따라 회전자 요크(130)에 고정된 자석(140)이 회전하며, 고정자 요크(150)와 함께 위치가 고정된 자기 감지 소자(160)는 자석(140)의 회전량에 따라 검출되는 홀기전력이 변화하게 되므로, 이러한 홀기전력의 변화량을 측정함으로써 연료탱크 내에 남아 있는 연료량을 결정할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트는 자기회로를 이용하여 연료탱크 내에 남아 있는 연료량을 비접촉 방식으로 감지함으로써 정확한 연료잔량의 감지가 가능함과 동시에 장치의 내구성을 높일 수가 있으며, 또한 본 발명에서는 자기회로를 이루는 고정자 요크의 소재로써 금속 분말 을 이용한 금속 성형을 이용함에 따라 종래와 비교하여 고정자 요크의 두께를 슬림형으로 제작이 가능하여 제품을 소형화할 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims

연료탱크 내에 고정되며, 연료량의 액면 높이에 따라 부유하는 뜨게의 위치를 감지하여 차량의 연료 잔량을 감지하기 위한 센더 유니트에 있어서,

케이싱과;

상기 케이싱 내에 회동 가능하도록 수납되는 원형의 회전자 요크와;

상기 회전자 요크 하부에 고정되는 고리 형상의 자석과;

상기 자석의 하면과 이격되어 서로 수평한 다수의 암들로 이루어져 상기 자석과 함께 폐 자기회로를 이루는 자성체이되, 상기 다수의 암들 중에 최소한 한 개소 이상에는 갭이 형성되는 고정자 요크와;

상기 고정자 요크에 형성된 갭 사이에 고정되는 자기 감지 소자와;

상기 케이싱 내에 수납 고정되며, 상기 고정자 요크가 고정되는 플레이트와;

일측 단부가 상기 뜨게와 연결되며, 타측 단부가 상기 케이싱을 관통하여 상기 회전자 요크에 고정되는 로드로 구성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 센서를 이용한 연료잔량 감지용 센더 유니트.
제1항에 있어서, 자기 감지 소자는 홀 소자인 것을 특징으로 하는 연료잔량 감지용 센더 유니트.
제1항에 있어서, 상기 고정자 요크는 금속 분말로 이루어진 단층의 코어인 것을 특징으로 하는 연료잔량 감지용 센더 유니트.